WO1988002304A1

WO1988002304A1 - Feuille en materiau polymere renforcee par etirement et procede de production

Info

Publication number: WO1988002304A1
Application number: PCT/JP1987/000726
Authority: WO
Inventors: Toshio Kikuma; Yasuhiro Higashida; Takao Kawanami
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1988-04-07
Also published as: EP0287667A4; EP0287667A1

Description

明細書

延伸強化高分子材料板およびその製造方法技術分野

この発明は、構造部材、機能部材等の分野において利用される二方向延伸強化高分子材料板であって、可塑状態で実質的に互に直交する二方向に分子鎮を延伸配向させた、両方向の複屈折率の差が 5 . 0 の範囲内にあって強度レベルが高く、面内異方性が低い延伸強化高分子材料板およびその製造方法に関する。

背景技術

ポリプロピレン、ポリヱ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 k g f / ² 、ャング率が約 1 0 0 k g f / m tn ² 程度であって、構造部材として実用するのに要求される強度や剛性は必ずしも満たし得なかつた。

一般的に、高分子材料は、軽い、錡びない、電気や熱の絶緣性に優れている、耐酸性や耐アルカリ性に優れている、力 Π ェ成形性に優れている等の長所を有しているが、引張強さ、弾性率（ヤング率）、硬度、耐熱性等の点で金属材料に劣るという短所がある。

高分子材料が、高い強度、弾性率を有するようになれば、自動車をはじめ、各種車両、航空機、産業機械、ヱレクトロ二クス、情報、、化学工業等の分野での利用が大幅に増大すると考えられている。

このような要求に答えるべく種々の改良が試みられており、そのような技術的手段の一例として、例えば、「塑性と加工 j Vol.25. ΝΌ.2Τ8 (1984年 3月）の 2 3 3〜 2 3 7頁所載の論文「ボリプ σピレンシ一トの圧延における圧延温度の影響 j に、結晶性高分子材料をその融点近傍で延伸加工すると、結晶質部分の鎖状分子が伸ばされて分子が配向し強度レベルが向上することが開示されている。

第 1図および第 2図に示されているのは、本発明者等による実験結果である。

この実験結果によれば、高分子材料を圧延により延伸することによって、延伸方向の引張強さおよびャング率が高くなることが明らかである。しかしながら、第 1図および第 2図からも明らかなように、延伸方向に直交する方向の引張強さおよびヤング率は素材のレベルのままで全く向上していない。

このような、一方向に延伸加工した高分子材料は、引張り強さ、ャ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、板材を構造部材として使用する場合、その主要成形手段であるプレス成形等の成形加工には適さない。例えば、ポリエチレンの圧延による一方向延伸板（圧延方向引張り強さ σ L ： 20kgf/mm^z 、圧延方向に直角な方向の引張強さび _c ： 3 kgf/mm² ) をプレス成形テストした 70mm(D円筒成形品は第 3図に示すようになる。即ち、この成形品 1 は材料の強度異方性が大きいために、プレス成形過程でポンチ肩部の所で割れたり、強度の大きな延伸方向が力ップ側壁に引き込まれるために、フランジ部の所で皺が生じたり、フランジ幅が小さくなつたりしている„ このような現象は、既に、薄鐧板のプレス成形において明らかにされており、薄鋼板の場合には結晶の集合組織から現れる塑性異方性（ランクフォード値）と強度の板面内異方性によって説明されている。高分子材料板の場合も、強度異方性は成形限界の低下、皺発生、フランジ部の寸法不良等を招き、好ましくない。

発明の開示

この発明は、上に述べた従来技術における問題点を解決して引張強さ及びヤング率が高く、それらの特性の面内異方性の低いプレス成形に適した二方向延伸強化高分子材料板並びにその製造方法を提供することを目的とする。

即ち、本発明に従えば、高分子材料を、可塑状態で、互いに直交又はほぼ直交する二方-向に分子鎮を延伸配向させて得られる扳材であって、複屈折率が零又はその近傍にある二方向延伸強化高分子材料板が提供される。

本発明に従えば、更に、加熱、混練して押し出した高分子材料を、可塑状態で、延伸比し5〜1 0の範囲内で一方向に圧延し、次いで前記一方向圧延における方向と実質的に直交する方向、即ち前記一方向圧延における方向と直交もしくはほば直交する他方向に、延伸比 2以下の範囲内で圧延することから成る 2方向延伸強化高分子材料板の製造方法が提供される。

なお、上記一方向と他方向との圧延は、，一方向の圧延を行つた後に、一旦冷却、再加熱して他方向の圧延を行ってもよく、或いは一方向の圧延を行った後、その材料の温度を室温近傍まで降下させることなく、他方向の圧延を行ってもよい。図面の簡単な說明

以下添付図面を参照して、本発明を詳細に說明する。

第 1図は一方向に圧延、延伸加工した高分子材料の延伸比と引張強さとの関係を示すグラフである。

第 2図は一方向に圧延延伸加工した高分子材料の延伸比とヤング率との関係を示すグラフ図である。

第 3図は一方向に圧延延伸したポリエチレンの扳材をプレス成形した 70 mm Φ円筒成形部品の破断、フランジしわ及びフランジ幅の不均一状況などを示す斜視図である。

第 4図は本発明に従って高分子材料 2を 2方向に圧延延伸する場合の圧延方向を示す説明図である。

第 5図（ A；) 、（ B ) 及び（ C ) は 2方向圧延延伸における複屈折率△ nの変化状況を示すグラフ図である。

第 6図は 2方向圧延延伸材の引張強さの変化状況を示すグラフ図である。

第 Ί図は本発明に従つた高強度でしかも強度異方性の小さい二方向延伸強化高分子材料板の 70 [Π ΓΠ Φ円筒成形品を示す钭視図である。 '

第 8図は幅方向圧延機の説明図である。

第 9図本発明に従って高分子材料板を二方向に圧延製造する方法の一例を説明する図面である。

第 10図（ Α ) 及び（ Β ) は本発明の基本となった圧延実験における材料の加熱工程と圧延工程との組合せを示す図面である第 1 1図（ A ) 、 ( B ) 及び（ C ) 並びに第 1 2図は本発明の基本となったポリプロピレンの圧延実験結果を示すグラフ図である。

第 13図は本発明の実施例 1 で得られた延伸強化高分子材料板の複屈折率及び引張強さを示す。

第 14図及び第 15図は本発明の実施例 2 で得られた延伸強化高分子材料板の引張強さ及びヤング率を示すグラフ図である。第 16図及び第 17図は本発明の実施例 3 で得られた延伸強化部材料板の引張強さおよびャング率の結果を示すグラフ図である。

第 18図は本発明の実施例 4で得られた延伸強化材料板の引張強さ及びヤング率の結果を示すグラフ図である。

発明の好ましい態様の説明

本発明者等は、第 4図に示すように、高分子材（例えば、ポリプロピレン）を高温可塑状態で、圧延によって 1 回目延伸（延伸比：ス i ) とそれに直角方向に 2 回目延伸（延伸比：ス ₂ ) の実験を行った。

本発明者等は、この実験を重ねて行くうちに、前記したように相互に直交する二方向に分子鎖を延伸配向させた高分子材料板は、配向度の指標である複屈折率 Δ nでみると、第 5 図（ A ) 、（ B ) 及び（ C ) に示すように、ス， = 2 . 0、 2 . 9及び 5 , 0 の何れの場合でも、 2 回目の延伸（ス ₂ ) の大小により正の値から負の値まで連続的に△ nが変化することを見出した。

さらに、これらの板材の、前記二方向の引張強さについて説明すると、第 6図（ A；) 、 ( B ) 及び（ C ) に示すように、 2面目の延伸方商の引張強さ _B2ばス ₂ の増加に伴って著しく増大し、一方、 1 回目の延伸方向の引張強さびば、え 2 の増加に伴って減少している。

本発明者等は、前記 2方向の引張強さび _{Β 1}、 _{Β 2}がほぼ等しくなるえ _ζ ば、 λ！の大きさに関係なく約 1. 5であり、かつ、これば複屈折率 Δ η = 0 に対応していることを見出した。

本発明者等ばさらに、上記二方向圧延延伸実験を行い、それによって得られた高分子材料扳をプレス成形実験に供した。この材料の二方向圧延延伸条件の一例を示すと、 1回目圧延延伸比ス， = 3. 0及び 2 回百圧延延伸比え ₂ = 1 . 5 として圧延延伸を行ない、得られた扳は複屈折率厶 η = 0. 1 、引張強さび _t =7.5kgf/mm²及びび _z = 6.8kg f /mm ²であった。この材料を、直径 70mniの円筒成形（プレス）加工したところ、第 7図に示すように、成形過程で破断することなく、良好なブレス成形品 3 が得られ、さらに成形ストロークを壇せば、フランジ部がなくなるまで成形可能であり、極めて優れた成形性を有する高分子材料板が得られることがわかった。また、第 7図の成形品 3から明らかな如く、フランジ幅も全周に亙つてほほ'均一であり、異方性がないことが確認された。

このように、高分子材料を、可塑状態で直交若しくはほぼ直交する二方向に分子鎮を延伸配向させた扳材であつて、複屈折率 Δ nが零又はその近傍にある二方向延伸強化高分子材料板は、強度が素材のそれよりも格段に高いとともにその異方性がなく、プレス成形性も優れていることから、強度と成形性を必要とする構造部材への適用が極めて有効となる。

ここで、強度異方性を支配する分子配向度（ f 。）と複屈折率（ Δ η ) との関係は、

f 。 = ( A n Z厶 n _c ) ( p c / Ρ ) · · · ( I ) 但し、 Δ η (：：結晶の固有複屈折率

P c ：結晶密度

Ρ ：結晶部と非結晶部を含めたバルク（全体）の密度

で表される。

( I ) 式から明らかな如く、分子配向度（ f 。）と複屈折率（ Δ η ) は、比例関係にあり、複屈折率の大小は、配向度の大小を表していることになる。

この複屈折率（ Δ η ) は 1 〜 2 m'rn平方の高分子材小片で測定でき、しかも簡便であり、強度異方性の評価には極めて有効である。

次に、本発明に従った前記二方向延伸強化高分子材料扳を製造する方法の一例について説明する。

加熱、混練され押出し機により連続的に押出される高温の矩形或いは円形等の断面形状の高分子素形材を、押出し機の. 後段に配設される圧延機によって通常の長手方向に圧延し、材料長さが 1 . 5 〜 1 0倍程度、好ましくは 2 〜 1 0倍程度となる延伸を与える。即ち、長手方向の延伸比

X ！ ( /^ ニ。 ^ ^ ） // ^。但し、。：素材の長さ、厶：圧延による延伸量）が 1 . 5 〜 1 0程度となる圧延延伸を行った後、長手方向圧延機に後続して配設される、第 8図に示すような幅岀し圧延ロール 4 , 4 ' により幅方向に圧延し、材料を 2倍以下、好ましくは 1 5 〜 2倍の範囲内で拡幅する。即ち、材料幅方向の延伸比 ₂ が 2以下、好ましくは 1 . 5 〜 2 となる延伸を与えて、所定の扳厚とする。

さらに詳細に説明すると、上記例示の方法によって本発明に従って高分子材料を 2方向に延伸する設備は、例えば第 9 図に示す設備が適用される。第 9図において、 6 は熱間押岀し装置、 7 は長手方向圧延機、 8 は幅出し圧延機である。

第 9図に示す設備を用いて本発明を実施するときの態様を説明すると、ペレツト供給口 5から高分子材料べレットを供給し、熱間押出装置 6 で加熱、混練した後、矩形或いは円形断面彤状の高分子材料を連続的に押出す。この高分子素材を、先ず長手方向圧延機？で圧延し、延伸比スが 1 . 5 〜 1 0 の範囲内となるよう延伸する。

次いで、幅出し延伸機 8 により幅出し延伸 π—ル 9 . 9 ' で高分子素材を幅方向延伸を行って.、延伸比ス ₂ が 2以下と - なる幅方向延伸を行う。これらの延伸ば熱間押出し装 ϊ 6以降連铙的に行われる。

なお、本発明についての二方向延伸高分子材料板の製造方法は上記例示の方法に限定されるものではなく、長手方向圧延の実斤後に（必要であれば適宜の長さに切断して）適当な手段（例えば、製鉄所の分塊ミルの-マ二プレーター、同じく厚板ミルの鋼板方向転回装置）によって 9 0度方向転回して圧延饞に逆送して当初の幅方向に蘭する圧延を行う等の方向も当然探用可能である。

また、本発明においては、二方向延伸は、最初の延伸方向 (例えば長手方向）と次の延伸方向（例えば幅方向）とが直交する方向又はほぼ直交する方向、即ち 4 5〜 9 0 ° 、好ましくは 8 0 〜 9 0 ° の範囲内の角度をなして延伸を行う場合を包含するものとする。

本発明者等は、製品の特性を、さらに向上させるベく研究を重ねた結果、次に説明するプロセスを完成させた。

即ち、第 1 0図に示すように、高分子材料の加熱工程と圧延工程の組合せを 2通り選定して実験を行つた。 ' 第 1 0図（ A ) に示すのは、高分子材料を加熱、混練し、押出して長手方向圧延を行った後、空冷によって材料を室温程度まで冷却した後に、再加熱し、次いで幅出し圧延を行うプロセスであって、所請 2 回加熱 · 圧延法（ 2 ヒート圧延）である。

一方、第 1 0図（ B ) に示すのは、高分子材料を加熱、混練して長手方向圧延を行った後、引続き幅出し圧延を行うプロセスであって、所謂 1 回加熱 · 圧延法（ 1 ヒート圧延）である。このプロセスの場合、高分子材料は、長手方向圧延後、短時間放置されることがあるが、第 1 0図（ A ) に示すプロセスのように室温程度まで冷却されることはない。

上に述べた、 2通りのプロセスよって得られた高分子材料板の引張強さ、ヤング率を第 1 1図（ A ) 、（ B ) 及び（ C ) 並びに第 1 2図に、ポリプロピレンを代表例として示す。

第 1 1 図（ A ) 、（ B ) および（ C ) は、それぞれ長手方向および幅方向の高分子材料扳の引張強さを示すグラフ図である。

これらのグラフ図から明らかな如く、幅方向の引張強度は、幅方向の延伸比 / ί _ζ の増加とともに奢しく高くなり、一方長手方向の引張り強度は、幅方向の延伸比ス 2 の増加とともに低くなる。

これらの結果から、長手方向と幅方向の引張強度がほぼ等しくなる、即ち、強度異方性の小さな高分子梂料板を得るには、長手方向圧延におけ.る圧延比 _t を大きくすればするほど高くなることが明らかとなつた。

また、第 1 1図（ A ) 、（ B ) 及び（ C ) において〇および Δで示す 2 ヒ一ト圧延法に比べて、書および Aで示す 1 ヒ一卜圧延法の方が、何れの幅方向圧延延伸比 A ₂ に対しても長手方向および幅方向の引張強度が高く、かつ、両者が等しくなる点も高い。なお、第 1 2図にば、第 1 L図に示した同じ圧延材のャング率を、長手方向圧延延伸比スを 2 . 8 としたときの製品について示す。この場合には、引張強度の挙動とは異なり、幅方向圧延延伸比 ₂ が増大するに伴って、 - 長手方向及び幅方向の何れのャング率も高くなる傾向にあり、その割合は、幅方向の方が顕著である。

幅方向圧延延伸比义 ₂ を約 1 . 5 にすれば、え i およびス ₂ の効果により、ヤング率が 1 8 0〜 2 2 ひ kg f /mm ² となり、素材のヤング率約 1 0 O l g f /mm ² に対して格段に高 X な

いる。また、 2 ヒート圧延に対し、 1 ヒート圧延の方が、ャング率が高い _n このように、本発明の好ましい態様に従って 1 ヒート圧延プロセスとすることにより、以下のような長所が得られる。

1 ) 加熱、混練及び押出しから製品を得るまで、一貫して連続化されるから生産性が高い。

2 ) それぞれの圧延璣の圧下量調整のみで所定の板厚、板幅が容易に得られる。

3 ) 押出した高温の高分子材料をそのまま圧延し製品とするから、エネルギー消費量が少なくて済む。

4 ) 機構的に困難な幅方向の圧延の延伸比 λ ₂ が小さいからプロセスを構成し易い。

5 ) 最終の幅方向圧延完了まで、材料は連続しているから、切捨る部分が全くなく、高歩留り下に高分子材料を製造できる。

6 ) 連続した一貫製造法であるから，工程が単純かつ簡単であり、操作も容易である。

次に、上に延べた 1 ヒート圧延プロセスの操作について説明する。 .

先ず、第 9図に示したように、結晶性高分子材料、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル等のべレツトをペレツト供給口 5 から押出し機 6 に投入し、押出し機 6 で加熱、混練した溶融材を、矩形もしくは円形の型に装入、押出して矩形もしくは円形断面の固体状スラブ又はビレン' トの連続体を作る。このスラブ或いはビレッ卜の連続体を、押出し機 6 に後続する長手方向圧延機 7 に連铳的に送りこみ、延伸比 1 . 5 〜 1 0 で所定の板厚ならびに、長手方向の延伸比が得られるように圧延する。

次いで、長手方向延伸 7に後続する幅方向圧延機 8に材料を連続的に送りこみ、延伸比 2以下の圧延を行う。

幅方向圧延機（幅出し圧延機） 8 は、第 9図に示した、 2 つのロール 9 . 9 ' が同一垂直断面内に上下に配置され、このロール対 ₉ . ₉ ' は、所定の圧下状態で回転駆動されながら材料幅方向に移動して幅方向の圧延延伸を行う。

幅方向の圧延が 1 回（ 1 パス）完了すると、上下 π—ルは逆転するとともに反対方向に移動を開始して次パスの圧延を行う。このとき、被圧延材は、長手方向に連繞的に進行しているため、 1回パス目の圧延位置と次パスの圧延位置は、当然のことながら異なり、長手方向に連繞的に順次幅出し圧延 - が進行することなる。

幅岀し圧延における圧下量は、製品幅および所要幅方向圧延比を考慮して設定される。

圧延を完了した板（連続体）は、例えば空気或いは水等の冷却媒体によつて冷却され、巻取機でコィル状に巻き取られるか或いは、剪断機によって所定の長手方向寸法に切断され、切板製品となる。

なお、上記一貫製造工程において、被圧延の温度低下防止或いは、所定の温度での圧延が必要である場合、ロール加熱装置や材料の加熱手段、例えば'温風、赤外線を適用することもできる。

高分子材料は、圧延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、或いは繊維、フイラ一等の混入したものも使用できる。

さらに、本発明を実施するに際しては、材料に変形を与える、例えば引張り装置による変形と組合せてもよく、この場合も本発明が目的とする製品特性を得ることができることが、明らかとなつた。

本発明を実施するときは、特に材料幅方向の延伸比え ₂ が高々 2 で良好な製品特性が得られることから、 1 ヒート圧延法において、最初に長手方向に圧延することによつて材料を延伸せしめ、次いで、材料幅方向に引張りを加えて材料を幅方向に延伸せしめるようにすれば、設備が簡便でかつ、その連続配置も容易となる。

実施例

以下、実施例に従って本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないこと：.まいうまでもない。

寞施例 1

融点 1 6 2 。Cのポリプロピレンを素材として、これを押出し機で押出した、厚さ 2 1 mm及び幅 1 0 0 MIの素形材を用いて、この素形材をロール径 1 6 5 咖の圧延機で第 1 表に示す温度、圧延条件で長手方向に圧延し、次いで、同じく第 1 表に示す条件で幅方向に圧延した。

圧延を終了したこれらの材料を、空冷によって冷却した後、 2 咖平方の試片を切り出し、複屈折率（ A n ) の測定に供するとともに、引張試験片を採取して引張試験を行い、複屈折率、引張強さを測定した。結果を第 1 3図に示す。

第 1 3図の結果から明らかなように、加熱、混練し、押出し機から押出したままの高分子材料の引張強さ 3 kgf/mnv² に対して、本発明の圧延強化高分子材料板ば、長手方向延伸比 / が 2 . 0、 2 . 8および 5 . 0 で、幅方向延伸比え _z が何れも 1 . 5 である力、複屈折率（ Δ n ) はそれぞれ 0. 1、 0. 0 5および一 0. 1 となっており、引張強さ（び _B ) は、 λ I = 2 . 0 の場合、び B t = 5 . 9 kgf/mm² 、

σ B Z = 6 . 1 kgf/mm² 、 λ _t = 2 . 8 の場合、

£Γ B ι = 7 . 0 kgf/mm² <? _{B 2} ⁼ T . 0 kgf/mm² λ t = 5 . 0 の場合、び _{8 1} = 1 1 . 5 kgf/mm² 、び _{B 2} = 1 1 2 kgf/mm" であった。

上記実施例から明らかなように、 1 回目の圧延（長手方向圧延）における延伸比え i が 2 . 0→ 2 . 8 → 5. 0 と增加するに伴って弓 ί張強さび B は、両方向ともほぼ等しい伏態で高くなつている。即ち、高強度でしかも強度異方性の小さい延伸強化高分子材料の扳材が得られた。

ここで，上に述べた実施例で得られた延伸強化高分子材料板に、直径 7 0 腿の円筒成形（プレス）加工を加えた。何れも絞り込みが完了しており、力ップ高さも周方向でほほ'等しいものが得られ、このことから、プレス成形性も格段に優れた扳材であることが実証された。第 1 表圧延条件

%施例 2

融点 1 6 2 のボリプロピレンを素材として押出し機で加熱、混練して厚さ 2 1 腿及び幅 1 0 0 醒の素形材を押出した。この素形材を用いて、ロール径 1 6 5 画の圧延機で第 2 表に示す温度、圧延条件で長手方向に圧延した後、空冷して室温まで 5 時間で降温させた。この材料を再度 1 4 0 てに加熱し、同じく第 2表に示す条件で幅方向に圧延した。

圧延を完了した板材を空冷した後、引張試験片を採取して室温で引張試験を行ない、引張強さ及びヤング率を測定した。その結果を第 1 4 図及び第 1 5 図に示す。

第 1 4 図の結果から明らかな如く、加熱、混練して押出し璣から押出した状態の高分子材料の引張強さが 3 kgf/M² であつたのに対して、本発明によって得られた延伸強化高分子材料板は、長手方向延伸比が 2 . 0 、 2 . 8 および 5 . 0 の何れの場合も引張強さび _B が高く、，i _t = 2 . 0 の場合、 σ Β = 5 kgf/mm^z 、 λ , = 2 . 8 の場合、び Β = 6 kgf/nim² 、 A , = 5 . ◦ の場合、び Β == 8 kgf/inni² であ、しかも、長手方向と幅方向の引張強さの等しい、即ち強度異方性の小さい高分子材料板が得られた。

さらに第 1 5図は、第 1 4図に示したものと同じ材料のャング率について、 A t が 2 . 8 の場合を代表例として示したものである。この図から明らかなように、加熱、混線して押出し機から押出した伏態の高分子^料のャング率 I 0 O kgf/ mm に対して、長手方向が 1 9 0 kgf/mm 幅方向が 2 1 0 kgf mm のャング率を有する扳材が得られた < 第 2表圧延条件

·. 質 1ボひプ π ピレン

1

；圧延素材温度（ ) 1 0

1 圧延口ール温度（て ) ¹ 1 2 0

；長手方向延伸比； 2 .0 ！ 2- 8 ： 5.0

；幅方向延伸比：！ 1 - 0 L.5

実施例 3

融点 1 6 2 てのボリブ口ピレンを素材として押出し機で加熱、混練して厚さ 2 1 讓及び幅 1 0 0 の素形材を押出した。この素形材を直径 1 6 5 咖のロールを有する、押出し璣に後镜する圧延機で、第 3表に示す温度、圧延条件で長手方向に圧延し、次いで、材料を室温まで降下せしめることなく、さらに後統する圧延機（ロール径 1 4 0 mm ) で、同じく第 1表に示す圧延条件で幅方向に圧延した。圧延を完了した扳材を空冷した後、引張試験片を採取して室温で引張試験を行い、引張強さ及びヤング率を測定した。結果を第 1 6 図及び第 1 7 図に示す。

第 1 6 図 T の結果から明らかなように、加熱、混練した押出し機から押出した状態の高分子材料の引張強度 3 kgf / M ² に対して、本発明による 1 ヒート圧延プセス材は、長手方向延伸率 _t が 2 . 0 の場合、ス B = 6 kgf/nini² ゝス，が 2 . 8 8 の場合、え B = 7 kg f/mm² 、 X , が 5 . 0 の場合、 = I 1 kgf/mrn² となり、しかも長手方向と幅方向の引張強さの等しい、即ち強度異方性の小さい扳材が得られた。

さらに、第 1 7 図の結果から明らかなように、同じ材料 (板材）のヤング率について、長手方向圧延延伸比 / 力く 2 . 8 の場合には、加熱、混練して押出し機から押出した状態の高分子素材のヤング率 1 0 O kgf/mm² に対して、 2 0 0 kg f /mm ² 以上のヤング率を有する板材が得られた。第 3 表圧延条件脂材ポリ a ピレン圧長手方向圧延時 1 δ 0 ΐ

幅方向圧延時 1 4 0 。C

！ロール表面温度 1 2 0 ΐ

；長手方向延伸比； 2.0 2.8 5.0

！幅方向延伸比 1.51 1.5 ； 1.5 ここで、実施例 2及び実施例 3 において示した、ヒート法と 2 ヒート法とを比較すると、得られる材料特性（到達強度レベル）に関してば 1 ヒート法がやや有利といえる。しかしながら、 2 ヒート法では、長手方向圧延装置とは別個の幅方向圧延装置を特に必要としない。即ち、 2 ヒート法では、再加熱後に、長手方向圧延に用いた装 Sに材料を再度供給して幅方向圧延処理することが可能であり、簡素な設備で対応できる等の大きな利点があり、工業的な有用性は充分大きい。従って、 1 ヒート法、 2 ヒート法のいずれを選択すべきかは各製造場の諸条件に基づいて判断すればよい。

実施^ 4

融点 1 3 4 てのポリエチレンを素材として、押出し機で加熟、混線して厚さ 2 0 m m . 幅 3 3 0 m mの素形材掙出した。この素形材をロール径 1 6 5 m mの圧延機で第 4表に示す温度、延条件で長手方向に圧延し、次いで同じく第 4表に示す条件で幅方向に圧延した。

圧延を終了したこれらの材料を、空冷によつて冷却した後、引張試験を採取して引張試験を行い、引張強さおよびャング率を測定した。結果を第 1 8図に示す。

第 1 8図の結果から明らかなように、加熱、混練し、押出し璣から押出したままの高分子林料の引張強さ 3 K g f / m iT, ² 、ヤング率 1 5 0 Kgf /mm ² に対して、本明の圧延強化高分子材料板は、長手方向延伸比ス，が、 2 . 0 、 2 . 9 および 5 . 0 で、幅方向延伸比ス ₂ 力く 1 . 5 であるが、引張強さ — ( Β ) は、 λ , = 2. 0 の場合，ぴ B ! = 3. 1 Kgf/mm² , a B 2 = 3, 3 Kg f /mm ² λ , = 2. 9 の場合，び Β , = 4. 3 Kgf/mm² , び _{B 2} = 3· 9 Kgf/mm² λ , = 5. 0 の場合，ぴ B i = 5. 2 Kgf/mm² , o B 2 = 5. 1 Kgf/mm² であり、ヤング率は（ Ε Β ) は、

λ ！ = 2. 0 の場合， Ε Β , = 2 1 0 Kgf/mm² C B 2 2 0 0 Kgf/mm² , = 2. 9 の場合， Ε _Β【 = 2 3 0 Kgf/ ² じ B 2 2 3 0 Kgf/mm² λ , = 5. 0 の場合， Ε Β【 = 2 6 0 Kgf/mm² C B 2 2 7 0 Kgf/mm² であった。

上記実施例から明らかなように、 1 回目の圧延（長手方向）における延伸比ス，が 2 . 0 → 2 . 9 → 5 . 0 と増加するに伴って、引張強さグ ₃ およびヤング率 E _B は、両方向とも、ほぼ等しい状態で高くなつている。すなわち、高強度でしかも強度異方性の小さい延伸強化高分子材料の板材が得られた。第 3 表圧延条件

以上説明したように、本発明によって得られた二方向延伸強化高分子材料扳は、引張強度及びヤング率が高く、しかもこれらの特性の扳面内異方性の小さい長所をもつ。また、本発明のプロセスは、生産性、製品歩留りの点で優れ、しかも簡単な一貫製造工程で、操作も容易な設備で構成され、経済的効果も極めて大きなものがある。

Claims

請求の節囲

1 . 高分子材料を、可塑状態で、互いに直交する二方向又はほぼ直交する二方向に分子鎮を延伸配向させて得られる板材であって、複屈折率が零又はその近傍にある二方向延伸強化分子材料板。

2. 高分子材料がポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン又はポリエステルである請求の範囲第 1 項記載の高分子材料板。

3 . 加熱、混練して押出した高分子材料を、可塑状態で、延伸比 1 . 5 〜 1 0 の範囲内で一方向に圧延し、次いで前記一方向圧延における方向と直交ほぼ直交する他方向に、延伸比 2以下の範囲内で圧延する二方向延伸強化高分子材料板材の製造方法。

4 . 前記一方向の延伸比が 2 〜 1 0 であり、他方向の延伸比が 1 , 5 〜 2である請求の範囲第 3項記載の方法。

. 前記一方向と他方向とが 4 5 〜 9 0 ° の角度をなす請求の範囲第 3項記載の方法。

. 前記一方向の圧延を行った後、一旦冷却、再加熱して他方向の圧延を行う請求の範囲第 3項記載の方法。

. 前記一方向圧延を行った後、その材料温度を室温又はその近傍まで降下させることなく、他方向の圧延を行う請求の範囲第 3 記載の方法。

. 前記一方向の延伸比が 2 〜 1 0 であり、他方向の延伸比が 1 . 5 〜 2 である請求の範囲第 Ί項記載の方法。

. 前記一方向と他方向とが 4 5 〜 9 0 ° の角度をなす請求の範囲第 7項記載の方法。

. 前記一方向及び他方向の圧延を連続的に行う請求の範囲第 7項記載の方法。