JP3934482B2

JP3934482B2 - 通気性多孔体

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Publication number: JP3934482B2
Application number: JP2002144753A
Authority: JP
Inventors: 清峰谷口; 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: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-05-20
Also published as: JP2003335894A

Description

【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８−２４５３６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ＤＳＣ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８５％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１５０μｍの粉末であった。この複合体粉末を、昇温速度１０℃／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×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。
【００２６】
この複合体粉末を、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。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８５％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１４５μｍ、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１００mm、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。
【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８５％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１５０μm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×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８５％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１５０μm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１．１ｇ／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８５％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×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８５％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１４５μｍ、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２００℃の電気炉に２時間保存することにより、厚さ３mm、幅１００mm、長さ１５０mmの板状の通気性多孔体を得た。
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８５％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８５％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１８０μｍ、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×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１００mm、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。

Claims

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。
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。
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。
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６０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。
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。