专利名称：光催化剂载体的制作方法
技术领域：
本发明有关一种可有效维持光催化剂物质，提高光催化剂物质的分解能力，同时可简单又有效执行再生处理的光催化剂载体。
众所周知，以往的方法是利用光催化剂的氧化能力，氧化分解清除空气中的恶臭及有害物质，此方法运用在空气净化器、室内空调器等方面。安装在这些机器中的光催化剂载体，一般是使用纸为基材，将其中含有光催化剂微粒子的纸加工成波浪状，再作成蜂巢状结构，利用粘着性物质将光催化剂固定于蜂巢状纸表面作为过滤器，边照射紫外线，边让空气通过，以分解、除去有害物质和恶臭。
然而，此种以含有光催化剂粒子的纸作为光催化剂载体，由于光催化剂微粒子是滞留固定在纸的纤维间，因此，纸中所含有的光催化剂量在纸体积的10％以下，而且实际存在于纸表面，有助于氧化反应的光催化剂量，充其量最多只有约1％左右，故有着效率极差的问题。另外，蜂巢结构是整流、层流通过其中的空气，因此也存在着空气中有害物质与光催化剂粒子接触几率极低的问题，为了提高蜂巢体的接触几率，亦曾尝试将蜂巢体的厚度设定在约10mm左右，但是想藉厚度使整个蜂巢体得以均一照射紫外线光的目的很难达到，所以无法期待可以提高分解效率。
本发明是欲提供可以有效提高光催化剂物质效率且维持大量的光催化剂物质，且让空气流通有充分空隙，以提高与光催化剂物质的接触效率，同时在劣化后可简单又更有效的再生的光催化剂载体。
为解决上述的课题，本发明所采用的方法为一种藉粘合剂将光催化剂物质固定在金属制基材表面的光催化剂载体，其特征在于，金属制基材由金属纤维堆积，由通气性良好、有着立体结构的无纺布状纤维结构体所构成，优选的纤维结构体在平均每1平方米面积，堆积重量200克至2000克、直径50微米乃至250微米的金属纤维者。
金属纤维的特征，在于其是由熔融纺丝法所形成的铝纤维。
纤维结构体的特征，在于其是由表面经具耐氧化性的粘着性物质表面处理，形成耐氧化性薄膜的金属纤维所构成，该具耐氧化性的粘着物质是以硅化合物为主要成分，最理想者其特征为由有机硅化合物水解所取得者。
耐氧化性的粘着物质，其特征在于其为硅酮树脂或氟树脂或为二者的混合物。
以下详细说明本发明最理想的实施形态。本发明是一种光催化剂载体，其特征在于，以熔融纺丝法制成的金属纤维形成具有所要厚度的无纺布状立体结构体为基材，利用粘合剂将光催化剂物质固定在该基材的纤维表面。用熔融纺丝法取得金属纤维是一种非常好的方法，它是金属以熔融的溶液状态保持在密闭的容器内，然后将加压气体输送至该密闭容器内，利用该气体施压金属溶液表面，使金属熔液上升至金属熔液供给管，然后该熔液从喷丝头喷出口喷出至大气中，再经过急速冷却凝固即制造出金属纤维，如特公昭63-3971号公报所揭示。金属纤维方面，则以铝纤维最为恰当，最理想的纤维结构体在平均每1平方米面积，堆积重量200克至2000克、直径50微米乃至250微米的金属纤维，同时为通气性良好的无纺布状有着立体结构的纤维结构体者。
由熔融纺丝法所制成的铝纤维表面如
图1照片所示，为多沟结构，其优点在于，每单位表面比表面光滑的纤维可承载更多量的光催化剂物质。另外，该纺丝法中，利用加压将熔融的铝从多孔喷丝头连续喷出至空气中使之成纤维状，形成连续的长纤维。当该纤维堆积在于乱气流中移动的输送带上的场合，如图2照片所示，可以制造出杂乱、具有均等空隙率的无纺布状立体结构的纤维结构体。以此种方法制造出来的纤维结构体，因为通气性良好，具有比较大的比表面积，最适合作为光催化剂载体。
金属纤维经过具有耐氧化性粘着性物质的表面处理，形成耐氧化性的薄膜，可望提高其物理特性及化学强度。藉著该纤维表面所形成的耐氧化性薄膜，可防止使用中的纤维切断所造成的起毛现象，同时可防止铝的氧化。具耐氧化性的粘着性物质，以二氧化硅或过氧化硅等硅化合物为主要成分，或者使用硅酮树脂、氟树脂或其混合物都很好。硅化合物方面，以烷氧基硅烷类的有机硅化合物水解所获得的硅溶胶最为有效。将光催化剂物质固定在纤维结构体纤维表面的方法，并没有特别限定，可使用一般已知的方法，不过在此推荐利用浸渍法或涂敷法，将含有二氧化钛微粒子及若干量粘着性物质的涂敷液涂敷在纤维表面，藉干燥或热粘着予以固定。涂敷液亦可混合适量的吸附剂。
之所以使用50微米至250微米的铝纤维，因比50微米更细的纤维制造极为困难且价钱昂贵，而比250微米更粗的纤维则很难制造成无纺布状的立体结构体。此外，每平方米的堆积重量为200克至2000克的原因，在于如果重量比200克少的话，很难获得得良好的立体结构体，而比2000克多的话，纤维的密度增加，很难作成具有可让空气顺畅流通的足够空隙的构造。金属纤维最好使用铝纤维，不过亦可以使用不锈钢、镍等金属纤维。在金属纤维表面所形成的耐氧化性薄膜的物质，如前述，以硅化合物、硅胶、树脂等最为适合。而光催化剂物质，则以二氧化钛最为恰当，不过，若以氧化锌、钛酸锶等为光催化剂物质亦可。将光催化剂物质粘着在金属纤维上的粘着剂，以硅化合物、硅酮树脂、氟树脂等粘着性物质最为理想。
实施例将利用熔融纺丝法所制得的粗130微米的铝纤维，以每平方米360克之比率堆积，形成具有厚3mm的垫子形态的无纺布状纤维结构体。在铝纤维的表面喷涂由常盘电机股份有限公司所制售名为‘FJ803F’的硅化合物，形成1微米以下的二氧化硅薄膜。光催化剂涂敷液则以相当于二氧化钛30重量份对聚四氟乙烯70重量份的乳液混合而成，将之喷涂于前述纤维结构体，在380℃的温度下烘烤1小时，即可制得光催化剂载体。
为确认本光催化剂载体的分解脱臭性能，安装如图3、图4所示的脱臭性能实验装置，以便跟市售的光催化剂过滤器比较。参照图3、图4，脱臭性能实验装置在筐体(1)内配置有吸入空气的风扇(2)及紫外线灯(3)，紫外线灯(3)的上下，安装本发明的光催化剂载体(4)或是比较用的光催化剂过滤器。本发明光催化剂载体使用时，是以二层层压物为1个单位。而比较例是使用石原产业股份有限公司制售名为‘P-ST-H11’、具有厚度15mm的活性炭波纹型蜂巢结构的光催化剂过滤器。实验装置设置在5立方米的密闭实验室中，导入定量的对象气体进行循环通风，并测定每小时氨气的残留浓度，氨气浓度的变化如表1所示，终期速度显示本发明品的分解脱臭性能较高。
表1
由相同的实验方法所进行的乙醛分解脱臭性能实验结果如表2所示。本发明品的分解脱臭速度为比较例的3倍以上。比较例虽有用活性炭达成的初期吸附脱臭效果，而其后氧化钛的反应参与小，相对地，本发明品则显示出利用氧化钛的立体展开结构所获得的分解脱臭效果非常大。
表2
本发明的光催化剂载体因通气性良好且具有比较大的比表面积，所以含有恶臭及有害物质的空气不会以层流，可以乱流的状态通过，在纤维的较大比表面上可承载较多的光催化剂物质，以提高与空气接触的量。又，因为是无纺布状的纤维结构体，所以光线透过结构体内部的透光性良好，同时藉著光亮性金属表面的漫反射，紫外线可以照射到整个光催化剂载体的纤维表面，其结果可以高效率地分解与光催化剂接触的恶臭及有害物质。再者，光催化剂载体如因纤维表面附着恶臭物质、有害物质或氧化后的物质而造成劣化，使光催化剂物质所具有的氧化分解能力下降时，因其是金属制品且使用无机类的粘合剂，因此很容易水洗干净，以温水处理洗净光催化剂载体即可除去附着物质，而可大体上恢复初期状态的氧化分解能力，因此，具有劣化后再生处理容易的优点。而且，跟传统使用耐水性差的纸张、无纺布、玻璃纤维为基材者相较，即使经过反复水洗，也不会有变化的缺点，可维持初期的形状，不会造成再使用方面的困扰。再者，因为金属制品，所以有不燃性的优点。
附图的简单说明图1是铝纤维的放大照片；图2是纤维结构体的放大照片；图3是实验装置的内部主视图；图4是实验装置的内部侧视图。
图号说明(1) 筐体(2) 空气吸入风扇(3) 紫外线灯(4) 光催化剂载体
权利要求
1.一种光催化剂载体，通过粘合剂将光催化剂物质固定于金属制基材表面，其特征在于金属制基材是由金属纤维堆积，由具良好通气性有着立体结构的无纺布状的纤维结构体所构成。
2.如权利要求1所述的光催化剂载体，其特征在于，纤维结构体是在平均每1平方米面积，堆积重量200克至2000克、直径50微米乃至250微米的金属纤维。
3.如权利要求1或2所述的光催化剂载体，其特征在于，金属纤维为利用熔融纺丝法所形成的铝纤维。
4.如权利要求1或2所述的光催化剂载体，其特征在于，纤维结构体是由表面经具耐氧化性的粘着性物质处理，形成耐氧化性的薄膜的金属纤维所构成。
5.如权利要求4所述的光催化剂载体，其特征在于，具有耐氧化性粘着物质的主要成分为硅化合物。
6.如权利要求5所述的光催化剂载体，其特征在于，硅化合物是由有机硅化合物水解取得。
7.如权利要求4所述的光催化剂载体，其特征在于，具有耐氧化性的粘着性物质为硅酮树脂或氟树脂或为其混合物。
全文摘要
本发明提供可高效率维持大量光催化剂物质,具有让空气充分流通的空隙,可提高与光催化剂物质的接触效率,同时劣化后可简单又有效再生的光催化剂载体。本发明方法通过粘合剂将光催化剂物质固定在金属制基材表面上催化剂载体,其特征在于,金属制基材由金属纤维堆积,由通气性良好有立体结构的无纺布状的纤维结构体所构成,优选的纤维结构体是在平均每1平方米面积,堆积重量200克至2000克直径50微米至250微米的金属纤维。
文档编号C09J183/00GK1267570SQ00104338
公开日2000年9月27日 申请日期2000年3月17日 优先权日1999年3月17日
发明者村泽贞夫, 横山义明, 右田慎司 申请人:集泰科技股份有限公司