(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ１０μｍ以上２００μｍ未満の超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムと、ゴムシートと、離型用フィルムとを、あらかじめ３０℃〜１００℃の温度で予備的に貼り合わせて積層体とし、この積層体を耐熱性ドラムに巻き取った後１３０℃〜２００℃の加熱炉で加熱接着することを特徴とする超高分子量ポリエチレンとゴムとの複合シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超高分子量ポリエチレンとゴムシートとの薄い複合シートを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超高分子量ポリエチレンとゴムシートとの接着方法としては、両者を所定の温度に加熱された熱板の間に挟み、所定の圧力にて所定時間加熱加圧する方法が知られている（特公昭６２−２４２４９号公報など）。しかし、この従来法においては、熱板間の平行度が確保し難いため、超高分子量ポリエチレン及びゴムシートが共に薄い場合には均一な厚さの複合シートの製造が困難な上、熱板の大きさの制約から、得られる複合シートの大きさに限界がある。
【０００３】
また、ドラムとステンレスのベルトの間に挟んで複合シートを成形するロートキュア法も知られているが、この方法においては、厚さの薄い複合シートを製造するのは困難であり、さらに超高分子量ポリエチレンにすぐに融点以上の熱がかかるので、超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムのようなシュリンク性のあるフィルムには使用できないという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来不具合を解消して、超高分子量ポリエチレンとゴムとの薄い複合シートを簡易な方法で製造可能にするとともに、得られる複合シートの品質を確保せんとすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
斯る本発明の複合シートの製造方法は、厚さ１０μｍ以上２００μｍ未満の超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムと、ゴムシートと、離型用フィルムとを、あらかじめ３０℃〜１００℃の温度で予備的に貼り合わせて積層体とし、この積層体を耐熱性ドラムに巻き取った後１３０℃〜２００℃の加熱炉で加熱接着するものである。
すなわち、本発明は、薄い超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルム、薄いゴムシート及び両者を接着させないための離型用フィルムを使用し、それらを所定温度で予備的に貼り合わせる工程と、貼り合わせた積層体をドラムに巻き取った後で加熱炉で加熱接着する工程とを経て、薄い（例えば、５０μｍ〜３ｍｍ）の複合シートを製造することを特徴とするものである。
【０００６】
上記インフレーションフィルムは、好ましくは厚さ１０μｍ以上５０μｍ未満のものを使用し、またゴムシートと接する面には、接着強度を増すためにコロナ処理などの酸化処理を施すことが望ましい。
またインフレーションフィルムは、ゴムシートにエチレン−プロピレンゴムを使用する場合には、耐候剤を含有させておくことによって、屋外で使用可能な弾性を有する薄い摺動材を得ることができ、さらに、フッ素ゴムと組合わせ使用する場合には、耐薬品性のある軽くて強い弾性摺動材を製造することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
超高分子量ポリエチレンは汎用のポリエチレンに比べ、耐衝撃性、耐摩耗性、耐薬品性等に優れているとともに、汎用のポリエチレンと同様摩擦係数も低いが、汎用のポリエチレンと比較して溶融粘度が極めて高く流動性が悪いため、従来の押出成形や射出成形によって成形することは非常に難しい。また一般的なフィルム製造法であるスカイヴ法による場合でも、フィルムには刃筋が残る上、５０μｍ以下のフィルムを作るのは困難であり、仮りに作ったとしても刃筋の部分から縦に裂けてしまう。
そこで本発明では、超高分子量ポリエチレンのフィルムとして、インフレーションフィルムを用いる（特開昭６２−１２２７３６号公報参照）。
【０００８】
すなわち、極限粘度［η］が５ｄｌ／ｇ以上の超高分子量ポリエチレンで、破断点抗張力の縦方向が８００ｋｇｆ／ｃｍ2 以上、横方向が７００ｋｇｆ／ｃｍ2 、衝撃強度が５０００ｋｇｆ・ｃｍ／ｃｍ以上、透湿係数が０．４５ｇ・ｍｍ／ｍ2 ・２４ｈｒｓ未満及び１３５℃での収縮率（横方向）が１０％以上でかつ厚さが１０〜２００μｍの範囲のインフレーションフィルムを用いる。この超高分子量ポリエチレンには、メルトフローレートが０．０１ｇ／１０ｍｉｎ以下のエチレンの単独重合体もしくはエチレンと他のα−オレフィン、たとえばプロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン等のエチレンを主体とした共重合体で結晶性のものも含む。またこの超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムの、ゴムと接する面には、接着強度を増すためにコロナ処理などの酸化処理を施してもよい。
【０００９】
上記インフレーションフィルムとしては、１０μｍ以上２００μｍ未満ものを用いる。インフレーションフィルムの厚さが１０μｍ未満の場合には、超高分子量ポリエチレンの層が薄すぎるためその耐摩耗性や耐薬品性が発揮できず、２００μｍを超えると超高分子量ポリエチレンの剛性のため、ドラムに巻いたことによる巻きぐせが残る。好適には１０μｍ以上５０μｍ未満とするのがよい。
【００１０】
ゴムシートとしてのゴムは、超高分子量ポリエチレンと加熱接着できるゴムなら何でも使用できるが、特に、有機過酸化物を含有する天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−α−オレフィン共重合ゴム、エチレン−α−オレフィン−ジェン共重合ゴム、フッ素ゴム、シリコンゴムなどが好適に利用できる。
【００１１】
貼り合わせ工程
超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムとゴムシートとは、あらかじめ３０℃から１００℃に設定したカレンダーロール等で予備的に貼り合わせて積層体を成形しておく。
温度が３０℃より低いと超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムとゴムシートとが、本加熱する前に剥離し、温度が１００℃より高いと超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムがシュリンクし、複合シートにしわが生じる原因となり、ゴムの加硫が進んで本加硫時の接着力が低下する。
【００１２】
上記予備貼り合わせ時には、超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムとゴムシートとを接着させないための離型用フィルムも同時に積層しておく。  この離型用フィルムがない場合には、非接着面側の超高分子量ポリエチレンのインフレフィルムとゴムシートも接着してしまい、本加硫後全体として一体化してしまう。
離型用フィルムとしてはポリエステルフィルム等のプラスチックフィルムやナイロン布等の布が用いられる。そのフィルムに凹凸等の模様がついていると、複合シートの超高分子量ポリエチレン面とゴム面とにその模様が転写され、超高分子量ポリエチレン面の外観を向上させたり、被摺動物との間の接触面積を減らすことで被接触物との摩擦係数を下げたりするのに有効であり、ゴム面に転写された凹凸等は、ゴム面に接着剤を用いて他の材料と貼り合わせた時に、その凹凸によりアンカー効果が生じて接着力が上がる利点がある。
【００１３】
ドラム巻き取り工程
貼り合わせ工程を経た積層体は、次に耐熱性を有する金属製、例えば鋼製のドラムに巻き取り、次工程の加熱接着工程に備える。
ドラムに前記三層になった積層体をコイル状に巻いてゆくことにより、、超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムとゴムシートの全域に均等に圧力がかかるので、超高分子量ポリエチレンとゴムシートとの薄い複合シートの製造が可能となる。この積層体を適当な長さ分巻き取った後、巻きほどけないようバンドで縛り保持する。
【００１４】
加熱接着工程
ドラムに巻いた積層体は、熱風循環炉やゴムの加硫反応釜で１３０℃から２００℃に加熱する。
ドラムにコイル状に巻かれ加熱された積層体は、加熱の初期に超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムに、いきなり高い温度がかかってシュリンクし、しわになるということもなく、厚さの薄い複合シートが均一にできる。
この時の温度が１３０℃より低いと超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムとゴムシートとが接着せず、２００℃より高いと超高分子量ポリエチレンのインフレフィルムがシュリンクし、複合シートにしわが生じるとともに、超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムとゴムシートとがともに酸化劣化する。
【００１５】
なお、上記超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムに耐候剤を入れておき、エチレン−プロピレンゴムと加熱接着すると、超高分子量ポリエチレンの低摩擦係数と耐摩耗性と、耐候性を有するエチレン−プロピレンゴムとの組み合わせで、屋外で使用できる弾性のある薄い摺動材が得られる。また、超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムとフッ素ゴムとを加熱接着すると、耐薬品性のある軽くて強い弾性摺動材が得られる
【００１６】
上述の本発明複合シートは、超高分子量ポリエチレンの卓抜した耐摩耗性や低摩擦係数や耐薬品性と、ゴムの弾性やシール性を併せもつ種々の製品を、軽くて薄くかつ耐久性がある摺動部材を必要とする産業分野に利用できる。すなわち、例えば、自動車用その他の車輌用には軋み音防止用シート、ステップシート、泥よけ、電車開閉ドア滑り材、車輌の窓のグラスランなどとして用いられ得る。建材用や住宅用にはカーテンレール、ドアの当たり止め、家具のすべり材などとして用いられ得る。搬送機器用としては、ロボットの摺動部品、スライドレールなどに用いられ得る。家電用や情報機器用としては、マウスの滑り材、掃除機や洗濯機の部品などに用いられ得る。またメタルやコインが落下摺動する両替機、発券機、メダル貸出機、パチンコ機械、印刷機等のシュータや摺動部品として用いられ得る。これらは例示であって、他の同様の用途にも当然のごとく用いられ得る。
【００１７】
【実施例】
実施例１
厚さ５０μｍで幅３００ｍｍの超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムと、厚さ５００μｍで幅３００ｍｍのＳＢＲシートと、厚さ３００μｍで幅３２０ｍｍの離型用ナイロン布とをこの順序で重ね、６０℃に温度設定したカレンダーロールで予備貼り合わせし、鋼製ドラムに５０ｍ分巻き取ったのち外径部をバンドで縛り、１６０℃に設定した加熱炉で５時間加熱後取り出し、空冷で室温まで冷却して巻き戻した。
その結果、巻きぐせがなく表面が滑らかな、超高分子量ポリエチレンとＳＢＲとの５５０μｍの厚さの複合シートが得られた。
この複合シートから幅２０ｍｍの短冊型の試験片を切り出し、１８０℃の界面剥離試験を実施したところ、１５ｋｇｆの荷重でゴム破壊した。
【００１８】
実施例２
２５μｍの超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルム、２００μｍの有機過酸化物を含有するエチレン−プロピレンゴムシート、及び１００μｍの離型用ＰＥＴフィルムを使用し、７０℃のカレンダーロールで予備貼り合わせをし、鋼製ドラムに巻き取り保持し、１６５℃の加熱炉で４時間の加熱後取り出し、空冷で室温まで冷却して巻き戻した。
その結果、巻きぐせがなく表面が滑らかな厚さ２２５μｍの複合シートが得られた。この複合シートから幅２０ｍｍの短冊型の試験片を切り出し、１８０℃の界面剥離試験を実施したところ、１２ｋｇｆの荷重でゴム破壊した。
【００１９】
比較例１
実施例１の方法において、予備の貼り合わせ工程における加熱温度を２０℃に設定して実施したところ、複合シートの界面にエアだまりができた。この結果、当該温度が３０℃未満では好ましくないことが確認された。
【００２０】
比較例２
実施例１の方法において、予備の貼り合わせ工程における加熱温度を１２０℃に設定して実施したところ、超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムにしわが発生していた。それにより、当該温度が１００℃を超えると好ましくないことが確認された。
【００２１】
比較例３
実施例１の方法において、加熱接着工程における加熱温度を１２０℃に設定して実施したところ、１８０℃の界面剥離試験では８ｋｇｆで剥離し、所望の接着強度が得られなかった。その結果、当該温度が１３０℃未満では好ましくないことが確認された。
【００２２】
比較例４
実施例１の方法において、加熱接着工程における加熱温度を２２０℃に設定して実施したところ、離型用ＰＥＴフィルムが黄変し、細かくヒビ割れしその模様が残り、また超高分子量ポリエチレンのインフレーションフィルムが酸化黄変するなど品質劣化がみられた。それにより、当該温度が２００℃を超えると好ましくないことが確認された。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、現在最も薄い超高分子量ポリエチレンのフィルムが得られる、インフレーションフィルムを使用して、従来製造が困難であった薄い（最小５０μｍ程度）の複合シート又は複合フイルムを簡易・安価に製造することができ、またインフレーションフィルムのシュリンク性に阻害されず、かつ均一厚さを有して品質良好な複合シート又は複合フィルムが提供できる。
従って、超高分子量ポリエチレン及びゴムの特性を併せもち、しかも軽くて薄くかつ耐久性がある種々の製品として、各種分野において有用である。