JP2020082072A - 塗工液 - Google Patents
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Abstract
Description
ドーパミンの重合体であるポリドーパミン(PDA)は、ムール貝などのイガイ科の貝の足糸腺から分泌される接着タンパク質であり、濡れた岩場であっても貝が荒波にはがされないほど強力に張り付く接着物質として知られている。
すなわち、ドーパミン塩酸塩を緩衝液に添加してDOPA液を調製し、これに球状シリカ等を投入した場合は、予め調製したDOPA液中でドーパミン塩酸塩が自己重合して消費されてしまうことによって、塗工液中の成分にばらつきが生じてしまうのに対し、本方法によって塗工液を調製した場合は、ドーパミン塩酸塩が自己重合で消費されず、塗工液中の成分にばらつきが生じにくいため、良好な粉塵捕集層を得ることが出来るものである。
(1)有機微粒子又は無機微粒子からなる粉粒体、ドーパミン塩酸塩、接着剤を含む集塵フィルターの粉塵捕集層形成用の塗工液。
(2)粉粒体が球形シリカである(1)記載の集塵フィルターの粉塵捕集層形成用の塗工液。
(3)粉粒体の平均粒子径(D50値)が0.1〜5μmである、(1)又は(2)に記載の集塵フィルターの粉塵捕集層形成用の塗工液。
(4)緩衝液に無機微粒子および接着剤を投入し、攪拌して均一にした後、ドーパミン塩酸塩を添加することを含む、集塵フィルターの粉塵捕集層形成用の塗工液の製造方法。
シリカ微粒子の添加率は、塗工液の全成分に対して占める割合が1wt%〜50wt%から選択することができる。より好ましくは、球状シリカを25wt%〜35wt%、界面活性剤を0.1wt%〜10.0wt%の範囲で添加する。
また、塗工液に含有される微粒子は、シリカ微粒子に限定される事はなく、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン(PE)等に例示される有機微粒子を用いることも可能である。
(1)クロスカット試験用多重歯カッター(3mm 間隔、オールグッド社製)を用い、実施例1の方法によってフィルタエレメント表面に形成した粉塵捕集層に対し、90°の角度でクロスに6 本の切り込みを入れた状態で撮影した。撮影した写真を[図1]に示す。
(2)一定速度でセロハンテープ(市販品)を取り出して、約75mm の長さの小片にカットした。
(3)前記セロハンテープの中心をカット格子に平行な方向で置き、カット格子の部分と前後20mm を超える長さで、指でこれを平らにし、フィルタエレメント表面に形成した粉塵捕集層に密着させた。
(4)前記で密着させたセロハンテープは、5 分以内にフィルタエレメント表面に形成した粉塵捕集層から引き剥がす。この際、出来るだけフィルタエレメント表面に対して60°に近い角度でテープをつかみ、0.5〜1.0 秒で確実に引きはがした。
(5)引き剥がした後のカット格子を並べて撮影した。撮影した写真を[図2]に示す。
(6)クリアファイルに貼り付け、テープを保存した。
〔比較例〕
以下は実施例2と同様の方法を用いて、比較例のフィルタエレメントを作製した。
ここで、表面粗さSa(算術平均高さ)は、表面の平均面に対して各点の高さの差の絶対値の平均であり、具体的には、200倍の画像を5箇所撮影し、3D表示した画像から解析し、最大値と最小値を除いた平均値を採用した。
また塗工面の強度は、以下の基準で評価した。
×:指で触ると剥がれる
△:指に力を加えて触ると剥がれる
○:指で強く繰り返し擦らないと剥がれない
◎:指の力で剥がすことが困難
各サンプルの塗工液の組成を表4に示す。
表6の配合量によって球状シリカ「サンスフェアH-31」(平均粒子径:3.7μm)を分散させた均一なスラリーを得て、このスラリーにドーパミン塩酸塩を添加して、塗工液を調製した。
前記で得られたフィルタエレメントを、図3に示す集塵装置に装着し、ろ過時における圧力損失と集塵層内への粉塵の侵入量を調べた。集塵装置は、2つの集塵シリンダ部1a、1bからなり、前記フィルタエレメント7は、2つのシリンダ部1a、1bの間に装着される。一方のシリンダ部1a内は、真空ポンプ5により吸引されて減圧するので、片方のシリンダ部1b内には、フィード口2より試験用含塵ガスが流入する。シリンダ部1aと真空ポンプ5を接続する吸引ラインには、フローメーター3、含塵濃度計4が備えられ、フィルタエレメント7で除塵された試験用含塵ガスに残留する含塵量とガスの流量を測定する。さらに所定時間の集塵処理により前記フィルタエレメント7内に侵入した粉体量を測定するための払い落とし装置8がシリンダ部1aに取り付けられ、フィルタエレメント7の圧力損失は差圧計6により測定される。
表8の配合量によって球状シリカ「サンスフェアH-31」(平均粒子径:3.7μm)を分散させた均一なスラリーを得て、このスラリーにドーパミン塩酸塩を添加して、塗工液を調製した。
前記で得られたフィルタエレメントを、図3に示す集塵装置に装着し、ろ過時における圧力損失と集塵層内への粉塵の侵入量を調べた。集塵装置は、2つの集塵シリンダ部1a、1bからなり、前記フィルタエレメント7は、2つのシリンダ部1a、1bの間に装着される。一方のシリンダ部1a内は、真空ポンプ5により吸引されて減圧するので、片方のシリンダ部1b内には、フィード口2より試験用含塵ガスが流入する。シリンダ部1aと真空ポンプ5を接続する吸引ラインには、フローメーター3、含塵濃度計4が備えられ、フィルタエレメント7で除塵された試験用含塵ガスに残留する含塵量とガスの流量を測定する。さらに所定時間の集塵処理により前記フィルタエレメント7内に侵入した粉体量を測定するための払い落とし装置8がシリンダ部1aに取り付けられ、フィルタエレメント7の圧力損失は差圧計6により測定される。
実験集塵粉として、AGC社製の球状シリカ「サンスフェアH-31」(平均粒子径:3.7μm)をフィード口2から導入し、濾過風速6m/min.(処理風量30L/min)、粉塵フィード濃度10g/m3の条件下で集塵負荷確認試験を5分間行った。集塵負荷確認試験に於いては、フィルタエレメントを通過して清浄空気側に侵入粉として抜ける粉体の量および試験中の圧力損失(kPa)について評価を行った。
フィルタエレメントには、集じん負荷確認試験終了後、前記払い落とし装置8により、80cmの高さの一定位置から8.3gの金属球を落とし、負荷試験によって前記フィルタエレメントの表面に付着した集塵粉を払い落とした後の重量を測定し、事前に量った重量との差を侵入粉とした。係る集塵負荷確認試験の結果を表9(集塵負荷(侵入粉)確認試験結果)に示す。実施例5のシリカ微粒子のフィルタエレメントでは、5分間の集塵負荷確認試験で、ほとんど侵入粉は認められなかった。これは、比較例と比較して表面の平滑性が向上し、払い落とし性が改善したことや、それに伴い捕集対象粉が侵入する気孔を著しく減少したためと考えられる。以上の結果から、本発明による集塵層は、従来のものと比べ目詰まりし難いことがわかる。
実施例4および5に示した手順によってフィルタエレメントの表面に形成した粉塵捕集層の強度を、JIS K 5600-5-4(鉛筆ひっかき強度試験)を参考に以下の要領で測定した。係る粉塵捕集層の強度の評価結果を図6に示す。また、図6には集塵負荷(侵入粉)確認試験結果を併記した。
図6から明らかなように、実施例4により形成した粉塵捕集層の強度は、比較例により形成された粉塵捕集層と比較して、強靭で且つ侵入粉がほとんど認められないことが判る。また、比較例5により形成された粉塵捕集層は、強度こそ6Bに留まったが、侵入粉がほとんど認められないことが判る。
<鉛筆ひっかき強度試験の定義>
鉛筆硬度 (pencil hardness) 規定した寸法,形状及び硬度の鉛筆の芯を塗膜面で押しつけて動かした結果生じるきず跡又はその他の欠陥に対する塗膜の抵抗性。鉛筆の芯によって生じる塗膜面の欠陥には、幾つかの種類がある。
その欠陥は、次のとおり定義する。
a)塑性変形 (plastic deformation) 塗膜に永久くぼみを生じるが、凝集破壊はない。
b)凝集破壊 (cohesive fracture) 表面に、塗膜材質がとれた引っかききず又は破壊が、肉眼で認められる。
c)上記の組合せ 最終段階では、すべての欠陥が同時に生じることがある。
<鉛筆ひっかき強度試験の方法>
(1)試験は温度 23±2℃、相対湿度 (50±5) %で行う。
(2)鉛筆けずり器を用い、鉛筆の芯がきずのない滑らかな円柱状になるように注意して木部を除き、芯を5〜6mm露出させる。
(3)鉛筆を垂直に保ち、90°の角度を保持しながら芯を研磨紙上にあてて前後に動かして、芯の先端を平らにしなければならない。芯の角の部分に破片や欠けがなく、平滑で円形の断面が得られるまで続ける。この操作は、鉛筆を使用するたびに繰り返す。
(4)塗板を、平らで堅固な水平面に置く。鉛筆を取り付け、鉛筆の先端が塗膜に接するときに試験装置が水平になるような位置で止め具を締める。
(5)鉛筆の先端が塗膜上に載った後、直ちに装置を操作者から0.5〜1mm/sの速度で離れるよう、少なくとも7mmの距離を押す。
(6)肉眼で塗面を検査し、上記に定義した圧こん(痕)の種別を肉眼で調べる。塗膜面の鉛筆芯の粉を、柔らかな布又は脱脂綿と不活性溶剤を用いてふき取ると、破壊の評価が容易になる。
この操作を行うときには、試験部位の硬度に影響のないように注意する。
きず跡が生じないときは、重ならないように、試験部位が、少なくとも長さ3mm以上のきず跡が生じるまで、硬度スケールを上げて試験(3)〜(6)を繰り返す。
きず跡が生じたときは、きず跡が生じなくなるまで硬度スケールを下げて試験(3)〜(6)を繰り返す。
上記に定義する欠陥について、その種類を判定する。きず跡を生じなかった最も硬い鉛筆の硬度を、鉛筆硬度という。
(7)試験は2回行い、2回の結果が一単位以上異なるときは放棄し、試験をやり直す。
2 フィード口
3 フローメーター
4 含塵濃度計
5 真空ポンプ
6 差圧計
7 フィルタエレメント
8 払い落とし装置
Claims (4)
- 有機微粒子又は無機微粒子からなる粉粒体、ドーパミン塩酸塩、及び接着剤を含む集塵フィルターの粉塵捕集層形成用の塗工液。
- 粉粒体が球形シリカである請求項1記載の集塵フィルターの粉塵捕集層形成用の塗工液。
- 粉粒体の平均粒子径(D50値)が0.1〜5μmである、請求項1又は2に記載の集塵フィルターの粉塵捕集層形成用の塗工液。
- 緩衝液に無機微粒子および接着剤を投入し、攪拌し(均一にし)た後、ドーパミン塩酸塩を添加することを含む、集塵フィルターの粉塵捕集層形成用の塗工液の製造方法。
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