JPS60141537A - 超高分子量ポリエチレンフイルムの製造方法 - 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】 本発明は、超高分子量ポリエチレンフィルムの製造方法
に関するものである。更に詳しくは、平均分子量がｉｏ
ｏ万以上の超高分子量ポリエチレンから、表面が平滑な
フィルムを効率よく製造する方法に関するものである。

平均分子量が７００万以」二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
を持っ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った。

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１〜、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ィルム状物を
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、キャスティング法によシフイルム化する方
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、原料の超高分子量ポ
リエチレンの結晶化温度（ざ０〜９０Ｃ）よりかなり高
い温度範囲（／ｌＯ〜、２００Ｃ）でキャスティングし
ないと、均一なフィルムが得られないばかりてなく、有
機溶媒の回収が極めて困難であり、フィルム製造コスト
が極めて高くなるといつだ問題があった。更に、」＝記
（イ）の方法、（ロ）の方法では、厚さが１０〜！θミ
クロン以上のフィルムを製造することは困難であった。

本発明者らは、かかる状況にあって、平均分子量が１０
０万以上の超高分子量ポリエチレンから、表面が平滑な
フィルムを効率よく製造する方法を提供すべく鋭意検討
した結果、本発明を完成するに至ったものである。

しかして本発明の要旨とするところは、平均分子量が７
００万以上の超高分子量ポリエチレンからフィルムを製
造するにあたり、 上記原料ポリエチレンを有機溶媒に加え、加熱、溶解し
たのち、節動してゲル状結晶物質を析出させる第一工程
、 上記有機溶媒から析出させたゲル状結晶物質を、常温附
近の温度で多孔性基材に塗布し、有機溶媒を回収し、ゲ
ル状結晶物質に残留する有機溶媒を圧搾する第二工程、 圧搾した後のゲル状結晶物質の薄膜を加熱し、溶融させ
て圧延する第三工程、 よりなることを特徴とする超高分子量ポリエチレンフィ
ルムの製造方法に存する。

以下、本発明の詳細な説明する。

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７０
０万以上のものをいう。平均分子量が７００万に満たな
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、寸ず第一工程で、上記原料ポ
リエチレンを有機溶媒に加え、加熱、溶解したのち、冷
却してゲル状結晶物質を析出させる。この第一工程は、
原料の超高分子量ポリエチレンを、外観が粉末状のもの
から、＠−ｍｏｓｓｓ−加工しやすいゲル状結晶物質に
転換することを目的とする。

第一工程で使用できる有機溶媒としては、ｐ−キンレン
、デカリン、テトラクロルエチレンなどの炭化水素、ハ
ロゲン化炭化水素があげられる。

有機溶媒に加える原料の超高分子量ポリエチレンは、後
者の濃度は余り薄すぎると効率か悪くて好ましくなく、
余り濃ずぎると溶液の粘度が高くなシ、均一な溶液が１
４ｆられない。好ましくは０．／〜７０重−イ１％、特
に好寸しくは、ｏ、ｓ〜ｊＭ量係の濃度である。

原料の超高分子量ポリエチレンを有機溶媒に加えたのち
は、溶媒の温度を／３０〜／どＯＣの温度範囲に加熱し
、原料ポリエチレンを溶解させる。加熱するのは、原料
ポリエチレンの溶解を助けるためである。溶解温度は、
溶媒の種類、溶解させるポリエチレンの平均分子量、ポ
リエチレンの量等によって、７３０〜／　ＩＯＣの範囲
から選ぶ。溶解に要する時間は、溶媒の種類、原料ポリ
エチレンの平均分子量１、添加邦、溶解温度等によって
変わるが、３０分〜ｊ時間の範囲で選ぶことができる。

原料の超高分子量ポリエチレンを溶解し／ζ溶液は、次
いで、冷却して、ゲル状結晶物質を析出させる。ゲル状
結晶物質とは、超高分子量ボう。

ゲル状結晶物質を好丑しく（）１出させるには、この温
度で３０分〜夕時間静置するのがよい。

このようにすると、有機溶媒に溶解していた超高分子−
ｌポリエチレンが、有機溶媒の中に、会合したラメラ状
または球晶状となって析出してく　る。

超高分子量のポリエチレンが小さなラメラ状捷たは球晶
状となって析出したゲル状結晶物質を含む有（残溶媒は
、次いて、この寸１静置し、常温附近まで冷却する。溶
媒の温度を、静置した丑まで、常温附近壕で冷却さぜる
と、析出したゲル状結晶物質は沈降する。溶媒の温度を
、急冷すると、析出したゲル状結晶物質は沈降しないの
で、好ましくない。

このようにすると、次の第二工程でのゲル状結晶物質の
有機溶媒からの分離操作し」：、’ｉｒｒ　７１Ｉｒ、
！　１４ｊ近で行なうことができるので、有機溶媒を回
収する際揮散しに＜＜、作業が安全である。

以上の第一エオ！？により、外観が粉末状の超高分子量
ポリエチレンを、加工しやすいゲル状結晶物質に転換す
ることができる。

本発明方法では、次の第二工程で、ト記第一工程におい
て有機溶媒から析出させたゲル状結晶物質を、多孔性基
材に塗布し、有機溶媒の大部分を回収し、ゲル状結晶物
質に残留する有機溶媒を圧搾する。この第二工程は、原
オー１をゲル状結晶物質に転換するために用いた有機溶
媒を、安全に、高率で回収することを目的とする。

第二工程で使用できる多孔性暴利は、目の１ｉト１きが
０．／３Ｔｎｍ以下の金属製金網が好適である。

有機溶媒から析出させたゲル状結晶物質を、多孔性暴利
上に塗布するには、ナイフコーター、ブレードコーター
、ロッドコーター等の従来がら知られている塗布装置を
用いて、塗布することができる。

多孔性基材に塗布したゲル状結晶物質は、次いて、！　
Ｏｋ１／　ｃｎｔ以下の圧力で圧搾し、ゲル状結晶物質
に残留する有機溶媒を回収する。圧搾は、ゲル状結晶物
質を多孔性基材に乗せた寸１、その上からロールで加圧
するか、又はロールで加ＪＩ−る溶媒を、ｋ−グ０重量
係の値寸で少なくすることができる。

以−にの第二工程により、有機溶媒の含有量が少ない、
ゲル状結晶物質の薄膜がイ］Ｉられる。

不発ｉｙ」方法では、更に次の第三工程で、上記第二工
程において得られたゲル状結晶物質の薄膜を、加熱し、
溶融させて圧延する。ンＷ膜の加熱は、薄膜に残留する
有機溶媒を完全に揮散させるだめに行ない、溶融は最終
的にに５Ｊられるフィルムを圧延によって平、＋７にす
るために行なう。

薄膜の加熱は、多孔性基材に乗せた寸ま加熱炉に送り、
使用した有機溶媒の沸点以」ニに加熱し、薄膜に残留す
る有機溶媒を完全に揮散させる。続いて、薄膜を冷却さ
せずに、溶融温度に力１ｊ熱する。このように＞＋９膜
を溶ＦＡ’Ｊ！　温度に加熱し／ζ状態吉して直ちに圧
延する。このＬに′ｌＬＫは、カレ／ダー成形ロール２
７Ｙ−寸たは冷苅Ｊ圧延ｊ”ｌ−ル／ｉＹによって行な
うのがよい。これらロ〜＝ル群は、複数本のロールの、
ｍみ合せより構成し、コール間に温度勾配を設けて調節
しておくのかよい。

本発明方法は、以上の三工程よりなるが、史に要すれば
、得られ／こフィルムを延伸する工程を角力Ｉｌｌ〜、
フィルムを延イ申することもできる。

本発明方法によって得られる超高分子量ポリエチレンフ
ィルムは、その！１芋１ｉである１巳（閏滑・１′［８
、耐摩耗性、低６−１１特性等を生が（〜て、各種のデ ガスケット、パノギング、ライ−／り、−−プ、包装資
材等の用途に使用することができる。、本発明方法は、
次の」二うに特別に顕著な効果を奏し、その産業上のＡ
４ＩＪ用イ＋ＩＩｉ値は極めて犬である。

（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、この焼結体からフィルム
状物を切シ出す方法を採用しないので、この従来法（イ
）に較べて、生産性が格段に優れている。

（２）　本発明方法では有機溶媒を使用するが、前記従
来法（ロ）のようにキャスティング法は採らず、かつ、
使用した有機溶媒の大部分を常温で回収するので、有機
溶媒の回収は安全に、かつ、容易であり、フィルム製造
コストを廉価にできる。

（３）　本発明方法によるときは、フィルムの厚さが７
０〜．２０ミクロンと極薄のフィルムから７．３−０ミ
クロン程度の比較的厚いフィルム寸で、能率よく製造す
ることができる。

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

実施例／ く第一工程〉 分子量が約３００万の超高分子量ポリエチレンであって
、平均粒子径約／　００ミクロンのもの）を、ｐ−キシ
レンにポリエチレンの量を７．Ｉｉ：　Ｍ。

係６農度になるようにカ１１え／こ。このものを、オー
トクレーブに入れ、撹拌しつつ、窒素雰囲気下で、／夕
ＯＣに加ｒｌ’ｌｊ！　Ｌ　％　この温度で５時間を要
して、原料ポリエチレンを溶）ｑイしだ。

原料ポリエチレンを溶解した溶液は、オートクレーブに
入れたｔま、攪拌をとめて、７時間を要して、ｇｊｃ′
ｙ！で冷却し、との温度に保持しながら３時間静置した
。続いて、オートクレーブ内温を、−ロろ間を要して、
室温丑で冷却し、ゲル状結晶物質を析出させた。

く第二工程〉 上の第一工程で析出させたゲル状結晶物質を、第１図に
要部の側面略図を示しだ装置を用いて回収し、第二工程
および第三エイ♀を遂行した。

第１図において、／はゲル状結晶物質供給口、！はゲル
状結晶９勿質、３はブレード、４ｔはステンレス製網、
ｊは圧搾ロール、乙は溶媒回収用示す。

第一工程で析出させたゲル状結晶物質を含む有機溶媒を
、幅グ０ｃｔｎ、１ｌ−００メツシュのステンレス製網
弘に、幅方向にほぼ均一に注いてゲル状結晶物質をＬＰ
別し、かつ、このゲル状結晶物質の厚さが／　ｍｍとな
るようにブレード３てかき落し、塗布膜を形成した。続
いて、ステンレス製網を移送し、ステンレス製網側に第
１図で示したように溶媒回収用真空バケットｚを設置し
、これに真空を適用しつつ、塗布膜側を複数本の圧搾ロ
ールで圧搾し、塗布膜に含１れる有機溶媒を絞り取った
。

こうして得られた片面に凹凸のステンレス製網のあとが
残る薄膜は、有機溶媒を約／ｊＮ量φ含んでいた。

〈第三工程〉 上の第二工程で調製した薄膜を、ステンレス製網にのせ
だま捷、加熱炉７に移送し、／！；ＯＣに加温して薄膜
に残留する有機溶媒を揮散さぜたのち、更に、２ｏｏＣ
で加熱を続は溶融させ、幅３０　ｃｘ　、平均厚さ７０
０ミクロンのフィルムを９４）だ。

１４１られたフィルムを、ステンレス製網から剥し、表
面温度を／、２０Ｃに調節した三対の圧延ロール群を通
過させて、平均厚さ３−０ミクロンの表面の平滑な目的
のフィルムを得だ。

得られたフィルムについて、ＡｓＴＭＤ１３ｇに準拠し
て破断強度を測定したところ、’ＩｇＯｋｇ／ｄであっ
た。

実施例！ く第一工程〉 実施例／の第一工程におけるハイゼノクス・ミリオン、
２１Ｉ−ＯＭを、ハイゼソクス・ミリオン／ｌＩ−ｔＭ
（平均粒子径７００ミクロン）に代えだほかは、全て実
力亀例／と同様の操作を行なった。

く第二工程〉　、 実施例／の第二工程と、同様の操作を行なった。

〈第三工程〉 実施例の第三工程と同様の操作を行ない、平均厚さ、３
′θミクロンの表面の平滑な目的のフィルムをイＬ）だ
。

このフィルムについて、ＡＳＴＭＤ６３とに準拠して測
定した破断強度は、４ｔ、２ｏｋｙ／ｃｒｒｔであった
。

実施例３ く第一工程〉 実施例／の第一工程におけるハイゼノクス・ミリオン２
’ｌＯＭを、ハイゼックス自ミリオン３　’ｌ　ＯＭ　
（平均粒子径１０ｏミクロン）に代えたほかは、全て実
施例／と同様の操作を行なった。

〈第二工程〉 実施例／の第二工程と、同様の操作を行なった。

く第三工程〉 実施例／の第三工程と同様の操作を行ない、平均厚さよ
０ミクロンの表面の平滑な目的のフィルムを得た。

このフィルムについて、ＡＳＴＭＤ１３ｇに準拠して測
定した破断強度は、フグθｋｇ　／　ｃｔｒｌであった
。

実施例グ く第一工程〉 ハイゼックス働ミリオン２り。Ｍを、デカリン中に！重
量％になるように加えた。このものをオートクレーブに
入れ、攪拌しつつ、窒素’／）囲気下で、！θθＣに加
温し、この温度で５時間を要して、原料ポリエチレンを
溶解した。

ポリエチレンを溶解した溶液を、オートクレーブに入れ
たまま、ＩＳｔ、件をとめて、へ夕時間を要してどオＣ
まで冷却し、この温１ぶに保持しながら３時間静置した
。続いて、オー１゛クレープ内温を、２時間を要して、
室温まで冷却し、ゲル状結晶物質を析出させた。

く第二工程〉 実施例／の第二工程と、同様にした。

〈第三工程〉 」二の第二工程で調製した薄膜を、ステンレス製網にの
せた丑ま、窒素雰囲気下で、！／　０　’Ｃに加熱して
＃膜に残留する有機溶媒を揮散させたのち、更（で、２
１０’Ｑで加熱を続は溶融さぜ、幅３θぼ、平均厚さ）
ＪＯミクロンのフィルムを得た。

得られたフィルムを、ステンレス製網から剥し、表面温
度を／ｒｏ’ｃＫ′Ａ節した三対の圧延ロール群を通過
させて、平均厚さ７００ミクロンの表面の平滑な目的の
フィルムを得た。

このノイルレムについて、ＡＳＴＭＤ６３ｇにｌｆ、Ｉ
ｔ　４処して測定した破断強度は、グｏ　ｏ　ｋｙ、　
／　ｃｎｌであった。

実施例よ く第一工程〉 実施例りの第一工程において、デカリンに加えるハイゼ
ツクスΦミリオン、２４ｔＯＭの量を、７０重量％に代
えたほかは、全て実施例≠と同様の操作を行なった。

く第二工程〉 実施例≠の第二工程と同様にしだ。

〈第三工程〉 実施例≠の第三工程におけると同様にして有機溶媒を揮
散させ、加熱を続は溶融させて、ステンレス製網上に形
成されたフィルムの平均厚さが、２００ミクロンのもの
を得だ。

得られたフィルムを、ステンレス製網から剥し、表面温
度を／　、２０　ｃに調節した三対の圧延ロール群を通
過させて、平均厚さ／３−０ミクロンの表面の平滑な目
的のフィルムを得／こ。

このフィルムについて、Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　］）６３ｇに
’ＡＩ処して測定した破断強度は、　＜／−００ｋｇ　
／Ｃｙｒｔであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する際に使用される装置の一例
の側面略図である。 図において、／はゲル状結晶物質供給口、ノはゲル状結
晶物質、３はブレード、４ｔはステンレス製網、夕は圧
搾ロール、乙は溶媒回収用真空バケット、７は加熱炉、
どけ圧延ロール群、９に、超高分子量ポリエチレンフィ
ルムヲソれそ力ｊｊ＼ず６、 出　願　人　三菱モンザント化成株式会社代　理　人　
弁理士　長谷用　− （ほか７名）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均分子量が１００万以上の超高分子量ポリエチ
   レンからフィルムを製造するにあたり、上記原石ポリエ
   チレンを有機溶媒に加え、加熱、溶解したのち、冷却し
   てゲル状結晶物質を析出させる第一工程、 」二記有機溶媒から析出させたゲル状結晶物質を、常温
   附近の温度で、多孔性暴利に塗布し、有機溶媒を回収し
   、ゲル状結晶物質に残留する有機溶媒を圧搾する第二工
   程、 圧搾した後のゲル状結晶物質の薄膜を加熱し、溶融させ
   て圧延する第三工程、 よりなることを特徴とする超高分子量ポリエチレンフィ
   ルムの製造方法。
2. （２）第一工程での原料ポリエチレンの有機溶媒への溶
   解を、７３０〜．２夕０’Ｑの温度範囲で行ない、こ−
   の溶液からのゲル状結晶物質の析出を、原料ポｌ］　エ
   チレンの結晶化温度附近で行なうことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の超高分子量ポリエチレンフ
   ィルムの製造方法。
3. （３）第三工程での圧延を、カレンダー成形用ロール群
   、または冷却圧延ロール群によって行なうことを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項ないし第（２）項記載の
   超高分子量ポリエチレンフィルムの製造方法。