JP7144917B2 - 陰イオン吸着シート - Google Patents
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[1]繊維基材と、この繊維基材に形成されるバインダー樹脂層とを有し、
一般式:[Mg2+ 1-xAl3+ x(OH)2]x+[(An-)x/n・mH2O]x-(An-はn価のアニオン、0.20≦x≦0.33)で表され、個数平均粒子径が0.2μm以上5μm以下である合成ハイドロタルサイト様物質が、前記バインダー樹脂を介して前記繊維基材に固定されていることを特徴とする陰イオン吸着シート。
[2]An-がNO3 -、CO3 2-、Cl-およびSO4 2-から選択される少なくとも1以上である[1]に記載の陰イオン吸着シート。
[3]単一種のAn-の含有率が、An-の総モル中、70モル%以上である[1]または[2]に記載の陰イオン吸着シート。
[4]目付が10g/m2以上2500g/m2以下であり、厚さが0.5mm以上30mm以下である[1]~[3]のいずれか1項に記載の陰イオン吸着シート。
[5]固定化される前記合成ハイドロタルサイト様物質の乾燥付着量が10g/m2以上400g/m2以下である[1]~[4]のいずれか1項に記載の陰イオン吸着シート。
[6]前記バインダー樹脂と前記合成ハイドロタルサイト様物質の質量比が0.4以上5以下である[1]~[5]のいずれか1項に記載の陰イオン吸着シート。
[7]前記バインダー樹脂層が、前記繊維基材の厚さ方向に表面から途中までに形成される[1]~[6]のいずれか1項に記載の陰イオン吸着シート。
[8]前記バインダー樹脂層が、微多孔性バインダー樹脂層である[1]~[7]のいずれか1項に記載の陰イオン吸着シート。
本発明に係る陰イオン吸着シートは、繊維基材と、この繊維基材に形成されるバインダー樹脂層とを有し、一般式:[Mg2+ 1-xAl3+ x(OH)2]x+[(An-)x/n・mH2O]x-(An-はn価のアニオン、0.20≦x≦0.33)で表され、個数平均粒子径が0.2μm以上5μm以下である合成ハイドロタルサイト様物質が、前記バインダー樹脂を介して前記繊維基材に固定されている点に特徴を有する。合成ハイドロタルサイト様物質の個数平均粒子径を0.2μm以上5μm以下にまで小さくすることにより、バインダー樹脂を含有する加工用の塗料において、合成ハイドロタルサイト様物質の分散性が高まるため、合成ハイドロタルサイト様物質は、繊維基材に均一に固定される。また合成ハイドロタルサイト様物質の個数平均粒子径を前記範囲内に調整することにより、合成ハイドロタルサイト様物質がバインダー樹脂によって繊維基材にしっかりと固定されるため、繊維基材からの脱落も抑制できる。
合成ハイドロタルサイト様物質としては、一般式:[Mg2+ 1-xAl3+ x(OH)2]x+[(An-)x/n・mH2O]x-(An-はn価のアニオン、0.20≦x≦0.33)で表される層状鉱物が用いられ、例えば、特許第4036237号公報に記載の方法により合成されたハイドロタルサイト様物質が好ましく用いられる。特許第4036237号公報に記載の方法により合成されたハイドロタルサイト様物質のように、20nm以下の結晶子サイズを有する合成ハイドロタルサイト様物質は、特に陰イオンに対する選択吸着性に優れるため、本発明には好ましい。
本発明において、合成ハイドロタルサイト様物質の個数平均粒子径は、例えば、島津製作所製「SALD-7000」により測定することが可能である。また合成ハイドロタルサイト様物質は凝集しやすい性質を有しているため、本発明でいう「合成ハイドロタルサイト様物質の個数平均粒子径」は、合成されたハイドロタルサイト様物質の凝集体の個数平均粒子径を意味する場合がある。
次に、繊維基材について説明する。繊維基材は、バインダー樹脂が基材内部にまで浸透するよう、繊維を一部または全部に含むシート状の部材であることが好ましく、陰イオン吸着シートを水中に浸漬した際に透水性に優れるよう、繊維を含む不織布から構成されることがより好ましい。前記不織布は、長繊維不織布、短繊維不織布のいずれであってもよく、不織布のウェブ形成には、乾式法(カーディング法)、湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法等を適宜採用するとよい。ウェブの結合方法も特に限定されるものではなく、例えば、ニードルパンチ法、スパンレース法(水流絡合法)等の機械的絡合法;不織布層に予め低融点繊維を混繊しておき、この低融点繊維の一部又は全部を熱溶融させて、繊維交点を固着する方法(サーマルボンド法);等の各種結合方法を採用できる。本発明では、繊維基材を嵩高く、風合いをソフトに仕上げることができることから、ニードルパンチ法、水流絡合法等の機械的絡合法が好ましく、特にニードルパンチ不織布が好ましく採用できる。
中でも、強度に優れることから、再生繊維や合成繊維が好ましく、より好ましくは、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、またはポリオレフィン繊維等の合成繊維であり、特に劣化が少ないことから、ポリエステル繊維が好ましく、ポリエチレンテレフタレート繊維が最適である。ポリエステル繊維は、繊維基材100質量%中、70質量%以上(より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上)含まれている事が望ましい。
なお平均繊維径は、例えば、目視や、繊維を構成する素材の繊度及び密度などに基づき計算により求めることができる。
次に繊維基材に塗布する塗料について説明する。塗料とは、合成ハイドロタルサイト様物質とバインダー樹脂とを含む液体である。固形の合成ハイドロタルサイト様物質は、前記塗料中にほぼ均一に分散されていることが好ましい。
本発明に係る陰イオン吸着シートは、特に限定されるものではないが、例えば、前記塗料を前記繊維基材に含浸させる、或いは、前記塗料を前記繊維基材の片面に塗布することにより製造される。含浸法では、繊維基材の一方面から他方面にまで繊維基材の内部全体に塗料が付着するため、より多量に合成ハイドロタルサイト様物質を繊維基材に固定でき、陰イオンの吸着量が増大するため好ましい。一方、前記塗料を前記繊維基材の片面に塗布する場合には、繊維基材の内部に塗料が付着しない部分(より好ましくは層)が形成されるため、この繊維基材中の塗料が付着していない部分において、繊維基材自体が本来有する透水性が発揮され、陰イオン吸着シートを水に浸漬したときに大量の処理が可能となる。図1は、陰イオン吸着シートの断面を100倍に拡大したときのSEM写真であるが、片面塗布の場合には、下側の白く光る部分には吸着剤を含有するバインダー樹脂が固着せず、この部分が透水性に寄与することとなる。
本発明の陰イオン吸着シートは、六価クロム、セレン、砒素、フッ素、ホウ素等の陰イオン系有害物質の固定化に有効である。本発明の陰イオン吸着シートは、例えば、建設工事現場において、前記陰イオン系有害物質を含有する盛土の基礎として使用されてもよく、半導体製造工場などから排出されるフッ素イオン含有廃液の吸着処理材として使用することができる。
陰イオン濃度の測定:誘導結合プラズマ質量分析装置(アジレント・テクノロジー社製「ICP-MS(型式:Agilent7700)」)
個数平均粒子径の測定:レザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所製「SALD-7000」)
合成ハイドロタルサイト様物質として、An-がCl-であり、該Cl-の含有率が、An-の総モル中100モル%である塩素型の合成ハイドロタルサイト(ビーズ分散前の個数平均粒子径:5.6μm)を用いた。合成ハイドロタルサイト様物質が30質量%、分散剤等の固形分が10質量%となるようにしてこれらを水に撹拌し、得られた混合液をビーズ分散機で、ガラス製ビーズ(ビーズ直径:5~10mm)を一定時間接触させた。その後、増粘剤を加えて粘度を調整することにより、個数平均粒子径が2.8μmの合成ハイドロタルサイト様物質分散液を作製した(合成ハイドロタルサイト様物質濃度:30質量%)。
そこへ、水を分散媒とするアクリル系バインダー(日本合成化学工業社製「モビニール(登録商標)710A」、固形分41%、粘度200~700mpas)及び少量の起泡剤を加え、機械発泡にて発泡倍率3~5倍にまで発泡させて発泡性塗料とした。
この発泡性塗料を、ポリエステル製スパンボンド不織布(東洋紡社製「945RHB」、スパンボンド不織布を構成する繊維の平均繊維径24μm、目付450g/m2、厚さ4.0mm)、或いは、ポリエステル製スパンボンド不織布(東洋紡社製「ODS300」、スパンボンド不織布を構成する繊維の平均繊維径16μm、目付300g/m2、厚さ3.0mm)の片面に塗布し、その後130℃で乾燥させて、微多孔を有する陰イオン吸着シートを得た。
なお実施例1~10では、バインダー樹脂層は、繊維基材の厚さ方向に表面から途中までに形成されており、バインダー樹脂が塗布されていない部分は、基材全体の72%であった。
ビーズミルによる分散を実施しないこと以外は、実施例1と同様にして発泡性塗料を作製したが、発泡性塗料中で合成ハイドロタルサイト様物質は沈降してしまい、発泡性塗料を不織布に塗布することが出来なかった。
吸着試験では、各種試薬を計量し、イオン交換水に溶解させ、陰イオン含有標準液を作製した。陰イオン含有標準液100mlを容器に入れ、そこへ、実施例で得た陰イオン吸着シートのサンプル品を加え、マグネチックスターラーで、水温を20℃に保ったまま表に示す吸着時間の間撹拌を続けた。サンプル品を浸漬する前の標準液中の陰イオン濃度(初期濃度)と、吸着時間経過後の陰イオン濃度(平衡濃度)を用いて、陰イオンの吸着率及び分配係数(Kd)を求めた。
吸着試験で使用した試薬は、H3BO3、ヒ素標準液、セレン標準液である。
またサンプル品の大きさは、ホウ素を吸着対象にする場合には合成ハイドロタルサイト様物質の総量が0.5gとなるように、砒素・セレンを吸着対象にする場合には総量が0.125gとなるようにした。
陰イオンの吸着率(%)=〔(Cα)-(C)〕/(Cα)×100 …(i)
Kd=〔(Cα)-(C)〕/(C)×V/M …(ii)
なお上記式(i)~(ii)において、
Cαは、試験前の陰イオン濃度、
Cは、試験後の陰イオン濃度、
Vは、試験に用いた標準液の量(ml)、
Mは、合成ハイドロタルサイト様物質塗布量(g)、を意味する。
透水係数は、JIS A1218-1998に準じて測定した。なお繊維基材(東洋紡社製「ODS300」)自体の透水係数は、0.22cm/secであった。
Claims (6)
- 繊維基材と、この繊維基材に形成されるバインダー樹脂層とを有し、
一般式:[Mg2+ 1-xAl3+ x(OH)2]x+[(An-)x/n・mH2O]x-(An-はn価のアニオン、0.20≦x≦0.33)で表され、個数平均粒子径が0.2μm以上5μm以下である合成ハイドロタルサイト様物質が、前記バインダー樹脂を介して前記繊維基材に固定されており、
前記バインダー樹脂と前記合成ハイドロタルサイト様物質の質量比(バインダー樹脂(固形分)/合成ハイドロタルサイト様物質)が0.4以上5以下であり、
前記A n- がCl - であることを特徴とするセレン、砒素、フッ素、ホウ素の陰イオン吸着シート。 - 単一種のAn-の含有率が、An-の総モル中、70モル%以上である請求項1に記載の陰イオン吸着シート。
- 目付が10g/m2以上2500g/m2以下であり、厚さが0.5mm以上30mm以下である請求項1または2に記載の陰イオン吸着シート。
- 固定化される前記合成ハイドロタルサイト様物質の乾燥付着量が10g/m2以上400g/m2以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の陰イオン吸着シート。
- 前記バインダー樹脂層が、前記繊維基材の厚さ方向に表面から途中までに形成される請求項1~4のいずれか1項に記載の陰イオン吸着シート。
- 前記バインダー樹脂層が、微多孔性バインダー樹脂層である請求項1~5のいずれか1項に記載の陰イオン吸着シート。
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