JP2002058926A - 脱臭フィルター材 - Google Patents

脱臭フィルター材

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JP2002058926A JP2000245553A JP2000245553A JP2002058926A JP 2002058926 A JP2002058926 A JP 2002058926A JP 2000245553 A JP2000245553 A JP 2000245553A JP 2000245553 A JP2000245553 A JP 2000245553A JP 2002058926 A JP2002058926 A JP 2002058926A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡易な方法により良好に脱臭性能を再
生することができ、再生利用が可能な脱臭フィルター材
を提供することを目的とする。 【解決手段】 三次元構造を有するフィルター基材の骨
格表面にイオン交換機能によるガス吸着作用を有する脱
臭剤を付着せしめてなることを特徴とする再生可能な脱
臭フィルター材を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンルーム用
の微量ガス成分の除去フィルターや空気清浄器、エアー
コンディショナー、換気空調用フィルター、車室内に外
気を導入する際の空気清浄フィルター(キャビンフィル
ター)、更には燃料電池用に酸素を供給する際に外気の
不純物を除去するためのフィルターなどに好適に用いら
れる脱臭フィルター材に関する。
【0002】クリーンルーム用の微量ガス成分の除去フ
ィルターや空気清浄器、エアーコンディショナー、換気
空調用フィルター、車室内に外気を導入する際の空気清
浄フィルター(キャビンフィルター)など、従来から種
々の脱臭フィルターが用いられており、また例えば近年
注目されている燃料電池にも、電池に酸素を供給する際
に外気の不純物を除去するためのフィルターが必要であ
り、脱臭フィルターの用途は広がる一方である。なお、
ここでいう脱臭フィルターとは必ずしも臭気成分のみを
除去するものではなく、臭気成分以外のガス成分を捕集
除去するものを含むものである。
【0003】従来、このような脱臭フィルターを構成す
るフィルター材は、その用途に応じて種々のものが提
案,実施されているが、いずれも通気性基材に脱臭剤を
付着させたものが一般的である。この場合、脱臭剤とし
ては、椰子殻活性炭が多用されており、この椰子殻活性
炭は優れたガス吸着性を有し、高性能な脱臭性能を得る
ことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、椰子殻
活性炭に限ることではないが、これら脱臭フィルター
は、ガスの吸着に伴って経時的にその脱臭性能が低下
し、用途によっては比較的短期間で初期の目的を達成し
得ない程にその脱臭性能が低下してしまうこととなり、
このため十分な脱臭性能を維持するためには頻繁にフィ
ルター材を交換しなければならず、非常に不経済であ
る。
【0005】そこで、脱臭性能の低下した脱臭フィルタ
ー材を再生して再び空気清浄等に用いることが望まれる
が、上記椰子殻活性炭等を用いた従来の脱臭フィルター
材は、その再生がほとんど不可能であるか、若しくは、
再生に煩雑な作業や大掛りな操作が必要となるといった
問題があり、フィルター材の再生利用は現実的でないの
が現状である。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、比較的簡易な方法により良好に脱臭性能を再生する
ことができ、再生利用が可能な脱臭フィルター材を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、脱臭剤としてイオン交換機能によるガス吸着作用を
有する脱臭剤を用い、これを三次元構造を有するフィル
ター基材の骨格表面に付着させて脱臭フィルター材を構
成することにより、水や弱塩基性或いは弱酸性の水溶液
で処理するなどの簡易な方法によって、十分な脱臭性能
を回復し得、容易にフィルターの再生を行うことができ
ることを見出し、本発明を完成したものである。
【0008】従って、本発明は、三次元構造を有するフ
ィルター基材の骨格表面にイオン交換機能によるガス吸
着作用を有する脱臭剤を付着せしめてなることを特徴と
する再生可能な脱臭フィルター材を提供する。
【0009】本発明につき、更に詳しく説明する。本発
明の脱臭フィルター材は、三次元構造を有するフィルタ
ー基材の骨格表面に脱臭剤を付着せしめたものであり、
上述のように、その脱臭剤としてイオン交換機能による
ガス吸着作用を有する脱臭剤を用いたものである。
【0010】本発明の脱臭フィルター材に用いられる上
記フィルター基材としては、多数の通気孔或いは通気性
連通路を有する三次元構造のものであればよく、例えば
紙やアルミ箔をベース材料としたハニカム構造体、三次
元網状構造を有する各種樹脂ネット、セル膜のない三次
元網状骨格を有するポリウレタンフォーム、三次元構造
に成形した繊維骨格などが例示されるが、特に三次元網
状骨格を有するポリウレタンフォームや三次元構造に成
形した繊維骨格が、再生処理時の強度が良好であり、ま
た良好な脱臭性能が得られることから好ましく用いられ
る。
【0011】ここで、上記三次元構造に成形した繊維骨
格としては、特に制限されるものではないが、一対の二
次元網状骨格を互いに所定間隔離間して配置し、この一
対の二次元網状骨格を無数の連結糸で連結した構造の三
次元繊維骨格が好ましく用いられる。この三次元繊維骨
格をフィルター基材として用いることにより、多量の脱
臭剤を付着することができると共に、ハニカム様構造の
フィルター材を構成することができ、良好な層流効果や
多量に付着した脱臭剤により良好な脱臭性能を確実に得
ることができる上、良好な強度を有するので再生時に基
材が潰れてしまったり破損するようなことがなく、良好
に再生操作を行うことができる。
【0012】上記三次元繊維骨格として具体的には、例
えば図1に示したように、六角網状形状を有する一対の
二次元網状骨格2,2を所定間隔離間して平行に配置
し、この一対の二次元網状骨格2,2間を無数の連結糸
3で連結した三次元繊維骨格1を例示することができ
る。
【0013】上記三次元繊維骨格1を形成する繊維の材
質は、特に制限されず、フィルターの用途等に応じて適
宜選定される。具体的には、ポリエステル繊維、ポリア
ミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ア
クリル繊維等の合成繊維が例示され、これらの1種又は
二種以上を用いることができるが、特に三次元繊維骨格
構造を形成する際の加工性や脱臭フィルター加工性及び
フィルターの耐久性等の観点からポリエステル繊維、ポ
リアミド繊維、ポリプロピレン繊維、又はこれらの2種
以上を用いた複合繊維が好適に用いられる。
【0014】この三次元繊維骨格1を形成する上記二次
元網状骨格2,2は、1本の単繊維からなるものであっ
てもよいが、特に複数本の繊維を撚りあわせて所定太さ
の繊維としたものが好ましく用いられ、これによりこの
二次元網状骨格2,2の骨格を構成する繊維間に後述す
る脱臭剤スラリーを染み込ませて脱臭剤付着量を増大さ
せることができる。
【0015】この二次元網状骨格2,2を構成する繊維
の繊維径は、特に制限されるものではないが、通常0.
001〜0.5mm、特に0.01〜0.1mm程度と
することが好ましく、この場合、複数本の繊維を撚り合
わせた繊維によりこの骨格を形成する場合には、5〜1
000デニール、特に100〜500デニールの繊維を
10〜100本程度撚り合わせて、上記繊維径の骨格を
形成することができる。
【0016】この二次元網状骨格2,2は、図1のよう
に網状に形成されたものであるが、この二次元網状骨格
2,2の格子形状は、三角形、四角形、五角形、六角
形、その以上の多角形など、いずれの形状であってもよ
いが、特に図1のように、六角格子状の網状構造とする
ことが好ましく、これによりハニカム様形状のフィルタ
ーを構成することが、加工時の形状安定性及びフィルタ
ーとして用いる際の圧力損失を効果的に抑える等の観点
から好ましい。
【0017】二次元網状骨格2,2の格子径は、フィル
ターの用途等に応じて適宜設定され、特に制限されるも
のではないが、通常1〜15mm、特に4〜7mm程度
とすることが好ましく、この格子径が1mm未満である
と、用途によっては圧力損失が高くなる場合があり、ま
た15mmを超えるとガス成分と吸着剤(脱臭剤)との
接触効率が低下してガス除去性能が低下する場合があ
る。
【0018】なお、この両二次元網状骨格2,2は、そ
れぞれフィルターの表裏面部分を形成するもので、通常
は両二次元網状骨格2,2の繊維系、格子形状、格子径
などが実質的に同一のもの、即ち実質的に同一形状であ
ることが好ましいが、場合によっては両二次元網状骨格
2,2が互いに異なる形状のものであってもよく、用途
によっては両二次元網状骨格2,2を互いに異なる形状
とすることにより、脱臭性能の向上を図ることができる
場合もある。
【0019】この二次元網状骨格2,2は、互いに所定
間隔離間して平行に配置され、上記連結糸3により連結
されるもので、この二次元網状骨格2,2の間隔がフィ
ルター材の厚みとなる。この両二次元網状骨格2,2の
間隔、即ちフィルター材の厚みは、用途等に応じて適宜
選定され、特に制限されるものではないが、通常は2〜
30mm、特に5〜20mmとされる。
【0020】次に、上記二次元網状骨格2,2間を連結
する上記連結糸3は、二次元網状骨格2,2を構成する
繊維と異なる材質の繊維であってもよいが、通常は同一
の材質からなる繊維であることが好ましい。また、この
連結糸3は両二次元網状骨格2,2間に無数に設けられ
るものであるが、これらはそれぞれ独立した繊維であっ
ても、1本又は撚り合わせた複数本の繊維を両二次元網
状骨格2,2間を折り返しながら両二次元網状骨格2,
2間を架橋したものであってもよい。
【0021】この連結糸3の繊維径は、その材質等に応
じて適宜選定され、特に制限されるものではないが、通
常は5〜1000デニール、特に100〜500デニー
ルとすることが好ましく、この連結糸3の繊維径が5デ
ニール未満であると、両二次元網状骨格2,2間の連結
強度が不足し、所謂厚み方向の「へたり」を引き起こす
原因となる場合があり、一方1000デニールを超える
と両二次元網状骨格2,2間を確実に連結することが困
難になって三次元繊維骨格1を構成することが難しくな
る場合がある。
【0022】次に、本発明脱臭フィルター材の基材とし
て用いられる、ポリウレタンフォームとしては、セル膜
のない三次元網状骨格を有するものであり、例えば
(株)ブリヂストン社製の「HR−06〜HR−50」
など、市販のものを用いることができる。
【0023】このポリウレタンフォームは、特に制限さ
れるものではないが、通常はセル数5〜50PPI、特
に6〜30PPIとすることが好ましく、セル数が5P
PI未満であると、用途にもよるがガス成分との接触効
率が低下して十分な脱臭性能を発揮することができない
場合があり、一方50PPIを超えると、用途によって
はフィルターの圧力損失が高くなりすぎ、これが実使用
上問題と場合がある。
【0024】本発明の脱臭フィルター材は、上記三次元
繊維骨格、ポリウレタンフォーム、又はその他の三次元
構造を有するフィルター基材の骨格表面に脱臭剤を付着
せしめたものであり、本発明では、この脱臭剤としてイ
オン交換機能によるガス吸着作用を有する脱臭剤を用い
たものである。
【0025】上記脱臭剤としては、イオン交換機能によ
るガス吸着作用を有するものであればいずれのものでも
よく、無機系のものであっても有機系のものであっても
よいが、加工性の点から無機系のものが好適に用いられ
る。また、吸着剤のイオン交換タイプは、陽イオン交換
タイプであっても陰イオン交換タイプであってもよい。
【0026】具体的には、無機系の吸着剤としては、二
酸化ケイ素系,ジルコニウム系,チタン系,アンチモン
系,スズ系などの陽イオン交換タイプ、又は酸化亜鉛
系,アルミニウム系,ビスマス系などの陰イオン交換タ
イプの脱臭剤が挙げられ、これらの1種又は2種以上を
併用することができる。また、有機系の吸着剤として
は、スチレン系樹脂やアクリル系樹脂などを母体としイ
オン交換官能基にスルホン酸基やカルボン酸基などを有
する陽イオン交換樹脂、四級アンモニウム基や一級乃至
三級アミノ基を有する陰イオン交換樹脂などが例示さ
れ、更には陽イオン又は陰イオン交換繊維、キレート樹
脂、キレート化合物などの有機系吸着剤を用いることも
できる。なお、上記無機系吸着剤の1種又は2種以上と
上記有機系吸着剤の1種又は2種以上とを組み合わせた
複合型吸着剤を用いることもできる。
【0027】上記脱臭剤を上記三次元繊維骨格や上記ポ
リウレタンフォームなどのフィルター基材に付着させる
方法に特に制限はなく、公知の方法を採用することがで
きる。例えば、上記脱臭剤をバインダー成分と混練して
スラリー状に調製し、これを上記フィルター基材に浸漬
含浸処理する方法や、バインダー成分のみを上記フィル
ター基材に浸漬含浸処理して予めバインダー層を成形し
ておき、これに上記脱臭剤を付着させる方法、更にはバ
インダー成分と脱臭剤とを混練したスラリーを上記フィ
ルター基材に含浸させ、乾燥前にこのスラリーに更に同
一又は他の脱臭剤を付着させて乾燥させる方法などが好
適に採用される。
【0028】ここで、上記脱臭剤を三次元繊維骨格1に
固着せしめるためのバインダーとしては、シリカゾルな
どのコロイダルシリカ系無機バインダーや水ガラス(ケ
イ酸ナトリウムの濃水溶液)などが挙げられ、またフィ
ルターの使用温度が比較的低温である場合には、アクリ
ル系、ウレタン系、SBR系、NBR系、クロロプレン
系の粘着及び接着性を有するバインダーを用いることも
できる。
【0029】本発明の脱臭フィルター材は、脱臭性能が
低下した後でも再生処理を施すことにより、高度に脱臭
性能を再生することができるものである。この場合、再
生処理の方法は、用いた脱臭剤の種類に応じて適宜選定
され、特に制限されるものではないが、水や弱塩基性又
は弱酸性の水溶液で処理する方法が好適に採用され、特
に脱臭剤として、上述した無機系陽イオン又は陰イオン
交換タイプの吸着剤を用いることにより、簡易な方法に
より高度に脱臭性能を再生することができる。また、水
や弱塩基性又は弱酸性の水溶液で処理する際に超音波を
印加して、再生効率を向上させることもできる。
【0030】
【実施例】以下、実施例,比較例を示して本発明をより
具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限される
ものではない。 [実施例]250デニールのポリエステル繊維を48本
撚り合わせて平均肉厚1mmにした繊維を網状に編ん
で、長径方向の平均内寸5.5mm、短径方向の平均内
寸3.2mmの六角格子を多数形成し、一対の二次元網
状骨格を形成した。この一対の二次元網状骨格を5mm
離間して平行に配置し、両二次元網状骨格間を150デ
ニールのポリエステルモノフィラメントで連結し、図1
と同様の構造を有する三次元繊維骨格からなるフィルタ
ー基体を得た。
【0031】一方、(株)イーテック製のアクリル系バ
インダー「AE−932」(固形分53%品)に、イオ
ン交換機能を有するSiO2,ZnO系合成化学脱臭剤
(平均粒度60メッシュ品)を固形分比で1:3.5の
割合になるように混合混練した後、固形分が45%とな
るように水を加えて脱臭剤スラリーを調製した。このス
ラリーに上記三次元網状骨格からなる基体を浸漬して、
該基体にスラリーを含浸させ、乾燥させて、上記無機系
合成化学脱臭剤を付着させ、脱臭剤付着量が500g/
2でハニカム様構造の脱臭フィルター材を得た。
【0032】[比較例]三次元網状骨格を有するポリウ
レタンフォーム[(株)ブリヂストン製「HR−0
8」](厚み3mm品)に予め固形分50%のアクリル
系バインダー(綜研化学(株)製「EW−2500」を
30g/L(dry)となるように含浸させ、これに、
オルト燐酸を活性炭に対する重量比で2%添着させた平
均粒径60メッシュの椰子殻活性炭を付着させ、活性炭
付着量300g/m2の脱臭フィルターを得た。
【0033】上記実施例,比較例で得られた脱臭フィル
ターを三洋電機(株)製のエアーコンディショナー「S
AP−CE28B6」に装着して冷房強で運転し、次の
実験を行った。即ち、日本電気工業会規格(JEMA)
のJEM 1467に規定の家庭用空気清浄機に関する
試験をベースに5回繰り返してアンモニア、アセトアル
デヒド、酢酸の除去率を測定し、これを1サイクルとし
て、下記方法による再生を繰り返しなが初期を含めて4
サイクル試験を繰り返し、各サイクルごとの除去率を下
記式(1)により算出した。結果を図2〜4及び表1に
示す。なお、JEM 1467は1回の試験でタバコ5
本の負荷をかけるものであり、本実験では、1サイクル
で5回試験を繰り返すので、1サイクルでタバコ25本
の負荷がかかることとなり、これを4サイクル繰る返す
のでタバコ負荷本数は合計で100本となる。
【0034】[除去率の算出法] 除去率(%)=(1−C/C0)×100 …(1) C:初期ガス濃度(ppm) C0:30分後の残存ガス濃度(ppm) [再生方法]中性洗剤を用いて水洗い洗浄した後、一昼
夜水に浸漬させ、その後室温で自然乾燥させた。この場
合、上記比較例の脱臭フィルターは、この水洗い洗浄し
た際に脱臭剤の活性炭が一部剥離する問題が生じ、また
活性炭はイオン交換機能を有さないため、この方法では
殆ど脱臭機能が再生しなかった。このため、比較例の脱
臭フィルターについては、再生操作を行わずに上記サイ
クルを繰り返してガスの除去率を測定し、その結果を比
較として表1及び図2〜4に示した。
【0035】
【表1】
【0036】次に、上記実験により得られた結果から、
日本電気工業会規格(JEMA)のJEM 1467に
規定の算出法により耐久本数及び耐久日数を算出した。
結果を表2に示す。なお、表2中の各耐久本数とは、次
の通りである。 [各ガス成分の耐久本数(K1〜K3)]各ガスの除去率
が50%に達したとき(再生しても50%を超えなくな
るとき)のタバコ本数 [総合耐久本数(Kt)]上記各ガス成分の耐久本数か
ら下記式により総合耐久本数(Kt)を算出する。 Kt=(K1+2K2+K3)/4 Kt:総合耐久本数、K1:アンモニア耐久本数、K2
アセトアルデヒド耐久本数、K3:酢酸耐久本数 [実用耐久本数]上記総合耐久本数(Kt)から、次の
式により実用耐久本数(M)を求める。 M=40×Kt
【0037】
【表2】
【0038】上記表1,2及び図2〜4に示されている
ように、本発明の脱臭フィルター材は、上述した簡易な
再生方法により、高度に脱臭性能を再生することがで
き、再生により耐久性を大幅に向上させ得ることが確認
された。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の脱臭フィ
ルター材によれば、水や弱塩基性或いは弱酸性の水溶液
で処理するなどの簡易な方法によって、十分な脱臭性能
を回復し得、容易にフィルターの再生を行うことができ
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明脱臭フィルターを構成するフィルター基
材の一例を示す部分拡大図である。
【図2】実施例,比較例で行った空気清浄試験における
アンモニア除去率を示すグラフである。
【図3】実施例,比較例で行った空気清浄試験における
アセトアルデヒド除去率を示すグラフである。
【図4】実施例,比較例で行った空気清浄試験における
酢酸除去率を示すグラフである。
【符号の説明】
1 三次元繊維骨格 2 二次元網状骨格 3 連結糸
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) B01D 39/16 B01D 39/16 B Z Fターム(参考) 4C080 AA05 BB02 CC01 HH05 JJ03 JJ05 KK08 LL10 LL12 MM02 MM03 MM06 MM07 NN26 NN27 NN28 QQ20 4D019 AA01 BA13 BA18 BB07 BC04 BC05 CB09

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三次元構造を有するフィルター基材の骨
    格表面にイオン交換機能によるガス吸着作用を有する脱
    臭剤を付着せしめてなることを特徴とする再生可能な脱
    臭フィルター材。
  2. 【請求項2】 上記フィルター基材が、一対の二次元網
    状骨格を互いに所定間隔離間して平行に配置し、この一
    対の二次元網状骨格間を無数の連結糸で連結した三次元
    繊維骨格である請求項1記載の脱臭フィルター材。
  3. 【請求項3】 上記フィルター基材が、ポリエステル、
    ポリアミド、ポリプロピレンから選ばれる1種又は2種
    以上の合成繊維からなるものである請求項1又は2記載
    の脱臭フィルター材。
  4. 【請求項4】 上記フィルター基材が、セル膜のない三
    次元網状骨格を有するポリウレタンフォームである請求
    項1記載の脱臭フィルター材。
  5. 【請求項5】 上記イオン交換機能を有する脱臭剤が、
    ニ酸化ケイ素系、ジルコニウム系、チタン系、アンチモ
    ン系及びスズ系から選ばれる無機系陽イオン交換タイプ
    の脱臭剤、又は酸化亜鉛系、アルミニウム系及びビスマ
    ス系から選ばれる無機系陰イオン交換タイプの脱臭剤で
    ある請求項1〜4のいずれか1項に記載の脱臭フィルタ
    ー材。
  6. 【請求項6】 上記イオン交換機能を有する脱臭剤が陽
    イオン又は陰イオン交換樹脂、陽イオン又は陰イオン交
    換繊維、キレート樹脂、キレート化合物から選ばれる有
    機系の有機系の陽イオン又は陰イオン交換タイプ脱臭剤
    である請求項1〜4のいずれか1項に記載の脱臭フィル
    ター材。
  7. 【請求項7】 上記イオン交換機能を有する脱臭剤が、
    請求項5に記載の脱臭剤から選ばれた1又は2以上の無
    機系脱臭剤と請求項6に記載の脱臭剤から選ばれた1又
    は2以上の有機系脱臭剤とを組み合わせた複合型脱臭剤
    である請求項1〜4のいずれか1項に記載の脱臭フィル
    ター材
  8. 【請求項8】 水、又は弱塩基性或いは弱酸性の水溶液
    で処理することにより再生することができる請求項1〜
    7のいずれか1項に記載の脱臭フィルター材。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8に記載の脱臭フィルター材
    を、水、又は弱塩基性或いは弱酸性の水溶液で処理する
    ことにより再生した脱臭フィルター。
  10. 【請求項10】 超音波を印加しながら、水、又は弱塩
    基性或いは弱酸性の水溶液で処理することにより再生し
    た請求項9記載の脱臭フィルター。
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