JPH0753423B2 - 高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の連続的製造方法 - Google Patents
高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の連続的製造方法Info
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- JPH0753423B2 JPH0753423B2 JP14949289A JP14949289A JPH0753423B2 JP H0753423 B2 JPH0753423 B2 JP H0753423B2 JP 14949289 A JP14949289 A JP 14949289A JP 14949289 A JP14949289 A JP 14949289A JP H0753423 B2 JPH0753423 B2 JP H0753423B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリオレフィン粉末を、該粉末の融点未満の
温度の下に連続的に圧縮成形し、次いで圧延および延伸
して高強度・高弾性率ポリオレフィン材料を連続的に製
造する方法に関する。
温度の下に連続的に圧縮成形し、次いで圧延および延伸
して高強度・高弾性率ポリオレフィン材料を連続的に製
造する方法に関する。
分子量が著しく高いいわゆる超高分子量のポリオレフィ
ンは、耐衝撃性、耐摩耗性に優れ、また自己潤滑性も有
するなど特徴のあるエンジニアリングプラスチックスと
して各種の分野で使用されている。この超高分子量のポ
リオレフィンは、汎用のポリオレフィンに比較して遥か
に分子量が高いので、高配向させるこができれば高強
度、高弾性を有する成形物が得られることが期待される
ので、その高配向化が種々検討されてきた。
ンは、耐衝撃性、耐摩耗性に優れ、また自己潤滑性も有
するなど特徴のあるエンジニアリングプラスチックスと
して各種の分野で使用されている。この超高分子量のポ
リオレフィンは、汎用のポリオレフィンに比較して遥か
に分子量が高いので、高配向させるこができれば高強
度、高弾性を有する成形物が得られることが期待される
ので、その高配向化が種々検討されてきた。
しかしながら、超高分子量のポリオレフィンは汎用ポリ
オレフィンに比べ、溶融粘度が高く、通常の方法では成
形加工性が著しく悪く、また、延伸して高配向化するこ
ともできないのが現状である。
オレフィンに比べ、溶融粘度が高く、通常の方法では成
形加工性が著しく悪く、また、延伸して高配向化するこ
ともできないのが現状である。
ポール・スミス、ピーター・ヤーン、レムストラ等は超
高分子量ポリオレフィンのデカリン溶液（ドープ）から
得たゲルを高倍率に延伸し、高強度・高弾性率を有する
ポリオレフィン材料を製造する方法を提案している（特
開昭56−15408号）。そのドープ中のポリマー濃度は、
重量平均分子量150万のもので３重量％、400万のもので
は１重量％と極めて低濃度でしか実施されておらず、実
用化においては多量の溶媒を使用し、かつ高粘度の溶液
の調製方法、取り扱いなど経済性の面で著しく不利であ
る。
高分子量ポリオレフィンのデカリン溶液（ドープ）から
得たゲルを高倍率に延伸し、高強度・高弾性率を有する
ポリオレフィン材料を製造する方法を提案している（特
開昭56−15408号）。そのドープ中のポリマー濃度は、
重量平均分子量150万のもので３重量％、400万のもので
は１重量％と極めて低濃度でしか実施されておらず、実
用化においては多量の溶媒を使用し、かつ高粘度の溶液
の調製方法、取り扱いなど経済性の面で著しく不利であ
る。
また、超高分子量ポリオレフィンの単結晶マットを高度
に延伸・高配向化させる方法についても種々の提案があ
る［特開昭59−187614号、特開昭60−15120号、特開昭6
0−97836号、高分子学会予稿集、34巻４号873頁（1985
年）等］。
に延伸・高配向化させる方法についても種々の提案があ
る［特開昭59−187614号、特開昭60−15120号、特開昭6
0−97836号、高分子学会予稿集、34巻４号873頁（1985
年）等］。
しかしながら、これらの方法は予め超高分子量ポリオレ
フィンをキシレン、デカリン、灯油等の溶媒の希薄溶液
とし、しかる後冷却や等温結晶化を行って得られる単結
晶マットを用いて固相押出、延伸などを行うものであ
る。したがってこの方法でも単結晶マット作製時に多量
の溶媒を用いなければならないという問題は依然として
解決されていない。
フィンをキシレン、デカリン、灯油等の溶媒の希薄溶液
とし、しかる後冷却や等温結晶化を行って得られる単結
晶マットを用いて固相押出、延伸などを行うものであ
る。したがってこの方法でも単結晶マット作製時に多量
の溶媒を用いなければならないという問題は依然として
解決されていない。
上述の問題点を解決するために、本発明者らは、超高分
子量のポリオレフィン粉末を、溶解または溶融すること
なしに該粉末の融点未満の温度の下に圧縮成形し、次い
で圧延および延伸して高強度・高弾性率ポリオレフィン
材料を製造する方法を提案した（特開昭63−41512号お
よび特開昭63−66207号）。
子量のポリオレフィン粉末を、溶解または溶融すること
なしに該粉末の融点未満の温度の下に圧縮成形し、次い
で圧延および延伸して高強度・高弾性率ポリオレフィン
材料を製造する方法を提案した（特開昭63−41512号お
よび特開昭63−66207号）。
しかしながら、これらに開示された方法における圧縮成
形工程は、加熱された上下の加圧プレートの間にポリオ
レフィン粉末を挟んで所定時間加熱、加圧した後、予備
成形シートを得るバッチ方式であり、生産性に劣るもの
であり、そして十分な高強度・高弾性率の材料を得るた
めには加圧圧力として通常、数百Kg/cm2程度以上の圧力
を必要とするなどの問題点があった。
形工程は、加熱された上下の加圧プレートの間にポリオ
レフィン粉末を挟んで所定時間加熱、加圧した後、予備
成形シートを得るバッチ方式であり、生産性に劣るもの
であり、そして十分な高強度・高弾性率の材料を得るた
めには加圧圧力として通常、数百Kg/cm2程度以上の圧力
を必要とするなどの問題点があった。
以上のことから、本発明者らは、これらの問題点を解決
すべく鋭意検討した結果、ポリオレフィン粉末を特定の
加圧手段により、ポリオレフィン粉末の融点未満の温度
の下に圧縮成形し、次いで圧延および延伸することによ
り高強度・高弾性率のポリオレフィン材料が連続的に得
られることを見出したものである。
すべく鋭意検討した結果、ポリオレフィン粉末を特定の
加圧手段により、ポリオレフィン粉末の融点未満の温度
の下に圧縮成形し、次いで圧延および延伸することによ
り高強度・高弾性率のポリオレフィン材料が連続的に得
られることを見出したものである。
すなわち、本発明は、上下に対向させた一対のエンドレ
スベルトの間にポリオレフィン粉末を供給し、該ポリオ
レフィン粉末をエンドレスベルトで挾みつつ移動させる
とともに、該エンドレスベルトの内側に設けられた加圧
プレートおよび該加圧プレートとエンドレスベルトとの
間に回転自在な互いに連結されたローラー群からなる加
圧手段により、ポリオレフィン粉末を該粉末の融点未満
の温度の下に圧縮成形し、次いで圧延および延伸するこ
とを特徴とする高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の
連続的製造方法に関する。
スベルトの間にポリオレフィン粉末を供給し、該ポリオ
レフィン粉末をエンドレスベルトで挾みつつ移動させる
とともに、該エンドレスベルトの内側に設けられた加圧
プレートおよび該加圧プレートとエンドレスベルトとの
間に回転自在な互いに連結されたローラー群からなる加
圧手段により、ポリオレフィン粉末を該粉末の融点未満
の温度の下に圧縮成形し、次いで圧延および延伸するこ
とを特徴とする高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の
連続的製造方法に関する。
本発明の方法は、重合および成形加工工程（圧縮成形、
固相押出、延伸）においてポリオレフィンが溶融や溶媒
中への溶解という繁雑な操作を一度も経ず、しかも特定
な加圧手段を用いることにより、従来に比べ低圧下にお
ける圧縮成形が可能となり、優れた物性を有する高強度
・高弾性率ポリオレフィン材料を連続的にかつ容易に製
造することができる優れた特徴を有するものである。
固相押出、延伸）においてポリオレフィンが溶融や溶媒
中への溶解という繁雑な操作を一度も経ず、しかも特定
な加圧手段を用いることにより、従来に比べ低圧下にお
ける圧縮成形が可能となり、優れた物性を有する高強度
・高弾性率ポリオレフィン材料を連続的にかつ容易に製
造することができる優れた特徴を有するものである。
本発明の高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の連続的
製法に用いられるポリオレフィンとしては、炭素数２〜
８、好ましくは２〜６のα−オレフィンの単独重合体、
例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高
密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、
ポリ−４−メチルペンテルン−１など、あるいは、炭素
数の異なるα−オレフィンとの共重合体、例えば、エチ
レンと炭素数３〜12、好ましくは３〜８のα−オレフィ
ンとの共重合体、プロピレンと炭素数４〜12、好ましく
は４〜８のα−オレフィンとの共重合体などが挙げられ
る。
製法に用いられるポリオレフィンとしては、炭素数２〜
８、好ましくは２〜６のα−オレフィンの単独重合体、
例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高
密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、
ポリ−４−メチルペンテルン−１など、あるいは、炭素
数の異なるα−オレフィンとの共重合体、例えば、エチ
レンと炭素数３〜12、好ましくは３〜８のα−オレフィ
ンとの共重合体、プロピレンと炭素数４〜12、好ましく
は４〜８のα−オレフィンとの共重合体などが挙げられ
る。
なお、本発明で用いるこれらのポリオレフィンは、一般
に分子量が高いほうがより高強度・高弾性率を有する材
料を得ることができ望ましい。例えば、ポリエチレンの
場合、粘度平均分子量が50万〜1200万、好ましくは90万
〜900万、さらに好ましくは120万〜600万、135℃、デカ
リン中における極限粘度で表記すれば、５〜50dl/g、好
ましくは８〜40dl/g、好ましくは10〜30dl/gであるいわ
ゆる超高分子量ポリエチレンであることが望ましく、ま
た、ポリプロピレンの場合においても、分子量が100万
以上であることが好ましい。
に分子量が高いほうがより高強度・高弾性率を有する材
料を得ることができ望ましい。例えば、ポリエチレンの
場合、粘度平均分子量が50万〜1200万、好ましくは90万
〜900万、さらに好ましくは120万〜600万、135℃、デカ
リン中における極限粘度で表記すれば、５〜50dl/g、好
ましくは８〜40dl/g、好ましくは10〜30dl/gであるいわ
ゆる超高分子量ポリエチレンであることが望ましく、ま
た、ポリプロピレンの場合においても、分子量が100万
以上であることが好ましい。
また、これらのポリオレフィンの形状は特に限定されな
いが、通常、果粒状ないしは粉末のものが好ましく用い
られる。例えばポリエチレンの場合、粒径が2000μｍ以
下、好ましくは1000μ以下が望ましい。また、その粒径
分布は狭い方が良好なシートが得られる。
いが、通常、果粒状ないしは粉末のものが好ましく用い
られる。例えばポリエチレンの場合、粒径が2000μｍ以
下、好ましくは1000μ以下が望ましい。また、その粒径
分布は狭い方が良好なシートが得られる。
本発明の高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の連続的
製法においては、先ずポリオレフィン粉末を連続的に圧
縮成形し、予備圧縮成形シートを形成する。
製法においては、先ずポリオレフィン粉末を連続的に圧
縮成形し、予備圧縮成形シートを形成する。
この予備圧縮成形シートを形成するために用いる装置に
ついて具体例である第１図に基づき簡略に説明する。
ついて具体例である第１図に基づき簡略に説明する。
この装置は、基本的にはロール１〜４により張力がかけ
られた上下に対向させた一対のエンドレスベルト５、６
と、このエンドレスベルトを介し、粉末試料を加圧する
ための加圧プレート７と、加圧プレートとエンドレスベ
ルトとの間に回転自在で互いに連結されたローラー群８
とからなる加圧手段を有してなる。一本のエンドレスベ
ルトに対して３本以上のロールが配設されてもよく、ま
たロールの外径としては、エンドレスベルトが良好に作
動する限り何ら限定されない。
られた上下に対向させた一対のエンドレスベルト５、６
と、このエンドレスベルトを介し、粉末試料を加圧する
ための加圧プレート７と、加圧プレートとエンドレスベ
ルトとの間に回転自在で互いに連結されたローラー群８
とからなる加圧手段を有してなる。一本のエンドレスベ
ルトに対して３本以上のロールが配設されてもよく、ま
たロールの外径としては、エンドレスベルトが良好に作
動する限り何ら限定されない。
エンドレスベルトとしては、通常、肉厚が0.1〜1.5mm程
度のもので、被圧縮物に接触するエンドレスベルト表面
が鏡面状に研磨されたものが好適に使用できる。エンド
レスベルトの肉厚が薄過ぎると変形や傷を受けやすくな
り、また厚いとエンドレスベルトに張力を加えるロール
の径が大きくなり、装置全体が大型化するため好ましく
ない。エンドレスベルトの材質としては、ステンレスが
代表的なものとして挙げられるが、適当な他の金属製ベ
ルトの単一体や、これらのベルトにフッ素樹脂等の樹脂
類をコーティングしたもの等も使用できる。
度のもので、被圧縮物に接触するエンドレスベルト表面
が鏡面状に研磨されたものが好適に使用できる。エンド
レスベルトの肉厚が薄過ぎると変形や傷を受けやすくな
り、また厚いとエンドレスベルトに張力を加えるロール
の径が大きくなり、装置全体が大型化するため好ましく
ない。エンドレスベルトの材質としては、ステンレスが
代表的なものとして挙げられるが、適当な他の金属製ベ
ルトの単一体や、これらのベルトにフッ素樹脂等の樹脂
類をコーティングしたもの等も使用できる。
本発明における加圧手段はエンドレスベルトの内側に設
けられた加圧プレートおよび加圧プレートとエンドレス
ベルトとの間に回転自在な互いに連結されたローラー群
からなる。加圧プレートとエンドレスベルトとの間に介
在させる回転自在な互いに連結されたローラー群として
は、そのローラー群におけるローラーの回転軸がエンド
レスベルトの進行方向にほぼ垂直に配置され、かつ相互
に接触しない程度に密接させて多数配列させたものが適
当である。
けられた加圧プレートおよび加圧プレートとエンドレス
ベルトとの間に回転自在な互いに連結されたローラー群
からなる。加圧プレートとエンドレスベルトとの間に介
在させる回転自在な互いに連結されたローラー群として
は、そのローラー群におけるローラーの回転軸がエンド
レスベルトの進行方向にほぼ垂直に配置され、かつ相互
に接触しない程度に密接させて多数配列させたものが適
当である。
このローラーの外径としては、小径のもの、具体的には
５〜30mm程度が好ましい。ローラーの外径が小さ過ぎる
場合には、エンドレスベルトに印加される局部的な線圧
が大きくなり過ぎ、エンドレスベルトに小径ローラーの
跡がつきやすく、かつエンドレスベルトが変形しやす
い。また、ローラーの外径が大き過ぎる場合には、加圧
部（加圧プレート）を長くすることが必要である。加圧
部が短い場合には、加圧部でのローラーの本数が不足
し、良好な予備圧縮成形シートが得られない。
５〜30mm程度が好ましい。ローラーの外径が小さ過ぎる
場合には、エンドレスベルトに印加される局部的な線圧
が大きくなり過ぎ、エンドレスベルトに小径ローラーの
跡がつきやすく、かつエンドレスベルトが変形しやす
い。また、ローラーの外径が大き過ぎる場合には、加圧
部（加圧プレート）を長くすることが必要である。加圧
部が短い場合には、加圧部でのローラーの本数が不足
し、良好な予備圧縮成形シートが得られない。
これらのローラーは、両端の中心軸がそれぞれチェーン
９で固定され、加圧プレートの前後に配設したスプロケ
ット10にこのチェーンを噛み合わせることにより、ロー
ラー群をエンドレスベルトの走行速度の1/2程度の速度
で走行させるのがよい。なお、このスプロケットは、３
つ以上であっても差し支えない。このローラー群はエン
ドレスベルトと加圧プレートとの間に固定して介在させ
てもよいが、この場合には、ローラー群とエンドレスベ
ルトおよび加圧プレートとの間にそれぞれスリップによ
る摩擦力が生じるので、装置の耐久性に問題が生じる。
９で固定され、加圧プレートの前後に配設したスプロケ
ット10にこのチェーンを噛み合わせることにより、ロー
ラー群をエンドレスベルトの走行速度の1/2程度の速度
で走行させるのがよい。なお、このスプロケットは、３
つ以上であっても差し支えない。このローラー群はエン
ドレスベルトと加圧プレートとの間に固定して介在させ
てもよいが、この場合には、ローラー群とエンドレスベ
ルトおよび加圧プレートとの間にそれぞれスリップによ
る摩擦力が生じるので、装置の耐久性に問題が生じる。
加圧プレートとしては、ローラー群に接する面が平滑で
あり、かつ圧力を均一に伝達できるものである限り特に
制限されない。
あり、かつ圧力を均一に伝達できるものである限り特に
制限されない。
加圧プレートのエンドレスベルト走行方向の長さは、通
常30〜400cm、好ましくは50〜200cm程度が適当である。
加圧プレートがエンドレスベルトに加える平均圧力は、
通常0.1〜20Kg/cm2程度好ましくは0.5〜10Kg/cm2さらに
好ましくは1.0〜8.0Kg/cm2の圧力で充分である。加圧プ
レートは、エンドレスベルトを介してポリオレフィン粉
末を加圧することが第一義的な役割であるが、同時に被
圧縮物の加熱手段としても使用することも可能である。
本発明の方法においては、被圧縮物であるポリオレフィ
ン粉末の融点未満の温度で圧縮工程が実施されること
が、引き続いて実施される圧延、延伸工程を経ることに
よって高強度、高弾性率ポリオレフィン材料を得る上で
極めて重要である。しかしながら、良好な予備圧縮成形
シートを得るには、融点未満の温度ではあっても許容で
きる範囲内であることが望ましい。例えばポリエチレン
については通常50℃以上、好ましくは90℃以上、ポリプ
ロピレンについては通常90℃以上、好ましくは130℃以
上で、かつそれぞれの融点未満の温度が望ましい。
常30〜400cm、好ましくは50〜200cm程度が適当である。
加圧プレートがエンドレスベルトに加える平均圧力は、
通常0.1〜20Kg/cm2程度好ましくは0.5〜10Kg/cm2さらに
好ましくは1.0〜8.0Kg/cm2の圧力で充分である。加圧プ
レートは、エンドレスベルトを介してポリオレフィン粉
末を加圧することが第一義的な役割であるが、同時に被
圧縮物の加熱手段としても使用することも可能である。
本発明の方法においては、被圧縮物であるポリオレフィ
ン粉末の融点未満の温度で圧縮工程が実施されること
が、引き続いて実施される圧延、延伸工程を経ることに
よって高強度、高弾性率ポリオレフィン材料を得る上で
極めて重要である。しかしながら、良好な予備圧縮成形
シートを得るには、融点未満の温度ではあっても許容で
きる範囲内であることが望ましい。例えばポリエチレン
については通常50℃以上、好ましくは90℃以上、ポリプ
ロピレンについては通常90℃以上、好ましくは130℃以
上で、かつそれぞれの融点未満の温度が望ましい。
そのための被圧縮物（ポリオレフィン粉末）の加熱手段
としては、加圧部におけるエンドレスベルトを直接加熱
するのが最適であるが、第２図に示されるように、加圧
プレート内に加熱手段11を配設し、加圧プレートからロ
ーラー群、エンドレスベルトを経て被圧縮物を加熱した
り、第１図に示すようにエンドレスベルトに近接させて
予備加熱器12を配設して加熱するのが実際的には便宜で
ある。
としては、加圧部におけるエンドレスベルトを直接加熱
するのが最適であるが、第２図に示されるように、加圧
プレート内に加熱手段11を配設し、加圧プレートからロ
ーラー群、エンドレスベルトを経て被圧縮物を加熱した
り、第１図に示すようにエンドレスベルトに近接させて
予備加熱器12を配設して加熱するのが実際的には便宜で
ある。
加圧プレートへの加熱手段11の配設態様としては、断熱
部13を設けた上で加圧プレート内に電熱ヒーターを埋め
込んでもよいし、加圧プレート内に熱媒体の循環流路を
配設して熱媒体を用いて加熱してもよい。
部13を設けた上で加圧プレート内に電熱ヒーターを埋め
込んでもよいし、加圧プレート内に熱媒体の循環流路を
配設して熱媒体を用いて加熱してもよい。
この例示された装置を用いて本発明の高強度・高弾性率
ポリオレフィン材料の連続的製造方法を実施するには、
まず、ホッパー14内に投入されたポリオレフィン粉末を
所定の断面形状を有するホッパー出口から走行する下方
のエンドレスベルト上に落下させる。エンドレスベルト
の走行速度は、加圧プレートの長さ、圧縮条件にも依存
するが、通常は50〜200cm/min程度が適当である。エン
ドレスベルト上に乗ったポリオレフィン粉末は、必要に
より予備加熱器により所定の温度まで予備加熱された
後、上下のエンドレスベルトによる挾圧部まで移動さ
れ、次いでローラー群と加圧プレートとが配設された圧
縮部へ移行される。ここで、油圧シリンダー（図示せ
ず）からの圧力が油圧ピストン15から加圧プレートへ伝
達され、更にローラー群、エンドレスベルトを経て被圧
縮物に圧縮力が加えられる。この時、加熱体からの熱も
同様にローラー群、エンドレスベルトを経て被圧縮物に
伝達され、被圧縮物の温度が所定の温度に保持される。
ポリオレフィン材料の連続的製造方法を実施するには、
まず、ホッパー14内に投入されたポリオレフィン粉末を
所定の断面形状を有するホッパー出口から走行する下方
のエンドレスベルト上に落下させる。エンドレスベルト
の走行速度は、加圧プレートの長さ、圧縮条件にも依存
するが、通常は50〜200cm/min程度が適当である。エン
ドレスベルト上に乗ったポリオレフィン粉末は、必要に
より予備加熱器により所定の温度まで予備加熱された
後、上下のエンドレスベルトによる挾圧部まで移動さ
れ、次いでローラー群と加圧プレートとが配設された圧
縮部へ移行される。ここで、油圧シリンダー（図示せ
ず）からの圧力が油圧ピストン15から加圧プレートへ伝
達され、更にローラー群、エンドレスベルトを経て被圧
縮物に圧縮力が加えられる。この時、加熱体からの熱も
同様にローラー群、エンドレスベルトを経て被圧縮物に
伝達され、被圧縮物の温度が所定の温度に保持される。
このようにして圧縮成形された予備圧縮成形シートは、
ロール部を通過した後、エンドレスベルトから離れる。
このようにして予備圧縮成形シートが連続的に成形され
る。
ロール部を通過した後、エンドレスベルトから離れる。
このようにして予備圧縮成形シートが連続的に成形され
る。
本発明においては、高強度・高弾性率ポリオレフィン材
料を、かくして得られた予備圧縮成形シートを圧延しつ
いで延伸することにより得るものである。
料を、かくして得られた予備圧縮成形シートを圧延しつ
いで延伸することにより得るものである。
圧延方法としては公知の方法を用いることができるが、
ポリオレフィンを溶融させることなく固相状態に保持し
たまま回転方向の異なる圧延ロールにより挾圧して圧延
シート又はフィルムを得る。このとき、圧延操作による
材料の変形比は広く選択することができ、通常、圧延効
率（圧延後の長さ／圧延前の長さ）で1.2〜20、好まし
くは1.5〜20さらに好ましくは1.5〜10とするのが望まし
い。この時の温度としては20℃以上融点未満、好ましく
は90℃以上融点未満で圧延操作を実施することが望まし
い。勿論、上記圧延操作を一回以上多段圧延することが
できる。
ポリオレフィンを溶融させることなく固相状態に保持し
たまま回転方向の異なる圧延ロールにより挾圧して圧延
シート又はフィルムを得る。このとき、圧延操作による
材料の変形比は広く選択することができ、通常、圧延効
率（圧延後の長さ／圧延前の長さ）で1.2〜20、好まし
くは1.5〜20さらに好ましくは1.5〜10とするのが望まし
い。この時の温度としては20℃以上融点未満、好ましく
は90℃以上融点未満で圧延操作を実施することが望まし
い。勿論、上記圧延操作を一回以上多段圧延することが
できる。
圧延に次いで行われる引張延伸は種々の方法がある。加
熱手段等の違いにより熱風延伸、シリンダー延伸、ロー
ル延伸、熱板延伸などがある。何れも一対のニップロー
ル、あるいはクローバーロール間で速度差をつけ延伸を
行う。温度は20−150℃、好ましくは50−140℃で行われ
る。また延伸工程も一段だけでなく多段で行うこともで
きる。この場合、一段目より二段目のほうを高い温度で
行うのが好ましい。
熱手段等の違いにより熱風延伸、シリンダー延伸、ロー
ル延伸、熱板延伸などがある。何れも一対のニップロー
ル、あるいはクローバーロール間で速度差をつけ延伸を
行う。温度は20−150℃、好ましくは50−140℃で行われ
る。また延伸工程も一段だけでなく多段で行うこともで
きる。この場合、一段目より二段目のほうを高い温度で
行うのが好ましい。
延伸速度は適宜選択でき、通常0.1〜200cm/minの範囲で
あるが、経済性を考慮すると高速度のほうが好ましく、
通常５〜200cm/minの範囲で行うことが望ましい。
あるが、経済性を考慮すると高速度のほうが好ましく、
通常５〜200cm/minの範囲で行うことが望ましい。
延伸倍率は高倍率にするほど高強度で高弾性率が達成で
きるため、できるだけ延伸倍率を高めることが望ましい
が、本発明の製造方法においては、たとえば超高分子量
ポリエチレンを用いた場合には、通常60倍以上、好まし
くは80〜200倍のトータル延伸倍率（圧延および引張延
伸の合計の延伸倍率）が可能であり、極めて高い延伸倍
率の延伸が可能となる。
きるため、できるだけ延伸倍率を高めることが望ましい
が、本発明の製造方法においては、たとえば超高分子量
ポリエチレンを用いた場合には、通常60倍以上、好まし
くは80〜200倍のトータル延伸倍率（圧延および引張延
伸の合計の延伸倍率）が可能であり、極めて高い延伸倍
率の延伸が可能となる。
かくして、高強度・高弾性率ポリオレフィン材料が製造
される。本発明の方法によれば、例えば、ポリオレフィ
ンとしてポリエチレンを用いた場合、引張弾性率120GPa
以上、引張強度2GPa以上のポリエチレン材料が得られる
ことに代表されるように、極めて高強度・高弾性率のポ
リオレフィン材料が得られるものである。
される。本発明の方法によれば、例えば、ポリオレフィ
ンとしてポリエチレンを用いた場合、引張弾性率120GPa
以上、引張強度2GPa以上のポリエチレン材料が得られる
ことに代表されるように、極めて高強度・高弾性率のポ
リオレフィン材料が得られるものである。
本発明により、超高分子量のポリオレフィン粉末から、
簡便な方法で高強度、高弾性率を有するポリオレフィン
シートを連続的に製造する方法が提供された。
簡便な方法で高強度、高弾性率を有するポリオレフィン
シートを連続的に製造する方法が提供された。
実施例１ 装置仕様： 1.ロール 径 500 mm 面長300mm 2.スチールベルト 肉厚 0.6mm 巾 200mm 3.小口径ローラー 径 12 mm 面長250mm 4.加圧プレート 長さ1000 mm 巾 200mm 5.油圧シリンダー 径 125 mm 上記の仕様の圧縮成形装置を用いて粘度平均分子量約20
0万の超高分子量ポリエチレン粉末を130℃に加熱し、材
料への平均圧力はおよそ6Kg/cm2で加圧し肉厚1.1mm、巾
100mmのシートを1m/minの速度で、連続的に予備圧縮成
形した。
0万の超高分子量ポリエチレン粉末を130℃に加熱し、材
料への平均圧力はおよそ6Kg/cm2で加圧し肉厚1.1mm、巾
100mmのシートを1m/minの速度で、連続的に予備圧縮成
形した。
次にこのシートを表面温度が140℃に調整された1m/分の
上下同一周速度で反対方向に回転する直径150mm、面長3
00mm、ロール間距離30μｍの一対のロール間に供給し、
圧延を行ない延伸倍率５倍のフィルムを得た。得られた
圧延フィルムを巾1mmにスリットし、次いで、ロール径
が250mmの熱ロール型延伸装置を用いて温度135℃、ロー
ルの周速度は、低速側を1.5cm/分、高速側を30cm/分と
し、倍率20倍で延伸を行った。得られた繊維の引張弾性
率は130GPa、引張強度は3.4GPaであった。
上下同一周速度で反対方向に回転する直径150mm、面長3
00mm、ロール間距離30μｍの一対のロール間に供給し、
圧延を行ない延伸倍率５倍のフィルムを得た。得られた
圧延フィルムを巾1mmにスリットし、次いで、ロール径
が250mmの熱ロール型延伸装置を用いて温度135℃、ロー
ルの周速度は、低速側を1.5cm/分、高速側を30cm/分と
し、倍率20倍で延伸を行った。得られた繊維の引張弾性
率は130GPa、引張強度は3.4GPaであった。
比較例１ 実施例１においてプレス成形機を用いて、温度130℃、
圧力5Kg/cm2、加圧時間10分の条件で、成形した肉厚1.1
mmのシートを用いる他は実施例１と同様に行ったが、9.
5倍の延伸しかできず、得られた繊維の引張弾性率85Gp
a、引張強度2.6GPaであった。
圧力5Kg/cm2、加圧時間10分の条件で、成形した肉厚1.1
mmのシートを用いる他は実施例１と同様に行ったが、9.
5倍の延伸しかできず、得られた繊維の引張弾性率85Gp
a、引張強度2.6GPaであった。
（引張弾性率、強度の測定法） 弾性率および強度はストログラフＲを用いて温度23℃に
て測定した。クランプ間にはさむ試料長は150mmで引張
速度100mm/分とした。弾性率は0.1％歪における応力を
用いて計算した。計算に必要なサンプルの断面積はポリ
エチレンの密度を1g/cm3としてサンプルの重量と長さを
測定して求めた。
て測定した。クランプ間にはさむ試料長は150mmで引張
速度100mm/分とした。弾性率は0.1％歪における応力を
用いて計算した。計算に必要なサンプルの断面積はポリ
エチレンの密度を1g/cm3としてサンプルの重量と長さを
測定して求めた。
第１図は、本発明の製造方法に用いる装置の概要を示す
模式図であり、第２図は、第１図の装置の加圧部近傍の
拡大図である。 １〜4:ロール 5,6:エンドレスベルト 7:加圧プレート、8:ローラー群 9:チェーン、10:スプロケット 11:加熱手段、12:予備加熱器 13:断熱部、14:ホッパー 15:油圧ピストン
模式図であり、第２図は、第１図の装置の加圧部近傍の
拡大図である。 １〜4:ロール 5,6:エンドレスベルト 7:加圧プレート、8:ローラー群 9:チェーン、10:スプロケット 11:加熱手段、12:予備加熱器 13:断熱部、14:ホッパー 15:油圧ピストン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｌ 7:00
Claims (1)
- 【請求項１】上下に対向させた一対のエンドレスベルト
の間にポリオレフィン粉末を供給し、該ポリオレフィン
粉末をエンドレスベルトで挾みつつ移動させるととも
に、該エンドレスベルトの内側に設けられた加圧プレー
トおよび該加圧プレートとエンドレスベルトとの間に回
転自在な互いに連結されたローラー群からなる加圧手段
により、ポリオレフィン粉末を該粉末の融点未満の温度
の下に圧縮成形し、次いで圧延および延伸することを特
徴とする高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の連続的
製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/451,788 US5091133A (en) | 1988-12-21 | 1989-12-18 | Continuous production process of high-strength and high-modulus polyolefin material |
| EP89123348A EP0374785B1 (en) | 1988-12-21 | 1989-12-18 | Continuous production process of high-strength and high-modulus polyolefin material |
| DE89123348T DE68909382T2 (de) | 1988-12-21 | 1989-12-18 | Kontinuierliches Verfahren zum Herstellen hochfester und hochelastischer Polyolefinwerkstoffe. |
| CA002006046A CA2006046C (en) | 1988-12-21 | 1989-12-19 | Continuous production process of high-strength and high-modulus polyolefin material |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32040188 | 1988-12-21 | ||
| JP63-320401 | 1988-12-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02258237A JPH02258237A (ja) | 1990-10-19 |
| JPH0753423B2 true JPH0753423B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=18121056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14949289A Expired - Lifetime JPH0753423B2 (ja) | 1988-12-21 | 1989-06-14 | 高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の連続的製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753423B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3431706B2 (ja) * | 1994-12-16 | 2003-07-28 | 新日本石油化学株式会社 | 積層体・不織布または織布並びにそれらを用いた強化積層体 |
| US6054086A (en) * | 1995-03-24 | 2000-04-25 | Nippon Petrochemicals Co., Ltd. | Process of making high-strength yarns |
| JP3664195B2 (ja) * | 1996-03-22 | 2005-06-22 | 新日本石油株式会社 | ポリオレフィン材料の製造方法 |
| RU2494871C2 (ru) * | 2008-04-28 | 2013-10-10 | Тейджин Арамид Б.В. | Изделия для баллистической защиты, включающие ленты |
| US9744714B2 (en) * | 2009-01-09 | 2017-08-29 | Teijin Aramid B.V. | Polyethylene film with high tensile strength and high tensile energy to break |
| US8236119B2 (en) * | 2009-08-11 | 2012-08-07 | Honeywell International Inc. | High strength ultra-high molecular weight polyethylene tape articles |
| CN117183187A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-12-08 | 东华大学 | 一种连续性超高分子量聚乙烯板材的生产装置 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP14949289A patent/JPH0753423B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02258237A (ja) | 1990-10-19 |
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