JPH06335949A - 熱可塑性ポリマーの押出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱可塑性ポリマーを押出成形するに際し、成
形品の表面にダイラインの発生を抑え得る押出成形方法
を提供する。 【構成】 熱可塑性ポリマーの押出成形方法であって、
押出機に装着するダイのリップ部先端が円弧状のコーナ
ー部を有し、該円弧状コーナー部の半径が３０μｍ以下
であり、且つ、その寸法誤差が±２０％以下であること
を特徴とする熱可塑性ポリマーの押出成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性ポリマーの押
出成形方法に関する。詳しくは、熱可塑性ポリマーを押
出成形するに際し、表面にダイライン等のない表面状態
が良好な成形物を生産性良く製造し得る熱可塑性ポリマ
ーの押出成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性ポリマーを押出成形する際に、
成形物表面にダイラインと言われるすじ状の模様が押出
方向と平行に発生する問題点があった。成形物にダイラ
インが発生すると、成形物の表面状態が損なわれるばか
りでなく、破断強度等の機械的特性が低下する原因とな
る。また、例えば、成形物がフィルムまたはシートであ
る場合、表面に印刷等を施す際に凹んだスジ状部分には
インク等が付着し難いことがあり印刷適性が低下する。
また、巻物状に巻き取った場合、スジ状部分の凸部が重
なると巻き径が一定にならず、巻物を巻き戻した時、フ
ィルムの平板性が低下する原因となる。

【０００３】従来、ダイラインの発生を抑える方法とし
て、例えば、特公昭５７−５５０５１号公報には、ダイ
リップの出口部分に単独加熱できるヒーターを設けて、
ダイリップより出てくる押出成形物（パイプ）の表面を
溶融化し、表面に現れるスジやマークを消去する方法が
開示されている。しかし、該方法を適用してポリイミ
ド、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレ
ンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリエーテルエーテルケトン
（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）等
の耐熱性樹脂を押出成形した場合、ダイラインの発生を
完全に防止することができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
問題を解決し、熱可塑性ポリマーを押出成形するに際
し、成形品の表面にダイラインの発生を抑え得る押出成
形方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、押出成形に用いるダイ先端部の形状に着目
し、特定のリップ形状を有するダイを押出機に装着する
ことにより、上記課題が解決し得ることを見出し、本発
明に到った。

【０００６】すなわち、本発明は、熱可塑性ポリマーの
押出成形方法であって、押出機に装着するダイのリップ
部先端が円弧状のコーナー部を有し、該円弧状コーナー
部の半径が３０μｍ以下であり、且つ、その寸法誤差が
±２０％以下であることを特徴とする熱可塑性ポリマー
の押出成形方法である。

【０００７】本発明でいうダイラインとは、肉眼での観
察時に成形物の表面に押出方向と同一方向にスジ状に発
生する模様であり、後述する方法により測定した二次元
表面粗度Ｒ_max（最大高さ）が０．１μｍ以上として評
価されるものである。

【０００８】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明における熱可塑性ポリマーとは、加熱すると塑性を
示すポリマーである。代表的なポリマーを例示すると、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ハロゲン化ポリエチレ
ン等のポリオレフィン類、ナイロン６、ナイロン６６、
ナイロン６１０、ナイロン１２、ナイロン１１等のポリ
アミド類、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン
ナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエ
ステル類、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフ
ェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリエーテルエーテル
ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰ
Ｓ）等の芳香族ポリエーテル類、ポリイミド等が挙げら
れる。

【０００９】本発明の方法は、上記熱可塑性ポリマーの
内、特に、ポリイミド、ポリエーテルサルフォン（ＰＥ
Ｓ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリエー
テルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスル
フィド（ＰＰＳ）等の押出成形に好ましく適用される。
本発明を適用するに際し、上記熱可塑性ポリマーに公知
の添加剤、例えば安定剤、粘度調整剤、充填剤、滑剤、
帯電防止剤、ブロッキング防止剤等を含有させても良
い。

【００１０】本発明において、押出成形とは熱可塑性ポ
リマーを押出機中で加熱加圧して流動状態にし、それを
ダイから連続的に押出して所定の断面形状を有する長尺
成形物を成形することである。この方法により、パイ
プ、棒、被覆電線、フィルム、シート、繊維等の各種の
プラスチック製品が成形される。本発明の押出成形に用
いる押出機には特に制限はない。通常、熱可塑性樹脂の
押出成形に用いられる単軸スクリュー押出機、二軸スク
リュー押出機等が用いられる。

【００１１】本発明に使用するダイとして、例えば、次
のものを挙げることが出来るが、これらに限定されるも
のではない。パイプ及びチューブ押出成形用のダイとし
て、ストレートダイ、オフセットダイ、クロスヘッドダ
イ等が挙げられる。また、シート及びフィルム押出成形
用のダイとして、フラットダイ、サーキュラーダイ等が
挙げられる。フラットダイとして、マニホールドダイ、
フィッシュテイルダイ、コートハンガーダイ、スクリュ
ーダイ等が例示される。その他、インフレーションフィ
ルム押出成形用のインフレーションダイが挙げられる。
上記ダイの材質は、ＳＵＳ製等の金属材料であっても、
また、全体がセラミックスで構成されたものであっても
よい。さらに、ダイの素材と樹脂との反応防止の為に、
ダイ本体にクロム、ニッケル、チタン、銅、亜鉛等のメ
ッキを施してもよい。

【００１２】本発明に用いるダイのリップ先端のコーナ
ー部の構造は、円弧状に仕上げられていることが重要で
ある。円弧状コーナー部の半径（以下、Ｒという）はよ
り小さいことが好ましい。しかし、施工上の問題があ
り、リップ先端部の施工及び押出成形品の表面状態の双
方を勘案するとＲは３０μｍ以下であり、かつその寸法
誤差が±２０％以下であることが好ましい。より好まし
くは、Ｒが１０μｍ以下、かつその寸法誤差が±２０％
以下である。さらに好ましくはＲが３μｍ以下、かつそ
の寸法誤差が±２０％以下である。Ｒが３０μｍを超え
ると得られる成形物の表面にダイラインが発生し易くな
るので好ましくない。また、Ｒが３０μｍ以下であって
も、その寸法誤差が±２０％を超えると、ダイラインの
発生を完全には防止し得ないので好ましくない。

【００１３】本発明に用いるダイとしてＴ−ダイを例に
挙げて説明する。〔図１〕は本発明に用いる代表的Ｔ−
ダイの断面図である。〔図２〕は該Ｔ−ダイ先端部の拡
大断面図である。押出機シリンダー内で溶融された樹脂
は、樹脂流入口１からダイに導入されマニホールド部
２、次いでランド部３を経由してリップ部４に至り、円
弧状に仕上げられたコーナー部５から押し出される。従
来、コーナー部５から押し出された樹脂は、減圧され膨
張してその表面の一部がコーナー部５近傍のダイ表面６
に接触し、粘着、剥離が繰り返され、成形物の表面形状
を損ない、ダイライン発生の一原因となっていた。

【００１４】而して、本発明は、ダイ先端のコーナー部
５の半径が３０μｍ以下の円弧状に誤差±２０％以下で
仕上げられたダイを用いることにより、樹脂がコーナー
部５近傍のダイ表面６に接触し難くする等してダイライ
ンの発生を防止するものである。そのため、本発明の方
法により得られた成形物の二次元及び三次元表面粗度は
小さく、成形物の表面形状は良好である。

【００１５】ダイ先端部の製作に当たって、ダイ各部を
ダイヤモンド砥石等で研削・研磨し、所定の寸法及び表
面粗さに仕上げ、さらに、リップ部先端のコーナー部の
Ｒを３０μｍ以下、誤差±２０％以下に仕上げる。Ｒの
寸法の測定方法は、デシコン等でダイの幅方向にランダ
ムに５箇所以上を測定し、３０μｍ以下であること及び
寸法誤差が±２０％以下であることを確認する。ダイ本
体にメッキが施されている場合はメッキ施工後にＲの寸
法を測定する。本発明における寸法誤差とは、Ｒの平均
寸法に対する増加分及び減少分を各々％表示した値を示
す。

【００１６】また、押出成形時には、押出機とダイとの
間にゴミ・異物を除去するためにフィルターを取り付け
ても良い。溶融押出時のフィルター入口でのポリマー圧
力は、１０〜３００ｋｇ／ｃｍ²、より好ましくは２０
〜２００ｋｇ／ｃｍ²、更に好ましくは５５〜２００ｋ
ｇ／ｃｍ²の範囲のものが特に安定した溶融押出が可能
となる。

【００１７】溶融押出する温度は特に限定はしないが、
熱可塑性ポリマーの融点（Ｔｍ）以上、Ｔｍ＋１５０℃
以下の温度範囲で可能な限り低温度にした方が、ポリマ
ーの熱分解を防止する上でも、また本発明の効果を顕著
にする上でも好ましい。溶融ポリマーが押出機に滞留し
ている時間は、特に制約はないが、３分以上、３０分未
満であるのが好ましい。ダイより押し出された溶融状物
は、水冷式冷却ロール、空気冷却等の公知の方法により
冷却され所定の形状に賦形される。

【００１８】

【実施例】以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に
説明する。なお、実施例で用いたフィルムの評価方法は
下記方法によった。 （１）二次元表面粗度 微細形状測定器（小坂研究所製、形式：ＥＴ−３０Ｋ）
を用いて、フィルムの表面（キャスティングロールによ
る非被冷却面）及び裏面（キャスティングロールによる
被冷却面）の二次元表面粗度を測定する。 ＜測定条件＞基準長さ；０．８ｍｍ、カットオフ；０．
８ｍｍ、測定速度；１００μｍ／ｓｅｃ、測定項目；Ｒ
_max

【００１９】（２）三次元表面粗度 微細形状測定器（小坂研究所製、形式：ＥＴ−３０Ｋ）
を用いて、フィルムの表面（キャスティングロールによ
る非被冷却面）の三次元表面粗度を測定する。 ＜測定点＞測定距離：５ｍｍ（フィルム幅方向）、測定
間隔：５μｍ（フィルム長さ方向） ＜測定条件＞カットオフ値；０．８ｍｍ、測定速度；１
００μｍ／ｓｅｃ、触針サイズ：０．５μｍＲ ＜記録条件＞フィルム幅方向の倍率：２０倍、フィルム
長さ方向の倍率：４０倍、フィルム厚さ方向の倍率：２
００００倍 フィルムの三次元表面粗度の測定方法を図面に基づいて
説明する。〔図３〕〜〔図６〕は実施例１〜４、〔図
７〕〜〔図９〕は比較例１〜３でそれぞれ得られたフィ
ルムの三次元表面粗度を示す記録チャートである。各図
において、ＭＤはフィルムの長さ方向を示し、拡大倍率
は４０倍である。ＴＤはフィルムの幅方向を示し、拡大
倍率は２０倍である。また、フィルムの厚さ方向の拡大
倍率は２００００倍である。

【００２０】（３）ダイラインの有無 ダイラインを肉眼による評価と（１）の方法により測定
した二次元表面粗度（Ｒ_max）による評価により、５段
階評価（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の評価を行なった。Ａ、
Ｂ、Ｃ評価についてはダイライン無し、Ｄ，Ｅ評価につ
いてはダイライン有りとした。これらの評価基準を〔表
１〕に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】実施例１ ポリイミド樹脂ペレット（三井東圧化学（株）製、商品
名；ＡＵＲＵＭ）を１８０℃で２４時間乾燥した後、下
記装置を用い、下記条件においてフィルムの押出成形を
実施し、幅９００ｍｍ、厚さ１００μｍのポリイミドフ
ィルムを成形した。得られたポリイミドフィルムの表面
及び裏面の表面状態を上記（１）〜（３）の方法により
評価し、二次元表面粗度及びダイラインの有無を〔表
２〕に、三次元表面粗度を〔図３〕に示す。 ＜押出成形機及びダイ＞押出成形機；池貝製作所製、シ
リンダー口径；５０ｍｍ、スクリュー形状；フルフライ
ト、スクリュー径；５０ｍｍ、Ｌ／Ｄ；２０、圧縮比；
２．５ ダイ形式；Ｔ−ダイ、幅；１１００ｍｍ、コートハンガ
ー式、リップ部先端の円弧状コーナー部のＲのサイズ；
１μｍ（ダイの幅方向に２００ｍｍ間隔に５ヶ所測定し
たＲの寸法；最大１．１μｍ、最小０．９μｍ、寸法誤
差±１０％）、材質；ＳＣＭ４３５、硬質クロムメッキ
施工 ＜成形条件＞押出温度：４２０℃、スクリュー回転数：
４５ｒｐｍ、キャスティングロール温度；２２８℃

【００２３】実施例２ ポリイミド樹脂ペレット（三井東圧化学（株）製、商品
名；ＡＵＲＵＭ）を１８０℃で２４時間乾燥した後、下
記装置を用い、下記条件においてフィルムの押出成形を
実施し、幅９０ｍｍ、厚さ１００μｍのポリイミドフィ
ルムを成形した。得られたポリイミドフィルムの表面及
び裏面の表面状態を上記（１）〜（３）の方法により評
価し、二次元表面粗度及びダイラインの有無を〔表２〕
に、三次元表面粗度を〔図４〕に示す。 ＜押出成形機及びダイ＞押出成形機；東洋精機製作所
製、ラボプラストミル、シリンダー口径；２０ｍｍ、ス
クリュー形状；フルフライト、スクリュー径；２０ｍ
ｍ、Ｌ／Ｄ；２０、圧縮比；２．５ ダイ形式；Ｔ−ダイ、幅；１２０ｍｍ、コートハンガー
式、リップ部先端の円弧状コーナー部のＲのサイズ；１
０μｍ（ダイの幅方向に２０ｍｍ間隔に５ヶ所測定した
Ｒの寸法；最大１２μｍ、最小８μｍ、寸法誤差±２０
％）、材質；ＳＣＭ４３５、硬質クロムメッキ施工 ＜成形条件＞押出温度：４２０℃、スクリュー回転数：
４５ｒｐｍ、キャスティングロール温度；２２８℃

【００２４】実施例３ ポリエーテルサルフォン（ＢＡＳＦ社製、Ｅ２０２０）
を１５０℃の温度で２４時間乾燥した後、溶融押出を３
３０℃、キャスティングロール温度を２００℃とした以
外、実施例２と同様にしてポリエーテルスルホンフィル
ムを成形した。得られたフィルムを実施例２と同様にし
て評価し、得られた結果を〔表２〕及び〔図５〕に示
す。

【００２５】実施例４ リップ部先端の円弧状コーナー部のＲのサイズが３０μ
ｍ（Ｒの寸法；最大３５μｍ、最小２５μｍ、寸法誤差
±１７％）であるダイを用いた以外、実施例２と同様に
してポリイミドフィルムを成形した。得られたフィルム
を実施例２と同様にして評価し、得られた結果を〔表
２〕及び〔図６〕に示す。

【００２６】比較例１ リップ部先端の円弧状コーナー部のＲのサイズが５０μ
ｍ（Ｒの寸法；最大６０μｍ、最小４０μｍ、寸法誤差
±２０％）であるダイを用いた以外、実施例２と同様に
してポリイミドフィルムを成形した。得られたフィルム
を実施例２と同様にして評価し、得られた結果を〔表
２〕及び〔図７〕に示す。

【００２７】比較例２ リップ部先端の円弧状コーナー部のＲのサイズが５０μ
ｍ（Ｒの寸法；最大６０μｍ、最小４０μｍ、寸法誤差
±２０％）であるダイを用いた以外、実施例４と同様に
してポリエーテルサルフォンフィルムを成形した。得ら
れたフィルムを実施例２と同様にして評価し、得られた
結果を〔表２〕及び〔図８〕に示す。

【００２８】比較例３ リップ部先端の円弧状コーナー部のＲのサイズが３０μ
ｍ（Ｒの寸法；最大４０μｍ、最小２０μｍ、寸法誤差
±３３％）であるダイを用いた以外、実施例２と同様に
してポリイミドフィルムを成形した。得られたフィルム
を実施例２と同様にして評価し、得られた結果を〔表
２〕及び〔図９〕に示す。

【００２９】

【表２】 ＜注＞ＰＩ；ポリイミド、ＰＥＳ；ポリエーテルサルフ
ォン

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、成形物の表面にダイラ
インが発生することがなく、表面状態が良好な成形物が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明に用いるダイの代表例であるＴ−ダ
イの断面図である。

【図２】は、上記Ｔ−ダイの先端部の拡大図である。

【図３】は、実施例１で得られたポリイミドフィルムの
三次元表面粗度の記録チャートである。

【図４】は、実施例２で得られたポリイミドフィルムの
三次元表面粗度の記録チャートである。

【図５】は、実施例３で得られたポリエーテルサルフォ
ンフィルムの三次元表面粗度の記録チャートである。

【図６】は、実施例４で得られたポリイミドフィルムの
三次元表面粗度の記録チャートである。

【図７】は、比較例１で得られたポリイミドフィルムの
三次元表面粗度の記録チャートである。

【図８】は、比較例２で得られたポリエーテルサルフォ
ンフィルムの三次元表面粗度の記録チャートである。

【図９】は、比較例３で得られたポリイミドフィルムの
三次元表面粗度の記録チャートである。

【符号の説明】

１ 樹脂流入口 ２ マニホールド部 ３ ランド部 ４ リップ部 ５ コーナー部 ６ ダイ表面 ＭＤ フィルムの長さ方向 ＴＤ フィルムの幅方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 一成 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井東圧化学株式会社内 (72)発明者 勝山 仁之 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井東圧化学株式会社内 (72)発明者 押野 富美雄 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井東圧化学株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性ポリマーの押出成形方法であっ
   て、押出機に装着するダイのリップ部先端が円弧状のコ
   ーナー部を有し、該円弧状コーナー部の半径が３０μｍ
   以下であり、且つ、その寸法誤差が±２０％以下である
   ことを特徴とする熱可塑性ポリマーの押出成形方法。
2. 【請求項２】 円弧状コーナー部の半径が１０μｍ以下
   であり、且つ、その寸法誤差が±２０％以下であること
   を特徴とする請求項１記載の熱可塑性ポリマーの押出成
   形方法。
3. 【請求項３】 円弧状コーナー部の半径が３μｍ以下で
   あり、且つ、その寸法誤差が±２０％以下であることを
   特徴とする請求項１記載の熱可塑性ポリマーの押出成形
   方法。
4. 【請求項４】 押出成形方法がフィルムの成形方法であ
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱
   可塑性ポリマーの押出成形方法。