JP5269368B2 - 親水性マイクロセル連続気泡発泡体とその製造方法 - Google Patents
親水性マイクロセル連続気泡発泡体とその製造方法 Download PDFInfo
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直接連続気泡発泡体を作る方法としては、ポリオールを用いてポリウレタン発泡体を得る方法がある(特許文献2)。
また、オレフィン系樹脂の連続気泡発泡体を得る方法として特許文献3、4などが挙げられる。
一方、親水性を付与するために、連続気泡発泡体を一旦製造後、その表面に親水性物質を塗布する方法もある(特許文献4)。なお、特許文献2では直接親水性を得ることが可能である。
すなわち、特許文献1のような機械的応力によって破泡させる方法では、機械的応力をかけて連続気泡化する工程のための設備や、それを収容するためのスペースが必要になる。また、この方法では数百μm以上の直径の大きな独立気泡の連通化は可能であるが、微細なセル径の気泡を連通化させるのは困難である。
特許文献2の方法では、化学発泡剤や整泡剤を使用し、またポリウレタン自身が分解する可能性があるので、当該方法で得られた発泡体を医療用、衛生用、食品用などの用途に使用すると、これら化学発泡剤やポリウレタン分解物などが流出してくる懸念が高い。
特許文献3の方法では、素材がクリーンなポリオレフィンであり、また化学発泡剤、整泡剤を使用していない一般的なガス発泡法であるが、得られる発泡体は、気泡の径が大きくなるため、薄層化させるのは不可能である。
本気泡の径が大きい問題に対し特許文献4の方法は、一般的なガス発泡法でありながらフロンガスを混合物することにより微細な連続気泡体を得ている。しかしながら、フロンガスによる発泡法はフロン規制により実施することが困難である。
超臨界ガスを用いたポリオレフィン系発泡体の製造方法では、クリーンで気泡の径が小さい発泡体が得られるものの、一般的に独立気泡である。わずかに連続気泡が得られる例として特許文献5があるが、この方法で得られる発泡体は充填材を大量に含み、その発泡倍率も10倍以内と、硬いものであった。
また、特許文献4のように、連続気泡発泡体に親水性物質を表面塗布する方法は、耐久性に乏しく、長期保存や繰り返し使用により親水性物質が水中に溶出したり、またそれにより吸水性が落ちる問題がある。
以上のように、超臨界法によるガス発泡法は微細な独立気泡を得るのには大変優れた方法であるが、十分に発泡させた連続気泡体を得ること、更には親水性化合物を配合して発泡させ吸水性を有するものは発泡を阻害するなどの理由で実施された例がなかった。
ポリオレフィンと、親水性化合物0.5〜10重量%とを含むポリマー組成物に、常温・常圧で気体である物質を、超臨界状態で含浸させた後に、圧力を解放して、連続気泡となるように発泡させて、発泡倍率を10倍以上とさせたことを特徴とする、親水性マイクロセル連続気泡発泡体の製造方法に関し、また、そのような製造方法で得られる親水性マイクロセル連続気泡発泡体に関する。
その親水性化合物の好ましい具体例としては、エチレングリコールまたはエチレングリコール及びプロピレングリコールの繰返し単位を含む親水性化合物が好ましく、オレフィン繰り返し単位又は長鎖アルキルなどとの反応物又は組み合わせとした化合物、あるいは、ランダムコポリマー、ブロックポリマー、グラフトポリマー、スターポリマー、又はそれらのブレンドなどが挙げられる。
アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤は、連続気泡化が得られなかったり、分解性が悪かったり、蛋白変性、皮膚障害など毒性が高く人体・環境汚染問題が発生したりするので好ましくない。
なお、吸水量の上限は特に制限されないが、通常は50倍以下であってもよい。
PP:ランダム型ポリプロピレン、PE:低密度ポリエチレン、EPDM:EPDM(エチレン単位29.5モル%、プロピレン単位66.0モル%、エチリデンノルボルネン単位4.5モル%)、SEBS:スチレンブタジエントリブロックポリマーの水素添加物(スチレン比率20%、数平均分子量約10万)、核剤:煙霧質シリカ、安定剤:テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸]ペンタエリトリトール、連泡化剤:ジオキシエチレンステアリルアミンとグリセリロールモノステアレートの1:1混合物(HLB:5.3)、親水性化合物A:ジオキシエチレンステアリルエーテル(HLB:4.9)、同B:ポリオキシエチレンアルキルエーテル(分子量約575、オキシエチレン含有量20%、HLB:4.0)同C:テトラオキシエチレンアセチレニックグリコールエーテル(HLB:7.0)、同D:ペンタオレイン酸デカグリセリル(HLB:6.4)
(1)見掛け比重:JIS K7112に準拠した電子比重計MD-200S(ミラージュ貿易株式会社商品名)を用いて、発泡体の見掛け比重を測定した。なお、発泡倍率は、未発泡の組成物の比重とから算出した。
(2)平均セル径:電子走査型顕微鏡JXA-6100P(日本電子株式会社商品名)を使用し、視野内に観測される全セルの短径、長径を測定し平均した。
(3)細孔径分布:JIS K3832に準拠するPerm-Polometer(Porous Material Inc.商品名)を用いて、最大細孔径、細孔径分布および最少細孔径を測定し、平均細孔径を算出した。
(4)通気性:フラジール型通気性試験機を用い、JIS L1004により、通気性を測定した。すなわち、適切なオリフィスをテーブルに設置し、試験片を固定して空気を流し、その際のマノメーターの水位を読み取って、流量換算表から流量を算出した。
(5)柔軟性:オートグラフAGS-5KNB(株式会社島津製作所商品名)を用いて、元の厚さに対して50%につぶした時のひずみ−応力曲線を求め、それより柔軟性を算出した。
(6)吸水量:40mm×50mm、厚み0.2mmの試験片を1分間水没させた後に重量を測定して、水没前の重量との差異から、単位あたりの吸水量を算出した。更に見掛け比重で割り返して吸水倍率を求めた。
(7)吸水速度:PETフイルム上に、0.6mm厚の試験片を乗せ、0.1ccの水を滴下させて、吸水するまでの時間を測定した。
(8)同耐久性:吸水速度測定後、試験片を1分間水没させ、50℃のオーブンで2時間以上乾燥させ、再度吸水速度を評価した。これを5回繰り返した時の吸水時間を示した。
表1に示す配合比になるよう、均質となるようミキサーにて混合してポリマー組成物を調製した。これを単軸タンデム型押出機において、樹脂温度185℃設定して加熱しながら、圧力10MPaにて二酸化炭素を圧入して溶解させ、10分経過した後、圧力を、減少速度1.5MPa/sで減少させつつ温度170℃で押出して、発泡体を得た。
割り機にてこの発泡体の両面をスライスすることにより、0.2mm厚及び0.6mm厚の均一な連続気泡体を得た。見掛け比重は0.045g/cm3、発泡倍率は20.4倍(未発泡比重0.92g/cm3)、平均セル径は190μm、連通した細孔径は、最大40μm、最小3μm、平均8μmであり、通気性8.2cm3/cm2/s、柔軟性0.012MPaであった。また、1分後の吸水量は0.82g/cm3、18.2倍であり、吸水速度は3秒であり、その耐久性も4秒と吸水速度はほとんど低下しなかった。
実施例1と同様に、表1に示す配合比になるように混合し、発泡体を得た。結果を表1に示す。実施例1に対し、実施例2では親水性化合物を変更するとともに連泡化剤の量を増やし、実施例3,4では親水性化合物の種類と配合量を変更し、実施例5、6ではポリオレフィン樹脂の種類と親水性化合物の種類を変更したが、いずれも柔軟で良好な吸水性とその耐久性が確認できた。
実施例1と同様に、表1に示す配合比になるように混合し、発泡体を得た。ただし、比較例3では、親水性化合物を配合せず、得られた発泡体を、親水性化合物をエタノールで30倍に希釈した溶液に浸漬して処理した。結果を表1に示す。連泡化剤のない比較例1では独立気泡のため通気性や吸水性がなく、親水性化合物のない比較例2では吸水性に乏しく、また比較例2で用いたサンプルに対し、親水性化合物の30倍エタノール溶液で表面処理して乾燥した比較例3では吸水耐久性が乏しかった。
Claims (7)
- ポリオレフィンと、
ノニオン系界面活性剤としてポリオキシエチレン(ポリオキシプロピレン)アルキルアミンおよび脂肪酸(ポリ)グリセリルをポリマー組成物100重量部あたり0.2〜10重量部と、
前記ノニオン系界面活性剤とは異なる、HLB値(親水親油バランス)が3〜10である親水性化合物をポリマー組成物全体に対し0.5〜10重量%と、
を含むポリマー組成物に、
常温・常圧で気体である物質を、超臨界状態で含浸させた後に、圧力を解放して、連続気泡となるように発泡させて、発泡倍率を10倍以上としたことを特徴とする、親水性マイクロセル連続気泡発泡体。 - 平均セル径が200μm以下のマイクロセルを有することを特徴とする、請求項1記載の発泡体。
- 下記で規定される吸水速度が1〜7秒であることを特徴とする、請求項1または2記載の発泡体。
吸水速度:PETフィルム上に、0.6mm厚の試験片を乗せ、0.1ccの水を滴下させたときの、吸水するまでの時間。 - 請求項1〜3のいずれか1項記載の発泡体であって、1分間水没させた後の吸水量が吸水前の該発泡体の重量の12倍以上であることを特徴とする発泡体。
- 親水性化合物が、オキシ化合物から誘導される繰り返し単位を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の発泡体。
- 50%圧縮荷重における柔軟性が0.02MPa以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項記載の発泡体。
- 請求項1〜6のいずれか1項記載の発泡体を含む、医療、衛生、食品用発泡体。
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