JP2643823B2 - 吸着材料及びその製造方法 - Google Patents

吸着材料及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気体や液体中から悪臭
物質を除去するための吸着材料及びその製造方法に関す
る。さらに詳しくは、本発明は、生活環境に関連した分
野に利用されるものであり、例えば、衣服、寝具、動物
飼育場、住宅、病院、自動車等において悪臭物質を除去
するための吸着材料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の生活水準の向上によって、工場等
から排出される悪臭に加えて、日常の生活から発生され
る悪臭、例えはトイレ臭、生ゴミ臭、下水臭、ペット臭
等が問題となっている。これらの悪臭の原因は、アンモ
ニア、アミン類、硫化水素、メルカプタン類等である。
これら日常生活から発生する悪臭を除去する方法とし
て、例えば、芳香剤物質をスプレーしたり又は揮発させ
たりする方法や、酸・アルカリを使用した薬液洗浄法、
活性炭、ゼオライト、ベントナイト等に悪臭物質を吸着
せしめる方法、触媒や酸化剤を用いる酸化法、或いは、
イオン交換体を用いて悪臭物質を中和せしめる方法があ
る。
【０００３】特開平２−６９１２３号公報には、ペット
類の排泄物始末用薬剤が記載されている。該薬剤は、イ
オン交換性と吸着力とを有する非金属鉱物から成る主粉
末に吸水性高分子粉末を添加したものである。
【０００４】特公平３−８７３８号公報には、ケミカル
パルプ、機械パルプ又はセミケミカルパルプ及び無機充
填材を含む家畜、愛玩動物等の排泄物処理用乾燥粒状物
が記載されている。
【０００５】Ｈｏｗｅｒｙの米国特許第４，０７６，６
１９号明細書には、海水中において、魚介類が排出する
老廃物を選択的に吸着する、架橋性アクリルポリマーが
記載されている。
【０００６】しかしながら、これらの従来の方法では、
悪臭物質の除去が不十分であったり、特定の物質しか除
去できないなどの欠点を有しており、決して満足すべき
効果は得られていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に鑑み、
本発明は、広範な種類の悪臭物質を吸着でき、しかも、
その吸着効率が向上した吸着材料を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明によれば、極性物質の吸着能を有する官能基を含
むマクロモノマーが結合した基体から成る吸着材料が提
供される。
【０００９】本発明の吸着材料として用いられる基体に
は特に制限はなく、マクロモノマーが結合し得るもので
あれば如何なる材料をも使用することができる。本発明
においては、例えば、セルロース、ポリオレフィン、ポ
リアクリロニトリル、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエス
テル、ナイロン６やナイロン６６のようなポリアミド、
獣毛、天然皮革若しくは合成皮革又はこれらの組み合わ
せを使用することができる。
【００１０】基体として用いられるセルロースには、典
型的なものとして、紙パルプや木材チップ等の木材セル
ロースがある。本発明においては、これらのセルロース
に加えて、葉繊維セルロース、茎繊維セルロース及び種
子毛繊維セルロース等も使用できる。そのようなセルロ
ースには、麻類（麻、亜麻、ラミー、マニラ麻）や木綿
等がある。更に、本発明においては、セルロースとし
て、稲藁、コーヒー豆殼、お茶殻、豆腐殼等の廃棄物を
リサイクルして使用することもできる。これらの廃棄物
は、特別な前処理を行わずとも、基体として使用できる
ので至極簡便である。本発明において好ましいセルロー
スは紙パルプである。
【００１１】基体として用いられるポリオレフィンに
は、例えばポリエチレンやポリプロピレンがある。これ
らの材料は、必要に応じてその一部を塩素やフッ素のよ
うなハロゲンや水酸基等で置換して用いてもよい。ポリ
オレフィンとして好ましいものは、ポリエチレンであ
る。
【００１２】基体として用いられる獣毛には、例えば、
羊毛、ラクダ毛、アルパカ、カシミア、モヘア、山羊
毛、兎毛、蚕絹などがある。
【００１３】基体として用いられる天然皮革には、例え
ば、牛皮や羊皮及び爬虫類の皮革などの獣皮がある。
【００１４】基体として用いられる合成皮革には、例え
ば、デュポンのコルファム（登録商標）、クラレのクラ
リーノ（登録商標）、東レのエクセーヌ（登録商標）な
どがある。
【００１５】本発明の吸着材料における基体の役割は、
極性物質の吸着能を有する官能基を含むマクロモノマー
を支持し、吸着面積を増大せしめ、且つ、吸着材料とし
ての形状を保ち、強度を付与するための骨格となること
である。従って、一般に、基体それ自身は、原則的に極
性物質に対して非反応性、つまり不活性の材料である。
基体のこのような役割に対して、極性物質を吸着する役
割は後述のマクロモノマーが担う。このように、基体と
マクロモノマーとで、吸着材料としての役割を分担する
ことが、本発明の大きな特徴の一つである。その結果、
吸着面積が増大すると共に、物理的・化学的に安定な吸
着材料となり得るのである。本発明の吸着材料とは異な
り、従来のイオン交換樹脂は、イオン交換基を有する重
合性単量体を重合して高分子となしていたので、基体と
官能基との役割の分担はなかったのである。
【００１６】基体の形状には特に制限はなく、例えば、
繊維状、フィルム状、フレーク状、粉末状、板状、マッ
ト状、球状などの種々の形状を用いることができる。吸
着面積を最大とし、吸着効率を高めるという観点から
は、繊維状材料を用いることが有利である。特に、繊維
径が約１〜約５０μｍの繊維状材料を用いることが有利
である。繊維状材料は加工が容易であるので、簡便に所
望の形状にでき、モジュール化が容易であることも利点
である。更に、繊維状材料は、大気中への微粒子の放出
のおそれがないので、半導体をはじめとする精密加工の
分野にも使用することができる。繊維状材料を用いる場
合には、ステープルファイバーとして用いてもよく、ま
た長繊維フィラメントとして用いてもよい。更に、その
ような繊維を織布としてもよく、また不織布として用い
てもよい。繊維状材料を球状形態で用いる場合には、約
２〜約２０ｍｍ径とすることが取り扱いの点から便利で
ある。また、繊維状基材から成る本発明の吸着材料を他
の繊維材料と混合して使用してもよい。
【００１７】本発明において基体に結合する、極性物質
の吸着能を有する官能基を含むマクロモノマーは、後述
する反応性単量体を重合したものから成る。本発明にお
いて、「マクロモノマー」とは、オリゴマーの重合度
と、ポリマーの重合度との中間の重合度を有する重合体
をいう。本発明においては、マクロモノマーの重合度
は、好ましくは約１０〜約１００であり、より好ましく
は約５０〜約１００である。つまり、本発明におけるマ
クロモノマーは、好ましくは極性物質の吸着能を有する
官能基を含む反応性単量体を重合したものであって、そ
の重合度が約１０〜約１００のものである。後述するよ
うに、本発明の吸着材料は、基材に極性物質の吸着能を
有する官能基を含むマクロモノマーをグラフト重合して
得られるものである。従って、本発明の吸着材料は、基
材に反応性単量体をグラフト重合して得られるグラフト
重合体とは、化学構造及び製造方法の点において区別さ
れる。本発明における極性物質の吸着能を有する官能基
には、例えば、親水性基、カチオン性解離基及びアニオ
ン性解離基がある。好ましくは、官能基は、親水性基並
びにカチオン性解離基及び／又はアニオン性解離基から
成る。つまり、マクロモノマーは、親水性基及びカチオ
ン性解離基を含むか、親水性基及びアニオン性解離基を
含むか、又は、親水性基並びにカチオン及びアニオン性
解離基を含む。このように、本発明の吸着材料において
は、親水性（ノニオン）基とイオン性（カチオン及び／
又はアニオン）基とが共存することが大きな特徴の一つ
となっている。
【００１８】親水性基、カチオン解離性基及びアニオン
解離性基の、マクロモノマーへの導入は、これらの基を
有する反応性単量体（後述する）を上記の重合度（約１
０〜約１００）となるように重合することによってなさ
れる。つまり、マクロモノマーは、一般に、これらの基
を有する反応性単量体を混合溶液としたものを重合して
調製することができる。重合法としては、例えば、反応
開始剤重合法、熱重合法又は電離性放射線重合法を用い
ることができる。この場合、反応条件を適宜制御するこ
とによって、目的の重合度を得ることができる。電離放
射線を用いる場合には、紫外線、電子線、Ｘ線、α線、
β線及びγ線等を使用することができる。従って、その
結果得られたマクロモノマーは、親水性基を有する反応
性単量体並びにカチオン性解離基を有する反応性単量体
及び／又はアニオン性解離基を有する反応性単量体から
成ることになる。この場合、マクロモノマーの調製にお
ける、親水性基を有する反応性単量体、カチオン性解離
基を有する反応性単量体、及びアニオン性解離基を有す
る反応性単量体の混合モル比は、目的とする吸着材料の
用途・性能等に応じて適宜選択することかできる。例え
ば、親水性基を有する反応性単量体が約５〜約２０モル
％、カチオン性解離基を有する反応性単量体が約３０〜
約５０モル％、そして、アニオン性解離基を有する反応
性単量体が約３０〜約５０モル％から成る混合溶液を重
合してマクロモノマーを得ることができる。
【００１９】マクロモノマー中における親水性基を有す
る反応性単量体と、カチオン及び／又はアニオン性解離
基を有する反応性単量体との配列状態に特に制限はな
い。従って、例えば、親水性基を有する反応性単量体
と、カチオン及び／又はアニオン性解離基を有する反応
性単量とが、交互に配列されたり、ブロック状に配列さ
れたり、ランダムに配列されたり、或いはグラフト状に
配列されてもよい。配列状態は、マクロモノマーを製造
する際の反応条件や反応性単量体の種類に依存し、その
ような反応条件は当業者であれば、適宜選択し得るもの
である。
【００２０】本発明において、「親水性基」とは、水に
対して親和性を有し、且つ、水と接触した場合にイオン
解離しない基（つまり、ノニオン）をいう。かかる親水
性基は、空気中に存在する水分子を補足することがで
き、その結果補足された水分子は、本発明の吸着材料表
面において吸着水層を形成し、極性物質を溶解し、及び
／又は、イオン性物質を解離せしめることができる。な
お、かかる親水性基が、水中においても空気中と同様の
作用をすることはいうまでもない。
【００２１】そのような親水性基には、例えば水酸基、
ヒドロキシアルキル基（ここで、アルキル基は、好まし
くは低級アルキル基である）、及びピロリドニル基があ
る。好ましい親水性基としては、水酸基、ヒドロキシア
ルキル基がある。マクロモノマー中に、１種又は２種以
上の親水性基を導入してもよい。そして、そのような親
水性基を有する反応性単量体として本発明に有用なもの
には、例えば、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒド
ロキシプロピルアクリレート、ビニルピロリドン、ジメ
チルアクリルアミド、エチレングリコールモノメタクリ
レート、エチレングリコールモノアクリレート、エチレ
ングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメ
タクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート
及びトリエチレングリコールメタクリレートがある。こ
れらのうち、特に有用な反応性単量体には、ヒドロキシ
エチルメタクリレートやビニルピロリドンがある。
【００２２】本発明において、「カチオン性解離基」と
は、対イオンがカチオンであるイオン交換基をいう。典
型的なカチオン性解離基は、酸基である。カチオン性解
離基は、極性物質の吸着能を有し、且つ、プロトン（水
素イオン）を放出して塩基性物質、例えばアンモニアや
アミン類と中和反応し得る。その結果、塩基性物質が除
去されることになるのである。マクロモノマー中には、
１種又は２種以上のカチオン性解離基を導入してもよ
い。
【００２３】そのようなカチオン性解離基には、例え
ば、カルボキシル基、スルホン基、リン酸基、スルホエ
チル基、ホスホメチル基、カルボメチル基等がある。好
ましいカチオン性解離基にはスルホン基やカルボキシル
基がある。そして、そのようなカチオン性解離基を有す
る反応性単量体として本発明において有用なものには、
例えば、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルホン
酸及びその塩並びに２−アクリルアミド−２−メチルプ
ロパンスルホン酸がある。また、カチオン性解離基に変
換可能な基を有する反応性単量体もまた本発明において
有用である。そのような反応性単量体には、例えば、グ
リシジルメタクリレートやグリシジルアクリレートがあ
る。
【００２４】本発明において、「アニオン性解離基」と
は、対イオンがアニオンであるイオン交換基をいう。従
って、アニオン性解離基は、極性物質の吸着能を有し、
且つ、酸性物質、例えば硫化水素やメルカプタン類と中
和反応し得る。その結果、酸性物質が除去されることに
なるのである。マクロモノマー中には、１種又は２種以
上のアニオン性解離基を導入してもよい。
【００２５】そのようなアニオン性解離基には、例え
ば、４級アンモニウム基や、アミノ基、メチルアミノ
基、ジメチルアミノ基及びジエチルアミノ基のような１
級〜３級アミン基がある。好ましいアニオン性解離基
は、４級アンモニウム基やアミノ基である。そして、そ
のようなアニオン性解離基を有する反応性単量体として
本発明において有用なものには、例えば、ビニルベンジ
ルトリメチルアンモニウム塩、ジエチルアミノエチルメ
タクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジ
メチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエ
チルアクリレート、ジエチルアミノメチルメタクリレー
ト、ターシャリーブチルアミノエチルアクリレート、タ
ーシャリーブチルアミノエチルメタクリレート及びジメ
チルアミノプロピルアクリルアミドがある。これらのう
ち、特に有用な反応性単量体はビニルベンジルトリメチ
ルアンモニウム塩やジエチルアミノエチルメタクリレー
トである。また、アニオン性解離基に変換可能な基を有
する反応性単量体もまた、本発明において有用である。
そのような反応性単量体には、例えばクロロメチルスチ
レンがある。
【００２６】本発明において、親水性基は、マクロモノ
マー中に１種又はそれ以上存在し得る。同様に、カチオ
ン性解離基及びアニオン性解離基も、マクロモノマー中
にそれぞれ１種又はそれ以上存在し得る。
【００２７】本発明における官能基の好ましい組み合わ
せには、具体的には、スルホン基とカルボキシル基、４
級アンモニウム基、及びヒドロキシエチル基のようなも
のがある。また、本発明における官能基の好ましい別の
組み合わせには、具体的には、スルホン基とカルボキシ
ル基、４級アンモニウム基、及びピロリドニル基のよう
なものがある。
【００２８】このようにして得られた極性物質の吸着能
を有する官能基を含むマクロモノマーを基体に結合せず
に、単独で用いることも勿論可能である。即ち、マクロ
モノマーを希釈して、スプレー缶に充填することによっ
て、噴霧式の脱臭スプレーとして用いることもできる。
しかしながら、本発明においては、既存の形状の基体
に、化学的・物理的に安定にマクロモノマーを固定化す
ることによって吸着材料としての用途が広がることに鑑
み、マクロモノマーを基体に結合する。
【００２９】本発明の吸着材料においては、マクロモノ
マーは、基体に化学的に結合している。結合方法として
は、公知の如何なる方法をも使用することができるが、
後述するグラフト重合法、特に単糖類を使用した放射線
グラフト重合法を用いることが好ましい。
【００３０】本発明の吸着材料における吸着メカニズム
は以下の通りである。本発明の吸着材料は、吸着材料と
しての形状を保ち強度を付与するための基体と、該基体
に結合するマクロモノマーとから成り、該マクロモノマ
ーは、極性物質の吸着能を有する官能基、特に親水性基
並びにカチオン性解離基及び／又はアニオン性解離基を
含む。空気中での吸着の場合を考えると、親水性基によ
って空気中に存在する水分子が吸着材料表面に呼び込ま
れ、そして吸着される。このようにして吸着材料の表面
には水分子が多数吸着された吸着水層が形成される。酸
性又は塩基性物質は、カチオン又はアニオン性解離基と
の相互作用によって吸着材料表面に捕捉されると共に、
吸着水の作用によっても吸着材料表面に捕捉される。こ
のようにして捕捉された物質は吸着水層中に解離して、
カチオン又はアニオン性解離基によって中和されるので
ある。一方、一般の極性物質についても、水との親和性
にによって、吸着水層中に溶解する。このように、本願
発明の吸着材料においては、親水性基並びにカチオン及
び／又はアニオン性解離基が存在することによって、吸
着されるべき物質の吸着性を高めると共に、該物質の解
離性をも高めるのである。つまり、本願発明の吸着材料
においては、吸着、解離及び中和反応が非常に容易に起
こりやすい状態となっており、水への溶解という物理吸
着と、イオンへの解離・中和という化学吸着とが起こる
のである。
【００３１】このように、本願発明の吸着材料に吸着さ
れるべき物質は、極性物質であればその種類を問わな
い。好ましくは、メルカプタンや硫化水素のような酸性
物質又はアンモニア及びアミン系物質のような塩基性物
質である。
【００３２】なお、本発明の吸着材料における吸着メカ
ニズムを空気中を例にとり説明したが、水中にても同様
のメカニズムで吸着が起こることは、当業者であれば明
らかであろう。
【００３３】上述の通り、本発明の吸着材料は、種々の
物質を高効率で除去することが可能なので、例えば、背
広の芯材、動物飼育材料、空調用フィルター、病院用品
（枕、シーツ等）、自動車エアコンフィルター、冷蔵
庫、靴底、紙おむつ、ファーストフード調理室等の広範
な用途に利用できる。
【００３４】本発明は、上述の吸着材料を提供すること
に加えて、該吸着材料を製造する方法をも提供する。即
ち、本発明によれば、極性物質の吸着能を有する官能基
を含むマクロモノマーと単糖類との混合物を基体に施
し、そして該基体と該マクロモノマーとをグラフト重合
することを含んで成る、吸着材料の製造方法が提供され
る。
【００３５】従来、マクロモノマーを基体にグラフト重
合せしめる場合には、両者の表面親和性が悪いために、
マクロモノマーが基体にグラフト重合せずに、単独でホ
モ重合してグラフト重合とは別に反応が進行していた。
従って、基体表面にマクロモノマーをグラフト重合する
ことは、非常に困難であった。本発明の方法は、かかる
従来技術の欠点を克服するものであり、本発明の方法に
よれば、基体にマクロモノマーを良好にグラフト重合せ
しめることが可能となる。
【００３６】本発明の方法においては、上述した基体を
所望の形状、例えば繊維を織った形状に成形した後に、
マクロモノマーと単糖類との混合物を基体に施す。マク
ロモノマーは上述の如く調製したものである。マクロモ
ノマーと単糖類との混合物を基体に施す方法には特に制
限はなく、例えば、ハケやドクターブレードを用いた塗
布や、スプレーがけ、含浸などの種々の施用手段を用い
ることができる。マクロモノマーと単糖類との混合比率
は、本発明においては臨界的ではなく、所望のグラフト
重合率が得られるように、当業者において適宜決定し得
る。例えば、単糖類は、マクロモノマーの総量を基準と
して、約０．１〜約１０重量％添加し、好ましくは約
０．５〜約５重量％添加し、より好ましくは約１〜約３
重量添加する。基体が繊維状である場合には、その繊維
径は約１〜約５０μｍであることが好ましい。かかる範
囲内であれは、繊維断面に対して均一にグラフト重合が
起こるからである。
【００３７】基体を前記混合物に含浸せしめた後に、基
体から余分の混合物を除去し、これをグラフト重合せし
める。グラフト重合法に特に制限はなく、反応開始剤重
合法、熱重合法、電離性放射線重合法等を用いることが
できる。本発明においては好ましくは電離性放射線の照
射によるグラフト重合法を用いる。使用し得る電離性放
射線としては、例えば、紫外線、電子線、Ｘ線、α線、
β線、γ線等がある。実用的には、γ線又は電子線を使
用することが望ましい。本発明においては、グラフト重
合率に特に制限はないが、好ましくは約１５０％以下で
あることが好ましく、特に約５０％〜約１００％である
ことが好ましい。グラフト重合率が余りにも高いと基体
本来の性質が損なわれ、上述した基体としての役割を果
たし得ないおそれがあるからである。
【００３８】本発明の方法においては、グラフト重合の
際に単糖類を用いることが大きな特徴の一つとなってい
る。単糖類を用いることの目的は、マクロモノマーの基
材へのグラフト重合率を著しく向上せしめることであ
る。単糖類を用いることによってグラフト重合率が向上
する理由は、単糖類によってマクロモノマーの基体中へ
の含浸が促進されるためと考えられる。その結果、マク
ロモノマーと基体との間でグラフト重合による化学結合
が容易に形成されるようになり、マクロモノマー間のホ
モ重合が減少するのである。従って、単糖類は、マクロ
モノマーと基体との間で化学結合が形成することには関
与するものの、該化学結合の一部を形成することにはな
らないと考えられている。
【００３９】本発明の方法に用いられる単糖類は、一般
式がＣｎＨ２ｎＯｎで表されるアルドース又はケトース
である。式中、ｎは２〜１０の整数を表す。本発明にお
いては、アルドースを用いることが好ましく、特に、ｎ
ー６のアルドヘキソースであるグルコースを用いること
が好ましい。
【００４０】以下、本発明を実施例に従って更に詳細に
説明する。
【００４１】
【実施例１】スチレンスルホン酸ナトリウム１００グラ
ム、アクリル酸１００グラム及びビニルピロリドン１０
グラムを含む混合水溶液１リットルをガラス容器に入
れ、水溶液中に高純度窒素を１分間バブリングして、水
溶液中に溶存している酸素と置換した。次いで、この水
溶液に２００ワットの紫外線を４０℃で１時間照射して
重合することによってマクロモノマーを調製した。この
マクロモノマーの重合度は約８０であった。得られたマ
クロモノマー溶液にグルコース１０グラムを添加して十
分溶解させて、混合液を得た。
【００４２】平均径が５ｍｍのフレーク状の再生紙を同
容量の混合液に１０分間浸漬した。次いで、再生紙を混
合液から引き上げ、余分の残液を除いた後に、照射容器
に入れた。照射容器内を脱酸素した後に、コバルト６０
からのγ線を１０ｋＧｙ／ｈｒの線量率にて室温で２時
間照射してグラフト重合せしめ本発明の吸着材料となし
た。吸収線量は２０ｋＧｙであった。得られた吸着材料
を温水で十分洗浄して、未反応のマクロモノマー及びマ
クロモノマーのホモ重合物を除去した。このようにし
て、ピロリドニル基、カルボキシル基及びスルホン基を
含むマクロモノマーが結合した吸着材料が得られた。乾
燥した後に吸着材料の重量変化を測定した結果、グラフ
ト重合率は、含浸マクロモノマーの９５％であった。ま
た、吸着材料にはマクロモノマーのホモ重合物の付着は
認められなかった。イオン交換能測定の結果、吸着材料
１グラム当たり４．０ミリモルのカチオン交換基が導入
された。
【００４３】次いで、このようにして得られた吸着材料
の吸着性能を試験した。１５０リットルのアクリル製容
器の底面中央の１０ｃｍ四方に２０グラムの吸着材料を
静置した。容器内に初期濃度が１００ｐｐｍになるよう
にアンモニアを導入した。所定時間ごとに容器内のアン
モニア濃度をガステック検知管で測定した。容器内のア
ンモニア濃度が１００ｐｐｍから２０ｐｐｍに減少する
まで測定を行った。アンモニア濃度が２０ｐｐｍになっ
たら、容器内に再びアンモニアを導入してその濃度を１
００ｐｐｍとして、２０ｐｐｍに減少するまで更に測定
を行った。このような操作を繰り返して、５時間経過し
てもアンモニアの濃度が２０ｐｐｍに到達しなくなった
時点を破過点とした。破過点までに吸着したアンモニア
量の積算値から算出した吸着材料の吸着容量は３．５ミ
リモル／グラムであった。比較のために、市販の脱臭用
活性炭を用いてその吸着容量を同様の方法で測定したと
ころ、０．０３ミリモル／グラムであり、本願発明の吸
着材料の吸着容量が極めて大きいことがわかった。
【００４４】
【比較例１】実施例１と同様の手順にてマクロモノマー
を調製した。次いで、実施例１と同様の手順にてマクロ
モノマーを再生紙にグラフト重合した。但し、グルコー
スは使用しなかった。このようにして得られた吸着材料
では、再生紙の表面にマクロモノマーのホモ重合物が生
成し、温水で洗浄すると、かかるホモ重合物が剥離し
た。乾燥した吸着材料は脆かった。この吸着材料の重量
変化を測定した結果、グラフト重合率は、含浸マクロモ
ノマーの３０％であった。イオン交換能測定の結果、吸
着材料１グラム当たり０．７ミリモルのカチオン交換基
が導入された。
【００４５】次いで、このようにして得られた吸着材料
の吸着性能を実施例１と同様の手順にて試験した。その
結果、この吸着材料の吸着容量は０．３ミリモル／グラ
ムであった。
【００４６】このように、単糖類であるグルコースを使
用せずにマクロモノマーをグラフト重合すると、その重
合効率は低く、しかも、得られた吸着材料の吸着容量も
低いことが分かった。
【００４７】
【比較例２】本比較例においては、マクロモノマーを調
製せずに、反応性単量体を直接基体にグラフト重合し
た。
【００４８】実施例１におけるマクロモノマー調製用の
混合水溶液に再生紙を含浸し、実施例１と同様の方法に
てグラフト重合を行った。その結果、混合水溶液は照射
容器の底面に移動し、ブロック状のホモ重合物が生成し
た。グラフト重合率は、含浸反応性単量体の４０％であ
った。イオン交換能測定の結果、吸着材料１グラム当た
り１．２ミリモルのカチオン交換基が導入された。
【００４９】次いで、このようにして得られた吸着材料
の吸着性能を実施例１と同様の手順にて試験した。その
結果、この吸着材料の吸着容量は１．０ミリモル／グラ
ムであった。
【００５０】このように、マクロモノマーを調製せずに
反応性単量体を直接基体にグラフト重合すると、その重
合効率は低く、しかも、得られた吸着材料の吸着容量も
低いことが分かった。
【００５１】
【実施例２】ジエチルアミノエチルメタクリレート３０
０グラム及びヒドロキシエチルメタクリレート５０グラ
ムを含む混合水溶液１リットルをガラス容器に入れ、水
溶液中に高純度窒素を１分間バブリングして、水溶液中
に溶存している酸素と置換した。次いで、この水溶液に
コバルト６０からのγ線を０．１ｋＧｙ／ｈｒの線量率
にて室温で１時間照射してマクロモノマーを調製した。
このマクロモノマーの重合度は約８５であった。得られ
たマクロモノマー溶液にグルコース１０グラムを添加し
て十分溶解させて、混合液を得た。
【００５２】繊維径が２５μｍのポリエチレン濾布を同
容量の混合液に１０分間浸漬した。次いで、濾布を混合
液から引き上げ、余分の残液を除いた後に、照射容器に
入れた。照射容器内を脱酸素した後に、コバルト６０か
らのγ線を１０ｋＧｙ／ｈｒの線量率にて室温で２時間
照射してグラフト重合せしめ本発明の吸着材料となし
た。吸収線量は２０ｋＧｙであった。得られた吸着材料
を温水で十分洗浄して、未反応のマクロモノマー及びマ
クロモノマーのホモ重合物を除去した。このようにし
て、ヒドロキシルエチル基及びジエチルアミノ基を含む
マクロモノマーが結合した吸着材料が得られた。乾燥し
た後に吸着材料の重量変化を測定した結果、グラフト重
合率は、含浸マクロモノマーの９８％であった。また、
吸着材料にはマクロモノマーのホモ重合物の付着は認め
られなかった。イオン交換能測定の結果、吸着材料１グ
ラム当たり３．５ミリモルのアニオン交換基が導入され
た。
【００５３】次いで、このようにして得られた吸着材料
の吸着性能を実施例１と同様の手順にて試験した。但
し、アンモニアの代わりに酢酸を使用した。その結果、
この吸着材料の吸着容量は３．５ミリモル／グラムであ
った。比較のために、市販の脱臭用活性炭を用いてその
吸着容量を同様の方法で測定したところ、０．０１ミリ
モル／グラムであり、本願発明の吸着材料の吸着容量が
極めて大きいことがわかった。
【００５４】
【比較例３】実施例２と同様の手順にてマクロモノマー
を調製した。次いで、実施例２と同様の手順にてマクロ
モノマーをポリエチレン濾布にグラフト重合した。但
し、グルコースは使用しなかった。このようにして得ら
れた吸着材料では、ポリエチレン濾布の表面にマクロモ
ノマーのホモ重合物が生成し、温水で洗浄すると、かか
るホモ重合物が剥離した。この吸着材料の重量変化を測
定した結果、グラフト重合率は、含浸マクロモノマーの
４５％であった。イオン交換能測定の結果、吸着材料１
グラム当たり１．３ミリモルのアニオン交換基が導入さ
れた。
【００５５】次いで、このようにして得られた吸着材料
の吸着性能を実施例２と同様の手順にて試験した。その
結果、この吸着材料の吸着容量は１．０ミリモル／グラ
ムであった。
【００５６】このように、単糖類であるグルコースを使
用せずにマクロモノマーをグラフト重合すると、その重
合効率は低く、しかも、得られた吸着材料の吸着容量も
低いことが分かった。
【００５７】
【比較例４】本比較例においては、マクロモノマーを調
製せずに、反応性単量体を直接基体にグラフト重合し
た。
【００５８】実施例２におけるマクロモノマー調製用の
混合水溶液にポリエチレン濾布を含浸し、実施例２と同
様の方法にてグラフト重合を行った。その結果、混合水
溶液は照射容器の底面に移動し、ブロック状のホモ重合
物が生成した。グラフト重合率は、含浸反応性単量体の
２０％であった。イオン交換能測定の結果、吸着材料１
グラム当たり０．６ミリモルのカチオン交換基が導入さ
れた。
【００５９】次いで、このようにして得られた吸着材料
の吸着性能を実施例１と同様の手順にて試験した。その
結果、この吸着材料の吸着容量は０．５ミリモル／グラ
ムであった。
【００６０】このように、マクロモノマーを調製せずに
反応性単量体を直接基体にグラフト重合すると、その重
合効率は低く、しかも、得られた吸着材料の吸着容量も
低いことが分かった。
【００６１】
【実施例３】ジメチルアミノエチルアクリレート３００
グラム、及びビニルピロリドン１００グラムを含む混合
水溶液１リットルをガラス容器に入れ、水溶液中に高純
度窒素を１分間バブリングして、水溶液中に溶存してい
る酸素と置換した。次いで、この水溶液にコバルト６０
からのγ線を０．５ｋＧｙ／ｈｒの線量率にて室温で１
時間照射して重合することによってマクロモノマーを調
製した。このマクロモノマーの重合度は約９０であっ
た。得られたマクロモノマー溶液に、マクロモノマーの
総量に対して１％の量のグルコースを添加して十分溶解
させて、混合液を得た。
【００６２】繊維径が３０μｍのポリエチレンテレフタ
レート不織布を同容量の混合液に１０分間浸漬した。次
いで、この不織布を混合液から引き上げ、余分の残液を
除いた後に、照射容器に入れた。照射容器内を脱酸素し
た後に、コバルト６０からのγ線を１０ｋＧｙ／ｈｒの
線量率にて室温で２時間照射してグラフト重合せしめ本
発明の吸着材料となした。得られた吸着材料を温水で十
分洗浄して、未反応のマクロモノマー及びマクロモノマ
ーのホモ重合物を除去した。このようにして、ピロリド
ニル基及びジメチルアミノ基を含むマクロモノマーが結
合した吸着材料が得られた。乾燥した後に吸着材料の重
量変化を測定した結果、グラフト重合率は、含浸マクロ
モノマーの９５％であった。また、吸着材料にはマクロ
モノマーのホモ重合物の付着は認められなかった。イオ
ン交換能測定の結果、吸着材料１グラム当たり３．０ミ
リモルのアニオン交換基が導入された。
【００６３】
【実施例４】ジメチルアミノエチルメタクリレート３０
０グラム、及びトリエチレングリコールジアクリレート
１００グラムを含む混合水溶液１リットルをガラス容器
に入れ、水溶液中に高純度窒素を１分間バブリングし
て、水溶液中に溶存している酸素と置換した。次いで、
この水溶液にコバルト６０からのγ線を１．０ｋＧｙ／
ｈｒの線量率にて室温で１時間照射して重合することに
よってマクロモノマーを調製した。このマクロモノマー
の重合度は約１００であった。得られたマクロモノマー
溶液に、マクロモノマーの総量に対して５％の量のグル
コースを添加して十分溶解させて、混合液を得た。
【００６４】繊維径が２５μｍのナイロン６６不織布を
同容量の混合液に１０分間浸漬した。次いで、不織布を
混合液から引き上げ、余分の残液を除いた後に、照射容
器に入れた。照射容器内を脱酸素した後に、コバルト６
０からのγ線を１０ｋＧｙ／ｈｒの線量率にて室温で
２．５時間照射してグラフト重合せしめ本発明の吸着材
料となした。得られた吸着材料を温水で十分洗浄して、
未反応のマクロモノマー及びマクロモノマーのホモ重合
物を除去した。乾燥した後に吸着材料の重量変化を測定
した結果、グラフト重合率は、含浸マクロモノマーの９
０％であった。また、吸着材料にはマクロモノマーのホ
モ重合物の付着は認められなかった。イオン交換能測定
の結果、吸着材料１グラム当たり２．０ミリモルのアニ
オン交換基が導入された。
【００６５】
【実施例５】スチレンスルホン酸ナトリウム１５０グラ
ム、アクリル酸１５０グラム及びヒドロキシエチルメタ
クリレート１５０グラムを含む混合水溶液１リットルを
ガラス容器に入れ、水溶液中に高純度窒素を１分間バブ
リングして、水溶液中に溶存している酸素と置換した。
次いで、この水溶液にコバルト６０からのγ線を０．１
ｋＧｙ／ｈｒの線量率にて室温で１時間照射して重合す
ることによってマクロモノマーを調製した。このマクロ
モノマーの重合度は約８０であった。得られたマクロモ
ノマー溶液に、マクロモノマーの総量に対して２％の量
のグルコースを添加して十分溶解させて、混合液を得
た。
【００６６】羊毛練糸を同容量の混合液に１０分間浸漬
した。次いで、この練糸を混合液から引き上げ、余分の
残液を除いた後に、照射容器に入れた。照射容器内を脱
酸素した後に、コバルト６０からのγ線を１０ｋＧｙ／
ｈｒの線量率にて室温で２時間照射してグラフト重合せ
しめ本発明の吸着材料となした。得られた吸着材料を温
水で十分洗浄して、未反応のマクロモノマー及びマクロ
モノマーのホモ重合物を除去した。乾燥した後に吸着材
料の重量変化を測定した結果、グラフト重合率は、含浸
マクロモノマーの９８％であった。また、吸着材料には
マクロモノマーのホモ重合物の付着は認められなかっ
た。イオン交換能測定の結果、吸着材料１グラム当たり
４．５ミリモルのカチオン交換基が導入された。
【００６７】
【実施例６】ジメチルアミノプロピルアクリルアミド３
００グラム、及びエチレングリコールジメタクリレート
１００グラムを含む混合水溶液１リットルをガラス容器
に入れ、水溶液中に高純度窒素を１分間バブリングし
て、水溶液中に溶存している酸素と置換した。次いで、
この水溶液にコバルト６０からのγ線を０．１ｋＧｙ／
ｈｒの線量率にて室温で１時間照射して重合することに
よってマクロモノマーを調製した。このマクロモノマー
の重合度は約９０であった。得られたマクロモノマー溶
液に、マクロモノマーの総量に対して３％の量のグルコ
ースを添加して十分溶解させて、混合液を得た。
【００６８】羊皮を同容量の混合液に１０分間浸漬し
た。次いで、この羊皮を混合液から引き上げ、余分の残
液を除いた後に、照射容器に入れた。照射容器内を脱酸
素した後に、コバルト６０からのγ線を１０ｋＧｙ／ｈ
ｒの線量率にて室温で２．５時間照射してグラフト重合
せしめ本発明の吸着材料となした。得られた吸着材料を
温水で十分洗浄して、未反応のマクロモノマー及びマク
ロモノマーのホモ重合物を除去した。乾燥した後に吸着
材料の重量変化を測定した結果、グラフト重合率は、含
浸マクロモノマーの９３％であった。また、吸着材料に
はマクロモノマーのホモ重合物の付着は認められなかっ
た。イオン交換能測定の結果、吸着材料１グラム当たり
３．０ミリモルのアニオン交換基が導入された。
【００６９】
【実施例７】ビニルベンジルトリメチルアンモニウム塩
３００グラム、及びアクリル酸３００グラムを含む混合
水溶液１リットルをガラス容器に入れ、水溶液中に高純
度窒素を１分間バブリングして、水溶液中に溶存してい
る酸素と置換した。次いで、この水溶液にコバルト６０
からのγ線を０．１ｋＧｙ／ｈｒの線量率にて室温で１
時間照射して重合することによってマクロモノマーを調
製した。このマクロモノマーの重合度は約９５であっ
た。得られたマクロモノマー溶液に、マクロモノマーの
総量に対して５％の量のグルコースを添加して十分溶解
させて、混合液を得た。
【００７０】クラレ社製の合成皮革であるクラリーノ
（登録商標）を同容量の混合液に１０分間浸漬した。次
いで、クラリーノを混合液から引き上げ、余分の残液を
除いた後に、照射容器に入れた。照射容器内を脱酸素し
た後に、コバルト６０からのγ線を１０ｋＧｙ／ｈｒの
線量率にて室温で２時間照射してグラフト重合せしめ本
発明の吸着材料となした。得られた吸着材料を温水で十
分洗浄して、未反応のマクロモノマー及びマクロモノマ
ーのホモ重合物を除去した。乾燥した後に吸着材料の重
量変化を測定した結果、グラフト重合率は、含浸マクロ
モノマーの９５％であった。また、吸着材料にはマクロ
モノマーのホモ重合物の付着は認められなかった。イオ
ン交換能測定の結果、吸着材料１グラム当たり４．０ミ
リモルのイオン交換基が導入された。
【００７１】
【発明の効果】本発明の吸着材料は、親水性基並びにカ
チオン解離性基及び／又はアニオン解離性基を含んでい
るので、酸性物質や塩基性物質に加えて、一般の極性物
質をも同時に吸着することができる。また、その吸着効
率も極めて高くなる。一方、本発明の吸着材料の製造方
法においては、単糖類を用いることによってマクロモノ
マーのグラフト重合率を著しく高めることができる。

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 極性物質の吸着能を有する官能基とし
    て、親水性基及びカチオン性解離基並びに／又はアニオ
    ン性解離基を含むマクロモノマーが、グラフト重合によ
    り結合した基体からなることを特徴とする吸着材料。
  2. 【請求項２】 前記マクロモノマーの重合度が、１０〜
    １００であることを特徴とする請求項１に記載の吸着材
    料。
  3. 【請求項３】 前記親水性基が、水酸基、ヒドロキシア
    ルキル基及びピロリドニル基からなる群より選択され
    る、少なくとも１種であることを特徴とする請求項１ま
    たは２に記載の吸着材料。
  4. 【請求項４】 前記カチオン性解離基が、カルボキシル
    基、スルホン基、リン酸基、スルホエチル基、ホスホメ
    チル基及びカルボメチル基からなる群より選択される、
    少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または
    ２に記載の吸着材料。
  5. 【請求項５】 前記アニオン性解離基が、１〜３級アミ
    ノ基及び４級アンモニウム基からなる群より選択され
    る、少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜
    ４のいずれか１項に記載の吸着材料。
  6. 【請求項６】 前記基体が、繊維状であることを特徴と
    する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の吸着材料。
  7. 【請求項７】 前記基体が、セルロース系及び／又はポ
    リオレフィン系樹脂であることを特徴とする、請求項１
    〜６のいずれか１項に記載の吸着材料。
  8. 【請求項８】 前記ポリオレフィン系樹脂が、ハロゲン
    化ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする、請求
    項７に記載の吸着材料。
  9. 【請求項９】 前記基体が、ポリアクリロニトリル樹脂
    であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項
    に記載の吸着材料。
  10. 【請求項１０】 前記基体が、獣毛、天然皮革または合
    成皮革であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれ
    か１項に記載の吸着材料。
  11. 【請求項１１】 前記基体が、単糖類を含むことを特徴
    とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の吸着材
    料。
  12. 【請求項１２】 前記単糖類が、アルドヘキソースであ
    ることを特徴とする、請求項１１に記載の吸着材料。
  13. 【請求項１３】 前記単糖類が、グルコースであること
    を特徴とする、請求項１２に記載の吸着材料。
  14. 【請求項１４】 極性物質の吸着能を有する官能基を有
    するマクロモノマーを、基体にグラフト重合させること
    を特徴とする吸着材料の製造方法。
  15. 【請求項１５】 極性物質の吸着能を有する官能基を有
    するマクロモノマーと、単糖類とを混合して混合物を作
    り、当該混合物を基体にグラフト重合させることを特徴
    とする吸着材料の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記グラフト重合が、放射線グラフト
    重合であることを特徴とする請求項１４または１５に記
    載の吸着材料の製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記官能基が、親水性基及びカチオン
    性解離基並びに／又はアニオン性解離基であることを特
    徴とする請求項１４または１５に記載の吸着材料の製造
    方法。
  18. 【請求項１８】 前記親水性基が、水酸基、ヒドロキシ
    アルキル基及びピロリドニル基からなる群より選択され
    る、少なくとも１種であることを特徴とする請求項１７
    に記載の吸着材料の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記カチオン性解離基が、カルボキシ
    ル基、スルホン基、リン酸基、スルホエチル基、フォス
    ホメチル基及びカルボメチル基からなる群より選択され
    る、少なくとも１種であることを特徴とする請求項１７
    に記載の吸着材料の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記アニオン性解離基が、１〜３級ア
    ミノ基及び４級アンモニウム基からなる群より選択され
    る、少なくとも１種であることを特徴とする請求項１７
    に記載の吸着材料の製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記基体が、繊維状であることを特徴
    とする、請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の吸着
    材料の製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記基体が、セルロース系及び／又は
    ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする、請求項
    １４〜２０のいずれか１項に記載の吸着材料の製造方
    法。
  23. 【請求項２３】 前記ポリオレフィン系樹脂が、ハロゲ
    ン化ポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする、請
    求項２２に記載の吸着材料の製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記基体が、ポリアクリロニトリル樹
    脂であることを特徴とする、請求項１４〜２１のいずれ
    か１項に記載の吸着材料の製造方法。
  25. 【請求項２５】 前記基体が、獣毛、天然皮革または合
    成皮革であることを特徴とする、請求項１４〜２１のい
    ずれか１項に記載の吸着材料の製造方法。
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