JPS58164628A - 超高分子量ポリエチレン焼結体の製造方法 - 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】 本発明は、超高分子量ポリエチレン（以下、ＵＨＭＷ−
ＰＲと略称）のラム押出成形に際して、ＵＨＭＷ−ＰＩ
Ｃに押出圧力軽減のための滑剤および架橋剤である有機
過酸化物を配合して均一に分散し、へたり（最大径と最
小径の差）の極めて小さい、かつ真円度を有するＵＨＭ
Ｗ−ＰＲの焼結体丸棒およびパイプを成形する方法に関
する。

ＵＨＭＷ−ＰＩは通常、ポリエチレンに比し、耐摩耗性
、低温特性、耐衝撃性、ストレスクラッキングに対する
抵抗性等の特性にすぐれているため、これを焼結した丸
棒及びパイプは自己潤滑性。

低摩擦係数で耐摩耗性が要求される軸受、歯車。

ローラー、ガイドレール、タイミングスクリュー等の材
料として有用視されている。

しかし、このような優れた特性を有しているＵＨＭＷ−
ＰＩＣも従来においては通常のラム押出成形では真円度
の低い丸棒あるいはパイプ状の焼結体しか得られなかっ
た。例えば、外径が約５０ｍ以上のＵＨＭＷ−ＰＫの丸
棒及びパイプをラム押出成形する場合、ラム押出機のシ
リンダー出口より押し出される丸棒又はパイプをそのま
ま冷却台に送り込むと不均一に急冷されて約２〜５ｗｍ
の外径の寸法変化を有する丸棒又はパイプの焼結体とな
り、外観が悪ぐて製品価値が低下していた。

そこで、この真円度を改善するためにシ１）ンタ。

−出口より押出された丸棒又は／＜イブの周囲全体を紙
管等でカバーし、焼結体の表面を均一に徐冷。

冷却踵へたりの小さい、例えば１〜２ｗｍ程度しか変化
しない丸棒又は／（イブを製造する方法力；採用された
が、これは前述の如く徐冷力／（−を用いるために丸棒
又はパイプの冷却速度が遅くなって冷却台も１０〜３０
ｆｉと長くなり、ラム押出機の設置面積が非常に大きく
なるという欠点力；あった。

そのため、上記°従来の欠点を解消すべく、本発明者等
はかねてより鋭意検討を進めて来た力；、その結果、Ｕ
ＨＭＷ−ＰＫに少量の有機過酸化物及び滑剤を添加する
ことにより真円度が極めてよいＵＨＭＷ−ＰＫ焼結体丸
棒及５．び、＋イブが得られることが判明した０ 即ち、本発明の特徴と−Ｉ石；ところは前記ＵＨＭＷ−
ＰＫ粉末に滑剤と共に肴″ｉ′轡過酸化物を所装置配合
してこれらを均一に分散せしめて得られた混合物を用い
てラム押出機により丸棒あるいは〕くイブ状の焼結体を
成形することにある。

ここで、前記有機過酸化物の添加は本発明方法の重要な
点であり、有機過酸化物を添加するとＵＨＭＷ−ＢＥは
架橋するために焼結過程において溶融粘度が上昇し、そ
のため焼結体の保形性がよくなり、真円度の高い丸棒又
はパイプの焼結体が得られる。また、保形性が良好であ
るためにラム押出機の冷却台の長さは通常の半分以下で
済む利点がある。

しかし、また、本発明において滑剤を投入しなければ押
出圧力が非常に上昇するので、これを低減するために必
ず滑剤を添加する必要がある。この場合、滑剤の添加量
を多くすると焼結体の機械的な特性が低下するのでその
量には留意を要する。

上記本発明において用いられるＵＨＭＷ−ＰＩＣの粉末
とは分子量が、光散乱法で３００万以上、粘度法で１０
０分以上のものを云い、例えばヘキ１′１ スト社のホスタレン（Ｈｏ５ｔａｌｅｎ）　Ｇ　Ｕ　Ｒ
、三井石油化学工業（株）のハイゼックスミリオン（Ｈ
ｌ−２ｅｘ　Ｍｉｌｌｉｏｎ　）等が挙げられる。

また、本発明に用いる前記特徴をなす架橋剤の有機過酸
化物とは２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパ
ーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド等のジア
ルキルパーオキサイド；１゜１−ビス（ｔ−ブチルパー
オキシ）３，３．５−トリメチルシクロヘキサン等のパ
ーオキシケタール等の９０〜１３５℃の１０時間半減期
温度を有する通常一般にポリエチレンの架橋に用いられ
る有機過酸化物を総称し、これはＵＨＭＷ−ＰＩＣ粉末
への分散を考慮して粉末状で用いることが望ましい。そ
して添加量はＵ）ＩｌｔＷ−ＰＫ１００重置部に対して
０．００４〜０．５０重量部位でよく、好ましくは０．
００２〜０．２重量部、より好ましくは０．０１２〜０
．１２重量部である。若し、０．５重量部以上添加する
ならば押出成形時に成形品表面に亀裂を生じることがあ
る。特にこの徴候は０．２以上添加したときより次第に
起る傾向を見せるので出来るならばそれ以下の添加に止
めることが良好である。

更に、本発明に用いる滑剤としてはギンタン酸エステル
系のワックス、脂肪酸透導体のワックス。

（ジカルボン酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、
アマイドワックス等）等の粉末状のものが挙げられる。

そして、これらの添加量はＵＨＭＷ−ＰＩＣ１００重量
部に対して１０重量部以下、好ましくは５重量部以下が
好適である。１０重量部以上になると機械的な物性が低
下するので避けるべきである。

なお、本発明においては上記滑剤、有機過酸化物の外に
各種物性を向上させたり、コストを低減させる目的で使
用される充填剤や添加剤を更に添加させてもよい。

次に、本発明において使用するラム押出装置は一般に知
られτいるもので、例えば添付図面に示す如きプランジ
ャータイプのものがある。これは加熱装置（３）を例え
ば５段（扁１〜Ａ５）具備したシリンダー（４）、該シ
リンダー中を油圧装置（６）によって往復運動するラム
（１）及び原料供給部（２）から構成されており、成形
体（５）は支持脚（８）で支持された冷却台（７）によ
り保持されつつ押出される。

そして、押出成形時における押出速度はラム押小装置の
シリンダー内径、長さ、シリンダーのヒーター容量及び
ヒータ一温度によって適切に調節する必要があるが、シ
リンダーのヒータ一温度は高温部で２００〜３００℃、
好ましくは２２０〜２７０℃、低温部で１５０〜２００
℃、好ましくは１６９〜１８０℃に設定される′。３０
０℃以上ではＵＨＭＷ−ＰＩが熱分解により劣化し、１
５０℃以下では熱膨張が大きく押出成形品にＳｗｅｌｌ
ｉｎｇ　Ｍａｒｋ　　を生じたり、焼結不足になる場合
もあるので何れも好ましくない。

以下、更に本発明における具体的な実施例を示す。しか
し、本発明はこれらの例に限られないことは勿論である
。

実施例Ｉ ＵＨＭＷ−；ＰＩ（商品名へキストワックスＩＣ：ヘキ
スト社製）３重量部、炭酸カルシウムで４０１、： 重量％に希釈した′・ａ−ｆｙ７′−′・°−′（ｔ−
ブチルパーオキシ）ヘキサン（商品名バーへキサ２５Ｂ
−４０：日本油脂（株）製）ｏ、ｏ。

８重量部を配合してヘンシェルミキサーで２０分間均一
に分散させた。更にＵＨＭＷ−ＰＫとモンタン酸エステ
ルの配合割合は一定にしてパーオキサイドを０．０１重
量部、０．５０重量部、０．６０重量部配合したものも
同様に分散させた。この均一に配合した４種類の配合物
を、次いで内径７６ｍ。

長さ３ｍのシリンダー〔断熱ヒータ（電気容量１ｋｗ）
５帯付〕を有するラム押出機を用いて第１表の押出条件
にてツム押出成形して外径約７２１１１１の架橋タイプ
の丸棒を成形した。

この得られた丸棒について夫々、押出品を評価したとこ
ろ、次の第１表の如くであった（　以下、余白） □ ＾ 第　　　　　１　　　　　表 上表より分る如（Ａ　４では押出圧力が４７５〜４９２
魁と高くなり押出丸棒表面に多数の亀裂が発生したが７
ｆＬ１〜＆３のものは表面状態は良好であった。

よって、有機過酸化物の添加量は０．５０重量部（パー
オキサイド換算有効重量部０．２０）以下が望ましく、
また押出丸棒の断面へたり（最大径と最小径の差）をノ
ギスを用いて測定したところ、４１のへたりは大きくて
真円度に鎧が見られ、真円度を出すためには表面層部分
を０．５〜０．６１ＤＩ程度切削加工する必要があっ、
た。これに対し、有機過酸化物の添加量が０．０１重量
部（パーオキサイド換算有効重量部ｏ、ｏｏ４）以上で
は望ましい真円度が得られ、好ましいことテ；判った。

実施例２ パーへキサ２５　Ｂ　Ｌ　４ｏの添加量、を０．１重量
部（パーオキサイド換算有効重量部０．０４）と一定Ｅ
の配合量を第２表に示 すように００１重量部から１５重量部まで変量させた原
料配合物を用いて実施例１と同様な方法で外径約７２ｍ
の架橋タイプの丸棒を成形した。その結果、第２表に讐
られるようにヘキストワックスＥの添加量が０．１−０
．５重量部では押出圧力が高くなって押出速度が低下し
、経済的な押出速度が維持下きなかった。、また、１０
重量部以上ではアイゾツト衝撃強さくＡＳＴＭＤ２５６
　）、引張強さ及び伸び（Ｊ工５Ｋ６７６０）等の機械
的特性の低下が著しいために、滑剤の添加量は０．５〜
１０重量部の範囲が好ましいことが分った。

第　　　　２　　　表 実施例８ 第３表に示す原料配合物（７″マイトワツクス（商品名
へキストワックス０；ヘキスト社製）、アセチレンブラ
ック〔商品名デンカブラック；電気化学工業１株）製〕
、導電性亜鉛華〔本荘ケミカル（株）製〕、ジ−クミル
パーオキサイド〔商品名パークミルＤ−４０；日本油脂
（株）製〕を用いて同表に示す押出条件で実施例１と同
様な方法で外径約７２■の架橋タイプの丸棒を成形した
。

得られた丸棒について断面のへたりを測定したところ０
．５−以下で、真円度が極めてよい丸棒であった。この
ことから充填剤が配合された場合でも真円度が充分保持
できることが分かる。

第２３　表 比較例１ 一方、−記実流側８で使用した架橋剤（バー−キサ２５
Ｂ−４０及びパークミルＤ−４０）を添加しない原料配
合を用いる以外は実施例８と同様にして丸棒を押出成形
しく押出圧力は実施例８の場合に比較して１５〜２０−
低かった）、その断面のへたりを・各々について測定し
たところ、２〜３１０ｍと大きく真円度が悪かった。

従って、真円度を出すためには表面層部分を１゛〜Ｌ２
■切削する必要があり、原料のロスが大きいものとなる
ことが分った。

実施例４ 第４表に示す原料配合物を使用し、外径７９．５■、長
さ４００１１１のラム、外径５０■、長さ８００ＩＯ１
１のマンドレル及び内径８０１１１　、長さ１０００■
のシリンダー〔断熱ヒータ（電気容量１ｋｗ）２帯付〕
を有するラム押出機を用いて同表に示す押出条件でラム
押出して外径約７５■、内径約４５簡の架橋タイプのＵ
ＨＭＷ−ＰＩＣパイプを成形した。成形し、たパイプに
ついて断面のへたりを測定囃したところ、外径で０．４
〜０６．ｗｍ　、内径で０．４ｍと小さく真円度の極め
てよいパイプであった。

その結果を第４表に併記した。

第　　　４　　　表 比較例２ 一方、前記実施例４で使用した架橋剤（パーへキサ２５
Ｂ−４０及びパークミルＤ−４０）を添加しない原料配
合を用いる以外は実施例４と同様にしてＵＨＭＷ−ＰＫ
のパイプを成形し、その断面のへたりを各々の配合につ
いて測定したところ外径で３〜４１ＥＩ＋、内径で２〜
３ｍと大きく真円度が悪かった。

以上のように本発明方法はＵＨＭＷ−ＰＫ焼結体丸俸又
はパイプをラム押出成形する際に発生する断面のへたり
を抑え、真円度の極めて良好で外観のよいラム押出成形
品の製造を可能にすると同時に、切削加工時のロスを少
なくし、原料の歩留まりの向上にも役立ち、極めて顕著
な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明で使用する押出装置の縦断面図である。 （１）・・・・・ラム、（２）・・・　原料供給部。 （３）・・・・・・・加°熱装置、（４）・・・・・・
・シリンダー。 （５）・・・・・・・成形体、（７）・・・・・・冷却
台。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粘度法による平均分Ｐ量が１００万以上、光散乱法
   で３００万以上の超高分子量ポリエチレン粉末１００重
   量部に対して有機過酸化物０．ＯＯ４〜０２重量部と滑
   剤を配合し、分散せしめた混合物をラム押出成形により
   棒状焼結体に成形することを特徴とする超高分子量ボ、
   リエチレン焼結体の製造方法。 ２　滑剤が前記超高分子量ポリエチレン粉末１００重量
   部に対して１０重量部以下である特許請求の範囲第１項
   記載の超高分子量ポリエチレン焼結体の製造方法。