WO1989002004A1 - Method of processing high-modulus polyethylene - Google Patents

Description

明 細 書 高弾性率ポ リ エチ レ ンの加工方法 技 術 分 野 本発明は、 高弾性率ボリ エチ レ ンあるいはその複合体に対し切断 又は穴開け等の二次加工を施す際に適用される高弾性率ボ リ ュチ レ ンの加工方法に閬する。 背 景 技 術 近年、 例えばス ピーカ等の振動板材料には、 再生周波数帯域の . 大等を図るために、 密度が小さいこ と、 比弾性率が大き いこ と 、 内 部損失が大きいこ と等が要求され、 炭素繊維やァ ラ ミ ド繊維： ガ ス鏃維等の高弾性率の各種鏃維を強化材とする -, いわゆる筏合振動 板の開 ¾ _: 実用化が進められている。

なかでも、 フ ィ ブ リ ル状結晶成長法， ゲル紡糸ノ超延伸法.. 瑢隱: 紡糸ノ熱延伸法等により作成される超高分子量ポ リ エチ レ ン繊維は 密度が小さ く 縦波伝播速度が大きいこ とから音響材料と して適した 材料である と考えられ、 例えば特開昭 5 8 — ί 8 2 9 9 4号公報に は、 縦波伝播速度が 4 0 0 0 m / s ec 以上のポ リ エチ レ ン繊維を音 響材料と して用いる こ とが開示されている。

しかしながら、 一般に高弾性率を有する材料 （炭素織維やァ ラ ミ ド織維等） やその複合体は、 弾性率が大きいが故に機棱加工を加え ることが難しく、 例えば切断， 穴開けを行おう とすると非常に労力 を要したり、 特殊な機椟による加工技術を要求されたりするのが実 情である。 上記高弾性率を有するポリ エチレン鏃維 （以下、 高弾性 率ボリエチレンと言う。 ） も例外ではなく、 弾性率が高いために切 断， 穴開け等の二次加工を加えることが極めて困難である。

すなわち、 上記高弾性率ボリエチレンを例えば通常のハサミによ り切断することは不可能に近く、 例えばセラ ミ ツク製のハサミによ る場合は、 一応の切断は可能であるが寸法精度を確保するのが難し く、 切断部分にほつれが生じてしまう というような大きな問題 ·έ ί えている。

そこで本発明は、 上述の実情に鑑みて提案されたものであり、 高 弾性率ポリ エチレンを高い寸法精度で、 且つ ほつれ等を生ずるこ とな く容易に切断し又は穴開けをし得る高弾性率ポリ ェチレンの加 ェ方法を提供することを目的とする。 発 明 の 開 示 本発明者等は、 上述の目的を達成せんものと銳意検討を加えた結 果、 高弾性率ボリエチレン織維の熱的性質を利用する ことで局部的 に弾性率の低下を図り通常の機械加工を施すことができるとの知見 を得て本発明を完成するに至ったもので、 高弾性率ポリ エチレンあ るいはその複合体を結晶フィプリルの融点以上に加熱し、 加熱部 に機械加工を施すことを特徴とするものである。

本発 ^方法が対象とする高弾性率ポリ エチレンは、 ボリ エチレン を熱延伸， ゾーン延伸， 固体押し出し： 又はゲル延伸等の超延伸 よ り製造したものである。 上述のよう に超延伸されたポ リ エ レン は、 第 1 図に示すよ う に、 それまでラメ ラ状結晶や非結晶等の混合 体であったものが、 第 2図に示すよう に、 伸びき り鎮からなるフ ィ ブリ ル状の結晶となって極めて弾性率と強度の高いものとなる。 なお、 この高弾性率ボリ エチレンは、 シー ト状に形成されたもの であってもよいし、 多数のボリ エチレンを織り合わせ織布と して形 成されたものであってもよい。

また、 本発明は高弾性率ポリ エチ レンの複合体をも対象とする c この複合体は、 上記高弾性率ポリ ヱチ レン繊維あるいはその裰布等 を強化材と し、 例えばエポキ シ樹脂複合体と して形成されものてあ る。

上述の高弾性率ポ リ エチレン繊維あるいはその複合体に対し機栻 加工を施すに際し、 本発明においては被加工部分を予めこの高弾性 率ポリ エチ レンの結晶フ ィ ブリ ルの融点以上の温度で加熱しておき. この加熱部分に沿って切断， 穴開け等の機械加工を行う こ と とする < 被加工部分の加熱温度は、 前記高弾性率ポ リ ェチレ ンを搆成する 結晶フ ィ ブリ ルの融点以上であればよ く 、 したがって 1 5 2 て 丄 に設定すればよい。 結晶フ ィ ブリ ルの融点は、 高弾性率ポリ エチレ ンの弾性率の大小に関わらず一定であるので、 この 1 5 2 *Cが下限 という こ とになる。 特に 2 0 0 て以上とすれば、 加熱時間も短 く て 済み、 場合によっては加熱のみで切断するこ とも可能となるので好 適である。 一方、 上限は特に制約はないが、 実用性等の観点から ε ずと制限されよう。

機械加工に際し tは、 前述のように結晶フ ィ ブリ ルの融点以上の 温度での加熱を行った後に、 その加熱部分に対して機楨加工を行う のが通常であるが、 加熱と機搣加工を同時に行っても差し支えない _c この場合には、 例えば力 ッターや ドリル等の刃先を何らかの手段に より加熱しておけばよい。

高弾性率ポリエチレンの弾性率は、 一般的にはポリ エチレ ンを超 s 延伸し第 2図に示すように一方向に結晶フイブリルを配向すること によって得られる。

こ の結晶フイ ブリ ルの融点を示差走査熱量計 （ D S C ) で測定す ると、 1 5 2 ΐ近傍にある。 したがって、 高弾性率ポ リ エチ レ ンに 1 5 2 'C以上の温度を加えると、 結晶フ イ ブリ ルが溶解-し無配向と ! 0 なつて弾性率が低下し、 第 1図に示すような通常のポリ ヱチ レ ン

(ラメ ラ状結晶 > 非結晶等の混合体） となる。 この状態は、 加熱し たボリ エチ レンを室温に戻しても変わらない。

. 本発明では、 こ のボリ エチ レンの熱的性質を利用し、 機械加工 * 施す部分に結晶フ ィ ブリルの融点 （ 1 5 2て） 以上の熱を加え、 機

. 5 械加工の容易な低弾性率ボリ エチ レ ンに変化させた後に切断， 穴閗 け等の二次加工を行う ものである。

本発明に係る高弾性率ポリエチ レ ンの加工方法によれば、 高弾性 率ボリェチレ ンを襪械加工に先立って結晶フィプリルの融点以上に 加熱しているので、 加熱部分のポリエチレンが超延伸される前の状 2 0 態にもどって、 加工し易い状態となり、 例えば切断したり穴を開け たりする等の二次加工が容易に行い得る。

したがって、 本究明方法によれば、 切断時の寸法精度を向上させ ることができ、 且つ、 切断部分のほつれ， バリ、 ク ラ ック等の発生 を防止することが可能である。 図面の簡単な説明 第 1 図は超延伸前のポリ エチ レ ンの結晶状態を示す模式図、 第 2 図は超延伸後のボリ エチ レ ン結晶状態を示す模式図、 第 3図は高弾 .₅ 性率ホ 'リ エチ レ ン織布の電熱線による加熱工程を示す概略斜視図、 第 4図はシヤーリ ングによる高弾性率ポリ ヱチ レ ン複合体の切断ェ 程を示す要部概略断面図である。 発明を実施するための最良の形態

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以下、 本発明を具体的な実験結果に基づいて説明する。

実施例 1

本実施例では、 高弾性率ポ リ エチ レン織維の切断を試みた。

すなわち、 高弾性率ポリ エチ レン織維 （弾性率 9 0 G P a ) によ り , 5 織布（1 ) を作成し、 第 3図に示すよ う に、 こ の織布（1 ) の切断部分

(2) に 1 5 2 て以上に加熱した電熱線（3 ) を押し当てて加熱し、 冷 却させた後にハサ ミ により切断した _c

その結果、 切断作業は非常に容易であり、 また切断部分が溶着さ れており.ほつれがな く 、 且つ寸法精度に関しても非常に良い結果で

2 0 め つ o

また、 電熱線（3) を 2 0 0 て以上に加熱し 場合には、 こ の.電熱 線（3) のみで織布（1 ) を切断する こ とが可能であった。

これに対して、 切断対象部分に何らの措置もせずハサ ミ による切 断を試みたが、 ほとんど不可能であった。 また、 同様に切断部分に

Z S 何らの措置もせずセ ラ ミ ッ ク製のハサ ミ による切断を試みたとこ ろ、 一応切断は可能であつたが、 寸法精度が極めて悪く、 且つ切断箇所 にほつれを生じた。 荬施例 2

本実施例では高弾性率ポリ エチレ ン鏃維を強化材とする複合材料 に対して切断を試みた。

先ず、 高弾性率ボリエチレ ン繊維の織布を強化材とする厚さ 5 0 0 / のエポキシ樹脂複合体を作製した。

次いで、 この複合体の被切断部分に先の実施例 1 と同様 電熱線 で I 5 2 'C以上の温度を加えた後、 シヤーリ ングにより切断し 7 ' その結果、 バリ， ク ラ ッ ク の癸生もな く非常によい切断結果が得 られた。 ' これに対して、 上記高弾性率ボリ ヱチ レ ンの複合体の被切断部分 に何らの措置を施すこ となく、 シヤーリ ングにより切断したところ-、 ク ラ ッ ク， バリが非常に多く発生した。 誦 3

本実施例では、 先の実施例 2で同様の複合体を加熱と同時に切断 することを試みた。

すなわち、 本実施例では、 第 4図に示すように、 シャーリ ング（6) の切断刃（7) , (8) の取付け位置近傍にヒーター（9) を取付けて、 上 記切断刃（7) , (8) を約 2 ひ 0てに加熱し、 上記複合体（5) の切断部 分（10) , (11 ) 'を切断し、 ス ピーカの振動板として加工したところ、 上記実施例 2 と同様にバリ ， ク ラ ン クの発生もな く良い結果を得る こ とができた

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Claims

請 求 の 範 囲

(1) 高弾性率ポリ エチレン延伸物あるいはその複合体に機械加工を施 すに際し、 前記高弾性率ボリエチレン延伸物あるいはその複合体を 高弾性率ボリエチ レン延伸物の結晶フィブリルの融点以上に加熱し て低弾性率ポリェチレンに変化させ、 当該加熱部分に対して機械加 ェを施すことを特徴とする高弾性率ポリエチレンの加工方法。

(2) 高弾性率ポリ エチ レ ン延伸物の結晶フィ ブリルがー方向に配向さ れていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の高弾性率ポリ

1 0 エチ レ ンの加工方法。

(3) 高弾性率ボリ エチ レン延伸物が熱延伸， ゾーン延伸， 固体押し出 し， ゲル延伸のいずれかにより超延伸されていることを特徴とする 請求の範囲第 1項に記載の高弾性率ポリエチ レ ンの加工方法。

(4) 加熱温度が 1 5 2 'C以上であることを特徴とする請求の範囲第 1 項乃至第 3項に記載の高弾性率ポリ エチ レ ンの加工方法。

(5) 加熱と機械加工を同時に行う ことを特徴とする請求の範囲第 1 項 乃至第 4項に記載の高弾性率ポリ エチレンの加工方法。

(6) 高弾性率ポリ エチレ ン延伸物あるいはその複合体を 2 0 0 て以上 で加熱切断することを特徴とする高弾性率ポリエチレ ンの加工方法

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