JPH0254774B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プラスチツク長尺体を加圧下で連続
的に引張延伸するための装置、さらに詳しくいえ
ば本発明は、加圧流体を用いて等方的に圧力を加
えながらプラスチツク長尺体を延伸し、その物性
を改善するための装置に関するものである。

従来、合成繊維のようなプラスチツク長尺体に
ついて、これを引張延伸して分子配向を生じさ
せ、機械的強度その他の物性を向上させることは
よく知られており、実用上でも行われていること
であるが、ポリアセタールのようなある種のプラ
スチツクを引張延伸すると、延伸に伴つてボイド
が発生するため、引張強度、曲げ強度、座屈強度
などの物性の改善が十分になされないことがあ
る。

このような延伸に伴うボイドの発生を抑制する
手段の１つとして加圧下に引張延伸する方法が考
えられるが、密閉した系内で回分式に試験材料を
加圧延伸する実験室的な処理においては、試験材
料を外部に取り出す必要がないので比較的容易に
行うことができるとしても、長尺体材料を連続式
に処理しなければならない大量生産的な操作にお
いては、長尺体材料の供給、取出のための開口を
設け、しかも内部に加えられた圧力を保持させな
ければならないという装置上の困難性を伴うの
で、これまで実現されていなかつた。

このような事情の下で、本発明者らは、プラス
チツクを連続的に加圧延伸するための装置を開発
すべく鋭意研究を重ねた結果、加圧流体を満たし
た密閉容器に、長尺体材料は円滑に導入しうる
が、内容の加圧流体は実質的に漏出しないか、若
しくは漏出あるいは少量の流出が認められる形
状、寸法の長尺体材料供給口を設けるとともに、
密閉容器内で延伸され変形した長尺体材料の断面
の形状及び寸法に対応し、それの円滑な通過と加
圧流体の圧力保持が実現しうるように調節可能な
保圧構造とすることによりその目的を達成しうる
ことを見出し、この知見に基づいて本発明をなす
に至つた。

すなわち、本発明は、加圧流体を満たした実質
的に密閉状態の耐圧容器と、それを貫通して連続
的に移動するプラスチツク長尺体に対し引張応力
を付与するための延伸機構とを備えた連続加圧延
伸装置において、該耐圧容器に設けたプラスチツ
ク長尺体の取出口を、そこに通過するプラスチツ
ク長尺体の断面の形状及び寸法に応じ任意に調節
可能な構造としたことを特徴とするプラスチツク
連続加圧延伸装置を提供するものである。

本発明の装置は、耐圧容器と延伸機構を主体と
して構成される。この耐圧容器の本体は所要の処
理圧力に耐えられるものであればどのような材
質、形状のものでもよく、特に制限はないが耐圧
性、耐久性、処理効率等の点で、高強度耐食性金
属で作られた円筒状容器又は角筒状容器を用いる
のが有利である。このような金属の例としては、
ステンレス鋼、クロム鋼、ニツケル鋼、SCM鋼、
鉄鋼などを挙げることができる。

また、この中に満たされる加圧流体は、液体、
気体のいずれでもよく、液体の例としては、水、
シリコーンオイル、鉱油、植物油、グリセリン、
グリース、ポリエチレングリコール、ポリエチレ
ンなどを、気体の例としては、空気、水蒸気、窒
素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素などをそれ
ぞれ挙げることができる。使用に際しては、処理
されるべきプラスチツクに悪影響を与えないもの
を選ぶことが必要なことはいうまでもない。この
加圧流体としては、取扱いの容易さの点で液体を
用いるのが有利である。

該耐圧容器本体には、プラスチツクの供給口と
取出口とが対向面に穿設されており、プラスチツ
クはこれらを通して、引張応力を加えられながら
連続的に移動しうるようになつている。

該供給口の形状は、処理されるべきプラスチツ
ク長尺体の断面形状に対応し、かつその寸法は、
長尺体が円滑に通過しうるが、耐圧容器内の加圧
流体の漏出が実質的に生じないように選ぶのがよ
いが、少量であれば漏出又は流出する形状にする
こともできる。これは使用される流体の粘度、耐
圧容器内の圧力を考慮して、決められるが、実際
には、供給口とそれを通過する長尺体との間に生
じる間〓を0.05〜2.0mmの範囲内で設定すること
によつて行われる。他方、プラスチツク長尺体の
取出口は、供給口の場合と同じく、そこを通過す
る延伸された長尺体の断面の形状、寸法に対応し
たものとするが、長尺体は密閉容器内で延伸さ
れ、元の断面の形状、寸法とは異なつたものとな
つているため、これに適合しうるように任意に調
節可能な構造とすることが必要である。そして、
この調節後の取出口の形状、寸法は、延伸された
長尺体は摩擦抵抗が小さくて円滑に通過するが容
器内部の加圧流体の実質的な漏出を生じないよう
なものとするか、あるいは少量であれば漏出若し
くは流出してもよいような形状、寸法にする。す
なわち長尺体の断面形状に相似し、その周囲より
も約0.01〜2.0mmの間〓だけ広い寸法とする。こ
のように、加圧流体が漏出や流出する場合でもそ
の量が少量であれば、耐圧容器内に導入する流体
の流量を大きくすることにより容易に保圧を行う
ことができる。

本発明装置の耐圧容器には、その適所に加圧流
体導入孔が設けられており、延伸処理中に生じる
圧力低下を補うための加圧流体を補給する。ま
た、この導入孔とともに排出孔を設け、連続的に
加圧流体の導入、排出を行うこともできる。

この加圧流体の導入及び排出は、それぞれ独立
して行うこともできるが、エネルギーの有効利用
の見地から、排出された流体を必要に応じ調圧
弁、コンプレツサーなどを介して必要な圧に調整
したのち、導入孔へ循環させるのが好ましい。ま
た、所望ならば供給口、取出口及びその近傍に、
加圧流体の温度調節手段例えば加熱用ヒーターや
冷却器、あるいは流量制御手段を設けることもで
きる。

その他、圧力調節の補助手段として、耐圧容器
又は流体循環系路に、圧力調節用のコントロール
バルブなどを設けることもできる。

本発明装置においては、プラスチツク長尺体の
延伸を加熱下で行うために、あるいは延伸の際発
生する熱で高められた加圧流体の温度を下げるた
めに、所望に応じ加熱手段や冷却手段を備えるこ
とができる。この加熱手段としては、スチームや
電熱ヒーターによる外部加熱方式や内部挿入した
加熱方式、高周波誘電方式等、従来の延伸装置に
慣用されている任意の手段を用いることができ
る。そして、この加熱手段は、耐圧容器の外側に
設けてもよいし、また加圧流体循環系路の任意の
個所に設けてもよい。あるいは、高分子材料を耐
圧容器に供給する直前に、特別に予熱帯域を設け
て、加熱することもできる。

次に、延伸機構としては、普通の高分子材料長
尺体の延伸に際して慣用されている手段の中から
任意のものを随時選択できるが、通常は、回転比
の異なる供給ロールと引出ロールとの組合せが用
いられる。その他、ベルト方式、キヤタピラー方
式などを用いることもできる。

本発明装置においては、耐圧容器から延伸され
たプラスチツク長尺体が取り出される取出口を該
プラスチツク長尺体の断面の形状及び寸法に応じ
任意に調節可能とした点に特徴を有する。

この取出口の構造には、例えば貫通孔を有する
弾性体ブロツクを、貫通孔、貫通スリツトの軸方
向、軸方向に垂直な方向、あるいは弾性体ブロツ
クの全周囲に圧力を加えたり、除いたりして、貫
通孔の寸法を縮小、拡大する、いわゆるグランド
ボツクス方式、その先端開口部に数個所の割れ目
を設けた先細円筒管の外側にネジ溝を設けそれに
内側にネジ山を設けたかぶせ金具を嵌合し、それ
をネジ込んで開口を調節するいわゆる絞り込み方
式、所要の間〓を形成しうるように嵌合される１
対の部材を緊密に嵌合し、ネジ等により該間〓を
調節するいわゆる可変スリツト方式、所定の形
状、寸法を有する開口部に必要な形状、寸法の開
口を有する部材を嵌挿するいわゆる複合ノズル方
式などがある。

次に添附図面によつて、これらの構造の各例を
説明する。

第１図ａ及びｂは、グランドボツクス方式のそ
れぞれ別の構造例を示す縦断面図、第１図ｃは横
断面図であり、密閉容器本体１の空洞部２は、外
部に向つて段落部３を介して内径が拡大した保圧
体取付部４を形成し、この段落部３に弾性体ブロ
ツク５が当接して嵌入されている。この弾性体ブ
ロツク５には、プラスチツク長尺体を通すための
貫通孔又は貫通スリツト６が穿設されており、第
１図ａでは、この弾性体ブロツク５はスペーサ７
を介してネジ９，９により軸方向に前後に滑動可
能な押込フランジ８により固定されている。そし
て、この押込フランジ８をネジ９，９により内部
へ押し込むように移動させると、スペーサ７を介
して弾性体ブロツク５が圧縮され、貫通孔又は貫
通スリツトの径が縮小するし、反対に押込フラン
ジ８を外部に向つて引き出すように移動させると
弾性体ブロツク５は膨張し、貫通孔又は貫通スリ
ツトの径が拡大する。第１図ｂのように弾性体ブ
ロツク５の貫通孔、貫通スリツトの軸方向に垂直
な方向に外力を加えて調節することもでき、ま
た、第１図ｃのように絞り金具１１を絞りネジ９
によつて絞り弾性体ブロツク５の全周囲に外力を
加えて調節することもできる。

弾性体ブロツク５は単一でもよいし、性質の異
つたあるいは貫通孔、貫通スリツトの径が異つた
弾性体を複数個組合わせてもよい。また、弾性体
ブロツク５の開口部の形状は通過するプラスチツ
クの形状に合わせて任意にできる。この図におけ
る１０は、気密性、液密性により確実にするため
のｏ−リングである。

次に、第２図は、絞り込み方式の例を示す斜面
図であつて、円筒状取出口本体１２の先端部は先
細状に形成され、その先端には所定の幅の割れ目
１３，…が設けられ、弾性体から成るパツキン１
４，…が填め込まれている。また、この先端部の
外面にはテーパー状のネジ溝１５が刻設され、そ
の上に内面に対応するネジ山を有するかぶせ金具
１６が嵌合されている。そして、このかぶせ金具
１６をネジ込むと割れ目１３，…は絞り込まれて
開口は縮小し、逆にこのかぶせ金具１６をゆるめ
るとパツキン１４，…の復元作用により開口は拡
大する。

さらに、第３図ａは可変スリツト方式の１例を
示す斜面図、第３図ｂは別例の横断面図であつ
て、これは溝１８を有する本体１７と、その溝に
緊密な嵌合を行いうる脚部２０を有するフランジ
１９から成る一対の部材間で所要のスリツト２１
を形成させるものである。このスリツト２１は幅
について変化させることはできないが、その厚み
は調節ネジ２２，２２により変えることが可能で
ある。図中の２３，２３は気密性、液密性を高め
るためのｏ−リングである。第３図ｂはスリツト
２１の幅及び厚みを、上下左右に取り付けたフラ
ンジ１９の調節ネジ２２によつて調節できるよう
にしたものである。

次に第４図ａ，ｂは複合ノズル方式の例を示す
断面図であつて、第４図ａは外側嵌合型、第４図
ｂは内側嵌合型の例である。すなわち、このもの
は、密閉容器に取り付けられたノズル本体２４の
先端部にテーパーを設け、このテーパーに適合す
る内面又は外面を有する補助ノズル２５を嵌合す
ることによつて所望の形状、寸法の開口を得るも
のである。

また、この補助ノズル２５を適宜交換して、必
要な取出口の形状、寸法とすることもできる。

本発明装置の取出口の構造は、前記した方式に
限定されるものではなく、プラスチツク長尺体の
断面の形状及び寸法に応じ、調節可能なものであ
ればどのようなものであつてもよい。

次に、第５図は、前記した構造の取出口を備え
た本発明装置の１例を示す断面説明図であつて、
プラスチツク長尺体Ａは、繰出ローラ２６から供
給ローラ２７，２７を径て加圧延伸装置Ｂへ供給
される。このプラスチツク長尺体の供給は複数本
で行うこともできる。この延伸装置は供給口２８
を有する保圧部材２９と取出口３０を有する保圧
部材３１を両端に備え、かつ供給口側に流体導入
口３２を、また取出口側に流体排出口３３をそれ
ぞれ設けた円筒状容器３４から構成され、この中
には加圧流体Ｃが充てんされている。長尺体Ａ
は、この加圧延伸装置Ｂ中を通過する間に、加圧
流体Ｃにより所要の圧力で加圧され、かつ円筒状
容器３４の外側に配置されたヒーター３５，３５
により加圧流体Ｃを介して加熱されながら延伸処
理されたのち、取り出され、引取ローラ３６，３
６を経て巻取ローラ３７に巻き取られる。前記の
保圧部材２９に設けられた供給口２８は、あらか
じめ長尺体Ａは円滑に通すが、容器内の圧力低下
をもたらさないようなシール又は緊密な構造に形
成されている。他方、保圧部材３１に設けられた
取出口３０は、加圧延伸装置Ｂ内で延伸された長
尺体Ａの断面に応じ形状、寸法が調節され、長尺
体Ａは円滑に通すが容器内の圧力低下をもたらさ
ないようになつている。

この例においては、供給口２８をあらかじめ定
められた形状、寸法のものとしたが、所望ならば
取出口３０と同様に調節可能なものとすることも
できる。なお、第５図に示した装置を目的によつ
ては適宜組み合わせることもできる。

本発明装置により処理しうるプラスチツクの例
としては、ポリオキシメチレン、ポリエチレンテ
レフタレート、ナイロン６、ナイロン66、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエ
チレンなどの結晶性プラスチツクや、ポリパラフ
エニレンテレフタルアミド、ポリパラフエニレン
ベンズビスチアゾール等の芳香族のポリアミド及
びイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリ
ロニトリルなどの非晶性プラスチツクを挙げるこ
とができるが、これらに制限されるものではな
い。また、これらの高分子材料の形状としては、
例えばフイラメント、フイルム、テープ、シー
ト、長尺板、チユーブ、丸棒、角棒、異形断面長
尺体などを挙げることができる。

本発明装置は、プラスチツク長尺体を加圧下で
連続的に延伸することをはじめて可能にした実用
的な装置であり、これによると高分子材料に等方
的な圧力をかけながら延伸することができる上
に、延伸の際発生する熱を速やかに除去すること
ができ、また必要に応じ加圧流体を介してプラス
チツクを均一に加熱しうるという利点がある。

したがつて、本発明装置は、プラスチツク長尺
体を連続的に加圧延伸し、その物性を改善する方
法を工業的に実施するのに好適なものである。

本発明装置は、必要に応じて圧延ロール、熱処
理装置等の既存の延伸装置に付随する装置と任意
に組み合わせることができる。また、その一端を
固定して回分的な操作に用いることもできるし、
延伸のみでなく、加圧下の熱処理による物性の改
善や、物質の反応にも用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及びｂは本発明装置におけるグランド
ボツクス方式のそれぞれ別の例を示す縦断面図、
第１図ｃは別の例の横断面図、第２図は絞り込み
方式の例を示す斜面図、第３図ａは可変スリツト
方式の１例を示す斜面図、第３図ｂは同じ方式の
別例を示す横断面図、第４図ａ及びｂは複合ノズ
ル方式のそれぞれ別の例を示す縦断面図、第５図
は本発明装置全体の構造を示す断面説明図であ
る。 図中符号は以下のものを示す。１……密閉容器
本体、２……空洞部、５……弾性体ブロツク、６
……貫通孔、８……押込フランジ、１１……絞り
金具、１２……取出口本体、１４……パツキン、
１６……かぶせ金具、１９……フランジ、２１…
…スリツト、２２……調節ネジ、２４……ノズル
本体、２５……補助ノズル、２７……供給ロー
ラ、２９，３１……保圧部材、３６，３６……引
取ローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加圧流体を満たした実質的に密閉状態の耐圧
   容器と、それを貫通して連続的に移動するプラス
   チツク長尺体に対し引張応力を付与するための延
   伸機構とを備えた連続加圧延伸装置において、該
   耐圧容器に設けたプラスチツク長尺体の取出口
   を、そこを通過するプラスチツク長尺体の断面の
   形状及び寸法に応じ任意に調節可能な構造とした
   ことを特徴とするプラスチツク連続加圧延伸装
   置。