JPH10165748A - 除湿素子の製造法 - Google Patents

除湿素子の製造法

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JPH10165748A
JPH10165748A JP8339115A JP33911596A JPH10165748A JP H10165748 A JPH10165748 A JP H10165748A JP 8339115 A JP8339115 A JP 8339115A JP 33911596 A JP33911596 A JP 33911596A JP H10165748 A JPH10165748 A JP H10165748A
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water glass
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silica gel
glass
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英雄 三好
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸湿性能のよいシリカゲルを多量に担持させ
ることのできる、改良されたシリカゲル担持除湿素子の
製造法を提供する。 【解決手段】 無機繊維製ハニカム構造体に含水率3重
量%以下の水ガラス乾燥物を固定し、次いで湿り空気と
接触させて、含水率が25〜60重量%になるまで水ガ
ラス乾燥物に加湿する。その後、pH1〜2の鉱酸水溶
液中に浸漬して水ガラスをケイ酸ヒドロゲルに変換し、
水で洗浄後、乾燥して上記ケイ酸ヒドロゲルをシリカゲ
ルに変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、再生式除湿器や全
熱交換器のための除湿素子を製造する方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】再生式除湿器や全熱交換器のための除湿
素子の一つに、無機繊維を主要繊維素材に用いて作られ
た紙もしくは不織布とそれを波形に成形したものとを交
互に重ね合わせて接合してなるハニカム構造体に吸湿剤
を担持させたものがある。
【0003】この種の除湿素子において、除湿剤として
は塩化リチウム、塩化カルシウム等の潮解性無機塩また
はゼオライト、シリカゲル等の非水溶性吸湿剤が用いら
れるが、後者のほうが、吸湿した除湿剤の飛散による装
置汚染や除湿性能低下がなく、またハニカム構造体を補
強する作用もあり、好ましい。また、非水溶性吸湿剤の
中でも、シリカゲルはゼオライトよりも低い温度で再生
可能であり (再生温度がゼオライトの場合230℃以上
であるのに対しシリカゲルは約140℃である)、ま
た、高湿度域から低湿度域まで、広い範囲ですぐれた除
湿性能を示し、価格も低廉であるという特長を持つ。
【0004】除湿剤としてシリカゲルを担持するハニカ
ム構造除湿素子の製法の代表的なものは、ハニカム構造
体に水ガラスを含浸させ、次いで酸処理によりケイ酸ア
ルカリをケイ酸ゲルに変換したのち乾燥する方法 (たと
えば特公昭51‐30384号)、上記製造法において
水ガラス含浸と酸処理との間に乾燥工程を設け、含浸さ
れた水ガラスを含水率5〜20%まで濃縮してから酸処
理する方法(特開昭61‐101228号)などであ
る。
【0005】しかしながら、これら従来の製造法では水
ガラスを半乾燥状態にしてから酸処理する場合において
も酸処理工程における微粒子状ケイ酸ゲルの離脱が多
く、このため、製造工程において種々の解決困難な問題
が生じるだけでなく、製品のシリカゲル担持量や耐久性
にも問題があった。また、固定されたシリカゲルが細孔
容量の小さい、したがって飽和吸湿量の小さいものとな
るため、乾燥剤として通常使用される粒状シリカゲルの
性能から期待されるほどには吸湿量や吸湿速度が大きく
ない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のシリカゲル担持除湿素子がすぐれた性能を期待されな
がら上述のような欠点を持つものであったことに鑑み、
吸湿性能のよいシリカゲルを多量に担持させることので
きる、改良されたシリカゲル担持除湿素子の製造法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による除湿素子の
製造法は、無機繊維からなるハニカム構造体に水ガラス
を含浸したのち乾燥する処理を1回または複数回繰り返
してハニカム構造体上に含水率3重量%以下の水ガラス
乾燥物を固定し、次いで湿り空気と接触させて含水率が
25〜60重量%になるまで上記水ガラス乾燥物に加湿
したのち鉱酸およびその塩を含有するpH1〜2の水中
に浸漬して水ガラスをケイ酸ヒドロゲルに変換し、水で
洗浄後、乾燥して上記ケイ酸ヒドロゲルをシリカゲルに
変換することを特徴とするものである。
【0008】典型的には、本発明による除湿素子の製造
法は上記製造法において水ガラス乾燥物に加湿する工程
を相対湿度が80〜99%の常温湿り空気と接触させる
ことにより行い、酸処理工程を、鉱酸およびそのアンモ
ニウム塩を含有するpH1〜2、温度50〜80℃の処
理液により行い、それにより、最終的に細孔径が10〜
25Å、細孔容量が0.4〜0.6cm3/gのシリカゲルが
固定されたハニカム構造の除湿素子を得ることを特徴と
するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の除湿素子製造法におい
て、シリカゲルの担体とする無機繊維製ハニカム構造体
には特に制限はなく、該ハニカム構造体を構成する無機
繊維製紙または不織布の種類、ハニカム構造体の形状、
寸法等は製品の用途に応じて適当なものを任意に選んで
使用することができる。しかしながら、機械的な強度や
耐久性のよい製品を得るためには、製造工程において水
ガラスや酸と接触したときの物性劣化がなるべく少ない
素材からなるものを用いることが望ましい。その意味で
特に好ましいのは、5〜25重量%のジルコニアを含有
するガラス繊維を用いて作られたハニカム構造体であ
る。
【0010】ハニカム構造体に含浸する水ガラスとして
は、1号ないし3号の水ガラスを、いずれも使用するこ
とができる。いうまでもなく、これらの水ガラスに相当
するいかなるケイ酸アルカリの水溶液も代替使用が可能
である。濃度は約10〜30重量%が適当で、あまり濃
厚なものは粘度が高いためハニカム構造体を構成する無
機繊維の繊維間空隙に浸透しにくく、またあまり希薄な
ものは1回の含浸処理で固定できるケイ酸ソーダの量が
少ないから所望量のケイ酸ソーダを固定するために何回
も含浸処理をしなければならないという問題がある。
【0011】ハニカム構造体の繊維間空隙にケイ酸アル
カリ水溶液が充分浸透したならば、ハニカム構造体をケ
イ酸アルカリ水溶液から取出し、必要に応じて高速空気
流を吹付けるなどして表面付着液を除いてから、含水率
が3重量%以下になるまで、約90〜100℃の熱風を
吹き付けて十分乾燥する。水ガラスの含浸と十分な乾燥
を繰り返すことにより、ハニカム構造体上に所望する量
の水ガラスを固定することができるので、望ましくは約
130〜180重量%の水ガラス乾燥物を固定する。
【0012】水ガラス乾燥物が固定されたハニカム構造
体を次いで湿り空気と接触させ、水ガラス乾燥物を含水
率が25〜60重量%になるまで加湿する。処理用の湿
り空気は、常温すなわち約20〜35℃の、相対湿度が
約80〜99%のものであることが望ましく、そうでな
い場合は、必要な含水率まで加湿することができなかっ
たり、できても著しく長時間を要したりする。なお、水
ガラス乾燥物上で結露を生じ水ガラスが溶けて流れるの
を防止するため、加湿開始時のハニカム構造体の温度は
処理に用いる湿り空気の露点温度よりも高くしておく。
加湿がハニカム構造体全体に均一に且つ速やかに進行す
るよう、必要ならばハニカム構造体の通気間隙に強制通
気を行う。
【0013】水ガラスを一旦乾燥したのち加湿する処理
は、このあと酸処理し乾燥して最終的に得られるシリカ
ゲルの吸湿能力を大きくするのに有効であって、このよ
うにしてハニカム構造体上に準備された含水率25〜6
0重量%の水ガラスは十分な乾燥とその後の加湿を経る
ことなく乾燥だけで準備された水ガラスよりも吸湿能力
のすぐれたシリカゲルを与える。加湿を行わないか、加
湿しても加湿後の含水率が25重量%に満たないとき
は、次の酸処理工程で酸との反応が円滑に進行せず、細
孔容量が小さいシリカゲルになる。反対に60重量%を
こえる高含水率にすると、細孔径が大きくなりすぎ、適
正な吸湿能力のシリカゲルが得られない。
【0014】上述のようにして再び含水率の高い状態に
調整された水ガラスを、次に酸処理してケイ酸ヒドロゲ
ルに変換する。酸処理には、アルカリまたは塩を加えて
pHを1〜2に調整した濃度10〜20重量%程度の鉱
酸水溶液を用いる。使用可能な鉱酸としては硫酸、リン
酸、硝酸、塩酸等があるが、硫酸が最も適している。p
H調整に使用するアルカリまたは塩としては、アンモニ
ア水が最も好ましい。処理液pHが1よりも小さいと細
孔径が小さすぎて低湿度で毛管凝縮を起こしやすい、し
たがって吸湿量の小さいシリカゲルになり、反対にpH
が2よりも大きいと細孔径が過大になって高湿度では吸
湿量が大きいが低湿度では吸湿量の小さいシリカゲルに
なる。
【0015】酸処理は、約50〜80℃、望ましくは約
60〜75℃に加熱した状態で行うのがシリカゲルの細
孔容積を大きくし吸湿能力を大にするのに有効である。
必要な処理時間は約0.5〜2時間である。
【0016】この後、水で十分洗浄して付着塩類を除去
し、さらに熱風を吹き付けて乾燥すると、優れた吸湿能
力を有するシリカゲルがハニカム構造体上に形成され
る。その微細構造は酸処理の条件にも影響されるが、酸
処理のpH、温度、処理時間等を選ぶことにより、通常
約10〜25Åの細孔径と約0.4〜0.6cm3/gの細孔
容量(MP法)のものを得ることは容易である。
【0017】
【実施例】
実施例1 ガラス繊維からなる不織布を用いて作られたハニカム構
造体を3号水ガラスの希釈液(水ガラス:水=2:1)
に浸漬して水ガラスを含浸し、その後、95℃の熱風で
20分間通気乾燥を行う(水ガラスの含水率は3重量%
以下になる)。この操作を3回繰り返して、ハニカム構
造体に対して160重量%の水ガラス乾燥物を固定し
た。
【0018】次に、温度30℃、相対湿度90%の湿り
空気をハニカム構造体の通気間隙方向に吹き付けて加湿
し、15時間後、水ガラスの含水率が25重量%になっ
たところで処理を打ち切った。
【0019】その後、温度60℃の20重量%硫酸水溶
液(アンモニア水でpHを1に調整したもの)に2時間
浸漬して水ガラスをケイ酸ヒドロゲルに変換し、水洗、
乾燥した。
【0020】得られた除湿素子は、基材に対して130
重量%のシリカゲルが固定されており、該シリカゲルの
細孔径は12Å、細孔容量は0.45cm3/gであった。ま
た、JIS Z0701による吸湿試験を温度25℃で
行なったところ、相対湿度20%で15.1%、相対湿
度90%で46.7%の吸湿率を示した。
【0021】実施例2 実施例1と同様にして用意された水ガラス乾燥物固定済
みハニカム構造体に実施例1の場合と同様の加湿処理を
30時間行い、含水率が40重量%になったところで処
理を打ち切った。
【0022】その後、温度75℃の20重量%硫酸水溶
液(アンモニア水でpHを2に調整したもの)に30分
間浸漬して水ガラスをケイ酸ヒドロゲルに変換し、水
洗、乾燥した。
【0023】得られた除湿素子は、基材に対して130
重量%のシリカゲルが固定されており、該シリカゲルの
細孔径は16Å、細孔容量は0.6cm3/gであった。ま
た、JIS Z0701による吸湿率(温度25℃)
は、相対湿度20%で14.2%、相対湿度90%で5
2.6%であった。
【0024】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば高湿度か
ら低湿度まで、広い範囲で優れた吸湿性を示すシリカゲ
ル担持ハニカム構造除湿素子が得られる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機繊維からなるハニカム構造体に水ガ
    ラスを含浸したのち乾燥する処理を1回または複数回繰
    り返してハニカム構造体上に含水率3重量%以下の水ガ
    ラス乾燥物を固定し、次いで湿り空気と接触させて含水
    率が25〜60重量%になるまで上記水ガラス乾燥物に
    加湿したのち鉱酸およびその塩を含有するpH1〜2の
    水中に浸漬して水ガラスをケイ酸ヒドロゲルに変換し、
    水で洗浄後、乾燥して上記ケイ酸ヒドロゲルをシリカゲ
    ルに変換することを特徴とする除湿素子の製造法。
  2. 【請求項2】 無機繊維からなるハニカム構造体に水ガ
    ラスを含浸したのち乾燥する処理を1回または複数回繰
    り返してハニカム構造体上に含水率3重量%以下の水ガ
    ラス乾燥物を固定し、次いで湿り空気と接触させて含水
    率が25〜60重量%になるまで上記水ガラス乾燥物に
    加湿したのち鉱酸およびその塩を含有するpH1〜2の
    水中に浸漬して水ガラスをケイ酸ヒドロゲルに変換し、
    水で洗浄したのち乾燥することにより、細孔径が10〜
    25Å、細孔容量が0.4〜0.6cm3/gのシリカゲルが
    固定されたハニカム構造の除湿素子を得ることを特徴と
    する除湿素子の製造法。
  3. 【請求項3】 無機繊維からなるハニカム構造体に水ガ
    ラスを含浸したのち乾燥する処理を1回または複数回繰
    り返してハニカム構造体上に含水率3重量%以下の水ガ
    ラス乾燥物を固定し、次いで相対湿度が80〜99%の
    常温湿り空気と接触させて含水率が25〜60重量%に
    なるまで上記水ガラス乾燥物に加湿したのち鉱酸および
    そのアンモニウム塩を含有するpH1〜2、温度50〜
    80℃の水中に浸漬して水ガラスをケイ酸ヒドロゲルに
    変換し、水で洗浄後乾燥して上記ケイ酸ヒドロゲルをシ
    リカゲルに変換することを特徴とする除湿素子の製造
    法。
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