JP3404137B2

JP3404137B2 - 多孔性樹脂積層体及びその製造方法

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Publication number: JP3404137B2
Application number: JP17098594A
Authority: JP
Inventors: 嘉昭岩屋; 克行當麻; 勝雄井上
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 2003-05-06
Anticipated expiration: 2018-05-06
Also published as: JPH0834086A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多孔性樹脂積層体及び
その製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、軽
量でかつ高強度を有しており、水処理フィルターやコン
クリート用型枠などに利用することができる多孔性樹脂
積層体及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂多孔体は、その内部に連続気孔
が存在することによって軽量化並びに合成樹脂材料の使
用量の節減ができ、かつ多孔体の厚みを増すことによっ
てその剛性を高めることができるという利点がある。そ
れゆえに、建築土木用の構造材料や水処理関連材料とし
て用いられている。このような合成樹脂多孔体を製造す
る方法としては、樹脂粉末を原料として利用する焼結成
形法が従来より知られており、様々な形状をしたものが
利用されてきた〔例えば、工業材料第３２巻第４号第８
８〜９１頁（１９８４）〕。

【０００３】この焼結成形法においては、金型に樹脂粉
末を充填し、樹脂の融点近くまで金型を加熱して、樹脂
粉末同士の接触面を融着した後、脱型することにより、
合成樹脂多孔体が製造されていた。しかし、この方法で
得られる合成樹脂多孔体は、樹脂粉末同士がその表面で
点接着で融着しているのみであるので、強度が弱いとい
う問題があり、また、気孔率が高々５０体積％程度のも
のしか得られないという問題もあった。

【０００４】また、特公平４−５５６１８号公報には低
密度繊維強化可塑性複合体が開示されており、この発明
では、熱膨張を利用して連続気孔をする低密度繊維強化
可塑性複合体を得ている。ここに開示されている複合体
は、軽量で強度が高く、かつ２０〜９０体積％の連続気
孔を有するものであるが、その孔径は使用する樹脂粉末
や強化短繊維との配合比によっても異なるが、通常は１
０〜５００μｍの範囲にあり、孔径が大きく水処理用フ
ィルターとして利用するには好適とはいえないものであ
った。また、複合体の表面に補強用繊維が存在し、表面
が平滑でなく、離型性に難を有していて、コンクリート
用型枠として利用するには好適といえるものでなかっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような状況に鑑
み、本発明の課題は、軽量でかつ高強度を有しており、
連続気孔を有していて透水性やガス透過性が制御でき、
表面が平滑である多孔性樹脂積層体及びその製造方法を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者等は鋭意検討した結果、後述するような繊
維強化ポリオレフィン樹脂多孔体に、特定の孔径の細孔
を有するポリオレフィン有孔フィルムを積層することに
より、軽量でかつ高強度を有しており、連続気孔を有し
ていて透水性やガス透過性が制御され、さらに表面が平
滑で離型性にも優れた多孔性樹脂積層体が得られるとい
う知見を得、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明の要旨は、孔径０．０１
〜１０μｍの細孔を有するポリオレフィン有孔フィルム
と、気孔率が２０〜９０体積％であって、連続気孔を有
する繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体との多孔性樹脂
積層体であって、前記ポリオレフィン有孔フィルムを形
成しているポリオレフィンの融点が繊維強化ポリオレフ
ィン樹脂多孔体を構成しているポリオレフィン樹脂の融
点よりも少なくとも５℃高いことを特徴とする多孔性樹
脂積層体であり、この多孔性樹脂積層体は、短繊維とポ
リオレフィン樹脂粉末とを水に分散し、抄紙して複合シ
ートとし、この複合シートを加圧下に加熱した後、加圧
下に冷却して気孔率が２０〜９０体積％の繊維強化ポリ
オレフィン樹脂多孔体を形成し、しかる後にこの繊維強
化ポリオレフィン樹脂多孔体と有孔フィルムとを積層し
て、加圧下に繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体を構成
するポリオレフィン樹脂の融点より高く、ポリオレフィ
ン系有孔フィルムを構成するポリオレフィンの融点より
低い温度で加熱し、次いで、加圧下に冷却することによ
って製造することができる。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
多孔性樹脂積層体は後述するポリオレフィン有孔フィル
ムと後述する繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体とを積
層し、加圧下で加熱した後、加圧下で冷却して得られ
る。ポリオレフィン有孔フィルムとしては、通気及び透
湿性フィルムとして市販されているものを用いることが
できる。ポリオレフィン有孔フィルムの細孔の径は０．
０１〜１０μｍであるものが用いられ、細孔の径が０．
０１μｍ未満のものでは透水性やガス透過性が不十分
で、水処理フィルターやコンクリート用型枠として利用
するには不適であり、１０μｍを超えたものでは、平滑
性を除けば、実質的に有孔フィルムを積層しないものと
同じ効果しか得られない。

【０００９】また、気孔率は２０〜９０体積％、厚さは
３０〜２００μｍのものが好ましく用いられる。気孔率
が２０体積％未満では透水性やガス透過性が低下し、分
離機能が低下する傾向にあり、９０体積％を超えたもの
ではフィルム機能が低下する傾向にある。厚さが３０μ
ｍ未満ではフィルム強度が低下する傾向にあり、２００
μｍを超えると透水性やガス透過性が低下し、分離機能
が低下する傾向にある。

【００１０】上記のように、ポリオレフィン有孔フィル
ムの細孔の径、気孔率、厚さを特定することによって、
透水性やガス透過性を制御することが可能となる。ま
た、ポリオレフィン有孔フィルムと繊維強化ポリオレフ
ィン樹脂多孔体とを加圧下に加熱した後、加圧下に冷却
して積層するために、ポリオレフィン有孔フィルムを形
成しているポリオレフィンとして、このポリオレフィン
の融点を繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体に用いられ
るポリオレフィン樹脂の融点より少なくとも５℃高い融
点のものを使用する必要があり、このようなポリオレフ
ィン有孔フィルムのポリオレフィンとしては、例えば、
繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体に用いられているポ
リオレフィン樹脂として低密度ポリエチレン、高密度ポ
リエチレン、又はエチレン系共重合体を用いた場合に
は、ポリオレフィン系有孔フィルムのポリオレフィンと
しては、ポリプロピレンやポリプロピレン系共重合体又
は超高分子量ポリエチレンが用いられ、繊維強化ポリオ
レフィン樹脂多孔体に用いられているポリオレフィン樹
脂として超高分子量ポリエチレンを用いた場合には、ポ
リオレフィン有孔フィルムのポリオレフィンとしてはポ
リプロピレンフィルムやポリプロピレン系共重合体が用
いられる。

【００１１】繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体は、例
えば、米国特許第４４２６４７０号公報に記載されてい
る方法で製造することができる。すなわち、強化用短繊
維とポリオレフィン樹脂粉末とを水中に分散し、抄紙し
て複合シートを得る。次いで、この複合シートを加圧下
に加熱した後、加圧下に冷却して気孔率が２０〜９０体
積％の繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体を形成する。
この繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体の気孔率が２０
体積％未満では連続気孔を有する多孔体が得られないこ
とがあり、気孔率が９０体積％を超えると強度が低下す
る。

【００１２】強化用短繊維としては、無機系、有機系の
繊維が用いられ、例えば、ガラス繊維、ピッチ系もしく
はＰＡＮ系のカーボン繊維、メタ系もしくはパラ系のア
ラミド繊維、アルミナ繊維、ビニロン繊維、麻などが挙
げられ、単独又は混合して用いることができる。強化用
短繊維の平均繊維長は、１〜５０ｍｍであることが好ま
しく、３〜２５ｍｍであることがより好ましい。平均繊
維長が１ｍｍより短い場合は、熱膨張が不十分で、気孔
率が低くなる傾向にあり、また、表面の平滑な多孔体が
得られにくく、十分な強度も得られない。また平均繊維
長が５０ｍｍを超える場合も、熱膨張が不十分で、気孔
率が低いものとなる傾向にあり、また、繊維とポリオレ
フィン系樹脂との十分な均一性が得られないことがあ
る。さらに強化用短繊維の平均繊維径は２〜１００μｍ
であることが好ましく、５〜５０μｍであることがより
好ましい。平均繊維径は２μｍ未満では透水性やガス透
過性が低下する傾向にあり、１００μｍを超えると繊維
とポリオレフィン系樹脂との十分な均一性が得られない
傾向にある。

【００１３】繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体に用い
られるポリオレフィン樹脂としては、例えば、低密度ポ
リエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、４−メチル
ペンテン、塩素化ポリエチレンなどの単独重合体が挙げ
られ、エチレンとプロピレン、イソブチレン、イソペン
テン、１−ヘキセン、４−メチルペンテン、アクリル
酸、メタアクリル酸、又は酢酸ビニルとの共重合体であ
ってもよく、この場合にはエチレン以外の共重合成分と
しては１０モル％以下が好ましい。これらの中でも、低
密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポ
リエチレン、ポリプロピレンが特に好ましい。

【００１４】上記ポリオレフィン樹脂は粉末で用いられ
るが、ポリオレフィン樹脂粉末の粒子径としては、ＪＩ
Ｓ標準で４８メッシュ以下の粉末が好ましい。粒子径が
４８メッシュより大きいと均一性の十分なものが得らな
いことがある。強化用短繊維とポリオレフィン樹脂との
混合比は、ポリオレフィン樹脂１００重量部に対し、強
化用短繊維５〜５００重量部であることが好ましく、特
に２０〜２００重量部であることが好ましい。強化用短
繊維の混合比が、ポリオレフィン樹脂１００重量部に対
し、５重量部未満の場合は、熱膨張が不十分となるの
で、気孔率の確保が難しいことがあり、また混合比が５
００重量部を超える場合は、十分な均一性を得るのが難
しいことがある。

【００１５】上記のような強化用短繊維とポリオレフィ
ン樹脂粉末とを上記配合で抄紙して得られた複合シート
を、さらに次のようにして繊維強化ポリオレフィン樹脂
多孔体を得る。すなわち、抄紙して複合化したシートを
乾燥させた後、１枚もしくは２枚以上積層して加圧下に
加熱し、しかる後、加圧下に冷却する。加圧下に加熱す
る際の温度は、使用するポリオレフィン樹脂の融点より
１０〜６０℃高めであり、圧力は５〜１００ｋｇ／ｃｍ
²であることが好ましい。さらに同圧力で、１０〜５０
℃の温度で冷却することが好ましい。このようにして、
気孔率が２０〜９０体積％で、厚さが０．２〜５ｍｍ程
度で、重量が２００〜３０００ｇ／ｍ²程度の繊維強化
ポリオレフィン樹脂多孔体を得る。このとき、複合シー
トのままでは表面の平滑性は乏しいが、プレス成形する
ことによって表面は平滑になる。

【００１６】さらに、繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔
体とポリオレフィン有孔フィルムとを積層し、加圧下に
繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体を構成するポリオレ
フィン樹脂の融点より高く、ポリオレフィン系有孔フィ
ルムの融点より低い温度で加熱し、次いで、加圧下に冷
却して多孔性樹脂積層体を得る。このときの加熱温度
は、通常使用するポリオレフィン樹脂の融点より５〜３
０℃高めにするのが好ましく、圧力としては５〜１００
ｋｇ／ｃｍ²であることが好ましい。このような温度で
加熱するこによって、ポリオレフィン有孔フィルムの細
孔が破壊されることなく、繊維強化ポリオレフィン樹脂
多孔体とポリオレフィン有孔フィルムとが接着する。こ
のためにポリオレフィン有孔フィルムを構成しているポ
リオレフィンの融点を繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔
体に用いられるポリオレフィン樹脂の融点より少なくと
も５℃高い温度のものを使用しなくてはならない。

【００１７】このようにして得られた多孔性樹脂積層体
は２層構造からなり、基体である繊維強化ポリオレフィ
ン樹脂多孔体が、２０〜９０体積％の気孔率を有してい
るにもかかわらず、高い力学的強度を有し、一方の層で
あるポリオレフィン有孔フィルムは細孔の径が規定され
ているので、透水性やガス透過性を制御することが可能
となり、高いガス分離機能を有する。また、ポリオレフ
ィン有孔フィルムが表面に積層されているので、表面が
平滑で離型性がより良好となる。したがって、水処理用
フィルターやコンクリート型枠（型枠シートも含む）と
して好適に利用できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお実施例中の気孔率は次のようにして求められ
る。すなわち、気孔のないポリオレフィン樹脂と強化用
短繊維とからなる複合体の理論密度をＡｇ／ｃｍ³と
し、繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体の見掛密度をＢ
ｇ／ｃｍ³とすると、気孔率は（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００
（％）で求められる。

【００１９】実施例１強化用短繊維（平均繊維長が５ｍｍのガラス繊維、オー
ウェンス・コーニング・ファイバーグラス社製４１５５
Ｂ）及びポリオレフィン樹脂の粉末（高密度ポリエチレ
ン樹脂、住友精化社製、フローセンＭ）をそれぞれ水中
に均一に分散し、水性スラリーを得た後、抄紙して、ガ
ラス繊維５０重量％を含有し、４００ｇ／ｍ²の基底重
量を有する複合シートを得た。この複合シート１枚を、
連続二重ベルトラミネーターの間に通して、約２０００
ｋＰａの圧力下で、１７０℃の温度にて２分間プレスし
た後、３０℃で２分間加圧冷却して０．９ｍｍ厚で、気
孔率が６４体積％であるガラス繊維強化高密度ポリエチ
レン多孔体を得た。

【００２０】次いで、ポリオレフィン有孔フィルムとし
て１００μｍ厚のポリプロピレン有孔フィルム（徳山曹
達社製、ＮＦシート、細孔径３．０μｍ）をガラス繊維
強化高密度ポリエチレン多孔体の片側に積層して、約１
５００ｋＰａ、１３０℃で２分間加圧加熱した後、同圧
力、３０℃で２分間加圧冷却して０．９ｍｍ厚の多孔性
樹脂積層体を得た。この多孔性樹脂積層体の有孔フィル
ムを除く部分の気孔率は６０体積％であった。

【００２１】実施例２強化用短繊維として平均繊維長が３ｍｍのＰＡＮ系のカ
ーボン繊維（東邦レーヨン社製、ベスファイトＨＴＡ−
Ｃ３−ＰＬ）と、ポリオレフィン樹脂の粉末として高密
度ポリエチレン樹脂粉末（住友精化社製、フローセン
Ｍ）とをそれぞれ水中に均一に分散させ、水性スラリー
を得た後、抄紙して、カーボン繊維を３０重量％含有
し、３００ｇ／ｍ²の基底重量を有する複合シートを得
た。この複合シート１枚を連続二重ベルトラミネーター
の間に通して、約２０００ｋＰａの圧力下で、１６０℃
の温度にて２分間プレスした後、３０℃で２分間加圧冷
却して０．８ｍｍ厚で、気孔率が５８体積％であるカー
ボン繊維強化高密度ポリエチレン多孔体を得た。

【００２２】次いで、ポリオレフィン系有孔フィルムと
して１２０μｍ厚のポリプロピレン製有孔フィルム（徳
山曹達社製、ＮＦシート、細孔系２．５μｍ）をカーボ
ン繊維強化高密度ポリエチレン多孔体の片側に積層し
て、約２０００ｋＰａの圧力下で、１４０℃の温度で２
分間プレスした後、３０℃で２分間加圧冷却して０．８
ｍ厚の多孔性樹脂積層体を得た。この多孔性樹脂積層体
の有孔フィルムを除く部分の気孔率は５０体積％であっ
た。

【００２３】実施例３実施例１及び実施例２で得た多孔性樹脂積層体（シー
ト）を、合板型枠の内側の面に両面テープを用いて固定
し、この型枠内にスランプ８ｃｍのコンクリートを打設
した。気中２４時間の養生時間を経て脱型したところ、
型枠からの離型性は非常に良好で、コンクリート面につ
いてもアバタが殆ど見られなかった。また、用いた多孔
性樹脂積層体は破壊されることはなかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の多孔性樹脂積層体は、軽量でか
つ高強度を有しており、また、特定の孔径の細孔を有
し、連続気孔を有しているので、透水性やガス透過性を
制御することができる。さらに、表面が平滑で離型性が
よい。したがって、本発明の多孔性積層体は、水処理用
フィルターやコンクリート用型枠として好適に利用でき
る。本発明の製造方法によれば、このような多孔性樹脂
積層体が容易に製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 B01D 53/22,61/00 - 71/82 C02F 1/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】孔径０．０１〜１０μｍの細孔を有する
ポリオレフィン有孔フィルムと、気孔率が２０〜９０体
積％であって、連続気孔を有する、短繊維とポリオレフ
ィン樹脂粉末とを抄紙して複合シートとしたものを加圧
下に加熱した後、加圧下に冷却することにより得られる
繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体との多孔性樹脂積層
体であって、前記ポリオレフィン有孔フィルムを形成し
ているポリオレフィンの融点が繊維強化ポリオレフィン
樹脂多孔体を構成しているポリオレフィン樹脂の融点よ
りも少なくとも５℃高いことを特徴とする多孔性樹脂積
層体。
【請求項２】短繊維とポリオレフィン樹脂粉末とを水
に分散し、抄紙して複合シートとし、この複合シートを
加圧下に加熱した後、加圧下に冷却して気孔率が２０〜
９０体積％の繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体を形成
し、しかる後にこの繊維強化ポリオレフィン樹脂多孔体
と有孔フィルムとを積層して、加圧下に繊維強化ポリオ
レフィン樹脂多孔体を構成するポリオレフィン樹脂の融
点より高く、ポリオレフィン系有孔フィルムを構成する
ポリオレフィンの融点より低い温度で加熱し、次いで、
加圧下に冷却することを特徴とする請求項１記載の多孔
性樹脂積層体の製造方法。