JPH02107329A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、吸着材に関する。ざらに詳しくは。

気体・液体あるいはタバコ煙中などの有害物の吸着除去
、ざらに除塵・集塵など広い範囲の浄化に利用出来、か
つ効率よく行なうことを目的とした高性能吸着材に関す
る。

［従来の技術］ 近年、愛煙家自身および喫煙による煙を吸入させられる
非喫煙者の健康上の理由から、タバコ煙が人体に与える
有害性が社会問題になってきている。

一方、半導体をはじめとする電子、精密機器工場などで
は極めて高純度の水あるいはクリーンエアーを必要とし
その需要は益々増えつつある。

こうした状況で、喫煙者の害を軽減する目的でタバコ煙
中の有害物を除去するためにセルロースアセテートフィ
ルターあるいは、ざらに除去性を高めるため粒状活性炭
を混合したフィルターが広く使用されている。かかるフ
ィルターは、有害物を一部除去しそれなりの効果が認め
られるものの。

一般喫煙者の要求に比べるとなお不満足である。

またこれまで、高度な空気清浄度を要求されるクリーン
ルーム、クリーンベンチ、原子力発電所における放射性
粉塵除去などの微細な粉塵を除去する必要のおる分野で
は、無機質たとえばガラスマイクロウールで構成された
不織布状濾過材が用いられている。

しかしながら、このような濾過材は取扱い性の点で問題
があるばかりか使用後の処理も焼却が不可能なことから
特に原子力分野では大きな問題となっている。

かかる欠点を解消しようと有機質の繊維状フィブリルか
らなる濾過材（特公昭６２−４７０４８号公報）が提案
されている。

しかしかかる濾過材は、ポリエステルを素材としている
ため不純物との親和力が弱く吸着性能が劣り、さらに実
質的に一本の繊維であり性能を向上させるだめのフィブ
リル化が容易でないため時間と労力を要し、必然的にコ
スト高となる。

また、得られる繊維状フィブリルのフィブリル化度も小
さく濾過特性、成形加工性の点で問題がある。

一方、電子工業用の高純度水は、たとえば逆浸透膜、限
外濾過膜で処理した後イオン交換体で処理する方法で得
られる。ところがこのような方法では、非イオン性物質
特に低分子量の非イオン性有機化合物を除去することが
できない。

このような問題を解決するために、イオン交換基を持た
ないゲル型またはポーラス型などの樹脂でスチレン−ジ
ビニルベンゼン系などからなる合成吸着材が提案（特開
昭６２−８７２９９号公報）されている。

しかしかかる合成吸着材は、樹脂で構成されているため
表面積が小ざく吸着性能の点で劣り、特に稀Ｎ濃度の場
合不満足でおる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは、このような従来吸着材の欠点を解消する
べく鋭意検討した結果、本発明に到達した。

本発明の目的は、吸着特性に優れかつ低圧損でしかも、
広範囲の浄化に有用な易成型性の高性能吸着材を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、特に空気中の微粒子、タバコ煙中
のタール、がん原性物質の吸着に優れた吸着材を提供す
ることにある。

本発明のさらに他の目的は、水中の微量有機物。

特に非イオン性の有機物を効率良く吸着除去することが
できる吸着材を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は次の構成を有する。

（１）イオン交換基の未導入芳香族モノビニル系ポリマ
と、該芳香族モノビニル系ポリマ以外の熱可塑性ポリマ
からなる成形物で構成されることを特徴とする吸着材。

（２）海成分が、イオン交換基の導入されていない芳香
族モノビニル系ポリマであり、島成分が、該芳香族モノ
ビニル系ポリマ以外の熱可塑性ポリマである多芯海島型
複合繊維からなる吸着材（３）芳香族モノビニル系ポリ
マがスチレン系ポリマである１または２に記載の吸着材
。

（４）成形物が、少なくとも部分的に枝分かれまたは分
割されている１〜３のいずれかに記載の吸着材。

（５）イオン交換基の未導入芳香族モノビニル系ポリマ
が、架橋不溶化されている１〜４のいずれかに記載の吸
着材。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明の成形物を構成する芳香族モノビニル系ポリマと
は、たとえばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルト
ルエン、ハロゲン化スチレン、ビニルナフタレン、ビニ
ルチオフェンなどのホモポリマおよび共重合体、ブレン
ド体さらに他の共重合可能な化合物との共重合体、およ
びこれらのポリマとのブレンド体であって、イオン交換
基の導入されていない。

本発明の該芳香族モノビニル系ポリマ以外の熱可塑性ポ
リマとしては、公知のいかなるものでも良いが、特にポ
リα−オレフィンたとえば、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリ−３〜メチルブテン−１，ポリ−４−メチル
ペンテン−１が好ましい。

本発明でいうイオン交換基の未導入芳香族モノビニル系
ポリマと、該芳香族モノビニル系ポリマ以外の熱可塑性
ポリマからなる成形物とは９両者の単純混合紡糸（ブレ
ンド紡糸）繊維、あるいは芳香族モノビニル系ポリマを
主体としてなるポリマを鞘成分とし、芳香族モノビニル
系ポリマ以外の熱可塑性ポリマを主体としてなるポリマ
を芯成分とする芯鞘型（同芯型、偏芯型）複合繊維、ざ
らに芳香族モノビニル系ポリマを主体としてなるポリマ
を海成分とし、該芳香族モノビニル系ポリマ以外の熱可
塑性ポリマを主体としてなるポリマを島成分として複数
分散させ、かつそれらが繊維軸方向に連続した多芯構造
を有する多芯海島型複合繊維から構成される。

なかでも多芯海島型複合繊維は、繊維形成性あるいは、
物理的特性および取扱い性ざらには成型加工性、性能の
点で優れているため特に好ましい。

かかる多芯海島型複合繊維の島の個数には特に限定はな
いが、２個以上３００個以下が好ましい。

本発明でいう成形物とは、上記の混合または複合繊維を
たとえば繊維状、糸状（ヒモ状）、布帛状、シート状、
フェルト状などに形態付与したものをいう。これらのな
かでも０．１〜２００ｍｍ。

好ましくは０．２〜５０ｍの長さにカットした短＄１ｉ
ｌｆｆｌは、これをそのまま円筒状のカートリッジに充
填して使用することができるばかりか、容易に抄造可能
でシート状物として使用することもできるため好ましい
。

本発明の吸着材は、芳香族モノビニル系ポリマと被吸着
物との親和力による吸着作用を利用するもので、芳香族
モノビニル系ポリマを含有することによってはじめて高
い捕集効率が達成されるものでおる。

従って、該混合または複合繊維中の芳香族モノビニル系
ポリマの量は多い方が好ましい。

しかしながら一方で、芳香族モノビニル系ポリマ単独で
はｌ維化の際の作業性（紡糸性）が著しく悪く、得られ
たｌ！Ｊ１の強度も低く成形加工性が劣るので吸着材と
しての優れた性能を生かすことができない。このため芳
香族モノビニル系ポリマ以外の熱可塑性ポリマを補強材
に用い、混合または複合紡糸することによってはじめて
吸着材として使用可能となるものである。

すなわち本発明の成形物における芳香族モノビニル系ポ
リマ（Ａ＞芳香族モノビニル系ポリマ以外の熱可塑性ポ
リマ（Ｂ）の比（重量比）は、Ａ／Ｂ＝９５１５〜１０
／９０好ましくは８０／２０〜２０／８０．特に好まし
くは７０／３０〜３０／７０である。（Ｂ）の割合があ
まり低いと繊維の機械的強度としなやかさの点で好まし
くなく。

また反対にあまり高いと吸着（捕集）性能が低下するの
で好ましくない。

本発明の芳香族モノビニル系ポリマのなかでもポリスチ
レンが手軽で安価に入手できることや。

繊維形成性および吸着性能が優れているため特に好まし
い。

さらに本発明の成形物を構成する繊維において部分的に
枝分れまたは分割させたものは２表面積が増大し有害物
の吸着あるいは除去性能に著しく優れるばかりか、太細
繊維がランダムに混合するため単に極細繊維のみからな
る成形物に比べ通気性が向上するので特に好ましい。

さら、にががる繊維は、成形加工性たとえば混紡。

交編織、抄紙性など著しく改善される。

該枝分れまたは分割繊維は、公知の方法たとえばミキサ
ーやこう解機による処理、あるいは布帛状物をウォータ
ージェットパンチ処理することによって得ることができ
る。

また該枝分れまたは分割繊維を得るに際して。

そのまま処理しても良いが枝分かれや分割を容易にする
目的で、あらかじめ繊維を鉱物油あるいはアルコール類
などの膨調剤で処理するのが好ましい。

ざらに１本発明の成形物は芳香族モノビニル系ポリマ部
分を架橋することによって、Ｎくべきことに水中の微量
有機物、特に非イオン性の有機物を効率良く吸着除去す
ることができる。

芳香族モノビニル系ポリマ部分を架橋する方法としでは
たとえば、海成分がポリスチレン、島成分がポリエチレ
ンからなる多芯海島型複合繊維の場合、繊維軸に沿って
１ＮＩｔの長さに切断し、次いで該短繊維１重量部を市
販の１吸硫Ｍ５容量部。

水０．５容量部とパラホルムアルデヒド０．２重量部か
らなる架橋液に加え８０℃、４時間処理する。得られた
該架橋糸をたとえばカラム法で、溶出物が出なくなるま
で充分洗浄する。

こうして得た架橋糸をカラムに充填し、たとえば逆浸透
膜透過水をイオン交換体で処理して得た水を通水すると
、非イオン性有機物の極めて少ないより理論純水に近い
超純水を得ることができる。

本発明の吸着材は、たとえば活性炭素繊維、エレクトレ
ット化繊維、ガラス繊維、イオン交換繊維およびその成
形物と、補強あるいは耐久性向上などの目的で混合、交
編織、混抄ざらに積層してもかまわない。さらに、他の
機能を付与する目的で吸着、消臭、殺菌剤等を混合ある
いは添着しても良い。この場合、該吸着材の量は１０重
量％以上含有する必要があり、これ以下では本発明の効
果が充分発揮できなくなる。従って、好ましくは３０重
重量以上、より好ましくは５０重量％以上含有するのが
良い。

本発明の吸着材は、既存のタバコフィルタ一部分あるい
はシガレットホルダー等に充填して使用するとタバコ煙
中のタール、がん原性物質あるいは伯の有害物を吸着、
除去できる。また、原子力発電所における放射性粉塵の
除去フィルター　−般エアーフィルター、クリーンルー
ム、クリーンベンチなどのフィルター材料、粉塵や花粉
除去マスク、その他濾過材ざらに超純水製造用吸着材と
して広く利用できる。

［実施例］ 以下実施例により具体的に説明するが１本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。

実施例１，２ ポリスチレン（旭化成社製、スタイロン＃６７５）５０
部を海成分、ポリプロピレン（三井東圧製、ノーブレン
Ｊ３Ｈ−Ｇ）５０重量部を島成分として、紡糸温度２７
０℃で海鳥型複合口金（島の個数１６個）により溶融紡
糸し、紡速ｉ　ｏｏ。

ｍ／ｍｒ　ｎで油剤処理後巻き取った。得られた４２０
デニール、４２フイラメントのマルチフィラメントを繊
維軸方向に沿って繊維長１Ｍに切断してカットファイバ
ーを得た。

得られたカットファイバーを鉱物油に浸漬後ミキサー（
日立製、ミキサーＶＡ８３５）を使用して、カットファ
イバー１００（乾燥重量）に対して水４００−を加えて
、１０分間混合しミキサー処理した。この繊維は枝分れ
や分割４１ｉ維が多数存在していることが確認された。

一方、市販のタバコバチエリ−″のフィルターとタバコ
の接合部を、軸に直角に切断しその間に前記カットファ
イバー（実施例１）、またはフィブリル化したカットフ
ァイバー（実施例２）を３５１１１ｇそれぞれ充填し、
タール量およびタールの変異原性試験を行なった。

さらにタバコ煙中のガン原物質であるＮ−ニドｑソドジ
メチルアミン（Ｎ　−ＮｉｔｒＯ３Ｏｄｉｍｅｔｈｙ＋
ａｍｉｎ）を測定し、結果を第１表に示した。

なおそれぞれの測定は次のようにして行なった。

評価用タバコを自動喫煙装置に接続し、標準喫煙条件（
２秒間で３５ｒＩｄｌ／１パフ、１パフ／分。

すいから長４０ｍ＞で吸煙した。

［タール量、変異原の測定］ 得られた主流煙（上記方法で３本喫煙）をガラス繊維２
紙（東洋濾紙製　ＧＢ’１００Ｒ＞に捕集しタール量を
測定した。　ついで得られたタールをエタノールで抽出
後、濾過してその濾過液を蒸発乾固し、ジメチルスルホ
キシドで０．１％になるよう溶解した。この液を用いサ
ルモネラタイツモリラム（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａｔｙｐ
ｈｉｍｕｒｉｕｍ　）　ＴＡ　９８株。

ＰＣＢ誘導によるＳ９ミツクス　プリインキュベーショ
ン法によるアメステストを試み、タールの変異原性を調
べた。

［Ｎ−ニトロソドジメチルアミンの測定］上記喫煙法で
得られた主流煙（タバコ１０本分）を緩衝液（（Ｃ１ｔ
ｒａｔｅ−ｐｈｏｓｐｈａｔｅ　ｂｕｆｆｅｒ　（Ｐ　
Ｈ４。

５））と２０ミリモルのアスコロビン酸との混合液に通
人、捕集した。得られた液をジクロルメタンで抽出後精
製、！！縮を行ないＧＣ−ＴＥＡ　（ガスクロマド　グ
ラフ　サーマルエネルギー　アナライザー）を用いて測
定した。

比較例１ 市販のタバコ゛′チェリー″を用いて実施例１と同様に
評価した。結果を第１表に示した。

第１表より本発明のものは、タール量および変異原の生
成を示すＨｉｓ復帰変異コロニー数とも市販タバコのも
のに比べ著しく減少し、有害物除去効果が明瞭である。

実施例３ 実施例２で用いたフィブリル化繊維３Ｑを０３５Ｍのガ
ラス製カラムに２層高３０ｍになるよう充填し、大気塵
を濾過した時の塵埃捕集効率を測定した。結果を第２表
に示した。なお捕集効率の測定は１次のようにして行な
った。

大気中の塵埃を線速５Ｃｒｎ／ＳｅＣで濾過し、吸着材
の前後で空気中塵埃の個数濃度を日本カッマックス（株
）製の凝縮核測定器（ＭＯＤＥＬ　３０２０）および拡
散バッテリ（ＭＯＤＥＬ　３０４０）を用いて測定し次
式より求めた（粒径測定範囲　０．１〜１μｍ）。

捕集効率（％）＝ 出口側個数濃度（個／ｄ） ［１−］Ｘ１００ 入口側個数濃度（個／ｍｌ＞ 比較例２ 公知の方法で溶融紡糸したポリエチレンテレフタレート
繊維を延伸後（単糸繊度０．５デニール）。

１＃！Ｉ１１の長さに切断しカットファバーを得た。

カットファイバーを実施例と同様にして大気塵を濾過し
、捕集効率を測定した。

結果を第２表に示した。

この結果９本発明のものは低圧損でしがも埃塵の捕集に
優れていることがわかる。

実施例４ 実施例１で用いたカットファイバー１重量部と市販の１
吸硫Ｍ５重量部、水０．５容量部とバラホルムアルデヒ
ド０．２重量部からなる架橋液に加え８０℃、４時間架
橋反応を行った。

得られた架橋糸をガラス製カラムに充填し熱超純水で良
く洗浄した。次いでこの洗浄済み架橋糸１０ｇをガラス
製カラムに充填し、逆浸透膜透過水をイオン交換体で処
理して得られた水（比抵抗１８．２ＭΩ”ｃｍ、微粒子
数（＞０．２μｍ＞３個／ｄ、ＴＯＣ５０ｐｐｂ）を２
ＱＪ／ｍｉｎで通水した。　この時の出口水の水質は、
比抵抗１８．２ＭΩ”ｃｍ、微粒子数（＞０．２ｕｍ＞
　２個／ｄ、ＴＯＣ１５ｐｐｂであった。

比較例３ スチレンとジビニルベンゼンの共重合体（バイエル社製
　Ｅ４００／８３）を３Ｎ−水酸化ナトリウムで洗浄後
水洗し２次いでエタノールで洗浄。

最終的に超純水で洗浄したものを用いて実施例４と同様
に通水テストを行った。この時の出口水の水質は、比抵
抗　１８．１５ＭΩ・ロ、微粒子数（＞０．２．ｃｚｍ
＞　３個／１ＴＯｃ　　４０ｐｐｂであった。

この結果、実施例４は、比較例３よりもＴＯＣ（全有機
炭素）除去効果が明瞭で極めて高純度の超純水が得られ
、使用前の洗浄も容易である。

［発明の効果コ 本発明の吸着材は、空気中微粒子やタバコ煙中の有害物
、あるいは水中の不純物を手軽で安価にしかも効率良く
吸着、除去することができる。

また形態は任意でしかも形態付与が極めて容易であるた
め広範囲の浄化に利用可能でおる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン交換基の未導入芳香族モノビニル系ポリマ
   と、該芳香族モノビニル系ポリマ以外の熱可塑性ポリマ
   からなる成形物で構成されることを特徴とする吸着材。
2. （２）海成分が、イオン交換基の導入されていない芳香
   族モノビニル系ポリマであり、島成分が、該芳香族モノ
   ビニル系ポリマ以外の熱可塑性ポリマである多芯海島型
   複合繊維からなる吸着材。
3. （３）芳香族モノビニル系ポリマが、スチレン系ポリマ
   である請求項１または２に記載の吸着材。
4. （４）成形物が、少なくとも部分的に枝分かれまたは分
   割されている請求項１〜３のいずれかに記載の吸着材。
5. （５）イオン交換基の未導入芳香族モノビニル系ポリマ
   が、架橋不溶化されている請求項１〜４のいずれかに記
   載の吸着材。