JPH0491926A - 超高分子量ポリエチレンフィルムの製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超高分子量ポリエチレン延伸シートの製造方
法に関するものであり、特に超高分子量ポリエチレンを
原料とし厚さ］００μｍ以下であって高耐摩耗性かつ高
強度のフィルムを製造する方法に関する。ここで超高分
子量ポリエチレンとは、極限粘度［η］が、３．５ｄｌ
／ｇ以上のものをいう。

〔発明の背景〕

従来、超高分子量ポリエチレンのフィルム、或いはシー
トの製造方法には、次のようなものが挙げられる。

（１）　　コンプレッション成形により、板状、或いは
棒状の成形品を作成し７、この成形品から、フィルム状
物または、シート状物を切り出す方法。

（２）　　超高分子量ポリエチレンを有機溶媒に溶解し
、キャスティング法によりフィルム化、または、シート
化する方法。

（３）　　超高分子量ポリエチレンに有機溶媒を加え、
この有機溶媒を加えた超高分子量ポリエチレンを押出成
形し、成形後に有機溶媒を揮散させてフィルム、または
、シー・トを成形する方法（特公昭６３−１９３２７号
）。

上記（１）の方法は、生産性が極めて悪いという欠点が
あり、得られる製品の厚さは、切削時の発熱のため】５
０μｎ１程度が限度である。（２）の方法では、超高分
子量ポリエチレン溶液の粘度が極めて高いため取り扱い
か難し５く、か一つ、溶液の温度条件の選択によっ′Ｃ
は、結晶か析出する等不安定であるという欠点がある。

（°つ）の方法では、有機溶媒を超高分Ｆ［ポリエチレ
ンに加える工程、その超高分子量ボリュチレンスラリー
ヲ押し、出すＬ程、シートから溶媒を除去する］二程の
３一つからなり、上記の（１）及び（２）の方法に比べ
、［に程が簡略化され、生産性については、優位性が認
められるが、反面、溶媒を含んた樹脂の押出成形は、加
熱を伴うために引火の危険が有り、さらに溶媒の揮散工
程があるため、エネルギー面で不利であり、また溶媒の
回収にも手間がかかる。

このような欠点を解決するために、本発明者は、分子量
１００万から６００万の超高分子量ポリエチレンに、分
子量：うＯ万から１００万の高分子量ポリエチレンをト
ライブレンドすること、さらにスクリュー、ダイの形状
を工夫することによって、複合化超高分子量ポリエチレ
ンのシート押出成形が可能になることを発μし、その具
体的方法を提案しでいる（ＰＣＴ／ＪＰ８９１０１３１
１）。

し７かし、この技術においては、シートの厚さを１００
μｒｉｍ以下にすることが極めて困難であり、厚さ１．
００μｍ以下の超高分子量ポリエチレンのフィルムであ
って、高い耐摩耗性および強度を有するフィルムは得ら
れていブよいのが現状である。

ところで、従来、通常のポリエチレンをシート状に押出
成形する場合、分子量が２万〜２０カの範囲の原料ポリ
エチレンを用いて行われているのが一般的である。この
分子量範囲のポリエチレンは比較的容易に押出成形する
ことができるが、分子量がこの範囲を超えると、溶融粘
度の増加によりシートないしフィルム状の押出成形が困
難になることが知られている。

しかしながら、」７記の分子Ｒ２万〜・２０万の範囲の
ポリエチレンは、この範囲を超メるような超高分子量ポ
リエチレンと比較して、耐摩耗性や耐衝撃性が劣るとい
う問題がある。−・カーのような超高分子量ポリエチレ
ンをシート状に成形し得る技術としＣは、従来、ラム押
出成形法が主流であるが、この方法によれば、肉厚の大
きい製品（たとえば１．　ｗ以上のもの）しか得ること
ができないのが現状である。

〔発明の概要〕

本発明は上述した従来技術に鑑みてなされたものであり
、耐摩耗性ならびに強度にすぐれた超高分子量ポリエチ
レンを、厚さ１００μｍ以下のフィルムに成形する技術
を提供することをＬＩ的とするものである。

本発明による超高分３′−量ポリエチレンフィルムの製
造方法は、粘度平均分子ｆｆ１３０万〜０００万の超高
分子量ポリエチレンからなる原料ポリエチレンを、シー
ト状に押出成形り７、ざらに２軸延伸することによって
、厚さ１．００　ａ　ｍ以下のフィルム状物に成形する
ことを特徴とするものである。

本発明におい“Ｃは、前記原料ポリエチレンは、比較的
高い分子量のポリエチレンと比較的低い分子量のボリュ
、チレンを２種以上混２３　Ｌ−たポリエチレン混合物
からなるものであってもよく、さらに無機物質および、
／または有機、物質を含有していでもよい３゜ 〔発明の詳細な説明〕 先ず始めに、フ、イルムの原料となる超高分子ｉｉポリ
エチレンについて説明Ａる。従来、超高分子量ポリエチ
レン単独では、その溶融粘度が著し７く高いため押出成
形は困難であるとされてきた。

し、かし１、超高分Ｊ′−量ボリュチレンの溶融粘度を
丁げ、流動性を付与させるごとによ−）て押出成形が可
能になることは理論的には推測できる。

このような考えに基づく特許出願と１２では、例えば特
公昭４３−２４５２５号公報、特公昭４４−２７４１３
号公報、特公昭５６−４７２１６号公報、特開昭５７　
１７７０３５号公報、特開昭５７−１７７０３６号公報
、特開昭５′７〜１７７０３７号公報、特開昭５７−１
．９３３１９号公報、特開昭５８−５　’）　２４３号
公報、特開昭６３−３９９４１号公報、特開昭６３−１
８２３４９号公報、特開昭６３−１２６０６号公報、特
開昭６′う−５”７６４５号公報、特開昭６−、．３−
６１）　７０８号公報、特開昭６３−２４１　（’、）
　５０号公報、特開昭６，１〜３６６　’、３５号公報
、特開平］、−２７２６０３号公報等が挙げられる。

しかし２、本発明者の知見によれば、これらの提案は、
基本的には、超高分子量ポリエチレンに対して物理的な
混合で有機あるいは無機物の滑剤を添加Ｉ７、目的を達
成し、よつとし、ているが、滑剤を添加することによる
物性の低−トあるいは、特に無機物を添加した場合やシ
ートまたはフィルム状に成形前」シた場合に、穴開きの
発生により、薄肉成形が困難になる点で必ずし７も有効
な方法ではない。さらにこのような材料を２軸延伸し、
た場Ｃ１低分！−量成分が先に伸びＣしまい、超高分子
量成分が延伸されないという問題も！１゛じる場合があ
る。

すｔｌわち、添加物と超高分子量ポリエチレ〉・の分子
量の差が著しい場合、２軸延伸には向かないことが本発
明者の１ｆ究により判明し、でいる。また、汎用ポリエ
チレンを添加する試みも成されでいるが、従来のものは
、物性の低下、特に耐摩耗性、耐衝撃性の但、下が著−
り、＜、超高分子・量ボリュチレ゛、・成形品としての
実用に酎えない。

本発明者は、超高分子Ｎポリエチ１／：／と比較してや
や分子量が低いが成形が容易でか−）比較的耐摩耗性に
優れる高分子量ボリエ、ｆレンを超高分子量ポリ〕二チ
・ｌ／ソに」−Ｊ己のドライブＬ／ンドによる方法で複
合化すること（、′、よ）で、分子量１００７］以」二
を保持り、シかも超高分子量ポリエチレン本来の特性を
損なう、τ、となく、成形に必要な流動性をイ・１１５
することができ、これによりシート状の押出成形かｉ’
ｊＪ能１、Ｅなることを発見１．７いる３゜１例を挙げ
ると、分〜ｑ閂２９０万の超高分子量ポリエチ１．ｙ　
：、、、・１部に対し１、分子：Ｒ９５ノ−ノ゛の高分
子量、Ｖす二す１・り弓部を１記の方法で混合するごと
こよ）τ゛、分子量的１８０万で超高分」“量ポリ丁。

ヂレンの特性を損なうことなく押出成形が１ｉｌＪ能な
超高分子量ポリエチレンを得ることができる。

以ト、この上）な混合系からなる超高分子量ボリュチレ
ン組成物について説明する。

本発明で使用］２得る超高分−１急ポリ１すＬ・・シ組
成物は、粘度平均分子量が１００ｈ〜・６０（］万であ
る超高分子量ポリエチレンと、粘度平均分子量が３　Ｑ
　）５　＝　１　Ｏ０万である品分′ｆ−量ボリ第１．
・フィンさ、更に必要に応じで、Ｌ述した無機物質とが
複Ｃ・化され、その複合化物の粘度下均分１′−息が３
（］〜２０ロガの範囲の組成物を得ることができる。

また超高分子・瓜ポリエチｊ／ン組成物を製造するにあ
たっては、超高分子量ボリエヲレ゛・己１、高分子−量
ポリオレフィン、更に無機物質と４・混へ１１、高分子
量ポリ第１ノフインの軟化点景トで、かつ本活性ガス雰
囲気下での高速攪拌によりトフイブレンドするごとによ
り複合化させることが好ましい。

本発明で使用する超高分子量ポリエチレンは、その粘度
平均分子量′量が１００力’　−６０ｎ万のものを使用
する２−とがヒバき、例λばハイゼックスミリオン２４
０′Ｎ１（商品名、二井石油化７］−業（株）製、分子
量１（９０力）、またホスターレンＧ　Ｕ　Ｒ４ｌ２（
商品名、西独ヘキスト社製、分子量２４０力）等のパウ
ダー状の市販品を好適１４′使用するごとがで゛きる。

また合成（：、より１０（）ｈ〜６００万以」、の粘度
平均分子量に高分子量化されたもの、また架橋剤、電ｆ
線照射等により架橋された所謂架橋ポリエチレン等を使
用することもできる。本発明においてはできるだけ均一
に混合させるために微粒子状のものを使用し粒径］０μ
ｎ１〜３００μｍ、好ましくは５０　ｕ　ｍ　〜２００
　ｉｔ　＋ｎのものを使用するとよい。

また高分子量ポリオレフィンは、粘度平均分子量が３０
万〜１００万である高分子量ポリエチレン、高分子量ポ
リプロピレン、またその混合物を使用することができ、
８０〜９０℃で複合化できるものを使用するとよい。こ
のような高分子量ポリオレフィンとしては、例えばリュ
ブマーＬ５０００Ｐ（商品名、三井石油化学工業（株）
製、分子量９５万）、リュブマーＬ３０００Ｐ　（商品
名、三井石油化学工業（株）製、分子量３０万）等のポ
リオレフィン、また１、ｕ　Ｐｏ１ｅｎ　５２６１２　
（商品名、西独ＢＡＳＦ社製、分子Ｊ１３３万）等の市
販のもので、微粒子状のものを使用するとよく、粒径１
０μｍ１〜３００μｍ、好ましくは５０　ｕ　ｍ　〜２
００　ｔｔｍのものを使用するとよい。

上記組成物において、高分子量ポリオレフィンの粘度平
均分子量が３０万以ト′であると、成形（７た際に樹脂
同士の相溶性が悪化して強度が低−ドし５、また耐摩耗
性も悪化するという問題を生じる。

超高分子量ポリエチレンと高分子量ポリオレフィンから
なる混合物の見掛は上の分ｊ’ｉＭは、次式で示される
。

Ｍ−ｎＸ（超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量）
−（１−ｎ）Ｘ（高分子量ポリオレフィンの粘度平均分
子量） ただし、ここでは０＜ｎ＜１である。

本発明における組成物は、その見掛は上の分子−量が、
１００万以上、望ましくは１２０万〜２００万の間にな
るように、ｎｌ及び超高分子量ポリエチレンと高分子量
のそれぞれの分子量を選択し、て混合して複合化されて
製造され、混合比は超高分子量ポリエチレン１に対して
、高分子Ｉ゛ポリオレフイン（１−ｎ）／ｎの比率で混
合され、成形特性に合わせて上記比率の範囲の任意の比
率で調合することかできる。

無機物質としては、上述したような、炭素、金、銀、ア
ルミニウム、銅、クロム、ニッケル、鉄、鉛、モリブデ
ン、亜鉛、スズ、インジウム、ビスマス、白金、セレン
、マグネシウム、マンガン、コバルト、タングステン、
チタン、ゲルマニウム等の元素単体をポリオレフィンに
混合するとよく、好ましくは炭素、銀、金、アルミニウ
ム、銅、鉄、鉛、亜鉛、ニッケル等の導電性元素１１体
、又はその２種以上を組み合わせ使用するとよい。その
添加量は、０．１重量％〜２０重量％、好ましくは１重
態％〜８重皿％である。粒径は０．０１μｎ’ｉ〜１０
０μｍ、好ましくは０．　０５μｒｎ　〜１０μｍであ
る。

また耐熱材料、界面活性剤、着色剤、滑剤、安定剤等を
混合してもよい。

耐熱性、また剛性を向上させるためには、セラミックス
材料を混合することができる。セラミックス材料として
はアルミニウム系、ジルコニア系、カルシウム系、シリ
コン系等のセラミックス、また炭素繊維、ケブラー繊維
等の短繊維を使用することができる。これらの素材の添
加量は０．１ｍ−％〜２０重量９ｆ３、好まＬ＜は１重
量９θ−・１０重皿％である。また添加剤の粒径は０．
０１μ０１〜１００μｍ１好ましくは０．０５μｍ〜１
０μ■１である。

また界面活性剤としては、弗素系界面活性剤を使用する
ことが好まし、い。弗素系界面活性剤としてパーフルオ
ロアルキルスルフォン酸アンモニウム塩、パーフルオロ
アルキルスルフィン酸カリウム塩、パーフルオロアルギ
ルカルボン酸カリウム塩等のアニオン系界面活性剤、パ
ーフルオロアルキル第４級アンモニウム沃化物等のカチ
オン系界面活性剤、パーフルオロアルキルポリオキシエ
チレンエタノール、弗素系アルキルエステル等の非イオ
ン性界面活性剤等があげられる。これらいずれの弗素系
界面活性剤も磁気テープ材料であるポリエステルフィル
ムとの摺動特性を良好にする効果を有するが、特にアニ
オン系の弗素系界面活性剤が最も効果が品い。これはア
ニオン系、カチオン系、非イオン系界面活性剤のうち、
アニオン系がポリオレフィンのとき相溶性が最も悪く、
そのため少量添加し、でも成形品の表面にブリードアウ
トシ、てくるためと考えられる。これらの弗素系界面活
性剤の好まし２い添加量は、０．０１重口％〜５重重態
６、好まシ、＜は０．１重量％〜コ重量％である。

このような弗素系界面活性剤は粉末状又は精側な液体で
あるが、混合の際均一分散させるためにはメタノール、
エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチ
ルエチルケトン等の比較的低温で蒸発除去可能な溶媒に
溶解させ、低濃度に希釈し、混合の際にスプレー等を用
いて溶液を霧状にして噴霧することにより均一に分散さ
せるとよい。またポリテトラフル３ロエチレンの微粒子
粉末でその平均粒径が５　ｐ　ｎＩ〜・２０μｍの弗素
樹脂パウダーを添加してもよく、弗素樹脂パウダーの添
加量は０６１重量Ｏｏ〜５０重量％、更に好ましくは５
重量％〜２５重量９゜である。

さらに本発明においては、原料ポリエチレンを、極限粘
度〔η〕が′３．５〜１４ｄｌ／ｇの範囲のポリエチレ
ンを１種以七混合ｊ５たものからなることが、原反を製
膜する際の樹脂の流動性を」−げ、成形性を向」させる
点で好まシ、０゜この場合の極限粘度〔η〕は、デカリ
ン中で１３５℃の温度条件において測定した値である。

次に、上記組成物の製造り法についで説明する。

まず超高分子量ポリエチレン、高分子量ポリオレフィン
、及び無機物質、更に必要に応じで添加される添加剤と
を混合するにあたっては、ヘンンエルミキサーのような
高速攪拌による混合機を用いる。攪拌条件と１７では、
常温から品分Ｊ′量ポリオレフィンの軟化点（８０〜９
０”Ｃ）以下で、かつ窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下
、攪拌速度は１０ｒｐｍから１．００００ｒｐｍ、望ま
しくは３００ｒｐａから３０００ｒｐｍで、攪拌時間を
１分〜３０分、望まし７くは２分〜８勺、トライブレン
ドし７で製造する。この目的は、粉体粒子の表面に、主
に超高分子量ポリエチレンの表面に、無機成分を物理的
に付着させるためである。このように混合された材料は
１分に分散されでいると見做され、成形機のバレル中で
各成分の分散性を向」、させるために、スクリューによ
り必を以十の加熱や、剪断応力をかけ、結果として基Ｈ
の分子−の低下をもたらすのを防ぐ効果がある。なお１
．］述１．たポリエチレン原料は、射出成形にも適用す
ることが゛こきる。

次に、上記のようにし、で得られる原料ポリエチレンを
シー　ト状に押出成形する方法について説明する。

」−記のようにし、て複音化された超高分子量ポリエチ
ンは、高分子量ポリエチレンとのトライブレンドにより
流動性を付与させたが、一般の押出成形グレードの各種
ポリエチレンに比べかなり溶融粘度が高く、一般に使わ
れているようなスクリュ、ダイスでは均一に押出１こと
ができない。

このよ・うな樹脂の均一な押出成形をｉｉＪ能にする望
まし７いスクリューの形状は、［、／Ｄが２１〕〜４０
でコンブレッンヨン１ノシオが１．２〜２，０であり、
またフライトの傾きを小さくシ２、フラ、イ）・を立て
ることにより樹脂の前進力を増すことができ具体的には
、細ピツチ化し、た場合の１．３．０’から通常のスク
リュー径と等〔７いピッチの１７．７″の範囲にあるこ
とが望まｊ、、い。ｊ：だスクリューは、フィー　ド゛
ブーン、コンブレッジコンゾーン、メータリングゾーン
の′３つの部分に分けられるが、各々の割合に関し、で
は、フィードブンとコンブＬノッンｊンゾ〜ンを長めに
取り、メータリングゾーンを短めに取ることが望まし、
い。具体的には、その山数−この比率を、はぼ５〜・８
ニア〜８：４の値に設定することにより、安定したシー
トが押し出されることが実験の結果判明しでいる。

さらに樹脂の高分子−息成分の溶融を促進するためにメ
ータリングゾーンに高せん断部を設けることが望ま（−
い。高せん断部の例とし、では、ｕ　ｅ　ｃフルーデッ
ド型、リングバリヤー形、混合ビン型５゜ダルメージ型
、ダブルリー　ド型く、スパイラルバリヤー型）等が挙
げられるが、シリンダー壁面との連続的な小さいギャッ
プにより高ぜん断部を形成する方法は、超高分子量ポリ
エチレンの押出成形では分子−星の低下、樹脂のつまり
が生じるために適さない。この中のうちのダブルリード
型をメ、タリングゾーンの１部に設けることが、最も好
ましい方法であることが実験的に−確かめられた。

以上のよ・うな煮えに基づいたスクリューの１例を挙げ
る。その形状を下記の表１に示す。

表　　　１ 次に超高分子ロポリエチレン・用のダイスについて説明
する。前述した蝮劇化された超高分子量ポリエチレンは
、通常の超高分１＝量ポリュ、チレンよりもその溶融粘
度は低いか、汎用のポリエチレ〕７例えば高密度ポリエ
チレン、低密度ポリエチレン等と比べて１０倍以上高い
ため、汎用のポリエチレンに用いられるような設計のダ
イスでは均一・に樹脂を押し出すことができない。その
ため、ダイスは流動面を深めに取り、また：７−トハン
ガー・部の開口角は最適値があり即ち開き角に［、て１
２　ｃｉ〜・１．７　（、）　’にすることが望まｌ、
い。さら１′：、１４、０−・・２５（’）μｎ１のシ
ー　トを成形するため、グイリップはベンディングリッ
プ式のものを採用［５、流動［１ｉ１ｉ１″無用の凹凸
がなくなるようにすることが望まし、い。

次に押出成形条件についご説明する。

超高分子量ポリエチレンはその溶融粘度が著し。

く高いため、粘度をドげるために通常のボｒ）　、ｙ−
ヂレンよりも高い成形温度で成形することが望まｌ、。

い。し２かし、成形温度を１．げろに従υてポリエチレ
ンの分子鎖の切断の発生がｈし、くなるため成形温度に
は一１〜限がある。さらに、分子量の低ト″を防ぐため
、押出成形機のホッパーには、不冨性ノｆス、例えば窒
素ガスを流し、樹脂の酸化を極力防ぐ、二とが望まし２
い。成形条件の範囲をト記の表２＋、＝４＼ず。

表　　　２ 上記のフィード部の温度範囲が広いのは、樹脂のスクリ
ューへの食い込み性が悪い場合（：Ｈ、フィード部では
樹脂の溶融Ａｕ）の温度し樹脂を溶融させずに粉体の状
態でコンブ１．・ツシュ唱ン部へ送り込んでやることに
よってフイートの安定化が図れるためである。樹脂の食
い込み性か良い場合には！、イード部を低温にする必ｔ
はない。以１′４に述べたような樹脂、押出成形装置、
成形条件によノ′Ｃ枚合化された超高分「量ボリュチ１
ノンのシー　［・の押出成形かｉＪ能になる。

次に、押出成形にお（”）るロールコニットの構成につ
いて説明する。

一般に分子ｆｆｉ　３０万以Ｉ１、特に８１つガロＩＩ
（、’）高分子量ポリエチレンあるいは超高分子量ポリ
エチしンは、溶融粘度が高くしかもダイから樹脂が吐出
されるときにダイスウェル（ダイスから出た瞬間に厚さ
が増大す′る現象）が入きく、さらに未溶融ゲルが存在
することから、薄肉化することは非常に困難である。

上記の間踊は、ロール〜°ユニットの操作条件を工大す
ることによっＣ１解消Ｖることができる。第１図は、押
出成形システムの構成を示す図である。

押出成形機１のダイス部２から押出されたシーｔ・１０
は、第２０−ル４、第２０−ル４および第゛うロール５
を介し、で移動し２、冷却ロール６ａ、６ｂ６ｃを経て
、引取り装置７により回収される。本発明においては、
特に厚さ１００〜３００μ■１のシート状物を得るため
に、ロール温度を好まし、くは６０〜・１２０”Ｃ１さ
らに好ましくは６５〜９０℃に設定する。

また、第１図の例でいえば、第１０−ル３と第２０−ル
４でシートを圧着する際の線圧を４０〜・９０　眩ｆ　
／　ｃｄに設定することが好ましい。さらに、グイとロ
ールとの間隔を可能な限り近づけ、具体的には５０μｍ
以下であることが望まし、い。このようにすると厚く吐
き出された樹脂を押し−）ぶし５、粒子相１ｊ７の密着
を良好にすることができる。

さらに、本発明においては、上記のようにロールでの圧
着を行いながら、シートを流れ方向に対して引っ張り、
その１軸方向に延伸をかけることが好まし、い。延伸さ
せることによブＣ１分子を配向させて流れ方向の強度を
Ｊ：、げることができる。

上記のよ・うな操作を行・）ためには、線圧１００ｋｇ
　ｆ　／　ｅ−規模の能力をも一つ油圧ユニット、この
線圧に耐え得る偏心精度１０μｍ以下であ・）て高剛性
の金属ロール、および延伸用の高トルク引き取りモータ
ーを備えたロールユニットを用いる。

本発明者は、上記の問題点を解決すべく種々研究した結
果、超高分子量ポリエチレンの１００１１　ｍ以下のフ
ィルムを得るためには、押出成形単独では不Ｉ２Ｊ能で
あって、２軸延伸の工程が必要であることが判明してい
る。さらに、この場合の超高分子量ポリエチレンの２軸
延伸による薄膜化は、延伸温度及び延伸速度を特定範囲
に厳格に制御することによって初めて可能になることを
見出し、た。

以ド、この２軸延伸の具体的方法について説明する。

超高分子量ポリエチレンシートの２軸延伸は、汎用の高
密度ポリエチレンの２軸延伸と異なり、延伸速度を極め
て低くシ、ないと、フィルムの破断が発生する。汎用の
高密度ポリエチレンの延伸力法及び条件に“ついては、
一般に、ストレッチフィルムにっていは、延伸倍率１．
５〜２倍で行われており、電子線照射したンユリンクフ
ィルムについＣは、延伸倍率４〜６倍、延伸温度９０〜
・１３０℃の範囲一ご行なわれＣいる（特開昭５８１、
８２２８号など）。延伸倍率かこのよ・うにあまり大き
くならないのは、高分子の重合度により、延伸ム■能な
倍率が変わるためである。例えば、溶融時のポリエチレ
ンの分子鎖をランダムコイル鎖と考えると、ランダノ・
コイルの末端側Ｍ、　（ｅｎｉＪ−ｔ。

−ｅｎｄ　ｄｉｓｔａｎｃｅ）の２乗平均１１−は、セ
グメントの長さを１、セグメントの個数をσ、結合角を
θとφ〜ると、次の様になる。

ｒＪ？−５，１，５ｈ””Ｉ；　Ｃ’−Ｏｓかン−（’
”ｌ’ｃ　ＯＳ”６＋　）−また、ランダムコイルを最
大限に伸ば１．た場合の末端側ＭＨは、 Ｈ−ａ　−１・ｓｊｎ　（θ／２） と考えて差し支片ない。

このことから、延伸を行なった場合、最大限ζ′、。

Ｈ，／　Ｊ　ｈ”　−Ｊ　ａ　・（１−ｅｏｓθ）＃　
２　（１＋ｅｏｓθ）倍に延伸出来ると考えられる。こ
こで、ポリエチレンの炭素同志の結合角θは、１０９６
２８’であるから、定数項は、２．３０９となり、式は
、次のようになる。

Ｈ／　５Ｔ＝　１　、１５５・５ ここで、分子ｍ　５６０００の高密度ポリエチレンを想
定すると、このセグメント数は２０００程度になるので
、最大の延伸倍率は約５２となる。

ここで、通常、分子鎖は、１軸方向に配向しているわけ
ではないため、各軸方向の延伸倍率は、さらにその゛■
２方根の乙　２倍程度が限度になると考えられる。

これに列し、たとえば分子ｊｉｌ　１．　ＯＯ力の超高
分子量ポリエチレンにおいてζＪセグメント数は約”３
６０００であるから、最大の延伸倍率は、約２２０倍で
あるが上記と同様の考λ力から各軸方向の延伸倍率は、
約１５倍程度まで−」能であると考えられる。

このように延伸倍率は、分子量に応じてその値が制限さ
れるが、本発明者は、以１−の点を考慮し２、さらに後
述する延伸速度ならびに延伸温度を厳格に制御すること
によ−〕で、各軸方向の延伸倍率を２借景」４、特に、
被延伸フィルムの流れ方向の延伸倍率を２倍以上、幅方
向の延伸倍率を５倍以上、さらに好まし、くは１０倍以
上に設定することによって良好なフィルムを得ることが
できる。

また、延伸速度については、これを５０〜８００１璽／
分の範囲に設定することが好ましく、枚葉延伸時で、た
とえば１．０ｅｍＸ　１．　Ｏｃｍのシートを延伸させ
る場合、２００〜８００ｍ＋ｍ、／分、望ましくは４０
０〜６００關／分の範囲である必要がある。延伸速度が
８００ｍｍ／分を超えると、フィルムの破断が発生し、
反対に低い場合は、延伸むらが発生したり、生産効率が
極度に低トするので好ましくない。

また、延伸温度は、原料の組成に応じて適宜好ましい値
を設定することができるが、通常、１３０〜１４０℃の
範囲が好ま］７く、原料となる超高分子量ポリエチレン
の融点よりも２〜４℃高い温度に設定することが好まし
、い。

具体的には、たとメば、融点１３２℃の超高分子量ポリ
エチレンを使用する男帛・、１３５土２℃、更に好まし
くは、１３５　＋１℃の範囲で均一に保持されている必
要がある。この温度は、ＤＳＣで測定し、た原反の示す
融点の近傍であり、−例を挙げると、原料の融点、原反
の融点、延伸物の融点は、下記の表の様になる。

表　　　３ 上記の測定結果が示す様に、本件の延伸方法では、雰囲
気温度を融点より２〜４℃高く設定することが好ましい
。この温度範囲より延伸温度が高い場合、破断が発生し
、フィルムの形成ができなくなる。また、延伸温度が低
い場合、延伸むらが発生する。上記の温度範囲は、無添
加の超高分子量ポリエチレンについて＋、として当ては
まるものであり、超高分子量ポリエチレンの分Ｊ″−量
、各ＦＪ自′機物、無機物等で複音化された超高分子量
ポリエチレンに関しては、その組成に応じて、最適な延
伸温度条件を適宜設定することができる。

このような温度条件のもとでは、押出成形と同時に２軸
延伸（同時２軸延伸）を行な・うこともできる。装置は
、一般に用いられる、押出成形機部、ロール部、予熱部
、延伸部、トリミング部、巻き取り部からなる押出２軸
延伸装置を用いることができる。

従来の超高分子量ポリュチＬ２・ンシートに比ベーＣ１
本発明による超高分子量ポリエチレン延伸フィルムは、
特に下記の点ですぐれている。

（１）　　従来のスライス、→−ヤスティング、溶媒ス
ラリー押出成形による超高分子量ポリエチレンシートの
製造方法では、得ることが困難であった、］、、　００
μｍ以下の１ダさのフィルムを容品に得ることが可能に
なった。

（２）　　超高分子量ポリエチレンは、耐摩耗性、摺動
特性に優れているにもかかわらず、薄肉化が困難”Ｃあ
ったため、用途が限られていたが、１００μｎｌ以下の
厚さの実現により、各種磁気テープのスリップシー　ト
、フロッピーディスクのライナー保護フィルム、に利用
することができ、川には他のプラスチック材料、金属の
シートないしフィルムなどとラミネートすることにより
複合材料とし。

でも利用することか可能となる。

〔実施例〕

実施例１ １．３５℃デカリン中の極限粘度〔η〕が、１０（ｄｌ
／ｇ）のシート押出成形された１８０μｍ厚の超高分子
−量ポリエチレンンート（原料、リュブマ−Ｌ　５００
０Ｅ井石油化学■）を１０ｃｍ角に切り抜き、２軸延伸
試験機（（株）東汀精機製作所製）を用い、延伸温度を
１３５℃、延伸倍率をシート流れ方向に関して２倍、幅
り向に関して８倍、延伸速度を５００　（ｍｉｓ／５ｉ
ｎ）の条件で、２軸延伸を行な〕た。その結果、厚さ約
２０　Ｉｔ　ｍの延伸フィルムが得られた。得られたフ
ィルムには、穴あき、延伸むらがなく、外観は良好であ
った。

比較例１ １′３５℃デカリン中の極限粘度〔η〕が、１０（旧／
ｇ）のシート押出成形された１８０μｍ厚の超高分□７
−　ｉｔポリエヂレンシー　トを１　（’、）　ａｓ角
に切り抜き、２軸延伸試験機（（株）東洋精機製作所製
）を用い、延伸温度を１３５℃、延伸倍率をシート流れ
方向に関１．て２倍、幅り向に関【−２て８倍、延伸速
度を１．０１’）　０　（ａｍ／ｗｉｎ）の条件゛Ｃ１
２軸延伸を行なった。その結果、穴あきが発生し２、フ
ィルｌ、を得ることができなか）た。

比較例２ １３５℃デカリン中の極限粘度〔η〕が、１０（ｄｔ／
ｇ）のシート押出成形された１８０μｍ厚の高分子量ポ
リエチレンン・−ト・を１０ｃｍ角に切り抜き、２軸延
伸試験機（（株）東洋精機製作ＦＪｉ製）を用い、延伸
温度を１４０”Ｃ１延伸倍率をシー　１・流れ方向に関
しご２倍、幅り向に関して８倍、延伸速度を５００　（
＋ｗ／ｍ１ｎ）の条件で、２軸延（１１蔓行なった。そ
の結果、穴あきが発）４し、フィルムを得ることができ
なかった。

比較例３ １′３５℃デカリン中の極限粘度〔η〕が、〕０（ｄｌ
／ｇ）のシート押出成形された１８０μｍ厚の高分子量
ポリ１チレン・シート・を］、０ｅｒｎ角に切り抜き、
２軸延伸試験機（（株）東洋精機製作所製）を用い、延
伸温度を’１．３０”ｃ、延伸倍率をシート流れ方向Ｉ
Ｊ関Ｌ２で２倍、幅り向に関１．て８倍、延伸速度を５
００（關／ｗｉｎ）の条件で、２軸延伸をｆＪなった。

その結果、延伸むらが発ノＪＥ、　ｌ、、外観が良好な
フィルムを得ることがひきなかった。

比較例４ 高密度ポリエチレン（ハイゼックス５ｏｏｏｔｉ：：：
：井石油化学（株）製）の押出成形シー　ｌ−（１８０
μｎ］厚）を１０印角に切り抜き、実施例１と同様の装
置で、延伸温度を１２５℃、延伸倍率を流れ方向に関ｊ
、て４倍、幅方向に関し、て４倍、延伸速度１０００　
（ｍｍ／５ｉｎ）の条件で、２軸延伸を行）た。その結
果、Ｉｖさ約２０μｎ１のフィルムが得られた。得られ
た一フイルノ・には、延伸むら、穴あきはなく、良好な
外観、Ｃあ、た。

以下に、実施例］及び、比較例４との引−フ張り強度、
テーパー摩耗試験のＭ１定結果を表に小ず。

表　　　４ （測定条件） 引っ張り試験：６關幅ダンベル　５０ｍｍ／ｓｉｎテー
パー摩耗試験：砥石５Ｃ−１，０、荷重２５０Ｋ。

１０００回 実施例２ １３５℃デカリン中の極限粘度〔η〕が５（ｄｉ／ｇ）
の高分子量ポリエチレン１００重量部とＣｌ３が、１７
（ｄｌ／ｇ）の超高分子量ポリエチレン２０重量部とを
、窒素雰囲気ド、７０℃に加熱のもとで、ヘンシェルミ
キサーを用いて、２８００　（ｒｐｍ）、５分間、攪拌
混合した。この混合樹脂の分子量は、約１　ｘ＞　０万
であった。この樹脂をφ４５の単軸押出成形機て、樹脂
温度″、２７０　℃、ロール温度７０℃、スクリュー回
転Ｆ１．５０　（ｒｐｍ）で、２００　ｇ　ｒｎｊ＄、
２Ｏｔｓ幅にシート押出成形し、１３５℃の窒素雰囲気
の加熱槽中で、テンターにて、幅り向に５倍、流り、、
　１５向に成形ロール四転数に対して〕、５倍の速度で
インライン２軸延伸を（Ｊｔよ−）た。

このときのテンターの開き角は、３〔げで、引き取り速
度は、１５　（ｍ／ｗｉｎ）であった。その結果、約２
０μ口１１１ｉｖｌの超高分子量ポリエヂレン延伸フィ
ルムの巻き取りを得ることができた。得られたフィルム
には、穴あき、延伸むらはなく、良好な外観であった。

上記の結果からも明らかな様に、本発明による高分子量
ポリエチレンの延伸フィルムは、高密度ポリエチレンの
延伸フィルムに比較して、強度が大きく、高い耐摩耗性
を備えていることがわかる。

従来、高い耐摩耗性、摺動特性、強度を備えた超高分子
量ポリエチレンの１００μｍ以下の厚さのフィルムを容
易に製造することは、困難であった。しかし、本性の、
押出成形と２軸延伸を特定の条件下で組合わせることに
より、厚さ１００μｍ以下の超高分子量ポリエチレンの
延伸フィルムの作成力（’ａｌ能になり、次に挙げるよ
うな用途に応用可能である。

（イ）摺動部材ニスリップシートたとえば磁気テープ用
、複写機用、小型精密機器用など。

ライナー、たとえば自動車用エアバッグ用、ホッパー用
、敷居用、各種搬送ライン用など。

（ロ）保護フィルム：内容物に傷を付けない。

たとえば精密部品用。

（ハ）ラミネートフィルム・他のフィルムとラミネート
し２て耐摩耗性と、超高分子量ポリエチレンにない特性
を備えた複合フィルムの作成。

（ニ）テープパッド ン延伸フィルムを製造するために用いる押出し装置の一
例を示す概要図である。

１・・・押出成形機、２・・・ダイス部、３・・・第１
０−ル、４・・・第２０−ル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粘度平均分子量３０万〜２００万の超高分子量ポリ
   エチレンからなる原料ポリエチレンをシート状に押出成
   形し、さらに２軸延伸することにより、厚さ１００μｍ
   以下のフィルムに成形することを特徴とする、超高分子
   量ポリエチレンフィルムの製造方法。 ２、前記原料ポリエチレンが、無機物質および／または
   有機物質からなる添加剤によって複合化されている、請
   求項１に記載の方法。 ３、前記原料ポリエチレンが、デカリン中１３５℃にお
   ける極限粘度〔η〕が３．５〜２０ｄｌ／ｇのポリエチ
   レンを１種類以上混合したものからなる、請求項１に記
   載の方法。４、前記２軸延伸を、枚葉で延伸した場合の
   各軸方向の延伸倍率１．２倍以上、延伸速度５０〜８０
   ０ｍｍ／分で行うことによって膜厚１０〜１００μｍの
   フィルム状物に成形する、請求項１に記載の方法。 ５、延伸温度が、原料の融点＋１〜＋５℃である、請求
   項４に記載の方法。 ６、流れ方向の延伸倍率を１．２倍以上、幅方向の延伸
   倍率を５倍以上に設定する、請求項４に記載の方法。