JPS58379B2 - 高分子材料の固体押出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高分子材料の固体押出成形方法に関し、詳しく
は圧力媒体として特定の金属を用いることを特徴とする
高分子材料の固体押出成形方法に関する。

従来から、高分子材料の力学的性質、熱的性質の向上や
透明性の改善を目的として高分子材料を固体の状態で押
出す方法、たとえばラム押出しあるいは静水圧押出し等
の試みが数多く報告されている。

しかしラム押出しでは押出比を容易に変えられば、また
押出素材とシリンダーの間の摩擦のため押出速度が遅く
、しかも押出物表面がダイス表面に影響されやすく押出
物の表面に肌荒れが生ずるなどの欠点があった。

一方、従来の静水圧押出しでは油等の液状圧力媒体を用
いて押出すため、潤滑あるいは摩擦の点では有利である
が、圧力媒体が液体であることからシールおよび取扱い
に困難があった。

そこで本発明者らは、上記従来技術の欠点を克服してす
ぐれた固体押出成形方法を開発すべく鋭意研究を重ねた
。

その結果、高分子材料を静水圧固体押出しをする際に、
押出圧力媒体として従来の油等の液体に代えて鉛等の食
型性変形金属を用いることにより、シール効果の向上お
よび押出比の選択が容易に行なえ、しかも得られる押出
成形物の諸物性が向上することを見出し、本発明を完成
するに至った。

すなわち 発明は、高分子材料を静水圧固体押出成形加
工するにあたり、押出圧力媒体として食型性変形金属を
用いることを特徴とする高分子材料の押出成形方法を提
供するものである。

本発明において押出圧力媒体として用いる金属は塑性変
形性の良好なものでなければならない。

静水圧固体押出成形では、まず外部から加えられた圧力
がいったん高分子材料を取囲む圧力媒体に伝達されて媒
体全域に広がり、次いでこの圧力媒体から高分子材料全
体に均一な圧力が加わり静水圧が実現するのである。

従って圧力媒体として塑性変形性の小さい金属を用いる
と、外部から加えられた圧力が媒体全域に広がらず、そ
のため高分子材料に対して局部的な圧力しか加わらず静
水圧押出成形を行なうことができない。

このような観点から押出圧力媒体として用いる好適な金
属としでは、鉛、スズ、マグネシウム、亜鉛、ビスマス
、アルミニウム、アンチモン、銅あるいはウッドメタル
等を挙げることができる。

そのうち鉛が特に塑性変形しやすく、また圧縮率が小さ
いため圧力媒体として最適である。

次に本発明の方法を適用できる高分子材料は、結晶性あ
るいは非品性の高分子材料など特に制限はなく、各種の
高分子材料をあげることができる。

そのうち高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリア
セクール、ポリ四フッ化エチレンあるいはポリアミド等
が本発明の方法の特に好適な対象となる。

またポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカ
ーボネートなどの非晶性高分子材料にも適用できる。

本発明の方法における押出圧力は使用する高分子材料の
種類あるいは所望する成形品の物性等に応じて適宜選定
すべきであり、特に制限はないが、通常は５００〜５０
００ ｋｇ／ｃｍ２である。

本発明の方法を図面に基づいて説明すれば次の如くであ
る。

第１図は本発明の方法に使用する押出装置の一態様を示
す断面図である。

高圧容器１内のシリンダー２に押出素材５である高分子
材料を入れ、その上部と外周、つまり押出素材５とプラ
ンジャー６との間および該素材５とシリンダー２内壁と
の間に食型性変形金属７を入れて押出温度になるまで昇
温する。

ここで押出温度は様々な条件により異なり一義的には定
められないが、通常は押出素材５が結晶性の高分子材料
である場合はダイス４の部分の温度が溶融温度以下とな
るように調節し、また非品性の高分子材料である場合は
ダイス４の部分の温度がガラス転移温度以下となるよう
に調節する。

シリンダー２内ならびにダイス４を所定温度に昇温後、
プランジャー６のヘッドに所定圧力、好ましくは５００
〜５０００ｋｇ／ｃｍ２の範囲の圧力を加えて押出しを
行なうと押出素材５はダイス４の先端から押出され押出
成形物が得られる。

なお、本発明の方法で製造される押出成形物の形状は特
に制限はなく、ダイスの形状により種々のものがあり、
たとえばフィルム状、シート状、フィラメント状あるい
は棒状のものなどがある。

上述の如く静水圧固体押出成形の際に、圧力媒体として
鉛等の食型性変形金属を用いれば、該金属によるシール
効果で簡単に圧力を保持することができ、また該金属の
厚さと押出素材の径を適宜選定することによって押出比
を容易に変更することができる。

しかも押出成形物には周囲に少量の金属が付着している
が、簡単に除去することが可能であり、油等の液体を圧
力媒体として用いた場合のように成形物内部に液体成分
が浸透して成形物の物性を劣化させるようなおそれはな
い。

さらに本発明の方法によれば、押出素材とシリンダー内
壁の間に食型性変形金属が入ることによる潤滑性によっ
で押出速度はラム押出しに比して５〜６倍速く、また成
形物は前記金属に被覆されて出てくるため通常の静水圧
押出して発生するスティックスリップが緩和され、非常
に高弾性かつ透明性のすぐれたものとなる。

しかもラム押出しによる成形物に比べて表面は滑かであ
りまた力学的ならびに熱的性質のすぐれたものとなる。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 シリンダー内径１２ｍｍ、円錐ダイス角度（２α）４５
°、ダイス径１．１ｍｍ、平行長１３ｍｍである押出装
置を用い、この中に内層が直径３ｍｍの高密度ポリエチ
レン（Ｓｈｏｌｅｘ Ｆ６０１０、重量平均分子量Ｍｗ
＝１．１×１０５）、その外層が鉛からなる直径１２ｍ
ｍ、長さ３０〜４０ｍｍの同心円状試料を入れ、さらに
その上から鉛を入れて昇温した。

約１００℃でプランジャーのヘッドに２０００ｋｇ／ｃ
ｍ２の圧力をかけ押出温度になるまで昇温し、その後温
度および圧力を一定に保持して押出しを行なった。

なお、１４０℃での押出速度は３０ｍｍ／ｈｒであった
。

押出し後、押出成形物の諸物性を調べた。

結果第１表に示す。なお、得られた押出成形物は鉛がポ
リエチレンを被覆した状態となっており、鉛を除去する
とポリエチレンの表面は非常に滑らかであり、また極め
て透明性の良好なものであった。

さらにこのポリエチレンの広角Ｘ線写真ならびにポリエ
チレンの押出方向に平行な破断用の電顕写真を調べた。

電顕写真からは直径３００Å程度のフィブリル状のもの
や、同様の径をもったフィブリルの碑断面と思われる粒
状物が観察された。

またＸ線写真からはポリエチレンが高度にＣ軸配向して
いることがわかった。

以上の結果から押出しポリエチレンは結晶が密に詰まっ
た高配向繊維構造を持ち、分子鎖の伸び切った構造を有
することが考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に使用する押出装置の一態様を示
す断面図である。 図中１は高圧容器、２はシリンダー、３は熱電対、４は
ダイス、５は押出素材、６はプランジャー、７は食型性
変形金属、８は高圧シール、９はヒーターを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高分子材料を静水圧固体押出成形加工するにあたり
   、押出圧力媒体として食型性変形金属を用いることを特
   徴とする高分子材料の固体押出成形方法。 ２ 食型性変形金属が、鉛、スズ、マグネシウム、亜鉛
   、ビスマス、アルミニウム、アンチモン、銅およびウッ
   ドメタルからなる群より選ばれた金属である特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３ 押出圧力が５００〜５０００ｋｇ／ｃｍ２である特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ ダイス部分の押出温度が溶融温度以下あるいはガラ
   ス転移温度以下である特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ５ 高分子材料が高密度ポリエチレン、ポリプロピレン
   、ポリアセクール、ポリ四フッ化エチレンあるいはポリ
   アミドである特許請求の範囲第１項記載の方法。