CN101223295B - 氧化铝涂层形成方法、氧化铝纤维以及氧化铝纤维集合体和装备有该氧化铝纤维的气体处理装置 - Google Patents

Abstract

在铝纤维上形成氧化膜时、难于在已经形成自然氧化膜的铝纤维上形成厚膜状的氧化铝涂层。该发明、提供了通过实施三阶段的加热处理、使氧有可能浸透于铝纤维的深部来形成氧化铝涂层方法以及用该方法形成氧化铝纤维。而且、还提供了对与该发明有关的在氧化铝纤维上实施二氧化钛涂层的光触媒体、通过用光源发出的光照射而产生的活性氧核扩散在水中、使水付与活性氧核的机能、利用此水的氧化反应来进行清洗的光触媒反应水生成装置。同时、还提供了装备有与该发明有关的在氧化铝纤维上通过实施二氧化钛涂层使付与光触媒机能的氧化铝纤维的气体处理装置。

Description

氧化铝涂层形成方法、氧化铝纤维以及氧化铝纤维集合体和装备有该氧化铝纤维的气体处理装置

技术领域

本发明涉及氧化铝涂层的形成方法以及氧化铝纤维和装备有该氧化铝纤维的气体处理装置。

背景技术

历来、纯铝及铝合金等的铝类金属、在常温下与空气接触、铝类金属的表面与空气中的氧发生反应、在表面上形成自然氧化膜这一事实为人所知。

此自然氧化膜、是由氧化铝(三氧化二铝)构成的、具有耐热性和耐腐蚀性等效果、因此仅此自然氧化膜、不光是在高温下就是在常温下也难以表明具有充分的耐热性和耐腐蚀性、而且为了实施涂装等的涂层加工也需要形成更厚的氧化膜。

因此、使自然氧化膜的下层进一步氧化而形成人工氧化膜、以此二层构造来达到提高耐腐蚀性和耐热性并且提高加工性能。

这个第二层的人工氧化膜的形成方法、主要是通过使用强酸性溶液的方法或通过阳极氧化技术的氧化方法为人们所知。

一方面、由铝类金属形成的纤维(以下、简称铝纤维)、和其它金属纤维相比较具有优良的强度和加工性、而且、又具有很大的膜表面积，因此做为工业材料和触媒的载体被广泛的利用。

况且，如果可以在铝纤维的表面形成厚膜状的被氧化的纤维(以下称氧化铝纤维)、就可以增强浸渍涂层加工性、因此既能够成为承载白金、铂等为机能性触媒纤维、又可以涂上具优良的耐久性的光触媒二氧化钛涂层。由此、有希望得到具有更厚氧化膜的氧化铝纤维。

可是、如果采用强酸性溶液进行氧化的方法对铝纤维表面进行处理的话、因铝在强酸性溶液中被溶解掉，无法制造具有厚膜状氧化膜的氧化铝纤维。

因此，不用强酸性溶液、而是通过在空气中加温到100～140℃、使铝纤维氧化的方法已被提案(例如：参照专利文献1)。

但是，上述100～400℃中进行加热氧化的方法、只适用于表面没有形成自然氧化膜的非氧化状态的铝纤维的氧化、而在已经形成自然氧化膜的铝纤维上形成厚膜状的氧化膜就很困难。

这是因为，一旦在表面上形成的自然氧化膜、会阻碍氧浸透于金属纤维的深层、因此推测即使加热到100～400℃氧化也很缓慢地进行。

但是，用上述加热到100～400℃的氧化方法来调制的氧化铝纤维、在表面实施光触媒二氧化钛涂层的时候、不能充分形成二氧化钛薄膜、涂层会产生剥离。因此，不适合做为形成光触媒二氧化钛薄膜的载体、同时、不具备在金红石(rutile)型光触媒二氧化钛纤维的涂层形成时的加热温度(约750℃)所需的耐热性。

这就说明，不仅是在铝纤维上形成的氧化膜的厚度不足、且铝和氧化膜之间的结合强度也不够、做为光触媒二氧化钛涂层的载体因无法形成具有足够厚度的氧化膜、做为触媒载体能否得到利用在技术上就产生了疑问。

因此、本发明者，针对表面覆盖有自然氧化膜的铝纤维，能够形成具有更加优质的厚膜状的氧化膜的铝纤维的可行性进行了研究和开发，达成了本发明。而且、还提供了用来自光源的光照射在本发明的氧化铝纤维上涂上二氧化钛涂层的光触媒体、通过将产生的活性氧核扩散于水中、使水付与活性氧核的机能，、利用通过水而进行的氧化反应来进行清洗的光触媒反应水生成装置。同时，装备有在氧化铝纤维上涂上二氧化钛涂层具有光触媒能的氧化铝纤维的气体处理装置也得到了提供。

专利文献1：特开平11-279843号公报

发明内容

为了解决上述问题、本发明的氧化铝涂层的形成方法、其特征在于、针对表面被自然氧化膜覆盖的铝制或铝合金制的铝纤维的上述的自然氧化膜的下层、再形成人工氧化膜、且在此人工氧化膜的下层进一步把铝氧化而形成深层氧化膜。

进而、也具有以下的特征：

(1)上述的人工氧化膜、是把上述的铝纤维加热到其熔点温度的约2分之1的温度而形成的。

(2)上述的人工氧化膜、是把上述的铝纤维以维持每分钟约5℃以下的温度梯度进行加热而形成的。

(3)上述的人工氧化膜、是把上述的铝纤维、维持在每分钟保持5℃以下的温度梯度加热到其熔点温度的约2分之1的温度后、在熔点温度的约2分之1的温度时保持所定时间而形成的。

(4)由上述的自然氧化膜和上述的人工氧化膜形成的氧化膜的膜厚在5nm以上。

(5)上述的深层氧化膜、是在上述的人工氧化膜形成后、把上述的铝纤维加热到接近于熔点温度而形成的。

(6)由上述的自然氧化膜、上述的人工氧化膜和上述的深层氧化膜形成的氧化膜的膜厚在50nm以上。

(7)上述的深层氧化膜、是把上述的铝纤维加热到接近于熔点温度的温度后、根据所需要的膜厚、在其温度附近对保持时间进行调节而形成的。

(8)上述的深层氧化膜、具有高于铝和铝合金熔点温度的耐热性。

(9)上述的铝纤维、通过加热到高于其熔点的温度、可以把上述的深层氧化膜的下层的铝氧化而形成最深层氧化膜。

(10)上述的人工氧化膜、上述的深层氧化膜和上述的最深层氧化膜都是在气相中或是高氧的条件下经过加热而形成的。

而且，本发明的氧化铝纤维、其特征在于、对于表面被自然氧化膜覆盖的铝制或铝合金制的铝纤维进行氧化形成的氧化铝纤维、具有在自然氧化膜的下层把铝氧化而形成的人工氧化膜、具有在上述的人工氧化膜的下层把铝氧化形成深层氧化膜。

进而、也具有以下的特征：

(11)上述的人工氧化膜、是在把上述的铝纤维加热到其熔点温度的约2分之1的温度而形成的。

(12)上述的人工氧化膜、是把上述的铝纤维以维持每分钟约5℃以下的温度梯度进行加热而形成的。

(13)上述的人工氧化膜、是把上述的铝纤维、维持在每分钟保持5℃以下的温度梯度加热到其熔点温度的约2分之1的温度后、在熔点温度的约2分之1的温度时保持所定时间而形成的。

(14)由上述的自然氧化膜和上述的人工氧化膜形成的氧化膜的膜厚在5nm以上。

(15)上述的深层氧化膜、是在上述的人工氧化膜形成后、把上述的铝纤维加热到接近于熔点温度而形成的。

(16)由上述的自然氧化膜、上述的人工氧化膜和上述的深层氧化膜形成的氧化膜的膜厚在50nm以上。

(17)上述的深层氧化膜是、把上述的铝纤维加热到近熔点温度的温度后、根据所需要的膜厚、在其温度附近对保持时间进行调节而形成的。

(18)上述的深层氧化膜、具有高于铝和铝合金熔点温度的耐热性。

(19)上述的铝纤维被设计成、通过加热到高于上述的铝纤维的熔点的温度、在上述的深层氧化膜的下层、把铝氧化而形成最深层氧化膜。

(20)上述的人工氧化膜、上述的深层氧化膜和上述的最深层氧化膜都是在气相中或是高氧的条件下经过加热而形成的。

(21)上述的氧化铝纤维的表面、覆盖有二氧化钛薄膜。

(22)上述的二氧化钛薄膜、由来于烷氧基钛类，卤化钛或是钛酸盐。

(23)上述烷氧基钛类、是钛酸四乙氧酯或钛酸四异丙酯、以及上述的卤化钛是四氯化钛、以及上述的钛酸盐、是三钛酸盐、四钛酸盐、及五钛酸盐中的某一个。

(24)把上述的铝纤维集合在一起。

而且、本发明的光触媒反应水生成装置、其特征在于、是通过来自光源的光照射光触媒体将产生的活性氧核扩散于水中、使水付与活性氧核的机能、利用通过水而进行的氧化反应来进行清洗的光触媒反应水生成装置。上述的光触媒体、是以装备有在请求项23～25中的任何项中的一项上记载的氧化铝纤维。

而且、本发明的气体处理装置、其特征在于、在气体送气的流路中、设置处理气体用过滤器、对于处理气体的气体处理装置、上述的气体处理用过滤器上具备能够供给水的供水部、在上述的气体处理用过滤器表面上形成水过滤器式的结构的同时、上述的气体处理用过滤器、装备有在请求项12～26中的任何项中的一项上记载的氧化铝纤维。

附图说明

图1：是铝纤维集合体、氧化铝纤维集合体以及二氧化钛纤维集合体形态的举例说明图。

图2：是铝纤维的调制装置的模试图。

图3：是铝纤维的调制装置的模试图。

图4：二氧化钛纤维集合体和付与光触媒能的粘合织物(非织布)之间的乙醛分解比较试验结果说明图。

图5：二氧化钛纤维集合体的乙醛分解比较试验结果说明图。

图6：二氧化钛纤维集合体的NO_X分解实验的实验方法说明图。

图7：二氧化钛纤维集合体的NO_X分解实验的结果说明图。

图8：二氧化钛纤维集合体的NO_X分解实验的结果说明图。

图9：与本发明有关的气体处理装置的全体斜视图。

图10：与本发明有关的气体处理装置的正面图。

图11：针对图10的I-I线的断面图。

图12：第一水槽内的构成说明图。

具体实施方式

与本发明有关的氧化铝涂层形成方法是、针对表面被自然氧化膜覆盖的铝纤维、把自然氧化膜下层的铝、加热到铝纤维的熔点温度的约2分之1温度为止边加热边氧化、在自然氧化膜的下层形成做为腐蚀保护膜的人工氧化膜。

铝纤维、可以由纯铝以及铝合金(以下、称铝金属)来形成。所谓铝合金、是在铝中添加硅、铁、铜、锰、镁、亚铅、铬等元素而调制而成的合金、一般作为1000系、2000系、3000系、4000系、5000系、6000系、7000系的金属被人们所知。

在这里所谓熔点的约2分之1的温度、是指包括从0℃到形成铝纤维的铝类金属的熔点温度(摄氏)的约一半±10％范围之间的温度。

换句话说、熔点的约2分之1的温度、就是指在下记的式子中所要求的上限温度和下限温度范围内的温度。

上限温度[℃]＝(铝类金属的熔点温度[℃]÷2]×1.1

下限温度[℃]＝(铝类金属的熔点温度[℃]÷2]×0.9

因此、把此人工氧化膜的下层的铝加热到接近于形成铝纤维的铝类金属的熔点的2分之1的温度、通过边加热边氧化、在人工氧化膜的下层进一步形成深层氧化膜、通过把温度加热到高于熔点的温度、使深层氧化膜的下层的铝氧化氧化、在深层氧化膜的下层形成厚膜状的最深层氧化膜。

也就是、与本发明有关的氧化铝涂层的形成方法是、通过把铝纤维进行3个阶段的加热处理、在维持纤维形状的状态下能够把氧浸透到铝纤维的深部、并且、因为形成四层构造的氧化膜、因此可以调制成具备有良好的耐热性和浸渍涂层加工性能的氧化铝纤维。

而且、用与本发明有关的氧化铝涂层的形成方法来调制的氧化铝纤维、在表面具有氧化铝层的同时、在该氧化铝层的更下层因为是以铝类金属状态存在、所以具有较高的纤维柔软性、很容易地变形为所需的形状。此纤维具有的柔软性、将在下面所述的氧化铝纤维集合体变形为所需的形状时、可以发挥其优良的成型性。

而且、根据本发明具有制造方法简单且成本低、铝纤维的表面上形成的不仅仅是单纤维状态的氧化铝涂层、也可形成均一的纤维的集合体状态、并且、与氧化铝涂层形成前相比、提供了能够增强耐热性或机械特性的氧化铝涂层的形成方法及通过该方法形成的氧化铝纤维。这里所指的氧化铝纤维、是指在具有铝纤维的自然氧化膜的下层形成人工氧化膜、进而、在该人工氧化膜的下层再形成深层氧化膜。

铝纤维、例如、熔化铝类的金属、在用后述的熔化纺丝法等可以形成纤维状。此时、形成的纤维径在50～200μm比较理想、80～150μm就更为理想。纤维径在低于50μm的时候、所形成的氧化膜的氧化铝纤维的强度有不足的可能性、高于200μm的时候、在形成氧化膜的时候容易产生加热不均匀。而且、纤维的长短是根据用途来做适当调整、没有特定的限制。

在这里、铝纤维也可以认为是以各种各样形状集合成的铝纤维集合体。例如图1(a)所示、通过把铝纤维编织成席状、也能做成与过滤器等相适应的各个纤维的集合体。而且、如图1(b)所示、譬如使各个纤维形成粘合织物(非织布)状、也能做成与过滤器等相适应的各纤维的集合体。进而、如图1(c)所示、把各个纤维仅以钢丝棉状聚集起来构成集合体也可以。作为这种方式的集合体、使集合体的形成费用可以得到廉价控制。并且、作为钢丝棉状的集合体、因为可以自由地改变其形状、所以可配合相适的用途做成球状、板状、柱状、筒状等。通过把铝纤维之间相互缠绕所做成的铝纤维集合体、可以做成相应的体积小表面积大的多孔性体。

把铝纤维作为集合体时、在形成各氧化膜的过程中所施加的热、能够传到铝纤维集合体的各个角落、在均匀的加热下实施进而可以烧成均匀的氧化膜。而且、在各个氧化膜的形成过程中通过独特的加热处理、使形成铝纤维集合体的各个铝纤维、热膨胀后仅有微小的移动、纤维之间的接点重复进行接触和分离、因此能够实施均匀的氧化膜的加热烧成。

象这样形成的铝纤维以及铝纤维集合体、如后面所述经过人工氧化膜形成工程、深层氧化膜形成工程、以及根据所需最深层氧化膜形成工程的处理、可以作为氧化铝纤维或者氧化铝纤维集合体。

例如、在调制板状的氧化铝纤维集合体时、把钢丝棉状的铝纤维集合体收纳在模型中、通过挟压形成板状形状、通过对该铝纤维集合体加热而形成氧化铝纤维集合体。此时、通过每1cm³加入铝纤维0.5g～3g、可以做成对过滤器和触媒载体来说相适应的空隙和铝纤维密度的铝纤维集合体。

而且、根据上述方法、预先把铝纤维集合起来形成铝纤维集合体、把这个铝纤维集合体加热而形成氧化铝纤维集合体、或把铝纤维直接加热作为氧化铝纤维、再把氧化铝纤维集合起来形成氧化铝纤维集合体也可以。

而且、因为氧化铝纤维集合体也可以自由的改变其形状、所以根据所需用途做成球状、板状、柱状、筒状等型状。

而且此时、氧化铝纤维的单位体积密度在0.5g/cm³～3g/cm³之间比较理想。

进而、氧化铝纤维作为载体涂有二氧化钛的二氧化钛纤维、和氧化铝纤维集合体做为载体涂有二氧化钛的二氧化钛纤维集合体、具有载体本身所特有的优良的耐久性、亲水性和保水性、还具有高效的光触媒性能。因此、本发明在消除恶臭、净化发动机等排出的废气的应用、水的净化除菌、有机物分解等很多领域上得到利用、而且、不仅是在常温空气中、并且在水中、高温条件下也能提供能够发现光触媒能的二氧化钛纤维。

而且、提供备有上述氧化铝纤维以及/或是上述装备有二氧化钛纤维的具有用于处理气体的过虑器的气体处理装置。

用此气体处理装置、因二氧化钛纤维的优良的光触媒能来氧化分解有害物质、能使气体得到确实有效的处理。

况且、在这个气体处理装置上、装备有做为光触媒体的在氧化铝纤维集合体的表面上涂上二氧化钛涂层的二氧化钛纤维集合体的时候、比较适当的纤维长度是5mm～20cm。将这种纤维长度的具有二氧化钛纤维的二氧化钛纤维集合体作为光触媒体使用时、能够作为具有多数纤维末端的光触媒体来使用。为此、把此光触媒体浸渍在水中用紫外线和超声波来照射时、能够充分有效的使活性氧核在水中得到扩散。并且、如果纤维长度短于5mm时、各纤维之间很难相互缠绕起来、就使光触媒体的保形性减弱。而且、如果纤维长度长于20cm以上时、单位规定重量具有的光触媒体拥有的纤维末端数减少、因此、活性氧核的扩散效率有减弱的可能性。但是、在测定比表面积等纤维缠绕状态不太好的情况下、把纤维长度规定在5mm、也可以使各纤维之间在不缠合的状态下形成。

下面、针对与本实施形态有关的氧化铝纤维的制造方法按下面的顺序做详细说明。

(1)铝纤维调制工序

(2)人工氧化膜形成工序

(3)深层氧化膜形成工序

(4)最深层氧化膜形成工序

(1)铝纤维调制工序

与本发明有关的氧化铝纤维的原材料铝纤维、对此没有特别的限定、例如、可以用以下的方法得到调制。

图2以及图3、显示的是调制铝纤维的装置。

密闭容器1中、设有收纳铝类金属的熔化液M的溶解坩埚7、向此密闭容器1内送入压缩气体、使熔化液M从喷出口5、5、…喷出。喷出的熔化液M迅速被冷却使它固化形成了铝纤维。下面、把这种铝纤维的形成方法叫熔化纺丝法。

并且、图2和图3中、符号1是密闭容器、符号2是加热装置、符号3是短管部、符号3a是法兰、符号4是喷嘴、符号5、5、…是喷出口、符号6、6、…是螺栓、符号7是熔解坩埚、符号7a是底部、符号8是熔液供给管、符号8a是下端开口部、符号8b是弯管部、符号8c是上端开口部、符号9是加压机构、符号10是加压气体供给管、符号10a是端部、符号M是熔化液、符号Mo是表示液面。

通过熔化纺丝法、可以容易得到大量的铝纤维。在这里、得到的铝纤维、也可以是以钢丝棉状集合起来的铝纤维集合体。为在后述的氧化膜的形成中提供了铝纤维集合体、从而可以获得氧化铝纤维集合体。

而且、在铝纤维和铝纤维集合体上、在其纤维表面上也可以附着氧化铝细纤维。

这个氧化铝细纤维、能够用比构成铝纤维集合体的铝纤维的纤维径还小的直径约3～10μm的晶纹铝纤维。例如、可以使用三菱化学产资株式会社制MAFTEC(登录商标)ALS、MLS-2等。

(2)人工氧化膜形成工序

下面、对在铝纤维的表面形成人工氧化膜的方法进行说明。在铝纤维的自然氧化膜的下层形成的人工氧化膜、是把温度加热到铝纤维熔点温度的约2分之1(允许范围为±10％)而形成的。

在形成此人工氧化膜的加热处理中、保持每分钟维持在5℃以下的温度梯度、在空气气氛等的氧化气氛中加热、可以形成致密的人工氧化膜。

形成的人工氧化膜、在后述的深层氧化膜的加热形成时、起到防止因铝纤维熔化而引起的型状改变的角色。

而且、在这里、人工氧化膜的形成、可以是把铝纤维、维持在每分钟保持5℃以下温度梯度加温到熔点的约2分之1的温度后、在熔点温度的约2分之1的温度时恒温保持所定的时间。

通过在熔点温度的约2分之1的温度恒温保持所定的时间、可以增加人工氧化膜的厚度。为此、进而起到防止在深层氧化膜的形成时因铝纤维熔化而引起型状改变。而且、通过保持所定的时间、又起到了形成具有稳定厚膜的氧化铝纤维的效果。

保持时间、根据所需要的厚度可以进行适当的改变、最好是保持在30分钟～3小时程度、能够产生安定深层氧化膜膜厚的效果。

保持时间在未满30分钟时、看不到温度保持的效果、而且、即使保持时间超过3小时、希望得到厚膜有显著的增加时会使生产效率下降。

而且、根据上述的方法形成人工氧化膜、最好是采用能使自然氧化膜和人工氧化膜的合计厚度在5nm以上的处理方法、能够防止型状改变的同时形成深层氧化膜。

(3)深层氧化膜形成工序

下面、是在人工氧化膜的下层形成深层氧化膜。通过形成深层氧化膜、使铝纤维变成氧化铝纤维。

这个氧化铝纤维、是在空气气氛等的氧化气氛中把温度加热到形成铝纤维的铝类金属的熔点温度约2分之1的温度而形成的。

在这个深层氧化膜形成的加热处理中、温度应低于形成铝纤维的铝类金属的熔点温度、并且、温度尽可能高一些的为好。最好是能够达到低于熔点温度约10％的程度。这是因为、加热处理温度越高铝氧化的效率会越好、同时、能够防止因失误把温度加到高于熔点的温度。

形成的深层氧化膜的氧化铝纤维、是围绕着厚膜状的氧化铝的壳而成的纤维。

这个氧化铝的壳的熔点温度、比纯铝的熔点温度(660℃)和一般的铝类金属的温度要高、约是1400～2050℃。

所以、在氧化铝纤维上加热超于铝类金属的熔点温度时、从这个壳的下层到中心部位所存在的铝类金属会被熔化、如氧化铝壳没有熔化、氧化铝纤维就能够保持纤维形状。

也就是说、自然氧化膜、人工氧化膜和深层氧化膜、在后述的最深层氧化膜的加热形成处理工序中、加热温度在铝类金属的熔点温度以上时、起到防止深层氧化膜的下层铝类金属熔化流出的保护壳的作用。

所以、加热温度超过铝的熔点的最深层氧化膜的加热形成处理工序中、纤维内部的铝类金属即使熔化、纤维表面的自然氧化膜、人工氧化膜和深层氧化膜也不会熔化、所以能够保持纤维形状。

并且、为得到能够承受最深层氧化膜的加热形成处理的人工氧化膜和深层氧化膜、在深层氧化膜的加热形成处理工序中、最好使自然氧化膜、人工氧化膜和深层氧化膜的合计厚度在50nm以上。厚为50nm的氧化铝薄膜、在使用100μm的铝纤维的时候、相当于直径的2000分之1、在此以下的话、在最深层氧化膜的加热形成处理工序中无法保持纤维形状、会使内部的铝溶出成为块状的可能性。

而且、由于人工氧化膜和深层氧化膜是由耐腐蚀性高的氧化铝而构成的、因此、也可以做为保护氧化铝纤维内部存在的铝类金属受腐蚀的防腐蚀保护膜。

同时、通过本发明者们的专心研究、得知在氧化膜的膜厚为50nm以上时可以得到良好的适应于浸渍涂层的表面。

这个氧化铝纤维、总体来说具有高于铝类金属熔点温度的耐热性。并且、所谓耐热性是、如上述所示、即使在高于形成铝纤维的铝类金属的熔点温度的条件下、显示了氧化铝纤维能够保持纤维形状的特性、显示的不是对瞬间暴露温度而是对环境维持温度的耐热性。

而且、深层氧化膜工序、通过在近于熔点温度保持所定的时间、进而能够形成膜厚安定的的深层氧化膜。在这里、虽然温度保持的时间没有作特别限定、约是30分钟～约12小时。保持时间未满30分钟时、看不到使深层氧化膜的膜厚产生安定的效果、而且、即使温度保存在12小时以上、也没有看到厚膜的安定化效果有显著的增加。

而且、通过在铝类金属的熔点温度约2分之1温度进行加热、和铝类金属的熔点温度约2分之1温度开始到近于熔点温度为止而进行两个阶段的加热在所定的时间内进行、也可以从自然氧化膜的下层开始形成安定的膜厚的人工氧化膜及深层氧化膜。

并且、象以这种方法形成的具有自然氧化膜、人工氧化膜和深层氧化膜的与本发明有关的氧化铝纤维、有良好的适应于浸渍涂层的表面。

然而、通过在熔点温度以下进行长时间的加热处理、会产生时间依存性氧化反应进行缓慢、得知大约是氧化铝厚膜超过50nm的时候、才发现氧化铝的机能并开始起作用。这是、在后面所述的即使在不设置最深层氧化膜的情况下、作为光触媒的载体也显示出具有充分的利用价值。因而、根据所需的用途和使用条件、可以使氧化铝纤维或二氧化钛纤维形成三层构造或四层构造。

(4)最深层氧化膜形成工序

下面、对在氧化铝纤维上形成最深层氧化膜的方法进行说明。

上述具有深层氧化膜的氧化铝纤维、因为已经有良好的适应于浸渍涂层的表面、根据所需的氧化膜的膜厚、本工序并非一定要实施。可是、需要进一步增强氧化铝纤维的耐热性等的情况下、在需要更厚的氧化膜时侯本工序是有用的。

在本工序形成最深层氧化膜时、是把温度加到高于形成铝纤维的铝类金属的熔点温度、在深层氧化膜的更下层形成。

在本工序中进行的加热处理、是在高于形成铝纤维的铝类金属的熔点温度下、并且、在能够保持纤维型状、维持氧化铝的结晶构造的温度下进行。

为此、最好是根据形成铝纤维的铝类金属的相应的熔点、对最深层氧化膜的加热形成温度进行适当的调节。

例如、形成铝纤维的铝类金属的熔点为约660℃的1000号铝的情况下、可以使最深层氧化膜的加热形成温度设置在660℃～800℃范围内。

象以这种方法形成的氧化铝涂层、具有以自然氧化膜、人工氧化膜、深层氧化膜以及最深层氧化膜的氧化铝涂层的四层构造、作为四层的氧化膜的膜厚在50nm以上、使之具有很好的耐热性。

而且、人工氧化膜、深层氧化膜以及最深层氧化膜的加热形成处理、特别是因为是在空气中进行、因而能够价廉制造高品质的氧化铝纤维。

并且、人工氧化膜、深层氧化膜以及最深层氧化膜的加热形成处理、可以采用连续升温方式来形成。但是此时、因为铝纤维是以每分5℃缓慢的达到600℃的连续升温方式、使人工氧化膜和深层氧化膜连续形成后、温度超过熔点、可以形成最深层氧化膜。

以这种方式、可以用铝纤维来形成与本发明有关的氧化铝纤维、当然、铝纤维集合体也可以同样的处理方法来形成氧化铝纤维集合体。而且、氧化铝纤维形成以后把纤维集合起来形成氧化铝纤维集合体也可以。

下面、把上述所述的(1)铝纤维调制工序(2)人工氧化膜形成工序(3)深层氧化膜形成工序(4)最深层氧化膜形成工序的各工序中得到的铝纤维及氧化铝纤维的特性进行说明。

(5)铝纤维及氧化铝纤维的膜厚

首先、把在上述的(1)～(4)的工序中得到的铝纤维及氧化铝纤维的氧化膜的膜厚进行了测定。

测定的试样、是将1000系的铝类金属用熔化纺丝法调制成直径为100μm的铝纤维、为上述的(1)～(4)的各工序所用品。

而且、膜厚是、用AES深度切削(depth profile)进行测定。根据本测定方法、从铝纤维及氧化铝纤维表面往深部钻取细小的眼来测定氧化膜的膜厚度。并且、AES深度切削(depth profile)测定时、使用的是Auger电子分光分析计(Auger electron spectroscopy日本电子株式会社制Auger microwave JAMP-10MXII)。通过测定而得到的铝和氧的相对的质量曲线的交点来算出氧化铝层的膜厚。实际上形成的氧化铝层厚度可能要厚于所测得的数值、考虑到数值的误差范围、把交点规定为氧化铝层的膜厚。

[表1]

	热履历	工序	膜厚测定结果(nm)
				A-1	加热前	铝纤维的调制工序后	1.1
A-2	350℃为止5℃/分加热	人工氧化膜的加热形成工序后	5.0
				A-3	350℃为止5℃/分加热继续加到600℃、在600℃保持3小时	深层氧化膜加热形成工序后	13.3
A-4	350℃为止5℃/分加热继续加到600℃、再加到750℃	最深层氧化膜的加热形成工序后	50nm以上(测定界限)

如表1的A-1所示、在铝纤维调制工序中得到的铝纤维的表面上、显示形成的自然氧化膜有1nm左右。

而且、A-2所示的是、在人工氧化膜形成工序中、在空气中维持在每分钟维持5℃以内温度梯度下加热到350℃并保持10小时形成人工氧化膜的结果、显示在铝纤维上存在的自然氧化膜和人工氧化膜的合计厚度约是5nm左右。

特别注意A-2的结果、可得知在熔点以下的温度即使是长时间(针对该实施形态合计10小时)进行加热处理、仅一个阶段的加热烘焙、得知氧化反应进行的很缓慢。

A-3所示的是、深层氧化膜形成工序中进行加热处理后的氧化铝纤维的膜厚。其结果、得知与A-2相比较能够得到更厚的具13nm厚的氧化膜。

A-4所示的是、把经过深层氧化膜形成工序的氧化铝纤维、再继续加热到750℃形成最深层氧化膜时测定的膜厚结果。也表示了、通过最深层氧化膜形成工序、氧化铝纤维、形成了超过该实验系统的测定界限的50nm以上的氧化膜。

根据从A-1～A-4的结果表明、如果用该发明有关的氧化铝涂层的形成方法、显示可以形成高于自然氧化膜的10～50倍以上的厚膜状的氧化膜。

下面、在深层氧化膜形成工序中、在构成铝纤维的铝类金属的熔点温度附近的温度中保持所定时间时、对膜厚产生的影响得到确认。

[表2]

	热履历	工序	膜厚测定结果(nm)
				B-1	350℃为止5℃/分加热加热到600℃在600℃保持6小时	深层氧化膜加热形成工序后	28.9

表2所示的B-1是、表示了在深层氧化膜形成工序中、接近1000系的铝类金属的熔点温度的温度(660℃)下保持6小时的氧化涂层的膜厚。测定的结果、膜厚是28.9nm。

根据这个结果、与表1的A-3所示的保持3小时的结果相比较、表明在深层氧化膜形成工序中通过在接近熔点温度的温度保持所定的时间、能够形成更厚的氧化膜的膜厚。

下面、在人工氧化膜形成工序中、在熔点温度的2分之1的温度下保持所定时间后、在深层氧化膜形成工序中把温度加热到熔点温度附近、接着、在该熔点温度保持所定时间的情况下对膜厚产生的影响得到确认。

[表3]

表3的C-1表示的是、在人工氧化膜形成工序中保持3小时、深层氧化膜形成工序中保持6小时的的情况下的结果、C-2表示的是、在人工氧化膜形成工序中保持3小时、深层氧化膜形成工序中保持12小时的的情况下的结果。

通过表3、表明了在人工氧化膜形成工序和深层氧化膜形成工序的两个阶段上通过温度保持、进而形成膜厚状的氧化膜的的可能性。

而且、通过接2连3的反复实验的结果表明、可以得到几乎安定的膜厚的氧化铝纤维。

下面表示的是、不经过人工氧化膜形成工序和深层氧化膜形成工序、而是在预先加热到熔点温度附近的炉内加入铝纤维进行烘焙的情况下的膜厚测定实验结果。

[表4]

表4的D-1是、在预先加热到600℃的炉中、加入铝纤维形成氧化膜时的结果。进行反复4次实验的结果、表明各自形成的膜厚具有很大的差距。而且、在反复实验的第二回和第四回形成的氧化膜的膜厚大幅度低于50nm、从而得知、该形成氧化铝纤维的实验方法、很难形成具有良好的耐热性及浸渍涂层性的氧化铝纤维。

根据该实验结果得知、人工氧化膜形成工序和深层氧化膜形成工序、有助于形成安定的氧化膜的的形成。

而且、为了得到安定的膜厚、以每分钟保持5℃以内下的温度梯度加热到构成铝纤维的铝类金属的熔点温度约一半的温度为止、而且、在熔点的约一半温度保持所定的时间的重要性得到提示。

象以这种方法形成的氧化铝涂层、具有由自然氧化膜、人工氧化膜、深层氧化膜以及最深层氧化膜形成的氧化铝涂层的四层构造、做为四层的氧化膜的膜厚在50nm以上、使之具有优良的耐热性。

而且、人工氧化膜、深层氧化膜以及最深层氧化膜的加热形成处理、特别是因为是在空气中进行、因而能够制造出价廉的具有高品质的氧化铝纤维。

并且、人工氧化膜、深层氧化膜以及最深层氧化膜的加热形成处理、在连续升温的的状况下也可以形成。但在此时、因为铝纤维是连续以每分5℃缓慢的升温达到600℃、使人工氧化膜和深层氧化膜连续形成后、温度超过熔点、可以达到形成最深层氧化膜。

(6)铝纤维及氧化铝纤维的表面积

接着、对每分钟保持5℃以下温度梯度加热到1000系铝类金属的熔点温度约一半的温度(350℃)为止、进而、在熔点温度约一半的温度中保持3小时后、继续加热到熔点温度的-10％的温度约600℃为止、最长达12小时的氧化铝烘焙后对比表面积进行测定。

比表面积是用Quantachrome Instruments社制Autosorb-1仪器、Brunauer-Emmett-Teller(BET)法来进行测定的。并且、该方法测定之前、做为前处理在300℃用30分进行氮气置换。

以下所示的是比表面积的测定结果。

表[5]

	热履历	BET值(m<sup>2</sup>/g)
			E-1	加热前	0.13
E-2	350℃为止5℃/分升温加热350℃保持30分	1.07
			E-3	350℃为止5℃/分升温加热350℃保持3小时	1.47
E-4	350℃为止5℃/分升温加热、350℃保持3小时继续升温加热到600℃	0.98
			E-5	350℃为止5℃/分升温加热350℃保持3小时继续加热到600℃在600℃保持3小时	0.56

	热履历	BET值(m<sup>2</sup>/g)
			E-6	350℃为止5℃/分升温加热350℃保持3小时继续加热到600℃在600℃保持6小时	0.68
E-7	350℃为止5℃/分升温加热350℃保持3小时继续加热到600℃在600℃保持12小时	1.01

表5显示了从E-1至E-7为止在各测定点测定的比表面积的结果。

其结果、比表面积在350℃的加热烘焙时增加、在350℃烘焙3小时(E-3)时达到最大值1.47m²/g、继续加热到600℃为止时、一旦比面积转为减少。如(E-5)所示、在600℃烘焙3小时此比表面积缩小到0.56m²/g、可知达到了最小值。但是、随着继续在600℃进行烘焙、比表面积有所增加、在12小时后会成为1.01m²/g(E-7)。

对这些结果进行考察、认为是从(E-1)到(E-4)中加热得到的人工氧化膜、比表面积是伴随温度的升高而增加、仍然还是比较薄的氧化膜集合体、与纤维深部的铝类金属缓慢地结合起来形成脆弱的膜。

这是通过、把从(E-1)到(E-4)中加热得到的各个纤维、加入到试料瓶等中在干燥状态下进行搅拌、剥离出来的粉末状的氧化膜付着在壁面上而得到了启示。

接下来进行的是在600℃的加热烘焙中其缓慢的结合、是因为结合成具有紧闭的坚硬强固的氧化膜、比表面积一旦减少(E-5)。

从那以后、认为深层氧化膜的膜厚、是依据时间来增加其厚度。

以上结果表明、为了得到有足够的膜厚、并且有大比表面积的氧化铝纤维、在形成铝纤维时达到铝类金属的熔点温度的一半为止、在每分钟保持5℃以下的温度梯度加热，然后在熔点温度的2分之1的温度附近保持所定时间。

下面、在纤维径100μm的铝纤维上、对由纤维径5μm的氧化铝细纤维结合的铝纤维的比表面积进行了测定。如上述所述把MAFTEC(登录商标)ALS、MLS-2等的直径约3～5μm的结晶纹氧化铝纤维、载置在板状的铝纤维集合体上、通过对铝纤维进行象过筛子似的精细振动、使该铝纤维表面会遍布氧化铝细纤维、在铝纤维进行人工氧化膜形成工序时直接在附着状态下升温到350℃、在该温度保持3小时后、在深层氧化膜形成工序中继续升温到600℃、在此温度保持12小时后、才形成的氧化膜。

[表6]

	热履历	工程	BET值(m<sup>2</sup>/g)
				F-1	350℃为止5℃/分加热在350℃保持3小时加热到600℃在600℃保持12小时	深层氧化膜加热形成工序后	0.96

如图6所示、与ALS同时形成的氧化膜的铝纤维F-1、具有0.96m²/g的比表面积。

如上所述、用与该发明有关的氧化铝涂层的形成方法、在铝纤维表面可以形成厚膜状的氧化铝层。这表明、具有适合于氧化铝纤维的耐热性以及浸渍涂层的表面。

(7)二氧化钛涂层

下面、举例说明用上述试验中调制成的铝纤维E-1和氧化铝纤E-7和氧化铝纤维F-1、分别形成各自的集合体、根据浸渍涂层法实施二氧化钛涂层。

并且、在这里、在铝纤维E-1上实施浸渍涂层的纤维是、为了和在氧化铝纤维上实施二氧化钛涂层的二氧化钛纤维相区别、并称它为二氧化钛涂层铝纤维。把这个纤维集合起来的物质称为二氧化钛涂层铝纤维集合体。

具有锐钛矿(anatase)型二氧化钛涂层的氧化铝纤维集合体(以下简称二氧化钛纤维集合体)、是经过深层氧化膜形成工序也可以形成氧化铝纤维集合体、但是、金红石(rutile)型的二氧化钛纤维集合体、在加烘焙处理时必须加热到约750℃为至进行加烘焙处理、因此最好是使用具有最深层氧化膜的氧化铝纤维集合体。

此浸渍涂层法是、在含有二氧化钛化合物的溶胶液中、使氧铝纤维集合体或铝纤维集合体浸渍后取出、把该氧化铝纤维集合或铝纤维集合体表面上付着的溶胶液进行干燥而形成二氧化钛薄膜。

在浸渍涂层法中使用的溶胶液、由钛化合物、胶化剂和触媒来构成的情况下、它们之间成分比、例如、一般是用摩尔比表示、约是1∶0.5∶5～1∶10∶100、最好的比例范围约是1∶1∶10～1∶5∶50。而且、溶胶液、由钛化合物、螯型配位体和触媒构成的情况下、它们之间成分比、例如、一般是1∶0.1∶5～1∶10∶100、最好的比例范围约是1∶0.5∶10～1∶5∶50。

例如、调制以下所示的两种溶胶液、使其能够形成各自二氧化钛薄膜。

溶胶液A：

钛酸四异丙酯、二乙醇胺、乙醇以摩尔比1∶2.5∶34的比例混合而成的溶胶液。

溶胶液B：

钛酸四异丙酯、乙酰丙酮、脱离子水、乙醇以摩尔比1∶1∶3∶20的比例混合而成的溶胶液。

然后、在这些溶胶液中把氧化铝维集合体或铝纤维集合体浸渍一定时间后、从溶胶液中取出在空气中进行一次干燥。

一次干燥结束后、在马弗炉(隔焰炉MUFFLE YAMATO社制FO300)中、空气气氛中进行加热烘焙、这个加热处理的最高温度的决定是在300℃～550℃的范围内以50℃级别进行探讨、为此得知、最高温度为450℃时能得到引发最好的锐钛矿(anatase)型光触媒反应这一事实。加热工序的上升温度、渐渐使它进行反应为好、从室温开始以每分钟升高2℃的比例加热到450℃保持3小时后、使其自然冷却才可能得到最有效的浸渍涂层。光触媒能虽然劣化、为了能产生可视光应达型金红石(rutile)型光触媒反应、有必要使这个烘焙温度维持在750℃。

在上述的第一回的浸渍过热烘焙操作中、构成氧化铝纤维集合体的E-7氧化铝纤维上形成约140nm的膜厚的二氧化钛涂层、这些操作合计反复进行3回、氧化铝纤维上形成约400nm的膜厚的二氧化钛涂层以后、初次成为做为二氧化钛集合体发挥光触媒能的机能性触媒纤维。

而且、对铝纤维集合体的E-1也同样反复进行了3回浸渍涂层、能够形成膜厚约400nm的具有二氧化钛薄膜的二氧化钛涂层铝纤维集合体。

但是、因为使用上述的溶胶液A或溶胶液B、在MAFTEC(登录商标)ALS、MLS-2等的氧化铝细纤维集合体中也可能进行浸渍涂层、但是因为是细纤维、所以容易发生不均匀的溶胶液付着。因此、在往MAFTEC(登录商标)ALS、MLS-2等的氧化铝细纤维集合体上进行二氧化钛浸渍涂层时、是用以下所述的方法、以防止出现不均匀的情况下进行浸渍涂层。

也就是说、MAFTEC(登录商标)ALS、MLS-2等的氧化铝细纤维集合体的浸渍涂层用的溶胶液是、钛酸四异丙酯∶乙醇∶乙酰丙酮∶蒸溜水＝1∶20∶3∶6摩尔比调制而成的(以下、称溶胶液C)。以此摩尔比调制的溶胶液、因为粘性弱容易浸透于纤维的缝隙、对细纤维进行涂层、特别是氧化铝细纤维的二氧化钛涂层是最合适的。

具体来说、把调制的溶胶液C、分注于不锈钢制容器盘中、在该不锈钢制容器盘内浸渍氧化铝细纤维集合体。

接着、在溶胶液C中用中波长的超声波振动15分钟、之后静止45分钟。象这样、在溶胶液C中用中波长的超声波来振动、使溶液充分渗透于纤维网内部能够达到深部涂层效果。实施超声波振动时间、在该实施例中是15分、最好是从30秒到30分。如果超声波振动时间在30秒以下时、溶胶液有可能不能充分浸透于纤维中、如果超声波振动在30分以上时、可能会给氧化铝纤维的氧化铝层造成不良的影响。并且、低波长的超声波振动、有可能使付着的二氧化钛层受损伤产生剥离、因此不适合于使用。

超声波处理后的静止时间、在该实施形态中是进行了45分、没有特定的限定、静放时间在30分至6小时之间程度就可以。

把在溶胶液C中浸渍1小时的氧化铝纤维集合体从溶胶液C中缓慢取出、在常温的空气中放置2小时以上进行一次干燥。这时、所进行的风干、可以使付着在氧化铝纤维集合体上的溶胶液C、会得到更有效的干燥。而且、对付着有溶胶液的纤维或纤维体、进行红外线照射、也可以迅速地进行干燥。

接着、对付着溶胶液C已被干燥的的氧化铝细纤维集合体进行加热、实施二氧化钛固定。这个加热是在马弗炉(隔焰炉MUFFLE)中、在空气气氛下、从室温开始设定以每分钟2℃到15℃的升温比例为最好、在该实施例中、是以2℃的升温比例加热到450℃保持3小时后、使之自然冷却。

上述的在溶胶液C中进行的浸渍、风干、加热固定一连串工程、要反复进行3次、在氧化铝细纤维集合体上进行二氧化钛涂层、调制成二氧化钛纤维集合体。

并且、在该实施形态中、仅对溶胶液C实施超声波处理来进行二氧化钛涂层、在使用溶胶液A以及溶胶液B进行二氧化钛涂层时、也可以实施超声波处理。

(8)色素分解试验

下面、应该对利用E-1调制成的二氧化钛镀膜铝纤维集合体和、E-7及F-1的二氧化钛纤维集合体进行光触媒能的验证、并进行色素分解性能试验。而且、同时也对在氧化铝细纤维上进行二氧化钛涂层的试料进行了色素的分解能试验。

也就是说、做为试验对象的试料是、

Cont.：没有实施二氧化钛涂层的氧化铝纤维集合体(对比试料)

试料1：在E-1铝纤维集合体上使用溶胶液A进行的二氧化钛涂层

试料2：在E-7氧化铝纤维集合体上使用溶胶液B进行的二氧化钛涂层

试料3：在E-7氧化铝纤维集合体上使用溶胶液C进行的二氧化钛涂层。

试料4：在使用MAFTEC(登录商标)ALS的F-1氧化铝纤维集合体上使用溶胶液C进行的二氧化钛涂层。

试料5：使用MAFTEC(登录商标)MLS-2的铝纤维集合体上使用溶胶液C进行的二氧化钛涂层。

试料6：在MAFTEC(登录商标)ALS上使用溶胶液C进行的二氧化钛涂层。

试料7：在MAFTEC(登录商标)MLS-2上使用溶胶液C进行的二氧化钛涂层。

共计8种。

而且、分析对象物、使用的是亚甲蓝(methylene blue：3、7-Bis(dimethylamino)phenazathionium chloride).

把各个纤维1g放入白色磁器容器中、分别注入0.1％的亚甲蓝溶液10ml、从两盏紫外灯进行紫外线照射来做色素分解试验。

其结果、除对比试料以外、全部试料都有分解亚甲蓝的作用得到确认。而且、在这些试料中、试料6、试料7其次是试料3、呈现出最强的分解亚甲蓝的作用。从此看来、现在的状况下得到的判断是溶胶液C能够发挥最强光触媒作用。对试料6以及试料7的二氧化钛细纤维上虽然有二氧化钛涂层、其强力的光触媒能、被判明在很大程度上取决于作为基材的某一直径的纤维上具有的被扩大的涂层面积。

(9)消臭试验(乙醛分解试验)

下面、为了对在铝纤维集合体E-1上实施二氧化钛涂层的二氧化钛涂层铝纤维集合体(以下称二氧化钛涂层E-1)和、从氧化铝纤维集合体E-7以及F-1各自形成的二氧化钛纤维集合体(以下、分别称E-7二氧化钛纤维集合体及F-1二氧化钛纤维集合体)的光触媒作用引起的消臭能力进行调查、对封闭容器中封入的乙醛进行分解试验。

首先、对二氧化钛涂层E-1和、E-7二氧化钛纤维集合体上进行的乙醛分解试验进行叙述。该试验、做为对比标本对带有光触媒能的粘合织物(非织布)(NB社制)进行了试验。

起初、为了除掉纤维上付着的氧化钛的剩余成分、对试验中提供的纤维集合体做5分钟连续超声波清洗、用蒸留水进行脱离子后、在200℃上进行了2小时的再次烘焙。

因此、把切成的50mm方角的试验试料、收纳于规定容量的玻璃制密闭容器中、确认为正常状态后、在试验试料上进行紫外线照射。这时、容器内的乙醛浓度及二氧化炭的浓度随着时间而变化、使用气象色谱仪装置(株式会社岛津制作所GC-8A型)进行测量。以这种方法进行的消臭试验数据如图4所示。

图4(a)是NB社制的粘合织物(非织布)的试验结果示意图、(b)是二氧化钛涂层E-1的试验结果示意图、(c)是E-7二氧化钛纤维集合体各2.5g的试验结果示意图。

图(a)中所示的粘合织物(非织布)、在试验开始后约50分种内可以看到降低倾向、之后、乙醛急剧减少、试验开始后在100分时已达到检测极限以下。

而且、二氧化炭、在紫外线开始照射的同时浓度就上升、在试验开始后120分时就达到最大值3291ppm。

图(b)中所示的二氧化钛涂层E-1、在紫外线照射后立刻会出现乙醛浓度的急剧下降、紫外线照射开始后75分时已经降到检测极限以下。但是、二氧化炭浓度即使在120分后还积存有222ppm。根据对该结果考查得知、带有光触媒能的粘合织物(非织布)、在紫外线照射的同时会有大量的二氧化碳生成、而二氧化钛涂层E-1纤维集合体虽然乙醛迅速消失、却没有多少二氧化碳产生。也就是说、表明了在上述的二氧化钛涂层中形成的二氧化钛层因光触媒的反应一度被吸附的乙醛、那以后会慢慢被分解。在这里得知光诱发吸着能的发现这一事实。因为没有二氧化钛涂层的E-1纤维没有吸着能、也不具有光诱发吸着能(无法图式)、因此、可以判断这个吸着能是由来于溶胶A液、溶胶B液、溶胶C液各自的组成上的二氧化钛涂层本身所固有的能力。

图(c)中所示的二氧化钛涂层E-7、在紫外线照射后立刻会出现乙醛浓度的急剧下降、、紫外线照射开始后30分时已经降到检测极限以下。一度被吸附的乙醛、那以后会慢慢被分解、紫外线开始照射90分时就达到最大值388ppm。根据这些可表明、基于通过铝纤维在氧化铝纤维上对涂层的基材进行变更这一事实、它的光触媒能会有明显的提高、光诱发吸着能及分解能的能力同时也被提高。

这一事实表明、例如不只是局限于有害物质的吸着、就是在附载氧化钛、白金等的机能性触媒时也可以保持其坚固性。同时也表示、与该发明有关的氧化铝纤维以及氧化铝集合体、做为优秀的触媒的基材可以得到充分的利用。

接着、对F-1二氧化钛纤维集合体也进行了乙醛分解试验。而且、对在氧化铝细纤维(MAFTEC(登录商标)ALS)上用溶胶液C实施的二氧化钛涂层进行的试验也做了提供。而且、该试验在紫外线照射前的乙醛浓度约为250～350ppm、这与前面的试验相比对乙醛具有更高的分解能得到确认。并且、为该试验所提供的各试料的重量为1g。

试料1：E-7二氧化钛纤维集合体

试料2：与MAFTEC(登录商标)ALS结合的F-1二氧化钛纤维集合体

试料3：在MAFTEC(登录商标)MLS-2上使用溶胶液C进行的二氧化钛涂层。

图5(a)为试料1、图5(b)为试料2、图5(c)为试料3的各自的试验结果的显示。从图5(a)、(b)、(c)可知、每一个都具有优良的光触媒能。

首先对图5(a)进行着眼、前面的试验上所提供的E-7二氧化钛纤维集合体、进而在高浓度的乙醛下、也几乎在75分种内使乙醛能够全部得到分解、由此表明、它具有很强的乙醛的分解能。这个二氧化钛纤维的BET值是1.35m²/g且维持大的比表面积。进而、即使乙醛的开始浓度在约3倍的情况下、二氧化炭的生成量也少、这就提示、实施有二氧化钛涂层的与该发明有关的氧化铝纤维以及氧化铝纤维集合体、具有优良的物质吸着能力。

而且、如图5(b)所示的F-1二氧化钛纤维集合体、也显示出其具有优良的光触媒能。这个F-1二氧化钛纤维集合体的比表面积是0.77m²/g。

进而、如图5(c)所示、针对试料3、通过观察可知具有非常优良的光触媒能、因此、在前面所示的用于浸渍涂层的溶胶液C、显示了即使是象氧化铝细纤维这样的非常细的纤维、不用选择维径的大小可以很容易进行涂层的可能性液体。而且、MAFTEC(登录商标)MLS-2、虽然含有约28％的二氧化硅、从观察得知因具有很高的光触媒能所以暗示能够形成良好的浸渍涂层、这就表明溶胶液C对含有二氧化硅的氧化铝的浸渍涂层时也是可能性很大的溶胶液。这个试料3(实施有二氧化钛涂层的MLS-2氧化铝细纤维)的比表面积是9.31m²/g。

(10)NOx分解试验

下面、在图6所示的试验装置上、收纳了C-2二氧化钛纤维集合体或对比试料、通过输送NO(一氧化氮)而进行NOx试验。该试验法作为发明者独自改良的与JIS相类似的试验方法、根据试料是纤维形状、使NO透过纤维内部而对试料进行评价。并且、依JIS法所需的试验装置为图6(a)、该发明者做的JIS变用法试验为(b)。

如图6(a)、JIS法中、只能测定通过表面的NO气体的变化。一方面、在E-7二氧化钛纤维集合体中、NO气体的变化在钢丝棉状的纤维的空隙部也发生。因此、通常的JIS法不能得到十分有效的评价。为此、该发明者用能使NO通过纤维集合体内部的新的构成方法、如图6(b)所示应用JIS变用法对试料的评价。

该试验是、依据JIS法在25±2.0℃的温度中、以3.0L/分的流量把1ppm的NO(一氧化氮)从试验装置的上流侧往试料中送气、根据对通过试料到达试验装置下流侧的气体在NOx分析装置上进行分析、收集得到的数据。在这里确认了气体通过试料时回路内没有压力损失。而且、该试验是、在E-7二氧化钛纤维集合体上没有紫外线照射时进行NO通气试验、和在E-7二氧化钛纤维集合体上有紫外线照射时进行NO通气试验。

其结果如图7所示。从如图7(a)可知、NO的浓度从紫外线开始照射前的0.95ppm急剧减少到0.54ppm、即使在装置的下流侧采取的气体的NO浓度超过60分种也一直维持在0.68ppm。其次、用JIS变用法进行的结果如图7(b)所示。从如图7(b)可知、紫外线照射开始时NO浓度为0.54ppm、即使经过120分以后NO还维持在0.62ppm。一方面也可得知NO₂的浓度被分解到NO的浓度的28％为止。

下面、在二氧化钛涂层时、对进行3回浸渍涂层的E-7二氧化钛纤维集合体、和进行4回E-7二氧化钛纤维集合体的NO分解作用为了互相比较而进行了NO分解试验。

图8(a)是、进行3回浸渍涂层的E-7二氧化钛纤维集合体的NO分解试验的试验结果示意图、图8(b)是进行4回浸渍涂层的E-7二氧化钛纤维集合体的NO分解试验的试验结果示意图。

其结果、在图8(a)中约0.92ppm的NO气体、因为紫外线的照射而减少到约0.56ppm、对此、在图8(b)中约0.93ppm的NO气体、减少到约0.51ppm。

从这个试验可以得知、浸渍涂层进行的次数越多、进而越能生成良好的光触媒作用。

(11)在水中的杀菌·杀虫·有机物分解上的应用实例。

二氧化钛纤维以及二氧化钛纤维集合体、作为光触媒体具有能发生OH·以及O·的游离基等俗称的负离子和离子团的环境改善离子的机能。

也就是说、对例如乙醛、甲醛、二甲苯、甲苯、苯乙烯、硫化氢、甲(基)硫醇、二甲硫、三甲胺、异戊酸、氨、氮氧化物、硫黄氧化物等的气体中的有害物质能够进行氧化、分解处理的同时也可利用于细菌或病毒的杀菌上。

但是、这个气相反应由于其不安定性持续的时间很短、且反应仅在光触媒的非常近的旁边进行反应、对有害物质的分解处理及细菌类的杀菌处理都只局限在与光触媒相接触的场合。

因此、作为具备环境改善离子的活性氧核的机能付加于水、如果能够利用通过此水引起的氧化反应、即使在离开光触媒体表面的场合下、在时间、空间上离开一定距离的场所也可以发现来自于活性氧核的强力的氧化作用。这个水、含有通过光触媒反应而生成的大量活性氧核、在以下将该水规定为光触媒反应水。

也就是说、与本发明有关的光触媒反应水生成装置、就是提供了利用由这个光触媒反应水而引起的氧化反应可以进行清洗的光触媒反应水生成装置。并且、这里的所谓清洗、不只是指清除物质表面上的污尘、也具有微生物的杀菌、有机物的氧化分解等的概念。

此光触媒反应水、是使水和二氧化钛纤维集合体相接触经过紫外线照射而生成的。这里、作为紫外线的光源、紫外线灯(紫外光)、红外线、太阳光等、只要是能够放射340nm～370nm的紫外线的光源的话、没有什么特别的限定。

而且、用紫外线照射水中的光触媒体的时候、从水上的紫外线源发射的紫外线通过光导纤维导入水中的同时、将光导纤维的终端部与光触媒体方相对向放置、以便能在光触媒体的所需要的场所上进行紫外线照射。而且、即使是被污染的水、通过光导纤维导入紫外线、可以使紫外线容易地达到光触体媒。

与光触媒体接触做为光触媒反应水的水是、预先使其具有较高浓度的溶解的氧为佳。水中溶解的氧的浓度越高、二氧化钛纤维集合体表面上的光触媒反应就越活泼、使其能够产生大量的活性氧核、因此能够有效地有生成光触媒反应水。

而且、在光触媒反应水生成时、将超声波放到能够达到光触媒体的位置上、也可以在水中装设上可以发生振动的超声波振动子。通过超声波振动二氧化钛纤维、可以使二氧化钛纤维的表面生成的活性氧核在水中得到有效的扩散。也就是说、构成光触媒体的二氧化钛纤维集合体、因为是由多数的二氧化钛纤维集合而成因此是多孔质体、所以具有非常大的表面积、因此能生成多量的活性氧核。而且、在这同时、发生的活性氧核因为超声波的振动迅速从表面脱落大量地游离在水中。然后、马上又有新的活性氧核生成、又随着超声波振动而脱落再次游离在水中。因为这些反应的反复重复是在瞬间进行的、所以能够极有效地使活性氧核存在于水中。而且、二氧化钛纤维集合体有多数的纤维自由末端、这些自由末端因振动而使多量的活性氧核得到扩散。

同时、形成这个二氧化钛纤维集合体的二氧化钛纤维、是使用由铝类金属构成的铝层和具备自然氧化膜、人工氧化膜和深层氧化膜的氧化铝层、与用溶胶液A以及溶胶液B和溶胶液C而形成的二氧化钛层之间结合紧固、具很高的耐久性、因此、在超声波环境下的水中也能够保持其实用性且可经得起长时间的使用。

以这种方法生成的光触媒反应水、不只是在物品、食品及生物的除菌清洗时有效、而且它的强氧化力也可利用于海洋生物上的寄生虫的驱虫及变形虫等的原虫类的驱除上。

(12)空气清净机的应用实例

下面、对二氧化钛纤维集合体适于应用于空气清净机的过虑器进行举例说明。

历来、从实验研究室、病院手术室、工场、尿保管场所等一直都会有气体(例如甲醛、笑气(N₂O)等有害气体)排出。这种气体、是引起产生慢性神经性疾病及肝脏疾病、或是促使畸形性和致癌性等的健康障碍的原因、它不只是对健康有坏的影响、对地球温暖化及臭氧层的破坏等环境上也被指出有坏的影响、因此对它的处理对策是当务之急。

在此、与本发明有关的气体处理装置、处理气体用的过滤器上具备有能够供给水的给水部、使上述的气体处理用过滤器表面上的构成能够形成水过滤器、在前面所述的气体处理用过滤器上、还备有与本发明有关的氧化铝纤维集合体或二氧化钛纤维集合体。

下面、对与本发明有关的气体处理装置A利用图面作具体说明。

如图9和图10所示、与本发明有关的气体处理装置A、箱11的上部设有第一水槽12、箱11内的下部贮藏水、把这个做为第2水槽13、这两个水槽12、13为在后面所述的水过滤器-F的形成而贮藏水。并且、水过滤器-F、是在氧化铝纤维集合体或二氧化钛纤维集合体上形成的。

上记的第1水槽12和第2水槽13之间、做为供水手段设有供水管21、利用第2水槽13内设有同样的做为供水手段的供水泵41、使贮藏在第2水槽13的水通过供水管21打上来移动到第1水槽12。

这里、如图10所示、第1水槽12和第2水槽13的内部、配设备有二氧化钛纤维集合体的气体处理用过滤器来构成光触媒部130的同时、还配设了接在超声波发生器(图未表示)上的超声波振动子120和紫外线灯20。因此、可以分解水过滤器捕获的有害物质、以及对在水过滤器系统中发生的细菌进行杀菌。在照射上使用的紫外线、不一定只单独使用紫外灯(波长约340nm～370nm)也可以同杀菌灯(波长约260nm)并用。

如图11所示、在气体流路部14上、由送风通路15→镜面送风室16→镜面排风室17→排风通路18→炭纤维收容室111和形成气体流通的流路R来形成。由于在上记的排气口18a上设置了炭纤维收容室111、活性炭纤维做为触媒、吸附剂、可以使在上记的气体流路部14没有得到处理的气体中的有毒物质(例如有机气体中的氮化合物)在炭纤维收容室111内进行吸附、还原处理、然后进行排气、能提高气体处理效率。

象这样、通过在氧化铝纤维上进行二氧化钛涂层所构成的气体处理用过滤器-19用紫外线进行照射、气体处理过滤器-19的表面上不只是生成活性氧核、而且在上下的水槽内生成光触媒反应水、也能够以水作为媒体来处理气体。

因此、让气体处理过滤器-19表面的光触媒(二氧化钛涂层)上生成的活性氧核、不用媒体的介入而是直接发生作用、与到现在为止只处理接触在光催化媒表面上的有害物质的方法不同、该发明是、即使是在与光触媒体有一定的距离的地方、也能享受到通过活性氧核的气体处理效果。

这和气体处理装置A的流路R内部里、以烟雾剂状扩散的包含有活性氧核的水的飞沫相同、处理对象的有害物质即使没有直接接触气体处理过滤器、因为流路R中存在的细小水滴本身具有氧化、分解能力、以飞跃的速度提高了气体处理效率。

而且、第1水槽12中、配设例如包括烧成珊瑚及琉球石灰岩等的含有碳酸钙(CaCO₃)的炭酸钙含有材料(图未表示)、第1水槽12内部的水也可以是碳酸钙水溶液。

进而、第1水槽12内的水中也可以添加尿素。

因而、在增强水过滤器-F的吸附能力的同时、让气体中的有害物质进行适宜的石膏化、以此来维持水过滤器的吸附能力。

并且、在图9～12中、15a是吸气口、19a是前面、19b是后面、20a是后面、21是供水管、22是排水管、41是供水泵、61是排风通路前壁、62是排风通路左壁、63是排风通路周壁、64是第一连接部、71是镜面送风室周壁、72是第2连接部、81是镜面排风室周壁、82是第3连接部、91是排风扇、92是排风通路后壁、93是排风通路左壁、94是排风通路周壁、100是指紫外线反射铝盘。

如上所述、利用与本发明有关的氧化铝涂层形成法、可以形成具有厚膜状的氧化涂层的氧化铝纤维。而且、利用与本发明有关的氧化铝纤维、可以提供具有优良的耐热性及浸渍涂层性的氧化铝纤维、并且、也可以提供聚集成钢丝棉状的氧化铝纤维及实施浸渍涂层具有光触媒机能的氧化铝纤维。同时、利用与本发明有关的空气清净装置、具有由来于氧化铝纤维的厚膜状的氧化膜的优良的物质吸附能和光触媒机能的氧化铝纤维至少要利用其中一个、才可以提供具有优良的物质除去能力的空气清洗装置。

最后、上面所述的各个实施的形态的说明是本发明中的一个例子、本发明不限定于上述的实施的形态。因此、在上述的实施的形态以外、如果不脱离与本发明有关的技术思想范围的话、当然在设计等上可以进行种种变更。例如、图9～12所示的空气清净装置A中、使用二氧化钛纤维集合体的气体处理过滤器19只用了一枚、象这些没有做限定、例如、用复数的气体处理过滤器19来构成也可以。

工业实用性

请求项1中记载的氧化铝涂层形成方法、具有的特征是、针对表面涂有自然氧化膜的铝制或铝合金制的铝纤维的自然氧化膜下层，再形成人工氧化膜，且在此人工氧化膜的下层进一步把铝氧化而形成深层氧化膜。

为此、在表面覆盖有自然氧化膜的铝纤维的下层、因为可以连续形成人工氧化膜和深层氧化膜、所以氧化膜作为三层构造、可以形成粘附性高的涂层、例如能形成实施有光触媒二氧化钛涂层等的氧化膜。而且、深层氧化膜做为耐热膜、加热超过熔点温度可以形成后述的最深层氧化膜。

而且、请求项2中记载的氧化铝薄膜形成方法中、人工氧化膜是、把铝纤维加热到其熔点温度的约2分之1的温度而形成的、因此、在加热温度超过熔点温度的约2分之1的温度而形成后述深层氧化膜的时候、可以形成纤维形状完整的深层氧化膜。

而且、请求项3中记载的氧化铝薄膜形成方法中、人工氧化膜是、把铝纤维维持每分钟保持5℃以下的温度梯度加热而形成的。因此、可以形成致密的人工氧化膜、在深层氧化膜形成中进行加热的时侯、更有效的防止纤维形状被破坏、来达到形成深层氧化膜。

而且、请求项4中记载的氧化铝薄膜形成方法中、人工氧化膜是、把铝纤维维持在每分钟保持5℃以下温度梯度加温到熔点的约2分之1的温度后，在熔点温度的约2分之1的温度时恒温保持所定的时间而形成的、所以、可以防止深层氧化膜的膜厚剥离、可以安定地形成所需要的膜厚的氧化铝薄膜。

而且、请求项5中记载的氧化铝薄膜形成方法中、根据来自自然氧化膜和人工氧化膜形成的氧化膜的膜厚在5nm以上、可以制造形状坚固的氧化膜、来提高纤维的耐气候性、耐腐蚀性和安定性。

而且、请求项6中记载的氧化铝薄膜形成方法中、深层氧化膜是、在人工氧化膜的形成后、把铝纤维加热到其熔点温度附近的温度而形成的、因此、加热气分中的氧可以透过自然氧化膜和人工氧化膜、在保持其纤维形状同时可以形成深层氧化膜。

而且、请求项7中记载的氧化铝薄膜形成方法中、自然氧化膜、人工氧化膜和深层氧化膜的氧化膜的膜厚在50nm以上、因此、在具备有铝本身所特有的柔软性的同时、就是超过铝的熔点的温度也可以形成保持其纤维形状的氧化铝纤维。并且、可以形成粘附性高的涂层、例如能形成实施有光触媒二氧化钛涂层等的氧化膜。甚至、可以形成能够承受形成金红石(rutile)型光触媒二氧化钛纤维涂层所需要的加热温度(约750℃)、具有耐热性的氧化铝薄膜。

而且、请求项8中记载的氧化铝薄膜形成方法中、依据所需要的氧化铝的膜厚、加热到铝纤维的熔点温度的附近温度后、通过在其温度附近对保持的时间进行调节、可以调整深层氧化膜的膜厚。

而且、请求项9中记载的氧化铝薄膜形成方法中、深层氧化膜、具有的耐热性温度高于铝或铝合金的熔点、因此、可以在高于铝或铝合金的熔点温度下进行加热和升温。

而且、请求项10中记载的氧化铝薄膜形成方法中、通过把铝纤维加热到高于其熔点温度为止、使深层氧化膜的下层的铝氧化形成最深层氧化膜、因此、可以形成能够承受金红石(rutile)型光触媒二氧化钛纤维涂层形成时所需要的加热温度(约750℃)的具有耐热性的氧化铝薄膜。

而且、请求项11中记载的氧化铝薄膜形成方法中、人工氧化膜、深层氧化膜和最深层氧化膜、都是在气相中或是高氧的条件下进行加热而形成、因此、不用担心会有象使用的传统的氧化方法、如溶解法等那样铝纤维被溶解失去的可能性、而且能够廉价地确实实施铝纤维的氧化。

而且、请求项12中记载的氧化铝纤维是、对于表面涂有自然氧化膜的铝制或铝合金制的铝纤维进行氧化形成氧化铝纤维时、具有在自然氧化膜的下层把铝氧化而形成的人工氧化膜，具有在人工氧化膜的下层把铝氧化形成的深层氧化膜、因此、通过氧化膜形成三层构造、可以形成粘附性高的涂层、例如能形成具有实施有光触媒二氧化钛涂层等的氧化膜的氧化膜纤维。而且、深层氧化膜做为耐热膜、可以做为加热到高于熔点温度而形成的后述的最深层氧化膜的氧化铝纤维。

而且、请求项13中记载的氧化铝纤维中、人工氧化膜是、把铝纤维加热到其熔点温度的约2分之1的温度而形成的、因此、在加热温度超过熔点温度的约2分子1的温度而形成后述的深层氧化膜的时候、可以做为形成纤维形状完整的深层氧化膜的氧化铝纤维。

而且、请求项14中记载的氧化铝纤维中、人工氧化膜是、把铝纤维、维持每分钟保持5℃以下的温度梯度加热而形成的、因此、能够做为致密的人工氧化膜、在深层氧化膜形成中进行加热的时侯、更有效的防止纤维形状被破坏、可以做为能够形成深层氧化膜的氧化铝纤维。

而且、请求项15中记载的氧化铝纤维中、人工氧化膜是、把铝纤维、维持在每分钟保持5℃以下温度梯度加热到熔点的约2分之1的温度后，在熔点温度的约2分之1的温度时恒温保持所定的时间而形成的、所以、可以防止深层氧化膜的膜厚不均、可以安定地形成所需要膜厚的氧化铝薄膜。

而且、请求项16中记载的氧化铝纤维、因为由自然氧化膜和人工氧化膜形成的氧化膜的膜厚在5nm以上、因此、可以制造形状坚固的氧化膜、并能得到纤维的耐气候性、耐腐蚀性和安定性提高的氧化铝纤维。

而且、请求项17中记载的氧化铝纤维中、深层氧化膜是、在人工氧化膜的形成后、把铝纤维加热到其熔点温度附近的温度而形成的、因此、人工氧化膜的下层备有深层氧化膜、可以形成粘附性高的涂层、例如能作为实施光触媒二氧化钛涂层等的氧化膜纤维。而且、将深层氧化膜做为耐热膜、可以做为能够形成加热到高于熔点温度而形成的后述的最深层氧化膜的氧化铝纤维。

而且、请求项18中记载的氧化铝纤维中、由自然氧化膜、人工氧化膜和深层氧化膜形成的氧化膜的膜厚在50nm以上、因此、在具备有铝本身所特有的柔软性的同时、即使超过铝的熔点的温度也可以形成保持其纤维形状的氧化铝纤维。并且、可以形成粘附性高的涂层、例如能形成实施光触媒二氧化钛涂层等的氧化膜、甚至、可以做为能够承受形成金红石(rutile)型光触媒二氧化钛纤维涂层所需要的加热温度(约750℃)、具有耐热性的氧化铝纤维。

而且、请求项19中记载的氧化铝纤维中、深层氧化膜是、把铝纤维加热到熔点温度附近的温度后、针对所需要的氧化铝的膜厚、在其温度附近对保持的时间进行调节、可以调整深层氧化膜的膜厚。

而且、请求项20中记载的氧化铝纤维中、深层氧化膜、具有高于铝或铝合金的熔点温度的耐热性、因此、可以在更高的温度下进行加热和升温。

而且、请求项21中记载的氧化铝纤维中、根据把该氧化铝纤维加热到高于铝纤维的熔点温度、设置了使前面所述的深层氧化膜下层的铝氧化形成最深层氧化膜、因此、可以做为能够承受形成金红石(rutile)型光触媒二氧化钛纤维涂层所需要的加热温度(约750℃)、具有耐热性的氧化铝纤维。

而且、请求项22中记载的氧化铝纤维中、人工氧化膜、深层氧化膜和最深层氧化膜、都是在气相中或是高氧的条件下进行加热而形成的、因此、不用担心会有象使用的传统的氧化方法、如溶解法等那样使用大量的药剂、能够廉价地确实保证氧化铝纤维的均一性。

而且、请求项23中记载的氧化铝纤维中、因为氧化铝纤维的表面涂有二氧化钛薄膜、所以氧化铝纤维上可以付与光触媒能的同时、可以提高耐热性、密着性和耐久性、表明具有很高的亲水性以及保水性。

而且、请求项24中记载的氧化铝纤维中、二氧化钛薄膜是，从烷氧基钛类，卤化钛或是钛酸盐由来的、因此、可以使源于二氧化钛薄膜的光触媒作用起到良好的发挥。

而且、请求项25中记载的氧化铝纤维中、烷氧基钛类是钛酸四乙酯或是钛酸四异丙酯、以及上述的卤化钛是四氯化钛、以及上述的钛酸盐是三钛酸盐、四钛酸盐、及五钛酸盐的任何一个。因此、可以使源于二氧化钛薄膜的光触媒作用起到良好的发挥。

而且、请求项26中记载的氧化铝纤维、是由铝纤维集合而成的、因此、可以做成具有体积小表面积大的氧化铝纤维。

而且、请求项27中记载的光触媒反应水生成装置是、通过从光源发出的光照射在光触媒体产生的活性氧核扩散在水中、使水付与活性氧核的机能、利用此水的氧化反应来进行清洗的光触媒反应水生成装置、上述的光触媒体中、备有在请求项23～25中的某一项上记载的氧化铝纤维、因此、在水中可以很有效的使活性氧核扩散、可以有效的生成光触媒反应水。

并且、请求项28中记载的气体处理装置中、处理气体用的过滤器上具备有能够供给水的给水部、使气体处理用过滤器表面上的构成能够形成水过滤器的同时、气体处理用过滤器、备有在请求项11～26中的某一项上记载的氧化铝纤维、因此、气体处理用过滤器和水过滤器能够使气体确实得到处理。

Claims (22)

1.一种氧化铝涂层形成方法，其特征在于，在表面涂有自然氧化膜的铝制或铝合金制的铝纤维的所述自然氧化膜的下层，再形成人工氧化膜，且在该人工氧化膜的下层进一步使铝氧化而形成深层氧化膜，

所述人工氧化膜是将所述铝纤维加热到其熔点温度的约2分之1的温度而形成的，

所述深层氧化膜是在所述人工氧化膜形成后，将所述铝纤维加热到其熔点温度附近的温度而形成的，

所述熔点温度的约2分之1的温度是指包括在用下记的式子所求出的上限温度和下限温度范围内的温度，

上限温度[℃]＝(形成所述铝纤维的铝类金属的熔点温度[℃]÷2)×1.1，

下限温度[℃]＝(形成所述铝纤维的铝类金属的熔点温度[℃]÷2)×0.9，

所述熔点温度附近的温度是指低于形成所述铝纤维的铝类金属的熔点，并且为低于该铝类金属的熔点温度10％的温度以上。

2.如权利要求1所述的氧化铝涂层形成方法，其特征在于，所述人工氧化膜是将所述铝纤维一边维持每分钟5℃以下的温度梯度一边进行加热而形成的。

3.如权利要求2所述的氧化铝涂层形成方法，其特征在于，所述人工氧化膜是将所述铝纤维一边维持每分钟5℃以下的温度梯度一边加热到所述熔点温度的约2分之1的温度后，保持所述熔点温度的约2分之1的温度30分钟～3小时而形成的。

4.如权利要求1～3中任一项所述的氧化铝涂层形成方法，其特征在于，由所述自然氧化膜和所述人工氧化膜形成的氧化膜的膜厚在5nm以上。

5.如权利要求1～3中任一项所述的氧化铝涂层形成方法，其特征在于，由所述自然氧化膜、所述人工氧化膜和所述深层氧化膜形成的氧化膜的膜厚在50nm以上。

6.如权利要求1～3中任一项所述的氧化铝涂层形成方法，其特征在于，所述深层氧化膜是在加热到所述铝纤维的所述熔点温度附近的温度后，根据所需要的膜厚、调节在该温度附近保持的时间而形成的。

7.如权利要求1～3中任一项所述的氧化铝涂层形成方法，其特征在于，所述深层氧化膜具有对高于铝或铝合金的熔点的温度的耐热性。

8.如权利要求1～3中任一项所述的氧化铝涂层形成方法，其特征在于，通过将所述铝纤维加热到高于其熔点温度的温度，使所述深层氧化膜的下层的铝氧化形成最深层氧化膜。

9.一种氧化铝纤维，其特征在于，在使表面涂有自然氧化膜的铝制或铝合金制的铝纤维氧化而形成的氧化铝纤维中，具有在自然氧化膜的下层使铝氧化而形成的人工氧化膜，具有在所述人工氧化膜的下层使铝氧化而形成的深层氧化膜，

所述人工氧化膜是将所述铝纤维加热到其熔点温度的约2分之1的温度而形成的，

所述深层氧化膜是在所述人工氧化膜形成后，将所述铝纤维加热到其熔点温度附近的温度而形成的，

所述熔点温度的约2分之1的温度是指包括在下记的式子所求出的上限温度和下限温度范围内的温度，

上限温度[℃]＝(形成所述铝纤维的铝类金属的熔点温度[℃]÷2)×1.1

下限温度[℃]＝(形成所述铝纤维的铝类金属的熔点温度[℃]÷2)×0.9

所述熔点温度附近的温度是指低于形成所述铝纤维的铝类金属的熔点，并且为低于该铝类金属的熔点温度10％的温度以上。

10.如权利要求9所述的氧化铝纤维，其特征在于，所述人工氧化膜是将所述铝纤维一边维持每分钟5℃以下的温度梯度一边进行加热而形成的。

11.如权利要求10所述的氧化铝纤维，其特征在于，所述人工氧化膜是将所述铝纤维一边维持每分钟5℃以下的温度梯度一边加热到所述熔点温度的约2分之1的温度后，保持所述熔点温度的约2分之1的温度30分钟～3小时而形成的。

12.如权利要求9～11中任一项所述的氧化铝纤维，其特征在于，由所述自然氧化膜、所述人工氧化膜形成的氧化膜的膜厚在5nm以上。

13.如权利要求9～11中任一项所述的氧化铝纤维，其特征在于，由所述自然氧化膜、所述人工氧化膜和所述深层氧化膜形成的氧化膜的膜厚在50nm以上。

14.如权利要求9～11中任一项所述的氧化铝纤维，其特征在于，所述深层氧化膜是在加热到所述铝纤维的所述熔点温度附近的温度后，根据所需要的膜厚、调节在该温度附近保持的时间而形成的。

15.如权利要求9～11中任一项所述的氧化铝纤维，其特征在于，所述深层氧化膜具有对高于铝或铝合金的熔点的温度的耐热性。

16.如权利要求9～11中任一项所述的氧化铝纤维，其特征在于，设置有将所述氧化铝纤维加热到高于所述铝纤维的熔点温度的温度、由此在所述深层氧化膜的下层使铝氧化而形成的最深层氧化膜。

17.如权利要求9～11中任一项所述的氧化铝纤维，其特征在于，所述氧化铝纤维的表面涂有二氧化钛薄膜。

18.如权利要求17所述的氧化铝纤维，其特征在于，所述二氧化钛薄膜来源于烷氧基钛类、卤化钛或钛酸盐。

19.如权利要求18所述的氧化铝纤维，其特征在于，所述烷氧基钛类是钛酸四乙酯或钛酸四异丙酯，所述卤化钛是四氯化钛，所述钛酸盐是三钛酸盐、四钛酸盐或五钛酸盐中的任一种。

20.一种氧化铝纤维集合体，其特征在于，是使权利要求9～11中任一项所述的氧化铝纤维集合而成的。

21.一种光触媒反应水生成装置，使从光源发出的光照射在光触媒体上产生的活性氧核在水中扩散，由此向水赋予活性氧核的机能，利用该水的氧化反应来进行清洗，其特征在于，

所述光触媒体具有权利要求17～19中任一项所述的氧化铝纤维。

22.一种气体处理装置，其在气体送气的流路中，设置气体处理用过滤器，对气体进行处理，其特征在于，

所述气体处理用过滤器上具有供给水的给水部，并构成为在所述气体处理用过滤器表面上形成水过滤器，并且所述气体处理用过滤器具有权利要求9～19中任一项所述的氧化铝纤维。

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