JPS6384927A - 高分子材料圧延板の製造方法 - 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、構造部材・機能部材等の分野において利用さ
れる高強度、高剛性の高分子材料圧延板の製造方法に関
する。

従来の技術 ポリプロピレン、ポリエチレン等の結晶性高分子材料の
押出し材は、通常引張強さが約３〜４ｋｇｆ／ａｍ２．
ヤング率が約１００ｋｇｆ／ａｍ２程度で、強度・剛性
が要求される構造部材等への利用は必ずしも満足されな
い。

一般に高分子材料は軽い、錆ない、電気・熱の不良導体
１ｍ−アルカリに強い、成形加工し易い等の長所がある
が、一方、引張強さ・弾性率（ヤング率）・硬さ・耐熱
性等が金属に比較して劣るという短所がある。特に強度
、弾性率が向上すれば、自動車をはじめとする各種車両
、航空機、産業機械、エレクトロニクス、情報、化学工
業等への利用が大幅に増大すると言われている。

たとえば、「塑性と加工Ｊ　、　Ｖａｌ、２５、Ｎｏ、
２７８．１９８４年３月の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
」に開示されているように、一般に、結晶性高分子材料
を融点近傍で延伸加工すると、結品質部分の鎖状分子が
伸ばされて結晶が配向することが知られている。

第１図、および第２図は発明者らの実験結果であるが、
延伸方向の引張強さおよびヤング率のいずれも圧延延伸
によって増加することが確認されている。

しかしながら延伸方向に直角な方向は、引張強さ、ヤン
グ率ともに殆ど変らず元のままである。

このような、一方向に延伸加工した高分子材料は、引張
強さ、ヤング率の何れも板面内で強い異方性を有するこ
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、これらの従来技術の欠点を解決することを目
的とするもので、引張強さ、ヤング率が高く、それらの
特性の板面内異方性が少なく、プレス成形に適した高分
子材料圧延板の新しい製造方法を提供しようとするもの
である。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明は高分子材料を融点以下の温度で圧延
する方法において、延伸比２〜ｌＯの範囲でたとえば長
手方向（一方向）に圧延した後、延伸比２以下で幅方向
（一方向と略直交する方向）に圧延することを特徴とす
る、引張強さ、ヤング率が大きくかつ、これらの特性値
の板面内の異方性の小さい高分子材料圧延板の製造方法
である。

第３図は本発明法の圧延方法であるが、これを用いてさ
らに説明すると、高分子材料の素材であるペレット（小
粒）を押出し機で加熱、混練して、板状のスラブ又は棒
状のビレット等の素形材が作られている。これらは引張
強さが、約３　ｋｇ／■２、ヤング率が約１００ｋｇ／
■濡２程度で構造部材への使用には不向きである。

本発明はこの素形材を融点以下の温度１例えばポリエチ
レンの場合、その融点１３４℃以下、ポリプロピレンの
場合、その融点１６２℃以下でまず長手方向に圧延し、
材料長さを２〜ｌＯ倍程度延伸し、すなわち長手方向延
伸沈入ｔ　　（＝　（Ｘ・＋Δ１）／ｌ・、ここで見０
は元の長さ、Δ見は圧延によって伸ばされた長さ）を２
〜ｌＯ程度与えた後、はゾ同程度の温度で幅方向に延伸
比λ２が２以下で圧延して、引張強さ、ヤング率が大き
くかつ、これらの特性値の板面内の異方性の小さい高分
子材料圧延板を製造する方法である。

なお１本発明の２方向延伸は、最初の延伸方向（たとえ
ば長手方向）と次の延伸方向（たとえば幅方向）とが、
直交方向、及びほぼ直交方向、すなわち、４５〜９０＠
程度の角度をなして延伸する場合が含まれる。

ここで、最初の長手方向の圧延後、圧延材は高温状態の
まま、または保熱状態で、次の幅方向圧延に供されても
よいし、あるいは−旦冷却されて、幅方向圧延前に再度
加熱されてもよい。

以上のように、本発明法は長手方向圧延と幅方向圧延に
おけるそれぞれの延伸比λ亘、入２の最適組合せにより
、高機能高分子材料圧延板を得る方法を特徴とするもの
である。

本発明は第４図にポリプロピレンの圧延を例示している
ように、全く新しい発見にもとづいて完成されたもので
ある。すなわち、最初の長手方向圧延における延伸比λ
１を２．０　、２．８　、５．０と変えて、次の幅方向
圧延延伸比入２をそれぞれのλ五に対して種々変化させ
たときの長手方向および幅方向の引張強さをプロット、
整理したものである。これらより明らかなように、幅方
向の引張強さは幅方向の延伸沈入２の増加とともに、著
しく増大し、一方、長手方向の引張強さはλ２の増加と
ともの減少する特性が見い出された。

ここで、長手方向と幅方向の引張強さかはＣ等しくなる
、すなわち、強度異方性の小さい圧延板を得るには、幅
方向の延伸沈入２を約１．５程度にすればよく、その時
の引張強さは長手方向延伸沈入、が大きいほど大きくな
ることが判明した。

第５図は第４図に示した同じ圧延材のヤング率特性につ
いて、長手方向延伸比λ１が２．８の場合を代表例とし
て示しているが、引張強さの挙動とは異なり幅方向延伸
沈入２が増加するにつれて。

長手方向、幅方向いずれのヤング率も増加傾向にあり、
その増加率は幅方向の方が顕著である０幅方向延伸比入
２を約１．５程度にすれば、λ１および入２の効果によ
りヤング率が１８０〜２２０ｋｇ／ｍｍ２の圧延板が得
られ、素形材のヤング率約１００　ｋｇ／ＩＩ＋１２に
対してかなり改善されている。

このように、本発明方法によれば、引張強さ。

ヤング率が大きく、かつそれらの特性値がはＣ等しい、
すなわち板面内異方性の小さい、圧延板が得られ、構造
部材としての使用範囲が大幅に拡大されるとともに低廉
な素材で、高機簡特性が得られるため、その経済的メリ
ットも大きい。

高分子材料は延伸強化特性を有する結晶性高分子材料が
主体となるが、これらに予め種々の添加剤、例えば安定
剤等が配合されたもの、あるいは繊維、フィラー等の混
入したものも使用可能である。

さらに、本発明方法の圧延としては材料に変形を与える
１例えば引張り装置による変形比の組合せも含まれ、こ
の場合も同様な挙動による板材が得られることが判明し
た。

特に幅方向の延伸入２が高々２以下で良好な結果が得ら
れることから、最初の長手方向は圧延で、次の幅方向は
引張り法で行えば、装置が簡便で、かつ装置の連続配置
も容易となる。

実施例。

以下に実施例にもとづいて本発明法を説明する。融点１
６２℃のポリプロピレンを素材として押出し機にて押出
された厚さ２１鳳■１幅１００璽■の素形材を用いてロ
ール径１８５■履φの圧延機で第１表に示す温度、圧延
延伸条件で、長手方向に圧延し、材料と空冷した後、　
１４０℃に再加熱し、同じ圧延機で、同じく第１表に示
す条件で幅方向に圧延した。

長手方向圧延後、幅方向圧延を行うまでの時間は、約５
時間程度で、圧延材ははＣ室温程度となり、再加熱して
幅方向圧延に供した。

圧延終了したこれら材料を空冷にて冷却した後、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、ヤ
ング率を測定した。

その結果を第６図に示すように、押出したままの素材の
引張強さ３ｋｇｔ／■腸２に対して、本発明法の圧延材
は長手方向延伸沈入！が２．０　、２．８　、５．０の
いずれの場合も、引張強さくσ！Ｉ）が大きく、入、＝
２．０の場合、σｍ　＝　５ｋｇｆ／ｍｓ２．　　入、
　＝２．８の場合、σ！Ｉ　＝　６ｋｇｆ／鵬■２、λ
重＝５．０の場合、σｅ＝８ｋｇｆ／■■２となり、し
かも長手方向と幅方向の引張強さの等しい、すなわち強
度異方性の小さい圧延板が得られた。

さらに、第７図は第６図に示したものと同じ材料のヤン
グ率について、入、が２．８の場合を代表例として示し
たものであるが、押出しまま材のヤング率１００　ｋｇ
ｆ／鳳朧２に対して長手方向が１９０　ｋｇｆ１層１１
２、幅方向が２１０　ｋｇｆＩ■鳳２のヤング率を有す
る圧延板が得られた。

第１表　圧延条件 発明の効果 本発明法は、引張強さおよびヤング率が大きく、しかも
それらの特性の板面内異方性の小さい高分子材料圧延板
の製造方法であって、低廉な素材から高機能の高分子材
料板材を容易に製造しうるちのであり、構造部材への適
用範囲が拡大され、広〈産業界へ貢献するとともに、経
済的メリットも極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延延伸による高分子材料の引張強さの変化状
況を示す図である。 第２図は圧延延伸による高分子材料のヤング率の変化状
況を示す図である。 第３図は本発明法による圧延方法を説明する図である。 第４図、（１）　、　（２）　、（３）　、第５図は本
発明法の基本となる長手方向圧延延伸沈入！と幅方向圧
延延伸沈入２の組合せによる引張強さ、及びヤング率の
変化状況を示す図である。 第６図、第７図は本発明法の実施例を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高分子材料を可塑状態で圧延するプロセスであって、延
   伸比２〜１０の範囲で一方向圧延した後、延伸比２以下
   で前記一方向圧延の方向と直交方向若しくはほぼ直交方
   向に圧延することを特徴とする高分子材料圧延板の製造
   方法。