JPS62138229A - ポリエチレン,ポリプロピレン混合物から成る材料の製造方法 - Google Patents

ポリエチレン,ポリプロピレン混合物から成る材料の製造方法

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JPS62138229A
JPS62138229A JP27916585A JP27916585A JPS62138229A JP S62138229 A JPS62138229 A JP S62138229A JP 27916585 A JP27916585 A JP 27916585A JP 27916585 A JP27916585 A JP 27916585A JP S62138229 A JPS62138229 A JP S62138229A
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stretched
stretching
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリエチレン・ポリプロピレン混合物から成
る材料の製造方法に関し、超延伸されたポリエチレ/の
優れた力学特性と、超延伸されたポリプロピレンの優れ
た耐熱性とを有する材料の製造方法に関する。
〔発明の背景〕
延伸倍率が60倍程度になるように延伸されたポリエチ
レンは、弾性率が常温で約too Gpa 。
tSO℃に近い温度でも30 Gpaを保持すると言う
優れた力学特性を有する。しかし、温度が1501:を
越えると溶融するようになる。一方、延伸倍率60倍程
度までに延伸されたポリプロピレンは、常温で弾性率が
35 Gpa程度の値しか示さないが、180℃付近で
もなお15 Gpa程度の弾性率を示すと言う優れた耐
熱性を有する。
そこで、ポリエチレン・ポリプロピレン混合物から成る
材料に上述のような超延伸されたポリエチレンの優れた
力学%件と超延伸されたポリプロピレンの優れた耐熱性
とを与えることができれば従来にない憬れた材料が得ら
れる。
従来、ポリエチレン、ポリプロピレン混合物から成る材
料の製造方法に関して、 1 )  P、Robson + G、J、 5and
ilands and J、 RWhite;J、 A
ppl、 Polym、 SCi、、263515〜3
521 (1981)II)  M、 Kojima 
and K、 5atake ;J、 Polym、 
Sci、+ Polym、 Phys、 E(1,、2
2285〜111)  A、 Ga1eski + M
、 Pracella and E、 Mart、us
celli;J、 Po17m、 SCi、l Pol
ym、 Phys、 Ed、+ 22739〜Iv) 
 A、 Coombers + G、G、 Canno
n and A、 Keller ;J、 Polym
、 Sci、 r Polym、 Phys、 Ed、
 、■ 1957〜1984 (1979) の研究報告が知られている。
1)〜111)の方法は、溶融ブレンドでポリエチレン
、ポリプロピレンの混合成形物を作って、その成形物を
乾熱延伸する方法であり、このうち、1)・11)にお
いては低分子量のポリエチレ/とポリプロピレンを用い
、111)においては高分子量のポリエチレン(分子量
MW = 1.35 X 106)と高分子量のポリプ
ロピレン(My = 3.07 X 106)を用いて
いる。
また、lv)の方法は、溶液結晶化すなわち、溶液ブレ
ンドにおける流動下表面成長法によってボ1ノエチレン
・ポリプロピレン混合物から成る材料を得る方法であり
、高分子量のポリエチレンとポリプロピレンを用いてい
る。これら1)〜lv)のいずれの報告も、得られた材
料の力学的性質について詳しくは述べていない。しかし
、1)〜lv)のいずれの方法によっても、得られた材
料は、ブレンドされたポリエチレンとポリプロピレンの
分子配向度がポリエチレンやポリプロピレンに前述のよ
うな優れた力学特性や耐熱性を与える高配向度にはなら
ない。
〔発明の目的〕
本発明は、ポリエチレンとポリプロピレンが高度に分子
配向して、ポリエチレンの優れた力学特性とポリプロピ
レンの優れた耐熱性とが合わせて発揮されるポリエチレ
ン、ポリプロピレン混合物から成る材料を効率よく製造
する方法を提供するものである。
〔発明の構成〕
本発明は、ポリエチレンとポリプロピレンの混合溶液か
らゲル状物を生成させて脱溶媒と成形とを行うことによ
りゲル成形物を得、さらに該ゲル成形物に熱延伸を施す
ことを特徴とするポリエチレン、ポリプロピレン混合物
から成る材料の製造方法にあり、この構成によって上記
目的を達成する。すなわち、本発明の方法は、溶液結晶
化によってポリエチレン、ポリプロピレンの混合ゲル状
物を生成し、脱溶媒と成形とを行って得られたゲル成形
物に熱延伸を加えることによりポリエチレンとポリプロ
ピレンの分子配向度を向上させて、超延伸されたポリエ
チレンの力学的性質と超延伸されたポリプロピレンの耐
熱性とを有する材料を得る方法である。
本発明に使用されるポリエチレンとポリプロピレンは、
得られる材料の用途に応じて適宜選択することができる
が、高強度!高弾性率の材料を得る上で、分子量(粘度
平均分子量MW)が100万以上、特に200万〜10
00万の範囲にあるものが好ましい。また、溶液結晶化
に用いられるポリエチレンとポリプロピレンに対する溶
媒は、両者を溶解するものであれば特に制限されないが
、常温で液体のものが好ましく、特に好ましいものとし
てデイカリンが挙げられ°る。
ポリエチレン、ポリプロピレンの混合ゲル状物を生成す
る方法としては、Paul Sm1th andP、J
、 Lemstra ; Journal of Ma
terial 5cience 。
Vol ts 、 P、 505〜514 (1980
)及びPaul Sm1th +P、J、 Lemst
ra and H,C,Booij ; Journa
l ofPolymer 5cience TPoly
mer phys:tcs Edition 1VOI
 19 、 P、 877〜88g (1981)に示
されたポリエチレンのゲル状物を生成する方法、すなわ
ち、ポリエチレンのパウダーを溶媒に加熱溶解し、溶液
を急冷乃至は冷却する方法と同様の方法を用いることか
できる。また、混合溶液の作成やゲル状物の生成は、不
活性ガス例えば、窒素雰囲気下で行うことが好ましく、
さらには不活性ガスの吹き込み等により溶液と不活性ガ
スの接触を大にしたり溶液を撹拌したりして行うことが
一層好ましい。
ゲル状物を生成するための混合溶液の濃度は、例えば、
前述のような高分子量のポリエチレンとポリプロピレン
およびそれらに対して好適な溶媒のディカリンを用いた
場合、ポリエチレンとポリプロピレンの組成比を重量比
で75/25 、50150 。
25/75のいずれにしても、トータル濃度で0.3〜
2f/Loomとするのが好ましく、特に0.4〜lV
 / too TRtとするのが好ましい。溶液にはB
ITのような酸化防止剤を添加することが好ましい。そ
して混合溶液の作成は、酸化防止剤の混入下で135〜
170℃の温度で攪拌して行うのが好ましく、特に15
0℃の温度で行うのが好ましい。
混合溶液を急冷乃至は冷却して生成したゲル状物から脱
溶媒と成形によってゲル成形物を得、それにP8延伸を
施すのは、以下述べるような方法によって行うことがで
きるっ A)  濾過等によって捕集したゲル状物を加熱押し出
し成、形により成形物とし、次いで140〜160℃の
温度で熱延伸処理して脱溶媒とポリエチレンおよびポリ
プロピレンの分子配向の向上とを同時に行う方法。
この方法における加熱押し出し成形はグリセリンやシリ
コン油のような不活性液体中で行うのが好ましい。これ
は、ポリエチレンとポリプロピレンの融点差が40℃近
くあるため、ポリプロピレンの最適延伸温度160〜1
70℃に近い延伸温度で乾式延伸した場合は、ポリエチ
レンが融解して超延伸できなくなるが、不活性液体で濡
れた状態での湿式延伸を行った場合は、140〜160
℃の延伸温度でポリプロピレンは勿論のことポリエチレ
ンもスムーズに超延伸されるようになるからである。加
熱押し出し成形されたゲル成形物は、延伸処理前に一旦
巻き取り、冷却してもよいが、連続して熱延伸処理して
もよい0 B)圧縮゛あるいは乾燥によってはソ脱溶媒したゲル状
物を得、このゲル状物をノズルから140〜160℃の
温度で押し出す加熱押し出し成形によって成形物となし
、次いで140〜160℃の温度で延伸処理する方法。
この方法は、松生勝;日本レオロジー学会誌第13巻4
〜15頁(1985)に開示された方法を利用するもの
である。この方法においても、ゲル成形物が不活性液体
で濡れた状態で熱延伸されるように、加熱押し出し成形
で押し出された成形物を140−150℃の不活性液体
を通して一旦巻取った後に熱延伸するか、あるいは巻取
らずに熱延伸するのが好ましい。それによって熱延伸中
の熱伝達が良好となり、ポリエチレンとポリプロピレン
がともに超延伸されて高配向度を示すようになる。
以上のいずれの方法も、加熱押し出し成形するゲル状物
のディカリン等の溶媒含量を濾過や圧縮等の機械的方法
によって50%以下、好ましくは10%以下にできるか
ら、エネルギー消費が少なく、溶剤の回収効率が高くて
、極めて低コストで行うことができる。このように、加
熱押し出し成形するゲル状物のディカリン含量を少くす
ることが好オしいが、熱延伸されるゲル成形物中に極く
少量のデイカリンが存在することは、延伸の際にデイカ
リンが可塑剤として働いて、超延伸をスムーズに行うの
に役立つと判断される。そして、加熱押し出し成形は、
ディカリンを少量含むゲル状物を、ポリエチレンやポリ
プロピレンの結晶ラメラがくずれない程度の、例えば1
40〜150℃の温度(この温度をDSCi曲線の融点
ピークの立ち上りに設定するとよい。)に加熱して、ノ
ズルから押し出すようにするのが好ましい。このノズル
口径は、溶融紡糸のノズル口径よりも大きくするっ例え
ば、細い繊維状材料を製造するのに、ゲル成形物を得る
段階から細くしようと、ノズル口径を溶融紡糸のノズル
口径のように小さくし過ぎると、加熱ゲルの粘度が高い
ことから押し出しに極端な高い圧力を必要として、円滑
な押し出しができなくなるだけでなく、その後の熱延伸
で超延伸することも困難になる。これに対し、ノズル口
径を溶融紡糸の条件より大きくして、押し出しが容易に
行われるようにした場合は、後の熱延伸で超延伸を行う
ことが容易になって、その結果、細い繊維材料を得るこ
とができ、得られた材料は、折9畳み結晶が延伸過程で
繊維状結晶に転移して、常温での弾性率がポリプロピレ
ンの理論弾性率を上回り、180℃付近でも融解せずに
弾性率が15 Cpa捜上と1“う優れた物性を示すよ
うになる。
本発明は、繊維状材料に限らず、フィルム状材料の製造
にも適用できる。
〔実施例〕
次に本発明の具体的実施例について詳細に説明する。
1) ゲル成形物の作成 一般に、高分子量ポリエチレンやポリプロピレンをデイ
カリンに溶解し、アルミニウム枠に流し込んでゲル化し
、乾燥してゲルフィルムを得、そのゲルフィルムを延伸
する場合、最大延伸倍率は溶液粘度と溶液濃度に撲する
曲線が変曲するようになる濃度の溶液を用いた場合に得
られることが知られている。但し、この場合、溶液には
0.1%の酸化防止剤BHTが添加され、溶解およびゲ
ル化は窒素雰囲気下で攪拌して行う(松生Ill? :
日本レオロジー学会誌第13巻4〜15頁(1985)
および松生勝、沢渡千枝、中野痔;高分子学会予稿集3
4巻4号P、 871 (1985)参照っ)、、この
ことがポリエチレン、ポリプロピレンの混合糸について
も適用されるかを検討した。
第1図は、分子1600万のポリエチレン(PE)と分
子量440万のポリプロピレン(PP)を重量組成比5
0150でディカリンに溶解した150℃溶液のηSp
 / c  c曲線を示す。こ−で、CはPEとPPの
混合溶液濃度、η は比粘度と呼ばれ、η8.=p (η−η。)/η。(ηは溶液粘度、η。は溶媒粘度)
で与えられる。第1図に見るように、PEとPPの混合
溶液の粘度−濃度曲線も低濃度側では粘度変化率が小さ
い直線状となり、高濃度側では変化率が大きい直線状と
なって、両底線状変化の交点が0.45 y7100m
/の濃度を与えるような変曲部を有する曲線となる。そ
して、このような0.45 f/100dの濃度溶液か
ら前述のように乾燥して得たゲルフィルムは最高の延伸
性を示した。なお、混合溶液の作成は150℃の溶解温
度で行った。また、図には示していないが、PE / 
PPの重量組成比75/25 、25/75の混合溶液
についても、上述のような変曲点濃度がそれぞれ0.4
3 F/ 100 m 。
0.48 f 7100 mのような粘度−濃度曲線が
得られ、そのような変曲点濃度の溶液から得たゲルフィ
ルムはそれぞれ最高の延伸性を示した。
PE/PPの組成比について、第2図に上述のような溶
液から乾燥して得られたゲルフィルムの表面電子顕@鏡
写真をPE 100%やpp too%の溶液から得た
ゲルフィルムのそれと比較して示した。PE100%や
PP 100%の溶液から得たゲルフィルムの場合は、
大きなスポンジ状のフィブリル構造が観察されるが、重
量組成比75/2 sや50150さらには25/75
になると、構造が100%のものよりも格段に緻密にな
って、表面も平滑となり、PEとPPの相溶性のよいこ
とが認められる。捷た、第3図は上述のようなゲルフィ
ルムの膜面に平行にX線を入射したときの小角X線散乱
強度分布を示し、PEの組成比が大きい場合は些かに散
乱強度の極大が現われるが、PPの組成比が大になると
極大は消滅する。図にはPg 100%やPP 100
%のものについての散乱強度分布は示していないが、そ
れらの場合はPE/PPが75/25のものよりもや一
明確に散乱強度の極大が現われることから(高分子学会
予稿集34巻4号p、 871 (1985)参照)、
ブレンドによって結晶ラメラの配向の乱れや寸法のゆら
ぎが大きくなると推論される。
2)ゲル成形物の熱延伸 上述のPF、/PP組成比75/25 、50150お
よび25/75のゲルフィルムを140℃のグリセリン
洛中でそれぞれのは寸最太延伸変率である延伸倍率λ=
50.60および100で延伸し、得られた延伸フィル
ム広角X線回折写真を第4図に示す。この図から、いず
れの延伸フィルムも、ポリエチレンおよびポリプロピレ
ンの微結晶が高度に配向していることが分る。なお、延
伸を実験室レベルで乾熱で行うと、ポリエチレンとポリ
プロピレンの融点差が40℃近くあるため、上述のよう
な高倍率の延伸ができなくなるが、グリセリンのような
不活性液体で濡れた状態で行うと、ゲルフィルムの温度
が一様になり、また不活性液体が可塑剤的な役割を来た
して、高倍率の延伸が容易に行われるようになる。
延伸倍率について、第5図および第6図は上述のような
湿熱延伸の延伸倍率λを20倍にした場合、第7図およ
び第8図は60倍にした場合、また第9図および第10
図は100倍にした場合に得られた延伸フィルムの動的
粘弾性挙動すなわち動的粘弾性の温度依存性を示すグラ
フであり、E′およびE′は粘弾性スペクトロメータに
よって周波数101(Zで測定した複素弾性率の実部お
よび虚部である。図には比較としてPK 100%およ
びPP100%のものも示している。第5図に見るよう
に、λ=20でもブレンドフィルムのE′はPE 10
0 %やPP 100%のフィルムのE′より大きくな
ると言う興味ある結果が得られ、ブレンドフィルム中の
ポリエチレンの分子配向が極めて顕著になることが推察
される。なお、PP 100%のフィルムでは0〜20
℃付近でE′の低下が著しいが、これは第6図からβ分
散によるものであることが明らかである。また、λ=6
0になると、第7図に見るように、第5図のλ=20の
場合に比較して常温付近におけるE′の値が大きくなり
、高延伸による力学的性質の向上が認められるだけでな
く、ブレンドフィルムは180℃付近まで15 Gpa
の値を保持するようになるっこれは、ブレンドフィルム
がPK100%フィルムよりも力学的性質では劣るもの
の、耐熱性の点では優れていることを示しているっさら
に第7図を第5図と比較すると、λ=60でばλ=20
とは逆にPEの組成比の高いフィルムはどE′の値が大
゛きくなっているっこれは、λ=60のような高延伸倍
率になると、分子鎖の高配向性が得られ、それによって
鎖軸方向の弾性率の高いPEの含有率が高いほどE′の
値が大きくなることによると解釈される。ブレンドの影
響を第8図で見ると、PE100%ではα分散の鋭いピ
ークが75℃前後に現われ、PP 100%では140
℃付近に分散が現われるが、それら分散のブレンドフィ
ルムにおける現われ方は組成比に依存してPF/P P
組成比50150ではまだ75℃付近にPEのα分散が
ピークとして認められ、140℃付近にPPのα分散に
相当する小さなショルダーが認められるが、PE/PP
組成比25/’75になるとPEのα分散に相当するピ
ークは小さくなって常温から150℃付近までのなだら
かな山部の中でピークとして認めにくくなる。
第7図、第8図ではPE/PPの組成比75/25のブ
レンドフィルムについて示しておらず、壕だ第9図、第
10図ではさらにPE/PPの組成比50/s Oのブ
レンドフィルムについても示していないように、PEの
含有率が高いブレンドゲル成形物はλ=60やλ=10
0と言った高倍率で延伸することは難かしい。これに対
してPE100%の場合は、第9図。
第10図に見るようにλ=100でも延伸できる。
しかし、PE 100%の延伸フィルムは、第9図に見
るように、E′が極めて高くなるが、150℃以上では
融解する。一方、λ=100で延伸したPE/PP組成
比25/75のフィルムは、常温ではppioo%のフ
ィルムより高い〆と、180℃付近でも15GpaのE
′を保持する。ブレンドの影響を第10図のEで見ると
、λ=100の場合も第8図のλ=60の場合と同様、
PK 、 PP両者の分散の性質が組成比に依存して現
われ、PE/PP組成比25/75のフィルムではE′
曲線がPP100%フィルムのそれに近い形状となる。
さらに、第8図、第9図のPV’PP組成比25/75
の延伸フィルムを20℃から170℃まで順次加熱し、
次いで20’C”!で冷却して、その間の温度における
フィルムの赤道方向X線回折図形を求め、これを第11
図に示した。ブレンド延伸フィルムは、昇温しで温度が
160℃付近になると、PE結晶の(110)および(
200)のスポットが消滅し、この温度でPE結晶が融
解しているのが分るっしかし、PP結晶は170℃でも
融解せずに存在しているから、160℃以上におけるブ
レンド延伸フィルムの力学的性質は、PPの性質に依存
するものと考えられる。この第11図の各X線回折図形
は、それぞれの温度に達したら20分間その温度に保っ
た後に写真撮影を行って得たものであや、X線照射時開
け30分でその間温度はその温度に保グたっ170℃か
らの冷却過程では、140℃で(020)面の回折が現
われ、100℃に至るまで(110)と(200)面の
明確なスポットは現われなかった。
以上、本発明をフィルム製造の例について示したが、先
にも述べたように、本発明は繊維状材料の製造にも適用
し得る。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、高度に分子配向し
たポリエチレンの優れた力学特性と、高度に分子配向し
たポリプロピレンの優れた耐熱性とを示すポリエチレン
、ポリプロピレン混合物から成る材料を効率よく製造す
ることができると言う優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はPE/PP組成比が50150のディヵリン溶
液の150℃粘度−濃度グラフ、第2図は未延伸乾燥ゲ
ルフィルムの表面走査型電子顕微鏡写真、第3図は第2
図のブレンドゲルフィルムの膜面に平行にX線を照射し
て得られた小角X線散乱強度グラフ、第4図はは!最大
延伸倍率で延伸したブレンドフィルムの広角X線回折写
真、第5図および第6図は延伸倍率20倍で延伸したブ
レンドフィルムと比較例としてのPE 100%、 P
P 100%フィルムの複素弾性率のそれぞれ実部E′
および虚部E′の温度依存性を示すグラフ、第7図およ
び第8図は延伸倍率60倍で延伸したブレンドフィルム
とPK 100%、 PP 100%フィルムの複素弾
性率のそれぞれ実部E′および虚部E′の温度依存性を
示すグラフ、第9図および第1θ図は延伸倍率100倍
で延伸したブレンドフィルム、!: PE 100%、
 PP 100%フィルムの複素弾性率のそれぞれ実部
E′および虚部E′の温度依存性を示すグラフ、第11
図は延伸倍率60倍で延伸したPE/PP組成比25/
75の延伸フィルムの昇温−冷却過程における広角X線
回折写真である。 lyl  図 第3図 2θ(deg) 区 N 帳 tO。 ト      0 C%J     。 E’  (GPa) さ 笥 E’ (GPa) 第11図 25/75  人−60 0,0180Pa      、   。 手続補正書 昭和61年3月 3 日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 昭和60年特許願第279165号 2、発明の名称 ポリエチレン、ポリプロピレン混合物
から成る材料の製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代  理 人 〒160電話356−6090住所
  東京都新宿区新宿5丁目4番1号6、補正により増
加する発明の詳細な説明細書第20頁第1行の「の表面
」の次に「の結晶構造を示す」を挿入する。 以  上

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ポリエチレンとポリプロピレンの混合溶液からゲ
    ル状物を生成させて脱溶媒と成形とを行うことによりゲ
    ル成形物を得、さらに該ゲル成形物に熱延伸を施すこと
    を特徴とするポリエチレン、ポリプロピレン混合物から
    成る材料の製造方法。
  2. (2)前記ポリエチレン及びポリプロピレンに分子量@
    M@wが10^6以上のものを使用する特許請求の範囲
    第1項記載のポリエチレン、ポリプロピレン混合物から
    成る材料の製造方法。
  3. (3)前記熱延伸が湿熱延伸である特許請求の範囲第1
    項または第2項記載のポリエチレン、ポリプロピレン混
    合物から成る材料の製造方法。
  4. (4)前記湿熱延伸の延伸温度を140〜160℃の範
    囲に設定する特許請求の範囲第3項記載のポリエチレン
    、ポリプロピレン混合物から成る材料の製造方法。
JP27916585A 1985-12-13 1985-12-13 ポリエチレン,ポリプロピレン混合物から成る材料の製造方法 Granted JPS62138229A (ja)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008502375A (ja) * 2004-05-24 2008-01-31 ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー 個々に包装された洗浄用拭き取り用品
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