JP6946576B2 - めっき液精製用フィルターおよびめっき液精製用吸着剤 - Google Patents
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Description
本実施形態のめっき液精製用フィルターは、活性炭からなる吸着剤を含有し、単位質量当たりのヨウ素吸着量が930〜1300mg/gである成型体を備え、塩化物イオン濃度が6.0〜9.0mg/L、pHが6.9〜7.5、電気伝導度が90〜130μS/cmである原水を1分間濾過した後採取された濾過水の塩化物イオン濃度が、前記原水の塩化物イオン濃度以下である。
本実施形態のめっき液精製用フィルターの成型体に吸着剤として使用される活性炭は、単位質量当たりのヨウ素吸着量が1000〜1400mg/gであり、灰分含有量が0.5質量%以下、塩化物含有量が0.0030質量%以下であることが好ましい。
本実施形態の成型体は、繊維状バインダーを含有することが好ましい。繊維状バインダーとしては、活性炭を絡めて賦形できるものであり、酸洗後の活性炭と混合を可能とし、フィルターを酸性のめっき液中で使用可能とするため耐酸性を有するものであれば、特に限定されず、合成品、天然品を問わず幅広く使用可能である。このようなバインダーとしては、例えば、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、パルプなどが挙げられる。繊維状バインダーの繊維長は4mm以下であることが好ましい。
本実施形態のめっき液精製用フィルターは、成型体に加え、さらに中芯を備える円筒状フィルターであってもよい。円筒形状にすることによって、通液抵抗を低下することができるという利点がある。
本実施形態のめっき液精製用フィルターは、めっき液を収容するめっき液槽に浸漬して使用される。めっき液を当該フィルターに循環させることにより、めっき液中の添加剤の除去を抑制しつつ、添加剤から生成した分解生成物を吸着して除去することができる。
本実施形態のめっき液精製用フィルターが備える成型体の製造は、任意の方法で行われ、特に限定されない。効率よく製造できる点で、スラリー吸引方法が好ましい。
本実施形態では、スラリー調製工程において、粉末状活性炭および繊維状バインダーを、例えば、活性炭100質量部に対し、繊維状バインダーを4.5〜5.5質量部となるように、かつ、固形分濃度が4.0〜6.0質量%(特に好ましくは4.5〜5.5質量%)になるように、溶媒に分散させたスラリーを調製する。溶媒としては、特に限定はされないが、水等を用いることが好ましい。スラリーの固形分濃度が高すぎると、分散が不均一になり易く、成型体に斑が生じ易いという問題がある。一方、前記固形分濃度が低すぎると、成型時間が長くなり生産性が低下するだけではなく、成型体の密度が高くなり、濁り成分を捕捉することによる目詰りが発生しやすい。
次に、吸引濾過工程では、例えば、図1に示すような、芯体2の表面に多数の吸引用小孔3を有し、かつ両端にフランジ4、4’を取り付けた円筒状成型用の型枠1に、上述したような中芯を取り付け、容器に収容されたスラリー中に浸け、濾液排出口5から型枠1の内側から吸引しながら濾過することにより、スラリーを型枠1に付着させる。吸引方法としては、慣用の方法、例えば、吸引ポンプなどを用いて吸引する方法などを利用できる。予備成型体7は、型枠1に付着した状態で所定の直径に圧縮する。
吸引濾過工程により予備成型体7を成型した後は、型枠1の両端のフランジ4、4’を取り外し、芯体2を抜き取ることにより、中空円筒形状の予備成型体7を得ることができる。乾燥工程では、型枠1から取り外した予備成型体7を、乾燥機などで乾燥することにより、図2に示す成型体6(本実施形態の成型体)を得ることができる。
必要に応じて、乾燥工程の後、フィルターの外径をさらに調整したり、外周面の凹凸を減少させたりするために、研削工程を行うこともできる。本実施形態で使用する研削手段は、乾燥した成型体6の外表面を研削(又は研磨)できれば、特に限定されず、慣用の研削方法を利用できるが、研削の均一性の点から、成型体6自体を回転させて研削する研削機を用いる方法が好ましい。
本発明に係る別の実施形態のめっき液精製用吸着剤は、活性炭からなるめっき液精製用吸着剤であって、単位質量当たりのヨウ素吸着量が1000〜1400mg/gであり、活性炭の灰分含有量が0.5質量%以下、活性炭の塩化物含有量が0.0030質量%以下である。ヨウ素吸着量、灰分含有量および塩化物含有量の規定理由は、上述の活性炭のこれらの項目についての規定理由と同様である。
(粒状活性炭)
粒状活性炭1〜11の原料は、ヤシ殻である。400℃〜600℃で炭化されたヤシ殻チャーを900〜950℃で水蒸気賦活した。賦活時間は、目標のヨウ素吸着量になるように調整した。賦活後の活性炭を粒状活性炭11とした。
繊維状活性炭1の原料は、フェノール樹脂である。フェノール系樹脂繊維(群栄化学工業社製「KT−2800」)を、980℃のLPG燃焼ガス中で加熱処理して、繊維状活性炭1(2デニール、80万本)を得た。
繊維状バインダーとして、日本エクスラン工業株式会社製「フィブリル化アクリルパルプBi−PUL/F」を用いた。
(粒状活性炭を用いたスラリー)
粒状活性炭1〜10を、ボールミルで粉砕した後に、JIS標準篩で上網80メッシュ、下網325メッシュの篩を用いて分級し、表2に示す粒度(D50)の粉末状活性炭を得た。
1kgの繊維状活性炭1を、固形分で0.055kg(CSF=55mL)の上記繊維状バインダーおよび100Lの水道水に加え、小型ビーターに投入して、叩解密度測定用成型体の密度が0.22g/mLとなるように叩解してスラリーとした。
得られたスラリーを、図1に示すような形状の、多数の吸引用小孔を有する外径63mm、中軸(芯体)径30mm、フランジ間長さ245mmの金型(型枠)に、中軸フィルター(アサヒ繊維工業株式会社製MFフィルター、公称目開き30μm、内径30mm、外径33mm、長さ245mm)を装着したものを用いて吸引し、スラリーを吸引して成型される予備成型体の外径が金型の外径よりも約2mm大きい外径約65mmとなるまで吸引した。
バインダーと混ぜる前の活性炭について、JIS K 1474:2014(活性炭試験方法)で規定される「よう素吸着性能」の測定方法に従いヨウ素吸着量(活性炭ヨウ素吸着量)を測定した。活性炭中の灰分および塩化物含有量についても上記JISに規定される方法に従い測定した。
バインダーと混ぜる前の活性炭のサンプル0.1gに対し濃硝酸(1.38)10mLを加え、パラレル型スケールアップ用マイクロ波合成装置(CEM社製「マイクロウェーブMARS6」)によってマイクロ波を付加して活性炭分解液を作製した。
各活性炭のボールミルで粉砕後の粒度(D50)は、以下に説明するレーザー回折測定法により測定した。すなわち、測定対象である活性炭を界面活性剤と共にイオン交換水中に入れ、超音波振動を与え均一分散液を作製し、粒子径分布測定装置(マイクロトラック・ベル社製「Microtrac MT3300EX−II」)を用いて測定した。界面活性剤には、和光純薬工業株式会社製の「ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル」を用いた。分析条件を以下に示す。
測定回数:3回の平均値
測定時間:30秒
分布表示:体積
粒径区分:標準
計算モード:MT3000II
溶媒名:WATER
測定上限:2000μm、測定下限:0.021μm
残分比:0.00
通過分比:0.00
残分比設定:無効
粒子透過性:吸収
粒子屈折率:N/A
粒子形状:N/A
溶媒屈折率:1.333
DV値:0.0882
透過率(TR):0.800〜0.930
拡張フィルター:無効
流速:70%
超音波出力:40W
超音波時間:180秒
外周不織布およびパッキンを取り付ける前の成型体を、長さ方向で端面から115mmの位置から任意に図3に示すようにカッターナイフで体積が約6mLとなるように切り取り、サンプルとする。切り取ったサンプルを、坩堝に入れ、窒素雰囲気中700℃で1時間加熱した後、室温まで窒素雰囲気中で冷却したものを、比表面積および細孔容積測定用サンプルとする。このサンプルを用いて、以下の方法で成型体中の活性炭の比表面積および細孔容積を算出した。
成型体中の活性炭の比表面積等の測定に用いたサンプルと同様の位置および大きさでサンプルを切り取る。切り取ったサンプルを大きさの異なる任意の大きさのサンプル片にカットし、115℃で3時間乾燥する。乾燥後、デシケーター中で冷却したサンプル重量を測定し、それぞれのサンプル片をスパチュラで、ほぐして塊を無くし、成型体ヨウ素吸着量測定用サンプルとした。これらのサンプルを用いてJIS K 1474:2014(活性炭試験方法)で規定される「よう素吸着性能」の測定方法に従い、成型体ヨウ素吸着量を測定した。
不織布を巻き付けた円筒状成型体を厚さ16.3mmにカットし、その両端にパッキンをホットメルトで接着し、MB循環回数測定用サンプルフィルターとした。パッキンは、厚さ2mmの発泡ポリエチレンシートを外径63mm、内径30mmのドーナツ状に打ち抜いたものを用いた。MB循環回数測定用水溶液(MB水溶液)は、イオン交換水にメチレンブルー(MB)を濃度約120mg/Lとなるように添加したものを用いた。サンプルフィルターをセットするカラムは、サンプルフィルターの両端をリブでシールできる構造とした、内径70mmの自作のものを用いた。
濾過用の原水として、水道水を浄水用活性炭で濾過し、水温を20±3℃に調整したものを用いた。原水のpHは、6.9〜7.5であった。また、各実施例に用いた原水の塩化物イオン濃度および電気伝導度は、表3に示すとおりであった。
成型体と、成型体の外周に巻き付けられた不織布と、成型体の両端に接着されたパッキンとを備えるめっき液精製用フィルターを、プラスチックハウジング(アドバンテック株式会社製「1PA」)にセットし、原水を10L/分の流量で通水し、原水が濾過された濾過水がプラスチックハウジング出口から出始めてから1分後の濾過水を100mlサンプリングし、イオンクロマトグラフ(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製「INTEGRION」)を使用して以下の条件で塩化物イオン濃度を測定した。濾過していない原水も100mlサンプリングし、同様に塩化物イオン濃度を測定した。濾過水の塩化物イオン濃度が原水の塩化物イオン濃度以下である場合、塩素溶出判定を「○」(可)とし、濾過水の塩化物イオン濃度が原水の塩化物イオン濃度以下よりも高かった場合、塩素溶出判定を「×」(不可)とした。
カラム:AS23 4×250mmおよびAS23 4×50mm
サプレッサー:AERS 500 Carbonate 4mm
溶離液:4.5M炭酸ナトリウム+0.8mM炭酸水素ナトリウム溶液(超純水)
塩化物イオン濃度測定用にサンプリングした濾過水および原水の電気伝導度を、pHメータ(株式会社堀場アドバンスドテクノ社製「LAQUA F−74」および「ToupH電極9615S−10D」)を用いて測定した。
PEG除去性能判定は、フィルターのめっき液から分解生成物を除去する性能を判定する目的で行った。PEG除去性能判定試験では、めっき液をイオン交換水で、めっき液に添加する添加剤(高分子有機化合物)をポリエチレングリコール20,000(PEG20000)で、めっき液中の添加剤から生成する分解生成物(低分子有機化合物)をポリエチレングリコール400(PEG400)で、それぞれ代用した。
めっき精製用フィルターで濾過しためっき液を用いて、板状ニッケル試験片に銅めっき加工を行い、仕上がりを目視で確認した。めっき製品として十分使用できるものを「〇」、めっき製品として何とか使用できるものを「△」、色斑や厚み斑があり使用できないものを「×」と判定した。
本実施形態(本発明例)のめっき液精製用フィルターは、PEG20000の除去を抑制しつつ、PEG400を効率よくPEG溶液から除去することができるとともに、PEG溶液への塩素の溶出を抑制することができ、優れた除去性能を示した。また、本実施形態のめっき液精製用フィルターで濾過しためっき液を用いてめっき加工をした場合は、仕上がりに優れる結果となった。
Claims (7)
- めっき液精製用フィルターであって、
活性炭からなる吸着剤を含有し、単位質量当たりのヨウ素吸着量が930〜1300mg/gである成型体を備え、
塩化物イオン濃度が6.0〜9.0mg/L、pHが6.9〜7.5、電気伝導度が90〜130μS/cmである原水を1分間濾過した後採取された濾過水の塩化物イオン濃度が、前記原水の塩化物イオン濃度以下であり、
MP法で測定した前記活性炭の平均細孔径が1.70nm以上1.92nm以下である、めっき液精製用フィルター。 - 前記濾過水の電気伝導度が、前記原水の電気伝導度に5μS/cmを加算した値以下である、請求項1に記載のめっき液精製用フィルター。
- 前記成型体は繊維状バインダーを含有する、請求項1または請求項2に記載のめっき液精製用フィルター。
- 前記活性炭はヤシ殻を原料とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のめっき液精製用フィルター。
- メチレンブルー循環吸着回数が4回以上12回以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のめっき液精製用フィルター。
- 細孔容積算出相対圧を0.990として測定した前記活性炭の全細孔容積に対する、MP法で測定した前記活性炭の直径1.0nm以上1.5nm以下の細孔の容積の割合が、2.3%以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のめっき液精製用フィルター。
- 活性炭からなるめっき液精製用吸着剤であって、
単位質量当たりのヨウ素吸着量が1000〜1400mg/gであり、
前記活性炭の灰分含有量が0.5質量%以下、前記活性炭の塩化物含有量が0.0030質量%以下であり、
MP法で測定した前記活性炭の平均細孔径が1.70nm以上1.92nm以下である、めっき液精製用吸着剤。
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