JPS6111154A - オゾン分解触媒フィルタ−及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明はオゾンの分解除去のため使用する段が−ル積層
構造体よりなるオゾン分解触媒フィルターの製造方法に
かんする。

〔従来技術〕

従来、空気中に存在するオゾンを゛分解除去する方法や
装置として、活性酸化マンガンを担持した被レッド状活
性炭を用いてオゾンを除去する方法（特開昭５３−８７
９７２）、多孔性セラミック、網状ガラス質炭素及び発
泡金属などから選ばれるオゾン触媒含浸多孔体でオゾン
を除去する装置（特開昭５６−５４２０６号公報）、オ
ゾン分解触媒を展着したハニカム状焼結多孔体のオゾン
除去フィルター（特開昭５７−３０５３３号公報）、粉
末活性炭の表面にＭｎ酸化物とＣｕ酸化物を担持させた
ものを多孔性構造体の表面に支持させたオゾン分解フィ
ルター（％開昭５７−５０５２７）、無機質焼成母体と
活性炭粉粒からなるハニカム状多孔質体にＭｎ酸化物と
Ｃｕ酸化物を担持したオゾン分解フィルター（特開昭５
７−１２２９２４　）などが知られている。

しかし乍ら、これらについては例えばベレット状活性炭
では通気抵抗が高く、また通過ガスがチャンネリングを
起すため性能が低下する、セラミックハニカム構造では
通気抵抗は改良されるが、素材の価格が高く、コーティ
ング処理が必要であシ、フィルターが重い、またカービ
ンハニカムでは性能が改良されるが、価格が高く、成形
体が脆くて処理時に破損し易い。

またオゾン分解触媒担体用として木材パルプに活性炭繊
維を抄き込んだ活性炭繊維紙を段ボール状に成層したオ
ゾン分解用フィルターが知られている（特開昭５７−５
０５２７号公報）が、活性炭繊維紙は紙が材料であるの
で湿気で形状変化を来たし、強度も弱く、且つ活性炭繊
維の含有量が多くないので可使時間が短かいという欠点
がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的はオゾン分解性能がカーデンハニカムよシ
すぐれ、通気抵抗がカーデンハニカムと同等程度であり
、かつ成形体が破損し難く低価格で量産しうる段ボール
積層構造体よりなるオゾン分解触媒フィルターの製造方
法を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明のオゾン分解触媒フィルターは片面段ボール又は
ハニカム状の積層構造よシなシ各積層面に沿って平行に
貫通する無数の開口流路が密接して形成された支持体で
あって、この支持体の開口流路の内壁にオゾン分解触媒
を展着せしめてなることを特徴とするものである。

本発明のオゾン分解触媒フィルターの製造方法は、クラ
フト紙あるいは段ボール原紙から片面段ボールの複数枚
積層体又はハニカム構造積層体を形成し、該積層体をそ
の積層面に直交して適当な厚さに裁断し、得られた断面
が段ボール積層構造である支持体にオゾン分解触媒を展
着させるか、或いはオゾン分解触媒を展着したクラフト
紙あるいはライナー紙及び中芯紙を用いて片面段が−ル
を成形し、上記の積層及び裁断工程を行なうことを特徴
とするものである。

〔発明の実施態様〕

本発明において断面が段ボール積層構造である支持体は
その紙質が５０〜２２０１７７ｍ２、セル数が１５０〜
５００個／ｉｎ、かつ開口率が３５〜８０チであること
が好ましい。ここで紙質が５０９／ｒｒ１２未満では、
強度が不足し紙切れを生じ、また積層構造体とするとき
成形性が低下する。セル数が１５０個／ｉ　ｎ　２未満
では、オゾンを含む空気と接触する触媒有効面積が少な
くなシ、オゾン分解性能が低下する。開口率が３５％未
満では、孔（即ちオゾンを含む空気の流路となる）が狭
いので流量の増加に伴ない通気抵抗が増大し送風圧力の
高い送風機が必要となる。オゾンと触媒との接触時間が
短かくなるためオゾン分解性能が低下する。

また本発明における触媒支持体は触媒スラリー中で触媒
を展着させるさいにその形状や構造を損なわないように
紙の強度及び構造的強度を付与させるため予じめ紙の段
階で耐水処理することが好ましい。

耐水処理は、例えば耐水化剤を用いて段ボール厚紙を処
理するのであるが、その処理方法はたとえば、厚紙を耐
水化剤の液中に含浸したシ、または厚紙に耐水化剤の液
をコーティングしてもよい。

使用される耐水化剤としてはウレタン樹脂、メラミン樹
脂、アミノアルデヒド樹脂、ケトンアルデヒド樹脂、グ
リオキザール、エポキシ系ポリアミド樹脂、重金属塩、
インシアネート類などが挙げられる。

また、触媒支持一体はオゾン分解除去にさいし、高温に
さらされても燃えないで炭化する様に予じめ紙の段階で
難燃化処理することが好ましい。

難燃性の基量としては紙のコーナ一部に着火して１ｉ以
内の炭化で消火することが示される。

使用される難燃剤としては、例えば、リン化合物、グア
ニジン系化合物、塩化物、三酸化アンチモンなどが示さ
れる。

難燃化処理は既知の方法、条件で行なわれる。

また別法としては上記の難燃処理の代シにリン酸化ノヤ
ルプで抄いた紙を用いてもよい。

本発明の触媒支持体は、具体的には次の如くして製造さ
れる。

紙質が５０〜２２０１１７ｍ”のクラフト紙あるいはラ
イナー紙又はライナー紙と中芯紙を用いて通常の方法に
より片面段ポールをつくシ、この片面段ボールを接着剤
を用いて複数枚貼シ合わせ積層体を形成させる。得られ
た積層体をその積層面に垂直方向に裁断しく粗裁断）、
更に鋭利なスライス刃を用いて開口面（段ボールの段目
）がつぶれたシしない様に適当な厚さＫきれいに裁断す
る（精裁断）。上記の粗裁断を省略して直ちに精裁断す
ることができる。

かくして得られた断面が段が−ル積層構造の支持体は次
ぎに触媒展着処理に付されるが、紙の段階で予じめ耐水
処理が行なわれていない場合は、触媒展着に先立って前
記の耐水処理が８行なわれる。

本発明で使用されるオゾン分解触媒としては、例えばマ
ンガン及び銅の化合物よりなるマンガン触媒、更にマン
ガン触媒を担持した活性炭粉末などが挙げられる。

マンガン触媒は例えば次の如くして製造される。

硝酸マンガン゛、硫酸マンガン、塩化マンガン等のマン
ガンの可溶性塩を１１当、６ｏ、ｏｓ〜５モル、好まし
くは０．１〜０．３モル含む水溶液と硝酸銅。

硫酸銅、塩化銅等の銅の可溶性塩を１ノ当シｏ、ｏｉ〜
５ミル５モルしくは０．１〜０．３モル含む水溶液とを
混合する。この混合液１１に対して酸化剤として過酸化
水素水０．０１〜０．５モル、好しくけ０．１〜０．２
モルを徐々に加える。過酸化水素水を添加して行くと気
泡がわずかに発生する。

この時点に達したら過マンガン酸塩のアルカリ金属塩を
１１当シｏ、ｏｉ〜０．１５モル、好しくけ０．０５〜
０．１モル含む水溶液を水酸化カリウムまたは水酸化ナ
トリウムを１１当＃）１〜１０モル、好ましくは５〜１
０モル含む水溶液中に混合したアルカリ溶液を上記過酸
化水素水を添加した混合溶液中に徐々に添加していくと
黒褐色の沈澱物が生成し急激に気泡が発生する。気泡の
発生している間に添加を終了させる方が沈澱物の酸化に
は良い。上記アルカリ溶液は加温して添加してもよいし
または室温で添加してもよい。得られた沈澱物を十分に
撹拌したのち静置して上澄液をデカンテーションによル
除去し、加温した脱イオン水でリパルプとデカンテーシ
ョンを２〜３度繰返す。上澄液の２］が９．５以下、好
ましくは９以下になったのち遠心分離機により炉別する
。この状態に達すると本発明に用いられるマンがンと銅
を含有する生成物（非晶質）が得られる。Ｍｎ　３０〜
６０重量％：　Ｃｕ　５〜２０重量％ 上記マンガン触媒の支持体への展着は触媒スラリーの浸
漬、スプレー、静電塗装などにより行なわれる。触媒ス
ラリーの組成は上記マンガン触媒１００重量部、のシ剤
５〜４０重量部及び水１５０〜１８００重量部よりなる
。

使用されるのシ剤としては、例えばコーンスターチ、ポ
リビニルアルコール、カルデキシルメチルセルロース、
アラビヤゴム、でん粉、溶性でん粉、アルミナゾル、シ
リカゾル、デキストリン。

ゼラチン、パルプ廃液、ポリエチレングリコール。

エチルセルロース、ポリビニルアセテート、フェノール
樹脂、アルギン酸ソーダなどが挙げられる。

のル剤はマンガン触媒１ｏｏ重量部に対して５〜４０重
量部が使用でき、これよシも少くないと接着力が不足し
、またこれ以上多く使用するとスラリーの粘性が上昇し
て支持体が目づまシを起し易くなる。これらの作業性か
らみて好しい範囲は５〜２０Ｍ量部である。

スラリーを乾燥して得られる固形分の重量比（パル７″
濃度）は添加水分量によって決まるが、本発明の場合の
・臂ルプ濃度は５〜５０％が適用できる。作業性および
スラリーの付着量から実際には１０〜２５％が好しい〇 かくして得られた触媒スラリーを支持体に塗布し、余剰
スラリーは例えば圧縮空気で吹きとばしく浸漬の場合）
、ついで例えば１１０Ｃで２時間乾燥する０これらの工
程を必要な塗布量が得られるまでくシ返す。

別法によれば、本発明では上記の方法により難燃化処理
を施し触媒を展着した一般クラフト紙又は段ボール用厚
紙を用いて、片面段が−ルをつくシ、該片面段ボールを
用いて上記の積層工程及び裁断工程を行ない、所望の触
媒フィルターを製造することもできる。この方法では成
形品の耐水処理が省略できる。

本発明の触媒フィルターは構成素材として紙を用いてい
るため、オゾン分解触媒が紙屑中に浸透し、またけば立
った紙表面に付着するため、オゾンガスの通過時接触面
積が増加し分解効率が向上する。また素材が紙であるた
め通気抵抗が小さく、また耐衝盤性、緩衝性があるので
落下などによる破損が発生しない。更にセラミ、りに比
べ低価格で量産できる。

また本発明の触媒フィルターはオゾン分解性能の外に脱
臭効果も高いので脱臭の用途に好適である。

本発明においてオゾン分解性能テストは次の如くして行
なわ九る。加湿した空気（温度４０〜６０チ）にオゾン
発生機よシ得られたオゾンを混合してえたオゾンを含ん
でいる空気を０．５〜３．０ｍ　／　ｓｅｅの流速で厚
さ１０〜１５閣、断面積が１００Ｘ　１００ｍｍ＝１０
０ｃｍ２の触媒フィルター中を通過させ室温で触媒フィ
ルター通過前後（入口側および出口側）のオゾン混合空
気中の０３濃度をダイレック社製ｘｏｏ６ＡＩ（、ｙ型
オゾンモニター（紫外線吸収方式）ｆｃ用いて分析して
０３分解性能を測定した。

また同様にしてペッツ型マノメーターを用いて通気抵抗
を測定した。

実施例において用いられた触媒支持体の製造例を示す。

触媒支持体の製造例 坪量１００１７ｍ２の段ボール用ライナーをグアニジン
系難燃剤（三洋化成サンフレームＰ−３６５の２５％溶
液）中に含浸して乾燥し、含浸量１５ｇ／ｍ２（固形分
）とする。

難燃化処理した前記ライナーを２枚用いて一方を中芯用
として段ボール加工機によりコルグート加工（波の高さ
１．１ｍ）ｌ、、片面段ボールシートとする。

次いで片面段が−ルシートを１　ｍ　Ｘ　１　ｍに裁断
したものを、合紙機にて所要高さになるよう酢酸ビニル
エマルジョン接着剤を用いて積層し、段ポール積層体を
得る。段が−ル積層体のフルート目（波型頂部方向）と
直角方向のスリット線に沿って最終仕上幅１０１ｍよ、
り５１１１１１程度広く、粗く裁断した後、改めて所定
幅１０＋ｍａＫ正確に裁断し、耐水化処理を行ない、触
媒支持体を得た。粗裁断、仕上裁断と２段に行うのは、
セル部分の目づまシのないフルート断面を得るためであ
る。

得られた触媒支持体のセル数は２７０セル／Ｉｎ２であ
った。耐水化処理はインシアネート系樹脂（三井日曹Ｃ
Ｍ−Ｅ２００　、　ＣＭ−１００）のメチレンクロライ
ド溶剤１０％液に含浸、乾燥した。含浸量は１５Ｊ７／
ｍ”（固形分）であった。

上記坪量１００１１／ｍ”の段ボール用うイチのほかに
、坪量１２０９７ｍ”　、同７５１７ｍ”を用いて上記
の製造工程にしたがい、触媒支持体を得たが、セル数は
それぞれ２００セル／　ｉｎ”　ｐ　３５０セル／ｌ−
であった。厚さは表１に示すように前記所定幅１０咽の
ほか１５ｍｍ、１２＋ＬｒＭに裁断したものを用いた。

以上により得られた本発明の触媒支持体、を用いて本発
明のオゾン分解触媒の展着を行なう。

実施例−１ 硫酸マンガン（ＭｎＳＯ４Ｈり）（２ｏ　）　１９００
　ｇｒをイオン交換水に溶して液量を５０１１にする。

硫酸銅（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２０）　５００　ｇｒをイオ
ン交換水に溶して液量を１３１にする。ついでこれらの
溶液を室温で全量混合し、撹拌し々がら過酸化水素水（
３（１）１１を添加する。

過マンガン酸カリウム（Ｋ１ＭｎＯ４）　１７０　ｇｒ
をイオン交換水に溶して液量ｅ　１．１１にした溶液を
、苛性ソーダ１０５１０５Ｏイオン交換水に溶して液量
を３．５１にした溶液中に混合したアルカリ溶液を添加
していく。沈澱物が生成したのち約１時間撹拌して静置
する。沈澱物が沈降後、上澄液を分離し温イオン交換水
を加えて沈澱物をＩＪ　ｔＪ？ルプし同様な操作を行う
。上澄液のｐＨが９．５以下になれば遠心分離機で炉別
する。

得られたマンガン触媒のケーキを乾量基準で１００重量
部に対してのシ剤６〜３０重量部と水２００〜１，６０
０重量部を混合してマンガン触媒スラリーをつくった。

このスラリー中に前記製造例で得られた触媒支持体を浸
漬したのち余剰スラリーを圧縮空気で吹き飛ばしてから
１１０℃で４時間乾燥し、また乾燥後の触媒支持体は再
びマンガン触媒スラリー中に浸漬して所定の展着量が得
られるまで同じ操作をくシ返し、試料１〜６を調製した
。

実施例−２ 実施例−１と同様な方法で得られたマンガン触媒スラリ
ーをスプレーがンを用い１．０〜３．□ｋｇ／ｉの圧力
で触媒支持体上に吹きつけ１１０℃×４時間乾燥して所
定の展着量が得られるまでこの操作を繰返し試料７〜１
０を製造した。

実施例−３ 実施例−１と同様な方法で得られたマンガン触媒および
活性炭とのシ剤と水を混合して触媒スラリーをつくった
。

このスラリーを用い、実施例−１および実施例−２と同
様な方法で浸漬法およびスプレー法により触媒支持体上
に触媒を展着し試料１１〜１２を製造した。

実施例−４ 実施例−１と同様な方法で得られたマンがン触媒ヲトル
エン（６）−キシレン（２）−ブタノール（２）カラな
るシンナーと混合してフォードカップ１０〜４０秒の粘
度の触媒スラリーとしてこれを手持静電装置を用い、電
圧７０　ｋＶ　、空気圧１．０　ｋｌ？〜３．０ｋｇ７
ｃｍ”にて触媒支持体上に静電展着させ１１０℃×４時
間乾燥し、所定の展着量が得られるまでこの操作を繰返
し試料１３〜１４を製造した。

表１において、触媒支持体が２００セル／ｌ　ｎ　”の
ときは紙質１２０Ｊ９／ｍ”、開口率７０％；２７０セ
ル／ｉｎ”のときは紙質１００Ｊ／ｍ”　、開口率６８
％；３５０セル／ｉｎ２のときは紙質７５１／ｍ”ｒ開
口率４０チである。

実施例−６ 実施例−１で得られたマンガン触媒１００重量部に対し
てデンプン８重量部と水３００重量部を混合してマンガ
ン触媒スラリーをつくった。このスラリーを用い、セル
数が２７０セルおよび３５０セルで１００調Ｘ　１００
　ＷＩＭＸ　１０慎厚の触媒支持体上に実施例−１と同
様な方法によりマンガン触媒を展着した。

得られたマンガン触媒フィルターを前記テスト方法によ
ジオシン含有空気中の０３濃度を１　ｐｐｍ保持してマ
ンがン触媒フィルター通過前後の０３濃度を分析して０
３分解性能を測定した。測定温度：室温、流速：　０．
５　ｍ／ｓｅｅ　０またマンガン触媒フィルター中を０
５〜３．０　ｍ／ｓｅｅの空気を通し、マンガン触媒フ
ィルター通過前後の差圧よシ通気抵抗を測定した。試験
結果は図−１および図−２に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例６のオゾン分解テストにおいてテスト時
間と０５分解効率チとの関係を示す。曲線Ａは３５０セ
ル、曲線Ｂは２７０セルの場合である。 第２図は実施例６の通気抵抗テストにおいて静圧と流速
の関係を示す。曲線Ａは３５０セル、曲線Ｂは２７０セ
ルの場合を示す。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）片面段ボール又はハニカム状の積層構造よりなり
   、各積層面に沿って貫通する無数の開口流路が密接して
   形成された支持体であって、この支持体の開口流路の内
   壁にオゾン分解触媒を展着せしめてなる、オゾン分解触
   媒フィルター
2. （２）上記段ボール積層構造の支持体はその紙質が５０
   〜２２０ｇ／ｍ＾２、セル数が１５０〜５００個／ｉｎ
   ＾２、かつ開口率が３５〜８０％である第１項のフィル
   ター
3. （３）上記段ボールが難燃化処理されている第１項のフ
   ィルター
4. （４）上記段ボールが耐水化処理されている第１項のフ
   ィルター
5. （５）クラフト紙あるいは段ボール原紙から片面段ボー
   ルの複数枚積層体又はハニカム構造積層体を形成し、該
   積層体をその積層面に直角に適当な厚さに裁断し、得ら
   れた断面積層構造の支持体にオゾン分解触媒を展着させ
   るか、或いはオゾン分解触媒を展着したクラフト紙又は
   段ボール原紙を用いて片面段ボールを又はハニカム構造
   体成形し、上記の積層及び裁断工程を行なうことを特徴
   とするオゾン分解触媒フィルターの製造方法
6. （６）上記段ボール積層構造の支持体はその紙質が５０
   〜２２０ｇ／ｍ＾２、セル数が１５０〜５００個／ｉｎ
   ＾２、かつ開口率が３５〜８０％である第５項の製造方
   法
7. （７）上記片面段ボールに用いるライナー紙及び／又は
   中芯紙が予じめ難燃処理される第５項の製造方法
8. （８）上記片面段ボールに用いるライナー紙及び／又は
   中芯紙が予じめ耐水処理される第５項の製造方法
9. （９）上記オゾン分解触媒がマンガンおよび銅の化合物
   よりなるマンガン触媒である第５項の製造方法
10. （１０）上記触媒の展着が触媒スラリーの浸漬、スプレ
    ーあるいは静電塗装により行われる第５項又は第９項の
    製造方法
11. （１１）上記触媒スラリーがマンガン触媒１００重量部
    、のり剤５〜４０重量部及び水１５０〜１８００重量部
    よりなる第１０項の製造方法