JPH08260232A

JPH08260232A - 超高分子量ポリオレフィンフィルムより高強度ヤーンの製法

Info

Publication number: JPH08260232A
Application number: JP9165395A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kurihara; 和彦栗原; Hiroshi Yazawa; 宏矢沢
Original assignee: Polymer Processing Research Institute Ltd
Current assignee: Polymer Processing Research Institute Ltd
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-08
Anticipated expiration: 2019-11-10
Also published as: JP3586700B2

Abstract

(57)【要約】【目的】超高分子量ポリオレフィンを用いた生産性が
良好で、かつ高強度ヤーンの製造方法を提供する。【構成】粘度平均分子量が５０万以上である超高分子
量ポリオレフィンを溶融成形による溶融フィルムを成形
し、溶融フィルムまたはそれを冷却した固体フィルムの
両耳端を把持してヨコに延伸し、その後テープ状にタテ
方向にスリットし、そのテープをタテに延伸することを
特徴とする高強度ヤーンの製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超高分子量ポリオレフ
ィンを原料とし、高強度ヤーンを製造する方法に関し、
さらに詳しくは、フィルムを押出成形した後、一旦ヨコ
に延伸後、テープ状にスリットし、その後にそのテープ
をタテ方向に高倍率に延伸することにより、高強度延伸
テープヤーンやスプリットヤーンを製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、超高分子量ポリオレフィンを原料
とし、高強度ヤーンを製造する方法に関しては、溶剤に
溶解してフィルムや糸に成形して超延伸する方式（溶剤
法、特公昭３７−９７６５号公報）、また溶剤法の変形
として、ワックス等で混合押出する方法（特開昭６２−
１８２３４９号公報）、超高分子量ポリオレフィン粉末
を連続プレスして超延伸する方式（連続プレス法、特開
平２−２５８２３７号公報、特開平４−４９０１５号公
報）や、超高分子量ポリオレフィンを押出成形によりイ
ンフレーションフィルムとし、それにより高強度ヤーン
を製造する方法（インフレーションフィルム法、特開昭
６２−１０４９１１号公報、特開昭６２−１２２７３６
号公報）等があった。溶剤法は、性能の良いヤーンが得
られる点では優れるが、溶解や脱溶剤にコストがかか
り、産業資材としてコスト的に実用的ではない。連続プ
レス法は、溶剤を使用せず、かつ次のインフレーション
法と異なり押出成形という制約がないために、他方に比
較してより高分子量の原料が使用できること、そのため
に高強度製品が得られる等の利点があるが、連続プレス
装置が生産性が良くない点や、薄いフィルムが得難いの
で、ファインなヤーンが困難である等の問題点がある。
インフレーション法は、押出成形できる点で生産性は良
いが、高分子量のポリオレフィンが使用できないこと、
押出成形時の溶融により分子のエンタングルメント（も
つれ合い）により、高倍率延伸や高強度製品ができない
欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、超高分子量
ポリオレフィンのもつ加工性の悪さから来る従来法のこ
れらの欠点を排除しつつ、生産性良くコスト安く、しか
も高強度で生産できる方式を確立することにある。生産
性を良くするためには、押出成形によるフィルム製膜法
が最も適するが、従来法より高分子量のポリオレフィン
を高速で製膜でき、しかもメルトフラクチャ等の押出異
常を発生させることのない製膜法が必要であり、また溶
融押出で問題になる分子のエンタングルメントを少なく
して、高倍率延伸できるようにするための延伸法が必要
である。すなわち、本発明の目的は、超高分子量ポリオ
レフィンを用いた生産性が良好で、かつ高強度ヤーンの
製造方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、基本的には溶融成形法によるフィルム成
形法を採用する。最も生産性が良く、装置コストや運転
コストが安いからである。溶融成形法には、スクリュウ
押出機やラム押出機による押出成形法が最も適する。押
出成形法の欠点は、高分子量のポリマーでは、押出馬力
が不足したり、そのためスクリュウが折れる。また、ノ
ズルでの剪断力が大きすぎるため、ダイスやバレルの圧
力に耐えないこともある。通常は、これらの解決策とし
て、温度を上げること、耐圧力を機械的に高めること、
ダイのランドを極端に小さくして、剪断力を小さくする
ことで解決できる。本発明では、さらに、分子量５０万
以下の加熱流動性物質をブレンドしたり、多層共押出す
ることで剪断力を下げることで解決した。押出機として
は、超高分子量ポリマーの押出を可能にすべく、高馬力
のものである必要がある。さらに、スクリュウの破損し
にくいものが望ましい。また、熱可塑性の低分子物質を
混合しても押し出せる押出機がさらに望ましい。押出機
のタイプは、超高分子量ポリエチレンやパラフィンも使
用し、また粉末樹脂や粉末添加剤、粉末の加熱流動性物
質等も使用するため、圧縮比を大きく取れ、しかもノン
スリップタイプで有ることが望ましい。それらの問題点
を解決するため、Ｌ／Ｄを大きくすること、根本の大き
なスクリュウを使用すること、バレル側を粗面にするこ
と等の手段から、適宜に選択して使用される。

【０００５】フィルム成形法としては、サーキュラーダ
イスによるインフレーションフィルム法やＴダイフィル
ム法がある。Ｔダイでは、多層ダイを使用することが本
発明に特に適する。ダイランドでの剪断速度が大きい
と、超高分子量ポリオレフィンはメルトフラクチャが生
じるが、ダイランドが短いこと、ダイギャップを大きく
すること、ダイ温度を高くすること等が必要である。ま
た、サーキュラーダイの変形として、前述の特開昭６２
−１２２７３６号公報による回転するマンドレルによる
方法も採用することができるが、この方式でも、アウタ
ーダイの部分は抵抗が大きく、高分子量の溶融体を押し
出せない場合がある。本発明者等は、その点に関しても
鋭意研究した結果、アウターダイ部に複層の樹脂の流れ
部を設け、アウターダイに接する面に低粘度の物質の層
がくるようにすることで、高分子量の溶融体の押出を可
能にした。この場合、この低粘度物質流体は、押出機の
みでは超高分子量ポリオレフィンの押出圧が高いため押
出量が安定しないので、ギアポンプ、プランジャーポン
プ等の高圧ポンプで押し込むことが必要である。

【０００６】押出機を出てからのフィルム製膜は、通常
のフィルム製膜法がそのまま使用できる。本発明のフィ
ルム製膜では、ドラフト倍率は高く無いことが望まし
く、インフレーションフィルムの場合は、ブローアップ
レイショ（ＢＵＲ）も小さいことが望ましい。それは、
フィルムの配向をできるだけ抑えることにより、フィル
ムの偏肉、配向のムラ、結晶化度のバラツキを極力抑え
る効果があり、次のヨコ延伸の均一性やタテ延伸製品の
デニールムラを防止できる。本発明における製膜法の一
つの特徴は、超高分子量ポリオレフィンの製膜に水冷製
膜を応用したことにある。超高分子量ポリオレフィンの
延伸は、延伸張力が高く、そのために高倍率延伸が困難
である。水冷製膜することにより、低い延伸張力で延伸
でき、しかも均一に延伸できる。

【０００７】溶融フィルムから高強度ヤーンを製造する
に際しての問題点は、高分子量ポリオレフィンは、溶融
することにより分子のエンタングルメントが起こり、高
倍率延伸ができないことにある。本発明は、これを解決
する手段として、鋭意研究した結果、フィルムのタテ延
伸工程の前に若干ヨコに延伸することにより、次のタテ
延伸で高倍率に延伸でき、高強度の延伸テープにするこ
とができることが判った。このことは、ヨコ延伸された
分子が、次のタテ延伸の最初に巾が収縮し、その収縮に
より生じたラメラが、タテ方向に延伸することにより解
きほぐしがスムースにいくために高倍率延伸できるもの
と想像される。この意味で、タテ延伸の前で熱収縮させ
て、積極的に巾方向に収縮させる工程を設けても良い
が、タテ延伸工程の初期加熱段階で巾方向は収縮する。

【０００８】本発明においてヨコ延伸手段に関しても鋭
意研究した結果、延伸張力が大きなこと、定量的にヨコ
延伸倍率が設定できること、タテ方向には延伸されない
ことが望ましい等の条件を満足する理由により、フィル
ムの両耳部を把持する延伸手段が適することが判った。
フィルムの両耳部を把持して延伸するヨコ延伸手段とし
ては、フィルムの２軸延伸に使用されているテンター方
式も使用できる。また、プーリ法ヨコ延伸（Ｂｒｉｔｉ
ｓｈＰａｔｅｎｔ８４９，４３６号、特公昭５７−
３０３６８号公報）が、装置コストが安く簡便な装置と
して、本発明に特に適する。本発明のヨコ延伸は、熱風
延伸もできるが、プーリ法ヨコ延伸では、熱水や蒸気延
伸も可能で、一定温度が得易い特徴がある。簡便な装置
で一定温度であることは、延伸ムラの発生を防ぐので、
重要な要素である。また、フィルムの偏肉に相当した延
伸ムラに対しては、ヨコ延伸過程のフィルムの厚い部分
を赤外線ヒータや熱風等で加熱することや、薄い部分を
冷風を当てる等の手段を併用することもできる。

【０００９】ヨコ延伸は、フィルムが溶融時に行うこと
でも可能である。通常のポリマーでは、溶融時にヨコ延
伸しても分子配向の効果は少なく、また、配向が一定し
ない。しかし、本発明における超高分子量ポリオレフィ
ンでは、溶融時でもフローが少なく、延伸倍率に相当す
る配向が安定して得られる。溶融時は延伸温度は高い
が、延伸張力が小さいので、ヨコ延伸装置としては簡便
なものとなる。溶融時にヨコ延伸するもう一つの特徴
は、加熱流動性物質をブレンドして押し出したフィルム
を使用して溶融ヨコ延伸すると、製膜だけではその加熱
流動性物質の表面への移動が不十分であったのが、溶融
ヨコ延伸過程で、表面へ移行することである。溶融ヨコ
延伸は、超高分子量ポリオレフィンの融点より高すぎな
いことが重要である。高すぎると、配向効果が小さく、
定量的にヨコ配向させることが困難になるからである。

【００１０】プーリ法ヨコ延伸において、熱水で延伸で
きることは上述したが、通常の空冷製膜では結晶化度が
高く、熱水等の延伸には適さない。一方、ポリプロピレ
ンでは、押出機からの溶融フィルムを水や温水で製膜す
る水冷製膜法が多く採用されている。それは水冷製膜に
より結晶化度が低下して、延伸温度が低下できるからで
ある。高密度ポリエチレンは、水冷製膜では結晶化度は
あまり変わらず、延伸温度の低下にはあまり寄与しな
い。しかし、超高分子量ポリエチレンでは、水冷製膜に
より、延伸温度が下がり、均一加熱が容易な熱水中で延
伸できることが判明した。これにより、簡便な装置で均
一温度で延伸できることが確認できた。ヨコ延伸倍率
は、あまり高い必要はない。ヨコ延伸後に収縮して、ラ
メラが形成できるためには、高倍率延伸は有害な場合も
ある。また、ヨコ延伸倍率が高いと、次のタテ延伸も困
難になり、延伸ムラも大きい。通常の固体状態でのヨコ
延伸は、１．５倍から５倍、望ましくは２倍から３倍の
延伸倍率である。フィルムが溶融状態では、この倍率よ
り若干高い１．５倍から８倍、望ましくは２倍から５倍
である。

【００１１】本発明では、製膜後ヨコ延伸し、その後に
タテ方向にテープ状にスリットした後、タテ延伸する。
タテ延伸は、延伸ゾーンを長くする必要がある。タテ延
伸手段としては、ローラ延伸、熱風延伸、熱板延伸、熱
水延伸、圧延等が使用でき、それらの延伸手段を併用し
て、多段延伸することが望ましい。圧延を利用する場合
は、一定倍率に圧延し、その後にタテスリットし、さら
に通常のタテ延伸することも可能で、本発明に含まれ
る。タテ延伸倍率は、可能なかぎり高くする必要があ
り、通常は１０倍以上、望ましくは３０倍以上、さらに
望ましくは５０倍以上で行う。

【００１２】本発明に使用する超高分子量ポリオレフィ
ンは、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキ
セン等のオレフィンの重合体または共重合体であり、α
−オレフィンの重合体が高結晶化度を実現できて望まし
く、高密度ポリエチレン、ポリプロピレンが特に望まし
い。これらに他のポリマーを共重合したものも含まれ
る。これらの超高分子量ポリオレフィンは、粘度平均分
子量５０万以上であることが望ましく、１００万以上が
さらに望ましい。超高分子量ポリエチレンでは、１３５
℃デカリン溶液で測定した極限粘度が５ｄｌ／ｇ以上で
あり、１０ｄｌ／ｇ以上あることが望ましい。本発明
は、後述するように加熱流動性物質を併用したり、特殊
ダイスを使用することにより、従来法より高分子量の超
高分子量ポリオレフィンを使用できる。分子量が高いこ
とは、それだけ延伸後のヤーンを高強度、高弾性にする
潜在能力が高い。分子量の低いポリマーでは、高倍率延
伸ができず、また、高強度になり難い。

【００１３】超高分子量ポリオレフィンとブレンドした
り共押出する物質は、加熱流動性物質で、超高分子量ポ
リオレフィンの押出成形時に超高分子量ポリオレフィン
より粘度が低い流動体であることが必要である。それ
は、超高分子量ポリオレフィンの押出の困難性を緩和す
ることにあるからである。分子量としては５０万以下、
望ましくは１０万以下であることが望ましい。常温で液
体状態のオイル等も、冷却していけば固体になるので、
便宜上この加熱流動性物質に含める。本発明に使用され
る加熱流動性物質の例として、高密度ポリエチレン等の
ポリエチレン、ポリプロピレン、各種変性ポリオレフィ
ン、各種ワックス類、エチレン酢酸ビニルコポリマー、
ポリアミド、ポリエステル、不飽和ポリエステル、フッ
素系ポリマー、シリコン系ポリマー、ポリエチレングリ
コール、グリセリンまたはデカリン等の超高分子量ポリ
オレフィンの溶剤等がある。ポリエチレングリコールや
グリセリンは、水溶性であるため、水冷製膜等により、
水で簡単に除去できる特徴がある。これらの加熱流動性
物質は、押出の困難性を緩和するばかりでなく、ヤーン
の表面物性を改善することにも寄与し、ヤーンの熱接着
性、染色性、ＦＲＰマトリックスとの混和性等の性質を
付与することができる。また、ワックス等の低分子量物
質は、製膜や延伸過程で除去され、また製品で積極的に
除去する。

【００１４】これらの超高分子量ポリオレフィンや加熱
流動性物質に接着剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、スリ
ップ防止剤、滑剤、帯電防止剤等の各種添加剤や顔料、
染料等の着色剤、難燃剤等を加えるのは、通常のフィル
ムの押出の場合と同様に行うことができる。本発明にお
ける押出成形は特に高温で行うことより、超高分子量ポ
リオレフィンの酸化が懸念されるが、この加熱流動性物
質に酸化防止剤や熱劣化防止剤を多量に添加すること
で、超高分子量ポリオレフィンの性質を劣化させること
なく、押出成形可能である点も、本発明の特徴である。

【００１５】本発明による高強度ヤーンは、超高分子量
ポリオレフィン成分として１０ｇ／ｄ以上が容易に製造
でき、望ましくは１５ｇ／ｄ以上、さらに２０ｇ／ｄ以
上も製造できる。加熱流動性物質が多くなると強度は相
対的に小さくなるので、加熱流動性物質重量を差し引い
て計算する必要がある。

【００１６】本発明の高強度ヤーンは、タテ延伸テープ
やそれをスプリットしたスプリットヤーンも含まれる。
これら高倍率延伸することにより、高強度・高弾性率の
ヤーンとなり、その具体的強度は、超高分子量ポリオレ
フィンの種類や混合される加熱流動性物質の性質や割合
に依存する。スプリットヤーンの場合は、撚を掛けずに
測定すると、強度が弱いが、最適な撚をかけることによ
り、ヤーン強度の８割から９割の強度とすることができ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にて詳述する。
図１は、本発明におけるＴダイ製膜と溶融状態でのヨコ
延伸を示し、図１Ａは平面図、図１Ｂは側面図を示す。
押出機１は、根本の径の大きいスクリュウ２を使用した
例を示した。スクリュウ２の根本が大きいので、高馬力
のモータが使用でき、馬力が大きくても、スクリュウ２
が破損することはない。送りを確実にするために、バレ
ル３側を粗面にすることが有効である。この押出機１
は、低粘度のワックス等を混合しても、確実に押し出す
ことができる点にも特徴がある。押出機１により溶融混
練された超高分子量ポリオレフィンまたは混合された加
熱流動性物質は、Ｔダイ４に導かれ、シートまたはフィ
ルム５として押し出す。このフィルムはヨコ延伸される
ので、その分フィルム５を厚く押し出すことが必要であ
る。押し出されたフィルム５は、熱風室６中で、固化さ
れることなく、プーリ方式のヨコ延伸装置によりヨコに
延伸される。ヨコ延伸装置は、一対の延伸プーリ７ａ、
７ｂとそれに嵌合して循環するベルト８ａ、８ｂ（８ｂ
は８ａの影で見えないので図１Ａでは省略、図１Ｂで
は、ベルトは煩雑なため省略した）によりフィルムの両
耳部を把持し、両プーリ７ａ、７ｂの末広がりに広がる
軌道により、ヨコに延伸される。熱風室６の熱風により
延伸過程ではフィルムは固化されない。延伸を終えたヨ
コ延伸フィルム９は、冷却ロール１０により冷却され、
一定ピッチに多数本置かれたレザー（カミソリ刃）スリ
ッター１１により多数のテープ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
・・・にスリットされ、ニップロール１３ａ、１３ｂで
引き取られ、次のタテ延伸工程に導かれる。

【００１８】図１の製膜のヨコ延伸システムは、加熱流
動性物質を混合して押し出す場合にも適合するもので、
製膜の際、または溶融ヨコ延伸の過程で、大部分の加熱
流動性物質は徐々にフィルムの表面に押し出されてく
る。図１におけるフィルム製膜後のヨコ延伸装置までの
ドラフト倍率は大きく取らないことが望ましく、ドラフ
ト倍率が大きいと、ヨコ延伸倍率を上げないとヨコ配列
の効果が出ない欠点の他、ヨコ延伸の際、ヨコ延伸ムラ
が大きくなる。通常タテドラフト倍率は１〜３の範囲が
望ましい。図１のＴダイとして、多層ダイスを使用する
ことにより、加熱流動性物質を表面層にする多層押出フ
ィルムとすることも可能である。

【００１９】図２はインフレーション法による製膜の例
を示す。スクリュウ２１よりなる押出機２２により超高
分子量ポリオレフィンを押し出し、スクリュウ先端部２
３は、スクリュウの溝が切られてなく、回転するマンド
レルとしての役割を果たす。加熱流動性物質はギアポン
プのギア２４ａ、２４ｂにより送り込まれ、マニホール
ド２５によりバレルの周に配られ、回転マンドレル２３
部で超高分子量ポリオレフィンの溶融体の円周部を覆
い、インフレーションフィルム２６の表面を形成して押
し出される。インフレーションフィルム２６は、フロス
トラインが出ない範囲で水２７により水冷され、ガイド
板２８を経て、ニップロール２９ａ、２９ｂを経て、ナ
イフ３０で切り開かれて、ヨコ延伸工程へと導かれる。
インフレーションフィルム２６のバブルの内圧は、内圧
調整エアーを管３１を通じて導き、コントロールする。
水冷製膜方式としては、超高分子量ポリマーは内圧が高
いので、本発明者等の先の出願である特公昭４７−４７
０８４号公報、特公昭４７−４７０８６号公報、特公昭
４８−２２９６６号公報が有効であり、これらの内、網
状物を用いるものが特に適する。ニップロール２９ａ
は、図３で示すように溝３３が掘られ、管３１を通す。
なお、図２では加熱流動性物質の供給にギアポンプの例
を示したが、高圧押出機等の高圧ポンプ機構を有する装
置であれば、他の方法も使用できる。

【００２０】図４に超高分子量ポリオレフィンａと加熱
流動性物質ｐとを３層Ｔダイ製膜する場合の例であり、
図４Ａは正面図、図４Ｂは側面図を示す。３層Ｔダイと
しては、３層内部積層式マニホールドフラットダイス
（マルチマニホールドダイス）を使用することもできる
が、構造が複雑になるので、ダイスが高価になるばかり
でなく、内部圧力が高いので、メルトフラクチャーを発
生しやすい。図４は、アダプター４３内で超高分子量ポ
リオレフィンａと加熱流動性物質ｐを合わせる方式であ
る。超高分子量ポリオレフィン溶融樹脂ａが押出機より
混練され、導管４１を通じてアダプター４３へ導かれ
る。加熱流動性物質ｐが別の押出機より混練され導管４
２を通じて、アダプター４３へ導かれ、アダプター４３
内で枝管４４、４５に分けられ、アダプター４３内の合
流点４６で、超高分子量ポリオレフィンａの表裏で合わ
される。合わせられた樹脂の流れ４７は、Ｔダイス４８
に導かれ、コートハンガータイプの溝４９に添って拡げ
られ、ダイリップ５０へ導かれる。ダイリップ５０から
は表裏に加熱流動性物質ｐの層をもった超高分子量ポリ
オレフィンの溶融フィルムが押し出される。押出機より
混練された加熱流動性物質ｐは、ギアポンプ等の高圧ポ
ンプでアダプター４３に供給されることが望ましい。ア
ダプター内の超高分子量ポリオレフィン樹脂ａの溶融圧
力が高いからである。このようにアダプター内で合流さ
せる方式は、フィードブロックダイスやコンバインアダ
プター方式とも呼ばれ、３種３層、５種５層等の多層に
も使用することができる。この５種５層の場合は、芯が
超高分子量ポリオレフィンで、その表面が超高分子量ポ
リオレフィンに適合した接着性物質、最外側はマトリッ
クスに適合した接着物質にすることができる。本発明の
ようにアダプター内で合流させる方式を採用することに
より、従来では不可能であったさらに分子量の大きい超
高分子量ポリオレフィンを使用できることとなり、より
高性能の延伸テープとすることができる。また、図２に
示すようなサーキュラダイスにも使用できる。

【００２１】図５は、Ｔダイ製膜における水冷製膜の例
で、Ｔダイ５１より押し出されたフィルム５２は、槽５
３に貯えられた水５４で水冷される。この場合も、フロ
ストラインが出ない範囲で水冷されることが望ましい。
水冷されたフィルム５５は、ニップロール５６ａ、５６
ｂを経てヨコ延伸工程へ導かれる。図６は同じくＴダイ
製膜における冷却方式も別の例で、Ｔダイ６１から出た
フィルム６２は、チルロール６３で冷やされ、ヨコ延伸
工程へ導かれる。

【００２２】図７は、ヨコ延伸装置の別の例で、熱水延
伸可能な装置の例を示す。水冷されたフィルム７１は熱
水を貯えられた槽７２中へ導かれ、プーリ方式ヨコ延伸
装置によりヨコに延伸される。ヨコ延伸装置は、熱水中
で回転する一対の延伸プーリ７３ａ、７３ｂとそれに嵌
合して循環するベルト７４ａ、７４ｂによりフィルム７
１の両耳部を把持し、両プーリ７３ａ、７３ｂの末広が
りに広がる軌道により、ヨコに延伸される。水冷されて
いるので、熱水の均一温度で延伸でき、このような簡便
なヨコ延伸装置となる。図７の例は、熱水延伸の例を示
したが、槽を逆転し、延伸プーリの回転方向を逆転し、
槽は蒸気を貯めることにより、蒸気延伸も可能である。
このように、水冷フィルムでは熱水延伸や蒸気延伸が適
するが、空冷フィルムでは、延伸適温が１００℃を越え
るため、熱風延伸で行う。

【００２３】実施例１〜４および比較例１〜２表１に、本発明により製膜延伸した超高分子量ポリオレ
フィンの高強度ヤーンの製法の実施例および比較例とし
て通常の方法で製造したヤーンの物性を示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１において、超高ポリオレフィンと表示
したのは、本発明で用いる超高分子量ポリオレフィンで
あり、ａ、ｂ、ｃは以下に示す。ａ・・・超高分子量ポリエチレン、粘度平均分子量１１０万ｂ・・・超高分子量ポリプロピレン、粘度平均分子量８５万ｃ・・・超高分子量ポリエチレン、粘度平均分子量２８万表１において、流動化物質と表示したのは本発明で用い
る加熱流動性物質であり、ｐ、ｑ、ｘは以下に示す。そ
の流動化物質の超高分子量ポリオレフィンに対する割合
をパーセントで示す。ｐ・・・パラフィンワックス、三洋化成（株）サンワックス１６１−Ｐ酸化防止剤Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０３００ｐｐｍｑ・・・高密度ポリエチレン、三菱化成（株）ＥＲ０１０Ｓｘ・・・変性ポリプロピレン、三菱化成（株）ノバテック３９０Ｐ製膜装置の概略は、前記図で示した。樹脂温度は、ダイ
スでの樹脂温度を示す。膨張比は、インフレーション製
膜におけるブローアップレイショ（ＢＵＲ）を示す。フ
ィルム厚みは、ヨコ延伸直前におけるフィルム厚みを示
す。ヨコ延伸方法の概略は、前記図で示した。タテ延伸
は、フリー空間中で、多段延伸で行った。強伸度はＪＩ
ＳＬ１０６９で測定し、チャック間１００ミリメー
タ、引張速度１００ミリメータ／分で行った。

【００２６】実施例１は、超高分子量ポリエチレンを図
１の製膜装置で製膜・延伸した場合である。押出機１の
スクリュウ２の根本の外径４０ｍｍ、先端の外径３０ｍ
ｍ、Ｌ／Ｄは２４ミリメータである。２５０ｍｍ巾のＴ
ダイ４より、３２０ミクロンの厚みのフィルム５を製膜
した。このフィルムを溶融状態のまま、加熱室６中で末
広がり軌道を描く一対の延伸プーリ７ａ、７ｂとそれに
循環する延伸ベルト８ａ、８ｂでフィルムを把持してヨ
コに延伸するプーリ延伸装置によりヨコに４倍延伸し、
ヨコ延伸フィルム９とする。ヨコ延伸フィルム９は冷却
ロール１０で冷却した後、レザースリッタ１１で２０ｍ
ｍ巾の多数のスリットフィルム１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
・・・とした後、ニップロール１３ａ、１３ｂで引き取
り延伸工程に移される。実施例１は加熱流動性物質を使
用していないので、スクリュウ回転数を１０以下にしな
いとフィルムにメルトフラクチャーを発生した。延伸工
程は図示していないが、フリー空間中で１５０℃で３段
に延伸され、延伸倍率３５で、引張強度２４．７ｇ／
ｄ、引張伸度２％のフラットヤーンにすることができ
た。

【００２７】実施例２は、樹脂に実施例１と同一の超高
分子量ポリエチレン粉末に、融点５５℃のパラフィンワ
ックス粉末を１５重量％混合してホッパーから供給し
た。製膜法、ヨコ延伸方式、タテ延伸方式も実施例１と
同様であるが、製膜温度、延伸温度、強伸度等は表１に
示した。製膜過程、ヨコ延伸過程、タテ延伸過程で、ワ
ックスは超高分子量ポリエチレンの系から徐々にブリー
ドして除去される。

【００２８】実施例３は、図２の製膜方式で、高密度ポ
リエチレンを外層としてチューブラ製膜した例である。
ブローアップレイショ（ＢＵＲ）は１．１で、タテ方向
のドラフト比は３である。図２の特公昭４７−４７０８
４号公報の水冷製膜において、冷却する水２７の水温は
５５℃であった。ヨコ延伸方法は、図１に示した加熱室
６中で、１２５℃で２．５倍延伸する。その後、タテに
テープ状にスリット後、実施例１と同様にタテ延伸され
る。

【００２９】実施例４は、図４および図５の装置で、超
高分子量ポリプロピレンを芯、変性ポリプロピレンを両
表層に３層Ｔダイを用いて製膜した場合で、この場合の
水５４の水温は室温（２２℃）であった。これを図７の
ヨコ延伸装置で、９８℃熱水中でヨコに延伸した。タテ
延伸等は実施例１と同様に行った。

【００３０】比較例１は実施例１と同様に行った場合で
あるが、分子量が低い超高分子量ポリエチレンｃの場合
は、延伸倍率、延伸後の引張強度が低い。比較例２は実
施例１と同じ超高分子量ポリエチレンを使用し、製膜し
た場合であるが、ヨコ延伸を行わなかったために、タテ
延伸倍率、延伸後の引張強度が低い。

【００３１】

【発明の効果】本発明の超高分子量ポリオレフィンフィ
ルムを、一旦ヨコ延伸後にタテにスリットしてタテ延伸
することにより、高倍率のタテ延伸が実現でき、高強度
・高弾性率の延伸テープ、延伸スプリットヤーンが実現
できる。さらに、加熱流動性物質をブレンドまたは共押
出することにより、ダイ内でのメルトフラクチャー等を
少なくでき、従来よりさらに高分子量の超高分子量ポリ
オレフィンを製膜でき、さらに高強度・高弾性率を可能
にできる。加熱流動性物質の添加は、製品ヤーンの表面
物性を改善することにも役立つ。具体的には、接着性、
着色性、染色性、耐候性、耐スリップ性等を改善でき
る。この加熱流動性物質に酸化防止剤や熱劣化防止剤を
多量に添加することで、超高分子量ポリオレフィンの性
質を劣化させることなく、押出成形を可能にする効果も
ある。本発明の延伸テープは、そのまま織物、２軸、３
軸の経緯積層不織布、一方向

【００３２】プリプレグ等に加工され、防弾構造体、防
爆シート等の建築・土木シート、ＦＲＴＰ、ＦＲＰ、レ
ーダードーム、コンクリート補強等の各種の補強材とし
て使用される。また、本発明の延伸テープは、スプリッ
トファイバーに加工され、各種ロープや上記の織物等に
使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔダイス製膜で溶融下ヨコ延伸後にタテ方向
にテープ状スリットを入れる装置の例で、Ａは平面図、
Ｂは側面図を示す。

【図２】チューブラ水冷製膜で加熱流動性物質で共押
出をした装置例を示す。

【図３】図２の製膜装置におけるインフレーション内
圧調整エアー導入パイプの導入方法を示す。

【図４】加熱流動性物質を押出機のアダプター内で合
流させてＴダイ製膜で共押出する場合の装置の例を示
す。

【図５】Ｔダイス製膜における水冷製膜の例を示す。

【図６】Ｔダイス製膜におけるチルロール製膜の例を
示す。

【図７】熱水延伸可能なヨコ延伸装置の例を示す。

【符号の説明】

１：押出機、２：スクリュウ、３：バレル、４：Ｔダイ
ス、５：溶融状態のフィルム、６：熱風室、７：延伸プ
ーリ、８：循環ベルト、９：ヨコ方向へプレ配向したフ
ィルム、１０：冷却ロール、１１：レザースリッター、
１２：テープ状フィルム、１３：ニップロール、２１：
スクリュウ、２２：押出機、２３：回転マンドレル、２
４：ギアポンプ、２５：マニホールド、２６：インフレ
ーション溶融フィルム、２７：水、２８：ガイド板、２
９：ニップロール、３０：ナイフ、３１：バブル内圧調
整管、ａ、ｂ、ｃ：超高分子量ポリオレフィン、ｐ、
ｑ、ｘ：加熱流動性物質、４１，４２：溶融樹脂導管、
４３：アダプター、４４，４５：溶融樹脂導枝管、４
６：合流点、４７：溶融樹脂の流れ、４８：Ｔダイス、
４９：溝、５０：ダイリップ、５１：Ｔダイス、５２：
溶融フィルム、５３：水槽、５４：水、５５：フィル
ム、５６：ニップロール、６１：Ｔダイス、６２：フィ
ルム、６３：チルロール。

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Ｄ０１Ｄ 5/08 １１０Ｄ０１Ｄ 5/08 １１０ 5/28 5/28 5/32 5/32 5/42 5/42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粘度平均分子量が５０万以上である超高
分子量ポリオレフィンを溶融成形による溶融フィルムを
成形し、溶融フィルムまたはそれを冷却した固体フィル
ムの両耳端を把持してヨコに延伸し、その後テープ状に
タテ方向にスリットし、そのテープをタテに延伸するこ
とを特徴とする高強度ヤーンの製法。
【請求項２】前記超高分子量ポリオレフィンをフィル
ム成形するに際して、フィルムの表面層に分子量５０万
以下の加熱流動性物質をダイスより共押出することによ
り２層または３層に押出フィルムとする請求項１に記載
の高強度ヤーンの製法。
【請求項３】前記超高分子量ポリオレフィンをフィル
ム成形するに際して、分子量５０万以下の加熱流動性物
質を混合してダイスより押出することによりフィルムと
する請求項１に記載の高強度ヤーンの製法。
【請求項４】押出機より溶融可塑化された超高分子量
ポリオレフィンと別に高圧ポンプより導かれた加熱流動
性物質をアダプター内で合流させ、その後フィルム製膜
ダイスに導き、加熱流動性物質をフィルムの両表面、芯
は超高分子量ポリオレフィンとするフィルムの製法。
【請求項５】押出機のスクリュウの先端が回転するマ
ンドレルからなり、そのアウターダイが複層の溶融樹脂
の流れ部を持ち、さらにその複層のアウターダイに接す
る流体を高圧ポンプで押し込む機構を有するインフレー
ションフィルム押出ダイ。