(57)【要約】【課題】透明性を損なうことなく物性を高めた樹脂成形体を提供することを目的とする。【解決手段】透明性樹脂２と多孔質シリカ３を含み、多孔質シリカ３は、シリカ一次粒子同士が接触する数珠状に連なった形状で、かつシリカ一次粒子で形成された空隙を有し、透明性樹脂２との溶融混合時に一部もしくは全部がシリカ一次粒子まで破砕され、同時にシリカ一次粒子に形成された空隙に透明性樹脂２が浸入しシリカ一次粒子を透明性樹脂２中に分散したものである。すなわち、多孔質シリカ３は、非常にもろく、破砕されやすく、また、混合中に粒子間に透明性樹脂が入り込むことで凝集が抑えられ分散性がよく、ナノコンポジットにより物性の向上がはかれる。また、多孔質シリカが透明性樹脂とほぼ変わらない屈折率をもつことで、透明性を損なうことはない。【選択図】図１
2008214569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性樹脂とシリカ一次粒子から形成される多孔質シリカを含み、前記多孔質シリカは、シリカ一次粒子同士が接触する数珠状に連なった形状で、かつシリカ一次粒子で形成された空隙を有し、前記透明性樹脂との溶融混合時に一部もしくは全部がシリカ一次粒子まで破砕され、同時に前記シリカ一次粒子に形成された空隙に前記透明性樹脂が浸入し前記シリカ一次粒子を前記透明性樹脂中に分散した樹脂成形体。
【請求項２】
多孔質シリカは、ゾルゲル法によりシリカ湿潤ゲルを得るゲル化工程と、前記シリカ湿潤ゲル内の水を溶媒で置換除去する置換除去工程と、前記置換除去工程により湿潤ゲル内に存在する溶媒を除く乾燥工程とを経て得た請求項１に記載の樹脂成形体。
【請求項３】
ゾルゲル法に用いるシリカ源としてアルコキシシラン、コロイダルシリカの少なくとも１種類を用いた多孔質シリカを含む請求項２に記載の樹脂成形体。
【請求項４】
アルコキシシランとしてテトラアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシランを１種類もしくは２種類以上混ぜ合わせる請求項３に記載の樹脂成形体。
【請求項５】
アルコキシシランのオリゴマーを用いる請求項３または４に記載の樹脂成形体。
【請求項６】
ゲル化工程において、酸触媒を用い一次元、あるいは二次元方向への縮合重合反応を進行させた後、塩基性触媒を用い三次元方向への縮合重合反応を進行させる請求項２に記載の樹脂成形体。
【請求項７】
乾燥工程で超臨界乾燥を用いて得られる多孔質シリカを含む請求項２に記載の樹脂成形体。
【請求項８】
乾燥工程で凍結乾燥を用いて得られる多孔質シリカを含む請求項２に記載の樹脂成形体。
【請求項９】
ゲル化工程の後工程に、湿潤ゲル表面に疎水基を導入する工程を有し、乾燥工程に非超臨界乾燥を用いて得られる多孔質シリカを含む請求項２に記載の樹脂成形体。
【請求項１０】
透明性樹脂がポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリメチルメタクリレート系である請求項１に記載の樹脂成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小なシリカ粒子を透明性樹脂中に分散させることで透明性を低下させること無く、機械的物性を向上させた樹脂成形体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高い透明性を有する透明性樹脂は、包装材料、光学材料や家電部品など意匠性を求められる用途に幅広く使われている。しかし、耐衝撃性や耐摩擦性、耐摩耗性、結晶化速度など課題はまだある。
【０００３】
近年、樹脂の更なる高性能化、高機能化を目指し、ナノコンポジット系複合材料の研究が盛んに行なわれている。ナノコンポジットの方法は、層間挿入法が最も代表的な方法であり、これはクレーやマイカなど層状物質の層間を有機変性剤で処理し、樹脂との親和性を増大させることで混合時に層剥離させる方法である。しかし、親和性を高める手段も限られており、対象となる樹脂が限定される。また、層状物質の剥離度合いは透明性に大きく寄与するので、溶融混練法による層剥離は困難で選択できる樹脂が制限される。
【０００４】
そこで、グラフトポリマーをマトリックス樹脂として利用することで、ナノ粒子の表面の状態や樹脂の種類に依存されることなく樹脂中に均一にナノ粒子を分散させてナノコンポジットを提供するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３０７１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の技術は、一般的な樹脂を母ポリマーとして、ナノ粒子と親和性の高い官能基をグラフト重合させグラフトポリマーを生成する方法であり、そのため、母ポリマーの透明性や物性を損なってしまう。さらに、ナノ粒子はその大きな表面エネルギーのため、樹脂との混合前に凝集が起こっていることが考えられ、そのため透明性や物性の向上の妨げとなるものである。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、透明性を損なうことなく物性を高めた樹脂成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の樹脂成形体は、透明性樹脂とシリカ一次粒子から形成される多孔質シリカを含み、前記多孔質シリカは、シリカ一次粒子同士が接触する数珠状に連なった形状で、かつシリカ一次粒子で形成された空隙を有し、前記透明性樹脂との溶融混合時に一部もしくは全部がシリカ一次粒子まで破砕され、同時に前記シリカ一次粒子に形成された空隙に前記透明性樹脂が浸入し前記シリカ一次粒子を前記透明性樹脂中に分散したものである。
【０００８】
これによって、透明性を損なうことなく物性値を向上させた樹脂成形体となる。すなわち、多孔質シリカは、シリカ一次粒子同士が接触する面積を抑えた数珠状に連なり二次粒子を形成しており、前記二次粒子内に前記一次粒子により形成された空隙を有するため非常にもろく、混合の際に加わる外力により破砕されやすく、また、混合中に粒子間に透明性樹脂が入り込むことで凝集が抑えられ分散性がよく、ナノコンポジットに非常に適した構造で、ナノコンポジットにより物性の向上がはかれるものである。また、多孔質シリカが透明性樹脂とほぼ変わらない屈折率をもつことで、透明性を損なうことはない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の樹脂成形体は、透明性を損なうことなく物性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、透明性樹脂とシリカ一次粒子から形成される多孔質シリカを含み、前記多孔質シリカは、シリカ一次粒子同士が接触する数珠状に連なった形状で、かつシリカ一次粒子で形成された空隙を有し、前記透明性樹脂との溶融混合時に一部もしくは全部がシリカ一次粒子まで破砕され、同時に前記シリカ一次粒子に形成された空隙に前記透明性樹脂が浸入し前記シリカ一次粒子を前記透明性樹脂中に分散した樹脂成形体とするものである。これによって、透明性を損なうことなく物性値を向上させた樹脂成形体となる。すなわち、多孔質シリカは、シリカ一次粒子同士が接触する面積を抑えた数珠状に連なり二次粒子を形成しており、前記二次粒子内に前記一次粒子により形成された空隙を有するため非常にもろく、混合の際に加わる外力により破砕されやすく、また、混合中に粒子間に透明性樹脂が入り込むことで凝集が抑えられ分散性がよく、ナノコンポジットに非常に適した構造で、ナノコンポジットにより物性の向上がはかれるものである。また、多孔質シリカが透明性樹脂とほぼ変わらない屈折率をもつことで、透明性を損なうことはない。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、多孔質シリカは、ゾルゲル法によりシリカ湿潤ゲルを得るゲル化工程と、前記シリカ湿潤ゲル内の水を溶媒で置換除去する置換除去工程と、前記置換除去工程により湿潤ゲル内に存在する溶媒を除く乾燥工程とを経て得たことにより、乾燥時に収縮を抑えることで、より破砕されやすい多孔質シリカを作製でき、ナノコンポジットに適した多孔質シリカとなる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第２の発明において、ゾルゲル法に用いるシリカ源としてアルコキシシラン、コロイダルシリカの少なくとも１種類を用いた多孔質シリカを含むことにより、アルコキシシランの使用は、反応性が制御しやすいことを生かし、ゲル化速度を制御することで一次粒子径を調整することで非常にもろい多孔質シリカを作製でき、樹脂中でのシリカの分散性を高めることが可能で、また、コロイダルシリカの使用で一次粒子径の制御が容易となる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第３の発明において、アルコキシシランとしてテトラアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシランを１種類もしくは２種類以上混ぜ合わせることにより、アルコキシシランとしてテトラアルコキシシランを用いることで、分散性やサイズの制御ができる。また、アルコキシシランとしてトリアルコキシシラン、もしくはジアルコキシシランを用いることで、縮合重合する水酸基が少ないため、一次粒子同士が結びつく際の結合の数が減少して結びつきが弱まり、ナノコンポジットに適した多孔質シリカを作製することができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第４の発明において、アルコキシシランのオリゴマーを用いることにより、一次粒子同士が結びつく際の結合の数が減少して結びつきが弱まり、ナノコンポジットに適した多孔質シリカを作製することができる。また、空隙も大きなものとなるので破砕されやすいものとなる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第２の発明において、ゲル化工程において、酸触媒を用い一次元、あるいは二次元方向への縮合重合反応を進行させた後、塩基性触媒を用い三次元方向への縮合重合反応を進行させることにより、一次粒子同士の接触面積に対する結合の数を減らすことができ、一次粒子同士の結びつきを弱めることでナノコンポジットに適した多孔質シリカを作製することができる。また、空隙も大きなものとなるので破砕されやすいものとなる。
【００１６】
第７の発明は、特に、第２の発明において、乾燥工程で超臨界乾燥を用いて得られる多孔質シリカを含むことにより、超臨界乾燥を用いることで、表面張力を減少させることができ、乾燥時の収縮を抑えることでより破砕されやすい多孔質シリカとなり、ナノコンポジットに適した多孔質シリカとなる。
【００１７】
第８の発明は、特に、第２の発明において、乾燥工程で凍結乾燥を用いて得られる多孔質シリカを含むことにより、凍結乾燥を用いることで、溶媒が固体となり、減圧下の乾燥で昇華となるため、液体からの乾燥からのような表面張力は働かず乾燥時の収縮を抑えることができ、より破砕されやすい多孔質シリカとなり、ナノコンポジットに適した多孔質シリカとなる。
【００１８】
第９の発明は、特に、第２の発明において、ゲル化工程の後工程に、湿潤ゲル表面に疎水基を導入する工程を有し、乾燥工程に非超臨界乾燥を用いて得られる多孔質シリカを含むことにより、湿潤ゲル表面を疎水化することで、乾燥時に溶媒から働く毛管力を減少させることができ、乾燥時に収縮を抑えることでより破砕されやすい多孔質シリカを作製でき、ナノコンポジットに適した多孔質シリカとなる。
【００１９】
第１０の発明は、特に、第１の発明において、透明性樹脂がポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリメチルメタクリレート系であることにより、これらの樹脂は溶融混合が可能で、これまで溶融混合法による層状物質の完全剥離のナノコンポジットは困難であったものが、多孔質体の脆性を生かした分散法により透明性樹脂ナノコンポジットとなる。さらに、樹脂そのものの物性、透明性が優れていること、屈折率がシリカ（約１．５３）に近いことで高い透明性をもつ幅広い展開ができる材料となる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における樹脂成形体を示している。
【００２２】
図に示すように、本実施の形態における樹脂成形体１は、透明性樹脂２中に破砕された多孔質シリカ３が分散している。破砕された多孔質シリカ３は透明性樹脂２との溶融混合時に混合の応力によって破砕されるものであり、多孔質シリカが非常にもろい構造をしているために一部もしくは全部がシリカ一次粒子にまで破砕されたものである。多孔質シリカがシリカ一次粒子にまで破砕され透明性樹脂２に分散することで、ナノコンポジットとなり、透明性に優れた、高物性の樹脂を得ることができる。
【００２３】
透明性樹脂２は破砕された多孔質シリカ３が一部もしくは全部がシリカ一次粒子にまで破砕され分散しているので、樹脂の透明性を損なうことなく、ナノ粒子の表面エネルギーを生かしたナノコンポジット樹脂成形体を作製できる。
【００２４】
破砕された多孔質シリカ３は、透明性樹脂２との混合の際に応力により一部もしくは全部がシリカ一次粒子まで破砕されるが、０．２ｎｍ以下までは破砕されない。しかし、１ｎｍ未満では凝集しやすく、凝集が多いとナノコンポジットの効果が薄れてしまうため、破砕された多孔質シリカの代表径が１ｎｍ以上であることが望ましい。また、上限について述べると、１０μｍ以上の多孔質シリカは破砕されやすいため存在しない。透明性を有しながらナノコンポジットの効果を発現させるためには、破砕された多孔質シリカ３の代表径が０．４μｍ以下になることが望ましく、より効果的であるのは破砕された多孔質シリカ３の代表径が０．１μｍ以下である。
【００２５】
透明性樹脂２と多孔質シリカ３の混合割合の下限には特に制限はないが、上限は破砕した多孔質シリカの凝集を抑える必要があるので５０ｗｔ％以下であることが望ましい。
【００２６】
透明性樹脂２は、ポリスチレン系、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリメチルメタクリレート系など透明性、物性に優れた樹脂で、少なくとも１種類もしくは２種類以上の混合物が含まれておればよく、透明性を有していればよい。好ましくは、屈折率が１．４０〜１．６５程度の樹脂が望ましく、より好ましくはシリカの屈折率により近い１．４５〜１．６０程度の樹脂が望ましい。結晶性、非結晶性でもかまわず、また、極性が大きくとも小さくともかまわない。結晶性樹脂である場合には、分散した多孔質シリカが結晶核となり結晶化を促進する。それにより結晶が多く生成するが、サイズの小さな結晶となるため樹脂の透明性が向上する。さらに、結晶化速度が上がるので成形サイクルの短縮にもつながるものである。
【００２７】
さらに、添加剤として、分散性を向上させる分散剤、劣化を抑える酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、結晶化を促進させる結晶化核剤、各種機械物性を向上させる繊維系フィラー、ゴム成分などや、導電性、磁性、熱伝導性、制振性、断熱、軽量、電磁波吸収、反射、熱線輻射、難燃性など各種特性を付与するフィラーが透明性を損なわない限り、含まれていてもかまわない。
【００２８】
図２は、透明性樹脂２と混合する前の多孔質シリカの一部を拡大して示している。
【００２９】
透明性樹脂２と混合する前の多孔質シリカ１１は、シリカ一次粒子１３の粒子径が１ｎｍ〜０．４μｍであればよく、より好ましくは１ｎｍ〜０．１μｍである。これは、分散している一次粒子が可視光の波長より十分に小さくないと透明性を損ねてしまうためである。また、多孔質シリカ１１は空隙１２を有し、その空隙率は５０％〜９９％であればよく、より好ましくは７０％以上の空隙率である。これは空隙率が低いと多孔質シリカが破砕されにくいためで、また、空隙率が高ければ破砕されやすいが、空隙率が９９％以上の多孔質シリカを作製するには特別な設備、手法が必要になってくるため作製が困難である。
【００３０】
図３は、透明性樹脂と混合し破砕した多孔質シリカの一部を拡大して示している。
【００３１】
破砕された多孔質シリカ２１は、一部あるいは全部がシリカ一次粒子２２にまで破砕される。一次粒子同士が結びついた状態の多孔質シリカ２３は、破砕の力、時間が不足すると残り、一次粒子が小さすぎた場合や多孔質シリカ作製時に収縮が著しかった場合に、一部多孔質シリカがシリカ一次粒子にまで破砕されずに残ることがある。しかし、逆に時間が長すぎた場合には、一度分散したシリカ一次粒子が再凝集する可能性があるので適度な時間で混合を止める必要がある。ただし、より好ましい状態は、多孔質シリカ全部が破砕されてシリカ一次粒子として分散し透明性樹脂２に含まれる状態である。
【００３２】
多孔質シリカを透明性樹脂と混合する方法について説明する。
【００３３】
多孔質シリカの均一分散方法として、透明性樹脂との混合による力で破砕および分散させる方法を採る。ただし、予め透明性樹脂のペレットや粉末と大きさなどを合わせておくことが均一な分散に望ましい。また、透明性樹脂との混合前に予め多孔質シリカをミキサーなどで細かくしておくことが、分散にかかる時間も短縮でき樹脂の劣化なども抑えられる点で望ましい。なお、予め粉砕する場合には、多孔質シリカの空隙を破砕してしまう強い粉砕方法は、多孔質シリカを凝集および安定化させてしまうため、透明性樹脂中での破砕したシリカの分散を阻害する要因となるので注意が必要である。透明性樹脂との混合には、通常樹脂とフィラーとの混ぜ合わせに使用する装置、例えば、タンブラー、溶融混合機、ロールミル、ニーダー、加圧式ニーダー、二軸押出し機、単軸押出し機、バンバリーミキサーなどでよい。
【００３４】
混ぜ合わせた透明性樹脂と多孔質シリカの混合物の成形方法は、圧縮成形、押し出し成形、射出成形、熱成形、ブロー成形、カレンダ成形など挙げられるが、成形方法に特に制限は無く、樹脂の性質、成形品の形状を考慮した成形法であればよい。
【００３５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における多孔質シリカの作製方法について説明する。多孔質シリカを調製する工程は主に以下の３つの工程からなる。
【００３６】
（１）ゲル化工程
（２）置換除去工程
（３）乾燥工程
各工程についての詳細を述べる。
【００３７】
（１）ゲル化工程
ゾルゲル法によりアルコキシシラン、コロイダルシリカの少なくとも１種類を湿潤ゲル原料とし、水および必要に応じてアルコールを溶媒とし、必要に応じて触媒を添加することで、金属アルコキシドの加水分解、それに引き続き起こる縮重合反応によって一次粒子が生成し、前記一次粒子が数珠状に連なることで多孔質骨格が形成されることにより湿潤ゲルを得る工程である。
【００３８】
シリカ源として、アルコキシシランは反応を制御しやすく、安価で、広く用いられているものであり、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどのテトラアルコキシシラン、およびトリアルコキシシラン、ジアルコキシシランを湿潤ゲル原料として、１種類もしくは２種類以上の混合物を湿潤ゲル原料として用いることができる。
【００３９】
テトラアルコキシシランは４つのアルコキシ基をもち、加水分解することでそれぞれの方向に縮合重合反応が進行していく。アルコキシ基の炭素数に応じた反応性の違いや、触媒量、触媒の種類によりゲル化の進行を制御でき、透明性樹脂と混合後の分散性の制御、分散後の破砕した多孔質シリカのサイズの制御など可能な多孔質シリカを作製することが容易となる。例えば、アルコキシ基の炭素数の多いアルコキシシランでは反応性が遅く、アルコキシ基の種類を選ぶことでゲル化速度を制御することができ、また、触媒量は湿潤ゲルのゲル化速度を制御でき、触媒量を少なくすることでゲル化速度を遅らせ、一次粒子サイズの大きな多孔質シリカを作製することができる。触媒の種類も同様に、酸性度や塩基性度など強さによりゲル化速度を制御できる。ゲル化速度を早くすることで、一次粒子の小さな多孔質シリカを作製できる。
【００４０】
酸触媒の使用について説明する。
【００４１】
酸触媒では、まずアルコキシシランのアルコキシ基の酸素に水素イオンが付加し、次に水が求核的に攻撃し、アルコキシ基がアルコールとして脱離し加水分解が進行する。この加水分解反応と、加水分解で生成したシラノール基の縮合重合反応が同時に進行することでゲル化が起こる。しかし、水が少ない場合には、加水分解が遅く、一方で縮合重合反応が進行するため、一次元、あるいは二次元方向に縮合重合反応が進行する。そのため、三次元方向への重合による粒子同士の結合を減少させることができる。これを利用し、水が少ない条件で酸触媒処理した後、塩基性触媒、水を添加し三次元方向に縮合重合反応を進行させることで、一次粒子同士の接触面積を減少させた多孔質シリカを作製することができる。また、一次粒子も大きくなるのでそれにともない空隙１２も大きなものとなるので破砕されやすいものとなる。
【００４２】
トリアルコキシシラン、ジアルコキシシランはそれぞれ３つ、２つのアルコキシ基をもち、残りはそれぞれ１つ、２つのアルキル基をもつ。加水分解することで、縮合重合反応が進行するが、アルキル基は加水分解、縮合重合反応が進行しないので、縮合重合反応の方向が制御された、また結合の数が制限された湿潤ゲルが形成される。このように作製された多孔質シリカは一次粒子同士のつながりが弱いものとなる。ただし、ジアルコキシシランのみではゲル化しない。そのため、混合物として用いることが考えられるが、混合物の割合、主にアルコキシ基の数によって一次粒子サイズが決定される。例えば、ジアルコキシシランとテトラアルコキシシランから作製する湿潤ゲルは、ジアルコキシシランの割合を増やすとともに一次粒子径が増大していく。一次粒子も大きくなるのでそれにともない空隙１２も大きなものとなるので破砕されやすいものとなる。
【００４３】
また、モノマーだけでなくオリゴマーを用いることも可能で、オリゴマーを用いる方が一次粒子同士のつながりが弱いものとなる。４量体、７量体程度のオリゴマーを用いることで作製の制御がしやすく一次粒子同士のつながりが弱い多孔質シリカを得ることができる。
【００４４】
シリカ源として、コロイダルシリカを用いると、予め粒子径が制御されたシリカとして利用できるため作製する多孔質シリカの一次粒子サイズの制御が容易となる。また、ゲル化にトリアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、アルコキシシランオリゴマー、アルコキシ基を末端にもつシリコーンなどを介して行なうと一次粒子同士の間で破砕が起こる多孔質体を作製することができる。
【００４５】
なお、湿潤ゲル原料は水ガラスを用いることも可能で、安価で製造できるため量産には適している。
【００４６】
ゲル化工程の後に、湿潤ゲル表面に疎水基を導入し、表面を疎水化することで、乾燥時に溶媒から働く毛管力を減少させることができ、乾燥時に起こる収縮を抑えることで、より破砕されやすい多孔質シリカを作製でき、ナノコンポジットに適した多孔質シリカとなる。湿潤ゲル表面への疎水基の導入には、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基の導入、フッ化物や、フッ素の導入などが挙げられる。
【００４７】
乾燥工程については後で詳述するが、表面処理との関係を少しここで述べる。
【００４８】
超臨界乾燥を用いる場合は、特に表面処理を施す必要は無いが、非超臨界乾燥を用いる場合は、毛管力を無視できないので、表面疎水化処理を施すことが望ましい。また、超臨界乾燥を用いた方法であっても多孔質シリカ表面を疎水化処理することは、親油性の樹脂との親和性を増し分散性がよくなること、保存の際に、空気中の水分の吸着を防ぐことで多孔質シリカの収縮を抑制することなど優位性があるので、必要に応じて行なうのがよい。
【００４９】
表面疎水化処理を施さない場合にも、多孔質シリカの空隙が大きければ、毛管力を下げることができるので、多孔質シリカの一次粒子系を大きくすることで多孔質シリカの乾燥時の収縮を抑制することができる。このように、超臨界乾燥を用いた方法と同様に、乾燥時の収縮を抑えた多孔質シリカの作製できる。また、多孔質シリカ表面を疎水化していないので親水性を有する樹脂との親和性をもち分散性がよく、また、空気中での保存性を向上させるものである。
【００５０】
（２）置換除去工程
湿潤ゲル内の水を溶媒で置換除去する工程である。この工程は次の乾燥工程の準備という面が強く、それぞれの乾燥方法に適した溶媒に置換されることが望ましい。
【００５１】
熱風乾燥について説明すると、乾燥時に溶媒からの毛管力が多孔質体骨格に力を及ぼす。毛管力は表面張力に比例するため、毛管力を抑えるためには、表面張力の低い溶媒が好ましい。例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、より好ましくは、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカンなどのアルカン類、アセトンなどのケトン類、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの芳香族などが挙げられる。
【００５２】
超臨界乾燥について説明すると、臨界温度、臨界圧力が低いものが適している。例えば、二酸化炭素である。二酸化炭素は、臨界温度が３１．３℃で、臨界圧力が７２．９ａｔｍである。超臨界流体として二酸化炭素を用いるために、ここでは、置換除去工程でアルコールに置換しておく方法を採る。超臨界二酸化炭素との相溶性がよい溶媒で置換することが望ましい。
【００５３】
凍結乾燥について説明すると、常温常圧で液体であり、三重点の温度が−３０℃程度までの溶媒であればよく、水、ｔ−ブチルアルコールなどが例として挙げられる。また、完全に置換されていなくてもよく、大部分が置換されていればよい。
【００５４】
（３）乾燥工程
乾燥工程は、湿潤ゲル内部に存在する溶媒を取り除く工程である。乾燥手法として、超臨界乾燥、熱風乾燥、凍結乾燥、真空乾燥、自然乾燥などが挙げられる。
【００５５】
熱風乾燥について説明すると、湿潤ゲルを乾燥容器に入れ、温度をかけ、溶媒の蒸発により乾燥を行なう。なお、乾燥容器は耐圧容器であり、加圧をしながら乾燥する方法が、毛管力をさらに下げることができるのでより好ましい。溶媒の蒸発の際には、溶媒からの毛管力が多孔質体細孔に力を及ぼすが、表面張力が低い溶媒に置換を行なっているため軽減することができる。乾燥時の収縮を抑えることは、多孔質シリカの凝集、安定化を抑えることであり、透明性樹脂との混合での分散性をよくすることにつながる。
【００５６】
超臨界乾燥は、気液界面が出現しないので表面張力を減少させることができ、多孔質シリカの収縮が非常に小さく、熱風乾燥で乾燥した多孔質シリカより破砕されやすい多孔質シリカとなり、ナノコンポジットに適している。方法は一般的な超臨界乾燥でよく、炭酸超臨界乾燥やアルコール超臨界乾燥などがある。
【００５７】
超臨界流体の二酸化炭素を用いた超臨界乾燥について説明する。アルコールなどで置換された湿潤ゲルを高圧容器内へ移し、超臨界二酸化炭素を流通させる。二酸化炭素は炭層状態では臨界温度が３１．３℃で、臨界圧力が７２．９ａｔｍであるが、溶媒の存在、例えば、アルコールとの共存で臨界温度、臨界圧力が上昇する。そのため、臨界状態に十分な温度８０℃、圧力１６０ａｔｍにして連続的に超臨界二酸化炭素を流通させ、アルコールの完全除去をした。
【００５８】
凍結乾燥は、溶媒が固体となり、減圧下の乾燥で昇華となるため液体からの乾燥からのような表面張力は働かず、収縮が非常に少ない多孔質シリカを作製することができ、熱風乾燥で乾燥した多孔質シリカより破砕されやすい多孔質シリカとなり、ナノコンポジットに適している。また、超臨界乾燥に比べコストが低く行なうことができる。ただし、昇華により気圧が上がること、昇華により潜熱としてエネルギーが奪われるために乾燥に時間がかかることに配慮が必要である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように、本発明にかかる透明性樹脂は、透明性を損なうことなく物性を高めることができるので、電化製品や、光学材料、家具、事務用品、包装など透明性が求められるあらゆる製品に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１における透明性樹脂の断面摸式図
【図２】同透明性樹脂と混合する前の多孔質シリカを拡大した模式図
【図３】同透明性樹脂と混合した後の破砕された多孔質シリカを拡大した模式図
【符号の説明】
【００６１】
１  樹脂成形体
２  透明性樹脂
３、２１  破砕された多孔質シリカ
１１  多孔質シリカ
１２  空隙
１３  一次粒子
２２  シリカ一次粒子
２３  一次粒子同士が結びついた状態のシリカ
【図１】
2008214569.tif 000003
【図２】
2008214569.tif 000004
【図３】
2008214569.tif 000005