JP2780798B2

JP2780798B2 - コルゲート加工可能な吸着性シート

Info

Publication number: JP2780798B2
Application number: JP1011491A
Authority: JP
Inventors: 輝基上田; 裕之森野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JPH02191547A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は活性炭を用いて、空気中の有機溶剤の分離お
よび回収などを行うためのフイルタとして有利に実施す
ることができるコルゲート加工可能な吸着性シートに関
し、特に高温の熱風にさらされるロータのフィルタに用
いることができる吸着性シートに関する。

従来の技術周知のように、電子・機械、ガラス・食品・医薬品な
どの多くの分野で防錆・乾燥・貯蔵・省エネルギとして
有機溶剤の分離・回収装置が幅広く使用されている。

第１図は本発明の一実施例を示し、この図面を参照し
て、併せて先行技術をも説明する。吸着能を有するシー
ト1a,1bをハニカム状に加工し、円筒状に巻き上げて、
有機溶剤を吸着して脱臭するハニカム構造体であるロー
タ１を構成する。

第２図は本発明の一実施例を示し、この図面を参照し
て従来技術をも説明する。ロータ１をモータ４で矢印５
の方向に連続的に回転させ、吸着と再生を同時に行う。
ロータ１は吸着ゾーン２と再生ゾーン３に区別され、有
機溶剤を含む被処理空気Ｗは、吸着ゾーン２を通過する
間に空気中の有機溶剤がロータ１内の活性炭に吸収さ
れ、清浄な空気Ｄになつて排気される。有機溶剤を吸収
したロータ１の吸着ゾーン２は回転して再生ゾーン３に
移動し、高熱空気Ｒによつて有機溶剤を放出し再生され
て再び吸着ゾーン２で有機溶剤を吸着する。このロータ
１はモータ４で低速回転するだけの簡易な構造である。

上述したロータ１を形成する吸着シートは、通常、粉
末状或いは繊維状活性炭と、この活性炭を担持するため
の繊維材およびこれらを結合するための結合材をもつて
厚紙状に形成されている。

粉末活性炭の結合剤としては、溶液型やエマルジヨン
型の液状バインダと繊維状バインダの２種類に大きく別
れる。液状バインダは、活性炭の細孔（ボアー）を埋め
てその吸着能力に大きな損失を与えることになり、繊維
状バインダでは全ての活性炭粒子を付着担持させること
ができないという問題がある。

特に重要であるのは、これらの結合剤が有機バインダ
であるため高温の熱風に耐え得ず、吸着シートの劣化を
早めていることである。

高い吸着性能と加工適性を備えた吸着性シートについ
ては先に種々検討が行われ、たとえば本発明者らはセル
ロース繊維、活性炭粉末、無機填料および結合剤から成
る吸着性シートを、すでに、完成した（特開昭63−1565
41号公報参照）。これによれば活性炭の歩留りが高く、
石綿を含有させずに抄紙することができ、実際に有機溶
剤の分離・回収などのフイルタとして好適なものであつ
た。しかしながら高温の熱風にさらされるロータの用途
には難があつた。

発明が解決しようとする課題本発明の目的は、前記背景技術の問題点を解消し、空
気中の有機溶剤の分離・回数などのフイルタとして高い
吸着性能を有し、さらに吸着能の再生が容易にかつ安全
にできる耐熱性、難燃性に優れた活性炭シートの重複積
層物によるフイルタに好適なコルゲート加工可能な吸着
性シートを提供することである。

課題を解決するための手段本発明は、粉末活性炭50〜90重量％と、反応性に富む水酸基を有し、水による潤滑後乾燥した
とき自己固結性を有する繊維状の粘土鉱物５〜40重量％
と、空気中300℃における強度保持率が40％以上である耐
熱性人造繊維２〜20重量％を主成分として含有すること
を特徴とするコルゲート加工可能な吸着性シートであ
る。

本発明で用いる粉末活性炭は吸着性能の面から比表面
積の大きいことが好ましく、比表面積100m²/g以上は必
要である。またその粒径は平均20μｍ以下で、好ましく
は平均10μｍ以下が望ましい。粒径が平均20μｍ以上の
場合は抄紙時に沈降が早く、不均一なシートになり易く
シートから脱落してピンホールの原因にもなる。粉末活
性炭の配合量50％以下では目的とする吸着能力が得られ
ず、90％以上では吸着能力の点では良好であるが充分な
加工強度が得られなくなる。

本発明で用いる自己固結性無機繊維である粘土鉱物
は、含水珪酸マグネシウムを主成分とし、その表面に反
応性に富む水酸基（−OH）を有する天然の粘土鉱物であ
る。具体的にはセピオライト、アタパルジヤイト、パリ
ゴルスカイト、ログリナイトをいう。該無機繊維はコル
ク状、レザー状、塊状などで産出され、これを粉砕、解
綿、叩解することで適切な形状にして使用される。該無
機繊維は、アスベストの交替材料として抄紙にも使用す
ることができうが、その構造が持つている水酸基（−O
H）のため、水に分解した時に揺変性が強く過工程で
水性を悪くしたり、加圧脱水工程で水平方向に紙料が
流出したり、また電荷特性が両性であるため負電荷をも
つ粉体との吸着接着性が弱いため担持率が悪く、その使
用方法は現在でも完全に検討つくされていないが、本発
明では、このような粘土鉱物を用いて、活性炭粒子をか
らめてその活性炭粒子が落下しないように保持する働き
を有する。この粘土鉱物を用いることによつて、後述の
結合剤の使用量を減少させるかまたは零とすることがで
き、このような粘土鉱物自体は柔軟性を有し、吸着性シ
ートの強度保持に寄与する。この粘土鉱物は繊維径が２
μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以下であり、繊維長
は10μｍ以上、好ましくは30μｍであり、比表面積は15
0m²/g以上であることが望ましい。繊維径が２μｍを超
え、また繊維長が10μｍ未満であり、また比表面積が15
0m²/g未満であるときには、粉末活性炭の担持による強
度の向上が不充分である。この粘土鉱物の使用量は、全
固形物質に対し前述のように５〜40重量％が好ましいけ
れども、さらに好ましくは10〜20重量％である。

本発明で用いる空気中300℃における強度保持率が40
％以上である耐熱性人造繊維としてはガラス繊維、セラ
ミック繊維、ロックウール繊維等の無機繊維や芳香族ポ
リアミド繊維、芳香族ポリエステル、ノボロイド繊維、
カーボン繊維などの耐熱性合成繊維があり、これらの１
種または２種以上を用いる。

該耐熱性人造繊維は、粉末活性炭と、自己固結性無機
繊維である粘土鉱物との固結物を担持、補強するための
ものであり、少なくとも空気中300℃の雰囲気で100時間
暴露してもその強度保持率が40％以上あるものでなけれ
ばならない。強度保持率が40％以下の繊維では、吸着能
の再生時にかけられる高温による強度劣化が激しく、長
期間の使用に耐えられなくなる。また耐熱性繊維といつ
ても、単に繊維の表面に難燃性を付与しただけを合成繊
維などでは高温に長時間さらされるとその効果が持続で
きず、本発明には適さない。該耐熱性繊維の配合量は２
〜20重量％が好ましく、20重量％以上ではできたシート
がポーラスになり、ピンホール発生の原因になる。また
２重量％以下では加工に必要な強度が得られない。

強度保持率とは、繊維単体または集合体の熱処理前の
引張強度と熱処理後の引張強度の比率をいう。

強度保持率の測定方法を説明する。引張強度試験器に
て試料の引張強度の測定を行い、この測定値により強度
保持率を第１式から算出する。

S₁:未処理品の試料の常温での引張強度 S₂:空気中300℃にて100時間処理後のなお、繊維単体での引張強度の測定ができない場合
は、その繊維の太さに合わせて50〜200本の試料束にし
て測定を行う。またロックウール繊維やパルプ状繊維の
場合には（湿式抄紙法により）ボード状あるいはペーパ
状に成型してこれにより強度の測定を行う。

また補強の目的で止むを得ず結合剤15重量％以下を使
用することができる。この場合にはSBR、NBR、アクリル
樹脂などの有機高分子エマルジヨンや、コロイダルシリ
カ、コロイダルアルミナなどの無機コロイド液や、デン
プン、PVA粉末などの粉末状有機結合剤、ビニロン繊
維、ポリエチレン繊維などの熱溶融性繊維状結合剤など
も使用できる。

前記結合剤の添加量が15重量％を超えると、耐熱性能
の低下が激しく好ましくない。したがって結合剤の添加
量は15重量％以下、望ましくは10重量％以下の可及的少
量とすべきである。

上述の配合で得られた吸着性シートは、さらに吸着能
力を効率良く経済的に利用するために、被処理空気と活
性炭との接触する面積を大きくする必要がある。このた
めに吸着性シートと平行に処理空気を通過させるのが最
良であるが、これでは装置自体も大きくなるため実用的
でない。単位容積当りの接触面積を大きくするために該
シートを重複積層する第１図、第２図および第３図の構
造が実現される。一般的には、片ダンボールを重層した
ような直方体のハニカム構造と第１図、第２図の如き円
筒型のハニカム構造のものがある。

第１図は、本発明の吸着性シートをコルゲート加工し
てハニカム構造体を製作するう工程の説明図であり、ロ
ータ１を構成するために、コルゲート加工して波板とし
た吸着性シート1aと、平板状の吸着性シート1bとを、片
ダンボール状に構成して巻回し、ロータ１を構成する。
このロータ１は前述の第２図のようにして使用し、有機
溶剤の吸着を行う。

第３図は、コルゲート加工した吸着性シート1aと平板
状の吸着性シート1bとを示す断面図である。吸着性シー
ト1aは波形に屈曲されて、前述のようにコルゲート加工
され、その高さｈはたとえば1.5〜2.5mmであり、吸着性
シート1a,1bの厚みは0.1〜0.3mmである。

本発明活性炭フイルタの用途として、たとえば脱臭装
置で用いる構造はハニカム円筒構造であつて、回転式と
も呼ばれていることは図面によつて前述したとおりであ
る。このロータ１は、活性炭シートをコルゲート製段機
により片ダンボールに加工し、さらにこの片ダンボール
を巻き上げて円筒にしたものである。この巻き上げの回
数により所望の寸法、性能（処理容量）を得ることがで
きる。これらの加工の際には水ガラス系の無機バインダ
ーを接着剤として使用する。すなわち第４図に示される
ように、コルゲート加工されるべきフルート原紙７は、
水平軸線に沿つて延びる凹凸が形成された表面を有する
段ロール８によつてコルゲート加工され、ロール９によ
つて案内される。コルゲート加工されたシート1aは、糊
ロール10によつて先端部11（第３図参照）に接着剤が付
着される。平板状のシート1bはライナー原紙12として供
給され、ロール13に導かれる。このロール9,13間でシー
ト1a,1bが接着剤によつて接着され、ロール状に巻き取
られて除湿ロータ１が構成される。糊ロール10には、糊
受皿14に貯留されている接着剤15がロール16から供給さ
れる。

本発明の他の実施態様として、フルート原紙７を構成
する粘土鉱物が湿潤状態にあるとき、段ロール８によつ
てコルゲート加工を施して、シート1bに接着剤で接着
し、こうして片ダンボールを構成した後に、乾燥を行う
ようにしてもよい。このようにれば、粘土鉱物が充分に
大きな柔軟性を有している状態でコルゲート加工が行わ
れるので、そのようなシート1aの損傷などを確実に防ぐ
ことができる。この場合、段ロール８はたとえば140〜1
50℃とし、ここで湿潤状態にある粘土鉱物を含むシート
1aをコルゲート加工しつつ乾燥させ、したがつて糊ロー
ル10によつて接着剤を付着する際に、その接着剤がシー
ト1aに浸透することを防ぐこともできる。接着剤がシー
ト1a内に浸透することを防ぐことによつて、吸着性能の
低下を防ぐことができる。

第１図および第３図からも明らかであるようにハニカ
ム構造体の断面形状はほぼ三角形の空隙の集合体であ
り、この三角形を小さくすることで、単位容積当たりの
面積が大きくなり、効率が高くなる。しかし空気抵抗に
よる圧力損失も大きくなるので、一般的には三角形の高
さｈは前述のように1.5〜2.5mmであり、好ましくは1.6
〜1.9mmであり、開孔率75〜90％位が適切である。

該ロータ１は断面積の約3/4を処理部として、残りの1
/4を再生部として使用しており、ロータ１をゆっくり回
転（１〜20RPM）させることで処理と再生が同時に行わ
れる。

作用本発明に従う吸着性シートは、粉末活性炭と、自己固
結性無機繊維である粘土鉱物と、耐熱性人造繊維とを主
成分として含み、コルゲート加工を行って、片ダンボー
ルなどを構成し、フィルタなどとして用いることができ
る。粘土鉱物は、活性炭をとり巻いて強度を向上して活
性炭が落下しないように保持する働きを有するととも
に、その粘土鉱物自体で柔軟性を持ち、シートの強度保
持に寄与し、さらにまた従来の結合剤を不要にし、また
は結合剤の必要な量を低減する働きを果たす。また耐熱
性繊維は、粉末活性炭と粘土鉱物とを担持、補強する働
きをする。

実施例次に実施例および比較例により本発明をもつと具体的
に説明する。

第１実施例平均繊維径0.2μｍ、平均繊維長30μｍ、比表面積300
m²/gのセピオライト16重量％を水中に分散させたのち、
平均粒子径15μｍ、比表面積1600m²/gのヤシガラ活性炭
75重量％と、耐熱性人造繊維としてノボロイド繊維（２
デニール×平均長6mm）５重量％、ガラス繊維（直径６
μｍ×平均長6mm）４重量％を添加分散後、80メツシユ
の網を用いた円網抄紙機で抄造し乾燥させて、厚さ約0.
26mmの活性炭シートを得た。このようにして得られた活
性炭シート1aをコルゲート製段機によりフルート径1.5m
mの片ダンボールに水ガラスを接着剤として用いて加工
し、さらにこの片ダンボールを巻き上げ、ハニカム状の
積層物を得た。

第２実施例平均繊維径0.1μｍ、平均繊維長50μｍ、比表面積250
m²/gのセピオライト12重量％を水中に分散させたのち、
第１実施例で使用したものと同じ活性炭75重量％と耐熱
性繊維として芳香族ポリアミドのパルプ状物４重量％、
ノボロイド繊維２デニール×6mm）５重量％、ガラス繊
維（６μ×6mm）４重量％と他に結合材として熱溶融ビ
ニロンバインダー（１デニール×3mm）３重量％とアク
リル酸エステルエマルジヨン３重量％を混合定着せし
め、60メツシユの網を用いた長網抄紙機で抄造し乾燥さ
せて厚さ約0.25mmの活性炭シートを得た。このようにし
て得られた活性炭シートを第１実施例と同様にしてハニ
カム状の積層物を得た。

比較例セルロースパルプ（LBKP CSF 200cc）４重量％と繊
維状チタン酸カリウム12重量％と第１実施例で使用した
ものと同じ活性炭75重量％と結合材としてノボロイド繊
維（２デニール×6mm）５重量％、ガラス繊維（６μ×6
mm）４重量％の他に、熱溶融ビニロンバインダ（１デニ
ール×3mm）３重量％を混合し、さらにアクリル酸エス
テルエマルジヨンン３重量％を添加し、定着剤として硫
酸アルミニウム1.5重量％添加した後、80メツシユの網
を用いた円網抄紙にて抄造し乾燥させて厚さ約0.25mmの
活性炭シートを得た。このようにして得られた活性炭シ
ートを第１実施例と同様にしてハニカム状の積層物を得
た。

上述のようにして得られた吸着性シートについて各種
物性を測定した結果を第１表に示した。

なお、該シートの耐熱性は着火温度で良否を判定し
た。また強度は200℃、1000hrに加熱後、第１図のAB方
向に圧搾して耐圧を比較したものである。

第１表における吸着量というのは、トルエン130ppmを
含むガスを供給したときにおけるロータ１の単位重量当
たりの吸着量を示す。破壊テストというのは、第５図の
ように30cm角の立方体の厚み方向に力を作用したとき、
上下の平坦なシートが接触するに必要な強度を求める試
験である。

第１表から、本発明によれば、シート耐熱性、強度、
吸着量が向上され、破壊テストの強度も向上されること
が判る。

第６図（１）は前述の第２実施例の600倍に拡大した
顕微鏡写真であり、第６図（２）はその写真の主要部分
を説明するための図である。塊状の粉末活性炭を覆つて
いるのはセピオライトであり、こうしてセピオライトに
よつて、粉末活性炭が強固に保持されていることが判
る。

第７図（１）は前述の比較例を示す600倍に拡大した
顕微鏡写真であり、第７図（２）はその主要な構成を示
すための図である。細く短い繊維がチタン酸カリウム繊
維であり、その他の塊が粉末活性炭である。このような
比較例では、粉末活性炭が充分な強度で保持されていな
いことが判る。

除湿を行うためには、シートは塩化リチウムを含浸さ
せればよい。

発明の効果以上のように本発明による吸着性シートは、粉末活性
と自己固結性無機繊維である粘土鉱物と耐熱性人造繊維
とを主成分として含有するので、空気中の有機溶剤の分
離・回収などのフィルタとして高い吸着性能を有し、再
生が容易にかつ安全にできる。さらに自己固結性の粘土
鉱物を用いているため、耐熱性が大きく、かつセルロー
ズ繊維や結合剤を用いなくても強度の増大が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の除湿ロータ１の製造工程を
示す斜視図、第２図は除湿ロータ１の作動原理を示す簡
略化した図、第３図はシート１の拡大断面図、第４図は
片ダンボールを製造して除湿ロータ１を製造する工程を
示す断面図、第５図は本件発明者の破壊テストを説明す
るための斜視図、第６図は第２実施例の実験結果の繊維
の形状を示す顕微鏡写真とその説明を行うための図、第
７図は比較例の繊維の形状の顕微鏡写真とその説明を行
うための図である。１……除湿ロータ、1a,1b……吸着性シート、２……吸
湿ゾーン、３……再生ゾーン、Ｗ……被処理空気、Ｄ…
…乾燥空気、Ｒ……高温度の空気

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01J 20/00 - 20/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末活性炭50〜90重量％と、反応性に富む水酸基を有し、水による潤滑後乾燥したと
き自己固結性を有する繊維状の粘土鉱物５〜40重量％
と、空気中300℃における強度保持率が40％以上である耐熱
性人造繊維２〜20重量％を主成分として含有することを
特徴とするコルゲート加工可能な吸着性シート。