JPH027821B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は配向半結晶質ポリマーシートの製造
方法に関し、特に固相の実質的に非配向半結晶質
熱可塑性ポリマーのプレフオームから二軸配向熱
可塑性ポリマー導管あるいはそれからシートを製
造する方法に関する。 （従来技術） 導管は、直径方向に発散し、また収斂する壁お
よびオリフイス区域を有する環状オリフイスを含
む装置内でポリマーの固態液圧押出しによつて製
作される。ポリマーは環状オリフイスによつて円
周方向および軸方向に実質的に同時に伸長され
る。 半結晶質熱可塑性ポリマーの物理的および機械
的性質がそれらの構造を配向さえることによつて
改良され得ることは周知である。引抜き、吹込み
成形、射出成形等のようなポリマー加工方法が配
向構造を有する熱可塑性ポリマーの物品を製作す
るために使用されてきた。 近年になつて広範な研究が固態で熱可塑性ポリ
マーを変形する方法に向けられてきた。これらの
方法では、ポリマーは所望の一軸または二軸分子
配向を得るために機械的に変形させられる。ポリ
マーはポリマーのガラス転移温度から結晶融解温
度の直下の温度までの範囲内の温度で引抜かれ、
伸長され、または加工され得る。立体規則性ポリ
プロピレンの場合には、ポリマーは０℃（32〓）
程度の低い温度で加工され得る。優勢的に一方配
向を通常有する、ストリツプ、チユーブ、ロツ
ド、シエープのような製品がこのような加工方法
で製作されてきた。ポリマーを加工するために使
用される押出し方法および装置は金属工業で使用
されるものに類似している。軸方向伸長率が高く
円周方向伸長率が低い短い管状物品、例えば散弾
銃薬莢が固態押出しによつて製造されてきた。 ポリマーを加工する一方法は、“カートリツジ
ケーシング等に用いるチユービングを製造する方
法”と題する米国特許第3205290号にロバート・
Ａ・コヴイントン・ジユニアらによつて記載され
ている。この方法では、融解ポリマー、例えばポ
リエチレンまたはポリプロピレンが厚壁の管状プ
レフオームまたはビレツトに成形される。このビ
レツトは二工程法によつて、閉じた一端を有し、
短い、厚壁の管状物品に加工される。はじめに、
ビレツトはソリツドマンドレル上へ押圧されて平
均約40〜50％円周方向に伸長させられる。円周方
向伸長とは、ビレツトの中間円周における膨張を
指す。ソリツドマンドレル上の膨張ビレツトは次
に引抜きダイを通して押圧され、それによつて、
上記円周方向伸長を一定に維持しながら軸方向に
も伸長される。350％程度の軸方向伸長も可能で
あり、その結果として優勢的に軸方向配向が得ら
れる。 上記コヴイントンらの方法では、100％の円周
方向膨張すら許されない。このような大きな円周
方向膨張を行なおうとすると、ビレツトはそれら
をマンドレル上へ押圧する段階で座屈または崩壊
するであろう。もし100％以上の大きい円周方向
変形をコヴイントンらの方法によつてなしえた場
合には、ビレツトはマンドレル上で引抜かれるこ
とになるから変形は本質上引張りである。ビレツ
トをマンドレル上で引抜くことはポリマー構造の
非均一変形を引起こすであろう。 “プラスチツク管状部材を製造する方法および
装置”と題するＲ・Ａ・コヴイントンらの米国特
許第3198866号は、管状部材を製造するための連
続方法に向けられている。この方法では、60〜85
％の結晶性を有する熱可塑性ポリマー、ポリエチ
レンの厚壁のボア付スラグがラム圧力によつてマ
ンドレル上へ押圧される。 この特許はポリマーの分子構造が縦・横方向に
配向されると主張している。しかしながら、この
コヴイントンらの装置はスラグの外経の顕著な増
大を防止するように設計されている。すなわち、
ポリマーは円周方向には膨張されず、従つてスラ
グの外径より大きい外径を有する導管は形成され
ない。スラグは長さが増大されかつ壁厚が減少さ
れるが、外径は増大されない。従つて、ポリマー
は縦方向には高度に配向されるが円周方向には高
度に配向されない。中間円周方向伸長が僅かであ
るから円周方向の平均性質の改良は、あつたとし
ても僅かである。 配向散弾銃薬莢を製造するために使用される別
の方法は、“配向プラスチツクシヨツトシエルを
製造する方法”と題する米国特許第3929960号に
ドナルド・アーガート・フインドレイらによつて
記載されている。この方法は、１平方cmあたり約
1400〜2100Kg（１平方インチあたり20000〜30000
ポンド）の軸方向引張り強さおよび１平方cmあた
り約387〜600Kgの力（１平方インチあたり5500〜
8500ポンド）の円周方向引張り強さを有する配向
ポリオレフイン散弾銃薬莢を作ることに向けられ
ている。2.54cm（１インチ）の長さおよび1.06cm
（0.42インチ）の壁厚を有するポリオレフイン素
材が27℃〜115℃（80〓〜240〓）の温度に加熱さ
れてソリツド可動マンドレル上に置かれる。素材
はダイ空洞内へ移動させられる。ラムが後方押出
しにおいて素材をマンドレル上へ押圧して素材の
壁厚を減少させる。素材の外径の膨張は、あつた
としてもごく僅かである。 フインドレイらによるこの方法は、ポリマーの
円周方向膨張を制限する。従つてポリマー構造の
円周方向変形を制限する。軸方向伸長率が高いか
ら、分子構造は軸方向に高度に配向される。球状
結晶集合体から構成されたこの構造は、軸方向に
は高度に伸長されるが円周方向にはごく僅かしか
伸長されない。従つて、この構造は小板状または
ウエーフア状の、半径方向に圧縮された球状結晶
集合体から構成されず、また円周方向性質も顕著
に改良されない。 フインドレイらの間接押出し方法は、素材の外
径の膨張を25％以下に制限し、これは後述される
本発明の方法で達成される最低円周方向膨張より
かなり低い。 “冷間押出法”と題する米国特許第3714320号
においてロバート・シヨウが述べているように、
ポリマー、特に立体規則性ポリプロピレンは結晶
融解温度より低い温度で圧延、鍛造、スエージン
グおよびピーニングのような各種の方法によつて
加工することができる。シヨウは、大きい変形中
に過度の熱が発生され、それによりポリマーの温
度をその融解温度まで増大するから、ポリマーの
冷間押出しの応用には制限があると教示してい
る。シヨウは、ポリマーを０℃（32〓）程度の低
い温度に冷却することによつてポリマー押出しの
問題を克服しようと試みている。必要ならば、押
出し装置もまた低温度に冷却してもよい。前方押
出しは、ロツド状成形物を概ね減縮された横断面
積を有する種々の横断面形状のロツド状押出し物
に変換する。シヨウが押出しにより円周方向に伸
長されたパイプおよび導管を作ることを意図して
いないことは明白である。すなわち、シヨウは、
チユーブまたはパイプはいわゆるマンネスマン法
に類似した既知の方法で成形され得ることを教示
しており、マンネスマン法ではマンドレルがチユ
ーブの内側に置かれ、圧下力またはつち打力が外
表面に加えられる。後方押出しはカツプ状成形物
を製造するために使用され得る。 シヨウの教示は、熱可塑性ポリマーをその１平
方cmあたり4.64Kg（１平方インチあたり66ポン
ド）の力の熱変形温度とその結晶融解温度との間
のある温度まで加熱して該ポリマーを円周方向お
よび軸方向に実質的に同時に伸長するダイ構造体
を介して押出しする押出し法とは全く異なる。 ポリマーを低温度に冷却しなければならないと
教示するシヨウの方法の、押出しへの制限された
応用においては、冷却ポリマーを高配向ポリマー
から構成されたチユーブとして押出すために、ポ
リマーを温間押出しするのに必要な圧力の10倍程
度という過度に高い圧力を必要とすることにな
る。比較的強い材料に加えられる過度に高い圧力
の使用は、固着すべり、高ひずみ率、高エネルギ
ー押出し、およびポリマーが融解し得るような高
温度の間欠的発生を引起こすことになる。ポリマ
ーが融解すると、ポリマーの結晶性および配向が
悪影響を受け、製品は損傷されて使用できなくな
る。 従つて、シヨウの方法に従つて加工されたポリ
マーは、円周方向および軸方向に配向されかつ改
良円周方向性質を有し、半径方向に圧縮された球
状結晶集合体から構成された小板またはウエーフ
ア状の構造を持つことができない、と考えられ
る。 伸長したチユーブを製造するためにつち打ちま
たは圧下圧力がチユーブまたはマンドレルの表面
に局部的に加えられるマンネスマン法の使用は均
一に変形した球状結晶集合体を生じないであろ
う。その理由は、大きい局部的せん断勾配がポリ
マー中に誘起され、その結果として球晶の非均一
変形を生ずるからである。非均一変形の結果とし
て球状結晶集合体が損傷され、ミクロボイドが形
成され、かつ存在するミクロボイドが拡大され
る。そのように加工されたポリマーの密度は原ビ
レツトの密度より小さくなる。この非均一変形は
またポリマーの低温引張り衝撃強さおよび密度関
連性質に悪影響を及ぼすであろう。 高圧ホース、チユーブおよびパイプのような長
い、厚壁の高強度管状ポリマー製品が繊維強化プ
ラスチツクの可塑化押出しによつて製造され、中
圧チユーブが可塑化押出し法によつて製造されて
きた。 154.2（60インチ）程度の大きい直径および5.08
cm（２インチ）以上の壁厚を有する中圧熱可塑性
パイプを製造するための一方法が、“押出しパイ
プを冷却するための可撓性シリンダ”と題するガ
イ・キヤロウの米国特許第3907961号に記載され
ている。このパイプはねじ押出しまたは衝撃押出
しによつて作ることができる。いずれの場合に
も、熱可塑性ポリマーは融解状態まで加熱され、
円錐形通路を通して可撓性マンドレル上へ押出さ
れる。パイプの表面を凝固状態まで冷却するため
に冷却媒質が与えられる。ポリマーは融解状態で
押出され、得られたパイプは非配向構造を有す
る。 高圧パイプを製造する一方法がロイド・Ａ・ゲ
ツトラーらの米国特許第4056591号に記載されて
おり、これは融解または可塑化押出しによつて製
造される繊維強化製品中の不連続繊維の配向を制
御する方法に向けられている。繊維充填マトリツ
クスは一般に一定のチヤンネルを有するる発散ダ
イを通して押出される。ダイの壁は軽度にテーパ
ーし、その結果ダイの出口の面積がダイ字の入口
の面積より大きくなつている。フープ方向の繊維
の配向量はチヤンネルの入口から出口までのチヤ
ンネルの面積膨張に直接に関係づけられる。製造
される製品は円周方向性質を改良するために円周
方向に配向された繊維を含有する強化ホースであ
る。繊維は配向され得るが、ポリマーは融解状態
で加工されるから配向されない。 ポリマーに添加された繊維は円周方向に配向さ
れ得るとしても、繊維強化ポリマーは融解状態で
加工されるから、この構造は、円周方向および軸
方向に高度に配向され、半径方向に圧縮された球
状結晶集合体で小板状またはウエーフア状に構成
された構造とはなり得ない。 ソフトドリンク産業で使用されるボトルのよう
な二軸配向容器は融解押出し−引張り法または射
出成形−吹込み膨張法によつて作られる。 良好な透明度および強度を有する二軸配向中空
物品をポリプロピレンから作る一方法は、“合成
樹脂中空物品を成形する方法”と題するフミオ・
イリコらの米国特許第3923943号に記載されてい
る。この方法において、最初の工程は射出成形に
よるパリソンの製造である。このパリソンは、圧
縮力によつて膨張させられるのとは反対に、引張
りによつて膨張させられるから、構造は非均一に
変形されかつミクロボイドを形成しやすく、これ
によりポリマーの密度が典型的には約0.5％減少
する。 二軸配向容器を製造するために使用される第２
の方法は“二軸配向中空物品を成形する方法”と
題する米国特許第3896200号にフレツド・Ｅ・ウ
イリーらによつて記載されている。それによれ
ば、パリソンは一定張力に保持され、半径方向に
膨張させられて空洞を形成する前またはその時に
軸方向に引張られる。 清澄性を有する容器を製造するためのさらに別
の方法は、“透明で密封可能なパリソンのための
ポリエステルチユーブ押出しにおける制御空気”
と題するラリー・Ｂ・モゲルの米国特許第
4002709号に記載されている。この方法ではポリ
エステル、たとえばポリエチレンテレフタレート
が透明な厚壁チユービングとして融解押出しさ
れ、次にこのチユービングは加熱され吹出されて
容器に成形される。ポリエステルはチユービング
の清澄性によつて明示されるように無定形状態に
ある。 上記方法において容器はポリマーを典型的には
250％以上引張ることによつて製造される。この
ような大きい引張り変形は構造の非均一変形を引
起こし、それにより球状結晶集合体を損傷し、ミ
クロボイドの形成および中に既に存在するミクロ
ボイドの拡大を引起こす。ポリマーの密度は減少
されかつ応力白化および低温脆性のようなミクロ
構造敏感性特性が解消されない。 （発明によつて解決しようとする課題） 本質的に圧縮性であり、それにより非均一変形
およびそれに関連する欠陥の問題が抑制され、こ
のような欠陥が実質的に存在しない、高度に配向
された球状結晶集合体構造を形成することができ
るような変形方法を提供することが望まれる。 本質的に熱可塑性ポリマーからなる管状製品を
製造する上述の先行技術方法は、ポリマーを圧縮
型変形において円周方向に少なくとも100％膨張
させることは不可能である。ホースまたは細長い
管状製品を製造するための先行技術方法は、融解
または可塑化押出し法に向けられており、その結
果として非配向製品を生成する。大直径容器を製
造するための先行技術方法は、ポリマーを円周方
向に少なくとも100％膨張させる伸長あるいは引
張り法に向けられている。伸長あるいは引張りは
ポリマー構造中の球状結晶集合体の非均一変形を
引起こす。結晶は破壊されかつ傾かせられる。ミ
クロボイド、ミクロフイブリルそして結局はフイ
ブリルが形成される。ポリマー中に既に存在する
ミクロボイドのような欠陥は拡大される。得られ
る製品は円周方向に高度に配向されるが、構造中
に形成された欠陥を有する。このように、上述し
た先行技術方法はいずれも、円周方向には少なく
とも100％膨張させられかつ軸方向には少なくと
も50％膨張させられ、結晶質熱可塑性ポリマーか
ら本質的に導管を製造する方法であつて、該導管
が円周方向および軸方向に配向され、かつ分離し
た小板状またはウエーフア状の、半径方向に圧縮
された球状結晶集合体から本質的になる構造を有
すること、ミクロボイドのようなプロセス誘起欠
陥がないこと、先行技術方法によつて導管に加工
された同一ポリマーと同一またはこれより高い密
度を有すること、改良された円周方向引張り衝撃
強さを有しその後の引張りに際してはミクロ構造
損傷を受難いこと、というような特徴をもつ導管
を製造することはできない。 上記先行技術の参照例では、導管の独特な組織
および性質を保持するシートを導管から製造する
ことも、また導管またはシートのミクロ構造およ
び性質をその少なくとも一部分に保持する製造物
品を導管またはシートから作ることもできない。 上記先行技術の参照例ではまた、充填材を含有
しかつ後述する独特の配向ミクロ構造および性質
から構成されたマトリツクスを有する導管、シー
トまたは製造物品を、実質的に非配向の半結晶質
熱可塑性ポリマーから製造することはできない。 この発明の目的は上記従来技術の欠点を除き、
少なくとも0.079cm（1/32インチ）の実質的に均
一な厚さを有するシートであつて本質的に配向半
結晶質熱可塑性ポリマーから成り、該配向半結晶
質熱可塑性ポリマーは非配向ポリマーの密度に少
なくとも等しい密度を持ち、かつ、融解加工中に
形成されたもの以外のミクロボイドおよびミクロ
フイブリルを実質的に持たず、かつ、シートの平
面に対してそれを横切る方向に圧縮されかつ平面
配向されている、圧縮されかつ不連続な小板状球
状結晶集合体から構成されたミクロ構造を持つこ
とで特徴づけられており、該シートはまた、該シ
ートの平面でテストしたとき、24℃（75〓）にお
ける引張り衝撃強さおよび極限引張り強さが同一
ポリマーによる非配向状態のシートのそれのそれ
ぞれ少なくとも５倍および１ 3/4倍であり、−45
℃（−57〓）における引張り衝撃強さが24℃（75
〓）における引張り衝撃強さの20％以上であり、
引張り衝撃強さ対極限引張り強さの比が通常の二
軸配向熱可塑性ポリマーシートで決定される該比
より少なくとも50％大きいことを特徴とする前記
シートを製造するする方法である。 （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明によるシー
ト製造方法は、固相の実質的に非配向半結晶質熱
可塑性ポリマーのプレフオームの表面を液圧流体
で潤滑しながら該液圧流体で該プレフオームを押
出しゾーンを通して圧縮的に押出し、該プレフオ
ームを円周方向には少なくとも100％、軸方向に
は少なくとも50％実質的に同時に膨張かつ伸長さ
せて導管状に形成する工程、および該導管を切り
展開して前記シートに形成する工程とを含むこと
を特徴とする。 （実施例） この発明は、60重量％までの添加物を含有し得
る実施的に非配向の半結晶質熱可塑性ポリマーの
固態変形加工によつて製造される配向結晶質熱可
塑性ポリマー製品に向けられている。最終製品は
導管、シートまたは導管あるいはシートを固態変
形加工することによつて作られた製造物品であり
得る。最終製品の少なくとも一部分は、製品の平
面に対して横方向に圧縮されかつ製品の平面内で
二軸配向された球状結晶集合体から構成されたミ
クロ構造を持つことを特徴としている。製品は加
工誘発ミクロボイドおよびミクロフイブリルを実
質的に含まない。上記製品はまたその少なくとも
一部分が周囲および低温度において引張り衝撃強
さと極限引張り強さとの間の改良された組合わせ
を持つことを特徴としている。すなわち極限引張
り強さに対する引張り強さの比（TIS／UTS）
は、通常の固態変形加工、たとえば吹込み成形に
より同一引張り強さレベルに二軸配向された同一
ポリマー組成物に対して決定された上記比より少
なくとも50％大きい。製品の少なくとも一部分の
引張り衝撃強さは製品の素材である非配向ポリマ
ー材のそれより少なくとも５倍大きくかつ極限引
張り強さは該ポリマーのものより少なくとも１
３／４倍大きい。製品は非配向ポリマーと少なくと
も同一の密度を保持しかつ同一ポリマー組成物か
ら吹込み成形のような通常の固態引張り加工で作
られた製品より浸透性が低い。 上記製品は、１平方cmあたり4.64Kgの力の熱変
形温度すなわち最高使用温度と、熱可塑性ポリマ
ーの結晶融解温度より８℃低い温度との間の温度
で、固態の実質的に非配向半結晶質熱可塑性ポリ
マープレフオームを押出しゾーンを通して液圧流
体で最初に押出すことによつて作られ、その間に
プレフオームを円周方向に少なくとも100％、軸
方向に少亦なくとも50％実質的に同時に膨張させ
る。得られた製品または中間管状あるいは導管形
製品は、2.54cmと152.0cm間の外径を有する導管
においては外径の約0.5〜6.5％であり、実際の厚
さが0.079cmよりも大きく、実質的に均一な壁厚
を有し、非配向ポリマーの密度に少なくとも等し
い密度および加工中に誘発されるミクロボイドお
よびミクロフイブリルを実質的に含まずかつ導管
の平面内で配向され、半径方向に圧縮された、分
離小板状の球状結晶集合体からなるミクロ構造を
持つことを特徴とする少なくとも１つの配向結晶
質熱可塑性ポリマーからなり、導管の円周方向引
張り衝撃強さが−45℃においては24℃のそれの20
％以上であり、また該円周方向の引張り衝撃強さ
が同一のポリマーから製造した非配向状態の導管
のそれに較べて24℃では少なくとも５倍であり、
円周方向の極限引張り強さが前記対応導管の少な
くとも１ 3/4倍である。 配向半結晶質熱可塑性導管は約60重量％までの
充填材料を含有し得る。実質的な充填材料を含有
する熱可塑性材料を配向させることは、不可能で
はないにしても、過去において非常に困難であつ
た。しかしながら、熱可塑性ポリマーが充填材を
含有し、本発明に従つて押出される場合には、熱
可塑性ポリマーは上述したように首尾よく配向さ
せることができ、かつミクロボイドおよびミクロ
フイブリルを実質的に含まずかつ導管の平面内で
配向され、分離した小板状球状結晶集合体を熱可
塑性ポリマー内に有する、従来の製品とは異なる
構造を有することが見出される。 本発明の管状または導管製品が作られた後製品
は導管または構造材料等として使用できるが、そ
れらを分割して固態で熱平坦化し、シート製品と
することも多い。平坦化に使用される熱の量は配
向熱可塑性ポリマーの性質またはミクロ構造に影
響を及ぼすには不十分であり、従つてシート製品
は導管と同一の優れた性質を有する。 シート製品はそのままで構造または類似目的あ
るいは他の用途に使用され得るが、多くの場合
に、たとえば、固態変形製品のような最終製品を
形成するための素材として使用される。多くの固
態成形製品はいわゆる引張り成形製品であり、熱
可塑性ポリマーを固態で変形させるために熱可塑
性ポリマーが十分な熱と圧力の下でダイ内で成形
される。最終の固態引張り成形製品の性質は主と
して変形の程度に依存することになる。しかしな
がら、本発明の配向シート素材から作られた固態
引張り成形製品は非配向熱可塑性ポリマーで作ら
れた類似製品の性質と比較して優れた性質を有す
ることが見出された。たとえば、本発明の配向熱
可塑性ポリマーシート素材から作られた引張り成
形製品はより均一な横断面を有する。配向熱可塑
性ポリマーの優れた性質は熱可塑性ポリマーが認
め得るほど“ネツキングダウン”することを防止
し、従つて得られた製品は他の場合よりもはるか
に均一に剛性でありかつ強い。引張り成形製品の
実際の性質は製品の任意の与えられた部分に加え
られる加工または変形の量に依存して製品中の
所々で変わり得る。実質的に加工されない製品上
のフランジは原配向素材と同一の優れた特性を持
つことになる。ある製品においてはフランジは重
要な構造強度および靭性を与えるから、これは非
常に重要である。冷蔵庫の冷凍器ドアライナー、
冷凍器食品容器、平なべまたは搬送ボツクスの端
縁のまわりのリツプまたはフランジはこの型の製
品の代表的なものである。同様に大体50％以下膨
張させられた製品の部分は原配向素材と本質的に
同一の特性を持つことになる。かくして浅い絞り
加工または成形された物品の性質は非常に優れて
いる。約50％膨張を超えると熱可塑性ポリマーの
特性は変形が続行するに従つて球状結晶集合体が
漸次に破壊されかつ平面配向が増大するため漸次
に変化する。初めに、変形の増大は少なくとも同
一の引張り衝撃特性を保持しながら極限引張り強
さを増大するが、高い伸びにおいて特性は低下し
始める。従つて、この発明の配向素材から作られ
た製品は、同一組成の、充填されたまたは充填さ
れていない、非配向熱可塑性ポリマーから作られ
た製品に比較して、非常に優れた性質を有する非
常に重要な部分を通常持つことになる。 本発明の詳細な説明において、製品は配向結晶
質熱可塑性ポリマーから本質的になる厚壁のシー
ムレス導管（導管は長さが不定の円筒形部材であ
り、チユーブ、パイプ等のような形態を含む）と
して述べられる。導管は約2.54cm（１インチ）と
152.0cm（60インチ）との間の外径を持ち得るが、
好適な範囲は約５cm（２インチ）〜63.5cm（24イ
ンチ）であり、最も好適な範囲は約20cm（８イン
チ）〜41cm（16インチ）である。壁の厚さは端か
ら端まで半径方向および円周方向に実質的に均一
であり、プラスまたはマイナス10％以上、好適に
はプラスまたはマイナス５％以上、最も好適には
プラスまたはマイナス2.5％以上変化しない。壁
の厚さは外径の約0.5％〜約6.25％、好適には約
1.0〜3.0％、最も好適には約1.0〜2.0％である。 しかしながら、2.54〜7.62cm（１〜３インチ）
の外径を有する導管においては、壁の厚さは少な
くとも0.079cm（1/32インチ）である。導管は約
7.6cm（３インチ）程度の短いものであることも、
また商業上実際的な長いものであることもあり、
機械制限によつて変動するが、30cm（12インチ）
と244cm（96インチ）間にある導管を作ることが
好適である。導管は寸法的に安定でありかつ通常
の方法により同一の実質的に非配向半結晶質熱可
塑性ポリマーから作られた類似導管と比較して、
24℃（75〓）において、少なくとも１ 3/4倍の円
周方向極限引張り強さおよび５倍以上の円周方向
引張り衝撃強さを有する。導管は−45℃（−50
〓）において、室温における引張り衝撃強さの少
なくとも20％を保持する。 導管は分離し、かつ小板またはウエーフア状で
あり、かつ概ね多角形状を有する球状結晶集合体
構造から構成されている。集合体は半径方向に圧
縮されかつ円周方向および軸方向に伸長されかつ
平面配向されている。すなわち、導管壁の平面内
で配向されている。この構造は、球状結晶集合体
間の境界内および球状結晶集合体中にプレス誘発
ミクロボイドおよびミクロフイブリルを実質的に
含まない。 この発明で使用され得る出発熱可塑性ポリマー
は、少なくとも45％の結晶化度、示差熱分析によ
つて観察される比較的に鋭い結晶融解点を有しか
つ球状結晶集合体の形態で固化する長鎖分子を含
む構造を有する、実質的に非配向の半結晶質また
は結晶質ホモポリマーまたはコポリマーである。
ポリマーは熱または応力によつて軟化および成形
することができかつ引張り強さおよび引張り衝撃
強さのような性質の主改良によつて示されるよう
に、ガラス転移温度と結晶融解温度間の温度を絞
るおよび引張ることによつて分子配向させること
ができる。ポリマーは10⁴と10⁶間の分子量を持つ
ことができる。このような熱可塑性ポリマーは配
向可能なポリオレフイン、たとえばアイソタクチ
ツクポリプロピレン、高密度ポリエチレン；ポリ
アミド、たとえばナイロン6.6；ポリアセタール、
たとえばポリオキシメチレン；ポリエステル、た
とえばポリブチレンテレフタレート；およびポリ
カーボネートを含む。 一例にすぎないが、本発明の方法で加工したポ
リマー（この場合にはアイソタクチツクポリプロ
ピレンである）の典型的構造、および出発ポリマ
ープレフオームの構造は第１図に模式的に示され
ている。図示のような第１Ａ図のテストクーポン
Ａと第１Ｂ図のテストクーポンA′はプレフオー
ムＸと導管Ｙからそれぞれ切取つたものである。
外表面Ｂ，B′、および横表面Ｃ，C′およびＤ，
D′は研磨およびエツチングし、光学顕微鏡によ
つて100Xの倍率で検査した。各表面は0.6μのダ
イヤモンドダストを含有する第１のペーストと
0.3μの酸化アルミニウム粒子を含有する第２の水
性ペーストとを使用する二段シーケンスで研磨し
た。表面はペースト残留物を注意深く拭き取り、
次いで等量のベンゼンとキシレンとクロロホルム
を含み約80℃（175〓）の温度に加熱した溶液中
でエツチングした。クーポンＡの表面をエツチン
グするには３〜４分を要し、クーポンA′の表面
をエツチングするのには５〜６分を要した。クー
ポンＡの表面Ｂ，Ｃ，Ｄは図示のように実質的に
非配向の球状結晶集合体で構成されていることが
見出された。この結晶集合体は核から半径方向に
成長し、球晶と呼ばれるものであることが概ね認
められた。球状結晶集合体は研磨面上には概ね多
角形形状として現れる。ポリマーの構造は本質上
優先的に結晶質であるが、非結晶質または無定形
構造の小区域がその成長中に球晶中および球晶間
に捕捉される。 表面B′は形状が概ね多角形の、分離した小板
である球状結晶集合体で構成された構造を示して
いる。表面C′，D′は集合体が半径方向に圧縮され
て円周方向および軸方向に伸長されかつ導管壁の
平面内で配向された、すなわち、円周方向および
軸方向に配向された比較的薄い層になつているこ
とを示している。ミクロボイドまたは存在ミクロ
ボイドの拡大の形跡は導管に認められなかつた。 導管Ｙの材料クーポンが導管の平面に垂直な２
つの横表面において鋭いナイフの刃でノツチが付
けられた。このの材料を次いで円周方向及び軸方
向に引裂いた。引裂き面の100倍の顕微鏡検査は、
オーバラツプ形状に配列された半径方向圧縮小板
またはウエーフア状球状結晶集合体に見えるもの
を示した。 第１図に示すように、ａ−ａ線に沿つて導管Ｙ
にスリツトを切り、シート製品Ｅを形成した。ス
リツトを切つた導管を約129℃（265〓）で５分間
圧力を加えて熱平坦化を行なつた。 テストクーポンＦをシートから切取り、上述し
たように研磨し、エツチングして検査を行なつ
た。このミクロ構造は、導管のミクロ構造と同一
であるように見えた。 第９図の冷凍器食品容器の厚壁フランジ区域お
よび第１０図の冷蔵庫冷凍器ドアライナーからそ
れぞれ切取つたクーポンＫおよびＨは、第１Ｂ図
のクーポンB′に見られるように、液圧押出し導
管およびこれから作つたシートに見られるものに
類似した。半径方向に圧縮された、分離した小板
状球状結晶集合体からなるミクロ構造を有する。 本発明の方法で、形成した構造と比較するため
に、同一樹脂バツチのポリプロピレンが従来の方
法で圧縮成形し、149℃（300〓）の温度下１平方
cmあたり2.8Kg（１平方インチあたり40ポンド）
の空気圧で熱成形して、二軸方向に引張り加工し
た比較試料を作つた。前述した手順による顕微鏡
検査の結果、従来の圧縮成形技術によれば、70％
の二軸伸長の場合実質的な球晶損傷が生じ、100
％の二軸伸長の場合最初の分離球晶構造パターン
が実質的に破壊されることを示した。シートから
のテストクーポンを、横表面にノツチを付けて引
裂いた。引裂いた表面の100倍の顕微鏡検査は、
オーバラツプする球状結晶集合体構造が存在しな
いことを示した。 導管からクーポンＧを切取つた。このクーポン
を油浴中に置き、拘束圧力を加えることなく165
℃（330〓）の温度まで加熱して、15分間保持し
た。このセクシヨンは、その導管の製造に使用し
たプレフオームから切取つた場合に持つたであろ
う形状、大きさおよび構造の約85％まで復帰し
た。球状結晶集合体構造のこの実質的に完全な回
復は、ポリマーを伸長するために使用された圧縮
力により球状結晶集合体構造中に誘発されたひず
みが均等に分布されていたことを示す。その結果
として、ポリマーはそのメモリおよび密度を保持
していた。ミクロボイドの形成おおよび存在ミク
ロボイドの拡大は解消されていた。この集合体が
半径方向に圧縮されかつ円周方向および軸方向に
伸長されている独特な球状結晶集合体構造が、円
周方向の引張り衝撃強さの増大、通常ではない低
温下の引張り衝撃強さ、ASTM D1822 Ｓ型試
験片によつて決定される極限引張り強さ（TISと
称す）に対する引張り衝撃強さ（UTSと称す）
の比、および導管内のポリマーの密度および低減
された浸透性の保持に応答性を持つことが推理さ
れる。上記比は、吹込み成形、幅出し成形等のよ
うな、従来の固態変形によつて同一加工の極限引
張り強さレベルに二軸配向された同一組成の熱可
塑性ポリマーで決定される比よりも少なくとも50
％は大きい。 本発明の導管は固態液圧押出し法によつて製造
されるが、この方法において、ポリマーは、
ASTM D648によつて決定される該ポリマーの
１平方cmあたり4.64Kg（１平方インチあたり66ポ
ンド）の力での熱変形温度と、該ポリマーの結晶
融解温度より約８℃（14〓）下の温度との間の温
度に加熱され、20secを超えない、好適には10sec
より小さいひずみ率で液圧流体圧力によつて環状
オリフイスを通つて押出される。ポリマーは本質
的には圧縮性である力によつて実質的に同時に軸
方向に伸長されかつ円周方向に膨張させられる。
円周方向の膨張または伸長は少なくとも100％で
あり、好適には少なくとも200％である。軸方向
の伸長は少なくとも50％であり、最も好適には円
周方向伸長に等しいことが好ましい。 押出しのためにポリマーを加熱する温度は、押
出し中結晶融解温度を超えないようにしなければ
ならず、かつステイツク・スリツプ押出しおよび
その付随過熱問題を生じるような過度の押出し圧
力は許容されない。広くいえば、ポリマーはその
１平方cmあたり4.64Kg（１平方インチあたり66ポ
ンド）の力の熱変形温度と結晶融解温度より約８
℃（14〓）下の温度との間の範囲内の任意の温度
に加熱することができる。しかしながら、結晶融
解温度より約50℃（90〓）下の温度と18℃（32
〓）下の温度との間の温度範囲が好適であり、最
も好適な範囲は結晶融解温度より30℃（54〓）下
の温度と18℃（32〓）下の温度との間である。こ
の温度範囲はポリマー、押出し速度および加工度
に依存する。例をあげると、ある種のポリマーを
本発明の方法で押出すことのできる広い温度範
囲、好適な温度範囲および最も好適な温度範囲は
次の第１表に示す通りである。 【表】 熱可塑性ポリマープレフオームは液圧押出しプ
レスで製造する。このプレスはバツチ式、半連続
式または連続式プレスであつてよい。いずれにし
ても、プレスは支持構造体とツーリングから構成
される。ツーリングは押出し圧力を与える圧力機
構と、ツーリングの整合を維持するためのクラン
プ機構と、容器アセンブリと、受入れアセンブリ
とで構成される。容器アセンブリは、その中にポ
リマープレフオームが押出しのために配置される
ためのもので、ダイと、マンドレルヘツドとおよ
び押出し圧力を保持するための密封機構とを含
む。受入れアセンブリは、押出し物を受入れ、押
出し後潤滑しかつ冷却するためのもので、マンド
レルおよび押出し物を潤滑し冷却する機構を含
む。 上記ダイとマンドレルヘツドとは、容器アセン
ブリ内で離間してかつ同軸的に配列される。ダイ
の表面およびマンドレルヘツドの表面は、環状オ
リフイスを形成し、該環状オリフイスは収斂円錐
形の入口と、円筒形の入口または密封ゾーンと、
膨張ゾーンと、円筒形出口またはサイジングゾー
ンとを有する。膨張ゾーンは、収斂壁と、収斂横
断面区域と、発散形状を備える。密封ゾーンはプ
レフオームの外径より小さい外径を有する。プレ
フオームが押出されるとき、最初にその壁の横断
面積は約５％低減されそして軸方向伸長が始ま
る。プレフオームは膨張ゾーンに入り、円周方向
に伸長される。すなわち、プレフオームの外径と
内径が増大される。同時に、オリフイスの収斂壁
および収斂横断面区域により、プレフオームの壁
は横断面積が低減され続け、その結果膨張ゾーン
の出口を通過してサイジングゾーンに入る。サイ
ジングゾーン内の押出しプレフオームすなわち押
出し物はポリマーの回復および収縮を防止するた
めに冷却される。押出し物は受入れアセンブリ内
へ移動するに従つて潤滑されかつ冷却される。潤
滑および冷却は平滑で実質的にしわのない壁表面
を有する導管の製造を確実にする。壁は同心であ
りかつ実質的に均一の厚さを有する。 細長い、膨張した、同心の、実質的に均一の厚
さの壁を有する導管を製造する固態熱可塑性ポリ
マーの液圧押出しにおいては、容器アセンブリ内
に十分な一定の押出し圧力を維持しかつツーリン
グの横方向および横方向移動を防止することが必
要である。一定の押出し圧力を維持するために
は、液圧流体を容器アセンブリ内に効果的に密封
するとともに、押出しに必要な滑らかさを与える
ために液圧流体の膜がプレフオーム表面に沿つて
押出されるようにすることが必要である。効果的
な密封は、プレフオームが環状オリフイス内の密
封ゾーンの横断面積よりも約５％大きい壁横断面
積を有し、かつ密封ゾーンへの収斂円錐形入口を
有するようにすることによつて得られる。押出し
が始まると、プレフオームが円錐形入口に入り、
密封ゾーン内へ案内されるに従つてプレフオーム
の外表面は環状オリフイスの外壁の表面と接触す
る。プレフオームの外表面は環状オリフイスの外
壁の表面との接触を維持し、これにより容器アセ
ンブリからの液圧流体の漏れを防止すると同時
に、プレフオームの表面とオリフイスの壁との間
に滑らかさを与えるために流体のフイルムがプレ
フオームの表面上に押出されるのを可能にして、
効果的な密封を作る。 押出し物は受入れアセンブリ内で空気のような
第２の流体で潤滑かつ冷却される。この流体は押
出し物の内表面に与えられ、押出し物と受入れア
センブリ内のツーリングとの間でクツシヨンとし
て作用し、これにより摩擦に起因する押出し物の
表面の損傷を防止する。この流体はまた摩擦抗力
の除去により薄壁の押出し物のしわ寄りおよび厚
壁の押出し物の過度の増厚化を防止する。所望な
らば、冷却のために追加の流体を押出し物の外表
面に与えてもよい。 プレフオームの一方の側は流れ続けるがプレフ
オームの隣接セクシヨンが同様に流れないため、
液圧流体の吹出しがプレフオームの押出しの終端
付近で発生し不等押出しを引起こして押出し物に
欠陥を生ぜしめることがある。この吹出しは、プ
レフオームの後部分が密封ゾーンに入る前にプレ
フオームの押出しを終了し、第２のプレフオーム
の前端が最初のプレフオームの後部分と接触する
ようにしてプレス内に挿入し、押出しを続行する
ことによつて防止することができる。押出し物は
新ビレツトの挿入と同様に除去することができ
る。 ポリマーの回復を抑制するのに十分な圧力の下
で、強制焼きなましを連続的に行ない、プレフオ
ームを温度範囲の上限に近い温度まで加熱し、プ
レフオームを低押出し速度で押出すことによつ
て、および長いサイジングゾーンを使用すること
によつて、押出し物をプレス内で熱安定化させる
ことが可能である。 高液圧圧縮応力状態は、より高い摩擦関連圧力
降下を伴うより長いサイジングゾーンを使用する
ことによつて変形ゾーン内で増大させ得る。 上記技術の組合わせを使用することにより、割
りプレフオームを押出して割り導管を製造し、そ
れを熱平坦化して熱可塑性ポリマーシートに形成
することが可能である。押出し導管にスリツトを
切つてこれを熱平坦化することにより厚い熱可塑
性ポリマーシートを製造することもこの発明の範
囲内にある。本技術分野で周知のヘツドナイフま
たはスリツターのような、任意の手段を使用して
導管にスリツトを切ることができる。スリツトを
切つた導管は、その結晶融解温度の16℃（30〓）
下の温度と44℃（80〓）下の温度との間の温度に
加熱されるプレスプラテンのような拘束装置内で
クランプすることによつて熱平坦化することがで
きる。加熱中適当な圧力がポリマーに加えられ
る。ポリマーはポリマーの初温度および厚さに依
存して１〜20分間所定の温度および圧力に保持さ
れる。たとえば、129℃（265〓）の温度のプレス
プラテン間に挿入されかつ１平方cmあたり14.06
Kg（１平方インチあたり200ポンド）の力の圧力
に保持された24℃（75〓）の温度の0.16cm（1/16
インチ）厚のポリプロピレンシートを143℃（290
〓）に加熱して５分間保持する。シートはプレス
内で冷却してもよくまたは取出して金属板間で冷
却してもよい。 上述したように製造されたシートは導管と実質
的に同一の組織および性質を保持する。シートは
また優れた絞り性を発揮する。 このポリマーシートは公知の技術、たとえばス
タンピングにより、またはプラグ補助の使用が随
意的である加圧ガス等を使用することにより固態
熱成形することができる。ポリマーを加熱する温
度は、ポリマーの結晶融解温度より11℃（20〓）
下の温度と44℃（80〓）下の温度との間、好適に
は16℃（30〓）下の温度と22℃（40〓）下の温度
との間になければならない。 固態熱処理で製造される製品は多くの分野で有
用な物品、たとえば冷蔵庫ドアライナー、冷凍器
食品容器、スタンプ加工自動車フツド、スーツケ
ース等である。 このような方法で製造される任意の物品におい
て、最小量の変形、すなわち、50％以下の変形を
受ける物品の部分は、それを製造するシートと実
質的に同一の組織および性質を保持する。勿論、
最大変形を受けた物品の部分は同一組織を保持し
ない。 充填材の粒子を含有する実質的に非配向の半結
晶質熱可塑性ホモポリマーを、前述した方法によ
つて導管およびシートに、次いで製造物品に加工
できることもわかつた。上述したように、製造さ
れる物品は、配向結晶質構造であるマトリツクス
を持つことになるからそれ自体で新規である。従
来、構造のこのような配向は固態高絞り比引張り
配向方法、たとえば、幅出し成形、吹込み成形お
よび他の引張り方法では可能ではなかつた。この
ような方法は、構造を配向するが、また充填材の
粒子に隣接するマトリツクス中にボイドを発生す
ることにより、または存在するミクロボイドを拡
大することにより熱可塑性ポリマーの区域を損傷
し、仕上げ製品の性質に悪影響を及ぼす。 上述した先行技術固態方法で製造された二軸配
向充填結晶質熱可塑性ポリマー製品は、同一組成
の非配向ポリマー製品の５倍の引張り衝撃強さを
持たず、１ 3/4倍の極限引張り強さをも持たな
い。またこのような製品は、通常の固態変形、た
とえば吹込み成形、幅出し成形等により同一引張
り強さレベルに二軸配向された同一組成の半結晶
質熱可塑性ポリマーで決定される引張り衝撃強さ
対極限引張り強さの比（TIS／UTS）よりも少
なくとも50％大きい比を有しない。また充填材の
粒子のまわりのボイドは製品の外観、剛性および
密度に悪影響を及ぼす。 熱可塑性ポリマーの液圧押出しに使用するのに
適した液圧流体は、押出し温度における劣化に耐
え得る所要高温特性を有し、かつ熱可塑性ポリマ
ーに不溶でこれとは反応しない流体である。この
ような油としては、ひまし油、シリコーン油、合
成油、および各種の鉱物性および植物性油を用い
ることができる。現在ではシリコーン油を使用す
ることが好適である。 この発明の方法で加工される熱可塑性ポリマー
は、難燃剤のような添加物、タルク、マイカ、シ
リカ等のような液体または固体着色剤兼充填材、
およびエラストマー粒子を含有し得る。 充填熱可塑性ポリマーとは、ポリマーに対して
不活性の材料を約60重量％まで含有するポリマー
を意味し、この材料は長さ対直径の比が５以下の
分離粒子または短繊維の形態になつており、ポリ
マーの性質を改変しまたはポリマーの材料費およ
び加工費を低減する。不活性材料は無機物、たと
えばタルク、炭酸カルシウム、粘土、シリカ等で
あり、かつ着色剤および難燃剤のような材料を含
む。 実質的に非配向の半結晶質熱可塑性ポリマープ
レフオームとは、ポリマー融成物から形成された
中実または中空のビレツトまたはプラグを意味
し、これは押出し、圧縮成形または射出成形のよ
うな方法によつて所望の形状に加工されるもので
ある。加工中ポリマープレフオームに小量の配向
が起こり得るが、この配向量はポリマーの性質に
実質的な改良を引起こすには不十分である。 前述したように、ポリマーは充填材を含有し得
る。 通常の可塑化方法で製造された単層および多層
プレフオームから単層および多層導管を製造する
ことはこの発明の範囲内にある。 本発明の配向熱可塑性ポリマー導管は、例え
ば、第２図、第３図に示すような装置を使用する
バツチ式押出し法で製造することができる。第２
図は押出し加工の開始における立形液圧押出しプ
レス１０の断面図である。第３図は押出し加工の
終了時における押出しプレス１０の断面図であ
る。 液圧押出しプレス１０は、ねじ付開端１２，１
３を有する円筒形外側ケーシング１１と、第１の
液圧加圧機構１４および第２の液圧加圧機構１５
と、前記外側ケーシング１１内に同軸に離間関係
に配列させたビレツト容器アセンブリ１６および
押出し物受入れアセンブリ１７とを具備する。 加圧機構１４と１５は同一であるから、加圧機
構１４のみについて説明する。加圧機構１４は軸
方向ボア２０と共に環状チヤンバー１９を画定す
るシリンダー１８を含む液圧装置である。チヤン
バー１９内には中空円筒形ピストン２１が配置さ
れ、これにより力がビレツト容器アセンブリ１６
内の円筒形プラグ３０に伝達される。圧力は配管
アセンブリ２２を介して圧力源（図示せず）から
ピストン２１に加えられる。 アセンブリ１６は外側ケーシング１１内で同軸
の円筒形シエル２３を含む。シエル２３は円筒形
外表面２４および概ね円筒形の内表面２５を有す
る。ベント２３ａは伸長中空洞２６から圧力を出
すためにシエル２３に設けられている。内表面２
５は軸方向空洞またはボア２６を画定し、この空
洞は第１円筒形セクシヨン２７、中間円筒形セク
シヨン２８および第３セクシヨン２９に分割され
ている。第１セクシヨン２７は中間セクシヨン２
８より大きい横断面積を有する。図示の形状を有
する概ね円筒形のプラグ３０は概ね平行な上表面
３１と下表面３３、および下表面３３から下方に
延在する突起３２を有する。下表面３３はピスト
ンロツド２１上に位置しかつこれと接触してい
る。突起３２はピストンロツド２１上でプラグ３
０を心出しするための機構を与える。壁３０ａの
溝３０ｂ内のＯ−リング３０ｃはアセンブリ１６
が組立てられた後、次の加熱およびプレス１０内
へ挿入中アセンブリ１６を一体に保つための摩擦
機構を与える。上表面３１は図示のように横断面
が概ねＵ字形の円筒形突起３４を備えている。外
表面３８と軸方向空洞３９ａを画定する内表面３
９とを有する金属壁３７から構成された中間円筒
形ピストン３６は、図示のようにプラグ３０で支
持されている。円形エラストマシールワツシヤー
４０は、概ね平行な上表面４３と下表面４４を有
する円筒形ピストンヘツド４２のシートを与えか
つ液圧流体５１を空洞３９ａ内へシールしてい
る。表面４３から下方に延在する中実突起４５は
ピストンヘツド４２を心出しするための機構を与
える。密封Ｏ−リング４６および中空ピストン３
６の肩部４８上の横断面が概ね三角形の支持リン
グ４７は流体５１の漏れを防止するための密封機
構を与える。ピストン３６はプラグ３０の上表面
３１上に支持されている。液圧流体５１は中間セ
クシヨン２８およびピストン３６の空洞３９ａを
充填し、アセンブリ１６内の円筒形熱可塑性ポリ
マービレツト５３に圧力を伝達する手段を与え
る。押出し中、液圧流体５１の非常に薄いフイル
ムがビレツト５３の表面上に押出され、それによ
り押出しのための潤滑を与える。第３セクシヨン
２９は装置１０のダイであり、収斂円錐形入口５
４ａと、概ね円筒形の軸方向ランド表面５４と、
概ね円錐形の発散壁表面５５と、ランド表面５４
に実質的に平行な、概ね円筒形の軸方向ランド表
面５６とから構成されている。ランド表面５６は
押出し物の硬化を助長するのに十分な任意の長さ
を持ち得る。ランド表面５４の直径はランド表面
５６の直径より小さい。凹陥ベース表面５８、円
筒形下部分５９および細長い円筒形ノーズ部分６
１へテーパーする円錐形上部分６０を有するマン
ドレルヘツド５７は、ダイ２９により形成された
環状部内に軸方向に配置されている。ノーズ部分
６１は、それがビレツト５３のボア５３ａ内へ挿
入されたとき、アセンブリ１６の組立て期間中マ
ンドレルヘツド５７を適正位置に保持しかつ後続
の加熱およびプレス１０内への挿入の期間中マン
ドレルヘツド５７をその位置に保持するのに十分
な強さを有する締まりばめを生ずるような大きさ
を有する。ビレツト５３の外表面５３ｂはランド
表面５４と接触し、それにより装置１０の後続の
加熱および組立て中液圧流体５１の漏れを防止す
るシールを形成している。ダイ２９の表面とマン
ドレルヘツド５７の表面は所望距離だけ離間され
て環状オリフイスまたは押出しゾーン５７ａを形
成し、押出しゾーン５７ａは概ね収斂する円錐形
入口５４ａおよび次の３つのゾーン、すなわち、
環状円筒形ランド表面５４と円筒形ノーズ６１の
表面とによつて形成されたシーリングゾーン５７
ｂと、発散壁表面５５と円錐形部分６０の表面と
によつて形成された発散横断面区域を有する円錐
形膨張ゾーン５７ｃ（第３図）と、ランド表面５
６と部分５９の表面とによつて形成された円筒形
サイジングゾーン５７ｄとを有する。ダイおよび
マンドレルヘツド上のシ−リングゾーン５７ｂの
表面と膨張ゾーン５７ｃの表面とサイジングゾー
ン５７ｄの表面との間の遷移ゾーンｔは、任意の
２つのゾーン間に平滑な遷移区域を与えるために
所定半径を有する湾曲表面を備えている。発散壁
表面５５がプレス１０の軸線となす角αは45゜と
15゜との間であり、円錐形部分６０の表面がプレ
ス１０の軸線となす角βは50゜と20゜との間で変わ
り得る。 角αと角βは発散壁表面５５と円錐形セクシヨ
ン６０の表面との延長上で出会う。すなわち、こ
れらの表面により形成された環状オリフイスが直
径方向に発散性であるが概ね収斂性でありかつ収
斂性横断面積を有するように選定される。熱可塑
性ポリマービレツトを上述した形状の環状オリフ
イスを通して押出すことにより、ビレツトは実質
的に同時に円周方向に膨張させられかつ軸方向に
伸長される。角αが約30゜でありかつ角βが約40゜
であることが好適である。ビレツト５３は表面５
４の直径よりやや大きい直径を有する。押出され
るとき、ビレツト５３の外表面は表面５４と接触
して密封を形成し、この密封は液圧流体５１をア
センブリ１６内に保持して押出し圧力を維持する
が同時にビレツト５３の表面上に流体５１の薄い
膜が押出されることを可能にし、これにより押出
し中潤滑を与える。ビレツト５３がゾーン５７ｃ
に入ると、それは実質的に同時に円周方向に膨張
させられかつ軸方向に伸長されてサイジングゾー
ン５７ｄへ流れる。マンドレルヘツドの円錐形表
面と壁表面５５との間の距離を変えることによつ
て円周方向膨張を一定に保ちながら熱可塑性ポリ
マーの軸方向伸長を変えることが可能である。 押出物受入れアセンブリ１７はケーシング１１
内に同軸に配置されかつこれから離間された外側
シエル６３およびシエル６３内に同軸に配置され
た円筒形中間マンドレル６２を含む。マンドレル
６２は開放下端６４と開放上端６５、円筒形ボア
６７を画定する内表面６６および外表面６８を有
する。下端６４には肩部６９および内表面６８へ
延在する複数の半径方向オリフイス７０が形成さ
れている。上端６５はボア６７の残部より大きい
横断面区域を有しかつねじ７１を備えている。外
側シエル６３は開放下端７２と開放上端７３、外
表面７６および概ね円筒形のボア７５を画定する
概ね円筒形の内表面７４を有する。内表面７４は
上部分７４ａと下部分７４ｂを有する。肩部７８
が端７２上に形成されている。複数の半径方向オ
リフイス７９が下表面７４ｂから外表面７６へ延
在する。上部分７４ａは外表面６８と接触してい
る。下部分７４ｂと外表面６８は離間されてチヤ
ンバー８２を形成し、この中へポリマーが押出さ
れる。 マンドレル６２はマンドレルヘツド５７から第
５図に示す溝付ワツシヤー８３により分離されて
いる。複数の半径方向溝８４はボア８７とチヤン
バー８２間に連続した通路を設けるためにオリフ
イス７０と連通している。 外側シエル６３の直径に等しい外径を持つ円形
ベア８５は、マンドレルの上端６５の直径に等し
い軸方向開口を有し、端７４ａおよび端７３と接
触している。第４図に示す溝付ワツシヤー８６が
ベアリングプレート８５と液圧シリンダー１５内
のピストン２１′との間に挿入されている。中空
プラグ８７およびパイプアセンブリ８８が図示の
ようにマンドレル６２に取付けられ、これにより
潤滑および／または冷却流体がアセンブリ１７内
へ導入される。プラグ８７は潤滑および／または
冷却流体用通路を与える距離だけピストンロツド
２１′から離間されている。 押出すために、半結晶質熱可塑性ポリマービレ
ツト５３、たとえばアイソタクチツクポリプロピ
レンはシエル２３内に挿入され、ビレツト５３の
外表面５３ｂがランド表面５４ｂと接触する。マ
ンドレルヘツド５７のノーズ６１がビレツト５３
のボア５３ａ内へ挿入されてしつかりと嵌合す
る。 ピストン３６およびシール部品４６，４７がセ
クシヨン２８内へ挿入される。このサブアセンブ
リ内へある量の液圧流体５１、たとえばひまし油
が注入される。サブアセンブリはオーブン内に置
かれ、１平方cmあたり4.64Kg（１平方インチあた
り66ポンド）の力の熱変形温度と、ポリマーの結
晶融解温度より８℃（14〓）下の温度との間の温
度、たとえばポリプロピレンの場合には129℃
（265〓）に加熱される。ピストンヘツド４２とシ
ールワツシヤー４０が同一温度に予熱される。所
望温度に達したとき、ピストンヘツド４２とワツ
シヤー４０はピストン３６の底部分内へ挿入され
る。プラグ３０とＯ−リング３０ｂもまた所望温
度に加熱され、突起３４がピストン３６内へ挿入
され、これによりアセンブリ１６を形成する。加
熱されたアセンブリ１６はケーシング１１内へ下
げられ液圧シリンダ１４と接触するように嵌合さ
せられる。アセンブリ１７は同様に予熱され、次
いでケーシング１１内へ下げられ、アセンブリ１
６と接触するように整合させられる。マンドレル
６２とマンドレルヘツド５７は図示のように整合
させられる。液圧シリンダー１５が開放上端１３
内の定位置へねじ込まれる。パイプアセンブリ８
８が定位置に配置されかつアセンブリ１７内へ導
入される流体、たとえば加圧空気に接続される。
１平方cmあたり633Kg（１平方インチあたり9000
ポンド）の流体圧力が加圧機構１５によつて加え
られ、これにより26.6×10N（30トンの力）でプ
レスをクランプしかつ押出し中プレス内のマンド
レルヘツド５７および他のツ−リングの横方向お
よび軸方向移動を防止する。同時に、流体圧力は
シリンダー１４内のピストン２１に加えられ、ピ
ストン２１は圧力をプラグ３０および中空ピスト
ン３７に伝達して流体５１を加圧する。最初に、
流体５１およびビレツト５３はシリンダー１４内
に発生される力によつて圧縮される。ビレツト５
３および流体５１が１平方cmあたり520Kg（１平
方インチあたり7400ポンドゲージ）の圧力または
これより高い圧力によつて圧縮されたとき、押出
しが始まる。圧力は押出し時間を通じて比較的一
定に維持される。前述したように、押出し中液圧
流体５１の一部分がビレツト５３の表面とマンド
レルヘツド５７およびダイ２９の表面との間に薄
いフイルムを形成し、押出されつつあるビレツト
に潤滑を与える。所望圧力、たとえば１平方cmあ
たり2.81〜6.33Kg（１平方インチあたり40〜90ポ
ンドゲージ）の圧力の潤滑および／または冷却流
体、好適には空気が、ボア６７および半径方向オ
リフイス７０を通してチヤンバー８２に送入され
る。空気は押出し物とマンドレル表面との間に流
れるフイルムまたはクツシヨンを形成して押出し
物を潤滑する。流体は表面６８に沿い、押出し物
を回り、表面７４に沿い半径方向オリフイス７９
へ流れて押出し物を冷却する。流体は次いで外表
面７６に沿いワツシヤー８６の溝８６ａを通つて
流れ、次いでプラグ８７と加圧機構１５間の空間
に沿つて流れ、次いで加圧機構１５の頂部を通つ
て装置から流出する。潤滑および／または冷却流
体の使用は平滑で実質的にしわのない表面および
実質的に均一な壁厚の製品を保証する。ある時
間、たとえば約１分後、ビレツト５４は押出され
ており、液圧シリンダー１４，１５内の流体圧力
が除去される。液圧シリンダー１５がプレス１０
から除去される。アセンブリ１７と押出し物がプ
レス１０から除去される。ビレツトの一部分は非
押出し状態を維持し、マンドレルヘツド５７上に
保持されている。押出し物はスリツターナイフの
ような任意の通常の公知の切断工具でスリツトを
切ることによつて非押出し部分から分離される。 以上バツチ法を示したが、例えば第６図、第７
図および第８図に示すような装置を使用する半連
続法によつて本発明の管状製品を製造することも
可能である。 第６図はポリマービレツトが押出されようとし
ているプレスの断面図である。第７図は第６図と
同一装置で、ポリマービレツトが押出された後装
置から突出されつつあるところを示している。第
８図は装置に装入される前に加熱されつつある数
個のビレツトを示す流体タンクの断面図である。 この押出装置は外側支持構造体（図示せず）、
開放頂部を有しかつ２つの側壁９６，９７、２つ
の端壁９８，９９（図示せず）、および底部１０
０により画定された概ね長方形のタンク９５を含
む。ビレツト５３′を加熱するためにも使用され
る液圧兼潤滑流体５１′がタンク９５を充填して
いる。流体５１′は、加熱コイル（図示せず）の
ような内部または外部加熱手段により、１平方cm
あたり4.64Kg（１平方インチあたり66ポンド）の
力の熱変形温度とポリマーの結晶融解温度より８
℃（14〓）下の温度との間にある温度まで加熱さ
れる。ピストン１０２は壁９６の開口１０１を通
つて完全に移動可能である。シール１０３は熱流
体の漏れを防止する。ピストン１０２の一端（図
示せず）は液圧機構に取付けられかつこれによつ
て作動させられる。端１０５内のスプリング装填
空洞１０４はダイアセンブリ１０８内の軸方向空
洞１０７の後部または圧力室部分１０６内へビレ
ツト５３′を案内する。ダイアセンブリ１０８の
前部分は、第１軸方向ランドセクシヨン５４′と、
第２軸方向ランドセクシヨン５６′と、第１ラン
ドセクシヨン５４′と第２ランドセクシヨン５
６′を結合する発散セクシヨン５５′とから構成さ
れたダイ２９′である。ダイアセンブリ１０８は
壁９７の開口１０９内に装着されている。マンド
レル６２′で支持されたマンドレルヘツド５７′は
空洞１０７に軸方向に配置されている。マンドレ
ルヘツド５７′は凹陥ベース表面５８′、概ね円筒
形の下部分５９′、概ね発散する円錐形上部分６
０′および細長いノーズ６１′を有する。ダイ２
９′と協働する下部分５９′と、発散上部分６０′
と、ノーズ６１′の部分はオリフイス５７a′を画
定し、このオリフイスは収斂壁を有するが概ね発
散形態を有する。部分的に押出されたビレツト５
３″は、製品の排出期間および加熱ビレツト５
３′が押出されるための適正位置に置かれている
間、マンドレルヘツド５７′を適正位置に保持す
る。マンドレル６２′の前面の突起は凹所５８ａ
内に嵌合して凹突嵌合を形成し、これによりマン
ドレルヘツド５７′の移動が実質的に解消される。
マンドレル６２′の他端（図示せず）は液圧シリ
ンダー（図示せず）に取付けられている。マンド
レル６２′はストリツパープレート１１１の開口
１１０を通つて自由に移動可能である。押出し物
５３はマンドレル６２′が開口１１０を通して
引込められたときにマンドレル６２′から外れ装
置から突出される。ビレツト５３′はマニピユレ
ーター（図示せず）のフインガー１１２内に示さ
れている。第８図はタンク９５の部分断面図であ
る。図示のような傾斜ランプ１１４はビレツト５
３′が熱流体５１′内へ送入されるのを可能にす
る。マニピユレーターのアーム１１５およびフイ
ンガー１１２は本技術分野で周知の任意の型のも
のでよい。 第６図は圧力室１０６内のビレツト５３′を示
す。圧力はピストン１０２により液圧流体５１′
を介してビレツト５３′に加えられる。最初に、
ビレツト５３′はビレツト５３′がオリフイス５７
a′を通してマンドレル６２′上へ押出され始める
圧力に達するまで圧縮される。ビレツト５３′，
５３″は実質的に同時に円周方向および軸方向に
伸長される。前述したように、円周方向の膨張は
少なくとも100％であり、好適には少なくとも200
％である。軸方向伸長は円周方向膨張より小さく
てもよいが、軸方向伸長が円周方向膨張の少なく
とも50％、好適には100％であることが好ましい。 以上、中空ビレツトおよび細長いノーズを有す
るマンドレルヘツドを示したが、中実ビレツトお
よび鋭い針状ノーズを有するマンドレルヘツド、
あるいは他の種々の形状および大きさのマンドレ
ルヘツドを使用することもこの発明の範囲内にあ
る。何れの場合でも、ビレツトは固態で押出され
かつ円周方向および軸方向に実質的に同時に伸長
され、円周方向膨張が少なくとも100％、好適に
は200％であるようにしなければならない。 先に説明したように、熱可塑性ポリマービレツ
トの円周方向および軸方向伸長はビレツトが押出
される環状オリフイスの収斂横断面区域および発
散形態によつて制御される。全ての押出しにおい
て、導管へのビレツトの内・外径の増大はポリマ
ーの中間円周を少なくとも100％、好適には200％
だけ膨張させるのに十分でなければならない。 前述したように、ビレツト、液圧流体およびマ
ンドレルヘツドが組立てられるプレスの一部分
を、１平方cmあたり約4.64Kg（１平方インチあた
り66ポンド）の力の熱変形温度からポリマーの結
晶融解温度の８℃（14〓）下の温度までの範囲内
の温度に加熱する。ポリマーの結晶融解温度と
は、ポリマーが融解してもはや結晶質でなくなる
時点の温度である。結晶融解温度は各ポリマーご
とに異なり、従つて各熱可塑性ポリマーを押出し
前に加熱すべき温度もまた異なる。熱可塑性ポリ
マーは、熱可塑性ポリマーの表面引裂き、寸法制
御の損失および融解を防止する良好な慣用手段と
釣合つた圧力およびひずみ速度で押出される。押
出しにおいては、温度、圧力、ひずみ速度および
伸長度は相互依存性であり、従つてこれらのパラ
メーターの内の３つが指定された場合には４番目
のパラメーターは決まる。最高押出し速度は、押
出される熱可塑性ポリマー、押出しが起こる温
度、および熱可塑性ポリマーの伸長度の関数であ
る。押出し速度は、円周方向および軸方向伸長の
積を熱可塑性ポリマーが膨張ゾーンを通過するの
に要した時間で割つたものとして規定される平均
ひずみ速度として表現することができる。例え
ば、外径が2.54cm（１インチ）、長さが12.7cm
（５インチ）であり、0.67cm（0.266インチ）の厚
壁を有するアイソタクチツクポリプロピレン中空
ビレツトを、113℃（235〓）の温度で押出して首
尾よく外径が5.08cm（２インチ）、長さが17.78cm
（７インチ）であり、0.14cm（0.055インチ）の壁
厚を有し、2.6の円周方向膨張係数と1.9の軸方向
伸長係数を持つ導管を得た場合に観測された最高
ひずみ速度は８秒であつた。実際的な基準では、
アイソタクチツクポリプロピレンフオームまたは
ビレツトを6.7秒のひずみ速度で押出して40.64cm
（16インチ）の直径を有する導管を得、１時間あ
たり約10884Kg（24000ポンド）のスループツトを
実現することが可能である。 熱可塑性ポリマーはマンドレルヘツドの外表面
とダイの表面とによつて形成された環状オリフイ
スを通して概ね円錐形のマンドレルヘツド上に押
出される。マンドレルヘツドおよびダイは概ね発
散形状を有するが、それらの発散表面によつて形
成された環状オリフイスは収斂横断面積を有す
る。かくしてポリマーは実質的に同時に円周方向
に膨張させられかつ軸方向に伸長され、その結果
として出発ビレツトより大きい外径、大きい長さ
を有し、かつ横断面積において小さい壁厚を有す
る導管が得られる。環状オリフイスの発散形状は
円周方向膨張または伸長を制御し、一方オリフイ
スの表面の収斂、すなわち収斂横断面積は軸方向
変形または伸長を制御する。このような伸長は所
望の円周方向および軸方向性質を得るために独立
して変えることがきる。この関係をビレツトおよ
び製品の形状の点から述べると、ビレツトの中間
円周の製品の中間円周への増大は円周方向変形を
規定し、一方ビレツト壁の横断面積の導管または
押出し物の横断面積への減少は軸方向変形を制御
する。中間円周とは、ビレツトまたは導管の横断
面積を半分に分割する円周を意味する。中間直径
とは中間円周の直径を意味する。伸長係数は押出
し後の寸法を最初の非延長寸法で割ることによつ
て得られる。 特に記述しない限り、引張り衝撃強さを示すと
きには、この強さはASTM D1822短試験片で決
定したものであり、極限引張り強さはASTM
D638によつて決定される。 本発明の方法によつて製造した本質的にポリプ
ロピレン、ポリエチレンまたはナイロン６、６か
らなる導管と、従来の可塑化押出し方法によつて
同一の樹脂ロツトから製造した導管の極限引張り
強さおよび引張り衝撃強さの比較を行なつた。テ
ストの結果は以下の第表（メートル単位）およ
び第Ａ表（英国単位）に示されている。 【表】 ＊＊＊−大気相対湿度と平衡における
【表】 ＊−円周方向伸長係数
＊＊−軸方向伸長係数
＊＊＊−大気相対湿度と平衡における
例証的実施例 改良性質を有する導管を製造するためにここで
記載した方法で加工することができるポリマー組
成物の例証的実施例を以下に示す。全てのポリマ
ーは第２図、第３図に示した装置で圧縮押出しし
た。角αおよびβはそれぞれ30゜および40゜に一定
に保持した。 実施例 融解押出しおよび機械加工によつて製造されか
つ2.54cm（１インチ）の外径を有するノヴアモン
ト・コーポレーシヨン製の“モプレン”D004W
ホモポリマーのアイソタクチツクポリプロピレン
ロツドを入手した。このポリマーは0.909の密度、
68.3％の結晶化度、168℃（335〓）の結晶融解温
度、１分あたり0.4dg.のメルトフローインデツク
ス、１平方cmあたり387Kg（１平方インチあたり
5100ポンド）の極限引張り強さ、および24℃にお
ける１平方cmあたり3.55ジユール（75〓における
１平方インチあたり19フートポンド）の引張り衝
撃強さを持つものであつた。 ロツドは12.7cm（５インチ）の長さを有するビ
レツトに分割され、1.2cm（0.468インチ）の軸方
向ボアを生ずるよう穿孔された。ビレツトはビレ
ツト容器アセンブリ内に置かれ、69ml（2.33液量
オンス）のひまし油がアセンブリに注入された。
マンドレルヘツドの1.27cm（0.5インチ）直径ま
つすぐな先端がビレツトのボアの定位置に押込ま
れた。収斂壁および収斂横断面積を持ち、1.27cm
（0.5インチ）の内径と2.51cm（0.99インチ）の外
径の入口および5.08cm（２インチ）の内径と5.32
cm（2.096インチ）の外径の出口を有する発散直
径を持つオリフイスがマンドレルヘツドの表面と
ダイの表面とによつて形成された。 ビレツト容器アセンブリをオーブン内に置き、
約160分間保持してアセンブリ内の全ての部品お
よび材料を129℃（265〓）の温度まで加熱した。
その後アセンブリをオーブンから取出し、前述し
たバツチ式押出し装置内に置き、押出し装置を押
出しのために組立てた。ひまし油を介してビレツ
トに加える圧力を１平方cmあたり０から600Kg
（１平方インチあたり０から7900ポンド）に高め
たが、この圧力においてビレツトはオリフイスを
通して押出し物受入れアセンブリ内へ押出され
た。この実施例では、押出し物は押出し物室に導
入される流体によつて潤滑または冷却されなかつ
た。ポリマーは幾分回復し、その結果壁が厚くな
りかつ製品の長さが減少した。しかしながら、し
わの形跡は見られずかつ壁は均一な厚さを有し、
この均一な厚さは製品の長さまたは円周にプラス
またはマイナス10％以上の変化を与えなかつた。
導管は13.9cm（5.5インチ）の長さを有しかつ4.94
cm（1.945インチ）の外径および4.76cm（1.875イ
ンチ）の内径および0.089cm（0.075インチ）の壁
厚を有した。約5.08cm（２インチ）の長さのポリ
マーがビレツト容器アセンブリ内に残存した。壁
厚は外径の約1.8％であつた。円周方向伸長は2.6
すなわち160％であり、軸方向伸長は2.6すなわち
160％であつた。 円周方向および軸方向の引張りおよび引張り衝
撃テスト用の試験片を導管から切取つた。テスト
の結果は以下に示す通りである。 【表】 １平方cmあたり766Kgの配向円周方向極限引張
り強さは、１平方cmあたり387Kgの非配向円周方
向極限引張り強さの1.9倍である。24℃における
１平方cmあたり38ジユールの配向円周方向引張り
衝撃強さは、通常の可塑化方法で作られた非配向
導管の24℃における１平方cmあたり4.6ジユール
の円周方向引張り衝撃強さより8.2倍大きい。 導管の各試料は研磨し、エツチングを行ない、
本明細書において既に記載した技術によつて検査
した。ミクロ構造は導管の平面に対して半径方向
の表面で見たとき小板またはウエーフア状球状結
晶集合体からなるものであつた。横表面で見たと
きミクロ構造は円周方向および軸方向に伸長され
かつ導管の平面内で配向された比較的薄い層を示
した。 実施例 12.7cm（５インチ）の長さおよび2.54cm（１イ
ンチ）の外径を有するポリブチレンテレフタレー
トのゼネラルエレクトリツク製の樹脂、バロツク
ス310のロツトを入手した。このポリマーは生産
時に１平方cmあたり568Kg（１平方インチあたり
8000ポンド）の公表極限引張り強さと、ノツチ付
アイゾツト衝撃試験片で24℃における１平方cmあ
たり0.403ジユール（75〓における１平方インチ
あたり0.9フートポンド）の衝撃強さとを持つも
のであつた。 ロツドは12.7cm（５インチ）の長さを有するビ
レツトに分割され、1.27cm（0.5インチ）の軸方
向ボアを生ずるよう穿孔された。ビレツトはビレ
ツト容器アセンブリ内に置かれ、69ml（2.33液量
オンス）のひまし油がアセンブリに注入された。
マンドレルヘツドがビレツトのボア内の定位置へ
押しばめされた。1.27cm（0.5インチ）の内径と
2.51cm（0.99インチ）の外径の入口および5.08cm
（２インチ）の内径と5.32cm（2.098インチ）の外
径の出口を有する環状オリフイスがマンドレルヘ
ツドの表面とダイの表面とによつて形成された。
マンドレルは5.08cm（２インチ）の直径を有し
た。 ビレツト容器アセンブリをオーブン内に置き、
約200分間保持してアセンブリ内の全ての部品お
よび材料を192℃（375〓）の温度まで加熱した。
その後アセンブリをオーブンから取出し、前述し
たバツチ式押出し装置内に置き、押出し装置を押
出しのために完全に組立てた。ひまし油を介して
ビレツトに加える圧力を１平方cmあたり０から
281Kg（１平方インチあたり０から4000ポンド）
に高めたが、この圧力においてビレツトはオリフ
イスを通して押出し物受入れ室内へ押出され始め
た。圧力は押出し中１平方cmあたり281Kg（１平
方インチあたり4000ポンド）に実質的に一定に保
持された。この実施例では、押出し物は１平方cm
あたり3.5Kg（１平方インチあたり50ポンド）の
圧力で押出し物受入れ室に導入された空気によつ
て潤滑され冷却された。押出し物の視覚検査で
は、壁表面上にしわの形跡は見出されなかつた。
壁厚は実質的に均一であり、物品の長さにプラス
またはマイナス3.5％以上の変化を与えなかつた。
導管は13.97cm（5.5インチ）の長さ、5.26cm
（2.07インチ）の外径、および4.1cm（1.98インチ）
の内径を有し、従つて壁厚は0.12cm（0.046イン
チ）であつた。円周方向伸長は2.55すなわち155
％であり、軸方向伸長は2.0すなわち100％であつ
た。 円周方向および軸方向の引張りおよび引張り衝
撃テスト用の試験片を導管から切取つた。テスト
の結果は以下に示す通りである。 【表】 １平方cmあたり1090Kgの配向円周方向極限引張
り強さは、１平方cmあたり563Kgの公表非配向極
限引張り強さの1.9倍以上であり、24℃における
１平方cmあたり94ジユールの配向引張り衝撃強さ
は、24℃における１平方cmあたり9.0ジユールの
予想非配向引張り衝撃強さの10倍以上である。 実施例 2.54cm（１インチ）の外径を有するロツドの形
態のポリアミド、ポリベンコナイロン101（ナイロ
ン６、６）をポリマーコーポレーシヨンから入手
した。このポリマーは24℃における１平方cmあた
り633〜844Kg（75〓における１平方インチあたり
9000〜12000ポンド）の極限引張り強さ、１平方
cmあたり28000Kg（１平方インチあたり400000ポ
ンド）の弾性係数、１平方cmあたり18.9〜35.7ジ
ユール（１平方インチあたり90〜170フートポン
ド）の引張り衝撃強さ、23℃における１平方cmあ
たり0.258〜0.515ジユール（75〓における１イン
チあたり0.5〜1.0フートポンド）のアイゾツト衝
撃強さを持つものであつた。 ロツドは12.7cm（５インチ）の長さを有するビ
レツトに分割され、1.27cm（0.5インチ）の軸方
向ボアを生ずるよう穿孔された。ビレツトはビレ
ツト容器アセンブリ内に置かれ、69ml（2.33液量
オンス）のひまし油がアセンブリに注入された。
マンドレルヘツドがビレツトのボア内の定位置へ
押込まれた。1.27cm（0.5インチ）の内径と2.51cm
（0.99インチ）の外径の入口および5.08cm（２イ
ンチ）の内径と5.32cm（2.096インチ）の外径の
出口を有する環状オリフイスがマンドレルヘツド
の表面とダイの表面とによつて形成された。マン
ドレルは5.08cm（２インチ）の直径を有した。 ビレツト容器アセンブリをオーブン内に置き、
約230分間保持してアセンブリ内の全ての部品お
よび材料を221℃（430〓）の温度まで加熱した。
その後アセンブリをオーブンから取出し、前述し
たバツチ式押出し装置内に置き、押出し装置を押
出しのために完全に組立てた。ひまし油を介して
ビレツトに加える圧力を１平方cmあたり０から
457Kg（１平方インチあたり０から6500ポンド）
までゆつくりと高めたが、この圧力においてビレ
ツトはオリフイスを通して押出し物受入れ室内へ
押出された。押出しひずみ速度は約２秒であつ
た。この実施例では、押出物は押出物室に導入さ
れる流体で潤滑または冷却されなかつた。ポリマ
ーは幾分回復し、その結果壁が厚くなりかつ製品
の長さが減少した。しかしながら、しわの形跡は
見られずかつ壁は均一な厚さを有し、この均一な
厚さは製品の長さまたは円周にプラスまたはマイ
ナス10％以上の変化を与えなかつた。導管は14cm
（5.5インチ）の長さ、5.245cm（2.065インチ）の
外径、および5.01cm（1.972インチ）の内径を有
し、従つて壁厚は0.12cm（0.046インチ）であつ
た。壁厚は外径の2.2％であり、円周方向伸長は
2.56すなわち156％であり、軸方向伸長は2.15す
なわち115％であつた。 円周方向および軸方向の引張りおよび引張り衝
撃テスト用の試験片を導管から切取つた。テスト
の結果は以下に示す通りである。 【表】 １平方cmあたり1850Kgの配向円周方向極限引張
り強さは、１平方cmあたり844Kgの非配向円周方
向極限引張り強さの2.2倍である。24℃における
１平方cmあたり90ジユールの配向円周方向引張り
衝撃強さは、従来の可塑化方法で作られた非配向
導管の24℃における１平方cmあたり15ジユールの
非配向円周方向引張り衝撃強さより６倍大きい。
１平方cmあたり23ジユールの−45℃引張り衝撃強
さは、24℃における１平方cmあたり90ジユールの
引張り衝撃強さの25.6％である。 試験片をビレツトと導管の両方から取出し、そ
れらの表面を前述した技術によつて顕微鏡検査を
行なうために準備した。表面の顕微鏡検査は、ビ
レツトが不変形の均一に分布した球状結晶集合体
から構成され、導管が導管の平面内で円周方向お
よび軸方向に配向され、かつ半径方向に圧縮され
た小板またはウエーフア状球状結晶集合体から構
成されていることを示した。 実施例 2.54cm（１インチ）の外径を有するE.I.デユポ
ン・コーポレーシヨン製のホモポリマーポリオキ
シメチレン（ポリアセタール）、デルリン100の押
出し試料を購入した。このポリマーは、１平方cm
あたり703Kg（１平方インチあたり10000ポンド）
の公表引張り強さ、１平方cmあたり0.32×10Kg
（１平方インチあたり4.5×10ポンド）の引張り係
数、24℃における１平方cmあたり8.4ジユール
（75〓における１平方インチあたり40フートポン
ド）の引張り衝撃強さを持つものであつた。 ロツドは12.7cm（５インチ）の長さに切断さ
れ、1.27cm（0.5インチ）の直径のボアが試験片
を通して穿孔された。ビレツトは69ml（2.33液量
オンス）のひまし油と共にビレツト容器アセンブ
リ内に置かれ、マンドレルヘツドがビレツトのボ
ア内へ押しばめされた。そのマンドレルは5.08cm
（２インチ）のボア直径を有した。ビレツト容器
アセンブリをオーブン内に置き、約160分間保持
して各部品およびビレツトを129℃（265〓）の温
度まで加熱した。アセンブリを押出しプレス内に
置き、プレスを完全に組立てた。5.08cm（２イン
チ）の直径を有するマンドレルがマンドレルヘツ
ドのベースに隣接して置かれ、マンドレルを強固
に保持し、かつ押出し中マンドレルヘツドの垂直
または横移動を防止するために27200Kg（30トン）
のクランプ力が装置に加えられた。１平方cmあた
り3.5Kg（１平方インチあたり50ポンド）の圧力
で空気が押出し物室に導入された。押出し圧力
は、１平方cmあたり499Kg（１平方インチあたり
7100ポンド）であつた。押出し物は5.26cm（2.07
インチ）の外径、5.03cm（1.98インチ）の内径お
よび0.11cm（0.045インチ）の均一壁厚を有した。
壁厚は外径の約2.0％であり、壁厚変化はプラス
またはマイナス2.5％以内であつた。ポリマーの
円周方向伸長は2.47％すなわち147％であり、軸
方向伸長は2.1すなわち110％であつた。 引張りおよび引張り衝撃テスト用の試験片をシ
ートから切取つた。テストの結果は以下に示す通
りである。 【表】 １平方cmあたり1450Kgの配向円周方向極限引張
り強さは、１平方cmあたり703Kgの公表非配向極
限引張り強さの２倍でり、１平方cmあたり73ジユ
ールの配向円周方向引張り衝撃強さは、24℃にお
ける１平方cmあたり8.4ジユールの非配向引張り
衝撃強さの8.7倍である。１平方cmあたり16ジユ
ールの−45℃引張り衝撃強さは、24℃における１
平方cmあたり73ジユールの引張り衝撃強さの22％
である。 実施例 フイリツプスペトロレウム・コーポレーシヨン
製の高密度ポリエチレン、マーレツクス5003から
本質的になる複数の押出しロツドを入手した。ロ
ツドは2.54cm（１インチ）の外径を有した。この
ポリマーは１立方cmあたり0.95ｇの密度、10分あ
たり0.3ｇのメルトインデツクス、１平方cmあた
り232Kg（１平方インチあたり3300ポンド）の極
限引張り強さ、および１平方cmあたり11600Kg
（１平方インチあたり16500ポンド）の曲げ強度を
持つものであつた。ロツドを押出しのために準備
した。ロツドを113℃（235〓）の温度に加熱し、
１平方cmあたり113Kg（１平方インチあたり1600
ポンド）の圧力で押出しを行なつたことを除いて
は、実施例で記載したこの発明の方法による押
出しを行なつた。押出し物は１平方cmあたり3.5
Kg（１平方インチあたり50ポンド）の圧力の空気
で冷却した。製造した押出し物は14cm（5.5イン
チ）の長さ、5.2cm（2.06インチ）の外径、5.0cm
（1.972インチ）の内径および0.11cm（0.044イン
チ）の壁厚を有する導管であつた。壁厚は外径の
2.11倍であつた。円周方向伸長は2.65すなわち
165％であり、軸方向伸長は2.12すなわち112％で
あつた。 テストの結果は以下に示す通りである。 【表】 １平方cmあたり466Kgの円周方向極限引張り強
さは１平方cmあたり274Kgの円周方向極限引張り
強さの約１ 3/4倍であり、24℃における１平方cm
あたり74ジユールの円周方向引張り衝撃強さは、
従来の可塑化方法で作られた非配向導管の24℃に
おける１平方cmあたり6.7ジユールの円周方向引
張り衝撃強さより11倍大きい。 −45℃における１平方cmあたり35ジユールの円
周方向引張り衝撃強さは、24℃における１平方cm
あたり74ジユールの円周方向引張り衝撃強さの47
％であつた。 実施例 本発明の方法によつて作られ得る有用な製造物
品は第９図に１１６で示すような比較的に深い冷
凍器用食品容器である。この容器は19.2cm（８イ
ンチ）の直径および9.6cm（４インチ）の深さを
有した。容器は実施例で記載したアイソタクチ
ツクポリプロピレンから製造し、最初に実施例
で記載した方法によつて導管状にした。導管は
61.0cm（24インチ）の長さ、20.6cm（8.4インチ）
の外径、19.2cm（８インチ）の内径、および5.1
cm（２インチ）の壁厚を有するものであつた。導
管には熱ナイフによつてスリツトを切つた。スリ
ツト付導管を加熱プラテンプレス内に配置し、
129℃（265〓）の温度で、１平方cmあたり24.4Kg
（１平方インチあたり347ポンド）の圧力下に６分
間保持して熱平坦化シートを形成した。このシー
トから24.1cm（9.5インチ）の直径および4.83mm
（0.20インチ）の厚さを有するデイスクを切取つ
た。このデイスク形シートと適切な固態熱成形装
置とをオーブン内に配置し149℃（300〓）の温度
で約60分間加熱した。装置とシートをオーブンか
ら取出し、シートの外周を熱成形装置内の定位置
にクランプした。１平方cmあたり2.8Kg（１平方
インチあたり40ポンド）の圧力の空気を装置に導
入し、シートを装置内で空洞をもつ容器形状に成
形した。約10分後、装置内の空気圧力を除去し、
成形した容器を装置から取出した。容器の底１１
８は非配向ポリマーと比較した場合４：１の総合
二軸絞り比を受けていた。デイスクを装置内にク
ランプした、1.6cm（5/8インチ）の寸法のフラン
ジ１１７の一部分（図示せず）を製品から切取つ
た。残存したフランジ１１７は実質的に変形され
ておらず、従つて2.2対１の平均二軸絞り比を受
けていた。容器の側壁１１９は2.2：１と４：１
の間の中間絞り比を受けていた。フランジ１１７
は4.45mm（0.175インチ）の厚さを有した。フラ
ンジ直下の区域において、壁１１９は3.43mm
（0.135インチ）の厚さを有し、フランジ１１７の
下方で約2.54cm（１インチ）の厚さを有し、丸味
部１２０の直上の区域で1.9mm（0.075インチ）の
厚さを有した。容器の底１１８は1.6mm（0.063イ
ンチ）の平均厚さを有した。これらの寸法はポリ
マーシートが優れた絞り性を有しかつ加工中“ネ
ツキング”に耐えたことを示している。比較のた
めに、同一樹脂バツチの、実質的に非配向不充填
アイソタクチツクポリプロピレンの5.8mm（0.23
インチ）厚シートを、上述した同一熱成形法によ
つて同一総合の寸法皿に熱成形した。皿底は0.53
mm（0.021インチ）まで薄くされ、従つて3.3：１
の二軸絞り比を受けていた。 本発明の冷凍器用容器の引張り衝撃強さおよび
極限引張り強さは実施例に見られるような本発
明の方法で製造された導管の引張り衝撃強さおよ
び極限引張り強さに匹敵した。 引張りおよび引張り衝撃テスト用の試験片を、
固態熱処理前の本発明のシートおよび熱成形容器
の底および同一固態熱処理法により同一ポリマー
から作成した非配向半結晶質熱可塑性ポリマーシ
ートから作られた容器の底から切取つた。テスト
の結果は以下に示す通りである。 【表】 【表】 実施例 本発明の別の物品は第１０図に１２１で示した
冷蔵庫冷凍器用ドアライナーである。ライナー
は、実質的に非配向の充填熱可塑性ホモポリマー
のプロフアツクス68F−５−４で作成した。この
プロフアツクス68F−５−４は、米国デラウエア
州、19899、ウイルミントン、910マーケツトステ
イート所在のハーキユルス・コーポレーシヨン製
のポリプロピレンホモポリマーであつて、40重量
％の炭酸カルシウム充填材を含有する。23℃（74
〓）におけるこの融解押出しホモポリマーの性質
は以下に示す通りである。 極限引張り強さ：１平方cmあたり274Kg（１平方
インチあたり3900ポンド） 曲げ強度：１平方cmあたり23700Kg（１平方イン
チあたり337000ポンド） 破断伸長：41％ 引張り衝撃強さ：23℃（74〓）において１平方cm
あたり1.9ジユール（１平方インチあたり9.2フ
ートポンド） −45℃（−50〓）において１平方cmあたり
1.5ジユール（１平方インチあたり7.0フートポ
ンド） ノツチ付アイゾツト衝撃：23℃（74〓）において
１平方cmあたり0.5ジユール（１インチあたり
1.0フートポンド） −45℃（−50〓）において１平方cmあたり
1.2ジユール（１平方インチあたり0.4フートポ
ンド） このポリマーは230℃（446〓）で0.3〜0.6メル
トインデツクスおよび168℃（335〓）の結晶融解
点を有する。10.16cm（4.0インチ）の外径、6.99
cm（2.75インチ）の内径および25.4cm（10イン
チ）の長さを有するビレツトが実施例で記載し
た技術により適切なサイズの大形プレスにおいて
143.3℃（290〓）で液圧押出しされた。米国ミシ
ガン州、48640、ミツドランド所在のダウ・コー
ニング・コーポレーシヨンで製造されたダウ・コ
ーニング・3000・シリコン流体が液圧流体として
使用された。 20.8cm（8.2インチ）の外径、19.2cm（8.0イン
チ）の内径および61cm（24インチ）の長さを有す
る導管が押出し物ゾーン内へ押出され、空気冷却
された。円周方向伸長と軸方向伸長は本質的に同
一の2.5すなわち250％であり、これは100％変形
より大きい。導管は熱ナイフでスリツト切り、実
施例で記載したように熱平坦化した。 極限引張り強さおよび引張り衝撃強さを決定す
るための試験片をシートから切取つた。絞り比は
円周方向と軸方向において同一であるから、平均
性質は報告された通り両方向において同一であ
る。テストの結果は以下に示す通りである。 【表】 シートは実施例で記載した技術により熱成形
して第１０図に示す物品に形成することができ
る。 フランジ１２２から取つたクーポンの性質は素
材としたシートの性質と本質的に同一であつた。
フランジ１２２は0.254cm（0.10インチ）の厚さ
を有した。 （発明の効果） 本発明は改良された性質を有する配向結晶質熱
可塑性ポリマーからなる厚壁を有する導管、それ
から作られたシートおよび導管またはシートから
作られた物品に関するものであつて、本発明によ
る導管は直径方向に発散する形態および収斂する
壁およびオリフイス区域を有する環状オリフイス
を含む装置内でポリマーの固体液圧押出しによつ
て製造され、それによつてポリマーは円周方向お
よび軸方向に実質的に同時に伸長される。本発明
の重要な特徴は、固相の半結晶体である熱可塑性
ポリマープレフオームを、液圧押出しにより少な
くとも50％軸方向に膨張させる一方で少なくとも
100％円周方向に膨張させる点であり、このこと
は決して容易に達成されたものではなく、しかも
押出された製品が著しく優れた特性を備えている
ことも、当業者には、従来技術から容易に思いつ
くほど明白にはなつていなかつたのである。壁厚
の薄い管状体と違つて壁厚の厚い剛性導管の制作
には特別の困難が伴うものである。押出し物の表
面には油を塗らねばならず、かつ形成する心金が
横方向へ動かないように注意しなければならな
い。何となればもしそれが直接中心から離れはじ
めると、導管の一側面に壁が形成されなくなるか
らである。 本発明の上記重要な特徴は、固相の実質的に非
配向半結晶質熱可塑性ポリマーのプレフオームの
表面を液圧流体で潤滑しながら該液圧流体で該プ
レフオームを押出しゾーンを通して圧縮的に押出
し、該プレフオームが円周方向には少なくとも
100％、軸方向には少なくとも50％実質的に同時
に膨張かつ伸長されて前記剛性導管に形成される
ことを特徴とする剛性導管製造方法によつて得ら
れたのであり、これが本発明の顕著な効果であ
る。これに対して、先行技術では、「従来技術」
および「本発明の解決しようとする課題」の項で
詳述したように、本発明の上記効果は得られなか
つた。例えば、米国特許第3714320号に開示され
た方法はいわゆるマンネスマン法によるものであ
つて、マンドレルが管の内側に置かれ圧力が外表
面に加えられる。この方法は、ポリマーを円周方
向および軸方向に実質的に同時に伸長する本願発
明の方法とは全く異なり、この方法で加工された
ポリマーは、本願発明によるような円周方向およ
び軸方向に配向されかつ改良円周方向性質を有す
る、小板またはウエーフア状の、半径方向に圧縮
された、球状結晶集合体から構成された構造を持
つことができないのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出しによる熱可塑性ポリマープレフ
オームから導管への成形および導管からシート製
品への形成を示す概略斜視図、第１Ａ図および第
１Ｂ図は第１図に示した熱可塑性ポリマープレフ
オームから切取つたテストクーポンを示す部分斜
視図、第２図は本発明の方法を実施するのに使用
され得る立形バツチ式押出し装置の立断面図であ
つて液圧押出し法の開始において定位置にある実
質的に非配向の半結晶質熱可塑性ポリマープレフ
オームを示している図、第３図はプレフオームが
押出された後の第２図の装置を示す図、第４図は
本発明の装置に使用されるスロツト付ワツシヤー
の平面図、第５図は本発明の装置に使用される溝
付ワツシヤーの平面図、第６図は半結晶質熱可塑
性ポリマープレフオームを液圧押出しするために
半連続法で使用され得る装置の第２の実施態様の
概略断面図、第７図は熱可塑性ポリマープレフオ
ームが押出された後の第６図の装置を示す図、第
８図は第６図に示した装置で使用される加熱用タ
ンクの部分断面図、第９図は本発明のシートから
作られた冷凍食品容器の等角図、第１０図は本発
明のシートから作られ得る冷蔵庫ドアライナーの
等角図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも0.079cm（1/32インチ）の実質的
   に均一な厚さを有するシートであつて本質的に配
   向半結晶質熱可塑性ポリマーから成り、該配向半
   結晶質熱可塑性ポリマーは非配向ポリマーの密度
   に少なくとも等しい密度を持ち、かつ、融解加工
   中に形成されたもの以外のミクロボイドおよびミ
   クロフイブリルを実質的に持たず、かつ、シート
   の平面に対してそれを横切る方向に圧縮されかつ
   平面配向されている、圧縮からかつ不連続な小板
   状球状結晶集合体から構成されたミクロ構造を持
   つことで特徴づけられており、該シートはまた、
   該シートの平面でテストしたとき、24℃（75〓）
   における引張り衝撃強さおよび極限引張り強さが
   同一ポリマーによる非配向状態のシートのそれの
   それぞれ少なくとも５倍および１ 3/4倍であり、
   −45℃（−57〓）における引張り衝撃強さが24℃
   （75〓）における引張り衝撃強さの20％以上であ
   り、引張り衝撃強さ対極限引張り強さの比が通常
   の二軸配向熱可塑性ポリマーシートで決定される
   該比より少なくとも50％大きいことを特徴とする
   前記シートを製造する方法であつて、 固相の実質的に非配向半結晶質熱可塑性ポリマ
   ーのプレフオームの表面を液圧流体で潤滑しなが
   ら該液圧流体で該プレフオームを押出しゾーンを
   通して圧縮的に押出し、該プレフオームを円周方
   向には少なくとも100％、軸方向には少なくとも
   50％実質的に同時に膨張かつ伸長させて導管状に
   形成する工程、および 該導管を切り展開して前記シートに形成する工
   程とを含むことを特徴とする配向半結晶質ポリマ
   ーシート製造方法。 ２ 前記導管の軸方向伸長が円周方向伸長に本質
   的に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。 ３ 前記熱可塑性ポリマーが、該熱可塑性ポリマ
   ーの１平方cmあたり4.64Kg力での熱変形温度と、
   該熱可塑性ポリマーの結晶融解温度よりも８℃低
   い温度との間の範囲内の温度まで加熱されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ４ 前記熱可塑性ポリマーが、該熱可塑性ポリマ
   ーの結晶融解温度より18℃〜30℃（32〓〜54〓）
   低い範囲内にある温度まで加熱されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。