JP2003278026A

JP2003278026A - 形状保持材料

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Publication number: JP2003278026A
Application number: JP2002080419A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Harada; 武原田; Kazuo Sato; 一生佐藤
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP3810698B2

Abstract

(57)【要約】【課題】成形性、寸法安定性、塑性変形性、変形
後の形状保持性に優れ、結束力の大きい結束材として使
用可能な形状保持材料を提供する。【解決手段】密度が９５０ｋｇ／ｍ^３以上、重量平均
分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）が５〜１５、炭
素数３〜６のα−オレフィン含量が２重量％未満である
エチレン単独重合体又はエチレン・α−オレフィン共重
合体からなる繊維状又は帯状の成形体であって、９０度
曲げによる戻り角度が１５度以下であることを特徴とす
る形状保持材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小さな力で変形、
造形でき、しかも力を除いた後はその変形乃至造形を維
持することができる形状保持材料に関する。とくに電線
や棒材などの結束や袋詰包装等の袋口の結束に使用され
るツイストタイあるいは産業用マスクの鼻金、各種機械
保護用ネットなど、形状保持性を必要とする用途に好適
な長尺状形状保持材料に関するものであり、とりわけ結
束力の大きい結束材とすることが可能な形状保持材料に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、菓子等が詰められた袋口の結
束、電線や棒材等の結束、栽培植物の支柱への結束など
には、使い勝手や見栄えが良くて結束力が強く、捻るこ
とで簡単に止着できるところから、ツイストタイが広く
使用されている。また簡易防塵マスクには、装着時の密
着性を高めるために鼻金が装着されている。ツイストタ
イや鼻金には、焼きなました鋼線、２枚のプラスチック
フイルムの間に芯材として焼きなました鋼線を挟持させ
たもの、金属を合成樹脂で被覆したものなどが使用され
ている。これらの結束効果や保形性は、芯材等に使用さ
れている金属線材の変形塑性により得られるものであ
る。しかし芯材に使用される金属線材は、剛性や弾性に
優れるものの、材質が金属であるため錆を発生し易いこ
と、軽量化が難しいこと、導電性があるため電線の種類
によっては、その結束に使用できないこと、端部が鋭利
なため取扱い時に怪我をする場合があるなどの欠点があ
った。

【０００３】焼きなました鋼線を２枚のプラスチックフ
イルムの間に芯材として挟持させたものや合成樹脂で被
覆したものは、これらいくつかの欠点を補うことはでき
るものの、製造に複数の工程を要し価格が高くなるこ
と、廃棄物として処分する際に分別収集ができない等の
欠点がある。また、とくに食品の包装などにおいては、
包装後に金属性の異物の混入を検知する目的で製品検査
に金属探知機が多く利用されているが、金属線材が探知
機の誤作動の原因となるなどの欠点がある。

【０００４】このような金属材料を使用することによる
欠点を回避するものとして、合成樹脂製の塑性変形性材
料が知られている。例えば特開昭６１−２８２４１６号
や特開平２−２９３４０７号の各公報において、超高分
子量ポリオレフィンを塑性変形可能な程度に延伸させて
得られるプラスチックワイヤーが提案されている。この
提案では、超高分子量ポリオレフィンを使用することに
伴い、生産性が低く、安価な製品を得ることが難しいと
いう欠点がある。このような欠点を改善するものとし
て、特開平７−２３８４１７号公報では、通常分子量の
ポリエチレンを延伸処理して得られる塑性変形性の糸状
又は帯状の材料が提案されている。この提案で具体的に
示されているものは、塑性変形性が優れており、１８０
度及び９０度折り曲げに対して戻り角度が小さく、形状
保持性が優れることが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、この提
案における塑性変形性材料について結束材としての利用
についてさらに詳細な検討を行った。その結果、確かに
この提案で教示している塑性変形性材料は、結束材とし
て使用することができるが、使用分野によっては結束力
が不足して解けることが分かった。そこでさらに検討を
行った結果、後記する特定性状のエチレン単独重合体又
はエチレン・α−オレフィン共重合体を使用した塑性変
形性材料が、塑性変形性に優れると共に塑性変形後の形
状保持性に優れ、しかも結束力の大きい結束材として使
用可能であることを見出すに至り、本発明に到達した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明によれ
ば、密度が９５０ｋｇ／ｍ^３以上、重量平均分子量（Ｍ
ｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）が５〜１５、炭素数３〜６
のα−オレフィン含量が２重量％未満であるエチレン単
独重合体又はエチレン・α−オレフィン共重合体からな
る繊維状又は帯状の成形体であって、９０度曲げによる
戻り角度が１５度以下であることを特徴とする形状保持
材料が提供される。

【０００７】このような形状保持材料は、上記エチレン
単独重合体又はエチレン・α−オレフィン共重合体の溶
融成形によって得られる繊維状又は帯状の成形物を、好
ましくは延伸倍率７〜２０倍の範囲であって、塑性変形
性を付与できる程度に延伸することによって得ることが
できる。

【０００８】上記エチレン・α−オレフィン共重合体に
おいては、α−オレフィンがプロピレンであるものが好
ましく、またエチレン単独重合体又はエチレン・α−オ
レフィン共重合体には、無機充填剤やワックスが少量配
合されていることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の形状保持材料において
は、原料素材としてのエチレン単独重合体又はエチレン
・α−オレフィン共重合体は、密度が９５０ｋｇ／ｍ^３
以上、好ましくは９５５〜９７０ｋｇ／ｍ^３、とくに好
ましくは９６０〜９７０ｋｇ／ｍ^３、ゲル浸透クロマト
グラフィ（ＧＰＣ）に基づく分子量分布（重量平均分子
量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ））が５〜１５、好ま
しくは６〜１４、炭素数３〜６のα−オレフィン含量が
２重量％未満、好ましくは０．０５〜１．５重量％のも
のである。すなわち原料素材の成形加工性の点から、エ
チレン単独重合体よりエチレン・α−オレフィン共重合
体の使用が好ましい。このようなエチレン単独重合体又
はエチレン・α−オレフィン共重合体としてはまた、１
９０℃、２１６０ｇ荷重に基づくメルトフローレートが
０．１〜１．０ｇ／１０分、とくに０．２〜０．５ｇ／
１０分のものであることが好ましい。さらに上記共重合
体としては、重合構成成分であるα−オレフィンとして
はプロピレンのものが好ましい。かかる高密度で適当な
分子量分布を有するエチレン単独重合体又はエチレン・
α−オレフィン共重合体を使用することにより、塑性変
形性、寸法安定性、形状保持性が優れた形状保持材料を
容易に得ることができ、また結束強度の大きい結束材と
して使用することができる。このようなエチレン単独重
合体又はエチレン・α−オレフィン共重合体は、中低圧
法において、触媒、重合温度、分子量調節剤の使用量な
どの重合条件を適宜選択することによって１段階で製造
するか、あるいは条件を異にして各段で分子量の異なる
重合体を多段階で製造することによって得ることができ
る。

【００１０】本発明の形状保持材料は、繊維状又は帯状
を呈するものであり、９０度曲げによる戻り角度が、１
５度以下、好ましくは１０度以下である。ここに戻り角
度は、繊維状の場合は、図１（ａ）のように９０度折り
曲げて５分間維持して放置したときの（ｂ）で示す戻り
角度θが９０度曲げによる戻り角度である。帯状物の戻
り角度も、帯を折りたたむように曲げて測定する以外は
同様にして測定される。

【００１１】繊維状物においては、断面が円形のものの
みならず、楕円形、三角、四角、五角、六角などの多角
形や、星型、歯車型などの異型のものであってもよい。
また繊維状物に任意の突状物が設けられたものでもよ
く、例えば微細な繊維が繊維状物から羽毛状に枝分かれ
して形成されたものや繊維状物表面に突起が点在して設
けられたものであってもよい。さらに帯状物において
は、長手方向に伸びる溝あるいは筋が１本以上設けられ
たものであってもよい。

【００１２】上記繊維状物あるいは帯状物においては、
厚み（最大厚み、断面円形の繊維状物にあっては直径）
が０．１〜５ｍｍ、とくに０．２〜２ｍｍであることが
好ましい。繊維状物あるいは帯状物がこのような厚みを
有することにより、腰が強く、賦形性及び形状保持性に
優れたものを容易に得ることができる。

【００１３】上記性状の形状保持材料を得るためには、
上記エチレン・α−オレフィン共重合体から所望形状の
繊維状あるいは帯状の原反を溶融成形により製造し、次
いで１００℃以下の温度、延伸性の点から好ましくは８
５〜１００℃の温度であって、塑性変形性及び形状保持
性が発現できる程度に延伸することによって製造するこ
とができる。繊維状又は帯状の原反においては、厚み
（上記と同じ意）が１〜２０ｍｍ程度、とくに１〜１２
ｍｍ程度のものが好ましい。またこのときの延伸倍率
は、原反の性状や延伸温度によっても若干異なるが、塑
性変形性が発現できる範囲で選択され、通常は降伏点以
上破断点以下となるような範囲であって、７〜２０倍程
度、好ましくは１０〜１６倍程度である。すなわち延伸
倍率が不足すると、塑性変形性及び形状保持性が満足す
べきものとはならず、また延伸倍率を大きくしすぎると
破断しやすくなる。

【００１４】上記形状保持材料の製造に際し、エチレン
単独重合体又はエチレン・α−オレフィン共重合体に
は、目的に応じ、本発明の目的を損なわない範囲におい
て、他の熱可塑性樹脂や各種添加剤を配合することがで
きる。このような添加剤としては、例えば加工助剤、着
色顔料、帯電防止剤、無機充填剤などを例示することが
できる。より具体的には、加工助剤として低分子量ポリ
オレフィン、脂環族ポリオレフィン、カルボキシル基、
水酸基などを有する合成油、鉱物油、カルナウバワック
スなど植物油からなるワックス、酸化チタン、酸化亜
鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカのような着
色顔料乃至は無機充填剤、各種タイプの界面活性剤から
なる帯電防止剤などを例示することができる。これら
は、ワックス類や帯電防止剤であれば、例えば５重量％
以下、好ましくは１重量％以下の割合で、また着色顔料
や無機充填剤であれば、例えば１０重量％以下、好まし
くは５重量％以下の割合で、それぞれ配合することがで
きる。ワックス類の添加は、原反の溶融成形や延伸にお
いて寸法精度を高めるのに有効であり、また着色顔料や
無機充填剤の添加は、着色や増量効果以外に、塑性変形
性や形状保持性の改善に寄与する場合がある。

【００１５】かくして得られる本発明の形状保持材料
は、使用時の収縮や寸法変化を紡糸するために１５０℃
以下、とくに１２０〜１４０℃でアニールすることが好
ましい。

【００１６】上記繊維状あるいは帯状の形状保持材料
は、その状態で結束材や賦形材として使用することがで
きる。より具体的には農業用、園芸用、食品包装用、輸
送・梱包用、医療用チューブなどの結束材やマスク、帽
子、水引、造花などの賦形材として使用することができ
る。とりわけ結束力の大きい結束材として使用すること
ができる。また種々の熱可塑性樹脂成形品に固着するこ
とにより、該熱可塑性成形品に賦形性、形状保持性を付
与することができる。例えば各種ポリオレフィン、ポリ
エステル、ポリアミドのような熱可塑性樹脂のフイルム
あるいはシートの片面あるいは両面に、あるいは２枚の
フイルム又はシートに挟持させるように、１本乃至多数
本の上記形状保持材料を接着させておくことにより、賦
形性、形状保持性に優れたフイルムないしシートを得る
ことができる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。［使用原料］実施例及び比較例に使用したエチレン単独
重合体（ポリエチレンＣ）及びエチレン・プロピレン共
重合体（ポリエチレンＡ、Ｂ、Ｄ）の性状を表１に示
す。尚、ポリエチレンＡ〜Ｄは低圧法により製造した。

【００１８】

【表１】

【００１９】［使用原料の物性測定］（１）コモノマー量：各ポリエチレン中のコモノマー
（プロピレン）含量をＮＭＲで測定（２）メルトフローレート（ＭＦＲ）：ＡＳＴＭＤ１
２３８（１９０℃、２１６０ｇ）（３）分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）：ゲル浸透クロマトグ
ラフィ（ＧＰＣ）により測定した重量平均分子量（Ｍ
ｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）から算出（４）密度：ＡＳＴＭＤ１５０５

【００２０】［実施例１］ポリエチレンＡを用い、下記
条件にて溶融紡糸して得られた繊維状物の延伸を行っ
た。押出機：３０ｍｍφ（Ｌ／Ｄ＝２８、圧縮比２．３）ダイ開口：３０ｍｍ×３．６ｍｍ成形温度（シリンダー及びダイ）：２９０℃ 冷却槽：１４００ｍｍ引取り速度：４ｍ／分延伸槽：９５℃水槽（長さ１７００ｍｍ）アニール槽：１４０℃電熱オーブン（長さ２０００ｍ
ｍ）巻取り速度：５２ｍ／分得られた繊維状形状保持材料の厚み（最大厚み）をノギ
スで測定すると共に、図１及び図２に示す方法で、９０
度折り曲げ後、５分間保持した後の戻り角度θを測定し
た。結果を表２に示す。

【００２１】［実施例２］ポリエチレンＡの代りにポリ
エチレンＢを用いた以外は、実施例１と同様に行い繊維
状形状保持材料を得た。その評価結果を表２に示す。

【００２２】［実施例３］ポリエチレンＢ５０重量部と
炭酸カルシウム５０重量部でマスターバッチＡを作成
し、ポリエチレンＢ／マスターバッチＡ＝９６／４の割
合で混合した樹脂を用い、表２に示す延伸倍率となるよ
うに巻取り速度を変えた以外は、実施例１と同様に行い
繊維状形状保持材料を得た。その評価結果を表２に示
す。

【００２３】［実施例４］ポリエチレンＢ７０重量部と
カルナウバワックス３０重量部でマスターバッチＢを作
成し、ポリエチレンＢ／マスターバッチＢ＝９８／２の
割合で混合した樹脂を用いた以外は、実施例１と同様に
行い繊維状形状保持材料を得た。その評価結果を表２に
示す。

【００２４】［実施例５］ポリエチレンＢ／マスターバ
ッチＡ／マスターバッチＢ＝９４／４／２の割合で混合
した樹脂を用いた以外は、実施例１と同様に行い繊維状
形状保持材料を得た。その評価結果を表２に示す。

【００２５】［比較例１〜２］ポリエチレンＣ又はＤを
用い、表２に示す延伸倍率となるように巻取り速度を変
えた以外は、実施例１と同様に行い繊維状形状保持材料
を得た。これらの評価結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】[実施例６、比較例３]ポリエチレンＢ、Ｃ
を用いて下記条件にて溶融紡糸して得られた繊維状物の
延伸を行った。押出機：３０ｍｍφ（Ｌ／Ｄ＝２８、圧縮比２．３）ダイ開口：６ｍｍφ×１０穴成形温度：２９０℃ 冷却槽：１４００ｍｍ引取り速度：２．６ｍ／分延伸槽：９５℃水槽巻取り速度：３９ｍ／分延伸倍率：１５倍得られた繊維状形状保持材料（直径：０．７〜０．７５
φ）を１０ｃｍに切断したものを、図２（ａ）に示すよ
うに３回捻りで結束部を形成し、図示する部位で切断し
た後、図２（ｂ）で示すように広げ、図示する方向に３
００ｍｍ／分の速度で引っ張ることにより結束力を測定
した。結果を表３に示す。

【００２８】

【表３】ポリエチレンＣを用いた形状保持材料は、表１に示すよ
うに９０度曲げによる戻り角度はそれ程大きくはない
が、表３に示すように結束力は小さいことが判る。

【００２９】

【発明の効果】本発明の形状保持材料は、成形性、寸法
安定性、塑性変形性、変形後の形状保持性に優れてお
り、そのままであるいは熱可塑性樹脂製品に固着させ
て、種々の結束材や賦形材として使用することができ
る。具体的には、農業用、園芸用、果樹用、食品包装
用、輸送梱包用、医療用チューブの結束材等に使用する
ことができる。また人形の衣装、玩具・ゲーム用品の結
束材等にも使用することができる。さらには人形や玩具
・ゲーム用品の収納ケースや台紙への結束材としても使
用できる。一方、賦形材としては、マスク、帽子、水
引、造花、飾り、装飾品などの芯材を挙げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】９０度折り曲げ後の戻り角度を示す図面であ
る。

【図２】結束力の測定方法を示す図面である。

フロントページの続きＦターム(参考） 3E085 BA21 BA25 BB06 BC07 BD08 BD09 BE10 BG01 BG10 BH03 4L035 BB31 BB91 BB94 DD02 DD14 FF01 FF02 HH04 HH05 JJ07 MA01 MA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密度が９５０ｋｇ／ｍ^３以上、重量平均
分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）が５〜１５、炭
素数３〜６のα−オレフィン含量が２重量％未満である
エチレン単独重合体又はエチレン・α−オレフィン共重
合体からなる繊維状又は帯状の成形体であって、９０度
曲げによる戻り角度が１５度以下であることを特徴とす
る形状保持材料。
【請求項２】該成形体が、延伸倍率７〜２０倍の延伸
物である請求項１記載の形状保持材料。
【請求項３】エチレン・α−オレフィン共重合体のα
−オレフィンが、プロピレンである請求項１又は２記載
の形状保持材料。
【請求項４】エチレン単独重合体又はエチレン・α−
オレフィン共重合体に無機充填剤が配合されてなる請求
項１〜３記載の形状保持材料。
【請求項５】エチレン単独重合体又はエチレン・α−
オレフィン共重合体にワックスが配合されてなる請求項
１〜３記載の形状保持材料。
【請求項６】繊維状又は帯状の成形体が、突状物を有
するものである請求項１〜５記載の形状保持材料。
【請求項７】繊維状又は帯状の成形体が、厚みが０．
１〜５ｍｍのものである請求項１〜６記載の形状保持材
料。
【請求項８】基材に請求項１〜７の形状保持材料を固
着してなる複合形状保持材料。
【請求項９】請求項１〜８の形状保持材料からなる結
束材。
【請求項１０】請求項１〜８の形状保持材料からなる
賦形材。