[发明专利]结晶性树脂膜或片材的制造方法及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造机械特性、耐热性、透明性等特性优异的结晶性树脂膜或片材的方法及装置。

本申请要求基于2009年1月23日在日本申请的特愿2009-013295号的优先权，将其内容援引于此。

背景技术

聚乙烯(以下称作“PE”)、聚丙烯(以下称作“PP”)、聚苯乙烯(以下称作“PS”)、聚氯乙烯(以下称作“PVC”)等被称为“通用塑料”。所述“通用塑料”易于成型，与金属零件及Sheramix相比很轻，为其重量的几分之一。而且，其价格非常便宜。因此，经常用作袋、各种包装、各种容器、片材类等各种生活用品材料，或汽车、电灯等工业部件，或日用品、杂货用等的材料。

但是，上述通用塑料的机械强度不充分，耐热性低。即，上述通用塑料不具有对用于汽车等机械产品、电气·电子·信息产品等各种工业产品的材料要求的必要充分的特性。因此，目前其应用范围受到限制。例如为PE的情况下，软化温度通常为90℃左右。即使为耐热性比较高的PP，通常也在130℃以下软化。另外，PP与聚碳酸酯(以下称作“PC”)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下称作“PET”)或PS等相比，透明性不充分。因此，不能用作光学用材料、瓶及透明容器。

另一方面，PET、PC、氟树脂(Teflon(注册商标)等)、尼龙、聚甲基戊烯、聚甲醛、丙烯酸树脂等被称作“工程塑料”。所述“工程塑料”的机械特性、耐热性及透明性等优异，通常在150℃下不会软化。因此，工程塑料可以用作汽车、机械产品及电气制品等要求高性能的各种工业产品用材料或光学用材料。

但是，上述工程塑料具有如下所述的严重缺陷。上述工程塑料的比重大、且昂贵。由于寿命周期评价(life cycle assessment)中的二氧化碳排出量也较多，而且单体回收困难或不可能，因此环境负担非常大。

因此，通过显著改善通用塑料的机械特性、耐热性及透明性等材料特性，上述通用塑料能够用作工程塑料的代替材料、及金属的代替材料。结果，能够大大削减高分子制或金属制的各种工业产品及生活用品的成本。进而，可以使上述各种工业产品及生活用品轻质化，能够显著抑制能量消耗，同时能够提高其操作性。例如，PET目前被用于清凉饮料水等饮料用的瓶等。如果能够将上述PET替换为PP，则能够大大削减瓶的成本。另外，PET虽能够单体回收但并不容易，因此，使用过的PET瓶经裁剪后，再次用于衣料用纤维等或膜等低品质的用途一次、两次后被废弃。另一方面，PP的单体回收容易，因此能够实现完全的再利用。即，能够抑制石油等矿石燃料的消耗及二氧化碳(CO₂)的产生。

如上所述，为了利用通用塑料作为工程塑料或金属的代替材料，需要提高通用塑料的机械特性、耐热性及透明性等特性。具体而言，要求显著提高PP和PE中结晶的比例(结晶度)、较优选制作仅由几乎不含PP和PE的非晶质的晶体构成的结晶体。

作为提高高分子的结晶性的方法，已知有“使高分子熔液的冷却速度降低的方法”(参见非专利文献1)。但是，上述方法存在缺陷。例如，由于结晶度的增加非常不充分，所以产品的生产率显著下降，或者晶体粒径粗大化、机械特性下降。另外，作为其他方法，公开了“在高压下冷却高分子的熔液使结晶度增大的方法”(参见非专利文献1)。但是，该方法需要将高分子的熔液加压至数百个大气压以上，在工业规模的生产中难以设计制造装置，生产成本提高。因此，上述方法在理论上能够实现，但现实中难以实现。进而，作为提高高分子的结晶性的其他方法，已知有“向高分子熔液中添加成核剂的方法”(参见非专利文献2)。但是，现有上述方法中，由于下述原因而存在成本提高等缺陷：(a)不能避免混入作为杂质的成核剂，(b)结晶度的增加不充分、且成核剂比树脂昂贵得多。由此，目前为止尚未完成显著提高通用塑料等高分子中的结晶度的方法、及生产高分子的结晶体的方法。

但是，根据以往的诸多研究可知，通过在剪切流场中使熔液中的分子链以无序的形态(例如，线球状(无规线圈))存在的高分子的熔液(称作“各向同性熔液”)结晶化，在熔液中稀疏地产生下述形态：沿着流动方向取向的粗几μm的细纤维状特征的晶体形态(shish)；及被其穿成串的十nm厚的薄板状晶体与非晶体以夹心状层叠的形态(kebab)(参见非专利文献3)。上述状态被称作“shish-kebab(串型多晶结构(烤肉串＝烤鸡肉串的“串”和“肉”的意思))”。