(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも５０重量％以上の耐水性合成繊維を含有する繊維とバインダーよりなる板状繊維集合体に、水溶性ポリマーを架橋剤で架橋して非水溶性化したポリマーを含有する保水剤を塗布してなり、保水率が２５〜２００％である脱臭装置用板状繊維集合体。
【請求項２】
請求項１記載の脱臭装置用板状繊維集合体に微生物を固定した板状繊維集合体を積層してなる脱臭装置用板状繊維集合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は脱臭装置用板状繊維集合体に関する。更に詳しくは、脱臭装置の微生物担体として使用する板状繊維集合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、脱臭装置用の微生物担体としては、天然繊維又は合成繊維の集合体、天然物、プラスチック等が使用されていた。
【０００３】
しかし、ピートモス等の天然繊維または泥炭等の天然物は、安価で比表面積が大きく、親水性に富み微生物の繁殖が容易ではあるものの、微生物による崩壊分解を受けやすく形状・強度保持期間が短い、更には崩壊により通気性を失い好気性細菌の増殖が阻害されるという欠点があった。また、特に天然繊維の場合には、繊維長等の品質が安定しないため長繊維品の選別が必要である、季節により採集できないことがある、スクラバーの棚板に設置するためにはプラスチックの充填物を入れる必要があり工数がかかる等の問題もあった。
【０００４】
一方、合成繊維、プラスチック或いはセラミックス等は微生物による崩壊は受けにくく、しかも十分な強度を有するが、親水性に乏しいため微生物の増殖に時間がかかり脱臭効果を発揮するまでに時間がかかるため、立ち上がり時には例えば活性炭による脱臭装置を併設する等、他の脱臭処理方法に依存せざるを得ないという欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記両者、つまり天然物・合成物よりなる微生物担体の欠点を解消し、合成物の機械的強度に優れるという特性及び微生物による崩壊を受けにくいという特性と、天然物の微生物繁殖に優れるという特性を兼ね備えた微生物担体を得ることを目的とする。
【０００６】
本発明者は上記目的を達成すべく、保水性に優れる高吸水性ポリマーの織物又はフェルトの使用等、合成繊維に保水性を付与するため種々の検討を行ったが、耐水性合成繊維を中心にして微生物の影響の少ない担体とし、その表面に水溶性高分子を架橋反応で不溶にして親水性を維持したままコーティングすることによってのみ、上記目的を達成できることを見出した。その理由は明らかではないが、繊維が適度な吸水をするため、繊維表面で微生物の繁殖・活動が活発化するのにふさわしい程度に保水性を維持できるためであると推測される。
【０００７】
即ち、本発明は、少なくとも５０重量％以上の耐水性合成繊維を含有する繊維とバインダーよりなる板状繊維集合体に、水溶性ポリマーを架橋剤で架橋して非水溶性化したポリマーをを含有する保水剤を塗布してなり、保水率が２５〜２００％である脱臭装置用板状繊維集合体である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００９】
本発明に用いる繊維は５０重量％以上の耐水性合成繊維を含有することが必要である。耐水性合成繊維を５０重量％以上含有させることにより、微生物による分解を防止できると共に十分な強度を得ることができ好ましい。
【００１０】
耐水性合成繊維としては、例えば塩化ビニリデン系共重合体、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリウレタン樹脂等よりなる繊維が挙げられる。塩化ビニリデン系共重合体としては、例えば、共重合成分として塩化ビニルを２〜８重量％含有する共重合体等が挙げられる。
【００１１】
これらの内でも塩化ビニリデン系共重合体の繊維は、吸水・吸湿性がなく、水中に浸漬されても強度変化を起こさず、腐食性がなく、耐薬品性に優れ、しかも塩素含有量が高いことから難燃性である。更には、捲縮が安定していて捲縮弾性が良いので弾性に優れた繊維集合体を得ることができ、好ましい。塩化ビニリデン系共重合体の繊維の具体例としては、サラン（登録商標）繊維（塩化ビニリデン系繊維：旭化成工業（株）製）等が挙げられる。
【００１２】
耐水性合成繊維以外の繊維としては特に限定されないが、ナイロン、ビニロン等水分率が１０％以下の合成繊維、塩ビ、ポリエステル等の水分率１％以下の合成繊維、パーム、サイザル等の生分解性のない、或いは生分解性が極めて低い天然繊維等を使用できる。
【００１３】
特に好ましいのは、耐水性合成繊維として塩化ビニリデン系共重合体の繊維単独又はこれとナイロン、ビニロン、塩化ビニル系、ポリエステル、パーム、サイザルより選ばれる少なくとも１種以上との組み合わせ等が挙げられる。後者の組み合わせによれば、塩化ビニリデン系共重合体の繊維に更に水分保持性、耐薬品性、耐生分解性等を付与することができる。
【００１４】
本発明に使用するバインダーは、繊維の材質に適合するものを適宜選択すればよいが、例えばサランラテックス（登録商標）（塩化ビニリデン系ラテックス：旭化成工業（株）製）、Ｓ／Ｂラテックス、アクリル系ラテックス、ＰＶＣ系ラテックス、ウレタン系ラテックス、ＣＲラテックス、ＮＲラテックス等のエマルジョン、イソシアネート系、合成ゴム系、アクリル系等の溶剤系バインダー等を挙げることができる。
【００１５】
耐水性合成繊維として塩化ビニリデン系共重合体の繊維を用いる場合には、殊に塩化ビニリデン系共重合体ラテックスとＳＢＲラテックス又はアクリルラテックスとを混合してなるラテックス混合物が好適に使用される。具体例としては例えば、塩化ビニリデン系共重合体ラテックス９０重量％とＳＢＲラテックス又はアクリルラテックス１０重量％よりなるラテックス混合物がある。また、これら合成樹脂ラテックスとしては、合成樹脂成分４８〜４９重量％、可塑剤１〜２重量％、水５０重量％よりなる配合のものが好ましい。
【００１６】
バインダーの塗布量は特に限定されないが、好ましくは繊維重量に対し５〜３５重量％、より好ましくは１０〜２０重量％とするのがよい。
【００１７】
本発明に使用する保水剤は、水溶性ポリマーを架橋剤で架橋して非水溶性化したポリマーを含有する。水溶性ポリマーを架橋反応で不溶化し耐水性合成繊維に親水性を付与することができる。
【００１８】
水溶性ポリマーとしては、例えばＰＶＡ、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸系、ＭＣ・ＣＭＣ等のセルロース系、アルギン酸、天然物等が挙げられるが、生分解性が少なく安全衛生上毒性がなく、しかも品種の多いポリビニール系化合物が好ましい。
【００１９】
架橋剤としては、それぞれのポリマーによって適宜選択すればよいが、例えばホルムアルデヒド、グリオキサザール、メラミン樹脂、ポリアミド、エピクロルヒドリン樹脂、ポリエチレンイミン樹脂、Ｃａ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｂ、Ｆｅ等の無機塩類溶液又はこれらを含む有機物等が挙げられる。
【００２０】
保水剤は、水溶性である方が溶剤として安価かつ回収の容易な水を使用できるので好ましい。また、水溶性ポリマーに架橋剤を添加した後短時間は増粘のない状態が保たれる方が低粘度のうちに普通の塗工方法でコートできるので好ましい。
【００２１】
好ましい保水剤としては、▲１▼酢酸ビニルとアクリル酸、クロトン酸、無水マレイン酸等の一又は二塩基性有機酸との共重合体の酢酸ビニル基をケン化したコポリマーをＡｌ、Ｚｎ、Ｂ等の化合物又はポリアミドエピクロルヒドリン樹脂等のエポキシ基を有する化合物でゲル化したもの、▲２▼メチロールアクリルアミド等のアクリルアミド系化合物をアクリル酸エステルの重合体でゲル化したもの、▲３▼ＣＭＣ、カッパーカラーギーナン、アルギン酸等を無機塩タンニン等で不溶化したもの等が挙げられる。
【００２２】
保水剤の塗布量は特に限定されないが、乾燥後の重量で繊維重量に対し５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％とするのがよい。
【００２３】
本発明の脱臭装置用板状繊維集合体は保水率が２５〜２００％、好ましくは３０〜１５０％であることが好ましい。保水率が２５％以上であれば、微生物の繁殖・活動が低下することがなく好ましい。保水率が２００％以下であれば繊維の膨張により空隙率が低下することがなく好ましい。
【００２４】
本発明の脱臭装置用板状繊維集合体には、更に発泡剤、固定化脱臭微生物、高吸水性ポリマー等をバインダー又は保水剤の添加剤として使用することができる。
【００２５】
発泡剤の添加により、乾燥時に発生する連続気泡により表面積を増大させることができ、より脱臭能力の増大を図ることができる。発泡剤としては、繊維種により異なるが、耐水性合成繊維の加工温度上限よりも低い分解温度を有するものが使用できる。具体的には、ベンゼンスルフォニルヒドラジド（分解温度９５〜１００℃）、トルエン（４）スルフォニルヒドラジド（分解温度１００〜１０６℃）等のスルフォニルヒドラジド化合物、アゾビスイソブチロニトリル（分解温度９５〜１１５℃）等のアゾ化合物、ジアミノベンゼン（分解温度９５〜１００℃）等が挙げられる。また、重炭酸ナトリウム（分解温度６０〜１５０℃）、炭酸アンモニウム（分解温度４０〜１２０℃）重炭酸アンモニウム（分解温度３６〜６０℃）等の無機発泡剤も使用できる。発泡剤は、０．５％〜２％、好ましくは０．７％〜１．２％の微粉末を保水剤に混介すればよい。
【００２６】
固定化脱臭微生物の添加により、脱臭効果の立ち上がりをより早めることができる。固定化脱臭微生物としては、例えば固定化微生物を包括した高分子化合物粒、該微生物をポリアクリルアミド、カッパーカラーギーナン、アルギン酸、ポリビニルアルコール中に包括した高分子ゲル等を使用することができる。
【００２７】
高吸水性ポリマーの添加により、保水能力をより高めることができる。高吸水性ポリマーとしては、親水・吸水能力が大きく不溶性のものであれば特に制限されないが、例えばイゲタゲルＰ（カルボン酸変性ポリビニルアルコール系吸水性樹脂：住友化学工業（株）製）、アラソーブ８００Ｆ（ポリアクリル酸塩系吸水性樹脂：荒川化学工業（株）製）等が挙げられる。一般に高吸水性ポリマー単独では４００〜１０００倍程度の吸水量があり、吸水に伴い容積も増大するが、水溶性ポリマー中では容積増大が少なく、板状繊維集合体の空隙率を著しく低下させることはない。高吸水性ポリマーは０．５〜５％の範囲で水溶性ポリマーに添加すればよい。
【００２８】
また、本発明の脱臭装置用板状繊維集合体と機能層を積層することもできる。機能層としては、固定化脱臭微生物を添加して微生物の機能を損なうことのない条件、例えば低温乾燥した板状繊維集合体等が挙げられ、表層又は中間層として一層或いは複数層積層させることができる。また、硫化メチル、二硫化メチルの脱臭菌を固定した層、二硫化水素の脱臭菌を固定した層等異なる機能を有する層を積層することもできる。この様に、微生物を固定した機能層を別途製造することにより、上述の固定化微生物の添加に比べ微生物の活性低下を防止することができる。
【００２９】
更に、特別な機能は有さないが、空隙率等の特性が異なる脱臭装置用板状繊維集合体を複数層積層し、全体としての特性を調整することも可能である。
【００３０】
以下、本発明の脱臭装置用板状繊維集合体の製造方法の一例を示す。
【００３１】
まず、繊維を所定長さに切断し、この切断した繊維を撚って束ね、これを更に撚って撚りこぶを形成してキンク状態にした繊維束をヒートセットする。即ち、切断した繊維を短繊維用のロープ加工機様の機械にかけ、麻ロープ状に強く撚り上げてからヒートセットする。次にこれを緩解することによってカールした多数の繊維が得られる。この多数の繊維を配列・交絡させ、これにバインダーを吹き付け法等により付着させ、バインダーに溶媒或いは分散媒が含まれている場合には乾燥によりこれを除去した後に熱処理することにより板状繊維集合体を得ることができる。このようにして得た板状繊維集合体に保水剤を吹き付け法、ディッピング等により塗布した後乾燥し、所望の大きさに切断し脱臭装置用板状繊維集合体を得ることができる。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００３３】
板状集合体の保水率は、板状集合体を厚さ１０ｍ／ｍ±１、長さ２０±１ｃｍ、巾１０±１ｃｍの矩形状に切り取り試験片とし、以下の式により求めた。
【００３４】
保水率＝（吸水重量−乾燥重量）／乾燥重量×１００
【００３５】
乾燥重量：試験片を５０±３℃に保った恒温槽中で１５時間以上乾燥後、デシケーターにて室温まで放冷し秤量した。１分間以上の間隔で２回、精度１０ｍｇの秤で秤量し、差が試験片全重量の１／１０００以下となった時点で恒量とし、乾燥重量とする。
【００３６】
吸水重量：試験片を２５±２℃の恒温水槽に１５時間以上浸漬する。試験片を取り出して室温にて１時間放置し、付着水が認められれば乾燥したろ紙で吸水して恒量とし、吸水重量とする。
【００３７】
実施例１
サラン（登録商標）繊維（塩化ビニリデン系繊維：旭化成工業（株）製）ストレート糸（７００ｄ）２０．２ｋｇと、サラン（登録商標）繊維（塩化ビニリデン系繊維：旭化成工業（株）製）の捲縮糸（２００ｄ）１０．２ｋｇを１５ｃｍに切断し、仮撚してキンク状態にした繊維束をヒートセット（１１０℃×２０分）した。これを緩解して得たカールした繊維をシート成形機にかけ配列・交絡させた後、バインダーとしてサランラテックス（登録商標）（塩化ビニリデン系ラテックス：旭化成工業（株）製）をスプレー法により１０ｋｇ塗布し、板状繊維集合体を得た。該集合体を、ＰＶＡ（ＰＶＡ  ＫＭ６１８：（株）クラレ製）とＰＶＡに対し３０重量％の架橋剤（ＷＳ５３５：ポリアミド・エピクロルヒドリン樹脂：日本ＰＭＣ（株）製）よりなる保水剤に浸漬した後乾燥した。保水剤の付着量は繊維重量に対し２５％であった。該板状繊維集合体の厚みは９ｍ／ｍ、かさ比重は０．１８、空隙率は８８％、保水率は５５％であった。
【００３８】
該板状繊維集合体を、脱臭用微生物担体としてスクラバー型気相脱臭装置（３０ｃｍ×３０ｃｍ×５０ｃｍ）にセットし、散水装置より工場廃水を散布すると共にガス排出口より悪臭ガスを空間速度（Ｓ．Ｖ．）４．１ｍ／ｍｉｎで上向させ、１か月継続運転をした。二硫化炭素及びメチルメルカプタンは検出されず、臭気濃度は８５０であった。
【００３９】
実施例２〜４、比較例１
表１、表２に示す原料を用いた以外は実施例１と同様にして板状繊維集合体を得、実施例１と同様にスクラバー型気相脱臭装置にセットし、表３に示すＳ．Ｖ．で表３に示す期間継続運転を行った。結果を表２に示す。
【００４０】
【表１】
0003670311.tif 000002
【００４１】
【表２】
0003670311.tif 000003
＊２  ＰＶＡ（日本合成化学工業（株）製）
＊３  住友化学工業（株）製
＊４  荒川化学工業（株）製
【００４２】
【表３】
0003670311.tif 000004
【００４３】
【発明の効果】
以上説明の様に、本発明によれば、十分な機械的強度を有し、長期間取り替え不要であると共に、天然物よりなる微生物担体と同等又はそれ以上に微生物の固定が促進され、脱臭効果が増大した脱臭装置用板状繊維集合体を得ることができる。
【００４４】
また、本発明の脱臭装置用板状繊維集合体は合成繊維を主体とするため、安定した品質が得られる、充填物・微生物担体としての性能・比重・空隙率・比表面積等を自由に制御できる、更には板状で、しかも弾性を有するためスクラバーへの設置が容易であり、かつ器壁の間にすき間ができない等の利点も有する。