JP3998871B2

JP3998871B2 - 機能性粉体担持シート及び機能性粉体担持構造体

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Publication number: JP3998871B2
Application number: JP21442099A
Authority: JP
Inventors: 彰則南; 雅章川部
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JP2001038150A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は機能性粉体担持シート及び機能性粉体担持構造体に関する。より具体的には、排オゾン分解フィルタ、脱臭フィルタ、ケミカルフィルタ、自動車排ガス処理フィルタ、溶剤除去フィルタなどとして使用できる機能性粉体担持構造体、及びこの機能性粉体担持構造体の素材として好適である機能性粉体担持シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、排オゾン分解フィルタ、脱臭フィルタ、ケミカルフィルタ、自動車排ガス処理フィルタ等の大風量で高性能かつ低圧力損失が要求されるフィルタ分野において、機能性触媒を担持したセラミックハニカム焼結体が広く使用されている。しかしながら、このセラミックハニカム焼結体は円柱状や角柱状などの柱状形状のものしか製造することができず、流体流路が湾曲していたり、屈曲している場合には適用できず、使用上制約があった。また、近年の傾向として、単位面積あたりのセル数を増やし、単位体積あたりの表面積を広くするために、セルの壁厚を薄くしているが、このようにセルの壁厚を薄くすると、少しの衝撃によっても破損しやすく、取り扱い性の悪いものであった。
【０００３】
また、排オゾン分解フィルタ、脱臭フィルタ、或いは溶剤除去フィルタとして、機能性触媒を担持した無機繊維質又は有機繊維質の薄手シートをコルゲート加工した後、積層又は巻き込んだものが知られている。しかしながら、このものも前述のセラミックハニカム焼結体と同様に、円柱状や角柱状などの柱状形状のものしか製造することができず、しかも流体流路が湾曲していたり、屈曲している場合には適用できず、使用上制約があった。
【０００４】
更に、特開平５−１９２５８５号公報には、金属箔からなる担体上に有機物質からなる被覆により触媒活性の物質を有する担体触媒が開示されている。しかしながら、この担体触媒においては、隣接する担体を離間させるためにスペーサーが必要であり、しかも反応に関与できる触媒量が少ないため十分な性能が得られないものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、流体流路が湾曲していたり、屈曲しているような場合であっても使用することができ、破損しにくいため取り扱いやすく、スペーサーを設ける必要がなく、しかも十分な性能を発揮できる機能性粉体担持構造体、及びこの機能性粉体担持構造体の素材として使用できる機能性粉体担持シートに関する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の機能性粉体担持シートは、不織布、織物、編物、紙、メッシュ、フィルム、多孔質フィルムの中から選ばれる可撓性シート上に、活性炭、二酸化マンガン、酸化第二鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、チタン含有酸化物、天然ゼオライトのマンガンイオン交換物、水蒸気賦活炭、アルカリ処理活性炭、酸処理活性炭、イオン交換樹脂、白金触媒担持セラミックスの中から選ばれる１種類以上の機能性粉体を接着剤で固定した、０．４ｍｍ以上、３ｍｍ以下の高さをもつ突起物が散在しているとともに、前記突起物が存在する箇所以外の箇所に、単極性に帯電させた状態で付着させた機能性粉体が存在するものである。このように突起物が散在しているため、突起物の間で折り曲げることによって、流体流路が湾曲していたり、屈曲しているような場合であっても適合させることができる。なお、機能性粉体を含む突起物は可撓性シート上に散在しており、外部から衝撃が加わったとしても、可撓性シートによってその衝撃を吸収できるため、破損しにくい、取り扱いやすいものである。また、突起物がスペーサーとしての働きを奏するためスペーサーが不要であり、しかも突起していることによって、表面積が広くなるため、機能性粉体の作用を十分に発揮することができる。
【０００７】
更に、前記突起物が存在する箇所以外の箇所においても、単極性に帯電させた状態で付着させた機能性粉体が存在するため、機能性粉体の作用を更に発揮することができる。
【０００８】
本発明の機能性粉体担持構造体は、上述のような機能性粉体担持シートが複数枚積層されており、隣接する機能性粉体担持シートは前記の突起物によって流体の移動空間が形成されているか、上述のような機能性粉体担持シート１枚以上が巻回されており、隣接する機能性粉体担持シートは前記の突起物によって流体の移動空間が形成されたものである。そのため、流体流路が湾曲していたり、屈曲しているような場合であっても適合させることができ、破損しにくいため取り扱いやすく、スペーサーが不要で、しかも機能性粉体の作用を十分に発揮することができるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の機能性粉体担持シートは可撓性シートを使用しているため、突起物間で屈曲したり湾曲して各種流体流路に適合でき、また外部から衝撃が加わったとしても衝撃を吸収できる。この可撓性シートの材質は、例えば、有機質、無機質、或いは金属からなることができ、処理流体（例えば、気体や液体）によって損傷を受けにくい材料が適宜選定される。また、可撓性シートの態様も適宜選定することができ、例えば、不織布、織物、編物、紙、メッシュ、フィルム、多孔質フィルムであることができる。この可撓性シートの厚さは、単位面積あたりの流体流路の数を多くして、低圧力損失かつ高性能であるようにするために、薄いほど好ましい。しかしながら、可撓性シートが薄すぎると、機能性粉体担持シートを積層したり、巻回して機能性粉体担持構造体を製造する際に、保形性が低下する傾向がある。したがって、可撓性シートの厚さは０．０１〜１ｍｍであるのが好ましく、０．０２〜０．５ｍｍであるのがより好ましい。
【００１０】
本発明の機能性粉体担持シートは前述のような可撓性シートに機能性粉体を含む突起物が散在したものであるため、適宜形状に湾曲又は屈曲させて使用することができ、しかもスペーサー材を必要とせず、十分な性能を発揮できるものである。
【００１１】
この機能性粉体は機能性粉体担持シートの使用用途によって適宜選択される。例えば、排オゾンフィルタ用途に使用する場合には、活性炭、二酸化マンガン、酸化第二鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、チタン含有酸化物、天然ゼオライトのマンガンイオン交換物などを１種類以上使用することができ、脱臭フィルタやケミカルフィルタ用途に使用する場合には、活性炭、水蒸気賦活炭、アルカリ処理活性炭、酸処理活性炭、イオン交換樹脂などを１種類以上使用することができ、自動車用排ガスフィルタ用途に使用する場合には、白金触媒担持セラミックスなどを使用することができる。なお、これら機能性粉体は一次粒子であっても、凝集した二次粒子であっても良い。また、これら機能性粉体の平均粒径は特に限定されるものではないが、機能性粉体の初期特性を向上させることができるように、１００μｍ以下であるのが好ましく、５０μｍ以下であるのがより好ましい。なお、この機能性粉体の平均粒径はレーザー回析・散乱法などにより測定することができる。
【００１２】
なお、機能性粉体は可撓性シート上に散在しており、脱落しないように固定されているのが好ましい。この機能性粉体の固定は可撓性シートの融着などによって実施しても良いが、突起物の形状を維持しやすいように、機能性粉体自体が接着性を有するか、後述のように機能性粉体以外に接着剤を含んでいるのが好ましい。前者の機能性粉体自体が接着性を有する態様としては、例えば、機能性粉体が接着剤とともに造粒処理された二次粒子状のもの、物理的（機械的熱的）手法を用いて乾式で機能性粉体表面に微細粉体接着剤を担持させたもの（例えば、粉体表面改質装置、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械製作所製）により製造可能）、機能性粉体表面にラテックス接着剤を担持させたもの、などがある。なお、この接着剤、微細粉体接着剤或いはラテックス接着剤は後述の接着剤と同様のものから構成することができる。
【００１３】
本発明の突起物は前述のような機能性粉体を含むものであるが、その比率は機能性粉体の種類によって異なる。つまり、機能性粉体が接着性を有するものである場合には、１００％機能性粉体から構成することもできるが、機能性粉体が接着性のないものである場合には、１００％機能性粉体から構成することは困難であり、突起物の形状を維持できるように、接着剤を含んでいるのが好ましい。
【００１４】
この接着剤は機能性粉体同士の接着、場合により機能性粉体と可撓性シートとを接着するものであり、この接着剤は機能性粉体の機能を損なわないものであれば、その組成は特に限定されるものではない。この接着剤としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂など）、ポリ塩化ビニリデン系樹脂などの結晶性の熱可塑性樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリビニルアルコール系などの非晶性の熱可塑性樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂、前記結晶性又は非晶性の熱可塑性樹脂に架橋剤を添加した樹脂、或いはセメント系、ドロマイト類、石膏系、珪酸塩類、リン酸塩類などの無機系接着剤を使用することができる。なお、これら接着剤中には接着性を高めるために、シランカップリング剤、架橋助剤、ポリテトラフルオロエチレンなどのミクロフィブリル含有物、などが含まれていても良い。
【００１５】
このような接着剤は水系のものであってもドライ系のものであっても使用することができる。これらの中でも、ドライ系であると、機能性粉体の機能をより損なわず、かつ機能性粉体同士（場合により可撓性シートと）をより効率的に接着できる。特に、機能性粉体同士（場合により可撓性シートと）との接着を強固にするために、接着剤は微細繊維状であるのが好ましく、アスペクト比（長さ／平均直径）が１０以上の微細繊維状であるのがより好ましい。この好適である微細繊維状の接着剤としては、例えば、芯鞘複合構造を有する微細繊維や接着性樹脂が付着したウィスカーなどがある。
【００１６】
このように突起物中に機能性粉体と接着剤とを含む場合、その容積比率は、（機能性粉体）：（接着剤）＝９：１〜１：９であるのが好ましく、８：２〜２：８であるのがより好ましい。このような容積比率とすることにより、機能性粉体の粉落ちや飛散を抑制することができ、しかも機能性粉体の機能をあまり損なわない。
【００１７】
本発明の機能性粉体担持シートにおいて、突起物は前述のような機能性粉体を含み、スペーサーとしての用をなすように、また機能性粉体の作用できる面積を広くして十分な性能を発揮できるように、可撓性シートから突出している。その突出の程度（高さ）は、機能性粉体担持シートを積層したり、巻回して機能性粉体担持構造体を製造した際に、各用途において適切な低圧力損失で流体が移動できるのに必要な流体の移動空間を形成するのに十分な高さであり、一般的には、０．４ｍｍ以上であり、一定体積あたりの突起物の数を多くして、十分な機能を発揮できるように、３ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以下であるのがより好ましい。なお、この突起物は可撓性シートの片面又は両面に散在していることができる。
【００１８】
この突起物の形状は特に限定するものではないが、例えば、横断面が多角形、円形、楕円形などの柱状、横断面が多角形、円形、楕円形などの錘状、横断面が多角形、円形、楕円形などの錘状のものの先端部分を裁断した形状、などであることができる。また、突起物１つの大きさも特に限定するものではないが、例えば、横断面が多角形である場合には横断面の最も長く採ることのできる直線が３ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以下であるのがより好ましい。また、横断面が円形である場合には直径が３ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以下であるのがより好ましい。更に、横断面が楕円形である場合には、長径が３ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以下であるのがより好ましい。なお、突起物が錘状又は錘状のものの先端部分を裁断した形状からなる場合には、突起物の高さの２分の１の高さにおける横断面が前記範囲内にあるのが好ましい。
【００１９】
この突起物はどのように散在していても良い。例えば、前後及び／又は左右方向に一定の間隔で配置されていても良いし、前後及び／又は左右方向に不規則な間隔で配置されていても良いが、突起物の存在しない領域が直線状に連続するように突起物を配置すると、低圧力損失とすることができるため好適である。このような態様としては、図２に機能性粉体担持シートの上視図を示すような前後及び左右方向に突起物の存在しない直線状領域を有する状態、図３に機能性粉体担持シートの上視図を示すような前後方向にのみ突起物の存在しない直線状領域を有する状態、図４に機能性粉体担持シートの上視図を示すような斜め方向及び左右方向に突起物の存在しない直線状領域を有する状態、などがある。
【００２０】
図２のように前後及び左右方向に突起物の存在しない直線状領域を有する場合、前後方向又は左右方向を流体の通過方向と一致させると、低圧力損失とすることができる。図２のような機能性粉体担持シートに対して、前後方向（図２におけるＹ方向）に流体を通過させる場合、流体の通過方向と直交する方向における隣接する突起物間の距離（図２におけるＬｘ）は、流体の突起物との接触機会を多くできるように、３ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以下であるのがより好ましく、また、圧力損失が大きくならないように、０．２ｍｍ以上であるのが好ましい。他方、流体の通過方向における突起物間の距離（図２におけるＬｙ）は、流体との接触機会を多くできるように、また湾曲させたり屈曲させやすいように、０．１〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００２１】
図３のように前後方向及び斜め方向に突起物の存在しない直線状領域を有する場合、前後方向又は斜め方向を流体の通過方向と一致させると、低圧力損失とすることができる。図３のような機能性粉体担持シートに対して、前後方向（図３におけるＹ方向）に流体を通過させる場合、流体の通過方向と直交する方向における隣接する突起物間の距離（図３におけるＬｘ）は、流体の突起物との接触機会を多くできるように、３ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以下であるのがより好ましく、また、圧力損失が大きくならないように、０．２ｍｍ以上であるのが好ましい。他方、流体の通過方向における突起物間の距離（図３におけるＬｙ）は、流体との接触機会を多くできるように、また湾曲させたり屈曲させやすいように、０．１〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００２２】
図４のように斜め方向及び左右方向に突起物の存在しない直線状領域を有する場合、前後方向と流体の通過方向とを一致させても、低圧力損失とすることができる。図４のような機能性粉体担持シートに対して、前後方向（図４におけるＹ方向）に流体を通過させる場合、斜め方向における突起物の存在しない直線状領域の幅（図４におけるＬｘ）は、流体の突起物との接触機会を多くできるように、３ｍｍ以下であるのが好ましく、２ｍｍ以下であるのがより好ましく、また、圧力損失が大きくならないように、０．２ｍｍ以上であるのが好ましい。他方、斜め方向における突起物間の距離（図４におけるＬｙ）は、流体との接触機会を多くできるように、また湾曲させたり屈曲させやすいように、０．１〜１ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００２３】
本発明の機能性粉体担持シートは前述のように、可撓性シート上に機能性粉体を含む突起物が散在したものであるが、この突起物が存在する箇所以外の箇所（つまり突起物の間の領域）においても、機能性粉体が存在していると、機能性粉体の性能をより発揮することができる。この機能性粉体は突起物が存在する箇所以外の箇所全体に存在している必要はなく、一部にのみ存在していても良いし、また、この機能性粉体は均一な厚さである必要はない。なお、この機能性粉体は突起物によるスペーサーとしての働きを損なわないように、また機能性粉体担持シートを湾曲及び／又は屈曲させることができるように、厚さ０．２ｍｍ以下であるのが好ましく、０．１ｍｍ以下であるのがより好ましい。また、この機能性粉体は突起物を構成する機能性粉体と同様のものを使用できるが、突起物を構成する機能性粉体と同一であっても異なっていても良い。更に、突起物と同様の接着剤を含んでいても良い。
【００２４】
このような機能性粉体担持シートは、例えば次のようにして製造することができる。
【００２５】
まず、可撓性シートと機能性粉体、場合により接着剤を用意する。次いで、可撓性シート上にスクリーン（例えば格子状）を置き、その上から機能性粉体、場合により機能性粉体と接着剤との混合物を散布した後、スクリーンの上をナイフやロールなどにより機能性粉体や混合物をスクリーンの内部に充填する。次いで、スクリーンを除いた後、接着処理（例えば加熱処理）を実施することにより、可撓性シート上に機能性粉体を含む突起物が散在した機能性粉体担持シートを得ることができる。なお、スクリーンとして、接着剤等との離型性に優れ、接着処理に対する耐性（例えば耐熱性）に優れるものを使用した場合には、機能性粉体又は混合物をスクリーンの内部に充填し、接着処理を実施した後にスクリーンを除くこともできる。このようにして製造した機能性粉体担持シートは、使用するスクリーンによって状態の異なるものであり、例えば、格子状のスクリーンを使用した場合には、スクリーンの格子の幅が突起物間の距離に相当し、格子の目開きが突起物の形状に相当し、スクリーンの厚さが突起物の高さに相当する。また、可撓性シートの両面に対して突起物を散在させる場合には、片面に対して前記のようにして突起物を形成した後、他面に対しても同様にして突起物を形成することができる。
【００２６】
本発明の機能性粉体担持シートの別の製造方法は、まず、可撓性シートと機能性粉体、場合により接着剤を用意する。次いで、凹部を多数有する板やロールなどに対して、機能性粉体、場合により機能性粉体と接着剤との混合物を凹部を多数有する板やロールなどの凹部に機能性粉体や混合物を充填する。次いで、凹部を多数有する板やロールなどの凹部に充填した機能性粉体や混合物を、可撓性シートと接触させることにより転写した後、接着処理（例えば加熱処理）を実施することにより、可撓性シート上に機能性粉体を含む突起物が散在した機能性粉体担持シートを得ることができる。なお、凹部を多数有する板やロールなどとして、接着剤等との離型性に優れ、接着処理に対する耐性（例えば耐熱性）に優れるものを使用した場合には、機能性粉体又は混合物を凹部を多数有する板やロールなどの凹部に充填し、可撓性シートと接触させた状態で接着処理を実施した後に、凹部を多数有する板やロールなどを可撓性シートから離間させることもできる。このようにして製造した機能性粉体担持シートは、使用する凹部を多数有する板やロールによって状態の異なるものであり、凹部間の間隔が突起物の距離に相当し、凹部の形状が突起物の形状に相当し、凹部の深さが突起物の高さに相当する。また、可撓性シートの両面に対して突起物を散在させる場合には、片面に対して前記のようにして突起物を形成した後、他面に対しても同様にして突起物を形成することができる。
【００２７】
なお、突起物が存在する箇所以外の箇所においても機能性粉体が存在する機能性粉体担持シートは、例えば、機能性粉体、場合により機能性粉体と接着剤との混合物を可撓性シートに散布した後、接着処理（例えば加熱処理）を実施し、次いで、前述と同様にして突起物を形成することにより製造することができる。
【００２８】
突起物が存在する箇所以外の箇所においても機能性粉体が存在する機能性粉体担持シートの別の製造方法は、機能性粉体、場合により機能性粉体と接着剤との混合物を可撓性シートに散布した後、スクリーンを押し付けることにより、スクリーンの内部に機能性粉体や混合物を充填する。次いで、スクリーンを除いた後、接着処理（例えば加熱処理）を実施することにより、可撓性シート上に機能性粉体を含む突起物が散在し、かつ突起物が存在する箇所以外の箇所においても機能性粉体が存在する機能性粉体担持シートを得ることができる。なお、スクリーンとして、接着剤等との離型性に優れ、接着処理に対する耐性（例えば耐熱性）に優れるものを使用した場合には、機能性粉体又は混合物をスクリーンの内部に充填し、接着処理を実施した後にスクリーンを除くこともできる。このようにして製造した機能性粉体担持シートは、使用するスクリーンによって状態の異なるものであり、例えば、格子状のスクリーンを使用した場合には、スクリーンの格子の幅が突起物間の距離に相当し、格子の目開きが突起物の形状に相当し、スクリーンの厚さが突起物の高さに相当する。また、可撓性シートの両面に対して突起物を散在させる場合には、片面に対して前記のようにして突起物を形成した後、他面に対しても同様にして突起物を形成することができる。
【００２９】
突起物が存在する箇所以外の箇所においても機能性粉体が存在する機能性粉体担持シートの更に別の製造方法は、機能性粉体又は混合物に対して、気流を作用させたり、気流の作用に加えて単極性に帯電させたり電界を作用させて、可撓性シートに機能性粉体又は混合物を付着させた後、接着処理（例えば加熱処理）を実施し、次いで、前述と同様にして突起物を形成して製造することができる。
【００３０】
この気流の作用により可撓性シートに機能性粉体又は混合物を付着させる方法としては、例えば、引火などの危険性がなく取り扱いやすい空気を使用して、可撓性シートに１〜５０ｃｍ／秒程度で供給する。なお、気体による可撓性シートへの供給速度は一定であっても、規則的に又は不規則的に変化させても良い。また、気流は可撓性シートに対して吹き付けるように発生させたものであっても良いし、可撓性シート側から吸引することによって発生させたものであっても良いし、これらを併用することによって発生させたものであっても良い。
【００３１】
機能性粉体又は混合物を単極性に帯電させると、機能性粉体又は混合物間に電気的な反発力が作用し、機能性粉体又は混合物同士は緻密に堆積せず、互いにある程度の距離を保った状態で可撓性シートに付着することになるため、より折り曲げやすい機能性粉体担持シートとすることができる。このように単極性に帯電させる方法としては、例えば、直流コロナ放電、沿面コロナ放電（交流コロナ放電）、Ｘ線荷電、摩擦荷電などがある。なお、極性は正極性であっても負極性であっても良く、また、正極性と負極性を交互に作用させても良い。また、この帯電は機能性粉体又は混合物全体を帯電できるように、機能性粉体又は混合物を気体中（好適には空気中）に供給し、個々の機能性粉体又は個々の混合物に分散させた状態で帯電させるのが好ましい。
【００３２】
また、気流の作用に加えて電界を作用させると、機能性粉体又は混合物と可撓性シートとの間に働く静電引力によって、可撓性シートの構成材表面全体に機能性粉体又は混合物を付着させることができる。この電界強度は１００〜５，０００Ｖ／ｃｍ程度であるのが好ましい。なお、前述のように機能性粉体又は混合物を単極性に帯電させ、しかも接地された支持体上に可撓性シートを載置した場合、機能性粉体又は混合物と支持体との間に電位差が生じ、電界を作用させた場合と同様の状態となるため、可撓性シートの構成材表面全体に機能性粉体又は混合物を付着させることができる。この支持体としては導電性（比抵抗：１０⁰Ω・ｃｍ未満）から半導電性（比抵抗：１０⁰〜１０⁹Ω・ｃｍ）の材料からなるものを使用することができ、気流の流れを妨げないように多孔性であるのが好ましい。
【００３３】
本発明の機能性粉体担持構造体の１つは、前述のような機能性粉体担持シートが複数枚積層されたものであるが、流体が移動できるように、突起物によって隣接する機能性粉体担持シート間に空間が形成されている。したがって、スペーサーを必要としないものである。この機能性粉体担持構造体は使用する用途、使用箇所の大きさ、突起物の大きさなどによって必要枚数積層される。なお、機能性粉体担持構造体は１種類の機能性粉体担持シートから構成されている必要はなく、２種類以上の機能性粉体担持シートから構成されていても良い。また、突起物同士が勘合して流体の移動空間が閉鎖されることがないように、機能性粉体担持シート間に表面が平滑なシート（機能性粉体を担持しているのが好ましい）を介在させても良い。
【００３４】
この機能性粉体担持構造体の流体の流れ方向に対して直角な面における、単位面積あたりにおける流体の移動空間の数は使用用途などによって異なるが、７．７５（個／ｃｍ ^２）以上であるのが好ましく、１５．５（個／ｃｍ ^２）以上であるのがより好ましい。また、機能性粉体担持構造体の流体の流れ方向に対して直角な面における、開孔率（流体の移動空間総面積の百分率）は２５％以上であるのが好ましく、３０％以上であるのがより好ましく、８０％以下であるのが好ましい。更に、単位体積あたりにおいて作用することのできる突起物の外表面積（例えば、突起物の側面の表面積の総和）、場合により突起物が存在する箇所以外に存在する機能性粉体の外表面積も含む外表面積は、１０ｃｍ²／ｃｍ³以上であるのが好ましく、１５ｃｍ²／ｃｍ³以上であるのがより好ましい。
【００３５】
このような機能性粉体担持構造体は、前述のような機能性粉体担持シートをそのまま積層、又は適用箇所の形状に沿った形状に変形させた後に積層して得ることができる。なお、機能性粉体担持シートは適用箇所に設置しやすいように、あらかじめ切れ目やスリットを入れておいても良い。また、湾曲や屈曲させた際の歪みを吸収できるように、また外部からの衝撃を吸収できるように、隣接する機能性粉体担持シート同士は全面的に接着しないのが好ましい。この機能性粉体担持構造体は機能性粉体担持シート積層物の周囲をスポンジで覆ったり、中空柱状物中に機能性粉体担持シート積層物を挿入して、その形状を維持することができる。
【００３６】
本発明の別の機能性粉体担持構造体は、前述のような機能性粉体担持シート１枚以上が巻回されたものであるが、流体が移動できるように、突起物によって隣接する機能性粉体担持シート間に空間が形成されている。したがって、スペーサーを必要としないものである。この機能性粉体担持構造体は使用する用途、使用箇所の大きさ、突起物の大きさなどによって必要回数巻回されている。本発明の機能性粉体担持構造体は湾曲及び／又は屈曲させた際の歪みを吸収できるように、また外部からの衝撃を吸収できるように、隣接する機能性粉体担持シート同士は接着されていないのが好ましい。なお、機能性粉体担持構造体は１種類の機能性粉体担持シートから構成されていても良いし、２種類以上の機能性粉体担持シートから構成されていても良い。また、突起物同士が勘合して流体の移動空間が閉鎖されることがないように、機能性粉体担持シート間に表面が平滑なシート（機能性粉体を担持しているのが好ましい）を介在させても良い。
【００３７】
この機能性粉体担持構造体の流体の流れ方向に対して直角な面における、単位面積あたりにおける流体の移動空間の数は使用用途などによって異なるが、７．７５（個／ｃｍ ^２）以上であるのが好ましく、１５．５（個／ｃｍ ^２）以上であるのがより好ましい。また、機能性粉体担持構造体の流体の流れ方向に対して直角な面における、開孔率（流体の移動空間総面積の百分率）は２５％以上であるのが好ましく、３０％以上であるのがより好ましく、８０％以下であるのが好ましい。更に、単位体積あたりにおける作用することのできる突起物の外表面積（例えば、突起物の側面の表面積の総和）、場合により突起物が存在する箇所以外に存在する機能性粉体の外表面積も含む外表面積は、１０ｃｍ²／ｃｍ³以上であるのが好ましく、１５ｃｍ²／ｃｍ³以上であるのがより好ましい。
【００３８】
このような機能性粉体担持構造体は、前述のような機能性粉体担持シートを心棒に、又は心棒を使用することなく、巻回して製造することができる。なお、機能性粉体担持シートは適用箇所に設置しやすいように、あらかじめ切れ目やスリットを入れておいても良い。この機能性粉体担持構造体は可撓性シート（例えば、金属箔）の保形性により、最外周を構成する機能性粉体担持シートを内周の機能性粉体担持シートと接着することにより、最外周を構成する機能性粉体担持シートの外側に保形リングを設けることにより、或いはこれらを併用することにより、その形状を維持することができる。
【００３９】
以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４０】
【実施例】
（実施例１）
可撓性シートとして、厚さ０．０７ｍｍのアルミ箔シートを用意した。機能性粉体として、オゾン分解触媒機能を有する二酸化マンガン粉体（三井金属工業（株）製、平均粒径：２３μｍ）を用意した。また、熱硬化性ポリエステル粉体塗料接着剤（大日本塗料（株）製、＃４０００）を用意した。
【００４１】
更に、ウォラストナイトウィスカー（断面積：２．５μｍ²、長さ：７５μｍ、平均直径：４．９８μｍ、アスペクト比：１５）１００容量部、熱硬化性ポリエステル粉体塗料（架橋進行温度：１８０℃以上、鉛筆引っかき値：Ｆ〜Ｈ）２００容量部、及び溶媒としてアセトン１５００容量部とを混合して混合液を調製し、次いで、この混合液を離型紙上にコーティングした後、風乾することによりアセトンを蒸発除去して、ウォラストナイトウィスカーと熱硬化性ポリエステル粉体塗料とからなる混合フィルムを形成した。次いで、この混合フィルムを乳鉢で粗粉砕した後、摩擦粉砕機により粉砕して、ウォラストナイトウィスカー表面に熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着した熱接着性ウィスカー（ウィスカーの容量１に対して２容量の熱硬化性ポリエステル粉体塗料が付着）を製造した。
【００４２】
次いで、図１に模式的断面図を示すような塗布装置を用い、下記のような条件により、アルミ箔シートの片面全体に二酸化マンガン粉体、熱硬化性ポリエステル粉体塗料接着剤及び熱接着性ウィスカーとの混合物（以下、単に「混合物」ということがある）をほぼ均一に付着させた後、温度１８０℃のオーブンにより２０分間熱処理することにより接着固定し、厚さ０．１ｍｍの薄層を形成した。そして、アルミ箔シートの他面においても同様に混合物を接着固定し、厚さ０．１ｍｍの薄層を形成した。
記
（１）二酸化マンガン粉体１００容量部、熱硬化性ポリエステル粉体塗料接着剤７５容量部及び熱接着性ウィスカー１０容量部を供給装置１（三協パイオテク（株）製、マイクロフィーダーＭＦＨＶ−ＩＶＯ）にセットした後、気流発生装置３（エアコンプレッサー）から空気流（５Ｌ／分）を供給装置１へ供給して、混合物を分散装置２（三協パイオテク（株）製、マイクロフィーダーＭＦＨＶ−ＩＶＯ）へ供給（０．１２ｇ／分）し、分散装置２によって、混合物が個々の粉体となるように分散した。
（２）分散装置２により分散された混合物を、ノズル（直径３ｍｍ）から速度１１．８ｍ／秒で帯電空間４へ供給した。なお、供給速度は一定とした。また、直流電界（後述）に対して直角方向から混合物を供給した。
（３）帯電空間４は容器（たて１４ｃｍ、よこ１４ｃｍ、高さ１５ｃｍ）により形成した。この容器は分散装置２から混合物を供給するノズルの周囲に開口部を有するものを使用した。
（４）帯電空間４において帯電装置５によりプラスイオンのみを発生させて、混合物をプラスに帯電させた。この帯電装置５はアルミナ板（厚さ：２ｍｍ）の片面に線径５０μｍのワイヤー（放電電極）を１ｃｍ間隔で装着しており、反対面にステンレス板（誘起電極）を装着したものを使用した。なお、それぞれの電極に周波数４０ＫＨｚ、電力５０ワットの交流を印加して沿面放電を発生させた。また、帯電装置５とステンレス製メッシュ状支持体７（目開き１ｍｍ、線径０．５ｍｍ）との間に電位差を設けて直流電界（電界強度５ＫＶ／１５ｃｍ）を形成した。
（５）アルミ箔シートは厚さ方向が直流電界の方向と一致するように、前記支持体７上に載置した。
【００４３】
次いで、薄層を形成したアルミ箔シート上に格子状スクリーンを置き、その上から前述のアルミ箔シート表面を被覆している混合物と同じ配合からなる混合物を散布した後、スクリーンの上をナイフによりスクリーンの内部に充填した。次いで、スクリーンを除いた後、温度１８０℃に設定されたオーブンにより２０分間熱処理を実施して、二酸化マンガン粉体担持シート（厚さ：１ｍｍ）を製造した。この二酸化マンガン粉体担持シートは片表面にのみ、四角柱状の突起物（流体の流れ方向と直交する方向の長さ：０．７６ｍｍ、流体の流れ方向の長さ：０．９ｍｍ、高さ（スクリーンを用いて形成した突起物のみの高さ）：０．７３ｍｍ、横断面の最も長く採ることのできる直線の長さ：１．１８ｍｍ）が図２に示すような前後及び左右方向に突起物の存在しない直線状領域を有し、流体の流れる方向と直交する方向における隣接する突起物間の距離（Ｌｘ）は０．７６ｍｍであり、流体の流れる方向における隣接する突起物間の距離（Ｌｙ）は０．７９ｍｍであった。また、この二酸化マンガン粉体担持シートは粉落ちせず、流体の流れ方向及び流体の流れ方向と直交する方向に折り曲げることのできるものであった。
【００４４】
この二酸化マンガン粉体担持シートの突起物を有する面が、同様にして製造した別の二酸化マンガン粉体担持シートの突起物の無い面と当接するように積層することを繰り返して２０枚積層した後、中空円筒状のパイプ中に挿入し固定して、二酸化マンガン粉体担持構造体（オゾン分解フィルタ）を製造した。このオゾン分解フィルタの流体の流れ方向に対して直角な面における、単位面積あたりの流体の移動空間の数は６５．７２（個／ｃｍ ^２）であり、機能性粉体担持構造体の流体の流れ方向に対して直角な面における、開孔率（流体の移動空間総面積の百分率）は３６．４％であり、単位体積あたりにおいて作用することのできる突起物の外表面積と可撓性シート表面に存在する二酸化マンガン粉体などの外表面積の和が２４ｃｍ²／ｃｍ³である、流体の流路が平行である低圧力損失のオゾン分解フィルタであった。
【００４５】
このオゾン分解フィルタ（深さ：４０ｍｍ）に、オゾン濃度１１ｐｐｍのガスを風速１ｍ／秒で通過させ、通過後のオゾン濃度を測定したところ、０．１ｐｐｍ以下であった。このように、このオゾン分解フィルタはオゾン分解率が９９％以上のオゾン分解性能の優れるものであった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の機能性粉体担持シートは突起物の間で折り曲げることによって、流体流路が湾曲していたり、屈曲しているような場合であっても適合させることができる。なお、外部から衝撃が加わったとしても、可撓性シートによってその衝撃を吸収できるため、破損しにくい取り扱いやすいものである。また、突起物がスペーサーとしての働きを奏するためスペーサーが不要であり、しかも突起物であることによって表面積が広いため、機能性粉体の作用を十分に発揮することができる。本発明の機能性粉体担持シートが、前記突起物が存在する箇所以外の箇所においても、機能性粉体が存在していると、更に機能性粉体の作用を十分に発揮することができる。
【００４７】
本発明の機能性粉体担持構造体は流体流路が湾曲していたり、屈曲しているような場合であっても適合させることができ、破損しにくいため取り扱いやすく、スペーサーが不要で、しかも機能性粉体の作用を十分に発揮することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】塗布装置の模式的断面図
【図２】機能性粉体担持シートの上視図
【図３】別の機能性粉体担持シートの上視図
【図４】更に別の機能性粉体担持シートの上視図
【符号の説明】
１供給装置
２分散装置
３気流発生装置
４帯電空間
５帯電装置
６多孔性基材
７支持体
８吸引装置
９可撓性シート
１０突起物

Claims

不織布、織物、編物、紙、メッシュ、フィルム、多孔質フィルムの中から選ばれる可撓性シート上に、活性炭、二酸化マンガン、酸化第二鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、チタン含有酸化物、天然ゼオライトのマンガンイオン交換物、水蒸気賦活炭、アルカリ処理活性炭、酸処理活性炭、イオン交換樹脂、白金触媒担持セラミックスの中から選ばれる１種類以上の機能性粉体を接着剤で固定した、０．４ｍｍ以上、３ｍｍ以下の高さをもつ突起物が散在しているとともに、前記突起物が存在する箇所以外の箇所に、単極性に帯電させた状態で付着させた機能性粉体が存在することを特徴とする、機能性粉体担持シート。
接着剤が微細繊維状であることを特徴とする、請求項１記載の機能性粉体担持シート。
請求項１又は請求項２記載の機能性粉体担持シートが複数枚積層されており、隣接する機能性粉体担持シートは前記の突起物によって流体の移動空間が形成されていることを特徴とする、機能性粉体担持構造体。
請求項１又は請求項２記載の機能性粉体担持シート１枚以上が巻回されており、隣接する機能性粉体担持シートは前記の突起物によって流体の移動空間が形成されていることを特徴とする、機能性粉体担持構造体。