JP2001310947A - 傾斜材料の製造方法 - Google Patents

傾斜材料の製造方法

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JP2001310947A
JP2001310947A JP2000128299A JP2000128299A JP2001310947A JP 2001310947 A JP2001310947 A JP 2001310947A JP 2000128299 A JP2000128299 A JP 2000128299A JP 2000128299 A JP2000128299 A JP 2000128299A JP 2001310947 A JP2001310947 A JP 2001310947A
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重夫 長屋
Fumio Aida
二三夫 会田
Susumu Hirai
進 平井
Hiroaki Morita
広昭 森田
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SWCC Corp
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Chubu Electric Power Co Inc
Showa Electric Wire and Cable Co
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  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 2種以上の高分子材料を所定の濃度勾配を持
って複合化した傾斜材料を、接合界面を形成することな
く容易にかつ短時間に製造することができる方法を提供
する。 【解決手段】 耐圧反応容器1内に、超臨界状態の水が
存在する超臨界ゾーンZ と亜臨界状態の水が存在する
亜臨界ゾーンZを形成し、超臨界ゾーンZから亜臨
界ゾーンZへ、少なくとも2種の高分子材料10を収
容した水透過性を有する内容器2を所定の速度で移動さ
せて、内容器2内に濃度勾配を持った傾斜材料を生成さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2種以上の高分子
材料を所定の濃度勾配を持って複合化した傾斜材料を製
造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高分子材料に対する高性能化、高
機能化の要求が高まる中、2種以上の材料を組み合わせ
るポリマーアロイが注目されている。なかでも、均一な
材料に比べ大幅な性能、機能の向上が期待できる、濃度
勾配を持たせた傾斜材料に対する注目が高まっている。
【0003】従来、このような傾斜材料の製造方法とし
ては、濃度の異なるものをそれぞれ作製しておき、これ
らを積層して熱融着または接着剤により接合させる方
法、一方のポリマーのゲル状体に他の重合性モノマーを
濃度勾配がつくように拡散させた後、この重合性モノマ
ーを重合させる方法、などが提案されている。
【0004】しかしながら、前者の熱融着または接着剤
を用いる方法では、接合界面に異物が混入するおそれが
あるうえ、外から衝撃を加えた場合にその応力が界面に
集中しやすいことなどが原因で、接合界面で剥離しやす
いという問題があった。
【0005】また、後者の方法では、分子量の調節や残
存モノマー量の調節など、複雑な反応制御が必要である
という問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
より知られる傾斜材料の製造方法には、接合界面で剥離
しやすい、反応制御が困難であるなどの難点があり、未
だ良質の傾斜材料を容易にかつ短時間に製造する方法は
見出されていない。
【0007】本発明はこのような従来の事情に鑑みなさ
れたもので、2種以上の高分子材料を所定の濃度勾配を
持って複合化した傾斜材料を、接合界面を形成すること
なく容易にかつ短時間に製造することができる方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明の傾斜材料の製造方法は、耐圧
反応容器内に、超臨界状態の水が存在する超臨界ゾーン
と亜臨界状態の水が存在する亜臨界ゾーンを形成し、前
記超臨界ゾーンから前記亜臨界ゾーンへ、少なくとも2
種の高分子材料を収容した水透過性を有する内容器を移
動させることを特徴とする。
【0009】本発明においては、内容器内の高分子材料
は、まず超臨界状態の水が存在する超臨界ゾーンで溶融
状態となり(但し、高分子材料が架橋ポリオレフィンの
ような架橋高分子材料の場合には、溶融せず変形可能な
性状になる)、亜臨界状態の水が存在する亜臨界ゾーン
へ移動する間に、析出もしくは堆積しやすいものから、
内容器の底に堆積していき、最終的に濃度勾配を持った
複合材料が内容器内に生成される。このような方法にお
いては、従来のように、傾斜材料内に接合界面が形成さ
れることはなく、また、複雑な反応制御が要求されるこ
ともない。したがって、2種以上の高分子材料を濃度勾
配を持って複合化した傾斜材料を、接合界面を形成する
ことなく容易にまた短時間に製造することができる。
【0010】本発明において、前記高分子材料として
は、請求項2に記載したように、異なる溶融温度を有す
るものが挙げられ、具体的には、請求項3に記載したよ
うに、ポリカーボネイトおよびポリ-1,4-シクロへキサ
ンジメチルテレフタレートが例示される。
【0011】また、本発明においては、請求項4に記載
したように、前記高分子材料として、少なくとも1種の
架橋高分子材料を含むことができ、前記架橋高分子材料
としては、請求項5に記載したように、架橋ポリオレフ
ィンが例示される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
【0013】すなわち、図1は、本発明に使用される傾
斜材料の製造装置の一例を概略的に示す図である。
【0014】図1において、1は、耐圧反応容器を示
し、この耐圧反応容器1内には、後述する内容器2を着
脱自在にかつ回動自在に保持する内容器ホルダ3が、モ
ータ4により駆動する回転支持部材5に揺動自在に支持
されて配設されており、モータ4による回転支持部材5
の回転にともなって、内容器ホルダ3に保持された内容
器2が、図面矢印に示すように、耐圧反応容器1内を上
から下へ、下から上へとその姿勢を変えることなく移動
するようになっている。
【0015】また、耐圧反応容器1の上部には、水を導
入するための水導入口6と、この水導入口6から供給さ
れた水や耐圧反応容器1内の気体成分を排出するための
排出口7が開口している。
【0016】さらに、耐圧反応容器1の外周には、耐圧
反応容器1内に任意の温度勾配が形成されるように、上
下に4基のヒータ、すなわち、下から順に、第1のヒータ
8a、第2のヒータ8b、第3のヒータ8c、第4のヒ
ータ9dが配設されている。そして、これらのヒータ8
a〜8dは、耐圧反応容器1内の上部A、中央部B、下
部Cの温度をそれぞれ測定するために配設された3本の
熱電対、すなわち第1の熱電対9a、第2の熱電対9
b、第3の熱電対9cの測定結果に基づいて動作が制御
され、それによって耐圧反応容器1内に任意の温度勾配
が形成されるようになっている。
【0017】本発明は、このような装置を用いて例えば
次のように実施される。
【0018】まず、少なくとも2種の高分子材料10
を、例えば図2に示すような、ガラスフィルタ/シリカ
ゲル/ガラスフィルタの3層構造の蓋2aを有するステ
ンレス鋼などの金属製の内容器2内に収容し、耐圧反応
容器1内のホルダ3にセットする。このとき、ホルダ3
は最上部に位置させておく。
【0019】なお、内容器2は、超臨界水や亜臨界水に
よる影響を受けることがなく、かつ水乃至気体成分が自
在に透過することができるものであれば、特にこのよう
なものに限定されるものではなく、例えば、全体が上記
蓋3aと同様の材料で構成されていてもよい。セラミッ
ク製の多孔質容器などの使用も可能である。また、耐圧
反応容器1内を移動する際、その姿勢が安定に保持され
るよう、底部に錘となる金属板を配置したり、底板を側
壁より厚く形成するようにしてもよい。
【0020】次いで、耐圧反応容器1内に純水を圧入す
るとともに、各ヒータ8a〜8dに通電して、耐圧反応
容器1内の内温内圧が、内圧が22.12MPa以上で、内温が
例えば350℃から400℃の温度勾配が形成されるように加
熱し、耐圧反応容器1内に超臨界状態の水が存在する超
臨界ゾーン(温度374.2℃以上、圧力22.12MPa以上)Z
と亜臨界常態の水が存在する亜臨界ゾーンZを形成
する。
【0021】この状態で、回転支持部材5を回転させ、
最上部にあった内容器2を最下部の位置まで移動させる
ことにより、内容器2内に濃度勾配を持った高分子材料
の複合材が形成される。すなわち、内容器2内の高分子
材料10a、10bは、初めに位置する超臨界ゾーンZ
では溶融状態もしくは変形可能な性状にあり、その
後、亜臨界ゾーンZへ移動する間に、析出もしくは堆
積しやすいものから、内容器2の底に堆積していき、最
終的に濃度勾配を持った複合材が内容器2内に生成され
る。
【0022】なお、内容器2を降下させる速度は、濃度
勾配の形成に大きく影響し、高分子材料の種類や量など
にもよるが、通常、超臨界ゾーンZと亜臨界ゾーンZ
の界面を内容器2が0.1cm/min〜10cm/minの範囲か
ら選択されたほぼ一定の速度で通過するように調節すれ
ばよい。内容器2の界面を通過する速度が前記範囲より
小さいと、均一な組成の濃度勾配が形成されないおそれ
がある。すなわち、見かけ上の濃度勾配は形成されて
も、高分子材料同士が大小様々な大きさのブロックを形
成していたり、あるいは、高分子材料同士が完全に分離
しているおそれがある。また、逆に内容器の界面を通過
する速度が前記範囲より大きいと、同種の高分子材料同
士で塊状物を形成してしまい、濃度勾配が形成されない
おそれがある。
【0023】この後、加熱を停止して耐圧反応容器1内
を常温常圧にまで戻し、内容器2を耐圧反応容器1から
取出す。
【0024】本発明においては、耐圧反応容器1内に内
容器2をセットした後、耐圧反応容器1内を一旦純水で
満たして内部の酸素を除去し、その後、加熱加圧を開始
するようにすることが望ましい。これによって、高分子
材料10表面の酸化を防止することができ、品質のよい
傾斜材料を得ることができる。また、同様の観点から、
分解に用いる水には、窒素ガスによるバブリング処理を
施すなどして、溶存する酸素を除去したものを用いるよ
うにすることが望ましい。
【0025】このような方法においては、分子量の調節
や残存モノマー量の調節といった複雑な反応制御の必要
もなく、接合界面を持たない傾斜材料を容易にかつ短時
間に製造することができる。
【0026】なお、図1に示した装置では、回転支持部
材5の回転によって内容器2が移動する構造とされてい
るが、回転支持部材5に代えて、内容器2が直線的に上
昇下降するような昇降手段を配設するようにしてもよ
い。また、上記の例では加熱ヒータを複数多段に配置す
ることによって耐圧反応容器内に所定の温度勾配を形成
するようにしているが、所定の温度勾配が形成されれ
ば、特にこれに限定されるものではない。
【0027】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。
【0028】実施例 図1に示す装置を用いて、ポリ-1,4-シクロへキサンジ
メチルテレフタレート(PCT)とポリカーボネート
(PC)の傾斜材料を製造した。
【0029】まず、ステンレス鋼(SUS316)製の内容器
(内径20mm、内容積10cc)2内に、PCTとして東レ社
製のEKTAR CG007(商品名)の粒状物と、PCとして帝
人化成社製のパンライト(以上、商品名)の粒状物(い
ずれも体積0.1cm3以下)を、それぞれ1gずつ秤量して投
入し、ガラスフィルタ(3mm厚)/シリカゲル(5mm厚)
/ガラスフィルタ(3mm厚)の3層構造の蓋2aをした
後、この内容器2を耐圧反応容器(内径20cm、高さ40c
m)1内に、内容器2が最上部に位置するようにセット
した。
【0030】次いで、耐圧反応容器2内に純水を供給
し、内部を純水で一旦満たして、耐圧反応容器1内の酸
素を除去した後、水をさらに圧入し、内圧が40MPaにな
り安定したところで、耐圧反応容器1の加熱を開始し
た。なお、各加熱ヒータ8a〜8dは、上から順に400
℃、380℃、370℃、350℃に設定し、上部、中間部、下
部がそれぞれ約400℃、約375℃、約350℃となるように
加熱した。
【0031】昇温後、回転支持部材5を、内容器2の底
面の位置が0.1cm/minの速度で下降するように回転さ
せ、内容器2を最上部から最下部にまで移動させた。こ
の後、加熱を停止して耐圧反応容器1内を常温常圧に戻
し、内容器2を取り出した。なお、純水には、窒素ガス
の導入により約24時間のバブリング処理を行って溶存酸
素を除去したものを用いた。
【0032】内容器2内の固形物を内容器2の底面に平
行な面で薄くスライスしIR分光計を用いて分析したと
ころ、PCの濃度が上(容器蓋側)から下(容器底側)
に向かって漸減し、逆にPCTの濃度は下から上に向か
って漸減する傾斜材料が得られたことが確認された。
【0033】なお、同様にして作製した固形物を、表面
をブラスト処理したアルミ板上に、内容器底側の面をア
ルミ板側にむけて積層し、約290℃に加熱して融着さ
せ、その界面における接着性を、ヒートサイクル試験
(室温−100℃−室温)により評価したところ、ヒート
サイクル100回の後も剥離することはなかった。これに
対し、PCTのみからなる試料およびPCのみからなる
試料(いずれも直径20mm、厚さ5mmの円板状)をそれぞ
れ同様にアルミ板上に、PCTのみからなる試料は290
℃で、また、PCのみからなる試料は220℃で加熱融着
させたものについて、同様のヒートサイクル試験を行な
った結果は、PCTのみからなる試料の場合、上記傾斜
材料同様、ヒートサイクル100回の後も剥離することは
なかったが、PCのみからなる試料の場合には4回で剥
離した。このことから、得られた傾斜材料はPCが有す
る耐薬品性などの特性とPCTが有する金属に対す優れ
た接合性を併せ持つ新規な材料として有用であることが
わかる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
2種以上の高分子材料を所定の濃度勾配を持って複合化
した傾斜材料を、接合界面を形成することなく容易にか
つ短時間に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に使用される傾斜材料の製造装置
の一例を概略的に示す図。
【図2】図1に示す装置に使用された内容器の拡大断面
図。
【符号の説明】
1………耐圧反応容器 2………内容器 3………内容器ホルダ 5………回転支持部材 6………水導入口 7………排出口 8a、8b、8c、8d………ヒータ 9a、9b、9c………熱電対 10………高分子材料
フロントページの続き (72)発明者 会田 二三夫 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 平井 進 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 森田 広昭 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 Fターム(参考) 4F070 AA12 AA47 AA50 AB01 AB11 AB23 FA03 FA13 FA17 FB06 FB07 FB08 FB10 FC04 4J002 BB20Y CF04X CG00W

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐圧反応容器内に、超臨界状態の水が存
    在する超臨界ゾーンと亜臨界状態の水が存在する亜臨界
    ゾーンを形成し、前記超臨界ゾーンから前記亜臨界ゾー
    ンへ、少なくとも2種の高分子材料を収容した水透過性
    を有する内容器を移動させることを特徴とする傾斜材料
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記高分子材料は、異なる溶融温度を有
    するものであることを特徴とする請求項1記載の傾斜材
    料の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記高分子材料は、ポリカーボネイトお
    よびポリ-1,4-シクロへキサンジメチルテレフタレート
    であることを特徴とする請求項1記載の傾斜材料の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 前記高分子材料は、少なくとも1種の架
    橋高分子材料を含むことを特徴とする請求項1記載の傾
    斜材料の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記高分子材料は、架橋ポリオレフィン
    を含むことを特徴とする請求項1記載の傾斜材料の製造
    方法。
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