JPH035297B2 - - Google Patents
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- JPH035297B2 JPH035297B2 JP58123925A JP12392583A JPH035297B2 JP H035297 B2 JPH035297 B2 JP H035297B2 JP 58123925 A JP58123925 A JP 58123925A JP 12392583 A JP12392583 A JP 12392583A JP H035297 B2 JPH035297 B2 JP H035297B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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- B29C55/02—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
- B29C55/04—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets uniaxial, e.g. oblique
- B29C55/06—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets uniaxial, e.g. oblique parallel with the direction of feed
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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- B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
Description
本発明は、引抜成形法により、平滑な表面をも
つ、透明で、強度と弾性率の高い結晶性高分子シ
ートを製造する方法に関するものである。
一般に高分子材料を成形する場合に、溶融状態
で金型に流し込んだり、口金から押出したりする
方法が用いられている。これらの方法で成形した
高分子材料は、分子鎖の配向性が低く、結晶間を
結ぶタイ分子数も少ないため、強度や弾性率は高
くない。従つて、高強度、高弾性率のシートを製
造するためには、延伸や圧延のような方法によ
り、特定の方向にシートを変形させ、分子鎖を配
向させることが必要である。特に、圧延は、厚い
高分子シートにも適用できる可能性があるが、非
晶鎖の弾性回復によりローラー通過直後の厚さの
戻り、いわゆるスプリングバツクを伴うため、精
度の良い加工が行われないうえ、大きな変形比が
得られない。一方、引抜成形においては、引抜応
力が材料の破断強度より小さくなければならない
という制約があり、高分子シートの引抜成形は試
みられていない。
本発明者らは、このような事情に鑑み、結晶性
高分子シートを引抜成形により成形し、高強度、
高弾性率を示す結晶性高分子シートを製造する方
法を開発するために種々研究を重ねた結果、結晶
性高分子シートを引き抜く過程においてひずみ硬
化が起こつてシートが破断しにくくなるため、あ
る所定の温度条件下においては引抜成形によりシ
ートを高変形比に変形させることが可能であるこ
と、引抜成形により成形したシートは優れた力学
的性質を示すことを見出し、この知見に基づいて
本発明をなすに至つた。
すなわち、本発明は、結晶性高分子原反シート
を、そのシートに10MPaの荷重を負荷し、1
℃/分の速度で昇温したときの変形開始温度以上
で、かつ示差走査熱量測定融解曲線の立ち上り点
を超えない温度に加熱された一対の自由回転ロー
ラーを通して、少なくとも2.5倍の延伸比で引き
抜くことを特徴とする結晶性高分子シートの製造
方法を提供するものである。
本発明方法で用いる樹脂は、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリアセタール樹脂、ナイロン、
その他の結晶性の高分子である。また、用いる樹
脂の分子量や分子量分布については、一般に繊
維、フイルム及び成形品として用いられているも
のであれば特定の制限はない。
本発明方法においては、一対の自由回転ローラ
ーを用いることが必要であるが、この自由回転ロ
ーラーとは、強制的に駆動される圧延ローラー対
とは異なり、単に自由回転可能に軸支されている
だけのローラー対であつて圧延作用を有しないも
のである。
本発明方法においては、結晶性高分子をシート
状に成形し、一定の幅に切り出す。次に、そのシ
ートを所定の温度に維持した一対の自由回転ロー
ラーを通して引き抜くが、この場合ローラー間隔
をシートの延伸比が少なくとも2.5倍以上になる
ように調整する必要がある。ここにいう延伸比と
は、引き抜いた後のシートの長さと引き抜く前の
シートの長さとの比を意味する。
本発明方法は、所定の温度条件下において行う
必要がある。すなわち、自由回転ローラーの温度
を、10MPaの荷重をかけて1℃/分の昇温速度
で昇温した時の変形開始温度以上で示差走査熱量
測定融解曲線の立ち上り温度を超えない温度に設
定する必要がある。ここにいう変形開始温度と
は、10MPaの荷重を加えて1℃/分の昇温速度
で昇温した時のひずみ−温度曲線が、低温側の直
線部分からずれる温度をいう。主な結晶性高分子
のひずみ−温度曲線と変形開始温度T1の求め方
を第1図に示した。また、示差走査熱量測定融解
曲線の立ち上り温度とは、融解曲線の低温側の変
曲点における接線とベースラインの延長線との交
点の温度をいう。主実な結晶性高分子の示差走査
熱量測定融解曲線と、その立ち上り温度T2の求
め方を第2図に示した。示差走査熱量測定融解曲
線は、Perkin Elmer DSC−2型示差走査熱量測
定装置を用いて、5℃/分の昇温速度で測定し
た。自由回転ローラーの温度がT1より低いと引
抜応力が大きくなり、引抜成形が困難になる。ま
た、T2以上の温度においては、シートの融解が
起こり、引抜方向への分子鎖の配向を付与するこ
とはできない。
従つて、自由回転ローラーの温度を、T1以上
でT2を超えない温度に設定することが必要であ
る。
主な結晶性高分子のT1とT2の値を次表に示し
た。
The present invention relates to a method for producing a transparent crystalline polymer sheet with a smooth surface, high strength, and high modulus of elasticity by a pultrusion method. Generally, when molding a polymer material, a method is used in which the material is poured into a mold in a molten state or extruded from a die. Polymer materials molded using these methods have low molecular chain orientation and a small number of tie molecules connecting crystals, so they do not have high strength or elastic modulus. Therefore, in order to produce a sheet with high strength and high modulus of elasticity, it is necessary to deform the sheet in a specific direction by a method such as stretching or rolling to orient the molecular chains. In particular, rolling may be applicable to thick polymer sheets, but because the elastic recovery of amorphous chains causes the thickness to return immediately after passing through the rollers, so-called spring back, it is difficult to process with high precision. Moreover, a large deformation ratio cannot be obtained. On the other hand, in pultrusion molding, there is a restriction that the pultrusion stress must be smaller than the breaking strength of the material, and pultrusion molding of polymer sheets has not been attempted. In view of these circumstances, the present inventors formed a crystalline polymer sheet by pultrusion molding, and achieved high strength and
As a result of various research efforts to develop a method for manufacturing crystalline polymer sheets that exhibit high elastic modulus, we found that strain hardening occurs during the process of pulling out a crystalline polymer sheet, making it difficult for the sheet to break. We have discovered that it is possible to deform a sheet to a high deformation ratio by pultrusion under temperature conditions of I arrived at the eggplant. That is, in the present invention, a crystalline polymer raw sheet is loaded with a load of 10 MPa, and
Drawing at a draw ratio of at least 2.5 times through a pair of freely rotating rollers heated to a temperature above the onset of deformation when heated at a rate of °C/min and not exceeding the rising point of the differential scanning calorimetry melting curve. The present invention provides a method for producing a crystalline polymer sheet characterized by the following. The resins used in the method of the present invention include polyethylene, polypropylene, polyacetal resin, nylon,
Other crystalline polymers. Furthermore, there are no particular limitations on the molecular weight or molecular weight distribution of the resin used, as long as it is generally used for fibers, films, and molded products. In the method of the present invention, it is necessary to use a pair of freely rotating rollers, which, unlike a pair of rolling rollers that are forcibly driven, are simply supported so that they can rotate freely. This is a pair of rollers with no rolling action. In the method of the present invention, a crystalline polymer is formed into a sheet and cut into a certain width. Next, the sheet is drawn through a pair of freely rotating rollers maintained at a predetermined temperature, but in this case the distance between the rollers must be adjusted so that the stretching ratio of the sheet is at least 2.5 times. The stretching ratio here means the ratio of the length of the sheet after being drawn to the length of the sheet before being drawn. The method of the present invention needs to be carried out under predetermined temperature conditions. In other words, the temperature of the free rotating roller is set to a temperature that is higher than the deformation start temperature when the temperature is increased at a rate of 1°C/min with a load of 10 MPa, but does not exceed the rising temperature of the differential scanning calorimetry melting curve. There is a need. The deformation start temperature here refers to the temperature at which the strain-temperature curve deviates from the linear portion on the low-temperature side when the temperature is increased at a rate of 1° C./min with a load of 10 MPa applied. Figure 1 shows the strain-temperature curves of major crystalline polymers and how to determine the deformation onset temperature T1 . Further, the rising temperature of the differential scanning calorimetry melting curve refers to the temperature at the intersection of the tangent at the inflection point on the low temperature side of the melting curve and the extension of the baseline. Figure 2 shows the differential scanning calorimetry melting curves of major crystalline polymers and how to determine their rise temperature T2 . Differential Scanning Calorimetry Melting curves were measured using a Perkin Elmer DSC-2 differential scanning calorimeter at a heating rate of 5°C/min. If the temperature of the free rotating roller is lower than T 1 , the pultrusion stress will be large and pultrusion will be difficult. Furthermore, at temperatures above T 2 , the sheet melts and orientation of the molecular chains in the drawing direction cannot be imparted. Therefore, it is necessary to set the temperature of the freely rotating roller to a temperature that is greater than or equal to T 1 and does not exceed T 2 . The T 1 and T 2 values of major crystalline polymers are shown in the table below.
【表】
次に添付図面によつて本発明方法を説明する。
第3図は、本発明の実施態様を示す断面図であ
り、素材シート1を所定の温度に加熱してある一
対の自由回転ローラー22の間から張力を加えて
引き抜き、目的のシートを得る。素材シートは予
熱部3において予熱しておくのが望ましい。自由
回転ローラー22の間隔は調整可能であり、種々
の厚さの引抜シートを得ることができる。各ロー
ラーの温度は、10MPaの荷重を加えて1℃/分
の速度で昇温した時の変形開始温度以上で示差走
査熱量測定融解曲線の立ち上り温度を超えない温
度に設定する。好ましい引抜速度は、樹脂の種類
と分子量によつて異なるが、速すぎるとローラー
間で温度が破断しやすくなるため、引抜速度は
500mm/分以下にするのが望ましい。所定の延伸
比を得るためにローラーの間隔を選ぶことが必要
であるが、ローラーの間隔は素材シートーの厚さ
の7〜40%程度にするのが好ましく、ローラーの
間隔が狭すぎるとシートの破断をもたらし、広す
ぎると充分な変形比が得られない。
また、一般の圧延の場合とは異なり、ローラー
部の駆動動力は必要とせず、引き抜きの際、ロー
ラーは必ずしも強制的に駆動回転させる必要はな
い。そして、金属の引き抜きや圧延の場合は多段
で所望の圧延比又は延伸比に達せしめることが必
要であるのに対し、本発明方法では、一対の加熱
ローラーを通して一段で引き抜くことができると
いう点に特徴がある。もちろん所望の場合には多
段で行うことも可能である。
本発明方法においてはシートに張力が加えられ
ているため、圧延に見られるようなローラー通過
直後の厚さの戻り(スプリングバツク)が抑えら
れ、むしろローラー通過後にもシートが延伸され
るため、高変形比が得られる。素材シートは、分
子鎖が無配向状態にあるが、引抜成形により分子
鎖が引抜方向に高配向し、微結晶間を結ぶタイ分
子の数も増加する。このような構造上の変化は、
シートの力学的性質に大きな影響を及ぼす。引張
試験における応力−ひずみ曲線において、素材シ
ートの多くは降伏点を示すが、引抜成形により高
変形比に変形したシートは破断点まで降伏しな
い。また、延伸比の増加に伴い、伸度が減少し、
引張強度と弾性率が増加する。引抜成形により最
大延伸比まで変形したシートの強度と弾性率が素
材シートのそれらの値の5〜30倍になることが、
多くの結晶性高分子について見出された。また、
素材シートには球晶組織が存在しているため不透
明であるが、引抜過程で球晶組織が破壊されるた
め引抜シートの透明性は極めて良い。
本発明方法をシートの溶融押出成形と組み合わ
せて実施すれば、連続的に高強度、高弾性率のシ
ートを得ることができるので、工業的な結晶性高
分子シートの製造方法として好適である。
次に実施例によつて、本発明をさらに詳細に説
明する。
なお、各実施例において、外径50mm、幅70mmの
ステンレス鋼製の一対の自由回転ローラーを用い
た。
伸度、引張強度及び弾性率は、インストロン型
引張試験機{東洋ボードドウイン(株)製、テンシロ
ンUTM−−100}を用い、JISK7113−1980に
従つて測定した。各測定値の意味するところは次
のとおりである。
破断伸度:引張破断時におけるひずみ値
降伏伸度:降伏時におけるひずみ値
引張強度:引張破断時における荷重を試験片の元
の断面積で除した値
降伏強度:降伏時における荷重を試験片の元の断
面積で除した値
弾性率:変形開始点における引張応力のひずみに
対する比
実施例 1
粘度平均分子量4万の高度ポリエチレン{三井
石油化学工業(株)製、登録商標名「ハイゼツクス
2200J」}および粘度平均分子量6万3千の高密度
ポリエチレン{三井石油化学工業(株)製、登録商標
名「ハイゼツクス5000B」}のシートについて引
抜成形を行つた。素材シートの厚さはいづれも1
mmで、幅は2200Jの場合20mm、5000Bの場合30mm
である。素材シートを75℃、100℃または120℃に
加熱したローラーの間を通して引き抜いた。ロー
ラーの温度を100℃に設定した時のローラーの間
隔(tr)と素材シート厚さ(to)との比(tr/
to)と引抜応力(引抜張力/素材シート断面積)、
延伸比および引抜シートの厚さ(t)と素材シー
トの厚さとの比(t/to)との関係を第4図にグ
ラフとして示す。図中、〇は2200Jで引抜速度50
mm/分、□は5000Bで引抜速度50mm/分、▽は
5000Bで引抜速度10mm/分における測定値であ
る。図から明らかなように2200Jの場合、t/to
≪tr/toであり、引抜シートの厚さがロール間隔
より薄く、最大25倍程度の高い延伸比が得られ
る。一方、5000Bの場合はt/totr/toであり、
引抜シートの厚さとロール間隔はほぼ等しく、最
大14倍程度の延伸比が達成される。2200Jの場合
は、後延伸部においてかなり変形が起こつている
が、5000Bの場合は、変形域がロール間に限定さ
れている。
引抜シートの力学的性質と延伸比との関係を第
5図に示した。図中、〇は2200Jでローラー温度
100℃、△は2200Jでローラー温度75℃、は、
2000Jの素材シート、□は5000Bでローラー温度
100℃、は5000Bの素材シートについての測定
結果である。
また、図中、黒くぬりつぶした記号は、降吠強
度と降伏伸度を示し、白い記号は引張強度、破断
伸度および弾性率を表わす。
素材シートおよび延伸比が小さい引抜シート
(5000Bの場合は5以下、2200Jの場合は9倍以
下)は引張試験における応力−ひずみ曲線におい
て降伏点を示すが、それ以上の延伸比に引き抜い
たシートは引張試験において降伏しないまま破断
した。延伸比の増加に伴い、破断伸度が減少し、
引張強度、降伏強度および弾性率が上昇する。
2200Jの場合、ローラー温度75℃および100℃に
おいて0.6−0.7GPa引張強度と40GPa程度の弾性
率を示すシートが得られた。また、5000Bの場合
は、ローラー温度100℃において、引張強度弾性
率はそれぞれ0.43GPaと14GPaに達した。
実施例 2
粘度平均分子量2.17×105のポリプロピレン
{三井東圧化学(株)製、商標名ノーブレンFL−100}
の厚さ1mmのシートを幅30mmに切り、ローラー温
度110℃と135℃において引抜成形を行つた。ロー
ラーの間隔と素材シートの厚さとの比(tr/to)
と引抜応力、延伸比および引抜シートの厚さと素
材シートの厚さとの比(t/to)との関係を第6
図に示した。図中、〇はローラー温度135℃、引
抜速度50mm/分、□はローラー温度135℃、引抜
速度500mm/分、△はローラー温度110℃、引抜速
度50mm/分についての測定結果である。
図から明らかなように、ローラー間隔が同じ場
合、ローラー温度が高いほど、また、引抜速度が
速いほど延伸比が大きくなり、すなわち、後延伸
域における変形が起こりやすい。また、引抜応力
はローラー温度が低いほど、また、変形比が大き
いほど大きくなる。
ポリプロピレンの引抜シートの力学的性質と延
伸比との関係を第7図に示した。図中、〇はロー
ラー温度135℃、△はローラー温度110℃、は素
材シートについての測定値である。黒くぬりつぶ
した記号は降伏伸度と降伏強度を表わし、白い記
号は破断伸度、引張強度および弾性率を表わす。
延伸比5倍以上引抜シートは引張試験において
降伏することなく破断する。ただし低延伸比(8
倍以下)においては、ローラー温度が低いほど引
張強度や弾性率が高くなる傾向が認められるが、
各温度で得られる最大延伸比はローラー温度が高
い方が大きく、ローラー温度135℃において、弾
性率11GPaの引抜シートが得られた。
実施例 3
ポリオキシメチレン{共重合体でメルトインデ
ツクス2.5、ポリプラスチツク(株)製、登録商標名
「ジユラコンM−25」}の厚さ1mm、幅15mmのシー
トについて、ローラー温度140℃のおいて引抜成
形を行つた。ローラーの間隔と素材シートの厚さ
との比(tr/to)と引抜応力、延伸比および引抜
シートの厚さと素材シートの厚さとの比(t/
to)との関係を第8図に記号〇と●で示した。〇
と●はそれぞれ引抜速度500mm/分および10mm/
分における測定値である。最大13.5倍の延伸比に
引抜くことが可能であり、延伸比5倍以上におい
てはt/totr/toとなり、ローラー間隔とシー
トの厚さがほぼ等しくなる。
ポリオキシメチレン引抜シートの延伸比と力学
的性質との関係を第9図に記号〇で示した。ま
た、図中記号●はポリオキシメチレン素材シート
の降伏伸度と降伏強度を表わす。引張試験におい
て素材シートは降伏点を示すが、引抜シートは降
伏することなく破断する。引張強度1GPa、弾性
率11GPaの引抜シートが得られた。
実施例 4
ナイロン−6{東レ(株)製}の厚さ1mm、幅30mm
のシートについて、ローラー温度150℃において
引抜成形を行つた。ローラー間隔と素材シートの
厚さとの比(tr/to)と、引抜応力、延伸比およ
び引抜シートの厚さと素材シート厚さとの比
(t/to)との関係を第8図に△で示した。
tr/to≦0.3においてはt/to>tr/toとなり、
スプリングバツクが起こつており、また、得られ
る最大延伸比も4.5倍程度である。他の結晶性高
分子に比べ引抜応力が大きく、変形抵抗が大き
い。
ナイロン−6の引抜シートの延伸比と力学的性
質との関係を第9図に△で示した。得られる最大
延伸比は4.5倍で小さいが、引張強度は比較的大
きく、最大0.5GPaの引張強度を示す引抜シート
が得られた。[Table] Next, the method of the present invention will be explained with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, in which a material sheet 1 is pulled out from between a pair of freely rotating rollers 22 heated to a predetermined temperature while applying tension to obtain a desired sheet. It is desirable that the material sheet be preheated in the preheating section 3. The spacing of the free-rotating rollers 22 can be adjusted to obtain drawn sheets of various thicknesses. The temperature of each roller is set to a temperature that is higher than the deformation start temperature when a load of 10 MPa is applied and the temperature is increased at a rate of 1° C./min, and does not exceed the rising temperature of the differential scanning calorimetry melting curve. The preferred drawing speed varies depending on the type and molecular weight of the resin, but if it is too fast, the temperature will easily break between the rollers, so the drawing speed should be
It is desirable to keep the speed below 500mm/min. It is necessary to select the spacing between the rollers in order to obtain a predetermined stretching ratio, but it is preferable that the spacing between the rollers be approximately 7 to 40% of the thickness of the material sheet.If the spacing between the rollers is too narrow, the sheet may If it is too wide, a sufficient deformation ratio cannot be obtained. Further, unlike in the case of general rolling, driving power for the roller section is not required, and the roller does not necessarily need to be forcibly driven to rotate during drawing. In the case of drawing or rolling metal, it is necessary to reach the desired rolling ratio or drawing ratio in multiple stages, whereas the method of the present invention has the advantage that metal can be drawn in one stage through a pair of heated rollers. It has characteristics. Of course, it is also possible to perform the process in multiple stages if desired. In the method of the present invention, since tension is applied to the sheet, the return of the thickness (spring back) immediately after passing through the rollers, which is seen in rolling, is suppressed.In fact, the sheet is stretched even after passing through the rollers, so that a high The deformation ratio is obtained. In the material sheet, the molecular chains are in a non-oriented state, but by pultrusion, the molecular chains become highly oriented in the drawing direction, and the number of tie molecules that connect the microcrystals increases. These structural changes are
It has a great influence on the mechanical properties of the sheet. In the stress-strain curve in a tensile test, most of the material sheets show a yield point, but sheets that have been deformed to a high deformation ratio by pultrusion do not yield to the breaking point. In addition, as the drawing ratio increases, the elongation decreases,
Tensile strength and elastic modulus increase. The strength and elastic modulus of the sheet deformed to the maximum stretch ratio by pultrusion are 5 to 30 times the values of the raw material sheet.
It was discovered for many crystalline polymers. Also,
The material sheet is opaque due to the presence of a spherulite structure, but since the spherulite structure is destroyed during the drawing process, the transparency of the drawn sheet is extremely good. If the method of the present invention is carried out in combination with sheet melt extrusion molding, a sheet with high strength and high modulus of elasticity can be obtained continuously, so it is suitable as an industrial method for producing crystalline polymer sheets. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. In each example, a pair of freely rotating rollers made of stainless steel and having an outer diameter of 50 mm and a width of 70 mm were used. Elongation, tensile strength, and elastic modulus were measured according to JISK7113-1980 using an Instron type tensile tester {manufactured by Toyo Baudouin Co., Ltd., Tensilon UTM-100}. The meaning of each measurement value is as follows. Elongation at break: Strain value at tensile break. Yield elongation: Strain value at yield. Tensile strength: The value obtained by dividing the load at tensile break by the original cross-sectional area of the test piece. Modulus of elasticity: the ratio of tensile stress to strain at the starting point of deformation Example 1 Advanced polyethylene with a viscosity average molecular weight of 40,000 {manufactured by Mitsui Petrochemical Industries, Ltd., registered trademark name ``HIZEX''
2200J''} and a sheet of high-density polyethylene with a viscosity average molecular weight of 63,000 {manufactured by Mitsui Petrochemical Industries, Ltd., registered trademark name ``HIZEX 5000B''} was pultruded. The thickness of the material sheet is 1
mm, width is 20mm for 2200J and 30mm for 5000B
It is. The material sheet was pulled through rollers heated to 75°C, 100°C, or 120°C. The ratio of the roller spacing (tr) to the material sheet thickness (to) (tr/
to) and pulling stress (pulling tension/material sheet cross-sectional area),
The relationship between the drawing ratio and the ratio of the thickness (t) of the drawn sheet to the thickness of the material sheet (t/to) is shown as a graph in FIG. In the figure, 〇 is 2200J and the drawing speed is 50
mm/min, □ is 5000B and drawing speed is 50mm/min, ▽ is
These are the measured values at a drawing speed of 10 mm/min at 5000B. As is clear from the figure, in the case of 2200J, t/to
≪tr/to, the thickness of the drawn sheet is thinner than the roll interval, and a high drawing ratio of up to about 25 times can be obtained. On the other hand, in the case of 5000B, it is t/totr/to,
The thickness of the drawn sheet and the roll spacing are approximately equal, and a maximum drawing ratio of about 14 times can be achieved. In the case of 2200J, considerable deformation occurs in the post-stretching section, but in the case of 5000B, the deformation region is limited between the rolls. The relationship between the mechanical properties of the drawn sheet and the stretching ratio is shown in FIG. In the diagram, 〇 is 2200J and the roller temperature
100℃, △ is 2200J, roller temperature is 75℃,
2000J material sheet, □ is 5000B and roller temperature
100℃ is the measurement result for a 5000B material sheet. Further, in the figure, black symbols indicate yield strength and yield elongation, and white symbols indicate tensile strength, elongation at break, and elastic modulus. Material sheets and sheets drawn with a small stretching ratio (less than 5 for 5000B, less than 9 times for 2200J) show a yield point in the stress-strain curve in a tensile test, but sheets drawn to a higher drawing ratio show a yield point. It broke without yielding in the tensile test. As the stretching ratio increases, the elongation at break decreases;
Tensile strength, yield strength and elastic modulus increase. In the case of 2200J, a sheet was obtained that exhibited a tensile strength of 0.6-0.7 GPa and an elastic modulus of about 40 GPa at roller temperatures of 75°C and 100°C. Furthermore, in the case of 5000B, the tensile strength and elastic modulus reached 0.43 GPa and 14 GPa, respectively, at a roller temperature of 100°C. Example 2 Polypropylene with a viscosity average molecular weight of 2.17×10 5 {manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd., trade name Noblen FL-100}
A sheet with a thickness of 1 mm was cut into 30 mm width sheets, and pultrusion molding was performed at roller temperatures of 110°C and 135°C. Ratio between roller spacing and material sheet thickness (tr/to)
The relationship between
Shown in the figure. In the figure, ○ is the measurement result at a roller temperature of 135°C and a drawing speed of 50 mm/min, □ is a roller temperature of 135°C and a drawing speed of 500 mm/min, and △ is a measurement result at a roller temperature of 110°C and a drawing speed of 50 mm/min. As is clear from the figure, when the roller spacing is the same, the higher the roller temperature and the faster the drawing speed, the higher the stretching ratio, that is, the more deformation occurs in the post-stretching region. Further, the lower the roller temperature and the larger the deformation ratio, the greater the pull-out stress becomes. FIG. 7 shows the relationship between the mechanical properties of a drawn polypropylene sheet and the stretching ratio. In the figure, ○ indicates a roller temperature of 135°C, △ indicates a roller temperature of 110°C, and values measured for the material sheet. Black symbols represent yield elongation and yield strength, and white symbols represent elongation at break, tensile strength, and elastic modulus. A sheet drawn at a stretching ratio of 5 times or more breaks without yielding in a tensile test. However, low draw ratio (8
2 times or less), there is a tendency that the lower the roller temperature, the higher the tensile strength and elastic modulus.
The maximum stretching ratio obtained at each temperature was greater when the roller temperature was higher, and at a roller temperature of 135°C, a drawn sheet with an elastic modulus of 11 GPa was obtained. Example 3 A sheet of polyoxymethylene (a copolymer with a melt index of 2.5, manufactured by Polyplastics Co., Ltd., registered trademark name "Dyuracon M-25") with a thickness of 1 mm and a width of 15 mm was heated at a roller temperature of 140°C. Then, pultrusion molding was performed. The ratio between the roller spacing and the thickness of the material sheet (tr/to), the drawing stress, the stretching ratio, and the ratio between the thickness of the drawing sheet and the thickness of the material sheet (t/to)
to) is shown in Figure 8 with symbols 〇 and ●. 〇 and ● are drawing speeds of 500 mm/min and 10 mm/min, respectively.
Measured in minutes. It is possible to draw the sheet to a drawing ratio of up to 13.5 times, and at a drawing ratio of 5 times or more, the ratio is t/totr/to, and the roller interval and sheet thickness are approximately equal. The relationship between the stretching ratio and the mechanical properties of the polyoxymethylene drawn sheet is shown by the symbol ○ in FIG. Further, the symbol ● in the figure represents the yield elongation and yield strength of the polyoxymethylene material sheet. In a tensile test, the material sheet shows a yield point, but the drawn sheet breaks without yielding. A drawn sheet with a tensile strength of 1 GPa and an elastic modulus of 11 GPa was obtained. Example 4 Nylon-6 {manufactured by Toray Industries, Inc.} thickness 1 mm, width 30 mm
The sheet was pultruded at a roller temperature of 150°C. The relationship between the ratio of the roller interval to the material sheet thickness (tr/to), the drawing stress, the stretching ratio, and the ratio of the drawing sheet thickness to the material sheet thickness (t/to) is shown by △ in Figure 8. Ta. When tr/to≦0.3, t/to>tr/to,
Spring back occurs, and the maximum draw ratio that can be obtained is about 4.5 times. Compared to other crystalline polymers, it has higher pullout stress and deformation resistance. The relationship between the stretching ratio and mechanical properties of a drawn sheet of nylon-6 is shown by △ in FIG. Although the maximum draw ratio obtained was small at 4.5 times, the tensile strength was relatively high, and a drawn sheet with a maximum tensile strength of 0.5 GPa was obtained.
第1図は10MPaの一定荷重を加えて1℃/分
の速度で昇温した時のひずみ−温度曲線と変形開
始温度の求め方、第2図は主な結晶性高分子の示
差走査熱量測定融解曲線とその立ち上り温度の求
め方、第3図は本発明方法の実施態様の1例を示
す断面図、第4図、第6図および第8図は、それ
ぞれ、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリ
オキシメチレンとナイロン−6についてのローラ
ーの間隔と引抜応力、延伸比および引抜シートの
厚さとの関係を示すグラフであり、第5図、第7
図および第9図は、それぞれ、ポリエチレン、ポ
リプロピレンおよびナイロン−6とポリオキシメ
チレンについての延伸比と力学的性質との関係を
示す。
Figure 1 shows the strain-temperature curve and how to determine the deformation onset temperature when a constant load of 10 MPa is applied and the temperature is raised at a rate of 1°C/min. Figure 2 shows differential scanning calorimetry of major crystalline polymers. How to determine the melting curve and its rise temperature; Figure 3 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the method of the present invention; Figures 4, 6, and 8 are for polyethylene, polypropylene, and polyoxymethylene, respectively. 5 and 7 are graphs showing the relationship between roller spacing, drawing stress, stretching ratio, and drawing sheet thickness for nylon-6 and nylon-6.
Figures 9 and 9 show the relationship between stretch ratio and mechanical properties for polyethylene, polypropylene, nylon-6 and polyoxymethylene, respectively.
Claims (1)
10MPaの荷重を負荷し、1℃/分の速度で昇温
したときの変形開始温度以上で、かつ示差走査熱
量測定融解曲線の立ち上り点を超えない温度に加
熱された一対の自由回転ローラーを通して、少な
くとも2.5倍の延伸比で引き抜くことを特徴とす
る結晶性高分子シートの製造方法。1. Put the crystalline polymer raw sheet into the sheet.
Through a pair of freely rotating rollers heated to a temperature above the deformation onset temperature when a load of 10 MPa is applied and the temperature is increased at a rate of 1 ° C / min, but not exceeding the rising point of the differential scanning calorimetry melting curve, A method for producing a crystalline polymer sheet, comprising drawing at a drawing ratio of at least 2.5 times.
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| JP12392583A JPS6015120A (en) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | Manufacture of crystalline polymeric sheet |
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| JPS6015120A JPS6015120A (en) | 1985-01-25 |
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1983
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