JPH04235718A - オゾン分解用シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は殺菌や排ガス中に含まれ
る有害物質の除去に利用された排オゾン、あるいは複写
機から発生するオゾンなどを分解除去することができる
オゾン分解用シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、オゾンは人体に有害であるため
、殺菌などに利用した後のオゾンを外部へ排気する場合
、そのオゾン濃度は０．１ｐｐｍ以下にする必要がある
。このため、従来からこの排気中のオゾンを分解し、除
去するためにオゾン分解触媒が使用されている。

【０００３】従来のオゾン分解触媒の使用形態は大きく
分けて２種類ある。ひとつはオゾン分解触媒の粉体を所
定形状に焼結した焼結体であり、もうひとつは繊維シー
トにオゾン分解触媒の粉体をバインダーによって繊維表
面に担持したオゾン分解用シート（特開昭５６−１３３
０２９号、特公昭６２−１３０４号）である。

【０００４】前者はオゾン分解触媒の粉体を結合剤と混
合して焼結しているため、触媒粉体の結合面はオゾン分
解に利用できなくなっている。また、非常に緻密で圧力
損失が大きいため、焼結体内に被処理気体を通すことは
できず、実際の使用では、ハニカム形状などに成形して
被処理気体を通す通路を設けて、この通路を形成する壁
面に露出する触媒によって被処理気体中のオゾンを吸着
し、分解している。このため、焼結体を形成するオゾン
分解触媒の一部しかオゾン分解に利用されないので、触
媒の単位重量当たりで見たオゾン分解効率は高いとは言
えなかった。なお、この焼結体の場合、形状が一定の形
に固定されてしまうため種々の形態の装置に利用するこ
とができず汎用性に乏しいという欠点もあった。

【０００５】一方、後者の繊維シートを用いたオゾン分
解用シートは裁断や折り曲げによって形状を容易に変形
できて汎用性が高いが、粉粒状の触媒をバインダーによ
り繊維表面に付着したものであるため、バインダーの量
が少ないと触媒の脱落が起こり、バインダーの量が多い
と触媒の活性表面がバインダーに覆われてオゾン分解の
能力が低下するという問題があった。しかも、このオゾ
ン分解用シートでは繊維シートを構成する合成繊維やガ
ラス繊維はオゾンによる劣化を受けやすいため、長期に
わたって用いる場合には、シートの強度が低下して使用
に耐えなくなるおそれもあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点を解消すべくなされたものであり、使用するオ
ゾン分解触媒の単位重量当たりのオゾン分解効率が高く
、長期間の使用においても劣化することなく触媒を安定
に保持でき、加工が容易で汎用性が高いオゾン分解用シ
ートを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決する手段】前記の課題を解決するため、請
求項１記載の発明は「オゾン分解触媒がフィブリル化さ
れたポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下「ＰＴＦＥ
樹脂」という）に保持されていることを特徴とするオゾ
ン分解用シート」をその要旨とする。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のオゾン分解用シートにおいて「空隙率が５０〜
９５％であるオゾン分解用シート」をその要旨とする。

【０００９】本発明ではオゾン分解触媒として、オゾン
分解機能を持つ二酸化マンガン、酸化銅、二酸化チタン
、アルミナ、二酸化ケイ素などの粉粒体と、吸着性能及
び自己消化によるオゾン濃度低減機能を持つ活性炭など
の粉粒体が使用される。粉粒体の平均粒径は数十μｍ以
下、とくに好ましくは１０μｍ以下のものが適しており
、これより平均粒径が大きくなると単位重量当たりで考
えた場合、相対的にオゾン分解に寄与する触媒表面の面
積が小さくなるので望ましくない。

【００１０】また、オゾン分解触媒の量はオゾン分解用
シートの重量の５０〜９９％であることが望ましく、こ
れより触媒の量が少ないと十分なオゾン分解機能が発揮
できず、これより多いとシート形成が困難となる。

【００１１】本発明のフィブリル化されたＰＴＦＥ樹脂
は、ＰＴＦＥ樹脂が剪断力を加えるとフィブリル化して
粘着性のある微細な繊維状となる性質を利用して、混練
、圧延または押し出しなどの工程を経ることにより得る
ことができる。

【００１２】ＰＴＦＥ樹脂の量はオゾン分解用シートの
重量の１〜５０％であることが望ましく、これよりＰＴ
ＦＥ樹脂の量が少ないとオゾン分解触媒を安定に保持す
ることが難しくなるうえに、取り扱うのに必要なシート
強度も得にくくなる。また、これよりＰＴＦＥ樹脂の量
が多くなると相対的に保持できるオゾン分解触媒の量が
減るため、十分なオゾン分解効果が期待できなくなる。

【００１３】本発明のオゾン分解用シートを形成するに
は、上記のオゾン分解触媒とＰＴＦＥ樹脂を混合した後
、混練、圧延または押し出しなどの工程により圧縮剪断
力を加えてＰＴＦＥ樹脂をフィブリル化させてオゾン分
解触媒を保持させればよい。フィブリル化されたＰＴＦ
Ｅ樹脂には結着力があるため、オゾン分解触媒を安定に
保持することができ、しかも、非常に微細な繊維状にフ
ィブリル化するため、オゾン分解触媒の表面をあまり覆
わずに活性表面の大部分を露出した状態で保持できる。 このため、オゾン分解触媒はそのオゾン分解能力を十分
に発揮でき、単位重量当たりのオゾン分解効率が高い。

【００１４】本発明のオゾン分解用シートにはシート中
に空隙率５０〜９５％、とくに６０〜８５％の空隙が形
成されていることが望ましい。シートの空隙率が５０％
より低いと、排オゾンを含む気体はシートの内部に侵入
することが困難となるため、オゾン分解触媒とオゾンと
の接触の機会は減り、オゾンの分解効率は低下するうえ
に圧力損失も増大する。一方、空隙率を９５％より大き
くするとシートの強度低下を招くおそれがある。

【００１５】オゾン分解用シートの空隙率を前記範囲と
するには、シートの製造の際に行なう混練、圧延、また
は押し出しの条件を調節してもよいし、シートの製造時
に造孔剤や発泡剤を用いてもよい。とくに、造孔剤や発
泡剤を使用すれば、ＰＴＦＥ樹脂のフィブリル化を進め
てシート強度を高めるために、シートに強い圧縮剪断力
を加えて緻密化させても、造孔剤をシート内から除いた
り、発泡剤を発泡させたりすることで所望の空隙が得ら
れるのでよい。なお、場合によっては、エンボス加工や
、穴あけ加工により物理的にシート中に空隙を形成して
もよい。

【００１６】前記の造孔剤としては、ポリビニルアルコ
ール、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子、ジメチ
ルフタレート、ジエチルフタレート等の可塑剤、アルコ
ール類、ナフサなどがある。造孔剤はオゾン分解触媒や
ＰＴＦＥ樹脂とともにシート状に形成した後、熱処理に
より蒸発させたり、特定の溶媒により抽出したりするこ
とによって、シートから除去され、シート内に空隙を形
成する。とくに、ナフサ、エチレングリコール、アルコ
ールなどの造孔剤は、空隙を形成するだけでなく、シー
トの形成時に潤滑作用を示し、オゾン分解触媒とＰＴＦ
Ｅ樹脂との混合やＰＴＦＥ樹脂のフィブリル化を助ける
働きがあるのでよい。造孔剤の量は求められるオゾン分
解用シートの空隙率に応じて、必要な量が選択される。

【００１７】また、前記の発泡剤としては、炭酸水素ナ
トリウム、炭酸アンモニウム等の無機発泡剤、ジアゾア
ミノベンゼン等のアゾ化合物、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ
，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド等のＮ−ニトロソ
化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド等のスルホニル
化合物などがある。発泡剤はとくにオゾン分解用シート
に大きな空隙率が求められる場合に使用され、求める空
隙率に応じて発泡剤の量や発泡倍率が決められる。

【００１８】更には、前記エンボス加工や穴あけ加工に
よってもオゾン分解用シートの空隙率を高めることはで
きる。ただし、穴あけ加工の場合には穴の直径があまり
大きくなるとオゾン分解触媒とオゾンとが接触できない
確率が増えるので、穴の径は５ｍｍ以下、とくに望まし
くは２ｍｍ以下であるのがよい。また、穴の数は求めら
れる空隙率に応じて増減すればよい。

【００１９】なお、オゾン分解用シートを形成する時、
オゾン分解触媒とＰＴＦＥ樹脂の混合と、ＰＴＦＥ樹脂
のフィブリル化を補助するために潤滑剤を用いても良い
。潤滑剤はＰＴＦＥ樹脂が粉末で用いられる場合には、
ＰＴＦＥ樹脂と濡れ性の良いナフサなどの炭化水素系化
合物を使用するのが好ましく、ＰＴＦＥ樹脂がディスパ
ージョンで用いられる場合には、エチレングリコール、
グリセリン、シクロヘキサノールなどのアルコール系化
合物やクレゾールなどのフェノール系化合物などの比較
的親水性の高い化合物を使用するのが好ましい。潤滑剤
の量は使用する潤滑剤の種類によって異なるが、ＰＴＦ
Ｅ樹脂の量に対して数％〜数十％がよい。

【００２０】本発明のオゾン分解用シートの製造方法の
一例を示すと、まず、潤滑作用を持つエチレングリコー
ルの造孔剤溶液にオゾン分解触媒の粉粒体を分散した混
合溶液と、ＰＴＦＥ樹脂のディスパージョンとを混合し
、これを混合攪拌機、ニーダー、バンバリーミキサー、
ロールミキサー、スクリューミキサーなどの混練機によ
り混練する。使用する混練機の種類や混練の程度により
ＰＴＦＥ樹脂のフィブリル化の程度は異なる。また、こ
の混練によりフィブリル化と同時にＰＴＦＥ樹脂とオゾ
ン分解触媒との均一な混合物が形成される。なお、混合
されるＰＴＦＥ樹脂の量は１〜５０重量部、オゾン分解
触媒の量は５０〜９９重量部とする。

【００２１】次に、前記混練物をカレンダーロールやプ
レス機等により圧延して、ＰＴＦＥ樹脂に圧縮剪断力を
加えてシート強度を高める。フィブリル化を進め、シー
トの強度を向上するためには、この圧延工程を繰り返せ
ばよく、とくにカレンダーロールで圧延する場合には、
シートを通す方向を変えると強度が向上する。なお、前
記の圧延工程に代えて、混練物を押し出し成形し、押し
出しの際に加わる圧縮剪断力によってＰＴＦＥ樹脂をフ
ィブリル化してシートを形成してもよい。シート形成後
、熱処理により造孔剤が蒸発除去され、シート内に空隙
が形成される。

【００２２】なお、本発明のオゾン分解用シートは平板
状のシートに限定されず、ジグザグ状や波状であっても
よく、また、押し出し成形によって得られるチューブ状
やハニカム状であってもよい。

【００２３】

【作用】本発明のオゾン分解用シートは、結着性のある
微細な繊維状にフィブリル化したＰＴＦＥ樹脂によりオ
ゾン分解触媒が保持された構造となっており、オゾン分
解触媒はオゾン分解のための活性表面の大部分を露出し
た状態で、シート内に安定に保持されている。このため
、オゾン分解触媒と気体中のオゾンとの接触する確率は
大きく、オゾン分解触媒の単位重量当たりのオゾン分解
効率が高い。

【００２４】また、ＰＴＦＥ樹脂は極めて安定な化合物
であるため、他の繊維素材のようにオゾンによる影響を
受けにくく、長期間の使用においても劣化することなく
触媒を安定に保持できる。

【００２５】更には、本発明のオゾン分解用シートは加
工が容易であるため、どの様な形態の装置にでも形状を
変更することにより適用できるので汎用性が高い。

【００２６】

【実施例】以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明
する。

【００２７】実施例二酸化マンガンを主体とする市販の
オゾン分解触媒（日本触媒化学工業株式会社製）を平均
粒径５．０μｍとなるように粉砕し、この触媒粉体８０
ｇを、水５０ｇとイソプロピルアルコール５０ｇとの混
合溶液に分散し、これを攪拌しながら、濃度６０％のＰ
ＴＦＥディスパージョン（ダイキン工業株式会社製；Ｄ
−１）３３．３ｇを添加した後、ニーダーにより十分に
混練する。

【００２８】次いで、この混練物をカレンダーロールに
より、縦横方向に交互に圧延を繰り返し、厚さ２００μ
ｍのシートを作成した。このシートを１５０℃に加熱し
たオーブン中に１時間放置し、水とイソプロピルアルコ
ールとを除去し、空隙率６５％のシートを得た。

【００２９】更に、このシートをエングレイブドロール
に通して、直径０．３０ｍｍの貫通孔を１ｃｍ２当たり
６４個形成したオゾン分解用シートを得た。

【００３０】このオゾン分解用シートのオゾン分解率を
測定する実験を以下のようにして行った。以下、図面を
参照して説明する。図１は測定に用いた装置の概略図で
ある。

【００３１】まず、オゾンの原料として酸素ボンベ１か
ら酸素を供給し、レギュレーター（図示しない）及びフ
ローメーター２を介してオゾン発生器３に導く。このオ
ゾン発生器３はテフロン製のケース中に対向面積が４０
０ｃｍ２程度の電極を収納して構成され、いわゆる無声
放電方式によりオゾンを発生させる。また、この発生器
３によるオゾン発生量は電極間の電位差をスライダック
で制御する方式を採っているが、これらオゾン発生系と
並列に窒素ボンベ４及びフローメーター５を備えており
、これによって、発生させたオゾンを窒素で希釈してフ
ローメーター６に導き、オゾン濃度及びオゾン含有ガス
の流量を一定に保っている。

【００３２】実際の測定に際しては、図示経路ａを介し
てオゾン含有ガスをオゾンセンサー７に導いてオゾン濃
度を測定しておく。係る状態でフローメーター６による
流量とセンサー７による濃度とが３０分間程度安定する
のを確認し、測定サンプル側の経路ｂに切り替えてオゾ
ン分解能を測定する。図示のとおり、経路ｂにはサンプ
ルセル８が設けられ、フローメーター６からのオゾン含
有ガスをセル８を介してセンサ７に導く構成となってい
る。このサンプルセル８はテフロン製であり、セル内に
オゾン含有ガスを均一に分布させるためにセル８内流路
の上流側に拡散板（図示しない）を備えている。これら
装置のうち、オゾンセンサ７は市販の荏原実業株式会社
製ＥＧ−２００１Ｒを用いて、他の構成材は耐酸化性を
考慮してテフロンにより作成している。

【００３３】上記測定法において、オゾン分解用シート
を６．０ｃｍ×２．８ｃｍの短冊にし、オゾン含有ガス
がオゾン分解用シートを垂直に透過するように積層して
サンプルをセル８内に配する。次に、この経路ｂに濃度
１００±５ｐｐｍのオゾン含有ガス（３０℃、３０％Ｒ
Ｈ）を１．０ｌ／分の条件で流して、オゾン分解用シー
ト通過後のオゾン濃度を測定し、オゾンの分解率を求め
た。なお、オゾンの分解率はオゾン分解用シートの通過
前後のオゾン濃度の差を、通過前のオゾン濃度の値で除
して百分率で示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明のオゾン分解用シートは、オゾン
分解触媒と処理される気体中のオゾンとの接触機会が非
常に高い状態でオゾン分解触媒が保持されているため、
オゾン分解触媒の単位重量当たりで見たオゾンの分解効
率が高い。従って、単にオゾンの分解能力が優れている
だけでなく、例えば、オゾンの分解機能に優れた特殊で
高価な触媒を用いる場合であっても、少量で最大限の効
果を引き出すことができる。

【００３６】また、本発明のオゾン分解用シートは、オ
ゾン分解触媒がオゾンによる劣化を受けにくいフィブリ
ル化されたＰＴＦＥ樹脂によって保持されているため、
長期の使用においてもシート強度の低下は見られず、し
かも、加工が容易であるので、種々の装置に適用できて
汎用性に富む。

【００３７】この様に、本発明のオゾン分解用シートは
優れた機能を持つため、工場あるいは病院などで殺菌処
理に使用された排オゾンや、脱臭機等で使用された排オ
ゾンや、複写機などから発生するオゾンなど様々な分野
でのオゾンの分解処理に用いることができる極めて有用
なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】オゾン分解率の測定装置の概略図

【符号の説明】

１・・・酸素ボンベ ２、５、６・・・フローメーター ３・・・オゾン発生器 ４・・・窒素ボンベ ７・・・オゾンセンサー ８・・・サンプルセル ａ、ｂ・・・経路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　オゾン分解触媒がフィブリル化された
   ポリテトラフルオロエチレン樹脂に保持されていること
   を特徴とするオゾン分解用シート。
2. 【請求項２】　　空隙率が５０〜９５％である請求項１
   に記載のオゾン分解用シート。