JPH0494734A - 活性シリカゲルハニカム吸着体の製造法 - Google Patents

活性シリカゲルハニカム吸着体の製造法

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JPH0494734A
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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】 産業上の利用分野 本発明はハニカム状積層体を湿気その他活性ガスを可逆
的に吸脱着する固体吸着剤によってハニカム状に成形し
、該ハニカム状積層体の小透孔内に処理気体と再主用気
体とを交互に通し、連続的に除湿された気体たとえば乾
き空気を得る除湿用その他活性ガス吸着用の高い吸着性
を有する活性シリカゲルハニカム吸着体の製造法に関す
るものである。
従来の技術 セラミックス繊維、ガラス繊維またはその混合物よりな
る無機繊維を主成分として見掛は比重０．３〜］】、６
の低密度に抄造した紙を積層して多数の小透孔を有する
湿気交換用ロータのｊシ状に成形し、成形体に水ガラス
水溶液を含浸し、該水ガラスが含水量３〜２０％の和水
水ガラス状になるまで５０〜９０°Ｃの温度で加熱乾燥
したのち酸に浸漬してハニカム状成形体の繊維間隙内に
シリカヒドロゲルを生成せしめ、水洗乾燥して無機繊維
紙をマトリックスとしシリカエロゲルを主成分とする強
固な湿気交換用吸着体を製造することは本出願人が特願
昭５９−２０Ｈ４９（特公平Ｌ　−２５６１４）におい
て開示したところである。
発明が解決しようとする問題点 このような多数の小透孔壁の壁面を介して湿気その他店
性ガスを吸着する所謂ハニカムをのロータにおいては小
透孔の大きさが小さ過ぎると通過気体の壁面との接触面
積が大きく高い吸着率が得られるが、小透孔内を通過す
る時の流体抵抗が大きく運転に要する動力が大きくなり
、逆に小透孔の大きさが大き過ぎると気体が該小透孔内
を通過する時の流体抵抗は小さく運転に要する動力は少
なくなる半面、通過気体と小透孔壁面との接触面積が小
さいため吸着率が小さくなり吸着率を上げるだめには気
体の通過速度を遅くしなければならないのでその結果ガ
ス吸着の能力が低下する欠点を生ずる。またシリカゲル
の微細孔の大きさおよびその量即ち表面積は吸着能力に
大きな影響を与える。
問題点を解決するための手段 本発明は活性シリカゲルハニカム吸着体においてたとえ
ばロータの幅即ち小道孔の長さが２００〜４００ｍｍ　
、処理気体および再生用気体の人口における流速が０．
５〜５　ｍ／５ｅｃ１、ロータの回転速度がＩＯ〜２０
　ｒ、ｐ、ｂ、　という標準の条件範囲においてロータ
の小透孔の大きさ、シリカゲルのマイクロポアの大きさ
およびその表面積等を種々変更して試験し、片波成形体
の波の波長を２．５〜４．５ｍｍ　、波高を１．５〜２
．５ｍｍの範囲、生成したシリカゲルの微細孔径の主な
分布範囲が２０〜４０Å、表面積３００〜６［ＩＴｌ　
ｒｎ’／　ｇｒの範囲にすることにより除湿その他ガス
吸着の効率が太き（しかも小透孔内の気体の通過抵抗が
小さく高い吸着性を有する活性シリカゲルハニカム吸着
体の製造法を確立したものである。
実施例 第１図は本発明の第一工程である成形工程に使用する装
置の一例を示し、図中１．２は所望の歯型を有する一対
の成形ギアで互に噛合い、一方の成形ギア２は圧着ロー
ラ３と相接し、両者の面速はほぼ同一とする。４，５は
接着剤塗布装置で夫々接着剤容器４ａ、５ａ、接着剤塗
布ローラ４ｂ。
５ｂよりなり、接着剤容器４ａ、５ａには接着剤６．６
を入れ接着剤塗布ローラ４ｂ、５ｂの一部を浸漬し、接
着剤塗布ローラ４ｂは成形ギア２に近接して設ける。
繊維径０．２〜ＬＯＬＬのセラミックス繊維ＢＯ％、バ
ルブｌＯ％、バインダー１０％（夫々重量比）よりなり
厚さ０．２ｍｍ　、見掛は比重０．５ｇ／Ｃｍ”以下の
非常に多孔質な幅２００ｍｍの紙７，８を図に示す如く
ロール状に捲いて用意し、一方の紙７は成形ギア１゜２
の噛合せ部に導いて波長３．４ｍｍ、波高１．８ｍｍの
波形紙７ａとなし、つづいて成形ギア２と接着剤塗布ロ
ーラ４ｂとの接触部に導き接着剤６を波形紙７ａの波頂
部に塗布後、他方の紙８とともに成形ギア２と圧着ロー
ラ３との間に通して両者を接着し、得られた片波成形体
９の波形紙７ａの波頂部に接着剤塗布装置５の接着剤塗
布ローラ５ｂにより接着剤６を塗布後芯１０に捲取って
第２図に示す如く両端面間に多数の小透孔が貫通した円
筒状のハニカム状積層体１１を得る。
得られたハニカム状積層体１１を５００°Ｃの空気中で
５時間焼成し、紙に含まれる有機成分を除去して見掛は
比重的０，４３にした後水ガラス（ＳｉＯ□とＮａ２Ｏ
の重量比３４〜３６：１４〜１５）の水溶液（比重１．
５、温度３０℃）に浸漬し充分含浸させた後約７０　℃
の熱風で約１時間乾燥し、水ガラスを含水量１２％の和
氷水ガラス状とする。次に濃度２０％、温度５０℃の硫
酸水溶液中に３時間浸漬し くＮａ２０）　Ｘ（Ｓ１０２）　ｙ　＋　Ｉ（２ＳＯ４
−３ｉＯｚ　＋　Ｎａ２ＳＯ４＋　１１２０の反応によ
りシリカヒドロゲルをセラミックス繊維間に生成結合せ
しめ、水洗乾燥して無機繊維紙をマトリックスとし活性
シリカゲルを主体とじた活性シリカゲルハニカム吸着体
を得る。このような条件のもとて化学反応を行なえば化
学合成したハニカム状の活性シリカゲルにおける微細孔
の径の主な分布範囲は後述の如（２０〜４０Å、表面積
は４４８ｍ″／ｇｒとなる。ここで使用する酸の濃度お
よび温度が重要で、酸の温度が低い（０°Ｃ〜１０°Ｃ
の範囲）と微細孔の全表面積が小さくなって吸着性能は
低下し、温度が高過ぎる（８０°Ｃ以上）とシリカゲル
生成反応が速（なって片波成形体が変形しまたその表面
に多数のクラックが発生ずる傾向がある。一方浸漬する
酸の濃度が高過ぎる（５０％以上）と微細孔の全表面積
が小さくなり吸着性能が低下し、且つロータの片波成形
体が変形を起しまたその表面にクラックが発生し満足な
製品は得られない。
発明の作用 第３図はハニカム吸着ロータ１１により除湿機を組立て
た状態を示すもので、ハニカム除湿ロータ１１をケーシ
ング１２内に回転可能に保持しセパレタ１３により処理
ゾーン１４と再生ゾーン１５とに分離し、ギヤドモータ
１６、駆動ベルト１７によりロータ１１を回転させ、高
湿度の処理空気１８を処理ゾーン１４に高温の再生用空
気１９を再生ゾーン１５に送太し処理空気１８を除湿し
て乾燥空気２０を得る。尚図中２１はプーリー、２２は
テンションプーリー、２３ばゴムシール、２４は再生用
空気加熱器である。
発明の効果 前記実施例に従い酸として１５％の硫酸、塩酸および燐
酸（温度２５〜３０°Ｃ）並に１号水ガラス水溶液（比
重１゜５）を使用し、厚さ０．２ｍｍ　、焼成後の坪量
８Ｇｇ／ｒｒｉ″（焼成前は１０７ｇ／ｍ″）のセラミ
ック繊維紙を使用してシリカゲルを生成結合させて得た
ロータのデータを第１表に示す。
第　　１　　表 硫酸　　　燐酸　　　塩酸 酸 シリカ生成後の シートの坪量 （ｇ／ゴ） シリカゲル イ；１＠量（％） ］、４４．６　　　　１４２．２　　　　　１４２．２
酸　　　　　　　硫酸　　　燐酸　　　塩酸微細孔の径
　　　２０〜４０２５〜４５２５〜５０（入） 微細孔の表面積　　　４７２　　　４５６　　　３７８
（ｒｒ？／ｇ　） このロータを構成するシートの単位表面積当りの平衡吸
湿量（ｇ　／ｒｎ’）を第４図に示す。吸着試験時の温
度は２０±２°Ｃである。
次に前記実施例に従い１５％の硫酸並に１号水ガラス水
溶液（比重１゜５）を使用し、浸漬時の硫酸の温度を種
々変更して得たロータでシリカゲルを生成固着させたと
きのデータを第２表に示す。
第　　２　　表 ０〜４°Ｃ４５〜５０°Ｇ　８５〜１００℃硫酸の温度 シリカ生成後 のシートの坪 量（ｇ／ｒｎ”） シリカゲル付 ＠量（％） １３８．９　　　　１４３．３　　　　１４［ｉ、２硫
酸の温度　　０〜４°Ｃ４５〜５０℃　８５〜ｌ　［１
０°Ｃ微細孔の径　　２０〜４５２５〜４５２５〜５０
（入） 微細孔の表面　　　３０７　　　４４８　　　４７６積
（ｒｒｉ″／ｇ） このロータのシートの単位表面積当りの平衡吸湿量（ｇ
／ｒｎ’）を第５図に示す。第５図に示す如く水ガラス
と反応させる硫酸の温度を高（する程微細孔の表面積が
太き（なり、これに従って吸？Ｒ量も増大し、除湿性能
も上昇する。
次に無機繊維紙の見掛は比重を０．３、厚さを０．２０
ｍｍ、ロータの直径を３２０ｍｍ　、厚さ即ち小透孔の
長さを２００ｍｍ　、波形シート７ａの波長および波高
（第６図）を 波長（ｍｍ）　　　　　波高（ｍｍ） Ａ　　　　　２．０　　　　　　　１．ＯＢ　　　　　
２．５　　　　　　　１．３Ｃ３，５１，９ Ｄ　　　　　４．５　　　　　　　２．５Ｅ　　　　　
５．０　　　　　　　２．８とし、１号水ガラス水溜液
（比重１．５）および１５％の硫酸水溶液（温度５０°
Ｃ）を使用し、その他は実施例と同様条件にして製造し
た吸着ロータを使用して第３図に示す除湿機を組立て、
素子全面における処理空気１４および再生空気１５の風
速を２．Ｏｍ／ｓｅｃ、、再生空気量と処理空気量との
比を１：３、素子の回転数を１８　ｒ、ｐ、Ｉ＋、　、
処理空気の素子人［］におＧプる温度を２５℃、絶対湿
度を４〜１９ｇ／ｋｇ′再生空気の素子人口における温
度を１４０°Ｃ１絶対湿度を処理空気の素子人口におけ
る絶対湿度と同一とした場合の除Ｃ晶能力を第７図に示
す。図中横軸は処理空気の入口における絶対湿度［ｇ　
／ｋｇ’　］、縦軸は処理空気の除湿量Δχ［ｇ／ｋｇ
］即ち除湿能力を示し、波板の波長４．５ｍｍ　、波高
２．５ｍｍ　　（＋）　）以下において除湿機として良
好な除湿能力が得られることがわかる。また素子全面に
おける処理空気および再生空気の風速を０．５〜３ｍ／
ｓｅｃ。
としその他の条件を」１記と同一にした場合の圧力損失
△Ｐ　［ｍｍＡｑ］を第８図に示す。図中横軸は処理空
気および再生空気の素子人口における風速［ｍ　／ｓｅ
ｃ、］　、縦軸は圧力損失へＰ　［ｍｍＡｑ］を示し、
波長２．５ｍｍ未満たとえば２．０ｍｍ　、波高１．３
ｍｍ未満たとえば１．Ｏｍｍ　　（第８図中Ａ）におい
ては圧力損失が増大し、除湿機の運転に要する動力が非
常に増す。従って片波成バシ体の波の波長２．５〜４．
５ｍｍ、波高１．３〜２．５ｍｍ　、シリカエロゲルの
微細孔径の主な分布範囲が２０〜４０Å、表面積が３０
０〜６００ｍ／ｇｒの範囲が除湿性能がよく製造上にも
問題がなくまた経済的に運転し得る範囲であり、特に波
の波長３．５ｍｍ　、波高１．９ｍｍの場合が製造」二
にも運転コストの面でも性能的にも良好であることがわ
かる。
本発明の高い吸着性を有する活性シリカゲルハニカム吸
着体は上述の如（セラミックス繊維、ガラス繊維、カー
ボン繊維またはその混合物よりなる耐熱性無機繊維を主
成分とし、見掛は比重０．３〜［１，６ｇ／ｃｍ”とい
う極めて空隙率の大きい紙を使用してこれをハニカム状
に成形し、高温（３００〜６００°Ｃ）焼成してシート
中の有機成分を完全に除去することによりシー１〜をよ
り多孔性となし、活性シリカエロゲルをシート内に合成
結合したので、素材として有機質の繊維または接着剤を
使用したものの如く熱または湿気による膨張収縮が激し
くまた耐熱性がなく、１００°Ｃ以上の再生空気により
直ちに劣化し長時間の使…に耐え得ないのと異なり、耐
熱性にすぐれ１００°Ｃ以−４二の温度に長時間さらし
ても熱劣化するおそれなくまた熱膨張係数も小さく加熱
冷却の繰返しによっても機械的強度が劣化するおそれな
（、アスベスト繊維の如く使用に当って小透孔内を通る
気体とともに飛散して公害を惹起するおそれもな（、従
来の塩化リヂウム等潮解性を有する吸湿剤の水溶液を含
浸付着したものにおいては吸湿剤が通過気体中の水分を
吸収して塵埃と共にキャリーオーバーのおそれがある。
従って相対湿度７５％以上の処理空気には使用できなか
ったが、本願の活性シリカゲルは吸着した物質たとえば
水分で飽和するとそれ以上吸着が進まないので、結露し
て水滴を生ずることもな（、相対湿度１００％の空気で
も安心して使用することができ、充分な量の活性シリカ
ゲルを長期にわたつ（ｌ　２） て繊維間隙および紙表面に強固に保持しその形状を保持
することができる。
第９図、第１０図、第１１図は第２表（１，）、（２）
、（３）のロータの活性シリカゲルの微細孔の細孔径分
布即ち微分容積ｖ／ｒ（各細孔半径ｃ人］毎の細孔容積
［ｘ　Ｏ，ｆｌｌｃｃ／　ｔ：　］　）および細孔容積
即ち積算値Ｖ　Ｐ　［ｘ　Ｏ，１ｃｃ／ｇ　］を示した
ものである。図中の如（２０〜４０人の微細孔の直径の
ものが集中して生成され分布している。その全表面積は
ＢＥＴ法による測定でほぼ３００〜６００　ｒｎ”　／
　ｇｒに達し、水分子を強力に吸着することができると
ともに加熱によって容易に脱着できる極めてすぐれた特
性を有するものである。
また紙の厚さを０．１〜０．３ｍｍ　、片波成形体の波
の波長を２．５〜４．５ｍｍ　、波高を１．３〜２．５
ｍ＋ｎの範囲にして積層成形したので成形したロータの
展開表面積は約２０００−４０００ｒｎ”　／　ｒｎ’
に達し、本発明の高い吸着性を有する活性シリカゲルハ
ニカム吸着体の小透孔に湿気を含有する気体たとえば空
気を送入するときは小透孔壁をＪ［ａ成している吸着体
に充分接触され、気体中の湿気が該吸着体の広い有効表
面に吸着され、またロータの前面における流速が（１，
５〜５ｍ／ｓｅｅの範囲において圧力損失が比較的に小
さいため僅少の運転費用で確実に除湿された空気その他
の気体を得られる効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示し、第１図は本発明の第一工程
を示す断面説明図、第２図は本発明によって得られた活
性シリカゲルハニカム吸着体の斜視図、第３図は第２図
のハニカム吸着体により除湿機を組立てた状態を示す一
部欠截説明図、第６図は片波成形体の一部を示す断面図
、第４図及び第５図、第７図および第８図は本発明によ
り得られた活性シリカゲルハニカム吸着体の性能を示す
グラフ、第９図乃至第１１図は本発明により得られた活
性シリカゲルハニカム吸着体の活性シリカゲルの微細孔
の細孔径分布および細孔り槓を示すグラフである。第１
図乃至第３図中、１．２は成形ギア、３は圧着ローラ、
４．５は接着剤塗布装置、９は片波成形体、１１はハニ
カム除湿ロータ、ケーシング、１４は処理ゾーン、１５
は再生ゾ１８は処理空気、１９は再生用空気を示す。 １２は 糠 ５凹 １乙 １＋

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、見掛け比重０．３〜０．６、厚さ０．１〜０．３ｍ
    ｍの無機繊維紙よりなる波長２．５〜４．５ｍｍ、波高
    １．３〜２．５ｍｍの片波成形体を捲回積層してなるハ
    ニカム状積層体に水ガラス水溶液を含浸し、該水ガラス
    を乾燥した後該ハニカム状積層体を酸に浸漬し水ガラス
    と酸との化学反応により微細孔径の主な分布範囲２０〜
    ４０Å、表面積３００〜６００ｍ＾２／ｇｒの微細孔を
    有する活性シリカゲルをハニカム状積層体の無機繊維紙
    の繊維間隙および表面に化学的に合成結合し、該活性シ
    リカゲルを主成分とする吸着体を得ることを特徴とする
    、高い吸着性を有する活性シリカゲルハニカム吸着体の
    製造法。 ２、無機繊維紙がセラミックス繊維、ガラス繊維、炭素
    繊維またはその混合物を主成分とする特許請求の範囲第
    １項記載の高い吸着性を有する活性シリカゲルハニカム
    吸着体の製造法。 ３、ハニカム状積層体を水ガラス水溶液含浸に先立つて
    焼成する特許請求の範囲第１項記載の高い吸着性を有す
    る活性シリカゲルハニカム吸着体の製造法。
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