JPS59168116A - ポリエチレン延伸物の製造方法 - Google Patents

ポリエチレン延伸物の製造方法

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JPS59168116A
JPS59168116A JP58038273A JP3827383A JPS59168116A JP S59168116 A JPS59168116 A JP S59168116A JP 58038273 A JP58038273 A JP 58038273A JP 3827383 A JP3827383 A JP 3827383A JP S59168116 A JPS59168116 A JP S59168116A
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melt
stretching
paraffin wax
drawn
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Masanori Motooka
本岡 正則
Hitoshi Mantoku
万徳 均
Takao Ono
隆夫 大野
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ポリエチレンの溶融押出延伸方法に関する。
更に詳しくは、高弾性率、高強度を有するポリエチレン
延伸物の製造方法に関する。
ポリエチレンやポリプロピレン等の結晶性熱可塑性樹脂
を高度に延伸し、配向結晶化させることにより、高弾性
率化及び高強度化できることは良く知られている。しか
しながら通常のポリエチレン溶融押出延伸方法により延
伸できる延伸倍率はせいぜい20〜30倍程度であり、
それ以上の延伸倍率ではいわゆる延伸切れを起こしてそ
れ以上延伸することはできない。高弾性率の延伸物を製
造する方法として、例えば結晶性ポリマーを特定の結晶
構造になるような条件下で熱処理して、特定の条件下で
延伸する方法(特公昭57−37454号公報)が提案
されているが、そこに具体的に開示された方法によると
、所望の結晶構造を有するようにするには、熱処理する
際に充分温度及び時間を管理する必要があること、また
延伸する際にも、通常毎分10〜20cM程度、あるい
は精精毎分′50〜150cmの比較的低い延伸速度で
延伸を行うことが必要であること等からして、工程管理
上煩雑であり生産性にも劣り工業化するには難点があっ
た。
そこで本発明者らは、ポリエチレンの延伸性を改良して
、高弾性率、高強度を有するポリエチレンの延伸物を得
る方法について種々検討した結果、ポリエチレンに特定
のパラフィン系ワックスを配合し、た組成物を用いるこ
とにより、本発明の目的を達成することができ、本発明
を完成するに至った。
すなわち本発明は、極限粘度〔η〕がi、5ag、、”
g以上5d6/g未満のポリエチレン(A) : 15
ないし97重量系と融点が40ないし120°Cで旧つ
分子量が2000以下のパラフィン系ワックス(B) 
: 85ないし6重量%との混合物を190方いし28
0”Cの温度で溶融混練し、210ないし300°Cの
ダイより未延伸物を押出し、冷却固化後、次いで60な
いし140°Cの温度で少なくとも20倍以上の延伸比
で延伸することを特徴とする高弾性率及び高強度を有す
るポリエチレン延伸物の製造方法を提供するものである
本発明の方法に用いるポリエチレン(A)とは、デカリ
ン溶媒155“Cにおける極限粘度〔η〕が1.5 d
1/g以上5.oa、ff/g未満、好マシくハ2.0
4478以上5.oae/g未満の範囲のものである。
〔η〕カ5dβ/g以上のものは、後述のパラフィン系
ワックス(E)の添加量が少ない場合は、延伸性を改良
できない場合がある。またポリエチレン(A)の密度は
とくに限定はされないが、好ましくは0.920 g/
uノ以上、更に好ましくは0.930ないし0.970
 gA?#+の範囲のものがより高弾性率、高強度の延
伸物となるので好ましい。前記範囲のポリエチレン(勾
は、エチレンの単独重合体に限らず、エチレンと少量の
他のα−オレフィン、例えばプロピレン、1−ブテン、
1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテ
ン、1−デセン等との共重合体、あるいは酢酸ビニル、
塩化ビニル、アクリル酸等のビニル化合物との共重合体
であってもよい。
本発明の方法に用いるパラフィン系ワックス(B)とは
、融点が40ないし120°C1好ましくは45ないし
110°Cで且つ分子量が2000以下、好ましくは1
000以下、特に好ましくは800以下のパラフィン系
ワックスである。融点が40′C未満のものあるいは液
状パラフィンを用いるとポリエチレン(A)とスクリュ
ーとが共回りを起こして均一な溶融6− 紡糸が出来ない。一方融点が120°Cを越え、且つ分
子量が2000を越えるものを用いても20倍程度の延
伸倍率では高弾性率、高づ]張強度の延伸物が得られず
、又更に延伸比を上げて高弾性率の延伸物を得ようとし
ても25倍以上には延伸出来ず結果として高弾性率の延
伸物を得ることは出来ないし、更に後述の如く延伸物か
ら過剰のパラフィン系ワックスを抽出することも出来な
い。また分子量が800以下のものを用いると20倍を
越える延伸比でも充分高弾性率の延伸物が得られるが、
分子量が800〜2000のパラフィン系ワックスを甫
いる場合は20倍、好ましくは25倍以上の延伸比で延
伸することが好ましい。
本発明における融点は、ASTM D 3417により
示差走査型熱量計(DSO)により測定した値である。
また分子量はGPC法(ゲル・パーミェーション・クロ
マトグラフィー)により次の条件で測定して得た重量平
均分子量(Mw)である。
装 置:ウォーターズ社製15[、)O型カラム:東洋
曹達社製’[’SK GMH−64− (6mmφX600mm) 溶 媒 :オルソジクロルベンゼン(ODOB)温度:
135”C 流量: 1,0m19/min 注入濃度: 3Qmg/20m40DOB(注入量40
0μβ)尚、東洋曹達社製およびプレッシャー・ケミカ
ルル社製の標準ポリスチレンを用いてユニバーザル法に
よりカラム溶出体積は較正した。
又、本発明における密度はASTM D 1505によ
り測定した値である。
本発明の方法に用いるパラフィン系ワックス(B)は前
記範囲の融点及び分子量を有するものであれば、とくに
炭素と水素のみからなる化合物には限定されず、少量の
酸素、その他の元素を含んでいてもよい。
前記パラフィン系ワックス(B)としては、飽和脂肪族
炭化水素化合物を主体とするもので、具体的にはトコサ
ン、トリコサン、テトラコサン、トリアコンタン等の炭
素数22以上のn−アルカンあるいはそれらを主成分し
た低級n−アルカン等との混合物、石油から分離精製さ
れた所謂パラフィンワックス、エチレンあるいはエチレ
ンと他のα−オレフィンとを共重合して得られる低分子
量重合体である中・低圧ポリエチレンワックス、高圧法
ポリエチレンワックス、エチレン共重合ワックスあるい
は中・低圧法ポリエチレン、高圧法ポリエチレン等のポ
リエチレンを熱減成等により分子量を低下させたワック
ス及びそれらワックスの酸化物あるいはマレイン酸変性
物等の酸化ワックス、マレイン酸変性ワックス等が挙げ
られる。
本発明に用いる前記パラフィン系ワックス(B)の融点
及び分子量範囲に入る他の炭化水素化合物として例えば
ナフタリン、ジメチルナフタリン等の芳香族炭化水素化
合物があるが、これらのものはパラフィン系ワックスと
異なりポリエチレン(A)との相溶性が劣り、本発明の
方法に用いるとボIJ エチレン(A)への芳香族炭化
水素の分散むらが生じ、均一延伸あるいは高延伸倍率の
達成が困難である。
ポリエチレン(A)とパラフィン系ワックス(B) 等
との相溶性を調べる方法としては、具体的には高倍率走
査型電子顕微鏡による未延伸糸の断面の観察法が例示出
来る。すなわち、ポリエチレン(A)とパラフィン系ワ
ックス(B)等との等量ブレンド物を溶融混練後溶融紡
糸する。次いで得られた未延伸原糸をその長手方向に直
交するようにミクロト−ム等の鋭利な刃で切断する。当
該断面と同様の処理により切り出した断面をさらにヘキ
サンあるいはへブタン等の無極性溶剤に少なくとも1時
間以上室温で浸漬して、パラフィン系ワックス(B)等
を抽出除去した抽出処理断面を少なくとも3000倍以
上の倍率で走査型電子顕微鏡にて比較観察する。
本発明のパラフィン系ワックス(B)はポリエチレン(
A)に対して相溶性が良好であるため、0.1μ以上の
陥没は殆ど観察されず、パラフィン系ワックス(B)の
代わりにナフタリンを用いた場合は分散不良を起こし、
0.1μ以上の陥没が無数に観察される。
本発明の方法は、前記ポリエチレン(A)15ないし9
7重M%、好ましくは50ないし85重量%と前記パラ
フィン系ワックス(E):85ないし3重量%、好まし
くは50ないし15重量%とからなる混合物7− を190ないし280″C1好ましくは190ないし2
50°Cの温度で溶融混練し、210ないし300”C
好ましくは210ないし270°Cのダイより未延伸物
を押出し、冷却固化後、60ないし140°C1好まし
くは100ないしis5”cの温度で少なくとも20倍
、好ましくは25倍以上の延伸比で延伸する方法である
パラフィン系ワックス(B)の量が5重量%未満ではポ
リエチレンの延伸性が改良されず20倍以」二の延伸が
できず、一方85重M%を越えると溶融粘度が低くなり
過ぎて溶融混練が困難であり、また未延伸物の延伸性が
劣り、延伸時にブツ切れを起こし20倍以上の延伸がで
きない。
前記混合物の溶融混練及び押出しには、通常の単軸ある
いは多軸のスクリュー押出機を用いて行うのが、連続押
出しができるので好ましい。溶融混練後時及びダイの温
度がそれぞれ190’C及び210°C未満では混合物
の溶融粘度が高く溶融押出しが困難であり、一方、それ
ぞれ280”C及び500°Cを越えるとポリエチレン
の劣化が激しく、8− 分子量が低下して高強度の延伸物が得られない。
尚、ポリエチレン(A)とパラフィン系ワックス(B)
との混合は、ヘンシェルミキサー、■−ブレンダー、タ
ンブラーブレンダー等により混合したものを直接溶融混
練して押出してもよいし、予め混合後戻に単軸あるいは
多軸押出機、ニーグー、バンバリーミキサ−等で溶融混
練して造粒あるいは粉砕しておいてもよい。
ダイより未延伸物を押出した後は、一旦冷却固化を行う
が、冷却は水冷、空冷のいずれの方法でもよい。また未
延伸物が冷却固化する迄の間に、溶融物にドラフトをか
けてもよい。
冷却固化した未延伸物を延伸する際の温度が60℃未満
では20倍以上の延伸比が達成できず、一方140”C
を越えるとポリエチレン(A)が軟化し、延伸はされる
ものの、高弾性率の延伸物が得られない。
上記延伸は60ないし140“Cの範囲内の雰囲気下で
あれば熱媒は空気、水蒸気、溶媒のいずれを用いても高
弾性率、高強度の延伸物が得られるが、熱媒として前記
パラフィン系ワックス(B)を溶出あるいは滲出除去す
ることができる溶媒1.具体的には、例えばデカリン、
デカン、灯油な用いると延伸時に過剰のパラフィン系ワ
ックス(B)を抽出除去あるいは滲出した該ワックス(
H)の除去ができ、延伸時の延伸むらの低減が可能とな
るので好ましい。
また該ワックスが除去あるいは低減した延伸物を得るに
は、前記方法に限らず、未延伸物をヘキサン、ヘプタン
等の溶剤で処理後延伸する方法、延伸物をヘキサン、ヘ
プタン等の溶剤で処理する方法も採り得、そのような処
理を行うことにより、更に高弾性率、高強度の延伸物が
得られる。
前記雰囲気下での延伸比が20倍未満では高弾性率化、
高強度化の程度が少なく、また延伸物に原糸の白化が随
伴するため、外観を損う例が多い。
尚延伸比は、最終延伸比が25倍以上になればよく、1
段延伸でも2段延伸以上の多段延伸でもよい。
また延伸の際の最終延伸速度はとくに限定はされないが
、生産性から5rn/min以上、好ましくけ5m/m
in以上の速度がよい。
本発明に用いるポリエチレン(A)には、耐熱安定剤、
耐候安定剤、顔料、染料、無機充填剤等通常ポリオレフ
ィンに添加することができる添加剤を本発明の目的を損
わない範囲で添加しておいてもよい。
本発明の方法により得られるポリエチレンの延伸物はλ
従来ポリエチレンの延伸物では得られない高引張強度を
有し、且つ高弾性率であるので、モノフィラメント、テ
ープ等の従来の延伸糸の分野に加えて高弾性率、高強度
繊維の分野への利用が可能となり、軽量性が要求される
各種補強材に使用できる。またパラフィン系ワックスを
配合することにより、従来のポリエチレン単独の延伸物
に比べて白化を生じる延伸比が高くなるので、より外観
が優れた延伸物が得られる利点がある。さらには、超高
延伸による結晶配列の高度な整列ならびに過剰のパラフ
ィン系ワックス(B)を抽出することにより副次的に生
成する微孔を利用した選択膜、エレクトレット等の機能
材料への適性にも優11− れている。
次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、
本発明の要旨を越えない限りそれらの実施例に制約され
るものではない。
実施例 ポリエチレン((7))=2.47dl?/g−密度=
3     。
0.964 g/cnr )とハラフィンワックス(融
点=69°01分子量=460 )との95=5ブレン
ド物を次の条件下で溶融紡糸延伸を行った。上記ポリエ
チレンの粒状ベレットとパラフィンワックスの粉砕品と
を混合後、20mmφ、L/D=20のスクリュー押出
機を用い、樹脂温度190”Cで溶融混練を行った。次
いで該溶融物をオリフィス径が1mmのダイより押し出
し、エアーギャップ10mで20°Cの冷水にて固化さ
せた。引き続き一対のゴデツトロールを用いてn−デカ
ンを熱媒とした延伸槽(槽内温度−130°C1槽の長
さ一4DCIn)で延伸を行った。
この際、第1ゴデツトロールの回転速度を12− 0.5m/minとして、第2ゴデツトロールの回転速
度を適宜変更することにより延伸比の異なる繊維を得た
。但し、延伸比はゴデツトロールの回転比より計算して
求めた。各延伸比における弾性率および強度を表1に示
す。表1から延伸比を20倍以上にすると高強度の延伸
物が得られることが分かる。尚、弾性率および強度はイ
ンストロン万能試験機1126型(インストロン社製)
を用いて室温(23”C)にて測定した。このとき、ク
ランプ間の試料長は100mmで引張速度100mm/
分とした。
但し、弾性率は2%歪における応力を用いて計算定して
求めた。又、表には延伸繊維の白化の有無についても示
した(但し、○:白化していない、表    1 実施例 ポリエチレン(〔η〕−2.47de/g1密度−〇、
964 g /c1n )とパラフィンワックス(融点
=69“01分子fft=460.)との9010ブレ
ンド物を実験例1と同一条件下で溶融紡糸延伸を行った
。各延伸比における弾性率と強度を表2に示す。同じく
延伸比を20倍以−Fにすると高強度の延伸物が表  
  2 実施例 ポリエチレン(〔η) = 2.47417g、密度=
0.964 g/Cm3)とパラフィンワックス(融点
−69°01分子量=460)との80 : 20ブレ
ンド物を実験例1と同一条件下で溶融紡糸延伸を行った
。各延伸比における弾性率と強度を表3に示す。同じく
延伸比を20倍以上にすると高強度の延伸物が得られる
ことが分かり、60倍以上の高延伸比においても延伸物
は白化を起こさないことも分かる。
表    6 比較例1 ポリエチレン(cη〕=2.47a#/g、 密度=0
.964g/c1n)とパラフィンワックス(融点=6
9゛C1分子量=4611 )との113:90ブレン
ド物を実験例1と同一条件下で溶融紡糸延伸を行った。
この系においては、冷却固化した原糸が脆いため連続的
な原糸が得られず、ゴデツトロールを用いて延伸を行う
ことが出来なかった。
比較例2 ポリエチL/ > ((η) = 1.24 a6/g
 % 密&−0,965g/α3)とパラフィンワック
ス(融点=69′01分子量=460)との91]10
ブレンド物を実験例1と同一条件下で溶融紡糸延伸を行
った。この系においては、延伸に耐え得る繊維を得るこ
とが出来なかった。
比較例6 ポリエチレン((η)−2,47djli/g1密度−
〇、964 g/aノt )を実験例1と同一条件下で
溶融紡糸延伸を行った。各延伸比における弾性率と強度
を表5に示す。表5からパラフィン系ワックスを混合し
ないものは、延伸比が17倍においてすでに白化を起こ
し、しかも高強度の延伸物が得られ表    4 本実施例において、ポリエチレンにパラフィン系ワック
スを添加した場合の影響を調べるため図1および図2に
弾性率および強度を延伸比に対してプロットした。
図1および図2を見る限りにおいては、弾性率と強度は
延伸比と一義的に関係づけられており、延伸比を上げる
ことにより弾性率および強度ともに上昇することが分か
る。さらに、パラフィン系ワックス添加量と到達延伸比
との関係は図5の様にパラフィン系ワックスを添加する
ことにより顕著に上昇しており、即ちパラフィン系ワッ
クスを添加することにより高弾性率、高強度繊維が得ら
れることが分がる。
【図面の簡単な説明】
図1は弾性率と延伸比との関係、図2は強度と延伸比と
の関係及び図3は到達延伸比とパラフィン系ワックスの
添加量との関係を表わす。 出願人  三井石油化学工業株式会社 代理人  山  口     和 0       0       0       0
       0        C)9(JD  ’
  *制御6 ’ecTD  ’  力t  師

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)極限粘度〔η〕が1.5 d1/g以上5.Od
    6/g未満のポリエチレン仏)=15ないし97重量%
    と融点が40ないし120°Cで且つ分子量が2000
    以下のパラフィン系ワックス(B) : 85ないし6
    重量%との混合物を190ないし280″Cの温度で溶
    融混練し、210ないし300″Cのダイより未延伸物
    を押出し、冷却同化後、次いで60ないし140”Cの
    温度で少なくとも20倍以上の延伸比で延伸することを
    特徴とするポリエチレン延伸物の製造方法。
JP58038273A 1983-03-10 1983-03-10 ポリエチレン延伸物の製造方法 Granted JPS59168116A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63308049A (ja) * 1987-05-22 1988-12-15 デーエスエム ナムローゼ フェンノートシャップ 超延伸可能な重合体材料の製法、超延伸可能な材料及び該材料を用いた物品の製法
EP0342265A2 (de) * 1987-08-28 1989-11-23 Alkor Gmbh Kunststoffe Verfahren zur Herstellung von Polyolefinfolien oder -platten mit hoher Festigkeit
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