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除湿用素子の製造方法 - ニチアス株式会社
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発明の名称 除湿用素子の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−272334
公開日 平成10年(1998)10月13日
出願番号 特願平9−80985
出願日 平成9年(1997)3月31日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】萩野 平 (外3名)
発明者 田辺 淳 / 古屋 由美子
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 無機繊維紙表面にシリカゲルを塗工し、このシリカゲルが塗工された無機繊維紙をハニカム状に加工してハニカム状加工物を得た後、前記ハニカム状加工物を珪酸アルカリ水溶液に浸漬し、酸処理した後、焼成することを特徴とする除湿用素子の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリカゲルを担持させた除湿用素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】再生式除湿器や全熱交換器等に組み込まれる除湿用素子として、ハニカム状に加工された無機繊維紙の表面に、シリカゲルやゼオライト、あるいは潮解性無機塩等の除湿剤を担持させたものが知られている。中でも、除湿剤としてシリカゲルを用いた除湿用素子は、その除湿性能の高さに加えて、再生が容易で、安価である等々の利点を備えることから主流となっている。
【0003】従来より、シリカゲルをハニカム構造体に担持させた除湿用素子を製造する方法として、ガラスペーパー、セラミックペーパーのような無機繊維紙からなるハニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液に浸漬後、酸処理してシリカゲルとなし、これを乾燥する方法、前記ハニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液に浸漬後に一旦乾燥させ、次いで酸処理する方法、あるいは前記ハニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液に浸漬後、水溶性カルシウム塩またはマグネシウム塩の水溶液に浸漬し、次いで酸処理する方法等が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】珪酸アルカリを酸処理してシリカゲルを生成させる工程は、複雑で工程数が多いため、除湿用素子の製造に際してできれば1回の工程で済むことが好ましい。しかしながら、上記した工程では1回当たりのシリカゲルの付着量に限界があり、除湿用素子としての使用を考慮した場合、性能上必要なシリカゲルを付着させるためには上記工程を数回繰り返さなければならない。即ち、珪酸アルカリの濃度を上げればシリカゲルの生成量が多くなり、付着量も多くなるが、珪酸アルカリ水溶液は粘性が高く、濃度を上げるとハニカム構造体が目詰まりを起こすため、1回当たりのシリカゲル付着量には限界があり、必然的に工程を数回繰り返すことになる。
【0005】本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、予めシリカゲルを塗工した無機繊維紙を使用することで、1回の処理工程でも除湿機能を充分に備えた除湿用素子を得ることを目的としたものである。
【0006】
【問題を解決するための手段】上記の目的は、本発明の、無機繊維紙表面にシリカゲルを塗工し、このシリカゲルが塗工された無機繊維紙をハニカム状に加工してハニカム状加工物を得た後、前記ハニカム状加工物を珪酸アルカリ水溶液に浸漬し、酸処理した後、焼成することを特徴とする除湿用素子の製造方法により達成される。本発明の方法によれば、除湿用素子として必要なシリカゲル付着量の大部分が塗工シリカゲルで確保されるため、珪酸アルカリの酸処理によるシリカゲルの生成工程が1回で済む。また、本発明の方法によれば、塗工シリカゲルと珪酸アルカリの酸処理によるシリカゲルとが一体膜を形成して、除湿用素子としての形状を安定に保持する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の除湿用素子の製造方法に関して詳細に説明する。除湿用素子の基材となるハニカム構造体を形成する無機繊維紙は、従来よりこの種の除湿用素子のハニカム構造体に使用されるものであれば特に制限されるものではなく、例えばガラス繊維やセラミック繊維を紙状に集成したものである。特に、シリカゲルを生成させる際の酸処理による劣化や、ハニカム構造体としての機械的強度や耐久性を考慮すると、アルカリ成分の量が少ないEガラスからなる繊維やシリカアルミナ繊維からなる紙が好ましい。
【0008】無機繊維紙へのシリカゲルの塗工は、シリカゲルと、ポリビニルアルコールあるいはアクリル系または塩化ビニリデン系の有機エマルジョンと、さらに水を混合したスラリーからなる塗工液を調製し、この塗工液をスプレーや刷毛を用いて無機繊維紙の表面に塗布する方法や、塗工液中に無機繊維紙を浸漬する方法等を採ることができる。中でも、塗工液中に無機繊維紙を浸漬する方法が、簡便で好ましい。この塗工により、シリカゲルの粒子が有機エマルジョンを介して無機繊維の表面に付着する。塗工液に使用されるシリカゲルの種類は特に制限されず、JIS Z0701で規定された相対湿度20%における吸湿量が3.0%以上のものが使用できる。また、塗工液の塗工量としては、シリカゲル換算で30〜120g/m2 であることが好ましい。塗工量が30g/m2 未満では、除湿用素子として必要なシリカゲル量を得るために、後述されるシリカゲルの生成工程を1回で済ませることができなくなる。一方、塗工量が120g/m2 より多くなると、無機繊維に付着するシリカゲルの粒子数が多すぎて目詰まりを起こす。
【0009】塗工後、後述されるシリカゲルの生成反応を均一に行うため、並びに除湿用素子全体として一様な除湿作用を発現させるために、無機繊維紙上に付着している余剰のシリカゲルを除去し、塗工面を平坦にしておくことが好ましい。そして、塗工後の無機繊維紙を乾燥し、ハニカム形状に加工することにより除湿用素子の基材であるハニカム構造体が得られる。ハニカム構造体の形状は特に制限されるものではなく、除湿用素子の種類や用途、適用箇所等に応じて加工される。
【0010】上記の如く得られた、シリカゲルが塗工されたハニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液中に浸漬し、次いで酸処理して前記珪酸アルカリを珪酸ゲルに変換する。生成珪酸ゲルは、その後の脱水(焼成)によりシリカゲルとなるが、その粒子は塗工により無機繊維表面に付着したシリカゲルの粒子と結合するように、あるいは前記シリカゲルの粒子間を埋めるように生成する。この珪酸ゲル生成反応は、公知の方法により行うことができる。例えば、珪酸アルカリ水溶液としては、珪酸ソーダ、珪酸カリウム、珪酸リチウム等の約10〜30%水溶液が適当である。珪酸アルカリの濃度がこれより低くても珪酸ゲルの固定は可能であるが、その固定量が少なすぎ、1回の工程のみで除湿用素子を製造する本発明の目的を達成できない。また、反対に濃度が高すぎると、粘度が高くなって目詰まりを起こすだけでなく、ハニカム構造体の無機繊維間に円滑に浸透せず、塗工によるシリカゲルの粒子間を埋めるように新たなシリカゲル粒子を生成できない。
【0011】ハニカム構造体の無機繊維紙の繊維間空隙に珪酸アルカリ水溶液が充分浸透したならば、ハニカム構造体を珪酸アルカリ水溶液から取り出し、必要に応じて高速空気流を吹き付ける等して、過剰の表面付着液を除く。次いで、この珪酸アルカリ水溶液含浸ハニカム構造体を酸処理して、珪酸塩を珪酸ゲルに変換する。使用可能な酸の種類は塩酸、硝酸、硫酸等があり、有機酸も使用可能である。また、珪酸アルカリからアルカリを溶出させられる塩も使用可能であり、例えば塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等がある。酸処理は、珪酸アルカリ水溶液含浸ハニカム構造体を上記した酸性水溶液に浸漬して行う。
【0012】また、酸処理に先立ち、珪酸アルカリ水溶液含浸ハニカム構造体を水溶性カルシウム塩またはマグネシウム塩、例えば塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム等の水溶液に浸漬してもよい。これら塩溶液の好ましい濃度は約数%〜約30%、浸漬適温は常温〜70℃である。この処理により、ハニカム構造体に単に付着していた珪酸アルカリが、不溶性の珪酸カルシウムまたは珪酸マグネシウムに変換されて、無機繊維の表面に固定される。また、この処理により、珪酸カルシウムまたは珪酸マグネシウムの形で残存したカルシウムイオンまたはマグネシウムイオンは、上記酸処理の際に大部分が処理液中に溶出して、除湿用素子の除湿性能に影響を及ぼすことはない。尚、この処理の詳細は、本出願人による特開昭63−218235号公報を参照することができる。
【0013】以上のように珪酸ゲルを生成した後、ハニカム構造体を水洗して付着塩類を除去した後、熱風で乾燥する。この状態では、塗工液に含まれていた有機エマルジョンが、無機繊維に付着しているシリカゲルの粒子表面を覆うように残存しているため、付着シリカゲル粒子はそのままでは除湿能力が低い。そこで、この有機エマルジョンの除去を目的として、例えば約400〜500℃まで昇温して焼成することが好ましい。また、この焼成により、ハニカム構造体の無機繊維紙が有機繊維や有機結合剤を含む場合は、これらも同時に除去される。
【0014】以上により除湿用素子が得られるが、珪酸アルカリの酸処理は1回であり、製造工程が著しく簡素化される。
【0015】以下、本発明を実施例及び比較例を挙げて更に説明する。
(実施例)Eガラス繊維紙(目付30g/m2 、厚さ0.2mm)に、シリカゲル60g/m2 となるように塗工する。塗工は、A型のシリカゲルとアクリル系有機エマルジョンと水とを混合したスラリーに、Eガラス繊維紙を浸漬し、その後引き上げると同時に余剰のシリカゲルをかき落として乾燥して行った。この塗工紙をコルゲート加工した後成巻し、直径400mm、長さ200mmのロータ型ハニカム構造体を製作した。このハニカム構造体を、固形分濃度28%の1号珪酸ソーダ溶液に30分間浸漬した後、10%、50℃の塩化カルシウム溶液に30分間浸漬し、更に濃度5%の塩酸に室温で30分間浸漬した。次いで、塩酸から取り出したハニカム構造体を、水洗後、110℃で乾燥し、引き続き400℃で焼成した。得られた除湿用素子Aの特性値を表1に示す。また、この除湿用素子Aを回転再生型除湿機に組み込んで除湿能力を測定した結果を表2に示す。
【0016】(比較例)Eガラス繊維紙(目付30g/m2 、厚さ0.2mm)をコルゲート加工した後成巻し、直径400mm、長さ200mmのロータ型ハニカム構造体を製作した。このハニカム構造体を、固形分濃度28%の1号ケイ酸ソーダ溶液に30分間浸漬した。その後、液切りとエアブローを行ってから、濃度10%、温度50℃の塩化カルシウム水溶液に30分間浸漬し、更に濃度5%の塩酸に室温で30分間浸漬した。次いで、塩酸から取り出したハニカム構造体を、水洗後、100℃で乾燥し、引続き400℃で焼成した。上述のようにしてシリカゲルを固定したハニカム構造体に対して、ケイ酸アルカリ水溶液浸漬から乾燥までの処理を3度繰り返して除湿用素子Bを得た。この除湿用素子Bの特性値を表1に、また回転再生型除湿機に組み込んで除湿能力を測定した結果を表2に示す。
【0017】
【表1】

【0018】
【表2】

【0019】表1及び表2から、本発明による実施例の除湿用素子Aは、比較例の除湿用素子Bに比べて、1回の工程にも係わらずシリカゲルの担持量が多く、除湿性能にも優れることが判る。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、無機繊維紙表面にシリカゲルを塗工し、このシリカゲルが塗工された無機繊維紙をハニカム状に加工してハニカム状加工物を得た後、前記ハニカム状加工物を珪酸アルカリ水溶液に浸漬し、酸処理した後、焼成することにより、1回の製造工程を経るだけで、実用に適する性能を有した除湿用素子を作成させることが可能となる。




 

 


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