(57)【要約】【課題】フィルターに使用される触媒あるいは吸着剤を担持させたハニカム状素子において、触媒あるいは吸着剤の担持率を上げ素子の性能を向上させ、かつ、その製造工程において接着材の使用を半減させることでコストメリットを得ることを目的とする。【解決手段】セラミックス繊維、ガラス繊維、あるいはその混合物を含有させた製紙あるいは不織布を基材紙とし、前記、基材紙２枚１対のうち１枚を平らなままの平面シート２、他方を波形に成形加工を施した波形シート３とし、それらを波形シート３の稜線部１０５で接合し片段シートを１形成するときに、接着剤１０４を塗布せずに適度な加熱あるいは加圧し片段シート１を形成させることで、必要な強度を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス繊維、ガラス繊維、あるいはその混合物を含有させた製紙あるいは不織布を基材紙とし、前記、基材紙２枚１対のうち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段シートを形成するときに、接着剤を塗布せずに波形シートの稜線部と平面シートを断続的に加圧することで、基材紙に断続的な塑性変形をさせ、破断させることなく平面シートと波形シートを接合することを特徴とした片段シート。
【請求項２】
請求項１記載の片段シートを所定寸法の略円筒形に巻き取った円筒形ハニカム。
【請求項３】
請求項１記載の片段シートを所定の寸法に切断し積層した角柱形ハニカム。
【請求項４】
請求項２および３記載のハニカムに触媒あるいは吸着剤を担持したハニカム状素子。
【請求項５】
請求項２および３記載のハニカムに担持させる含浸液中にバインダ成分を配合し、素子全体の構造的強度をさらに高めた請求項４記載のハニカム状素子。
【請求項６】
基材紙に含有させたバインダ成分の溶融温度以上に加熱しながら波形シートの稜線部と平面シートを断続的に加圧することで、より強い強度で接合させた請求項１記載の片段シート。
【請求項７】
波形シートの稜線部と平面シートの接合方法として、メイン成形ロールと表面に微細な凹凸加工を施したプレスロールを使用し波形シートの稜線部と平面シートを加圧し、プレスロール表面の鋭利な凸部により、波形シートの稜線部と平面シートを加圧あるいは、加圧および加熱することで、基材紙の被加圧部を断続的に塑性変形させて、接合することを特徴とした請求項１記載の片段シート。
【請求項８】
波形シートの稜線部と平面シートの接合方法として、メイン成形ロールと並目ローレット加工を施したプレスロールを使用し波形シートの稜線部と平面シートを加圧し、プレスロール表面の並目ローレット凸部により、波形シートの稜線部と平面シートを加圧あるいは、加圧および加熱することで、基材紙の被加圧部を断続的に塑性変形させて、接合することを特徴とした請求項１記載の片段シート。
【請求項９】
波形シートの稜線部と平面シートの接合方法として、メイン成形ロールと文目ローレット加工を施したプレスロールを使用し波形シートの稜線部と平面シートを加圧し、プレスロール表面の文目ローレット凸部により、波形シートの稜線部と平面シートを加圧あるいは、加圧および加熱することで、基材紙の被加圧部を断続的に塑性変形させて、接合することを特徴とした請求項１記載の片段シート。
【請求項１０】
波形シートの稜線部と平面シートの接合方法として、メイン成形ロールと溝加工を施したプレスロールを使用し波形シートの稜線部と平面シートを加圧し、プレスロール表面の溝加工凸部により、波形シートの稜線部と平面シートを加圧あるいは、加圧および加熱することで、基材紙の被加圧部を断続的に塑性変形させて、接合することを特徴とした請求項１記載の片段シート。
【請求項１１】
セラミックス繊維、ガラス繊維、あるいはその混合物を含有させた製紙あるいは不織布を基材紙とし、前記、基材紙２枚１対のうち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段シートを形成するときに、接着剤を塗布せずに波形シートの稜線部と平面シートを断続的に加圧することで、基材紙に断続的な塑性変形をさせて接合することを特徴とした請求項１記載の片段シートの製造方法。
【請求項１２】
波形シートの稜線部と平面シートの接合方法として、メイン成形ロールと表面に微細な凹凸加工を施したプレスロールを使用し波形シートの稜線部と平面シートを加圧し、プレスロール表面の鋭利な凸部により、波形シートの稜線部と平面シートを加圧あるいは、加圧および加熱することで、基材紙の被加圧部を断続的に塑性変形させて、破断させることなく接合することを特徴とした請求項１記載の片段シートの製造方法。
【請求項１３】
波形シートの稜線部と平面シートの接合方法として、メイン成形ロールと並目ローレット加工を施したプレスロールを使用し波形シートの稜線部と平面シートを加圧し、プレスロール表面の並目ローレット凸部により、波形シートの稜線部と平面シートを加圧あるいは、加圧および加熱することで、基材紙の被加圧部を断続的に塑性変形させて、接合することを特徴とした請求項１記載の片段シートの製造方法。
【請求項１４】
波形シートの稜線部と平面シートの接合方法として、メイン成形ロールと文目ローレット加工を施したプレスロールを使用し波形シートの稜線部と平面シートを加圧し、プレスロール表面の文目ローレット凸部により、波形シートの稜線部と平面シートを加圧あるいは、加圧および加熱することで、基材紙の被加圧部を断続的に塑性変形させて、接合することを特徴とした請求項１記載の片段シートの製造方法。
【請求項１５】
波形シートの稜線部と平面シートの接合方法として、メイン成形ロールと溝加工を施したプレスロールを使用し波形シートの稜線部と平面シートを加圧し、プレスロール表面の溝加工凸部により、波形シートの稜線部と平面シートを加圧あるいは、加圧および加熱することで、基材紙の被加圧部を断続的に塑性変形させて、接合することを特徴とした請求項１記載の片段シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒あるいは吸着剤の担持基材に使用されるハニカム状素子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のハニカム状素子は、セラミックス繊維、ガラス繊維、あるいはその混合物を含有させた製紙あるいは不織布を基材紙とし、前記、基材紙２枚１対のうち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着剤等を用いて接合して片段シートを形成し、それを略円筒形あるいは略角柱形に積層したものが知られている（例えば、特許文献特開平５−１３７９３７参照）。
【０００３】
以下、その片段シートついて図１０を参照しながら説明する。
【０００４】
図に示すように、片段シート１０１は平面シート１０２と波形シート１０３からなり、接着剤１０４を波形シート１０３の稜線部１０５に塗布することにより平面シート１０２と接合されている。
【０００５】
以下、その片段シート１０１の製造方法について図１１を参照しながら説明する。片段シート１０１の製造装置は、例えば、ダンボールの製造装置であるコルゲーター１０６と類似の構造である。
【０００６】
図に示すように、コルゲーター１０６の成形部はメイン成形ロール１０７とアッパー成形ロール１０８およびプレスロール１０９からなり、接着剤塗布部１１０を備えることにより接着剤１０４を波形シート１０３の稜線部１０５に塗布し、加熱されたメイン成形ロール１０７とプレスロール１０９の間を接着剤塗布済みの波形シート１０３と平面シート１０２を加圧あるいは、加圧および加熱しながら挟み込むことにより接着剤１０４を乾燥させ接合し、片段シート１０１を成形している。
【特許文献１】特開平５−１３７９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の片段シート製造方法で製作した片段シートを積層してハニカム状素子を形成した場合、平面シートと波形シートの接合部に塗布した接着剤が、基材紙の表面を覆いかつ基材紙の繊維内部にも浸透することで、接着剤塗布部への触媒あるいは吸着剤の担持率が低下するという課題があり、含浸液の担持率を向上させることが要求されている。
【０００８】
また、平面シートと波形シートの接合部の接合強度が弱い場合、ハニカム状素子の製品強度が満足しないという課題があり、ハニカム状素子の強度は満足しつつ、かつ、含浸液の担持率を向上することが要求されている。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ハニカム状素子の強度を満足することができ、また、同時に含浸液の担持率を向上することでハニカム状素子の性能が向上し、かつ、製造コストを低減できるハニカム状素子とその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のハニカム状素子とその製造方法は、上記目的を達成するために、接着剤を用いずに、波形シートの稜線部と平面シートを断続的な加圧あるいは、加熱および断続的な加圧することで、基材紙を断続的に塑性変形させ、平面シートと波形シートを接合し片段シートを成形するものである。
【００１１】
この手段により、片段シートを積層して形成するハニカム状素子に触媒あるいは吸着剤を担持する工程において、担持を阻害する接着剤が塗布されていないことにより、触媒あるいは吸着剤の担持率が向上する。また、触媒あるいは吸着剤の担持率が向上することで、ハニカム状素子の性能が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基材への触媒あるいは吸着剤の担持率が向上し、その結果、製品の高性能化、あるいは、コンパクト化という効果のあるハニカム状素子とその製造方法を提供できる。
【００１３】
また、本発明によれば、ハニカム状素子の製造過程において、接着剤の使用を削減することができ、加工コストの低減効果のあるハニカム状素子とその製造方法を提供できる。  
【００１４】
また、製造装置においても、粘着性のある接着材を使用しないことで装置の清掃あるいはメンテナンスにおいて大きなメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の請求項１記載の発明は、セラミックス繊維、ガラス繊維、あるいはその混合物を含有させた製紙あるいは不織布を基材紙とし、前記、基材紙２枚１対のうち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段シートを形成するときに接着剤を塗布せずに、波形シートの稜線部と平面シートを断続的に加圧することで、基材紙を断続的に塑性変形させ、破断させることなく、平面シートと波形シートを接合し片段シートを成形するものであり、平面シートと波形シートの接合部に接着剤が塗布されていないことにより、接着剤が基材紙の表面を覆いかつ基材紙の繊維内部にも浸透することなく、接着剤が触媒あるいは吸着剤の担持を阻害しないため担持率が向上するという作用を有する。
【００１６】
また、本発明の請求項４記載の発明は、請求項１記載の片段シートを請求項２記載の円筒形あるいは請求項３記載の角柱形に積層しハニカムを形成したものであり、平面シートと波形シートの接合部に接着剤が塗布されていないことにより、触媒あるいは吸着材のハニカム状素子への担持率が向上するという作用を有する。この作用により、触媒あるいは吸着剤の機能である空気清浄、脱臭、除湿などの効果の向上が期待できる。
【００１７】
また、本発明の請求項５記載の発明は、請求項４記載のハニカム状素子に担持させる触媒あるいは吸着剤の含浸液中に素子全体の構造的強度を高めるためのバインダ成分を配合したものであり、波形シートの稜線部と平面シートの接合強度をさらに高める作用がある。ここで、含浸液中のバインダ成分には珪酸リチウム、セピオライトなどがあげられる。
【００１８】
また、本発明の請求項６記載の発明は、片段シートを形成するときに接着剤を塗布せずに基材紙に含有させたバインダ成分の溶融温度以上に加熱しながら波形シートの稜線部と平面シートを断続的に加圧したもので、溶融した基材紙中のバインダ成分により波形シートと平面シートの接合をより強固にする作用を有する。ここで、基材紙中のバインダ成分には有機合成繊維などがあげられ、その種類により溶融温度には差異がある。本発明の片段シートの製造においては、基材紙のバインダ成分を溶融させて平面シートと波形シートを接合するために、メイン成形ロールとプレスロールの少なくとも一方の加熱温度はバインダの溶融温度と同等以上に温度調整する必要がある。
【００１９】
また、本発明の請求項７記載の発明は、波形シートの稜線部と平面シートを挟み込むプレスロール表面に凹凸の加工を施したものであり、ここでは、プレスロール表面をサンドブラスト加工し、その凸部で基材紙を断続的に塑性変形をさせることにより、より強い接合ができる。
【００２０】
また、本発明の請求項８、９、および１０記載の発明は、請求項７記載の発明と同様に、
プレスロールの表面加工方法として、並目ローレット、文目ローレット、あるいは、溝加工などを施すことで、基材紙を断続的に塑性変形をさせることにより、平面シートと波形シートの接合がより強くなるという作用を有する。上記にあげられる表面加工を施さない場合、基材紙はメイン成形ロールとプレスロールで挟み込まれた部分が著しく加圧され基材紙中の繊維が連続的に破壊される結果、基材紙が破断することがある。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の片段シート１は、図１に示すように平面シート２と波形シート３より構成され、図２に示すようなコルゲーター４により成形加工される。
【００２２】
コルゲーター４には、平面シート原紙２'と波形シート原紙３'を供給する。供給された波形シート原紙３'は、波形形を成形するためのメイン成形ロール５とアッパー成形ロール１０８間で、波形形に成形される。波形シート３は、メイン成形ロール５に沿ったまま回転し、メイン成形ロール５とプレスロール６間に送られる。同時に、平面シート原紙２'も、メイン成形ロール５とプレスロール６間に送られ、メイン成形ロール５の歯車形状の山が最下点に回転したときにプレスロール６との間で平面シート原紙２'と波形シート原紙３'は加熱および加圧されることで接合され片段シート１を形成する。
【００２３】
基材紙は平面シート２および波形シート３ともに、パルプとセラミックス繊維、ガラス繊維、あるいはその混合物を使用した。また、プレスロール６の表面は凹凸を施す加工をしたものを使用する。
【００２４】
図３、４、５、および６はプレスロール６の表面形状を示す。図３はプレスロール６の表面にサンドブラスト加工７を施したものであり、図４はプレスロール６の表面に並目ローレット加工８を施したものであり、図５はプレスロール６の表面に文目ローレット加工９を施したものであり、図６はプレスロール６の表面に溝加工１０を施したものである。サンドブラスト加工７は比較的粗いものがよく＃５０から＃１００が適当である。並目ローレット加工８、文目ローレット加工９、および溝加工１０ともに、そのピッチは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下のものが、基材紙をその凸部１１で塑性変形させることにより良好な接合強度が得られる。本実施の形態の実験では、文目ローレット加工９を施したプレスロール６を使用し片段シート１を成形したところ良好な成形結果が得られた。
【００２５】
図７は表面を凹凸加工したプレスロール６による基材紙の変形を模式化したものであり、プレスロール凸部１１でメイン成形ロール５に強く加圧された平面シート２は塑性変形し、波形シート３と固着する。しかし、凹部での加圧力は小さく基材紙が破断することはない。
【００２６】
（実施の形態２）
図８および９は請求項１記載の片段シート１を積層し、ハニカム状に形成したものであり、図８は円筒形に巻き取り円筒形ハニカム１２とし、図９は角柱状に積層し角柱状ハニカム１３を形成したものである。これらに、触媒あるいは吸着剤を担持させることにより、空気清浄、脱臭、除湿などの効果があるハニカム状素子となる。
【００２７】
本実施の形態での実験では、請求項１に記載の片段シート１で、基材紙巾４５ｍｍのものを円筒形状に巻き取り円筒形ハニカム１２を成形し、ゼオライトを担持させ吸着素子を製作した。ゼオライトの含浸液中には、珪酸リチウムに代表されるバインダ成分が配合されており、含浸および乾燥後のハニカム構造体の強度はより強くなった。
【実施例１】
【００２８】
本実施例で使用の基材紙には、ガラス繊維とパルプが含有し、バインダ成分には有機合成繊維が含まれ、その溶融温度は１３０℃である製紙を使用した。紙厚は０．１５ｍｍ、紙巾は４５ｍｍ、坪量は５７ｇ／ｍ3である。この基材紙を、段ボールの製造装置と構造的に類似の図２記載のコルゲーター４により片段シート１を成形した。
【００２９】
成形形状は、波形の山と山の頂点の距離であるピッチが２．６ｍｍ、高さは基材紙の厚みを含め１．５ｍｍとした。
【００３０】
メイン成形ロール５とアッパー成形ロール１０８で加圧され波形に成形された波形シート３は、メイン成形ロール５の表面に沿って回転し、メイン成形ロール５とプレスロール６によって再度はさまれる。片段シート１を構成する他方のシートである平面シート２も同じく成形ロールとプレスロール６間に挿入され、ここで、波形シート３と加熱および加圧され接合される。アッパー成形ロール１０８およびプレスロール６には軸芯にヒーターが組み込まれ、温度調節機により設定温度が保たれる。各部の温度は、アッパー成形ロール１０８およびプレスロール６ともにヒーターの設定温度１１０℃、メイン成形ロール５は加熱なしではあるが、アッパー成形ロール１０８およびプレスロール６からの伝導熱により８０℃前後に加熱されている。ここでのアッパー成形ロール１０８およびプレスロール６の加熱は、基材紙の成形性をよくする目的であり、基材紙に含まれているバインダ成分の溶融温度には達していない。アッパー成形ロール１０８の表面にはピッチ１．５ｍｍ文目ローレット加工９が施されてあり、ローレットの深さは山の頂点が極力小さい面積になるように深めに加工した。
【００３１】
上記試験装置により片段シート１の成形を実施したところ、平面シート２と波形シート３は接合された形で、メイン成形ロール５とプレスロール６から送り出され良好な結果となった。ただし、ここでの接合は一時的なものであり、基材をフィルターとして製品に搭載できる範囲ではなく、次工程で本発明により形成した片段シート１を円筒形ハニカム１２あるいは角柱形ハニカム１３に積層するときに、平面シート２と波形シート３の接合部の剥がれがなく搬送および積層ができることである。
【００３２】
本実施例ではプレスロール６の表面加工として文目ローレット加工９を施したが、前述したように、サンドブラスト加工７、並目ローレット加工８、溝加工１０を施しても同様の効果が得られる。
【００３３】
プレスロール６の表面に上記の加工がなく平坦であり、メイン成形ロール５とプレスロール６により高い圧力で加圧された片段シート１は、紙巾方向に連続的に紙厚が薄くなり破断した。
【実施例２】
【００３４】
実施例１で形成した片段シート１を円筒形に積層し円筒形ハニカム１２および前記ハニカムに吸着剤を担持し除湿素子とした実施例を以下に示す。
【００３５】
実施例１で形成した片段シート１を内径φ６３ｍｍ、外形φ２７０ｍｍに巻き取った。巻き取りに際しては、積層した片段シート１間に隙間なきよう、巻き取り途中の円筒形ハニカム１２の外周におよそ９０°から１８０°の範囲でテンションベルトを接触させ、その一端は固定し他端に錘を付けることで、ハニカムの中心方向に均等な荷重をかけた。次に、巻き取った円筒形ハニカム１２を吸着剤の含浸液に浸漬し吸着剤を担持した。含浸液中にはハニカムの構造的強度向上のためバインダ成分を配合した。本実施例では、吸着剤はゼオライトを使用し、バインダ成分には珪酸リチウムを使用したが、他の吸着剤およびバインダを使用してもよい。上記工程で製作した円筒形ハニカム１２は、焼成し基材紙および含浸液中の有機分を焼き飛ばすことにより、構造的に強固となり製品に搭載するに充分強度を併せ持った除湿素子となす。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
触媒あるいは吸着剤の担持されたハニカム状素子の製造過程において、触媒あるいは吸着剤の担持率が向上することは、製品の性能の向上あるいは、製品の薄形化、コンパクト化につながり、接着材の使用を低減させることは、コスト面で優位性があることは明らかであるほか、製造装置においても、粘着性のある接着材を使用しないことで装置の清掃あるいはメンテナンスにおいて大きなメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１を示す片段シートの図
【図２】同、実施の形態１を示すコルゲーターの図
【図３】同、実施の形態１を示すサンドブラスト加工を施したプレスロールの図
【図４】同、実施の形態１を示す並目ローレット加工を施したプレスロールの図
【図５】同、実施の形態１を示す文目ローレット加工を施したプレスロールの図
【図６】同、実施の形態１を示す溝加工を施したプレスロールの図
【図７】同、実施の形態１を示すプレスロール表面のな凹凸による基材紙圧着の模式図
【図８】本発明の実施の形態２を示す角柱形のハニカム状素子図
【図９】本発明の実施の形態２を示す角柱形のハニカム状素子図
【図１０】従来例の方法により製作の片段シートの図
【図１１】従来例の片段シートを製作するコルゲーターの図
【符号の説明】
【００３８】
１  片段シート
２  平面シート
２'  平面シート原紙
３  波形シート
３'  波形シート原紙
４  コルゲーター
５  メイン成形ロール
６  プレスロール
７  サンドブラスト加工
８  並目ローレット加工
９  文目ローレット加工
１０  溝加工
１１  プレスロール凸部
１２  円筒形ハニカム
１３  角柱形ハニカム
１０１  片段シート
１０２  平面シート
１０３  波形シート
１０４  接着剤
１０５  陵線部
１０６  コルゲーター
１０７  メイン成形ロール
１０８  アッパー成形ロール
１０９  プレスロール
１１０  接着剤塗布部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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