(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
綿繊維を炭化又は炭化・賦活化した微小炭素繊維と、微小繊維状セルロースを分散させた懸濁液であって、
前記微小炭素繊維及び前記微小繊維状セルロースの総量に対して、前記微小炭素繊維が５０〜８０ｗｔ％、前記微小繊維状セルロースが５０〜２０ｗｔ％であることを特徴とする懸濁液。
【請求項２】
前記微小炭素繊維の繊維径が３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の懸濁液。
【請求項３】
前記微小繊維状セルロースの繊維径が０．０１〜０．１μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の懸濁液。
【請求項４】
前記微小炭素繊維の繊維長が１〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の懸濁液。
【請求項５】
前記微小繊維状セルロースの繊維長が０．５〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の懸濁液。
【請求項６】
固形分の含有割合が１〜６ｗｔ％であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の懸濁液。
【請求項７】
ゼオライト粒子及び／又はトルマリン粒子を含有せしめたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の懸濁液。
【請求項８】
綿繊維を炭化又は炭化・賦活化した微小炭素繊維と、微小繊維状セルロースを分散させた懸濁液から成る塗料であって、前記微小炭素繊維及び前記微小繊維状セルロースの総量に対して、前記微小炭素繊維が５０〜８０ｗｔ％、前記微小繊維状セルロースが５０〜２０ｗｔ％であることを特徴とする塗料。
【請求項９】
ゼオライト粒子及び／又はトルマリン粒子を含有せしめたことを特徴とする請求項８に記載の塗料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小炭素繊維を含む新規な懸濁液又は塗料に関するものである。とりわけ本発明は、微小炭素繊維を種々の担体表面に容易に固着するのに適した新規な懸濁液又は塗料に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
炭が脱臭剤あるいは水浄化材として優れた素材であることは知られている。
【０００３】
また、近年、環境問題、あるいは健康や美の追求などの面から、様々な炭の用途が広がっている。例えば、竹炭を床下に敷きつめたり、玄関先に消臭剤として置くなどの活用方法もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような用途の広がりにもかかわらず、これまでは、例えて言えば「塗れる炭」のような種々の形状の対象物に適用できる機能を兼ね備えた炭、あるいは自由自在に形を変えられる炭といったものは存在しなかった。例えば、竹や木からできた炭は、非常に硬く、加工が困難である。また、種々の形状の対象物への固着のために接着剤を使用すると、接着剤により炭の細孔を塞いでしまい、吸着性能などの炭の基本性能を損なってしまう不都合があった。
【０００５】
さらに、環境問題が大きく取り上げられている現在、接着剤を使用した建材などの製品は望ましくない。個人の健康はもちろん、焼却時において自然環境を壊してしまうからである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題点を解消した手段を提供するものであり、その要旨は特許請求の範囲に記載の通りである。すなわち、（１）綿繊維を炭化又は炭化・賦活化した微小炭素繊維と、微小繊維状セルロースを分散させた懸濁液であって、前記微小炭素繊維及び前記微小繊維状セルロースの総量に対して、前記微小炭素繊維が５０〜８０ｗｔ％、前記微小繊維状セルロースが５０〜２０ｗｔ％であることを特徴とする懸濁液綿繊維。
【０００８】
（２）微小炭素繊維の繊維径が３〜１０μｍであることを特徴とする上記（１）項に記載の懸濁液。
【０００９】
（３）微小繊維状セルロースの繊維径が０．０１〜０．１μｍであることを特徴とする上記（１）又は（２）項に記載の懸濁液。
【００１０】
（４）微小炭素繊維の繊維長が１〜２０ｍｍであることを特徴とする上記（１）乃至（３）項のいずれかに記載の懸濁液。
【００１１】
（５）微小繊維状セルロースの繊維長が０．５〜２０ｍｍであることを特徴とする上記（１）乃至（４）項のいずれかに記載の懸濁液。
【００１２】
（６）固形分の含有割合が１〜６ｗｔ％であることを特徴とする上記（１）乃至（５）項のいずれかに記載の懸濁液。
【００１３】
（７）ゼオライト粒子及び／又はトルマリン粒子を含有せしめたことを特徴とする上記（１）乃至（６）項のいずれかに記載の懸濁液。
【００１４】
（８）綿繊維を炭化又は炭化・賦活化した微小炭素繊維と、微小繊維状セルロースを分散させた懸濁液から成ることを特徴とする塗料。
【００１５】
（９）ゼオライト粒子及び／又はトルマリン粒子を含有せしめたことを特徴とする上記（８）項に記載の塗料。である。
【００１６】
本発明は、塗布、含浸およびスプレー等で種々の形状の対象物に簡単に使用でき、かつ固着性に優れた、微小炭素繊維を含む新規な懸濁液又は塗料の開発に成功したものである。建材の表面に塗布したり、あるいはフィルター用素材としても利用できる。また、本発明は綿繊維から作った柔らかい繊維状の炭に加工を施した微小炭素繊維を含む新規な懸濁液又は塗料を提供し、環境保全にも寄与するものである。
【００１７】
本発明の特徴の一つは、いわば接着剤を使用しないで塗れる炭であり、加工しやすく、脱臭効果に優れた、微小炭素繊維を含む新規な懸濁液又は塗料を提供する点にある。
【００１８】
微小繊維状セルロースの混入により炭素繊維の分散、飛散および繊維相互の絡み合い不足を解消でき、加工性が良く、炭の使いやすさ、用途を格段に広げることに成功したものである。微小繊維状セルロースとは、パルプや木綿などの天然繊維の強固な水素結合を破壊し、ミクロフィブリル状態にしたものである。通常は、１本の繊維を繊維軸方向に約４０，０００〜８０，０００本に引き裂いた状態のものである。
【００１９】
本発明によれば、吸着性能などの炭の基本性能と接着性を兼ね備えた炭素繊維固着層を容易に形成することができる。
【００２０】
本発明の懸濁液の用途は、フィルター状に成形することで水や空気の浄化に使用できる。
【００２１】
また、建材に塗布することで湿度を調整したり、ホルマリン等の臭いを吸着すことができる。何れも炭の吸着機能を利用するもので、木炭ややしがら活性炭等の効果と同じである。しかし、住宅建材等に使用する場合には、粒状、紛状のままでは不便であり、懸濁液にすることで炭の利用が便利になった。
【００２２】
また、天然綿を原料に使っているため繊維構造をしており、しかも綿の特徴である中空構造をしているのが特徴である。そのため、繊維が塗布表面に緒みつき固着するという性質を持ち、塗布の際の接着剤が不要となる。つまり、炭の微細な空洞が接着剤により塞がれることもなく、脱臭などの吸着機能も損なわれず、自由な面に塗布して使用することができる。その上、天然繊維のみで構成されているので自然環境にやさしいといえる。
【００２３】
ただし、付着性に望まれる条件は使用方法や用途によって様々である。
フィルターのような、圧損を防ぐために薄く塗布したい場合には、固形分の含有割合が少ない方が好ましい。一方、ボード状に成形する場合に固形分の含有割合が少ないと、成形の際の脱水、乾操にエネルギーがかかり経済的に好ましくない。この様に、使用目的によって自由自在に懸濁液の濃度が変えられるのも大きな特徴である。
【００２４】
使用方法としては、吹き付け、含浸、塗布、スプレー等により、シート状、フィルター状に成型することができる。
【００２５】
吹き付ける方法は、製造も比較的容易で安価である。一方、含浸法は、繊維に侵透し易い反面、含浸槽を常に撹拌しておくといった手間がかかる。また、吹き付ける方法に比べ、脱水、乾操に時間がかかり不便である。
【００２６】
また、ボード状にする場合には、懸濁液を容器に流し込み、脱水、乾燥して成型するが、特に結合力を必要とするために微小繊維状セルロースと微小炭素繊維をよくなじませ、均一な分散をすることが好ましい。
【００２９】
微小炭素繊維と微小繊維状セルロースの配合割合が５：５より小さいと、得られる成形体に微小炭素繊維の持つ機能が十分に発揮できなくなる傾向がある。
【００３０】
本願請求項２に記載の発明は、本願請求項１に記載の発明において、微小炭素繊維の繊維径が３〜１０μｍであることを特徴とする。
【００３１】
木綿の繊維径が１０〜２０μｍであり、これを炭化あるいは炭化・賦活することで、繊維径３〜１０μｍの微小炭素繊維が得られる。
【００３２】
本願請求項３に記載の発明は、本願請求項１又は２に記載の発明において、微小繊維状セルロース繊維径が０．０１〜０．１μｍであることを特徴とする。
【００３３】
微小繊維状セルロースは、繊維径０．０１〜０．１μｍまでフイブリル化することで、微細な網目構造を形成し、保形性、補強効果を持つ。
【００３４】
本願請求項４に記載の発明は、本願請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、微小炭素繊維の繊維長が１〜２０ｍｍであることを特徴とする。
【００３５】
木綿の繊維長が２０〜４０ｍｍであり、これを炭化あるいは炭化・賦活することで、繊維長１〜２０ｍｍの微小炭素繊維が得られる。
【００３６】
本願請求項５に記載の発明は、本願請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、微小繊維状セルロースの繊維長が０．５〜２０ｍｍであることを特徴とする。固着性を考慮して、繊維長０．５〜２０ｍｍが好ましい。
【００３７】
本願請求項６に記載の発明は、本願請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、懸濁液中の固形分の含有割合が１〜６ｗｔ％であることを特徴とする。懸濁液中の固形分の含有割合は、１〜６ｗｔ％が好ましい。１ｗｔ％未満では、懸濁液から成形体を得る際に、微小炭素繊維の量・機能が不十分になる傾向があり、一方、６ｗｔ％を越えると、固形分の分散性が悪くなる傾向があるからである。このため、実用的に１〜６ｗｔ％の範囲が好ましい。また、しばらく放置しても沈殿しないような懸濁液を作るには、３〜４ｗｔ％がより好ましい。
【００３８】
本願請求項７に記載の発明は、本願請求項１乃至６のいずれかに記載の発明の懸濁液に、ゼオライト粒子及び／又はトルマリン粒子を含有せしめたことを特徴とする。
【００３９】
本発明の懸濁液にゼオライト、トルマリンのような多孔性物質を混合することで更に付加価値がでる。この発明によれば、多孔性物質を自由な形に成形することができ、微小炭素繊維と多孔性物質の複合によってより優れた吸着性能を発揮することができる。その際、これらの粒子は、微小繊維状セルロースおよび微小炭素繊維がバインダーとして結合されるため、粒径は１０μｍ以下のものが好ましい。また、バインダーとしての結合力を妨げない範囲で、混合する必要がある。懸濁液固形分に対し、多い場合でも重量比で１：１程度が好ましい。
【００４０】
本願請求項８に記載の発明は、綿繊維を炭化又は炭化・賦活化した微小炭素繊維と、微小繊維状セルロースを分散させた懸濁液から成ることを特徴とする塗料、である。
【００４１】
本願請求項９に記載の発明は、本願請求項８に記載の発明の塗料に、ゼオライト粒子及び／又はトルマリン粒子を含有せしめたことを特徴とする。
【００４２】
本発明の塗料にゼオライト、トルマリンのような多孔性物質を混合することで更に付加価値がでる。この発明によれば、多孔性物質を自由な形に成形することができ、微小炭素繊維と多孔性物質の複合によってより優れた吸着性能を発揮することができる。その際、これらの粒子は、微小繊維状セルロースおよび微小炭素繊維がバインダー１として結合されるため、粒径は１０μｍ以下のものが好ましい。また、バインダーとしての結合力を妨げない範囲で、混合する必要がある。懸濁液固形分に対し、多い場合でも重量比で１：１程度が好ましい。
【００４３】
挿入ボード、また銅を加えることにより防カビ性のもの、銀ゼオライト等を加えることにより抗菌性を付加できる。
【００４４】
【実施例】
以下本発明の実施例を説明する。
実施例１
下記の方法により製造した微小炭素繊維８ｇ、微小繊維状セルロース２ｇ、および水２４０ｇを混合し、本発明実施例の懸濁液２５０ｇを製造した。この懸濁液からシート状成形体を作成し、その吸着性能を調べた。
【００４５】
［炭素繊維の製造方法］
天然綿を活性炭素繊維に加工する。繊維の長さは２ｃｍ程度の綿花。
炭化の昇温速度を３℃／ｍｉｎ程度に維持しながら炭化温度の６００℃まで昇温させ、２時間炭化した。その後、昇温速度２℃／ｍｉｎ以下で７５０℃まで昇温させ、賦活を２時間行った。このようにして２日間かけて作った活性炭素繊維の比表面積は９００ｍ2 ／ｇ。また、よう素吸着量は５５０ｇ／ｇであった。
【００４６】
［微小繊維状セルロース］
微小繊維状セルロースはダイセル化学工業株式会社製「セリッシュ  ＫＹ−１００Ｓ（商品名）」を使用した。
【００４７】
［吸着性能試験］
〈試験方法〉
１．上記のようにして製造した活性炭素繊維付着シートを５ｃｍ×２．５ｃｍ角（重量１ｇ）に切り出し、密閉容器の中に釣り糸で吊した。
また、何も吊さない状態でも実験を行い、ブランクとして考慮した。
２．アンモニア、アセトアルデヒド、酢酸の３％水溶液を容器内にいれ、加熱して気化させた。
３．容器を２５℃の室内に静置し、３０秒後、５分後、１０分後のガス濃度を測定した。
ガス濃度は、検知管を用いて測定した。
その結果を、表１〜３及び図１に示す。
【００４８】
【表１】
0004150447.tif 000002
【００４９】
【表２】
0004150447.tif 000003
【００５０】
【表３】
0004150447.tif 000004
【００５１】
実施例２
［接着性試験］
表４に示す割合で原料を混合し、微小炭素繊維と微小繊維状セルロースと水による懸濁液を作った。微小炭素繊維と微小繊維状セルロースは実施例１において用いたものと同じものを使用した。
【００５２】
微小繊維状セルロースは市販のものを用いた。表４に示すような割合で原料を混合し、シート状に成形した。セロハンテープをシート表面に付着させ、剥離して、付着したものを目視することで評価した。評価は、付着量が少ない（◎）、付着量がやや少ない（〇）、付着量がやや多い（△）、付着畳が多い（×）の４段階で行った。この時の懸濁液の固形分含有割合は４ｗｔ％一定とした。
【００５３】
［吸着性能試験］
実施例１と同一の方法により微小炭素繊維と微小繊維状セルロースと水による懸濁液を作った。配合は、表４に示す割合で原料を混合して行った。試験にはアンモニアガスを用い、実施例１と同一の方法によりガス濃度を測定した。
【００５４】
評価は、除去率６０％以上（◎）、除去率４０〜６０％（〇）、除去率５〜４０％（△）、除去率５％未満（×）の４段階で行った。この時の懸濁液の固形分含有割合は４ｗｔ％一定とした。
接着性試験及び吸着性能試験の結果を表４に示す。
【００５５】
【表４】
0004150447.tif 000005
【００５６】
実施例３
［付着性試験］
微小炭素繊維と微小繊維状セルロースから成る懸濁液の固形分の含有割合を変えて、付着性を調べた。
固形分の含有割合は１〜６ｗｔ％とし、含浸法によりガーゼに塗布した。
また、微小炭素繊維と微小繊維状セルロースの配合割合は８：２と一定にした。
【００５７】
ガーゼへの付着量を目視により評価した。評価は、付着量が多い（◎）、付着量がやや多い（〇）、付着量が少ない（△）、ほとんど付かない（×）の４段階で行った。
付着性試験の結果を表５に示す。
【００５８】
【表５】
0004150447.tif 000006
【００５９】
実施例４
微小炭素繊維４ｇ、黒トルマリン粉末４ｇ、および微小繊維状セルロース２ｇを水２４０ｇに混合し、本発明実施例の懸濁液を得た。本実施例では、多孔性物質として平均粒径３ミクロンの黒トルマリン粉末を用いた。
【００６０】
上記本発明実施例の懸濁液を綿球に塗布し、乾燥後重量を測定し、固形分付着総量が１ｇになるように製作した。このようにして製作した綿球の吸着性能を調べた。級試験にはアンモニアガスを用い、実施例１と同一の方法によりガス濃度を測定した。吸着性能試験は実施例１と同様にして行い、吸着ガスにはアンモニアを用いた。
【００６１】
また、比較として、微小炭素繊維８ｇおよび微小繊維状セルロース２ｇを水２４０ｇに混合した本発明実施例の懸濁液を綿球に塗布し、上記実施例と同様に固形分付着総量が１ｇになるように製作した綿球を作成して、上記実施例と同一条件で吸着性能試験を行った。
その試験結果を表６および図２に示す。
【００６２】
【表６】
0004150447.tif 000007
【００６３】
【発明の効果】
本発明は、綿繊維から作った炭素繊維と微小繊維状セルロースを分散させた懸濁液である。本発明によって十分な脱臭機能を備え、かつ、加工性、強度および使いやすさも兼ね備えた微小炭素繊維含有懸濁液および塗料を完成したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の懸濁液から作成した微小炭素繊維を含んだシート状成形体の吸着性能試験の結果を示す図である。
【図２】本発明実施例の懸濁液を塗布して製作した、表面に微小炭素繊維を付着させた綿球の吸着性能試験の結果を示す図である。
【図１】
0004150447.tif 000008
【図２】
0004150447.tif 000009