JPH05278107A - ポリオレフィン樹脂の形状記憶性付与 - Google Patents

ポリオレフィン樹脂の形状記憶性付与

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JPH05278107A
JPH05278107A JP7760692A JP7760692A JPH05278107A JP H05278107 A JPH05278107 A JP H05278107A JP 7760692 A JP7760692 A JP 7760692A JP 7760692 A JP7760692 A JP 7760692A JP H05278107 A JPH05278107 A JP H05278107A
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JP
Japan
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melting point
polyolefin resin
temperature
shape
resin
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JP7760692A
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English (en)
Inventor
Koji Yamamoto
浩司 山本
Masakazu Okita
雅一 大北
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 融点の異なるポリオレフィン樹脂のブレンド
からなる成形体を、高融点ポリオレフィン樹脂の融点未
満でかつ低融点ポリオレフィン樹脂の融点以上の温度で
変形加工し、その後冷却して該変形形状を固定すること
によりポリオレフィン樹脂に形状記憶性を付与できる。
こうして形状記憶性が付与された成形体は、高融点ポリ
オレフィンの融点未満、低融点ポリオレフィン樹脂の融
点以上の温度で、かつ変形温度より10℃低い温度以上に
加熱することによって、変形加工前の形状に回復させる
ことができる。 【効果】 安価な汎用樹脂で、物性の優れたポリオレフ
ィン樹脂の形状記憶性を向上させることができる。しか
も変形率が高い場合でも良好な回復率を示し、また、変
形加工後の形状保持性にも優れる。従って、既設管の更
生等の管内面ライニング方法や異形状パイプの接合等、
広範な用途に有利に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、安価でしかも物性の優
れたポリオレフィン樹脂の形状記憶性を向上させる方法
に関するものであり、この方法はパイプのライニングや
異径パイプの接合等に応用できる。
【0002】
【従来の技術】近年、形状記憶樹脂、すなわち、室温近
傍では所望の変形形状を保持し、加熱により記憶した元
の形状に回復する性能を示す樹脂が提案されている。こ
のような形状記憶樹脂としては、ポリノルボルネン、ス
チレン−ブタジエン共重合体、トランスポリイソプレ
ン、ポリウレタン等の樹脂材料が知られている。
【0003】これらの樹脂材料は優れた形状記憶性を有
しているが、高価格であるためその使用範囲が限定さ
れ、また成形加工性や耐薬品性等に難点を有する場合も
あり、未だ広く実用化されるに至っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安価
で優れた物性のポリオレフィン樹脂の低い形状記憶性を
向上させ、実用上十分な形状記憶性を発現させることに
ある。さらに、本発明の目的は、夏期のような高い室温
で放置しても、変形形状の保持性が高く、また変形率が
大きくなっても回復率の低下が少ない形状記憶性付与方
法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】高分子の形状記憶機構
は、一般的に、ゴム弾性を発現させる固定点と、形状の
固定・回復に利用される軟化・硬化可逆相の働きによ
る。すなわち、室温以上のガラス転移温度あるいは結晶
融点を利用し、その温度以下では変形形状の固定を、そ
の温度以上では変形形状の回復を発現させるものであ
る。これに対して、ポリオレフィン樹脂の多くはガラス
転移温度が室温以下であるため、形状記憶性の利用は困
難であった。
【0006】本発明者らは、先に、安価で優れた物性を
もつポリオレフィン樹脂に対して実質的な形状記憶性を
簡便に付与する方法を提案している。この方法は、ポリ
オレフィン樹脂の低い形状記憶性を実用可能な程度に向
上させるものであるが、本発明者らはさらに形状記憶性
を向上させる方法について検討した。
【0007】樹脂が形状記憶性をもつためには、室温で
は高分子鎖の運動が凍結され、高温では運動が可能とな
る、すなわち、変形形状の固定および解除を行うくさび
のような働きをする可逆相と、架橋点のような働きをす
る固定相をもたなければなけらない。本発明者らは、低
融点樹脂の結晶相を可逆相、高融点樹脂の結晶相を固定
点とすれば、優れた形状記憶性を付与できるとの着想を
得て、検討を進めた。そして、低融点樹脂と高融点樹脂
とのブレンドからなる成形体を、両樹脂の融点間の温度
で変形することにより、次のような効果を発揮できるこ
とを見い出した。まず、溶融した低融点樹脂相に応力が
集中し易くなり、高融点樹脂相自身の変形が低減される
ため、変形率が大きくなるに従って回復率が悪くなると
いう欠点を少なくできる。さらに、変形後、低融点樹脂
の融点未満の温度に冷却することにより、低融点樹脂が
変形形状を安定化するように結晶化するので、形状保持
性が向上する。また、同じ分子構造を有するポリオレフ
ィン樹脂同士をブレンドしているので、ポリオレフィン
樹脂の優れた物性が損なわれることがない。
【0008】ここに、本発明の要旨は、融点の異なるポ
リオレフィン樹脂のブレンドを含むポリオレフィン樹脂
組成物からなる成形体を、高融点ポリオレフィン樹脂の
融点未満でかつ低融点ポリオレフィン樹脂の融点以上の
温度で変形加工し、その後冷却して該変形形状を固定す
ることを特徴とする、ポリオレフィン樹脂へ形状記憶性
を付与する方法、およびこの方法で形状記憶性が付与さ
れたポリオレフィン樹脂組成物からなる成形体にある。
【0009】さらに本発明は、上記成形体を、低融点ポ
リオレフィン樹脂の融点以上の温度で、かつ変形温度よ
り10℃低い温度以上に加熱することによって、変形加工
前の形状に回復させることを特徴とする、ポリオレフィ
ン樹脂の形状回復方法にも関する。
【0010】
【作用】本発明で使用するポリオレフィン樹脂は、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のオレフィン
単独重合体またはエチレン−プロピレン共重合体等のオ
レフィン共重合体、あるいはポリオレフィンの性質を損
なわない範囲の他の共重合成分を含むオレフィン共重合
体である。本発明では、これらのポリオレフィン樹脂の
中から融点の異なる樹脂を選択しブレンドして用いる。
ブレンドする樹脂の融点の差は特に限定されないが、10
℃以上であることが好ましい。このような異なる融点の
ポリオレフィン樹脂の組み合わせは、用途に応じ、目的
にあった物性および形状記憶性を有するように選択され
る。例えば、両樹脂の相溶性が良すぎると融点が単一に
なって、低融点樹脂の可逆相としての役割が発揮できず
記憶性の向上があまり望めない。逆に、相溶性が悪いと
機械的な物性が大幅に低下するので、このような点を考
慮して樹脂を選択する。
【0011】また、混合比についても同様に、望ましい
物性や形状記憶性を有するように適宜決定すればよい。
具体的混合比は、樹脂の種類やその組み合わせ方により
異なるため限定されないが、高融点樹脂相が固定点とし
て働き、良好な回復性を付与できるには、低融点樹脂が
樹脂全量に対して80重量%以下となるのが好ましい。ま
た高融点樹脂の物性の維持からもこの範囲が好ましい。
【0012】融点の異なるポリオレフィン樹脂の組み合
わせの具体例としては、ポリエチレンとポリプロピレ
ン、低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレン、ポリブ
テンとポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体
とポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体とポ
リエチレン等が挙げられる。
【0013】上記ブレンドには、必要に応じて、可塑
剤、離型剤、顔料、潤滑剤、充填剤、防燃剤、酸化防止
剤、紫外線吸収剤等の慣用の樹脂用添加剤を添加するこ
とができる。
【0014】本発明で使用するポリオレフィン樹脂組成
物は、上記ブレンド成分に必要に応じて添加剤を加えた
混合物を、常法により混練して得ることができる。例え
ば、ミルロール、バンバリーミキサー、単軸あるいは二
軸押出機のような慣用のポリマー混練装置を使用して混
練すればよい。
【0015】この組成物は、使用した高融点ポリオレフ
ィン樹脂の融点以上の温度で成形し、記憶すべき所定の
形状を有する成形体とする。例えば、押出成形、プレス
加工、射出成形等のポリオレフィン樹脂に通常適用する
成形方法によって、管状体、板材、棒材、立体成形体等
の任意の形状とすることができる。成形体の形状は特に
限定されず、本発明方法の利用法に応じて選択され、例
えば管状体の内面ライニングには管状体とする。
【0016】この成形体は本発明の形状記憶付与方法に
よって形状記憶性を付与される。すなわち、まず特定の
温度で変形加工を行う。変形温度は、高融点ポリオレフ
ィン樹脂の融点未満でかつ低融点ポリオレフィン樹脂の
融点以上の温度とする。低融点ポリオレフィン樹脂の融
点より低い温度で変形すると、変形形状の保持性が劣
り、室温において、特に夏期のような高温において形状
が保持されにくく形状の回復が進行してしまう。さら
に、高変形率で変形した際の回復性が悪くなる。また、
高融点ポリオレフィン樹脂の融点以上で変形すると、高
分子鎖の流動が起こるため、上記成形により記憶した形
状を忘れ、元の形状へ回復しなくなる。
【0017】変形加工は、引張、折り曲げ、抽伸、圧延
等の各種加工法により行うことができる。成形体が管状
体の場合は、例えば管の折り畳みや縮径により管の外径
を小さくする変形加工を施すことができる。
【0018】このように変形加工した成形体は、その変
形形状を保持したまま低融点ポリオレフィン樹脂の融点
より低い温度に冷却することにより、その変形形状を固
定する。この固定により変形形状が室温で保持される。
変形加工および冷却は、成形とは別の工程として実施す
ることもできるが、成形後に連続して行ってもよい。
【0019】以上の変形加工および冷却によりポリオレ
フィン樹脂組成物からなる成形体に形状記憶性が付与さ
れる。形状記憶性を付与された成形体は、低融点ポリオ
レフィン樹脂の融点以上の温度でかつ変形加工温度より
10℃低い温度以上に加熱することにより、変形前の形状
を実質的に回復することができる。本発明方法を既設管
のライニングに利用する場合、予め折り畳みや縮径によ
り外径を小さくして既設管に挿入可能な形状に変形加工
し、冷却固定した管状体を作製しておき、現場において
これを内面ライニング材として用いてライニング作業を
行う。
【0020】形状を回復させるための加熱温度が、変形
加工温度より10℃低い温度未満では、十分に形状が回復
せず、また、低融点ポリオレフィン樹脂の融点未満の温
度では、低融点樹脂結晶相が分子運動を凍結する (すな
わち、溶融状態に比べて分子運動が不活発である) た
め、元の形状に戻りにくい。回復のための加熱温度の上
限は、回復後の形状を維持するには高融点ポリオレフィ
ン樹脂の融点未満であるのが普通であるが、例えば管内
面ライニングの場合、内圧をかけた状態で加熱すれば該
融点以上であっても成形体の形状を維持できる。
【0021】形状の回復は適当な加熱手段により行うこ
とができ、例えば管の内面ライニングにおいては、変形
した管をライニングすべき管に挿入した後、熱風やスチ
ームの送風、温水の通水等により上記範囲の温度に加温
し、樹脂管を元の形状近くに拡径して鋼管の内面に密着
させる。
【0022】このように、本発明によれば、汎用の安価
な熱可塑性樹脂であるポリオレフィン樹脂を利用して、
従来の高価な形状記憶樹脂に類似した形状記憶性を発揮
させることができる。従って、従来の形状記憶樹脂の代
替品として各種の用途に使用することができる。
【0023】例を挙げると、パイプの内面ライニング、
中でも、老朽化した既設鋼管を樹脂内面ライニングによ
り更生する場合に有利に利用できる。この場合、樹脂を
大量に使用するため、高価な従来の形状記憶樹脂では経
済性から実施が難しくなるが、本発明によれば安価なポ
リオレフィン樹脂で目的を達成することができる。その
他、径の異なるパイプの接合材、パイプおよび棒状物体
の外部ラミネート材、自動車用バンパー、住宅間仕切り
の間隙材、文具、教材、玩具用部材、装飾部材、締め付
けピンなどの工作・建築用固定材、歯科用材料等、広範
な用途を有する。
【0024】
【実施例】次に、実施例を用いて本発明を説明する。
【0025】
【実施例1】および
【比較例1】中密度ポリエチレン樹脂(昭和電工製 TR4
18X 、融点 128℃) とポリプロピレン樹脂 (三菱油化製
BC8D、融点 167℃) を表1の試験No. 1〜5(実施例
1)およびNo. 7、8(比較例1)に示す割合で配合
し、図1に示す単軸押出機を用いて、シリンダー温度を
ゾーン1で 180℃、ゾーン2、3、4で 190℃、ダイス
温度 190℃、スクリュー回転数50r.p.m.の条件で混練し
た。
【0026】上記混練物をペレット化し、プレス成形機
により 190℃で厚さ1mmのシートを作製した。これから
ダンベル状の試験片を切り出し、平行部分に標線をつ
け、引張速度 200mm/min、変形温度 140℃、変形率40%
で引っ張り変形した。この引っ張り変形を保持したま
ま、室温まで水冷し、変形形状を固定した。これを130
、140 、150 、160 ℃の熱風でそれぞれ10分間加熱
後、標線間距離を測定し、下記式(1) により回復率を求
めた。その結果を表2に示す。
【0027】
【数1】
【0028】一方、引っ張り変形後冷却により固定した
試験片を、40℃で 672時間加熱後の標線間距離を測定
し、下記式(2) に従って保持率を求めた。その結果を表
3に示す。
【0029】
【数2】
【0030】
【比較例2】表1の試験No. 1〜7の組成物について、
加熱温度を 120℃とした以外は実施例1と同様にして回
復率を求めた。その結果を表2に示す。
【0031】
【比較例3】表1の試験No. 1〜7の組成物について、
変形温度を 110℃とした以外は実施例1と同様にして保
持率を求めた。その結果を表3に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】表2の結果より、低融点樹脂と高融点樹脂
をブレンドすることにより回復率が向上するのが分か
る。また、加熱温度が 120℃、すなわち低融点樹脂の融
点以下では回復率は低い。
【0036】また、表3に示すように 110℃の変形温度
では保持率が低い。これから、変形温度が低融点樹脂の
融点より低い場合、形状保持性が劣ることが分かる。な
お、表1の試験No. 1 〜7 の組成物からなる試験片を、
180℃で変形した場合の回復率は、いずれの場合も、 1
60℃まで加熱しても0であり、変形温度が高融点樹脂の
融点より高いと元の形状に戻らないことがわかる。
【0037】
【実施例2】および
【比較例4】表1の試験No. 2〜4(実施例2)および
No. 6(比較例4)に示す混合比を用い、実施例1と同
様にして作製した混練物をペレット化し、プレス成形機
により 190℃で厚さ1mmのシートを作製した。これから
ダンベル状の試験片を切り出し、平行部分に標線をつ
け、引張速度 200mm/min、変形温度 140℃、変形率40、
100、 160%でそれぞれ引っ張り変形した。この引っ張
り変形を保持したまま、室温まで水冷し、変形形状を固
定した。これを160 ℃の熱風で10分間加熱後、標線間距
離を測定し、上記式により回復率を求めた。その結果を
表4に示す。
【0038】
【比較例5】表1の試験No. 2〜4および6の組成物に
ついて、変形温度を 110℃とした以外は実施例2と同様
にして回復率を求めた。その結果を表4に示す。
【0039】
【表4】
【0040】表4より、ブレンドを使用した場合、単体
樹脂の場合よりも、変形率の増大に伴う回復率の低下が
少ないことが分かる。すなわち、本発明によれば変形率
が大きい場合でも回復率が良好で、形状記憶性が向上し
ている。また、変形温度が低融点樹脂の融点より低い
(110 ℃) と、変形率増大に伴う回復率の悪化を有効に
防止できない。
【0041】
【実施例3】および
【比較例6】低密度ポリエチレン樹脂(三菱油化製zc
−52、融点 116℃) と高密度ポリエチレン樹脂 (エー
スポリマー、融点 136℃) を表5の試験No. 1〜5(実
施例3)およびNo. 7、8(比較例6)に示す割合で配
合し、単軸押出機を用いて、シリンダー温度をゾーン1
で 180℃、ゾーン2、3、4で 190℃、ダイス温度 190
℃、スクリュー回転数50r.p.m.の条件で混練した。
【0042】上記混練物をペレット化し、プレス成形機
により 190℃で厚さ1mmのシートを作製した。これから
ダンベル状の試験片を切り出し、平行部分に標線をつ
け、引張速度 200mm/min、変形温度 120℃、変形率40%
で引っ張り変形した。この引っ張り変形を保持したま
ま、室温まで水冷し、変形形状を固定した。これを130
℃の熱風でそれぞれ10分間加熱後、標線間距離を測定
し、前記式(1) により回復率を求めた。その結果を表5
に示す。
【0043】
【表5】
【0044】この結果より、高密度ポリエチレンにそれ
より低融点の樹脂を配合することにより、回復率が向上
することがわかる。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、ポリオレフィン樹脂の
長所である優れた化学的、機械的性質を生かしつつ、ポ
リオレフィン樹脂のもつ低い形状記憶性を向上させて、
実用目的に十分な形状記憶性を発現させることができ
る。この樹脂材料は、従来の形状記憶樹脂に比べて安価
であるため、パイプのライニングをはじめとする広範な
用途に有利に適用できる。本発明により形状記憶性を付
与したポリオレフィン成形体は、変形形状の保持性にも
優れ、例えば夏期のような高温の室温に放置しても変形
形状を良好に保存できる。また、本発明による形状記憶
性の付与は、変形率が高い場合においても有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例で使用する単軸押出機の説明図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29L 23:22 4F

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 融点の異なるポリオレフィン樹脂のブレ
    ンドを含むポリオレフィン樹脂組成物からなる成形体
    を、高融点ポリオレフィン樹脂の融点未満でかつ低融点
    ポリオレフィン樹脂の融点以上の温度で変形加工し、そ
    の後冷却して該変形形状を固定することを特徴とする、
    ポリオレフィン樹脂へ形状記憶性を付与する方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法で形状記憶性が付与
    されたポリオレフィン樹脂組成物からなる成形体。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の成形体を、低融点ポリオ
    レフィン樹脂の融点以上の温度で、かつ変形温度より10
    ℃低い温度以上に加熱することによって、変形加工前の
    形状に回復させることを特徴とする、ポリオレフィン樹
    脂の形状回復方法。
JP7760692A 1992-03-31 1992-03-31 ポリオレフィン樹脂の形状記憶性付与 Pending JPH05278107A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001131354A (ja) * 1999-11-09 2001-05-15 Nkk Corp 形状記憶樹脂および樹脂ライニング鋼管
CN103260849A (zh) * 2010-11-30 2013-08-21 三菱瓦斯化学株式会社 燃料阻隔性优异的成型加工品
CN114292400A (zh) * 2021-12-03 2022-04-08 中国科学院深圳先进技术研究院 一种双向致动形状记忆聚合物及其制备方法

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