JP2003340277A - ガス吸着シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】より少量の吸着剤の使用でも、異なる吸着機構
によることを必要とする複数種類のガスを効率よく同時
に吸着、捕集することができるガス吸着シートを提供す
る。 【解決手段】２枚の通気性シートの間にガスの物理的吸
着作用をもつ吸着剤粒子を介在せしめてなり、かつ、少
なくとも一方の通気性シートをガスの化学的吸着作用を
もつ通気性シートとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有害ガス等のガス
を吸着、捕集するガス吸着シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】有害ガスを吸着、捕集するガス吸着シー
トとしては、たとえば、特開２００１−１８７３４１号
公報に記載されているようなものが知られている。この
従来のガス吸着シートは、２枚の不織布等の通気性シー
トの間に吸着剤粒子を介在せしめてなるものである。

【０００３】さて、そのようなガス吸着シートによっ
て、異なる吸着機構によることを必要とする複数種類の
ガスを同時に吸着、捕集しようとするときは、物理的吸
着作用をもつ吸着剤粒子と化学的吸着作用をもつ吸着剤
粒子とを混合して用いるのが普通である。たとえば、ト
ルエンやキシレン等のＶＯＣ（Volatile Organic Compo
unds：揮発性有機化合物）とホルムアルデヒドとを同時
に吸着、捕集しようとするときは、物理的吸着作用をも
つ活性炭粒子と、活性炭粒子にアニリンやアミン等の薬
品を添着して化学的吸着作用をもたせた、いわゆる薬品
添着炭粒子とを混合して使用する。トルエンやキシレン
等のＶＯＣの吸着、捕集には物理的吸着が有効である
が、ホルムアルデヒドは物理的吸着では十分に吸着、捕
集できず、化学的吸着によるのが有効であるからであ
る。

【０００４】ところで、活性炭粒子は、それがもつ多数
の細孔によってガスを物理的に吸着、捕集するものであ
り、一方、薬品添着炭粒子は、ガスを薬品や官能基と反
応させて化学的に吸着、捕集するものである。もっと
も、化学的吸着剤といえども、物理的吸着作用もいくら
か合わせもっているのが普通である。しかるに、活性炭
粒子に薬品を添着してなる薬品添着炭粒子は、物理的吸
着作用を奏する細孔の多くが薬品で塞がれているため、
物理的吸着作用はほとんど期待できない。そのため、上
記従来のガス吸着シートにあっては、合計量でみた吸着
剤粒子の量を多くする必要がでてくる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のガス
吸着シートの上述した問題に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、より少量の吸着剤でも、異なる
吸着機構によることを必要とする複数種類のガスを効率
よく同時に吸着、捕集することができるガス吸着シート
を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、２枚の通気性シートの間にガスの主として
物理的吸着作用をもつ吸着剤を介在せしめてなり、か
つ、少なくとも一方の通気性シートがガスの主として化
学的吸着作用をもつ通気性シートであるガス吸着シート
を特徴とするものである。ここで、「主として物理的吸
着作用をもつ」という意味は、化学的吸着作用を全くも
たないということではないという程度の意味である。
「主として化学的吸着作用をもつ」という意味について
も同様である。

【０００７】上記において、吸着剤は、活性炭、シリカ
ゲル、ゼオライトおよび珪藻土から選ばれた少なくとも
１種からなる粒子のようなものである。吸着剤粒子は、
２枚の通気性シート間で流動することがないよう、互い
に拘束されているのが好ましい。また、ガスの主として
化学的吸着作用をもつシートは、たとえば、ホルムアル
デヒドおよび／またはアンモニアの吸着作用をもつ通気
性シートである。通気性シートは、不織布を基材とする
ものであるのが好ましい。

【０００８】本発明のガス吸着シートは、それを濾材と
してエアフィルタを構成するのに好適である。エフフィ
ルタは、エアが濾材の面方向に流れる、いわゆる平行流
型であってもよく、また、エアが濾材を貫通して流れ
る、いわゆる直交流型であってもよい。直交流型のエア
フィルタに用いる場合、ガスの主として化学的吸着作用
をもつシートは、エアの流れ方向下流側に配するのが好
ましい。

【０００９】また、本発明のガス吸着シートは、たとえ
ば、壁紙として用いることができる。室内やクローゼッ
ト、食器棚の中に置いたり、エアコンの吹出口に貼った
りして用いることもできる。このような用法は、新築住
宅におけるシックハウス症候群への対応策として有効で
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明においては、２枚の通気性
シートの間にガスの主として物理的吸着作用をもつ吸着
剤を介在せしめる。そのとき、少なくとも一方の通気性
シートは、ガスの主として化学的吸着作用をもつ通気性
シート（以下、「化学的吸着シート」という）とする。

【００１１】通気性シートを構成する基材は、ポリエス
テル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプ
ロピレン繊維等の合成繊維からなる不織布、マット、フ
ェルト、織物や、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチ
レン、ポリプロピレン等の合成樹脂からなる多孔性フイ
ルムのようなものである。網状体や紙を用いることもで
きる。なかでも、通気性や強度、吸着剤粒子の保持性に
優れ、しかも、通気性に関して斑が少ないと理由で、合
成繊維の不織布であるのが好ましい。なお、通気性や形
態保持性等から、通常、基材の目付は１０〜２００ｇ／
ｍ²程度、厚みは０．３〜１．５ｍｍ程度とする。

【００１２】２枚の通気性シートのうち、少なくとも一
方の通気性シートは、ホルムアルデヒドやアンモニア等
の、分子サイズが小さく、極性の大きな分子を吸着、捕
集できるよう、化学的吸着シートとする。そのような化
学的吸着シートは、上述した通気性シートに、化学物質
を、たとえば混繊、含浸、コーティング、吹付けにより
含有せしめることによって得ることができる。化学物質
は、吸着、捕集したいガスの種類によって適当なものを
選択する。たとえば、シックハウス症候群への対応にあ
たって最優先物質とされるホルムアルデヒドを吸着、捕
集したい場合には、アニリンやアミンを含有せしめると
よい。また、アンモニアを吸着、捕集したい場合には、
スルホン酸基やガルボキシル基のようなカチオン交換基
を有する化学物質を含有せしめるのがよい。これらの化
学物質は、あまり少ないと十分な化学的吸着作用を得難
くなり、一方、あまり多いと通気性シートとしての形態
保持が難しくなるので、２〜７０重量％の範囲内とする
のが好ましい。

【００１３】上述したように、本発明においては、２枚
の通気性シートのうち、少なくとも一方の通気性シート
を化学的吸着シートとする。２枚とも化学的吸着シート
とする場合、両者は同一のものであってもよく、異なっ
ていてもよい。たとえば、一方の化学的吸着シートはホ
ルムアルデヒドの吸着、捕集に適するものとし、他方の
化学的吸着シートはアンモニアの吸着、捕集に適するも
のとすることができる。

【００１４】また、一方のみを化学的吸着シートとする
ときは、たとえば、エアフィルタの場合、化学的吸着シ
ートは、エアの流れ方向下流側に配するのが好ましい。
そうすると、２枚の通気性シート間に介在せしめられて
いる、物理的吸着作用をもつ吸着剤によってＶＯＣが吸
着、捕集された後のエアが化学的吸着シート送られるこ
とになって化学的吸着シートの負荷が軽減され、上流側
に配する場合にくらべて化学的吸着シートの寿命、ひい
てはエアフィルタの寿命を長くすることができる。

【００１５】２枚の通気性シートの間に介在せしめられ
る物理的吸着作用をもつ吸着剤は、たとえば、活性炭、
シリカゲル、ゼオライト、珪藻土のようなものである。
これらは、通常、流度分布が０．０５〜３ｍｍ程度の粒
子の形態で用いる。なかでも、表面積の大きい、活性炭
や珪藻土、ゼオライトの粒子が好ましい。なお、これら
の吸着剤粒子は、単独で用いてもよく、混合するなどし
て併用してもよい。なお、吸着剤粒子は、あまり少ない
と十分な物理的吸着作用を得難くなり、一方、あまり多
いとガス吸着シートへの加工が難しくなるので、５〜
１，２００ｇ／ｍ ²の範囲内とするのが好ましい。

【００１６】吸着剤粒子は、そのままでは２枚の通気性
シート間で流動し、偏在しやすいので、相互に拘束して
流動しないようにしておくのが好ましい。そのような拘
束は、吸着剤粒子に接着剤を混合することによっても可
能であるが、接着剤から発生する揮発性の溶剤が吸着剤
粒子や化学的吸着シートの寿命を低下させることがある
ので、吸着剤粒子に芯部の融点または軟化点が鞘部のそ
れよりも高い熱可塑性芯鞘型複合短繊維を混合し、２枚
の通気性シート間に介在せしめた後に通気性シートの上
から加熱して鞘部を溶融または軟化させることによって
拘束するのが好ましい。芯鞘型複合短繊維としては、平
均繊維長が０．５〜２０ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍ
程度の、たとえば、ポリエチレン繊維、ポリビニルアル
コール繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維を
用いることができる。芯鞘型複合短繊維を用いることの
もう一つの利点は、溶融または軟化した鞘部の熱可塑性
樹脂によって吸着材粒子をスポット的に接着することが
できることから、吸着剤粒子の表面が覆いつくされてし
まうようなことを防止でき、吸着剤粒子の、ガスを吸着
する細孔をより多く残すことができるようになってガス
吸着性能の低下が少なく、また、ガス吸着シートの寿命
を延ばすことができることである。なお、芯鞘型複合短
繊維は、あまり少ないと吸着剤粒子の拘束が十分に行え
なくなり、一方、あまり多いと吸着剤粒子の表面が覆わ
れてしまうようになるので、３〜７５重量％の範囲内と
するのが好ましい。

【００１７】２枚の通気性シート間から吸着剤粒子が漏
れ出ないようにするためには、２枚の通気性シートを周
縁部において熱融着したり、周縁部に目止めテープを貼
るなどすればよい。また、２枚の通気性シート間に周縁
部において上述した芯鞘型複合短繊維を介在させ、加
熱、加圧して熱融着することもできる。

【００１８】図１は、本発明のガス吸着シートの一形態
を示すもので、２枚の通気性シート２ａ、２ｂ間に主と
して物理的吸着作用をもつ吸着剤粒子１が介在せしめら
れている。吸着剤粒子１相互は、芯鞘型複合短繊維３に
よってスポット的に接着され、その流動が互いに拘束さ
れている。また、２枚の通気性シート２ａ、２ｂは、周
縁部において熱融着され、吸着剤粒子の漏出が防止され
ている。

【００１９】図２は、図１に示したようなガス吸着シー
トを、山折り、谷折りを繰り返すように、すなわちプリ
ーツ加工してなる濾材４を、アルミニウム合金、プラス
チック、木等のフレーム５内に収容してなる直交流型の
エアフィルタを示している。エアは紙面に対して手前の
方向から流入するが、２枚の通気性シートの一方を化学
的吸着シートとしたガス吸着シートを用いる場合には、
吸着剤粒子に接した後のエアが化学的吸着シートに到達
するよう、エアの流れ方向下流側の通気性シートが化学
的吸着シートになるようにする。

【００２０】図３は、図１に示したようなガス吸着シー
トと、それを波板上に加工してなるガス吸着シートとを
接合してなる片段ボール状濾材６を複数枚積層し、これ
をフレーム５内に収容してなる平行流型のエアフィルタ
を示している。エアは紙面に対して垂直な方向から流入
する。

【００２１】

【実施例】（実施例１）通気性シートを構成する基材と
して、ポリエステル繊維からなる、目付が４０ｇ／ｍ²
のスパンボンド不織布を準備し、これにアニリンを５重
量％添着してホルムアルデヒド対応の、主として化学的
吸着作用を有する通気性シート、すなわち、化学的吸着
シートとした。また、吸着剤粒子として、粒度分布が
０．２〜０．５ｍｍの活性炭粒子を準備した。さらに、
この活性炭粒子と、鞘部が変性ポリエステル樹脂（軟化
点：１１０℃）からなり、芯部がポリエステル樹脂（軟
化点：２３０℃）からなる熱可塑性芯鞘型複合短繊維
（平均繊維長：７ｍｍ）とを、前者が７０重量％、後者
が３０重量％になるように混合し、吸着材粒子と熱可塑
性芯鞘型複合短繊維との混合物を得た。

【００２２】次に、一方の化学的吸着シートの上に上記
混合物を目付が１５０ｇ／ｍ²になるように散布した
後、その上にもう１枚の化学的吸着シートを重ね合わ
せ、重ね合わせ体を１２０℃のニップロール間に通して
加熱、加圧し、図１に示したようなガス吸着シートを得
た。

【００２３】次に、得られたガス吸着シートのガス吸着
性能を評価した。評価は、フッ素樹脂フィルム製のバッ
グに、ガス吸着シート１ｇに対してホルムアルデヒドお
よびトルエンの濃度がそれぞれ５ｐｐｍになるように調
整した混合ガス３リットルを封入し、検知管を用いて３
時間経過後のそれぞれのガス濃度を測定することによっ
て行った。

【００２４】３時間経過後におけるバッグ内のホルムア
ルデヒドとトルエンの濃度は、ともに１ｐｐｍ未満（検
知管の検知限界以下）に下がっており、ホルムアルデヒ
ドとトルエンの双方を有効に吸着できていた。 （実施例２）実施例１で用いたガス吸着シートを使用し
て、図２に示すような直交流型エアフィルタを構成し
た。なお、濾材は、山の高さが４０ｍｍで、１ｃｍあた
り４山のプリーツ濾材とした。

【００２５】このエアフィルタを、ダクト内に、ダクト
内のガスの流れ方向に対して垂直になるように設置し、
ホルムアルデヒドとトルエンの混合ガスの除去効率を測
定した。混合ガスは、ホルムアルデヒドの濃度とトルエ
ンの濃度とがそれぞれ体積比で１ｐｐｍになるように調
整したものである。また、混合ガスの面風速は０．５ｍ
／秒とした。

【００２６】エアフィルタの上流側と下流側から一定量
のガスをサンプリングし、ホルムアルデヒドとトルエン
のガス濃度を定量した。ホルムアルデヒドは、ガス吸着
管にホルムアルデヒドを吸着させ、吸着させたホルムア
ルデヒドをアセトニトリルで抽出し、ガスクロマトグラ
フで定量することによって行った。また、トルエンにつ
いては、ガス吸着管にトルエンを吸着させ、吸着させた
トルエンを熱脱離してガスクロマトグラフで定量するこ
とによって行った。

【００２７】次に、上流側のガスから得られたガス濃度
をＰ、下流側のガスから得られたガス濃度をＱとし、エ
アフィルタのガス除去効率Ｅ（％）を、式、 Ｅ＝（１−Ｑ／Ｐ）×１００ から求めた。

【００２８】初期のガス除去効率は、９８％以上であっ
た。また、１００時間以上にわたって８０％以上のガス
除去効率を得ることができた。

【００２９】

【発明の効果】本発明のガス吸着シートによれば、実施
例からも明らかなように、異なる吸着機構によることを
必要とする複数種類のガスを効率よく同時に吸着、捕集
することができる。しかも、従来の、活性炭粒子に薬品
を添着してなる薬品添着炭粒子を用いる場合のように、
物理的吸着作用を奏する細孔が薬品で塞がれてしまうよ
うなことがないため、合計量でみた吸着剤粒子の量を減
らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態に係るガス吸着シートの概略縦
断面図である。

【図２】図１に示したガス吸着シートを濾材として用い
た直交流型エアフィルタの概略斜視図である。

【図３】図１に示したガス吸着シートを濾材として用い
た平行流型エアフィルタの概略正面図である。

【符号の説明】 １ ：吸着材粒子（主として物理的吸着作用をもつ吸着
剤） ２ａ：通気性シート ２ｂ：通気性シート ３ ：熱可塑性芯鞘型複合短繊維 ４ ：プリーツ加工された濾材 ５ ：フィルタのフレーム ６ ：片段ボール状に形成された濾材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２枚の通気性シートの間にガスの主として
   物理的吸着作用をもつ吸着剤を介在せしめてなり、か
   つ、少なくとも一方の通気性シートがガスの主として化
   学的吸着作用をもつ通気性シートであることを特徴とす
   るガス吸着シート。
2. 【請求項２】２枚の通気性シートの間にガスの主として
   物理的吸着作用をもつ吸着剤を介在せしめてなり、か
   つ、一方の通気性シートがガスの主として化学的吸着作
   用をもつ通気性シートであることを特徴とするガス吸着
   シート。
3. 【請求項３】吸着剤が、活性炭、シリカゲル、ゼオライ
   トおよび珪藻土から選ばれた少なくとも１種の粒子から
   なる、請求項１または２に記載のガス吸着シート。
4. 【請求項４】吸着剤の粒子が、流動しないよう互いに拘
   束されている、請求項３に記載のガス吸着シート。
5. 【請求項５】ガスの主として化学的吸着作用をもつ通気
   性シートが、ホルムアルデヒドおよび／またはアンモニ
   アの吸着作用をもつ通気性シートである、請求項１〜４
   のいずれかに記載のガス吸着シート。
6. 【請求項６】通気性シートを構成する基材が不織布から
   なる、請求項１〜５のいずれかに記載のガス吸着シー
   ト。
7. 【請求項７】濾材として請求項１〜６のいずれかに記載
   のガス吸着シートを有するエアフィルタ。
8. 【請求項８】ガスの主として化学的吸着作用をもつ通気
   性シートが、エアの流れ方向下流側に配されている、請
   求項７に記載のエアフィルタ。