JPS6259637A - 接着性の改良方法 - Google Patents

接着性の改良方法

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JPS6259637A
JPS6259637A JP19959685A JP19959685A JPS6259637A JP S6259637 A JPS6259637 A JP S6259637A JP 19959685 A JP19959685 A JP 19959685A JP 19959685 A JP19959685 A JP 19959685A JP S6259637 A JPS6259637 A JP S6259637A
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JP
Japan
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molecular weight
treatment
high molecular
ultra
polyolefin
Prior art date
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Pending
Application number
JP19959685A
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English (en)
Inventor
Taku Tokita
時田 卓
Teiichi Shiomi
塩見 禎一
Hiroshi Iwasaki
博 岩崎
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Publication date
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  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

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〕 本発明は超高分子量ポリオレフィン延伸物の接着性を改
良する方法に関する。更に詳しくは、超高分子量ポリオ
レフィン延伸物にプラズマ放電処理等を施した後、該延
伸物の表面に所定のモノマーをグラフト重合することに
より接着性を改良する方法に関する。
〔従来の技術〕
繊維強化プラスチックは強度、剛性に優れるため自動車
用部品、電気器具部品ハウジング、工業材料、小型船舶
、スポーツ用品、医療材料、土木材料、建築材料等、広
範囲に亙って使用されている。しかしながらそれに使用
されている繊維補強材はその殆んどがガラス繊維である
ので、得られる複合材料は未強化のプラスチックに比べ
て重くなるという欠点を有しており、軽量で且つ良好な
機械的強度を有する複合材料が望まれている。
一方、高密度ポリエチレン等のポリオレフィン、中でも
超高分子量ポリエチレンを極めて高倍率で延伸したフィ
ラメントは高弾性、高強度で且つ軽量であるので、複合
材料の軽量化に好適な繊維補強材料として期待されてい
る。しかしながら、周知の如(ポリオレフィンは他の極
性材料との接着に劣るため、補強材料として用いるため
には接着性を改良することが必須である。その一つの手
段としてポリオレフィン成形品をプラズマ放電処理とし
てマトリックス材との接着性を改良する方法(特公昭5
3−794号公報、特開昭57−1770327703
2号公報れている。同様に放電処理するものとしてU 
S P 、344041Bが知られている。特に特開昭
57−177032号公報には成形品をプラズマ放電処
理する前にmクロム酸カリウム溶液で処理することも提
案されている。かかる方法を採用することにより、ポリ
オレフィン補強材とマトリックス樹脂との接着性はかな
り改善されているが、構造材料(建築材料、舟艦、タン
ク、車両、航空機など)やレジャー用品、スポーツ用品
、医療材料、音響材料等、用途によっては未だ十分では
な(、更なる改良が望まれている。なお、ポリアラミド
繊維にm合モノマ〜を含むプラズマ処理を施し、あるい
はプラズマ処理後に重合性七ツマ−に晒す態様がケミカ
ルアブストラクト95巻(1981) 、63359に
、同様にポリオレフィン等のポリマー物質の表面に所定
の放電処理を施したのち、エチレン不飽和モノマーをグ
ラフトさせる方法がUSP3600122に記載されて
いる。しかし、前者は比較的高価でかつ重いポリアラミ
ド繊維を用いる点で本発明と異なる。さらに前者は本来
極性材料等との接着性が比較的よいものを更に接着性を
改善するものに関するものであるのに対し、本発明は接
着性が著しく乏しいポリオレフィンを材料ポリマーとす
る点で大きく異なる。また、後者は超高分子量ポリオレ
フィン延伸物を用いたもので材料自体の強度や弾性率に
劣りたとえ繊維状であっても、処理物の繊維補強材とし
ての性能は著しく劣るものである。さらに延伸物でない
ためプラズマ等による処理的高価が小さく、従って、本
発明と同様の処理を行ったものを極性材料の補強材料と
して用いても、接着性が十分改良されないので曲げ強度
や曲げ弾性率等の機械的強度の改善も充分なされないの
である。
また後者に類似する技術として特開昭59−43010
号公報にはポリオレフィンのフィルムを使用する態様が
示されている。しかしこれも上記U S P 3600
122と同様の問題がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、超高分子量ポリオレフィン延伸物にプラズマ
放電処理もしくは電子線処理を施した後、該超高分子量
ポリオレフィン延伸物の表面に不飽和カルボン酸もしく
はその誘導体をグラフト重合させることを特徴とする超
高分子量ポリオレフィン延伸物の接着性を改良する方法
を提供するものである。
〔作 用〕
本発明の方法を用いるポリオレフィン延伸物は、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリ1〜ブテン、ポリ4−メ
チル−1−ペンテン、あるいは異なるα−オレフィン同
志、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘ
キサン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテンなど
を共重合した共重合体等で高結晶性の熱可塑性樹脂を種
々公知の方法により延伸成形加工した材料である。これ
らポリオレフィン延伸物の中では、押出延伸することに
より得られる弾性率が高いモノフィラメント、テープ等
の配向物が軽量補強材料として好ましく、中でもデカリ
ン溶媒中135度で測定した極限粘度〔η〕が5a/g
以上、さらにはフないし30dl1gの範囲の超高分子
量ポリエチレンを10倍以上の高倍率で延伸することに
よって得られる高弾性、高引張強度の超高分子量ポリエ
チレン延伸物を用いると、軽量性に冨んだ複合材料が得
られるので好ましい。6・かる高弾性、高引張強度を有
する超高分子量ポリオレフィン延伸物を得る方法は、特
開昭56−15408号公報、特開昭58−5228号
公報、特開昭59−130313号公報、特開昭59−
187614号公報等に詳述されている如く、超高分子
量ポリエチレンを稀薄溶液にするかあるいは超高分子量
ポリエチレンに低分子量化合物を添加して超高分子量ポ
リエチレンの延伸性を改良して高倍率に延伸する方法を
例示することができる。
前記超高分子量ポリオレフィン延伸物としては、引張弾
性率が20GPa以上、好ましくは50GPa引張強度
が1.2GPa以上、好ましくは1 、5GPa以上の
ものが軽量且つ高剛性、高引張強度であるので、補強材
料として、本発明の超高分子量ポリオレフィン延伸物と
して最も好適である。又、かかる延伸物を複合材料とし
て用いる際には、延伸物がフイラメント状であればロー
プ、ネット、クロスシート、不織物、紙に加工して後述
の極性材料に含浸あるいは積層して用いる方法、テープ
状のものであればクロスシーI・、ロープ等加工して後
述の極性材料に含浸あるいは積層して用いる方法あるい
はフィラメント、テープを適宜カットして繊維状補強材
として極性材料に含浸させる方法などを採り得る。
本発明におけるプラズマ放電処理としては、例えば高周
波放電、マイクロ波放電、グロー放電などの処理が挙げ
られ、又、処理する気体としては空気、窒素、酸素、ア
ルゴン、ヘリウム等が挙げられる。これらの気体は単独
で用いてもよいし、任意の割合で混合して用いることも
できる。好ましい処理条件としては、出力20〜100
ワツト、より好ましくは50ないし100ワツト、真空
度10−″ないし10Torr、より好ましくは10 
 ないし5 Torrs処理気体として窒素、空気、酸
素、アルゴンなどを用い、処理時間工ないし1800秒
、好ましくは10ないし300秒間である。
処理後は、通常空気に触れることもなく窒素ガス等の不
活性ガス雰囲気下で不飽和カルボン酸もしくはその誘導
体をグラフトさせる。
本発明における電子線照射処理としては、例えば口新ハ
イボルテージ株式会社製のエリアビーム形電子線照射装
置キュアトロpの如き装置により行う。処理条件は、加
速電圧100ないし100OKV、好ましくは200な
いし400KV、電子流1ないし10a+A、好ましく
は2ないし8mA、とくに好ましくは3ないし7mAで
、照射線量0.1ないし10メガラツド、好ましくは0
.5ないし5メガラツドである。
処理後は後処理時までそのまま放置しておいてもよいが
、好ましくは一50度程度の低温でサンプルを保持する
ことが好ましい。処理物を不飽和カルボン酸もしくはそ
の誘導体溶液及び分散液に含浸してグラフトする際、通
常、空気に触れさせても良いが、特には窒素等不活性ガ
ス雰囲気下で、全ての操作を行うことが好ましい。
本発明の方法に用いる不飽和カルボン酸もしくはその誘
導体としては、具体的には、例えばアクリル酸、メタク
リル酸、マレイン酸、フマール酸、テトラヒドロフタル
酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロ
トン酸、ナジック−(エンドシス−ビシクロ(2,2,
1)ヘプト−1−エン−2,3−ジカルボン酸)など不
飽和モノおよびジカルボン酸、またはその誘導体、例え
ば酸ハライド、アミド、イミド、無水物、エステルなど
が挙げられ、具体的には、塩化マレニル、マレイミド、
無水マレイン酸、無水シトラコン酸、マレイン酸モノメ
チル、マレイン酸ジメチル、グリシジルマレニー1・な
どが例示される。
これらの中では、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン
酸、などの不飽和モノおよびジカルボン酸が好ましい。
なお、これらは二種以上を混合して用いてもよい。
グラフトa合させる方法としては、前述のプラズマ処理
または電子線照射処理した超高分子量ポリオレフィン延
伸物を、前述の如く窒素等の不活性ガス雰囲気下で不飽
和カルボン酸もしくはその誘導体と接触させればよい。
接触させる方法としては、導常不飽和カルボン酸等を適
当な溶媒、たとえば水、アルコール等の溶液とするかあ
るいは炭化水素系溶剤などの分散液とし、該溶液あるい
は分散液と接触させる方法が好ましいが、これに限られ
ない。前記溶媒としては水を用いた場合が好ましい。反
応条件は前段の処理および用いるモノマー程度にもよる
が、通常、0℃ないし80℃好ましくは室温ないし60
℃にて1ないし120分、好ましくは5ないし60分間
反応させる。
反応後は処理延伸物を通常水洗し、未反応モノマー及び
、生成するホモポリマーを除去する。
前記方法で処理して得られる超高分子量ポリオレフィン
延伸物と接着あるいは成形材料を含浸させる極性材料と
しては、ポルトランドセメンI・、アルミナセメント等
のセメント、AJLz O3、S i OL%B今Cs
 TtB工、ZrBz等のセラミックス等の無機損性材
料、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ウレタン樹脂、メラ
ミン樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂、ナイロン、ポ
リエステル、ポリカーボネ−ト、ポリアセクール、ポリ
塩化ビニル、セルロース系樹脂、ポリスチレン、アクリ
ロニトリル−スチレン共重合体等の熱可塑性樹脂等の有
機極性材料等が挙げられ、これら極性材料としては、硬
化温度あるいは成形温度が超高分子量ポリオレフィン延
伸物の軟化点未満のものであれば両者を該軟化点以下で
加熱して接着が行える。一方、超高分子量ポリオレフィ
ン延伸物の軟化点を越える極性材料は有機溶媒等に極性
材料を溶解させた溶液に該延伸物を含浸させた後、有機
溶媒を除去乾燥する方法を採り得る。
〔発明の効果〕
本発明の方法により、処理して得られる超高分子量ポリ
オレフィン延伸物は極性材料との接着性が著しく改良さ
れるので、例えば高弾性、高引張強度の超高分子量ポリ
オレフィン延伸物をの処理物を強化繊維として用いて、
ラケット、スキー、釣竿、ゴルフクラブ、竹刀等のスポ
ーツ用品、ヨツト、ボート、サーフィンボード等のレジ
ャー用品、人工関節、義歯台等の医療材料等の複合材を
作製した場合、未処理品に比べて、曲げ強度、曲げ弾性
率等の機械的強度が著しく改善される。
〔実施例〕
実施例1 ■サムコインターナショナル研究所製の高周波プラズマ
処理装置を用いて、引張強度1.6GPa、引張弾性率
75GPa 、 Iji度150デニールの超高分子量
ポリエチレンモノフィラメントを出力50W、真空度2
 X 10−’ Torr、処理気体として窒素を用い
、処理時間90秒で処理する。これを、空気に触れさせ
ることなく、窒素バブリングによって十分脱気した50
(重量)%のアクリル酸水溶液に浸漬し、これを50℃
に加熱して、30分間放置する。後処理(重合)後、約
3時間水洗いして、生成したホモポリマー及び未反応モ
ノマーを洗浄し、終了後、約24時間減圧乾燥する。こ
れを試料としエポキシ樹脂(三井石油化学エポキシ製品
エボミツクR−1,40/Q−640= 100/60
)に埋め込み80℃で2時間硬化した後、引抜試験を行
った。試験方法はJIS、L、1017 r化学繊維ク
イヤコード試験方法の接着力A法(Tテスト)」に準じ
た。結果を表1に示す。
実施例2 実施例1と同様の超高分子量ポリエチレンモノフィラメ
ントを実施例1と同じ条件でプラズマ処理した後、窒素
バブリングによって十分脱気した50(重量)%のメタ
クリル酸水溶液に浸漬し、これを50℃に加熱して、3
0分間置く。水洗乾燥したものを試料とし、実施例1と
同じ(引抜く試験を行った。結果を表1に示す。
比較例1 実施例1と同様の超高分子量ポリエチレンモノフィラメ
ントをそのまま試料とし、実施例1と同じく引抜試験を
行った。結果を表1に示す。
比較例2 実施例1と同様の超高分子量ポリエチレンモノフィラメ
ントを実施例1と同じ条件でプラズマ処理し、これを試
料として、引抜試験を行った。
結果を表1に示す。
実施例3 日新ハイボルテージ株式会社製の電子線照射装置を用い
て、実施例1と同様の超高分子量ポリエチレンモノフィ
ラメントを、加速電圧200KV、電子流6mAで照射
線量5メガラツドの条件で電子線照射処理する。これを
実施例1と同様に後処理し試料として、引を友試験を行
った。結果を表1に示す。
比較例3 実施例1と同様の超高分子量ポリエチレンモノフィラメ
ントに実施例2と同じ条件で電子線照射処理する。これ
を試料として引抜試験を行った。
結果を表1に示す。
表    1 実施例4 引張弾性率2.46GPa 、引張強度70GPa 、
フィラメント数120本及び繊度1000デニールの超
高分子量ポリエチレンマルチフィラメントに、実施例1
と同様の処理を施した。これを、2主のエポキシ樹脂(
EPO旧#p−3on+go及びR−140、三井石油
化学工業株式会社■製)、ジシアノジアミド、3−(P
−クロロフェニル) −1,1−ジメチルウレア及びジ
メチルホルムアミドをそれぞれ87.5/30/ 5 
/ 5 /25の重量比で混合した樹脂に含浸し、10
0℃で30分間乾燥さプリプレグを調製し、これを積層
した後、100℃で1時間プレス成形し、一方向積層板
を作製した。次いで、該積層板の曲げ強度、及び曲げ弾
性率(JIS K 691 ) 、層間せん耐強度(A
STM D 2&44 )を測定と7た。結果を表2に
示す。
比較例4 実施例4と同様の超高分子量ポリエチレンマルチフィラ
メントに何の処理も施さず、実施例4と同様にして試料
を作製し、同様の評価を行った。
結果を表2に示す。
比較例5 実施例4と同様の超高分子量ポリエチレンマルチフィラ
メントに実施例1において行ったプラズマ処理を施し、
実施例4と同様にして試料を作製し、同様の評価を行っ
た。結果を表2に示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超高分子量ポリオレフィン延伸物にプラズマ放電
    処理もしくは電子線照射処理を施した後、該超高分子量
    ポリオレフィン延伸物の表面に不飽和カルボン酸もしく
    はその誘導体をグラフト重合させることを特徴とする超
    高分子量ポリオレフィン延伸物の接着性を改良する方法
JP19959685A 1985-09-11 1985-09-11 接着性の改良方法 Pending JPS6259637A (ja)

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