JP7113449B2 - Adsorptive foam for adsorbing and removing substances and method for producing same - Google Patents

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Description

本発明は、セシウム、ヨウ素、トリウム、又はストロンチウム等の物質を低減ないし除去するために用いる吸着性発泡体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to adsorbent foams used to reduce or remove substances such as cesium, iodine, thorium, or strontium and methods of making same.

2011年に発生した東日本大震災で福島原発が倒壊し、放射性物質が環境中に流出するという問題が発生した。その中でも特に問題となっているものは、セシウム137である。セシウムは水溶性であり雨水、地下水、河川水などに溶解し、拡散するため早急な除染が求められている。 The Great East Japan Earthquake that occurred in 2011 caused the Fukushima nuclear power plant to collapse, causing the problem of radioactive materials flowing into the environment. Among them, cesium-137 is the most problematic. Since cesium is water-soluble and dissolves in rainwater, groundwater, river water, etc., and diffuses, immediate decontamination is required.

物質を吸着・除去する技術としてゼオライトを用いた技術が一般に用いられている(例えば特許文献1)。ここで、対象物質が放射性物質の場合、交換する作業も容易ではないので、工数は少しでも少ない方が望ましい。しかし、ゼオライトは選択性が低く、放射性物質以外の環境中の物質も取り込んでしまい、すぐに目詰まりしてしまう。そのため除去効率が悪く、頻繁に取り換える必要がある。 A technique using zeolite is generally used as a technique for adsorbing/removing substances (for example, Patent Document 1). Here, if the target substance is a radioactive substance, it is not easy to replace it, so it is desirable to reduce the number of man-hours as much as possible. However, zeolite has low selectivity and takes in substances in the environment other than radioactive substances, resulting in clogging soon. Therefore, the removal efficiency is poor, and it is necessary to replace frequently.

そこで、セシウムに対して選択性の高い素材としてプルシアンブルー並びにその類似化合物を使用した発明が提案されている(特許文献2)。プルシアンブルーはセシウムに対して、既存の素材の中で最も選択的に吸着できる素材であり、放射性物質の除染活動への応用が期待される。しかし、水に溶出しやすいという問題があった。そのため、これらを担持させた吸着材で除染作業してもプルシアンブルーが環境中に流出してしまい、流出したプルシアンブルーはセシウムを吸着し、セシウムが密集したエリア(ホットスポット)をつくってしまう。 Therefore, an invention using Prussian blue and its analogues as a material with high selectivity to cesium has been proposed (Patent Document 2). Prussian blue is the material that can adsorb cesium most selectively among existing materials, and is expected to be applied to decontamination activities for radioactive substances. However, there was a problem that it easily dissolves in water. Therefore, even if decontamination work is performed using adsorbents carrying these substances, Prussian blue is released into the environment, and the released Prussian blue adsorbs cesium, creating hot spots where cesium is concentrated. .

特許文献3は、上記のプルシアンブルーの環境中への流出について改善した発明を開示している。プルシアンブルーの水への溶出を抑制するためにナノセルロースと複合体(疑似錯体)を形成させてそれをポリビニルアルコールなどの親水性基材に担持させている。この文献によると親水性も考慮し、基材となる樹脂を選定している上、セシウムの吸着効率を高めるために多孔質体に成形している。環境中での除染作業を考慮してプルシアンブルーの溶出抑制、親水基材、多孔質体による吸着面積の向上と非常に優れた技術である。 Patent Document 3 discloses an invention that improves the outflow of Prussian blue into the environment. In order to suppress the elution of Prussian blue into water, a composite (pseudo-complex) is formed with nanocellulose and supported on a hydrophilic substrate such as polyvinyl alcohol. According to this document, the resin used as the base material is selected in consideration of hydrophilicity, and the material is formed into a porous body in order to increase the adsorption efficiency of cesium. Considering the decontamination work in the environment, it is a very excellent technology that suppresses the elution of Prussian blue and improves the adsorption area by the hydrophilic base material and porous material.

しかしながら、ポリビニルアルコール水溶液の調製、多孔質体の空隙部になる核材の添加、またその核材を取り除くための洗浄工程と工数が多い。これによって時間的、経済的なコストが増大し、大量に製造することが困難である。また、捕集物による処理速度の観点からすると、捕集物を薄くシート状に成形することが好ましいが、そのように製造することが困難であった。そのため現実的にはバッチ成形で対応するしかなく、処理速度及びコストの面で改良の余地がある。 However, the preparation of the polyvinyl alcohol aqueous solution, the addition of the core material that forms the voids of the porous body, and the washing process for removing the core material are many steps. This increases time and economic costs and makes mass production difficult. In addition, from the viewpoint of processing speed with the collected matter, it is preferable to form the collected matter into a thin sheet, but it has been difficult to produce such a sheet. Therefore, in reality, there is no choice but to deal with batch molding, and there is room for improvement in terms of processing speed and cost.

特表2007-526110号公報Japanese translation of PCT publication No. 2007-526110 特開2013-057575号公報JP 2013-057575 A 特開2016-155116号公報JP 2016-155116 A

本発明は上記課題を解決するためのものである。すなわち、本発明の第1の課題は、前記捕集物を効率的に製造することが可能な方法を提供することである。また、本発明の第2の課題は、シート状の捕集物を製造することである。 The present invention is intended to solve the above problems. That is, the first object of the present invention is to provide a method capable of efficiently producing the collected matter. A second object of the present invention is to produce a sheet-like collected material.

本発明者らは前記課題について鋭意研究した結果、ナノセルロース複合体を含む原料を所定の組成に調製することで工程の簡素化が可能となり、加えて吸着性発泡体をシート状に成形することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research by the present inventors on the above problems, it became possible to simplify the process by preparing a raw material containing a nanocellulose composite to a predetermined composition, and in addition, to form an adsorptive foam into a sheet. found that it is possible, and completed the present invention.

すなわち、本発明は、
標的とする物質を吸着・保持することができる吸着剤とナノセルロースとから形成される複合体(疑似錯体)を含む吸着性発泡体を製造する方法であって、
水系液体分散媒と、水分散性樹脂と、架橋剤と、起泡剤と、標的とする物質を吸着・保持することができる吸着剤とナノセルロースから形成される複合体(疑似錯体)と、を含有する液状原料混合物を得る原料調製工程と、
前記液状原料混合物を機械発泡させて発泡混合物を得る発泡工程と、
基材上に 前記発泡混合物をシート状に成形する成形工程と、
シート状に成形された前記発泡混合物を加熱して前記分散媒を蒸発させる乾燥工程と、
を含む吸着性発泡体の製造方法である。
That is, the present invention
A method for producing an adsorptive foam containing a composite (pseudo-complex) formed from an adsorbent capable of adsorbing and retaining a target substance and nanocellulose,
A composite (pseudo-complex) formed from an aqueous liquid dispersion medium, a water-dispersible resin, a cross-linking agent, a foaming agent, an adsorbent capable of adsorbing and retaining a target substance, and nanocellulose, A raw material preparation step of obtaining a liquid raw material mixture containing
a foaming step of mechanically foaming the liquid raw material mixture to obtain a foamed mixture;
a molding step of molding the foamed mixture into a sheet on a substrate;
a drying step of heating the sheet-shaped foamed mixture to evaporate the dispersion medium;
A method of making an absorbent foam comprising:

本発明の製造方法は、原料調製工程、発泡工程、成形工程の少なくとも一部において、液状原料混合物または発泡混合物に気泡安定剤をさらに配合させてもよい。 In the manufacturing method of the present invention, the liquid raw material mixture or the foamed mixture may be further blended with a cell stabilizer in at least part of the raw material preparation process, the foaming process, and the molding process.

本発明の製造方法において、水分散性樹脂の少なくとも一部が、ウレタンエマルジョン、(メタ)アクリルエマルジョン、エチレン酢酸ビニルエマルジョンから選択される1種以上であってもよい。 In the production method of the present invention, at least part of the water-dispersible resin may be one or more selected from urethane emulsions, (meth)acrylic emulsions, and ethylene-vinyl acetate emulsions.

本発明の製造方法において、起泡剤の少なくとも一部がアニオン性界面活性剤であってもよい。また気泡安定剤の少なくとも一部が前記アニオン性界面活性剤を析出させる金属カチオン源であってもよい。 In the production method of the present invention, at least part of the foaming agent may be an anionic surfactant. At least part of the cell stabilizer may be a metal cation source for precipitating the anionic surfactant.

本発明の製造方法において、起泡剤の少なくとも一部が、炭素数12~18、不飽和度が2以下の炭化水素基を有するスルホコハク酸塩であってもよい。 In the production method of the present invention, at least part of the foaming agent may be a sulfosuccinate having a hydrocarbon group with 12 to 18 carbon atoms and a degree of unsaturation of 2 or less.

本発明の製造方法において、標的とする物質を吸着・保持することができる吸着剤の少なくとも一部がプルシアンブルーであってもよい。 In the production method of the present invention, at least part of the adsorbent capable of adsorbing and retaining the target substance may be Prussian blue.

また、本発明は、
標的とする物質を吸着・保持することができる吸着剤とナノセルロースとから形成される複合体(疑似錯体)を含む吸着性発泡体であって、
吸着性発泡体の厚さは2mm以下であり、
吸着性発泡体の気泡の大きさは20~250μmであり、
吸着性発泡体は少なくとも一方の面において厚さ1μm以下のスキン層を備えており、
スキン層とは、発泡体中央部分と比較して高密度な領域であり、
前記標的とする物質を吸着・除去することができる吸着性発泡体である。
In addition, the present invention
An adsorptive foam containing a complex (pseudo-complex) formed from an adsorbent capable of adsorbing and retaining a target substance and nanocellulose,
The absorbent foam has a thickness of 2 mm or less,
The size of the cells of the adsorptive foam is 20 to 250 μm,
The absorbent foam has a skin layer with a thickness of 1 μm or less on at least one side,
The skin layer is a denser area compared to the central part of the foam,
It is an adsorptive foam capable of adsorbing and removing the target substance.

さらに本発明は、前記吸着性発泡体を用いて、前記標的とする物質を吸着・除去する方法である。特に、吸着剤がプルシアンブルーである吸着性発泡体を用いて、セシウムを吸着・除去する方法である。 Further, the present invention is a method for adsorbing/removing the target substance using the adsorbent foam. In particular, it is a method of adsorbing and removing cesium using an adsorptive foam whose adsorbent is Prussian blue.

本発明によれば、従来よりも簡素な工程によって短時間で前記捕集物を効率的に製造することが可能である。これにより、時間的/経済的なコストを低減でき、実用可能性を大きく改善することができる。また本発明によれば、捕集物をシート状に製造できるため捕集物による対象物質の除去速度効率を高めることが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to manufacture the said collected matter efficiently in a short time by a process simpler than before. This can reduce time/economic costs and greatly improve feasibility. Moreover, according to the present invention, since the collected matter can be manufactured in a sheet form, it is possible to increase the rate efficiency of removing the target substance by the collected matter.

以下、本発明について詳述する。 The present invention will be described in detail below.

本発明は、物質を低減ないし除去するために用いる捕集物(吸着性発泡体)およびその製造方法並びにその捕集物を用いた物質の吸着除去方法を提供する。物質とは、任意の吸着剤によって吸着することが可能なものであれば特に制限されるものではなく、例えば、単原子分子、単体、化合物、イオンなどが挙げられる。 The present invention provides a trap (adsorptive foam) used to reduce or remove substances, a method for producing the same, and a method for removing substances by adsorption using the trap. Substances are not particularly limited as long as they can be adsorbed by any adsorbent, and examples thereof include monatomic molecules, simple substances, compounds, and ions.

本発明の製造方法は、所定の液状原料混合物を調製するための原料調製工程を含む。 The production method of the present invention includes a raw material preparation step for preparing a predetermined liquid raw material mixture.

所定の液状原料混合物は、水系液体分散媒と、水分散性樹脂と、起泡剤と、架橋剤(硬化剤)と、標的とする化学物質(標的物質)を吸着・保持することができる吸着剤とナノセルロースから形成される複合体(疑似錯体)と、を含有する。一部の態様では、気泡安定剤をさらに含有する。 A predetermined liquid raw material mixture is capable of adsorbing and holding an aqueous liquid dispersion medium, a water-dispersible resin, a foaming agent, a cross-linking agent (curing agent), and a target chemical substance (target substance). It contains a complex (pseudo-complex) formed from an agent and nanocellulose. Some embodiments further contain a cell stabilizer.

水系液体分散媒は、典型的には親水性溶媒である。親水性溶媒としては、例えば、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、エチルカルビトール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のアルコール類、N-メチルピロリドン等の極性溶剤等およびこれらの混合物が挙げられる。水系液体分散媒は、分散媒全量基準で、85質量%以上の水を含むことが好ましい。 The aqueous liquid dispersion medium is typically a hydrophilic solvent. Hydrophilic solvents include, for example, water, alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, ethyl carbitol, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve; polar solvents such as N-methylpyrrolidone; Mixtures of these are included. The aqueous liquid dispersion medium preferably contains 85% by mass or more of water based on the total amount of the dispersion medium.

水系液体分散媒の含有量は、特に制限はなく、液状原料混合物の他の成分を除いた残部である。本発明を制限するものでないが、液状原料混合物全量基準で、70質量%未満、65質量%未満、60質量%未満であることが好ましい。他方、35質量%以上、40質量%以上、45質量%以上であることが好ましい。 The content of the aqueous liquid dispersion medium is not particularly limited, and is the remainder of the liquid raw material mixture excluding other components. Although not intended to limit the present invention, it is preferably less than 70% by mass, less than 65% by mass, or less than 60% by mass based on the total amount of the liquid raw material mixture. On the other hand, it is preferably 35% by mass or more, 40% by mass or more, or 45% by mass or more.

水分散性樹脂としては、水に分散可能な樹脂であれば特に制限はない。例えば、ウレタンエマルジョン、(メタ)アクリルエマルジョン、エチレン酢酸ビニルエマルジョンおよびこれらの混合物が挙げられる。水中に分散し易くなるため、水分散性樹脂は親水基を有していることが好ましい。親水基としては、スルホン酸基、カルボキシル基、水酸基等が挙げられる。 The water-dispersible resin is not particularly limited as long as it is water-dispersible. Examples include urethane emulsions, (meth)acrylic emulsions, ethylene vinyl acetate emulsions and mixtures thereof. The water-dispersible resin preferably has a hydrophilic group so that it can be easily dispersed in water. Hydrophilic groups include sulfonic acid groups, carboxyl groups, and hydroxyl groups.

ウレタンエマルジョンは、例えば直径0.01~5μmの球状のウレタン樹脂が水中に分散されたものである。ウレタン樹脂は、ポリイソシアネートおよびポリオールにより生成される共重合体(ポリウレタン)を意味する。 The urethane emulsion is obtained by dispersing spherical urethane resin particles having a diameter of 0.01 to 5 μm in water. Urethane resin means a copolymer (polyurethane) produced from polyisocyanate and polyol.

ポリイソシアネートとしては、ウレタン樹脂原料として通常に採用されるものであればよい。例えば、下記する2官能のポリイソシアネートや3官能以上のポリイソシアネートおよびこれらの混合物が挙げられる。ポリイソシアネートとしては、芳香族系ポリイソシアネート、脂環式系ポリイソシアネート、アルキレン系ポリイソシアネートなどが挙げられる。 Any polyisocyanate that is commonly employed as a raw material for urethane resins may be used. Examples thereof include bifunctional polyisocyanates, trifunctional or higher polyisocyanates, and mixtures thereof. Examples of polyisocyanates include aromatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, and alkylene polyisocyanates.

2官能の芳香族系ポリイソシアネートとしては、例えば、2,4-トルエンジイソシアネート(2,4-TDI)、2,6-トルエンジイソシアネート(2,6-TDI)、m-フェニレンジイソシネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’-MDI)、2,4’-ジフェニルメタンジアネート(2,4’-MDI)、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート(2,2’-MDI)、水素添加MDI、キシリレンジイソシアネート、3,3’-ジメチル-4,4’-ビフェニレンジイソネート、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水素添加XDI、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)等が挙げられる。 Examples of bifunctional aromatic polyisocyanates include 2,4-toluene diisocyanate (2,4-TDI), 2,6-toluene diisocyanate (2,6-TDI), m-phenylene diisocyanate, p- Phenylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (4,4'-MDI), 2,4'-diphenylmethanedianate (2,4'-MDI), 2,2'-diphenylmethane diisocyanate (2,2'-MDI ), hydrogenated MDI, xylylene diisocyanate, 3,3′-dimethyl-4,4′-biphenylene diisocyanate, 3,3′-dimethoxy-4,4′-biphenylene diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, 1 , 5-naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), hydrogenated XDI, tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI) and the like.

2官能の脂環式系ポリイソシアネートとしては、例えば、シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of the bifunctional alicyclic polyisocyanate include cyclohexane-1,4-diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate and the like.

2官能のアルキレン系ポリイソシアネートとしては、例えば、ブタン-1,4-ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。 Examples of bifunctional alkylene-based polyisocyanates include butane-1,4-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isopropylene diisocyanate, methylene diisocyanate, and lysine diisocyanate.

3官能以上のポリイソシアネートとしては、例えば、1-メチルベンゾール-2,4,6-トリイソシアネート、1,3,5-トリメチルベンゾール-2,4,6-トリイソシアネート、ビフェニル-2,4,4’-トリイソシアネート、ジフェニルメタン-2,4,4’-トリイソシアネート、メチルジフェニルメタン-4,6,4’-トリイソシアネート、4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’テトライソシアネート、トリフェニルメタン-4,4’,4”-トリイソシアネート、ポリメリックMDI、リジンエステルトリイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、1,6,11-ウンデカントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート、1,8-ジイソシアナトメチルオクタン等及びこれら変性体、誘導体等が挙げられる。 Tri- or higher functional polyisocyanates include, for example, 1-methylbenzol-2,4,6-triisocyanate, 1,3,5-trimethylbenzol-2,4,6-triisocyanate, biphenyl-2,4,4 '-triisocyanate, diphenylmethane-2,4,4'-triisocyanate, methyldiphenylmethane-4,6,4'-triisocyanate, 4,4'-dimethyldiphenylmethane-2,2',5,5'tetraisocyanate, triphenylmethane-4,4′,4″-triisocyanate, polymeric MDI, lysine ester triisocyanate, 1,3,6-hexamethylene triisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, bicycloheptane triisocyanate, 1 ,8-diisocyanatomethyloctane and the like, and modified products and derivatives thereof.

ポリオールは、ウレタン樹脂原料として通常に採用されるものであればよい。例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエステルエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールおよびこれらの混合物が挙げられる。 Any polyol that is commonly employed as a raw material for urethane resins may be used. Examples include polyether polyols, polyester polyols, polyester ether polyols, polycarbonate polyols and mixtures thereof.

ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン等の環状エーテルをそれぞれ重合させて得られるポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等、及び、これらのコポリエーテルが挙げられる。また、グリセリンやトリメチロールエタン等の多価アルコールを用い、上記の環状エーテルを重合させて得ることもできる。 Examples of polyether polyols include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol obtained by polymerizing cyclic ethers such as ethylene oxide, propylene oxide and tetrahydrofuran, respectively, and copolyethers thereof. It can also be obtained by polymerizing the above cyclic ether using a polyhydric alcohol such as glycerin or trimethylolethane.

ポリエステルポリオールとしては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸等)、芳香族ジカルボン酸(フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸及びナフタレンジカルボン酸等)、脂環族ジカルボン酸(ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸及びヘキサヒドロイソフタル酸等)、又はこれらの酸エステルもしくは酸無水物と、エチレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール等、もしくは、これらの混合物との脱水縮合反応で得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。あるいはε-カプロラクトン、メチルバレロラクトン等のラクトンモノマーの開環重合で得られるポリラクトンジオール等が挙げられる。 Examples of polyester polyols include aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, azelaic acid, etc.), aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, etc.), alicyclic dicarboxylic acids, Acids (hexahydrophthalic acid, hexahydroterephthalic acid, hexahydroisophthalic acid, etc.), or their acid esters or acid anhydrides, ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3 -butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,8-octanediol, 1,9 -Nonanediol and the like, or polyester polyols and the like obtained by a dehydration condensation reaction with a mixture thereof. Alternatively, polylactone diols obtained by ring-opening polymerization of lactone monomers such as ε-caprolactone and methyl valerolactone are included.

ポリエステルエーテルポリオールとしては、例えば、脂肪族ジカルボン酸、例えばコハク酸、アジピン酸、セバシン酸及びアゼライン酸等、芳香族ジカルボン酸、例えばフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸及びナフタレンジカルボン酸等、脂環族ジカルボン酸、例えばヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸及びヘキサヒドロイソフタル酸等、又はこれらの酸エステルもしくは酸無水物と、ジエチレングリコール、もしくはプロピレンオキシド付加物等のグリコール等、又は、これらの混合物との脱水縮合反応で得られるものが挙げられる。 Polyester ether polyols include, for example, aliphatic dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid and azelaic acid, aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid, alicyclic Dicarboxylic acids such as hexahydrophthalic acid, hexahydroterephthalic acid and hexahydroisophthalic acid, or their acid esters or acid anhydrides and glycols such as diethylene glycol or propylene oxide adducts, or mixtures thereof Examples thereof include those obtained by dehydration condensation reaction.

ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、ジエチレングリコール等の多価アルコールの少なくとも1種と、ジエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等とを反応させて得られるものが挙げられる。 Examples of polycarbonate polyols include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexane. Diol, 3-methyl-1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, at least one polyhydric alcohol such as diethylene glycol, diethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl Examples thereof include those obtained by reacting with carbonate and the like.

(メタ)アクリルエマルジョンは、例えば直径0.01~5μmの球状の(メタ)アクリル樹脂が水中に分散されたものである。(メタ)アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸およびその誘導体の1種以上により生成される重合体または共重合体を意味する。なお、「(メタ)アクリル」という表記はアクリル、メタクリルのいずれでもよいことを意味する。同様に、「(メタ)アクリレート」という表記はアクリレート、メタクリレートのいずれでもよいことを意味する。 The (meth)acrylic emulsion is, for example, spherical (meth)acrylic resin particles having a diameter of 0.01 to 5 μm dispersed in water. (Meth)acrylic resin means a polymer or copolymer produced from one or more of (meth)acrylic acid and its derivatives. The notation "(meth)acrylic" means that either acrylic or methacrylic may be used. Similarly, the notation "(meth)acrylate" means that either acrylate or methacrylate may be used.

(メタ)アクリル酸の誘導体としては、例えば、アルキル(メタ)アクリレートやヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 (Meth)acrylic acid derivatives include, for example, alkyl (meth)acrylates and hydroxyalkyl (meth)acrylates.

アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アルリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられる。 Examples of alkyl (meth)acrylates include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, and (meth)acrylic acid. heptyl, octyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, octadecyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate , dicyclopentanyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, and benzyl (meth)acrylate.

ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル等が挙げられる。 Examples of hydroxyalkyl (meth)acrylates include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 2-hydroxybutyl (meth)acrylate. , 3-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate and the like.

エチレン酢酸ビニルエマルジョンは、例えば直径0.01~5μmの球状のエチレン酢酸ビニル樹脂が水中に分散されたものである。エチレン酢酸ビニル樹脂は、エチレンおよび酢酸ビニルから生成される共重合体を意味する。 The ethylene-vinyl acetate emulsion is obtained by dispersing, for example, spherical ethylene-vinyl acetate resin particles having a diameter of 0.01 to 5 μm in water. Ethylene vinyl acetate resin means a copolymer made from ethylene and vinyl acetate.

本発明において使用可能なエチレン酢酸ビニルエマルジョン(エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂エマルジョン)の製法としては、特に限定されないが、例えばポリビニルアルコール等を保護コロイドとし、ヒドロキシエチルセルロースのようなセルロース系誘導体や界面活性剤等を乳化分散剤として併用し、エチレンと酢酸ビニルモノマーとを乳化重合法により共重合して得ることができる。 The method for producing the ethylene-vinyl acetate emulsion (ethylene-vinyl acetate copolymer resin emulsion) that can be used in the present invention is not particularly limited. agent or the like as an emulsifying dispersant, and copolymerizing ethylene and a vinyl acetate monomer by emulsion polymerization.

上記エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂エマルジョンは、例えば、カルボキシル基、エポキシ基、スルホン酸基、水酸基、メチロール基、アルコキシ酸基等の官能基を有するビニルモノマーが更に共重合されたものであってもよい。 The ethylene-vinyl acetate copolymer resin emulsion may be obtained by further copolymerizing a vinyl monomer having a functional group such as a carboxyl group, an epoxy group, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a methylol group, or an alkoxy acid group. good.

水分散性樹脂の含有量は、特に制限はないが、液状原料混合物全量基準で、25質量%以上、30質量%以上、35質量%以上が好ましく、他方60質量%以下、55質量%以下であることが好ましい。 The content of the water-dispersible resin is not particularly limited, but is preferably 25% by mass or more, 30% by mass or more, 35% by mass or more, and 60% by mass or less and 55% by mass or less, based on the total amount of the liquid raw material mixture. Preferably.

架橋剤(硬化剤)は特に制限はされない。用途等に応じて、必要量添加すればよい。具体的な架橋方法は、水分散性樹脂の種類に応じて選択することができる。架橋剤としては、公知の架橋剤を使用可能であり、エポキシ系架橋剤、メラミン系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤などを、使用する樹脂配合系が含有する官能基の種類及び、官能基量に応じて適量使用することができる。 The cross-linking agent (curing agent) is not particularly limited. A necessary amount may be added depending on the application. A specific cross-linking method can be selected according to the type of water-dispersible resin. As the cross-linking agent, a known cross-linking agent can be used, and the resin formulation system used contains an epoxy-based cross-linking agent, a melamine-based cross-linking agent, an isocyanate-based cross-linking agent, a carbodiimide-based cross-linking agent, an oxazoline-based cross-linking agent, and the like. An appropriate amount can be used depending on the type of functional group and the amount of functional group.

架橋剤(硬化剤)としては、より具体的には、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、ジアリルフタレート、ジアリルマレート、ジアリルテレフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが挙げられる。 More specifically, the cross-linking agent (curing agent) includes ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di( meth)acrylate, glycerin tri(meth)acrylate, N,N'-methylenebis(meth)acrylamide, diallyl phthalate, diallyl maleate, diallyl terephthalate, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl phosphate, trimethylolpropane tri (Meth)acrylate, tetramethylolmethane tri(meth)acrylate, and dipentaerythritol hexaacrylate.

架橋剤(硬化剤)の含有量は、特に制限はないが、液状原料混合物全量基準で、2質量%以上、3質量%以上が好ましく、他方6質量%以下、5質量%以下であることが好ましい。 The content of the cross-linking agent (curing agent) is not particularly limited, but is preferably 2% by mass or more and 3% by mass or more, and is preferably 6% by mass or less and 5% by mass or less, based on the total amount of the liquid raw material mixture. preferable.

起泡剤は特に制限はされない。一部の界面活性剤が起泡剤として機能する。起泡剤として機能する限り、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれを使用してもよい。気泡をより安定化し、気泡のサイズを小さくすることができ、層間剥離強度を向上させることができるため、アニオン性界面活性剤と両性界面活性剤を併用することが好ましい。 The foaming agent is not particularly restricted. Some surfactants function as foaming agents. Any of nonionic surfactants, anionic surfactants and amphoteric surfactants may be used as long as they function as foaming agents. It is preferable to use an anionic surfactant and an amphoteric surfactant in combination, since the air bubbles can be more stabilized, the size of the air bubbles can be reduced, and the delamination strength can be improved.

起泡剤は水系液体分散媒に分散しやすくするため、HLBが10以上であることが好適であり、20以上であることがより好適であり、30以上であることが特に好適である。
本発明において、HLB値とは、親水性-疎水性バランス(HLB)値を意味し、小田法により求められる。小田法によるHLBの求め方は、「新・界面活性剤入門」第195~196頁及び1957年3月20日槙書店発行小田良平外1名著「界面活性剤の合成と其応用」第492~502頁に記載されており、HLB=(無機性/有機性)×10で求めることができる。
The HLB of the foaming agent is preferably 10 or more, more preferably 20 or more, and particularly preferably 30 or more, in order to facilitate dispersion in the aqueous liquid dispersion medium.
In the present invention, the HLB value means a hydrophilic-hydrophobic balance (HLB) value and is determined by the Oda method. How to determine HLB by the Oda method, "Shin Surfactant Introduction" pp. 195-196 and published by Maki Shoten on March 20, 1957 Oda Ryohei et al. 502, and can be determined by HLB=(inorganic/organic)×10.

起泡剤として機能するノニオン性界面活性剤(ノニオン性起泡剤)としては、例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビトールテトラオレエート等が挙げられる。 Nonionic surfactants that function as foaming agents (nonionic foaming agents) include, for example, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene styrenated phenyl ether, polyoxyethylene sorbitol tetraole and the like.

起泡剤として機能するアニオン性界面活性剤(アニオン性起泡剤)としては、例えば、ステアリン酸やオレイン酸等の炭素数12~18の飽和または不飽和の脂肪酸塩、炭素数12~18の直鎖状または分枝状の不飽和度が2以下の炭化水素基を有する硫酸エステル塩、ベンゼンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、スルホネート塩、ジフェニルエーテルスルホン酸塩やナフタレンスルホン酸塩、等が挙げられる。なお、1分子内に複数の炭化水素基を有する場合には、炭化水素基は同一のものでも異なるものでもよい。これらの中でも、上記炭化水素基を有するスルホコハク酸塩が好ましい。炭化水素基がアルキル基またはアルケニル基であるアルキル/アルケニルスルホコハク酸塩が特に好ましい。なおアルキル/アルケニルスルホコハク酸塩は、アルキル基を1つ以上含むスルホコハク酸塩、アルケニル基を1つ以上含むスルホコハク酸塩、アルキル基およびアルケニル基を1つずつ含むスルホコハク酸塩の全てを意味する。 Examples of anionic surfactants (anionic foaming agents) that function as foaming agents include saturated or unsaturated fatty acid salts having 12 to 18 carbon atoms such as stearic acid and oleic acid, Sulfuric acid ester salts, benzenesulfonates, sulfosuccinates, sulfonate salts, diphenyl ether sulfonates, naphthalene sulfonates, etc., having a linear or branched hydrocarbon group with a degree of unsaturation of 2 or less. . When one molecule has a plurality of hydrocarbon groups, the hydrocarbon groups may be the same or different. Among these, sulfosuccinates having the above hydrocarbon group are preferred. Particularly preferred are alkyl/alkenyl sulfosuccinates in which the hydrocarbon radical is an alkyl or alkenyl radical. The alkyl/alkenyl sulfosuccinate means all sulfosuccinates containing one or more alkyl groups, sulfosuccinates containing one or more alkenyl groups, and sulfosuccinates containing one alkyl group and one alkenyl group.

これらアニオン性界面活性剤に含まれるカチオンに制限はない。通常は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属カチオンやアンモニウムイオンである。よってアニオン性界面活性剤の典型例は、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩やアンモニウム塩である。 There are no restrictions on the cations contained in these anionic surfactants. They are usually alkali metal cations such as lithium ions, sodium ions, potassium ions, and ammonium ions. Typical examples of anionic surfactants are therefore alkali metal salts such as lithium salts, sodium salts, potassium salts and ammonium salts.

炭素数12~18の直鎖状または分枝状の不飽和度が2以下の炭化水素基としては、直鎖状または分枝状のアルキル基、アルケニル基やシクロアルキル基等が挙げられる。上記炭化水素基としてはアルキル基またはアルケニル基が好ましい。 Examples of straight or branched hydrocarbon groups having 12 to 18 carbon atoms and having a degree of unsaturation of 2 or less include straight or branched alkyl groups, alkenyl groups and cycloalkyl groups. The hydrocarbon group is preferably an alkyl group or an alkenyl group.

起泡剤として機能するアニオン性界面活性剤としては、より具体的には、ラウリン酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸アンモニウム、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、ひまし油カリウム石鹸、やし油カリウム石鹸、ラウロイルサルコシンナトリウム、ミリストイルサルコシンナトリウム、オレイルサルコシンナトリウム、ココイルサルコシンナトリウム、やし油アルコール硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ジラウリルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ジオレイルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルケニルスルホコハク酸ナトリウム、ラウリルスルホ酢酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、α-オレフィンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。 More specifically, the anionic surfactants that function as foaming agents include sodium laurate, sodium myristate, sodium stearate, ammonium stearate, sodium oleate, potassium oleate, potassium castor oil soap, coconut Potassium oil soap, sodium lauroyl sarcosinate, sodium myristoyl sarcosinate, sodium oleyl sarcosinate, sodium cocoyl sarcosinate, sodium coconut oil alcohol sulfate, sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, sodium dialkyl sulfosuccinate such as sodium dilauryl sulfosuccinate, dioleyl sulfosuccinate sodium dialkenylsulfosuccinate, sodium laurylsulfoacetate, sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium α-olefinsulfonate and the like.

起泡剤として機能するアニオン性界面活性剤としては、特に、炭素数12~18の直鎖状または分枝状のアルキル基またはアルケニル基を有するアルキル/アルケニルスルホコハク酸ナトリウムまたはこれらの混合物が好ましい。 As the anionic surfactant functioning as a foaming agent, sodium alkyl/alkenyl sulfosuccinate having a linear or branched alkyl group or alkenyl group having 12 to 18 carbon atoms or a mixture thereof is particularly preferred.

起泡剤として機能するアニオン性界面活性剤は水系液体分散媒の起泡剤として機能し、またアニオン性界面活性剤の析出を行う際には、例えば、後述の金属カチオンとの反応によって分散媒に対して難溶化ないし不溶化される。 An anionic surfactant that functions as a foaming agent functions as a foaming agent for an aqueous liquid dispersion medium. insolubilized or insoluble in

アニオン性界面活性剤は、分散媒に当初溶解している成分であるが、アニオン性界面活性剤の析出を行う際には分散媒に対して難溶化ないし不溶化される。このようなアニオン性界面活性剤の難溶化ないし不溶化手段としては、特に限定されないが、アニオン性界面活性剤と共に、金属カチオン源、メラミン-ホルムアルデヒド縮合物の酸コロイド液、ビニルフェノール重合体などの凝結剤、等を配合することが例示出来る。アニオン性界面活性剤の難溶化ないし不溶化を行うことにより、主剤となる水分散性樹脂や分散剤等の種類を限定せずとも、微細且つ均一なセル構造を有する樹脂発泡体が形成可能となる。更には、アニオン性界面活性剤が難溶化ないし不溶化されるため、水等によって抽出され難くなる(即ち、ブリードの防止が可能となる)。また、強いゲル化強度となるため、発泡段階における気泡の合一化が強く抑制されることで気泡が安定化する。 The anionic surfactant is a component that is initially dissolved in the dispersion medium, but becomes poorly soluble or insoluble in the dispersion medium when the anionic surfactant is precipitated. Means for making such an anionic surfactant poorly soluble or insoluble are not particularly limited. It can be exemplified by blending agents, etc. By making the anionic surfactant less soluble or insoluble, it becomes possible to form a resin foam having a fine and uniform cell structure without limiting the types of water-dispersible resins and dispersants used as main ingredients. . Furthermore, since the anionic surfactant is rendered poorly soluble or insoluble, it becomes difficult to extract with water or the like (that is, bleeding can be prevented). In addition, since the gelling strength is high, coalescence of the cells in the foaming step is strongly suppressed, thereby stabilizing the cells.

起泡剤として機能する両性界面活性剤(両性起泡剤)としては、例えば、アミノ酸型、アミンオキシド型、ベタイン型等の両性界面活性剤等が挙げられる。前述の効果がより高いことから、ベタイン型の両性界面活性剤が好ましい。 Amphoteric surfactants that function as foaming agents (amphoteric foaming agents) include, for example, amino acid type, amine oxide type, betaine type amphoteric surfactants, and the like. Betaine-type amphoteric surfactants are preferred because the aforementioned effects are higher.

起泡剤として機能するアミノ酸型の両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルジアミノエチルグリシンナトリウム、トリメチルグリシンナトリウム、ココイルタウリンナトリウム、ココイルメチルタウリンナトリウム、ラウロイルグルタミン酸ナトリウム、ラウロイルグルタミン酸カリウム、ラウロイルメチル-β-アラニン等が挙げられる。 Examples of amino acid-type amphoteric surfactants that function as foaming agents include sodium lauryl diaminoethylglycinate, sodium trimethylglycine, sodium cocoyl taurate, sodium cocoyl methyl taurate, sodium lauroyl glutamate, potassium lauroyl glutamate, lauroyl methyl-β- Alanine etc. are mentioned.

起泡剤として機能するアミンオキシド型の両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミン-N-オキシド、オレイルジメチルアミン-N-オキシド等が挙げられる。 Examples of the amine oxide type amphoteric surfactant functioning as a foaming agent include lauryldimethylamine-N-oxide and oleyldimethylamine-N-oxide.

起泡剤として機能するベタイン型の両性界面活性剤としては、例えば、アルキルベタイン、イミダゾリニウムベタイン、カルボベタイン、アミドカルボベタイン、アミドベタイン、アルキルアミドベタイン、スルホベタイン、アミドスルホベタイン、ホスホベタイン等がある。アルキルベタイン、イミダゾリニウムベタイン、カルボベタインが特に好ましい。 Examples of betaine-type amphoteric surfactants that function as foaming agents include alkylbetaine, imidazolinium betaine, carbobetaine, amidocarbobetaine, amidobetaine, alkylamidobetaine, sulfobetaine, amidosulfobetaine, phosphobetaine, and the like. There is Alkylbetaines, imidazolinium betaines and carbobetaines are particularly preferred.

より具体的には、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリン酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、イソステアリン酸アミドエチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、イソステアリン酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、イソステアリン酸アミドエチルジエチルアミノ酢酸ベタイン、イソステアリン酸アミドプロピルジエチルアミノ酢酸ベタイン、イソステアリン酸アミドエチルジメチルアミノヒドロキシスルホベタイン、イソステアリン酸アミドプロピルジメチルアミノヒドロキシスルホベタイン、イソステアリン酸アミドエチルジエチルアミノヒドロキシスルホベタイン、イソステアリン酸アミドプロピルジエチルアミノヒドロキシスルホベタイン、N-ラウリル-N,N-ジメチルアンモニウム-N-プロピルスルホベタイン、N-ラウリル-N,N-ジメチルアンモニウム-N-(2-ヒドロキシプロピル)スルホベタイン、N-ラウリル-N,N-ジメチル-N-(2-ヒドロキシ-1-スルホプロピル)アンモニウムスルホベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン、ドデシルアミノメチルジメチルスルホプロピルベタイン、オクタデシルアミノメチルジメチルスルホプロピルベタイン、2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン(2-ラウリル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン2-ステアリル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等)、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルヒドロキシスルタイン等が挙げられる。 More specifically, lauryl betaine, stearyl betaine, betaine lauryldimethylaminoacetate, betaine stearyldimethylaminoacetate, betaine lauramidopropyldimethylaminoacetate, betaine isostearamideethyldimethylaminoacetate, betaine isostearamidepropyldimethylaminoacetate , Isostearamide ethyl diethylamino acetate betaine, Isostearamide propyl diethylamino acetate betaine, Isostearamide ethyl dimethylamino hydroxysulfobetaine, Isostearamide propyl dimethylamino hydroxysulfobetaine, Isostearamide ethyl diethylamino hydroxysulfobetaine, Isostearamide ethyl diethylamino hydroxysulfobetaine, Isostearamide propyl diethylaminohydroxysulfobetaine, N-lauryl-N,N-dimethylammonium-N-propylsulfobetaine, N-lauryl-N,N-dimethylammonium-N-(2-hydroxypropyl)sulfobetaine, N-lauryl-N, N-dimethyl-N-(2-hydroxy-1-sulfopropyl)ammoniumsulfobetaine, laurylhydroxysulfobetaine, dodecylaminomethyldimethylsulfopropylbetaine, octadecylaminomethyldimethylsulfopropylbetaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl- N-hydroxyethylimidazolinium betaine (2-lauryl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine 2-stearyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine, etc.), coconut oil fatty acid amide Propyl betaine, coconut oil fatty acid amidopropyl hydroxysultaine, and the like.

この中でも、ステアリルベタイン、ラウリルベタイン、2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタインが好ましい。 Among these, stearyl betaine, lauryl betaine, and 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine are preferred.

起泡剤の含有量は、特に制限はないが、液状原料混合物全量基準で、1質量%以上、1.5質量%以上が好ましく、他方4質量%以下、3.5質量%以下であることが好ましい。 The content of the foaming agent is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 1.5% by mass or more, and 4% by mass or less and 3.5% by mass or less based on the total amount of the liquid raw material mixture. is preferred.

本発明に係る複合体(疑似錯体)は、標的とする化学物質を吸着・保持することができる吸着剤とナノセルロースから形成または構成される。 The complex (pseudo-complex) according to the present invention is formed or composed of an adsorbent capable of adsorbing and retaining a target chemical substance and nanocellulose.

本発明における標的とする化学物質とは、流体(例えば、水などの液体や空気などの気体)中や土中に含まれる化学物質等を意味する。例えば、セシウム、トリウム、ストロンチウム、ヨウ素等が挙げられ、特に、放射性セシウム、放射性トリウム、放射性ストロンチウム、放射性ヨウ素等の放射性物質が挙げられる。 A target chemical substance in the present invention means a chemical substance or the like contained in a fluid (for example, a liquid such as water or a gas such as air) or soil. Examples include cesium, thorium, strontium, and iodine, and particularly radioactive substances such as radioactive cesium, radioactive thorium, radioactive strontium, and radioactive iodine.

標的とする化学物質を吸着・保持することができる吸着剤とは、標的とする化学物質に対して高い結合力ないし選択性を有する一種類又は複数種類の吸着剤を意味する。このような吸着剤としては、例えば、プルシアンブルー、アルギン酸等のキレート形成物質等が挙げられる。プルシアンブルー(PB)はセシウム(特に放射性セシウム)の吸着剤として好適である。 An adsorbent capable of adsorbing and retaining a target chemical substance means one or more types of adsorbents having high binding strength or selectivity to the target chemical substance. Examples of such adsorbents include chelate-forming substances such as Prussian blue and alginic acid. Prussian blue (PB) is suitable as an adsorbent for cesium (especially radioactive cesium).

プルシアンブルーとしては、ヘキサシアノ鉄(II)塩化鉄(III)、フェロシアン化鉄(III)又はフェロシアン化鉄(II)と呼ばれるシアノ錯体やこれらの類似体を利用することができる。セシウムイオン等の標的とする化学物質に対して高い結合定数を有し標的とする化学物質と複合体(錯体ないし疑似錯体)を形成することができる性質を有すればよく、特定の配位状態や配位数を持つ錯体ないし疑似錯体には限定されない。また、本発明で利用するプルシアンブルーとしては、その平均の粒径が1nm~200nmであれば良いが、10nm~20nmであることが好ましい。 As Prussian blue, iron hexacyano(II) chloride, iron(III) ferrocyanide, a cyano complex called iron(II) ferrocyanide, and analogues thereof can be used. It only needs to have a property of being able to form a complex (complex or pseudo-complex) with a target chemical substance with a high binding constant for a target chemical substance such as cesium ions, and a specific coordination state is not limited to complexes or quasi-complexes with a coordination number. The Prussian blue used in the present invention may have an average particle size of 1 nm to 200 nm, preferably 10 nm to 20 nm.

ナノセルロースとは、繊維の平均長さが10μm~1000μmであり、繊維の平均直径が1nm~800nmになるまで微細化されたセルロースを意味する。ナノセルロースは、セルロースナノファイバー(CNF)とも呼ばれる。作製方法は任意であり、例えば、市販のセルロース(α-セルロース、酢酸セルロース等)を、アトライター、ボールミル、サンドミル、ビーズミル等の微細化処理装置を用いて微細化してもよい。ナノセルロース分散物は、市販のセルロース(α-セルロース、酢酸セルロース等)を、脱イオン水又はその他の分散媒体と共に、アトライター、ボールミル、サンドミル、ビーズミル等の微細化処理装置を用いて、溶媒内にセルロースを分散させる処理(以下「分散処理」という。)をすることで得ることができる。 Nanocellulose means cellulose that has been refined to an average fiber length of 10 μm to 1000 μm and an average fiber diameter of 1 nm to 800 nm. Nanocellulose is also called cellulose nanofiber (CNF). Any production method may be used. For example, commercially available cellulose (α-cellulose, cellulose acetate, etc.) may be pulverized using a pulverizing device such as an attritor, ball mill, sand mill, or bead mill. Nanocellulose dispersions are obtained by dispersing commercially available cellulose (α-cellulose, cellulose acetate, etc.) together with deionized water or other dispersion media using a micronization device such as an attritor, ball mill, sand mill, or bead mill, in a solvent. It can be obtained by performing a treatment for dispersing cellulose in (hereinafter referred to as "dispersion treatment").

ナノセルロース分散物の分散媒体としては特に制限はないが、典型的には親水性溶媒が挙げられる。親水性溶媒としては、例えば、水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、エチルカルビトール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のアルコール類、N-メチルピロリドン等の極性溶剤等およびこれらの混合物が挙げられる。分散媒体は、分散媒体全量基準で、85質量%以上の水を含むことが好ましい。 A dispersion medium for the nanocellulose dispersion is not particularly limited, but typically includes a hydrophilic solvent. Hydrophilic solvents include, for example, water, alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, ethyl carbitol, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve; polar solvents such as N-methylpyrrolidone; Mixtures of these are included. The dispersion medium preferably contains 85% by mass or more of water based on the total amount of the dispersion medium.

ナノセルロースの分散処理は、例えば、ナノセルロースと脱イオン水を、セルロースが脱イオン水に対して0.01~10wt%の量比になるように調整し、アトライター、ボールミル、サンドミル、ビーズミル等を用いて混合することによって調製することができる。なお、ここでいう「分散」とは、溶解や懸濁を含む広義の分散を意味し、例えば、ナノセルロースが全て溶解している態様、全て懸濁している態様、一部が溶解し一部が懸濁している態様等を意味する。 Dispersion treatment of nanocellulose is performed, for example, by adjusting nanocellulose and deionized water so that the amount of cellulose is 0.01 to 10 wt% with respect to deionized water, and using an attritor, a ball mill, a sand mill, a bead mill, or the like. can be prepared by mixing using The term "dispersion" as used herein means dispersion in a broad sense including dissolution and suspension. is suspended.

ナノセルロース/吸着剤の複合体(疑似錯体)を調製する方法またはナノセルロースに吸着剤を担持させる方法は任意である。ナノセルロースは多数のヒドロキシ基を有することから、ナノセルロースと吸着剤(例えば、プルシアンブルー、アルギン酸等のキレート形成物質)とが化学結合してもよい。 Any method may be used to prepare a nanocellulose/adsorbent complex (pseudocomplex) or to support an adsorbent on nanocellulose. Since nanocellulose has many hydroxyl groups, nanocellulose and adsorbents (eg, chelate-forming substances such as Prussian blue and alginic acid) may be chemically bonded.

より具体的には、ナノセルロースに対して鉄(III)イオン等の陽イオンを結合させ、ナノセルロースと陽イオンの複合体(疑似錯体)を形成させた後、かかる複合体(疑似錯体)に対してヘキサシアノ鉄(II)酸などの錯イオンを結合させることでナノセルロース/吸着剤の複合体(疑似錯体)を調製してもよい。この方法によって、例えば、ナノセルロース/プルシアンブルーの複合体(疑似錯体)を調製することができる。 More specifically, after binding cations such as iron (III) ions to nanocellulose to form a complex (pseudo-complex) of nanocellulose and cations, the complex (pseudo-complex) is On the other hand, nanocellulose/adsorbent composites (pseudocomplexes) may be prepared by binding complex ions such as hexacyanoferrate(II) acid. By this method, for example, nanocellulose/Prussian blue composites (pseudocomplexes) can be prepared.

特にナノセルロース/プルシアンブルーの複合体(疑似錯体)は、ナノセルロース分散物の濃度が0.01~10wt%及びプルシアンブルー(MW=859.23g/mol)の濃度が1.0mM~0.5Mとなるようにし、分散処理前のナノセルロース1質量部に対してプルシアンブルーを0.1~100質量部の比率にすることで、適当な媒体中で調製することができる。さらに、好ましくは水中で混合することで調製することができる。混合工程には特別な条件を必要とはせず、例えば、混合物全量が10リットルの場合は、4℃~45℃で、30~120分間の範囲で適宜調整することができる。このようにして調製される複合体(疑似錯体)を含む液体は、ナノセルロース/プルシアンブルー複合体(疑似錯体)の溶液ないしコロイド溶液として表すこともできる。 In particular, the nanocellulose/Prussian blue complex (pseudocomplex) has a concentration of 0.01 to 10 wt% of the nanocellulose dispersion and a concentration of 1.0 mM to 0.5 M of Prussian blue (MW = 859.23 g / mol). By setting the ratio of Prussian blue to 0.1 to 100 parts by mass with respect to 1 part by mass of nanocellulose before dispersion treatment, it can be prepared in an appropriate medium. Further, it can be prepared by mixing preferably in water. No special conditions are required for the mixing step. For example, when the total amount of the mixture is 10 liters, the temperature can be appropriately adjusted within the range of 4° C. to 45° C. for 30 to 120 minutes. The liquid containing the complexes (pseudocomplexes) prepared in this way can also be described as a solution or colloidal solution of the nanocellulose/Prussian blue complexes (pseudocomplexes).

ナノセルロース/吸着剤の複合体(疑似錯体)における、ナノセルロースと吸着剤の質量比は特に制限はなく吸着剤の種類によって変動する。ナノセルロースの質量に対する吸着剤の質量の比は1/5以上、1/3以上としてもよい。他方、5以下、3以下としてもよい。 The mass ratio of nanocellulose and adsorbent in the nanocellulose/adsorbent complex (pseudo-complex) is not particularly limited and varies depending on the type of adsorbent. The ratio of the mass of the adsorbent to the mass of nanocellulose may be 1/5 or more, or 1/3 or more. On the other hand, it may be 5 or less, or 3 or less.

ナノセルロース/吸着剤の複合体(疑似錯体)の含有量は、特に制限はないが、液状原料混合物全量基準で、1質量%以上、2質量%以上、3質量%以上が好ましく、他方10質量%以下、8質量%以下、6質量%以下であることが好ましい。 The content of the nanocellulose/adsorbent composite (pseudo-complex) is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more, 2% by mass or more, 3% by mass or more, and 10% by mass, based on the total amount of the liquid raw material mixture. % or less, 8 mass % or less, and 6 mass % or less.

吸着剤の含有量は、特に制限はないが、液状原料混合物全量基準で、0.5質量%以上、1質量%以上、2質量%以上が好ましく、9質量%以下、8質量%以下、7質量%以下、6質量%以下、5質量%以下が好ましい。 The content of the adsorbent is not particularly limited, but is preferably 0.5% by mass or more, 1% by mass or more, 2% by mass or more, 9% by mass or less, 8% by mass or less, and 7% by mass, based on the total amount of the liquid raw material mixture. % by mass or less, preferably 6% by mass or less, and 5% by mass or less.

所定の液状原料混合物は、さらに気泡安定剤(ゲル化剤)を含有してもよい。 A predetermined liquid raw material mixture may further contain a cell stabilizer (gelling agent).

ある態様では、原料調製工程において気泡安定剤(ゲル化剤)を配合させる。別の態様では、後述する発泡工程や成形工程において気泡安定剤(ゲル化剤)を配合させる。原料調製工程において配合する方が、工程を簡素化できる点で好ましい。 In one embodiment, a foam stabilizer (gelling agent) is blended in the raw material preparation step. In another embodiment, a cell stabilizer (gelling agent) is blended in the foaming step or molding step, which will be described later. Blending in the raw material preparation process is preferable in that the process can be simplified.

気泡安定剤(ゲル化剤)としては、起泡剤として説明した前記アニオン性界面活性剤との組み合わせによって、後述する発泡混合物をゲル化するための金属カチオン源が挙げられる。金属カチオン源(または金属カチオン源化合物)は、金属カチオンを供給する。供給された金属カチオンは、液状原料混合物に溶解しているアニオン性界面活性剤と反応して、前記アニオン性界面活性剤よりも溶解度が比較的小さい塩(難溶性塩、不溶性塩)を形成する。これによって当該溶解度が比較的小さい塩が析出する。 Foam stabilizers (gelling agents) include metal cation sources for gelling the foamed mixture described below in combination with the anionic surfactants described above as foaming agents. A metal cation source (or metal cation source compound) supplies metal cations. The supplied metal cation reacts with the anionic surfactant dissolved in the liquid raw material mixture to form a salt (poorly soluble salt, insoluble salt) with relatively lower solubility than the anionic surfactant. . This precipitates the salt with relatively low solubility.

金属カチオン源が供給する金属カチオンは、特に制限はなく、アニオン性界面活性剤との組み合わせに応じて決定される。典型的には、ベリリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、ラジウムイオン、アルミニウムイオン等の多価金属カチオンが挙げられる。 The metal cations supplied by the metal cation source are not particularly limited, and are determined according to the combination with the anionic surfactant. Typical examples include polyvalent metal cations such as beryllium ions, magnesium ions, calcium ions, strontium ions, barium ions, radium ions and aluminum ions.

金属カチオン源としては、前記したような金属カチオンを供給する化合物であれば特に制限はなく無機化合物でも有機化合物でもよい。このような化合物としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、酸化物、水酸化物、酢酸塩等が挙げられる。 The metal cation source is not particularly limited as long as it is a compound that supplies metal cations as described above, and may be an inorganic compound or an organic compound. Such compounds include, for example, sulfates, nitrates, chlorides, oxides, hydroxides, acetates, and the like.

金属カチオン源としては、より具体的には、硫酸ベリリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸ストロンチウム、硫酸バリウム、硫酸ラジウム、硫酸アルミニウム、硝酸ベリリウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム、硝酸ラジウム、硝酸アルミニウム、塩化ベリリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、塩化ラジウム、塩化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化ラジウム、酸化アルミニウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化ラジウム、水酸化アルミニウム、酢酸ベリリウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸ストロンチウム、酢酸バリウム、酢酸ラジウム、酢酸アルミニウム等が挙げられる。 More specifically, the metal cation source includes beryllium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, strontium sulfate, barium sulfate, radium sulfate, aluminum sulfate, beryllium nitrate, magnesium nitrate, calcium nitrate, strontium nitrate, barium nitrate, and radium nitrate. , aluminum nitrate, beryllium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, strontium chloride, barium chloride, radium chloride, aluminum chloride, beryllium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, radium oxide, aluminum oxide, beryllium hydroxide, Magnesium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide, barium hydroxide, radium hydroxide, aluminum hydroxide, beryllium acetate, magnesium acetate, calcium acetate, strontium acetate, barium acetate, radium acetate, aluminum acetate and the like.

気泡安定剤(ゲル化剤)の含有量は、特に制限はないが、液状原料混合物全量基準で、1質量%以上、1.5質量%以上が好ましく、4質量%以下、3.5質量%以下であることが好ましい。 The content of the foam stabilizer (gelling agent) is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 1.5% by mass or more, and 4% by mass or less and 3.5% by mass, based on the total amount of the liquid raw material mixture. The following are preferable.

これらを混合する順序やタイミングは、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、任意であり特に限定されない。 The order and timing of mixing these are arbitrary and not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.

液状原料混合物には、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、他の成分を配合させてもよい。そのような他の成分としては、例えば、DNAやアルギン酸等の水溶性高分子等が挙げられる。 The liquid raw material mixture may contain other ingredients as long as they do not impair the effects of the present invention. Examples of such other components include water-soluble polymers such as DNA and alginic acid.

これら任意の追加成分の含有量は、特に制限はないが、液状原料混合物全量基準で、0.1~10質量%であることが好ましい。 The content of these optional additional components is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10% by mass based on the total amount of the liquid raw material mixture.

本発明の製造方法は、液状原料混合物を発泡させて発泡混合物を得る発泡工程を含む。 The production method of the present invention includes a foaming step of foaming a liquid raw material mixture to obtain a foamed mixture.

発泡工程では、原料調製工程で得られた液状原料混合物に発泡用流体を添加し、これらを充分に混合させて液状原料混合物中に気泡が多数存在する状態(発泡混合物)にする。この発泡工程は、通常は、原料調製工程で得られた液状原料混合物と、発泡用流体とをミキシングヘッド等の混合装置により充分に混合することで実行される。 In the foaming step, a foaming fluid is added to the liquid raw material mixture obtained in the raw material preparation step, and these are sufficiently mixed to form a state in which many bubbles are present in the liquid raw material mixture (foaming mixture). This foaming step is usually carried out by sufficiently mixing the liquid raw material mixture obtained in the raw material preparation step and the foaming fluid using a mixing device such as a mixing head.

発泡工程で液状原料混合物に混合される発泡用流体は、吸着性発泡体の気泡(セル)を形成するものであり、この発泡用流体の混入量によって、得られる吸着性発泡体の発泡倍率および密度が決まる。吸着性発泡体の密度を調整するためには、所望の吸着性発泡体の密度と、吸着性発泡体の原料の体積(例えば、吸着性発泡体の原料が注入される成形型の内容積)とから、必要な吸着性発泡体の原料の重量を算出し、この重量において所望の体積となるように発泡用流体の量を決定すればよい。 The foaming fluid mixed with the liquid raw material mixture in the foaming step forms the cells of the absorbent foam. Density is determined. To adjust the density of the adsorptive foam, the desired adsorptive foam density and the volume of the adsorptive foam material (e.g., the internal volume of the mold into which the adsorptive foam material is poured) are combined. From this, the weight of the required absorbent foam raw material can be calculated, and the amount of foaming fluid can be determined so as to obtain the desired volume based on this weight.

発泡用流体の種類としては、主に空気が使用されるが、その他にも、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを使用することもできる。発泡体を薄く形成する点では、発泡セル径は小さくできる超臨界流体または亜臨界流体(例えば超臨界/亜臨界の窒素や二酸化炭素)が好ましい。工程の簡素化およびそれによる製造効率の向上の点では、空気が好ましい。 Air is mainly used as the type of bubbling fluid, but inert gases such as nitrogen, carbon dioxide, helium, and argon can also be used. A supercritical fluid or a subcritical fluid (for example, supercritical/subcritical nitrogen or carbon dioxide) that can reduce the foam cell diameter is preferable in terms of forming a thin foam. Air is preferable in terms of simplification of the process and thereby improvement in production efficiency.

発泡手段としては、メカニカルフロス(機械発泡)法を使用する。メカニカルフロス法は、液状原料混合物を撹拌羽根等で撹拌することにより、大気中の空気などの発泡用流体を液状原料混合物に混入させて発泡させる方法である。撹拌装置としては、メカニカルフロス法に一般に用いられる撹拌装置を特に制限なく使用可能であるが、例えば、ホモジナイザー、ディゾルバー、メカニカルフロス発泡機等を使用することができる。このメカニカルフロス法によれば、液状原料混合物と発泡用流体との混合割合を調節することによって、種々の用途に適した密度の吸着性発泡体を得ることができる。 As a foaming means, a mechanical froth (mechanical foaming) method is used. The mechanical froth method is a method of stirring a liquid raw material mixture with a stirring blade or the like to mix a foaming fluid such as air in the atmosphere into the liquid raw material mixture to foam the mixture. As the stirrer, any stirrer generally used in the mechanical froth method can be used without particular limitation, and for example, a homogenizer, a dissolver, a mechanical froth foamer and the like can be used. According to this mechanical froth method, by adjusting the mixing ratio of the liquid raw material mixture and the foaming fluid, it is possible to obtain an adsorptive foam having a density suitable for various uses.

液状原料混合物と発泡用流体との混合時間は特に制限されないが、通常は1~10分、好ましくは2~6分である。混合温度も特に制限されないが、通常は常温である。また、上記の混合における撹拌速度は、気泡を細かくするために200rpm以上または500rpm以上が好ましくい。他方、発泡機からの発泡物の吐出をスムーズにするために2000rpm以下、1200rpm以下または800rpm以下が好ましい。
なお、常温とは5~35℃、15~30℃または20~25℃を意味する。
The mixing time of the liquid raw material mixture and the bubbling fluid is not particularly limited, but is usually 1 to 10 minutes, preferably 2 to 6 minutes. Although the mixing temperature is not particularly limited, it is usually room temperature. Moreover, the stirring speed in the above mixing is preferably 200 rpm or more or 500 rpm or more in order to make air bubbles fine. On the other hand, 2000 rpm or less, 1200 rpm or less or 800 rpm or less is preferable in order to smoothly discharge the foam from the foaming machine.
The room temperature means 5 to 35°C, 15 to 30°C or 20 to 25°C.

発泡工程において、原料調製工程で得られた液状原料混合物に所定のゲル化手段を用いて、ゲル化された液状原料混合物を得てもよい。ゲル化剤を用いる場合には、原料調製工程で得られた液状原料混合物と、発泡用流体と、ゲル化剤とをミキシングヘッド等の混合装置により充分に混合することで実行される。本発明でいうゲル化した液状原料混合物とは、ゲル化している途上の液状原料混合物及び完全にゲル化した液状原料混合物の両方を指すものである。 In the foaming step, the liquid raw material mixture obtained in the raw material preparing step may be subjected to a predetermined gelation means to obtain a gelled liquid raw material mixture. When a gelling agent is used, the liquid raw material mixture obtained in the raw material preparation step, the foaming fluid, and the gelling agent are sufficiently mixed with a mixing device such as a mixing head. The term "gelled liquid raw material mixture" as used in the present invention refers to both a liquid raw material mixture in the process of gelling and a liquid raw material mixture that has been completely gelled.

ゲル化の完了により、ゲル化した液状原料混合物中に存在する発泡用流体は気泡として保持されることになる。この気泡は、そのまま最終的に得られる樹脂発泡体のセルとなるため、この気泡の大きさはセル径を決定することになる。 Upon completion of gelling, the foaming fluid present in the gelled liquid raw material mixture is retained as air bubbles. Since these cells become the cells of the resin foam to be finally obtained as they are, the size of these cells determines the cell diameter.

本発明においては発泡体の気泡の大きさ(発泡セル径)を20~250μmまたは30~200μmに調整することが好ましい。セル径が小さすぎると、標的とする化学物質に汚染された流体(例えば水)を浄化する際、単位時間当たりの流体の流量が制限されることとなり、処理速度の低下を招くため好ましくない。他方、セル径が大きすぎると、薄く成形した場合ピンホールができ易くなる。この場合、機械的強度に問題を生じ、また標的物質を含む流体を通過させて標的物質を除去する場合において接触確率の低下を招くため好ましくない。すなわちシート状に成形すると問題を生じてしまうため好ましくない。 In the present invention, it is preferable to adjust the cell size (foam cell diameter) of the foam to 20 to 250 μm or 30 to 200 μm. If the cell diameter is too small, the flow rate of the fluid per unit time will be restricted when purifying a fluid (for example, water) contaminated with the target chemical substance, which is not preferable because it will lead to a decrease in the processing speed. On the other hand, if the cell diameter is too large, pinholes are likely to occur when the cell is formed thin. In this case, there is a problem with mechanical strength, and when the target substance is removed by allowing the fluid containing the target substance to pass through, the probability of contact is lowered, which is not preferable. That is, it is not preferable to form a sheet because it causes problems.

液状原料混合物のゲル化手段としては、何ら限定されず、用途等に応じて適宜選択すればよい。起泡剤として含有されるアニオン性界面活性剤と共に金属カチオン源を配合することにより、アニオン性界面活性剤を析出(難溶化ないし不溶化)させることでゲル化させてもよい。または、HLB値が異なる複数の界面活性剤を配合することでゲル化させてもよい。界面活性剤が互い違い配向することで界面活性剤の密度が向上し、親水基と水との水素結合が高まり、水系液体分散媒の流動性を低下しゲル化に繋がる。あるいは、形成するミセルの形状が異なる複数の界面活性剤を配合し、ミセルのネットワークを形成することでゲル化させてもよい。 The means for gelling the liquid raw material mixture is not limited at all, and may be appropriately selected according to the application. By blending a metal cation source together with an anionic surfactant contained as a foaming agent, the anionic surfactant may be precipitated (insolubilized or insolubilized) to cause gelation. Alternatively, gelation may be achieved by blending a plurality of surfactants with different HLB values. The staggered orientation of the surfactant improves the density of the surfactant, increases the hydrogen bond between the hydrophilic group and water, and reduces the fluidity of the aqueous liquid dispersion medium, leading to gelation. Alternatively, a plurality of surfactants with different micelle shapes may be blended to form a micelle network to cause gelation.

アニオン性起泡剤(起泡剤として機能するアニオン性界面活性剤)を析出させる金属カチオン源を液状原料混合物に添加する場合、添加のタイミングは特に制限されない。前述した通り、原料調製工程において配合させてもよいし、発泡工程において配合させてもよい。原料調製工程において配合する方が、工程を簡素化できるため好ましい。 When a metal cation source that precipitates an anionic foaming agent (an anionic surfactant that functions as a foaming agent) is added to the liquid raw material mixture, the timing of addition is not particularly limited. As described above, it may be blended in the raw material preparation process or may be blended in the foaming process. Blending in the raw material preparation process is preferable because the process can be simplified.

ゲル化時間が短い場合や、溶解度の大きい水溶性塩を用いる場合は、原料調製時に添加するとゲル化による増粘で混入できる発泡用流体の量が減少し高密度な発泡体になるため、発泡直前もしくは発泡時に添加することが好ましい。 If the gelation time is short or if a water-soluble salt with a high solubility is used, adding it during the preparation of the raw material reduces the amount of foaming fluid that can be mixed in due to thickening due to gelation, resulting in a high-density foam. Addition immediately before or during foaming is preferred.

他方、ゲル化時間が長い場合や、徐放性難溶性塩を用いる場合は、発泡直前もしくは発泡時に添加すると気泡の合一により微細なセル構造が成形できないため、原料調製時に添加することが好ましい。金属カチオン源を原料調製時に添加することは、工程の簡略化に繋がる利点もある。 On the other hand, when the gelation time is long or when a slow-release sparingly soluble salt is used, if added immediately before or during foaming, a fine cell structure cannot be formed due to the coalescence of cells, so it is preferable to add the salt during the preparation of the raw material. . Adding the metal cation source at the time of raw material preparation also has the advantage of simplifying the process.

本発明において、用語「水溶性」とは、25℃の100gの水に対して溶解ないし分散する量が1g以上であることを意味する。用語「難溶性」とは、25℃の100gの水に対して溶解ないし分散する量が1~5gであることを意味する。用語「不溶性」とは、25℃の100gの水に対して溶解ないし分散する量が1g未満であることを意味する。 In the present invention, the term "water-soluble" means that the amount dissolved or dispersed in 100 g of water at 25°C is 1 g or more. The term "sparingly soluble" means that the amount that dissolves or disperses in 100 g of water at 25° C. is 1 to 5 g. The term "insoluble" means that the amount dissolved or dispersed in 100 g of water at 25°C is less than 1 g.

アニオン性界面活性剤の析出工程は、主に、発泡後、起泡剤であるアニオン性界面活性剤(アニオン性起泡剤)を析出させることによって、系にチキソ性を付与するものであるが、析出工程としては、これとは異なる手法も考えられる。 The deposition step of the anionic surfactant mainly provides thixotropy to the system by precipitating the anionic surfactant (anionic foaming agent) as a foaming agent after foaming. As a deposition step, a method different from this is also conceivable.

例えば、発泡後、系内に存在している水可溶型成分(例えば、アニオン性起泡剤由来の金属カチオン、水溶性樹脂中に含まれている成分、予め添加しておいた水可溶型成分)を析出させる手法を挙げることができる。例えば、アニオン性起泡剤由来の金属カチオンを用いて析出させる手法としては、当該金属カチオンと結合して析出する別の成分を添加することで実現できる。より好適な例は、起泡剤であるアニオン性界面活性剤とは別のアニオン性界面活性剤を添加する手法である。アニオン性界面活性剤の水への溶解性は、一般に、多価金属塩{例えば、アルカリ土類金属塩(例えば、カルシウム塩)}<アルカリ金属塩(例えば、ナトリウム塩)<アンモニウム又はアミン塩、の順である。この性質を利用し、例えば、アニオン性起泡剤として水溶性の高い塩(例えば、第1のアニオン性界面活性剤のナトリウム塩)と前記水可溶型カチオンと難溶性または不溶性の塩を形成する第2のアニオン性界面活性剤(例えば、アンモニウム塩)を用いることで、カチオン交換反応により第2のアニオン性界面活性剤は、ナトリウム塩を形成し系外に排出される。第1のアニオン性起泡剤は難溶・不溶化されることなく起泡性を維持する。ここで、例えば、前記例の場合、第2のアニオン性界面活性剤は、アンモニウム塩としては水に可溶するが、アルカリ金属塩としては水に難溶ないし不溶なものである。このような第2のアニオン性界面活性剤を系に添加することにより、第2のアニオン性界面活性剤はカチオン交換(例えば、アンモニウム→ナトリウムイオン)し、水可溶型→水難溶型ないし水不溶型に変化する。これにより、系の流動性は低下し、上で詳述したアニオン性起泡剤を析出させる態様と同様、低気泡径等を有する発泡体を製造することが可能となる。なお、第1のアニオン性界面活性剤、第2のアニオン性界面活性剤はその組み合わせによって配合するタイミングをそれぞれ変更してもよい。起泡前に双方を配合した後、ゲル化させながら起泡させてもよい。あるいは第1のアニオン性界面活性剤を配合した後、起泡させ、起泡中または起泡終了後に第2のアニオン性界面活性剤を配合しゲル化させてもよい。 For example, after foaming, water-soluble components present in the system (e.g., metal cations derived from anionic foaming agents, components contained in water-soluble resins, previously added water-soluble A method of precipitating a mold component) can be mentioned. For example, a method of depositing using a metal cation derived from an anionic foaming agent can be realized by adding another component that binds to the metal cation and deposits. A more suitable example is a method of adding an anionic surfactant other than the anionic surfactant which is a foaming agent. The solubility of anionic surfactants in water is generally determined by polyvalent metal salts {e.g., alkaline earth metal salts (e.g., calcium salts)} < alkali metal salts (e.g., sodium salts) < ammonium or amine salts, is the order. Using this property, for example, as an anionic foaming agent, a highly water-soluble salt (e.g., sodium salt of the first anionic surfactant) forms a sparingly soluble or insoluble salt with the water-soluble cation. By using a second anionic surfactant (for example, an ammonium salt), the second anionic surfactant forms a sodium salt through a cation exchange reaction and is discharged out of the system. The first anionic foaming agent maintains its foamability without becoming poorly soluble or insoluble. Here, for example, in the above example, the second anionic surfactant is soluble in water as an ammonium salt, but poorly soluble or insoluble in water as an alkali metal salt. By adding such a second anionic surfactant to the system, the second anionic surfactant undergoes cation exchange (for example, ammonium → sodium ion), water-soluble → sparingly water-soluble or water Change to insoluble form. As a result, the fluidity of the system is lowered, and it becomes possible to produce a foam having a low cell diameter and the like, as in the case of depositing an anionic foaming agent as described in detail above. The timing of blending the first anionic surfactant and the second anionic surfactant may be changed depending on the combination thereof. After blending both before foaming, foaming may be performed while gelling. Alternatively, after blending the first anionic surfactant, foaming may be performed, and the second anionic surfactant may be blended and gelled during or after foaming.

例えば、アニオン性起泡剤としてアルカリ金属塩(例えばナトリウム塩)を少なくとも用いた場合を想定する(当然のことながら他の界面活性剤を併用してもよい)。この場合、第2のアニオン性界面活性剤として長鎖脂肪酸(例えば、炭素数16~22)アンモニウム(例えば、ステアリン酸アンモニウム等)を用いると、アニオン性起泡剤由来のアルカリ金属イオン(例えばナトリウムイオン)と第2のアニオン性界面活性剤由来の長鎖脂肪酸とが反応し、難溶性塩または不溶性塩として脂肪酸アルカリ金属塩(例えばナトリウム塩)を析出させることが可能となる。尚、アニオン性起泡剤として、中鎖脂肪酸(例えば、炭素数8~15)のアルカリ金属塩(例えば、ドデカン酸ナトリウム等)を用いることも想定する(この場合は、上で詳述したアニオン性起泡剤を難溶化ないし不溶化させる態様に該当する)。この場合、起泡した系に、多価金属イオン(例えば、カルシウムイオン)を添加する。これにより、当該多価金属イオンとアニオン性起泡剤由来の短鎖脂肪酸とが反応し、難溶性塩または不溶性塩として脂肪酸多価金属塩(例えばカルシウム塩)を析出させることが可能となる。 For example, it is assumed that at least an alkali metal salt (eg, sodium salt) is used as an anionic foaming agent (of course, other surfactants may be used in combination). In this case, if a long-chain fatty acid (eg, C 16-22) ammonium (eg, ammonium stearate) is used as the second anionic surfactant, an alkali metal ion derived from an anionic foaming agent (eg, sodium ion) reacts with the long-chain fatty acid derived from the second anionic surfactant to precipitate a fatty acid alkali metal salt (eg, sodium salt) as a poorly soluble or insoluble salt. As an anionic foaming agent, it is also assumed to use an alkali metal salt (for example, sodium dodecanoate) of a medium-chain fatty acid (for example, 8 to 15 carbon atoms) (in this case, the anion (corresponds to an aspect in which a non-soluble foaming agent is rendered insoluble or insoluble). In this case polyvalent metal ions (eg calcium ions) are added to the foamed system. As a result, the polyvalent metal ion and the short-chain fatty acid derived from the anionic foaming agent react to precipitate a fatty acid polyvalent metal salt (for example, calcium salt) as a sparingly soluble or insoluble salt.

なお、アニオン性界面活性剤の析出工程としては、上述した方法を適宜組みあわせてもよい。 In addition, as the deposition step of the anionic surfactant, the above-described methods may be appropriately combined.

本発明の製造方法は、前述する発泡工程と後述する乾燥工程との間に、基材上に発泡混合物をシート状に成形する成形工程を含む。 The production method of the present invention includes a molding step of molding the foamed mixture into a sheet on a substrate between the foaming step described above and the drying step described below.

基材は、特に制限はなく、樹脂発泡体の基材として通常使用されるものが使用可能である。吸着性発泡体の原料成分を浸透させない伸縮性の低いシート状の基材が好ましい。 The substrate is not particularly limited, and those commonly used as substrates for resin foams can be used. A sheet-like base material with low stretchability that does not allow the raw material components of the adsorptive foam to permeate is preferred.

このような観点から基材は、PETフィルム、不織布、織物、紙などが好ましい。なかでも、目付量が30~150g/m、厚みが50~500μmの不織布が特に好ましい。 From this point of view, the substrate is preferably a PET film, nonwoven fabric, woven fabric, paper, or the like. Among them, a nonwoven fabric having a basis weight of 30 to 150 g/m 2 and a thickness of 50 to 500 µm is particularly preferable.

シート状とは、奥行、幅、厚さの中で、厚さが奥行および幅に対して十分小さいことを意味する。例えば、奥行および幅の厚さに対する比率がそれぞれ5以上、10以上または15以上であればシート状と表現してよい。
特に吸着性発泡体に関しては、奥行および幅が5cm以上の条件下において、厚さが2mm以下、1.5mm以下または1mm以下であるとき、その吸着性発泡体はシート状であると表現する。
"Sheet-like" means that the thickness is sufficiently smaller than the depth and width among the depth, width and thickness. For example, if the ratio of depth and width to thickness is 5 or more, 10 or more, or 15 or more, it may be expressed as a sheet.
In particular, with regard to the absorbent foam, when the depth and width are 5 cm or more and the thickness is 2 mm or less, 1.5 mm or less, or 1 mm or less, the absorbent foam is expressed as a sheet.

基材上に成形するための手段は、特に制限されず、公知の手段が使用可能である。通常は基材上に塗工することで成形される。基材上に塗工された半固形状の発泡混合物は、ドクターナイフ、ドクターロール等の手段によって所望の厚みに高い精度で成形される。 The means for molding on the substrate is not particularly limited, and known means can be used. It is usually molded by coating on a base material. The semi-solid foamed mixture coated on the base material is molded to a desired thickness with high accuracy by means such as a doctor knife and a doctor roll.

本発明の製造方法は、発泡させた液状原料混合物(発泡混合物)を加熱して前記分散媒を蒸発させる乾燥工程を含む。 The production method of the present invention includes a drying step of heating the foamed liquid raw material mixture (foaming mixture) to evaporate the dispersion medium.

乾燥工程の乾燥方法としては特に制限されるものではない。例えば、熱風乾燥等を用いてもよい。乾燥工程の温度および時間は、適宜調整し得るものであるが、例えば、80℃程度で1~3時間程度としてもよい。 The drying method in the drying step is not particularly limited. For example, hot air drying or the like may be used. The temperature and time of the drying process can be adjusted as appropriate, but for example, the temperature may be about 80° C. for about 1 to 3 hours.

乾燥工程において、発泡混合物から分散媒が蒸発するが、この蒸気が抜ける際の通り道が、吸着性発泡体の内部から外部まで連通される。従って、本発明の吸着性発泡体では、蒸気が抜ける際の通り道が連続気泡として残るため、吸着性発泡体中に存在する気泡の少なくとも一部が連続気泡となる。 In the drying process, the dispersion medium evaporates from the foamed mixture, and the path through which this vapor escapes communicates from the inside to the outside of the adsorptive foam. Therefore, in the adsorptive foam of the present invention, the passageway through which vapor escapes remains as open cells, so that at least some of the cells present in the adsorptive foam become open cells.

発泡工程で混入された発泡用流体がそのまま残存している場合には、得られた吸着性発泡体中では独立気泡となり、混入された発泡用流体が、本工程において蒸気が抜ける際に連通された場合には、得られた吸着性発泡体中では連続気泡となる。本発明においては、吸着性発泡体中の気泡の一部が連続気泡であってもよいし、全ての気泡が連続気泡であってもよい。 When the bubbling fluid mixed in the bubbling step remains as it is, the resulting adsorptive foam becomes closed cells, and the mixed bubbling fluid is communicated when steam escapes in this step. If so, open cells are present in the resulting adsorptive foam. In the present invention, some of the cells in the adsorptive foam may be open cells, or all the cells may be open cells.

架橋剤(硬化剤)を添加した場合には、乾燥工程では、原料の架橋(硬化)反応を進行及び完了させる。具体的には、上述した架橋剤(硬化剤)により原料同士が架橋され、硬化した発泡体ができる。この際の加熱手段としては、原料に充分な加熱を施し、原料を架橋(硬化)させ得るものであれば特に制限はされないが、例えば、トンネル式加熱炉等を使用することができる。また、加熱温度及び加熱時間も、原料を架橋(硬化)させることができる温度及び時間であればよく、例えば、80~150℃(特に、120℃程度が好適)で1時間程度とすればよい。 When a cross-linking agent (curing agent) is added, the drying process proceeds and completes the cross-linking (curing) reaction of the raw material. Specifically, the raw materials are cross-linked by the above-described cross-linking agent (hardening agent) to form a hardened foam. The heating means at this time is not particularly limited as long as it can sufficiently heat the raw material and crosslink (harden) the raw material. For example, a tunnel heating furnace or the like can be used. Also, the heating temperature and heating time may be any temperature and time at which the raw material can be crosslinked (cured), for example, about 1 hour at 80 to 150 ° C. (especially about 120 ° C. is preferable). .

以上の通り説明した本発明の製造方法によれば、シート状の吸着性発泡体を製造することが可能である。 According to the production method of the present invention described above, it is possible to produce a sheet-like adsorptive foam.

従来製法では、吸着性発泡体をシート状に成形することができず、ある程度大きい吸着性発泡体を製造するしかなかった。標的物質を含有する流体(例えば水などの液体)から標的物質を捕集して当該流体を浄化するためには、その流体を吸着性発泡体に通過させる必要がある。しかし、シート状ではない吸着性発泡体に通過させるには印加する圧力は相当大きい必要がある。そうすると昇圧装置を要するなどコスト面においても不利であり、また吸着性発泡体の抵抗による流体流速の低下から当該流体の浄化速度が大きく制限され時間効率の面においても不利である。さらに例えば、放射性セシウムなどの放射性物質の捕集に使用する場合、従来品では、意図せず大量の放射性物質を捕集してしまい作業者が想定よりも被曝してしまう懸念があった。本発明の製造方法では、吸着性発泡体をシート状に成形することが可能となる。シート状に成形することで、これら問題を回避または低減することに繋がる。 In the conventional manufacturing method, it was not possible to form the absorbent foam into a sheet shape, and there was no choice but to produce an absorbent foam having a certain size. In order to capture the target substance from a fluid containing the target substance (eg, a liquid such as water) and purify the fluid, the fluid must be passed through an absorbent foam. However, the applied pressure must be considerably high to pass through a non-sheet-like adsorptive foam. This is disadvantageous in terms of cost, such as the need for a booster device, and is also disadvantageous in terms of time efficiency, since the flow rate of the fluid is reduced due to the resistance of the adsorptive foam, and the cleaning speed of the fluid is greatly restricted. Furthermore, for example, when used to collect radioactive substances such as radioactive cesium, there was a concern that conventional products would unintentionally collect a large amount of radioactive substances, resulting in workers being exposed to more radiation than expected. The manufacturing method of the present invention enables the adsorptive foam to be formed into a sheet. Molding into a sheet shape leads to avoiding or reducing these problems.

さらに本発明の製造方法によれば、少なくとも一方の面において、吸着性発泡体はスキン層(比較的高密度な層)を有する。このスキン層が存在することで、適度な機械的強度を吸着性発泡体に付与することができる。これによって、浄化させる流体を通過させてもシート状の吸着性発泡体が破断し難くなる。 Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, on at least one side, the absorbent foam has a skin layer (relatively dense layer). The presence of this skin layer can impart appropriate mechanical strength to the adsorptive foam. This makes it difficult for the sheet-like adsorptive foam to break even when the fluid to be purified is passed through it.

このように上記の製造方法によって製造されたシート状の吸着性発泡体は以下の構成を有する。 Thus, the sheet-like adsorptive foam produced by the above production method has the following configuration.

シート状の吸着性発泡体は、ナノセルロース/吸着剤の複合体を含む。このため吸着性発泡体は吸着剤に由来する捕集能力を有し、吸着剤が標的とする物質を捕集することができる。適切な吸着剤を選択すれば、吸着性発泡体は例えば、セシウム、トリウム、ストロンチウム、ヨウ素(特に放射性セシウム、放射性トリウム、放射性ストロンチウム、放射性ヨウ素)を吸着・保持することができる。このような吸着剤としてプルシアンブルーが挙げられる。プルシアンブルーはセシウムに対する優れた吸着剤である。したがって、典型例の吸着性発泡体は、ナノセルロース/プルシアンブルー複合体を含有し、含有するプルシアンブルーによってセシウム(特に放射性セシウム)を吸着・保持することができる。 The sheet-like adsorptive foam comprises a nanocellulose/adsorbent composite. Therefore, the adsorptive foam has a scavenging ability derived from the adsorbent, and can capture the target substance of the adsorbent. By choosing a suitable adsorbent, the adsorbent foam can adsorb and retain, for example, cesium, thorium, strontium, iodine (especially radioactive cesium, radioactive thorium, radioactive strontium, radioactive iodine). Prussian blue can be mentioned as such an adsorbent. Prussian blue is an excellent adsorbent for cesium. Thus, a typical adsorbent foam contains a nanocellulose/Prussian blue composite and is capable of adsorbing and retaining cesium (particularly radioactive cesium) by means of the contained Prussian blue.

また製造方法の関係から、吸着性発泡体は上記の水分散性樹脂、架橋剤も含む。これらはネットワーク構造を形成している。 Further, in relation to the manufacturing method, the adsorptive foam also contains the water-dispersible resin and the cross-linking agent. These form a network structure.

吸着性発泡体の厚さは、2mm以下、1.5mm以下、1mm以下、0.8mm以下、0.6mm以下または0.5mm以下である。ある程度の機械強度を確保する観点から、吸着性発泡体の厚さは0.01mm以上、0.05mm以上または0.1mm以上が好ましい。 The thickness of the absorbent foam is 2 mm or less, 1.5 mm or less, 1 mm or less, 0.8 mm or less, 0.6 mm or less or 0.5 mm or less. From the viewpoint of ensuring a certain degree of mechanical strength, the thickness of the adsorptive foam is preferably 0.01 mm or more, 0.05 mm or more, or 0.1 mm or more.

吸着性発泡体の見掛け密度(JIS K6401)は、特に制限はない。例えば、50~500kg/m、100~300kg/mとしてもよい。密度が低すぎると吸着性発泡体の機械的強度が低下する恐れがあり、また体積あたりの吸着剤の量(濃度)も低下するため吸着処理効率が低下する恐れがある。逆に密度が高いことは独立気泡構造に近く、連続気泡が少ないことを意味する。そのため流体が吸着性発泡体内部へ浸透する量や速度が低下する恐れがあり、吸着性発泡体内部の吸着剤と標的物質とが十分に接触できず吸着効率が低下してしまう。 The apparent density (JIS K6401) of the adsorptive foam is not particularly limited. For example, it may be 50 to 500 kg/m 3 or 100 to 300 kg/m 3 . If the density is too low, the mechanical strength of the adsorptive foam may decrease, and the amount (concentration) of the adsorbent per volume may decrease, resulting in a decrease in adsorption treatment efficiency. Conversely, a high density means that the structure is close to a closed cell structure and that there are few open cells. As a result, there is a risk that the amount and speed at which the fluid penetrates into the adsorptive foam will decrease, and the adsorbent inside the adsorptive foam will not be in sufficient contact with the target substance, resulting in reduced adsorption efficiency.

吸着性発泡体の気泡の大きさ(発泡セル径、セルサイズ)は、20~250μmまたは30~200μmである。本発明において吸着性発泡体の気泡の大きさは、走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社キーエンス製、VHXD-500)を用いて吸着性発泡体の厚さ方向断面の写真を撮影して測定する。当該写真中のセルについて、画像処理ソフトImage-Pro PLUS(Media Cybernetics社製、6.3ver)を用いて、各セル径を計測してその平均値を気泡の大きさと定義している。 The cell size (foam cell diameter, cell size) of the adsorptive foam is 20 to 250 μm or 30 to 200 μm. In the present invention, the cell size of the adsorptive foam is measured by taking a photograph of a cross section in the thickness direction of the adsorptive foam using a scanning electron microscope (SEM) (manufactured by Keyence Corporation, VHXD-500). do. For the cells in the photograph, the diameter of each cell was measured using image processing software Image-Pro PLUS (manufactured by Media Cybernetics, 6.3ver), and the average value was defined as the size of the bubble.

吸着性発泡体は、少なくとも一方の面においてスキン層を備える。スキン層は、発泡体を厚さ方向に切断した際の中央部分と比較して樹脂等が高密度に存在する領域である。これは発泡体を厚さ方向に切断した際の発泡体中央部分よりも、気泡の密度が小さい、および/または、平均発泡セル径が小さいためである。このスキン層が存在することは、厚さ方向断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観測することで確かめられる。このスキン層は非常に薄く、最大でも1μm以下である。発泡体中央部分よりも高密度で、かつ、非常に薄いスキン層が存在することによって、吸着性発泡体における流体の流通や吸着性発泡体の捕集能力への悪影響を最小限にしつつ、吸着性発泡体に適度な機械的強度が与えられる。 The absorbent foam is provided with a skin layer on at least one side. The skin layer is a region in which resin or the like exists at a higher density than in the central portion when the foam is cut in the thickness direction. This is because the cell density is lower and/or the average foam cell diameter is smaller than in the central portion of the foam when the foam is cut in the thickness direction. The presence of this skin layer can be confirmed by observing a cross section in the thickness direction with a scanning electron microscope (SEM). This skin layer is very thin, less than 1 μm at most. The presence of a skin layer that is denser than the center of the foam and very thin allows for adsorption while minimizing adverse effects on fluid flow through the absorbent foam and on the scavenging ability of the absorbent foam. Suitable mechanical strength is given to the elastic foam.

上述した通り、本発明の吸着性発泡体は当該吸着性発泡体が含有する吸着剤によって、当該吸着剤が標的とする物質を吸着することができる。したがって本発明によれば、当該吸着性発泡体シートを用いて当該標的物質を吸着・除去する方法(捕集する方法)が提供される。吸着性発泡体が吸着・除去方法に使用される際、基材は吸着性発泡体から取り外されてもよい。 As described above, the adsorbent foam of the present invention can adsorb substances targeted by the adsorbent due to the adsorbent contained in the adsorbent foam. Therefore, according to the present invention, a method for adsorbing/removing the target substance (capturing method) using the adsorbent foam sheet is provided. The substrate may be removed from the absorbent foam when the absorbent foam is used in the adsorption-removal method.

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例および比較例の吸着性発泡体を以下の手順によって製造した。 The absorbent foams of the Examples and Comparative Examples were prepared by the following procedure.

まず、特許文献3(特開2016-155116号公報)に記載の方法に従ってナノセルロース/プルシアンブルー複合体(疑似錯体)を形成させた。 First, a nanocellulose/Prussian blue composite (pseudocomplex) was formed according to the method described in Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-155116).

次に、表1~2に記載の組成を有する液状原料混合物(分散媒は純水)をそれぞれ調製した(数値は質量部を意味する)。気泡安定剤は発泡させる前に配合した。これに発泡用流体として大気中の空気等の気体を採用し、機械発泡法を用いて、それぞれの液状原料混合物を撹拌して発泡させた。発泡させた混合物(発泡混合物)を、離形処理を施したPETフィルム(基材)の上にキャストした後、コーターによってシート状に成形した。これを150℃において10分間に亘って加熱/乾燥させて分散媒を蒸発させた。こうしてシート状の吸着性発泡体を製造した。これら吸着性発泡体について下記の評価試験を実行し、その結果も表1~2に記載した。 Next, liquid raw material mixtures (with pure water as the dispersion medium) having the compositions shown in Tables 1 and 2 were prepared (numbers mean parts by weight). Foam stabilizers were incorporated prior to foaming. A gas such as air in the atmosphere was employed as a foaming fluid, and the respective liquid raw material mixtures were stirred and foamed using a mechanical foaming method. The foamed mixture (foamed mixture) was cast on a release-treated PET film (substrate), and then formed into a sheet by a coater. This was heated/dried at 150° C. for 10 minutes to evaporate the dispersion medium. A sheet-like adsorptive foam was thus produced. The following evaluation tests were performed on these adsorptive foams, and the results are also listed in Tables 1-2.

使用した化合物は以下の通りである。
水分散性樹脂1:ウレタンエマルジョン(固形分60質量%)
水分散性樹脂2:アクリルエマルジョン(固形分54質量%)
水分散性樹脂3:エチレン酢酸ビニルエマルジョン(固形分54質量%)
アニオン性起泡剤1:炭化水素基を有するスルホコハク酸ナトリウム(pH9.3、固形分35質量%、炭化水素基は炭素数12~18のアルキル基、アルケニル基)
アニオン性起泡剤2:ステアリン酸アンモニウム(pH11、固形分30質量%)
両性起泡剤1:ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン(pH7.5、固形分30質量%)
両性起泡剤2:ミリスチルベタイン(pH6.5、固形分36質量%)
ノニオン性起泡剤:ポリオキシエチレンアルキルエーテル(pH6.5、固形分50質量%)
気泡安定剤(金属カチオン源):濃度30質量%の硝酸カルシウム水溶液(pH6.1)
吸着剤複合体:ナノセルロース(CNF)とプルシアンブルー(PB)の複合体(疑似錯体)溶液(pH3.0、固形分50質量%、CNFとPBの質量比は1:1)
架橋剤(硬化剤):疎水系HDIイソシアヌレート(官能基数3.5)
The compounds used are as follows.
Water-dispersible resin 1: urethane emulsion (solid content 60% by mass)
Water-dispersible resin 2: acrylic emulsion (solid content 54% by mass)
Water-dispersible resin 3: ethylene vinyl acetate emulsion (solid content 54% by mass)
Anionic foaming agent 1: sodium sulfosuccinate having a hydrocarbon group (pH 9.3, solid content 35% by mass, hydrocarbon group is alkyl group having 12 to 18 carbon atoms, alkenyl group)
Anionic foaming agent 2: ammonium stearate (pH 11, solid content 30% by mass)
Amphoteric foaming agent 1: coconut oil fatty acid amidopropyl betaine (pH 7.5, solid content 30% by mass)
Amphoteric foaming agent 2: myristyl betaine (pH 6.5, solid content 36% by mass)
Nonionic foaming agent: polyoxyethylene alkyl ether (pH 6.5, solid content 50% by mass)
Bubble stabilizer (metal cation source): calcium nitrate aqueous solution with a concentration of 30% by mass (pH 6.1)
Adsorbent complex: nanocellulose (CNF) and Prussian blue (PB) complex (pseudo complex) solution (pH 3.0, solid content 50% by mass, mass ratio of CNF and PB is 1:1)
Cross-linking agent (curing agent): Hydrophobic HDI isocyanurate (number of functional groups: 3.5)

<評価方法>
製造したそれぞれの吸着性発泡体について以下の評価試験によって性能を評価した。
<Evaluation method>
Each adsorbent foam produced was evaluated for performance by the following evaluation tests.

吸着性発泡体の厚みをシックネスゲージによって測定した。 The thickness of the absorbent foam was measured with a thickness gauge.

(密度評価)
吸着性発泡体の見掛け密度をJIS K6401に準拠して測定した。
(Density evaluation)
The apparent density of the adsorptive foam was measured according to JIS K6401.

(セルサイズ評価)
走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社キーエンス製、VHXD-500)を用いて吸着性発泡体の厚さ方向断面の写真を撮影した。写真中のセルについて、画像処理ソフトImage-Pro PLUS(Media Cybernetics社製、6.3ver)を用いて、各セル径を計測してその平均を算出した。なお、このときいずれの吸着性発泡体においても両面に厚さ1μm以下のスキン層が確認された。
(Cell size evaluation)
Using a scanning electron microscope (SEM) (manufactured by Keyence Corporation, VHXD-500), a photograph of a cross section in the thickness direction of the adsorptive foam was taken. For the cells in the photograph, the diameter of each cell was measured using image processing software Image-Pro PLUS (manufactured by Media Cybernetics, 6.3ver), and the average was calculated. At this time, a skin layer having a thickness of 1 μm or less was confirmed on both sides of each of the adsorptive foams.

(吸水性評価)
イオン交換水1滴(0.033mL)を吸着性発泡体の試験片に滴下し、完全に染み込むまでの時間を測定した。試験片は幅5cm×奥行5cmのシート状であり、中央および四隅の5ヶ所について行い吸水に要する平均時間を算出する。評価基準は以下の通りである。
〇:平均吸水時間が10秒以内
△:平均吸水時間が10秒超から60秒以内
×:平均吸水時間が60秒超
(Water absorption evaluation)
One drop (0.033 mL) of ion-exchanged water was dropped on the test piece of the adsorptive foam, and the time required for complete penetration was measured. The test piece is a sheet with a width of 5 cm and a depth of 5 cm, and the average time required for water absorption is calculated at 5 points in the center and four corners. Evaluation criteria are as follows.
○: Average water absorption time within 10 seconds △: Average water absorption time from over 10 seconds to 60 seconds ×: Average water absorption time over 60 seconds

(外観評価)
目視においてセルの状態および吸着性発泡体の表面を評価した。評価基準は以下の通りである。
〇:セルが均一、かつ、表面が荒れていない
△:セルが不均一な部分がある、または、表面が荒れている
×:セルがない(発泡していない)、セルが不均一、または、表面が極めて荒れている
(Appearance evaluation)
The state of the cells and the surface of the adsorptive foam were evaluated visually. Evaluation criteria are as follows.
〇: Cells are uniform and the surface is not rough △: There are uneven cells, or the surface is rough ×: No cells (not foamed), uneven cells, or very rough surface

Figure 0007113449000001
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Figure 0007113449000002
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(プルシアンブルー溶出試験)
1gの実施例2の吸着性発泡体シート(PB含有率:2.5wt%)を所定pHの40mLのイオン交換水の中に投入し、20℃で300rpmの条件にて24時間撹拌させた。イオン交換水のpHは水酸化ナトリウム水溶液または硫酸水溶液を添加することで1~13(1刻み)に調整した。
撹拌後、吸着性発泡体を取り出して残存液体について全シアン濃度(プルシアンブルーの溶出量)および遊離シアン濃度を評価した。全シアン濃度の測定には株式会社共立理化学研究所製の全シアン濃度(低濃度)セット(型式:WA-CNT(L))を使用した。遊離シアン濃度の測定には株式会社共立理化学研究所製のデジタルパックテストマルチ(ラムダ-9000)を使用した。
(Prussian blue elution test)
1 g of the adsorptive foam sheet of Example 2 (PB content: 2.5 wt %) was put into 40 mL of deionized water with a predetermined pH and stirred at 20° C. and 300 rpm for 24 hours. The pH of the ion-exchanged water was adjusted to 1 to 13 (in increments of 1) by adding an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous sulfuric acid solution.
After agitation, the absorbent foam was removed and the remaining liquid was evaluated for total cyanide concentration (the amount of Prussian blue eluted) and free cyanide concentration. A total cyan concentration (low concentration) set (type: WA-CNT (L)) manufactured by Kyoritsu Rikagaku Kenkyusho Co., Ltd. was used to measure the total cyan concentration. Digital Packtest Multi (Lambda-9000) manufactured by Kyoritsu Rikagaku Kenkyusho Co., Ltd. was used to measure the concentration of free cyanide.

全シアン濃度に関してはpH1~11の範囲では検出限界値以下であった。pH12では98ppm、pH13では135ppmが検出された。
遊離シアン濃度に関してはpH1~9の範囲では検出限界値以下であった。pH10では0.015ppm、pH11では0.017ppm、pH12では0.10ppm、pH13では0.32ppmであった。
pHが小さい領域(酸性領域、中性領域、弱アルカリ性領域)ではプルシアンブルーが全く溶出しないことが確認できた。またpHが大きい領域においても、その溶出量は非常に少ないことが確認できた。この結果は、プルシアンブルーはナノセルロースに強固に保持され、またこれらの複合体(疑似錯体)は吸着性発泡体に強固に保持されていることを意味する。
The total cyanide concentration was below the detection limit in the pH range of 1-11. 98 ppm was detected at pH 12 and 135 ppm at pH 13.
The concentration of free cyanide was below the detection limit in the pH range of 1-9. It was 0.015 ppm at pH 10, 0.017 ppm at pH 11, 0.10 ppm at pH 12, and 0.32 ppm at pH 13.
It was confirmed that Prussian blue was not eluted at all in the low pH range (acidic range, neutral range, weakly alkaline range). It was also confirmed that the elution amount was very small even in the high pH range. This result means that Prussian blue is strongly retained on nanocellulose, and their complexes (pseudo-complexes) are strongly retained on the adsorptive foam.

(セシウム吸着試験)
硝酸セシウムを脱イオン水、海水にそれぞれ溶かし、セシウム水溶液を作製した。セシウムイオンの濃度は100ppb、200ppb、300ppb、500ppb、1000ppb(1.0ppm)、3.0ppm、5.0ppm、10ppm、20ppm、50ppm、100ppmとした。
(Cesium adsorption test)
A cesium aqueous solution was prepared by dissolving cesium nitrate in deionized water and seawater, respectively. The cesium ion concentrations were 100 ppb, 200 ppb, 300 ppb, 500 ppb, 1000 ppb (1.0 ppm), 3.0 ppm, 5.0 ppm, 10 ppm, 20 ppm, 50 ppm and 100 ppm.

約200mgの実施例2の吸着性発泡体シートを30.0mLの上述セシウム水溶液にそれぞれ加えた後、室温で24時間振動させた。その後、溶液中のセシウムイオンの濃度変化をICP-MSを使い測定し、吸着性発泡体シートのセシウムイオンに対する吸着容量を算出した(サンプル数3個の平均値を使用した)。本発明の吸着性発泡体(PB含有率:2.5wt%)は、脱イオン水を用い作製したセシウム水溶液の場合は、その飽和吸着量は1.17mg/gであった。一方、海水を用い作製したセシウム水溶液の場合は、その飽和吸着量は1.08mg/gであった。
比較例1の吸着性発泡体シート(プルシアンブルーを含まないシート状の吸着性発泡体)の吸着容量について同様に測定した。吸着容量はμg/g程度であり、本発明の吸着性発泡体と比べて捕集性能が大きく劣っていた。本発明の方法によって製造されたシート状の吸着性発泡体が、吸着剤に由来する吸着性能を有することが確認できた。
About 200 mg of the adsorptive foam sheet of Example 2 was added to 30.0 mL of the above cesium aqueous solution, respectively, and then shaken at room temperature for 24 hours. Thereafter, changes in the concentration of cesium ions in the solution were measured using ICP-MS, and the adsorption capacity of the adsorptive foam sheet for cesium ions was calculated (the average value of three samples was used). The adsorbent foam of the present invention (PB content: 2.5 wt%) had a saturated adsorption amount of 1.17 mg/g in the case of a cesium aqueous solution prepared using deionized water. On the other hand, in the case of the cesium aqueous solution prepared using seawater, the saturated adsorption amount was 1.08 mg/g.
The adsorption capacity of the adsorptive foam sheet of Comparative Example 1 (sheet-like adsorptive foam containing no Prussian blue) was similarly measured. The adsorption capacity was about μg/g, and the trapping performance was greatly inferior to that of the adsorptive foam of the present invention. It was confirmed that the sheet-like adsorptive foam produced by the method of the present invention has adsorption performance derived from the adsorbent.

このように本発明の方法によってシート状に吸着性発泡体を製造することができた。そして製造されたシート状の吸着性発泡体は、吸着剤(プルシアンブルー)が強固に保持されていた。さらに、吸着性発泡体はその吸着剤(プルシアンブルー)の標的物質(セシウム)を吸着することが可能であった。標的物質に対する適切な吸着剤を選択すれば、本発明の製造方法は標的物質を捕集することが可能なシート状の吸着性発泡体を製造することができる。 Thus, it was possible to produce an absorbent foam in the form of a sheet by the method of the present invention. The adsorbent (Prussian blue) was firmly retained in the produced sheet-like adsorptive foam. Furthermore, the adsorbent foam was able to adsorb the target substance (cesium) of its adsorbent (Prussian blue). By selecting an appropriate adsorbent for the target substance, the production method of the present invention can produce a sheet-like adsorptive foam capable of capturing the target substance.

Claims (8)

標的とする物質を吸着・保持することができる吸着剤とナノセルロースとから形成される複合体を含む吸着性発泡体を製造する方法であって、
水系液体分散媒と、水分散性樹脂と、架橋剤と、起泡剤と、標的とする物質を吸着・保持することができる吸着剤とナノセルロースから形成される複合体と、を含有する液状原料混合物を得る原料調製工程と、
前記液状原料混合物を機械発泡させて発泡混合物を得る発泡工程と、
基材上に前記発泡混合物をシート状に成形する成形工程と、
シート状に成形された前記発泡混合物を加熱して前記分散媒を蒸発させる乾燥工程と、
を含む吸着性発泡体の製造方法。
A method for producing an adsorptive foam comprising a composite formed from an adsorbent capable of adsorbing and retaining a target substance and nanocellulose, comprising:
A liquid containing a water-based liquid dispersion medium, a water-dispersible resin, a cross-linking agent, a foaming agent, and a composite formed from an adsorbent capable of adsorbing and retaining a target substance and nanocellulose a raw material preparation step of obtaining a raw material mixture;
a foaming step of mechanically foaming the liquid raw material mixture to obtain a foamed mixture;
a molding step of molding the foamed mixture into a sheet on a substrate;
a drying step of heating the sheet-shaped foamed mixture to evaporate the dispersion medium;
A method of making an absorbent foam comprising:
原料調製工程、発泡工程、成形工程の少なくとも一部において、液状原料混合物または発泡混合物に気泡安定剤をさらに配合させることを特徴とする請求項1に記載の吸着性発泡体の製造方法。 2. The method for producing an adsorptive foam according to claim 1, wherein the liquid raw material mixture or the foamed mixture is further blended with a cell stabilizer in at least part of the raw material preparation process, the foaming process, and the molding process. 水分散性樹脂が、ウレタンエマルジョン、(メタ)アクリルエマルジョン、エチレン酢酸ビニルエマルジョンから選択される1種以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の吸着性発泡体の製造方法。 3. The method for producing an adsorptive foam according to claim 1, wherein the water-dispersible resin is one or more selected from urethane emulsion, (meth)acrylic emulsion, and ethylene vinyl acetate emulsion. 起泡剤がアニオン性界面活性剤であり、
気泡安定剤が前記アニオン性界面活性剤を析出させる金属カチオン源であることを特徴とする請求項2または3に記載の吸着性発泡体の製造方法。
the foaming agent is an anionic surfactant,
4. The method for producing an adsorptive foam according to claim 2, wherein the cell stabilizer is a metal cation source for precipitating the anionic surfactant.
起泡剤が、炭素数12~18、不飽和度が2以下の炭化水素基を有するスルホコハク酸塩であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の吸着性発泡体の製造方法。 The adsorptive foam according to any one of claims 1 to 4, wherein the foaming agent is a sulfosuccinate having a hydrocarbon group with 12 to 18 carbon atoms and a degree of unsaturation of 2 or less. manufacturing method. 標的とする物質を吸着・保持することができる吸着剤が、プルシアンブルーであることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の吸着性発泡体の製造方法。 The method for producing an adsorptive foam according to any one of claims 1 to 5, wherein the adsorbent capable of adsorbing and holding the target substance is Prussian blue. 標的とする物質を吸着・保持することができる吸着剤とナノセルロースとから形成される複合体を含む吸着性発泡体であって、
吸着性発泡体の厚さは2mm以下であり、
吸着性発泡体の気泡の大きさは20~250μmであり、
吸着性発泡体は少なくとも一方の面において厚さ1μm以下のスキン層を備えており、
スキン層とは、発泡体中央部分と比較して高密度な領域であり、
前記標的とする物質を吸着・除去することができる吸着性発泡体。
An adsorptive foam comprising a composite formed from an adsorbent capable of adsorbing and retaining a target substance and nanocellulose,
The absorbent foam has a thickness of 2 mm or less,
The size of the cells of the adsorptive foam is 20 to 250 μm,
The absorbent foam has a skin layer with a thickness of 1 μm or less on at least one side,
The skin layer is a denser area compared to the central part of the foam,
An adsorptive foam capable of adsorbing and removing the target substance.
請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法によって製造された吸着性発泡体または請求項7に記載の吸着性発泡体を用いて、前記標的とする物質を吸着・除去する方法。 A method of adsorbing/removing the target substance using the adsorptive foam produced by the production method according to any one of claims 1 to 6 or the adsorptive foam according to claim 7.
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