JPH1017699A - 吸湿・吸水性成形体及びその製造方法 - Google Patents
吸湿・吸水性成形体及びその製造方法Info
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Abstract
の寸法安定性に優れ、かつ吸水性と吸湿性を兼ね備えた
吸湿・吸水性成形体を提供する。 【解決手段】 少なくとも表面が親水性の親水性粉粒樹
脂と吸湿剤の混合物を燒結成形して吸湿・吸水性成形体
とする。
Description
体及びその製造方法に関する。更に詳しくは、連続気孔
を持ち、強度に優れ、吸湿性と吸水性とを兼ね備えた成
形体及びその製造方法に関する。
っても過言ではない。水は液体の状態でも存在するし、
気体の状態、即ち水蒸気としても存在している。我々の
生活の中では水は欠くことのできない存在である。
場合もある。例えば、家屋における冬期の結露や、長時
間靴を履いたときの発汗による蒸れ等は、いずれも水の
存在が原因となっているものである。家屋における結露
は、居住環境を悪化させるだけでなく、構造部材の腐食
の原因ともなる。また、発汗による蒸れは、人体に対し
て不快感を与えると同時に、健康に被害を及ぼす場合も
ある。
は、連続気孔を有する多孔質素材、吸湿剤、吸水性高分
子材料、更には繊維系素材等が知られている。
脂発泡体、金属、セラミックスやプラスチックスの焼結
体、海綿(スポンジ)等が知られており、フィルター、
日曜雑貨品等として身の回りで広く使用されている。こ
れらの中には、吸水性を持つものもあり、水の吸収、拡
散、発散、透過、誘導等の用途に使われている。
ルといった多孔質の吸着性の物質や、グリセリン、プロ
ピレングリコール、塩化カルシウム、硫酸等が知られて
いる。
ニルアルコール系樹脂、MMA樹脂、ポリアクリル酸塩
系樹脂、デンプン−アクリル酸グラフト共重合体、酢酸
ビニル−アクリル酸エステル共重合体ケン化物等が知ら
れており、これらは吸水性もあり、また吸湿性もある。
を施した合成繊維の布や不織布、アスベスト布或いは天
然繊維の布帛、紙等がある。
持つ多孔質素材は、強固な定形物に成形することが可能
なものが多いが、吸水性を持つものがあるといっても、
液体としての水を吸収するものでしかなく、気体の水、
即ち水蒸気の吸収は行わないか、吸収しても極僅かであ
る。
能はあっても極僅かであるか、水の吸収によって発熱す
るといった問題点がある。また、これらは賦形性に乏し
く、強固な定形物に成形することが困難である。
るが、吸水により強度低下を起こすだけでなく、ポリマ
ー自体が吸水するために吸水時に大きな寸法変化を起こ
す。従って、成形したとしても、剛性及び強度のある定
形物としては使用し得ないものである。
吸湿性を示すものがあるが、いずれも一定形状を保つ剛
性に乏しく、それ自体のみでは使用箇所や使用態様の制
限が大きい。また、強固な定形物とするには多大なコス
トが掛かり実用的ではない。
による悪影響を防止するためには、結露の発生を抑制す
ると同時に、結露を生じた時にこれを吸収できる構造材
料を配置することが望まれる。即ち、空気中の水蒸気を
吸収することで結露の発生を抑制すると共に、結露が発
生した場合には結露水を吸収して周囲への影響を防止で
きるような構造材料が望まれる。また、靴の中敷きとし
て考えた場合、汗を水蒸気の状態で吸収するだけでな
く、靴の中で結露したものも吸収してくれるものが最善
であり、更には降雨時の水分も吸収してくれるものが望
まれる。これら構造材料や靴の中敷きは、いずれも強固
な定形物として構成されるものであり、この要望に応じ
るためには、吸水性と吸湿性を兼ね備えた強固な定形物
を得ることが必要である。
れたもので、工業的に生産が可能で、強度に優れ、吸水
時の寸法安定性に優れ、かつ吸水性と吸湿性を兼ね備え
た吸湿・吸水性成形体及びその簡便な成形方法を提供す
ることを目的とする。
明では、連続気孔を有し、しかも吸湿剤を保持した親水
性樹脂多孔質体で構成されている吸湿・吸水性成形体と
しているものである。更に説明すると、請求項1の発明
によれば、樹脂多孔質体をベースにしていることによっ
て強固な定形物とすることができ、しかも親水性で連続
気孔を有することによって吸水性が得られ、更に保持さ
れている吸湿剤によって吸湿性が得られるものである。
樹脂と粉粒状の吸湿剤の混合物を、粒子間に隙間を残し
て燒結成形することとしているものである。更に説明す
ると、請求項15の発明によれば、粉粒状の吸湿剤が混
合された親水性粉粒樹脂を溶融させ、粒子間に隙間を残
した状態で親水性粉粒樹脂を融着させると、この融着と
同時に少なくとも内表面及び外表面が親水性の連続気孔
を有する樹脂多孔質体が得られると共に、融着した親水
性粉粒樹脂の粒子間に粉粒状の吸湿性樹脂を保持させる
ことができるものである。
連続気孔を有する樹脂多孔質体をベースとして形成され
ているもので、少なくとも内表面と外表面が親水性を有
するものであれば、構成樹脂自体が親水性を有するもの
でも、構成樹脂自体は親水性を有しないものではある
が、スルフォン化、親水性モノマーのグラフト、特定の
界面活性剤の添加、親水性の層を設ける等公知の方法
で、全体又は少なくとも内表面と外表面を親水化したも
のでもよい。中でも内部に非親水性の樹脂を残しつつ内
表面と外表面を親水化したものとすると、吸水・吸湿時
に内部の非親水性の樹脂部分は水分を吸収しないため、
寸法安定性に優れるので好ましい。
形、燒結成形等の手法が主に用いられるが、その他に例
えば抽出可能な成分と共に溶融させた樹脂で成形体を得
た後、抽出可能な成分を抽出して連続気孔を形成するこ
とも可能である。中でも、燒結成形は、粉粒状の樹脂を
希望の形状に堆積若しくは金型中に充填し、粒子間に隙
間を残しつつ、加圧又は無加圧状態で粒子相互を加熱融
着することで、連続気孔を容易に形成できるので、最も
好ましい。本発明の吸湿・吸水性成形体における気孔
は、全体が均一な寸法であってもよいし、例えば表層と
内部、或いは一方の表層と他方の表層とで気孔の寸法を
変えたものでもよい。尚、連続気孔とは、成形体の片面
から他面へ連続している気孔をいう。この気孔は直線的
でも曲線的でもよい。
体を得る場合、上記のように、粉粒状の樹脂を用いて成
形が行われることになる。この場合の粉粒状の樹脂は、
それ自体が親水性を有するものでもよいし、それ自体は
親水性を有さないが、スルフォン化、親水性モノマーの
グラフト、特定の界面活性剤の添加、親水性の層を設け
る等公知の方法で親水化された親水性粉粒樹脂であるこ
とが好ましい。中でも非親水性の樹脂の粉粒体の表面だ
けを親水化した親水性粉粒樹脂は、これを燒結すること
によって、内部に非親水性の樹脂を残しつつ内表面と外
表面を親水化した発明の吸湿・吸水性成形体をとなるこ
とから好ましい。
合により得られた粉粒状の樹脂をそのまま用いることも
可能であるし、一度粉粒状以外の形状に賦形したもの
を、機械粉砕、冷凍粉砕、化学粉砕等の公知の方法で粉
粒状にしたものを用いることもできる。これらの粉粒状
の樹脂は、平均粒径が5〜2000μmであることが好
ましく、更に好ましくは50〜1000μmである。粉
粒状の樹脂の平均粒径が5μm未満では、燒結体にした
時に全体が密になり過ぎ、十分な吸水量が得にくくな
る。また、粉粒状の樹脂の平均粒径が2000μmを超
えると、毛細管現象による水の吸い上げ力が小さくなり
やすくなる。尚、上記平均粒径とは、JIS・Z880
1のふるいを使用し、ふるい分け試験通則JIS・Z8
815に従ってふるい分けし、算術目盛りによって積算
ふるいした百分率を図で表わし、積算量50%の粒子径
をいう。
る場合、上記平均粒径の親水性粉粒樹脂と後述する粉粒
状の吸湿剤を後述の割合で混合した材料を用いて行うの
が最も好ましい。燒結成形は、金型にこの混合物を充填
して、親水性粉粒状樹脂の融点以上に加熱したり、平面
上にこの混合物を堆積させて、親水性粉粒樹脂の融点以
上に加熱することで行うことができる。また、燒結成形
は、無加圧下で行ってもよいが、必要に応じて適宜加圧
してもよい。
の具体例としては、例えば、セルロース系等の天然樹脂
の他に、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、
ポリエステル、アリル樹脂、エポキシ樹脂等に代表され
る熱硬化性樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレー
ト、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート等
に代表される熱可塑性樹脂が挙げられる。
考慮すると、熱可塑性樹脂がよい。更に、熱可塑性樹脂
の中でも、安価であること、耐薬品性に優れること、加
工性に優れること、素材の吸湿性・吸水性が低いことに
より吸水時の寸法安定性に優れること等から、ポリエチ
レン、ポリプロピレンに代表されるポリオレフィン系樹
脂が好ましい。
の単独重合体、エチレンとプロピレン、ブテン−1、ヘ
キセン−1、オクテン−1のような1種以上のαオレフ
ィンとの共重合体、エチレンと酢酸ビニル、アクリル
酸、メタアクリル酸、アクリル酸エステル、メタアクリ
ル酸エステル等との共重合体、プロピレンの単独重合
体、プロピレンとエチレン、ブテン−1の様な1種以上
のαオレフィンとの共重合体等が挙げられる。中でも、
燒結成形に適した粉粒体を得やすいこと、燒結成形が容
易であること、耐薬品性に優れること、素材自身の吸湿
吸水性が低いこと等の理由から、ポリエチレンが好まし
い。
ないから、スルフォン化、親水性モノマーのグラフト、
特定の界面活性剤の添加、親水性の層を設ける等公知の
方法で親水化処理を施すことになる。特に、特願昭57
−27400、特願昭57−32428、特願昭63−
61981、特願昭63−67078等に開示された方
法で親水化すると、容易に表面のみを親水化した親水性
粉粒樹脂を得ることができ、これを燒結することによっ
て、吸湿若しくは吸水した場合に、連続気孔部分のみ水
分が存在し、素材自身は吸湿・吸水することがないの
で、吸湿・吸水時の強度変化や寸法変化のない発明の吸
湿・吸水性成形体が得られる。
I)は、0.001〜30g/10分ののものがよく、
より好ましくは0.01〜10g/10分である。連続
気孔を形成する手段として燒結成形を考えた場合、MI
が0.001g/10分以下では、燒結成形したときに
隣り合う粒子の融着強度が低いため、成形体としての強
度が弱くなりやすい。MIが30g/10分以上では、
燒結成形を行ったときに樹脂の溶融と共に流動が起こ
り、気孔の形成を妨げやすくなる。尚、MIは、JIS
・K7210に基づき、温度190℃、荷重2.16k
gで測定した値である。
0.97g/ccであることが好ましい。密度が0.9
0g/cc以下では柔軟性に富むが、耐薬品性に劣るこ
とと、融点が低くなって成形可能範囲が狭くなりやす
い。
含有する樹脂多孔質体で構成されているものである。吸
湿剤を含有する樹脂多孔質体による本発明の吸湿・吸水
性成形体の形成は、吸湿剤を混合した素材を用いて前記
連続気孔の形成及び賦形を行うことで容易に行うことが
できる。
強度変化や寸法変化が無く、また水分によって化学的な
変化を起こさないものがよい。吸湿後に大きな強度変
化、例えば崩壊等が起こると、吸湿剤が連続気孔を通っ
て外部に排出され、周囲を汚染しやすくなる。また、吸
湿後に大きな寸法変化、例えば大きな膨潤があると、連
続気孔を閉塞したり、連続気孔を通って外部にはみ出し
たりする不都合を生じやすくなる。これらのことから、
吸湿剤としては、部分α化澱粉、キチン、キトサン、シ
リカゲルの群から選ばれた1種以上のものが好ましい。
これらは粉粒状で入手できるので粉粒状の樹脂と混合し
て、例えば燒結成形等により賦形することも可能である
し、吸湿・吸水後も大きな寸法変化をもたらさない。こ
れら吸湿剤は、樹脂100重量部に対して3〜70重量
部保持されていることが好ましい。3重量部以下である
と実質的な吸湿性能が得にくく、70重量部以上では成
形体の強度が弱くなりやすい。尚、吸湿剤は成形体の中
に均一に存在してもよいし、不均一に存在してもよい。
また、前記のような燒結成形を行う場合、吸湿剤は、そ
の平均粒径が親水性粉粒樹脂の平均粒径の1/3〜3倍
であることが好ましい。平均粒径が小さ過ぎると脱落を
生じやすく、逆に大き過ぎると成形体の強度が低下しや
すくなる。
剤と共に、防かび剤及び/又は抗菌剤を、樹脂100重
量部に対して0.05〜2重量部保持していることが好
ましい。但し、上記吸湿剤との合計量が、樹脂多孔質体
を構成している樹脂100重量部に対して70重量部を
超えない範囲であることが好ましい。また、燒結成形に
際しては、吸湿剤と共に親水性粉粒樹脂と混合すること
が好ましく、吸湿剤と同様の平均粒径であることが好ま
しい。防かび剤としては、チアベンダゾール系、キチ
ン、キトサンから選ばれた1種以上が好ましい。また、
抗菌剤としては、無機系抗菌剤、キチン、キトサンから
選ばれた1種以上が好ましい。無機系抗菌剤としては、
例えば、ゼオライト、SiO2 、Al2 O3 、MgO等
の無機物にAg及び/又はZnを担持させたものがよ
い。尚、防かび剤及び/又は抗菌剤としてキトサンを用
いる場合には、蟻酸、酢酸、乳酸の様な有機酸或いは塩
酸の様な無機酸との塩にすることで一層の性能が得られ
るので好ましい。
質体の成形範囲で種々の形状、例えば板状、円筒状、円
柱状、角柱状、直方体、立方体、その他異形体等の形状
とすることが可能である。また、表面或いは内部に、
布、織物、編み物、不織布、穴あきフィルム、金網等、
本発明の多孔性を阻害しないものとの複合化も可能であ
る。或いは、一部分に非透湿性或いは非透水性のフィル
ム、膜等を設けて、吸収した水分の影響を周囲に及ぼさ
ないようにすることも可能である。更には、着色、印刷
等により意匠性を持たせることも可能である。また、熱
安定剤、耐候剤、吸臭剤、脱臭剤、香料等を必要に応じ
て添加して形成してもよい。これら添加剤を加える際に
は流動パラフィン等の展着剤を用いることもできる。
成形体を水深10mmの水中に垂直に立てた場合に、毛
細管現象によって、浸漬後1分で水面から10mm以
上、成形体内を水が水面より上部に上昇する吸水力を有
することが好ましい。
率が30〜80%であることが好ましい。気孔率が30
%以下では実質的に多孔体としての機能を発揮しにく
く、80%以上では成形体の強度が低くなりやすい。こ
こでいう気孔率は次式で算出される値をいう。
度)/真の密度]×100 尚、気孔率は吸湿・吸水性成形体全体に均一でもよい
し、不均一でもよい。
で成形体1g当たり0.5g以上の水を吸収するもので
あることが好ましい。吸水量が1g当り0.5g以下で
は実用的な吸水性となりにくい。尚、吸水量は、成形体
を乾燥して重量を量り、次いで水中に5分間浸漬した後
水中より引き上げて重量を測定し、乾燥時の重量と水中
浸漬後の重量の差を乾燥時の重量で除した値をいう。
で成形体1g当たり0.01g以上吸湿するものである
ことが好ましい。吸湿量が1g当り0.01g以下では
実用的な吸湿性となりにくい。尚、吸湿量は、成形体を
乾燥して重量を量り、次いで40℃、90%RHの雰囲
気下に1.5時間放置した後重量を測定し、乾燥時の重
量と吸湿後の重量の差を乾燥時の重量で除した値をい
う。
寸法変化率が0.5%以下であることが好ましい。寸法
変化が0.5%以上になると、例えば他の物と組み合わ
せた場合に不都合が生じやすく、単品の素材としても使
用範囲や使用形態が限定されやすい。尚、寸法変化率
は、成形体を23℃の雰囲気下で水中に24時間浸漬
し、浸漬前後の寸法の差の浸漬前の寸法に対する割合を
いう。
る。
6Kg)によって測定したMIが0.06g/10分、
密度が0.956g/cc、平均粒径140μmの高密
度ポリエチレン粉体(商品名:「サンファイン・SH8
10」と、旭化成工業株式会社製)100重量部にポリ
グリセリンイソステアリルエステル0.3重量部とを高
速ミキサーにて混合し、親水性粉粒樹脂を得た。該親水
性粉粒樹脂に吸湿剤として平均粒径70μmの部分α化
澱粉(商品名:「PCS」、旭化成工業株式会社製)を
表1に示す割合で混合した。該混合物を200×400
×2mmの空間を持つアルミニウム製の金型内に充填
し、金型の表面温度が145〜150℃になるまで加熱
し、平板状の成形体を得た。該成形体の物性を表1に示
す。
2mmの空間を持つアルミニウム製の金型内に充填し、
金型の表面温度が145〜150℃になるまで加熱し、
平板状の成形体を得た。該成形体の物性を表1に示す。
部に、実施例1で使用した吸湿剤50重量部を混合し
た。該混合物を200×400×2mmの空間を持つア
ルミニウム製の金型内に充填し、金型の表面温度が14
5〜150℃になるまで加熱し、平板状の成形体を得
た。該成形体の物性を表1に示す。
剤として平均粒径50μmのキトサンを10重量部混合
した。該混合物を200×400×2mmの空間を持つ
アルミニウム製の金型内に充填し、金型の表面温度が1
45〜150℃になるまで加熱し、平板状の成形体を得
た。該成形体の物性を表1に示す。
剤として平均粒径200μmのシリカゲルを30重量部
混合した。該混合物を200×400×2mmの空間を
持つアルミニウム製の金型内に充填し、金型の表面温度
が145〜150℃になるまで加熱し、平板状の成形体
を得た。該成形体の物性を表1に示す。
優れ吸水時の寸法安定性も良く、且つ吸水性と吸湿性を
兼ね備えているので、液状の水の吸収と共に水蒸気をも
吸収する能力を持っている。従って、例えば靴の中敷や
家屋の結露防止剤乃至は結露水の吸収体として利用でき
るものである。
Claims (16)
- 【請求項1】 連続気孔を有し、しかも吸湿剤を保持し
た親水性樹脂多孔質体で構成されていることを特徴とす
る吸湿・吸水性成形体。 - 【請求項2】 常温において水中に浸漬後1分間で水面
から10mm以上の高さまで水を吸い上げる吸水力を有
することを特徴とする請求項1記載の吸湿・吸水性成形
体。 - 【請求項3】 気孔率が30〜80%であることを特徴
とする請求項1記載の吸湿・吸水性成形体。 - 【請求項4】 1g当り0.5g以上の吸水性を有する
ことを特徴とする請求項1記載の吸湿・吸水性成形体。 - 【請求項5】 1g当り0.01g以上の吸湿性を有す
ることを特徴とする請求項1記載の吸湿・吸水性成形
体。 - 【請求項6】 乾燥時と吸水時の寸法変化率が、0.5
%以下であることを特徴とする請求項1記載の吸湿・吸
水性成形体。 - 【請求項7】 樹脂がポリオレフィン系樹脂で、親水化
されたポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請
求項1記載の吸湿・吸水性成形体。 - 【請求項8】 ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン
であることを特徴とする請求項7記載の吸湿・吸水性成
形体。 - 【請求項9】 ポリエチレンのメルトインデックスが
0.001〜30g/10分であることを特徴とする請
求項8記載の吸湿・吸水性成形体。 - 【請求項10】 ポリエチレンの密度が0.90〜0.
97g/ccであることを特徴とする請求項8記載の吸
湿・吸水性成形体。 - 【請求項11】 吸湿剤が、部分α化澱粉、キチン、キ
トサン、シリカゲルから選ばれた1種以上であることを
特徴とする請求項1記載の吸湿・吸水性成形体。 - 【請求項12】 吸湿剤が、樹脂100重量部に対して
3〜70重量部保持されていることを特徴とする請求項
11記載の吸湿・吸水性成形体。 - 【請求項13】 樹脂100重量部に対して防かび剤及
び/又は抗菌剤が0.05〜2重量部保持されているこ
とを特徴とする請求項1記載の吸湿・吸水性成形体。 - 【請求項14】 防かび剤が、チアベンダゾール系、キ
チン、キトサンから選ばれた1種以上であり、抗菌剤
が、無機系抗菌剤、キチン、キトサンから選ばれた1種
以上であることを特徴とする請求項13記載の吸湿・吸
水性成形体。 - 【請求項15】 親水性粉粒樹脂と粉粒状の吸湿剤の混
合物を、粒子間に隙間を残して燒結成形することを特徴
とする吸湿・吸水性成形体の製造方法。 - 【請求項16】 親水性粉粒樹脂の平均粒径が5〜20
00μm、粉粒状の吸湿剤の平均粒径が親水性粉粒樹脂
の平均粒径の1/3〜3倍であり、両者の混合物を金型
に充填若しくは平面上に堆積させた後、親水性粉粒樹脂
の融点以上の温度に加熱することを特徴とする請求項1
5の吸湿・吸水性成形体の製造方法。
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