(57)【要約】【課題】基材表面に吸着剤や光触媒などの脱臭剤粒子を、脱臭性能を損なうことなく担持し、担持強度および耐久性がある脱臭剤粒子層を形成することができる脱臭剤粒子担持方法を提供することを目的とする。【解決手段】脱臭剤粒子の担持方法は、脱臭剤粒子３を水２で分散したものを基材１に塗布し、湿っている状態で、Ｒはアルキル基を表し、Ｍは金属で表される金属アルコキシル基Ｍ−ＯＲの少なくとも一部が加水分解反応終了後も存在している金属アルコキシド混合バインダ溶液５を塗布する脱臭剤粒子の担時方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱臭剤粒子を水で分散したものを基材に塗布し、湿っている状態で、加水分解反応が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダ溶液を塗布する脱臭剤粒子の担時方法。
【請求項２】
脱臭剤粒子をアルコールと水との混合溶液で分散したものを基材に塗布し、湿っている状態で、加水分解反応が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダ溶液を塗布する請求項１記載の脱臭剤粒子の担時方法。
【請求項３】
金属アルコキシド混合バインダ溶液中の、Ｒはアルキル基を表し、Ｍは金属で表される金属アルコキシル基Ｍ−ＯＲの少なくとも一部が加水分解反応終了後も存在することを特徴とする請求項１または２記載の脱臭剤粒子の担持方法。
【請求項４】
金属アルコキシドは少なくとも珪素、チタンのいずれかの金属を含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の脱臭剤粒子担持方法。
【請求項５】
脱臭剤粒子は少なくとも活性炭、ゼオライトなどのアルミノ珪酸塩、シリカゲル、リン酸塩、酸化チタンのいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の吸着剤粒子の担持方法。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の脱臭剤粒子担持方法により、脱臭剤を基材に担持させた脱臭フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱臭フィルター等に使用される脱臭剤の担持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脱臭剤や光触媒といったこの種の微細な粒子の担持方法としては特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
これは基材上に水ガラスを塗布後、水ガラスを生乾き状態とし、その上に光触媒粒子を均一に分散付着させ、３００℃３０分間焼成することで光触媒粒子は水ガラスを介して基材表面に接着され、光触媒粒子層を形成するというものである。
【０００４】
また、一般的な担持方法としては、非特許文献１に記載されているような金属アルコキシドの加水分解・縮合反応により生成される金属酸化物の結合力を利用し、前記金属アルコキシドと脱臭剤粒子の混合スラリーを基材に塗布し、乾燥させることで脱臭剤粒子は金属酸化物を介して基材表面に接着され、脱臭剤粒子層を形成するという技術が知られている。
【特許文献１】特開昭５７−１２２９５０号公報
【非特許文献１】作花済夫著「ゾル−ゲル法の科学」アグネ承風社出版、１９８８年７月５日、ｐ．８−１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示された従来の光触媒粒子の担持方法では、光触媒粒子が水ガラスの中に埋没し、光触媒粒子の表面が覆われるため、光触媒としての性能が低下してしまうという課題があり、粒子の表面を覆わずに担持することが要求されている。
【０００６】
また、非特許文献１に記載された技術を利用した脱臭剤粒子のバインダ混合スラリーを基材に塗布する担持方法では、バインダ成分により粒子の表面及び、細孔が覆われてしまうため、脱臭剤としての性能が低下してしまうという課題があり、また、粒子の表面及び細孔を露出させるためにバインダ成分を少なくすると、担持強度が不足するために粉落ちしてしまうという課題があり、脱臭剤粒子の表面及び細孔を覆わずに露出させながらも、担持強度を確保することが要求されている。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、脱臭剤の担持方法において、脱臭剤粒子の表面及び、細孔を露出させて、脱臭剤としての性能を損なうことなく、且つ担持強度や耐久性を高めることのできる脱臭剤粒子の担持方法を提供することを目的としている。また、担持強度を確保しながら、脱臭性能の優れた脱臭フィルター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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の脱臭剤粒子の担持方法は、脱臭剤粒子を水で分散したものを基材に塗布し、湿っている状態で、加水分解反応が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダ溶液を塗布することを特徴とするものである。
【０００９】
この手段により脱臭剤粒子の表面及び細孔を覆わずに露出させ、脱臭性能を損なうことなく担持することができ、また、担持強度や耐久性の高い脱臭剤粒子層形成することができる。
【００１０】
また他の手段は、脱臭剤粒子をアルコールと水との混合溶液で分散したものを基材に塗布し、湿っている状態で、加水分解反応が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダ溶液を塗布することを特徴とするものである。
【００１１】
これにより疎水性の脱臭剤粒子を分散させ、基材表面に均一に脱臭剤粒子を塗布することができ、脱臭剤粒子の表面及び細孔を覆わずに露出させ、脱臭性能を損なうことなく担持強度や耐久性の高い脱臭剤粒子層形成することができる。
【００１２】
また他の手段は、金属アルコキシド混合バインダ溶液中の、Ｒはアルキル基を表し、Ｍは金属で表される金属アルコキシル基Ｍ−ＯＲの少なくとも一部が加水分解反応終了後も存在することを特徴とするものである。これにより加水分解反応せずに残った金属アルコキシル基Ｍ−ＯＲは、脱臭剤粒子間及び脱臭剤と基材との間に存在する水と残りの加水分解反応を起こすことで、脱臭剤粒子間及び脱臭剤と基材との間を選択的に接着し、脱臭剤粒子を露出させ、脱臭性能を損なうことなく担持強度や耐久性の高い脱臭剤粒子層形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、脱臭剤としての性能を損なうことなく、また担持強度や耐久性を高めることのできる脱臭剤粒子の担持方法を提供することができ、また、担持強度を確保しながら、脱臭性能の優れた脱臭フィルター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】
【００１４】
本発明の請求項１記載の発明は、脱臭剤粒子を水で分散したものを基材に塗布し、湿っている状態で、加水分解反応が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダ溶液を塗布することを特徴とする脱臭剤粒子の担時方法であり、基材上に塗布された脱臭剤粒子層は、水の毛管凝縮により脱臭剤粒子同士が接する部分、および脱臭剤粒子と基材の接する部分に水が局在している状態となっており、このとき加水分解が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダを塗布することで、脱臭剤粒子同士が接する部分、および脱臭剤粒子と基材の接する部分に局在している水と選択的に残りの加水分解反応が起こり、その後乾燥することで脱臭剤粒子間の接点部分、および脱臭剤粒子と基材の接点部分だけを接着でき、脱臭剤粒子が露出されるため、少量のバインダで効率良くかつ、脱臭性能を損なうことなく脱臭剤粒子を基材に担持するという作用を有する。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、脱臭剤粒子をアルコールと水との混合溶液で分散したものを基材に塗布し、湿っている状態で、加水分解反応が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダ溶液を塗布することを特徴とする脱臭剤粒子の担時方法であり、例えば活性炭など疎水性の脱臭剤であっても溶液中の分散性を良くすることができるという作用を有する。また、アルコールは水に比べて揮発性が高く、基材に塗布した後、アルコールが優先的に揮発し、水分だけが脱臭剤粒子層に残るため、アルコールの配合比率を変えることで脱臭剤粒子層に存在する水分量を容易に調整できるという作用を有する。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、金属アルコキシド混合バインダ溶液中の、Ｒはアルキル基を表し、Ｍは金属で表される金属アルコキシル基Ｍ−ＯＲの少なくとも一部が加水分解反応終了後も存在することを特徴とする脱臭剤粒子の担時方法であり、これにより加水分解反応せずに残った金属アルコキシル基Ｍ−ＯＲは、脱臭剤粒子間及び脱臭剤と基材との間に存在する水と残りの加水分解反応を起こり、その後乾燥することで脱臭剤粒子間及び脱臭剤と基材との間を選択的に接着し、脱臭剤粒子を露出させ、脱臭性能を損なうことなく担持強度や耐久性の高い脱臭剤粒子層形成することができるという作用を有する。
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１から図３に示すように、脱臭剤粒子３を水２で分散したものを基材１に塗布し、脱臭剤粒子層４を形成する。そして、水２が乾燥する前の湿っている状態の脱臭剤粒子層４に、脱臭剤粒子３に対し、金属固形分で１０〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％の、加水分解反応が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダ溶液５を塗布し、その後５０℃〜２００℃で乾燥し、前記脱臭剤粒子３間、および脱臭剤粒子と基材１の接点部分に金属酸化物６を固定化して脱臭剤粒子層４が形成される。なお、加水分解が不完全な状態とはバインダー溶液中の水が全て加水分解反応を起こした状態でも未反応のアルコキシル基−ＯＲが残っている状態であり、少なくとも加水分解反応前の全アルコキシル基のうち１０％は未反応である状態をいう。
【００１９】
上記構成において、図１では水２の毛管凝縮により、脱臭剤粒子同士が接する部分、および脱臭剤粒子と基材の接する部分に水２が局在している状態となっている。水の量は加水分解反応の度合いに合わせて自然乾燥することで調節することができるが、完全に乾燥させるのではなく、ある程度湿潤していることが重要である。好ましくは活性炭重量に対して５０〜１００ｗｔ％の水を含んでいるとよい。また、中途まで自然乾燥させることで、水の毛管凝縮により、脱臭剤粒子同士が接近し、バルクとして緻密に充填された脱臭剤粒子層４を形成する効果を有する。さらに図２ではこの脱臭剤粒子層４に加水分解が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダ溶液５を塗布することで、脱臭剤粒子層４の水２が局在している部分で選択的に残りの加水分解反応が起こり、アルコキシド基はシラノール基となり、副生したアルコールは揮発性が高いため、脱臭剤粒子同士が接する部分、および脱臭剤粒子と基材の接する部分にはバインダ成分となるシラノール基が残ることになる。なお、金属アルコキシド混合バインダ溶液５は金属アルコキシド、水、溶媒、酸またはアンモニアの混合溶液であり、溶媒は均質溶液調整用として、金属アルコキシドに対して５０〜１００重量％、好ましくは５０〜８０重量％添加し、主にメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコールを用い、好ましくはエタノールやイソプロパノールを用いると良い。また、酸またはアンモニアは加水分解を促進させる触媒として、金属アルコキシドバインダ混合溶液５全量に対し、１〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％添加し、主に塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、フッ酸などの酸あるいはアンモニアを用い、好ましくは塩酸を用いると良い。なお、金属アルコキシド混合バインダ溶液５の塗布方法は脱臭剤粒子層４が崩れなければいかなる方法でもなんら効果に差異はない。さらに図３では乾燥することでシラノール基同士が脱水縮合反応し、金属酸化物となって脱臭剤粒子３間の接点部分、および脱臭剤粒子３と基材１の接点部分のみが固定化される。こうすることで脱臭剤粒子が露出されるため、少量のバインダで効率良くかつ、脱臭性能を損なうことなく脱臭剤粒子を基材に担持するという作用を有する。
【００２０】
（実施の形態２）
図４は脱臭剤粒子３をアルコール水溶液７で分散したものを基材１に塗布し、脱臭剤粒子層を形成する。
【００２１】
上記構成により、例えば活性炭など疎水性の脱臭剤であっても溶液中の分散性を良くすることができるという作用を有する。また、アルコールは水に比べて揮発性が高く、基材に塗布した後、アルコールが優先的に揮発し、水分だけが脱臭剤粒子層に残るため、アルコールの配合比率を変えることで脱臭剤粒子層に存在する水分量を容易に調整できるという作用を有する。そして、アルコールが揮発し、水分だけが残った湿潤状態の前記脱臭剤粒子層４に、脱臭剤粒子３に対し、金属固形分で１０〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％の、加水分解反応が不完全に完了した金属アルコキシド混合バインダ溶液５を塗布し、その後５０℃〜２００℃で乾燥し、前記脱臭剤粒子３間、および脱臭剤粒子と基材１の接点部分に金属酸化物６を固定化して脱臭剤粒子層４が形成される。
【００２２】
（実施の形態３）
図５〜図７は粉末活性炭８を１０〜９０％、好ましくは３０〜６０％アルコール水溶液７で分散したものを基材１に塗布し、活性炭粒子層９を形成する。そして、アルコールが優先的に揮発し、水分だけが残った湿潤状態の前記活性炭粒子層９に、活性炭に対し、シリカ固形分で１０〜６０重量％、好ましくは１０〜４０重量％のテトラエトキシシランと、そのテトラエトキシシランに対し１０〜９０重量％、好ましくは３０〜６０重量％の水、イソプロパノール、塩酸のテトラエトキシシラン混合バインダ溶液１０を塗布し、その後５０℃〜２００℃で乾燥し、粉末活性炭８間、および粉末活性炭８と基材１の接点部分にシリカゲル１１を固定化して活性炭粒子層９が形成される。
【００２３】
上記構成において、図５では粉末活性炭８はアルコール水溶液中に均一に分散され、基材１に塗布した活性炭粒子層９はアルコールが揮発するに従い、活性炭粒子同士が接近し、バルクとして緻密に充填された活性炭粒子層９を形成する効果を有する。さらに図６ではテトラエトキシシラン混合バインダ溶液１０を塗布することで、テトラエトキシシラン混合バインダ溶液１０中に加水分解せずに残っているテトラエトキシシランのエトキシ基が、活性炭粒子層９の粉末活性炭８間、および粉末活性炭８と基材１の接点部分に局在している水２と選択的に残りの加水分解反応を起こし、テトラエトキシシランのエトキシ基はシラノール基となり、副生したエタノールは揮発性が高いため、活性炭粒子同士が接する部分、および活性炭粒子と基材１の接する部分にバインダ成分であるシラノール基が残ることになる。さらに図３では乾燥することでシラノール基同士が脱水縮合反応し、シリカゲルとなって粉末活性炭８間の接点部分、および粉末活性炭８と基材１の接点部分のみが固定化される。こうすることで粉末活性炭８が露出されるため、少量のバインダで効率良くかつ、脱臭性能を損なうことなく粉末活性炭を基材に担持するという作用を有する。なお、実施の形態３では、脱臭剤粒子に粉末活性炭を用いたが、粉末活性炭にかえてゼオライトなどのアルミノ珪酸塩、シリカゲルといった吸着細孔を持つ脱臭剤やリン酸塩といった化学吸着性能を持つ脱臭剤を用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。なお、光源を併用ことで酸化チタンといった光触媒を用いても同様の効果が得られる。また、金属アルコキシドにテトラエトキシシランを用いたが、その他のアルコキシシランや、チタンアルコキシドを用いても効果に差異はない。
【００２４】
（実施の形態４）
図８は本発明の脱臭剤粒子の担持方法を用いた脱臭フィルターの正面図である。セラミックハニカム基材に粉末活性炭を分散したアルコール水溶液７を塗布し、湿潤状態で加水分解が不完全に完了したテトラエトキシシラン混合バインダ溶液１０を塗布する。その後１００℃で乾燥させ、脱臭フィルター１２を形成している。
【００２５】
上記構成において、セラミックハニカム基材は空隙率が高く、粉末活性炭を分散させたアルコール溶液を塗布した際に基材の隙間全体に活性炭を担持することが可能であり、非常に高表面積の活性炭粒子層を確保することができる。粉末活性炭はアルコール水溶液７中に均一に分散され、基材に塗布した活性炭粒子層はアルコールが揮発するに従い、活性炭粒子同士が接近し、バルクとして緻密に充填された活性炭粒子層を形成する効果を有する。さらに湿潤状態の基材に加水分解が不完全に完了したテトラエトキシシラン混合バインダ溶液１０を塗布することで、基材上の活性炭粒子層において、水が局在している活性炭粒子同士が接する部分、および活性炭粒子と基材の接する部分で選択的に残りの加水分解反応が起こり、テトラエトキシシランのエトキシ基はシラノール基となり、副生したエタノールは揮発性が高いため、活性炭粒子同士が接する部分、および活性炭粒子と基材の接する部分にバインダ成分であるシラノール基が残ることになる。さらに乾燥することでシラノール基同士が脱水縮合反応し、シリカゲル１１となって粉末活性炭間の接点部分、および粉末活性炭と基材の接点部分のみが固定化される。こうすることで粉末活性炭が露出されるため、少量のバインダで効率良く活性炭が担持された脱臭性能の高い脱臭フィルター１２を得ることができる。なお、実施の形態４では、基材にセラミックハニカムを用いたが、フィルターとしての強度と耐久性を有し、脱臭剤粒子層が形成されればいかなる基材でもよく、なんら効果に差異はない。また、脱臭剤粒子に粉末活性炭を用いたが、粉末活性炭にかえて、ゼオライトなどのアルミノ珪酸塩、シリカゲル１１といった吸着細孔を持つ脱臭剤やリン酸塩といった化学吸着性能を持つ脱臭剤を用いてもよく、その作用効果に差異を生じない。なお、光源を併用することで酸化チタンといった光触媒を用いても同様の効果が得られる。また、金属アルコキシドにテトラエトキシシランを用いたが、その他のアルコキシシランや、チタンアルコキシドを用いても効果に差異はない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の脱臭剤粒子担持方法を用いることにより、少量のバインダで担持強度を確保することが可能であり、さらにバインダに覆われることによる脱臭剤の性能低下を防ぐことが可能である。また、担持強度と耐久性、脱臭性能を兼ね備えた脱臭フィルターを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１の脱臭剤粒子層の断面図
【図２】同金属アルコキシド混合バインダ溶液塗布時の断面図
【図３】同乾燥後の脱臭剤粒子層の断面図
【図４】本発明の実施の形態２の脱臭剤粒子層の断面図
【図５】本発明の実施の形態３の活性炭粒子層の断面図
【図６】同テトラエトキシシラン混合バインダ溶液塗布時の断面図
【図７】同乾燥後の活性炭粒子層の断面図
【図８】本発明の実施の形態４の脱臭フィルターの正面図
【符号の説明】
【００２８】
１    基材
２    水
３    脱臭剤粒子
４    脱臭剤粒子層
５    金属アルコキシド混合バインダ溶液
６    金属酸化物
７    アルコール水溶液
８    粉末活性炭
９    活性炭粒子層
１０  テトラエトキシシラン混合バインダ溶液
１１  シリカゲル
１２  脱臭フィルター
【図１】
2007105216.tif 000003
【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】
2007105216.tif 000009
【図８】
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