JP3707573B2 - 耐熱性吸着素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気中に含まれる有機溶剤等の悪臭成分を吸着除去する排ガス処理装置等に使用される吸着素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多数の空気通路を有する吸着素子としては、その形状は格子状等のシートを組み合わせたものや、エンボス状等のシートを凹凸形状に加工したものがあるが、吸着シートを有効に使う形状としてはハニカム状が好ましく、従って以下ハニカム状の吸着素子を例にとり本特許の概要について説明する。ハニカム状の吸着素子としては、ＰＶＡ等の有機バインダーおよび有機繊維およびもしくは無機繊維および吸着材を混合抄造してからなる吸着シートをハニカム成形機により、ハニカム成形用接着剤に有機系バインダーを使用し、ハニカム状に成形した物がある。この吸着素子は、嵩密度が小さく叩解度の高い有機繊維を使用している事とＰＶＡ等の有機バインダーを使用している事で吸着材の含有比率を高くする事が可能であり、有機溶剤等の悪臭成分を高吸着除去する事が可能である。しかし、ＰＶＡ等の有機バインダー及びハニカム成形用有機バインダーにより、再生工程等により加熱処理する場合、突発的に吸着素子の温度が３００℃程度に上昇した際、吸着素子が熱分解性を示し、素子の着火、燃焼の危険性があり、著しい強度低下を起こすと言う問題、すなわち耐熱性に劣ると言う欠点を有していた。一方、かかる耐熱性の高いハニカム状の吸着素子としては、無機バインダーおよび無機繊維からなるハニカム状の無機素子を吸着材と無機バインダーの混合スラリー液に含浸し乾燥させてなる無機吸着素子があり、該吸着素子は熱分解性を示さない無機物にて構成されている事から吸着素子自体の熱分解性は無いが、吸着材の担持性に劣り、素子に必要量の吸着材を含有させる事が困難で、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が低いという問題があった。さらには吸着材の脱落が起こり易いという問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、こうした事情に着目してなされたものであって、素子の吸着材の含有率が高く、脱落が少なく、高吸着性能の耐熱性吸着素子を得る事である。すなわち、ＰＶＡ等の抄紙用有機バインダーを使用し吸着素子の吸着材の含有比率を高くしようとすれば該抄紙用有機バインダーにより耐熱性が低くなり、無機物のみからなる無機吸着素子では、耐熱性は高いが吸着材の含有比率を高くする事が困難で吸着材の脱落が多いという問題点を解決する事である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）及び無機バインダー（Ｃ）を含むハニカム状の吸着素子であって、該吸着素子の空気中、３００℃で３０分間加熱処理した時の重量減少が１％以下である耐熱性吸着素子及び、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）でシート状物を作製したのち、該シート状物を成形用接着剤として有機バインダー（Ｂ−３）を用いて成形し、該成形物に無機バインダー（Ｃ）を含浸定着させ、該成形物を耐熱性有機ポリマー（Ｂ−１）の分解温度以下、低温度熱分解性有機ポリマー（Ｂ−２）及び前記成形用有機バインダー（Ｂ−３）の分解温度以上の温度で熱処理して得られる耐熱性吸着素子及び該吸着素子の製造方法である。尚、吸着素子とは、吸着材を含むシートを格子状、エンボス状、ハニカム状等の多数の空気通路を有する形状に加工したもの、もしくはシートを格子状、エンボス状、ハニカム状の多数の空気通路を有する形状に加工し基材と成し、該基材を含浸加工等の後工程により吸着材を定着させたものを示す。好ましくはハニカム状構造のものが好ましく、以下ハニカム状構造の吸着素子を中心に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明における吸着材（Ａ）とは、活性炭素材又はゼオライトであり、活性炭素材の場合は、形態は粉末状、もしくは繊維状であり、粒径は平均粒径１０〜３０μｍである。又、ゼオライトの場合は形態は粉末状であり、粒径は平均粒径で２〜１０μｍである。ゼオライトは、天然に産出されるゼオライトもあるが、有機溶剤等の悪臭成分を高吸着除去するには、吸着性能の高い人工的に合成された合成ゼオライトが適している。また、合成ゼオライトにおいては、対象とする悪臭成分により、最適なゼオライトの種類を選定する事が可能である。又、活性炭素材では反応性の極めて高い溶剤を吸着した際に反応熱を生じるが、ゼオライトの場合は反応熱が生じない。
【０００６】
本発明における有機成分（Ｂ）は、吸着素子製造時に吸着材（Ａ）を担持し、吸着素子成形後も担持する担体として作用する成分で、パルプ状の有機繊維、ことに融点もしくは熱分解温度が３００℃以上の耐熱性に優れた繊維である。該繊維はフィブリル化していることが吸着材（Ａ）の高担持に望ましい。熱分解温度が３００℃未満では、吸・脱着操作中に遭遇する高温下で、着火、燃焼、著しい強度低下が避けられない。具体的にはアラミド、メタアラミド、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトンから作られた繊維である。
有機成分（Ｂ）は前記耐熱性有機成分（Ｂ−１）の他に融点もしくは熱分解温度が３００℃未満の物質を含むのが好ましい。該低温度分解性有機成分（Ｂ−２）は吸着素子製造時、吸着材（Ａ）を吸着素子に高比率に担持させる作用を有する。該低温度分解性有機成分（Ｂ−２）は最終吸着素子に多量（１％以上）残存すると、高温時に着火、燃焼、著しい強度低下が起こるという前記耐熱性の点で好ましくない。本発明では低温度分解性有機成分（Ｂ−２）は、予め作製した吸着素子前駆体を高温熱処理することにより炭化物あるいは分解消失せしめ、低温度分解性有機成分の形で吸着素子に対して１％以上含有させないことが重要である。低温度分解性有機成分（Ｂ−２）としては、ＰＶＡ、澱粉、あるいはポリアクリロニトリル等が上げられるが、ＰＶＡが望ましい。
有機成分（Ｂ）は前記耐熱性有機成分（Ｂ−１）及び低温度熱分解性有機成分（Ｂ−２）の他に融点もしくは熱分解温度が３００℃未満の物質を含むことができる。ハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）は吸着素子製造時、ハニカム状に成形する際、ハニカムを構成するフルート部（２ａ）とライナー部（２ｂ）を定着させる作用を有する。該ハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）は最終吸着素子に多量（１％以上）残存すると、高温時に着火、燃焼、著しい強度低下が起こると言う前記耐熱性の点で好ましくない。本発明ではハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）は、予め作製した吸着素子前駆体を高温熱処理することにより炭化物あるいは分解消失せしめ、低温度分解性有機成分の形で吸着素子に対して１％以上含有させないことが重要である。ハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）としては、酢酸ビニール系エマルジョン、アクリル系エマルジョン等の合成樹脂系接着剤が望ましい。
【０００７】
本発明で用いられる無機バインダー（Ｃ）は、吸着素子の高温下での吸着材（Ａ）と構成繊維分とを定着維持させ、ハニカムを構成するフルート部（２ａ）とライナー部（２ｂ）を定着維持させるのに必須であり、例えば水に可溶であり、バインダーが素子に均一に分散され、熱処理の際、反応、ゲル化等によって硬化し、その硬化の際に吸着材と構成繊維を強固に定着せしめるもの、段成形においてシート状物同志を強固に定着せしめるものである。また熱分解温度が３００℃以上であり、反応性の高い有機溶剤により反応熱を生じ、素子の着火、燃焼の原因となる触媒性が低く、吸着材（Ａ）の吸着性能をその被覆により低下させにくい物であることが好ましい。例えば、ヘキサメタリン酸ソーダ等のリン酸塩系バインダー、ケイ酸ソーダ等のケイ酸塩系バインダー、シリカゾル等のゾル（コロイド）系バインダーが好ましい。また、吸着材（Ａ）と構成繊維分とを定着維持させる無機バインダー（Ｃ−１）とハニカムを構成するフルート部（２ａ）とライナー部（２ｂ）を定着維持させる無機バインダー（Ｃ−２）は同種類のバインダーを使用する必要は無く、生産性により適したバインダーを使用する事が望ましい。
【０００８】
本発明の耐熱性吸着性素子に含まれる吸着材（Ａ）の量は４０〜８０重量％。吸着性能及び生産性、吸着材の脱落を考慮すると５０〜８０重量％が好ましい。吸着材（Ａ）の含有量が４０％未満では充分な吸着性能が得られず、８０重量％以上では生産性が悪くなり、吸着材の脱落も多くなる。本発明の耐熱性吸着素子に含まれる有機成分（Ｂ）の量は、吸着素子前駆体対製造時に用いた有機成分及びその熱酸化物を合わせた量として５〜５５重量％である。（Ｂ）の含有量が５％未満では吸着材の担持能が不足し、５５％以上では吸着材の使用量を少なくしなければならない不都合が生じる。また吸着素子前駆体（シート状物）を作製する際の低温度分解性有機成分（Ｂ−２）の量は３〜５５重量％である。（Ｂ−２）の量が３％未満では、吸着材の担持性が不足し、５５％以上では吸着材の使用量を少なくしなければならない不都合が生じる。また本発明の耐熱性吸着素子に含まれる無機バインダー成分（Ｃ）の量は５〜３０重量％である。５重量％未満では吸着材（Ａ）と繊維分の及び繊維同士の定着性及びハニカムを構成するフルート部（２ａ）とライナー部（２ｂ）の定着性が乏しくなり、３０％以上になると吸着材の使用量を少なくしなければならない不都合が生じる。
【０００９】
本発明の耐熱性吸着素子は、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）でシート状物を作製した後、該シート状物（耐熱性吸着シート前駆体）をハニカム成形機により、ハニカム状形成接着材にハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）を使用し、ハニカム状に成形し、該ハニカム状物に無機バインダー（Ｃ）を含浸定着させ、該ハニカム状物（耐熱性吸着素子前駆体）を有機成分（Ｂ）の耐熱性有機成分（Ｂ−１）の融点もしくは分解温度以下の温度、低温度分解性有機成分（Ｂ−２）及びハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）の分解温度以上の温度で１〜６０分熱処理することにより低温度分解性有機成分を熱酸化分解せしめ、大部分を炭化物もしくは分解消失させることにより製造する事ができる。
また、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）及び無機バインダー（Ｃ）でシート状物を作製した後、該シート状物（耐熱性吸着シート前駆体）をハニカム成形機により、ハニカム成形用接着剤に無機バインダー（Ｃ）を含む接着材を用いてハニカム状に成形し、該ハニカム状物（耐熱性吸着素子前駆体）を、有機成分（Ｂ）の耐熱性有機成分の融点もしくは分解温度以下の温度、低温度分解性有機成分の分解温度以上の温度で１〜６０分熱処理することにり低温度分解性を有機成分を熱酸化分解せしめ、大部分を炭化物もしくは分解消失させることにより製造することができる。
また、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）及び無機バインダー（Ｃ）でシート状物を作製した後、該シート状物（耐熱性吸着シート前駆体）を有機成分（Ｂ）の耐熱性有機成分の融点もしくは分解温度以下の温度、低温度分解性有機成分の分解温度以上の温度で１〜６０分熱処理することにより低温度分解性有機成分を熱酸化分解せしめ、大部分を炭化物もしくは分解消失させることにより製造した耐熱性吸着シートをハニカム成形機により、ハニカム成形用接着剤に無機バインダー（Ｃ）を用いてハニカム状に成形し製造する事ができる。
【００１０】
本発明の前記シート状物（耐熱性吸着シート前駆体）及びハニカム状物（耐熱性吸着素子前駆体）は、例えば吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）及び無機バインダー（Ｃ）、必要に応じてガラス繊維、高分子凝集剤を用いて湿式抄紙法で製造し、シート状物を作成することができ、該シート状物よりハニカム状物を作製する事ができる。ハニカムの形状は波長５〜１００ｍｍ、波高５〜１００ｍｍである。
【００１１】
本発明の耐熱性吸着素子の製造に用いられる有機成分（Ｂ）は前記アラミド繊維等の耐熱性有機成分（Ｂ−１）の他に１５０〜３００℃で熱分解する低温度分解性有機成分（Ｂ−２）を用いる事が望ましい。低温度分解性有機成分（Ｂ−２）は湿式抄紙時の（Ａ）成分を（Ｂ−１）成分に及び（Ｂ−１）成分同士を接合させるためのバインダーとして働き、シート状物、ハニカム状物成形後は最終吸着素子（本発明耐熱性吸着素子）の耐熱性を阻害する成分となるので高温熱処理で炭化物とするか、分解消失せしめ最終吸着素子に残存する熱処理による重量減少を惹起する物質を減少させる。
【００１２】
前記シート状物及びハニカム状物の熱処理は加熱オーブン等を用い空気雰囲気中で実施するのが好ましい。熱処理温度は耐熱性有機成分（Ｂ−１）の融点もしくは分解温度（Ｔ1 ℃）以下、好ましくは５〜２０℃（Ｔ1 −５〜Ｔ1 −２０℃）、低温度分解成分（Ｂ−２）の分解温度は（Ｔ2 ℃）以上、好ましくは分解温度の１００〜２００℃以上の温度で処理時間は１〜６０分、好ましくは１〜３０分である。通常３５０〜４００℃で１〜１０分である。
【００１３】
本発明における耐熱性吸着素子の諸特性の測定方法は次の通りである。
▲１▼耐熱性吸着素子が含有する吸着材（Ａ）の含有量（Ｇ）は次式で求める。
Ｇ（重量％）＝（Ｑ／ｑ）×１００
ここで Ｑは吸着素子の吸着率（重量％）
ｑは吸着材自身の吸着率（重量％）
▲２▼吸着性能（吸着率ｑ及びＱ）の測定：（ＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準ずる）
吸着試験用Ｕ字管に吸着素子を入れ温度２５℃±０．５℃に調節した溶剤蒸気吸着性能試験装置（図２）に３０００ｐｐｍのトルエン混合空気を流し３０分間吸着させ、吸着素子の重量増加を測定する。吸着率ｑ及びＱは次式で求める。
ｑ及びＱ（ｗｔ％）＝Ｐ／Ｓ×１００
ここで Ｐは吸着素子の増量（ｇ）
Ｓは吸着素子の質量（ｇ）
▲３▼除去性能の測定
排気ガス処理装置（図３）を用い除去率（η）の測定を行う。除去率は次式にて求める。又、測定に使用する吸着素子のサイズは波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカムを積層し、２５ｃｍ×２５ｃｍ×４５ｃｍＬのサイズとした。
η（％）＝（Ｉ−Ｏ）／Ｉ×１００
ここで Ｉは処理ガス入口濃度（ｐｐｍ）
Ｏは処理ガス出口濃度（ｐｐｍ）
又、処理ガス条件は
処理ガス ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）
処理ガス濃度 １００（ｐｐｍ）
吸着通気風速 １．５（ｍ／ｓ）
吸着風量／脱着風量 １０（−）
脱着温度 １５０（℃）
▲４▼吸着素子の耐熱分解性（熱による重量減少）の測定：絶乾重量Ｗ1 （ｇ）の試料（吸着素子）を３００℃±１℃に調節した電気炉中で３０分熱処理し、乾燥デシケータ内で冷却後の重量（Ｗ2 ）を測定し次式で重量減少率（Ｆ％）を求める。
Ｆ（％）＝｛（Ｗ1 −Ｗ2 ）／（Ｗ1 ）｝×１００
▲５▼吸着素子の発熱開始温度の測定：吸着素子を発熱性評価装置（図４）のサンプル管内に入れ恒温層内温度を４００℃まで１０℃／ｍｉｎで昇温する。昇温の際、吸着素子に微量の空気を４．０ｃｍ／ｓｅｃの線速で供給する。その際、吸着素子の温度上昇を測定し、吸着素子温度が恒温層内温度以上になった温度を発熱開始温度とする。
▲６▼吸着素子からの吸着材の脱落：波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカムを１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズにし、該ハニカムを一定の強さで１０回たたき、ゼオライトの場合は黒色の紙上に、活性炭の場合は白色の紙上に脱落した吸着材の量で判定し、微量の場合は○、多い場合は×、中程度を△とした。
【００１４】
【実施例】
以下の実施例および比較例に基づいて本発明の耐熱性吸着素子について詳細に説明する。
（実施例１）
吸着材として疎水性ゼオライトを７５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー繊維（耐熱性有機成分）を１５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚さ約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量は含浸後シート重量に対して約３重量％である。次にこのハニカム状物を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して約７．５重量％定着させた。その後、このハニカム状物を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理を行い吸着性素子を得た。これにより得られた吸着素子は素子重量に対しゼオライト約７３．８重量％、ケブラー約１４．８重量％、ヘキサメタリン酸ソーダ約７．６重量％、ＰＶＡ０重量％、ポリ酢酸ビニルエマルジョン０％、ポリ酢酸ビニルエマルジョン炭化物とＰＶＡ炭化物約３．８重量％を含み空気中３００℃、３０分間の熱処理による乾燥減量は１％以下、耐熱性テストによる吸着シートの発熱温度は４００℃以上であり、極めて高い耐熱性を有する。また吸着材含有比率が高いために、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が極めて高い特徴を有する。尚吸着材ゼオライトの吸着性能（ｑ）を図２に示される装置で測定した結果８．５重量％であった。
【００１５】
（実施例２）
吸着材として疎水ゼオライトを７５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー繊維（耐熱性有機成分）を７．５重量％とガラス繊維（繊維径６μｍ×繊維長３ｍｍ）を７．５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚さ約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量は含浸後シート重量に対しての約３重量％である。次にこのハニカム状物を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して約７．５重量％定着させた。その後、このハニカム状物を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理を行い吸着素子を得た。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対しゼオライト約７３．８重量％、ケブラー約７．４重量％、ガラス繊維約７．４重量％、ヘキサメタリン酸ソーダ約７．６重量％、ＰＶＡ０重量％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン０％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン炭化物とＰＶＡ炭化物約３．８重量％を含み空気中３００℃、３０分間の熱処理による乾燥減量は１％以下、耐熱性テストによる吸着シートの発熱温度は４００℃以上であり、極めて高い耐熱性を有する。また吸着材含有比率が高いために、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が極めて高い特徴を有する。
【００１６】
（実施例３）
吸着材として活性炭素繊維を７５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー繊維（耐熱性有機成分）を１５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚さ約０．４０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量は含浸後シート重量に対して約３重量％である。次にこのハニカム状物を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して約７．５重量％定着させた。その後、このハニカム状物を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理を行い吸着素子を得た。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対し活性炭素繊維約７３．８重量％、ケブラー約７．４重量％、ガラス繊維約７．４重量％、ヘキサメタリン酸ソーダ約７．６重量％、ＰＶＡ０重量％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン０％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン炭化物とＰＶＡ炭化物約３．８重量％を含み空気中３００℃、３０分間の熱処理による乾燥減量は１％以下、耐熱性テストによる吸着シートの発熱温度は３５０℃以上であり、極めて高い耐熱性を有する。また吸着材含有比率が高いために、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が極めて高い特徴を有する。尚吸着材活性炭素繊維の吸着性能（ｑ）を図２に示される装置で測定した結果は２５重量％であった。
【００１７】
（実施例４）
吸着材として疎水ゼオライトを４５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー繊維（耐熱性有機成分）を４５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚さ約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量は含浸後シート重量に対しての約３重量％である。次にこのハニカム状物を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して約７．５重量％定着させた。その後、このハニカム状物を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理を行い吸着素子を得た。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対しゼオライト約４４．３重量％、ケブラー約４４．３重量％、ヘキサメタリン酸ソーダ約７．６重量％、ＰＶＡ０重量％、ポリ酢酸ビニルエマルジョン０％、ポリ酢酸ビニルエマルジョン炭化物とＰＶＡ炭化物約３．８重量％を含み空気中３００℃、３０分間の熱処理による乾燥減量は１％以下、耐熱性テストによる吸着シートの発熱温度は４００℃以上であり、極めて高い耐熱性を有する。また吸着材含有比率が高いために、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が極めて高い特徴を有する。
【００１８】
（比較例１）
吸着材として疎水性ゼオライトを７５重量％とパルプ状セルロース繊維（低温度熱分解性有機成分）を１５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚み約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分６０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量はシート重量に対して約３重量％である。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対しゼオライト約７２．８重量％、セルロース繊維約１４．６重量％、ポリ酢酸ビニール約２．９重量％、ＰＶＡ約９．７重量％となり、耐熱性の低い抄紙用有機バインダーとパルプ状セルロース繊維、ハニカム成形用有機バインダー使用しているため、実施例に比べ熱分解開始温度が低い。
【００１９】
（比較例２）
吸着材として疎水性ゼオライトを７５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー（耐熱分解性有機成分）を１５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚み約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量はシート重量に対して約３重量％である。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対しゼオライト約７２．８重量％、ケブラー繊維約１４．６重量％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン約２．９重量％、ＰＶＡ約９．７重量％となり、ハニカム成形用バインダーに無機バインダーを使用している事と、耐熱分解性を有するパルプ状有機繊維を使用しているため、比較例１、２に比べ耐熱分解性が若干向上するが、熱分解開始温度は低い。
【００２０】
（比較例３）
無機バインダーであるヘキサメタリン酸ソーダ２０重量％水溶液に対し吸着材として疎水性ゼオライトを８３．３重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー（耐熱分解性有機成分）を１６．７重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚み約０．１６ｍｍ、坪量約４０ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分４０％のシリカゾルを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形しようとしたが、シートに柔軟性が無い為、ハニカム状の吸着素子を得る事は出来なかった。
【００２１】
（比較例４）
ガラス繊維でなる波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状無機素子に無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダと、吸着材として疎水性ゼオライトを１：３の混合比で混合したスラリー液に含浸し、１５０℃〜２００℃のエアーにて乾燥させ、吸着素子を得た。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対してゼオライト約３５．８重量％、ガラス繊維約２３．０％、ヘキサメタリン酸ソーダ約３４．２重量％、無機バインダー約２．０重量％であり、無機物で構成されたシートに、無機バインダーと吸着材を含浸定着させる事で耐熱性が高くなるが、実施例に比べ、吸着材の担持比率が極めて低く、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が低く、吸着材の脱落が多い。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】
以上、説明した様に本発明の耐熱性吸着素子は、吸着材の含有比率が極めて高く、有機溶剤等の悪臭成分の吸着除去性能が極めて優れている、また、耐熱性を有する吸着素子であるため、再生工程等により突発的に３００℃程度の高温下にさらされた場合でも吸着素子の着火、燃焼、著しい強度低下の恐れがなく、また吸着材としてゼオライトを使用した場合には反応性の極めて高い有機溶剤を吸着した際に生ずる反応熱もなくなり、安全に有機溶剤等の悪臭有害ガスを吸着除去する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の耐熱性吸着素子の形状であるハニカム状の形状を示す。
【図２】図２は本発明の耐熱性吸着素子の吸着性能を評価する装置を示す。
【図３】図３は本発明の耐熱性吸着素子の除去性能を測定する排気ガス処理装置を示す。
【図４】図４は本発明のＢ成分すなわち、耐熱性有機ポリマー（Ｂ−１）及び低温度熱分解性有機ポリマー（Ｂ−２）の熱分解性開始温度を測定する装置である。
【符号の説明】
Ａ1 、Ａ2 温度調節用蛇管
Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 共通すり合わせ濾過板付ガス洗浄瓶（２５０ｍｌ）
Ｃ 混合瓶（球内径６０ｍｍ二球連続式）
Ｄ 吸着試験用Ｕ字管
Ｅ 三方コック
Ｆ1 溶剤蒸気発生空気流量計
Ｆ2 希釈空気用流量計
Ｇ 恒温槽又は恒温水槽
Ｈ 余剰ガス出口
Ｉ 乾燥空気入口
Ｊ 排気口
Ｋ1 、Ｋ2 ガス流量調節コック
Ｌ 溶剤
Ｍ 恒温槽
Ｎ サンプル管
Ｏ サンプル
Ｐ 熱電対
Ｑ 温度記録計
Ｒ 空気
Ｓ 排気
２ａ フルート部
２ｂ ライナー部
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気中に含まれる有機溶剤等の悪臭成分を吸着除去する排ガス処理装置等に使用される吸着素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多数の空気通路を有する吸着素子としては、その形状は格子状等のシートを組み合わせたものや、エンボス状等のシートを凹凸形状に加工したものがあるが、吸着シートを有効に使う形状としてはハニカム状が好ましく、従って以下ハニカム状の吸着素子を例にとり本特許の概要について説明する。ハニカム状の吸着素子としては、ＰＶＡ等の有機バインダーおよび有機繊維およびもしくは無機繊維および吸着材を混合抄造してからなる吸着シートをハニカム成形機により、ハニカム成形用接着剤に有機系バインダーを使用し、ハニカム状に成形した物がある。この吸着素子は、嵩密度が小さく叩解度の高い有機繊維を使用している事とＰＶＡ等の有機バインダーを使用している事で吸着材の含有比率を高くする事が可能であり、有機溶剤等の悪臭成分を高吸着除去する事が可能である。しかし、ＰＶＡ等の有機バインダー及びハニカム成形用有機バインダーにより、再生工程等により加熱処理する場合、突発的に吸着素子の温度が３００℃程度に上昇した際、吸着素子が熱分解性を示し、素子の着火、燃焼の危険性があり、著しい強度低下を起こすと言う問題、すなわち耐熱性に劣ると言う欠点を有していた。一方、かかる耐熱性の高いハニカム状の吸着素子としては、無機バインダーおよび無機繊維からなるハニカム状の無機素子を吸着材と無機バインダーの混合スラリー液に含浸し乾燥させてなる無機吸着素子があり、該吸着素子は熱分解性を示さない無機物にて構成されている事から吸着素子自体の熱分解性は無いが、吸着材の担持性に劣り、素子に必要量の吸着材を含有させる事が困難で、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が低いという問題があった。さらには吸着材の脱落が起こり易いという問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、こうした事情に着目してなされたものであって、素子の吸着材の含有率が高く、脱落が少なく、高吸着性能の耐熱性吸着素子を得る事である。すなわち、ＰＶＡ等の抄紙用有機バインダーを使用し吸着素子の吸着材の含有比率を高くしようとすれば該抄紙用有機バインダーにより耐熱性が低くなり、無機物のみからなる無機吸着素子では、耐熱性は高いが吸着材の含有比率を高くする事が困難で吸着材の脱落が多いという問題点を解決する事である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）及び無機バインダー（Ｃ）を含むハニカム状の吸着素子であって、該吸着素子の空気中、３００℃で３０分間加熱処理した時の重量減少が１％以下である耐熱性吸着素子及び、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）でシート状物を作製したのち、該シート状物を成形用接着剤として有機バインダー（Ｂ−３）を用いて成形し、該成形物に無機バインダー（Ｃ）を含浸定着させ、該成形物を耐熱性有機ポリマー（Ｂ−１）の分解温度以下、低温度熱分解性有機ポリマー（Ｂ−２）及び前記成形用有機バインダー（Ｂ−３）の分解温度以上の温度で熱処理して得られる耐熱性吸着素子及び該吸着素子の製造方法である。尚、吸着素子とは、吸着材を含むシートを格子状、エンボス状、ハニカム状等の多数の空気通路を有する形状に加工したもの、もしくはシートを格子状、エンボス状、ハニカム状の多数の空気通路を有する形状に加工し基材と成し、該基材を含浸加工等の後工程により吸着材を定着させたものを示す。好ましくはハニカム状構造のものが好ましく、以下ハニカム状構造の吸着素子を中心に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明における吸着材（Ａ）とは、活性炭素材又はゼオライトであり、活性炭素材の場合は、形態は粉末状、もしくは繊維状であり、粒径は平均粒径１０〜３０μｍである。又、ゼオライトの場合は形態は粉末状であり、粒径は平均粒径で２〜１０μｍである。ゼオライトは、天然に産出されるゼオライトもあるが、有機溶剤等の悪臭成分を高吸着除去するには、吸着性能の高い人工的に合成された合成ゼオライトが適している。また、合成ゼオライトにおいては、対象とする悪臭成分により、最適なゼオライトの種類を選定する事が可能である。又、活性炭素材では反応性の極めて高い溶剤を吸着した際に反応熱を生じるが、ゼオライトの場合は反応熱が生じない。
【０００６】
本発明における有機成分（Ｂ）は、吸着素子製造時に吸着材（Ａ）を担持し、吸着素子成形後も担持する担体として作用する成分で、パルプ状の有機繊維、ことに融点もしくは熱分解温度が３００℃以上の耐熱性に優れた繊維である。該繊維はフィブリル化していることが吸着材（Ａ）の高担持に望ましい。熱分解温度が３００℃未満では、吸・脱着操作中に遭遇する高温下で、着火、燃焼、著しい強度低下が避けられない。具体的にはアラミド、メタアラミド、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトンから作られた繊維である。
有機成分（Ｂ）は前記耐熱性有機成分（Ｂ−１）の他に融点もしくは熱分解温度が３００℃未満の物質を含むのが好ましい。該低温度分解性有機成分（Ｂ−２）は吸着素子製造時、吸着材（Ａ）を吸着素子に高比率に担持させる作用を有する。該低温度分解性有機成分（Ｂ−２）は最終吸着素子に多量（１％以上）残存すると、高温時に着火、燃焼、著しい強度低下が起こるという前記耐熱性の点で好ましくない。本発明では低温度分解性有機成分（Ｂ−２）は、予め作製した吸着素子前駆体を高温熱処理することにより炭化物あるいは分解消失せしめ、低温度分解性有機成分の形で吸着素子に対して１％以上含有させないことが重要である。低温度分解性有機成分（Ｂ−２）としては、ＰＶＡ、澱粉、あるいはポリアクリロニトリル等が上げられるが、ＰＶＡが望ましい。
有機成分（Ｂ）は前記耐熱性有機成分（Ｂ−１）及び低温度熱分解性有機成分（Ｂ−２）の他に融点もしくは熱分解温度が３００℃未満の物質を含むことができる。ハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）は吸着素子製造時、ハニカム状に成形する際、ハニカムを構成するフルート部（２ａ）とライナー部（２ｂ）を定着させる作用を有する。該ハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）は最終吸着素子に多量（１％以上）残存すると、高温時に着火、燃焼、著しい強度低下が起こると言う前記耐熱性の点で好ましくない。本発明ではハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）は、予め作製した吸着素子前駆体を高温熱処理することにより炭化物あるいは分解消失せしめ、低温度分解性有機成分の形で吸着素子に対して１％以上含有させないことが重要である。ハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）としては、酢酸ビニール系エマルジョン、アクリル系エマルジョン等の合成樹脂系接着剤が望ましい。
【０００７】
本発明で用いられる無機バインダー（Ｃ）は、吸着素子の高温下での吸着材（Ａ）と構成繊維分とを定着維持させ、ハニカムを構成するフルート部（２ａ）とライナー部（２ｂ）を定着維持させるのに必須であり、例えば水に可溶であり、バインダーが素子に均一に分散され、熱処理の際、反応、ゲル化等によって硬化し、その硬化の際に吸着材と構成繊維を強固に定着せしめるもの、段成形においてシート状物同志を強固に定着せしめるものである。また熱分解温度が３００℃以上であり、反応性の高い有機溶剤により反応熱を生じ、素子の着火、燃焼の原因となる触媒性が低く、吸着材（Ａ）の吸着性能をその被覆により低下させにくい物であることが好ましい。例えば、ヘキサメタリン酸ソーダ等のリン酸塩系バインダー、ケイ酸ソーダ等のケイ酸塩系バインダー、シリカゾル等のゾル（コロイド）系バインダーが好ましい。また、吸着材（Ａ）と構成繊維分とを定着維持させる無機バインダー（Ｃ−１）とハニカムを構成するフルート部（２ａ）とライナー部（２ｂ）を定着維持させる無機バインダー（Ｃ−２）は同種類のバインダーを使用する必要は無く、生産性により適したバインダーを使用する事が望ましい。
【０００８】
本発明の耐熱性吸着性素子に含まれる吸着材（Ａ）の量は４０〜８０重量％。吸着性能及び生産性、吸着材の脱落を考慮すると５０〜８０重量％が好ましい。吸着材（Ａ）の含有量が４０％未満では充分な吸着性能が得られず、８０重量％以上では生産性が悪くなり、吸着材の脱落も多くなる。本発明の耐熱性吸着素子に含まれる有機成分（Ｂ）の量は、吸着素子前駆体対製造時に用いた有機成分及びその熱酸化物を合わせた量として５〜５５重量％である。（Ｂ）の含有量が５％未満では吸着材の担持能が不足し、５５％以上では吸着材の使用量を少なくしなければならない不都合が生じる。また吸着素子前駆体（シート状物）を作製する際の低温度分解性有機成分（Ｂ−２）の量は３〜５５重量％である。（Ｂ−２）の量が３％未満では、吸着材の担持性が不足し、５５％以上では吸着材の使用量を少なくしなければならない不都合が生じる。また本発明の耐熱性吸着素子に含まれる無機バインダー成分（Ｃ）の量は５〜３０重量％である。５重量％未満では吸着材（Ａ）と繊維分の及び繊維同士の定着性及びハニカムを構成するフルート部（２ａ）とライナー部（２ｂ）の定着性が乏しくなり、３０％以上になると吸着材の使用量を少なくしなければならない不都合が生じる。
【０００９】
本発明の耐熱性吸着素子は、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）でシート状物を作製した後、該シート状物（耐熱性吸着シート前駆体）をハニカム成形機により、ハニカム状形成接着材にハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）を使用し、ハニカム状に成形し、該ハニカム状物に無機バインダー（Ｃ）を含浸定着させ、該ハニカム状物（耐熱性吸着素子前駆体）を有機成分（Ｂ）の耐熱性有機成分（Ｂ−１）の融点もしくは分解温度以下の温度、低温度分解性有機成分（Ｂ−２）及びハニカム成形用有機バインダー（Ｂ−３）の分解温度以上の温度で１〜６０分熱処理することにより低温度分解性有機成分を熱酸化分解せしめ、大部分を炭化物もしくは分解消失させることにより製造する事ができる。
また、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）及び無機バインダー（Ｃ）でシート状物を作製した後、該シート状物（耐熱性吸着シート前駆体）をハニカム成形機により、ハニカム成形用接着剤に無機バインダー（Ｃ）を含む接着材を用いてハニカム状に成形し、該ハニカム状物（耐熱性吸着素子前駆体）を、有機成分（Ｂ）の耐熱性有機成分の融点もしくは分解温度以下の温度、低温度分解性有機成分の分解温度以上の温度で１〜６０分熱処理することにり低温度分解性を有機成分を熱酸化分解せしめ、大部分を炭化物もしくは分解消失させることにより製造することができる。
また、吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）及び無機バインダー（Ｃ）でシート状物を作製した後、該シート状物（耐熱性吸着シート前駆体）を有機成分（Ｂ）の耐熱性有機成分の融点もしくは分解温度以下の温度、低温度分解性有機成分の分解温度以上の温度で１〜６０分熱処理することにより低温度分解性有機成分を熱酸化分解せしめ、大部分を炭化物もしくは分解消失させることにより製造した耐熱性吸着シートをハニカム成形機により、ハニカム成形用接着剤に無機バインダー（Ｃ）を用いてハニカム状に成形し製造する事ができる。
【００１０】
本発明の前記シート状物（耐熱性吸着シート前駆体）及びハニカム状物（耐熱性吸着素子前駆体）は、例えば吸着材（Ａ）、有機成分（Ｂ）及び無機バインダー（Ｃ）、必要に応じてガラス繊維、高分子凝集剤を用いて湿式抄紙法で製造し、シート状物を作成することができ、該シート状物よりハニカム状物を作製する事ができる。ハニカムの形状は波長５〜１００ｍｍ、波高５〜１００ｍｍである。
【００１１】
本発明の耐熱性吸着素子の製造に用いられる有機成分（Ｂ）は前記アラミド繊維等の耐熱性有機成分（Ｂ−１）の他に１５０〜３００℃で熱分解する低温度分解性有機成分（Ｂ−２）を用いる事が望ましい。低温度分解性有機成分（Ｂ−２）は湿式抄紙時の（Ａ）成分を（Ｂ−１）成分に及び（Ｂ−１）成分同士を接合させるためのバインダーとして働き、シート状物、ハニカム状物成形後は最終吸着素子（本発明耐熱性吸着素子）の耐熱性を阻害する成分となるので高温熱処理で炭化物とするか、分解消失せしめ最終吸着素子に残存する熱処理による重量減少を惹起する物質を減少させる。
【００１２】
前記シート状物及びハニカム状物の熱処理は加熱オーブン等を用い空気雰囲気中で実施するのが好ましい。熱処理温度は耐熱性有機成分（Ｂ−１）の融点もしくは分解温度（Ｔ1 ℃）以下、好ましくは５〜２０℃（Ｔ1 −５〜Ｔ1 −２０℃）、低温度分解成分（Ｂ−２）の分解温度は（Ｔ2 ℃）以上、好ましくは分解温度の１００〜２００℃以上の温度で処理時間は１〜６０分、好ましくは１〜３０分である。通常３５０〜４００℃で１〜１０分である。
【００１３】
本発明における耐熱性吸着素子の諸特性の測定方法は次の通りである。
▲１▼耐熱性吸着素子が含有する吸着材（Ａ）の含有量（Ｇ）は次式で求める。
Ｇ（重量％）＝（Ｑ／ｑ）×１００
ここで Ｑは吸着素子の吸着率（重量％）
ｑは吸着材自身の吸着率（重量％）
▲２▼吸着性能（吸着率ｑ及びＱ）の測定：（ＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準ずる）
吸着試験用Ｕ字管に吸着素子を入れ温度２５℃±０．５℃に調節した溶剤蒸気吸着性能試験装置（図２）に３０００ｐｐｍのトルエン混合空気を流し３０分間吸着させ、吸着素子の重量増加を測定する。吸着率ｑ及びＱは次式で求める。
ｑ及びＱ（ｗｔ％）＝Ｐ／Ｓ×１００
ここで Ｐは吸着素子の増量（ｇ）
Ｓは吸着素子の質量（ｇ）
▲３▼除去性能の測定
排気ガス処理装置（図３）を用い除去率（η）の測定を行う。除去率は次式にて求める。又、測定に使用する吸着素子のサイズは波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカムを積層し、２５ｃｍ×２５ｃｍ×４５ｃｍＬのサイズとした。
η（％）＝（Ｉ−Ｏ）／Ｉ×１００
ここで Ｉは処理ガス入口濃度（ｐｐｍ）
Ｏは処理ガス出口濃度（ｐｐｍ）
又、処理ガス条件は
処理ガス ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）
処理ガス濃度 １００（ｐｐｍ）
吸着通気風速 １．５（ｍ／ｓ）
吸着風量／脱着風量 １０（−）
脱着温度 １５０（℃）
▲４▼吸着素子の耐熱分解性（熱による重量減少）の測定：絶乾重量Ｗ1 （ｇ）の試料（吸着素子）を３００℃±１℃に調節した電気炉中で３０分熱処理し、乾燥デシケータ内で冷却後の重量（Ｗ2 ）を測定し次式で重量減少率（Ｆ％）を求める。
Ｆ（％）＝｛（Ｗ1 −Ｗ2 ）／（Ｗ1 ）｝×１００
▲５▼吸着素子の発熱開始温度の測定：吸着素子を発熱性評価装置（図４）のサンプル管内に入れ恒温層内温度を４００℃まで１０℃／ｍｉｎで昇温する。昇温の際、吸着素子に微量の空気を４．０ｃｍ／ｓｅｃの線速で供給する。その際、吸着素子の温度上昇を測定し、吸着素子温度が恒温層内温度以上になった温度を発熱開始温度とする。
▲６▼吸着素子からの吸着材の脱落：波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカムを１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズにし、該ハニカムを一定の強さで１０回たたき、ゼオライトの場合は黒色の紙上に、活性炭の場合は白色の紙上に脱落した吸着材の量で判定し、微量の場合は○、多い場合は×、中程度を△とした。
【００１４】
【実施例】
以下の実施例および比較例に基づいて本発明の耐熱性吸着素子について詳細に説明する。
（実施例１）
吸着材として疎水性ゼオライトを７５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー繊維（耐熱性有機成分）を１５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚さ約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量は含浸後シート重量に対して約３重量％である。次にこのハニカム状物を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して約７．５重量％定着させた。その後、このハニカム状物を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理を行い吸着性素子を得た。これにより得られた吸着素子は素子重量に対しゼオライト約７３．８重量％、ケブラー約１４．８重量％、ヘキサメタリン酸ソーダ約７．６重量％、ＰＶＡ０重量％、ポリ酢酸ビニルエマルジョン０％、ポリ酢酸ビニルエマルジョン炭化物とＰＶＡ炭化物約３．８重量％を含み空気中３００℃、３０分間の熱処理による乾燥減量は１％以下、耐熱性テストによる吸着シートの発熱温度は４００℃以上であり、極めて高い耐熱性を有する。また吸着材含有比率が高いために、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が極めて高い特徴を有する。尚吸着材ゼオライトの吸着性能（ｑ）を図２に示される装置で測定した結果８．５重量％であった。
【００１５】
（実施例２）
吸着材として疎水ゼオライトを７５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー繊維（耐熱性有機成分）を７．５重量％とガラス繊維（繊維径６μｍ×繊維長３ｍｍ）を７．５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚さ約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量は含浸後シート重量に対しての約３重量％である。次にこのハニカム状物を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して約７．５重量％定着させた。その後、このハニカム状物を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理を行い吸着素子を得た。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対しゼオライト約７３．８重量％、ケブラー約７．４重量％、ガラス繊維約７．４重量％、ヘキサメタリン酸ソーダ約７．６重量％、ＰＶＡ０重量％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン０％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン炭化物とＰＶＡ炭化物約３．８重量％を含み空気中３００℃、３０分間の熱処理による乾燥減量は１％以下、耐熱性テストによる吸着シートの発熱温度は４００℃以上であり、極めて高い耐熱性を有する。また吸着材含有比率が高いために、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が極めて高い特徴を有する。
【００１６】
（実施例３）
吸着材として活性炭素繊維を７５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー繊維（耐熱性有機成分）を１５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚さ約０．４０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量は含浸後シート重量に対して約３重量％である。次にこのハニカム状物を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して約７．５重量％定着させた。その後、このハニカム状物を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理を行い吸着素子を得た。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対し活性炭素繊維約７３．８重量％、ケブラー約７．４重量％、ガラス繊維約７．４重量％、ヘキサメタリン酸ソーダ約７．６重量％、ＰＶＡ０重量％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン０％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン炭化物とＰＶＡ炭化物約３．８重量％を含み空気中３００℃、３０分間の熱処理による乾燥減量は１％以下、耐熱性テストによる吸着シートの発熱温度は３５０℃以上であり、極めて高い耐熱性を有する。また吸着材含有比率が高いために、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が極めて高い特徴を有する。尚吸着材活性炭素繊維の吸着性能（ｑ）を図２に示される装置で測定した結果は２５重量％であった。
【００１７】
（実施例４）
吸着材として疎水ゼオライトを４５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー繊維（耐熱性有機成分）を４５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚さ約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量は含浸後シート重量に対しての約３重量％である。次にこのハニカム状物を、無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ７重量％水溶液に含浸し、ヘキサメタリン酸ソーダを含浸前シート重量に対して約７．５重量％定着させた。その後、このハニカム状物を焼成炉にて空気中４００℃で約３分間熱処理を行い吸着素子を得た。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対しゼオライト約４４．３重量％、ケブラー約４４．３重量％、ヘキサメタリン酸ソーダ約７．６重量％、ＰＶＡ０重量％、ポリ酢酸ビニルエマルジョン０％、ポリ酢酸ビニルエマルジョン炭化物とＰＶＡ炭化物約３．８重量％を含み空気中３００℃、３０分間の熱処理による乾燥減量は１％以下、耐熱性テストによる吸着シートの発熱温度は４００℃以上であり、極めて高い耐熱性を有する。また吸着材含有比率が高いために、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が極めて高い特徴を有する。
【００１８】
（比較例１）
吸着材として疎水性ゼオライトを７５重量％とパルプ状セルロース繊維（低温度熱分解性有機成分）を１５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚み約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分６０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量はシート重量に対して約３重量％である。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対しゼオライト約７２．８重量％、セルロース繊維約１４．６重量％、ポリ酢酸ビニール約２．９重量％、ＰＶＡ約９．７重量％となり、耐熱性の低い抄紙用有機バインダーとパルプ状セルロース繊維、ハニカム成形用有機バインダー使用しているため、実施例に比べ熱分解開始温度が低い。
【００１９】
（比較例２）
吸着材として疎水性ゼオライトを７５重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー（耐熱分解性有機成分）を１５重量％と熱分解性有機バインダーとしてＰＶＡ（低温度熱分解性有機成分）を１０重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚み約０．２０ｍｍ、坪量約７５ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分５０％のポリ酢酸ビニールエマルジョンを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形した。その際に使用したハニカム成形用接着剤の量はシート重量に対して約３重量％である。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対しゼオライト約７２．８重量％、ケブラー繊維約１４．６重量％、ポリ酢酸ビニールエマルジョン約２．９重量％、ＰＶＡ約９．７重量％となり、ハニカム成形用バインダーに無機バインダーを使用している事と、耐熱分解性を有するパルプ状有機繊維を使用しているため、比較例１、２に比べ耐熱分解性が若干向上するが、熱分解開始温度は低い。
【００２０】
（比較例３）
無機バインダーであるヘキサメタリン酸ソーダ２０重量％水溶液に対し吸着材として疎水性ゼオライトを８３．３重量％と耐熱分解性５００℃を有するパルプ状有機繊維であるケブラー（耐熱分解性有機成分）を１６．７重量％の組成で湿式抄紙装置を使い厚み約０．１６ｍｍ、坪量約４０ｇ／ｍ2 のシート状物を得た。次にこのシート状物をハニカム成形機を用い、ハニカム成形用接着剤に固形分４０％のシリカゾルを使用し波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状に成形しようとしたが、シートに柔軟性が無い為、ハニカム状の吸着素子を得る事は出来なかった。
【００２１】
（比較例４）
ガラス繊維でなる波長３．１ｍｍ、波高２．１ｍｍのハニカム状無機素子に無機バインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダと、吸着材として疎水性ゼオライトを１：３の混合比で混合したスラリー液に含浸し、１５０℃〜２００℃のエアーにて乾燥させ、吸着素子を得た。これにより得られた吸着素子は、素子重量に対してゼオライト約３５．８重量％、ガラス繊維約２３．０％、ヘキサメタリン酸ソーダ約３４．２重量％、無機バインダー約２．０重量％であり、無機物で構成されたシートに、無機バインダーと吸着材を含浸定着させる事で耐熱性が高くなるが、実施例に比べ、吸着材の担持比率が極めて低く、有機溶剤等の悪臭成分の吸着性能が低く、吸着材の脱落が多い。
【００２２】
【表１】
【発明の効果】
以上、説明した様に本発明の耐熱性吸着素子は、吸着材の含有比率が極めて高く、有機溶剤等の悪臭成分の吸着除去性能が極めて優れている、また、耐熱性を有する吸着素子であるため、再生工程等により突発的に３００℃程度の高温下にさらされた場合でも吸着素子の着火、燃焼、著しい強度低下の恐れがなく、また吸着材としてゼオライトを使用した場合には反応性の極めて高い有機溶剤を吸着した際に生ずる反応熱もなくなり、安全に有機溶剤等の悪臭有害ガスを吸着除去する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の耐熱性吸着素子の形状であるハニカム状の形状を示す。
【図２】図２は本発明の耐熱性吸着素子の吸着性能を評価する装置を示す。
【図３】図３は本発明の耐熱性吸着素子の除去性能を測定する排気ガス処理装置を示す。
【図４】図４は本発明のＢ成分すなわち、耐熱性有機ポリマー（Ｂ−１）及び低温度熱分解性有機ポリマー（Ｂ−２）の熱分解性開始温度を測定する装置である。
【符号の説明】
Ａ1 、Ａ2 温度調節用蛇管
Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 共通すり合わせ濾過板付ガス洗浄瓶（２５０ｍｌ）
Ｃ 混合瓶（球内径６０ｍｍ二球連続式）
Ｄ 吸着試験用Ｕ字管
Ｅ 三方コック
Ｆ1 溶剤蒸気発生空気流量計
Ｆ2 希釈空気用流量計
Ｇ 恒温槽又は恒温水槽
Ｈ 余剰ガス出口
Ｉ 乾燥空気入口
Ｊ 排気口
Ｋ1 、Ｋ2 ガス流量調節コック
Ｌ 溶剤
Ｍ 恒温槽
Ｎ サンプル管
Ｏ サンプル
Ｐ 熱電対
Ｑ 温度記録計
Ｒ 空気
Ｓ 排気
２ａ フルート部
２ｂ ライナー部
Claims (6)
- ゼオライトを主成分とする吸着剤（Ａ）、融点もしくは熱分解温度が３００℃以上の有機繊維（Ｂ）、無機バインダー（Ｃ）、融点もしくは熱分解温度が２５０℃以下の有機バインダーの熱酸化物（Ｄ）を含む多数の空気通路を有する吸着素子であって、該吸着素子の空気中３００℃で３０分間の加熱処理した時の重量減少が１％以下である耐熱性吸着素子。
- ハニカム状構造であることを特徴とする請求項１記載の耐熱性吸着素子。
- ゼオライトを主成分とする吸着剤（Ａ）の量が４０〜８０重量％で有る請求項１又は２何れかに記載の耐熱性吸着素子。
- 融点もしくは熱分解温度が３００℃以上の有機繊維（Ｂ）またはその熱酸化物のハニカム状構造の吸着素子に含まれる量が５〜５５重量％である請求項１〜３何れかに記載の耐熱性吸着素子。
- 融点もしくは熱分解温度が３００℃以上の有機繊維（Ｂ）がアラミド系ポリマー、ベンズイミダゾール系ポリマー、ベンゾオキサゾール系ポリマー、ポリイミド系ポリマーから選ばれた少なくとも一種のポリマーである請求項１〜４何れかに記載の耐熱性吸着素子。
- 融点もしくは熱分解温度が２５０℃以下の有機バインダーが、ＰＶＡ系ポリマー及び／又はポリアクリロニトリル系ポリマーであることを特徴とする請求項１〜５何れかに記載の耐熱性吸着素子。
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