JP2015110725A - ポリプロピレン成形体およびその製造方法 - Google Patents

ポリプロピレン成形体およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 従来のポリプロピレン成形体は、その破断強度が最大でも２４０ＭＰａであり、例えば、銅等の金属の破断強度よりも小さい。そのため、機械的強度が十分に高いとはいえない。
【解決手段】ポリプロピレン成形体は、広角Ｘ線回折測定によって得られる結晶化度が４８％以上であり、広角Ｘ線回折測定によって得られる方位角強度分布における配向性ピークの半値幅が５．５°以下であり、小角Ｘ線散乱測定によって得られる長周期が１２ｎｍ以上１６ｎｍ以下である。
【選択図】なし

Description

本開示は、ポリプロピレン成形体およびその製造方法に関する。
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のいわゆる「汎用プラスチック」は、１００円／ｋｇ以下と非常に安価である。また、汎用プラスチックは、成形が容易で、金属、またはセラミックスに比べて重さが数分の一と軽量である。そのため、汎用プラスチックは、袋、各種包装、各種容器、シート類等の多様な生活用品の材料として、また、自動車部品、電気部品等の工業部品、及び日用品、雑貨用品等の材料として、よく利用されている。
しかしながら、汎用プラスチックは、機械的強度が不十分であること等の欠点を有している。そのため、汎用プラスチックは、自動車等の機械製品、及び電気・電子・情報製品をはじめとする各種工業製品に用いられる材料に対して要求される十分な特性を有しておらず、その適用範囲が制限されているのが現状である。
そこで、汎用プラスチックの材料特性（機械的強度等）を大幅に改善することが要望されている。材料特性の改善によって汎用プラスチックがエンジニアリングプラスチックの代替物または金属材料の代替物として利用可能となれば、高分子製、または金属製の各種工業製品、または生活用品の製造コストを大幅に削減することが可能となる。
汎用プラスチックの中でも、ポリプロピレンは、機械的強度が比較的高いので、有望視されており、数％という高い年産増加率を維持している。また、ポリプロピレンは、モノマーリサイクルが容易なので、完全なリサイクルが実現可能となり、石油などの化石燃料の消費および二酸化炭素の発生を抑えることができるというメリットもある。
ここで、特許文献１、２および３には、高分子の融液を臨界伸長ひずみ速度以上の伸長ひずみ速度で伸長することによって配向融液とし、配向融液の状態のまま高分子の融液を冷却して結晶化させることによって、機械的強度が向上したポリプロピレン等の高分子配向結晶体を生産する方法が開示されている。
国際公開第２００７／０２６８３２号 国際公開第２００８／１０８２５１号 国際公開第２０１０／０８４７５０号
しかしながら、特許文献１、２および３に開示されている方法で生産された高分子配向結晶体であっても、その破断強度は最大でも２４０ＭＰａであり、例えば、銅等の金属の破断強度よりも小さい。そのため、機械的強度が十分に高いとはいえない。
上記事情に鑑み、限定的ではない例示的なある実施形態は、従来よりも機械的強度に優れたポリプロピレン成形体を提供する。
本開示の一態様は、広角Ｘ線回折測定で得られる結晶化度が４８％以上であり、広角Ｘ線回折測定によって得られる方位角強度分布における配向性ピークの半値幅が５．５°以下であり、小角Ｘ線散乱測定によって得られる長周期が１２ｎｍ以上１６ｎｍ以下であるポリプロピレン成形体を含む。
本開示の一態様によれば、従来よりも機械的強度に優れたポリプロピレン成形体を提供することができる。
実施例１における冷却工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示すグラフである。 実施例１における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示すグラフである。 実施例１における加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定の結果を示す図である。 実施例１における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果を示す図である。 実施例２における冷却工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示すグラフである。 実施例３における冷却工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示すグラフである。 実施例４における加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定の結果を示す図である。 実施例４における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果を示す図である。 実施例４における加熱延伸工程後の試料について、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定を行った結果を示すグラフである。 実施例５における加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 実施例５における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 実施例８における加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 実施例８における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 実施例９における加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 実施例９における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 実施例１０における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示すグラフである。 実施例１０における加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 実施例１０における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 実施例１３における加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 実施例１３における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 実施例１４における加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 実施例１４における加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 比較例１における冷却工程後の試料について、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定を行った結果を示すグラフである。 比較例２における冷却工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 比較例２における冷却工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 比較例３における室温延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示すグラフである。 比較例３における室温延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 比較例３における室温延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 比較例４における室温延伸工程後の試料について、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定を行った結果を示すグラフである。 比較例５における熱処理工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 比較例５における熱処理工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 比較例５における熱処理工程後の試料について、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定を行った結果を示すグラフである。 比較例６における熱処理工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 比較例６における熱処理工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 比較例７における熱処理工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 比較例８における加熱圧延工程中の加熱後（圧延前）の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 比較例８における加熱圧延工程中の加熱後（圧延前）の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 比較例８における加熱圧延工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示すグラフである。 比較例８における加熱圧延工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す図である。 比較例８における加熱圧延工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定を行った結果を示す図である。 本願発明者が着想したアプローチ（１）〜（３）によってポリプロピレン成形体の機械的強度が向上する理由を説明するための図である。 実施例１における製造方法のフロー（時間と温度との関係）を示す図である。 実施例１０における製造方法のフロー（時間と温度との関係）を示す図である。
本願発明者は、下記（１）〜（３）のアプローチにより、ポリプロピレン成形体の機械的強度を向上させることを着想した。
（１）高結晶化：ポリプロピレン成形体中に占める結晶相の割合を（つまり結晶化度を）高くする。
（２）高配向化：ポリプロピレン成形体中の分子鎖の方向を揃える（つまり配向度を高くする）。
（３）微結晶化：ポリプロピレン成形体中の結晶サイズを小さくする。
ここで、上記（１）〜（３）のアプローチによって、従来よりもポリプロピレン成形体の機械的強度が向上する理由を、図４１を参照しながら説明する。
図４１の左側に示されているような、結晶化度が１００％で配向度も１００％（つまり秩序構造が完全）である結晶化状態では、ポリプロピレンの理論強度（炭素−炭素単結合の理論強度ともいえる）が実現される。これに対し、図４１の右側に示されているような、現状のポリプロピレン製品の結晶化状態では、結晶化度が高くはなく（例えば４０％程度）、無秩序な構造に近い状態であるので、機械的強度も高くはない。
高結晶化および高配向化（アプローチ（１）および（２））により、ポリプロピレン成形体の機械的強度を、ポリプロピレンの理論強度に近付けることができる。ただし、単純に結晶化度及び配向度を高くしただけでは、ポリプロピレン成形体が脆くなってしまう。そこで、本願発明者は、金属材料からのアナロジーにより、微結晶化（アプローチ（３））による高靭性化を検討した。
アルミニウム合金については、溶湯を急冷することによって、準結晶がマトリクス中に微細に分散され微結晶中に非晶相がナノスケールで埋め込まれた組織が形成されることが知られている（例えば、Akihisa Inoue, 外３名, 「High Strength Al-V-M (M=Fe, Co or Ni) Alloys Containing High Volume Fraction of Nanoscale Amorphous Precipitates」, Materials Transactions, JIM, Vol.36, No.10(1995), pp.1219-1228）。このような組織が形成されることにより、強度および靭性の両方に優れたアルミニウム合金を実現することができるとされている。
本願発明者の検討によれば、ポリプロピレン成形体についても、微結晶化により、高強度および高靭性を両立し得ることが見出された。図４１の中央に示されているような、アプローチ（１）〜（３）によって高結晶化、高配向化および微結晶化された結晶化状態により、ポリプロピレン成形体の機械的強度を従来よりも高くすることができる。
本開示のポリプロピレン成形体は、特に、（２）及び（３）について、従来よりも進化させる、つまり、従来よりも高配向化及び微結晶化することに成功することで、従来達成できなかった機械的強度（引張破壊強度で、３００ＭＰａ以上）を実現した。これにより、本開示のポリプロピレン成形体は、銅等の金属材料について代替可能となった。なお、冷凍空調用熱交換器に用いられる銅材料（ＪＩＳ規格Ｃ１２２０）の引張破壊強度は２４５ＭＰａである。
また、本願発明者は、ポリプロピレン成形体について、従来よりも高配向化及び微結晶化を進めることで、結晶化度を従来ほど高めなくても、従来達成できなかった機械的強度を実現することが可能であることを新たに見出した。
以下、本開示の実施形態の概要を説明する。
本開示の一実施形態によるポリプロピレン成形体は、広角Ｘ線回折測定で得られる結晶化度が４８％以上であり、広角Ｘ線回折測定によって得られる方位角強度分布における配向性ピークの半値幅が５．５°以下であり、小角Ｘ線散乱測定によって得られる長周期が１２ｎｍ以上１６ｎｍ以下である。
上記のポリプロピレン成形体は、広角Ｘ線回折測定によって得られる方位角強度分布における配向性ピークの半値幅が５．５°以下である。これは、配向度では、０．９７以上である。一方、上記特許文献のポリプロピレン成形体の配向度は、最大でも０．９２であるので、本開示のポリプロピレン成形体の方がより高配向である。
また、小角Ｘ線散乱測定によって得られる長周期が１２ｎｍ以上１６ｎｍ以下であるが、上記特許文献のポリプロピレン成形体は、最小で２０ｎｍ以下であることが示され、実施例としては、２６ｎｍであること示されている。従って、本開示のポリプロピレン成形体の方が、従来よりも微結晶化が進んでいるといえる。
また、広角Ｘ線回折測定で得られる結晶化度は、４８％以上であり、上記特許文献のポリプロピレン成形体では、７０％以上である。
本開示のポリプロピレン成形体は、上記条件を満たすことで従来達成できなかった機械的強度（引張破壊強度で３００ＭＰａ以上）を実現することができた。これにより、本開示のポリプロピレン成形体は、例えば銅の引張破壊強度よりも高いので、銅の代替として使用し得る。
また、本開示のポリプロピレン成形体は、結晶化度を従来ほど高めなくても、従来達成できなかった機械的強度を実現することができるともいえる。
ある実施形態において、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定によって得られる貯蔵弾性率は、５０℃においてよりも１２０℃においての方が大きい。
ある実施形態において、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定によって得られる損失弾性率は、０℃から５０℃の範囲で温度上昇に伴って単調増加する。
ある実施形態において、引張弾性率（より具体的には２５℃における引張弾性率）は、４．０ＧＰａ以上である。
本開示の一実施形態による製造方法は、上記構成を備えるポリプロピレン成形体の製造方法であって、ポリプロピレンを２００℃以上２２０℃以下に加熱することによって融液とする加熱工程と、融液とされた前記ポリプロピレンを２５℃以下に急冷することによって前記ポリプロピレン中にメゾ相を形成する冷却工程と、メゾ相を含む前記ポリプロピレンを室温で２倍以上５倍以下に延伸する室温延伸工程と、前記室温延伸工程によって延伸された前記ポリプロピレンを、１００℃以上１４０℃以下の温度範囲で２倍以上５倍以下にさらに延伸する加熱延伸工程と、を包含する。
上記の製造方法では、冷却工程において、融液であるポリプロピレンが結晶化温度帯以下（具体的には２５℃以下）に急冷されることにより、ポリプロピレン中の結晶成長が抑制され、サイズの小さい、結晶と非晶との中間的な相であるメゾ相が形成される。ここで、上記急冷とは、例えば、ポリプロピレンを２００℃以上２２０℃以下の温度から２５℃以下の温度に４５秒以内に冷却することとしてもよい。また、室温延伸工程において、メゾ相を含むポリプロピレンが室温で２倍以上５倍以下に延伸されることにより、配向度が高くなる。また、この際、結晶部分と非晶部分との疎密差が大きくなる。さらに、加熱延伸工程において、ポリプロピレンが１００℃以上１４０℃以下に加熱されることにより、メゾ相からα晶への結晶化が行われる。また、室温延伸工程において結晶部分と非晶部分との疎密差が大きくなることにより、分子鎖が伸び易くなっているので、延伸が容易となっている。従って、加熱延伸工程においてポリプロピレンを２倍以上５倍以下にさらに延伸しても、破断が発生しにくく、配向度をいっそう向上させることができる。さらに、分子鎖が伸びきることにより、非晶部分においても分子鎖が配列して剛直化した構造となるので、結晶化度が著しく高くなくても、従来達成できなかった高強度化を実現することができる。このように、本開示の一実施形態によるポリプロピレン成形体の製造方法は、従来よりも高い機械的強度を有するポリプロピレン成形体を製造することができる。また、上記の製造方法は、特許文献１、２および３の方法とは異なり、融液を過冷却状態で保持したり、融液を臨界伸長ひずみ速度以上の伸長ひずみ速度で伸長したりする必要がないので、工業プロセス化が容易である。
あるいは、本開示の一実施形態による製造方法は、上記構成を備えるポリプロピレン成形体の製造方法であって、ポリプロピレンを２００℃以上２２０℃以下に加熱することによって融液とする加熱工程と、融液とされた前記ポリプロピレンを２５℃以下に急冷することによって前記ポリプロピレン中にメゾ相を形成する冷却工程と、メゾ相を含む前記ポリプロピレンを、示差走査熱量分析により得られる吸熱ピーク近傍の温度に加熱しながら圧延する加熱圧延工程と、前記加熱圧延工程によって圧延された前記ポリプロピレンを、１２０℃以上１４０℃以下の温度範囲で４倍以上６倍以下に延伸する加熱延伸工程と、を包含する。
上記の製造方法では、冷却工程において、融液であるポリプロピレンが結晶化温度帯以下（具体的には２５℃以下）に急冷されることにより、ポリプロピレン中の結晶成長が抑制され、サイズの小さい、結晶と非晶との中間的な相であるメゾ相が形成される。上記急冷とは、例えば、ポリプロピレンを２００℃以上２２０℃以下の温度から２５℃以下の温度に４５秒以内に冷却することとしてもよい。また、加熱圧延工程において、メゾ相を含むポリプロピレンが示差走査熱量分析により得られる吸熱ピーク近傍の温度（例えば吸熱ピーク温度±１０℃以内）に加熱されることにより、一部のメゾ相について、α晶への結晶化が行われる。また、ポリプロピレンが圧延されることにより、配向度が高くなるとともに、結晶部分と非晶部分との疎密差が大きくなる。さらに、加熱延伸工程において、ポリプロピレンが１２０℃以上１４０℃以下に加熱されることにより、他の部分のメゾ相について、α晶への結晶化が行われる。また、加熱圧延工程において結晶部分と非晶部分との疎密差が大きくなることにより、分子鎖が伸び易くなっているので、延伸が容易となっている。従って、加熱延伸工程においてポリプロピレンを４倍以上６倍以下に延伸しても、破断が発生しにくく、配向度をいっそう向上させることができる。さらに、分子鎖が伸びきることにより、非晶部分においても分子鎖が配列して剛直化した構造となるので、結晶化度が著しく高くなくても、従来達成できなかった高強度化を実現することができる。このように、本開示の一実施形態によるポリプロピレン成形体の製造方法は、従来よりも高い機械的強度を有するポリプロピレン成形体を製造することができる。また、上記の製造方法は、特許文献１、２および３の方法とは異なり、融液を過冷却状態で保持したり、融液を臨界伸長ひずみ速度以上の伸長ひずみ速度で伸長したりする必要がないので、工業プロセス化が容易である。
なお、本願明細書において、「ポリプロピレン成形体」は、種々の形状のポリプロピレン製品を広く含み、例えば、薄板状のポリプロピレンフィルム、ポリプロピレンシート、及びポリプロピレン容器等を含む。
（実施の形態）
以下、本開示の一実施形態によるポリプロピレン成形体を実際に試作し（実施例１〜１６）、その機械的強度を比較例のポリプロピレン成形体（比較例１〜１８）と比較して検証した結果を説明する。
＜実施例１＞
以下の工程を含む製造方法によってポリプロピレン成形体を製造した。本実施例における製造方法のフロー（時間と温度との関係）は、図４２に示す通りである。
加熱工程：
株式会社プライムポリマー製のアイソタクチックポリプロピレンビーズ（商品名Ｈ−７００）から成形された厚さ３００μｍのシートを、２枚のカバーガラス間に挟み、温度２２０℃のホットプレートに載せて加熱し、溶融させた（つまり融液とした）。
冷却工程：
溶融したポリプロピレン（ポリプロピレン融液）をカバーガラス間に挟んだまま、温度０℃の氷水に浸漬し、急冷した。
室温延伸工程：
急冷によって凝固した試料から短冊形状のシートを切り出し、このシートを、引張装置においてチャック間距離が１０ｍｍになるように保持した。その後、引張装置内の温度を２５℃に保ったまま、延伸速度１００ｍｍ／分でチャック間距離が４倍（つまり４０ｍｍ）になるまで室温延伸を行った。
加熱延伸工程：
室温延伸工程後のシートから延伸部位のみを切り出し、切り出された試料を引張装置においてチャック間距離が１０ｍｍになるように保持した。その後、引張装置内の温度を１００℃に昇温させ、延伸速度１００ｍｍ／分でチャック間距離が２倍（つまり２０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った。
このようにして製造されたポリプロピレン成形体（加熱延伸工程後の試料）をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力（つまり引張破壊強度）が３６１ＭＰａ、引張弾性率が６．１ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
図１および図２に、冷却工程後の試料および加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて、結晶（α晶）、非晶、およびこれらの中間的な相であるメゾ相への分離を行った結果をそれぞれ示す。図１は、冷却工程後の試料が、結晶（α晶）０％、非晶５８％、メゾ相４２％で構成されていることを表している。また、図２は、加熱延伸工程後の試料が、結晶（α晶）４８％、非晶５２％、メゾ相０％で構成されていることを表している。
図３および図４に、加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図３に示されている小角Ｘ線散乱像は、長周期が１２．４６ｎｍと小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。また、図４に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が３．５６°と小さく、試料が高配向化されていることが確認された。
＜実施例２＞
本実施例は、加熱工程において、厚さ９００μｍのポリプロピレンシートを成形した点が実施例１と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３０９ＭＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
図５に、冷却工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて、結晶（α晶）、非晶、およびメゾ相への分離を行った結果を示す。図５は、冷却工程後の試料が、結晶（α晶）２５％、非晶１９％、メゾ相５６％で構成されていることを表している。
なお、α晶への結晶化は、一般的に、温度を高くすること、高温の保持時間を長くすることで進む。冷却工程後の試料の結晶化度は、２５％と実施例１よりも高いので、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度も実施例１の４８％よりも高くなると推測される。
＜実施例３＞
本実施例は、冷却工程において、溶融したポリプロピレンを温度２５℃の水に浸漬した点が実施例２と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３３３ＭＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
図６に、冷却工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて、結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示す。図６は、冷却工程後の試料が、結晶（α晶）３０％、非晶２４％、メゾ相４６％で構成されていることを表している。
なお、冷却工程後の試料の結晶化度は、３０％と実施例１よりも高いので、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度も実施例１の４８％よりも高くなると推測される。
＜実施例４＞
本実施例は、室温延伸工程において、チャック間距離が２倍（つまり２０ｍｍ）になるまで室温延伸を行った点が実施例１と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３６３ＭＰａ、引張弾性率が６．１ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
図７および図８に、加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図７に示されている小角Ｘ散乱像は、長周期が１５．９５ｎｍと小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。また、図８に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が４．９３°と小さく、試料が高配向化されていることが確認された。
なお、加熱延伸時のプロセスは、実施例１と同様であるので、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１と同等であると推測される。
図９に、加熱延伸工程後の試料について、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定を行った結果を示す。図９に示されているように、貯蔵弾性率Ｅ’は、５０℃においてよりも１２０℃においての方が大きい。また、損失弾性率Ｅ’’は、０℃から５０℃の範囲で温度上昇に伴って単調増加する。なお、図９中に示されているｔａｎδは、損失弾性率Ｅ’’と貯蔵弾性率Ｅ’の比（つまりＥ’’／Ｅ’）であり、損失正接と呼ばれるものである。
なお、固体動的粘弾性測定は、JIS K 7244-4に準拠して、エスアイアイ・ナノテクノロジ−株式会社製粘弾性測定装置DMS6100により行った。
＜実施例５＞
本実施例は、室温延伸工程において、チャック間距離が５倍（つまり５０ｍｍ）になるまで室温延伸を行った点が実施例１と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３８１ＭＰａ、引張弾性率が４．４ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
図１０および図１１に、加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図１０に示されている小角Ｘ散乱像は、長周期が１３．０１ｎｍと小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。また、図１１に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が３．９６°と小さく、試料が高配向化されていることが確認された。
なお、加熱延伸時のプロセスは、実施例１と同様であるので、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１と同等であると推測される。
＜実施例６＞
本実施例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を１２０℃に昇温させて加熱延伸を行った点が実施例１と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３６８ＭＰａ、引張弾性率が５．０ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
なお、加熱延伸時の加熱温度が実施例１よりも高いので、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
＜実施例７＞
本実施例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を１４０℃に昇温させて加熱延伸を行った点が実施例１と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３７０ＭＰａ、引張弾性率が４．８ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
なお、加熱延伸時の加熱温度が実施例１よりも高いので、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
＜実施例８＞
本実施例は、加熱延伸工程において、チャック間距離が４倍（つまり４０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った点が実施例１と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３０５ＭＰａ、引張弾性率が６．１ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
図１２および図１３に、加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図１２に示されている小角Ｘ散乱像は、長周期が小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。また、図１３に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が小さく、試料が高配向化されていることが確認された。
なお、加熱延伸時の延伸倍率が実施例１よりも高いため、加熱延伸の保持時間が長くなり、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
＜実施例９＞
本実施例は、加熱延伸工程において、チャック間距離が５倍（つまり５０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った点が実施例１と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力３８０ＭＰａ、引張弾性率４．４ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
図１４および図１５に、加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図１４に示されている小角Ｘ散乱像は、長周期が小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。また、図１５に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が小さく、試料が高配向化されていることが確認された。
なお、加熱延伸時の延伸倍率が実施例１よりも高いため、加熱延伸の保持時間が長くなり、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
＜実施例１０＞
以下の工程を含む製造方法によってポリプロピレン成形体を製造した。本実施例における製造方法のフロー（時間と温度との関係）は、図４３に示す通りである。
加熱工程：
株式会社プライムポリマー製のアイソタクチックポリプロピレンビーズ（商品名Ｈ−７００）から成形された厚さ３００μｍのシートを、２枚のカバーガラス間に挟み、温度２２０℃のホットプレートに載せて加熱し、溶融させた（つまり融液とした）。
冷却工程：
溶融したポリプロピレン（ポリプロピレン融液）をカバーガラス間に挟んだまま、温度０℃の氷水に浸漬し、急冷した。
加熱圧延工程：
急冷によって凝固した試料を２枚のポリイミドフィルム間に挟み、温度１６０℃のホットプレートに載せて加熱した。その後、圧延装置において、試料をポリイミドフィルム間に挟んだまま、温度１６５℃のローラー間に挿入し、回転数６００ｒｐｍでローラーを互いに逆回転させることにより、加熱圧延を行った。なお、本実施例で用いた材料（ポリプロピレン）の、示差走査熱量分析により得られる吸熱ピークは１６０℃である。
加熱延伸工程：
加熱圧延工程後の試料から短冊形状のシートを切り出し、このシートを、引張装置においてチャック間距離が１０ｍｍになるように保持した。その後、引張装置内の温度を１３０℃に昇温させ、延伸速度１００ｍｍ／分でチャック間距離が５倍（つまり５０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った。
このようにして製造されたポリプロピレン成形体（加熱延伸工程後の試料）をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力（つまり引張破壊強度）が３６１ＭＰａ、引張弾性率が７．２ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
図１６に、加熱延伸工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて、結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示す。図１６は、加熱延伸工程後の試料が、結晶（α晶）６８％、非晶３２％、メゾ相０％で構成されていることを表している。
図１７および図１８に、加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図１７に示されている小角Ｘ線散乱像は、長周期が１５．９３ｎｍと小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。また、図１８に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が４．８８°と小さく、試料が高配向化されていることが確認された。
＜実施例１１＞
本実施例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を１２０℃に昇温させて加熱延伸を行った点が実施例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３４５ＭＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
なお、本実施例は、実施例１に対して加熱圧延工程が加わっているため、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
＜実施例１２＞
本実施例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を１４０℃に昇温させて加熱延伸を行った点が実施例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３８０Ｍｐａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
なお、本実施例は、実施例１に対して加熱圧延工程が加わっているため、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
＜実施例１３＞
本実施例は、加熱延伸工程において、チャック間距離が４倍（つまり４０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った点が実施例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３８３ＭＰａ、引張弾性率が６．３ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
図１９および図２０に、加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図１９に示されている小角Ｘ散乱像は、長周期が１５．５ｎｍと小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。また、図２０に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が５．４１°と小さく、試料が高配向化されていることが確認された。
なお、本実施例は、実施例１に対して加熱圧延工程が加わっているため、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
＜実施例１４＞
本実施例は、加熱延伸工程において、チャック間距離が６倍（６０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った点が実施例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が４７６ＭＰａ、引張弾性率が８．２ＧＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。本実施例のポリプロピレン成形体の破断応力は、ステンレスの一種であるＳＵＳ４０５（ＪＩＳ規格）の破断応力（４５１ＭＰａ）よりも高く、この代替として利用することもできる。
図２１および図２２に、加熱延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図２１に示されている小角Ｘ散乱像は、長周期が小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。また、図２２に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が４．０８°と小さく、試料が高配向化されていることが確認された。
なお、本実施例は、実施例１に対して加熱圧延工程が加わっているため、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
＜実施例１５＞
本実施例は、加熱延伸工程において、延伸速度５０ｍｍ／分で加熱延伸を行った点が実施例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が３７５ＭＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
なお、本実施例は、実施例１に対して加熱圧延工程が加わっているため、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
＜実施例１６＞
本実施例は、加熱延伸工程において、延伸速度２００ｍｍ／分で加熱延伸を行った点が実施例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が４０７ＭＰａであり、試料が高強度化されていることが確認された。
なお、本実施例は、実施例１に対して加熱圧延工程が加わっているため、加熱延伸後の試料の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、実施例１よりも高いと推測される。
また、α晶の結晶の大きさは、熱処理による成長と、延伸による細分化により、決定される。従って、実施例１−９のうち、実施例４が室温延伸工程での延伸倍率と加熱延伸工程での延伸倍率との積が最も小さいことから、加熱延伸工程における加熱温度の異なる実施例６、７を除く、実施例１−３、５、８−９のα晶の結晶の大きさは、実施例４より小さくなると推測される。実施例６、７は、実施例１０の加熱圧延工程での加熱温度よりも加熱延伸工程での加熱温度が低いため、実施例１０よりも結晶サイズの増大が起こりにくい。また、実施例６、７は、室温延伸工程での延伸倍率と加熱延伸工程での延伸倍率との積を考慮すると、実施例１０よりも延伸倍率が大きいため、結晶サイズの細分化が起こりやすい。このことから、実施例６、７の結晶サイズは、実施例１０よりも小さくなると推測される。
また、実施例１０−１６においては、熱処理温度の高い加熱圧延工程が結晶サイズの大きさに与える影響として支配的であると推測される。従って、実施例１０と同様の加熱圧延工程を実施している実施例１１、１２、１４−１６は、α晶の結晶の大きさは実施例１０と同等であると推測される。
また、ポリプロピレン成形体の配向度は、延伸工程での延伸倍率に依存し、延伸倍率が高いほど配向度が高い。従って、実施例１−９においては、ポリプロピレン成形体の配向度は、室温延伸工程での延伸倍率と加熱延伸工程での延伸倍率との積に依存する。従って、ポリプロピレン成形体の広角Ｘ線回折測定によって得られる半値幅は、実施例１−９においては、実施例４が最も大きくなり、実施例２、３、６−９は、実施例４よりも小さくなると推測される。
また、実施例１０−１６においては、ポリプロピレン成形体の配向度は、加熱圧延工程での延伸倍率と加熱延伸工程での延伸倍率との積に依存する。従って、ポリプロピレン成形体の広角Ｘ線回折測定によって得られる半値幅は、実施例１０−１６においては、実施例１３が最も大きくなり、実施例１１、１２、１４−１６は、実施例１３よりも小さくなると推測される。
＜比較例１＞
以下の工程を含む製造方法によってポリプロピレン成形体を製造した。
加熱工程：
株式会社プライムポリマー製のアイソタクチックポリプロピレンビーズ（商品名Ｈ−７００）から成形された厚さ３００μｍのシートを、２枚のカバーガラス間に挟み、温度２２０℃のホットプレートに載せて加熱し、溶融させた（つまり融液とした）。
冷却工程：
溶融したポリプロピレン（ポリプロピレン融液）をカバーガラス間に挟んだまま、室温環境（温度２５℃）で放冷した。
このようにして製造されたポリプロピレン成形体（冷却工程後の試料）をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力（つまり引張破壊強度）が３５ＭＰａ、引張弾性率が１．６ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
図２３に、冷却工程後の試料について、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定を行った結果を示す。図２３に示されているように、貯蔵弾性率Ｅ’および損失弾性率Ｅ’’のいずれも、０℃以上で温度上昇に伴ってほぼ単調減少する。
＜比較例２＞
以下の工程を含む製造方法によってポリプロピレン成形体を製造した。
加熱工程：
株式会社プライムポリマー製のアイソタクチックポリプロピレンビーズ（商品名Ｈ−７００）から成形された厚さ３００μｍのシートを、２枚のカバーガラス間に挟み、温度２２０℃のホットプレートに載せて加熱し、溶融させた（つまり融液とした）。
冷却工程：
溶融したポリプロピレン（ポリプロピレン融液）をカバーガラス間に挟んだまま、温度０℃の氷水に浸漬し、急冷した。
このようにして製造されたポリプロピレン成形体（冷却工程後の試料）をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が２８ＭＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
図２４および図２５に、冷却工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図２４に示されている小角Ｘ散乱像は、長周期が８．８８ｎｍと小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。しかしながら、図２５に示されている広角Ｘ線回折像から、試料が全く配向していないことが確認された。
＜比較例３＞
本比較例は、冷却工程後に、下記の室温延伸工程を行った点が比較例２と異なる。
室温延伸工程：
冷却工程後の試料から短冊形状のシートを切り出し、このシートを、引張装置においてチャック間距離が１０ｍｍになるように保持した。その後、引張装置内の温度を２５℃に保ったまま、延伸速度１００ｍｍ／分でチャック間距離が４倍（つまり４０ｍｍ）になるまで、室温延伸した。
室温延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が１０５ＭＰａ、引張弾性率が１．８ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
図２６に、室温延伸工程後の試料について、広角X線回折測定の結果に基づいて、結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示す。図２６は、室温延伸工程後の試料が、結晶（α晶）０％、非晶６１％、メゾ相３９％で構成されていることを表している。
図２７および図２８に、室温延伸工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図２７に示されている小角Ｘ線散乱像は、長周期が９．２４ｎｍと小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。しかしながら、図２８に示されている広角Ｘ線回折像から、方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が６．７８°であり、十分に配向していないことが確認された。
＜比較例４＞
本比較例は、室温延伸工程において、チャック間距離が２倍（２０ｍｍ）になるまで室温延伸を行った点が比較例３と異なる。
図２９に、室温延伸工程後の試料について、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定を行った結果を示す。図２９に示されているように、損失弾性率Ｅ’’は、０℃から５０℃の範囲で温度上昇に伴って単調減少する。
＜比較例５＞
本比較例は、室温延伸工程後に、下記の熱処理工程を行った点が比較例３と異なる。
熱処理工程：
室温延伸工程後のチャック間距離４０ｍｍを維持したまま、引張装置内の温度を１００℃に昇温させ、３０分間の熱処理を行った。
熱処理工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が１２７ＭＰａ、引張弾性率が１．６ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
図３０および図３１に、熱処理工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図３０に示されている小角Ｘ散乱像は、長周期が小さいことを表しており、試料が微結晶化されていることが確認された。しかしながら、図３１に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が大きく、十分に配向していないことが確認された。
図３２に、熱処理工程後の試料について、周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定を行った結果を示す。図３２に示されているように、貯蔵弾性率Ｅ’および損失弾性率Ｅ’’のいずれも、０℃以上で温度上昇に伴ってほぼ単調減少する。
＜比較例６＞
本比較例は、熱処理工程において、引張装置内の温度を１３０℃に昇温させた点が比較例５と異なる。
熱処理工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が１８０ＭＰａ、引張弾性率が２．２ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
図３３および図３４に、熱処理工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図３３に示されている小角Ｘ散乱像は、比較例３よりも長周期が大きいことを表しており、試料が十分に微結晶化されていないことが確認された。また、図３４に示されている広角Ｘ線回折像から方位角強度分布を計算したところ、配向性ピークの半値幅が大きく、十分に配向していないことが確認された。
＜比較例７＞
本比較例は、熱処理工程において、引張装置内の温度を１６０℃に昇温させて１．５分間の熱処理を行った点が比較例５と異なる。
熱処理工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が１４５ＭＰａ、引張弾性率が１．６ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
図３５に、熱処理工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定を行った結果を示す。図３５に示されている小角Ｘ散乱像は、比較例３よりも長周期が大きいことを表しており、試料が十分に微結晶化されていないことが確認された。
＜比較例８＞
本比較例は、冷却工程後に、下記の加熱圧延工程を行った点が比較例２と異なる。
加熱圧延工程：
冷却工程後の試料を２枚のポリイミドフィルム間に挟み、温度１６０℃のホットプレートに載せて加熱した。その後、圧延装置において、試料をポリイミドフィルム間に挟んだまま、温度１６５℃のローラー間に挿入し、回転数６００ｒｐｍでローラーを互いに逆回転させることにより、加熱圧延を行った。
加熱圧延工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力は８６ＭＰａ、引張弾性率は１．６ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
図３６および図３７に、加熱圧延工程中の加熱後（圧延前）の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図３６に示されている小角Ｘ散乱像は、比較例２よりも長周期が大きいことを表しており、試料が十分に微結晶化されていないことが確認された。また、図３７に示されている広角Ｘ線回折像から、試料が全く配向していないことが確認された。
図３８に、加熱圧延工程後の試料について、広角Ｘ線回折測定の結果に基づいて、結晶（α晶）、非晶およびメゾ相への分離を行った結果を示す。図３８は、加熱圧延工程後の試料が、結晶（α晶）６２％、非晶３８％、メゾ相０％で構成されていることを表している。
図３９および図４０に、加熱圧延工程後の試料について、小角Ｘ線散乱測定および広角Ｘ線回折測定を行った結果をそれぞれ示す。図３９に示されている小角Ｘ散乱像は、比較例２よりも長周期が大きいことを表しており、試料が十分に微結晶化されていないことが確認された。また、図４０に示されている広角Ｘ線回折像から、試料がほとんど配向していないことが確認された。
＜比較例９＞
本比較例は、加熱圧延工程後に、下記の加熱延伸工程を行った点が比較例８と異なる。
加熱延伸工程：
加熱圧延工程後の試料から短冊形状のシートを切り出し、このシートを、引張装置においてチャック間距離が１０ｍｍになるように保持した。その後、引張装置内の温度を１３０℃に昇温させ、延伸速度１００ｍｍ／分でチャック間距離が３倍（つまり３０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が２６５ＭＰａ、引張弾性率が３．５ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
＜比較例１０＞
本比較例は、冷却工程後に、下記の加熱延伸工程を行った点が比較例２と異なる。
加熱延伸工程：
冷却工程後の試料から短冊形状のシートを切り出し、このシートを、引張装置においてチャック間距離が１０ｍｍになるように保持した。その後、引張装置内の温度を１００℃に昇温させ、延伸速度１００ｍｍ／分でチャック間距離が２倍（つまり２０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が１０１ＭＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
＜比較例１１＞
本比較例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を８０℃に昇温させた点が比較例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が１０８ＭＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
＜比較例１２＞
本比較例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を１２０℃に昇温させた点が比較例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が９７ＭＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
＜比較例１３＞
本比較例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を１３０℃に昇温させた点が比較例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が９４ＭＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
＜比較例１４＞
本比較例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を１４０℃に昇温させた点が比較例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が９２ＭＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
＜比較例１５＞
本比較例は、加熱延伸工程において、チャック間距離が４倍（４０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った点が比較例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が１７３ＭＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
＜比較例１６＞
本比較例は、加熱延伸工程において、チャック間距離が５倍（つまり５０ｍｍ）になるまで加熱延伸を行った点が比較例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が８３ＭＰａ、引張弾性率が１．２ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
＜比較例１７＞
本比較例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を１２０℃に昇温させた点が比較例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が１０２ＭＰａ、引張弾性率が１．１ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
＜比較例１８＞
本比較例は、加熱延伸工程において、引張装置内の温度を１４０℃に昇温させた点が比較例１０と異なる。
加熱延伸工程後の試料をダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により応力−歪み曲線を測定した。その結果、破断応力が１２４ＭＰａ、引張弾性率が１．３ＧＰａであり、試料の強度が低いことが確認された。
上記の実施例１〜１６と比較例１〜１８との比較からわかるように、本開示の一実施形態によるポリプロピレン成形体は、従来よりも機械的強度に優れる。なお、広角Ｘ線回折測定によって得られる結晶化度、広角Ｘ線回折測定によって得られる方位角強度分布における配向性ピークの半値幅、及び小角Ｘ線散乱測定によって得られる長周期は、それぞれ４８％以上、５．５°以下、及び１２ｎｍ以上１６ｎｍ以下であればよく、実施例１〜１６の値に限定されるものではない。これにより従来達成できなかった機械的強度（引張破壊強度で３００ＭＰａ以上）を実現することができる。引張破壊強度に特に上限はないが、例示している製造方法によれば、引張破壊強度は、典型的には５００ＭＰａ以下である。また、ポリプロピレン成形体の広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度に特に、上限はないが、上記特許文献に記載のポリプロピレン成形体ほど結晶化度を高めなくてもいいという点では、広角Ｘ線回折測定により得られる結晶化度は、例えば、６８％以下であってもよい。
本開示の一態様によれば、従来よりも機械的強度に優れたポリプロピレン成形体を提供することができる。本開示の一態様により、汎用プラスチックであるポリプロピレンの材料特性を向上させることができるので、ポリプロピレンがエンジニアリングプラスチックの代替物、または金属材料の代替物として利用し得る。従って、エンジニアリングプラスチック製または金属製の各種工業製品、または生活用品の製造コストを大幅に削減し得る。また、自動車等の移動体の用途に展開すると、軽量化されるので大幅な省エネルギーを実現し得る。

Claims (6)

  1. 広角Ｘ線回折測定によって得られる結晶化度が４８％以上であり、
    広角Ｘ線回折測定によって得られる方位角強度分布における配向性ピークの半値幅が５．５°以下であり、
    小角Ｘ線散乱測定によって得られる長周期が１２ｎｍ以上１６ｎｍ以下であるポリプロピレン成形体。
  2. 周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定によって得られる貯蔵弾性率が、５０℃においてよりも１２０℃においての方が大きい請求項１に記載のポリプロピレン成形体。
  3. 周波数１０Ｈｚおよび昇温速度２℃／分での固体動的粘弾性測定によって得られる損失弾性率が、０℃から５０℃の範囲で温度上昇に伴って単調増加する請求項１または２に記載のポリプロピレン成形体。
  4. 引張弾性率が４．０ＧＰａ以上である請求項１−３のいずれか１項に記載のポリプロピレン成形体。
  5. 請求項１−４のいずれかに１項に記載のポリプロピレン成形体の製造方法であって、
    ポリプロピレンを２００℃以上２２０℃以下に加熱することによって融液とする加熱工程と、
    融液とされた前記ポリプロピレンを２５℃以下に急冷することによって前記ポリプロピレン中にメゾ相を形成する冷却工程と、
    メゾ相を含む前記ポリプロピレンを室温で２倍以上５倍以下に延伸する室温延伸工程と、
    前記室温延伸工程によって延伸された前記ポリプロピレンを、１００℃以上１４０℃以下の温度範囲で２倍以上５倍以下にさらに延伸する加熱延伸工程と、を包含する製造方法。
  6. 請求項１−４のいずれか１項に記載のポリプロピレン成形体の製造方法であって、
    ポリプロピレンを２００℃以上２２０℃以下に加熱することによって融液とする加熱工程と、
    融液とされた前記ポリプロピレンを２５℃以下に急冷することによって前記ポリプロピレン中にメゾ相を形成する冷却工程と、
    メゾ相を含む前記ポリプロピレンを、示差走査熱量分析により得られる吸熱ピーク近傍の温度に加熱しながら圧延する加熱圧延工程と、
    前記加熱圧延工程によって圧延された前記ポリプロピレンを、１２０℃以上１４０℃以下の温度範囲で４倍以上６倍以下に延伸する加熱延伸工程と、を包含する製造方法。
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