JPH091633A - 超高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法 - Google Patents

超高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法

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JPH091633A
JPH091633A JP7171645A JP17164595A JPH091633A JP H091633 A JPH091633 A JP H091633A JP 7171645 A JP7171645 A JP 7171645A JP 17164595 A JP17164595 A JP 17164595A JP H091633 A JPH091633 A JP H091633A
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JP
Japan
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molecular weight
weight polyethylene
ultra
porous body
porous material
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JP7171645A
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English (en)
Inventor
Koji Masano
広治 政野
Takayuki Watanabe
孝之 渡辺
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Mitsubishi Plastics Inc
Original Assignee
Mitsubishi Plastics Inc
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Publication date
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ラム押出機による超高分子量ポリエチレン樹
脂の押出成形において、平均粒径が250μm〜400
μm、粘度平均分子量が500×104 〜650×10
4 であるカリフラワー状の超高分子量ポリエチレン樹脂
を主体とした組成物を、ラム押出機内の先端部に配設し
てあるオリフィスから、少なくとも一部を溶融状態とし
て、加熱温度150℃〜300℃の温度で通過させ、オ
リフィスに連設する成形金型内で部分溶融箇所を相互に
融着して多数の連続気孔を有する中空状の多孔質体を焼
結して押出成形することを特徴とする超高分子量ポリエ
チレン製多孔質体の製造方法。 【効果】 嵩比重の低い均質な中空状の多孔質体が得ら
れ、圧力損失が低く維持されると共に、引張強度などの
機械的強度に優れており、微細な物質を分離する濾過フ
ィルタ等の用途に好適に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超高分子量ポリエチレ
ン製多孔質体の製造方法に係り、特に多数の連続気孔を
有し、透過性及び耐薬品性に優れ、気体または液体など
の媒体から微細な塵埃・粒子などの物質を分離するため
の濾過フィルタ、反応過程または処理過程中の特定関与
物キャリア、曝気槽等用の散気管、地下水の浸透用管あ
るいは排水用管等に好適に使用できる長尺の中空状の超
高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種の気体または液体などの
媒体から塵埃・粒子等の物質を分離するためのフィルタ
等の多孔質体は、超高分子量ポリエチレン樹脂単体、あ
るいはこれと他の樹脂例えば中分子量ポリエチレン樹脂
や高密度ポリエチレン樹脂とを混合してなる合成樹脂原
料を焼結成形して、断面が筒状等からなる中空状の多孔
質体とし、必要に応じて、その多孔質体の表面の気孔
に、非粘着性に優れた微粒子状の被着剤を被着したもの
が知られている。そして、このような多数の連続気孔を
有する中空状の多孔質体を製造する方法として、上記の
合成樹脂原料を用い、オリフィスが配設されたラム押出
機によりラム押出方法で連続的に焼結成形して得ること
が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】通常、ラム押出方法に
用いるラム式押出機は、外周に単独ないし複数の加熱装
置を備えたシリンダー、そのシリンダーに内蔵した往復
運動をするピストン(プランジャーともいう)、シリン
ダー端部の成形金型、及び、シリンダー内に連通した原
料供給部から構成され、シリンダー内の先端部には、オ
リフィスが配設してある。
【0004】この成形方法は、原料供給部を通じてシリ
ンダー内に充填された超高分子量ポリエチレン樹脂等
を、シリンダー内で加熱しながらピストンの往復運動に
よって少なくともその一部を溶融状態として成形金型内
に送り込み、成形金型内で部分溶融個所を相互に融着し
て多数の連続気孔を有する中空状の多孔質体に焼結して
押出成形するものである。
【0005】上記ラム押出方法では、得られる多孔質体
の気孔の密度や機械的強度が、使用する原料の特性にか
なり依存していることが判明している。例えば、使用す
る超高分子量ポリエチレン樹脂粒子の粒径が、小径な傾
向にあるものは、シリンダー内でのピストンの往復運動
によって充填され易くなり、押出成形された多孔質体
は、より密なる連続気孔を有するものとなりその結果、
嵩比重が大きくなる傾向となる。
【0006】また、超高分子量ポリエチレン樹脂の平均
分子量が大きな傾向にあるものは、その流動性に難があ
るためにシリンダー内での加熱・溶融の際好ましい流動
状態を発現し難く、押出成形された多孔質体の機械的強
度が低下し易い傾向となる。そこで、使用する超高分子
量ポリエチレン樹脂の平均粒径や平均分子量を種々変化
させて検討したが、単に平均粒径や平均分子量を変えて
も嵩比重の低い、通気抵抗の少ない連続気孔を有すると
ともに、機械的強度に優れた多孔質体を得ることは困難
であった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解消できるラム押出方法、つまり嵩比重が低くて、かつ
機械的強度に優れた多孔質体を、連続して焼結して押出
成形できるラム押出機による製造方法を見出したもので
あり、その要旨とするところは、ラム押出機による超高
分子量ポリエチレン樹脂の押出成形において、平均粒径
が250μm〜400μm、粘度平均分子量が500×
104 〜650×104であるカリフラワー状の超高分
子量ポリエチレン樹脂を主体とした組成物を、ラム押出
機内の先端部に配設してあるオリフィスから、少なくと
も一部を溶融状態として、加熱温度150℃〜300℃
の温度で通過させ、オリフィスに連設する成形金型内で
部分溶融箇所を相互に融着して多数の連続気孔を有する
中空状の多孔質体を焼結して押出成形することを特徴と
する超高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法にあ
る。
【0008】本発明で使用する超高分子量ポリエチレン
樹脂は、平均粒径が250μm〜400μmで、粘度平
均分子量が500×104 〜650×104 の範囲であ
る必要があり、各数値は下記測定方法により得られた数
値である。平均粒径は粒度分布を測定し、その後正規確
率紙に目開き(μm)に対して篩未通過分(重量%)を
プロットし、50重量%未通過における粒径を求めたも
のであり、粒度分布の測定は、電磁式振とう機(ホソカ
ワミクロン製PT−E)により篩分けを実施したもので
あり、篩分けはJIS標準篩(JISZ−8801)を
用い、各々の目開きは上から1,180μm、355μ
m、250μm、177μm、150μm、88μm、
44μmである。ポリマー粒子(2.5g)とカーボン
ブラック粉末(0.025g)を十分混合し、測定用試
料を作成した後、振動篩に調整した試料を振とう機にセ
ットし、振幅1.5mmで6分間振とうさせた後、各金
網上の残留ポリマー重量を測定する。各篩に捕集された
重量から各篩によって捕集された重量分率を求める。 各篩によって捕集された重量分率=(各篩に捕集された
重量g/2.5g+0.025g)×100。
【0009】また、粘度平均分子量は、ASTMD−1
601に準拠して[η]を測定し、その後、ASTMD
−4020に準拠して分子量を計算したものである。
【0010】ここで、上記方法で測定した平均粒径が2
50μm未満や粘度平均分子量が500×104 未満の
ものでは、成形された多孔質体の機械的強度は良好であ
るが、嵩比重が高くなる傾向があり好ましくない。ま
た、平均粒径が400μmを越えるものや粘度平均分子
量が650×104 を越えるものでは、成形された多孔
質体の嵩比重が低いが機械的強度が低下する傾向があり
好ましくない。
【0011】さらに、本発明で使用する超高分子量ポリ
エチレン樹脂では、その形状がカリフラワー状となって
いる必要がある。ここでいうカリフラワー状とは、全体
の形状が若干の凹凸部を有した球状であって、その表面
の僅かに出張った凸部同志の間に複数の微細な亀裂が形
成された、カリフラワーの表面形状に類似したものを指
しており、図1に示すように、100倍程度に拡大した
写真によって判別し得るものである。
【0012】本発明で使用する超高分子量ポリエチレン
樹脂は、前記要件を備えていることが肝要であって、こ
れによって、多孔質体に焼結成形した際、その連続気孔
の気孔径、気孔度などが、その用途に適したものとなり
得るものと推測され、特にその超高分子量ポリエチレン
樹脂の粒子の凹凸部ないし複数の亀裂は、その粒子を加
熱した際、熱の吸収を効率良くすると共に亀裂が拡大
し、粒子全体の膨脹をし易くし、これが成形された多孔
質体の嵩比重を低くするのに寄与するものと推測され
る。
【0013】さらに、本発明の成形方法であるラム押出
方法にあっても、カリフラワー状の形状は破壊されるも
のの連続気孔を形成する上で必要な粒子間の融着には影
響されることが少ないので、その連続気孔の気孔径、気
孔度などが、その用途に適したものとなり得るものと推
測される。
【0014】この超高分子量ポリエチレン樹脂には、必
要に応じて添加剤例えば溶融補助剤的に5重量部〜20
重量部の中分子量ポリエチレン樹脂や、多孔質体の気孔
度、伸張率などの調整剤的に5重量部〜20重量部の高
密度ポリエチレン樹脂や、中密度ポリエチレイン樹脂
や、低密度ポリエチレン樹脂あるいは中分子量ポリエチ
レン樹脂等、さらには、0.5重量部〜10重量部、好
ましくは1.5重量部〜2.5重量部の導電性付与剤
や、0.5重量部〜10重量部、好ましくは5重量部以
下の滑剤、さらには0.003重量部〜0.3重量部、
好ましくは0.01重量部〜0.15重量部の有機過酸
化物等から選択されたものを添加することができる。
【0015】なお、導電性付与剤としては、ケッチェン
ブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、
サーマルブラック、アセチレンブラック等の導電性カー
ボンブラックや、金属粉、金属酸化物等であり、上記滑
剤としては、モンタン酸エステルワックス、脂肪酸誘導
体からなるワックス等があり、そして有機過酸化物とし
ては、2,5−ジメチル−(t−ブチルパーオキシ)ヘ
キサン、ジクミルパーオキサイド等が挙げられる。
【0016】本発明で使用されるラム式押出機は、前述
したように先端部にオリフィスが配設され、外周に加熱
装置を備えたシリンダーと、そのシリンダーに内蔵した
往復運動をするピストンと、シリンダー端部の成形金型
と、シリンダー内に連通した原料供給部とで構成された
ものである。そして、構成部分の大部分が横型となった
横置型や、シリンダーの一部分あるいは大部分が竪型と
なった竪置型のいずれであっても良い。シリンダーの加
熱温度は、超高分子量ポリエチレン樹脂等の原料が15
0℃〜300℃になるように温度調節されるものであ
る。この加熱温度が150℃未満では、樹脂が融着に必
要な溶融状態にならず、300℃を越えると樹脂が熱分
解するという問題がある。
【0017】シリンダー内の先端部に配設されるオリフ
ィスには、種々の形状のものが使用でき、例えば面板体
に複数の丸孔状の吐出口を設けたブレーカープレート状
のオリフィスや、押出成形される多孔質体の断面形状と
ほぼ同一形状の連続状あるいは非連続状の線状スリット
の吐出口を有するダイス状オリフィス等が使用できる。
さらに、上記の丸孔状の吐出口、または線状スリットの
吐出口の開口程度は、超高分子量ポリエチレン樹脂等の
剪断速度が1.0×101 〜5.0×105 sec-1
なるように調整したものが好適に使用できる。
【0018】シリンダー端部の成形金型の形状は、押出
成形される中空状の焼結多孔質体の断面形状とほぼ同一
形状であり、円筒形、角筒形、楕円形、長方形、星形
等、その用途によって適宜選択される。濾過フィルタ
は、その分離・濾過する媒体の性質によるが通常は、多
数の連続気孔を有する中空状多孔質体の内または外表面
あるいは両面の気孔に、微粒子状の非粘着性に優れた被
着剤、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂をバイン
ダーと共に充填・被着したり、あるいは2次加工的に熱
可塑性合成樹脂製小粒径多孔質層を形成するのが好まし
い。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 [実施例1]平均粒径370μm、粘度平均分子量58
0×104 、嵩比重0.43である図1に示すようなカ
リフラワー状の超高分子量ポリエチレン樹脂を用い、端
部に成形口金が付設され、外周面に加熱機構が付いたシ
リンダーを有するラム押出機を使用し次の押出条件で、
パイプ状多孔質体を押出成形した。 ◎押出条件 押 出 量;10kg/hr オリフィス;連続した1mm幅の連続状スリット 成形口金 ;環状 温 度 ;チャンバー…170℃、シリンダー…240
℃、成形口金…200℃、 ◎パイプ状多孔質体 外径:56mm、内径:50mm、肉厚:3mm
【0020】[実施例2]平均粒径320μm、粘度平
均分子量580×104 、嵩比重0.53であるカリフ
ラワー状の超高分子量ポリエチレン樹脂を用い、実施例
1と同一のラム押出機により、実施例1と同一の押出条
件でパイプ状多孔質体を押出成形した。
【0021】[実施例3]平均粒径370μm、粘度平
均分子量580×104 、嵩比重0.43であるカリフ
ラワー状超高分子量ポリエチレン樹脂とカーボンブラッ
クを95:5の割合で混合した組成物を用い、実施例1
と同一のラム押出機により、実施例1と同一の押出条件
でパイプ状多孔質体を押出成形した。
【0022】[比較例1]平均粒径187μm、粘度平
均分子量600×104 、嵩比重0.38であるカリフ
ラワー状の超高分子量ポリエチレン樹脂を用い、実施例
1と同一のラム押出機により、実施例1と同一の押出条
件でパイプ状多孔質体を押出成形した。
【0023】[比較例2]平均粒径208μm、粘度平
均分子量440×104 、嵩比重0.35である塊状の
超高分子量ポリエチレン樹脂を用い、実施例1と同一の
ラム押出機により、実施例1と同一の押出条件でパイプ
状多孔質体を押出成形した。
【0024】[比較例3]平均粒径160μm、粘度平
均分子量330×104 である超高分子量ポリエチレン
と、平均粒径80μm、粘度平均分子量1×104 であ
る高密度ポリエチレンとを、75:25の割合で混合し
た組成物を用い、実施例1と同一のラム押出機により、
実施例1と同一の押出条件でパイプ状多孔質体を押出成
形した。上記実施例1乃至3及び、比較例1乃至3で得
られた多孔質体の諸物性について測定した結果を表1に
示した。ここで、圧力損失は空気流量1m/分で測定、
引張強度、伸びについては、JIS K 7113に準
拠して測定した数値である。
【表1】
【0025】表1から実施例1乃至3のものは、得られ
たパイプ状多孔質体の嵩比重が低く、圧力損失も低く維
持され、引張強度等の機械的強度にも優れていることが
判る。これに対して平均粒径が小さい比較例1では、機
械的強度に優れているが、嵩比重が高く、また圧力損失
が大きいことが判る。同様に平均粒径と、粘度平均分子
量が小さく、ポリマー形状が異なる比較例2及び、高密
度ポリエチレン樹脂を混合した比較例3ではさらに嵩比
重が高く、また圧力損失が大きいことが判る。
【0026】
【発明の効果】上述したように本発明の製造方法によれ
ば、嵩比重の低い均質な中空状の多孔質体が得られ、圧
力損失が低く維持されると共に、引張強度などの機械的
強度に優れており、微細な物質を分離する濾過フィルタ
等の用途に好適に使用できる。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用する超高分子量ポリエチレン樹脂
の粒子構造を示す電子顕微鏡写真
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 23:04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラム押出機による超高分子量ポリエチレ
    ン樹脂の押出成形において、平均粒径が250μm〜4
    00μm、粘度平均分子量が500×104〜650×
    104 であるカリフラワー状の超高分子量ポリエチレン
    樹脂を主体とした組成物を、ラム押出機内の先端部に配
    設してあるオリフィスから、少なくとも一部を溶融状態
    として、加熱温度150℃〜300℃の温度で通過さ
    せ、オリフィスに連設する成形金型内で部分溶融箇所を
    相互に融着して多数の連続気孔を有する中空状の多孔質
    体を焼結して押出成形することを特徴とする超高分子量
    ポリエチレン製多孔質体の製造方法。
JP7171645A 1995-06-15 1995-06-15 超高分子量ポリエチレン製多孔質体の製造方法 Pending JPH091633A (ja)

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