JPH105513A - 油分解能を有する油捕集フィルター及びその製造方法 - Google Patents

油分解能を有する油捕集フィルター及びその製造方法

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JPH105513A
JPH105513A JP18407996A JP18407996A JPH105513A JP H105513 A JPH105513 A JP H105513A JP 18407996 A JP18407996 A JP 18407996A JP 18407996 A JP18407996 A JP 18407996A JP H105513 A JPH105513 A JP H105513A
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oil
tio
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colored
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JP18407996A
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Setsuko Koura
節子 小浦
Katsuhisa Osaki
勝久 大崎
Shigetoshi Suzuki
成寿 鈴木
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高油捕集効率及び高油分解性能で、油分解時
の茶色に起因した汚染が気にならないレンジフード用の
フィルターを提供する。 【解決手段】 この油捕集フィルターは、ガラス繊維を
無機質バインダーで接着結合した不織布に、MnO,M
23 ,Mn34 ,γ−MnO2 等の有色酸化物を
TiO2 と共に担持させている。不織布の密度と有色酸
化物の担持量との合計を20〜250g/m2 に、Ti
2 と有色酸化物との合計担持量を1〜200g/m2
にすることが好ましい。薄いシート状にしたガラス繊維
を無機質バインダーで接着結合した後、100〜700
℃で熱処理して無機質不織布を形成し、有色酸化物とT
iO2 分散剤又は熱処理後にTiO2 と有色酸化物の複
合体となるゾルゲル浴に浸漬し、次いで300〜700
℃で熱処理することにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、紫外線照射によって活
性化した光触媒の作用によって付着油を分解できる着色
された油捕集フィルターに関する。
【0002】
【従来の技術】厨房等では、快適な居住空間を維持する
ため、レンジで発生した煙を外部に放出させるレンジフ
ードが設けられている。しかし、レンジフードの排気口
や周辺の壁に付着した油等の汚れは、除去が困難であ
り、建築物の外観を極端に悪化させる。このような付着
油による汚れを防止するため、油捕集用のフィルターが
レンジフードに組み込まれている。レンジフード用のフ
ィルターとしては、金属板をパンチング又はルーバー加
工したものが一般的であるが、捕集効率を向上させるた
めに金属繊維,多孔質金属等でできたフィルターを使用
することもある。
【0003】フィルターを組み込んだレンジフードで
は、フィルターに溜った油が徐々に垂れてくるため、定
期的に掃除する必要がある。しかし、この掃除は面倒な
作業であることから、掃除の手間がかからないフィルタ
ーが望まれている。メンテナンスフリーのフィルターと
して、たとえば特開平7−229640号公報では、金
属質フィルターに光触媒を被覆し、排気口側からの光照
射で油分解するものが紹介されている。
【0004】本発明者等も、油捕集効率を上げて光触媒
による油分解機能を向上させるため、無機質バインダー
を用いたガラス繊維不織布にTiO2 を担持させたレン
ジフード用フィルターを特願平8−148670号で提
案した。TiO2 を担持させたフィルターでは、紫外線
照射で活性化したTiO2 によって付着油を自己分解さ
せている。しかし、TiO2 を表面に塗布した金属フィ
ルターでは、油分解反応が光照射させる表面のみで生じ
るため分解効率が低い。他方、ガラス繊維不織布にTi
2 を担持させたフィルターでは、光がフィルター内部
まで届くため油分解反応に寄与する表面積が大きくな
り、油分解効率が高くなる。このフィルターは、金属フ
ィルターに比較して油の捕集効率も高くなる。また、無
機質のバインダーを使用しているので、紫外線やTiO
2 の光触媒反応に起因する劣化もなく、良好な油分解能
が長時間保持される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガラス
繊維不織布にTiO2 を担持させたフィルターは白色で
あるため、油捕集後に紫外線照射で油分解すると、油付
着部分が茶色を呈する。茶色の色調は、油分解反応が進
行して油付着量が僅かになっても維持され、汚れている
という視覚的な印象を与えがちである。本発明は、この
ような問題を解消すべく案出されたものであり、ガラス
繊維不織布にTiO2 及び有色酸化物の両者を担持させ
ることにより、油捕集効率及び油分解効率を高く維持し
ながら、油分解時のフィルターの着色による汚染した印
象を与えることがない油捕集フィルターを提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の油捕集フィルタ
ーは、その目的を達成するため、ガラス繊維を無機質バ
インダーで接着結合した不織布と、該不織布に担持させ
たTiO2 及び有色酸化物からなることを特徴とする。
有色酸化物には、MnO,Mn23 ,Mn34 ,γ
−MnO2 等がある。不織布の密度とTiO2 ,有色酸
化物の担持量との合計を20〜250g/m2 の範囲に
調整することが好ましい。また、TiO2 と有色酸化物
との合計担持量は、1〜200g/m2 の範囲が好まし
い。この油捕集フィルターは、薄いシート状にしたガラ
ス繊維を無機質バインダーで接着結合した後、100〜
700℃で熱処理して無機質不織布を形成し、有色酸化
物とTiO2 分散剤又は熱処理後にTiO2 と有色酸化
物の複合体となるゾルゲル浴に浸漬し、次いで300〜
700℃で熱処理することにより製造される。或いは、
ガラス繊維,TiO2 粉末及び有色酸化物粉末の混合物
を薄いシート状にして無機質バインダーで接着した後、
100〜700℃の熱処理により光触媒担持不織布とす
ることによっても製造される。
【0007】
【実施の形態】本発明に従った油捕集フィルターでは、
不燃材のガラス繊維で構成することにより油捕集効率を
高め、紫外線照射による油分解効率を低下させることな
く、油分解時のフィルターの着色に由来する汚染を感じ
させないことを狙って、ガラス繊維不織布密度にTiO
2 及び有色酸化物の両者を担持させている。油捕集効
率,油分解効率,汚染感抑制作用から、TiO2 担持量
及び有色酸化物の担持量を最適化することが有効であ
る。不織布密度とTiO2 及び有色酸化物担持量の合計
は、不織布の強度,レンジフードにおける圧損,油捕集
効率及び紫外線の有効利用を考慮して20〜250g/
2 の範囲が好ましい。不織布密度とTiO2 及び有色
酸化物の担持量との合計が20g/m2 に満たないと、
不織布の強度が低く、フィルターの作製や取扱いが困難
になる。逆に250g/m2 を超えると、圧損が大きく
なると共に、紫外線がフィルター全体に照射されないた
め油分解効率も低下する。
【0008】バインダーとして無機質のものを使用する
と、光照射による劣化がなく、フィルターの寿命が長く
なる。無機質であればバインダーの種類に制約を受けな
いが、光の利用効率を上げるためには不織布の裏面まで
光を到達させるものが好ましい。紫外線の透過効率を考
慮すると、シリカ系のバインダーが好適である。フィル
ター着色のためにTiO2 と共に担持させる有色酸化物
は、MnO,Mn23 ,Mn34 ,γ−MnO2
ら選ばれた1種又は2種以上のマンガン酸化物が使用さ
れる。TiO2 及び有色酸化物の担持量は、1〜200
g/m2の範囲が好ましい。TiO2 は、ルチル,アナ
ターゼ,ブルッカイト等の何れでもよいが、特にアナタ
ーゼ型のTiO2 が好ましい。有色酸化物の担持比率
は、TiO2 担持量の0.1〜20%とすることが好ま
しい。TiO2 と有色酸化物の合計担持量が1g/m2
に満たないと、紫外線照射しても所定の油分解能が発現
しない。しかし、200g/m2 を超えて光触媒及び有
色酸化物を担持させることは難しく、また目詰りを起こ
し、圧損によってレンジフードの風速を低下させる原因
ともなる。有色酸化物の担持比率がTiO2 担持量の
0.1%よりも少ないと十分な着色が得られず、油分解
時の汚染が与える視覚的な印象を抑制することができな
い。逆に、有色酸化物の担持比率が20%を超えると、
着色は十分であるものの、TiO2 が主体となる油分解
効率が低下する。
【0009】本発明に従った油捕集フィルターの製造に
際しては、薄いシート状に成形したガラス繊維を無機質
バインダーで接着結合した後、100〜700℃で熱処
理することにより無機質の不織布を作製し、TiO2
び有色酸化物の分散液又は焼成後にTiO2 と有色酸化
物との複合酸化物となるゾルゲル浴に浸漬し、300〜
700℃で焼成することによりTiO2 と有色酸化物と
の複合酸化物を担持させる。ガラス繊維をバインダーで
接着結合した後の熱処理温度が100℃未満或いは70
0℃を超えると、不織布の強度が低下する傾向がみられ
る。TiO2 及び有色酸化物を担持した後の熱処理温度
は、300℃未満では密着性に劣り、700℃を超える
と不織布自体の強度が低下する。また、TiO2 及び有
色酸化物をガラス繊維を混合し、混合物を薄いシート状
に成形して無機質バインダーで接着結合した後、100
〜700℃で熱処理する方法も採用できる。
【0010】
【作用】TiO2 粉末に紫外線照射するとき、原油やサ
ラダ油が分解される。この分解作用は、次のメカニズム
により発揮されるものと推察される。紫外線照射によっ
て光触媒の価電子帯の電子がエネルギーを吸収して伝導
帯に励起され、そこで酸素と反応して活性度の高いOラ
ジカルやO2 -が発生する。一方、電子の励起により価電
子帯に生じた正孔は、触媒表面上に吸着されている水分
からの水酸基(OH基)と反応し、OHラジカルを発生
させる。これらの活性ラジカルが油分と反応し、効率よ
く油を分解する。有色酸化物として使用されるマンガン
酸化物は、結晶構造に応じて緑,茶,黒色の色調に変化
する。また、白色のTiO2 に混合すると、薄緑,薄
茶,灰色を呈し、紫外線照射による油分解時のフィルタ
ーに付与される茶色を目立たなくさせる。
【0011】マンガン酸化物の複合担持によって着色油
捕集フィルターの作製は可能であるが、マンガン酸化物
の担持によって紫外線の透過が阻害され且つTiO2
反応表面積の低下により油分解効率が低下することが懸
念される。そこで、TiO2の担持率を変化させて油分
解特性を調査した結果、担持比率によってはTiO2
独に比較して更に油分解効率が向上することを見い出し
た。マンガン酸化物は、300℃以上の高温で酸化触媒
として働き、効率よく油分を分解することが知られてい
る。本発明者等は、このマンガン酸化物がもつ特性を更
に調査したところ、赤外線〜紫外線の範囲にある波長の
光をマンガン酸化物に照射すると、低温でも油分解反応
が進行することを見い出した。この詳細なメカニズムは
不明であるが、TiO2 と同様な作用が奏せられている
ものと推察される。また、TiO2 とマンガン酸化物と
を複合化すると、紫外線照射時に生じた電子及び正孔が
相関しあって相乗作用を呈するものとも考えられる。こ
の点、着色の目的でマンガン酸化物をTiO2 と共にガ
ラス繊維製の不織布に担持させても、担持量を調整する
ことにより油分解特性を低下させることなく、場合によ
っては更に油分解特性を向上させることが可能になる。
【0012】
【実施例】
実施例1:シリカ系バインダーで接着結合したガラス繊
維不織布において、不織布の密度を20〜200g/m
2 の範囲でTiO2 及びMn34 の合計担持量を0.
5〜250g/m2 の範囲に調整し、TiO2 担持量に
対するMn34 担持量の比率を0〜25%の範囲で種
々変更した。なお、焼成条件は、500℃×10分間に
設定した。TiO2 及びMn34 を担持させた各フィ
ルターについて、着色状況及び油分解特性を調査した。
着色は、目視で判定した。油分解特性は、油付着量を5
g/m2 に調整したフィルターにブラックライトでUV
強度6.2mW/cm2 の紫外線を照射し、試験前後の
付着油量を測定することにより求めた。
【0013】表1,2の調査結果から明らかなように、
TiO2 とMn34 との合計担持量が0.5g/m2
では油分解が検出されなかった。油分解率は、TiO2
及びMn34 の合計担持量が増加すると共に向上し
た。しかし、不織布密度とTiO2 担持量の合計が25
0g/m2 を超えると、風速及び油分解率の低下がみら
れた。また、TiO2 に対するMn34 の担持比率が
0.05%では、ほとんど着色されず、TiO2 単独を
担持させたものとの有意差がみられなかった。Mn3
4 の担持比率が0.1%以上になると着色が観察され
た。更に、Mn34 の担持比率が5%以上に増大する
と、TiO2 単独の場合に比較して油分解特性も向上し
ていた。しかし、20%を超える担持比率でMn34
を担持させると、油分解特性が低下し、25%の担持比
率では極端に油分解特性が低下した。
【0014】
【0015】
【0016】実施例2:シリカバインダーを使用してガ
ラス繊維を接着結合し、密度50g/m2 の不織布を得
た。この不織布に各種マンガン酸化物と共にTiO2
実施例1と同じ条件下で複合担持させ、着色状況及び油
分解特性を調査した。本例では、TiO2 とマンガン酸
化物との合計担持量を50g/m2 に設定し、TiO2
に対するマンガン酸化物の担持比率を5%に設定した。
得られたフィルターに付着量2g/m2 で油を付着さ
せ、ブラックライトでUV強度6.2mW/cm2 の紫
外線を照射し、油分解特性を調査した。表3の調査結果
にみられるように、何れのマンガン酸化物を担持させた
ものでも着色がみられ、油分解能も良好に保持されてい
た。
【0017】
【0018】実施例3:薄いシート状に成形したガラス
繊維をシリカバインダーで接着結合した後、80〜75
0℃で熱処理し、不織布を作製した。得られた不織布を
pH8.0,TiO2 濃度12%,Mn34 濃度0.
6%の分散液に浸漬し、次いで250〜750℃で熱処
理した。そして、それぞれの熱処理温度が不織布形成の
可否及び担持物の密着性に及ぼす影響を調査した。表4
の調査結果にみられるように、バインダーで接着した後
の熱処理温度が100〜700℃,TiO2 及びMn3
4 を担持させた後の熱処理温度が300〜700℃の
範囲にあるとき、良好な不織布が形成され、密着性も優
れていることが判った。
【0019】たとえば、バインダーで接着結合した後の
熱処理温度を170℃,TiO2 及びMn34 を担持
させた後の熱処理温度を450℃とした例では、得られ
たTiO2 ,Mn34 担持ガラス繊維不織布のTiO
2 担持量が約66.5g/m 2 ,Mn34 担持量が約
3.5g/m2 であった。この不織布をレンジフードの
フィルターとしてセットし、油分解特性を実機テストし
た。試験条件は、1週間に1回の割合で3本の20Wブ
ラックライトを7時間照射させた。その結果、3か月経
過した時点でも、フィルターの汚染は全く気にならず、
清浄に保たれていることが確認された。
【0020】
【0021】実施例4:実施例3と同様の方法で不織布
を作製し、ゾルゲル浴に浸漬した後、250〜750℃
で熱処理することによりTiO2 及びMn34 を担持
させた。本例のゾルゲル浴は、チタンテトライソプロポ
キシド及びアセチルアセトンマンガンをブチルセルソル
ブに溶解し、塩酸及び水を添加することにより調製し
た。熱処理温度が300〜700℃のとき、良好な密着
性でTiO2 及びMn34 が担持された。処理後の不
織布において、TiO2 及びMn34 の担持量はそれ
ぞれ4.75g/m2 及び0.25g/m2 であった。
この不織布をレンジフードのフィルターとしてセット
し、油分解特性を実機テストした。試験条件は、3日間
に1回の割合で3本の20Wブラックライトを7時間照
射させ、油分解した。その結果、3か月経過した時点で
も、フィルターの汚染は全く気にならず、清浄に保たれ
ていることが確認された。
【0022】実施例5:ガラス繊維とTiO2 粉末及び
Mn34 粉末との混合物を薄いシート状に成形し、シ
リカ系バインダーで接着結合した後、80〜750℃で
熱処理し、TiO2 ,Mn34 担持不織布を作製し
た。この場合、100〜700℃で熱処理することによ
り、密着性が良好なTiO2 ,Mn34 担持不織布が
得られた。この不織布をレンジフードのフィルターとし
てセットし、油分解特性を実機テストした。試験条件
は、1週間に1回の割合で3本の20Wブラックライト
を7時間照射させ、油分解した。その結果、3か月経過
した時点でも、フィルターの汚染は全く気にならず、清
浄に保たれていることが確認された。
【0023】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の油捕集
フィルターは、TiO2 及び有色酸化物をガラス繊維製
の不織布に複合担持させているので、油捕集効率が高く
且つ効率よく付着油を分解すると共に、油分解時の残留
油が茶色を呈することにより視覚的に汚染されていると
いう印象を与えることがない。また、マンガン酸化物を
TiO2 と複合担持させたものでは、TiO2 単独を担
持させたものよりも油分解特性が向上する。このように
して、本発明の油捕集フィルターは、長期間にわたって
高油捕集効率及び高油分解性能を維持すると共に、使用
者にクリーンな印象を与える。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス繊維を無機質バインダーで接着結
    合した不織布と、該不織布に担持させたTiO2 及び有
    色酸化物からなり、紫外線照射によって油分解能を有す
    る油捕集フィルター。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の有色酸化物がMnO,M
    23 ,Mn34 ,γ−MnO2 から選ばれた1種
    又は2種以上のマンガン酸化物を有効成分とする油分解
    能を有する油捕集フィルター。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の不織布の密度とTiO2
    及び有色酸化物の担持量との合計が20〜250g/m
    2 である油分解能を有する油捕集フィルター。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のTiO2 と有色酸化物と
    の合計担持量が1〜200g/m2 である油分解能を有
    する油捕集フィルター。
  5. 【請求項5】 薄いシート状にしたガラス繊維を無機質
    バインダーで接着結合した後、100〜700℃で熱処
    理して無機質不織布を形成し、有色酸化物とTiO2
    散剤又は熱処理後にTiO2 と有色酸化物の複合体とな
    るゾルゲル浴に浸漬し、次いで300〜700℃で熱処
    理する請求項1記載の油捕集フィルターの製造方法。
  6. 【請求項6】 ガラス繊維,TiO2 粉末及び有色酸化
    物粉末の混合物を薄いシート状にして無機質バインダー
    で接着した後、100〜700℃の熱処理により光触媒
    担持不織布とする請求項1記載の油捕集フィルター。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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