JPS6014909A - 吸着材 - 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】 （目的及び背景） 本発明は空気中または水中等の流体中で臭気その他の微
量成分を吸着する為の、取り扱い易く吸着性能が優れた
吸着材に関するものである。

微量成分の吸着体としては活性炭、活性白土、活性アル
ミナ、粉体シリカゲル等が用いられているが、これらは
一般に粉体又は粒体であり、必ずしも取扱に便とは言い
難い。

そこでこれら吸着体粒子をフオーム材、不晶布などの多
孔質体に固着させた吸着材を製造する試みがなされてい
る。これらは粉体又は粒体のように飛散する恐れが無い
ので取扱が便利であり、しかも流体は多孔質体中の空隙
を自由に流通し得るので抵抗が少ないという利点を有す
る。

しかしながら従来製造されているこのような吸着材は、
それに固着された吸着体の本来の吸着能力のごく一部分
しか発現していない。

本発明者はその原因について検討した結果、これは吸着
材のミクロ構造に原因があり、さらに遡ればその製造法
に原因があることを′つきとめた。

ここで従来の吸着材の製造法について簡単に説明する。

即ち活性炭のような吸着体の粒子をそのままポリウレタ
ンフォームのような多孔質体の空隙に充填したものは、
付着力が殆どないので取扱に際して充填されている吸着
体粒子が飛散し易く実用上不便である。そこで吸着体粒
子を多孔質体に固着するために種々の試みがなされてい
る。

その１つの試みは、ポリウレタンフォームの製造時に活
性炭等の吸着体粒子を配合する方法である。この方法は
吸着体粒子を十分に投入しようとするとポリウレタンフ
ォーム自体の発泡性が阻害される傾向にあり、かつまた
、せっかく配合した吸着体粒子がウレタン樹脂で被覆さ
れたり、吸着体の微細孔のかなりの部分が目詰りしたり
するため、吸着効果が大幅に阻害されることになる。

また他の試みは、多孔質体に吸着体粒子を練り込んだ接
着剤（バインダー）を含浸して付着させる方法である。

この方法でも吸着体粒子がバインダーで被覆されたり、
吸着体の微細孔のがなりの部分が目詰まりしたりする為
、吸着効果が大幅に阻害されることになる。

このように吸着体粒子を固着した従来の吸着材は、見掛
は上は大量の吸着体が存在していても、そのミクロ構造
においては個々の吸着体粒子の全表面にわたってウレタ
ン樹脂とかバインダーとかが被覆されていたり、吸着体
の微細孔のかなりの部分が１」詰りしたりしている構造
になっているために、付着された吸着体量から予想され
る本来の吸着能力のごく１部、例えば１０％以下くらい
の能力しか発現していないことがわかった。

本発明はこの認識に基いて従来製品の欠点を改善した、
取り扱い易く、吸着性能が優れた吸着材を提供するもの
である。

（構成） 即ち本発明は、多孔質体に吸着体粒子を固着してなる吸
着材において、数多、孔質体に塗布されたバインダ一層
と、該バインダ一層に一部が接触して固着された露出し
た吸着体粒子とを有する吸着材である。

従来の吸着材は、製造時にポリウレタン原料又はバイン
ダーと吸着体粒子をあらかじめ混合しているので、その
為に樹脂成分による吸着体粒子表面の被覆又は吸着体の
微細孔目詰りを生じて吸着能力が著しく低下して゛いる
ので゛あるが、本発明の如く多孔質体にあらかじめ塗布
されたバインダ一層に吸着体粒子を固着させれば、個々
の吸着体粒子は該バインダ一層に一部が接触して固着さ
れ、その表面の大部分はバインダーに触れることなく露
出した声まなので、固着された吸着体粒子の吸着能力の
大部分がそのまま発現される。

この場合、吸着体粒子の平均粒径は使用する多孔質体の
平均骨格間圧１！１ｉＩ（孔径）の５０分の１以」ミ、
１．５分の１以下であることが好ましい。平均粒１￥が
孔径の１．５分の１（６７％）以上の場合は、吸着体粒
子を表面からスプレーしても多孔質体の骨格構造の内部
にまで侵入させることが困難で、基材の表面近くに付着
するものが大部−分であり、かつその付着力も弱いので
、付着した吸着体粒子は脱落し易い。これは吸着体粒子
の大きさに比し多孔質体との付着部分の面積が相対的に
小さくなるためではないかと思はれる。但しこの場合は
後述する表層のバインダー塗布処理により吸着体粒子の
固着性を改善することが可能である。

また平均粒径が孔径の５０分の１（２％）以下の場合に
は、多孔質体に付着する吸着体量が著しく少くなる。こ
れは細かい吸着体粒子が多孔質体に塗付されたバ・ｆン
ダーをうす〈カバーしてしまい、それ以上付着すること
かないので固着絶対量が減少するためと考えられる。そ
の結果吸着材全体としての吸着能力が小さくなり従来法
（吸着体粒子とバインダーを混合付着させる方法）によ
る吸着材と同程度の吸着能力しか示さなくなる。しかし
吸着体単位重量当りの吸着能力はそれ程低下せず、従来
品に比して吸着体の利用効率の点では優れている。

即ち、平均粒径が孔径の５０分の１（２％）以−ヒ、１
．５分の１（６７％）以下という値は多孔質体の内部に
まで吸着体粒子が分散固着し、しかも従来品よりも吸着
能力が高い吸着材が得られる条件として設定されたもの
であるが、さらに通気性の維持および吸着絶対量の増加
という点を考慮すれば、平均粒径を孔径の１０分の１（
１０％）以上、２分の１（５０％）以下とするのが一層
好ましい。（実施例１〜６参照） 実際に使用する吸着体粒子の粒度分布は、その９５重蛍
％以上が平均粒径の５分の１〜５倍、好ましくは２分の
１〜２倍のものを使用する。

以上が本発明に係る吸着材の基本的な構成要件であるが
、使用条件によっては熱的又は物理的な力が加えられて
変形、屈曲等を繰返し、その為にバインダーによる接着
面が破壊して吸着材表層に付着した吸着体粒子が脱落、
飛散することが有り得る。

このような不都合を解消する為には、前述の吸着材の表
層に、さらにバインダーを塗布すればよい。この場合基
材表層に固着している吸着体粒子はその表面が全部バイ
ンダーで被覆されることになり、多孔質体に対する固着
力は増加するが、その部分の吸着体粒子の吸着能力は低
下する。しかし多孔質体内層に固着された大部分の吸着
体粒子は多孔質体表層に塗布されたバインダーの影響を
受けることなく吸着材全体としての吸着能力はそれ程低
下しない（実施例１１及び１２参照）。

塗布される表層の厚さは、塗布するバインダー−ｌによ
り任意にコントロールすることができるので、表層の吸
着体粒子の固着力増加と吸着材全体の吸着能力低下の状
態を勘案して一適宜定めればよい。多孔質体の厚さが厚
ければ厚い程表層塗布による吸着能力低下の割合は小さ
くなる。表層に塗布するバインダーは当初多孔質体全体
に塗布するバインダーと同じものでも良いが、例えば当
初全体に塗布するバインダーには柔軟なものを用いて多
孔質体の柔軟性を阻害せぬようにし、表層に塗付するバ
インダーには強固な固着力を有する剛性のものを使用し
て組合わせ効果を得ることができる。又皮膜に欠陥（ピ
ンホール等）が生じ易いエマルジョンタイプのバインダ
ーをあえて使用することも、通気性の点では有利である
。

多孔質体としてはポリウレタンフォーム、通気性ポリエ
チレンフオームのような各種プラスチックフオーム、あ
るいは有機繊維（例えばポリエステルやナイロンなどの
フィラメント）をロックウール状に固め、厚み（３ｍ　
ｍ〜３０ｍｍ、またはそれ以上）をもたせた不織布など
を用いることができるが、なかでも発泡時コントロール
により通気度を上げたり、骨格間距離を任意に設定した
りすることができ、また発泡径爆発処理やアルカリ処理
等の物理的、化学的処理により通気度を上げたりするこ
とができる点においてポリウレタンフォームが最も使用
に便利であり、軟質ポリウレタンフォーム、又は発泡膜
を除去した網状化ポリウレタンフォーム等が好ましい。

また金属化ポリウレタンフォーム、焼結金属、焼結セラ
ミックのような硬質の多孔質体を使用することもできる
。

多孔質体の通気度はＪＩＳ　Ｌｉ２Ｏ２−１９７２（綿
織物試験方法）に基づくフラジール型試験機精よる通過
空気量（ａｍ’／　ｃｒｒｆ／’ｓ　ｅ　ｃ）が１０ｍ
ｍ厚さの測定で１５０以上、好ましくは２５０以」−で
あるものを使用するのが良い。

吸着体粒子としては、活性炭、活性白土、活性アルミナ
、粉体シリカゲル等の、実用化されている吸着体の粒子
を使用目的の応じて任意に選択、使用できるか、汎用性
のある点では活性炭が一般的であおる。

バインダーも各種のものを適宜選択、使用することがで
きるが、本発明の目的を達成する為には接着力が強く、
かつ吸着体粒子の細孔の目詰まりを生じにくいもの□が
好ましく、この観点からは固形分が多く揮発成分が少な
いもの、Ｊｕｌｌち固形分が３０重量％以上、好ましく
は５０重量％以上で、イＴａ溶剤は５０重量％以下、好
ましくは０％のものを選ぶ。

具体例を挙げれば、ＮＧＯ過剰のウレタン系プレポリマ
ー、より好ましくはＭＤＩ’（メチレンジイソシアネー
ト）ベースのウレタン系プレポリマーを使用する。ＭＤ
Ｉベースのプレポリマーの方がＴＤＩ（）リレンジイッ
シアネート）ベースのものより遊離インシアネートが発
生し難く、吸着体粒子への吸着が少なく、かつ製造工程
における衛生面からも問題が少ない。

ＮＧＯ過剰のウレタン系プレポリマーをバインダーとす
る場合、そのままでは粘度が高すぎる時には、必要最小
限の有機溶剤を加えて塗布し、乾燥温風によって大部分
の有機溶剤をとばした後、吸着体粒子を付着させれば、
加工性を容易にしつつ、溶剤吸着を防止できるため有利
である。

バインダーの塗布は、含浸槽に基材を含浸させた後余分
のバインダーをロールで絞り取る方法、スプレーやコー
ターで表面に塗布した後ロールで絞り込み内部まで行き
わたらせる方法等がある。

このようにしてあらかじめバインダーを塗布した多孔質
体に吸着体粒子を付着させる為には、吸着体流動床浸漬
、粉体スプレー、又は篩落下等の方法を用いる。

粉体スプレー、又は篩落下による方法を用いる場合は、
多孔質体を反転せしめる等の方法により多孔質体の両面
から吸着体粒子をスプレー又は落下させること１こより
均等な付着を行なうことができる。

吸着体粒子付着時及び／又は付着後、多孔質体を振動さ
せることにより、吸着体粒子の多孔質体内部への侵入及
び多孔質体骨路への確実な付着を助けることができる。

さらに吸着体粒子付着後、−組又は複数組のロールの間
を通し、軽く圧縮することにより多孔質体骨路への付着
を助けることができる。この際ロール間隔を多孔質体の
厚さの９０〜６０％とするのが適当である。

バインダーを固化する為には、それぞれのバインダーに
適した方法を用いればよが、ウレタン系プレポリマーを
使用した場合は加熱水蒸気でキュアーすることができ、
工程が単純でかつ大きな固着力が得られる。また吸着体
の一部がバインダーで被覆された場合も、ウレタンの硬
化時の炭酸ガス発生により皮膜に微細気孔があくため、
吸着力の低下が少ない。

この塗布バインダーを固定させる前又は固定させた後に
、既述のように多孔質体表層にバインダーをスプレー塗
布する等の方法により表層に付着した吸着体粒子を強く
固着させ゛たものを得ることができる。また本発明の吸
着材を熱プレス等により体積を減少して、吸着材単位体
積当りの吸着能力を高めたり、又同時に型付けを行うこ
とによって吸着材の保持、取付は等に便利な形状にする
ことができる。

さらに本発明による吸着材を複数枚積層して用いること
も、材質や孔径等が異なる多孔質体を用いた２種以−上
の吸着材を積層して用いることもできる。

また吸着材の保護と汚れ防止の為、通気性フオーム又は
編布、織布、不織布等を貼り合わせて使用することもで
きる。

実施例１〜６ 多孔質体として平均骨格間距離（孔径）が２゜５ｍｍの
ポリウレタンフォーム（１５ｍｍ厚×１００　ｍｍＸ　
１’ＯＯｍｍ　、通過空気量３００以上。

重ｚ４．２　ｇ）を使用し、これにフオームと同重量の
／へイングー（カルボジイミド変成ＭＤＩとポリプロピ
レングリコールのプレポリマー）を含浸塗ｒ１ｊＬだ。

これに平均粒径が２．２ｍｍ、１．５ｍｍ、０．６ｍｍ
、０．３ｍｍ、０．１ｍｍ、及び０．０２ｍｍのやしか
ら活性炭（藤沢薬品工業株式会社製、ＡＣＷ、８〜３２
メツシユをボールミルを用いて粉砕し、分析゛用精密篩
で篩い分けたもの）を粉体スプレーで吹き付け、さらに
裏面より同様に吹き付けた。次いで加振により非付着活
性炭をふるい落すと共に付着活性炭の固着を強化させた
。各ケースについて活性炭付着量（ｇ）の測定、内部付
着度と刺着力の判定、及び吸着能力のＡｌ１定を行った
。

吸着能力の測定は、ＪＩＳ　Ｋ１４７４−１９７５に基
づき、ベンゼンの平衡吸着量によった。

試作サンプルは１５　ｍ　ｍ　Ｘ　１５　ｍ　ｍ　Ｘ　
１５　ｍ　ｍのサイコロ状に切り、０字管に６個入れ、
ベンゼン蒸気を含む空気を２立／分の割合で通し、重量
が一定となったときの試料（２０，２５ｃｃ）の増加重
量を平衡吸着量とした。

結果をまとめて第１表に示す。

第１表 活性炭平均粒径が２　、２ｍｍ　（粒径／孔径比８８％
）の場合（実施例１）は、活性炭付着量が多く、吸着能
力も高かったが、しかしフオーム骨格部に付着したもの
は少なく、フオーム表層近くに刺着したものが大部分で
その付着力は弱かった。

しかし付着力は既述の表層バインダー処理により改善し
得る。

また活性炭平均粒径が０．０２ｍｍ（粒径／孔径比０．
８％）の場合（実施例６）は、細かい活性炭粒がバイン
ダーをうす〈カバーしてしまう為に伺着量が少なく、従
来法（比較例１）より若干よい程度の吸着能力しか示さ
なかった。しかし使用活性炭量を比較すれば、比較例１
では６ｇの活性炭を付着させても吸着能力は０．０３ｇ
（吸着材２０．２５ｃｃ当り）であるのに対し、実施例
６の付着活性炭量は１．３ｇで、比較例１の４分の１以
下の使用量であるにも拘らず、吸着能力は０．０４ｇを
示し、効率は遥に優れていた。

平均粒径／孔径比がこの中間にあるもの（実施例２〜５
）は付着力と吸着能力がバランスした良好な結果を示し
た。

比較例１（実施例３と対応） 実施例１〜６で使用したバインダーに、実施例３で使用
した活性炭（平均粒径０．．６．ｍｍ）を同量加えて混
合し、実施例３で使用したポリウレタンフォームに練り
込み、ロールで過剰分を絞り取った。１５　ｍ　ｍ　Ｘ
　１００　ｍ　ｍ　Ｘ　１００　ｍ　ｍのフオームに対
しバインダー６ｇ、活性炭６ｇが付着した。バインダー
をキュアーした後吸着能力を測定したところ０　、０３
　ｇ　７２０　、２５　ｃ　ｃに過ぎなかった。これは
活性炭の気孔がバインダーによって目詰まりしたり、表
面がバインダーで被覆されたりして不活性化した為と思
われる。

実施例７〜８ 多孔質体として平均骨格間距離１．３ｍｍのポリウレタ
ンフォーム（４５ｍｍ厚Ｘ　１００　ｍ　ｍ　Ｘｌ　０
０　ｍ　ｍ　、通過空気量３００以上９重量４．２ｇ）
を使用し、実施例１〜６で使用したのと同じバインダー
をフオームと同重量含浸塗布した後、平均粒径が０．６
ｍｍ及び０．３ｍｍのやしから活性炭（実施例１〜６で
使用したのと同じもの）を固着９せた。吸着能力その他
を測定した結果を第２表に示す。

第２表 実施例９〜１０ 多孔質体として平均骨格間距離０．６ｍｍのポリウレタ
ンフォーム（通過空気量３００以上１重ｉｊ、１ｇ）を
使用し、バインダー含浸量４．２ｇで平均粒径が０．３
ｍｍ及び０．１ｍｍのやしから活性炭を用いた以外は、
実施例７〜８と同様な方法で吸着材を作った。吸着能力
その他を測定した結果を第３表に示す。

第３表 実施例１１ 実施例３と同一のサンプルを作成し、当初塗布したバイ
ンダーを硬化させる前に、当初塗布したのと同じバイン
ダーを６０℃に昇温（低粘度化のため）しエアスプレー
にてフオームの表・裏両面よりスプレーした。スプレー
量は５０ｇ７１００ｍ′相当分づつ、合計１００ｇ／ｒ
ｎ′相当とした。表層皮膜による不活性化部分の増加は
意外に少なく吸着能力は０　、２０　ｇ　／　２０　、
２５　ｃ　ｃであり、フオームへの付着力は改善された
。

実施例１２ 実施例３と同一のサンプルを作成し、当初塗布したバイ
ンダーを加熱水蒸気で硬化させた後、アクリルエマルジ
ョン（日本合成ゴム株式会社製。

ＡＥ３３１．固型分５５％）をフオームの表・裏面より
１００ｇ／ｒｎ’相当分づつ合計２００　ｇ　／　ｍ’
相当分をスプレーし水分を蒸発させメ９不活性化部分の
増加は意外に少なく吸着能力は０．２１ｇ／　２０　、
２５　ｃ　ｃであり、フオームへの付着力は改善された
。

実施例１３ 実施例３と同一のサンプル（ただし厚さ３０ｍｍ）を２
００°（３−ｔ−５分間プレスし、厚さ１５ｍｍの品を
得た。吸着能力はｏ　、３９ｇ／２０．２５ＣＣとなり
、単位容積当りの吸着能力はもとの吸着材より約７０％
増加した。

（効果） 実施例１〜１３に示したように、本発明の吸着材は吸着
体粒子が安定に固着され、かつ吸着能力が高く、又表面
処理、熱成型等を自由に行うことができる。

出願人　ブリデストンタイヤ株式会社 代理人　弁理士　青　麻　昌　二

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　多孔質体に吸着体粒子をｍｒｚｔ、てなる吸着材に
   おいて、該多孔質体に塗布されたバインダ一層と、該バ
   インダ一層に一部が接触して固着された露出した吸着体
   粒子とを有する吸着材。