JPH09183147A - 多層積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２個の分割層流を対として対称的に移動させ
ることにより、各分割層流の動きを均質化し、また拡幅
薄層化したのち積層一体化することにより、拡幅薄層化
の際の分割層流の不均質を防止し、さらに２個の薄層層
流を積層一体化することにより、押圧力を均一にかけて
各層の密着性を高くすることができ、これにより均質で
密着性の高い多層積層体を製造する方法を得る。 【解決手段】 少なくとも２種の樹脂層２、３が積層さ
れた層流１を積層界面４と交差する長手方向の分割面５
で分割し、２個の分割層流６ａ、６ｂを互に対称的に平
行移動させ、積層界面４が平行に対向するように上下に
再配置し、各分割層流６ａ、６ｂを間隔を保った状態で
積層界面４の延長方向に拡幅するとともに薄層化して薄
層層流７ａ、７ｂを形成したのち、２個の薄層層流７
ａ、７ｂを積層一体化して積層層流８を形成し、上記各
工程を繰返すことにより、薄膜層が多層に積層する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は異種の層が多層積層
された多層積層体、特に高分子量重合体からなる異種の
薄膜層が多層積層されて一体化した多層積層体の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高分子量重合体を多層積層した積層体の
製造方法として、多重押出成形が知られている。この多
重押出成形は異種の層を共押出成形することにより多重
複合体を形成するものであり、各層の特性を併せもつ積
層体が得られる。しかし共押出の場合は、積層される各
層の厚さに限度があり、薄膜状の積層体を得ることがで
きない。

【０００３】ところで特開平４−２７８３２３号公報に
は、異種の層が積層された層流を分割、再配置して積層
し、得られた積層流を薄くしてさらに分割、積層、薄肉
化し、この分割−接合−積層−薄層化を何回も繰返すこ
とにより薄膜層の積層体を形成する方法が提案されてい
る。このような薄膜層の積層体は、各層が薄い層で均一
に分布するため、共押出による積層体とは異なる特性を
有する複合体が得られる。

【０００４】しかしこのような製造方法では、分割前の
最初の層流は比較的高温高圧下での共押出成形によって
形成されるため、各層の密着性は高いのに対し、その後
分割、積層を繰返すに従って温度および圧力が低下する
ため、積層される異種の層の密着性が低くなる傾向を有
するが、上記公報では４個の分割層流を積層一体化する
ので、積層一体化のための押圧力がすべての積層界面に
均一にかからず、すべての積層界面における密着性を高
くすることができない。

【０００５】また上記公報では、４個の分割層流は再配
置、積層一体化に際して同一または対称的な動きをせ
ず、個々の分割層流の流線方向が全く異なる動きをする
ため、積層一体化する際の各分割層流に微妙な動きの差
が生じ、その結果、各層を均一に分布させることができ
ず、均質な多層積層体を得ることができない。

【０００６】特に上記公報では、４個の分割層流を積層
したのち拡幅薄層化を行うようにしているが、各分割層
流の流線方向の違いにより上記の通り微妙な動きの差が
あるため、拡幅薄層化に際して各層は慣性により偏った
分布となり、各層の厚さが不均一になる。このため、こ
のような操作を繰返すことにより不均一性が増大し、結
果として均質性の高い多層積層体を製造することができ
ないなどの問題点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決するため、２個の分割層流を対として対称
的に移動させることにより、各分割層流の動きを均質化
し、また拡幅薄層化したのち積層一体化することによ
り、拡幅薄層化の際の分割層流の不均質を防止し、さら
に２個の薄層層流を積層一体化することにより、押圧力
を均一にかけて各層の密着性を高くすることができ、こ
れにより均質で密着性の高い多層積層体を製造すること
が可能な方法を提案することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は次の多層積層体
の製造方法である。 （１） 少なくとも２種の層が積層された層流を形成す
る工程と、前記層流を積層界面と交差する長手方向の分
割面で分割して分割層流を形成する工程と、２個の分割
層流を互に対称的に移動させ、間隔を保って再配置する
工程と、それぞれの分割層流を間隔を保った状態で積層
界面の延長方向に拡幅するとともに薄層化して薄層層流
を形成する工程と、２個の薄層層流を積層一体化して積
層層流を形成する工程とを含むことを特徴とする多層積
層体の製造方法。 （２） ２の累乗個の分割層流を形成する工程と、２個
の分割層流を再配置、拡幅薄層化および積層一体化して
形成される積層層流を２個ずつ対称的に移動させて積層
一体化する工程とを含むことを特徴とする上記（１）記
載の方法。 （３） 積層層流を移動後拡幅薄層化して積層一体化す
るようにしたことを特徴とする上記（２）記載の方法。 （４） 各工程を繰返し行うことを特徴とする上記
（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。 （５） 繰返し回数が１〜１０回であることを特徴とす
る上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の方法。

【０００９】本発明において多層積層体を形成する層と
しては、熱可塑性高分子量重合体からなるものがあげら
れ、例えば熱可塑性樹脂、エラストマーなどが広く用い
られ、特性の異なる異種のものを少なくとも２種組合せ
て交互に積層する。このような層を形成する材料として
は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、線状低密度ポリ
エチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰ
Ｅ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン・シクロオレ
フィンコポリマー（ＣＯＣ）、エチレン・ビニルアルコ
ール共重合体（ＥＶＯＨ）、アイオノマー、ポリエチレ
ンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、さ
らに他の公知の分解性ポリマー、導電性ポリマー、圧電
性ポリマーなどからそれぞれ適宜選んで用いることがで
きる。

【００１０】異種の層を積層する場合、例えばＥＶＯＨ
／ＰＰ、ＬＬＤＰＥ／ＰＰ、ＣＯＣ／ＰＰで形成された
積層体があげられる。またこれらの層には、染料、顔料
あるいは発泡剤、充填剤、安定剤などが配合されていて
もよい。例えば染料（または顔料）を含有する層と、染
料（または顔料）を含有しない層との組合わせ、あるい
はそれぞれ異なる色の染料（または顔料）を含有する２
層の組合せなどが例示される。また発泡剤を含有する層
と、発泡剤を含有しない層との組合わせなどが例示され
る。

【００１１】本発明の多層積層体の製造方法では、まず
少なくとも２種の異種の層が積層された層流を形成す
る。このような層流は通常共押出成形により、比較的高
温、高圧下に形成されるので、各層の密着性は高い。次
に上記の層流を積層界面と交差する長手方向の分割面で
分割して分割層流を形成する。分割層流の数は２とする
のが最も典型的な例であるが、４、８、１６・・・・のよう
な２の累乗個であってもよい。

【００１２】分割層流が２個の場合について説明する
と、分割後２個の層流を互に対称的に移動させ、間隔を
保つように再配置する。移動の方向は、任意の方向に移
動可能であり、それぞれの分割層流が互に干渉しないよ
うに対称的に移動させる。対称的に移動させることによ
り、それぞれの分割層流の移動距離、移動角度等が等し
くなり、層流の流動条件が均等になる。

【００１３】次に間隔を保った状態で、それぞれの分割
層流を積層界面の延長方向に拡幅するとともに、薄層化
して薄層層流を形成する。このとき横断面積が変わらな
いように成形を行うことにより、層流速は一定に保たれ
る。ここで形成する薄層層流は、分割前の層流と同じ幅
で、１／２の厚さを有するのが好ましい。この場合、対
称移動により流動条件が均一になった分割層流が同じ条
件で拡幅薄層化されるため、形成されるそれぞれの薄層
層流は同形状で均等な流動条件の層流が得られる。

【００１４】次に上記のように対向した状態で形成され
た薄層層流を互に近づくように対称的に移動させて積層
一体化すると、同じ横断面形状かつ同じ流動条件の薄層
層流が接合されて一体化するため、均質な層形状、層厚
を有する積層層流が形成される。この場合、２個の薄層
層流を積層一体化することにより、多数のものを同時に
積層一体化する場合に比べて押圧力が直接的かつ均一に
かかるため、温度および圧力が低下する場合でも密着性
に優れた積層層流が得られる。

【００１５】従来のように分割層流の拡幅薄層化を積層
一体化したのちに行うと、層流の偏在化により均質な積
層層流が得られないが、拡幅薄層化後に積層一体化する
ことにより、同形状に拡幅薄層化された薄層層流を単に
積層して接合することができ、これにより均質な積層層
流が得られる。特に従来のように多層の分割層流を積層
後に拡幅薄層化すると層流の偏在化が増幅されるが、２
個の分割層流を拡幅薄層化後に積層一体化することによ
り層流の偏在化が防止された状態で、直接かつ均一な押
圧力で積層一体化するため、得られる積層層流の均質性
はより高くなる。

【００１６】分割層流が４以上の２の累乗個の場合につ
いて説明すると、分割は常に２個の分割層流を形成する
ように逐次分割を行うのが好ましいが、一度に４以上の
２の累乗個の分割層流を形成したのち、２個ずつの対に
分け、それぞれ対称的に移動するように操作を行うこと
もできる。いずれの場合も２個ずつの分割層流の対につ
いて、前記の通り対称的に平行移動する再配置、拡幅薄
層化および積層一体化を行って積層層流を形成する。

【００１７】こうして形成された複数の積層層流は、２
個ずつ対称的に移動させて、間隔を保つように再配置
し、積層一体化してさらに多層の積層層流とすることが
できる。この場合は最終的に形成される積層層流は前記
薄層層流が多層に積層された構造を有する。

【００１８】また複数の積層層流は２個づつ対称的に移
動させて間隔を保つように再配置し、前記と同様に拡幅
薄層化したのち積層一体化して積層層流を形成し、同様
の操作を繰返して多層化された積層層流を形成すること
ができる。この場合は拡幅薄層化された薄層層流が多層
に積層された積層層流が得られる。

【００１９】上記のようにして形成されるいずれの積層
層流も、さらに分割、再配置、拡幅薄層化、積層一体化
の工程を繰返すことにより各層は薄膜化し、薄膜層が多
層積層されて均一に分布する多層積層体が製造される。

【００２０】上記の最初の層流は２層でも３層以上でも
よく、また表面側の層と裏面側の層は同種の層でも異種
の層でもよい。各層は、最終的に積層される層が目的と
する割合となるように最初の厚さを決める。最初の層流
の積層数は２〜１０、好ましくは２〜４が好適である。
各工程の繰返し回数は１〜１０回、好ましくは２〜６回
とするのが好適である。そして最終的に形成される多層
積層体の各薄膜層の厚さは０．０１〜５００μｍ、好ま
しくは０．０５〜３００μｍ、薄膜層の積層数は１０〜
２００００、好ましくは２０〜５０００とすることがで
きる。

【００２１】上記の製造方法では、共押出成形により形
成された層流を、加熱軟化状態において成形型を通過さ
せることにより各工程の操作を行うのが好ましい。この
場合、前記各工程の１サイクルを１個の成形型で行える
ようにすると、同じ形状の成形型を多数直列に接続する
ことにより各工程を繰返すことができる。

【００２２】上記により得られる多層積層体はフィルム
状、シート状、ブロック状など、任意の形状の成形体と
して得られる。そして各層の材質を選択することによ
り、それぞれの特性の複合による特有の特性が得られ
る。例えばガスバリヤー性と剛性を組合せることによ
り、両者の複合特性を有する成形体が得られる。このよ
うに目的とする成形体の特性に合わせて各層の種類、材
質、組合せ、層数、形状等を選択し、目的とする用途に
用いることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態による
多層積層体の製造方法を示す部分的に切欠いた斜視図、
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞ
れ図１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ断面
図、（ｆ）は次のサイクルにおけるＤ−Ｄ相当断面図で
あり、図１における切断面は端面として図示されてい
る。

【００２４】図１および図２において、層流１は図１の
Ａ部、図２（ａ）に示すように平板状の層流で、異種の
樹脂層２、３が溶融状態で積層されており、矢印Ｘ方向
に移動する。層流１は比較的高温、高圧下に共押出成形
により得られ、樹脂層２、３の積層界面４における密着
性は高い。

【００２５】層流１は積層界面と交差する長手方向の分
割面５によって均等に分割し、分割層流６ａ、６ｂを形
成する。分割層流６ａ、６ｂは積層界面４と交差する方
向および積層界面４と平行な方向に、互に対称的に平行
移動し、図１のＢ部および図２の（ｂ）に示す通り、積
層界面５が平行に対向するように上下に間隔を保って再
配置する。このとき分割層流６ａ、６ｂは対称的に平行
移動させることにより、元の層流１の中央部に再配置さ
れる。そしてそれぞれの移動距離、移動角度等は等しく
なるため、再配置位置における流動条件は等しくなる。

【００２６】次に対向位置に配置し間隔を保った状態
で、それぞれの分割層流６ａ、６ｂを積層界面４の延長
方向に拡幅するとともに薄層化して図１のＣ部および図
２（ｃ）に示すように、薄層層流７ａ、７ｂを形成す
る。このとき分割層流６ａ、６ｂの横断面積が変わらな
いように成形を行うことにより、それぞれの層流速は一
定に保たれる。ここで形成する薄層層流７ａ、７ｂは、
分割前の層流１と同じ幅で、１／２の厚さを有するもの
である。この場合、対称移動により流動条件が均一にな
った分割層流６ａ、６ｂが同じ条件で拡幅薄層化される
ため、形成されるそれぞれの薄層層流７ａ、７ｂは同形
状で均等な流動条件の層流が得られる。

【００２７】次に上記のように対向した状態で形成され
た薄層層流７ａ、７ｂを互に近づくように対称的に移動
させて積層一体化すると、同じ横断面形状かつ同じ流動
条件の薄層層流７ａ、７ｂが接合されて一体化するた
め、図１のＤ部および図２（ｄ）に示すように、均質な
層形状、層厚を有する積層層流８が形成される。この場
合、２個の薄層層流７ａ、７ｂを積層一体化することに
より、多数のものを同時に積層一体化する場合に比べて
押圧力が直接的かつ均一にかかるため、温度および圧力
が低下する場合でも新たに形成される積層界面４ａにお
ける密着性に優れた積層層流８が得られる。

【００２８】従来のように分割層流６ａ、６ｂの拡幅薄
層化を積層一体化したのちに行うと、層流の偏在化によ
り均質な積層層流８が得られないが、上記のように拡幅
薄層化した後に積層一体化することにより、同形状に拡
幅薄層化された薄層層流７ａ、７ｂを単に積層して接合
することができ、これにより均質な積層層流８が形成さ
れる。特に従来のように多層の分割層流を積層後に拡幅
薄層化すると層流の偏在化が増幅されるが、上記のよう
に２個の分割層流を拡幅薄層化した後に積層一体化する
ことにより、層流の偏在化が防止された状態で、直接か
つ均一な押圧力で押圧して積層一体化するため、得られ
る積層層流８の均質性はより高くなる。

【００２９】上記により得られた積層層流８を新しい分
割面５ａで均等に分割すると、図１のＥ部および図２
（ｅ）に示すような分割層流９ａ、９ｂが形成されるの
で、前記と同様の再配置、拡幅薄層化、積層一体化の各
工程を繰返すと、図２（ｆ）に示すようなさらに薄層化
および多層化された多層積層層流９が得られる。こうし
て上記の各工程を繰返すことにより、各層は薄層化して
積層され、これにより薄膜層が多層積層されて均一に分
布する多層積層体が製造される。

【００３０】上記の各工程は、図１のＡ部からＤ部に至
る層流１−分割層流６ａ、６ｂ−薄層層流７ａ、７ｂ−
積層層流８の形状に相当する樹脂流路を有する成形型１
０に層流１を加熱軟化状態で通過させることにより、共
押出成形から連続して行うことができる。そして同形状
の成形型１０ａを多数個直列に接続して各工程を繰返す
ことにより、連続して多層積層体が製造される。

【００３１】図３（ａ）は他の実施形態による製造方法
を示す平面図、（ｂ）はその正面図である。この実施形
態ではＹ方向に移動する層流１を４分割して拡幅薄層化
および積層一体化する例を示している。

【００３２】まず層流１を中央の分割面５ａにより分割
層流６ｃ、６ｄに分割し、積層界面４の延長方向に互に
離れる方向に対称的に平行移動させたのち、それぞれ分
割面５により均等に２分割し、２対の分割層流６ａ、６
ｂに分割する。２対の分割層流６ａ、６ｂは図１、図２
の場合と同様に積層界面４と交差する方向および積層界
面４と平行な方向に対称的に平行移動させ、上下に間隔
を保って対向するように再配置したのち、拡幅薄層化し
て薄層層流７ａ、７ｂを形成する。

【００３３】各薄層層流７ａ、７ｂは上下に接近する方
向に対称的に移動させて積層一体化し、１対の積層層流
８ａ、８ｂを形成する。このとき押圧力が直接的かつ均
等にかかるため、新たに形成される積層界面４ａの密着
性が高くなる。こうして別々に形成された積層層流８
ａ、８ｂを積層界面４ａと交差する方向および平行な方
向に平行移動させ、上下に間隔を保って平行に対向位置
に再配置したのち、拡幅薄層化して薄層層流７ｃ、７ｄ
を形成する。この薄層層流７ｃ、７ｄは上下方向に平行
移動させて積層一体化し、多層積層層流９を形成する。
このとき押圧力が直接的かつ均等にかかるため、新たに
形成される界面４ｂにおける密着性は高い。

【００３４】こうして得られる多層積層層流９は分割面
５ｃにより分割層流９ｃ、９ｄに分割し、前記と同様に
分割、再配置、拡幅薄層化、積層一体化、再配置、拡幅
薄層化、積層一体化の各工程を繰返すことにより、各層
はさらに薄層化して積層され、これにより薄膜層が多層
に積層された多層積層体が製造される。

【００３５】図３の製造方法では、層流１から多層積層
層流９の形成に至るまでの樹脂流路を有する成形型に層
流１を加熱軟化状態で通過させることにより多層積層層
流９を形成することができ、このような成形型を多数直
列に接続することにより、薄膜層が多数積層された多層
積層体を連続して製造することができる。なお図３にお
ける分割層流６ａ、６ｂ、積層層流８ａ、８ｂ等は実際
には捻れた層流となるが、図３では簡略化のため同一面
を保ったまま幅方向に平行移動するように図示されてい
る。

【００３６】図３の例では積層層流８ａ、８ｂを形成し
たのち、拡幅薄層化により薄層層流７ｃ、７ｄを形成し
たが、ここで拡幅薄層化を省略して積層層流８ａ、８ｂ
を直接積層一体化することもできる。この場合、分割層
流６ａ、６ｂの拡幅薄層化に際して、元の層流１の幅ま
で拡幅し、図３の１／２の厚さまで薄層化して薄層層流
７ａ、７ｂを形成すると、図３と同等の幅、層厚を有す
る多層積層層流９が形成される。このとき幅の広い薄層
層流７ａ、７ｂを幅方向に平行移動させるのは困難であ
るから、予め分割層流６ａ、６ｂが上下方向に重なるよ
うに再配置しておくこともできる。

【００３７】以上の方法ではいずれも１対の分割層流を
対称的に平行移動させ、同等の条件で処理を行うように
しており、拡幅薄層化した１対の薄層層流を積層一体化
するため、各層は均等な条件で接合一体化され、均質で
層間密着性の高い多層積層体が製造される。

【００３８】なお図３において分割層流は２個ずつ順次
形成したが、同時に形成してもよい。この場合は２個ず
つ対称的な動きで移動させればよい。また分割数は２ⁿ
（ｎは自然数）であれば、上記のような２個ずつの処理
が可能になる。分割層流６ｃ、６ｄは上下に移動させて
分離してもよく、また拡幅薄層化は平行に対向しない状
態で行ってもよい。

【００３９】上記の多層積層体は樹脂層２、３の材質を
任意に組合せることにより、それぞれの特性の複合され
た特有の特性が得られる。例えばガスバリヤー性のある
樹脂と剛性を有する樹脂を組合せることにより、両者の
複合された特性が得られ、容器、包装材その他の用途に
使用することができる。

【００４０】上記の多層積層体は樹脂層２、３の積層界
面４は共押出成形により高い密着性を有しており、その
後接合される界面は２個の薄層層流の接合であるため、
押圧力が直接かつ均等にかかり、高い密着性を示す。従
って多層積層体を構成する樹脂層の層間密着性が高くな
り、各層は均一に分布し、特性が均質化する。なお上記
の実施形態では層流１の樹脂層として２層の例を示した
が、３層以上でもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、少なくとも
２層が積層された層流を分割し、２個の分割層流を互に
対称的に移動させて再配置するとともに、間隔を保った
状態で拡幅薄層化したのち、２個の薄層層流を積層−各
分割層流の動きを均質化し、また拡幅薄層化したのち積
層一体化することにより、拡幅薄層化の際の分割層流の
不均質を防止し、さらに２個の薄層層流を積層一体化す
ることにより、押圧力を均一にかけて各層の密着性を高
くすることができ、これにより均質で密着性の高い多層
積層体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態による多層積層体の製造方法を示す
部分的に切欠いた斜視図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそ
れぞれ図１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ、Ｄ−Ｄ、Ｅ−Ｅ
断面図、（ｆ）は次のサイクルにおけるＤ−Ｄ相当断面
図である。

【図３】他の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）
は正面図である。

【符号の説明】

１ 層流 ２、３ 樹脂層 ４、４ａ、４ｂ 積層界面 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ 分割面 ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 分
割層流 ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 薄層層流 ８、８ａ、８ｂ 積層層流 ９ 多層積層層流 １０、１０ａ 成形型

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２種の層が積層された層流を
   形成する工程と、 前記層流を積層界面と交差する長手方向の分割面で分割
   して分割層流を形成する工程と、 ２個の分割層流を互に対称的に移動させ、間隔を保って
   再配置する工程と、 それぞれの分割層流を間隔を保った状態で積層界面の延
   長方向に拡幅するとともに薄層化して薄層層流を形成す
   る工程と、 ２個の薄層層流を積層一体化して積層層流を形成する工
   程とを含むことを特徴とする多層積層体の製造方法。
2. 【請求項２】 ２の累乗個の分割層流を形成する工程
   と、 ２個の分割層流を再配置、拡幅薄層化および積層一体化
   して形成される積層層流を２個ずつ対称的に移動させて
   積層一体化する工程とを含むことを特徴とする請求項１
   記載の方法。
3. 【請求項３】 積層層流を移動後拡幅薄層化して積層一
   体化するようにしたことを特徴とする請求項２記載の方
   法。
4. 【請求項４】 各工程を繰返し行うことを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 繰返し回数が１〜１０回であることを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。