JP3814289B2 - 結束材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結束材に関するものであって、より詳しくは、芯材を構成する塑性変形物に他の特性を有する熱可塑性樹脂を組み合わせ、芯材の有する塑性変形性に加えて、接着性や着色性などの特性を併せ持つ結束材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、折り曲げたり、捻じったりしても元に戻らない塑性変形性を要求される結束材やネットには、針金や金網などの金属が使用される。しかしながら、金属は錆びやすく硬いために、屋外での使用や食品包装の用途には適したものとは言えない。また、これを避けるため、金属を樹脂材や紙で覆ったものがあるが、食品関連に使用した場合、食品関連包装の検査段階で行われる金属探知機による異物混入検査に反応するから、出荷前の最終段階での安全確認が出来なくなるという検査段階での問題がある。
【０００３】
このような背景から、ポリエチレンに塑性変形性を付与した技術として、特開昭６１−２８２４１６号公報、特開平２−２９３４０７号公報が知られている。これらの公知例は、いずれも超高分子量のポリエチレンを特殊なスクリュー押出機にて溶融し、特定のＬ（長さ）／Ｄ（径）比のダイから押し出し、徐冷して１本の糸にし、この糸を特定の延伸比で延伸して、ポリエチレンに塑性変形性を付与するものである。
【０００４】
また、超高分子量のポリエチレンに代え、極限粘度［η］が３．５ｄｌ／ｇ未満の汎用ポリエチレンを使用して、塑性変形性を付与したものとして、特開平７−２３８４１７号公報が知られている。この公知例は本出願人の出願にかかるもので、汎用ポリエチレンまたはこの汎用ポリエチレンと他のポリオレフィンとを溶融し押し出しスクリュー押出機にて溶融し、特定のＬ／Ｄ比のダイから押し出し、徐冷して比較的太い（０．２５ 以上）１本の糸にし、この糸を特定の延伸比で延伸して、汎用ポリエチレンに塑性変形性を付与するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭６１−２８２４１６号公報、特開平２−２９３４０７号公報による公知例は、いずれも超高分子量のポリエチレンを用いるため、押出機自体が超高分子量のポリエチレン用であり、特殊なスクリューおよびダイを必要とし、押出機１台から１本の延伸糸しか得られず、生産性が低く汎用性に欠けるという問題がある。特に樹脂の特殊性から、その延伸に時間がかかり、この面でも生産性に欠けるから、安価な製品を得ることは出来ない。
【０００６】
また、本出願人の出願にかかる汎用ポリエチレンを用いるものは、従来のスクリューおよびダイを使用出来、高生産性を達成し得て、安価な塑性変形物の製品を得ることが出来るというメリットはあるものの、この生産方式で得た塑性変形物はどの部分も均一組成であるため、この組成の塑性変形物の機能はそれ自体が有するものに限定されるという制限を免れない。
【０００７】
また、ポリエチレンは、ポリマーの特性として他のポリマーとの接着性に劣り、着色性が十分でないなどの問題もある。それを補うために、この塑性変形物が本来的に有する機能に無い他の機能を付与しようとすると、塑性変形物に他の機能を有する樹脂等を付着させる必要があるが、単なる付着操作によっては、塑性変形性を保持したままで、上記他の特性を併せ持つ結束材として使用し得る塑性変形物を得ることは困難である。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、芯材を構成する塑性変形物が本来有する特性はそのままで、その外面に鞘材を形成することによって、両者の機能を併せ持つようにした結束材を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、芯材として、極限粘度［η］３．５ｄｌ／ｇ未満の高密度ポリエチレンからなる第１成分、鞘材として、エチレン・エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ樹脂）、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ビニルアクリレート重合体、エチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ樹脂）、中密度ポリエチレンおよびエチレン・プロピレン三元共重合体（ＥＰＴ）からなる群より選ばれた熱可塑性樹脂を実質的主成分とするポリマーからなる第２成分との芯−鞘構造を有する複合延伸物とし、該複合延伸物の塑性変形性は前記複合延伸物の１８０度および９０度折り曲げによる戻り角度が２０度以下とすることにより、芯材である高密度ポリエチレンが有する塑性変形性を保持したままで、鞘材を構成する他の熱可塑性樹脂による機能、例えば他のポリマーとの接着性や着色性を併せ持った結束材が得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、極限粘度［η］３．５ｄｌ／ｇ未満の高密度ポリエチレンからなる第１成分と、エチレン・エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ樹脂）、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ビニルアクリレート重合体、エチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ樹脂）、中密度ポリエチレンおよびエチレン・プロピレン三元共重合体（ＥＰＴ）からなる群より選ばれた熱可塑性樹脂を実質的主成分とする第２成分との組み合わせからなり、前記第１成分を芯材、第２成分を鞘材とする芯−鞘構造を有する複合延伸物とし、該複合延伸物の塑性変形性は前記複合延伸物の１８０度および９０度折り曲げによる戻り角度が２０度以下であることを特徴とする結束材が提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、前記第２成分が、芯材とした第１成分の表面を少なくとも５０
％以上覆うように構成された上記複合系塑性変形物が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の結束材の特徴は、極限粘度［η］３．５ｄｌ／ｇ未満の高密度ポリエチレン（以下、単に「ポリエチレン」ということがある）である第１成分と、エチレン・エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ樹脂）、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ビニルアクリレート重合体、エチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ樹脂）、中密度ポリエチレンおよびエチレン・プロピレン三元共重合体（ＥＰＴ）からなる群より選ばれた熱可塑性樹脂を実質的主成分とする第２成分との組み合わせからなり、前記第１成分を芯材、第２成分を鞘材とする複合延伸物によって構成されることにある。
【００１５】
芯材を構成する第１成分の高密度ポリエチレンは、極限粘度［η］が３．５ｄｌ／ｇ未満、好ましくは１．０ｄｌ／ｇないし３．５ｄｌ／ｇ未満のものが用いられる。極限粘度［η］が３．５ｄｌ／ｇ以上のポリエチレンでは、押出方法が制限され、押出機１台につき１本の延伸物しか得られないか、更に製造工程が増加して生産性が低下するので使用できない。
【００１６】
ポリエチレンが延伸されると引張応力に比例して弾性変形し、それに応じて伸びが増大し降伏点に達する。降伏点を越えると、引張応力は一旦低下したのち、ポリエチレンは塑性変形性を発現し始める。降伏点以降は、延びが一旦低下したのち、内部歪みの極限に達してポリエチレンは徐々に延び遂には白化して破断する。
【００１７】
このポリエチレンの白化は、各種無機充填材を添加することによっても誘発され、これによって剪断破壊を誘発し、塑性変形を容易にする。
各種無機充填材としては、ガラス繊維、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、シリカアルミナ、酸化チタン、酸化カルシウム、珪酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭素繊維、カーボンブラック等が例示される。
【００１８】
前記第２成分は、共押出時に第１成分のポリエチレンと熱融着するポリマーであることが必要であり、他のポリマーとの接着性を高めるため、あるいはポリエチレンではなし得ないような着色性を付与できるという観点から採択されたものである。
【００２０】
ところで、本発明の結束材は、基本的には、第１成分を押し出すオリフィスと、第２成分を押し出すオリフィスとを有するダイを用いて、第１成分および第２成分をそれぞれ押し出し、両者が芯−鞘状態で延伸して塑性変形性を付与することによって得られたものである。この複合延伸物の断面形状は円形、矩形、円形と矩形との組み合わせ等、特に限定がない。また、第１成分と第２成分とは、少なくとも両者が組み合っていれば良く、必ずしも、全体が芯−鞘の構成をとらなくてもよい。
芯−鞘構造を取る場合は、第２成分は芯材とした第１成分の表面を少なくとも５０％以上を覆えば良く、その割合は、その使用目的に応じて適宜決定される。
【００２１】
また、この結束材の塑性変形性は、図１、２に示すように、複合延伸物を１８０度および９０度に折り曲げた時の１０分経過後の折曲戻り角度θで評価する。この複合延伸物の折曲戻り角度θが２０度以下であることを条件として、本発明の結束材は提供される。したがって、折曲戻り角度θが２０度を越える上記複合延伸物は、充分な塑性変形性、言い換えれば充分な自在形状保持性が得られていないから、本発明の結束材とならない。
【００２２】
次に、本発明の結束材の製造方法について説明する。
本発明の結束材は、極限粘度［η］３．５ｄｌ／ｇ未満の高密度ポリエチレンからなる第１成分を溶融し、例えば、一方のオリフィスから押し出し、これに合わせて前記第２成分を溶融し他方のオリフィスから押し出して、前記第１成分と第２成分とを両者組み合わせ複合未延伸物とし、その複合未延伸物を７ないし１６倍に延伸して塑性変形性を付与して複合延伸物とし、該複合延伸物の塑性変形性を前記複合延伸物の１８０度および９０度折り曲げによる戻り角度を２０度以下にすることで、与えられる。
【００２３】
本発明の結束材は、例えば、図３に示すような製造装置により製造される。この製造装置は、第１成分と第２成分とを押し出す押出装置１と、押し出され組み合わされた第１成分と第２成分とからなる複合未延伸物２を延伸し塑性変形性を付与する延伸装置３と、更に複合延伸物をアニール処理するアニール装置４と、製造された結束材５を巻き取る巻取機６とからなる。
【００２４】
この押出装置１は、複数本の未延伸状態の溶融樹脂を冷却して、複合未延伸物２を得る冷却槽１０を２台のスクリュウ型の押出機１１に併設してなり、２台の押出機１１にアダプターを介して結合するダイ１２は、前述の第１成分を押し出し芯部を形成する一方のオリフィスと、第２成分を押し出し鞘部を形成する他方のオリフィスとを有し、第２成分が第１成分を連続的に被覆して複合未延伸物２を得ることができるコンジュゲートダイを使用する。延伸装置３は、複合未延伸物２を引き取る引取機１３の後に、複合未延伸物２を加熱する第１加熱槽１４及び延伸する延伸機１５を有する。アニール装置４は、複合延伸物を更に加熱する第２加熱槽１６およびアニール処理するアニール機１７を有する。
【００２５】
そして、本発明の結束材５は、上記製造装置により次のようにして製造される。
一方の押出機１１により加熱溶融状態の第１成分をコンジュゲート型のダイ１２の一方のオリフィスから押し出し、他方の押出機１１により加熱溶融状態の第２成分をダイ１２の他方のオリフィスから押し出し、両成分を鞘芯型にして、冷却槽１０にて冷却して複合未延伸物２とする。この複合未延伸物２を延伸装置３の引取機１３により引き取ると共に第１加熱槽１４に送り、複合未延伸物２を６０ないし１２０℃に加熱して、延伸機１５の速度調節により７ないし１６倍に延伸して複合延伸物を得る。更に、この複合延伸物をアニール装置４の第２加熱槽１６に送り、複合延伸物を６０ないし１２０℃に加熱して、アニール機１７の速度調節によりアニール処理して本発明の複合系塑性変形物５を得る。なお、複合未延伸物２の延伸は、２段に分けてもよい。この際、１段目の延伸倍率と２段目の延伸倍率との比は、１段目：２段目＝７５：２５ないし９５：５に設定すると良い。
【００２６】
本発明の結束材５は、そのまま単独で、あるいは同種材料または他の繊維、フィルム、シート等の材料と組み合わせて、包装、果樹棚等の結束材として最も好適に用いることができ、それ以外にも、自在形状保持性が要求される織物、編み物として利用することが出来る。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、塑性変形物が本来有する特性はそのままで、さらに他の機能を有するようにした結束材を得ることが出来、しかも汎用のポリエチレンを使用することが出来、従来の押出機も使用できるから、高い生産性を保持出来、安価な結束材を得ることが出来る。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
なお、これらの実施例は、本発明の好ましい一実施態様を説明するためのものであり、これによって本発明が制限されるものではない。
【００２９】
＜実施例１＞
（１）第１成分として、高密度ポリエチレン（東燃化学社製 ポリエチレン Ｙ６０３１、ＭＦＲ ０．５）を用い、第２成分として、ＥＥＡ樹脂（三井デュポンポリケミカル社製 Ａ７１２、ＭＦＲ ８）を用いた。
（２）第１成分は、５５ｍｍφでＬ／Ｄ２６の緩圧縮型スクリューの押出機により、コンジュゲートダイの一方のオリフィスから押し出され芯部を形成する。第２成分は、４０ｍｍφでＬ／Ｄ２４の緩圧縮型スクリューの押出機により、コンジュゲートダイの他方のオリフィスから押し出され鞘部を形成する。
（３）両押出機の設定温度は、Ｃ１−１９０℃、Ｃ２−２３０℃、Ｃ３−２７０℃、ＡＤ−２８０℃、ダイスの設定温度２８０℃とした。
（４）押出量は第１成分が２１ｋｇ／時間、第２成分が９ｋｇ／時間とする。
（５）コンジュゲートダイから押し出された第１成分および第２成分は７０℃のエチレングリコールの入った冷却槽を経由して５．９ｍ／分の速さで複合未延伸糸として引き取られ、９８℃の延伸装置で１３倍に延伸され複合延伸糸とされた後、更に、９８℃のアニール装置で３％アニールされ３０００ｄの複合系塑性変形糸が得られた。
【００３０】
＜実施例２＞
押出量は第１成分が２４ｋｇ／時間、第２成分が６ｋｇ／時間とし、これ以外は実施例１と同様な条件で複合系塑性変形糸を得た。
【００３１】
＜実施例３＞
押出量は第１成分が２７ｋｇ／時間、第２成分が３ｋｇ／時間とし、これ以外は実施例１と同様な条件で複合系塑性変形糸を得た。
【００３２】
＜比較例＞
押出量は第１成分が３０ｋｇ／時間、第２成分が０ｋｇ／時間とし、これ以外は実施例１と同様な条件で複合系塑性変形糸を得た。
【００３３】
実施例１ないし３、比較例で得た複合系塑性変形糸につき、引張強度（ｇ／ｄ）、伸度（％）、１８０度折曲戻り角度、９０度折曲戻り角度、１２０℃接着力（ｋｇ）、１６０℃接着力（ｋｇ）を測定した。
接着力は、１０ｃｍ長のモノフィラメント２本を直角に交差させ、フィルムシーラーにてテフロンフィルムを介して、シール温度、１２０℃および１６０℃、シール圧２Ｋｇ／ｃｍ² 、シール時間１秒で全面を圧着し接着させた後、引張り試験機にて両端をチャックして測定した値（Ｋｇ）である。
測定結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
更に、実施例１ないし３、比較例で得た複合系塑性変形糸につき、１２０℃接着力および１６０℃接着力における１０ 接着と同じ１２０℃および１６０℃で各１分加熱処理したのち、１８０度折曲戻り角度および９０度折曲戻り角度を測定した。この測定結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】

【００３７】
表１、２によれば、実施例１ないし３は、１２０℃および１６０℃での１分間加熱処理前と、加熱処理後とも、１８０度折曲戻り角度および９０度折曲戻り角度がほとんど変わらない。これに対して、比較例では１２０℃で接着せず、１６０℃接着力も弱く、加えて、加熱処理前と、加熱処理後との１８０度折曲戻り角度および９０度折曲戻り角度は、１２０℃（但し接着せず）では変わらないが、１６０℃では６２度と３１倍に上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の結束材の１８０度折曲戻り角度測定法を示す側面図である。
【図２】 本発明の結束材の９０度折曲戻り角度測定法を示す側面図である。
【図３】 本発明の結束材の製造装置を示すフロー図である。
【符号の説明】
１ 押出装置
２ 複合未延伸物
３ 延伸装置
４ アニール装置
５ 結束材
６ 巻取機
１０ 冷却槽
１１ 押出機
１２ ダイ
１３ 引取機
１４ 第１加熱槽
１５ 延伸機
１６ 第２加熱槽
１７ アニール機

Claims (2)

1. 極限粘度［η］３．５ｄｌ／ｇ未満の高密度ポリエチレンからなる第１成分と、エチレン・エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ樹脂）、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ビニルアクリレート重合体、エチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ樹脂）、中密度ポリエチレンおよびエチレン・プロピレン三元共重合体（ＥＰＴ）からなる群より選ばれた熱可塑性樹脂を実質的主成分とする第２成分との組み合わせからなり、前記第１成分を芯材、第２成分を鞘材とする芯−鞘構造を有する複合延伸物とし、該複合延伸物の塑性変形性は前記複合延伸物の１８０度および９０度折り曲げによる戻り角度が２０度以下であることを特徴とする結束材。
2. 前記第２成分が、芯材とした第１成分の表面を少なくとも５０％以上覆うように構成された請求項１記載の結束材。

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