JP2002096434A

JP2002096434A - 有害ガス処理シートとその製造方法

Info

Publication number: JP2002096434A
Application number: JP2000287271A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Enomoto; 博文榎本
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2002-04-02
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JP4465841B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光触媒粒子と有害ガスとの接触面積が大き
く、かつ機械的強度の向上ならびに量産性の向上を図っ
た有害ガス処理シートとその製造方法を提供する。【解決手段】結着材としてのＰＴＦＥ３中に光触媒粒
子（ＴｉＯ₂）１を含む第１の層５と、結着材としての
ＰＴＦＥ３中にセラミック粒子（ＳｉＣ）２を含む第２
の層６とを積層してなり、さらに、第２の層６は、ＰＴ
ＦＥ３より溶融点が低いＦＥＰ４を含むものとし、上記
二つの層の予備圧延シートを、重ね合わせて、所定の厚
さに圧延し、ＦＥＰ４の溶融温度３００℃で焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光触媒によりガ
ス中の窒素酸化物（ＮＯ_X）や、アンモニア，硫化水素
などの悪臭物質等々の有害成分を分解除去するための有
害ガス処理シートとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】大都市域では、自動車台数の増加や、渋
滞等の交通事情の悪化などによって、環境基準を達成で
きない地域が数多く出現するようになっている。このよ
うなことから、周辺地域の負荷を軽減するために、発生
源対策以外にも、排出後のＮＯ _Xを除去する方法に関し
て、様々な研究がなされている。

【０００３】また家庭やオフィスなどでは、たばこ臭、
ペット臭、さらには建材から放出され化学物質過敏症の
原因物質とされるホルムアルデヒドの問題があり、さら
に焼却炉から発生する排ガス中の有害ガスが問題となっ
ており、これら有害物質の効率的な除去が望まれてい
る。

【０００４】上記窒素酸化物や悪臭物質等の有害成分の
除去方法としては、活性炭、ゼオライト等による吸着法
が知られている。この吸着法は悪臭物質等が吸着剤の飽
和吸着量を超えると除去できなくなり、吸着剤の再生、
交換作業が必要となる問題がある。

【０００５】このような作業の煩わしさを解消する方法
として、最近、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）、ＺｎＯ、Ｆ
ｅ₂Ｏ₃、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＳｒＴｉＯ₃等を主成分と
する光触媒による分解方法が注目を浴びてきている。特
に、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）が注目されている。

【０００６】前記二酸化チタンは、約４００ｎｍ以下の
紫外光により励起されて、電子，正孔対を発生する。正
孔は、二酸化チタン表面の水酸基（ＯＨ基）と反応しＯ
Ｈラジカルを発生し、電子は酸素(Ｏ₂)と反応し、スー
パーオキシドアニオン（Ｏ₂ ^-）を発生させる。これらの
活性酸素種は非常に強い酸化力を持ち、上記悪臭物質を
分解、無害化する。このため二酸化チタン表面には悪臭
物質等が蓄積せず、吸着剤の交換のような作業は必要な
くなる。

【０００７】二酸化チタンは粉末であり、実用上はこれ
を光触媒活性を低下させることなく固定化して用いる必
要がある。固定化手法としては、無機系塗料やコーティ
ング剤に混合してプラスチックフィルム上に塗布する方
法やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂と混
合・圧延してシート化する方法等が知られている。

【０００８】このＰＴＦＥ樹脂でシート化する方法は、
二酸化チタンの担持量を大きくすることができ、また多
孔質の材料であるためシート内部の二酸化チタンも反応
に寄与でき、光触媒活性が高い。上記シート化した光触
媒あるいはプラスチックフィルム上にコーティング剤で
二酸化チタンを担持した光触媒シートは、量産化にも好
適であり、部品としての取り扱い性も良好である。従
来、このような光触媒シートを、脱臭装置、排ガス処理
装置、殺菌装置、酸化分解壁等を含む有害ガス除去装置
に適用する場合には、有害ガス除去装置を構成する容器
の壁や支持体に光触媒シートを貼りつけて使用してい
る。

【０００９】ところで、光触媒による有害ガスの分解に
おいて、分解効率を決定する要因はいくつかあるが、有
害ガス成分と光触媒をいかに効率よく接触させるかが、
大きな要因の一つである。接触効率を上げるための手段
として、従来、波状に成型したセラミックペーパに二酸
化チタンを担持した材料を用いるもの（特開平３−９４
８１３号公報参照）やほうけい酸ガラスクロスに二酸化
チタンを担持した網状の材料を用いるもの（特開平３−
１０６４２０号公報参照）が知られている。これらのも
のにおいては、基材となる波板状または網状材料を水、
アルコール等に二酸化チタン粒子を分散させたチタニア
ゾルに含浸して乾燥後、４００〜７００℃の熱処理をし
て二酸化チタンを担持させている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記含浸により二酸化
チタンを担持したものは、基材がどのような形状をして
いてもチタニアゾルを含浸させさえすれば、二酸化チタ
ンが担持され接触効率のよい材料となり得る。

【００１１】しかしながら、プラスチックフィルム上に
二酸化チタンを担持させた材料、またはフッ素樹脂粉末
と二酸化チタンを混合後、圧延してシート状に成形した
前述のような光触媒シートを、接触効率向上のために波
板状基材や網状基材と組み合わせて用いることは困難で
ある。波板上に密着させて貼りつけるのには手間がかか
りすぎるし、また、網状基材の場合には、網状基材の空
孔部を覆ってしまうことになるからである。

【００１２】一方、前記基材を用いずに、例えば、ＰＴ
ＦＥ樹脂と二酸化チタン粒子を用いた前記光触媒シート
において、光触媒シート自体の機械的強度を向上させ、
量産性、部品としての取り扱い性を向上するためには、
光触媒シートの厚さを適度に選定した上で、ＰＴＦＥの
溶融温度（３２０〜３３０℃）において焼成することが
望ましいが、この場合には、二酸化チタン粒子を溶けた
ＰＴＦＥ樹脂が被覆することとなるので、二酸化チタン
粒子と有害ガスとの接触表面積が低下し、光触媒シート
の酸化・分解性能の低下を招くこととなる。

【００１３】特開平１０−４４３４６号公報には、酸化
チタン粒子を含有するフッソ樹脂（ＰＴＦＥ）層の片面
に酸化チタンを含有しないフッソ樹脂（ＰＴＦＥ）層を
形成することにより、機械的強度と接着力の向上を図っ
た防汚フィルムが記載されているが、この場合にも、前
記ＰＴＦＥ樹脂被覆による有害ガスとの接触表面積低下
の問題は解消できない。

【００１４】この発明の課題は、上記のような点に鑑み
てなされたもので、光触媒粒子と有害ガスとの接触面積
が大きく、かつ機械的強度の向上ならびに量産性の向上
を図った有害ガス処理シートとその製造方法を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、この発明においては、被処理ガス中の窒素酸化物や
悪臭物質などの有害物質を分解除去するための有害ガス
処理シートであって、結着材としてのフッソ樹脂（Ａ）
中に光触媒機能を有する金属化合物粒子を含む第１の層
と、結着材としてのフッソ樹脂（Ａ）中にセラミック粒
子を含む第２の層とを積層してなり、さらに、前記第２
の層は、前記フッソ樹脂（Ａ）より溶融点が低い第２の
フッソ樹脂（Ｂ）を含むものとする（請求項１の発
明）。

【００１６】上記構成によれば、第１の層において、例
えば後述する製造方法によって、溶融しないフッソ樹脂
（Ａ）を光触媒粒子に繊維状に結合した状態とすること
が可能となって、光触媒粒子と有害ガスとの大きな接触
面積を確保し、第２の層において、溶融した第２のフッ
ソ樹脂（Ｂ）が、セラミック粒子とフッソ樹脂（Ａ）と
を結着して、機械的強度を向上し、その結果この積層シ
ートは、全体として接触面積が大きくかつ機械的強度が
高いシートとなる。

【００１７】前記請求項１の発明の実施態様としては、
下記請求項２ないし７の発明が好ましい。即ち、前記請
求項１記載の有害ガス処理シートにおいて、前記金属化
合物は、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｄＳ、ＣｄＳ
ｅおよびＳｒＴｉＯ₃の内の少なくとも一つとする（請
求項２の発明）。

【００１８】また、請求項１記載の有害ガス処理シート
において、前記セラミックは、酸化珪素、酸化亜鉛、炭
化チタン、炭化珪素、および炭化タングステンの内の少
なくとも一つとする（請求項３の発明）。中でも、請求
項６の発明のように、前記金属化合物は、ＴｉＯ₂と
し、前記セラミックは、炭化珪素とするのが好適であ
る。

【００１９】さらに、請求項１記載の有害ガス処理シー
トにおいて、前記フッソ樹脂（Ａ）は、ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）とし、前記第２のフッソ樹脂
（Ｂ）は、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプ
ロピレン共重合体（ＦＥＰ）とし（請求項４の発明）、
前記第１の層と第２の層の厚さは、それぞれ少なくとも
５０μｍとする（請求項５の発明）。５０μｍ以下の場
合、ロール成形において、ピンホールが発生する可能性
がある。

【００２０】また、前記請求項４記載の有害ガス処理シ
ートにおいて、前記第１の層におけるＰＴＦＥの成分割
合は、５％〜７０％とし、前記第２の層におけるＰＴＦ
ＥおよびＦＥＰの成分割合は、それぞれ、少なくとも５
％および１０％とする（請求項７の発明）。ＰＴＦＥの
成分割合が５％以下の場合、シート化成形が困難とな
る。また、第１の層におけるＰＴＦＥの成分割合が７０
％を超えると、光触媒粒子の活性が低下する問題があ
る。第２の層におけるＰＴＦＥおよびＦＥＰの成分割合
の上限は、明確には存在しないが、あまり多くても材料
が無駄であり、上限の目安としては、ＰＴＦＥは２０
％、ＦＥＰは５０％である。

【００２１】次に、有害ガス処理シートの製造方法とし
ては、請求項８の発明が好ましい。即ち、請求項１記載
の有害ガス処理シートの製造方法において、下記の工程
を含むこととする。１）フッソ樹脂（Ａ）と金属化合物粒子の液状分散液を
混練し、この凝集沈殿物を混練した後、予備圧延して、
前記第１の層をシート状に形成する工程。２）フッソ樹脂（Ａ）および第２のフッソ樹脂（Ｂ）な
らびに金属化合物粒子の液状分散液を混練し、この凝集
沈殿物を混練した後、予備圧延して、前記第２の層をシ
ート状に形成する工程。３）前記シート状の第１の層と第２の層とを重ね合わせ
て圧延し、２層構造のシートを作成した後、第２のフッ
ソ樹脂（Ｂ）は溶融し、かつフッソ樹脂（Ａ）は溶融し
ない温度範囲の温度で焼成を行なう工程。

【００２２】上記製造方法により、前述のように、全体
として接触面積が大きくかつ機械的強度が高い有害ガス
処理シートが形成可能であり、また、量産性も良好であ
る。

【００２３】また、前記請求項８の発明の実施態様とし
て、諸材料の分散性向上の観点から下記請求項９ないし
１０の発明が好ましい。即ち、請求項８記載の製造方法
において、前記液状分散液の液体は、純水中に界面活性
剤を添加したものとする（請求項９の発明）。また、請
求項８記載の製造方法において、前記凝集沈殿物を形成
する前に、メタノール，エタノール，２−プロパノー
ル，エチレングリコール，グリセリン等の有機溶媒を液
状分散液に混合する（請求項１０の発明）。

【００２４】さらに、好適なフッソ樹脂材料の組み合わ
せと焼成温度の選定の観点から、下記請求項１１の発明
が好ましい。即ち、前記請求項８記載の製造方法におい
て、前記フッソ樹脂（Ａ）は、ポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）とし、前記第２のフッソ樹脂（Ｂ）
は、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体（ＦＥＰ）とし、前記焼成温度は、略３００
℃とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】図面により、この発明の実施の形
態について以下にのべる。

【００２６】図１は、この発明に関わる有害ガス処理シ
ートの構成の概念的模式図を示し、図２は、上記有害ガ
ス処理シートの製造方法の一例を示す。また、図１およ
び図２は、光触媒機能を有する金属化合物はＴｉＯ₂と
し、第２の層に用いるセラミックは炭化珪素とし、フッ
ソ樹脂（Ａ）はＰＴＦＥとし、第２のフッソ樹脂（Ｂ）
はＦＥＰとした場合の例を示す。

【００２７】図１において、有害ガス処理シートは、結
着材としてのＰＴＦＥ３とＴｉＯ₂粒子１を含む第１の
層５と、結着材としてのＰＴＦＥ３と炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）粒子２と第２のフッソ樹脂としてのＦＥＰ４を含む
第２の層６とからなる。第１の層５または第２の層６に
おいて、ＰＴＦＥ３は、ＰＴＦＥ粒子（図１の黒丸）と
繊維状のものとからなり、ＴｉＯ₂粒子１または炭化珪
素（ＳｉＣ）粒子２と絡み合って結合している。また、
ＦＥＰ４は、第２の層６内で溶融して、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）粒子２およびＰＴＦＥ３と絡み合って結合し、第２
の層６の機械的強度を高め、第２の層６が、第１の層５
の支持基材の役割を果たす。

【００２８】ＦＥＰ４の溶融温度は、２９０〜３０５℃
であり、ＰＴＦＥ３の溶融温度は、３２０〜３３０℃で
あるので、シートの焼成温度を、略３００℃とすること
により、ＰＴＦＥ３は溶融せずに、ＦＥＰ４のみを溶融
させることができる。これにより、第１の層５における
ＴｉＯ₂粒子１の表面は、溶融した樹脂で覆われること
なく、有効に有害ガスと接触し、酸化反応に寄与する。
また、第２の層６においては、溶融したＦＥＰ４が、他
の材料と満遍なく結着して、機械的強度の向上に寄与す
る。

【００２９】次に、図２により、有害ガス処理シートの
製造手順を以下に述べる。

【００３０】まず、二酸化チタン（ＴｉＯ₂）の分散液
（純水中に界面活性剤を添加した液）に、ＰＴＦＥの液
状分散液を加えて混合し、さらにメタノールを混合し
て、凝集沈殿物を作成する。この凝集沈殿物を混練し
て、ＰＴＦＥの繊維状の結合を発生させ、これをロール
圧延機により予備圧延して厚さ数ｍｍのシートを作成す
る。

【００３１】次に、炭化珪素（ＳｉＣ）の分散液に、Ｐ
ＴＦＥおよびＦＥＰの液状分散液を加えて混合し、さら
にメタノールを混合して、凝集沈殿物を作成する。この
凝集沈殿物を混練して、ＰＴＦＥの繊維状の結合を発生
させ、これをロール圧延機により予備圧延して厚さ数ｍ
ｍのシートを作成する。

【００３２】上記二つの予備圧延シートを、重ね合わせ
て、再びロール圧延機により、ロール隙間をシートが所
定の厚さとなるように設定して圧延し、二層構造のシー
トを作成する。このシートを純水で洗浄し、乾燥後、３
００℃で焼成する。

【００３３】上記工程により、ＰＴＦＥ樹脂被覆による
有害ガスとの接触表面積低下の問題を解消し、機械的強
度の高い有害ガス処理シートが作成できる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、被処
理ガス中の窒素酸化物や悪臭物質などの有害物質を分解
除去するための有害ガス処理シートであって、結着材と
してのフッソ樹脂（Ａ）中に光触媒機能を有する金属化
合物粒子を含む第１の層と、結着材としてのフッソ樹脂
（Ａ）中にセラミック粒子を含む第２の層とを積層して
なり、さらに、前記第２の層は、前記フッソ樹脂（Ａ）
より溶融点が低い第２のフッソ樹脂（Ｂ）を含むものと
し、また、有害ガス処理シートの製造方法としては、１）フッソ樹脂（Ａ）と金属化合物粒子の液状分散液を
混練し、この凝集沈殿物を混練した後、予備圧延して、
第１の層をシート状に形成する工程。２）フッソ樹脂（Ａ）および第２のフッソ樹脂（Ｂ）な
らびに金属化合物粒子の液状分散液を混練し、この凝集
沈殿物を混練した後、予備圧延して、第２の層をシート
状に形成する工程。３）前記シート状の第１の層と第２の層とを重ね合わせ
て圧延し、２層構造のシートを作成した後、第２のフッ
ソ樹脂（Ｂ）は溶融し、かつフッソ樹脂（Ａ）は溶融し
ない温度範囲の温度で焼成を行なう工程。を含むこととしたので、前述のように、全体として接触
面積が大きくかつ機械的強度が高い有害ガス処理シート
が形成可能となり、また、量産性の高い有害ガス処理シ
ートとその製造方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に関わる有害ガス処理シートの構成の
概念的模式図

【図２】この発明の有害ガス処理シートの製造方法の一
例を示す図

【符号の説明】

１：二酸化チタン粒子、２：炭化珪素粒子、３：ＰＴＦ
Ｅ、４：ＦＥＰ、５：第１の層、６：第２の層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｊ 35/06 Ｂ２９Ｋ 27:18 Ｂ２９Ｃ 65/40 Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｂ３２Ｂ 27/18 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｈ // Ｂ２９Ｋ 27:18 ＺＡＢＪＢ２９Ｌ 9:00 １０２ＤＦターム(参考） 4D048 AA03 AA06 AA08 AA22 AB03 BA07X BA15Y BA16Y BA36Y BA41X BB08 BB11 CA06 EA01 4F100 AA01A AA16B AA20B AA21A AA23A AA25A AA25B AA33A AD00B AD03B AD07B AD08B AK17A AK17B AK17J AK18A AK18B AK18J AL01B BA02 BA26 CA18A CA18B DE01B EC032 EH012 EJ422 GB32 GB90 JA04A JA04B JA20A JA20B JC00 JK01 JL02 JL08A YY00A YY00B 4F211 AA16E AA17 AA17E AB01 AG03 AH17 AR06 TA01 TC02 TD11 TH02 TH03 4G069 AA03 AA08 BA04A BA04B BA48A BB04A BC12A BC35A BC36A BC50A BC66A BD09A CA01 CA02 CA10 CA13 CA17 DA06 EA10 EB15X EB15Y EE06 FA03 FB70

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理ガス中の窒素酸化物や悪臭物質な
どの有害物質を分解除去するための有害ガス処理シート
であって、結着材としてのフッソ樹脂（Ａ）中に光触媒
機能を有する金属化合物粒子を含む第１の層と、結着材
としてのフッソ樹脂（Ａ）中にセラミック粒子を含む第
２の層とを積層してなり、さらに、前記第２の層は、前
記フッソ樹脂（Ａ）より溶融点が低い第２のフッソ樹脂
（Ｂ）を含むことを特徴とする有害ガス処理シート。
【請求項２】請求項１記載の有害ガス処理シートにお
いて、前記金属化合物は、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＣｄＳ、ＣｄＳｅおよびＳｒＴｉＯ₃の内の少な
くとも一つとすることを特徴とする有害ガス処理シー
ト。
【請求項３】請求項１記載の有害ガス処理シートにお
いて、前記セラミックは、酸化珪素、酸化亜鉛、炭化チ
タン、炭化珪素、および炭化タングステンの内の少なく
とも一つとすることを特徴とする有害ガス処理シート。
【請求項４】請求項１記載の有害ガス処理シートにお
いて、前記フッソ樹脂（Ａ）は、ポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）とし、前記第２のフッソ樹脂（Ｂ）
は、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体（ＦＥＰ）とすることを特徴とする有害ガス
処理シート。
【請求項５】請求項１記載の有害ガス処理シートにお
いて、前記第１の層と第２の層の厚さは、それぞれ少な
くとも５０μｍとすることを特徴とする有害ガス処理シ
ート。
【請求項６】請求項２または３記載の有害ガス処理シ
ートにおいて、前記金属化合物は、ＴｉＯ₂とし、前記
セラミックは、炭化珪素とすることを特徴とする有害ガ
ス処理シート。
【請求項７】請求項４記載の有害ガス処理シートにお
いて、前記第１の層におけるＰＴＦＥの成分割合は、５
％〜７０％とし、前記第２の層におけるＰＴＦＥおよび
ＦＥＰの成分割合は、それぞれ、少なくとも５％および
１０％とすることを特徴とする有害ガス処理シート。
【請求項８】請求項１記載の有害ガス処理シートの製
造方法において、下記の工程を含むことを特徴とする有
害ガス処理シートの製造方法。１）フッソ樹脂（Ａ）と金属化合物粒子の液状分散液を
混練し、この凝集沈殿物を混練した後、予備圧延して、
前記第１の層をシート状に形成する工程。２）フッソ樹脂（Ａ）および第２のフッソ樹脂（Ｂ）な
らびに金属化合物粒子の液状分散液を混練し、この凝集
沈殿物を混練した後、予備圧延して、前記第２の層をシ
ート状に形成する工程。３）前記シート状の第１の層と第２の層とを重ね合わせ
て圧延し、２層構造のシートを作成した後、第２のフッ
ソ樹脂（Ｂ）は溶融し、かつフッソ樹脂（Ａ）は溶融し
ない温度範囲の温度で焼成を行なう工程。
【請求項９】請求項８記載の製造方法において、前記
液状分散液の液体は、純水中に界面活性剤を添加したも
のとすることを特徴とする有害ガス処理シートの製造方
法。
【請求項１０】請求項８記載の製造方法において、前
記凝集沈殿物を形成する前に、メタノール，エタノー
ル，２−プロパノール，エチレングリコール，グリセリ
ン等の有機溶媒を液状分散液に混合することを特徴とす
る有害ガス処理シートの製造方法。
【請求項１１】請求項８記載の製造方法において、前
記フッソ樹脂（Ａ）は、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）とし、前記第２のフッソ樹脂（Ｂ）は、テ
トラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重
合体（ＦＥＰ）とし、前記焼成温度は、略３００℃とす
ることを特徴とする有害ガス処理シートの製造方法。