JPH0449448B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の属する技術分野」 本発明は、超高分子量ポリエチレンフイルム又
はシートの製造方法に関するものである。更に詳
しくは、平均分子量が100万以上の超高分子量ポ
リエチレンから、表面が平滑なフイルム又はシー
トを効率よく製造する方法に関するものである。

「従来の技術」 平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエチ
レンは、自己潤滑性、耐摩耗性、低温特性などの
優れた特性を持つているにもかかわらず、溶融粘
度が高すぎるために目的物への成形加工が困難で
あつた。

従来知られている超高分子量ポリエチレンの成
形法は、(イ)粒径が数十ミクロンないし数百ミクロ
ンの微粉末状のものを、長時間をかけて焼結し、
棒状または板状の焼結体としたのち、これら焼結
体からフイルム状物又はシート状物を切り出す方
法、(ロ)超高分子量ポリエチレンを有機溶媒に溶解
し、キヤステイング法によりフイルム化又はシー
ト化する方法、(ハ)粉末状の超高分子量ポリエチレ
ンを有機溶媒に加えて得られる分散物又は混合物
を、押出してフイルム又はシート化し、有機溶媒
を揮散させる方法、等が提案されている。

上記(イ)の方法は、生産性が極めて悪いという欠
点があり、(ロ)の方法によるときは、超高分子量ポ
リエチレン溶液の粘度が高いので取扱い難く、か
つ、溶液は温度条件の選択によつては結晶が析出
する等不安定である等の欠点がある。又、(ハ)の方
法は、上記(イ)及び(ロ)の方法にみられる欠点を解消
するものとして、本出願人によつて提案されたも
のであるが、有機溶媒へ超高分子量ポリエチレン
を加えるとき、その量が特定値以下例えば60重量
％以下の場合は、超高分子量ポリエチレンが有機
溶媒に均一になじみにくく、不均一なまま分散物
又は混合物を押出機によりフイルム化又はシート
化しようとすると、押出機への食い込みが円滑に
いかないという問題があることが判つた。

「発明が解決しようとした問題」 本発明者等は、以上の点を改良した平均分子量
が100万以上の超高分子量ポリエチレンからなる、
表面が平滑なフイルム又はシートを、効率よく製
造する方法につき鋭意検討した結果、有機溶媒と
粉末状の超高分子量ポリエチレンから分散物又は
混合物を調整する際、該分散物又は混合物を一定
温度以上に保持することによつて、前記超高分子
量ポリエチレンの分散性不均一の問題を解消しう
るとの知見を得て本発明に到達した。

「問題点を解決するための手段」 しかして、本発明の要旨とするところは、平均
分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンか
らなるフイルム又はシートを製造するにあたり、
上記超高分子量ポリエチレンの粉末を、有機溶媒
に加え、ポリエチレンが10〜60重量％の分散物又
は混合物とする工程、 上記分散物又は混合物を80℃以上の温度に保持
して、有機溶媒の一部を超高分子量ポリエチレン
に吸収させる工程、 上記分散物又は混合物を、それらの溶融温度よ
りも高い温度に加熱し溶融させて、フイルム状又
はシート状に押出す工程、 押出されたフイルム又はシートを加熱して前記
有機溶媒を揮散させる工程、及び上記フイルム又
はシートを冷却する工程よりなることを特徴とす
る超高分子量ポリエチレンフイルム又はシートの
製造方法に存する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明において超高分子量ポリエチレンとは、
デカリンのような溶媒に溶解して測定した粘度平
均分子量が、100万以上のものをいう。平均分子
量が100万に満たない高分子量ポリエチレンは、
通常の成形用ポリエチレンに較べて溶融粘度が高
いとはいうものの、通常の成形技術で成形できる
ので、本発明方法を採用する必要はない。原料の
超高分子量ポリエチレンは、粒径が数十ミクロン
ないし数百ミクロンの微粉末状のものが、市販さ
れており、これを使用することができる。

本発明方法によるときは、まず第一工程で、上
記粉末状ポリエチレンを、有機溶媒に加え、両者
をまぜ合わせ、分散物又は混合物とする。原料の
超高分子量ポリエチレンを、常温で、有機溶媒に
加え、両者をまぜ合わせるのは、原料の超高分子
量ポリエチレンの加工性を向上させるためであ
る。

この際に使用できる有機溶媒としては、超高分
子量ポリエチレンを溶解ないし膨潤する能力をも
つものの中から選ぶのがよい。このような能力を
もつ有機溶媒の具体例としては、ｐ−キシレン、
デカリン、オクタリン等の炭化水素、テトラクロ
ルエタン等のハロゲン化炭化水素があげられる。
これら例示は、本発明を制限するものではない。

有機溶媒に加える粉末状の超高分子量ポリエチ
レンは、分散物又は混合物の10〜60重量％の範囲
とする。超高分子量ポリエチレンの量が10重量％
より少ないときは、次の押出工程で得られる押出
物の強度が弱くなりすぎて取り扱いが難かしくな
るばかりでなく、後の有機溶媒を回収する工程で
多大なエネルギーを要し、著しく不経済である。
他方、60重量％より多いときは、得られる分散物
又は混合物は、次の押出工程で均一なフイルム又
はシートとして押し出すのが困難であるか、不可
能となり、好ましくない。分散物又は混合物は、
上記10〜60重量％の範囲内において超高分子量ポ
リエチレンの量が多いときは、少量の水を含んだ
小麦粉のように、粉末が湿潤化して小塊状に固ま
つた状態を呈し、少ないときはスラリー状を呈
し、超高分子量ポリエチレンが有機溶媒中になじ
まないで、浮遊した状態となる。

しかして、この状態のままの分散物又は混合物
を、フイルム又はシートに成形するために、押出
機に装入する場合に、前記のように、食い込みが
不円滑となる。そこで、本発明は、次の工程で、
前記の方法で調整した分散物又は混合物を80℃以
上に加温、保持することによつて、有機溶媒の一
部を超高分子量ポリエチレンに吸収させ、超高分
子量ポリエチレンの有機溶媒に対する親和性を付
与する操作を行うものである。80℃以上の温度に
加温するには、局部加熱を避け、有機溶媒の損失
を防止するために還流冷却装置付の外套蒸気加熱
容器によるのが好ましい。加温温度は、有機溶媒
の種類、超高分子量ポリエチレンの粒径、含有重
量％等により、80〜250℃の範囲で選ぶことがで
きる。又、加温時間は加熱温度にもよるが、１〜
60分の範囲で選ぶことができる。このような加温
処理により、分散物又は混合物は、有機溶剤と超
高分子量ポリエチレンとが均一に混合つてドライ
ブレンド状乃至はウエツトブレンド状となり、後
記の押出し工程における押出機への装入時の食い
込みがより一層円滑に行れる。

本発明方法によるときは、次の工程で、上記分
散物又は混合物を、分散物又は混合物の溶融温度
より高い温度に加熱し、溶融させて、フイルム状
又はシート状に押出す。本発明において、「分散
物又は混合物の溶融温度」とは、ASTMD3417
−82に記載された示差走査熱量法による融解熱の
測定法に準拠し、昇温速度10℃／分の条件下で測
定したときピークを示す温度をいう。

分散物又は混合物の溶融温度は、溶媒の種類、
超高分子量ポリエチレンの分子量、溶媒と超高分
子量ポリエチレンとの比率によつて変わる。例え
ば、重量平均分子量が約300万の超高分子量ポリ
エチレンを50重量％含有するｐ−キシレンとの混
合物では、溶融温度は120℃であり、同じ分子量
の超高分子量ポリエチレンを60重量％含有するデ
カリンとの混合物では121℃である。分散物又は
混合物の溶融温度は、あらかじめ測定して、確認
しておくのがよい。

分散物又は混合物を加熱する温度が、これらに
ついて実測した溶融温度より低いときは、分散物
又は混合物は溶融せず、フイルム状又はシート状
に押出すことができない。

分散物又は混合物を加熱し、溶融させるには、
従来熱可塑性樹脂を加熱し、溶融させるのに用い
られている押出機を、そのまま使用することがで
きる。また、分散物又は混合物をフイルム状又は
シート状に押出すには、従来熱可塑性樹脂をフイ
ルム状又はシート状に押出すのに用いられている
Ｔ−ダイ、スリツトダイ、サーキユラーダイ等
を、そのまま使用することができる。

上記工程で押出されたフイルム又はシートは、
有機溶媒を含有しているので、次の工程で、押出
されたフイルム又はシートを加熱して、有機溶媒
を揮散させる。この際の加熱温度は、フイルム又
はシートに含まれている有機溶媒の種類、量、フ
イルム又はシートの厚さ等によつて、100〜300℃
の範囲で選ぶことができる。加熱温度が100℃よ
り低いときは、溶媒揮散速度が遅く好ましくな
く、300℃より高いときは、溶媒の揮散速度は速
くなるが超高分子量ポリエチレンの熱劣化がひど
くなり、好ましくない。

押出されたフイルム又はシートを加熱するに
は、離型材を塗布した紙、スチールベルト等で保
持しつつ加熱する方法、フイルム又はシートの幅
方向両端部を保持しつつ加熱する方法等、いずれ
であつてもよい。また、この際の加熱方法は、熱
風による方法、赤外線、遠赤外線を用いる方法等
があげられる。更に、加熱したロール群の間を通
過させる方法であつてもよい。

フイルム又はシートから揮散された有機溶媒
は、回収し、再使用するのが好ましい。

有機溶媒を揮散させたフイルム又はシートは、
次に常温附近まで冷却する。フイルム又はシート
を冷却するには、自然放冷でもよいし、冷却した
空気を吹き付ける、冷却したロール群の間を通過
させる等の強制冷却であつてもよい。

冷却したのち、又は冷却する際、表面を平滑さ
せるためにロールで圧延するとかの後加工を行な
つてもよい。

このようにして得られた超高分子量フイルム又
はシートは、ロール状に巻き取つたり、一定の長
さにして切断して、次の使用に供することができ
る。

本発明方法によつて得られる超高分子量ポリエ
チレンフイルム又はシートは、その特性である自
己潤滑性、耐摩耗性、低温特性等を生かして、各
種のガスケツト、パツキング、ライニング、テー
プ、包装資材等の用途に使用することができる。

「発明の効果」 本発明方法は、次のように特別に顕著な効果を
奏し、その産業上の利用価値は、極めて大であ
る。

(1) 本発明方法では、前記従来法(イ)のように、原
料微粉末状物を焼結体とし、この焼結体からフ
イルム状物又はシート状物を切り出す方法を採
用しないので、この従来法(イ)に較べ、生産性が
格段に優れている。

(2) 本発明方法によるときは、有機溶媒と粉末状
超高分子量ポリエチレンとよりなる混合物又は
分散物は、調整が容易であり、常温で分散液や
粉体と同様に取り扱うことができ、従来法(ロ)に
較べ、工程が格段に簡素化されている。更に、
(ハ)の方法に較べ、分散物又は混合物を押出機に
装入する際の食い込みが極めて円滑に進むの
で、押出し操作が安定して行われ、品質の優れ
たフイルム又はシートを得ることができる。

「実施例」 以下、本発明を実施例にもとづいて詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下
の例に限定されるものではない。

実施例 １ ハイゼツクス・ミリオン240M（三井石油化学工
業(株)社製、重量平均分子量が約300万の超高分子
量ポリエチレンであつて、平均粒子径約100ミク
ロンのもの）を、ｐ−キシレンにポリエチレンの
濃度が50重量％になるように加え、常温で、両者
をまぜ合せてスラリー状の分散物を得た。

次に、このスラリー状分散物を攪拌しながら
120℃に加熱し、同温度に５分間保持した。この
操作により、ｐ−キシレンの一部が超高分子量ポ
リエチレン粉末に吸収されて、スラリー状からド
ライブレンド状（乾燥した混合物の状態）となつ
た。

この混合物について、示差走査熱量計（パーキ
ンエルマー社製、形式DSC−）を用い、
ASTM Ｄ 3417−82に準じた方法で（昇温速度
10℃／分）ピークを示す温度（分散物の溶融温
度）を測定したところ、120℃であつた。

この分散物を、スリツトダイ（幅40mm、スリツ
ト厚さ0.5mm）を装着した１インチ単軸押出機
（Ｌ／Ｄ≒16）を用い、シリンダー温度160℃、ダ
イ温度180℃の条件下にシール状に押出した。そ
の結果、混合物の押出機への食い込みは円滑に行
うことができ、又、押出し操作も安定しており、
平均押出速度５ｍ／分で幅40mm、厚み0.7mm程度
のシート状押出物を得た。このシート状押出物
を、180℃に温度調節した加熱炉内で10分間加熱
し、溶媒のｐ−キシレンを揮散させた。

ついで、このシート状押出物を加熱炉から取出
した室温迄冷却し、幅38mm、平均厚み0.6mmの超
高分子量ポリエチレンシートを得た。

実施例 ２ ハイゼツクス・ミリオン240M（実施例１におけ
ると同種）を、ｐ−キシレン中にポリエチレンの
濃度が30重量％になるように加え、常温で、両者
をまぜ合せ、スラリー状の分散物を得た。

次に、このスラリー状分散物を攪拌しながら
120℃に加熱し、同温度に９分間保持した。この
操作により、ｐ−キシレンの一部が超高分子量ポ
リエチレン粉末に吸収されて、スラリー状からウ
エツトブレンド状（湿潤化した混合物の状態）と
なつた。

この混合物について、実施例１に記載の方法で
溶融温度を測定したところ、115℃であつた。

この混合物を、実施例１で用いたと同じ押出機
を使用し、シリンダー温度150℃、ダイ温度180℃
の条件下にシート状に押出した。その結果、混合
物の押出機への食い込みは順調で、又、押出し操
作も安定しており、平均押出速度5.2ｍ／分で幅
40mm、厚み0.6mm程度のシート状押出物を得た。
このシート状押出物を、180℃に温度調節した加
熱炉内で10分間加熱し、溶媒のｐ−キシレンを揮
散させた。ついで、このシート状押出物を加熱炉
から取出して室温迄冷却し、幅38mm、平均厚み
0.4mmの超高分子量ポリエチレンシートを得た。

実施例 ３ ハイゼツクス・ミリオン240M（三井石油化学工
業(株)社製、重量平均分子量が約300万の超高分子
量ポリエチレンであつて、平均粒子径約100ミク
ロンのもの）を、ｐ−キシレンにポリエチレンの
濃度が45重量％になるようにに常温で、両者をま
ぜ合せて、スラリー状の分散物を得た。次に、こ
のスラリー状分散物を攪拌しながら120℃に加熱
し、同温度に５分間保持した。この操作により、
ｐ−キシレンの一部が超高分子量ポリエチレン粉
末に吸収されて、スラリー状からドライブレンド
状となつた。この混合物について、実施例１に記
載の方法で溶融温度を測定したところ、118℃で
あつた。

この混合物を、実施例１で用いたのと同じ押出
機を使用し、シリンダー温度160℃、ダイ温度180
℃の条件下にシート状に押出した。その結果、混
合物の押出機への食い込みは順調で、又、押出し
操作も安定しており、平均押出速度は4.9ｍ／分
で幅40mm、厚み0.6mm程度のシート状押出物を実
施例１の場合と同様の条件で加熱炉内で加熱処理
して、溶媒のｐ−キシレンを揮散させたのち室温
迄冷却し、幅38mm、平均厚み0.4mmの超高分子量
ポリエチレンシートを得た。

比較例 上記実施例４と同一条件で、ｐ−キシレンと超
高分子量ポリエチレンとから調製したスラリー状
の分散物を、加温処理なしに実施例４で用いたの
と同じ押出機により、同一押出しを行つたとこ
ろ、押出機への分散物の食込みが円滑にいかず、
押出しが安定せず、断続的であり、均一なシート
状押出物を得ることができなかつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平均分子量が100万以上の超高分子量ポリエ
   チレンからなるフイルム又はシートを製造するに
   あたり、上記超高分子量ポリエチレンの粉末を、
   有機溶媒に加え、ポリエチレンが10〜60重量％の
   分散物又は混合物とする工程 上記分散物又は混合物を80％℃以上の温度に保
   持して、有機溶媒の一部を超高分子量ポリエチレ
   ンに吸収させる工程 上記分散物又は混合物を、それらの溶融温度よ
   りも高い温度に加熱し溶融させてフイルム状又は
   シート状に押出す工程 押出されたフイルム又はシートを加熱して前記
   有機溶媒を揮散させる工程、及び上記フイルム又
   はシートを冷却する工程よりなることを特徴とす
   る超高分子量ポリエチレンフイルム又はシートの
   製造方法。