(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高分子量ポリエチレンを押出機で押出成形する超高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法において、押出機として異方向回転２軸押出機を用い、超高分子量ポリエチレンを押出機内の先端部に配設してあるオリフィスから、少なくとも一部を溶融状態として、加熱温度１５０℃〜３００℃の温度で通過させ、オリフィスに連設する成形金型内で部分溶融箇所を相互に融着して多数の連続気孔を有する中空状の多孔質体を焼結して押出成形することを特徴とする超高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法。
【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製多孔質体の製造方法に係り、特に多数の連続気孔を有し、透過性及び耐薬品性に優れ、気体または液体などの媒体から微細な塵埃・粒子などの物質を分離するための濾過フィルタ、反応過程または処理過程中の特定関与物キャリア、曝気槽等用の散気管、地下水の浸透用管あるいは排水用管等に好適に使用できる長尺の中空状の超高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種の気体または液体などの媒体から塵埃・粒子等の物質を分離するためのフィルタ等の多孔質体は、超高分子量ポリエチレン樹脂単体、あるいはこれと他の樹脂例えば中分子量ポリエチレン樹脂や高密度ポリエチレン樹脂とを混合してなる合成樹脂原料を焼結成形して、断面が筒状等からなる中空状の多孔質体とし、必要に応じて、その多孔質体の表面の気孔に、非粘着性に優れた微粒子状の被着剤を被着したものが知られている。
【０００３】
そして、このような多数の連続気孔を有する中空状の多孔質体を製造する方法として、上記の合成樹脂原料を用い、オリフィスが配設されたラム押出機によりラム押出方法で連続的に焼結成形して得ることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、ラム押出方法に用いるラム押出機は、外周に単独ないし複数の加熱装置を備えたシリンダー、そのシリンダーに内蔵した往復運動をするピストン（プランジャーともいう）、シリンダー端部の成形金型、及び、シリンダー内に連通した原料供給部から構成され、シリンダー内の先端部には、オリフィスが配設してある。
【０００５】
この成形方法は、原料供給部を通じてシリンダー内に充填された超高分子量ポリエチレン樹脂等を、シリンダー内で加熱しながらピストンの往復運動によって少なくともその一部を溶融状態として成形金型内に送り込み、成形金型内で部分溶融個所を相互に融着して多数の連続気孔を有する中空状の多孔質体に焼結して押出成形するものである。
【０００６】
しかしながら、上記ラム押出機を使用して得られた超高分子量ポリエチレン製多孔質体では、押出方向に対してほぼ垂直方向に輪状の周期的な模様がその多孔質体の外表面に発生し易いという問題があった。
即ち、ラム押出機はピストンの往復運動によって周期的に超高分子量ポリエチレン原料を押出機に押し込む機構であるため、その周期と対応して押出物が脈動し、押出方向に対してほぼ垂直方向にピストンの往復運動の周期と対応した輪状の模様が発生し易い。
【０００７】
また、ラム押出機はピストンで原料を押出機に押し込む機構であるため、押出機内を移動する溶融した原料と押出機シリンダーとの間の抵抗が大きく、押出すのに大きなエネルギーを必要とする上に、比較的低い押出量しか得られず生産性に劣る傾向がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解消できる超高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法を見出したものであり、その要旨とするところは、
押出機として異方向回転２軸押出機を用い、超高分子量ポリエチレンを押出機内の先端部に配設してあるオリフィスから、少なくとも一部を溶融状態として、加熱温度１５０℃〜３００℃の温度で通過させ、オリフィスに連設する成形金型内で部分溶融箇所を相互に融着して多数の連続気孔を有する中空状の多孔質体を焼結して押出成形することを特徴とする超高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法では、超高分子量ポリエチレン樹脂は、押出機内の先端部に配設してあるオリフィスを通過後若干膨脹して、ほぼ所望する最終成形品に対応した形状をした気孔率の高い連続膨脹体となり、オリフィスを通過後直ちに成形金型内で膨脹体の気孔がつぶされない程度の圧力で、所望する最終成形品の形状に賦形するものである。
【００１０】
押出機内の先端部に配設されるオリフィスには、種々の形状のものが使用でき、例えば面板体に複数の丸孔状の吐出口を設けたブレーカープレート状のオリフィスや、押出成形される多孔質体の断面形状とほぼ同一形状の連続状あるいは非連続状の線状スリットの吐出口を有するダイス状オリフィス等が使用できる。さらに、上記の丸孔状の吐出口、または線状スリットの吐出口の開口程度は、超高分子量ポリエチレン樹脂等の剪断速度が１．０×１０１  〜５．０×１０５  ｓｅｃ−１となるように調整したものが好適に使用でき、嵩密度が０．８０ｇ／ｃｍ３  以下の均質な多孔質体が得られやすい。
【００１１】
また、上記超高分子量ポリエチレン樹脂に、溶融補助剤的に５重量部〜２０重量部の中分子量ポリエチレンや、多孔質体の気孔度と伸張率の調整剤的に５重量部〜２０重量部の高・中・低密度ポリエチレン、中高分子量ポリエチレン等を添加することができる。
【００１２】
さらには、０．５重量部〜１０重量部、好ましくは１．５重量部〜２．５重量部の導電性付与剤、０．５重量部〜１０重量部、好ましくは５重量部以下の滑剤、０．００３重量部〜０．３重量部、好ましくは０．０１重量部〜０．１５重量部の有機過酸化物等を添加することもできる。
【００１３】
上記導電性付与剤としては、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラックなどの導電性カーボンブラックや金属粉、金属酸化物等であり、上記滑剤としては、モンタン酸エステル系のワックス、脂肪酸誘導体のワックス等であり、そして上記有機過酸化物としては、２，５−ジメチル−２，５−（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド等が使用できる。
【００１４】
本発明で使用する異方向回転２軸押出機には、通常のパラレル及びコニカル押出機が使用でき、前述したように先端部にオリフィスが配設され、外周に加熱装置を備えたシリンダーと、そのシリンダー端部の成形金型と、シリンダー内に連通した原料供給部及びスクリューとで構成されたものである。
【００１５】
シリンダーの加熱温度は、超高分子量ポリエチレン樹脂等の原料が１５０℃〜３００℃になるように温度調節されるものである。この加熱温度が１５０℃未満では、樹脂が融着に必要な溶融状態にならず、３００℃を越えると樹脂が熱分解するという問題がある。
【００１６】
シリンダー端部の成形金型の形状は、押出成形される中空状の焼結多孔質体の断面形状とほぼ同一形状であり、円筒形、角筒形、楕円形、長方形、星形等、その用途によって適宜選択される。
【００１７】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００１８】
【実施例】
実施例１
粘度平均分子量３３０×１０４  、平均粒径１６０μｍ、嵩比重０．４４９の超高分子量ポリエチレン樹脂を、複数の丸孔の吐出口を設けたブレーカープレート（孔形状：１．０ｍｍφ×５．０ｍｍＬ、孔個数：７２）及び円筒状の成形金型を付設した、口径２０ｍｍの異方向回転２軸押出機を用いシリンダー温度２００℃、成形金型温度２００℃に設定し、外径６０ｍｍ、内径５３ｍｍ、肉厚３．５ｍｍのパイプ状多孔質体を押出成形した。
【００１９】
実施例２
粘度平均分子量６００×１０４  、平均粒径１８７μｍ、嵩比重０．３７７の超高分子量ポリエチレン樹脂を、上記実施例１と同様の異方向回転２軸押出機及び押出条件で、実施例１と同一形状のパイプ状多孔質体を押出成形した。
【００２０】
実施例３
粘度平均分子量３３０×１０４  、平均粒径３３５μｍ、嵩比重０．４５８の超高分子量ポリエチレン樹脂を、上記実施例１と同様の異方向回転２軸押出機及び押出条件で、実施例１と同一形状のパイプ状多孔質体を押出成形した。
【００２１】
実施例４
粘度平均分子量３３０×１０４  、平均粒径１６０μｍ、嵩比重０．４４９の超高分子量ポリエチレン樹脂を、複数の丸孔の吐出口を設けたブレーカープレート（孔形状：１．０ｍｍφ×５．０ｍｍＬ、孔個数：７２）及び円筒状の成形金型を付設した、口径４７ｍｍの異方向回転２軸押出機を用いシリンダー温度２００℃、成形金型温度２００℃に設定し、実施例１と同一形状のパイプ状多孔質体を押出成形した。
【００２２】
実施例５
粘度平均分子量６００×１０４  、平均粒径１８７μｍ、嵩比重０．３７７の超高分子量ポリエチレン樹脂を、上記実施例４と同様の異方向回転２軸押出機及び押出条件で、実施例１と同一形状のパイプ状多孔質体を押出成形した。
【００２３】
実施例６
粘度平均分子量５８０×１０４  、平均粒径３７０μｍ、嵩比重０．４２７の超高分子量ポリエチレン樹脂を、線状スリットの吐出口を設けたブレーカープレート（線状スリットの形状：外径５７．５ｍｍ、内径５５．５ｍｍ、スリット幅１．０ｍｍ）を用い、実施例１と同様の異方向回転２軸押出機及び押出条件で、実施例１と同一形状のパイプ状多孔質体を押出成形した。
【００２４】
比較例１
粘度平均分子量３３０×１０４  、平均粒径１６０μｍ、嵩比重０．４４９の超高分子量ポリエチレン樹脂を、ブレーカープレート（１．０ｍｍφ×５．０ｍｍＬ、孔個数：７２）及び円筒状の成形金型を付設した、口径４０ｍｍのラム押出機を用いシリンダー温度２００℃、成形金型温度２００℃に設定し、実施例１と同一形状のパイプ状多孔質体を押出成形した。
【００２５】
比較例２
粘度平均分子量６００×１０４  、平均粒径１８７μｍ、嵩比重０．３７７の超高分子量ポリエチレン樹脂を、上記比較例１と同様のラム押出機及び押出条件で、実施例１と同一形状のパイプ状多孔質体を押出成形した。
【００２６】
比較例３
粘度平均分子量３３０×１０４  、平均粒径３３５μｍ、嵩比重０．４５８の超高分子量ポリエチレン樹脂を、上記比較例１と同様のラム押出機及び押出条件で、実施例１と同一形状のパイプ状多孔質体を押出成形した。
【００２７】
上記実施例１〜６及び比較例１〜３の押出特性及び得られた多孔質体について測定した嵩比重を表１に示した。ここで比電力は押出時の消費電力／押出量の数値である。
【００２８】
【表１】
0003559109.tif 000002
【００２９】
実施例１〜６では、何れも高い押出量及び比電力が低く、生産性に優れており、また外表面に輪状の模様のない多孔質体が得られた。これに対し比較例１〜３では低い押出量と比電力が高く、生産性に劣り、また得られた多孔質体の外表面に輪状の模様が発生し、外観は不良であった。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように本発明の製造方法によれば、生産性に優れており、また多孔質体の外表面に輪状の模様が発生しない、外観に優れた超高分子量ポリエチレン製多孔質体が得られるという利点を有している。