JP2004002176A

JP2004002176A - 光触媒担持ガラス繊維布、その製造方法およびそれを用いたエアフィルター装置

Info

Publication number: JP2004002176A
Application number: JP2003109671A
Authority: JP
Inventors: Takeaki Kitamura; 北村　武昭; Juichi Ino; 猪野　寿一; Ryuji Masuda; 増田　竜司; Hidetoshi Fukuchi; 福地　英俊; Hiroshi Tougeda; 垰田　博史
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd; Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】エアフィルターとして必要不可欠な圧力損失に耐えうる強度を備え、かつ、ホルムアルデヒドなどの有害ガスをすばやく多量に吸着し、さらに分解除去できる光触媒担持ガラス繊維布を提供する。さらには、そのガラス繊維布の表面における多孔質層の形成方法およびその光触媒担持ガラス繊維布を用いたエアフィルター装置を提供する。
【解決手段】１００〜４００ｍ^２／ｇの比表面積を有する多孔質ガラス繊維布の表面に光触媒を担持してなる光触媒担持ガラス繊維布である。多孔質ガラス繊維布は好ましくはガラス繊維布を酸処理することにより繊維表面に多孔質層を形成する。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光触媒担持ガラス繊維布、その製造方法およびクリーンルームまたは居住空間などの空気清浄に利用されるエアフィルター装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体または電子部品などの精密機器の製造工場などではクリーンルームが、また食品、薬品または化学工場などでは少なくともエアフィルター装置が必要不可欠となっている。あるいは、近年では一般住宅または病院などの公共施設において高気密・高断熱化が進み、その弊害として、建築部材から放出されるホルムアルデヒドなどの揮発性有機化合物または半揮発性有機化合物（以下、これらをまとめて「ＶＯＣなど」と称する）によるシックハウス症候群の問題、または匂いガスの残留の問題が生じており、これらの問題を解決するために、一般的な居住空間にもエアフィルター装置の導入が進んでいる。
【０００３】
これまでＶＯＣなどまたは匂いガスを除去する種々の方法が開発され、それらを応用したエアフィルター装置が種々存在する。たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３または特許文献４には、ガラス繊維またはその織布の表面に酸化チタンなどの光触媒をゾルゲル法などにより固着させたフィルターが記載されている。
【０００４】
また、特許文献５には、分相法（酸処理を含む）またはゾルゲル法を用いて形成した多孔質ガラス膜の表面および内部に光触媒を固着させたフィルターが記載されている。同様に特許文献６には、形成方法が不明である表面および内部が多孔質のガラス膜に、光触媒を固着させたフィルターが記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献７には、エアフィルターではないが、γ−アルミナ、シリカゲルまたはガラスなどを１，０００℃程度に加熱して分相させた後、アルカリまたは酸で処理してその表面を多孔質化させ、さらにその表面に光触媒を固着させた壁材が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１２−１７６２４６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１９９１７３公報
【特許文献３】
特開平６−３２００１０号公報
【特許文献４】
特開平８−３０９１２２号公報
【特許文献５】
特開２０００−３１７３１５公報
【特許文献６】
特開２００１−２３９１６８公報
【特許文献７】
特開２００２−４５６５０公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記特許文献２に記載のエアフィルター装置では、表面が平滑な通常のガラス繊維またはその織布に光触媒を固着させただけであったため、ＶＯＣなどと接触できる光触媒の面積が小さく、その分解除去能力が限られていた。
【０００８】
また、特許文献５および特許文献６に記載のフィルターでは、多孔質ガラスの膜を形成することから、その膜を支持する何らかの基材が必要不可欠であり、製造部材数が増え、その製造工程が複雑になる問題があった。さらに、均一で外部表面積の大きな多孔質ガラスの膜を形成することは極めて困難であるため、これらのフィルターは、実験室レベルでは好ましい結果が得られても、工業的な大規模のエアフィルター装置には利用できなかった。
【０００９】
あるいは、特許文献７に記載の壁材では、光触媒を担持する基材としてγ−アルミナが主に検討されており、たとえばガラス繊維にγ−アルミナと同じ加熱処理を行った場合、ガラス繊維が熔融したり、あるいはその表面に形成される多孔質層の平均細孔径が大きくなりすぎて、上記同様に光触媒による分解除去能力が不足したりする問題があった。また、壁材では動的な気流に対して強度が不足するため、これをエアフィルターとして利用することはできなかった。
【００１０】
この発明は、以上のような問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、エアフィルターとして必要不可欠な圧力損失に耐えうる強度を備え、かつ、ＶＯＣなどおよび匂いガスをすばやく多量に吸着でき、かつ、その吸着物を効率的に分解除去できる光触媒担持ガラス繊維布を提供することにある。さらには、そのガラス繊維布を構成するガラス繊維の少なくとも表面を簡便確実に多孔質化する方法、ならびにそのガラス繊維布を用いたエアフィルター装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は１００〜４００ｍ^２／ｇの比表面積を有する多孔質ガラス繊維布の表面に光触媒を担持してなる光触媒担持ガラス繊維布である。
【００１２】
本発明者らは、エアフィルターに関するＶＯＣなどの吸着能力および分解除去能力について鋭意研究した結果、圧力損失に耐えうる強度を確保するため多孔質ガラス繊維布例えば多孔質ガラス繊維織布を基材としてこれに光触媒を担持させて利用する場合、光触媒担持前の多孔質ガラス繊維織布の比表面積が１００〜４００ｍ^２／ｇのときにＶＯＣなどおよび匂いガスが最も効率的に除去されることを見出した。細孔はガラス繊維布を構成するガラス繊維の表面層にのみ存在していてもよいが、ガラス繊維の中心層に至るまで伸びていてもよい。この比表面積の値は、光触媒を担持させる前の多孔質ガラス繊維布についての窒素吸着ＢＥＴ法による測定に基づくものである。比表面積が大きいほど、毛管現象により物理吸着または化学吸着の容量が大きくなる。しかし、比表面積が４００ｍ^２／ｇを超えると、ガラス繊維布の強度が不足して、その取扱いが困難になる。一方、１００ｍ^２／ｇ未満の場合は、ＶＯＣなどおよび匂いガスと接触する光触媒の面積が小さすぎて、その分解除去に時間を要するようになる。さらに好ましい範囲は、２００〜４００ｍ^２／ｇである。ちなみに、比表面積が３００ｍ^２／ｇの場合、そのガラス繊維布１ｇ当りで、直径１．０ｎｍのガス分子を３．０×１０^８個細孔内に単分子吸着できる。
【００１３】
また、ガラス繊維布に形成される多孔質層の平均細孔径（光触媒担持前））をもって、ＶＯＣなどが効率的に除去される好適範囲を表すことができる。すなわち、その好適範囲は１．０〜３０ｎｍである。この平均細孔径は、窒素吸着Ｉｎｋｌｅｙ法による測定値である。平均細孔径が３０ｎｍを超える場合は、ＶＯＣなどの分子と比べて細孔径が大きすぎるため、それらの吸着が非効率的になる。一方、１．０ｎｍ未満であると、光触媒が細孔内にうまく入り込めず、ガラス繊維布の単位表面積当りの光触媒担持量が不足し、ＶＯＣなどの分解除去が非効率的になる。さらに好ましい範囲は１．０〜２０ｎｍである。
【００１４】
本発明における多孔質ガラス繊維布としては多孔質ガラス繊維の織布または多孔質ガラス繊維の不織布が用いられる。以下、多孔質ガラス繊維の織布を用いる場合について説明する。
【００１５】
ガラス繊維織布の外部表面積は、０．２０〜０．７０ｍ^２／ｇが好ましく、さらには０．３５〜０．６３ｍ^２／ｇが好適である。ここで、外部表面積とは、ガラス繊維は少なくとも表面に多孔質層を備えるものであるが、その多孔質層が存在せずガラス繊維の表面が平滑であると仮定した場合におけるガラス繊維織布の単位重量当りの表面積をいう。具体的には、つぎの式により求められる。
【００１６】
外部表面積＝（番手当りのガラス繊維の外周全面積／番手重量）／（酸処理後の比重／酸処理前の比重）
【００１７】
ここで、「番手当りのガラス繊維の外周全面積」および「番手重量」は、ガラス繊維の規格から計算により求められる。一方、「酸処理後の比重」および「酸処理前の比重」については、つぎのアルキメデス法で測定する。ガラス繊維織布を白金（Ｐｔ）細線で天秤に吊るし、その重量を測る。つぎに、天秤に吊るした状態で純水を入れたビーカ中にガラス繊維織布を沈め、その減少重量（「空気中の重量」−「水中の重量」）を測定する。そして、つぎの式より、ガラス繊維織布の比重を求める。
【００１８】
比重＝（（ガラス繊維織布の重量／純水中での減少重量）×純水の密度）＋空気の密度×（１−（ガラス繊維織布の重量／純水の重量））
【００１９】
したがって、この外部表面積は、ガラス繊維の平均径と反比例する。外部表面積が０．７０ｍ^２／ｇを超える場合は、ガラス繊維が細すぎるため、ガラス繊維自体の製造コストが格段に高くなり、さらに後述の酸処理によってその強度が著しく低下する。一方、０．２０ｍ^２／ｇ未満であると、ガラス繊維が太くなりすぎるため、その強度は十分であってもＶＯＣなどの分解除去能力が不足し易く、それを補うためガラス繊維織布を幾層も重ねて厚くすれば、エアフィルター装置の単位時間当りのガス流量が小さくなりすぎるという問題が生じる。外部表面積が０．２０〜０．７０ｍ^２／ｇのガラス繊維は、その平均径がおよそ５〜９μｍである。なお、繊維径の異なる２種類以上のガラス繊維を混合してもよい。
【００２０】
ガラス繊維としては、組成中に酸可溶成分を有するものが用いられる。そして少なくとも表面に多孔質層を形成し易く、かつ、安価に入手できるＥガラス組成からなるものが好ましい。このＥガラス組成の一般的な組成成分含有率を表１に示す。
【００２１】
【表１】
━━━━━━━━━━━━━━━
成分　　　　　　重量％
───────────────
ＳｉＯ_２　　　　　５２〜５６
Ａｌ_２Ｏ_３　　　　１２〜１８
ＣａＯ　　　　　１６〜２５
ＭｇＯ　　　　　　０〜６
Ｂ_２Ｏ_３　　　　　　５〜１３
Ｒ_２Ｏ　　　　　　０〜３
ＴｉＯ_２　　　　　０〜０．４
Ｆｅ_２Ｏ_３　　　０．０５〜０．５
Ｆ_２　　　　　　　０〜０．５
━━━━━━━━━━━━━━━
ただしＲ_２ＯはＮａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの
いずれか一方または両方の合計を示す。
【００２２】
参考までに、市販されている５種類のＥガラス組成からなるガラス繊維の組成成分含有率を表２に示す。
【００２３】
【表２】

ただしＲ_２ＯはＮａ_２ＯおよびＫ_２Ｏの
いずれか一方または両方の合計を示す。
【００２４】
ガラス繊維は、酸溶液中に浸漬するなどの酸処理を施された場合、その中の酸可溶性成分例えばＢ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ｒ_２Ｏ等が表面から徐々に溶出して、その表面に多孔質層が形成される。多孔質層が形成された後に織機を用いて織布に加工すると、ガラス繊維の滑りが悪いため、糸切れが頻発する。そのため、前記酸処理は、ガラス繊維を織布に加工した後に施されることが好ましい。
【００２５】
このガラス繊維の織り方は、朱子織、綾織または模紗織などが好ましく、平織は好ましくない。平織は、朱子織、綾織または模紗織と比較して外部表面積が小さいため、ＶＯＣなどおよび匂いガスの吸着が非効率的になるからである。また、ガラス繊維織布の目付けは１００〜１，０００ｇ／ｍ^２が好ましく、その厚さは０．１〜１．０ｍｍが好適である。織り方が朱子織、綾織または模紗織であっても、その目付けが１００ｇ／ｍ^２未満で、かつ、厚さが０．１ｍｍ未満では、外部表面積が十分に確保できない。一方、その目付けが１，０００ｇ／ｍ^２を超え、かつ、厚さが１．０ｍｍを超えると、エアフィルターとしての加工および取扱いが困難になる。たとえば、一般的な家庭用エアフィルターの場合、ガス流量が１０ｍ^３／分、圧力損失が１００Ｐａ以下、除去率が９５％であることが要求される。この要件を充たすためには、５〜９μｍのＥガラス組成からなるガラス繊維を模紗織にした外部表面積６００ｍ^２のエアフィルターであれば、その目付けは３４３ｇ／ｍ^２である必要がある。
【００２６】
酸処理は、その方法をとくに限定されるものではないが、たとえばガラス繊維織布を塩酸などの酸水溶液に所定時間浸漬し、必要に応じて昇温あるいは攪拌した後、水洗いを行い、乾燥させる一連の処理が挙げられる。ここで、用いる酸水溶液の濃度、昇温温度および浸漬時間などの諸条件は、酸の種類、必要とする酸処理の程度（酸処理後のガラス繊維の比表面積）などによって適宜決定される。たとえば、平均径９μｍのＥガラス組成からなるガラス繊維を朱子織にしたガラス繊維織布に対して酸処理を施す場合は、３０〜７０℃に維持した１．５〜６．０規定の酸水溶液中に、前記ガラス繊維織布を６〜２４時間程度浸漬することにより、その比表面積を１００〜４００ｍ^２／ｇにまで確実に高めることができる。１．５規定未満の酸水溶液を用いた場合は、所望の多孔質形状を形成するまでに長時間を要したり、多孔質化できない場合もある。一方、６．０規定を超える酸水溶液を用いると、酸による腐蝕が急激なため、多孔質形状を時間によって調整することが困難になる。また、温度についても同様のことが言え、３０℃未満の場合は、所望の多孔質形状を形成するまでに長時間を要し、一方７０℃を超えると、多孔質形状の時間による調整が困難になる。
【００２７】
ガラス繊維織布には、紡糸のときに塗布した集束剤または織布に加工する際に塗布した滑剤などを除去する目的で、酸処理の前に加熱処理を施す方が好ましい。しかし、この加熱処理は、不要な付着物を除去するためのものであり、特許文献７に記載のようなγ−アルミナを分相させ、アルカリまたは酸に対して溶解し易い成分を表面層に移動させるものであってはならない。この発明では、γ−アルミナではなく、上記表１に記載の多成分系のガラス繊維を使用するため、分相が生じた場合には、ガラス繊維の多孔質層における平均細孔径が大きくなりすぎて、上記好適範囲に収まらなくなるばかりか、ガラス繊維の強度が著しく劣化する問題が生じる。ガラス繊維を分相させることなく、不要な付着物を除去するためには、加熱温度を６００℃以下に抑えることが好ましい。
【００２８】
以上は、本発明における多孔質ガラス繊維布として多孔質ガラス繊維の織布を用いる場合について説明したが、多孔質ガラス繊維の不織布も同様に用いることができる。また多孔質ガラス繊維は上記の酸処理によるものの他に、例えばゾルゲル法で製造した多孔質シリカ繊維を使用することができる。
【００２９】
ガラス繊維の不織布は主としていわゆるガラス短繊維を用いて抄造法、乾式積層法等によって製造される。ガラス短繊維は、その形状をとくに限定されるものではないが、平均径０．３〜２０μｍ、平均長さ１〜５０ｍｍが好ましい。短繊維の平均径が０．３μｍ未満の場合は、製造コストが著しく高くなり、また多孔質層を形成した場合、強度が著しく低下し、その取り扱いが困難となる。一方、平均径が２０μｍを超えると、短繊維が剛直で絡まり難くなり、加えて短繊維の比表面積が小さく光触媒の付着率が低くなり、光触媒活性が低く抑えられてしまう。また、平均長さが１ｍｍ未満の場合は、短繊維同士の絡みが弱くなり不織布の引張強度が低下する。一方、平均長さが５０ｍｍを超えると、その繊維の開繊性が低下し、不織布に均一に分散させることが難しくなり、結果として均一なガラス繊維不織布を作製することが困難になる。ガラス繊維不織布の目付けは５ｇ／ｍ^２〜１，５００ｇ／ｍ^２が好ましく、その厚さは０．０３〜５．０ｍｍが好適である。
【００３０】
酸処理されたガラス繊維布は、表面が固体酸の活性なシリカ（酸化ケイ素）質であり、かつ、その比表面積が極めて大きいので、極性ガスを多量に吸着することができる。このガラス繊維布に光触媒を固着させることにより、ＶＯＣなどおよび匂いガスを高効率で分解除去することができる。多孔質ガラス繊維布に対する光触媒の付着量は０．１〜４０重量％であることが好ましく、０．５〜２０重量％であることがより好ましい。
【００３１】
光触媒としては、その種類をとくに限定されるものではなく、公知の酸化チタンまたは酸化亜鉛などを利用することができる。また、ガラス繊維布の多孔質層に光触媒を固着させる方法は、とくに限定されるものではなく、公知の手段をそのまま利用することができる。たとえば、ＣＶＤ法などの化学蒸着法、スパッタリング法などの物理蒸着法、ゾルゲル法によるコーティング、あるいは光触媒の超微粒子を付着させた後に加熱して固着させる方法などが挙げられる。これらの中でも、汎用の生産装置が利用でき、かつ、材料の入手が容易なつぎの方法が好ましい。一つは、チタニア（酸化チタン）ゾルをゾルゲル法を用いてコーティングする方法、もう一つは、平均径１０ｎｍ以下のチタニアの超微粒子を分散させた溶液中にガラス繊維布を浸漬し、その後加熱して固着させる方法である。このゾルゲル法によるチタニアゾルのコーティングでは、ガラス繊維布をチタニアゾル溶液中に浸漬した後に、乾燥させ、焼成することから、ガラス繊維と酸化チタンとの間にＳｉ−Ｏ−Ｔｉ結合が形成され、それにより酸化チタンのガラス繊維に対する付着力が極めて強くなる。チタニアゾルの前駆体としては、チタンアルコキシド、チタン塩化物、チタン硫化物またはチタン酢酸塩などが挙げられ、アルコール類を相溶性溶媒とする場合は、チタンアルコキシドが好ましく、水を相溶性溶媒とする場合は、チタン塩化物、チタン硫化物またはチタン酢酸塩が好ましい。しかし、前記前駆体と有機物とが相溶する場合は、どの組み合わせを選択してもかまわない。
【００３２】
光触媒として酸化チタンを利用する場合は、アナターゼ型の酸化チタンが好ましい。アナターゼ型は、ルチル型またはブルッカイト型と比べて、光触媒としての反応性が高いからである。ただし、アナターゼ型の酸化チタンは、加熱により収縮するため、上記の方法において加熱焼成する場合は、その温度および時間には十分留意する必要がある。
【００３３】
また、ガラス繊維布の多孔質層には、白金、ロジウム、ルテニウム、金、銀もしくは銅などの貴金属またはそれらの硝酸塩、硫酸塩もしくは酢酸塩（以下、これらをまとめて「貴金属類」と称する）を光触媒と共に並存させることが好ましい。貴金属類を光触媒と並存させることにより、光触媒の反応性をさらに高めることができる。ガラス繊維布の多孔質層に貴金属類を固着させる方法は、とくに限定されるものではなく、また光触媒の固着処理とその前後を問わない。この貴金属類を固着させる方法としては、たとえば貴金属類の金属イオン水をガラス繊維布に吹き付ける方法、同金属イオン水にガラス繊維布を浸漬した後に光を照射する方法、あるいは同金属イオン水にガラス繊維布を浸漬した状態で光を照射する方法が挙げられる。前記光照射により、光還元めっき機構が作用し、貴金属類はガラス繊維布の多孔質層に強固に付着することができる。
【００３４】
また、ガラス繊維布に対するガスの吸着効果を高めるために、光触媒で分解されないような無機で吸着性能を持つ材料、例えばアパタイトを光触媒と組み合わせることができる。ここでアパタイトとは、リン酸三カルシウム、リン酸八カルシウムのようなリン酸カルシウム（狭義のアパタイト）、水酸アパタイト、炭酸アパタイトおよびフッ化アパタイトのいずれか１種またはこれら２種以上の混合物を指す。
【００３５】
アパタイトは酸処理されたガラス繊維布に光触媒を固着させた上に、形成されてもよく、酸処理されたガラス繊維布上にアパタイトを形成した後、光触媒を固着させてもよい。また、アパタイトと光触媒を混合して固着させたり、複合化させてもよい。
【００３６】
多孔質ガラス繊維布に対するアパタイトの付着量は０．１〜４０重量％であることが好ましい。０．１重量％未満であると吸着効果が現れず、一方４０重量％を超えるとガラス布を酸処理した効果が薄れたり、光触媒の上に形成する場合は光触媒活性が低下したりする。さらに好ましくは０．５〜２０重量％である。
【００３７】
アパタイトを形成する方法は特に限定されるものではなく、ｐＨ等を調整した疑似体液中に基材である多孔質ガラス繊維布または光触媒坦持多孔質ガラス繊維布を浸漬する一般的な方法が利用できる。　例えばＮａ、Ｋ、Ｃｌ、Ｃａ、Ｐ、Ｍｇ等のイオンを含有しかつｐＨ７〜８の疑似体液中に２５℃〜６０℃で１０〜３０日程度、より好ましくは３０℃〜４０℃の疑似体液中に２０分〜１時間程度浸漬することにより、水酸化カルシウムとリン酸イオンとの反応で生成するアパタイト（リン酸カルシウム）を多孔質ガラス繊維の表面層上に析出させることができる。
【００３８】
また、光触媒作用を有する金属酸化物がアパタイト結晶構造中にイオン交換によって金属修飾アパタイトを形成したり、金属酸化物の所定量の金属イオンをあらかじめアパタイトの構成イオンに添加しておいて、両者の共存下において共沈法によって金属修飾アパタイトを形成してもよい。
【００３９】
リン酸カルシウムは多孔質でありしかも菌やカビなどの生体構成成分である蛋白質や糖質などとの親和性（生体親和性）が大きいため、菌やカビなどの微生物を効率的に吸着できる。したがって、光触媒を固着したガラス繊維布と組み合わせることで菌やカビなどの微生物を迅速且つ連続的に酸化還元分解することができる。また、菌やカビなどの生命活動にて産生され菌体外に放出される悪臭物質の発生も防止することができる。
【００４０】
本発明におけるガラス繊維布は、酸処理前に全く加熱されないかまたは加熱されても３００℃以下であれば、その平均細孔径が比較的小さいため、分子量３０〜１２０程度のアルデヒド類、アルコール類、ケトン類、キシレン、トルエン、ベンゼン、スチレンまたはフェノールなどのＶＯＣ、あるいはアンモニア、一酸化窒素、二酸化窒素、硫化水素または二酸化硫黄などの匂いガスの分解除去に適する。一方、酸処理前に３００〜６００℃で加熱した場合には、平均細孔径が少し大きくなるため、分子量１２０〜３００程度のリン酸トリブチル（ＴＢＰ）、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）またはフタル酸ジエチル（ＤＥＰ）など半揮発性有機化合物の分解除去に適するようになる。
【００４１】
この光触媒を多孔質層に備える光触媒担持ガラス繊維布は、水または空気中の汚濁物質を分解するための手段、例えばクリーンルームまたは居住空間などの空気清浄に利用されるエアフィルター装置、内装壁材等に用いられる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により、この発明をさらに具体的に説明する。なお、下記の実施例に限定するものではない。
（実施例１）
上記表２のＮｏ（ｉ）のＥガラス組成からなるガラス繊維（平均繊維径９μｍ）を模紗織した織布（目付け３６３ｇ／ｍ^２、厚さ０．４３ｍｍ）に加熱処理を施すことなく、４５℃で３．０規定の塩酸水溶液中に２４時間浸漬し、その後十分に水洗いし乾燥させて、その表面に多孔質層を形成した。この多孔質層を備えるガラス繊維織布について、窒素吸着ＢＥＴ法により「比表面積」を、窒素吸着Ｉｎｋｌｅｙ法により「平均細孔径」を測定し、ならびにガラス繊維の規格および酸処理の前後における比重測定値から「外部表面積」を算出した。これらの測定値および計算値を表３に示す。
【００４３】
つぎに、チタンイソプロプロキシド７６０ｇと有機物樹脂４００ｇとをエチルアルコール８４０ｇに溶解させた溶液中に、上記多孔質ガラス繊維織布を浸漬し、その多孔質層に酸化チタンの前駆体を斑なく均一に付着させた。この織布を、６０℃で１時間乾燥させ、その後毎分１℃のペースで３５０℃まで昇温し、そのまま１２時間焼成した。この加熱処理で有機物樹脂は完全に除去され、またチタンイソプロキシドはアナターゼ型を主体とする酸化チタンに変化し、多孔質層の表面および細孔内に強固に固着した。酸化チタンの付着量は多孔質ガラス繊維布に対して３．０重量％であった。
【００４４】
このようにして製造した光触媒担持ガラス繊維織布について、つぎの方法により、ＶＯＣなどの分解除去能力を測定した。
【００４５】
〔密閉系による分解除去試験〕
上記の光触媒担持ガラス繊維織布を１０×１０ｃｍに切り出し、これを浄化用ファンと注入ガスを拡散する拡散ファンとを備える容積約５４Ｌの密閉型容器中に配置した。この密閉型容器中にホルムアルデヒドガスを注入し、拡散ファンにＤＣ１０Ｖを一定に印加して十分に拡散させた後に、その初期濃度を測定した。その後、直ちにブラックライトを点灯させ、この織布の表面において０．７ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を照射しつつ浄化用ファンにもＤＣ１０Ｖを印加し、３０分経過した後にホルムアルデヒドガス濃度を測定した。この初期濃度と３０分経過時の濃度とから、ホルムアルデヒドガスの除去率を算出した。この除去率は、つぎの算出式に基づく。
【００４６】
除去率（％）＝１００×（（初期濃度）−（３０分後の濃度））／（初期濃度）
【００４７】
この初期濃度が５、２０および４０ｐｐｍの場合における各除去率を表４に示す。
【００４８】
（実施例２）
ガラス繊維織布を４００℃で６時間加熱処理（分相生じず）した後に酸処理した以外は実施例１と同様にして、多孔質層を形成し、また酸化チタンを固着させた（酸化チタン付着量３．０重量％）。この織布の比表面積などを表３に、その分解除去能力を表４にそれぞれ示す。
【００４９】
（比較例１）
ガラス繊維織布を７００℃で加熱処理し分相させた後に酸処理した以外は実施例１と同様にして、多孔質層を形成し、また酸化チタンを固着させた（酸化チタン付着量３．５重量％）。この織布の比表面積などを表３に、その分解除去能力を表４にそれぞれ示す。
【００５０】
（比較例２）
ガラス繊維織布に酸処理を施さず多孔質層を形成しなかった以外は実施例１と同様にして、ガラス繊維織布の表面に酸化チタンを固着させた（酸化チタン付着量２．８重量％）。この織布の比表面積などを表３に、その分解除去能力を表４にそれぞれ示す。
【００５１】
（比較例３）
厚さ０．５ｍｍの酸化ケイ素９７％からなるガラス板を７００℃で加熱処理し分相させた後、酸処理を施して、その表面を多孔質化させた。この多孔質ガラス膜（比表面積３５ｍ^２／ｇ　平均細孔径６５．９ｎｍ）をイソプロピルチタネート溶液に浸漬し、つづいて０．１規定の塩酸水溶液中に３時間浸漬して加水分解させた後、１２０℃で１時間乾燥させた。この操作を３回繰り返したものを、５５０℃にて１５時間焼成し、多孔質ガラス膜中に酸化チタンを分散含有させた（酸化チタン含有量３．０重量％）。この多孔質ガラス膜の比表面積などを表３に、その分解除去能力を表４にそれぞれ示す。なお、この多孔質ガラス膜は、特許文献５の実施例に準じて作製したものである。
【００５２】
（実施例３）
実施例１と同様にして作製した多孔質層を備えるガラス繊維織布を、平均径７ｎｍ（石原テクノ社製）のチタニア超微粒子ゾル溶液（ＳＴＳ−０２）５０ｇをｐＨ１の塩酸水溶液９５０ｇに加え十分に溶解させた溶液中に浸漬した。その後、１５０℃で乾燥させ、さらに４５０℃で２０分焼成し、酸化チタンをガラス繊維織布に固着させた（酸化チタン付着量２．５重量％）。この織布の比表面積などを表３に、そしてその分解除去能力を表４にそれぞれ示す。
【００５３】
（比較例４）
比較例１で作製したガラス繊維織布に、実施例３と同様の手段により酸化チタンを固着させた（酸化チタン付着量３．５重量％）。この織布の比表面積などを表３に、そしてその分解除去能力を表４にそれぞれ示す。
【００５４】
【表３】

【００５５】
表３より、ガラス繊維織布を加熱処理しないで酸処理した実施例１，３および加熱処理するが分相させない実施例２では１００ｍ^２／ｇ以上の比表面積および１．０〜３０ｎｍの平均細孔径が得られる。これに対して、ガラス繊維織布を高温で加熱処理して分相させた後酸処理を行った比較例１，４およびガラス膜を加熱処理して分相させた後酸処理を行った比較例３では、得られる比表面積は１００ｍ^２／ｇ未満であり平均細孔径は３０ｎｍよりも大きくなることが判る。
【００５６】
【表４】

【００５７】
表４より、実施例１〜３の光触媒担持ガラス繊維織布では５ｐｐｍのホルムアルデヒドガス２５ｍｌを０．１〜１．０秒程度で８４％以上除去できることが判る。
【００５８】
【発明の効果】
この発明の光触媒担持ガラス繊維布は、加熱処理および酸処理などを施されても、ガラス繊維本来の強度を大きく損なうことがないので、エアフィルター装置に利用された場合でも、その圧力損失に十分に耐えられる。また、ガラス繊維の表面に形成される多孔質層は、比表面積が比較的大きく、かつ、細孔径が適当な大きさで、かつ、外部表面積も比較的大きいという特徴があるので、この多孔質層に光触媒を固着させれば、ＶＯＣなどおよび匂いガスをすばやく多量に吸着し、さらに分解除去することができる。また、このガラス繊維布は、ガラス繊維を織り込んだ後に加熱処理および酸処理を施すので、取扱い性に優れ、エアフィルター装置に容易に組み込むことができる。

Claims

１００〜４００ｍ^２／ｇの比表面積を有する多孔質ガラス繊維布の表面に光触媒を担持してなる光触媒担持ガラス繊維布。
前記多孔質ガラス繊維が１．０〜３０ｎｍの平均細孔径を有する請求項１に記載の光触媒担持ガラス繊維布。
０．２０〜０．７０ｍ^２／ｇの外部表面積を有する請求項１または２に記載の光触媒担持ガラス繊維布。
前記光触媒は多孔質ガラス繊維布に対して０．１〜４０重量％坦持されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒担持ガラス繊維布。
アパタイトが多孔質ガラス繊維布に対して０．１〜４０重量％付着している請求項４に記載の光触媒担持ガラス繊維布。
前記多孔質ガラス繊維布は、５〜９μｍの平均径およびＥガラス組成から由来する組成を有する多孔質ガラス繊維からなり、そして朱子織、綾織または模紗織された織布である請求項１〜５のいずれか１項に記載の光触媒担持ガラス繊維布。
ガラス繊維を酸処理することによって多孔質ガラス繊維とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光触媒担持ガラス繊維布の製造方法。
前記ガラス繊維は５〜９μｍの平均径およびＥガラス組成を有するものであり、このガラス繊維を朱子織、綾織または模紗織した織布を酸処理することによって多孔質ガラス繊維織布とする請求項７に記載のガラス繊維布の製造方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス繊維布を用いたエアフィルター装置。