JP3072375B1 - X型ゼオライト被覆ガラス繊維の製造方法及びx型ゼオライト被覆ガラス繊維 - Google Patents
X型ゼオライト被覆ガラス繊維の製造方法及びx型ゼオライト被覆ガラス繊維Info
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Abstract
維との密着性に優れたX型ゼオライト被覆ガラス繊維の
製造方法及びX型ゼオライト被覆ガラス繊維を提供す
る。 【解決手段】 シリカーアルミナ系ガラス繊維及びシリ
カ系ガラス繊維を、前記シリカーアルミナ系ガラス繊維
の全ガラス繊維に対する割合が好ましくは0.1〜0.
6となるような配合において、好ましくは0.5〜3m
ol/Lの水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬する。そし
て、この状態において前記水酸化ナトリウム水溶液を好
ましくは80〜150℃に加熱し、前記ガラス繊維の表
面にX型ゼオライトを析出させる。
Description
覆ガラス繊維の製造方法及びX型ゼオライト被覆ガラス
繊維に関し、さらに詳しくは、脱臭・除湿フィルタや触
媒単体における多孔質フィルタ材料として好適に使用す
ることのできる、X型ゼオライト被覆ガラス繊維の製造
方法及びX型ゼオライト被覆ガラス繊維に関する。
は、シリカ源、アルミナ源、アルカリ源などの原料前駆
体からなるスラリーに、パルプ繊維や石英繊維を浸漬
し、前記スラリーを水熱条件下で加熱して前記原料前駆
体をゼオライトに変換させると同時に、前記ゼオライト
を前記パルプ繊維や前記石英繊維の表面に析出させるこ
とによって製造していた。
方法では多量の粉末状ゼオライトが副生するため、X型
ゼオライトを析出させることは困難であった。このた
め、前記ガラス繊維などに対してX型ゼオライトを被覆
することはほとんど不可能であった。また、X型ゼオラ
イトが析出した場合においてもガラス繊維などに対する
密着力が十分ではなく、このようにして得たX型ゼオラ
イト被覆ガラス繊維を、多孔質フィルタなどに使用した
場合などにおいて、フィルタ特性が経時的に劣化すると
いう問題もあった。
く、ガラス繊維との密着性に優れたX型ゼオライト被覆
ガラス繊維の製造方法及びX型ゼオライト被覆ガラス繊
維を提供することを目的とする。
被覆ガラス繊維の製造方法は、シリカーアルミナ系ガラ
ス繊維及びシリカ系ガラス繊維を水酸化ナトリウム水溶
液中で加熱する。そして、前記シリカーアルミナ系ガラ
ス繊維及び前記シリカ系ガラス繊維の表面に、X型ゼオ
ライトを析出させることを特徴とする。
オライトの被覆効率及び密着力を向上させるべく鋭意検
討を続けた。その結果、従来のような原料前駆体スラリ
ーを用いることなく、所定のガラス繊維をアルカリ源で
ある溶液中に浸漬して直接反応させることにより、驚く
べきことに被覆効率及び密着力に優れたX型ゼオライト
が前記ガラス繊維の表面に析出することを見出した。す
なわち、本発明は、シリカ源及びアルミナ源としてガラ
ス繊維を直接的に用い、これをアルカリ源である溶液中
に直接浸漬させることによって、高被覆効率及び高密着
力のX型ゼオライト被覆ガラス繊維を得るものである。
したがって、本発明において、ガラス繊維はX型ゼオラ
イト被覆ガラス繊維のX型ゼオライトの保持体としての
作用の他に、X型ゼオライトの生成原料としての作用を
も果たすものである。
シリカ系ガラス繊維及びシリカーアルミナ系ガラス繊維
から構成する。そして、アルミナ源であるガラス繊維を
シリカーアルミナ系ガラス繊維から構成する。そして、
これら生成原料を同じくX型ゼオライトの生成原料であ
るアルカリ源としての水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬
し、所定温度に加熱することによって前記のガラス繊維
の表面にX型ゼオライトを高被覆率及び高密着力の状態
で析出させるものである。
及び密着力が得られる原因については、以下のように考
えることができる。すなわち、ガラス繊維からの成分溶
出により、その表面近傍の溶液中のゼオライト構成成分
の濃度が高くなり、ゼオライトの析出・結晶化が生じや
すくなるためである。本発明はこのような事実の発見に
基づいてなされたものである。
アルミナ系ガラス繊維及びシリカ系ガラス繊維と、これ
らガラス繊維の表面に形成されたX型ゼオライトとを具
え、BET法により計算した比表面積の値が100〜7
60m2 /gであることを特徴とする、本発明のX型ゼ
オライト被覆ガラス繊維を得ることができる。本発明の
X型ゼオライト被覆ガラス繊維は極めて高い比表面積を
有するため、フィルタ材料として使用した場合に、優れ
た特性を発揮することができる。
ガラス繊維とは、シリカ(SiO2)を50〜70mo
l%、及びアルミナ(Al2 O3 )を30〜50mol
%含有しているものをいう。また、本発明におけるシリ
カ系ガラス繊維とは、シリカを90〜100mol%含
有しているものをいう。
に則して詳細に説明する。本発明の製造方法において
は、上述したように、X型ゼオライト被覆ガラス繊維を
構成するガラス繊維及びX型ゼオライトの生成原料とし
て、シリカーアルミナ系ガラス繊維及びシリカ系ガラス
繊維を用いることが必要である。本発明の製造方法にし
たがって、高い被覆率及び高い密着力のX型ゼオライト
が析出したガラス繊維を得ることができれば、これらガ
ラス繊維の割合は特に限定されるものではない。
繊維のガラス繊維全体に対する割合r(=シリカーアル
ミナ系ガラス繊維/(シリカーアルミナ系ガラス繊維+
シリカ系ガラス繊維))の下限は、0.1であることが
好ましく、さらには0.3であることが好ましい。これ
によって、溶液中のAl2 O3 成分の濃度が高められる
ため、X型ゼオライトを高い結晶性の元にこれらガラス
繊維の表面に析出させることができる。
ラス繊維全体に対する割合rの上限は、0.6であるこ
とが好ましく、さらには0.5であることが好ましい。
これによって、反応溶液中のSiO2 /Al2 O3 濃度
比が1より大きくなり、A型ゼオライトなどの副生物の
生成を防止することができ、高純度にX型ゼオライトの
析出したガラス繊維を得ることができる。
限定されるものではないが、各繊維の平均長さが数m
m、平均太さが数μm〜数十μmであり、アスペクト比
が100以上であることが好ましい。
リウム水溶液中における前記ガラス繊維の加熱温度につ
いても、本発明の目的を達成することができれば特に限
定されない。しかしながら、加熱温度の下限は、80℃
であることが好ましく、さらには90℃であることが好
ましい。加熱温度がこれよりも低いと、X型ゼオライト
の析出に長時間を要するため好ましくない。
ことが好ましく、さらには130℃であることが好まし
い。加熱温度がこれよりも高いと副生物などが生じ、析
出したX型ゼオライトの純度が低下するため、好ましく
ない。
水酸化ナトリウム水溶液の濃度の下限は0.5mol/
Lであることが好ましく、さらには1mol/Lである
ことが好ましい。水酸化ナトリウム水溶液の濃度がこの
値よりも小さいと、X型ゼオライトの析出に長時間を有
するため、好ましくない。
度の上限は3mol/Lであることが好ましく、さらに
は2mol/Lであることが好ましい。水酸化ナトリウ
ムの濃度がこの値よりも大きいと、多量の水酸基に起因
してA型ゼオライトやソーダライトなどの副生物が生
じ、得られるX型ゼオライトの純度が低下するため好ま
しくない。また、水酸化ナトリウム水溶液の使用量は、
前記ガラス繊維を浸漬できる程度の量であれば特に限定
されない。
な条件の元、シリカーアルミナ系ガラス繊維及びシリカ
系ガラス繊維を水酸化ナトリウム水溶液中で1〜20時
間、好ましくは5〜15時間加熱する。そして、この加
熱処理は開放系及び密閉系のどちらでも行うことができ
る。
記水酸化ナトリウム水溶液中に鉱化剤を添加することも
できる。本発明の製造方法において、鉱化剤はX型ゼオ
ライトの結晶化促進剤として作用する。したがって、A
型ゼオライトやソーダナトリウムなどの副生物を発生さ
せることなく、比較的短時間で結晶性に優れたX型ゼオ
ライトを前記ガラス繊維の表面に析出させることができ
る。
水溶液中における水酸化ナトリウムに対して、0.1〜
3.5mol/Lであることが好ましい。鉱化剤として
は、NaCl、NaNO3 、NaSO4 などの鉱化剤を
使用することができる。本発明においては、無機鉱化
剤、中でもNaClを用いることによって、X型ゼオラ
イトの結晶性をより良好にすることができる。
は、前記ガラス繊維の表面に対して高い被覆効率で析出
する。このため、本発明のX型ゼオライト被覆ガラス繊
維は、その表面に窒素ガスを吸着させた後BET法によ
って計算した場合において、100〜760m2 /g、
好ましくは200〜760m2 /gの高い比表面積を有
するようになる。このため、本発明のX型ゼオライト被
覆ガラス繊維は、脱臭・除湿フィルタや触媒単体におけ
る多孔質フィルタとして好適に使用することができる。
明する。実施例1〜8 シリカーアルミナ系ガラス繊維として、NICHIAS
5100(Al2 O 3 =38mol%、SiO2 =6
2mol%:以下、「SA」と略す)を用い、シリカ系
ガラス繊維として、NICHIAS シルテックスM
(SiO2 =98mol%:以下、「SO」と略す)を
用いた。そして、SAの全ガラス繊維に対する割合r
(=SA/(SA+SO))を0.1、0.16、0.
2、0.3、0.4、0.5、0.6、及び0.8の間
で変化させた。これらのガラス繊維を2mol/L濃度
の水酸化ナトリウム水溶液10mLが入った圧力容器に
入れ、この水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬させた状態
において、110℃で15時間加熱した。その後、室温
にまで冷却し、前記ガラス繊維を取り出して温水洗浄し
た後乾燥させて、その表面状態をX線回折により調べ
た。その結果、図1に示すようなパターンが得られた。
法にしたがった上記実施例においては、ガラス繊維表面
においてX型ゼオライトが析出していることが分かる。
特に、SAの割合がr=0.1からr=0.4と上昇す
るにつれて、X型ゼオライトの結晶性が増していくのが
分かる。一方、SAの割合がr=0.5から0.8へと
減少するにつれて、X型ゼオライトの結晶性は劣化し、
特に、r=0.8においては、A型ゼオライト及びソー
ダライトの副生物が生じていることが分かる。r=0.
4におけるX型ゼオライト被覆ガラス繊維を窒素吸着装
置に入れて、その表面に窒素を吸着させた後、BET法
によって比表面積を計算したところ、約760m2 /g
という高い値が得られた。
にしたがって得たX型ゼオライト被覆ガラス繊維は、高
い被覆効率を有することが分かる。
説明してきたが、本発明の内容は上記に限定されるもの
ではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あ
らゆる変形や変更が可能である。
い被覆効率及び優れた密着強度を有するX型ゼオライト
被覆ガラス繊維を得ることができる。このため、X型ゼ
オライトの優れた化学機能性を利用した流体透過性の高
い多孔質フィルタの製造が可能となる。このため、脱臭
・除湿フィルタや触媒単体として優れた効果を発揮する
ことができる。
被覆ガラス繊維のXRD回折パターンを示す図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 シリカーアルミナ系ガラス繊維及びシリ
カ系ガラス繊維を水酸化ナトリウム水溶液中で加熱し
て、前記シリカーアルミナ系ガラス繊維及び前記シリカ
系ガラス繊維の表面に、X型ゼオライトを析出させるこ
とを特徴とする、X型ゼオライト被覆ガラス繊維の製造
方法。 - 【請求項2】 前記シリカーアルミナ系ガラス繊維の、
前記ガラス繊維全体に占める割合が、0.1〜0.6で
あることを特徴とする、請求項1に記載のX型ゼオライ
ト被覆ガラス繊維の製造方法。 - 【請求項3】 前記シリカーアルミナ系ガラス繊維の、
前記ガラス繊維全体に占める割合が、0.3〜0.5で
あることを特徴とする、請求項2に記載のX型ゼオライ
ト被覆ガラス繊維の製造方法。 - 【請求項4】 前記加熱は、90〜150℃の温度範囲
で行うことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に
記載のX型ゼオライト被覆ガラス繊維の製造方法。 - 【請求項5】 前記水酸化ナトリウム水溶液の濃度が、
0.5〜3mol/Lであることを特徴とする、請求項
1〜4のいずれか一に記載のX型ゼオライト被覆ガラス
繊維の製造方法。 - 【請求項6】 前記水酸化ナトリウム水溶液中に、鉱化
剤を添加したことを特徴とする、請求項1〜5のいずれ
か一に記載のX型ゼオライト被覆ガラス繊維の製造方
法。 - 【請求項7】 前記鉱化剤の添加量が、前記水酸化ナト
リウム水溶液中の水酸化ナトリウムに対して0.1〜
3.5mol/Lであることを特徴とする、請求項6に
記載のX型ゼオライト被覆ガラス繊維の製造方法。 - 【請求項8】 前記鉱化剤は、塩化ナトリウムであるこ
とを特徴とする、請求項6又は7に記載のX線ゼオライ
ト被覆ガラス繊維の製造方法。 - 【請求項9】 シリカーアルミナ系ガラス繊維及びシリ
カ系ガラス繊維と、これらガラス繊維の表面に形成され
たX型ゼオライトとを具え、BET法により計算した比
表面積の値が100〜760m2 /gであることを特徴
とする、X型ゼオライト被覆ガラス繊維。 - 【請求項10】 請求項9に記載のX型ゼオライト被覆
ガラス繊維から作製されたことを特徴とする、多孔質フ
ィルタ。
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1999
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