JPS60239540A - 熱可塑性重合体からなる未延伸体の延伸装置 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は熱可塑性重合体からなる未延伸体の延伸装置に
関し、さらに詳しくは熱可塑性重合体の大物線条物を極
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装置に関する。

（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
る線条物は高弾性率、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、ロープなどの
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
張弾性率と石英ファイバー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応用す
る試みは既知である。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
’？−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３１、内径１ｆｉ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
０Ｇ　Ｐ　’ａを達成したことが報告されている。Ｐｏ
ｌｙｍｅｒ　Ｐｒ１ｎｔｓ、Ｊａｐａｎ　Ｖｏｌ。

３２、Ｎｏ、４，７６８　（１９８３）には誘電加熱超
延伸法で、歪速度を３．２ｍ１ｎ−’から０．４５ｍ１
ｎ−”に下げたとき、引張弾性率が３２ＧＰａから６０
ＧＰａに向上し、歪速度０．４５　ｍ　ｉ　ｎ　−”の
ときに未延伸体の繰出速度が０．０５ｍ／ｍｉｎであり
、歪速度が０．４５　ｍ　ｉ、　ｎ−１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
熱装置の外周にバンド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も提案されている
。誘電加熱１段延伸技術により、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４．　ＯＧ　Ｐ　ａ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装置を提供することにあ
る。

本発明者らは、誘電加熱１段延伸について検討したとこ
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段延伸による超延伸法
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く、また定常状態の
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。この傾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鋭意研究した結
果、超延伸において、高弾性率、高強力線条を得るには
、重要なことば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
きるかにかかっていること、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
が得られることを見出し、このよ・うな多段式延伸に適
した装置の発明を完成した。

（発明の概要） 熱可塑性重合体の未延伸体を張力分離装置によって区切
られた多段延伸域において、回転体の速度比を利用して
連続的に延伸する装置において、第１段延伸域には誘電
加熱加熱炉を配置し、少くとも第２段の延伸域には誘電
加熱炉および外部加熱炉を連結して配置するか、または
外部加熱炉を配置したことを特徴とする。

本発明に用いる熱可塑性重合体は誘電加熱法によって発
熱する重合体、すなわち誘電性重合体、または誘電物質
を含有するポリエチレン、ポリプロピレンなどの非誘電
性重合体である。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
。本発明に用いる未延伸体としては、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
フィルムなどの細物また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、
未延伸体としては大物あるいは厚物の線状物が特に適し
ている。前記例示の重合体の未延伸体は公知の方法で製
造されるものでよい。

本発明に用いる回転体は、延伸に必要な動力を有し、一
定速で回転が可能なロールやキャタピラ−などを指す。

回転体の形状、回転の方式は線状物の大きさや形状によ
り適宜選択することができる。回転体には線状物を予熱
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、本発明に係る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、一対の二・７ブロールａ、
ａ“よりなる繰出機３と一対のニップロールｂ、ｂ”よ
りなる第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と一対のニップロールｃ、ｃ’で形成された第２引
取ｔａｌｏ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、巻取ドラム１に巻か
れた熱可塑性重合体の未延伸長尺線条物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、直ちに第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、そこ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は第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。この炉はマイクロ波発信機１３と、ア
プリケーク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ク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１
７から出ていく。

本発明の延伸装置は、張力分離装置によって区切られた
多段の延伸域からなる。張力分離装置とは、第１図の例
では第１引取機がこれに相当し、この装置の両側の線状
物に異なった張力を設定でき、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、線状物を引取
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段階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、
前記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。そして第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
を小刻みに分離することができるので、超延伸の安定性
をさらに増大させることができる。設備のコストおよび
操作性を考慮すれば、２段延伸または３段延伸が特に好
ましい。

本発明においては第１段延伸域に誘電加熱炉が配置され
る。第１段延伸域において、熱風炉や電気炉などの外部
加熱方式では大物の未延伸体を急速に、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
際にこの傾向は顕著であり、安定したネック形成を行な
うことが困難となる。ところが、誘電加熱はその原理か
られかるように急速に、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に、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
い延伸比で延伸を行なうことができる。

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。この予熱手段として、誘
電加熱炉の前に外部加熱炉を設けることが好ましい。ま
た誘電加熱炉内には、未延伸体の温度制御のために熱風
を供給するなど、外部加熱の機能を付加することが好ま
しい。

本発明では、少くとも第２段目の延伸域に誘電加熱炉お
よび外部加熱炉か、あるいは外部加熱炉を設ける。この
域で高延伸比の延伸を行なう場合、急速かつ均一な昇温
か可能であるので、誘電加熱炉および外部加熱炉を連結
して配置す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、誘電加熱炉と外部加熱炉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、
外部加熱炉、誘電加熱炉をそれぞれ単独にまたは２段延
伸における加熱炉をくり返し配置してもよい。

誘電加熱炉は、延伸速度を上げても急速かつ内層および
外層ともに均一な昇温か可能であるが、誘電加熱炉単独
では到達する温度の厳密な制御が難しいばかりでなく、
誘電加熱炉中の通過する位置で到達する温度が異なる。

誘電加熱炉に続けて連結して外部加熱炉を配置すること
により、誘電加熱炉によって所望温度付近まで昇温され
、外部加熱炉中で直ちに所望温度に制御され、この二つ
の問題は解消される。その結果、高い延伸比の延伸が高
い延伸速度で可能となり、かつそのことが複数本の線状
物の延伸でも可能となる。

誘電加熱炉と外部加熱炉は連続して設けられるが、線状
物の温度が実質的に下がらなければこれらの間に空隙が
あってもよい。誘電加熱炉には第１段延伸域の場合と同
じ理由で外部加熱炉の機能を付加することが好ましい。

本発明において、高い延伸速度で高い弾性率の延伸体を
得るためには、第２段以後の延伸域に配置する加熱炉の
長さの合計を５ｍ以上とすることが好ましい。また加熱
炉の長さの合計は延伸速度に比例して長くすることが好
ましい。

なお、第２段目の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
が可能である。従ってこのような場合には誘電加熱炉を
配置せずに、外部加熱炉単独を配置することでも本発明
の目的は達せられる。

本発明においては、延伸装置に連続して熱処理装置、仕
上げ剤付与装置などの付加装置を配置することができる
。

（発明の効果） 本発明によれば、従来技術よりも高い延伸速度で、かつ
複数本取りで引張弾性率４０　Ｇ　Ｐ　ａ以上の熱可塑
性重合体の延伸体を、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、定常状態に移行する過程での
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詳細に説明するが、
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（株）製　テナソク　
（登録商標）３０１０）の外径ＧｌＩ婁、内径１．７ｆ
ｉの未延伸体チューブを、第１図に示す２段延伸装置に
、該装置の第２段延伸域と全く同じ構成の第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９２釧で、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表に延
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４０〜４４ＧＰａ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 ■１、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 Ｌ２：第２段延伸域長 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４ｆｌ、内径１ｆｉ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
のような条件で延伸した。

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

第２表 −−− 巨−に 比較実施例１ ポリオキシメチレン（旭化成工業（株製テナノク（登録
商標）３０１０）の外径６顛、内径１１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
．９　ｍ　／分が最大で、引張弾性率はせいぜい２８Ｇ
Ｐａにしか到達しなかった。

第３表 Ｖｌ　；繰出速度、■２：引取速度（延伸速度）λ：延
伸比（Ｖ２　／Ｖｌ　）　、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。 １：未延伸体巻取ドラム、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、１２：巻取機、１３：マイクロ波発信機、１４
：結合導波管、１５ニアプリケータ、１６：誘電加熱炉
入口、Ｉ７：誘電加熱炉出口、１８：マイクロ波反射調
節器。 代理人　弁理士　川　北　武　長

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱可塑性重合体の未延伸体を張力分離装置によって区切
   られた多段延伸域において、回転体の速度比を利用して
   連続的に延伸する装置において、第１段延伸域には誘電
   加熱加熱炉を配置し、少くとも第２段の延伸域には誘電
   加熱炉および外部加熱炉を連結して配置するか、または
   外部加熱炉を配置したことを特徴とする熱可塑性重合体
   からなる未延伸体の延伸装置。