JPH0338970B2 - - Google Patents
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- JPH0338970B2 JPH0338970B2 JP62126845A JP12684587A JPH0338970B2 JP H0338970 B2 JPH0338970 B2 JP H0338970B2 JP 62126845 A JP62126845 A JP 62126845A JP 12684587 A JP12684587 A JP 12684587A JP H0338970 B2 JPH0338970 B2 JP H0338970B2
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- polymer
- temperature
- stretching
- crystallization
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- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規な高分子物質の製法に関する。
イギリス特許出願第10746/73号には、成形品、
時にヤング率(デツド・ロード・クリープ)が3
×1010N/m2以上の高密度ポリエチレンのフイラ
メント、フイルム、フアイバーについて記載があ
り、それによると重量平均量(w)が200000以
下、数平均分子量(n)が20000以下で、n
が104以上のときw/nが8以下、nが104
以下のときw/nが20以下のポリマーをその
融点付近の温度から毎分1〜15℃の割合で冷却
し、次いでその冷却ポリマーを延伸することによ
つて高モジユラスのポリエチレン成形品が得られ
ている。
本発明者らは、結晶性ポリマーを所定の分子鎖
が1より多い(すなわち二つもしくはそれ以上)
結晶ラメラに導入される可能性を実質的に減少せ
しめるような条件下で熱処理に付し、該ポリマー
を分子がほぼ完全な直線状となるような速度と温
度で延伸することにより高モジユラスの高分子物
質が得られる事実を見出した。
すなわち、本発明は重量平均分子量300000以下
の高密度ポリエチレン、そのコポリマーおよびポ
リオキシメチレンから選ばれた結晶性ポリマー
を、その融点またはそれより高い温度から、その
結晶化温度より十分低い温度に少なくとも毎分
400℃の速度で急冷し、その冷却ポリマーをその
融点より低い温度で、その変形比が、高密度ポリ
エチレンの場合は20より大、または高密度ポリエ
チレンのコポリマーもしくはポリオキシメチレン
の場合は15より大となるように延伸することを特
徴とするヤング率が3×1010N/m2以上の高モジ
ユラス高分子物質の製造方法に関する。
本明細書において、結晶性ポリマーとは、その
溶融物を冷却したとき結晶または半結晶構造を形
成し得るポリマーを云う。本発明は結晶性ポリマ
ーであれば適用し得るが、好ましくはビニルポリ
マーであり、特に好ましくは折りたたみ構造で結
晶化するビニルポリマー、例えばポリエチレン、
エチレン/プロピレンブロツクコポリマーの如き
線状ビリル系炭化水素ポリマーである。本発明は
また他の実質上鎖状の有機ポリマー、例えばポリ
オキシメチレン等にも適用し得る。特に高密度ポ
リエチレンについて良好な結果が得られ、かかる
高密度ポリエチレンを本明細書ではエチレンを少
なくとも95重量パーセント含有し、密度0.91〜
1.0g/cm3を有する実質的に線状のエチレンホモ
ポリマーまたはコポリマーと定義する。なお密度
は、ブリテイツシユ・スタンダード・スペシフイ
ケーシヨンNo.3412(1966)のアペンデイツクスA
にもとづいて調製し、同アペンデイツクスB(1)に
もとづいて焼き鈍しをした試料、例えば遷移金属
の存在下でエチレンを重合させることにより得ら
れる試料をブリテイツシユ・スタンダード・スペ
シフイケーシヨンNo.2782(1970)のメソツド509B
によつて測定したものである。
結晶性ポリマーは、延伸後の成形品が強度や破
断伸度において好ましい物理的性質を保持し得る
よう適当に高い重量平均分子量を有すべきであ
る。しかしながら長鎖部分の濃度が高いと延伸前
の所定の分子鎖が1より多い結晶ラメラに導入さ
れる機会が増加する。以後、本明細書ではこのよ
うな分子鎖をラメラ間分子鎖と記載する。
本発明は特別な理論によつて限定されるもので
はないが、過剰のラメラ間分子鎖は永久的な形態
上のもつれの増加により分子配向度と延伸によつ
て得られる直線化を減少せしめ、結果として最適
の物理的性質が得られるのを妨げるものと考えら
れる。
ポリマーの好ましい重量平均分子量(w)は
50000から250000、更に好ましくは50000から
150000であり、数平均分子量(n)は5000から
25000、更に好ましくは5000から15000である。通
常、細長化工程において分子レベルでの変形がよ
り均一となるようにするため、nに対するw
の比率が大きくなるのを避けるのが有利である。
好ましいnに対するwの比率は30以下であ
る。特に、比較的狭い分子量分布、例えばnが
104以上のときw/nが10以下(好ましくは
8以下、最も好ましくは6以下)であり、nが
104以下のときw/nが25以下(最も好まし
くは15以下)のポリマーを用いると良い結果が得
られる。本明細書中に引用された分子量はゲルパ
ーミエイシヨンクロマトグラフイーで測定したも
のである。
熱処理は、例えば中間の分子量を有する分子の
実質的部分が結晶化して不連続な非常に規則性の
ある折りたたみ鎖ラメラを生じさせ、一方少量の
非常に大きな分子量および非常に小さな分子量の
分子は分離し、稀には結晶領域を相互に連結する
点において、分子量分別を行うことによつて1よ
り多いラメラに過剰の分子鎖が導入される可能性
を減少させる効果を有している。
この効果はたとえば次の三方法によつて得るこ
とができる。
(1) ポリマーをその融点またはそれ以上の温度か
ら望ましい結晶構造が得られる雰囲気温度まで
所定の速度で冷却する方法。この場合、冷却速
度はポリマーの分子量特性に依存する。一般に
は毎分40℃以下、好ましくは毎分20℃以下の速
度でポリマーを冷却する必要がある。最も好ま
しい冷却速度は毎分10℃以下である。
(2) ポリマーをその融点またはそれ以上の温度か
らその結晶温度以下に所定の速度で冷却し、更
に雰囲気温度まで急冷する方法。冷却速度は好
ましくは毎分1〜15℃、最も好ましくは毎分2
〜10℃である。好ましくは結晶温度より5〜20
℃以下に達したときポリマーを急冷する。急冷
は好ましくは毎分100000℃以下の速度ですべき
である。
(3) ポリマーをその融点またはそれ以上の温度か
らその結晶化温度付近まで急冷し、結晶化を生
じさせるに十分な時間、その温度に該ポリマー
を保持する方法。好ましくはポリマーを結晶化
温度の15℃以内の温度に0.5から10分間保持す
る。次いで好ましくは該ポリマーを雰囲気温度
まで急冷する。
方法(1)、(2)および(3)により製造された試料の光
学顕微鏡写真は、それぞれ所定の分子量特性を有
するポリマーが種々の大きさの均一な配向領域を
ポリマー全体にわたつて含有するクロマ構造を形
成していることを示している。高密度ポリエチレ
ンでは、これらの領域は15μにまで達することが
できる。
方法(1)、(2)および(3)で使用される条件はポリマ
ーの分子量特性にもとづいて選定される。しかし
ながら一般にポリマーが特に狭い分子量分布を有
している場合には極端にゆるやかな冷却を行つた
のでは(毎分1℃以下)細長化に好適な結晶構造
は生成しない。方法(1)および(2)において毎分40℃
以上の非常に速い冷却をすること、および方法(3)
において結晶化温度で必要以上に長く保持するこ
ともまた有害であることがわかつている。
第1a図、第1b図および第1c図はそれぞれ
高密度ポリエチレンの場合に本発明の方法(1)、(2)
および(3)によつて製造された結晶構造を表わして
いる。
所定の分子鎖が1より多い結晶ラメラに導入さ
れる可能性を実質的に減少させる結晶構造を形成
させる別の方法として、ポリマーをその融点また
はそれ以上の温度からその結晶温度よりも十分低
い温度に急冷し、比較的低い結晶化度を得る方法
がある。この方法、すなわち方法(4)は球晶の大き
さを著しく減少させると共に大きな無定形領域で
囲まれた結晶含有構造を生成させ、これによつて
ラメラ間分子鎖の数を減少させるものである。好
ましくは冷却速度は毎分1000℃以上、最も好まし
くは、結晶化温度範囲を通して毎分5000℃以上で
あり、ポリマーは雰囲気温度またはそれ以下に冷
却される。
ポリマーの分子量特性によつては冷却ポリマー
を再加熱して細長化前に結晶領域の大きさを増大
させるのが有利な場合もある。
方法(4)で製造された試料の光学顕微鏡写真は従
来の如く紐状に連なつた球晶構造をとつているこ
とを明瞭に示しているが、球晶が小さい点ではつ
きりと区別することができる。第1d図は高密度
ポリエチレンの場合において本発明の方法(4)によ
り生成した結晶構造を示している。
異なつた熱処理方法で形成された構造は所定の
条件下で必ずしも同じようには変形しない。それ
ぞれの製造に対し至適の細長化方法があろう。未
延伸物質中に明らかな分子配向がある場合には、
細長化は好ましくない制限を受ける可能性があ
る。
ポリマーの結晶化については広く研究され、
1964年マクグロウーヒル社刊、エル・マンデルカ
ーン著、クリスタリゼイシヨン・オブ・ポリマー
(第8章;クリスタリゼイシヨン・カイネテイツ
クス・アンド・メカニズム)の如き書籍にも解説
がある。密度や比容積の如き性質の変化を観察す
ることによつて、結晶化が段階的に起こることが
理解される。結晶化が観察されるまでは時間的お
くれがあるが、それが観察されるや否や自然に殆
ど自触媒的に加速されながら進行する。終局的に
は、結晶化が偽似平衡の状態に達し、その後長時
間にわたり非常にゆるやかに少量ではあるが識別
できる量の結晶化が進行する。この結晶化工程は
連続的なもので、時間に対する結晶化の割合をプ
ロツトすると、S字状になるが、それには突然の
変化や認識し得る不連続性は存在しない。
急速な結晶化は初期結晶化と呼称され、ゆるや
かな結晶段階は二次結晶化と呼ぶ。二次結晶化は
高いモジユラスを得るには不利であると信じられ
ており、また或る種のポリマーでは多少の二次結
晶化が起つても細長化に際しなお好ましい性質を
与えることができる一方、最も高いモジユラスは
二次結晶化が主体となる工程を経ないときに得ら
れることが見出されている。少くとも方法(1)、(2)
および(3)に対しては、通常急速な初期結晶が実質
的に完成するまで結晶化を進行させることが有利
であることがわかつている。結晶化の進行程度
は、ポリマーの密度を測定することにより追跡で
きる。
方法(1)、(2)および(3)において、所定の熱処理と
所定のポリマーに対し達成し得る最大の細長化
(得られる最大のモジユラス)はポリマー密度が
最適に達するまでは、密度の増大に伴つて増加す
る。しかし最適度以上にポリマー密度が増加する
と得られる最大細長化は減少するであろう。同一
条件で異なつた密度の試料を細長化することによ
り、所定の細長化条件に対する最適ポリマー密度
を決定することが可能である。
熱処理後、変形率が少くとも15、好ましくは少
くとも20となるような温度および割合でポリマー
を延伸する。高いモジユラスを得るために必要な
高度の細長化は、分子レベルにおいて結晶ラメラ
中の分子の非折りたたみ度に対応するポリマーの
均一な伸張およびその結果の配向によつて達成さ
れるものと信じられる。
特に好ましい細長化方法は、引張力がポリマー
の抗張力以下であり、しかもフロー延伸によつて
生ずるであろう伸張以上の変形をプラスチツクに
惹起させることによつて分子の直線化を生じさせ
るに十分な速度と温度で高い延伸比にポリマーを
延伸させるものである。好ましくは延伸比は少な
くとも20である。
最適延伸条件は、或る程度までポリマーの性質
とその熱的前歴に依存する。一般にポリマーは比
較的ゆつくりと延伸するのが好ましく、例えば比
較的可能性のある留め金の間を毎分1cm以上、通
常毎分10〜20cm程度、ポリマーの融点より少くと
も40℃低い温度で延伸するか、又は延伸フレーム
上で融点より5〜20℃低い温度で毎分30〜150cm
の速度で延伸する。
高分子物質の物理的性質は段階を増加し、各段
階の間でポリマーを休止させ、断続的に延伸する
ことにより更に改良される場合もある。
比較的小さな断面を有するポリマーを延伸工程
にかけるのが好ましく、本発明は特にフアイバー
やフイルムの生産に適している。特に連続的なフ
イラメントは溶融紡糸するか延伸フレーム上で延
伸することによつて製造される。便宜上、延伸前
のフアイバー径またはフイルム厚さ1mm以下が好
ましい。
本明細書において、変形比または延伸比は処理
前の長さに対する処理後の長さの比または延伸前
の断面積に対する延伸後の断面積の比として定義
する。
本発明方法は例えば下記に定義のヤング率が3
×1010N/m2以上、場合によつては少くとも6×
1010N/m2のポリエチレンポリマーを製造するこ
とができる。高分子物質のヤング率は、多分に測
定方法に依存するので、本明細書では、ヤング率
をデツド−ローテイングクリープ試験により0.1
%の張力を10秒間かけた場合の21℃における測定
モジユラスと定義する。この試験法はグプタおよ
びワード;ジヤーナル・オブ・マクロモレキユラ
ー・ライエンス・アンド・フイジツクス、B1、
373(1967)に記載されている。
本発明方法によれば、プラスチツク変形によつ
て実質上完全に直線状に配列したポリマー分子が
得られることがわかる。この分子配向は多くの場
合一軸性であるが、適当な延伸を施すことによ
り、二軸性配向ポリマーを得ることもできる。実
質上完全な配向は、X線回折分析法や核磁気共鳴
分析法等の物理的測定法で測定できる。
本発明方法によれば、5×1010N/m2以上のヤ
ング率を有するポリエチレン物質が得られる。
ポリエチレンの理論ヤング率は24×1010N/m2
であり、本発明のポリマーがこの値に非常に接近
していることが理解できる。
本発明にもとづく高分子物質は一体的構造で製
造される。
以下実施例によつて本発明を説明する。
実施例 1
高密度ポリエチレン(後述)を190℃で直径0.1
cmのダイを通し溶融紡糸して、直径0.06〜0.07cm
のアイソトロピツクフイラメントを得る。該フイ
ラメントを2.3r.p.m.で回転している直径5.5cmの
シリンダ上に巻き取る。ポリマーの冷却速度を毎
分5℃に設定し、ポリマー温度が115℃に達した
ときに生じる構造を急冷によつて維持する。長さ
3〜4cmの試料をインストロン引張試験機を用い
て72℃で30〜45秒間、クロスヘツド速度毎分20cm
の条件下に延伸する。該延伸率はフイラメント断
面の変化をもとに決定する。
試料として市販のビー・ピー(BP)高密度ポ
リエチレンから選んだ二種類のポリマーを使用す
る。一つは075−60グレード、温度190℃および荷
重2.14Kgで測定したときのメルトフローインデツ
クス8.0、n:14450、w:69100である。他
は、リジデツクス9(Rigidex9)で、メルトフロ
ーインデツクス0.9、n:6060、w:126600
である。10秒のヤング率を室温(21℃)で測定す
る。075−60グレードは、狭い分子量分布、すな
わちw/n=4.8であつて、延伸比:20、ヤ
ング率4.0×1010N/m2の延伸成績体が得られる。
一方、リジデツクス9は幅広い分子量分布、すな
わちw/n=20.9と高いw値を有してお
り、その結果かなり低いヤング率を有する延伸成
績体が得られる。上記の素材の連続フイラメント
は延伸フレーム上で延伸されることにより同様の
結果を与える。
実施例 2
高密度ポリエチレンペレツトを二枚の銅板の間
で160℃において圧縮成形することにより0.05〜
0.07cm厚のシートを得る。このシートをプレスか
らとりはづし、毎分7〜9℃の割合でゆつくり
100℃まで冷却し(銅板の表面で測定)、次いで冷
水中に入れて急冷する。長さ2cm、幅0.5cmの長
方形試料をインストロン引張試験機を用いて、75
℃においてクロスヘツド速度毎分10cmで70〜90秒
間延伸する。延伸比は延伸前の試料の表面に0.2
又は0.1cmで間隔で印をつけそれによつて測定す
る。
試料として市販のビー・ピー(BP)高密度ポ
リエチレンから選んだ2種類のグレードのものを
用いる。リジデツクス50はメトルフローインデツ
クス5.5、n:6180、w:101450であり、140
−60グレードはメルトフローインデツクス12、
n:13350、w:67800である。リジデツクス50
についての最大延伸比は30140−60グレードにつ
いての最大延伸比は37〜38と測定される。
代表的な試料について室温での10秒ヤング率を
測定し、その結果を次の表に示す。
【表】
次の実施例3〜5は、得られる最大延伸比は至
適密度のとき生じ、至適密度は熱処理条件の函数
であることを示すものである。
実施例 3
高密度ポリエチレン(リジデツクス25、ビーピ
ー・リミテツドの製品、w:98800、n:
12950)を厚さ0.5mmの二枚の銅板の間で160℃に
おいて圧縮成形してフイルムを作る。該プレート
をプレスから取りはずし、生綿で厚くくるみ、熱
電対で測定しつつ毎分5℃の割合でポリマーを冷
却する。120℃に達したとき該プレートを120℃に
維持したグリセリン浴に入れ、0(浴に入れない)
〜10分間保持する。フイルムの密度は密度カラム
を用いて測定する。フイルムのダンベル状試料を
インストロン引張試験機を用いて75℃で60秒間、
クロスヘツド速度毎分10cmの条件のもとに延伸す
る。延伸前の試料に0.2または0.1cmの間隔で印を
つけ、延伸後の試料の長さの増加分にもとづいて
延伸比を決定する。表−2は120℃における保持
時間が密度と最大延伸比に及ぼす影響を示すもの
である。
実施例 4
プレートをプレスから取りはずしてからすみや
かにグリセリン浴に浸漬し、ポリマーを毎分40℃
の速度で160℃から120℃に冷却する以外は実施例
3と同様に処理する。密度の延伸比に及ぼす効果
を表−2に示す。
実施例 5
ポリマーをアルミ箔にはさみ、その全体を銅板
にはさむ。ポリマーとアルミ箔とをグリセリン浴
に入れる直前に銅板のみを除去する以外は実施例
3と同様に処理する。冷却速度は毎分400℃であ
る。120℃における保持時間が、密度と最大延伸
比に及ぼす効果を表−2に示す。
【表】
実施例 6
高密度ポリエチレン(リジデツクス140−60、
ビーピー・リミテツドの製品、w:67800、
n:13350)を180℃で0.9mmのオリフイスを有す
る押出口から押し出し、得られたフイラメントを
巻き取り前に120℃に維持したグリセリン浴を通
過させる。押出口の下の浴の位置と浴中における
フイラメントの保持時間を変化させる。浴に入る
フイラメントの温度は約135℃である。実施例3
に記載したのと同様の条件でフイラメントを延伸
する。紡糸と延伸に関する条件および延伸フイラ
メントの性質を表−3に示す。なお、モジユラス
はグプタとワードがシヤーナル・オブ・マクロモ
レキユラー・サイエンス・アンド・フイジクスB
1、373(1967)に記載したデツド・ロード・クリ
ープ試験により21℃で測定したものである。
【表】
実施例6の紡糸フイラメントを切断して偏光顕
微鏡で観察すると全体にわたつて均一に分布した
規則正しい配向領域が見られる。この領域は球晶
成長における初期束を示すものである。
実施例 7
紡糸フイラメントを毎分150cmの速度で巻取り、
室温を60〜125℃で変化させる以外は実施例6と
同様に処理する。浴に入る際のフイラメントの温
度は赤外ピロメーターで測定する。紡糸フイラメ
ントの性質を表−4に示す。
実施例 8
高密度ポリエチレン(リジデツクス140−60)
を単繊維に紡糸し、実施例6と同様の装置を用い
て冷却する。採用条件は次の通りである。
押出量: 0.3g/分
押出温度: 180℃
巻き取り温度: 5フイート/分
紡糸口から冷却距離: 7.5cm
冷却温度: 120℃
冷却長さ: 50cm
得られた延伸糸を130℃に維持したピン上の延
伸フレームで延伸比23.8、延伸速度1フイート/
分で連続的に延伸する。得られた延伸フイラメン
トは強度6.7g.p.d′tex、切断伸度2.9%、クリープ
モジユラス450×108N/m2である。
【表】
【表】
実施例 9
リジデツクス50と140−60グレードの試料を温
度160℃で金属プレートにはさみ、圧縮成型後、
毎分0.8℃以下で非直線的冷却温度で室温まで冷
却する。長さ2cm、巾0.5cmのダンベル状サンプ
ルを75℃でインストロン試験機で延伸する。試験
条件と結果を表−5に示す。
同一の初期結晶化度を有する試料に対する延伸
挙動上の顕著な差は分子量分布の広がりに関係し
ており、従つて非結晶相中の分子の分子量にも関
係している。
本実施例の方法で調製したリジデツクス50の等
方性試料の光学顕微鏡写真には規則的な配向領域
がみられるが、140−60の等方性試料では延伸前
に明瞭な球晶組織がみられる。
【表】
実施例 10
リジデツクス50、140−60グレードBXP10(
n:168000、w:93800)およびリジデツクス
9の試料を金属板にはさみ、160℃で圧縮成型し、
次いで室温まで水冷する。長さ2cm、巾0.5cmの
ダンベル状試料を75℃で時間を変えてインストロ
ン引張試料機で延伸することにより高い延伸比が
得られる。試料条件と結果を表−6に示す。
【表】
実施例 11
種々の分子量のポリプロピレン試料を直径0.2
cmのダイを通して毎分0.6cmのラム速度と毎分110
cmの巻き取り速度で大気中185℃において延伸す
る。糸巻まはダイから約3cmのところに設置す
る。フイラメントは延伸フレーム上において毎分
約130cmの巻取り速度で延伸する。試料条件(多
段式工程)を表−7に示す。
【表】
二種類の試料を分子量特性、延伸比およびクリ
ープモジユラスを表−8に示す。
【表】
実施例 12
ポリオキシメチレン(デルリン500、デユポン
社の製品、n:45000、w/n:2より僅
かに大)を空気中180℃以下においてラム速度約
0.6cm/分、巻取速度約36cm/分として直径0.2cm
のダイを通して溶融紡糸することにより、直径
0.04〜0.06cmの等方性フイラメントを得る。巻取
スプールはダイから約7cmの距離に位置せしめ
た。
得られたフイラメントを延伸フレーム上、巻取
速度約50cm/分で2段階に延伸した。その際の条
件を表−9に示す。
【表】
【表】
【表】
次に本発明の範囲に包含される技術的態様の具
体例を挙げる。
(1) 重量平均分子量300000以下、特に200000以下
の結晶性ポリマーを所定の分子鎖が1より多い
結晶ラメラに導入される可能性が実質的に減少
せしめられるような条件下で熱処理に付し、変
形比が少くとも15となるような温度と速度で該
ポリマーを延伸させることを特徴とする高モジ
ユラス高分子物質の製造方法。
(2) 結晶性ポリマーが線状ビニル系炭化水素ポリ
マーである上記(1)記載の方法。
(3) 結晶性ポリマーが高密度ポリエチレンである
上記(1)または(2)記載の方法。
(4) ポリマーの重量平均分子量(w)が5000〜
250000、特に50000〜150000である前記(1)〜(3)
に記載の方法。
(5) ポリマーの数平均分子量(n)が5000〜
25000、特に5000〜15000である前記(1)〜(4)記載
の方法。
(6) ポリマーの数平均分子量に対する重量平均分
子量の比がn>104のときw/n<10(好
ましくは<8)、n<104のときw/n<
25(好ましくは<15)である上記(1)〜(5)記載の
方法。
(7) ポリマーをその融点またはそれ以上の温度か
ら雰囲気温度まで予め設定された速度で冷却す
ることを特徴とする上記(1)〜(6)記載の方法。
(8) ポリマーを毎分40℃以下の負荷速度で冷却す
る上記(7)記載の方法。
(9) 冷却速度が毎分20℃以下である上記(7)または
(8)記載の方法。
(10) ポリマーをその融点またはそれ以上の温度か
らその結晶化温度以下まで予め設定された速度
で冷却し、次いで雰囲気温度まで冷却する上記
(1)〜(6)記載の方法。
(11) ポリマーを毎分1〜15℃の負荷速度で冷却
する上記(10)記載の方法。
(12) ポリマーをその結晶化温度より5〜20℃低
温に冷却する上記(10)または(11)記載の方法。
(13) ポリマーをその融点またはそれ以上の温度
からその結晶化温度付近の温度まで急冷し、該
ポリマーをその温度に結晶化を生じさせるに十
分な時間保持する上記(1)〜(6)記載の方法。
(14) ポリマーをその結晶化温度の15℃以内で0.5
〜10分間保持する上記(13)記載の方法。
(15) ポリマーを次いで雰囲気温度まで冷却する
上記(13)または(14)記載の方法。
(16) ポリマーをその融点またはそれ以上の温度
からその結晶化温度以下まで急冷する上記(1)〜
(6)記載の方法。
(17) 冷却速度が毎分1000℃以上である上記
(16)記載の方法。
(18) ポリマーを冷却後、結晶領域を増加させる
ため再加熱する上記(16)または(17)記載の
方法。
(19) 二次結晶化が主要な結晶工程とならないよ
うな熱処理に付する上記(1)〜(15)記載の方
法。
(20) ポリマーを引張力がその抗張力以下であり
しかもフロー延伸によつて生ずるであろう伸張
以上のプラスチツク変形を惹起させることによ
りポリマー分子の直線化を生ずるに十分な速度
と温度で高い延伸比まで延伸する上記(1)〜
(19)記載の方法。
(21) 延伸比が少くとも20となる上記(20)記載
の方法。
(22) ポリマーを比較的可動性の留め金の間をポ
リマーの融点よりも少くとも40℃以下の温度で
毎分1cm以上の速度で延伸する上記(20)また
は(21)記載の方法。
(23) 延伸速度を毎分10〜20cmとする上記(22)
記載の方法。
(24) ポリマーをその融点以下5〜20℃の間で毎
分30〜150cmの速度で延伸フレーム上に延伸す
る上記(20)または(21)記載の方法。
(25) 連続段階においてポリマーを休ませながら
増進段階で延伸工程を遂行する上記(20)〜
(24)記載の方法。
(26) フアイバーまたはフイルムを製造する上記
(1)〜(25)記載の方法。
(27) フアイバーの直径またはフイルムの厚さが
延伸前1mm以下である上記(26)記載の方法。
(28) 上記(1)〜(27)記載の方法によつて製造さ
れる高モジユラス高分子物質。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel method for producing polymeric materials. British Patent Application No. 10746/73 describes molded articles,
Sometimes Young's modulus (dead load creep) is 3
×10 10 N/m 2 or more high-density polyethylene filaments, films, and fibers are described, and according to them, the weight average weight (w) is 200000 or less, the number average molecular weight (n) is 20000 or less, and n
is 10 4 or more, w/n is 8 or less, n is 10 4
In the following cases, a high modulus polyethylene molded article can be obtained by cooling a polymer with a w/n of 20 or less from a temperature near its melting point at a rate of 1 to 15°C per minute, and then stretching the cooled polymer. ing. We define crystalline polymers as having more than one (i.e., two or more) molecular chains of a given molecular chain.
A high modulus is obtained by subjecting the polymer to heat treatment under conditions that substantially reduce the possibility of its incorporation into crystalline lamellae, and by drawing the polymer at a speed and temperature such that the molecules become nearly perfectly linear. We discovered the fact that molecular substances can be obtained. That is, the present invention processes a crystalline polymer selected from high-density polyethylene, copolymers thereof, and polyoxymethylene having a weight average molecular weight of 300,000 or less from a temperature at or above its melting point to a temperature sufficiently lower than its crystallization temperature at least every time. minutes
Quenching the cooled polymer at a rate of 400° C. below its melting point so that its deformation ratio is greater than 20 in the case of high density polyethylene or greater than 15 in the case of copolymers of high density polyethylene or polyoxymethylene. The present invention relates to a method for producing a high modulus polymeric material having a Young's modulus of 3×10 10 N/m 2 or more, which is characterized by stretching the material so that it becomes . As used herein, a crystalline polymer refers to a polymer that can form a crystalline or semi-crystalline structure when its melt is cooled. The present invention can be applied to any crystalline polymer, preferably a vinyl polymer, and particularly preferably a vinyl polymer that crystallizes in a folded structure, such as polyethylene,
A linear birylic hydrocarbon polymer such as an ethylene/propylene block copolymer. The invention is also applicable to other substantially linear organic polymers, such as polyoxymethylene. Particularly good results have been obtained with high density polyethylene, which is herein defined as containing at least 95 weight percent ethylene and having a density of 0.91 to
Defined as a substantially linear ethylene homopolymer or copolymer having a weight of 1.0 g/cm 3 . The density is based on Appendix A of British Standard Specification No. 3412 (1966).
British Standard Specification No. 2782 (1970 ) method 509B
It was measured by. The crystalline polymer should have a suitably high weight average molecular weight so that the shaped article after stretching retains favorable physical properties in terms of strength and elongation at break. However, a high concentration of long chain moieties increases the chance that a given molecular chain will be introduced into more than one crystal lamella before stretching. Hereinafter, in this specification, such a molecular chain will be referred to as an interlamellar molecular chain. Although the present invention is not limited by any particular theory, it is believed that excess interlamellar molecular chains reduce the degree of molecular orientation and linearization obtained by stretching due to increased permanent morphological entanglement; It is thought that this prevents optimal physical properties from being obtained as a result. The preferred weight average molecular weight (w) of the polymer is
50,000 to 250,000, more preferably from 50,000
150000, and the number average molecular weight (n) is from 5000
25,000, more preferably 5,000 to 15,000. Normally, in order to make the deformation at the molecular level more uniform during the elongation process, w with respect to n is
It is advantageous to avoid increasing the ratio of
The preferred ratio of w to n is 30 or less. In particular, a relatively narrow molecular weight distribution, e.g.
10 When 4 or more, w/n is 10 or less (preferably 8 or less, most preferably 6 or less), and n is
Good results can be obtained by using a polymer with w/n of 25 or less (most preferably 15 or less) when the ratio is 10 4 or less. Molecular weights quoted herein are determined by gel permeation chromatography. Heat treatment can, for example, cause a substantial portion of molecules with intermediate molecular weights to crystallize into discontinuous, highly ordered folded chain lamellae, while small amounts of very large and very small molecular weight molecules are separated. However, in rare cases where crystalline regions are interconnected, molecular weight fractionation has the effect of reducing the possibility of introducing excess molecular chains into more than one lamella. This effect can be obtained, for example, by the following three methods. (1) A method of cooling a polymer at a predetermined rate from a temperature at or above its melting point to an ambient temperature at which a desired crystal structure is obtained. In this case, the cooling rate depends on the molecular weight characteristics of the polymer. It is generally necessary to cool the polymer at a rate of less than 40°C per minute, preferably less than 20°C per minute. The most preferred cooling rate is 10°C per minute or less. (2) A method in which a polymer is cooled from its melting point or higher to a temperature below its crystallization temperature at a predetermined rate, and then rapidly cooled to ambient temperature. The cooling rate is preferably 1-15°C per minute, most preferably 2°C per minute.
~10℃. Preferably 5 to 20 degrees higher than the crystallization temperature
The polymer is quenched when the temperature below 0°C is reached. Quenching should preferably be at a rate of no more than 100,000°C per minute. (3) A method of rapidly cooling a polymer from a temperature at or above its melting point to near its crystallization temperature and holding the polymer at that temperature for a sufficient period of time to cause crystallization. Preferably the polymer is held at a temperature within 15°C of the crystallization temperature for 0.5 to 10 minutes. The polymer is then preferably rapidly cooled to ambient temperature. Optical micrographs of samples prepared by methods (1), (2), and (3), respectively, show that polymers with predetermined molecular weight characteristics contain chromatographic regions of uniform orientation of various sizes throughout the polymer. This shows that a structure is formed. In high density polyethylene these areas can reach up to 15μ. The conditions used in methods (1), (2) and (3) are selected based on the molecular weight characteristics of the polymer. However, in general, if the polymer has a particularly narrow molecular weight distribution, extremely slow cooling (at less than 1° C. per minute) will not produce a crystalline structure suitable for elongation. 40°C per minute in methods (1) and (2)
Making very fast cooling and methods of more than (3)
It has also been found that holding at the crystallization temperature for longer than necessary is also detrimental. Figures 1a, 1b and 1c show the methods (1) and (2) of the present invention in the case of high-density polyethylene, respectively.
and (3). As an alternative method of forming a crystalline structure that substantially reduces the possibility that a given molecular chain will be incorporated into more than one crystalline lamella, the polymer can be heated from a temperature at or above its melting point to a temperature well below its crystallization temperature. There is a method to obtain relatively low crystallinity by rapid cooling. This method, method (4), significantly reduces the size of spherulites and produces a crystal-containing structure surrounded by large amorphous regions, thereby reducing the number of interlamellar molecular chains. . Preferably the cooling rate is greater than or equal to 1000°C per minute, most preferably greater than or equal to 5000°C per minute throughout the crystallization temperature range, and the polymer is cooled to ambient temperature or below. Depending on the molecular weight characteristics of the polymer, it may be advantageous to reheat the cooled polymer to increase the size of the crystalline regions prior to attenuation. The optical micrograph of the sample produced by method (4) clearly shows that it has a spherulite structure connected in a string like the conventional method, but it can be distinguished from Tsuritsu in that the spherulites are small. be able to. Figure 1d shows the crystal structure produced by method (4) of the invention in the case of high density polyethylene. Structures formed with different heat treatment methods do not necessarily deform in the same way under a given condition. There will be an optimal elongation method for each manufacturing process. If there is obvious molecular orientation in the unstretched material,
Elongation may be subject to undesirable limitations. Polymer crystallization has been extensively studied;
Explanations can also be found in books such as Crystallization of Polymers (Chapter 8; Crystallization Kinetics and Mechanisms) by Elle Mandelkahn, published by McGraw-Hill in 1964. By observing changes in properties such as density and specific volume, it is understood that crystallization occurs in stages. There is a time lag until crystallization is observed, but as soon as it is observed, it progresses naturally and almost autocatalytically. Eventually, the crystallization reaches a state of pseudo-equilibrium, after which crystallization proceeds very slowly over a long period of time to a small but discernible amount. This crystallization process is continuous, and the rate of crystallization versus time is plotted in an S-shape, with no abrupt changes or discernible discontinuities. The rapid crystallization is called primary crystallization, and the slow crystallization stage is called secondary crystallization. It is believed that secondary crystallization is disadvantageous in obtaining high modulus, and while for some polymers some secondary crystallization can still provide favorable properties upon elongation; It has been found that the highest modulus is obtained when the process is not dominated by secondary crystallization. At least methods (1) and (2)
and (3), it has been found advantageous to allow the crystallization to proceed until the usually rapid initial crystals are substantially complete. The progress of crystallization can be tracked by measuring the density of the polymer. In methods (1), (2) and (3), the maximum elongation that can be achieved (maximum modulus obtained) for a given heat treatment and given polymer is determined by increasing the density until the polymer density reaches an optimum. increases with However, as the polymer density increases above the optimal degree, the maximum elongation obtained will decrease. By attenuating samples of different densities under the same conditions, it is possible to determine the optimal polymer density for a given attenuation condition. After heat treatment, the polymer is stretched at a temperature and at a rate such that the deformation is at least 15, preferably at least 20. It is believed that the high degree of elongation necessary to obtain high modulus is achieved by uniform stretching and consequent orientation of the polymer, which corresponds at the molecular level to the degree of unfolding of the molecules in the crystalline lamellae. A particularly preferred attenuation method is one in which the tensile force is less than or equal to the tensile strength of the polymer, but sufficient to cause linearization of the molecules by inducing a deformation in the plastic that exceeds the elongation that would occur by flow stretching. The polymer is drawn at high draw ratios at high speeds and temperatures. Preferably the stretch ratio is at least 20. Optimal stretching conditions depend to some extent on the nature of the polymer and its thermal history. In general, it is preferable to stretch the polymer relatively slowly, for example, at least 1 cm per minute between relatively possible clasps, usually about 10 to 20 cm per minute, at a temperature of at least 40°C below the melting point of the polymer. Stretch or 30-150cm/min at a temperature of 5-20℃ below the melting point on a stretching frame
Stretch at a speed of The physical properties of the polymeric material may be further improved by stepwise stretching, with pauses in the polymer between each step, and intermittent stretching. Preferably, polymers with relatively small cross-sections are subjected to a drawing process, and the invention is particularly suitable for the production of fibers and films. In particular, continuous filaments are produced by melt spinning or by drawing on drawing frames. For convenience, the fiber diameter or film thickness before stretching is preferably 1 mm or less. As used herein, the deformation ratio or stretching ratio is defined as the ratio of the length after treatment to the length before treatment or the ratio of the cross-sectional area after stretching to the cross-sectional area before stretching. In the method of the present invention, for example, the Young's modulus defined below is 3.
×10 10 N/m 2 or more, in some cases at least 6×
10 10 N/m 2 of polyethylene polymer can be produced. Since the Young's modulus of polymeric substances depends to a large extent on the measurement method, in this specification, the Young's modulus is determined by a dead-rotating creep test to 0.1.
It is defined as the measured modulus at 21°C when a tension of % is applied for 10 seconds. This test method was developed by Gupta and Ward; Journal of Macromolecular Science and Physics, B1;
373 (1967). It can be seen that the method of the invention results in polymer molecules that are substantially perfectly linearly arranged upon plastic deformation. This molecular orientation is often uniaxial, but by applying appropriate stretching, a biaxially oriented polymer can also be obtained. Substantially perfect orientation can be determined by physical measurements such as X-ray diffraction analysis and nuclear magnetic resonance analysis. According to the method of the invention, a polyethylene material having a Young's modulus of 5×10 10 N/m 2 or more is obtained. The theoretical Young's modulus of polyethylene is 24×10 10 N/m 2
It can be seen that the polymers of the present invention are very close to this value. The polymeric material according to the invention is manufactured in a monolithic structure. The present invention will be explained below with reference to Examples. Example 1 High-density polyethylene (described later) was heated to 190°C with a diameter of 0.1
Melt-spun through a cm die, diameter 0.06~0.07cm
An isotropic filament is obtained. The filament is wound onto a 5.5 cm diameter cylinder rotating at 2.3 rpm. The cooling rate of the polymer is set at 5°C per minute, and the structure formed when the polymer temperature reaches 115°C is maintained by rapid cooling. Samples 3-4 cm long were tested at 72°C for 30-45 seconds using an Instron tensile tester at a crosshead speed of 20 cm/min.
Stretch under the following conditions. The stretching ratio is determined based on the change in the cross section of the filament. Two types of polymers selected from commercially available BP high-density polyethylene are used as samples. One is 075-60 grade, melt flow index 8.0, n: 14450, w: 69100 when measured at a temperature of 190°C and a load of 2.14 kg. Others are Rigidex 9, melt flow index 0.9, n: 6060, w: 126600
It is. Measure Young's modulus for 10 seconds at room temperature (21°C). The 075-60 grade has a narrow molecular weight distribution, that is, w/n = 4.8, and a stretched product with a stretching ratio of 20 and a Young's modulus of 4.0×10 10 N/m 2 can be obtained.
On the other hand, Rigidex 9 has a wide molecular weight distribution, that is, a high w value of w/n=20.9, and as a result, a stretched product having a considerably low Young's modulus can be obtained. Continuous filaments of the materials described above can be stretched on a stretching frame to give similar results. Example 2 By compression molding high-density polyethylene pellets between two copper plates at 160°C,
Obtain a 0.07cm thick sheet. Remove this sheet from the press and slowly press it at a rate of 7 to 9 degrees Celsius per minute.
Cool to 100°C (measured on the surface of the copper plate) and then quench in cold water. A rectangular sample with a length of 2 cm and a width of 0.5 cm was tested using an Instron tensile tester.
Stretch for 70-90 seconds at a crosshead speed of 10 cm/min. The stretching ratio is 0.2 on the surface of the sample before stretching.
Or make marks at 0.1 cm intervals and measure accordingly. Two grades of commercially available BP high-density polyethylene were used as samples. rigid index 50 is metreflow index 5.5, n: 6180, w: 101450, 140
−60 grade has a melt flow index of 12,
n: 13350, w: 67800. Rigidex 50
The maximum draw ratio for the 30140-60 grade is determined to be 37-38. The Young's modulus of representative samples was measured at room temperature for 10 seconds, and the results are shown in the table below. The following Examples 3 to 5 demonstrate that the maximum draw ratio obtainable occurs at the optimum density, and that the optimum density is a function of the heat treatment conditions. Example 3 High-density polyethylene (Rigidex 25, a product of BP Limited, w: 98800, n:
12950) is compression molded between two 0.5 mm thick copper plates at 160℃ to make a film. The plate is removed from the press, wrapped thickly in raw cotton, and the polymer is cooled at a rate of 5° C. per minute while being measured with a thermocouple. When the temperature reaches 120°C, place the plate in a glycerin bath maintained at 120°C and remove from 0 (do not enter the bath).
Hold for ~10 minutes. The density of the film is measured using a density column. A dumbbell-shaped film sample was tested at 75℃ for 60 seconds using an Instron tensile tester.
Stretch at a crosshead speed of 10 cm/min. Marks are placed on the sample before stretching at intervals of 0.2 or 0.1 cm, and the stretching ratio is determined based on the increase in length of the sample after stretching. Table 2 shows the influence of holding time at 120°C on density and maximum stretching ratio. Example 4 Immediately after removing the plate from the press, it was immersed in a glycerin bath and the polymer was heated at 40°C per minute.
The process is carried out in the same manner as in Example 3, except for cooling from 160°C to 120°C at a rate of . Table 2 shows the effect of density on drawing ratio. Example 5 A polymer is sandwiched between aluminum foils, and the whole is sandwiched between copper plates. Processing is carried out in the same manner as in Example 3, except that only the copper plate is removed immediately before placing the polymer and aluminum foil in the glycerin bath. The cooling rate is 400℃ per minute. Table 2 shows the effect of holding time at 120°C on density and maximum stretching ratio. [Table] Example 6 High-density polyethylene (Rigidex 140-60,
BP Limited products, w: 67800,
n: 13350) at 180° C. through an extrusion port with a 0.9 mm orifice, and the resulting filament is passed through a glycerin bath maintained at 120° C. before winding. The position of the bath below the extrusion port and the retention time of the filament in the bath are varied. The temperature of the filament entering the bath is approximately 135°C. Example 3
Stretch the filament under conditions similar to those described in . Table 3 shows the conditions for spinning and drawing and the properties of the drawn filament. In addition, for the modulus, Gupta and Ward are using the Synthesis of Macromolecular Science and Physics B.
1, 373 (1967) at 21°C. [Table] When the spun filament of Example 6 was cut and observed under a polarizing microscope, regularly oriented regions uniformly distributed throughout the filament were observed. This region represents the initial flux in spherulite growth. Example 7 The spun filament was wound at a speed of 150 cm per minute,
The same process as in Example 6 is carried out except that the room temperature is varied from 60 to 125°C. The temperature of the filament upon entering the bath is measured with an infrared pyrometer. The properties of the spun filament are shown in Table 4. Example 8 High density polyethylene (Rigidex 140-60)
is spun into single fibers and cooled using the same apparatus as in Example 6. The employment conditions are as follows. Extrusion rate: 0.3 g/min Extrusion temperature: 180°C Winding temperature: 5 feet/min Cooling distance from spinneret: 7.5cm Cooling temperature: 120°C Cooling length: 50cm Pin that maintained the resulting drawn yarn at 130°C Stretching ratio 23.8 with upper stretching frame, stretching speed 1 ft/
Stretch continuously in minutes. The drawn filament obtained has a strength of 6.7 gpd'tex, an elongation at break of 2.9%, and a creep modulus of 450×10 8 N/m 2 . [Table] [Table] Example 9 Rigidex 50 and 140-60 grade samples were sandwiched between metal plates at a temperature of 160°C, and after compression molding,
Cool to room temperature at a non-linear cooling temperature of less than 0.8°C per minute. A dumbbell-shaped sample with a length of 2 cm and a width of 0.5 cm is stretched using an Instron testing machine at 75°C. The test conditions and results are shown in Table-5. The significant difference in stretching behavior for samples with the same initial crystallinity is related to the broadening of the molecular weight distribution and therefore also to the molecular weight of the molecules in the amorphous phase. The optical micrograph of the isotropic sample of Rigidex 50 prepared by the method of this example shows regular orientation regions, but the isotropic sample of 140-60 shows a clear spherulite structure before stretching. It will be done. [Table] Example 10 Rigidex 50, 140-60 grade BXP10 (
n: 168000, w: 93800) and Rigidex 9 samples were sandwiched between metal plates and compression molded at 160°C.
Then cool with water to room temperature. A high stretching ratio can be obtained by stretching a dumbbell-shaped sample with a length of 2 cm and a width of 0.5 cm at 75° C. for different times using an Instron tensile sampler. The sample conditions and results are shown in Table 6. [Table] Example 11 Polypropylene samples of various molecular weights with a diameter of 0.2
Ram speed of 0.6 cm per minute and 110 cm per minute through the die
Stretch at 185° C. in air at a winding speed of cm. Place the spool about 3cm from the die. The filament is drawn on a drawing frame at a winding speed of about 130 cm per minute. The sample conditions (multi-stage process) are shown in Table-7. [Table] Table 8 shows the molecular weight characteristics, stretching ratio, and creep modulus of the two types of samples. [Table] Example 12 Polyoxymethylene (Delrin 500, a product of DuPont, n: 45000, w/n: slightly larger than 2) was heated at a ram speed of about 180°C or less in air.
0.6cm/min, winding speed approximately 36cm/min, diameter 0.2cm
diameter by melt spinning through a die of
Obtain an isotropic filament of 0.04-0.06 cm. The take-up spool was positioned at a distance of about 7 cm from the die. The obtained filament was drawn in two stages on a drawing frame at a winding speed of about 50 cm/min. The conditions at that time are shown in Table-9. [Table] [Table] [Table] Next, specific examples of technical aspects included within the scope of the present invention are listed. (1) subjecting a crystalline polymer having a weight average molecular weight of 300,000 or less, particularly 200,000 or less to a heat treatment under conditions that substantially reduce the possibility that a given molecular chain will be introduced into more than one crystal lamella; A method for producing a high modulus polymer material, characterized in that the polymer is stretched at a temperature and speed such that the deformation ratio is at least 15. (2) The method according to (1) above, wherein the crystalline polymer is a linear vinyl hydrocarbon polymer. (3) The method according to (1) or (2) above, wherein the crystalline polymer is high-density polyethylene. (4) The weight average molecular weight (w) of the polymer is 5000~
250,000, especially (1) to (3) above, which is between 50,000 and 150,000.
The method described in. (5) The number average molecular weight (n) of the polymer is 5000 or more
25,000, particularly 5,000 to 15,000, the method described in (1) to (4) above. (6) When the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight of the polymer is n> 104 , w/n<10 (preferably <8), and when n< 104 , w/n<
25 (preferably <15), the method described in (1) to (5) above. (7) The method described in (1) to (6) above, characterized in that the polymer is cooled from its melting point or higher to ambient temperature at a preset rate. (8) The method described in (7) above, wherein the polymer is cooled at a loading rate of 40°C or less per minute. (9) The above (7) or where the cooling rate is 20℃ per minute or less
(8) The method described. (10) Cooling the polymer from a temperature at or above its melting point to below its crystallization temperature at a preset rate, and then cooling it to ambient temperature.
The methods described in (1) to (6). (11) The method according to (10) above, wherein the polymer is cooled at a loading rate of 1 to 15°C per minute. (12) The method described in (10) or (11) above, wherein the polymer is cooled to a temperature 5 to 20°C lower than its crystallization temperature. (13) The above (1) to (6), wherein the polymer is rapidly cooled from a temperature at or above its melting point to a temperature near its crystallization temperature, and the polymer is held at that temperature for a sufficient time to cause crystallization. the method of. (14) 0.5 within 15℃ of the polymer's crystallization temperature.
The method described in (13) above, holding for ~10 minutes. (15) The method described in (13) or (14) above, wherein the polymer is then cooled to ambient temperature. (16) Rapidly cooling the polymer from a temperature at or above its melting point to a temperature below its crystallization temperature (1) above
(6) The method described. (17) The method described in (16) above, wherein the cooling rate is 1000°C or more per minute. (18) The method described in (16) or (17) above, wherein the polymer is cooled and then reheated to increase the crystalline region. (19) The method described in (1) to (15) above, wherein the method is subjected to heat treatment such that secondary crystallization is not a main crystallization step. (20) High draw ratios at speeds and temperatures sufficient to cause linearization of the polymer molecules by inducing plastic deformation in which the tensile force of the polymer is less than its tensile strength but greater than the elongation that would occur by flow drawing. Above (1) ~
(19) The method described. (21) The method according to (20) above, wherein the stretching ratio is at least 20. (22) The method according to (20) or (21) above, wherein the polymer is stretched between relatively movable clasps at a temperature of at least 40° C. or lower than the melting point of the polymer at a speed of 1 cm per minute or more. (23) The above (22) with a stretching speed of 10 to 20 cm per minute.
Method described. (24) The method according to (20) or (21) above, wherein the polymer is stretched on a stretching frame at a temperature of 5 to 20° C. below its melting point at a speed of 30 to 150 cm per minute. (25) Performing the stretching process in the enhancement stage while resting the polymer in the continuous stage (20) ~
(24) The method described. (26) The above for producing fibers or films.
The method described in (1) to (25). (27) The method according to (26) above, wherein the diameter of the fiber or the thickness of the film is 1 mm or less before stretching. (28) A high modulus polymeric substance produced by the method described in (1) to (27) above.
第1a図〜第1d図はそれぞれ本発明方法(1)〜
(4)によつて製造されたポリエチレンの結晶構造の
顕微鏡写真である。
Figures 1a to 1d show the method (1) of the present invention, respectively.
(4) This is a micrograph of the crystal structure of polyethylene produced by method (4).
Claims (1)
レン、そのコポリマーおよびポリオキシメチレン
から選ばれた結晶性ポリマーを、その融点または
それより高い温度から、その結晶化温度より十分
低い温度に少なくとも毎分400℃の速度で急冷し、
その冷却ポリマーをその融点より低い温度で、そ
の変形比が、高密度ポリエチレンの場合は20より
大、または高密度ポリエチレンのコポリマーもし
くはポリオキシメチレンの場合は15より大となる
ように延伸することを特徴とするヤング率が3×
1010N/m2以上の高モジユラス高分子物質の製造
方法。1 A crystalline polymer selected from high-density polyethylene, copolymers thereof, and polyoxymethylene having a weight average molecular weight of 300,000 or less is heated from its melting point or higher to a temperature sufficiently lower than its crystallization temperature at a rate of at least 400°C per minute. quench at high speed,
The cooled polymer is stretched at a temperature below its melting point such that its deformation ratio is greater than 20 for high density polyethylene or greater than 15 for copolymers of high density polyethylene or polyoxymethylene. The characteristic Young's modulus is 3×
10 A method for producing a high modulus polymer material of 10 N/m 2 or more.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB4614173 | 1973-10-03 | ||
| GB46141/73 | 1973-10-03 | ||
| GB9796/74 | 1974-03-05 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1345034A Division JPH0332821A (en) | 1973-10-03 | 1989-12-28 | High molecular substance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63165120A JPS63165120A (en) | 1988-07-08 |
| JPH0338970B2 true JPH0338970B2 (en) | 1991-06-12 |
Family
ID=10440020
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Family Applications Before (2)
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|---|---|---|---|
| JP58148689A Granted JPS5971411A (en) | 1973-10-03 | 1983-08-12 | Method for producing polymeric substances |
| JP21607285A Pending JPS6192827A (en) | 1973-10-03 | 1985-09-28 | Polyoxymethylene oriented molded shape |
Country Status (1)
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|---|---|
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2246587B1 (en) * | 1973-10-03 | 1978-08-11 | Nat Res Dev |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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