JPS6350547A - 熱可塑性重合体の延伸装置 - 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の延伸装置に関する。

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
する装置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鱈の
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　ＧＰ
ａの線条体を光クープ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。

（本発明が解決しよりとする問題点） 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、かつ低いコストで
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はい
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敗北あるいは高速化に
関しては何ら開示されていない。す力わち、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装置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装置で延
伸することにより、驚くべき好結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？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装置に
おいて、第２段目以降に、熱媒体の加熱器および加熱媒
体循環機全備えた加熱炉を配置したことを特徴とする熱
可塑性重合体の延伸装置である。

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エーテル、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、ロッド、チューブ、シートなどの太物または
厚物の違反長尺体から、愼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。

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、一対のニップロールａ　、
　ａ’　よシなる繰出機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ｅ、ｅ’　　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引戦機６は
張力分離装置に相尚し、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ｌに巻かれた熱
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段延伸域に送シ出され、そこ
に連結して配置され次第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
、巻取機工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１３
と、アプリケータエ５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ｉ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。

線条物は加熱炉入ロエ６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、熱媒体を炉内へ送シ込む加熱
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から加熱媒体受入管２工を経て、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段目以降に熱媒体の加熱器およ
び加熱媒体の循環機を備えた加熱炉が配置される。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１て制御
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シ及び高
速延伸が可能となる。特に、大物、厚物延伸あるいは超
多本取シ、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。

本発明に用いる媒体加熱器は、その−例として第４図に
、その断面図を示す。図は円筒型で内部に電気ヒーター
線に代表される発熱体を設ける加熱方式であるがその他
として円筒の外周より伝熱ヒーター、蒸気などで媒体を
加熱する方式などがある。媒体の種類、性状により加熱
方式は適宜選択できるが、熱可塑性重合体の融点をＴｍ
とするとき、Ｉ　Ｎ　ｒｌ／　ｈｒ　〜２００　Ｎ　ｒ
ｌ／ｂｒの範囲の一定値で流れる媒体を（Ｔｍ−５０℃
）以上に加熱できることが好ましい。また、熱媒体の循
環機は、使用する媒体の種類によるが、気体の場合は、
ファン方式、液体の場合は循環ポンプ方式がよい。循環
方向は、加熱炉出口から媒体を導入する向流方向、加熱
炉入口から媒体を導入する並流方向のいずれでもよいが
、延伸熱を効率的に除去するためには向流方向がよい。

加熱器、循環機の設置場所は、第３図に向流方向【媒体
を導入する場合の設置の一例を示しているが、加熱装置
を外部加熱炉出口に連結し、加熱器に媒体を送り込む位
置に循環機を設置する。並流方向の場合は、外部加熱炉
入口に加熱器を連続する。

本発明に用いる媒体は気体、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
。さらに好ましくは、空気または窒素であるが、熱可塑
性重合体の酸化劣化性に合わせて、いずれかを適宜選択
できる。

（実施例） 以下、本発明を実加例により、さらに詳細に説明する。

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念テンシ四ン型引張
試験機で測定し、伸度−荷重曲線から伸度０．４チまで
の範囲で初期弾性率を求めた（引張速度５．／＊）。試
料の断面積は、試料の重量（Ｗｓｆ）と長さく２５Ｑ？
り、密度勾配管法で求めた密度（ρｓ　ｒ／ｃｊ　）か
ら次式で算出し次位を用いた。

２５　・　ρＳ 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　ｍ／”　）。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Ｌ／ン（旭化成工業和製テナツク（登録
商標）３０１０）　の外径３．５ｍ、内径１ｕ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２段誘電加熱炉には、１６２℃の熱風
を導入し、第２段誘電加熱炉には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図に示す長さ１４ｍの円筒
形で、外周が二重構造になっており、外層にスチームを
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１０　ｍ７分に達し、得られた１ｏ本の線条体
の引張弾性率は４４〜４６ＧＰａ、引張強度は１−７Ｇ
Ｐａと高い値を示しておシ、線条体間の物性むらはほと
んどないことがわかる。

第１表中上熱媒体には熱風を用い、延伸方向に対して向
流方向に外部加熱炉出口より導入した。

以下余白 第２表中の線条体隘は、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 実施例工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、外部加熱炉に熱風を循環させなかつ之
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　ｍ７分で、１
０本の線条体のうち４本が切断し比。また延伸倍率１７
倍、延伸速度７．６５ｍ／分のときの線条体１０本の引
張弾性率は３゜ＧＰａから３８ＧＰａの範囲の値にばら
ついておシ、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６ｕ、
内径２ｆＪの中空状未延伸体６本を、実施例１と同じ延
伸装置音用いて第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。第４表に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４０〜４ＺＧＰ＆、引張強
度は！−６ＧＰａで、実施例１と同様に線条体間の物性
むらは殆どなかった。

以下余白 （発明の効果） 本発明の延伸装置によれば、従来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４０ＧＰａ以上、
引張強度１．６ＧＰａ以上の高弾性率、高強度の熱可塑
性重合体紐条物が、極めて安定に得ることができる。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図は誘電加熱炉の概略図、第３図は外部加熱炉の斜
視図、第４図は媒体加熱器の断面を表わす略図である。 工：未延伸体巻取ドラム、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、ｌＯ：第２引取機、１１：延伸稜
線条物、１２′：巻取機、工３：マイクロ波発振機、１
４：結合導波管、１５ニアプリケータ、１６：誘電加熱
炉入口、１７：誘電加熱炉出口、１８二マイクロ波吸収
端、１９：加熱媒体循環；２０：媒体加熱器、２１：加
熱媒体受入れ管、２２二力熱媒体払出管、２３：加熱媒
体導入口、２４：加熱１体排出口、２５：発熱体

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装置において、第２段目以
   降に、熱媒体の加熱器および加熱媒体循環機を備えた加
   熱炉を配置したことを特徴とする熱可塑性重合体の延伸
   装置