-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Titaniumoxid enthaltendes Papier, welches nicht
modifizierte oder oberflächenmodifizierte, ultrafeine Titanoxid-Partikel enthält. Die
Erfindung bezieht sich ferner auf eine Wellpappe, die das Titaniumoxid enthaltende Papier
wenigstens als eine Zwischenschicht oder eine Außenschicht umfasst, sowie auf ein
deodorisierendes Element, welches eine gestapelte Anordnung von mehreren Einheiten der
Wellpappe umfasst.
-
Als Filter zur Entfernung von Geruchskomponenten, Kontaminationen und Stäuben
aus einer Atmosphäre wird ein deodorisierendes Filter verwendet, welches in einem nicht
gewebten Stoff eine Patrone, die Aktivkohle enthält, oder ein anderes feinmaschiges Gehäuse
umfasst, welches an eine Klimaanlage befestigt werden kann.
-
Das japanische Patent Kokai S59-69125 öffenbart eine Luftreinigungstechnologie,
wobei ein Streifen eines gekreppten oder geprägten Papiers in Form einer Rolle mit oder ohne
einem Deodorant oder einer anderen Chemikalie (z. B. Aktivkohle, Deodorant, Parfum
und/oder Trockenmittel) zwischen den Windungen des Papiers oder in das Papier eingelagert
vorliegt, so dass die Luft gereinigt wird, wenn sie von einer Stirnfläche der Rolle zu der
anderen Stirnfläche fließt.
-
JP Kokai S56-15828, JK Kokai S56-16097 und JP Kokai S57-102221 offenbaren
deodorisierende Elemente für die Entfernung von übelriechenden Stoffen aus einer
Atmosphäre, die als flaches Blattmaterial und/oder als gewelltes Blattmaterial eines
Aktivkohlefasern enthaltenden Papiers aufgebaut sind, wobei die beiden Blattmaterialien
miteinander verbunden sind.
-
Obgleich nicht auf eine Deodorisierung bezogen, sei die JP Kokai S55-159827
erwähnt, die einen Entfeuchter für feuchtigkeitshaltige Gase offenbart, der mit einem
eingebauten Entfeuchtungsmittel ausgerüstet ist, welches eine Wabenstruktur umfasst, die aus
einem ein Adsorbens (z. B. Aktivkohle) enthaltenden Papiers aufgebaut ist und mehrere
parallele Gaskanäle aufweist und mit einem Wasseradsorbens (z. B. Lithiumchlorid)
imprägniert ist.
-
Die von der vorliegenden Anmelderin eingereichte JP Kokai S62-114621 offenbart
eine Laminarstruktur für eine Gasbehandlung, die eine gestapelte Anordnung von mehreren
Einheiten einer Wellpappe umfasst, welche aus einer flachen Zwischenlage und einer
gewellten Zwischenlage sowie aus mehreren parallelen Kanälen besteht, wobei die
Zwischenlagen aus einem nicht brennbaren Papier bestehen, welches einen Extrakt oder ein
Trockendestillat einer Pflanze der Familie der Theaceae aufweist.
-
Das japanische Gebrauchsmuster H4-106624, welches auch von der vorliegenden
Anmelderin eingereicht wurde, offenbart ein deodorisierendes Filter, welches eine
Wabenstruktur aufweist, die aus einem Stapel von mehreren Einheiten einer Wellpappe
aufgebaut ist, welche aus einer flachen Schicht und einer gewellten Schicht besteht und
mehrere parallele Kanäle aufweist, so dass ein Gas gereinigt wird, wenn es durch diese
parallelen Kanäle strömt, wobei das deodorisierende Filter dadurch gekennzeichnet ist, dass
die deodorisierende Chemikalie Semicarbazid auf dieser Wabenstruktur abgelagert ist.
-
In der Zwischenzeit wurde berichtet, dass photokatalytisches, ultrafeines, partikuläres
Titanoxid bei der Photodeodorisierung (Entfernung von Tabakgeruch, Haushaltsgeruch,
Körpergeruch, etc.) wirksam ist, bei dem Reinigen von atmosphärischer Luft (Entfernung von
NOx, Trichlorethan, etc.), dem Abbau von Färbungen (Tabakfärbungen, Ölfärbungen, etc.),
bei dem Schutz gegen Bakterien (Sanitärporzellan, Fliesen) sowie bei der Verbesserung der
Wasserqualität oder dem Reinigen von Wasser. Für eine detaillierte Information sei hier auf
die relevanten Beschreibungen in Denki Kagaku oyobi Kogyo Butsuri Kagaku
(Electrochemistry and Industrial Physicochemistry), 68, Nr. 1, S. 9-13, 1995, veröffentlicht
von Shadan Hojin Denki Kagaku Kyokai (The Electrochemical Society of Japan) und Nikkei
Business, 21.März, 1994, S. 60-61, verwiesen, die hiermit angeführt sind.
-
Es wurde ferner von einer Technologie berichtet, bei der ein Titanoxid-Sol, welches
durch eine Aluminiumhydroxid-Ausflockung hergestellt wird, zu einer wässrigen Dispersion
oder einem Schlamm aus einer Holzmasse zur Verwendung als Papierrohstoff hinzugefügt
wird.
-
Unter den obigen, zum Stand der Technik gehörigen Technologieen ist das ultrafeine,
partikuläre Titanoxid, welches eine photokatalytische Aktivität aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass es durch photische Energie aktiviert wird, wodurch viele schädliche
organische Substanzen oxidativ abgebaut werden, einschließlich übelriechender Substanzen,
und das es ferner das Potential aufweist, um auf dem Gebiet der deodorisierenden Filter
Verwendung zu finden.
-
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben somit die Möglichkeit des Einbaus
von ultrafeinem, partikulären Titanoxid in Papier auf der Stufe der Papierherstellung
untersucht und haben ferner das erzielte, Titanoxid enthaltende Papier für die Herstellung
eines deodorisierenden Elementes für ein Klimagerät oder als ein Wandpapier mit einer
deodorisierenden Funktion verwendet. Die Erfinder mussten jedoch mit dem nicht erwarteten
Ereignis fertig werden, dass das eingelagerte, ultrafeine, partikuläre Titanoxid nicht nur die
übelriechenden Substanzen abbaut, sondern auch den Matrixzellstoff innerhalb eines kurzen
Zeitraums oxidiert und abbaut. Die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung
durchgeführten Untersuchungen haben ergeben, dass offensichtlich der Zellstoff an Stellen
oxidativ abgebaut wird, an denen er Kontakt mit den Partikeln aus Titanoxid hat.
-
Es wurden Experimente unter Verwendung eines Aluminiumhydroxid-ausgeflockten
Titanoxidsols oder einer Titanoxid-Zusammensetzung durchgeführt, welche durch eine
Flockung eines anorganischen Füllstoffes, der eine geringe Adsorbenskapazität aufweist, und
eines ultrafeinen, partikulären Titanoxids mit einem Flockungmittel als dieses ultrafeine,
partikuläre Titanoxid hergestellt wurde. Obgleich einige Verbesserungen hinsichtlich des
Papierabbaus erzielt wurden, blieben viele Probleme für eine kommerzielle Anwendung
ungelöst.
-
Die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten Forschungen
ergaben, dass bei Anwendung eines deodorisierenden Elementes aus einer Klimaanlage das
bekannte Titanoxid enthaltende Papier, welches kaum ultrafeines, partikuläres Titanoxid
enthält, nur einen beschränkten deodorisierenden Effekt aufwies, so dass sich das Bedürfnis
für eine weitere Verbesserung ergab.
-
Angesichts des obigen Standes der Technik bestand eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, ein Titanoxid enthaltendes Papier bereitzustellen, welches eine
zufriedenstellende deodorisierende Kraft aufweist und welches gut geschützt gegenüber
einem Papierabbau ist, wobei eine Wellpappe dieses Titanoxid enthaltende Papier wenigstens
als Zwischenschicht oder als Oberflächenschicht aufweist, und wobei ein deodorisierendes
Element einen Stapel von mehreren Einheiten dieser Wellpappe umfasst. Die Erfindung hat
als eine weitere Aufgabe, die Bereitstellung eines modifizierten ultrafeinen, partikulären,
Titanoxid enthaltenden Papiers und der entsprechenden Wellpappe und des deodorisierenden
Elementes.
-
Das Titanoxid enthaltende Papier gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Anspruch 1
definiert.
-
Die Wellpappe gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine wellenförmige
Zwischenschicht und eine flache Oberflächenschicht, wobei das Titanoxid enthaltende Papier
für diese Zwischenschicht oder für diese flache Schicht oder für beide Schichten verwendet
wird.
-
Das deodorisierende Element gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Stapel
von mehreren Einheiten dieser Wellpappe.
Titaniumoxid enthaltendes Papier
-
Als ultrafeines, partikuläres Titanoxid (T) wird ein Produkt mit einem
Röntgenpartikeldurchmesser (berechnet mit der Scherrer-Gleichung) von nicht größer als 100
nm verwendet. Der bevorzugte Röntgendurchmesserbereich beträgt 2-50 nm und der mehr
bevorzugte Bereich beträgt 3-30 nm. Solche ultrafeine Qualitäten von Titanoxid besitzen im
Allgemeinen photokatalytische Aktivität. Die kristalline Morphologie des ultrafeinen,
partikulären Titanoxids (T) ist in vielen Fällen der Anatas, wobei aber die Rutilform auch
verwendet werden kann. Solches ultrafeines, partikuläres Titanoxid (T) ist in Pulverform oder
in Form eines Sols verfügbar. Obgleich das Titanoxid im Allgemeinen in Pulverform
verwendet wird (der BET-Oberflächenbereich des Pulvers beträgt ≥ 150 m²/g, vorzugsweise ≥
180 m²/g und für noch bessere Ergebnisse ≥ 200 m²/g), wobei das Sol aber auch verwendet
werden kann.
-
Das oben erwähnte, ultrafeine Titanoxid (T) kann so, wie es ist, für die Zwecke der
Erfindung verwendet werden. Für eine weitere Verbesserung der deodorisierenden
Eigenschaft ist jedoch die Verwendung von modifiziertem, ultrafeinem, partikulärem
Titanoxid (T') bevorzugt. Das Metall oder die Metallverbindung, die für die
Oberflächenmodifikation des ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T) verwendet werden kann,
umfasst verschiedene Metalle, wie Gold, Silber, Kupfer, Platin, Zink, Silizium, Eisen, etc.
sowie die Oxide und Hydroxide dieser Metalle. Ein besonders bevorzugtes
Modifikationsmittel ist Zinkoxid (oder Zinkoxid plus Siliziumoxid). Die
Oberflächenmodifikation kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden. In
typischer Weise wird das Verfahren, welches in JP Kokai H6-199524 beschrieben ist,
verwendet. Bei der Oberflächenmodifikation mit Zinkoxid als Beispiel umfasst ein typisches
Verfahren das Mischen einer Dispersion von ultrafeinem partikulärem Titanoxid (T), einem
Zinksalz (z. B. Zinkchlorid, Zinksulfat, Zinknitrat, etc.) und einer wässrigen Lösung einer
alkalischen Substanz sowie das Neutralisieren der Mischung für die Präzipitation, falls
notwendig, gefolgt von Spülen und Trocknen.
-
Der Gewichtsanteil des ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T) zu dem
Modifikationsmittel aus Metall oder einer Metallverbindung in diesem modifizierten,
ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T') wird aus dem Bereich von 65 : 35 bis 99 : 1,
vorzugsweise von 70 : 30 bis 98 : 2 und für noch bessere Ergebnisse aus dem Bereich von 75 : 25
bis 97 : 3 ausgewählt. Wenn der Anteil des Modifikationsmittels kleiner als der obige Bereich
ist, wird das Maß der Verbesserung des deodorisierenden Effektes nicht vorteilhaft sein.
Wenn andererseits der Anteil den obigen Bereich überschreitet, wird der deodorisierende
Effekt kaum zufriedenstellend sein.
-
Das anorganische Füllmittel (F) wird verwendet, um dieses ultrafeine, partikuläre
Titanoxid (T) oder das modifizierte, ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T') zu unterstützen.
Viele bekannte, anorganische Füllmittel unterscheiden sich jedoch erheblich hinsichtlich ihrer
Absorptions- oder Immobilisierungsfähigkeit. In der praktischen Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung wird wenigstens eine der folgenden Substanzen verwendet, die aus
der Gruppe ausgewählt wird, die aus Sepiolit, Kieselgel, Betonit, Zeolit, Magnesiumsulfat,
Asbest und Aktivkohle besteht. Besonders bevorzugt ist Sepiolit. Bei Verwendung von solch
einem speziellen Füllmittel kann die relative Menge des ultrafeinen, partikulären Titanoxids
(T) oder des modifizierten, ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T') in dem Papiermaterial
stark angehoben werden. Das anorganische Füllmittel (F) kann in einer pulverförmigen,
pulverähnlichen fibrösen oder einer Wisker-Form vorliegen.
-
Die immobilisierende Fähigkeit des anorganischen Füllmittels (F) für das ultrafeine,
partikuläre Titanoxid (T) oder das modifizierte, ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T') kann aus
der Rate und dem Zustand der Ausflockung von beiden Partikelarten in Wasser abgeschätzt
werden. Sie kann auch abgeschätzt werden, in dem die Papierbahn unter dem Mikroskop bei
einer Vergrößerung von etwa 1000-3000 beobachtet wird. Die immobilisierende Fähigkeit, so
wie der Ausdruck hier verwendet wird, bedeutet die intrinsische, Adsorbensimmobilisierende
Kraft des Füllmaterials als solches für das ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T) oder für das
modifizierte, ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T'). Wenn die Immobilisierung mit Hilfe eines
Fixier- oder Flockungsmittels erzielt wird, werden die Titanoxid-Partikel mit der Zeit
verdrängt, so dass kein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden wird.
-
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass bekannte anorganische Materialien, wie
Aluminiumhydroxid, Kaolin, Calciumcarbonat und Talk nur eine geringe
Adsorbensimmobilisierende Fähigkeit für das ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T) oder für das
modifizierte ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T') besitzen. Diese Materialien können
ergänzend verwendet werden, wobei sie jedoch nicht als alleinige Substituenten für das
anorganische Füllmaterial (F) dienen können, so wie es hier zuvor definiert worden ist.
-
Als für die Bahnbildung bei Papierherstellungsmaschinen geeignetes, organisches
Fasermaterial (P) kann mit Vorteil gewöhnlicher Zellstoff verwendet werden, wobei andere
organische Fasermaterialien nur verwendet werden können, wenn sie in einer Papierbahn
ausgebildet werden können.
-
Bei der Bahnbildung können andere Verstärkungsfasern, wie Glasfaser, keramische
Fasern und synthetische Fasern, in Kombination mit dem ultrafeinen, partikulären Titanoxid
(T) oder mit dem modifizierten, ultrafeinen, partikulären Titanoxid (T'), dem anorganischen
Füllmaterial (F) und dem organischen Fasermaterial (P) verwendet werden. Organische oder
anorganische Bindemittel können in geeigneten Mengen zugesetzt werden. Ferner können
eine Reihe von bekannten Hilfsmitteln bei der Papierherstellung und sonstige Additive
zugesetzt werden.
-
Der Anteil des ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T) oder des modifizierten,
ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T') und des anorganischen Füllmaterials (F), der
gebunden an dem gesamten, Titanoxid enthaltenden Papier vorliegt, beträgt 5-90
Gewichtsprozent, vorzugsweise 10-70 Gewichtsprozent, und für noch bessere Ergebnisse 20-
60 Gewichtsprozent. Der Gewichtsanteil des ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T) oder des
modifizierten, ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T') zu dem anorganischen Füllmaterial (F)
sollte 0,02-20, vorzugsweise 0,1-10 und für noch bessere Ergebnisse 0,5-5 betragen. Eine
Verringerung des ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T) oder des modifizierten, ultrafeinen,
partikulären Titanoxids (T') führt zu einem vermindertem deodorisierenden Effekt, während
ein Überschuss an Titanoxid zu einer abnehmenden Papierstärke führt. Eine Reduktion des
anorganischen Füllmaterials (F) führt zu einem Fehler bei der Adsorption und der
Immobilisierung einer notwendigen Menge des ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T) oder
des modifizierten, ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T'). Wenn andererseits die oben
erwähnte obere Grenze überschritten wird, führt der sich ergebende relative Abfall in der
Menge des ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T) oder des modifizierten, ultrafeinen,
partikulären Titanoxids (T') zu einer Reduktion der deodorisierenden Kraft.
-
Der Anteil des organischen Fasermaterials (P) beträgt auf Basis des gesamten Papiers
5-90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 10-60 Gewichtsprozent und für noch bessere Ergebnisse
10-40 Gewichtsprozent. Eine Abnahme des organischen Fasermaterials (P) führt zu einer
nicht ausreichenden Papierfestigkeit, während ein Überschuss von (P) zu reduzierten relativen
Mengen des ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T) oder des modifizierten, ultrafeinen,
partikulären Titanoxids (T') und des anorganischen Füllmaterials (F) führt, und somit zu einer
Abnahme der deodorisierenden Kraft.
-
Die Papierherstellung kann durchgeführt werden, indem das ultrafeine, partikuläre
Titanoxid (T) oder das modifizierte, ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T'), das anorganische
Füllmaterial (F) und das organische Fasermaterial (P) (falls notwendig können
Verstärkungsfasern, Bindemittel, Hilfsmittel, Additive und andere Deodorantchemikalien
zugesetzt werden) in Wasser dispergiert werden, und die Dispersion wird zu Papier gemäß
dem bekannten Nassverfahren verarbeitet. Auf diese Weise kann das gewünschte Titanoxid
enthaltende Papier erzielt werden.
-
Das so erzielte Titanoxid enthaltende Papier kann für die Herstellung von
verschiedenen Papierprodukten verwendet werden, wie Tapete, Gleittürpapier,
Kalenderpapier, Packpapier, Druckpapier und Handarbeitspapier.
Wellpappe
-
Unter Verwendung des obigen Titanoxid enthaltenden Papiers können Wellpappen
hergestellt werden. Wie bekannt, besteht Wellpappe aus einer gewellten Zwischenschicht und
wenigstens einer flachen Oberflächenschicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter
Verwendung des Titanoxid enthaltenden Papiers zumindest für die Zwischenschicht oder die
Oberflächenschicht (vorzugsweise für beide) eine Wellpappe mit einer Wellpappenmaschine
hergestellt, wie eine einseitige Pappe, eine doppelseitige Pappe, eine doppelwandige,
doppelseitige Pappe, eine Pappe oder eine vierwandige, doppelseitige Pappe.
Deodorisierendes Element
-
Durch Stapeln von mehreren Einheiten der obigen Wellpappe zu einer integralen
Anordnung (alle Reihen können in die gleiche Richtung gestapelt werden oder für den
Austausch von Wärme kann jede Reihe im rechten Winkel zu der benachbarten Reihe
gestapelt werden) kann eine Wabenstruktur mit mehreren durchgängigen Öffnungen oder
Kanälen erzielt werden. Diese Wabenstruktur kann als ein deodorisierendes Element (Filter)
für eine Reihe von Anwendungen verwendet werden, wie eine Klimaanlage, ein Luftreiniger,
ein Staubsammler, ein Deodorierer, ein Entfeuchter und ein Blas- oder Absaugventilator.
Dieses deodorisierende Element ergibt einen geringen Druckverlust aufgrund seiner Struktur.
Wenn die Wabenstruktur mit den konstituierenden Reihen, die stufenweise angeordnet sind,
hergestellt wird, kann der Lichtstrahl tiefer in die Struktur bei dem Bestrahlungsschritt
eindringen. Die Zahl der Reihen der Wellpappe und die Höhe von jeder Stufe kann unter
Berücksichtigung der Filtereffizienz und des Druckverlustes ausgewählt werden. Wenn das
Element bei einer Klimaanlage beispielsweise angewandt wird, beträgt die Zahl der Reihen
normalerweise etwa 33-96/30 cm und die Höhe der Reihe liegt im Bereich von 1,1-5,0 mm.
-
Das obige deodorisierende Element kann mit anderen Chemikalien und
Feuchtigkeitskonditionierern ausgerüstet sein.
-
Das anorganische Füllmaterial (F) in dem Titanoxid enthaltenden Papier gemäß der
vorliegenden Erfindung dient zur effektiven Immobilisierung des ultrafeinen, partikulären
Titanoxids (T) oder des modifizierten, ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T') aufgrund einer
Adsorption. Unter Bestrahlung zeigt das ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T) oder das
modifizierte, ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T') eine hohe Oxidationswirkung, um
übelriechende und organische Substanzen beim Kontakt mit dem Titanoxid abzubauen. Da
das ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T) oder das modifizierte, ultrafeine, partikuläre
Titanoxid (T') innerhalb des Papiers adsorbiert und immobilisiert aufgrund des anorganischen
Füllmaterials (F) vorliegt, ist der Kontaktbereich zwischen dem ultrafeinen, partikulären
Titanoxid (T) oder dem modifizierten, ultrafeinen, partikulären Titanoxid (T') und dem
Zellstoff oder dem anderen organischen Fasermaterial (P) sehr klein, so dass selbst bei einer
Bestrahlung des Elementes mit Licht der Abbau des Papiers fast unwesentlich ist trotz des
Vorhandenseins des organischen Fasermaterials (P), welches organischer Natur ist.
-
Das Modifikationsmittel, wie Zinkoxid, an der Oberfläche des modifizierten,
ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T') scheint die Adsorption und die Immobilisierung von
übelriechenden Substanzen bei dem oxidativen Abbau dieser Substanzen durch das ultrafeine,
partikuläre Titanoxid (T) zu unterstützen. Nur wenn die Menge der Oberflächenmodifikation
durch das Modifikationsmittel in richtiger Weise vorliegt, zeigt das modifizierte, ultrafeine,
partikuläre Titanoxid (T') eine gesteigerte deodorisierende Wirkung im Vergleich zu dem
nicht modifizierten, ultrafeinen, partikulären Titanoxid (T).
-
Mit dem Titanoxid enthaltenden Papier gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein
bemerkenswerter deodorisierender Effekt sichergestellt werden, und darüber hinaus können
übelriechende Substanzen, wie Wasserstoffsulfid und Ammoniak, die nicht durch das
bekannte deodorisierende System des Adsorbenstyps entfernt werden können, effektiv
eliminiert werden. Wenn das Titanoxid enthaltende Papier gemäß der vorliegenden Erfindung
während der Anwendung oder nach der Anwendung für die Deodorisierung Licht ausgesetzt
wird, wird seine deodorisierende Kapazität wieder hergestellt. Somit kann das Papier in
wiederholtem Maße verwendet werden. Die deodorisierende Kraft des Titanoxid enthaltenden
Papiers gemäß der vorliegenden Erfindung wird am besten ausgenutzt, wenn es zu
Wellpappe verarbeitet und diese zu einem deodorisierenden Element angeordnet wird. Das
Titanoxid enthaltende Papier gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner feuerbeständig
oder nicht brennbar ausgestaltet werden, indem geeignete Typen von diesen
Komponentmaterialien und ihren Anteilen ausgewählt werden.
-
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung im größeren Detail
darstellen, ohne dass dadurch der Umfang der Erfindung definiert wird. Bei den folgenden
Beispielen sind alle "Teile" Gewichtsteile.
Herstellung des Titanoxid enthaltenden Papiers
Beispiel 1
-
Ein Titanoxid enthaltendes Papier wurde durch das normale
Papierherstellungsnassverfahren unter Verwendung von 40 Teilen von photokatalytischem
Titanoxid ST-31 (Kristallmorphologie: Anatas, TiO&sub2;-Gehalt nach Trocknung bei 110ºC = 81
Gewichtsprozent, ZnO-Gehalt 14 Gewichtsprozent, Röntgenpartikeldurchmesser 7 nm,
spezifischer BET-Oberflächenbereich 260 m²/g), hergestellt durch Ishihara Sangyo Co., für
das modifizierte, ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T'), 10 Teilen Sepiolit für das
anorganische Füllmaterial (F), 20 Teilen an Zellstoff für das organische Fasermaterial (P), 10
Teilen Keramikfaser für die Verstärkungsfaser, 10 Teilen Tonerde-Solbindemittel, 5 Teilen an
Latexemulsionsbindemittel und 5 Teilen eines organischen fibrillären Bindemittels
hergestellt.
-
Das erzielte Titanoxid enthaltende Papier wog 161 g/cm² und hatte eine Dicke von
0,26 mm, eine Dichte von 0,62 g/cm³ und eine Zugfestigkeit von 3,4 kg/15 mm. Wenn dieses
Titanoxid enthaltende Papier der Flamme eines Zigarettenanzünders ausgesetzt wurde, war es
nicht brennbar und war kaum in seiner Dicke ohne Bildung von verkohltem Material kaum in
seiner Dicke reduziert.
Beispiel 2
-
Ein Titanoxid enthaltendes Papier wurde mit dem normalen
Papierherstellungsnassverfahren unter Verwendung von 40 Teilen von photokatalytischem
Titanoxid ST-31 (Kristallmorphologie: Anastas, TiO&sub2;-Gehalt nah Trocknung bei 110ºC = 95
Gewichtsprozent, Röntgenpartikeldurchmesser 7 nm, spezifischer BET-Oberflächenbereich
320 m²/g), hergestellt von Ishihara Sangyo Co., für das ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T),
10 Teilen Sepiolit für das anorganische Füllmaterial (F), 20 Teilen Zellstoff für das
organische Fasermaterial (P), 10 Teilen Keramikfasern (die gleichen, die im Beispiel 1
verwendet wurden), 10 Teilen Tonerdesol-Bindemittel, 5 Teilen Latex-Emulsionsbindemittel
sowie unter Verwendung von 5 Teilen eines organischen fibrillären Bindemittels hergestellt.
-
Das erzielte Titanoxid enthaltende Papier wog 160 g/cm² und hatte eine Dicke von
0,25 mm, eine Dichte von 0,63 g/cm³ und eine Zugfestigkeit von 3,3 kg/15 mm. Wenn dieses
Titanoxid enthaltende Papier der Flamme eines Zigarettenanzünders ausgesetzt wurde, war es
nicht brennbar und war ohne Bildung von verkohltem Material kaum in der Dicke reduziert.
Vergleichsbeispiel 1
-
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass 10 Teile von
Calciumcarbonat anstelle von 10 Teilen Zeolit für das anorganische Füllmaterial (F)
verwendet wurden. Das erzielte Titanoxid-Papier wog 140 g/m² und hatte eine Dicke von
0,25 mm, eine Dichte von 0,56 g/cm³ und eine Zugfestigkeit von 3,4 kg/15 mm. Aufgrund der
geringen Adsorptions-immobilisierenden Kapazität von Calciumcarbonat war der Gehalt des
modifizierten, ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T') äußerst niedrig im Vergleich zum
Beispiel 1.
Vergleichsbeispiel 2
-
Unter Verwendung eines Aggregats, welches aus 40 Teilen des gleichen modifizierten,
ultrafeinen, partikulären Titanoxids (T'), wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, und aus 10
Teilen Aluminiumhydroxid als Füllstoff mit der Hilfe eines Flockungsmittels und der
gleichen Verstärkungsfaser und der gleichen Bindemittel, wie sie in Beispiel 1 verwendet
wurden, hergestellt wurde, wurde ein Titanoxid enthaltendes Papier ansonsten in der gleichen
Weise wie nach Beispiel 1 hergestellt. Dieses Titanoxid enthaltende Papier wog 160 g/m² und
hatte eine Dicke von 0,24 mm, eine Dichte von 0,67 g/cm³ und eine Zugfestigkeit von 2,5
kg/15 mm.
Vergleichsbeispiel 3
-
Unter Verwendung eines Aggregates, welches aus 40 Teilen des gleichen, ultrafeinen,
partikulären Titanoxids (T), wie es in Beispiel 2 verwendet wurde, und aus 10 Teilen
Aluminiumhydroxid als Füllstoff mit der Hilfe eines Flockungsmittels und der gleichen
Verstärkungsfaser und den gleichen Bindemitteln, wie sie im Beispiel 2 verwendet wurden,
hergestellt wurde, wurde ein Titanoxid enthaltendes Papier ansonsten in der gleichen Weise
wie nach Beispiel 2 hergestellt. Dieses Titanoxid enthaltende Papier wog 162 g/m² und hatte
eine Dicke von 0,25 mm, eine Dichte von 0,66 g/cm³ und eine Zugfestigkeit von 2,6 kg/15
mm.
UV-Alterungstest
-
Die Titanoxid enthaltenden Papiere, die in den Beispielen 1 und 2 sowie in den
Vergleichsbeispielen 1-3 erzielt wurden, wurden unter Verwendung einer 15 W UV-
Fluoreszenzlampe aus einer Höhe von 30 cm mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Die erzielten
Veränderungen in der Zugfestigkeit und in dem Hunter-Weißgrad (JIS P8123) sind in der
folgenden Tabelle 1 dargestellt. Der Vergleich der Beispiele 1 und 2 mit den
Vergleichsbeispielen 1-3 zeigt auch, dass die UV-Alterung der Titanoxid enthaltenden
Papiere gemäß der vorliegenden Erfindung innerhalb eines tolerierbaren Bereiches liegt.
Tabelle 1
Prüfung der deodorisierenden Wirksamkeit von Titanoxid enthaltenden Papieren
-
Ein Teststück in der Größe von 0,01 m² des Titanoxid enthaltenden Papiers, das nach
Beispiel 1 erzielt wurde, oder des Papiers, welches nach Beispiel 2 erzielt wurde, sowie
übelriechende Substanzen (Ammoniak, NH&sub3;; Essigsäure, CH&sub3;COOH; Wasserstoffsulfid, H&sub2;S)
wurden zusammen in eine abgedichtete 5 l Glasflasche gegeben. Eine 4-W UV-
Fluoreszenzlampe wurde mit einer bestimmten Bestrahlungsentfernung zu dem Teststück
aufgestellt. Die Flasche stand bei Raumtemperatur für 1 Stunde und anschließend wurden die
Restgaskonzentrationen mit Gassensorröhrchen gemessen. Als Kontrolle diente ein
Experiment, bei dem kein Titanoxid enthaltendes Papier in die Flasche gegeben wurde. Die
Ergebnisse des Experimentes unter Verwendung des Papiers von Beispiel 1 sind in der
Tabelle 2 dargestellt. Die mit dem Papier von Beispiel 2 erzielten Ergebnisse sind in der
Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 2
Tabelle 3
-
Aus den Tabellen 2 und 3 wird deutlich, dass die Titanoxid enthaltenden Papiere
gemäß der vorliegenden Erfindung sehr zufriedenstellende, deodorisierende Kapazitäten
aufweisen und ferner verbesserte deodorisierende Leistungen zeigen, wenn eine UV-
Bestrahlung begleitend durchgeführt wird.
Herstellung des Titanoxid enthaltenden Papiers
Beispiel 3
-
Ein Titanoxid enthaltendes Papier wurde mit dem bekannten
Papierherstellungsnassverfahren unter Verwendung von 30 Teilen des gleichen, modifizierten, ultrafeinen,
partikulären Titanoxids nach Beispiel 1, 7 Teilen Zeolit für den anorganischen Füllstoff (F),
20 Teilen Aktivkohle mit einer Partikelgröße von 10 und mehr um, 20 Teilen Zellstoff für das
organische Fasermaterial (P), 8 Teilen Keramikfaser für die Verstärkungsfaser, 5 Teilen
Tonerde-Solbindemittel, 6 Teilen Latex-Emulsionsbindemittel sowie unter Verwendung von
4 Teilen des organischen fibrillären Bindemittels hergestellt. Das erzielte Titanoxid
enthaltende Papier wog 171 g/m² und hatte eine Dicke von 0,29 mm, eine Dichte von 0,59
g/cm³ und eine Zugfestigkeit von 2,7 kg/15 mm.
-
Ein Titanoxid enthaltendes Papier wurde mit dem bekannten
Papierherstellungsnassverfahren unter Verwendung von 30 Teilen des gleichen ultrafeinen, partikulären Titanoxids
(T) gemäß Beispiel 2, 7 Teilen Zeolit für das anorganische Füllmaterial (F), 20 Teilen
Aktivkohle mit einer Partikelgröße von 10 und mehr um, 20 Teilen Zellstoff für das
organische Fasermaterial (P), 8 Teilen Keramikfasern für die Verstärkungsfaser, 5 Teilen
Aluminiumsol-Bindemittel, 6 Teilen Latex-Emulsionsbindemittel sowie unter Verwendung
von 4 Teilen des organischen fibrillären Bindemittels hergestellt. Das erzielte Titanoxid
enthaltende Papier wog 170 g/m² und hatte eine Dicke von 0,28 mm, eine Dichte von 0,61
g/cm³ und eine Zugfestigkeit von 2,8 kg/15 mm.
Herstellung eines deodorisierenden Elementes
-
Die Titanoxid enthaltenden Papiere, die in den Beispielen 3 und 4 erzielt wurden,
wurden einer Wellpappenmaschine zugeführt, um eine einseitige Wellpappe herzustellen, die
aus einer wellenförmigen Zwischenschicht und einer flachen Oberschicht bestand. Diese
einseitige Wellpappe wurde auf 15 mm · 300 mm zurecht geschnitten und die erzielten
Einheiten wurden zu einer 50-Reihenanordnung gestapelt. Die Anordnung wurde in einem
Aluminiumrahmen angeordnet und umgeschlagen, um ein deodorisierendes Element
bereitzustellen.
Bestimmung der deodorisierenden Wirksamkeit
-
Das obige deodorisierenden Element wurde auf einem Hausluftreinigungsgerät
angeordnet und die deodorisierende Wirksamkeit wurde mit dem folgenden Verfahren
gegenüber Ammoniak, der vom Tabak abstammte, Acetaldehyd, Essigsäure und
Wasserstoffsulfid bestimmt.
-
(1) Eine 1 m³ (1 m · 1 m · 1 m) Glastestbox, die mit einem Umwälzungsgebläse
ausgerüstet war, zu öffnende und zu schließende und mit einem Luftreiniger in Verbindung
stehende Fenster sowie eine Tabakrauchmaschine und eine Einführungsöffnung für
Sensoröhrchen wurden bereitgestellt. Unter Berücksichtigung des Volumens eines
japanischen Standardraums (24 m³), des natürlichen Ventilationskoeffizienten, des
Tabaklängenanteils, der Wandabsorptionsrate und des Unterschiedes zwischen einem
menschlichen und einem mechanischen Rauchen entsprach die obige Testbox etwa 1/40 des
Standardraums.
-
(2) Der Betrieb des Luftreinigers wurde gestoppt und 5 Zigaretten (die Marke Mild
Seven) wurden auf der Tabakrauchmaschine angeordnet, die mit einem scheibenförmigen
Tabakhalter hinter einem Gebläse und mit einem Umwälzungsgebläse, welches mit 0,5
m³/Minute angetrieben wurde, ausgerüstet war. Die 5 Zigaretten verbrannten über einen
zeitraum von 5 bis 7 Minuten gleichzeitig. Bei diesem Experiment wurde der Betrieb der
Tabakrauchmaschine gestoppt, wenn die Zigarette, die mit der höchsten Rate verbrannte, bis
zu dem Tabakfilter heruntergebrannt war. Die restlichen Zigaretten verbrannten spontan.
-
(3) Zwei bis 5 Minuten nach Vollendung der Verbrennung der Zigaretten wurden die
Anfangskonzentrationen der übelriechenden Komponenten mit den Nachweisröhrchen
gemessen. Dafür wurde ein Ammoniak-Sensorröhrchen und ein Acetaldehyd-Sensorröhrchen
in Serie miteinander verbunden, um die Konzentration an Ammoniak und Acetaldehyd
simultan zu messen. Dann wurde die Konzentration an Essigsäure mit einem
Essigsäuresensorröhrchen bestimmt.
-
(4) Nach Bestimmung der Anfangskonzentrationen lief der Luftreiniger für 30
Minuten und wurde dann gestoppt. Die Konzentrationen der übelriechenden Substanzen
wurden in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, wieder bestimmt.
-
(S) Um die nützliche Lebensdauer des auf den Luftreiniger gesetzten Elementes zu
bestimmen, wurden die obigen Verfahren (2), (3) und (4) wiederholt.
-
Die Ergebnisse mit dem Papier nach Beispiel 3 und dem Papier nach Beispiel 4 sind in
den Tabellen 4 beziehungsweise 5 dargestellt. In den Tabellen bedeutet "n" die Zahl
(kumulative Zahl) der Zigaretten. "Anfangs/30" bedeutet die Anfangskonzentration
(ppm)/Konzentration (ppm) nach 30 Minuten Betrieb des Luftreinigers. "% Entfernung"
bedeutet der Prozentsatz der Entfernungsrate. "-" bedeutet keine Bestimmung.
Tabelle 4
Tabelle 5
-
Aus der Tabelle 4 für das Beispiel 3 wird deutlich, dass die kumulative Zahl der
Zigaretten, bis der %-Entfernungswert auf ≤ 50% fällt, für Ammoniak 40, für Acetaldehyd 30
und für Essigsäure 100 beträgt, was anzeigt, dass die Erfindung hinsichtlich der Eliminierung
von übelriechenden Substanzen, insbesondere von Wasserstoffsulfid, wirksam ist. Aus der
Tabelle 5 für das Beispiel 4 wird auch deutlich, dass das Papier nach Beispiel 4 fast so
effektiv wie das Papier nach Beispiel 3 hinsichtlich der Eliminierung von übelriechenden
Substanzen ist.
Herstellung eines deodorisierenden Elementes
-
Die in den Beispielen 3 und 4 erzielten, Titanoxid enthaltenden Papiere wurden einer
Wellpappenmaschine zugeführt, um eine einseitige Wellpappe herzustellen, die aus einer
wellenförmigen Zwischenschicht und einer flachen Oberflächenschicht bestand. Diese
Wellpappe wurde auf 5 mm · 100 mm zurechtgeschnitten und die erzielten Einheiten wurden
zu 11 Stufen aufgestapelt, um ein deodorisierendes Element bereitzustellen.
Bestimmung der statischen deodorisierenden Kraft
-
Das oben erzielte, deodorisierende Element und übelriechende Substanzen
(Ammoniak, NH&sub3;; Acetaldehyd, CH&sub3;CHO; Essigsäure, CH&sub3;COOH) wurden in eine 5 l
Glasflasche angeordnet. Eine 4-W UV-Fluoreszenzlampe wurde in einer Position angeordnet,
welche die Bestrahlung des deodorisierenden Elementes gestattete. Die Flasche wurde bei
Raumtemperatur für einen vorbestimmten Zeitraum (1 Stunde oder 6 Stunden) aufbewahrt.
-
Dann wurden die Restgaskonzentrationen mit Gassensorröhrchen gemessen. Als
Kontrolle diente ein Experiment, bei dem kein deodorisierendes Element in der Flasche
angeordnet wurde. Die Ergebnisse für die Beispiele 3 und 4 sind in den folgenden Tabellen 6
und 7 dargestellt.
Tabelle 6
Tabelle 7
-
Aus den Tabellen 6 und 7 wird deutlich, dass die Titanoxid enthaltenden Papiere
gemäß der vorliegenden Erfindung über ausgezeichnete deodorisierende Kapazitäten verfügen
und weiter verbesserte, deodorisierende Leistungen zeigen, wenn eine UV-Bestrahlung
begleitend angewandt wird.
Beispiele 5-8
-
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass 10 Teile
Kieselgel (Beispiel 5), 10 Teile Bentonit (Beispiel 6), 10 Teile Magnesiumsulfat (Beispiel 7)
oder 2 Teile Zeolit plus 8 Teile Asbest (Beispiel 8) anstelle von 10 Teilen Sepiolit verwendet
wurden.
-
Jedes der obigen, Titanoxid enthaltenden Papiere wurde mit einer 15-W UV-
Fluoreszenzlampe aus einer Höhe von 30 cm mit UV-Licht bestrahlt, um die
Alterungsbeständigkeit des Papiers zu bestimmen. Die Beständigkeit der Zugfestigkeit nach
30-tägiger Bestrahlung betrug 77%, 78%, 75% und 79% für die Beispiele 5-8.
-
Teststücke von jeweils 0,01 m² der entsprechenden Titanoxid enthaltenden Papiere
wurden in der gleichen Weise wie nach Beispiel 1 mit einer 4-W UV-Fluoreszenzlampe
bestrahlt. Die %-Entfernungsraten nach 1-stündigem Stehen für die Beispiele 5, 6,7 und 8
waren 88,6%, 86,5%, 88,2% und 87,8% für Ammoniak; 96,1%, 94,7%, 93,4% und 95,9
% für Essigsäure sowie 98,5%, 95,8%, 97,7% und 98,2% für Wasserstoffsulfid.
-
Bei dem Titanoxid enthaltenden Papier gemäß der vorliegenden Erfindung liegt das
ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T) oder das modifizierte, ultrafeine, partikuläre Titanoxid
(T') adsorbiert und immobilisiert durch das anorganische Füllmaterial (F) innerhalb des
Papiers vor, so dass der Kontaktbereich zwischen dem ultrafeinen, partikulären Titanoxid (T)
oder dem modifizierten, ultrafeinen, partikulären Titanoxid (T') und dem Zellstoff oder dem
anderen organischen Fasermaterial (P) sehr klein ist, so dass selbst bei einer Bestrahlung des
Elementes mit Licht der Abbau des Papiers fast unwesentlich ist trotz der Gegenwart des
organischen Fasermaterials (P), welches organischer Natur ist.
-
Unter Licht zeigt das durch das anorganische Füllmaterial (F) adsorbierte und
immobilisierte, ultrafeine, partikuläre Titanoxid (T) oder das modifizierte, ultrafeine,
partikuläre Titanoxid (T') eine sehr hohe Oxidationswirkung, um die übelriechenden und
organischen Substanzen in Kontakt mit dem Titanoxid abzubauen. Ein bemerkenswerter
deodorisierender Effekt kann erzielt werden (insbesondere, wenn das modifizierte, ultrafeine,
partikuläre Titanoxid verwendet wird), und ferner können die übelriechenden Substanzen, wie
Wasserstoffsulfid und Ammoniak, die mit dem konventionellen deodorisierenden System des
Adsorbenstyps nicht entfernt werden können, wirksam eliminiert werden. Wenn das
Titanoxid enthaltende Papier gemäß der vorliegenden Erfindung während der Verwendung
oder nach Verwendung für die Deodorisierung Licht ausgesetzt wird, wird seine
deodorisierende Kapazität wieder hergestellt. Das Papier kann so wiederholt verwendet
werden. Die deodorisierende Kraft des Titanoxid enthaltenden Papiers gemäß der
vorliegenden Erfindung wird am besten ausgenutzt, wenn es zu einer Wellpappe verarbeitet
wird und diese zu einem deodorisierenden Element angeordnet wird.
-
Die Wellpappe, die aus dem Titanoxid enthaltenden Papier gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt wird, und das deodorisierende Element, die durch Stapeln von mehreren
Einheiten der Wellpappe aufgebaut ist, besitzen somit einen großen praktischen Wert.