JPH043731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は孔又はメツシユ孔のパターンを有す
るプラスチツク物質を延伸して該プラスチツク物
質のストランド形成域から分子配向ストランドを
形成する方法に関する。ある場合にはプラスチツ
ク物質全体を延伸して配向ストランドを形成させ
ることができる。これらの孔は該プラスチツク物
質を貫通するものに限らず又、メツシユ孔は薄膜
を含むものであつてもよい。 本発明の方法は一般に、たとえば英国特許No.
836555；969655；あるいは1250478に記載されて
いる製品の如き、一体的に押出されたメツシユ構
造のものの延伸にも適用できる。特にこの発明は
たとえばパンチングにより孔パターンを形成した
出発物質の延伸によりメツシユ構造のプラスチツ
ク製品を製造する方法に適用することができる。
このような適用可能な製造方法はたとえば英国特
許No.2031833A；2034240A；2035191B；
2059866A；2073090B；2096531A；2108896Aお
よび日本特許出願昭83−123125に例示されてい
る。 しかし、本発明は英国特許2035191Bの２軸延
伸物質との関連でなされてものであり、これに基
づいて説明する。この場合のメツシユ構造物を便
宜上“２軸四角形メツシユ”と呼ぶことにする。 ２軸四角形メツシユの標準的製造法はニツプロ
ールを用いて機械方向延伸、すなわち長手方向延
伸（以下、これをMD延伸と略称する）し、５〜
10％緊張緩和し、テンター上で横方向延伸（以
下、TD延伸と略称する）し、ついで５〜10％緊
張緩和することによつておこなわれる。テンター
（巾出し機）上において巾に沿つて多数のメツシ
ユ孔が存在し、メツシユ孔のTD延伸又はTDス
トランドが一定でないことが見出された。巾の最
初の増加のほとんどが僅かなストランドの延伸に
基づくものであつたため、これらのストランドの
極めて急激な延伸をおこなつた。極端な場合、ス
トランドがフイブリル化ないし破壊することがあ
る。しかし、最終製品の不均質な外観のほかに、
極端でない場合でも重大な不利益が生ずる場合が
ある。最初のMD延伸時において、バー内への貫
通度の若干な違い又はバーを横切る貫通の若干の
差異が第２のTD延伸ののちに形成される接点を
著るしく変えることがある。もし、貫通の増加が
第２の延伸において接点の伸びを生じさせた場合
は可成り弱い、かつ放射形状的に異なつた接点が
形成されることになる。第２の延伸がMDの場合
も同様の差異が生じ、又、延伸の長さが実際には
極めて短いことにはならないので多くの整合され
たストランドの延伸が同時に必ず形成される。こ
のような差異はそれほど顕著でないが単軸延伸構
造物をつくるとき常に明らかに分る。 一般に、この差異はポリプロピレン（PP）の
場合、高密度ポリエチレン（HDPE）より顕著と
なるが、HDPEの場合もその差異が明らかに見ら
れる。 本発明においてプラスチツク物質がその融点の
下限以下のとき、その物質を除去することなくス
トランド形成域の少なくとも一部に凹みが予め形
成され、ついで各ストランド形成域が延伸され
る。 このように物質の除去をおこなうことなく（す
なわち、全体的に構造物から物質の除去をおこな
うことなく）、凹みを形成することにより、より
規則的な構造を形成することができる。テンター
内でTD延伸したのちのTDにおけるメツシユピ
ツチの測定において、従来のPP2軸四角形メツシ
ユ製品はメツシユピツチの変化（最大から最小）
は約45％であつたのに対し、本発明の２軸四角形
メツシユ製品ではその変化は約５％であつた。実
際に、ストランド形成域をテンター内で延伸する
とき、制御された繰返し的漸進が生ずる。すなわ
ち、配向は通常、ウエブの横区域で始まり、次第
に中央に向う。これはテンターによる自然の応力
パターンであり、したがつて、適当な均一性を達
成させるためには十分な延伸を与える必要があ
る。横方向の配向の間の緊張の度合はメツシユ毎
により規則的となる。この緊張の均一化はすべて
のメツシユの引張り強度をほぼ同一にさせる効果
を有する。 その理由は明らかでないが、溶融点以下で凹み
を形成させることにより、ある種の分子降伏が生
じ、ある種の再配向がストランド形成域、特に凹
みの最深部に生ずるからであると思われる。偏光
下での顕微鏡観察によれば凹みの軸に直角な方向
において球晶の減衰が認められ、さらに複屈折も
認められ、同一方向にある程度の配向が生じてい
ることが見出された。この再配向は最も重要な作
用であると思われる。しかし、凹み作用も認めら
れ、これにより配向が始まる場合が特定できる。
さらに、凹みの正確な形成は厚みの変化を減少さ
せることができる。この厚みの変化は市販のプラ
スチツクシートに厚みの変化があるためにストラ
ンド形成域に生ずるものである。 降伏および引張り曲線はより低い降伏点（降伏
荷重）により可成り規則的になるように変えるこ
とができる。すなわち、この降伏荷重は著るしく
減少させることができる。これは特にPPの場合
に当てはまる。この減少は30％にも達することが
できる。しかし、最終製品の引張り強度に対する
作用は極めて少ない。これはプラスチツク材料を
除去することなく凹みを形成することが延伸時に
生ずるものと同様の効果を奏することによるため
である。最終製品中のストランドの断面積は実質
的に変らない。 この発明によれば延伸機の出力を減少させるこ
とができる。これは降伏荷重がより小さくなるか
らである。さらに、延伸がより規則的になり、緊
張度が減少したとき、製品の処理量および全体的
速度がより大きくなる。したがつて、PPを用い
たとき、延伸を2000％／分の速度でおこなうこと
ができ、テンター処理速度を９ｍ／分、さらに20
ｍ／分以上まで高めることができる。 PPを用いた場合、可成り低い配向比において
引張り荷重が降伏荷重を超えるからメツシユサイ
ズ又はストランド長さを著るしく制御することが
できる。たとえばメツシユサイズを小さくしたい
場合は規則的構造を許容する配向比を考慮して、
これを達成させることができる。 TD延伸の際の良好な構造を得るための凹み形
成の利点は降伏荷重の減少およびその後の機械の
より小さい出力の必要性等の条件下でより規則的
なMD延伸製品の製造にも相通ずるものである。 ほとんどのプラスチツク物質は正確な融点を持
たず、溶融範囲および軟化範囲を有するのみで、
これも特定し難く、かつ重複する。たとえば
HDPEの軟化点は約118〜128℃、融点は122−138
℃であり、PPの軟化点は150〜160℃、融点は160
〜168℃である。理論的には凹みを溶融範囲下限
の近傍すなわち、約10〜15℃低い温度で形成す
る。これより高い温度ではプラスチツクが変位す
るだけで、断面積は減少し、得られるストランド
が弱くなる。より低い温度で凹みを形成する方が
良く、したがつて、その好ましい温度は配向温度
（延伸温度）と実質的に同一か低い温度（通常
HDPEの場合約100℃、PPの場合110〜130℃）、
又は室温（15〜20℃）ないしこれに近い温度であ
る。しかし、プラスチツクの種類によつては、特
にPPの場合、凹みを低温で急激に形成するとプ
ラスチツクが破損するおそれがある。そのため、
大量生産においては温度の下限が必要であつて、
PPの場合は10℃以上、特に高速で凹みを形成す
る場合は20℃以上で凹みをロールでプレスして形
成することが好ましい。 凹みの最深部はストランド形成域の最狭部分と
なることが好ましいが、これは必須のものでな
く、それほど正確性は要求されない。たとえばス
トランド形成域に複数の凹みを延伸方向に離間し
て設けたものでもよい。凹みがストランド形成域
において著るしく巾広くない限り、この凹みにお
いて配向が始まることになり、これは満足すべき
ことである。 凹みの形状は任意に選択することができ、たと
えばストランド形成域を真横に延びたものでない
凹み、たとえば円錐状のものでもよい。しかし、
この凹みはくさび状のもの、たとえば、くさびの
頂点が延伸方向に直角に延びたものが好ましく、
又、このくさび状凹みのベースに丸みを若干つ
け、機械がプラスチツク材料を切断するのを防止
するようにしてもよい。その他、断面円形の凹み
のもの、軸が延伸方向に直角に延びた部分円状の
筒状凹みのものなどを形成してもよい。一般に延
伸方向に平行な断面が機械部材の巾（延伸方向に
直角な方向）に対し一定の機械部材を用い、延伸
方向に逆に傾斜した面を形成した場合、プラスチ
ツク材料の延伸方向に直角な動きはほとんどな
く、配向が凹みの底部において最大となる。凹み
はストランド形成域の両側の孔の全長に亘り延び
ていることが好ましいが、実際にはこの凹みはよ
り小さく、又は短くなる。凹みの範囲を近隣の孔
の巾に等しくした場合の利点は延伸時に配向がス
トランドの中央から接点域へ円滑に進行すること
である。しかし、プラスチツク材料の両面に直角
な段部を設け凹みの範囲を規定したものでもよ
い。この段部は延伸方向に直角に延びるようにし
て形成される。これにより、配向が凹みを越えて
進行するのを防止し得る。 凹みの深さを変えて延伸の動作を変えることも
できる。この凹みの深さは長さより大きい影響を
与える。 実際上、凹みはプラスチツク材料の両面に形成
される。しかし、理論的にはストランド形成域の
側縁に凹みを形成させることもできる。凹みの
軸、たとえば、くさびのベースが延びた方向はス
トランド形成域が延伸される方向に直角な方向、
より一般的には出発物質全体の延伸方向に直角な
方向とすることが好ましい。すなわち、英国特許
No.2034240Aの如きダイヤモンド構造のものの場
合、その凹みの軸は出発物質全体の延伸方向に直
角な方向となり、この場合、ストランド形成域が
延伸方向に延びている。目的とする製品により、
凹みの軸をTD又はMD方向に延びるようにして
もよい。 凹みはすべての延伸の前に形成することが好ま
しいが、第１回の延伸ののち、第２回の延伸のス
トランド形成域に再び凹みを形成するようにして
もよい。 凹みの形成によりMD又はTD寸法が若干、た
とえば0.5％（全体に対し）程度増大するという
問題もあるが、凹みはMD又はTD方向にしろ、
出発材料の場合パンチングの前又は後にロールで
形成させることができる。この場合、一対のロー
ルであつて凹みに相当する形状の突起が一方又は
双方のロールの周面に形成されたものを用いてお
こなわれる。 これはMD凹みを形成するのに最も適してい
る。TD凹みをロールで形成する場合、凹みは咬
み合歯車ではさみ耳の部分に凹みを形成させるこ
とができる。そのほか、凹みを直線的プレスによ
つて形成させることもできる。パンチングにより
プラスチツク物質中に孔を形成する場合は同じプ
レスサイクル中、たとえば、プレスのラムが底面
中央に近づいたとき、凹みにプレスして形成する
ことが好ましい。このラムが最も遅い速度で走行
している間に凹みが形成され、高い衝撃によつて
プラスチツク材料が損傷を受ける可能性を回避す
ることができる。凹みはパンチングされた孔の近
傍の一部に形成される。 耳部がある場合はTD凹みをプラスチツク材料
本体に加えて、この耳部に形成することが有益で
ある。これにより耳部がシートの他部分と同様に
動作することになり、シートの歪みがなくなる。
この耳部は一定厚みの巾広い配向物質ではなくな
り、凹み部分が高度に配向され、TDバーに沿う
部分が低い配向性の側面波動的厚みを有すること
になる。このような耳部の効果として２点を挙げ
ることができる。第１に耳部が本体と同様に処理
されるため、MD延伸の間のウエブ中央への曲り
が著るしく減少する。第２に耳部が配向されるべ
きTDバーに沿つて直接上昇した部分を有するこ
とになる。したがつてテンター上において、テン
タークリツプが最も有利な位置において最大の効
果を持つて握持することになる。最後に、耳部の
上昇部分が配向が著るしく小さいので、耳部が割
れたり裂けたりすることが著るしく少ない。 以下、本発明を図示の実施例を参照して説明す
る。 第１ａ図ないし１ｅ図 一軸出発材料１（第１ａ図）には孔パターン２
が設けられていて、その中心は適当な四角形グリ
ツト上に位置している。第１ａ図に示す如く、凹
み３，４は圧力（物質の除去をおこなうことな
く）で延伸されるべきストランド形成域５，６中
に形成されている。出発物質１の延伸方法は公知
であり、たとえば英国特許No.2035191Bに開示さ
れている。配向時において、プラスチツク材料は
均一の温度に保たれる。そのための方法として水
バスが有効であり、これにより延伸時の断熱的熱
が除去できる。第１回の延伸において、一平面的
一軸延伸構造７（第１ｄ図）が形成される。延伸
力は連続する複数の第１ストランド形成域５に対
し同時に適用される。配向はストランド形成域５
の凹み部分から始まり、この域５は配向されたス
トランド形成域８に延ばされる。このストランド
８は平行なバー９によつて連結されている。各バ
ー９は交互する区域１０の連続からなり、これら
はストランド８の両端と区域１０間の第２のスト
ランド形成域６とを連結する。第１ｄ図に影響で
示す如くストランド８の配向は第１ａ，１ｄ図に
示す如く、適当な接線１１まで少なくとも進行す
る。 第２回の延伸において、第１ｄ図の構造７は直
角な第２の方向に延伸され、単一面の２軸延伸構
造１２（第１ｅ図）が形成される。この延伸力は
一連の複数の第２ストランド形成域６に対し適用
され、配向は第２区域６の凹みから開始され、配
向ストランド１３が形成される。構造１２は配向
ストランド８，１３と、その間の接点１４とによ
つて四角なグリツド状に形成される。この接点１
４の側面は影線により示されている。 孔２は対角線が延伸方向と平行になつた丸みの
ある四角形からなる。これにより、ストランド形
成域５，６の側縁にくさび形の凹みが規定されて
いる。これにより凹みに加えて深い押込み作用が
与えられる。これらの孔２の利点は第１回の延伸
の際、ストランド８に加えられる応力が分散さ
れ、バー９を狭く直線的に横切ることがないこと
である。これにより配向のバー９への浸透距離又
はバー９を横切る浸透量が制御され、この浸透が
メツシユ構造７を規則的に横切るようになる。 第２ａ〜２ｃ図 これらの図は第１ａ，１ｄ，１ｅ図に相当する
ものであるが英国特許出願第2096531A号の方法
により変形されている。第２ａ〜第２ｃ図はすべ
てのストランド形成域に凹みを形成する必要のな
いことを示している（通常、すべての相応するス
トランド形成域は同様の凹みが形成される。）区
域１５には凹みは形成されず、短いストランド又
はレグ１６が形成され、端部にテーパーが形成さ
れている。主ストランド形成域３の巾は区域１５
の巾との関連で選ばれ、区域３が最初に配向さ
れ、区域１５も適当に規則的に配向される。 第３ａ，３ｂ，３ｃ図 テストストリツプ２１は両側部が冷間輪郭形成
され（物質除去により）、第１ａ図の出発物質１
に相当するストリツプ（点線２１′で示される間）
で凹みの１４のないものに形成された。このテス
トストリツプ２１は最大巾16mmで、残部は第４ｃ
図（表２参照）に示すものとした。このテストス
トリツプを用い110℃で配向テストをおこなつた。
この場合において、両面が平担なもので、110℃
で凹み３を形成したものを用いた。この場合の荷
重(L)と延び(d)との関係を第３ｂ図に示す。 凹み３（第３ｂ図）のないテストストリツプ２
１の場合でも、多少の物理的変化が荷重を加えた
ときストランド形成域に見られた。しかし、スト
ランド形成域の一つが最初に降伏し（グラフの点
２２）、配向が生じ、荷重が減少した。ついで、
荷重が新らたな最大値２３に増大し（１又はそれ
以上のストランド形成域での配向の開始）、さら
に他の区域が配向し始めたとき、荷重が減少し
た。 凹３が存在するとき（第３ｂ図の点線）、スト
ランド形成域がすべて同時に配向を開始し（点２
４で点２３より約20％低い）、それ以上のピーク
は見られず、ゆるやかな曲線が続いた。又、引張
り荷重は点２５で降伏荷重を越えた。 HDPEを用いたとき、降伏荷重の減少はなく
（したがつて出力の減少はない。）引張り曲線はよ
りゆるやかになり、一連のメツシユの規則的延伸
が見られた。 同一のテスト片２１を用い、種々の温度で凹み
を形成した。又、配向を110℃で再びおこなつた。
引張りテストを室温（20℃）でおこなつた。これ
らのテストの結果を表１に示す。第３ｃ図は凹み
が形成された温度に対する製品へのピーク荷重を
示したものである。縦線は軟化範囲（Ts）、溶融
範囲（Tm）を示している。170℃以下において、
テスト片はオーブン中で所定の温度まで加熱され
た。170℃以上においてはプラスチツク材料を熱
い溝形成器具を用いて凹み３を形成する必要があ
り、加熱テスト片を使用しなかつた。この操作の
違いにもかかわらず溶融範囲以上では動作の変化
が見られた。これは160℃以下において少量の分
子配向がおこなわれるのに対し、170℃以上では
溶融状態において凹みの中央から材料が流れ出し
た結果によるものと思われる。

【表】 第４ａ〜４ｅ図 下記表２は第４ａ〜４ｅ図の凹み３の例の細部
を示している。PP4.5mm厚の両面に同一深さの凹
み３を形成した。孔２の両端は点線で示されてい
る。各凹み３のベースは孔２の中央ラインとほぼ
一致させた（ただし、第４ｅ図のものは除く）。
厚みの違う物質については凹み３を適当に変え
た。 器具２６は示されたとおりであり、第４ｂ図は
長さ、深さの異なる凹みをつくるのに同一の器具
を用い得ることを示している。

【表】

【表】 この表から凹み３は孔２より長くとき（第４ａ
図）、短くとも（第４ｂ図）、又同一（第４ｃ図）
であつてもよい。第４ｄおよび第４ｅ図は凹み３
の側面が必要とする応力を減少させるためにより
急峻であつてもよいことを示しており、好ましい
角度は50゜〜70゜である。器具２６は切断を避ける
ため丸みを設けた。得られた製品はほぼ同一であ
つた。第４ｅ図は１以上の凹み３をストランド形
成域５に形成し得ることを示している。必要に応
じ、双子の凹みの遠方端部を孔２の両端に一致さ
せてもよい。一方向において、配向がストランド
形成域５に沿つて他の凹み３からの配向部に達す
るまで形成され、他方の方向において、配向はバ
ー９又は接点１４によつて妨害されるまで進行す
る。 プラスチツク材料の非凹み区域の厚みを％で表
わすと、一方の面の凹み３の深さ（すなわち、符
合する凹みのないもの）又は両面の符合凹み３を
結合した深さは40％以下、好ましくは25％以下、
10％以上、あるいは20％以上であつてもよい。 第４ａ〜４ｅ図は凹み３についてのみ説明した
が、凹み４を同様に形成することができる。 第５図 第５図はパンチングされたプラスチツクシート
の２軸延伸装置を示している（英国特許No.
2035191B参照）。このシートはリール３１から解
巻され、往復動パンチ３２とダイス３３との間を
通過する。パンチビームおよびダイスビームには
器具２６が凹み３の形成のためにパンチビームの
動作中心底部近傍に設けられている。出発物質１
はついで外囲器３４内で加熱され、差動ロール３
５でMD延伸され、加熱外囲器３６内でテンター
上でTD延伸され、冷却され、リール３７に巻回
される。いずれの方向においても延伸力は複数の
ストランド形成域５，６に対し同時に適用され
る。必要に応じ、MD延伸物質を冷却し、MD延
伸後直接、リールに巻回し、のちに解巻してTD
延伸をおこなつてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の出発物質の平面図、第１ｂ
図は第１ａ図のものの斜視図、第１ｃ図は第１ａ
図Ａ−Ａ線に沿う断面図、第１ｄ図は第１ａ
図の出発物質を一軸延伸してメツシユ構造に形成
したものの平面図、第１ｅ図は第１ａ図のメツシ
ユ構造のものを第２の軸に沿つて直角に延伸して
メツシユにしたものの平面図、第２ａ〜２ｃ図は
第１ａ，第１ｄ，第１ｅ図に相当し、異なる出発
物質、メツシユ構造を示す図、第３ａ図はテスト
ストリツプの平面図、第３ｂ図は荷重／延伸の関
係を示すグラフ、第３ｃ図は凹み形成温度のピー
ク荷重との関係を示すグラフ、第４ａ〜４ｅ図は
凹みの形状を第１ａ図のＶ−Ｖ線に沿つて示
す断面図、第５図は本発明を実施するための装置
の側面図である。 図中、１…出発物質、３，４…凹み、５，６…
ストランド形成域、８…配向ストランド、１２…
２軸延伸構造。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 孔又はメツシユ孔を有するプラスチツク物質
   を延伸して、該物質のストランド形成域から配向
   ストランドを形成する方法であつて、ストランド
   形成域に該物質を除去することなく凹みを形成し
   たのち、該ストランド形成域を延伸する工程を含
   み、上記凹みの形成を、該プラスチツク物質がそ
   の融点の下限以下の温度にあるときに施すことを
   特徴とする方法。