JPH04338286A - 散気管およびそれに用いるチューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水処理に用いる散気管お
よびそれに用いる多孔質の熱収縮性チューブに関する。

【０００２】

【従来の技術】浄水場、汚水処理場、し尿処理場等にお
いては水処理が行われる。例えば、貯水層に水を溜め、
その水中にオゾン化空気を吹き込んで脱色処理を行うこ
とがある。

【０００３】この脱色処理に際しては、オゾン化空気を
均一に吹き込むため多孔質セラミック等から成る散気管
を水中に配置し、該散気管にオゾン化空気を導き、散気
管中の多孔を通して水中に気泡状のオゾン化空気を供給
している。ただし、オゾン化空気は常時吹き込むもので
はなく、間欠吹き込みするものである。従って、吹き込
み停止時に被処理水に含まれる浮遊物質（ＳＳ）等が散
気管に付着して多孔を閉塞し、オゾン化空気の供給を阻
害することがある。

【０００４】そこで、散気管表面へのＳＳ等の付着によ
る不都合を防止するため、散気管上にフッ素樹脂フィル
ターを設けることが提案された（実開昭６０−１１５５
９８号公報）。このフィルターはその材質から非接着性
であり、それ自身にＳＳ等が付着し難くいばかりでなく
、散気管をフィルターで被覆することにより散気管にお
ける多孔の閉塞を防止できるので、この方法は好ましい
ものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、オゾン化空
気による脱色処理効果は水中に吹き込まれる気泡が細か
い程高いことが知られている。そこで、本発明者はフッ
素樹脂フィルター付き散気管の長所を維持したまま、よ
り微細化された気泡の供給が可能な散気管について研究
を続けていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記研究を続
けるうちに、フィルターを親水化することにより所期の
目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至
ったものである。

【０００７】即ち、本発明は通気性芯体上に、親水化さ
れたフッ素樹脂多孔質被覆層を設けて成る散気管に関す
るものであり、また、かような散気管等に用いる親水化
されたフッ素樹脂多孔質熱収縮性チューブに関するもの
である。

【０００８】本発明の散気管における芯体は空気やオゾ
ン化空気等の気体を透過し得るものであればよく、例え
ば、多孔質セラミック管、多孔質プラスチック管、金属
管あるいはプラスチック管にドリル等で穿孔加工した孔
あき管等を用いることができる。

【０００９】そして、この通気性芯体上にはポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テ
トラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロ
エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオ
ロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（Ｐ
ＶＤＦ）等のフッ素樹脂から成る多孔質被覆層が設けら
れる。フッ素樹脂多孔質被覆層の厚さ、微孔の孔径、気
孔率は適宜選択するが、通常、厚さは約５０〜５００μ
ｍ、微孔の孔径は約０．１〜１０μｍ、気孔率は約３０
〜９０％である。

【００１０】通気性芯体上にフッ素樹脂多孔質被覆層を
設けるには、芯体上に熱収縮性を有するフッ素樹脂多孔
質チューブを配置し、該チューブを加熱により熱収縮さ
せて芯体に密着させる方法、或いは芯体上にフッ素樹脂
多孔質フィルムを巻き付け固定する方法や芯体上に熱収
縮性を有するフッ素樹脂多孔質フィルムを巻付け、加熱
により熱収縮させて固定する方法等を採用できる。

【００１１】フッ素樹脂から成る多孔質チューブ、多孔
質フィルムの製造法は既に知られている。例えば、特公
昭４２−１３５６０号公報にはＰＴＦＥ粉末と液状潤滑
剤（ナフサ、ホワイトオイル等）の混和物を押出および
／または圧延によりチューブ状、フィルム状に成形し、
この成形物を延伸により多孔質化し、次いで３２７℃以
上の温度で加熱して焼結することにより、多孔質チュー
ブ、フィルムを得る方法が開示されている。また、特公
昭５８−２５３３２号公報、特公昭６１−５４５７８号
公報等にもフッ素樹脂多孔質物品の製法が開示されてい
る。

【００１２】なお、これらの方法によって得られる多孔
質チューブ、多孔質フィルムは基本的には熱収縮性を有
しないので、本発明に係る散気管を製造する際に、熱収
縮性を有するチューブ、フィルムを用いる場合は、これ
らチューブ、フィルムに熱延伸を施し、その延伸状態を
保持したまま冷却することにより、熱収縮性を付与する
。

【００１３】そして、本発明においては通気性芯体上に
被覆されるフッ素樹脂多孔質層が親水化されていること
が重要である。該多孔質層を親水化することによって、
散気管から被処理水中に供給されるオゾン化空気がより
微細化され、その結果、脱色効果が向上するのである。

【００１４】フッ素樹脂多孔質被覆層の親水化は種々の
方法で行うことができ、その具体例としては（ａ）スパ
ッタエッチング処理法、（ｂ）アルカリ金属処理法、（
ｃ）紫外線照射法、等が挙げられる。以下、これら親水
化法について説明する。

【００１５】フッ素樹脂製物品のスパッタエッチング処
理は特公昭５３−２２１０８号公報に記載されているよ
うに、耐圧容器内で減圧雰囲気条件で陰陽両電極間に高
周波電圧を印加し、放電域のイオンエネルギーの大きな
陰極暗部において、放電によって生じた陽イオンを加速
して、陰極上のフッ素樹脂製物品に衝突させる処理であ
る。このための装置は、耐圧容器内に陰極と陽極が対向
して配設され、陰極はインピーダンス整合器を介して高
周波電源に接続され、陽極は高周波電源のアース側に接
続されるように構成されている。陰極の外側にはシール
ド用電極が配設され、アース電位に保たれている。かよ
うな装置は上記公報の他、特公昭５６−１３３７号公報
、特公昭５６−１３４０号公報等に記載されている。

【００１６】フッ素樹脂被覆層の親水化をスパッタエッ
チング処理により行う場合には、雰囲気圧を約０．００
０５〜０．５Ｔｏｒｒに設定するのがよい。また、放電
電力は実用上約０．１〜１０Ｗａｔｔ／ｃｍ２　が好ま
しく、放電処理量、即ち、放電電力（Ｗａｔｔ／ｃｍ２
　）と処理時間（ｓｅｃ）の積は、通常、約０．１〜２
００Ｗａｔｔ・ｓｅｃ／ｃｍ２　とする。

【００１７】スパッタエッチング処理に用いる高周波電
源としては、通常、数百ＫＨｚ〜数十ＭＨｚの周波数の
ものを用いるが、実用上は工業割当周波数の１３．５６
ＭＨｚの電源を用いるのが好ましい。そして、雰囲気ガ
スとしては種々の気体を用いることができるが、入手容
易性、取扱性等からアルゴン、ヘリウム等の不活性ガス
、空気、チッ素ガス、炭酸ガス、水蒸気等が好ましい。

【００１８】なお、このスパッタエッチング処理により
処理表面に微小な針状突起が無数に形成されるのが観察
される（例えば、走査型電子顕微鏡により約２万〜３万
倍で観察できる）。

【００１９】フッ素樹脂多孔質被覆層の親水化はアルカ
リ金属処理法によっても行うことができる。この処理は
フッ素樹脂被覆層の要処理面を金属ナトリウムのような
アルカリ金属をナフタリンとテトラヒドロフランの混合
液または液体アンモニアに溶解した液と接触させて行う
。この処理に用いる液は、例えば、「テトラエッチ（潤
工社製商品名）」として市販されているので、これを用
いることもできる。

【００２０】フッ素樹脂多孔質被覆層の親水化処理は更
に紫外線照射法によっても行うことができる。紫外線照
射は低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、重水素ランプ、
Ｆ２　レーザー等を照射源として行うことができる。

【００２１】低圧水銀ランプや高圧水銀ランプを用いた
場合は、１８４９オングストロームおよび２５３７オン
グストロームの波長の紫外線が多く発生される。また、
重水素ランプを用いた場合は１２１６オングストローム
、１２５４オングストロームあるいは１６０８オングス
トロームの波長の紫外線が、Ｆ２　レーザーを用いた場
合は１５７０オングストロームの波長の紫外線が、各々
多く発生される。そして、この紫外線照射によりフッ素
樹脂被覆層が親水化されるのである。照射は空気中等の
酸素存在雰囲気で行い、その照射時間は、通常、約１０
秒〜１０分間である。

【００２２】このようにフッ素樹脂多孔質被覆層の親水
化は種々の処理方法で可能である。そして、親水化の確
認は該処理面を水に濡らすことにより行える。親水化処
理前は、撥水現象により水玉を生ずるが、処理後はその
表面が一様に濡れ、撥水現象による水玉は生じない。ま
た、親水化の程度は処理面の水に対する前進接触角を測
定して知ることができ、本発明においては、この接触角
を９０°以上（温度２０℃で測定）とするのが、オゾン
化空気の微細化の点で好ましい。

【００２３】本発明の散気管はこのように親水化された
フッ素樹脂多孔質被覆層を有するものであり、例えば、
図１に示すように管状の通気性芯体１上に、フッ素樹脂
多孔質被覆層２を設けた構造とすることができる。この
フッ素樹脂多孔質被覆層２は親水化されている。親水化
はフッ素樹脂多孔質被覆層の外表面あるいは内表面の少
なくとも一方に施してもよく、更に、該被覆層の表面お
よび内部（被覆層の全体）に施してもよい。

【００２４】この散気管により水を脱色処理するには、
通気性芯体の一端側の開口部を閉塞すると共に他端をオ
ゾン化空気の供給装置に連結し、これを貯水層に沈める
。そして、芯体内にオゾン化空気を圧送すれば、このオ
ゾン化空気がフッ素樹脂多孔質被覆層の親水化部により
微細化されて被処理水中に供給され、効率よく脱色が行
われる。

【００２５】

【発明の効果】本発明はフッ素樹脂多孔質被覆層を親水
化したので、オゾン化空気をより微細化して供給でき、
脱色効率を向上できる。

【００２６】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

【００２７】実施例１ ＰＴＦＥ粉末１００重量部に対し、液状潤滑剤ナフサ３
０重量部を均一に混和する。この混和物をチューブ状に
押出し、温度３４０℃で２分間加熱し、ナフサを蒸発除
去すると共に径方向に延伸（延伸率１００％）すること
により、内径９ｍｍ、肉厚０．３ｍｍの多孔質チューブ
を得る。なお、この加熱によりＰＴＦＥは焼結される。

【００２８】次いで、この焼結されたＰＴＦＥ多孔質チ
ューブを温度１５０℃において径方向に延伸率６００％
に延伸することにより、径方向における熱収縮率３００
％、内径６０ｍｍ、微細孔の孔径０．５μｍ、気孔率７
０％の熱収縮性を有するＰＴＦＥ多孔質チューブを得る
。

【００２９】このＰＴＦＥ多孔質チューブの外周面に対
し、１ＷａｔｔのＦ２　レーザーを用いて空気中で紫外
線を２分間照射して親水化する。親水化後におけるチュ
ーブ外周面の水の接触角を温度２０℃で測定したところ
５９°（親水化前は１０４°）であった。

【００３０】一方、これとは別に外径５０ｍｍ、肉厚１
０ｍｍ、長さ３００ｍｍの多孔質セラミック管を用意す
る。なお、このセラミック管の通気度は１２００ｃｃ／
ｃｍ２　・ｍｉｎである。

【００３１】そして、多孔質セラミック管上に上記熱収
縮性を有する親水化ＰＴＦＥ多孔質チューブを配置し、
温度１８０℃に加熱して熱収縮させることにより、セラ
ミック管外表面上に密着固定させて散気管を得た。なお
、散気管におけるＰＴＦＥ多孔質被覆層の肉厚は０．３
ｍｍ、微細孔の孔径は０．４μｍ、気孔率は７０％であ
った。

【００３２】実施例２ 実施例１で用いたのと同じ熱収縮性のＰＴＦＥ多孔質チ
ューブをアルカリ金属処理液（潤工社製、商品名テトラ
エッチ）中に１分間浸漬して引上げ、アセトンおよび水
で順次洗浄することにより、内周面および外周面を親水
化する。親水化後の接触角は６０°であった。

【００３３】この親水化熱収縮性ＰＴＦＥ多孔質チュー
ブを用いること以外は実施例１と同様に作業して散気管
を得た。

【００３４】実施例３ 実施例１で用いたのと同じ熱収縮性のＰＴＦＥ多孔質チ
ューブの外周面に対し、雰囲気ガスとしてアルゴンを用
い、雰囲気圧０．００５Ｔｏｒｒ、放電電力８Ｗａｔｔ
の条件で２０秒間スパッタエッチング処理を行う。この
結果、外周面の接触角は８０°となった。

【００３５】この親水化熱収縮性ＰＴＦＥ多孔質チュー
ブを用いること以外は実施例１と同様に作業して散気管
を得た。

【００３６】比較例 熱収縮性ＰＴＦＥ多孔質チューブに対して親水化処理を
施さないこと以外は実施例１と同様に作業して、散気管
を得た。

【００３７】これら実施例および比較例で得られた散気
管の一端を栓にて閉塞し、他端にゴム管を連結する。そ
して、これを水中に沈め、ゴム管を介して散気管にオゾ
ン化空気を５０ｍｍＡｑで供給し、親水化ＰＴＦＥ層か
ら水中に拡散される気泡の大きさを目視により観察した
。実施例１〜３の散気管による気泡は、比較例の散気管
による気泡の約１／４の大きさであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る散気管の実例を示す斜視図である
。

【符号の説明】

１　　通気性芯体 ２　　フッ素樹脂多孔質被覆層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　通気性芯体上に、親水化されたフッ素
   樹脂多孔質被覆層を設けて成る散気管。
2. 【請求項２】　　親水化されたフッ素樹脂多孔質熱収縮
   性チューブ。