JP5003219B2 - 多孔質フィルム及びその製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、PP、PE、PTFE等を用いた、特定の厚み、空孔率、ガーレ式透気度、及び接触角を有する多孔質樹脂膜が記載され、特許文献2には、特定のポリエチレン系樹脂を含有する多孔質フィルムが記載されている。特許文献3には、特定のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなる多孔質膜が記載されている。
また、多孔質化する際、PTFEは高融点であるために、無機充填材を含有する樹脂組成物を延伸して多孔質化する方法を採用することができず、潤滑剤を含有する樹脂組成物を延伸して多孔質化する方法により製造されている。しかし、この方法では、後に潤滑剤を抽出、または蒸発する操作が必要となるため、操作が煩雑で、また抽出操作による揮発成分が残留する場合があり問題となっていた。
本発明の多孔質フィルムは、焼却廃棄時に腐食性ガスが発生することがないため、環境にやさしいものである。
本発明の多孔質フィルムの製造方法によれば、上記のような多孔質フィルムを簡便に製造できる。
本発明の多孔質フィルムは、2−ノルボルネン、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の80%以上を水素化することにより得られるノルボルネン系開環重合体水素化物であって、2−ノルボルネン由来の繰り返し単位(A)の全繰り返し単位に対する存在割合が90〜100重量%で、置換基含有ノルボルネン系単量体由来の繰り返し単位(B)の全繰り返し単位に対する存在割合が0〜10重量%であり、かつ、融点が110〜145℃の範囲であるノルボルネン系開環重合体水素化物を含有する樹脂組成物からなる。
000、より好ましくは1:5,000〜1:8,000である。触媒量が多すぎると重合反応後の触媒除去が困難になったり、また、分子量分布が広がるおそれがあり、一方、少なすぎると十分な重合活性が得られない。
用いる有機溶媒としては、重合体及び重合体水素化物が所定の条件で溶解もしくは分散し、かつ、重合及び水素化反応に影響しないものであれば特に限定されないが、工業的に汎用されている溶媒が好ましい。
開環重合を行う温度は、特に限定されないが、通常−20〜+100℃、好ましくは10〜80℃である。開環重合を行う温度が低すぎると反応速度が低下し、高すぎると副反応により、分子量分布が広がるおそれがある。
重合時間は、特に制限はなく、通常1分間から100時間である。
重合時の圧力条件は特に限定されないが、通常、0〜1MPaの加圧下で重合を行う。
また後述するように、開環重合を行った反応溶液に水素化触媒を添加して、ノルボルネン系開環重合体を単離することなく、連続的に水素化反応を行うこともできる。
凝固法は、重合体溶液を重合体の貧溶媒と混合することにより、重合体を析出させる方法である。用いる貧溶媒としては、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;等の極性溶媒が挙げられる。
用いる樹脂組成物としては、少なくとも前記ノルボルネン系開環重合体水素化物を含有するものであればよいが、前記ノルボルネン系開環重合体水素化物100重量部に対し、前記ノルボルネン系開環重合体水素化物に非相溶な成分(以下、「非相溶成分」ということがある。)5〜300重量部を含有するのが好ましい。
これらの他の成分の配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択される。
すなわち、前記非相溶成分を含有しない樹脂組成物を用いた場合、延伸がなされると、樹脂組成物中の樹脂のラメラ層(結晶構造を有する層)と非晶性部分が延伸され、一部ラメラの解除が起こり、構造的に弱い非晶性部分が特に引き伸ばされて、ミクロフィブリル(小繊維)を形成しながら、ラメラの間に微細孔が形成される。
また、前記非相溶成分を含有する樹脂組成物を用いた場合、延伸がなされると、ポリマーと非相溶成分との界面が剥離され、微細孔が形成される。
微細孔が形成されていることは、走査型電子顕微鏡により確認することができる。
前記抽出用の溶剤としては、溶剤溶出性配合剤を溶解し、かつ、前記開環重合体水素化物を溶解しないか溶解し難いものを適宜用いることができる。
ノルボルネン系開環重合体水素化物に非相溶な成分としては、前述のものが用いられるが、より簡便に多孔質フィルムを製造できる点で、無機充填剤が好ましく、炭酸カルシウムがより好ましい。
本発明の多孔質フィルムの平均孔径は、用いる非相溶成分の種類、成形条件などで適宜調整できる。多孔質フィルムの平均孔径は、通常、0.01〜50μm、好ましくは0.05〜20μm、さらに好ましくは0.1〜10μmである。
多孔質フィルムの平均孔径は、例えば、ASTM F316−86に準拠し、バブルポイント法により測定することができる。
多孔質フィルムの通気度は、例えば、JIS P 8117に準じて王研式通気度計にて測定することができる。
多孔質フィルムの厚みは、例えば、公知のマイクロゲージを用いて測定することができる。
本発明の多孔質フィルムは、アウトガス(有機物成分)の発生が少ないものである。そのため、アウトガス成分が製品表面に付着して、製品の性能を劣化させるという心配がない。
(1)開環重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、トルエンを溶離とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算値として測定した。
標準ポリスチレンとしては、標準ポリスチレン(Mwが500、2630、10200、37900、96400、427000、1090000、5480000のものの計8点、東ソー社製)を用いた。
サンプルは、サンプル濃度1mg/mlになるように、測定試料をトルエンに溶解後、カートリッジフィルター(ポリテトラフルオロエチレン製、孔径0.5μm)で濾過して調製した。
測定は、カラムに、TSKgel GMHHR・H(東ソー社製)を2本直列に繋いで用い、流速1.0ml/min、サンプル注入量100μml、カラム温度40℃の条件で行った。
標準ポリスチレンとしては、標準ポリスチレン(Mwが988、2580、5910、
9010、18000、37700、95900、186000、351000、889000、1050000、2770000、5110000、7790000、20000000のものの計16点、東ソー社製)を用いた。
サンプルは、サンプル濃度1mg/mlになるように、140℃にて測定試料を1,2,4−トリクロロベンゼンに加熱溶解させて調製した。
測定は、カラムに、TSKgel GMHHR・H(20)HT(東ソー社製)を3本直列に繋いで用い、流速1.0ml/min、サンプル注入量300μml、カラム温度140℃の条件で行った。
(4)開環重合体水素化物の異性化率は、溶媒に重クロロホルムを用い、13C−NMRにより測定した33.0ppmピーク積分値/(31.8ppmピーク積分値+33.0ppmピーク積分値)×100から算出した。ちなみに、31.8ppmピークは、該重合体中の2−ノルボルネンの繰り返し単位のシス体由来のもの、33.0ppmピークは、該重合体中の2−ノルボルネンの繰り返し単位のトランス体由来のものである。
(6)ガラス転移温度は、示差走査熱量分析計(SIIナノテクノロジー社製、DSC6220)を用いて、JIS K6911に基づいて測定した。
(8)フィルムの厚みは、マイクロゲージを用いて測定した。
(9)平均孔径は、ASTM F316−86に準拠し、バブルポイント法により、Perm−Porometer(PMI社製)にて測定した。
(10)通気度は、JIS P 8117に準じて王研式通気度計にて測定した。
(開環重合)
窒素雰囲気下、脱水したシクロヘキサン500重量部、1−ヘキセン0.40重量部、ジイソプロピルエーテル0.31重量部、トリイソブチルアルミニウム0.20重量部、及びイソブチルアルコール0.08重量部を攪拌器付ステンレス鋼製オートクレーブに入れ攪拌混合した後、攪拌下で55℃に保ちながら、2−ノルボルネン245重量部と5−メチル−2−ノルボルネン5重量部とからなる単量体混合物、及び六塩化タングステン1.0重量%トルエン溶液15重量部を3時間かけて反応液に連続添加した。さらに1時間攪拌し重合反応を完了し、開環共重合体(A)を得た。
上記で得た開環共重合体(A)を含む重合反応液を耐圧の水素化反応器に移送し、そこへ、ケイソウ土担持ニッケル触媒(日産ズードヘミー社製、T8400、ニッケル担持率58重量%)0.5重量部を加え、160℃、水素圧4.5MPaで6時間反応させた。この溶液を、ラジオライト#500(昭和化学社製)を濾過床として、加圧濾過器(石川島播磨重工社製、フンダフィルター)を使用し、圧力0.25MPaで加圧濾過して、開環共重合体水素化物(A)の無色透明な溶液を得た。
得られた開環共重合体水素化物(A)の水素化率は99.9%、重量平均分子量(Mw)は100,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.9、異性化率は8%、融点は136℃であった。
得られた開環共重合体水素化物(A)を含む溶液に、重合体固形分100部当り、酸化防止剤(テトラキス〔メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、イルガノックス1010、チバガイギー社製)(以下、「酸化防止剤(A)」と略す。)0.1重量部を加え、溶解させた。
このもの50重量部に、無機充填材としてCaCO3(商品名:LAC2000、カルファイン社製、平均粒径2μm)50重量部を加え、二軸混練機(東芝機械社製、TEM35)で混練した後、ペレット化し、樹脂組成物(A)を得た。
樹脂組成物(A)を、スクリュー径20mmφ、圧縮比3.1、L/D=30のスクリューを備えたハンガーマニュホールドタイプのTダイ式フィルム溶融押出成形機(GSIクレオス社製、据置型)を使用してTダイ成形を行い、未延伸フィルム(A)(厚み50μm)を得た。
上記成形は、ダイリップを1.0mm、Tダイの幅を300mm、溶融樹脂温度を180℃、冷却ロール温度を80℃、キャストロール温度を130℃にして行った。
フィルム(A)を、105℃に加温しMD方向に2.0倍に延伸した後、115℃に加温しTD方向に1.3倍に延伸し、多孔質フィルム(A)を作製した。
得られた多孔質フィルム(A)の厚み、平均孔径、有機物放出量を測定した。その結果を下記第1表に示す。
(樹脂組成物(B)の調製)
実施例1において、CaCO3に代えてタルク(日本タルク社製、MICRO ACE P−6、平均粒径4μm)を使用した以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物(B)を得た。
実施例1において、樹脂組成物(A)に代えて樹脂組成物(B)を用いた以外は、実施例1と同様にしてフィルム(B)を得た。
実施例1において、フィルム(A)に代えてフィルム(B)を用いた以外は、実施例1と同様にして多孔質フィルム(B)を得た。
得られた多孔質フィルム(B)の厚み、平均孔径、有機物放出量を測定した。その結果を下記第1表に示す。
(開環共重合及び水素化反応)
実施例1において、2−ノルボルネン245重量部と5−メチル−2−ノルボルネン5重量部の代わりに、トリシクロ[4.3.0.12,6]デカ−3,7−ジエン(慣用名ジシクロペンタジエン)38重量部、テトラシクロ[4.4.12,6.17,10]ドデカ−3−エン35重量部、及び7,8−ベンゾトリシクロ[4.3.02,6.12,5]デカ−3−エン27重量部を用い、1−ヘキセンを0.60重量部用いた以外は、実施例1と同様にして、開環共重合を行い、開環共重合体(C)を得た。重合転化率は、ほぼ100%であった。
得られた開環共重合体(C)の重量平均分子量(Mw)は、24,200で、分子量分布(Mw/Mn)は、1.7であった。
得られた開環重合体水素化物(C)の水素化率は99.9%、重量平均分子量(Mw)は30,000、分子量分布(Mw/Mn)は2.4、ガラス転移温度は136℃であり、融点は観測されなかった。
実施例1において、開環重合体水素化物(A)に代えて開環重合体水素化物(C)を使用した以外は実施例1と同様にして、樹脂組成物(C)を得た。
実施例1において、樹脂組成物(A)に代えて樹脂組成物(C)を用いた以外は、実施例1と同様にしてフィルム(C)を得た。
実施例1において、フィルム(A)に代えてフィルム(C)を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行ったが、多孔質体とはならず、多孔質フィルムは得られなかった。
得られた延伸フィルム(C)の厚み、平均孔径、有機物放出量を測定した。その結果を下記第1表に示す。
(樹脂組成物(D)の調製)
実施例1において、開環重合水素化体(A)に代えて低密度ポリエチレン(プライムポリマー社製、MORETEC0168N)を用いた以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物(D)を得た。
実施例1において、樹脂組成物(A)に代えて樹脂組成物(D)を用い、冷却ロール温度を60℃、キャストロール温度を110℃とした以外は、実施例1と同様にしてフィルム(D)を得た。
実施例1において、フィルム(A)に代えてフィルム(D)を用いた以外は、実施例1と同様にして多孔質フィルム(D)を得た。
得られた多孔質フィルム(D)の厚み、平均孔径、有機物放出量を測定した。その結果を下記第1表に示す。
(フィルム(E)の作製)
4フッ化エチレン樹脂ファインパウダー(旭ガラス社製、CD−4、分子量50万)100重量部に対し、潤滑剤(エッソ石油社製、アイソバーM、炭化水素油)20重量部を加えて均一に混和し、ペースト押出機により押出し、その後、加熱ロールを通して潤滑剤を除去した厚み200μmのシートを作製した。このシートを350℃の加熱炉中30分間加熱し焼結させて、フィルム(E)を得た。
フィルム(E)を、150℃に加温しMD方向に2.0倍に延伸した後、115℃に加温しTD方向に3.0倍に延伸し、多孔質フィルム(E)を作製した。
得られた多孔質フィルム(E)の厚み、平均孔径、有機物放出量を測定した。その結果を下記第1表に示す。
また、実施例1、2の多孔質フィルムは、炭化水素のみからなるノルボルネン系開環重合体水素化物を含有する樹脂組成物を成形して得られたものであるから、該多孔質フィルムを焼却処理した際に腐食性ガスを発生しないものである。
一方、樹脂組成物に非晶質なノルボルネン系開環重合体水素化物を用いた比較例1においては、多孔質フィルムを作製することができなかった。樹脂組成物にPEを用いた比較例2の多孔質フィルムは、有機物放出量が著しく多かった。
また、比較例3の多孔質フィルムは、樹脂組成物に高融点のPTFEを用いているため、非相溶成分として無機充填材ではなく潤滑剤を用いて多孔質化を行わなければならなかった。そのため、潤滑剤の除去等の操作をしなければならず、操作が煩雑であった。
Claims (3)
- 2−ノルボルネン、又は2−ノルボルネン及び置換基含有ノルボルネン系単量体からなる単量体混合物を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の80%以上を水素化することにより得られるノルボルネン系開環重合体水素化物であって、2−ノルボルネン由来の繰り返し単位(A)の全繰り返し単位に対する存在割合が90〜100重量%、置換基含有ノルボルネン系単量体由来の繰り返し単位(B)の全繰り返し単位に対する存在割合が0〜10重量%であり、かつ、融点が110〜145℃の範囲であるノルボルネン系開環重合体水素化物100重量部と、該ノルボルネン系開環重合体水素化物に非相溶な成分5〜300重量部とを含有する樹脂組成物を成形して未延伸フィルムを得た後、該未延伸フィルムを少なくとも一軸延伸することを特徴とする多孔質フィルムの製造方法。
- 前記ノルボルネン系開環重合体水素化物に非相溶な成分が、無機充填剤であることを特徴とする請求項1に記載の多孔質フィルムの製造方法。
- 前記無機充填剤が、炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項2に記載の多孔質フィルムの製造方法。
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