JPH1121785A

JPH1121785A - 無機質シート

Info

Publication number: JPH1121785A
Application number: JP9195231A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Toyoshima; 節夫豊島; Shiyunichi Amahisa; 舜一天久; Hidekuni Yokoyama; 英邦横山; Hiroshi Shinozuka; 啓篠塚
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】コルゲート構造体への加工性に優れ、空隙率
が高い無機質シートの提供。【解決手段】断面が扁平な無機繊維を、適当なバイン
ダーの共存下に乾式法又は湿式法でシートに抄造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気相反応用触媒担
体として、あるいは熱交換器用フィルターとして使用可
能な無機コルゲート構造体のライナー及び芯材として使
用される無機質シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】ライナーと呼ばれる平板状シートと、中
芯と呼ばれる波形シートを交互に幾重か積層・接着させ
ることで、ハニカム状の通路を備えたコルゲート構造体
が得られることは良く知られている。そして、このコル
ゲート構造体のライナー及び芯材それぞれに、実質的に
無機質材料からなるシートを使用すれば、気相反応用の
触媒担体として、あるいは熱交換器のフィルターとして
利用可能な耐熱性のあるコルゲート構造体を得ることが
できる。実質的に無機質材料からなるシートの製造方法
は、従来から幾つか提案されている。例えば、特開昭４
７−１３６１２号公報には、粉末状または短繊維状のセ
ラミックに、比較的少量の有機質短繊維を混合してスラ
リーを調製し、このスラリーをシートに抄造した後、焼
成処理を施すことで形成されるセラミックシートの製造
法が記載されている。また、特開昭５６−１３６６５６
号公報には、セラミック繊維を主成分とし、これに少量
の有機繊維と有機結合剤を配合してスラリーを調製した
後、このスラリーからシートを抄造し、得られたシート
をライナー及び芯材に用いてコルゲート構造体を作成
し、次いで、この構造体にコロイダルシリカ又はエチル
シリケートを含浸させてこれを珪酸ゲルに変換させ、し
かる後、コルゲート構造体を高温で焼成することでシー
ト中の有機繊維及び有機バインダーを焼却させて、機械
的強度と耐熱性に富んだ無機コルゲート構造体を製造す
る方法が記載されている。

【０００３】ところで、電化製品は近年益々小型化、薄
型化の傾向にあることから、例えば、熱交換器や冷暖房
機等ではフィルターの占有体積をできるだけ小さくし、
かつ熱容量を小さくし、熱交換を速くすることが望まし
い。従って、冷暖房機などのフィルターにコルゲート構
造体を使用する場合には、その素材であるシートは、そ
れ自体が薄く、且つコルゲート構造体に加工できるだけ
の強度を備えていることが必要である。そればかりでな
く、フィルターに触媒、吸着剤などを担持させて、フィ
ルターの高機能化を図る場合には、シート自体の空隙率
が十分に大きく、触媒、吸着剤などでシートの細孔が部
分的に閉塞されても、なお通気性を備えていなければな
らない。

【０００４】しかしながら、コルゲート構造体の素材と
して従来提案されている無機質シートは、その主成分が
粉末状又は短繊維状のセラミックであるとか、断面が略
円形の無機繊維であるとかであるため、シートの厚さを
薄くすることが難しく、敢えて薄くすると、コルゲート
構造体に加工する際に必要な乾紙強度をシートに保持さ
せることができないばかりか、コルゲート構造体に加工
できてもこれに十分な機械的強度を付与することができ
ない。また、従来の無機繊維シートを用いてコルゲート
構造体を形成すると、シートが厚いためシート自体の熱
容量も大きくなってしまい、エアコン用途など場合には
熱交換が迅速に行われなくなる恐れがある。同一重量の
無機繊維シートでも、形状を薄くすることによって熱交
換が速くなると考えられるが、従来の繊維材料を使用す
る限り、薄さにも自ずと限界があり、熱交換が容易な構
造若しくは材質を採用する試みはあまりなされていなか
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つ
は、従来の無機質シートより薄く抄造してもコルゲート
構造体に加工する際に必要な乾紙強度を備え、しかも、
触媒等を担持させた後のおいてもなお充分な通気性を保
持し、熱伝導性に優れ、全体の熱容量が小さい無機質シ
ートを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る無機質シー
トは、断面が扁平な無機繊維１００重量部当たり有機バ
インダーを固形分基準で５〜１５０重量部配合した混合
物のスラリーを湿式法又は乾式法でシートに抄造するこ
とで製造される。本発明の無機質シートを製造するに際
しては、断面が扁平な無機繊維１００重量部当たり有機
バインダーを固形分基準で５〜１５０重量部配合した混
合物に、必要に応じて、無機の微細繊維及び／又は無機
フィラーをさらに配合することができる。但し、無機の
微細繊維及び無機フィラーの合計配合量は、断面が扁平
な無機繊維１００重量部当たり、１〜５００重量部の範
囲で選ばれる。合計配合量が５００重量部を越えると、
無機質シートの密度が低下してしまうからである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に於いて、断面扁平な無機
繊維とは繊維の長径／短径の比（これを「扁平比」と呼
ぶ）が２〜８の範囲にある無機繊維を指す。扁平比が２
未満である無機繊維を使用した場合は、たとえその断面
が略楕円形であっても、本発明の目的に適う無機質シー
トを得ることができず、扁平比が８を越える無機繊維を
使用した場合は、得られる無機質シートの通気性が損な
われる。断面扁平な無機繊維の太さは、その繊維を軸方
向に垂直に切ったときの断面積が、或る真円断面の繊維
を軸方向に垂直に切ったときの断面積に等しいとした
時、当該真円断面の繊維の直径で規定することができる
が（この直径を「円形断面繊維換算直径」と呼ぶ）、本
発明で使用される断面扁平な無機繊維の太さは、円形断
面繊維換算直径で２〜３０ミクロンの範囲にあることが
好ましい。また、本発明で使用する断面扁平な無機繊維
の長さは、大凡２〜２０ｍｍ程度の範囲にあることが好
ましく、アスペクト比で言えば５以上であるものが好ま
しい。断面扁平な無機繊維としては、上記した長径／短
径の比、円形断面繊維換算直径及びアスペクト比の値を
満足する限り、ガラス繊維やセラミック繊維（炭素繊
維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、チタン酸カリリム繊
維等）が何れも使用可能である。有機バインダーとして
は、ポリビニルアルコール系合繊繊維［PVA 繊維］（例
えば、クラレ製VPB107）やパルプ繊維（例えば、NBKPパ
ルプ）が使用できる外、アクリル系樹脂、フェノール系
樹脂、エポキシ樹脂なども本発明の有機バインダーとし
て使用可能である。

【０００８】本発明の無機質シートには、必要に応じ
て、無機の微細繊維及び／又は無機フィラーを配合させ
ることができ、この場合の無機微細繊維としては、繊維
直径０．５〜４．０μｍ、長さ５〜５００μｍ程度のガ
ラス繊維やセラミック繊維が使用可能である。また、無
機フィラーとしては、セピオライト、ワラスナイト、チ
タン酸カリウム、チタン酸バリウム、シリカ粉末、窒化
ホウ素、金属粉末等が使用可能である。無機フィラーを
配合することで、無機質シートのコルゲート加工性及び
表面平滑性を向上させることができ、無機微細繊維の配
合でシート強度を向上させることができる。無機微細繊
維の配合はまた、シートに配合した無機フィラーのシー
トからの脱落防止に効果がある。

【０００９】本発明の無機質シートを使用して製造され
るコルゲート構造体は、各種の気相反応用触媒担体とし
て好適である。例えば、コピー機やレーザープリンター
に搭載されるフィルターに、本発明の無機質シートで構
成されたコルゲート構造体を使用し、これにオゾン還元
触媒を担持させれば、コピー機等から発生するオゾンを
気相反応で分解することができる。また、家庭用エアコ
ンに使われるフィルターとして、本発明の無機質シート
で構成されたコルゲート構造体にゼオライトなどの多孔
性成分を担持させたものを使用すれば、フィルター自体
に吸湿能を付与することができる。本発明の無機質シー
トで構成されたコルゲート構造体を触媒担体として使用
する場合、当該コルゲート構造体そのものだけでは触媒
を充分に保持できないので、適当な担体物質（例えば、
ガラス、セラミック、アルミナ、酸化チタン、シリカ、
各種金属、及びその合金等の１種又は２種以上）と、触
媒活性物質（例えば、バナジウム、タングステン、モリ
ブデン、銅、鉄、マンガン、コバルト、クロム等の酸化
物や、白金、パラジウム、ルテニウム等の１種又は２種
以上）とのスラリーを調製し、このスラリーにコルゲー
ト構造体をディップして乾燥した後、酸化性雰囲気中で
例えば３００〜９００℃程度の温度で焼成する方法が採
用される。なお、コルゲート構造体に担体物質のみを予
め担持させておき、次に触媒活性物質を担持させても良
く、繰り返しこの操作を行っても良い。

【００１０】

【発明の効果】本発明の無機質シートは、断面扁平な無
機繊維同士の接触面積が大きく、シート自体の乾紙強度
が増強されているため、非常に薄型のコルゲート構造体
を得ることができる。従って、従来品と同一体積のコル
ゲート構造体を本発明の無機質シートで製造する場合に
は、従来の無機質シートを使用した場合に比較して、よ
り大面積のシートを組み込むことができる。本発明の無
機質シートに配合する無機フィラーの種類によっては、
シート自体に吸着効果を付与することができる。この種
の無機フィラーとしては、細孔構造を持ち、非常に大き
な比表面積を有するセピオライトが例示できる外、細孔
構造を持つ活性炭、ゼオライト、鹿沼土等がある。本発
明の無機質シートは、繊維同士の接触面積が大きくなっ
ているばかりでなく、３次元的にZ 軸方向に配向してい
る繊維が少ない。つまり、シート表面からケバだったよ
うに突き出ている繊維の数が、従来の無機質シートに比
較してかなり少ない。このため、従来の無機質シートか
ら製造されたコルゲート構造体をフィルターに使用した
場合に認められるところの、繊維のケバ立ちに起因する
目詰まりが、本発明の無機質シートの採用によって防止
することができる。特に重要な効果としては、本発明に
よれば、無機質シートの厚さを従来の同一米坪品（セラ
ミック不織布）と比較して最小で約６６％とすることが
でき、優れた熱伝導性を得ることができ、使用する繊維
の選択によっては、シートの熱容量を低減させることが
できることが挙げられる。本発明の無機質シートは、そ
の主成分が扁平繊維であるため、比較的高密度になりや
すい。しかし実際は空隙率が８１％以上であるので、こ
れに担体物質や触媒活性物質を担持させても十分にシー
ト内部への通気性は残されることから、本発明の無機質
シートから製造されるコルゲート構造体は、触媒担体と
しての機能を充分発揮する。なお、ここでいう空隙率と
は紙の多孔性の度合いを示す空隙率と同じ意味で、次式
から求められる値である。空隙率＝［1 −（みかけの密度／真の密度）］× 100

【００１１】

【実施例】本発明を以下の実施例にしたがって具体的に
説明する。実施例１ E ガラス製扁平ガラス繊維チョップドストランド35重量
部［日東紡株式会社製、扁平比5.2 、繊維径φ18μm
（円形繊維断面換算）、繊維長13 mm ］を主成分とし、
有機バインダーとして PVA繊維5 重量部、NBKPパルプ10
重量部を混合したスラリーを有効固形分濃度0.1wt%で準
備した。一方、SiO２分52.5重量% 、Al２O３分1.7 重
量% 以下、MgO 分22.8重量% およびH２O 分21.5重量%
の組成を有する微細粘土［セピオライト (OH２)４(OH)
４Mg８Si１２O３０・ 6〜8H２O）］50重量部を、水に分
散溶解させ、これに凝集剤を投入して粘土粉末を凝集さ
せたスラリーを調製した。上記２つのスラリーを混合
し、湿式法でシートを抄造した。得られた湿潤シートを
145 ℃で乾燥し、 PVA繊維の溶解により繊維同士を結合
固着させて本発明の無機質シートを得た。そのシートの
特性値を表１に示す。次に、このシートを段ボール加工
機により180 ℃でコルゲート構造体に加工した後、エチ
ルシリケート（シリカ固形分40% ）8.0 重量部、エチル
アルコール13重量部、水6 重量部および5%塩酸1 重量部
の混合液を、SiO２として100g／シート100gの割合でコ
ルゲート構造体に吹き付け、3 時間湿潤雰囲気下で放置
後乾燥した。しかる後、コルゲート構造体を800 ℃の酸
化性雰囲気下で焼成して有機物を除去した。

【００１２】実施例２扁平繊維の使用量を25重量部に減らし、代わりにセラミ
ック繊維（繊維径2 〜3 μm ）を10重量部加えた以外
は、実施例１と同様にして無機質シートを作成した。こ
のシートの特性値を表１に示す。実施例３扁平繊維の使用量を15重量部に減らし、代わりにセラミ
ック繊維（繊維径2 〜3 μm ）を20重量部加えた以外
は、実施例１と同様にして無機質シートを作成した。こ
のシートの特性値を表１に示す。実施例４扁平繊維の使用量を85重量部に増加させ、セピオライト
を省いた以外は、実施例１と同様にして無機質シートを
作成した。このシートの特性値を表１に示す。

【００１３】比較例１セラミック繊維（繊維径2 〜3 μm ）26重量部を主成分
とし、 Eガラス製円形断面ガラス繊維チョップドストラ
ンドを6 重量部（日本電気ガラス株式会社製、繊維径φ
9 μm 、繊維長13 mm ）、有機バインダーとして PVA繊
維3 重量部、NBKPパルプ15重量部を混合したスラリーを
有効固形分濃度0.1wt%で準備した。このスラリーと、実
施例１で用意したセピオライト分散スラリーを混合し、
実施例１と同様にして無機質シートを作成した。このシ
ートの特性値を表１に示す。比較例２円形断面ガラス繊維の使用量を26重量部に増量し、セラ
ミック繊維の使用量を6 重量部に減らした以外は、比較
例１と同様にして無機質シートを作成した。このシート
の特性値を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１から分かるように、扁平繊維を用いた
実施例１〜３では、混抄するセラミック繊維の量が増加
するに連れてシート厚さが増加し、シート密度が低下
し、空隙率は増加し、乾紙引張強度は低下する。また、
無機の微細繊維を配合すると、この繊維のフロック捕捉
作用でセピオライトの歩留りは増加するが、表面平滑性
は逆に低下する。従って、扁平繊維の比率を増加させる
と、高密度で熱伝導性に優れた無機質シートを作成でき
る。扁平繊維の配合量が85% である実施例４の無機質シ
ートは、厚さが実施例の中で最も薄く、乾紙強度も高
く、表面平滑性にも優れ、空隙率も81% 以上である。し
かし、このシートはコルゲート加工性に欠ける憾みがあ
る。コルゲート加工性はセラミック繊維やセピオライト
等の配合で改善可能である。比較例１および２は、扁平
ガラス繊維を使用せずに、代わりに円形断面ガラス繊維
を使用した例であるが、得られるシートは低密度、高空
隙率であり、シート厚も厚く、熱伝導性に乏しい。さら
に引張強度が低く、表面平滑性もよくない。無機質シー
トに高い空隙率と良好なコルゲート加工性を付与するに
は、扁平繊維の使用が有効である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＤ２１Ｈ 17/67 Ｄ２１Ｈ 5/18 Ｅ 13/46 3/78 15/02 (72)発明者篠塚啓東京都江戸川区東篠崎２−３−２王子製紙株式会社機能材開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】断面が扁平な無機繊維１００重量部当た
り有機バインダーを固形分基準で５〜１５０重量部配合
した混合物のスラリーから、湿式法又は乾式法で抄造さ
れた無機質シート。
【請求項２】断面が扁平な無機繊維の扁平比が２〜８
の範囲にあり、円形断面繊維換算直径が２〜３０μｍの
範囲にあり、アスペクト比が５以上である請求項１記載
の無機質シート。
【請求項３】断面が扁平な無機繊維１００重量部当た
り１〜５００重量部の無機の微細繊維及び／又は無機フ
ィラーが配合された請求項１記載の無機質シート。
【請求項４】無機の微細繊維の直径が０．５〜４μｍ
の範囲にある請求項３記載の無機質シート。
【請求項５】無機フィラーが微細粘土鉱物である請求
項３記載の無機質シート。