JPH03270734A

JPH03270734A - 不織布状触媒

Info

Publication number: JPH03270734A
Application number: JP2072516A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Suzuki; 周一鈴木; Shunichi Uchiyama; 俊一内山; Hidenori Yoshizawa; 秀憲吉澤; Masahiro Tabuchi; 田淵　正大; Kazuo Shikibe; 色部　一雄; Tadao Matsubayashi; 松林　忠男
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1991-12-02
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: JP3144488B2

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】［産業上の利用分野］本発明は不織布状触媒に関し、とくに気体中に含まれる
有害物質の除去に利用される不織布状触媒に関する。

［従来の技か］従来、排ガス中に含まれる有害物質の餘去や、殺菌など
に利用した後のオゾンの除去には、触媒粒子を所定形状
に焼結したフィルターが使用されていた。しかし、この
焼結フィルターは形状が固定されてしまうため汎用性に
乏しかった。

このため、形状が容易に変形できる触媒として、手織布
などの繊維シートに触媒粒子を担持した不織布状の触媒
が提案された。しかし、従来の不織布状触媒は触媒粒子
をバインダーにより不織布の繊維表面に付着したもので
あるため、バインダーの量が少ないと触媒粒子の脱落が
起こり、バインダーの量が多いと触媒粒子の活性表面が
バインダーに覆われて処理能力が低下するという問題が
あった。しかも、この不織布状触媒ではバインダーが不
織布の繊維間の空間を塞ぐため圧力損失が大きくなると
いう問題もあった。

一方、触媒粒子を微細繊維状物の内部あるいは部分的に
内部から露出した状態で含有した触媒（特開昭５５−９
９３４５号）が提案されている。この触媒はフラッシュ
紡糸法や溶液剪断法などによって得られる微細繊維状物
（「バルブ状繊維ｊともいう）中に触媒を保持したもの
である。微細繊維状物（バルブ状繊維）は数ミリの長さ
で多数の分枝したフィブリルを備えているので、この微
細繊維状物中に保持された触媒粒子はフィブリルの細さ
（薄さ）から表面に露出しやすく、しかも、微細繊維状
物のフィブリル間の微細な空隙を通して外部と連絡され
ているため、微細繊維状物の内部に保持されていながら
十分な触媒機能を発揮できた。

しかし、この微細繊維状物はいわゆるバルブ状であって
、そのシート化は紙と同様に抄造により行われるので２
次元的な紙様のものしか得られず、３次元的な立体構造
の触媒にはならなかった。このため、上記微細繊維状物
からなる触媒を用いたシートは高い触媒機能を有する反
面、圧力損失が大きく、目詰りが生じやすいので、使用
寿命が短いという欠点があり、とくに処理風量が大きい
用途では用いることができなかった。

［発明が解決しようとするｖｉＡ題］本発明は上記従来技術の欠点を解消すべくなされたもの
であり、触媒粒子が安定に保持できて、十分な触媒機能
を有し、しかも、圧力損失が小さい不織布状触媒を提供
することを課題とする。

［課題を解決する手段］上記課題を解決するために、本発明では触媒粒子を繊維
中に保持した多孔繊維が単独または他の繊維と共に３次
元的な網状構造を形成していることを特徴とする不織布
状触媒を提供した。

すなわち、本発明は触媒粒子が多孔繊維内に保持される
ため、触媒粒子は脱落することなく安定に保持され、し
かも、多孔であることから触媒粒子と被処理物との接触
の機会も多くなるので触媒機能も十分に働く。そして、
この多孔繊維は従来技術で示した微細繊維状物などに比
べて、長さが長く、強度もあるので、ニードルパンチ処
理、水流絡合処理などの繊維絡合処理を行うことができ
る。このため、多孔繊維を用いて３次元的な網状構造を
有する不織布を作製することが可能となり、強度に優れ
、圧力損失の小さい不織布状触媒を提供できる。

本発明に使用する触媒粒子はとくに限定されるものでは
なく、用途、すなわち被処理物に応して適宜選択すれば
よいが、例えば、オゾンなどを分解除去する場合には、
白金、金、銀、銅、パラジウム、鉄、ニッケル、コバル
ト、マンガンなどの金属やこれらの酸化物、アルミナ、
シリカなどが適している。これら触媒粒子の大きさは多
孔繊維中にうまく分散され、かつ活性表面が露出するよ
うに平均粒径が０．１〜２０μｍであることが望ましい
。

この触媒粒子を多孔繊維中に保持する方法としては、例
えば繊維形成性重合体に、この重合体と相分離を生じる
重合体と触媒粒子とを分散混合して紡糸した後、これを
延伸する方法がある。繊維形成性重合体と相分離を生じ
る重合体は、紡糸直後、繊維形成性重合体内に相分離し
た分散相を形成するが、繊維の延伸に伴って引き伸ばさ
れ、主として両者の重合体の界面で空孔を発生する。分
散相は繊維表面付近にも存在するため、空孔は内部で連
絡し合うだけでなく外部にも口を開いた状態となり、多
孔繊維が形成される。また、触媒粒子はこの繊維内を走
る多数の空孔や繊維表面にその活性表面を露出した状態
で保持され、高い触媒機能を発揮することができる。こ
こで用いる繊維形成性重合体の一例をあげれば、４０重
量％以上のアクリロニトリルを含有するアクリル系重合
体が好ましく、これと相分離を生じる重合体としては、
酢酸セルロースやポリビニルアルコール系誘導体が遺し
ている。

なお、Ｉｌｔ！＆媒粒子を繊維内に保持する多孔繊維と
しては、この他の方法によって得られるものも当然使用
できる。ただし、繊維形成性重合体に溶剤などによって
抽出可能な物質と触媒粒子とを混合して紡糸した後、前
記物質を溶剤により除く方法は、溶剤が触媒粒子の活性
に悪影響を及ぼすことがあり、また、繊維形成性重合体
に発泡剤と触媒粒子とを混合しておき、紡糸とともに発
泡させる方法は、繊維強度が低下する場合があるので注
意を必要とする。

本発明に使用する多孔繊維の繊度は０．５〜３０デニー
ルの範囲にあることが望ましく　、　０．５デニルより
小さいと多孔構造であるため必要な単繊維強度が十分に
維持できず、３０デニールより太いと触媒粒子の大きさ
との関係から触媒粒子の活性表面の露出の度合いが少な
くなり触媒機能が低下する。また、多孔繊維の繊維長は
ニードルパンチ処理や水流絡合処理などによる繊維の絡
合が十分生じるように、２０〜１００■であるのがよく
、これより短くても長くても上記処理による繊維の絡合
度合いは悪くなる。

なお、本発明の不織布状触媒は上記多孔繊維のみから構
成されることが、その触複機能から考えると望ましいが
、強度や耐久性などの他の性質をとくに要求される場合
には他の繊維と混合してもよい。ただし、この場合にあ
っても多孔繊維は不織布状触媒中に２５重量％以上含ま
れていることが望ましい。他の繊維としては必要とされ
る性質に応じて適宜選択すればよく、とくに限定されな
い。

上述の多孔繊維は単独でまたは他の繊維と混合され、カ
ード機などによる繊維ウェブ形成手段を経て繊維ウェブ
とされる。この後、繊維ウェブにはニードルパンチ法ま
たは水流絡合法などの繊維結合処理が施され、繊維が３
次元的に絡合した網状構造の不織布状触媒が形成される
。この不織布状触媒は３次元的な網状構造であるため被
処理物との接触面積が大きく、かつ圧力損失が低い。た
だし、繊維の絡合度をあまり大きくして密度を高めると
、当然圧力損失も増大していくので、この不織布状触媒
の見かけ密度は０．５ｇ／Ｃｍ３を超えないことが望ま
しく、一方、強度との関係から、不織布状触媒の見かけ
密度は０．００３ｇ／ｃ＋ｎ３以上であることが望まし
い。とくに、好ましい不織布状触媒の見かけ密度は０．
０１〜０．２ｇ／ｃｍ　３である。

なお、ここでは３次元的な網状構造の不織布状触媒を製
造する手段として、繊維を絡合処理する方法を説明した
が、本発明の不織布状触媒の製造方法はこれに限られる
ものではなく、３次元的な網状構造が得られるのであれ
ばどの様な手段を用いてもよい。この他の手段としては
、例えば多孔繊維の繊維ウェブを形成した後、繊維ウェ
ブに所定間隔をおいて点状の熱融着部を設ける、いわゆ
るポイントシール法などがある。ただし、繊維が３次元
的な網状構造となるものであっても、バインダーにより
繊維を結合するものは、多孔繊維の孔部を埋めたり、触
媒の活性表面を覆ったり、繊維間の空間に被膜を形成し
たりするおそれがあるので望ましくない。

この様にして得られた本発明の不織布状触媒は、高い触
媒活性を有するにもかかわらず、圧力損失が低いため、
通常の気体中の有害物の除去等に利用できることはもち
ろんのこと、処理風量の大きな分野にも適用できる。

（実施例１）アクリロニトリルを９０％含むアクリル系重合停９２．
５部と酢酸セルロース（平均重合度１５０）　７．５部
とからなる重合体濃度２２％のジメチルホルムアミド溶
液に、二酸化マンガンを主体とする平均粒径１０μｍの
触媒粒子（荏原実業■製）１０部を分散混合する。次い
で、この溶液を１５℃の６３％ジメチルホルムアミド水
溶液に紡出した後、１次延伸、水洗、乾燥、２次延伸、
熱収縮の処理を行い、触媒粒子が保持された多孔繊維を
作製した。

この多孔繊維をカード機にかけ、多孔繊維１００％から
なる目付１００ｇ／ａ”の繊維ウェブを形成した後、針
密度８０本／（イ）２の条件でニードルパンチ処理を行
って、繊維が３次元的に絡合した見かけ密度０．０２ｇ
／ｃｍ”の不織布状触媒を得た。

この不織布状触媒を用いてオゾンガスの分解除去の実験
を以下の様にして行った。

まず、上記不織布状触媒を８００ｃ＋ｎ　’　（不織布
状触媒の重量８．０ｇ　、触媒粒子の重量０８ｇ）に裁
断し、これをオゾンガスの流路に配する。次に、二〇流
路に１１５±１０ｐｐｍのオゾンガスを１．５リットル
／分の条件で流し、不織布状触媒の通過前と通過後のオ
ゾン濃度を測定し、オゾンの分解率を求めた。

この結果を第１表に示した。

なお、オゾンの分解率は不織布状触媒の通過前後のオゾ
ン濃度の差を通過前のオゾン濃度で除してパーセントで
示した。

（実施例２）実施例１で用いたのと回し多孔繊維５０％とアクリル繊
維５０％とを混綿し、カード機によって目付ｚｏｏｇ、
／ｌ”の繊維ウェブを作製した。次いで、このｍ維つニ
ブを針密度８０本／ｃｓ”の条件でニードルパンチ処理
を行い、ａｍが３次元的に絡合した見かけ密度０．０２
ｇ／ｃｏ＋’の不織布状触媒を得た。

この不織布状触媒を８００ｃｍ”（不織布状触媒の重量
８．０ｇ　、触媒粒子の重量０．８ｇ）に裁断したもの
を用いて、オゾンガスの分解除去の実験を実施例１と同
様にして行い、その結果を第１表に示した。

（比較例工、２）二酸化マンガンを主体とする触媒粒子を焼結せしめた焼
結体（日本触媒化学工業■製）　７．２８ｇのものと、
４１．６ｇのものを準備する。次に、これらの焼結体を
オゾンガスの流路に配し、実施例１と同様にしてオゾン
ガスの分解除去の実験を行い、その結果を第１表に示し
た。

なお、焼結体には、焼結体の流路と垂直な断面の面積が
、実施例１の不織布状触媒の面積と同しものを使用した
。

第１表第１表から明らかなように、触媒粒子のみからなる焼結
体と、本発明の不織布状触媒とは重量の近いもの（実施
例１．２と比較例１）では本発明の方が分解率が高く、
オゾンの除去に優れていることがわかる。このことは、
不織布状触媒に含まれる触媒粒子の量が不縁布状触媒の
重量の約十分の−であることから考えて、本発明では篤
くべき効率の良さで触媒が働いていることを示している
。

［発明の効果］本発明は以上に述べた構成からなるため、以下に示す効
果を奏する。

■触媒粒子が多孔繊維内に保持されるので、触媒粒子の
脱落が生じることがなく安定に保持される。

■また、触媒粒子が多孔繊維内に保持され、がっこの繊
維が３次元的な網目構造を形成しているので、処理気体
などとの接触面積が大きく、触媒活性が高い。

■多孔Ｉｌｉ＆１が３次元的な網目構造となっているの
で、繊維間の空間が確保され、圧力損失が低い。

■このため、処理気体の風量が大風量でも処理が可能で
あり、使用寿命も長い。

■また、上記構造をとっているので強度的にも優れてお
り、取り扱い上の問題がない。

この様に、本発明の不織布状触媒は優れた効果を奏する
ものであり、とくに排ガス内の有害物質やオゾンガス中
のオゾンの分解などの気体中の有害物質を除去するのに
適した有用なものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）触媒粒子を繊維中に保持した多孔繊維が単独また
は他の繊維と共に３次元的な網状構造を形成しているこ
とを特徴とする不織布状触媒。
（２）見かけ密度が０．００３〜０．５ｇ／ｃｍ＾３で
ある請求項１に記載の不織布状触媒。
（３）３次元的な網状構造が繊維を絡合させることによ
って形成されている請求項１または２に記載の不織布状
触媒。