炭配合樹脂ペースト組成物及びその成形体
【課題】 従来の樹脂ペーストには吸着活性等の機能性を持たせることは困難であった。これは樹脂微粉末と可塑剤が吸着剤の細孔を塞いでしまうためである
【解決手段】
粒径が０．０４６ｍｍ以上の維管束植物炭化炭粉末を５５から８２体積％、可塑剤を１２．５から１７．５体積％、樹脂微粉末を残りの体積％配合し、樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比（可塑剤体積／樹脂微粉末体積）を０．４５〜２．３３とすることにより、高い吸着活性と疎水性と水蒸気透過性を有する炭配合樹脂ペースト組成物並びに該炭配合樹脂ペースト組成物を成形した成形体が得られる。また、該炭に光触媒や抗菌金属を担持することにより吸着効果の向上とばい菌の繁殖抑制効果が得られる。
【解決手段】
粒径が０．０４６ｍｍ以上の維管束植物炭化炭粉末を５５から８２体積％、可塑剤を１２．５から１７．５体積％、樹脂微粉末を残りの体積％配合し、樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比（可塑剤体積／樹脂微粉末体積）を０．４５〜２．３３とすることにより、高い吸着活性と疎水性と水蒸気透過性を有する炭配合樹脂ペースト組成物並びに該炭配合樹脂ペースト組成物を成形した成形体が得られる。また、該炭に光触媒や抗菌金属を担持することにより吸着効果の向上とばい菌の繁殖抑制効果が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い吸着活性、疎水性及び水蒸気透過性を有する炭配合樹脂ペースト組成物及びその成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂微粉末と可塑剤を混合して作成される樹脂ペーストはプラスチゾル又はペーストレジンとも呼ばれ、スラッシュ成形、ディップ成形、キャスト成形やディップコーティング等の多様な成形方法を適用することができ、意匠性の高い複雑成形物が成形できるため成形材料やコーティング剤等として工業的に広く用いられている。樹脂ペーストには添加剤や充填剤を配合することができ、例えば顔料、香料、抗菌剤などを配合することができる。しかし、樹脂ペーストに吸着活性等の機能性を持たせることは困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来から吸着剤として知られている炭、ゼオライト、シリカゲル等を樹脂ペーストに配合すると、樹脂微粉末と可塑剤が吸着剤の細孔を塞いだり吸着剤粒子の周囲を覆い、吸着能力を消失させてしまう欠点があった。また、これらの吸着剤や吸着剤を少量のバインダーで押し固めた成形体は水と接すると水を吸収して吸着活性が失われてしまうため、吸着剤自身に疎水化処理を施すことが試みられているが、吸着特性が変化してしまう問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、上記課題について鋭意研究した結果、維管束植物を炭化した炭を、特定粒径以上で貫通構造が壊れてない炭粉末にし、特定範囲の体積割合で該炭粉末と樹脂微粉末と可塑剤とを混合して炭配合樹脂ペースト組成物とすることにより、ペースト内部まで連続孔が形成され、炭の吸着特性を変化させることなく内部の炭まで有効に活用でき、高い吸着活性が得られると同時に疎水性と水蒸気透過性が得られることを見出した。
維管束植物には道管や仮道管や師管などの通道組織がある。このような通道組織は炭にしてもそのまま残り貫通構造を示す。維管束植物起源の炭粉末を用いて特定の割合の範囲で樹脂微粉末と可塑剤と混合してペースト化することにより炭粉末同士が接して、該炭が有する貫通構造によりペースト内部まで連続孔が生じ、内部の炭まで有効に活用できる。しかし、炭の含有量が多すぎるとペースト化せず、無理に加圧成形すると貫通構造が壊れたり疎水性が失われる。一方、非維管束植物や石油ピッチなどを炭化した炭では貫通構造を有しないためペースト化しても連続孔が形成されず、炭の粒子がペースト内で孤立し、ペースト内部の炭は活用されないで表面に露出している炭のみしか吸着効果を示さない。
維管束植物を炭化した炭は数十ミクロンから百数十ミクロンの大きさの貫通孔を有するため、該炭を粉砕しすぎると貫通構造が壊れてしまう。このことより本発明に用いる該炭の粒径は貫通孔の大きさ以上であることが必要となる。
本発明の炭配合樹脂ペースト組成物が、連続孔を生じやすく、吸着活性に富む理由としては、貫通孔が数十から百数十ミクロンの大きさだと気体の拡散が容易であることと、この大きさの貫通孔が樹脂微粉末と可塑剤では完全に塞ぐことが困難な大きさであったことが考えられる。
また、炭は原料の違いや炭化条件で比重が大きく異なり、通常は約０．２から１．２ｇ／ｃｃ程度まで変化する。備長炭の中には１．５や１．８ｇ／ｃｃの比重を示すと記載されている文献もある。重量基準で炭を他の素材と混合した場合、炭の比重が約０．２から１．２ｇ／ｃｃ程度まで変化すると炭の体積占有率が約１／６から６倍程度まで変化することが考えられ、連続孔の形成に大きなばらつきが生じる。このため、体積基準で混合することが重要となる。
炭配合樹脂ペースト組成物は可塑剤に樹脂微粉末と炭粒子が分散したペースト状混合物であるが、可塑剤や樹脂微粉末が少なすぎるとペースト化せず、逆に可塑剤や樹脂微粉末が多すぎると炭の貫通孔を塞いでしまい、炭の吸着活性や水蒸気透過性が失われてしまう。また、樹脂微粉末に対する可塑剤の量がある一定比率以下になっても樹脂微粉末自体がペースト化せず、多すぎると過剰の可塑剤が炭の細孔や貫通孔を塞いでしまう。
また、該炭に光触媒や抗菌金属を担持することにより、明るいところでは光触媒が炭に吸着した悪臭やばい菌を酸化分解して吸着能力をより一層高めてくれ、光の当たらない所では抗菌金属が悪臭発生の原因ともなるばい菌の繁殖を抑制する事により新たな悪臭の発生を防いでくれる。
即ち、本発明は、維管束植物を炭化した炭と樹脂微粉末と可塑剤を混合してペースト化した炭配合樹脂ペースト組成物で、該炭を５５から８２体積％、可塑剤を１２．５から１７．５体積％、樹脂微粉末を残りの体積％配合し、樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比（可塑剤体積／樹脂微粉末体積）が０．４５〜２．３３であり、該炭の粒径が０．０４６ｍｍ以上であることを特徴とする炭配合樹脂ペースト組成物、及び、この炭配合樹脂ペースト組成物を成形して得られる成形体に関するものである。
更に本発明は、炭に、光触媒、抗菌金属から選ばれた少なくとも一種類が担持してあることを特徴とする上記の炭配合樹脂ペースト組成物、及び、この炭配合樹脂ペースト組成物を成形して得られる成形体に関するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、維管束植物を炭化した炭を特定粒径以上にした炭粉末と樹脂微粉末と可塑剤とを体積基準で特定組成範囲で配合してペースト化することにより安定的に連続孔を生じさせ、高い吸着活性と疎水性と水蒸気透過性を有する任意形状の成形体が得られる炭配合樹脂ペースト組成物と、その成形体を提供できる。また、炭に、光触媒や抗菌金属を担持することにより脱臭や抗菌効果を付与できる。従って、本発明は悪臭や揮発性有機化合物除去等に有効で、特に水と接するところでの使用に有効である。また、樹脂ペーストの成形に従来より用いられているスラッシュ成形、ディップ成形、キャスト成形やディップコーティング等の多様な成形方法を適用することができ、工業生産性に優れている。更に、炭配合樹脂ペースト組成物は美術工芸品の作成に用いる造形用素材としても非常に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明で用いる炭は維管束植物を炭化した炭であることが必要である。維管束植物には道管組織を持つものと仮道管組織を持つものがあるがどちらを原料として用いても良い。しかし、通道組織を多く含む維管束植物を原料とした炭の方が好ましい。また、原料として用いる維管束植物は、圧縮成形や樹脂含浸処理等を行うと通道組織がつぶれてしまう場合があるため、これらの処理が行われていない維管束植物を原料として炭化することが好ましい。炭化方法は特に限定されず、白炭法や黒炭法などの伝統的な方法や炭化炉を用いた工業的な方法等を用いることができる。炭は原料の種類や炭化条件で比重が大きく異なるため、同一原料で同一条件で炭化した、比重が均一な炭を用いることが望ましい。炭の粒径は貫通構造が壊れない大きさであることが必要である。
【０００７】
本発明に用いられる樹脂微粉末は可塑剤中に分散可能で、且つ加熱によりゲル化するものであれば特に限定されず、公知の樹脂微粉末から適宜選択して使用すれば良い。例えば塩化ビニル系樹脂微粉末、アクリル系樹脂微粉末などを挙げることができる。樹脂微粉末は必要に応じて一種又は二種以上を混合して用いることができる。
【０００８】
本発明の炭配合樹脂ペースト組成物には用途に応じて様々な添加剤又は充填剤を配合できる。充填剤としては炭酸カルシウム、タルク、コロイダルシリカ、ベントナイト、ガラス粉末、ガラス繊維、炭素繊維、水酸化アルミニウム、金属粉、ガラスビーズ等や各種顔料が挙げられ、添加剤としては、イソパラフィン系やナフテン系等の希釈剤、更に減粘剤、消泡剤、発泡剤等を必要に応じて配合できる。
【０００９】
本発明に用いられる可塑剤は特に限定されず、公知の可塑剤から適宜選択して使用すればよい。例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジノルマルオクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ブチルベンジル等のフタル酸エステル系可塑剤、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジヘキシル、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、アジピン酸ジイシノニル、アジピン酸ジブチルジグリコール等のアジピン酸エステル系可塑剤、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレシル等のリン酸エステル系可塑剤、トリメリット酸トリオクチル等のトリメリット酸エステル系可塑剤、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル、セバチン酸ジ−２−エチルヘキシル等のセバチン酸エステル系可塑剤、ポリ−１，３−ブタンジオールアジペート等の脂肪族系ポリエステル可塑剤、エポキシ化大豆油等のエポキシ化エステル系可塑剤、アセチルクエン酸トリブチル（以下、ＡＴＢＣと記す）等のクエン酸エステル系可塑剤、アルキルスルホン酸フェニルエステル系可塑剤等が挙げられる。可塑剤は必要に応じて一種又は二種以上を混合して用いることができる。
【００１０】
炭に担持する光触媒又は抗菌金属は特に限定されず、公知の光触媒や抗菌金属から適宜選択して使用すればよい。例えば、光触媒としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化銀、酸化マンガン、酸化銅、酸化鉄、酸化スズ、酸化バナジウム、酸化ニオブ等、抗菌金属としては、Ａｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｏ等を必要に応じて担持することができる。
【００１１】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。各例中の各評価は以下の方法により実施した。連続孔容積測定、疎水性確認、水蒸気透過性確認には、炭配合樹脂ペースト組成物を１３０℃３０分で加熱硬化した成形体で測定した。
［ペースト状態確認］
ペースト状態には液状のゾル状態から粘性や可塑性を有する粘土状態までが含まれる。ゾル状態は目視及び触感で確認し、粘土状態の確認にはビードローラーにて球体形状が作成できれば粘土状態であり、球体にならないでばらばらになる場合は粘土状態ではないと判断し、ゾル状態または粘土状態である場合をペースト状態であると評価し、それ以外をペースト状態でないと評価した。ビードローラーは、アメリカンアートクレイ社製のラージラウンドビードローラー２０ｍｍを用いた。
○：ペースト状態である。
×：ペースト状態ではない。
［連続孔容積測定］
連続孔の測定には、炭配合樹脂ペースト組成物の成形体中の可塑剤の溶出が最も少ないと考えられる水を用いて測定した。炭配合樹脂ペースト組成物を熱硬化した成形体試料を水中に沈めて真空脱泡を十分に行った後ゆっくりと常圧に戻し、試料の連続孔中に水を取り込ませた。試料に取り込まれた水分量から連続孔の総容積を求め、試料１００ｇあたりの連続孔容積を算出した。
［疎水性確認］
疎水性の確認は、炭配合樹脂ペースト組成物成形体試料全体を水中に沈めて３０分浸し、成形体試料が吸収した水分重量を測定した。成形体試料重量に対して吸水重量が２％以下の場合疎水性があると判断した。
○：疎水性あり。
×：疎水性なし
［水蒸気透過性確認］
水蒸気透過性の確認には、炭配合樹脂ペースト組成物を１．５ｍｍの厚さのシート状に成形したものを１３０℃３０分加熱硬化させたシート状成形体を用いた。水を入れたビーカーをヒーターで加熱して沸騰させ、ビーカーの口を十分に覆うようにシート状成形体をかぶせた。このシート状成形体の３ｍｍ上方にガラス板をかざし、ガラス板が水蒸気で曇るかどうか確認した。ガラス板が曇る場合は水蒸気透過性有りと判断し、ガラス板が曇らず変化がない場合は水蒸気透過性無しと判断した。
○：水蒸気透過性あり。
×：水蒸気透過性なし。
［比重測定］
炭の比重は、粉砕する前の炭から縦１ｃｍ横２．５ｃｍ高さ４ｃｍの試験片を切り出し、その容積と重量を測定して比重を求めた。下記の各例で用いた炭の比重は０．３２５ｇ／ｃｃであった。ただし、比較例１４で用いた石油ピッチ系活性炭の比重はメーカー測定値を用いた。
樹脂微粉末の比重は、ピクノメーター法で求めた。下記の各例で用いた三菱レーヨン製アクリル樹脂微粉末（ダイヤナールＬＰ−３１０９）の比重は１．１８ｇ／ｃｃであった。
【００１２】
［実施例１］
維管束植物である竹を１０００℃の炭化炉で炭化した炭をカッターで粉砕後、ＪＩＳ標準ふるい呼び寸法４２５と７１０にて分級して粒径０．４２６〜０．７１０ｍｍの炭粉末を作成した。この炭粉末を５５体積％、可塑剤として純度９９％のＡＴＢＣ（比重１．０５ｇ／ｃｃ）を１７．５体積％，残りの体積％を三菱レーヨン製アクリル樹脂微粉末（ダイヤナールＬＰ−３１０９）を配合し、ロールニーダーを用いて混合して均一な炭配合樹脂ペースト組成物を作成した。粉末状物質の体積の計量は、重量を測定して比重より粉末状物質の体積を算出した。表１に、ペースト状態確認、連続細孔容積測定、疎水性確認、水蒸気透過性確認の結果と炭配合樹脂ペースト組成物の組成配合、及び樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比を求めた結果（小数点第三位を四捨五入した）を示す。ただし、樹脂微粉末は炭粉末と可塑剤を配合した残りの体積％を占めるため、表１には樹脂微粉末の配合量は記載していない。
【００１３】
［実施例２〜８、比較例１〜１２］
表１記載の組成配合に変更したこと以外は実施例１と同様にして、均一な炭配合樹脂ペースト組成物を製造し、成形し、評価を実施した。組成配合及び評価結果を表１に示す。
実施例１は本発明の一実施例であり、実施例２は実施例１と可塑剤配合量が同一で、炭配合量を７５体積％に変更した例であり、実施例３は実施例１と炭配合量が同一で可塑剤配合量を１６体積％に変更した例であり，実施例４は実施例３と可塑剤配合量が同一で炭配合量を７５体積％に変更した例であり、実施例５は実施例１と炭配合量が同一で可塑剤配合量を１４体積％に変更した例であり、実施例６は実施例５と可塑剤配合量が同一で炭配合量を８０体積％に変更した例であり、実施例７，８は可塑剤配合量が１２．５体積％で同一で炭配合量を変更した例である。いずれの例も良好な物性を示した。
比較例１，２は可塑剤配合量が１７．５体積％を超えた１８体積％配合された例で、可塑剤が染み出して炭の細孔を塞いでしまい、連続孔容積が２ｃｃと少なくなっている。
比較例３，５は炭配合量が５５体積％よりも少ない５０体積％で、樹脂微粉末と可塑剤が炭の細孔を塞いでしまい、連続孔容積が０．１ｃｃと極端に少なくなっている。
比較例４，６，８は樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比が２．３３よりも高く、可塑剤が染み出して炭の細孔を塞いでしまい、連続孔容積が２ｃｃと少なくなっている。
比較例７，９は樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比が０．４５よりも低く、ペースト化が不可能であった。
比較例１０は炭配合量が８２体積％よりも多い８５体積％であり、ペースト化が不可能であった。
比較例１１，１２は可塑剤配合量が１２．５体積％より低い１１体積％で、ペースト化が不可能であった。
【００１４】
［実施例９〜１０、比較例１３］
炭配合樹脂ペースト組成物の組成配合は実施例１と同一であるが、炭粉末をボールミルにてさらに粉砕し、目的とする呼び寸法のＪＩＳ標準ふるいで分級した後、蒸留水を加えて十分に沸騰させた後室温まで冷却し真空脱泡を十分に行い、この炭粉末分散液を水中でさらに沈降分級して分級精度を向上させたのち１３０℃で乾燥させて得られた炭粉末を用いたこと以外は実施例１と同様にして、均一な炭配合樹脂ペースト組成物を製造し、成形し、評価を実施した。組成配合及び評価結果を表１に示す。
実施例９はＪＩＳ標準ふるい呼び寸法１０６と５３を用いて分級した粒径０．０５４〜０．１０６ｍｍの炭粉末を用いた例であり、実施例１０はＪＩＳ標準ふるい呼び寸法５３と４５を用いて分級した粒径０．０４６〜０．０５３ｍｍの炭粉末を用いた例であり、いずれの例も良好な物性を示した。
比較例１３はＪＩＳ標準ふるい呼び寸法４５と３８を用いて分級した粒径０．０４５〜０．０３９ｍｍの炭粉末を用いた例であり、炭の貫通構造が壊れて連続孔が形成されず、連続孔容積が０．１ｃｃと極端に少なくなっている。
［比較例１４］
比較例１４は炭を石油ピッチを炭化した石油ピッチ系活性炭（比重０．７２ｇ／ｃｃ）に変更したこと以外は実施例１と同様にして均一な炭配合樹脂ペースト組成物を作成し、成形し、評価を実施した。石油ピッチ系活性炭粉末は貫通組織を有しないため連続孔容積が０．１ｃｃと極端に少なくなっている。
【００１５】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い吸着活性、疎水性及び水蒸気透過性を有する炭配合樹脂ペースト組成物及びその成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂微粉末と可塑剤を混合して作成される樹脂ペーストはプラスチゾル又はペーストレジンとも呼ばれ、スラッシュ成形、ディップ成形、キャスト成形やディップコーティング等の多様な成形方法を適用することができ、意匠性の高い複雑成形物が成形できるため成形材料やコーティング剤等として工業的に広く用いられている。樹脂ペーストには添加剤や充填剤を配合することができ、例えば顔料、香料、抗菌剤などを配合することができる。しかし、樹脂ペーストに吸着活性等の機能性を持たせることは困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来から吸着剤として知られている炭、ゼオライト、シリカゲル等を樹脂ペーストに配合すると、樹脂微粉末と可塑剤が吸着剤の細孔を塞いだり吸着剤粒子の周囲を覆い、吸着能力を消失させてしまう欠点があった。また、これらの吸着剤や吸着剤を少量のバインダーで押し固めた成形体は水と接すると水を吸収して吸着活性が失われてしまうため、吸着剤自身に疎水化処理を施すことが試みられているが、吸着特性が変化してしまう問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、上記課題について鋭意研究した結果、維管束植物を炭化した炭を、特定粒径以上で貫通構造が壊れてない炭粉末にし、特定範囲の体積割合で該炭粉末と樹脂微粉末と可塑剤とを混合して炭配合樹脂ペースト組成物とすることにより、ペースト内部まで連続孔が形成され、炭の吸着特性を変化させることなく内部の炭まで有効に活用でき、高い吸着活性が得られると同時に疎水性と水蒸気透過性が得られることを見出した。
維管束植物には道管や仮道管や師管などの通道組織がある。このような通道組織は炭にしてもそのまま残り貫通構造を示す。維管束植物起源の炭粉末を用いて特定の割合の範囲で樹脂微粉末と可塑剤と混合してペースト化することにより炭粉末同士が接して、該炭が有する貫通構造によりペースト内部まで連続孔が生じ、内部の炭まで有効に活用できる。しかし、炭の含有量が多すぎるとペースト化せず、無理に加圧成形すると貫通構造が壊れたり疎水性が失われる。一方、非維管束植物や石油ピッチなどを炭化した炭では貫通構造を有しないためペースト化しても連続孔が形成されず、炭の粒子がペースト内で孤立し、ペースト内部の炭は活用されないで表面に露出している炭のみしか吸着効果を示さない。
維管束植物を炭化した炭は数十ミクロンから百数十ミクロンの大きさの貫通孔を有するため、該炭を粉砕しすぎると貫通構造が壊れてしまう。このことより本発明に用いる該炭の粒径は貫通孔の大きさ以上であることが必要となる。
本発明の炭配合樹脂ペースト組成物が、連続孔を生じやすく、吸着活性に富む理由としては、貫通孔が数十から百数十ミクロンの大きさだと気体の拡散が容易であることと、この大きさの貫通孔が樹脂微粉末と可塑剤では完全に塞ぐことが困難な大きさであったことが考えられる。
また、炭は原料の違いや炭化条件で比重が大きく異なり、通常は約０．２から１．２ｇ／ｃｃ程度まで変化する。備長炭の中には１．５や１．８ｇ／ｃｃの比重を示すと記載されている文献もある。重量基準で炭を他の素材と混合した場合、炭の比重が約０．２から１．２ｇ／ｃｃ程度まで変化すると炭の体積占有率が約１／６から６倍程度まで変化することが考えられ、連続孔の形成に大きなばらつきが生じる。このため、体積基準で混合することが重要となる。
炭配合樹脂ペースト組成物は可塑剤に樹脂微粉末と炭粒子が分散したペースト状混合物であるが、可塑剤や樹脂微粉末が少なすぎるとペースト化せず、逆に可塑剤や樹脂微粉末が多すぎると炭の貫通孔を塞いでしまい、炭の吸着活性や水蒸気透過性が失われてしまう。また、樹脂微粉末に対する可塑剤の量がある一定比率以下になっても樹脂微粉末自体がペースト化せず、多すぎると過剰の可塑剤が炭の細孔や貫通孔を塞いでしまう。
また、該炭に光触媒や抗菌金属を担持することにより、明るいところでは光触媒が炭に吸着した悪臭やばい菌を酸化分解して吸着能力をより一層高めてくれ、光の当たらない所では抗菌金属が悪臭発生の原因ともなるばい菌の繁殖を抑制する事により新たな悪臭の発生を防いでくれる。
即ち、本発明は、維管束植物を炭化した炭と樹脂微粉末と可塑剤を混合してペースト化した炭配合樹脂ペースト組成物で、該炭を５５から８２体積％、可塑剤を１２．５から１７．５体積％、樹脂微粉末を残りの体積％配合し、樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比（可塑剤体積／樹脂微粉末体積）が０．４５〜２．３３であり、該炭の粒径が０．０４６ｍｍ以上であることを特徴とする炭配合樹脂ペースト組成物、及び、この炭配合樹脂ペースト組成物を成形して得られる成形体に関するものである。
更に本発明は、炭に、光触媒、抗菌金属から選ばれた少なくとも一種類が担持してあることを特徴とする上記の炭配合樹脂ペースト組成物、及び、この炭配合樹脂ペースト組成物を成形して得られる成形体に関するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、維管束植物を炭化した炭を特定粒径以上にした炭粉末と樹脂微粉末と可塑剤とを体積基準で特定組成範囲で配合してペースト化することにより安定的に連続孔を生じさせ、高い吸着活性と疎水性と水蒸気透過性を有する任意形状の成形体が得られる炭配合樹脂ペースト組成物と、その成形体を提供できる。また、炭に、光触媒や抗菌金属を担持することにより脱臭や抗菌効果を付与できる。従って、本発明は悪臭や揮発性有機化合物除去等に有効で、特に水と接するところでの使用に有効である。また、樹脂ペーストの成形に従来より用いられているスラッシュ成形、ディップ成形、キャスト成形やディップコーティング等の多様な成形方法を適用することができ、工業生産性に優れている。更に、炭配合樹脂ペースト組成物は美術工芸品の作成に用いる造形用素材としても非常に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明で用いる炭は維管束植物を炭化した炭であることが必要である。維管束植物には道管組織を持つものと仮道管組織を持つものがあるがどちらを原料として用いても良い。しかし、通道組織を多く含む維管束植物を原料とした炭の方が好ましい。また、原料として用いる維管束植物は、圧縮成形や樹脂含浸処理等を行うと通道組織がつぶれてしまう場合があるため、これらの処理が行われていない維管束植物を原料として炭化することが好ましい。炭化方法は特に限定されず、白炭法や黒炭法などの伝統的な方法や炭化炉を用いた工業的な方法等を用いることができる。炭は原料の種類や炭化条件で比重が大きく異なるため、同一原料で同一条件で炭化した、比重が均一な炭を用いることが望ましい。炭の粒径は貫通構造が壊れない大きさであることが必要である。
【０００７】
本発明に用いられる樹脂微粉末は可塑剤中に分散可能で、且つ加熱によりゲル化するものであれば特に限定されず、公知の樹脂微粉末から適宜選択して使用すれば良い。例えば塩化ビニル系樹脂微粉末、アクリル系樹脂微粉末などを挙げることができる。樹脂微粉末は必要に応じて一種又は二種以上を混合して用いることができる。
【０００８】
本発明の炭配合樹脂ペースト組成物には用途に応じて様々な添加剤又は充填剤を配合できる。充填剤としては炭酸カルシウム、タルク、コロイダルシリカ、ベントナイト、ガラス粉末、ガラス繊維、炭素繊維、水酸化アルミニウム、金属粉、ガラスビーズ等や各種顔料が挙げられ、添加剤としては、イソパラフィン系やナフテン系等の希釈剤、更に減粘剤、消泡剤、発泡剤等を必要に応じて配合できる。
【０００９】
本発明に用いられる可塑剤は特に限定されず、公知の可塑剤から適宜選択して使用すればよい。例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジノルマルオクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ブチルベンジル等のフタル酸エステル系可塑剤、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジヘキシル、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、アジピン酸ジイシノニル、アジピン酸ジブチルジグリコール等のアジピン酸エステル系可塑剤、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレシル等のリン酸エステル系可塑剤、トリメリット酸トリオクチル等のトリメリット酸エステル系可塑剤、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジオクチル、セバチン酸ジ−２−エチルヘキシル等のセバチン酸エステル系可塑剤、ポリ−１，３−ブタンジオールアジペート等の脂肪族系ポリエステル可塑剤、エポキシ化大豆油等のエポキシ化エステル系可塑剤、アセチルクエン酸トリブチル（以下、ＡＴＢＣと記す）等のクエン酸エステル系可塑剤、アルキルスルホン酸フェニルエステル系可塑剤等が挙げられる。可塑剤は必要に応じて一種又は二種以上を混合して用いることができる。
【００１０】
炭に担持する光触媒又は抗菌金属は特に限定されず、公知の光触媒や抗菌金属から適宜選択して使用すればよい。例えば、光触媒としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化カドミウム、酸化インジウム、酸化銀、酸化マンガン、酸化銅、酸化鉄、酸化スズ、酸化バナジウム、酸化ニオブ等、抗菌金属としては、Ａｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｏ等を必要に応じて担持することができる。
【００１１】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。各例中の各評価は以下の方法により実施した。連続孔容積測定、疎水性確認、水蒸気透過性確認には、炭配合樹脂ペースト組成物を１３０℃３０分で加熱硬化した成形体で測定した。
［ペースト状態確認］
ペースト状態には液状のゾル状態から粘性や可塑性を有する粘土状態までが含まれる。ゾル状態は目視及び触感で確認し、粘土状態の確認にはビードローラーにて球体形状が作成できれば粘土状態であり、球体にならないでばらばらになる場合は粘土状態ではないと判断し、ゾル状態または粘土状態である場合をペースト状態であると評価し、それ以外をペースト状態でないと評価した。ビードローラーは、アメリカンアートクレイ社製のラージラウンドビードローラー２０ｍｍを用いた。
○：ペースト状態である。
×：ペースト状態ではない。
［連続孔容積測定］
連続孔の測定には、炭配合樹脂ペースト組成物の成形体中の可塑剤の溶出が最も少ないと考えられる水を用いて測定した。炭配合樹脂ペースト組成物を熱硬化した成形体試料を水中に沈めて真空脱泡を十分に行った後ゆっくりと常圧に戻し、試料の連続孔中に水を取り込ませた。試料に取り込まれた水分量から連続孔の総容積を求め、試料１００ｇあたりの連続孔容積を算出した。
［疎水性確認］
疎水性の確認は、炭配合樹脂ペースト組成物成形体試料全体を水中に沈めて３０分浸し、成形体試料が吸収した水分重量を測定した。成形体試料重量に対して吸水重量が２％以下の場合疎水性があると判断した。
○：疎水性あり。
×：疎水性なし
［水蒸気透過性確認］
水蒸気透過性の確認には、炭配合樹脂ペースト組成物を１．５ｍｍの厚さのシート状に成形したものを１３０℃３０分加熱硬化させたシート状成形体を用いた。水を入れたビーカーをヒーターで加熱して沸騰させ、ビーカーの口を十分に覆うようにシート状成形体をかぶせた。このシート状成形体の３ｍｍ上方にガラス板をかざし、ガラス板が水蒸気で曇るかどうか確認した。ガラス板が曇る場合は水蒸気透過性有りと判断し、ガラス板が曇らず変化がない場合は水蒸気透過性無しと判断した。
○：水蒸気透過性あり。
×：水蒸気透過性なし。
［比重測定］
炭の比重は、粉砕する前の炭から縦１ｃｍ横２．５ｃｍ高さ４ｃｍの試験片を切り出し、その容積と重量を測定して比重を求めた。下記の各例で用いた炭の比重は０．３２５ｇ／ｃｃであった。ただし、比較例１４で用いた石油ピッチ系活性炭の比重はメーカー測定値を用いた。
樹脂微粉末の比重は、ピクノメーター法で求めた。下記の各例で用いた三菱レーヨン製アクリル樹脂微粉末（ダイヤナールＬＰ−３１０９）の比重は１．１８ｇ／ｃｃであった。
【００１２】
［実施例１］
維管束植物である竹を１０００℃の炭化炉で炭化した炭をカッターで粉砕後、ＪＩＳ標準ふるい呼び寸法４２５と７１０にて分級して粒径０．４２６〜０．７１０ｍｍの炭粉末を作成した。この炭粉末を５５体積％、可塑剤として純度９９％のＡＴＢＣ（比重１．０５ｇ／ｃｃ）を１７．５体積％，残りの体積％を三菱レーヨン製アクリル樹脂微粉末（ダイヤナールＬＰ−３１０９）を配合し、ロールニーダーを用いて混合して均一な炭配合樹脂ペースト組成物を作成した。粉末状物質の体積の計量は、重量を測定して比重より粉末状物質の体積を算出した。表１に、ペースト状態確認、連続細孔容積測定、疎水性確認、水蒸気透過性確認の結果と炭配合樹脂ペースト組成物の組成配合、及び樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比を求めた結果（小数点第三位を四捨五入した）を示す。ただし、樹脂微粉末は炭粉末と可塑剤を配合した残りの体積％を占めるため、表１には樹脂微粉末の配合量は記載していない。
【００１３】
［実施例２〜８、比較例１〜１２］
表１記載の組成配合に変更したこと以外は実施例１と同様にして、均一な炭配合樹脂ペースト組成物を製造し、成形し、評価を実施した。組成配合及び評価結果を表１に示す。
実施例１は本発明の一実施例であり、実施例２は実施例１と可塑剤配合量が同一で、炭配合量を７５体積％に変更した例であり、実施例３は実施例１と炭配合量が同一で可塑剤配合量を１６体積％に変更した例であり，実施例４は実施例３と可塑剤配合量が同一で炭配合量を７５体積％に変更した例であり、実施例５は実施例１と炭配合量が同一で可塑剤配合量を１４体積％に変更した例であり、実施例６は実施例５と可塑剤配合量が同一で炭配合量を８０体積％に変更した例であり、実施例７，８は可塑剤配合量が１２．５体積％で同一で炭配合量を変更した例である。いずれの例も良好な物性を示した。
比較例１，２は可塑剤配合量が１７．５体積％を超えた１８体積％配合された例で、可塑剤が染み出して炭の細孔を塞いでしまい、連続孔容積が２ｃｃと少なくなっている。
比較例３，５は炭配合量が５５体積％よりも少ない５０体積％で、樹脂微粉末と可塑剤が炭の細孔を塞いでしまい、連続孔容積が０．１ｃｃと極端に少なくなっている。
比較例４，６，８は樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比が２．３３よりも高く、可塑剤が染み出して炭の細孔を塞いでしまい、連続孔容積が２ｃｃと少なくなっている。
比較例７，９は樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比が０．４５よりも低く、ペースト化が不可能であった。
比較例１０は炭配合量が８２体積％よりも多い８５体積％であり、ペースト化が不可能であった。
比較例１１，１２は可塑剤配合量が１２．５体積％より低い１１体積％で、ペースト化が不可能であった。
【００１４】
［実施例９〜１０、比較例１３］
炭配合樹脂ペースト組成物の組成配合は実施例１と同一であるが、炭粉末をボールミルにてさらに粉砕し、目的とする呼び寸法のＪＩＳ標準ふるいで分級した後、蒸留水を加えて十分に沸騰させた後室温まで冷却し真空脱泡を十分に行い、この炭粉末分散液を水中でさらに沈降分級して分級精度を向上させたのち１３０℃で乾燥させて得られた炭粉末を用いたこと以外は実施例１と同様にして、均一な炭配合樹脂ペースト組成物を製造し、成形し、評価を実施した。組成配合及び評価結果を表１に示す。
実施例９はＪＩＳ標準ふるい呼び寸法１０６と５３を用いて分級した粒径０．０５４〜０．１０６ｍｍの炭粉末を用いた例であり、実施例１０はＪＩＳ標準ふるい呼び寸法５３と４５を用いて分級した粒径０．０４６〜０．０５３ｍｍの炭粉末を用いた例であり、いずれの例も良好な物性を示した。
比較例１３はＪＩＳ標準ふるい呼び寸法４５と３８を用いて分級した粒径０．０４５〜０．０３９ｍｍの炭粉末を用いた例であり、炭の貫通構造が壊れて連続孔が形成されず、連続孔容積が０．１ｃｃと極端に少なくなっている。
［比較例１４］
比較例１４は炭を石油ピッチを炭化した石油ピッチ系活性炭（比重０．７２ｇ／ｃｃ）に変更したこと以外は実施例１と同様にして均一な炭配合樹脂ペースト組成物を作成し、成形し、評価を実施した。石油ピッチ系活性炭粉末は貫通組織を有しないため連続孔容積が０．１ｃｃと極端に少なくなっている。
【００１５】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
維管束植物を炭化した炭の配合量が５５から８２体積％で、可塑剤の配合量が１２．５から１７．５体積％で、樹脂微粉末の配合量が残りの体積％であり、樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比が０．４５から２．３３であり、炭の粒径が０．０４６ｍｍ以上であることを特徴とする炭配合樹脂ペースト組成物。
【請求項２】
炭に、光触媒、抗菌金属から選ばれた少なくとも一種類が担持してあることを特徴とする請求項１記載の炭配合樹脂ペースト組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載の炭配合樹脂ペースト組成物を成形してなる成形体。
【請求項１】
維管束植物を炭化した炭の配合量が５５から８２体積％で、可塑剤の配合量が１２．５から１７．５体積％で、樹脂微粉末の配合量が残りの体積％であり、樹脂微粉末に対する可塑剤の体積比が０．４５から２．３３であり、炭の粒径が０．０４６ｍｍ以上であることを特徴とする炭配合樹脂ペースト組成物。
【請求項２】
炭に、光触媒、抗菌金属から選ばれた少なくとも一種類が担持してあることを特徴とする請求項１記載の炭配合樹脂ペースト組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載の炭配合樹脂ペースト組成物を成形してなる成形体。
【公開番号】特開２００８−３０３３７０（Ｐ２００８−３０３３７０Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７６７１６（Ｐ２００７−１７６７１６）
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【出願人】（５００５３５７６９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月８日（２００７．６．８）
【出願人】（５００５３５７６９）
【Ｆターム（参考）】
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