JPS6345029A - 高分子材料圧延板 - 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、構造部材、機能部材等として有利に使用する
ことのできる高強度・高剛性の高分子材料圧延板に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に高分子材料は軽い、錆ない、電気・熱の不良導体
である、酸・アルカリに強い、成形加工し易い等の長所
を持つが、一方引張強さ・ヤング率（弾性率）・硬度・
耐熱性等が金属に比較して劣るという短所も持つ。その
中でも特に、強度・ヤング率が向上すれば、自動車を始
めとする各種車両、航空機、産業機械、エレクトロニク
ス、情報、化学工業等への構造部材、機能部材としての
利用が大幅に増大すると言われている。しかしながら、
ポリプロピレン、ポリエチレン等の結晶性高分子材料の
押出し材等は、通常引張強さが約３〜４ｋｇｆ／ｍ”、
ヤング率が約１００ｋｇ　ｆ　／　１１１”で、構造部
材への利用には、強度・剛性ともに不足する場合が多い
。

結晶性高分子材料は、−ｍに、それを融点近傍で延伸加
工した場合、結晶質部分の鎖状分子鎖が伸ばされて結晶
が配向し、延伸方向の引張強さ、ヤング率がともに増加
することが知られている。

このことは、「塑性と加工Ｊ　、Ｖｏｌ、２５、猶２７
８　。

１９８４年３月、２３３〜２３７頁所載の論文「ポリプ
ロピレンシートの圧延における圧延温度の影響」に開示
されており、また、添付の第１図（Ａ）。

（Ｂ）から明らかである。図中、ＰＰはポリプロピレン
、ＰＥはポリエチレンをそれぞれ表わし、また、Ｌ方向
は延伸方向に同じである。しかし、これらの図面から明
らかなように、延伸方向に直角な方向（Ｃ方向）は、引
張強さ、ヤング率ともにほとんど変らずもとのま＼であ
る。従って、このような−軸方向に延伸加工した高分子
材料は、引張強さ、ヤング率のいずれも板面内で強い異
方性を持つことになり、プレス成形などの成形加工には
不向きである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、高分子材料の短所とされている低強度及び低
ヤング率を改善し、引張強さ、ヤング率が高く、それら
の特性値の板面内の異方性の少ないことが特徴である高
分子材料圧延板を提供する　　゛ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した目的は、本発明によれば、高分子材料原板を２
回もしくはそれ以上にわたって圧延し、また、その際、
圧延板の圧延方向を圧延の都度変更するによって製造し
た、その引張強さが、延伸方向・延伸方向に直角な方向
ともに５ｋｇｆ／ｍｍ２以上であり、ヤング率（弾性率
）が、両方向において約１８０ｋｇ　ｆ　／ｍｍ２以上
であり、かつそれらの特性値における両方向の差が、最
大値の５０％以下であることを特徴とする高分子材料圧
延板により達成することができる。

本発明による圧延板は、その好ましい１態様において、
高分子材料、好ましくは結晶性高分子材料の原板を少な
くとも一対のロール間で一度圧延した後、連続であるい
は切断したうえで、圧延方向を変更して少なくとももう
一度圧延することによって、製造したものである。

本発明の高分子材料圧延板の製造をさらに詳しく説明す
ると、次の通りである。

まず、押出し機などで成形された固体状のスラブ（また
はビレット）を温風、赤外線ヒーター等で所定の温度に
加熱する。次に、加熱したスラブを圧延機に取付け、所
定の圧下条件で第１回目の圧延を行う。パス回数は１パ
スでもよいし、リバースあるいはタンデムで数パスを行
ってもよい。

また、前工程の設備と直結して、押出し機等から製造さ
れるスラブを連続で圧延してもよい。その場合、スラブ
が高温で成形可能なので、再加熱なしにあるいは補助加
熱程度で次工程の圧延を行うことができる。なお、必要
ならば、ロールも赤外線ヒーター、電熱線などで加熱し
てもよい。

次の工程では圧延方向を変えて、第２回めの圧延を行う
。その際、素材・ロールの加熱方法は第１回目の圧延と
同様である。もし第１回目と２回目の圧延を連続化する
ことが可能ならば、再加熱は省略してもよい。また、圧
延方向や第１回目と２回目の圧下量の比は素材の種類や
目的に合せて決定すればよいし、必要ならば、方向を変
える圧延を何度繰り返してもよい。圧延完了した圧延板
は、空気または水などの冷却媒体によって冷却され、捲
取機によってコイル状に捲取られるか、あるいは所定の
長手方向寸法にせん断機によって切断され、切り板製品
となる。

なお、使用する結晶性高分子材料としては、ポリエチレ
ン・ポリプロピレン・ナイロン等をあげることができる
。これらの結晶性高分子材料は、予め種々の添加剤、例
えば安定剤等が配合されたものを使用してもよい。また
、複合材料として、繊維・フィラー等を混入したものも
使用可能である。

〔実施例〕

以下、実施例にもとづいて本発明を説明する。

ポリプロピレン（ＰＰ、融点１６２℃）及びポリエチレ
ン（ＰＥ、融点１３４℃）を素材として、押出し機によ
って厚さ２１１歳及び幅１００１１の矩形断面材料を押
出し成形した。次いで、ＰＰ及びＰＥのそれぞれを、ロ
ール径１４０１ｍの圧延機によって、次の第１表に記載
のような温度及び圧延延伸比条件で第１回目の圧延を行
なった。

その後、ロール径１６５ｆｌの圧延機によって、同じく
上記第１表に示す温度及び圧延延伸比条件で第２回目の
圧延を行なった。

圧延完了後、空冷にて冷却したのち、引張試験片を採取
して室温にて引張試験を行い、引張強さ及びヤング率を
測定した。第２図（Ａ）及び（Ｂ）にグラフで示すよう
な結果が得られた。

図示のグラフから理解できるように、ポリプロピレンは
引張強さ、ヤング率ともに増加してＬ方向（長手方向）
及びＣ方向く幅方向）における両特性値の差がない、所
望の圧延板が得られた。

一方、ポリエチレンの場合、引張強さは最終圧延方向（
長手方向あるいはＬ方向）の増加が、幅方向（Ｃ方向）
のそれよりも大きく、引張強さの異方性改善効果はポリ
プロピレンより若干劣るが、ヤング率に関しては、Ｌ方
向・Ｃ方向ともに増加し、異方性が小さい板が成形でき
た。

このように、素材の種類、分子構造によって、二方向圧
延の効果は異なるが、押出し材に較べて、引張強さ・ヤ
ング率が強化され、異方性の改善効果もあって、構造部
材への使用範囲が大幅に拡大された圧延板が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高分子材料原板を一度圧延した後、連
続であるいは切断した上で、圧延方向を変えて少なくと
ももう一度圧延して板材を成形しているので、その引張
強さ、ヤング率が大きく、しかもそれらの特性の板面内
異方性が小さい圧延板が得られる。これらの圧延板は、
軽い、錆ない、電気・熱の不良４体である、酸・アルカ
リに強い、成形加工し易いという高分子材料本来の長所
に加えて、強度特性にも優れるものであり、極めて広い
分野に利用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は−軸圧延における強度向上特
性を示したグラフ、そして 第２図（Ａ）及び（Ｂ）は圧延による高分子材料の材質
強化を示したグラフである。 図中、ＰＰはポリプロピレン、そしてＰＥはポリエチレ
ンである。 （Ａ） （Ｂ） 一軸圧延による強度向上特性 第１囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高分子材料原板を２回もしくはそれ以上にわたって
   圧延し、また、その際、圧延板の圧延方向を圧延の都度
   変更することによって製造したものであって、その引張
   強さが、延伸方向・延伸方向に直角な方向ともに５ｋｇ
   ｆ／ｍｍ＾２以上であり、ヤング率が、両方向において
   １８０ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上であり、かつそれらの特性
   値における両方向の差が、最大値の５０％以下である、
   高分子材料圧延板。 ２、第１回の圧延で得た圧延板を連続で第２回の圧延に
   供したものである、特許請求の範囲第１項に記載の圧延
   板。 ３、第１回の圧延で得た圧延板を切断したうえで第２回
   の圧延に供したものである、特許請求の範囲第１項に記
   載の圧延板。 ４、前記原板の高分子材料が結晶性高分子材料である、
   特許請求の範囲第１項に記載の圧延板。