JP5401254B2 - 多孔質合成樹脂製造方法および同多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂材 - Google Patents
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Description
本願発明は、合成樹脂を硬化させる前に水溶性の粒状物を混入し、硬化後粒状物を溶かしだすことで多孔質合成樹脂体を得るようにした多孔質合成樹脂製造方法、および当該多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いて構成された多孔質合成樹脂材に関するものである。
多孔質合成樹脂の製造方法のひとつとして、合成樹脂を硬化させる前に合成樹脂に水溶性の粒状物を混入させておき、合成樹脂が硬化した後に、粒状物を水で溶かし出すことで空隙を作り、合成樹脂を多孔質とする方法がある。この方法は、空隙の大きさや空隙部分の密度を調節しやすいという利点がある。
しかし、単に水溶性の粒状物を合成樹脂に混入した場合、合成樹脂の内部に混入した粒状物を水で溶かし出すことは容易ではなく、通常はシート体しか製造することができない。これに対して、下記特許文献には、粒状物に加えて界面活性剤又は多価アルコールを混入することで、粒状物の溶出を容易にし、シート体でない厚みのある多孔質合成樹脂体を得る方法が示されている。
上記多孔質合成樹脂は、たとえば水槽などの浄化に用いる吸着材や、植物の栽培床、土壌改良材に利用することができる。しかしながら、上記多孔質合成樹脂の製造過程で、界面活性材や多価アルコールを含有させると、これらを水のみで完全に溶出させることは困難であり、界面活性剤や多価アルコールが生物に影響を与える恐れが生じる。
本願発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、合成樹脂の成形過程において水溶性の粒状物を混入し、硬化後溶かし出させることにより、多孔質合成樹脂とする場合において、界面活性剤等の不純物を混入することなく、厚みのある多孔質合成樹脂および同多孔質合成樹脂を用いた多孔質合成樹脂材を得ることを目的とするものである。
上記の課題を解決するために、本願発明では、次のような課題解決手段を有して構成されている。
（１）請求項１の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段では、モノマー又はプレポリマーと、これらの重合反応を開始させる反応開始剤と、塩化ナトリウム結晶とを混合した混合液を硬化して得られた合成樹脂を水に晒すことで前記塩化ナトリウム結晶を溶かし出して多孔質の合成樹脂を得る多孔質合成樹脂製造方法において、前記混合液に、前記塩化ナトリウム結晶に対し質量比で0.03〜0.05倍の割合で水を混合することを特徴とするものである。
この発明の課題解決手段では、モノマー又はプレポリマーと、これらの重合反応を開始させる反応開始剤と、塩化ナトリウム結晶とを混合した混合液を硬化して得られた合成樹脂を水に晒すことで前記塩化ナトリウム結晶を溶かし出して多孔質の合成樹脂を得る多孔質合成樹脂製造方法において、前記混合液に、前記塩化ナトリウム結晶に対し質量比で0.03〜0.05倍の割合で水を混合することを特徴とするものである。
（２）請求項２の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段では、前記請求項１の発明の課題解決手段において、前記混合液は、モノマーとしてメタクリル酸メチルを含有するものであることを特徴としている。
この発明の課題解決手段では、前記請求項１の発明の課題解決手段において、前記混合液は、モノマーとしてメタクリル酸メチルを含有するものであることを特徴としている。
（３）請求項３の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段では、前記請求項２に記載の発明の課題解決手段において、前記混合液は、メタクリル酸メチルに対し塩化ナトリウム結晶を質量比で３〜４倍の割合で混合したものであることを特徴としている。
この発明の課題解決手段では、前記請求項２に記載の発明の課題解決手段において、前記混合液は、メタクリル酸メチルに対し塩化ナトリウム結晶を質量比で３〜４倍の割合で混合したものであることを特徴としている。
（４）請求項４の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段では、前記請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いて、土壌改良材を構成したことを特徴としている。
この発明の課題解決手段では、前記請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いて、土壌改良材を構成したことを特徴としている。
（５）請求項５の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段では、前記請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いて、植物培地を構成したことを特徴としている。
この発明の課題解決手段では、前記請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いて、植物培地を構成したことを特徴としている。
（６）請求項６の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段では、前記請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いて、建築用内外装材を構成したことを特徴としている。
この発明の課題解決手段では、前記請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いて、建築用内外装材を構成したことを特徴としている。
（７）請求項７の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段では、前記請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いて、建築用断熱材を構成したことを特徴としている。
この発明の課題解決手段では、前記請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いて、建築用断熱材を構成したことを特徴としている。
（１）請求項１の発明の課題解決手段による効果
請求項１の発明の課題解決手段の構成では、水溶性の粒状物である塩化ナトリウム結晶を溶かし出しやすくするために、硬化前の混合液に少量の水を加えるものであるので、得られる多孔質合成樹脂に前記塩化ナトリウム結晶以外の不純物を含有させないようにすることができる。
請求項１の発明の課題解決手段の構成では、水溶性の粒状物である塩化ナトリウム結晶を溶かし出しやすくするために、硬化前の混合液に少量の水を加えるものであるので、得られる多孔質合成樹脂に前記塩化ナトリウム結晶以外の不純物を含有させないようにすることができる。
そして、前記塩化ナトリウム結晶に対し質量比で0.03〜0.05倍の割合で水を混合すると、当該混合液中における塩化ナトリウム結晶の形状を保持しながら、塩化ナトリウム結晶の溶出時においては、塩化ナトリウム結晶を含有した厚みのある合成樹脂から中心部分に存在する塩化ナトリウムまでを溶出させることができる。また、この範囲より水が少ないと塩化ナトリウムの溶出が困難になり、この範囲より水が多いと、塩化ナトリウムの多くが水に溶け、ほとんど孔が形成されなくなる。
（２）請求項２の発明の課題解決手段の効果
請求項２の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１の発明の課題解決手段の構成において、混合液に、モノマーとしてメタクリル酸メチルを含有する混合液を用いているので、安価かつ安全に、多孔質のアクリル材を得ることができるようになる。
請求項２の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１の発明の課題解決手段の構成において、混合液に、モノマーとしてメタクリル酸メチルを含有する混合液を用いているので、安価かつ安全に、多孔質のアクリル材を得ることができるようになる。
（３）請求項３の発明の課題解決手段の効果
請求項３の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項２の発明の課題解決手段の構成において、混合液に、メタクリル酸メチルに対して塩化ナトリウム結晶を質量比で３〜４倍の割合で混合したものを用いているので、多孔質合成樹脂の形状を保持しながら、ほとんどの塩化ナトリウムを溶出させることができる。また、この範囲より塩化ナトリウムが多いと、多孔質合成樹脂の形状を保持することが困難であり、この範囲より塩化ナトリウムが少ないと、塩化ナトリウムの溶出が困難になる。
請求項３の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項２の発明の課題解決手段の構成において、混合液に、メタクリル酸メチルに対して塩化ナトリウム結晶を質量比で３〜４倍の割合で混合したものを用いているので、多孔質合成樹脂の形状を保持しながら、ほとんどの塩化ナトリウムを溶出させることができる。また、この範囲より塩化ナトリウムが多いと、多孔質合成樹脂の形状を保持することが困難であり、この範囲より塩化ナトリウムが少ないと、塩化ナトリウムの溶出が困難になる。
（４）請求項４の発明の課題解決手段の効果
請求項４の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段のうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法によって製造された多孔質合成樹脂を土壌改良材として構成している。
請求項４の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段のうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法によって製造された多孔質合成樹脂を土壌改良材として構成している。
前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法では、そのいずれにあっても製造過程で界面活性剤などを入れない。したがって、それらのうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法を採用して土壌改良材を構成した場合、不純物を少なくすることができ、土壌を不要な物質で汚染する恐れが少ない。
（５）請求項５の発明の課題解決手段の効果
請求項５の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段のうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法によって製造された多孔質合成樹脂を植物培地として構成している。
請求項５の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段のうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法によって製造された多孔質合成樹脂を植物培地として構成している。
前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法では、そのいずれにあっても製造過程で界面活性剤などを入れない。したがって、それらのうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法を採用して植物培地を構成した場合、不純物を少なくすることができ、植物に不要な物質を与えることがない。
（６）請求項６の発明の課題解決手段の効果
請求項６の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段のうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法によって製造された多孔質合成樹脂を建築用内外装材として構成している。
請求項６の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段のうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法によって製造された多孔質合成樹脂を建築用内外装材として構成している。
前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法では、そのいずれにあっても製造過程で界面活性剤などを入れない。したがって、それらのうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法を採用して建築用の内外装材を構成した場合、不要な物質を少なくすることができ、より安全なものとすることができる。
（７）請求項７の発明の課題解決手段の効果
請求項７の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段のうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法によって製造された多孔質合成樹脂を建築用断熱材として構成している。
請求項７の発明の課題解決手段の構成では、前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段のうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法によって製造された多孔質合成樹脂を建築用断熱材として構成している。
前記請求項１ないし３の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法では、そのいずれにあっても製造過程で界面活性剤などを入れない。したがって、それらのうちの何れか１の発明の課題解決手段の多孔質合成樹脂の製造方法を採用して建築用の断熱材を構成した場合、不要な物質を少なくすることができ、より安全なものとすることができる。
以下、本願発明の実施の形態について、説明する。
まず、多孔質合成樹脂の材料となる高分子材料は塊状重合により合成樹脂の固体を形成する非水溶性のものであれば、種々のものを採用でき、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル類等などを用いることができる。
水溶性の粒状物としては、水溶性で一定の大きさを保持できるものであれば足り、塩化ナトリウム結晶、炭酸カルシウム結晶、酸化マグネシウム結晶などが例示される。また、これらの混合物を用いることも可能である。粒状物は、高分子材料のモノマー又はプレポリマーに対して質量比３〜４倍添加することが望ましい。
粒状物の溶出を促進するためにモノマー又はプレポリマーに加える水は、粒状物が溶けてしまわない程度の量を加えることが必要であり、例えば塩化ナトリウムの場合は質量比で、0.03〜0.05倍とすることが望ましい。
（実施例）
以下、本実施例に係る多孔質合成樹脂の製造方法を用いてアクリル樹脂の多孔質体を得る方法について説明する。
（１）モノマーとしてメタクリル酸メチル３００ｇ、水３０ｇ、重合反応開始剤としてV-70（和光純薬（株）製）１ｇを容器に入れ均等になるよう攪拌し混合した。
（２）さらに水溶性の粒状物として塩化ナトリウム１０００ｇを加え攪拌し混合し混合液を得た。加えた塩化ナトリウムの平均径は約５３０μｍ（８０％以上が３５５〜７１０μｍの範囲）である。
（３）次に、得られた混合液を型に流し込んで約５時間放置し硬化させた。これにより、約８０％がポリマーとなり硬化した。
（実施例）
以下、本実施例に係る多孔質合成樹脂の製造方法を用いてアクリル樹脂の多孔質体を得る方法について説明する。
（１）モノマーとしてメタクリル酸メチル３００ｇ、水３０ｇ、重合反応開始剤としてV-70（和光純薬（株）製）１ｇを容器に入れ均等になるよう攪拌し混合した。
（２）さらに水溶性の粒状物として塩化ナトリウム１０００ｇを加え攪拌し混合し混合液を得た。加えた塩化ナトリウムの平均径は約５３０μｍ（８０％以上が３５５〜７１０μｍの範囲）である。
（３）次に、得られた混合液を型に流し込んで約５時間放置し硬化させた。これにより、約８０％がポリマーとなり硬化した。
型として、ポリプロピレンの容器（内寸230×240×12ｍｍ）、ステンレスの容器（内寸220×220×12）、2枚の強化ガラス（内寸300×300×5ｍｍ）の間にスペーサー（形成したい厚みに合わせて変える）を入れたもの、市販の500ｍｌのペットボトルを用いた。型は
混合液注入後、上面に蓋をして密閉した。
（４）次に、上記型を１００℃の湯に約２時間入れて硬化を促進し、完全に硬化させた。（５）次に、硬化した合成樹脂体を型から取り出し、水に約３時間つけることで、塩化ナトリウムを溶出させ、多孔質合成樹脂体を得た。
混合液注入後、上面に蓋をして密閉した。
（４）次に、上記型を１００℃の湯に約２時間入れて硬化を促進し、完全に硬化させた。（５）次に、硬化した合成樹脂体を型から取り出し、水に約３時間つけることで、塩化ナトリウムを溶出させ、多孔質合成樹脂体を得た。
このようにして得られた多孔質合成樹脂体の顕微鏡写真を図１に示す。孔の平均径は、0.62ｍｍ、最大径は0.8ｍｍであった。
多孔質合成体は型の形状によらず、内部まで孔が形成されており、厚みのある多孔質体でも形成することが可能であることがわかる。
（吸着材としての使用）
上記の方法で得られた、多孔質合成樹脂体を吸着材として用い、吸着能力の試験を行った。以下に結果を示す。
（１）多孔質合成樹脂として、100mm×100mmの大きさで、厚さ５ｍｍと８ｍｍの２種類の板状体について試験を行った。
（２）吸着対象として５ppm、１０ppmの硝酸塩を用いた。
試験結果を以下の表１、表２、及び図２、図３に示す。
（吸着材としての使用）
上記の方法で得られた、多孔質合成樹脂体を吸着材として用い、吸着能力の試験を行った。以下に結果を示す。
（１）多孔質合成樹脂として、100mm×100mmの大きさで、厚さ５ｍｍと８ｍｍの２種類の板状体について試験を行った。
（２）吸着対象として５ppm、１０ppmの硝酸塩を用いた。
試験結果を以下の表１、表２、及び図２、図３に示す。
４日目以降は、吸着量は増えず飽和した。また、濃度が高い場合は薄い多孔質合成樹脂体の方が吸着量が多く、濃度が低い場合は厚い多孔質合成樹脂体の方が吸着量が多いという結果となった。
水槽に入れる一般的な「ろ材」は、硝酸塩をほとんど吸着せず、吸着する場合でも高濃度でなければ吸着をしない。これに比較し、本実施例に係る多孔質合成樹脂体では、低濃度でも硝酸塩を吸着することがわかる。また、水槽に利用する場合、細孔内に硝酸塩を分解するバクテリアが発生し、このバクテリアが吸着した硝酸塩を分解していくので、実際に水槽で利用する場合には多孔質合成樹脂体に吸着する硝酸塩は飽和に達することはないと考えられる。
以上のように、本願発明に係る多孔質合成樹脂体は、吸着材として用いることが可能である。このほか、多孔質であることを利用して、乾燥した土地における土壌改良材として用いたり、壁面などに植物を取り付けるための植物培地として用いたりすることができる。
本願発明に係る多孔質合成樹脂体の製造方法では、製造過程で界面活性剤などを入れない。したがって、同製造方法により製造された多孔質合成樹脂体を用いて土壌改良材を構成した場合、不純物を少なくすることができ、土壌を不要な物質で汚染する恐れが少なくなる。
また、同様の理由で、植物培地を構成した場合にも、不純物を少なくすることができる。したがって、植生された植物に不要な物質を与えることが少なくなる。
また、本願発明に係る多孔質合成樹脂体は、建築資材して、タイルやブロックの代わりに内外装部材として用いたり、壁面内や床下などに断熱材として用いたりすることもできる。
以上のように、本願発明に係る多孔質合成樹脂体の製造方法では、製造過程で界面活性剤などを入れない。したがって、同製造方法により製造された多孔質合成樹脂体を用いて建築用の内外装材を構成した場合、不要な物質を少なくすることができ、より安全なものとすることができる。
また、同様の理由で、同製造方法により製造された多孔質合成樹脂体を用いて建築用の断熱材を構成した場合にも、やはり不要な物質を少なくすることができ、より安全なものとすることができる。
Claims (7)
- モノマー又はプレポリマーと、これらの重合反応を開始させる反応開始剤と、塩化ナトリウム結晶とを混合した混合液を硬化して得られた合成樹脂を水に晒すことで前記塩化ナトリウム結晶を溶かし出して多孔質の合成樹脂を得る多孔質合成樹脂製造方法において、
前記混合液に、前記塩化ナトリウム結晶に対し質量比で0.03〜0.05倍の割合で水を混合することを特徴とする多孔質合成樹脂製造方法。 - 前記混合液は、モノマーとしてメタクリル酸メチルを含有することを特徴とする請求項１に記載の多孔質合成樹脂製造方法。
- 前記混合液は、メタクリル酸メチルに対し塩化ナトリウム結晶を質量比で３〜４倍の割合で混合したものであることを特徴とする請求項２に記載の多孔質合成樹脂製造方法。
- 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いた土壌改良材。
- 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いた植物培地。
- 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いた建築用内外装材。
- 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の多孔質合成樹脂製造方法により製造された多孔質合成樹脂を用いた建築用断熱材。
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