JPH03197134A - 金属体と超高分子量ポリエチレンとの積層体およびその製造方法 - 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、金属体と超高分子量ポリエチレンとの積層体
およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、防食処
理をした金属体の表面に、基材を介して超高分子量ポリ
エチレンを積層した金属体と超高分子量ポリエチレンと
の積層体であって、防食層の耐久性および耐摩耗性を向
上させて、防食効果を長期にわたって保持せしめると共
に、超高分子量ポリエチレンの持つ非粘着性、耐摩耗性
、耐衝撃性、耐ストレスクラツキング性（ＥＳＣＲ）、
耐薬品性などの特性を活用した積層体およびその製造方
法に関するものである。

［従来技術］ 従来、金属板、金属管、ホッパー、シュータ−、タンク
等の金属体の表面にエポキシ塗料、アクリル系塗料など
の防食塗料、防食ライニング、メツキなどにより防食す
る方法、あるいは、該防食塗料や防食ライニング、防食
アスファルトなどの防食を施した金属管にポリエチレン
などの樹脂を被覆した被覆鋼管などが提案されている（
例えば特公昭５３−４８８０号など）。

しかしながら、スラリー類、飼料や肥料等の粉粒体の貯
蔵、輸送、混合などにおいては、化学的腐食のみでなく
、摩耗も著しく、上記防食層を単に施した金属体は、こ
れら物理的摩耗に対して弱いため、損傷を受は易く、耐
久性が悪い。

したがって、防食層が損傷すると金属の腐食や摩滅が起
こり、薄肉化し、機械的強度を失ったり、錆が剥離して
、飼料などに混入したり、腐食部に飼料などの添加剤が
付着残留して品換え時に次の飼料などを汚染するなどの
問題を有している。また従来の防食層を施した金属体に
樹脂被覆した被覆体は、通例、ポリエチレンなどの比較
的流動性の良い樹脂を押出成形などにより押出被覆する
ものであって、該被覆層は、耐摩耗性がなく、耐久性が
ないという欠点を有している。

一方超高分子量ポリエチレンは一般のポリエチレンや他
の合成樹脂に比べ、非粘着性、耐摩耗性、耐衝撃性、耐
低温性、ＥＳＣＲなどが優れているものの、溶融時の粘
弾性が大きく、流動性に乏しいために、通例の押出成形
などによる金属体への被覆ができないばかりでなく、熱
融着も難しく、かつ非粘着性であるために、接着させる
適当な接着剤がない。

したがって、従来においてはビス、リベットなどによる
機械的方法によらざるを得なかった。

しかし、ビスなどによるライニング方法では、ビス穴の
防食が難しく、耐食性および耐摩耗性を共に滴足する防
食層を形成することができなかった。

また金属体と超高分子量ポリエチレンとの熱膨張率の差
から温度変化により超高分子量ポリエチレン層が波打つ
現象が生じることにより金属体層との間に隙間ができて
、物が滞留するという問題点を有している。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の問題を解決するために、鋭意検討した結
果なされた積層体およびその製造方法であって、その第
１の目的は金属体の防食層の耐久性、耐摩耗性を格段に
向上させるものである。

第２の目的は、熱膨張率の差による金属体と超高分子量
ポリエチレンとの隙間をなくシ、残留物の滞留をなくす
ことである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の請求項（１）の発明は、 防食処理をした金属体の表面に、基材を介して超高分子
量ポリエチレンを積層したことを特徴とする金属体と超
高分子量ポリエチレンとの積層体であり、 請求項（２）の発明は、 防食処理をした金属体の表面に、基材を介して超高分子
量ポリエチレンを積層一体化することを特徴とする金属
体と超高分子量ポリエチレンとの積層体の製造方法であ
り、 請求項（３）の発明は、 基材と超高分子量ポリエチレンとを予め積層した積層体
を用いることを特徴とする請求項（２）に記載の金属体
と超高分子量ポリエチレンとの積層体の製造方法である
。

本発明の金属体としては、金属板、金属管、ホッパー、
シュータ−、タンク、ケース、フィーダー、テークアツ
プ、トリッパ、スクレーバースクリュウコンベアーやチ
ェーンコンベアーナトの各種コンベアー、バケツ、パケ
ットエレベータ−などのエレベータ−類、ローラー類、
プロペラ、ホイスト、カーダンパー、パレット、コンテ
ナー、棒、継手、弁、フランジなどを挙げることができ
るが、これらに限定されるものではない。

防食処理された金属体の防食層の耐久性および耐摩耗性
を向上させて、防食効果を長期にわたって保持させ、さ
らに超高分子量ポリエチレンの持つ非粘着性、耐摩耗性
、耐衝撃性、耐ストレスクラツキング性（ＥＳＣＲ）、
耐薬品性などの特性を付与したい場合であればいかなる
金属体でも適用することができる。

これらの金属体の材質は、鉄鋼および非鉄金属材料であ
り純鉄、炭素鋼、特殊鋼、鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム、
マグネシウム、亜鉛、ニッケル、クロム、鉛あるいはこ
れらの合金などである。

これらの金属体は防食処理を施す前に脱脂、酸洗い、サ
ンドブラスト処理、電解処理など公知の表面処理を施し
ても良い。

本発明の防食処理用被覆材としては無機物および／また
は有機物があり、無機物としては各種金属あるいはその
合金、セラミックスなどのメツキ、コーチイブ、ライニ
ングなどがあり、を種物としては油性塗料、繊維素誘導
体塗料、合成樹脂塗料、合成樹脂エマルシ日ソペイント
、焼付塗料などがあり、無機物および有機物からなるも
のとしては前記有機物に無機物として防火剤、難燃剤、
防食剤、充填剤、顔料、安定剤などを配合したものがあ
る。

広く用いられている防食処理用被覆材としては、油性調
合ペイント、油性さび止めペイント、各種ラッカーやエ
ナメル類、合成樹脂調合ペイント、合成樹脂さび止めペ
イント、エポキシ樹脂系塗料、不飽和ポリエステル系塗
料、ポリウレタン系塗料、塩化ビニル系塗料、アルキッ
ド系塗料、各種ラテックスペイント、アクリル系塗料な
どがある。

本発明において用いる基材としては、熱可塑性樹脂、熱
硬化性樹脂などの合成樹脂やゴムなどからなるシート材
料、金属箔、金属板および金網などの金属材料、布、不
織布、織布、木材、紙などの繊維材料、ＦＲＰ板などを
使用することが出来る。

該基材に使用する熱可塑性樹脂としては、低、中、高密
度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、ポ
リ−４−メチルペンテン−１などの単独重合体、および
エチレンまたはプロピレンを主成分とする他のα−オレ
フィンとの共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体ま
たはそのケン化物、エチレンー不飽和カルボン酸または
その誘導体との共重合体など、エチレンまたはプロピレ
ンなどのα−オレフィンを主成分とする他の極性モノマ
ーとの共重合体を含有するポリオレフィン系樹脂、ポリ
スチレン樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系
樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ナイロン−６、ナイ
ロン−６・６、ナイロン−１１、ナイロン−１２、芳香
族ポリアミドなどのポリアミド系樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、繊維素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂
、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテル・
エーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリ
スルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、およ
びポリアセタール樹脂などが挙げられる。

また、該基材の熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂、およびメ
ラミンー不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。

該基材のゴムの例としては、ポリブタジェン、ポリイソ
プレン、ネオプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合
体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、スチレン
−ブタジェン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共
重合体、スチレン−アクリロニトリル−ブタジェン共重
合体、ブチルゴム、ポリウレタンゴム、クロルスルホン
化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴム、チ
オコールなどの合成ゴム、および天然ゴムなどが挙げら
れる。

該基材の金属としては、鉄、アルミニウム、銅、亜鉛、
黄銅、ニッケルなどの金属からなる金属箔、金属板、金
網およびパンチングプレートなどが挙げられる。

該基材の布としては、前記熱可塑性樹脂からなるテープ
ヤーン、モノフィラメントなどの繊維の不織布および織
布、網杖体、あるいは上記樹脂フィルムを細かく裁断し
た割繊フィルムやビニロン、テトロンなどの合成繊維、
木綿、絹、麻などの天然繊維の織布、ガラス繊維、炭素
繊維、金属繊維などの無機繊維を構成した織布、マット
類、フェルト類などを包含するものである。

該基材の紙としては、特に限定はなく、例えばクラフト
紙、ロール紙などの包装紙、グラシン紙などの薄葉紙、
板紙その他の洋紙類、障子紙などの和紙するいはポリス
チレンペーパー、ビニロン紙などの合成紙が用いられる
。

該基材のＦＲＰ板としては、強化繊維として前２熱可塑
性樹脂の繊維、不織布、織布あるいは炭素繊維、ガラス
繊維、天然繊維、セラミック繊維、金属繊維等を用い、
マトリックス樹脂として前記の熱可塑性樹脂や熱硬化性
樹脂を用いたものが挙げられる。

該基材の木材としては、天然木材及びそれを加工した改
良木材、合板、積層材、ファイバーボード、バーチクル
ボードなどがある。

更に本発明の基材としては、前記の熱可塑性樹脂に充填
剤を配合したシートも使用することができる。

これらの充填剤としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネ
シウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、珪酸カル
シウム、クレー、珪藻土、タルク、アルミナ、珪砂、ガ
ラス粉、酸化鉄、金属粉、三酸化アンチモン、グラファ
イト、炭化珪素、窒化珪素、シリカ、窒化ホウ素、窒化
アルミニウム、木粉、カーボンブラック、雲母、ガラス
板、セリサイト、パイロフィライト、アルミフレーク、
黒鉛、シラスバルーン、金属バルーン、ガラスバルーン
、軽石、ガラス繊維、炭素繊維、グラファイト、ウィス
カー、金属繊維、アスベスト、有機繊維、ガラス繊維な
どが挙げられる。

上記充填剤の配合量は、使用目的、用途などによって異
なるが、通常は熱可塑性樹脂１００重量部に対して充填
剤５〜１０００重量部の範囲で配合する。また、前記の
熱可塑性樹脂の発泡体や架橋体も基材として同様に使用
することができる。

本発明で使用する超高分子量ポリエチレンとは、デカリ
ン１３５℃溶液における極限粘度が８ｄ　ｌ／ｇ以上で
あることが好ましく、通常のチーグラー等の触媒を用い
て、中低圧重合法によって製造されるもので、エチレン
の単独重合体の他、エチレンと少量の他のα−オレフィ
ン、例えば、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、
ヘキセン−１、オクテン−１，４−メチル−ペンテン−
１等との共重合体、該重合体の変性体、およびそれらの
混合物を包含するものである。

本発明で使用する超高分子量ポリエチレンはシートある
いはフィルム（以下シートと略す）の形態が好ましく、
その製造法は特に限定されるものではなく、スクリュウ
押出機、ラム押出機または圧縮成形機を用いる方法、あ
るいはこれらの方法により成形されたブロックから所定
の厚さに削り出す方法でも良い。

本発明の積層体は、金属板、金属管などの金属体に、前
記の防食処理用被覆材をメツキ、コーティング、ライニ
ング等の方法により防食処理した後、基材を介して、超
高分子量ポリエチレンが被覆される。

すなわち、上述したように超高分子量ポリエチレンは非
粘着性であるために通常の熱融着や接着剤等を使用して
接着させることが難しい。

したがって、熱融着や接着剤による接着が可能な基材を
介して積層することが肝要である。

さらに基材と超高分子量ポリエチレンの接着不良を回避
するために予め基材と超高分子量ポリエチレンとを積層
した積層シートを用いることが好ましい。

該積層シートの製造方法は、特開昭６０−１５５４２８
号公報に詳述されているが、必要により以下の接着剤（
以下第１接着剤と称する）を介して製造してもよい。

この方法により通常の成形法では容易に薄肉化出来ない
超高分子量ポリエチレンを有する積層シートを連続的に
容易に製造することができる。

また、上記の成形法あるいは圧縮成形法などで作る場合
、変性ポリオレフィンのように基材自体が超高分子量ポ
リエチレンに対して接着性がある場合はもちろんのこと
、基材および／または超高分子量ポリエチレン樹脂に、
火炎処理、コロナ放電処理、プラズマ処理等の表面処理
を施すか、アクリル酸化合物等により変性して接着性を
改善した基材および／または超高分子量ポリエチレンを
用いれば基材と超高分子量ポリエチレンとを強固に接着
することができる。

前記第１接着剤としてはエポキシ系、ポリウレタン系、
変性アクリル系、シアノアクリレート系、嫌気性接着剤
系、各種ホットメルト系、各種エマルシーン系尿素樹脂
系、メラミン系、フェノ−ル系、ゴム系などの接着剤、
エチレンなどのオレフィンとアクリル酸、メタクリル酸
、マレイン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸、
またはその誘導体との共重合体、エチレンなどのオレフ
ィンと酢酸ビニルなどのビニルエステルとの共重合体、
アイオノマー、ポリオレフィンに上記不飽和カルボン酸
類などの不飽和基を有する反応性単量体をグラフト変性
したものが良い。

本発明の積層体の例としては、 １、金属体（鉄）／防食層（錆び止め塗料）／接着剤／
基材（綿布）／超高分子量ポリエチレン２、炭素鋼／亜
鉛メツキ／接着剤／ポリエステルクロス／超高分子量ポ
リエチレン ３、炭素鋼／エポキシ塗料／接着剤／ゴム／超高分子量
ポリエチレン ４、炭素鋼／亜鉛メツキ／接着剤／ガラスクロス／第１
接着剤／超高分子量ポリエチレン等が挙げられる。

しかし、これらは目的、用途等により適宜選択されるも
のであり、限定されるものではない。

また防食処理した金属体の表面に基材を介して超高分子
量ポリエチレンを積層一体化する方法は特に限定される
ものではない。好ましくは、基材と超高分子量ポリエチ
レンとを予め積層した積層体シートを用い、該防食層の
上に接着剤（以下第２接着剤と称する）を用いて該超高
分子量ポリエチレン積層体の基材層を接着する方法が良
い。該防食層や該基材層に第２接着剤を公知の方法で塗
布後、両者を積層、硬化、接着するのが簡単で、確実な
方法である。

本発明に用いる第２接着剤としては、エボキ系、ウレタ
ン系、不飽和ポリエステル系、フェノール系、レゾルシ
ン系、尿素系、メラミン系、およびゴム系接着剤などが
挙げられる。

本発明においては、超高分子量ポリエチレン、基材層の
合成樹脂、接着剤樹脂などにその要旨を逸脱しない範囲
で、可塑剤、安定剤、滑剤、加硫剤、着色剤、帯電防止
剤、カップリング剤、難燃剤などの通常の添加剤を適宜
添加しても差し支えない。

本発明の請求項（１）〜（３）において、以下の実施態
様を包含する。

１、防食処理をした金属体の表面に、第２接着剤、基材
および第１接着剤を介して超高分子量ポリエチレンを積
層したことを特徴とする金属体と超高分子量ポリエチレ
ンとの積層体である場合。

２、防食処理をした金属体の表面に、第２接着剤、基材
および第１接着剤を介して超高分子量ポリエチレンを積
層一体化することを特徴とする金属体と超高分子量ポリ
エチレンとの積層体の製造方法である場合。

３、前記基材がゴム、金属、ＦＲＰ板、合成樹脂、木材
、不織布、織布および紙からなる群より選ばれたもので
ある場合。

４、前記第２接着剤がエポキシ系、ウレタン系、不飽和
ポリエステル系、フェノール系、レゾルシン系、尿素系
、メラミン系およびゴム系接着剤からなる群より選ばれ
たものである場合。

［実施例］ 以下、本発明を実施例によって詳しく述べるが、本発明
の要旨を逸脱しない限り、これらの実施例のみに限定さ
れるものではない。

実施例１ 特開昭６０−１５５４２８号公報の方法により厚さ０．
３■の超高分子量ポリエチレンシート（商品名：ハイゼ
ックスミリオン２４０Ｍ、三井石油化学Ｉｉｌ製）とポ
リエステル不織布（厚さ二３０μ）、酸変性ポリエチレ
ン（厚さ：３０μ）とを貼り合わせた超高分子量ポリエ
チレン積層シートを、厚さ３．２■−の炭素鋼板（ＳＳ
４１）（３００ｍ　Ｘ　３０　ｃｍ　）にエポキシ系塗
料を塗布して硬化した防食層（厚さ２０μｍ）の上に、
ウレタン系接着剤を介して積層した。

その結果、超高分子量ポリエチレン層は基材と第２接着
剤を介して防食層に強固に接着しており、超高分子量ポ
リエチレン層の１８０°剥離強度は４．０ｋｇ／ｃ■で
あった。テーパー式摩耗試験（摩耗輪Ｃ８−１０、荷重
ｉ、ｏｏｏｇ１回転数１．０００回転、テストピース回
転７０ｒｐｍ）を行ったが、摩耗量は０．８ｍと小さく
超高分子量ポリエチレン本来の特性を示した。

実施例２ 厚さ３．２．、の炭素鋼板（ＳＳ４１）（３０ｃ＋＋Ｘ
　３０　ｃｍ　）にポリエステル系塗料を塗布し硬化前
に実施例１と同様にして製造した超高分子量ポリエチレ
ンと綿布との積層体を綿布とポリエステル系塗料が密着
するように圧着させそのまま硬化させた。この積層体を
実施例１と同様に評価した結果、剥離強度は４．２ｋｇ
／ｃ−であった。

比較例１ 実施例１で使用した炭素鋼板のテーパー式摩耗試験の結
果は７９−ｇであった。

比較例２ 実施例１で使用したエポキシ系防食層のある炭素鋼板の
テーパー式摩耗試験の結果は７０■ｇであった。

実施例３〜４ 実施例１の超高分子量ポリエチレン積層シートを用いて
、基材および第２接着剤を変えて試験した場合の摩耗試
験結果を第−表に示す。

比較例３ 実施例１の超高分子量ポリエチレンの代わりに高密度ポ
リエチレンを使用した積層体シートの剥離強度は４．２
ｋｇ／ｃ■であったが、テーパー式摩耗試験の結果は８
ｍｇであった。

第−表 ［発明の効果］ 上記のように本発明は、超高分子量ポリエチレンと金属
体との積層体およびその製造方法を提供するものであり
、防食処理をした金属体の表面に、基材を介して超高分
子量ポリエチレンを積層した金属体と超高分子量ポリエ
チレンとの積層体からなり、防食層の耐久性および耐摩
耗性を向上させて、防食効果を長期にわたって保持せし
めると共に、超高分子量ポリエチレンの持つ非粘着性、
耐摩耗性、耐衝撃性、耐ストレスクラツキング性（ＥＳ
ＣＲ）、耐薬品性などの特性を付与した積層体およびそ
の製造方法を提供することができたので非常に有用であ
る。

また予め超高分子量ポリエチレンと基材との積層シート
を使用することにより、従来薄肉化することが困難であ
った超高分子量ポリエチレン積層シートが使用でき、取
り扱いが容易で、格段に施工時の作業性が向上するばか
りでなく、従来のように加熱施工することもなく、常温
で簡単に施工することができるため、金属製品等の熱劣
化を防止することもできる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）防食処理をした金属体の表面に、基材を介して超
   高分子量ポリエチレンを積層したことを特徴とする金属
   体と超高分子量ポリエチレンとの積層体。
2. （２）防食処理をした金属体の表面に、基材を介して超
   高分子量ポリエチレンを積層一体化することを特徴とす
   る金属体と超高分子量ポリエチレンとの積層体の製造方
   法。
3. （３）基材と超高分子量ポリエチレンとを予め積層した
   積層体を用いることを特徴とする請求項（２）に記載の
   金属体と超高分子量ポリエチレンとの積層体の製造方法
   。