JP6578840B2 - 吸湿性ミリビーズ並びに吸湿性ミリビーズを用いた除湿ユニットおよび除湿装置 - Google Patents
吸湿性ミリビーズ並びに吸湿性ミリビーズを用いた除湿ユニットおよび除湿装置Info
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Description
(1)カルボキシル基と架橋構造を有する有機高分子系吸湿剤、ゲル化剤およびバインダー樹脂を含有することを特徴とする吸湿性ミリビーズ。
(2)カルボキシル基と架橋構造を有する有機高分子系吸湿剤100重量部に対して、ゲル化剤1〜30重量部、バインダー樹脂10〜100重量部を含有することを特徴とする(1)に記載の吸湿性ミリビーズ。
(3)平均粒子径が0.1〜10mmであることを特徴とする(1)または(2)に記載の吸湿性ミリビーズ。
(4)ゲル化剤が多糖類であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の吸湿性ミリビーズ。
(5)バインダー樹脂が水系バインダー樹脂であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の吸湿性ミリビーズ。
(6)吸水量が自重の10倍以下であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の吸湿性ミリビーズ。
(7)カルボキシル基と架橋構造を有する有機高分子系吸湿剤、ゲル化剤およびバインダー樹脂を含む混合スラリーを、前記ゲル化剤のゲル化を引き起こす液中に滴下することでビーズ形状を形成し、得られたビーズを乾燥することによって作製されることを特徴とする吸湿性ミリビーズの製造方法。
(8)(1)〜(6)いずれかに記載の吸湿性ミリビーズを、空気が通過することのできる容器に充填した除湿ユニット。
(9)(8)に記載の除湿ユニットを使用した除湿装置。
本発明に採用する有機高分子系吸湿剤は、カルボキシル基と架橋構造を有する。この有機高分子系吸湿剤中に存在するカルボキシル基は、空気中の水分を化学的に吸着する特性を持っている。カルボキシル基は塩型であることが好ましく、また、対をなす陽イオンには特に限定はなく、例えばLi、Na、K、Rb、Cs等のアルカリ金属、Be、Mg、Ca、Sr、Ba等のアルカリ土類金属、Cu、Zn、Al、Mn、Ag、Fe、Co、Ni等のその他の金属、NH4、アミン等の有機の陽イオン等を挙げることか出来る。なかでも吸放湿速度の観点からアルカリ金属やアルカリ土類金属の陽イオンであることが好ましい。
(1)カルボキシル基を有するモノマーと架橋モノマーの共重合する方法
(2)カルボキシル基を誘導できるモノマーと架橋モノマーの共重合体を加水分解する方法
(3)カルボキシル基を有するポリマーを反応性架橋剤によって架橋する方法
(4)カルボキシル基を誘導できる官能基を持ったポリマーを反応性架橋剤によって架橋し、加水分解する方法
本発明に使用されるゲル化剤は、ゲル化を引き起こす液にゲル化剤を含む液を滴下した時にゲルを形成できるものであり、一価のアルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどといった多糖類やポリビニルアルコールなどのポリアルコール類が挙げられる。例えばゲル化剤とゲル化を引き起こす液の組み合わせとしては、一価のアルギン酸塩−多価金属塩水溶液、一価のアルギン酸塩−酸性水溶液、カルボキシメチルセルロース−多価金属塩水溶液、ポリビニルアルコール−四ホウ酸ナトリウム水溶液などが挙げられる。なかでも、ゲル強度に優れるといった点で、一価のアルギン酸塩と塩化カルシウム水溶液の組み合わせが好ましい。
バインダー樹脂は、ミリビーズに内包された有機高分子系吸湿剤同士を結合させる役割を持っていることから、ビーズ形成時に含有させる必要がある。そのため、有機高分子系吸湿剤を含む液との混和性が良いことが好ましい。有機高分子系吸湿剤およびゲル化剤は親水性であることから溶媒系は水あるいは水と親水性有機溶媒を混合したものが選択される。故に添加するバインダー樹脂は水系バインダーであることが好ましく、例えばウレタンエマルジョン、エチレン−酢酸ビニルエマルジョン、エチレン−塩化ビニルエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン、アクリルエマルジョンなどが挙げられる。
十分乾燥した試料1gを精秤し(X[g])、これに200mlの水を加えた後、50℃に加温しながら1N塩酸水溶液を添加してpH2とすることで、試料に含まれるカルボキシル基を全てH型カルボキシル基とし、次いで0.1N水酸化ナトリウム水溶液で常法に従って滴定曲線を求めた。該滴定曲線からH型カルボキシル基に消費されたNaOH水溶液消費量(Y[ml])を求め、次式によって試料中に含まれるカルボキシル基量を算出した。
カルボキシル基量[mmol/g]=0.1Y/X
島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定装置「SALD−200V」を使用して水を分散媒として測定し、体積基準で表した粒子径分布から、平均粒子径を求めた。
吸湿性ミリビーズの平均粒子径は、10個の吸湿性ミリビーズの最大径(長軸長)と長軸に直行する最大径(短軸長)をノギスを用いて測定し、得られた平均長軸長と平均短軸長の平均値をもって平均粒子径とした。
吸湿性ミリビーズの飽和吸湿率は次の方法により得られた値をいう。
吸湿性ミリビーズを120℃で16時間以上乾燥させ重量を測定する(Wds[g])。次に乾燥した吸湿性ミリビーズを温度20℃で相対湿度65%RHに調整された恒温恒湿器に48時間以上放置し、吸湿した試料の重量を測定する(Wws[g])。以上の結果をもとに、飽和吸湿率を次式により算出する。
飽和吸湿率(重量%)=(Wws−Wds)/Wds×100
吸湿性ミリビーズの吸水量は次の方法により得られた値をいう。
吸湿性ミリビーズを120℃で16時間以上乾燥させた重量を測定する(Wds[g])。次に乾燥した吸湿性ミリビーズを純水中に24時間浸漬させた後、吸水したビーズの重量を測定する(Wws[g])。以上の結果をもとに、吸水量を次式により算出する。
吸水量=(Wws−Wds)/Wds
アクリロニトリル55部、アクリル酸メチル10部、ジビニルベンゼン35部からなるモノマー混合物を、0.5部の過硫酸アンモニウムを含む水溶液300部に添加し、次いでピロ亜硫酸ナトリウム0.6部を加え、攪拌機つきの重合槽で65℃、2時間重合した。得られた粒子15部を水85部中に分散し、これに水酸化ナトリウム10部を添加し、90℃で2時間加水分解反応を行った後、洗浄、脱水、乾燥を行い、カルボン酸ナトリウム型の有機高分子系吸湿剤を得た。このカルボン酸ナトリウム型の有機高分子系吸湿剤を水に分散させた後、硫酸を添加し分散液のpHを2以下に調整し、洗浄、脱水、乾燥を行いカルボン酸型の有機高分子系吸湿剤を得た。かかる有機高分子系吸湿剤のカルボキシル基量は6.3mmol/gであり、平均粒子径は30μmであった。
カルボン酸型の有機高分子系吸湿剤100重量部に対し、1%アルギン酸ナトリウム水溶液250重量部、ウレタン樹脂の水分散体である40%固形分のスーパーフレックスE−2000(第一工業製薬製)100重量部および純水120重量部を混合しスラリーを調合した。調合したスラリーを内径1mmのノズルを用いて1%塩化カルシウム水溶液に滴下することで湿潤ビーズを形成した後に水洗し、乾燥することでカルボン酸型吸湿性ミリビーズを得た。得られたカルボン酸型吸湿性ミリビーズの評価結果を表1に示す。飽和吸湿率は比較的低いものの、乾燥状態と吸水状態でのカルボン酸型吸湿性ミリビーズの粒子径の増加は非常に小さいものであった。
実施例1で得られたカルボン酸型吸湿性ミリビーズを1%水酸化カリウム水溶液に24時間浸漬させた後、水洗、乾燥することでカルボン酸カリウム型吸湿性ミリビーズを得た。得られたカルボン酸カリウム型吸湿性ミリビーズの評価結果を表1に示す。実施例1と比較すると吸湿あるいは吸水することでの粒子径増加は大きくなるものの十分抑制された範囲内にとどまっており、飽和吸湿率に関しては非常に高いものとなった。
実施例1で得られたカルボン酸型吸湿性ビーズを1%水酸化ナトリウム水溶液に24時間浸漬させた後、水洗、乾燥することでカルボン酸ナトリウム型吸湿性ミリビーズを得た。得られたカルボン酸ナトリウム型吸湿性ミリビーズの評価結果を表1に示す。吸湿及び吸水による粒子径増加は実施例2のカルボン酸カリウム型吸湿性ミリビーズと同程度であり、飽和吸湿率に関してはさらに向上する結果となった。
カルボン酸ナトリウム型の有機高分子系吸湿剤100重量部に対し、1%アルギン酸ナトリウム水溶液500重量部、ウレタン樹脂の水分散体である40%固形分のスーパーフレックスE−2000(第一工業製薬製)75重量部および純水105重量部を混合しスラリーを調合した。調合したスラリーを内径1mmのノズルを用いて5%塩化カルシウム水溶液に滴下することで湿潤ビーズを形成した後に水洗し、乾燥することでカルボン酸カルシウム型吸湿性ミリビーズを得た。得られたカルボン酸カルシウム型吸湿性ミリビーズの評価結果を表1に示す。
カルボン酸型の有機高分子系吸湿剤100重量部に対し、1%アルギン酸ナトリウム水溶液250重量部、ウレタン樹脂の水分散体である40%固形分のスーパーフレックスE−2000(第一工業製薬製)200重量部および純水180重量部を混合しスラリーを調合した。調合したスラリーを内径1mmのノズルを用いて1%塩化カルシウム水溶液に滴下することで湿潤ビーズを形成した後に水洗し、乾燥することでカルボン酸型吸湿性ミリビーズを得た。得られたカルボン酸型吸湿性ビーズを1%水酸化カリウム水溶液に24時間浸漬させた後、水洗、乾燥することでカルボン酸カリウム型吸湿性ミリビーズを得た。得られたカルボン酸カリウム型吸湿性ミリビーズの評価結果を表1に示す。実施例2と比較するとバインダー量が増加した分、飽和吸湿率が低下したものの、より強固に有機高分子系吸湿剤と結合できることでビーズ強度は向上する結果となった。
カルボン酸型の有機高分子系吸湿剤100重量部に対し、1%アルギン酸ナトリウム水溶液500重量部を混合しスラリーを調合した。調合したスラリーを内径1mmのノズルを用いて1%塩化カルシウム水溶液に滴下することで湿潤ビーズを形成した後に水洗し、乾燥することでバインダーを含まないカルボン酸型吸湿性ミリビーズを得た。得られた吸湿性ミリビーズの評価結果を表1に示す。20℃、65%RH条件下での吸湿性についてはバインダー有無で大きな差は確認されなかったが、バインダーを含有しないミリビーズに関しては吸水させることで崩壊し、形状を維持することが出来なかった。また、高吸湿性を得るための金属塩水溶液による処理時にも同様にビーズ形状の崩壊が観察された。このことから、膨潤による寸法変化が起こる条件下では有機高分子系吸湿剤同士を結合させておくためには、ゲル化剤だけでは不十分であることが考えられる。
Claims (9)
- カルボキシル基と架橋構造を有する有機高分子系吸湿剤、ゲル化剤およびバインダー樹脂を含有することを特徴とする吸湿性ミリビーズ。
- カルボキシル基と架橋構造を有する有機高分子系吸湿剤100重量部に対して、ゲル化剤1〜30重量部、バインダー樹脂10〜100重量部を含有することを特徴とする請求項1に記載の吸湿性ミリビーズ。
- 平均粒子径が0.1〜10mmであることを特徴とする請求項1または2に記載の吸湿性ミリビーズ。
- ゲル化剤が多糖類であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の吸湿性ミリビーズ。
- バインダー樹脂が水系バインダー樹脂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吸湿性ミリビーズ。
- 吸水量が自重の10倍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吸湿性ミリビーズ。
- カルボキシル基と架橋構造を有する有機高分子系吸湿剤、ゲル化剤およびバインダー樹脂を含む混合スラリーを、前記ゲル化剤のゲル化を引き起こす液中に滴下することでビーズ形状を形成し、得られたビーズを乾燥することによって作製されることを特徴とする吸湿性ミリビーズの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の吸湿性ミリビーズを、空気が通過することのできる容器に充填した除湿ユニット。
- 請求項8に記載の除湿ユニットを使用した除湿装置。
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