JPS60239539A - 熱可塑性重合体線条物の製造方法 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は高弾性率を示す熱可塑性重合体線条物を超延伸
によって製造する方法に関し、さらに詳しくは熱可塑性
重合体の線条物を極めて高い延伸倍率で延伸（すなわち
超延伸）し、−軸方向に高度に配向させ、極めて高い弾
性率を示す高分子材料を生産性高く製造する方法に関す
る。

（発明の背景） ポリオキシメチレンの未延伸体の超延伸によって得られ
る高弾性率、高強力線条は光通信ケーブルの抗張力材（
テンションメンバー）ガツト、ローブなどの高度の物性
機能を必要とする産業資材に適した高分子線条物である
。これらのうち、例えば抗張力材には高い引張弾性率と
石英光と同程度に低い線膨張率が要求される。

超延伸によって得られる高分子材料を抗張力材への応用
が試みられている。例えば５８年度電気通信学会総合全
国大会（昭和５８年４月２．３．４日開催）の予稿集７
−３００ページには、光フアイバーケーブルの抗張力材
を狙ってポリオキシメチレンの超延伸による直弾率化の
検討を行ない、外径３Ｎ、内径１　＋＋ｎのパイプを誘
電加熱（マイクロ波加熱ともいう）法で加熱することに
よって、延伸比３０倍の超延伸を行ない、引張弾性率６
０ＧＰａを達成したと報告されている。また、ｐ。

ｌｙｍｅｒ　Ｐｒ１ｎｔｓ、Ｊａｐａｎ　Ｖｏｌ。

３２、Ｎｏ、４，７６８　（１９８３）には誘電加熱超
延伸法により、歪速度を３．　’ｌ　ｍ　ｉ　ｎ−”か
ら０゜４５ｍ１ｎ−１に下げ、延伸線条の引張弾性率が
３２ＧＰａから６０ＧＰａに向上し、歪速度０．４５ｍ
　ｉ　ｎ−１のときに未延伸体の繰出速度が０．０５　
ｍ／ｍｉｎであり、歪速度が０．４５ｍ１ｎ−’のとき
は延伸比が３０倍であったことが記載されている。

繰出速度０．０５ｍ／分は延伸比３０倍であれば、延伸
速度１．５ｍ／分の極めて低速の延伸に相当する。さら
に特開昭５８−１０９６１７号にはポリオキシメチレン
を、誘電加熱装置の外周にハント′ヒータを取りつけた
外部加熱法を併用して一段で連続的に延伸する方法が提
案されている。しかし、この方法では極めて高い弾性率
を安定的に達成するためには、延伸速度を１．５ｍ／分
程度と極めて小さくしなければならないことがわかった
。

（発明の目的） 本発明の目的は、熱可塑性重合体を超延伸し、引張弾性
率４０ＧＰａ以上の線条物を、高い生産性および延伸速
度で安定に製造可能な方法を提供することにある。

本発明者らは、誘電加熱１段延伸について検剖したとこ
ろ、次のようなことを見出した。すなわち、ポリオキシ
メチレンなどの超延伸可能な重合体の延伸は２段の機構
からなり、その１段目は重合体が突然くびれるネック延
伸からなる機構であり、２段目は重合体の太さが徐々に
細くなる機構で、２段目に必要な延伸応力は１段目に比
べてはるかに大きい。誘電加熱１段延伸法では、この二
つの延伸機構が同一延伸域に共存している。したがって
、延伸操作を開始してネック形成後、徐々に延伸比を上
げていく過程で二つの延伸機構が影響し合って比較的低
い延伸比で切断しやすい。また定電状態の延伸に入った
後も、外乱によって切断しやすいことが判明した。この
１頃向は延伸速度が高くなるほど顕著になる。したがっ
て、安定性の面から見てもこの技術では延伸速度を高め
て生産性を上げるのには限界がある。

本発明者らは、前記目的達成するために観念研究した結
果、超延伸において、高弾性率、高強力線条を得るには
、重要なことは熱可塑性重合体の線条物に切断を生じさ
せることなく、いかに高い応力を負荷せしめることがで
きるかにががっていること、そのためには上述の延伸機
構にそれぞれ適合した延伸条件で多段延伸すると好結果
がｉりられることを見出し、本発明を完成した。

（発明の概要） 本発明は、熱可塑性重合体の未延伸体を回転体の速度比
を利用して連続的に多段延伸することによって高弾性率
線条物を製造する方法において、張力分離装置によって
区切られた多段延伸で、第１段で誘電加熱を用いてネッ
ク延伸を行い、少くとも第２段延伸域では誘電加熱およ
び外部加熱を連続して用い、または外部加熱を用いて延
伸を行なうことを特徴とする。

本発明は、熱可塑性重合体の未延伸体を回転体の速度比
を利用して連続的に多段延伸することによって高弾性率
線条物を製造する方法であるが、本発明に用いる熱可塑
性重合体としては、誘電加熱法によって発熱する誘電性
重合体またば誘電物質を含有するポリエチレン、ポリプ
ロピレンなどの非誘電性重合体が好ましい。これらのう
ち、ポリオキシメチレンや誘電物質を含有するポリエチ
レンやポリプロピレンが最も好ましい。誘電性重合体と
してはポリオキシメチレンなどのポリエーテル、ポリア
ミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニ
ール、ポリメタアクリル酸エステルなどがあげられる。

誘電物質としては、酸化チタン、チタン酸鉛、チタン酸
バリウム、アルミナ、酸化銅、シリコンカーバイト、硫
酸バリウムなどの無機系誘電物質および種々の有機系誘
電物質が挙げられる。

ここで用いる未延伸体には、ロンド、チューブ、シート
などの大物または厚物の連続長尺体から、繊維やフィル
ムなどの絹物あるいは薄物の連続長尺体をも含む。しか
し、生産性や超延伸の起こりやすさを考慮すれば、大物
あるいは厚物の長尺の線条物体の未延伸体を使用するの
が適当である。

なお未延伸体は公知の方法で製造されたものでよい。

本発明の延伸方法の実施態様を説明すると、延伸に用い
る回転体、例えば第１図における繰出機３、引取機６．
１０は延伸に必要な動力を自し、一定速で回転が可能な
ロールやキャタピラ−などを有するものである。回転体
の方式や形状は線条物の大きさや形状で適宜選ぶことが
できる。また回転体には、線条物を予熱するための加熱
機能が付加されていてもよい。

以下、第１図および第２図を用いて本発明の詳細な説明
する。

第１図は、本発明に用いる２段延伸装置の一実施例を示
す説明図である。この装置は、一対のニップロールａ、
ａ“よりなる繰出機３と一対のニップロールｂ、ｂ’か
らなる第１引取機６との間で、その両者の速度比を利用
して第１段目の延伸を行なう第１段延伸域と、第１引取
機６止ニップｏ−ルＣ，Ｃ″よりなる第２引取機１ｏと
の間でその両者の速度比を利用して第２段目の延伸を行
なう第２段延伸域とからなる。第１引取機６は張力分離
装置に相当し、その両側で線条体の張力は独立に制御さ
れる。図において、巻取ドラＪ、　１に巻かれた熱可塑
性重合体の未延伸線条物２は繰出機３によって第１段延
伸域に送出され、そこに配置された第１段誘電加熱炉６
中で昇温され、直りに第１段目の延伸、すなわちネック
延伸が行われ、張力分離装置である第１引取機６に引取
られると同時に、第２段延伸域に送り出され、そごに連
結して配置された第２段誘電加熱炉７および外部加熱炉
８中で昇温され、第２段目の延伸が施される。

続いて延伸後の線条物１１ば第２引取機１０に引取られ
た後、巻取機１２に巻取られる。なお、図中４および９
はそれぞれ第１段および第２段張力検出器を示す。

第２図は、第１図の装置に用いられる誘電加熱炉の詳細
を示す図である。この炉はマイクに１波発信機１３と、
アプリケータ１５と、マイクロ波をアプリケータ１５へ
送る結合導波管１４とからなる誘電加熱炉本体と、該誘
電加熱炉の入口１６および出口１７とからなる。図にお
いて、発信機１３から発信されたマイクロ波は、結合導
波管１４を通ってアプリケータ１５中に導かれる。線条
物は加熱炉入口１６から導入され、アプリケータ１５内
でマイクロ波を吸収して発熱し、延伸されて加熱炉出口
１７から出ていく。

本発明における延伸は、張力分離装置によって区切られ
た多段の延伸でなければならない。張力分離装置とは、
第１図では第１引取機６がこれに相当し、この装置の両
側の線条物に異なった張力を設定し、両方の張力が影響
し合わないようにすることが可能な装置であり、線条物
を引取り、かつ送り出す機能も同時に有していてもよい
。超延伸においては、２段の延伸機構が存在し、そのお
のおのに必要な応力が異なることは前述した通りである
が、張力分離装置によって二つの張力を分離することに
よって水準の異なる延伸応力を負荷せしめることが可能
となる。第２段目以後の延伸をさらに張力分離装置によ
って分割すれば、延伸比と共に増大する延伸応力をこき
ざみに分離できるので超延伸の安定性はさらに増す。設
備のコストおよび操作性を考慮すると２段延伸あるいは
３段延伸が好ましい。

本発明においては、第１段目の延伸は誘電加り１シ炉５
を用いてネック延伸を行なうｄ・要がある。熱風や電気
炉などの外部加熱方式では大物の未延伸線条物を急速に
、かつ外層と内層を均一に昇温することは困難で、特に
延伸速度を上げるとこの傾向が顕著となり、安定したネ
ック形成ができない。

ところが、誘電加熱法によれば、その原理かられかるよ
うに人物線条物でも急速にかつ内層まで均一に加熱する
ことが可能で、ネック形成が極めて安定かつ均一に行な
われ、その結果、２段目以後の延伸も安定に進行し、高
い延伸比での延伸が可能となる。誘電加熱炉内での発熱
の効率を高めるためには、重合体を予熱することが有効
である。

この予熱を目的として、誘電加熱をする前に外部加熱に
よって若干昇温することが好ましい。また誘電加熱炉内
に熱風を供給するなどの方法によって誘電加熱に外部加
熱を付加してもよい。第１段延伸はネック延伸でなけれ
ばならない。ネック延伸とは前述したごとく、突然未延
伸体がくびれで細くなる延伸の形態であるが、細くなる
と同時に分子の配向を生しるものでなりればならない。

ネック延伸が生ずるに必要な温度や延伸比は熱可塑性重
合体の種類や分子量によって異なるが、延伸比について
は、用いる熱可塑性重合体の自然延伸比付近の延伸比、
ポリオキシメチレンの例では７〜１１倍とすることが好
ましい。未延伸体の温度については、結晶の再配列が可
能で、かつ配向の進行が生じる温度、ポリオキシメチレ
ンの例では１４０〜１５５℃が好ましい。なお、第１段
においてネック延伸が終了後、それに続いて太さが徐々
に細くなる２段目の機構の延伸が始まってもよい。ネッ
ク延伸時の６情度や延伸比が適切でなければ、ネックが
飛び飛びに生しるが、あるいはネックが不明瞭で配向を
伴わない流動延伸を生しる。第１段延伸でこのような現
象が起これば、第２段以後の延伸は正電に進まなくなる
。

本発明においては、少なくとも第２段の延伸を誘電加熱
および外部加熱を連続して用い、あるいは外部加熱を用
いて行なう。この域で高延伸比の延伸を行なう場合、急
速かつ均一な胛温が可能であるので、誘電加熱および外
部加熱を連続して用いるとより安定した延伸操作が得ら
れ、特に延伸速度を上げる際に高い延伸比での延伸が容
易となる。なお、誘電加熱と外部加熱の配置順序は特に
限定されない。第３段目以後の延伸をさらに付加する場
合は誘電加熱、外部加熱をそれぞれ単独にまたは２段延
伸における加熱方式を繰返し用いてもよい。誘電加熱方
式は延伸速度を」二げても急速かつ内層および外層の均
一な昇温か可能であるが、誘電加熱方式単独では到達す
る温度の厳密な制御が難しいばかりではなく、誘電加熱
炉内で線条が通過する位置で到達する温度が異なる。そ
こで誘電加熱に続いて外部加熱を行なえば、外部加熱に
よって線条物の温度は一定の温度に制御され、この二つ
の問題は解消される。その結果、比較的高い延伸比の延
伸が高い延伸速度で可能となり、複数本の線条物の同様
な延伸も可能となる。第１段延伸域の場合と同じ理由で
誘電加熱に外部加熱の機能を付加することが好ましい。

３段目延伸以降における加熱態様も前記と同様である。

なお、第２段目延伸域に導かれる線条物の太さが比較的
小さい場合は、外部加熱単独でも線条物の比較的急速か
つ均一な昇温か可能で、かつ比較的厳密な温度制御が可
能なので、誘電加熱を用いず、外部加熱単独でも本発明
の目的は達せられる。

本発明において、より高い弾性率を達成し、より高い速
度で延伸するためには、第２段目以後の実延伸域の長さ
の合計を延伸速度に比例して長くすることが好ましい。

これは加熱炉の長さの合計を加減することにより可能で
ある。第２段目以後の延伸温度は、熱可塑性重合体の融
点をＴｍとするとき、先ず誘電加熱によって線条物を（
Ｔ　ｍ　−４５℃）　〜（Ｔｍ　−１０’Ｃ）の範囲に
昇温し、次いで外部加熱によって（Ｔｍ−４０”Ｃ）〜
（Ｔｍ−５℃）の範囲の一定値に制御するこ吉が好まし
い。ポリオキシメチレンの例では、誘電加熱で１３５〜
１７０℃、外部加熱で１４０〜１７５°Ｃとすることが
好ましい。より高弾性率の線条物を得るには、２段延伸
の場合は、２段目の延伸比を全延伸比が２０〜４０倍に
なるようにするのが好ましく、３段延伸の場合は延伸比
は２段目までが２０〜３０倍、３段目の延伸比は全延伸
比が２５〜４０倍にするのが好ましい。

延伸工程に続けて熱処理装置、仕上げ剤付与装置などの
付加装置を配置してもよい。

（発明の効果） 本発明方法によれば、従来技術よりも高い延伸速度で、
かつ所望により複数本取りで例えば引張弾性率４０ＧＰ
ａ以上の高弾性率、高弾力の熱可塑性重合体線条物が、
極めて安定に得ることができる。また延伸操作の開始か
ら定常状態にもっていく過程での線条物の切断が大きく
減少し、延伸のスタートが短時間でかつ容易に行なうこ
とができる。

以下、本発明を実施例によりさらに６′ｒ−細に説明す
るが、実施例中の測定法は下記のとおりである。

（発明の実施例） 実施例１ ポリオキシメチレン（旭化成工業Ｉｌｌ製　テナノク（
登録商標）３０１０）の外径６浦り内径１．７非の未延
伸体チューブを、第１図に示す２段ｌＬ伸装置に、該装
置の第２段延伸域と全く同し構成の第３段延伸域を付加
した３段延伸装置を用い、第１表のような条件で延伸し
た。使用した三つの誘電加熱炉は第２図のものを使用し
た。アプリケータの長さはいずれも９２ｃｍで、第１段
誘電加熱炉中には８０℃の熱風を導入し、第２段および
第３段の誘電加熱炉中に１７０℃の熱風を導入して使用
した。一方、第２段および第３段の延伸域に配置した外
部加熱炉は、長さ５ｍの円筒形で、外周が二重構造（ジ
ャケット）になっており、このジャケット中にスチーム
を供給して加熱する方式のものである。第１表７こ延伸
結果を示したが、延伸速度（引取速度）は最大７．５　
ｍ　／分に達し、引張弾性率Ｅは４０〜４４　Ｇ　Ｐ　
ａと高い値を示していることがわかる。

以下余白 第１表 第１表（続き） Ｖｏ：繰出速度 ｖｌ、Ｖ２、■３　：それぞれ第１、第２、第３段の引
取速度 マイクロ汲出カニ各段の項で上の数字、中の数字、下の
数字はそれ発振出力、 反射出力、実効出力 Ｔｓ：外部加熱炉温度 Ｌｌ　：第２段延伸域長 ■２２：第２段実延伸域長 Ｌ３：第２段延伸域長 実施例２ ポリオキシメチレン（旭化成工業（株）製、テナソク３
０１０）の外径４寵、内径１　＋ａｍの未延伸体チュー
ブを実施例１に用いた延伸装置の第２段および第３段の
誘電加熱除去した装置、すなわち第２段および第３段を
長さ５ｍの外部加熱炉のみとした延伸装置を用い、第２
表のような条件で延（巾　しノこ。

第１段目の誘電加熱炉中には８０℃の熱風を導入して使
用した。一方、第２段および第３段目に使用した外ｆｆ
７加熱炉内の温度を１７０℃に設定して行った。延伸結
果は歪速度０．２８ｍ１ｎ−’で、引張り弾性率が４４
ＧＰａであった。

第２表 比較実施例１ ポリオキシメチレン（旭化成工業■製テナソク（登録商
標）３０１０）の外径６酊、内径１ｍｌ＋の未延伸チュ
ーブを第１図に示す２段延伸装置の第２段延伸域のみを
用いて１段延伸を行なった。誘電加熱炉には熱風を供給
しながら行なった。第３表にその実験条件と結果を示し
た。第３表かられかるように、１段延伸では延伸速度は
０．９ｍ／分が最大で、引張弾性率はせいぜい２８ＧＰ
ａにしか到達しなかった。

第３表 ■１　：繰出速度、■２：引取速度（延伸速度）λ：延
伸比（Ｖ２　／Ｖｔ　）　、Ｅ　：引張弾性率

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる延伸装置の一実施例を示す図、
第２図は誘電加熱炉の概略図である。 に未延伸体巻取ドラ１１．２：未延伸体、３：繰出機、
４：第１段張力検出器、５：第１段誘電加熱炉、６：第
１引取機、７：第２段誘電加熱・炉、８：外部加熱炉、
９：第２段張力検出器、１０：第２引取機、１１：延伸
復線条物、Ｉ２：巻取殿、１３：マイクロ波発信機、１
４：結合導／ＪＪＬ管、１５；アプリケータ、１６：誘
電加熱炉入口、１７：誘電加熱炉出口、１Ｂ＝マイクロ
波反射調節器。 代理人　弁理士　川　北　武　長 手続ネ市正８＝ 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特　許　願　第９３７３７号２、発明の名
称　熱可塑性重合体線条物の製造方法３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪府大阪市北区堂島浜１丁目２番６号名　称
　（００３）旭化成工業株式会社代表者世古真臣 ４、代理人〒１０３ 住　所　東京都中央区日本橋茅場町−丁目１１？Ｉ￥８
号６、補正の対象　明細書の発明の詳細な説明の欄。 ７、補正の内容 （１）明細貞節２頁７行目の１石英光」をｒ石莢光ファ
イバー」に改める。 以」ニ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性重合体の未延伸体を回転体の速度比を利
   用して連続的に多段延伸することによって高弾性率線条
   物を製造する方法において、張力分離装置によって区切
   られた多段延伸で、第１段で誘電加熱を用いてネック延
   伸を行い、少くとも第２段で、誘電加熱および外部加熱
   を連続して用い、または外部加熱を用いて延伸を行なう
   ことを特徴とする熱可塑性重合体線条物の製造方法。