JPS6218220A - ポリエチレン成形体の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ポリエチレンの成形体の製造方法に関する。

更に詳しくは、各種モデル材、型材、及び３次元プロッ
ター等によるプログラムテープチェック用型材等に最適
なポリエチレン成形体の製造方法に関する。

（従来技術と問題点） 近年射出成形用材料の多様化、高機能化に伴いよシ複雑
な形状の射出成形用金型が要求されると同時にその形状
も単純なものから曲面を含む複雑なものへと伸展しつつ
ある。この背景には最近のＮＣ工作機械の発展がある。

これらのＮＣ工作機械はコンピューターテープに記鎌さ
れたプログラムに従い作動するが、プログラミングが正
確になされているか否かのチェックには多大の時間及び
費用をかけているのが現状である。このためこのプログ
ラムのチェックをも可能とした３次元プロッターが多数
の工作機械メーカーより出されているが、この機械でも
って高速かつ正確に切削しうる被剛体なるものがいまま
でなかった。たとえば、従来よシしられている石こう、
各種プラスチック成形体、低分子量ワックス、各種金属
、木材等があるが、これら従来のものはいずれも切削性
に欠点を有し、前記３次元プロッターで高速切削しうる
ものはほとんどなかった。たとえば、石こうは脆くすぐ
欠けが出てしまう欠点を有し、金属材では高速切削出き
なく、たとえできたとしても刃物のいたみが激しいこと
切削の主軸に負荷がかかりすぎる事又、木材、各種プラ
スチツ久成形体にいたっては切削抵抗が高くその結果高
速切削に耐えないものや、切削によシ寸法に変化が生じ
やすい。又、切削時にワレ、欠けを生じやすい等の欠点
を有していた。さらに切削性を考えた低分子量ワックス
単体からなる成形体では、分子量の低いものでは切削時
の発熱による形状のダレ、あるいは切削面の仕上がシが
不良である。さらに脆さがあり不適であるし又、高分子
量のものでも形状のだれ仕上がりの不良さ及び切削抵抗
が大となる（すなわち主軸への負荷が大となる）等の問
題をかかえていた。さらに斯様な用途向の成形体は、型
材としてしばしばその寸法に多様さが求められるが、常
に各種サイズの成形体を準備しておくことは採算上困難
である。寸法が小なるものについては大なるものを切断
する事で得られるが、大なるものについては熱板溶着に
よシ複数個の成形体をいくつか溶着によりつなぎあわせ
ることが提案されているが、溶着部強度に充分なものが
なく切削時に欠ける等の問題が生じていた。すなわち斯
様な被剛体向の成形体としては、切削性が良好な事（切
削抵抗が小であり切削時の主軸への負荷が小さい、刃物
の損傷がない事、切削ぐずが刃物に粘着したシ切削面が
べとつかない事、切削時あるいは後の寸法安定性に優れ
る事、切削時にワレ、欠けのない事）、溶着性に優れる
事、物性上域くない事、コストが安い事などが要求され
ていた。さらに成形体は気泡を含んでいては、切削面に
気泡があられれ面がなめらかにならない、切削時のワレ
欠けの原因となシやすい等の問題を生じる為、できるだ
け気泡を含んでいない物が望まれていた。

（問題点解決の手段・効果） そこで本発明者らは前記プログラムテープチェックある
いはモデル型材用成形体を得るべく種々検討した結果本
発明に特定のポリエチレンと特定のパラフィン７ツクス
との混合物をもちいる事などによシ本発明の目的とする
、切削性良好でかつ物性的に脆くなく溶着性に優れた成
形体の得られる事を見い出し、本発明を完成するに至っ
た。

すなわち本発明は、極限粘度〔η〕が０．６ｄｎ／ｇ以
上ｔｚｄＱ／ｇ以下、密度が９０以上９３以下の低密度
ポリエチレンＡ２０ないし８０重量％と分子ｔ３５０以
上２０００以下かつ融点が５５℃以上１０５℃以下のパ
ラフィン系ワックスＢ８０ないし２０重ｔ％とからなる
混合物を溶量混練後、該混合物を減圧されている金型に
注入する事を特徴とする切削性良好なるポリエチレン成
形体の製造方法に関する。

本発明て用いるポリエチレンＡとは、１，２．４−トリ
クロルベンゼン溶媒で１３５℃に於ける極限粘度〔η〕
が０．６以上１．２以下好ましくは０．６以上０．９以
下の範囲のものである。〔η〕がｘ、２ｆ３になると、
後述のノソラフインワックスとの相溶性が悪くなシかつ
切削時の主軸への負荷が大きくなる。さらＫ〔η〕が０
．６ネ鴻の場合、物性上脆くなる事及び実存のポリエチ
レン製造プラントでの仕上げ段階でのトラブルが発生し
実用的でなくあえて行なってもコスト高となる。またポ
リエチレンＡは低密度ポリエチレンであシ、密度として
は０．９０以上０．９３以下である。低密度ポリエチレ
ンとしては、高圧性低密度ポリエチレン及びエチレンと
α−オレフィンとの共重合によって得られる線状低密度
ポリエチレン、或いはエチレンと酢酸ビニル、アクリル
酸等のビニル化合物との共重合体であってもよい。

密度が０．９３超の中、高密度ポリエチレンをもちいた
場合には、ノソラフインワックスとの相溶性が悪化する
だけでなく、切削時の主軸への負荷が大きくするだけで
なく、物性も脆くなってしまう。

本発明に於いてもちいるパラフィン系ワックスＢとは融
点が５５℃以上１０５℃以下で、好ましくは６０℃以上
、９５℃以下である。さらに分子量が３５０以上２００
０以下、好ましくは４００以上１０００以下である。融
点が５５℃未満のものでは、得られた成形体の表面に粘
着性が出現し、切削時に表面がなめらかにならない、切
削ぐずが刃物に粘着する、更に加熱時にブリードアウト
がはなはだしいため溶着強度がでない等の問題が生じる
。又、融点が１０５℃軽のものでは切削時の抵抗が増大
する。得られる成形体の物性が脆くなる等の欠点が生じ
る５、該ノミラフイン系ワックスの分’ｒｔ６が３５０
未満のものについても成形体表面の粘着性の増大、切削
ぐずの刃への粘着さらには加熱時のブリードアウトによ
る密着性の低下等の問題が生じる。又、分子量が２００
０超のものをもちいた場合には切削時の抵抗が増大する
、得られる成形体が脆くなる等の欠点が生じる。本発明
にもちいられるパラフィン系ワックスの形態上しては板
状、ペレット状、顆粒状粉末状等の各種形状のものを用
いる事が可能であるが、ポリエチレンＡとの溶融混練を
行なう際に押出機等を用いる場合には、ベレット状、顎
粒状あるいは粉末状のものをもちいるのが便利である。

本発明に言うパラフィン系ワックスとは、石油から分離
精製された石油系ノソラフインワックス、エチレン又は
プロピレンの単独重合体ワックスあるいけ中、低圧法に
よジエチレンと他のαオレフィンとを共重合して得られ
る中低圧法ポリエチレンワックス、高圧法ポリエチレン
製造技術によって得られる高圧法ポリエチレンワックス
、及び中、低圧法ポリエチレン、高圧法ポリエチレンあ
るいはポリプロピレンを熱分解により分子量を低下させ
たポリオレフィンワックス合成ワックス、ポリエチレン
、ポリプロピレン重合の際に生じる副生ワックス及びそ
れらの酸化物、変性物等が含まれるが、本発明において
は石油から精製された石油系パラフィンワックスをもち
いるのが好ましい。この石油系パラフィンワックスは多
数の炭化水素の混合物であシ炭素数２０〜３６の直鎖状
飽和炭化水素（ｎ−パラフィン）を主成分とし、他に少
量のイソパラフィン、ナフテン、芳香族などを含む炭化
水素混合物、及び炭素数４０〜５０の側鎖状飽和炭化水
素を主成分とし、少量のｎ−パラフィン、ナフテン、芳
香酸などを含むもの等であり、本発明においては、上記
パラフィンワックスを適宜ブレンドしてもちいてもよい
。

本発明に於いてポリエチレンＡとパラフィンワックスＢ
との割合は、ポリエチレンＡが２０重量％ないし８０重
量％、パラフィンワックスＢが８０重量％ないし２０重
量％以内である。さらに好ましくは、ポリエチレンＡが
３０重ｔ％ないし７０重量％、ノぐラフインワックスＢ
が７０重量％ないし３０重量％以内である。ポリエチレ
ンＡが８０重量％超の場合には、成形体の切削時の主軸
への負荷が犬きく高速切削に耐えられない。逆にポリエ
チレンＡが２０重量％未満の場合には成形体が脆くなり
切削時に割れが生じる、溶着強度が出ない等の問題が生
じる。

又、見掛は上の粘度を本発明による組成物とほぼ同様に
した市販の熱分解型ポリエチレンワックスをもちいた場
合にも、切削時の負荷が大きい事、さらに成形体を成形
する際に劣化しやすい等の問題があシ実用的でない。

なお、本発明に用いる組成物には、染顔料、熱安定剤そ
の他の添加剤を含むことができる。特に本発明の組成物
をプログラムテーゾチニツク用の被削体あるいはモデル
型材等にもちいる場合には、その凹凸かはつきυとわか
る様な深みのある色に染顔料でもって着色されている事
が好ましい。

本発明に於ける密度はＪＩＳＫ７１１２に従って測定し
た値であり、融点はＡＳＴＭＤ３４１７に従い示差走査
型熱量計（ＤＳＣ）によシ測定した値である。

極限粘度〔η〕は、１，２．４−トリクロルベンゼン溶
媒で１３５℃で測定した。分子量はＧＰＣ（ゲルパーミ
ェーションクロマトグラフィー）［ヨ、り７次の条件で
求めた重量平均分子量（Ｍω）である。

装置：　ウォーターズ社製　１５０Ｃ型カラム：東洋曹
達社製ＴＳＫＧＭＨ−６（６ｗ＋ＳＸ　６００＋ｍＸ　
２本） 溶媒：　　１，２．４−）リクロルベンゼン（ＴＣＢ　
）温度：　１３５℃ 流量：　　１．０ｄ／分 注入濃度：　　３０ｍｇ／１ＯＦＦｌｊ！ＴＣＢ（注入
１１ｓｏｏμｚ）同、東洋曹達社製およびプレッシャー
、ケミカル社製、標準ポリスチレンを用いてユニノ々−
サル法によシカラム溶出体積を較正した。

本発明に用いる混合物を成形体とするには、あらかじめ
ポリエチレンＡとパラフィンワックスＢとをヘンシェル
ミキサー、タンブラ−等のブレンダーにより混合してい
たものを押出機等によシ均−に溶融混練後適宜な手段で
もって金型に注入し冷却固化して得られる。押出機のか
わシに溶解攪拌槽、ニーダ−１・々ン・々リーミキサー
等により溶融混合し得ることも可能である。本発明に於
いては、二軸押出機を用いる事が均一混合体を得る上か
らと吐出量の安定化の上から好ましい。斯様にして得ら
れる溶融混合物は通常気泡を多数含んでいる。脱泡の為
樹ノ脂温を上げて粘度を低下せしめ脱泡し易くする方法
も考えられるが、高温にする事による樹脂の熱分解の問
題が起こり実用的でなく、又、押出機の場合樹脂圧をか
けるべくスクリュー、グイ等のデザインを検討したが、
本発明における様な低粘度組成物では樹脂圧をかける事
がむずかしく完全に脱泡する事はかなり困難である事が
判明した。さらに提出機、その他の溶融混線設備でたと
え脱泡がかなシ良好にいったとしても金型に該溶融混合
物を注入する際気泡をまき込んでしまう。その結果、得
られる成形体は気泡を含んだものになシ、切削するとワ
レ欠けが生じたシ、なめらかな切削表面が得られない等
の問題を有している事がわかった。そこで本発明者らは
鋭意検討を加えた結果、減圧している。金型中に溶融混
合体を一定量になるまで注入する事により気泡のない成
形体の得られる事を見い出した。本発明の重要なポイン
トは減圧されている金型中に溶融体１０を注入する点で
あシ、こうする事によシ溶融体が含む気泡は、注入口よ
り出ると同時に脱泡され又、金型全体が減圧下にある為
、注入に際し気泡を含むことはほとんどない。

金型を減圧に保って本発明に用いる溶融混合物を注入す
る方法としては例えば第１図に示す様に、押出機１よシ
押出され−ｆｃ溶融混合体は連結部２を通シ注入口３よ
り金型４忙注入される。金型４はシール部ｒシールされ
たフタロを有しておシ、該７タは空圧シリンダー７にょ
シかろくおさえられておシ減圧を保つようになっている
。フタロの端部の孔８は真空ポンプ９と連結されており
金型全体を減圧している。１１はゲージである。なお、
溶融体の温度は１５００℃ないし２８０℃の広い範囲を
選択しうるが、成形サイクルあるいは樹脂の劣化を考慮
するとできるだけ低温で行う事が好ましい。高温で成形
すると気泡は金型を減圧に保たなくてもある程度脱泡し
うるが、低温では気泡はぬけにくく金型を減圧に維持し
なければならない。

金型に一定量注入された溶融混練物は次いで放冷、空冷
、水冷等適宜な手段で冷却固化され、金型から取り出さ
れて切削性の良好な成形体として得られる本発明による
成形体は３次元プロッター、たとえばＦ’ＡＮＵＣＡＵ
ＴＯＰＲＯＦＩＬｇＲ（７アナツク（株）製）、高速モ
デル加工機Ｘ４３２（（株）マキノフライス製作所製）
、小松３次元プロッター（（株）小松製作新製）により
高速下でもワレ、欠けなく、さらに負荷の小さい状態で
良好な切削体が得られる。

得られた成形体は、２つの成形体（Ａ、Ｂ）の端面を第
３図に示す様に加熱（約１６０℃位が好ましい。）され
ている熱板に接触させた後第４図に示す様に互いに矢印
方向に圧接する事にょシ容易に溶着する事が出きる。

第３，４図において、それぞれ１，２はヒーター、熱板
を示す。

（実施例） 次に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明を加え
るが、本発明はそれらの実施例に制約されるものではな
い。

実施例１，２．３ 極限粘度〔η〕が０．８４ｄｆｉ／ｇ、密度が０．９１
４５ｇ／６１１”である低密度ポリエチレン、サンチッ
クＭ６５４５（旭化成製）と分子量４８ｏ、融点６９℃
のパラフィンワックス１５５（日本精蝋製）とを第１表
に示す割合にてヘルシェルミキサーにて混合後、第１図
にその概要を示すＡＳ−３０型二軸押出機（ナカタニ機
械製、３０鴎、二軸押出機）１でもって混合体の温度が
２２０℃になる様均−混合し、第１図の注入口３を通し
て金型４に注入し、放冷後１５０ｗｘ　２５０ｓｍＸ　
１０　Ｑｍｍの成形体を得た。なお金型４は、第１図に
示す真空ポンプ９によｐ　１００聴Ｈｇ減圧下に維持さ
れている。

得られた成形体の切削時の負荷を第２図に示す様にＶＡ
形立゛フライス盤（遠州製作（株）袈）の主軸モーター
２にエルファイＧ３型ロードセンサー（ガブリウス社製
電力計）４を接続し、テーブルの送シ速度１１００Ｏｓ
／分で巾１０簡深さ２０鵡の溝を切シ、主軸モーターの
負荷を電力計４、記録計５を用いて測定し結果を第１表
に示した。６は刃である。更にこの測定で切削された溝
端部及び周辺部を観察し、ワレ欠けの状態を目視で判定
し、ワレ欠けの程度の大、小、及びなしのものについて
×、Δ、○の判定を行ない第１表に示した。さらに切削
面の気泡の有無を目視によシ判定し第１表に示した。

溶着性を見るために得られた成形体よシ長さ８０Ｗ１断
面寸法１０■×１０ｆｌの角柱を切削によシ調整し、こ
の２本の端面を第１図、第２図に示した様に溶着した。

この溶着部を中央にしてＴＯＭｓｏｏｏ型万能試験機（
信実通信工業製）Ｋて曲げテストを行ない、溶着しない
長さ１６０　ｍ、断面寸法ＩＱ＠＠Ｘ１０ｍの角柱の曲
げテストの強度を１００としてその保持率（％）Ｋてあ
られし、結果を第１表に示した。

実施例４，５，６，７．８ 実施例１，２．３のパラフィンワックス１５５のかわり
に分子−Ｍ６４０、融点８４℃のマイクロクリスタリン
ワックス、Ｈｉ−Ｍｉ　ｃ　１０８０、分子量３６０融
点５５℃のパラフィンワックス１３０及び、分子ｔ７０
０、融点９６℃のマイクロクリスタリンワックス、Ｈｉ
−Ｍｉｃ２０９５（いずれも日本精ろう製）を用いた以
外は実施例１．２．３と同様に行ない、各測定データー
、観察事項を第１表に示した。

実施例９，１０ 実施例１の低密度ポリエチレンＭ６５４５のかわシに極
限粘度〔η〕がαａ４ｃｉｊｌ／ｇ、密度が０．９２９
０ｇ／α吋ある低密度ポリエチレン、サンチックＱ−８
０１２及び極限粘度〔η〕が１．０３９　ｄ　１１７ｇ
、密度が０．９２５８ｇ／３３である線状低密度ポリエ
チレン、５ｃｌａｉｒ２１０９（各々旭化成、Ｄｕ　Ｐ
ｏｎｔ製）を用いた以外は、実施例１と同様に行ない、
結果を第１表に示した。

比較例１ 実施例１の低密度ポリエチレンＭ６５４５のかわりに〔
η〕が０．９２　ｄ　Ｉ）、７ｇ、密度がｏ、９５５ｇ
／の３である中高密度ポリエチレン、ショウレックスＦ
６２００Ｖ（昭和電工製）を用いた以外は実施例１と同
様に行ない結果を第２表に示した。

比較例２，３ 実施例１の低密度ポリエチレンＭ−６５４５とパラフィ
ンワックス１５５の比率を変えた以外は実施例１と同様
に行ない結果を第２表に示した。

比較例４，５．６ 実施例１においてパラフィンワックス１５５を用いたか
わりに、分子量２０００融点１２２℃の三井ハイワック
ス２００Ｐ（三片石油化学工業製）、分子ｆｉ３３０、
融点４７℃のノぞラフインワックス１１５（日本精ろう
製）、及び分子１１８４００、融点９９℃のサンワック
ス１６５Ｐ（三洋化成＃りを用いた以外は実施例１と同
様に行ない結果を第２表訴しＡ比較例７ 実施例１において、真空ポンプを作動させない以外は、
実施例１と同様にして行ない結果を第２表に示した。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の実施態様を、又、ｌａ４図は本発
明による２つの成形体を溶着する実施態様を示す。 第１図において１は２軸押比機、３け注入口、４は金型
、５はシール部、６はフタ、９は真空ポンプ、１０は溶
融混合物を示す。 第２図において、１はフライス盤、２け主軸モーター、
３け被剛体、４は電力計、５は記録計、６は刃を示す。 特許出願人　　旭化成工業株式会社 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 極限粘度〔η〕が０．６ｄｌ／ｇ以上１．２ｄｌ／ｇ以
   下、密度が０．９０以上０．９３以下のポリエチレンＡ
   ２０ないし８０重量％と分子量３５０以上２０００以下
   かつ融点が５５℃以上１０５℃以下のパラフイン系ワッ
   クスＢ８０ないし２０重量％とからなる混合物を溶融混
   練後、該混合物を減圧されている金型に注入する事を特
   徴とする切削性良好なるポリエチレン成形体の製造方法