JP2009183905A - 除湿用フィルター材 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、再生温度が低い水分吸着剤を使用した場合に、吸着ゾーンでの水分脱着を抑制することができる除湿用フィルター材を提供することにある。
【解決手段】管状又は繊維状の金属酸化物からなる水分吸着剤と吸湿性塩を含有してなる除湿用フィルター材。
【選択図】なし

Description

本発明は、除湿用フィルター材に関する。

デシカント空調機は、デシカントと呼ばれている水分吸着剤によって、低湿度の空気を作り出す空調機器である。低湿度の空気の供給により、温度はそれほど低くなくても快適性を充分に得ることができる。このデシカント空調機は、室外から室内へと空気を導入するための給気用ファン、給気空気中の水分を吸着することにより除湿するための除湿ローター、除湿された空気を冷却するための冷却器、除湿ローターに吸着した水分を除去し除湿ローターを再生するための加熱器、そして室内の空気を室外へ排気するための再生用ファン等を有している。除湿ローターは、水分吸着剤を含有してなる除湿用フィルター材をローターに加工したものである。この除湿ローターが回転することによって、処理空気の水分を吸着する吸着ゾーンと、この吸着水分を高温で除去する再生ゾーンとを順次通過するようになっている。

デシカント空調機は、除湿された空気を冷却するため、結露による問題が発生しにくいという利点がある。しかしながら、再生ゾーンにおいて水分吸着剤から吸着水分を脱着させるために加熱エネルギーが必要なため、空調機全体のエネルギー効率は必ずしも満足できるものではなかった。特に従来から用いられているシリカゲルや活性アルミナ等の水分吸着剤は、吸着量は多いが、一度吸着した水分をなかなか放さないため、高い加熱エネルギーが必要であり、より低温で再生できる水分吸着剤の開発が待たれていた。

このような状況下、再生温度を引き下げることが可能な水分吸着剤として、酸化チタンナノワイヤーといった管状又は繊維状の金属酸化物、細孔分布、空孔容量、表面親水性等をコントロールした一部の活性アルミナやゼオライト系材料といった水分吸着剤が開発されている。特に、管状又は繊維状の金属酸化物は湿度環境に敏感で、高い水分吸着速度を有している上に、従来使用されてきたシリカゲル等の水分吸着剤が８０℃以上の再生温度を必要としていたのに対し、８０℃未満の低温であっても水分を脱着することができる。よって、従来のシリカゲル等の水分吸着剤を用いたデシカント空調機では、吸着ゾーンにおける処理空気の温度は、１５℃以上３５℃以下であり、再生ゾーンの温度は、８０℃以上１１０℃以下に設定されていたのに対し、低温で再生可能な水分吸着剤を用いたデシカント空調機では、吸着ゾーンの処理空気の温度は従来と同じであるが、再生ゾーンの温度は、４０℃以上８０℃以下に設定することが可能である（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、低温再生できる水分吸着剤にも、ひとつの問題があった。一般に、低温再生できる水分吸着剤は、低温において高い水分の脱着速度を有している。デシカント空調機の吸着ゾーンで、１５℃以上３５℃以下の処理空気から除湿ローターが水分を吸着すると、吸着された水分による凝縮熱が発生する。この凝縮熱の熱量は５８０ｋｃａｌ／ｇといわれており、処理された低湿空気と除湿ローターが加熱されることになる。そして、除湿ローターを構成する除湿用フィルター材自体の温度は、５０℃前後にまで上昇することもある。そのため、除湿用フィルター材は５０℃の低湿空気に置かれたことになり、水分吸着剤が、吸着ゾーンで直ぐに水分を脱着してしまうという問題が発生していた。
特開２００７−２５３０６０号公報

本発明の課題は、再生温度が低い水分吸着剤を使用した場合に、吸着ゾーンでの水分脱着を抑制することができる除湿用フィルター材を提供することにある。

上記課題は、管状又は繊維状の金属酸化物からなる水分吸着剤と吸湿性塩を含有してなる除湿用フィルター材によって解決できることを見出した。

本発明の除湿用フィルター材は、管状又は繊維状の金属酸化物からなる水分吸着剤（以下、「繊維状水分吸着剤」という）と吸湿性塩を含有している。繊維状水分吸着剤は、金属酸化物の凝集構造体を形成しやすく、親水性の表面で素早く水分の吸脱着を行うことができるだけでなく、凝集構造体内部でも、水の表面張力によって大量の水分を保持することが可能である。しかしながら、表面に吸着した水分は脱着しやすく、これが再生温度の低下につながっているが、上述のデシカント空調機における吸着ゾーンでの水分の脱着の原因にもなっていると考えられる。そこで、本発明のように、繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を併用すると、繊維状水分吸着剤の表面に存在する吸湿性塩が、繊維状水分吸着剤から脱着してきた水分を一時的に保持し、繊維状水分吸着剤極周辺部の湿度が下がりすぎないように調整することができる。その結果、繊維状水分吸着剤表面での水分保持能を維持することができ、繊維状水分吸着剤単独で使用された場合と比較して、吸着ゾーンでの水分の脱着が抑制され、効率的に除湿空気を得られることができるようになった。

繊維状水分吸着剤は細長い結晶構造であり、比表面積が大きく、高い吸湿性を有する除湿材である。また、繊維状水分吸着剤の表面は親水性であるため、水分はその表面に大量に吸着する。また、繊維状水分吸着剤は網状構造、糸鞠構造等の凝集構造体を形成しやすく、水分は水の表面張力を利用した毛細管現象によってこの構造体に積極的に保持される。このため、水分吸着剤の内部に水分を吸着させる高吸水性高分子やシリカゲル等の従来の水分吸着剤と比較して、繊維状水分吸着剤の吸湿速度及び放湿速度は速く、短時間での吸放湿や低温での再生が可能となる。

金属酸化物としては、珪素、チタン、アルミニウム、タンタル、バナジウム、ジルコニウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム等から選ばれる少なくとも１種の金属原子の酸化物を挙げることができる。金属酸化物の好ましい具体例としては、シリカ、二酸化チタン、アルミニウム珪酸塩、アルミノ珪酸塩等を挙げることができる。

繊維状水分吸着剤において、外径は２ｎｍ以上８０ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。外径が２ｎｍ未満になると、除湿用フィルター材からの脱離が起きやすくなる。８０ｎｍを超えると、比表面積が小さくなり、吸湿量が低下することがある。また、繊維状水分吸着剤の繊維長は、２０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましい。繊維長が２０ｎｍ未満になると、除湿用フィルター材からの脱離が起こりやすくなる。繊維長の上限は特に制限はなく、１０μｍを超えてもよい。さらに、繊維状水分吸着剤のアスペクト比（繊維長／外径）は、２以上１０００００以下が好ましく、５以上１００００以下がより好ましい。管状の金属酸化物において、管壁の厚みは、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましい。

管状の金属酸化物の管壁や、繊維状の金属酸化物の繊維表面には、直径０．１μｍ以上５．０μｍ以下の微細孔が存在していてもよい。微細孔も水分を吸着させることができるが、本発明の繊維状水分吸着剤における水分の吸着は、管又は繊維の表面に対する吸着が主となる。繊維状水分吸着剤を規則的な整列構造とすると、吸着面積が低下する場合があるので、ランダムな網状構造や糸鞠状構造の凝集構造体とする方が好ましい。網状構造等にすると、毛細管現象によって網の空洞部が水の吸着に有効に作用するばかりでなく、除湿用フィルター材からの脱離が起こりにくくなる。凝集構造体による細孔径は、数ｎｍから数μｍの範囲に広く分布しており、多様な外部環境に対して、良好な水分の吸着性能を提供する。

繊維状水分吸着剤のＢＥＴ法による比表面積は、３００ｍ²／ｇ以上が好ましく、より好ましくは３５０ｍ²／ｇ以上である。比表面積が３００ｍ²／ｇより低いと、除湿用フィルター材中の繊維状水分吸着剤の含有量を高める必要があり、除湿用フィルター材の加工性が低下する場合がある。比表面積の上限は特に制限はないが、７００ｍ²／ｇ以上が好ましい。

繊維状水分吸着剤が管状又は繊維状酸化チタンである場合、その結晶組成は（Ｎａ、Ｈ）_nＴｉＯ_(n+4)/2又は（Ｋ、Ｈ）_nＴｉＯ_(n+4)/2である。ｎは０〜２０であることが好ましい。ｎ＝０は二酸化チタンの状態であるが、管状又は繊維状酸化チタンのｎは、１以上の正の実数となることがより好ましい。ｎ＝１の場合が特に好ましい。

管状又は繊維状酸化チタンは、二酸化チタン、チタン酸塩、酸化チタン中間体から選ばれる少なくとも１種を主成分とする原料から、高濃度のアルカリ性水溶液中での水熱合成によって得ることができる。アルカリ成分としては、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムを使用することができる。アルカリ成分の濃度は、１０〜２５ｍｏｌ／ｋｇが好ましく、１５〜２０ｍｏｌ／ｋｇがより好ましい。処理温度は７０〜１５０℃が好ましく、１００〜１３０℃がより好ましい。処理時間は５〜４０時間である。

管状又は繊維状酸化チタンの原料としては、硫酸法、塩素法、ゾルゲル法などで合成されたアナターゼ型やルチル型二酸化チタンや、メタチタン酸やオルソチタン酸などの中間体等も使用可能である。水熱合成時の管状又は繊維状への変換効率等を考慮すると、繊維状酸化チタンの原料としては、粒径２〜１００ｎｍのアナターゼ型の微粒子状二酸化チタンが好ましい。

また、メタチタン酸を用いることも好ましい。アナターゼ型の微粒子状二酸化チタンを硫酸法で製造する一例としては、ＦｅＯ・ＴｉＯ₂が主成分であるイルメナイト鉱石を硫酸と反応させ、Ｔｉ、Ｆｅ等をＴｉＯＳＯ₄、ＦｅＳＯ₄等の水溶性硫酸塩を得た後、静置、脱晶、濾過、濃縮等の工程を経て、不純物を除去する。その後、加水分解してメタチタン酸として沈殿させ、中和洗浄した後、乾燥、焼成、粉砕等の工程を経て、アナターゼ型の微粒子状二酸化チタンを得ることができる。つまり、メタチタン酸は、アナターゼ型の微粒子状二酸化チタンを硫酸法で製造する際の中間体であり、その途中工程で入手できるので、製造工程を簡素化できるという利点がある。また、メタチタン酸の結晶性を示さない不定形部分は、管状又は繊維状酸化チタン製造時の水熱合成に対する反応性が高いので、反応効率を上げることができる。

水熱合成によって得られた管状又は繊維状酸化チタンは、網状構造の凝集物として得られることが多く、この凝集物の外径は０．１μｍ以上１０μｍ以下である。これを遠心分離法等によって充分に水洗し、さらに、希塩酸等の無機酸又は酢酸等の有機酸で中和し、余剰のアルカリ成分を除去することによって、目的の管状又は繊維状酸化チタンが得られる。管状又は繊維状酸化チタンは、乾燥させてもよいが、スラリー状で用いることもできる。管状又は繊維状酸化チタンを網状構造としない場合には、原料の濃度を低くするなど、適宜製造条件を調整する。

繊維状水分吸着剤が管状アルミニウム珪酸塩である場合、その結晶組成は、ＳｉＯ₂・Ａｌ₂Ｏ₃・２Ｈ₂Ｏで表される。原料としては、無機珪素化合物等の珪素源と無機アルミニウム化合物等のアルミニウム源が用いられる。珪素源は、モノ珪酸化物であればよく、オルト珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、無定形コロイド状二酸化珪素（エアロジル等）等を使用することができる。アルミニウム源は、アルミニウムイオンであればよく、具体的には、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム化合物が挙げられる。これらの珪素源及びアルミニウム源は、上記の化合物に限定されるものではない。

管状アルミニウム珪酸塩の製造方法では、まず、珪素源及びアルミニウム源の水溶液を調製する。次に、これらの水溶液を混合して反応させる。その際、珪素／アルミニウムモル比が０．３以上１．０以下となるように混合する。１ｍｍｏｌ／リットル以上５００ｍｍｏｌ／リットル以下の珪素源水溶液と１ｍｍｏｌ／リットル以上１５００ｍｍｏｌ／リットル以下のアルミニウム源水溶液を混合することが好ましい。

アルミニウム源水溶液と珪素源水溶液を混合した後、アルカリ性水溶液を滴下し、弱酸性から中性にｐＨを調整して前駆体を生成させる。この前駆体の生成工程において、中和反応に用いるアルカリ性水溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアなどの水溶液が挙げられる。前駆体の生成は、ｐＨ４〜７の範囲で行われることが好ましい。

次に、遠心分離、濾過又は膜分離等の手段を用いて、前記前駆体を含む水溶液から共存イオンを取り除く脱塩処理を行う。その後、回収した前駆体を純水あるいは酸性水溶液に分散させる。酸性水溶液としては、塩酸、硝酸、過塩素酸等の無機酸が挙げられる。続いて、得られた前駆体分散液を室温にて撹拌させながら、エージング処理を行う。エージング処理温度は２０℃以上３０℃以下が好ましく、処理時間は５分以上４８時間以下が好ましく、１０分以上６時間以下がより好ましい。

エージング処理を施した前駆体分散液を乾燥させることにより、管状アルミニウム珪酸塩を得ることができる。乾燥温度は１００℃以下が好ましく、０℃以上８０℃以下であることがより好ましい。

本発明における吸湿性塩としては、具体的には塩化リチウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等のハロゲン化金属塩、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛などの金属硫酸塩、酢酸カリウム等の金属酢酸塩、塩酸ジメチルアミンなどのアミン塩類、オルトリン酸などのリン酸化合物、塩酸グアニジン、リン酸グアニジン、スルファミン酸グアニジンなどのグアニジン塩、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物等を挙げることができる。この中でも、ハロゲン化金属塩、グアニジン塩を使用すると、繊維状水分吸着剤からの水分の脱着を効率的に抑制することができる。また、このような吸湿性塩は比熱が大きく、除湿用フィルター材に含有させることによって、水分吸着時の温度上昇を抑えて、余計な水分脱着を抑制し、除湿用フィルター材の性能を向上させることができる。

ところで、一般的に、吸湿性塩は、空気中から水分を奪って潮解現象を引き起こす材料であり、除湿用フィルター材から脱落したり、錆の原因となったりするという問題が発生することが知られている。しかし、本発明のように、繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を併用した場合には、繊維状水分吸着剤がその親水性の表面で水分を吸着した吸湿性塩を効率的に保持して、吸湿性塩が脱落することを抑制し、水分の吸脱着特性を安定的に維持できることができた。

本発明の除湿用フィルター材に対する繊維状水分吸着剤の含有量は、３０質量％以上９０質量％以下が好ましく、３５質量％以上８０質量％以下がより好ましく、４０質量％７０質量％以下がさらに好ましい。繊維状水分吸着剤の含有量が３０質量％未満であると、充分な吸湿量が得られない場合がある。９０質量％を超えると、除湿用フィルター材の加工性が足りず、除湿ローターを製造する際に除湿用フィルター材が割れたり、崩れたりすることがある。

本発明の除湿用フィルター材に対する吸湿性塩の含有量は、繊維状水分吸着剤の水分保有量に相関しており、繊維状水分吸着剤に対して１質量％以上１００質量％以下が好ましい。１質量％未満では、吸着ゾーンでの水分脱着抑制効果が不十分な場合があり、１００質量％を超えると、液たれを起こす場合がある。吸湿性塩の含有量は、さらに好ましくは繊維状水分吸着剤に対して２質量％以上４０質量％以下である。

除湿用フィルター材を作製するには、まず繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を含有するシート状物を作製した後にフィルター化する方法、繊維状水分吸着剤のみを含有するシート状物をフィルター化した後に吸湿性塩を担持させる方法、繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を含有しないシート状物をフィルター化した後、繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を同時に、又は別々に担持させる方法などがある。量産化のためには、繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を含有するシート状物をフィルター化する方法が好ましい。また、繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を含有するシート状物を作製する方法としては、繊維状水分吸着剤を含有するウェブを作製した後に吸湿性塩を担持させる方法、紙、不織布、フィルム等の基材に、繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を同時に又は別々に担持させる方法がある。

湿式抄造法で得られた繊維状水分吸着剤を含有するウェブに吸湿性塩を担持させてシート状物を作製したり、繊維状水分吸着剤のみを含有するシート状物をフィルター化した後に吸湿性塩を担持させたり、基材に繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を同時に又は別々に担持させたり、フィルター形状物に維状水分吸着剤と吸湿性塩を同時に又は別々に担持させたりするには、コーティング法を用いる。

コーティング液としては、繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を、単独又は混合で含有する溶液又は分散液を使用する。媒体としては、水や水とアルコール、ケトン等の有機溶剤との混合液を好適に用いることができる。コーティングには、サイズプレス、ゲートロールコーター、エアナイフコーター、ブレードコーター、コンマコーター、バーコーター、グラビアコーター、キスコーター等の含浸又は塗工装置を使用することができる。

繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を基材やフィルター形状物にコーティング法で担持させる場合には、同時に担持させるか、繊維状水分吸着剤を担持させた後に吸湿性塩を担持させるのが好ましい。吸湿性塩と水とを含有するコーティング液が繊維状水分吸着剤周辺部に主に集まることになって、乾燥後は繊維状水分吸着剤周辺部により選択的に吸湿性塩が保持されることになるためである。

繊維状水分吸着剤を含有するウェブを作製する方法では、繊維状水分吸着剤と短繊維とを共に湿式抄造する。湿式抄造法とは、希釈した構成材料を水中に低濃度で分散させて、これを抄き上げる方法で、安価で、均一性が高く、大量製造が可能な手法である。具体的には、繊維状水分吸着剤と短繊維とを主体としてスラリーを調製し、これに填料、分散剤、増粘剤、消泡剤、紙力増強剤、サイズ剤、凝集剤、着色剤、定着剤等を適宜添加して、抄紙機で湿式抄造する。抄紙機としては、円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、傾斜型抄紙機、これらの中から同種又は異種の抄紙機を組み合わせてなるコンビネーション抄紙機などを用いることができる。エアードライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラムドライヤー、赤外方式ドライヤー等を用いて、抄紙後の湿紙を乾燥し、ウェブを得ることができる。

湿式抄造法では、繊維状水分吸着剤と短繊維で構成される凝集構造を安定化させるために、凝集剤を添加することができる。凝集剤としては、水酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、アルミナ、シリカ、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム等の無機含水酸化物、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アニオン又はカチオン変性ポリアクリルアミド、同じくポリエチレンオキサイド系ポリマー、アクリル酸又はメタクリル酸含有共重合物等の水溶性重合体、アルギン酸又はポリビニルリン酸及びこれらのアルカリ性塩、アンモニア、ジエチルアミン及びエチレンジアミン等のアルキルアミン、エタノールアミン等のアルカノールアミン、ピリジン、モルホリン、含アクリロイルモルホリン重合物などがある。特に、アニオン又はカチオン変性水溶性ポリマー凝集剤のうち、ポリマー中にカチオン単位とアニオン単位の双方を有する両性凝集剤は優れた凝集効果を発揮することができる。

短繊維とは、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ジエン系樹脂、及びポリウレタン系樹脂等の熱可塑性合成樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂よりなる繊維である。また、木材パルプ、楮、三椏、藁、ケナフ、竹、リンター、バガス、エスパルト、サトウキビ等の植物繊維、あるいはこれらを微細化したものを用いることができ、さらに、セルロース再生繊維であるレーヨン繊維、アセテート等の半合成繊維、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂系繊維、シリコーン樹脂系繊維、ステンレスやニッケルウール等の金属繊維、炭素繊維、セラミック繊維、ガラス繊維等も用いることができる。

また、フィブリル化繊維を含有させると、繊維状水分吸着剤の含有率を高めることができて好ましい。フィブリル化繊維とは、セルロース繊維、アラミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維などの高い結晶性を有する繊維を、ビーター、コニカルリファイナー、シングルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナー、ホモジナイザー、サンドミル等の各種叩解機を用い機械的に粉砕して得られる、繊維の表面や繊維自体が非常に細かく割れている繊維をいう。フィブリル化繊維を用いた場合、繊維状水分吸着剤とフィブリル化繊維とを水中で分散し、これに適宜凝集剤を添加して、水中凝集構造物を作製し、短繊維と共に湿式抄造する。フィブリル化繊維の具体例としては、セルロース繊維をホモジナイザーでフィブリル化したセリッシュＫＹ−１００Ｓ（商品名；ダイセル化学工業製）、アラミドパルプなどがある。さらに、微生物によって生産されるバクテリアセルロース解離物、柔細胞由来のフィブリル化セルロース繊維も使用できる。

フィブリル化繊維の繊維長と繊維幅のアスペクト比は約２０〜約１０００００の範囲に分布し、カナディアンスタンダードフリーネスは０〜５００ｍｌの範囲にあることが好ましく、０〜２００ｍｌの範囲にあることがより好ましい。さらに質量平均繊維長が０．１〜２ｍｍの範囲にあるものが好ましい。

本発明に用いることができる基材としては、例えば、紙、フィルム、多孔質フィルム、織布、乾式不織布、湿式不織布、編物などがある。このうち、多孔質基材としては、紙、多孔質フィルム、織布、乾式不織布、湿式不織布、編物を挙げることができる。多孔質基材のうち、特に不織布は空隙率が高く、また繊維構成によっては分散液の塗工性・浸透性も向上させることができ、さらに繊維マトリクス内では、繊維状水分吸着剤や吸湿性塩が基材のすれ等によって、表面脱離することがないので、特に適した多孔質基材である。
これらの基材は、単独で用いてもよいし、貼り合わせ等によって積層複合化して用いてもよい。

紙、多孔質フィルム、織布、乾式不織布、湿式不織布、編物を構成する繊維としては、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ジエン系樹脂、及びポリウレタン系樹脂等の熱可塑性合成樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂よりなる繊維である。また、木材パルプ、楮、三椏、藁、ケナフ、竹、リンター、バガス、エスパルト、サトウキビ等の植物繊維、あるいはこれらを微細化したものを用いることができ、さらに、セルロース再生繊維であるレーヨン繊維、アセテート等の半合成繊維、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂系繊維、シリコーン樹脂系繊維、ステンレスやニッケルウール等の金属繊維、炭素繊維、セラミック繊維、ガラス繊維等も用いることができる。

フィルムや多孔質フィルムを構成する樹脂としては、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルケトン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ジエン系樹脂、及びポリウレタン系樹脂等の熱可塑性合成樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂などを用いることができる。また、多孔質フィルムとしては、パンチングメタルシート、発泡金属シート、無機粒子の凝集体フィルムといった無機多孔質フィルムを使用することもできる。

本発明において、シート状物はそのまま用いてもよいが、シート強度をさらに保持するために、別種の紙、不織布、織布、編物、フィルム等の基材と積層複合化させても構わない。

本発明の除湿用フィルター材を製造するためのフィルター化の方法としては、プリーツ加工、コルゲート加工、積層加工、ロールコア加工、ドーナツ加工等を挙げることができる。フィルター化する前の基材やシート状物は、カレンダー処理などによって、表面均一性を向上させたり、厚みを調整したりしてもよい。

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。

＜繊維状酸化チタンの製造＞
濃度５３質量％の水酸化カリウム水溶液１００ｇに、メタチタン酸１５ｇを加え、撹拌したのち、温度１１０℃で１５時間加熱した。得られたゲル状物を、発熱を抑えながら塩酸で中和し、その後濾過を行った。次に、イオン交換水で充分に洗浄して、水分を２０質量％保持した繊維状酸化チタンを得た。繊維状酸化チタンをＳＥＭで観察したところ、網状の凝集構造体を形成していた。また、そのＢＥＴ法による比表面積は３７８ｍ²／ｇであった。

＜管状アルミニウム珪酸塩の製造＞
オルト珪酸ナトリウム水溶液（濃度０．１ｍｏｌ／ｌ）と、塩化アルミニウム（濃度０．１５ｍｏｌ／ｌ）を、よく撹拌しながら等量加えた。さらに、１Ｎ水酸化ナトリウムをゆっくりと添加して、ｐＨを６とした後、充分に水洗した。その後、１Ｎ塩酸を加えて、ｐＨを４とし、１００℃で２日間加熱し、非晶質アルミニウム珪酸塩を得た。再度水洗を行い、余剰イオン成分を除去した後、遠心分離器によって、濃度２０質量％の非晶質の管状アルミニウム珪酸塩を含有するスラリーを得た。この一部を乾燥させて、粉末を取り出し、ＢＥＴ法による比表面積を測定したところ、４５０ｍ²／ｇであった。

＜フィルター形状物１の製造＞
繊維状酸化チタンを用いて、次の構成（乾燥質量換算）で抄紙用スラリー（固形分濃度１．２質量％）を作製した。

ポリエステル繊維（繊度：０．１１ｄｔｅｘ、繊維長：３ｍｍ） ２２質量％
ポリエステル系芯鞘バインダー繊維（繊度：１．１ｄｔｅｘ、繊維長：３ｍｍ）
１８質量％
フィブリル化セルロース繊維 ７質量％
繊維状酸化チタン ５３質量％

得られたスラリーに凝集剤（商品名：パーコール５７、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ）を全固形分に対して０．２質量％添加し、円網型抄紙機で抄紙して、繊維状酸化チタンを含有するウェブを得た。得られたウェブは、目付５０ｇ／ｍ²であり、繊維状酸化チタン含有量は、蛍光Ｘ線によるとウェブの全質量に対して４４質量％であった。

次に、２５μｍ厚のポリエチレンフィルムを中央にして両面からウェブを貼り合わせ、熱カレンダー処理によって、目付１２３ｇ／ｍ²、厚み１８０μｍの貼り合わせ積層物を作製した。得られた、貼り合わせ積層物にコルゲート加工を施し、１０ｃｍφの円柱状で、長さ１０ｃｍのフィルター形状物１を作製した。

＜フィルター形状物２の製造＞
管状アルミニウム珪酸塩を用いて、次の構成（乾燥質量換算）で抄紙用スラリー（固形分濃度１．２質量％）を作製した。

ポリエステル繊維（繊度：０．１１ｄｔｅｘ、繊維長：３ｍｍ） ２２質量％
ポリエステル系芯鞘バインダー繊維（繊度：１．１ｄｔｅｘ、繊維長：３ｍｍ）
１８質量％
フィブリル化セルロース繊維 ７質量％
管状アルミニウム珪酸塩 ５３質量％

得られたスラリーに凝集剤（商品名：パーコール５７、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ）を全固形分に対して０．２質量％添加し、円網型抄紙機で抄紙して、管状アルミニウム珪酸塩を含有するウェブを得た。得られたウェブは、目付５０ｇ／ｍ²であり、管状アルミニウム珪酸塩含有量は、蛍光Ｘ線によるとウェブの全質量に対して４４質量％であった。

次に、２５μｍ厚のポリエチレンフィルムを中央にして両面からウェブを貼り合わせ、熱カレンダー処理によって、目付１２３ｇ／ｍ²、厚み１８０μｍの貼り合わせ積層物を作製した。得られた、貼り合わせ積層物にコルゲート加工を施し、１０ｃｍφの円柱状で、長さ１００ｍｍのフィルター形状物２を作製した。

実施例１
濃度０．２質量％の塩化リチウム水溶液を作製し、この水溶液にフィルター形状物１を含浸させた後、乾燥させて、繊維状酸化チタン（繊維状水分吸着剤）と塩化リチウム（吸湿性塩）を含有する除湿用フィルター材を得た。この除湿用フィルター材中の塩化リチウムは、繊維状酸化チタンに対して、０．２質量％であった。

実施例２〜５
塩化リチウム水溶液の濃度を各々０．９、２、３、６質量％に変更した以外は、実施例１と同様にして、繊維状酸化チタン（繊維状水分吸着剤）と塩化リチウム（吸湿性塩）を含有する除湿用フィルター材を得た。実施例２〜５における除湿用フィルター材中の塩化リチウムは、繊維状酸化チタンに対して、各々１．０、２．０、３．６、７．５質量％であった。

実施例６
濃度０．２質量％の塩化リチウム水溶液の代わりに、濃度１０質量％のステファミン酸グアニジン水溶液を用いた以外は、実施例１と同様にして、繊維状酸化チタン（繊維状水分吸着剤）とスルファミン酸グアニジン（吸湿性塩）を含有する除湿用フィルター材を得た。この除湿用フィルター材中のスルファミン酸グアニジンは、繊維状酸化チタンに対して、３６質量％であった。

実施例７及び８
ステファミン酸グアニジン水溶液の濃度を各々１１、１２質量％に変更した以外は、実施例６と同様にして、繊維状酸化チタン（繊維状水分吸着剤）とスルファミン酸グアニジン（吸湿性塩）を含有する除湿用フィルター材を得た。実施例７及び８の除湿用フィルター材中のスルファミン酸グアニジンは、繊維状酸化チタンに対して、各々４０、４３質量％であった。

実施例９
濃度０．２質量％の塩化リチウム水溶液の代わりに、濃度１０質量％スルファミン酸グアニジンと濃度５質量％の塩化マグネシウムの混合水溶液を用いた以外は、実施例１と同様にして、繊維状酸化チタン（繊維状水分吸着剤）とスルファミン酸グアニジン及び塩化マグネシウム（吸湿性塩）を含有する除湿用フィルター材を得た。繊維状酸化チタン凝集物に対して、この除湿用フィルター材中のスルファミン酸グアニジンは３６質量％であり、塩化マグネシウムは６．８質量％であった。

実施例１０
濃度０．２質量％の塩化リチウム水溶液の代わりに、濃度２０質量％スルファミン酸グアニジンと濃度８質量％の塩化マグネシウムの混合水溶液を用いた以外は、実施例１と同様にして、繊維状酸化チタン（繊維状水分吸着剤）とスルファミン酸グアニジン及び塩化マグネシウム（吸湿性塩）を含有する除湿用フィルター材を得た。繊維状酸化チタン凝集物に対して、この除湿用フィルター材中のスルファミン酸グアニジンは８０質量％であり、塩化マグネシウムは１５質量％であった。

実施例１１
濃度０．２質量％の塩化リチウム水溶液の代わりに、濃度２５質量％スルファミン酸グアニジンと濃度９質量％の塩化マグネシウムの混合水溶液を用いた以外は、実施例１と同様にして、繊維状酸化チタン（繊維状水分吸着剤）とスルファミン酸グアニジン及び塩化マグネシウム（吸湿性塩）を含有する除湿用フィルター材を得た。繊維状酸化チタン凝集物に対して、この除湿用フィルター材中のスルファミン酸グアニジンは９０質量％であり、塩化マグネシウムは２０質量％であった。

比較例１
含浸処理を行わずに、フィルター形状物１を使用し、繊維状水分吸着剤のみを含有する除湿用フィルター材とした。

比較例２
実施例１で使用した繊維状酸化チタンと市販のシリカゲルとを次の処方で抄紙して、シート状物を作製した。得られたシート状物は、目付５０ｇ／ｍ²であり、蛍光Ｘ線によると、シート状物の全質量に対して、繊維状酸化チタン含有量は２７質量％であり、シリカゲルの含有量は１７質量％であった。

ポリエステル繊維（繊度：０．１１ｄｔｅｘ、繊維長：３ｍｍ） ２２質量％
ポリエステル系芯鞘バインダー繊維（繊度：１．１ｄｔｅｘ、繊維長：３ｍｍ）
１８質量％
フィブリル化セルロース繊維 ７質量％
繊維状酸化チタン ３３質量％
シリカゲル（商品名：シリカゲルＢ、ＢＥＴ法による比表面積４５０ｍ²／ｇ、豊田化工製） ２０質量％

次に、２５μｍ厚のポリエチレンフィルムを中央にして両面からウェブを貼り合わせ、熱カレンダー処理によって、目付１２３ｇ／ｍ²、厚み１８０μｍの貼り合わせ積層物を作製した。得られた貼り合わせ積層物にコルゲート加工を施し、１０ｃｍφの円柱状で、長さ１００ｍｍのフィルター形状物を作製し、除湿用フィルター材とした。

比較例３
以下の処方で、目付５０ｇ／ｍ²の不織布を作製した。
ポリエステル系芯鞘バインダー繊維（繊度：１．１ｄｔｅｘ、繊維長：３ｍｍ）
２５質量％
パルプ（ＬＢＫＰ） ７５質量％

次に、２５μｍ厚のポリエチレンフィルムを中央にして両面から不織布を貼り合わせ、熱カレンダー処理によって、目付１２３ｇ／ｍ²、厚み１８０μｍの貼り合わせ積層物を作製した。得られた、貼り合わせ積層物にコルゲート加工を施し、１０ｃｍφの円柱状で、長さ１００ｍｍのフィルター形状物を作製した。続いて、濃度１０質量％のスルファミン酸グアニジン水溶液にこのフィルター形状物を含浸して、乾燥させ、除湿用フィルター材を得た。この除湿用フィルター材中のスルファミン酸グアニジンは、除湿用フィルター材に対して、１２質量％であった。

実施例１２
フィルター形状物１の代わりに、フィルター形状物２を用いた以外は、実施例６と同様にして、管状アルミニウム珪酸塩（繊維状水分吸着剤）とスルファミン酸グアニジン（吸湿性塩）を含有する除湿用フィルター材を得た。この除湿用フィルター材中のスルファミン酸グアニジンは、管状アルミニウム珪酸塩に対して、３６質量％であった。

比較例４
含浸処理を行わずに、フィルター形状物２を使用し、繊維状水分吸着剤のみを含有する除湿用フィルター材とした。

＜除湿用フィルター材の水分吸着試験＞
金属製の１０ｃｍφのチューブ内に除湿用フィルター材を固定した。この出入り口２カ所に温湿度計を装着して、空気中の絶対水分量の変動を測定しながら、まず、２５℃７０％ＲＨの外気を４３℃に加熱して、面速２ｍ／秒で５分間送風し、除湿用フィルター材の水分を脱着させた。次に風を止め、１５分間冷却した後、２５℃７０％ＲＨの外気を６分間送風し、水分を吸着させた。除湿量フィルター材を通過した前後の温湿度の差をもとに、２５℃７０％ＲＨの外気を導入し始めてから１５秒後と７４秒後の吸水量を時間積算して、１５秒吸水量及び７４秒吸水量として、表１〜３に示した。なお、実験値の誤差を抑えるために、計４回測定し、その平均値を示した。

繊維状酸化チタンのみを含有する比較例１の除湿用フィルター材と比較して、繊維状酸化チタンと吸湿性塩を含有させた実施例１〜１１の除湿用フィルター材は、吸水量が多いことが確認された。繊維状酸化チタンのみを含有する比較例１と管状アルミニウム珪酸塩のみを含有する比較例４を比較すると、比較例４の除湿用フィルター材の吸水量が多かった。この比較例４に対して、吸湿性塩を含有させた実施例１２の除湿用フィルター材は、さらに吸水量が多くなった。また、実施例１〜１２の結果を見ると、吸湿性塩を含有させた場合において、１５秒吸水量よりも７４秒吸水量の上昇率の方が大きいことから、繊維状酸化チタンに一旦吸着した水分を吸湿性塩が保持していると考えられる。

繊維状水分吸着剤とシリカゲルを含有する比較例２の除湿用フィルター材は、繊維状水分吸着剤のみを含有する比較例１の除湿用フィルター材と比較して、吸水量が少なかった。４３℃に加熱した外気では、シリカゲルに吸着した水分を脱着できないため、シリカゲルが水分吸着剤として作用していなかったと考えられる。繊維状水分吸着剤を使用せずに吸湿性塩だけを含有してなる比較例３の除湿用フィルター材は、１５秒吸水量と７４秒吸水量のどちらも非常に少なかった。吸湿性塩は水分吸着剤として作用しにくく、繊維状水分吸着剤と吸湿性塩を併用することによって、除湿用フィルター材の吸水量が高くなることが確認された。なお、実施例１１の除湿用フィルター材は、吸湿性塩の含有量が高く、液たれが確認された。

本発明の除湿用フィルター材は、デシカント空調機用等の除湿ローター等に使用することができる。

Claims (1)

1. 管状又は繊維状の金属酸化物からなる水分吸着剤と吸湿性塩を含有してなる除湿用フィルター材。