JP2005224969A - ゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造方法が簡単で１０ｍｍ以上の厚みの成形物にも適用することができ、剥離強度および耐薬品性が改善された、異なる部材に接着して使用される超高分子量ポリエチレン成形物を提供する。
【解決手段】 ゴムシート付き超高分子量ポリエチレン板１は、一面にゴムシート２を備え、分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレンによって形成される超高分子量ポリエチレン板３であって、ゴムシート２を備える側の超高分子量ポリエチレン板３の一部が多数の不定形の突起物としてゴムシート２の厚み方向に部分的にゴムシート２の中に入り込むことによってゴムシート２と超高分子量ポリエチレン板３が相互に固着されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物およびその製造方法に関する。

超高分子量ポリエチレンは直鎖型高重合のオレフイン系プラスチックの一種で、粘度法による測定で分子量１００万以上を有する。超高分子量ポリエチレンは、その分子量が極めて大きいことにより一般ポリエチレンよりはるかに耐衝撃強度が大きく、エネルギー吸収能力や高温での引張り強さ、耐薬品性、耐腐食性、物理的、機械的特性が著しく優れているため、板、ブロック、フイルム、丸棒、角棒、異型品、成形品等として、各種産業機械や車両の部品やスポーツ、レジャー施設の各種部材等多岐にわたる分野において広く使用されている。

なお、本明細書においては、超高分子量ポリエチレンからなる板、ブロック、フイルム、丸棒、角棒、異型品、成形品等をひっくるめて「超高分子量ポリエチレン成形物」という。

超高分子量ポリエチレン成形物は金属製機械部品など異なる材質の部材の機械的特性を補うためにこのような部材に固定されて使用される場合がある。一例として、図６の斜視図に示すように、超高分子量ポリエチレンシートａは鉱山機械のスラッジ移送用スクリューフイーダーｂのライニングとして使用されることがある。図６の例において、超高分子量ポリエチレンシートａはボルトｄによりスクリューフイーダーｂの金属製スクリュー羽根ｃに固定されている。超高分子量ポリエチレンは耐摩耗性に富む上に平滑性が著しく優れておりスラッジが金属製スクリュー羽根ｃに比べて付着し難いので、超高分子量ポリエチレンシートａを金属製スクリュー羽根ｃに固定して使用することにより、スラッジはスクリュー羽根ｃに付着することがなくスムーズに移送される。

図示の例のようにスクリュー羽根ｃのピッチが比較的に大きい場合は超高分子量ポリエチレンシートａをスクリュー羽根ｃにボルト止めすることができるが、スクリュー羽根ｃのピッチが小さくなるとボルト止め作業が困難または不可能となる。この場合は、超高分子量ポリエチレンシートａをスクリュー羽根ｃに接着することにより固定することができる。しかし超高分子量ポリエチレンシートａをスクリュー羽根ｃに直接接着しようとしても、超高分子量ポリエチレンは極めて高い平滑性を有するため接着剤が超高分子量ポリエチレンシートａに付着しない。そこで従来ゴム付きシートと呼ばれる超高分子量ポリエチレンシートが市販されている。

このゴム付きシートは、超高分子量ポリエチレンシートの表面を焼いてケバを除去する表面あらしを行った後表面に接着剤を塗布し、一方金型によりゴム板を作り、別の金型内で超高分子量ポリエチレンシートの上にゴム板を載せて加熱し、ゴム板と超高分子量ポリエチレンシートを溶融状態で超高分子量ポリエチレンシートにゴム板をラミネートすることにより製造する。このゴム付きシートのゴム板の表面に接着剤を塗布し他の部材の表面に接着して使用する。

しかしながら、このゴム付きシートは製造に多数の工程を必要としてコスト高となる上に、超高分子量ポリエチレンシートの厚みが１〜１０ｍｍ程度の比較的肉薄のものしか製造できない。これはゴムの溶融温度、耐熱時間と超高分子量ポリエチレンの溶融温度、耐熱時間が異なるので、超高分子量ポリエチレンシートの厚みが１０ｍｍより大きくなると、ゴムの溶融のための限界最高温度、加熱時間において超高分子量ポリエチレンシート全体に充分に熱が伝達されず、超高分子量ポリエチレンシートの溶融にむらが生じる結果ラミネート不良を生じるからである。

また、このゴム付きシートは、ゴムシートが超高分子ポリエチレンシートに接着剤で接着されているので、ゴム板の剥離強度が比較的に弱いという弱点を有する。

本発明は、異なる部材に接着して使用される超高分子量ポリエチレン成形物における上記問題点にかんがみなされたものであって、簡単な製造方法で製造することによって製造コストを低減することができ、１０ｍｍ以上の厚みの成形物にも適用することができ、剥離強度が改善されたゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物を提供しようとするものである。なお、本出願人は、先に、上記従来の問題を解決する一方法として、特願２００１−２１２０２８号（特開２００３−０２５５２３号公報）をもって、ゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物の代替物として不織布付き超高分子量ポリエチレン成形物にかかる提案を行ったが、本発明は、ゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物そのものの改良に係るものである。

上記本発明の目的を達成するゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物は、一面にゴムシートを備え、分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレンによって形成される超高分子量ポリエチレン成形物であって、該ゴムシートを備える側の超高分子量ポリエチレン成形物の一部が多数の不定形の突起物としてゴムシートの厚み方向に部分的にゴムシートの中に入り込むことによってゴムシートと超高分子量ポリエチレン成形物が相互に固着されていることを特徴とする。

また、本発明にかかるゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物の製造方法は次ぎの工程を備える。

（イ）超高分子量ポリエチレン成形物を原料粉末から圧縮成形する成形金型の下型に未加硫ゴムシートを敷く工程
（ロ）該未加硫ゴムシートを敷いた下型内に分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレン原料の粉末を所定の厚さに充填する工程
（ハ）成形金型を閉じて所定の温度および圧力で加熱加圧することにより、溶融した超高分子量ポリエチレンを未加硫ゴムシートの厚み方向に部分的に未加硫ゴムシートの中に入り込ませる工程
（ニ）成形金型の温度が常温まで降下した後ゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物を成形金型から取出す工程。

本発明にかかるゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物によれば、ゴムシートを備える側の超高分子量ポリエチレン成形物の一部が多数の不定形の突起物としてゴムシートの厚み方向に部分的にゴムシートの中に入り込むことによってゴムシートと超高分子量ポリエチレン成形物が相互に固着されている構成により、剥離強度が接着剤により接着させた従来のゴム付きシートに比べて著しく増加し、強い衝撃を受ける場所にも使用することができる。

使用に際しては，ゴムシートの表面に接着剤を塗布し、固定する相手の部材にゴムシートが面するようにしてゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物を相手の部材に接着固定する。

また、本発明にかかるゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物の製造方法によれば、超高分子量ポリエチレン成形物を原料粉末から圧縮成形する通常の成形金型内において全工程が行われ、従来のゴム付きシート製造の際に必要な表面荒し作業、ゴム板を別の金型で製造する工程、表面あらしをした超高分子量ポリエチレン成形物の表面に接着剤を塗布する工程が不要であるので、製造工程が短縮され、接着剤も省略でき、製造コストを大幅に節約することができる。

また、加熱加圧工程において、加熱温度は超高分子量ポリエチレン成形物の溶融温度に合わせて設定すればよく、未加硫ゴムシートおよび超高分子量ポリエチレン成形物の厚みがそれぞれ１０ｍｍ以下の材料に限定されることもなく、未加硫ゴムシートおよび超高分子量ポリエチレン成形物の厚みがそれぞれ１０ｍｍを超える広範囲の厚みのゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物を製造することができる。

以下添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明にかかるゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物の１実施形態を示す斜視図である。本実施形態においては、超高分子量ポリエチレン成形物は超高分子量ポリエチレンからなる板である。

ゴムシート付き超高分子量ポリエチレン板１は、一面にゴムシート２を備え、粘度法による測定で分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレンによって形成される超高分子量ポリエチレン板３であって、ゴムシート２を備える側の超高分子量ポリエチレン板３の一部が多数の不定形の微小な突起物としてゴムシート２の厚み方向に部分的にゴムシート２の中に入り込むことによってゴムシート２と超高分子量ポリエチレン板３が相互に固着されている。

以下このゴムシート付き超高分子量ポリエチレン板１の製造方法について説明する。
まず図２の断面図に示すように、下型４ａおよび上型４ｂを備える平押し型の成形金型４の下型４ａに所定の寸法の未加硫ゴムシート２を全面に敷く。使用される未加硫ゴムの種類としては、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＮ）、シリコンゴム（Ｑ（Ｓｉ））、フッソゴム（ＦＰＭ、ＦＫＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等が好適である。

次ぎに、図３に示すように、下型４ａに敷かれた未加硫ゴムシート２の上に超高分子量ポリエチレンの粉末５を所定の厚さに充填する。

次ぎに、図４に示すように、成形金型４を閉じ、図５の部分断面図に示すように、成形金型４を圧縮成形機６に装着し、圧縮成形を行う。圧縮成形においては、常温において圧縮成形機６のプレス台６ａを上昇させ所定の圧力で加圧することにより予備成形を行った後、所定圧力で加圧しながら所定の温度で加熱して成形金型４内の超高分子量ポリエチレン粉末５を溶融し、溶融された未加硫ゴムシート２中に含浸させ、所定時間経過後加圧状態で強制冷却して常温まで冷却する。この加熱加圧工程により未加硫ゴムは加硫されて、超高分子量ポリエチレン成形物の一部が多数の不定形の突起物としてゴムシートの厚み方向に部分的にゴムシートの中に入り込んだ状態のゴムシート２として成形される。

成形条件としては、押圧加重は７０ｋｇｆ/ｃｍ²以上１００ｋｇｆ/ｃｍ²以下、加熱温度１７０℃以上２００℃以下、加熱加圧時間２〜１６時間、冷却時間３〜１６時間とすることが好ましい。圧縮成形の際加熱温度が低いと樹脂が完全に溶融しないために可塑しない。したがって、製品として使用する際に剥離を生じないようにするためには、加熱温度および押圧加重を適当に調節して、ゴムシートの表面に溶融した樹脂が含浸することが最適である。

圧縮成形を完了した後成形金型４を圧縮成形機６から外し、成形金型４を開いて成形品を取出す。成形品のバリを除去することにより、表面が超高分子量ポリエチレン板３で裏面（接着面）がゴムシート２のゴムシート付き超高分子量ポリエチレン板１が完成する。

本発明にかかるゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物の１実施形態を示す斜視図である。 未加硫ゴムシートを成形金型に敷いた状態を示す断面図である。 超高分子量ポリエチレン粉末を未加硫ゴムシートの上の成形金型に充填した状態を示す断面図である。 成形金型を閉じた状態を示す断面図である。 成形金型を圧縮成形機に装着した状態を示す部分断面図である。 従来の超高分子量ポリエチレン成形物の使用法の１例を示す斜視図である。

符号の説明

１ ゴムシート付き超高分子量ポリエチレン板
２ ゴムシート
３ 超高分子量ポリエチレン板
４ 成形金型
５ 超高分子量ポリエチレン粉末
６ 圧縮成形機

Claims (2)

1. 一面にゴムシートを備え、分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレンによって形成される超高分子量ポリエチレン成形物であって、該ゴムシートを備える側の超高分子量ポリエチレン成形物の一部が多数の不定形の突起物としてゴムシートの厚み方向に部分的にゴムシートの中に入り込むことによってゴムシートと超高分子量ポリエチレン成形物が相互に固着されていることを特徴とするゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物。
2. 次の工程を備えるゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物の製造方法
   （イ）超高分子量ポリエチレン成形物を原料粉末から圧縮成形する成形金型の下型に未加硫ゴムシートを敷く工程
   （ロ）該未加硫ゴムシートを敷いた下型内に分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチレン原料の粉末を所定の厚さに充填する工程
   （ハ）成形金型を閉じて所定の温度および圧力で加熱加圧することにより、溶融した超高分子量ポリエチレンを未加硫ゴムシートの厚み方向に部分的に未加硫ゴムシートの中に入り込ませる工程
   （ニ）成形金型の温度が常温まで降下した後ゴムシート付き超高分子量ポリエチレン成形物を成形金型から取出す工程。
   
   

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