JP3889106B2 - 水処理用シート材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中に光を通す必要がある観賞魚用池や水槽、養魚用池や水槽、等の水面に浮かせて水が腐敗したり水質低下するのを防止する水処理用シート材及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、観賞魚用水槽等の水槽内の水が腐敗したり水質低下するのを抑制するには、水槽内の水をポンプで連続的に循環させ、その循環経路に濾過装置を設けて魚糞等を物理的に除去したり、或いは分解性バクテリアを担持した粒状物を水処理剤として水槽内、或いは上記濾過装置の内部に設けて有機物からなる汚染成分を分解性バクテリアで分解する方法が採られている。
また、その他にも水処理としては、凝集剤やその他の薬品を添加して汚損成分を沈降除去する方法、静置や遠心分離により汚損成分を沈殿除去する方法、などが適宜に組み合わされて適用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記濾過装置を用いる方法では、集められた魚粉等が濾過装置（フィルター）を閉塞するため、その洗浄や交換を頻繁に行う必要があった。また、分解性バクテリアを用いても、特定の汚損成分しか分解することができず、水槽内の内壁等への藻類の付着を抑制する作用が十分でなく、特に観賞魚用水槽では付着した藻類が内部の色彩豊かな魚類を観賞することを妨げ、定期的に水槽の内壁を洗浄して藻類を除去する必要があった。
また、凝集剤やその他の薬品を添加する方法では、薬品はほとんど回収できないので使い捨てられることになり、コストが高く、静置法は、設備が極めて大規模になり、遠心分離法では、処理量が運転コストに見合うものではなかった。
そのため、例えば活魚料理店等のディスプレイとして、水槽壁面が不透明で、しかも内部の水も濁っているため、魚や海老、貝類等が見にくく、そのためディスプレイとしての効果は挙げられないどころか、むしろ新鮮感を損なうものであった。
さらに、養魚用池等には多量の水が貯留されているが、常時一定量の水が循環しているわけではないので、雑菌や藻類の温床となったり、鳥類の糞や植物の葉等が入り込んで汚損成分となったり、溶存酸素を低下させたりするため、魚類等の健全なる生息が妨げられ、不快な臭気を発生させることがある。このような自然環境に対して前記従来の水処理方法を採用することは、コスト面で到底見合うものではなく、特に薬品を用いる場合には、周辺環境へ悪影響をおよぼす虞があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の欠点に鑑み提案されたもので、水より比重が小さくて光を透過させるシートに、光触媒反応機能を有する二酸化チタンを主成分とする薄膜を設けてなる水処理用シート材及びその製造方法に関するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の水処理用シート材に用いるシートは、水より比重が小さくて光を透過させるものであれば、特にその材質を限定するものではない。例えば強度、耐候性に優れ、養魚用池等の水面に長期間浮かせても劣化・損傷、破損しない材質が望ましいことは説明するまでもない。特に片面に独立気泡を有して浮力が大きい樹脂シート材は、雨水等があっても空気室に水が浸入して水没することがないので望ましい。
【０００６】
光触媒反応機能を有する二酸化チタンは、従来から顔料等の用途に用いられてきた数μｍ単位の二酸化チタンではなく、０．０１〜０．１μｍの超微粒子であり、既に広く且つ安定に市場に供給されている。この二酸化チタンは、紫外線を受けると電子（−）と正孔（＋）に分かれ、できた正孔が空気中の酸素を活性酸素（ＯＨラジカル）に変え、この活性酸素が難分解性といわれる多くの化学物質や有機物を水素と二酸化炭素に分解する。したがって、この超微粒子の二酸化チタンは、被処理水に浮遊、或いは溶解している汚損成分（有機物）を分解して水質を清浄化する機能を有する。尚、この二酸化チタンも水溶性ではなく、半永久的にその効果を維持する。
【０００７】
このような光触媒反応機能を有する二酸化チタンを主成分とする薄膜は、後述する抗菌性の微粒子等を含有させても良い。また、樹脂エマルジョンを混合してシートへの結合性を増強するようにしても良い。さらに、このスラリーの粘度調整のために適宜に水を混合しても良い。
【０００８】
樹脂エマルジョンは、稀釈水が水であるから火災の心配がなく（多くの引火性を有する有機溶剤と比較して）、低毒性で、有機溶剤の不快臭がなく、乾燥も速く、さらにその塗膜は耐アルカリ性及び水蒸気透過率が大きいという特徴を有するが、具体的には例えば酢酸ビニル系（エチレン−酢酸ビニル共重合系、或いは塩化ビニル−酢酸ビニル共重合系などの共重合系が好ましい）エマルジョン、スチレン−ブタジエン系エマルジョン、アクリル系エマルジョンなどから適宜に選択して用いることができる。
尚、一般に酢酸ビニル（共重合）系エマルジョンは耐水性、耐水洗性等に優れ、スチレン−ブタジエン系エマルジョンは耐アルカリ性、耐水性に優れ、さらに浸透性が少なく、アクリル系エマルジョンは耐候性、耐摩耗性に優れるという特徴を有するが、用途に応じて適宜に選定すれば良い。例えば日本触媒化学工業株式会社製の『アクリセットＡＤ−５１（商標名）』（アクリル系エマルジョン）を用いて薄膜に弾性を付与させるようにしてもよい。
【０００９】
抗菌性の微粒子は、例えば一般細菌や黴などに対して優れた抗菌力を有するＣｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｚｎ等の金属微粒子や抗菌性ゼオライト粒体を好適に使用することができ、例えば銅粉末で、粒径４５μｍ以下が９０％以上のもの〔福田金属箔粉工業株式会社製『ＦＣＣ−１１５』〕を用いることができる。
尚、上記抗菌性ゼオライト粒体は、ＡｇイオンやＣｕイオンをゼオライトの骨格構造内に担持させた粒体であり、既に広く市場に供給されている。このゼオライトは周知のようにアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とが酸素（Ｏ）を介して網目のように結合し、結晶内に無数の細孔（１万分の２μｍ〜１千分の１μｍ）を有するため、所謂「分子ふるい」という機能を備え、物質の吸着分離性能に利用する試みも行われている。このように、この抗菌性ゼオライト粒体は、抗菌効果を有することは勿論であるが、アンモニアイオンを選択的に吸収するので不快な臭気を吸着する脱臭機能、浄化（浄水）機能をも有する。また、構成成分のアルミニウムやケイ素の一部若しくは全部を他の元素に置き換えて合成した合成ゼオライトも既に市場に供給され、本発明には天然ゼオライトは勿論、上記の合成ゼオライトに抗菌性を有する金属イオンを担持させて用いても良い。
次に、抗菌力を有する金属イオンの担持方法の一例を示す。
まず、大量の水に硝酸銀（ＡｇＮＯ₃ ）を溶解し、天然ゼオライト粒体を投入してゆっくり撹拌しながら６時間以上反応させる。その後、水でよく洗浄し、ゼオライト粒体の表面の銀（Ａｇ）イオンを取り除き、乾燥して製品（この場合、銀イオンを担持したゼオライト）を得る。
上記の抗菌性ゼオライト粒体の抗菌メカニズムはまだ完全に解明されていないのであるが、微生物細胞の呼吸系、電子伝達系等の基本代謝系の酵素阻害或いは細胞膜の物質移動阻害によって抗菌性を発現すると考えられ、藻類等に広範囲に抗菌効果を発揮する。しかもゼオライト粒体に担持された金属イオンは水中に溶解（溶出）することがないので、半永久的にその抗菌効果が作用する。さらに、この抗菌性ゼオライト粒体は、無毒性が高く、無機物であるから耐熱性も優れている。
【００１０】
このような成分から構成される本発明の水処理用シート材は以下のように極めて簡易に製造することができる。
まず、前記の光触媒反応機能を有する二酸化チタンを主成分とするスラリーを作製する。この際、二酸化チタンの微粒子が塊状にならずに均一に分散させることが必要である。
そして、前記のシートの片面若しくは両面に上記スラリーを均一に塗布し、７０℃以下の温度で乾燥して５〜１０μｍの厚さの薄膜を設ける。必要であれば数回（２〜６回）重ね塗りして厚手の薄膜を形成してもよいが、水面に浮かせられる程度にする必要がある。塗布方法としては、スピンコート法、ディッピング法、バーコート法、スプレイ法等を採用することができる。また、前記のように、７０℃以下の温度で乾燥すると、エマルジョンの樹脂が軟化しないので、薄膜に空気や水蒸気が透過する連続した微細空隙を有し、光や空気による光触媒反応機能を高めることができる。
【００１１】
こうして作製された本発明の水処理用シート材は、被処理水の水面に浮遊させておくだけで二酸化チタンの光触媒反応機能によって苔や水草の発生防止を図ることができる。また、被処理水に浮遊、或いは溶解している汚損成分（有機物）を分解して水質を向上することができる。
【００１２】
このように本発明の水処理用シート材は、被処理水の水質を経済的に且つ効率よく向上することができる。
また、前記従来の濾過装置を用いる水処理方法と併用すると、濾過装置の濾過フィルターの交換（或いは洗浄）間隔を長期化することができる。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
【００１４】
〈水処理用シート材の製造〉
（実施例１）
まず、樹脂エマルジョン（アクリル系エマルジョン，商標名『アクリセットＡＤ−５１』日本触媒化学工業株式会社製）５ｇと、ゾル状の二酸化チタン水溶液（商標名『タイノックＡ−６』多木化学株式会社製）５０ｇとを混合し、均一な混合スラリーを作製した。
次に、シート（片面に独立気泡を有するシート，商標名『ＵＢＥエアーキャップＭ２００』宇部興産株式会社製）の平面側の片面に、上記混合スラリーを塗布し、６５℃で乾燥し、水処理用シート材を得た。
【００１５】
（実施例２）
まず、樹脂エマルジョン（アクリル系エマルジョン，商標名『アクリセットＡＤ−５１』日本触媒化学工業株式会社製）５ｇと、ゾル状の二酸化チタン水溶液（商標名『タイノックＡ−６』多木化学株式会社製）５０ｇと、抗菌性の微粒子（銅粉，『ＦＣＣ−１１５』福田金属箔粉工業株式会社製）５ｇとを混合し、均一な混合スラリーを作製した。
次に、シート（片面に独立気泡を有するシート，商標名『ＵＢＥエアーキャップＭ２００』宇部興産株式会社製）の平面側の片面に、上記混合スラリーを塗布し、６５℃で乾燥し、水処理用シート材を得た。
【００１６】
〈水処理効果の確認〉
（試験方法）
容積１０リットルの水槽に、養魚用池から採取した薄緑色を有する水１０リットルを入れて試験用被処理水とした。
上記の試験用被処理水に、前記のように得られた水処理用シート材を浮かべ、２５℃で水の汚損状況、並びに水槽内壁の汚損状況を観察した。
尚、比較のために、水処理用シート材を浮かべない以外は全く同様にしたものを比較例とした。
【００１７】
（試験結果）
前記の実施例１の水処理用シート材を浮かべたものは、１ケ月経過後、透明な清浄な水となり、不快な臭気もなかった。
また、前記の実施例２の水処理用シート材を浮かべたものも、１ケ月経過後、透明な清浄な水となり、不快な臭気もなかった。
一方、水処理用シート材を浮かべなかった比較例では、１ケ月経過後、試験開始前より緑色が深まり、汚損成分が増大していることが確認された。また、不快な臭気も発生していた。
【００１８】
以上本発明の実施例を示したが、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りどのようにでも実施することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水処理用シート材は、水より比重が小さいシートの表面に、光触媒反応機能を有する二酸化チタンを主成分とする薄膜を形成した構成であって、二酸化チタンが水面に充分に接触するので、被処理水に浮遊、或いは溶解している汚損成分（有機物）を分解してその水質を向上すると共に苔や水草の発生を防止することができる。
また、本発明のシート材の透明度が高くて光を透過させるので、観賞魚用池や水槽、養魚用池や水槽等の水を充分に照明することができ、光触媒反応を高めると共に、水中を照明することができる。
さらに、連続的に汚損成分を含む被処理水が供給されたとしても、半永久的に処理を継続することができ、経済的効果が極めて大きい。
【００２０】
したがって、本発明の水処理用シート材は、水中に光を通す必要がある観賞魚用池や水槽、養魚用池や水槽、等の水面に浮かせて水が腐敗したり水質低下するのを経済的且つ効率的に防止することができる。
そのため、例えば活魚料理店等のディスプレイとして水槽壁面及び内部の水の透明性が高く、魚や海老、貝類等が極めて見やすく、品質の新鮮感が呈されるものであった。
さらに、前記従来の水処理方法と併用することにより、濾過装置の濾過フィルターの交換（或いは洗浄）間隔を長期化することができる。
【００２１】
特に光触媒反応機能を有する二酸化チタンと共に抗菌性の微粒子を薄膜中に含有させた場合、光触媒による酸化反応により生育が抑制され、特に抗菌性の微粒子は藻類等に広範囲に抗菌効果を発揮し、その相乗効果により植物の生育が抑制され、水質を向上することができる。
【００２２】
また、片面に独立気泡を有して浮力が大きい樹脂シート材を用いた場合、雨水等があっても独立した複数の空気室に水が浸入して水没することがないので望ましい。

Claims (4)

1. 水より比重が小さくて光を透過させるシートに、光触媒反応機能を有する二酸化チタンを主成分とする薄膜を設けてなる水処理用シート材。
2. 薄膜は、光触媒反応機能を有する二酸化チタン及び抗菌性の微粒子を含む請求項１に記載の水処理用シート材。
3. シートは、片面に独立気泡を有して浮力が大きい樹脂シート材である請求項１又は２に記載の水処理シート材。
4. 水より比重が小さくて光を透過させるシートに、ゾル状の二酸化チタンを主成分とする溶液を塗布し、乾燥硬化させて二酸化チタンの薄膜を設けるようにしたことを特徴とする水処理用シート材の製造方法。