JPH04342744A - 多孔質シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多孔質シートの製造方
法に関する。更に詳細には、機能性微粒子の特異な機能
が損なわれない状態で機能性微粒子がシート内に保持さ
れており、かつ空隙率が高く、圧力損失の少ない多孔質
シートの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多孔質シートは、オゾン分解機能、脱臭
機能などの特異機能を有する機能性微粒子をシート内部
に保持した多孔質構造体であり、この多孔質シート内部
に処理すべき気体、液体などの被処理物が通過するとき
に、被処理物が機能性微粒子に接触し、機能性微粒子の
保有する特異機能によって被処理物が処理されるように
なっている。

【０００３】このような多孔質シートの製造方法として
は、従来より大きく分けて２種類のものがある。その一
つの製造方法は、特開昭５６−１３３０２９号公報に記
載されており、機能性微粒子と結合剤とを混合し、この
混合物を所定形状に成形し焼結するという方法である。 この方法により得られる機能性微粒子を含む焼結体にあ
っては、緻密な構造を有し圧力損失が大きく、この焼結
体内部に被処理物を通過させることは困難であった。こ
のため、この方法を用いて多孔質シートを製造する場合
には、焼結体をハニカム構造とし、このハニカムの孔内
に被処理物を通過するようにしていた。しかしながら、
この場合には、ハニカムの孔の内壁面の機能性微粒子し
か処理に利用されず、焼結体における機能性微粒子の単
位重量当りの処理効率が悪いという不具合があった。ま
た、焼結体の形状は容易に変更することができず、汎用
性に乏しいという不具合もあった。

【０００４】別の多孔質シートの製造方法としては、特
開昭６２−１３０４号公報に記載されたものがある。こ
の方法は、多孔質構造を有する繊維シートの構成繊維表
面にバインダーによって機能性微粒子を固定するという
方法である。この方法により得られる多孔質シートにあ
っては、裁断したり折り曲げたりするなど容易にその形
状を変更することができ、その汎用性は高いが、反面機
能性微粒子はバインダーによって構成繊維表面に固定さ
れていることから、バインダー量が多い場合には機能性
微粒子表面がバインダーによって覆われて、機能性微粒
子の有する特異な機能が十分に発揮できなくなり、バイ
ンダー量が少ない場合には機能性微粒子が繊維表面から
容易に脱落するという欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みなされたものであり、機能性微粒子の特異な
機能が損なわれない状態で機能性微粒子がシート内に保
持されており、かつ空隙率が高く、圧力損失の少ない多
孔質シートの製造方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため、請求項１記載の発明にあっては、「機能性微
粒子及び弗素樹脂とともにε−カプロラクタムが溶液状
態で含まれている混練物を製造する工程と、ε−カプロ
ラクタムが固体若しくは高粘度の液体状態で混練物を圧
延する工程と、前記圧延する工程後に仮焼成してε−カ
プロラクタムを除去する工程とを備えたことを特徴とす
る多孔質シートの製造方法」をその要旨とした。請求項
２記載の発明にあっては、「混練物を製造する工程が、
機能性微粒子を水に分散した分散液と弗素樹脂のディス
パージョンとを混合し、この混合液に有機溶媒を加えて
、前記機能性微粒子と弗素樹脂とを共凝集させ、この凝
集体にε−カプロラクタムを加え、これを混練する方法
からなることを特徴とする多孔質シートの製造方法」を
その要旨とした。請求項３記載の発明にあっては、「混
練物中の水、または水と有機溶媒との混合溶液と、ε−
カプロラクタムの重量中にε−カプロラクタムの占める
重量比率が４０〜８７％であることを特徴とする多孔質
シートの製造方法」をその要旨とした。

【０００７】以下、本発明の多孔質シートの製造方法を
更に詳しく説明する。機能性微粒子としては、例えばオ
ゾン分解シートに用いられる二酸化マンガン、アンモニ
ア臭を脱臭する脱臭シートに用いられる活性炭、ゼオラ
イト、セラジット、セピオライト、タバコ臭、イオウ酸
化物、窒素酸化物を除去する除去シートに用いられる活
性炭、チオール、硫化水素を除去する除去シートに用い
られるゼオライト、野菜などから発生するエチレンガス
を除去する鮮度保持シートに用いられるセピオライト、
ゼオライト、酒の濾過シートに用いられるチタン酸カリ
ウム、醤油中の菌体吸着濾過シートに用いられるセピオ
ライトなどがある。一方、弗素樹脂としてはポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などがあり、これは剪断
力を加えることにより、容易にフィブリル化して粘着性
のある微細な繊維状となる性質を有している。

【０００８】又、ε−カプロラクタムは、小量の溶媒に
よって適度な流動性を持つ溶液となり、また、小量の溶
媒の気化によって固化若しくは高粘度化し、更に、１５
０〜２００℃程度の仮焼成温度で容易に分解し除去でき
るという特質を有している。この特質を利用して、本発
明では、ε−カプロラクタムを、水、または水と有機溶
媒との混合溶液に溶解させた溶液状態で混練物中に含ま
せている。有機溶媒としては、メチルアルコール、エチ
ルアルコール、イソプロピルアルコール、プロピルアル
コール、エチレングリコール、エチルセルソルブなどの
親水性有機溶媒やソルベントナフサ、テレピン油、ウン
デカン、イソブタノール、イソアミルアルコールなどの
親油性有機溶媒がある。親油性有機溶媒を用いる場合に
は、界面活性剤などを併用して、エマルジョンの形態で
用いるのが望ましい。尚、溶液中の有機溶媒は混練時あ
るいは圧延する工程で弗素樹脂のフィブリル化を促進さ
せるよう作用する。

【０００９】これら機能性微粒子及び弗素樹脂とともに
ε−カプロラクタムが溶液状態で含まれている混練物を
製造する方法としては、大きく４つの方法がある。その
一つは、前記機能性微粒子を水に超音波等の分散手段や
界面活性剤を用いて分散した分散液と、弗素樹脂を水に
超音波等の分散手段や界面活性剤を用いて分散した弗素
樹脂のディスパージョンとを混合し、この混合液に有機
溶媒を加えて、前記機能性微粒子と弗素樹脂とを共凝集
させ、この凝集体にε−カプロラクタムを、水、または
水と有機溶媒との混合溶液に溶解させたε−カプロラク
タム溶液を加え、これを混練するという方法がある。こ
の方法にあっては、ε−カプロラクタム溶液が混練物の
製造工程で混練物中に均一に混合されることになり、圧
延する工程及び仮焼成工程を経て、微細な孔がシート全
体に均一に分布した非常に高い空隙率の多孔構造を有す
る多孔質シートを得ることができる。尚、この方法にお
いて、弗素樹脂のディスパージョンにおける弗素樹脂量
としては、多孔質シート全重量に対し２０〜６０％が望
ましい。また、ε−カプロラクタムは、前記凝集体を吸
引濾過し乾燥した後に、ε−カプロラクタムを、水、ま
たは水と有機溶媒との混合溶液に溶解させたε−カプロ
ラクタム溶液として加えてもよいが、吸引濾過後の凝集
体に固体状のε−カプロラクタムを単独で加え、ε−カ
プロラクタムを吸引濾過後に残る水、または水及び有機
溶媒の混合溶液に溶解させて溶液としてもよい。その他
の方法としては、ε−カプロラクタム溶液に機能性微粒
子を分散させ、これに弗素樹脂のディスパージョンを混
合し、これを混練するという方法、ε−カプロラクタム
溶液に機能性微粒子を分散させ、これに弗素樹脂微粒子
を混合し、これを混練する方法、機能性微粒子と弗素樹
脂とを混合し、これをε−カプロラクタム溶液に加え、
これを混練するという方法がある。

【００１０】ε−カプロラクタム溶液中のε−カプロラ
クタム重量比率、つまり混練物中の水、または水及び有
機溶媒の混合溶液と、ε−カプロラクタムの重量中にε
−カプロラクタムの占める重量比率は、４０〜８７％で
あることが好ましく、６０〜８５％であればより好まし
い。ε−カプロラクタムの重量比率が４０％を下回る場
合には、水、または水及び有機溶媒の混合溶液が気化し
た後の固体若しくは高粘度の液体状態のε−カプロラク
タムの量が少ないため、十分な空隙を得ることができな
い。また、８７％を上回る場合には、ε−カプロラクタ
ムの粘度が高くなりすぎて弗素樹脂との混練及びフィブ
リル化が困難となる上、圧延する工程でε−カプロラク
タムがロール表面に析出して、シートのロールへの巻付
きなどのトラブルが生じる。

【００１１】混練は、混練攪拌機、ニーダー、バンバリ
ーミキサー、ロールミキサー、スクリューミキサーなど
の混練機により行う。凝集体中の弗素樹脂は、混練時の
剪断力によりフィブリル化して粘着性のある微細な繊維
状となる。同時にこの混練によって弗素樹脂と機能性微
粒子との均一な混合が行われることになる。

【００１２】圧延は、前記混練物をカレンダーロールや
プレス機等に通すことにより行う。この圧延により、混
練物中の弗素樹脂のフィブリル化が更に進むと共に、フ
ィブリル化された繊維状物が配向し、その物理的強度を
高めることができる。物理的強度をさらに高めるために
は、圧延する工程を繰り返せばよく、特にカレンダーロ
ールを用いる場合には、圧延方向を変えることにより強
度を高めることができる。尚、圧延温度としては弗素樹
脂の剪断力によるフィブリル化が容易な１９℃を下限と
し８０℃までが好ましい。

【００１３】圧延する工程後、シートは、１５０〜２０
０℃の焼成温度で仮焼成され、シート中のε−カプロラ
クタムの除去が計られる。上記のごとく、ε−カプロラ
クタムを溶液状態で含ませた混練物は、圧延する工程、
仮焼成する工程を経た後、非常に高い空隙率を有する多
孔質シートとなる。その理由としては、混練物中にε−
カプロラクタム溶液を含ませておくことにより、圧延す
る工程で小量の溶媒が気化すると、ε−カプロラクタム
が速やかに固体若しくは高粘度の液体状態となり、カレ
ンダーなどによる圧延時の圧縮によっても、それ以上シ
ートは圧密化しにくくなる。すなわち、圧延する工程で
小量の溶媒の気化によりε−カプロラクタムは固体若し
くは高粘度の液体状態となってシート内に存在し、これ
がシートの圧密化を防止することになり、さらに圧延す
る工程後の仮焼成でシート内のε−カプロラクタムが分
解され除去されたとき、ε−カプロラクタムの抜けた跡
は空隙として残り、この結果、非常に高い空隙率を有す
る多孔質シートが得られるものと考えられる。

【００１４】また、別の理由としては、仮焼成時、特に
仮焼成初期に弗素樹脂は軟化して応力緩和による熱収縮
を生じるが、この際、ε−カプロラクタムは固体若しく
は高粘度の液体状態でシート中に存在しており、このた
め、弗素樹脂の熱収縮後、ε−カプロラクタムが分解し
除去されることで、ε−カプロラクタムの占めていた部
分が空隙として残り、この結果、非常に高い空隙率を有
する多孔質シートが得られるものと考えられる。更に別
の理由としては前記２つの理由の両方により非常に高い
空隙率を有する多孔質シートが得られるものと考えられ
る。

【００１５】尚、本発明の方法によって得られる多孔質
シートには、カーボンブラック等の触媒担体表面に白金
等の貴金属微粒子を担持させた触媒微粒子をフィブリル
化された弗素樹脂のネットワーク内に保持した燃料電池
用電極触媒シートは含まないものとする。

【００１６】

【実施例】

実施例１ 二酸化マンガンを主体とするオゾン分解触媒（平均粒径
５．０ミクロン）８．０ｇを、ε−カプロラクタムの８
０重量％水溶液８．０ｇに分散し、これを攪拌しながら
、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を６０重量
％含むディスパージョン（ダイキン工業株式会社製：Ｐ
−１）３．３ｇを徐々に滴下して均一に混合した。この
後、この混合物を双腕ニーダーにより混練し、ＰＴＦＥ
を十分にフィブリル化させた。次に、この混練物をロー
ル温度２５℃のカレンダーに縦横交互に通して圧延を行
い、厚さ１２０ミクロンのシート状物を得た。このシー
ト状物を１５０℃で３時間加熱して、シート内に残る水
、ε−カプロラクタムなどを気化させて、空隙率７０容
量％のオゾン分解シートを得た。

【００１７】実施例２ 平均粒径２４ミクロンの活性炭９．０ｇを、水に超音波
を用いて均一に分散させた。この分散液にＰＴＦＥディ
スパージョン３．３ｇを徐々に滴下して均一に混合した
。この後、この混合液にイソプロピルアルコールを添加
して、活性炭ととＰＴＦＥ粒子とを共凝集させ、吸引濾
過した。得られた凝集体を乾燥し、平均粒径５ミクロン
に粉砕し、水２ｇ、アルコール２ｇ、ε−カプロラクタ
ム１６ｇからなるε−カプロラクタム溶液を添加し、双
腕ニーダーにより混練し、ＰＴＦＥを十分にフィブリル
化させた。次に、この混練物をカレンダーに縦横交互に
通して圧延を行い、厚さ３００ミクロンのシート状物を
得た。このシート状物を１５０℃で３時間加熱して、シ
ート内に残る水、ε−カプロラクタムなどを気化させて
、空隙率７８容量％の脱臭シートを得た。得られた脱臭
シートは取り扱いにより破損が生じることがなく、十分
な物理的強度を有するものであった。

【００１８】

【発明の効果】上記構成を備えたことにより、請求項１
記載の多孔質シートの製造方法にあっては、機能性微粒
子及び弗素樹脂とともにε−カプロラクタムを溶液状態
で混練物中に含ませ、圧延する工程でε−カプロラクタ
ムを固体若しくは高粘度の液体状態として混練物を圧延
し、圧延後の仮焼成でこれを除去するという方法を採っ
たことにより、高い空隙率と圧力損失の少ない多孔構造
を有する多孔質シートを得ることができ、機能性微粒子
は、このシートの弗素樹脂のフィブリル化してなるネッ
トワーク内にその特異な機能を損なわれずに保持される
ようになる。この結果、この方法によれば、機能性微粒
子と被処理物との接触機会が高く、機能性微粒子の単位
重量当りの処理効率が高い多孔質シートを得ることがで
きる。

【００１９】請求項２記載の多孔質シートの製造方法に
あっては、混練物の製造工程で、ε−カプロラクタムが
溶液状態で混練物中に均一に混合され、圧延する工程で
、ε−カプロラクタムが小量の溶媒の気化にともない固
体若しくは高粘度の液体状態となってシート中に均一な
分散状態で存在し、その後の仮焼成工程で、分解し除去
されるようになっている。このため、この方法によれば
、シート中のε−カプロラクタムの占めていた部分が空
隙として残り、微細な孔がシート全体に均一に分布した
非常に高い空隙率の多孔構造を有する多孔質シートを得
ることができる。

【００２０】請求項３記載の多孔質シートの製造方法に
あっては、混練物中の水、または水及び有機溶媒の混合
溶液と、ε−カプロラクタムの重量中にε−カプロラク
タムの占める重量比率が４０〜８７％としたことにより
、「水、または水及び有機溶媒の混合溶液が気化した後
の固体若しくは高粘度の液体状態のε−カプロラクタム
の量が少なく十分な空隙を得ることができない。また、
ε−カプロラクタム溶液の粘度が高くなりすぎて弗素樹
脂との混練及びフィブリル化が困難となる上、圧延する
工程でε−カプロラクタムがロール表面に析出して、シ
ートがロールに巻付く」といった不具合が生じることが
ない。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　機能性微粒子及び弗素樹脂とともにε
   −カプロラクタムが溶液状態で含まれている混練物を製
   造する工程と、ε−カプロラクタムが固体若しくは高粘
   度の液体状態で混練物を圧延する工程と、前記圧延する
   工程後に仮焼成してε−カプロラクタムを除去する工程
   とを備えたことを特徴とする多孔質シートの製造方法。
2. 【請求項２】　　混練物を製造する工程が、機能性微粒
   子を水に分散した分散液と弗素樹脂のディスパージョン
   とを混合し、この混合液に有機溶媒を加えて、前記機能
   性微粒子と弗素樹脂とを共凝集させ、この凝集体にε−
   カプロラクタムを加え、これを混練する方法からなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の多孔質シートの製造方法
   。
3. 【請求項３】　　混練物中の水、又は水と有機溶媒との
   混合溶液と、ε−カプロラクタムの重量中のε−カプロ
   ラクタムの占める重量比率が４０〜８７％であることを
   特徴とする請求項１又は２記載の多孔質シートの製造方
   法。