JP2008231194A - 吸油性連通多孔質構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部が、事後的に水、酵素、有機溶媒に溶解可能な被除去物の溶解により形成された平均最大径を100μm以下とする粒状空洞部同士を連通させた連通多孔質体として構成され、当該連通多孔質体はポリオレフィン系樹脂、生分解性樹脂の樹脂基材の表面に粒状空洞部は開口する。さらに、粒状空洞部内に活性炭を吸着材として封入する。
【選択図】図1
Description
図1は第1実施形態の吸油性連通多孔質構造体の断面図、図2は第2実施形態の吸油性連通多孔質構造体の断面図、図3は第1実施形態の吸油性連通多孔質構造体の概略工程図、図4は第3実施形態の吸油性連通多孔質構造体の断面図、図5は第3実施形態の吸油性連通多孔質構造体の概略工程図、図6は第3ないし第5実施形態に用いる被除去物の断面模式図、図7は第4実施形態の吸油性連通多孔質構造体の断面図、図8は第5実施形態の吸油性連通多孔質構造体の断面図である。
・試作例1
試作例1の作成に当たり、基材となる樹脂に直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(宇部丸善ポリエチレン株式会社製:ユメリット 0540F)を用いた。以下同樹脂を「LLDPE」と略記する。被除去物に馬鈴薯デンプン(東海澱粉株式会社製)を用いた。同馬鈴薯デンプンの平均粒子径は約27μmである。
試作例1の吸油性連通多孔質構造体の作成において、基材となる樹脂をLLDPEからポリプロピレン樹脂(日本ポリプロ株式会社製:ノバテックFX4E)に変更した。以下同樹脂を「PP」と略記する。試作例2では、馬鈴薯デンプン66重量部をPP34重量部に混入し、170℃に加熱して樹脂を溶融しながら混錬し混合樹脂体とした。その後の成形条件、酵素処理条件等は、試作例1と共通とした。
試作例1の吸油性連通多孔質構造体の作成において、基材となる樹脂をLLDPEからポリ乳酸樹脂(和光純薬工業株式会社製:PLA−0020)に変更した。以下同樹脂を「PLA」と略記する。試作例3では、馬鈴薯デンプン75重量部をPLA25重量部に混入し、170℃に加熱して樹脂を溶融しながら混錬し混合樹脂体とした。その後の成形条件、酵素処理条件等は、試作例1と共通とした。
試作例1の吸油性連通多孔質構造体の作成において、基材となる樹脂をLLDPEからエチレンビニルアルコール樹脂(日本合成化学工業株式会社製:ソアノールA4412)に変更した。以下同樹脂を「EVOH」と略記する。試作例4では、馬鈴薯デンプン73重量部をEVOH27重量部に混入し、170℃に加熱して樹脂を溶融しながら混錬し混合樹脂体とした。その後の成形条件、酵素処理条件等は、試作例1と共通とした。
試作例1の吸油性連通多孔質構造体の作成において、基材となる樹脂をLLDPEからポリブチレンテレフタレート樹脂(ポリプラスチックス株式会社製:ジュラネックス400LP)に変更した。以下同樹脂を「PBT」と略記する。試作例5では、馬鈴薯デンプン71重量部をPBT29重量部に混入し、170℃に加熱して樹脂を溶融しながら混錬し混合樹脂体とした。その後の成形条件、酵素処理条件等は、試作例1と共通とした。
試作例1ないし5により調製した吸油性連通多孔質構造体を1辺5cmの正方形に切り出してシート状物とした。各試作例のシート状物について、予めそれぞれの重量(初期重量(g):W1)を計測した。シート状物が十分に浸る程度の量の油分をビーカー内に注ぎ、ここにシート状物を浸して5分間静置した。ビーカーからシート状物を取り出し、ステンレス金網上に油分を吸収したシート状物を丁寧に広げてさらに5分間放置した。5分間の放置後、再度それぞれのシート状物の重量(吸着重量(g):W2)を計測した。そこで、以下の式(i)に基づいて単位体積当たりの吸着量X(g/cm3)を算出した。式中、dはシート状物の見かけの密度(g/cm3)である。
各試作例の吸油性連通多孔質構造体について、それぞれの電子顕微鏡の断面写真より、任意の20個の粒状空洞部を抽出し、個々の粒状空洞部断面の面積を測定し、20個の平均面積Saveを求めた。次に粒状空洞部断面を真円とみなし、その直径(空洞孔径)D(μm)を求めた。式(ii)参照のとおりである。
基材として用いた樹脂の密度ρr(g/cm3)及び試作例として出来上がった吸油性連通多孔質構造体の密度ρs(g/cm3)より、式(iii)に基づいて空隙率Bを求めた。
通気度(sec/100mL)は、JIS−P−8117(1998)に準拠し、ガーレ式デンソメータ(株式会社東洋精機製作所製:G−B2C)を用い、同法に準拠して測定した。
試作例1及び2により調製した吸油性連通多孔質構造体を1辺5cmの正方形に切り出してシート状物とした。各試作例のシート状物について、予めそれぞれの重量(初期重量(g):W1)を計測した。ステンレス金網上にシート状物をおき、その上部から、12リットル/分の水道水を5分間当て続けた。このシート状物を取り出し、別の乾いたステンレス金網上に水分を吸収したシート状物を丁寧に広げてさらに5分間放置した。5分間の放置後、再度それぞれのシート状物の重量(吸着重量(g):W2)を計測した。結果は表2のとおりである。油分、水分の吸収は共に重量変化であるため、いずれも前記の式(i)により吸着量X(g/cm3)を算出、評価することができる。
次に、表1の結果から全般的に油分の吸収性能が高い樹脂として直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(LLDPE)を用い、これに各種の平均粒径の被除去物を添加し、異なる空洞孔径を有する試作例6ないし10の吸油性連通多孔質構造体を試作した(表3の空洞孔径の欄を参照)。以下の表3に被除去物の粒径の順に試作例の結果を示す。
試作例1の吸油性連通多孔質構造体の作成において、被除去物を前出の馬鈴薯デンプンから平均粒径約13μmの緑豆デンプン(東海澱粉株式会社製)に変更した。試作例6では、緑豆デンプン66重量部をLLDPE34重量部に混入し、170℃に加熱して樹脂を溶融しながら混錬し混合樹脂体とした。その後の成形条件、酵素処理条件等は、試作例1と共通とした。
試作例6の吸油性連通多孔質構造体の作成において、被除去物を緑豆デンプンから前出の馬鈴薯デンプンに変更した。その他、基材樹脂(LLDPE)、樹脂と被除去物(馬鈴薯デンプン)の配合量、成形条件、酵素処理条件等は、試作例6と共通とした。
試作例7の吸油性連通多孔質構造体の作成において、被除去物を前出の馬鈴薯デンプンからその分級物に変更した。試作例8の作成に際し、粒子径50μm以下の馬鈴薯デンプンを篩い分け、平均粒径約53μmに分級した。その他、基材樹脂(LLDPE)、樹脂と被除去物(馬鈴薯デンプンの分級物)の配合量、成形条件、酵素処理条件等は、試作例6と共通とした。
試作例6の吸油性連通多孔質構造体の作成において、被除去物を前出の緑豆デンプンから粉糖(共立食品株式会社製)の分級物に変更した。試作例9の作成に際し、100μm以下の粉糖を篩い分け、平均粒径約123μmに分級した。試作例9では、粉糖(分級物)69重量部をLLDPE31重量部に混入し、170℃に加熱して樹脂を溶融しながら混錬し混合樹脂体とした。続く成形条件は試作例1と同様とした。その他、酵素を用いることなく、85℃に加温した熱水浴を用意し、この中にシート状成形体を2時間浸漬した後、40℃の超音波浴中に5分間浸漬し、さらに1分間流水で洗浄した。水洗を終えた後、80℃の乾燥機内で24時間乾燥した。
試作例9の吸油性連通多孔質構造体の作成において、被除去物を前出の粉糖から平均粒径約500μmのグラニュー糖(大日本製糖株式会社製)に変更した。その他、基材樹脂(LLDPE)、樹脂と被除去物(グラニュー糖)の配合量、成形条件、酵素処理条件等は、試作例9と共通とした。
発明者らは、保液性能の差異を検証するため、板状体からなる吸油性連通多孔質構造体(試作例11及び12)を作成すると共に、前出の比較例1であるポリプロピレン製不織布(三井化学株式会社:タフネルオイルブロッターBL−50)を用い比較した。これらについてサラダオイルを吸収させた後、静置時、加圧時、圧搾時の放出率(重量変化率)、再吸収率(重量変化率)を測定した。
試作例11の作成に当たり、基材となる樹脂にLLDPEを用い、被除去物に前出の馬鈴薯デンプン(東海澱粉株式会社製)を用いた(平均粒子径は約30μm)。馬鈴薯デンプン66重量部をLLDPE34重量部に混入し、170℃に加熱して樹脂を溶融しながら混錬し混合樹脂体とした。この混合樹脂体をステンレス鏡面板内に注入し、140℃を維持しながら10MPaで5分間押圧してプレス成形した。成形後、冷却して板状成形体(縦10cm×横10cm、厚さ5mm)を得た。
試作例12の吸油性連通多孔質構造体の作成では、被除去物を馬鈴薯デンプンからグラニュー糖(大日本製糖株式会社製)に変更した(平均粒子径約500μm)。試作例12では、グラニュー糖69重量部をLLDPE31重量部に混入し、170℃に加熱して樹脂を溶融しながら混錬し混合樹脂体とした。続く成形条件は試作例11と同様とし、板状成形体(縦10cm×横10cm、厚さ5mm)を得た。その他、酵素を用いることなく、85℃に加温した熱水浴を用意し、この中に板状成形体を2時間浸漬した後、40℃の超音波浴中に5分間浸漬し、さらに1分間流水で洗浄した。水洗を終えた後、80℃の乾燥機内で24時間乾燥した。こうして、板状成形体の吸油性連通多孔質構造体(試作例12)を得た。試作例11、試作例12の厚さ(共に5mm)は、厚みによる保液性能への影響を考慮して比較例1のポリプロピレン製不織布の厚さに近似させるため変更した厚さである。
これまでの検証のとおり、各試作例の吸油性連通多孔質構造体においては概ねいずれも油分の吸収性能を示している。そこで、吸着機能を新たに付加すべく吸着材を粒状空洞部に封入した吸油性連通多孔質構造体(試作例13)も試作し、その吸着性能を評価した。
〈複合材の調製〉
デキストリン(フタムラスターチ株式会社製:FSD103)40重量%の水溶液150重量部に活性炭(フタムラ化学株式会社製:太閤QW,平均粒径20μm)40重量部を分散し分散物を得た。当該分散物を170℃のスプレードライヤにより乾燥し粒子状物とした。さらに粒子状物を105℃の乾燥機内で24時間乾燥し複合材を調製した。この試作例において、活性炭は吸着材であり、デキストリンは被除去物である。
試作例13の作成に当たり、試作例1と同様に、基材となる樹脂にLLDPEを用い、上記の複合材7重量部をLLDPE3重量部に混入し、170℃に加熱して樹脂を溶融しながら混錬し混合樹脂体とした。この混合樹脂体をステンレス鏡面板内に注入し、140℃を維持しながら10MPaで5分間押圧してプレス成形した。成形後、冷却してシート状成形体(縦10cm×横10cm、厚さ300μm)を得た。
ビーカー内に赤色アゾ系油溶性染料を適量溶かしたサラダオイルを入れ、この中に試作例13の吸油性連通多孔質構造体を1辺5cmの正方形に切り出したシート状物を漬け込み24時間静置した。静置後、試作例13のシート状物を取り出し、ロールにより押圧して内部に吸収した油分を放出させて回収した。比較のため、試作例1の吸油性連通多孔質構造体のシート状物を用い、同様の吸油を行った。
11,11b 樹脂基材
12 粒状空洞部
13,13b 連通多孔質体
14 表面
16 開口部
35,35x,35y,35z 吸着材
101 成形体
110 成形体
120 被除去物
Claims (11)
- 内部が粒状空洞部同士を連通させた連通多孔質体として構成された樹脂基材の表面に前記粒状空洞部が開口していることを特徴とする吸油性連通多孔質構造体。
- 前記粒状空洞部が、事後的に溶解可能な被除去物の溶解により形成されたものである請求項1に記載の吸油性連通多孔質構造体。
- 前記被除去物が水に溶解可能である請求項2に記載の吸油性連通多孔質構造体。
- 前記被除去物が酵素により分解されて溶解可能である請求項2に記載の吸油性連通多孔質構造体。
- 前記被除去物が有機溶媒に溶解可能である請求項2に記載の吸油性連通多孔質構造体。
- 前記粒状空洞部の平均最大径が100μm以下である請求項1に記載の吸油性連通多孔質構造体。
- 前記樹脂基材がポリオレフィン系樹脂からなる請求項1に記載の吸油性連通多孔質構造体。
- 前記樹脂基材が生分解性樹脂からなる請求項1に記載の吸油性連通多孔質構造体。
- 連通多孔質体がフィルム状物又はシート状物である請求項1に記載の吸油性連通多孔質構造体。
- 前記粒状空洞部に吸着材が封入されている請求項1に記載の吸油性連通多孔質構造体。
- 前記吸着材が活性炭である請求項10に記載の吸油性連通多孔質構造体。
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