JPH07316337A - 吸水性シート及びその製造方法 - Google Patents

吸水性シート及びその製造方法

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JPH07316337A
JPH07316337A JP13796394A JP13796394A JPH07316337A JP H07316337 A JPH07316337 A JP H07316337A JP 13796394 A JP13796394 A JP 13796394A JP 13796394 A JP13796394 A JP 13796394A JP H07316337 A JPH07316337 A JP H07316337A
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JP
Japan
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water
sheet
pore
porous sheet
silica gel
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JP13796394A
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Yoshiaki Hirai
良明 平井
Tatsuo Hojo
健生 北條
Naoto Yoshinaga
直人 吉永
Yoshiaki Kubota
義昭 久保田
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Kanebo Ltd
Original Assignee
Kanebo Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】水吸い上げ高さが高く且つ水吸い上げ量の大き
い吸水性シート及びその製造方法を提供する。 【構成】連続気孔を有する多孔性シートにシリカゾルを
含浸し、次いでヒドロゲル化処理したのち乾燥する。多
孔性シートの気孔壁面に細孔半径が4nm以上のシリカ
ゲルが被着している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は吸水性シートに係り、更
に詳しくは加湿機,冷風扇等において連続的に水を吸
収、蒸発させる機能を有するエレメントとして好適な、
吸水特性に優れた吸水シート及びその製造法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】加湿機あるいは冷風扇においては、その
エレメントの一つとして吸水性シートを用いている。こ
れらの用途に用いる吸水性シートは、一般的には垂直に
設置され、その下部を水中に浸漬している。この吸水性
シートは、水中に浸漬した下部から水を吸収し、毛細管
現象によって該シートの上部に拡散せしめ、シート表面
で蒸発させる作用を奏するものである。
【0003】上述の吸水性シートの性能を向上させる、
即ち蒸発量を増大させるには、吸水性シートの水吸い上
げ量を増やす方法が考えられ、従来はシートの枚数を増
やすなどの方法で対応していた。しかし、装置の小型化
というニーズに応えるためには、吸水性シートの枚数は
少なくすることが望ましく、そのためには吸水性シート
は吸水率が高く且つ水吸い上げ高さの高い、即ち断面積
当たりの水吸い上げ量の大きいものが最適である。
【0004】ところで、吸水性シートは垂直に立てられ
て使用される場合、毛細管現象により上方に拡散しよう
とする水は、一方では重力により下方へ引っ張られる力
が働くため、ある高さ以上には吸い上げられなくなる。
従って、断面積当たりの水吸い上げ量を大きくするに
は、単に吸水率を大きくするだけでなく、水吸い上げ高
さも高くする必要がある。しかしながら、気孔率を大き
くして吸水率を増加させようとすると、一般的に気孔径
も大きくなる傾向にあり、このため毛細管現象が顕著に
発現せず、水吸い上げ高さの高いものが得難くなる。す
なわち、吸水率が高く且つ水吸い上げ高さの高い吸水性
シートを得ることは従来困難であった。
【0005】上述の用途に使用される吸水性シートとし
ては、特公平5−20460号公報に記載の多孔性複合
シートが知られている。このシートは、強化繊維と硬化
したバインダーとが一体化し、吸水率が60%以上で、
気孔率が40〜80%の連続気孔構造からなり、且つ粒
径1μm以下のシリカ系微粒子を添着してなるものであ
る。
【0006】この多孔性複合シートは、粒径1μm以下
のシリカ系微粒子を添着することにより、水吸い上げ速
度の向上を図ろうとするものである。しかしながら、こ
の多孔性複合シートにおいても、水吸い上げ高さを向上
させる点に関しては依然として十分とは言えず、断面積
当たり水吸い上げ量の極めて大きい吸水性シートは未だ
満足すべきものが提案されていないのが現状である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上述の
事情に鑑み鋭意研究した結果、多孔性シートに特定の細
孔半径を有するシリカゲルを被着せしめることにより、
水吸い上げ高さが著しく向上することを見出し本発明を
完成したものであって、本発明の目的とするところは、
吸水率が高く且つ水吸い上げ量の大きい、即ち断面積当
たり水吸い上げ量の大きい吸水性シートおよびその製造
方法を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の吸水性シート
は、連続気孔を有する多孔性シートの気孔壁面に細孔半
径4nm以上のシリカゲルが被着していることを特徴と
するものである。
【0009】なお、本発明においてシリカゲルの細孔半
径とは、吸水性シートの液体窒素温度(77K)におけ
る窒素の脱着等温線から、D−H法(Dollimore-Heal
法)を用いて算出した細孔分布曲線(細孔半径に対する
細孔体積変化率を表す曲線)における細孔体積変化率が
最大値を示す細孔半径のことである。
【0010】また、本発明の製造方法は、連続気孔を有
する多孔性シートにシリカゾルを含浸し、ヒドロゲル化
処理した後乾燥させて、多孔性シートの気孔壁面に細孔
半径4nm以上のシリカゲルを被着せしめることを特徴
とするものである。
【0011】本発明における連続気孔を有する多孔性シ
ートとしては、例えば粒状樹脂を焼結成形したシート状
物や、強化繊維をバインダーによって結合したシート状
物などが挙げられる。本発明においては、体積当たりの
吸水量が大きい、すなわち気孔率の大きいシートが好ま
しいが、気孔率の大きい焼結成形体では強度的に弱いも
のとなり易いため、多孔性シートとしては強化繊維を用
いた複合材料が好適である。
【0012】このような複合材料に用いられる強化繊維
としては、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリオレ
フィンなどからなる有機繊維、ガラス、炭素、窒化珪
素、鉱物などからなる無機繊維などを挙げることができ
るが、軽量性と経済性、および長期耐水性の観点から特
にポリエチレンテレフタレート繊維が好ましい。
【0013】また、かかる複合材料に用いられるバイン
ダーとしては、例えば粉末状や繊維状の樹脂等を挙げる
ことができるが、強化繊維を結合しうるものであれば特
に限定されるものでなく、強化繊維との混合がし易い
点、あるいは均一に分散し易い点などから、繊維状をし
たバインダーが好ましい。
【0014】その際用いられる繊維状バインダーとして
は、強化繊維としてポリエチレンテレフタレート繊維を
用いた場合には、類似の化学構造を有するポリエステル
を接着成分とする繊維状バインダーが接着性が良い点で
好ましい。このような繊維状バインダーとしては、ポリ
エステル成分のみからなる繊維のほか、ポリエステルが
繊維表面の全部または一部を形成する、芯鞘型,並列型
(サイド・バイ・サイド),海島型等の複合繊維も挙げ
られる。
【0015】また、上記強化繊維と繊維状バインダーと
からなる複合材料は、無機および有機粉末等の充填剤を
含むものであってもよい。その際の充填剤としては、親
水性の表面を有することと軽量であることから粉末状フ
ェノール樹脂が特に好ましいものとして挙げられる。充
填剤を添加することにより相対的に強化繊維の量は減る
ことになり、強度は若干低下することになるが、気孔空
間形状を複雑化させる効果により、水吸い上げ高さの向
上を図ることができる。
【0016】本発明において吸水性シートの気孔壁面に
被着するシリカゲルの細孔半径は4nm以上である。細
孔半径が4nm未満のシリカゲルを用いた場合には十分
な水吸い上げ高さを得ることができない。本発明におい
てシリカゲルは、部分的に被着していない気孔壁面があ
ってもよいが、好ましくは多孔性シートの気孔壁面全体
に均一に被着するものである。
【0017】本発明において気孔壁面等に被着するシリ
カゲルの量は、多孔性シートの材質や気孔構造などによ
り適宜設定すればよいが、吸水性シート重量に対し好ま
しくは10重量%以上、更に好ましくは20重量%以上
である。シリカゲルの被着量が少な過ぎる場合には、十
分な水吸い上げ高さが得られず、水吸い上げ量の小さい
ものとなる。
【0018】本発明の吸水性シートは、例えば前述の本
発明の製造方法によって好ましく製造される。
【0019】本発明の方法に用いられるシリカゾルは、
粒径10〜20nmの水和二酸化珪素(SiO2 ・xH
2 O)がコロイド安定剤の存在下、水中に懸濁状態にあ
るものである。このシリカゾルを連続気孔を有する多孔
性シートに含浸し、気孔中でゲル化させた後乾燥するこ
とによって気孔表面に細孔半径が4nm以上のシリカゲ
ルが被着した吸水性シートが得られる。使用するシリカ
ゾルの濃度は、使用する多孔性シートの気孔率とシリカ
ゲルの被着量から適宜選択すればよい。
【0020】シリカゾルのヒドロゲル化処理剤として
は、シリカゾルが等電点に達しヒドロゲル化され、これ
を乾燥することにより細孔半径が4nm以上のシリカゲ
ルを形成する作用をもつものなら特に限定されないが、
例えば水中で金属イオンを生じる電解質や、有機あるい
は無機酸などを挙げることができる。具体的な例として
は金属の硫酸塩又は水酸化物である硫酸アルミニウムカ
リウム(ミョウバン)、硫酸アルミニウム(硫酸バン
ド)、硫酸マグネシウム等や、硫酸ナトリウム、水酸化
鉄、有機酸である酢酸、パラトルエンスルホン酸、プロ
ピオン酸、無機酸である塩酸、硫酸などが挙げられる。
【0021】上記ヒドロゲル化処理剤による処理方法と
しては、例えば多孔性シートにシリカゾルを含浸したの
ちヒドロゲル化処理剤水溶液を該多孔性シートにスプレ
ー等で吹き付ける方法、あるいは予め多孔性シートにヒ
ドロゲル化処理剤水溶液を含浸し該多孔性シート気孔壁
面にヒドロゲル化処理剤を付着させておき、しかる後シ
リカゾルを含浸する方法などが挙げられる。
【0022】
【実施例】以下、本発明をその実施例により具体的に説
明する。尚、その前に本明細書における各種測定法につ
いて記述する。
【0023】〈飽和吸水量〉本発明における飽和吸水量
とは、吸水性シートの体積当たり保持できる水の量を表
わすもので、次式によって求められる。 飽和吸水量(g/cm3 )=(W2 −W1 )/V 上記の式において W1 :シートの乾燥重量(g) W2 :飽和吸水状態における重量(g) V :シートの体積(cm3 ) 尚、W2 はシートを水に十分浸漬した後、雫をきり測定
した。
【0024】〈断面積当たり水吸い上げ量〉本発明にお
ける断面積当たり水吸い上げ量とは、断面積が1cm2
吸水性シートが60分間で水面上に吸い上げることので
きる水の量を表わすものであり、次のようにして求めら
れる。幅20mm、長さ300mmの吸水性シートを長尺方
向に垂直に立て、下端30mmを水中に浸漬し1時間後の
水位をよみとり、これを水吸い上げ高さ(cm)とする。
この値に前記の吸水量を乗じた値が、断面積当たり水吸
い上げ量(g/cm2 ・時)である。
【0025】実施例1 ポリエチレンテレフタレート繊維(繊度1.4デニー
ル、繊維長51mm)と、ポリエチレンテレフタレートを
芯とし融点130℃のポリエステルを鞘とする鞘芯型繊
維繊度(4デニール、繊維長51mm)とを重量比40:
60で混合し、ランダムウェバーによって目付量420
g/m2 のウェブとし200℃の乾燥機で処理して不織
布を得た。この不織布をプレス機にて140℃で1分間
加熱加圧して、厚さ2mmの多孔性シートを得た。
【0026】次に得られた多孔性シートにシリカゾル
(商品名:スノーテックス20、日産化学製、粒径10
〜20nm、分散媒は水)を含浸した後、ヒドロゲル化
処理剤として硫酸マグネシウム水溶液(1%)を含浸し
た後、70℃で1時間乾燥し、目付量600g/m2
多孔性シートを得た。得られた多孔性シートの性状は表
1の通りであり、細孔半径4.2nmのシリカゲルが気
孔壁面に30重量%被着しており、吸水率が大きいにも
かかわらず高い吸い上げ高さを示し、断面積当たり水吸
い上げ量の大きいものであった。
【0027】実施例2 実施例1において用いた目付量420g/m2 の不織布
に代えて、気孔率を低下させるために目付量560g/
2 の不織布を用いた以外は、実施例1と同様にして吸
水性シートを得た。得られた吸水性シートの性状は表1
の通りであった。
【0028】比較例1 実施例1の製造過程において得た、シリカゲルを被着処
理する前の厚さ2mmの多孔性シートの性状は表1に示す
通りであった。
【0029】
【表1】
【0030】実施例3、4 実施例1において含浸したシリカゾルの濃度を変えた以
外は実施例1と同様にして吸水性シートを得た。処理後
得られた吸水性シートは、シリカゲルの被着量が23重
量%及び16重量%のものであった。また、それらの性
状は表2に示す通りであった。
【0031】
【表2】
【0032】実施例5 実施例1においてヒドロゲル化処理剤として用いた硫酸
マグネシウム水溶液に代えて、硫酸アルミニウムカリウ
ム(ミョウバン)をヒドロゲル化処理剤として用いた以
外は実施例1と同様にして吸水性シートを得た。得られ
た吸水性シートの性状は表3に示す通りであった。
【0033】比較例2 実施例1において行った硫酸マグネシウム水溶液による
処理を行わない以外は、実施例1と同様にして多孔性シ
ートを得た。得られた多孔性シートの性状は表3に示す
通りであり、被着していたシリカゲルの細孔半径は1.
8nmしかなかった。
【0034】
【表3】
【0035】実施例6、7 実施例1において用いた目付量420g/m2 の不織布
に代えて、目付量がそれぞれ392g/m2 と448g
/m2 の不織布を用い、これらの不織布に粉末状フェノ
ール樹脂(商品名:ベルパールS−830、鐘紡製)の
4%水分散液を含浸し、乾燥させて、不織布と粉末状フ
ェノール樹脂とが重量比80/20で複合されたシート
を得た。得られたシートに実施例1と同様の処理を行
い、吸水性シートを得た。得られた吸水性シートの性状
は表4の通りであった。
【0036】
【表4】
【0037】
【発明の効果】本発明の吸水性シートは、気孔壁面に細
孔半径4nm以上のシリカゲルが被着しているため、従
来のシリカ微粒子を付着せしめた多孔性シートよりも、
水吸い上げ高さが高く、断面積当たりの水吸い上げ量の
大きいものが得られる。本発明の効果は、吸水率の大き
い多孔性シートにおいて一層顕著である。このため、本
発明の吸水性シートは、加湿器あるいは冷風扇における
連続的に水を吸収、蒸発させるエレメントとして極めて
好適なものである。
【0038】また、本発明の方法によれば、上記本発明
の吸水性シートを容易に製造することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続気孔を有する多孔性シートの気孔壁
    面に、細孔半径4nm以上のシリカゲルが被着している
    ことを特徴とする吸水性シート。
  2. 【請求項2】 連続気孔を有する多孔性シートが、強化
    繊維とバインダーとからなるシート状複合材料である請
    求項1に記載の吸水性シート。
  3. 【請求項3】 連続気孔を有する多孔性シートが、強化
    繊維,バインダー及び、粉末状フェノール樹脂からなる
    シート状複合材料である請求項1記載の吸水性シート。
  4. 【請求項4】 連続気孔を有する多孔性シートにシリカ
    ゾルを含浸し、ヒドロゲル化処理した後乾燥させて、多
    孔性シートの気孔壁面に細孔半径4nm以上のシリカゲ
    ルを被着せしめることを特徴とする吸水性シートの製造
    方法。
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