JPS61102451A - 誘電加熱延伸装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は熱可塑性重合体からなる未延伸体を誘電加熱下
に延伸する装置に関し、さらに詳しくは熱可塑性重合体
の線条物を誘電加熱下に均一に延伸し、高強度高弾性率
の高分子材料を生産性高（製造する装置に関する。

（従来の技術） 熱可塑性重合体、典型的には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、低線膨張率を示すので、光通信ケーブルの抗張力
材（テンションメンバー）、ガツト、ローブなど高度の
物性を必要とする産業資材に適した高分子材料である。

延伸によってこのような高度の物性を有する高分子材料
を作製する試みは既に知られている。例えば特開昭５８
−１０９６１７号に開示されている方法は数平均分子量
ｓｏ、ｏｏｏ以下のポリオキシメチレンから成形したロ
ンドを外部加熱を併用し誘電的に加熱しながら延伸する
方法であり、３１〜３４ＧＰａの引張弾性率体が得られ
ている。

また特開昭５７−２０８２０６号にはロンド状またはパ
イプ状の熱可塑性重合体を加熱し、延伸するための誘電
加熱延伸用加熱炉が提案されている。

しかし、これらに提案されている誘電加熱炉は円筒型の
導波管を用いる方式であり、電界強度は円筒の中心部が
最も強く、中心から離れるに従って弱くなり、円筒型導
波管の内壁面では零になる。

そのため、被加熱物である熱可塑性重合体線条物が１本
の場合にはそれほど問題にならないが、生産性を向上さ
せるために同一誘電加熱炉に同時に２本以上の線条物を
通し、加熱、延伸する場合には、各線条物間に加熱斑（
温度斑）が発生し、複数本の線条物を同時に延伸するこ
とができないという問題を生じる。

本発明の目的は、熱可塑性重合体線条物を複数本同時に
誘電加熱延伸する際に各線条物間の加熱斑がなく、均一
にかつ急速に加熱し、複数の延伸体を同時に安定に製造
できる装置を提供することにある。

本発明者らは、熱可塑性重合体線条物の誘電加熱装置に
ついて検討したところ、次のようなことを見出した。す
なわち円筒導波管を有する誘電加熱炉を用いて、マイク
ロ波の進行方向と平行に該線条物を走行させて加熱延伸
する場合、該線条物が円筒の中心位置から外れると加熱
しにくくなり、また２本以上の線条物を均一にかつ急速
に加熱することは困難であった。従って、該線条物を２
本以上とし、また延伸速度を高くして延伸体の生産性の
向上を図る場合には大きな制約となる。また円筒導波管
、矩形導波管ともマイクロ波の進行方向に平行に線条体
を走行させて加熱する場合、マイクロ波の周波数に由来
する電界強度斑により加熱斑が発生し、ネック延伸位置
が変動するなど、延伸の安定性も充分でなかった。

本発明者らは、前記目的達成のためには、導波管内の電
気力線をいかに有効に線条物に当てるか、さらに各線条
物間の温度差をなくすためにいかに均一に加熱するかを
ポイントとして鋭意研究し、本発明を完成するに到った
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、熱可塑性重合体の未延伸線条物を誘電加熱炉
内で回転体の速度比を利用して連続的に間する装置にお
いて、該誘電加熱炉はマイクロ波の進行方向と直交する
ように前記線条物が通る折り曲げ型導波管を有すること
を特徴とする。

本発明における誘電加熱炉は、マイクロ波発振器と、マ
イクロ波発振器からのマイクロ波を導く折り曲げ型導波
管と、導波管内のルイクロ波の反射が最小限になるよう
に開整するＥＨチューナーその他の諸機器からなる。折
り曲げ型導波管は、従来から知られている矩形導波管を
複数回折り曲げて重ねたもので、マイクロ波は導波管の
中心部を折り曲がりながら通ることに成る。該折り曲げ
型導波管にはマイクロ波の進行方向と直交するように未
延伸体線条物が通過する孔が設けられている。導波管に
おける線条体の入口部および出口部には必要に応じて、
チタン酸バリウム等の吸収剤を塗布してマイクロ波の漏
洩を防止することができる。前記折り曲げ導波管の終端
部には反射板からなる反射調節器または水のような吸収
剤を有する吸収器が設けられ、導波管内のマイクロ波の
反射が最小限になるように調節する。

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、すなわちポリオキシメチレン、ポリア
ミドなどの誘電性重合体、または誘電性重合体もしくは
無機系誘電物質を含有する非誘電性重合体ポリエチレン
、ポリプロピレンなどである。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。

無機系誘電物質としては、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、硫酸バリウムなどがあげられる。

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
ィルムなどの絹物または薄物の連続長尺体をも含む。断
面形状は円形（変形円を含む）、多角形、矩形、平板形
状など、いずれでもよい。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
は厚物の線条物に特に通している。未延伸体は単数でも
複数でもよいが、複数の方が本発明の効果をより発揮し
得る。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、回転の方式は線条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、第２図および第３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”か
らなる繰出機３と、一対のニップロールｂＳｂ’からな
る引取機５と、それらの間。

で両者の速度比を利用して延伸を行う延伸域４Ａとから
なる。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によって延伸域４Ａに送り出さ
れ、そこに配置された折り曲げ型導波管を有する誘電加
熱炉４中で昇温され、直ちに延伸される。延伸後の線条
物６は巻取機７に巻取られる。

第２図は、第１図の装置に用いられる折り曲げ型導波管
式誘電加熱炉の詳細を示す図である。この炉はマイクロ
波発振器８と、マイクロ波をアプリケータ１１に送る結
合導波管９と、アプリケータの整合をとるためのＥＨチ
ューナー１０と、被加熱物人口１２および同出口１３と
、マイクロ波の反射位置を調節する反射調節器１４とか
らなる。

図において発振機８から発振されたマイクロ波はＥＨチ
ューナ一部１０を含む結合導波管９を通ってアプリケー
タ１１中に導かれる。被加熱物（線条物）は加熱炉入口
１２から導入され、アプリケータ１１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１３から出る。

第３図は、第２図の折り曲げ導波管式誘電加熱炉のアプ
リケータ１１を上下に真中で割って見た場合の下半分の
断面図である。この導波管は矩形の導波管を折り曲げて
重ねた形状になっている。

導波管としては、管内電界強度をできるだけ強（するた
めに、例えば第２図、第３図に示す８寸法が２６Ｗ、ｂ
寸法°（内壁間）が１０９ｆｉ、Ｗ寸法が２７０ｆｌで
、折り曲げ回数２６ターンのアルミ製のものが用いられ
る。被加熱線条物Ｆは、第３図に示すように該導波管中
のマイクロ波の進行方向に直交する方向に通される。こ
のような方向で５寸法の中心に線条物Ｆを通すことによ
り、電界強度の最も高い部分を被加熱誘電体で占めるこ
とができるので、効果的な加熱と広い幅での線条物間の
均一な加熱が可能になる。また折り曲げ型なのでマイク
ロ波をターンさせて同様の加熱をくり返すことができる
ので、マイクロ波の進行方向と平行に線条物を走行させ
る場合よりも、加熱強度の強い部分を走行方向に密にし
、かつ加熱が均一化されるのでより効果的な加熱が可能
になる。さらに強力な加熱を必要とする場合には、マイ
クロ波導波管の終端にマイクロ波の反射板（反射調節器
）を設け（第２図の１４）、マイクロ波を反射させるこ
とにより導波管内の電界強度をより強めることができる
。但し、反射が強すぎると、発振器に戻って損傷するお
それがあり、また加熱の均一性を維持するために調整す
る必要がある。

本発明においては、上記誘電加熱炉のマイクロ波の反射
波エネルギーの変動をなくし、延伸の安定性を向上させ
るために、アプリケータ１１の整合をとることが重要で
ある。例えば１本の線条物を延伸する場合であっても、
アプリケータの整合をとらないと破断するなどの問題を
生じ、特に安定な延伸条件が要求される複数本の線条物
の延伸ではさらに重要になる。延伸する線条体の形状、
数量に合わせてアプリケータの整合を厳密にとることに
よって、多数本の線条物の延伸を安定に行うことができ
る。アプリケータの整合のとり方は、一般的に次のよう
にして行われる。まず、反射調節器１４を調節すること
により、アプリケータに戻ってくる反射波エネルギーを
最小にし、次にアプリケータの入力端に設けられたＥＨ
チューナー（第１図１０）のＥチューナーを調節し、次
にＨチューナーを調節し、それぞれ反射波エネルギーま
たはインピーダンスを最小にすることにより達成される
。

また本発明において、複数本の線条物をさらに安定に同
時延伸するには、折り曲げ導波管を透過式にすることが
好ましい。透過式の折り曲げ型導波管とは、導波管の終
端に反射調節器の代わりにマイクロ波の吸収器を設け、
導波管の終端まで達したマイクロ波を吸収し、反射波の
影響をご（少なくしたタイ、プのものである。吸収器は
、一般的にプラスチック製の膜をマイクロ波の入射側と
の境界とし、流水を通して水にマイクロ波を吸収させる
ものが用いられるが、マイクロ波を有効に吸収するもの
であれば他のものでもよい。透過式の折り曲げ型導波管
を有する誘電加熱炉を設置すれば、未延伸線条物の加熱
の均一性がさらに良好になるので、複数本の線条物を同
時にかつ高速で延伸することが容易になる。

誘電加熱炉は、熱風炉や電気炉などの外部加熱方式と較
べて、人物の未延伸体を、急速に、かつ内層まで均一に
加熱することが可能で、ネック延伸が極めて安定に、か
つ均一に行われ、その結果ネック延伸以後の延伸も安定
に進行し、高い延伸比で延伸を行うことができる。なお
、外部加熱方式では、大物未延伸体の内層と外層を急速
に、かつ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となり、安定したネック形成
を行うことはできない。

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〃Ｊ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。

本発明においては、誘電加熱炉の後方に外部加熱炉を設
けてもよく、このようにすれば、誘電加熱炉で急速に加
熱した後、外部加熱炉で線条物の温度を高精度に調整で
きるので、安定な延伸状態が得られ、高い延伸比で延伸
を行うことができる。

以上、１段延伸機の場合について詳細に説明したが、本
発明の装置は１段延伸機に限定されるものではなく、２
段以上の多段延伸機にも通用することができる。すなわ
ち、張力分離装置によって分割された第２段以後の延伸
域に折り曲げ型導波管式の誘電加熱炉を配置すること、
折り曲げ型導波管が反射式で、かつマイクロ波の反射波
エネルギーが最小になるように整合したものとすること
、または誘電加熱炉の折り曲げ型導波管を透過式とする
ことにより、未延伸線条物を複数本同時に延伸すること
が可能となり、各延伸過程に適する延伸比、張力で延伸
ができるので、高延伸比で高速の延伸も可能となる。

本発明は広幅で均一な加熱が可能なので、ロンド、チュ
ーブの加熱のみならず、フィルム状の未延伸体の延伸用
加熱にも好適である。

（発明の効果） 本発明によれば、熱可塑性重合体線条物を複数本同時に
、かつ高い延伸速度で延伸可能で、生産性を上げること
ができる。このため、例えば引張弾性率４０ＧＰａ以上
、引張強度１．５　Ｇ　Ｐ　ａ以上という優れた機械的
物性の延伸をも安定に製造することができる。

（実施例） 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。

引張弾性率の測定法： 差動トランス式伸び検出器を併用したテンシロン型引張
試験機で測定し、伸度−荷重曲線から伸度０．３％まで
の範囲で初期弾性率を求めた（引張速度５　ｖａ　／　
ｍ　ｉ　ｎ　）。

試料の断面積は、試料の重量（Ｗｓ　　ｇ）と長さく２
５ｃｍ＞、密度勾配管法で求めた密度（ρＳｇ／−）か
ら次式で算出した値を用いた。

延伸体の断面積＝□ ２５・ρＳ 引張強度の測定法： 引張弾性率の測定で使ったものと同じ試験機で引張破断
時の荷重を測定した（引張速度１００　Ｉｎ／ｍｔｎ）
。延伸体の断面積は上記と同じである。

実施例１ 第１図に示す延伸装置を用い、ポリオキシメチレン（旭
化成工業（株）製テナック（登録商標）０ｆｌのチュー
ブ３本を２段延伸機にかけて延伸を行った。２段延伸機
は、第１図に示した引取機５と巻取機７０間に第２段延
伸用加熱炉および第２段引取機を設けたものである。誘
電加熱炉としては実施例１の反射式の折り曲げ型導波管
を透過式に変えた誘電加熱炉を用いた。第２段用加熱炉
としては、第１段と同仕様の誘電加熱炉のすぐ後に、１
４ｍの円筒形で周が二重構造（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
式の外部加熱装置を設置したものを用いた。延伸条件と
得られた延伸体の物性を第２表に示した。

以下余白 註：Ｖｏ　　：繰出速度 ■１　　：第１引取速度 Ｐｌ　　：マイクロ波出力（上から順に）上段　発振出
力 中段　反射電力 下段　透過電力 ＨＡｌ　：第１段誘電加熱炉内循環熱風温度λ１　　：
速度比から求めた第１段延伸倍率■２　：第２引取速度 Ｐ２　：マイクロ波出力 上段　発振出力 中段　反射電力 下段　透過電力 ＨＡ２：第２段誘電加熱炉内循環熱風温度ＯＨ：第２段
外部加熱炉内雰囲気温度 λ２　　：第２段延伸までの延伸倍率 実施例３ オルトクロルフェノール１％溶液の３５°Ｃにおける還
元粘度が０．９４ｄ７！／ｇのポリエチレンテレフタレ
ートを溶融押出し、水冷し、外径３．５關のロンドを製
造した。このロンドを減圧乾燥し、含水率２ｓｐｐｍと
した後、３不同時に延伸した。

延伸装置として、実施例２と同じ形式の、透過式折り曲
げ型導波管式の誘電加熱炉を延伸域に配置した第１図の
ような１段延伸装置で延伸した。延伸条件と延伸体の物
性を第３表に示す、３本とも高倍率の延伸を安定して行
うことができ、機械的物性の優れたポリエチレンテレフ
タレート線条物が得られた。

第３表 マイクロ波出力（上から順に） 上段　　　　発振出力 中段　　　　反射電力 下段　　　　透過電力

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の延伸装置の一実施態様を示す図、第２
図は本発明に用いる誘電加熱炉の概略図、第３図は誘電
加熱炉内のアプリケータ内部を示す平断面図である。 １・・・未延伸体巻取ドラム、２・・・未延伸体、３・
・・繰出機、４・・・折り曲げ型導波管式誘電加熱炉、
５・・・引取機、６・・・延伸体、７・・・巻取機、８
・・・マイクロ波発振機、９・・・結合導波管、１０・
・・ＥＨチューナー、１１・・・アプリケータ、１２・
・・誘電加熱炉入口、１３・・・誘電加熱炉出口、１４
・・・マイクロ波反射調節器。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第１図 １　未延伸体巻取ドラム ２　　末延イ申体 ３　繰出嘱 ４　折り曲げ型導波管式誘電加熱炉 ４Ａ　延１申域 ５　引取弛 ６　延１申体 ７　巻取俄

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性重合体の未延伸線条物を誘電加熱炉内で
   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、該誘電加熱炉はマイクロ波の進行方向と直交するよ
   うに前記線条物が通る折り曲げ型導波管を有することを
   特徴とする誘電加熱延伸装置。
2. （２）折り曲げ型導波管が反射式であり、かつマイクロ
   波の反射波エネルギーが最小になるように整合する反射
   調節器を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の誘電加熱延伸装置。
3. （３）折り曲げ型導波管が透過式であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の誘電加熱延伸装置。