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JP2010063979A - Method for manufacturing photocatalyst fiber - Google Patents

Method for manufacturing photocatalyst fiber Download PDF

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JP2010063979A
JP2010063979A JP2008231318A JP2008231318A JP2010063979A JP 2010063979 A JP2010063979 A JP 2010063979A JP 2008231318 A JP2008231318 A JP 2008231318A JP 2008231318 A JP2008231318 A JP 2008231318A JP 2010063979 A JP2010063979 A JP 2010063979A
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JP
Japan
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fiber
solution
light
titanium
mixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008231318A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomio Minase
十三夫 皆瀬
Hisanao Usami
久尚 宇佐美
Fumihiro Ishii
文浩 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Totoku Electric Co Ltd
Shinshu University NUC
Original Assignee
Totoku Electric Co Ltd
Shinshu University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Totoku Electric Co Ltd, Shinshu University NUC filed Critical Totoku Electric Co Ltd
Priority to JP2008231318A priority Critical patent/JP2010063979A/en
Publication of JP2010063979A publication Critical patent/JP2010063979A/en
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  • Catalysts (AREA)

Abstract

【課題】作業性が良く安定した生産に適し、溶液を塗布した光透過ファイバーをオンラインで巻き取ることができ、酸化チタン層の強度が強くなる光触媒ファイバーの製造方法を提供する。
【解決手段】チタンテトラアルコキシド又はテトラハロゲン化チタンとβ−ジケトンの混合メタノールまたはエタノール溶液を光透過ファイバーの表面に塗布し、そのままオンラインで巻き取り、そののち焼成する。
【効果】β−ジケトンの混合により加水分解が抑制され、ポットライフが長くなるため、作業性が良く、安定した生産に適する。メタノール又はエタノールは乾燥が速く、溶液を塗布した光透過ファイバーをそのままオンラインで巻き取ってもファイバー同士が癒着したり、膜の厚みが不均等になることがない。酸化チタン層が剥がれ難い。
【選択図】図1
Provided is a method for producing a photocatalytic fiber that is suitable for stable production with good workability, can wind up a light-transmitting fiber coated with a solution, and has a titanium oxide layer having a high strength.
A solution of titanium tetraalkoxide or a mixture of titanium tetrahalide and β-diketone is applied to the surface of a light transmitting fiber, wound up online as it is, and then fired.
[Effect] By mixing β-diketone, hydrolysis is suppressed and the pot life is prolonged, so that workability is good and suitable for stable production. Methanol or ethanol dries quickly, and even if the light-transmitting fiber coated with the solution is wound up online as it is, the fibers do not adhere to each other and the thickness of the film does not become uneven. The titanium oxide layer is difficult to peel off.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、光触媒ファイバーの製造方法に関する。さらに詳しくは、溶液のポットライフが長く、作業性が良く、安定した生産に適し、また、溶液を塗布した光透過ファイバーをそのままオンラインで巻き取ってもファイバー同士が癒着したり、相互の圧力で膜の厚みが不均等になることがなく、さらに、酸化チタン層の強度が強く、剥がれ難い光触媒ファイバーの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a photocatalytic fiber. More specifically, the pot life of the solution is long, the workability is good, and it is suitable for stable production.Furthermore, even if the light-transmitting fiber coated with the solution is wound up online as it is, the fibers stick together, The present invention relates to a method for producing a photocatalytic fiber in which the thickness of the film does not become uneven, and further, the strength of the titanium oxide layer is strong and hardly peeled off.

光触媒は、光の照射によって触媒活性を示すものであり、常温で反応可能という優れた触媒である。光触媒効果を発揮する物質としては、酸化チタンが最も性能がよく多用されている。   A photocatalyst exhibits catalytic activity when irradiated with light, and is an excellent catalyst capable of reacting at room temperature. As a substance that exhibits a photocatalytic effect, titanium oxide has the highest performance and is frequently used.

また、光触媒は光が当たらないと触媒効果が出ないため、触媒にいかに効率よく光を当てるかが問題である。これについての1つの解決法としてガラス繊維のような内部に光が透過する光透過ファイバーの表面に酸化チタン層を形成する方法が実施されている。このような光触媒ファイバーを被処理液に多数導入して光触媒ファイバー内部に光を照射すれば、光によって励起した触媒によって有機物等が酸化または分解される。また、被処理液によって触媒への光の照射が妨げられることがないという利点がある(特許文献1参照。)。   Moreover, since the photocatalyst does not have a catalytic effect unless it is exposed to light, it is a problem how efficiently the light is applied to the catalyst. As one solution to this problem, a method of forming a titanium oxide layer on the surface of a light transmitting fiber that transmits light inside, such as glass fiber, has been implemented. When a large number of such photocatalyst fibers are introduced into the liquid to be treated and the inside of the photocatalyst fiber is irradiated with light, organic substances and the like are oxidized or decomposed by the catalyst excited by light. Moreover, there exists an advantage that irradiation of the light to a catalyst is not prevented by a to-be-processed liquid (refer patent document 1).

均質な酸化チタン層を形成する方法は、ゾルゲル法と呼ばれる方法が最も優れていると言われている。一般的なゾルゲル法では、チタンアルコキシドを加水分解して溶液をつくり、この溶液を被形成体の表面に塗布し、乾燥後、加熱焼成し、酸化チタン層を得ている(特許文献2参照。)。
特開平9−299937号公報 特開2004−292191号公報
As a method for forming a homogeneous titanium oxide layer, a method called a sol-gel method is said to be most excellent. In a general sol-gel method, a titanium alkoxide is hydrolyzed to form a solution, this solution is applied to the surface of an object to be formed, dried and then heated and fired to obtain a titanium oxide layer (see Patent Document 2). ).
JP-A-9-299937 JP 2004-292191 A

従来のゾルゲル法により光透過ファイバーの表面に酸化チタン層を形成した場合、触媒活性に関して問題はない。
しかし、溶液のポットライフが短いため、作業性が悪く、安定した生産に不利な問題があった。また、光透過ファイバー表面に塗布した溶液が長時間粘着性を持ち柔らかいため、溶液を塗布した光透過ファイバーをそのままオンラインで巻き取ると、ファイバー同士が癒着したり、相互の圧力で膜の厚みが不均等になる問題点があった。さらに、酸化チタン層の強度が弱く、剥がれ易い問題があった。
そこで、本発明の目的は、溶液のポットライフが長く、作業性が良く、安定した生産に適し、また、溶液を塗布した光透過ファイバーをそのままオンラインで巻き取ってもファイバー同士が癒着したり、相互の圧力で膜の厚みが不均等になることがなく、さらに、酸化チタン層の強度が強く、剥がれ難い光触媒ファイバーの製造方法を提供することにある。
When the titanium oxide layer is formed on the surface of the light transmitting fiber by the conventional sol-gel method, there is no problem with respect to the catalytic activity.
However, since the pot life of the solution is short, workability is poor, and there is a disadvantage in stable production. In addition, since the solution applied to the surface of the light-transmitting fiber is sticky and soft for a long time, when the light-transmitting fiber coated with the solution is wound on-line as it is, the fibers adhere to each other, or the film thickness is reduced by mutual pressure. There was a problem that became uneven. Further, the strength of the titanium oxide layer is weak and there is a problem that it is easily peeled off.
Therefore, the object of the present invention is that the pot life of the solution is long, the workability is good, suitable for stable production, and even if the light-transmitting fiber coated with the solution is wound online as it is, the fibers adhere to each other, It is an object of the present invention to provide a method for producing a photocatalytic fiber that does not cause uneven film thickness due to mutual pressure, and that the titanium oxide layer is strong and difficult to peel off.

第1の観点では、本発明は、光透過ファイバー(3)の表面にチタンテトラアルコキシドとβ−ジケトンの混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)を塗布し、オンラインで巻き取り、そののち焼成することを特徴とする光触媒ファイバーの製造方法を提供する。   In the first aspect, the present invention applies a mixed methanol solution or mixed ethanol solution (5) of titanium tetraalkoxide and β-diketone to the surface of the light transmitting fiber (3), winds up online, and then fires. A method for producing a photocatalytic fiber is provided.

光透過ファイバー(3)は、内部に光が通るものであればよく、ガラス繊維、プラスチック繊維等であり、特に光ファイバーが好適である。なかでも、いわゆる漏光ファイバーがよい。これは、通常の光ファイバーでは内部に入った光は全反射して外部には出ず、内部を進行するが、この漏光ファイバーの場合には、外部に出て、表面の光触媒に光を照射する。
光透過ファイバー(3)の直径は自由であるが、柔軟性を持たせるためや触媒効率等から、0.05〜0.5mm程度が好適である。また、光透過ファイバー(3)は、複数の層から構成されていてもよい。
The light transmitting fiber (3) may be any material that allows light to pass through it, and is a glass fiber, a plastic fiber, or the like, and an optical fiber is particularly preferable. Of these, a so-called leaking optical fiber is preferable. This is because, in a normal optical fiber, the light entering the inside is totally reflected and does not go outside, but travels inside, but in the case of this leaking optical fiber, it goes outside and irradiates the photocatalyst on the surface with light. .
The diameter of the light transmitting fiber (3) is arbitrary, but is preferably about 0.05 to 0.5 mm in order to give flexibility and catalyst efficiency. Moreover, the light transmission fiber (3) may be composed of a plurality of layers.

チタンテトラアルコキシドは、チタンテトラメトキシド、チタンテトライソプロポキシド等であり、チタンテトライソプロポキシドが優れている。   The titanium tetraalkoxide is titanium tetramethoxide, titanium tetraisopropoxide, etc., and titanium tetraisopropoxide is excellent.

β−ジケトンとしては、アセチルアセトン、プロピオニルアセトン、ベンゾイルアセトン等があるが、アセチルアセトンが好適である。   Examples of the β-diketone include acetylacetone, propionylacetone, and benzoylacetone, and acetylacetone is preferred.

β−ジケトンは、1つの炭素原子に2つのケトン基が結合した骨格があり、その2つの酸素原子と金属原子が配位結合することが知られている。本発明では、チタン原子と配位することによって、チタンアルコキシドの加水分解反応を抑制する。このため、溶液のポットライフが長くなり、作業性が良く、安定した生産に適する。なお、この配位結合は、焼成時の脱水縮合のときには簡単に脱離分解して反応を阻害しない。   It is known that β-diketone has a skeleton in which two ketone groups are bonded to one carbon atom, and the two oxygen atoms and metal atom are coordinated. In the present invention, the hydrolysis reaction of titanium alkoxide is suppressed by coordination with a titanium atom. For this reason, the pot life of a solution becomes long, workability | operativity is good, and it is suitable for the stable production. This coordination bond is easily desorbed and decomposed during dehydration condensation during firing and does not inhibit the reaction.

混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)の濃度としては、1リットルのメタノールまたはエタノール中に、チタンテトラアルコキシドは0.05〜0.3mol、β−ジケトンは0.1〜1.0mol程度である。モル比ではβ−ジケトンを過剰にするのが好ましい。   The concentration of the mixed methanol solution or mixed ethanol solution (5) is about 0.05 to 0.3 mol of titanium tetraalkoxide and about 0.1 to 1.0 mol of β-diketone in 1 liter of methanol or ethanol. . It is preferable to make the β-diketone excessive in molar ratio.

チタンアルコキシドとアセチルアセトンの混合は、それぞれ別々にメタノールまたはエタノールに溶解し、それを混合してもよい。このようにした方が均一な混合ができ反応がスムーズになる。   The mixture of titanium alkoxide and acetylacetone may be separately dissolved in methanol or ethanol and mixed. In this way, uniform mixing is possible and the reaction becomes smooth.

混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)の塗布方法は、浸漬法が一般的であるが、噴霧その他の方法でもよい。   The application method of the mixed methanol solution or the mixed ethanol solution (5) is generally an immersion method, but may be sprayed or other methods.

本発明では、混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)を塗布した光透過ファイバー(3)をそのままオンラインで巻き取っている。これは、メタノールまたはエタノールは沸点が低いため、光透過ファイバー(3)に塗布した混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)が直ちに乾燥するため、オンラインで巻き取ることが出来るためである。これは非常に便利であり、作業面積的にも、作業工程についても大きなメリットである。これに対して、従来のゾルゲル法では、乾燥が遅いため、そのままオンラインで巻き取ることは出来なかった。   In this invention, the light transmission fiber (3) which apply | coated the mixed methanol solution or the mixed ethanol solution (5) is wound up online as it is. This is because methanol or ethanol has a low boiling point, so the mixed methanol solution or mixed ethanol solution (5) applied to the light transmitting fiber (3) is immediately dried and can be wound up online. This is very convenient and is a great merit in terms of work area and work process. On the other hand, the conventional sol-gel method cannot be wound up online as it is because of slow drying.

焼成は、400℃〜600℃で行なうのがよい。時間的には、30分から1時間程度である。この焼成は、前記した巻き取ったロールのまま行なってもよいが、所定の寸法に裁断した後行なってもよい。   Baking is preferably performed at 400 ° C to 600 ° C. In terms of time, it is about 30 minutes to 1 hour. This firing may be performed with the wound roll as described above, or may be performed after cutting into a predetermined size.

酸化チタン層(11)の厚みは、0.3μm以上であり、好ましくは1μm以上である。これは、光触媒として十分な効果を発揮するには1μmは必要といわれているためである。
本発明の製造方法によって製造される酸化チタン層(11)は、ゾルゲル法により形成される酸化チタン層に比べて緻密で硬く、剥がれにくい。
The thickness of the titanium oxide layer (11) is 0.3 μm or more, preferably 1 μm or more. This is because 1 μm is said to be necessary to exhibit a sufficient effect as a photocatalyst.
The titanium oxide layer (11) produced by the production method of the present invention is denser and harder than the titanium oxide layer formed by the sol-gel method, and hardly peels off.

第2の観点では、本発明は、光透過ファイバー(3)の表面にテトラハロゲン化チタンとβ−ジケトンの混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)を塗布し、オンラインで巻き取り、そののち焼成することを特徴とする光触媒ファイバーの製造方法を提供する。   In the second aspect, the present invention applies a mixed methanol solution or mixed ethanol solution (5) of titanium tetrahalide and β-diketone to the surface of the light transmitting fiber (3), winds up online, and then fires. A method for producing a photocatalytic fiber is provided.

上記第2の観点の光触媒ファイバーの製造方法では、前記第1の観点の光触媒ファイバーの製造方法におけるチタンテトラアルコキシドの替わりにテトラハロゲン化チタンを用いるものである。   In the method for producing a photocatalytic fiber according to the second aspect, titanium tetrahalide is used instead of titanium tetraalkoxide in the method for producing a photocatalytic fiber according to the first aspect.

テトラハロゲン化チタンは、四塩化チタン、四臭化チタン、四フッ化チタン等であるが、四塩化チタンが優れている。   The titanium tetrahalide is titanium tetrachloride, titanium tetrabromide, titanium tetrafluoride, etc., and titanium tetrachloride is excellent.

本発明の製造方法は、前記混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)を光透過ファイバー(3)に塗布し巻き取る工程と、焼成する工程とが必須であるが、その他の工程、例えば予備混合工程、攪拌工程その他を含めることは自由である。   In the production method of the present invention, the mixed methanol solution or mixed ethanol solution (5) is applied to the light transmitting fiber (3) and wound up, and the firing step is essential. It is free to include a process, a stirring process and others.

本発明により製造される光触媒ファイバー(10)は、100本から数千本を束ねたバンドルとして使用してもよいし、織布として使用してもよい。用途は、フィルターや衣服、包装容器などとして、水処理、脱臭、抗菌等に使用できる。   The photocatalyst fiber (10) produced by the present invention may be used as a bundle of 100 to several thousand fibers, or may be used as a woven fabric. Applications can be used for water treatment, deodorization, antibacterial, etc. as filters, clothes, and packaging containers.

水処理分野では、上記バンドルを液体反応器に導入して光触媒ファイバー(10)の内部に紫外線や可視光を照射すればよい。また、被処理液のある池や貯水槽に直接バンドルを導入してもよい。   In the water treatment field, the bundle may be introduced into a liquid reactor, and the inside of the photocatalyst fiber (10) may be irradiated with ultraviolet rays or visible light. Moreover, you may introduce a bundle directly in the pond with a to-be-processed liquid, or a water storage tank.

次に水処理の好適な例について説明する。
水耕栽培の連作障害は植物自身が出すホルモン様物質によることが分かっており、従来水耕栽培のバットの壁面や底面に光触媒をコーティングしたものが提案されている。しかし、バットにコーティングした光触媒全体に光を照射する必要があり、装置が大型化し、コストアップになる。
一方、本発明に係る光触媒ファイバー(10)をバンドル化したものを使用すると、反応器が極めてコンパクトとなり、紫外線LEDを利用すればランニングコストを抑えた浄化装置ができる。無機養分(窒素、リン酸、カリ)を含んだ水溶液中の有機物のみを選択的に分解除去できるので、肥料のコストも抑制できる。無菌植物生産工場、高地、宇宙などの特殊環境で狭いエリアでの水耕栽培には最適である。
Next, a suitable example of water treatment will be described.
It has been found that the continuous cropping failure in hydroponics is due to hormone-like substances produced by the plants themselves, and conventionally, a photocatalyst coated on the walls and bottom of hydroponics bats has been proposed. However, it is necessary to irradiate the entire photocatalyst coated on the bat, which increases the size of the apparatus and increases the cost.
On the other hand, when a bundle of photocatalyst fibers (10) according to the present invention is used, the reactor becomes extremely compact, and a purification device with reduced running costs can be achieved by using ultraviolet LEDs. Since only organic substances in the aqueous solution containing inorganic nutrients (nitrogen, phosphoric acid, potash) can be selectively decomposed and removed, the cost of fertilizer can be suppressed. It is most suitable for hydroponic cultivation in a narrow area in a special environment such as an aseptic plant production factory, highland, and space.

飲料水等の水の浄化装置にも使用できる。オンデマンド浄化、消毒設備等にも好適である。   It can also be used for water purification equipment such as drinking water. It is also suitable for on-demand purification and disinfection equipment.

家畜の糞尿の肥料化、燃料化で生じた一次排水は高濃度の有機物を含むため、そのまま廃棄は困難である。本発明に係る光触媒ファイバー(10)のバンドルを用いた処理装置では効率的に処理できる。そうすると、灌漑、畜舎の洗浄、空気冷却機などの中間水利用が可能となる。   The primary wastewater generated by the conversion of livestock excrement into fertilizer and fuel contains high-concentration organic matter and is difficult to dispose of as it is. The processing apparatus using the bundle of photocatalyst fibers (10) according to the present invention can be processed efficiently. Then, it becomes possible to use intermediate water such as irrigation, barn washing, and air coolers.

染色廃液は、色素を高濃度で含むため、通常は沈殿剤を添加して沈降分離している。汚泥が廃棄物として残るため、環境負荷と処理コストが大きな問題であった。本発明に係る光触媒ファイバー(10)を使用した液処理装置を用いれば、容液の光透過性が不要なため、高濃度の排水を原液のまま処理できる。   Since the dyeing waste liquid contains a pigment at a high concentration, it is usually separated by settling by adding a precipitant. Since sludge remains as waste, environmental load and treatment costs were major problems. If the liquid processing apparatus using the photocatalyst fiber (10) according to the present invention is used, the light transmittance of the solution is unnecessary, so that high-concentration waste water can be treated as the stock solution.

本発明に係る光触媒ファイバー(10)は、有機物の分解浄化だけでなく、制御した光化学反応をさせるためのマイクロチャネルリアクターとしても使用できる。通常のマイクロリアクターは、ガラス基板に作製した細管に反応液を通し、細管壁面に導入した触媒層、活性層を溶液中の物質と反応させるものである。これは反応器の製造コストが高いという大きな欠点があった。
しかし、本発明に係る光触媒ファイバー(10)は、酸化チタン層(11)が剥がれにくく、束ねるだけで最密充填された光触媒ファイバー(10)の隙間にマイクロチャンネルが形成されるため、大幅なコストダウン、スケールアップが容易に可能となる。
The photocatalyst fiber (10) according to the present invention can be used not only for decomposition and purification of organic substances but also as a microchannel reactor for performing a controlled photochemical reaction. In a normal microreactor, a reaction solution is passed through a thin tube formed on a glass substrate, and a catalyst layer and an active layer introduced into the wall surface of the thin tube are reacted with substances in the solution. This has the major disadvantage that the production cost of the reactor is high.
However, in the photocatalyst fiber (10) according to the present invention, the titanium oxide layer (11) is not easily peeled off, and microchannels are formed in the gaps between the photocatalyst fibers (10) that are packed tightly just by bundling. Downscaling and scaling up are easily possible.

本発明には、次のような効果がある。
・チタンテトラアルコキシドのアルコール溶液は、空気中の水分によって加水分解が進行してしまい、短時間で使用できなくなる。これに対して、本発明では、β−ジケトンで加水分解の進行を抑制しているため、メタノールまたはエタノールの蒸発に注意すれば、半年程度は使用可能である。すなわち、混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)のポットライフが長く、作業性が良くなり、安定した生産に有利になる。。
・乾燥の速いメタノールまたはエタノールを用いるため、混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)の塗布後、速やかに乾燥し、そのままオンラインで巻き取れる。これは、作業面積上および作業時間上、非常に有利である。
・形成された酸化チタン層(11)の強度が大きく、剥がれにくい。
The present invention has the following effects.
-Alcohol solution of titanium tetraalkoxide is hydrolyzed by moisture in the air and cannot be used in a short time. On the other hand, in the present invention, since the progress of hydrolysis is suppressed by β-diketone, it can be used for about half a year if attention is paid to evaporation of methanol or ethanol. That is, the pot life of the mixed methanol solution or mixed ethanol solution (5) is long, the workability is improved, and it is advantageous for stable production. .
-Since fast-drying methanol or ethanol is used, after application of the mixed methanol solution or mixed ethanol solution (5), it is dried quickly and can be wound online as it is. This is very advantageous in terms of work area and work time.
-The strength of the formed titanium oxide layer (11) is large and it is difficult to peel off.

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.

図1に示す塗布・巻取装置1において、塗布槽4には、チタンテトライソプロポキシド0.71gをエタノール25mlに溶解させ、ここにアセチルアセトンのエタノール溶液(0.5mol/l)25mlを添加し、12時間攪拌した混合エタノール溶液5を入れている。
光透過ファイバー・ロール2から光透過ファイバー(例えば、石英ガラスファイバー:直径0.125mm)3を引き出し、塗布槽4で混合エタノール溶液5に浸漬し、引き上げ後、ダイス6で膜厚を調整して塗布ファイバー7とし、10秒間程度空気中を走行させた後、塗布ファイバー・ロール8に巻き取る。
In the coating / winding apparatus 1 shown in FIG. 1, in the coating tank 4, 0.71 g of titanium tetraisopropoxide is dissolved in 25 ml of ethanol, and 25 ml of an ethanol solution of acetylacetone (0.5 mol / l) is added thereto. The mixed ethanol solution 5 stirred for 12 hours is put.
A light transmitting fiber (for example, quartz glass fiber: diameter 0.125 mm) 3 is pulled out from the light transmitting fiber roll 2, immersed in the mixed ethanol solution 5 in the coating tank 4, pulled up, and then adjusted in film thickness with the die 6. The coated fiber 7 is made to run in the air for about 10 seconds, and then wound around the coated fiber roll 8.

そののち、図2に示す電気炉9に、所定の長さ(例えば、15cm)に切断した塗布ファイバー7を入れ、600℃で約1時間加熱焼成し、図3に示す光触媒ファイバー10を製造した。なお、塗布ファイバー7は、既に表面が乾燥しているので、相互に密着させて入れることが出来る。この意味でも製造効率を向上できる。   After that, the coated fiber 7 cut into a predetermined length (for example, 15 cm) was put into the electric furnace 9 shown in FIG. 2, and heated and fired at 600 ° C. for about 1 hour to produce the photocatalyst fiber 10 shown in FIG. . In addition, since the surface of the coating fiber 7 is already dry, it can be put in close contact with each other. In this sense, manufacturing efficiency can be improved.

図3に、製造された光触媒ファイバー10を示す。
酸化チタン層11の鉛筆硬度は、6H以上であった。
FIG. 3 shows the produced photocatalytic fiber 10.
The pencil hardness of the titanium oxide layer 11 was 6H or more.

混合エタノール溶液5は、半年程度は使用できた。   The mixed ethanol solution 5 could be used for about half a year.

図1に示す塗布・巻取装置1において、塗布槽4には、四塩化チタン1.0gをメタノール10mlに溶解させ、ここにアセチルアセトンのメタノール溶液(0.18g/10ml)を添加し、さらにメタノール10mlを加えて12時間攪拌した混合メタノール溶液5を入れている。
光透過ファイバー・ロール2から光透過ファイバー(例えば、石英ガラスファイバー:直径0.125mm)3を引き出し、塗布槽4で混合メタノール溶液5に浸漬し、引き上げ後、ダイス6で膜厚を調整して塗布ファイバー7とし、10秒間程度空気中を走行させた後、塗布ファイバー・ロール8に巻き取る。
In the coating / winding apparatus 1 shown in FIG. 1, in a coating tank 4, 1.0 g of titanium tetrachloride is dissolved in 10 ml of methanol, and a methanol solution of acetylacetone (0.18 g / 10 ml) is added thereto, and methanol is further added. The mixed methanol solution 5 which added 10 ml and stirred for 12 hours is put.
A light-transmitting fiber (for example, quartz glass fiber: diameter 0.125 mm) 3 is pulled out from the light-transmitting fiber roll 2, immersed in the mixed methanol solution 5 in the coating tank 4, pulled up, and adjusted in film thickness with a die 6. The coated fiber 7 is made to run in the air for about 10 seconds, and then wound around the coated fiber roll 8.

そののち、図2に示す電気炉9に、所定の長さ(例えば、15cm)に切断した塗布ファイバー7を入れ、600℃で約1時間加熱焼成し、図3に示す光触媒ファイバー10を製造した。なお、塗布ファイバー7は、既に表面が乾燥しているので、相互に密着させて入れることが出来る。この意味でも製造効率を向上できる。   After that, the coated fiber 7 cut into a predetermined length (for example, 15 cm) was placed in the electric furnace 9 shown in FIG. . In addition, since the surface of the coating fiber 7 is already dry, it can be put in close contact with each other. In this sense, manufacturing efficiency can be improved.

図3に、製造された光触媒ファイバー10を示す。
酸化チタン層11の鉛筆硬度は、6H以上であった。
FIG. 3 shows the produced photocatalytic fiber 10.
The pencil hardness of the titanium oxide layer 11 was 6H or more.

混合メタノール溶液5は、半年程度は使用できた。   The mixed methanol solution 5 could be used for about half a year.

図4は、本発明に係る光触媒ファイバー10を用いた光触媒液処理装置100を示す断面図である。
この光触媒液処理装置100は、本発明に係る光触媒ファイバー10を15cmに裁断し、光入射面12a側の端面を光学処理して1000本取りまとめて内径約5mmのバンドル筒13に入れたものを隔壁14,15に固定したものである。隔壁14,15の間に位置するバンドル筒13の部分には、開口13aがある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a photocatalyst solution processing apparatus 100 using the photocatalytic fiber 10 according to the present invention.
This photocatalyst processing apparatus 100 is a partition wall in which the photocatalyst fiber 10 according to the present invention is cut into 15 cm, the end surface on the light incident surface 12a side is optically processed, and 1000 pieces are bundled into a bundle cylinder 13 having an inner diameter of about 5 mm. 14 and 15 are fixed. The portion of the bundle cylinder 13 located between the partition walls 14 and 15 has an opening 13a.

例えば500W高圧水銀灯および紫外バンドパスフィルターを含む光源16から紫外線Lを光入射面12aに入射させ、バンドル筒13の原液流入面12bから原液Aを流入させ、開口13aから処理液Bを流出させる。   For example, ultraviolet light L is incident on the light incident surface 12a from the light source 16 including a 500 W high-pressure mercury lamp and an ultraviolet bandpass filter, the stock solution A is introduced from the stock solution inflow surface 12b of the bundle cylinder 13, and the processing solution B is flowed out from the opening 13a.

図5は、光入射面12a側から見た光触媒液処理装置100である。
なお、図5では、光触媒ファイバー10を省略して描いている。
FIG. 5 shows the photocatalyst solution processing apparatus 100 viewed from the light incident surface 12a side.
In FIG. 5, the photocatalytic fiber 10 is omitted.

この光触媒液処理装置100に、原液Aとしてメチレンブルーの水溶液(250μmol/l、pH3)を、3.5ml/分の流速で流した。バンドル筒13は内径約5mmであることからバンドル筒13を1回通過させるために要する時間は約20秒となる。
メチレンブルーに特徴的な670nmの吸光度変化を島津製作所UV−2400PCにて測定し、分解率を測定した。
光触媒液処理装置100を5回通過させた結果、分解率60%を示した。
A methylene blue aqueous solution (250 μmol / l, pH 3) was supplied as a stock solution A to the photocatalyst treatment apparatus 100 at a flow rate of 3.5 ml / min. Since the bundle cylinder 13 has an inner diameter of about 5 mm, the time required to pass the bundle cylinder 13 once is about 20 seconds.
The absorbance change at 670 nm characteristic of methylene blue was measured with Shimadzu UV-2400PC, and the decomposition rate was measured.
As a result of passing through the photocatalyst solution processing apparatus 5 five times, the decomposition rate was 60%.

−比較例1−
チタンテトライソプロポキシド0.71gをエタノール50mlに溶解させ、12時間攪拌し、エタノール溶液を作成した。
このエタノール溶液は、1日で使用できなくなった。
-Comparative Example 1-
0.71 g of titanium tetraisopropoxide was dissolved in 50 ml of ethanol and stirred for 12 hours to prepare an ethanol solution.
This ethanol solution became unusable in one day.

−比較例2−
窒素気流下で、テトラ−n−ブトキシチタン(12.5mmol)とジエチレングリコール(加水分解抑制剤、24mmol)とを、溶媒(n−ブタノール、7.36ml)に添加して、混合した。これと並行して、イオン交換水(反応開始剤、25mmol)とヒドラジン−塩酸塩(塩触媒、0.125mmol)とを、溶媒(n−ブタノール、10ml)に添加して、混合した。次に、これらの2種類の混合溶液を合わせ、25℃に調整したインキュベーター内で2時間攪拌混合して混合物ゾルを得た。
このゾルを所定長に予め切断した石英ガラスファイバーの表面に浸漬法で塗布した。そのままでは表面がべたつくため、400℃で10秒仮焼成した。その後、600℃で約1時間焼成した。
製造された光触媒ファイバーの酸化チタン層の鉛筆硬度は、F〜HBであった。
-Comparative Example 2-
Under a nitrogen stream, tetra-n-butoxytitanium (12.5 mmol) and diethylene glycol (hydrolysis inhibitor, 24 mmol) were added to a solvent (n-butanol, 7.36 ml) and mixed. In parallel with this, ion-exchanged water (reaction initiator, 25 mmol) and hydrazine-hydrochloride (salt catalyst, 0.125 mmol) were added to the solvent (n-butanol, 10 ml) and mixed. Next, these two types of mixed solutions were combined and stirred and mixed in an incubator adjusted to 25 ° C. for 2 hours to obtain a mixture sol.
This sol was applied by a dipping method onto the surface of a quartz glass fiber cut in advance to a predetermined length. Since the surface was sticky as it was, it was calcined at 400 ° C. for 10 seconds. Then, it baked at 600 degreeC for about 1 hour.
The pencil hardness of the titanium oxide layer of the produced photocatalytic fiber was F to HB.

本発明の光触媒ファイバーの製造方法における塗布・巻取工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the application | coating and winding process in the manufacturing method of the photocatalyst fiber of this invention. 本発明の光触媒ファイバーの製造方法における焼成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the baking process in the manufacturing method of the photocatalyst fiber of this invention. 本発明の光触媒ファイバーの製造方法により製造された光触媒ファイバーを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the photocatalyst fiber manufactured by the manufacturing method of the photocatalyst fiber of this invention. 本発明に係る光触媒ファイバーのバンドルを用いた光触媒液処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the photocatalyst liquid processing apparatus using the bundle of the photocatalyst fiber which concerns on this invention. 図4の光入射面側から見た模式図である。It is the schematic diagram seen from the light-incidence surface side of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

3 光透過ファイバー
5 混合メタノール溶液または混合エタノール溶液
7 塗布ファイバー
8 塗布ファイバー・ロール
9 電気炉
10 光触媒ファイバー
11 酸化チタン層
3 Light transmission fiber 5 Mixed methanol solution or mixed ethanol solution 7 Coating fiber 8 Coating fiber roll 9 Electric furnace 10 Photocatalyst fiber 11 Titanium oxide layer

Claims (2)

光透過ファイバー(3)の表面にチタンテトラアルコキシドとβ−ジケトンの混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)を塗布し、オンラインで巻き取り、そののち焼成することを特徴とする光触媒ファイバーの製造方法。   A method for producing a photocatalytic fiber comprising applying a mixed methanol solution or mixed ethanol solution (5) of titanium tetraalkoxide and β-diketone to the surface of the light transmitting fiber (3), winding it online, and then firing it. . 光透過ファイバー(3)の表面にテトラハロゲン化チタンとβ−ジケトンの混合メタノール溶液または混合エタノール溶液(5)を塗布し、オンラインで巻き取り、そののち焼成することを特徴とする光触媒ファイバーの製造方法。   Production of photocatalytic fiber characterized in that a mixed methanol solution or mixed ethanol solution (5) of titanium tetrahalide and β-diketone is applied to the surface of the light transmitting fiber (3), wound up online, and then fired. Method.
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