(57)【要約】【課題】プール、浴場等の用水の濾過助剤として使用される珪藻土の取り扱いを便利にするため、易水中崩壊性をもった成形物とする。【解決手段】予め湿潤性水分を与えた珪藻土にセルロースエーテル溶液を加え、混練後成形、乾燥させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪藻土及びセルロースエーテルからなる易水中崩壊性珪藻土成形物。
【請求項２】
セルロースエーテルの配合量が珪藻土に対して０．１〜１０重量％であることを特徴とする請求項１記載の珪藻土成形物。
【請求項３】
セルロースエーテルがメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースの何れか１以上である請求項１または２に記載の珪藻土成形物。
【請求項４】
珪藻土にセルロースエーテルの水溶液を添加して混練し、これを成形後、乾燥することを特徴とする易水中崩壊性珪藻土成形物の製造方法。
【請求項５】
セルロースエーテルがメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースの何れか１以上である請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
次の各工程を具えてなる易水中崩壊性珪藻土成形物の製造方法、
ａ）珪藻土重量に対し、２０〜５０重量％の水分を加え、珪藻土を湿潤状態とする工程、
ｂ）珪藻土重量に対し、０．１〜１０重量％のセルロースエーテルを０．１〜１０％水溶液の形態で添加混練する工程、
ｃ）上の混練物を成形する工程、
ｄ）上の成形物を乾燥させる工程。
【請求項７】
セルロースエーテルが、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースの何れか１以上である請求項６に記載の易水中崩壊性珪藻土成形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プール、公衆浴場等の用水の濾過清澄用に用いられる濾過助剤としての珪藻土成形物およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
珪藻土は表面が無数の微細な孔におおわれ、濾材の上にプレコートすることにより、濾材に直接不純物が付着する事や目詰まりを防ぎ、また濾材の目を微細にして濾液の清澄度を高める目的で使用されている。このように濾過助剤として使用される珪藻土の形状は、一般的には粉末状で、使用時に粉塵が発生し易いという問題があった。
すなわち珪藻土は、一般に微粉体状でそのまま袋詰めで販売されているが、使用時にその正確な計量が難しく、又投入時に粉塵による取り扱い者への危害や飛散による周辺への汚染を及ぼすおそれがあった。
【０００３】
この問題を解決する方法として、粉末状珪藻土に少量のアルギン酸ナトリウム及び水を加え造粒する方法が特開平５−２２８３６４号に開示されているが、乾燥後に得られる造粒物の粒径は、０．６〜２．４ｍｍに過ぎず、取り扱い上依然として問題があった。
すなわち、この方法によって得られる成形物の粒径は、０．６〜２．４ｍｍと小さく、また、形状も不定形ないしは球状に近い物になる。しかし、使用時の簡便性からより大きなサイズの成形体、または任意形状の成形が可能で、少なくとも成形物中の珪藻土の重量が１ｇ以上、２００ｇ程度の成形物が望まれている。
【０００４】
本出願人は、特願平３−６７６４０号（特開平４−２８１８４２号）によって固形化濾過助剤の製造方法を提案した。この方法は良好な結果が得られるが、水中の分解を助ける為、崩壊分散剤を用いることを要するという難点があった。
【０００５】
またこの種造粒方法として、次の如き各提案も公知である。
特開昭５０−５７９８４号
特開昭５２−３７５７０号
特開昭６１−６８１９８号
特開平１−３１０７３１号
特開２００２−１７７７７２号
しかしこれらは何れも造粒、或いは成形体をそのまま使用するものであり、
濾過助剤としてつまり液中に粉末粒子として分散させて使用するには不適である。
【０００６】
なお、デンプンとカンテンで構成されるオブラートをセルロースエーテルの替わりに使用した場合、得られる成形物は水に投入すると崩壊するもののオブラートが凝集しダマを形成し、溶解せずに濾過閉塞を起こす。又、紙繊維、カオリン、ベントナイトで構成される紙粘土を使用した場合、得られる成形物は水に投入すると崩壊するものの水不溶物で構成される紙粘土が残渣として残る為、実用的ではない。更に、珪藻土に水分のみを配合し成形した場合、自重による変形の他、乾燥時あるいは乾燥後の過程で容易に崩壊し形状を維持することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上の状況に鑑み、本発明の目的は、任意の形状及びサイズの成形が可能で、崩壊分散剤を用いずに水中での崩壊性、濾過性に優れること、更には、適度な強度を有している、表記成形物、およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る珪藻土成形物では、珪藻土及びメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロースエーテル類のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係わるセルロースエーテル類は、保存安定性が良好で乾燥時に形成される皮膜が水中に投入した際に容易に溶解し、更には成形物が崩壊した後、珪藻土が濾過助剤として作用する際の機能を損なわない利点がある。
また、プール、浴場などの用途で使用する場合、人体に対して無害であることが必要で旧化粧品原料基準、食品添加物公定書等の諸規格をクリアーしている必要があることからも、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースが好適に使用される。
【００１０】
本発明において、セルロースエーテル類の配合は、水溶液として使用され、配合量は珪藻土に対して０．１〜１０重量％、好適には０．３〜５重量％までの範囲にあることが好ましい。本発明に係わる珪藻土成形物を製造するには、珪藻土にセルロースエーテル頬を配合する前段階として、珪藻土に対して２０〜５０重量％の水分を加えた後、セルロースエーテル類を水溶液の形で添加、混練した後、所望の大きさ、すなわち取り扱い易い大きさに形を整える。次に、成形物を所定の条件で乾燥し、表記珪藻土成形物を製造する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
珪藻土に対して、濾過性を低下させることなく、水中での崩壊性及び保存、取り扱い時の強度を有する新規な珪藻土成形物を構成するにあたって、本発明では、珪藻土にセルロースエーテル類を水溶液の形で配合する。ここで、本発明に使用されるセルロースエーテルはメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等が使用出来るが、保存安定性が良好で乾燥時に形成される皮膜が水中に投入した際に容易に溶解し、更には成形物が崩壊した後、珪藻土が濾過助剤として作用する際の機能を損なわない必要がある。また、プール、浴場などの用途で使用する場合、人体に対して無害であることが必要で旧化粧品原料基準、食品添加物公定書等の諸規格をクリアーしている必要があることからメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースが好適に使用される。
【００１２】
このような珪藻土成形物を製造するには、セルロースエーテル類の少なくとも一つを珪藻土に配合する際、水分を予め加えることが好ましい。次に、水を加えて湿潤した珪藻土にセルロースエーテルを水溶液の形で添加し混練する。そして、所望の大きさとした成形物を所定の温度で熱風乾燥して表記の珪藻土成形物を製造する。
【００１３】
例えば、珪藻土に対して２０〜５０重量％の水分を添加して得られる含水珪藻土にセルロースエーテルを水溶液の形で珪藻土に対して０．１〜１０重量％、好ましくは、０．３〜５重量％までの範囲で添加した後、一例として成形型に入れるなどして形を整え、成形物を３０〜２００℃の温度で熱風乾燥して表記の珪藻土成形物を得る。セルロースエーテルを配合する前に珪藻土に予め添加する水分量は珪藻土に対して、２０〜５０重量％の範囲で添加される。
【００１４】
水分を配合せずに、セルロースエーテル水溶液を直接加えた場合、乾きが早くなり皮膜が早期に生成される結果、成形し難くなる。又、セルロースエーテル類を珪藻土に配合する際、水分がないとセルロースエーテル類が部分的に凝集しダマを形成する結果、均一に成形物中に分散するのが困難になる。水分を配合する代わりに、セルロースエーテル水溶液中の水分濃度を上げることにより、同様な効果を得ることができるが、乾燥に時間を要し、予め水分がある場合の方が混練し易い傾向にある。但し、いずれの方法においても、本発明の珪藻土成形物が得られるということは言うまでもない。
【００１５】
珪藻土に配合されるセルロースエーテルの配合量は珪藻土成形物に対して０．１〜１０重量％、好ましくは０．３〜５重量％までの範囲で添加される。添加量が０．１重量％以下の場合、その後の乾燥過程で形成されるセルロースエーテルの皮膜形成量が少なく、珪藻土の接着力が不十分で、保存時の成形物の形状を維持することが出来ない。また、セルロースエーテルの添加量が１０重量％以上になると逆に皮膜形成量が過多となり、珪藻土に対する接着力が増大する反面、水中投入時の崩壊性、溶解性、濾過性など本来の濾過助剤としての機能が低下する。
【００１６】
水、セルロースエーテル含有珪藻土を、一例として成形型に入れて形を整えた後、取り出した成形物を３０〜２００℃の温度で熱風乾燥する。乾燥温度は成形物の含水率及びセルロースエーテルによって形成される皮膜分布などに影響を与える為、所定の物性を要する成形物を得るには、乾燥温度、乾燥時間の組み合わせを考慮すれば良い。
【００１７】
このように構成した珪藻土成形物において、成形物の表面は主としてセルロースエーテルの皮膜で覆われており乾燥条件によって、成形物内部に水分及び皮膜が分散して残る。その結果、表面を覆う皮膜によって成形物の形状が維持される。このセルロースエーテルの皮膜は水中に投下した際、容易に溶解する為、成形物は直ちに崩壊して本来の濾過助剤として機能することが可能となる。
【００１８】
また、珪藻土、水、セルロースエーテルを配合、混練して得られる成形物は過剰の水分を含有する結果、強度あるいは形状維持の問題の他、保存時の自然乾燥による水分蒸発などにより成形物の組成が変化するため、本発明の方法では混練、成形後の珪藻土成形物を３０〜２００℃の温度で熱風乾燥し、過剰水分除去及びセルロースエーテルの皮膜形成を促進させ成形物中の皮膜形成分布を調整する。その結果、保存期間中において安定性が高く、かつ強度が維持された珪藻土成形物を得ることが出来る。
【００１９】
なお、珪藻土成形物中におけるセルロースエーテルの配合有無はＩＲ分析などにより同定される。また、配合量は例えば、メチルセルロースの場合、メトキシル基定量法により求めることが出来る。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に、詳細に説明する。
なお、珪藻土成形物の強度、沈降性、崩壊性、濾過性、ケーク嵩密度、つぶれ（粒子サイズの変化）を評価するにあたっては、以下の試験方法を用いた。
【００２１】
［試験方法］
強度    ：成形物を平面上に静置し、指触により破壊されるまで圧力を加え、その程度を比較した。
沈降性  ：珪藻土成形物を水温３０℃に調整した水５００ｍｌ（５００ｍｌビーカー中）液面に静置した後、ビーカー底部迄、沈降するのに要した時間を沈降時間として表した。
崩壊性  ：珪藻土成形物を水温３０℃に調整した水５００ｍｌ（５００ｍｌビーカー中）に浸漬後、崩壊により当初の形状が消失するまでの時間として表した。
濾過性  ：珪藻土成形物を水５００ｍｌ  中で崩壊させ、濾過助剤を含んだ懸濁液を作製した後、定圧濾過試験装置を用いてケークを形成させる。これに一定量の水を透過させ，下記のダルシーの透過式より透過率を求め、その数値にて濾過性を評価した。また、一部はキャンドルフィルタを用いてＰＭＭＡ粒子分散液を原液とした定速プリコート濾過試験を行い、圧力損失の増大速度を比較した。透過率とは、次のダルシー式に基づく係数ｋであり、助剤のみで形成されたケーク内を清澄な流体が透過する速度の指標である。
ダルシー式
【数１】
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ここで、
Ａ：透過層断面積〔ｍ２〕
Ｖ：透過量〔ｍ３〕
θ：透過時間〔ｓ〕
ｋ：透過率〔ｍ２〕
Ｐ：透過層の圧力損失〔ｐａ〕
μ：透過流体の粘度〔ｐａ・Ｓ〕
Ｌ：透過層厚さ〔ｍ〕
透過率はケーク平均濾過比抵抗の逆数に相当し、数値が大きいほど透過速度が大きいことを示している。
ケーク嵩密度：上記濾過性評価試験の後、試験装置内に形成されたケークの厚みよりケーク全体の体積を算出し、試験後のケーク重量をこれで除したものをケーク嵩密度とした。
つぶれ評価  ：珪藻土成形物を水に懸濁させた後、得られる珪藻土粒子の平均粒子径をレーザー式粒度分布計測装置で測定し、成形前の珪藻土と比較した。
【００２２】
【実施例１】
成形物１０個当り、粉末状珪藻土［商品名：ラヂオライト♯７００、昭和化学工業（株）製］（以下珪藻土と称することがある）９５ｇに純水を２０ｇ加えた後、混合して湿潤状態の珪藻土を得た。
【００２３】
次にヒドロキシセルロース［商品名：ＳＥ４００、ダイセル化学工業（株）製］（以下ＨＥＣと称することがある）の０．１％水溶液１２３．５ｇを加え混練した後、製菓用の球状型枠（直径約２５ｍｍ）に入れて成形物を得た。
【００２４】
この成形物をホーローパットに入れ熱風乾燥機で６０℃、１６時間、乾燥したところ乾燥後の重量は９６．１ｇであった。乾燥後に得られた成形物の組成は、珪藻土およびＨＥＣが乾燥により消失しないものと仮定した場合、乾燥減量から珪藻土が９８．９重量％、ＨＥＣが０．１重量％、水分が１．０重量％であった。
【００２５】
【実施例２】
粉末状珪藻土９５ｇに純水を２５ｇ加えた後、混合して湿潤状態の珪藻土を得た。
次に、メチルセルロース［和光純薬試薬：４００ｃｐ］（以下ＭＣと称することがある）の０．８％水溶液１２０ｇを加え混練した後、実施例１と同様な条件で球状型乾燥成形物９７．３ｇを得た。乾燥後に得られた成形物の組成は、乾燥減量から珪藻土が９７．６重量％、ＭＣが１．０重量％，水分が１．４重量％であった。
【００２６】
【実施例３】
粉末状珪藻土６０ｇに純水を２５ｇ加えた後、混合して湿潤状態の珪藻土を得た。
次に、ＨＥＣの８．０％水溶液８４ｇを加え混練した後、製菓用の球状型枠に入れて成形物６個を得た。この成形物をホーローバットに入れ熱風乾燥機で１２０℃、１６時間、乾燥したところ乾燥後の重量は６７．２ｇであった。乾燥後に得られた成形物の組成は、乾燥減量から珪藻土が８９．３重量％、ＨＥＣが１０．０重量％，水分が０．７重量％であった。
【００２７】
【比較例１】
粉末状珪藻土９５ｇに０．０３％ＭＣ水溶液１１０ｇを加えて混練した後、製菓用の球状型枠に入れ熱風乾燥機で６０℃、１６時間、乾燥して球状型乾燥成形物９６．４ｇを得た。乾燥後に得られた成形物の組成は、乾燥減量から珪藻土が９８．５重量％、ＭＣが０．０３重量％、水分が１．４７重量％であった。
【００２８】
【比較例２】
粉末状珪藻土５５ｇに純水を２５ｇ加えた後、混合して湿潤状態の珪藻土を得た。
次に、ＨＥＣの１８．０％水溶液７６ｇを加え混練した後、製菓用の球状型枠に入れて成形物６個を得た。この成形物をホーローバットに入れ熱風乾燥機で１２０℃、１６時間、乾燥したところ乾燥後の重量は６９．１ｇであった。乾燥後に得られた成形物の組成は、乾燥減量から珪藻土が７９．６重量％、ＨＥＣが１９．８重量％，水分が０．６重量％であった。
【００２９】
【比較例３】
珪藻土成形物が濾過助剤として使用される時に、原料である粉末珪藻土自体の濾過助剤としての特性が維持されているかを調べるため、原料である粉末珪藻土自体を比較例とする。
【００３０】
（比較結果）
以上の結果を表１に示す。
【表１】
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※１  強度：低い  ←  ×  △  ○  ◎  →  高い
※２  ３分後も形状を保っていたが、緩い攪拌で崩壊した
※３  ３分後も形状を保っており、強い撹拌で小片となったが、それ以上は分散せず
【００３１】
表１に示したように、セルロースエーテルが珪藻土重量に対して０．１〜１０％の範囲では珪藻土成形物を水に投入すると良好な沈降性を示し、これらは沈降後まもなく自然に、もしくは緩い撹拌により、容易に崩壊した。また、成形処理による珪藻土粒子自体のつぶれも極めて僅かであり、原料珪藻土粉末と同様の物性を維持していた。
【００３２】
次に、実施例２の珪藻土成形物を水中で崩壊させた懸濁液を用いてキャンドルフィルタを用いた定速プリコート濾過試験を行った。同様に、比較例３の粉末珪藻土を珪藻土として同重量用いた試験を行った。これらの結果を図１に示す。
【００３３】
図１に示したように、実施例の中で最も透過性の低いサンプルでも原料珪藻土と同様な差圧上昇を示した。よって、珪藻土成形物の濾過助剤としての性能は満足すべきものであった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の珪藻土成形物は取り扱いが簡単で、粉末のような発塵が無く衛生的で、ひとたび水中に投入すれば容易に崩壊し、ダマを生成することなく、均一な空隙を有する濾過助剤層を形成して、珪藻土本来の機能を有した濾過性能が得られる。また、本発明の製造方法によれば、任意の形状およびサイズの成形物の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の好適と思われる実施例２と、比較例３すなわち原料珪藻土の濾過試験結果を見易くするため対比して示す図である。
【図１】
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