JP3059352B2

JP3059352B2 - 吸水性多孔シート

Info

Publication number: JP3059352B2
Application number: JP7008853A
Authority: JP
Inventors: 規和松井; 健一谷本
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1995-01-24
Filing date: 1995-01-24
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JPH08198977A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸水性、力学的特性に
優れている上に、特に大気からの悪臭の吸着が少ないこ
とにより、臭気発生が少なく、調湿板、加湿器の保水
材、水蒸散板、結露防止板等として好適に利用できる吸
水性多孔シートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、調湿板、加湿器の保水材、水蒸散
板、結露防止板等としては、ポリエステル繊維等の有機
合成繊維あるいはガラス繊維等の無機繊維よりなる基材
に、シリカゲル、アルミナゲル、あるいは珪酸系、アル
ミナ系等の活性土壌等の吸着剤を付着して一体化させ、
親水性を高めた多孔性シートが用いられている。例え
ば、特開平１−２８３１２９号公報には、繊維とバイン
ダー樹脂とから得られる複合シートに特定の微粒子を添
着することによって得られる親水性、力学的特性に優れ
た多孔性複合シート及びその製造法が開示されている。

【０００３】しかしながら、上記のような広く普及して
いる多孔性シートは、基材により形体保持をさせ、吸着
剤により吸水性を保有させているものであり、付着する
臭気物質にまで着目して、吸着剤の付着量を考慮したも
のはなかった。さらには、最近では調湿板、加湿器の保
水材、水蒸散板、結露防止板等から発生する臭いが問題
とされ、その原因は吸着剤の付着量に起因するものと考
えられる。本発明者らは、調湿板、加湿器の保水材、水
蒸散板、結露防止板等における悪臭のメカニズムを以下
のごとく考察している。

【０００４】すなわち、調湿板、加湿器の保水材、水蒸
散板、結露防止板等の吸水性多孔シートに用いられてい
る吸着剤としてはシリカゲル、アルミナゲル、あるいは
珪酸系またはアルミナ系等の活性土壌等であり、これら
は、いずれも比表面積の高い多孔質物質で、表面は水酸
基等の活性基で覆われている。これに水が水素結合によ
り強い親和力で吸着する。一方、例えば煙草臭、トイレ
タリー臭等の悪臭物質は比較的弱いファンデルワールス
力により吸着する。しかるに大気中の悪臭成分を取り込
んだ多孔性シートに水が供給されると水の方が悪臭物質
よりも親和性が強いため、悪臭物質が多孔性シートから
脱着してしまい、雰囲気下に悪臭が飛散して不快に感ず
るようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、吸水性、力学的特性に優れている上に、特に大気か
らの悪臭の吸着が少なく、臭気発生の問題を解決するこ
とができて、調湿板、加湿器の保水材、水蒸散板、結露
防止板等として好適に利用できる吸水性多孔シートの提
供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するめに鋭意研究の結果、吸水性多孔シー
トの吸水性を持たせている吸着剤の付着量を比表面積
（ｍ²／ｇ）と付着量（ｇ／ｍ³）の積が２．５×１０
⁶（ｍ²／ｍ³）以下となるように調節することによ
り、上記問題を解決することができるという事実を見出
し、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明の要旨は、多孔性基材に
吸着剤が付着してなる吸水性多孔シートであって、この
吸水性多孔シートの一方の面から他の面に貫通する連続
気孔を有していて、さらに気孔率が４０〜９０％、吸水
率が４０％以上、水滴吸収性が３秒以内、曲げ強度が３
０ｋｇ／ｃｍ²以上であり、吸着剤の付着量は吸着剤の
比表面積（ｍ²／ｇ）と付着量（ｇ／ｍ³）との積が
２．５×１０⁶（ｍ²／ｍ³）以下であることを特徴と
する吸水性多孔シートである。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
吸水性多孔シートとは、調湿板、加湿器の保水材、水蒸
散板、結露防止板等に使用される吸水媒体のことであ
り、吸水性多孔シートは、外部からの水の供給や大気中
の水蒸気等の接触により水を保持し、自然放置や熱風の
供給により気化するという、乾湿が繰り返し行えるもの
である。

【０００９】また、本発明の吸水性多孔シートは、一方
の面から他の面に貫通する多数の連続気孔を有してお
り、また、気孔率が４０〜９０％である。気孔率が４０
％未満であると、十分な吸水量を得ることができない。
また、気孔率が９０％以上であるとシートの腰がなくな
り、曲げ強度等の十分な力学的特性が得られない。本発
明における気孔率は全容積に対する非貫通性あるいは貫
通性の気孔の容積比率を百分率で表したものであり、か
かる気孔率は具体的には次のようにして測定される。す
なわち、まずシートの乾燥重量Ｗ（ｇ）と体積Ｖ（ｃｍ
³）を測定する。次にシートを粉末状にしてシートの真
密度ρ（ｇ／ｃｍ³）を測定し、気孔率を次式により算
出する。

【００１０】

【数１】

【００１１】また、本発明の吸水性多孔シートは、構成
素材の間隙に形成された通常の非貫通性の気孔を多数に
含有するが、それ以外にシートの一方の面から他方の面
に貫通する連続気孔も多数有する。かかる連続気孔はシ
ートを構成する繊維の空隙をぬって折れ曲がり、一方の
面から他方の面に貫通しているもの、一方の面から他方
の面に直線的に貫通しているもの等多様な形態のものが
挙げられる。本発明において連続気孔の存在の有無は便
宜上次のようにして判断する。まずシートから直径１０
ｍｍの円板を切り抜き、この円板に１Ｎｌ／ｍｉｎの割
合で空気を流した場合に圧力損失が１０００ｍｍＨ₂Ｏ
／ｍｍ以下の場合に連続気孔を有すると判断する。但
し、圧力損失の単位：ｍｍＨ₂Ｏ／ｍｍの分母のｍｍは
シートの厚さである。上記圧力損失はシートの貫通性の
程度を表すものである。本発明のシートにおいては、特
に上記圧力損失が５００ｍｍＨ₂Ｏ／ｍｍ以下であるこ
とが好ましい。

【００１２】また、本発明の吸水性多孔シートは、その
用途が調湿板、加湿器の保水材、水蒸散板、結露防止板
等であるため、吸水率が４０％以上であり、水滴吸収性
が３秒以内、曲げ強度が３０ｋｇ／ｃｍ²以上でなくて
はならない。吸水率が４０％未満では水の保持量が少な
すぎて問題であり、水滴吸収性が３秒を超えるようでは
水の吸水力が劣り問題であり、曲げ強度が３０ｋｇ／ｃ
ｍ²未満では吸水性多孔シートの形態維持性に問題が生
じる。さらに、吸水率の好ましい範囲は６０〜９０％で
あり、より好ましくは６５〜８０％である。曲げ強度は
３０ｋ／ｃｍ²以上必要であり、強度は高いほど良い。

【００１３】本発明の吸水性多孔シートは多孔性基材に
吸着剤が付着してなるものであって、多孔性基材として
は、従来公知の有機繊維、無機繊維あるいは有機繊維と
無機繊維との複合繊維を主材として構成されている。有
機合成繊維としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊
維、ポリオレフィン繊維等が挙げられ、中でもポリエス
テル繊維が好ましく用いられる。無機繊維としては、ガ
ラス繊維等が挙げられる。これらの形態は長繊維または
短繊維からなる不織布、織物、編み物等シート状であれ
ばいずれの形態でもよい。また、前記繊維体の繊維密
度、繊維径すなわち繊度は特に限定することなく、いず
れのものでもよい。

【００１４】本発明における多孔性基材は、特にシート
の剛性、耐久性等を重視する用途の場合には、シートを
強化するための強化用の樹脂として、熱硬化性樹脂や熱
可塑性樹脂を使用することが好ましい。熱硬化性樹脂と
しては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等
が挙げられ、特に、１５０℃以下の温度で熱流動性を示
すフェノール樹脂が挙げられ、かかる熱流動性のフェノ
ール樹脂とはＪＩＳ−Ｋ−６９１１〔成形材料（円板式
流れ）〕に基づく伸びが３〜１５ｃｍのものをいう。熱
流動性を有するフェノール樹脂の使用形態は粉粒体状で
あるものが好ましく、かかるフェノール樹脂としてはフ
ェノール類とアルデヒド類とを反応させて得られる熱硬
化性のフェノール・アルデヒド樹脂、フェノール類とア
ルデヒド類と含窒素化合物とを反応させて得られる熱硬
化性の含窒素フェノール・アルデヒド樹脂等が挙げられ
る。また、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、
ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹
脂等が挙げられる。

【００１５】本発明に用いられる吸着剤としてはシリカ
ゲル、アルミナゲル、あるいは珪酸系またはアルミナ系
等の活性土壌等が挙げられ、８〜２０Åのミクロポア、
２０〜５００Åのメソポア、５００Å以上であるマクロ
ポアを有する多孔性物質であり、かつ、吸着性に優れる
ものである。これらは天然品、人工品のどちらであって
もよい。シリカゲルとは珪酸のゲルでＳｉＯ₂・ｎＨ₂
Ｏ（ｎは水和物量を示す。）の構造式で示される。アル
ミナゲルとは酸化アルミニウムのゲルでＡｌ₂Ｏ₃・ｎ
Ｈ₂Ｏ（ｎは水和物量を示す。）の構造式で示される。
珪酸系、アルミナ系等の活性土壌としては一般的に粘土
鉱物とされるものであり、珪素、アルミニウム、カリウ
ム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム等で構成さ
れ、水和物を含み、主成分として酸化珪素を含む物質
で、例えばアロフェン、カオリナイト、モンモリロナイ
ト、ハロイサイト、セピオライト、パリゴルスカイト、
ベーマイト等が挙げられ、天然に産出される天然品の
他、合成ゼオライト等のように人工品であるものも含ま
れる。

【００１６】また、これら吸着剤の形状は球状、多面体
状等で特に限定されない。形態も破砕品、成形品、球状
品等特に限定されない。さらに、粒径としては１００μ
ｍ以下のもの、好ましくは５μｍ以下のもの、さらに好
ましくは０．５μｍ以下のものを用いる。粒径が１００
μｍより大きいと、吸着剤が多孔性基材表面（孔内も含
む）に均一に付着することができない。すなわち、吸着
剤が基材表面に点在することとなり、しかる場合には、
多孔性基材に吸水しない部分が生じる。これを確認する
には例えば次のようにして確認できる。

【００１７】すなわち、吸水性多孔シート上の１０箇所
を適当に選び、１００ｍｍ上方から水を０．５μｌ滴下
し、水が完全に吸水するまでの時間を測定し、これを水
滴吸収性とし、１０箇所の水滴吸収性の最小値と最大値
の差が５秒以上をもってシートに吸水しない部分がある
と判断する方法、あるいは、吸水性多孔シート表面にカ
ーボンを厚さ１０ｎｍ程度となるように真空蒸着させ、
日本電子社製ＪＸＡ−８６２１形ＷＤ／ＥＤコンバイン
マイクロアナライザ−にて珪素元素あるいはアルミニウ
ム元素の面分析（元素マッピング）を実施すれば、繊維
表面に珪素あるいはアルミニウムの付着状態、すなわち
吸着剤の付着状態が確認され、繊維表面で珪素あるいは
アルミニウムが検出されない部分があれば付着ムラがあ
り、シート全体に吸着剤が行き渡っていないと判断する
方法等である。

【００１８】吸着剤の付着量としては、吸着剤の比表面
積（ｍ²／ｇ）と付着量（ｇ／ｍ^３）の積が２．５×１
０^６（ｍ²／ｍ³）以下となるように調節する。この
際１．１×１０⁶（ｍ²／ｍ³）以下が好ましく、さら
に好ましくは０．３５×１０⁶（ｍ²／ｍ³）以下、よ
りさらに好ましくは０．１８×１０⁶（ｍ²／ｍ³）以
下である。比表面積と付着量の積が２．５×１０⁶（ｍ
²／ｍ³）より大きくなると臭気物質の取り込み量が多
くなり、目的とする吸水性多孔シートの臭気の抑制がな
されない。吸着剤の比表面積は特に制限されるものでな
く、上述の吸着剤の比表面積と付着量の積が２．５×１
０⁶（ｍ²／ｍ³）以下を満足する値であればよい。比
表面積と付着量の積があまり小さい場合には付着量が少
なくなって水の取り込み量が少なくなるので、付着量は
少なくとも０．１×１０³（ｇ／ｃｍ³）であることが
好ましい。

【００１９】本発明の吸水性多孔シートを製造する方法
としては、有機繊維及び／又は無機繊維と吸着剤を一括
して乾式あるいは湿式にて抄造する方法、あるいは、あ
らかじめ有機繊維及び／又は無機繊維と強化用の樹脂か
ら多孔性基材を作製しておいて、これに吸着剤を含浸あ
るいはコーティングする方法等があげられる。以上のよ
うにして、臭気発生が少なく、吸水性、力学的特性に優
れた吸水性多孔シートを得ることができる。

【００２０】なお、本発明における特性値は次のように
して求めた。（１）吸水率：吸水性多孔シートの乾燥重量Ｗ₁（ｇ）
を測定し、次に、シートを水に十分に浸漬した後、水中
から引き上げて雫を切り、濡れた状態における重量Ｗ₂
（ｇ）を測定し、次式により求めた。

【００２１】

【数２】

【００２２】（２）水滴吸収性：シートの吸水所要時間
を表す値であり、具体的にはマイクロピペットで水５０
μｌを計り取り、１００ｍｍ上方からシートに水を滴下
させて、水がシートに完全に吸収されるのに要する時間
を測定し、この操作をシートの１０点について実施し、
この平均値をいう。この値が小さい程吸水性が良好であ
る。（３）曲げ強度：ＪＩＳ−Ｋ−７２０３〔硬質プラスチ
ックの曲げ試験方法〕に基づいて測定した。

【００２３】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、臭気の評価は次のようにして行った。臭気の評価：３００ｍ³の室内中で１日約１００本の喫
煙を実施し、吸水性多孔シートの暴露放置を７日間行っ
た。その後、悪臭の全く感じられない空間に置いてシー
ト上に水約１ｍｌを滴下し、水滴下部から発せられる臭
気を臭覚に障害のない１０人をモニターに選び官能検査
を実施した。官能検査の判定基準は、１；臭いを感じな
い、２；やや臭う、３；臭う、４；臭いがきつい、５；
極めて臭いがきつい、として１０人の平均値をとった。
この評価結果は評価２以下であると概ね使用するにさし
つかえない数値である。

【００２４】実施例１繊度１０デニール、繊維長５１ｍｍのポリエチレンテレ
フタレート短繊維８０重量部、繊度４デニール、繊維長
５１ｍｍのポリエチレンテレフタレート／イソフタレー
ト共重合体短繊維２０重量部からなる混繊不織布（目付
７００ｇ／ｍ²）を、加熱プレス成形機にて１８０℃、
１ｋｇ／ｃｍ²で５分間加熱加圧し、厚さ２ｍｍの部分
融着した短繊維不織布２０×２０ｃｍ²（シートＡ）を
調製した。他方、粒径０．１μｍ、比表面積２５０ｍ²
／ｇのシリカゲル微粒子２００ｇを水１リットル中に分
散させて分散液Ａを調製し、これをシートＡに含浸し
て、絞りローラで分散液Ａを絞った後、６０℃乾燥機中
で１２時間乾燥して、吸水性多孔シートＡを得た。この
吸水性多孔シートＡのシリカゲルの付着量は１．５×１
０³ｇ／ｍ³であった。

【００２５】実施例２繊度１０デニール、繊維長５１ｍｍのポリエチレンテレ
フタレート短繊維よりなる不織布（目付５００ｇ／
ｍ²）２０×２０ｃｍ²に、フェノール樹脂（ユニチカ
社製ユニベックス樹脂ＵＡ−３０、平均粒径２５μｍ、
熱流動性５０ｍｍ）の水分散液（２００ｇ／ｌ）を含浸
し、絞りローラでこの分散液を絞った後、１００℃で２
０分間乾燥し、未硬化のフェノール樹脂が付着している
ポリエチレンテレフタレート不織布を得た。この際のフ
ェノール樹脂の付着量は４０重量％であった。これを１
８０℃に余熱したプレス成形機を用いて１ｋｇ／ｃｍ²
で５分間加熱加圧して、フェノール樹脂を硬化させて厚
さ２ｍｍのシートＢを得た。さらに、シートＢに実施例
１で調製した分散液Ａを含浸し、絞りローラで分散液Ａ
を絞った後、６０℃乾燥機中で１２時間乾燥し吸水性多
孔シートＢを得た。この吸水性多孔シートＢのシリカゲ
ルの付着量は１．５×１０³ｇ／ｍ³であった。

【００２６】実施例３実施例２と同様にしてシリカゲルの付着量が５×１０³
ｇ／ｍ³である吸水性多孔シートＣを得た。

【００２７】実施例４実施例２と同様にしてシリカゲルの付着量が０．６５×
１０³ｇ／ｍ³である吸水性多孔シートＤを得た。

【００２８】実施例５実施例２で得たシートＢに粒径０．２μｍ、比表面積２
４０ｍ²／ｇのアルミナ微粒子を水中に分散させた分散
液Ｂ（２００ｇ／ｌ）を含浸し、絞りローラで分散液Ｂ
を絞った後、６０℃乾燥機中で１２時間乾燥した。この
際のアルミナのシートＢへの付着量は１．５×１０³ｇ
／ｍ³であった。こうして吸水性多孔シートＥを得た。

【００２９】実施例６実施例２で得たシートＢに粒径０．０５μｍ、比表面積
２５０ｍ²／ｇのシリカゲル微粒子を水中に分散させた
分散液Ｃ（２００ｇ／ｌ）を含浸し、絞りローラで分散
液Ｃを絞った後、６０℃乾燥機中で１２時間乾燥して、
吸水性多孔シートＦを得た。この吸水性多孔シートＦの
シリカゲルの付着量は０．２５×１０³ｇ／ｍ³であっ
た。

【００３０】実施例７実施例２で得たシートＢに粒径１０μｍ、比表面積２５
ｍ²／ｇのカオリナイト微粒子を水中に分散させた分散
液Ｄ（２００ｇ／ｌ）を含浸し、絞りローラで分散液Ｄ
を絞った後、６０℃乾燥機中で１２時間乾燥して吸水性
多孔シートＧを得た。この吸水性多孔シートＧのカオリ
ナイトの付着量は１５×１０³ｇ／ｍ³であった。

【００３１】実施例８実施例７と同様にしてカオリナイトの付着量が５０×１
０³ｇ／ｍ³である吸水性多孔シートＨを得た。

【００３２】比較例１実施例２と同様にしてシリカゲルの付着量が１２．５×
１０³ｇ／ｍ³である吸水性多孔シートＩを得た。

【００３３】比較例２実施例２で使用した未硬化のフェノール樹脂が付着した
ポリエチレンテレフタレート不織布を１８０℃に余熱し
たプレス成形機を用いて、１０ｋｇ／ｃｍ²で５分間加
熱加圧して、フェノール樹脂を硬化させて厚さ０．８ｍ
ｍ、気孔率３５％のシートＪを得た。さらにはシートＪ
に分散液Ａを含浸し、絞りローラで分散液Ａを絞った
後、６０℃乾燥機中で１２時間乾燥した。この際のシリ
カゲルのシートＪへの付着量は１．５×１０³ｇ／ｍ³
であった。こうして吸水性多孔シートＪを得た。

【００３４】比較例３実施例２で使用した未硬化のフェノール樹脂が付着した
ポリエチレンテレフタレート不織布を１８０℃に余熱し
たプレス成形機を用いて、０．２ｋｇ／ｃｍ²で５分間
加熱加圧して、フェノール樹脂を硬化させて厚さ５．０
ｍｍ、気孔率９３％のシートＫを得た。さらにはシート
Ｋに分散液Ａを含浸し、絞りローラで分散液Ａを絞った
後、６０℃乾燥機中で１２時間乾燥して吸水性多孔シー
トＫを得た。この吸水性多孔シートＫのシリカゲルの付
着量は１．５×１０³ｇ／ｍ³であった。

【００３５】比較例４実施例２で得たシートＢに粒径１２０μｍ、比表面積２
４０ｍ²／ｇのシリカゲル微粒子を水中に分散させた分
散液Ｅ（２００ｇ／ｌ）を含浸し、絞りローラで分散液
Ｅを絞った後、６０℃乾燥機中で１２時間乾燥した。こ
の際のシリカゲルのシートＢへの付着量は５×１０³ｇ
／ｍ³であった。こうして吸水性多孔シートＬを得た。

【００３６】比較例５比較例５と同様にして粒径１２０μｍ、比表面積２４０
ｍ²／ｇのシリカゲルの付着量が１５×１０³ｇ／ｍ³
である吸水性多孔シートＭを得た。上記実施例１〜８及
び比較例１〜５にて得られた吸水性多孔シートＡ〜Ｍに
ついて吸水率、水滴吸収性、曲げ強度及び臭気を測定し
た。その結果を表１にまとめて示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１から明らかなように、粒径０．１μ
ｍ、比表面積２５０ｍ²／ｇのシリカゲルを吸着剤とし
た吸水性多孔シートＢ、Ｉに着目すると比表面積と付着
量の積が３．１３×１０⁶ｍ²／ｍ³である吸水性多孔
シートＩは水滴吸収性、曲げ強度においては優れるが、
臭気の点で問題がある。また、吸水性多孔シートＢと同
一のシリカゲルを使用した吸水性多孔シートＪにおいて
は気孔率が３５％であり、曲げ強度と臭気においては優
れるものの、水滴吸収性すなわち吸水性に問題がある。
また、同様に吸水性多孔シートＫにおいては気孔率が９
３％であり、水滴吸収性と臭気には優れるものの、曲げ
強度が低く、力学的特性に問題がある。さらには粒径１
２０μｍ、比表面積２５０ｍ²／ｇのシリカゲルを吸着
剤とした吸水性多孔シートＬはシリカゲルの付着量は５
×１０³ｇ／ｍ³であり、臭気の点では問題ないが、水
滴吸収性で問題がある。また、Ｌと同様のシリカゲルを
使用して付着量が１５×１０³ｇ／ｍ³である吸水性多
孔シートＭにおいては水滴吸収性では問題ないが、臭気
においては問題である。それに対して実施例の吸水性多
孔シートＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈはいずれも上
記したような吸水性、力学的特性、及び臭気に関して問
題はなく、優れた吸水性多孔シートとしての特性を備え
ていることが明らかである。

【００３９】

【発明の効果】以上のように構成されているので、本発
明の吸水性多孔シートは、臭気発生が少なく、吸水性、
力学的特性に優れているので、調湿板、加湿器の保水
材、水蒸散板、結露防止板等として好適に利用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 5/04 B29C 70/06 C08J 9/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔性基材に吸着剤が付着してなる吸水
性多孔シートであって、この吸水性多孔シートの一方の
面から他の面に貫通する連続気孔を有していて、さらに
気孔率が４０〜９０％、吸水率が４０％以上、水滴吸収
性が３秒以内、曲げ強度が３０ｋｇ／ｃｍ²以上であ
り、吸着剤の付着量は吸着剤の比表面積（ｍ²／ｇ）と
付着量（ｇ／ｍ³）との積が２．５×１０⁶（ｍ²／ｍ
³）以下であることを特徴とする吸水性多孔シート。
【請求項２】多孔性基材が繊維から構成されている請
求項１記載の吸水性多孔シート。
【請求項３】多孔性基材が繊維と強化用樹脂とから構
成されている請求項１記載の吸水性多孔シート。