JPH03175029A - 少なくともポリエチレン層とエラストマー層とからなる製品の製造方法および該方法により得られる製品 - Google Patents

少なくともポリエチレン層とエラストマー層とからなる製品の製造方法および該方法により得られる製品

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JPH03175029A
JPH03175029A JP2295151A JP29515190A JPH03175029A JP H03175029 A JPH03175029 A JP H03175029A JP 2295151 A JP2295151 A JP 2295151A JP 29515190 A JP29515190 A JP 29515190A JP H03175029 A JPH03175029 A JP H03175029A
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Stamicarbon BV
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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 本発明は少なくとも、0.15以下のメルトインデック
スを有するポリエチレン層と、それに直接結合されるエ
ラストマー層とからなり、各層が高圧およびポリエチレ
ンの融点以上の温度で結合される製品の製造方法に関す
る。
従来の技術および課題 かかる方法はフランス特許第1567289号から公知
であり、該特許は硬化剤を含有するエラストー層の、多
くて0.15のメルトインデックスを有するポリエチレ
ン層に対する結合を開示しており、該結合は少なくとも
140℃の温度および少なくとも2kg/cm”の圧力
で行なわれる。この方法では、結合はエラストマーの硬
化と同時に起こる。このメルトインデックスは、付加荷
重が3kgであるASTM規格1238−57Tにより
測定される。このようにして測定された多くて0.15
のメルトインデックスは、通常、少なくとも0.5 X
 I O’kg/キロモルの重量平均分子量Mwに対応
する。
この方法の欠点は、0.5 X 106kg/キロモル
以上の重量平均分子量を有するポリエチレンを用いると
、達成できる結合強度が多くの用途、特に製品の動的荷
重を伴う用途に対して不十分であることである。
課題を解決するための手段 本発明は前記欠点をなくすか、または実質的に減少させ
る、すでに硬化したエラストマー層を用いることができ
る方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、ポリエチレンが少なくとも0.5xl
O’kg/キロモルの重量平均分子量を有し、結合され
るポリエチレン層が、ポリエチレンゲル層から溶媒を除
去することにより得られる。
本発明により得られる製品は、驚くべきことに、異なっ
た方法で得られる0、5 x 10’kg/キロモル以
上のMwを有するポリエチレン層を、その他は変わりが
ない工程条件下でエラストマー層に結合すると、従来技
術により達成できるより高いポリエチレン層およびエラ
ストマー層間の結合強度を有する。
さらに、本発明の方法の利点は、すでに硬化したエラス
トマー層から開始しても同様のよい結果を生じることで
ある。
さらに、本発明の方法の利点は、非常に薄い厚さのポリ
エチレンゲル層を得ることができると共に、その厚さが
広い範囲、例えば、1μm〜5mmで変化するため、異
なった用途により課されるポリエチレン層の厚さに関す
る種々の要求を満足できる。
本発明の方法においては、少なくとも0.5×10’k
g/キロモル、好ましくは0.7xlO6kg/キロモ
ル、最も好ましくはI X I O”kg/キロモルの
重量平均分子量を有するUHMWPEと呼ばれる超高分
子量線状ポリエチレンを用いる。
UHMWPEの重量平均分子量はゲル透過クロマトグラ
フィー、光の散乱等の公知の方法を用いて測定されるか
、または135℃のデカリン中での固有粘度(I V)
の値から計算される。
重量平均分子量は、以下の実験式: %式%] に従い、135℃のデカリン中で測定されたIV値に対
応する。
ここで、UHMWPEとは炭素原子100個当たり1つ
以下の側鎖、好ましくは炭素原子300個当たり1つ以
下の側鎖を有する線状ポリエチレン、および少量、好ま
しくは5モル%以下の少なくとも1個以上の共重合され
た他のアルケン類、例えば、プロピレン、ブテン、ペン
テン、ヘキセン、4−メチル−ペンテン、オクテン等を
有する同様のポリエチレンを意味し、該ポリエチレンま
たはポリエチレンのコポリマーは少なくとも0.5xl
O’kg/キロモルの重量平均分子量を有する。
さらに、ポリエチレンは少量の、好ましくは多くて25
重量%の少なくとも1個以上の他のポリマー、特にポリ
プロピレン、ポリブタジェン等のアルケン−1−ポリマ
ー、またはプロピレンと少量のエヂレンのコポリマーを
有してもよい。
かかるUl(MWPEは、例えば、適当な触媒および公
知の重合条件を用い、チーグラーまたはフィリップス法
により製造できる。
Ul(MWPEは保護被膜として非常に好適なものとす
る多くの特性またはエラストマー被膜を改良する表面特
性を有する。これは、例えば、特にその高い耐摩耗性、
曲げ強度、高い耐薬品性および低い摩擦係数、さらに高
い衝撃強度および引張強度に関係する。
結合されるポリエチレン層は、ポリエチレンが少なくと
も0.5 X 10”kg/キロモルのMwを有するポ
リエチレンゲル層から溶媒を除去することにより得られ
る。
かかるU HM W P Eゲル層を得る方法は英国特
許第2164897号並びに欧州特許公開明細書第64
167号、同第115192号および同第141419
号から公知であり、それらは、U I(M W P E
溶液を押出しまたは注型して所望の形状とし、溶液から
構成されるフィルム形状の製品を急速冷却することによ
りゲルフィルムと呼ばれるU HM W P Eゲルの
フィルム形状の層を得ることを特徴とするフィルム形状
の【JHMwPEゲルを得る方法を開示している。
当該方法において中間製品として得られるゲルフィルム
は、乾燥後、本発明の方法におけるポリエチレン層とし
て適用するのに非常に適する。その場合、ゲルフィルム
は、好ましくは0.1〜10mm、特に好ましくは0.
5〜3mmの厚さを有する。用いる溶液中のポリエチレ
ンの濃度と協同して、最終乾燥ゲルフィルムの厚さが0
.05〜5mm、好ましくは0.1〜2mmとなるよう
に、この厚さを選択する。
それからポリエチレンゲル層が形成される溶液中のUH
MWPEの濃度は、当該方法において0.5〜40重量
%である。40重量%以上の濃度を有する溶液は、高い
粘度、特に高分子量のために取り扱いが難しいが、本発
明の方法では、約80M量%までのUHMWPEi度を
有する溶液から形成されたポリエチレンゲル層が適用で
きる。
該方法によれば、蒸発、ゲルフィルムの圧縮、あるいは
溶媒用の抽出剤を含有する液体浴中にゲルフィルムを通
した後に無溶媒のゲルフィルムを乾燥することにより溶
媒が除去される。
該方法により、溶媒除去前、溶媒除去後または溶媒除去
および乾燥後、ゲルフィルムを少なくとも一方向に延伸
することにより、約1μmまでの薄いポリエチレン層が
製造できる。延伸したフィルムは本発明の方法において
Ul−IMWPE層として適用できる。
本発明の方法において結合されるポリエチレン層として
、あらゆる厚さの、延伸したまたはしない多孔質のUH
MWPE層を使用してもよい。多孔質のフィルム形状の
ポリエチレン層をゲルフィルムから得る方法は、例えば
、欧州特許公開明細書第160551号から公知である
かかる広範囲の達成可能な厚さのポリエチレン層はその
他の方法、例えば、ラム押出、UHMWPE粉末のポリ
エチレンの融点以上の温度での圧縮、あるいはラム押出
または圧縮により得られる製品の薄層の剥離により実施
できない。
ゲルフィルムから溶媒を除去することにより得られるU
HMWPE層の機械的特性は、その他の方法、例えば、
ラム押出または通常入手可能なUHMWPE粉末のポリ
エチレンの融点以上の温度での圧縮により得られる層の
機械的特性とは異なる。
ゲルから得られるこれらのポリエチレン層は脆いため、
エラストマー製品用の保護層としては好適ではないと思
われるが、驚くべきことに、かくして得られた製品中の
ポリエチレン層は通常の靭性並びに前述のような、UH
MWPE固有の他の優れた機械的および化学的特性を有
し、さらに、本発明の方法では、PEとエラストマーの
間に非常に強い結合を形成する一方、PE層は優れたメ
ルトフロー特性を有する。
その工程を、カーブした、アーチ形の、あるいは他の非
偏平の製品の製造に非常に適したものにするのは、特に
本発明によるポリエチレン層の非常に良好な流動特性で
ある。それにより、さらに、本発明の主な利点である種
々の形状のエラストマー製品を被覆することを可能にす
る。
さらに、本発明の方法の利点は、エラストマー層は、ち
ょうどポリエチレン層のように厚さが広範に変化するた
め、意図する用途に適用できる。
本発明において、エラストマーは室温で元の長さの2倍
に延伸でき、かつ、延伸力を取り除いた後、激しく短時
間で略元の長さに戻る物質として規定される(ASTM
委員会Dllにより刊行されたゴムおよびゴム類似材料
の技術用語参照)。
本発明の製品に用いるエラストマーとしては、天然ゴム
、ブタジェンとアクリロニトリルのコポリマー、ブタジ
ェンスチレンコポリマー、ブタジェンとアルキルアクリ
レートのコポリマー、ブチルゴム、エヂレンーブロビレ
ンゴムおよびEDPMゴム等のオレフィンゴム、フルオ
ロカーボンゴム、ンリコーンゴム、ポリアクリレート、
ポリブタジェン並びにポリクロロプレン等の公知のエラ
ストマー材料すべてが適用できる。好ましくは、これら
のゴムの少なくとも1つからなる天然ゴム、E D (
P )Mゴム並びにブタジェンのコポリマーまたはエラ
ストマーの混合物をエラストマー層として適用する。特
に好ましいものは、スチレン−ブタジエンコポリマー(
SBR)、またはスチレンブタジェンゴムから構成され
るエラストマーの混合物である。
本発明の方法において、公知の装置を用い、例えば、加
熱されたプレート間または加熱された型内での圧縮によ
り結合が起こる。
良好な結合のためには、すでに硬化したエラストマー層
から開始する場合は以下の工程条件を用いる。/A度は
用いるポリエチレンの融点以上であるべきであるが、ポ
リエチレンの熱崩壊を最小限にするため、できる限り低
くするべきである。
0.5 x 108kg/キロモル以上のMyを有する
ポリエチレンの融点は約130〜160℃である。
圧力は0.2〜10MPa、好ましくは0.4〜IMP
aの範囲で変化する。少なくともこれらの条件を維持す
る時間は20〜300秒であり、用いるポリエチレン層
の厚さに依存する。
前記工程条件は、さらに硬化されるエラストマー層を用
いる場合、通常、良好な結合に必要な工程条件と全く矛
盾することなく、硬化に必要な工程条件が選択できるも
のである。この理由は、エラストマー硬化プロセスは、
通常、120−180℃の温度範囲、約0 、2 M 
P aの圧力範囲でlO〜3・0分内に生じるからであ
る。重要な変数は用いる硬化剤または系の活性化温度お
よび硬化速度である。通常、それにより、硬化条件を結
合条件に対して適合できる。
エラストマーと硬化系のある種の組合せの硬化に必要な
工程条件が、結合されるポリエチレン層の崩壊の危険性
を伴うものであれば、まず硬化操作を行い、ついで、前
述のような結合に必要な条件下でポリエチレン層を硬化
製品に結合させることが好ましい。例えば、これは、長
い硬化時間を必要とする厚いエラストマー層を用いる場
合に必要である。
公知の方法により製造された製品よりも高い、ポリエチ
レンおよびエラストマー間の結合強度について説明する
ことはできないが、本発明の方法により得られる製品中
のポリエチレンの形態は、公知の方法により得られる製
品の形態とは異なると考えられる。透過光ミクロ観察に
より、本発明による新規な製品中のポリエチレン層は均
質構造を有し、一方、従来製品中のポリエチレンでは粉
末の結晶粒界が明らかに認められることがわかった。こ
の層を溶媒中で膨張させると、ポリエチレン層の表面で
形態の差異が明らかとなる。
また、本発明は、本発明の方法により得られる新規な製
品に関し、該製品は透過光ミクロ観察できる均質構造を
有する。
本発明の方法の可能な用途としては、例えば、製品の内
部または外部被覆としてUHMWPE層を適用すること
、さらに、主としてコンベアベルトおよびロール、ギア
ホイール、屋根材料並びに種々の形状を有する衝撃吸収
材等のエラストマー材料等が挙げられる。
本発明の製品は、エラストマーが中間材料として機能し
てUHMWPEと該材料を結合する、通常はUHMWP
Eが結合しない材料の被覆用の中間製品として適用でき
る。
実施例 以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳しく
説明するが、それらに限定されるものではない。
実施例中に示ず90°ロール剥離抵抗に対する値は、幅
12.5mm、厚さ10mmの試験片を用い、ASTM
規格D316フー76に従って測定した。
結合強度は、幅10mn+の試験片を用い、DIN規格
53530に従って測定した。
実施例■ 135℃のデカリン中のIV:15.5、重量平均分子
看Mw:2.2 x I O’kg/キロモルを有する
線状ポリエチレン(ヒモント(Himont)312)
を、濃度20重量%のデカリンに溶解し、二軸のスクリ
ュー押出機を用いてポリエチレンとデカリンの混合物を
温度180℃で押出して均質溶液を得た。
押出ヘッドには、2 、5 mmの押出間隙を有する幅
広いグイか設けられ、それを通して溶液をテープに押出
し、20℃に保った水槽中で冷却してゲルフィルムを得
た。熱風炉中、残留デカリン量が測定できなくなるまで
ゲルフィルムからデカリンを除去した。
厚さ約1.2nonの乾燥ゲルフィルムを寸法250X
I2.5mmの切片に切断した。厚さ3mmの未硬化の
加硫性スチレン−ブタジエンゴム(Sr′3R)層およ
び厚さ1.2mmの乾燥ゲルフィルムの試験片をフラッ
トプレス内に配置した。浮動ロール剥離試験に必要な剛
性を得るため、ブレキサ−(商標名:plexar)粘
着フィルム(ニー・ニス・アイ・ケミカルズ(USI 
Chemicals)社製)、および乾燥ゲルフィルム
用に用いたのと同じUHMWPE層の粉末をポリエチレ
ンの融点以上の温度で圧縮することにより得た厚さ6c
mのUHMWPE層をこれらの上に置いた。
ついで、この全体厚さ約10mmの積層構造体を、フラ
ットプレス中、圧力0.5MPa5温度160℃で15
分間維持してエラストマーを硬化させ、乾燥ゲルフィル
ムをエラストマー層に直接結合し、プレクサー粘着フィ
ルムにより、圧縮されたUHMWPE層に結合した。得
られたラミネートを冷却した。
冷却したラミネートについては、A S TMD316
7に従って90℃浮動ロール剥離試験を行った。エラス
トマー層と、それに結合した乾燥ゲルフィルムを分離す
るのに必要な荷重はジョー変位の関数として記録される
。結果を、横軸がジョー変位、縦軸が浮動ロール剥離強
度を示す第1図中の符号lの曲線に示す。
第1図は、90°浮動ロール剥離試験におけるエラスト
マー層と乾燥UHMWPE層ルを分離するのに必要な荷
重が約200〜25 ON/12.5mmであることを
示している。
結合後のポリエチレン層の形態を凋べるため、厚さ1.
2mn+の乾燥UHMWPEゲルフィルゲルフィルムm
mのSBR層からなるラミネートを、前述の条件下、同
じ材料を用いて製造した。
このラミネート中のU HM W P E層から厚さ7
mmの試験片を切断し、その構造について偏光顕微鏡を
用いて160倍で透過光ミクロ観察した。第2図はかか
る条件下での試験片の粒子構造を示す図面代用写真であ
る。該写真はポリエチレンが均質構造を有する一方、粉
末の粒界がないことを示している。
同様のラミネートを、温度150℃のデカリン中に浸漬
し、1時間保持した。第4図は加熱したデカリンにラミ
ネートを暴露した直後のラミネート中のUHMWPE層
の表面の7倍での粒子構造を示す図面代用写真である。
この写真もポリエチレン中の粉末構造を何ら示していな
い。
比較例A 比較例としては、前記方法を繰り返したが、ここでは乾
燥ゲルフィルムの代わりに溶融結晶化したUHMWPE
をUHMWPE層として用い、その上のエラストマーの
結合強度を測定した。この層は、フラットプレス中、2
00℃、すなわちポリエチレンの融点より十分高い温度
で実施例Iと同様のUHMWPEを、まず0.1MPa
の圧力で2分間、ついで、IMPaの圧力で5分間圧縮
することにより得た。UHMWPEの量は、得られるU
 J−(M W P Eフィルムの厚さが約8mmとな
るように選択した。
この温度では、層表面のポリエチレンは崩壊するため、
層の片面から約Immを研削した。
ついで、厚さ3mmの未硬化の加硫性SBRおよびエラ
ストマーに面する研削面を有する厚さ7mmの研削・圧
縮したUHMWPEフィルム層をフラットプレス内に配
置し、厚さ約10ml11の構造体から実施例■と同様
にして、実施例■と同じ寸法のラミネートを製造した。
ついで、このラミネートについて、ASTMD3167
に従って90°浮動ロール剥離試験を行い、Ul(MW
PE層およびエラストマー層を分離した。この試験の結
果を、第1図中の曲線2に示す。
第1図は、エラストマー層と、圧縮粉末からなる溶融結
晶化されたUHMWPE層を分離するのに必要な荷重が
、エラストマー層とUHMWPEゲルフィルゲルフィル
ムるのに必要な荷重より30〜50%低く、これらの層
の結合は同一条件下で起こることを示している。
圧縮されたU HM W P E層の外側に面した側か
ら1mm研削し、同様の方法で製造したラミネートにつ
いて、実施例Iの同様の方法でポリエチレン層の構造を
調べた。第3図および第5図は、各々、第2図および第
4図と同じ条件下でのポリエチレン層の粒子構造を示す
図面代用写真である。第3図、第5図ともにポリエチレ
ン中に粒界が明らかに認められる。
実施例■および比較例B 異なった固有粘度値を有するポリエチレン層を用い、S
BR層がポリエチレン層に直接結合したラミネートを製
造した。これに、フラットプレス中で以下のものを連続
して配置しく以下のゴム層の補強層としての厚さ1.4
mn+の乾燥ゲルフィルム層、厚さ3IIIIIlのS
BR層、および厚さ1 、4 mmの乾燥した非多孔性
のゲルフィルムまたはある厚さを有する多孔性の乾燥ゲ
ルフィルム層)、これを圧縮して厚さ1.4mmの層を
得た。積層構造体を圧力0.66MPa、温度160℃
で30分間圧縮した。補強層に対して付着した最後のポ
リエチレン層の結合強度をDIN53530に従って測
定した。材料データおよび測定結果を第1表に示す。第
6図は異なった試験片の結合強度(N7cm)(縦軸)
と、用いたポリエチレンの固有粘度(dl/g)(横軸
)の関係を示す。
比較のため、ラミネートを前述の方法で製造し、その毎
回付着するポリエチレン層は異なったIVを有するポリ
エチレン粉末から構成される。高圧下での圧縮中、該ポ
リエチレン粉末を圧縮層に焼結し、それをゴムに結合し
た。ポリエチレン粉末の量は、圧縮・焼結された層の厚
さが1 、4 mmとなるように選択した。DIN53
530に従って測定した材料データおよび結合強度を第
1表に示す。測定した結合強度は第6図に示す。第1表
および第6図は、乾燥ポリエチレンゲル層のゴム層への
結合が、すべての点で焼結層より良好であることを示し
ている。種々のポリエチレン層の表面構造は実施例■お
よび比較例Aの対応する層と同じである。
襄七友 墜旌姪 IV 結合強度 (N/m) 9 0 40.3 75.0 10 21 116.3 ポリエチレンの形態 2     粉末 4     粉末 8.5   粉末 16     粉末 23     粉末 27     粉末 乾燥ゲルフィルム IV   ポリエチレンの形態  結合強度(N/m) 4     多孔質     90 I2     多孔質     110I6    非
多孔質     15523     多孔質    
200 実施例■ 実施例■および比較例Bの方法に従ってラミネートを製
造した。該ラミネートは、各々、ゴム層が連続的に加硫
SBR,EPDMおよび天然ゴム、並びに非加硫SBR
,EPDMおよび天然ゴムで構成される。用いたポリエ
チレンは16dl/gのTVを有していた。圧力0.6
6MPa%温度160℃、20分間で結合が生じた。D
IN53530に従って結合強度を測定した。結果を第
2表に示す。乾燥ゲルフィルム層のEPDMおよび天然
ゴムに対する結合は焼結ポリエチレン層に対するらのよ
りも良好であった。
第2表 DIN53530による結合強度(N/am)非加硫ゴ
ム層      加硫ゴム層 乾燥ケ゛ルフイルム   焼結層    乾燥ケ゛ルフ
イルム  焼結層5r3R152103148107 Er’f)M       98        82
        95       82NR1019
39891
【図面の簡単な説明】
第1図はジョー変位と浮動ロール剥離強度の関係を示す
グラフ、 第2図および第4図はU l(M W P E層の粒子
構造を示す図面代用写真、 第3図および第5図はポリエチレン層の粒子構造を示す
図面代用写真、 第6図は固有粘度と結合強度の関係を示すグラフである

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも、最大、0.15のメルトインデック
    スを有するポリエチレン層と、それに直接結合されたエ
    ラストマー層とからなり、各層が高圧およびポリエチレ
    ンの融点以上の温度で結合される製品の製造方法におい
    て、該ポリエチレンが少なくとも0.5×10^6kg
    /キロモルの重量平均分子量を有し、結合されるポリエ
    チレン層がポリエチレンゲル層から溶媒を除去すること
    により得られることを特徴とする該製品の製造方法。
  2. (2)溶媒除去前または溶媒除去中のポリエチレンゲル
    層、あるいは得られた結合されるポリエチレン層を少な
    くとも一方向に延伸する請求項(1)記載の方法。
  3. (3)結合されるポリエチレン層が多孔質である請求項
    (1)または(2)記載の方法。
  4. (4)ポリエチレンの重量平均分子量が少なくとも0.
    7×10^6kg/キロモルである請求項(1)〜(3
    )いずれか1項記載の方法。
  5. (5)ポリエチレンの重量平均分子量が少なくとも1×
    10^6kg/キロモルである請求項(1)〜(3)い
    ずれか1項記載の方法。
  6. (6)結合されるエラストマー層が硬化された請求項(
    1)〜(5)いずれか1項記載の方法。
  7. (7)エラストマーが天然ゴム、EP(D)Mゴム、ブ
    タジエンのコポリマー、または少なくともかかるゴムの
    少なくとも1つから構成されるエラストマーの混合物で
    ある請求項(1)〜(6)いずれか1項記載の方法。
  8. (8)エラストマーがスチレン−ブタジエンコポリマー
    、またはスチレン−ブタジエンゴムから構成されるエラ
    ストマーの混合物である請求項(1)〜(7)いずれか
    1項記載の方法。
  9. (9)製品中のポリエチレン層が均質構造を有する請求
    項(1)〜(8)いずれか1項記載の方法により得るこ
    とができる製品。
  10. (10)少なくとも、最大、0.15のメルトインデッ
    クスを有するポリエチレン層と、それに直接結合された
    エラストマー層とからなる製品において、該ポリエチレ
    ンが少なくとも0.5×10^6kg/キロモルの重量
    平均分子量を有し、結合されるポリエチレン層がポリエ
    チレンゲル層から溶媒を除去することにより得られるこ
    とを特徴とする製品。
JP2295151A 1989-10-31 1990-10-30 少なくともポリエチレン層とエラストマー層とからなる製品の製造方法および該方法により得られる製品 Pending JPH03175029A (ja)

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