JPH0126869B2

JPH0126869B2 -

Info

Publication number: JPH0126869B2
Application number: JP57139205A
Authority: JP
Inventors: Naoya Kominami; Hisanori Terahara; Masahiro Kinoshita
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 1982-08-12
Filing date: 1982-08-12
Publication date: 1989-05-25
Also published as: JPS5931145A

Description

【発明の詳細な説明】

(1) 発明の分野本発明は、超高分子量ポリエチレン（以下
UHPEと称す）とUHPE以外の熱可塑性樹脂と
を溶融接合して得られる積層体に関するものであ
り、その積層体は、クリープが小さく、かつそり
が小さいことを特徴とするものである。 (2) 技術の背景 UHPEはすべてのプラスチツクの中で最高の
耐摩耗性を有し、また、低温性衝撃性、摺動性、
消音性等においても優れた物性を有するので、ホ
ツパー、シユーターのライニング、コンベア、ス
クリユー、ピツカー等広範囲な用途に使用されて
いる。さらに今後その需要が大きく伸びるものと
期待されている。 (3) 従来技術と問題点本発明者等は、UHPEの優れた物性に着目し、
それらの物性を損うことなく、UHPEの欠点で
ある耐熱性、剛性等の物性を向上させること、さ
らに低コスト化することを目的として、UHPE
とUHPE以外の熱可塑性樹脂とよりなる複合体
について基本的接合技術を発明した（特願昭57−
34876、同57−38753、同57−45328）。しかしながらこれら先願の方法により、第１層
がUHPE、第２層がUHPE以外の熱可塑性樹脂
からなる広幅かつ薄肉の積層体を得る場合、これ
ら両層の成形収縮率がかなり異なるものについて
は、平板なシートが得られず、そりを生じるとい
う欠点がある。たとえば第２層の熱可塑性樹脂の
成形収縮率がUHPEの成形収縮率より小さいと
きは、成形収縮率の大きいUHPE層の方へそり
を生じることは避けられない。たとえば、第２層
としてポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリス
チレン、ポリメチルメタクリレート等を使用した
場合、これらはいずれもUHPEより成形収縮率
が小さいので、UHPE側へそりを生じる。 UHPEとの積層体にそりを生じさせないため
には、第２層は、成形収縮率がUHPEと近似し
ており、かつ成形冷却時に、UHPEの成形収縮
分に追随して収縮することが可能なエラストマ
ー、たとえばオレフイン系エラストマー、ポリエ
ステル系エラストマー等のエラストマーおよびエ
チレン−プロピレン共重合体などのゴム類などに
限られることは先に見出している。さらにUHPEとの積層体のそりを小さい範囲
内におさえることは、第２層は成形収縮率が
UHPEと近似している熱可塑性樹脂、たとえば、
高・中または低密度ポリエチレン、ポリアセター
ル等に限られることも見出し、上記エラストマー
および熱可塑性樹脂を使用するときは前記先願
（特願昭57−34876、同57−38753、同57−45328）
において何等支障なく製品を製造しうることを開
示している。 (4) 発明の目的本発明の目的は、UHPEとUHPE以外の多種
の熱可塑性樹脂とを使用する、そりの小さい積層
体であつて、第１層がUHPE、第３層がUHPE
以外の熱可塑性樹脂からなる積層体において、第
１層と第３層との間に、第２層としてクリープが
小さく、かつ成形収縮率がこれら両層より小さ
く、しかも剛性の大きな中間層を設けることによ
り、クリープが小さく、かつそりの小さい積層体
を提供することである。ここで成形収縮率とは、圧縮成形用金型に重合
体を入れ、100Kg／cm²の加圧下に15分間で室温か
ら200℃まで昇温後、同じ温度・圧力にて20分間
保持し、次に同じ圧力下に15分間で室温まで冷却
して得た成形シート（150×150×５mm）を、温度
20℃、相対湿度65％の室内で24時間放置した後、
測定した縦横方向の平均収縮率のことである。 (5) 発明の構成本発明の上記目的は、超高分子量ポリエチレン
層と超高分子量ポリエチレン以外の熱可塑性樹脂
層とを含む積層体であつて超高分子量ポリエチレ
ンの結晶融点以上かつ300℃以下の温度、５Kg／
cm²以上かつ500Kg／cm²以下の圧力で成形すること
により得られる、第１層が超高分子量ポリエチレ
ン、第３層が超高分子量ポリエチレン以外の熱可
塑性樹脂からなり、これらの間に第２層として多
孔もしくは孔隙を有する層状体に充填した熱可塑
性樹脂、または粉粒体を混合して含む熱可塑性樹
脂または熱硬化性樹脂組成物からなる層を介在さ
せたことを特徴とする超高分子量ポリエチレン積
層体によつて達成することができる。本発明の第１層に使用するUHPEは粘度平均
分子量が50万以上、好ましくは100万以上のもの
を主成分として含有するポリエチレン組成物をい
う。UHPEの結晶融点は125〜145℃であり、成
形収縮率は1.0〜3.0％である。UHPEへの添加剤
としては、パラフインワツクス、低分子量ポリエ
チレンワツクス等の脂肪族炭化水素；シクロペン
テン、シクロペンタジエン等の脂環族炭化水素；
セチルアルコール、ステアリルアルコール等の高
級アルコール；オレイン酸ブチル等の脂肪族エス
テル；ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸金属塩等
の可塑剤、滑剤、界面活性剤等があり、これらは
単独でもよく、あるいは２種類以上を混合して含
むことができる。また使用時の形状は粉末でも成
形体でもよい。本発明の第３層に使用する熱可塑性樹脂は特に
限定しないが、成形収縮率が1.0〜3.0％である結
晶性の樹脂が好ましく、また成形収縮率が1.0％
以下の非晶性の樹脂も使用することができる。こ
れらの熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、
高・中、または低密度ポリエチレン、ポリペンテ
ナマー等のポリオレフイン；ナイロン６、ナイロ
ン11、ナイロン12、ナイロン６・６またはナイロ
ン６・10等のホモポリアミドまたはコポリアミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート等の飽和ポリエステル；ポリ塩化
ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂；
ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメ
タアクリレート、ポリフエニレンオキサイド等を
使用することができる。さらに第３層の樹脂には、ガラスフアイバー、
カーボンフアイバー、炭酸カルシウム、シリカ
粉、アルミナ、水酸化アルミニウム等の充填材ま
たは可塑剤、安定剤、滑剤、着色剤、帯電防止剤
等の添加剤を含むものも使用することができる。
また使用時の形状は、粉末、顆粒、または成形体
のいずれでもよい。本発明において、第２層として、クリープ性が
小さく、かつ成形収縮率が第１層および第３層よ
り小さく、しかも剛性の大きな層を設けるのは以
下の理由によるものである。積層体が成形直後、そりを生じないためには、
第１層のUHPEおよび第３層の熱可塑性樹脂が
成形後、収縮しようとするのを抑制する必要があ
る。そのためには、第２層は第１層および第３層
より成形収縮率が小さいことが必要である。しか
も第１層および第３層は成形収縮率が相互にかな
り異なるので、その差によるそりを生じさせよう
とする応力に耐えるため第２層は剛性が必要であ
る。また、成形後もその積層体にはその応力が残
るので、第２層が大きなクリープ性を有するとき
は、長時間放置あるいはアニール処理によつて積
層体はクリープを起こしてそりを生じるので、第
２層はクリープ性が小さいことが必要となる。第２層に含まれる層状体は多孔質体、繊維状
体、不織布状体、織布状体、また網目状体である
ことが好ましい。網目状体とは、平織、綾織り、
畳織などによる金網、寒冷沙、クロス類などであ
る。多孔質体は、多数の孔を有するシートまたはプ
レート状のものであり、その孔の断面はとくに限
定されるものではなく、円形、だ円形、三角形、
四角形などの多角形、または不定形等どのような
形であつてもよく、その孔は上下を貫通している
か、貫通していない場合は形が逆リブ状になつて
おり、第１層のUHPEおよび第３層の熱可塑性
樹脂が成形時に浸入して、成形後、力を加えても
両層から剥離しない形状が好ましい。第２層に含まれる粉粒体は、粉末または顆粒で
ある。これと熱可塑性樹脂とを混合した混合体中
に占める粉粒体の重量比は、５〜90％が好まし
く、さらに好ましくは10〜70％である。この重量
比が５％より少ないときは積層シートにクリープ
及びそりが生じやすく、90％より多いときは第１
層または第３層との接合強度が不十分となり剥離
しやすい。第２層に含まれる層状体または粉粒体はセルロ
シン、パルプ、もみ粉、布チツプ、植物性繊維、
天然木質材、または熱硬化性樹脂硬化物からなる
ことが好ましい。第２層に含まれる層状体または粉粒体はカルシ
ウム、けい素、アルミニウムもしくはマグネシウ
ムの酸化物、水酸化物、塩類およびこれらの反応
物、共融体混合物等からなることが好ましい。第２層に含まれる層状体または粉粒体は鉄、ア
ルミニウム、銅、ニツケル、亜鉛もしくはすずま
たはこれらの合金からなることが好ましい。第２層において層状体または粉粒体とともに層
を形成する熱可塑性樹脂は特に限定するものでは
ないが、接合強度の点から第１層に使用する
UHPEか、もしくは第３層に使用する熱可塑性
樹脂、または両者の混合物が好ましい。従つて層
状体とともに使用する場合は、特に第２層用の樹
脂を使用せずに、第１層および第３層の樹脂をそ
のまま利用することができる。粉粒体との混合体
として使用する場合は、予じめ混合したものか、
あるいは、この混合体をあらかじめ成形した成形
体を使用する。使用時の形状は粉末、顆粒のいず
れでもよい。第２層の熱硬化性樹脂組成物は、フエノール樹
脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹
脂、シリコーン樹脂、またはポリイミド樹脂等を
主成分とする組成物であり、これら熱硬化性樹脂
組成物は主に単独で使用するが、２種類以上の混
合体も使用することができる。使用時の形状は粉
末、顆粒のいずれでもよい。本発明の積層体の成形方法としては、圧縮成形
法、トランスフアー成形法、射出成形法、押出成
形法等によることができるが、１例として圧縮成
形法について説明する。圧縮成形用金型にまず第１層のUHPE粉末を
入れ、次に第２層として、たとえば有機物質粉粒
体と熱可塑性樹脂との混合体を入れ、さらに第３
層の熱可塑性樹脂粉末を入れる。この３層組成物
をUHPEの結晶融点以上、熱可塑性樹樹の融点
以上かつ300℃以下の温度、および５Kg／cm²以上
かつ500Kg／cm²以下の圧力で５〜60分間加熱加圧
後、５〜60分間で室温まで冷却することにより本
発明の超高分子量ポリエチレン積層体を得る。こ
こで成形温度はUHPEの結晶融点より低いと十
分な接合が得られず、また300℃より高いときは、
熱分解によりUHPEの分子量が低下して物性が
低下するので好ましくない。また成形圧力が５
Kg／cm²より低いときは成形に要する時間が著しく
長くなり、かつ接合力が弱く、500Kg／cm²より高
くしても成形時間が短縮されないので好ましくな
い。さらに加熱加圧時間が５分より短かいときは
第１層のUHPEの十分なシンタリングが行われ
なかつたり、第２層、第３層の熱可塑性樹脂の溶
融が不十分になる場合があり、60分より長くする
と、熱可塑性樹脂が熱分解しやすく、しかもコス
ト高となるため好ましくない。 (6) 実施例および比較例次に、実施例により本発明をさらに具体的に説
明し、比較例と対比して本発明の効果を示す。実施例１圧縮成形用金型（150×150×50mm）にUHPE
粉末（三井石油化学工業社製ハイゼツクスミリオ
ン240M）43ｇを入れてほぼ均一にならし、その
上にあらかじめセルロシンとポリプロレン粉末
（三井東圧化学社製ノーブレンEP−BQ）とを重
量比３：１の割合で含む混合体24ｇを入れて、ほ
ぼ均一にならし、さらにその上にポリプロピレン
粉末41ｇを入れて同様に均一にならした。この３
層組成物を100Kg／cm²の加圧下に、室温から190℃
まで15分間で昇温後、そのまま20分間保持した。
その後冷却プレスで100Kg／cm²の加圧下に室温ま
で15分間で冷却することにより厚み５mmの積層体
を得た。得られた積層体のそりは0.6mmであつた。そり測定方法は積層体（150×150×５mm）を成
形後、温度20℃、相対湿度65％の室内で24時間放
置した後、水平基板上にUHPE側を下にして載
置し、水平基板からの最大高さｌmmを測定した
（第１図）。実施例２〜６実施例１において第２層のセルロシンとポリプ
ロピレン粉末との混合体の代わりに、表−１に示
す混合体を使用した以外は、実施例１と同様の方
法でそれぞれの積層体を得た。実施例７実施例１において、第２層として、フエノール
樹脂成形材料（旭有機材工業社製AVライト
450M）32ｇを使用した以外は、実施例１と同様
の成形条件で成形し、積層体を得た。実施例８実施例７において第２層のフエノール樹脂成形
材料の代わりに、ジアリルフタレート樹脂成形材
料（旭有機材工業社製ダポツクスDP−690）36ｇ
を使用した以外は実施例７と同様の方法で積層体
を得た。実施例９実施例２において第２層のもみ粉とポリプロピ
レン粉末との重量比３：１の混合体の代わりに、
もみ粉とポリプロピレン粉末との重量比１：１の
混合体を使用した以外は実施例２と同様の方法で
積層体を得た。実施例 10 実施例３において第２層の炭酸カルシウム粉末
とポリプロピレン粉末との重量比３：１の混合体
の代わりに、炭酸カルシウム粉末とポリプロピレ
ン粉末との重量比１：１の混合体を使用した以外
は実施例３と同様の方法で積層体を得た。実施例 11 実施例４において第２層の水酸化アルミニウム
粉末とポリプロピレン粉末との重量比３：１の混
合体の代わりに、水酸化アルミニウム粉末と
UHPE粉末との重量比３：１の混合体を使用し
た以外は実施例４と同様の方法で積層体を得た。実施例 12〜15 実施例11において第３層のポリプロピレン粉末
の代わりに表−１に示す熱可塑性樹脂を使用し、
表−１に示す成形温度で成形した以外は実施例11
と同様の方法でそれぞれの積層体を得た。実施例 16 実施例１において第２層のセルロシンとポリプ
ロピレン粉末との混合体の代わりに鉄製の金網
（線径１mm、10mesh、空間率60％）を用い表−１
に示す条件で成形した以外は実施例１と同様の方
法で積層体を得た。上記実施例２〜16で得た積層体のそりの測定結
果は表−１に示す通りであつた。比較例１実施例１において第２層の混合体を使用せず、
かつ第３層のポリプロピレン粉末の量を62ｇとし
た以外は、実施例１と同様の成型条件で成形し、
厚み５mmの積層体を得た。比較例２〜５比較例１において第３層のポリプロピレン粉末
の代わりに、表−１に示す熱可塑性樹脂を使用し
表−１に示す成形温度で成形した以外は、実施例
11と同様の方法でそれぞれの積層体を得た。上記比較例１〜５で得た積層体のそりの測定結
果は表−１に示す通りであつた。

【表】

【表】 (7) 発明の効果本発明によつて得られるUHPE積層体は、ク
リープ性が小さく、しかも成形収縮率が第１層の
UHPEおよび第３層の熱可塑性樹脂より小さく
かつ剛性が大きいのでそりが小さい。このように、本発明により得られる積層体はそ
りが小さいので、従来のUHPE単独の成形体と
同様に、保管、内張り等の作業性がよく、しかも
平らな内張りとすることができる。また耐摩耗
性、摺動性、低温耐衝撃および消音性等が要求さ
れる部分のみにUHPEを使用すればよく、その
ため、従来長時間のシンタリングによつて得られ
ていたUHPE単独の成形体と同一の肉厚形状を
有する積層体を短い成形サイクルで成形でき、し
かも高価なUHPEの使用量を大幅に減らすこと
ができるので、コストを低下することができる。
さらに用途目的に応じて第２層、第３層を選択で
きるので、耐熱性、寸法安定性、耐クリープ性、
剛性等の物性をも著しく向上させることが可能で
ある。またライニングを行う場合、ライニング面
の材質に合わせて樹脂を選択できるので施行が簡
便であることも本発明の効果の１つである。本発
明により得られる積層体は上記効果を有している
ので、セメント、石炭、鉱石、砂、穀物、たば
こ、塩、砂糖等のホツパー、サイロ、バンカー、
シユート等のライニングおよびトラツク荷台、冷
凍庫などの内張りに利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はUHPE積層体のそりの測定個所を示
す側面図である。ａ……積層体（150×150×５mm）、ｂ……水平
基板、ｌ……そり（mm）。

Claims

【特許請求の範囲】１超高分子量ポリエチレン層と超高分子量ポリ
エチレン以外の熱可塑性樹脂とを含む積層体であ
つて、超高分子量ポリエチレンの結晶融点以上か
つ300℃以下の温度、５Kg／cm²以上かつ500Kg／cm²
以下の圧力で成形することにより得られる、第１
層が超高分子量ポリエチレン、第３層が超高分子
量ポリエチレン以外の熱可塑性樹脂からなり、こ
れらの間に第２層として多孔もしくは孔隙を有す
る層状体に充填した熱可塑性樹脂、または粉粒体
を混合して含む熱可塑性樹脂、または、熱硬化性
樹脂組成物からなる層を介在させたことを特徴と
する超高分子量ポリエチレン積層体。２第２層に含まれる層状体が、多孔質体、繊維
状体、不織布状体、織布状体また網目状体であ
る、特許請求の範囲第１項記載の積層体。３第２層に含まれる層状体または粉粒体が、セ
ルロシン、パルプ、もみ粉、布チツプ、植物性繊
維、天然木質材、または熱硬化性樹脂硬化物から
なる、特許請求の範囲第１項記載の積層体。４第２層に含まれる層状体または粉粒体がカル
シウム、けい素、アルミニウムもしくはマグネシ
ウムの酸化物、水酸化物、塩類およびこれらの反
応物、共融体混合物である、特許請求の範囲第１
項記載の積層体。５第２層に含まれる層状体または粉粒体が、
鉄、アルミニウム、銅、ニツケル、亜鉛、もしく
は、すずまたはこれらの合金からなる、特許請求
の範囲第１項記載の積層体。６第２層において層状体または粉粒体とともに
層を形成する熱可塑性樹脂が、超高分子量ポリエ
チレン、超高分子量ポリエチレン以外のポリオレ
フイン、ホモポリアミド、コポリアミド、飽和ポ
リエステル、もしくはポリアセタールまたはこれ
らの混合物である、特許請求の範囲第１項記載の
積層体。７第２層の熱硬化性樹脂が、フエノール樹脂、
メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂
もしくはポリイミド樹脂またはこれらの混合物で
ある、特許請求の範囲第１項記載の積層体。８第３層の熱可塑性樹脂がポリオレフイン、ホ
モポリアミド、コポリアミド、飽和ポリエステル
もしくはポリアセタールまたはこれらの混合物で
ある、特許請求の範囲第１項記載の積層体。