JPS6350546A - 熱可塑性重合体の延伸方法 - 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の延伸方法に関する。

さらに詳しくは、熱可塑性重合体の線条物を多本取りで
超延伸し、高弾性率、高強度を有する高分子材料を製造
する方法に関するものである。

（従来の技術） ポリオキシメチレン未延伸体を超延伸して得られる高弾
性率、高強度線条体はワイヤーロープ、光フアイバーケ
ーブルの抗張力体、高圧ホースの補強材などの産業資材
に適した高分子線条体である。

ポリオキシメチレンの超延伸については、工業材料、３
２（４）、　９２（１９８４）に誘電加熱を用いて行う
方法が記載されており、高引張弾性率及び高引張強度を
示す延伸体を得たことが記載されている。

このような、ポリオキシメチレンの高弾性率線条体を産
業資材に応用する試みがある。昭和５８年度電気通信学
会総合全国大会予稿集７−４００ページに、外径６．４
關のポリオキシメチレンの未延伸ロッドを誘電加熱しな
がら２６倍の超延伸を行い、得られた引張弾性率４１　
ＧＰａの線条体を光ケーブルファイバーの抗張力体用材
料に応用していることを報告している。

（本発明が解決しようとする問題点） 高弾性率、高強度を有する熱可塑性重合体線条物を産業
資材として用いるためには、線条物が自然延伸倍率以上
に延伸される超延伸によって得られ、かつ低コストで供
給されなければならない。

しかしながら、上述に代表される従来技術、例えば特開
昭５９−１０６９２１号公報に記載されているの！まい
ずれも、いかに高弾性率、高強度を達成するかであり、
低コスト化につながる超延伸の多本数化あるいは高速化
に関しては何ら開示されていない。すなわち、熱可塑性
重合体線条物を産業資材として用いる場合に要求される
、高性能かつ低コストという両面を同時に満足していな
い。

本発明の目的は熱可塑性重合体を超延伸し、高弾性率、
高強度の線条物を、多本取り、高い延伸速度で、特に多
本取りで安定に製造可能な延伸方法を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、上記の目的を達、成するために熱可塑性重
合体の超延伸のメカニズムを、その延伸過程と発生する
延伸熱の両面から鋭意研究、検討した結果、超延伸にお
いて高弾性率、高強度の線条物を多本取りで得るのに、
重要な点は発生する延伸熱をいかに制御するかにかかつ
ていること、そのためには延伸過程に適合した加熱方法
、条件で延伸することにより、驚くべき効果が得られる
ことを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は熱可塑性重合体未延伸体を加熱して
、複数本の該未延伸体を連続的に多段で延伸する方法に
おいて、第２段目以降で加熱媒体を加熱炉内に流し、加
熱媒体を熱可塑性重合体未延伸体に直接接触せしめて該
未延伸体を加熱することを特徴とする熱可塑性重合体の
延伸方法である。

本発明に用いる熱可塑性重合体としては、ポリオキシメ
チレンに代表されるポリニー゛チル、ポリエチレン、ポ
リプロピレンなどのポリオレフィン。

ポリエステル、ポリアミドなどが挙げられる。熱可塑性
重合体からなる未延伸体には、ロンド、チューブ、シー
トなどの大物または厚物の連尺長尺体から、繊維やフィ
ルムなどの細物あるいは薄物の連続長尺体をも含む。な
お、未延伸体は公知の方法で製造されたものでよい。

本発明の延伸方法の実施態様を説明すると、延伸に用い
る回転体、例えば第１図における繰出機３、引取機６，
１ｏは延伸に必要な動力を有し、−定速で回転が可能な
ロールやキャタピラ−などを有するものである。回転体
の方式や形状は線条物の大きさや形状で適宜選ぶことが
できる。また回転体には、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、本発明に用いる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、二対のニップロールａ、
ａ’よりなる繰出機３と一対のニップロールｂ、ｂ’か
らなる第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とニップロールｃ、ｄよりなる第２引取機１０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ＩＫ巻かれた熱可塑性重合
体の未延伸線条物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５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１
２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５，７
の詳細を示す図である。この炉はマイクロ波発信機１５
と、アプリケータ１５と、マイクロ波をアプリケータ１
５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タ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１
５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１７から出ていく。

第３図は、第１図の装置に用いる外部加熱炉８を示す図
である。外部加熱炉８は、熱媒体を炉内へ送り込む加熱
媒体循環機１９、媒体加熱器２０、加熱媒体受入れ管２
１、加熱媒体払出管２２、加熱媒体導入口２３、加熱媒
体排出口２４を備えてなる。図において、加熱媒体循環
機１９によって払い出された熱媒体は加熱媒体払出管２
２を通り、媒体加熱器２０で加熱された後、加熱媒体導
入口２３から加熱炉内に送り込まれる。加熱炉内の加熱
媒体は線条物１１と接触しながら移動し、加熱媒体出口
２４から加熱媒体受入わ管２１を経て、再び加熱媒体循
環機１９にはいる。線条物１１は加熱媒体排出口２４に
設けた開口部からはいり、外部加熱炉内を通過し加熱媒
体導入口２３に設けた開口部から出ていく。この結果、
線条物は外部加熱炉および外部加熱炉を循環する加熱媒
体によって加熱され、延伸される。尚、外部加熱炉の加
熱方式は、炉を二重構造にして、その外層に蒸気などを
供給して加熱する方式、あるいは−重構造で伝熱ヒータ
ーを用いて外周から加熱する方式などがあるが、いずれ
でもよい。

本発明においては、第２段目以降で加熱媒体を加熱炉内
に流し、加熱媒体を熱可塑性重合体未延伸体に直接接触
せしめて、該未延伸体を加熱して延伸しなければならな
い。

熱可塑性重合体を超延伸する場合、その過程は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、２段目は重合体の太さが徐々に細
くなる機構である。いずれの機構においても延伸熱を発
生するが、延伸熱は延伸倍率とともに発熱量を増すため
、特に２段目の機構において、連続して多段で延伸する
場合には第２段目以降において、線条体の温度が設定温
度より高くなる。しかし、第２段目以降の加熱炉に加熱
媒体を流すことによって延伸熱を除去すれば、線条体の
温度を適切に制御せしめることが可能となる。この結果
、第２段目以降の延伸が安定に進行し、高い延伸倍率で
の多本取り及び高速延伸が可能となる。特に、太物、厚
物延伸あるいは超多重取り、超高速延伸などのように、
延伸熱の発生量が大きい場合には、延伸の安定化および
線条体の長手方向の寸法、物性むらの抑制、低減化、線
条体間の寸法、物性むらの抑制、低減化を容易に達成し
うる。

加熱媒体とは、第３図においては、媒体加熱器２０によ
って加熱された媒体に相当し、媒体は気体、液体のいず
れであってもよいが、設備コスト、操作性を考慮すると
気体が好ましい。

加熱媒体の温度、流量は熱可塑性重合体の種類や分子量
、未延伸体の断面積、本数、延伸速度、延伸倍率などに
よって異なるが、温度は、外部加熱炉が加熱能力を有し
ていれば、加熱炉と同一温度に設定し、加熱能力がない
場合には、熱可塑性重合体の融点をＴｍとするとき、（
Ｔｍ　−５０℃）〜（Ｔｍ　−２℃）の範囲の一定値に
することがよい。また流量はＩ　Ｎｍ’／　ｈｒ　〜２
０　ＯＮｍ”／　ｈｒの範囲の一定値にすることがよい
。加熱媒体は加熱炉内を、延伸方向に対して向流あるい
は並流のいずれの方向で移動させてもよいが、延伸熱を
効率、的に除去し、線条体を一定の温度に制御するには
向流方向が好ましい。

（実施例） 以下、本発明を実施例により、さらに詳紐に説明する。

なお、実施例中の測定法は下記のとおりである。

引張弾性率： 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・４％まで
の範囲で初期弾性率を求めた（引張速度５　ｙｌｌ／’
ＭＪＡ　）。試料の断面積は、試料の重量（Ｗｓ　ｌ＞
と長さく２５ｃＩｒＬ）、密度勾配管法で求めた密度（
ρｓ９／ｍ２）から次式で算出した値を用いた。

引張強度： 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克冨カー）。線条
の断面積は上記と同じである。

実施例１ ポリオキシメチレン（旭化成工業（株）＃テナック（登
録商標）　ａｏｚｏ）の外径３．５ｍ、、内径ＩＷ１！
の中空状未延伸体１０本を、第１図に示す２段延伸装置
を用い、第１表に示す条件で延伸した。誘電加熱炉は第
２図に示すものを使用し、第１段誘電加熱炉には、１６
２℃の熱風、を導入し、第２段誘電炉には１７６℃の熱
風を導入して使用した。第２段目の外部加熱炉は第３図
に示すもので、長さ１４ｍの円筒形で、外周が二重構造
になっており、外層忙スチームを供給して加熱する方式
のものである。

その延伸結果を第２表に示す。延伸倍率２２．２倍、延
伸速度は１０ｍ／分に達し、得られた１０本の線条体の
引張弾性率は４４〜４６　ＧＰａ、引張強度はｚ、７Ｇ
Ｐａと高い値を示しており、線条体間の物性むらはほと
んどないことがわかる。

以下余白 第２表中の線条体随は、延伸方向に向かって右側の線条
体から順番に決めた。

比較例１ 実施例１と同じポリオキシメチレンの中空状未延伸体、
延伸装置を用い、外部加熱炉く熱風を循環させなかった
こと以外は、すべて実施例１と同じ条件で延伸した。そ
の結果は、延伸倍率１７．８倍、延伸速度８　ｍ１分で
、１０本の線条体のうち４本が切断した。また延伸倍率
１７倍、延伸速度７．６　ｓ　ｍ１分のときの線条体１
０本の引張弾性率は３０　ＧＰａから３８　ＧＰａの範
囲の値にばらついており、線条体間差が極めて大きかっ
た。

実施例２ 実施例１と同じポリオキシメチレンからなる外径６ｎ、
内径２Ｈの中空状未延伸体６本を、実施例１と同じ延伸
装置を用いて、第３表に示す条件で延伸した。外部加熱
炉循環加熱媒体は熱風を用い、延伸方向に対して向流方
向に導入した。その延伸結果を示す。得られた６本の線
条体の引張弾性率は４０〜４２ＧＰａ１引張強度は１．
６ＧＰａで、実施例１と同様に線条体間の物性むらは殆
んどなかった。

第３表 「 第　　４　　表 （発明の効果） 本発明によれば、従来の技術より高い延伸速度でかつ、
多本取りで、例えば引張弾性率４００Ｐａ以上、引張強
度１．６ＧＰａ以上の高弾性率、高強度の熱可塑性重合
体線条物が、極めて安定だ得ることができる。また、線
条体長手方向および線条体間の寸法変動、物性変動およ
び両変動むらを大きく減少させることができる。

【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図は誘電加熱炉の斜視略図、第３図は外部加熱炉の
斜視略図、第４図は媒体加熱器の断面を表わす略図であ
る。 １：未延伸巻取ドラム、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：延伸稜線
条物、１２：巻取機、１３：マイクロ波発掘機、１４：
結合導波管、１５ニアプリケータ、】６：誘電加熱炉入
口、１７：誘電加熱炉出口、１８：マイクロ波吸収端、
１９：加熱媒体循環器、２０：媒体加熱器、２１：加熱
媒体受入れ管、２２：加熱媒体払出管、２３：加熱媒体
導入口、２４：加熱媒体排出口、２５：発熱体 特許出願人　旭化成工業株式会社 第３図 第４図 と口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱可塑性重合体未延伸体を加熱して、複数本の該未延伸
   体を連続的に多段で延伸する方法において、第２段目以
   降で加熱媒体を加熱炉内に流し、加熱媒体を熱可塑性重
   合体未延伸体に直接接触せしめて、該未延伸体を加熱す
   ることを特徴とする熱可塑性重合体の延伸方法