(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が５〜２０００μｍである粉粒状の樹脂が、
芯材としての表裏２枚の地組織と該地組織を連結する壁状の連結部からなる立体構造を有する繊維構造体であって、該壁状の連結部は表裏２枚の地組織を結合する糸条から成り、前記地組織が繊維占有率が１０〜８０％であるように複数の糸によって形成され、それによって前記繊維構造体に表裏に連通する複数の空隙が各壁状の連結部間に設けられた立体構造を有する補強繊維構造体内に入り込み、かつその表面の一部又は全部を覆っており、
しかも粉粒状の樹脂の粒子間に隙間を残して燒結成形されていることによって連続気孔を有することを特徴とする多孔質複合シート。
【請求項２】
気孔率が３０〜８０％であることを特徴とする請求項１記載の多孔質複合シート。
【請求項３】
樹脂がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１記載の多孔質複合シート。
【請求項４】
ポリオレフィン系樹脂が親水化されていることを特徴とする請求項３記載の多孔質複合シート。
【請求項５】
ポリオレフィン系樹脂がポリエチレンであることを特徴とする請求項３記載の多孔質複合シート。
【請求項６】
ポリエチレンが、ＭＩが０．００１〜３０ｇ／１０分であることを特徴とする請求項５記載の多孔質複合シート。
【請求項７】
ポリエチレンが、密度が０．９０〜０．９７ｇ／ｃｃであることを特徴とする請求項５記載の多孔質複合シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、連続気孔を持ち、製造容易で、耐衝撃性に優れた多孔質複合シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続気孔を有する成形体としては、金属の燒結体やセラミックスの燒結体が知られている。また、合成繊維の布や不織布、アスベスト布或いは天然繊維の布帛、紙等も連続気孔を有している。特に燒結成形体は、連続気孔体であることによる流体の濾過、透過、誘導といった優れた特性を生かして、フィルター、散気管、液体などの誘導材等として広く使用されている。
【０００３】
【発明が解決使用とする課題】
ところで、連続気孔を有する成形体は、一般的に気孔を有しない成形体に比して耐衝撃性が劣り、使用箇所や使用態様に制限を受ける問題がある。
【０００４】
金属やセラミックスの燒結体は耐衝撃性に優れているが、燒結成形に大きな圧力或いは高温を必要とし、成形に多大なエネルギーを要する問題ある。
【０００５】
また、合成繊維の布や不織布、アスベスト布或いは天然繊維の布帛、紙等は剛性に乏しく、それ自体のみでは使用箇所や使用態様の制限が大きい。また、強固な定形物とするには多大なコストがかかり、実用的ではない。
【０００６】
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたもので、安価に生産が可能で、耐衝撃性に優れ、かつ連続気孔を有するシート材料を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このために本発明では、平均粒径が５〜２０００μｍである粉粒状の樹脂が、
芯材としての表裏２枚の地組織と該地組織を連結する壁状の連結部からなる立体構造を有する繊維構造体であって、該壁状の連結部は表裏２枚の地組織を結合する糸条から成り、前記地組織が繊維占有率が１０〜８０％であるように複数の糸によって形成され、それによって前記繊維構造体に表裏に連通する複数の空隙が各壁状の連結部間に設けられた立体構造を有する補強繊維構造体内に入り込み、かつその表面の一部又は全部を覆っており、
しかも粉粒状の樹脂の粒子間に隙間を残して燒結成形されていることによって連続気孔を有する多孔質複合シートとしているものである。更に説明すると、本発明によれば、基本的には樹脂の成形品であることから、安価に製造可能であり、しかも芯材として補強繊維構造体が設けられ、この補強繊維構造体内外に樹脂が一体化されているので、連続気孔を有するものではあるが、高い耐衝撃性が得られるものである。また、補強繊維構造体の表面及びその内部において粉粒状の樹脂が燒結されて強固に補強繊維構造体と一体化されると共に、粒子間に残された隙間によって連続気孔が形成されるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の多孔質複合シートは、芯材としての補強繊維構造体を有するものではあるが、樹脂がその内部に入り込みかつ表面の一部又は全部を覆っていて、基本的には樹脂成形体であり、連続気孔を有するものである。連続気孔を形成するには、例えば発泡成形、燒結成形等の手法が主に用いられるが、その他に例えば抽出可能な成分と共に溶融させた樹脂で成形体を得た後、抽出可能な成分を抽出して連続気孔を形成することも可能である。中でも、燒結成形は、粉粒状の樹脂と補強繊維構造体とを金型に充填若しくは平面上に載置させた後、粉粒状の樹脂粒子間に隙間を残しつつ、加圧又は無加圧状態で粒子相互を加熱融着することで、連続気孔を容易に形成できるので、最も好ましい。本発明の多孔質複合シートにおける気孔は、全体が均一な寸法であってもよいし、例えば表層と内部、或いは一方の表層と他方の表層とで気孔の寸法を変えたものでもよい。尚、連続気孔とは、シートの片面から他面へ連続している気孔をいう。この気孔は直線的でも曲線的でもよい。
【００１０】
本発明の多孔質複合シートは、必要に応じて吸水性を有するものとすることができる。特に粉粒状の樹脂を用いた燒結成形によって吸水性を付与する場合、粉粒状の樹脂として、樹脂自体が親水性を有するものを用いたり、樹脂自体は親水性を有さないが、スルフォン化、親水性モノマーのグラフト、特定の界面活性剤の添加、親水性の層を設ける等、公知の方法で親水化された親水性粉粒樹脂を用いればよい。中でも非親水性の樹脂の粉粒体の表面だけを親水化した親水性粉粒樹脂は、これを燒結することによって、内部に非親水性の樹脂を残しつつ内表面と外表面を親水化でき、吸水時に内部の非親水性の樹脂部分は水分を吸収せず、寸法安定性に優れるので好ましい。
【００１１】
燒結成形に用いられる粉粒状の樹脂は、重合により得られた粉粒状の樹脂をそのまま用いることも可能であるし、一度粉粒状以外の形状に賦形したものを、機械粉砕、冷凍粉砕、化学粉砕等の公知の方法で粉粒状にしたものを用いることもできる。これらの粉粒状の樹脂は、平均粒径が５〜２０００μｍであることが好ましく、更に好ましくは５０〜１０００μｍである。粉粒状の樹脂の平均粒径が５μｍ未満では、燒結体にした時に全体が密になり過ぎ、十分な連続気孔の形成がしにくくなる。また、粉粒状の樹脂の平均粒径が２０００μｍを超えると、耐衝撃性が低下しやすくなる。尚、上記平均粒径とは、ＪＩＳ・Ｚ８８０１のふるいを使用し、ふるい分け試験通則ＪＩＳ・Ｚ８８０１に従ってふるい分けし、算術目盛りによって積算ふるいした百分率を図で表わし、積算量の５０％の粒子径をいう。
【００１２】
本発明の多孔質複合シートを燒結成形する場合、上記平均粒径の粉粒状の樹脂を、補強繊維構造体内及びその両表面に位置させた状態で金型に充填若しくは平面上に載置し、粉粒状の樹脂をその融点以上に加熱し、粒子間に隙間を残しつつ粒子同志を熱融着させることが好ましい。また、燒結成形は、無加圧下で行ってもよいが、必要に応じて適宜加圧してもよい。
【００１３】
本発明で用いる樹脂の具体例としては、例えば、セルロース系等の天然樹脂の他に、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル、アリル樹脂、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート等に代表される熱可塑性樹脂が挙げられる。
【００１４】
これらの中でも、賦形性、二次加工性等を考慮すると、熱可塑性樹脂がよい。更に、熱可塑性樹脂の中でも、安価であること、耐薬品性に優れること、加工性に優れること、素材の吸湿性・吸水性が低いこと等から、ポリエチレン、ポリプロピレンに代表されるポリオレフィン系樹脂が好ましい。
【００１５】
ポリオレフィン系樹脂としては、エチレンの単独重合体、エチレンとプロピレン、ブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１のような１種以上のαオレフィンとの共重合体、エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸、メタアクリル酸、アクリル酸エステル、メタアクリル酸エステル等との共重合体、プロピレンの単独重合体、プロピレンとエチレン、ブテン−１の様な１種以上のαオレフィンとの共重合体等が挙げられる。中でも、燒結成形に適した粉粒体を得やすいこと、燒結成形が容易であること、耐薬品性に優れること、素材自身の吸湿吸水性が低いこと等の理由から、ポリエチレンが好ましい。ポリエチレンは、スルフォン化、親水性モノマーのグラフト、特定の界面活性剤の添加、親水性の層を設ける等、公知の方法で親水化されていてもよい。
【００１６】
ポリエチレンのメルトインデックス（ＭＩ）は、０．００１〜３０ｇ／１０分であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜１０ｇ／１０分である。連続気孔を形成する手段として燒結成形を考えた場合、ＭＩが０．００１ｇ／１０分以下では、燒結成形したときに隣り合う粉体同士の融着強度が低いため、シートとしての強度が弱くなりやすい。ＭＩが３０ｇ／１０分以上では、燒結成形をしたときに樹脂の溶融と共に流動が起こり、気孔の形成を妨げやすくなる。尚ＭＩは、ＪＩＳ・Ｋ７２１０に基づき、温度１９０℃、荷重２．１６Kgで測定した値である。
【００１７】
また、ポリエチレンの密度は０．９０〜０．９７ｇ／ｃｃであることが好ましい。密度が０．９０ｇ／ｃｃ未満では柔軟性に富むが、耐薬品性に劣ることと、融点が低くなり、成形可能範囲が狭くなりやすい。
【００１８】
本発明において、芯材である補強繊維構造体としては、内部に樹脂が入り込んだ状態で連続気孔を形成できる目の荒さと厚さを備えたものであれば、例えば目の粗い編み物、網状物、目の粗いパイル織物等を用いることが可能である。また、この補強繊維構造体は、天然繊維製でも合成繊維製でもよいが、高い耐衝撃性が得やすいことから、合成繊維製であることが好ましい。特に本発明の多孔質複合シートを燒結成形で得る場合には、粉粒状の樹脂が容易に入り込める目の粗さを有し、しかも粉粒状の樹脂よりも融点の高い合成繊維製とし、燒結成形温度を、粉粒状の樹脂の融点以上でこの補強繊維構造体の構成繊維の融点以下に定めることが好ましい。補強繊維構造体を構成する合成繊維としては、例えばポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アラミド繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリオレフィン系繊維、レーヨン系繊維等が挙げられ、その繊維太さは５０〜１０００デニールであることが好ましい。
【００１９】
補強繊維構造体としては、立体構造を持つものが特に好ましい。この立体構造を持つ補強繊維構造体としては、表裏２枚の地組織と、該地組織を連結する壁状の連結部からなる立体構造を有する繊維構造体であって、該壁状の連結部は表裏２枚の地組織を結合する糸条から成り、前記地組織が繊維占有率が１０〜８０％（繊維が占める面積比）であるように複数の糸によって形成され、それによって前記繊維構造体に表裏に連通する複数の空隙が各壁状の連結部間に設けられているものであることが好ましい。具体的には、特公平５−１８９３９号公報に開示された繊維構造体で、二層構造を有する布帛状物を製造できる製造装置によって容易に製造することができる。例えば、二重繊維機、二重の針床を有する経編機等を用いて容易に製造できる。
【００２０】
更に、燒結成形による本発明の多孔質複合シートに適した立体構造を持つ補強繊維構造体について説明すると、図１に示されるように、表裏の地組織１，２はハニカム状、網目状、目の粗い編み物状であり、この両地組織１，２を離して保持しつつ結合する、壁状の連結部を構成する糸条３によって立体性が付与された繊維構造体が好ましい。また、燒結成形に用いる粉粒状の樹脂が容易に内部に入り込めるよう、表裏の地組織１，２の開孔部の寸法及び糸条３によって離される両地組織１，２の間隔と糸条３とが形成する開口寸法のいずれか又は全部が、粉粒状の樹脂の前記平均粒径の１〜１００倍であることが好ましい。このような繊維構造体を補強繊維構造体として用いると、本発明の多孔質複合シートの厚み方向のほぼ全体に亙って樹脂と補強繊維構造体を容易に複合化させることができ、極めて優れた耐衝撃性を容易に得ることができる。
【００２１】
本発明の多孔質複合シートは、気孔率が３０〜８０％であることが好ましい。気孔率が３０％未満では実質的に多孔体としての機能が得にくく、８０％を超えると成形体の強度が低下しやすい。ここでいう気孔率は次式で算出される値をいう。
【００２２】
気孔率（％）＝［（真の密度−見掛けの密度）／真の密度］×１００
尚、気孔率は全体が均一でもよいし、表層と内部とで変えてもよい。
【００２３】
本発明の多孔質複合シートは、表面或いは内部に、前記補強繊維構造体とは別の布、織物、編み物、不織布、フィルム等、本発明の多孔性を阻害しないものとの更なる複合化も可能である。また、着色、印刷等により意匠性を持たせることも可能である。更には、吸湿剤、防かび剤、抗菌剤、熱安定剤、光安定剤、吸臭剤、脱臭剤、香料等を添加することも可能である。これら添加剤を加える際には流動パラフィンのような展着剤を用いてもよい。
【００２４】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２５】
実施例１
２００×４００×３ｍｍの空間をもったアルミニウム製の金型内に、特公平５−１８９３９号公報に記載の方法により、１５０デニールのポリエステル繊維と、１８０デニールのポリアミドモノフィラメントで作られた立体構造を持つ補強繊維構造体を装着し、その中にＪＩＳ・Ｋ７２１０（条件：温度１９０℃、荷重２．１６Ｋｇ）によって測定したＭＩが０．０６ｇ／１０分、密度が０．９５６ｇ／ｃｃ、平均粒径１４０μｍの高密度ポリエチレン粉体（商品名：「サンファイン・ＳＨ−８１０」、旭化成工業株式会社製）を充填した。次いで金型をその表面温度が１４５〜１５０℃になるまで加熱した後、室温まで冷却し、多孔質複合シートを得た。
【００２６】
該シートの気孔率は４８％であった。また、該シートのＩＺＯＤ衝撃強度は、１３ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ2 であった。
【００２７】
比較例１
実施例１で使用した金型に、実施例１で使用した高密度ポリエチレン樹脂を充填し、金型表面の温度が１４５〜１５０℃になるまで加熱し、室温まで冷却した後取り出し、多孔質シートを得た。
【００２８】
該シートの気孔率は４６％であった。また該シートのＩＺＯＤ衝撃強度は、５ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ2 であった。
【００２９】
実施例２
ＪＩＳ・Ｋ７２１０（条件；温度１９０℃、荷重２．１６Ｋｇ）によって測定したＭＩが０．０６ｇ／１０分、密度が０．９５６ｇ／ｃｃ、平均粒径１４０μｍの高密度ポリエチレン粉体（商品名：「サンファイン・ＳＨ−８１０」、旭化成工業株式会社製）１００重量部にポリグリセリンイソステアリルエステル０．３重量部を高速ミキサーにて混合し、親水性粉粒樹脂を得た。２００×４００×３ｍｍの空間を持つアルミニウム製の金型内に、実施例１で使用した立体構造を持つ補強繊維構造体を装着し、その中に該親水性粉粒樹脂を充填した。この金型をその表面温度が１４５〜１５０℃になるまで加熱し、室温まで冷却してから取り出し、親水性多孔質複合シートを得た。
【００３０】
該シートの気孔率は４５％であった。また該シートのＩＺＯＤ衝撃強度は１３ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ2 であった。
【００３１】
比較例２
補強繊維構造体を使用しない点以外は実施例２と同様にしてシートを得た。
【００３２】
該シートの気孔率は４７％であった。また該シートＩＺＯＤ衝撃強度は５ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ2 であった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の多孔質複合シートは、連続気孔を有しているにも拘らず耐衝撃性に優れるので、衝撃力が加わる場所でも使用でき、濾過、透過、誘導といった分野での利用範囲が広がるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる立体構造を持つ補強繊維構造体の好ましい例の説明図である。
【符号の説明】
１，２  地組織
３  壁状の連結部を構成する糸条
【図１】
0003670405.tif 000002