JPS59194841A - 超高分子量ポリエチレン複合シ−ト - 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】 従来、超高分子前ポリエチレンとしては、分子ｊｔｉ５
００．０　ＣＩＯ〜６，０００，０００のものが製造可
能であり、これらは筒い衝撃強度、優れた破断強伸度、
低い摩擦係数、尚い減摩抵抗を自するものとして知られ
ている。ざらに独々の金属に対しても超高分子量ポリエ
チレンはすぐｎだ自己＠滑性を示１−ｏ斯様な優れた性
能のゆえに超高分子量ポリエチレンは、軸受、ギヤ、ス
リーブ、パネル等耐摩擦摩耗特性の要求される槓々の用
途に展開がはかられているが、超高分子量であるがゆえ
にその成形がきわめて困難であり、その用途拡大か限定
されてきた。

通常、超高分子量ポリエチレンは、圧縮成形、ラム式押
出成形あるいは特殊なスクリュー押出成形などにより一
旦丸棒あるいはシート状に成形後、切削加工により製品
化されている。斯様な極端に生産性の低い方法で製品化
される為に−コストが極端に高い。特に薄肉シートにつ
いては、厚肉シートより切削によって通常製造されてお
り非常に高価なものとなっている。本発明者らは、耐摩
擦摩耗性に優れた薄肉シートを得ろべ（鋭意検討した結
果、本発明を為すに至った。すなわち本発明は超高分子
量ポリエチレン複合シートに関するもので、超高分子量
ポリエチレン粉末が基材に粒子状でかつ密に分布した状
態で、融着した複合シートである。さらに詳細には、超
筒分子量ポリエチＬ／ン粉末ケ融漸によって基材に粒子
状にかつそれらの料千ン密に分布せしめて侍られる表面
に超高分子量ポリエチレン粒子が全面にわたって密に分
布している耐摩擦摩耗性に丁ぐ才また複合シートである
。この複合シートは、一つの表面か超爾分子ｊｉｊ　ｒ
Ｎ”Ｊ　、ｘ　ｆ　Ｌ／ン粒子で叛きつめられた状態に
なっティク為、たとえはスラスト金属軸受の表面に該初
会シートを貼付するたけで、１−ぐれた耐摩擦ＪｉｉＳ
二粍も性を＝Ｊ記…１（受に付与するだけでなく　ＲＱ
ｉ＋受部に発午する騒音ヶも極端に低下せしめる効果を
有１−る。さらに、本発明の複合シートは、表面が粒子
の集合であるため相手材との接触面積が小さく一前記の
とと（スラスト軸受部にもちいた場合、該軸受部でのエ
ネルギーロスヶ軽減しうる効果ンも有′１−る。さらに
各棹搬送ローラ上に巻き付けることにより搬送ローラの
耐摩耗性乞向上させるとともＫ　ｈｔ晋をも低下せしめ
る手ができる。

本発明に係る超筒分子せポリエチレンは、エチレンをチ
ーグラーナツタ触媒の存在下で、低圧法で御飯に製造さ
れており、通常は重合粉末の状態で入手可能であり、た
とえはホスタレンＧＴＪＨ４１３，４０６（ヘキスト社
装）、ハイファックス１９００（アメリカンヘキスト社
製）、ハイゼツクスミリオン（三井石油化学製）等があ
げられ、これらはいずれも重量平均分子量は約１００万
以上のものである。本発明においては、これら市販の粉
末ヶそのまま便用する。ある時定の用途については篩分
様を用いて粒度欠限定することも可能であり、さらに、
市販の粉末を機械的に粉砕する事例より、より粒径の小
さいもの火使用する事も可能である。

本発明でいう超高分子量ポリエチレンとは車量平均分子
量６０万〜８００万のものであり本発明に好ましいもの
は１００万〜６００万のものである。

本発明でいう基材は槙々のものが適用可能であるが、超
高分子量ポリエチレンと融着が可能なものに限定される
。これらの中には、熱可塑性プラスチックとしてポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール−エチレン
−酢酸ビニル弁皿合体、ナイロン、ポリアセタール、ポ
リカーボネイト、ポリスチレン、ポリメタクリレート、
　ＡＢＳ、Ａｓ−フイオノマー但ｊ月旨、熱司ｌｉ、！
灼二ポリエステル、テフロン、ポリブチレンテレフタレ
ート、熱ＵＪ塑セトエボ□キン、熱口Ｊ塑性エラストマ
ーとしては、熱Ｉ】Ｊ塑性エチレンプロピレンエラスト
マー、熱ム■塑性スチレンーブ′タジェンエラストマー
、熱可塑性ポリエステルボエラストマーなどが挙げられ
る。

さらに熱イ史化性樹脂としては、たとえばエボギン樹脂
等も使用司Ｔ１目であるが、この場合エボキン側脂がザ
化する前に超高分子量ポリエチレンと融宸せしめること
が必要である。さらに天然コゝム、合成ゴム等も使用司
詣であるが、これについてはＮｊｌ記ゴムの加硫前に融
着せしめることが必要である。

又、こおらの基材は、ガラス繊維布−や金属上に積層：
されていと）ことも可能であり、基材中にガラス繊維、
フィラー、即料その他の添加剤、光てん剤を才むことも
できる。しかしながら、基羽としては、超１へも分子量
ポリエチレンと十分強固な融着強度ヲ光現しうるものと
してオレフィン系プラスチック、たとえはポリエチレン
、ポリプロぎレン等が好ましい。

超高分子量ポリエチレン粉末を基材に融着せしめる方法
としては、種々の方法がある。以下にいくつかの方法乞
述べるが、これは本発明ケなんら限定づ−るものではな
い。

超高分子量ポリエチレン粒子を基材に融着せしめる方法
としては、粉体壁装法が好ましく用いられる。たとえば
、あらかじめ金属板に、ポリエチレン、ナイロン、ポリ
塩化ビニール、エチレン−酢酸ビニル共１合体、熱可塑
性エポキシ等の熱可塑性プラスチックを静電塗装、流動
浸漬法等により塗布し、加熱により前記フ０ラスチック
が流動状態にあるうちに超高分子量ポリエチレン粉末ケ
前記熱可塑性プラスチック塗膜士に再度静電塗装又は流
動浸漬法により容易に融着しうろことができる。この方
法によれは、超高分子量ポリエチレン粒子は、その−個
一個はほとんど互いに融着せず、基材とのみ融着し表面
に密に分布している。さらに該超高分子量ポリエチレフ
粒子は互いにＦａ着しに（いため、一旦基材と融着した
粒子の上にはさらに粒子か融着することはな（−たとえ
付着しても容易に除去しうる。この粕果２．ｌ！Ｉ！＝
材上には超高分子量ポリエチレン粒子−個分の層が粒子
状のままで密に形成され、均一な肉厚を有する、金域叡
−、ｙ、制−超尚分子量ポリエチレンからなる複合ノー
トか得られる。金属板は、そのまま複合シートの一要素
としてセりままで１更用することもｉ１北であ４）か、
金属板と基材を剥離１−ることにより、不発明にいう基
刷−超昼分子音ポリエチレン薄肉機合シートか得られる
。剥離の作業は、ポリエチレンの様な無極性のプラスチ
ックを暴利とし、て用いる場合は容易であるが、ナイ１
】ン、エポキシの様に金ス・り板と密着し易いものにつ
いては、あらかじめ証型剤等を金属板に塗布しておく手
圧より容易に連成しうる。

さらに別の方法としては、たとえは、熱可塑性樹脂ケノ
ート状に押し出し該ノートが浴融状態にあｚｅ−ｒ　Ｉ
Ｕに超高分子量ポリエチレン粉末ｌ散布することによっ
ても得られる。

本発明に係る複合シートは、前記の様なオ重々の子音ポ
リエチレンが粒子状で密に分布している点が肝要であり
、この点からは、基刷と超高分子量ポリエチレンを融着
する除にはできるだけ圧力のかからない方法で行う事が
好ましい。もし過大の圧力が基劇と超高分子量ポリエチ
レン粒子との融着の除に与えろ匙に場合、該粒子が基材
中に埋没してしまい一本発明でいう複合シートは得られ
ない場合がある。

基材に融着せしめられる超高分子量ポリエチレンは、そ
の粒子径により基材に融着する個数がほぼ決定される。

すなわち粒子径が小なれはなる程密に融着てる。逆に粒
子径が大なれは粗にｈＭ　ｆ＆し粒子間の間隙が大とな
る。本発明においては、各−ｍ機械部品の摩擦摩耗特性
向上ならびに摺α１部における騒音発生の低下等を王な
る効果としており、この点からはできる文書なものがの
ぞましい。

１鑞２当り粒子の個数が５０個以下の場合、ル［ａ２な
効果は、はとんど期待できない。５ｘ１０６個／ｃｍ”
以上にまで融着させる事は一実際に斯様な超篩分−７１
１１：ポリエチレノおＪ末の倣紛ゲ１↓する事か困難で
あな”ＩＸ、作業士取扱いがきわめて困難であること等
から現実的でない。本発明でいう複合シートにおいて＆
まｑｉｌ　Ｎ＋己の点からｌＸ１０’ｌ固／ｃｍ’　〜
Ｉ　Ｘ　１０２１Ｌ７ｊｌ／ｃｍ２のＲ＋Ｆｊ、　ｌａ
ｌが好ましく・。

本づら明の複合ノート（工、本質的に超重分子量ポリエ
チレノ粒土間に間隙ン荷しており、さらに耐摩擦摩耗特
性ケ向士させる為に、該間隙に潤滑油′ｆＫ：泗＋１”
１−るだけでも得られ、又摺鮨ｊ部品の箔動都に該保合
シートを貼付、ビス甘め、接看寺の方法で取付後、給油
する事によっても可能である。斯様な不発明による宮油
複合シートはきわめて優れた冊１摩擦摩耗特性を有１−
ると共にその特性を長期に渡って保持することができる
。

不発明に従った耐摩耗性複合ノートの製造方法Ｓ１１；
ひＩｔＣ該ノートの実施態様について、実施例として、
際付図面を参照し乍も以下に説明するが、これし）は、
本発明の技術的、冑想に包含される杼々な形及び俊史態
様の丁べてを具体化して示すものではな（、本発明の技
術的帥５囲は、これらの記載にはまらず、特許請求の範
囲に−よって定まることはいうまでもない。

実施例１ 市販の中密度ポリエチレン、ミューチックＭ５００Ｂ（
無化成工業製、ＡＳＴＭＤ　１２３８によるＭＩ　＝　
５　、！ｊ／ＩＤｍ１ｎ　−ＡＳＴＭ　Ｄ　ｉ　５　Ｑ
　５による密度−〇、９３　Ｂ　）の粉床ン流動浸漬槽
に投入し、ついで該流動槽中に、３５０°Ｃ１の電気炉
中にてカロ熱された５ｐｃｃ−８Ｂ軟９ｊ４１ａ　（３
００ｍｍＸ　１００ｉｍＸ　Ｏ−６ｍｍ）を２秒間浸漬
し、前記粉末をコーティングした。

次いで２００°Ｃにその内部が保たれている全気循環式
オープン中に１分間投入後、該中密度ポリエチレンのコ
ートされた金属＆を市販の超高分子量ｙｆｒ　＋１エチ
レンホスタレンＧｌ　（ｈ独−ヘギスト社製。重−°平
均分子量１，５００，０００　）粉体の投入されている
流動浸漬槽中に２秒間浸漬し、中密度ポリエチレンを基
材とし超高分子量ポリエチレン粒子を融着せしめた。、
空冷後、軟鋼板より中密度ポリエチレンな基材とし超高
分子量ポリエチレン粒子１−の形成された複合シートを
剥離した。倚られた伏＠′ノートは、厚み９．７ｍｎで
中密度ポリエチレン基材ヒに、超高分子量ポリエチレン
粉体が約６ｘ　、Ｉ　ＬＪ３個／　ｃｍ２の密度で均一
にかつ密にＦａ崩し１こものであり、その表面及び断面
を模式的に図刀くしたものをそれぞれ第１図第２図に示
した。図中１は超高分子量ポリエチレン粒子、２は中密
度ポリエチレン基詞である。該複合ノートの実施態様を
第６図、第４図に示す。第６図において３は黄銅製軸受
であり、本発明の複合シート４は、接着剤１式・５でも
って３に強固に接合しうる。

斯様にして得られた軸受２第５図に模式的に示した平行
四辺形荷重秤方式軸受試験機（プラスチック実用試験ハ
ンドデック：プラスチック標準試験方法研兇会編１９８
１年発行、ｐ３１’５）に準じた試験機にて摩擦係数、
摩耗量を測定した結果、／＃擦係数は０．０５．１０５
回転後の摩耗量（軸受の也量減を測定）は１０〜であり
一１０６回転後は２０鍋であり軸受としての機能を充分
果した。

さらに試験中軸受から発生する騒音はほとんど７エかっ
た。さらに該軸受に潤滑油を注油１−ることにより、摩
擦係数は０．０１１０５回転後の摩耗量は５■、１０６
回転後はＢＩｎ＆であった。以上の結果２表１に示した
。

実施例２ 実施例１．で得られた複合シートを、第４図に示したア
ルミ製搬送ローラ６の上に粘着テープ８でもって接層せ
しめた。斯様にして得られた搬送ローラは表面が微細な
凹凸ケ有している為に、ダンボール箱−木箱などに対し
静摩擦係数が大であり、搬送ローラ上での荷動きが小さ
く、かつ表面か超高分子量ポリエチレンである為に耐摩
耗性に優れ半永久的に使用可能であった。

比較例１ 実施例１でもちいた軸受のかわりに、黄銅製、鋼製、ナ
イロン樹脂製超高分子量ポリエチレン切削品の軸受をも
ちい、実施例２と同様の摩擦摩耗テストヲ実施し、結果
を表１に示した。

（以下企に） 比較例２ 実施例１と同様にして中密度ポリエチレンのコーティン
グされている軟鋼板をその内部が２ＵＯ′Ｃに保たれて
いる空気循環式オーブン中に１分間投入後、該コートさ
れた軟鋼板を市販の尚密度ポリエチレン（サンチックＢ
７７Ｄ、重量平均分子量１５（ＪＯＯＯ）紛坏の投入さ
れている流動浸漬槽中に２秒間浸漬し、中密度ポリエチ
レンを基材とし該ポリエチレン粒子を融着せしめた。空
冷後、表面を観察したところ該粒子は流動し互いに融着
し粒子層は形成されていなかった。

上記のとおり、超高分子量ポリエチレン粉体を摩擦表面
に備えた、耐摩耗特性な有する複合シートは公知の粉体
塗装技術で容易に成形可能であり、得られた複合シート
は各種の耐摩耗性を必要とする工業部品に容易に応用可
能である。この様に本発明に係わる複合シートは工業的
処完全に芙施町詣であり一前記した本発明の目的を達成
しうることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明複合ノートの表面及びその断面
の模式図で、１は超尚分子音ポリエチンン靭士、２は基
羽である。第６図は、本発明の複合シートケ応用した軸
受の断面図であり、３は黄銅製軸受、４は本発明の複合
ノート、５は接盾剤ｊ−である。第４図は本発明の複合
／−ト乞応用し７た売込ローラの町囲図であり、６はア
ルミ製搬送ローラ、７は本発明の複合シートー８は粘着
テープである。第５図は、Ｊ≠擦摩耗試験機の模式図で
ル）す、１１は軸受、１２は軸、１３はロードセル、１
４は重錘、１５はバランサー、１６は支点である。 特許出願人　　旭化成１業株式会社 第１図 と 第３図 第４図 第５図 ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１超高分子量ポリエチレン粉末ン基材匍に５０個／
   ｃｒＩＬ２以上の密度に且つ各粒子を個々に基材用」に
   −眉させて７よる超尚分子量ポリエチレン俵合ノート （２１特許請求の範囲第１項記載の複合シートにおいて
   超高分子量ポリエチレン粒子の間隙に閥滑油を含浸して
   なる複合シート （３）基材がポリオレフィン系シラスチックからなる特
   許請求の範囲第１項記載の複合シート