JP2015174045A

JP2015174045A - ペレット

Info

Publication number: JP2015174045A
Application number: JP2014053167A
Authority: JP
Inventors: 一樹渡邉; Kazuki Watanabe; 監物　孝明; Takaaki Kenmotsu; 孝明監物
Original assignee: MITSUFUKU INDUSTRY CO Ltd
Current assignee: MITSUFUKU INDUSTRY CO Ltd
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-10-05

Abstract

【課題】本発明は、安価で且つ半永久的に光触媒チタンアパタイトがペレット表面から剥がれ落ちないことから抗菌性、有機物分解性を維持し続ける水浄化用のペレットを提供する。
【解決手段】芯層２の外周全面が鞘層３により覆われたペレット１であって、該鞘層３のみに光触媒チタンアパタイトを含有し、該鞘層３の外周端部３ａ，３ｂが該鞘層３に含まれるポリマーが熱融着されることにより閉塞されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光触媒で水を浄化させるためのペレットに関する。

従来、光触媒チタンアパタイトをポリマーに練り込んだペレット状のもの、或いは無機材料の表面上に光触媒チタンアパタイトを担持させたペレットがある。

これらペレットを汚染された水の中に入れることで、そこに含まれる菌もしくは有機物がペレット表面と接触し、紫外線の存在の下、光触媒による抗菌作用、並びに有機物分解作用により水を浄化させることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許４２４９３０８号公報

しかしながら、ポリマーに光触媒チタンアパタイトを練り込んだペレットの抗菌作用、並びに有機物分解作用は、光触媒が存在するペレットの表面のみで行われるためペレットの表面以外に存在するこれら光触媒チタンアパタイトは浄化作用に全く貢献しておらず存在意義が無い。

更に、光触媒チタンアパタイトは高価であるが故にペレットの値段が高くなってしまい、経済性に問題がある。

また、無機材料に光触媒チタンアパタイトを担持したペレットは、表面のみにこれら材料が担持されているため材料費だけを見ると安くなっているが、担持する工程にかなりのエネルギーを必要とし、且つ手間がかかるため最終的に高価なペレットになってしまう。

更に、担持された材料は、長年使用するとペレット同士の接触等により光触媒チタンアパタイトが剥がれ落ちてしまい、２年、若しくは３年後には使用に耐えられないものとなり交換が必要となる。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、安価で且つ半永久的に光触媒チタンアパタイトがペレット表面から剥がれ落ちないことから抗菌性、有機物分解性を維持し続ける水浄化用のペレットを提供することにある。

前記目的を達成するための本発明に係るペレットの代表的な構成は、芯層の外周全面が鞘層により覆われたペレットであって、前記鞘層のみに光触媒チタンアパタイトを含有し、前記鞘層の外周端部が該鞘層に含まれるポリマーが熱融着されることにより閉塞されたことを特徴とする。

上記構成によれば、ペレットの融着部が開口せず、抗菌性、有機物分解性を有しつつ、経済性に優れる光触媒チタンアパタイト入りペレットを提供することができる。

（ａ）は本発明に係るペレットの構成を示す斜視説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（ａ）は荷重と融着部の閉塞性との関係を示す図、（ｂ）は鞘層の光触媒チタンアパタイトの含有量が異なる比較例１、２と実施例とについて、抗菌性、有機物分解性、経済性を比較した図である。

図により本発明に係るペレットの一実施形態を具体的に説明する。

図１において、１は芯層２の外周全面が鞘層３により覆われたペレットである。このペレット１は、水を浄化する際に使用するものである。本実施形態では、鞘層３のみに光触媒チタンアパタイトを含有している。鞘層３の外周端部３ａ，３ｂが該鞘層３に含まれるポリマー（有機高分子材料）が熱と圧力により融着されることにより閉塞され、融着部とされる。

鞘層３はポリマーに光触媒チタンアパタイトが練り込まれており、厚みｔは０．１ｍｍ以上、且つ２ｍｍ以下で構成されている。

芯層２は、ポリマー単体、もしくはポリマーにフィラーが練り込まれている。フィラーは炭酸カルシウム、ドロマイト、タルク、硫酸バリウム、水酸化化合物、カーボンブラックが適用出来、フィラーを練り込む量を適宜調節することによりペレット１の全体の比重が調整でき、ペレット１を水に浮かせたり、沈めたりすることができる。

ここで、光触媒チタンアパタイトとは、光を当てると化学反応を促す効果を持つ物質であり、細菌やウイルス、有機物の吸着性に優れる。光触媒チタンアパタイトは、水になじむ性質を生かして汚染水の浄化作用を有する。ペレット１の表層を構成する鞘層３内に電気的特性を備えた光触媒チタンアパタイトを含有させることで水中にあるウイルスや細菌、有機性の汚染物質を引き寄せる機能を有する。

光触媒チタンアパタイトは、人間の骨や歯の主成分であるヒドロキシアパタイトのカルシウムイオンの一部をチタンイオンに置き換えたもので、２つのイオンとリン酸イオンの３種類のイオンで構成される。光触媒チタンアパタイトは、それぞれのイオンが持っている電気的特性により水中にあるウイルスや細菌、有機性の汚染物質を引き付けることが出来る。引き付けた汚染物質は光触媒チタンアパタイトの働きにより二酸化炭素（ＣＯ_２）と水に分解する。ペレット１の表面から光触媒チタンアパタイトが剥がれ落ちない限りは、光を当てることで半永久的に使い続けることが出来る。

光触媒チタンアパタイトは、水に溶け込んだ微量の内分泌かく乱化学物質（環境ホルモン）等の水中有害有機物の分解にも有効である。ポリマー（有機高分子材料）に光触媒チタンアパタイトを練り込んだ鞘層３により芯層２の外周全面を覆ったペレット１を水と同等の比重に調整することで、水に浸漬して浮遊させることが出来る。これにより池や沼等の有機汚染物を太陽光を利用して分解することが出来る。

鞘層３のみに含有される光触媒チタンアパタイトは、該鞘層３の全重量に対して５重量％〜５０重量％に設定される。光触媒チタンアパタイトはペレット１の表面に菌または有機物が接触した際に抗菌性または有機物分解性を発揮する。

本実施形態のペレット１を用いて以下の試験を実施した。

＜抗菌性試験＞
先ず、鞘層３に光触媒チタンアパタイトを含むペレット１を紫外線下のアルコールに１０分間浸漬し、その後、１０分間クリーンベンチにて乾燥して滅菌を行った。菌は大腸菌を使用し、大腸菌溶液は生理食塩水９５ｍｌに対して大腸菌５ｍｌ（１．８ｍｇ／ｍｌ）に調整したものを使用した。フラスコに大腸菌溶液と、鞘層３に光触媒チタンアパタイトを含有するペレット１を入れ、紫外線を当てながら振動させて８時間後に溶液を０．５ｍｌ採取し、４．５ｍｌの生理食塩水で希釈した。これを繰り返して、１×１０^６、１×１０^７、１×１０^８倍の希釈を行い、それぞれの溶液について寒天培地（寒天を約１．５％の濃度で加えて固化させた固形培地のこと）に０．０５ｍｌを３枚ずつ塗布し３日間培養した。

＜有機物分解試験＞
先ず、鞘層３に光触媒チタンアパタイトを含むペレット１をメチレンブルー溶液に入れ、紫外線を照射して４時間経過後の溶液を採取し、可視・紫外分光法（ＵＶ−ＶＩＳ；Ultraviolet・Visible Absorption Spectroscopy)で吸光度を測定し、メチレンブルーの分解程度を確認した。

図２（ａ），（ｂ）に示す実施例は、鞘層３に含まれる光触媒チタンアパタイトの含有量が該鞘層３の５重量％〜５０重量％であり、図２（ａ）に示すように、０．５ｋｇ、１ｋｇの荷重をかけても鞘層３の外周端部３ａ，３ｂの融着面が開口しなかった。また、図２（ｂ）に示すように、抗菌性、有機物分解性を有しつつ、経済性にも優れ、性能とコストのバランスが取れている。図２（ｂ）に示す「◎」は経済性に非常に優れる。「○」は経済性に優れる。「×」は経済性に劣る。

図２（ｂ）に示す比較例１は、鞘層３に含まれる光触媒チタンアパタイトの含有量が該鞘層３の４重量％であり、鞘層３に含まれる光触媒チタンアパタイトの含有量が少ないため経済性は優れるものの抗菌性、有機物分解性は発揮されなかった。

図２（ｂ）に示す比較例２は、鞘層３に含まれる光触媒チタンアパタイトの含有量が該鞘層３の６０重量％であり、鞘層３に含まれる光触媒チタンアパタイトの含有量が多いため抗菌性、有機物分解性は有するものの、経済性に劣る。

本発明者等は、芯材のポリマーをポリマーに光触媒チタンアパタイトを練り込んだコンパウンドで覆った芯層２と鞘層３とからなる構造のペレット１を開発した。

これにより高価な光触媒チタンアパタイトの使用量を減らすことに成功した。また、ペレット１表面のみに光触媒チタンアパタイトが存在するため、これを汚染水に入れた場合、汚染水を浄化する。またポリマーに光触媒チタンアパタイトが練り込まれているため、ペレット１同士が擦れあっても、これら材料が剥がれることが無く、半永久的に光触媒効果を発揮するペレット１となる。

よって、ペレット１のコストを大幅に低下させることに成功した。更に、半永久的に効果を発揮することから、ペレット１の交換を必要とせず、その結果、ランニングコストも大幅に下がり、経済性に優れた水浄化用のペレット１の提供が可能になった。

上記構成によれば、芯層２の外周全面を覆う鞘層３のみに光触媒チタンアパタイトを含有させる。これによりペレット１の主な体積を占める芯層２に高価な光触媒チタンアパタイトを含有しないので安価となり、芯層２内で浄化作用に全く貢献しない無駄な光触媒チタンアパタイトを削減できる。

また、光触媒チタンアパタイトが鞘層３内に含有されているためペレット１同士が擦れあっても光触媒チタンアパタイトが剥がれ落ちることが無く、長期間使用できる。

本発明の活用例として、光触媒チタンアパタイトを含有して水の浄化や除菌等ができるペレットに適用出来る。

ｔ …厚み
１ …ペレット
２ …芯層
３ …鞘層
３ａ，３ｂ …外周端部

Claims

芯層の外周全面が鞘層により覆われたペレットであって、
前記鞘層のみに光触媒チタンアパタイトを含有し、前記鞘層の外周端部が該鞘層に含まれるポリマーが熱融着されることにより閉塞されたことを特徴とするペレット。
前記鞘層のみに含有される光触媒チタンアパタイトは、前記鞘層の５重量％〜５０重量％に設定されたことを特徴とする請求項１に記載のペレット。
前記光触媒チタンアパタイトは、前記ペレットの表面に菌または有機物が接触した際に抗菌性または有機物分解性を発揮することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のペレット。