JP2001019785A - 超高分子量ポリエチレン多孔性シートおよびその製造方法 - Google Patents

超高分子量ポリエチレン多孔性シートおよびその製造方法

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JP2001019785A
JP2001019785A JP11197569A JP19756999A JP2001019785A JP 2001019785 A JP2001019785 A JP 2001019785A JP 11197569 A JP11197569 A JP 11197569A JP 19756999 A JP19756999 A JP 19756999A JP 2001019785 A JP2001019785 A JP 2001019785A
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Japan
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sheet
molecular weight
porous sheet
weight polyethylene
uhpe
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JP11197569A
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Takashi Wano
隆司 和野
Junichi Moriyama
順一 森山
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通気性、クッション性および引張強度に優れ
た超高分子量ポリエチレン多孔性シートを提供する。 【解決手段】 超高分子量ポリエチレン粉末を、その融
点以上に加熱された水蒸気で加熱焼結し、得られた焼結
体をシート状に切削旋盤で切削し、このシート状成形物
を、温度90〜200℃の条件で、そのシート長手方向
に、1〜500%の延伸率で延伸して超高分子量ポリエ
チレン多孔性シートを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高分子量ポリエ
チレン(UHPE)多孔性シートおよびその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】UHPEは、耐溶剤性および耐摩耗性に
優れ、また低摩擦係数であるという特性も有する。この
ため、UHPEは、シート状や筒状などの様々な形態に
加工されて、その特性に応じた各種分野で使用されてい
る。例えば、UHPE多孔性シートは、滑りシート、各
種フィルター、電子部品吸着固定シートなどに活用され
ている。前記UHPE多孔性シートとしては、例えば、
特公平7−55541号公報、特開平2−94356号
公報または特開平4−212264号公報に記載のもの
がある。
【0003】前記電子部品吸着固定シートに対しては、
固定する電子部品の吸引若しくは排気において、タクト
タイムの短縮が要求される。このため、この用途にUH
PE多孔性シートを使用する場合は、通気性が、10c
3/cm2/sec以上であることが、通常、要求され
る。
【0004】また、UHPE多孔性シートを、電子部品
吸着固定シートとして使用する場合、そのクッション性
も重要である。クッション性が悪いと、電子部品を吸着
固定する際に、ダメージを与えるおそれがある。例え
ば、セラミックコンデンサー用グリーンシートの吸着時
に、クッション性が悪い電子部品吸着固定シートを使用
すると、前記グリーンシート表面に傷がついたり、凹凸
が生じるなどの問題が発生するおそれがある。クッショ
ン性を向上させるためには、UHPE多孔性シートの気
孔率を向上させるか、若しくは形成材料として低圧縮弾
性率のものを使用することが考えられるが、これらの方
法によるUHPE多孔性シートは、耐久性に問題が生
じ、実用的でなくなる。この耐久性の問題を解決する手
段として、UHPE多孔性シートの厚みを0.05mm
以上にすればよいが、この厚みであると、通気性が低く
なる。
【0005】UHPE多孔性シートは、その用途に応
じ、様々な大きさにカットして使用されるが、そのシー
ト長手方向の強度が低いと、カット時の寸法安定性に欠
けたり、また高速かつ高テンションでのカット作業がで
きないという問題が生じる。したがって、UHPE多孔
性シートには、引張強度が50kg/cm2以上である
ことが、通常、要求される。
【0006】しかしながら、従来のUHPE多孔性シー
トにおいて、前記要件を全て満たすものはなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、通気性、クッション性および引張強度に優れたUH
PE多孔性シートを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のUHPE多孔性シートは、厚みが0.05
〜5mmの範囲であり、気孔率が30〜80体積%の範
囲であり、通気性が10〜400cm3/cm2/sec
の範囲であり、少なくとも一方向の引張強度が50kg
/cm2以上であるという構成を有する。
【0009】本発明のUHPE多孔性シートは、前記所
定の物性値を有することにより、通気性、クッション性
および引張強度に優れる。
【0010】本発明のUHPE多孔性シートにおいて、
厚みは、0.1〜4mmの範囲が好ましく、気孔率は、
40〜70体積%の範囲が好ましく、通気性は、10〜
200cm3/cm2/secの範囲が好ましく、少なく
とも一方向の引張強度は、50〜500kg/cm2
範囲が好ましい。また、本発明のUHPE多孔性シート
において、そのUHPEの粘度平均分子量は、50万〜
1000万の範囲が好ましい。そして、本発明のUHP
E多孔性シートにおいて、平均孔径は、1〜400μm
の範囲が好ましい。
【0011】前記気孔率(体積%)は、UHPE多孔性
シートの片面の面積S、厚みdおよび重量mと、その形
成材料UHPEの比重rとから、下記の式(数1)によ
り求めることができる。例えば、UHPE多孔性シート
から直径45mmの円形状のサンプルを切り出し、この
厚みをマイクロメータで測定し、かつその重量も測定
し、下記の式(数1)から気孔率を求める。
【0012】
【数1】気孔率(体積%)=[1−(m/(S×d×
r))]×100
【0013】前記通気性は、フラジール試験機を用い、
JIS L 1096A法により測定する。
【0014】前記UHPE多孔性シートの引張強度は、
UHPE多孔性シートから、所定幅のサンプルを切り出
し、雰囲気温度25±5℃、相対湿度(RH)65±2
0%、引張速度50mm/minの条件の下で、引張っ
て破断したときの強度を測定する。
【0015】つぎに、本発明のUHPE多孔性シートの
製造方法は、超高分子量ポリエチレン粉末を、その融点
以上に加熱された水蒸気で加熱焼結し、得られた多孔質
の焼結体をシート状に成形し、このシート状成形物を延
伸するという方法である。
【0016】この製造方法により、通気性、クッション
性および引張強度に優れるUHPE多孔性シートを作製
できる。なお、本発明の製造方法においても、UHPE
の粘度平均分子量は、50万〜1000万の範囲が好ま
しい。
【0017】本発明の製造方法において、前記シート状
成形物を、90〜200℃の温度範囲で1〜500%の
延伸率で延伸することが好ましい。この製造方法によ
り、前記所定の物性を有する本発明のUHPE多孔性シ
ートが製造できる。なお、延伸率は、延伸前の面積と延
伸後の面積との比から規定される。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明のUHPE多孔性シート
は、例えば、以下のようにして作製できる。
【0019】まず、UHPE粉末を保形具に充填する。
前記UHPE粉末の平均粒径は、10〜200μmの範
囲が好ましく、特に好ましくは、20〜180μmの範
囲である。前記保形具は、加熱作業時にUHPE粉末が
散乱するのを防止するとともに、溶融したUHPEを所
定形状に維持するものである。前記保形具としては、例
えば、従来から使用されている金型を転用してもよく、
また金属板を円筒状や箱状に加工したものを使用しても
よい。また、前記UHPEをその融点以上に加熱された
水蒸気で加熱焼結する場合、前記保形具は、少なくとも
1つの孔を有することが好ましい。そして、前記保形具
に充填したUHPE粉末を、その融点以上に加熱した水
蒸気で加熱焼結した後、冷却する。この加熱焼結は、前
記保形具を耐圧容器に入れ、この容器内の空気を排気し
た後、加圧加熱された水蒸気を導入する方法等で実施で
きる。導入される水蒸気は、通常、加圧されているた
め、保形具に充填されたUHPE粉末間に容易に侵入し
て速やかに熱を伝達し、UHPEを溶融焼結する。前記
水蒸気の温度は、通常、90〜200℃の範囲である。
この焼結により得られた多孔質成形体を、切削旋盤など
でシート状に切削すれば、シート状成形物が得られる。
なお、このシート状成形物の厚みは、0.05mmを超
えている必要がある。これは、延伸によりUHPE多孔
性シートの厚みが、前記シート状成形物厚み未満となる
からである。
【0020】つぎに、このシート状成形物を延伸するこ
とにより、目的とするUHPE多孔性シートが得られ
る。延伸時の温度は、通常、90〜200℃の範囲であ
るが、好ましくは80〜100℃の範囲で予備加熱した
後、90℃〜200℃の範囲で延伸することであり、さ
らに好ましくは、前記予備加熱後、100〜180℃の
範囲で延伸することであり、最適には、前記予備加熱
後、110〜160℃の範囲で延伸することである。前
記延伸温度には、UHPEの融点以上の範囲が含まれて
いるが、本発明において問題はない。通常、ポリオレフ
ィン多孔性体を、その融点以上の温度で延伸すると、孔
が閉塞するが、UHPEは溶融粘度が高いため、孔の閉
塞がないからである。延伸方法は、特に制限されず、例
えば、ロール延伸もしくはゾーン延伸等が適用でき、一
軸延伸でも二軸延伸でもよいが、好ましくはシート長手
方向に延伸することである。なお、90℃未満で延伸す
ると、延伸時にシート切断が生じるおそれがあり、また
200℃を超えたロール延伸では、得られるシートの表
面が潰れるおそれがある。また、延伸率は、延伸後のシ
ート面積をA、延伸前のシート面積をBとし、下記式に
より算出される値である。前記延伸率は、例えば、1〜
500%の範囲であり、好ましくは1〜300%の範囲
である。
【0021】 延伸率(%)=[(A−B)/B]×100
【0022】また、この延伸により、UHPE多孔性シ
ートに応力が残留しているため、これを緩和する目的
で、ヒートセット処理することが好ましい。このヒート
セット処理は、UHPE多孔性シートの寸法を規制し、
延伸時の温度±約10℃の温度範囲で熱処理する方法で
ある。このヒートセットにより、UHPE多孔性シート
の寸法安定性が優れるようになる。
【0023】
【実施例】つぎに、本発明の実施例について比較例と併
せて説明する。なお、実施例等における諸物性は、前述
の方法により測定した。
【0024】(実施例1)UHPE粉末(粘度平均分子
量450万、真比重0.935、平均粒径150μm、
結晶融点範囲130〜140℃)20kgを、多数の孔
が穿孔された円筒状金型(内径500mm、高さ100
0mm)に充填し、これを耐圧容器に入れた。そして、
この容器内の圧力を−0.9〜−1.0Mpaに減圧し
た後、水蒸気(160℃、6気圧)を導入し、12時間
加熱焼結し、その後、25℃の室温に放置して冷却し
た。得られた焼結体を、切削旋盤により、厚み200μ
mで切削してシート状成形物を得た。このシート状成形
物において、気孔率は30体積%、通気性は4cm3
cm2/sec、シート長手方向引張強度は90kg/
cm2であった。つぎに、このシート状成形物を、10
0℃で5秒間予備加熱したのち、128℃のロールを用
いて、長手方向に40%の延伸率で延伸し、UHPE多
孔性シートを得た。このUHPE多孔性シートにおい
て、厚みは195μmであり、気孔率は43体積%であ
り、通気性は29cm3/cm2/secであり、シート
長手方向引張強度は110kg/cm2であった。そし
て、このUHPE多孔性シートに対し、寸法を固定した
状態で130℃3秒間のヒートセットを行った。
【0025】得られたUHPE多孔性シートについて、
以下に示すようにして、タクトタイムの測定、クッショ
ン性およびカットの容易性の評価を行なった。これらの
結果を下記表1に示す。
【0026】(タクトタイムの測定)流量10リットル
/分で、厚み50μmのグリーンシートを吸引し、UH
PE多孔性シートに吸着させるのに要した時間(秒)を
測定した。
【0027】(クッション性の評価)前記タクトタイム
の測定により吸着させたグリーンシートにおいて、その
表面に、凹凸が生じなかった場合は○、凹凸が生じた場
合は×と評価した。
【0028】(カットの容易性の評価)UHPE多孔性
シートを10m/分の速度で繰り出し、プレス機により
カットできるものを○、できないものを×と評価した。
【0029】(実施例2)実施例1と同じ方法で得た厚
み100μmのシート状成形物を、132℃のロールを
用いて長手方向に100%延伸し、UHPE多孔性シー
トを得た。このUHPE多孔性シートにおいて、厚みは
80μmであり、通気性は90cm3/cm2/secで
あり、気孔率は47体積%であり、シート長手方向引張
強度は175kg/cm2であった。このUHPE多孔
性シートについて、実施例1と同様にして、各種特性を
調べた結果を下記表1に示す。
【0030】(実施例3)実施例1と同じ方法で得た厚
み500μmのシート状成形物を、140℃のロールを
用いて長手方向に100%延伸し、UHPE多孔性シー
トを得た。このUHPE多孔性シートにおいて、厚みは
490μmであり、通気性は15cm3/cm2/sec
であり、気孔率は55体積%であり、シート長手方向引
張強度は96kg/cm2であった。このUHPE多孔
性シートについて、実施例1と同様にして、各種特性を
調べた結果を下記表1に示す。
【0031】(比較例1)実施例1と同じシート状成形
物を作成した。このシート状成形物は、通気性が4cm
3/cm2/secであった。このシート状成形物につい
て、実施例1と同様にして、各種特性を調べた結果を下
記表1に示す。
【0032】(比較例2)実施例1と同じUHPE焼結
体を作製し、これを厚み240μm切削して、シート状
成形物を得た(未延伸)。このシート状成形物におい
て、通気性は2cm 3/cm2/secであり、気孔率は
30体積%であり、シート長手方向引張強度は100k
g/cm2であった。このシート状成形物について、実
施例1と同様にして、各種特性を調べた結果を下記表1
に示す。
【0033】
【表1】 タクトタイム クッション性 カットの容易性 (秒) 実施例1 1/3 ○ ○ 実施例2 1/4 ○ ○ 実施例3 1/2 ○ ○ 比較例1 1 × ○ 比較例2 2 × ○
【0034】各実施例におけるUHPE多孔性シート
は、それぞれ前記表1に示すように、比較例1および比
較例2のシート状成形物に比べ、グリーンシートの吸着
固定におけるタクトタイムを十分に短縮できた。また、
クッション性およびカット加工時における寸法安定性に
優れ、カット加工を高速かつ高テンションで行うことが
できた。これに対し、比較例1および比較例2のシート
状成形物は、通気性が十分でないため、前記表1に示す
ように、タクトタイムが長く、またクッション性も悪か
った。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明のUHPE多孔性
シートは、厚みが0.05〜5mmであり、気孔率が3
0〜80体積%であり、通気性が10〜400cm3
cm2/secであり、少なくとも一方向の引張強度が
50kg/cm2以上であるという物性を有する。この
ため、本発明のUHPE多孔性シートは、電子部品の吸
着固定におけるタクトタイムを十分に短縮でき、またク
ッション性およびカット加工時における寸法安定性に優
れ、カット加工を高速かつ高テンションで行うことがで
きる。したがって、本発明のUHPE多孔性シートは、
電子部品吸着固定シートとして好ましく用いられる他、
例えば、各種フィルター、滑りシートとしても好ましく
用いることができる。
フロントページの続き Fターム(参考) 4F074 AA17 AB01 CA01 CA52 CC02Y CC02Z CC04Y CC04Z CC12Y CC32Y CC32Z DA02 DA08 DA10 DA23 DA34 DA43 DA59

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 厚みが0.05〜5mmの範囲であり、
    気孔率が30〜80体積%であり、通気性が10〜40
    0cm3/cm2/secの範囲であり、少なくとも一方
    向の引張強度が50kg/cm2以上である超高分子量
    ポリエチレン多孔性シート。
  2. 【請求項2】 超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子
    量が、50万〜1000万の範囲である請求項1記載の
    超高分子量ポリエチレン多孔性シート。
  3. 【請求項3】 超高分子量ポリエチレン粉末を、その融
    点以上に加熱された水蒸気で加熱焼結し、得られた多孔
    質の焼結体をシート状に成形し、このシート状成形物を
    延伸する超高分子量ポリエチレン多孔性シートの製造方
    法。
  4. 【請求項4】 シート状成形物を、90〜200℃の温
    度範囲で、1〜500%の延伸率で延伸する請求項3記
    載の超高分子量ポリエチレン多孔性シートの製造方法。
  5. 【請求項5】 超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子
    量が、50万〜1000万である請求項3または4記載
    の超高分子量ポリエチレン多孔性シートの製造方法。
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