JP2009160510A - 耐熱不燃性消煙消臭フィルター材 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐熱性と不燃性を有し、且高温度のオイルミスト、焼煙、臭気ガス若しくは有害ガスを付着吸着除去できる安価なフィルター材を提供する。
【解決手段】
炭素繊維、全芳香族ポリアミド繊維若しくはフェノール樹脂繊維素材からなる細繊度の繊維素材で、その目付重量が５０乃至１５０ｇ／ｍ^２の不織布よりなるフィルター基材の外面に、平均粒径が１乃至５０μｍで比表面積が少なくとも１００ｍ^２／ｇ以上及び塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が１５０ｍｇ以上の人工ゼオライト粉体、若しくはその比表面積が３００ｍ^２／ｇ以上及び塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が５０ｍｇ以上の無機多孔質粉体をアルカリ及び金属塩類で立体構造化させた吸着粉体が、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液からなる塗着材で１００乃至３００ｇ／ｍ^２の塗着重量割合で塗着固化された構成。
【選択図】図３

Description

本発明は焼肉ロースターや廃棄物焼却炉等の排気排ガスフィルター等高温度で排気排出されるオイルミスト、有害ガス、臭気ガス或いは煤煙等の付着吸着除去には極めて好適な、耐熱不燃性消煙消臭フィルター材に関するものである。

近年では食生活の中食化や外食化に伴い、都市部はもとより郊外にも外食店舗が多数林立し、且利用者における価値観の多様化と個性化とも相俟って、多様な献立に加えて自己調理や自己調味の指向が高まっていることから、焼物においてはロースターや七輪、焼板或いは煮物においても鍋等の調理器具を付帯させた提供をなしており、これら調理器具毎に多量のオイルミストや焼煙、臭気或いは蒸気等が発生して店舗内環境が著しく悪化するばかりか、短期に店舗も汚損される。
これがため、これら調理機にはオイルミスト吸着用フィルターを介して、或いは焼煙や臭気等はダクトを介して外部排出を図っている。

而して都市化とともに店舗や事務所或いはマンション等多様な建物が林立密集化することに伴い、外部排出されるオイルミストはもとより焼煙や臭気等が林立密集化建物にまで飛散侵入し新たな環境問題を惹起し、これの規制のための立法化も論議されるに至っている。
ところで現状のオイルミスト吸着フィルターは、高温度で発生するオイルミストの付着除去を図るとともに火炎にも近いことから、耐熱性や不燃性を保持するセラミックス素材若しくは金属板若しくは金網素材を用いて、比較的粗目に形成させたフィルター材が使用されているが、オイルミストは付着とともに重積して油膜層を形成するため、粗目なフィルター材の網目も短期に閉塞され、頻繁な油膜除去及び洗浄をせねばならずフィルター材の高コストに加えてその維持コストは膨大となり、而も現状フィルター材では焼煙や臭気の吸着除去は全くなされずに外部排出されるため、環境浄化のうえからも今後に大きな問題を抱えることとなる。

他方環境保全のうえから産業廃棄物や一般廃棄物等廃棄物処理は重要な問題とされているもので、既に廃棄場所が限界に至っていることから廃棄物の分別再利用とともに、焼却処分による減容化は不可避とされるものであるが、焼却処分される廃棄物は極めて多種多様に亘るため、焼却に伴い多量の煤煙とともに有害ガス及び臭気ガス等が発生し、これらが外部に排出されぬよう、微粒子を含む煤煙や有害ガス及び臭気ガス等をアルカリ水等のスクレバー処理をなし、徐冷のうえ活性炭の如き吸着材に接触吸着させ且バグフィルターにより濾除し外部排出をなしているものの、活性炭は可燃性のために不安があるばかりか、バグフィルターも耐熱性素材で織成するため極めて高価なものとなる。

加えて多くの加熱処理を行なう食品加工業者や合成樹脂加工業者等においては、その加工工程の随所においてオイルミストや焼煙、臭気ガス或いは有害ガス等が発生するものの、せいぜいオイルミストの付着除去以外は外部排出に任され、いずれ規制されることが予想される。
そしてこれら発生するオイルミストや焼煙、臭気ガス或いは有害ガス等も高温度で発生するため、これらの付着吸着除去のためのフィルター材も安価なうえ耐熱性や不燃性とともにオイルミストはもとより焼煙や臭気ガス或いは有害ガスの付着吸着除去機能が要請されるものの、現状では耐熱性や不燃性素材を用いて網目合の粗密によるオイルミストの付着除去が可能なフィルター材しか開発されていない。

かかる実情に鑑み発明者は鋭意研究を重ねた結果、これら分野で発生する高温度のオイルミストや焼煙或いは臭気ガス若しくは有害ガス等の付着吸着除去に際しては、少なくとも３００乃至４００℃の耐熱性や不燃性を保持する繊維素材として炭素繊維や全芳香族ポリアミド繊維若しくはフェノール樹脂繊維等が開発上市されており、これら繊維素材により軽量安価で且通気性を保持する不織布を容易に形成できること、及び無機質で耐熱性と不燃性はもとより、その比表面積が少なくとも１００ｍ^２／ｇ以上の多孔質で且その塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が１５０ｍｇ以上で、而もその平均粒径が１乃至５０μｍの大きな吸着表面積率の吸着粉体を、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を用いて所要の塗着量を以って不織布に塗着せしめてフィルター材となすことにより、耐熱性や不燃性とともにオイルミスト、焼煙や煤煙、臭気ガス或いは有害ガスの吸着除去が可能なることに想到し本発明に至った。

本発明は耐熱性と不燃性を保持し、高温度のオイルミストの付着除去及び焼煙や臭気ガス若しくは有害ガスを吸着除去しえるフィルター材を安価に提供することにある。

上述の課題を解決するために本発明が用いた技術的手段は、炭素繊維や全芳香族ポリアミド繊維或いはフェノール樹脂繊維素材からなり、その単糸繊度が１乃至３０ｄ（デニール）の細繊度繊維を用いて、その目付重量が５０乃至１５０ｇ／ｍ^２の不織布となしたフィルター基材に、その平均粒径が１乃至５０μｍで、且その比表面積が少なくとも１００ｍ^２／ｇ以上及びその塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が少なくとも１５０ｍｇ以上の人工ゼオライト粉体若しくは酸化珪素と酸化アルミを主成分とする無機多孔質粉体をアルカリ及び金属塩類とにより立体構造化させ、その比表面積が少なくとも３００ｍ^２／ｇ以上及び塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が５０ｍｇ以上の吸着粒体を、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を塗着材として用い、フィルター基材外面に１００乃至３００ｇ／ｍ^２の塗着重量割合で一体的に塗着せしめた構成に存する。

上述の如き構成からなる本発明は、フィルター基材が炭素繊維や全芳香族ポリアミド繊維若しくはフェノール樹脂繊維素材からなる単糸繊度が１乃至３０ｄの細繊度繊維を用いるため極めて柔軟性に優れるため、所望の通風間隙を有し軽量安価で且少なくとも３００℃以上の耐熱性及び不燃性を保持する不織布からなるフィルター基材が容易に形成できる。
そしてこのフィルター基材には、その平均粒径が１乃至３０μｍと接触表面積率が極めて大きく且その比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上、及び塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が１５０ｍｇ以上の人工ゼオライト粉体、若しくはその比表面積が３００ｍ^２／ｇ以上及び塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が５０ｍｇ以上で酸化軽度及び酸化アルミを主成分とする無機多孔質粉体をアルカリ及び金属塩類で立体構造化させた吸着粉体がシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を用いて、フィルター基材の外面に１００乃至３００ｇ／ｍ^２の塗着重量割合で一体的に塗着固化させた構成からなるため、吸着粉体と且塗着固化されたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液も酸化珪素態となるため、十分な耐熱性と不燃性を発揮する。

そして熱き肉ロースターや調理機器、厨房或いは食品加工工程において多量に発生する高温度オイルミストや焼煙若しくは臭気ガス等が本発明のフィルター材を流通した場合は、オイルミストはフィルター基材の通風間隙において主に付着除去され且吸着粉体層においても付着除去がなされるとともに、焼煙及び臭気ガス等は接触表面積率が大きく且膨大な比表面積所謂大容量の吸着孔内に積極的に且瞬時に吸着されるとともに、その高い塩基置換性により吸着された臭気ガス分子はもとより、焼却炉等により発生する有害ガス分子等も分解され若しくは変性されて消臭や無害化がなされる。
加えて本発明フィルター材はフィルター基材に吸着粉体を塗着させる塗着材がシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液からなるため、その塗着固化が酸化珪素態で塗着形成され全体に亘って剛性が付与されることから、使用に際して蛇腹形、円筒形、箱形への接着加工や縫製加工或いは所要の寸法形状への裁断加工等が容易になしえる。

全芳香族ポリアミド繊維素材からなり、その単糸繊度が４．４ｄ×４８本の細繊度繊維を、その目付重量が１００ｇ／ｍ^２となるようステッチ絡合させた不織布からなるフィルター基材に、平均粒径が２０μｍでその比表面積が１２０ｍ^２／ｇで塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が２００ｍｇの人工ゼオライト粉体を、１００ｇ／ｍ^２の塗着重量割合を以って、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液からなる塗着材で一体的に塗着固化させる。

以下に本発明実施例を図とともに説明すれば、図１はフィルター基材１の説明図であって該フィルター基材１は少なくとも３００℃以上の高温度のオイルミストや焼煙、臭気ガス或いは有害ガスを通風せしめて付着除去や吸着除去を図るものであるから、少なくとも３００℃以上の耐熱性と不燃性を保持し且フィルター基材１を形成しえる繊維素材が要請される。
かかる要件を具備する繊維素材１Ａとしては炭素繊維や全芳香族ポリアミド繊維若しくはフェノール樹脂繊維が挙げられる。かかる場合に耐熱性や不燃性を保持する繊維素材１Ａとしてはこの他にガラス繊維や岩石繊維も考えられるが、これら無機繊維はフィルター基材１の形成時に折損や使用に際して破損飛散による健康面への影響も危惧されることから本発明には採用を留保している。

そしてフィルター基材１は、その織成や編成に係わる所望の通風間隙１Ｂ所謂網目合を保持させることから、織物構成若しくは編物構成とすることも考えられるが、本発明では該フィルター基材１の外面に消煙や消臭に係わる吸着粉体２を、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液からなる塗着材３により塗着固化されることにより、十分な厚さと剛性が付与されるため、比較的薄肉で且十分な通気間隙１Ｂを有し而も安価に形成させることが望まれるため不織布１Ｃの構成を採用する。

この不織布１Ｃの形成には湿式や乾式等多様の形成手段があるが、本発明においては使用する繊維素材１Ａ及び使用特性のうえから、乾式機械接合に係わるステッチ法やニードルパンチ法が望ましい。
加えて該ステッチ法やニードルパンチ法による不織布１Ｃの形成には、使用する繊維素材１Ａが十分に柔軟であることが重要であることから、その単糸繊度が少なくとも１ｄ以上で且最大で３０ｄ以下のものが望ましく、更に不織布１Ｃの構成としてはフィルター基材１がオイルミストや焼煙、臭気ガス或いは有害ガス等を通風させる通風間隙１Ｂを保持形成させるうえで、繊維素材１Ａの絡合により形成されるフィルター基材１の目付重量としては、少なくとも５０ｇ／ｍ^２から最大１５０ｇ／ｍ^２程度の繊維素材１Ａの使用が目処となる。

即ち繊維素材１Ａとして全芳香族ポリアミド繊維の２１０ｄ／４８（単糸繊度４．４ｄ）を用いて、目付重量を５０ｇ／ｍ^２の不織布１Ｃを形成すると、不織布１Ｃの総通風間隙１Ｂは略７１．１％となり、且全芳香族ポリアミド繊維の２１０ｄ／４８を用いて、目付重量を１００ｇ／ｍ^２の不織布１Ｃを形成した場合の総通風間隙１Ｂは略４１．１％となるもので、当然に使用目的に合せた通風間隙１Ｂは、使用繊維素材１Ａの総繊度と目付重量とにより具体的に決定される。

かくしてなるフィルター基材１の外面には、図２に示す如き吸着粉体２が塗着重量として１００乃至３００ｇ／ｍ^２の割合を以って塗着固化される。
この吸着粉体２はフィルター基材１の通風間隙１Ｂを通風する高温度の焼煙や臭気ガス分子或いは有害ガス分子を瞬時に且多量に接触吸着させるうえから、その平均粒径が１乃至５０μｍの接触表面積率が大きく、且その比表面積が少なくとも１００ｍ^２以上望ましくは２００ｍ^２以上で塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が１５０ｍｇ以上望ましくは２００乃至２５０ｍｇ以上の人工ゼオライト粉体、若しくはその主成分が酸化珪素及び酸化アルミニウムからなる無機多孔質粉体をアルカリ並びに金属塩類を用い、その比表面積が少なくとも３００ｍ^２／ｇ以上と且塩基置換要領（ｍｅｑ／１００ｇ）が少なくとも５０ｍｇ以上に立体構造化させたものからなる。
かかる場合における立体構造化させた吸着粉体２の具体例としては、酸化珪素及び酸化アルミを主成分とする無機多孔質粉体２Ａとして石炭灰を用い、アルカリ物質として消石灰やセメント等と塩化カリウム、酸化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化ナトリウム等の金属塩類とを混合させて水和反応により無機多孔質粉体相互間を結晶生成される針状結晶２Ｂにより立体的に連結させて、一段と多孔性を高めたものが挙げられる。

かかる如くしてなる吸着粉体２は、当然に無機質であるから十分な耐熱性や不燃性を保持している。従ってかかる吸着粉体２をフィルター基材１の外面に塗着させる塗着材３も、同様に耐熱性と不燃性を保持し且フィルター基材１と強固に塗着しえるものが要請される。
これがため本発明においては、塗着材３としてシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が使用される。このシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液は、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が４５乃至６０重量％に水分が４０乃至５５重量％の組成からなり、且分子量換算にて略４，０００程度に多分子量化させた錯化合物状のものであって、フィルター基材１への塗着手段によっても異なるが、吸着粉体２に対し５乃至１０重量％割合で混合し高粘度状態で塗着させることにより、短時間に水分蒸散させて塗着固化させる手段でも、若しくは吸着粉体２に対し１５乃至２５重量％割合で混合のうえナイフオーバーロールコータやリバースロールコータ若しくはカーテンコータ或いは押出コータ等により塗着固化させる手段も採用できる。

そしてかかるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液は、塗着後の水分蒸散とともに強力なシロキサン結合が促進されて酸化珪素態の塗着膜を形成し、フィルター基材１と吸着粉体２とが一体的に塗着固化されるもので、当然に塗着後に加熱乾燥を施すことにより、極めて短時に塗着固化が実現される。

かかる場合の吸着粉体２の選択と塗着重量割合の決定に際しては、臭気ガス分子や有害ガス分子の吸着除去を主体とする場合には人工ゼオライト粉体を用い且少なくとも１００ｇ／ｍ^２から最大３００ｇ／ｍ^２の塗着重量割合が望ましく、更に消煙を主とする場合には無機多孔質粉体を立体構造化させた比表面積の大きな吸着粉体２を、１００ｇ／ｍ^２から３００ｇ／ｍ^２の塗着重量割合で使用することが好適であって、この塗着重量割合が１００ｇ／ｍ^２以下と少なくなると、特に焼煙や臭気ガス分子や有害ガス分子等の吸着除去が不十分となり、反面３００ｇ／ｍ^２ではフィルター基布１の通風間隙１Ｂが狭少化される危険と、且焼煙や臭気ガス分子若しくは有害ガス分子等の吸着除去効果の向上が見受けられぬ結果が、多くの実験により確認されていることによる。

フィルター基布１に所要の塗着重量割合を以って吸着粉体２を、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液からなる塗着材３を用いて塗着固化させることにより、本発明耐熱不燃性消煙消臭フィルター材４が形成されるもので、図４には本発明の使用例示が描かれている。
即ち本発明耐熱不燃性消煙消臭フィルター材４は、フィルター基材１の不織布１Ｃの形成幅に従って吸着粉体２が塗着固化されるものであるから、実用使用に際しては機器や装置の装着部の形状や寸法に合せて裁断した扁平状のものや、多量に発生するオイルミストや焼煙、臭気ガス分子或いは有害ガス分子には広い接触通風面積を以って有効に付着吸着除去を図るうえから、図４のＡに示すように所要の幅と長さ方向に所定間隔に折曲４Ａさせて蛇腹状に形成させたものや、焼却炉等においては図４のＢの如く円筒形状４Ｂに接着若しくは縫合させて使用することとなる。

高温度で発生するオイルミスト、焼煙、臭気ガス、有害ガス等の機器装置に装着させる寸法形状に形成させることで、即時に使用できる。

フィルター基材の説明図である。 無機多孔質粉体を立体構造化させた吸着粉体の拡大説明図である。 本発明の断面説明図である。 本発明の使用例示図である。

符号の説明

１ フィルター基材
１Ａ 繊維素材
１Ｂ 通風間隙
１Ｃ 不織布
２ 吸着粉体
２Ａ 無機多孔質粉体
２Ｂ 針状結晶
３ 塗着材
４ 本発明耐熱不燃性消煙消臭フィルター材
４Ａ 折曲
４Ｂ 円筒

Claims (2)

1. 炭素繊維、全芳香族ポリアミド繊維若しくはフェノール樹脂繊維素材からなり、その単糸繊度が１乃至３０デニールの細繊度繊維で、その目付重量が５０乃至１５０ｇ／ｍ^２の不織布によりフィルター基材が形成され、このフィルター基材の外面に平均粒径が１乃至５０μｍで、且その比表面積が少なくとも１００ｍ^２／ｇ以上及び塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が少なくとも１５０ｍｇ以上の人工ゼオライト粉体からなる吸着粉体を、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液からなる塗着材により１００乃至３００ｇ／ｍ^２の塗着重量割合で一体的に塗着固化させてなる耐熱不燃性消煙消臭フィルター材。
2. 吸着粉体が、酸化珪素及び酸化アルミを主成分とする無機多孔質粉体をアルカリ及び金属塩類とにより立体構造化させ、その平均粒径が１乃至５０μｍで比表面積が少なくとも３００ｍ^２／ｇ以上及び塩基置換容量（ｍｅｑ／１００ｇ）が５０ｍｇ以上である、請求項１記載の耐熱不燃性消煙消臭フィルター材。

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