JP2593684B2 - 超高分子量ポリエチレン系組成物 - Google Patents

超高分子量ポリエチレン系組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は帯電防止機能を有する超高分子量ポリエチレ
ン樹脂に係り、詳しくは摩擦等による帯電が少なく電気
特性が環境に影響されにくく、更に良好な外観を有し、
主として静電気を嫌う摺動部品の用途として好適な帯電
防止機能を有する超高分子量ポリエチレン系組成物に関
する。
(従来技術) 超高分子量ポリエチレンは耐摩耗性、耐衝撃性に優
れ、摩擦係数が小さい等の性質を有しており、ホッパ
ー、シュート等のライニング材や、軸受、ローラー、ガ
イドレール等として使われているが電気抵抗が大きく帯
電しやすい為、埃等の付着を引き起こしていた。
そこで、帯電防止の目的の為に超高分子量ポリエチレ
ンにカーボンブラック、金属粉末等を充填したものや、
通常の練込タイプあるいは表面塗布タイプの帯電防止剤
を使用する方法が提案された。
更に、特公昭60−238365号公報には、合成樹脂に特定
の微粒子ケイ酸またはケイ酸塩、グリセリン及び塩の構
造を有する有機電解質を夫々特定量配合したもので、体
積導電性を有し、しかも着色可能な導電性樹脂組成物が
提案されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、帯電防止の為にカーボンブラック、金属粉末
等を充填したものは、外観が見苦しい上に摩擦相手材を
傷つけたりする等の問題があるために使用範囲が限定さ
れていた。また、帯電防止剤を練り込んだり表面に塗布
したものは、樹脂表面の摩擦、水洗いによって効果が失
われたり、更に使用温度、湿度の影響を受けることによ
り効果の変動が大きい等の問題があった。
また、導電性樹脂組成物はその構成要素であるケイ酸
が極微粒子であり、ケイ酸塩においても含水であるとそ
の結晶水の為に樹脂自体のもつ機械的強度を損なう等の
問題があった。
本発明はこのような諸問題を改善するものであり、摩
擦等による帯電が少なく、この電気特性が摩耗、水洗等
の環境に影響されにくく、外観が美しく、更にラム押出
成形においても機械的強度に優れた超高分子量ポリエチ
レン系樹脂組成物を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) そこで、上記ような問題を解決する為に本発明は、超
高分子量ポリエチレン粉末100重量部に、平均粒子径0.1
〜10.0μmの焼成クレー粉末4〜20重量部と帯電防止剤
1.0〜5.0重量部及びグリセリン0.1〜2.0重量部を配合せ
しめたことを特徴とする。
本発明でいう超高分子量ポリエチレンは市販の粉末状
超高分子量ポリエチレンで平均分子量が粘度法で100万
以上、光散乱法で300万以上のものを総称する。例え
ば、ヘキスト社のホスタレン(Hostalen)GUR、三井石
油化学工業(株)のハイゼックスミリオン(Hi−zex Mi
llion)等である。
また、本発明で使用される焼成クレーとは、平均粒子
径が0.1〜10.0μmの600〜800℃で焼成された結晶水を
もたない珪酸アルミニウムの事であり、そり配合量は4
〜20重量部が適当であるが、より好ましくは5〜10重量
部である。配合量が20重量部を越えると衝撃強さ等の機
械的性質が低下し、また平均粒子径が10.0μmを越える
かもしくは配合量が4重量部未満であると、特に低温度
下及び摩擦水洗後に目的とする帯電防止機能が充分に得
られない。
尚、焼成クレー粉末は炭酸カルシウム、硫酸バリウム
等の無機充填剤と比較して吸油量が約60(JIS−K−501
単位g/100g)と大きいため、(炭酸カルシウムは15〜
30、硫酸バリウムは10〜20)、本発明の組成物に含まれ
る帯電防止剤、グリセリンを表面に比較的強く吸着して
おり、個々の超高分子量ポリエチレン粉体の融着を阻害
することが少ないと考えられ、特にラム押出成形時に
は、無機充填剤に吸着されていない帯電防止剤等が成形
体内部に残存しやすく、成形体の強度が落ちる傾向にあ
るが、焼成クレーはこれを阻止し、ラム押出成形体の強
度を保持していると考えられる。
またここで言う帯電防止剤とは、通常一般にポリオレ
フィン樹脂に練り込んで使われる液状あるいは粉末状の
界面活性剤で、非イオン系として例えばポリオキシエチ
レンのアルキルエーテル、アルキルアミノエーテル、陰
イオン系として例えば高級脂肪酸のアルカリ塩(セッケ
ン)、陽イオン系として例えば第4アンモニウム塩、両
性イオン系としてはアミノ酸等があり、その配合量は超
高分子量ポリエチレン粉末100重量部に対して、1.0〜5.
0重量部、好ましくは1.5〜3.0重量部である。配合量が
5.0重量部を越えると帯電防止剤が樹脂表面へ移行して
ブリード現象を起こし、べとつきの原因となりやすく、
電気特性の向上も小さくなる。一方、1.0重量部未満だ
と充分に電気特性が改善されない。
また、ここで言うグリセリンとは通常市販されている
精製グリセリンであり、その配合量は超高分子量ポリエ
チレン粉末100重量部に対して、0.1〜2.0重量部、好ま
しくは0.2〜1.0重量部である。配合量が2.0重量部を越
えると混合時にブロックを形成し、拡散を阻害する他、
上記と同様にグリセリンが樹脂表面へ移行してブリード
現象を起こし、べとつきの原因となりやすく、電気特性
の向上も小さくなる。一方、0.1重量部未満だと目的と
する帯電防止機能が充分に得られない。
本発明は、上記のように焼成クレーと帯電防止剤及び
グリセリンを併用配合することにより、超高分子量ポリ
エチレン系組成物に帯電防止機能を与え、更にラム押出
においても高い機械的強度を保持するものであるが、こ
の組成物に更に顔料等を加えて外観を改善すること、有
機過酸化物により架橋を行うことによって耐摩耗性を向
上させること、及びその他の充填剤を加えることによっ
て種々の特性を付与することも可能である。
更に、本発明の超高分子量ポリエチレン系樹脂組成物
は通常の超高分子量ポリエチレン粉末の成形法と同様、
ラム押出成形以外に圧縮成形、射出成形等により、板、
棒、パイプ、異形品等に製造される。
以下、本発明を実施例によって詳述するが、本発明が
これのみに限定されるものでないことは言うまでもな
い。
(実施例及び比較例) 超高分子量ポリエチレンの粉末(ヘキスト社製Hostal
en GUR 412)に平均粒子径の異なる粉末状焼成クレー
(竹原化学工業(株)製 グロマックスLL、白石カルシ
ウム(株)製 アイスキャップK等)、炭酸カルシウム
(竹原化学工業(株)製 サンライト#1000等)あるい
は粉末状硫酸バリウム(堺化学(株)製 特殊品等)、
帯電防止剤として液状帯電防止剤(松本油脂製薬(株)
TB−128)、グリセリン(花王(株)製 精製グリセリ
ン)を夫々表1に示す混合割合で加え、これをヘンシェ
ルミキサー中で800rpmにて15分間混合した。次にこの混
合粉末を80g秤取し、板作製用金型(内面125mm×210m
m)に充填してプレスで100kgf/cm2×5分予備圧縮後、
プレス熱盤を230℃に設定し、40kgf/cm2の面圧で45分間
加熱し、更に100kgf/cm2の面圧で30分間冷却して厚さ3m
mの板を成形し、これから横120mm×縦100mmの電気特性
測定用試験片を作製した。また、上記配合粉末を350g秤
取し、3mm板と同じ方法(但し、加熱時間は80分)で厚
さ13mmの板を成形し、これよりアイゾット衝撃試験片を
作製した。
更に、上記配合粉末を次いで内径75mm、長さ2,800mm
のシリンダー[加熱ヒータ(電気容量1kw)5帯付]を
有するラム押出機を用いてシリンダヒータ温度はホッパ
ー側から220、240、240、200、180℃で押出圧力は70〜1
30kg/cm2、押出速度は7.2〜7.5kg/hr、1.7〜1.8m/hrの
押出条件にてラム押出成形して外径約72mmの丸棒を成形
し、これによりアイゾット衝撃試験片を作製した。
電気特性としては、表面抵抗の測定を行った。表面抵
抗は上記試験片を用い、20℃、湿度65%の雰囲気下で横
河ヒューレットパッカード(株)製4329A HIGH RESISTA
NCE METER及び16008A RESISTIVITY CELLを使って測定し
た。アイゾット衝撃強さは、上記13mm厚の板及び外径約
72mmの丸棒から幅12.7mm×厚み12.7mm×長さ63.5mm、ノ
ッチ深さ2.54mmの試験片を削り出し、92.0kgf・cmのハ
ンマーを使ってJIS K7110に従い夫々測定した。
これらの結果を表2に示す。
表1、2からわかるように超高分子量ポリエチレンに
帯電防止剤とグリセリン、また硫酸バリウムか炭酸カル
シウムを配合した組成物(比較例1、2)に比べると、
超高分子量ポリエチレンに帯電防止剤とグリセリンと焼
成クレーを配合した組成物(実施例1、2)はラム押出
による成形においても高い衝撃強度をもった成形体が得
られている。
また、焼成クレーの配合量が20重量部を越える組成物
(比較例3)は耐衝撃性が充分とは言えず、また平均粒
子径が10.0μmを越えるか、配合量が4重量部未満の組
成物(比較例4、5)は電気抵抗値が比較的高い。つま
り焼成クレーの平均粒子径と配合量の規則範囲(平均粒
子径0.1〜10.0μm、配合量4〜20重量部)の妥当性を
示している。従って焼成クレーの組成物(実施例1、
2)はラム押出においても衝撃強度が比較的高く、水洗
等の環境に影響されにくい安定した帯電防止効果を有し
ていることがわかる。
(効果) このように本発明の超高分子量ポリエチレン系組成物
は、超高分子量ポリエチレンに焼成クレーと帯電防止剤
及びグリセリンを前記規則範囲をもって併用配合するこ
とにより、表面抵抗値が小さくて帯電防止機能を備えて
おり、摺動部材として使った時も、摩擦相手材を汚染し
たり傷つけたりすることがなく、しかも摩擦、水洗等に
よって帯電防止機能を失ったり使用温度、湿度の影響を
受けることもない。また外観も白色であり、着色するこ
とも容易である。更に衝撃強さ等の機械的強度はラム押
出成形においても比較的高いことから、静電気を嫌う摺
動部用として良好な組成物を得ることができるという効
果を有する。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08K 5:00 5:053) (56)参考文献 特開 昭63−33403(JP,A) 特開 昭60−106807(JP,A) 特開 平1−193344(JP,A) 特開 昭61−40346(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粘度法で100万以上、光散乱法で300万以上
    の平均分子量を有する超高分子量ポリエチレン粉末100
    重量部に対して、平均粒子径0.1〜10.0μmの焼成クレ
    ー粉末4〜20重量部と帯電防止剤1.0〜5.0重量部および
    グリセリン0.1〜2.0重量部を配合せしめたことを特徴と
    する超高分子量ポリエチレン系組成物。
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