ES2923917T3

ES2923917T3 - Papel para elemento de intercambio de calor total y elemento de intercambio de calor total

Info

Publication number: ES2923917T3
Application number: ES18848796T
Authority: ES
Inventors: Kengo Yamane
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2022-10-03
Anticipated expiration: 2038-08-20
Also published as: JPWO2019039434A1; US11480396B2; EP3674649A4; EP3674649A1; WO2019039434A1; CN110945310A; EP3674649B1; US20200363141A1; JP6937375B2

Abstract

Papel de elemento de intercambio de calor total que tiene excelentes propiedades de resistencia a la humedad y barrera a los gases, que comprende una hoja de sustrato y un absorbente de humedad y sílice coloidal, ambos adheridos a la hoja de sustrato, en el que la hoja de sustrato contiene pulpa natural que se ha batido hasta un grado especificado en JIS P 8121-1:2012 de no menos de 80° SR y la sílice coloidal es sílice coloidal catiónica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Papel para elemento de intercambio de calor total y elemento de intercambio de calor total

Campo técnico

La presente invención se refiere al papel de elemento de intercambio de calor total para su uso en un elemento de intercambio de calor total para mantener un espacio confortable en edificios, oficinas, tiendas y casas. Más concretamente, se refiere a un papel de elemento de intercambio de calor total para su uso en un elemento de intercambio de calor total que se monta en un intercambiador de calor total para suministrar aire fresco del exterior a una habitación y descargar el aire sucio del interior para llevar a cabo un intercambio de calor sensible (temperatura) y un intercambio de calor latente (humedad) al mismo tiempo.

Técnica antecedente

Como medio de ventilación que tiene una excelente eficiencia de calentamiento/refrigeración en la climatización de interiores, es bien conocido el intercambio de calor total que realiza el intercambio de temperatura (calor sensible) y de humedad (calor latente) al mismo tiempo entre un flujo de aire de suministro para suministrar aire exterior fresco y un flujo de aire de escape para descargar el aire interior sucio.

En un elemento de intercambio de calor total para llevar a cabo el intercambio de calor total, se forma un flujo de aire de suministro y un flujo de aire de escape en canales independientes con papel de elemento de intercambio de calor total entre ellos, y el intercambio de calor total se lleva a cabo entre ellos. Por lo tanto, cuando la ventilación interior se lleva a cabo con un intercambiador de calor total que tiene este elemento de intercambio de calor total, es posible mejorar en gran medida la eficiencia de calentamiento/refrigeración.

Junto con la difusión de un intercambiador de calor total, el intercambiador de calor total se está instalando en varios lugares y en varios entornos. No hay problema cuando la diferencia de temperatura y la diferencia de humedad entre un flujo de aire de suministro y un flujo de aire de escape son pequeñas. Sin embargo, por ejemplo, en un entorno en el que se produce condensación, como en una región fría que tiene una baja temperatura del aire exterior y un entorno en el que una diferencia de temperatura y una diferencia de humedad entre un flujo de aire de suministro y un flujo de aire de escape son grandes, como en un cuarto de baño que tiene una alta humedad interior, en el momento de realizar el intercambio de calor total, el papel del elemento de intercambio de calor total puede estar expuesto a una alta humedad. Cuando este estado continúa, el papel del elemento de intercambio de calor total no puede retener una gran cantidad de agua y puede producirse el llamado "goteo de agua" que el agua gotea del papel del elemento de intercambio de calor total. Cuando se produce el goteo de agua, se oxida el marco metálico exterior utilizado como refuerzo según el tipo de absorbente de humedad. Cuando el goteo de agua continúa, el elemento de intercambio de calor total se deforma. En cualquier caso, el intercambiador de calor total no funciona en absoluto.

Mientras que el papel convencional de elemento de intercambio de calor total tiene tanto transferibilidad térmica como permeabilidad a la humedad, tiene la permeabilidad de un componente de gas sucio como el dióxido de carbono, ya que está hecho de un material poroso. Por lo tanto, tiene la desventaja de que la eficiencia de la ventilación disminuye debido a la mezcla de un flujo de aire de suministro y un flujo de aire de escape en el elemento en el momento del intercambio de calor total. La mezcla de un flujo de aire de suministro y un flujo de aire de escape es un defecto fatal para un intercambiador de calor total. Un intercambiador de calor total en el que un flujo de aire de suministro y un flujo de aire de escape se mezclan entre sí puede ser evaluado de tal manera que el aire interior y el aire exterior no se intercambian mientras son recogidos por la energía y el aire interior sucio se limita a circular. Incluso cuando la transferibilidad térmica y la permeabilidad a la humedad son altas, si el aire interior y el aire exterior se mezclan, el intercambiador de calor total no logra el propósito de la ventilación y no funciona en absoluto. Por esta razón, se desea un papel de elemento de intercambio de calor total que tenga una excelente resistencia a la humedad sin que se produzcan goteos de agua y excelentes propiedades de barrera de gas sin que se mezclen un flujo de aire de suministro y un flujo de aire de escape. Para ello, en la presente memoria se da a conocer un intercambiador de calor en el que las trayectorias del flujo de aire en los elementos primero y segundo se intercambian periódicamente haciendo girar un intercambiador de calor de columna formado por la laminación alterna de los elementos primero y segundo en una dirección circunferencial (Documento de Patente 1). Sin embargo, incluso cuando las trayectorias se intercambiaban periódicamente, la resistencia a la humedad y las propiedades de barrera al gas no podían mejorarse, independientemente de la resistencia a la humedad y las propiedades de barrera al gas del propio papel del elemento de intercambio de calor total. También se divulga el papel de elemento de intercambio de calor total que contiene cobre metálico o una aleación de cobre (Documento de Patente 2). Aunque el crecimiento del moho se suprimió hasta cierto punto al contener cobre metálico o una aleación de cobre, la resistencia a la humedad y las propiedades de barrera a los gases no pudieron mejorarse. Además, se divulga un papel de elemento de intercambio de calor total en el que una hoja de sustrato está recubierta con un absorbente de humedad y la permeabilidad al gas, la permeabilidad a la humedad y la relación entre la fuerza de orientación en una dirección vertical y la fuerza de orientación en una dirección horizontal se encuentran dentro de ciertos rangos (Documento de Patente 3). Sin embargo, el goteo de agua se producía con una humedad elevada, ya que el papel del elemento de intercambio de calor total no podía retener el agua y las propiedades de barrera contra los gases no mejoraban.

Además, se divulga un intercambiador de calor total que incluye un material de barrera de gas permeable a la humedad producido por contener un producto químico que comprende un agente de tratamiento de superficie en un miembro poroso fibroso (Documentos de Patente 4 y 5). El Documento de Patente 4 divulga un intercambiador de calor total caracterizado porque dos flujos de aire diferentes para ser totalmente intercambiados de calor son divididos utilizando un material de barrera de gas permeable a la humedad producido por impregnación o recubrimiento de un material polimérico que contiene al menos un absorbente de humedad fuera de un absorbente de humedad y retardante de llama en o sobre un miembro poroso fibroso producido por la mezcla de fibras de carbón blanco y celulosa. El Documento de Patente 5 da a conocer un intercambiador de calor total caracterizado porque dos flujos de aire diferentes que deben intercambiar calor totalmente se dividen utilizando un material de barrera de gas permeable a la humedad producido por contener un producto químico que comprende un agente de tratamiento de superficie en un miembro de porosidad fina y enseña alúmina coloidal y sílice coloidal con un diámetro de partícula de 0,01 a 0,1 pm como agente de tratamiento de superficie. Sin embargo, incluso cuando se utiliza el miembro poroso que contiene un producto químico divulgado por los documentos de patente 4 y 5, hay espacio para la gran mejora de retardo de la llama, especialmente de las propiedades de barrera de gas. Dado que el producto químico que comprende un agente de tratamiento de la superficie se dispersa en el material de barrera de gas permeable a la humedad en los miembros porosos de los documentos de patente 4 y 5, también se puede mejorar la resistencia a la humedad.

Documentos del estado de la técnica

Documentos de patentes

Documento de patente 1: JP-A 59-112194

Documento de patente 2: JP-A 2001-141384

Documento de patente 3: JP-A 2015-59286

Documento de patente 4: JP-A 55-140097

Documento de patente 5: JP-A 56-30595

Divulgación de la invención

Problema a resolver mediante la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar un papel de elemento de intercambio de calor total para constituir un elemento para intercambiadores de calor total, que tiene una resistencia a la humedad tan alta que no se produce el goteo de agua incluso con una humedad elevada y unas propiedades de barrera de gas tan altas que no se produce la mezcla de un flujo de aire de suministro y un flujo de aire de escape.

Otros objetos y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción.

Medios para resolver los problemas

Los objetos y ventajas anteriores de la presente invención pueden alcanzarse por los siguientes medios.

(1) Papel de elemento de intercambio de calor total que comprende una hoja de sustrato y un absorbente de humedad y sílice coloidal, ambos adheridos a la hoja de sustrato.

(2) El papel de elemento de intercambio de calor total del apartado (1) anterior, en el que la hoja de sustrato contiene pulpa natural que ha sido batida hasta alcanzar un grado de refino, especificado en JIS P 8121-1:2012, de no menos de 80° SR.

(3) El papel de elemento de intercambio de calor total del apartado anterior (1) o (2), en el que la sílice coloidal es sílice coloidal catiónica.

(4) El papel de elemento de intercambio de calor total de uno cualquiera de los apartados anteriores (1) a (3), en el que el porcentaje de sílice coloidal con respecto al absorbente de humedad es del 1 al 40 % en masa.

(5) El papel de elemento de intercambio de calor total de uno cualquiera de los apartados anteriores (1) a (4), en el que, cuando el papel de elemento de intercambio de calor total se divide en tres capas que tienen el mismo espesor en la dirección del espesor, la relación (relación Si/C) de los valores de pico de intensidad de Si y C medidos por espectroscopia de rayos X por energía dispersiva en cada capa de las capas superior e inferior es 1,5 veces o más que la de una capa intermedia.

(6) Un elemento de intercambio de calor total formado utilizando el papel de elemento de intercambio de calor total de uno cualquiera de los apartados (1) a (5).

Efecto de la invención

El papel de elemento de intercambio de calor total de la presente invención tiene efectos tan altos de resistencia a la humedad que no se produce el goteo de agua incluso con una alta humedad y propiedades de barrera de gas tan altas que no se produce la mezcla de un flujo de aire de suministro y un flujo de aire de escape.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

A continuación se ofrece una descripción detallada del papel de elemento de intercambio de calor total de la presente invención.

El papel de elemento de intercambio de calor total de la presente invención se caracteriza porque comprende una hoja de sustrato y un absorbente de humedad y sílice coloidal, ambos adheridos a la hoja de sustrato. La hoja de sustrato es preferentemente una hoja que contiene pulpa natural que ha sido batida hasta un grado de refino especificado en JIS P 8121-1:2012 de no menos de 80° SR. La sílice coloidal es más preferentemente sílice coloidal catiónica.

A continuación se describe la hoja de sustrato en el papel de elemento de intercambio de calor total de la presente invención. La hoja de sustrato de la presente invención es preferentemente una hoja producida a partir de pulpa natural por un sistema húmedo. Entre los ejemplos de pulpa natural se encuentran las fibras de pulpa de madera como la pulpa kraft blanqueada de madera dura (LBKP), pulpa kraft blanqueada de madera blanda (NBKP), pulpa al sulfito blanqueada de madera dura (LBSP), pulpa al sulfito blanqueada de madera blanda (NBSP), pulpa kraft no blanqueada de madera blanda (NUKP) y pulpa kraft no blanqueada de madera dura (LUKP). Estas fibras de pulpa de madera se utilizan preferentemente solas o combinadas. Como otras materias primas, pueden utilizarse fibras vegetales como el algodón, linter de algodón, lino, bambú, caña de azúcar, maíz indio y kenaf; fibras animales como lana y seda; y fibras regeneradas de celulosa como el rayón, la cupra y el Lyocell, solas o combinadas.

Como pulpa natural, se utiliza preferentemente pulpa natural que ha sido batida hasta alcanzar un grado de refino especificado en JIS P 8121-1:2012 de no menos de 80° SR. Dado que una hoja de sustrato que contiene pulpa natural fina que tiene un grado de refino no inferior a 80° SR forma una estructura densa al tiempo que conserva la afinidad por el agua, puede obtenerse la permeabilidad a la humedad y las propiedades de barrera contra los gases, la sílice coloidal adherida a la hoja de sustrato por recubrimiento o impregnación apenas se incorpora al interior de la hoja de sustrato, y la mayor parte de la misma permanece en la capa superficial de la hoja de sustrato, con el resultado de que la resistencia a la humedad mejora considerablemente.

La hoja de sustrato puede contener varios agentes de composición como carga, como por ejemplo carbonato de calcio pesado, carbonato de calcio ligero, caolín, talco, arcilla, dióxido de titanio, hidróxido de aluminio, sílice, alúmina y pigmento orgánico, adhesivo, agente de apresto, fijador, ayuda a la retención y aditivo de resistencia del papel para obtener la densidad, la suavidad, la permeabilidad al aire y la resistencia requeridas.

Para fabricar la hoja de sustrato, la pulpa natural se forma en una hoja utilizando una máquina de papel Fourdrinier corriente o una máquina de papel cilíndrica.

La hoja de sustrato puede ser prensada en superficie-apresto con una prensa de apresto o chapado por laminación montada en una máquina de papel para obtener la densidad, la suavidad, la permeabilidad al aire y la resistencia requeridas. Como componentes de una solución de prensado de apresto superficial, se puede utilizar almidón preparado por purificación de una planta natural, almidón hidroxietilado, almidón oxidado, almidón eterificado, fosfato de almidón, almidón modificado por enzimas o almidón soluble en agua fría obtenido por secado rápido, y un aglutinante sintético como el alcohol polivinílico.

La hoja de sustrato puede calandrarse para obtener la densidad, la suavidad, la permeabilidad al aire y la resistencia requeridas. Se utiliza preferentemente una calandria con al menos un par de rodillos seleccionados del grupo que consiste en un par de rodillos duros, un par de rodillos elásticos y un par de un rodillo duro y un rodillo elástico. En concreto, se puede utilizar una calandria de mecanizado, una calandria de rodillos de contacto blando, una satinadora, una calandria de varias etapas y una calandria de varios rodillos de contacto.

Aunque el peso, el grosor y la densidad de la hoja de sustrato no están particularmente limitados, desde el punto de vista de la eficiencia del intercambio, se prefiere una hoja de sustrato que tenga un peso bajo, un grosor pequeño y una densidad alta. El peso es preferentemente de 20 a 80 g/m2, más preferentemente de 30 a 50 g/m2. El espesor es preferentemente de 20 a 80 pm, más preferentemente de 30 a 50 pm. La densidad es preferentemente de 0,8 a 1,1 g/cm3, más preferentemente de 0,9 a 1,1 g/cm3.

Se puede adherir un retardador de llama a la hoja de sustrato para proporcionar retardación de llama. Como retardante de la llama, pueden utilizarse retardantes de la llama inorgánicos, compuestos inorgánicos a base de fósforo, compuestos que contienen nitrógeno, compuestos a base de cloro y compuestos a base de bromo. Entre los ejemplos del retardante de llama se encuentran los retardantes de llama solubles o dispersables en agua, como una mezcla de bórax y ácido bórico, hidróxido de aluminio, trióxido de antimonio, fosfato de amonio, polifosfato de amonio, sulfamato de amonio, sulfamato de guanidina, fosfato de guanidina, amida fosfórica, poliolefina clorada, bromuro de amonio y compuesto polibromocíclico de tipo no éter. El nivel de retardo de llama es preferiblemente tal que la longitud carbonizada medida por JIS A 1322:1966 es inferior a 10 cm. La cantidad de deposición del retardante de la llama no está particularmente limitada y difiere según el retardante de la llama que se use, pero preferiblemente es de 5 a 10 g/m2. Aunque el retardante de llama puede adherirse en una cantidad superior a 10 g/m2, su efecto se estabiliza.

Se puede adherir un agente antimoho a la hoja del sustrato para proporcionar resistencia al moho. Como agente antimoho, se pueden utilizar agentes antimoho disponibles en el mercado. Algunos ejemplos de agente antimoho son los compuestos orgánicos de nitrógeno, los compuestos a base de azufre, los ésteres de ácidos orgánicos, los compuestos orgánicos de imidazol a base de yodo y los compuestos de benzazol. El nivel de resistencia al moho es preferiblemente tal que no se observa el crecimiento del micelio medido por la norma JIS Z 2911:2010. La cantidad de deposición del agente antimoho es preferiblemente de 0,5 a 5 g/m2. Aunque el agente antimoho puede adherirse en una cantidad superior a 5 g/m2, su efecto se estabiliza.

A continuación se describe el absorbente de humedad que se adhiere al papel de elemento de intercambio de calor total de la presente invención. El absorbente de humedad está recubierto sobre, o impregnado en, la hoja del sustrato para mejorar la eficacia del intercambio de calor húmedo. Entre los ejemplos del absorbente de humedad se encuentran las sales de ácidos inorgánicos, las sales de ácidos orgánicos, las cargas inorgánicas, los alcoholes polihídricos, las ureas y los polímeros absorbentes de humedad (agua).

Las sales de ácidos inorgánicos incluyen el cloruro de litio, el cloruro de calcio y el cloruro de magnesio. Las sales de ácidos orgánicos incluyen el lactato de sodio, el lactato de calcio y el carboxilato de pirrolidona de sodio. Las cargas inorgánicas incluyen hidróxido de aluminio, carbonato de calcio, silicato de aluminio, silicato de magnesio, talco, arcilla, zeolita, tierra de diatomeas, sepiolita, gel de sílice y carbón activado. Los alcoholes polihídricos incluyen la glicerina, el etilenglicol, el trietilenglicol y la poliglicerina. Las ureas incluyen la urea y la hidroxietil urea.

Los polímeros absorbentes de humedad (agua) incluyen el ácido poliaspártico, el ácido poliacrílico, el ácido poliglutámico, la polilisina, el ácido algínico, la carboximetilcelulosa, la hidroxialquilcelulosa y sus sales o productos reticulados, la carragenina, la pectina, la goma gellan, el agar, la goma xantana, el ácido hialurónico, la goma guar, la goma arábiga, el almidón y sus productos reticulados, el polietilenglicol, el polipropilenglicol, el colágeno, producto saponificado de polímero a base de acrilonitrilo, copolímero de injerto de almidón/sal de ácido acrílico, producto saponificado de copolímero de acetato de vinilo/sal de ácido acrílico, copolímero de injerto de almidón/acrilonitrilo, copolímero de sal de ácido acrílico/acrilamida, copolímero de alcohol polivinílico/anhídrido málico, copolímero de isobutileno/anhídrido málico a base de óxido de polietileno y producto reticulado de injerto de polisacárido/sal de ácido acrílico. El tipo y la cantidad de deposición del absorbente de humedad se seleccionan y utilizan en función de la permeabilidad a la humedad objetivo.

En la presente invención, se utiliza preferentemente al menos un absorbente de humedad seleccionado del grupo que consiste en cloruro de calcio, cloruro de litio y cloruro de magnesio desde el punto de vista del coste y la permeabilidad a la humedad. El absorbente de humedad particularmente preferido es el cloruro de calcio. El cloruro de calcio puede utilizarse en combinación con otro absorbente de humedad.

La cantidad de deposición del absorbente de humedad no está particularmente limitada. La permeabilidad a la humedad, que difiere según el tipo de absorbente de humedad utilizado, es preferiblemente no inferior a 300 g/m2-24h cuando se mide a una temperatura de 23°C y una humedad relativa del 50 % utilizando un procedimiento de evaluación especificado en JIS Z 0208:1976. Dentro de este rango, se puede obtener un elemento de intercambio de calor total con un excelente rendimiento de intercambio de calor húmedo. La cantidad de deposición del absorbente de humedad, que difiere según el tipo de absorbente de humedad utilizado, es preferentemente de 3 a 15 g/m2, más preferentemente de 4 a 10 g/m2, ya que el rendimiento del intercambio de calor húmedo se estabiliza a partir de una determinada cantidad de deposición. La permeabilidad a la humedad es preferiblemente de 300 a 1.500 g/m2-24h, más preferiblemente de 400 a 1.000 g/m2-24h.

A continuación se describe la sílice coloidal en el papel del elemento de intercambio de calor total de la presente invención. La sílice coloidal utilizada en la presente invención se denomina "sílice del método sol" y se prepara dispersando en agua en una forma coloidal el dióxido de silicio obtenido por envejecimiento térmico del sol de sílice obtenido por doble descomposición con un ácido como el silicato de sodio o a través de una capa de resina de intercambio iónico. Por ejemplo, se puede utilizar la sílice coloidal descrita en los documentos JP-A 60-219083, JP-A 61-19389, JP-A 61-188183, JP-A 63-178074 y JP-A 5-51470. Aunque todavía se desconoce la razón por la que la resistencia a la humedad mejora al adherir la sílice coloidal, se supone que una de las razones es el cambio de la humectabilidad de la superficie del papel del elemento de intercambio de calor total. En el caso del papel de elemento de intercambio de calor total sin la sílice coloidal adherida al mismo, la dispersión húmeda del agua adherida a la superficie es muy rápida, por lo que el goteo de agua se produce en poco tiempo. Mientras tanto, en el caso del papel de elemento de intercambio de calor total al que se ha adherido la sílice coloidal, la sílice coloidal existente en la capa superficial impide esta propagación en húmedo. Otra razón es la capacidad de retención de agua de la propia sílice coloidal. El agua adherida a la superficie es retenida por la sílice coloidal, suprimiendo así el goteo de agua. Es decir, se supone que la resistencia a la humedad mejora por estos dos efectos.

La superficie de la sílice coloidal puede ser tratada con un tensioactivo o una sal inorgánica para mejorar la dispersabilidad en agua en el proceso de producción. Según este procedimiento de tratamiento, las sílices coloidales se dividen, de forma simple, en sílice coloidal catiónica y sílice coloidal aniónica.

De entre ellas, la sílice coloidal catiónica se utiliza preferentemente como sílice coloidal. Dado que la hoja de sustrato preferida contiene pulpa natural en la presente invención, cuando la sílice coloidal se recubre sobre o se impregna en la hoja de sustrato, se produce una función de repulsión eléctrica, por lo que la sílice coloidal apenas se incorpora a la hoja de sustrato y permanece mayoritariamente en la capa superficial de la hoja de sustrato. De este modo, se obtiene el efecto de mejorar aún más la resistencia a la humedad.

En la presente invención, como sílice coloidal catiónica, se utiliza sílice coloidal cuya superficie ha sido recubierta con un modificador como el hidrato de óxido metálico y cargado catiónicamente. Como hidrato de óxido metálico, se utilizan el hidrato de óxido de aluminio, el hidrato de óxido de zinc y el hidrato de óxido de circonio. Se utiliza preferentemente un modificador compuesto por hidrato de óxido de aluminio, ya que es especialmente estable y facilita un tratamiento de modificación.

En el papel de elemento de intercambio de calor total de la presente invención, la cantidad de deposición de la sílice coloidal no está particularmente limitada. Para lograr el objetivo de mejorar la resistencia a la humedad, el porcentaje de la sílice coloidal con respecto al absorbente de humedad es preferiblemente del 1 al 40 % en masa, más preferiblemente del 5 al 40 % en masa. Cuando el porcentaje es inferior al 1 % en masa, la resistencia a la humedad se deteriora y puede producirse un goteo de agua. Incluso cuando el porcentaje es superior al 40 % en masa, el efecto de mejora de la resistencia a la humedad es el mismo que cuando el porcentaje es del 40 % en masa. Por lo tanto, es antieconómico y puede producirse desventajosamente la "caída de polvo" que la sílice coloidal desprende del papel del elemento de intercambio de calor total.

El diámetro medio de las partículas de la sílice coloidal no está particularmente limitado, pero preferiblemente de 1 a 120 nm, más preferiblemente de 1 a 100 nm, mucho más preferiblemente de 10 a 50 nm. El diámetro medio de las partículas puede obtenerse como diámetro medio en número utilizando un medidor de distribución del tamaño de las partículas del tipo de dispersión láser (por ejemplo, el LA910 de Horiba Ltd.) cuando las partículas primarias se aglomeran para formar aglomerados secundarios. Cuando no se forman partículas secundarias, el diámetro medio de las partículas puede obtenerse como el diámetro medio de 100 partículas existentes en una zona determinada a partir de una microfotografía de electrones de partículas que están dispersas hasta tal punto que puede discriminarse el diámetro de las partículas primarias. Asimismo, el diámetro medio de las partículas puede obtenerse como valor de conversión a partir de un valor de medición de la superficie específica (de acuerdo con JIS Z8830: 2013) mediante un procedimiento de adsorción BET.

Los productos de sílice coloidal que tienen varios diámetros medios de partícula ya están disponibles comercialmente y pueden utilizarse en la presente invención. Algunos ejemplos de ello son la serie Snowtex (marca registrada) de Nissan Chemical Corporation, la serie SILICADOL (marca registrada) de Nippon Chemical Industrial, Co., Ltd., la serie PL de Fuso Chemical Co, la serie Adelite (marca registrada) AT de ADEKA Corporation, la serie LUDOX (marca registrada) de W. R. GRACE (EE.UU.), la serie NY^aC^oL (marca registrada) de NANO TECHNOLOGIES (EE.UU.) y la serie Kleboso (marca registrada) de Merck KGaA(DE). De ellos, las Snowtex AK-XS, AK, AK-L, AK-YL y AK-PS-S de Nissan Chemical Corporation y LUDOX CL y CL-P de W.R. GRACE (EE.UU.) se utilizan como sílice coloidal catiónica.

Cuando el papel de elemento de intercambio de calor total se divide en tres capas que tienen el mismo grosor en la dirección del espesor, el porcentaje de la sílice coloidal en cada capa se obtiene a partir de la relación Si/C, que es la relación del valor del pico de intensidad del silicio Si con respecto al carbono C mediante espectroscopia de rayos X por energía dispersiva. En la presente invención, cuando el papel de elemento de intercambio de calor total se divide en tres capas en la dirección del espesor, la relación Si/C en cada capa de las capas superior e inferior es preferiblemente 1,5 veces o más la relación Si/C en la capa intermedia. "La relación Si/C en cada una de las capas superior e inferior con respecto a la relación Si/C en la capa intermedia" puede denominarse simplemente "relación superior o inferior/intermedia". Cuando la relación superior o inferior/intermedia es 1,5 veces o más, aunque el peso total es el mismo, el porcentaje de la sílice coloidal en la capa superior o inferior se vuelve alto, lo que es más eficaz para mejorar la resistencia a la humedad. La relación superior o inferior/intermedia es más preferentemente 5 veces o más, mucho más preferentemente 10 veces o más. Aunque el límite superior de la relación superior o inferior/intermedia no está particularmente limitado, según los estudios de la presente invención, es de aproximadamente 20 veces.

La espectroscopia por energía dispersiva de rayos X (que se abreviará como "EDS" en lo sucesivo) es una técnica de análisis de elementos en la que se aplica un haz de electrones a la superficie de una muestra para detectar los rayos X característicos de los átomos generados en ese momento con un detector de tipo de dispersión de energía a fin de encontrar los elementos que constituyen la superficie de la muestra y las concentraciones de los mismos a partir de las energías e intensidades de los rayos X. Un ejemplo del dispositivo de análisis que utiliza esta espectroscopia por energía dispersiva de rayos X es un microscopio electrónico de barrido de tipo emisión de campo eléctrico (JSM-06700F de JEOL Ltd ). En cuanto a la relación Si/C en la presente invención, cada una de las tres capas que tienen el mismo grosor obtenido al dividir el papel de elemento de intercambio de calor total en la dirección del grosor se midió igualmente en la sección transversal del papel de elemento de intercambio de calor total a un voltaje de aceleración de 20 kV y una ampliación de 800X utilizando el JSM-06700F. La relación Si/C se obtuvo a partir de la relación de las intensidades de los picos de rayos X característicos (número de recuento de rayos X característicos) derivados del Si y del C en cada una de las capas obtenidas.

Como procedimiento de ajuste de la relación superior e inferior/intermedia al rango numérico de la presente invención, por ejemplo, se debe utilizar como hoja de sustrato una hoja densa obtenida mediante la promoción del batido de la pulpa. La sílice coloidal catiónica o la sílice coloidal con un gran diámetro de partícula debe utilizarse como sílice coloidal. Aunque el procedimiento de recubrimiento no está especialmente limitado si se cumplen los requisitos anteriores, por ejemplo, cuando se utiliza una máquina de recubrir con rodillos de contacto, la relación superior e inferior/intermedia puede ajustarse cambiando la presión de la línea de contacto entre rodillos.

El procedimiento de adhesión del absorbente de humedad y de la sílice coloidal a la hoja de sustrato no está particularmente limitado si estos componentes pueden adherirse a la hoja de sustrato de la manera más uniforme posible. Pueden adherirse por separado o puede adherirse una mezcla de ellos. Puede emplearse un procedimiento en el que una solución o dispersión que contiene el absorbente de humedad y la sílice coloidal se aplica a la hoja de sustrato por recubrimiento, impregnación o pulverización y se elimina un disolvente o un medio de dispersión por secado para adherir el absorbente de humedad y la sílice coloidal a la hoja de sustrato.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos se proporcionan con el fin de ilustrar la presente invención, pero no deben considerarse en modo alguno como limitantes. "%" y "partes" en los ejemplos significan " % en masa" y "partes en masa", respectivamente, a menos que se indique lo contrario.

Ejemplo 1

Después de desintegrar la pasta kraft blanqueada de madera blanda (NBKP) hasta una concentración del 3 %, se batió con un refinador de doble disco y un refinador de lujo hasta que el refinado especificado en JIS P 8121-1:2012 de la pasta llegó a ser de 80° SR. A continuación, se formó una hoja de sustrato para el papel de elemento de intercambio de calor total con un peso de 30 g/m2 a partir de la pulpa mediante una máquina de papel Fourdrinier. A continuación, se impregnaron 8 g/m2 de cloruro de calcio como absorbente de humedad y un 10 % en masa (0,8 g/m2) basado en el absorbente de humedad de la sílice coloidal catiónica Snowtex (marca registrada) AK (fabricada por Nissan Chemical Corporation, con un diámetro medio de partícula (valor de catálogo) de 10 a 15 nm) como sílice coloidal, con una máquina de recubrir con rodillos de contacto a una velocidad de 60 m/min y una presión de línea de contacto entre rodillos de 3,5 kgf/cm2 y se secaron para obtener el papel de elemento de intercambio térmico total. La relación superior e inferior/intermedia del papel del elemento de intercambio de calor total obtenido fue de 1,1.

Ejemplo 2

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el grado de refino especificado en JIS P 8121-1:2012 de la pulpa se cambió a 70° SR.

Ejemplo 3

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el grado de refino especificado en JIS P 8121-1:2012 de la pulpa se cambió a 90° SR.

Ejemplo 4

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que el grado de refino especificado en JIS P 8121-1:2012 de la pulpa se cambió a 70° SR y se utilizó la sílice coloidal aniónica Snowtex (marca registrada) C (fabricada por Nissan Chemical Corporation, con un diámetro medio de partícula (valor de catálogo) de 10 a 15 nm) como sílice coloidal.

Ejemplo 5

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se utilizó la sílice coloidal aniónica Snowtex (marca registrada) C (fabricada por Nissan Chemical Corporation) como sílice coloidal.

Ejemplo 6

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el grado de refino especificado en JIS P 8121-1:2012 de la pulpa se cambió a 90° SR y se utilizó la sílice coloidal aniónica Snowtex (marca registrada) C (fabricada por Nissan Chemical Corporation) como sílice coloidal.

Ejemplo comparativo 1

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que no se añadió sílice coloidal.

Ejemplo comparativo 2

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que se utilizó Alumina Sol 520-A (fabricado por Nissan Chemical Corporation) en lugar de sílice coloidal.

Los papeles de elemento de intercambio de calor total de los Ejemplos 1 a 6 y de los Ejemplos comparativos 1 y 2 se evaluaron mediante los siguientes procedimientos, y los resultados de la evaluación se muestran en la Tabla 1. {procedimiento de evaluación de la resistencia a la humedad}

Para evaluar la resistencia a la humedad, se fabricó un elemento de intercambio de calor total con una longitud de 200 mm, una anchura de 200 mm, una altura de 250 mm y una altura de un paso de 4 mm utilizando papel de elemento de intercambio de calor total.

En esta ocasión, se utilizó papel kraft blanqueado de 70 g/m2 como espaciador. Este elemento de intercambio de calor total se dejó a una temperatura de 30°C y una humedad relativa del 90% durante 48 horas para evaluar la existencia de goteo de agua y el cambio de forma del elemento visualmente. Los criterios de evaluación se indican a continuación.

©: excelente sin goteo de agua y sin cambio de forma

o: satisfactorio con poco goteo de agua y poco cambio de forma

△ : permitido con algunos goteos de agua y algunos cambios de forma

*: no se puede utilizar debido al goteo de agua y al cambio de forma

[procedimiento de evaluación de las propiedades de la barrera de gas (fuga de dióxido de carbono)]

Se utilizó un elemento de intercambio de calor total que era idéntico al elemento de intercambio de calor total fabricado para la evaluación de la resistencia a la humedad, y se dejó pasar un gas de aire sintético que contenía nitrógeno y oxígeno en una proporción de 79:21 a través del elemento desde el lado de suministro de aire del elemento de intercambio de calor total y se dejó pasar un gas sucio que contenía dióxido de carbono en una determinada concentración a través del elemento desde el lado de escape para realizar la ventilación. Se midió la concentración de dióxido de carbono en la salida del lado del suministro de aire y se comparó con la concentración de dióxido de carbono en la entrada del lado del escape para calcular el porcentaje de fuga de dióxido de carbono. Los criterios de evaluación se indican a continuación.

El procedimiento y los criterios de evaluación son los mismos que en los ejemplos 7 a 14.

o: fuga de dióxido de carbono de no menos del 0,1 % a menos del 1 %

△ : fuga de dióxido de carbono de no menos del 1 % a menos del 5 %

*: fuga de dióxido de carbono no inferior al 5 %

[Tabla 1]

Se entiende a partir de la comparación entre los Ejemplos 1 a 6 y los Ejemplos Comparativos 1 y 2 que el papel de elemento de intercambio de calor total que comprende una hoja de sustrato y un absorbente de humedad y sílice coloidal, ambos adheridos a la hoja de sustrato, es excelente en cuanto a la resistencia a la humedad y las propiedades de barrera de gas. De la comparación entre los Ejemplos 1 a 3 y los Ejemplos 4 a 6 se desprende que a medida que aumenta el valor de grado de refinado especificado en JIS P 8121-1:2012 de la pulpa natural, las propiedades de barrera al gas se vuelven más excelentes y que el grado de refinado es preferiblemente no inferior a 80° SR. También se entiende, a partir de la comparación entre el Ejemplo 1 y el Ejemplo 5, la comparación entre el Ejemplo 2 y el Ejemplo 4 y la comparación entre el Ejemplo 3 y el Ejemplo 6, que la resistencia a la humedad mejora al utilizar sílice coloidal catiónica. En el ejemplo comparativo 1, que es un papel de elemento de intercambio de calor total al que no se adhirió sílice coloidal, y en el ejemplo comparativo 2, que es un papel de elemento de intercambio de calor total que comprende sol de alúmina y no sílice coloidal, no se obtuvo resistencia a la humedad.

Ejemplo 7

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 5, excepto que se impregnó 4 g/m2 de cloruro de litio como absorbente de humedad y se impregnó un 10 % en masa (0,4 g/m2) basado en el absorbente de humedad de sílice coloidal aniónica.

Ejemplo 8

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se impregnaron 4 g/m2 de cloruro de litio como absorbente de humedad y se impregnó un 10 % en masa (0,4 g/m2) basado en el absorbente de humedad de sílice coloidal catiónica.

Ejemplo 9

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 5, excepto que se impregnaron 8 g/m2 de cloruro de magnesio como absorbente de humedad.

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se impregnaron 8 g/m2 de cloruro de magnesio como absorbente de humedad.

[Tabla 2]

A partir de los Ejemplos 7 a 10 se entiende que el papel de elemento de intercambio de calor total que comprende una hoja de sustrato y un absorbente de humedad y sílice coloidal, ambos adheridos a la hoja de sustrato, es excelente en cuanto a la resistencia a la humedad y las propiedades de barrera contra los gases, independientemente del tipo de absorbente de humedad.

Ejemplo 11

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se impregnó un 1 % en masa (0,08 g/m2) basado en un absorbente de humedad de sílice coloidal.

Ejemplo 12

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se impregnó un 40% en masa (3,2 g/m2) basado en un absorbente de humedad de sílice coloidal.

[Tabla 3]

De los Ejemplos 1, 11 y 12 se desprende que el papel de elemento de intercambio de calor total que tiene un mayor porcentaje de sílice coloidal que un absorbente de humedad tiene una resistencia a la humedad más excelente.

Ejemplo 13

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que la presión de la línea de contacto entre rodillos de una máquina de recubrir de rodillos se fijó en 2,0 kgf/cm2 La relación superior e inferior/intermedia era de 1,5.

Ejemplo 14

El papel de elemento de intercambio de calor total se obtuvo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que la presión de la línea de contacto entre rodillos de una máquina de recubrir de rodillos se fijó en 0,5 kgf/cm2. La proporción superior e inferior/intermedia fue de 10,0.

 De los ejemplos 1, 13 y 14 se desprende que el papel de elemento de intercambio de calor total que tiene una relación superior e inferior/intermedia es más excelente en cuanto a la resistencia a la humedad, aunque la cantidad de deposición de sílice coloidal sea la misma.

Aplicabilidad industrial

El papel de elemento de intercambio de calor total de la presente invención se utiliza en el elemento de intercambio de calor total de un intercambiador de calor total que realiza el intercambio de temperatura (calor sensible) y de humedad (calor latente) cuando suministra aire fresco y descarga aire interior sucio.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Papel de elemento de intercambio de calor total que comprende una hoja de sustrato y un absorbente de humedad y sílice coloidal, ambos adheridos a la hoja de sustrato.

2. El papel de elemento de intercambio de calor total según la reivindicación 1, en el que la hoja de sustrato contiene pulpa natural que ha sido batida hasta alcanzar un grado de refino especificado en JIS P 8121-1:2012 de no menos de 80° SR.

3. El papel de elemento de intercambio de calor total según la reivindicación 1 o 2, en el que la sílice coloidal es sílice coloidal catiónica.

4. El papel de elemento de intercambio de calor total según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el porcentaje de sílice coloidal con respecto al absorbente de humedad es de 1 a 40 % en masa.

5. El papel de elemento de intercambio de calor total según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, cuando el papel de elemento de intercambio de calor total se divide en tres capas que tienen el mismo espesor en una dirección de espesor, la relación (relación Si/C) de los valores de pico de intensidad de Si y C medidos por espectroscopia de rayos X por energía dispersiva en cada capa de las capas superior e inferior es 1,5 veces o más que la de una capa intermedia.

6. Un elemento de intercambio de calor total formado utilizando el papel de elemento de intercambio de calor total de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.