JP2689983B2 - 超高分子量ポリエチレン延伸物及びその製造方法 - Google Patents
超高分子量ポリエチレン延伸物及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は引張強度、縦裂強度及び耐毛羽立ち性等に優
れた超高分子量ポリオレフイン延伸物及びその製造方法
に関する。 〔従来の技術〕 超高分子量ポリエチレンを繊維、テープ等に成形し、
これを延伸することにより、高弾性率、高引張強度を有
する分子配向成形体とすることは既に公知であり、例え
ば、特開昭56−15408号公報には、超高分子量ポリエチ
レンの希薄溶液を紡糸し、得られるフイラメントを延伸
することが記載されている。また、特開昭59−130313号
公報には、超高分子量ポリエチレンとワツクスとを溶融
混練し、この混練物を押出し、冷却固化後延伸すること
が記載され、更に特開昭59−187614号公報には、上記溶
融混練物を押出し、ドラフトをかけた後冷却固化し、次
いで延伸することが記載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前記方法で得られる超高分子量ポリオ
レフインの延伸物、例えば繊維、テープ等は高弾性率、
高引張強度を有してはいるものの、撚り合わせ等の加工
時あるいは使用時に延伸物が開繊し易く、又外観的にも
毛羽立ちを生じ易い欠点を有している。 かかる状況に鑑み、本発明者等は高引張強度を有し、
且つ縦裂強度、耐毛羽立ち性に優れた超高分子量ポリエ
チレンの延伸物を得るべく種々検討した結果、特定の配
向を有する超高分子量ポリエチレンフイルムをスリツト
した原反を延伸した成形物が上記性能を有することが分
かり、本発明を完成するに至つた。 〔問題点を解決するための手段〕 すなわち本発明は、 第1の発明として、極限粘度[η]が5dl/g以上の超
高分子量ポリエチレンからなり、且つ引張強度が7g/デ
ニール以上及び縦裂強度が150g/mm以上の実質的に不定
長であることを特徴とする超高分子量ポリエチレン延伸
物を提供するものであり、 第2の発明として、極限粘度[η]が5dl/g以上で且
つ融点−5℃の温度で横方向に10%以上熱収縮する超高
分子量ポリエチレンの配向フイルムを縦方向にスリット
して、少なくとも縦方向に2倍以上延伸することを特徴
とする超高分子量ポリエチレン延伸物の製造方法を提供
するものである。 〔作 用〕 本発明に用いる超高分子量ポリエチレンはデカリン溶
媒中135℃で測定した極限粘度〔η〕が5dl/g以上、好適
には8ないし30dl/gのものである。かかる超高分子量ポ
リエチレンとしては、エチレンの単独重合体もしくはエ
チレンと少量の他のα−オレフインとの共重合体で高結
晶性のものが、高引張強度化がより計れるので好まし
い。 本発明の超高分子量ポリエチレン延伸物は前記超高分
子量ポリエチレンを後記する方法で製造することによつ
て得られる延伸物であつて、極限粘度〔η〕が5dl/g以
上、好ましくは7ないし25dl/g、引張強度が7g/デニー
ル以上、好ましくは10g/デニール以上及び縦裂強度が15
0g/mm以上、好ましくは170g/mm以上、更に好ましくは20
0g/mm以上の通常30ないし20,000デニール、好ましくは1
00ないし5,000デニールの実質的に不定長である超高分
子量ポリエチレン延伸物である。 本発明の超高分子量ポリエチレン延伸物の製造方法
は、前記した超高分子量ポリエチレンからなり、且つ融
点−5℃の温度で横方向に10%以上、好ましくは20%以
上熱収縮する配向フイルムを少なくとも縦方向に2倍以
上、好ましくは4倍ないし10倍に延伸することにより得
られる。 融点−5℃の温度での横方向の熱収縮率が、10%未満
のフイルムを延伸したものは引張強度が7g/デニール以
上のものは得られるが、縦裂強度が150g/mmに充たない
虞れがある。延伸倍率が2倍未満では引張強度が7g/デ
ニール以上に充たない虞れがある。 配向フイルムから本発明の延伸物を製造する際の延伸
温度は通常融点−40℃〜融点+15℃、好ましくは融点−
15℃〜融点+10℃の範囲である。延伸温度が融点−40℃
未満の場合は限界延伸倍率が低くなるので、所望の引張
強度が得られない虞れがあるとともに白化する虞れがあ
る。 また、融点+15℃を越えると引張強度が7g/デニール
以上の延伸物が得られない虞れがある。延伸は一段延伸
でも二段以上の多段延伸でもよい。又延伸は乾式延伸、
湿式延伸のいずれの方法も可能であるが、熱伝達効率、
温度管理精度の点で湿式が好ましい。 本発明の延伸物を製造する際には、通常延伸前に配向
フイルムは適宜縦方向にスリツトして延伸に供される。 本発明の超高分子量ポリエチレン延伸物の原反となる
融点−5℃の温度で横方向に10%以上熱収縮する特性を
有する配向フイルムは、超高分子量ポリエチレンフイル
ムを横方向に50%以上延伸することにより製造される。
かかる配向フイルムを製造する方法としては、例えば前
記した超高分子量ポリエチレンをスクリユー押出機、好
ましくは溝付シリンダー(バレル)を具備するスクリユ
ー押出機で溶融し、次いでマンドレルがスクリユーの回
転に伴つて回転する少なくともL/Dが5以上、好ましく
は10以上、更に好ましくは20〜70のチユーブダイから押
出した後、溶融状態のチユーブ状フイルムの内部に気体
を吹き込んで膨化1.5〜20倍、好ましくは2.0〜12倍に膨
張させて冷却しフイルムとなす方法、あるいはダイから
押出した後冷却し、該チユーブ状フイルムを切開きフラ
ツトなフイルムとした後、横方向に1.5〜20倍、好まし
くは横方向に2.0〜15倍、縦方向に2〜15倍延伸する方
法を挙げることができる。前記インフレーシヨンフイル
ムを製造する方法は特願昭61−169699号(特開昭62−12
2736号公報)に詳しい。 〔発明の効果〕 超高分子量ポリエチレン延伸物は、汎用のポリオレフ
イン延伸物に比べ高弾性率、高引張強度であり、しかも
従来の超高分子量ポリエチレン延伸物に比べ縦裂強度に
優れるので、例えばフイラメント状の延伸物を撚り合わ
せする際あるいは運搬もしくは使用時に擦れて毛羽立ち
することが少ないという特徴をも有している。従つてか
かる特徴を活かし例えば、織布材料、各種ロープ材料、
あるいは強化用ラツピングテープなどに有効に用いるこ
とができる。 〔実施例〕 次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、
本発明はその要旨を越えない限りこれらの例に何か制約
されるものではない。 実施例 1 (超高分子量ポリエチレンインフレーシヨンフイルムの
製造) スクリユー外径30mmφ、スクリユー有効長さ(L/D)3
4、フライトピツチ20mm一定、スクリユー圧縮比1.8、ア
ダプター長さ200mm、チユーブダイ長さ550mm、チユーブ
ダイ長さ(L/D)25、ダイ出口アウターダイ内径20mm
φ、ダイ出口マンドレル外径17mmφ、チユーブダイ入口
部の断面積S1とチユーブダイ中間部の断面積S2との比
(S1/S2)=1.40、チユーブダイ中間部の断面積S2とチ
ユーブダイ出口の樹脂流路の断面積S3との比(S2/S3)
=1.57、スクリユー内部及びチユーブダイマンドレル内
部に延在してなる6mmφの気体流通路、冷却リング内径8
2mm、安定板、ピンチロール及び製品巻取機を具備。超
高分子量ポリエチレン粉末{〔η〕:13.8dl/g、MFR:0.0
1g/10min未満、融点:136℃及び嵩密度:0.45g/cm3}を用
い、押出機、アダプター(AD)、ダイ(D1)及びダイ端
部(D2)の設定温度を各々280℃、270℃、180℃及び150
℃にし、スクリユー回転数を15rpmに設定し、ピンチロ
ールで1.2m/minの速度で引取りながら、スクリユー内部
及びチユーブダイのマンドレル内部に延在してなる6mm
φの気体流通路から圧搾空気を吹き込んでチユーブを冷
却リング内径82mmφに接触する大きさに膨らませて(膨
比=4.1)押り幅128mm、厚み60μmからなる超高分子量
ポリエチレン製インフレーシヨンフイルムを製造した。
かかるインフレーシヨンフイルムの131℃のでの熱収縮
率は横方向が20.4%及び縦方向が10.6%であつた。 (超高分子量ポリエチレン延伸物の製造) 前記インフレーシヨンフイルムを縦方向に幅10mmでス
リツトし、延伸物の原反とした。次いで該原反を120℃
のトリエチレングリコール液の延伸槽でそれぞれ、4倍
及び6倍(1段延伸)に延伸した。 得られた各延伸物の物性を以下の方法で測定した。 密 度 :ASTM D 1505(アニールなし) デニール:延伸糸のたるみがなくなるように初荷重をか
けて、900mm長さのものを10本採取し、1本づつ、感度
0.1mmgの精密天秤(島津製作所)で重量を測定する。こ
れらの平均値9を9000m当りのg数に換算する。 引張強度:米倉社製インストロン型万能試験機(CATY−
1001ZS) 引張速度:200mm/min、 チヤツク間:200mmの条件で弾性率(GPa)、引張強度(g
/d)及び伸び(%)を求めた。 温度:23℃ 縦裂強度:20cm長さの延伸糸に、片端からあらかじめ刃
物で10cm長さの位置(中間部)迄2つ割りにし、この片
方を中間部を起点に180゜折り返す。 2つ割りの両端を引張試験機のチヤツクに挟んで引張
り、10cmにわたって引裂いた時の平均応力を試料の厚み
で除してmm厚み当りの縦裂強度とした。 引張速度:50mm/min 厚み測定:1/1000mm 実施例 2、3 実施例1で得られた原反を用い、延伸条件を延伸槽の
温度を130℃、延伸倍率を4倍、6倍及び7倍及び延伸
槽の温度を135℃、延伸倍率を4倍、6倍、7倍及び8
倍とする以外は実施例1と同様に行つた。結果を第1表
に示す。 実施例 4 実施例1で得られたインフレーシヨンフイルムを縦方
向に幅30mmでスリツトした原反を用い、延伸条件を延伸
槽の温度を135℃、延伸倍率を4倍、6倍及び7倍とす
る以外は実施例1と同様に行つた。結果を第1表に示
す。 実施例 5 実施例1で得られた原反を用い、延伸槽の温度を141
℃、延伸倍率を6倍(4×1.5)、7倍(4×1.75)及
び8倍(4×2.0)の2段延伸とする以外は実施例1と
同様に行つた。結果を第1表に示す。 比較例 1 実施例1に準じた方法で膨比1.2倍、折り幅15mm、厚
み80μmからなる超高分子量ポリエチレン製インフレー
シヨンフイルムを製造した。かかるインフレーシヨンフ
イルムの131℃での熱収縮率は横方向が7.2%及び縦方向
が36%であつた。 前記インフレーシヨンフイルムを縦方向に幅10mmでス
リツトし、延伸物の原反とした。次いで該原反を実施例
3に準じた条件、即ち135℃のトリエチレングリコール
液の延伸槽でそれぞれ4〜8倍(一段延伸)に延伸し
た。 得られた各延伸物の物性を実施例1と同様の方法で測
定した。結果を表1に示す。 比較例 2 超高分子量ポリエチレン丸棒200mmφ〔作新工業
(株)製〕を旋盤機械でスカイブ加工し、幅10mm厚み80
μmからなる超高分子量ポリエチレンフイルムを延伸物
の原反とした。かかるフイルムの131℃での熱収縮率は
横方向及び縦方向共に1%未満であつた。 次いで該原反を実施例3に準じた条件、即ち135℃の
トリエチレングリコール液の延伸槽で4〜16倍(一段延
伸)に延伸した。 得られた各延伸物の物性を実施例1と同様の方法で測
定した。結果を表1に示す。
れた超高分子量ポリオレフイン延伸物及びその製造方法
に関する。 〔従来の技術〕 超高分子量ポリエチレンを繊維、テープ等に成形し、
これを延伸することにより、高弾性率、高引張強度を有
する分子配向成形体とすることは既に公知であり、例え
ば、特開昭56−15408号公報には、超高分子量ポリエチ
レンの希薄溶液を紡糸し、得られるフイラメントを延伸
することが記載されている。また、特開昭59−130313号
公報には、超高分子量ポリエチレンとワツクスとを溶融
混練し、この混練物を押出し、冷却固化後延伸すること
が記載され、更に特開昭59−187614号公報には、上記溶
融混練物を押出し、ドラフトをかけた後冷却固化し、次
いで延伸することが記載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前記方法で得られる超高分子量ポリオ
レフインの延伸物、例えば繊維、テープ等は高弾性率、
高引張強度を有してはいるものの、撚り合わせ等の加工
時あるいは使用時に延伸物が開繊し易く、又外観的にも
毛羽立ちを生じ易い欠点を有している。 かかる状況に鑑み、本発明者等は高引張強度を有し、
且つ縦裂強度、耐毛羽立ち性に優れた超高分子量ポリエ
チレンの延伸物を得るべく種々検討した結果、特定の配
向を有する超高分子量ポリエチレンフイルムをスリツト
した原反を延伸した成形物が上記性能を有することが分
かり、本発明を完成するに至つた。 〔問題点を解決するための手段〕 すなわち本発明は、 第1の発明として、極限粘度[η]が5dl/g以上の超
高分子量ポリエチレンからなり、且つ引張強度が7g/デ
ニール以上及び縦裂強度が150g/mm以上の実質的に不定
長であることを特徴とする超高分子量ポリエチレン延伸
物を提供するものであり、 第2の発明として、極限粘度[η]が5dl/g以上で且
つ融点−5℃の温度で横方向に10%以上熱収縮する超高
分子量ポリエチレンの配向フイルムを縦方向にスリット
して、少なくとも縦方向に2倍以上延伸することを特徴
とする超高分子量ポリエチレン延伸物の製造方法を提供
するものである。 〔作 用〕 本発明に用いる超高分子量ポリエチレンはデカリン溶
媒中135℃で測定した極限粘度〔η〕が5dl/g以上、好適
には8ないし30dl/gのものである。かかる超高分子量ポ
リエチレンとしては、エチレンの単独重合体もしくはエ
チレンと少量の他のα−オレフインとの共重合体で高結
晶性のものが、高引張強度化がより計れるので好まし
い。 本発明の超高分子量ポリエチレン延伸物は前記超高分
子量ポリエチレンを後記する方法で製造することによつ
て得られる延伸物であつて、極限粘度〔η〕が5dl/g以
上、好ましくは7ないし25dl/g、引張強度が7g/デニー
ル以上、好ましくは10g/デニール以上及び縦裂強度が15
0g/mm以上、好ましくは170g/mm以上、更に好ましくは20
0g/mm以上の通常30ないし20,000デニール、好ましくは1
00ないし5,000デニールの実質的に不定長である超高分
子量ポリエチレン延伸物である。 本発明の超高分子量ポリエチレン延伸物の製造方法
は、前記した超高分子量ポリエチレンからなり、且つ融
点−5℃の温度で横方向に10%以上、好ましくは20%以
上熱収縮する配向フイルムを少なくとも縦方向に2倍以
上、好ましくは4倍ないし10倍に延伸することにより得
られる。 融点−5℃の温度での横方向の熱収縮率が、10%未満
のフイルムを延伸したものは引張強度が7g/デニール以
上のものは得られるが、縦裂強度が150g/mmに充たない
虞れがある。延伸倍率が2倍未満では引張強度が7g/デ
ニール以上に充たない虞れがある。 配向フイルムから本発明の延伸物を製造する際の延伸
温度は通常融点−40℃〜融点+15℃、好ましくは融点−
15℃〜融点+10℃の範囲である。延伸温度が融点−40℃
未満の場合は限界延伸倍率が低くなるので、所望の引張
強度が得られない虞れがあるとともに白化する虞れがあ
る。 また、融点+15℃を越えると引張強度が7g/デニール
以上の延伸物が得られない虞れがある。延伸は一段延伸
でも二段以上の多段延伸でもよい。又延伸は乾式延伸、
湿式延伸のいずれの方法も可能であるが、熱伝達効率、
温度管理精度の点で湿式が好ましい。 本発明の延伸物を製造する際には、通常延伸前に配向
フイルムは適宜縦方向にスリツトして延伸に供される。 本発明の超高分子量ポリエチレン延伸物の原反となる
融点−5℃の温度で横方向に10%以上熱収縮する特性を
有する配向フイルムは、超高分子量ポリエチレンフイル
ムを横方向に50%以上延伸することにより製造される。
かかる配向フイルムを製造する方法としては、例えば前
記した超高分子量ポリエチレンをスクリユー押出機、好
ましくは溝付シリンダー(バレル)を具備するスクリユ
ー押出機で溶融し、次いでマンドレルがスクリユーの回
転に伴つて回転する少なくともL/Dが5以上、好ましく
は10以上、更に好ましくは20〜70のチユーブダイから押
出した後、溶融状態のチユーブ状フイルムの内部に気体
を吹き込んで膨化1.5〜20倍、好ましくは2.0〜12倍に膨
張させて冷却しフイルムとなす方法、あるいはダイから
押出した後冷却し、該チユーブ状フイルムを切開きフラ
ツトなフイルムとした後、横方向に1.5〜20倍、好まし
くは横方向に2.0〜15倍、縦方向に2〜15倍延伸する方
法を挙げることができる。前記インフレーシヨンフイル
ムを製造する方法は特願昭61−169699号(特開昭62−12
2736号公報)に詳しい。 〔発明の効果〕 超高分子量ポリエチレン延伸物は、汎用のポリオレフ
イン延伸物に比べ高弾性率、高引張強度であり、しかも
従来の超高分子量ポリエチレン延伸物に比べ縦裂強度に
優れるので、例えばフイラメント状の延伸物を撚り合わ
せする際あるいは運搬もしくは使用時に擦れて毛羽立ち
することが少ないという特徴をも有している。従つてか
かる特徴を活かし例えば、織布材料、各種ロープ材料、
あるいは強化用ラツピングテープなどに有効に用いるこ
とができる。 〔実施例〕 次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、
本発明はその要旨を越えない限りこれらの例に何か制約
されるものではない。 実施例 1 (超高分子量ポリエチレンインフレーシヨンフイルムの
製造) スクリユー外径30mmφ、スクリユー有効長さ(L/D)3
4、フライトピツチ20mm一定、スクリユー圧縮比1.8、ア
ダプター長さ200mm、チユーブダイ長さ550mm、チユーブ
ダイ長さ(L/D)25、ダイ出口アウターダイ内径20mm
φ、ダイ出口マンドレル外径17mmφ、チユーブダイ入口
部の断面積S1とチユーブダイ中間部の断面積S2との比
(S1/S2)=1.40、チユーブダイ中間部の断面積S2とチ
ユーブダイ出口の樹脂流路の断面積S3との比(S2/S3)
=1.57、スクリユー内部及びチユーブダイマンドレル内
部に延在してなる6mmφの気体流通路、冷却リング内径8
2mm、安定板、ピンチロール及び製品巻取機を具備。超
高分子量ポリエチレン粉末{〔η〕:13.8dl/g、MFR:0.0
1g/10min未満、融点:136℃及び嵩密度:0.45g/cm3}を用
い、押出機、アダプター(AD)、ダイ(D1)及びダイ端
部(D2)の設定温度を各々280℃、270℃、180℃及び150
℃にし、スクリユー回転数を15rpmに設定し、ピンチロ
ールで1.2m/minの速度で引取りながら、スクリユー内部
及びチユーブダイのマンドレル内部に延在してなる6mm
φの気体流通路から圧搾空気を吹き込んでチユーブを冷
却リング内径82mmφに接触する大きさに膨らませて(膨
比=4.1)押り幅128mm、厚み60μmからなる超高分子量
ポリエチレン製インフレーシヨンフイルムを製造した。
かかるインフレーシヨンフイルムの131℃のでの熱収縮
率は横方向が20.4%及び縦方向が10.6%であつた。 (超高分子量ポリエチレン延伸物の製造) 前記インフレーシヨンフイルムを縦方向に幅10mmでス
リツトし、延伸物の原反とした。次いで該原反を120℃
のトリエチレングリコール液の延伸槽でそれぞれ、4倍
及び6倍(1段延伸)に延伸した。 得られた各延伸物の物性を以下の方法で測定した。 密 度 :ASTM D 1505(アニールなし) デニール:延伸糸のたるみがなくなるように初荷重をか
けて、900mm長さのものを10本採取し、1本づつ、感度
0.1mmgの精密天秤(島津製作所)で重量を測定する。こ
れらの平均値9を9000m当りのg数に換算する。 引張強度:米倉社製インストロン型万能試験機(CATY−
1001ZS) 引張速度:200mm/min、 チヤツク間:200mmの条件で弾性率(GPa)、引張強度(g
/d)及び伸び(%)を求めた。 温度:23℃ 縦裂強度:20cm長さの延伸糸に、片端からあらかじめ刃
物で10cm長さの位置(中間部)迄2つ割りにし、この片
方を中間部を起点に180゜折り返す。 2つ割りの両端を引張試験機のチヤツクに挟んで引張
り、10cmにわたって引裂いた時の平均応力を試料の厚み
で除してmm厚み当りの縦裂強度とした。 引張速度:50mm/min 厚み測定:1/1000mm 実施例 2、3 実施例1で得られた原反を用い、延伸条件を延伸槽の
温度を130℃、延伸倍率を4倍、6倍及び7倍及び延伸
槽の温度を135℃、延伸倍率を4倍、6倍、7倍及び8
倍とする以外は実施例1と同様に行つた。結果を第1表
に示す。 実施例 4 実施例1で得られたインフレーシヨンフイルムを縦方
向に幅30mmでスリツトした原反を用い、延伸条件を延伸
槽の温度を135℃、延伸倍率を4倍、6倍及び7倍とす
る以外は実施例1と同様に行つた。結果を第1表に示
す。 実施例 5 実施例1で得られた原反を用い、延伸槽の温度を141
℃、延伸倍率を6倍(4×1.5)、7倍(4×1.75)及
び8倍(4×2.0)の2段延伸とする以外は実施例1と
同様に行つた。結果を第1表に示す。 比較例 1 実施例1に準じた方法で膨比1.2倍、折り幅15mm、厚
み80μmからなる超高分子量ポリエチレン製インフレー
シヨンフイルムを製造した。かかるインフレーシヨンフ
イルムの131℃での熱収縮率は横方向が7.2%及び縦方向
が36%であつた。 前記インフレーシヨンフイルムを縦方向に幅10mmでス
リツトし、延伸物の原反とした。次いで該原反を実施例
3に準じた条件、即ち135℃のトリエチレングリコール
液の延伸槽でそれぞれ4〜8倍(一段延伸)に延伸し
た。 得られた各延伸物の物性を実施例1と同様の方法で測
定した。結果を表1に示す。 比較例 2 超高分子量ポリエチレン丸棒200mmφ〔作新工業
(株)製〕を旋盤機械でスカイブ加工し、幅10mm厚み80
μmからなる超高分子量ポリエチレンフイルムを延伸物
の原反とした。かかるフイルムの131℃での熱収縮率は
横方向及び縦方向共に1%未満であつた。 次いで該原反を実施例3に準じた条件、即ち135℃の
トリエチレングリコール液の延伸槽で4〜16倍(一段延
伸)に延伸した。 得られた各延伸物の物性を実施例1と同様の方法で測
定した。結果を表1に示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−187614(JP,A)
特開 昭59−130313(JP,A)
特開 昭62−122736(JP,A)
特開 昭61−252134(JP,A)
特開 昭59−227420(JP,A)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.極限粘度[η]が5dl/g以上の超高分子量ポリエチ
レンからなり、且つ引張強度が7g/デニール以上及び縦
裂強度が150g/mm以上の実質的に不定長であることを特
徴とする超高分子量ポリエチレン延伸物。 2.極限粘度[η]が5dl/g以上で且つ融点−5℃の温
度で横方向に10%以上熱収縮する超高分子量ポリエチレ
ンの配向フイルムを縦方向にスリットして、少なくとも
縦方向に2倍以上延伸することを特徴とする、請求項1
記載の超高分子量ポリエチレン延伸物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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