JP2012030196A - 生物膜形成方法および生物膜形成材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機材料のマトリックス材と、マトリックス材中に埋包されかつ少なくとも一部がマトリックス材表面に露出している炭素繊維を有した複合材を水中に配置する生物膜形成方法であり、また、有機材料のマトリックス材と、マトリックス材中に埋包されかつ少なくとも一部がマトリックス材表面に露出している単繊維直径が5μm以上10μm以下の炭素繊維とからなり、マトリックス材と炭素繊維の複合比率(体積%)が炭素繊維/マトリックス材=20〜70/80〜30であり、かつマトリックス材表面に露出している炭素繊維の露出面積比率R(%)が10%以上70%以下の複合材料からなる生物膜形成材。
炭素繊維の露出面積比率R(%)={(炭素繊維の露出投影面積)/(複合材の投影全面積)}×100
【選択図】図1
Description
(1)有機材料のマトリックス材と、該マトリックス材中に埋包されかつ少なくとも一部が該マトリックス材表面に露出している炭素繊維を有した複合材を水中に配置することを特徴とする生物膜形成方法。
(2)前記マトリックス材表面に露出している炭素繊維が、その繊維軸方向と垂直な横断面における最大径部dが、前記マトリックス材表面から該複合材の内層部に入り込んだ位置にあって前記マトリックス材表面に露出しているものであることを特徴とする上記(1)記載の生物膜形成方法。
(3)前記マトリックス材表面に露出している炭素繊維が、その繊維軸方向と垂直な横断面における最大径部dの径D(μm)と、該横断面における表面露出幅W(μm)の比が、0.1≦W/D≦0.95のものであることを特徴とする上記(1)または(2)記載の生物膜形成方法。
(4)前記マトリックス材表面に露出している炭素繊維の露出部分が、マトリックス材表面から凸状を呈して露出していることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の生物膜形成方法。
(5)前記複合材が、前記マトリックス材と前記炭素繊維の複合比率(体積%)で、炭素繊維/マトリックス材=20〜70/80〜30のものであることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の生物膜形成方法。
(6)前記マトリックス材表面上に露出している炭素繊維の下記(a)式で求められる露出面積比率R(%)が10%以上70%以下であることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の生物膜形成方法。
炭素繊維の露出面積比率R(%)={(炭素繊維の露出部投影面積)/(複合材の投影全面積)}×100 ……(a)
(7)前記炭素繊維が、単繊維直径が5μm以上10μm以下のものであることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の生物膜形成方法。
(8)前記マトリックス材が、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂およびフェノール樹脂のいずれかの熱硬化性樹脂、または、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂およびポリエチレン樹脂のいずれかの熱可塑性樹脂であることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の生物膜形成方法。
(9)水質浄化をするために生物膜を形成させることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載の生物膜形成方法。
(10)藻場・魚礁の形成のために生物膜を形成させることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載の生物膜形成方法。
(11)有機材料のマトリックス材と、該マトリックス材中に埋包されかつ少なくとも一部が該マトリックス材表面に露出している単繊維直径が5μm以上10μm以下の炭素繊維とからなり、前記マトリックス材と前記炭素繊維の複合比率(体積%)が炭素繊維/マトリックス材=20〜70/80〜30であり、かつ前記マトリックス材表面に露出している炭素繊維の下記(a)式で求められる露出面積比率R(%)が、10%以上70%以下である複合材料からなることを特徴とする生物膜形成材。
炭素繊維の露出面積比率R(%)={(炭素繊維の露出投影面積)/(複合材の投影全面積)}×100 ……(a)
(12)前記複合材料が、立体的構造をなして前記生物膜形成材を形成していることを特徴とする上記(11)記載の生物膜形成材。
(13)上記(11)または(12)記載の生物膜形成材が破砕されて、該破砕された生物膜形成材が他の母材中に混入されて生物膜形成構造物を構成していることを特徴とする上記(11)または(12)記載の生物膜形成材。
(14)水質浄化をするための生物膜を形成することを特徴とする上記(11)〜(13)のいずれかに記載の生物膜形成材。
(15)藻場・魚礁の形成のための生物膜を形成することを特徴とする上記(11)〜(13)のいずれかに記載の生物膜形成材。
(%)も一定の範囲内であることが好ましく、該露出面積比率R(%)が10%以上70%以下であることが好ましい。生物膜の担体としての効果および炭素繊維の脱落防止効果をバランス良く発揮することができるからである。
炭素繊維の露出面積比率R(%)={(炭素繊維の露出部投影面積)/(複合材の投影全面積)}×100 ……(a)
炭素繊維の露出面積比率R(%)={(炭素繊維の露出投影面積)/(複合材の投影全面積)}×100 ……(a)
(a)炭素繊維の最大径部の直径D:
複合材の表面に垂直な切断面を顕微鏡観察して、顕微鏡画面内で実測して求めた。
(b)表面露出幅W:
複合材の表面に垂直な切断面を顕微鏡観察して、顕微鏡画面内で実測して求めた。
(c)露出面積比率R:
複合材の表面を垂直上方から顕微鏡撮影して、「ある表面積」当たりの炭素繊維露出部の面積を求めて算出した。通常は、電子情報による画像処理法で露出面積比率R値を求めることができるる。「ある表面積」は、一方向材や繊維がランダム配置されているマット材などでは、一般に炭素繊維の直径が10μm以下なので、0.1mm×0.1mm程度あればよい。繊維が織物をなしている場合には、織物の折り目間隔を1つ以上含んで「ある表面積」を決める。一般的には、3〜5mm×3〜5mm程度として測定する。
実施例1
CFRP材が、微生物を付着する担持能力を保有し、かつ水質浄化能力の有無についての確認をする試験を行った。
試験は、所定時間経過後にCOD(化学的酸素消費量)を測定して水質分析を行い、具体的にはCODメーター(TOA DKK製 TNP−10)を使用し、ミニザルト17594K(孔径5.00μm)でろ過後、水に溶解しているCOD成分の測定を行った。
添加直後のCOD量は、簡易的なパックテスト法で分析したところ、ブランクでは70mg/l、CFRP材を含む水槽では55mg/lであった。1週間後(実験開始3週間後)ではブランクでは60mg/lでは変化はなかったが、CFRP材を含む水槽では20mg/lと大きな差が生じた。これは、3週間後でも生物膜は機能を持続していることを示しているものである。
2:複合材
3:マトリックス材の表面に露出している炭素繊維
4:マトリックス材の表面
5:マトリックス材の表面に露出していない炭素繊維
d:炭素繊維の最大径部
D:最大径部での径
H:炭素繊維の露出部高さ
S:複合材の表面
W:炭素繊維の表面露出幅
Claims (15)
- 有機材料のマトリックス材と、該マトリックス材中に埋包されかつ少なくとも一部が該マトリックス材表面に露出している炭素繊維を有した複合材を水中に配置することを特徴とする生物膜形成方法。
- 前記マトリックス材表面に露出している炭素繊維が、その繊維軸方向と垂直な横断面における最大径部dが、前記マトリックス材表面から該複合材の内層部に入り込んだ位置にあって前記マトリックス材表面に露出しているものであることを特徴とする請求項1記載の生物膜形成方法。
- 前記マトリックス材表面に露出している炭素繊維が、その繊維軸方向と垂直な横断面における最大径部dの径D(μm)と、該横断面における表面露出幅W(μm)の比が、0.1≦W/D≦0.95のものであることを特徴とする請求項1または2記載の生物膜形成方法。
- 前記マトリックス材表面に露出している炭素繊維の露出部分が、マトリックス材表面から凸状を呈して露出していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の生物膜形成方法。
- 前記複合材が、前記マトリックス材と前記炭素繊維の複合比率(体積%)で、炭素繊維/マトリックス材=20〜70/80〜30のものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の生物膜形成方法。
- 前記マトリックス材表面上に露出している炭素繊維の下記(a)式で求められる露出面積比率R(%)が10%以上70%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の生物膜形成方法。
炭素繊維の露出面積比率R(%)={(炭素繊維の露出部投影面積)/(複合材の投影全面積)}×100 ……(a) - 前記炭素繊維が、単繊維直径が5μm以上10μm以下のものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の生物膜形成方法。
- 前記マトリックス材が、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂およびフェノール樹脂のいずれかの熱硬化性樹脂、または、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂およびポリエチレン樹脂のいずれかの熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の生物膜形成方法。
- 水質浄化をするために生物膜を形成させることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の生物膜形成方法。
- 藻場・魚礁の形成のために生物膜を形成させることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の生物膜形成方法。
- 有機材料のマトリックス材と、該マトリックス材中に埋包されかつ少なくとも一部が該マトリックス材表面に露出している単繊維直径が5μm以上10μm以下の炭素繊維とからなり、前記マトリックス材と前記炭素繊維の複合比率(体積%)が炭素繊維/マトリックス材=20〜70/80〜30であり、かつ前記マトリックス材表面に露出している炭素繊維の下記(a)式で求められる露出面積比率R(%)が、10%以上70%以下である複合材料からなることを特徴とする生物膜形成材。
炭素繊維の露出面積比率R(%)={(炭素繊維の露出投影面積)/(複合材の投影全面積)}×100 ……(a) - 前記複合材料が、立体的構造をなして前記生物膜形成材を形成していることを特徴とする請求項11記載の生物膜形成材。
- 前記請求項11または12記載の生物膜形成材が破砕されて、該破砕された生物膜形成材が他の母材中に混入されて生物膜形成構造物を構成していることを特徴とする請求項11または12記載の生物膜形成材。
- 水質浄化をするための生物膜を形成することを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の生物膜形成材。
- 藻場・魚礁の形成のための生物膜を形成することを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の生物膜形成材。
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