JPH0753423B2 - Continuous production method of high strength and high modulus polyolefin material - Google Patents

Continuous production method of high strength and high modulus polyolefin material

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JPH0753423B2
JPH0753423B2 JP14949289A JP14949289A JPH0753423B2 JP H0753423 B2 JPH0753423 B2 JP H0753423B2 JP 14949289 A JP14949289 A JP 14949289A JP 14949289 A JP14949289 A JP 14949289A JP H0753423 B2 JPH0753423 B2 JP H0753423B2
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endless belt
polyolefin
strength
powder
pressure plate
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征三 小林
隆 溝江
睦修 岩波
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日本石油株式会社
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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、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 [Industrial field of application] The present invention relates to continuous compression molding of a polyolefin powder at a temperature below the melting point of the powder, followed by rolling and stretching to obtain high strength and high elasticity. Index continuous polyolefin material.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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、耐衝撃性、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遥か
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 polyolefin having a remarkably high molecular weight is used in various fields as an engineering plastic characterized by having excellent impact resistance, abrasion resistance, and self-lubricating property. This ultra-high molecular weight polyolefin has a much higher molecular weight than general-purpose polyolefins, so if it is possible to achieve high orientation, it is expected that a molded product with high strength and high elasticity will be obtained. Various studies have been made.

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, the ultra-high molecular weight polyolefin has a higher melt viscosity than a general-purpose polyolefin, the molding processability is extremely poor by a usual method, and it cannot be stretched to be highly oriented at present.

ポール・スミス、ピーター・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)。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。
Paul Smith, Peter Yarn, Remstra et al. Proposed a method for producing a polyolefin material having high strength and high elastic modulus by stretching a gel obtained from a decalin solution (dope) of an ultrahigh molecular weight polyolefin at a high ratio. (JP-A-56-15408). The polymer concentration in the dope is
The weight average molecular weight of 1.5 million is 3% by weight and that of 4 million is 1% by weight, which is extremely low concentration. In practical use, a large amount of solvent is used and a highly viscous solution is prepared. It is extremely disadvantageous in terms of economics such as method and 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60−15120号、特開昭6
0−97836号、高分子学会予稿集、34巻4号873頁(1985
年)等]。
There are also various proposals for a method of highly stretching and highly orienting a single crystal mat of an ultrahigh molecular weight polyolefin [JP-A-59-187614, JP-A-60-15120, and JP-A-6-16015].
0-97836, Proceedings of the Polymer Society of Japan, Vol. 34, No. 4, page 873 (1985
Year) 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, in these methods, an ultrahigh molecular weight polyolefin is previously made into a dilute solution of a solvent such as xylene, decalin, or kerosene, and then solid phase extrusion or stretching is performed using a single crystal mat obtained by cooling or isothermal crystallization. It is something to do. Therefore, even with this method, the problem that a large amount of solvent has to be used at the time of producing the single crystal mat has not yet been solved.

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63−41512号お
よび特開昭63−66207号)。
In order to solve the above mentioned problems, the inventors have carried out compression molding of ultra high molecular weight polyolefin powder without melting or melting below the melting point of the powder and then rolling and stretching. , A method for producing a high-strength, high-modulus polyolefin material has been proposed (JP-A-63-41512 and JP-A-63-66207).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

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Kg/cm2程度以上の圧力
を必要とするなどの問題点があった。
However, the compression molding step in the methods disclosed in these is a batch method in which a polyolefin powder is sandwiched between heated upper and lower pressure plates and heated for a predetermined time and pressed to obtain a preformed sheet. It is inferior in properties, and there is a problem that a pressure of several hundred kg / cm 2 or more is usually required as a pressurizing pressure in order to obtain a material having sufficiently high strength and high elastic modulus. .

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

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。
From the above, the present inventors, as a result of intensive studies to solve these problems, by a specific pressurizing means, the polyolefin powder is compression molded below the melting point of the polyolefin powder, and then rolled. It was discovered that a polyolefin material having high strength and high elastic modulus can be continuously obtained by 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挾みつつ移動させる
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 is to supply a polyolefin powder between a pair of endless belts that are vertically opposed to each other, move the polyolefin powder while sandwiched by the endless belt, and a pressure plate provided inside the endless belt. And the polyolefin powder is compression-molded at a temperature below the melting point of the powder by a pressing means consisting of a group of rollers connected to each other and rotatable between the pressing plate and the endless belt, and then rolled and drawn. The present invention relates to a continuous production method of a high-strength, high-modulus polyolefin material characterized by the above.

〔発明を実施するための好適な態様〕[Preferable Embodiments for Carrying Out the Invention]

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。
The method of the present invention comprises polymerization and molding steps (compression molding,
In solid phase extrusion and stretching), the polyolefin does not undergo complicated operations such as melting or dissolution in a solvent even once, and by using a specific pressurizing means, compression molding under low pressure becomes possible compared to the conventional method, which is excellent. It has an excellent characteristic that a high-strength, high-modulus polyolefin material having excellent physical properties can be continuously and easily manufactured.

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−メチルペンテルン−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 2 to 2 carbon atoms.
Homopolymers of 8, preferably 2 to 6 α-olefins,
For example, low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, polybutene-1,
Poly-4-methylpentane-1, etc., or a copolymer of an α-olefin having a different carbon number, for example, a copolymer of ethylene and an α-olefin having 3 to 12 carbon atoms, preferably 3 to 8 carbon atoms. And 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。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10〜30dl/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。
In addition, it is desirable that these polyolefins used in the present invention generally have a higher molecular weight because a material having higher strength and higher elastic modulus can be obtained. For example, in the case of polyethylene, the viscosity average molecular weight is 500,000 to 12,000,000, preferably 900,000 to 9,000,000, more preferably 1.2,000,000 to 6,000,000, 135 ° C, and if expressed by the intrinsic viscosity in decalin, 5 to 50 dl / The so-called ultra-high molecular weight polyethylene having g, preferably 8 to 40 dl / g, preferably 10 to 30 dl / g is desirable, and in the case of polypropylene, the molecular weight is preferably 1,000,000 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2000μm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 normally, a granular or powdery one is preferably used. For example, in the case of polyethylene, the particle size is 2000 μm or less, preferably 1000 μm or less. Further, a narrower particle size distribution will give a better sheet.

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 production method of the high-strength, high-modulus polyolefin material of the present invention, first, the polyolefin powder is continuously compression-molded to form a preliminary 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。
An apparatus used for forming this pre-compression molded sheet will be briefly described with reference to 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
られた上下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。一本のエンドレスベ
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 basically comprises a pair of endless belts 5 and 6 which are vertically opposed to each other and are tensioned by rolls 1 to 4.
A pressure plate 7 for pressing the powder sample through the endless belt, and a roller group 8 rotatably connected to each other between the pressure plate and the endless belt.
And a pressurizing means consisting of. Three or more rolls may be provided for one endless belt, and the outer diameter of the roll is not limited 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。
As the endless belt, one having a wall thickness of about 0.1 to 1.5 mm and a surface of the endless belt which comes into contact with the object to be compressed and which is mirror-finished can be preferably used. If the thickness of the endless belt is too thin, the endless belt is likely to be deformed or damaged, and if it is thick, the diameter of the roll that applies tension to the endless belt becomes large, which undesirably increases the size of the entire apparatus. A typical example of the material of the endless belt is stainless steel, but it is also possible to use a suitable single body of another metal belt, or a material obtained by coating these belts with a resin such as a fluororesin.

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
けられ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 comprises a pressure plate provided inside the endless belt and a group of rollers which are rotatably connected to each other between the pressure plate and the endless belt. As a group of rotatable rollers connected to each other interposed between the pressure plate and the endless belt, the rotation 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 suitable to arrange a large number of them in close contact with each other.

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 the 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, the trace of the small diameter roller is likely to be left on the endless belt, and the endless belt is likely to be deformed. In addition, when the outer diameter of the roller is too large, it is necessary to lengthen the pressure unit (pressure plate). When the pressing part is short, the number of rollers in the pressing part is insufficient, and a good preliminary compression-molded sheet cannot be obtained.

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10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 center axis of both ends of each of these rollers is fixed by a chain 9, and by engaging this chain with a sprocket 10 arranged in front of and behind the pressure plate, the roller group is about half the traveling speed of the endless belt. It is good to drive at the speed of. This sprocket has 3
It does not matter if there is more than one. This roller group may be fixedly interposed between the endless belt and the pressure plate, but in this case, a frictional force due to slip occurs between the roller group and the endless belt and the pressure plate, respectively. However, a problem occurs 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 the pressure can be transmitted 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30〜400cm、好ましくは50〜200cm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0.1〜20Kg/cm2程度好ましくは0.5〜10Kg/cm2さらに
好ましくは1.0〜8.0Kg/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一義的な役割であるが、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、かつそれぞれ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 400 cm, preferably about 50 to 200 cm.
The average pressure that the pressure plate exerts on the endless belt is
Usually, a pressure of about 0.1 to 20 kg / cm 2, preferably 0.5 to 10 kg / cm 2, and more preferably 1.0 to 8.0 kg / cm 2 is sufficient. The pressing plate has a primary role of pressing the polyolefin powder through the endless belt, but can also be used as a heating means for the object to be compressed at the same time.
In the method of the present invention, the compression step is performed at a temperature lower than the melting point of the polyolefin powder that is the object to be compressed, and the rolling and stretching steps that are subsequently performed provide high strength and high elastic modulus polyolefin material. Is extremely important in obtaining However, in order to obtain a good pre-compression molded sheet, it is desirable that the temperature is below the melting point but is within an allowable range. For example, for polyethylene, a temperature of usually 50 ° C. or higher, preferably 90 ° C. or higher, and for polypropylene, usually 90 ° C. or higher, preferably 130 ° C. or higher, and a temperature below the respective melting points are desirable.

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図に示されるように、加圧
プレート内に加熱手段11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 object to be compressed (polyolefin powder) for that purpose, it is optimal to directly heat the endless belt in the pressing portion, but as shown in FIG. 2, the heating means 11 is provided in the pressing plate. It is actually arranged to heat the object to be compressed from the pressure plate through the roller group and the endless belt, or to dispose the preheater 12 close to the endless belt as shown in FIG. It is 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。
As a mode of arranging the heating means 11 on the pressure plate, an electric heater may be embedded in the pressure plate after providing the heat insulating portion 13, or a circulation channel of the heat medium is arranged in the pressure plate. Then, you may heat 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/min程度が適当である。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挾圧部まで移動さ
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。
To carry out the continuous production method of the high-strength and high-modulus polyolefin material of the present invention by using this exemplified apparatus,
First, the polyolefin powder charged in the hopper 14 is dropped onto the lower endless belt running from the hopper outlet having a predetermined cross-sectional shape. The traveling speed of the endless belt depends on the length of the pressure plate and the compression conditions, but is usually about 50 to 200 cm / min. The polyolefin powder on the endless belt is, if necessary, preheated to a predetermined temperature by a preheater, and then moved to the pressure part of the upper and lower endless belts, and then a roller group and a pressure plate are arranged. It is transferred to the compression unit. Here, the 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 the roller group and the endless belt. At this time, heat from the heating body is also transferred to the object to be compressed through 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。
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。
The precompression-molded sheet compression-molded in this way is
After passing the roll section, leave the endless belt.
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, the high-strength and high-modulus polyolefin material is obtained by rolling the precompression-molded sheet thus obtained and then stretching.

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固相状態に保持し
たまま回転方向の異なる圧延ロールにより挾圧して圧延
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さらに好ましくは1.5〜10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、上記圧延操作を一回以上多段圧延することが
できる。
A known method can be used as the rolling method,
A rolled sheet or film is obtained by pressing the polyolefin in a solid state without melting it with rolling rolls having different rotation directions. At this time, the deformation ratio of the material due to the rolling operation can be widely selected, and usually, the rolling efficiency (length after rolling / length before rolling) is 1.2 to 20, preferably 1.5 to 20 and more preferably 1.5 to 10 is preferable. 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 rolling operation described above can be carried out once or more in multiple stages.

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。何れも一対のニップロー
ル、あるいはクローバー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、一段目より二段目のほうを高い温度で
行うのが好ましい。
There are various methods of tensile stretching performed after rolling. There are hot air drawing, cylinder drawing, roll drawing, hot plate drawing and the like depending on the heating means and the like. In both cases, stretching is performed with a speed difference between a pair of nip rolls or clover rolls. The temperature is 20-150 ° C, preferably 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 step at a higher temperature than the first step.

延伸速度は適宜選択でき、通常0.1〜200cm/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/minの範囲で行うことが望ましい。
The stretching speed can be appropriately selected and is usually in the range of 0.1 to 200 cm / min, but a higher speed is preferable in consideration of economic efficiency,
Usually, it is desirable to carry out in the range of 5 to 200 cm / min.

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倍以上、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 draw ratio, the higher the strength and the high elastic modulus that can be achieved, so it is desirable to increase the draw ratio as much as possible, but in the production method of the present invention, for example, when ultrahigh molecular weight polyethylene is used, A total draw ratio of 60 times or more, preferably 80 to 200 times (a total draw ratio of rolling and tensile drawing) is possible, and an extremely high draw 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120GPa
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 elastic modulus is 120 GPa.
As described above, a polyolefin material having an extremely high strength and a high elastic modulus can be obtained, as typified by obtaining a polyethylene material having a tensile strength of 2 GPa or more.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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。
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 by a simple method is provided.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 装置仕様: 1.ロール 径 500 mm 面長300mm 2.スチールベルト 肉厚 0.6mm 巾 200mm 3.小口径ローラー 径 12 mm 面長250mm 4.加圧プレート 長さ1000 mm 巾 200mm 5.油圧シリンダー 径 125 mm 上記の仕様の圧縮成形装置を用いて粘度平均分子量約20
0万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6Kg/cm2で加圧し肉厚1.1mm、巾
100mmのシートを1m/minの速度で、連続的に予備圧縮成
形した。
Example 1 Equipment specifications: 1. Roll diameter 500 mm Face length 300 mm 2. Steel belt wall thickness 0.6 mm Width 200 mm 3. Small diameter roller diameter 12 mm Face length 250 mm 4. Pressurizing plate length 1000 mm Width 200 mm 5. Hydraulic pressure Cylinder diameter 125 mm Viscosity average molecular weight of about 20
100,000 ultra high molecular weight polyethylene powder is heated to 130 ℃, the average pressure on the material is about 6 Kg / cm 2 and the wall thickness is 1.1 mm and width.
A 100 mm sheet was continuously precompressed at a speed of 1 m / min.

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150mm、面長3
00mm、ロール間距離30μm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1mm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1.5cm/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, rotate this sheet in the opposite direction at the same peripheral speed of 1 m / min with the surface temperature adjusted to 140 ° C. Diameter 150 mm, face length 3
Supplied between a pair of rolls with a distance of 00 mm and a roll distance of 30 μm
Rolling was performed to obtain a film having a draw ratio of 5 times. The obtained rolled film was slit into a width of 1 mm, and then the roll diameter was 250 mm using a hot roll type stretching device, the temperature was 135 ° C., the peripheral speed of the roll was 1.5 cm / min on the low speed side, and 30 cm / min on the high speed side. Minutes and stretched at a draw ratio of 20 times. The obtained fiber had a tensile elastic 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5Kg/cm2、加圧時間10分の条件で、成形した肉厚1.1
mm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85Gp
a、引張強度2.6GPaであった。
Comparative Example 1 Using the press molding machine in Example 1, a temperature of 130 ° C.,
Molded wall thickness 1.1 under conditions of pressure 5Kg / cm 2 and pressurization time 10 minutes
The same procedure as in Example 1 was carried out except that a mm sheet was used.
Only 5 times stretch is possible and the tensile modulus of the fiber obtained is 85Gp
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150mmで引張
速度100mm/分とした。弾性率は0.1%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1g/cm3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 Elastic Modulus and Strength) The elastic modulus and strength were measured at a temperature of 23 ° C. using Strograph R. The sample length sandwiched between the clamps was 150 mm, and the tensile speed was 100 mm / min. The elastic modulus was calculated using the stress at 0.1% strain. The cross-sectional area of the sample required for the calculation was obtained by measuring the weight and length of the sample with the density of polyethylene being 1 g / cm 3 .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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 7:加圧プレート、8:ローラー群 9:チェーン、10:スプロケット 11: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
FIG. 1 is a schematic view showing the 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 section of the apparatus of FIG. 1 to 4: Roll 5,6: Endless belt 7: Pressure plate, 8: Roller group 9: Chain, 10: Sprocket 11: Heating means, 12: Preheater 13: Insulation part, 14: Hopper 15: Hydraulic piston

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B29K 23:00 B29L 7:00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location // B29K 23:00 B29L 7:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】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挾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 which are vertically opposed to each other, and the polyolefin powder is moved while being sandwiched by the endless belt, and a pressure plate provided inside the endless belt and Compressing and molding the polyolefin powder below a temperature below the melting point of the powder by pressing means consisting of a group of rollers connected to each other between the pressing plate and the endless belt so as to be rotatable, and then rolling and stretching. A method for continuously producing a high-strength, high-modulus polyolefin material characterized by:
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