JPH01154748A - 複合材料、その製造方法およびその使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はポリマーフィラメントおよび／またはそれから
製造される構造物およびゴムの複合材料、その製造方法
およびその使用に関する。

発明の背景 高引張強さおよび高モジュラスを有する高分子量ポリオ
レフィンのフィラメントは、これらの特性から、ゴムマ
トリックスをベースとする複合材料用の適当な補強材で
あるが、該ゴムマトリックスは、その平滑面に対してほ
んのわずかな接着性しか有さないという欠点を有する。

中位または低分子量のポリオレフィンフィラメントの場
合、ゴムマトリックスに対する接着性を改善するため、
ゴムマトリックスに対するフィルム結合が可能であるよ
うに、その表面が十分に軟化または溶融する温度まで該
フィラメントを加熱することが公知である。高分子量ポ
リオレフィンのフィラメントの場合、その表面が軟化ま
たは溶融する温度まで加熱した場合、これらのポリオレ
フィンは相当かなりの強度を喪失し、したがって、使用
の際、高張力および／または高圧縮応力に付される複合
材料製造用のゴムマトリックスにおける補強材としては
もはや適しておらず、かかる操作は適当ではない。

発明の開示 したがって、本発明の目的は、高分子量ポリオレフィン
のフィラメントおよび／またはそれから製造される構造
物とゴムとからなり、これらのフィラメントおよび／ま
たはそれから製造される構造物が、最初の高引張強さお
よび高モジュラスを維持しながら、ゴムマトリックスに
堅固に接着する複合材料を提供することである。

この目的は、フィラメントが、高分子量、高引張強さお
よび高モジュラスのポリオレフィンからなり、定着剤（
ａｄｈｅｓｉｏｎ　　ｐｒｏｍｏｔｅｒ）として、低分
子量および低融点ポリマーによりゴムに対して結合する
ようなポリオレフィンフィラメントおよび／またはそれ
から製造される構造物およびゴムの本発明の複合材料に
より達成される。

本発明の複合材料において、高分子量ポリオレフィンの
フィラメントまたはそれから製造される構造物は、十分
な引張強さおよびモジュラスを示すにしかかわらず、ゴ
ムマトリックスに対して良好に接着し、その結果、本発
明の複合材料を用いて製造した製品は、例えば、圧力ホ
ース、ゴムボート等のような高張力および／または高圧
縮応力に付すことができる。

高引張強さおよび高モジュラスのフィラメントを構成す
るポリオレフィンは、超高分子量、特に６０００００ｇ
／モル以上の分子量（重量平均分子量）を有し、特に２
０以上、好ましくは３０以上の延伸比で高延伸すること
が好ましい。

これらのフィラメントは特にゲル化法により製造され、
それはフィラメント製造に用いるポリオレフィンを溶媒
に溶かし、該ポリオレフィンの溶解温度を越える温度に
て溶液を形成させ、フィラメントを得、ゲル化のため溶
解温度未満の温度に該フィラメントを冷却し、溶媒を除
去しながら該ゲルフィラメントを延伸する。かかる方法
は、例えば、英国特許第Ａ−２０４２４１４号および２
０５１６６７号ならびに西独公開明細書３７２４４３４
号に記載されている。

高分子量ポリオレフィンのフィラメントは、特にポリエ
チレン、好ましくは線状ポリエチレンからなる。これら
のポリエチレンは、少量、好ましくは最大５モル％のプ
ロピレン、ブチレン、ペンテン、ヘキセン、４−メチル
ペンテン、オクテン等のようなポリエチレンと共重合可
能な１種またはそれ以上の他のアルケンを含有してもよ
く、炭素原子１０００個当たり、１−１０個、特に２〜
６個のメチルまたはエチル基を有する。しかじな、　　
がら、また他のポリオレフィン、例えば、プロピレンホ
モポリマーおよびコポリマーを用いることもでき、用い
るポリオレフィンはまた少量の１種またはそれ以上の他
のポリマー、特にｌ−アルケンポリマーを含有してもよ
い。

接着性を改善するため、ポリオレフィンフィラメントを
、その引張強さおよびモジュラスに影響を及ぼさない表
面処理、特に、例えば、西独公開明細書（本願と同日付
出願の内部リファレンス５４２４０−５４１０にて西独
特許庁に出願された特許出願）に記載されているような
プラズマ処理に付すことにより、高引張強さおよび高モ
ジュラスを有するポリオレフィンフィラメントの定着剤
として用いる低分子量ポリエチレンに対する接着特性を
改善することが好ましい。類似方法において、コロナ処
理または自体公知な機械的および／または化学的粗面化
を、その強度特性が有意に影響されないレベルまでとい
う条件にて用いることもできる。

本発明の複合材料において、高引張強さおよび高モジュ
ラスのポリオレフィンフィラメントは、そのように用い
ることができるが、ヤーン、織布、ニットファブリック
または不織布あるいはその組み合わせのようなそれから
製造される構造物を用いることもまた可能である。

定着剤として、高引張強さおよび高モジュラスを有する
ポリオレフィンフィラメントとゴムの間に用いる低分子
量および低融点ポリマーは、特に２０００００ｇ１モル
以下、さらには１０００００ｇ／モル以下の分子量（重
量平均分子量）を有するポリマーであり、該ポリマーは
公知方法により製造することができる。例えば、かかる
ポリマーは、ポリオレフィン、特にポリエチレン、コポ
リマー中においてエチレン含量が少なくとも７０重量％
であるエチレン／酢酸ビニルコポリマーまたはエチレン
／アクリル酸コポリマーからなり、融点または軟化点は
約１３５℃またはそれ以下、とりわけ１００℃と１３０
℃の間にあることが好ましい。これらの融点または軟化
点は、高分子量、特に超高分子量のポリオレフィンの融
点または軟化点よりも著しく低く、該ポリオレフィンの
融点または軟化点は１５０℃またはそれ以上である。

したがって、低分子量および低融点ポリマーをその融点
または軟化点まで加熱した場合、高分子量ポリオレフィ
ンはその融点には到達せず、かくして、融点または軟化
点以上の温度に加熱した場合に生じるようなその高引張
強さおよび高モジュラスに悪影響を及ぼすことはない。

低分子量および低融点ポリマーの定着作用は、略軟化ま
たは溶融した状態において、一方で前記のように前処理
されていてもよい高引張強さおよび高モジュラスのポリ
オレフィンフィラメントおよび他方でゴムマトリックス
の両方に対して良好に結合するという事実に基づいてお
り、かくして高引張強さおよび高モジュラスのポリオレ
フィンフィラメントのゴムマトリックスに対するフィル
ム接着は保証される。

定着剤として用いる低分子量および低融点ポリマーは、
フィルム形で用いることが好ましいが、粉末、か粒等の
使用もまた可能である。

本発明の複合材料製造用に用いられるゴムは、加硫ゴム
からなることが好ましいが、未加硫ゴムを用いることも
また可能である。しかしながら、かかる場合、加硫は高
強度ポリオレフィンフィラメントの融点または軟化点以
下の温度で行わなければならず、一般にゴム加硫温度は
高引張強さおよび高モジュラスのポリオレフィンフィラ
メントの融点または軟化点以上であるから、通常用いら
れる加硫時間よりも長時間の加硫時間を必要とし、複合
材料に関する製造時間はかなり長くなる。

あらゆる公知の天然および／または合成ゴム、例えば、
クロロプレンゴム、イソプレンゴム、クロロポリエチレ
ンゴムまたはクロロスルホニルポリエチレンゴム、およ
びまたエチレン、プロピレンおよびアルキリデンノルボ
ルネン等のターポリマーを用いることができる。

その最も簡単な形態の本発明の複合材料は、高引張強さ
および高モジュラスのポリオレフィンフィラメントおよ
び／または織布、ニットファブリックまたは不織布のよ
うなそれから製造される構造物の第１層、特にフィルム
形の低分子量および低融点ポリマーの中間層、およびい
ずれか所望の厚さのゴムの隣接する第３層からなる３屑
ラミネートを構成する。しかしながら、例えば、この型
のいくつかの３層ラミネートを組み合わせてもよく、さ
らには、ポリマーフィラメントまたはそれから製造され
る構造物を目的に合致した配列のゴムマトリックス中に
はめ込んだかなりの厚みの複合構造を製造することもで
きる。

前記の最も簡単な具体例である３層ラミネートの場合、
本発明の複合材料の製造方法は、例えば、フィラメント
および／またはそれから製造されるヤーンおよび／また
はこれらフィラメントおよびヤーレから製造される織布
、ニットファブリックまたは不織布の層に、定着剤とし
て、特にフィルム形の低分子量および低融点ポリマー層
を積層し、このフィルムに、特にシート形のゴムを積層
し、ついで得られた構造物を、適当ならば圧力下、低分
子量ポリオレフィンの融点または分解点以上、高分子量
ポリオレフィンの融点以下の温度に加熱することからな
る。熱および適当ならば圧力での処理は、該構造物が１
対の加熱圧縮ロールを通過するようにして行うことが好
ましい。有利には、低分子量および低融点ポリマーが高
強度ポリオレフィンフィラメントおよびゴムの両方に対
して良好に結合するように、定着剤として用いる低分子
量および低融点ポリマーにて、少なくとも略表面軟化ま
たは略表面溶融が起こるまで、かがる温度にて加熱を行
うことである。しかしながら、好ましい方法において、
高強度フィラメントの軟化または溶融は、他にその強度
を喪失させるため、該フィラメントの軟化または溶融が
起こる温度に達しないように注意をしなければならない
が、低分子量および低融点ポリマーがすべて溶融するよ
うに温度処理を行う。

前記３層ラミネートを用い、ＩＳＯ法Ｒ３６に従って実
施した剥離試験は、これらラミネートの剥離強度が、定
着剤として低分子ポリオレフィンを用いることなく製造
したラミネートの強度と比べ、約５ないし６倍またはそ
れ以上であることを示した。

実施例 次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。

実施例１ 複合物を以下の成分から製造する： ■、厚さ１１１１１１１の未加硫ゴム（ハイパロン■（
Ｈｙｐａｌｏｎ■）） ２、分子量１００００００ｇ／モル（重量平均分子量）
の高延伸ポリエチレンフィラメントのレギュラーリブ組
織（２５０９７ｍ３）のファブリック３．８０μｍ厚の
フィルム形において、メルトインデックス２ｇ／１０分
、分子ｆｆ１ｌＱＯＯＯＯｇ／モル（重量平均分子量）
および軟化点８５℃を有する酢酸ビニル１８％のエチレ
ン／酢酸ビニルコポリマー（タイプｎｏ、ＵＬ　　０２
１８）からなる共重合体。

この複合体を、１０バールの圧力下、１３０　’Ｃにて
３０分間プレスする。

ｌ５ＯＲ３６に従う剥離試験は、エチレン／酢酸ビニル
コポリマーフィルムを用いることなく製造した複合体が
ＩＮ／ｃｍ以下の対応する剥離試験値を示すにもかかわ
らず、この複合体は１５゜２Ｎ／ｃｍの値を示す。

実施例２ 未加硫ゴムの代わりに加硫ネオプレンゴムを用いる以外
、実施例Ｉの操作に従って複合体を製造する。

該複合体のプレスを、１０バールノ圧カ下、１００℃に
て３分間行う。

該剥離試験の結果は以下のとおりである：エチレン／酢
酸ビニルコポリマーを用いた場合は１３．６Ｎ／ｃｓで
あり、このコポリマーを用いない複合体で試験した場合
はＩＮ／ｃｍ以下である。

実施例３ エチレン／酢酸ビニルコポリマーが、酢酸ビニル含量９
％（タイプｎｏ、ｏ０２０９）および軟化温度９６℃を
有する以外、実施例１の操作に従って複合体を製造する
。

得られた複合体を１０バールの圧力下、１３０℃の温度
にて９０分間プレスする。

該剥離試験の結果は以下のとおりである：エチレン／酢
酸ビニルを用いた場合は１８．３Ｎ７ｃｍであり、この
コポリマーを使用しない場合は接着性が全く認められな
い。

実施例４ 使用ゴムがＥＰＤＭ（ケルタン■（Ｋ　ｅｌｔａｎＯ）
）であり、使用定着剤が厚さ１３５μｍおよび軟化温度
９４〜１２２℃を有するＬＬＤＰＥ（タイプ２Ｈ３２４
）のフィルムである以外、実施例１の操作に従い複合体
を製造する。

該複合体を１０バールの圧力下、１２０℃にて５分間プ
レスする。

剥離試験の結果は以下のとおりである。

ＬＬＤＰＥを用いた場合は１２．ＯＮ／口であり、この
フィルムを用いなかった場合は接着作用が認められない
。

特許出願人　スタミカーボン・ビー・ベー代理人弁理士
青　山　葆　ほか１名

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィラメントが高分子量、高引張強さおよび高モ
   ジュラスのポリオレフィンからなり、定着剤として、低
   分子量および低融点ポリマーによりゴムに接着されてい
   るポリオレフィンフィラメントおよび／またはそれから
   製造される構造物と、ゴムとからなる複合材料。
2. （２）低分子量および低融点ポリマーが、極性基を有す
   るポリマーである前記第（１）項の複合材料。
3. （３）低分子量および低融点ポリマーが、ポリオレフィ
   ン、エチレン／酢酸ビニルコポリマーまたはエチレン／
   アクリル酸コポリマーからなる前記第（１）項または第
   （２）項の複合材料。
4. （４）ポリオレフィンフィラメントが、６０００００ｇ
   ／モル以上の超高分子量（重量平均分子量）を有し、高
   延伸される前記第（１）項〜第（３）項いずれか１つの
   複合材料。
5. （５）フィラメントをゲル化法により製造し、ついで高
   延伸する前記第（１）項〜第（４）項いずれか１つの複
   合材料。
6. （６）フィラメントが、ポリエチレン、特に線状ポリエ
   チレンからなる前記第（１）項〜第（５）項いずれか１
   つの複合材料。
7. （７）フィラメントが、複合材料中、かかるように、ま
   たはヤーン、織布、ニットファブリックまたは不織布の
   形態にて存在する前記第（１）項〜第（６）項いずれか
   １つの複合材料。
8. （８）定着剤として用いる低分子量および低融点ポリマ
   ーが、２０００００ｇ／モル以下、特に１０００００ｇ
   ／モル以下の分子量（重量平均分子量）を有する前記第
   （１）項〜第（７）項いずれか１つの複合材料。
9. （９）ゴムが加硫ゴムからなる前記第（１）項〜第（８
   ）項いずれか１つの複合材料。
10. （１０）最も簡単な形態において、３層材料が、高分子
    量ポリオレフィンのフィラメントおよび／またはそれか
    ら製造される構造物の層、定着剤として低分子量および
    低融点ポリマーの中間層と、ゴム層とからなる前記第（
    １）項〜第（９）項いずれか１つの複合材料。
11. （１１）高分子量ポリオレフィンのフィラメントおよび
    ／またはそれから製造される構造物の層に、定着剤とし
    て、特にフィルム形の低分子量および低融点ポリマーの
    層を積層し、この層に、特にシート形のゴム層を積層し
    、得られた構造物を、適当ならば圧力下、低分子量およ
    び低融点ポリマーの融点または分解点以上、高分子量ポ
    リオレフィンの融点以下の温度に加熱することを特徴と
    する前記第（１）項〜第（１０）項いずれか１つの複合
    材料の製造方法。
12. （１２）高張力および／または高圧縮応力に付される製
    品を製造するための前記第（１）項〜第（１１）項いず
    れか１つの複合材料の使用。