JPH0967457A - 親水性シリコーンゴムフィルムの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルム表面に水膜を容易に形成すること
ができ、このシリコーンゴムフィルムの炭酸ガス透過性
を利用して炭酸ガスの捕集に使用した際、表面に形成し
た水膜に炭酸ガスが溶解し、炭酸ガスの捕集効率が高く
なる。 【解決手段】 シリコーンゴムフィルムの表面を電子線
等で処理してラジカルを形成し、この表面に親水性化合
物を接触させてグラフトし、親水性にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、炭酸ガスを選択
的に透過する性質を有し、該炭酸ガスを分離するために
好適に使用することができる親水性シリコーンゴムフィ
ルムの製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリコーン樹脂またはシリコーンゴムの
フィルムが炭酸ガスを選択的に透過させることは、古く
から知られているが、炭酸ガスを効率的に捕集するため
には、上記フィルムの表面の炭酸ガス濃度を上げること
が必要である。この炭酸ガス濃度は、 Ｈ₂ Ｏ＋ＣＯ₂ →Ｈ₂ ＣＯ₃ として溶解度を上げることで達成されるが、撥水性の強
いシリコーン樹脂やシリコーンゴムのフィルム表面に水
の吸収率が５０％以上になる程度の良好な親水性を付与
するための有利な手段が従来は存在しなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、シリコー
ンゴムフィルムの表面に好ましくは水の吸収率が５０％
以上になる程度の良好な親水性を付与するための有利な
手段を提供し、これによってシリコーンゴムフィルムの
表面に水膜を容易に形成し、炭酸ガスの分離に使用でき
るようにしたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の親水性シリコ
ーンゴムフィルムの製法は、シリコーンゴムフィルムの
表面に親水性化合物をグラフトすることを特徴とする。

【０００５】上記のシリコーンゴムフィルムを形成する
ゴムは、メチルシリコーンゴム（ＭＱ）、ビニル−メチ
ルシリコーンゴム（ＶＭＱ）およびフェニルシリコーン
ゴム（ＰＭＱ）等のシリコーンゴムであり、特にメチル
シリコーンゴム（ＭＱ）は、ガス透過性が大きい点で好
ましい。ただし、上記シリコーンゴムフィルムの厚み
は、１０〜３００μｍが好ましく、１０μｍ未満では強
度不足となり、反対に３００μｍを超えると炭酸ガスの
透過量が不足する。

【０００６】上記シリコーンゴムフィルムの表面にグラ
フトされる親水性化合物は、水酸基、カルボキシル基、
アミノ基、カルボニル基およびスルホ基等の親水基を有
する化合物、またはニトリル基のように加水分解反応等
によって容易に親水基を生成する化合物であり、特に上
記の親水基やニトリル基と共にビニル基を有する酸、酸
のエステルまたはニトリル化合物が好ましく、これらの
化合物は、モノマーまたはポリマーのいずれでもよく、
アクリロニトリル、アクリル酸、ポリアクリル酸、酢酸
ビニル、側鎖を有するメタクリル酸メチル、上記アクリ
ル酸やポリアクリル酸の金属塩等が例示される。なお、
これらの化合物は、いずれか一種を単独で、または二種
以上を組合せて使用することができる。

【０００７】上記のシリコーンゴムには、あらかじめ過
酸化物を単独で、または促進剤と共に添加しておくこと
ができ、これによってグラフト効率を上げることができ
る。また、上記のシリコーンゴムに上記の過酸化物等と
共に、またこれらとは別に上記のグラフトすべき親水性
化合物と同じ親水性化合物を混合したり、コーティング
したりすることによってあらかじめ添加しておくことが
でき、これによって親水性を一層向上することができ
る。

【０００８】上記のシリコーンゴムフィルムに親水性化
合物をグラフトするには、シリコーンゴムフィルムの表
面をγ線やＸ線のような放射線、紫外線、電子線、レー
ザー、コロナ放電またはプラズマ放電等で処理して上記
フィルム表面にラジカルを発生させ、しかるのち親水性
化合物と接触させる方法、またはシリコーンゴムフィル
ムにあらかじめ上記の親水性化合物を混練または表面コ
ーティング等で添加しておき、しかるのち上記の放射線
等で処理する方法が例示される。上記の放射線等による
処理時間は、その強度に応じて適宜に設定されるが、例
えば１０ＭＲの電子線では３〜５０秒が好ましい。

【０００９】上記の放射線等で処理した後に親水性化合
物と接触させる場合は、放射線等による処理を真空中で
行うのが好ましく、かつ放射線等で処理してから親水性
化合物に接触させるまでの時間は、例えば３分以内にで
きるだけ短くすることが好ましく、３分を超えると、放
射線処理等で発生したラジカルが消失し、グラフトが困
難になる。他方、シリコーンゴムフィルムにあらかじめ
親水性化合物を添加した場合は、放射線等による処理を
空気中で行っても、ラジカルの消失が少ない。

【００１０】上記のようにしてシリコーンゴムフィルム
の表面に親水性化合物をグラフトしたのち、該シリコー
ンゴムフィルムを苛性ソーダ水溶液等のアルカリで処理
することができ、この場合は親水性化合物として金属塩
以外のもの、例えばアクリル酸、メタクリル酸、アクリ
ロニトリル等を使用したときの親水性向上に有効であ
る。また、上記のグラフト後に該フィルム表面に澱粉ま
たはセルロースをグラフトすることによって親水性を一
層向上することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

実施形態１ シリコーンゴムフィルムに真空チャンバー内で電子線を
照射して上記のフィルム表面にラジカルを発生させる。
そして、照射が終了すると直ちに上記フィルムをメタク
リル酸水溶液に浸漬し、所定時間後に引き上げて乾燥
し、更に苛性ソーダ水溶液に浸漬、乾燥することによ
り、上記フィルム表面に親水性を付与する。この親水性
の程度は、電子線の強弱、照射時間、照射からメタクリ
ル酸水溶液に浸漬するまでの時間、メタクリル酸水溶液
および苛性ソーダ水溶液の濃度や浸漬時間を変えること
等によって調整される。

【００１２】実施形態２ 上記実施形態１におけるメタクリル酸水溶液に代えてア
クリル酸ソーダ水溶液を使用し、かつ苛性ソーダ水溶液
への浸漬を省略する以外は実施形態１と同様にしてフィ
ルム表面に親水性を付与する。

【００１３】実施形態３ 実施形態１の真空中の電子線照射の代わりに空気中でコ
ロナ放電、プラズマ放電、紫外線照射、レーザー照射等
の処理を行い、しかるのち実施形態１または２と同様に
浸漬処理を行って親水性を付与する。

【００１４】実施形態４ シリコーンゴムにメタクリル酸を添加、混練してフィル
ムを成形し、得られたシリコーンゴムフィルムに実施形
態１の電子線照射または実施形態３のコロナ放電等を施
し、この照射や放電と同時にメタクリル酸をグラフト
し、更に苛性ソーダ水溶液に浸漬して親水性を向上す
る。

【００１５】実施形態５ シリコーンゴムにアクリル酸ソーダを添加、混練してフ
ィルムを成形し、得られたシリコーンゴムフィルムに実
施形態１の電子線照射または実施形態３のコロナ放電等
の処理を施し、この照射や放電と同時にアクリル酸ソー
ダをグラフトする。この場合、実施形態４の苛性ソーダ
水溶液への浸漬を省略する。

【００１６】実施形態６ 実施形態１〜５のシリコーンゴムフィルムに過酸化物
（架橋剤）をあらかじめ添加することにより、グラフト
率を向上させる。なお、過酸化物と共に促進剤を添加し
てもよい。

【００１７】実施形態７ 実施形態１ないし６の加工で得られた親水性シリコーン
ゴムフィルムに更に澱粉またはセルロースをグラフトす
ることにより、親水性を更に向上させる。

【００１８】

【実施例】

試料１ シリコーンゴム（信越化学工業株式会社製、商品名「信
越シリコーンＫＥ９５０」）１００重量部に付き、過酸
化物架橋剤（信越化学工業株式会社製、商品名「Ｃ−１
５」）１．５重量部を加えて混練し、得られた混練物１
００ｇをトルエン１５０ｇに溶解し、ダイヤホイルシー
トの表面にコーティングし、厚み１００μｍのフィルム
を成形した。

【００１９】得られたシリコーンゴムフィルムに真空の
チャンバー内で電子線照射装置（ソニートレーディング
株式会社製、商品名「ＣＢ１５０／１５／１０Ｌ」）に
より１０ＭＲの電子線を３０秒間照射し、この照射終了
から１０秒後に上記のフィルムを１０％メタクリル酸水
溶液に室温下で１０分間浸漬し、該浸漬後に風乾した。
次いで、得られた試料を苛性ソーダの１２％水溶液に浸
漬（８５℃×２時間）し、８５℃のギヤーオーブン中に
４時間放置した後、水洗し、１００℃で２時間乾燥して
試料１のフィルムを製造した。

【００２０】試料２ 試料１の電子線照射後の浸漬液であるメタクリル酸水溶
液の濃度を２０％に変更する以外は試料１と同様にして
試料２のフィルムを製造した。

【００２１】試料３ 試料１における過酸化物架橋剤を省略する以外は、試料
１と同様にして試料３のフィルムを製造した。

【００２２】試料４ 試料１のシリコーンゴムおよび過酸化物架橋剤にメタク
リル酸を１０重量部加えて混練し、得られた混練物１１
０ｇをトルエン１５０ｇに溶解し、試料１と同様にして
厚み１０μｍのフィルムを成形し、１０ＭＲの電子線を
３０秒間照射した。次いで、試料１のメタクリル酸によ
る浸漬処理を省略する以外は、試料１と同様にして試料
４のフィルムを製造した。

【００２３】試料５ 試料１の電子線照射からメタクリル酸処理までの時間を
３分に延長する以外は、試料１と同様にして試料５のフ
ィルムを製造した。

【００２４】試料６ 試料１の苛性ソーダ処理を省略する以外は、試料１と同
様にして試料６のフィルムを製造した。

【００２５】試料７ 試料１の電子線照射からメタクリル酸処理までの時間を
１０分に延長し、かつ苛性ソーダ処理を省略する以外
は、試料１と同様にして試料７のフィルムを製造した。

【００２６】試料８ 試料１の電子線照射およびメタクリル酸処理を省略する
以外は、試料１と同様にして試料８のフィルムを製造し
た。

【００２７】得られた試料１ないし試料８を室温下で蒸
留水に浸漬し、所定時間後の水の吸収率（吸収による重
量増加率）を測定した。その結果を下記の表１に示す。
ただし、表中のＭＡはメタクリル酸であり、照射後待ち
時間は電子線照射の終了からメタクリル酸水溶液に浸漬
するまでの待ち時間である。

【００２８】 表 １ 試料番号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ フィルム厚み（μｍ）100 100 100 100 100 100 100 100 過酸化物 〇 〇 − 〇 〇 〇 〇 〇 ＭＡ混練 − − − 〇 − − − − ＭＡ添加量（重量部）− − − 10 − − − − ＭＡ浸漬 〇 〇 〇 − 〇 〇 〇 − ＭＡ濃度（％） 10 20 20 − 20 20 20 − 照射後待ち時間 10秒 10秒 10秒 − 3 分 10秒 10分 − 苛性ソーダ処理 〇 〇 〇 〇 〇 − − 〇 水の吸収率 １日後（％） 83 108 72 82 58 54 16 0.4 ３日後（％） 85 109 77 82 57 58 17 0.5 ７日後（％） 96 111 78 88 68 61 19 0.8

【００２９】上記の表１から明らかなように、メタクリ
ル酸をグラフトした試料１ないし６は、いずれも親水性
に優れ、蒸留水に浸漬した際の吸収率が大きく、１日後
の吸収率がいずれも５０％以上であった。ただし、試料
５は、電子線照射からメタクリル酸浸漬までの時間が試
料３に比べて長い３分であったため、その間にラジカル
が一部消失してメタクリル酸のグラフト率が低下し、吸
収率が試料１〜４に比較して若干低下した。また、試料
６は、苛性ソーダ処理を省略したため、試料５と同程度
になった。また、試料７は、電子線照射からメタクリル
酸処理までの時間が著しく長く１０分であるためラジカ
ルの消失が多く、そのため吸収率が大幅に低下し、２０
％以下になった。また、試料８は、電子線照射およびメ
タクリル酸処理を欠如するため、親水性に乏しく、上記
吸収率がほとんど零であった。

【００３０】試料９ 試料１と同様にダイヤホイルシートにキャスティングさ
れた厚さ１００μｍのフィルム（１０cm×１０cm）に、
波長３５０ｎｍに特性吸収を有する紫外線ランプ（株式
会社東芝製、商品名「７５Ｗ東芝紫外線ランプＳＨＬ−
１００ＵＶＱ−２」）を用いて１０cmの距離から３分間
照射し、１０秒後に２０％メタクリル酸メチルのメタノ
ール溶液に室温下で１０分間浸漬し、該浸漬後に風乾し
た。次いで、得られた試料を苛性ソーダの１２％水溶液
に還流下（約１１５℃）で２時間浸漬し、充分に水洗し
た後、１００℃で２時間乾燥して試料９を得た。試料１
ないし８と同様に水の吸収率を測定したところ、１日後
が７３％、３日後が８０％、７日後が８１％であった。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、シリコーンゴム
フィルムの表面に親水性化合物をグラフトすることを特
徴とする親水性シリコーンゴムフィルムの製法であるか
ら、得られた親水性シリコーンゴムフィルムは、水の吸
収率が大きく、表面に水膜を容易に形成することがで
き、このシリコーンゴムフィルムの炭酸ガス透過性を利
用して炭酸ガスの捕集に使用した際、表面に形成した水
膜に炭酸ガスが炭酸イオンとして溶解する性質を利用し
て炭酸ガスの溶解濃度を高め、その捕集効率を向上する
ことができる。

【００３２】請求項２に記載した発明は、請求項１記載
の親水性シリコーンゴムフィルムの製法において、親水
性化合物がビニル基を有する酸、酸のエステルまたはニ
トリル化合物であるから、親水性化合物が効率的にシリ
コーンゴムフィルム表面にグラフトする。

【００３３】請求項３に記載した発明は、請求項２記載
の親水性シリコーンゴムフィルムの製法において、親水
性化合物のグラフトがシリコーンゴムフィルムの表面を
コロナ放電、プラズマ放電、電子線、紫外線、レーザー
または放射線で処理し、親水性化合物と接触させること
によって行われるので、上記グラフトが一層容易にな
る。

【００３４】請求項４に記載した発明は、請求項２記載
の親水性シリコーンゴムフィルムの製法において、親水
性化合物のグラフトが、上記の親水性化合物をあらかじ
め添加したシリコーンゴムフィルムの表面をコロナ放
電、プラズマ放電、電子線、紫外線、レーザーまたは放
射線で処理することによって行われるので、ラジカルが
消失する以前に上記の親水性化合物が反応を開始し、グ
ラフト効率が向上する。

【００３５】請求項５に記載した発明は、請求項３また
は４記載の親水性シリコーンゴムフィルムの製法におい
て、シリコーンゴムフィルムにあらかじめ過酸化物を添
加するので、グラフト効率が更に向上する。

【００３６】請求項６に記載した発明は、請求項３ない
し５のいずれかに記載の親水性シリコーンゴムフィルム
の製法において、シリコーンゴムフィルムの表面に親水
性化合物をグラフトしたのち、得られたフィルムを苛性
ソーダ水溶液等のアルカリで処理するので、特に親水性
化合物として金属塩以外のものを使用した場合に、水の
吸収量を増大させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 真弓 克己 三重県津市観音寺町255 クレハエラスト マー株式会社津工場内 (72)発明者 大西 晋央 大阪府大阪市北区堂島浜一丁目２番６号 東洋化成工業株式会社内 (72)発明者 河本 健一 大阪府大阪市北区堂島浜一丁目２番６号 東洋化成工業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコーンゴムフィルムの表面に親水性
   化合物をグラフトすることを特徴とする親水性シリコー
   ンゴムフィルムの製法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の親水性シリコーンゴムフ
   ィルムの製法において、親水性化合物がビニル基を有す
   る酸、酸のエステルまたはニトリル化合物である親水性
   シリコーンゴムフィルムの製法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の親水性シリコーンゴムフ
   ィルムの製法において、親水性化合物のグラフトがシリ
   コーンゴムフィルムの表面をコロナ放電、プラズマ放
   電、電子線、紫外線、レーザーまたは放射線で処理し、
   しかるのち親水性化合物と接触させることによって行わ
   れる親水性シリコーンゴムフィルムの製法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の親水性シリコーンゴムフ
   ィルムの製法において、親水性化合物のグラフトが、上
   記の親水性化合物をあらかじめ添加したシリコーンゴム
   フィルムの表面をコロナ放電、プラズマ放電、電子線、
   紫外線、レーザーまたは放射線で処理することによって
   行われる親水性シリコーンゴムフィルムの製法。
5. 【請求項５】 請求項３または４記載の親水性シリコー
   ンゴムフィルムの製法において、シリコーンゴムフィル
   ムにあらかじめ過酸化物が添加される親水性シリコーン
   ゴムフィルムの製法。
6. 【請求項６】 請求項３ないし５のいずれかに記載の親
   水性シリコーンゴムフィルムの製法において、シリコー
   ンゴムフィルムの表面に親水性化合物をグラフトしたの
   ち、得られたフィルムを苛性ソーダ水溶液等のアルカリ
   で処理する親水性シリコーンゴムフィルムの製法。