JP2019162759A - 高アセタールスポンジシート成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性が低いＰＶＦＭスポンジシートから歩留まりよく高アセタールスポンジシート成形体を製造する方法を提供する。【解決手段】熱溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを型成形する工程を含むことを特徴とする高アセタールスポンジシート成形体の製造方法を提供する。例えば高アセタールスポンジシートを１００℃以上の高温水蒸気により軟化させ、凸型（雄型）と凹型（雌型）の型の間に挟んでプレス成形することにより歩留まりよく高アセタールスポンジシート成形体を製造することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、高アセタールスポンジシート成形体の製造方法に関する。具体的には、熱溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを型成形する工程を含む高アセタールスポンジシート成形体の製造方法に関する。

ポリビニルホマール（ＰＶＦＭ）スポンジは、ポリビニルアルコール樹脂をホルムアルデヒドと反応させアセタール化した樹脂であり、吸水性及び保水性が高く、かつ、湿潤時に柔軟性に優れることから、発泡体として化粧用パフ、自動車などを洗浄するためのスポンジ等に使用されている。

しかし、ＰＶＦＭスポンジは耐熱性が不十分であるため、熱成形時に、熱分解、架橋ゲル化物、着色などを引き起こしやすい。このため、熱成形が一般に困難である。連続気孔を有するＰＶＦＭスポンジ成形体を製造するには、あらかじめ製品の形をした容器に樹脂と気孔形成材を含む水溶液を入れ、ここに触媒と架橋剤を含む水溶液を加えて架橋反応させたのち、気孔生成材を除去するなどの方法で製造している（例えば、特許文献１〜３）。このためシート状の薄くて複雑な形の製品を製造することは困難であった。

特開平６−２１１９１８号公報 特開平１０−２３７２１３号公報 特開２００８−２７４０１８号公報

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、耐熱性が低いＰＶＦＭスポンジシートから歩留まりよく高アセタールスポンジ成形体を製造する方法を提供することを目的とする。

本発明の発明者らは、鋭意検討した結果、高アセタールスポンジシートに熱溶媒を含侵させると軟化することを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１）本発明の第１の態様は、熱溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを型成形する工程を含むことを特徴とする高アセタールスポンジシート成形体の製造方法である。

（２）上記（１）に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法において、前記熱溶媒は８０℃以上１００℃以下の熱水、又は１００℃以上の高温水蒸気であってもよい。

（３）上記（１）又は（２）に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法において、前記高アセタールスポンジシートは、気孔率８５体積％以上の連続気孔体であってもよい。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法において、高アセタールスポンジシートのアセタール化度は、６８モル％以上７５モル％以下であってもよい。

（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法において、前記高アセタールスポンジシートは、少なくとも２枚の高アセタールスポンジシートを積層させた積層体であってもよい。

（６）上記（５）に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法において、前記積層体は二枚の高アセタールスポンジシートの間に高アセタールスポンジシート以上の引張強度を有するシートを備えていてもよい。

（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法において、前記型成形する工程は、前記熱溶媒により軟化させた前記高アセタールスポンジシートを凸型（雄型）と凹型（雌型）との間に挟み、成形が完了するまで軟化温度以上に保持するステップを含んでもよい。

（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法において、前記型成形する工程の後、前記高アセタールスポンジシートを型にはめた状態で軟化温度より低い温度まで冷却する工程をさらに有してもよい。

本発明によれば、耐熱性が低いＰＶＦＭスポンジシートから歩留まりよく高アセタールスポンジシート成形体を製造する方法を提供することができる。

図１は、実施例１で得られた顔マスクである。 図２は、実施例３で得られた顔マスクである。 図３は、実施例６で得られた胸パッドである。 図４は、実施例８で得られた鼻の穴に挿入するタイプの鼻マスクである。

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。本発明は、熱溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを型成形する工程を含むことを特徴とする高アセタールスポンジシート成形体の製造方法である。このような構成とすることによって、耐熱性が低いＰＶＦＭスポンジシートから歩留まりよく高アセタールスポンジシート成形体を製造することができる。

本発明のように高アセタールスポンジシートに熱溶媒を含ませることにより高アセタールスポンジシートから歩留まりよく高アセタールスポンジシート成形体を製造することが可能となる。かかる理由は不明であるが、樹脂に溶媒が浸透することによって樹脂の分子間力や水素結合が弱められることによりガラス転移温度が低下することが寄与していると考えられる。

＜高アセタールスポンジシート＞
本発明に使用し得る高アセタールスポンジシートは、連続孔からなる多孔質構造を有する高アセタール化されたポリビニルホマールスポンジシートである。高アセタールスポンジシートの気孔率は、８５体積％以上であることが好ましく、より好ましくは９０体積％以上である。気孔率が上記の範囲であれば、マスクなどの人間の肌に触れる製品に加工した際に十分な通気性を確保できる。高アセタールスポンジシートの気孔率は、成形後の高アセタールスポンジシート成形体の通気性を確保する観点から９３体積％以下であることが好ましい。気孔率が９３体積％以下であれば、気孔の幹がスポンジの骨格を維持するのに十分な太さを有するため高アセタールスポンジシートを熱水から引き揚げた際にスポンジの骨格が潰れにくい。気孔率は、高アセタールスポンジシートの見掛け密度と、高アセタールスポンジシートを構成する樹脂の真密度（比重）とから算出される値である。具体的には、気孔率（体積％）は、高アセタールスポンジシートの見掛け密度がＡ（ｇ／ｃｍ^３）、樹脂の真密度がＢ（ｇ／ｃｍ^３）の場合、次式により算出される。
気孔率（体積％）＝（１−Ａ／Ｂ）×１００

本発明で用いられる高アセタールスポンジシートの平均孔径は、高アセタールスポンジシート成形体の用途に応じて調整すればよく、上記のマスクなどの通気性を要する用途であれば６０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。

高アセタールスポンジシートの厚さは、乾燥状態で０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。厚さが０．１ｍｍ以上であれば、成形時に破れにくく取り扱いやすいため好ましい。厚さが１０ｍｍ以下であれば、成形体を曲面形状に加工しやすいため好ましい。高アセタールスポンジシートを複数枚重ねて成形する場合、重ね合わせた厚さを上記の範囲に調整することが好ましい。

高アセタールスポンジシートは、ポリビニルアルコール、アルデヒド、酸触媒、及び気孔生成材を含む水溶液をシートの型となる容器に入れて反応させ、中和し、洗浄した後、乾燥することにより得ることができる。ポリビニルアルコールのアセタール化は下記の反応式で表すことができる。

高アセタールスポンジシートのアセタール化度として、好ましくは６８モル％以上７５モル％以下である。アセタール化度が上記の範囲内であれば、残存する水酸基により適度な吸水性が維持されるため肌に触れる製品に使用した場合に蒸れにくくなり好ましい。高アセタールスポンジシートは、１種類を使用してもよく、２種類以上を併用してもよい。例えば、メッシュの異なる２種類以上の高アセタールスポンジシートを組み合わせて使用することができる。

高アセタールスポンジシートは、市販のＰＶＤＦスポンジシートを、ホルマリンと硫酸と水とを混合した溶液に浸漬して加熱することによりさらにアセタール化度を高め（二次アセタール化）、最後に乾燥させることにより製造できる。

＜熱溶媒＞
本発明に係る高アセタールスポンジシート成形体の製造方法に使用し得る熱溶媒は、高アセタールスポンジシートに浸透し、高アセタールスポンジシートを軟化させることができる。熱溶媒として好ましくは、熱水である。熱水であれば、高アセタールスポンジシートに浸透し易く、高アセタールスポンジシートの軟化温度以上の沸点を有するため成形中に揮発して失われにくい。熱水の温度として好ましくは８０℃以上であり、より好ましくは９５℃以上であり、特に好ましくは、熱水が高温水蒸気となる１００℃以上である。熱水の温度は高いほど作業時間を確保しやすく、不良品が発生する割合（不良率）を下げることができるため好ましい。上記の温度範囲であれば作業時間を確保できるため変形不良を抑制できる。熱溶媒は、単独で使用してもよく、二種類以上の溶媒を混合して使用してもよい。

＜高アセタールスポンジシートの型成形＞
本発明において、熱溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを型成形する工程は、加熱した溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを型に押し付けて成形する工程である。

高アセタールスポンジシートに熱溶媒を含ませて軟化させる方法としては、特に限定されないが、高アセタールスポンジシートを熱溶媒に浸漬させる、熱溶媒の蒸気を吹き付ける、溶媒を含ませた高アセタールスポンジシートを、加熱手段を有する型で加熱しながら成形するなどの方法を用いることができる。

本発明において、熱溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを型成形する工程では、型に押し付けるシートは一枚の高アセタールスポンジシートであってもよく、少なくとも２枚の高アセタールスポンジシートを積層させた積層体であってもよい。また、積層体はその表面または高アセタールスポンジシートの間の全面または一部に、高アセタールスポンジシート以外のシートを備えていてもよい。外観などの観点から高アセタールスポンジシート以外のシートは、二枚の高アセタールスポンジシートの間にあることが好ましい。

高アセタールスポンジシート以外のシートとしては、成型品を縫製加工した際に、縫製部分の強度不足を補う観点から高アセタールスポンジシート以上の引張強度を有するシートが好ましい。このようなシートとしては、ナイロン、ポリエステル、綿、絹、アセテートなどでできた布、プラスチックネット、金網などを使用することができる。これらのうち好ましくは、強度や通気性の観点から綿布である。

型成形の方法としては、プレス成形、真空成形、圧空成形などを用いることができる。これらのうち寸法安定性に優れる観点からプレス成形が好ましい。

プレス成形により高アセタールスポンジシートを型成形する場合、従来公知の方法（例えば、再表２０１６/１６７２３２号公報）に従い実施すればよい。例えば、熱溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを型成形する工程は、熱溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを凸型（雄型）と凹型（雌型）との間に挟み、成形が完了するまで軟化温度以上に保持するステップを含むことができる。
軟化温度とは、溶媒を含んだ高アセタールスポンジシートが温度上昇により軟化し、変形を始めるときの温度である。

本発明に係る高アセタールスポンジシート成形体の製造方法は、型成形する工程の後、高アセタールスポンジシートを型にはめた状態で軟化温度より低い温度まで冷却する工程をさらに有することが好ましい。型にはめた状態で冷却することにより、型から外す際に変形しにくくなるため不良率を低下させることができる。高アセタールスポンジシート成形体の冷却は、型内部に冷媒を通すことにより行ってもよく、放冷してもよい。高アセタールスポンジシート成形体は５０℃以下に冷却することで加工形状を維持できる。

不良品となった顔マスクは、破損がない限り、再度熱水で軟化させればプレス成型をやり直すことができる。よって、本発明によれば原料の高アセタールスポンジシートに無駄が発生しにくいため、歩留まりよく高アセタールスポンジシート成形体を製造できる。

＜実施例＞
以下、本発明について実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
熱水で軟化させた高アセタールスポンジシートをプレス成形して顔マスクを作製した。
高アセタールスポンジシートとしては、気孔率９０％、平均孔径１３０μｍ、厚さ２ｍｍ（乾燥状態）の市販のＰＶＦＭスポンジシート（アイオン株式会社製、ベルクリンＥ−２）をさらにアセタール化処理したものを使用した。具体的には、６０℃の熱水に硫酸とホルムアルデヒドを溶解した水溶液にＰＶＦＭスポンジシートを浸漬し、アセタール化度７３モル％の高アセタールスポンジシートを作製した。
得られた高アセタールスポンジシートを８０℃の熱水に浸漬し、軟化させた。

軟化させた高アセタールスポンジシートを顔マスク成形用の凸型と凹型との間に挟み込み成形した後、４０℃まで放冷し、型から顔マスクの形に成形された高アセタールスポンジシート成形体を取り外した（図１）。得られた顔マスクは、緻密な表面を有し、高アセタールスポンジシートの通気性、吸水性を有していた。不良率は、３５％（Ｎ数＝５０）であった。

（実施例２）
高アセタールスポンジシートを浸漬する熱水の温度を９５℃とした以外は実施例１と同様にして顔マスクを作製した。得られた顔マスクは、緻密な表面を有し、原料である高アセタールスポンジシートの通気性、吸水性を有していた。９５℃の熱水で軟化させた高アセタールスポンジシートは、８０℃熱水を使用した場合に比べて伸びがよく、成形時の破損、皺の発生が顕著に抑えられた。不良率は５％（Ｎ数＝５０）であった。

（実施例３）
高アセタールスポンジシートとして、２枚の高アセタールスポンジシートを積層させた積層体を使用して顔マスクを作製した。
ＰＶＦＭスポンジシートとしては、気孔率９０％、平均孔径１３０μｍ、厚さ２ｍｍ（乾燥状態）のＰＶＦＭスポンジシート（アイオン株式会社製、型番ベルクリンＥ−２）と、気孔率９０％、平均孔径６０μｍ、厚さ２ｍｍ（乾燥状態）のＰＶＦＭスポンジシート（アイオン株式会社製、型番ベルクリンＤ−２）を使用した。
これらを６０℃の熱水に硫酸とホルムアルデヒドを溶解した水溶液に浸漬し、アセタール化度７３モル％の高アセタールスポンジシートを作製した。

得られた高アセタールスポンジシートを８０℃の熱水に浸漬し、軟化させた。
平均孔径１３０μｍのＰＶＦＭスポンジシートから作製した高アセタールスポンジシートの上に平均孔径６０μｍのＰＶＦＭスポンジシートから作製した高アセタールスポンジシートを積層させて顔マスク成形用の凸型と凹型との間に挟み込み成形した。成形が完了後、４０℃まで放冷し、型から顔マスクの形に成形された高アセタールスポンジシート成形体を取り外した。得られた顔マスク（図２）は、緻密な表面を有し、高アセタールスポンジシートの通気性、吸水性を有していた。不良率は、５０％（Ｎ数＝５０）であった。

（実施例４）
高アセタールスポンジシートを浸漬する熱水の温度を９５℃とした以外は実施例３と同様にして顔マスクを作製した。得られた顔マスクは、緻密な表面を有し、原料である高アセタールスポンジシートの通気性、吸水性を有していた。実施例２の場合と同様に、９５℃の熱水で軟化させた高アセタールスポンジシートは、８０℃熱水を使用した場合に比べて伸びがよく、成形時の破損、皺の発生が顕著に抑えられた。不良率は２０％（Ｎ数＝５０）であった。

（実施例５）
二枚の高アセタールスポンジシートの間に綿布を挟み込んだ積層体を顔マスク成形用の凸型と凹型との間に挟み込み成形した以外は実施例３と同様にして顔マスクを作製した。得られた顔マスクは、緻密な表面を有し、原料である高アセタールスポンジシートの通気性、吸水性を有していた。不良率は５０％（Ｎ＝１０）であった。

（実施例６）
胸パッド成形用の凸型と凹型を使用した以外は実施例１と同様にして胸パッドを作製した（図３）。得られた胸パッドは、緻密な表面を有し、高アセタールスポンジシートの通気性、吸水性を有していた。

（実施例７）
蒸篭型の蒸し器の上に載せた胸パッド成形用の凸型に高アセタールスポンジシートを被せ、蒸気により高アセタールスポンジシートを蒸した。軟化した高アセタールスポンジシートが密着した胸パッド成形用の型を蒸し器から外して放冷し、胸パッドを作製した。得られた胸パッドは、緻密な表面を有し、高アセタールスポンジシートの通気性、吸水性を有していた。

（実施例８）
鼻の穴に挿入するタイプのマスク（鼻マスク）成形用の凸型と凹型を使用した以外は実施例１と同様にして鼻マスクを作製した（図４）。得られた鼻マスクは、緻密な表面を有し、高アセタールスポンジシートの通気性、吸水性を有していた。

（比較例１）
高アセタールスポンジシートを熱水に浸漬せず、乾燥状態のまま温風ヒーターで加熱した。高アセタールスポンジシートは軟化せず、顔マスクに成形することはできなかった。

（比較例２）
熱水の代わりに常温の水に高アセタールスポンジシートを浸漬した。高アセタールスポンジシートは軟化せず、型を使用して顔マスクに成形することはできなかった。

以上のことから、本発明によれば、耐熱性が低いＰＶＦＭスポンジシートから歩留まりよく高アセタールスポンジシート成形体を製造することができる。また、得られた高アセタールスポンジシート成形体は、原料である高アセタールスポンジシートの通気性、吸水性を有するため、顔マスク、胸パット、尿漏れ保護パットなどの綿布では成形加工できない製品を容易に製造できる。さらに、高アセタールスポンジシートのろ過性能を有するためエアーフィルタとしての機能を使用した上記鼻マスク、浄水フィルタなども容易に製造できる。本発明に係る高アセタールスポンジシート成形体の製造方法によれば、簡単に高アセタールスポンジシート成形体が得られるため、綿布加工品の代替品を提供できる。

Claims (8)

1. 熱溶媒により軟化させた高アセタールスポンジシートを型成形する工程を含むことを特徴とする高アセタールスポンジシート成形体の製造方法。
2. 前記熱溶媒が、８０℃以上１００℃以下の熱水、又は１００℃以上の高温水蒸気である請求項１に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法。
3. 前記高アセタールスポンジシートが、気孔率８５体積％以上の連続気孔体である請求項１又は２に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法。
4. 前記高アセタールスポンジシートのアセタール化度が、６８モル％以上７５モル％以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法。
5. 前記高アセタールスポンジシートが、少なくとも２枚の高アセタールスポンジシートを積層させた積層体である請求項１〜４のいずれか１項に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法。
6. 前記積層体が二枚の高アセタールスポンジシートの間に高アセタールスポンジシート以上の引張強度を有するシートを備える請求項５に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法。
7. 前記型成形する工程が、前記熱溶媒により軟化させた前記高アセタールスポンジシートを凸型（雄型）と凹型（雌型）との間に挟み、成形が完了するまで軟化温度以上に保持するステップを含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法。
8. 前記型成形する工程の後、前記高アセタールスポンジシートを型にはめた状態で軟化温度より低い温度まで冷却する工程をさらに有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の高アセタールスポンジシート成形体の製造方法。