JP4181718B2

JP4181718B2 - 超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム積層体

Info

Publication number: JP4181718B2
Application number: JP2000017010A
Authority: JP
Inventors: 芳夫若山; 哲雄堀内
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2001205735A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
この発明は、自動販売機内部のディストリビュータ、エスカレータの側壁下部、郵便物配送センターの荷物分配設備部材等の摺動部材として使用され、自己摺動性及び耐摩耗性に優れた超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム積層体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥという）、フェノール樹脂、アセタール樹脂等は、環境悪化の原因となるオイルを必要としない自己摺動性材料として各種分野で使用されている。たとえば、ＰＴＦＥ粉末を分散した塗料をポストコートしたステンレス鋼板がエスカレータの側壁下部に、ＰＴＦＥ削出しシートを粘着剤で張り付けた鋼板が郵便物配送センターの荷物分配シュータに使用されている。さらに、ＰＴＦＥをも上回る自己摺動性をもつ材料として、超高分子量ポリエチレン樹脂が知られている。超高分子量ポリエチレン樹脂とは、通常分子量が数百万で１００℃以上の融点をもつポリエチレンをさすが、超高分子量ポリエチレン樹脂は、通常の押出し成形や射出成形によって成膜することが難しく、ＰＴＦＥと同様に圧縮成形材を切り出す方法、極限粘度が超高分子量ポリエチレン樹脂よりも低いポリエチレン樹脂を超高分子量ポリエチレン樹脂に配合したオレフィン樹脂組成物を押出し成形する方法（特開平１−２７２６４６号公報）等によってフィルム化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、超高分子量ポリエチレン樹脂は、フッ素樹脂と同様に難接着性プラスチックであるポリオレフィン樹脂であることから、フィルムの接着に有効な手段が開発されていない。たとえば、特開昭６２−４５６３４号公報では、超高分子量ポリエチレン成形体の表面に不飽和エポキシド化合物を塗布した後、プラズマ放電処理によって接着性を改善している。しかし、プラズマ放電処理は、減圧下で操作される専用の設備を必要とし、工程数も複雑になるため、コストや生産性の面から実用的な改質方法とはいえない。
【０００４】
また、特開昭６１−２６６３２号公報は、有機過酸化物を配合した未加硫ゴムを超高分子量ポリエチレンと金属との間に配置し、超高分子量ポリエチレンの軟化点以上に加熱して加硫接着することを提案している。しかし、加硫接着条件として３０分間程度の接着時間が必要であるため、一般的な連続式樹脂フィルムラミネート鋼板製造設備に適用できない。
【０００５】
さらに、特開平１１−１５７００５号公報には、超高分子量ポリエチレンフィルム表面をコロナ放電処理することで濡れ性を良くし、ウレタン系接着剤でラミネートすることが開示されている。しかし、超高分子量ポリエチレンフィルム表面を必ずコロナ処理する必要があるなど、生産上、煩雑であるなどの問題がある。
【０００６】
また、これらの積層体においては、その最終用途に応じて所望の形状に冷間加工したり、曲げ、打ち抜き加工を施すことがなされている。このような金属積層体の２次加工においては、たとえ２次加工前の層間の密着強度が良好であっても冷間加工のために金属の展延性に接着層が追随できず、層間剥離や破断が起こりやすいという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、簡単な工程で効率よく製造可能で、得られた積層体の超高分子量ポリエチレン樹脂フィルムの接着強度を大きくし、加工密着性を良好にすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、超高分子量ポリエチレン樹脂フィルムを、エチレン−メタアクリル酸共重合体をＮａ、Ｚｎ、Ｍｇのいずれかでイオン化したアイオノマー樹脂あるいはエチレン−酢酸ビニル共重合体からなり常温での動的弾性率が２．０×１０⁸〜２．０×１０⁹Ｐａの範囲内である樹脂層を接着層として、金属材料に接着被覆することにより、金属材料との接着強度が高まりかつ加工密着性も良好となることを見出したのである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように、積層体１は、例えば金属板のような金属材料２に、ポリエチレン系樹脂層３を介して超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム４を積層したものである。
【００１０】
上記金属材料２としては、鋼板にあらニッケル、すず、亜鉛、銅などの金属を単層メッキした単層メッキ鋼板、これらの金属の２種以上を複合メッキしてなる複層メッキ鋼板、これらの金属の２種以上からなる合金をメッキしてなる合金メッキ鋼板、これらの鋼板及びメッキ鋼板にクロム水和酸化物からなる単層皮膜を形成させる重クロム酸溶液中の電解処理、または上層がクロム水和酸化物、下層が金属クロムからなる２層皮膜を形成させる電解クロム酸処理などの化成処理による皮膜を被覆した各種の表面処理鋼板、ステンレス鋼板、銅、鉛、アルミニウム板、アルミニウム合金板、クロム酸などの化成処理、エッチング処理したアルミニウム板、アルミニウム合金板などがあげられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、その形態も板状に限らず、ブロック状など、種々な形態を採りうる。これら金属材料の表面に、樹脂層３との密着性を良くする為に、公知のアンカーコートやプライマー処理などを施したり、粗面化処理を施すことは任意である。
【００１１】
前記超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム４は、溶融粘度法による極限粘度〔η−〕が８〜４０ｄｌ／ｇであり、算出される粘度平均分子量が（１０〜８００）×１０⁴の超高分子量ポリエチレン樹脂を圧縮成形して円柱状のビレットを製造しビレットからフィルムを削り出す（スカイブ）ことによりえられたもののほか、極限粘度が超高分子量ポリエチレン樹脂よりも低い低分子量又は高分子量ポリエチレン樹脂を超高分子量ポリエチレンに配合したポリオレフィン樹脂組成物を押出し成形することによって得られた超高分子量ポリエチレン樹脂フィルムでもよい。これらの超高分子量ポリエチレン樹脂には、必要に応じて種々の顔料や添加剤を配合することも可能である。
【００１２】
使用される超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム４の厚みは、特に制約されるものではないが、製造性、取扱い性等の諸性能を考慮すると２０μ〜３００μが望ましいが、特にこれに限定されるものではない。
【００１３】
前記ポリエチレン系樹脂層３については、動的弾性率が２．０×１０⁸〜２．０×１０⁹Ｐａにある必要がある。ここで、動的弾性率は、通常の粘弾性スペクトロメータを用い、周波数１Ｈｚ、温度２０℃でシートの横方向（押出し方向と垂直の方向）について引張り法により測定したものである。動的弾性率が２．０×１０⁸Ｐａ未満であると、樹脂層弾性率が低すぎて扱い難く、打ち抜き加工時に、樹脂層が伸びて切れ性が悪くなったり剥離しやすくなるなどの問題がある。動的弾性率が２．０×１０⁹Ｐａを越えると樹脂層の剛性が強すぎて、プレス加工時の変形に追随できずに、樹脂層の破断や剥離などの問題が生じる。この樹脂層３の厚みとしては、密着性、加工性、経済性の点から１０μ以上１００μ未満が望ましい。
【００１４】
樹脂層３で用いるポリエチレン系樹脂としては、エチレン−メタアクリル酸共重合体をＮａ、Ｚｎ、Ｍｇ等でイオン化したアイオノマー樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体などがあげられる。
【００１５】
前記積層体１を製造するには、あらかじめポリエチレン系樹脂層３の融点以上に加熱した金属板に、ポリエチレン系樹脂層３を２本のロールで金属板と共に挟持して熱圧着した後に、再度、ポリエチレン系樹脂層３の軟化点以上超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム４の融点＋１０℃以内の温度の加熱した後に、あらかじめ製膜した超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム４を連続して圧着し、直ちに冷却する方法がある。また、これを適宜時間室温で放置した後に、ポリエチレン系樹脂層３の軟化点以上超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム４の融点＋１０℃以内の温度で再加熱してもよい。
【００１６】
以下に実施例及び比較例をあげる。
【００１７】
【実施例】
溶融亜鉛メッキ鋼板（厚み０．４ｍｍ×幅３００ｍｍ×長さ３００ｍｍ）上に、図２に示すような厚み５０μフィルムを１５０℃で熱圧着し、さらにその上に厚さ１００μの超高分子量ポリエチレン樹脂フィルムを１３０℃で熱圧着した。得られた積層体について、下に示すような密着性の評価を行なった。
【００１８】
超高分子量ポリエチレン樹脂フィルムは、三井化学のハイゼックスミリオン２４０Ｓをビレット化して削り出したスカイブフィルムを使用した。
【００１９】
比較例として、図２に示すような厚み５０μフィルムを用いて、実施例と同様の評価を行なった。得られた結果を図２に示す。
〔動的弾性率〕
粘弾性スペクトロメータ（岩本製作株式会社製、ＶＥＳ−Ｆ３）を用い、振動周波数１Ｈｚ、温度２０℃でシートの横方向（押出し方向と垂直の方向）について測定した。
〔加工密着性１〕
積層板を加工して、フィルム面が外面側となるように缶径５５ｍｍ×高さ３０ｍｍ（ブランク直径Ｄ、ポンチ径ｄ、高さＬ、Ｄ／ｄ＝１．８、Ｌ／Ｄ＝０．３）の円筒容器を作成したときに、フィルム剥れなど異常のないものを（○）、フィルム剥れなどの異常のあるものを（×）とした。
〔加工密着性２〕
上記の方法で加工した円筒絞り容器を用いて、開口部先端をかしめ機械を使用し、かしめごまが円筒容器の周辺を０．５秒間に１０回転する条件で、３ｍｍφのかしめ部を円筒容器の開口先端部に設けた。このかしめ部の樹脂が剥離を生じなかったものを（○）、かしめ部の樹脂が剥離したものを（×）とした。
【００２０】
以上のことから、下記のことが明らかである。
（１）動的弾性率が２．０×１０⁸〜２．０×１０⁹Ｐａの範囲にあるポリエチレン系樹脂層を介して、金属に超高分子量ポリエチレン樹脂フィルムを被覆したものは、加工密着性に優れている（実施例１）。
（２）ポリエチレン系樹脂層を介して金属に超高分子量ポリエチレン樹脂フィルムを被覆したものであっても、動的弾性率が２．０×１０⁸Ｐａに満たないものは、加工密着性に劣る（比較例１）。
（３）動的弾性率が所定の範囲にあってもなくても、ポリエチレン系樹脂以外の樹脂を介して超高分子量ポリエチレン樹脂を被覆したものは、加工密着性に劣る（比較例２，３，４）。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、以上のように、金属材料に、特定の範囲の動的弾性率を有するポリエチレン系樹脂を介して、超高分子量ポリエチレン樹脂フィルムを被覆したので、金属材料に対する接着性が高まり、加工密着性に優れた積層体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の積層体の一例を示す断面図
【図２】実施例及び比較例の評価を示す図表
【符号の説明】
１積層体
２金属材料
３ポリエチレン樹脂層
４超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム

Claims

超高分子量ポリエチレン樹脂を、エチレン−メタアクリル酸共重合体をＮａ、Ｚｎ、Ｍｇのいずれかでイオン化したアイオノマー樹脂あるいはエチレン−酢酸ビニル共重合体からなり常温での動的弾性率が２．０×１０⁸〜２．０×１０⁹Ｐａの範囲内である樹脂層を接着層として、金属材料に接着被覆したことを特徴とする超高分子量ポリエチレン樹脂フィルム積層体。