JP2002028484A - 脱臭フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、コンパクトでありながら広範
囲の臭気に対して高い脱臭性を有し、且つ通気性に優
れ、好ましくは可撓性であり、更に好ましくは水洗によ
る再生が可能な脱臭フィルターを提供することである。 【解決手段】三次元網状化骨格構造を有する発泡基材、
好ましくはポリエーテル系ウレタン樹脂からなる発泡基
材に粘土鉱物系吸着剤、好ましくは固体酸性の部位と固
体塩基性の部位を併せ持つ両性の粘土鉱物系吸着剤を担
持してなる脱臭フィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通気性に優れた三次
元網状化骨格構造を有する脱臭フィルターに関し、更に
詳しくは、広範囲な臭気物質を脱臭でき、且つ通気性に
優れ、所望に応じては水洗再生が可能な脱臭フィルター
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生活環境の変化や健康志向の高ま
りなどにより、家庭や職場において空気清浄化装置の普
及が進んでいる。従来の空気清浄は、各種の塵埃を除去
するいわゆる除塵を主体にしたものであったが、住環境
の気密化やアメニティ志向の高まりなどの影響もあっ
て、最近の空気清浄に対するニーズは脱臭に偏重する傾
向がある。

【０００３】このような脱臭機能は、空気清浄機や脱臭
機のみならず、ルームエアコンや除湿器、加湿器、換気
扇などの各種空調機器を始め、最近では掃除機や各種乾
燥器などの通風手段を有する機器にも付加されており、
特に脱臭フィルターを搭載する方法が広く実用化されて
いる。

【０００４】ところで、空気清浄を専らとしないこのよ
うな機器においては、脱臭フィルターを搭載するための
空間を広く取ることが困難な場合があるため、コンパク
トでありながら広範囲の臭気に対して高い脱臭性を持
ち、好ましくは可撓性を有して機器搭載の自由度が高い
脱臭フィルターが望まれていた。また、このような脱臭
フィルターは、機器の通気性を阻害しないよう低圧力損
失であることが求められていた。

【０００５】一方、地球環境への配慮から一般家庭など
においても使用済みフィルターの廃棄を忌避する傾向が
あり、洗浄などの手段を用いて再生使用できる脱臭フィ
ルターが求められていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、コン
パクトでありながら広範囲の臭気に対して高い脱臭性を
有し、且つ通気性に優れ、好ましくは可撓性であり、更
に好ましくは水洗による再生が可能な脱臭フィルターを
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため、鋭意検討した結果、本発明に到達したも
のである。

【０００８】（１）三次元網状化骨格構造を有する発泡
基材に粘土鉱物系吸着剤を担持してなる脱臭フィルタ
ー。

【０００９】（２）上記の発明（１）において、該粘土
鉱物系吸着剤が固体酸性の部位と固体塩基性の部位を併
せ持つ両性吸着剤であることを特徴とする脱臭フィルタ
ー。

【００１０】（３）上記の発明（１）または（２）にお
いて、該発泡基材がポリエーテル系ウレタン樹脂からな
ることを特徴とする脱臭フィルター。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の脱臭フィルターについて
以下に詳細に説明する。

【００１２】本発明に係わる三次元網状化骨格構造と
は、例えば菱１２面体または１４面体などの３次元的な
多面体形状セルから構成されるセル構造であり、且つ多
面体の稜の部分に固体成分が集中して支柱状を形成し、
セル同士の境界面の少なくとも一部が開いたオープンセ
ル型のセル構造であって、適度な通気性を有するもので
ある。

【００１３】本発明に係わる三次元網状化骨格構造を有
する発泡基材とは、上記のようにオープンセル型のセル
構造を有する発泡基材（フォーム基材）であり、ポリウ
レタンフォームやポリエステルフォーム、セルロースフ
ォーム等の各種ポリマーフォーム、セラミクスフォー
ム、金属フォーム、ガラスフォームおよび炭素フォーム
などが挙げられる。

【００１４】本発明に係わる発泡基材は、可撓性を有
し、且つセル同士の境界面の大部分が開いたオープンセ
ル型とし得るウレタン樹脂からなるウレタンフォームで
あることが好ましい。このような発泡基材を用いた脱臭
フィルターは、折り曲げなどの変形が自在なため機器搭
載の自由度が高く、通気性に優れる特長を有する。

【００１５】中でも、本発明に係わる発泡基材は、ポリ
エーテル系ウレタン樹脂からなるポリエーテル系ウレタ
ンフォームであることが好ましく、上記の特長に加えて
耐水性に優れるため、水洗による再生が可能であること
を特長とする脱臭フィルターの基材として特に優位に用
いられる。

【００１６】本発明に係わる三次元網状化骨格構造を有
する発泡基材のセル数は、特に限定されるものではない
が、6〜60PPI(Pores Per Inch)、特に6〜35PPIであるこ
とが好ましい。なお、セルの平均直径（インチ単位）
は、上記のセル数（PPI）の逆数を1.5倍したものに等し
い。

【００１７】本発明に係わる粘土鉱物系吸着剤とは、粘
土鉱物、すなわち化学組成はシリカを主成分としてＡ
ｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｚｎなどの構成金属成分を含有し、形
状は四面体結晶を形成する層（４配位層）または八面体
結晶を形成する層（６配位層）からなる単位層が積層し
た層状構造を有する層状ケイ酸塩（フィロケイ酸塩）を
主成分とする吸着剤であり、具体的にはタルク、カオリ
ナイト、セピオライト、ベントナイト、活性ベントナイ
ト、ヘクトライト、モンモリロナイト、酸処理モンモロ
ロナイト、活性白土、燐酸添着活性白土、スチブンサイ
ト、アメサイト、フライポンタイトなどを主成分とする
吸着剤が挙げられ、これらは天然物、変性物、合成物ま
たは複合化物の何れであっても良い。

【００１８】粘土鉱物は一般に二層または三層構造とし
て表される単位層が数層乃至数十層積層されて存在する
が、このように単位層を積層させず、シリカ微粒子など
からなるマトリックス中に単位層を分散させ、粘土鉱物
の吸着表面積を拡大した粘土鉱物系吸着剤が合成されて
おり、本発明の粘土鉱物系吸着剤として好ましいもので
ある。

【００１９】本発明に係わる粘土鉱物系吸着剤は固体酸
性の部位と固体塩基性の部位を併せ持つ両性吸着剤であ
ることが好ましく、アンモニアやトリメチルアミンなど
の塩基性臭気成分および硫化水素やイソ吉草酸などの酸
性臭気成分の両者を効率良く脱臭することができる。こ
のような粘土鉱物系両性吸着剤として、ヘクトライトや
モンモリロナイト等のスメクタイト群に属する粘土、合
成スチブンサイト、合成アメサイトおよび合成フライポ
ンタイト等の合成粘土などが挙げられる。

【００２０】本発明の脱臭フィルターは、上記の粘土鉱
物系吸着剤以外に脱臭剤を併用しても良く、その量は特
に限定されるものではないが、粘土鉱物系吸着剤と他の
脱臭剤の総重量に対する粘土鉱物系吸着剤の重量の割合
は、２５重量％以上であることが好ましく、５０重量％
以上であることが特に好ましい。

【００２１】本発明に用いられる脱臭剤とは、主に悪臭
を除去する目的で用いられる薬剤であり、具体的には活
性炭、添着活性炭、活性炭素繊維、竹炭および備長炭な
どの炭素系吸着脱臭剤、天然および合成ゼオライト（沸
石族）、活性アルミナ、酸化鉄等の鉄系化合物および多
孔質シリカなどの無機系吸着脱臭剤、有機酸系化合物、
キチン、キトサンおよびイオン交換樹脂などの有機系吸
着脱臭剤、鉄アスコルビン酸や鉄、コバルトまたはマン
ガン等の金属フタロシアニン誘導体などの酵素系脱臭
剤、酸化チタンや酸化亜鉛などの光触媒、マンガン系酸
化物やペロブスカイト型化合物、白金酸化物、パラジウ
ム酸化物またはバナジウム酸化物などの酸化触媒、炭化
珪素、窒化珪素、珪酸カルシウム、アルミナ・シリカ
系、ジルコニア系などの合成セラミクスや麦飯石、フェ
ルソング石などの遠赤外線セラミクス、植物抽出成分に
含まれる化合物であるカテキン、タンニン、フラボノイ
ド、リモネンおよびピネン等を用いた消臭剤などが挙げ
られる。これらの脱臭剤は必要に応じて複数のものを併
用しても良く、また、これらの脱臭剤を複合化したハイ
ブリット脱臭剤としても良い。

【００２２】本発明に用いられる脱臭剤としてはハイシ
リカゼオライトが特に好ましい。ハイシリカゼオライト
（疎水性ゼオライト）は通常のゼオライトと同様にアル
ミノシリケート金属塩の結晶であるが、特に結晶中のア
ルミナに対するシリカの割合が高いものであり、シリカ
構造中の酸素原子が塩基性をほとんど持たず、表面のＳ
ｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が水素結合の形成に関与しないため、
疎水性を示して水分子を吸着せず、高湿度環境下および
高温度環境下においても効率良くアルデヒド類などを吸
着することが可能である。

【００２３】更に、ハイシリカゼオライトは吸着法での
除去が一般に困難なアルデヒド類などの低沸点化合物を
始めとする広範囲の臭気物質、例えば有機酸、アンモニ
ア、アミン類、ケトン類、硫化水素やメルカプタン類な
どの含硫黄化合物、インドール類などを吸着できる特長
を有する。

【００２４】本発明の脱臭フィルイターの製造におい
て、三次元網状化骨格構造体をする発泡基材に粘土鉱物
系吸着剤や所望により脱臭剤などの薬剤を担持させる方
法としては、塗工、含浸および原料への練り混みなどの
方法が挙げられ、中でも塗工または含浸が好ましい。

【００２５】本発明に用いられる塗工および含浸の方法
として、２ロールタイプのコンベンショナルサイズプレ
ス（ホリゾンタル型およびインクラインド型）、タブサ
イズプレス、ゲートロールサイズプレス、及びフィルム
トランファー方式のサイズプレス等や、ロールコータ
ー、エアドクターコーター、ロッド（バー）コーター、
ブレードコーター、スプレーコーター、グラビアコータ
ー、マイクログラビアコーター、コンマコーター、ダイ
コーター、及びカーテンコーターを用いた方法等が挙げ
られ、発泡基材の性状に合わせて選択することができ
る。

【００２６】本発明において、粘土鉱物系吸着剤を塗工
または含浸などの方法で担持する場合にはバインダー、
ｐＨ調整剤、分散剤または消泡剤などの薬品を用いても
良い。バインダーの種類は特に限定されるものではな
く、澱粉などの天然高分子、カルボキシメチルセルロー
スなどの変性高分子、またはポリビニルアルコールなど
の合成高分子等の各種バインダーを用いることができる
が、粘土鉱物系吸着剤または所望により併用する脱臭剤
などの表面を覆うことなく十分な接着性が得られるバイ
ンダーとして熱可塑性高分子エマルジョンが好ましい。

【００２７】熱可塑性高分子エマルジョンとして、ポリ
アクリロニトリルやポリアクリル酸エステルなどのアク
リル系樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−
ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、
塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニ
ル−塩化ビニル共重合体などの各種共重合樹脂、ポリプ
ロピレン、ポリエステル、フェノキシ樹脂、フェノール
樹脂、ブチラール樹脂などが挙げられる。

【００２８】本発明の脱臭フィルターは、本発明の趣旨
を逸脱しない限りにおいて、抗菌剤、防黴剤、抗ウイル
ス剤、防虫剤、害虫忌避剤、芳香剤、吸湿剤、調湿剤ま
たは乾燥剤などの各種薬剤を併用しても良い。このよう
な抗菌剤または防黴剤、抗ウイルス剤として、銀や亜鉛
または燐酸カルシウムなどを主成分とする無機系抗菌
剤、ベンツイミダゾール系、イソチアゾリン系、ピリチ
オン系、クロロヘキシジン系などの有機系抗菌剤、キチ
ンやキトサンなどの高分子系抗菌剤、茶や柿などから抽
出されるカテキンや孟宋竹抽出エキス、ヒノキチオール
などの天然物由来の抗菌剤およびこれらを複合したハイ
ブリット抗菌剤などが挙げられる。

【００２９】本発明の脱臭フィルターは、再生使用がで
きるように水洗可能であることが好ましい。水洗可能性
を得るために、三次元網状化骨格構造を有する発泡基材
およびバインダーなどの素材は適度な耐水性を有するこ
とが好ましく、また、粘土鉱物系吸着剤などの各種薬品
は、水中に流出しないように担持することが好ましい。
このような耐水性を有する発泡基材としては、上記した
ようなセラミクスフォーム、金属フォームおよびガラス
フォーム等の各種フォームが挙げられるが、可撓性を有
するポリエーテル系ウレタンフォームであることが特に
好ましい。また、適度な耐水性を有するバインダーとし
ては、上記したような熱可塑性高分子エマルジョンが挙
げられる。

【００３０】本発明の脱臭フィルターは、単板で使用し
ても良いが、プリーツ状、またはコルゲートハニカムな
どの各種ハニカム状などに加工しても良く、更に、単
板、山高さの比較的低いプリーツまたは比較的厚さが薄
いハニカムなどをロール状に巻いたフィルターとして用
いても良い。このようなロール状フィルターでは、使用
後のフィルターの取り外しが容易となるようにミシン目
を入れて切り取り易くしても良い。

【００３１】本発明の脱臭フィルターは、エレクトレッ
トフィルター等の除塵フィルターや抗菌フィルター、お
よび他の脱臭フィルター等と併用することができる。こ
れらの各種フィルターと本発明の空気清浄フィルター
は、例えば積層する、または枠付け加工時に一体化する
などして複合フィルターとしても良い。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明の趣旨を逸脱しない限り、実施例に限定されるもの
ではない。

【００３３】調製例１ 粘土鉱物系吸着剤として合成フライポンタイトの薄片を
シリカ微粒子からなるマトリックス中に分散させてなる
合成粘土鉱物８０重量％と、バインダーとしてスチレン
−アクリル共重合樹脂エマルジョン２０重量％とを水に
分散して混合攪拌して塗液を調製し、これを調製例１の
塗液とした。

【００３４】調製例２ 粘土鉱物系吸着剤として合成フライポンタイトの薄片を
シリカ微粒子からなるマトリックス中に分散させてなる
合成粘土鉱物３５重量％と、脱臭剤として微粉末状の活
性炭３５重量％と、バインダーとしてスチレン−アクリ
ル共重合樹脂エマルジョン３０重量％とを水に分散して
混合攪拌して塗液を調製し、これを調製例２の塗液とし
た。

【００３５】調製例３ 粘土鉱物系吸着剤として合成フライポンタイトの薄片を
シリカ微粒子からなるマトリックス中に分散させてなる
合成粘土鉱物２５重量％と、脱臭剤として微粉末状の活
性炭５０重量％と、バインダーとしてエチレン−酢酸ビ
ニル共重合樹脂エマルジョン２５重量％とを水に分散し
て混合攪拌して塗液を調製し、これを調製例３の塗液と
した。

【００３６】なお、調製例１〜３で用いた粘土鉱物系吸
着剤は、固体酸性の部位と固体塩基性の部位を併せ持つ
両性吸着剤である。

【００３７】調製例４ 調製例１において、粘土鉱物系吸着剤として合成フライ
ポンタイトの薄片をシリカ微粒子からなるマトリックス
中に分散させてなる合成粘土鉱物に代えて、粘土鉱物系
吸着剤として活性白土とする以外は全て調製例１と同一
として塗液を調製し、これを調製例４の塗液とした。

【００３８】実施例１〜３ 三次元網状化骨格構造を有する発泡基材として平均セル
径３ｍｍ、厚さ５ｍｍ、密度３０ｋｇ／ｍ³ のポリエー
テル系ウレタンフォームに調製例１、２および３の塗液
を乾燥重量で１００ｇ／ｍ² 含浸塗工して乾燥し、脱臭
フィルターを作製した。これらを塗液の調製例の番号が
小さいものから順に、実施例１、２および３の脱臭フィ
ルターとした。

【００３９】実施例４、５ 実施例１において、平均セル径３ｍｍのポリエーテル系
ウレタンフォームに代えて、平均セル径２ｍｍおよび
１．３ｍｍのポリエーテル系ウレタンフォームとする以
外は全て実施例１と同一として脱臭フィルターを作製し
た。これらを平均セル径の大きいものから順に、実施例
４および５の脱臭フィルターとした。

【００４０】実施例６ 実施例１において、平均セル径３ｍｍ 、厚さ５ｍｍ、
密度３０ｋｇ／ｍ³のポリエーテル系ウレタンフォーム
に代えて、平均セル径４．５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、密度３
０ｋｇ／ｍ³のポリエステル系ウレタンフォームとする
以外は全て実施例１と同一として脱臭フィルターを作製
し、これを実施例６の脱臭フィルターとした。

【００４１】実施例７ 実施例１においてポリエーテル系ウレタンフォームに代
えて、平均セル径１．５ｍｍ、厚さ５ｍｍのセルロース
フォームとする以外は全て実施例１と同一として脱臭フ
ィルターを作製し、これを実施例７の脱臭フィルターと
した。

【００４２】実施例８ 実施例１においてポリエーテル系ウレタンフォームに代
えて、平均セル径１ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリビニルアル
コール系フォームとし、乾燥重量で１００ｇ／ｍ²含浸
塗工に代えて、乾燥重量で５０ｇ／ｍ²含浸塗工とする
以外は全て実施例１と同一として脱臭フィルターを作製
し、これを実施例８の脱臭フィルターとした。

【００４３】実施例９ 実施例１においてポリエーテル系ウレタンフォームに代
えて、平均セル径１ｍｍ、厚さ４ｍｍのガラスフォーム
とする以外は全て実施例１と同一として脱臭フィルター
を作製し、これを実施例９の脱臭フィルターとした。

【００４４】実施例１０ 実施例１において調製例１の塗液に代えて、調製例４の
塗液とする以外は全て実施例１と同一として脱臭フィル
ターを作製し、これを実施例１０の脱臭フィルターとし
た。

【００４５】以上、実施例の脱臭フィルターは、以下の
方法で性能評価試験を行い、その結果を表１に示した。

【００４６】［吸着脱臭性能１］実施例の脱臭フィルタ
ーを５リットルの臭気袋に入れて密閉し、アンモニアを
３０ｐｐｍ注入して３０分後の容器中のアンモニア濃度
（ｐｐｍ）をガス検知管で測定した。なお、検知限度未
満を０ｐｐｍと表記した。

【００４７】［吸着脱臭性能２］実施例の脱臭フィルタ
ーを５リットルの臭気袋に入れて密閉し、酢酸を３０ｐ
ｐｍ注入して３０分後の容器中の酢酸濃度（ｐｐｍ）を
ガス検知管で測定した。なお、検知限度未満を０ｐｐｍ
と表記した。

【００４８】［水洗再生性］上記の吸着脱臭性能１の測
定を、破過が生じて残留アンモニア濃度が２０ｐｐｍ以
上となるまで繰り返した後、実施例の脱臭フィルターを
取り出して脱イオン水に１時間浸漬して水洗して８０℃
で乾燥し、次いで上記と同様にして吸着脱臭性能１を測
定した。アンモニア濃度（ｐｐｍ）が小さいほど再生性
が優れる。

【００４９】［耐水性］予め引っ張り強度（ａ）を測定
した実施例の脱臭フィルターを温度６５℃、相対湿度９
０％の環境下に３０日間放置した後に引っ張り強度
（ｂ）を測定し、引っ張り強度の保持率（ｂ／ａ×１０
０）を求めた。この強度の保持率（％）が大きいほど耐
水性に優れる。

【００５０】［可撓性］実施例の脱臭フィルターを二つ
に折り畳んで可撓性を評価した。折り畳んだ部位に折り
目が付かないものを○、折り畳んだ部位に折り目が付い
て割れが生じていないものを△、折り畳んだ部位に折り
目が付いて割れが生じているものを×と判定した。

【００５１】［通気性］ＪＩＳ−Ｂ−９９０８に準拠
し、風速１ｍ／秒において実施例の脱臭フィルターの圧
力損失（Ｐａ）を測定した。

【００５２】上記の方法により試験を行い、その性能を
評価した結果を表１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１によれば、固体酸性の部位と固体塩基
性の部位を併せ持つ両性の粘土鉱物系吸着剤を担持し、
また所望により他の脱臭剤を併用担持した実施例の脱臭
フィルターは、塩基性ガス（アンモニア）および酸性ガ
ス（酢酸）の吸着脱臭性に優れることが分かる。また、
実施例の脱臭フィルターは、水洗再生性に優れ、中でも
発泡基材としてポリエーテル系ウレタンフォームを用い
た実施例１〜５の脱臭フィルターは高湿度環境下におけ
る強度保持率が高く、従って強度劣化が少なく、水洗を
繰り返して再使用することが可能であるため水洗再生型
のフィルターとして特に適していることが分かる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、塩基性ガスから酸性ガ
スまで広範囲の臭気に対して高い脱臭性を有する脱臭フ
ィルターが得られる。更に、本発明の脱臭フィルターは
三次元網状化骨格構造を有する発泡基材をベースとして
なるため通気性に優れ、また、該発泡基材のセル孔の大
きさに応じて適宜通気性を調整することが可能である。

【００５６】また、本発明の脱臭フィルターは水洗によ
って脱臭性を回復することが可能であり、再使用できる
利点がある。中でも発泡基材がポリエーテル系ウレタン
樹脂からなる本発明の脱臭フィルターは、水洗を繰り返
して再使用することを可能とする高い耐湿性を有してお
り、水洗再生型脱臭フィルターとして特に優れたもので
あると共に、適度な可撓性を有するため搭載空間が制限
された各種機器への適用が可能であり、著しく有用な脱
臭フィルターである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 20/34 Ｂ０１Ｊ 20/34 Ｆ２４Ｆ 1/00 Ｆ２４Ｆ 1/00 ３７１Ｚ Ｆターム(参考） 3L051 BC05 BC07 4C080 AA05 BB02 CC01 HH05 JJ04 KK08 LL10 MM01 MM03 MM04 MM05 MM06 NN24 NN26 NN28 QQ17 4D012 CA09 CB03 CD08 CG01 CG03 CK06 4G066 AA63B AC24C AE01B AE02B BA01 BA22 CA02 DA03 FA03 FA15 GA11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次元網状化骨格構造を有する発泡基材
   に粘土鉱物系吸着剤を担持してなる脱臭フィルター。
2. 【請求項２】 該粘土鉱物系吸着剤が固体酸性の部位と
   固体塩基性の部位を併せ持つ両性吸着剤であることを特
   徴とする請求項１記載の脱臭フィルター。
3. 【請求項３】 該発泡基材がポリエーテル系ウレタン樹
   脂からなることを特徴とする請求項１または２記載の脱
   臭フィルター。