JP2008194205A - ガス除去用濾材、複合フィルタ及びフィルタエレメント - Google Patents
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〔式(1)中、R1はメチル基またはヒドロキシメチル基、R2はメチル基、エチル基またはヒドロキシメチル基である。〕
請求項1に係る発明により、自動車用や家庭用空気清浄機などの生活環境における空調機器に装着して使用されるフィルタに関し、アルデヒドガスとともに酸性ガスとアルカリ性ガスとをともに除去することが可能なガス除去用濾材を提供することが可能となる。
〔式(1)中、R1はメチル基またはヒドロキシメチル基、R2はメチル基、エチル基またはヒドロキシメチル基である。〕
請求項2に係る発明により、アルデヒドガスとともに酸性ガスとアルカリ性ガスとを、特に低コストで効率良く除去することが可能であるという利点がある。
〔式(1)中、R1はメチル基またはヒドロキシメチル基、R2はメチル基、エチル基またはヒドロキシメチル基である。〕
請求項3に係る発明により、個々のガス除去粒子がアルデヒドガスとともに酸性ガスまたはアルカリ性ガスを除去することが可能となるので、アルデヒド除去用の粒子と酸性ガス除去用の粒子とを混合する必要はなく、あるいはアルデヒド除去用の粒子とアルカリ性ガス除去用の粒子とを混合する必要はなく、また混合した際のガス除去粒子の分散性を考慮する必要もなく、どの粒子もアルデヒドと酸性ガスあるいはアルデヒドとアルカリ性ガスとを除去可能であるため、より優れた除去効率を得ることができるという利点がある。
〔式(1)中、R1はメチル基またはヒドロキシメチル基、R2はメチル基、エチル基またはヒドロキシメチル基である。〕
初期の圧力損失(Pa)は風速0.1m/secにて測定した値を用いる。
JIS B9908形式1に規定される試験方法において、風速0.1m/secにて、0.3μmの大気塵を供給して、粒子捕集平均効率(%)を求める。
DIN71460 PartIIに規定される試験方法において、アセトアルデヒド濃度が3ppmとなるように、試験用エアーを調整した後、風量280m3/hrにて試験用エアーを供給して、アセトアルデヒドガスの初期除去効率を(%)を求め、アルデヒドガス除去効率とする。なお、アルデヒドガスの濃度の検出には、B&K社製のマルチガスモニター1302型を使用する。
DIN71460 PartIIに規定される試験方法において、トルエン濃度が80ppmとなるように、試験用エアーを調整した後、風量280m3/hrにて試験用エアーを供給して、トルエンガスの初期除去効率を(%)を求め、有機ガス除去効率とする。なお、トルエンガスの濃度の検出には、BRUKER社製のFT−IR分析装置 EQUINOX55を使用する。
DIN71460 PartIIに規定される試験方法において、二酸化硫黄濃度が30ppmとなるように、試験用エアーを調整した後、風量280m3/hrにて試験用エアーを供給して、二酸化硫黄ガスの初期除去効率を(%)を求め酸性ガス除去効率とする。なお、二酸化硫黄ガスの濃度の検出には、B&K社製のマルチガスモニター1302型を使用する。また、二酸化硫黄ガス除去効率が低下して10%に達した時間を二酸化硫黄除去寿命とした。次いで、実施例1の二酸化硫黄除去寿命に対して各実施例の二酸化硫黄除去寿命の倍率を求めた。
DIN71460 PartIIに規定される試験方法において、アンモニア濃度が30ppmとなるように、試験用エアーを調整した後、風量280m3/hrにて試験用エアーを供給して、アンモニアガスの初期除去効率を(%)を求めアルカリ性ガス除去効率とする。なお、アンモニアガスの濃度の検出には、B&K社製のマルチガスモニター1302型を使用する。また、アンモニアガス除去効率が低下して10%に達した時間をアンモニア除去寿命とした。次いで、実施例1のアンモニア除去寿命に対して各実施例のアンモニア除去寿命の倍率を求めた。
炭酸カリウムと前述の一般式(1)の中で、R1及びR2がヒドロキシメチル基である、次の式(4)に示す2−アミノ−2−ビロキシメチル−1,3−プロパンジオールを水に溶解して、1.2%、3%、4%、8.5%、の水溶液とした。次いで、この水溶液を粒径0.25〜0.5mmに分級した市販の活性炭粒子に散布した後、活性炭粒子を乾燥させて、2−アミノ−2−ビロキシメチル−1,3−プロパンジオールと炭酸カリウムの付着割合が異なる4種類のガス除去粒子A、B、C及びDを得た。これらガス除去粒子A、B、C及びDには、それぞれのガス除去粒子全体の質量に対して、炭酸カリウムを1質量%、2.5質量%、3.5質量%及び8.5質量%の割合で付着させた。また、2−アミノ−2−ビロキシメチル−1,3−プロパンジオールを2質量%、5質量%、7質量%及び15質量%の割合で付着させた。
炭酸水素カリウムと前述の式(4)に示す2−アミノ−2−ビロキシメチル−1,3−プロパンジオールとを水に溶解して、4%の水溶液とした。次いで、この水溶液を粒径0.355〜0.85mmに分級した市販の活性炭粒子に散布した後、活性炭粒子を乾燥させて、ガス除去粒子Eを得た。このガス除去粒子Eには、ガス除去粒子全体の質量に対して、炭酸水素カリウムを3.5質量%、2−アミノ−2−ビロキシメチル−1,3−プロパンジオールを7質量%の割合で付着させた。
炭酸カリウムと炭酸水素カリウムと前述の式(4)に示す2−アミノ−2−ビロキシメチル−1,3−プロパンジオールとを水に溶解して、4%の水溶液とした。次いで、この水溶液を粒径0.25〜0.5mmに分級した市販の活性炭粒子に散布した後、活性炭粒子を乾燥させて、ガス除去粒子Fを得た。このガス除去粒子Fには、ガス除去粒子全体の質量に対して、炭酸カリウムを1.8質量%の割合で、炭酸水素カリウムを1.7質量%、2−アミノ−2−ビロキシメチル−1,3−プロパンジオールを7質量%の割合で付着させた。
燐酸を水に溶解して、1.2%、3%、4%、8.5%、の水溶液とした。次いで、この水溶液を粒径0.25〜0.5mmに分級した市販の活性炭粒子に散布した後、活性炭粒子を乾燥させて、燐酸の付着割合が異なる4種類のガス除去粒子A’、B’、C’及びD’を得た。これらガス除去粒子A’、B’、C’及びD’には、それぞれのガス除去粒子全体の質量に対して、燐酸を1質量%、2.5質量%、3.5質量%及び8.5質量%の割合で付着させた。
燐酸を水に溶解して、4%の水溶液とした。次いで、この水溶液を粒径0.355〜0.85mmに分級した市販の活性炭粒子に散布した後、活性炭粒子を乾燥させて、ガス除去粒子E’を得た。このガス除去粒子E’には、ガス除去粒子全体の質量に対して、燐酸を7質量%の割合で付着させた。
熱可塑性ポリアミド系樹脂(190℃におけるメルトインデックス:80)を溶融紡糸して、面密度20g/m2の蜘蛛の巣状のホットメルト不織布を形成した後、直ちに繊維径10〜30μm、面密度20g/m2、厚さ0.12mm、圧力損失1.0Pa(風速10cm/s)のポリエステル繊維からなるスパンボンド不織布に付着させて、ホットメルト不織布が付着した面密度40g/m2のカバー材Aを得た。
メルトブロー法によって、繊維径3〜30μm、面密度20g/m2、厚さ0.5mm、圧力損失2Pa(風速10cm/s)のポリプロピレン樹脂からなるメルトブロー不織布を得た。さらにコロナチャージによる帯電加工を施して、計数法効率20%(大気塵0.3〜0.5μm 風速10cm/s)の塵埃除去用濾材Aを得た。
図7に示すように、原材料調整2で準備したホットメルト不織布が付着した面密度40g/m2のカバー材Aのホットメルト不織布(10)の表面に、原材料調整1aで得たガス除去粒子A(3ab)を面密度130g/m2となるようにして散布する。続いて、約5Kg/cm2の水蒸気処理をカバー材(5)側(ホットメルト不織布(10)側)から約7秒間行い、ホットメルト不織布(10)を可塑化溶融して、ホットメルト樹脂からなる連結部(1)と樹脂凝集部(2)とで構成されたウエブに、樹脂凝集部(2)を介してガス除去粒子(3ab)を固着させた。続いて、固着したガス除去粒子以外のガス除去粒子は殆んどなかったが、念のため固着したガス除去粒子以外のガス除去粒子を除去することにより、ガス除去粒子(3ab)が、各々の粒径に応じて固着され、しかもカバー材(5)と接着された1層目の積層単位(4)を得た。さらに、この状態の積層単位(4)に面密度20g/m2のホットメルト不織布(10”)を積層し、面密度140g/m2となるようにして原材料調整2aで得たガス除去粒子A’(3c)散布、水蒸気処理、並びに念のため固着されていないガス除去粒子の除去を経て2層目の積層単位(4’)を形成した。
次に原材料調整2で準備したホットメルト不織布が付着した面密度40g/m2のカバー材Aである(5’)を、ホットメルト不織布(10’)側が積層単位(4’)に接するようにして積層単位(4’)の上に積層し、約5Kg/cm2の水蒸気処理をシート材(5’)側(ホットメルト不織布(10’)側)から約7秒間行い、ホットメルト不織布(10’)を可塑化溶融して、ホットメルト樹脂からなる連結部(1’)と樹脂凝集部(2’)とで構成されたウエブに、樹脂凝集部(2’)を介して活性炭粒子(3c)を固着させて面密度370g/m2、厚さ1.0mmのガス除去用濾材(13)を得た。
実施例1において、ガス除去粒子Aの替わりに、原材料調整1aで準備したガス除去粒子B、C及びDを用いたこと、およびガス除去粒子A’の替わりに、原材料調整2aで準備したガス除去粒子B’、C’及びD’を用いたこと以外は、実施例1と同様にして実施例2、3及び4のフィルタエレメントを得た。実施例2、3及び4の評価結果を表1に示す。
実施例1において、ガス除去粒子Aの替わりに、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、燐酸および2−アミノ−2−ビロキシメチル−1,3−プロパンジオールの何れも付着させていない、粒径0.25〜0.5mmに分級した市販の活性炭粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様にして比較例1のフィルタエレメントを得た。比較例1の評価結果を表1に示す。
図7に示すように、原材料調整2で準備したホットメルト不織布が付着した面密度40g/m2のカバー材Aのホットメルト不織布(10)の表面に、原材料調整1bで得たガス除去粒子E(3ab)を面密度140g/m2となるようにして散布する。続いて、約5Kg/cm2の水蒸気処理をカバー材(5)側(ホットメルト不織布(10)側)から約7秒間行い、ホットメルト不織布(10)を可塑化溶融して、ホットメルト樹脂からなる連結部(1)と樹脂凝集部(2)とで構成されたウエブに、樹脂凝集部(2)を介してガス除去粒子(3ab)を固着させた。続いて、固着したガス除去粒子以外のガス除去粒子は殆んどなかったが、念のため固着したガス除去粒子以外のガス除去粒子を除去することにより、ガス除去粒子(3ab)が、各々の粒径に応じて固着され、しかもカバー材(5)と接着された1層目の積層単位(4)を得た。さらに、この状態の積層単位(4)に面密度20g/m2のホットメルト不織布(10”)を積層し、面密度180g/m2となるようにして原材料調整2bで得たガス除去粒子E’(3c)散布、水蒸気処理、並びに念のため固着されていないガス除去粒子の除去を経て2層目の積層単位(4’)を形成した。
次に原材料調整2で準備したホットメルト不織布が付着した面密度40g/m2のカバー材Aである(5’)を、ホットメルト不織布(10’)側が積層単位(4’)に接するようにして積層単位(4’)の上に積層し、約5Kg/cm2の水蒸気処理をシート材(5’)側(ホットメルト不織布(10’)側)から約7秒間行い、ホットメルト不織布(10’)を可塑化溶融して、ホットメルト樹脂からなる連結部(1’)と樹脂凝集部(2’)とで構成されたウエブに、樹脂凝集部(2’)を介して活性炭粒子(3c)を固着させて面密度420g/m2、厚さ1.1mmのガス除去用濾材(13)を得た。実施例4の評価結果を表2に示す。
実施例1において、ガス除去粒子Aの替わりに、原材料調整1cで準備したガス除去粒子F(3ab)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして実施例6のフィルタエレメントを得た。実施例5の評価結果を表2に示す。
実施例1で得られたガス除去用濾材(13)のカバー材(5’)側に原料調整3で得た塵埃除去用濾材Aを積層した。次いでこの積層物を凹凸のある加熱エンボスロールと表面平滑な加熱ロールとからなる一対のロールの間に通し、加熱圧着することにより、塵埃除去用濾材Aの表面に部分的な融着部分を有する複合フィルタを得た。
この複合フィルタの厚さは1.3mmであり、面密度は390g/m2であった。
次いで、得られた複合フィルタを用いて、実施例1と同様にして、フィルタエレメントを得た。実施例7の評価結果を表3に示す。
実施例7において、実施例1で得られたガス除去用濾材の替わりに実施例2〜4で得られたガス除去用濾材を用いたこと以外は、実施例7と同様にして実施例8〜10のフィルタエレメントを得た。実施例8〜10の評価結果を表3に示す。
実施例7において、実施例1で得られたガス除去用濾材の替わりに比較例1で得られたガス除去用濾材を用いたこと以外は、実施例7と同様にして比較例2のフィルタエレメントを得た。比較例2の評価結果を表3に示す。
実施例7において、実施例1で得られたガス除去用濾材の替わりに実施例5及び6で得られたガス除去用濾材を用い、実施例5の濾材はプリーツの山の間隔を約6.5mm、山数35個となるようにしたこと以外は、実施例7と同様にして実施例11及び12のフィルタエレメントを得た。実施例11及び12の評価結果を表4に示す。
2,2’,2” 樹脂凝集部(樹脂体)
3,3’ ガス除去粒子
3a ガス除去粒子(一般式(1)の化合物のみを含む固体粒子)
3b ガス除去粒子(酸性ガス除去剤のみを含む固体粒子)
3c ガス除去粒子(アルカリ性ガス除去剤のみを含む固体粒子)
3ab ガス除去粒子(一般式(1)の化合物と酸性ガス除去剤を含む固体粒子)
4,4’ 積層単位
5,5’ カバー材
8 ガス除去粒子層
10,10’,10” ホットメルト樹脂(ホットメルト不織布)(樹脂体)
13 ガス除去用濾材
20 フィルタエレメント
21 ガス除去用濾材または複合フィルタ
22a 保形部材
22b 保形部材
23 ひだ
24 セパレータ
Claims (10)
- 平均粒径を0.147〜1.65mmとするガス除去粒子が熱可塑性樹脂によって連結してなるガス除去粒子層を有し、且つ厚さが0.2〜4mmのシート状物であるガス除去用濾材であって、前記ガス除去粒子は少なくとも酸性ガス除去粒子とアルカリ性ガス除去粒子とを含んでおり、前記酸性ガス除去粒子には酸性ガス除去剤が付着しており、前記アルカリ性ガス除去粒子にはアルカリ性ガス除去剤が付着しており、さらに前記ガス除去粒子の一部または全部には次の一般式(1)で表わされる化合物が付着していることを特徴とするガス除去用濾材。
〔式(1)中、R1はメチル基またはヒドロキシメチル基、R2はメチル基、エチル基またはヒドロキシメチル基である。〕 - 前記ガス除去粒子層が、少なくとも前記酸性ガス除去粒子からなる層と前記アルカリ性ガス除去粒子からなる層とが積層されてなることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のガス除去用濾材。
- 前記酸性ガス除去剤が炭酸カリウムおよび/または炭酸水素カリウムであり、前記アルカリ性ガス除去剤が燐酸であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のガス除去用濾材。
- 一般式(1)の化合物が2−アミノ−2−ビロキシメチル−1,3−プロパンジオールであることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のガス除去用濾材。
- 前記ガス除去粒子の平均粒径が前記ガス除去用濾材の厚さの0.1〜1.0倍であることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のガス除去用濾材。
- 請求項1〜7の何れかに記載のガス除去用濾材がプリーツ折り加工されてなることを特徴とするフィルタエレメント。
- 請求項1〜7の何れかに記載のガス除去用濾材と塵埃を除去する塵埃除去用濾材とが積層されていることを特徴とする複合フィルタ。
- 請求項9に記載の複合フィルタがプリーツ折り加工されてなることを特徴とするフィルタエレメント。
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