JP2010051958A - 熱触媒コーティング - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱触媒コーティングのコーティング形成に、少なくとも1種のリチウム化合物が、該コーティングの全重量に対する重量比でリチウムイオンとして2重量%以上に相当する量含まれるコーティング溶液を用いる。
【選択図】なし
Description
煙突又は煙道ストーブ中の構成部分として、好ましくは煙道点検窓、煙突内側ライニング材、煙突煙道管のライニング、煙突用フィルター、
加熱システム中又は上の構成部分、好ましくは加熱システム内側ライニング、煙道管のライニング、煙道管用フィルター、ロースト用器具、パン焼き器具、グリル器具中又は上の構成部分、好ましくは調理台面、点検ガラス、内側ライニング、排気管ライニング、排気管用フィルター、深フライ鍋、
調理器具、電子レンジ、パン焼き用シート、パン焼き用型、網目状パン焼きグリッド、バーベキューセット、工業用自動パン焼き機など、特に好ましくは熱分解炉中又は上の構成部分、スチーム換気扇フード上の構成部分、好ましくはフィルター材、
太陽熱システム上の構成部分、好ましくは受光チューブ、リアクター上の構成部分、好ましくは点検窓、フィルターシステム、
燃焼システム上又は中の構成部分、廃棄物焼却プラント、火葬場、
内燃機関上あるいは中の構成部分、例えばディーゼル煤フィルター、自動触媒変換装置、種々排気ガス用フィルター、などに利用可能である。
コーティング溶液の調製方法は下記の通りである。すなわち、酢酸リチウム2水塩16.6g、エタノール100ml、アセチルアセトネート20g、プロピオン酸ジルコニウム38g、及び酢酸エチル50mlを混合し、得られた混合液へエタノールを加えて全量を250mlとする。
液浸工程において、クリーニング済みガラスディスクへコーティング溶液をコーティングする。本コーティングは引き出し速度40cm/分において実施する。次いでコーティング層を450℃において1時間乾燥させる。これにより、ガラスディスクに耐摩擦性、長期安定性、及び透明なコーティングが付与される。
コーティング溶液の調製方法は以下の通りである。すなわち、1N−HNO3を10g、エタノール20g、硝酸リチウム(10%エタノール溶液)40ml、塩化リチウム(10%エタノール溶液)40ml、及びSiOxナノ粒子50gを混合し、エタノールを加えて全量を250mlとする。吹き付け工程において、清浄化されたガラスセラミックプレートはコーティング溶液によってコーティングされる。形成されたコーティングは半透明である。
コーティングの調製方法は以下の通りである。すなわち、テトラエトキシシロキサン16.6gを予め充填しておいたエタノール40g中へ添加した後攪拌し、次いで塩酸(濃度1%)12mlをさらに滴下する。10分後、さらに攪拌を行いながら、前記溶液へ塩化リチウム7gを加える。次いでエタノールを加えて混合液の全量を250mlに調製する。
クリーニングされたガラス基板を20cm/分の引出し速度で液浸する。形成された層を焼戻し工程において650℃で数分間焼き付ける。
コーティング液処理の他、ペーストのすり込みによっても活性面を得ることが可能である。このようなコーティングは家庭内での使用に限定されるものである。エンドユーザーはこのようなペーストを用いて熱触媒面を形成、あるいは改装することが可能である。
前記ペーストを、グリセロール25g、ヒドロキシステアリン酸リチウム(5%水溶液)25g、塩化リチウム(25%水溶液)12.5g、及び硫酸リチウム(25%水溶液)12.5gをブレードミキサーへ加えて攪拌することにより調製する。次いで、このペーストを布を用いて金属プレート上へ薄く処理し、眼に見えなくなるまで擦りつける。
コーティング溶液を下記複数の工程を経て調製する。
A)まず本発明に係るコーティングに用いられるコーティング溶液を調製するため、非晶質ジルコニウム酸化物前駆体粉末を調製する。このため、例えばプロピオン酸ジルコニウム(■)77%溶液424.9gを滴下し、アセチルアセトン100.1gを加えて25分間攪拌して発熱させる。レモンイエロー色溶液を室温で45分間攪拌してから、水54.1gを用いて加水分解させる。次いで、温度80℃、気圧40ミリバール条件下で溶媒及びその他揮発性成分を除去する。この操作により、酸化物含量が51重量%を占める黄色前駆体微細粉末No.1が生成される。
次いで、この前駆体粉末を用いて12重量%水溶液を調製し、この溶液をストック溶液No.1と称する。
次いでこのストック溶液No.1をオートクレーブ中において165℃で24時間加熱処理する。これにより、コロイド状に分散した粒径5〜20nmのナノ結晶質ZrO2粒子(単斜晶系及び正方晶系相)を含むストック溶液No.2を調製する。
清浄な低Eガラスディスクを、得られた溶液中に液浸し、液浸したディスクへ引出し速度20cm/分でコーティング処理を行い、次いで450℃の焼成温度で固化させる。
コーティング溶液を下記複数の工程を経て調製する。
ZrO2前駆体粉末(実施例5Aにおいて得たストック溶液No.1)10.5gをZrO2ストック溶液No.2(実施例5A)45gと塩化リチウム8.3gと伴にエタノール150g中に溶解する。
液浸コーティング処理は引出し速度30cm/分において実施し、温度350℃で焼成処理することにより本発明に係る透明ナノ結晶質層を製造することが可能である。
実施例1において説明したコーティング溶液を多孔度の高い基板上へ処理する。この基板はセラミック化工程において生成されるものである。ここで、スクリーン印刷処理により、未処理ガラス粉末を未処理ガラス基板へ処理する。次いで、セラミック化工程において、多孔層を変換し、さらに焼結する。形成された面は高度に多孔質、白色であり、かつ極めてスクラッチ耐久性である。
前記基板を実施例1において説明した溶液中に液浸し、次いで乾燥させる。基板面は、コーティング溶液をコーティングした後でも猶純白色を保持している。
実施例1に記載したコーティング溶液と粒子を該粒子の含量が30重量%となるように混合した。
この粒子は最初に2つの溶液を調製することにより作製した。この目的のため、酢酸リチウム2水化物20.4gを酢酸20g及びエタノール100g中に混合して溶液Aを得た。第二溶液を調製するため、アルミニウム・セカンダリーブトキサイド49.2gをイソプロパノール50gと混合して溶液Bを得た。次に、溶液Aを溶液Bへ攪拌しながら添加し、さらにエタノールを加えて全量を250mlとした。2時間後、混合物はゲル化して白色のゲル生成物を生じたので、このゲルを100℃16時間、400℃3時間、及び700℃3時間の3段階に分けて乾燥した。このゲルをモルタルと共に細かく砕いて微粒子を生成した。
コーティング溶液を排気ガス処理に用いられる一般的な多孔質セラミック基板へ処理し、乾燥させた後、600℃において2時間焼成させた。
コーティング溶液の調製方法は以下の通りである。まず、1N−HNO3を50g、エタノール40g、テトラメチルオルソシリケート9g、及びナノ粒子60gを混合し、エタノールを用いて混合液の全量を1リットルとしてから、攪拌して均質化する。次いで硝酸コバルト(Co(NO3)2・6H2O)10.6gを前記溶液500ml中へ加えて攪拌する。
このコーティング溶液を液浸工程においてガラスセラミックサンプルへ処理し、次いで450℃において焼成する。
コーティング溶液の調製方法は以下の通りである。すなわち、塩化ニッケル6水化物13.2gをエタノール70gに溶解する。次いで、この溶液へテトラメチルオルソシリケート20.8g、HCl1g、及びエタノール50gを加えて攪拌する。得られた混合液へエタノールを加えてその全量を250mlとする。
液浸工程において、前記コーティング溶液をガラスセラミックサンプルへ処理し、次いで450℃において焼成する。
種々コーティングについて視覚的に調査し、それらコーティングの透明度を質的に評価した。触媒活性については、煤あるいはオイルを用いることにより評価可能である。
Claims (18)
- コーティング中に少なくとも1種のリチウム化合物が該コーティングの全重量に対する重量比でリチウムイオンとして2重量%以上に相当する量含まれることを特徴とする熱触媒コーティング。
- 選択されたリチウム化合物のpHが11以下であり、及び該リチウム化合物が好ましくはリン酸リチウム、窒化リチウム、ハロゲン化リチウム及び硫酸リチウム等の無機リチウム塩、あるいは酢酸リチウム、コハク酸リチウム4水化物、プロピオン酸リチウム及びカルボン酸リチウム誘導体等の有機リチウム化合物から選択されるいずれかであることを特徴とする請求項1項記載の熱触媒コーティング。
- 前記コーティングが基質材料から成り、該基質材料中へリチウム化合物が導入されることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の熱触媒コーティング。
- 前記基質材料に少なくとも1種の無機材料が含まれ、この無機材料がガラス及びガラスハンダ、あるいは好ましくは珪素酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、アルミニウム酸化物、セリウム酸化物、鉄酸化物、錫酸化物、硼酸系材料を含むゾル・ゲル基質から選択されるいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱触媒コーティング。
- 前記基質材料に少なくとも1種の有機化合物が含まれ、この有機化合物が、ワックス、ポリマー、界面活性剤、カルボン酸、脂肪酸、オイル、樹脂、シリコーン樹脂、あるいはこれらの混合物から選択されるいずれかであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱触媒コーティング。
- 前記コーティングが、好ましくはキサンタンガム、グリセロール、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリビニルピロリドン、セルロース、セルロース誘導体、あるいはこれらの混合物から選択されるいずれかのシックナーを含んだペースト状態あるいは液体状態で存在することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の熱触媒コーティング。
- 前記コーティングに粒子、好ましくはナノ粒子が含まれることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の熱触媒コーティング。
- 前記コーティングの厚さが1nm〜10μm、好ましくは5〜350nm、特に好ましくは10〜300nmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の熱触媒コーティング。
- 前記コーティングが無色及び又は透明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熱触媒コーティング。
- 請求項2〜9の少なくとも1項に記載の熱触媒活性コーティングを備える基板であって、前記コーティングには少なくとも部分的にリチウム化合物が含まれ、その含有量が該コーティングの全重量に対する重量比でリチウムイオンとして2重量%以上に相当することを特徴とする前記基板。
- 前記基板が、ガラス、ガラスセラミック、焼成ガラス、焼成ガラスセラミック、焼成セラミック、セラミック、金属、プラスチック、あるいはエナメルから選択されるいずれかの材料から成ることを特徴とする請求項10項記載の基板。
- 前記基板が、平面、3次元形状体、あるいは粒子から構成されることを特徴とする請求項10項及び11項記載の基板。
- 前記基板と前記コーティングとの間にバリヤー層が配列されることを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載の基板。
- 前記基板上へ赤外線反射層が配列されることを特徴とする請求項10〜13のいずれかに記載の基板。
- 前記基板及び前記コーティングが無色及び又は透明であることを特徴とする請求項10〜14のいずれかに記載の基板。
- 粘性コーティングを溶液化する工程、基板へコーティング処理を行う工程、及びコーティング処理された基板を乾燥させる工程から構成される、請求項1〜15のいずれかに記載の熱触媒コーティング処理基板の製造方法。
- 前記基板が20〜750℃、好ましくは20〜500℃、特に好ましくは20〜450℃の温度範囲内で乾燥されることを特徴とする請求項16項記載の方法。
- 請求項10〜17の少なくとも1項記載のコーティング処理済み基板の、
煙突、煙道ストーブ、煙突内側ライニング材、煙突煙道管のライニング、あるいは煙突用フィルター中又は上の構成部分、
加熱装置、煙道管のライニング、あるいは煙道管用フィルター中又は上の構成部分、
調理器具、ロースト器具、パン焼き及びグリル器具、点検ガラス、内側ライニング、排気管ライニング、排気管用フィルター、深フライ鍋、電子レンジ、パン焼き用シート、パン焼き用型、網状パン焼きグリッド、バーベキューセット、工業用自動パン焼き機等の中又は上の構成部分、
スチーム換気扇フード上の構成部分、
太陽熱システム上の構成部分、
リアクター上の構成部分、
燃焼システム上又は中の構成部分、及び
内燃機関上又は中の構成部分、特に排気ガス管中構成部分、自動車排気ガス触媒変換装置、あるいはディーゼル煤フィルターとしての利用方法。
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