(57)【要約】【課題】除湿、空気浄化等に使用されるハニカム構造体フィルタにおいて、圧力損失を低減し、かつ、圧縮強度を従来よりも強化したハニカム構造体、また、通過物に対して複数の吸着作用を有することのできるハニカム構造体を提供することを目的とする。【解決手段】有機無機複合シートにおいて無機繊維を比較的多く含む平面シート８と、無機繊維が比較的少ない加工性がよいシートを波形に加工して波形シート９とし、平面シート８と接着し片波成形体１１とし、これを積層することでより圧縮強度の強いハニカムを提供する。また、それぞれ異なる材料を漉きこんだシートをそれぞれ平面シート８、波形シート９として前記と同様に片波成形体１１を作成し、積層して複数の材料が通過物に作用するハニカム構造体を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面シートと波形シートからなる構成で、シートの材質がそれぞれ異なっていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
平面シートと波形シートからなる構成で、シートの坪量がそれぞれ異なっていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項３】
平面シートと波形シートからなる構成で、シートの厚みが異なることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項４】
平面シートと波形シートからなる構成で、シートに担持した材料がそれぞれ異なっていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項５】
平面シートと波形シートからなる構成で、シートにそれぞれ、異なる種類のゼオライトを含んでいることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項６】
平面シートと波形シートからなる構成で、シートにそれぞれ、ゼオライト、活性炭、シリカゲル、層状化合物のいずれかひとつもしくは複数の吸着剤をそれぞれ含んでいることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のハニカム構造体。
【請求項７】
それぞれのシートに白金系触媒、マンガン系触媒、パラジウム系触媒、スズ系触媒、コバルト系触媒、チタン系化合物触媒のいずれかひとつもしくは複数を含み、吸着物を触媒によって酸化分解することを特徴とした請求項６記載のハニカム構造体。
【請求項８】
平面シートと波形シートからなる構成で、波形シートより平面シートのほうが無機の繊維状物質を多く含むことを特徴とした請求項１乃至７のいずれかに記載のハニカム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハニカム構造体は、成分としてセラミック繊維もしくはガラス繊維と有機繊維、さらに山皮（セピオライト）などの鉱物を基材シートとして漉いたシートをハニカム状に加工し、このハニカム構造体を焼成することで無機質のハニカム構造体に加工されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、そのハニカム構造体について図４、図５、図６を参照しながら説明する。
【０００４】
図４に示すように、有機無機複合シートは、セラミック繊維、ガラス繊維、パルプ、山皮、有機および無機バインダからなり、それを波状に加工した有機無機複合波形シート１０１と特に加工をほどこさない平面状の有機無機複合平面シート１０２を有機系と無機系の混合接着剤１０３によって接着した片波成形体１０４を形成する。図４の片波成形体１０４を巻取り積層し、図５の円筒状ハニカム状積層体１０５を得られる。また図４の片波成形体１０４を一定の長さで切り、それを積層することで図６の角柱状ハニカム積層体１０６を得られる。また、それぞれのハニカム積層体を焼成することで、無機ハニカム構造体が得られることが知られている。
【０００５】
また、この種のハニカム構造体には成分としてセラミック繊維、パルプ、有機質または無機質のバインダよりなるシートをハニカム状に成形し、これにコロイダルシリカもしくはエチルシリケートを含浸させたあとこのケイ素化合物をシリカゲルに変換し、ついで焼成することでシート中の有機質を燃焼除去した結果、触媒担体としてのハニカム構造体が得られることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−６４７４５号公報
【特許文献２】特開平４−１８８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなハニカム構造体において、基材を波形に加工する際には、基材の加工性を確保するために一定以上のかたのつき易さ、シートのコシが必要であり、比較的、厚さもしくは重量が一定以上、必要になる。しかしながらハニカム構造体としては、基材を薄くすることで圧力損失をへらして、通風の際の省エネルギー化や静音化が望まれている。
【０００７】
また、従来のハニカム構造体では、基材シートのハニカム構造体を材料と接着剤成分の分散液に含浸することで、基材上に材料を担持する。この方法では複数の材料を分散させると粒度、比重の違いから、連続した製造において、安定した材料の担持が困難であり、複数の材料を同時には担持しにくい。また、基材に材料を漉きこんだシートで、ハニカム構造体を作成する際も同様に、複数の材料をシートに漉きこむには、その分散液において粒度、比重が違うと、分散安定性が悪いために、安定して材料をシートに漉きこむのが困難である。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、圧力損失を低減したハニカムや、複数の材料により構成し、多様な機能を発現することを可能としたハニカム構造体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のハニカム構造体は上記目的を達成するために、波形シートと平面シートを、その波形シートの稜線部で平面シートと接着し、片波成形体を作成し、それを積層してなるハニカム構造体において、波形のシートと平面のシートの材質を異なるものにすることを特徴としている。この手段により、面積の小さい平面シートに加工性の低い硬いシートをもちいて、ハニカム構造体の骨材として用い、機能性を持ったシートを波型に加工して、平面シートと接着することで、ハニカム構造体として十分な強度を保った機能性フィルタを得ることができる。
【００１０】
本発明のハニカム構造体は上記目的を達成するために、波形シートと平面シートを、その波形シートの稜線部で平面シートと接着し、片波成形体を作成し、それを積層してなるハニカム構造体において、波形のシートと平面のシートの坪量を異なるものにすることを特徴としている。この手段により、波形シートにおいて坪量をふやすことにより、シートの強度を強くして加工性を確保しておきながら、また、加工性があまり必要とされない平面シートでは坪量をすくなくしてハニカム構造体の圧力損失を低減させることができる。
【００１１】
また、本発明のハニカム構造体は上記目的を達成するために、波形シートと平面シートを、その波形シートの稜線部で平面シートと接着し、片波成形体を作成し、それを積層してなるハニカム構造体において、波形シートと平面シートの厚さを異なるものにすることを特徴としている。この手段により波形シートにおいてシート厚を厚くして加工性を確保しておきながら、また、加工性があまり必要でない平面シートではシート厚を薄くしてハニカム構造体の圧力損失を低減させることができる。
【００１２】
また、本発明のハニカム構造体は上記目的を達成するために、波形シートと平面シートを、その波形シートの稜線部で平面シートと接着し、片波成形体を作成し、それを積層してなるハニカム構造体において、波形のシートと平面のシートが異なる成分であることを特徴としている。この手段により、波形シートにある材料を担持しておき、平面シートには波形シートとは異なる材料を担持しておくことで、ハニカム構造体の中を通過する成分に対して二つの異なる材料が作用することで、複数の機能を発揮することができる。
【００１３】
なお、この場合の担持とは、シート作成の際に材料をともに漉きこんだり、シートを材料と結合剤の分散したシートに含浸して、シート表面に結合剤とともに材料をシートに接着して結合することを意味している。
【００１４】
また、本発明のハニカム構造体は上記目的を達成するために、波形シートと平面シートを、その波形シートの稜線部で平面シートと接着し、片波成形体を作成し、それを積層して作成するハニカム構造体において、平面シート中にガラス繊維やセラミック繊維などの繊維状無機物質を波形シートよりも多く配合することを特徴としている。この手段により、少なくとも有機繊維と繊維状無機物質を配合した有機無機複合シートにおいて、ハニカム構造体を焼成して得られる無機ハニカム構造体は、ガラス繊維やセラミック繊維などの繊維状無機物質が多く配合されたシートでは通常、ハニカム構造体の波形シートに加工しづらいが、ガラス繊維やセラミック繊維などの繊維状無機物質が少なく有機繊維の割合が多いと焼成後の有機繊維の存在した部分の空隙が大きくなり、ハニカム構造体としての強度が低下する。そのため、加工する必要のない平面シートにガラス繊維やセラミック繊維などの繊維状無機物質を多く配合することで、焼成後の構造体の強度を向上させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば波形に加工できないような薄いシートを平面のシートのみに使うようにして、異なる厚さのシートで波形シートと平面シートを構成したハニカム構造体で、圧力損失の低いハニカム構造体を提供できる。
【００１６】
また、本発明によれば複数の材料を配合したハニカム構造体で、セルの通過により複数の作用を通過物質に与えることのできるハニカム構造体を提供できる。
【００１７】
また、波形に加工することが困難なガラス繊維やセラミック繊維などの繊維状無機物質を多く漉きこんだ平面シートをもちいることで、全体の強度が向上したハニカム構造体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の請求項１記載の発明は、１枚を平らなままの平面シート、他方を波形に成形加工を施した波形シートとし、それらを波形シートの稜線部で接合し片波成形体を形成した後、前記片波成形体を積層したハニカム構造で、シートの材質がそれぞれ異なっていることを特徴とするハニカム構造体であり、平面シートに加工性は悪いが強度を持った材料をもちいて、強度をもったハニカム構造体が得られる作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項２記載の発明は、１枚を平らなままの平面シート、他方を波形に成形加工を施した波形シートとし、それらを波形シートの稜線部で接合し片波成形体を形成した後、前記片波成形体を積層したハニカム構造で、シートの坪量がそれぞれ異なっていることを特徴とするハニカム構造体であり、波形のシートには加工性がありながら、構造体自体は軽くかつ材料費を低く抑えられる作用を有する。
【００２０】
また、本発明の請求項３記載の発明は１枚を平らなままの平面シート、他方を波形に成形加工を施した波形シートとし、それらを波形シートの稜線部で接合し片波成形体を形成した後、前記片波成形体を積層したハニカム構造で、二つのシートの厚みが異なることを特徴としたものであり、波形シートの加工性を保ちながら、平面シートを薄くすることでハニカム構造体全体の圧力損失を低くできるという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項４記載の発明は、１枚を平らなままの平面シート、他方を波形に成形加工を施した波形シートとし、それらを波形シートの稜線部で接合し片波成形体を形成した後、前記片波成形体を積層したハニカム構造体で、シートに含まれる材料がそれぞれ異なっていることを特徴とするハニカム構造体であり、セルの通過により複数の作用を通過物質に与えるという作用を有する。
【００２２】
また、本発明の請求項５記載の発明は１枚を平らなままの平面シート、他方を波形に成形加工を施した波形シートとし、それらを波形シートの稜線部で接合し片波成形体を形成した後、前記片波成形体を積層したハニカム構造で、二つのシートにそれぞれ異なる種類のゼオライトを含んでいることにより、異なる種類の吸着物を吸着できる吸着フィルタを提供することができる。
【００２３】
また、本発明の請求項６記載の発明は、請求項４のゼオライトだけでなく、シリカゲルや活性炭や、セピオライト、スメクタイトなどの層状無機化合物を用いて、異なる種類の吸着物を吸着できる吸着フィルタを提供することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項７記載の発明は、請求項４や５で示したような、吸着剤だけを担持したシートでなく、白金系触媒、マンガン系触媒、パラジウム系触媒、スズ系触媒、コバルト系触媒、チタン系化合物触媒のいずれか一つもしくは複数を吸着剤上に担持、もしくは吸着剤をシートに担持する際に同時にシート状に白金系触媒、マンガン系触媒、パラジウム系触媒、スズ系触媒、コバルト系触媒、チタン系化合物触媒のいずれか一つもしくは複数を担持する。これによって、吸着剤と触媒を担持したシートからなるハニカム構造体の通過物に対し、吸着剤が吸着した成分を酸化分解することが可能である。
【００２５】
なお、担持方法として、例えばチタンのアルコキシドを、基材シートを漉く際の分散液に分散させることでシート中に漉きこみ、ハニカム状に加工したのち加熱焼成をおこない、チタンのアルコキシドを酸化チタンにすることができる。これによって吸着剤とともにチタンのアルコキシドが一定に分散した液で、抄紙ができるために、安定した組成のシートが得られ、酸化チタン触媒をシートに吸着剤とともに担持することが可能になる。
【００２６】
また、本発明の請求項８記載の発明は、通常コルゲートマシンに通して、波形に加工することが困難なガラス繊維やセラミック繊維などの繊維状無機物質を多く含んだシートを平面シートのみに用い、これにより全体の強度が向上したハニカム構造体を提供できる。とくに、ハニカム構造体を焼結して得られる、無機質のハニカム構造体を作成するときには、波形シートは、加工性を確保するために有機物が多く必要であるが、有機物が多いと焼成後の強度は低下する。しかしながら、平面シートに強度があることで、ハニカム構造体の全体の強度を確保することができる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
平らなままの平面シートと波形に成形加工を施した波形シートを作成し、それらを波形シートの稜線部で接合し片波成形体を形成した後、前記片波成形体を巻き取ることで積層した円筒状ハニカム構造体を得る。
【００２９】
このとき、その成分がガラス繊維を４０〜７０％のぞましくは焼成後の基材強度を維持するために５０〜７０％、繊維状無機物質を１０〜３０％、有機パルプを５〜１５％有機バインダを５〜１５％の割合で漉いた坪量が３０〜５０ｇ／ｍ２、好ましくは加工時の引っ張りに耐えられる強度があり、かつ基材が薄く圧損の低減をはかることができるように軽くして３５〜４５ｇ／ｍ２の特に加工しない平面シートと、その成分がガラス繊維を３０〜６０％、好ましくは波形加工をしやすくするために３０〜４５％、繊維状無機物質を２０〜３０％、有機パルプを２０〜４０％、好ましくは加工性を確実にするために３０〜４０％、有機繊維を５〜１５％でその坪量は、焼成後の基材強度を維持するために４０ｇ／ｍ２以上、好ましくは加工性を確実にするため５０ｇ／ｍ２以上の波形シートとをその稜線部で接合し、片波成形体を得た後、それを一定の長さにしたものを積層して、角柱状ハニカム成形体もしくは、片波成形体を巻き取ることで積層して円筒状ハニカム構造体を得る。
【００３０】
なお、前記ハニカム構造体を無機鉱物と無機バインダの分散液もしくは無機バインダのみの液に浸漬し、乾燥したのちに３００度以上で焼成し、有機物を焼き飛ばすことによって無機物質のみで構成される圧縮強度が強く、かつ通気抵抗が低い、角柱状もしくは円筒状のハニカム構造体を得ることができる。なお、無機鉱物としてはゼオライト、もしくはベントナイト、セピオライトといった層状粘土化合物があり、とくに繊維状の結晶状態を持つものが基材強度を保つ上で望ましい。また、無機バインダとしては、コロイダルシリカ（例えば日産化学工業株式会社製スノーテックス−Ｃなど）やリチウムシリケート（例えば日産化学工業株式会社製リチウムシリケート４５など）があげられ、これを用途によって水で希釈して使用してもよい。
【００３１】
なお、得られたハニカム構造体について、セルの穴方向に対して垂直方向もしくは、図示しないが、垂直方向に０〜１０度ずれた方向にスライスして、複数のハニカム構造体を得てもよい。
【００３２】
（実施の形態２）
実施の形態１に示すように、平らなままの平面シートと波形に成形加工を施した波形シートを作成し、それらを波形シートの稜線部で接合し片波成形体を形成した後、前記片波成形体を巻き取ることで積層した円筒状ハニカム構造体を得る。
【００３３】
この際、それぞれのシートには異なる種類のゼオライトを漉きこんで用いる。異なる種類のゼオライトとは、細孔の有効直径の異なるもので、一方のシートは細孔の有効直径が０．３ナノメートルより小さく有機ガスをほとんど吸着せずに水分を選択的に吸着できる、吸湿を得意とするゼオライト担持させたシートを用い、他方のシートには０．３ナノメートル以上の細孔の有効直径をもつゼオライトを担持したシート用いて、０．３ナノメートルより大きい有機分子を吸着する。通常０．３ナノメートル以上の細孔のゼオライトであっても水を吸着してしまい、高湿度環境では水分吸着に臭い吸着が妨げられてしまうが、同じセル内で吸湿をするゼオライトが存在するために、湿度がさがり、有機分子の吸着が有利に進む。とくに後者の有機ガスを吸着する細孔の有効直径が０．３ナノメートル以上のゼオライトは、シリカ／アルミナ比が１０以上の疎水性のハイシリカゼオライトが望ましく、より有機ガスの吸着能力が高まる。なお、このときどちらのシートを平面シートとし、どちらを波形シートとするかは、使用環境や求められる能力によって使い分ければよく、ハニカム構造体により多く吸着させたいほうのゼオライトを含むシートを、面積の広い波形シートに用いるとよい。
【００３４】
（実施の形態３）
実施の形態２で示したのと同様に、ゼオライト以外にシリカゲルや活性炭といった吸着剤をもちいて、ハニカム構造体に複数の吸着能力を与えることができる。とくに、一方のシートで、よりゼオライトより高湿度環境下で吸湿力が優れたシリカゲルを担持するシートをもちいて、他方のシートでは脱臭用に活性炭をもちいて、高湿度環境下で能力が低下する活性炭の脱臭能力を向上させることができる。なお、活性炭の代わりに、脱臭用のゼオライトを用いてもよい。
【００３５】
（実施の形態４）
実施の形態２及び３で示した吸着剤と、チタンのアルコキシドと基材シートを漉く際の分散液に分散させ、これによってチタンアルコキシド、吸着剤が一定に分散した液であるため、安定してシートに酸化チタン触媒と吸着剤を漉きこむことができる。得られた平面シート、波形シートのそれぞれを実施の形態１に示すようにハニカム構造体に加工する。ハニカム構造体を焼成することで、チタンのアルコキシドの加熱焼成をおこない、酸化チタンと吸着剤の混成シートが得られる。
【００３６】
（実施の形態５）
実施の形態１に示すように平らなままの平面シートと波形に成形加工を施した波形シートを作成し、それらを波形シートの稜線部で接合し片波成形体を形成した後、前記片波成形体を巻き取ることで積層した円筒状ハニカム構造体を得る。
【００３７】
このとき、平面シートに金属のシートを用い、波形シートには有機繊維のシート、もしくは有機繊維と無機繊維の複合シートを用いる。このハニカム構造体は波形シートの稜線方向からの押込み強度が弱くても、平面シートが金属のために十分の強度が得られる。
【００３８】
また、このときの金属シートとしては、鉄、アルミ、ニッケル、銅などがある。
【００３９】
なお、金属シートとして、金属繊維を編みこんだシートであっても良い。この場合シートとして一定の孔が開いており、水分や気体の通過を期待でき、濾過材としてのフィルタ機能を持たせることができる。
【００４０】
なお、熱伝導率が高い金属であれば、熱交換を行なうハニカムフィルタにおいて、その熱交間効率が有利になる。その金属としてはアルミ、銅などがある。このとき波形シートはスペーサーとして働くために、熱伝導率の低い材料が好ましく、塩化ビニルシートや有機パルプ紙のシート、セラミック繊維シートが挙げられる。
【実施例】
【００４１】
（実施例１）
表１に示すような組成のテストシート１を作成し、波形への加工性の評価を行なった。評価方法は約１５０ｍｍの各種テストシート１を図１に示すような波形加工機２をとおして、その中間部の長さを測定し、１５０ｍｍの両端部を省いた平面時１００ｍｍのシートの、成形後の長さを測定した。これによって、シートの波形形成具合の基準とし、波形加工したのちに平面シートとの接合によって片波成形が可能かどうかを判断した。その際、波形加工機のメイン成形ロール３の温度は８０度、アッパー成形ロール４の温度は８５度、プレスロール５の温度は９０度とし、温湿度環境は２０℃８０％で行いシートを同じ条件にした。また、シートの厚みは０．１５〜０．２０ｍｍで加工機のギアの山高さ６は０．１５ｍｍ、山の頂点と頂点の距離であるピッチ７が２．６ｍｍとした。表１にテストシートの組成と片波成形試験結果を示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
その結果、ガラス繊維質が多い、もしくは有機パルプが少ないと、スプリングバックする力が大きく加工性が低下するとわかり、また同じ組成の基材でも、坪量が大きいと加工性は向上することがわかった。今回の実験に用いた基材５種類の中では、基材Ａ、Ｂに関しては波形加工性が得られず、片波成形ができないことがわかった。
【００４４】
なお、別途平面シートとの接着をして図１のような片波成形体を作成した際、加工後の長さが８０．７ｍｍより大きいと片波成形がうまくいかないことがわかり、この波形加工試験と片波成形の加工性の相関性が得られた。
【００４５】
図２に示すように表１において加工性が得られなかったガラス繊維の多い基材Ａを平面シート８に用い、加工性があるが、ガラス繊維量の少ないＥを波形シート９に加工して、それらを波形シート９の稜線部１０で接合し片波成形体１１を形成した後、片波成形体１１を巻き取ることで積層したハニカム構造体AEを作成した。また比較として平面シート、波形シートともに加工性は良いがガラス繊維量が少ない基材Ｅを用いたハニカム構造体ＥＥを作成して、これにゼオライトと無機バインダの液に含浸し、４００度以上で５時間焼成したものについて、図３に示すような縦２０ｍｍ１２横２０ｍｍ１３高さ２０ｍｍ１４の形のハニカム構造体１５に加工し、１６の方向からの圧縮強度を比較した。この際、純粋に基材の強度を比較するために、ゼオライトと無機バインダのハニカム構造体への担持量を一定にするように調整した。表２に基材ＡＥ、ＥＥからなるハニカム構造体の圧縮試験結果を示す。
【００４６】
【表２】
2006239917.tif 000004
【００４７】
その結果、ハニカム構造体AEはハニカム構造体EEにくらべ、約１．２倍の圧縮強度を得られることがわかり、この手法により、セルと平行方向の圧縮強度が向上したハニカム構造体が得られることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明で得られたハニカム構造体で、より圧力損失が低くかつ、圧縮強度が強いハニカムフィルタを提供することができる。また、異なる材料を含むシートを用いて、高湿度環境下で脱臭が有利に働くハニカムフィルタを提供でき、脱臭、除湿、空気清浄フィルタ等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例１の波形加工機と成形の様子をあらわす図
【図２】本発明の実施例１の基材ＡＥからなる片波成形体をあらわす図
【図３】本発明の実施例１のハニカム構造体と圧縮試験時の圧縮方向を示す図
【図４】従来の片波成形体をあらわす図
【図５】従来の円筒状ハニカム構造体をあらわす図
【図６】従来の角柱状ハニカム構造体をあらわす図
【符号の説明】
【００５０】
１  テストシート
２  波形加工機
３  メイン成形ロール
４  アッパー成形ロール
５  プレスロール
６  山高さ
７  ピッチ
８  基材Ａ（平面シート）
９  基材Ｅ（波形シート）
１０  稜線部
１１  片波成形体（基材ＡＥ）
１２  縦
１３  横        
１４  高さ
１５  ハニカム構造体ピース
１６  圧縮方向
１０１  波形シート
１０２  平面シート
１０３  接着剤
１０４  片波成形体
１０５  円筒状ハニカム構造体
１０６  角柱状ハニカム構造体
【図１】
2006239917.tif 000005
【図２】
2006239917.tif 000006
【図３】
2006239917.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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