(57)【要約】【課題】除湿、空気浄化、加湿、脱臭、集塵などの各種フィルタにおいて、特にカットした際のカット面などをコーティングして材料等の脱離をふせぎ、かつ表面強度を向上させるための表面処理液、および処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】シリカの分散液、好ましくは粒子径をもち、乾燥時には膜化せず、かつ基材への浸透がよいコロイダルシリカで固形分が１０〜４０％の分散液と、セピオライトをシリカ分散液に対して１〜１５％、好ましくは、１〜５％の範囲で、混ぜ合わせ、攪拌して得た表面処理液４を、処理ロール９との距離を任意に設定できる可動式のフィルタ設置台１３にフィルタ２をのせて、処理ロール９を回転させながらフィルタ２に処理液を塗ることで、処理液を一定量フィルタ２に転写する表面処理装置３が得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＳｉＯ２を分散したシリカ分散液に粘度調整剤を分散させたことを特徴とするフィルタの表面処理液。
【請求項２】
少なくともＳｉＯ２を分散したシリカ分散液と無機鉱物とを分散させたことを特徴とする請求項１記載のフィルタの表面処理液。
【請求項３】
シリカ分散液中が、粒子径が１０ナノメートル以上のコロイダルシリカ分散液であることを特徴とした請求項１および２記載のフィルタの表面処理液。
【請求項４】
無機鉱物がセピオライト、ゼオライト、スメクタイトのいずれか一つもしくは複数であることを特徴とする請求項１乃至３記載のフィルタの表面処理液。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の表面処理液を表面に塗布したことを特徴とするフィルタ。
【請求項６】
波形シートと平面シートを張り合わせてできる片波成形体を積層して作るハニカム構造体のセルの端面部分に請求項１乃至４のいずれかに記載の表面処理液を塗布したことを特徴とする請求項５記載のフィルタ。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかに記載の表面処理液をローラーに含ませ、ローラーを回転させて表面を処理するフィルタの表面上に塗布することを特徴とした表面処理液の塗布方法。
【請求項８】
ローラーと表面を処理するフィルタを置く台との距離を調節することで、請求項１乃至４のいずれかに記載の表面処理液のフィルタへの転写量を決定することを特徴とする請求項７に記載の表面処理液の塗布方法。
【請求項９】
請求項１乃至４のいずれかに記載の表面処理液をローラーに含ませ、表面を処理するフィルタを、可動式の台に置き、ローラーを回転装置により回転させてフィルタを移動させながらローラーの回転と摩擦を利用して自動的に塗布することを特徴とした請求項７または８記載の表面処理液の塗布方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれかに記載の表面処理液の塗布方法を利用したフィルタの表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体をはじめとするフィルタ端面のコーティングに用いられるコーティング液およびその塗布方法およびその塗布装置に関するものである。
【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）などの鉱物を基材紙として漉いた紙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と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６および図７および図８を参照しながら説明する。
【０００４】
図６、図７、図８に示すように、セラミック紙１０１は、セラミック繊維、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波形セラミック紙１０２と有機系と無機系の混合接着剤によって接着した片波成形体１０３を形成する。片波成形体を回転によって積層し、円筒状ハニカム構造体１０４や、一定の長さに切り、これを積層することで角柱状ハニカム構造体１０５を得られる。それを焼成することで、ハニカム構造体が得られる。そして特にこれは触媒担体として用い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】
このような従来のハニカム構造体では、製造の工数を低減するために、厚いハニカム構造体を作成し、これを任意の厚みにスライスして、複数枚のハニカム構造体フィルタを得ている。しかしながら、ハニカム構造体を切断すると、シートの切断面において、シート中の繊維に入った、粉体が飛散する可能性があり、カット面をコーティングする処理液とそれを一定の量塗布するための技術が必要である。
【０００７】
また、ハニカム構造体にゼオライトなどの機能性粉体を、無機バインダを用いて担持する場合には、無機バインダの量が少ないほうが、機能性材料の表面が基材表面にでやすくなり、吸着などの反応面積が増えて機能性向上を図ることができるため、無機バインダの割合を少なくするほうが良い。しかしながら、無機バインダの割合が少ないと、ハニカム構造体の強度が弱くなってしまうため、カット面のコーティング処理剤がハニカム構造体の強度を向上させることが要求されている。
【０００８】
また、表面処理液がハニカム構造体の端面をコーティングするとき、ハニカム構造体に担持された機能性材料の表面を覆い過ぎないように、一定量以上のコーティング処理剤を塗り付けないようにしなくてはならず、そのための処理液と塗布方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の表面処理液およびその塗布方法および塗布装置は上記目的を達成するために、コロイダルシリカなどのシリカ分散液にセピオライト、ゼオライト、スメクタイトなどの無機鉱物を一定量分散させた液を表面処理液として、ローラーによる塗布方法で一定量フィルタに塗布するようにしたものである。
【００１０】
また、一定の量をフィルタに塗布する方法としては、フィルタを置く台と、ローラーの距離を調節することで可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によればスライス後も粉おちが無い、表面処理液とそれが塗布されたハニカム構造体をはじめとしたフィルタを提供できる。
【００１２】
また、その処理された面が硬化して、処理面と、その構造体全体が固まったフィルタを提供できる。
【００１３】
また、塗布方法として、自動的に一定の決まった量をその表面に塗布できる塗布手段とその装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の請求項１記載の発明は、少なくともＳｉＯ２が主成分であるシリカ分散液に粘度調整剤を分散させたことを特徴とした表面処理液であり、これをフィルタ等の表面に塗布し、常温もしくは加熱することで処理液を硬化させることで、フィルタからの材料粉のはがれおちの防止や、耐磨耗性の向上や、折り曲げ強度の向上をさせるという作用を有する。粘度調整剤によって液のチクソ性をコントロールできるため、塗布面がフィルタ内部まで浸透しないようにでき、また、処理液の垂れを防止でき、表面処理液によるフィルタ能力の低下を防止できる。
【００１５】
本発明の請求項２記載の発明は、少なくともＳｉＯ２が主成分であるシリカ分散液と無機鉱物を分散させたことを特徴とした表面処理液であり、これをフィルタ等の表面に塗布し、常温もしくは加熱することで処理液を硬化させることで、フィルタからの材料のはがれおちの防止や、フィルタの耐磨耗性の向上や、フィルタの折り曲げ強度の向上をさせるという作用を有する。
【００１６】
また、同時にシリカ分散液の粘度をコントロールすることで、処理液のフィルタへの浸透を防ぐことができ、処理液の垂れを防止できる。
【００１７】
また、本発明の請求項３記載の発明は、シリカ分散液中のアルカリ金属酸化物成分が０．６％以下で粒径が１０ナノメートル以上のコロイダルシリカであることを特徴とした表面処理液で、アルカリ成分が低いために、シリカが粒子状であり、乾燥後の収縮が小さく、シリカが膜状になって割れたり欠けたりしてしまったり、収縮によるひび割れがおきたりするのを防ぐ作用があり、小さい面積の部位や、ハニカム構造体などのシートの端面部に塗布して硬化させるのに適している。
【００１８】
また、本発明の請求項４記載の発明は、無機鉱物としてセピオライトを用いると、セピオライトは焼成温度５００度以上にすることでセラミック化が進み、構造体の強度が上がりやすい。また、他の層状粘土化合物に見られるような膨潤が少ないため、分散させやすく扱いやすい作用がある。また、処理液の粘度コントロールがしやすくなる作用がある。また、セピオライトは吸着性も優れているため、フィルタの端面塗布部分に除湿や脱臭機能を発現させることもできる。
【００１９】
無機鉱物として、ゼオライトを用いてもセピオライトと同様に吸着性が優れるため、フィルタの処理部で除湿や脱臭機能を発現させることができ、除湿フィルタなどの場合は処理液で覆われてしまって効果がなくなってしまう部位で、除湿能力を発現させられる作用が得られる。
【００２０】
また、本発明の請求項８記載の発明は、ローラーと表面を処理するフィルタを置く台との距離を調節して、表面処理液の転写量を決定する作用を有する。
【００２１】
また、本発明の請求項９記載の発明は、表面処理液をローラーに含ませ、表面を処理するフィルタを、可動式の台に置き、ローラーを回転装置により回転させてフィルタを移動させながらローラーの回転とフィルタとの摩擦を利用して自動的にフィルタを移動させて、フィルタに処理液を塗布することができ、連続的にフィルタの表面を処理することができる。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
少なくともガラス繊維やセラミック繊維の無機質繊維と無機粉体とパルプなどの有機質繊維と有機バインダからなる有機無機繊維の基材シートを、波形成形した波形シートと平らな平面シートで構成した片波成形体を円柱状に巻き取ったハニカム状の円筒基材にゼオライトを、無機バインダを接着剤としてもちいて基材に担持したゼオライト担持ハニカムを作成する。焼成により、有機質繊維と有機バインダを焼き飛ばし、さらに無機バインダの脱水縮合をすすめ、ゼオライトと無機質繊維や無機粉体からなる基材との接着強度を与える（図示せず）。
【００２４】
前記ゼオライトと無機バインダの担持方法としては前記のハニカム状に加工した構造体をゼオライトと無機バインダの混合水分散液に含浸して、基材上に担持する。このときの分散液は固形分比率でゼオライトが５０〜９５％で、無機バインダ、好ましくはコロイダルシリカもしくは珪酸リチウムもしくはシリケート化合物を固形分比５〜５０重量％で作成する。そして、１回以上の含浸後、分散液が張力でセル内に残らないように、セル内に通風して、余剰の液を吹き落し、その後、乾燥する。
【００２５】
なお、前記の焼成方法としては、最高温度５００度で、もしくはハニカム構造体の形状や無機鉱物の結晶系が変化しない場合に限り好ましくは６００度以上で焼成し、有機成分を焼き飛ばし、かつ無機分を焼き固める。
【００２６】
そして、図１に示すように、円筒状ハニカム構造体１を高さ方向にスライスして、ハニカムフィルタ２を得る。
【００２７】
そして、図２に示すように、ハニカムフィルタ２の表面に表面処理装置３で処理液を塗布する。
【００２８】
表面処理液４は、シリカの分散液、好ましくは分散液中のナトリウム、リチウムなどアルカリ金属類酸化物の比率が０．６％以下で粒子径をもち、乾燥時にはガラスのように膜化せずかつ基材への浸透がよいコロイダルシリカで固形分が１０〜４０％のものと、無機鉱物、好ましくは耐磨耗性をもたせ、吸着性があり、かつ水に分散したときの膨潤が少なく分散性がよいセピオライトをシリカ分散液に対して１〜１５％、好ましくは、その特性を発現させながらかつシリカ分散液が乾燥したときに十分に粉おちがしないで接着でき、かつ処理液の粘度がローラー塗布によりハニカムフィルタのセルを詰まらせない範囲の粘度に収める範囲である１〜５％の範囲で、混ぜ合わせ、攪拌する。
【００２９】
表面処理装置３は、前記表面処理液４を液槽５にため、これに吸い上げロール６の一部を浸すように、ポンプ７で処理液４を循環しながら水位調整し、一定の量を吸い上げロール６に常に与える。吸い上げロール６で吸い上げた液を絞りロール８に転写し、さらに一定の量の液をロールにつけ、これから処理ロール９に転写して、ハニカムフィルタ２に塗る。このとき処理ロール９は回転手段１０によって回転する。また、この回転手段１０は処理ロール９についていなくてもよく、絞りロール８または吸い上げロール６についていて、それぞれのロールが摩擦力によって回転すればよい。または複数の回転手段によって回転数をあわせて、ロールを回転させてもよい。
【００３０】
また、素子を置く台１１の下にはレール１２とその間に台を動かす可動手段１３がある。可動手段としては、ベアリングをレールにとりつけて、その上に台を設置する手段や、第二タイヤを取り付け、可動構造にする方法がある。
【００３１】
処理方法として、台１１の上にハニカムフィルタ２を設置し、ハニカムフィルタ２を台１１とともにレール１２にしたがって押し、回転手段１０によって回転する処理ロール９と接触させる。接触するとハニカムフィルタ２と処理ロール９の摩擦力で、台１１とハニカムフィルタ２は、レール１２に従って動くため、ハニカムフィルタ２の処理面はどこであっても均一に処理液が塗布される。
【００３２】
なおこのとき、処理ロール９の液の保持量を一定にして、一定量を塗布するために、処理前に各ロールを数回、なににも塗布せずに回転させて処理液４を各ロールに均一に保持させるのが望ましい。
【００３３】
なお、均一な量をフィルタに塗布するために、処理ロール９の円周はハニカムフィルタ２に一度で塗布するときの長さよりも長く取っておくほうが望ましい。
【００３４】
なお、このときロール表面の素材として、スポンジ生地がこのましい。その厚さは１〜５ｍｍ、好ましくは、スポンジから液が染み出してハニカムフィルタ内部に液がつきすぎることが無いように１〜３ｍｍが望ましい。
【００３５】
なお、ハニカムフィルタへの液の塗布量は、台１１と処理ロール９の距離によって決定する。レール１２と台１１、もしくはレール１２と可動手段１３、もしくは台１１と可動手段１３の距離を変更する。もしくは、処理ロール９の高さを変更するといった方法がある。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
実施の形態１で示したハニカムフィルタを作成し、実施の形態１で示した表面処理液を塗布し、その処理精度と処理したハニカムフィルタについて評価を行なった。またこのときのハニカムのセルの大きさとして、図３に示すように、シートの厚み１４は０．１５〜０．２０ｍｍで波形シート１５の山高さ１６は０．１５ｍｍ、波形シートの山の頂点と頂点の距離であるピッチ１７は２．６ｍｍとした。
【００３７】
実施の形態１に示す方法で、表１に示すフィルタをそれぞれ作成し、同じく表１に示す表面処理液でフィルタの端面を塗布し、そのフィルタの強度について評価した。表面処理液には固形分率約３０％のコロイダルシリカ分散液とその液に対し重量比３％のセピオライトを混合攪拌した液を用いた。また、比較として、処理しないハニカムフィルタについても同様に強度について評価した。
【００３８】
評価の方法は、作成したフィルタをそれぞれ２０ｍｍ角にカットし、直径４０ｍｍの円形の押込み面で押込みながら圧縮強度測定機にて破壊時の圧力値を測定した。表１に本発明の実施例１の表面処理による圧縮強度の違いを評価した結果を示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
その結果、バインダ量が多いものも少ないものも、表面処理剤の塗布によって、圧縮強度が向上することがわかった。
【００４１】
（実施例２）
実施の形態１に示す方法で、固形分約３０％のコロイダルシリカ液の重量に対して、セピオライトを、重量比で１％〜７％にふって、混合、攪拌し、その粘度をＢ型粘度計にて測定、ローラーによってハニカムフィルタの端面に塗布し、セルの目詰まりについて測定した。また比較として、セピオライトを入れないコロイダルシリカ液についても同様の実験を行なった。その結果を図４と表２に示す。セピオライトを入れない液の場合は、粘性が低いために、フィルタへの浸透が積極的になり、過剰に着きすぎた。また、セピオライトが少ないほうが、浸透が大きいこともわかった。一方、セピオライトを５％の場合より多く混合して粘度が高くなると、シート端面がシートより厚くなるか、セルが処理液で詰まってしまった。これにより、セピオライトを過剰に入れて処理液の粘度が上がると、処理液が厚くシートについてしまうことで、ハニカムを目詰まりさせてしまうか、目詰まりでなくともハニカムフィルタの開口率を下げてしまうため、フィルタの圧力損失を上げてしまう要因になることがわかった。そのため、この場合の適したセピオライト量は１％〜５％であるといえる。表２に本発明の実施例２のセピオライト比率と処理液粘度および塗布時のセル目詰まりを評価した結果を示す。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
（実施例３）
実施の形態１に示す処理方法で、固形分約３０％のコロイダルシリカ液に対して、その液に対してセピオライトを重量比で３％を混合、攪拌して表面処理液を作成し、図２に示す表面処理装置３でハニカムフィルタに表面処理液を塗布した。
【００４４】
このとき、ハニカムフィルタを置く台１１の高さを調節し、処理液がどれだけ塗布され、またその塗布量の精度について検討を行った。その結果を図５に示す。
【００４５】
この結果より、台１１の高さを調整することで、塗布量を制御できることが確認でき、この表面処理装置で任意の適当な量を塗布することができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
除湿、空気浄化、加湿、脱臭、集塵などの各種フィルタにおいて、特にカットした際のカット面などをコーティングして材料等の脱離をふせぎ、かつ表面強度を向上させるための表面処理液、および処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１の円筒状ハニカム構造体をセル垂直方向にスライスした図
【図２】本発明の実施の形態１の表面処理装置の構成を表す図
【図３】本発明の実施例１のハニカムのセルサイズを説明する図
【図４】本発明の実施例２のセピオライト比率と処理液の粘度の関係を表すグラフ
【図５】本発明の実施例３の台の高さと処理液の塗布量を表すグラフ
【図６】従来の片波成形体をあらわす図
【図７】従来の円筒状ハニカム構造体を示す図
【図８】従来の角柱状ハニカム構造体を示す図
【符号の説明】
【００４８】
１  円筒状ハニカム構造体
２  ハニカムフィルタ
３  表面処理装置
４  表面処理液
５  液槽
６  吸い上げロール
７  ポンプ
８  絞りロール
９  処理ロール
１０  回転手段
１１  台
１２  レール
１３  可動手段
１４  シートの厚み
１５  波形シート
１６  山高さ
１７  ピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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