JP2002194700A

JP2002194700A - 表面コーティングしたセラミックファイバー成形体の製造方法

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Publication number: JP2002194700A
Application number: JP2000389765A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kurano; 雅敏蔵野; Hidenao Suzuki; 秀尚鈴木; Shinichi Okada; 信一岡田; Takeshi Yamamoto; 毅山本
Original assignee: THINK TANK PHOENIX KK; Isolite Insulating Products Co Ltd
Current assignee: THINK TANK PHOENIX KK; Isolite Insulating Products Co Ltd
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: JP4707225B2

Abstract

(57)【要約】【課題】湿式成形法により、セラミックファイバー表
面への微粒子のコーティングとセラミックファイバーの
成形とを簡単且つ安価に実施でき、良好な通気性を備
え、微粒子の表面コーティングを有するセラミックファ
イバーからなる成形体を製造する方法を提供する。【解決手段】セラミックファイバー１１を分散した水
に第１の高分子凝集剤を添加してセラミックファイバー
の分散を保ったまま、更に微粒子を加えてセラミックフ
ァイバー表面に微粒子をコーティングし、次に第２の高
分子凝集剤を添加してセラミックファイバーを互いに凝
集させ、脱水して成形体とする。第１及び第２の高分子
凝集剤の分子量や微粒子の粒径及び添加量などを調整す
ることで、膜状の微粒子コーティング１２や塊状の微粒
子コーティング１３を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、表面に触媒その他
の成分をコーティングして改質したセラミックファイバ
ーからなる成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックファイバーからなる成形体の
製造方法の一つとして、湿式成形法が知られている。こ
の湿式成形法は、水にセラミックファイバーを分散さ
せ、必要に応じてシリカゾルなどの無機結合剤を添加し
たうえで、澱粉などの凝集剤を加えてセラミックファイ
バーを凝集させ、真空吸引などにより脱水して所定形状
に成形するものである。

【０００３】このようにして得られたセラミックファイ
バー成形体は、従来からフエルトや耐熱ボードなどを始
め、各種の分野に広く使用されている。例えばフィルタ
ー用途においては、セラミックファイバー成形体をその
まま防塵フィルターなどとして使用するほか、最近では
触媒成分などを担持して改質することにより、自動車の
排気ガスや焼却炉の廃ガスなどの清浄化用フィルターと
して用いることが検討されている。

【０００４】ところで、一般に各種の基材に金属や酸化
物などの粒子を担持させる方法としては、大別して、含
浸法やゾルゲル法などの湿式又は化学的方法と、スパッ
タリング法や蒸着法などの乾式又は物理的方法とがあ
る。しかし、スパッタリング法や蒸着法のような物理的
方法は、高価な設備を必要とするため、コスト高になる
という欠点がある。

【０００５】一方、含浸法やゾルゲル法等の化学的方法
は、高価な設備を必要とせず、物理的方法に比べて比較
的簡単に且つ安価に実施することができる。例えば、含
浸法では、金属などの粒子を含む溶液中に基材を浸して
内部に液を浸透させ、焼成して粒子を付着させる。ま
た、ゾルゲル法は、金属アルコキシドを加水分解してゾ
ルを形成させ、そのゾルを基材上にコーティングした
後、乾燥して非晶質のゲル状薄膜を形成させる方法であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した含浸法やゾル
ゲル法等の化学的方法は、物理的方法に比べて比較的簡
単で且つ安価に実施できる利点を有し、特に含浸法は繊
維や織物などの内部にも粒子を保持できるため、セラミ
ックファイバー成形体に触媒などを担持して改質させる
方法として適していると考えられる。

【０００７】しかしながら、セラミックファイバー成形
体に含浸法を適用すると、セラミックファイバーの交点
に粒子を含む溶液が集まるため、図４に示すように、セ
ラミックファイバー１の交点部分に多くの粒子２が集中
して大きく付着し、交点以外の部分には粒子２の付着が
少ないため、均一な膜状のコーティングを得ることは困
難であった。また、主にセラミックファイバー１の交点
部分に粒子２が大きく付着するため目詰まりが発生し、
セラミックファイバー成形体の特徴である通気性が阻害
されやすいという問題があった。しかも、セラミックフ
ァイバー成形体内部に含浸させた溶液が乾燥時にマイグ
レーションを起こすため、セラミックファイバー成形体
の内部と表面とで触媒成分などの粒子２の付着量が不均
一になるという欠点があった。

【０００８】また、ゾルゲル法は、金属のアルコキシド
を出発物質とするため、他の化学的方法に比べて高価で
あるという大きな欠点があった。また、ゾルゲル法にお
いても殆どはディップコーティングであるため、セラミ
ックファイバー成形体のような多孔質基材内部へのコー
ティングが難しい。そのため、内部にも均一なコーティ
ングを有するセラミックファイバー成形体を製造するた
めには、個々のセラミックファイバー表面に予めコーテ
ィングしてから成形しなければならない。従って、作業
が面倒であり且つ工程数も多くなるため、製造コストが
非常に高くなるという問題があった。

【０００９】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
セラミックファイバー表面への金属や酸化物などの粒子
のコーティングとセラミックファイバーの成形とを簡単
且つ安価に実施でき、良好な通気性を保持すると共に、
全体的に均一な厚さに表面コーティングされたセラミッ
クファイバーからなる成形体を製造する方法を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する表面コーティングしたセラミック
ファイバー成形体の製造方法は、セラミックファイバー
を分散した水に第１の高分子凝集剤を添加してセラミッ
クファイバーの分散を保ったまま、更に微粒子を加えて
セラミックファイバーの表面に微粒子をコーティング
し、次に第２の高分子凝集剤を添加して前記微粒子で表
面コーティングされたセラミックファイバーを互いに凝
集させ、脱水して成形体とすることを特徴とする。

【００１１】上記本発明の表面コーティングしたセラミ
ックファイバー成形体の製造方法では、前記第１の高分
子凝集剤として分子量１００万以下の高分子凝集剤を用
いることにより、セラミックファイバーの表面に微粒子
を実質的に膜状にコーティングすることができる。ま
た、前記第１の高分子凝集剤として、分子量１００万〜
２０００万の高分子凝集剤を使用することにより、セラ
ミックファイバーの表面に微粒子を実質的に膜状にコー
ティングすると同時に、部分的に塊状に付着させること
ができる。

【００１２】更に、上記本発明の表面コーティングした
セラミックファイバー成形体の製造方法では、組成及び
／又は粒径の異なる２種類以上の微粒子を添加すること
ができる。前記２種類以上の微粒子の１種を他よりも大
きな粒径とし、且つその添加量を他よりも少なくするこ
とにより、微粒子を膜状及び／又は塊状にコーティング
すると共に、粒径の大きな１種の微粒子を部分的に小塊
状に付着させることができる。

【００１３】上記本発明の表面コーティングしたセラミ
ックファイバー成形体の製造方法において、前記第２の
高分子凝集剤としては、分子量５万〜２０００万の高分
子凝集剤を使用することを特徴とする。また、上記本発
明においては、前記セラミックファイバーの繊維長が５
ｃｍ以下であり、このセラミックファイバーを水に対し
て０.５〜１０重量％分散させる。前記微粒子は、金
属、その酸化物又は塩、セラミック、粘土鉱物、及び炭
素から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とす
る。

【００１４】また、上記本発明の表面コーティングした
セラミックファイバー成形体の製造方法においては、得
られたセラミックファイバー成形体を更に焼成すること
ができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明においては、セラミックフ
ァイバー成形体を湿式成形する際に、セラミックファイ
バーの分散を保持したまま、微粒子だけを凝集させてセ
ラミックファイバーの表面にコーティングすることがで
きる。即ち、セラミックファイバーが分散した水に高分
子凝集剤を２段階に分けて添加することによって、第１
段階では水に分散しているセラミックファイバーの表面
に微粒子を凝集させてコーティングし、その後の第２段
階では表面コーティングされたセラミックファイバーを
互いに凝集させて成形体とする。

【００１６】凝集剤による微粒子の凝集には物理的凝集
と電気的凝集とがあるが、微粒子が余り強い表面電位を
持っていない場合でも、高分子凝集剤のセラミックファ
イバーを互いに凝集させない程度の物理的凝集力によっ
て、セラミックファイバー表面に微粒子を凝集させるこ
とが可能であることが分った。このため本発明では、微
粒子の表面状態に殆ど影響されることなく、セラミック
ファイバー表面に微粒子をコーティングすることができ
る。また、微粒子の凝集によるセラミックファイバー表
面のコーティングと、セラミックファイバー自体の凝集
による成形体の形成とを、それぞれ高分子凝集剤の添加
だけで行なうことができるので、２段階に分けて添加す
る高分子凝集剤が互いに影響し合うことが無く、一つの
水槽内でセラミックファイバー表面のコーティングと、
セラミックファイバー成形体の形成とを連続的に行なう
ことができる。

【００１７】尚、一般的には界面活性剤を用いて微粒子
を凝集させることも可能であるが、その場合には、事前
に微粒子の表面改質を行なって表面電位を調整する必要
がある。また、後に凝集剤を加えてセラミックファイバ
ー全体を凝集させる際に余剰な界面活性剤が凝集に悪影
響を与えるため、界面活性剤の添加量を高精度に制御す
るか、若しくは後のファイバーの凝集に影響を与えない
界面活性剤を選択するなど、極めて面倒な調整が必要と
なる。このような理由から、セラミックファイバーへの
微粒子の凝集に界面活性剤を用いることは好ましくな
い。

【００１８】第１の高分子凝集剤の添加量は、フロック
が生成する量より少ない量であれば良い。更に、第１の
高分子凝集剤の分子量や添加量、及び微粒子の大きさや
添加量の調整によって、微粒子のコーティング状態やコ
ーティング厚などを容易にコントロールすることができ
る。即ち、微粒子を凝集させる第１の高分子凝集剤とし
て分子量１００万以下、好ましくは１万〜１００万のも
のを用いることにより、図１に示すように、セラミック
ファイバー１１の表面に微粒子が実質的に膜状にコーテ
ィングされた微粒子コーティング１２を得ることができ
る。この場合における第１の高分子凝集剤の添加量は、
微粒子の重量に対し、固形分で５〜３０ｗｔ％程度が好
ましい。

【００１９】この実質的に膜状の微粒子コーティングを
得る場合、セラミックファイバーの全表面上に球形の微
粒子が実質的に隙間なく１層だけ並ぶ量を最低添加量と
規定し、これを微粒子の添加量の基準とする。即ち、上
記最低添加量の微粒子を加えることにより、理論的には
セラミックファイバーの全表面が微粒子で実質的に膜状
（隣接する微粒子間には若干の間隙が存在する）に被覆
されることになるが、実際には最低添加量よりも若干多
めに加えることが好ましい。また、微粒子の添加量を上
記最低添加量未満にすれば、セラミックファイバー表面
の一部に微粒子の付着されない個所を残すことも可能で
あり、本発明はこのような場合も含むものである。

【００２０】微粒子の最低添加量は、セラミックファイ
バーの比表面積、微粒子の平均粒子半径と真比重に基づ
いて以下のように算出することができる。即ち、比表面
積Ｂのセラミックファイバーの全表面上に平均粒子半径
ｒ、真比重ｔの微粒子が隙間なく１層だけ並んだ状態を
仮定し、そのときのセラミックファイバーの表面に占め
る微粒子の割合をａとすると、セラミックファイバー１
ｇにコーティングできる微粒子の数ｎ＝Ｂ×ａ／πｒ^２
となる。一方、微粒子１個の重量ｇ＝ｔ×４／３πｒ^３
であるから、セラミックファイバー１ｇにコーティング
できる微粒子の重量ｗ＝ｎ×ｇとして求めることができ
る。

【００２１】また、第１の高分子凝集剤として、分子量
１００万〜２０００万の高分子凝集剤を使用すれば、図
２に示すように、セラミックファイバー１１の表面に実
質的に膜状の微粒子コーティング１２と同時に、部分的
に微粒子がサテライト状に集まって付着した塊状の微粒
子コーティング１３を得ることができる。この場合にお
ける分子量１００万〜２０００万の高分子凝集剤の添加
量は、微粒子の重量に対し、固形分で０.１〜１０ｗｔ
％程度が好ましい。また、分子量１００万以下の第１の
高分子凝集剤を使用する場合でも、セラミックファイバ
ーがフロックを形成し始める程度に過剰に添加し、フロ
ックを崩すように強撹拌することにより、塊状の微粒子
コーティングを得ることができる。尚、塊状の微粒子コ
ーティングを形成する場合には、前記最低添加量を超え
て微粒子を過剰に、例えば数倍〜数十倍程度加える。

【００２２】上記のごとくセラミックファイバー表面に
微粒子を膜状又は塊状にコーティングする際には、組成
又は粒径が異なる２種類以上の微粒子を同時に又は２段
階に分けて添加することもできる。同時に添加すれば２
種類の微粒子が混合した膜状及び／又は塊状の微粒子コ
ーティングを得ることができ、２段階に分けて添加した
場合には２種類の微粒子が積層した膜状及び／又は塊状
の微粒子コーティングを得ることができる。特に、１種
の微粒子の粒子径を他よりも大きくし、且つその添加量
を他よりも少なくすれば、図３に示すように、膜状及び
／又は塊状の微粒子コーティング１２、１３に、粒子径
の大きな第２の微粒子が部分的に付着した小塊状の微粒
子コーティング１４を形成することも可能である。

【００２３】上記のごとく微粒子で表面コーティングし
たセラミックファイバーは、その後、第２の高分子凝集
剤として分子量５万〜２０００万の高分子凝集剤を添加
することにより、水中で互いに凝集する。そこで、通常
の湿式成形の場合と同様に、吸引や加圧、遠心分離など
の手段により脱水して、セラミックファイバー成形体と
することができる。尚、得られた表面コーティングした
セラミックファイバー成形体は、用途に応じて、そのま
ま使用することもできるが、更に焼成することにより強
度を高めることも可能である。

【００２４】本発明において使用するセラミックファイ
バーとしては、特に限定はないが、アルミナが３０〜７
０重量％及びシリカが７０〜３０重量％の組成を有する
アルミナ・シリカファイバーが好ましく、アルミナファ
イバー、炭化ケイ素ファイバー、窒化ケイ素ファイバ
ー、ボロンファイバー、カーボンファイバー、グラスフ
ァイバー等を使用することもできる。また、これらのセ
ラミックスファイバーは、単独で又は混合して用いるこ
とができる。セラミックファイバーの繊維径は特に限定
されないが、０.１〜５０μｍ程度が取り扱いやすい。
また、セラミックファイバーの繊維長は、５ｃｍを超え
ると繊維のダマができで分散性が低下するので５ｃｍ以
下が好ましく、５μｍ〜５ｃｍが更に好ましい。水に対
するセラミックファイバーの添加量としては、０.５〜
１０ｗｔ％が好ましく、１０ｗｔ％を超えると分散性が
著しく低下する。

【００２５】カーボンファイバー表面にコーティングす
る微粒子は、用途に応じて例えば触媒作用や吸着作用な
どを有する物質、具体的には金属、その酸化物又は塩、
セラミック、粘土鉱物、炭素（カーボン）から選択され
た１種又は２種以上を使用することができる。例えば、
金属としてはＡｕ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗ、Ｍｏな
ど、金属酸化物又はセラミックスとしてはＴｉＯ_２、Ｍ
ｎＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、ＳｎＯ_２、ＷＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ａ
ｌ_２Ｏ_３など、粘土鉱物としてはゼオライト、ベントナ
イト、カオリナイト、珪藻土などを挙げることができ
る。尚、微粒子の粒径はセラミックファイバーの繊維径
よりも小さく、具体的には数ｎｍ〜１０μｍの範囲が好
ましく、この範囲内に凝集した微粒子でもよい。

【００２６】第１及び第２の高分子凝集剤としては、澱
粉が安価で好ましいが、ポリアミン系、ポリアクリルア
ミド系、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタアクリル
酸エステル系、ポリアミジン系など各種の高分子凝集剤
を用いることができる。かかる高分子凝集剤の具体例と
しては、例えば、日澱化学（株）から各種の澱粉が市販
されているほか、ダイヤフロック（株）の「ダイヤフロ
ック」、アロンフロック（株）の「アロンフロック」、
住友化学（株）の「スミフロック」、三菱化学（株）の
「ダイヤクリヤー」などを挙げることができる。これら
の市販されている澱粉その他の高分子凝集剤の中から、
分子量に応じて第１及び第２の高分子凝集剤を適宜選択
すればよい。尚、第１の高分子凝集剤と第２の高分子凝
集剤は、同種のものでも異種のものでも良い。

【００２７】次に、本発明の表面コーティングしたセラ
ミックファイバー成形体の製造方法について、更に具体
的に説明する。まず、繊維長５ｃｍ以下に粉砕又は切断
したセラミックファイバーを水に対して０.５〜１０ｗ
ｔ％の投入し、撹拌機で強撹拌して分散させる。セラミ
ックファイバーの繊維長が５ｃｍを超えると繊維のダマ
ができ、また１０ｗｔ％を超えて投入すると分散性が阻
害され、微粒子が均一にコーティングされなくなる。ま
た、セラミックファイバーの投入量が０.５ｗｔ％未満
では、使用する成形槽が大きくなりすぎて効率が低下す
る。

【００２８】上記のセラミックファイバーを分散させた
水に、第１の高分子凝集剤を添加して撹拌する。その
際、第１の高分子凝集剤は、通常は分子量１万〜１００
万のものを用い、濃度０.１〜２０ｗｔ％程度の水溶液
として、フロックが生成する量よりは少ない量を徐々に
添加する。この工程により、セラミックファイバー表面
に、第１の高分子凝集剤を均一に吸着させる。また、フ
ロックが少量形成される場合には、強撹拌してフロック
を崩すことが望ましい。

【００２９】その後、このセラミックファイバーを分散
させた水に、最低添加量以上の微粒子を加えながら撹拌
して、セラミックファイバー表面の凝集剤の物理的凝集
力により微粒子を付着させる。尚、均一な膜状にコーテ
ィングする場合、その膜状の微粒子コーティングの厚さ
は添加する微粒子の粒径及び添加量によって制御でき
る。また、塊状の微粒子コーティングを形成する場合に
は、上記最低添加量よりも過剰に微粒子を投入するか、
又は粒径の異なる２種以上の粒子を投入すると共に、前
記のごとく第１の高分子凝集剤として分子量１００万〜
２０００万のものを用いるか、又は分子量１００万以下
のものを過剰に添加する。

【００３０】最後に、撹拌機の回転速度を落として撹拌
を弱め、分子量５万〜２０００万の第２の凝集剤を用
い、濃度０.１〜２０ｗｔ％の水溶液として徐々に加え
て、表面コーティングされたセラミックファイバー同士
を凝集させる。そして、吸引成形等により脱水して、表
面が微粒子にコーティングされたセラミックファイバー
からなる成形体を得る。

【００３１】上記した本発明によれば、セラミックファ
イバー成形体を湿式成形する過程の途中でセラミックス
ファイバー表面に微粒子をコーティングできるため、別
にコーティングの工程や設備を設けることなく、同一の
水槽内で連続して簡単に且つ効率良く表面コーティング
したセラミックファイバーの成形体を製造することがで
きる。しかも、微粒子は個々のセラミックファイバー表
面にコーティングされるため、成形体としたときに、含
浸法のごとく繊維間隙が埋まって目詰まりを起こすよう
なことがなく、本来の通気性を保持することができる。

【００３２】また、含浸法のように成形後の乾燥時にマ
イグレーションを起こすことがないため、セラミックフ
ァイバー成形体の表面及び内部ともに、コーティング厚
さ及び微粒子量を均一にすることができ、従って、例え
ば微粒子として触媒成分をコーティングしたフィルター
などの製品として非常に優れた品質を安定して得ること
ができる。また、コーティングされたセラミックファイ
バー表面だけでなく、液体や気体が通過できる粒子間隙
（微粒子が何層にもコーティングされた場合でも）を有
するため、触媒成分として微粒子の表面を有効に広く利
用できる。しかも、膜状のコーティング厚さを数ｎｍ〜
１０μｍの範囲で簡単に調整できると共に、部分的に塊
状にコーティングすることもできるため、用途に応じて
様々な設計を行なうことが可能となる。

【００３３】本発明の表面コーティングしたセラミック
ファイバー成形体は、そのまま使用することもできる
が、必要に応じて更に焼成することもできる。焼成する
ことにより、微粒子を相互に焼結又は融着させて粒子間
隙を実質的になくし、膜状のコーティングとすることも
可能である。焼成温度は、セラミックファイバーや微粒
子が劣化しない程度の温度とすることが望ましい。尚、
微粒子としてＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などを使
用すれば、焼成によりこれらの微粒子コーティングがセ
ラミックファイバーを相互に接着することができるの
で、より一層高強度のセラミックファイバー成形体を得
ることができる。

【００３４】

【実施例】実施例１水槽に水５ｍ^３を入れ、１軸の撹拌装置により強撹拌
（６００ｒｐｍ）しながら、セラミックファイバーとし
て平均繊維径２.５μｍ及び平均繊維長５００μｍのア
ルミナ・シリカファイバー（イソライト(株)製、４７ｗ
ｔ％Ａｌ_２Ｏ_３−５３ｗｔ％ＳｉＯ_２）８０ｋｇ（水に
対して１.６ｗｔ％）と、平均繊維径１５μｍ及び平均
繊維長１０００μｍのカーボンファイバー（カイノール
社製）２０ｋｇ（水に対して０.４ｗｔ％）を加え、十
分に分散させた。

【００３５】次に、第１の高分子凝集剤として、２ｗｔ
％水溶液に調整した分子量７万のエーテル化澱粉（日澱
化学(株)製、ＥＸＣＥＬＬ）を１０ｋｇ（微粒子に対し
固形分で２０ｗｔ％）加えて撹拌した。その後、平均粒
径１０ｎｍ、６ｗｔ％のアナターゼ型チタニアゾル（多
木化学(株)製、タイノックＡ−６）１６.７ｋｇ（セラ
ミックファイバーに対し固形分で１ｗｔ％：最低添加量
は０.７２ｗｔ％）を添加し、３分間強撹拌（６００ｒ
ｐｍ）を続けた。

【００３６】その後、第２の高分子凝集剤として、２ｗ
ｔ％水溶液に調整した分子量２０万のエーテル化澱粉
（日澱化学(株)製、ＰＥＴＲＯＳＩＺＥ）を３０ｋｇ
（微粒子に対し固形分で６０ｗｔ％）加え、撹拌速度を
落として撹拌（３００ｒｐｍ）することによりセラミッ
クファイバーをフロック状に凝集させた。

【００３７】凝集したセラミックファイバーを吸引成形
によりチューブ状に成形し、セラミックファイバー表面
にアナターゼ型チタニアの均一な膜状の微粒子コーティ
ングが形成されたフィルターを作製した。このフィルタ
ーは、有機物をアルミナ・シリカファイバー上のアナタ
ーゼ型チタニアの触媒作用により分解すると共に、粒子
間隙より侵入した有機物をカーボンファイバーの細孔に
吸着させ、有機物が細孔から徐々に脱離する際にカーボ
ンファイバー上のアナターゼ型チタニアにより更に高効
率で分解することができる。

【００３８】実施例２水槽に水５ｍ^３を入れ、１軸の撹拌装置により強撹拌
（６００ｒｐｍ）しながら、セラミックファイバーとし
て平均繊維径２.５μｍ及び平均繊維長５００μｍのア
ルミナ・シリカファイバー（イソライト(株)製、４７ｗ
ｔ％Ａｌ_２Ｏ_３−５３ｗｔ％ＳｉＯ_２）９５ｋｇ（水に
対して１.９ｗｔ％）を加え、十分に分散させた。

【００３９】次に、第１の高分子凝集剤として、０.５
ｗｔ％水溶液に調整した分子量５万のポリアミン系高分
子凝集剤（ダイヤフロック(株)製、Ｋ−４０１）１ｋｇ
（微粒子に対して０.５ｗｔ％）を加えて撹拌した。更
に、平均粒径５ｎｍ、６ｗｔ％のアナターゼ型チタニア
ゾル（多木化学(株)製、タイノックＭ−６）１６.７ｋ
ｇ（セラミックファイバーに対し固形分で１ｗｔ％：最
低添加量は０.７２ｗｔ％）と、平均粒径０.５μｍの活
性炭粒子５ｋｇ（セラミックファイバーに対し５.３ｗ
ｔ％）を添加し、３分間強撹拌（６００ｒｐｍ）を続け
た。

【００４０】その後、第２の高分子凝集剤として、０.
１ｗｔ％水溶液に調整した分子量４００万のアクリル酸
ジメチルアミノエチル系高分子凝集剤（ダイヤフロック
(株)製、ＫＰ２０４Ｂ）を５ｋｇ（微粒子に対し０.５
ｗｔ％）加え、撹拌速度を落として撹拌（３００ｒｐ
ｍ）することによりセラミックファイバーをフロック状
に凝集させた。

【００４１】凝集したセラミックファイバーを吸引成形
によりチューブ状に成形し、セラミックファイバー表面
にアナターゼ型チタニアの均一な膜状の微粒子コーティ
ングが形成され、活性炭が部分的に塊状の微粒子コーテ
ィングを形成しているフィルターを作製した。このフィ
ルターは、有機物をアルミナ・シリカファイバー上のア
ナターゼ型チタニアの触媒作用により分解すると共に、
粒子間隙より侵入した有機物を活性炭の細孔に吸着さ
せ、有機物が細孔から徐々に脱離する際に活性炭の周囲
のアナターゼ型チタニアにより更に高効率で分解するこ
とができる。

【００４２】実施例３水槽に水５ｍ^３を入れ、１軸の撹拌装置により強撹拌
（６００ｒｐｍ）しながら、セラミックファイバーとし
て平均繊維径２.５μｍ及び平均繊維長５００μｍのア
ルミナ・シリカファイバー（イソライト(株)製、４７ｗ
ｔ％Ａｌ_２Ｏ_３−５３ｗｔ％ＳｉＯ_２）８０ｋｇ（水に
対して１.６ｗｔ％）を加え、十分に分散させた。

【００４３】次に、第１の高分子凝集剤として、０.１
ｗｔ％水溶液に調整した分子量５００万のアクリル酸ジ
メチルアミノエチル系高分子凝集剤（ダイヤフロック
(株)製、ＫＡ３０５ＢＨ）を２０ｋｇ（微粒子に対して
０.１ｗｔ％）加えて撹拌した。更に、平均粒径１μ
ｍ、４０ｗｔ％のアナターゼ型チタニアゾル（多木化学
(株)製、タイノックＮ−４０）２５ｋｇ（セラミックフ
ァイバーに対し固形分で１２.５ｗｔ％：最低添加量は
０.７９ｗｔ％）と、平均粒径１０ｎｍ、２０ｗｔ％の
非晶質アルミナゾル（日産化学(株)製、アルミナゾル−
５２０：最低添加量は１.３ｗｔ％）５０ｋｇ（セラミ
ックファイバーに対し固形分で１２.５ｗｔ％）とを添
加し、３分間強撹拌（１０００ｒｐｍ）した。

【００４４】その後、第２の高分子凝集剤として、０.
１ｗｔ％水溶液に調整した分子量５００万のアクリル酸
ジメチルアミノエチル系高分子凝集剤（ダイヤフロック
(株)製、ＫＡ３０５ＢＨ）を１８０ｋｇ（微粒子に対し
０.９ｗｔ％）加え、撹拌速度を落として撹拌（３００
ｒｐｍ）することによりセラミックファイバーをフロッ
ク状に凝集させた。

【００４５】凝集したセラミックファイバーを吸引成形
によりチューブ状に成形し、セラミックファイバー表面
にアナターゼ型チタニアとアルミナの均一な膜状の微粒
子コーティングが形成され、且つ部分的に両者が塊状の
微粒子コーティングを形成しているフィルターを作製し
た。このフィルターは、６５０℃で３時間焼成すること
によりアルミナが活性（γ−アルミナ）となり、有機物
をアルミナに吸着させ、有機物が徐々に脱離する際にア
ルミナの周囲のアナターゼ型チタニア（６５０℃焼成で
より活性となる）の触媒作用により分解することができ
る。尚、アナターゼ型チタニアは、６５０℃以上の温度
で焼成すると、粒子間隙が減少して有機物がアルミナ表
面に到達しずらくなると共に、チタニアの表面積が減少
してルチル型に転移し始めることにより活性が低下す
る。

【００４６】実施例４水槽に水５ｍ^３を入れ、１軸の撹拌装置により強撹拌
（６００ｒｐｍ）しながら、セラミックファイバーとし
て平均繊維径２.５μｍ及び平均繊維長５００μｍのア
ルミナ・シリカファイバー（イソライト(株)製、４７ｗ
ｔ％Ａｌ_２Ｏ_３−５３ｗｔ％ＳｉＯ_２）１００ｋｇ（水
に対して２ｗｔ％）を加え、十分に分散させた。

【００４７】次に、第１の高分子凝集剤として、２ｗｔ
％水溶液に調整した分子量７万のエーテル化澱粉（日澱
化学(株)製、ＥＸＣＥＬＬ）を５０ｋｇ（シリカゾル固
形分に対して澱粉固形分で２０ｗｔ％）加えて撹拌し
た。更に、平均粒径１μｍの珪藻土１０ｋｇ（セラミッ
クファイバーに対し１０ｗｔ％：最低添加量は６０ｗｔ
％）と、凝集促進剤として平均粒径１０ｎｍ、４０ｗｔ
％のシリカゾル（日産化学(株)製、スノーテックス−４
０）を１２.５ｋｇ（セラミックファイバーに対し固形
分で５ｗｔ％）添加し、３分間強撹拌（６００ｒｐｍ）
した。

【００４８】その後、第２の高分子凝集剤として、２ｗ
ｔ％水溶液に調整した分子量２０万のエーテル化澱粉
（日澱化学(株)製、ＰＥＴＲＯＳＩＺＥ）を２００ｋｇ
（シリカゾル固形分に対して８０ｗｔ％）加え、撹拌速
度を落として撹拌（３００ｒｐｍ）することによりセラ
ミックファイバーをフロック状に凝集させた。

【００４９】凝集したセラミックファイバーを吸引成形
によりボード状に成形し、セラミックファイバー表面に
シリカゾルが均一な膜状の微粒子コーティングとなり、
珪藻土の微粒子が部分的に小塊状（又は１粒子づつ）に
付着した塊状の微粒子コーティングを形成しているボー
ドを作製した。このボードは、９００℃で焼成すること
によりシリカゾルが焼結して高強度となり、屋内壁材な
どとして、珪藻土の微細気孔によって人間が快適とする
４０〜７０％の湿度に自然調節するとことができる。

【００５０】実施例５水槽に水５ｍ^３を入れ、１軸の撹拌装置により強撹拌
（６００ｒｐｍ）しながら、セラミックファイバーとし
て平均繊維径３μｍ及び平均繊維長５００μｍのアルミ
ナ・シリカファイバー（イソライト(株)製、４７ｗｔ％
Ａｌ_２Ｏ_３−５３ｗｔ％ＳｉＯ_２）１００ｋｇ（水に対
して２ｗｔ％）を加えて、十分に分散させた。

【００５１】次に、第１の高分子凝集剤として、２ｗｔ
％水溶液に調整した分子量２０万のエーテル化澱粉（日
澱化学(株)製、ＰＥＴＯＳＩＺＥ）を５０ｋｇ（チタニ
アゾル固形分に対して澱粉固形分で２０ｗｔ％）加えて
撹拌した。更に、平均粒径１μｍの珪藻土１０ｋｇ（セ
ラミックファイバーに対し１０ｗｔ％：最低添加量は６
０ｗｔ％）と、平均粒径１μｍ、３０ｗｔ％のアナター
ゼ型チタニアゾル（多木化学(株)製、タイノックＨ−３
０）を１６.７ｋｇ（セラミックファイバーに対し固形
分で５ｗｔ％）添加し、３分間強撹拌（６００ｒｐｍ）
した。

【００５２】その後、第２の高分子凝集剤として、２ｗ
ｔ％水溶液に調整した分子量２０万のエーテル化澱粉
（日澱化学(株)製、ＰＥＴＲＯＳＩＺＥ）を１５０ｋｇ
（チタニアゾル固形分に対して澱粉固形分で６０ｗｔ
％）加え、撹拌速度を落として撹拌（３００ｒｐｍ）す
ることにより、セラミックファイバーをフロック状に凝
集させた。

【００５３】凝集したセラミックファイバーを脱水プレ
ス成形によりボード状に成形し、セラミックファイバー
表面にチタニアゾルが均一な膜状の微粒子コーティング
となり、珪藻土とチタニアゾルの微粒子が部分的に凝集
した塊状の微粒子コーティングを形成しているボードを
作製した。このボードは、６５０℃で焼成することによ
りチタニアが光触媒として活性になり、珪藻土の微細気
孔によって人間が快適とする４０〜７０％の湿度に自然
調節することができると共に、チタニアの光触媒作用に
より壁面に付着した細菌や有機物を分解する抗菌壁材と
して使用することができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、セラミックファイバー
成形体を湿式成形する際に、同一の水槽内で連続して、
セラミックスファイバー表面に金属や酸化物などの微粒
子をコーティングし、引き続いて成形体を形成すること
ができ、また成形後の乾燥時にマイグレーションを起こ
すことのないので、微粒子の均一な膜状の表面コーティ
ングを有するセラミックファイバーからなる成形体を簡
単に且つ安価に製造することができる。

【００５５】従って、本発明による表面コーティングし
たセラミックファイバー成形体は、良好な通気性を保持
すると共に、成形体の表面及び内部ともに微粒子のコー
ティング厚さ及び微粒子量が均一であるうえ、部分的に
塊状にコーティングすることもできるため、用途に応じ
て様々な設計を行なうことが可能となる。例えば、飛灰
や粉塵などを除去すると同時に、含有されるダイオキシ
ン等の有機塩素化合物その他の有害物質を吸着して分解
するフィルターなどの用途に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミックファイバーの表面に膜状の
微粒子コーティングを有するセラミックファイバー成形
体の要部を模式的に示す図面であり、（ａ）はその側面
図及び（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であ
る。

【図２】本発明のセラミックファイバーの表面に膜状の
微粒子コーティングと塊状の微粒子コーティングを有す
るセラミックファイバー成形体の要部を模式的に示す図
面であり、（ａ）はその側面図及び（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】本発明のセラミックファイバーの表面に膜状、
塊状、及び小塊状の微粒子コーティングを有するセラミ
ックファイバー成形体の要部を模式的に示す図面であ
り、（ａ）はその側面図及び（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線
に沿った断面図である。

【図４】従来の含浸法により製造したセラミックファイ
バー成形体の要部を模式的に示す図面であり、（ａ）は
側面図及び（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図で
ある。

【符号の説明】

１１セラミックファイバー１２膜状の微粒子コーティング１３塊状の微粒子コーティング１４小塊状の微粒子コーティング

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｃ０４Ｂ 38/00 ３０３Ｃ０４Ｂ 38/00 ３０３Ａ (72)発明者鈴木秀尚愛知県宝飯郡音羽町大字萩字向山７番地イソライト工業株式会社内 (72)発明者岡田信一愛知県宝飯郡音羽町大字萩字向山７番地イソライト工業株式会社内 (72)発明者山本毅東京都中野区中野４丁目11番５号株式会社シンクタンク・フェニックス内Ｆターム(参考） 4G019 EA09 4L055 AF03 AF05 AG02 AG03 AG17 AG18 AG19 AG27 AG30 AG48 AG71 AG72 AH01 AH18 BF02 BF08 EA03 EA16 EA30 FA30 GA24 GA31 GA38 GA50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックファイバーを分散した水に第
１の高分子凝集剤を添加してセラミックファイバーの分
散を保ったまま、更に微粒子を加えてセラミックファイ
バーの表面に微粒子をコーティングし、次に第２の高分
子凝集剤を添加して前記微粒子で表面コーティングされ
たセラミックファイバーを互いに凝集させ、脱水して成
形体とすることを特徴とする表面コーティングしたセラ
ミックファイバー成形体の製造方法。
【請求項２】前記第１の高分子凝集剤として分子量１
００万以下の高分子凝集剤を用いることにより、セラミ
ックファイバーの表面に微粒子を実質的に膜状にコーテ
ィングすることを特徴とする、請求項１に記載の表面コ
ーティングしたセラミックファイバー成形体の製造方
法。
【請求項３】前記第１の高分子凝集剤として、分子量
１００万〜２０００万の高分子凝集剤を使用することに
より、セラミックファイバーの表面に微粒子を実質的に
膜状にコーティングすると同時に、部分的に塊状に付着
させることを特徴とする、請求項１に記載の表面コーテ
ィングしたセラミックファイバー成形体の製造方法。
【請求項４】前記微粒子として、組成及び／又は粒径
の異なる２種類以上の微粒子を添加することを特徴とす
る、請求項１〜３のいずれかに記載の表面コーティング
したセラミックファイバー成形体の製造方法。
【請求項５】前記２種類以上の微粒子の１種を他より
も大きな粒径とし、且つその添加量を他よりも少なくす
ることにより、微粒子を膜状及び／又は塊状にコーティ
ングすると共に、粒径の大きな１種の微粒子を部分的に
小塊状に付着させることを特徴とする、請求項４に記載
の表面コーティングしたセラミックファイバー成形体の
製造方法。
【請求項６】前記第２の高分子凝集剤として、分子量
５万〜２０００万の高分子凝集剤を使用することを特徴
とする、請求項１〜５のいずれかに記載の表面コーティ
ングしたセラミックファイバー成形体の製造方法。
【請求項７】前記セラミックファイバーの繊維長が５
ｃｍ以下であり、このセラミックファイバーを水に対し
て０.５〜１０重量％分散させることを特徴とする、請
求項１〜６のいずれかに記載の表面コーティングしたセ
ラミックファイバー成形体の製造方法。
【請求項８】前記セラミックファイバーの繊維径が
０.１〜５０μｍであり、前記微粒子の粒径が数ｎｍ〜
１０μｍで且つ繊維径よりも小さいことを特徴とする、
請求項１〜７のいずれかに記載の表面コーティングした
セラミックファイバー成形体の製造方法。
【請求項９】前記微粒子が、金属、その酸化物又は
塩、セラミック、粘土鉱物、及び炭素から選ばれた少な
くとも１種であることを特徴とする、請求項１〜８のい
ずれかに記載の表面コーティングしたセラミックファイ
バー成形体の製造方法。
【請求項１０】請求項１〜１９のいずれかの方法で得
られたセラミックファイバー成形体を、更に焼成するこ
とを特徴とする、表面コーティングしたセラミックファ
イバー成形体の製造方法。