(57)【要約】    【課  題】    本発明は、繊維形成体同士の摩擦、あるいは繊維形成体以外の外力による繊維形成体の劣化がなく、繊維形成体に担持する物質の保持力に優れ、軽量で取り扱い性がよく、さまざまな形状および大きさの容器に簡便に充填することができる光触媒機能を有する繊維形成体、その製造方法ならびにその繊維形成体を用いた、圧力損失の少ない、且つ環境汚染物質の分解除去能力が高い流体の浄化装置を提供すること。    【解決手段】  光触媒が付着した無機短繊維が絡まり合って塊状をなしている内層の外側に、保護層を設けてなることを特徴とする光触媒担持無機繊維形成体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒が付着した無機短繊維が絡まり合って塊状をなしている内層の外側に、保護層を設けてなることを特徴とする無機繊維形成体。
【請求項２】
平均径０．１〜１０μｍで、平均長さ０．０１〜１０ｍｍの極細無機繊維を内層の表面に付与して極細無機繊維を内層の無機短繊維と互いに交絡させると共に内層の表面に固着させて保護層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の無機繊維形成体。
【請求項３】
光触媒が保護層に付着していることを特徴とする請求項１または２に記載の無機繊維形成体。
【請求項４】
無機繊維形成体に対する光触媒の付着率が０．０５〜４０質量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無機繊維形成体。
【請求項５】
無機短繊維および極細無機繊維がガラス繊維からなる請求項１〜４のいずれかに記載の無機繊維形成体。
【請求項６】
無機短繊維および極細無機繊維の少なくとも一方は、繊維の表面が多孔質のガラス繊維であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無機繊維形成体。
【請求項７】
無機繊維形成体の外形形状が球形または楕円体形であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の無機繊維形成体。
【請求項８】
光触媒とガラス繊維とがＴｉ−Ｏ−Ｓｉ結合で結合されていることを特徴とする請求項５または６に記載の無機繊維形成体。
【請求項９】
無機繊維形成体を複数有する群における無機繊維形成体の最大径の平均が３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の無機繊維形成体。
【請求項１０】
光触媒が二酸化チタンであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の無機繊維形成体。
【請求項１１】
無機短繊維を塊状に成形し光触媒または光触媒前駆体を含有するコーティング溶液で処理して内層を形成し、内層の外側に保護層を設けることを特徴とする無機繊維形成体の製造方法。
【請求項１２】
平均径０．１〜１０μｍで、平均長さ０．０１〜１０ｍｍの極細無機短繊維を内層の表面に吹きつけ、さらに光触媒または光触媒前駆体を含有するコーティング溶液で処理して内層の外側に保護層を設けることを特徴とする請求項１１に記載の無機繊維形成体の製造方法。
【請求項１３】
保護層を設けた後、さらに焼成することを特徴とする請求項１１または１２に記載の無機繊維形成体の製造方法。
【請求項１４】
光触媒が二酸化チタンであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の無機繊維形成体の製造方法。
【請求項１５】
光触媒の前駆体がチタンアルコキシド、塩化チタン、硫化チタンまたはチタン酢酸塩であることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の無機繊維形成体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１０のいずれかに記載の無機繊維形成体を用いた浄化装置。
【請求項１７】
請求項１〜１０のいずれかに記載の無機繊維形成体が通気性のある容器に詰められている請求項１６に記載の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機繊維形成体、その製造方法およびそれを用いた浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化チタンなどの光触媒をシリカゲルの細孔内全体に付着させたものが市販されている（新東Ｖセラミック社製  光触媒シリカゲルＨＱＡシリーズ）。また、このような光触媒シリカゲルに太陽光や蛍光灯などを照射することによって、空気中の悪臭や有機物質、あるいは水中に含まれている有機溶剤または農薬などの環境汚染物質を連続的に大量に分解除去する技術が知られている（特許文献１参照）。さらに、ゼオライト、活性炭、シリカゲルまたは活性アルミナなどの吸着材に、光触媒を付着させ、これを通気性のある容器に詰めて気体経路に配置し、脱臭装置として利用する技術も知られている（特許文献２参照）。しかし、シリカゲルは多孔質とはいえ、その平均細孔径はオングストロームオーダーから大きくても５０ｎｍ程度であるから、液体は元より気体であってもシリカゲルの内部に入り込むことが困難であり、分解除去すべき環境汚染物質も細孔の内部には容易に入ることができない。すなわち、光触媒がその機能を十分に発揮できるのは、シリカゲルの表面に付着したものだけである。そのため、光触媒が付着したシリカゲルを気体の流通経路に配置した場合、圧力損失が大きく、また環境汚染物質の分解除去能力が比表面積から算出される期待値ほど高くないという問題があった。さらに、シリカゲルは見かけ比重が高く、これを大量に内包する容器は、過重により取り扱いが困難となる問題もあった。
【０００３】
また、ガラス繊維についてもいくつかの文献に開示されている（例えば、特許文献３、４）。これらは、無機繊維、例えばガラス繊維を絡まり合わせて球状となした担体またはガラス繊維に光触媒の粒子を担持させた浄化処理用光触媒機能体に関する提案である。繊維構造体（繊維形成体）はフィルタユニットに組み込む際、充填する容器を用意し、繊維構造体を流し込めば、容器の形状に応じた光触媒の充填ができる。しかし、通常の繊維構造体では、繊維構造体同士の摩擦及び、繊維構造体以外の外力による繊維及び担持物の脱離が多い等、物理的性質において脆弱性が存在するが故に、現実的には取り扱いが非常に困難であるという問題がある。このため繊維構造体の物理的性質、例えば強度を向上させた、繊維構造体同士の摩擦、あるいは繊維構造体以外の外力による繊維構造体の劣化を阻止すると共に、繊維構造体に担持する物質の保持力を改善し、且つ取り扱いが容易な繊維構造体が求められている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１３８０１７号公報
【特許文献２】特開２００１−３３４４６３号公報
【特許文献３】特開平１−１７６４５５号公報
【特許文献４】特開２００２−１４３６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、繊維形成体同士の摩擦、あるいは繊維形成体以外の外力による繊維形成体の劣化がなく、繊維形成体に担持する物質の保持力に優れ、軽量で取り扱い性がよく、さまざまな形状および大きさの容器に簡便に充填することができる光触媒機能を有する繊維形成体、その製造方法ならびにその繊維形成体を用いた、圧力損失の少ない、且つ環境汚染物質の分解除去能力が高い流体の浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題に対して鋭意・検討を行った結果、光触媒が付着した無機短繊維が絡まり合って塊状をなしている内層の外側に、保護層を設けてなることを特徴とする光触媒担持無機繊維形成体を開発することに成功すると共に、この光触媒担持無機繊維形成体が意外にも上記した種々の問題点を一挙に解決することを知見した。さらに検討を重ねて本発明を完成させるに到った。
【０００７】
すなわち、本発明は
（１）光触媒が付着した無機短繊維が絡まり合って塊状をなしている内層の外側に、保護層を設けてなることを特徴とする無機繊維形成体、
（２）平均径０．１〜１０μｍで、平均長さ０．０１〜１０ｍｍの極細無機繊維を内層の表面に付与して極細無機繊維を内層の無機短繊維と互いに交絡させると共に内層の表面に固着させて保護層が形成されることを特徴とする（１）に記載の無機繊維形成体、
（３）光触媒が保護層に付着していることを特徴とする（１）または（２）に記載の無機繊維形成体、
（４）無機繊維形成体に対する光触媒の付着率が０．０５〜４０質量％であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の無機繊維形成体、
（５）無機短繊維および極細無機繊維がガラス繊維からなる（１）〜（４）のいずれかに記載の無機繊維形成体、
（６）無機短繊維および極細無機繊維の少なくとも一方は、繊維の表面が多孔質のガラス繊維であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の無機繊維形成体、
（７）無機繊維形成体の外形形状が球形または楕円体形であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の無機繊維形成体、
（８）光触媒とガラス繊維とがＴｉ−Ｏ−Ｓｉ結合で結合されていることを特徴とする（５）または（６）に記載の無機繊維形成体、
（９）無機繊維形成体を複数有する群における無機繊維形成体の最大径の平均が３０ｍｍ以下であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の無機繊維形成体、
（１０）光触媒が二酸化チタンであることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の無機繊維形成体、
（１１）無機短繊維を塊状に成形し光触媒または光触媒前駆体を含有するコーティング溶液で処理して内層を形成し、内層の外側に保護層を設けることを特徴とする無機繊維形成体の製造方法、
（１２）平均径０．１〜１０μｍで、平均長さ０．０１〜１０ｍｍの極細無機短繊維を内層の表面に吹きつけ、さらに光触媒または光触媒前駆体を含有するコーティング溶液で処理して内層の外側に保護層を設けることを特徴とする（１１）に記載の無機繊維形成体の製造方法、
（１３）保護層を設けた後、さらに焼成することを特徴とする（１１）または（１２）に記載の無機繊維形成体の製造方法、
（１４）光触媒が二酸化チタンであることを特徴とする（１１）〜（１３）のいずれかに記載の無機繊維形成体の製造方法、
（１５）光触媒の前駆体がチタンアルコキシド、塩化チタン、硫化チタンまたはチタン酢酸塩であることを特徴とする（１１）〜（１３）のいずれかに記載の無機繊維形成体の製造方法、
（１６）（１）〜（１０）のいずれかに記載の無機繊維形成体を用いた浄化装置、
（１７）（１）〜（１０）のいずれかに記載の無機繊維形成体が通気性のある容器に詰められている（１６）に記載の浄化装置、
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、無機繊維形成体同士の摩擦、あるいは無機繊維形成体以外の外力による無機繊維形成体（以下、単に繊維形成体ともいう）の劣化がなく、繊維形成体に担持する物質の保持力に優れ、軽量で取り扱い性がよく、さまざまな形状および大きさの容器に簡便に充填することができる光触媒機能を有する繊維形成体、その製造方法ならびにその繊維形成体を用いた、圧力損失の少ない、且つ環境汚染物質の分解除去能力が高い流体の浄化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、光触媒が付着した無機短繊維が絡まり合って塊状をなしている内層（内層繊維形成体と称する）の外側に、保護層を設けてなることを特徴とする光触媒担持無機繊維形成体に関する。
【００１１】
具体的に、本発明で用いられる光触媒としては、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化タングステン、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウムまたは酸化鉄等を使用することができる。あるいは、これらの混合物等で構成されていてもよい。これら、光触媒物質は波長約４００ｎｍ以下の紫外線を照射すると強い酸化力を保有し、空気中のガス不純物を除去することができるが、以下の点で二酸化チタンを用いることが好ましい。二酸化チタンは弱い紫外線でも十分な機能を発揮でき、広範囲な臭い物質、例えばアンモニア、アセトアルデヒド、酢酸、トリメチルアミン、メチルメルカプタン、硫化水素、スチレン、硫化メチル、二硫化ジメチルまたはイソ吉草酸等を除去でき、化粧品や、歯磨き粉にも使用されている等化学的にも安定で安全性が高く、工業的に生産されていて、したがって入手し易く、また酸素欠陥を生じさせたり、窒素をドープしたり、遷移金属イオンを注入したりすることによって、可視光領域でも光触媒活性を示すように改良されたものがある等の理由からである。
【００１２】
光触媒として微粒子を利用する場合は、平均一次粒径が約５〜３０ｎｍの微粒子が好ましい。平均一次粒径が約５〜３０ｎｍであれば、無機短繊維の表面に均一、かつ、緻密な光触媒微粒子からなる薄膜を形成できる。また、その薄膜は、無機短繊維表面における微粒子の凝集により、付着強度が著しく高まる。なお、無機短繊維に付着させる前に、光触媒の微粒子が凝集している場合は、超音波を照射するなどして、凝集を解除して一次粒子に戻してから使用することが好ましい。
【００１３】
また、光触媒が無機短繊維の表面に均一に、かつ、隙間なく付着すれば、繊維形成体の光触媒活性が向上することに加えて、無機短繊維同士の接着剤としても機能するようになる。一方、光触媒が過剰に付着すれば、光触媒からなる薄膜が歪になり、剥離し易くなる。したがって、繊維形成体における光触媒の付着率は、約０．０５〜４０質量％が好ましい。また、前記薄膜の厚さは約４００ｎｍ以下が好ましい。
【００１４】
光触媒を担持させる無機短繊維としては、ガラス繊維、アルミナ繊維またはチタン酸カリウム繊維等が挙げられる。無機繊維は、光触媒によっても表面が酸化され難く、耐久性がある。また、耐熱性が高いため、後述するコーティング溶液中の樹脂を加熱により除去できる点で優れる。とくにガラス繊維が耐熱性に優れている。
【００１５】
ガラス繊維はその組成成分含有率の違いにより複数種存在するが、酸性雰囲気下で使用する場合にはＣガラス組成のものが好ましく、中性から弱アルカリ性の雰囲気下で使用する場合にはＥガラス組成のものが好適である。このようなガラスは、シリカ(SiO2)の基本骨格中に、アルカリ金属などが多量に入り込んだ構造である。このため、ガラス繊維を薬液処理または加熱処理すると、前記アルカリ金属などの基本骨格を構成しない成分が溶出または焼失して、ガラス繊維の表面を多孔質化することができる。すなわち、このようなガラス繊維を用いれば、短繊維の比表面積を容易に、かつ、劇的に高めることができ、これにより光触媒の付着率も高めることができる。
【００１６】
無機短繊維は、その形状をとくに限定されるものではないが、無機短繊維の平均径約０．３〜２０μｍ、平均長さ約０．１〜１０ｍｍが好ましく、さらには平均径約５〜１３μｍ、平均長さ約０．５〜５ｍｍがより好ましい。無機短繊維の平均径が約０．３μｍ未満の場合は、製造コストが著しく高くなり、また塊に成形したときに嵩高くなって、その取り扱いが困難となる。一方、無機短繊維の平均径が約２０μｍを超えると、無機短繊維が剛直で絡まり難くなり、加えて無機短繊維の比表面積が小さく光触媒の付着率が低くなり、光触媒活性が低く抑えられてしまう。また、平均長さが約０．１ｍｍ未満の場合は、無機短繊維同士の絡みが弱くなるため、繊維形成体が容易に割れてしまうなどの問題が生じ易い。一方、平均長さが約１０ｍｍを越えると、無機短繊維の塊の形成方法にもよるが、繊維形成体を多数形成したときに、巨大な塊の繊維形成体ができたり、塊そのものがほとんど形成されなかったりと、繊維形成体の均一性が損なわれ易い。
【００１７】
無機短繊維の製造方法は、とくに限定されるものではないが、長さを均一に整え易いことから、一旦長繊維に紡糸した後、カッターなどを用いて所望の長さに切断する方法が好ましい。
【００１８】
内層繊維形成体の形状は、とくに限定されるものではなく、球形、楕円体形、錐形、立方体または直方体等が例示される。しかし、無機短繊維の塊を成形する場合、生産効率を考慮すれば、後述する無機短繊維のスラリーを撹拌する、あるいは回転もしくは振動造粒機の利用が有利であることから、内層繊維形成体の形状はこれらの形成方法において無為に収束する形状である球形または楕円体が好ましい。
【００１９】
無機短繊維を塊状に成形して内層繊維形成体と成す手段および無機短繊維に光触媒を付着させる手段は、ともに限定されるものではない。しかし、内層繊維形成体を生産する効率を考慮すると、前記の二つの手段は、一つの製造工程で同時に実施されることが好ましい。例えば、無機短繊維を公知の回転造粒機または振動造粒機を用いて塊状に成形する場合に、無機短繊維に塗布する後述のコーティング溶液中に光触媒または光触媒前駆体を添加しておくことにより、光触媒の付着と内層繊維形成体の成形とを同時に実施することができる。あるいは、光触媒または光触媒前駆体を含むコーティング溶液中に無機短繊維を添加してスラリーとし、これを撹拌して塊状に成形することによっても光触媒の付着と内層繊維形成体の成形とを同時に実施することができる。また、内層繊維形成体をコーティング溶液に、例えば約１〜２４時間浸漬して光触媒またはその前駆体を無機短繊維に担持させてもよい。
【００２０】
上記コーティング溶液としては、例えば二酸化チタン微粒子の分散液が挙げられる。この微粒子が無機短繊維の表面に均一に、かつ、緻密に付着すれば、上述のように微粒子の凝集力によりその付着強度が向上し、さらに無機短繊維の接着剤としての機能が発揮されるようになる。しかし、無機短繊維の表面状態（形状や電気的性質）によっては、微粒子が付着し難い場合もあるため、シリカゾルやアルミナゾル等の無機接着成分をコーティング溶液に添加することもある。しかしながら、これらの無機接着成分は、光触媒微粒子の表面まで覆ってしまい、光触媒微粒子の付着強度の向上と引き換えに光触媒活性を低下させる。そこで、本発明では、コーティング溶液中の接着成分として樹脂を用い、光触媒微粒子を無機短繊維表面に均一に付着させた後、無機短繊維の塊を加熱することによって樹脂を焼失させる手段を提供する。これにより、光触媒微粒子は、無機短繊維の表面に均一に、かつ、緻密に付着することができ、さらに光触媒活性の低下も防止できる。また、この手段では、樹脂の加熱による酸化分解除去が必須となるため、光触媒微粒子の代わりに、光触媒の前駆体すなわちチタンアルコキシドのような金属アルコキシド、塩化チタンのような金属塩化物、硫化チタンのような金属硫化物またはチタン酢酸塩のような金属酢酸塩等を用いることもできる。これらの前駆体は、樹脂を酸化分解させるための熱を利用して化学反応が進行し、無機短繊維の表面に均一で、かつ、緻密な前記金属を含む酸化物である光触媒の薄膜を形成する。そして、この薄膜は、光触媒としてだけでなく、無機短繊維同士の接着剤としても機能する。
【００２１】
コーティング溶液に使用する樹脂としては、アクリル系またはオレフィン系が一般的であるが、繊維形成体の焼成により酸化分解されるものであれば、モノマーもしくはポリマーの別を問わず利用することができる。なお、繊維形成体の焼成温度を考慮すると、少なくとも約２００℃以下で分解して酸化される樹脂が好ましい。
【００２２】
また、コーティング溶液に上記の前駆体を用いる場合は、この前駆体と樹脂とに相溶性のある溶媒を使用することが好ましい。前駆体が金属アルコキシドの場合は溶媒としてアルコール類が、前駆体が金属塩化合物である場合は溶媒として水が好ましい。なお、実質的に相溶性があれば、溶媒の種類はとくに限定されない。
【００２３】
光触媒微粒子や前駆体を用いて焼成する場合には、有機残基の酸化分解反応によって生成する燃焼熱によりガラス短繊維の表面にＴｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成させることができる。このため、光触媒をガラス短繊維に強固に付着させることができる。
【００２４】
このようにして内層繊維形成体が得られる。次いで、平均径約０．１〜１０μｍで、平均長さ約０．０１〜１０ｍｍの極細無機繊維を内層繊維形成体の表面に吹き付けて極細無機繊維を互いに交絡させると共に内層繊維形成体の表面に固着させて、繊維形成体の保護層を設ける。極細無機繊維は、内層に使用されている無機短繊維に比較して平均径が約１／２〜１／１００程度、平均長が同程度〜１／１０００程度であるのが好ましい。極細無機繊維の平均径が約０．１μｍ未満であると、繊維強度が弱くなるため、補強効果も低下する。極細無機繊維の平均径が約１０μｍを超えると、極細無機繊維同士または内層繊維形成体を形成する繊維との連結が弱くなり、繊維形成体の補強効果が低下する。極細無機繊維の平均長さが０．０１ｍｍ未満であると、極細無機繊維同士または繊維形成体を形成する無機短繊維との連結が弱くなり、補強効果が低減する。極細無機繊維の平均長さが１０ｍｍを超えると、極細無機繊維を絡ませた繊維形成体の形成方法にもよるが、巨大な塊ができたりして、繊維形成体の均一性が損なわれ易い。また、保護層を構成する極細無機短繊維量は内層繊維形成体を構成する無機短繊維に対して通常約０．３〜５質量％、好ましくは０．５〜２質量％である。保護層と内層との境界は必ずしも明確である必要はなく、内層繊維形成体から保護層に変化する領域では内層繊維形成体の繊維に極細無機繊維が一部入り込んだ状態から次第に極細無機繊維の量が増えるようにそれぞれの繊維割合が変化していてもよい。例えば、無機繊維形成体の表面まで内層繊維形成体の繊維が存在する場合や、無機繊維形成体の表面では極細無機繊維のみとなっている場合であってもよい。すなわち、極細無機繊維の付着量が多いと、図１のように無機繊維形成体の表面では極細無機繊維のみとなっている場合や、極細無機繊維の付着量が少ないと、図２のように無機繊維形成体の表面まで内層繊維形成体の繊維が存在している場合であってもよい。
【００２５】
極細無機繊維の材質は、無機短繊維の材質と同じであってよく、好ましくはガラス繊維である。また、極細無機繊維は内層の無機短繊維のように表面が多孔質化されていてもよい。極細無機繊維を内層繊維形成体の表面に付与して保護層となす手段は特に限定されないが、例えば極細無機繊維を上記のコーティング溶液に浸漬させた後に内層繊維形成体の表面に吹き付けたり、差し込んだり、擦り込んだりまたは押し込んだり、あるいは上記のコーティング溶液と共に極細無機繊維を内層繊維形成体の表面に吹き付ける方法等を挙げることができる。吹付け方法としては、例えば霧吹き装置を使うことができる。極細無機繊維を内層繊維形成体の表面に付与する前に内層繊維形成体を内層繊維形成体に担持させたい光触媒または光触媒前駆体の量に応じてコーティング液に一定時間浸漬（例えば、１〜２４時間）してもよい。あるいは極細無機繊維を内層繊維形成体の表面に付与した後に、繊維形成体を繊維形成体に担持させたい光触媒または光触媒前駆体の量に応じてコーティング溶液に一定時間（例えば、１〜２４時間）浸漬してもよい。その後、必要に応じて乾燥および焼成を行って本発明の繊維形成体を得ることができる。乾燥は、通常約５０〜２００℃で一定時間行われる。焼成は、光触媒の種類によって一概には言えないが、例えば室温から徐々に加熱昇温して通常約４００〜７００℃の最終温度で一定時間保持した後、室温まで冷却して行われる。保護層作製の際に用いる光触媒、光触媒前駆体およびコーティング溶液は内層繊維形成体の作製の際に使用するものと同一であってよい。
【００２６】
かくして得られる繊維形成体の大きさは、とくに限定されるものではないが、最大径が約３０ｍｍ以下であることが好ましい。ここで、最大径とは、繊維形成体表面の任意の２点を結んだ場合の最長直線距離のことをいう。多数の繊維形成体体からなる繊維形成体群では、あるメッシュの篩に多数の繊維形成体を掛け、その半分（質量）が篩上に残った場合に、そのメッシュを繊維形成体の最大径の平均とみなす。繊維形成体の最大径の平均が約３０ｍｍを超えると、その内部にまで光が十分に到達できなくなり、光触媒活性が低下する恐れある。一方、この最大径の平均の下限については、機能面からの制限はないが、参考までに長さ約１ｍｍの無機短繊維を用いた場合、繊維形成体の径は約１〜５ｍｍとなる。
【００２７】
この繊維形成体を用いれば、通気性のある容器の形状および大きさを問わず、単に必要量を前記容器に詰めるだけで、流体の浄化装置の構成部材を製造することができる。したがって、市販の流体の浄化装置のように光触媒を付着させた織布や不織布（紙など）を容器の形状に合わせて切断したり、プリーツ加工したりする必要がなく、極めて簡便に、かつ、低コストで前記構成部材を製造することができる。
【００２８】
この流体の浄化装置は、光触媒による環境汚染物質の分解除去を行うものであれば、その形状、大きさ、装置の機構および汚染物質の浄化能力、ならびに流体および環境汚染物質の種類などをとくに限定されるものではない。繊維形成体を収容する通気性のある容器も、内部の繊維形成体に光が行き渡り、かつ、流体が自由に流入流出できるものであれば、その形状、大きさおよび機構をとくに限定されるものではない。
【００２９】
図２に繊維形成体を使用した浄化装置の例をブロック図で示す。この浄化装置１００は、流体入口部１と、ポンプ２と、流体を浄化するためのカラム３と、流体出口部４とを備えている。流体は、流体入口部１からポンプ２に入り、カラム３で浄化された後、流体出口部４へと流れる。なお、カラム３の出口をポンプ２の入口に繋げて、カラム３で浄化された流体が浄化装置１００で環流するようにしてもよい。
【００３０】
カラム３についての詳細を図３に例示する。カラム３は、繊維形成体封入部８と、繊維形成体封入部８の両端に備えられた導入管５および流出管１０と、紫外光源６とを備えている。この繊維形成体封入部８には、光触媒を表面に付着させた繊維形成体７と、この繊維形成体７を繊維形成体封入部８内に封入するための一対の網９とが備えられている。カラム３に導かれた流体は、導入管５から一方の網９を通して繊維形成体封入部８に入り、この繊維形成体封入部８で繊維形成体７と接触した後、他方の網９を通じて流出管１０から出る。この際、カラム３には紫外光源６が備えられているので、繊維形成体７は紫外光源６からの紫外光を汚染物質分解エネルギーとして、流体中の汚染物質を分解する。
〔実施例〕
【００３１】
以下に本発明を実施例に基づいて、より具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３２】
内層繊維形成体用として、平均径９μｍ、平均長さ１．５ｍｍのＥガラス組成のガラス繊維を使用した。このガラス繊維を振動造粒機にて振動数１００Ｈｚにより、３０分間成形して、平均径が４ｍｍのほぼ球状の塊を成形した。その後、二酸化チタンの前駆体であるチタンイソプロポキシド１０ｇ、アクリル系樹脂１０ｇおよびイソプロピルアルコール１８０ｇとからなるコーティング溶液中に前記球状の塊を浸漬し、所定時間経過後（例えば、２時間後）引き上げ、浸漬から引き上げた内層繊維形成体に内層繊維形成体用として使用したＥガラス組成のガラス繊維に対して１質量％の平均径０．８μｍ、平均長さ５ｍｍの水に分散させた極細シリカ繊維をスプレーを用いて吹き付けながら振動造粒機にて振動数１００Ｈｚ、３０分間成形し、これを加熱炉中に置き６０℃で１時間乾燥させて極細シリカ繊維が吹き付けられた内層繊維形成体を得た。次に、再びコーティング溶液に含浸させ、加熱炉中に置き６０℃で１時間乾燥させた。引き続き、毎分１℃の速度で２８０℃まで昇温し、極細シリカ繊維が吹き付けられた内層繊維形成体を加熱炉中にそのまま２時間保持して、極細シリカ繊維が吹き付けられた内層繊維形成体中の前記アクリル系樹脂を完全に酸化分解させて、さらに毎分１℃の速度で５００℃まで昇温し、加熱炉中にそのまま４時間保持して、チタンイソプロポキシドを二酸化チタンに変化させた。かくして、繊維形成体を得た。得られた繊維形成体の内、平均径４ｍｍのものを選別し二酸化チタン薄膜の膜厚および二酸化チタンの含有量を測定した。その結果、ＳＥＭ観察による表面の酸化チタン薄膜の膜厚は、表面近傍の外層部で０．２５μｍ、内層部で０．１μｍであり、真比重測定値から求めた二酸化チタンの含有量は、表面近傍の外層部で２５質量％、内層部で１２質量％であることが確認された。また、得られた二酸化チタンの結晶構造は、Ｘ線回折により分析した結果、アナターゼ１００％であることが確認された。この繊維形成体を用いて、脱離繊維および脱離二酸化チタンの合計量（ｇ）を測定して繊維形成体の強度を評価した。その結果を表１に示した。尚、脱離繊維および脱離二酸化チタンの合計量（ｇ）の測定は下記方法に基づいて行った。比較例１、比較例２についても同様に下記方法に基づいて測定した。繊維形成体の強度測定方法は下記のとおりである。
５０００ｍｌビーカー（内径１０５ｍｍ×高さ１５０ｍｍ）に、蒸留水３０００ｍｌ（または、イオン交換水）と前述繊維形成体２８４ｇ（約１００００粒）を加え、ステンレス羽４枚付きプロペラ（径６０ｍｍ）を回転数１７０ｒｐｍで前述繊維形成体に接触しない位置で１時間回転させた。実験終了後、ビーカーから前述繊維形成体を取り出し、ビーカー内の蒸留水を乾燥させ、ビーカーに残った脱離繊維および脱離二酸化チタンの合計量（ｇ）を測定した。
【比較例１】
【００３３】
平均径９μｍ、平均長さ１．５ｍｍのＥガラス組成のガラス繊維を使用した。このガラス繊維を振動造粒機にて振動数１００Ｈｚにより、３０分間成形して、平均径が４ｍｍのほぼ球状の塊を成形した。その後、二酸化チタンの前駆体であるチタンイソプロポキシド１０ｇ、アクリル系樹脂１０ｇおよびイソプロピルアルコール１８０ｇとからなるコーティング溶液中に前記球状の塊を浸漬し、所定時間経過後（例えば、２時間後）引き上げて、これを遠心分離機に軽く掛け、コーティング溶液の余剰付着分を除去した後、加熱炉中に置き６０℃で１時間乾燥させた。このコーティング溶液の含浸から乾燥までの操作を再度繰り返した。引き続き、毎分１℃の速度で２８０℃まで昇温し、保護層を有しない繊維形成体を加熱炉中にそのまま２時間保持して、繊維形成体中の前記アクリル系樹脂を完全に酸化分解させて、さらに毎分１℃の速度で５００℃まで昇温し、加熱炉中にそのまま４時間保持して、チタンイソプロポキシドを二酸化チタンに変化させた。かくして得られた繊維形成体の二酸化チタン薄膜の膜厚および二酸化チタンの含有量を測定した。その結果、ＳＥＭ観察による表面の酸化チタン薄膜の膜厚が、表面近傍で０．２μｍ、内部で０．１２μｍであり、真比重測定値から求めた二酸化チタンの含有量は、表面近傍で２２質量％、内部で１５質量％であることが確認された。また、得られた二酸化チタンの結晶構造は、Ｘ線回折により分析した結果、アナターゼ１００％であった。この内層繊維形成体を用いて、脱離繊維および脱離二酸化チタンの合計量（ｇ）を測定して繊維形成体の強度を評価した。その結果を表１に示した。
【比較例２】
【００３４】
平均径９μｍ、平均長さ１．５ｍｍのＥガラス組成のガラス繊維を使用した。このガラス繊維を振動造粒機にて振動数１００Ｈｚにより、３０分間成形して、平均径が４ｍｍのほぼ球状の塊を成形した。得られた平均径が４ｍｍのほぼ球状の塊にパン式回転造粒機を用いて、比較例１と同様のコーティング溶液を適宜噴霧し、球状の塊表面近傍の外層部に含浸した以外は比較例１と同様にして、保護層を有しない繊維形成体を作製した。このようにして得られた繊維形成体の二酸化チタン薄膜の膜厚および二酸化チタンの含有量を測定した。その結果、ＳＥＭ観察による表面の二酸化チタン薄膜の膜厚が、表面近傍で０．３μｍ、内部で０．０２μｍ以下であり、真比重測定値から求めた酸化チタンの含有量は、表面近傍で３０質量％、内部で２質量％であることが確認された。また、得られた二酸化チタンの結晶構造は、Ｘ線回折により分析した結果、アナターゼ１００％であった。この内層繊維形成体を用いて、脱離繊維および脱離二酸化チタンの合計量（ｇ）を測定して繊維形成体の強度を評価した。その結果を表１に示した。表１から分かるように、実施例１で得た保護層を有する繊維形成体が比較例１あるいは比較例２で得た保護層を有しない繊維形成体に比較して、脱離繊維および脱離二酸化チタンの合計量（ｇ）において小さい数値を示しており、保護層を有する繊維形成体の強度が保護層を有しない繊維形成体の強度よりはるかに大きいことが判明した。
【表１】
2005163243.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】繊維形成体の模式図。（ａ）繊維形成体の模式図。（ｂ）内層繊維形成体の模式図。（ｃ）内層繊維形成体と保護層の境界領域の模式図。
【図２】繊維形成体の模式図。（ａ）繊維形成体の模式図。（ｂ）内層繊維形成体の模式図。（ｃ）内層繊維形成体と保護層の境界領域の模式図。
【図３】浄化装置のブロック図。
【図４】浄化装置の詳細図。
【符号の説明】
【００３６】
１    流体入力部
２    ポンプ
３    カラム
４    流体出力部
５    導入管
６    紫外光源
７    繊維形成体
８    繊維形成体封入部
９    網
１０    流出管
７１    保護層
７２    内層繊維形成体
１００    浄化装置
７１１    保護層を形成する極細短繊維
７２２    内層繊維形成体を構成する短繊維
【図１】
2005163243.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005163243.tif 000005
【図４】
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