JP2003335894A

JP2003335894A - 通気性多孔体

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Publication number: JP2003335894A
Application number: JP2002144753A
Authority: JP
Inventors: Kiyomine Taniguchi; 清峰谷口; Koji Nakanishi; 康二中西
Original assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Current assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2003-11-28
Anticipated expiration: 2022-05-20
Also published as: JP3934482B2

Abstract

(57)【要約】【課題】通気性、機械的強度に優れる通気性多孔体を提
供する。【解決手段】架橋ポリマーと熱可塑性ポリマーとの混合
物を剪断力をかけて粉砕して得られる部分的にポリマー
アロイ化した複合体粉末を、加熱焼結することにより得
られる通気性多孔体。この通気性多孔体は、微細な通気
孔が全面に均一に分布した均一構造を有するので、通気
性にも機械的強度にも優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集塵機やオイルミ
ストセパレーター等のフィルター材料、吸音、消音材
料、触媒担持材料として用いられる通気性多孔体に関す
る。特に、微細な通気孔が全面に分布した均一構造を有
し、機械的強度に優れる通気性多孔体に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルター材料は、濾過能力に優れると
ともに、簡易製作ができ、材料費が安く、機械的強度に
優れることが望まれている。例えば、特開平８−２４５
３６号公報では、架橋ポリマー粉末３０〜８０質量％
と、熱可塑性ポリマー粉末２０〜７０質量％とを配合し
た混合粉体を、金型に充填して加熱焼結することにより
得られる通気性多孔体が提案されている。この場合、熱
可塑性ポリマー粒子が接着剤の役割を果たして通気性多
孔体としての形状を維持すると共に、架橋ポリマー粒子
が熱可塑性ポリマー粒子間に入り込んで、空隙形成の役
割を果たしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術で、良
好な濾過性能および機械的強度を通気性多孔体が有する
ためには、架橋ポリマーと熱可塑性ポリマーとが流動し
合える適度な相溶性があり、しかも、架橋ポリマー粉末
と熱可塑性ポリマー粉末を完全に均一に混合させた状態
で加熱焼結することが必要である。しかしながら、架橋
ポリマーは、有機過酸化物やシラン化合物などによる化
学的方法と電子線照射による方法などで熱可塑性ポリマ
ーの分子同士を結合させた三次元構造の巨大な分子量を
持った分子であり、加熱により部分的に溶融することは
あっても、全体としては極めて溶融し難いため、流動性
に乏しい。このため、架橋ポリマーは、架橋ポリマー粒
子同士は勿論、熱可塑性ポリマー粒子とも融着し難く、
形成された通気性多孔体の機械的強度は熱可塑性ポリマ
ー粒子同士の結合によって支えられることになり、強度
が不十分なものとなってしまう。また、架橋ポリマー粉
末は超音速ジェット粉砕機等で粉砕するため表面に髭が
多く形状が不定形であり、一方、熱可塑性ポリマー粉末
はポリマーメーカーで重合直後に取出した比較的表面が
平滑な粉末であるため、両者の混合粉末は空気で運ばれ
たり、衝撃を与えられたりすると分離し易い。更に、架
橋ポリマー粉末と熱可塑性ポリマー粉末の比重が異なっ
ていると、一層分離し易い。実際の製造工程において
は、混合粉末の貯槽から金型までの配管中を空気輸送
し、金型に密に充填するため金型の壁面を木槌で叩いて
衝撃を与え、また、振動機により激しく振動させるた
め、上述のような形状が異なる、あるいは比重の異なる
架橋ポリマー粉末と熱可塑性ポリマー粉末との混合粉末
は甚だしく分離してしまう。このため、架橋ポリマー粉
末と熱可塑性ポリマー粉末とが均一に分布された状態で
加熱焼結されず、架橋ポリマー粉末の多い部分では結合
箇所が少ないため機械的強度が低く、熱可塑性ポリマー
粉末の多い部分では融着箇所が多いため通気性が不十分
となってしまう。したがって、上記従来の通気性多孔体
でも、フィルター材料としては濾過性能も強度も不十分
なものと言わざるを得なかった。

【０００４】そこで、本発明は、通気性、機械的強度の
双方に優れる通気性多孔体を提供することを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、架橋ポリマ
ーに熱可塑性ポリマーを添加して混合物とし、前記熱可
塑性ポリマーの溶融温度より低い温度で剪断力によって
該混合物を粉砕することによって得られる部分的にポリ
マーアロイ状の複合体粉末を、加熱焼結してなることを
特徴とする通気性多孔体によって解決される。

【０００６】架橋ポリマーと熱可塑性ポリマーとの混合
物を、熱可塑性ポリマーの溶融温度以下の温度で、強力
な剪断力をかけることによって得られる複合体粉末で
は、架橋ポリマーが「島」、熱可塑性ポリマーが「海」
を構成し、架橋ポリマーと熱可塑性ポリマーとが部分的
にポリマーアロイ化していることが認められる。例え
ば、架橋ポリマーとして架橋ポリエチレン絶縁電線から
導線を取除いて得られた黒色の架橋ポリエチレン粗粒体
を、熱可塑性ポリマーとして１質量％の酸化チタンを含
有する白色の低密度ポリエチレンペレットを用い、この
両者を多段式石臼型混練押出機（KCK EX80×6）に投入
し、低密度ポリエチレンの溶融温度１１４．２℃よりも
低い７０℃の温度で、強力な剪断力をかけることによっ
て得られた複合体粉末を顕微鏡で観察したところ、架橋
ポリエチレンの黒色粒子を白色の低密度ポリエチレンが
取り囲んでいるのが認められた。

【０００７】この複合体粉末粒子は、顕微鏡下で温度を
あげていくと、低密度ポリエチレンの溶融温度１１４．
２℃を越えたところで白色低密度ポリエチレンが溶融
し、隣接する粉末粒子の同様に溶融している白色低密度
ポリエチレンと融着して結合し、一方、黒色架橋ポリエ
チレンの部分は架橋ポリエチレンの溶融温度を遥かにこ
えた２４０℃でも流動せず、複合体粉末粒子間の空隙を
保持していることを、本発明者らは見出だし、本発明を
完成させた。この本発明の通気性多孔体は、微細な通気
孔が全面に分布した均一構造を有し、機械的強度に優れ
たものである。

【０００８】さらに、上記複合体粉末として、架橋ポリ
マーと熱可塑性ポリマーとの比率が５０対５０質量％〜
９０対１０質量％である混合物を熱可塑性ポリマーの溶
融温度以下の温度で剪断力によって粉砕することによっ
て得られるものを用いると、適正な通気性と十分な機械
的強度を有する通気性多孔体が形成される。

【０００９】また、上記の架橋ポリマーと熱可塑性ポリ
マーとの複合体粉末に、熱可塑性ポリマー粉末を添加し
て混合することによって得られた混合粉末を、加熱焼結
することで、さらに大きな機械的強度を有する通気性多
孔体を形成することができる。ここで、上記複合体粉末
と、該複合体粉末と混合させる熱可塑性ポリマー粉末と
の比率を１００対０質量％〜４０対６０質量％とし、混
合し加熱焼結すると、通気性を損なうことなく、大きな
機械的強度を有する通気性多孔体を得ることができる。

【００１０】なお、１０℃／分の昇温速度で測定したＤ
ＳＣ測定の溶融挙動で、上記複合体粉末の吸熱ピーク温
度が、該複合体粉末を構成する熱可塑性ポリマー単体よ
りも１℃以上低いと、該複合体粉末が、適正な通気性と
十分な機械的強度を有する通気性多孔体を得る上で、架
橋ポリマーと熱可塑性ポリマーとが適度にアロイ化した
ものであると言うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、さらに詳
細に説明する。本発明に用いられる架橋ポリマーには、
架橋ポリオレフィン、架橋ゴム、架橋ポリウレタンなど
を挙げることができる。

【００１２】架橋ポリオレフィンとしては、架橋ポリエ
チレン、架橋エチレン・酢酸ビニル共重合体、架橋エチ
レン・エチルアクリレート共重合体等が好ましい。これ
らの架橋ポリオレフィンは、既に架橋されたものを使用
してもよいし、有機過酸化物やシラン化合物などによる
化学的方法や電子線照射による方法などでポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンを架橋したも
のでもよい。また、既に架橋されたポリエチレン絶縁電
線等を用いると、廃棄物の再利用ができ、製品のコスト
を抑えるとともに、機械粉砕するだけで簡便に原料を調
製することができる。

【００１３】架橋ゴムとしては、一般に加硫ゴムと言わ
れる硫黄架橋ゴムと、炭素−炭素架橋である非硫黄架橋
ゴムなどが挙げられる。具体的な架橋ゴムの例として
は、ポリイソブレン、ポリブチレン、ポリブタジエン、
スチレン−ブタジエンポリマー、エチレン−プロピレン
ポリマー、ポリクロロプレンなどの合成ゴム及び天然ゴ
ムの１種あるいは２種以上を硫黄又は炭素架橋したもの
を挙げることができる。

【００１４】架橋ポリウレタンとしては、例えば、グリ
コール化合物とジイソシアネート化合物の中に、分子中
に３個以上の水酸基を有するポリオール化合物、および
／または３個以上のイソシアネート基を有するポリイソ
シアネート化合物を一部含んでいるモノマーから得られ
る架橋されたポリウレタン、あるいは側鎖にイソシアネ
ート基が残存するポリウレタンを水などで架橋したもの
を挙げることができる。

【００１５】架橋ポリマーは、クラッシャー等の破砕機
で粗粒体にしたもので、その形状は好ましくはペレット
状で、平均粒径は１０mm以下、望ましくは５mm以下であ
る。

【００１６】本発明に用いられる熱可塑性ポリマーとし
ては、ポリエチレン，ポリプロピレンなどのポリオレフ
ィン、ポリスチレン，ＡＢＳ樹脂などのスチレン樹脂、
ポリ塩化ビニルなどのビニル樹脂、ナイロン、ポリカー
ボネート、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリフェ
ニレンエーテルなどのエンジニアリング樹脂が挙げら
れ、目的に応じて選択することができる。

【００１７】熱可塑性ポリマーは、通常ポリマーメーカ
ーから提供されるものが使用でき、直径１〜５mm、高さ
１〜５mmの円筒状、または、直径１〜５mmの球状のペレ
ットが望ましく、あるいは、クラッシャー等の破砕機で
破砕した平均粒径１〜５mmの粗粒体でもよい。

【００１８】本発明で用いる複合体粉末は、架橋ポリマ
ー粒子に熱可塑性ポリマー粒子を添加して混合した後、
石臼型混練押出機、または一軸あるいは二軸混練押出機
を用いて、熱可塑性ポリマーの溶融温度より好ましくは
３０〜８０℃低い温度に制御し、剪断力によって粉砕す
ることによって得ることができる。複合体粉末の粒径
は、粉末化の条件や方法によって変えることができ、本
発明の通気性、機械的強度に優れる通気性多孔体を得る
ためには、１００〜４５０μm程度であることが好まし
い。

【００１９】本発明の通気性多孔体は、上記のようにし
て得られた複合体粉末を金型に充填し、加熱焼結するこ
とにより得られる。金型への複合体粉末の充填は、可能
な限り細密な充填が実現されるようにすればよく、この
場合、先ず、複合体粉末を貯槽から配管内を空気輸送に
より金型まで送りこみ、続いて金型に密に充填するため
金型の壁面を木槌などにより強い衝撃を与える、また、
振動機により金型を激しく振動させるなどすることによ
り細密に充填させることができる。細密に充填できれ
ば、振動条件などは、金型の大きさ・形状などにより適
宜変更可能であり、限定されるものではない。なお、従
来は、この充填する工程時に架橋ポリマーと熱可塑性ポ
リマーとの分離が問題であったが、本発明の通気性多孔
体を製造する際には、そのような工程を経ても、複合体
粉末を形成している架橋ポリマーと熱可塑性ポリマーと
はアロイを形成して強固に結合しているため、分離する
ことはない。

【００２０】次に、複合体粉末を充填した金型を、熱可
塑性ポリマーの溶融温度より５０〜１００℃高い所定の
焼結温度に保ってある電気炉に移し、１〜６時間保持し
た後、金型を電気炉より取出し、冷却後、金型を分解し
て目的とする通気性多孔体を得る。本発明の通気性多孔
体は、焼結時の焼結温度がある程度変動しても、十分な
通気度と機械的強度を有し、焼結時の温度制御は従来に
比べ緩やかでよく、製造し易いものである。また、通気
度と機械的強度などが悪化しなければ、焼結時に圧力を
かけてもよいし、雰囲気を制御してもよく、圧力・雰囲
気等の諸条件は特に限定されるものではない。

【００２１】さらに、通気性多孔体の機械的強度を補強
するために、複合体粉末を加熱焼結するのに際し、熱可
塑性ポリマー粉末を複合体粉末に添加して混合した後、
加熱焼結してもよい。このとき添加する熱可塑性ポリマ
ーとしては、前記の複合体粉末を形成する際に用いる熱
可塑性ポリマーの例が挙げられ、両者は、その種類ある
いは物性等が、同一であっても、異なっていてもよく、
所望の通気性多孔体の性質により適宜選択できる。

【００２２】

【実施例】実施例１有機過酸化物で架橋した使用済みの６ＫＶ架橋ポリエチ
レン絶縁電線から銅線を取除いて得られたゲル分率が８
５％の黒色の架橋ポリエチレンを破砕機で破砕した粒径
が約３mmの架橋ポリエチレン粗粒子７０質量部に、粒径
が約３mmの密度０．９２０（ｇ／ｃｍ³）、メルトフロ
ーレート１．５ｇ／１０分の自然色の低密度ポリエチレ
ンペレット３０質量部を加え、ブレンダーを用いて均一
に混合して両ポリマーの混合物を得た。多段石臼型押出
機（KCK社製：KCK EX８０×６，ブレード段数は６段、
ブレードクリアランスは３mm、２mm及び１mmの３段階）
を、前段は広く後段は狭くなるようにセットし、ブレー
ド前段部の温度は７０℃に、後段部は４０℃に調整し、
また、回転数は６０rpmに設定し、この押出機に上記の
ポリマー混合物を連続投入して剪断粉砕を行なった。ポ
リマー混合物は固相で剪断粉砕が円滑に行われて、架橋
ポリエチレンと低密度ポリエチレンの複合体粉末が得ら
れた。なお、ゲル分率は、ポリマーを１２０℃のキシレ
ンに５時間浸漬して未架橋分を抽出し、不抽出分と抽出
前のポリマーとの質量比から算出した。

【００２３】この複合体粉末の形態を光学顕微鏡、走査
型電子顕微鏡で観察したところ、低密度ポリエチレンの
中に架橋ポリエチレンが包含されている平均粒径が１５
０μｍの粉末であった。この複合体粉末を、昇温速度１
０℃／分の条件でＤＳＣ測定を行ったところ、吸熱ピー
ク温度が１０６．８℃で、原料として用いて低密度ポリ
エチレンの吸熱ピーク温度１１４．２℃よりも７．４℃
低く、架橋ポリエチレンと低密度ポリエチレンが部分的
にアロイ化していることが認められた。

【００２４】この複合体粉末を、断面が３mm×１００m
m、深さ１５０mmの金型に、少量ずつ木槌で叩きながら
充填し、最後に、振動機にかけて可能な限り細密に充填
した。複合体粉末を充填した金型を１９０℃の電気炉に
１時間保持して焼結し、厚さ３mm、幅１００mm、長さ１
５０mmの通気性多孔体を得た。この通気性多孔体の焼結
状態を観察し、更に、ＪＩＳＬ１００４に準拠した
通気性試験機（東洋精機製作所製）によって通気度を測
定した。また、この通気性多孔体から、幅１０mm、長さ
１５０mmの短冊状試験片５本を切取り、２３℃において
引張速度５０mm／分で、引張強さを測定し、結果を表１
に示した。なお、通気性多孔体としては、実用上、通気
度は少なくとも１ｃｍ³／ｃｍ²・秒程度有していること
が必要であり、引張強さは０．２ｋｇ／ｍｍ²以上であ
ることが好ましい。

【００２５】実施例２ビニルシランで水架橋した使用済みの３ＫＶ架橋ポリエ
チレン絶縁電線から銅線を取除いて得られたゲル分率が
７５％の架橋ポリエチレンを、破砕機で破砕した粒径が
約３mmの黒色の架橋ポリエチレン粗粒子７０質量部に、
粒径が約３mm、密度０．９２０（ｇ／ｃｍ³）、メルト
フローレート１．５ｇ／１０分の自然色の低密度ポリエ
チレンペレット３０質量部を加え、ブレンダーを用いて
均一に混合して両ポリマーの混合物を得た。この混合物
を、多段石臼型混練押出機により剪断し、平均粒径１５
５μmの架橋ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの複
合体粉末を得た。混練押出機の設定条件は実施例１と同
一である。

【００２６】この複合体粉末を、断面が３mm×１００m
m、深さ１５０mmの金型に、少量ずつ木槌で叩きながら
充填し、最後に、振動機にかけて可能な限り細密に充填
した。複合体粉末を充填した金型を１９０℃の電気炉に
１時間保持して焼結し、厚さ３mm、幅１００mm、長さ１
５０mmの通気性多孔体を得た。この通気性多孔体の焼結
状態を観察し、更に、ＪＩＳＬ１００４に準拠した
通気性試験機（東洋精機製作所製）によって通気度を測
定した。また、この通気性多孔体から、幅１０mm、長さ
１５０mmの短冊状試験片５本を切取り、２３℃において
引張速度５０mm／分で、引張強さを測定し、結果を表１
に示した。

【００２７】比較例１有機過酸化物で架橋した使用済みの６ＫＶ架橋ポリエチ
レン絶縁電線から銅線を取除いて得られたゲル分率が８
５％の黒色の架橋ポリエチレンを破砕機で破砕した粒径
が約３mmの架橋ポリエチレン粗粒子を、ＬＡＢＯ用超音
速ジェット粉砕機（日本ニューマチック）によって粉砕
し、平均粒径１７０μｍの架橋ポリエチレン粉末を得
た。この架橋ポリエチレン粉末７０質量％と平均粒径１
４５μｍ、密度０．９２３（ｇ／ｃｍ³）、メルトフロ
ーレート１．０ｇ／１０分の自然色の直鎖状低密度ポリ
エチレン４０質量％の混合粉末３ｋｇを、容量１０ｌの
Ｖ型ブレンダーにて３０分間混合した。この混合粉末を
光学顕微鏡で観察したところ、黒色の架橋ポリエチレン
粒子と、自然色の直鎖状低密度ポリエチレン粒子が入り
交じっているのが認められた。この混合粉末を、断面が
３mm×１００mm、深さ１５０mmの金型に、少量ずつ木槌
で叩きながら充填し、最後に、振動機にかけて可能な限
り細密に充填した。混合粉末を充填した金型を２００℃
の電気炉に１時間保持して焼結し、厚さ３mm、幅１００
mm、長さ１５０mmの通気性多孔体を得た。この通気性多
孔体の焼結状態を観察し、更に、ＪＩＳＬ１００４
に準拠した通気性試験機（東洋精機製作所製）によって
通気度を測定した。また、この通気性多孔体から、幅１
０mm、長さ１５０mmの短冊状試験片５本を切取り、２３
℃において引張速度５０mm／分で、引張強さを測定し、
結果を表１に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１より、比較例１の架橋ポリエチレン粉
末と直鎖状低密度ポリエチレン粉末の単なる混合粉末を
加熱焼結して得られた通気性多孔体は、表面の所々が溶
解し、微細孔の分布が不均一であり、通気度、引張り強
さが不足しているのに対し、実施例１及び実施例２の架
橋ポリエチレンと低密度ポリエチレンの複合体粉末を加
熱焼結して得られた通気性多孔体の表面は、微細孔が全
面に均一に分布しており、通気度、引張り強さを充分保
持していることが分かる。

【００３０】実施例３有機過酸化物で架橋した使用済みの６ＫＶ架橋ポリエチ
レン絶縁電線から銅線を取除いて得られたゲル分率が８
５％の黒色の架橋ポリエチレンを破砕機で破砕した粒径
が約３mmの架橋ポリエチレン粗粒子と、粒径が約３mmの
密度０．９２０（ｇ／ｃｍ³）、メルトフローレート
１．５ｇ／１０分の自然色の低密度ポリエチレンペレッ
トを、質量比で５０対５０、９０対１０、４０対６０、
９５対５に組合せ、それぞれをブレンダーを用いて均一
に混合して両ポリマーの混合物を得た。これらの混合物
を、多段石臼型混練押出機により剪断し、平均粒径１５
０μmの架橋ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの複
合体粉末を得た。混練押出機の設定条件は実施例１と同
一である。

【００３１】これらの複合体粉末を、断面が３mm×１０
０mm、深さ１５０mmの金型に、少量ずつ木槌で叩きなが
ら充填し、最後に、振動機にかけて可能な限り細密に充
填した。複合体粉末を充填した金型を１９０℃の電気炉
に１時間保持して焼結し、厚さ３mm、幅１００mm、長さ
１５０mmの通気性多孔体を得た。これらの通気性多孔体
の焼結状態を観察し、更に、ＪＩＳＬ１００４に準
拠した通気性試験機（東洋精機製作所製）によって通気
度を測定した。また、この通気性多孔体から、幅１０m
m、長さ１５０mmの短冊状試験片５本を切取り、２３℃
において引張速度５０mm／分で、引張強さを測定し、結
果を表２に示した。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２より、架橋ポリエチレンと低密度ポリ
エチレンの複合比率が４０対６０質量％の場合は、微細
孔の数が不十分のため、通気度が低く、架橋ポリエチレ
ンと低密度ポリエチレンの複合比率が９５対５質量％の
場合は、引張り強さが不足していることが認められ、架
橋ポリエチレンと低密度ポリエチレンの適正な複合比率
は５０対５０質量％〜９０対１０質量％の範囲であるこ
とが分かる。

【００３４】実施例４有機過酸化物で架橋した使用済みの６ＫＶ架橋ポリエチ
レン絶縁電線から銅線を取除いて得られたゲル分率が８
５％の黒色の架橋ポリエチレンを破砕機で破砕した粒径
が約３mmの架橋ポリエチレン粗粒子７０質量部に、粒径
が約３mmの密度０．９２０（ｇ／ｃｍ³）、メルトフロ
ーレート１．５ｇ／１０分の自然色の低密度ポリエチレ
ンペレットを３０質量部加え、ブレンダーを用いて均一
に混合して両ポリマーの混合物を得た。この混合物を、
多段石臼型混練押出機により剪断し、平均粒径１５０μ
mの架橋ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの複合体
粉末を得た。混練押出機の設定条件は実施例１と同一で
ある。

【００３５】この複合体粉末と、平均粒径１７０μｍ、
密度０．９５５（ｇ/cm³）、メルトフローレート１．１
ｇ／１０分の自然色の高密度ポリエチレン粉末を質量比
で１００対２０、６０対４０、４０対６０、２０対８０
に組合せ、それぞれをブレンダーを用いて均一に混合し
た。次にそれぞれの混合物を、断面が３mm×１００mm、
深さ１５０mmの金型に、少量ずつ木槌で叩きながら充填
し、最後に、振動機にかけて可能な限り細密に充填し
た。複合体粉末を充填した金型を１９０℃の電気炉に１
時間保持して焼結し、厚さ３mm、幅１００mm、長さ１５
０mmの通気性多孔体を得た。これらの通気性多孔体の焼
結状態を観察し、更に、ＪＩＳＬ１００４に準拠し
た通気性試験機（東洋精機製作所製）によって通気度を
測定した。また、この通気性多孔体から、幅１０mm、長
さ１５０mmの短冊状試験片５本を切取り、２３℃におい
て引張速度５０mm／分で、引張強さを測定し、結果を表
３に示した。

【００３６】

【表３】

【００３７】表３により、架橋ポリエチレンと低密度ポ
リエチレンの複合体粉末に高密度ポリエチレン粉末を混
合した粉末が質量比で２０対８０の場合は、全般的に通
気孔の数が少なく、そのため、通気度が不十分であり、
従って、架橋ポリエチレンと低密度ポリエチレンの複合
体粉末に高密度ポリエチレン粉末を添加した混合粉末の
適正な比率は質量比で、１００対０〜４０対６０の範囲
であることが分かる。

【００３８】実施例５試料番号：５−１（実施例）有機過酸化物で架橋した使用済みの６ＫＶ架橋ポリエチ
レン絶縁電線から銅線を取除いて得られたゲル分率が８
５％の黒色の架橋ポリエチレンを破砕機で破砕した粒径
が約３mmの架橋ポリエチレン粗粒子７０質量部に、粒径
が約３mmの密度０．９２０（ｇ／cm³）、メルトフロー
レート１．５ｇ／１０分の自然色の低密度ポリエチレン
ペレット３０質量部を加え、ブレンダーを用いて均一に
混合して両ポリマーの混合物を得た。この混合物を、多
段石臼型混練押出機により剪断し、平均粒径１５５μｍ
の架橋ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの複合体粉
末を得た。混練押出機の設定条件は実施例１と同一であ
る。得られた複合体粉末を光学顕微鏡で観察したところ
架橋ポリエチレンの黒色粒子を自然色の低密度ポリエチ
レンが取り囲んでいるのが認められた。

【００３９】本複合体粉末を、断面が３ｍｍ×１００m
m、深さ１５０mmの金型に、上部より粉末を少量ずつ加
えながら金型の壁を木槌で２０回叩いて充填し、更に、
振動機に６０秒かけて充填を完了させた。次に、本金型
を１９０℃の電気炉に２時間保持することにより、厚さ
３mm、幅１００mm、長さ１５０mmの板状の通気性多孔体
を得た。

【００４０】試料番号：５−２（比較例）有機過酸化物で架橋した使用済みの６ＫＶ架橋ポリエチ
レン絶縁電線から銅線を取除いて得られたゲル分率が８
５％の黒色の架橋ポリエチレンを破砕機で破砕した粒径
が約３mmの架橋ポリエチレン粗粒子を、ＬＡＢＯ用超音
速ジェット粉砕機（日本ニューマチック）によって粉砕
し、平均粒径１７０μｍの架橋ポリエチレン粉末を得
た。この架橋ポリエチレン粉末７０質量％と平均粒径１
４５μｍ、密度０．９２３（ｇ／cm³）、メルトフロー
レート１．０ｇ／１０分の自然色の直鎖状低密度ポリエ
チレン３０質量％の混合粉末３kgを、容量１０ｌのＶ型
ブレンダーにて３０分混合し、混合粉末を得た。得られ
た混合粉末を光学顕微鏡で観察したところ黒色の架橋ポ
リエチレンの粒子と自然色の低密度ポリエチレン粒子が
入り交じっているのが認められた。

【００４１】本混合粉末を、断面が３ｍｍ×１００mm、
深さ１５０mmの金型に、上部より粉末を少量ずつ加えな
がら金型の壁を木槌で２０回叩いて充填し、更に、振動
機に６０秒かけて充填を完了させた。次に、本金型を２
００℃の電気炉に２時間保存することにより、厚さ３m
m、幅１００mm、長さ１５０mmの板状の通気性多孔体を
得た。得られた通気性多孔体について外観を観察した結
果は、表４の通りである。

【００４２】

【表４】

【００４３】表４より以下のことが分かる。即ち、架橋
ポリエチレンと低密度ポリエチレンの単なる混合粉末
は、配管内の空気輸送や金型への充填の際の衝撃や振動
によって両者が分離し、そのため、部分的な溶解や通気
孔の偏在を生じるのに対し、架橋ポリエチレンと熱可塑
性ポリエチレンの複合体粉末は、配管内の空気輸送や金
型への充填の際の衝撃や振動によっても分離することが
ない。

【００４４】実施例６試料番号：６−１（実施例）有機過酸化物で架橋した使用済みの６ＫＶ架橋ポリエチ
レン絶縁電線から銅線を取除いて得られたゲル分率が８
５％の黒色の架橋ポリエチレンを破砕機で破砕した粒径
が約３mmの架橋ポリエチレン粗粒子７０質量部に、粒径
が約３mmの密度０．９２０（ｇ／cm³）、メルトフロー
レート１．０ｇ／１０分の自然色の低密度ポリエチレン
ペレット３０質量部を加え、ブレンダーを用いて均一に
混合して両ポリマーの混合物を得た。この混合物を、多
段石臼型混練押出機により剪断し、平均粒径１６５μｍ
の架橋ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの複合体粉
末を得た。混練押出機の設定条件は実施例１と同一であ
る。

【００４５】試料番号：６−２（比較例）有機過酸化物で架橋した使用済みの６ＫＶ架橋ポリエチ
レン絶縁電線から銅線を取除いて得られたゲル分率が８
５％の黒色の架橋ポリエチレンを破砕機で破砕した粒径
が約３mmの架橋ポリエチレン粗粒子を、ＬＡＢＯ用超音
速ジェット粉砕機（日本ニューマチック）によって粉砕
し、平均粒径１７０μｍの架橋ポリエチレン粉末を得
た。この架橋ポリエチレン粉末７０質量％と平均粒径１
８０μｍ、密度０．９２０（ｇ／cm³）、メルトフロー
レート１．０ｇ／１０分の自然色の直鎖状低密度ポリエ
チレン３０質量％の混合粉末３kgを、容量１０ｌのＶ型
ブレンダーにて３０分間混合し、混合粉末を得た。（試
料番号：実施例６−２）

【００４６】上述の各試料を、断面が３ｍｍ×１００m
m、深さ１５０mmの金型に、上部より粉末を少量ずつ加
えながら金型の壁を木槌で軽く５回叩いて充填し、更
に、振動機に１０秒かけて充填を完了させた。次に、試
料番号６−１の複合体粉末を充填した金型については電
気炉の温度を１８０、２１０、２４０℃の３水準として
焼結し、一方、試料番号６−２の混合粉末については電
気炉の温度を１８５、１９０、１９５℃の３水準で焼結
させた。但し、いずれの場合も、焼結時間は２時間とし
た。

【００４７】焼結によって得られた厚さ３mm、幅１００
mm、長さ１５０mmの板状の通気性多孔体について、外観
と引張強さ、通気度を測定した。結果を表５に示す。

【００４８】

【表５】

【００４９】表５より以下のことが分かる。即ち、架橋
ポリエチレンと低密度ポリエチレンの単なる混合粉末
は、適正な焼結温度範囲が著しく狭く、温度が５℃下回
ると通気度は低密度ポリエチレン同士の結合が不十分の
ため通気度は大きいが、充分な機械的強度が得られず、
また、５℃上回ると低密度ポリエチレン同士の融着が過
大となって機械的強度は上昇するが、通気度が著しく低
下する。一方、架橋ポリエチレンと低密度ポリエチレン
の複合体粉末は、広い温度範囲に亙って充分且つ適正な
通気度と機械的強度が得られるので、製造し易くなった
と言える。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、架橋ポリマーと熱可塑
性ポリマーとの混合物を剪断力をかけて粉砕することで
得られる部分的にポリマーアロイ化した複合体粉末を用
い、加熱焼結することにより、空気輸送や金型充填の際
に架橋ポリマーと熱可塑性ポリマーが分離してしまう問
題もなく、微細な通気孔が全面に均一に分布した均一構
造を有し、機械的強度の大きい通気性多孔体を得ること
ができる。また、焼結時の適性温度も幅があるため、通
気性多孔体の製造条件を緩和し、製造し易くすることが
できる。また、上述の複合体粉末に熱可塑性ポリマーを
添加して加熱焼結すれば、更に機械的強度の大きな通気
性多孔体を得ることができる。更に、架橋ポリマーとし
て、廃棄処分される架橋ポリエチレン絶縁電線から回収
した架橋ポリエチレンの活用により、原料コストの低減
を図ることができると共に、資源の再利用の観点からも
望ましい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D019 AA01 AA02 BA13 BB06 BC20 CA10 CB06 4F074 AA17 AA17N CA52 CC04Y DA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】架橋ポリマーに熱可塑性ポリマーを添加
して混合物とし、前記熱可塑性ポリマーの溶融温度より
低い温度で剪断力によって該混合物を粉砕することによ
って得られる部分的にポリマーアロイ状の複合体粉末
を、加熱焼結してなることを特徴とする通気性多孔体。
【請求項２】前記架橋ポリマーと熱可塑性ポリマーの
混合物中の前記架橋ポリマーと前記熱可塑性ポリマーと
の比率が、５０対５０質量％〜９０対１０質量％である
ことを特徴とする請求項１に記載の通気性多孔体。
【請求項３】前記部分的にポリマーアロイ状の複合体
粉末に、熱可塑性ポリマー粉末を添加して混合し、加熱
焼結してなることを特徴とする請求項１または２に記載
の通気性多孔体。
【請求項４】前記部分的にポリマーアロイ状の複合体
粉末と、該複合体粉末に添加して混合する前記熱可塑性
ポリマー粉末との比率が、１００対０質量％〜４０対６
０質量％であることを特徴とする請求項３に記載の通気
性多孔体。
【請求項５】１０℃／分の昇温速度で測定したＤＳＣ
測定の溶融挙動で、前記部分的にポリマーアロイ状の複
合体粉末の吸熱ピーク温度が、該複合体粉末を構成する
前記熱可塑性ポリマー単体よりも１℃以上低いことを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通気性多孔
体。