JP2007175112A - 脱臭シート - Google Patents

Abstract

【課題】熱に弱い通気性シートと脱臭剤とを性能低下を引き起こさずに貼り合わせた脱臭シートを提供する。
【解決手段】通気性シートの間に脱臭剤を挟み込んだ脱臭シートであって、通気性シートと脱臭剤の接着に湿気硬化型ウレタン樹脂を用いてなる脱臭シート。この脱臭シートは特にエアフィルター用濾材として有用である。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱に弱い通気性シートと脱臭剤とを性能低下を引き起こさずに貼り合わせた脱臭シートに関するものであり、工場、ビル、家庭、車両等において外気を取り入れる場合に使用されるエアフィルター用濾材、特に、自動車内空間に使用されるエアフィルター濾材として有用な脱臭シートに関するものである。

従来、自動車内空間の空気を清浄するキャビンフィルターとしては、除塵フィルターもしくは脱臭フィルターのどちらかが自動車に搭載されている。この二つのフィルターは、フィルターの初期圧損がお互いを交換できるようにどちらも同等程度に決められている。そのため、除塵フィルターでは捕集効率の高い不織布等を通気性シートとして使用できるが、脱臭フィルターは、脱臭剤による圧損分を考慮しなくてはならず、除塵機能の高い不織布等が使えない。

一方、除塵機能が高く、圧損の上昇が抑えられる不織布としては、エレクトレット不織布が知られているが、これを脱臭フィルターに使用すると、このエレクトレット不織布は熱に弱いために、活性炭を挟み込んで接着する際に熱をシートにかけられないという問題があった。

シートの間に活性炭を挟み込む方法としては、例えば、２枚の基材シート間に活性炭などの脱臭剤を挟み込む脱臭シートの製造方法（例えば、特許文献１参照）が知られており、この方法は、脱臭剤が基材から脱落することなく、脱臭剤表面が樹脂で覆われることなく脱臭効果の低下が少ない脱臭シートが得られるばかりか、所望に応じて脱臭剤を多くすることができて脱臭寿命を長くできるなどの利点を有し、脱臭機能に関しては実用性が特に優れたものであった。しかしながら、この方法では、脱臭剤の上にシート又は熱によりシートを形成し得る材料を積層して全面を加熱するため、シートにかかる熱の影響が多大となり、加熱によって性能が低下するエレクトレット不織布を用いることができず、多機能性のエアフィルターが得難いという問題があった。

上記問題を解消した方法としては、エレクトレット不織布などの加熱によって性能が低下する通気性フィルター基材（Ａ）と通気性フィルター基材（Ｂ）との間に脱臭剤を挟んで熱可塑性接着剤によって封入するに当たり、通気性フィルター基材（Ｂ）の上に脱臭剤と熱可塑性接着剤を散布して加熱し、該接着剤が可塑化した後に加熱を止め、ついで通気性フィルター基材（Ａ）を加圧し接着する方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。しかし、この方法では脱臭剤の受け基材としてフィルター基材（Ｂ）しか選定できず、フィルター基材（Ｂ）が活性炭を受けられないぐらい目が荒い場合や、フィルター基材（Ｂ）にも熱に弱い機能を付加することができないなどの問題があった。さらには、シート化する際に加圧するためシートを潰してしまい、その結果シートの通気性を落としてしまうという問題もあった。

また、接着に熱融着繊維を用いる方法も知られているが、繊維を融着できる状態にするためには熱をかけなければならないことに変わりはなく、熱に弱い通気性シートの場合には適用することができない。このような問題点を鑑みて、環境温度でも接着可能な接着性繊維をシートに吹きかける方法（例えば、特許文献３参照）が知られているが、根本的に繊維状の接着剤は熱可塑性接着剤よりコストが高く、また技術的にも均一に散布することが難しいため、フィルターに厚みや目付ムラが発生しやすいばかりか、キャビンフィルターのような小さなフィルターではそのムラがフィルター性能に直結してしまうため使用しがたいという問題があった。
特開昭６１−１１９２６９号公報 特開２０００−８４３３０号公報 特開平１１−２４４６３０号公報

本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。

したがって、本発明の目的は、エレクトレット不織布のような熱に弱い通気性シートと脱臭剤とを、性能低下を引き起こさずに貼り合わせた脱臭シートを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明によれば、通気性シートの間に脱臭剤を挟み込んだ脱臭シートであって、前記通気性シートと前記脱臭剤の接着に湿気硬化型ウレタン樹脂を用いてなることを特徴とする脱臭シートが提供される。

なお、本発明の脱臭シートにおいては、
加熱によって性能が低下する通気性シートもしくは脱臭剤を用いてなること、
前記通気性シートの少なくとも一方にエレクトレット不織布を用いてなること、および
エアフィルター用濾材として用いられることが、いずれも好ましい条件として挙げられる。

本発明によれば、以下に説明するとおり、通気性シートの間に脱臭剤を挟み込んだシートを作成する際に、加工途中に熱をかけることがないため、熱に弱い通気性シートと脱臭剤とを、容易な加工性のもとに、性能低下を引き起こさずに貼り合わせた脱臭シートを得ることができる。

以下、本発明を具体的に説明する。

ここではまず、本発明の最良の実施形態として、上流側通気性シートとして不織布を、下流側通気性シートとしてエレクトレット不織布を、脱臭剤として活性炭を用いた例をとって説明する。

上流側通気性シートの基材として使用される不織布は、通気性を制御しやすいばかりでなく、機能性の付与や脱臭剤の封入がしやすいという条件を満たすものが好ましい。この不織布の代わりに、織布、ネット、スポンジ、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルムのような汎用の熱可塑性フィルム、薄板および紙等を少なくとも一方の通気性シートに用いても勿論構わない。これらの内、フィルムや薄板、紙などの通気性の乏しいシートは、微細な穴を開けて通気性を向上させることにより通気性シートとしても良い。

不織布に使用される繊維としては、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリオレフィン系繊維、フェノール系繊維などの合成繊維、ガラス繊維、金属繊維、アルミナ繊維、活性炭素繊維などの無機繊維、木材パルプ、麻パルプ、コットンリンターパルプなどの天然繊維、再生繊維、あるいはこれらの繊維に親水性、難燃性、脱臭性、吸着性、抗菌性などの機能を付与した繊維などを使用することができる。また、これらの繊維を配合して用いても勿論構わない。

また、不織布の形態については特に制限はなく、目的・用途に応じて、乾式法、湿式抄造法、メルトブローン法、スパンボンド法などで得られたウェブを、水流交絡法、ニードルパンチ法、ステッチボンド法などの物理的方法、サーマルボンド法などの熱による接着方法、レジンボンドなどの接着剤による接着方法で強度を発現させる方法を適宜組み合わせて使用することができる。

また、不織布の目付は、５〜３００ｇ／ｍ^２が好ましく、さらに好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ^２である。５ｇ／ｍ^２より目付が少ないと不織布の加工性が悪くなる。一方、３００ｇ／ｍ^２より多いと圧力損失および厚みが高くなり、脱臭剤などを挟み込むフィルター用途に適さなくなる。

一方、下流側の通気性シートにはエレクトレット不織布を用いることが好ましい。

エレクトレット不織布を用いると、圧損の上昇を抑えながらも除塵性能を高めることができるからである。この基材は不織布に限るものでなくエレクトレットがかかるのであれば勿論構わず、例えば、フィルムスプリットなどでも良い。また、エレクトレット方法としては、エレクトロエレクトレット、熱エレクトレット、ラジオエレクトレット、メカノエレクトレット、フォトエレクトレット、マグネットエレクトレットなどが挙げられる。また、近年採用されている純水や有機溶媒など液体を不織布等に噴霧したり振動させたりすることによって、エレクトレットをかけるハイドロチャージ法などでエレクトレットを付与しても構わない。

このエレクトレット不織布材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６等のポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリアリーレンスルフィド等を挙げることができる。これらの中では、ポリオレフィン、ポリエステルが好ましく、特に、プロピレンからなる単独重合体、共重合体が、細い均一な繊維構成が得やすく、かつまた、不織布強度の面から好ましい。また、これらの熱可塑性樹脂は、必要に応じて適宜ブレンドして用いることができる。

エレクトレット不織布の目付は、５〜１００ｇ／ｍ^２が好ましく、さらに好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ^２である。５ｇ／ｍ^２より目付が少ないと不織布の加工性が悪くなる。一方、１００ｇ／ｍ^２より多いと圧力損失や厚みが高くなるだけでなく、生産コストも高くなり、フィルター用途に適さなくなる。

また、上流側の通気性シートにエレクトレット加工が施されていても構わないし、エレクトレット以外の熱により低下を受ける機能性を、上流および下流通気性シートや脱臭剤に付与しても構わない。熱により低下を受ける機能剤としては、エレクトレットの他に、芳香剤、熱に弱い酵素系の脱臭剤、揮発性の消臭剤や抗菌剤などが挙げられるが、勿論この限りではない。

脱臭剤としては、活性炭を用いることが好ましいが、多孔質シリカ、ゼオライト、活性アルミナ、活性白土などの無機多孔質体や、イオン交換樹脂、鉄アスコルビン酸、鉄フタロシアニン誘導体などの吸着脱臭剤、マンガン系酸化物やペロブスカイト型触媒などの低温酸化触媒、酸化チタンや酸化亜鉛などの光触媒、カテキン、タンニン、フラボノイド等を用いた植物抽出成分に含まれる化学反応型消臭剤などでも構わない。また、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、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。

本発明で用いられる脱臭剤は、例えば、特定ガスの吸着性能を向上すること等を目的に、上記に挙げた脱臭剤に薬品添着処理を施したものであってもよい。例えば、酸性、塩基性ガスに対する吸着性能を向上させることを目的に、エタノールアミン、ポリエチレンイミン、アニリン、ヒドラジン等アミン系薬剤や、ＮａＯＨ、リン酸グアニジン等のアルカリ成分を脱臭剤に担持もしくは添着することにより、アルデヒド系ガスやＮＯx 、ＳＯx 、硫黄化合物、酢酸等の酸性ガスに対する吸着性能を向上させることができる。また、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸等の酸性薬剤を粒状脱臭剤に担持もしくは添着することにより、アンモニア、メチルアミン、トリメチルアミン等の塩基性ガスに対する吸着性能を向上させることができる。

本発明で用いられる脱臭剤の量は、一般的な空気清浄での脱臭性能効果を考慮すると、２０ｇ／ｍ^２ 〜１０００ｇ／ｍ^２が好ましく、より好ましくは５０ｇ／ｍ^２ 〜５００ｇ／ｍ^２ である。脱臭剤の量が２０ｇ／ｍ^２よりも少ないと、脱臭性能がほとんど得られない。また、脱臭剤の量が１０００ｇ／ｍ^２より多いと脱臭シートの厚みが厚すぎて、加工性が悪くなるばかりか、圧力損失が高くなりすぎて実用的ではない。また、脱臭剤の粒径は、１０〜１００メッシュであることが好ましい。粒径が１００メッシュ以上では、通気性フィルター基材の目から活性炭が落ちやすくなるばかりか、脱臭剤の担持量を増加したときに圧力損失が高くなりすぎるため実用的ではない。また、粒径が１０メッシュ未満の場合には、フィルター厚みが大きくなりすぎたり、吸着速度が小さくなる等の問題が生じるため実用的ではない。さらに、低圧損、脱臭性能の有効発現性のためには、脱臭剤の分布ムラを小さくすることが好ましい。

本発明においては、通気性シートと脱臭剤の接着に湿気硬化型ウレタン樹脂を用いることを特徴とする。

この湿気硬化型ウレタン樹脂は、環境中の湿気により硬化し接着する樹脂である。例えば東亞合成社製アロンアルファー（Ｒ）や３Ｍ社製ＩＧ４０（Ｒ）東物産社製サンシラール スーパー（Ｒ）などの商品がある。また、日本エヌエスシー社製ボンドマスター（Ｒ）ＭＲ９２は、不織布の貼り合わせなどに使用される実績があることなどから本発明に好ましい樹脂である。

本発明において、上流側もしくは下流側通気性シートの上に、活性炭と湿気硬化型ウレタン樹脂を散布する場合には、活性炭と湿気硬化型ウレタン樹脂とをそれぞれ個別に散布しても、両者を混合して散布しても、どちらでも構わない。湿気硬化型ウレタン樹脂を散布する際には、通常スプレーによる散布を行うので、活性炭を通気性シートに散布した後に湿気硬化型ウレタン樹脂をスプレー散布し、その上にもう一方の通気性シートを貼り合わせるのが好ましい。例えば、湿気硬化型ウレタン樹脂として日本エヌエスシー社製 ボンドマスター（Ｒ）ＭＲ９２を散布した場合は、この後、シートを３時間程度、環境温度・湿度中で保管しておけば、熱をかけることなく貼り合わされた脱臭シートとなる。

もし、活性炭を受けた通気性シートとの接着力が弱いようであれば、活性炭を受ける前に湿気硬化型ウレタン樹脂を散布して接着力を上げるなどすることが効果的である。

湿気硬化型ウレタン樹脂の散布量は、挟み込む活性炭目付の５〜１００％目付程度が好ましく、さらに好ましくは１５〜５０％である。５％より少ない散布量であると通気性シートと活性炭が接着不良を起こす原因になり、１００％より多い散布量であると活性炭を樹脂が被膜してしまい活性炭の性能を落とすからである。

かくして得られる本発明の脱臭シートは、種々の脱臭用途に使用することができるが、なかでも工場、ビル、家庭、車両等において外気を取り入れる場合に使用されるエアフィルター用濾材、特に、自動車内空間に使用されるエアフィルター濾材として有用である。

以下、本発明を実施例にて詳細に説明するが、本発明は、以下の記載に何ら限定して解釈されるものではない。

（１）圧力損失試験
ダクトに温度２３℃、湿度５０％ＲＨの空気を６．５ｍ／ｍｉｎの速度で送風した。その際の繊維シートの上流側と下流側との差圧をＭＯＤＵＳ社製デジタルマノメータＭＡ２−０４Ｐにて測定した。

［実施例１および比較例１］
ポリエステル繊維（三井化学製 品番 Ｒ―０５５）からなる目付１８ｇ／ｍ^２の不織布に、３０から５０メッシュの活性炭を１００ｇ散布し、このものに湿気硬化型ウレタン樹脂（日本エヌエスシー社製 ボンドマスター（Ｒ）ＭＲ９２）を３０ｇ／ｍ^２スプレー法にて散布した。そこに、ポリプロピレン繊維からなるエレクトレット不織布（東レファインケミカル製 トレミクロン（Ｒ））目付２０ｇ／ｍ^２品を重ね合わせ、湿度３０％ＲＨの環境下で８時間エージングすることによって実施例１の脱臭シート（厚み１．０ｍｍ）を得た。

一方、湿気硬化型ウレタン樹脂の代わりに、熱可塑性接着剤（東京インキ社製 パウダーレジン（Ｒ）ＰＲ２０３０ＦＰ）を３０ｇ／ｍ^２散布し、ポリプロピレン繊維からなるエレクトレット不織布目付２０ｇ／ｍ^２品を重ね合わせた後、１２０℃に加熱した２本の回転ロール間に挟んで加圧することにより、比較例１の脱臭シート（厚み０．７５ｍｍ）を得た。

これら実施例１の脱臭シートおよび比較例１の脱臭シートについて、シートに風速６．５ｍ／ｍｉｎで大気塵を通気させ、リオン製パーティクルカウンターＫＣ−０１Ｄを用い０．３ミクロン粒子の効率を測定した結果、実施例１の脱臭シートは効率６０％、圧損９．０Ｐａであったのに対し、比較例１の脱臭シートは効率４５％、圧損１１．０Ｐａであった。

この結果、実施例１の脱臭シートは比較例１の脱臭シートに比べ集塵性能が高く、また比較例１の脱臭シートではエレクトレットの低下が起こっていることが明らかである。

また、実施例１の脱臭シートは、濾材を潰す工程もないため、比較例１の脱臭シートに比べ濾材厚みの現象も起こっておらず、圧力損失の低いシートであった。

［実施例２および比較例２］
実施例１において、ポリプロピレン繊維からなるエレクトレット不織布（東レファインケミカル製 トレミクロン（Ｒ））を、芳香剤を担持した目付５０ｇ／ｍ^２の不織布とした以外は、実施例１と同一な方法で実施例２の脱臭シート（厚み１．２ｍｍ）を得た。

一方、比較例１において、ポリプロピレン繊維からなるエレクトレット不織布（東レファインケミカル製 トレミクロン（Ｒ））を、芳香剤を担持した目付５０ｇ／ｍ^２の不織布とした以外は、比較例１と同一な方法で比較例２の脱臭シート（厚み０．９５ｍｍ）を得た。

これら実施例２の脱臭シートおよび比較例２の脱臭シートについて、シートを１ｍ^３の箱の中に入れ、タバコを１本燃焼させてから、６時間後の室内の臭気をモニター５人に判定依頼した結果、実施例２の脱臭シートの場合には、５人のモニター全員がタバコ臭を感じず、芳香のみを感じるという判定であったのに対し、比較例２の脱臭シートの場合には、一人のモニターが異臭を感じ、４人のモニターが僅かに異臭を感じるという判定であった。

この結果、実施例２の脱臭シートは、比較例２の脱臭シートに比べ芳香性が高く、芳香剤の低下が見られないことが明らかである。

本発明によれば、熱に弱い通気性シートと脱臭剤とを、容易な加工性のもとに、性能低下を引き起こさずに貼り合わせた脱臭シートを得ることができ、この脱臭シートは、工場、ビル、家庭、車両等において外気を取り入れる場合に使用されるエアフィルター用濾材、特に、自動車内空間に使用されるエアフィルター濾材として有用である。

Claims (4)

1. 通気性シートの間に脱臭剤を挟み込んだ脱臭シートであって、前記通気性シートと前記脱臭剤の接着に湿気硬化型ウレタン樹脂を用いてなることを特徴とする脱臭シート。
2. 加熱によって性能が低下する通気性シートもしくは脱臭剤を用いてなることを特徴とする請求項１に記載の脱臭シート。
3. 前記通気性シートの少なくとも一方にエレクトレット不織布を用いてなることを特徴とする請求項１または２に記載の脱臭シート。
4. エアフィルター用濾材として用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱臭シート。