JPS60193632A - 高分子材料の連続加圧延伸装置 - Google Patents

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、高分子材料長尺体全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
流体音用いて等方的に圧力音訓えながら高分子材料長尺
体全延伸し、その物性全改善するための装置に関するも
のである。

従来、合成繊維のような高分子材料長尺体について、こ
れ全引張延伸して分子配向音生じさせ、機械的強度その
他の物性全向上させることはよく知られておシ、実用上
でも行われていることであるが、ポリアセクールのよう
なある種の高分子材料を引張延伸すると、延伸に伴って
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全抑制する手段の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９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
材料全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全保持させなければ
ならないという装置上の困難性を伴うので、これまで実
現されていなかった。

このような事情の下で、本発明者らは、高分子材料全連
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、加圧媒体として流体を用い、これ全密閉容
器内に連続的に導入し、その一部全高分子材料の取出口
から処理てれた高分子材料と共に連続的に流出させなが
ら延伸を行うことによって、その目的全達成しうろこと
全見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

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、それ全貫通して連続的に移動する高
分子材料長尺体に対し引張応力全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王、該耐圧容器の
高分子材料長尺体の供給口側に加圧流体排出孔全、取出
口側に加圧流体導入孔全ソれぞれ設け、かつ、供給口と
取出口の両方を、それら？通過する長尺体との間に生じ
る間隙から、少量の加圧流体は流出するが耐圧容器内の
圧力の実質的な低下全もたらさない寸法とするか、ある
いは取出口のみ全上記の構造とし、供給口金長尺体は円
滑に通過するが、長尺体との間に生じる間隙から耐圧容
器内の加圧流体が実質的に漏出しない寸法としたこと？
特徴とする高分子材料の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、ニッケル鋼などを挙
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、ポリエチレンなど全、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
炭素など全それぞれ挙げることができる。使用に際して
は、処理てれるべき高分子材料に悪影響全与えないもの
を選ぶことが必要なことはいうまでもない。この加圧液
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、高分子材料の供給口と取出口とが
対向面に穿設されておシ、高分子材料はこれら全通して
、引張応力を加えられながら連続的に移動しつるように
なっている。

該供給口の形状は、処理されるべき高分子材料長尺体の
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。

これは使用される流体の粘度、耐圧容器内の圧力全考慮
して、決められるが、実際に１ｄ１供給口とそれを通過
する長尺体との間に生じる間隙を０．０５〜２，０麗の
範囲内で設定することによって行われる。他方、高分子
材料の取出口は、その形状として処理された高分子材料
長尺体の断面形状にほぼ適合したものを選ぶ点では供給
口と同じであるが、その寸法は、やや大きくして、取出
口とそれ全通過する長尺体との間に生じる間隙から、耐
圧容器内の加圧流体がある程度流出しうるように設定す
る必要がある。これは、加圧流体の粘度、耐圧容器内の
圧力等全考慮し、間隙の大きさ全１〜５間の範囲で選ぶ
ことによって行われる。また、所望に応じ供給口の構造
も上記のを山口と同じ構造にすることができる。

本発明の耐圧容器には、高分子材料の供給口側近傍適所
に加圧流体導入孔が、また取出口側近傍適所に加圧流体
排出孔がそれぞれ設けられている。

そして、これらを介して、連続的に加圧流体が耐圧容器
内と、高分子材料長尺体の移動方向に向って流れながら
、該長尺体全加圧し、かつ取出口から処理された長尺体
と共に流出するので、耐圧容器内の圧力の低下なしに、
長尺体の等方向な加圧がなされる。また、所望により供
給口、取出口及びその近傍付近の流体の温度調節の手段
、具体的には流体の流れ調節、冷却等の手段を施すこと
ができる。

また、圧力調節の補助手段として、耐圧容器、あるいは
流体の糸路に圧力調節閉のコントロールパルプ、弁等を
設ける場合もある。

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、コンプレッサーなどを介
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、取出口から高分子材料長尺体と共に流出した圧力
流体も、必要に応じ適当な手段で捕集し、循環再使用す
ることができる。

本発明装置においては、高分子材料の延伸全加熱下で行
うため、あるいは延伸により生じ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、冷却
手段などを設けることができる。この加熱手段としては
、ヒーターによる外部加熱方式、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、特別に予熱帯域全役けて、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？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、キャタピラ一方式などを用いることもできる。

本発明装置によシ処理しうる高分子材料の例としては、
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
ックや、ポリバラフェニレンテレフタルアミド、ポリパ
ラフェ、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ック全挙げることが
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、例えばフィ
ラメント、フィルム、テープ、シート、長尺板、チュー
ブ、丸棒、角棒、異形断面長尺体などを挙げることがで
きる。

次に、添付図面に従って本発明の実施態様をさらに詳細
に説明する。

第１図及び第２図は、本発明装置の１例を示す断面説明
図であって、高分子材料長尺体（Ａ）は、繰出ローラ１
から供給ローラ２．２’　ｉ経て加圧延伸装置（Ｂ）へ
供給される。この延伸装置は、供給口３を有する保圧部
材４と取出口５を有する保圧部材６を両端に備え、かつ
供給口側に流体導入ロア？、また取出口側に流体排出口
８をそれぞれ設けた円筒状容器９から構成され、この中
は媒体として加圧流体（０）が満たされている。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）によシ所要の圧力で加圧され、かつ円筒
状容器９の外側に配置されたヒーター１０．１０’によ
シ加圧流体（Ｃ）を介して加熱されながら延伸処理され
たのち、取シ出され、引取ローラ１８．１８’ｉ経て巻
取ローラ１９に巻き取られる。上記の保持部材４，６に
それぞれ設けられた供給口３と取出口５は、長尺体（Ａ
ｌは円滑に通すが、延伸装置ＣＢ）内の圧力低下？もた
らさないようなシール全有しておシ、このンールは、開
口と通過物体との間隙から流体を流出させて、その際の
圧力損失で保圧しうるように開口全適度に調整すること
によって行われる。

次に流体導入ロアから導入される加圧流体と流体排出口
８から排出される加圧流体とはそれぞれ独立に用意して
もよいが、エネルギー消費をできるだけ少なくするため
に、両者を管路１２．１３によって連結し、コンプレッ
サー１７を用いて循環すせる。また、加圧流体（Ｃ）の
加熱は、前記のような円筒状容器９の外側に配置したヒ
ーター１０．１０’による代りに循環路の適所に設けた
加熱器によって行うこともできる。圧力の調整は、調圧
弁１５．１６によって行われる。

処理された長尺体と共に取出口５から流出する流体は捕
集室１１で捕集され、管路１４．調圧弁１６全介して循
環再使用される。また、第２図のように循環系に流体溜
め２２を設けてもよい。

本発明装置は単一の耐圧容器から構成されてもよいし、
１だ第３図に示すように複数個の耐圧容器ＣＢ）　ｔ　
（Ｂ’）全含んでいてもよい。後者の場合、各耐圧容器
における処理条件は同一にしてもよいし、ま／ヒ異なり
たものとし、数段階で所望の延伸全行うこともできる。

をらに、必要に応じ予熱器、冷却器、洗浄麗、熟成器、
延伸体に付着した液［−除（ハて該流体を回収するため
の流体回収部などを組み込むこともできる。

第４図は、供給口と取出口の両方から加圧流体全部分的
に流出させる場合の例を示す断面説明図で、この例にお
いては、耐圧容器内部の取出口側が隔壁２０によって一
部区切られ、この部分に設けられた補助導入孔２１から
加圧流体が補充され、内部の圧力全所定のレベルに保持
する役割全果している。この場合、通常補助導入孔２１
からは高粘性の流体と供給して、取出口側から流出゛す
る流量？少なくすることにより、保圧全容易にすること
ができる。

次に第５図は、取出口５を有する保圧部材６の構造の１
例全示す針視図であり、これは肉厚円筒状容器９に結合
したノズル２２から成っている。

また、このノズル部分は、延伸されるべき材料の形状に
応じ、第５図に示すようなスリット２３とすることもで
きる。

本発明装置は、高分子材料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必シ、
これによると高分子材料に等方向な圧力をかけながら延
伸することができる」二に、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金倉
して高分子材料全均一に加熱しうるという利点がある。

したがって、本発明装置は、高分子材料長尺体全連続的
に加圧延伸し、その物性全改善する方法全工業的に実施
するのに好適なものである。

次に実施例によハ本発明装置の使用態様？説明−丈る。

実施例 全長２？７Ｚ％　内径１０ｍｍの空洞余有する耐圧容器
に、間隙０．２５１１１１Ｌ幅５闘、長さ２００ｍｍの
スリット全保圧部材として付した第４図に示す形式の加
圧延伸装置を用い、加圧流体導入孔から、１６０℃の７
リコーンオイル全高圧定量ポンプにより毎時１０ｔ、補
助導入孔から、８０℃の高粘度シリコーンオイル全毎時
３０１で導入し、取出口及び加圧流体排出孔から７リコ
ーンオイル全排出することによって、内部圧力を約４０
０ＫＳ’　／ｃｒＡに維持しながら、湿度１６０℃にお
いて、ポリアセタールテープ（テナツク３０１０　、厚
さ０２咽、幅５　ｍｍ　）全２２倍に延伸した。

このようにして得られた延伸体の引張弾性率は４３ＧＰ
ａ、密度は１．４２であった。なお、比較のために加圧
流体音用いずに常圧Ｆ１６０℃で同じ倍率に延伸処理し
たものについて物性全測定したところ、引張弾性率は３
５ＧＰａが限度であシ、その際の密度は１．２８であっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置のそれぞれ異なった例を
示す断面説明図、第３図は２個の耐圧容器内部えた例を
示す断面説明図、第４図は供給口と取出口の両方から加
圧流体全流出させる場合の例で示す断面説明図、第５図
及び第６図は取出口部分の保圧部材の構造のそれぞれ異
なった例を示す斜視図である。 図中符号Ａは高分子材料長尺体、Ｂ、Ｂ’は加圧延伸装
置、Ｃは加圧流体、２，２′は供給ローラ、３は供給口
、５は取出口、７は加圧流体導入孔、８は加圧流体排出
孔、１０．１０’はヒーター、１１は流体捕集室、１５
．１６は調圧弁、１７はコンプレッサー、１８．１８’
は引取ローラ、２２は流体溜めである。 第３図 第４図 ／　ａ　２１ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　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高分子材料長尺体に
   対し引張応力全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、該耐圧容器の高分子材料長尺体
   の供給口側に加圧流体導入孔を、取出口側に加圧流体排
   出孔をそれぞれ設け、かつ供給口と取出口の両方全、そ
   れら全通過する長尺体との間に生じる間隙から、少量の
   加圧流体は流出するが耐圧容器内の圧力の実質的な低下
   をもたらさｋい寸法とするか、あるいは取出口のみを上
   記の構造とし、供給口金長尺体は円滑に通過するが、長
   尺体との間に生じる間隙から耐圧容器内の加圧流体が実
   質的に漏出し々い寸法としたことを特徴とする高分子材
   料の連続加圧延伸装置。 ２　排出てれた加圧流体の所定圧力に維持した状態で循
   環させる機構全備えた特許請求の範囲第１項記載の連続
   加圧延伸装置。 ３　取出口から流出した加圧流体？捕集し、これを循環
   再使用する機構全備えた特許請求の範囲第２項記載の連
   続加圧延伸装置。