JPH11147246A - 超高分子量ポリエチレンシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気泡および破泡痕がなく、表面が平滑な超高
分子量ポリエチレンシートの製造方法を提供すること。 【解決手段】 常温・常圧で気体状態の非反応性ガス
を、粘度平均分子量３０万以上の超高分子量ポリエチレ
ン樹脂に高圧下で溶解させて該樹脂を易成形状態とし、
該易成形状態の樹脂を溶融混練し、次いで該溶融混練し
た樹脂を、該樹脂の（融点＋２０）℃〜（融点＋１０
０）℃の範囲で押出して予備成形しつつ少なくとも一部
について破泡させ、該予備成形して破泡させた樹脂を、
該樹脂の（融点−２０）℃〜（融点＋１００）℃の範囲
でシート状に加圧賦形する、超高分子量ポリエチレンシ
ートの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超高分子量ポリエ
チレンシートの製造方法に関し、より詳細には、気泡お
よび破泡痕がなく、表面が平滑な超高分子量ポリエチレ
ンシートの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粘度平均分子量３０万以上の超高分子量
ポリエチレン樹脂（以下、「超高分子量ポリエチレン樹
脂」あるいは単に「樹脂」という場合がある）は、通常
の高密度ポリエチレン樹脂と比較して、耐摩耗性、自己
潤滑性、耐衝撃性、低温特性、機械強度などにおいて優
れた性質を有している。そのため、この超高分子量ポリ
エチレン樹脂を用いた超高分子量ポリエチレンシート
（以下、単に「シート」という場合がある）もまた、こ
れらの優れた性質を有することが期待される。

【０００３】しかし、粘度平均分子量３０万以上の超高
分子量ポリエチレン樹脂は、溶融粘度が非常に高い。従
ってこの樹脂は成形困難であるため、圧縮成形などの限
られた方法で生産されており、成形効率が極めて悪く、
発泡も困難である。

【０００４】このため、超高分子量ポリエチレン樹脂か
らシートを製造する従来の方法としては、（１） 超高
分子量ポリエチレン樹脂に焼結成形、コンプレッション
成形（圧縮）成形などを行い、板状または棒状の超高分
子量ポリエチレン成形品を作成し、これらの成形品を切
り出してシート状にする方法、（２） 超高分子量ポリ
エチレン樹脂を有機溶媒に溶解して、これをキャスティ
ング法によりシート化し、次いで有機溶媒をシートから
除去する方法、および（３） 特公平４−４７６０８号
公報に記載されているように、難成形樹脂としての超高
分子量ポリエチレン樹脂の粉末に、ｐ−キシレン、テト
ラクロロエタンなどの有機溶媒を可塑化剤として加え、
得られる所定の濃度の難成形樹脂分散物または混合物を
加熱溶融した後にフィルム状またはシート状に押出し、
次いでこのフィルム状またはシート状の難成形樹脂成形
体を加熱して有機溶媒を揮散させる方法、が挙げられ
る。

【０００５】しかし、上記（１）の方法は、生産性が極
めて悪いという欠点がある。また、（２）および（３）
の方法では、製造されたシート中にこの有機溶媒が残存
し得る。これにより、シートが有する優れた性質（例え
ば、上記で説明したような、耐摩耗性、自己潤滑性な
ど）が損なわれるおそれがあるという問題点がある。

【０００６】従って、有機溶媒を用いることによるシー
トの耐摩耗性などの性質の低下を防止するため、シート
作製後に有機溶媒をシートから揮散させて除去しなけれ
ばならないが、完全に有機溶媒をシートから揮散させて
除去するためには、大がかりな揮散設備が必要であるだ
けでなく、時間を必要とするため、シートの生産性が著
しく悪く、手間がかかる。さらに、通常用いられる上記
の有機溶媒を大気中に揮散させた場合には、公害を招く
おそれがあるため、用いられる有機溶媒を回収しなけれ
ばならず、回収設備などの設備コストがかさむという問
題がある。

【０００７】そのため、本発明らは、有機溶媒に代え
て、環境汚染を招くおそれがない二酸化炭素などのガス
を超高分子量ポリエチレン樹脂に溶解させて樹脂を易成
形状態にしようと考えたが、ガスの溶解によって易成形
状態となった樹脂を、押出成形などによりシート状に成
形すると、成形後のシートを脱圧（例えば、大気中に曝
すなど）した後には、シートの内部で溶解していたガス
が気化して発泡が生じ、中実のシートが得られない。

【０００８】このような脱圧後の発泡を防止するために
は、樹脂に溶解させるガスの量を極端に少なくする手
段、脱圧速度を極端に遅くする手段などにより、発泡さ
せずにシート状に成形することが可能とも考えられる
が、前者の手段では、用いられるガスの量が少ないた
め、樹脂の充分なガスが溶解せず、従って樹脂が充分に
易成形状態とならない。また、後者の手段では、シート
を得るために時間がかかりすぎ、量産性に欠け、生産性
が低く、現実的な手段ではない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記課題を解決するた
めに、本発明者らは鋭意検討した結果、溶融状態の超高
分子量ポリエチレン樹脂を発泡させる温度（以下、「発
泡温度」という）範囲よりも高い温度範囲で溶融状態の
超高分子量ポリエチレン樹脂を発泡させようとした場合
には破泡が生じ、さらにこのような破泡を生じた樹脂を
所定の温度でシート状に加圧賦形すると、気泡および破
泡痕がなく、表面が平滑な超高分子量ポリエチレンシー
トが得られるという知見を得、本発明を完成した。

【００１０】すなわち、本発明は上記課題を解決するた
めになされ、その目的とするところは、気泡および破泡
痕がなく、表面が平滑な超高分子量ポリエチレンシート
の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る超高分子量ポリエチレンシートの製造
方法は、常温・常圧で気体状態の非反応性ガスを、粘度
平均分子量３０万以上の超高分子量ポリエチレン樹脂に
高圧下で溶解させて樹脂を易成形状態とし、易成形状態
の樹脂を溶融混練し、次いで溶融混練した樹脂を、樹脂
の（融点＋２０）℃〜（融点＋１００）℃の範囲で押出
して破泡させながら予備成形しつつ少なくとも一部につ
いて破泡させ、予備成形して破泡させた樹脂を、その樹
脂の（融点−２０）℃〜（融点＋１００）℃の範囲でシ
ート状に加圧賦形する構成とした。

【００１２】本発明に用いられる超高分子量ポリエチレ
ンの粘度平均分子量は３０万以上である。粘度平均分子
量が３０万未満のポリエチレン樹脂は、耐摩耗性、自己
潤滑性、耐衝撃性、低温特性、機械強度などの優れた性
質を有しないので、そのようなポリエチレン樹脂を用い
て本発明に係る製造方法により得られるポリエチレンシ
ートは、上記の優れた性質を有さないと考えられるから
である。

【００１３】本発明においては、まず、常温・常圧で気
体状態の非反応性ガスを、粘度平均分子量３０万以上の
超高分子量ポリエチレン樹脂に高圧下で溶解させて樹脂
を易成形状態にする。このような易成形状態の超高分子
量ポリエチレン樹脂は、非反応性ガスにより可塑化さ
れ、粘度が低下しているため、後に説明するように、超
高分子量ポリエチレン樹脂を溶融押出（以下、単に「押
し出し」という）することが可能となる。

【００１４】本発明においては、超高分子量ポリエチレ
ン樹脂の可塑化剤として、常温・常圧で気体状態の非反
応性ガスが用いられる。また、後述するように、非反応
性ガスは破泡剤として作用する。

【００１５】超高分子量ポリエチレン樹脂の可塑化、お
よびその粘度の低下は、樹脂の分子量、ガスの種類、樹
脂に対するガスの溶解量などに依存する。

【００１６】本明細書において用いられる用語「非反応
性ガス」とは、常温・常圧で気体状態の有機または無機
物質であって、超高分子量ポリエチレン樹脂と反応を起
こさず、さらにこの樹脂を劣化させるなどの悪影響を樹
脂に与えないガスを指す。このようなガスは、上記の条
件を満たせば特に限定されず、例えば、無機ガス、有機
ガス（例えば、フロンガス、低分子量の炭化水素ガス）
などが挙げられる。環境に与える悪影響が低く、そして
ガスの回収を必要としない点で、無機ガスが好ましく、
超高分子量ポリエチレン樹脂に対する溶解度が高く、樹
脂の溶融粘度の低下が大きいという観点から、二酸化炭
素が好ましい。なお、このような非反応性ガスは、単独
で用いられてもよく、あるいは２種類以上の非反応性ガ
スを併用してもよい。

【００１７】非反応性ガスとして二酸化炭素を用いる場
合には、超高分子量ポリエチレン樹脂に対する二酸化炭
素の溶解量は、１重量％以上３０重量％以下の範囲が好
ましく、３重量％以上２０重量％以下の範囲がより好ま
しい。

【００１８】超高分子量ポリエチレン樹脂に対する二酸
化炭素の溶解量が１重量％未満である場合には、超高分
子量ポリエチレン樹脂の粘度が充分に低下せず、押出が
困難となる傾向がある。一方、超高分子量ポリエチレン
樹脂に対する二酸化炭素の溶解量を３０重量％を超える
量にしようとする場合には、大がかりな設備を用いて溶
解時の圧力を極端に高くする必要がある場合があり、不
適切である。

【００１９】超高分子量ポリエチレン樹脂に非反応性ガ
スを高圧下で溶解させる方法としては、（１） 非反応
性ガスを溶融状態の超高分子量ポリエチレン樹脂に溶解
させる方法、および（２） 固体状態の超高分子量ポリ
エチレン樹脂に溶解させる方法、が挙げられる。どちら
の方法を用いてもよく、両者を併用してもよい。

【００２０】非反応性ガスを溶融状態の超高分子量ポリ
エチレン樹脂に溶解させる方法（上記方法（１））とし
ては、例えば、ベントタイプスクリューを用いて、溶融
状態の超高分子量ポリエチレン樹脂が充填されたシリン
ダーの途中からベント部分に非反応性ガスを混入する方
法が挙げられる。押出機の一端に備えられたＴダイ近傍
から非反応性ガスが放散し得るが、この場合には、Ｔダ
イ近傍の溶融状態の超高分子量ポリエチレン樹脂が圧力
シール材として作用する。

【００２１】固体状態の超高分子量ポリエチレン樹脂に
溶解させる方法（上記方法（２））としては、（２−
Ａ） 予め高圧容器などでペレットまたはパウダー状態
の超高分子量ポリエチレン樹脂に非反応性ガスを溶解さ
せる方法、および（２−Ｂ） 押出機内のホッパから押
出機内において非反応性ガスを超高分子量ポリエチレン
樹脂中に溶解させる方法、が挙げられる。

【００２２】上記（２−Ａ）の方法の場合、非反応性ガ
スを溶解させた超高分子量ポリエチレン樹脂を押出機に
供給する際には、樹脂に溶解した非反応性ガスが拡散に
よって樹脂の外へ抜けてしまうことを抑制するために、
できるだけ速やかに供給を行うことが好ましい。

【００２３】上記（２−Ｂ）の方法の場合には、非反応
性ガスが押出機外に揮散しないように、スクリュー駆動
軸およびホッパを耐圧シール構造とすることが好まし
い。さらに、スクリュー駆動軸を押出機先端側から設け
ることによって、スクリュー駆動軸を溶融状態の樹脂で
シールすることになり、非反応性ガスの押出機外への漏
れ出しを防止することが比較的容易にできる。この方法
は、耐圧性を高めるためにも好ましい。

【００２４】非反応性ガスとして二酸化炭素が用いられ
る場合には、二酸化炭素の圧力は３０Ｋｇ／ｃｍ²以上
５００Ｋｇ／ｃｍ²以下であることが好ましく、超高分
子量ポリエチレン樹脂に対する二酸化炭素の溶解量を上
記の範囲内とするためには、二酸化炭素の臨界圧力（約
７３Ｋｇ／ｃｍ²）以上３５０Ｋｇ／ｃｍ²以下であるこ
とがより好ましい。また、溶解時間短縮や、均一溶解の
ためには、二酸化炭素を超臨界状態で超高分子量ポリエ
チレンに溶解するのが好ましい。従って、樹脂温度につ
いても、該超臨界状態となるような温度を選択すること
が好ましい。

【００２５】ガスは、ガスボンベから直接供給してもよ
く、プランジャーポンプなどを用いて加圧供給しても良
い。

【００２６】本発明においては、上記のように易成形状
態の樹脂を溶融混練し、次いでそのような樹脂を、樹脂
の（融点＋２０）℃以上（融点＋１００）℃以下の範囲
で押し出すことにより予備成形し、破泡させる。予備成
形の形状としては特に限定されないが、予備成形した樹
脂を後にシート状に加圧賦形する工程に供することを考
慮すれば、この時点ですでにシート状に予備成形して、
シート状の中実の超高分子量ポリエチレン樹脂を得るこ
とが好ましい。

【００２７】本明細書において用いられる用語「破泡」
とは、高圧下で樹脂中に溶解しているガスが脱圧時に膨
張する際に樹脂外部に放出されることにより、樹脂が膨
張せず、樹脂の発泡にほとんど寄与しない現象を指す。
一方、本明細書において用いられる用語「発泡」とは、
高圧下で樹脂中に溶解しているガスが脱圧時に膨張する
際に樹脂内部に残存することにより、樹脂が膨張する現
象を指す。一般に、「発泡」に必要な温度と比較して、
「破泡」に必要な温度な温度の方がより高い。なお、本
明細書において用いられる用語「融点」は、大気圧下で
示差走査型熱量計（「ＤＳＣ」）により測定される値で
ある。

【００２８】超高分子量ポリエチレン樹脂の融点は、そ
の樹脂の物性によって、それぞれの樹脂により多少の差
があるが、一般的に約１３６℃前後である。但し、樹脂
の配向状態によっても多少異なる。

【００２９】樹脂を上記温度範囲で押出して予備成形す
る手段としては特に限定されず、例えば、Ｔダイ、サー
キュラーダイを用いることができる。また、上記のよう
に予備成形された樹脂の発泡倍率はできるだけ小さいこ
とが好ましく、２倍以下となることが好ましい。生じる
気泡を減少させることにより、後に予備成形した樹脂を
シート状に加圧賦形することが容易になるという観点か
ら、樹脂の発泡倍率は１．５倍以下であることがより好
ましく、１．２倍以下がさらにより好ましい。

【００３０】樹脂の（融点＋２０）℃未満の温度で押出
した場合には、ダイなどから押し出された樹脂が発泡
し、発泡体となる傾向が高い。従って、樹脂の発泡が進
むため、予備成形されたシートから気泡を除去するため
に、後のシート状に加圧賦形するために必要な条件（例
えば、加圧時の温度、圧力など）が厳しくなるか、ある
いは発泡体を全くシート状に加圧賦形する工程に供する
ことができなくなる。さらにより低温（例えば、融点−
４０℃未満の温度）で押出した場合には、低発泡倍率の
シートを得ることができるが、このようなシートの内部
にはガスが残存しているので、シート状に加圧賦形する
際に加えられる熱により発泡するおそれがある。

【００３１】一方、（融点＋１００）℃以上の温度で押
出した場合には、樹脂の劣化が生じるおそれがあるの
で、好ましくない。

【００３２】最後に、このようにして予備成形された樹
脂を、その樹脂の（融点−２０）℃以上（融点＋１０
０）℃以下の範囲、より好ましくは（融点）以上（融点
＋５０）℃の範囲でシート状に加圧賦形することによ
り、超高分子量ポリエチレンシートが得られる。

【００３３】予備成形された樹脂をシート状に加圧賦形
する手段としては特に限定されず、例えば、上下に設け
たプレス手段（例えば、ベルト、ロールなど）の間に予
備成形された樹脂を通す手段などが挙げられる。すなわ
ち、上下にベルトを設けて、この間を通過するシートの
両面に圧力および熱を加えて賦形する装置（ダブルベル
トプレス装置）、一方にベルトを、他方にロールを設け
て同様に賦形する装置（ベルト・ロールプレス装置）、
上下にロールを設けて同様に賦形する装置（ロール・ロ
ールプレス装置）などが挙げられ、これらは単独でも、
あるいは２種類以上組み合わせて用いられ得る。なお、
本明細書において用いられる用語「シート」とは、必ず
しも表面が平滑な形状に限られず、全体として布のよう
な薄い形状を指す。従って、シートの表面には波形、凹
凸などが設けられていてもよく、このような波形、凹凸
などは片面あるいは両面に設けられていても良い。この
ように表面に波形、凹凸などを設ける手段としては、ス
リットが断面波形であるダイを用いる手段、加圧賦形す
る工程において、シート圧縮面にエンボス加工をしたロ
ール、ベルトなどを用いる手段などが挙げられる。ま
た、用語「シート」には、フィルムも包含される。

【００３４】樹脂の（融点−２０）℃未満の温度でシー
ト状に加圧賦形した場合には、予備成形されたシートが
均一に賦形されず、得られた超高分子量ポリエチレンシ
ートに機械強度や耐摩耗性などの超高分子量ポリエチレ
ン樹脂が有する優れた性質が保持されず、さらにその厚
みも一定でない。一方、樹脂の（融点＋１００）℃の範
囲でシート状に加圧賦形した場合には、得られる超高分
子量ポリエチレンシートの強度低下、変色などの劣化が
生じるおそれがある。また、得られる超高分子量ポリエ
チレンシートが熱で溶融され、シートがプレス手段にこ
びりついてしまい、プレス手段からシートを剥離するこ
とが困難になる場合もある。

【００３５】シート状に加圧賦形する際に、予備成形さ
れた樹脂にかける圧力は、２ｋｇｆ／ｃｍ²以上３００
ｋｇｆ／ｃｍ²以下が好ましく、５ｋｇｆ／ｃｍ²以上２
５０ｋｇｆ／ｃｍ²以下がより好ましく、１０ｋｇｆ／
ｃｍ²以上１５０ｋｇｆ／ｃｍ ²以下がさらにより好まし
い。この圧力が２ｋｇｆ／ｃｍ²未満である場合には、
得られる超高分子量ポリエチレンシート内部に多数の破
泡痕が残り、厚みが一定でなく、機械強度や耐摩耗性な
どの超高分子量ポリエチレン樹脂が有する優れた性質が
保持されない場合がある。一方、上記の圧力が３００ｋ
ｇｆ／ｃｍ²以上である場合には、予備成形された樹脂
が必要以上に圧延され、所望の厚み精度の超高分子量ポ
リエチレンシートが得られなくなる場合がある。

【００３６】シート状に加圧賦形する際の所要時間（以
下、「賦形時間」という）は、１秒以上が好ましく、３
秒以上がより好ましい。賦形時間が１秒未満である場合
には、得られる超高分子量ポリエチレンシート内部に多
数の気泡および破泡痕が残り、厚みが一定でなく、機械
強度や耐摩耗性などの超高分子量ポリエチレン樹脂が有
する優れた性質が保持されない場合がある。なお、賦形
時間の上限は特にないが、賦形時間があまりにも長い
と、超高分子量ポリエチレンシートの生産性が著しく悪
くなる。

【００３７】なお、このようにして得られた超高分子量
ポリエチレンシートをロール状に巻き取る場合などに
は、得られた超高分子量ポリエチレンシートを一旦冷却
してから巻き取ることが好ましい。この場合、冷却装置
などを用いてもよいが、超高分子量ポリエチレンシート
が熱変形する温度（約８０℃）以上で冷却、巻き取りな
どを行った場合には、超高分子量ポリエチレンシートが
熱変形してしまう場合があり、好ましくない。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いてさら
に詳細に説明する。

【００３９】図１は、本発明に係る超高分子量ポリエチ
レンシートを製造する装置を示す図である。図１に示す
ように、この製造方法は、まず、粘度平均分子量３０万
以上の超高分子量ポリエチレン樹脂が供給された高圧ホ
ッパ（１０）に、ガスボンベ（６）から供給され、加圧
ポンプ（７）を用いて加圧した二酸化炭素を供給し、超
高分子量ポリエチレン樹脂に二酸化炭素を溶解させる。
高圧ホッパ（１０）は耐圧構造になっており、ここから
押出機（１）内に二酸化炭素が溶解した超高分子量ポリ
エチレン樹脂を押出機（１）に供給する。この樹脂は、
押出機（１）内に備えられたスクリュー（２）により、
押出機（１）内を図面右方向に向かって進み、押出機
（１）内に備えられた加熱手段（図示せず）により加熱
溶融されながら、ガスボンベ（９）から、押出機（１）
に備えられたベント口（８）を介して供給される高圧状
態の二酸化炭素に曝される。これによっても、樹脂中に
二酸化炭素が溶解し、樹脂の粘度がさらに低くなる。さ
らにスクリュー（２）により図面右方向に向かって進ん
だ樹脂は、押出機（１）内に備えられた加熱手段（図示
せず）により完全に溶融される。これにより、超高分子
量ポリエチレン樹脂は易成形状態となる。

【００４０】そして易成形状態の樹脂をスクリュー
（２）により充分に溶融混練し、次いで溶融混練した樹
脂を、その樹脂の（融点＋２０）℃以上（融点＋１０
０）℃以下の範囲で押出機（１）からＴダイ（３）を通
過させてシート状に押し出すことにより、シート状に予
備成形して破泡させる。最後にこのように予備成形して
破泡した樹脂を、その樹脂の（融点−２０）℃以上（融
点＋１００）℃以下の範囲で、ベルト・ロールプレス装
置（４）またはロール・ロールプレス装置（５）を用い
てシート状に加圧賦形するようになっている。

【００４１】この製造方法によれば、超高分子量ポリエ
チレン樹脂の（融点＋２０℃）以上（融点＋１００℃）
以下の範囲でＴダイ（３）より押し出すことにより、樹
脂中に溶解している二酸化炭素による生じる気泡が加熱
膨張されて破泡し、発泡倍率が２倍以下と低くなり、前
記プレス装置により容易にほぼ中実の超高分子量ポリエ
チレン樹脂シートが得られる。また、破泡が不十分であ
ることによる不十分な発泡が生じるおそれもない。すな
わち、上記の温度で樹脂を押し出すことにより、Ｔダイ
（３）から押し出した後（すなわち、脱圧時）に、樹脂
中に溶解していたガスによる気泡が破泡して、これによ
り次の加圧賦形工程に供することでシート状に予備成形
されたほぼ中実の超高分子量ポリエチレン樹脂を容易に
得ることができる。このため、従来の方法のように、有
機溶媒を超高分子量ポリエチレン樹脂に注入する必要が
ないので、有機溶媒を注入するために必要な装置を必要
としない。また、二酸化炭素は有機物質と比較して環境
に与える悪影響は著しく低く、空気中に自然に放散させ
ても特段の害はないという利点を有する。従って、有機
溶媒を人為的に除去および回収することを必要としない
ので、除去装置および回収装置が不必要になる。

【００４２】また、シート状に予備成形され、破泡する
ことにより得られたほぼ中実の超高分子量ポリエチレン
樹脂には、若干の破泡痕および発泡が存在するが、この
ようなほぼ中実の超高分子量ポリエチレン樹脂を、その
樹脂の（融点−２０）℃以上（融点＋１００）℃以下の
範囲で、ベルト・ロールプレス装置（４）またはロール
・ロールプレス装置（５）を用いてシート状に加圧賦形
することにより、上記の中実の超高分子量ポリエチレン
樹脂に存在する発泡および破泡痕を消去し、中実かつ均
質なシートを作成することができ、シートの表面を平滑
にすることもできる。さらに、得られるシートには、耐
摩耗性などの超高分子量ポリエチレン樹脂の優れた性質
が保持される。

【００４３】

【実施例】本発明を以下の実施例を用いてさらに詳細に
説明するが、以下の実施例は例示の目的にのみ用いら
れ、限定の目的で用いられてはならない。

【００４４】（実施例１）超高分子量ポリエチレン樹脂
（三井石油化学工業株式会社製、商品名「ハイゼックス
・ミリオン２４０Ｍ」、粘度平均分子量：２３０万、融
点：１３６℃）を図１に示す成形装置の耐圧ホッパに供
給し、ガス圧力１５０ｋｇｆ／ｃｍ²、温度５０℃で３
時間保持し、二酸化炭素を樹脂に溶解させた。

【００４５】次に、この二酸化炭素を溶解された樹脂
を、耐圧ホッパから２３０℃に保持した押出機（スクリ
ュー径４０ｍｍ、スクリュー全長／スクリュー直径＝３
０）のシリンダー内に供給して樹脂を溶融し、さらにこ
の押出機のベント口より圧力１５０ｋｇ／ｃｍ²の二酸
化炭素を供給することにより樹脂にさらに二酸化炭素を
溶解させた。この圧力で二酸化炭素を溶解された樹脂に
おいて、超高分子量ポリエチレン樹脂に対する二酸化炭
素の溶解量は、約１０重量％であった。なお、この時、
スクリュー駆動軸の高圧軸シール機構、耐圧ホッパ構
造、および押出機近傍の溶融状態の超高分子量ポリエチ
レン樹脂により、押出機内の二酸化炭素を高圧状態に保
持した。

【００４６】次いで、スクリュー回転数を３０ｒｐｍに
設定した押出機のシリンダー内で樹脂を十分に溶融混練
し、Ｔダイを１８０℃に保持することによりＴダイを通
過する樹脂を１８０℃としてＴダイから押出量１５ｋｇ
／ｈで樹脂をＴダイからシート状に押し出すことによ
り、樹脂をシート状に予備成形した。Ｔダイから押し出
された樹脂は直ちに破泡し、得られたシート状の樹脂の
発泡倍率は１．２倍であり、中実のシート状の超高分子
量ポリエチレン樹脂が得られた。

【００４７】最後に、このように予備成形された中実の
樹脂を図１に示すようなベルト・ロールプレス装置を用
いて、プレス温度１５０℃、面圧２０ｋｇｆ／ｃｍ²、
賦形時間１０秒でシート状に加圧賦形し、次いで３０℃
までシートを冷却した後、巻き取った。このようにし
て、幅１５０ｍｍ、厚み７５０μｍのシートを作製し
た。このシートの断面を顕微鏡で観察したところ、気泡
および破泡痕は確認されず、表面が平滑であり、中実で
均質な超高分子量ポリエチレン樹脂シートが得られた。

【００４８】（実施例２）予備成形された中実の樹脂
を、図２に示すようなロール・ロールプレス装置を用い
て、プレス温度１５０℃、面圧５０ｋｇｆ／ｃｍ²、賦
形時間３秒でシート状に加圧賦形したこと以外は実施例
１と同様にして、幅１５０ｍｍ、厚み７５０μｍのシー
トを作製した。このシートの断面を顕微鏡で観察したと
ころ、気泡および破泡痕は確認されず、表面が平滑であ
り、中実で均質な超高分子量ポリエチレン樹脂シートが
得られた。

【００４９】（比較例１）図１に示すようなベルト・ロ
ールプレス装置を用いて、プレス温度１１０℃、面圧２
０ｋｇｆ／ｃｍ²、賦形時間１０秒でシート状に加圧賦
形したこと以外は実施例１と同様にして、幅３００ｍ
ｍ、厚み９００μｍのシートを作製した。このシートの
断面を顕微鏡で観察したところ、破泡痕が残存している
ことが確認され、表面は平滑でなかった。

【００５０】（比較例２）図１に示すようなベルト・ロ
ールプレス装置を用いて、プレス温度１５０℃、賦形時
間１０秒で、プレスせずに常圧下でシート状に加圧賦形
したこと以外は実施例１と同様にして、幅３００ｍｍ、
厚み１．５ｍｍのシートを作製した。このシートの断面
を顕微鏡で観察したところ、内部は多数の破泡痕および
気泡が残存していることが確認され、表面は平滑ではな
かった。

【００５１】（比較例３）図１に示すようなベルト・ロ
ールプレス装置を用いて、Ｔダイの先端の温度を約１２
０℃に保つことにより、Ｔダイの先端を通過する樹脂の
温度を１２０℃としてＴダイから樹脂を押し出したこと
以外はほぼ実施例１と同様にＴダイから樹脂を押し出し
たところ、樹脂は直ちに発泡した。この発泡体は、発泡
倍率が２５．４倍、平均気泡径が約２００μｍの発泡体
であり、この発泡体を加圧賦形工程に供したところ、１
回の加圧賦形工程では充分な中実体を得ることができな
かった。

【００５２】

【発明の効果】請求項１に係る発明により、所定の温度
で破泡を生じさせることによって、樹脂中に溶解してい
たガスが樹脂外部に放出され、さらに生じた若干の破泡
痕および残った気泡を加圧賦形により除去することによ
り、内部に気泡および破泡痕がなく、表面が平滑な中実
の超高分子量ポリエチレンシートの製造方法が提供され
る。本製造方法では、有機溶媒を全く用いないので、超
高分子量ポリエチレン樹脂の優れた性質が劣化すること
もなく、さらにそのような有機溶媒を注入、除去、回収
する必要がなく、設備コストの低減が図れる超高分子量
ポリエチレンシートの製造方法が提供される。

【００５３】請求項２に係る発明のように、ガスとして
二酸化炭素を用いるようにすれば、超高分子量ポリエチ
レン樹脂に対するガスの溶解度が高まり、樹脂の溶融粘
度の低下が大きく、成形性がより向上した超高分子量ポ
リエチレンシートの製造方法が提供される。この方法で
は、ガスとして二酸化炭素が用いられるので、有機物質
と比較して環境に与える悪影響は著しく低い。従って、
空気中に自然に放散させても特段の害はない超高分子量
ポリエチレンシートの製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、ベルト・ロールプレス装置（４）を
用いた製造装置を示す概略図である。

【図２】 図２は、ロール・ロールプレス装置（５）を
用いた製造装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 押出機（１） ２ スクリュー（２） ３ Ｔダイ（３） ４ ベルト・ロールプレス装置（４） ５ ロール・ロールプレス装置（５） ６ ガスボンベ（６） ７ 加圧ポンプ（７） ８ ベント口（８） ９ ガスボンベ（９） １０ 高圧ホッパ（１０）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常温・常圧で気体状態の非反応性ガス
   を、粘度平均分子量３０万以上の超高分子量ポリエチレ
   ン樹脂に高圧下で溶解させて該樹脂を易成形状態とし、
   該易成形状態の樹脂を溶融混練し、次いで該溶融混練し
   た樹脂を、該樹脂の（融点＋２０）℃〜（融点＋１０
   ０）℃の範囲で押出して予備成形しつつ少なくとも一部
   について破泡させ、該予備成形して破泡させた樹脂を、
   該樹脂の（融点−２０）℃〜（融点＋１００）℃の範囲
   でシート状に加圧賦形する、超高分子量ポリエチレンシ
   ートの製造方法。
2. 【請求項２】 前記非反応性ガスが二酸化炭素である請
   求項１に記載の方法。