JP2004154652A

JP2004154652A - 機能性フィルタ

Info

Publication number: JP2004154652A
Application number: JP2002321513A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Asano; 野善敬浅
Original assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Current assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【解決手段】機能材粉末とバインダー樹脂とを含有した混練シートと、径の異なる縦糸と横糸とから編成した樹脂製ネットと、からなる機能性シートを、順次積層または、巻装して構成したことを特徴とする機能性フィルタ。前記機能性フィルタには、混練シートと、樹脂製ネットを構成する径の大きい方の隣接する太糸とで画成される流体の流通空間が形成されている。
【効果】容易に、効率よく製造でき、機械的強度に優れ、しかも悪臭や有害物質を効率よく除去できる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、各種機能を有する機能性フィルタに関し、さらに詳しくは、悪臭や有害物質を取り除く、脱臭フィルタや吸着フィルタとして用いられ、フィルタを流通する流体を効率よく処理することが可能な、機械的強度に優れ、容易に製造できる機能性フィルタに関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
従来、吸着機能などの各種機能をもった材料を使用したシート状物は、一般的に、これら材料をバインダー効果のある樹脂と混練りし、シート状にロール圧延されて作られている。
例えば、特許第３１７１４５４号公報には、多孔性吸着剤粉末を含有するポリテトラフルオロエチレン樹脂成形体からなる吸着フィルタが開示されている。該公報に記載の発明によれば、ＰＴＦＥ樹脂は気体透過性が高く、さらにＰＴＦＥ樹脂は吸着剤と混合成形されることによって、吸着剤と樹脂との界面に微細孔構造が生じるため、高い気体透過性および透湿性を有し、有害吸着速度が大きいフィルタが提供可能である。
【０００３】
また、従来より機能性シート状物は、ハニカム構造などの二次加工をするなどの種々加工を加えて、さらに大量の流体を処理可能にし、脱臭効果などの種々の機能を有効に発揮できるよう製品化されている。
しかしながら、従来しばしば見られるように、細かい粒径の機能材料をフッ素樹脂の繊維で絡めてシート状に成形した場合、シート自体に強度がなく、また、繊維化方向が偏った場合には、縦割けなどの問題点が起こる恐れがあった。
【０００４】
さらに、二次加工によるハニカム構造などの工程は手間がかかるだけでなく、シート強度が弱いものであれば、構造体の製造は困難であった。
このため、高い脱臭、吸着など各種機能・効果を発揮し、容易に製造可能な機能性フィルタの出現が望まれていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであって、容易に、効率よく製造でき、機械的強度に優れ、しかも悪臭や有害物質を取り除く等の、高い脱臭や吸着効果を発揮しうる機能性フィルタを提供することを目的としている。
【０００６】
【発明の概要】
本発明にかかる機能性フィルタは、機能材粉末とバインダー樹脂とからなる混練シートと、径の異なる縦糸と横糸とから形成した樹脂製ネットと、からなる機能性シートを、順次積層して構成したことを特徴としている。その好ましい態様では、該機能性フィルタには、前記混練シートと、樹脂製ネットを構成する径の大きい太糸とで画成され、太糸方向に沿って連通した、流体の流通空間が形成されている。
【０００７】
本発明では、上記樹脂製ネットを構成する、径の太い方の糸の径（平均直径）は、２〜５０ｍｍφであり、細い方の糸の径（平均直径）は、０．２〜５ｍｍφであることが好ましい。
また、上記機能材粉末が、活性炭、グラファイト、カーボンブラック、竹炭、木炭、シリカ、膨張黒鉛、吸水性ポリマー、シリカゲル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉛の内の何れか１種または２種以上であることが好ましく、このような機能材粉末を用いると、吸着作用を有するフィルタを提供できる。
【０００８】
さらに、上記機能性フィルタは、前記機能材粉末とバインダー樹脂とからなる混練シートと、径の異なる縦糸と横糸とから形成した樹脂製ネットと、からなる機能性シートを、順次巻装して構成されていても良い。
本発明に係る機能性フィルタは、流体中の悪臭や有害物質を効率よく除去でき、容易に製造できる。
【０００９】
【発明の具体的説明】
以下、本発明に係る機能性フィルタについて、添付図面を参照しつつ具体的に説明する。なお、各図面において、同一部材には同一符号が付されている。
図１〜３および図４は、それぞれ、本発明の好適な一実施態様を示す機能性フィルタの模式図である。
【００１０】
図１には、機能材粉末とバインダー樹脂とを含有した混練シート２０と、径の異なる縦糸と横糸とから形成された樹脂製ネット３０とからなる機能性シート１０の一態様が示されている。
図２には、前記機能性シートが積層され、太糸４０の位置が、樹脂製ネット相互において略同一の位置に配置され、これにより、前記ガス流通空間が太糸４０の長手方向に沿って連通し形成された、本発明の好適な一実施態様に係る機能性フィルタ１０Ａが示されている。
【００１１】
図３には、機能性シートが巻装して構成された、本発明の好適な一実施態様に係る機能性フィルタ１０Ｂが示されている。図３（Ａ）は、その横断面図であり、図３（Ｂ）はその斜視図である。
また、図４には、樹脂製ネットの太糸が仮想軸Ｕに対して螺旋を描くように巻装して構成された、本発明の一実施態様に係る機能性フィルタ１０Ｃが示されている。
【００１２】
［図１］
以下、図１に示す機能性シートについて、初めに詳説する。
＜機能性シート＞
図１に示す機能性シート１０は、機能材粉末とバインダー樹脂とを、混練りし、ロール等でシート化してなる混練シート２０が、細糸５０と太糸４０の径の異なる糸で形成した樹脂製ネット３０の片面にロール機やプレス機を用いて圧着され、径の小さい糸に食い込ませて一体に成形されている。
【００１３】
このような略面状の機能性シート１０の幅、長さ、厚さ（高さ）、形状などは、その用途等に応じて適宜決定され、特に限定されないが、長尺のシートも成形可能であり、量産性に優れる。
＜混練シート２０＞
混練シート２０は、従来公知の技術を用い製造可能である。例えば、加圧ニーダーやバンバリミキサー等により、機能材粉末とバインダー樹脂とを混練して、混練物を得る。この際、加工性を向上させるために添加剤を加えてもよい。さらに得られた混練物を、通常、押出し成形機、ロール機、プレス機等を用いて、加熱下での圧縮、押出等を行うことにより、該混練物はシート化される。
【００１４】
＜機能材粉末＞
上記機能材粉末としては、その用途等に応じてその種類を適宜変更可能であるが、活性炭、グラファイト、カーボンブラック、竹炭、木炭、シリカ、膨張黒鉛、吸水性ポリマー、シリカゲル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉛等の粉末が挙げられる。これらの機能材粉末は、１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００１５】
このような機能材粉末を選択した場合、上記フィルタは、吸着性フィルタとして好適に用いられ、脱臭用、水質改良用、溶剤吸着用などに活用できる。
また、触媒活性点を有する機能材粉末を使用した場合、触媒作用を有効に発揮するフィルタを提供できる。
＜バインダー樹脂＞
バインダー樹脂としては、上記の機能材粉末を互いに結合・結着可能な樹脂であれば特に限定されず、従来より公知の結合材を広く使用でき、天然樹脂系、合成樹脂系の何れでもよく、耐薬品性、耐候性等、補強材付き機能性シートに求められる性能に応じて、例えば、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂；液状タンパク質；ガラクトース等の糖類；セルロース；等が適宜使用される。
【００１６】
これらのうちで、フッ素樹脂は、剪断力を加えると、フィブリル化し、機能材粉末同士を絡めて繋ぎ留めることができ、粉末状の固体をシート状に成形する上で好ましい。特に、ＰＴＦＥ樹脂は気体の透過性が高いため好ましく、例えば、各種粒径に調整された市販の微粒子分散液などを混練シート調製の際に用いることができる。
【００１７】
＜樹脂製ネット３０＞
樹脂製ネット３０は、縦糸と横糸とで径の異なる糸を用いて形成されており、これらの糸は、それぞれ１本のモノフィラメントからできていてもよく、複数本のモノフィラメントを撚り合わせたものであってもよい。
また、細糸５０と太糸４０には、径（直径、幅）の異なるものが用いられているが、径の太い方の糸（図１では太糸４０）の径（平均直径）φａは、通常２〜５０ｍｍφ、好ましくは３〜１０ｍｍφであり、
細い方の糸（図１では細糸５０）の径（平均直径）φｂは、通常０．２〜５ｍｍφ、好ましくは０．３〜１ｍｍφであることが望ましい。
【００１８】
また、これら太糸の平均直径φａと細糸の平均直径φｂとの差φａ−φｂは、通常１．８〜４５ｍｍφ、好ましくは２．７〜９ｍｍφであることが望ましい。上記のような平均直径φａ、φｂおよびその差（φａ−φｂ）を有する太糸４０と細糸５０とを、例えば、図１に示すように、その何れか一方を縦糸５０、他方を横糸４０として組み合わせて用いると、後述する図２、図３あるいは図４に示すように、積層された機能性シート１０の樹脂製ネット３０を構成する糸のうちで径の大きい方の隣接する太糸（図１では横糸４０）と太糸（４０）とで、流体の流通空間６０が形成される。
【００１９】
該空間６０を有する本発明の機能性フィルタは、流体の透過率が良く、効率良く脱臭・吸着処理等を行うことができる。
樹脂製ネット３０を構成する縦糸、横糸の材質としては、機能シートを積層した際、流体の流通空間を良好に保持できるような強度を持つものであれば何でもよく、例えばポリエチレンやポリプロピレンの様な樹脂製のものが、取扱性に優れ、機能性シートの強度を補強する程度の機械的強度を有しているなどの点で好ましい。
【００２０】
［図２］
図２に示す機能性フィルタ１０Ａは、図１に示す機能性シート１０が複数枚積層され形成されている。
なお、このような複数枚の機能性シート１０は、互いに、接着剤や溶接、加熱・加圧などの接合手段を用いて接合して積層されていてもよいが、上下方向（Ｘ方向）の機能性シート１０相互を互いに接合することなく単にＸ方向に複数枚重ね合わせることにより積層して、機能性フィルタ１０Ａとして用いてもよい。このような機能性フィルタ１０Ａは、例えば、処理すべき流体用の流通路を有する容器（図示せず）内に収容して用いることができる。
【００２１】
機能性シート１０を形成する、樹脂製ネット３０の太糸４０の位置が、紙面に平行な上下方向（Ｘ方向）から見た場合に、積層された機能性シート（例えば、排煙脱硫シート）１０，１０相互において略同一の位置になるように配置されている。
これにより、前記流体の流通空間６０が、紙面に垂直な方向（紙面手前から紙面裏の方向、Ｚ方向）に太糸４０に沿って連通され、紙面に向かって上下に略同一高さで一様に配列し、混練シート２０と樹脂製ネット３０との積層方向（紙面に平行な上下方向、矢印Ｘ方向）に積層された状態で形成されている。
【００２２】
この図２に示す積層タイプの機能性フィルタ１０Ａは、機能性シート１０を所望する形状にカットし、積層するだけで得られ、一度に多量の流体を処理でき、機械的強度に優れ、低コストで簡単に製造できる、という利点を有する。
また、この図２の連通路（流通空間）６０は、流体流通の円滑化の観点等から直線であるが、例えば隣接する通路が上下方向から見て、相似形の曲線等で構成されていても良い（図示せず）。
【００２３】
［図３］
他の実施例として図３に示すように、機能性フィルタ１０Ｂは、図１に示す機能性シート１０を、樹脂製ネット３０の太糸４０の延びる方向（Ｚ）を軸として、渦巻き状に巻装した態様で用いてもよい。
この図３に示す渦巻き状の機能性フィルタ１０Ｂは、機能性シート１０の混練シート側が外周側に面するように巻装されているが、本件発明は、混練シート側が内側に面するように巻装されていても良い。
【００２４】
このように渦巻き状に巻回された略円筒状の機能性フィルタ１０Ｂは、例えば、円筒状装置内に１〜複数個、流体が流通可能なようにＺ軸方向に直列に連接配置して用い、吸着等の処理精度を高めるようにしてもよい。あるいは機能性フィルタ１０Ｂを、流体処理量を増加可能なように並列に配置して用いてもよい。あるいは図３に示す機能性フィルタを、直並列に組み合わせるなどして用いてもよい。
【００２５】
この図３に示す渦巻きタイプの機能性フィルタ１０Ｂは、機械的強度に優れ、一度に多量の流体を処理でき、しかも図２に示す積層タイプの機能性フィルタ１０Ａに比して、積層時に溶接などの工程を省略できる、などの理由から、より一層製造容易である。
よって、図２に示す積層タイプの機能性フィルタ１０Ａと比べて、この図３に示す渦巻タイプの機能性フィルタ１０Ｂは、低コストで簡単に製造できる、という利点を有する。
【００２６】
［図４］
なお、図４は、樹脂製ネットの太糸が仮想軸Ｕに対して螺旋を描くように巻装して構成された態様の機能性フィルタ１０Ｃを示す図面である。
このような螺旋タイプの機能性フィルタ１０Ｃは、仮想軸Ｕに対して、樹脂製ネット３０の太糸４０の延びる方向Ｇが一定の角度τ（例：０＜τ＜９０度）となるように渦巻き状に巻装した態様で用いている。この、仮想軸方向Ｕに対しする角度τを９０度近くまで大きく設定することで、流体の流路を自由に長く設定できる。
【００２７】
その結果、このような螺旋タイプの機能性フィルタ１０Ｃを用いると、流体は、該仮想軸Ｕの周りの流通空間を長距離にわたって渦巻き状に巻回しながらＵ軸方向へ移動し、機能性フィルタにより処理されることになるため、図３に示す渦巻タイプの機能性フィルタ１０Ｂに比して、より少ない容積で、流体の悪臭除去や、有害物質除去等の効率を高めることができる。
【００２８】
本発明においては、本発明の機能性フィルタ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ等、上記何れの態様においても、前記機能性フィルタの樹脂製ネット３０の細糸５０と太糸４０の位置が、積層された樹脂製ネット相互において略同一の位置になるように積層され、これにより、前記流体の流通空間が積層方向に積層された状態で形成されていることが好ましい。このような構成の機能性フィルタでは、機械強度に優れる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る機能性フィルタは、容易に、効率よく製造でき、機械的強度に優れ、しかも高い脱臭、吸着などの機能・効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、活性炭入りシート１枚と樹脂製ネット１枚とからなる本発明の機能性シートの一態様を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す機能性シートが積層された態様を示し、積層構造の本発明に係る機能性フィルタを示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示す機能性シートが、巻装して構成された態様を示す図面である。図３（Ａ）は、巻装構造の本発明に係る機能性フィルタの横断面図であり、図３（Ｂ）はその斜視図である。
【図４】図４は、図１に示す機能性シートの太糸が仮想軸に対して螺旋を描くように巻装して構成された態様の機能性フィルタを示す図面である。
【符号の説明】
１０・・・・・・機能性シート、
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・・・・・機能性フィルタ、
２０・・・・・・混練シート、
３０・・・・・・樹脂製ネット、
４０・・・・・・樹脂製ネットの太糸（横糸）、
５０・・・・・・樹脂製ネットの細糸（縦糸）、
Ｘ・・・・・・紙面に平行な上下方向、
Ｙ・・・・・・紙面に向かって左右方向、
Ｚ・・・・・・紙面に垂直な方向、
Ｕ・・・・・・仮想軸、
Ｇ・・・・・・樹脂製ネットの太糸の延びる方向、
Ｌ・・・・・・仮想軸方向のフィルタの長さ。

Claims

機能材粉末とバインダー樹脂とからなる混練シートと、径の異なる縦糸と横糸とから形成した樹脂製ネットと、からなる機能性シートを、順次積層して構成したことを特徴とする機能性フィルタ。
前記機能性フィルタには、上記混練シートと、上記樹脂製ネットを構成する径の大きい太糸とで画成され、太糸方向に沿って連通した、流体の流通空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の機能性フィルタ。
上記樹脂製ネットを構成する、径の太い方の糸の径（平均直径）は、２〜５０ｍｍφであり、細い方の糸の径（平均直径）は、０．２〜５ｍｍφ、であることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の機能性フィルタ。
上記機能材粉末が、活性炭、グラファイト、カーボンブラック、竹炭、木炭、シリカ、膨張黒鉛、吸水性ポリマー、シリカゲル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉛の内の何れか１種または２種以上である、請求項１〜３の何れかに記載の機能性フィルタ。
前記機能材粉末とバインダー樹脂とからなる混練シートと、径の異なる縦糸と横糸とから形成した樹脂製ネットと、からなる機能性シートを、順次巻装して構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の機能性フィルタ。