JP2000063700A - 微小炭素繊維懸濁液および微小炭素繊維含有塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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線繊維から作った微小炭
素繊維を含有した懸濁液および塗料を提供すること。 【解決手段】 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こ
とを特徴とする懸濁液。 ２ 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項に記載の懸濁液。 ３ 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。 ４ 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３項に記載の塗料。

Description

【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ことを特徴とす
る懸濁液。

【０００７】（２）微小炭素繊維と微小繊維状セルロー
スの配合割合が、微小炭素繊維５０〜９０ｗｔ％、微小
繊維状セルロース５０〜１０ｗｔ％の割合であることを
特徴とする上記（１）項記載の懸濁液。

【０００８】（３）微小炭素繊維の繊維径が３〜１０μ
ｍ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。

【０００９】（４）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）乃至（３）項のいずれかに記載の懸濁液。

【００１０】（５）微小炭素繊維の繊維長が１〜２０ｍ
ｍ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。

【００１１】（６）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（５）項のいずれかに記載の懸濁液。

【００１２】（７）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（６）項のいずれ
かに記載の懸濁液。

【００１３】（８）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
（７）項のいずれかに記載の懸濁液。

【００１４】（９）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】（１０）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（９）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。

【００２７】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、微小炭素繊維と微小繊維状セ
ルロースの配合割合が、微小炭素繊維５０〜９０ｗｔ
％、微小繊維状セルロース５０〜１０ｗｔ％の割合であ
ることを特徴とする。

【００２８】微小炭素繊維と微小繊維状セルロースの配
合割合が９：１より大きいと、微小炭素繊維に対して微
小繊維状セルロースの量が少なくなり、得られる成形体
に十分な固着性が得られなくなる傾向があるからであ
る。

【００２９】また、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
があるからである。

【００３０】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３〜１
０μｍの微小炭素繊維が得られる。

【００３２】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１〜２
０ｍｍの微小炭素繊維が得られる。

【００３６】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、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１〜６
ｗｔ％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８に記載の発明は、本願請求項
１乃至７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１
０μｍ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９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１０に記載の発明は、本願請求
項９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 Ｋ
Ｙ−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】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【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】

【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】

【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】

【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。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【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ことを
   特徴とする懸濁液。
2. 【請求項２】 微小炭素繊維と微小繊維状セルロースの
   配合割合が、微小炭素繊維５０〜９０ｗｔ％、微小繊維
   状セルロース５０〜１０ｗｔ％の割合であることを特徴
   とする請求項１記載の懸濁液。
3. 【請求項３】 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又は２に記載の懸濁液。
4. 【請求項４】 微小繊維状セルロースの繊維径が０．０
   １〜０．１μｍ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。
5. 【請求項５】 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４のいずれかに記載
   の懸濁液。
6. 【請求項６】 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５のい
   ずれかに記載の懸濁液。
7. 【請求項７】 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６のいずれかに記載の懸
   濁液。
8. 【請求項８】 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７のい
   ずれかに記載の懸濁液。
9. 【請求項９】 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。
10. 【請求項１０】 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９に記載の
    塗料。