JP4325973B2

JP4325973B2 - 水中酸素補給器用気体透過材およびその構造

Info

Publication number: JP4325973B2
Application number: JP2001334691A
Authority: JP
Inventors: 洋司中島; 實三輪; 明義武野
Original assignee: Nakashima Kogyo Corp
Current assignee: Nakashima Kogyo Corp
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003134961A

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、観賞魚用水槽，活魚用生け簀等の水中に酸素等の気体を供給する、酸素等補給器の酸素等排出部に用いられる気体透過材に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】
従来より、観賞魚用水槽，活魚用生け簀などの水中に酸素等の気体を供給する方法としては、電動式エアポンプ、酸素ボンベ、酸素発生剤等が主に使用されており、それらの中でも取り扱いが容易なこと等の利便性からも、一般に広く用いられているのが電動式エアポンプである。電動式エアポンプによる水中酸素の給供は、エアポンプ内に取り込まれた空気を、酸素排出部に設けられた微孔を通して水中へ排出して行なわれる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、酸素排出部に設けられた微孔を通して水中へ排出された泡沫は、効果的に水中へ酸素補給されることなく、浮力により泡沫の大きさに略比例して、大気中へ放出される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に記載の水中へ酸素等の気体を供給する酸素等補給器用気体透過材は、酸素等補給器内に充填された圧縮空気，圧縮酸素等の透過量を制限して微細泡の状態で水中へ排出するための、高分子樹脂フィルムに縞状クレーズ領域を設けてなる通気性フィルムと、その噴き出し部に滞る微細泡を離別させることを目的とする泡きり材を重ね合わせたことを特徴とする気体透過材である。
【実施例】
【０００５】
本発明の一つである、高分子樹脂フィルムに縞状クレーズ領域を設けてなる通気性フィルム（以下、クレーズ入り通気性樹脂フィルムと記載する。）の表面に、泡きり材を重ね合わせたことを特徴とする、水中へ酸素等の気体を供給する酸素等補給器用気体透過材は、一実施例として図１に示すと、酸素等補給器２の酸素等排出部４に、透過材固定枠１０，パッキング１２等と共に、クレーズ入り通気性樹脂フィルム１４と泡きり材１６を重ね合わせてなる気体透過材Ｆを装着し、酸素等補給器に充填された圧縮空気，圧縮酸素等の透過量を制限して水中へ排出するものである。
【０００６】
酸素等補給器に充填された圧縮空気，圧縮酸素等は、用いる樹脂の種類により異なるが、酸素及び窒素ガスのガス透過度で一般に０．３〜１００，０００×１０^４ｃｍ^３／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍの範囲内で、クレーズ入り通気性樹脂フィルムに透過量を制限されて微細泡の状態で水中へ排出される。クレーズ入り通気性樹脂フィルムのみを気体透過材として用いた場合にはその表面に、排出された微細泡が滞り、泡が合一した状態で水中へ放出され、本発明の意図とする水に融合し易い微細泡の状態で水中へ排出し、効果的な水中への空気，酸素等の補給を行うことができなくなる。
【０００７】
クレーズ入り通気性樹脂フィルムに泡きり材を重ね合わせ、クレーズ入り通気性樹脂フィルムの表面に親水性を持たせることにより、透過率を制限されて排出された微泡沫は、クレーズ入り通気性樹脂フィルムの表面に滞ることなく重ね合わせた泡きり材を介して、水に融合し易い微泡沫の状態で水中へ排出される。
【０００８】
本発明に用いられる泡きり材としては、木綿織布も適しているが，パルプと合成繊維との複合不織布が最も適しており、合成繊維の素材としてはポリエチレン，ポリプロピレン，ポリアミド，ポリエステル，アクリル，ビニロン等が用いられる。また親水性，通気性に加えて耐腐食性を兼ね備えるものであれば、ガラス繊維，金属繊維等との複合不織布或いは複合織布であってもよく、材質，組成，織り方につて特に限定されるものではない。クレーズ入り通気性樹脂フィルムの表面に親水処理を施すことにより泡きりを行なうことも一つの方法である。
【０００９】
本発明の気体透過材は主に、通気性樹脂フィルムと泡きり材の重ね合わせにより形成されたものであり、その重ね合わせは通気性樹脂フィルムの表面に泡きり材を載置して行なわれる。また、重ね合わせてなる気体透過材の周縁部を接着、溶着或いはプラスチック，ゴム等を用いて固着することにより取り扱いの容易な形態を持つ。
【００１０】
さらに、一実施例として図２および図３に示すと、クレーズ入り通気性樹脂フィルム１４と泡きり材１６を重ね合わせてなる気体透過材Ｆの表面に、加圧による気体透過材の変形を防ぐ目的の補強材１８を載置し、その周縁部を、ゴム２０等で固着することにより、周縁部にシーリング機能を有する、形状の安定した気体透過材となる。補強材の形状に於いては網状のものが適しているが特に限定されるものではなく、材質にあっても、使用に適するものであれば特に限定されるものではない。
【００１１】
気体透過材の一方の部材として用いるクレーズ入り通気性樹脂フィルムは、本発明の出願人による、特開平７−２５６６７６号公報，特許３１５６０５８号公報に一部記載されているものであり、高分子樹脂フィルムに縞状クレーズ領域を設けることにより、微加圧の状態でエア等の気体は通すが、水等の液体や、ゲル状の溶液を通さない特徴を持ちえたものである。
【００１２】
高分子樹脂フィルムの素材として用いられる高分子樹脂としては、フィルム或いはシートの成形が可能なことから、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、ハロゲン含有熱可塑性樹脂、ニトリル樹脂等の様な熱可塑性樹脂を挙げることができる。
【００１３】
また、ポリオレフィンとしては、α−オレフィンの単独重合体又は他のα−オレフィン及び／又はα−オレフィンを主成分として、他のエチレン性不飽和単重体との共重合体である。ここで共重合体とはブロック、ランダム、グラフト等或いはこれらの複合体でも良い。該エチレン性不飽和単重体としては、例えば、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、マレイン酸等の不飽和カルボン酸又は無水物等を挙げることができる。
【００１４】
有用なポリオレフィンの具体例としては、低密度分岐ポリエチレン、高密度線状ポリエチレン、低密度線状ポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、ポリ（１−ブテン）、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）等を挙げることができる。
【００１５】
ポリアミドとしては、芳香族又は／及び脂肪族アミド基を有する繰り返しユニットを必須成分として含む縮合生成物である。有用なポリアミドとしては、ナイロン−４、ナイロン−６、ナイロン−６，６、ナイロン−４，６、ナイロン−１２、非晶性ナイロン等を挙げることができる。中でも、好ましいポリアミドは、ナイロン−６、ナイロン−６，６、非晶性ナイロンである。
【００１６】
ポリエステルとしては、例えば、その一つとして、通常の方法に従って、ジカルボン酸又はその低級アルキルエステル、酸ハライド若しくは酸無水物誘導体とグリコール又は二価フェノールとを縮合させて製造した熱可塑性ポリエステルを挙げることができる。これらポリエステルの中でも飽和ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリナフタレンテレフタレートを使用することが好適である。
【００１７】
スチレン系樹脂としては、ビニル芳香族化合物の重合体であり、該ビニル芳香族化合物の具体例としては、スチレン、α−メチルスチレン、パラメチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン等を挙げることができ、スチレン系樹脂は、これらビニル芳香族化合物のホモポリマー及び共重合体である。これらの中でもポリスチレンが好ましく、更に、ゴムグラフトポリスチレン（ＨＩＰＳ）、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン共重合体を用いることが好適である。
【００１８】
ポリカーボネートは、芳香族ポリカーボネート、脂肪族ポリカーボネート、脂肪族・芳香族ポリカーボネート等を挙げることができる。これらの中でも、２，２−ビス（４−オキシフェニル）アルカン系、ビス（４−オキシフェニル）エーテル系、ビス（４−オキシフェニル）スルフォン、スルフィド又はスルフォキサイド系のビスフェノール類からなる芳香族ポリカーボネートを用いることが好適である。
【００１９】
ハロゲン含有熱可塑性樹脂は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、ビニルフルオライド等の、ホモ重合体及び共重合体を挙げることができる。この他にもビニリデンクロライドから導かれたホモ重合体及び共重合体を挙げることができる。これらの中でも好ましいハロゲン含有熱可塑性樹脂は、ポリ弗化ビニリデンのホモ重合体及びテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレンとの共重合体並びビニリデンクロライドを挙げることができる。
【００２０】
ニトリル樹脂としては、α−βオレフィン系不飽和モノニトリルを５０重量％以上含むものである。これらの不飽和モノニトリルの中でも、アクリロニトリル及びメタクリロニトリル及びそれらの混合物を使用することが好ましい。
【００２１】
前記、熱可塑性樹脂の中でも、フィルムやシートへの成形性や経済性の観点から、ポリオレフィン、ポリエステル、スチレン系樹脂、ハロゲン含有熱可塑性樹脂、を使用することが好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いても、複合して組成物として用いても、或いは、別の高分子樹脂をブレンドしたりしても良く、更には二種以上の樹脂を多層化して用いても良い。
【００２２】
また、クレーズの形成の容易さから、該熱可塑性樹脂のガラス転移温度が−４５℃以上、好ましくは−３０℃以上、特に好ましくは−１５℃以上の樹脂を使用することが望ましい。組成物として使用するときや多層化して使用するときは、主な構成成分である熱可塑性樹脂のガラス転移温度が上記範囲内にあることが好ましい。これより低いガラス転移温度を示す熱可塑性樹脂の場合は、柔軟過ぎるためにクレーズの効率的な形成が難しい。
【００２３】
熱可塑性樹脂を用いて得られる高分子樹脂フィルム又はシートは、その製造方法において特別な制約はなく、各種の成形方法を適用することにより得ることができるが、一般に広く行なわれているＴダイ押出成形法やブローアップを行なうインフレーション成形法を適用して得られたものが工業的には有利である。
【００２４】
高分子樹脂フィルムの厚みは、一般に０．５〜１，０００μｍ、好ましくは１〜８００μｍ、特に好ましくは２〜５００μｍのものが使用される。
【００２５】
高分子樹脂フィルムは、配向度が、複屈折率で０．５×１０^−３以上、好ましくは１×１０^−３以上、特に好ましくは１．５×１０^−３以上にある分子配向度を有することが、クレーズの形成には有効である。この複屈折率が上記範囲外の分子配向を有するフィルムでは、目的とするクレーズを容易に形成され難い。配向度は、該フィルムの成形時の、樹脂温度、引き取り速度、冷却速度、樹脂の分子量、分子量分布、タクティスティ等の分子構造を、特にＴダイ法であればドロー比を、特にインフレーション法であればブローアップ比等を変えることにより制御することができるので、これらを適当に制御して目的とする好ましい範囲の配向度のフィルムを製造することができる。
【００２６】
ここで言う複屈折率とは、主屈折率間の差として表現されるもので、例えば、フィルムの成形方向の屈折率（ｎ１）とそれと直角方向の屈折率（ｎ２）の差（ｎ１−ｎ２）であり、分子配向の程度を表現するインデックスの一つである。これら複屈折率は、実際には、偏向顕微鏡とコンペンセーターを用いることにより測定することができ、この値が大きいほど異方性が大きくなり、クレーズが生じ易くなる。
【００２７】
本発明に使用される、クレーズ入り通気性フィルムの縞状のクレーズは、基本的に、高分子樹脂フィルムの分子配向の方向と略平行に、幅が一般に０．５〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍのものである。この縞状クレーズが、フィルムの厚み方向に貫通しているクレーズの数の割合が全クレーズの数に対して１０％以上、好ましくは２０％以上、特に好ましくは４０％以上必要であり、貫通している割合が上記範囲未満であると十分な通気性が得られ難くなる。
【００２８】
クレーズを分子配向の方向と略平行の方向に形成するのは、分子鎖の配向の方向と直角の方向に引っ張ることによってクレーズが形成され、分子鎖の配向の方向と直角の方向にクレーズを形成することが難しいからである。ここで言うクレーズとは、高分子樹脂フィルムの表面に現れる表面クレーズと内部に発生する内部クレーズを含むものであって、微細なひび状の模様を有する領域を言う。このクレーズは分子束（フィブリル）とミクロボイドから構成されており、この部分で各種ガスの通気性が生じることになる。
【００２９】
上記の様なクレーズ入り通気性フィルムは、用いる樹脂の種類により異なるが、一例としてポリ弗化ビニリデンのホモ重合体を用いると、酸素及び窒素ガスのガス透過度で一般に０．３〜１００，０００×１０^４ｃｍ^３／ｍ^２・２４ｈｒ・ａｔｍ。透湿度で一般に１０〜１００，０００×１０^４ｇ／ｍ^２・２４ｈｒ。透明性が一般に１〜９９．５ヘイズ、好ましくは２〜９０ヘイズ、特に好ましくは５〜８０ヘイズ。引張強度で一般に５０〜５００ｋｇ／ｃｍ^２、好ましくは６０〜５００ｋｇ／ｃｍ^２、特に好ましくは７５〜５００ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内のものにすることができる。
【００３０】
高分子樹脂フィルムに形成されるクレーズは、一般に０．１〜１，０００μｍ、好ましくは１〜８００μｍの間隔で形成され、縞状の領域として認識できる程度の量である。
【００３１】
本発明に使用のクレーズ入り通気性フィルムは、上記縞状のクレーズを有していることから、通気性、透湿性の機能を有している。その機構は、図４に示す如く、縞状に形成されたクレーズ２２が、フィルムやシートの厚み方向を貫通することにより、酸素や窒素或いは水蒸気等の気体２４がこのクレーズ帯域を拡散することにより通過して通気性が発現する。
【００３２】
クレーズ入り通気性フィルムの通気性の程度は、高分子樹脂フィルム中に形成されたクレーズの幅、クレーズ間の隔たり、クレーズの貫通された数の割合を変えることで調節することができる。具体的には、高分子樹脂フィルムの分子配向の度合いやクレーズを形成させる時の温度、高分子樹脂フィルムの緊張度（緊張状態における張力）、フィルムの折り曲げ角度等を調節することで、容易に通気性をコントロールすることができ、使用目的に応じた通気性フィルムを提供することができる。
【００３２】
例えば、クレーズを形成させる時の緊張度を増大させたり、折り曲げ角度を小さくすると、生成するクレーズの間隔は小さくなり、クレーズの貫通された数の割合が増大し、その結果、通気性は増大する。この様なクレーズの幅、クレーズ間の隔たり、貫通されたクレーズの割合を変えることで調節されたクレーズ入り通気性フィルムは、前記酸素及び窒素ガスのガス透過度、透湿度、透明性、引張強度等をコントロールすることができる。
【００３４】
本発明の一つである、多孔質膜を有する通気性樹脂フィルムを用いたことを特徴とする水中へ酸素等の気体を供給する酸素補給器用気体透過材は、多孔質膜を有する通気性樹脂フィルムを酸素補給器の酸素排出部に気体透過材として用いることにより酸素補給器内に充填された空気，酸素等の透過率を制限して泡沫の状態で水中へ排出するものである。
【００３５】
通気性を有する樹脂フィルムの多孔質膜は、焼成されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等、の高分子樹脂フィルムを加熱して延伸処理することにより発生する。１軸延伸することにより縞状のフィブリルが発生し、２軸延伸することにより粒状のノードと放射線状のフィブリルが発生し、フィルム内に空孔を形成して通気性をもつものである。
【００３６】
ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記載する。）を引用して多孔質膜についてさらに詳しく記載するとＰＴＦＥは分子量約５万分の０．１μｍ程度の糸状結晶ポリマー（９８．５％以上）なので、そのままでは溶融押出し成形はできない。そこでケロシンやナフサを潤滑剤として１５〜２５％程度混入し、次に８０℃でカレンダーロールで薄く伸ばし、加熱して潤滑剤を除去する。ここで１軸あるいは２軸延伸を行ない３２７℃で焼結する。
【００３７】
このとき、アモルファス容量が増大しかつ固定化する。このようにして、孔径０．０２〜１５μｍ，気孔率２５〜９５％の微細な空孔もつ多孔性膜を製膜することができる。更に加熱して１軸延伸することにより縞状のフィブリルが発生し、２軸延伸することにより粒状のノードと放射線状のフィブリルが発生することにより、フィルム内の微細な空孔を拡張して通気性をもつものである。
【００３８】
本発明の一つである、多孔質膜を有する通気性樹脂フィルムの表面に、泡きり材を重ね合わせたことを特徴とする、水中へ酸素等の気体を供給する酸素補給器用気体透過材は、前記多孔質膜を有する通気性樹脂フィルムの表面に泡きり材を重ね合わせて親水性を持たせることにより、透過率を制限されて排出された泡沫は、多孔質膜を有する通気性樹脂フィルムの表面に滞ることなく重ね合わせた泡きり材を介して、水に融合し易い泡沫の状態で水中へ排出される。
【００３９】
本発明の一つである、通気性樹脂フィルムを用いたことを特徴とする、水中へ酸素等の気体を供給する酸素補給器用気体透過材は、通気性樹脂フィルムを酸素補給器の酸素排出部に気体透過材として用いることにより酸素補給器内に充填された空気，酸素等の透過率を制限して泡沫の状態で水中へ排出するものであり、微加圧の状態でエア等の気体は通すが、水等の液体や、ゲル状の溶液を通さない特徴を持ちえたものである。
【００４０】
本発明の一つである、通気性樹脂フィルムの表面に、泡きり材を重ね合わせたことを特徴とする、水中へ酸素等の気体を供給する酸素補給器用気体透過材は、前記通気性樹脂フィルムの表面に泡きり材を重ね合わせて親水性を持たせることにより、透過率を制限されて排出された泡沫は、多孔質膜を有する通気性樹脂フィルムの表面に滞ることなく重ね合わせた泡きり材を介して、水に融合し易い泡沫の状態で水中へ排出される。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように本発明は、通気性を有する樹脂フィルムと、泡きり材を重ね合わせてなる気体透過材であり、酸素等補給器の酸素等排出部に装着される。酸素等補給器内に充填された圧縮空気，圧縮酸素等は、通気性を有する樹脂フィルムにより酸素等の透過量を制限され、泡きり材を重ね合わせて親水性を持たせることにより、気体透過材の表面に滞ることなく水に融合し易い微泡沫の状態で水中へ排出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】気体透過材の一実施例を示す斜視図。
【図２】気体透過材と補強材の構成を示す斜視図。
【図３】シーリング機能を有する気体透過材の説明図。
【図４】クレーズ入り通気性樹脂フィルムの説明図。
【符号の説明】
２酸素等補給器
４酸素等排出部
１０透過材固定枠
１２パッキング
１４クレーズ入り通気性樹脂フィルム
１６泡きり材
１８補強材
２０ゴム
２２クレーズ
２４気体
Ｆクレーズ入り通気性樹脂フィルムに泡きり材を重ね合わせた気体透過材

Claims

高分子樹脂フィルムにクレーズ領域を設けてなる通気性フィルムの表面に、親水性、通気性を有する泡きり材を重ね合わせることにより、通気性フィルムを透過して生成された微細な気泡を速やかに水中へ排出させることを特徴とする、水中へ酸素等の気体を供給する酸素等補給器用気体透過材。