JPH02258237A - Continuous manufacture of high-strength/high-stiffness polyolefin material - Google Patents
Continuous manufacture of high-strength/high-stiffness polyolefin materialInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、ポリオレフィン粉末を、該粉末の融点未満の
温度の下に連続的に圧縮成形し、次いで圧延および延伸
して高強度・高弾性率ポリオレフィン材料を連続的に製
造する方法に関する。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention involves continuous compression molding of polyolefin powder at a temperature below the melting point of the powder, followed by rolling and stretching to obtain high strength and high elasticity. The present invention relates to a method for continuously producing polyolefin materials.
分子量が著しく高いいわゆる超高分子量のポリオレフィ
ンは、耐衝軍性、耐摩耗性に優れ、また自己潤滑性も有
するなど特徴のあるエンジニアリングプラスチックスと
して各種の分野で使用されている。この超高分子量のポ
リオレフィンは、汎用のポリオレフィンに比較して道か
に分子量が高いので、高配向させるこができれば高強度
、高弾性を有する成形物が得られることが期待されるの
で、その高配向化が種々検討されてきた。So-called ultra-high molecular weight polyolefins, which have extremely high molecular weights, are used in various fields as engineering plastics with characteristics such as excellent impact resistance, abrasion resistance, and self-lubricating properties. This ultra-high molecular weight polyolefin has a much higher molecular weight than general-purpose polyolefins, so if it can be highly oriented, it is expected that molded products with high strength and high elasticity can be obtained. Various orientation studies have been conducted.
しかしながら、超高分子量のポリオレフィンは汎用ポリ
オレフィンに比べ、溶融粘度が高く、通常の方法では成
形加工性が著しく悪く、また、延伸して高配向化するこ
ともできないのが現状である。However, ultra-high molecular weight polyolefins have a higher melt viscosity than general-purpose polyolefins, have extremely poor moldability using normal methods, and currently cannot be highly oriented by stretching.
ボール・スミス、ビータ−・ヤーン・レムストラ等は超
高分子量ポリオレフィンのデカリン溶液(ドープ)から
得たゲルを高倍率に延伸し、高強度・高弾性率を有する
ポリオレフィン材料を製造する方法を提案している(特
開昭56−15408号)。Ball-Smith, Beeter-Jahn-Lemstra, and others proposed a method for producing polyolefin materials with high strength and high modulus by stretching a gel obtained from a decalin solution (dope) of ultra-high molecular weight polyolefin to a high magnification. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 15408/1983).
そのドープ中のポリマー濃度は、重量平均分子量150
万のもので3重量%、 400万のものでは1重量%と
極めて低濃度でしか実施されておらず、実用化において
は多量の溶媒を使用し、かつ高粘度の溶液の調製方法、
取り扱いなど経済性の面で著しく不利である。The polymer concentration in the dope has a weight average molecular weight of 150
It has only been carried out at extremely low concentrations of 3% by weight for 1,000,000 and 1% by weight for 4,000,000.
It is extremely disadvantageous in terms of economics such as handling.
また、超高分子量ポリオレフィンの単結晶マットを高度
に延伸・高配向化させる方法についても種々の提案があ
る[特開昭59−187614号、特開昭60− 15
120号、特開昭60−97836号、高分子学会予稿
集、34@4号873頁(1985年)等】。Furthermore, there are various proposals regarding methods for highly stretching and highly oriented single crystal mats of ultra-high molecular weight polyolefins [JP-A-59-187614, JP-A-60-15].
No. 120, JP-A No. 60-97836, Proceedings of the Society of Polymer Science, No. 34@4, p. 873 (1985), etc.].
しかしながら、これらの方法は予め超高分子量ポリオレ
フィンをキシレン、デカリン、灯油等の溶媒の希薄溶液
とし、しかる後冷却や等温結晶化を行って得られる単結
晶マットを用いて固相押出、延伸などを行うものである
。したがってこの方法でも単結晶マット作製時に多量の
溶媒を用いなければならないという問題は依然として解
決されていない。However, these methods require that ultra-high molecular weight polyolefin be prepared in advance as a dilute solution in a solvent such as xylene, decalin, or kerosene, and then subjected to cooling and isothermal crystallization to obtain a single crystal mat, which is then subjected to solid-phase extrusion, stretching, etc. It is something to do. Therefore, even with this method, the problem of having to use a large amount of solvent when producing a single crystal mat remains unsolved.
上述の問題点を解決するために、本発明者らは、超高分
子量のポリオレフィン粉末を、溶解または溶融すること
なしに該粉末の融点未満の温度の下に圧縮成形し、次い
で圧延および延伸して高強度・高弾性率ポリオレフィン
材料を製造する方法を提案した(特開昭63−4151
2号および特開昭63− 66207号)。In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors compression molded an ultra-high molecular weight polyolefin powder at a temperature below the melting point of the powder without melting or melting it, and then rolled and stretched it. proposed a method for producing high-strength, high-modulus polyolefin materials (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-4151).
No. 2 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-66207).
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、これらに開示された方法における圧縮成
形工程は、加熱された上下の加圧プレートの間にポリオ
レフィン粉末を挟んで所定時間加熱、加圧した後、予備
成形シートを得るバッチ方式であり、生産性に劣るもの
であり、そして十分な高強度・高弾性率の材料を得るた
めには加圧圧力として通常、数百にg/crs’程度以
上の圧力を必要とするなどの問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in the compression molding process in the methods disclosed in these publications, polyolefin powder is sandwiched between heated upper and lower pressure plates, heated and pressurized for a predetermined period of time, and then preformed. It is a batch method to obtain sheets, which is inferior in productivity, and in order to obtain a material with sufficient high strength and high elastic modulus, the pressure usually exceeds several hundred g/crs'. There were problems such as the need for
(課題を解決するための手段)
以上のことから、本発明者らは、これらの問題点を解決
すべく鋭意検討した結果、ポリオレフィン粉末を特定の
加圧手段により、ポリオレフィン粉末の融点未満の温度
の下に圧縮成形し、次いで圧延および延伸することによ
り高強度・高弾性率のポリオレフィン材料が連続的に得
られることを見出したものである。(Means for Solving the Problems) Based on the above, the present inventors have made extensive studies to solve these problems, and have found that polyolefin powder is heated to a temperature below the melting point of the polyolefin powder using a specific pressurizing means. It has been discovered that a polyolefin material with high strength and high modulus of elasticity can be continuously obtained by compression molding under the following conditions, followed by rolling and stretching.
すなわち、本発明は、上下に対向させた一対のエンドレ
スベルトの間にポリオレフィン粉末を供給し、該ポリオ
レフィン粉末をエンドレスベルトで挟みつつ移動させる
とともに、該エンドレスベルトの内側に設けられた加圧
プレートおよび該加圧プレートとエンドレスベルトとの
間に回転自在な互いに連結されたローラー群からなる加
圧手段により、ポリオレフィン粉末を該粉末の融点未満
の温度の下に圧縮成形し、次いで圧延および延伸するこ
とを特徴とする高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の
連続的製造方法に関する。That is, the present invention supplies polyolefin powder between a pair of vertically opposed endless belts, moves the polyolefin powder while being sandwiched between the endless belts, and also provides a pressure plate and a pressure plate provided inside the endless belts. Compression molding the polyolefin powder at a temperature below the melting point of the powder by means of a pressing means consisting of a group of mutually connected rotatable rollers between the pressing plate and the endless belt, and then rolling and stretching. The present invention relates to a method for continuously producing a high-strength, high-modulus polyolefin material characterized by:
(発明を実施するための好適な態様)
本発明の方法は、重合および成形加工工程(圧縮成形、
固相押出、延伸)においてポリオレフィンが溶融や溶媒
中への溶解という繁雑な操作を一度も経ず、しかも特定
な加圧手段を用いることにより、従来に比べ低圧下にお
ける圧縮成形が可能となり、優れた物性を有する高強度
・高弾性率ポリオレフィン材料を連続的にかつ容易に製
造することができる優れた特徴を有するものである。(Preferred mode for carrying out the invention) The method of the present invention includes polymerization and molding steps (compression molding,
During solid-phase extrusion and stretching, polyolefins do not undergo complicated operations such as melting or dissolving in a solvent, and by using a specific pressure means, compression molding can be performed at lower pressures than in the past, making it an excellent product. This method has an excellent feature that allows continuous and easy production of a high-strength, high-modulus polyolefin material having excellent physical properties.
本発明の高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の連続的
製法に用いられるポリオレフィンとしては、炭素数2〜
8、好ましくは2〜6のα−オレフィンの単独重合体、
例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高
密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、
ポリ−4−メチルベンテルン−1など、あるいは、炭素
数の異なるα−オレフィンとの共重合体、例えば、エチ
レンと炭素数3〜12、好ましくは3〜8のα−オレフ
ィンとの共重合体、プロピレンと炭素数4〜12、好ま
しくは4〜8のα−オレフィンとの共重合体などが挙げ
られる。The polyolefin used in the continuous production method of the high-strength/high-modulus polyolefin material of the present invention has a carbon number of 2 to
8, preferably a homopolymer of 2 to 6 α-olefins,
For example, low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, polybutene-1,
Poly-4-methylbenterne-1, etc., or a copolymer with an α-olefin having a different number of carbon atoms, such as a copolymer of ethylene and an α-olefin having 3 to 12 carbon atoms, preferably 3 to 8 carbon atoms. , a copolymer of propylene and an α-olefin having 4 to 12 carbon atoms, preferably 4 to 8 carbon atoms.
なお、本発明で用いるこれらのポリオレフィンは、一般
に分子量が高いほうがより高強度・高弾性率を有する材
料を得ることができ望ましい。In addition, it is generally desirable for these polyolefins used in the present invention to have a higher molecular weight, since this makes it possible to obtain a material having higher strength and higher modulus of elasticity.
例えば、ポリエチレンの場合、粘度平均分子量が50万
〜1200万、好ましくは90万〜900万、さらに好
ましくは 120万〜600万、 135℃、デカリン
中における極限粘度で表記すれば、5〜50dl/g、
好ましくは8〜40dl/g、好ましくはlO〜3od
l/gであるいわゆる超高分子量ポリエチレンであるこ
とが望ましく、また、ポリプロピレンの場合においても
、分子量が100万以上であることが好ましい。For example, in the case of polyethylene, the viscosity average molecular weight is 500,000 to 12 million, preferably 900,000 to 9 million, more preferably 1.2 million to 6 million, and the intrinsic viscosity in decalin at 135°C is 5 to 50 dl/ g,
Preferably 8-40 dl/g, preferably 10-3 od
A so-called ultra-high molecular weight polyethylene having a molecular weight of 1/g is preferable, and even in the case of polypropylene, it is preferable that the molecular weight is 1 million or more.
また、これらのポリオレフィンの形状は特に限定されな
いが、通常、果粒状ないしは粉末のものが好ましく用い
られる。例えばポリエチレンの場合、粒径が2000μ
以下、好ましくは1000μ以下が望ましい。また、そ
の粒径分布は狭い方が良好なシートが得られる。Further, the shape of these polyolefins is not particularly limited, but granule-like or powder-like ones are usually preferably used. For example, in the case of polyethylene, the particle size is 2000μ
Below, preferably 1000μ or less is desirable. Further, the narrower the particle size distribution, the better the sheet can be obtained.
本発明の高強度・高弾性率ポリオレフィン材料の連続的
製法においては、先ずポリオレフィン粉末を連続的に圧
縮成形し、予備圧縮成形シートを形成する。In the continuous method for producing a high-strength, high-modulus polyolefin material of the present invention, polyolefin powder is first continuously compression-molded to form a pre-compression-molded sheet.
この予備圧縮成形シートを形成するために用いる装置に
ついて具体例である第1図に基づき簡略に説明する。The apparatus used to form this pre-compression molded sheet will be briefly explained based on FIG. 1, which is a specific example.
この装置は、基本的にはロール1〜4により張力がかけ
られた上ドに対向させた一対のエンドレスベルト5.6
と、このエンドレスベルトを介し、粉末試料を加圧する
ための加圧プレート7と、加圧プレートとエンドレスベ
ルトとの間に回転自在で互いに連結されたローラー群8
とからなる加圧手段を有してなる。−本のエンドレスベ
ルトに対して3本以上のロールが配設されてもよく、ま
たロールの外径としては、エンドレスベルトが良好に作
動する限り何ら限定されない。This device essentially consists of a pair of endless belts 5.
A pressure plate 7 for pressurizing the powder sample via this endless belt, and a roller group 8 rotatably connected to each other between the pressure plate and the endless belt.
It has a pressurizing means consisting of. - Three or more rolls may be provided for one endless belt, and the outer diameter of the rolls is not limited at all as long as the endless belt operates well.
エンドレスベルトとしては、通常、肉厚が0.1〜1.
5mm程度のもので、被圧縮物に接触するエンドレスベ
ルト表面が鏡面状に研磨されたものが好適に使用できる
。エンドレスベルトの肉厚が薄過ぎると変形や傷を受け
やすくなり、また厚いとエンドレスベルトに張力を加え
るロールの径が大きくなり、装置全体が大型化するため
好ましくない。エンドレスベルトの材質としては、ステ
ンレスが代表的なものとして挙げられるが、適当な他の
金属製ベルトの単一体や、これらのベルトにフッ素樹脂
等の樹脂類をコーティングしたもの等も使用できる。Endless belts usually have a wall thickness of 0.1 to 1.
An endless belt with a diameter of about 5 mm and a mirror-polished surface in contact with the object to be compressed can be suitably used. If the wall thickness of the endless belt is too thin, it will be easily deformed or damaged, and if it is too thick, the diameter of the rolls that apply tension to the endless belt will become large, which is undesirable because the entire device will become larger. Stainless steel is a typical material for the endless belt, but other suitable metal belts or belts coated with a resin such as fluororesin may also be used.
本発明における加圧手段はエンドレスベルトの内側に設
けらねた加圧プレートおよび加圧プレートとエンドレス
ベルトとの間に回転自在な互いに連結されたローラー群
からなる。加圧プレートとエンドレスベルトとの間に介
在させる回転自在な互いに連結されたローラー群として
は、そのローラー群におけるローラーの回転軸がエンド
レスベルトの進行方向にほぼ垂直に配置され、かつ相互
に接触しない程度に密接させて多数配列させたものが適
当である。The pressure means in the present invention includes a pressure plate provided inside the endless belt and a group of rotatable rollers connected to each other between the pressure plate and the endless belt. The rotatable, mutually connected roller group interposed between the pressure plate and the endless belt is such that the rotating axes of the rollers in the roller group are arranged substantially perpendicular to the traveling direction of the endless belt, and do not contact each other. It is appropriate to arrange a large number of them in close proximity.
このローラーの外径としては、小径のもの、具体的には
5〜30mm程度が好ましい。ローラーの外径が小さ過
ぎる場合には、エンドレスベルトに印加される局部的な
線圧が大きくなり過ぎ、エンドレスベルトに小径ローラ
ーの跡がつきやすく、かつエンドレスベルトが変形しや
すい。また、ローラーの外径が大き過ぎる場合には、加
圧部(加圧プレート)を長くすることが必要である。加
圧部が短い場合には、加圧部でのローラーの本数が不足
し、良好な予備圧縮成形シートが得られない。The outer diameter of this roller is preferably small, specifically about 5 to 30 mm. If the outer diameter of the roller is too small, the local linear pressure applied to the endless belt becomes too large, and the endless belt is likely to be left with marks from the small diameter roller, and the endless belt is likely to be deformed. Furthermore, if the outer diameter of the roller is too large, it is necessary to lengthen the pressure section (pressure plate). If the pressure section is short, the number of rollers in the pressure section will be insufficient, making it impossible to obtain a good pre-compression molded sheet.
これらのローラーは、両端の中心軸がそれぞれチェーン
9で固定され、加圧プレートの前後に配設したスプロケ
ットlOにこのチェーンを噛み合わせることにより、ロ
ーラー群をエンドレスベルトの走行速度の1/2程度の
速度で走行させるのがよい。なお、このスプロケットは
、3つ以上であっても差し支えない。このローラー群は
エンドレスベルトと加圧プレートとの間に固定して介在
させてもよいが、この場合には、ローラー群とエンドレ
スベルトおよび加圧プレートとの間にそれぞれスリップ
による摩擦力が生じるので、装置の耐久性に問題が生じ
る。The central axes of these rollers are fixed by chains 9 at both ends, and by meshing these chains with sprockets 10 arranged at the front and rear of the pressure plate, the roller group can be moved at about 1/2 the running speed of the endless belt. It is best to run at a speed of Note that there may be no problem even if there are three or more sprockets. This roller group may be fixedly interposed between the endless belt and the pressure plate, but in this case, frictional force due to slip is generated between the roller group, the endless belt, and the pressure plate, respectively. , problems arise in the durability of the device.
加圧プレートとしては、ローラー群に接する面が平滑で
あり、かつ圧力を均一に伝達できるものである限り特に
制限されない。The pressure plate is not particularly limited as long as the surface in contact with the roller group is smooth and can transmit pressure uniformly.
加圧プレートのエンドレスベルト走行方向の長さは、通
常30〜40.0cm、好ましくは50〜20001程
度が適当である。加圧プレートがエンドレスベルトに加
える平均圧力は、通常0.1〜20にg/ c m 2
程度好ましくは0.5〜1(1Kg/cm2さらに好ま
しくは1.0〜8.0にg/cm2の圧力で充分である
。加圧プレートは、エンドレスベルトを介してポリオレ
フィン粉末を加圧することが第−退的な役割であるが、
同時に被圧縮物の加熱手段としても使用することも可能
である。本発明の方法においては、被圧縮物であるポリ
オレフィン粉末の融点未満の温度で圧縮工程が実施され
ることが、引き続いて実施される圧延、延伸工程を経る
ことによって高強度、高弾性率ポリオレフィン材料を得
る上で極めて重要である。しかしながら、良好な予備圧
縮成形シートを得るには、融点未満の温度ではあっても
許容できる範囲内であることが望ましい。例えばポリエ
チレンについては通常50℃以上、好ましくは90℃以
上、ポリプロピレンについては通常90℃以上、好まし
くは130℃以上で、かつそれぞわの融点未満の温度が
望ましい。The length of the pressure plate in the running direction of the endless belt is usually 30 to 40.0 cm, preferably about 50 to 20,000 cm. The average pressure that the pressure plate applies to the endless belt is usually between 0.1 and 20 g/cm2
A pressure of preferably 0.5 to 1 (1 kg/cm2) and more preferably 1.0 to 8.0 g/cm2 is sufficient.The pressure plate can press the polyolefin powder through an endless belt. Although it is a secondary role,
At the same time, it can also be used as a means for heating the object to be compressed. In the method of the present invention, the compression process is carried out at a temperature below the melting point of the polyolefin powder to be compressed, and the subsequent rolling and stretching processes produce a high-strength, high-modulus polyolefin material. It is extremely important to obtain However, in order to obtain a good pre-compression molded sheet, it is desirable that the temperature be within an acceptable range even if it is below the melting point. For example, for polyethylene, the temperature is usually 50°C or higher, preferably 90°C or higher, and for polypropylene, the temperature is usually 90°C or higher, preferably 130°C or higher, and below the melting point of each.
そのための被圧縮物(ポリオレフィン粉末)の加熱手段
としては、加圧部におけるエンドレスベルトを直接加熱
するのが最適であるが、第2図に不されるように、加圧
プレート内に加熱手段l】を配設し、加圧プレートから
ローラー群、エンドレスベルトを経て被圧縮物を加熱し
たり、第1図に示すようにエンドレスベルトに近接させ
て予備加熱器12を配設して加熱するのが実際的には便
宜である。As a heating means for the material to be compressed (polyolefin powder), it is best to directly heat the endless belt in the pressurizing section, but as shown in Fig. 2, there is a heating means inside the pressurizing plate. ], and the material to be compressed is heated from the pressure plate through the roller group and the endless belt, or a preheater 12 is provided close to the endless belt as shown in FIG. is actually convenient.
加圧プレートへの加熱手段11の配設態様としては、断
熱部13を設けた上で加圧プレート内に電熱ヒーターを
埋め込んでもよいし、加圧プレート内に熱媒体の循環流
路を配設して熱媒体を用いて加熱してもよい。The heating means 11 may be arranged in the pressure plate by providing a heat insulating part 13 and then embedding an electric heater in the pressure plate, or by providing a heat medium circulation flow path in the pressure plate. It may also be heated using a heat medium.
この例示された装置を用いて本発明の高強度・高弾性率
ポリオレフィン材料の連続的製造方法を実施するには、
まず、ホッパー14内に投入されたポリオレフィン粉末
を所定の断面形状を有するホッパー出口から走行する下
方のエンドレスベルト上に落下させる。エンドレスベル
トの走行速度は、加圧プレートの長さ、圧縮条件にも依
存するが、通常は50〜200cm/win程度が適当
である。To carry out the continuous production method of the high strength/high modulus polyolefin material of the present invention using this exemplified apparatus,
First, the polyolefin powder charged into the hopper 14 is dropped from the hopper outlet having a predetermined cross-sectional shape onto an endless belt running downward. The running speed of the endless belt depends on the length of the pressure plate and the compression conditions, but is normally about 50 to 200 cm/win.
エンドレスベルト上に乗ったポリオレフィン粉末は、必
要により予備加熱器により所定の温度まで予備加熱され
た後、上下のエンドレスベルトによる挟圧部まで移動さ
れ、次いでローラー群と加圧プレートとが配設された圧
縮部へ移行、される。ここで、油圧シリンダー(図示せ
ず)からの圧力が油圧ピストン15から加圧プレートへ
伝達され、更にローラー群、エンドレスベルトを経て被
圧縮物に圧縮力が加えられる。この時、加熱体からの熱
も同様にローラー群、エンドレスベルトを経て被圧縮物
に伝達され、被圧縮物の温度が所定の温度に保持される
。The polyolefin powder placed on the endless belt is preheated to a predetermined temperature using a preheater if necessary, and then moved to a clamping section between the upper and lower endless belts, and then a group of rollers and a pressure plate are arranged. The compressor is then moved to the compression section. Here, pressure from a hydraulic cylinder (not shown) is transmitted from the hydraulic piston 15 to the pressure plate, and a compression force is applied to the object to be compressed via a group of rollers and an endless belt. At this time, the heat from the heating body is similarly transferred to the object to be compressed via the roller group and the endless belt, and the temperature of the object to be compressed is maintained at a predetermined temperature.
このようにして圧縮成形された予備圧縮成形シートは、
ロール部を通過した後、エンドレスベルトから離れる。The pre-compression molded sheet compression molded in this way is
After passing through the roll section, it leaves the endless belt.
このようにして予備圧縮成形シートが連続的に成形され
る。In this way, the pre-compression molded sheet is continuously molded.
本発明においては、高強度・高弾性率ポリオレフィン材
料を、かくして得られた予備圧縮成形シートを圧延しつ
いで延伸することにより得るものである。In the present invention, a high-strength, high-modulus polyolefin material is obtained by rolling and then stretching the pre-compression molded sheet thus obtained.
圧延方法としては公知の方法を用いることができるが、
ポリオレフィンを溶融させることなく同相状態に保持し
たまま回転速度の異なる圧延ロールにより挟圧して圧延
シート又はフィルムを得る。このとき、圧延操作による
材料の変形比は広く選択することができ、通常、圧延効
率(圧延後の長さ/圧延前の長さ)で1.2〜20、好
ましくは1.5〜20さらに好ましく g 1.5〜1
0とするのが望ましい。この時の温度としては20℃以
上融点未満、好ましくは90℃以上融点未満で圧延操作
を実施することが望ましい。勿論、上記圧延操作を回以
上多段圧延することができる。As the rolling method, a known method can be used, but
A rolled sheet or film is obtained by holding the polyolefin in the same phase state without melting it and compressing it with rolling rolls having different rotational speeds. At this time, the deformation ratio of the material due to the rolling operation can be selected from a wide range, and is usually 1.2 to 20, preferably 1.5 to 20 in terms of rolling efficiency (length after rolling/length before rolling). Preferably g 1.5-1
It is desirable to set it to 0. At this time, it is desirable to carry out the rolling operation at a temperature of 20° C. or higher and lower than the melting point, preferably 90° C. or higher and lower than the melting point. Of course, the above rolling operation can be performed multiple times or more.
圧延に次いで行われる引張延伸は種々の方法がある。加
熱手段等の違いにより熱風延伸、シリンダー延伸、ロー
ル延伸、熱板延伸などがある。There are various methods for tensile stretching performed after rolling. Depending on the heating means, there are hot air stretching, cylinder stretching, roll stretching, hot plate stretching, etc.
何れも一対のニップロール、あるいはクローバ−ロール
間で速度差をつけ延伸を行う。温度は20−150℃、
好ましくは50− 140℃で行われる。また延伸工程
も一段だけでなく多段で行うこともできる。この場合、
−段目より二段目のほうを高い温度で行うのが好ましい
。In either case, stretching is performed with a speed difference between a pair of nip rolls or a clover roll. The temperature is 20-150℃,
Preferably it is carried out at 50-140°C. Further, the stretching process can be performed not only in one stage but also in multiple stages. in this case,
- It is preferable to carry out the second stage at a higher temperature than the second stage.
延伸速度は適宜選択でき、通常0.1〜200c+s/
minの範囲であるが、経済性を考慮すると高速度のほ
うが好ましく、通常5〜200cm/sinの範囲で行
うことが望ましい。The stretching speed can be selected as appropriate, and is usually 0.1 to 200c+s/
However, in consideration of economical efficiency, a high speed is preferable, and it is usually desirable to carry out the speed within a range of 5 to 200 cm/sin.
延伸倍率は高倍率にするほど高強度で高弾性率が達成で
きるため、できるだけ延伸倍率を高めることが望ましい
が、本発明の製造方法においては、たとえば超高分子量
ポリエチレンを用いた場合には、通常60倍以ト、好ま
しくは80〜200倍のトータル延伸倍率(圧延および
引張延伸の合計の延伸倍率)が可能であり、極めて高い
延伸倍率の延伸が可能となる。The higher the stretching ratio, the higher the strength and the higher the elastic modulus, so it is desirable to increase the stretching ratio as much as possible. However, in the production method of the present invention, for example, when ultra-high molecular weight polyethylene is used, A total stretching ratio (stretching ratio of the total of rolling and tensile stretching) of 60 times or more, preferably 80 to 200 times is possible, and stretching at an extremely high stretching ratio is possible.
かくして、高強度・高弾性率ポリオレフィン材料が製造
される。本発明の方法によれば、例えば、ポリオレフィ
ンとしてポリエチレンを用いた場合、引張弾性率120
GPa以上、引張強度2GPa以上のポリエチレン材料
が得られることに代表されるように、極めて高強度・高
弾性率のポリオレフィン材料が得られるものである。Thus, a high strength, high modulus polyolefin material is produced. According to the method of the present invention, for example, when polyethylene is used as the polyolefin, the tensile modulus is 120
As represented by the fact that a polyethylene material having a tensile strength of GPa or more and a tensile strength of 2 GPa or more can be obtained, a polyolefin material with extremely high strength and high elastic modulus can be obtained.
(発明の効果)
本発明により、超高分子量のポリオレフィン粉末から、
簡便な方法で高強度、高弾性率を有するポリオレフィン
シートを連続的に製造する方法が提供された。(Effect of the invention) According to the present invention, from ultra-high molecular weight polyolefin powder,
A method for continuously producing a polyolefin sheet having high strength and high elastic modulus using a simple method has been provided.
実施例1
装置仕様:
1、ロール 径 500n++++ 面長
300mm2、スチールベルト 肉厚0.6mm
巾 200mm3、小口径ローラー 径 12ffi
I+1 面長250mm4、加圧プレート 長さ
11000IIII 巾 200mm5、油圧シリ
ンダー 径 125+nm上記の仕様の圧縮成形装置
を用いて粘度平均分子量約200万の超高分子量ポリエ
チレン粉末を130℃に加熱し、材料への平均圧力はお
よそ6に870m2で加圧し肉厚1.1mm 、巾10
011In+のシートを1m/winの速度で、連続的
に予備圧縮成形した。Example 1 Equipment specifications: 1. Roll diameter 500n++++ Surface length 300mm2, Steel belt wall thickness 0.6mm
Width 200mm3, small roller diameter 12ffi
I+1 Surface length 250mm4, Pressure plate length 11000III Width 200mm5, Hydraulic cylinder diameter 125+nm Ultra-high molecular weight polyethylene powder with a viscosity average molecular weight of about 2 million was heated to 130°C using a compression molding device with the above specifications, and the material was The average pressure is approximately 6 to 870 m2, the wall thickness is 1.1 mm, and the width is 10 mm.
A sheet of 011In+ was continuously pre-compression molded at a speed of 1 m/win.
次にこのシートを表面温度が140℃に調整された1m
/分の上下同一周速度で反対方向に回転する直径150
m+a 、面長300mm 、ロール間距離30μの一
対のロール間に供給し、圧延を行ない延伸倍率5倍のフ
ィルムを得た。得られた圧延フィルムを巾1m1I+に
スリットし、次いで、ロール径が250mmの熱ロール
型延伸装置を用いて温度135℃、ロールの周速度は、
低速側を1 、5 cra1分、高速側を30cm/分
とし、倍率20倍で延伸を行った。得られた繊維の引張
弾性率は130GPa、引張強度は3.4GPaであっ
た。Next, this sheet was heated for 1 m with a surface temperature adjusted to 140°C.
Diameter 150 rotating in opposite directions at the same circumferential speed up and down / min.
The film was supplied between a pair of rolls having a surface length of 300 mm and a distance of 30 μm, and was rolled to obtain a film with a stretching ratio of 5 times. The obtained rolled film was slit to a width of 1 m1+, and then, using a heated roll type stretching device with a roll diameter of 250 mm, the temperature was 135°C and the peripheral speed of the roll was as follows.
Stretching was performed at a magnification of 20 times at a low speed of 1.5 cra for 1 minute and a high speed of 30 cm/min. The obtained fiber had a tensile modulus of 130 GPa and a tensile strength of 3.4 GPa.
比較例1
実施例1においてプレス成形機を用いて、温度130℃
、圧力5に870m2、加圧時間10分の条件で、成形
した肉厚11mmのシートを用いる他は実施例1と同様
に行ったが、 9.5倍の延伸しかできず、得られた繊
維の引張弾性率85Gpa 、引張強度2.6GPaで
あった。Comparative Example 1 Using the press molding machine in Example 1, the temperature was 130°C.
Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1 except that a molded sheet with a wall thickness of 11 mm was used under the conditions of 870 m2 at a pressure of 5 and a pressurizing time of 10 minutes, but the resulting fiber could only be stretched 9.5 times. The tensile modulus of elasticity was 85 GPa, and the tensile strength was 2.6 GPa.
(引張弾性率、強度の測定法)
弾性率および強度はストログラフRを用いて温度23℃
にて測定した。クランプ間にはさむ試料長は150m■
で引張速度100mm/分とした。弾性率はO,tX歪
における応力を用いて計算した。計算に必要なサンプル
の断面積はポリエチレンの密度をtg/CI+3として
サンプルの重量と長さを測定して求めた。(Measurement method of tensile modulus and strength) Elastic modulus and strength were measured using Strograph R at a temperature of 23°C.
Measured at The sample length between the clamps is 150m■
The tensile speed was set at 100 mm/min. The elastic modulus was calculated using the stress at O,tX strain. The cross-sectional area of the sample required for calculation was determined by measuring the weight and length of the sample, assuming the density of polyethylene as tg/CI+3.
第1図は、本発明の製造方法に用いる装置の概要を示す
模式図であり、第2図は、第1図の装置の加圧部近傍の
拡大図である。
1〜4:ロール
5.6:エンドレスベルト
フ:加圧プレート 8:ローラー群9:チェーン
lO:スプロケットll:加熱手段
12:予備加熱器13:断熱部 14:ホッ
パー15:油圧ピストン
特許出願人 日本石油株式会社FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of an apparatus used in the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the pressurizing part of the apparatus of FIG. 1. 1-4: Roll 5.6: Endless belt: Pressure plate 8: Roller group 9: Chain
lO: Sprocket l: Heating means
12: Preheater 13: Heat insulation part 14: Hopper 15: Hydraulic piston Patent applicant Nippon Oil Co., Ltd.
Claims (1)
リオレフィン粉末を供給し、該ポリオレフィン粉末をエ
ンドレスベルトで挟みつつ移動させるとともに、該エン
ドレスベルトの内側に設けられた加圧プレートおよび該
加圧プレートとエンドレスベルトとの間に回転自在な互
いに連結されたローラー群からなる加圧手段により、ポ
リオレフィン粉末を該粉末の融点未満の温度の下に圧縮
成形し、次いで圧延および延伸することを特徴とする高
強度・高弾性率ポリオレフィン材料の連続的製造方法。1) A polyolefin powder is supplied between a pair of endless belts facing each other vertically, and the polyolefin powder is moved while being sandwiched between the endless belts, and a pressure plate provided inside the endless belt and the pressure plate are provided. and an endless belt, the polyolefin powder is compression-molded at a temperature below the melting point of the powder by means of a pressurizing means consisting of a group of mutually connected rotatable rollers, and then rolled and stretched. Continuous manufacturing method for high strength, high modulus polyolefin materials.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP89123348A EP0374785B1 (en) | 1988-12-21 | 1989-12-18 | Continuous production process of high-strength and high-modulus polyolefin material |
US07/451,788 US5091133A (en) | 1988-12-21 | 1989-12-18 | Continuous production process of high-strength and high-modulus polyolefin material |
DE89123348T DE68909382T2 (en) | 1988-12-21 | 1989-12-18 | Continuous process for the production of high-strength and highly elastic polyolefin materials. |
CA002006046A CA2006046C (en) | 1988-12-21 | 1989-12-19 | Continuous production process of high-strength and high-modulus polyolefin material |
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---|---|---|---|
JP63-320401 | 1988-12-21 | ||
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Publications (2)
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JPH02258237A true JPH02258237A (en) | 1990-10-19 |
JPH0753423B2 JPH0753423B2 (en) | 1995-06-07 |
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JP14949289A Expired - Lifetime JPH0753423B2 (en) | 1988-12-21 | 1989-06-14 | Continuous production method of high strength and high modulus polyolefin material |
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JP (1) | JPH0753423B2 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6017480A (en) * | 1996-03-22 | 2000-01-25 | Nippon Oil Co., Ltd. | Process for producing polyolefin materials |
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US6127293A (en) * | 1994-12-16 | 2000-10-03 | Nippon Petrochemicals Co., Ltd. | Laminated bodies and woven and nonwoven fabrics comprising α-olefin polymeric adhesion materials catalyzed with cyclopentadienyl catalyst |
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JP2012514672A (en) * | 2009-01-09 | 2012-06-28 | テイジン・アラミド・ビー.ブイ. | Polyethylene film with high tensile strength and high tensile energy at break |
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-
1989
- 1989-06-14 JP JP14949289A patent/JPH0753423B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0753423B2 (en) | 1995-06-07 |
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