JPH0435201B2 - - Google Patents

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、不織布
などの多孔質体に固定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オ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。こ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、ポリウレタンフオームの製
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オーム自体の発泡性が阻害
される傾向にあり、かつまた、せつかく配合した
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、吸着体の微細孔のかなりの
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、見掛け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
表面にわたつ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
部分が目詰りしたりしている構造になつているた
めに、付着された吸着体量から予測される本来の
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つた。 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、ポリウレタンフオームに吸着体
粒子を固着してなる吸着材において、ポリウレタ
ンフオームの多孔質の骨格構造の表面及び内部に
塗布された非溶剤系バインダー層と、該バインダ
ー層に一部が接触して固着され残部が露出した、
ポリウレタンフオームの平均骨格間距離の50分の
１以上、1.5分の１以下の平均粒径を有する吸着
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
如くポリウレタフオームにあらかじめ塗布された
非溶剤系バインダー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ー層に一部が
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ままなので、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ポ
リウレタンフオームの平均骨格間距離（孔径）の
50分の１以上、1.5分の１以下とする、平均粒径
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ポリウ
レタンフオーム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われる。 また平均粒径が孔径の50分の１（２％）以下の
場合には、ポリウレタンフオームに付着する吸着
体量が著しく少くなる。これは細かい吸着体粒子
がポリウレタンフオームに塗布されたバインダー
をうすくカバーしてしまい、それ以上付着するこ
とが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。 即ち、平均粒径が孔径の50分の１（２％）以上、
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
〜４及び比較例１、２参照） 実際に使用する吸着体粒子の粒度分布は、その
95重量％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、使用条件によつ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、さらに非溶剤係バインダーを塗布
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非溶接材系バイダーで被覆
されることになり、ポリウレタンフオームに対す
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。しかしポリウレタンフオー
ム内層に固着された大部分の吸着体粒子はポリウ
レタンフオーム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９及び10参照）。 塗布される表層の厚さは、塗布する非溶接系バ
インダー量により任意にコトンロールすることが
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適宜定
めればよい。ポリウレタンフオームの厚さが厚け
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。表層に塗布する非溶剤系バインダー
は当初ポリウレタンフオーム全体に塗布する非溶
剤系バインダーと同じものでも良いが、例えば当
初全体に塗布する非溶剤系バインダーには柔軟な
ものを用いてポリウレタンフオームの柔軟性を阻
害せぬようにし、表層に塗布する非溶剤系バイン
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ヨンタ
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。 ポリウレタンフオームとしては柔軟ポリウレタ
ンフオーム、又は発泡膜を除去した網状化ポリウ
レタンフオーム等が好ましい。 ポリウレタンフオームの通気度はJIS L1004−
1972（綿織物試験方法）に基づくフラジール型試
験機による通過空気量（cm³／cm²／sec）が10mm厚
さの測定で150以上、好ましくは250以上であるも
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、
使用できるが、汎用性のある点では活性炭が一般
的であある。 非溶剤系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、即ち
固形分が30重量％以上、好ましくは50重量％以上
の、非溶剤系バインダーを選ぶ。 具体例を挙げれば、NCO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。MDIベースのプレポリマーの方が
TDI（トリレンジイソシアネート）ベースのもの
より遊離イソ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。 NCO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
燥温風によつ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
ポリウレタンフオーム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、ポリウレタンフオームを反転せしめる等
の方法によりポリウレタンフオームの両面から吸
着体粒子をスプレー又は落下させることにより均
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、ポリウレ
タンフオームを振動させることにより、吸着体粒
子のポリウレタンフオーム内部への侵入及びポリ
ウレタンフオーム骨格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、一組又は複数組のロ
ールの間を通し、軽く圧縮することによりポリウ
レタンフオーム骨格への付着を助けることができ
る。この際ロール間隔をポリウレタンフオームの
厚さの90〜60％とするのが適当である。 非溶剤系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
気でキユ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非
溶剤系バインダーで被覆された場合、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、既述のようにポリウレタンフオーム表
層に非溶剤系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つて吸着材の保持、取付け等
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ポリウレタン
フオームを用いた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１〜４及び比較例１、２ 平均骨格間距離（孔径）が2.5mmのポリウレタ
ンフオーム（15mm厚×100mm×100mm、通過空気量
300以上、重量4.2ｇ）を使用し、これにフオーム
と同重量の非溶剤系バインダー（カルボジイミド
変成MIDとポリプロピレングリコールのプレポ
リマー）を含浸塗布した。これに平均粒径が2.2
mm、1.5mm、0.6mm、0.3mm、0.1mm、及び0.02mmのや
しがら活性炭（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）を紛体スプレーで吹
き付け、さらに裏面より同様に吹き吹けた。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、内部付着度と付着力
の判定及び吸着能力の測定を行つた。吸着能力の
測定は、JIS K1474−1975に基づき、ベンゼンの
平衡吸着量によつた。試作サンプルは15mm×15mm
×15mmのサイコロ状に切り、Ｕ字管に６個入れ、
ベンゼン蒸気を含む空気を２／分の割合で通
し、重量が一定となつたときの試料（20.25c.c.）
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。

【表】 活性炭平均粒径が2.2mm（粒径／孔径比88％）
の場合（比較例１）は、活性炭付着量が多く吸着
能力も高かつたが、しかしフオーム骨格内部に付
着したものは少なく、フオーム表層近くに付着し
たものが大部分でその付着力は弱かつた。 また活性炭平均粒径が0.02mm（粒径／孔径比
0.8％）の場合（比較例２）は、細かい活性炭粒
がバインダーをうすくカバーしてしまう為に付着
量か少なく、従来法（比較例３）より若干よい程
度の吸着能力しか示さなかつた。 平均粒径／孔径比がこの中間にあるもの（実施
例１〜４）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３（実施例２と対応） 実施例１〜４で使用したバインダーに、実施例
２で使用した活性炭（平均粒径0.6mm）を同量加
えて混合し、実施例２で使用したポリウレタンフ
オームに練り込み、ロールで過剰分を絞り取つ
た。15mm×100mm×100mm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
キユアーした後吸着能力を測定したところ0.03
ｇ／20.25c.c.に過ぎなかつた。これは活性炭の気
孔がバインダーによつて目詰まりしたり、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 ５〜６ 平均骨格間距離1.3mmのポリウレタンフオーム
（15mm厚×100mm×100mm、通過空気300以上、重量
4.2ｇ）を使用し、実施例１〜４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0.6mm及び0.3mmのやしがら活性炭
（実施例１〜６で使用したと同じもの）を固着さ
せた。吸着能力その他を測定した結果を第２表に
示す。

【表】 実施例 ７〜８ 平均骨格間距離0.6mmのポリウレタンフオーム
（通過空気両300以上、重量4.1ｇ）を使用し、バ
インダー含浸量4.2ｇで平均粒径が0.3mm及び0.1mm
のやしがら活性炭を用いた以外は、実施例５〜６
と同様な方法で吸着材を作つた。吸着能力その他
の測定した結果を第３表に示す。

【表】 実施例 ９ 実施例２と同一のサンプルを作成し、当初塗布
した非溶剤系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50ｇ／
100m²相当分づつ、合計100ｇ／m²相当とした。表
層被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0.20ｇ／20.25c.c.であり、フオームへ
の付着力は改善された。 実施例 10 実施例２と同一のサンプルを作成し、当初塗布
した非溶剤系バインダーを加熱水蒸気で硬化させ
た後、アクリルエマルジヨン（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／m²相当分づつ合計200ｇ／m²相当
分をスプレーし水分を蒸発させた。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 11 実施例２と同一のサンプル（ただし厚さ30mm）
を200℃で５分間プレスし、厚さ15mmの品を得た。
吸着能力は0.39ｇ／20.25c.c.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１〜11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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリウレタンフオームに吸着体粒子を固着し
   てなる吸着材において、ポリウレタンフオームの
   多孔質の骨格構造の表面及び内部に塗布された非
   溶剤系バインダー層と、該バインダー層に一部が
   接触して固着され残部が露出した、ポリウレタン
   フオームの平均骨格間距離の50分の１以上、1.5
   分の１以下の平均粒径を有する吸着体粒子とを有
   する吸着材。 ２ ポリウレタンフオームに吸着体粒子を固着し
   てなる吸着材において、ポリウレタンフオームの
   多孔質の骨格構造の表面及び内部に塗布された非
   溶剤系バインダー層と、該バインダー層に一部が
   接触して固着され残部が露出した、ポリウレタン
   フオームの平均骨格間距離の50分の１以上、1.5
   分の１以下の平均粒径を有する吸着体粒子とを有
   し且つ表層に非溶剤系バインダーが塗布してある
   吸着材。