(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥ゲル粉末及び熱可塑性樹脂粉末を含む混合粉末を焼結してなる多孔質成形体であって、
前記熱可塑性樹脂粉末が非球形であり、且つ、ポリアミド及びメルトインデックスが１．０ｇ／１０ｍｉｎ以下の超高分子量ポリエチレンからなる群より選択される少なくとも一種を含み、
前記熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する前記乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２の比ｄ２／ｄ１が１．３以上であり、
前記熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する、前記乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２と前記乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３との差の比（ｄ３−ｄ２）／ｄ１が０．２以上４．０以下である、多孔質成形体。
【請求項２】
前記乾燥ゲル粉末の吸水率が、３０質量％以上９０質量％以下である、請求項１に記載の多孔質成形体。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１が、０．１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１又は２に記載の多孔質成形体。
【請求項４】
前記乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２が、５０μｍ以上２５０μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の多孔質成形体。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する前記乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２の比ｄ２／ｄ１が２以上５０以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多孔質成形体。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂粉末が、超高分子量ポリエチレンを含み、
前記超高分子量ポリエチレンの重量平均分子量が１．０×１０６ｇ／ｍｏｌ以上１．２×１０７ｇ／ｍｏｌ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の多孔質成形体。
【請求項７】
前記熱可塑性樹脂粉末が、小球粒子が葡萄の房状に凝集した形状、又は、球状粒子に複数の突起が形成された金平糖状の形状を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の多孔質成形体。
【請求項８】
前記乾燥ゲル粉末が、イオン交換基及びキレート基からなる群より選択される少なくとも一種の機能性基を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の多孔質成形体。
【請求項９】
前記混合粉末中の前記乾燥ゲル粉末の含有量が、前記熱可塑性樹脂粉末の含有量１００質量部に対して、１００質量部以上９００質量部以下である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の多孔質成形体。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の多孔質成形体を水で膨潤させてなる、ゲル状成形体。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の多孔質成形体、及び／又は、請求項１０に記載のゲル状成形体を含む、フィルタ。
【請求項１２】
処理液中の水分を除去する方法であって、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の多孔質成形体を含むフィルタに、前記処理液を通液する工程を有する、水分の除去方法。
【請求項１３】
処理液中の金属イオンを除去する方法であって、
請求項１０に記載のゲル状成形体を含むフィルタに、前記処理液を通液する工程を有する、金属イオンの除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質成形体及びゲル状成形体に関する。本発明はまた、多孔質成形体及び／又はゲル状成形体を含むフィルタに関する。本発明はさらに、多孔質成形体を用いた水分の除去方法、及び、ゲル状成形体を用いた金属イオンの除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゲル材料は、吸水性、吸油性等の特性を利用して、液体中又は気体中の水分又は油分を除去する吸水剤又は吸油剤として利用されている。また、ゲル材料にイオン交換基、キレート基等の官能基を導入して、選択的機能性吸着材料としての利用もなされている。
【０００３】
例えば特許文献１には、ヒドロゲル中にイオン交換粒子を固定化する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５１４６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゲル材料は、吸水により大きな寸法変化及び強度低下を起こすため、強度のある自立可能な成形品として使用することが困難であった。
【０００６】
本発明の目的の一つは、吸水により寸法変化が生じても、十分に強度のある自立可能な成形品として使用可能であり、液体中又は空気中の不純物を除去するフィルタとして好適に利用可能な、多孔質成形体を提供することにある。また、本発明の他の目的は、自立可能な強度を有し、液体中又は気体中の不純物を除去するフィルタとして好適に利用可能な、ゲル状成形体を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、上記多孔質成形体及び／又はゲル状成形体を含むフィルタ、並びに、当該フィルタを用いた水分の除去方法及び金属イオンの除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面は、乾燥ゲル粉末及び熱可塑性樹脂粉末を含む混合粉末を焼結してなる多孔質成形体に関するものである。上記多孔質成形体において、上記熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する上記乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２の比ｄ２／ｄ１は、１．３以上であり、上記熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する、上記乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２と上記乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３との差の比（ｄ３−ｄ２）／ｄ１は、４．０以下である。
【０００８】
上記多孔質成形体は、熱可塑性樹脂粉末によって乾燥ゲル粉末が固定化され、吸水により膨潤して寸法変化が生じた場合でも、自立可能な十分な強度が維持される。このため、上記多孔質成形体は、液体中又は気体中の不純物を除去するフィルタとして好適に利用することができる。
【０００９】
一態様において、上記乾燥ゲル粉末の吸水率は、３０質量％以上９０質量％以下であってよい。
【００１０】
一態様において、上記熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１は、０．１μｍ以上１００μｍ以下であってよい。
【００１１】
一態様において、上記乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２は、５０μｍ以上２５０μｍ以下であってよい。
【００１２】
一態様において、上記熱可塑性樹脂粉末は、超高分子量ポリエチレン又はポリアミドを含むものであってよい。
【００１３】
一態様において、上記熱可塑性樹脂粉末は超高分子量ポリエチレンを含むものであってよく、上記超高分子量ポリエチレンの重量平均分子量は１．０×１０６ｇ／ｍｏｌ以上１．２×１０７ｇ／ｍｏｌ以下であってよい。
【００１４】
一態様において、上記熱可塑性樹脂粉末は、非球形の樹脂粉末であってよい。
【００１５】
一態様において、上記乾燥ゲル粉末は、イオン交換基及びキレート基からなる群より選択される少なくとも一種の機能性基を有するものであってよい。
【００１６】
本発明の他の一側面は、上記多孔質成形体を水で膨潤させてなる、ゲル状成形体に関する。このようなゲル状成形体は、ゲル材料としての優れた吸着性能を有しながら、自立可能な十分な強度を有し、液体中又は気体中の不純物を除去するフィルタとして好適に利用することができる。
【００１７】
本発明の他の一側面は、上記多孔質成形体及び／又は上記ゲル状成形体を含む、フィルタに関する。
【００１８】
本発明の他の一側面は、処理液中の水分を除去する方法に関する。上記方法は、上記多孔質成形体を含むフィルタに、上記処理液を通液する工程を有する。
【００１９】
本発明の他の一側面は、処理液中の金属イオンを除去する方法に関する。上記方法は、上記多孔質成形体を水で膨潤してなるゲル状成形体を含むフィルタに、上記処理液を通液する工程を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、吸水により膨潤して寸法変化が生じた場合でも自立可能な十分な強度が維持され、液体中又は気体中の不純物を除去するフィルタとして好適に利用可能な、多孔質成形体が提供される。また、本発明によれば、ゲル材料としての優れた吸着性能を有しながら、自立可能な十分な強度を有し、液体中又は気体中の不純物を除去するフィルタとして好適に利用可能な、ゲル状成形体が提供される。さらに、本発明によれば、上記多孔質成形体及び／又はゲル状成形体を含むフィルタ、並びに、当該フィルタを用いた水分の除去方法及び金属イオンの除去方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好適な実施形態について以下に説明する。
【００２２】
本実施形態に係る多孔質成形体は、乾燥ゲル粉末及び熱可塑性樹脂粉末を含む混合粉末を焼結してなる成形体である。この多孔質成形体において、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２の比ｄ２／ｄ１は１．３以上であり、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２と乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３との差の比（ｄ３−ｄ２）／ｄ１は４．０以下である。
【００２３】
本実施形態に係る多孔質成形体によれば、熱可塑性樹脂粉末によって乾燥ゲル粉末が固定化され、吸水により膨潤して寸法変化が生じた場合でも自立可能な強度が維持される。このため、本実施形態に係る多孔質成形体は、液体中又は気体中の不純物を除去するフィルタとして好適に利用することができる。
【００２４】
本実施形態において、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８２５：２０１３に準拠したレーザー回折式・散乱法によって求められるＤ５０の値を示す。より具体的には、熱可塑性樹脂粉末について、マルバーン社（イギリス、ウスター）製マスターサイザー３０００を用いたレーザー回折・散乱法によって粒度分布を求め、粒子数が全体の小さい方から積算して５０％となるＤ５０を平均粒子径ｄ１とする。
【００２５】
乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３は、乾燥ゲル粉末を十分な水で膨潤させてなる膨潤ゲルの平均粒子径を示す。本実施形態において、膨潤ゲルの平均粒子径ｄ３は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８２５：２０１３に準拠したレーザー回折式・散乱法によって求められるＤ５０の値を示す。より具体的には、膨潤ゲルについて、マルバーン社（イギリス、ウスター）製マスターサイザー３０００を用いたレーザー回折・散乱法によって粒度分布を求め、粒子数が全体の小さい方から積算して５０％となるＤ５０を平均粒子径ｄ３とする。
【００２６】
本実施形態において、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２は、膨潤ゲルの平均粒子径ｄ３と乾燥ゲル粉末の吸水による線膨張率αとから下記式（Ｉ）によって求められる値を示す。
平均粒子径ｄ２＝平均粒子径ｄ３／（１＋線膨張率α）    （Ｉ）
【００２７】
本実施形態において、乾燥ゲル粉末の吸水による線膨張率αは、以下の方法で求められる値を示す。まず、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６５：１９９９に準拠した方法で測定される見掛け密度から、乾燥ゲル粉末の体積（Ｖ１）と、当該乾燥ゲル粉末を十分な水で膨潤させてなる膨潤ゲルの体積（Ｖ２）を求める。これらの体積Ｖ１及びＶ２から、下記式（ＩＩ）によって線膨張率αが得られる。
線膨張率α＝（（Ｖ２／Ｖ１）１／３−１）    （ＩＩ）
【００２８】
熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２の比ｄ２／ｄ１は、１．３以上であり、好ましくは２以上である。比ｄ２／ｄ１が１．３未満であると、膨潤による寸法変化によって、固定化されていた粉末が脱離し、成形体の崩壊が生じる場合がある。また、比ｄ２／ｄ１は、好ましくは５０以下であり、より好ましくは２５以下である。
【００２９】
熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２と乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３との差の比（ｄ３−ｄ２）／ｄ１は、４．０以下であり、好ましくは３．０以下である。比（ｄ３−ｄ２）／ｄ１が４．０を超えると、膨潤による寸法変化によって、固定化されていた粉末が脱離し、成形体の崩壊が生じる場合がある。また、比（ｄ３−ｄ２）／ｄ１は、好ましくは０．２以上であり、より好ましくは０．３以上である。
【００３０】
本実施形態において、乾燥ゲル粉末は、吸水により膨潤してゲル状を呈する粉末であればよく、例えばハイドロゲル粒子を乾燥させて得ることができる。
【００３１】
乾燥ゲル粉末の吸水率は、３０質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがより好ましい。乾燥ゲル粉末として、吸水率が３０質量％以上のものを選択することで、多孔質成形体が吸水性に一層優れたものとなり、水分除去のためのフィルタとしてより好適に用いることができるようになる。
【００３２】
乾燥ゲル粉末の吸水率は、９０質量％以下であることが好ましく、６０質量％以下であることがより好ましい。乾燥ゲル粉末の吸水率が９０質量％以下であると、後述するゲル状成形体の強度がより向上する傾向がある。
【００３３】
なお、本明細書中、乾燥ゲル粉末の吸水率は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２０９：２０００に準拠した乾燥減量法によって求められる値を示す。より具体的には、乾燥ゲル粉末を十分な水で膨潤させてなる膨潤ゲルの重量（Ｗ１）を測定し、次いで１０５℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で２４時間以上乾燥後、乾燥重量（Ｗ２）を測定し、下記式（ＩＩＩ）によって吸水率を求める。
吸水率（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）×１００／Ｗ１    （ＩＩＩ）
【００３４】
乾燥ゲル粉末は、吸水による体積膨張率が１％以上であることが好ましく、５％以上であることがより好ましい。体積膨張率が１％以上である乾燥ゲル粉末は吸水性に優れるため、このような乾燥ゲル粉末を用いた多孔質成形体は、水分除去のためのフィルタとしてより好適に用いることができる。
【００３５】
乾燥ゲル粉末の吸水による体積膨張率は、好ましくは５以下であり、より好ましくは２．５以下である。体積膨張率が５以下であると、後述するゲル状成形体の強度がより向上する傾向がある。
【００３６】
なお、本明細書中、乾燥ゲル粉末の吸水による体積膨張率は、上述の乾燥ゲル粉末の体積（Ｖ１）と、当該乾燥ゲル粉末を十分な水で膨潤させてなる膨潤ゲルの体積（Ｖ２）とから、下記式（ＩＶ）によって求められる値を示す。
体積膨張率＝Ｖ２／Ｖ１    （ＩＶ）
【００３７】
乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ１は、比ｄ２／ｄ１及び比（ｄ３−ｄ２）／ｄ１が上記範囲であれば特に制限されないが、例えば０．１μｍ以上であってよく、好ましくは１μｍ以上である。また、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ１は、例えば１０００μｍ以下であってよく、好ましくは２００μｍ以下である。
【００３８】
乾燥ゲル粉末は、例えば、ハイドロゲル粒子を乾燥させて得ることができる。乾燥方法は特に制限されず、例えば熱風乾燥、撹拌乾燥、真空乾燥等の方法が挙げられる。
【００３９】
乾燥ゲル粉末は、含水率１０質量％以下まで乾燥したものであることが好ましい。乾燥ゲル粉末の含水率は、好ましくは１０質量％以下であり、より好ましくは５質量％以下である。
【００４０】
なお、本明細書中、乾燥ゲル粉末の含水率は、乾燥減量法によって測定される値を示す。具体的には、乾燥ゲル粉末の重量（Ｗ３）を測定し、次いで１０５℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で２４時間以上乾燥後、乾燥重量（Ｗ４）を測定し、下記式（Ｖ）によって吸水率を求める。
含水率（％）＝（Ｗ３−Ｗ４）／Ｗ３×１００    （Ｖ）
【００４１】
乾燥ゲル粉末は、イオン交換基及びキレート基からなる群より選択される少なくとも一種の機能性基を有していてもよい。このような乾燥ゲル粉末を用いることで、多孔質成形体を膨潤させたゲル状成形体を、金属イオン除去のためのフィルタとして好適に使用することができる。
【００４２】
イオン交換基としては、例えば、スルホン酸基、カルボン酸基、三級アミン基、四級アミン基等が挙げられる。
【００４３】
キレート基としては、例えば、ポリアミン、アミノリン酸基、イミノジ酢酸基、尿素基、チオール基、ジチオカルバミン酸基等が挙げられる。
【００４４】
乾燥ゲル粉末は、例えば、有機高分子を含むものであってよい。乾燥ゲル粉末の主成分となる有機高分子としては、例えば、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリアミド等が挙げられる。なお、ここで主成分とは含有量が８０質量％以上（好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上）であることを示す。これらの有機高分子は、上述の機能性基を有していてもよく、ジビニルベンゼン等の架橋剤により架橋されていてもよい。
【００４５】
乾燥ゲル粉末は、無機材料を含むものであってもよい。無機材料としては、例えば、シリカゲル、アルミナゲル、スクメタイト等が挙げられる。これらの無機材料は、上述の機能性基を有するように修飾されていてもよい。
【００４６】
本実施形態において、熱可塑性樹脂粉末は、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料からなる粉末であって、焼結により互いに融着して多孔質構造を形成することができる。
【００４７】
熱可塑性樹脂粉末を構成する樹脂材料中、熱可塑性樹脂の含有量は、樹脂材料の全量基準（熱可塑性樹脂粉末の全量基準）で、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましい。
【００４８】
樹脂材料は、熱可塑性樹脂以外の成分を含有していてもよく、例えば、ステアリン酸塩等の可塑剤、タルク、シリカ、酸化防止剤などを含有していてもよい。
【００４９】
樹脂材料は、好ましくは、超高分子量ポリエチレン及びポリアミドからなる群より選択される少なくとも一種の熱可塑性樹脂を含むものである。
【００５０】
超高分子量ポリエチレンとしては、重量平均分子量が７．５×１０５ｇ／ｍｏｌ以上５×１０７ｇ／ｍｏｌ以下であるものが好ましく、１．０×１０６ｇ／ｍｏｌ以上１．２×１０７ｇ／ｍｏｌ以下であるものがより好ましい。なお、超高分子量ポリエチレンの重量平均分子量は、下記の方法で測定される値である。
1."Standard Test Method for Dilute Solution Viscosity of EthylenePolymers," D1601, Annual Book of ASTM Standards, American Society forTesting and Materials.
2."Standard Specification for Ultra-High-Molecular-Weight PolyethyleneMolding and Extrusion Materials," D4020, Annual Book of ASTM Standards,American Society for Testing and Materials
【００５１】
超高分子量ポリエチレンの融点は、特に制限されず、例えば１３０℃〜１３５℃であってよい。また、超高分子量ポリエチレンのメルトインデックスは、１．０ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８（ＩＳＯ１１３３）、１９０℃、荷重２１．６ｋｇ）以下であることが好ましく、０．５ｇ／１０ｍｉｎ以下であることがより好ましい。
【００５２】
ポリアミドとしては、例えば、融点が１５０℃以上２００℃以下の半結晶ポリアミド微粒子を好適に用いることができる。また、このようなポリアミドとしては、単量体単位あたりの炭素原子数の平均が１０個以上であるものが好ましい。
【００５３】
熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１は特に制限されず、例えば０．５μｍ以上であってよく、１μｍ以上であってもよい。また、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１は、例えば１０００μｍ以下であってよく、１００μｍ以下であってもよい。熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１を大きくすることで多孔質成形体の隙間が増えて通液性が向上する傾向があり、小さくすることで多孔質成形体がより密になって強度が一層向上する傾向がある。
【００５４】
熱可塑性樹脂粉末が、超高分子量ポリエチレンを主成分とする樹脂材料からなる粉末であるとき、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２の比ｄ２／ｄ１は、１．３以上であることが好ましく、好ましくは１３以下であり、より好ましくは１０以下である。また、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２と乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３との差の比（ｄ３−ｄ２）／ｄ１は、４以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましく、好ましくは０．２以上であり、より好ましくは０．３以上である。
【００５５】
熱可塑性樹脂粉末が、ポリアミドを主成分とする樹脂材料からなる粉末であるとき、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２の比ｄ２／ｄ１は、１．３以上であることが好ましく、好ましくは５０以下であり、より好ましくは２５以下である。また、熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径ｄ１に対する、乾燥ゲル粉末の平均粒子径ｄ２と乾燥ゲル粉末の吸水膨潤時の平均粒子径ｄ３との差の比（ｄ３−ｄ２）／ｄ１は、４以下であることが好ましく、３以下であることがより好ましく、好ましくは０．２以上であり、より好ましくは０．３以上である。
【００５６】
熱可塑性樹脂粉末は、非球形の樹脂粉末であることが好ましい。熱可塑性樹脂粉末は、例えば、小球粒子が葡萄の房状に凝集した形状を有するものであってよく、球状粒子に複数の突起が形成された金平糖状の形状を有するものであってもよい。非球形の熱可塑性樹脂粉末によれば、膨潤時の寸法変化に対する耐性が一層向上する傾向がある。
【００５７】
熱可塑性樹脂粉末は、多孔質粉末であることが好ましい。多孔質の熱可塑性樹脂粉末の嵩密度は、例えば０．１〜０．７ｇ／ｃｍ３であってよく、０．２〜０．６ｇ／ｃｍ３であってもよい。なお、本明細書中、多孔質の熱可塑性樹脂粉末の嵩密度は、ＩＳＯ６０に準拠した方法で測定される値を示す。
【００５８】
本実施形態に係る多孔質成形体は、乾燥ゲル粉末及び熱可塑性樹脂粉末を含む混合粉末を焼結して形成される。
【００５９】
本実施形態に係る多孔質成形体は、その一態様において、熱可塑性樹脂粉末の焼結により形成された多孔質構造中に乾燥ゲル粉末が分散して固定化されたものということができる。また、多孔質成形体は、熱可塑性樹脂粉末によって乾燥ゲル粉末が相互に結着された成形体ということもできる。
【００６０】
混合粉末中、乾燥ゲル粉末の含有量は、熱可塑性樹脂粉末の含有量１００質量部に対して、１０質量部以上であることが好ましく、２５質量部以上であることがより好ましい。
【００６１】
また、混合粉末中、乾燥ゲル粉末の含有量は、熱可塑性樹脂粉末の含有量１００質量部に対して、９００質量部以下であることが好ましく、３００質量部以下であることがより好ましい。
【００６２】
混合粉末は、乾燥ゲル粉末及び熱可塑性樹脂粉末以外の成分を添加剤としてさらに含有していてもよい。例えば、混合粉末は、活性炭、重金属減少媒体、ヒ素除去媒体、抗微生物性媒体、イオン交換媒体、ヨウ素化、樹脂、繊維、ガス吸着媒体等をさらに含有していてもよい。このような添加剤の含有量は、混合粉末の全量基準で２０質量％以下とすることが好ましく、５質量％以下とすることがより好ましい。
【００６３】
本実施形態において、混合粉末は、多孔質成形体の所望の形状に応じて金型等に充填され、焼結される。混合粉末の焼結は、熱可塑性樹脂粉末の融着が生じる条件で行うことができる。
【００６４】
焼結温度は、例えば、熱可塑性樹脂粉末に含まれる熱可塑性樹脂の融点以上の温度とすることができる。焼結温度は、例えば、１４０℃以上とすることができ、好ましくは１５０℃以上である。また、焼結温度は、例えば、２００℃以下であってよく、１８０℃以下であってもよい。
【００６５】
焼結時間は特に制限されず、例えば５分〜１２０分とすることができ、１０分〜６０分であってもよい。
【００６６】
多孔質成形体は、焼結時に混合粉末を充填する型を適宜選択することで、様々な形状に成形することができる。例えば、多孔質成形体は、ディスク状、中空円筒状、釣鐘型、円錐、中空星型等の多様な形状に成形することができる。
【００６７】
多孔質成形体は、乾燥ゲル粉末が固定化されているため、吸水性が高く、液体（特に有機溶媒）中又は気体中の水分を除去するためのフィルタとして好適に利用することができる。また、多孔質成形体は、吸水により寸法変化が生じた場合でも崩壊し難く、自立可能な成形品として長期に渡り好適に使用することができる。
【００６８】
多孔質成形体は、例えば、処理液中の水分を除去する除去方法に好適に用いることができる。
【００６９】
上記除去方法を適用する処理液に特に制限はなく、例えば、処理液は、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類等の有機溶媒であってよい。処理液の具体例としては、例えば、エタノール、乳酸エチル、プロピレングリコール１−モノメチルエーテル２−アセタート、シクロペンタノン等が挙げられる。
【００７０】
本実施形態においては、多孔質成形体を膨潤させることでゲル状成形体を形成し、当該ゲル状成形体をフィルタとして用いることもできる。すなわち、多孔質成形体は、ゲル状成形体を形成するための前駆体として好適に用いることもできる。多孔質成形体は、例えば水で膨潤させることができる。また、多孔質成形体は、乳酸エチル、１−メトキシ−２−プロパノール等の極性溶媒で膨潤させることもできる。
【００７１】
本実施形態に係るゲル状成形体は、ゲル材料としての優れた吸着性能を有しながら、自立可能な十分な強度を有する。このため、ゲル状成形体は、液体（特に水）中又は気体中の不純物を除去するためのフィルタとして好適に利用することができる。
【００７２】
本実施形態において、特に乾燥ゲル粉末としてイオン交換基又はキレート基を有するものを採用した場合、ゲル状成形体は、水中の金属イオンを除去するためのフィルタとして好適に用いることができる。
【００７３】
従来のゲル材料からなる粒状吸着材は、固定化が困難であるためカラム等に充填して用いられることが一般的であったが、本実施形態に係るゲル状成形体は、自立可能な十分な強度を有するため、それ単独でフィルタとして利用することができる。
【００７４】
また、従来のゲル材料では、カラム中にバイパスが形成されて、処理液から不純物が除去されずに通液する場合がある。これに対して、本実施形態に係るゲル状成形体では、熱可塑性樹脂粉末によって緻密な多孔質構造が形成されるため、バイパスの形成が抑制される。また、十分な強度でゲル状粒子が結着しているため、使用時の形状変化によるバイパスの形成も抑制される。このため、本実施形態に係るゲル状成形体では、カラム等の充填器に充填する場合でも、従来のゲル材料と比較して、高効率で不純物を除去することができる。
【００７５】
ゲル状成形体は、最大曲げ応力が５ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることが好ましく、より好ましくは８ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり、さらに好ましくは１０ｋｇｆ／ｃｍ２以上である。このような最大曲げ応力を有するゲル状成形体は、自立可能な十分な強度を有し、フィルタとして特に好適に用いることができる。なお、本明細書中、最大曲げ応力は、実施例に記載の方法で測定される値を示す。
【００７６】
ゲル状成形体は、例えば、処理液中の不純物を除去する除去方法に好適に用いることができる。
【００７７】
上記除去方法は、ゲル状成形体を含むフィルタに処理液を通液する工程を有する。このような除去方法によれば、ゲル状成形体により容易に処理液中の不純物を除去することができる。
【００７８】
また、例えばゲル状成形体がイオン交換基又はキレート基を有する場合、ゲル状成形体は、処理液中の金属イオンを除去する除去方法に好適に用いることができる。
【００７９】
上記除去方法を適用する処理液に特に制限はなく、上記処理液としては、例えば、ホトレジスト用液及びその原材料液、ナノインプリント用液及びその原材料液、シリコーン液、原子力冷却水、製薬用合成原薬などを適用することができる。
【００８０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００８１】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００８２】
（乾燥ゲル粉末の調製１）
三菱化学社（東京都千代田区）製、商品名「ダイアイオンＳＫ１ＢＨ」（ゲル型強酸性陽イオン交換樹脂粒子）を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径ｄ２が４４０μｍの乾燥ゲル粉末Ａ０を得た。次いで、乾燥ゲル粉末Ａ０を粉砕して、平均粒子径ｄ２が４０μｍ（Ａ１）、６０μｍ（Ａ２）、８３μｍ（Ａ３）、９０μｍ（Ａ４）、及び１００μｍ（Ａ５）の乾燥ゲル粉末Ａ１〜Ａ５をそれぞれ調製した。
【００８３】
（乾燥ゲル粉末の調製２）
ダウケミカル社製、商品名「ダウエックス  マラソン  ＭＳＣ」（強酸性カチオン交換樹脂粒子、吸水率：約５０％、線膨張率α：０．１７）を、１１０℃のオーブン（アドバンテック社（東京都文京区）製ＤＲＭ６２０ＤＢ）中で３６時間以上乾燥して、平均粒子径ｄ２が１１０μｍの乾燥ゲル粉末Ｂ１を調製した。
【００８４】
（熱可塑性樹脂粉末Ａ）
以下の実施例においては、熱可塑性樹脂粉末Ａ１として、セラニーズ社製（ドイツ、オーバーハウゼン）製、商品名「ＧＵＲ  ２１２６」（超高分子量ポリエチレン粉末、重量平均分子量：約４．５×１０６ｇ／ｍｏｌ、平均粒子径ｄ１：３２μｍ）を用いた。また、熱可塑性樹脂粉末Ａ２として、セラニーズ社製（ドイツ、オーバーハウゼン）製、商品名「ＧＵＲ  ２１２２」（超高分子量ポリエチレン粉末、重量平均分子量：約４．５×１０６ｇ／ｍｏｌ、平均粒子径ｄ１：１３０μｍ）を用いた。
【００８５】
（熱可塑性樹脂粉末Ｂ）
以下の実施例においては、熱可塑性樹脂粉末Ｂ１として、東レ社（東京都中央区）製、商品名「アラミンＳＰ−５００」（半結晶性ポリアミド１２（ＰＡ１２）微粒子、平均粒子径ｄ１：５μｍ）を用いた。また、熱可塑性樹脂粉末Ｂ２として、東レ社（東京都中央区）製、商品名「アラミンＳＰ−１０」（半結晶性ポリアミド１２（ＰＡ１２）微粒子、平均粒子径ｄ１：１０μｍ）を用いた。
【００８６】
（実施例１）
平均粒子径９０μｍの乾燥ゲル粉末Ａ４（５０質量部）と平均粒子径３２μｍの熱可塑性樹脂粉末Ａ１（５０質量部）を混合し、円形ディスク状の型に充填後、１６０℃のオーブンで１０分加熱し、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍ、重量５ｇの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【００８７】
作製した多孔質成形体のフィルタ性能を、毎分１７Ｌで空気を通気したときの圧力損失（通気抵抗）で評価した。評価の結果、多孔質成形体の圧力損失は８ｋＰａであった。
【００８８】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．６ｍｍ、直径５３ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。ゲル状成形体は、ディスク形状が維持されており、自立可能な十分な強度を有するものであった。
【００８９】
得られたゲル状成形体について、ＪＩＳ  Ｋ  ７１７１：２００８に準拠した３点曲げ応力試験方法によって、最大曲げ応力を求めた。具体的には、ゲル状成形体から、幅（ｂ）１５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ（ｈ）５〜７ｍｍの矩形の試験片を作製し、引張圧縮試験機（前田製作所（愛知県豊橋市）製、ＳＶ−５５Ｃ）を用い、支点間隔（Ｌ）が４０ｍｍの台に試験片を置き、支点の中央に荷重Ｆをかける事で、最大荷重（Ｆ）を測定した。最大曲げ応力は、以下の式で計算した。
最大曲げ応力＝（３×Ｆ×Ｌ）／（２×ｂ×ｈ２）
【００９０】
上記の方法で得られた最大曲げ応力は、３５ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００９１】
（実施例２）
乾燥ゲル粉末として、平均粒子径６０μｍの乾燥ゲル粉末Ａ２を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍ、重量５ｇの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【００９２】
作製した多孔質成形体について実施例１と同様にフィルタ性能を評価したところ、圧力損失は１３ｋＰａであった。
【００９３】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．５ｍｍ、直径５２ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。ゲル状成形体は、ディスク形状が維持されており、自立可能な十分な強度を有するものであった。また、得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は１２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００９４】
（比較例１）
乾燥ゲル粉末として、平均粒子径４４０μｍの乾燥ゲル粉末Ａ０を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍ、重量５ｇの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【００９５】
作製した多孔質成形体について実施例１と同様にフィルタ性能を評価したところ、圧力損失は９ｋＰａであった。
【００９６】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、粒子の脱離が起こり、ディスク形状が維持されなかった。
【００９７】
（実施例３）
平均粒子径１００μｍの乾燥ゲル粉末Ａ５（７０質量部）と平均粒子径３２μｍの熱可塑性樹脂粉末Ａ１（３０質量部）を混合し、円形ディスク状の型に充填後、１６０℃のオーブンで１０分加熱し、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【００９８】
作製した多孔質成形体のフィルタ性能を、毎分１７Ｌで空気を通気したときの圧力損失で評価した。評価の結果、多孔質成形体の圧力損失は６ｋＰａであった。
【００９９】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．６ｍｍ、直径５４ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。ゲル状成形体は、ディスク形状が維持されており、自立可能な十分な強度を有するものであった。また、得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は１２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【０１００】
（実施例４）
乾燥ゲル粉末Ａ５及び熱可塑性樹脂粉末Ａ１の配合量を５０質量部に変更したこと以外は、実施例３と同様にして、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【０１０１】
作製した多孔質成形体について実施例３と同様にフィルタ性能を評価したところ、圧力損失は６ｋＰａであった。
【０１０２】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．５ｍｍ、直径５０ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。ゲル状成形体は、ディスク形状が維持されており、自立可能な十分な強度を有するものであった。また、得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は３４ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【０１０３】
（実施例５）
乾燥ゲル粉末として、平均粒子径４０μｍの乾燥ゲル粉末Ａ１を用いたこと以外は、実施例３と同様にして、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【０１０４】
作製した多孔質成形体について実施例３と同様にフィルタ性能を評価したところ、圧力損失は１７ｋＰａであった。
【０１０５】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．６ｍｍ、直径５３ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。ゲル状成形体は、ディスク形状が維持されており、自立可能な十分な強度を有するものであった。また、得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は１２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【０１０６】
（比較例２）
熱可塑性樹脂粉末として、平均粒子径１３０μｍの熱可塑性樹脂粉末Ａ２を用いたこと以外は、実施例３と同様にして、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【０１０７】
作製した多孔質成形体について実施例３と同様にフィルタ性能を評価したところ、圧力損失は２ｋＰａであった。
【０１０８】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．８ｍｍ、直径５３ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。ゲル状成形体は、ディスク形状が維持されたものの、自立可能な十分な強度を有するものではなかった。また、得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【０１０９】
（比較例３）
平均粒子径１００μｍの乾燥ゲル粉末Ａ５（５０質量部）と平均粒子径１３０μｍの熱可塑性樹脂粉末Ａ２（５０質量部）を混合したこと以外は、実施例３と同様にして、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【０１１０】
作製した多孔質成形体について実施例３と同様にフィルタ性能を評価したところ、圧力損失は２ｋＰａであった。
【０１１１】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．５ｍｍ、直径５１ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は１１ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【０１１２】
（比較例４）
乾燥ゲル粉末として平均粒子径８３μｍの乾燥ゲル粉末Ａ３を用い、熱可塑性樹脂粉末として平均粒子径１３０μｍの熱可塑性樹脂粉末Ａ２を用いたこと以外は、実施例３と同様にして、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【０１１３】
作製した多孔質成形体について実施例３と同様にフィルタ性能を評価したところ、圧力損失は４ｋＰａであった。
【０１１４】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．９ｍｍ、直径５５ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。ゲル状成形体は、ディスク形状が維持されたものの、自立可能な十分な強度を有するものではなかった。得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は１ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【０１１５】
（比較例５）
平均粒子径８３μｍの乾燥ゲル粉末Ａ３（５０質量部）と平均粒子径１３０μｍの熱可塑性樹脂粉末Ａ２（５０質量部）を混合したこと以外は、実施例３と同様にして、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【０１１６】
作製した多孔質成形体について実施例３と同様にフィルタ性能を評価したところ、圧力損失は４ｋＰａであった。
【０１１７】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．８ｍｍ、直径５３ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は６ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【０１１８】
（実施例６）
平均粒子径１１０μｍの乾燥ゲル粉末Ｂ１（６０質量部）と平均粒子径５μｍの熱可塑性樹脂粉末Ｂ１（４０質量部）とを混合し、円形ディスク状の型に充填後、１８０℃のオーブンで１０分焼成して、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【０１１９】
作製した多孔質成形体のフィルタ性能を、毎分１７Ｌで空気を通気したときの圧力損失で評価した。評価の結果、多孔質成形体の圧力損失は１２ｋＰａであった。
【０１２０】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．２ｍｍ、直径４９ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。ゲル状成形体は、ディスク形状が維持されており、自立可能な十分な強度を有するものであった。また、得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は８４ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【０１２１】
（実施例７）
熱可塑性樹脂粉末として、平均粒子径１０μｍの熱可塑性樹脂粉末Ｂ２を用いたこと以外は、実施例６と同様にして、厚さ５ｍｍ、直径４７ｍｍの円形ディスク状の多孔質成形体を作製した。
【０１２２】
作製した多孔質成形体について実施例６と同様にフィルタ性能を評価したところ、圧力損失は５ｋＰａであった。
【０１２３】
次いで、作製した多孔質成形体を大量の水に浸漬して膨潤させたところ、厚さ５．２ｍｍ、直径５０ｍｍに膨潤したゲル状成形体が得られた。ゲル状成形体は、ディスク形状が維持されており、自立可能な十分な強度を有するものであった。また、得られたゲル状成形体について、実施例１と同様の方法で最大曲げ応力を測定したところ、最大曲げ応力は５０ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【０１２４】
上記実施例及び比較例の結果を表１〜３に示す。なお、表中、「粒子離脱」は、吸水膨潤時の粒子の離脱の有無を評価した結果を示す。また、表中、「形態維持性」は、ゲル状成形体の最大曲げ応力が２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上である場合をＡ、１０ｋｇｆ／ｃｍ２以上２０ｋｇｆ／ｃｍ２未満である場合をＢ、１０ｋｇｆ／ｃｍ２未満である場合をＣとして評価した結果を示す。
【０１２５】
【表１】
0006522970.tif 000002
【０１２６】
【表２】
0006522970.tif 000003
【０１２７】
【表３】
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