JP2005137972A - ポリオレフィン樹脂製フィルター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結晶性ポリプロピレン(A)と、結晶性ポリプロピレン(A)中に分散したプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)とからなるポリオレフィン樹脂(C)を含有する樹脂組成物を溶融混練して膜状溶融物とし、該膜状溶融物を膜状成形物に成形した後、その膜状成形物を少なくとも一方向に延伸することにより形成されたフィルターであって、ポリオレフィン樹脂(C)が結晶性ポリプロピレン(A)30〜90重量%とプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)10〜70重量%とからなり、プロピレン−α−オレフィン共重合体(B)領域に連通した細孔を有するポリオレフィン樹脂製フィルターである。
【選択図】なし
Description
(a)高ドラフト比で製膜した結晶性ポリプロピレンのシートを、必要に応じて加熱処理し
、少なくとも一方向に延伸し、結晶ラメラ間をフィブリル化させ多孔膜を得る方法(以下「単成分延伸法」という)。
(b)ポリオレフィン樹脂にシリカやタルク等の無機質充填剤やポリオレフィン樹脂と非相溶性のナイロンやポリエチレンテレフタレート等の有機質充填剤を混合して成形したシートを、少なくとも一方向に延伸し、ポリオレフィン樹脂と充填剤の界面に空隙(細孔)を生じさせる方法(以下「多成分延伸法」という)。
(c)ポリオレフィン樹脂に有機液状体や無機質充填剤等を混合して成形したシートから、該有機液状体や無機質充填剤を抽出し、必要に応じ該抽出の前後に延伸を行う方法(以下「混合抽出法」という)。
1.結晶性ポリプロピレン(A)と、結晶性ポリプロピレン(A)中に分散したプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)とからなるポリオレフィン樹脂(C)を含有する樹脂組成物を溶融混練して膜状溶融物とし、該膜状溶融物を膜状成形物に成形した後、その膜状成形物を少なくとも一方向に延伸することにより形成されたフィルターであって、ポリオレフィン樹脂(C)が結晶性ポリプロピレン(A)30〜90重量%とプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)10〜70重量%とからなり、プロピレン−α−オレフィン共重合体(B)領域に連通した細孔を有するポリオレフィン樹脂製フィルター。
(1)ポリオレフィン樹脂
本発明のポリオレフィン樹脂製フィルターには、結晶性ポリプロピレン(A)と、プロピレン−α−オレフィン共重合体(B)(以下、単に「共重合体(B)」ということがある)とからなり、結晶性ポリプロピレン(A)のマトリックス中に共重合体(B)が領域として微分散しているポリオレフィン樹脂(C)が使用される。
結晶性ポリプロピレン(A)は、主としてプロピレン重合単位からなる結晶性の重合体であり、好ましくはプロピレン重合単位が全体の90重量%以上であるポリプロピレンである。具体的には、プロピレンの単独重合体であってもよく、また、プロピレン重合単位90重量%以上とα−オレフィン10重量%以下とのランダムまたはブロック共重合体であってもよい。結晶性ポリプロピレン(A)が共重合体の場合に使用されるα−オレフィンとしては、エチレン(本発明においてはα−オレフィンに含める)、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン等を挙げることができる。このうち、プロピレン単独重合体またはプロピレン重合単位の含量が90重量%以上のプロピレン−エチレン共重合体を用いるのが、製造コストの点から好ましい。
共重合体(B)は、プロピレンとプロピレン以外のα−オレフィンとのランダム共重合体である。プロピレン重合単位の含量は、共重合体(B)全体に対し重量基準で30〜80重量%の範囲にあることが好ましく、より好ましくは35〜75重量%、更に好ましくは40〜70重量%である。プロピレン重合単位の含量が前記範囲より多過ぎる場合には、結晶性ポリプロピレン(A)のマトリックス中に存在する共重合体(B)領域に細孔が形成され難く、また、プロピレン重合単位の含量が前記範囲より少なすぎる場合には、結晶性ポリプロピレン(A)と共重合体(B)の界面剥離が生じ易くなるため低温延伸性が低下し、細孔径も大きなものとなり易い。
ポリオレフィン樹脂(C)は、結晶性ポリプロピレン(A)と共重合体(B)からなる。結晶性ポリプロピレン(A)のメルトフローレートMFRPPと共重合体(B)のメルトフローレートMFRRCとのメルトフローレート比MFRPP/MFRRC(以下、「MFR比」という)は、限定されるものではないが、MFR比が0.1〜10が好ましく、0.2〜5がより好ましい。MFR比が上記の範囲内の場合には、共重合体(B)が結晶性ポリプロピレン(A)中に微分散するために、低温延伸により微細で連通した細孔が得られる。その結果、微細な細孔同士の接触点が増加するため通気性の大きいフィルターが得られ、更には、微細な粒子の捕集が容易で、濾過の際の圧力損失が小さいフィルターが得られることとなる。また、ポリオレフィン樹脂(C)は延伸性に優れるために空隙率が高く濾過処理量が大きいフィルターが得られ易くなる。該フィルターでは、ASTM F 316法で測定した細孔径が0.1〜1μmの微細な細孔が多数連なっており、微細な細孔が認められるフィルターとなる。
尚、ポリオレフィン樹脂(C)は前記の方法で製造することができる他に、市販品の中から所望の仕様のものを選択して用いてもよい。
log(MFRRC)={log(MFRWHOLE)−(1−WRC/100)log(MFRPP)}/(WRC/100)
本発明のポリオレフィン樹脂製フィルターを形成するための膜状成形物の成形材料である樹脂組成物は、ポリオレフィン樹脂(C)の他に、通常のポリオレフィンに使用される酸化防止剤、中和剤、α晶造核剤、β晶造核剤、界面活性剤等を、必要に応じて本発明の効果を損なわない範囲で配合することができる。
本発明のポリオレフィン樹脂製フィルターは、ポリオレフィン樹脂(C)を主成分とした前記樹脂組成物を溶融混練し膜状溶融物とし、該膜状溶融物を膜状成形物に成形した後、その膜状成形物を少なくとも一方向に延伸することにより形成することができる。その工程は、製膜工程と延伸工程からなる。
前記樹脂組成物から膜状成形物を得るための製膜工程には、公知のインフレーションフィルム成形法、Tダイフィルム成形法、カレンダー成形法等の方法が用いられるが、膜厚さの精度が高く多層化が容易なTダイフィルム成形法が好適に用いられる。
前記製膜工程で製膜された膜状成形物は、次いで少なくとも縦(MD)方向もしくは横(TD)方向のいずれか一方向に延伸され、結晶性ポリプロピレン(A)中に微分散した共重合体(B)領域に連通した細孔が形成される。この点が、本発明の製造方法と、従来技術である単成分延伸法、多成分延伸法及び混合抽出法等とが根本的に異なるところである。これにより本発明の製造方法は、混合抽出法のような複雑な抽出及び乾燥工程等の製造工程や、結晶性ポリオレフィン(A)のラメラ結晶間のフィブリル化により細孔を発現させる単成分延伸法に見られる製膜後の熱処理による結晶化工程等を必ずしも必要とせず、結晶性ポリオレフィン(A)と充填剤の界面に空隙を生じさせる多成分延伸法の場合の延伸性不良や平均細孔径が大きくなり易く空隙率が低い等の課題を大幅に改善し、任意の平均細孔径や空隙率を有するフィルターを優れた生産性を以って提供することを可能にする。
本発明のポリオレフィン樹脂製フィルターの厚さは、特に限定されるものではないが、生産性の観点から5〜100μmが好ましく、10〜50μmが更に好ましい。
また、実施例及び比較例で用いたポリオレフィン樹脂(C)は、連続重合法により1段目で結晶性ポリプロピレン(A)を重合し、2段目でプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)(プロピレン−エチレン共重合体)を重合することによって得た。
尚、実施例及び比較例で用いた測定方法及び評価方法は下記の通りである。
空隙率(%)=(1−嵩比重/真比重)×100
表1の実施例1に示すポリオレフィン樹脂(C)を用い、組成物の重量基準でフェノール系酸化防止剤としてテトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.1重量%、リン系酸化防止剤としてトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイトを0.1重量%、中和剤としてステアリン酸カルシウムを0.1重量%配合し、ヘンシェルミキサー(商品名)で混合後、2軸押出機(口径50mm)を用いて溶融し混練してペレット化し、フィルター形成用組成物を得た。
[製膜工程/未延伸膜状成形物の作成]
リップ幅120mmのTダイを装備した20mm押出機を用い、前記のペレット状の樹脂組成物を、押出温度280℃、吐出量4kg/hで溶融し、リップクリアランスを0.20mmに調整したTダイより膜状に押出し、80℃の冷却ロール上で冷却固化し、幅100mm、厚さ200μmの膜状成形物を作成した。尚、溶融状態にある膜状成形物を冷却固化する際に冷却ロールとの非接触面はエアーナイフにより空冷を実施した。
得られた膜状成形物の延伸性の評価結果を表1に示した。
前記膜状成形物を、縦方向(MD方向)を拘束しながら、延伸温度23℃、変形速度200%/秒、延伸倍率3倍の条件で横方向(TD方向)に延伸したのち、更に、延伸温度100℃、変形速度1,000%/秒、延伸倍率3倍の条件で縦方向(MD方向)に延伸しポリオレフィン樹脂製フィルターを得た。得られたフィルターの特性を表1に示した。
ポリオレフィン樹脂(C)に代えて表1の比較例1に示すポリオレフィン樹脂を用い、実施例1に準じてポリオレフィン樹脂製フィルターを得た。膜状成形物の延伸性とフィルターの特性を表1に示した。
表1の比較例2に示すポリオレフィン樹脂(C)を用い、実施例1に準じてポリオレフィン樹脂製フィルターを作成した。比較例2では、横方向への延伸時に、延伸倍率1.5倍未満で延伸切れが発生して延伸性に劣り、横延伸倍率1.2倍程度の僅かな延伸ではフィルターとしての特性は得られなかった。
ポリオレフィン樹脂(C)に代えて、プロピレン単独重合体(MFRが2.5g/10minの結晶性ポリプロピレン)50重量%とエチレン単独重合体(MFRが0.75g/min(温度190℃、荷重21.18N)のHDPE)50重量%を用いた以外は、実施例1に準じてポリオレフィン樹脂製フィルターを作成したが、横方向への延伸時に、延伸倍率1.5倍未満で延伸切れが発生し延伸性に劣っていた。横延伸倍率1.2倍程度の僅かな延伸ではフィルターとしての特性は得られなかった。
製膜工程において、ダイのリップクリアランスが2.0mmとなるように調整した以外は実施例4に準じてポリオレフィン樹脂製フィルターを得た。膜状成形物の延伸性とフィルターの特性を表2に示した。
横延伸温度を120℃とした以外は、実施例4に準じてポリオレフィン樹脂製フィルターを得た。膜状成形物の延伸性とフィルターの特性を表2に示した。
製膜工程において、Tダイのリップクリアランスを2.0mmとした他は、実施例12に準じてポリオレフィン樹脂製フィルターを得た。膜状成形物の延伸性とフィルターの特性を表4に示した。
製膜工程において、冷却ロールの温度を30℃とした他は実施例12に準じてポリオレフィン樹脂製フィルターを得た。膜状成形物の延伸性とフィルターの特性を表4に示した。
Claims (10)
- 結晶性ポリプロピレン(A)と、結晶性ポリプロピレン(A)中に分散したプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)とからなるポリオレフィン樹脂(C)を含有する樹脂組成物を溶融し混練して膜状溶融物とし、該膜状溶融物を膜状成形物に成形した後、その膜状成形物を少なくとも一方向に延伸することにより形成されたフィルターであって、ポリオレフィン樹脂(C)が結晶性ポリプロピレン(A)30〜90重量%とプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)10〜70重量%とからなり、プロピレン−α−オレフィン共重合体(B)領域に連通した細孔を有するポリオレフィン樹脂製フィルター。
- 結晶性ポリプロピレン(A)のメルトフローレートMFRPPとプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)のメルトフローレートMFRRCのメルトフローレート比MFRPP/MFRRCが0.1〜10であることを特徴とする請求項1記載のポリオレフィン樹脂製フィルター。
- 膜状溶融物を膜状成形物に成形する際のドラフト比が1〜10の範囲であることを特徴とする請求項1もしくは2のいずれか1項記載のポリオレフィン樹脂製フィルター。
- 膜状溶融物を膜状成形物に成形する際のドラフト比が1〜3の範囲であることを特徴とする請求項1もしくは2のいずれか1項記載のポリオレフィン樹脂製フィルター。
- メルトフローレート比MFRPP/MFRRCが0.2〜5であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のポリオレフィン樹脂製フィルター。
- ポリオレフィン樹脂(C)が結晶性ポリプロピレン(A)40〜70重量%とポリプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)30〜60重量%とからなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載のポリオレフィン樹脂製フィルター。
- プロピレン−α−オレフィン共重合体(B)のプロピレン含量が30〜80重量%である請求項1〜6のいずれか1項記載のポリオレフィン樹脂製フィルター。
- プロピレン−α−オレフィン共重合体(B)のプロピレン含量が40〜70重量%である請求項1〜7のいずれか1項記載のポリオレフィン樹脂製フィルター。
- ポリオレフィン樹脂(C)が、1段目で結晶性ポリプロピレン(A)を製造し、連続して2段目でプロピレン−α−オレフィン共重合体(B)を製造する工程を含む多段重合法により得られたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載のポリオレフィン樹脂製フィルター。
- 透気抵抗度(ガーレー)が1〜500秒/100ml、細孔径が0.1〜10μm、23℃にて5.3m/秒の流速で空気を透過させた時の圧力損失が100〜1000Paであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載のポリオレフィン樹脂製フィルター。
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