JPH02206528A - 超高分子量ポリエチレン製中空体の製造法 - Google Patents

超高分子量ポリエチレン製中空体の製造法

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JPH02206528A
JPH02206528A JP1025664A JP2566489A JPH02206528A JP H02206528 A JPH02206528 A JP H02206528A JP 1025664 A JP1025664 A JP 1025664A JP 2566489 A JP2566489 A JP 2566489A JP H02206528 A JPH02206528 A JP H02206528A
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weight polyethylene
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high molecular
hollow body
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Shoichi Kobayashi
小林　庄一
Toshihiro Saito
斎藤　俊弘
Keiji Jinbo
神保　圭次
Yasuo Noguchi
野口　泰雄
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Original Assignee
Chukoh Chemical Industries Ltd
Nippon Petrochemicals Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野コ 本発明は溶融粘度が高く、耐摩耗性、耐衝撃性に優れ、
かつ摩擦係数の小さい超高分子量ポリエチレンのパイプ
等の中空体の製造法に関する。
［従来技術］ 超高分子量ポリエチレンは耐摩耗性に優れ、各種物体と
の界面における摩擦係数が小さいことから各種摺動部品
やホッパーの内貼り等に利用されている。
またスラリーの移送や粉体の移送にはバイブが用いられ
るが、金属バイブでは摩耗が激しく耐用期間が短いばか
りでなく粉体との界面摩擦係数が大きいために、粉体濃
度を高くすると閉塞する等の弊害が発生する。
一方、超高分子量ポリエチレンは、前述したように耐摩
耗性に優れ、かつ各種物体との界面摩擦係数が低いこと
からスラリーや粉体の移送に適した材料であるが、超高
分子量ポリエチレンは溶融粘度が非常に高いために任意
の形状のバイブを容易に作ることが難しく、上述のよう
な要望があるにも拘らず充分な対応がなされていないの
が現状である。
例えば超高分子量ポリエチレンの成形法の最も代表的な
ラム成形法では、厚肉物の成形には適しているものの、
博肉物の成形には難しい。
またパイプ成形の場合にはバイブ寸法がラム押出機のシ
リンダー内径とマンドレル外径で決まるため任意寸法の
バイブを製造するためにはシリンダーとマンドレルを各
々用意しなければならず、設備が膨大となる。
本発明者らは上記の課題を解消するために先に特開昭８
３−３４１１８号公報において、超高分子量ポリエチレ
ンフィルムの端部をラッピングさせてバイブ等の中空体
を製造する方法を提案した。しかし、上記方法において
は、ラッピング時の段差部に空気が溜り、その部分にお
けるボイドや応力歪みが発生する恐れがあった。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は従来の課題および本発明者らが提案した方法を
改良する中空体の製造法であって、その目的とするとこ
ろは、ラップ部近傍ではボイドや残留応力の発生がなく
、接合部の強度が大きな超高分子量ポリエチレンを含む
中空体を短時間で容易に、かつ中空体の肉厚を任意に調
整できる製造法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、少なくとも超高分子量ポリエチレン層を有す
る広幅および／または細幅フィルムまたはシートを耐熱
性芯体に端面が突き合わさるように長さに応じて数本の
ロール状に巻回した後、該ロールを水平方向に傾斜させ
て隣接するロールに階段状に重ね合わせて、該ロール同
士を嵌合させ、さらにその外周を該超高分子量ポリエチ
レンよりも熱膨張係数の小さい耐熱性材料で巻回した後
、該超高分子量ポリエチレンの融点以上に加熱して融着
一体化し、冷却後、該耐熱性芯体を抜き出すことを特徴
とする超高分子量ポリエチレン製中空体の製造法である
。
本発明では、少なくとも超高分子量ポリエチレン層を有
するフィルムまたはシートを用いる。
ここに用いられる超高分子量ポリエチレンとはポリエチ
レン単独重合体、エチレンと少量のα−オレフィン、例
えばプロピレン、ブテン−１１ヘキセン−１，４−メチ
ル−ペンテン−１、オクテン−１等とのエチレン−α−
オレフィン共重合体を含有するもので、１３５℃デカリ
ン溶液における極限粘度が１ｌｄｌ／ｇ以上であること
が耐摩耗性、耐衝撃性に優れているので好ましい。
本発明で用いるフィルムまたはシートは、超高分子量ポ
リエチレンのみの単層でもよいが、これに基材を積層し
て多層体としてもよい。また、超高分子量ポリエチレン
層と基材層の間に接着層を設けてもよい。なお、このフ
ィルムは広幅でも細幅でもいずれでもよい。
本発明において、超高分子量ポリエチレン層を形成する
フィルムまたはシート（以下、シートと称する）とは、
プレス成形によって得られるプレスシート、押出成形、
射出成形または鍛造成形等によって得られる円筒状物か
ら削り出して作られるスカイブシート等が使用されるの
みならず、多孔質のシートをも包含するものである。
上記多孔質とは、超高分子量ポリエチレンの粒子の表面
で、一部が互いに融着し、空隙を有するシートである。
この多孔質シートの作り方は種々の方法があり、特に限
定されるものではない。その中でも特に好ましいのは、
圧延ロールもしくは加熱ロール間に前記超高分子量ポリ
エチレンの粉末を導入して、成形温度１４０〜２５０℃
の範囲で該粉末を融着してなる予備成形多孔質シートで
ある（詳細は特開昭６０−４８２１５号公報参照）。
超高分子量ポリエチレン層を形成するシートの厚みは特
に限定されるものではないが、通例では２５〜５００μ
ｍ１好ましくは１００〜３００μｍの範囲で選択される
。
本発明においては、上述のように単層の超高分子量ポリ
エチレンシートの外周に必要ならば接着層を介して他の
基材層を巻回して、あるいは予め多層化したシートを用
い、超高分子量ポリエチレンシートを多層化することも
できる。
ここに用いられる基材としては、ポリエチレンポリブロ
ビレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレン等の
同種または異種の熱可塑性樹脂、合成ゴム、天然ゴム等
のゴム類、クロス、アルミニウム箔等の金属箔が挙げら
れる。
これら基材層と超高分子量ポリエチレン層との間に設け
られる接着層は、通例エポキシ系接着剤、ウレタン系接
着剤等の接着剤、アクリル酸、無水マレイン酸等の不飽
和カルボン酸またはその誘導体で変性されたポリオレフ
ィン系樹脂等を用いることが好ましい。
本発明で用いられる耐熱性芯体とは、加熱温度以上の耐
熱性を有すればよく、特に限定されない。
これらの材質としては、例えば鋳鉄、鋼、銅、黄銅、ア
ルミニウム、ニッケル等の金属、四フッ化エチレン樹脂
等の合成樹脂あるいはそれらを複合した材料等が挙げら
れる。また芯体に金属を使用する場合には表面をフッ化
樹脂等でコーティングを行い、抜き出しの際に滑り易く
してもよい。
本発明の超高分子量ポリエチレンよりも小さな膨張係数
を有する耐熱性材料とは、ガラス繊維、炭素繊維、スチ
ール繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維等の無機、金属
、有機繊維を織成もしくは複合化した織布またはシート
等が挙げられ、具体的には、ガラステープ、アラミド織
布、金属箔もしくはテープ等が好ましい。
以下、本発明の製造法の一例としてパイプの製造法につ
いて図面を参照しながら詳述する。
第１〜３図は、本発明の製造法の工程を各々示す図であ
り、第１図は耐熱性芯体に端面を突き合わせた状態で超
高分子量ポリエチレンシートを巻回した斜視図、第２図
は巻回したロールを水平方向に階段状に傾斜させて隣接
するロールに嵌合したような状態で重ね合わせた垂直断
面図、そして、第３図はロール同士の接合部Ａの拡大図
を示す。
第１〜３図において、１は超高分子量ポリエチレンシー
ト、２は耐熱性芯体、３は端面突合せ部、４は接合部Ａ
、αは傾斜角をそれぞれ示す。
本発明の製造法において、先ず広幅および／または細幅
の少なくとも超高分子量ポリエチレンを有するシート１
を耐熱性芯体２に端面を突き合わせた状態（端面突合せ
部３）で巻回し、ロール巻をバイブ長に相当する数だけ
行う（第１図参照）。
なお、少なくとも超高分子量ポリエチレンを有するシー
ト１が多層体の場合には、超高分子量ポリエチレン層を
内面にして耐熱性芯体２に端面を突き合わせた状態で巻
回しする。
次いで、該ロールを水平方向に階段状に傾斜させて隣接
するロールに嵌合するように重ね合わせる。
上記の傾斜は、傾斜角（α）が好ましくは１０〜８０″
の範囲、さらに好ましくは、２５〜７０°の範囲が適当
である。上記傾斜角（α）がｌＯ″未満では重ね合わせ
面積が少ないため接合部４の融着強度が小さく、８０°
を超える場合には、ロールが解かれてロール状態が維持
できなくなる恐れを生じ成形時に支障を生じる恐れ出て
来る（第２図、第３図参照）。
このようにロールを水平方向に階段状に傾斜させて隣接
するロールに嵌合するように重ね合わせた状態にして、
更にその外周をガラスクロス等のような超高分子量ポリ
エチレンよりも熱膨張係数の小さい耐熱性材料を巻回し
、該材料の両端末を固定した後、超高分子量ポリエチレ
ンの融点以上で超高分子量ポリエチレン層を熱融着して
一体化する。
上記加熱温度は融点以上、熱分解しない範囲であれば良
いが加熱時の熱劣化を考慮すると好ましくは１４０〜２
８０℃、特に１４０〜２５０＠で加熱することが好まし
い。
また加熱時間も耐熱性芯体の大きさ、少なくとも超高分
子量ポリエチレン層を有するシートの巻回数、耐熱性材
料の巻回し張力等によって異なるが、熱融着するに充分
であれば良い。更に加熱方法は特に制限はなく、耐熱性
芯体の内部から加熱媒体を循環する方法、バンドヒータ
ー等で外部から加熱する方法等一般的な方法が採用でき
る。
上記一体化されて成形された超高分子量ポリエチレン層
を有するシートからなるバイブは冷却され、巻回された
耐熱性材料を解き、得られた成形バイブを耐熱性芯体か
ら抜き出すことによって製造される。
本発明でいう中空体とは、前記ストレートなバイブや異
形バイブ、チーズ、エルボ等の継ぎ手、円筒状容器等で
あり、基本的には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
広幅および／または細幅シートから成形可能なものはす
べて包含されるものである。
また、上述のように超高分子量ポリエチレンを形成する
シートをポリエチレン等の他の基材からなるシートで多
層化することにより既存の金属バイブや合成樹脂バイブ
に内挿し、容易に接着剤等で二次加工することが可能で
ある。
本発明においては、その要旨を逸脱しない範囲において
、高、中、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
アミド、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル
等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の
熱硬化性樹脂、合成ゴム、無機・有機充填剤、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、架橋剤、染料、帯電防止剤、顔料等
の通例の添加剤等を超高分子量ポリエチレンに適宜配合
しても差し支えない。
［作用］ 本発明においては、超高分子量ポリエチレン層を有する
シートを耐熱性芯体に巻回し、その外周を超高分子量ポ
リエチレンより小さな熱膨張係数を有するガラステープ
等の耐熱性材料にて巻回して、所定温度に加熱すると、
超高分子量ポリエチレンの熱膨張が耐熱性材料にて規制
されるため外側から加圧状態となるために、良好に熱融
着することができる。
［発明の効果コ 超高分子量ポリエチレンは加工性が悪く、通例の押出成
形、射出成形等による成形が難しい。従って、短尺のバ
イブの場合においては、切削加工で製作することは可能
であるが長尺のバイブの製作は実質的に不可能である。
また、ラム押出成形による成形では、傅肉物の成形は難
しいばかりでなく、バイブ成形ではバイブ寸法がラム押
出機のシリンダー内径とマンドレル外径で決まるので、
任意の寸法のバイブを製造するためにはシリンダーとマ
ンドレルを各々用意しなければならず設備が膨大なもの
となる。
従来のいずれの方法においても、コストの大幅上昇は免
れない。
これら従来の方法に比較して、本発明の製造法では、こ
れらの欠点を解消するもので、短時間で容易に、かつ肉
厚を任意に調整して、短尺バイブのみならず、長尺のバ
イブの製造が可能である。
また、巻工数等の製作工数が少なく　（低コストである
）、ボイドや残留応力の発生が防止され、接合部の接着
面積が増大し、かつ接合部が上下のシートで補強される
ために継目部の強度が飛躍的に増大する。
更に、超高分子量ポリエチレンより小さな熱膨張係数を
有するガラステープ等の耐熱性材料にて巻回し、所定温
度に加熱して締め付けたときに、線膨張による圧力が接
合部に集中するので、効率よく融着一体化することがで
きる。
［実施例］ 以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
実施例 外径５０＃、長さ１７００ｍのＳＵＳ化粧バイブに厚す
２５０μｍ１幅５００ｍの超高分子量ポリエチレン［商
品名二日石タフタレックス、日本石油化学■社製コのフ
ィルム３本を各端面が突き合わさるように４０回重ね巻
し、更に端面が突き合わされ状態で水平方向に階段上に
４５°傾斜させた。次いでガラステープをその上から巻
き付け、電気加熱炉内にセットして１６０℃で２時間加
熱した。
冷却後ガラステープをとり、ＳＵＳ化粧パイプを抜き取
ることにより、内ａ５０ｍｍ、外径７０ｍ１長さ１４５
ｈａの超高分子量ポリエチレンのバイブを作ることがで
きた。
上記のバイブから試験片を作成し、バイブの引張強さ、
破断強度、伸びを測定しく試験法：ＡＳＴＭＤ６３８準
拠）、結果を第１表に示した。。
第　　１　　表
【図面の簡単な説明】
第１図は耐熱性芯体に端面を突き合わせた状態で超高分
子量ポリエチレンシートを巻回した斜視図、 第２図は巻回したロールを水平方向に階段状に傾斜させ
て隣接するロールに嵌合したような状態で重ね合わせた
垂直断面図、そして、 第３図はロール同士の接合部Ａの拡大図を示すものであ
る。 １：超高分子量ポリエチレンシート、 ２：耐熱性芯体、 ３：端面突合せ部、 ４：接合部Ａ。 α：傾斜角。 特許出願人　中興化成工業株式会社 特許出願人　日本石油化学株式会社

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）少なくとも超高分子量ポリエチレン層を有する広
    幅および／または細幅フィルムまたはシートを耐熱性芯
    体に端面が突き合わさるように長さに応じて数本のロー
    ル状に巻回した後、該ロールを水平方向に傾斜させて隣
    接するロールに階段状に重ね合わせて、さらにその外周
    を該超高分子量ポリエチレンよりも熱膨張係数の小さい
    耐熱性材料で巻回した後、該超高分子量ポリエチレンの
    融点以上に加熱して融着一体化し、冷却後、該耐熱性芯
    体を抜き出すことを特徴とする超高分子量ポリエチレン
    製中空体の製造法。
  2. （２）前記フィルムまたはシートが超高分子量ポリエチ
    レン層と基材層を積層した多層体である請求項（１）に
    記載の超高分子量ポリエチレン製中空体の製造法。
  3. （３）前記超高分子量ポリエチレン層と基材層が接着層
    を介して積層されている請求項（２）に記載の超高分子
    量ポリエチレン製中空体の製造法。
  4. （４）前記ロールの傾斜角（α）が１０〜８０゜である
    請求項（１）〜（３）のいずれかに記載の超高分子量ポ
    リエチレン製中空体の製造法。
  5. （５）前記超高分子量ポリエチレンが１３５℃デカリン
    溶液における極限粘度が８ｄｌ／ｇである請求項（１）
    〜（４）のいずれかに記載の超高分子量ポリエチレン製
    中空体の製造法。
  6. （６）前記超高分子量ポリエチレン層を形成するフィル
    ムまたはシートが多孔質である請求項（１）〜（５）の
    いずれかに記載の超高分子量ポリエチレン製中空体の製
    造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014055187A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 The Boeing Company Method and apparatus for fabricating an ultra-high molecular weight polymer structure

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