CN103132250B - 活性炭纤维无纺布及使用该无纺布的元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供活性炭纤维无纺布及使用该无纺布的元件,所述活性炭纤维无纺布使用具有可减小元件的压力损失的纤维直径的纤维而构成,具有即使强力地卷绕到圆筒上也不破损的抗拉强度。本发明的活性炭纤维无纺布的特征在于,其是对在酚醛树脂中混合了选自由脂肪酰胺类、磷酸酯类、纤维素类组成的组中的至少一种化合物的混合物进行纺丝、固化而得到的酚醛系纤维进行无纺布加工之后进行炭化和活化而获得的,构成的活性炭纤维的纤维直径为21μm~40μm,甲苯吸附率为20%~75%,无纺布的抗拉强度为4N/cm2以上。

Description

活性炭纤维无纺布及使用该无纺布的元件
技术领域
本发明涉及活性炭纤维无纺布及使用该无纺布的元件。
背景技术
将活性炭纤维无纺布卷绕在圆筒上而构成的元件由于吸附和解吸速度快、能够实现小型化,因此适合使用于连续式的气体吸附处理装置。近年来,为了减少该装置的设置空间或抑制制造成本,期望实现元件的小型化。
作为所述元件的小型化的有效手段,可列举出提高活性炭纤维无纺布的体积密度。然而,关于构成活性炭纤维无纺布的纤维,将其单纤维纤度维持以前的状态(约2dtex~3dtex)来提高无纺布的体积密度时,元件的压力损失变大,需要提高用于将被处理气体送风至元件的送风机的能力。结果,有时不能充分享受伴随元件的小型化所产生的利益。
因此,本申请的发明人开发出使用单纤维纤度为5dtex以上的纤维抑制了元件的压力损失的活性炭纤维无纺布,并申请了专利,已经取得了权利(专利文献1)。
另一方面,增大纤维的纤维直径时,虽然元件的压力损失变小,但该纤维变硬而变得难以缠绕,结果所得的活性炭纤维无纺布的抗拉强度变小。因此,想要强力地将活性炭纤维无纺布卷绕到圆筒上来获得体积密度高的元件时,活性炭纤维无纺布有时会破损。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-161439号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明是为了解决上述问题而做出的,其所要解决的课题是提供活性炭纤维无纺布,该活性炭纤维无纺布是使用具有可减小元件的压力损失的纤维直径的纤维而构成的,具有即使强力地卷绕到圆筒上也不破损的抗拉强度。
用于解决问题的方案
本申请的发明人进行了深入研究,结果发现,使用具有规定纤维直径的酚醛系纤维而获得的活性炭纤维无纺布不仅能够减小由该无纺布构成的元件的压力损失,还具有充分的抗拉强度而能够强力地卷绕到圆筒上,能够提高元件的体积密度,从而完成了本发明。
即,本发明的活性炭纤维无纺布的特征在于,是对在酚醛树脂中混合了选自由脂肪酰胺类、磷酸酯类、纤维素类组成的组中的至少一种化合物的混合物进行纺丝、固化而得到的酚醛系纤维进行无纺布加工之后进行炭化和活化而获得的,构成的活性炭纤维的纤维直径为21μm~40μm,甲苯吸附率为20%~75%,无纺布的抗拉强度为4N/cm2以上。
本发明的活性炭纤维无纺布中,单位面积质量为200g/m2~800g/m2、体积密度为65kg/m3~100kg/m3均为优选的实施方式。
本发明包括活性炭纤维元件,其特征在于,其是使用上述活性炭纤维无纺布而构成的,体积密度为90kg/m3~170kg/m3
在本发明的活性炭纤维元件中,压力损失为550mmAq以下为优选的实施方式。
本发明包括活性炭纤维无纺布的制造方法,其特征在于,其为制造上述活性炭纤维无纺布的方法,该制造方法包括:对在酚醛树脂中混合了选自由脂肪酰胺类、磷酸酯类、纤维素类组成的组中的至少一种化合物的混合物进行纺丝、固化,制作酚醛系纤维的工序;对所述酚醛系纤维进行无纺布加工,制作活性炭纤维无纺布前体的工序;对所述前体进行炭化和活化处理的工序。
发明的效果
本发明的活性炭纤维无纺布由于构成该无纺布的纤维的纤维直径粗,因此能够获得压力损失低的元件。另外,本发明的活性炭纤维无纺布的抗拉强度大,即使强力地卷绕到圆筒上也不容易破损,因此能够获得体积密度高的元件。
具体实施方式
本发明的活性炭纤维无纺布的特征在于,其由纤维直径为21μm~40μm、甲苯吸附率为20%~75%的活性炭纤维构成,该活性炭纤维无纺布的抗拉强度为4N/cm2以上。以下,详细说明本发明的活性炭纤维无纺布。另外,有时将活性炭纤维简称为ACF(Activated Carbon Fiber)。
纤维直径
构成本发明的ACF无纺布的纤维的纤维直径为21μm以上(优选为22μm以上,更优选为23μm以上,进一步优选为24μm以上)。通过将纤维直径设定为21μm以上,能够充分抑制使用本发明的ACF无纺布获得的元件的压力损失。纤维直径的上限为40μm(优选为35μm)。要获得纤维直径超过40μm的ACF无纺布,需要对单纤维纤度超过22dtex的原丝(纤维)进行无纺布加工,接着进行活化处理,但有时难以对该超过22dtex的原丝进行无纺布加工。
甲苯吸附能力
构成本发明的ACF无纺布的活性炭纤维,作为表示其活化程度的指标之一的甲苯吸附率为20%以上(优选为30%以上,更优选为40%以上)且为75%以下(优选为70%以下)。通过将甲苯吸附率设定为20%以上,即使减小ACF无纺布在圆筒上的卷绕厚度,也能发挥充分的气体吸附能力,因此能够有效地谋求元件的小型化。另一方面,甲苯吸附率超过75%时,所得到的ACF无纺布存在由原丝的重量收率变得极小、ACF无纺布的抗拉强度降低的倾向。
抗拉强度
本发明的ACF无纺布的抗拉强度为4N/cm2以上(优选为4.5N/cm2以上,更优选为5N/cm2以上)。如果抗拉强度为4N/cm2以上,则即使增大将ACF无纺布强力地卷绕到圆筒上时的张力,该无纺布也不容易破损,因此能够获得体积密度高的元件。对该抗拉强度的上限没有特别限制,但在纤维直径为21μm~40μm的ACF无纺布中,难以实现超过20N/cm2的抗拉强度。
单位面积质量
本发明的ACF无纺布优选单位面积质量为200g/m2以上(更优选为250g/m2以上,进一步优选为300g/m2以上)。通过将单位面积质量设定为200g/m2以上,能够获得抗拉强度为4N/cm2以上的ACF无纺布。单位面积质量的上限为800g/m2(更优选为750g/m2,进一步优选为700g/m2)。单位面积质量超过800g/m2的ACF无纺布难以制作,或者,即使能够制作该无纺布,抗拉强度的提高效果也达到极限,而且,欠缺柔软性,具有制作元件时难以卷绕到圆筒上的倾向。
体积密度
本发明的ACF无纺布优选体积密度为65kg/m3以上(更优选为67kg/m3以上,进一步优选为70kg/m3以上)。如果体积密度为65kg/m3以上,则即使降低制作元件时在圆筒上的ACF无纺布卷绕张力,也能获得体积密度高的元件。体积密度的上限为100kg/m3(更优选为95kg/m3)。体积密度超过100kg/m3的ACF无纺布虽然抗拉强度提高,但欠缺柔软性,具有难以卷绕到圆筒上的倾向。
ACF无纺布的压力损失
具有上述特性的本发明的ACF无纺布,由于压损系数能达到0.5mmAq·s/cm2以下,因此能够制作压力损失低的元件。本发明的ACF无纺布的压损系数优选为0.45mmAq·s/cm2以下(更优选0.40mmAq·s/cm2以下)。压损系数超过0.5mmAq·s/cm2时,有可能的是,通气时的阻力变高、通气鼓风机的功率损耗变大。
ACF无纺布的制造方法
本发明的ACF无纺布能够通过使用酚醛系纤维作为原丝来进行无纺布加工,制作ACF无纺布前体,然后对该前体进行炭化和活化处理来制造。以下详细说明本发明的ACF无纺布的制造方法。
酚醛系纤维
作为本发明中使用的酚醛系纤维,对在酚醛树脂中混合了选自由脂肪酰胺类、磷酸酯类、纤维素类组成的组中的至少一种化合物(掺合物)的混合物进行纺丝而获得的酚醛系纤维是适合使用的。通过在酚醛树脂中添加前述掺合物,可以柔软地做成酚醛系纤维,因此在形成无纺布时,可以提高纤维的交织性,由此,炭化和活化而得到的ACF无纺布中的纤维的交织性也提高,因此,可以赋予ACF无纺布所期望的抗拉强度。
酚醛树脂
作为酚醛树脂,可列举出在酸性催化剂的存在下使酚类与醛类反应而获得的酚醛清漆(novolak)型酚醛树脂、在碱性催化剂的存在下使酚类与醛类反应而获得的甲阶(resol)酚醛树脂、各种改性酚醛树脂或它们的混合物等。
作为前述酚类,只要是能在酸性催化剂或碱性催化剂的存在下与醛类反应而获得各酚醛树脂的酚类即可,可列举出苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、2,3-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、间乙基苯酚、间丙基苯酚、间丁基苯酚、对丁基苯酚、邻丁基苯酚、间苯二酚、对苯二酚、邻苯二酚、3-甲氧基苯酚、4-甲氧基苯酚、3-甲基邻苯二酚、4-甲基邻苯二酚、甲基对苯二酚、2-甲基间苯二酚、2,3-二甲基对苯二酚、2,5-二甲基间苯二酚、2-乙氧基苯酚、4-乙氧基苯酚、4-乙基间苯二酚、3-乙氧基-4-甲氧基苯酚、2-丙烯基苯酚、2-异丙基苯酚、3-异丙基苯酚、4-异丙基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、2-异丙氧基苯酚、4-丙氧基苯酚、2-烯丙基苯酚、3,4,5-三甲氧基苯酚、4-异丙基-3-甲基苯酚、连苯三酚、间苯三酚、1,2,4-苯三酚、5-异丙基-3-甲基苯酚、4-丁氧基苯酚、4-叔丁基邻苯二酚、叔丁基对苯二酚、4-叔戊基苯酚、2-叔丁基-5-甲基苯酚、2-苯基苯酚、3-苯基苯酚、4-苯基苯酚、3-苯氧基苯酚、4-苯氧基苯酚、4-己氧基苯酚、4-己酰基间苯二酚、3,5-二异丙基邻苯二酚、4-己基间苯二酚、4-庚氧基苯酚、3,5-二叔丁基苯酚、3,5-二叔丁基邻苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、二仲丁基苯酚、4-枯基苯酚、壬基苯酚、2-环戊基苯酚、4-环戊基苯酚、双酚A、双酚F等。
其中,苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、双酚A、2,3-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、间丁基苯酚、对丁基苯酚、邻丁基苯酚、4-苯基苯酚、间苯二酚是优选的,苯酚是最优选的。前述酚类可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
作为前述醛类,可列举出甲醛、三氧杂环己烷、糠醛、多聚甲醛、苯甲醛、甲基半缩甲醛、乙基半缩甲醛、丙基半缩甲醛、水杨醛、丁基半缩甲醛、苯基半缩甲醛、乙醛、丙醛、苯乙醛、α-苯基丙醛、β-苯基丙醛、邻-羟基苯甲醛、间-羟基苯甲醛、对-羟基苯甲醛、邻-氯苯甲醛、邻-硝基苯甲醛、间-硝基苯甲醛、对-硝基苯甲醛、邻-甲基苯甲醛、间-甲基苯甲醛、对-甲基苯甲醛、对-乙基苯甲醛、对-正丁基苯甲醛等。
其中,甲醛、多聚甲醛、糠醛、苯甲醛、水杨醛是优选的,甲醛、多聚甲醛是特别优选的。前述醛类可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
作为前述酸性催化剂,可列举出盐酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、草酸、丁酸、乳酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、硼酸、或者氯化锌或醋酸锌等与金属的盐等。前述酸性催化剂可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
作为前述碱性催化剂,可列举出氢氧化钠、氢氧化锂等碱金属的氢氧化物;氢氧化钙、氢氧化钡等碱土金属的氢氧化物;氢氧化铵;二乙胺、三乙胺、三乙醇胺、乙二胺、六亚甲基四胺等胺类等。前述碱性催化剂可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
作为各种改性酚醛树脂,可列举出通过硼改性、硅改性、重金属改性、氮改性、硫改性、油改性、松香改性等公知的方法使酚醛清漆型酚醛树脂或甲阶酚醛树脂改性而获得的物质。
本发明中,优选使用酚醛清漆型酚醛树脂、甲阶酚醛树脂。酚醛树脂可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
掺合物
本发明中作为掺合物使用的脂肪酰胺类是指具有下述结构的非聚合物,所述结构是氨或胺的键合于氮原子上的一个以上氢原子被酰基取代而成的结构,该脂肪酰胺类包括:2个氢原子键合于该氮原子的伯酰胺、1个氢原子键合于该氮原子的仲酰胺、没有氢原子键合于该氮原子的叔酰胺、内酰胺以及在1分子中胺的氮原子有2个以上的物质。因此,本发明中的“脂肪酰胺类”与以尼龙-6、尼龙-6,6为代表的所谓的脂肪族聚酰胺之类的聚合物是不同的。另外,“脂肪酰胺类”也称为脂肪酸酰胺类(fatty acid amides)。
作为伯酰胺,可列举出通式“R1C(=O)NH2”所示的化合物等。
前述式中R1是可以具有取代基的烃基。这里所述的“可以具有取代基”是指烃基的一部分或全部氢原子可以被取代基取代。R1的烃基可以是饱和的也可以是不饱和的,可以是直链状的也可以是支链状的,其碳数优选为5~31,更优选为11~23。其中,R1的烃基的碳数不包括下述取代基中的碳数。作为该烃基可以具有的取代基,可列举出羟基、羟烷基等。该羟烷基的碳数优选为1~11。
作为伯酰胺,具体而言,可列举出己酰胺、辛酰胺、壬酰胺、月桂酰胺、肉豆蔻酰胺、棕榈酰胺、硬脂酰胺、花生酰胺、山萮酰胺、二十四烷酰胺等饱和脂肪酸单酰胺;油酸酰胺、芥酸酰胺、蓖麻油酸酰胺等不饱和脂肪酸单酰胺等。
作为仲酰胺,可列举出通式“R1C(=O)NHR2”所示的化合物等。
前述式中R1与关于上述伯酰胺的说明中的R1相同。
前述式中R2是可以具有取代基的烃基或-C(=O)R3。R2中的该烃基可以是饱和的也可以是不饱和的,可以是直链状的也可以是支链状的,其碳数优选为1~23,更优选为1~17。作为该烃基可以具有的取代基,可列举出羟基等。
R3可列举出与关于上述伯酰胺的说明中的R1相同的基团,R1与R3彼此可以相同也可以不同。另外,R2为-C(=O)R3的化合物也称为酰亚胺。
作为仲酰胺,具体而言可列举出硬脂基硬脂酰胺、油基油酸酰胺、硬脂基油酸酰胺、油基硬脂酰胺、硬脂基芥酸酰胺、油基棕榈酰胺等取代酰胺;羟甲基硬脂酰胺、羟甲基山萮酰胺等羟甲基酰胺等。
作为叔酰胺,可列举出通式“R1C(=O)NR4R5”所示的化合物等。
前述式中R1与关于上述伯酰胺的说明中的R1相同。
前述式中R4、R5分别可列举出与关于上述仲酰胺的说明中的R2相同的基团。R4与R5彼此可以相同也可以不同。
作为叔酰胺,具体可列举出N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺等。
作为内酰胺中适宜的物质,可列举出碳数3~12的内酰胺。具体而言,可列举出β-丙内酰胺、γ-丁内酰胺(2-吡咯烷酮)、δ-戊内酰胺(2-哌啶酮)、ε-己内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺(月桂内酰胺,Laurolactam/Laurilolactam)等。
作为在1分子中胺的氮原子有2个以上的物质,可列举出通式“R11C(=O)NH-R6-NHC(=O)R12”所示的化合物、通式“R11NHC(=O)-R7-C(=O)NHR12”所示的化合物。
前述式中R11、R12各自是可以具有取代基的烃基,可列举出与上述R1同样的基团。R6、R7各自是二价烃基,其碳数优选为1~10,更优选为1~8。
作为在1分子中胺的氮原子有2个以上的物质,具体而言,可列举出亚甲基双硬脂酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双辛酰胺、亚乙基双月桂酰胺、亚乙基双山萮酰胺、亚甲基双羟基硬脂酰胺、六亚甲基双硬脂酰胺、六亚甲基双山萮酰胺、六亚甲基双羟基硬脂酰胺;N,N-二硬脂基己二酰胺、N,N-二硬脂基癸二酰胺等。
在上述脂肪酰胺类中,从原料混合物的处理性、稳定性或纺丝性等方面考虑,伯酰胺、仲酰胺是优选的,伯酰胺是更优选的,饱和脂肪酸单酰胺、不饱和脂肪酸单酰胺是特别优选的,其中最优选山萮酰胺。
另外,作为脂肪酰胺类,其碳数过少时,酚醛系纤维的耐热性有可能降低;碳数过多时,其与酚醛系纤维的原料中使用的酚醛树脂的相容性有可能降低。因此,以分子整体计,脂肪酰胺类的碳数优选为12~30,更优选为18~24。脂肪酰胺类可以单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
本发明中作为掺合物使用的磷酸酯类的“磷酸”是指十氧化四磷(P4O10)受到水解而产生的各种含氧酸的总称,包括用下述化学式表示的正磷酸(a)、焦磷酸(二磷酸)(b)、三磷酸(c)、四磷酸(d)、偏磷酸(e)等。
[化学式1]
[式中,m表示重复数。]
在本发明中,“磷酸酯类”是指,磷酸中的一个以上-OH被取代为下述通式(1)所示的基团的物质(磷酸酯)或其盐。
[化学式2]
[式中,R13是可以具有杂原子(除了碳和氢以外的原子)的碳数4以上的烃基,AO是碳数2~4的氧亚烷基,n是平均加成摩尔数,表示0~100的数值。]
前述式(1)中,作为R13的烃基,可列举出烷基、烯基、芳基、烷基的一部分氢原子被芳基取代了的基团、烯基的一部分氢原子被芳基取代了的基团等。
R13的烃基为烷基或烯基时,R13的碳数优选为4~22,更优选为8~18。
R13的烃基为芳基时,R13的碳数优选为6~35,更优选为6~27。具体而言,可列举出苯基、萘基、苄基、甲苯基、二甲苯基等。
R13的烃基无论在哪种情况下,R13的碳数超过上限值时,与前述酚醛树脂的相容性容易变得降低。与R13为烷基或烯基的情况相比,R13为芳基时,与酚醛树脂的相容性变得较好。
前述式(1)中,作为AO,可列举出氧亚乙基、氧亚丙基、氧亚丁基。另外,氧亚烷基中的氧原子键合于磷原子上。
前述式(1)中,n优选为0~50,更优选为0~10。
作为磷酸酯类,由于尤其是在形成粗径的酚醛系纤维时机械强度容易增高,因此,正磷酸中的一个以上-OH被取代为前述式(1)所示的基团的物质(正磷酸酯)或其盐是优选的。
作为正磷酸酯,具体而言,可列举出下述通式所示的正磷酸的单酯(f)、二酯(g)、三酯(h)。其中,正磷酸的单酯、二酯是优选的。
[化学式3]
[式中,R13、AO、n各自与前述相同。在二酯和三酯中,所存在的多个-(AO)nOR13彼此可以相同也可以不同。]
作为磷酸酯的盐,可列举出磷酸酯的碱金属盐、碱土金属盐、铵盐、胺盐等。磷酸酯类可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。
作为在本发明中用作掺合物的纤维素类,可列举出甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等。纤维素类可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。
制作酚醛系纤维的工序
本发明中使用的酚醛系纤维能够经由如下工序来制作:将由上述方法获得的酚醛树脂与上述的掺合物混合的原料混合工序;以及,对由前述原料混合工序获得的原料混合物进行纺丝而获得丝条的纺丝工序。
原料混合工序
将酚醛树脂与掺合物熔融混合,进行下述的纺丝工序中最普通的纺丝方法即熔融纺丝时,作为酚醛树脂,可以使用酚醛清漆型酚醛树脂或甲阶酚醛树脂的任何一种。然而,甲阶酚醛树脂的热稳定性比酚醛清漆型的低,在熔融时的加热下容易进行聚合,因此在熔融纺丝装置内的固化不能避免,难以连续而稳定地进行纺丝。因此,考虑到工业制造时的工序的容易性、通用性,特别优选选择酚醛清漆型酚醛树脂。
在原料混合工序中,将酚醛树脂与掺合物混合时,酚醛树脂的使用量优选为,所得原料混合物中的酚醛树脂的比例达到55质量%~99.9质量%的量,更优选为该比例达到70质量%~99质量%的量,特别优选为该比例达到85质量%~95质量%的量。
掺合物的使用量优选为,所得原料混合物中的掺合物的比例达到0.1质量%~45质量%的量,更优选为该比例达到1质量%~30质量%的量,特别优选为该比例达到5质量%~15质量%的量。如果掺合物的比例为优选的下限值以上,就容易获得在增大酚醛系纤维直径时的机械强度提高效果。另一方面,如果掺合物的比例为优选的上限值以下,就容易保持酚醛系纤维所具有的耐热性、阻燃性和耐化学品性等特性。
作为将酚醛树脂与掺合物混合的方法,可列举出将二者熔融混合的方法、使用溶剂将二者溶解混合的方法等。其中,从工序的烦琐性、对环境的负担、经济性方面考虑,将二者熔融混合的方法是优选的。作为所述熔融混合,可列举出将二者加热混炼的方法。
酚醛树脂与掺合物的加热混炼能够使用公知的混炼装置来进行,作为混炼装置,可列举出挤出机型混炼机、混合辊(mixingroll)、班伯里混合机、高速双螺杆连续混合机等。
加热混炼的温度可以根据原料的性状等来适当选择,优选为200℃以下,更优选为140℃~180℃。通过将加热混炼的温度设定为优选的上限值以下,容易抑制因原料暴露于高温导致的热变性、劣化。通过将加热混炼的温度设定为优选的下限值以上,可以高效率地将二者混合。
在使用溶剂将酚醛树脂和掺合物溶解混合的方法中,在可溶解二者的溶剂中将二者溶解混合之后,蒸发除去该溶剂,由此获得原料混合物。
作为可溶解二者的溶剂,可列举出选自酮系溶剂、醚系溶剂、含氮系溶剂、烃系溶剂、酯系溶剂、醇系溶剂等中的一种或者两种以上混合的溶剂。
酚醛树脂与掺合物的溶解混合,优选在搅拌溶剂的同时缓慢添加酚醛树脂和掺合物。此时,如果酚醛树脂或掺合物难以溶解在溶剂中,则加热是有效的。另外,通过加压,可以加热至常压下的溶剂的沸点以上,是更有效的。然而,由于将原料暴露于高温,有可能导致热变性、劣化,因此,优选的是,将加热限制为进行到原料完全溶解为止。
对溶解在溶剂中的酚醛树脂和掺合物的浓度没有特别限制,可以考虑原料的性状、此后的纺丝工序中的纺丝方法来适当设定。另外,从蒸发除去的溶剂的回收需要大量的时间和能量的方面考虑,酚醛树脂和掺合物的浓度考虑各自的溶解度、尽可能设定成高浓度是优选的。
作为将酚醛树脂和掺合物混合的方法,可以是前述的熔融混合、溶解混合以外的方法。例如,作为后面的纺丝工序中的纺丝方法,使用干式纺丝、湿式纺丝或干湿式纺丝方法时,可以制备在能溶解酚醛树脂和掺合物二者的溶剂中将二者溶解混合的原料混合物溶液。该原料混合物溶液能够直接作为纺丝用原液使用。
另外,在不阻碍酚醛树脂的合成反应并且原料在该合成反应中的温度下不劣化的范围内,在酚醛树脂的合成反应的途中掺合掺合物将二者混合也是有效的。
在原料混合工序中,为了获得原料混合物而使用任何方法时,都可以根据需要使用公知的添加剂、增塑剂、相容化剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、渗透剂、增粘剂、防霉剂、染料、颜料、填充剂等。
尤其是将酚醛树脂和脂肪酰胺类熔融混合的情况下,脂肪酰胺类的熔融粘度与酚醛树脂的熔融粘度相比大不相同时,优选使用相容化剂。由此,能够防止在纺丝时发生分离。
纺丝工序
在纺丝工序中,对前述原料混合工序中获得的原料混合物进行纺丝,获得丝条。
作为纺丝的方法,从原料混合物的性状等方面考虑,能够适当选择公知的方法,可列举出湿式纺丝、干式纺丝、干湿式纺丝、熔融纺丝、凝胶纺丝、液晶纺丝等方法。其中,从装置的简便性、经济上有利的方面考虑,熔融纺丝是优选的。使用熔融纺丝作为纺丝的方法时,能够使用一般的熔融纺丝装置。
作为熔融纺丝装置的熔解装置,能够使用炉栅(gridmelter)式、单螺杆挤出机方式、双螺杆挤出机方式、串联挤出机方式等。为了防止熔融了的原料混合物的氧化,可以进行熔融纺丝装置内的氮气置换,或者可以使用具备排气口的挤出机进行除去微量的残留溶剂或单体类的操作。
熔融纺丝时,温度条件优选为120℃~200℃,更优选为140℃~170℃。通过将温度条件设定为优选的下限值以上,能够高效率地进行纺丝。通过将温度条件设定为优选的上限值以下,容易抑制热变性、劣化,并且酚醛树脂和掺合物变得难以分离。
作为纺丝喷丝头,可以使用通常的喷丝头,孔径优选为0.05mm以上且1mm以下,更优选为0.07mm以上且0.5mm以下,毛细管部的L/D(长度/直径)优选为0.5以上且10以下,更优选为1以上5以下。通过将孔径和L/D分别设定在前述优选的范围,能够稳定地进行纺丝。
在特殊纤维的制造方法中(例如并列型复合纤维、芯鞘型复合纤维、海岛型复合纤维时等),还能够使用并列型或皮芯型、或者组合第三成分的聚合物的复合喷丝头。
纺丝速度优选为15m/分钟以上且3000m/分钟以下,更优选为30m/分钟以上且2000m/分钟以下,进一步优选为50m/分钟以上且1600m/分钟以下。通过将纺丝速度设定为优选的下限值以上,能够高效率地纺丝。通过将纺丝速度设定为优选的上限值以下,能够抑制纺丝时的断头的发生。
固化工序
在制作酚醛系纤维的工序中,优选包括将由前述纺丝工序获得的丝条固化的固化工序。通过在固化工序中将该丝条固化,主要是酚醛树脂部发生交联,因此,粗径化的酚醛系纤维的机械强度得到提高。
在使用酚醛清漆型酚醛树脂作为原料酚醛树脂时,作为将由前述纺丝工序获得的丝条固化的方法,可以列举出:将加工为毛束(staple)状或丝束(tow)状的丝条浸渍在反应容器内的处理液中,以间歇式进行固化处理的方法;将加工成筒管(bobbin)状或绞纱状的丝条与处理液接触,进行固化处理的方法;或者将加工成丝束状的丝条连续地与处理液接触,进行固化处理的方法等。
上述处理液由催化剂和醛类构成。
作为催化剂,可列举出作为在制造酚醛树脂时能使用的催化剂而例示的酸性催化剂、碱性催化剂。另外,作为醛类,可列举出作为在制造酚醛树脂时能使用的醛类而例示的醛类。
固化优选在液相中在60℃以上且110℃以下的温度下加热3小时以上且30小时以下来进行。另外,在本发明中,可以通过在气相下进行加热来固化。
本发明中,在该加热之后,能够进行水洗干燥、在氮气、氦气、二氧化碳气体等惰性气体中在100~300℃的温度下加热从而进一步使其固化等公知的后固化处理。通过该后固化处理,丝条中的酚醛树脂部的交联进一步进行,能够获得具有充分强度的酚醛系纤维。
另一方面,使用甲阶酚醛树脂作为原料酚醛树脂时,通过用湿热法或干热法进行加热处理,能够将丝条固化。
作为加热处理条件,温度优选为100~220℃,更优选为120~180℃,处理时间优选为5~120分钟,更优选为20~60分钟。
本发明中使用的酚醛系纤维的单纤维纤度优选为7dtex以上(更优选为8dtex以上),且优选为22dtex以下(更优选为17dtex以下)。使用单纤维纤度低于7dtex的酚醛系纤维制作体积密度高的ACF无纺布时,有时元件的压力损失变大。酚醛系纤维的单纤维纤度超过22dtex时,使用该纤维进行无纺布加工有时变得困难。
本发明使用的酚醛系纤维优选拉伸模量为370~410kgf/mm2(更优选为380~400kgf/mm2),且伸长率为10~20%(更优选为15~19%)。通过使用具有该范围的拉伸模量和伸长率的酚醛系纤维,即使其单纤维纤度为7dtex以上,也能够容易地进行无纺布加工。
酚醛系纤维的纤维长度优选为35mm以上(更优选为50mm以上),且优选为130mm以下(更优选为100mm以下,进一步优选为80mm以下)。纤维长度小于35mm时,不能将纤维之间充分缠绕,所得ACF无纺布的抗拉强度有时变低。另外,纤维长度超过130mm时,有时例如针刺时的纤维切断、损伤加剧,抗拉强度仍然变低。
无纺布加工
作为对酚醛系纤维进行无纺布加工的方法,只要能防止加工时的纤维断裂等且能够将纤维之间充分缠绕,就没有特别限制,例如可列举出针刺法、水刺(water-punched)法。从能够根据纤维直径的变化调整针密度、针深度,调整所得无纺布的密度方面考虑,针刺法是优选的。
在用针刺法进行无纺布加工时,优选的是,针密度为370根/英寸2以上(更优选为450根/英寸2以上),针深度为5mm以上(更优选为7mm以上)且30mm以下(更优选为20mm以下)。通过将针密度设定为370根/英寸2以上,纤维之间的缠绕增加,与此相随,ACF无纺布前体的体积密度增加。另外,针密度过高时,发生纤维断裂,所得ACF无纺布的体积密度、抗拉强度有时反而降低。因此,针密度的上限优选为700根/英寸2。另外,针深度小于5mm时,ACF无纺布前体有可能变得膨松。针深度超过30mm时,变得容易发生针折断。另外,具有ACF无纺布前体中条纹变多的倾向。
炭化和活化处理
ACF无纺布前体的炭化和活化处理例如能够如下来进行:在炭化炉中在氮气、氩气等惰性气氛中在400℃~1000℃下炭化处理10分钟~120分钟,接着,在活化炉中在水蒸汽等活化气体气氛中在800℃以上进行30分钟~180分钟活化处理。
元件
本发明的元件能够通过将经由上述工序获得的ACF无纺布卷绕到圆筒上来制造。为了使ACF无纺布不破损,无纺布的卷绕张力优选为抗拉强度的约1/3以下。
体积密度
本发明的ACF无纺布由于具有优异的抗拉强度,因此,能够比以往提高将该无纺布卷绕到圆筒上时的张力。因此,在本发明中,能够获得体积密度为90kg/m3~170kg/m3的元件。
这样,由于本发明的元件的体积密度大,因此能够更小型化地制作具有与以往的元件同等的吸附能力的元件。另外,如果本发明的元件的体积与以前的元件的体积同等,则能够制作吸附能力更为优异的元件。此外,由于本发明的元件的体积密度大,在元件制作之后,不需要进一步压缩来调整体积密度,因此能够防止ACF由于该压缩而脱落或飞散。
另外,元件的体积密度超过170kg/m3时,元件的压力损失有时变大。本发明的元件的体积密度优选为100kg/m3~150kg/m3
元件的压力损失
本发明的元件由于使用由纤维直径大的纤维构成的ACF无纺布来构成,因此压力损失小,具体而言能够达到550mmAq以下。因此,即使提高ACF无纺布的体积密度来将元件小型化,也不需要提高用于将被处理气体送风到该元件上的送风机的能力,因此能够充分享受伴随元件的小型化所产生的利益。
本发明的元件的压力损失优选为500mmAq以下(更优选为400mmAq以下)。对压力损失的下限没有特别限制,优选为100mmAq以上(更优选为110mmAq以上)。为了让元件的压力损失低于100mmAq,则需要进一步增大构成ACF无纺布的纤维的纤维直径,而具有该纤维直径的无纺布是难以制作的。
实施例
以下通过实施例和比较例更详细地说明本发明,但本发明不限于这些例子,在可适合于前述和后述主旨的范围内,可以适当变更来实施,这些均包括在本发明的保护范围内。
首先,以下说明制造例、实施例等中制作的“酚醛系纤维”的单纤维纤度、拉伸模量、伸长率,“构成ACF无纺布的活性炭纤维”的纤维直径、甲苯吸附率、“ACF无纺布”的抗拉强度、单位面积质量、体积密度、压力损失(压损)系数以及“元件”的体积密度、压力损失的测定方法。
酚醛系纤维的单纤维纤度
使用DC 11Bデニールコンピューター(サーチ(株)公司制造)进行测定。
酚醛系纤维的拉伸模量
使用RTG-1210 Tensilon万能试验机(A&D Company,Limited制造),根据JIS L1015来测定。
酚醛系纤维的伸长率
使用RTG-1210 Tensilon万能试验机(A&D Company,Limited制造),根据JIS L1015来测定。
构成ACF无纺布的活性炭纤维的纤维直径
使用高精细数字显微镜VH-6300(KEYENCE制造),根据JIS K1477 5.1(纤维直径试验方法),测定纤维直径(fiberdiameter)。
构成ACF无纺布的活性炭纤维的甲苯吸附率
根据JIS K 1477“7.8甲苯吸附性能”测定甲苯吸附率。
ACF无纺布的抗拉强度
从ACF无纺布的宽度方向和长度方向分别切取5个试验片(宽度25mm、长度100mm),使用英斯特朗型拉伸试验机(例如Toyo Baldwin Co.,Ltd制“STM-T-200BP”),用夹头(chuck)夹住试验片的两端,将夹头的间距设定为50mm,将拉伸速度设定为20mm/分钟(伸长率40%/分钟),进行测定,将该值除以试验片截面积(宽度×厚度),由此计算出抗拉强度(单位N/cm2)。将宽度方向上切取的试验片的抗拉强度的平均值和长度方向上切取的试验片的抗拉强度的平均值中的小的值作为本发明的ACF无纺布的抗拉强度。
ACF无纺布的单位面积质量
测定ACF无纺布每单位面积的质量,按g/m2的单位求出ACF无纺布的单位面积质量。另外,质量是在100℃的绝干状态下测定的。
ACF无纺布的体积密度
体积密度是用单位面积质量除以厚度,按kg/m3的单位求出的。此外,厚度使用面积4cm2的圆盘,对无纺布施加的负荷为9gf/cm2,进行测定。
ACF无纺布的压损系数
将ACF无纺布冲裁成直径72mm的正圆,固定在通气压损测定夹具上,用0.1MPa的压缩空气按压作为测定面的直径50.5mm正圆与直径72mm正圆的ACF无纺布之间,测定流过风速30cm/秒的空气时的压力损失,将该值除以风速和厚度,由此求出ACF无纺布的压损系数(单位mmAq·s/cm2)。另外,该测定在温度25℃、湿度50%下进行。厚度用与测定体积密度时使用的方法同样地测定。
元件的体积密度
在100℃、绝干的状态下,测定卷绕ACF无纺布之前的元件的质量和卷绕之后的质量,将该质量之差除以由卷绕直径计算的ACF无纺布的体积,由此求出元件的体积密度。
元件的压损
将宽度1100mm的ACF无纺布以规定的元件质量、规定的元件体积密度卷绕到内径200mm、长度1100mm的圆筒元件上,测定风速30cm/秒的空气从该元件的内侧流到外侧时的压力损失。
制造例1酚醛系纤维1的制造
在具备回流冷凝器的反应容器中加入1000质量份苯酚、733质量份37质量%福尔马林和5质量份草酸,用40分钟从常温升温到100℃,进而在100℃反应4小时之后,加热到200℃脱水浓缩,然后冷却得到酚醛清漆型酚醛树脂。
将475kg上述酚醛清漆型酚醛树脂和25kg山萮酰胺投入到双螺杆混炼机(高速双螺杆连续混合机)中,在150℃下进行混炼(熔融混合),冷却到室温,获得淡黄色透明的块状物。另外,山萮酰胺使用日本精化公司制造的山萮酰胺(BNT-22H)。
接着,将该块状物粗粉碎,使用熔融纺丝装置(炉栅式)在200℃下熔融,对于通过该熔融获得的熔融物,由保持于170℃的孔径0.1mm、L/D=3、孔数10个的纺丝喷丝头在保持一定吐出量的同时以75m/分钟的纺丝速度进行纺丝(熔融纺丝),获得丝条。
将所得丝条切断为长度70mm,放入容器内,在盐酸14质量%和甲醛8质量%的水溶液中在常温下浸渍30分钟,然后用2小时升温至98℃,进一步在98℃下保持2小时,从而进行固化。
接着,将所得固化物从前述容器取出,充分水洗后,在3质量%氨水溶液中进行60℃、30分钟的中和,此后,再次充分水洗,进行90℃、30分钟干燥,由此获得单纤维纤度11dtex、纤维长度70mm、无纤维卷曲的酚醛系纤维1。
所得酚醛系纤维1的拉伸模量为395kgf/mm2,伸长率为12%。
制造例2酚醛系纤维2的制造
除了在制造例1中使用油酸酰胺代替山萮酰胺以外,与制造例1同样地,获得单纤维纤度11dtex、纤维长度70mm、无纤维卷曲的酚醛系纤维2。另外,油酸酰胺使用日本精化公司制造的“ニュートロン(注册商标)”。
所得酚醛系纤维2的拉伸模量为386kgf/mm2,伸长率为11%。
制造例3酚醛系纤维3的制造
除了将对块状物进行纺丝时的纺丝喷丝头的孔径变为0.15mm使吐出量增加以外,与制造例1同样地,获得单纤维纤度17dtex、纤维长度70mm、无纤维卷曲的酚醛系纤维3。
所得酚醛系纤维3的拉伸模量为402kgf/mm2,伸长率为8%。
制造例4酚醛系纤维4的制造
除了将对块状物进行纺丝时的纺丝喷丝头的孔径变为0.07mm使吐出量减少以外,与制造例1同样地,获得单纤维纤度7.7dtex、纤维长度70mm、无纤维卷曲的酚醛系纤维4。
所得酚醛系纤维4的拉伸模量为390kgf/mm2,伸长率为25%。
制造例5酚醛系纤维5的制造
除了在制造例1中将酚醛清漆型酚醛树脂的混合量设定为450kg、使用50kg下式表示的磷酸酯代替25kg山萮酰胺以外,与制造例1同样地,获得单纤维纤度11dtex、纤维长度70mm、无纤维卷曲的酚醛系纤维5。磷酸酯使用“フォスファノール(注册商标)SM-172”(东邦化学工业公司制造,下式(1A)的单酯与下式(1B)的二酯的质量比为1A/1B=1/1的混合物)。
[化学式4]
所得酚醛系纤维5的拉伸模量为427kgf/mm2,伸长率为10%。
制造例6酚醛系纤维6的制造
除了在制造例1中将酚醛清漆型酚醛树脂的混合量设定为450kg、使用50kg二醋酸纤维素代替25kg山萮酰胺以外,与制造例1同样地,获得单纤维纤度11dtex、纤维长度70mm、无纤维卷曲的酚醛系纤维6。
所得酚醛系纤维6的拉伸模量为380kgf/mm2,伸长率为11%。
制造例7酚醛系纤维7的制造
除了在制造例1中使用500kg酚醛清漆型酚醛树脂代替450kg酚醛清漆型酚醛树脂和25kg山萮酰胺以外,与制造例1同样地,获得单纤维纤度11dtex、纤维长度70mm、无纤维卷曲的酚醛系纤维7。
所得酚醛系纤维7的拉伸模量为469kgf/mm2,伸长率为4%。
实施例1
使用制造例1中制造的酚醛系纤维1,通过针刺机在针密度500根/英寸2、针深度12mm(背面)、7mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量540g/m2、体积密度82.4kg/m3的ACF无纺布前体。
将所得ACF无纺布前体在惰性气氛(氮气氛)中经30分钟从常温加热至890℃,使之炭化,接着,在含有12质量%水蒸汽的气氛中在890℃的温度下活化100分钟,获得ACF无纺布。
用1.47N/cm2的张力将所得ACF无纺布卷绕到内径200mm、长度1100mm的圆筒结构体上,直到元件质量达到100kg,获得直径1.09m、密度100kg/m3的元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
实施例2
使用制造例1中制造的酚醛系纤维1,通过针刺机在针密度500根/英寸2、针深度12mm(背面)、7mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量520g/m2、体积密度82.0kg/m3的ACF无纺布前体。
将所得ACF无纺布前体在惰性气氛中经36分钟从常温加热至890℃,使之炭化,接着,在含有12质量%水蒸汽的气氛中在890℃的温度下活化120分钟,获得ACF无纺布。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布的特性在表1中示出。
除了使用所得ACF无纺布以外,与实施例1同样地,获得本发明的元件。所得元件的特性在表1中示出。
实施例3
使用制造例1中制造的酚醛系纤维1,通过针刺机在针密度500根/英寸2、针深度12mm(背面)、7mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量1254g/m2、体积密度99.6kg/m3的ACF无纺布前体。
除了使用所得ACF无纺布前体以外,与实施例1同样地,获得本发明的ACF无纺布和元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
实施例4
用2.2N/cm2的张力将实施例1中制造的ACF无纺布卷绕到内径200mm、长度1100mm的圆筒结构体上,直到元件质量达到100kg。所得元件的特性在表1中示出。
实施例5
使用制造例1中制造的酚醛系纤维1,通过针刺机在针密度650根/英寸2、针深度15mm(背面)、10mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量540g/m2、体积密度129kg/m3的ACF无纺布前体。
除了使用所得ACF无纺布前体以外,与实施例1同样地,获得本发明的ACF无纺布和元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
实施例6
用2.2N/cm2的张力将实施例5中获得的ACF无纺布卷绕到内径200mm、长度1100mm的圆筒结构体上,直到元件质量达到150kg。所得元件的特性在表1中示出。
实施例7
在实施例1中使用制造例2中制造的酚醛系纤维2代替制造例1中制造的酚醛系纤维1,并且,在惰性气氛中经12分钟从常温加热至870℃,使之炭化,接着,在含有12质量%水蒸汽的气氛中在870℃的温度下活化40分钟。除此以外,与实施例1同样地,获得ACF无纺布前体、ACF无纺布和元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
实施例8
在实施例2中,使用制造例3中制造的酚醛系纤维3代替制造例1中制造的酚醛系纤维1,而且通过针刺机在针密度600根/英寸2、针深度13mm(背面)、9mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量778g/m2、体积密度98.3kg/m3的ACF无纺布前体,使用该ACF无纺布前体,除此以外,与实施例2同样地,获得ACF无纺布和元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
实施例9
在实施例1中,使用制造例4中制造的酚醛系纤维4代替制造例1中制造的酚醛系纤维1,而且通过针刺机在针密度450根/英寸2、针深度12mm(背面)、7mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量535g/m2、体积密度80.3kg/m3的ACF无纺布前体,使用该ACF无纺布前体,除此以外,与实施例1同样地,获得ACF无纺布和元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
实施例10
在实施例8中,将所得ACF无纺布前体在惰性气氛中经18分钟从常温加热至870℃,使之炭化,接着,在含有12质量%水蒸汽的气氛中在870℃的温度下活化60分钟,除此以外,与实施例8同样地,获得ACF无纺布和元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
实施例11
在实施例1中,使用制造例1中制造的酚醛系纤维1,通过针刺机在针密度600根/英寸2、针深度13mm(背面)、9mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量420g/m2、体积密度81.7kg/m3的ACF无纺布前体,除此以外,与实施例1同样地,获得ACF无纺布和元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
实施例12
除了使用制造例5中获得的酚醛系纤维5代替实施例1中使用的酚醛系纤维1以外,与实施例1同样地,获得ACF无纺布前体、ACF无纺布和元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
实施例13
除了使用制造例6中获得的酚醛系纤维6代替实施例1中使用的酚醛系纤维1以外,与实施例1同样地,获得ACF无纺布前体、ACF无纺布和元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
比较例1
使用单纤维纤度5.6dtex、纤维长度70mm、无纤维卷曲的酚醛系纤维(群荣化学工业(株)制造,Kynol KF-0570),通过针刺机在针密度500根/英寸2、针深度12mm(背面)、7mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量385g/m2、体积密度83.7kg/m3的ACF无纺布前体。
将所得ACF无纺布前体在惰性气氛中经18分钟从常温加热至890℃,使之炭化,接着,在含有12质量%水蒸汽的气氛中在890℃的温度下活化60分钟,获得ACF无纺布。
用1.1N/cm2的张力将所得ACF无纺布卷绕到内径200mm、长度1100mm的圆筒结构体上,直到元件质量达到100kg,获得直径1.26m、体积密度75kg/m3的元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
比较例2
用1.47N/cm2的张力将比较例1中获得的ACF无纺布卷绕到内径200mm、长度1100mm的圆筒结构体上,直到元件质量达到100kg,获得直径1.09m、体积密度100kg/m3的元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
比较例3
使用制造例7制造的酚醛系纤维7,通过针刺机在针密度650根/英寸2、针深度15mm(背面)、10mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量500g/m2、体积密度83.0kg/m3的ACF无纺布前体。
将所得ACF无纺布前体在惰性气氛中经30分钟从常温加热至890℃,使之炭化,接着,在含有12质量%水蒸汽的气氛中在890℃的温度下活化100分钟,获得ACF无纺布。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布的特性在表1中示出。
另外,尝试将所得ACF无纺布以1.1N/cm2的张力卷绕到内径200mm、长度1100mm的圆筒结构体上,但是ACF无纺布的抗拉强度低、发生断裂,不能卷绕。
比较例4
在比较例1中,通过针刺机在针密度600根/英寸2、针深度13mm(背面)、9mm(表面)的条件下进行背面和表面处理,获得干燥单位面积质量575g/m2、体积密度105.1kg/m3的ACF无纺布前体,除此以外,与比较例1同样地获得ACF无纺布。
用1.47N/cm2的张力将所得ACF无纺布卷绕到内径200mm、长度1100mm的圆筒结构体上,直到元件质量达到100kg,获得直径1.09m、密度100kg/m3的元件。所得的构成ACF无纺布的活性炭纤维、ACF无纺布和元件的特性在表1中示出。
表1

Claims (6)

1.一种活性炭纤维无纺布,其特征在于,是对在酚醛树脂中混合了选自由脂肪酰胺类、磷酸酯类、纤维素类组成的组中的至少一种化合物的混合物进行纺丝、固化而得到的酚醛系纤维进行无纺布加工之后进行炭化和活化而获得的,构成的活性炭纤维的纤维直径为21μm~40μm,甲苯吸附率为20%~75%,无纺布的抗拉强度为4N/cm2以上。
2.根据权利要求1所述的活性炭纤维无纺布,其中,所述活性炭纤维无纺布的单位面积质量为200g/m2~800g/m2
3.根据权利要求1或2所述的活性炭纤维无纺布,其中,所述活性炭纤维无纺布的体积密度为65kg/m3~100kg/m3
4.一种气体吸附处理装置的元件,其特征在于,其是使用权利要求1~3的任一项所述的活性炭纤维无纺布而构成的,体积密度为90kg/m3~170kg/m3
5.根据权利要求4所述的气体吸附处理装置的元件,其中,所述元件的压力损失为550mmAq以下。
6.一种活性炭纤维无纺布的制造方法,其特征在于,其为制造权利要求1~3的任一项所述的活性炭纤维无纺布的方法,该制造方法包括:
对在酚醛树脂中混合了选自由脂肪酰胺类、磷酸酯类、纤维素类组成的组中的至少一种化合物的混合物进行纺丝、固化,制作酚醛系纤维的工序;
对所述酚醛系纤维进行无纺布加工,制作活性炭纤维无纺布前体的工序;
对所述前体进行炭化和活化处理的工序。
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