KR101808748B1 - 다공질체의 제조방법, 3차원 망상 다공질체, 그리고 액체 필터 및 흡액 스펀지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열가소성 엘라스토머로 이루어진 3차원 망상 다공질체를 제조하는 방법으로, 작업 환경에 미치는 영향이나 비용 상승 등의 문제가 적고, 균질한 다공질체를 안전하고 용이하게 안정적으로 제조할 수 있는 방법, 이 방법에 의해 제조되는 3차원 망상 다공질체, 및 이 3차원 망상 다공질체를 사용하는 여과성능이 우수한 액체 필터, 흡액성이 우수한 흡액 스펀지로서, 열가소성 엘라스토머, 무기염 입자, 다가 알콜의 혼련물을 탈포, 성형하고, 얻어진 성형물을 고화한 후, 상기 무기염 입자를 물추출하여 건조하는 공정을 가지며, 상기 조성물 중의 상기 다가 알코올의 배합량이 상기 열가소성 엘라스토머의 열용융시에 열가소성 엘라스토머와 균일하게 혼화하는 다가 알코올의 최대 배합량에 대해 55질량% 이상인 다공질체의 제조방법, 이 방법에 의해 제조되는 3차원 망상 다공질체, 및 이 3차원 망상 다공질체를 사용하는 액체 필터, 흡액 스펀지를 제공한다.

Description

다공질체의 제조방법, 3차원 망상 다공질체, 그리고 액체 필터 및 흡액 스펀지{PRODUCTION METHOD FOR POROUS BODY, THREE-DIMENSIONAL MESH-LIKE POROUS BODY, LIQUID FILTER, AND LIQUID-ABSORBING SPONGE}

본 발명은 열가소성 고분자로 이루어진 3차원 망상 다공질체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기 제조 방법에 의해 제조할 수 있는 3차원 망상 다공질체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 3차원 망상 다공질체를 사용한 액체 필터, 및 액체제거 스펀지나 스퀴징 스펀지 등의 흡액 스펀지에 관한 것이다.

열가소성 고분자로 이루어진 3차원 망상 다공질체는 일반적으로 경량이다. 또한, 액체나 기체를 투과하고, 액체를 흡수하며, 흡수한 액체를 외력에 의해 배출하고, 흡수한 액체를 저장하며, 소리를 흡수하고, 고체를 그 지름에 따라 선별하며, 충격을 흡수하는 등의 기능이 우수하다. 이에, 잉크 롤, 침투인(浸透印), 붓펜, 필터, 화장용 스펀지 등에 사용되고 있다.

이러한 3차원 망상 다공질체는 이하에 서술한 바와 같은 여러가지 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 비특허문헌 1에는 폴리올, 이소시아네이트, 물 등을 원료로 한 화학 발포로 인해 골격과 얇은 막으로 이루어진 셀로 형성되어 있는 폴리우레탄 폼을 형성하며, 이 막을 알칼리처리법이나 열처리법 등에 의해 제거하여 3차원 망상 다공질체를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 1에는 수용성의 무기염 입자와 폴리우레탄 수지 및 용매를 혼련, 성형한 후, 용매를 수중에서 탈용매, 응고시켜 그 성형체로부터 무기염 입자를 물추출하여 제거함으로써 3차원 망상 구조의 화장용 스펀지를 얻을 수 있다고 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 폴리우레탄, 용제 및 기공생성제인 염화칼슘 등을 혼련하여 점토형 상용물(相溶物)의 형태로 성형하고, 이 점통형 상용물을 수중에서 응고시킨 후, 염화칼슘을 물추출하여 제거함으로써 3차원 망상의 연속 기공 탄성체를 얻을 수 있다고 기재되어 있다.

그리고 또, 특허문헌 3에는 올레핀계 열가소성 수지에 수용성 유기물 입자의 공극형성제(기공생성제)를 혼련한 후, 얻어진 성형물의 적어도 일부를 상기 수지의 융점보다 높은 온도의 액체에 침지하고, 이어서 수계 용매로 공극형성제를 용출하여 3차원 망상의 다공질체를 얻을 수 있는 것이 기재되어 있다.

그러나, 비특허문헌 1에 기재된 화학 발포에 의한 제법에 의해 제조되는 폴리우레탄 폼 등은 직경이 200μm 이상인 기포를 주체로 하는 다공질체이며, 액체 필터나 흡액 스펀지 등에 적용되는 작은 기포를 주체로 하는 다공질체를 이 제법에 의해 제조하는 것은 곤란하다.

또, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 제법에서는 디메틸포름아미드 등의 물과 상용성이 있는 용매를 사용한다. 이 용매는 작업 환경의 문제를 야기하기 때문에 사용하기 어렵고, 또한 폐액 처리가 문제가 된다. 디메틸포름아미드 등의 폐수를 처리하기 위해서는 생물처리나 열촉매산화 등의 처리가 필요하며, 무해화 처리는 비용이 많이 든다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 제법에서는 용매와 물이 투과될 수 있는 특수한 형틀이 필요하며, 게다가 탈형(脫型)까지는 시간을 요하기 때문에, 대량 생산을 위해서는 다수의 형틀을 필요로 한다는 문제가 있고, 또한 특허문헌 2에 기재된 제법으로는 다공질체의 기공 직경을 제어하기 어려워, 원하는 기공 직경을 갖는 다공질체를 안정적으로 제조하기 어렵다.

특허문헌 3의 제법에서는 혼련성형물을 얻은 후에, 혼련성형물을 수지 융점보다도 높은 온도의 액체에 침지하는 공정이 포함되어 있고, 고온의 침지액을 취급하기 때문에 작업 환경의 문제가 있다. 즉, 시간과 수고가 드는 위험한 방법으로, 공정이 증가하므로 비용이 많이 든다. 또한, 침수시의 조건에 따라 다공질체의 표면 부근과 내부 사이나 표면 장소의 차이로 인해 기공구조에 차이가 발생할 가능성이 있다.

특허문헌 1 : 일본 등록특허 제4588357호 공보 특허문헌 2 : 일본 등록특허 제3935907호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허공개 2008-24899호 공보

이와타케이지 편 "폴리우레탄수지 핸드북", 1987년 9월 25일 발행, P170, 닛칸공업신문사 간행

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 우레탄 등의 열가소성 엘라스토머로 이루어지며, 흡액 스펀지에 적용되는 예를 들어 50μm 이하 또는 액체 필터에 적용되는 예를 들어 10μm 이하의 기포 등, 작은 기포를 주체로 하는 3차원 망상(구조)의 다공질체를 제조하는 방법으로서, 작업 환경에 미치는 영향이나 비용 상승 등의 문제가 적고, 균일한 다공질체를 안전하고 쉽게 안정적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 얻어지는 3차원 망상 다공질체를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 3차원 망상 다공질체로 이루어지는 투과성이 좋은 액체 필터, 예를 들어 입경 1~10μm의 범위에 있는 미립자를 낮은 압력 손실로 단시간에 여과분리할 수 있는 액체 필터를 제공하는 것을 과제로 한다.

게다가 또한, 본 발명은 상기 3차원 망상 다공질체로 이루어지며, 흡액성이나 흡액한 액을 토해내는 성질이 뛰어난 흡액 스펀지, 예를 들면 액체제거 스펀지나 스퀴징 스펀지를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는 열심히 연구를 거듭한 결과, 열가소성 엘라스토머, 물에 가용인 무기염 입자 및 물에 가용인 용매로 이루어진 혼련물을, 탈포, 성형, 고화, 물추출, 건조하여 다공질체를 제조하는 방법에 있어서, 해당 용매로서 물에 가용인 다가 알코올을 사용하고, 해당 혼련물 중의 다가 알코올의 함량을 소정의 범위 내로 함으로써, 액체 필터나 흡액 스펀지 등에 바람직하게 적용될 수 있는 3차원 망상의 균질한 다공질체를 안전하고 쉽게 안정적으로 제조할 수 있어, 작업환경이나 비용상승 등의 문제를 줄일 수 있다는 사실을 발견하였다.

본 발명자는 또한, 이렇게 얻어진 3차원 망상 다공질체는 공경의 균일성이 높은 기공을 가지며 액체투과성이 좋고, 알코올 등의 액적을 순식간에 빨아들일 수 있는 뛰어난 흡액성을 나타낼 뿐만 아니라, 흡액한 액을 토해내는 성질도 우수한 사실을 발견하여, 이하와 같은 구성으로 이루어진 본 발명을 완성하였다.

청구항 1에 따른 발명은

열가소성 엘라스토머, 물에 가용인 무기염 입자, 및 물에 가용인 다가 알코올을 주원료로서 함유하는 조성물을 혼련하여 혼련물을 얻는 공정,

상기 혼련물을 탈포하고 성형하여 성형물을 얻는 공정,

얻어진 성형물을 고화하는 공정,

상기 고화된 성형물로부터 상기 무기염 입자 및 상기 다가 알코올을 물추출하는 공정, 및

물추출 후, 상기 성형물을 건조하는 공정을 포함하며,

상기 무기염 입자 중의, 입경이 150μm을 초과하는 입자의 함량이 35질량% 이하이며,

상기 조성물 중의 다가 알코올의 배합량이 상기 열가소성 엘라스토머의 열 용융시에 열가소성 엘라스토머와 균일하게 혼화하는 다가 알코올의 최대 배합량에 대해 55질량% 이상인 것을 특징으로 하는 다공질체의 제조방법이다.

본 발명의 제조방법(청구항 1의 발명)에 사용되는 열가소성 엘라스토머란, 상온에서 가황고무의 성질(엘라스토머로서의 성질)을 나타내는데, 고온에서는 소성 변형이 가능하게 되어 플라스틱 가공기로 성형할 수 있으며, (후술하는 방법으로)용융온도의 측정이 가능하게 되는 고분자 재료를 말한다.

물에 가용인 무기염 입자는 이 제조방법에서 기공생성제로서 사용된다. 이 무기염 입자는 그 안에 포함되는 입경이 150μm을 초과하는 무기염 입자의 함량이 35질량% 이하, 바람직하게는 5질량% 이하인 것을 특징으로 한다. 입경이 150μm를 초과하는 입자의 함량이 35질량%를 초과한 경우에는 3차원 망목 구조의 다공질체(3차원 망상 다공질체)를 얻을 수 없다.

또한, 서브 마이크론의 입경이 최대 질량 빈도가 되는 무기염 입자를 사용하면, 미세하기 때문에 가공 후에 이차 응집되기 쉬워져서 제조시의 작업이 곤란하게 된다. 또한, 현실적으로는 이러한 미세한 입자를 다량으로 함유하는 무기염 입자는 장치, 가공 비용의 양 측면에서 제조가 곤란하다. 따라서, 무기염 입자로서는 입경 1μm 이하의 입자의 함량이 5질량% 이하인 것이 바람직하다.

무기염 입자의 입도를 바꿈으로써 3차원 망상 다공질체의 기공 직경을 조정할 수 있다. 한편, 3차원 망상 다공질체의 용도에 따라, 그 최적의 기공 직경은 변동된다. 예를 들어, 액체 필터, 액체제거 스펀지, 스퀴징 스펀지에서는 최적의 기공 직경이 각각 다르다. 따라서, 제조되는 다공질체의 용도에 따라, 최적의 입도 분포를 갖는(즉 최적의 기공 직경을 갖는) 무기염 입자가 선별된다.

본 발명의 제조방법에 사용되는 다가 알코올이란, 탄화수소의 복수개의 수소를 하이드록실기로 치환한 알코올류를 말한다.

본 발명자들은 가열에 의해 용융상태에 있는 열가소성 엘라스토머에 그 온도에서 액상인 다가 알코올을 조금씩 첨가하면, 어느 첨가량까지는 균일하게 서로 녹지만, 첨가량이 일정 값 이상이 되면 상분리상태가 되는 것, 즉 잉여의 다가 알코올이 분리되기 시작하는 것을 발견하였다. 열가소성 엘라스토머의 용융상태에서, 이 분리되기 시작할 때의 다가 알코올의 첨가량, 즉 분리가 발생하지 않는 경우의 다가 알코올의 최대 배합량을 이하 "한계첨가량"이라 한다.

본 발명자들은 상기 조성물 중의 다가 알코올의 배합량을 한계첨가량의 55질량% 이상으로 함으로써, 제조되는 다공질체의 구조가 3차원 막 형상으로부터 3차원 망상이 되는 것을 발견하였다. 즉, 다가 알코올의 배합량에 따라, 3차원 막 형상에서 3차원 망상으로의 변화를 조절할 수 있으며, 다가 알코올의 배합량이 한계첨가량의 55질량% 미만인 경우에는 3차원 막 형상의 다공질체를 얻을 수 있으며, 55질량% 이상인 경우는 3차원 망상의 다공질체를 얻을 수 있다. 본 발명의 제조방법은 상기 조성물 중의 다가 알코올의 배합량이 상기 열가소성 엘라스토머의 용융상태(열 용융시)에서 열가소성 엘라스토머와 균일하게 혼화하는 다가 알코올의 최대 배합량인 한계첨가량에 대하여 55질량% 이상인 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 따른 발명은 상기 조성물 중의 다가 알코올의 배합량이, 상기 열가소성 엘라스토머의 열 용융시에 열가소성 엘라스토머와 균일하게 혼화하는 다가 알코올의 최대 배합량에 대하여 60질량% 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 따른 다공질체의 제조방법이다.

상기 조성물 중의 다가 알코올의 배합량을 한계첨가량의 60질량% 이상으로 함으로써 보다 명확하게 3차원 망상인 다공질체를 얻을 수 있다. 또한, 열가소성 엘라스토머가 폴리우레탄인 경우에는 후술하는 에탄올 투과시간을 55초 미만으로 할 수 있으며, 특히 폴리카보네이트계 폴리우레탄인 경우에는 후술하는 에탄올 투과시간을 35초 미만으로 할 수 있다.

청구항 3에 따른 발명은 청구항 1 또는 청구항 2의 다공질체의 제조방법에 의해 제조되며, 에탄올 투과시간이 100초 미만인 것을 특징으로 하는 3차원 망상 다공질체이다.

다가 알코올을 사용하지 않거나 다가 알코올의 사용량이 한계첨가량의 55질량% 미만인 종래의 제조방법에 의해 제조되는 열가소성 고분자의 다공질체는 3차원 막 구조이다. 3차원 막 구조란, 다공질체를 구성하는 기포들 사이가 3차원 방향으로 서로 연속하고 있는데, 기포들 사이의 일부가 막인 구조를 말한다. 즉 기포들끼리의 접촉부분이 막 및 기포들 사이를 연결하는 구멍에 의해 형성되어 있는 것을 말한다(이 막과 구멍의 면적비를 "막의 면적비"라 한다). 3차원 망목 구조란, 다공질체를 구성하는 기포들 사이가 3차원 방향으로 서로 연속하고 있으며, 다공질체의 기포들끼리의 접촉부분에 막이 거의 관측되지 않는 구조를 말한다.

이와 같이, 3차원 막 구조와 3차원 망목 구조는 다공질체의 기포들끼리의 접촉부분에서의 막의 존재 여부, 구체적으로는 접촉부분을 차지하는 막의 면적 비의 크기에 따라 구별된다. 접촉부분을 차지하는 막의 면적비는 다공질체의 절단면의 전자현미경 사진으로 측정하는 것도 가능한데, 통상적으로, 그 측정은 번잡하며, 또한 정확한 측정은 곤란한 경우가 많다. 본 발명자는 후술하는 방법으로 측정하는 에탄올 투과시간(두께 2mm의 다공질체를 소정 양의 에탄올이 투과하는 시간)이, 접촉부분을 차지하는 막의 면적비와 강한 상관관계가 있으며, 에탄올 투과시간의 측정값이, 접촉부분을 차지하는 막의 면적비의 지표, 나아가 3차원 막 구조와 3차원 망목 구조를 구별하기 위한 지표가 될 수 있음을 발견하였다. 즉, 접촉부분을 차지하는 막의 면적비가 큰 경우(3차원 막 구조)에는 다공질체 안을 에탄올이 투과하기 어려워 에탄올 투과시간이 길어지지만, 접촉부분을 차지하는 막의 면적비가 작은 경우(3차원 망목 구조)에는 다공질체 안을 에탄올이 투과하기 쉬워 에탄올 투과시간이 짧아진다.

구체적으로는 에탄올 투과시간이 100초 이상인 것은 접촉부분을 차지하는 막의 면적비가 비교적 크기 때문에 3차원 막 구조로 분류할 수 있으며, 한편 에탄올 투과시간이 100초 미만인 것은 막의 면적비가 비교적 작기 때문에 3차원 망목 구조로 분류할 수 있다. 그러나, 본 발명의 제조방법, 즉 다가 알코올의 배합량이 한계첨가량의 55질량% 이상인 경우에는 55질량% 미만인 경우에 비해 얻어지는 다공질체의 에탄올 투과시간에 현저한 차이가 있으며, 상기와 같이, 본 발명의 제조방법에 있어서, 다가 알코올의 배합량을 더욱 높임으로써, 에탄올 투과시간이 100초보다 훨씬 작은 다공질체, 즉 보다 명확히 3차원 망목 구조인 다공질체를 용이하게 얻을 수 있다.

청구항 4에 따른 발명은 에탄올 투과시간이 55초 미만인 것을 특징으로 하는 청구항 3에 따른 3차원 망상 다공질체이다.

우수한 액체 투과성이나 흡액성을 나타내며, 흡액한 액을 토해내는 성질을 보다 우수한 것으로 하기 위해서는 보다 명확한 3차원 망목 구조인 다공질체가 요구된다. 구체적으로는 에탄올 투과시간이 55초 미만인 다공질체가 바람직하며, 보다 바람직하게는 35초 미만의 다공질체이다. 상기와 같이 본 발명의 제조방법에서 한계첨가량에 대한 다가 알코올의 배합 비율을 보다 높임으로써, 에탄올 투과시간이 55초 미만인 것을 용이하게 얻을 수 있으며, 더욱 배합 비율을 높이면, 35초 미만인 것도 용이하게 얻을 수 있다.

청구항 5에 따른 발명은 상기 열가소성 엘라스토머가 폴리우레탄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 청구항 3 또는 청구항 4에 따른 3차원 망상 다공질체이다.

청구항 6에 따른 발명은 상기 열가소성 엘라스토머가 폴리올레핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 청구항 3 또는 청구항 4에 따른 3차원 망상 다공질체이다.

본 발명의 3차원 망상 다공질체(연속 기공 탄성체 : 청구항 3 또는 청구항 4의 발명)를 구성하는 열가소성 엘라스토머로서는 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머 및 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머를 액체 필터 및 액체제거 스펀지나 스퀴징 스펀지 등의 흡액 스펀지의 용도에 바람직한 것으로 들 수 있다. 단, 열가소성 엘라스토머는 이에 한정되는 것은 아니다.

폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머를 사용함으로써, 유연하고 반발탄성이 있으며, 내마모성, 기계적 강도, 저온에서의 탄력성, 내열성이 우수하고, 70℃ 이상의 사용 온도에 견디는 다공질체를 얻을 수 있다. 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머를 사용함으로써, 강산, 강알칼리 등의 약품에 내성이 있는 다공질체를 얻을 수 있다.

청구항 7에 따른 발명은 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 액체 필터이다.

종래부터, 액체에 포함되는 불필요한 고형물을 제거하거나 유용한 고형물을 회수하기 위한 고액 분리에 각종 액체 필터가 사용되고 있다. 특히 크기가 0.1μm~10μm인 고형물을 대상으로 하는 액체 필터는 정밀 필터라 불리고, 그 이상의 크기의 고형물을 대상으로 하는 것은 입자 필터라 불리며, 정밀 여과, 한외 여과, 역 침투의 프리 필터로서 사용되고 있다.

본 발명의 3차원 망상 다공질체(청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 하나의 발명)는 기공의 직경이 미세하며 기공의 균일성이 높음과 동시에, 3차원 망목 구조를 가지므로 액체가 투과하기 쉽다. 따라서, 액체 중의 미세한 입자를 여과하기 위한 액체 필터, 특히 정밀 필터로서 사용한 경우, 미세한 입자를 높은 효율로 제거할 수 있으며, 또한 여과에 의한 압력손실도 작기 때문에 바람직하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 입경이 1~10μm의 범위에 있는 미립자를 낮은 압력손실로 단시간에 액체로부터 여과분리할 수 있는 액체 필터를 제공할 수 있다.

청구항 8에 따른 발명은 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 흡액 스펀지이다. 스펀지란 연속 기공 탄성체를 의미하며, 흡액 스펀지로서는 액체제거 스펀지 또는 스퀴징 스펀지를 들 수 있다.

또한, 최근 전자기기산업의 발전에 따라, 정밀 부품이나 전자 부품의 제조에 서 사용되는 부재로서 이하에 서술한 바와 같은 각종 용도가 있으며, 이들 용도에 연속 기공 탄성체의 사용이 기대되고 있다.

1) 정밀 기기나 전자 부품의 약품 처리 공정, 예를 들면 현상 공정, 에칭 공정, 무전해 도금 공정에서, 공정별로 사용하는 약액, 즉 현상액, 에칭액, 무전해 도금액 등을 다음 공정으로 가져가지 않도록 흡액하기 위한 액제제거 롤러에 사용하는 액체제거 스펀지.

2) 약품 처리 공정 후의 세정 공정에서, 세정한 후의 제품(피세정물) 표면에 부착된 물이나 기타 용제를 균일하고 청정하게 닦아내는 스퀴징 롤러에 사용하는 스퀴징 스펀지.

3) 실리콘 웨이퍼, 포토 마스크용이나 액정 표시용 등의 유리판, 자기디스크용 알루미늄이나 유리 원판, 정밀가공한 금속부품 등의 불용성 입자오염을 세정하는 이른바 스크럽 세정용 스펀지.

액체제거 스펀지와 스퀴징 스펀지로서는 순식간에 흡수, 흡액하는 성질(흡액성)과 함께, 외력으로 압축함으로써 효율적으로 흡액한 액을 토해내는 성질(토출성)이 요구된다. 액체제거 스펀지에는 내약품성이 요구된다.

또한, 액체제거 스펀지에는 약액 등에 따라 가소제 등의 저분자량 화합물이 용출되지 않는 성질이 요구되는 경우가 있다. 종래, 가소제로 유연화한 폴리염화비닐로 이루어진 액체제거 스펀지나 스퀴징 스펀지가 알려져 있으며 시판되고 있는데, 이들 스펀지는 가소제가 용출된다는 문제를 안고 있다.

액체제거 스펀지, 스퀴징 스펀지로서는 일본 등록특허 제4702774호의 연속 기공 탄성체로 이루어진 것이 알려져 있으며, 이 액체제거 스펀지나 스퀴징 스펀지의 성능은 뛰어난 것이다. 그러나 최근, 프린트 배선이나 반도체 배선의 선 간격이 현저하게 좁아지는 경향이 있으며(구체적으로는 선 간격은, 인쇄회로기판에서는 2005년경에는 25μm 정도이었는데 최근에는 10μm 정도가 되며, 반도체에서는 2005년경에는 45nm이었는데 최근에는 20~30nm 정도가 되고, 앞으로는 더 나아가 10nm 정도가 될 것으로 예상된다), 종래보다도 흡액성, 토출성 등이 더욱 뛰어난 액체제거 스펀지, 스퀴징 스펀지가 요망되고 있다.

본 발명의 3차원 망상 다공질체를 사용함으로써, 최근의 요청을 만족하는 뛰어난 흡액성, 토출성을 갖는 액체제거 스펀지, 스퀴징 스펀지를 제공할 수 있다.

청구항 9에 따른 발명은 HLB 8 이상의 계면활성제를 함유하는 것을 특징으로 하는 청구항 8에 따른 흡액 스펀지이다.

본 발명의 3차원 망상 다공질체에 HLB값 8 이상의 계면활성제를 함유시킴으로써, 정밀 제품 등에 부착된 물 등의 액체를 순식간에 흡수하는 뛰어난 흡수성을 부여할 수 있다. 따라서, HLB값이 8 이상인 계면활성제를 함유한 본 발명의 3차원 망상 다공질체는 우수한 흡수성을 가지며, 정밀 제품의 제조에 있어, 제품을 물세척한 후의 제품 표면에 부착된 물방울을 깨끗하고 균일하게 제거하는 흡액 스펀지 등으로서 바람직하게 사용할 수 있으며, 정밀 제품의 잔류 수분량을 현저하게 줄일 수 있다. 구체적으로는 후술하는 실시예에 기재되어 있는 잔류 수분량 측정방법의 측정값을 0.1g 이하로 할 수 있다. 계면활성제의 HLB값이 8보다 작은 경우에는 이 효과를 얻는 것은 곤란하다.

여기에서, HLB값은 계면활성제의 친수성과 소수성의 밸런스를 나타내는 공지의 지표이며, 오오키 미치노리 외 편집, 도쿄화학동인 발행의 화학 사전, 제178페이지 등에 그 구하는 방법이 기재되어 있다. 예를 들어 계면활성제가 지방산 에스테르인 경우에는 다음과 같은 식에 따라 계산된다.

HLB = 20 × (1-SV/NV)

　 여기서, SV는 에스테르의 비누화값이며, NV는 지방산의 중화값이다.

이 계면활성제로서는 HLB값이 8 이상이며 19 이하인 것이 바람직하다. HLB값을 19 이하로 함으로써, 토출성(외력으로 압축함으로써 효율적으로 물을 토해내는 성질)도 뛰어난 3차원 망상 다공질체를 얻을 수 있다.

계면활성제의 함량은 열가소성 엘라스토머 100중량부에 대하여 0.5~40중량 부의 범위가 바람직하다. 0.5중량부보다 작으면, 물을 순식간에 연속 기공 탄성체 내에 흡수하는 성질이 불충분한 것이 된다. 또한, 함량이 40중량부를 초과하면, 계면활성제의 연속 기공 탄성체로부터 외부로의 이행이 발생함과 아울러, 연속 기공 탄성체의 기계적 강도도 저하될 수 있다.

본 발명의 다공질체의 제조방법에 따르면, 3차원 망상이어서 균질한 다공질체를 안전하고 쉽게 안정적으로 제조할 수 있다. 이 제조방법은 작업 환경에 미치는 영향이나 비용 상승 등의 문제가 적은 것이다.

이 제조방법에 의해 제조된 본 발명의 3차원 망상 다공질체는 균일성이 높은 미세한 공경의 기공을 가지며 액체투과성이 좋다. 따라서, 액체 필터나 흡액 스펀지 등의 용도로 알맞게 사용될 수 있다. 그리고, 이 3차원 망상 다공질체를 사용한 본 발명의 액체 필터는 액체 중의 미세한 입자를 높은 여과효율로 또한 낮은 압력 손실(또는 큰 유량)로 여과할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 3차원 망상 다공질체는 알코올 등의 액적을 순식간에 빨아들일 수 있는 높은 흡액성을 갖는다. 또한, HLB가 8 이상인 계면활성제를 함유시키면, 물을 순식간에 빨아들이는 흡수성이 뛰어나며, 또한 빨아들인 물의 토출성도 뛰어난 것이 된다. 따라서, 이 3차원 망상 다공질체를 사용한 본 발명의 흡액 스펀지는 흡액성, 토출성이 우수하여, 정밀 제품의 제조에서 사용하는 액체제거 스펀지, 스퀴징 스펀지 등으로서 알맞게 사용할 수 있다.

도 1은 3차원 막 구조의 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 2는 3차원 망상 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 3은 비교예 1에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 4는 비교예 2에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 5는 실시예 1에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 6은 실시예 2에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 7은 비교예 3에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 8은 실시예 3에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 9는 실시예 4에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 10은 실시예 5에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 11은 비교예 4에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 12는 비교예 5에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 13은 실시예 6에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 14는 실시예 7에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 15는 비교예 6에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 16은 실시예 8에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 17은 비교예 7에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 18은 실시예 9에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 19는 실시예 10에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 20은 실시예 11에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 21은 실시예 12에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 22는 비교예 8에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 23은 에탄올 투과시간의 측정 방법을 모식적으로 나타낸 단면도.
도 24는 JIS 시험용 분체의 입도 분포를 나타낸 그래프.
도 25는 실시예 13에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 26은 실시예 14에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.
도 27은 실시예 15에서 얻어진 다공질체의 단면 SEM 사진.

이하, 본 발명의 실시형태를 설명하는데, 본 발명은 이하의 실시형태나 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명과 동일 및 균등한 범위 내에서 다양한 변경을 가할 수 있다.

본 발명의 제조방법에 사용되는 열가소성 엘라스토머로서는,

SBS 블록 코폴리머(스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체), SIS 블록 코폴리머(스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체), SEBS 블록 코폴리머(스티렌 에틸렌부틸렌-스티렌 블록 공중합체), SEPS 블록 코폴리머(스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록 공중합체), HSBR 블록 코폴리머(수소첨가형 스티렌 부타디엔 고무) 등의 폴리스티렌계 열가소성 엘라스토머,

단순혼합형, 임플란트형, 동적 가황형 등의 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머,

신디오택틱 1,2-폴리부타디엔계, 트랜스 1,4-폴리이소프렌계, 천연고무계 등의 폴리디엔계 열가소성 엘라스토머,

폴리염화비닐계, 염소화 폴리에틸렌계 등의 염소계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머,

폴리에스테르계, 폴리아미드계, 불소계 등의 엔지니어링 플라스틱계 열가소성 엘라스토머,

에틸렌-아세트산비닐계 열가소성 엘라스토머, 실리콘계 열가소성 엘라스토머, 생분해성 열가소성 엘라스토머 등을 들 수 있다.

상기와 같이, 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머가 바람직하다. 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머는 유연함에도 불구하고, 내마모성이 뛰어나다는 특징을 갖는다. 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머는 내약품성, 내용매성(극성용매로 팽윤하기 어렵고, 저분자량 화합물이 용출되기 어렵다는 성질), 내후성이 뛰어나다는 특징이 있다.

여기서, 폴리우레탄이란, 고분자 폴리올과 사슬연장제로 이루어진 폴리올 성분과 폴리이소시아네이트 화합물을 반응시켜 얻어지는 것이다.

고분자 폴리올로서는 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리머 폴리올 등의 폴리에테르계 폴리올, 아디페이트계 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올 등의 폴리에스테르계 폴리올, 폴리카보네이트계 폴리올, 폴리올레핀 폴리올 등을 들 수 있으며, 이들을 각각 단독으로 또는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있다. 고분자 폴리올의 바람직한 분자량은 500~10000이다.

사슬연장제로서는 에틸렌글리콜, 1,4 부탄디올, 1,6 헥산디올 1,5 펜탄디올, 3- 메틸-1,5 펜탄디올, 1,3 프로판디올 등을 들 수 있다.

폴리이소시아네이트 화합물로서는 메틸렌디페닐 디이소시아네이트, 트릴렌 이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 나프틸렌 1,5-디이소시아네이트, 테트라메틸렌크실렌 디이소시아네이트 등의 방향족계 이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트 등의 지환계 이소시아네이트 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 다이머 산 디이소시아네이트, 노르보르넨 디이소시아네이트 등의 지방족계 이소시아네이트 등을 들 수 있다.

상기와 같이 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머에는 단순블렌드형, 임플란트형, 동적 가황형의 3종류가 있는데, 모두, 하드 세그먼트에는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌이 주로 사용되며, 소프트 세그먼트에는 EPDM, NBR 등이 주로 사용된다. 단, 구성성분의 분자 구조의 차이나 조합에 따라 더욱 많은 종류로 나뉜다.

본 발명의 제조방법에 사용되는 무기염 입자로서는 수용성이며 상기 소정의 입경 분포를 갖는 것이라면 제한은 없다. 구체적으로는 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 등의 염화물, 황산염 등을 사용할 수 있다. 이들을 1종류 단독으로 사용할 수도 2종류 이상 병용하여 사용할 수도 있다.

상기 조성물 중에서는 열가소성 엘라스토머 120중량부에 대하여, 무기염 입자가 100~2000중량부, 바람직하게는 300~1200중량부의 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 100중량부 이하에서는 조성물 중에서 무기염 입자가 연결 없이 분산되기 때문에, 3차원 망상 다공질체를 얻는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다. 또한, 2000중량부를 초과하면, 얻어진 3차원 망상 다공질체의 기계적 강도가 극단적으로 저하되기 때문에 사용에 견디지 못하는 것이 되는 경우가 있다.

본 발명의 제조방법에 사용되는 물에 가용인 다가 알코올로서는, 구체적으로는 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜디메틸에테르류, 온수에 임의로 용해되는 에틸렌글리콜모노알릴에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜 모노 t-부틸에테르, 폴리에틸렌글리콜, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 글리세린, 디글리세린, 폴리글리세린, 에리트리톨, 글루코오스, 말토오스(맥아당), D-소르비트, 만니트, 말티톨, 이노시톨, 펜타에리트리톨, 피나콜 등을 들 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 제조방법은 다가 알코올의 함량이 한계첨가량의 55질량% 이상인 것을 특징으로 한다. 한계첨가량은 예를 들어 믹싱 롤을 사용하여 다음과 같이 측정할 수 있다.

1) 열가소성 엘라스토머에 열가소성 엘라스토머 2배 질량의 무수황산나트륨을 첨가한다. 또한, 무수황산나트륨을 첨가하지 않으면, 다가 알코올을 첨가했을 때, 믹싱 롤 표면에서 열가소성 엘라스토머가 박리되기 쉬워진다. 무수황산나트륨으로서는 후술하는 실시예에서 사용되고 있는 SS-3(표 7에 기재)을 바람직한 입도 분포를 갖는 것으로 들 수 있다.

2) 열가소성 엘라스토머와 다가 알코올의 용융온도 이상(바람직하게는 용융온도보다 10~30℃ 높은 온도)에서, 1)에서 얻어진 무수황산나트륨이 첨가된 열가소성 엘라스토머에 다가 알코올을 첨가하면서 혼련을 실시한다. 첨가된 다가 알코올은 열가소성 엘라스토머와 혼련되어 거의 균일한 열용융체가 된다. 여기서, 용융 온도란, 융점측정기에 펠렛 형상 또는 플레이크 형상을 한 수지를 투입하여 가열했을 때, 펠렛 형상 또는 플레이크 형상의 각 입자가 용융하기 시작하여, 입자간의 경계선이 육안으로 관측되지 않게 되었을 때의 온도를 말한다.

3) 다가 알코올을 소량씩 첨가하여서 일정한 첨가량을 초과하면, 잉여의 다가 알코올이 분리하기 시작한다. 이 분리하기 시작할 때의 다가 알코올의 첨가량을 육안 등으로 측정하여 한계첨가량으로 한다. 이 한계첨가량을 혼련개시시의 열가소성 엘라스토머 질량으로 나누어 100을 곱한 값을 "혼화한계값"이라 부르기로 한다.

본 발명의 제조방법에서는 우선 상기 열가소성 엘라스토머, 무기염 입자 및 다가 알코올을 주원료로서 함유하는 조성물을 혼련하는 공정이 수행된다. 여기에서, "주원료로서 함유하는"이란, 상기 열가소성 엘라스토머, 무기염 입자 및 다가 알코올을 필수 성분으로 하되, 필요에 따라, 또한 본 발명의 취지를 해치지 않는 범위에서 다른 성분을 포함하여도 좋다는 의미이다.

이 열가소성 엘라스토머, 무기염 입자 및 다가 알코올 이외에 포함하여도 좋은 다른 성분으로서는 착색제나 산화방지제, 곰팡이방지제, 항균제, 계면활성제 및 각종 활제 기능을 발현하는 재료, 난연제 및 카본 블랙과 같은 도전재 등의 기능성 재료를 들 수 있다.

혼련은 가열하여 이루어진다. 혼련시의 가열 온도는 열가소성 엘라스토머 등의 조성물 원료가 용융되는 온도 이상이면서 변색이나 분해되는 온도 미만인 것이 필요하므로, 80℃~230℃가 바람직하다.

조성물의 혼련에는 믹싱 롤, 니더, 스크류 압출기 등을 사용할 수 있다. 가열 혼련중에는 조성물이 가소화되어 점토에 가까운 상태가 되기 때문에, 이를 용이하게 교반할 수 있는 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

조성물의 혼련 후, 혼련된 조성물을 탈포하여 성형하는 공정이 수행된다. 탈포의 목적은 조성물 중의 기포를 제거하는 것이다. 성형방법은 특별히 제한되지 않으며, 압출 성형, 압축 성형, 사출 성형 등 어떠한 방법도 가능하다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 벤트식 압출기를 사용하여 감압 탈포를 수행하는 방법을 들 수 있으며, 상기 압출기에 성형 구금을 접속하여 원하는 형상으로 성형하는 방법이 바람직하게 예시된다.

탈포 성형 후, 얻어진 성형물을 고화시키는 공정이 수행된다. 성형된 조성물은 뜨거울 때에는 점토 형태의 가소성 물질이며, 이를 직접 수중으로 압출하거나, 컨베이어 등의 지지체 상에 압출하면서 압출조성물의 용융온도보다 낮은 온도가 되도록 냉각함으로써 고화한다. 고화방법으로서는 공기나 물 등을 사용하여 냉각하는 방법이 예시된다.

고화 후, 고화된 성형물로부터 상기 기공생성제(무기염 입자) 및 다가 알코올을 물추출하여 제거하는 공정이 이루어진다. 이 물추출하는 방법은 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 약 60℃의 온수에 1 주야 이상 침지함으로써 수행할 수 있다. 또한, 상기와 같이 온수 중에 방치하여 무기염 입자의 대부분을 추출한 후, 일반적인 세탁기 등에 이를 투입하여 20℃~80℃의 물에서 15분~90분 정도 세척과 수차례의 물 교환을 수행함으로써, 무기염 입자 등을 제거할 수 있다.

무기염 입자 등을 물추출하여 제거한 후 건조시키는 공정을 수행함으로써, 본 발명의 3차원 망상 다공질체(연속 기공 탄성체)가 얻어진다. 건조는 바람직하게는 110℃ 이하에서 이루어진다. 또한, 이 건조는 상자형 건조기, 텀블러형 건조기를 사용하여 수행할 수 있다.

본 발명의 액체 필터는 본 발명의 3차원 망상 다공질체를 필요에 따라 연마나 슬라이스 등을 한 후, 원통형, 시트 형상으로 성형함으로써 제작할 수 있다. 즉, 본 발명의 3차원 망상 다공질체는 원통형, 시트 형상으로 성형하는 것만으로, 필터 기능이 발현되고 높은 여과효율, 낮은 압력손실(또는 높은 유속, 여과처리속도)을 달성할 수 있다.

종래, 시판되고 있는 액체 필터는 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트, 사불화 에틸렌 수지, 폴리에테르 설폰, 폴리프로필렌 등의 부직포, 섬유 적층, 실감개, 소결체 등의 필터 소재를 원통형, 판상, 주머니 형상 등으로 한 것이었는데, 다음과 같은 문제점이 있었다.

·원통형 여과면적을 크게 하여 처리속도를 올리기 위해, 여과재를 플리츠(주름) 형상으로 가공하여 감아 고정하는 등, 복잡한 구조의 필터가 많아 조립 비용이 비싸다.

·부직포, 섬유로부터의 피브릴 탈락이 있다.

또한, 사용을 마친 필터가 대량으로 발생하기 때문에, 그 폐기처리가 커다란 과제가 되고 있어 폐기물량을 줄이는 것이 요망되고 있었다. 또한, 필터의 막힘을 줄여 그 수명을 연장함으로 인한 유지보수비용의 절감도 요구되고 있었다.

한편, 본 발명의 3차원 망상 다공질체를 사용한 액체 필터는 다음과 같은 특징을 갖는다.

·여과 효율, 포집율(필터에 유입된 고체의 양에 대한 필터로 분리된 고체 양의 비율)이 높다.

·처리속도가 높다. 즉, 압력손실을 종래와 동일하게 한 경우에는 필터의 단위 면적을 단위 시간에 흐르는 액체의 부피(또는 질량)가 크다. 또는, 그 부피(또는 질량)를 종래와 동일하게 한 경우에는 압력손실이 작다.

·여과 수명이 길다. 즉, 필터가 막혀 소정의 여과 속도를 얻을 수 없게 될 때까지, 또는 소정의 차압(여과 일차측압과 여과 이차측압의 차이)이 생길 때까지의 시간이 길다.

따라서, 본 발명의 3차원 망상 다공질체를 사용한 액체 필터에 의해,

·액체의 투과성이 뛰어나므로, 플리츠 형상으로 가공하여 감아 고정하는 등의 복잡한 구조로 하지 않아도 높은 처리속도를 얻을 수 있어, 조립 비용을 낮출 수 있고,

· 피브릴의 탈락이나 폐기물량의 문제도 크게 줄일 수 있으며,

· 필터 막힘도 적기 때문에 유지보수비용도 절감할 수 있는

등의 우수한 효과를 달성할 수 있다.

그리고, 이러한 특징을 갖는 본 발명의 액체 필터는 예를 들어, 화학제품의 청징(fining)·프로세스 필터 등의 일반적인 화학분야, 절삭유·윤활유·유압작동유의 정제(오일계, 수계) 등 기계분야, 수영장이나 목욕탕 물의 청징 등의 건강산업, 도금액의 청징(淸澄)이나 부품세정액의 정제 등의 전자부품산업에서 사용되는 액체 필터로서 적절하다.

본 발명의 흡액 스펀지, 예를 들면 액체제거 스펀지나 스퀴징 스펀지는 롤러로 가공하여 사용하는 것도 가능하다. 이 경우는 본 발명의 3차원 망상 다공질체를 통형상으로 성형하고, 그 중심구멍에 샤프트를 장착하여 형성할 수 있다. 이때, 샤프트와 스펀지 사이에 접착제를 사용하여 접착하여도 좋다. 이어서, 롤러의 외경, 외경 표면의 평활도, 진원도를 높이기 위해, 연마가공이 통상적으로 이루어진다.

본 발명의 흡액 스펀지에 함유시킬 수 있는 HLB 8 이상의 계면활성제로서는 소르비탄 지방산 에스테르, 우지 글리세라이드 에톡실레이트, 폴리글리세린 지방산 에스테르 등의 다가 알코올의 부분적 지방산 에스테르, 폴리에틸렌 글리콜 라우릴 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 스테아릴에테르 등의 지방알코올의 에틸렌 옥사이드 부가물, 폴리옥시알킬렌에테르 탈로에이트, 폴리옥시에틸렌 글리콜 올리에이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노스테아레이트 등의 지방산 에틸렌 옥사이드 부가물, 또는 지방 아미노 또는 지방산 아미드의 에틸렌 옥사이드 부가물, 노닐페놀 에톡실레이트, 옥틸페놀 에톡실레이트 등의 알킬페놀의 에틸렌 옥사이드 부가물, 알킬 나프톨의 에틸렌옥사이드 부가물, 다가 알코올의 부분적 지방산 에스테르의 에틸렌옥사이드 부가물 등을 들 수 있다.

HLB값이 8 이상인 계면활성제를 함유시키는 방법으로서는 열가소성 엘라스토머, 무기염 입자 및 다가 알코올을 주원료로서 함유하는 조성물에 더 HLB값이 8 이상인 계면활성제를 함유시켜, 청구항 1 또는 청구항 2의 방법에서의 그 후의 공정을 수행하는 방법이 예시된다. 이 방법의 경우, HLB값이 19를 초과하면, 3차원 망상 다공질체를 제조할 때의 물세척 공정에서 계면활성제가 물추출되고, 3차원 망상 다공질체 내에 잔류하는 계면활성제가 적어지게 되어, 물흡수성능이 불충분하게 될 경우가 있다. 따라서, 이 점에서도 계면활성제의 HLB값은 19 이하인 것이 바람직하다.

HLB값이 8 이상인 계면활성제를 함유시키는 다른 방법으로서는 상기 청구항 1 또는 청구항 2의 방법에서의 무기염 입자 등의 물 추출 후 또는 나아가 건조 후, 얻어진 성형물에 HLB값이 8 이상인 계면활성제를 첨가하는 방법이 예시된다. 계면활성제를 첨가하는 방법으로서는 얻어진 성형물을, 계면활성제를 포함하는 액 속에 담가 함침시켜 건조하는 방법 등을 들 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 따라 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명의 범위는 이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

다가 알코올의 한계첨가량의 측정 :

믹싱 롤(이노우에제작소 제품 MR-31/2×8)을 사용하며, 열가소성 엘라스토머 50g을 열가소성 엘라스토머의 용융온도보다 10~30℃ 높은 온도에서 열용융하여, 무수 중성 황산나트륨(표 7에 기재된 SS-3) 100g을 3분할하여 혼합한다. 동시에 다가 알코올을 조금씩 첨가 혼련하고, 다가 알코올의 분리가 육안으로 확인될 때까지의 첨가량을 한계첨가량으로 하였다. 이렇게 하여 측정한 한계첨가량과 열가소성 엘라스토머의 질량으로부터 다음과 같은 식에 의해 혼화한계값을 구하여, 표 1에 나타내었다.

혼화한계값 = (한계첨가량/열가소성 엘라스토머의 질량) × 100

또한, 한계첨가량의 측정에 사용한 열가소성 엘라스토머는 다음과 같다.

· 에틸렌아세트산비닐 공중합물 : 울트라센 626(도소사 제품)

· 고밀도 폴리에틸렌 : 니폴론 하드(Nipolon Hard) 1200(도소사 제품)

· 폴리올레핀(올레핀계 열가소성 엘라스토머) : 밀라스토머 4010N(미쓰이화학사 제품)

· 폴리에테르계 폴리우레탄 : 미락트란(Miractran) E380(닛폰폴리우레탄공업사 제품)

· 폴리카보네이트계 폴리우레탄 : 미락트란 E980(닛폰폴리우레탄공업사 제품)

		다가 알코올
		글리세린	에리트리톨	만니톨	트리메틸올 프로판
수지	융점(℃)	18	122	166	60
에틸렌아세트산비닐 공중합물	90	102	95	91	79
고밀도 폴리에틸렌	125	74	80	80	64
폴리올레핀	140	64	69	70	50
폴리에테르계 폴리우레탄	140	75	68	69	61
폴리카보네이트계 폴리우레탄	160	106	98	97	83

먼저, 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 다공질체의 평가방법을 나타낸다.

1. 에탄올 투과시간 :

도 23 (a)에서 나타낸 바와 같이, 길이가 300mm이고 내경이 17.4mm인 유리관을 세로로 세워 두고, 그 바닥에 Φ6.8mm의 구멍이 형성된 마개를 한다. 그 후, 도 23 (b)에서 나타낸 바와 같이, 고정구를 사용하여 이 구멍을 2.0mm의 두께로 슬라이스한 시험편(다공질체)으로 막는다. 또한, 이 시험편의 외측에서부터 폴리에틸렌 필름을 대고 손가락으로 눌러 밀봉한다. 유리관 내의 바닥에서부터 높이 30mm의 위치를 아랫눈금으로 하고, 130mm의 위치를 윗눈금으로 한다. 높이 200mm까지 에틸 알코올을 주입한 후, 상기 폴리에틸렌 필름을 제거하여 에탄올을 흘려 떨어뜨린다. 에틸알코올의 상단이 윗눈금을 통과하고 나서 아랫눈금을 통과할 때까지의 시간을 스톱워치로 측정하여, 에탄올 투과시간으로 하였다. 측정온도는 25℃이다.

2. SEM 사진 : 일본전자사 제품인 주사전자현미경 JSM-5500LV를 사용하였다.

3. 스펀지 구조의 판정 :

"에탄올 투과시간" 및 "SEM 사진"의 측정결과로부터, 3차원 막 구조인지 3차원 망목 구조인지를 판정한다.

1) SEM 사진에 의한 판정

구조의 판정 대상이 되는 다공질체(스펀지)를 예리한 칼날의 커터 등으로 절단한 면의 SEM 사진을 촬영함으로써 3차원 막 구조인지 3차원 망목 구조인지를 객관적으로 구별할 수 있다. 이 SEM 사진에서는 수지의 절단면 및 그 근방이 가장 밝은 부분이 되고, 기공(기포) 부분은 그 내부만큼 어두워지지만, SEM 사진의 명암 대비(contrast)를 조정함으로써 그 내부 구조를 판정할 수 있다.

도 1은 3차원 막 구조인 다공질체의 SEM 사진의 예이고, 도 2는 3차원 망목 구조인 다공질체의 SEM 사진의 예이다. 도 1에서는 무기염 입자 등의 물추출된 흔적을 알기 쉽고, 사용한 무기염의 입도에 따른 기포를 볼 수 있다. SEM 사진의 명암 대비를 조정하면, 기포 부분에 막이 연속적으로 연결되고 또한 그 막에 관통공이 미세기공으로 흩어져 있는 것을 볼 수 있어, 3차원 막 구조라고 판정할 수 있다.

한편, 도 2에서는 골격이 굵고 기공생성제인 수용성 무기염 입자 등의 물추출된 흔적을 발견하기 어렵다. SEM 사진의 명암 대비를 조정하면, 골격 사이에는 막이 없는 것을 볼 수 있어, 3차원 망목 구조라고 판정할 수 있다. 실시예, 비교예에 있어, 이와 같이 하여 SEM 사진에 의해 판정한 결과를, 표 중의 "스펀지 구조"란에 나타낸다. 표 중, '막'은 3차원 막 구조를 나타내고, "망"은 3차원 망목 구조를 나타낸다.

2) 에탄올 투과시간에 따른 판정

실시예, 비교예에 있어서, 상기의 방법에 의해 측정한 에탄올 투과시간을 표 중의 "에탄올 투과시간(초)"란에 나타낸다. 에탄올 투과시간에 따라서도, 3차원 막 구조인지, 3차원 망목 구조인지를 판정할 수 있는데, 후술하는 바와 같이, SEM 사진에 의해 3차원 막 구조로 판정된 것은 에탄올 투과시간이 120초 이상이며, 3차원 망목 구조로 판정된 것은 에탄올 투과시간이 85초 이하이다.

4. 여과 시험 :

1) 필터 홀더 :

토요여지사제의 여과기(Type KST-142 DIA 142MM, 유효여과직경 = 120mm)를 사용하고, 여과기의 유효여과면적이 33.2cm²가 되도록 지그(필터 홀더)를 제작하였다.

2) 여과시험액 : JIS 시험용 분체 7종 또는 11종(모두 칸토 롬(KANTO loam) 소성품)을 정제수에 분산시켜 5질량% 슬러리를 제작하여 여과시험액으로 하였다. 또한, 여과 전의 슬러리의 입도 분포를 11종에 대해서는 도 24(a)에 나타내고, 7종에 대해서는 도 24 (b)에 나타내었다.

3) 상기의 장치 및 여과시험액을 사용하여, 표 6에 나타낸 조건에서 여과시험을 실시하였다.

또한, 표 6의 여과압력이란 여과시험액을 압축공기로 가압했을 때의 압력으로서, 대기압과의 차이(차압, 압력손실)를 나타내는 값이다. 여과시간은 50g의 여과시험액이 2mm 두께의 다공질체 필터를 통과하기 시작하고 나서 종료까지 걸리는 시간을 스톱워치로 측정한 값이다. 또한, 여과최대입경은 다공질체 필터 통과 후의 여과액에 포함되는 입자 중의 최대입경값이다.

5. 잔류 수분량 :

1) 하기의 측정 조건에서, 구멍이 형성된 동판(동장 유리에폭시판)을 사용하여 롤러쌍 사이를 통과시키고, 동판 표면에 잔류한 수분 중량을 정밀 저울로 측정하였다. 덧붙여서, 이 잔류 수분량과 손으로 접촉했을 때의 촉감과의 관계는 다음과 같다.

0.40g 이상 : 분명히 젖어 있다.

0.10g 이상 0.40g 미만 : 약간 젖어 있다.

0.10g 이하 : 젖은 것을 느끼지 못한다.

2) 측정 조건

거의 외경 42mm, 내경 19mm인 통형상 다공질체의 중공에, 양면 테이프를 붙인 외경 22mm의 폴리염화비닐제 샤프트를 압입하였다. 그 후, 롤러 표면의 평활도, 진원도를 높이기 위해, 통형상 다공질체를 외경 40mm로 연마함과 아울러, 길이 300mm로 절단하여 롤러를 제작하였다. 동일한 방법으로 총 4개의 롤러를 제작하였다. 시험에 앞서, 이 4개의 롤러를 수돗물로 충분히 적셔 하기의 장치에 세팅하였다.

3) 롤러의 구성 :

상측 롤러와 하측 롤러의 세트를 2세트(롤러 개수는 총 4개) 전후로 배치하였다.

상하 축심 간격 : 37mm, 전후 축심 간격 : 50mm

4) 상하 롤러에 대한 시험 기재의 이송 및 취출 :

롤러의 회전속도에 동조시킨 길이 300mm의 전동 컨베이어를 상기 롤러 세트의 전후에 두고, 시험 기재가 원활하게 이송되어 취출되도록 하였다.

5) 시험 기재 : 세로 200mm × 가로 150mm × 두께 1.6mm의 동장 유리에폭시판으로, 직경 1.0mm의 관통공을 840개 형성한 다공판.

6) 롤러 통과 전의 시험 기재 표면에 대한 수분부착방법 :

시험 기재를 수중(수온: 25±2℃)에 침지하고, 이를 꺼내어 그대로 상기 컨베이어에 올려놓은 후(이때, 수분부착량은 2g 정도이다), 상하 롤러 사이에 끼일 때까지 상방에서 20g의 물을 적하하였다.

열가소성 엘라스토머로서, 폴리카보네이트계 폴리우레탄, 폴리에테르계 폴리우레탄, 폴리올레핀을 사용하고, 다가 알코올의 첨가량을 변화시킴에 따른 기공 구조에 대한 영향을 이하의 실시예 1~7 및 비교예 1~5에서 검토하였다.

실시예 1

하기의 폴리우레탄, 기공생성제, 다가 알코올을 주원료로서 사용하였다. · 미락트란 E980 120질량부

(닛폰폴리우레탄공업사제 폴리카보네이트계 폴리우레탄)

· 무수황산나트륨(기공생성제) 800질량부

(표 7의 SS-2에 해당하는 무수황산나트륨)

· 글리세린(사카모토약품공업사제 ) 80질량부

부원료 :

· 아데카스터브(ADK STAB) AO-80 1질량부

(산화방지제 : 아사히전화공업사제 고분자량 힌더드 페놀)

이들 원료를 가압 니더에 투입하여 회전수 30rpm, 170℃에서 15분간 혼련하였다. 이를 외경 46mm, 내경 20mm의 튜브성형용 구금을 좁속한 스크류 직경 40mm의 벤트식 압출기로부터 170℃에서 압출하여, 20℃의 물 샤워로 냉각 고화시켰다. 이어, 50℃의 수중에 1주일간 방치하였다. 그 후, 세탁기로 물세척하고, 상자형 건조기로 건조시켜 다공질체를 얻었다. 이렇게 하여 얻어진 다공질체를 100mm 길이로 절단하고, 길이 방향으로 슬라이스하여 폭 35mm, 길이 100mm, 두께 2mm의 다공질체 시트를 얻었다.

이렇게 하여 얻어진 다공질체의 평가결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 이 주사형 전자현미경 사진을 도 5에 나타내었다. 이 SEM사진으로부터 명확하듯이, 얻어진 다공질체는 3차원 망목 구조임을 알 수 있다.

실시예 2

실시예 1에서, 글리세린 양을 90질량부로 한 것을 제외하고는 동일한 조작, 평가를 실시하여, 평가 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 6에 나타내었다.

비교예 1

실시예 1에서, 글리세린 양을 63질량부로 한 것을 제외하고는 동일한 조작, 평가를 실시하여, 평가 결과를 표 2에 나타내었다. 또, 이 SEM 사진을 도 3에 나타내었다.

비교예 2

실시예 1에서, 글리세린 양을 69질량부로 한 것을 제외하고는 동일한 조작, 평가를 실시하여, 평가 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 4에 나타내었다.

	비교예 1	비교예 2	실시예 1	실시예 2
폴리카보네이트계 폴리우레탄	120	120	120	120
글리세린	63	69	80	90
황산나트륨 SS-2	800	800	800	800
에탄올 투과시간(초)	181	149	31	20
SEM 사진(해당 도면번호)	3	4	5	6
스펀지 구조*1	막	막	망	망
알코올 비율(%)*2	50	54	63	71

표 중의 조성은 질량부로 나타낸다. 이하의 표에서도 동일하다.

* 1 : 3차원 막 구조인 경우를 '막'으로 나타내고, 3차원 망목 구조의 경우를 '망'으로 나타낸다. 이하의 표에 있어서도 마찬가지이다.

* 2 : {다가 알코올(상기의 예에서는 글리세린) 질량/한계첨가량}×100(%),

또한, 이하의 표에 있어서도, 마찬가지로 "알코올 비율"로 나타낸다.

실시예 3

하기의 폴리우레탄, 기공생성제, 다가 알코올을 주원료로서 사용하였다.

· 미락트란 E380 120질량부

(닛폰폴리우레탄공업사제 폴리에테르계 폴리우레탄)

· 무수황산나트륨(기공생성제) 800질량부

(표 7의 SS-2에 해당하는 무수황산나트륨)

· 글리세린(사카모토약품공업사제) 69질량부

부원료 :

· 아데카스터브(ADK STAB) AO-80 1질량부

(산화방지제 : 아사히전화공업사제 고분자량 힌더드 페놀)

이들 원료를 가압 니더에 투입하고, 이후는 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가결과를 표 3에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 8에 나타내었다.

실시예 4

글리세린 양을 80질량부로 한 것 이외에는 실시예 3과 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가결과를 표 3에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 9에 나타내었다.

실시예 5

글리세린 양을 90질량부로 한 것 이외에는 실시예 3과 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가결과를 표 3에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 10에 나타내었다.

비교예 3

글리세린 양을 40질량부로 한 것 이외에는 실시예 3과 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가결과를 표 3에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 7에 나타내었다.

	비교예 3	실시예 3	실시예 4	실시예 5
폴리에테르계 폴리우레탄	120	120	120	120
글리세린	40	69	80	90
황산나트륨 SS-2	800	800	800	800
에탄올 투과시간(초)	161	49	23	10
SEM 사진(해당 도면번호)	7	8	9	10
스펀지 구조	막	망	망	망
알코올 비율(%)	44	77	89	100

실시예 6

하기의 폴리올레핀, 기공생성제를 주원료로서 사용하였다.

· 밀라스토머 4010N 120질량부

(미츠이화학사제 올레핀계 열가소성 엘라스토머)

· 무수황산나트륨(기공생성제) 760질량부

(표 7의 SS-2에 해당하는 무수황산나트륨)

· 글리세린(사카모토약품공업사제) 44질량부

부원료 :

· 아데카스터브(ADK STAB) AO-80 1질량부

이들 원료를 가압 니더에 투입하고, 혼련 이후의 각 공정을 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 다공질체를 얻었다. 평가결과를 표 4에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 13에 나타내었다.

실시예 7

글리세린 양을 55질량부로 한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가결과를 표 4에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 14에 나타내었다.

비교예 4

하기의 폴리올레핀, 기공생성제를 주원료로서 사용하였다.

· 밀라스토머 4010N 120질량부

(미츠이화학사제 올레핀계 열가소성 엘라스토머)

· 무수황산나트륨(기공생성제) 760질량부

(표 7의 SS-2에 해당하는 무수황산나트륨)

· 글리세린(사카모토약품공업사제 ) 34질량부

부원료 :

· 아데카스터브(ADK STAB) AO-80 1질량부

이들 원료를 가압 니더에 투입하고, 혼련 이후의 각 공정을 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 다공질체를 얻었다. 평가결과를 표 4에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 11에 나타내었다.

비교예 5

비교예 4에 있어서, 글리세린 양을 39질량부로 한 것 이외에는 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 4에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 12에 나타내었다.

	비교예 4	비교예 5	실시예 6	실시예 7
폴리올레핀	120	120	120	120
글리세린	34	39	44	55
황산나트륨 SS-2	760	760	760	760
에탄올 투과시간(초)	162	120	72	53
SEM 사진(도면)	11	12	13	14
스펀지 구조	막	막	망	망
알코올 비율(%)	44	51	57	72

표 2~표 4에 나타나 있는 결과로부터 다음과 같은 사항을 알 수 있다.

1) 다가 알코올의 첨가량을 늘리면 다공질체의 기공구조가 3차원 막 구조로부터 3차원 망목 구조로 바뀐다. 그 경계는 (다가 알코올의 실제 첨가량/한계첨가량)(표 중의 알코올 비율)이 55질량% 근방이다.

2) 에탄올 투과시간은 3차원 망상 다공질체인 경우에는 3차원 막 구조의 다공질체인 경우에 비해 분명히 짧은 시간이며, 액을 흡수하여 배출하는 효과에 있어 3차원 망상 다공질체 쪽이 훨씬 뛰어남을 나타내고 있다.

이상의 결과는 열가소성 수지의 종류가 다른 경우도 마찬가지이다.

이하의 실시예 8과 9, 비교예 6과 7은 다가 알코올의 종류를 바꿔가면서, 그 첨가량이 다공질체의 기공 구조에 영향을 주는 것을 검토하였다.

실시예 8

글리세린을 에리트리톨로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가결과를 표 5에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 16에 나타내었다.

실시예 9

글리세린을 만니톨로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가결과를 표 5에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 18에 나타내었다.

비교예 6

실시예 8에 있어서, 에리트리톨 양을 40질량부로 한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가결과를 표 5에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 15에 나타내었다.

비교예 7

만니톨 양을 40질량부로 한 것 이외에는 실시예 9과 동일한 조작, 평가를 실시하였다. 평가결과를 표 5에 나타내었다. 또한, 이 SEM 사진을 도 17에 나타내었다.

		비교예 1	실시예 1	비교예 6	실시예 8	비교예 7	실시예 9
수지	폴리카보네이트계 폴리우레탄	120	120	120	120	120	120
다가 알코올	글리세린	63	80	-	-	-	-
	에리트리톨	-	-	40	80	-	-
	만니톨	-	-	-	-	40	80
무기염	SS-2	800	800	800	800	800	800
에탄올 투과시간(초)		181	31	175	29	172	26
SEM 사진(도면 번호)		3	5	15	16	17	18
스펀지 구조		막	망	막	망	막	망
알코올 비율(%)		50	63	34	68	34	69

* 참고를 위해, 비교예 1과 실시예 1을 덧붙여 기재하고 있다.

표 5로부터, "다가 알코올의 첨가량을 늘리면 다공질체의 기공구조가 3차원 막 구조로부터 3차원 망목 구조로 바뀐다. 그 경계는 (다가 알코올의 실제 첨가량/한계첨가량)이 55질량% 근방이다."라는 결과는 다가 알코올이 바뀌더라도 마찬가지임이 나타나 있다.

하기 실시예 10~12, 비교예 8에서는 기공생성제인 무기염 입자의 입도 영향을 검토하기 위해, 입도 분포가 다른 각종 무기염 입자를 사용하며, 청구항 1(또는 청구항 2)의 방법에 의해 다공질체를 제작하였다. 사용한 각종 무기염 입자의 입도 분포를 표 7에 나타내었다. 또한, 제작된 다공질체가 1~10μm의 입자를 여과분리가능한 액체 필터로서 유용한 지를 검토하기 위해, 상기의 조건, 방법으로 여과시험을 실시하였다.

실시예 10

무수황산나트륨 분쇄품의 제작 :

입경 50μm의 무수황산나트륨의 시판품은 통상적으로 입수할 수 없으므로, 표 7의 SS-1의 무수황산나트륨을, 하기의 분쇄분급기를 사용하여 분쇄하여 제작하였다. 하기의 입도분포측정기를 사용하여 측정하였더니, 분쇄 후의 평균입경은 4.5~4.9 미크론이었다.

·분쇄분급기 : 호소카와미크론사제 ACM 펄버라이저 H형 모델 : ACM-30H

·입도분포측정기 : Honewell사제 Microtrac HRA 모델 :9320-x100

상기와 같이 하여 제작된 무수황산나트륨 분쇄품을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작으로 다공질체를 얻었다. 얻어진 다공질체의 SEM 사진을 도 19에 나타내었고, 여과시험의 결과를 표 6에 나타내었다.

실시예 11

표 7의 SS-1로 표시되는 입도 분포의 무수황산나트륨을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작으로 다공질체를 얻었다. 얻어진 다공질체의 SEM 사진을 도 20에 나타내었으며, 여과시험의 결과를 표 6에 나타내었다. 또한, 표 7에 나타낸 무기염 분립체의 입도 분포는 JIS Z 8801-1(금속제 망체) 및 JIS Z 8815(체질에 의한 분리방법 통칙)에 준해 측정한 값이며, 표 7 중의 수치는 질량%를 나타낸다.

실시예 12

표 7의 SS-3으로 표시되는 입도 분포의 무수황산나트륨을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작으로 다공질체를 얻었다. 얻어진 다공질체의 SEM 사진을 도 21에 나타내었으며, 여과시험의 결과를 표 6에 나타내었다.

비교예 8

표 7의 SS-4로 표시되는 입도 분포의 무수황산나트륨을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작으로 다공질체를 얻었다. 얻어진 다공질체의 SEM 사진을 도 22에 나타내었으며, 여과시험의 결과를 표 6에 나타내었다.

		실시예 10	실시예 11	실시예 1	실시예 12	비교예 8
수 지	폴리카보네이트계 폴리우레탄	120	120	120	120	120
글리세린		80	80	80	80	80
무 기 염	배합량	800	800	800	800	800
	종류	실시예 10의 분쇄품	SS-1	SS-2	SS-3	SS-4
	150~500μm의 입자 비율(질량%)	0	0	0	0	43
관 찰	SEM 사진(도면)	19	20	5	21	22
	에탄올 투과시간(초)	-	-	31	-	251
	스펀지 구조	망	망	망	망	막
여 과 시 험	여과액온(℃)	24	24	24	24	24
	JIS시험용 분체	11종	11종	11종	7종	7종
	슬러리 농도(질량%)	5.0	5.0	5.0	5.0	5.0
	여과압력(MPa)	0.36	0.16	0.1	0.02	0.4
	여과시간(초)	23	10	7	10	42
	여과최대입경(μm)	0.972	2.52	8.48	13.1	18.5
	시료두께(mm)	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
	여과면적(cm2)	33.2	33.2	33.2	33.2	33.2

*참고를 위해, 실시예 1를 덧붙여 기재하고 있다.

입경(μm)	SS-1	SS-2	SS-3	SS-4
150~500	0	0	0	43
106~150	0	0	12	11
75~106	0	35	41	32
45~75	72	51	37	5
~45	28	14	10	9

표 중의 수치는 무수황산나트륨 중에 포함되는 각 입경 범위 입자의 질량%를 나타낸다.

표 6의 결과로부터 다음과 같은 것이 나타나 있다.

무수황산나트륨(무기염 미립자)으로서, 입경이 150μm 이상인 입자를 35% 보다 많이 포함하는 SS-4(표 7 기재 : 150~500μm의 입자가 43% 포함되어 있다)를 사용한 경우(비교예 8)는 열가소성 엘라스토머나 다가 알코올의 종류나 다가 알코올의 첨가량 등의 조건이 실시예 1이나 12 등과 동일함(한계첨가량에 대한 다가 알코올의 배합비율이 63%)에도 불구하고, 3차원 망상 다공질체는 얻어지지 않았다(3차원 막 구조이다. 도 22 참조).

그리고, 비교예 8에서 얻어진 다공질체를 사용한 여과시험에서는 여과 압력, 여과 시간 모두 크며, 게다가 여과최대입경이 18.5μm으로 컸다. 따라서, 1~10μm 근처의 입자를 여과분리하는 필터로서는 적당하지 않음이 나타나 있다.

한편, 무수황산나트륨으로서, 입경이 150μm 이상인 입자를 포함하는 것을 사용한 실시예 10~12에서는 3차원 망상 다공질체가 얻어지며, 이 다공질체는 여과시험에서 우수한 여과성능을 나타내고, 1~10μm 부근의 입자를 여과분리가능한 필터로서 사용가능하다.

실시예 13~15

표 7에 있는 SS-3과 SS-4의 비율을 바꿔가며 혼합하고, 입경이 150~500μm인 입자를 각각 10%, 20%, 30% 포함하는 3종류의 무수황산나트륨(무기염 미립자)을 조정하였다. 이들 무수황산나트륨을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작으로 다공질체를 얻었다. 얻어진 다공질체의 SEM 사진(각각 도 25, 26, 27)을 관찰한 결과, 모두 3차원 망상 다공질체이었으며, 에탄올 투과시간도 100초 미만이었다. 그 결과를 표 8에 나타내었다.

	실시예 13	실시예 14	실시예 15	비교예 8
폴리카보네이트계 폴리우레탄	120	120	120	120
글리세린	80	80	80	80
무기염의 양	800	800	800	800
무기염 중의 입경 150~500μm인 입자의 비율(질량%)	10	20	30	43
에탄올 투과시간(초)	75	79	85	251
SEM 사진(해당 도면번호)	25	26	27	22
스펀지 구조	망	망	망	막

* 참고를 위해, 비교예 8을 덧붙여 기재하고 있다.

표 8에 나타나 있는 결과로부터, 무기염 입자 중에 포함되는 입경이 150~500μm인 입자의 함량이 35질량% 이하이며, 또한 한계첨가량에 대한 다가 알코올의 배합비율이 본 발명의 범위 내에 있으면, 에탄올 투과시간이 100초 이내인 3차원 망상 다공질체가 얻어짐을 알 수 있다. 단, 실시예 13~15에서 얻어진 다공질체는 SEM 사진에 나타나 있는 바와 같이, 막 구조의 부분도 포함하고 있으며, 에탄올 투과시간도 55초를 초과하고 있다. 이 결과로부터, 무기염 입자 중에 포함되는 입경이 150~500μm인 입자의 함량은 5질량% 이하가 바람직하다고 생각된다.

이어, 본 발명의 3차원 망상 다공질체를 흡액 스펀지로서 사용한 경우의 효과 검토를 이하의 실시예 16과 비교예 9에서 실시하였다.

실시예 16

실시예 7에서 사용한 원료와 동일한 원료에, 계면활성제 : 비이온 OT-221(일본유지사제 폴리에틸렌글리콜 소르비탄모노올리에이트 HLB값 15.0) 10질량부를 추가하여, 가압 니더에 투입하고, 혼련 이후의 각 공정을 실시예 1과 마찬가지로 실시하였더니, 3차원 망상 다공질체가 얻어졌다. 이 다공질체를 통형상 다공질체로 가공하고, 얻어진 통형상 다공질체의 중심 구멍에 샤프트를 장착하여 롤러를 형성하고, 그 후, 롤러 표면의 평활도, 진원도를 높이기 위한 연마가공을 실시하였으며, 상기의 조건, 방법에 의해 잔류 수분량을 측정하였다. 결과를 0.09g이었다.

비교예 9

비교예 4에서 사용한 원료와 동일한 원료에 계면활성제 : 비이온 OT-221을 10질량부 추가하여 가압 니더에 투입하고, 혼련 이후의 각 공정을 실시예 1과 마찬가지로 실시하였더니, 3차원 막 구조의 다공질체가 얻어졌다. 이 다공질체를 통형상 다공질체로 가공하고, 얻어진 통형상 다공질체의 중심 구멍에 샤프트를 장착하여 롤러를 형성하고, 그 후, 롤러 표면의 평활도, 진원도를 높이기 위한 연마가공을 실시하였으며, 상기의 조건, 방법에 의해 잔류 수분량을 측정하였다. 결과는 0.23g이었다.

실시예 16과 비교예 9로부터, 3차원 망목 구조의 다공질체 쪽이 3차원 막 구조의 다공질체에 비해, 잔류 수분량이 훨씬 낮은 값의 흡수 스펀지가 얻어지는 점, 즉 흡수성능이 우수함이 분명하다.

본 발명은 상술한 바와 같이 다가 알코올 첨가량의 한계값을 발견한 점과, 표 2~표 5의 비교예, 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 다가 알코올의 첨가량이 일정 한도값(한계첨가질량의 약 55%)을 초과하면, 다공질체의 기공 구조가 3차원 막 구조로부터 3차원 망목 구조로 변화되며, 다공질체의 기공구조를 컨트롤하는 기준이 얻어지는 것을 처음으로 밝혀내어, 이를 응용한 것이다.

Claims (17)

1. 열가소성 엘라스토머, 물에 가용인 무기염 입자, 및 물에 가용인 다가 알코올을 주원료로서 함유하는 조성물을 혼련하여 혼련물을 얻는 공정,
   상기 혼련물을 탈포하고 성형하여 성형물을 얻는 공정,
   얻어진 성형물을 고화하는 공정,
   상기 고화된 성형물로부터 상기 무기염 입자 및 상기 다가 알코올을 물추출하는 공정, 및
   물추출 후, 상기 성형물을 건조하는 공정을 포함하며,
   상기 무기염 입자는 그 속에 포함되는 입경이 150㎛을 초과하는 무기염 입자의 함량이 상기 무기염 입자 전체의 35질량% 이하이고,
   상기 조성물 중의 다가 알코올의 배합량이 상기 열가소성 엘라스토머의 용융온도보다 10~30℃ 높은 온도에서의 열 용융시에 열가소성 엘라스토머와 균일하게 혼화하는 다가 알코올의 최대 배합량에 대해 55질량% 이상인 것을 특징으로 하는 다공질체의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 조성물 중의 다가 알코올의 배합량은 상기 열가소성 엘라스토머의 열 용융시에 열가소성 엘라스토머와 균일하게 혼화하는 다가 알코올의 최대 배합량에 대하여 60질량% 이상인 것을 특징으로 하는 다공질체의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항의 다공질체의 제조방법에 의해 제조되며, 에탄올 투과시간이 100초 미만인 것을 특징으로 하는 3차원 망상 다공질체.
4. 제 3 항에 있어서,
   에탄올 투과시간이 55초 미만인 것을 특징으로 하는 3차원 망상 다공질체.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 열가소성 엘라스토머가 폴리우레탄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 망상 다공질체.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 열가소성 엘라스토머가 폴리올레핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 망상 다공질체.
7. 제 3 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 액체 필터.
8. 제 3 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 흡액 스펀지.
9. 제 8 항에 있어서,
   HLB 8 이상의 계면활성제를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡액 스펀지.
10. 제 4 항에 있어서,
    상기 열가소성 엘라스토머가 폴리우레탄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 망상 다공질체.
11. 제 4 항에 있어서,
    상기 열가소성 엘라스토머가 폴리올레핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 망상 다공질체.
12. 제 4 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 액체 필터.
13. 제 5 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 액체 필터.
14. 제 6 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 액체 필터.
15. 제 4 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 흡액 스펀지.
16. 제 5 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 흡액 스펀지.
17. 제 6 항의 3차원 망상 다공질체를 사용하는 것을 특징으로 하는 흡액 스펀지.

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