【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒材料を用いて、空気中の有害物質、悪臭物質等を除去する自己再生型のガス除去用フィルタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ホルムアルデヒド、トルエン等の芳香族炭化水素、アセトアルデヒド等の悪臭物質が、室内空気汚染の主要な原因物質とされている。これらを除去する方法として、主として吸着剤を担持したケミカルフィルタが用いられている。しかし、ケミカルフィルタは、短期間で吸着破過に達してしまうという問題がある。
【０００３】
これに対し、ケミカルフィルタの長寿命化を図るために、ケミカルフィルタの前段に自己再生型の光触媒フィルタを設置した空気清浄機が知られている。しかし、現状の光触媒フィルタは、光触媒材料そのものの活性の低さ、光触媒の有効な担持量の少なさに起因して除去効率の低さが指摘されている。
【０００４】
一方、酸化チタン等の光触媒材料は、その表面に吸着した空気中の有害物質や悪臭物質を、照射された紫外光のエネルギーを利用して酸化分解する。これらを担持する担体の材質に求められる性質として、
（１）紫外線を吸収しない特性。
【０００５】
（２）耐熱性（担持時における３００〜６００℃の加熱処理に耐える）。（３）強度（担持処理及び洗浄処理に耐える強度を持つ）。
【０００６】
（４）耐溶剤性（担持処理及び洗浄処理に用いる薬品に対する耐性を持つ）。
【０００７】
（５）低価格性。
【０００８】
の５つが上げられる。
【０００９】
有機材料の中では、フッ素樹脂が提案されているが、（加熱処理（３００〜６００℃）に伴う劣化は避けられない。セラミックス材料では、多孔質材料が提案されているが、光触媒を作動させる波長域の紫外光の吸収は避けられない。ガラス材料では、繊維形態のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、低価格の通常品では光触媒を作動させる波長域の紫外光の吸収は避けられない。
【００１０】
金属材料は、上記５つの性質を満たし、特に三次元網目構造にしたときに、紫外光を吸収せずに反射して散乱することによって、受光面積を大きくできるという利点がある。しかし、金属材料をガス除去用フィルタの骨格として用いる場合、空気が通過するために多数の穴が空いた構造であることが求められる。空気が通過するときの圧力損失を小さくするためには、貫通した穴が多数ある網目構造であることが望ましい。
【００１１】
これまで、フィルタ骨格を二次元網目構造とした金網構造のもので、このフィルタ骨格の基体の表面積を増大するために、粒子を積層し、この粒子の表面に光触媒機能を形成したものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）及び（例えば、特許文献３参照。）。
【００１２】
さらに、ウェブ状金属長繊維集合体（金属繊維不織布）に光触媒をコーティングした防汚機能、防臭機能、抗菌機能、有害成分除去機能等を有するフィルタが知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【００１３】
【特許文献１】
特開平９−３０８８０９号公報、
【００１４】
【特許文献２】
特開平８−２１５５７７号公報
【００１５】
【特許文献３】
特開平１１−２１６３６５号公報
【００１６】
【特許文献４】
特開２０００−４２３２０号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のものは、低価格の通常品では光触媒を作動させる波長域の紫外光の吸収は避けられない。
【００１８】
特許文献２及び特許文献３のものは、光触媒を担持するための表面積が小さすぎる。三次元網目構造としては、空隙率が小さく厚みの小さい不織布構造が提案されているが、不織布構造は、空気を通過させるときの圧力損失が大きすぎ、風量が大きくなるとフィルタとしては使用できない等の事情がある。また、特許文献４のものは、不織布に光触媒をディッピング法によってコーティングしたものであるが、空隙率が小さいために、ディッピングコーティング時に液膜を形成し、液切れが悪く、コーティングに時間が掛かり、生産性が悪いという事情がある。
【００１９】
本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、紫外光を吸収せずに反射し、耐熱性、強度、耐溶剤性を合わせ持ち、さらに、空気を通過させた時の圧力損失が低く、光触媒層の表面積が大きい上にその受光面積も大きい光触媒を用いたガス除去用フィルタ及びその製造方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、空隙率が高く厚みのある金属繊維からなる三次元網目構造体の表面に、金属粒子あるいは金属酸化物粒子を分散させた有機−無機ハイブリッド膜からなるプライマー層を形成させて、その上に光触媒材料を担持したガス除去用フィルタにある。
【００２１】
前記三次元網目構造体は、好ましくは、金属繊維をニット編みしたニットメッシュに、山状部と谷状部が交互に連続して形成した波状ニットメッシュの積層体である。
【００２２】
前記金属繊維は、好ましくは、紫外光を吸収せずに反射する材質で、これを三次元網目構造体にしたときの空隙率が９０％〜９８％でフィルタ骨格の使用時の厚みが５〜１００ｍｍである。
【００２３】
前記プライマー層は、好ましくは、金属粒子あるいは金属酸化物粒子を分散させたポリアルキルメタロキサン膜からなる。
【００２４】
前記金属粒子あるいは金属酸化物粒子の平均粒径は、好ましくは、０．０１〜１μｍである。
【００２５】
前記光触媒材料は、好ましくは、バンドギャップが２．５〜５ｅＶで、平均粒径０．０１〜１μｍの金属酸化物粒子である。
【００２６】
本発明は、前記目的を達成するために、空隙率が高く厚みのある金属繊維からなる三次元網目構造体を金属粒子あるいは金属酸化物粒子を分散させたアルキルアルコキシシラン溶液にディッピングし、前記三次元網目構造体の表面に有機−無機ハイブリッド膜からなるプライマー層を形成する第１の工程と、前記プライマー層を形成した三次元網目構造体を光触媒粒子分散液あるいは光触媒前駆体溶液にディッピングし、プライマー層の表面に光触媒材料を担持する第２の工程とからなるガス除去用フィルタの製造方法にある。
【００２７】
前述のように構成することにより、フィルタ骨格は、その材質が紫外光を吸収せずに反射し、耐熱性、強度耐溶剤性を合わせ持ち、価格も安い金属材料で、その繊維からなる構造体が、空隙率が９０〜９８％で使用時の厚みが５〜１００ｍｍで、空気が通過することによる圧力損失が小さく、光の散乱を利用することによって実質的な受光面積が大きい三次元網目構造体である。
【００２８】
この上に、まず金属酸化物粒子を分散した有機−無機ハイブリッド膜からなるプライマー層を形成させ、さらにその上に光触媒材料を担持させたガス除去用フィルタとする。
【００２９】
金属繊維の種類は、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、真鍮、チタニウム、ニッケル等で、中でも低価格のステンレス鋼が好ましい。
【００３０】
金属繊維からなるフィルタ骨格の構造は、三次元網目構造の穴の大きさを大きく厚みを増やした、空隙率が９０％以上で厚みが５〜１００ｍｍでニット状のデミスタのような構造で、空気が通過する時の圧力損失が小さく、光触媒を担持するための表面積を大きく取れると同時に、紫外光の散乱によってその実質的な受光面積も大きく取れる。
【００３１】
プライマー層は、平均粒径０．０１〜１μｍの金属酸化物粒子あるいは金属粒子を分散させたポリアルキルシロキサン膜からなる。金属酸化物粒子及び金属粒子は、ポリアルキルシロキサン膜の表面を凸凹に形成させ、光触媒を担持するための表面積を増加させるとともに、その上に積層する光触媒層を堅固に担持するためのアンカー効果の役割も果たす。
【００３２】
ポリアルキルシロキサン膜は、金属繊維の加熱処理に伴う酸化を防ぐと共に、金属イオンの拡散を防ぐバリア層の役割も果たし、特にアルキル鎖は、膜に可撓性を持たせる役割を果たす。プライマー層の作製方法は、金属酸化物粒子あるいは金属粒子を、アルキル基を持つ金属アルコキシドを含む揮発性の高い有機溶媒に分散させた液で、金属繊維フィルタ骨格にディップコートする。金属酸化物粒子は、平均粒径０．０１〜１μｍで、その種類としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、シリカ、アルミナ等が好ましい。金属粒子は、平均粒径０．０１〜１μｍで、工業的に多く用いられているアルミニウム、亜鉛等が好ましい。中でも、それ自身が光触媒活性を持つと同時に化学的安定性の高い酸化チタンが好ましい。アルキル基を持つアルコキシシランとしては、短いアルキル基を１つあるいは２つ持つ金属アルコキシドが好ましく、中でもメチルアルコキシシラン、エチルアルコキシシランが好ましい。有機溶媒は、揮発性が高く、アルコキシシランの溶解性が高い低級アルコールが好ましい。
【００３３】
光触媒材料は、２．５〜５ｅＶバンドギャップを持つ、平均粒径０．０１〜１μｍの金属酸化物粒子である。すなわち、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム等の超微粒子が好ましい。中でも、化学的安定性の高い酸化チタン超微粒子が好ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
【実施例１】
図１〜図４はガス除去用フィルタを製造する方法及び構成を示し、図１及び図２はフィルタ骨格を構成するニットメッシュ１である。ニットメッシュ１は、直径数百μｍ前後のステンレス鋼繊維２をニット状に編組したニットメッシュ構造体であり、５ｍｍφ前後の網目３を有している。このニットメッシュ１は、ステンレス鋼繊維２を編組した後、ロール加工等によって波状に成形され、山状部４と谷状部５が交互に連続して設けられている。この山状部４と谷状部５との高低差は５ｍｍ前後の三次元網目構造に形成されている。
【００３６】
さらに、ニットメッシュ１は、１枚の山状部４がもう１枚の山状部４に嵌合するように複数枚重ねあわせた積層構造を形成でき、この場合、厚さが１０ｍｍに形成されている。すなわち、ニットメッシュ１を、図３に示すように、複数枚積層することにより、各ニットメッシュ１の網目３が重なる部分とずれる部分とが混在した輻輳状態にあり、網目３の数分の１〜数十分の１の網目サイズとなる。しかし、網目３を構成するステンレス鋼繊維２の直径は、数百μｍ前後であるため、空隙率９０％以上、好ましくは９５％のニットメッシュ積層構造のフィルタ骨格６となる。
【００３７】
従って、フィルタ骨格は、空気が通過する時の圧力損失が小さく、後述する光触媒を担持するための表面積を大きく取れると同時に、紫外光の散乱によってその実質的な受光面積も大きく取れる。
【００３８】
このフィルタ骨格を構成するステンレス鋼繊維２には、プライマー層７を介して光触媒材料８が担持されている。図４はステンレス鋼繊維２にプライマー層７を介して光触媒材料８が担持する方法を示し、図４（ａ）はステンレス鋼繊維２の断面図である。
【００３９】
ニットメッシュ積層構造のフィルタ骨格６を、平均粒径３０ｎｍの酸化チタン超微粒子９（５０ｇ）をアルキルアルコキシシランのエタノール１０ｖｏｌ％溶液５００ｍｌに分散させた液にディッピングした後、乾燥すると、図４（ｂ）に示すように、ステンレス鋼繊維２の表面に、膜厚が１００ｎｍ程度のポリアルキルシロキサン膜１０が形成される。さらに、ポリアルキルシロキサン膜１０の表面から酸化チタン超微粒子９が突出した状態のプライマー層７が形成される。
【００４０】
次に、光触媒活性を持つ平均粒径３０ｎｍの酸化チタン超微粒子７５ｇをエタノール５００ｍｌに分散させた液でディッピングした後、乾燥させた後、３００℃で１時間加熱処理すると、図４（ｃ）に示すように、プライマー層７の表面に光触媒材料８が担持される。プライマー層７を形成する際に、溶液に酸化チタン超微粒子９を混入することにより、ポリアルキルシロキサン膜１０の表面に凸凹が形成され、光触媒材料８を担持するための表面積を増加させることができ、凹凸は、その上に積層する光触媒材料８を堅固に担持するためのアンカー効果の役割も果たす。
【００４１】
また、フィルタ骨格６は、空隙率が高く厚みのある金属繊維からなるニットメッシュ積層構造体であるため、ディッピングコート時の液切れに要する時間が不織布に比べて１／２０となり、コーティング時間が短縮され、生産性の向上を図ることができる。
【００４２】
【実施例２】
ニットメッシュ１からなるフィルタ骨格６の厚さを２０ｍｍにした。それ以外は、実施例１と同様にした。
【００４３】
【比較例１】
フィルタの構造を２０メッシュの金網構造にした以外は実施例１と同様にした。
【００４４】
【比較例２】
フィルタの構造を５ｍｍ穴の空いたパンチングメタルにした以外は実施例１と同様にした。
【００４５】
【試験例１】
アセトアルデヒドの経時的分解量の測定（光触媒活性の評価）
酸化チタンの光触媒活性を測定するための装置として、試料ホルダー、紫外線光源をセットしたＳＵＳ３０４製の光触媒反応容器と、光路長１０ｍのガスセルとをＳＵＳ３１６製フレキシブルチューブで繋いでガス流路を形成し、このガス流路にガス循環ポンプを介在させてガスを循環するように構成し、測定機器としては、日本電子（株）製のフーリエ変換赤外吸収分光分析装置（ＦＴＩＲ）を使用した。
【００４６】
測定条件は、ガス循環量２．６×１０−４ｍ３ ／ｓｅｃ、測定時の圧力は大気圧で、測定時の温度は２４±１℃、湿度が４０±１％、ＦＴＩＲの測定条件は、分解能０．５ｃｍ−１、積分回数５０回、測定波数域７００〜４０００ｃｍ−１で、紫外線光源（ブラックライト）の中心波長が３６５ｎｍ、紫外線光源の中心付近での強度が３．０ｍＷ／ｃｍ２ 、紫外線光源の試料端部での強度が２．０ｍＷ／ｃｍ２ とした。測定初期の吸着平衡に達するまでの待機時間は１０分とし、紫外線を照射しながら経時的に赤外吸収スペクトルを測定した。
【００４７】
また、測定に際しては、アセトアルデヒドの初期濃度を約１３０ｐｐｍとし、吸光度２６００〜２９００ｃｍ−１のアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ）のＣ−Ｈ伸縮に帰属する赤外吸収スペクトルに着目して定量した。
【００４８】
表１に、各試料の分解速度定数を、図５にアセトアルデヒドの残存量を吸光度で示したグラフを示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
表１及び図５に示すように、厚さ１０ｍｍの不織布構造をした試料１、厚さ２０ｍｍのニットメッシュ構造にした試料３、厚さ１０ｍｍのニットメッシュ構造にした試料２の順に活性が高く、金網構造やパンチングメタル構造の２〜３倍の活性を示した。
【００５１】
前述のように構成されたガス除去用フィルタは、空気清浄機、空気調和機、換気ダクト中に設置されるフィルタとして適用できる。従って、用途に応じてニットメッシュの網目の大きさ、積層枚数を設定すればよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、紫外光を吸収せずに反射し、耐熱性、強度、耐溶剤性を合わせ持ち、さらに、空気を通過させた時の圧力損失が低く、光触媒層の表面積が大きい上にその受光面積も大きい光触媒を用いたガス除去用フィルタを提供できる。
【００５３】
さらに、本発明は、空隙率が高く厚みのある金属繊維からなる三次元網目構造体であるため、不織布に比べてディッピングコート時の液切れが優れ、コーティング時間が短縮され、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、（ａ）はニットメッシュの平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図。
【図２】同実施形態を示し、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】同実施形態のフィルタ骨格の斜視図。
【図４】同実施形態のガス除去用フィルタの製造方法の一部を示す説明図。
【図５】アセトアルデヒドの残存量を吸光度で示したグラフ。
【符号の説明】
１…ニットメッシュ
２…ステンレス鋼繊維
３…網目
４…山状部
５…谷状部
６…フィルタ骨格
７…プライマー層
８…光触媒材料[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a self-regenerating type gas removing filter for removing harmful substances, malodorous substances and the like in air using a photocatalytic material, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
At present, malodorous substances such as aromatic hydrocarbons such as formaldehyde and toluene and acetaldehyde are considered to be the main causes of indoor air pollution. As a method for removing these, a chemical filter mainly supporting an adsorbent is used. However, the chemical filter has a problem that the absorption breakthrough is reached in a short period of time.
[0003]
On the other hand, there is known an air purifier in which a self-regenerating photocatalytic filter is installed in front of the chemical filter in order to extend the life of the chemical filter. However, it has been pointed out that the current photocatalyst filter has low removal efficiency due to low activity of the photocatalyst material itself and a small effective carrying amount of the photocatalyst.
[0004]
On the other hand, photocatalytic materials such as titanium oxide oxidize and decompose harmful substances and odorous substances in the air adsorbed on the surface by using the energy of the irradiated ultraviolet light. The properties required for the material of the carrier that supports these,
(1) Characteristics that do not absorb ultraviolet rays.
[0005]
(2) Heat resistance (withstands heat treatment at 300 to 600 ° C. during loading). (3) Strength (has enough strength to withstand the supporting process and the cleaning process).
[0006]
(4) Solvent resistance (having resistance to chemicals used in the carrying process and the cleaning process).
[0007]
(5) Low price.
[0008]
Five are raised.
[0009]
Among organic materials, fluororesins have been proposed, but (degradation due to heat treatment (300 to 600 ° C.) is inevitable. For ceramic materials, porous materials are proposed, but photocatalysts are activated. Absorption of ultraviolet light in the wavelength range is unavoidable.Fibre-type glass materials have been proposed (see, for example, Patent Document 1), but in the case of low-priced ordinary products, the photocatalyst is activated. Absorption of ultraviolet light is inevitable.
[0010]
The metal material satisfies the above five properties, and has an advantage that the light receiving area can be increased by reflecting and scattering ultraviolet light without absorbing it, particularly when the metal material has a three-dimensional network structure. However, when a metal material is used as the skeleton of the gas removal filter, it is required that the structure has a large number of holes for the passage of air. In order to reduce the pressure loss when air passes, it is desirable that the mesh structure has a large number of through holes.
[0011]
Heretofore, there has been proposed a wire mesh structure in which a filter skeleton has a two-dimensional network structure, in which particles are stacked and a photocatalytic function is formed on the surface of the particles in order to increase the surface area of the base of the filter skeleton. (For example, see Patent Document 2) and (for example, see Patent Document 3).
[0012]
Further, there is known a filter in which a web-like metal long fiber aggregate (metal fiber nonwoven fabric) is coated with a photocatalyst and has an antifouling function, an odor preventing function, an antibacterial function, a harmful component removing function, and the like (for example, see Patent Document 4). ).
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-9-308809,
[0014]
[Patent Document 2]
JP-A-8-215577
[Patent Document 3]
JP-A-11-216365
[Patent Document 4]
JP 2000-42320 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the thing of patent document 1 cannot avoid absorption of the ultraviolet light of the wavelength range which operates a photocatalyst with a low-cost normal product.
[0018]
In Patent Documents 2 and 3, the surface area for supporting the photocatalyst is too small. As the three-dimensional network structure, a non-woven fabric structure with a small porosity and a small thickness has been proposed.However, the non-woven fabric structure cannot be used as a filter when the pressure loss when passing air is too large and the air volume becomes large. There are circumstances. Further, in the case of Patent Document 4, the nonwoven fabric is coated with a photocatalyst by a dipping method. However, since the porosity is small, a liquid film is formed at the time of dipping coating, the liquid shortage is poor, and the coating takes time, There is a situation that productivity is poor.
[0019]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims at reflecting ultraviolet light without absorbing it, having heat resistance, strength, and solvent resistance, and further allowing air to pass through. It is an object of the present invention to provide a gas removal filter using a photocatalyst that has a low pressure loss when the photocatalyst layer is large, has a large surface area of the photocatalyst layer, and has a large light receiving area, and a method of manufacturing the same.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an organic-inorganic hybrid film in which metal particles or metal oxide particles are dispersed on the surface of a three-dimensional network structure made of a metal fiber having a high porosity and a thickness in order to achieve the above object. There is a gas removal filter in which a primer layer is formed and a photocatalyst material is carried thereon.
[0021]
Preferably, the three-dimensional network structure is a laminate of a wavy knit mesh in which mountain-like portions and valley-like portions are formed alternately and continuously on a knit mesh formed by knitting metal fibers.
[0022]
The metal fiber is preferably made of a material that reflects ultraviolet light without absorbing it, and has a porosity of 90% to 98% when formed into a three-dimensional network structure, and a thickness of 5 to 5% when the filter skeleton is used. 100 mm.
[0023]
The primer layer is preferably made of a polyalkylmetalloxane film in which metal particles or metal oxide particles are dispersed.
[0024]
The average particle size of the metal particles or metal oxide particles is preferably 0.01 to 1 μm.
[0025]
The photocatalyst material is preferably a metal oxide particle having a band gap of 2.5 to 5 eV and an average particle size of 0.01 to 1 μm.
[0026]
The present invention, in order to achieve the above object, a high porosity three-dimensional network structure made of metal fibers having a high thickness is dipped in an alkylalkoxysilane solution in which metal particles or metal oxide particles are dispersed, A first step of forming a primer layer comprising an organic-inorganic hybrid film on the surface of the original network structure, and dipping the three-dimensional network structure having the primer layer formed thereon into a photocatalyst particle dispersion or a photocatalyst precursor solution, And a second step of supporting the photocatalytic material on the surface of the primer layer.
[0027]
By constituting as described above, the filter skeleton is a metal material that reflects without absorbing ultraviolet light, has both heat resistance, strength and solvent resistance, and is inexpensive. However, a three-dimensional network structure having a porosity of 90 to 98%, a thickness of 5 to 100 mm when used, a small pressure loss due to the passage of air, and a large light receiving area by utilizing light scattering. Body.
[0028]
On this, first, a primer layer composed of an organic-inorganic hybrid film in which metal oxide particles are dispersed is formed, and further a photocatalyst material is carried thereon to form a gas removal filter.
[0029]
The type of the metal fiber is stainless steel, aluminum, copper, brass, titanium, nickel or the like, and among them, low-cost stainless steel is preferable.
[0030]
The structure of the filter skeleton made of metal fiber has a structure like a knitted demister with a porosity of 90% or more, a thickness of 5 to 100 mm, and a thickness of 5% to 100 mm, in which the size of the holes of the three-dimensional network structure is greatly increased. The pressure loss at the time of passing through is small, and a large surface area for supporting the photocatalyst can be obtained, and at the same time, a substantial light receiving area can be obtained by scattering of ultraviolet light.
[0031]
The primer layer is composed of a metal oxide particle having an average particle diameter of 0.01 to 1 μm or a polyalkylsiloxane film in which metal particles are dispersed. The metal oxide particles and the metal particles make the surface of the polyalkylsiloxane film uneven, increase the surface area for supporting the photocatalyst, and provide an anchor effect for firmly supporting the photocatalyst layer laminated thereon. Also plays a role.
[0032]
The polyalkylsiloxane film also serves as a barrier layer that prevents oxidation due to heat treatment of the metal fiber and prevents diffusion of metal ions. In particular, the alkyl chain plays a role in giving the film flexibility. The method for preparing the primer layer is to dip coat a metal fiber filter skeleton with a liquid in which metal oxide particles or metal particles are dispersed in a highly volatile organic solvent containing a metal alkoxide having an alkyl group. The metal oxide particles have an average particle size of 0.01 to 1 μm, and as the type thereof, titanium oxide, zinc oxide, cerium oxide, silica, alumina and the like are preferable. The metal particles have an average particle size of 0.01 to 1 μm, and are preferably aluminum, zinc, and the like, which are widely used industrially. Among them, titanium oxide having high photocatalytic activity and high chemical stability is preferable. As the alkoxysilane having an alkyl group, a metal alkoxide having one or two short alkyl groups is preferable, and among them, methylalkoxysilane and ethylalkoxysilane are preferable. The organic solvent is preferably a lower alcohol having high volatility and high solubility of alkoxysilane.
[0033]
The photocatalytic material is metal oxide particles having a band gap of 2.5 to 5 eV and an average particle size of 0.01 to 1 μm. That is, ultrafine particles such as titanium oxide, zinc oxide, and cerium oxide are preferable. Among them, ultrafine titanium oxide particles having high chemical stability are preferable.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0035]
Embodiment 1
1 to 4 show a method and a structure for manufacturing a gas removal filter, and FIGS. 1 and 2 show a knit mesh 1 constituting a filter skeleton. The knit mesh 1 is a knit mesh structure in which stainless steel fibers 2 having a diameter of about several hundred μm are braided in a knit shape, and has a mesh 3 of about 5 mmφ. The knit mesh 1 is formed by braiding a stainless steel fiber 2 and then forming it into a wavy shape by roll processing or the like, and is provided with mountain-like portions 4 and valley-like portions 5 alternately and continuously. The height difference between the mountain-shaped portion 4 and the valley-shaped portion 5 is formed in a three-dimensional network structure of about 5 mm.
[0036]
Further, the knit mesh 1 can form a laminated structure in which a plurality of layers are stacked so that one mountain-shaped portion 4 fits into another mountain-shaped portion 4, and in this case, the thickness is formed to 10 mm. ing. That is, by laminating a plurality of knit meshes 1 as shown in FIG. 3, the knit meshes 1 are in a congestion state in which a portion where the meshes 3 of the knit meshes 1 are overlapped and a portion where the meshes 3 are shifted are mixed. It becomes a mesh size of 1 to several tens of minutes. However, since the diameter of the stainless steel fiber 2 constituting the mesh 3 is around several hundred μm, the filter skeleton 6 has a knit mesh laminated structure with a porosity of 90% or more, preferably 95%.
[0037]
Accordingly, the filter skeleton has a small pressure loss when air passes therethrough, and can have a large surface area for supporting a photocatalyst, which will be described later, and can have a large light-receiving area due to ultraviolet light scattering.
[0038]
The photocatalyst material 8 is supported on the stainless steel fiber 2 constituting the filter skeleton via the primer layer 7. FIG. 4 shows a method of supporting the photocatalyst material 8 on the stainless steel fiber 2 via the primer layer 7, and FIG. 4A is a cross-sectional view of the stainless steel fiber 2.
[0039]
The filter skeleton 6 having the knit mesh laminated structure was dipped in a liquid in which ultrafine titanium oxide particles 9 (50 g) having an average particle size of 30 nm were dispersed in 500 ml of a 10 vol% ethanol solution of alkylalkoxysilane, and then dried. 2), a polyalkylsiloxane film 10 having a thickness of about 100 nm is formed on the surface of the stainless steel fiber 2. Further, the primer layer 7 is formed in a state where the titanium oxide ultrafine particles 9 project from the surface of the polyalkylsiloxane film 10.
[0040]
Next, 75 g of ultrafine titanium oxide particles having an average particle diameter of 30 nm having photocatalytic activity were dipped in a liquid dispersed in 500 ml of ethanol, dried, and then heat-treated at 300 ° C. for 1 hour. As shown, the photocatalytic material 8 is carried on the surface of the primer layer 7. By mixing the titanium oxide ultrafine particles 9 into the solution when forming the primer layer 7, irregularities are formed on the surface of the polyalkylsiloxane film 10, and the surface area for supporting the photocatalyst material 8 can be increased. The unevenness also plays a role of an anchor effect for firmly supporting the photocatalyst material 8 laminated thereon.
[0041]
In addition, since the filter skeleton 6 is a knit mesh laminated structure made of a metal fiber having a high porosity and a large thickness, the time required for draining the liquid at the time of dipping coating is 1/20 as compared with the nonwoven fabric, and the coating time is reduced. Thus, productivity can be improved.
[0042]
Embodiment 2
The thickness of the filter skeleton 6 made of the knit mesh 1 was set to 20 mm. Otherwise, the procedure was the same as in Example 1.
[0043]
[Comparative Example 1]
Example 1 was repeated except that the structure of the filter was changed to a 20-mesh wire mesh structure.
[0044]
[Comparative Example 2]
Example 1 was repeated except that the structure of the filter was a punched metal with a hole of 5 mm.
[0045]
[Test Example 1]
Measurement of the amount of decomposition of acetaldehyde over time (evaluation of photocatalytic activity)
As a device for measuring the photocatalytic activity of titanium oxide, a sample holder, a photocatalytic reaction vessel made of SUS304 in which an ultraviolet light source is set, and a gas cell having an optical path length of 10 m are connected by a flexible tube made of SUS316 to form a gas flow path, The gas flow path was configured to circulate a gas through a gas circulation pump, and a Fourier transform infrared absorption spectrometer (FTIR) manufactured by JEOL Ltd. was used as a measuring instrument.
[0046]
The measurement conditions were as follows: gas circulation amount 2.6 × 10 −4 m 3 / sec, pressure during measurement was atmospheric pressure, temperature during measurement was 24 ± 1 ° C., humidity was 40 ± 1%, and FTIR measurement conditions were , resolution 0.5 cm -1, the integral number of 50 times, measured in wavenumbers 700～4000Cm -1, the ultraviolet light source (black light) the central wavelength of 365 nm, intensity 3.0 mW / cm 2 in the vicinity of the center of the ultraviolet light source The intensity of the ultraviolet light source at the sample end was 2.0 mW / cm 2 . The standby time until reaching the adsorption equilibrium at the beginning of the measurement was 10 minutes, and the infrared absorption spectrum was measured over time while irradiating ultraviolet rays.
[0047]
In the measurement, the initial concentration of acetaldehyde was set to about 130 ppm, and quantification was performed by paying attention to an infrared absorption spectrum belonging to CH stretching of acetaldehyde (CH 3 CHO) having an absorbance of 2600 to 2900 cm −1 .
[0048]
Table 1 shows a decomposition rate constant of each sample, and FIG. 5 shows a graph showing the residual amount of acetaldehyde by absorbance.
[0049]
[Table 1]
[0050]
As shown in Table 1 and FIG. 5, the activity is higher in the order of Sample 1 having a nonwoven fabric structure with a thickness of 10 mm, Sample 3 having a knit mesh structure with a thickness of 20 mm, and Sample 2 having a knit mesh structure having a thickness of 10 mm. It showed 2-3 times the activity of a wire mesh structure or a punched metal structure.
[0051]
The gas removal filter configured as described above can be applied as an air purifier, an air conditioner, or a filter installed in a ventilation duct. Therefore, the size of the mesh of the knit mesh and the number of laminations may be set according to the application.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, ultraviolet light is reflected without being absorbed, has heat resistance, strength, and solvent resistance, and further has a low pressure loss when air is passed therethrough, and a photocatalytic layer. A gas removing filter using a photocatalyst having a large surface area and a large light receiving area can be provided.
[0053]
Furthermore, since the present invention is a three-dimensional network structure made of a metal fiber having a high porosity and a high thickness, the liquid drainage during dipping coating is superior to a nonwoven fabric, the coating time is shortened, and the productivity is improved. Can be planned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view of a knit mesh, (b) is a front view, and (c) is a left side view.
FIG. 2 is a sectional view of the same embodiment, taken along line AA of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view of a filter skeleton of the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory view showing a part of the method for manufacturing the gas removal filter of the embodiment.
FIG. 5 is a graph showing the residual amount of acetaldehyde by absorbance.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Knit mesh 2 ... Stainless steel fiber 3 ... Network 4 ... Crest portion 5 ... Valley portion 6 ... Filter skeleton 7 ... Primer layer 8 ... Photocatalytic material
