JPS62500244A - 延伸ポリマ−フィルム - Google Patents
延伸ポリマ−フィルムInfo
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- JPS62500244A JPS62500244A JP60504175A JP50417585A JPS62500244A JP S62500244 A JPS62500244 A JP S62500244A JP 60504175 A JP60504175 A JP 60504175A JP 50417585 A JP50417585 A JP 50417585A JP S62500244 A JPS62500244 A JP S62500244A
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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】
延伸ポリマーフィルム
本発明は延伸ポリマーフィルム(oriented polymerfil+n
s)に関する。より詳細には、本発明はポリマー物質製延伸フィルムの連続的製
造法、該方法に使用する装置、製造されるポリマー物質製延伸フィルムおよび新
規なプロダクトとしての特定の延伸フィルム、並びに該延伸フィルムを含む複合
材料に関する。
非常に高分子債(例えば、Mw= 1.5X 10°)の線状ポリエチレンの希
薄キンレン溶液は約125℃までの温度において、この溶液をクエットの流れに
したときに該溶液と接触した表面から成長させる(seed)とファイバーを形
成することが知られている〔ツビネンブルグ(A。
Zwijnenburg)およびペニングス(A 、 J 、 P ennin
gs)、コロイド・アンド・ポリマーサイエンス(Colloid& P ol
ymer S cf)、第254巻、第868頁(1976))。この7フイバ
ーは線状糸(thread 1ine)として連続的に巻き取られる。このよう
なファイバーは非常に高い極限引っ張り強さく ultimate tensN
estrength)とヤング率を有する(典型的にはそれぞれIGPaおよび
100GPaである)。
最近、このようなファイバーを回転する円錐形表面から成長させることによって
、該表面の周囲に螺旋状コイルとして成長させて自己合着させ、ポリエチレン溶
液から線状ポリエチレンフィルムのリングを形成させることが示された〔クーン
ベス(A 、 Coambes)およびケラ−(A、Kel 1er)、ジェー
・ボリム・サイ・ボリム・フィズ・エドウ(J 、 Polym、Sci、Po
lym、 Phys。
Ed、 )、第17巻、第1637頁(1979))。さらにまた、この溶液に
ポリプロピレンを配合することによって、線状ポリエチレンおよびポリプロピレ
ンの混合比を変化さH・たポリマー物質製フィルムが同様にして得られることが
示された〔クーンベス、キャノン(C,G、 Cannon)およびケラ−、ジ
ェー・ボリム・サイ・ボリム・フィズ・エドウ、第17巻、第1957頁(19
79))。
本発明は商業的生産により適したポリマー物質製延伸フィルムの連続的製造法を
提供するためになされた。
即ち、本発明の一つの観点によれば、(1)ポリマー物質の溶液および/または
ゲルの少なくとも一つのフィルムを、相対運動する少なくとも一つの表面がエン
ドレスである少なくとも一組の二つの表面間で剪断し、および(11)特定のま
たは各々のポリマー製延伸フィル特衣昭62−5oo244(3)
ムを該フィルムが形成された表面の一方から連続的に離脱させることを含む、ポ
リマー物質製延伸フィルムの連続的製造法が提供される。
「溶液および/またはゲルのフィルム」とは薄層、典型的には厚さが3mmを越
えない薄層を意味する。
本発明方法は、ポリマー物質が少なくとも1種の十分大きな分子量のフラクショ
ンを含有しかつ後者が溶液および/またはゲルを形成し得るならば、いずれの熱
可塑性有機ポリマー物質;好ましくは結晶可能なポリマーに適用し得る。このよ
うなポリマーとしては線状ビニル炭化水素ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポ
リアセタール、例えばポリオキシメチレンおよびポリアセトアルデヒド、脂肪族
ポリアミド、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート、およびフッ素
化ポリマー、例えばポリビニリデンジフルオリド等が例示される。
好ましくは、ポリマー物質はポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリエチレン−ポリプロピレンコポリマー、または少なくともこれらの1
種、特に線状ポリエチレンを含有するポリオレフィンブレンドを含む。
ポリマー物質は約500,000以上、望ましくはリマー物質が伸長績フィブリ
ルとして存在すると考えられている高度に延伸されたフィルムを、本発明方法に
より商業的規模で形成させるのに十分に大きな分子もつれ(molecular
entanglement)および/または緩和時間を有するポリマー物質は
得られない。Mwは好ましくは約750.000以上、望ましくは約850゜0
00以上、特に約1,000,000以上である。
ポリマー物質の溶液および/またはゲルのフィルムの厚さは好ましくは3mm以
下、特に2mm以下である。
該フィルムの厚さは特に好ましくは1mmもしくはそれ以下、例えば0 、5
mm以下である。
ポリマー物質の溶液および/またはゲルは高温に保持するのが非常に望ましく、
また通常は必要である。
例えば該溶液および/またはゲルをポリマー物質の融点よりも50℃以下になら
ない温度、好ましくは30℃以下にならない温度に保持するのが望ましい、線状
ポリエチレンの場合、該溶液および/またはゲルを標準圧のもとで、90℃以上
、望ましくは100℃以上、好ましくは110℃以上、望ましくは120℃以上
、例えば130℃までの温度に保持するのが望ましい。
該溶液および/またはゲルの温度はポリマー物質の融点を越えてはならない。延
伸フィルムの引っ張り特性は該溶液および/またはゲルの温度が上昇すると向上
する。しかしながら、単位時間あたり製造される延伸フィルムマスは溶液および
/またはゲルの温度が上昇すると減少するが、剪断力が増大すると増加する。従
って、単位時間あたり最大の延伸フィルムマスを得るためには、剪断力を高くす
ると共に、溶液および/またはゲルの温度を所望の機械的特性が得られるのに適
した低温にすることが必要である。達成されるマス成長速度(mass gro
wth rates)は同等のファイバー調製の場合よりも非常に大きい。第2
の表面の存在によって、成長がおこなわれる有効幅が限定されて増大し、また表
面間の剪断力が増大することによって所定温度でのマス成長速度が増大すると考
えられる。
使用する溶媒はポリマー物質の性状に依存する。ポリオレフィン、例えば線状ポ
リエチレンの場合、炭化水素、例えば標準圧のもとて140℃以上で沸騰する芳
香族炭化水素(例えばキシレン等)を使用してもよい。
ポリエチレンオキシドの場合、極性溶媒、例えば水または塩素化炭化水素を使用
してもよい。ポリマー物質の溶液および/またはゲルの濃度は例えば0 、1
wt%〜]、0wt%、好ましくは0 、2 wt%〜5wt%が望ましい。
望ましくは、ポリマー物質の延伸フィルムが形成される表面は該ポリマー物質の
溶液および/またはゲルの付着によって少なくと6部分的に湿らす。しかしなが
ら、このようにして形成される延伸フィルムは一般に、その離脱工程中に表面か
ら容易に剥離されるのに十分な可動性がなければならない。表面は同一もしくは
異なったポリマー物質、例えばPTFEまたは金属であってもよい。表面の組織
(texture)も、前述の機能的要件を満足させるかどうかを決定する重要
な要因である。表面がレノ・ウーブン・コツトンのようなファブリツタの場合に
は、通常、延伸フィルムは該ファブリック内に不動的に含浸される。 (このよ
うな材料は複合材料として有用である。)反対に、表面がなめらかで実質上完全
に付着がおこらない表面、例えばPTFEンートのような場合、フィルムは通常
は形成されない。これらの効果は本発明の好ましい折衷的な特徴として利用する
ことができる。即ち、ポリマー特表昭62−500244 (4)
物質の延伸フィルムが形成される表面のうちの特定もしくはいずれか一方の表面
の一部、好ましくは大部分を該溶液および/またはゲルの付着がおこらないよう
になめらかにし、一方、該表面の一部、好ましくは挟小部に該溶液および/また
はゲルが付着するようにすることができる。特に、付着がおこらないなめらかな
シート、例えばPTFEシートに、加工方向に延びた例えばコツトン糸の複数(
例えば2本)のステッチを含ませることができる。ポリマー物質の延伸フィルム
が形成される表面の少なくとも特定のもしくは各々の表面を移動させるのが好ま
しい。
本発明の特に好ましい特徴によれば、比較的きめの粗いウーブン・ファブリツタ
、例えばウーブン・サイロン・ファブリックを表面として使用して収穫用(ha
r−vestable)のポリマー物質製延伸フィルムを形成させてもよい。「
ベルクロ(vEy、cRO)j(登録商標)として知られている物質(米国特許
第2717434号、同第3009235号、英国特許第1289825号、同
第1295069号、同第1299897号、同第1345607号および同第
2009257号の各明細書記載の方法によって製造される物質)はこの目的の
ためには特に適当なしのである。驚くべきことには、このようにして製造される
連続的な延伸フィルムは乾燥に際してほとんどもしくは全く横方向の収縮を示さ
ない。
本発明はまた、ポリマー物質の延伸フィルムの複数ラインを連続的に調製するい
ずれかの先行うレームによる方法も提供する。
特定のもしくは各々のポリマー物質製延伸フィルムは自体公知の方法、例えば添
付図面の第5図に示すホール・オフ(haul −ofDを使用することによっ
て連続的に離脱させてもよい。実際は、ホール・オフ負荷はフィルム厚の良好な
インジケーターである (即ち、この成長は一定のストレスでおこる)。
本発明の別の観点によれば、ポリマー製延伸フィルムを連続的に製造するための
装置が提供される。該装置は、少なくとも一方の表面がエンドレスであり、相互
に相対的に移動する2つの隣接表面から成る少なくとも一組の表面、およびポリ
マー物質の延伸フィルムが形成される表面の一方から特定のもしくは各々の該延
伸フィルムを連続的に離脱させる手段を有する。好ましくは、このような装置は
さらに特定のもしくは各々の隣接表面セットを収容する浴を1個もしくはそれ以
上有する。
望ましくは、特定のもしくは一つのセットの特定のもしくは一方のエンドレス表
面はべ少トもしくはシリンダーを有する。スケールアップの場合のように、シリ
ンダーの直径の増加によって制限される接触領域および剪断力が増加し、従って
前記のように、単位時間あたりに製造される延伸フィルムのマスが増加する。
他の表面はポリマー製ののみ形エツジを備えたシードロッド(seed−rod
)または金属製ブレードを有していてもよい。しかしながら、特定のもしくは一
つの組のうちの2つの表面がエンドレスであるのが好ましい。
ポリマー物質製延伸フィルムの加工方向、一方の表面、例えばベルトの方向、お
よび他の表面、例えばセットになったシリンダーの剪断軸は独立に変化させる。
これらのうちのいずれもが他のいずれに対しても垂直でないときは、延伸フィル
ムは加工方向とは異なった方向に延伸され、延伸度はフィルムを横切って連続的
に変化する。特定のもしくはそのうちの一つの組において、ポリマー物質製延伸
フィルムの加工方向が一つの表面に対しては垂直であるが、他の表面の剪断軸に
対して垂直でない場合には、延伸フィルムは加工方向に延伸されるが、延伸塵は
フィルムを(黄切って連続的?こ変化する。特定のもしくはそのうちの一つの組
?9:おいて、ポリマー物質製延伸フィルムの加工方向か一方の表面および他方
の表面の剪断軸の両方に対して垂直な場合には、延伸フィルムは加工方向に延伸
され、延伸塵はフィルムを横切って実質上変化しない。ここに記載する好ましい
装置は、特定のもしくはそのうちの一つの組において、一方の表面がベルトを有
し、他方の表面は適当なシリンダーであってその軸のまわりに回転可能でありか
つ少なくとも部分的にベルトと境を接するシリンダーを有り゛る。
このような装置を用いる場合、原則的には次の5種の操作様式がある:
(a)移動シリンダーおよび静止ベルト、(b)移動シリンダーおよび反対方向
へ移動するベルト、
(C)移動シリンダーおよび同方向へより遅く移動するベルト、
(d)移動シリンダーおよび同方向へより早く移動するベルト、
特表昭62−500244 (5)
(e)静止シリンダーおよび移動ベルト。
実際問題としては、(a)によって連続的な長さの延1巾フィルムを製造するこ
とはできないと考えられる。
事実、ベルクロ(VELCRO)表面を使用する場合、延伸フィルムを製造する
ためには少なくとも2ON、好ましくは25 N以上のベルト張力が必要なこと
か判明した。
本発明はまた、ここに記載の方法または装置によって製造されたポリマー物質、
特に線状ポリエチレンもしくはポリプロピレンまたはこれらのブレンド製の延伸
フィルムが提供される。より詳細には、本発明は線状ポリエチレン、特にMwが
500.000以上で、ヤング率が40GPa以上、好ましくは50GPa以上
の線状ポリエチレン環の連続的な長さを有する延伸フィルムが提供される。ヤン
グ率は加工方向、即ち延伸フィルムが形成される方向に沿って測定するのが適当
である。
本発明はまた、ポリプロピレン、特にMwが500゜000以上でヤング率が2
0GPa以上のポリプロピレン製の連続的な長さを有する延伸フィルムを提供す
る。延伸フィルムはフィブリル化するのが有利である。
本発明のさらに別の観点によれば、分散相がここに記載のようなポリマー物質製
延伸フィルムを含む複合材1=l(composite material)が
提供される。連続相はセメント、例えばポルトランドセメントもしくはポゾラン
セメント、熱硬化性ポリマーマトリックス、例えばエポキシ樹脂、または熱可塑
性樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレンもしくはこれらのブレンド等のポ
リオレフィンを含んでいてもよい。延伸フィルムは連続相に配合する前に粉砕す
るのが有利である。
本発明を添付図面に基づき、実施例によって説明する。
第1図は一方の表面がのみ形のシードロッドを備え、他方の表面が回転性シリン
ダーを備えた本発明による装置を示す。
第2図は一方の表面がスクレーバー・ブレードを備え、他方の表面が回転性シリ
ンダーを備えた本発明による装置を示す。
第3図は一方の表面がベルトを備え、他方の表面が回転性シリンダーを備えた本
発明による装置を示す。
第4図は一方の表面がのみ形シードロッドを備え、1出力の表面が直径の大きな
(直径8cmに比べて27cz)回転性シリンダーを備えた本発明による装置を
示す。
第5図は一方の表面がベルトを備え、他方の表面が直径の大きな回転性シリンダ
ーを備えた本発明による装置を示す。
第6図〜第11図は他の表面形態を模式的に示す。
第1図および第4図に示す装置は水平軸のまわりに回転可能なPTF’E製の円
筒状表面を有するシリンダー(2)を保有する浴(+)を含む。ポリエチレン環
ののみ形シードロッド(3)はシリンダーと摺動的に接触して保持される。
第2図においては、ばね鋼(sprung 5teel)製のスクレーパー・ブ
レード(4)によってシードロッドが代替される。
第3図および第5図においては、PTFE製の連続ベルト(5)によってシード
ロッドが代替され、該ベルトは、2列のステッチ(6)を有するコツトン糸であ
って、シリンダーと摺動的に接触しかつ駆動ローラ(7)上の通過によって摩擦
駆動可能なコツトン糸を有する。
第3図においては、ベルトが締めつけられるベルト引っ張りスプール(8)およ
びフィルム巻きもどしスプール(9)も示される。
使用に際しては、浴(1)に、加熱手段(図示せず)によって約110℃で平衡
にした高分子量ポリエチレンの希薄キシレン溶液および/またはゲル(10+y
t%以下)を実質上溝たす。次いでシリンダーを駆動手段(図示せず)によって
回転させる。その後、シードロッド、スフレパーブレードまたはベルトをシリン
ダーと摺動的に接触させて保持する(ベルトは随意に駆動される。
)フィルム(lO)が形成されると巻きもどしスプールに締め付けられる。
本発明を以下の実施例によって説明する。
実施例1
高分子量の線状ポリエチレン〔ヘキスト社(Iloechst)の市販品「ホス
ターレン(Hostalen)G U R415J )59および抗酸化剤〔ア
イ・シー・アイ社(A 、C,r 、)の市販品、「ドパノール・シー・エイ
(T opanol C。
A、)J)5yを室温で、「サーモミックス(T hermomix)Jヒータ
ー/ブレシダー中においてキシレン(工業グレード)100OCJI3に添加し
た。該ヒーター/ブレシダーは窒素パージおよび「二一ロサーム(Euroth
erm) j温度コントローラーを備え、耐溶媒性である。このヒーター/ブレ
シダーのスイッチを入れ、128℃まで特表昭62−500244 (6)
加熱して約10分間攪拌した。この温度で混合をさらに30分間続行した後、得
られた溶液および/またはゲルを加工装置へ移した。この溶液および/またはゲ
ルの調製はずへて窒素ブランケットのもとでおこなった。加工装置としては実質
上第1図に示したものを使用した。回転性シリンダーの直径は3cmで、溶液お
よび/またはゲルは装置内で1106Cに保った。次いで回転性シリンダーを表
面線速度8.5m/minで作動させた。5分後、ポリエチレン製ののみ形シー
ドロッドを浴内へ挿入15、シリンダーと摺動的に接触させて保持した。シード
ロッドの幅と実質上同一の幅を有するフィルムがシリンダー表面上において成長
を開始した。
形成されるフィルムは同時に、シードロッドの全幅を横切って平行に成長する(
シリンダーのまわりを繰り返して巻きつく単一のフィブリルとしては成長しない
)。
次の表に示す条件で実験を繰り返した。
ベルト誘導成長の場合には、前記のようにコツトンで縫合した幅2.6cx、円
周約46cxのPTFE製ベルトを直径8CJIのシリンダーと共に使用し、一
方、直径27ciのシリンダーの場合には幅1 、8 cx、円周約100cm
のベルトを使用した。
温度は90〜130°Cとし、シリンダー速度およびベルト速度(使用する場合
)はそれぞれ0〜100m/minおよび0〜±100m/minとした。
製造されたフィルムの見かけの(nominal)引っ張り強度は1.240P
aであり、初期のヤング率は41GPaであった。(フィルムがより均一な方法
で製造されると、これらの値は増加すると考えられる。)実施例2
「ベルクロ」被覆ベルトを備えた第5図に示す装置を温度110℃、シリンダー
速度10 、8 m/ mlns反対方向のベルト速度0.3m/m1n(様式
b)において使用する以外は前記実施例と実質上同様の加工処理によって、長さ
2.1mのテープを長さ1.7mのベルトから採取した。
国際調査報告
PMN’r、XTo」HE)、NTE:RNAT]CINALSF:ARCHR
E?OFL’iON
Claims (33)
- 1.(i)ポリマー物質の溶液および/またはゲルの少なくとも一つのフィルム を、相対運動する少なくとも一つの表面がエンドレスである少なくとも一組の2 つの表面間で剪断し、および(ii)特定のまたは各々のポリマー製延伸フィル ムを該フィルムが形成された表面の一方から連続的に離脱させることを含む、ポ リマー物質製延伸フィルムの連続的製造方法。
- 2.ポリマー物質がポリオレフィンを含む第1項記載の方法。
- 3.ポリオレフィンがポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンーポリプロ ピレンコポリマー、または少なくともこれらの1種を含有するポリオレフィンブ レンドを含む第2項記載の方法。
- 4.ポリエチレンが線状ポリエチレンを含む第3項記載の方法。
- 5.ポリマー物質の重量平均分子量が500,000以上である第1項から第4 項いずれかに記載の方法。
- 6.ポリマー物質の重量平均分子量が750,000以上である第5項記載の方 法。
- 7.ポリエチレンが重量平均分子量が1,000,000以上の線状ポリエチレ ンを含む第4項から第6項いずれかに記載の方法。
- 8.ポリマー物質の溶液および/またはゲルの特定のもしくは各々の延伸フィル ムの厚さが2mmより大きくない第1項から第7項いずれかに記載の方法。
- 9.ポリマー物質の溶液を標準圧下、90℃以上の温度に保持する第1項から第 8項いずれかに記載の方法。
- 10.該溶液を標準圧下、110℃以上の温度に保持する第9項記載の方法。
- 11.溶媒が標準圧下、140℃以上で沸騰する炭化水素を含む第2項から第1 0項いずれかに記載の方法。
- 12.溶液中のポリマー物質の濃度が0.1wt%〜l0wt%である第1項か ら第11項いずれかに記載の方法。
- 13.ポリマー物質製延伸フィルムが形成される特定の表面もしくはそのうちの 一つの表面の少なくとも一部にポリマー物質の溶液および/またはゲルを付着さ せる第1項から第12項いずれかに記載の方法。
- 14.ポリマー物質製延伸フィルムが形成される特定の表面もしくはそのうちの 一つの表面の一部をなめらかにして該溶液および/またはゲルを付着させず、一 方、該表面の一部に該溶液および/またはゲルを付着させる第13項記載の方法 。
- 15.ポリマー物質製延伸フィルムが形成される少なくとも特定のもしくは各々 の表面を移動させる第1項から第14項いずれかに記載の方法。
- 16.ポリマー物質製の複数のラインもしくは延伸フィルムが連続的に製造され る第1項から第15項いずれかに記載の方法。
- 17.少なくとも一つの表面がエンドレスである相互に移動可能な少なくとも一 組の二つの隣接表面、およびポリマー物質製延伸フィルムが形成される表面の一 方から特定のもしくは各々の該延伸フィルムを連続的に離脱させる手段を含む、 該ポリマー物質製延伸フィルムの連続的製造用装置。
- 18.特定のもしくは各々の組の隣接表面が保有された一つもしくはそれ以上の 浴をさらに含む第17項記載の装置。
- 19.特定のもしくはそのうちの一つの組における特定のもしくはそのうちの一 つのエンドレス表面がベルトもしくはシリンダーを含む第17項または第18項 記載の装置。
- 20.特定のもしくはそのうちの一つの組における2つの表面がエンドレスであ る第17項、第18項または第19項記載の装置。
- 21.特定のもしくはそのうちの一つの組において、ポリマー物質製延伸フィル ムの加工方向が一方の表面に対しては垂直であるが、他方の表面の剪断軸に対し ては垂直でない第17項から第20項いずれかに記載の装置。
- 22.特定のもしくはそのうちの一つの組において、ポリマー物質製延伸フィル ムの加工方向が一方の表面、および他方の表面の剪断軸の両方に対して垂直であ る第17項から第20項いずれかに記載の装置。
- 23.特定もしくはそのうちの一つの組において、一方の表面がベルトを含み、 他方の表面がその軸のまわりに回転可能でありかつ少なくとも部分的にベルトと 境を接する適当なシリンダーを含む第17項から第22項いずれかに記載の装置 。
- 24.第1項から第23項いずれかに記載の方法もしくは装置によって製造され るポリマー物質製延伸フィルム。
- 25.ポリマー物質が線状ポリエチレンを含む第24項記載の延伸フィルム。
- 26.50GPa以上のヤング率を有する線状ポリエチレン製の連続的な長さを 有する延伸フィルム。
- 27.ポリマー物質がポリプロピレンを含む第24項記載の延伸フィルム。
- 28.20GPa以上のヤング率を有するポリプロピレン製の連続的な長さを有 する延伸フィルム。
- 29.フィブリル化された第24項から第28項いずれかに記載のポリマー物質 製延伸フィルム。
- 30.分散相が第24項カら第29項いずれかに記載のポリマー物質製延伸フィ ルムを含有する複合材料。
- 31.連続的がボルトランドセメントもしくはポゾランセメントを含有する第3 0項記載の複合材料。
- 32.連続相が熱硬化性もしくは熱可塑性のポリマーマトリックスを含有する第 30項記載の複合材料。
- 33.延伸フィルムが粉砕されたものである第30項から第32項いずれかに記 載の複合材料。
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
GB8424062 | 1984-09-24 | ||
GB848424062A GB8424062D0 (en) | 1984-09-24 | 1984-09-24 | Oriented polymer films |
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---|---|
JPS62500244A true JPS62500244A (ja) | 1987-01-29 |
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DE (1) | DE3580370D1 (ja) |
GB (2) | GB8424062D0 (ja) |
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Cited By (1)
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