JP5101321B2 - 二酸化チタン繊維の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、二酸化チタン粒子を単分散させたコロイド溶液を、基板上で乾燥することにより二酸化チタン繊維を製造する二酸化チタン繊維の製造方法及び装置に関する。

従来、二酸化チタン粒子を単分散させたコロイド溶液を、当該コロイド溶液と濡れ性のよい基板上で乾燥することにより二酸化チタン繊維を製造する二酸化チタン繊維製造方法は、特許文献１で示されるように既に公知である。
上記特許文献１の二酸化チタン繊維製造方法は、上記コロイド溶液を基板上で乾燥することにより二酸化チタン繊維を製造し、且つ乾燥して得られた二酸化チタン繊維を所定の温度（２００℃〜１０００℃）で焼成させるものである。また溶液の乾燥工程（すなわち、溶媒の蒸発工程）によりコロイド溶液の濃度が高まるにつれ、二酸化チタン粒子が基板表面に整然と密に充填され二酸化チタン粒子の緻密な充填層を形成し、液面の降下にともなって、液面より上部の基板で二酸化チタン粒子の充填層に等間隔で平行な亀裂を進展させ繊維を形成する。これによりマイクロポア構造またはメソポア構造を有し有効比表面積が大きい繊維を形成するため、単なる円柱状、棒状または円筒状の繊維より吸着性能が向上し、且つ光触媒作用を向上させると共に、剥離問題を生じることなく永続的に固定可能な二酸化チタン繊維を製造しようとするものである。
特開２００４−０９１３１５号公報

然し、上記特許文献１の二酸化チタン繊維の製造方法は、コロイド溶液中に浸漬した濡れ性のよい基板を水平から傾けてコロイド溶液中に載置した状態で、コロイド溶液の分散媒を蒸発させていくことにより乾燥させるだけなので、液面より上部の基板では二酸化チタン粒子の充填層に等間隔で平行な亀裂を進展させるものの、繊維の形成は蒸散にともなう液面の降下に依存しているものであるため製造効率が悪く、量産をする場合に長い繊維形成には長時間を要すること、及び長時間にわたり溶液を均質に維持する溶液管理、並びに水平から傾けた基板上の溶液を一定の条件のもとに乾燥させる乾燥管理が煩雑になる等の欠点がある。また得られる二酸化チタン繊維の形状や特性にバラツキを生じ易い等の量産上の課題がある。

上記課題を解決するための二酸化チタン繊維の製造方法及び装置は、第１に、二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を、基板６の表面に二酸化チタン膜を形成するように付着させ、二酸化チタン膜を加熱手段７で加熱することにより乾燥する方法において、上記基板６の姿勢を順次変化させ又は上記基板６に対して加熱手段７を相対的に順次移動させることによって、前記基板６上の二酸化チタン膜の乾燥部位を移動させ、該乾燥部位の移動方向前後位置で二酸化チタン膜の乾燥度合いに一時的な差異を生じさせることにより、乾燥した二酸化チタン膜に移動方向に沿った亀裂を生じさせて二酸化チタン繊維を形成することを特徴としている。

第２に、基板６の端部を二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液に浸漬することを特徴としている。

第３に、二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を収容する容器３内で、水平に対し傾斜させた基板６の少なくとも表面側を上記溶液内に浸漬させて溶液を付着させ、基板６の下端側への液面の相対的下降に伴って、付着した溶液を順次乾燥させることにより二酸化チタン繊維を製造する方法において、前記基板６の傾斜角度を基板６を起立させる方向に変化させることにより、液面を相対的に下降させて乾燥部位を移動させることを特徴としている。

第４に、基板６が平板からなり液面に対して基板６を起立方向に順次傾動させることを特徴としている。

第５に、基板６が皿状の容器３の底板であり、容器３自体を底板が起立する方向に傾動させることを特徴としている。

第６に、容器３に溶液を収容したのち、容器３を乾燥室８に搬入し、乾燥室８内において基板６を起立方向に傾動させることを特徴としている。

第７に、乾燥室８内において容器３を移動させながら基板６の傾斜角を変化させることを特徴としている。

第８に、二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を、基板６上に移動方向に交差する方向に近接させたノズル８２から排出して供給することを特徴としている。

第９に、二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を、基板６上に塗布することを特徴としている。

第１０に、内部雰囲気を加熱する加熱手段７及び内部に乾燥対象物を搬入して乾燥後搬出する移送装置２を備えた乾燥室８と、上記移送装置２によって移送され内部に傾斜した基板６を備えると共に、該基板６の表面を浸漬させるように二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を収容する容器３と、上記乾燥室８内を移動する容器３の基板６を起立させる方向に傾斜角を順次変化させる角度変更装置１２とを備え、該傾斜角の変化により液面を相対的に下降させて、液面の上方側に順次二酸化チタン膜を形成するとともに、形成された二酸化チタン膜を乾燥室８内で上方側から順次乾燥させ、乾燥度合いに一時的な差を生じさせることにより、二酸化チタン膜に移動方向に沿った亀裂を生じさせて均一な厚みの二酸化チタン繊維を形成することを特徴としている。

第１１に、容器３が平板からなる底板と周壁６ａとを備え、底板が基板６を兼ねたことを特徴としている。

第１２に、容器３が移送装置２に載置される固定ベース９に、移送方向と略直交する方向の揺動支点２６により上下揺動自在に軸支されてパレット４を構成することを特徴としている。

第１３に、角度変更装置１２が移送装置２の移送方向に沿って乾燥室８内に設置され、移送方向のガイド面を有するレール状の傾斜ガイド２９と、容器３の揺動側に設けられ容器３の移送に伴って、上記ガイド面に沿って案内され基板６の傾斜角を変更する従動ガイド２８とによって構成されることを特徴としている。

第１４に、乾燥室８の乾燥対象物搬入側に移送装置２に容器３をストックして順次供給する搬入側ストッカ１３を設け、乾燥対象物の搬出側に移送装置２により搬出された乾燥後に、前記容器３を順次ストックする搬出側ストッカ１４を設けてなることを特徴としている。

第１５に、搬入側ストッカ１３の上部又は搬入側ストッカ１３と乾燥室８の搬入口５６との間に、二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を容器３に供給する溶液供給部１８を設けたことを特徴としている。

第１６に、容器３を搬入側から搬出側に順次移送すべく移送装置２を駆動するアクチュエータと、容器３を移送装置２に移送するために搬入側ストッカ１３を待機姿勢に作動させるアクチュエータと、移送装置２側から容器３を順次受け取るべく排出側ストッカ１４を待機姿勢に駆動するアクチュエータと、各アクチュエータを制御する制御装置２２とをそれぞれ設けたことを特徴としている。

上記のように構成した二酸化チタン繊維の製造方法及び装置は次のような効果を奏する。基板の姿勢変化又は加熱手段に対する相対移動によって、乾燥した二酸化チタン膜に移動方向に沿った亀裂を繊維状に生じさせて二酸化チタン繊維を形成する製造方法にしたことにより、均質な二酸化チタン繊維を簡単且つ能率よく連続的に製造することができる。
また基板に対する上記溶液の供給は、基板を溶液に浸漬させることにより溶液の付着を簡単に行なうことができる。また当該溶液を基板の移動方向に交差する方向に近接させたノズルから供給するか、又は基板に塗布するようにすると、溶液量を二酸化チタン膜を形成するだけ基板に供給すればよいので、溶液を無駄なく効率よく付着させることができる。

二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を収容する容器内で、水平に対し傾斜させた基板の少なくとも表面側を上記溶液内に浸漬させて溶液を付着させ、基板の下端側への液面の相対的下降に伴って、付着した溶液を順次乾燥させることにより二酸化チタン繊維を製造するに、前記基板の傾斜角度を基板を起立させる方向に変化させることにより、液面を相対的に下降させて二酸化チタン膜を形成しながら順次乾燥させることができる。その結果移送方向に沿う亀裂を生じさせ、亀裂によって生じる繊維の上端側と下端側の厚さを略一定とした均一な二酸化チタン繊維を簡単且つ能率よく形成することができる。

基板が皿状の容器の底板であり、容器自体を底板が起立する方向に傾動させることにより、容器内に溶液を収容し溜めた状態で底板の起立する方向への傾動によって、溶液の付着量を一定にし均一な厚さの二酸化チタン繊維の形成を促進すると共に、基板に対する溶液の供給を行い易くすることができる。

容器に溶液を収容したのち、容器を乾燥室に搬入し、乾燥室内において基板を起立方向に傾動させることにより、容器に収容した溶液を乾燥室内で基板の起立傾動によって、基板に対する溶液の付着を順次一定にしながら乾燥させるので、二酸化チタン繊維の形成を簡単且つ速やかに行うことができる。

内部雰囲気を加熱する加熱手段及び内部に乾燥対象物を搬入して乾燥後搬出する移送装置を備えた乾燥室と、上記移送装置によって移送され内部に移送方向の前後いずれかの方向に傾斜した基板を備えると共に、該基板の表面を浸漬させるように二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を収容する容器と、基板に付着した二酸化チタン粒子を乾燥させるために、上記乾燥室内を移動する容器の基板を起立させる方向に傾斜角を順次変化させる角度変更装置とを備える製造装置としたことにより、上記基板の傾斜角度を基板を起立させる方向に変化させて、液面を相対的に下降させて乾燥を行うことができ、均質な二酸化チタン繊維の量産製造を能率よく簡単に行うことができる。また比較的短い乾燥工程を以って均質な繊維を連続的に製造することができるので、製造装置の小型化を図り製造コストを低減することができる。

容器が平板からなる底板と周壁とを備え、底板が基板を兼ねた構成とすることにより、角度変更装置によって容器を起立させる方向に傾斜角を簡単に変化させることができ、基板の角度変更構造を簡単で廉価な構成にすることができる。また溶液の供給並びに繊維形成後の容器の清掃や整理等のメンテナンス作業を行い易くすることができる。

容器が移送装置に載置される固定ベースに、移送方向と略直交する方向の揺動支点により上下揺動自在に軸支しパレットを構成したことにより、容器をパレットの固定ベースを介して移送装置に安定よく載置することができ、基板の傾動を精度よく行い二酸化チタン繊維の形成を均質にすることができる。

角度変更装置が移送装置の移送方向に沿って乾燥室内に設置され、移送方向のガイド面を有するレール状の傾斜ガイドと、容器の揺動側に設けられ容器の移送に伴って、上記ガイド面に沿って案内され基板の傾斜角を変更する従動ガイドとによって構成したことにより、乾燥室内で容器を移送しながら、角度変更装置によって基板の傾斜角度を順次大きくする方向に精度よく変化させ、液面を相対的に下降させて形成される二酸化チタン膜を順次乾燥させるので、均質な二酸化チタン繊維の量産製造を簡単且つ確実に行うことができる。

乾燥室の乾燥対象物搬入側に移送装置に容器をストックして順次供給する搬入側ストッカを設け、乾燥対象物の搬出側に移送装置により搬出された乾燥後に、前記容器を順次ストックする搬出側ストッカを設けたことにより、複数の容器を纏めて搬入側ストッカにストックでき、ストックした容器を移送装置に順次供給し乾燥工程後の容器を搬出側ストッカに順次纏めてストックできるため、繊維製造の自動化をすることができると共に、容器取扱い上の利便性を高めることができる。

搬入側ストッカの上部又は搬入側ストッカと乾燥室の搬入口との間に、二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を容器に供給する溶液供給部を設けたことにより、搬入側ストッカから移送装置により乾燥室に搬入する直前で溶液の供給を行うことができる。また搬入側ストッカに対する容器のストックを簡単にすることができる。

容器を搬入側から搬出側に順次移送すべく移送装置を駆動するアクチュエータと、容器を移送装置に移送するために搬入側ストッカを待機姿勢に作動させるアクチュエータと、移送装置側から容器を順次受け取るべく排出側ストッカを待機姿勢に駆動するアクチュエータと、各アクチュエータを制御する制御装置とをそれぞれ設けた構成にすることにより、二酸化チタン繊維の量産製造を省力的且つ経済的に行うことができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係わる二酸化チタン繊維製造装置１の全体構造を示す正面図であり、図２は図１の平面図である。図３は図１の左側面図で、図４は図１の右側面図である。図５は図１の移送装置２の構成を示す左側面図である。図６は移送装置２によって移送される容器３を有するパレット４及び角度変更装置の構成及び作用を示す正面図である。図７は容器３の基板６及びパレット４の実施形態を示す正面図であり、図８は図７の平面図で、図９は底面図で、図１０は図７の左側面図であり、図１１は図７の右側面図である。図１２は別実施形態に係る製造装置１の全体構造を示す斜視図である。図１３はさらに別実施形態に係る製造装置１の全体構造を示す正面図である。

この二酸化チタン繊維の製造装置１は装置本体１１の略中央部に、内部雰囲気を加熱する加熱手段７と、後述する乾燥対象物としての溶液を収容する容器３を備えるパレット４を移送装置２により搬入して乾燥後搬出する乾燥室８を設けている。上記移送装置２は移送方向の前後いずれかの方向に傾斜した基板６を移送することができ、この実施形態では基板６の表面を濡らすように溶液を収容する容器３を備えた複数のパレット４を載置し、乾燥室８内で移動する容器３の基板６を起立させる方向に傾斜角を順次変化させる角度変更装置１２を備えている。

また移送装置２は前後側を乾燥室８の前後両側に延長させており、前側（乾燥対象物搬入側）に容器３をストックして順次繰り出し供給する搬入側ストッカ１３と、後側（乾燥対象物搬出側）に乾燥室８から移送搬出された容器３を順次収納してストックする搬出側ストッカ１４とを接続自在に備えている。
そして、移送装置２の乾燥対象物搬入側には、搬入側ストッカ１３から容器３を備えたパレット４を移送装置２に供給するパレット供給装置１６を設けている。また乾燥対象物搬出側には、移送装置２から容器３を搬出側ストッカ１４に搬出供給するパレット搬出装置１７を設けている。

移送装置２の上方で搬入側ストッカ１３と乾燥室８との間には、二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状溶液を容器３に供給する溶液供給部１８を配置しており、該溶液供給部１８は供給管１９から移送中のパレット４の容器３に対し、上方から溶液を自動的に充填供給することができる。
そして、製造装置１は装置本体１１の正面側に、上記移送装置２，加熱手段７，搬入側ストッカ１３，搬出側ストッカ１４，パレット供給装置１６，パレット搬出装置１７等の各作業部が備えるアクチュエータを作動制御する制御装置２２を設けている。即ち、制御装置２２は搬入側ストッカ１３から移送装置２への移送と、乾燥前後の容器３の乾燥室８に対する搬入及び搬出、搬出側ストッカ１４への移送と、容器３への溶液の供給等を設定されたプログラムよる自動運転又は手動操作運転を行うことができる。

上記のように構成される製造装置１は、溶液を収容する容器３内で水平に対し傾斜させた基板６の少なくとも表面側を上記溶液内に浸漬させて溶液を付着させ、付着溶液による二酸化チタン膜を順次乾燥させることにより二酸化チタン繊維を製造する方法をとることができ、このとき前記基板６を角度変更装置１２によって傾斜角度を基板６を起立させる方向に変化させることにより、基板６に対して液面を相対的に下降（乾燥部位を移動）させて乾燥を早め、二酸化チタン繊維の量産製造を容易にすると共に、生産コストを低減することができる。

以下製造装置１の各部の構成及び作用について詳述する。先ず図７〜図１０を参照し容器３及びパレット４について説明する。この容器３は平面視で方形状の皿体としており、凹入形成された平板からなる底板が基板６を兼ねており、該基板６の外周に周壁６ａを立設した構成となっている。尚、図示例の容器３は縦横３３０ミリ程度の方形状となし且つ深さを２０ミリ程度とし、内部に５３０ｇ程度の溶液を収容するようにしている。
パレット４は移送装置２に載置可能な固定ベース９に、容器３を移送方向と直交する方向の揺動支点により上下揺動自在に軸支し、移送装置２による移送中にパレット４の基板６を後述する所定の搬送角を有して傾動変化させ乾燥室８内での乾燥を行い易くしている。

即ち、パレット４は固定ベース９に対し、容器３を移送方向上手側に設ける回動軸２６に上下揺動自在に軸支し、且つ移送方向下手側にコイル状のスプリングからなる緩衝部材２７を設けている。
また図示例のパレット４は、移送方向下手側で左右の周壁６ａから外側方に突出させる支持軸２８ａに従動ガイドとしてのローラ２８を回転自在に軸支しており、該ローラ２８が移送装置２の左右に沿って設けられる傾斜ガイド（ガイドレール）２９のガイド面に載って転接するとき、容器３を回動軸２６を支点に上動させて底板を兼ねる基板６を移送方向に向かって上向きに傾斜せしめ、溶液乾燥傾斜角を変化させながら移送を行うことができる。

尚、本実施形態の容器３は、固定ベース９に設ける基板６を容器となるように構成したが、例えば図７に点線で示すように、容器３を単一なトレー状となし、当該容器３を周壁６ａに着脱自在に載せるように構成してもよい。この場合には容器３はパレット４から簡単に取り外すことができるので、容器３の清掃や取り扱いを簡単にすることができる。また上記容器３は耐熱性材料で形成することにより、繊維製造工程で用いたものをそのまま焼成工程用の容器として利用することができる。

また基板６はコロイド溶液に対し濡れ性の良い金属基板，サファイヤ基板，セラミック等であることが望ましく、分散媒が水の場合にはガラス基板、分散媒がアルコールの場合にはガラス基板やプラスチック基板（ポリプロピレンなど）を用いることが好ましい。ここで濡れ性とは、溶液の基板に対しての濡れが良好であることを意味し、現象論的には、液滴が基板上で「はじかない」ことをいう。濡れ性がよいとは、殆どの場合、表面張力が大きくない関係ということができる。

次に製造装置１について図１〜図６を参照し説明する。この製造装置１はパレット４を乾燥室８に搬入して乾燥後搬出する移送装置２を、スノコ状の無端帯コンベアとしてパレットを安定載置する広幅にしており、搬送面側を水平状態となして乾燥室８内をパレット４を載置した状態で毎分５ミリ程度の緩速度で移送させるように構成している。
この移送装置２は装置本体１１の前後端部に軸支される張設輪３１，３２と、非搬送側で駆動輪３３と複数の転輪３３ａに巻き掛け、且つ上記張設輪３１，３２の間に図示しないコンベアガイドを設け、移送装置２を移送水平状態を保持するように支持し、載置されるパレット４を安定姿勢で振動させることなく移送することができる。

また移送装置２が備える図６で示す角度変更装置１２は、その傾斜ガイド２９を装置本体１１側からコンベアに沿わせて構成している。これにより移送装置２はパレット４を載置した状態で移送するとき、角度変更装置１２によって基板６の傾斜角を変化させて基板６に付着した溶液（二酸化チタン膜）の乾燥を促進し、二酸化チタン繊維の形成を速やかに且つ均質に行うようにしている。
即ち、実施形態による角度変更装置１２は、乾燥室８内に移送装置２の移送方向に沿って設置され、移送方向のガイド面を有するレール状の傾斜ガイド２９と、容器３の揺動側に設けられ容器３の移送に伴って、上記ガイド面に沿って案内され基板６の傾斜角を変更する従動ガイド（図示例ではローラ）２８とによって構成している。

図示例の傾斜ガイド２９は、１０００ミリ程度の全長とした乾燥室８内に沿設しており、ガイド面の傾斜角は乾燥室８の入口付近における入口傾斜角αを０．３３度程度となし、出口付近での出口傾斜角θが１．４９度程度になるように全体を傾斜させて設置している。また傾斜ガイド２９の両端には上り傾斜面と下り傾斜面を一連に形成し、ローラ２８を傾斜ガイド２９へスムーズに誘導し、また乾燥室８から搬出されたパレット４の容器３のスムーズな下降ガイドを行うようにしている。
これにより角度変更装置１２は、パレット４が乾燥室８中を移送される乾燥初期から乾燥終期に至る間に、容器３の基板６を起立させる方向に０．３４８°／ｈ程度の緩やかな上向き角度変化量を付与している。これにより傾斜ガイド２９はローラ２８を転接させ基板６の傾斜角を順次変化させ、付着溶液で形成される二酸化チタン膜をより均一な厚みとし、後述する乾燥室８内の各ゾーン毎に設定された温度による乾燥を受けさせるので、溶液の速やかな乾燥と二酸化チタン繊維の製造を均質に行わせることができる。

尚、実施形態の容器３は平板からなる底板と周壁６ａとを備え、底板が基板６を兼ねた構成とすることにより、角度変更装置１２によって容器３を起立させる方向に傾斜角を順次変化させることができるので、基板６の角度変更構造を簡単且つ廉価にすることができるが、別体の平板で形成した基板６を容器３内の溶液に浸漬させた状態で角度変更装置１２によって傾動させることもでき、この場合は容器３を固定した状態で、基板６の表面に溶液を付着させて二酸化チタン繊維を製造することができる。

また移送装置２の前部上方に設置されるパレット供給装置１６は、その先端を搬入側ストッカ１３の上方でパレット幅の略中央部に臨ませるように延設しており、搬入側ストッカ１３から繰り出されるパレット４を移送装置２に中継移送する。
即ち、図示例のパレット供給装置１６は、装置本体１１側からチェンフレーム４１とモータ４２とを移送装置２の上方に臨ませて設けており、チェンフレーム４１の先端に軸支される従動スプロケット４３とモータ４２が有する駆動スプロケット４４とに、搬入爪４６を所定の間隔を有して複数突設したチェン４７を巻き掛けた構成としている。

一方パレット搬出装置１７は乾燥室８の後部に設置しており、先端部を搬出側ストッカ１４の上方でパレット幅の略中央部に臨ませるように延設しており、乾燥室８から送り出されるパレット４を移送装置２からパレット搬出装置１７に継送して格納することができる。このパレット搬出装置１７は前記パレット供給装置１６と同様な駆動及びチェン張り構造としており、このチェン４７にも前記搬入爪４６と同様な爪形状の搬出爪４６ａが設けられ、該搬出爪４６ａをパレット４に係合させて、移送装置２からパレット搬出装置１７内に収納することができる。

次に乾燥室８について図１，図２，図５を参照し説明する。この乾燥室８は内部雰囲気を加熱する加熱手段（ヒータ）７を移送装置２に沿って上下に配置していると共に、装置本体１１内に容器３に向けて加熱エアーを供給するブロア５２を設置し、該ブロア５２に通ずるノズル５３を前記各ゾーン毎に臨ませて設けている。また乾燥室８はカバー５４で覆われており、乾燥室８の前後面のカバーに移送装置２の搬送面側を通しパレット４の搬入及び搬出をさせる搬入口５６と搬出口５７を形成している。

この構成により、乾燥室８は移送装置２を介し内部にパレット４を搬入して乾燥後搬出することができ、加熱手段７及びブロア５２によって内部雰囲気を溶液に好適な乾燥環境となし、また蒸散される水分を換気排出し溶液の乾燥効率を促進するようにしている。
また実施形態の乾燥室８は、全長を１０００ミリ程度としこの間を略等間隔で３ゾーンに区画し、各ゾーンの加熱（乾燥）温度を、搬入側の第１ゾーンＡでは１３０℃程度とし、中間の第２ゾーンＢでは１２０℃程度とし、搬出側の第３ゾーンＣでは１３０℃程度にしている。これにより機外に臨む搬入搬出での降温を抑制し各ゾーンを平均的温度となして均質な乾燥を行うようにしている。尚、ブロア５２から送りだされる送風温度は１１０℃程度としており、加熱手段７による温度調整により各ゾーン毎の温度を設定調節している。

次に搬入側ストッカ１３及び搬出側ストッカ１４について説明する。搬入側ストッカ１３は、パレット４を上下段に収納自在とする棚を形成したストッカ５８を、機体フレーム５９に設置したリフタ６１に載置し昇降可能に設置している。上記ストッカ５８は４本の支柱フレーム５８ａを棚を形成する横フレーム６２によって連結することにより平面視でコ字状に形成され、そのコ字状の開放部位をパレット供給装置１６側に対面させてセットすると、最上段の横フレーム６２を移送装置２始端部の高さと同等又はやや上位となる高さに位置決めすることができる。

上記構成により、搬入側ストッカ１３はストッカ５８の各棚にパレット４を収納した状態で、図示例のように最上段の棚に収納されたパレット４をパレット供給装置１６先端直下に臨ませることができる。そして、パレット供給装置１６のチェン４７が移送方向に回動することにより、パレット４の適所即ち実施形態では容器３を形成する周壁６ａに搬入爪４６を係合させてパレット４を移送方向に回動している移送装置２の上に搬入する。
またパレット供給装置１６は移送装置２の移送速度より高速に設定されており、パレット４は所定の位置まで移送され搬入爪４６がパレット４から離脱すると、以後は移送装置２による低速度によって移送され、次いでパレット４は移送初期において溶液供給部１８による溶液の供給を受けて乾燥室８に搬入移送される。

また第１のパレット４の搬入移送を完了し且つ移送装置２の始端部側が次位のパレット４を搬入可能状態にするとき、当該状況の検出又はプログラム制御によってリフタ６１を作動せしめ、第２のパレット４をパレット供給装置１６の直下に臨ませ搬入姿勢位置に停止させることができる。これによりパレット供給装置１６によって第２のパレット４を移送装置２に供給することができ移送装置２による移送が開始される。このとき第１のパレット４と第２のパレット４との間及び後続のパレット４との間に、所定の移送間隔Ｋを有し搬入，移送，搬出を連続的に行うことができる。

一方搬出側ストッカ１４は搬入側ストッカ１３と同様な構成で作業を行うようにしており、重複する構造説明は省略するが、当該搬出側ストッカ１４はパレット搬出装置１７の後部に対しストッカ５８の開放部を対面させてセットしている。そして図４で示すようにストッカ５８は、作業初期位置をリフタ６１によって最上昇させた位置で待機させるようにしており、ストッカ５８の最下段の棚は、移送装置２終端部の高さと同等又はやや下位となる高さに位置決めされる。
これにより搬出側ストッカ１４は、パレット搬出装置１７の搬出爪４６ａに係合移送されるパレット４を、前記最下段の横フレーム６２で形成される棚内に速やかに収納することができる。

次いで上記第１の収納作業を完了すると、ストッカ５８はリフタ６１の一段下降作動によって第２の棚にパレット４を収納することができる収納姿勢位置に待機させるので、同様な作業によって収納作業を連続して行うことができる。尚、図示例のリフタ６１はパンタグラフ型のリンク機構をアクチュエータ（図示せず）によって伸縮作動させる例を示したが、ストッカ５８を油圧又は空圧で作動させるシリンダ機構或いは支柱フレーム５８ａに沿わせたネジ棒を回動させるネジ機構となしストッカ５８を昇降作動することもできる。

次に移送装置２の前部側に設置される溶液供給部１８について説明する。図示例の溶液供給部１８は二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状溶液を、搬入側ストッカ１３から移送装置２に安定載置されて角度変更装置１２に至る容器３に供給する構成としており、液こぼれのない溶液供給を速やかに行うことができる。
この実施形態における溶液供給部１８は、二酸化チタンゾルを収容するタンク１８ａと、二酸化シリコンゾルを収容するタンク１８ｂと、水を収容するタンク１８ｃを備え各ゾルと水を、例えば超音波発生装置付きの混合タンク１８ｄで混合させることにより、二酸化チタン粒子を単分散させたコロイド状溶液となし、移送中のパレット４の容器３に上方からノズル１９によって、上記溶液を１バッチ必要量毎に自動的に供給するようにしている。

上記各溶液は経済的な量産を指向する上で市販されているものを使用しており、例えば１バッチ必要量当たり二酸化チタンゾルは固形分量を６．３６ｇ程度含む３１．７８ｇの２０％溶液とし、二酸化シリコンゾルは固形分量を４．６４ｇ程度含む２３．２２ｇの２０％溶液として、これに４７７．９６ｇ程度の水を加えて混合した５３２．９６ｇ程度の溶液となるように設定している。即ち、この製造装置１では１個の容器３に供給収容される１バッチ必要量の溶液は、１１ｇの固形分量を含む５３２．９６ｇ程度とし、全量に対する固形分量が２％程度の溶液濃度となるようにしている。

これにより溶液濃度２％程度の１バッチ溶液で、製造装置１による乾燥により二酸化チタン繊維を従来の収率（５４．０％）より格段に高い、収率７０．５％以上で製造することができた。
尚、この製造装置１を使用し上記溶液濃度を設定する乾燥実験において、溶液濃度を２％程度以下にした場合は効率的に繊維化せず収率が低くなり、また溶媒濃度を２％程度以上にした場合は繊維を形成するものの細くて脆くなり実用困難なものであった。また溶媒濃度２％の溶液を乾燥工程において、角度変更装置１２を使用せず基板６の傾斜角を１．３３度に維持したまま乾燥させると、収率が低くなる上形成される二酸化チタン繊維は、基板６の上端側が薄く下端側が厚く不均一な厚さと繊維強度にムラを生ずるものであった。

次に以上のように構成される製造装置１による二酸化チタン繊維を製造する作業について、制御装置２２によって予め設定された制御運転による作業態様について説明する。先ず製造装置１を運転開始すると、加熱手段７及びブロア５２によって乾燥室８内雰囲気を設定温度にし、移送装置２及びパレット供給装置１６が作動し、該パレット供給装置１６が作業待機姿勢にある搬入側ストッカ１３の第１の棚からパレット４を移送装置２に受け渡し、移送初期において前記給液位置で容器３に溶液供給部１８から前記コロイド状溶液を供給する。

次いで容器３に溶液を収容したパレット４が傾斜ガイド２９側に移送され、移送装置２の始端部に次位のパレット４が順次送り込まれることにより、図２で示すように乾燥室８内に３個分のパレット４が移送間隔Ｋを有して順次乾燥工程に移行する。次いで上記乾燥によって形成された二酸化チタン繊維を収容したパレット４は、移送装置２及び傾斜ガイド２９による移送が解除され、パレット搬出装置１７により搬出側ストッカ１４に順次収納され、一連の繊維製造作業が完了される。

従って、上記構成からなる製造装置１は移送装置２によるパレット４の移送速度を緩やかにしたとしても、乾燥室８内で複数の容器３を同時に移送しながら連続的に乾燥させて繊維を形成し順次回収するので、二酸化チタン繊維の多量生産を簡単に行うことができる。
そして、上記のような乾燥工程を経て繊維を形成した容器３は、搬出側ストッカ１４に所定数を纏めて保管されるので、次位の焼成工程への移行を行い易くすることができ、また一括保管された繊維を纏めて焼成炉に搬入して焼成することができるため、バッチ的処理される焼成作業を能率よく行うことができる。

また上記焼成工程では乾燥によって形成された二酸化チタン繊維は、６００℃〜１０００℃の温度で焼成するようにしており、これにより固化を促進させアナターゼ型の二酸化チタン繊維を製造することができ、製造装置１で製造した二酸化チタン繊維の触媒活性を高めることができる。
尚、前記したように容器３に供給された溶液は、基板６の起立方向の傾動にともなう効率のよい乾燥によって繊維化される。

そして、乾燥室８内で乾燥を行なう際に、乾燥室８内に全長にわたって定めた前記複数のゾーン毎の雰囲気温度と緩やかな移送速度によって、溶液の加熱蒸散を促進しながら基板６の傾斜角度を基板６を起立させる方向に変化させて、液面を相対的に下降移動させることにより基板６に付着した二酸化チタン膜を順次乾燥させることができる。これにより乾燥室８内では、容器３の基板６が傾斜を起立させる方向に徐々に大きく変化するので、傾斜の変化毎に付着液の液際が順次下降することになり、該液際の上方に所定の厚さを有する一定薄層の二酸化チタン膜を形成することができ、形成された上方の二酸化チタン膜側のものから順次乾燥する際に、乾燥部位の前後において乾燥度合の差を生じ、移送方向に沿う亀裂を生じさせる。またこのとき移送にともない傾斜が徐々に大きくなることで二酸化チタン膜は、亀裂によって生じる繊維の上端側と下端側の厚さが略一定となり、均一な二酸化チタン繊維を簡単に形成することができる。

この結果、本発明による製造装置１では従来のバッチ方式で製造するものより各段に高い、日量１１１ｇ程度以上の生産量を確保することができた。そして、得られた繊維は平均長さが１９０ミリ以上，平均幅１９３μｍ，平均厚さ８１μｍ程度である。さらに、略全量のものが繊維長さが均一であり取り扱い性よく、また焼成後の繊維も十分な強度を有して製造することができた。

また上記繊維を水道管に設置される浄水用のカラム内に浄水部材として挿入充填して使用した場合に、水道水の吐出圧である０．３ＭＰａに十分に耐えることができた。さらに触媒活性は、光触媒性能評価試験による結果、ＮＯｘ分解率１００％を達成する優れた二酸化チタン繊維にすることができた。
そして、上記のような製造方法を行なう製造装置１は、均質な繊維を比較的短い乾燥工程を以って連続的に製造することができるため、装置の小型化を図ることができ製造コストを格段に低減することができた。

次に図１２，図１３に示す本発明の別実施形態に係る二酸化チタン繊維の製造方法及び装置について説明する。尚、前記実施形態のものと同様な構成及び作用については説明を省略する。先ず図１２に示す製造装置１は、二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を、傾斜させた基板６の表面に均一な厚みの二酸化チタン膜を形成するように付着させ、二酸化チタン膜を加熱手段７によって加熱し乾燥する際に、上記基板６と加熱手段７を順次相対移動させることによって、加熱部を相対的に変化させ、該加熱部の移動方向前後位置で二酸化チタン膜の乾燥度合いの差異を生じさせることにより、乾燥した二酸化チタン膜に移動方向に沿った亀裂を繊維状に生じさせて二酸化チタン繊維を製造することができる。

この製造装置１は、移動する帯状の基板６を構成する移送基板装置６３と、該基板６の下端側に溶液を供給付着させる溶液供給部１８と、基板６によって形成された二酸化チタン繊維を上端から受けて焼成させる焼成部６４と、該焼成部６４で焼成された焼成二酸化チタン繊維を回収する繊維回収部６６とからなる。
上記移送基板装置６３は、基板６を平坦な無端帯状のベルト６ｂとしており、該ベルト６ｂは駆動輪６６と従動輪６７に巻き掛け、移送面側を平坦な板状のガイド部材６８によって支持する構成にしている。そして、移送基板装置６３は溶液供給部１８と焼成装置６４との間において、ベルト６ｂからなる基板６の移送面を前記実施形態のもと同様な上向きの傾斜角を有するように斜設し、移送面に沿って加熱手段７を設けている。

溶液供給部１８は供給管１９から供給される溶液を収容する供給容器７１内に、上記移送基板装置６３のベルト６ｂの下端側を浸漬させている。
焼成部６４は移送基板装置６３から受けた二酸化チタン繊維を繊維回収部６６に向けて移送する焼成移送装置７２と、焼成移送装置７２によって移送中の二酸化チタン繊維を焼成する焼成装置７３とから構成される。この焼成移送装置７２は耐熱性を有する平坦な無端帯状のベルト７４を駆動輪７６と従動輪７７に巻き掛けて、移送面側を平坦な板状のガイド部材７４ａによって支持した構成としている。
図示例の繊維回収部６６は、焼成移送装置７２から送り出される二酸化チタン繊維を巻き取って回収する巻取ドラム７８を用いた構成としている。

上記のように構成される製造装置１は、供給容器７１内に浸漬される移送基板装置６３のベルト６ｂが、回動にともない基板６の表面に溶液を付着させて傾斜方向に向けて移送することができる。このとき付着溶液は液際を上方から下方に向けて下降させ供給容器７１内に戻すので、基板６の表面に一定の層厚で二酸化チタン膜を形成でき、二酸化チタン膜は移送される間に加熱手段７によって乾燥が促進され、上方側のものから順次乾燥させることができ、亀裂をベルト方向に生じさせて前記実施形態のものと同様に二酸化チタン繊維を形成することができる。そして、ベルト６ｂの終端から二酸化チタン繊維を焼成移送装置７２のベルト７４に連続的に継送する。

次いでベルト７４上の二酸化チタン繊維は移送中において、焼成装置７３により焼成され焼成された二酸化チタン繊維となり繊維回収部６６で連続的に回収される。
以上のように製造装置１は、基板６と加熱手段７を順次相対移動させることによって、加熱部を相対的に変化させ、該加熱部の移動方向前後位置で二酸化チタン膜の乾燥度合いの差異を生じさせることにより、乾燥した二酸化チタン膜に移動方向に沿った亀裂を繊維状に生じさせて、長い二酸化チタン繊維を簡単且つ連続的に能率よく製造することができる。

次に図１３で示す製造装置１について説明する。この製造装置１は移送基板装置６３を平坦な帯板状の基板６を回動軸７９を中心に回転する径大なドラムとして構成している。上記移送基板装置６３はドラム上部に加熱手段７等を備えた乾燥室８を構成している。そして、乾燥室８より回転方向上手側に溶液供給部１８を設置し、且つ乾燥室８より回転方向下手側に基板６に摺接するスクレーパ８１を備えた繊維回収部６６を設置している。
図示例の溶液供給部１８は移送基板装置６３の下部を溶液に浸漬させる供給容器７１を前記実施形態のものと同様に設けており、これにより移送基板装置６３の回転にともない基板６の表面に溶液を付着させる。

上記のように構成される製造装置１は、供給容器７１内に浸漬される移送基板装置６３の基板６が、回動にともない基板６の表面に溶液を付着させて湾曲ドラムの傾斜方向に向けて移送することができる。このとき付着溶液は液際を上方から下方に向けて下降させ供給容器７１内に戻すので、基板６の表面に一定の層厚で二酸化チタン膜が形成され、移送される間に加熱手段７によって乾燥を促進し、回転方向（移送方向）下手側のものから順次乾燥させ、亀裂をドラム回転方向に生じさせて前記実施形態のものと同様に二酸化チタン繊維を形成することができる。従って、均質で長い二酸化チタン繊維を簡単且つ能率よく製造することができる。

また前記各実施形態の移送基板装置６３に対する溶液の供給手段は、供給容器７１による浸漬付着手段の他に例えば図１３で示すような、基板６の全幅上に移動方向に交差する方向に近接するノズル８２を設けると、溶液を基板６に無駄なく供給することができる。即ち、この場合のノズル８２は溶液供給部１８の供給管１９に基板６の全幅にわたり溶液を均一に付着させるノズル形状にすることにより、二酸化チタン膜を形成するに足る必要量の溶液を基板６の所定位置に供給することができるため、浸漬させる手段に比して溶液を無駄にすることなく且つ溶液の沈殿拡散等の管理を省力化でき簡単にすることができる。

また溶液供給部１８は上記の他に、基板６上に溶液を塗布する刷毛（図示せず）を用いて二酸化チタン膜を形成することも容易に行うことができる。この場合には振動する刷毛に対して溶液を連続的に供給すると、溶液の節約と二酸化チタン膜の形成管理を簡単にすることができる。
尚、上記ドラム回転方式の移送基板装置６３は、幅方向の延長が容易であり繊維の量産に好適であると共に、多角形ドラムにすることができ、当該多角形で形成される平坦な基板６の長さ毎の繊維長を有する二酸化チタン繊維を簡単且つ連続的に製造することができる等の特徴がある。

本発明に係わる二酸化チタン繊維の製造装置の全体構造を示す正面図である。 図１の平面図である。 図１の左側面図である。 図１の右側面図である。 図１の乾燥室の構成を示す左側面図である。 角度変更装置の構成と作用を示す正面図である。 パレットの構成を示す正面図である。 図７の平面図である。 図７の底面図である。 図７の左側面図である。 図７の容器を下降させ水平にした状態を示す右側面図である。 本発明の別実施形態に係る製造装置の全体構造を示す斜視図である。 本発明のさらに別実施形態に係る製造装置の全体構造を示す正面図である。

符号の説明

１ 製造装置
２ 移送装置
３ 容器
４ パレット
６ 基板（底板）
６ａ 周壁
７ 加熱手段
８ 乾燥室
１２ 角度変更装置
１３ 搬入側ストッカ
１４ 搬出側ストッカ
２２ 制御装置
２６ 揺動支点
２８ 従動ガイド（ローラ）
２９ 傾斜ガイド
８２ ノズル

Claims (16)

1. 二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を、基板（６）の表面に二酸化チタン膜を形成するように付着させ、二酸化チタン膜を加熱手段（７）で加熱することにより乾燥する方法において、上記基板（６）の姿勢を順次変化させ又は上記基板（６）に対して加熱手段（７）を相対的に順次移動させることによって、前記基板（６）上の二酸化チタン膜の乾燥部位を移動させ、該乾燥部位の移動方向前後位置で二酸化チタン膜の乾燥度合いに一時的な差異を生じさせることにより、乾燥した二酸化チタン膜に移動方向に沿った亀裂を生じさせて二酸化チタン繊維を形成する二酸化チタン繊維の製造方法。
2. 基板（６）の端部を二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液に浸漬する請求項１の二酸化チタン繊維の製造方法。
3. 二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を収容する容器（３）内で、水平に対し傾斜させた基板（６）の少なくとも表面側を上記溶液内に浸漬させて溶液を付着させ、基板（６）の下端側への液面の相対的下降に伴って、付着した溶液を順次乾燥させることにより二酸化チタン繊維を製造する方法において、前記基板（６）の傾斜角度を基板（６）を起立させる方向に変化させることにより、液面を相対的に下降させて乾燥部位を移動させる請求項１又は２の二酸化チタン繊維の製造方法。
4. 基板（６）が平板からなり液面に対して基板（６）を起立方向に順次傾動させる請求項３の二酸化チタン繊維の製造方法。
5. 基板（６）が皿状の容器（３）の底板であり、容器（３）自体を底板が起立する方向に傾動させる請求項３又は４の二酸化チタン繊維の製造方法。
6. 容器（３）に溶液を収容したのち、容器（３）を乾燥室（８）に搬入し、乾燥室（８）内において基板（６）を起立方向に傾動させる請求項３又は４又は５の二酸化チタン繊維の製造方法。
7. 乾燥室（８）内において容器（３）を移動させながら基板（６）の傾斜角を変化させる請求項８の二酸化チタン繊維の製造方法。
8. 二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を、基板（６）上に移動方向に交差する方向に近接させたノズル（８２）から排出して供給する請求項１の二酸化チタン繊維の製造方法。
9. 二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を、基板（６）上に塗布する請求項１又は８の二酸化チタン繊維の製造方法。
10. 内部雰囲気を加熱する加熱手段（７）及び内部に乾燥対象物を搬入して乾燥後搬出する移送装置（２）を備えた乾燥室（８）と、上記移送装置（２）によって移送され内部に傾斜した基板（６）を備えると共に、該基板（６）の表面を浸漬させるように二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を収容する容器（３）と、上記乾燥室（８）内を移動する容器（３）内の基板（６）を起立させる方向に傾斜角を順次変化させる角度変更装置（１２）とを備え、該傾斜角の変化により液面を相対的に下降させて、液面の上方側に順次二酸化チタン膜を形成するとともに、形成された二酸化チタン膜を乾燥室（８）内で上方側から順次乾燥させ、乾燥度合いに一時的な差を生じさせることにより、二酸化チタン膜に移動方向に沿った亀裂を生じさせて均一な厚みの二酸化チタン繊維を形成する二酸化チタン繊維の製造装置。
11. 容器（３）が平板からなる底板と周壁（６ａ）とを備え、底板が基板（６）を兼ねた請求項１０の製造装置。
12. 容器（３）が移送装置（２）に載置される固定ベース（９）に、揺動支点（２６）により上下揺動自在に軸支されたパレット（４）を構成する請求項１０又は１１の二酸化チタン繊維の製造装置。
13. 角度変更装置（１２）が乾燥室（８）側と容器（３）側との間に設けられ、移送装置（２）の移送方向に沿った移送方向のガイド面を有する傾斜ガイド（２９）と、容器（３）の移送に伴って上記ガイド面に沿って案内され基板（６）の傾斜角を変更する従動ガイド（２８）とによって構成される請求項１０又は１１又は１２の二酸化チタン繊維の製造装置。
14. 乾燥室（８）の乾燥対象物搬入側に容器（３）をストックして移送装置（２）に順次供給する搬入側ストッカ（１３）を設け、乾燥対象物の搬出側に移送装置（２）により搬出された乾燥後の前記容器（３）を順次ストックする搬出側ストッカ（１４）を設けてなる請求項１０又は１１又は１２又は１３の二酸化チタン繊維の製造装置。
15. 搬入側ストッカ（１３）の上部又は搬入側ストッカ（１３）と乾燥室（８）の搬入口（５６）との間に、二酸化チタン粒子を分散させたコロイド状の溶液を容器（３）に供給する溶液供給部（１８）を設けた
    請求項１４の二酸化チタン繊維の製造装置。
16. 容器（３）を搬入側から搬出側に順次移送すべく移送装置（２）を駆動するアクチュエータと、容器（３）を移送装置（２）に移送するために搬入側ストッカ（１３）を待機姿勢に作動させるアクチュエータと、移送装置（２）側から容器（３）を順次受け取るべく排出側ストッカ（１４）を待機姿勢に駆動するアクチュエータと、各アクチュエータを制御する制御装置（２２）とをそれぞれ設けた請求項１０，１１，１２，１３，１４又は１５の二酸化チタン繊維の製造装置。

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