(57)【要約】【課題】新たな絹焼成体を提供する。【解決手段】本発明に係る絹焼成体は、絹素材を焼成して炭化した絹焼成体であって、表面に、焼成時のガスが噴出して形成された多数の陥没状の凹部が形成されていることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絹素材を焼成して炭化した絹焼成体であって、表面に、焼成時のガスが噴出して形成された多数の陥没状の凹部が形成されていることを特徴とする絹焼成体。
【請求項２】
炭素含量が３０〜１００ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の絹焼成体。
【請求項３】
絹素材が１０００℃以下の温度で焼成されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の絹焼成体。
【請求項４】
賦活処理されて表面に多数の微細ホールが形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の絹焼成体。
【請求項５】
触媒が担持されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の絹焼成体。
【請求項６】
触媒が白金または酸化チタンであることを特徴とする請求項５記載の絹焼成体。
【請求項７】
金属フタロシアニン誘導体が担持されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の絹焼成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抗菌材等、種々の用途に用いることのできる絹焼成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明者等は、絹素材を焼成して得た絹焼成体が、抗菌性等、種々の有効な機能を有していることを見出し、特許出願している（特願２００３−２７６３８１、特願２００３−２７５３３７）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発明者等は、さらに検討を重ねた結果、絹焼成体がさらに有為な物理的形態を有していることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、本発明に係る絹焼成体は、絹素材を焼成して炭化した絹焼成体であって、表面に、焼成時のガスが噴出して形成された多数の陥没状の凹部が形成されていることを特徴とする。
また、炭素含量が３０〜１００ｗｔ％であることを特徴とする。
また、絹素材が１０００℃以下の温度で焼成されたものであることを特徴とする。
また、賦活処理されて表面に多数の微細ホールが形成されていることを特徴とする。
さらに、触媒が担持されていることを特徴とする。
触媒が白金または酸化チタンであることを特徴とする。
また、金属フタロシアニン誘導体が担持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る絹焼成体は、表面に、焼成時のガスが噴出して形成された多数の陥没状凹部が形成されていることにより、表面積が大きく、水素ガス等の種々のガス吸着性に優れ、またよりよい抗菌性を発揮する。さらに、種々の触媒を担持させることにより、有害物質の分解性にも優れる。
その他、保温材、燃料電池の電極材など、種々の用途に用いることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明に係る絹焼成体は、絹素材を焼成することによって得られる。
この本発明に係る絹焼成体は、後記するように、表面に、焼成時のガスが噴出して形成された多数の陥没状の浅い凹部が形成されていることを特徴とする。
ここで絹素材とは、家蚕あるいは野蚕からなる織物、編物、粉体、綿、糸等の総称である。これらを単独もしくは併用して焼成する。
【０００７】
焼成温度は２００℃〜３０００℃の広範囲で可能である。また焼成雰囲気は、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中、あるいは真空中で行い、絹素材が燃焼して灰化してしまうのを防止する。
【０００８】
焼成条件は、急激な焼成を避け、複数段に分けて焼成を行うようにする。
例えば、不活性ガス雰囲気中で、第１次焼成温度（例えば５００℃）までは、毎時１００℃以下、好ましくは毎時５０℃以下の緩やかな昇温速度で昇温し、この第１次焼成温度で数時間保持して１次焼成する。次いで、一旦常温にまで冷却した後、第２次焼成温度（例えば７００℃）まで、やはり毎時１００℃以下、好ましくは５０℃以下の緩やかな昇温速度で昇温し、この第２次焼成温度で数時間保持して２次焼成するのである。次いで冷却して、目的とする絹焼成体を焼成炉中から取り出す。
【０００９】
この第２次焼成は、例えば最終焼成温度が２５００℃などの高温の場合には、数次に分けて順次高温で焼成するようにしてもよい。また、最終焼成温度が５００℃よりも低温、例えば２００℃や３００℃などの低温焼成の場合には、第１次焼成で焼成を完了することもできる。
なお、焼成条件は上記に限定されるものではなく、絹素材の種類、求める焼成体の機能等により適宜変更することができる。
【００１０】
上記のように、焼成を複数段に分けて行うこと、また緩やかな昇温速度で昇温して焼成するようにすれば、十数種類のアミノ酸が、非晶性構造と結晶性構造とが入り組んだタンパク高次構造の急激な分解が避けられ、特に窒素成分が多量に残存することによって、各種の機能が生じることが見出された。
また、１０００℃以下の低温で焼成することによってグラファイト化せず、黒色の艶のある柔軟な（フレキシブル性のある）絹焼成体が得られる。
【００１１】
図１は粗粒シルクを２０００℃の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。２６８１ｃｍ-1、１５７０ｃｍ-1、１３３５ｃｍ-1のところにピークが見られることからグラファイト化していることが理解される。
【００１２】
図２、図３、図４は、粗粒シルクをそれぞれ７００℃、１０００℃、１４００℃で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。１４００℃の焼成温度になると、ピーク値は低いものの、上記３箇所でのピークが見られる。１０００℃以下の焼成温度の場合には、上記の顕著なピークが見られないことから、グラファイト化はほとんど起こっていないと考えられる。
【００１３】
【表１】
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表１は、家蚕絹紡糸編地を窒素雰囲気中で７００℃で焼成した焼成物の電子線マイクロアナライザーによる元素分析結果（半定量分析結果）を示す。
測定条件は、加速電圧：１５ｋＶ、照射電流：１μＡ、プローブ径：１００μｍである。なお、表中の値は検出元素の傾向を示すものであり、保証値ではない。
表１から明らかなように、炭素含量は６６．１ｗｔ％であり、また２７．４ｗｔ％という多量の窒素元素が残存していることがわかる。またアミノ酸由来のその他の元素も残存する多元素物であることがわかる。
【００１４】
【表２】
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表２は、家蚕絹紡糸編地を窒素雰囲気中で１４００℃で焼成した焼成物の電子線マイクロアナライザーによる元素分析結果（半定量分析結果）を示す。
測定条件は、加速電圧：１５ｋＶ、照射電流：１μＡ、プローブ径：１００μｍである。なお、表中の値は検出元素の傾向を示すものであり、保証値ではない。
表２から明らかなように、炭素含有量は７４．６ｗｔ％に増加し、一方窒素元素の残存量は１５．７ｗｔ％に減少した。
【００１５】
【表３】
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表３は、家蚕不織布を窒素雰囲気中で７００℃で焼成した焼成物の電子線マイクロアナライザーによる元素分析結果（半定量分析結果）を示す。
測定条件は、加速電圧：１５ｋＶ、照射電流：１μＡ、プローブ径：１００μｍである。なお、表中の値は検出元素の傾向を示すものであり、保証値ではない。
表３から明らかなように、炭素含有量は６９．９ｗｔ％であり、一方２４．５ｗｔ％という多量の窒素元素が残存していることがわかる。
【００１６】
図５は、絹素材を７００℃で焼成した場合の、ＦＥ―ＳＥＭ写真図である。表面に、窒素元素等の、アミノ酸由来の焼成残留物によると思われる薄い膜が見られる。
一方、図６は、絹素材を２０００℃の高温で焼成した場合の、ＦＥ―ＳＥＭ写真図であるが、表面がきれいで、上記のような膜の存在が認められない。
このように絹素材を２０００℃以上の高温で焼成した場合には、アミノ酸成分はほとんど分解され、ほぼ炭素成分が１００％となる。
【００１７】
図７は、絹焼成体表面のＥＰＭＡ定性分析結果を示す写真図である。この写真からわかるように、絹焼成体の表面には、リング状の炭素六角網層に囲まれる浅い凹部Ｘが見られる。この凹部Ｘは、絹素材焼成時、アミノ酸が分解され、ガス化して噴出する際形成されたものと考えられ、絹焼成体の表面積を増大させること、また前記のように残留窒素成分が存在することにより多様な機能が発揮されるものと考えられる。
【００１８】
例えば、下記に示すように、抗菌材として用いることができる他、残留窒素分が多く吸着性に優れ、また表面積が大きいので、水素ガスの吸蔵性にも優れ、燃料電池用の水素タンク材としても有効利用できるものとなる。
【００１９】
【表４】
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表4は、家蚕編地を窒素雰囲気中で７００℃で焼成した焼成物の抗菌性試験結果を示す。
試験はＪＩＳ  Ｌ  １９０２  定量試験（統一試験方法）に従って行った。
無加工布は標準綿布を使用。表中、無加工布菌数とは、無焼成の布に植菌して増殖した菌数を示す。
なお、表中の、例えば、１．９Ｅ+０４とは、１．９×１０4のことであり、４．３はその対数値である。
【００２０】
表４から明らかなように、無加工布の場合、菌が大幅に増殖したが、焼成試料布の場合、いずれの菌も大幅に減少し、抗菌作用があることがわかる。
このように、抗菌作用を有することは、前記のように、複数段による焼成、緩やかな昇温速度、１０００℃以下の低温焼成により、アミノ酸由来の、特に窒素元素が大量に残存することに起因すると推測される。
このように抗菌作用を有することから、マスクの材料などとして好適に利用できる。
このようなフィルターとして用いる場合には、絹素材に、シート状の織布、編地、粉体もしくは不織布を用いて焼成してシート状の絹焼成体を得るようにすればよい。織布、編地、粉体や不織布の密度を調整することによって、通気性も調整できる。
【００２１】
また、上記絹焼成体を賦活処理し、表面に微細ホールを形成して表面積をさらに増大させるようにすれば、吸着性がさらに増し、抗菌効果が増大するので好適である。
賦活処理は、例えば８５０℃程度（１０００℃以下）の高温の水蒸気に上記絹焼成体を晒すことによって行え、これにより絹焼成体表面に微細なホール（直径、０．１ｎｍ〜数十ｎｍ）を多数形成することができる。
【００２２】
本発明に係る絹焼成体は、さらに有害物質分解材としても好適に用いることができ、この場合には、上記のようにして得られた絹焼成体にさらに触媒を担持させる。
触媒としては、白金、金属フタロシアニン誘導体、酸化チタンが好適である。
この触媒の担持方法は通常の工程で行える。
たとえば、絹焼成体を、硝酸溶液あるいは過酸化水素水中に浸漬して前処理、乾燥をした後、絹焼成体に塩化白金酸溶液を塗布、あるいは絹焼成体を該溶液中に浸漬して絹焼成体に白金を担持させるようにする。同様に、前記前処理をした絹焼成体に、金属フタロシアニン溶液あるいは酸化チタン溶液を噴霧するとか、絹焼成体をこれら溶液に浸漬するなどして、絹焼成体表面に金属フタロシアニン誘導体あるいは酸化チタンを担持させるのである。
また、これら触媒を担持する前に、絹焼成体表面を賦活処理し、表面に前記のように微細ホールを形成して、表面積を増大させることにより、有害物質の吸着機能をより発揮させることができる。なお、通常吸着量が飽和になった場合、その吸着能力はほとんど発揮されなくなるが、担持された触媒により吸着された有害物質が分解されるので、この吸着機能は半永久的に持続させることが可能となる。
【００２３】
これら触媒の有害物質分解機能等は公知であるが、例えば、白金の場合には、１００℃以上に加温されることによって触媒機能を発揮し、ほとんど全ての有害物質を分解し、消臭する。特に、アンモニア、トリメチルアミン、スカトール、インドール類、ニコチン、アセトアルデヒド、フェノール類などの分解に有効である。
白金を担持した有害物質分解材を加温するために、有害物質分解材の両端部に電極を取り付け、この電極を介して通電することにより、有害物質分解材自体を昇温させるようにすると好適である。
【００２４】
上記のように、１０００℃以下の低温で焼成して得られた絹焼成体は、前記のようにグラファイト化しておらず、導電性は有するものの、導電性はグラファイトに比較すれば低い。そのため、通電することによって抵抗成分によって自ら発熱し昇温する。
実験によれば、印加電圧にもよるが、１〜２秒間で１２０℃程度まで瞬時に上昇し、７秒間程度で２００℃位まで昇温して安定する。このように熱応答性に優れる利点がある。
なお、上記のように低温で焼成して得られた絹焼成体の場合であっても、４２０℃程度の温度まで耐熱性があり、分解してぼろぼろになったりなどしない。
【００２５】
例えば灯油を用いるファンヒーターなどの場合には、通常、スイッチを投入して後、点火までに数秒間を要し、その間に燃料ガスによるいやな臭いが発散するが、上記の電極付きの有害物質分解材をフィルター状に形成して、ファンヒーターの排気ガス通路などに配置し、ファンヒーターのスイッチ投入と同時にフイルターに通電するようにすれば、瞬時に温度が上昇し、触媒機能が発揮されて燃料ガスの臭気成分が、分解、消臭される。
有害物質分解材をフィルター状に形成するには、絹素材に、シート状の織布、編地、粉体あるいは不織布を用いるようにすればよい。このシート状の絹素材を上記のように焼成し、触媒を担持させた場合にも、フレキシブル性が維持され、どのような形状にも対応できるので、フィルターとして極めて便利に使用できる。
ファンヒーターのフィルター以外にも、エアコンその他のフィルターとして用いて好適である。
【００２６】
次に、触媒として金属フタロシアニン誘導体を担持させた場合には、常温で触媒作用を発揮する。金属フタロシアニン誘導体の場合には、特に硫黄系化合物の分解に好適であり、メチルメルカプタン、硫化水素、ジスルフィド、スカトール、ニコチン、アセトアルデヒド、フェノール類などの分解、消臭に好適である。
金属フタロシアニン誘導体としては、Fe（III）−オクタカルボキシフタロシアニン
（oaPc）、Fe（III）−テトラカルボキシフタロシアニン（taPc）などを用いることが
できる。
【００２７】
また、触媒として酸化チタンを用いた場合には、公知のように、紫外線の存在下で、ほとんど全ての有害物質を分解、消臭する。特に、メチルメルカプタン、硫化水素、スカトール、アンモニア、トリメチルアミン、ジスルフィド、ニコチンなどの分解、消臭に有効である。
これらの触媒を担持させた有害物質分解材もフィルター状にして用いると特に好適である。
【００２８】
また、上記のように、白金を触媒として担持させたもの、あるいはルテニウムを触媒として担持させた絹焼成体は、燃料電池の電極材としてそのまま用いることができる。
【実施例１】
【００２９】
絹素材を、窒素ガス雰囲気中で、第１次焼成温度（４５０℃）まで、毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第１次焼成温度で５時間保持して１次焼成した。次いで、一旦常温にまで冷却した後、窒素ガス雰囲気中で、第２次焼成温度（７００℃）まで、やはり毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第２次焼成温度で５時間保持して２次焼成した。次いで冷却して、図５に示す絹焼成体を得た。
この絹焼成体は、図７に示すように、表面に多数の浅い凹部Ｘを有している。
この絹焼成体を８５０℃の水蒸気に晒して賦活処理をしたところ、絹焼成体の表面に多数の微細ホールが形成され、表面積を約１０００倍に増大させることができた。
【実施例２】
【００３０】
絹素材を、窒素ガス雰囲気中で、第１次焼成温度（４５０℃）まで、毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第１次焼成温度で５時間保持して１次焼成した。次いで、一旦常温にまで冷却した後、窒素ガス雰囲気中で、第２次焼成温度（７００℃）まで、やはり毎時５０℃程度の緩やかな昇温速度で昇温し、この第２次焼成温度で５時間保持して２次焼成した。次いで冷却して、図５に示す絹焼成体を得た。
この絹焼成体は、図７に示すように、表面に多数の浅い凹部Ｘを有している。
この絹焼成体を８５０℃の水蒸気に晒して賦活処理をしたところ、絹焼成体の表面に多数の微小ホール（直径０．１ｎｍ〜数十ｎｍ程度）が形成され、表面積を約１０００倍に増大させることができた。
この絹焼成体を、硝酸溶液あるいは過酸化水素水に浸漬して前処理をして後、上記のように、絹焼成体に、塩化白金酸溶液、金属フタロシアニン溶液、あるいは酸化チタン溶液を塗布、噴霧し、あるいは絹焼成体をこれら容器に浸漬し、乾燥して、これら触媒を担持した有害物質分解材を得た。
この有害物質分解材はいずれも有害物質の、吸着、分解、消臭性に優れた機能を発揮した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】粗粒シルクを２０００℃の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。
【図２】粗粒シルクを７００℃の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。
【図３】粗粒シルクを１０００℃の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。
【図４】粗粒シルクを１４００℃の高温で焼成した場合の焼成物のラマンスペクトル図である。
【図５】絹素材を７００℃で焼成した場合の、ＦＥ―ＳＥＭ写真図である。
【図６】絹素材を２０００℃で焼成した場合の、ＦＥ―ＳＥＭ写真図である。
【図７】絹焼成体表面のＥＰＭＡ定性分析結果を示す写真図である。
【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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