JP2021142481A

JP2021142481A - ガス吸着剤

Info

Publication number: JP2021142481A
Application number: JP2020043013A
Authority: JP
Inventors: 直貴山賀; Naotaka Yamaga; 康裕浅田; Yasuhiro Asada
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-09-24

Abstract

【課題】ガス成分の吸着容量に優れ、かつエアフィルターとして使用後の臭気の再放出が少ない吸着剤、エアフィルター用濾材およびエアフィルターを得る。【解決手段】本発明のガス吸着剤は、疎水化処理された活性炭と、化学反応によりアルデヒドを吸着する化学吸着剤を含んでいる。【選択図】なし

Description

本発明はガス吸着剤に関する。

家庭内における粉塵や臭気ガス成分を除去する目的で空気清浄機が使用されている。近年、家庭用空気清浄機の脱臭機能に対する要求性能として、空気清浄機を使用する居住環境で発生する揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ホルムアルデヒド等の様々なガスに対する脱臭性能が求められる。中でもＶＯＣについては、人体への好ましくない影響が示されており、室内環境濃度を一定以下に管理することが各国の法令、省令で定められている。空気清浄機はこのＶＯＣに対する除去機器としての性能が期待されている。また、シックハウス症候群の原因とされる、壁紙等の建築材料中から放出されるリスクのあるホルムアルデヒドに対する除去効率の高さと、その長寿命化が求められている。脱臭効率の高さとは、所定空間内のガス濃度を下げるのに要する、空気清浄機の運転時間が短いことを示す。長寿命化とは、所定量のガスを吸着した後でも、上記の脱臭効率が維持されることである。脱臭効率は空間浄化能力（ＣＡＤＲ：ＣｌｅａｎＡｉｒＤｅｌｉｖｅｒｙＲａｔｅ）、寿命は累積浄化量（ＣＣＭ：ＣｕｍｕｌａｔｅＣｌｅａｎＭａｓｓ）として評価基準がＧＢ／Ｔ１８８０１２０１５（中国国家基準）等で示されている。

これらの要求性能を満足するために、空気清浄機に用いられるエアフィルターとして、活性炭、およびホルムアルデヒドと化学反応性により吸着する吸着剤の混合物を、エレクトレット加工された不織布からなる集塵シートと補強シート間に挟み込んだ構成による集塵脱臭濾材を備えるものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

また、活性炭はブタンやトルエンなどの臭気成分を吸着除去することが期待されている。そして、活性炭は多数の細孔を備えており、これらの細孔がどのようなものであるかによって活性炭によるｎ−ブタンの吸着除去の効率が変化することが知られている。具体的には、活性炭のＭＰ法で算出される細孔直径が０．６５ｎｍ以下の細孔容積が０．１ｃｃ／ｇ以上であることで、この活性炭を含む吸着剤のｎ−ブタンの吸着除去の効率が向上することが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１５−２９７７０号公報特開平１１−２２６３９３号公報

しかしながら、発明者らの知見によると、実際に上記した設計思想に基づいて得られたエアフィルターを空気清浄機に搭載したところ、一定期間使用したエアフィルターから、一旦、エアフィルターに吸着された臭気成分がエアフィルターから脱離して空間に放出される（二次発臭）問題が発生する。具体的には、一旦、エアフィルターに吸着されたホルムアルデヒドなどのガス成分がエアフィルターから脱離して空間に放出されるのである。また、吸着されたガスが放出される現象によって、空気清浄機としての空間浄化能力（ＣＡＤＲ）、寿命を示す累積浄化量（ＣＣＭ）が低下する問題が発生する。そして、この問題は、主に上記のエアフィルターに用いられる活性炭によるものと考える。

そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、一旦、エアフィルターに吸着されたホルムアルデヒドなどの臭気成分のエアフィルターからの脱離を抑制できる、すわなち、二次発臭の抑制と、ホルムアルデヒドガスの除去性能の長寿命化に効果がある吸着剤を提供する。

上記課題を解決する本発明のガス吸着剤は、疎水化処理された活性炭と、化学反応によりアルデヒドを吸着する化学吸着剤を含んでいる。

本発明のガス吸着剤を以下の（１）、（２）を満たすことが好ましい。
（１）ガス吸着剤の通過風速５．３ｃｍ／ｓｅｃ時のホルムアルデヒド飽和吸着量が通過風の相対湿度により、以下の関係にある。
（Ｂ）／（Ａ）≦２
ただし、（Ａ）は相対湿度５０％時のホルムアルデヒド飽和吸着量、（Ｂ）は相対湿度９５％時のホルムアルデヒド飽和吸着量
（２）上記活性炭のＭＰ法により算出される細孔径が０．４〜２ｎｍの細孔の細孔容積が０．４０〜０．５５ｃｃ／ｇの範囲であり、かつ、この細孔容積の上記活性炭のＭＰ法およびＢＪＨ法により算出される全細孔の細孔容積に対する比率が７５％以上である。

本発明のガス吸着シートは本発明のガス吸着剤を含んでいる。

本発明の濾材は、布帛の層が２層以上積層されて形成されており、本発明のガス吸着剤がいずれかの層間に保持されている。

本発明のエアフィルターは、本発明のガス吸着シートまたは本発明の濾材を備えている。

本発明によれば、高湿度環境下でもエアフィルターに吸着されたホルムアルデヒドなどのガス成分のエアフィルターからの脱離を抑制できる、すわなち、二次発臭の抑制とホルムアルデヒドガスの除去性能の長寿命化に効果があるガス吸着剤を提供できる。

本発明は、前記課題、すなわち、一旦、エアフィルターに吸着されたホルムアルデヒド、などの臭気成分のエアフィルターからの脱離を抑制できる、すわなち、二次発臭を抑制しつつ、ホルムアルデヒドガスの除去性能を長寿命化できるガス吸着剤を提供することについて鋭意検討した結果、到達したものである。以下、本発明について詳細に説明する。

まず、本発明のガス吸着剤は、疎水化処理された活性炭を含む。通常、疎水化処理されていない活性炭は、高湿度又は水共存下において、水蒸気吸着量が大幅に上昇するそのため、ホルムアルデヒドなど親水性のガスが共存する場合、空気中の水分を介することで活性炭へのホルムアルデヒドガスの吸着量が湿度に応じて大幅に上昇する。逆に言うと、活性炭に疎水化処理を施すと、高湿度又は水共存下においても、ガス吸着量の変化が小さい活性炭になる。

このように、疎水化処理された活性炭を用いることにより、ホルムアルデヒドなどの親水性のガスの活性炭による吸着量を制御し、過剰な吸着による飽和、吸着後の脱離の発生量を低減できる。

活性炭を疎水化する手法としては特に指定されるものではなく、活性炭を不活性雰囲気中で加熱し、親水性の官能基を除去する方法や、活性炭材料を水素気流中で加熱する方法、活性炭材料にトリメチルクロロシランなどの有機シラン系化合物を添着する方法など公知の方法から採用できる。

本発明のガス吸着剤は、活性炭以外に、ガス吸着剤の構成材料として、空気中のアルデヒド成分との化学反応によりアルデヒドを吸着する化学吸着剤を含む。本発明のガス吸着剤が、化学反応によりアルデヒドを吸着する化学吸着剤を含むことで、ホルムアルデヒドの吸着容量を向上させることができ、かつ、化学吸着剤であることから吸着後の脱離が少ないため、空気清浄機として使用した際、２次発臭が少なく、かつホルムアルデヒドの空間除去能力（ＣＡＤＲ）の低下を抑えることができる。

従い、ホルムアルデヒドガス吸着容量の向上と２次発臭低減の両立には、ガス吸着剤に用いる活性炭を疎水化処理し、かつアルデヒド化学吸着剤と複合させることが必要である。

本発明のガス吸着剤は、ホルムアルデヒドガスを通過風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通過させた際のホルムアルデヒドの飽和吸着量の湿度依存性が低い。具体的には、ホルムアルデヒドガスを含む空気を通過風速５．３ｍ／ｓｅｃで通過させたときのホルムアルデヒドの飽和吸着量が、空気の相対湿度が５０％時の飽和吸着量に対し、相対湿度が９５％時の飽和吸着量が２００％以下であることが好ましい。このように、高湿度の環境下で、ホルムアルデヒド吸着量の増加、すなわち水分を介したホルムアルデヒドが、ガス吸着材中の活性炭に対し過剰に吸着されるのを防止し、ガス吸着剤としてホルムアルデヒド吸着後の脱離量を低減できる。

本発明のガス吸着剤に含まれる疎水化処理された活性炭の含有量は、ガス吸着剤全体に対して２０質量％以上が好ましく、３０質量％以上がより好ましい。疎水化処理された活性炭の含有量がガス吸着剤全体に対して２０質量％以上であると、ガス吸着剤のトルエンなどの有機ガスに対する飽和吸着量がより多くなる。

疎水化処理された活性炭の水の吸着開始湿度は、相対湿度５０％以上が好ましく、より好ましくは相対湿度６０％以上である。水の吸着開始湿度が相対湿度５０％以上であると、ガス吸着剤として用いた際、相対湿度が９５％時のホルムアルデヒドの吸着容量の上昇を抑えることができるため好ましい。なお、ここでいう水の吸着開始湿度は、活性炭の平衡水分率曲線より平行水分率が２０％以上となる湿度を示す。

疎水化処理された活性炭の比表面積は、８００〜１６００ｍ^２／ｇの範囲が好ましく、より好ましくは１０００〜１３００ｍ^２／ｇの範囲である。疎水化処理された活性炭の比表面積が上記の範囲であることにより、相対湿度が５０％時のガス吸着剤のホルムアルデヒド飽和吸着量を高めることができ、かつ相対湿度が９５％時の飽和吸着量の上昇を抑えることができるため好ましい。なお、ここでいう比表面積は活性炭への窒素ガス吸着−ＢＥＴ法で測定されたものを示す。

疎水化処理された活性炭は、原料として、ヤシ殻、石炭ピッチ、フェノール樹脂など公知のもから任意に選択できる。

化学吸着剤としては、第１級から第３級アミン化合物であるアジピン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジドなどのヒドラジド化合物や、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸、エチレン尿素縮合体薬剤、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンなどが挙げられる。とりわけ、アジピン酸ジヒドラジドがアルデヒド類の吸着性能の点で好ましい。本発明におけるアジピン酸ジヒドラジドの使用量としては、ガス吸着剤１ｇあたり７ｍｇ〜１２０ｍｇが好ましく、より好ましくは３５〜９０ｍｇである。アジピン酸ジヒドラジドの使用量を上記の範囲とすることにより、ガス吸着剤としてホルムアルデヒドの吸着容量を高めることができ、かつ他のガスに対する吸着速度を阻害しないガス吸着剤を得ることができる。

本発明のガス吸着剤は、上記の化学吸着剤を多孔質体の表面に担持させることにより、アルデヒドガスの除去効率をより高めることができるためより好ましい。多孔質体としては、細孔の直径が０．５〜１００ｎｍの範囲であるものが好ましく、より好ましくは２〜５０ｎｍである。多孔質体の細孔の直径を０．５〜１００ｎｍとすることで、粒子状の多孔質体の機械的強度を確保しつつ、化学吸着剤を担持させるための比表面積を大きくとることができ、かつ化学吸着剤が細孔内部に浸透しやすくなるため好ましい。また、直径２〜５０ｎｍの細孔はメソ孔と呼ばれ、メソ孔を有する粒子は添着薬品とアセトアルデヒドの反応を効率良く進める上で優れている。
また、本発明で採用する多孔質体の比表面積としては、ＢＥＴ法測定される比表面積が５０〜１２００ｍ２／ｇが好ましく、より好ましくは１００〜１０００ｍ２／ｇである。多孔質体の比表面積を５０〜１２００ｍ２／ｇとすることで、粒子状の多孔質体の機械的強度を有し、かつ担持した化学吸着剤とアルデヒドガスの接触に有効な接触面積が得られ、反応速度が向上するため好ましい。
本発明で採用する多孔質体としては、活性炭や、多孔質二酸化ケイ素（シリカ）、ゼオライト、セピオライト、活性アルミナ、ケイ酸アルミニウム、シリカゲル、アルミナゲル、活性白土、リン酸ジルコニウムやポリトリリン酸アンモニウム等の層状化合物、多孔性粘土鉱物といった中から目的に応じて選択できるが、中でも担持した化学吸着剤との反応が小さい無機粒子が好ましく、中でも多孔質二酸化ケイ素（シリカ）は、上記の好ましい細孔の直径や比表面積を有するものを安価に調達可能であり好ましい。

本発明における疎水化処理された活性炭は、以下の細孔構造を有することが好ましい。すなわち、活性炭が有する細孔構造が、ＭＰ法により算出される細孔径が０．４〜２ｎｍの細孔の細孔容積が０．４０〜０．５５ｃｃ／ｇの範囲であり、かつ、この細孔容積がＭＰ法およびＢＪＨ法により算出される全細孔の細孔容積に対する比率が７５％以上である。

このように、活性炭が備える細孔のうち、特定のサイズの細孔が形成する細孔容積が特定の範囲であり、すなわち、特定のサイズの細孔が活性炭に特定の数だけ存在し、さらに、細孔径が０．４〜２ｎｍの細孔の細孔容積の全細孔の細孔容積に対する比率が７５％以上、すなわち、細孔径が０．４ｎｍ未満の細孔の細孔容積および細孔径が２ｎｍを超える細孔の細孔容積の合計の、全細孔の細孔容積に対する比率が２５％未満であることで、この活性炭を有する吸着剤は、トルエンなどの有機ガス成分の吸着除去の性能に優れ、さらに、一旦、吸着したトルエンなどの有機ガス成分の吸着剤からの脱離が抑制される。

この効果が得られるメカニズムについては以下のとおりと推測する。すなわち、活性炭に存在する細孔のうち、細孔径が０．４〜２ｎｍの細孔はトルエンなどの臭気成分の吸着除去の性能に優れ、さらに、この細孔内に、一旦、吸着されたトルエンなどの臭気成分は、この細孔内から脱離し難いとの特徴を有する。その一方で、細孔径が０．４ｎｍ未満の細孔はトルエンなどの臭気成分、特に分子量の大きい臭気成分の吸着除去の性能に劣り、細孔径が２ｎｍを超える細孔は細孔内に吸着されたトルエンなどの臭気成分の脱離を抑制する性能（以下、脱離抑制性能とすることがある）に劣ると推測する。そして、ＭＰ法により算出される細孔径が０．４〜２ｎｍの細孔の細孔容積が０．４０〜０．５５ｃｃ／ｇの範囲であり、かつ、この細孔容積の上記活性炭のＭＰ法およびＢＪＨ法により算出される全細孔の細孔容積に対する比率が７５％以上である細孔構造を備えた活性炭は、臭気成分の吸着除去の性能および脱離抑制性能に優れる細孔を特定の量だけ有し、さらに、活性炭に存在する全ての細孔の量に対する臭気成分の吸着除去の性能および脱離抑制性能に優れる細孔の量の比率が特定以上である。言い換えると、臭気成分の吸着除去の性能に劣る細孔または脱離抑制性能に劣る細孔の合計の量が特定の値以下である細孔構造である。このことにより、この活性炭を有する吸着剤は、臭気成分の吸着除去の性能および脱離抑制性能がともに優れたものとなると推測する。

ＭＰ（ＭＩＣＲＯＰＯＲＥ）法は活性炭が備える細孔の細孔径における分布を定量化できる解析法である。また、一般的に、活性炭が備える細孔径の細孔直径および細孔容積の解析法としては、ＭＰ（ＭＩＣＲＯＰＯＲＥ）法や、ＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ）法などがある。本発明では、活性炭が備える細孔のうち、毛管凝縮が起こらない細孔径が０．４〜２ｎｍのミクロ孔の解析にはＭＰ法を採用した。また、本発明では、活性炭が備える細孔のうち、細孔径が２ｎｍ以上のマクロ孔の解析にはＢＪＨ法を採用した。ここで、本発明における活性炭のＭＰ法およびＢＪＨ法により算出される全細孔の細孔容積とは、ＭＰ法で得られた細孔容積の値とＢＪＨ法で得られた細孔容積の値の合計値をいう。

上記のような細孔構造を有する活性炭は、原料として、ヤシ殻、石炭ピッチ、フェノール樹脂など公知のもから任意に選択でき、水蒸気による高温処理や、塩酸等の薬品処理によって細孔を形成する賦活条件の調整によって得られる。中でもヤシ殻を原料とし、水蒸気による賦活方法を選択することで、より細孔サイズの小さい活性炭が得られやすいため、より好ましい。

本発明のガス吸着剤は、シート状に形成されて用いられることが好ましい。すなわち、本発明のガス吸着剤はガス吸着シートに好適に用いられる。ここでいうガス吸着剤がシート状に形成されているとは、ガス吸着剤粒子を織物、編物、不織布などの布帛の繊維間に分散させてシート状を形成する方法や、複合ガス吸着剤の表面を接着剤等で連結し、シート状に形成する方法が挙げられる。

本発明のガス吸着剤がシート状に形成される際のガス吸着剤の目付は、１５〜４００ｇ／ｍ^２の範囲が好ましい。さらに、３０〜３００ｇ／ｍ^２の範囲であると、ガス吸着容量が高く、かつ得られたシート状濾材をエアフィルターに加工する際のプリーツ（折り曲げ）加工性に優れるためより好ましい。

ガス吸着剤は粒子状からなることが好ましく、形状としては、球状、破砕状、成型状など公知のものから任意に選定可能である。粒子の大きさとしては、特に指定されるものではないが、平均粒子径５０〜４００μｍのものを用いることが、シート状に形成後の濾材をエアフィルターに加工する際のプリーツ加工性に優れるため好ましい。ここで言う平均粒子径とは、ＪＩＳ−Ｚ−８８１５（１９９４）によって粒子径分布を測定し、粒状ガス吸着剤の総質量の５０質量％が通過するふるい目の大きさに相当する粒子径とする。また、吸着剤の形状としては破砕状、成型上など公知のものから任意に選定可能である。

本発明のガス吸着剤は濾材に好適に用いられる。この濾材は、布帛が２層以上積層されて形成されており、本発明のガス吸着剤がいずれかの層間に保持されている。

濾材の具体的な製造方法としては、例えば一方の基材布帛上にガス吸着剤粒子と粉末状の熱接着樹脂粒子を定量均一散布し、ヒーターで熱接着樹脂粒子を加熱溶融した後、もう一方の布帛を積層圧着することにより一体化する方法や、一方の布帛上に加熱溶融樹脂をスプレーしながらガス吸着剤粒子を散布した後、もう一方の布帛を積層圧着することにより一体化する方法などが挙げられるが、これらに限定されるものでは無い。

上記の濾材は、エアフィルターに好適に用いることができる。ここで、布帛の形態は特に限定されず、織物、編物、成型ネット、不織布などから任意に選択できる。中でも不織布は使用する繊維の繊維径、繊維長などを任意に選択、複合することにより所望の物性を容易に得ることができるため好ましい。不織布はケミカルボンド不織布、湿式証紙不織布、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布、スパンレース不織布およびエアレイド不織布等が挙げられる。

上記の濾材が備える不織布は、エレクトレット不織布であることが好ましい。エレクトレット不織布であることで、上記の濾材は空気中の粉塵をより高い効率で捕集できるため好ましい。

上記布帛の厚みは、一定の強度を有し、かつプリーツ折り加工をした際に一定容積に収容できる面積を増やす観点から、０．０８〜０．６０ｍｍが好ましく、その下限は０．１５ｍｍ以上がより好ましく、その上限は０．５０ｍｍ以下がより好ましい。なお、上記の濾材は、２層以上の布帛を有しているが、これらの布帛の厚さは同じでも、異なっていてもよい。

上記の布帛に使用する繊維としては、天然繊維、合成繊維またはガラス繊維もしくは金属繊維等の無機繊維が使用でき、中でも溶融紡糸が可能な熱可塑性樹脂の合成繊維が好ましい。

本発明のガス吸着剤を用いた濾材のガス吸着剤の使用量は、濾材として用いた際のガスの除去効率と吸着容量を得る観点から、４０〜４００ｇ／ｍ^２の範囲が好ましく、より好ましくは１００〜２００ｇ／ｍ^２である。

本発明のガス吸着剤を備えるガス吸着シートまたは濾材は、エアフィルターに好適に用いることができる。そして、このエアフィルターは、上記のガス吸着シートまたは濾材の四方と外枠とが固定されて構成されている。ここで、ガス吸着シートまたは濾材は、シート状のまま使用するか、プリーツ加工された状態で山谷を有する立体形状を形成している。

以下、実施例によって本発明の作用効果をより具体的に示すが、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。

［ガス吸着剤を用いた濾材の製造方法］
ガス吸着剤とポリエチレン系接着パウダー（ＡｂｉｆｏｒＡＧ社製Ａｂｉｆｏｒ１２００）（以下、接着パウダーとする）を、ガス吸着剤２：接着パウダー１の割合でブレンドし、それをポリエステル繊維からなるスパンボンド不織布（東レ株式会社製アクスター（登録商標）Ｈ２０７０−１Ｓ、厚み０．２７ｍｍ）上に所定量均一に散布し、加熱炉内で１１０℃〜１３０℃に加熱することにより接着パウダーを溶融させ、その散布面にエレクトレットメルトブロ―不織布（目付３０ｇ／ｍ^２、厚み０．２５ｍｍ）を積層後、ニップロールによって加圧し、所定の厚みのシート状の濾材を得る。

［測定方法］
（１）ホルムアルデヒド飽和吸着量相対湿度５０％ (ｇ／ｍ^２)
上記製造方法で得られたガス吸着剤を用いたシート状濾材から、直径６ｃｍの円径の濾材サンプル（面積２８．３ｃｍ^２）を採取し、それを８０℃に加熱した乾燥機内に入れ、２時間乾燥処理後に取り出した。次に通風直径４ｃｍ、および胴部長さ１５ｃｍからなる円筒形風洞を２つ用意し、それぞれを濾材サンプルの一方の面側と他方の面側とに取り付けた。次に、濾材サンプルの一方の面側から他方の面側の方向に、温度を２０℃、相対湿度を５０％に調整した濃度１０ｐｐｍのホルムアルデヒドガスを含む空気を、風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通過させた。濾材サンプルにホルムアルデヒドガスを通過させた１２０秒後から、濾材サンプルの下流側（濾材サンプルの他方の面側）の空気のホルムアルデヒド濃度（ｐｐｍ）を、赤外吸光式ガス濃度計（日本サーモ株式会社製ＭＩＲＡＮＳａｐｐｈｌＲｅ）を用いて１０秒間隔で６０分間測定し、検出された空気中のホルムアルデヒドの濃度よりホルムアルデヒドの吸着効率が１０％に到達するまで測定し、得られた測定結果から単位面積（１ｍ^２）あたりのホルムアルデヒドの積算吸着量（ｇ／ｍ^２）を計算し、飽和吸着量とした。

（２）ホルムアルデヒド飽和吸着量相対湿度９５％ (ｇ／ｍ^２)
温度を３０℃、湿度を９５％ＲＨに調整したホルムアルデヒドガスを使用すること以外は、上記（１）と同様の測定方法で、上記製造方法で得られたシート状濾材のホルムアルデヒド吸着効率を測定し、得られた測定結果から単位面積（１ｍ^２）あたりのホルムアルデヒドの積算吸着量（ｇ／ｍ^２）を計算し、飽和吸着量とした。

（３）ホルムアルデヒドの脱離率（％）
上記（２）に記載の相対湿度９５％時のホルムアルデヒドの飽和吸着量を測定した後の濾材に対し、上記（１）と同様の円筒形風洞に取り付け、濾材サンプルの一方の面側から他方の面側の方向に、温度が２０℃、湿度が５０％ＲＨの空気のみを風速０．０６ｍ／秒で通過させた。濾材サンプルに空気を通過させた２０秒後から、濾材サンプルの下流側（濾材サンプルの他方の面側）の空気のトルエン濃度（ｐｐｍ）を、赤外吸光式ガス濃度計（日本サーモ株式会社製ＭＩＲＡＮＳａｐｐｈｌＲｅ）を用いて２秒間隔で５分間測定し、検出された空気中のホルムアルデヒドの濃度よりホルムアルデヒドの積算脱離量を測定し、得られた測定結果から単位面積（１ｍ^２）あたりのホルムアルデヒドの積算脱離量（ｇ／ｍ^２）を計算した。そして、このホルムアルデヒドの積算脱離量（ｇ／ｍ^２）を上記（２）記載の方法で測定したホルムアルデヒド飽和吸着量（ｇ／ｍ^２）で除し、さらに１００を乗ずることで、ホルムアルデヒドの脱離率（％）を算出した。

（４）トルエンの飽和吸着量（ｇ／ｍ^２）
上記［ガス吸着剤を用いた濾材の製造方法］で得られたガス吸着剤を用いたシート状濾材を１０ｃｍ×１０ｃｍの四角形に採取し、それを８０℃に加熱した乾燥機内に入れ、２時間乾燥処理し、取り出した濾材の質量（ｇ）を電子天秤で測定した。得られた測定値をｍ１（ｇ）とした。次に、湿度を５０％ＲＨに管理した１０Ｌのデシケーター内にトルエンを飽和させ、そこに質量測定した後の濾材投入し、２４時間放置した。そして、上記のデシケーター内から取り出した後の濾材の質量（ｇ）を電子天秤で測定した。得られた測定値をｍ２（ｇ）とした。次に、下記計算式より、濾材の単位面積当たりのトルエン吸着容量を算出し、ガス吸着剤の４０ｇ／ｍ^２あたりのトルエンの飽和吸着量とした。
・トルエン吸着容量＝（ｍ２−ｍ１）／（０．１×０．１）（ｇ／ｍ^２）。

（５）ホルムアルデヒドの空間浄化能力（Ｆ−ＣＡＤＲ）（ｍ^３／ｈｒ）
上記［ガス吸着剤を用いた濾材の製造方法］で得られたガス吸着剤を用いた濾材を巾方２８９ｍｍ、長さ７．８ｍ分作成し、レシプロプリーツ加工機（ホップテック株式会社製Ｗ６５０）を用いて濾材の長さ方向に対し折高さ５８ｍｍで６６山分プリーツ加工した後、その濾材を一度展開し、濾材表裏の各面上に、ホットメルトアプリケーター（ＩＴＷダイナテック株式会社製Ｄｙｎａｍｅｌｔ）を用いて１８０℃に加熱し溶融させたポリオレフィン系樹脂（日立化成ポリマー(株)製ハイボン９５００）を、圧空ノズルを用いて太さ３ｍｍ、濾材巾方向に対し５ｃｍ間隔で計６本連続で塗布した後、再度プリーツ加工の折り目に合わせて折り畳み、隣接するプリーツ山同士の間隔が５．６ｍｍとなるよう、線状のホットメルト樹脂同士を接着固定させ、略直方体のプリーツ形状の濾材を得た。その濾材に対し、ロールコーター（株式会社エピック製Ｒ２）にて２００℃で加熱、溶融させたポリオレフィン系接着剤（日立化成ポリマー(株)製ハイボンＹＨ４５０−１）を、目付２６０ｇ／ｍ^２、厚み１ｍｍのポリエステルサーマルボンド不織布を巾６０ｍｍにカットした外枠をプリーツ形状の濾材の四方に貼り付け、間口サイズとして縦３７２ｍｍ、横２９１ｍｍで、高さ６０ｍｍのエアフィルターを得た。上記エアフィルターを市販の空気清浄機（定格風量４５０ｍ３／時）に搭載後、３０ｍ^３の試験室内に設置し、「ＧＢ／Ｔ１８００１−２０１５Ａｉｒｃｌｅａｎｅｒ」に準拠した方法にて、ホルムアルデヒドのＣＡＤＲ（ｍ^３／ｈｒ）を測定した。

（６）ホルムアルデヒド累積浄化量（Ｆ−ＣＣＭ）（ｍｇ）
上記（５）記載のＦ−ＣＡＤＲ（ｍ^３／ｈｒ）を測定後、湿度を９０％以上に維持した状態にて、「ＧＢ／Ｔ１８００１−２０１５Ａｉｒｃｌｅａｎｅｒ」に準拠した方法で、ホルムアルデヒドガス３００ｍｇを空気清浄の運転によってエアフィルターに吸着させた後、（５）と同じ測定方法にてホルムアルデヒドのＣＡＤＲ（ｍ^３／ｈｒ）を測定する。これをホルムアルデヒドのＣＡＤＲ（ｍ^３／ｈｒ）が（３）で測定したＣＡＤＲ（ｍ^３／ｈｒ）の半分に低下するまでくり返し、ＣＡＤＲ（ｍ^３／ｈｒ）が半分に到達した時点でのホルムアルデヒドガスの総吸着量を算出した。

（７）二次発臭の臭気強度（点）および快不快度（点）
上記（５）と同様の方法で得られたエアフィルターを市販の空気清浄機（定格風量４５０ｍ^３／時）に搭載した。次に、この空気清浄機を容積１ｍ^３の透明アクリル製の試験室内に設置し、その試験室内でタバコ（メビウス１０ｍｇ）５本を燃焼させた後、空気清浄機を稼働させ、燃焼煙をエアフィルターに３０分間捕集させる。この作業を１０回繰り返し、計５０本分のタバコ燃焼煙を捕集させた。

上記タバコ燃焼煙捕集後の空気清浄機を、容積３０ｍ^３の試験室内で稼働せずに２４時間放置し、その後、空気清浄機を稼働させ、排出される空気の臭気強度、および快不快度を、表３および表４に示す判定基準で、５人のパネラーが採点し、その平均値を求めた。

［実施例１］
疎水化活性炭として（満栄工業株式会社製ＭＮＣ３０／６０−Ｏ、ＪＩＳＺ８８１５法による平均粒子径３００μｍ）をトリメチルクロロシランの蒸気中で保持し、トリメチルクロロシランで表面疎水化処理した活性炭（比表面積１０００ｍ^２／ｇ）と、アルデヒド化学吸着剤としてアジピン酸ジヒドラジド（日本化成株式会社製）を化学吸着材全体に対し７質量％添着させた多孔質シリカ粒子（富士シリシア化学株式会社製ＳＹＬＹＳＩＡＣＡＲＩＡＣＴＧ−６細孔容積１．０ｃｃ／ｇ、比表面積５００ｍ^２／ｇ、ＪＩＳＺ８８１５法による平均平均粒子径２００μｍ）とを、活性炭：化学吸着剤＝９：１の割合で配合したガス吸着剤を用いた。このガス吸着剤を１００ｇ／ｍ^２用い、上記の［ガス吸着剤を用いた濾材の製造方法］に記載の方法で、ガス吸着剤を有する濾材を製造した。この濾材の厚みは０．８ｍｍであった。
また、得られた濾材にプリーツ加工を施し、さらにプリーツ形状の濾材の四方に外枠を取り付けることでエアフィルターを得た。

［実施例２］
実施例１と同じ疎水化活性炭とアルデヒド化学吸着剤とを、活性炭：化学吸着剤＝５：１の割合で配合したガス吸着剤を用いた。この複合ガス吸着剤を１２０ｇ／ｍ^２用い、上記の［ガス吸着剤を用いた濾材の製造方法］に記載の方法で、ガス吸着剤を有する濾材を製造した。この濾材の厚みは１．０ｍｍであった。
また、得られた濾材にプリーツ加工を施し、さらにプリーツ形状の濾材の四方に外枠を取り付けることでエアフィルターを得た。

［実施例３］
実施例１と同じ疎水化活性炭とアルデヒド化学吸着剤とを、活性炭：化学吸着剤＝１：２の割合で配合したガス吸着剤を用いた。上記の複合ガス吸着剤を１２０ｇ／ｍ^２用い、上記の［ガス吸着剤を用いた濾材の製造方法］に記載の方法で、ガス吸着剤を有する濾材を製造した。この濾材の厚みは０．９ｍｍであった。
また、得られた濾材にプリーツ加工を施し、さらにプリーツ形状の濾材の四方に外枠を取り付けることでエアフィルターを得た。

［実施例４］
疎水化処理活性炭として粒状活性炭（株式会社クラレ製クラレコール（登録商標）ＧＷ３０／６０Ｄ、ＪＩＳＺ８８１５法による平均粒子径３００μｍ）をトリメチルクロロシランの蒸気中で保持し、トリメチルクロロシランで表面疎水化処理した活性炭（比表面積１０５０ｍ^２）と、実施例１と同じアルデヒド化学吸着剤とを、活性炭：化学吸着剤＝１：２の割合で配合したガス吸着剤を用いた。上記のガス吸着剤を１２０ｇ／ｍ^２用い、上記の［ガス吸着剤を用いた濾材の製造方法］に記載の方法で、ガス吸着剤を有する濾材を製造した。この濾材の厚みは０．９ｍｍであった。
また、得られた濾材にプリーツ加工を施し、さらにプリーツ形状の濾材の四方に外枠を取り付けることでエアフィルターを得た。

［比較例１］
ガス吸着剤として粒状活性炭（株式会社クラレ製クラレコール（登録商標）ＧＷ３０／６０Ｄ）を疎水化処理せずに用い、実施例１と同じアルデヒド化学吸着剤と、活性炭：化学吸着剤＝１：２の割合で配合したガス吸着剤を用いた。上記のガス吸着剤を１２０ｇ／ｍ^２用い、上記の［ガス吸着剤を用いた濾材の製造方法］に記載の方法でガス吸着剤を有する濾材を製造した。この濾材の厚みは０．８ｍｍであった。
また、得られた濾材にプリーツ加工を施し、さらにプリーツ形状の濾材の四方に外枠を取り付けることでエアフィルターを得た。

［比較例２］
ガス吸着剤として実施例３と同じ疎水化処理した活性炭のみを用いた。上記のガス吸着剤を１２０ｇ／ｍ^２用い、上記の［ガス吸着剤を用いた濾材の製造方法］に記載の方法でガス吸着剤を有する濾材を製造した。この濾材の厚みは０．８ｍｍであった。
また、得られた濾材にプリーツ加工を施し、さらにプリーツ形状の濾材の四方に外枠を取り付けることでエアフィルターを得た。

実施例１〜４のガス吸着剤、実施例１〜４のガス吸着剤を用いた濾材およびエアフィルターについて表１に、比較例１、２のガス吸着剤、比較例１、２のガス吸着剤を用いた濾材およびエアフィルターについて表２にまとめた。

実施例１では、疎水化処理された活性炭とホルムアルデヒド用の化学吸着剤を複合したガス吸着剤を濾材に用いているため、ホルムアルデヒドの飽和吸着量が高く、さらに高湿度環境でのホルムアルデヒド飽和吸着量が、低湿度環境時の飽和吸着量と比較して上昇度合いが小さかった。そのため、フィルターに加工し、空気清浄機に搭載した際のホルムアルデヒド累積浄化量（Ｆ−ＣＣＭ）が高い、すなわち長寿命なエアフィルターであった。

実施例２では、実施例１よりも疎水化処理された活性炭の使用量を増やし、かつ、ガス吸着剤全体に占めるホルムアルデヒド用の化学吸着剤の比率を増やしたため、実施例１と比べてホルムアルデヒドの飽和吸着量が増え、かつ、高湿度環境でのホルムアルデヒド飽和吸着量が、低湿度環境時の飽和吸着量と比較して上昇度合いが小さかった。そのため、フィルターに加工し、空気清浄機に搭載した際のホルムアルデヒド累積浄化量（Ｆ−ＣＣＭ）が実施例１よりも高い、すなわち長寿命なエアフィルターであった。また、タバコ臭気吸着後の２次発臭の発生が実施例1よりも少なく、使用者が不快に感じ難いエアフィルターであった。

実施例３では、実施例１よりもホルムアルデヒド用化学吸着剤の使用量を増やし、かつ、ガス吸着剤全体に占めるホルムアルデヒド用の化学吸着剤の比率を増やしたため、実施例１と比べてホルムアルデヒドの飽和吸着量が増え、かつ、高湿度環境でのホルムアルデヒド飽和吸着後の脱離量が小さかった。そのため、フィルターに加工し、空気清浄機に搭載した際のホルムアルデヒド累積浄化量（Ｆ−ＣＣＭ）が実施例１よりも高い、すなわち長寿命なエアフィルターであった。また、タバコ臭気吸着後の２次発臭の発生が実施例1よりも少なく、使用者が不快に感じ難いエアフィルターであった。

実施例４では、実施例１~３よりも全細孔の細孔容積に対し、疎水化処理された活性炭の細孔径が０．４〜２ｎｍの細孔の細孔容積の割合が高いものを用いているため、実施例１~３と比べて高湿度環境でのホルムアルデヒド飽和吸着量が、低湿度環境時の飽和吸着量と比較して上昇度合いが小さく、かつ高湿度環境でのホルムアルデヒド飽和吸着後の脱離量が小さかった。
そのため、フィルターに加工し、空気清浄機に搭載した際のホルムアルデヒド除去能力が活性炭が吸着したホルムアルデヒドの脱離によって阻害されず、ホルムアルデヒド累積浄化量（Ｆ−ＣＣＭ）がより高い、すなわち長寿命となった。また、タバコ臭気吸着後の２次発臭の発生が少なく、使用者が不快に感じ難いエアフィルターであった。

比較例１は、活性炭に疎水化処理が施されていないため、ホルムアルデヒドの飽和吸着量は高いが、高湿度環境における飽和吸着量の減少が大きく、吸着後のホルムアルデヒドの脱離率が高かった。そのため、フィルターに加工し、空気清浄機に搭載して、高湿度環境でホルムアルデヒドが負荷された際に活性炭への吸着量が多くなり、それに伴う吸着後の再放出量が上昇し、２次発臭の強度が高く不快度の高い臭気が感じられた。

比較例２は、アルデヒド化学吸着剤を使用していないため、活性炭の物理吸着由来のホルムアルデヒド吸着後の脱離率が高い。そのため、フィルターに加工し、空気清浄機に搭載した際のＦＣＣＭが低く、タバコ臭気吸着後のガス成分の再放出量が多くなり、２次発臭の強度が強く、不快度の高い臭気が感じられた。

本発明によるガス吸着剤は、主に家庭用空気清浄機に搭載され、室内空気を清浄化するためのエアフィルターおよび濾材に使用される。

Claims

疎水化処理された活性炭と、化学反応によりアルデヒドを吸着する化学吸着剤とを含むガス吸着剤。
通過風速５．３ｃｍ／ｓｅｃ時のホルムアルデヒド飽和吸着量が、通過風の相対湿度により以下の関係にある、請求項１のガス吸着剤。
（Ｂ）／（Ａ）≦２
ただし、（Ａ）は相対湿度５０％時のホルムアルデヒド飽和吸着量、（Ｂ）は相対湿度９５％時のホルムアルデヒド飽和吸着量
前記活性炭のＭＰ法により算出される細孔径が０．４〜２ｎｍの細孔の細孔容積が０．４０〜０．５５ｃｃ／ｇの範囲であり、かつ、この細孔容積の前記活性炭のＭＰ法およびＢＪＨ法により算出される全細孔の細孔容積に対する比率が７５％以上である、請求項１または２のガス吸着剤。
請求項１〜３のいずれかのガス吸着剤を含むガス吸着シート。
布帛の層が２層以上積層されて形成された濾材であって、請求項１〜３のいずれかのガス吸着剤がいずれかの層間に保持されている濾材。
請求項４のガス吸着シートまたは請求項５の濾材を備えたエアフィルター。