特許 7502634 樹脂シートの製造方法、押出ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-11

(45)【発行日】2024-06-19

(54)【発明の名称】樹脂シートの製造方法、押出ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B29C 48/30 20190101AFI20240612BHJP

   B29C 48/08 20190101ALI20240612BHJP

   B29C 48/21 20190101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

B29C48/30

B29C48/08

B29C48/21

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020160179

(22)【出願日】2020-09-24

(65)【公開番号】P2022053376

(43)【公開日】2022-04-05

【審査請求日】2023-05-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000104674

【氏名又は名称】キョーラク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】樽野 真輔

【審査官】田村 佳孝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０３１５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７３９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９３４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４８／００ － ４８／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂シートの製造方法であって、
押出ヘッド内で溶融樹脂を筒状化して形成した樹脂筒体を、前記押出ヘッドから押し出す前に前記樹脂筒体の内面同士が融合するように扁平化して樹脂シートにする工程を備える、方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、
前記樹脂筒体は、多層構造を有する、方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の方法であって、
前記押出ヘッドは、コアと、前記コアを収容するダイスを備え、
前記コアの外面と前記ダイスの内面の間には、前記溶融樹脂が流通する流通空間が設けられ、
前記流通空間は、上流側から順に、筒状空間と、扁平化空間と、融合空間を備え、
前記樹脂筒体は、前記扁平化空間において前記筒状空間での状態よりも扁平化された後に、前記融合空間において内面同士が融合されて樹脂シートとなる、方法。

【請求項4】

請求項３に記載の方法であって、
前記扁平化空間での前記樹脂筒体の偏厚度の最小値は、０～０．５である、方法。

【請求項5】

押出ヘッドであって、
前記押出ヘッドは、前記押出ヘッド内で溶融樹脂を筒状化して形成した樹脂筒体を、前記押出ヘッドから押し出す前に前記樹脂筒体の内面同士が融合するように扁平化して樹脂シートにするように構成され、
前記押出ヘッドは、コアと、前記コアを収容するダイスを備え、
前記コアの外面と前記ダイスの内面の間には、前記溶融樹脂が流通する流通空間が設けられ、
前記流通空間は、上流側から順に、筒状空間と、扁平化空間と、融合空間を備え、
前記樹脂筒体は、前記扁平化空間において前記筒状空間での状態よりも扁平化された後に、前記融合空間において内面同士が融合されて樹脂シートとなり、
前記コアは、胴部と、扁平部を備え、
前記扁平部は、前記胴部よりも下流側に配置され、かつ前記胴部よりも扁平度が高い部位であり、
前記胴部に対向する空間が前記筒状空間となり、前記扁平部に対向する空間が扁平化空間となり、
前記コアの下端は、前記ダイスの下端よりも上流側に配置されており、前記コアの下端と前記ダイスの下端の間の空間が前記融合空間となる、押出ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂シートの製造方法及び押出ヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、押出ヘッドから押し出された筒状パリソンを、ガイド部材を用いて一方向に延伸させた後に一対のローラで押し潰すことによって樹脂シートを製造している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－３１５００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の構成では、ガイド部材及びローラが必要になるので装置構成が複雑になってしまう。また、特許文献１の構成では、押出ヘッドから押し出された筒状パリソンを押し潰して樹脂シートにするので、筒状パリソンの内面同士の溶着が不十分になったり、押し潰しの際に空気が十分に排出されずに樹脂シート内に空気が混入してしまったりして樹脂シートの品質が安定しない虞がある。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、単純な装置構成で安定した品質の樹脂シートを製造可能な樹脂シートの製造方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、樹脂シートの製造方法であって、押出ヘッド内で溶融樹脂を筒状化して形成した樹脂筒体を、前記押出ヘッドから押し出す前に前記樹脂筒体の内面同士が融合するように扁平化して樹脂シートにする工程を備える、方法が提供される。

【0007】

本発明の樹脂シートの製造方法では、押出ヘッド内で樹脂筒体を扁平化して樹脂シートにしているので、ガイド部材やローラなどの部材が必要でなく、装置構成が単純である。また、押出ヘッドから押し出される前の樹脂筒体を扁平化して樹脂シートにしているので、樹脂筒体の内面同士の溶着が不十分になったり、樹脂シートを形成する際に樹脂シート内に空気が混入することが抑制される。このため、安定した品質の樹脂シートが得られる。

【0008】

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記樹脂筒体は、多層構造を有する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記押出ヘッドは、コアと、前記コアを収容するダイスを備え、前記コアの外面と前記ダイスの内面の間には、前記溶融樹脂が流通する流通空間が設けられ、前記流通空間は、上流側から順に、筒状空間と、扁平化空間と、融合空間を備え、前記樹脂筒体は、前記扁平化空間において前記筒状空間での状態よりも扁平化された後に、前記融合空間において内面同士が融合されて樹脂シートとなる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記扁平化空間での前記樹脂筒体の偏厚度の最小値は、０～０．５である、方法である。
好ましくは、押出ヘッドであって、前記押出ヘッドは、前記押出ヘッド内で溶融樹脂を筒状化して形成した樹脂筒体を、前記押出ヘッドから押し出す前に前記樹脂筒体の内面同士が融合するように扁平化して樹脂シートにするように構成され、前記押出ヘッドは、コアと、前記コアを収容するダイスを備え、前記コアの外面と前記ダイスの内面の間には、前記溶融樹脂が流通する流通空間が設けられ、前記流通空間は、上流側から順に、筒状空間と、扁平化空間と、融合空間を備え、前記樹脂筒体は、前記扁平化空間において前記筒状空間での状態よりも扁平化された後に、前記融合空間において内面同士が融合されて樹脂シートとなり、前記コアは、胴部と、扁平部を備え、前記扁平部は、前記胴部よりも下流側に配置され、かつ前記胴部よりも扁平度が高い部位であり、前記胴部に対向する空間が前記筒状空間となり、前記扁平部に対向する空間が扁平化空間となり、前記コアの下端は、前記ダイスの下端よりも上流側に配置されており、前記コアの下端と前記ダイスの下端の間の空間が前記融合空間となる、押出ヘッドである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態の押出ヘッド１の斜視図である。

【図2】図１からベース２を取り除き、かつダイス３を図３Ｂ中のＢ－Ｂ線で半分に切断した状態の斜視図である。

【図3】図３Ｂは、押出ヘッド１の底面図であり、図３Ａは、図３Ｂ中のＡ－Ａ断面図である。

【図4】図３Ｂ中のＢ－Ｂ断面図である。

【図5】図５Ａは、図４中の位置Ｐ１での樹脂筒体８を示す断面図であり、図５Ｂは、図４中の位置Ｐ２での樹脂筒体８を示す断面図であり、図５Ｃは、図４中の位置Ｐ３での樹脂シート９を示す断面図である。図５では、ダイス３及びコア４は図示省略している。

【図6】図６Ａは、ダイス３をコア４に対して相対移動させることによって樹脂筒体８を偏肉させた後の状態を示す、図４に対応する断面図であり、図６Ｂは、樹脂シート９から切り出された樹脂シート片１９を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

【0011】

１．押出ヘッド１
図１～図５を用いて、本発明の一実施形態の樹脂シートの製造方法に適した押出ヘッド１について説明する。

【0012】

図１～図４に示すように、押出ヘッド１は、ベース２と、ダイス３と、コア４を備える。ダイス３及びコア４は、ベース２の下側に装着される。コア４は、ダイス３内に収容される。

【0013】

図１に示すように、ベース２には、注入口２ａ～２ｃが設けられている。注入口２ａ～２ｃは、それぞれ、別々の押出機（不図示）に繋がっており、各押出機から押し出された第１～第３溶融樹脂が注入口２ａ～２ｃを通じてベース２内に注入される。図３に示すように、ベース２内には、各注入口２ａ～２ｃに連通する筒状空間２ｄ～２ｆと、筒状空間２ｄ～２ｆが合流するように設けられた筒状空間２ｇが設けられている。

【0014】

注入口２ａ～２ｃに注入された第１～第３溶融樹脂は、筒状空間２ｄ～２ｆ内で筒状に広がった後に筒状空間２ｇ内で層状に合流する。これによって、多層構造を有する樹脂筒体８が形成される（図５Ａに図示）。図５Ａに示すように、樹脂筒体８は、外側から順に、第１溶融樹脂で構成された最外層８ａ，第２溶融樹脂で構成された中間層８ｂ、及び第３溶融樹脂で構成された最内層８ｃを備える。第１及び第３溶融樹脂は、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂である。第２溶融樹脂は、例えば、ＥＶＯＨや芳香族ポリアミドなどのガスバリア性に優れた樹脂である。

【0015】

図３～図４に示すように、ダイス３及びコア４がベース２に装着された状態では、コア４の外面とダイス３の内面の間には、溶融樹脂が流通する流通空間５が設けられる。流通空間５は、上流側から順に、筒状空間５ａと、扁平化空間５ｂと、融合空間５ｃを備える。筒状空間５ａは、筒状空間２ｇに繋がっている筒状の空間である。

【0016】

図５Ａに示す樹脂筒体８は、筒状空間５ａを介して扁平化空間５ｂに移動し、図５Ｂに示すように、扁平化空間５ｂにおいて筒状空間での状態よりも扁平化された後に、図５Ｃに示すように、融合空間５ｃにおいて内面同士が融合されて樹脂シート９となる。樹脂シート９は、ダイス３の下端３ｃに設けられた開口３ｄを通じて押し出される。

【0017】

樹脂筒体８が多層構造を有するので、樹脂シート９も多層構造を有する。具体的には、樹脂筒体８が３層構造の場合、図５Ｃに示すように、樹脂シート９は、第１～第５層９ａ～９ｅを備える。第１及び第５層９ａ，９ｅは、最外層８ａに由来し、第２及び第４層９ｂ，９ｄは、中間層８ｂに由来し、第３層９ｃは、最内層８ｃに由来する。融合空間５ｃでは対向する最内層８ｃ同士が融合して第３層９ｃとなる。このように、ｎ層構造の樹脂筒体８によって（２ｎ－１）層構造の樹脂シート９が得られる。樹脂筒体８は単層構造であってもよい。その場合、樹脂シート９も単層構造となる。従って、ｎは、１以上の整数であり、例えば、１，２，３，４，又は５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

【0018】

樹脂シート９の幅（図５Ｃでの左右方向の長さ）をＷとし、厚さ（図５Ｃでの上下方向の長さ）をＴとすると、Ｔ／Ｗの値は、例えば、０．１～０．９５（図５Ｃでは０．６５）であり、好ましくは、０．３～０．８である。この値は、具体的には例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、０．９５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。Ｔダイを用いた方法では、厚肉の樹脂シートを安定して形成することは容易ではないが、本実施形態の構成によれば、厚肉の樹脂シート９を安定して形成することができる。

【0019】

樹脂筒体８が扁平化される際の樹脂筒体８の展開度は、Ｔ１／Ｗ１で定義される。図５Ｂに示すように、Ｔ１，Ｗ１は、それぞれ、展開度を算出する対象の断面での、樹脂シート９の厚さ方向についての樹脂筒体８の長さ（Ｔ１）と樹脂シート９の幅方向についての樹脂筒体８の長さ（Ｗ１）を意味する。対象の断面は、樹脂筒体８の移動方向に垂直な断面であり、通常は水平面である。展開度の値小さいほど、樹脂筒体８が広げられて扁平化されていることを意味する。本実施形態では、筒状空間５ａではＴ１＝Ｗ１であるので、樹脂筒体８の展開度は、１である。扁平化空間５ｂでの樹脂筒体８の展開度は、下流に向かって徐々に小さくなる。扁平化空間５ｂでの展開度の最小値は、例えば、０．１～０．９５（図５Ｂでは０．６５）であり、好ましくは、０．３～０．８である。この値は、具体的には例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、０．９５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

【0020】

樹脂筒体８は、筒状空間５ａでは、周方向に沿って厚さが均一であることが好ましいが、扁平化空間５ｂでは幅方向の両端８ｄが薄肉化されていることが好ましい。両端８ｄでの樹脂筒体８の厚さが薄いほど、中間層８ｂに由来する第２及び第４層９ｂ，９ｄが樹脂シート９の両端９ｆに到達しやすくなるからである。

【0021】

樹脂筒体８の偏厚度は、Ａ１／Ａ２で定義される。Ａ１，Ａ２は、それぞれ、偏厚度を算出する対象の断面での、樹脂筒体８の肉厚の最小値（Ａ１）と樹脂筒体８の肉厚の最大値（Ａ２）を意味する。対象の断面の説明は、展開度と同様である。偏厚度が小さいほど、樹脂筒体８の肉厚が局所的に薄くなっていることを意味する。図５Ａに示すように、筒状空間５ａではＡ１＝Ａ２であるので、樹脂筒体８の偏厚度は、１である。一方、樹脂筒体８の偏厚度は、下流に向かって徐々に小さくなる。扁平化空間５ｂでの偏厚度の最小値は、例えば、０～０．５（図５Ｂでは０）であり、好ましくは、０～０．２である。この値は、具体的には例えば、０、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

【0022】

偏厚度が０であることは、樹脂筒体８の幅方向の両端８ｄでの厚さが０であるということであり、言い換えると樹脂筒体８が両端８ｄにおいて分断されたことを意味する。また、このことは、中間層８ｂに由来する第２及び第４層９ｂ，９ｄが樹脂シート９の両端９ｆにまで到達することを意味する。従って、偏厚度は０に近いほど好ましい。

【0023】

図２～図４に示すように、ベース２は、筒部２ｉと、中央部２ｊを有する。中央部２ｊは、筒部２ｉ内に配置され、筒部２ｉに対して上下方向にスライド移動可能になっている。ダイス３は、空洞部３ａと、取付凹部３ｂを備える。空洞部３ａ内にコア４が収容される。取付凹部３ｂ内には、ベース２の取付凸部２ｈが挿入され、この状態でダイス３がベース２の筒部２ｉに装着される。

【0024】

図４に示すように、取付凸部２ｈと取付凹部３ｂの間には隙間１０が設けられており、ダイス３を筒部２ｉに対して、コア４の扁平部４ｃの厚さ方向（図４の左右方向）にスライド移動可能になっている。これによって、ダイス３をコア４に対して、コア４の扁平部４ｃの厚さ方向に相対移動することができる。これによって、扁平部４ｃの厚さ方向の両側での樹脂筒体８の厚さを互いに異ならせる（つまり、偏肉させる）ことができ、樹脂筒体８の多層構造の各層の厚さのバランスが適宜変更可能になる。

【0025】

また、図６に示すように、樹脂筒体８を偏肉させると、樹脂シート９が押出ヘッド１から斜め方向に押し出されるようになる。この状態で樹脂シート９を所定長さで切り出して樹脂シート片１９を形成すると、樹脂シート片１９は、樹脂シート片１９を構成する各層１９ａ～１９ｅがそれぞれ水平になるように落下する。樹脂シート片１９がこのような配向で落下することによって、樹脂シート片１９を用いた圧縮成形などの成形をスムーズに行うことができる。層１９ａ～１９ｅは、樹脂シート９の第１～第５層９ａ～９ｅに対応する。

【0026】

コア４は、取付部４ａと、胴部４ｂと、扁平部４ｃを備える。取付部４ａは、胴部４ｂから上方に向かって突出する。コア４は、取付部４ａにおいてベース２の中央部２ｊに固定される。このため、中央部２ｊと共にコア４を上下方向にスライド移動させることが可能である。

【0027】

胴部４ｂは、好ましくは円柱状である。扁平部４ｃは、胴部４ｂよりも下流側に配置され、かつ胴部４ｂよりも扁平度が高い部位である。胴部４ｂに対向する空間が筒状空間５ａとなり、扁平部４ｃに対向する空間が扁平化空間５ｂとなる。扁平部４ｃは、好ましくは、移行部４ｃ１と、先端部４ｃ２を備える。移行部４ｃ１は、コア４の扁平度が徐々に大きくなっている部位である。先端部４ｃ２は、コア４の先端近傍の部位であり、先端部４ｃ２においてコア４の扁平度が最大になっている。移行部４ｃ１では、コア４の先端に向かって、図３Ａに示すようにコア４の幅が徐々に広くなり、図４Ａに示すようにコアの厚さが徐々に薄くなる。但し、図３Ａに示すように、コア４は、位置Ｐにおいてダイス３の内面に接触する幅となるので、位置Ｐよりも下側ではコア４の幅が一定になっている。

【0028】

扁平度を算出する対象の断面での、樹脂シート９の幅方向についてのコア４の長さをＷ２とし、樹脂シート９の厚さ方向についてのコア４の長さをＴ２とすると、コア４の扁平度は、（Ｗ２－Ｔ２）／Ｗ２で定義される。コア４が真円（Ｗ２＝Ｔ２）であるときに扁平度が０となり、コア４が扁平になるにつれて扁平度が１に近づく。

【0029】

コア４は、扁平度の最大値が例えば０．１～０．９９（本実施形態では０．８３）であり、好ましくは、０．５～０．９５である。この値は、具体的には例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、０．９５、０．９９であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

【0030】

図３Ａに示すように、コア４の下端４ｄは、ダイス３の下端３ｃよりも上流側に配置されており、コア４の下端４ｄとダイス３の下端３ｃの間の空間が融合空間５ｃとなる。図３～図４に示すように、コア４の下端４ｄとダイス３の下端３ｃの間の鉛直方向の距離をＤとし、コア４の下端４ｄの厚さをＴ３とすると、Ｄ／Ｔ３の値は、１以上（本実施形態では１．７）が好ましい。この場合に樹脂筒体８が融合して樹脂シート９となる際にエアーが樹脂シート９に混入することが特に抑制される。この値は、例えば１～２０であり、１～１０が好ましい。この値は、具体的には例えば、１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２、２．５、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。Ｄは、５以上であり、１０ｍｍ以上が好ましい。Ｄが短すぎると樹脂筒体８の内面同士が融合せずに筒のまま押し出される場合があるからである。この値は、例えば５～２００ｍｍであり、具体的には例えば、５、１０、２０、３０、４０、５０、１００、１５０、２００ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内又は何れか１つの値以上であってもよい。

【0031】

２．樹脂シート９の製造方法
本発明の一実施形態の樹脂シート９の製造方法は、押出ヘッド１内で溶融樹脂を筒状化して形成した樹脂筒体８を、押出ヘッド１から押し出す前に樹脂筒体８の内面同士が融合するように扁平化して樹脂シート９にする工程を備える。

【0032】

この方法によれば、樹脂シート９を連続的に製造することができる。また、この方法によれば、樹脂筒体８の内面同士が不十分になったり、樹脂シート９を形成する際に樹脂シート９内に空気が混入したりすることが抑制される。このため、安定した品質の樹脂シート９が得られる。さらに、樹脂シート９が多層構造を有する場合、本実施形態の方法によれば、コア４の位置を移動させることによって、樹脂シート９に含まれる各層の厚さの割合を容易に変更することができる。

【0033】

３．樹脂シート９の用途
樹脂シート９は、成形体の製造に用いることができる。製造直後の樹脂シート９は、溶融状態であり、この状態のまま成形してもよく、再加熱して成形してもよい。樹脂シート９の成形方法としては、真空成形や圧縮成形が挙げられる。樹脂シート９の成形は、樹脂シート９が押出ヘッド１に繋がった状態で行ってもよく、樹脂シート９を押出ヘッド１から切り離した後に行ってもよい。

【0034】

一例では、樹脂シート９を所定長さ毎に押出ヘッド１から切り離し、切り離した樹脂シート９をメス型内に配置し、その状態でメス型内にオス型を挿入して樹脂シート９を圧縮することによって成形体を製造することができる（圧縮成形）。また、この成形体がプリフォームである場合には、このプリフォームをブロー成形することによって容器を製造することができる。

【0035】

プリフォームを用いたブロー成形をするためには、肉厚の大きいプリフォームを製造する必要があり、そのためには、肉厚の大きい樹脂シート９が必要である。従来は、肉厚の大きい多層の樹脂シート９を安定して製造することが容易ではなかったが、本実施形態によれば、肉厚の大きい多層の樹脂シート９を安定して製造することが容易である。

【符号の説明】

【0036】

１ ：押出ヘッド
２ ：ベース
２ａ ：注入口
２ｂ ：注入口
２ｃ ：注入口
２ｄ ：筒状空間
２ｅ ：筒状空間
２ｆ ：筒状空間
２ｇ ：筒状空間
２ｈ ：取付凸部
２ｉ ：筒部
２ｊ ：中央部
３ ：ダイス
３ａ ：空洞部
３ｂ ：取付凹部
３ｃ ：下端
３ｄ ：開口
４ ：コア
４ａ ：取付部
４ｂ ：胴部
４ｃ ：扁平部
４ｃ１ ：移行部
４ｃ２ ：先端部
４ｄ ：下端
５ ：流通空間
５ａ ：筒状空間
５ｂ ：扁平化空間
５ｃ ：融合空間
８ ：樹脂筒体
８ａ ：最外層
８ｂ ：中間層
８ｃ ：最内層
８ｄ ：両端
９ ：樹脂シート
９ａ ：第１層
９ｂ ：第２層
９ｃ ：第３層
９ｄ ：第５層
９ｅ ：第５層
９ｆ ：両端
１０ ：隙間
１９ ：樹脂シート片
１９ａ～１９ｅ ：層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】