(57)【要約】【課題】気孔率の高い多孔体の気孔の分布を均一化できるようにすることである。【解決手段】水溶性高分子からなる第２の気孔形成材を溶融させて第１の気孔形成材と混練し、粒状の第１の気孔形成材を第２の気孔形成材で被覆する被覆工程を設けることにより、親油性が高い水溶性高分子で被覆された粒状の第１の気孔形成材が非水溶性高分子の基材とよくなじみ、混練工程で基材に均一に分散されるようにするとともに、充実成形体の成形工程で、第１の気孔形成材のみを溶融させずに残して、基材と第２の気孔形成材を溶融させることにより、気孔形成材の添加率を多くしても成形時の流動性を確保できるようにし、気孔率の高い多孔体の気孔の分布を均一化できるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状の水溶性の第１の気孔形成材と、第１の気孔形成材よりも融点の低い水溶性高分子からなる第２の気孔形成材とを、第２の気孔形成材のみが溶融する温度で混練して、粒状の第１の気孔形成材を第２の気孔形成材で被覆する被覆工程と、
前記第２の気孔形成材で被覆された粒状の第１の気孔形成材と、非水溶性高分子からなる基材とを、前記第２の気孔形成材および前記基材が溶融し、前記第１の気孔形成材が溶融しない温度で混練する混練工程と、
前記混練した混練物を、前記第２の気孔形成材および前記基材が溶融し、前記第１の気孔形成材が溶融しない温度で所定の形状の充実成形体に成形する成形工程と、
前記成形した充実成形体を水に接触させて、前記第１および第２の気孔形成材を水中に溶出させる溶出工程とを備え、
前記第１および第２の気孔形成材を溶出させた部位に気孔を形成するようにした多孔体の製造方法。
【請求項２】
前記第１の気孔形成材をペンタエリスリトールとした請求項１に記載の多孔体の製造方法。
【請求項３】
前記第２の気孔形成材の水溶性高分子をポリビニルアルコールとした請求項１または２に記載の多孔体の製造方法。
【請求項４】
前記基材の非水溶性高分子を熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーとした請求項１乃至３のいずれかに記載の多孔体の製造方法。
【請求項５】
前記形成される気孔の容積率が７０％以上である請求項１乃至４のいずれかに記載の多孔体の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの製造方法で製造された多孔体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の微細な気孔を有する樹脂製の多孔体の製造方法、および当該製造方法で製造される多孔体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の微細な気孔を有する樹脂製の多孔体は、インク等の液体を吸収、貯蔵または透過する材料、通気性材料、フィルタ材料、各種クッション材料等に用いられている。このような多孔体の製造方法としては脱塩法がよく知られている。脱塩法は、塩化ナトリウムや硫酸マグネシウム等の粉末状の塩を気孔形成材として基材となる樹脂に添加し、気孔形成材を添加した樹脂を射出成形、押出成形、熱プレス成形等によって充実成形体として成形したのち、充実成形体を水で洗浄することにより、塩の気孔形成材を溶出させて、気孔形成材が存在していた部分に気孔を形成するものである。この脱塩法は、基材に発泡剤を添加して発泡させる発泡法に較べて、気孔の占める割合である気孔率を容易に調整できる利点がある。
【０００３】
上述した脱塩法は、気孔形成材の添加率によって気孔率を容易に調整できるが、塩の気孔形成材の添加率を多くすると、充実成形体成形時の流動性が低下して成形が困難になり、特に射出成形では７０容積％以上の高い気孔率の多孔体を製造できない問題があった。また、射出成形では塩の気孔形成材の一部が基材と一緒に射出されず、所望の気孔率の多孔体を製造できない問題もあった。
【０００４】
本発明者らは、このような問題に対して、気孔形成材に塩の替りに多価アルコール等の水溶性の気孔形成材を用い、これらの気孔形成材が全て溶融する温度で充実成形体を成形することにより、成形時の流動性を高める方法を先に提案した（特許文献１参照）。この方法は、気孔形成材の添加率を多くしても成形時の流動性を確保することができ、多孔体の気孔率を高くすることができるが、成形時に気孔形成材が完全に溶融するために、気孔の大きさをコントロールすることができず、気孔の分布も不均一になる問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、水溶性の気孔形成材を、充実成形体の成形温度で溶融する第１の粒状気孔形成材と、充実成形体の成形温度で溶融しない第２の粒状気孔形成材との混合物とし、成形時に一部の気孔形成材のみを溶融させる方法をさらに提案している。第１および第２の粒状気孔形成材は、例えば、多価アルコール、糖、水溶性アルカリ金属塩、水溶性高分子からなる群より選ばれる２種のうち、融点が低い方を第１の粒状気孔形成材、融点が高い方を第２の粒状気孔形成材としている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８２５号公報
【特許文献２】特開２００２−１９４１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の多孔体の製造方法は、気孔率を高めることができるとともに、溶融しない第２の粒状気孔形成材の大きさによって気孔の大きさをコントロールすることができるが、第１または第２の粒状気孔形成材を、多価アルコール、糖、水溶性アルカリ金属塩等の親油性が低いものとすると、基材となる高分子の樹脂とのなじみが悪くなり、充実成形体の成形前に粒状気孔形成材同士が寄り集まりやすくなって、粒状気孔形成材を基材に均一に分散させることができない。このため、気孔の分布を十分に均一化できない問題がある。すなわち、同一ロットとなる同じチャージの混練物から比較的小寸法の複数の多孔体を製造する場合は、ロット内での多孔体の気孔率にばらつきを生じ、混練物から大寸法の多孔体を製造する場合は、多孔体の各部位での気孔率にばらつきを生じる。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、気孔率の高い多孔体の気孔の分布を均一化できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、粒状の水溶性の第１の気孔形成材と、第１の気孔形成材よりも融点の低い水溶性高分子からなる第２の気孔形成材とを、第２の気孔形成材のみが溶融する温度で混練して、粒状の第１の気孔形成材を第２の気孔形成材で被覆する被覆工程と、前記第２の気孔形成材で被覆された粒状の第１の気孔形成材と、非水溶性高分子からなる基材とを、前記第２の気孔形成材および前記基材が溶融し、前記第１の気孔形成材が溶融しない温度で混練する混練工程と、前記混練した混練物を、前記第２の気孔形成材および前記基材が溶融し、前記第１の気孔形成材が溶融しない温度で所定の形状の充実成形体に成形する成形工程と、前記成形した充実成形体を水に接触させて、前記第１および第２の気孔形成材を水中に溶出させる溶出工程とを備え、前記第１および第２の気孔形成材を溶出させた部位に気孔を形成する方法を採用した。
【００１０】
すなわち、水溶性高分子からなる第２の気孔形成材を溶融させて第１の気孔形成材と混練し、粒状の第１の気孔形成材を第２の気孔形成材で被覆する被覆工程を設けることにより、親油性のある水溶性高分子で被覆された粒状の第１の気孔形成材が非水溶性高分子の基材とよくなじみ、混練工程で基材に均一に分散されるようにするとともに、充実成形体の成形工程で、第１の気孔形成材のみを溶融させずに残して、基材と第２の気孔形成材を溶融させることにより、気孔形成材の添加率を多くしても成形時の流動性を確保できるようにし、気孔率の高い多孔体の気孔の分布を均一化できるようにした。
【００１１】
前記水溶性の第１の気孔形成材は、基材や第２の気孔形成材よりも融点が高いものであればよく、ペンタエリスリトール、Ｌ−エリスリトール、Ｄ−エリスリトール、ｍｅｓｏ−エリスリトール、ピナコール等の多価アルコール等の有機化合物、および塩化カリウム、塩化ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム等のアルカリ金属塩等の無機化合物が挙げられる。これらの粒状物を２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００１２】
また、前記水溶性高分子からなる第２の気孔形成材は、第１の気孔形成材よりも融点が低いものであればよく、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルメチルエーテル、カルボキシビニル重合体、ポリアクリル酸ナトリウム、エチレンオキサイド、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。これらの水溶性高分子の２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１３】
前記第１の気孔形成材はペンタエリスリトールとするとよい。工業用のペンタエリスリトールは、融点が１８０〜２４０℃と比較的高い多価アルコールであり、第１の気孔形成材に好適である。
【００１４】
前記第２の気孔形成材の水溶性高分子はポリビニルアルコールとするとよい。ポリビニルアルコールは、融点が１６０〜２２０℃と比較的低く、親水性と親油性を併せ持つ界面活性効果の高いものであるので、第２の気孔形成材に好適である。なお、ポリビニルアルコールの融点は、第１の気孔形成材の融点よりも低いものを選定すればよい。
【００１５】
前記基材の非水溶性高分子は熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーとすることができる。
【００１６】
前記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、エチレン系アイオノマー、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、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、ポリアミド、ポリアセタール、アクリロニトリルスチレン共重合体、アクリレート・スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリエーテルイミド、エチレン・ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体、ポリ３フッ化塩化エチレン、ポリアリレート、ポリブタジエン、ポリメチルメタクリレート、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンサクシネート、ポリエステルアミド、エチレン・アクリル酸共重合体、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂の２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１７】
前記熱可塑性エラストマーとしては、ポリオレフィン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ニトリル系エラストマー、イソプレン系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ポリ塩化ビニル系エラストマー、フッ素系エラストマー等が挙げられる。これらの熱可塑性エラストマーの２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記熱可塑性樹脂と組み合わせて用いてもよい。
【００１８】
上述した多孔体の各製造方法は、前記形成される気孔の容積率が７０％以上のものに好適である。
【００１９】
また、本発明は、上述したいずれかの製造方法で製造された多孔体とする構成も採用した。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る多孔体の製造方法は、水溶性高分子からなる第２の気孔形成材を溶融させて第１の気孔形成材と混練し、粒状の第１の気孔形成材を第２の気孔形成材で被覆する被覆工程を設けるとともに、充実成形体の成形工程で、第１の気孔形成材のみを溶融させずに残して、基材と第２の気孔形成材を溶融させるようにしたので、気孔率の高い多孔体の気孔の分布を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る多孔体の製造方法における製造工程を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る多孔体の製造方法における製造工程を示す。この多孔体の製造方法は、被覆工程、混合工程、成形工程、溶出工程および乾燥工程から成る。
【００２３】
まず、前記被覆工程では、粒状の水溶性の第１の気孔形成材と、第１の気孔形成材よりも融点の低い水溶性高分子からなる第２の気孔形成材とを、第２の気孔形成材のみが溶融する温度で混練して、粒状の第１の気孔形成材を第２の気孔形成材で被覆する。こののち、混練工程では、第２の気孔形成材で被覆された粒状の第１の気孔形成材と、非水溶性高分子からなる基材とを、第２の気孔形成材および基材が溶融し、第１の気孔形成材が溶融しない温度で混練する。つぎに、成形工程では、混練した混練物を、第２の気孔形成材および基材が溶融し、第１の気孔形成材が溶融しない温度で所定の形状の充実成形体に成形する。つぎに、溶出工程では、成形した充実成形体を水に接触させて、第１および第２の気孔形成材を水中に溶出させることにより、第１および第２の気孔形成材を溶出させた部位に気孔を形成した多孔体とする。最後に、乾燥工程で多孔体を十分に乾燥することにより、多孔体の製造が完了する。
【実施例】
【００２４】
まず、前記被覆工程で、第１の気孔形成材としての粒状のペンタエリスリトール（融点２３２℃）１７８質量部と、第２の気孔形成材としてのポリビニルアルコール（融点１７４℃）２２質量部を混合機で混合して、この混合物を二軸押出機によって１８０℃で混練し、ペレタイザでペレット化することにより、粒状の第１の気孔形成材を第２の気孔形成材で被覆したペレットを得た。こののち、混練工程で、得られたペレット２００質量部と、基材としての非水溶性熱可塑性樹脂である高密度ポリエチレン（融点１３５℃）３２質量部を混合機で混合して、この混合物を二軸押出機によって１８０℃で混練し、ペレタイザでペレット化した。つぎに、成形工程で、得られたペレットを用いて、成形温度１９０℃で射出成形することにより、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ５ｍｍのシート状の充実成形体を得た。つぎに、溶出工程で、得られた充実成形体を６０℃の温水に２４時間浸漬し、第１および第２の気孔形成材を充実成形体から溶出させて多孔体としたのち、最後に、乾燥工程で多孔体を十分に乾燥することにより、実施例の多孔体を得た。
【比較例】
【００２５】
前記被覆工程を設けることなく、混練工程で、実施例と同じペンタエリスリトール１７８質量部、ポリビニルアルコール２２質量部および高密度ポリエチレン３２質量部を混合機で混合して、この混合物を二軸押出機によって１８０℃で混練し、ペレタイザでペレット化した。こののち、実施例と同様に、成形工程で、得られたペレットを用いて、成形温度１９０℃で射出成形することにより、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ５ｍｍのシート状の充実成形体を得た。つぎに、溶出工程で、得られた充実成形体を６０℃の温水に２４時間浸漬させて、第１および第２の気孔形成材を充実成形体から溶出させて多孔体としたのち、最後に、乾燥工程で多孔体を十分に乾燥することにより、比較例の多孔体を得た。
【００２６】
上述した実施例と比較例の製造方法で、それぞれ同一チャージの混練物から７個ずつの多孔体をサンプルとして製造した。各多孔体の気孔率（設計値）はいずれも７８％とした。
【００２７】
これらの実施例と比較例の各サンプルについて、外形寸法と重量Ｗを測定し、外形寸法から算出したサンプルの体積Ｖと重量Ｗおよび基材としての高密度ポリエチレンの密度ρ（＝０．９５ｇ／ｃｍ３）とから、以下のように気孔の総容積Ｖaと気孔率αを求めた。
Ｖa ＝ Ｖ−（Ｗ／ρ） （ｃｍ３）                                      （１）
α  ＝ Ｖa／Ｖ ×１００（％）                                         （２）
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１に、上述した各サンプルについて求めた気孔の総容積Ｖaと気孔率αを示す。この結果より、気孔率αの標準偏差σは、比較例のサンプルが０．３５５％であるのに対して、実施例のサンプルは０．０３８％と１オーダー小さく、厳格なばらつきの目安となる３σでも０．１％程度に抑えられることが分かる。以上の結果より、本発明に係る多孔体の製造方法は、気孔率の高い多孔体の気孔の分布を均一化できることが確認された。
【００３０】
上述した実施例では、第１の気孔形成材をペンタエリスリトールとしたが、第１の気孔形成材は基材や第２の気孔形成材よりも融点が高いものであればよく、他の多価アルコールや尿素等の有機化合物や、アルカリ金属塩等の無機化合物とすることもできる。
【００３１】
上述した実施例では、第２の気孔形成材をポリビニルアルコールとしたが、第２の気孔形成材は第１の気孔形成材よりも融点が低い水溶性高分子であればよい。
【００３２】
上述した実施例では、基材を高密度ポリエチレンとしたが、基材は他の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーとしてもよい。
【００３３】
上述した実施例では、多孔体の気孔率を７８％としたが、気孔率は基材に対する第１および第２の気孔形成材の配合率によって、任意に設定することができる。
【００３４】
上述した実施形態では、充実成形体を射出成形で成形したが、充実成形体は押出成形や熱プレス成形で成形することもできる。
【図１】
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