JPH08260331A

JPH08260331A - 高強度経緯積層体およびその製法

Info

Publication number: JPH08260331A
Application number: JP7091654A
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

Abstract

(57)【要約】【目的】超高分子量ポリオレフィンフィルムを原料と
し、一方向に強い高強度網状ウェブの製法およびその経
緯積層体およびその製法を提供する。【構成】粘度平均分子量が５０万以上である超高分子
量ポリオレフィンからなるフィルムに、タテ方向または
ヨコ方向に多数のスリットを入れ、拡幅すれば網状に広
がる構造体とし、そのスリット方向に延伸することを特
徴とする一定方向に強度を有する網状ウェブの製法。

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
ィンフィルムを原料とし、一方向に強い高強度網状ウェ
ブの製法およびその経緯積層体およびその製法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリエチレンやポリプロピレン等
のフィルムより延伸して網状ウェブを製造する方法やそ
れらの網状経緯積層不織布が提案され、経緯積層不織布
として多量に生産されている。これらは織布に比較して
２桁程度生産性が良く、在来の不織布より軽量で寸法安
定性があり、紙やフィルムの補強材等に使用されてい
る。しかし、土木・建築用途等の各種補強材として、さ
らに高強度、かつ寸法安定性の高い製品が望まれてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来法の網
状経緯積層不織布を生産効率よく高強度・高弾性率の製
品およびその製造方式を確立することにある。その解決
手段として超高分子量ポリオレフィンを用いたが、加工
性能が悪いこの樹脂を用いて高性能の延伸ウェブおよび
経緯積層体を製造することにある。すなわち、本発明の
目的は、超高分子量ポリオレフィンフィルムを原料と
し、一方向に強い高強度網状ウェブの製法およびその経
緯積層体およびその製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、鋭意研究し、次の手段に到達した。原料
ポリマーとして、超高分子量ポリオレフィンを採用し
た。超高分子量ポリマーは加工性は悪いが、基本的に高
強度になり得る素材だからである。

【０００５】本発明は、上記超高分子量ポリマーをフィ
ルムにする工程を経る。フィルムからスタートすること
が、最も生産性の良い網状ウェブの製法だからである。
フィルムにするための方式として、溶剤に溶解した後の
製膜や、溶融成形法が採用できる。フィルム成形法とし
ては、キャスチング法、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り、
いずれも本発明に採用される。超高分子量ポリオレフィ
ンの溶融成形法は、溶融粘度が高いためにダイスでのフ
ィリクションが大きく、メルトフラクチャが発生し、押
出成形が困難である。しかし、分子量が低いと高性能の
製品が望めないので、本発明では従来法よりさらに高分
子量の超高分子量ポリオレフィンを使用できる手段を見
出した。その一つの手段として、パラフィンワックス等
の低粘度成分である加熱流動性物質を混合する方式であ
る。その第二の手段は、加熱流動性物質を多層ダイスよ
り共押出する方式である。これらの具体的手段は、後述
する。この加熱流動性物質が表面になる層にすることに
より、経緯積層する際の接着層になる樹脂を使用すると
積層物の表面物性改良に役立つ等一石三鳥である。その
他、押出温度やダイ抵抗の少ないダイスにする手段や特
殊押出機を採用する等の通常のフィルム成形で行われる
手段も採用できる。

【０００６】押出機を出てからのフィルムの冷却方法
は、通常のフィルム製膜法がそのまま使用できるが、水
冷製膜が特に適する。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ことが判った。

【０００７】本発明では、フィルムを成形しそれに一方
向に網目状のスリットを入れた後、スリットの方向へ高
倍率延伸することにより、その延伸方向に強い網状ウェ
ブを製造する。さらに高強度にするために、最初に一定
方向に延伸等により分子配向させ、その最初の分子配向
（以下、プレ配向という）の方向とは直角方向に網目状
にスリットを入れた後、そのスリットの方向へ延伸する
手段が望ましいことが判った。プレ配向方向がタテの場
合のタテ配向手段は、製膜の際のタテドラフトでも良い
し、製膜後のタテ延伸または圧延等の手段を採ることが
できる。プレ配向方向がヨコの場合のヨコ配向手段は、
インフレ製膜の際のブローアップレイショ（ＢＵＲ）を
大きくとるヨコ配向手段を採ることもでき、また、溶融
または溶解状態でのヨコ延伸や、フィルム製膜後のヨコ
延伸によりヨコ配向させることができる。通常のポリマ
ーでは、溶融状態や溶解状態での延伸は、分子の配向程
度は少ないが、高分子量ポリマーでは溶融状態でも粘度
が高く、分子配向する。このプレ配向では、完全な配向
でなくともよく、通常の延伸における倍率で表現するな
らば、１．５倍から５倍、望ましくは２倍から３倍程度
であることが望ましい。溶融状態での延伸やドラフトで
は、これらの倍率より高くなる。次に、プレ配向方向と
直角方向に網目状スリットを入れ、次の網目状スリット
の方向へ延伸する際に、プレ配向方向に巾が収縮し、そ
の収縮により生じたラメラが、網目状スリット方向に延
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、網目状
スリット方向への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、延伸工程の初
期加熱段階で巾方向は収縮し、その役目を果たす。

【０００８】本発明におけるタテ延伸手段としては、ロ
ーラ延伸、圧延、熱風延伸、熱盤延伸、熱水延伸等が使
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。本発明におけるヨコ延伸手段に関しても
鋭意研究した結果、延伸張力が大きいこと、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望ましことが判った。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（ＢｒｉｔｉｓｈＰ
ａｔｅｎｔ８４９，４３６号、特公昭５７−３０３６
８号公報等）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。本発明におけるヨコ延伸は、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。ヨコ延
伸に際しても、高倍率で延伸するためには、多段で延伸
することが望ましい。

【０００９】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。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。一方、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、熱水中で延伸できることが
判明した。これにより、簡便な装置で一定温度で延伸で
きることが確認できた。

【００１０】本発明におけるスリットは、タテ方向また
はヨコ方向に行われ、拡幅すれば網状に広がる構造体と
なるような多数の切れ目をフィルムに入れる。スリット
の方法としては、本発明者等の先の出願である特公昭６
０−３７７８６号公報、特公昭６１−１１７５７号公
報、特公昭６１−２３１０４号公報、特開平５−２２８
６６９号公報等がある。

【００１１】本発明では、フィルムの製膜のラインの流
れる方向（タテ方向）、またはそれと直角のヨコ方向へ
網目状のスリットを入れ、そのスリットの方向へ延伸す
ることにより、タテ延伸網状ウェブまたはヨコ延伸網状
ウェブを製造する。スリット後に延伸することにより、
超高分子量ポリマーでは特に広巾状態で延伸することが
困難であり、また高倍率延伸をする必要があるので、広
巾延伸では割れが入りやすいことを回避することができ
た。スリット後の延伸は、通常のポリオレフィンの延伸
より延伸倍率を高くすることが望ましい。通常のポリオ
レフィンでは６〜８倍が通常であるが、本発明では１０
倍以上が望ましく、最初にプレ配向を行ったものでは、
さらに高倍率が望ましく、２０倍以上、望ましくは３０
倍以上、さらに望ましくは５０倍以上の延伸が行われ
る。タテまたはヨコ方向へ延伸されたウェブの強度は、
１０ｇ／ｄ以上、望ましくは１５ｇ／ｄ以上、さらに２
０ｇ／ｄ以上であることが最も望ましい。

【００１２】本発明によるタテウェブは、スリット後の
延伸が近接延伸である場合は、網目が開いて、拡幅され
た高強度網状タテウェブとなる。しかし、通常は所定の
網目に拡幅されている必要があり、拡幅方法として、特
公昭４６−４３２７５号公報、特公昭５０−４０１８６
号公報、特公昭５１−３０１８２号公報等がある。

【００１３】本発明の経緯積層技術としては、既存の経
緯積層技術がそのまま使用できる。その一つとして、通
常の不織布で採用されているオーバラッピング法がある
（特公昭４４−２２２３１号公報等）。この方式は、簡
便な装置である点は利点があるが、生産性が悪いこと、
ヨコウェブが斜めに向くことと、ヨコウェブの積層ラッ
プがあること、軽量のウェブが製造困難である等の問題
点もある。次に、経緯積層機を使用する方法として、本
発明者等が先に提案した出願、特公昭４９−４８５８０
号公報、特公昭５０−４０１８５号公報、特公昭５３−
３８７８３号公報、特公昭５５−５１０５８号公報、特
公昭５７−５４５８１号公報等がある。この方式は生産
性が良いが、ヨコウェブの積層ラップが生じる。次に、
ヨコ延伸ウェブとタテウェブとの積層による経緯積層方
式があり（特公昭５７−３０３６８号公報、特公昭６２
−２８２２６号公報、特公平１−６０４０８号公報、特
公平３−３６９４８号公報等）、生産性も良く、ヨコウ
ェブの積層ラップがないことが特徴となる。本発明にお
けるヨコ延伸ウェブは、延伸倍率が高いので、広巾製膜
が困難な超高分子量ポリマーのフィルムには特に適す
る。

【００１４】本発明の経緯積層体は、経緯積層されるタ
テウェブまたはヨコウェブの少なくとも１種が本発明に
よる超高分子量ポリオレフィンで製造されたウェブであ
り、他方は通常の経緯積層に使用されるタテウェブまた
はヨコウェブでもよい。この場合の他のウェブは、他の
製法によるヤーン、ウェブを用いることができる。

【００１５】タテウェブとヨコウェブの経緯積層後に
は、タテウェブとヨコウェブを接着接合する必要があ
る。接着接合には、種々のタイプを使用でき、エマルジ
ョン接着、ホットメルト接着、粉末接着剤接着、熱融着
接着、超音波接着等が使用できる。それらの接着法のう
ち、特に有効であるのは、製膜の際、接着性物質を共押
出する方式である。これは単に接着に有効であること以
外に、ダイスの流動抵抗を下げる効果もある。

【００１６】本発明の経緯積層ウェブの強度は、タテま
たはヨコ方向が少なくとも５ｇ／ｄ以上であり、７ｇ／
ｄ以上あることが望ましい。前述のように、本発明によ
るタテ延伸網状ウェブまたはヨコ延伸網状ウェブは、１
０ｇ／ｄ以上あるが、経緯積層すると、強度に寄与しな
い成分（タテ方向の強度であれば、ヨコ延伸ウェブ成
分）があるので、強度としては約２分の１になる。ま
た、経緯積層するに際しては、経緯を接着する接着層が
必要であり、超高分子量ポリオレフィンの延伸網状ウェ
ブより強度としては小さくなる場合が多い。これらの経
緯積層体の強度は、市販の網状経緯積層（割繊維経緯積
層不織布）は、タテまたはヨコ方向の強度が１．５ｇ／
ｄ前後であることより、３倍以上強い経緯積層体である
といえる。

【００１７】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。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が使用できる。

【００１８】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、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、ウェブの表
面物性を改善することにも寄与し、ウェブの熱接着性、
染色性、ＦＲＰやＦＲＴＰの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。

【００１９】本発明に使用する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である。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。

【００２０】

【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タテ
延伸ウェブを製造するための予備的処理の例を示し、Ａ
は平面図、Ｂ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ダイス
４に導かれ、シートまたはフィルム５として押出す。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。押出されたフィルム５は、直接または
冷却ロールで冷却後にタテスリット装置１１および１２
へ導くこともできるが、より強度のあるウェブを製造す
るためには、次のヨコ方向へのプリ配向工程を経ること
が望ましい。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７
ａ、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１Ｂでは省略、図１
Ａ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場合もある
が、超高分子量ポリオレフィンであるため、溶融粘度が
高く、分子配向は生じる。延伸を終えたヨコへプリ配向
されたフィルム９は、冷却ロール１０により冷却され、
その後タテスリッタ１１と受ロール１２により、タテ方
向へ多数の千鳥状にスリット１３が入れられる。タテ方
向へ千鳥状スリットの入ったウェブ１４は、ニップロー
ル１５で引き取られ、次のタテ延伸工程に導かれる。こ
のヨコ方向へプレ配向させる装置は、このプーリ法ヨコ
延伸ばかりでなく、従来のテンター法延伸、溝付ロール
法（特公昭５９−３２３０７号公報等）等を用いること
もできる。タテスリット手段については、既に示した本
発明者等の先の出願等を使用することができる。

【００２１】図１の製膜−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
タテ方向へ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、
ヨコ延伸倍率のムラが大きくなる。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ダイスとして、
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。

【００２２】次に、ヨコ延伸ウェブの製造の例を示す。
タテ方向のプレ配向せずにヨコ方向にスリットし、ヨコ
に延伸することも可能であるが、より強度のある延伸ウ
ェブを製造するためには、タテ方向にプレ配向させてあ
ることが望ましい。タテ方向へのプレ配向は、通常の溶
融状態でのタテドラフトでも可能であるが、より強度の
あるヨコ延伸ウェブにするためには、下記のタテ延伸装
置を使用することが望ましい。図２は、タテ方向へプレ
配向させる場合のタテ延伸装置の例であり、近接延伸と
呼ばれる方式である。製膜されたフィルム２１はターン
ロール２２を経て、予熱ロール２３、２４を経て延伸ロ
ール２５、２６へ導かれる。延伸ロール２５、２６は小
径ロールで、ロール２５、２６間でタテに延伸される。
ロール径が小さいため、延伸間距離が短いため、巾の収
縮が小さく、均一延伸される。延伸されたフィルムは歪
取りロール２７を経てヨコスリット装置２８、２９によ
り、ヨコ方向へ千鳥状のスリットを入れられ、ヨコスリ
ットウェブ３０としてヨコ延伸装置へ導かれる。このタ
テ方向へプレ配向させる装置は、この近接延伸法ばかり
でなく、従来の圧延、ロール延伸、熱風延伸等を用いる
こともできる。ヨコスリット手段については、既に示し
た本発明者等の先の出願等を使用することができる。

【００２３】ヨコにスリットされたウェブは、ヨコ延伸
装置でヨコに延伸される。図３はヨコ延伸装置の例で、
ヨコに千鳥状のスリットが入ったウェブ３１は、加熱室
３２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、加熱室３２中で回転する
一対の延伸プーリ３３ａ、３３ｂとそれに嵌合して循環
するベルト３４ａ、３４ｂによるウェブ３１の両耳部を
把持し、両プーリ３３ａ、３３ｂの末広がりに広がる軌
道により、ヨコに延伸される。ヨコ延伸倍率はプーリの
開き角度で調整されるが、延伸倍率を大きくとる場合
は、多段に延伸するすることが望ましい。加熱室３２の
加熱媒体は熱水、加熱エアー、加熱蒸気等が使用され
る。

【００２４】本発明の経緯積層する方式に関し、経緯積
層装置を使用した場合の原理を図４に示す。経緯積層機
に関する本発明者等の先の出願は既に示した。この方式
では、タテに延伸されタテに配列した網状ウェブをタテ
ウェブ４１およびヨコウェブ４２の双方に使用する。タ
テ配列ウェブ４１、４２は、適宜拡幅して使用され、本
発明者等の拡幅方式に関する先の出願で既に示した。タ
テウェブ４１と同様タテに配列したウェブ４２は、経緯
積層機によりタテウェブに対して直角方向から供給さ
れ、タテウェブの巾に相当する一定長ごと切断され、タ
テウェブ４１の上に積層されて（４２ａ、４２ｂ、４２
ｃ・・・）、経緯積層ウェブとなり、タテウェブ４１と
ヨコウェブ４２ａ等は熱処理・接着される（特公平６−
１５７３６号公報）。経緯積層機による方式は、生産性
が良いが、図４でも明かなように隣接するヨコウェブ間
にラップまたはギャップが生ずることは避けえない。

【００２５】図５は、ヨコ延伸ウェブとタテ延伸ウェブ
を積層する場合の原理図で、積層方式に関する先の出願
等は先に示した。５１はタテ延伸網状ウェブであり、適
宜拡幅されて使用される点では、図４と同様である。５
２は図３等の方式で製造されたヨコ延伸ウェブである。
ウェブ５１、５２はニップロール５３ａ、５３ｂで積層
され、加熱シリンダ５４で熱処理・接着された経緯積層
体５５となる。

【００２６】図６は、本発明によりスリットされるスリ
ットパターンの例を示す。図６ａ、ｂはタテに千鳥状に
スリットした例で、図ａ′、ｂ′はそれをタテに延伸
し、拡幅した場合を示す。図６ａ′、ｂ′は現実にはさ
らに数倍タテ長であり、フィルム巾は狭くなるが、分か
りやすいよう簡略化して示してある。図６ｃ、ｄ、ｅは
ヨコ方向のスリットの例であり、図６ｃ′、ｄ′、ｅ′
はそれをヨコに延伸した場合を模式的に示したものであ
る。図６ｃ′、ｄ′、ｅ′の場合ももっとヨコ長である
が、簡略化して示してある。

【００２７】図７は、本発明の経緯積層体の例で、図７
Ａは、図４または図５の方式で製造することができる。
図７Ｂは、タテ方向に別方式で製造されたテープを使用
し、本発明のヨコ延伸ウェブと組み合わせた例である。
本発明では、ヨコウェブは、原反フィルム巾が狭くて
も、ヨコ延伸倍率が高いので、非常に広巾のヨコ延伸ウ
ェブが可能であるので、図７Ｂの構成は本発明で広巾経
緯積層体を製造するのに特に適している。この場合、タ
テテープは各種マルチヤーンやモノフィラメントも使用
でき、その場合、タテ−ヨコ−タテの構造にすることも
できる。

【００２８】図８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８１よりなる押出機８２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８
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８４ａ、８４ｂにより送り込まれ、マニホール
ド８５によりバレルの周に配られ、回転マンドレル８３
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８６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８６は、フロス
トラインが出ない範囲で水８７により水冷され、ガイド
板８８を経て、ニップロール８９ａ、８９ｂを経て、ナ
イフ９０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８６のバブルの内圧は、内圧
調整エアーを管９１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号公報等が有効であり、これらの内、
網状物、コイルリングを用いるものが特に適する。ニッ
プロール８９ａは、図９で示すように溝９３が掘られ、
管９１を通す。インフレーション製膜において、タテ方
向プレ配向はタテドラフト、ヨコ方向プレ配向はブロー
アップレイショでとることができる。この場合、タテプ
レ配向を求める場合は、ブローアップレイショは小さい
ことが望ましく、通常２以下であることが望ましい。ヨ
コプレ配向を求める場合は、タテのドラフト比は小さい
ことが望ましく、通常は３以下であることが望ましい。
図８では加熱流動性物質はギアポンプで送り込む例を示
したが、高圧押出機等の他の高圧ポンプでも良い。

【００２９】図１０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ダイス製膜する場合の例であ
り、図１０Ａは正面図、図１０Ｂは側面図を示す。３層
Ｔダイスとしては、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、構造が複雑で内部圧力が高いので、ダイス
が高価になる。図１０は、アダプター１０３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１０１を通じてアダプター１０３
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１０２を通じて、アダプター１０３へ導かれ、ア
ダプター１０３内で枝管１０４、１０５に分けられ、ア
ダプター１０３内の合流点１０６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１０７は、Ｔダイス１０８に導かれ、コートハンガー
タイプの溝１０９に添って拡げられ、ダイリップ１１０
へ導かれる。ダイリップ１１０からは表裏に加熱流動性
物質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、ギアポンプや高圧押出機等の高圧ポンプでア
ダプター１０３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
可能である。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。また、図８に示すようなサ
ーキュラダイスにも使用できる。

【００３０】図１１は、Ｔダイ製膜における水冷製膜の
例で、Ｔダイス１１１より押し出されたフィルム１１２
は、槽１１３に貯えられた水１１４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１１５は、ニップロー
ル１１６ａ、１１６ｂを経てヨコ延伸工程へ導かれる。
図１２は同じくＴダイス製膜における冷却方式も別の例
で、Ｔダイス１２１から出たフィルム１２２は、チルロ
ール１２３で冷やされ、ヨコ延伸工程へ導かれる。

【００３１】実施例１〜５および比較例１表１に、本発明により製膜延伸した超高分子量ポリオレ
フィンのタテ延伸ウェブおよびヨコ延伸ウェブについて
の実施例、および比較例として通常の分子量の場合の物
性の例を示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】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。強伸度は
ＪＩＳＬ１０６９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。

【００３４】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
ダイス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で冷却された後、熱刃タテスリッタ１１
によりタテ方向に千鳥状に多数のタテスリットが入った
ウェブ１３とする。この場合スリット目は図６における
切れ目長さｓは１０ｍｍ、スリット間の長さｍは０．５
ｍｍ、スリット間の間隔ｐは、２ｍｍピッチである。タ
テ延伸工程は図示していないが、フリー空間中の１５０
℃熱風で３段に延伸され、延伸倍率３１で、引張強度２
１．８ｇ／ｄ、引張伸度２％の網目状ウェブとすること
ができた。

【００３５】実施例２は、実施例１と同様の超高分子量
ポリエチレン樹脂を使用し、同じく図１の製膜法で製膜
した。但し、プレヨコ延伸は行わず、直接冷却ロールへ
導き、その後実施例１と同様にタテスリット、タテ延伸
を行った。実施例１より延伸倍率、強度とも低いが、超
高分子量ポリエチレンであるため、１０ｇ／ｄ以上の高
強度網状延伸ウェブにすることができた。

【００３６】実施例３は、樹脂に実施例１と同様の超高
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。

【００３７】実施例４は、図８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５である。図８の特公昭４７−４７０８
４号公報の水冷製膜において、冷却する水８７の水温は
５５℃であった。このフィルムを、回転熱刃で両耳端を
残してヨコ方向に実施例１と同じ千鳥パターンのスリッ
トを入れた。そのヨコスリットウェブを図１の熱風ヨコ
延伸装置を３回使用して、１５０℃の熱風中でヨコに３
７倍延伸し、そのヨコウェブのヨコ方向の強度は、１
４．２ｇ／ｄであった。

【００３８】実施例５は、超高分子量ポリプロピレンｂ
を芯、変性ポリプロピレンｘを両表層に図１０のＴダイ
ス製膜装置を用いて図１１の水冷製膜した。この場合の
水温は室温（２２℃）であった。これを図２のタテ延伸
装置で延伸温度９５℃でタテに２．５倍延伸した後、ヨ
コ方向に実施例１と同じパターンのスリットを入れる。
そのウェブを図３のヨコ延伸装置で、９８℃熱水中で６
倍にヨコに延伸し、さらに図１の熱風ヨコ延伸装置で
２．８倍延伸し、合計１６．８倍延伸し、１５．１ｇ／
ｄのヨコ延伸ウェブを得た。このように、本発明により
１０ｇ／ｄ以上、望ましくは１５ｇ／ｄ以上、さらに望
ましくは１８ｇ／ｄ以上の超高分子量ポリオレフィン延
伸ウェブにすることができた。

【００３９】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、延伸倍率が小さく、延伸後の引張強度が低い。

【００４０】実施例６〜７および比較例２実施例６は、図４の方式で、経緯積層機を使用し、実施
例１のウェブをタテウェブ、ヨコウェブとし、タテウェ
ブ・ヨコウェブとも２倍に拡幅した後、変性ポリオレフ
ィン系エマルジョン接着剤（商品名：ケミパールＡ１０
０、三井石油化学製）として、１４０℃で経緯積層接着
した場合である。経緯積層後の積層体の強度は、タテ方
向８．７ｇ／ｄ、ヨコ方向８．１ｇ／ｄで、伸度は各３
％であった。

【００４１】実施例７は、図５の方式で経緯積層した場
合である。ヨコウェブとして実施例３のウェブを使用
し、タテウェブとして、別の方式で作成した表面がＨＤ
ＰＥであり、芯が超高分子量ポリエチレンテープ（巾
２．５ｍｍ、強度１８．１ｇ／ｄ、伸度３％）を５ｍｍ
ピッチでタテに整列して使用した。経緯積層後の積層体
の強度は、タテ方向８．２ｇ／ｄ、ヨコ方向７．４ｇ／
ｄで、伸度は各３％であった。このように、本発明によ
る経緯積層体の製法により超高分子量ポリエチレンの網
状延伸ウェブからなる成分の延伸方向の強度は、３ｇ／
ｄ以上、望ましくは５ｇ／ｄ、さらに望ましくは７ｇ／
ｄ以上の経緯積層体になる。なお、経緯積層体の秤量が
種々であり、断面形状も種々であるので、経緯積層体の
強度表示として、重量単位の強度で表現できるｇ／ｄを
採用した。

【００４２】比較例２は、通常の分子量の高密度ポリエ
チレンを主体にした市販の割繊維不織布（商品名：日石
ワリフＨＳ）で、タテ強度１．６ｇ／ｄ、ヨコ強度
１．５ｇ／ｄ、伸度はそれぞれ２３％と２７％であっ
た。

【００４３】

【発明の効果】本発明の超高分子量ポリオレフィンより
なる高強度、高弾性率経緯積層網状ウェブおよびその製
法に関し、製品が高強度・高弾性であることにより、従
来の経緯積層網状ウェブ（割繊維経緯積層不織布）では
使用できなかった用途に使用できる。例えば、土木・建
築用の高強度・高弾性を要求される分野、ＦＲＰやＦＲ
ＴＰ等の補強材、コンクリートやモルタルの補強材等で
ある。超高分子量ポリオレフィンの経緯積層体は、単に
強度が強いだけでなく、以下の種々の特性があり、それ
を活かした用途にも適する。刃物による切断抵抗が大き
いことより切傷防止保護布に使用できる。建築現場等の
破砕片の飛散に対して破れることがないので、防爆シー
ト、建築や土木に使用するシートに使用できる。電気特
性よりレーダードーム等にも使用できる。

【００４４】本発明は、その製法に関し、製膜や延伸性
の悪い超高分子量ポリオレフィンでの加工性を改良し
た。製膜性に関しては、流動化物質と混合押出や共押出
を行うことで、従来法より高分子量の超高分子量ポリオ
レフィンが使用でき、高粘度で高剪断力下での機械的問
題点をなくし、製膜されたフィルムもメルトフラクチャ
等の問題から解放されて、均一な製膜を可能にし、生産
速度もアップできた。従来法より分子量が高い超高分子
量ポリオレフィンを使用できることは、それだけ延伸後
のヤーンを高強度、高弾性にすることができる。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
度になる割合も低い。また、高分子量にすることによ
り、耐切傷性、耐クリープ性等の諸性質の改善にも有益
な効果をもたらす。経緯積層体は広巾で使用されること
が多いが、超高分子量ポリオレフィンは、広巾製膜が困
難であり、そのため通常では広巾経緯積層体の製造は困
難である。しかし、本発明の方式を使用することによ
り、タテウェブについては、プレヨコ延伸を行うことに
より広巾になり、ヨコウェブについては、ヨコ延伸する
ことにより広巾になる。従って、これらのタテウェブ、
ヨコウェブを経緯積層することにより、広巾の経緯積層
を可能にする。溶融押出または溶解して製膜されたフィ
ルムは、分子間のエンタングルメントが大きく、高倍率
延伸が困難であるが、最終的な延伸方向とは直角方向に
プレ配向させておくことにより、エンタングルメントを
とき解し、高倍率を可能にし、高強度・高弾性を可能に
する。また、超高分子量ポリオレフィンは延伸性が悪い
ので、広巾延伸は困難であり、本格的な延伸を行う前
に、延伸方向に網目状のスリットを入れることにより、
アスペクト比の問題からも解決された。さらに、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。また、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。

【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
に網目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】タテ延伸方法の一例として、近接延伸の例を
示す。

【図３】ヨコ延伸装置の一例として、プーリ法ヨコ延
伸の例を示す。

【図４】経緯積層方式の例で、経緯積層機による原理
図を示す。

【図５】経緯積層方式の例で、タテ延伸ウェブとヨコ
延伸ウェブの積層接着方式の原理図を示す。

【図６】フィルムの各種スリットパターンの例（ａ，
ｂ，ｃ・・・）と、それを延伸した場合（ａ′，ｂ′，
ｃ′・・・）の概念図を示す。

【図７】経緯積層体のウェブの状態を示す概念図を示
す。

【図８】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９】図８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１０】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ダイス製膜で共押出する場合の装置の例を
示す。

【図１１】Ｔダイス製膜における水冷製膜の例を示
す。

【図１２】Ｔダイス製膜におけるチルロール製膜の例
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：タテスリッター、１
２：受ロール、１３：千鳥状スリット目、１４：千鳥状
タテスリットの入ったウェブ、１５：ニップロール、２
１：フィルム、２２：ターンロール、２３，２４：予熱
ロール、２５，２６：延伸ロール、２７：歪取り熱ロー
ル、２８，２９：ヨコスリット装置、３０：ヨコスリッ
トウェブ、３１：ヨコ方向にスリットの入ったウェブ、
３２：加熱室、３３：延伸プーリ、３４：循環ベルト、
４１：タテ延伸された網状ウェブ、４２：ヨコウェブ、
５１：タテ延伸された網状ウェブ、５２：ヨコ延伸され
た網状ウェブ、５３：ニップロール、８１：スクリュ
ウ、８２：押出機、８３：回転マンドレル、８４：ギア
ポンプ、８５：マニホールド、８６：インフレーション
フィルム、８７：水、８８：ガイド板、８９：ニップロ
ール、９０：ナイフ、９１：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、１０１，１０２：溶融樹脂導管、１０３：
アダプター、１０４，１０５：溶融樹脂導枝管、１０
６：合流点、１０７：溶融樹脂の流れ、１０８：Ｔダイ
ス、１０９：溝、１１０：ダイリップ、１１１：Ｔダイ
ス、１１２：フィルム、１１３：水槽、１１４：水、１
１５：フィルム、１１６：ニップロール、１２１：Ｔダ
イス、１２２：フィルム、１２３：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 // Ｂ２９Ｋ 23:00

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からなるフィルムに、タテ方向ま
たはヨコ方向に多数のスリットを入れ、拡幅すれば網状
に広がる構造体とし、そのスリット方向に延伸すること
を特徴とする一定方向に強度を有する網状ウェブの製
法。
【請求項２】前記スリットを入れる前にフィルムをス
リットの方向と直角方向に分子配向させておく請求項１
に記載の一定方向に強度のある網状ウェブの製法。
【請求項３】前記超高分子量ポリオレフィンを成形す
るに際して、フィルムの表面層に粘度平均分子量５０万
以下の加熱流動性物質をダイスより共押出する請求項１
または２に記載の一定方向に強度のある網状ウェブの製
法。
【請求項４】前記超高分子量ポリオレフィンを成形す
るに際して、粘度平均分子量５０万以下の加熱流動性物
質を混合してダイスにより押出する請求項１または２に
記載の一定方向に強度のある網状ウェブの製法。
【請求項５】請求項１または２の製法より製造された
一定方向に強度のある網状ウェブを、少なくともタテウ
ェブまたはヨコウェブとして使用する高強度経緯積層体
の製法。
【請求項６】経緯積層体のタテウェブまたはヨコウェ
ブの少なくとも一つが請求項１〜４のいずれかに記載の
一定方向に強度のある網状ウェブからなり、その経緯積
層体における請求項１〜４のいずれかに記載の一定方向
に強度のある方向の強度が５ｇ／ｄ以上である網状経緯
積層体。