JP3495874B2 - 除湿用素子の製造方法 - Google Patents
除湿用素子の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリカゲルを担持
させた除湿用素子の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】再生式除湿器や全熱交換器等に組み込ま
れる除湿用素子として、ハニカム状に加工された無機繊
維紙の表面に、シリカゲルやゼオライト、あるいは潮解
性無機塩等の除湿剤を担持させたものが知られている。
中でも、除湿剤としてシリカゲルを用いた除湿用素子
は、その除湿性能の高さに加えて、再生が容易で、安価
である等々の利点を備えることから主流となっている。 【０００３】従来より、シリカゲルをハニカム構造体に
担持させた除湿用素子を製造する方法として、ガラスペ
ーパー、セラミックペーパーのような無機繊維紙からな
るハニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液に浸漬後、酸処
理してシリカゲルとなし、これを乾燥する方法、前記ハ
ニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液に浸漬後に一旦乾燥
させ、次いで酸処理する方法、あるいは前記ハニカム構
造体を珪酸アルカリ水溶液に浸漬後、水溶性カルシウム
塩またはマグネシウム塩の水溶液に浸漬し、次いで酸処
理する方法等が知られている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】珪酸アルカリを酸処理
してシリカゲルを生成させる工程は、複雑で工程数が多
いため、除湿用素子の製造に際してできれば１回の工程
で済むことが好ましい。しかしながら、上記した工程で
は１回当たりのシリカゲルの付着量に限界があり、除湿
用素子としての使用を考慮した場合、性能上必要なシリ
カゲルを付着させるためには上記工程を数回繰り返さな
ければならない。即ち、珪酸アルカリの濃度を上げれば
シリカゲルの生成量が多くなり、付着量も多くなるが、
珪酸アルカリ水溶液は粘性が高く、濃度を上げるとハニ
カム構造体が目詰まりを起こすため、１回当たりのシリ
カゲル付着量には限界があり、必然的に工程を数回繰り
返すことになる。 【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、予めシリカゲルを塗工した無機繊維紙を使
用することで、１回の処理工程でも除湿機能を充分に備
えた除湿用素子を得ることを目的としたものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明
の、シリカゲル含有塗工液に浸漬し、乾燥してなる無機
繊維紙をハニカム状に加工してハニカム状加工物を得た
後、前記ハニカム状加工物を珪酸アルカリ水溶液に浸漬
し、酸処理した後、焼成することを特徴とする除湿用素
子の製造方法により達成される。本発明の方法によれ
ば、除湿用素子として必要なシリカゲル付着量の大部分
がシリカゲル含有塗工液による含浸処理で確保されるた
め、珪酸アルカリの酸処理によるシリカゲルの生成工程
が１回で済む。また、本発明の方法によれば、塗工シリ
カゲルと珪酸アルカリの酸処理によるシリカゲルとが一
体膜を形成して、除湿用素子としての形状を安定に保持
する。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の除湿用素子の製造
方法に関して詳細に説明する。除湿用素子の基材となる
ハニカム構造体を形成する無機繊維紙は、従来よりこの
種の除湿用素子のハニカム構造体に使用されるものであ
れば特に制限されるものではなく、例えばガラス繊維や
セラミック繊維を紙状に集成したものである。特に、シ
リカゲルを生成させる際の酸処理による劣化や、ハニカ
ム構造体としての機械的強度や耐久性を考慮すると、ア
ルカリ成分の量が少ないＥガラスからなる繊維やシリカ
アルミナ繊維からなる紙が好ましい。 【０００８】無機繊維紙は、シリカゲルを含有する塗工
液に浸漬される。塗工液は、シリカゲルと、ポリビニル
アルコールあるいはアクリル系または塩化ビニリデン系
の有機エマルジョンと、さらに水を混合したスラリーで
ある。この浸漬により、シリカゲルの粒子が有機エマル
ジョンを介して無機繊維の表面に付着する。塗工液に使
用されるシリカゲルの種類は特に制限されず、ＪＩＳ
Ｚ０７０１で規定された相対湿度２０％における吸湿量
が３．０％以上のものが使用できる。また、塗工液の塗
工量としては、シリカゲル換算で３０〜１２０ｇ／ｍ2
であることが好ましい。塗工量が３０ｇ／ｍ2 未満で
は、除湿用素子として必要なシリカゲル量を得るため
に、後述されるシリカゲルの生成工程を１回で済ませる
ことができなくなる。一方、塗工量が１２０ｇ／ｍ2 よ
り多くなると、無機繊維に付着するシリカゲルの粒子数
が多すぎて目詰まりを起こす。 【０００９】浸漬後、後述されるシリカゲルの生成反応
を均一に行うため、並びに除湿用素子全体として一様な
除湿作用を発現させるために、無機繊維紙上に付着して
いる余剰のシリカゲルを除去し、塗工面を平坦にしてお
くことが好ましい。そして、浸漬後の無機繊維紙を乾燥
し、ハニカム形状に加工することにより除湿用素子の基
材であるハニカム構造体が得られる。ハニカム構造体の
形状は特に制限されるものではなく、除湿用素子の種類
や用途、適用箇所等に応じて加工される 【００１０】上記の如く得られた、シリカゲルが塗工さ
れたハニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液中に浸漬し、
次いで酸処理して前記珪酸アルカリを珪酸ゲルに変換す
る。生成珪酸ゲルは、その後の脱水（焼成）によりシリ
カゲルとなるが、その粒子は塗工により無機繊維表面に
付着したシリカゲルの粒子と結合するように、あるいは
前記シリカゲルの粒子間を埋めるように生成する。この
珪酸ゲル生成反応は、公知の方法により行うことができ
る。例えば、珪酸アルカリ水溶液としては、珪酸ソー
ダ、珪酸カリウム、珪酸リチウム等の約１０〜３０％水
溶液が適当である。珪酸アルカリの濃度がこれより低く
ても珪酸ゲルの固定は可能であるが、その固定量が少な
すぎ、１回の工程のみで除湿用素子を製造する本発明の
目的を達成できない。また、反対に濃度が高すぎると、
粘度が高くなって目詰まりを起こすだけでなく、ハニカ
ム構造体の無機繊維間に円滑に浸透せず、塗工によるシ
リカゲルの粒子間を埋めるように新たなシリカゲル粒子
を生成できない。 【００１１】ハニカム構造体の無機繊維紙の繊維間空隙
に珪酸アルカリ水溶液が充分浸透したならば、ハニカム
構造体を珪酸アルカリ水溶液から取り出し、必要に応じ
て高速空気流を吹き付ける等して、過剰の表面付着液を
除く。次いで、この珪酸アルカリ水溶液含浸ハニカム構
造体を酸処理して、珪酸塩を珪酸ゲルに変換する。使用
可能な酸の種類は塩酸、硝酸、硫酸等があり、有機酸も
使用可能である。また、珪酸アルカリからアルカリを溶
出させられる塩も使用可能であり、例えば塩化アンモニ
ウム、硝酸アンモニウム等がある。酸処理は、珪酸アル
カリ水溶液含浸ハニカム構造体を上記した酸性水溶液に
浸漬して行う。 【００１２】また、酸処理に先立ち、珪酸アルカリ水溶
液含浸ハニカム構造体を水溶性カルシウム塩またはマグ
ネシウム塩、例えば塩化カルシウム、塩化マグネシウ
ム、硝酸マグネシウム等の水溶液に浸漬してもよい。こ
れら塩溶液の好ましい濃度は約数％〜約３０％、浸漬適
温は常温〜７０℃である。この処理により、ハニカム構
造体に単に付着していた珪酸アルカリが、不溶性の珪酸
カルシウムまたは珪酸マグネシウムに変換されて、無機
繊維の表面に固定される。また、この処理により、珪酸
カルシウムまたは珪酸マグネシウムの形で残存したカル
シウムイオンまたはマグネシウムイオンは、上記酸処理
の際に大部分が処理液中に溶出して、除湿用素子の除湿
性能に影響を及ぼすことはない。尚、この処理の詳細
は、本出願人による特開昭６３−２１８２３５号公報を
参照することができる。 【００１３】以上のように珪酸ゲルを生成した後、ハニ
カム構造体を水洗して付着塩類を除去した後、熱風で乾
燥する。この状態では、塗工液に含まれていた有機エマ
ルジョンが、無機繊維に付着しているシリカゲルの粒子
表面を覆うように残存しているため、付着シリカゲル粒
子はそのままでは除湿能力が低い。そこで、この有機エ
マルジョンの除去を目的として、例えば約４００〜５０
０℃まで昇温して焼成することが好ましい。また、この
焼成により、ハニカム構造体の無機繊維紙が有機繊維や
有機結合剤を含む場合は、これらも同時に除去される。 【００１４】以上により除湿用素子が得られるが、珪酸
アルカリの酸処理は１回であり、製造工程が著しく簡素
化される。 【００１５】以下、本発明を実施例及び比較例を挙げて
更に説明する。 （実施例）Ｅガラス繊維紙（目付３０ｇ／ｍ2 、厚さ
０．２ｍｍ）に、シリカゲル６０ｇ／ｍ2 となるように
塗工する。塗工は、Ａ型のシリカゲルとアクリル系有機
エマルジョンと水とを混合したスラリーに、Ｅガラス繊
維紙を浸漬し、その後引き上げると同時に余剰のシリカ
ゲルをかき落として乾燥して行った。この塗工紙をコル
ゲート加工した後成巻し、直径４００ｍｍ、長さ２００
ｍｍのロータ型ハニカム構造体を製作した。このハニカ
ム構造体を、固形分濃度２８％の１号珪酸ソーダ溶液に
３０分間浸漬した後、１０％、５０℃の塩化カルシウム
溶液に３０分間浸漬し、更に濃度５％の塩酸に室温で３
０分間浸漬した。次いで、塩酸から取り出したハニカム
構造体を、水洗後、１１０℃で乾燥し、引き続き４００
℃で焼成した。得られた除湿用素子Ａの特性値を表１に
示す。また、この除湿用素子Ａを回転再生型除湿機に組
み込んで除湿能力を測定した結果を表２に示す。 【００１６】（比較例）Ｅガラス繊維紙（目付３０ｇ／
ｍ2 、厚さ０．２ｍｍ）をコルゲート加工した後成巻
し、直径４００ｍｍ、長さ２００ｍｍのロータ型ハニカ
ム構造体を製作した。このハニカム構造体を、固形分濃
度２８％の１号ケイ酸ソーダ溶液に３０分間浸漬した。
その後、液切りとエアブローを行ってから、濃度１０
％、温度５０℃の塩化カルシウム水溶液に３０分間浸漬
し、更に濃度５％の塩酸に室温で３０分間浸漬した。次
いで、塩酸から取り出したハニカム構造体を、水洗後、
１００℃で乾燥し、引続き４００℃で焼成した。上述の
ようにしてシリカゲルを固定したハニカム構造体に対し
て、ケイ酸アルカリ水溶液浸漬から乾燥までの処理を３
度繰り返して除湿用素子Ｂを得た。この除湿用素子Ｂの
特性値を表１に、また回転再生型除湿機に組み込んで除
湿能力を測定した結果を表２に示す。 【００１７】 【表１】 【００１８】 【表２】【００１９】表１及び表２から、本発明による実施例の
除湿用素子Ａは、比較例の除湿用素子Ｂに比べて、１回
の工程にも係わらずシリカゲルの担持量が多く、除湿性
能にも優れることが判る。 【００２０】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリカゲル含有塗工液に浸漬し、乾燥してなる無機繊維
紙をハニカム状に加工してハニカム状加工物を得た後、
前記ハニカム状加工物を珪酸アルカリ水溶液に浸漬し、
酸処理した後、焼成することにより、１回の製造工程を
経るだけで、実用に適する性能を有した除湿用素子を作
製することが可能となる。
させた除湿用素子の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】再生式除湿器や全熱交換器等に組み込ま
れる除湿用素子として、ハニカム状に加工された無機繊
維紙の表面に、シリカゲルやゼオライト、あるいは潮解
性無機塩等の除湿剤を担持させたものが知られている。
中でも、除湿剤としてシリカゲルを用いた除湿用素子
は、その除湿性能の高さに加えて、再生が容易で、安価
である等々の利点を備えることから主流となっている。 【０００３】従来より、シリカゲルをハニカム構造体に
担持させた除湿用素子を製造する方法として、ガラスペ
ーパー、セラミックペーパーのような無機繊維紙からな
るハニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液に浸漬後、酸処
理してシリカゲルとなし、これを乾燥する方法、前記ハ
ニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液に浸漬後に一旦乾燥
させ、次いで酸処理する方法、あるいは前記ハニカム構
造体を珪酸アルカリ水溶液に浸漬後、水溶性カルシウム
塩またはマグネシウム塩の水溶液に浸漬し、次いで酸処
理する方法等が知られている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】珪酸アルカリを酸処理
してシリカゲルを生成させる工程は、複雑で工程数が多
いため、除湿用素子の製造に際してできれば１回の工程
で済むことが好ましい。しかしながら、上記した工程で
は１回当たりのシリカゲルの付着量に限界があり、除湿
用素子としての使用を考慮した場合、性能上必要なシリ
カゲルを付着させるためには上記工程を数回繰り返さな
ければならない。即ち、珪酸アルカリの濃度を上げれば
シリカゲルの生成量が多くなり、付着量も多くなるが、
珪酸アルカリ水溶液は粘性が高く、濃度を上げるとハニ
カム構造体が目詰まりを起こすため、１回当たりのシリ
カゲル付着量には限界があり、必然的に工程を数回繰り
返すことになる。 【０００５】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、予めシリカゲルを塗工した無機繊維紙を使
用することで、１回の処理工程でも除湿機能を充分に備
えた除湿用素子を得ることを目的としたものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明
の、シリカゲル含有塗工液に浸漬し、乾燥してなる無機
繊維紙をハニカム状に加工してハニカム状加工物を得た
後、前記ハニカム状加工物を珪酸アルカリ水溶液に浸漬
し、酸処理した後、焼成することを特徴とする除湿用素
子の製造方法により達成される。本発明の方法によれ
ば、除湿用素子として必要なシリカゲル付着量の大部分
がシリカゲル含有塗工液による含浸処理で確保されるた
め、珪酸アルカリの酸処理によるシリカゲルの生成工程
が１回で済む。また、本発明の方法によれば、塗工シリ
カゲルと珪酸アルカリの酸処理によるシリカゲルとが一
体膜を形成して、除湿用素子としての形状を安定に保持
する。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の除湿用素子の製造
方法に関して詳細に説明する。除湿用素子の基材となる
ハニカム構造体を形成する無機繊維紙は、従来よりこの
種の除湿用素子のハニカム構造体に使用されるものであ
れば特に制限されるものではなく、例えばガラス繊維や
セラミック繊維を紙状に集成したものである。特に、シ
リカゲルを生成させる際の酸処理による劣化や、ハニカ
ム構造体としての機械的強度や耐久性を考慮すると、ア
ルカリ成分の量が少ないＥガラスからなる繊維やシリカ
アルミナ繊維からなる紙が好ましい。 【０００８】無機繊維紙は、シリカゲルを含有する塗工
液に浸漬される。塗工液は、シリカゲルと、ポリビニル
アルコールあるいはアクリル系または塩化ビニリデン系
の有機エマルジョンと、さらに水を混合したスラリーで
ある。この浸漬により、シリカゲルの粒子が有機エマル
ジョンを介して無機繊維の表面に付着する。塗工液に使
用されるシリカゲルの種類は特に制限されず、ＪＩＳ
Ｚ０７０１で規定された相対湿度２０％における吸湿量
が３．０％以上のものが使用できる。また、塗工液の塗
工量としては、シリカゲル換算で３０〜１２０ｇ／ｍ2
であることが好ましい。塗工量が３０ｇ／ｍ2 未満で
は、除湿用素子として必要なシリカゲル量を得るため
に、後述されるシリカゲルの生成工程を１回で済ませる
ことができなくなる。一方、塗工量が１２０ｇ／ｍ2 よ
り多くなると、無機繊維に付着するシリカゲルの粒子数
が多すぎて目詰まりを起こす。 【０００９】浸漬後、後述されるシリカゲルの生成反応
を均一に行うため、並びに除湿用素子全体として一様な
除湿作用を発現させるために、無機繊維紙上に付着して
いる余剰のシリカゲルを除去し、塗工面を平坦にしてお
くことが好ましい。そして、浸漬後の無機繊維紙を乾燥
し、ハニカム形状に加工することにより除湿用素子の基
材であるハニカム構造体が得られる。ハニカム構造体の
形状は特に制限されるものではなく、除湿用素子の種類
や用途、適用箇所等に応じて加工される 【００１０】上記の如く得られた、シリカゲルが塗工さ
れたハニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液中に浸漬し、
次いで酸処理して前記珪酸アルカリを珪酸ゲルに変換す
る。生成珪酸ゲルは、その後の脱水（焼成）によりシリ
カゲルとなるが、その粒子は塗工により無機繊維表面に
付着したシリカゲルの粒子と結合するように、あるいは
前記シリカゲルの粒子間を埋めるように生成する。この
珪酸ゲル生成反応は、公知の方法により行うことができ
る。例えば、珪酸アルカリ水溶液としては、珪酸ソー
ダ、珪酸カリウム、珪酸リチウム等の約１０〜３０％水
溶液が適当である。珪酸アルカリの濃度がこれより低く
ても珪酸ゲルの固定は可能であるが、その固定量が少な
すぎ、１回の工程のみで除湿用素子を製造する本発明の
目的を達成できない。また、反対に濃度が高すぎると、
粘度が高くなって目詰まりを起こすだけでなく、ハニカ
ム構造体の無機繊維間に円滑に浸透せず、塗工によるシ
リカゲルの粒子間を埋めるように新たなシリカゲル粒子
を生成できない。 【００１１】ハニカム構造体の無機繊維紙の繊維間空隙
に珪酸アルカリ水溶液が充分浸透したならば、ハニカム
構造体を珪酸アルカリ水溶液から取り出し、必要に応じ
て高速空気流を吹き付ける等して、過剰の表面付着液を
除く。次いで、この珪酸アルカリ水溶液含浸ハニカム構
造体を酸処理して、珪酸塩を珪酸ゲルに変換する。使用
可能な酸の種類は塩酸、硝酸、硫酸等があり、有機酸も
使用可能である。また、珪酸アルカリからアルカリを溶
出させられる塩も使用可能であり、例えば塩化アンモニ
ウム、硝酸アンモニウム等がある。酸処理は、珪酸アル
カリ水溶液含浸ハニカム構造体を上記した酸性水溶液に
浸漬して行う。 【００１２】また、酸処理に先立ち、珪酸アルカリ水溶
液含浸ハニカム構造体を水溶性カルシウム塩またはマグ
ネシウム塩、例えば塩化カルシウム、塩化マグネシウ
ム、硝酸マグネシウム等の水溶液に浸漬してもよい。こ
れら塩溶液の好ましい濃度は約数％〜約３０％、浸漬適
温は常温〜７０℃である。この処理により、ハニカム構
造体に単に付着していた珪酸アルカリが、不溶性の珪酸
カルシウムまたは珪酸マグネシウムに変換されて、無機
繊維の表面に固定される。また、この処理により、珪酸
カルシウムまたは珪酸マグネシウムの形で残存したカル
シウムイオンまたはマグネシウムイオンは、上記酸処理
の際に大部分が処理液中に溶出して、除湿用素子の除湿
性能に影響を及ぼすことはない。尚、この処理の詳細
は、本出願人による特開昭６３−２１８２３５号公報を
参照することができる。 【００１３】以上のように珪酸ゲルを生成した後、ハニ
カム構造体を水洗して付着塩類を除去した後、熱風で乾
燥する。この状態では、塗工液に含まれていた有機エマ
ルジョンが、無機繊維に付着しているシリカゲルの粒子
表面を覆うように残存しているため、付着シリカゲル粒
子はそのままでは除湿能力が低い。そこで、この有機エ
マルジョンの除去を目的として、例えば約４００〜５０
０℃まで昇温して焼成することが好ましい。また、この
焼成により、ハニカム構造体の無機繊維紙が有機繊維や
有機結合剤を含む場合は、これらも同時に除去される。 【００１４】以上により除湿用素子が得られるが、珪酸
アルカリの酸処理は１回であり、製造工程が著しく簡素
化される。 【００１５】以下、本発明を実施例及び比較例を挙げて
更に説明する。 （実施例）Ｅガラス繊維紙（目付３０ｇ／ｍ2 、厚さ
０．２ｍｍ）に、シリカゲル６０ｇ／ｍ2 となるように
塗工する。塗工は、Ａ型のシリカゲルとアクリル系有機
エマルジョンと水とを混合したスラリーに、Ｅガラス繊
維紙を浸漬し、その後引き上げると同時に余剰のシリカ
ゲルをかき落として乾燥して行った。この塗工紙をコル
ゲート加工した後成巻し、直径４００ｍｍ、長さ２００
ｍｍのロータ型ハニカム構造体を製作した。このハニカ
ム構造体を、固形分濃度２８％の１号珪酸ソーダ溶液に
３０分間浸漬した後、１０％、５０℃の塩化カルシウム
溶液に３０分間浸漬し、更に濃度５％の塩酸に室温で３
０分間浸漬した。次いで、塩酸から取り出したハニカム
構造体を、水洗後、１１０℃で乾燥し、引き続き４００
℃で焼成した。得られた除湿用素子Ａの特性値を表１に
示す。また、この除湿用素子Ａを回転再生型除湿機に組
み込んで除湿能力を測定した結果を表２に示す。 【００１６】（比較例）Ｅガラス繊維紙（目付３０ｇ／
ｍ2 、厚さ０．２ｍｍ）をコルゲート加工した後成巻
し、直径４００ｍｍ、長さ２００ｍｍのロータ型ハニカ
ム構造体を製作した。このハニカム構造体を、固形分濃
度２８％の１号ケイ酸ソーダ溶液に３０分間浸漬した。
その後、液切りとエアブローを行ってから、濃度１０
％、温度５０℃の塩化カルシウム水溶液に３０分間浸漬
し、更に濃度５％の塩酸に室温で３０分間浸漬した。次
いで、塩酸から取り出したハニカム構造体を、水洗後、
１００℃で乾燥し、引続き４００℃で焼成した。上述の
ようにしてシリカゲルを固定したハニカム構造体に対し
て、ケイ酸アルカリ水溶液浸漬から乾燥までの処理を３
度繰り返して除湿用素子Ｂを得た。この除湿用素子Ｂの
特性値を表１に、また回転再生型除湿機に組み込んで除
湿能力を測定した結果を表２に示す。 【００１７】 【表１】 【００１８】 【表２】【００１９】表１及び表２から、本発明による実施例の
除湿用素子Ａは、比較例の除湿用素子Ｂに比べて、１回
の工程にも係わらずシリカゲルの担持量が多く、除湿性
能にも優れることが判る。 【００２０】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリカゲル含有塗工液に浸漬し、乾燥してなる無機繊維
紙をハニカム状に加工してハニカム状加工物を得た後、
前記ハニカム状加工物を珪酸アルカリ水溶液に浸漬し、
酸処理した後、焼成することにより、１回の製造工程を
経るだけで、実用に適する性能を有した除湿用素子を作
製することが可能となる。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 シリカゲル含有塗工液に浸漬し、乾燥し
てなる無機繊維紙をハニカム状に加工してハニカム状加
工物を得た後、前記ハニカム状加工物を珪酸アルカリ水
溶液に浸漬し、酸処理した後、焼成することを特徴とす
る除湿用素子の製造方法。
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