JP2013248606A

JP2013248606A - ゼオライトボード

Info

Publication number: JP2013248606A
Application number: JP2012139177A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Yamamoto; 勝年山本; Yoshitaka Kawada; 義尊川田; Shigemi Yokoyama; しげみ横山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】本発明はＮＨ_４、セシウムイオンなどの金属イオンを吸着・脱着するゼオライト粉末の取扱い性を改善してゼオライトの機能を容易に発揮することを提供するものである。また、セシウムイオンなど放射性物質の除去を高めて、除染作業に役立つことができるものである。
ゼオライトを粉末として扱うのではなく、構造物かすることが求められる。
【解決手段】本発明に係る板状の構造物はゼオライト粉末の粒子を繊維状化されたＰＴＦＥによって結合し、通気性、浸水性を確保するとともに強度のある金属多孔板に埋設し固化することにより提供される。

Description

本発明は、ＮＨ_４、セシウムなどの金属イオンを吸着・脱着するゼオライト粉末を主として使用したボードに関し、特にゼオライト粉末の構造材化に必要なゼオライト粒子間のバインダーとしてポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という。）を使用し、また、ゼオライト粉末とポリテトラフルオロエチレン粉末との配合物を構造保持するために、ゼオライト粉末とポリテトラフルオロエチレン粉末とを格子状又はメッシュ状の金属製の多孔性基材を埋設して構成したゼオライトボードに関する。

ゼオライトは、ＮＨ_４、重金属イオンを選択的に脱着・吸着する作用があり、化学分野や環境分野などに使用されている。たとえば、ゼオライトの使用例としてはゼオライトを顆粒状に固化して充填塔に詰めたり、タンク槽内に敷き詰められたりして使用されている。しかし、ゼオライトは土壌物なのでその取扱いに難点がある。すなわち、泥砂の如く取り扱う必要があるので、簡易な移動にも手間が掛かる。

また、紙粉にゼオライトを混抄したシート状のもの、紙シートの間にサンドイッチ状に挟持させたシート状のものがあるが、水分を含むと膨張して脆化するので強度不足の点で問題がある。

本発明は、ＮＨ_４，セシウムを筆頭に金属イオンを良く吸着し、脱着できる性能を持つゼオライトを取扱い容易な構造物とし、また通気性、浸水性のある多孔質の板状構造物とすることにより、ゼオライトの取り出し、移動、移設を容易にするゼオライトボードを提供することにある。

さらには、放射性セシウムを吸着し、放射性物質の除染を行う作業性に優れたゼオライトボードを提供することにある。

本発明に係るゼオライトボードは、ゼオライトの粉末とＰＴＦＥの粉末との混合物を、基材に付着してなることを特徴とする。

また、前記ゼオライトボードにおいて、ゼオライトとＰＴＦＥとの混合率が、ゼオライトが７０重量％〜９０重量％、ＰＴＦＥが３０重量％〜１０重量％の範囲である構成としてもよい。

さらに、前記ゼオライトボードにおいて、ＰＴＦＥが、その融点以上の温度で加熱固化されている構成としてもよい。

さらにまた、基材が、厚み０．５ｍｍ以上の格子状又はネット状の金属体である構成としてもよい。

また、本発明に係るゼオライトボード製造方法は、７０重量％〜９０重量％のゼオライトと３０重量％〜１０重量％のＰＴＦＥの乳化重合粉末とを混合撹拌して混合物を作成し、この混合物を厚み０．５ｍｍ以上の格子状又はネット状の金属製の基材に充填し、かつ、加圧して前記基材を混合物内に埋設して半加工ボードを作成し、この半加工ボードをＰＴＦＥの融点以上の温度で加熱固化したことを特徴とする。

本発明のゼオライトボードは、ＮＨ４、セシウムなどの金属イオンを吸着・脱着するゼオライト粉末の構造材としたことにより取扱い性を改善してゼオライトの機能を容易に発揮することができる。

また、セシウムイオンなど放射性物質の除去を高めて、除染作業に役立てることができる。

実施例に使用した金属多孔板（エキスパンドメタル）の写真。実施例における試料３のゼオライトボードの写真。

本発明の実施形態に係るゼオライトボードは、ゼオライト粉末と繊維化可能なＰＴＦＥ粉末とを高速で回転する回転羽を有する粉砕機で混合撹拌すると繊維化したＰＴＦＥがゼオライト粒子を均一に抱き込みマシュマロ状混合物になる。この混合物を金属製の格子状又はメッシュ状の多孔板（以下、基材と呼ぶ）に充填し、加圧することにより、基材を混合物内に埋設して、半加工ボードを作成する。さらにこの半加工ボードをＰＴＦＥの融点以上で加熱することによりＰＴＦＥが繊維状になって混合物を保持し、事実上、ＰＴＦＥがゼオライト粒子のバインダーの役割を担うので、ゼオライト粒子が固形化した板状の構造機能材となる。

前記マシュマロ状混合物は、金網１０メッシュ程度篩で金属製の格子状又はメッシュ状の多孔板に上下から撒き均し、ゴム材料からなるクッションシートで挟み、加圧プレートを介して加圧埋設する。続いて、３５０℃以上の加熱を施すことにより繊維状化したＰＴＦＥの形状で埋設物を固定することができる。こうして、ゼオライトを主成分とする板状構造物にすることができる。

選ばれるゼオライトは、少なくともＰＴＦＥの焼結に必要な３５０℃の耐性のあるものが選ばれる。水和物を多く含むゼオライトは不適切であり、焼結時の加熱により水和分を放出して体積変化があり、板状の構造物にひび割れが起こり、基材から剥がれやすくなる。

選ばれるＰＴＦＥは、乳化重合法で製造された高結晶のファインパウダーが最適である。

基材は、特に限定されないが板状の構造物の見かけの厚みが１ｍｍ以上にあるのが好ましい、例えば、エキスパンドメタルは原材料の板厚みより見かけの厚みが５０％増になる。それによりゼオライトとＰＴＦＥの混合物を埋設する充填量が多くすることができる、さらに、基材からの埋設物の剥離などが起こりにくいことに優れている。

ゼオライトとＰＴＦＥの重量配合比率はゼオライトが９０％〜７０％の範囲が好ましい。ゼオライトが９５重量％になると水が浸透したとき固化物がもろくなり流水で破壊されやすいので好ましくない。一方、ＰＴＦＥが４０％以上になると水をはじきやすく、水の浸透量が減少するので流水中の金属イオンの吸着が低下するので好ましくない。

本発明の実施例について、以下に詳細に説明する。

本実施例に使用する混合物は次のようにして作成した。すなわち、ＰＴＦＥ乳化重合粉末は、ダイキン工業株式会社製の商品名「ファインパウダーＦ１０４」を使用した。ゼオライト粉末は、クニミネ工業株式会社製の商品名「ゼオライト１５０」を使用した。混合は小型の粉砕混合機（台湾ＨＳＩＡＮＴＡＩ社製商品名「ワンダーブレンダー」）を使用した。

混合物の試料として、ＰＴＦＥ乳化重合粉末とゼオライト粉末との混合物１００ｇを、下記表１に示す組成比で、前記粉砕混合機で、３０秒間作動して試料１〜５を作成した。さらに、この試料１〜５を図１に示すエキスパンドメタル（関西鉄工株式会社製４×８）、すなわち裁断サイズ１５０ｍｍの正方形で、重量は約２２ｇ、見かけ厚み１．５ｍｍのエキスパンドメタルの両面に撒き均し、ゴムシートで挟み、プレス板でメッシュ面を１００ｋｇ／ｃｍ^２で加圧した。次に、加熱炉３６０℃で２時間の熱処理を行った後、室温に冷却した。作成した各試料について浸水性評価を行った。浸水性評価方法は前記の試料を全体が充分に浸かるポリエチレン容器に１０分間浸した。そして、試料１〜５の両面をペーパーで挟み、直ちにペーパーを取り去り重量を測定した。各試料の組成、成形品重量、含水量を表−１に示した。

評価の結果、試料１は濡れ性が悪く、他の試料より含水量が少ない。また試料５は含水すると固化した配合物が脆くなりはがれやすい状態となった。したがって本発明の目的物は試料２〜４である。

本発明のボードは水槽に設置して浄化水を得るためのフィルターとしても良い。

Claims

ゼオライトの粉末とポリテトラフルロオエチレンの粉末との混合物を、基材に付着してなることを特徴とするゼオライトボード。
ゼオライトとポリテトラフルロオエチレンとの混合率が、ゼオライトが７０重量％〜９０重量％、ポリテトラフルロオエチレンが３０重量％〜１０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のゼオライトボード。
ポリテトラフルロオエチレンが、その融点以上の温度で加熱固化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のゼオライトボード。
基材が、厚み０．５ｍｍ以上の格子状又はネット状の金属体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のゼオライトボード。
７０重量％〜９０重量％のゼオライトと３０重量％〜１０重量％のポリテトラフルオロエチレンの乳化重合粉末とを混合撹拌して混合物を作成し、この混合物を厚み０．５ｍｍ以上の格子状又はネット状の金属製の基材に充填し、かつ、加圧して前記基材を混合物内に埋設して半加工ボードを作成し、この半加工ボードをポリテトラフルオロエチレンの融点以上の温度で加熱固化したことを特徴とするゼオライトボードの製造方法。