JP4401240B2

JP4401240B2 - 全熱交換素子用紙

Info

Publication number: JP4401240B2
Application number: JP2004144571A
Authority: JP
Inventors: 正義大森; 孝作永島
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: KR101127270B1; KR20060047872A; JP2005325473A

Description

本発明は全熱交換素子用紙に関し、特にガスバリア性に優れると共に吸湿性と防炎性にも優れる上、二酸化炭素の移行率の低い全熱交換素子用紙に関する。

全熱交換素子用素材として使用される全熱交換素子用紙は、空調機等の熱交換器の吸気路と排気路との仕切り部材として用いられ、主に紙を材料としている。この全熱交換素子用紙は、全熱交換性と共に湿度の透過性が求められることから吸湿性の高いことが要求されると共に、紙を原材料としていることから、発火の危険性を防止するための防炎性も要求される。そこで従来の全熱交換素子用紙には、グアニジン系等の公知の防炎剤と無機酸塩等の公知の吸湿剤とを原紙に含浸させることが行われていた。しかしながら、これらの全熱交換素子用素材は吸湿性や防炎性に優れたものではあるが、透気度が低いために、排気されるガス中の二酸化炭素が、新鮮な空気中に移行するという欠点があった。

例えば、吸湿剤として有機酸塩を用いて吸湿性を向上させた全熱交換素子用素材（特許文献１、２）が開示されているが、これらはガスバリア性の向上を目的としたものではない。また、燃焼発熱量の低い合成繊維が配合された原紙からなる全熱交換素子用素材（特許文献３）の場合には、防炎性は優れているものの、透気度は１０２〜１１２秒程度であり、やはりガスバリア性が低いという欠点があった。

特開平１０−６０７９６号公報特開平１０−１８３４９２号公報特開１０−２５９５９６号公報

かかる欠点は、親水性繊維からなると共に吸湿剤を含有する空気遮蔽機能性シートからなる熱交換器用仕切り部材によって改善された（特許文献４）。確かに、この仕切り部材の場合には、ＪＩＳＰ８１１７に準拠して測定した透気度を２００秒／１００ｍｌ以上とすることにより、二酸化炭素の移行率を５％以下のものに適用させることができ、５，０００秒／１００ｍｌ以上とすることによって二酸化炭素の移行率を１％以下にすることができる旨記載されている。すなわち、二酸化炭素の移行率を１％以下にするには、５，０００秒／１００ｍｌ以上という大きな透気度を有する部材が必要であった。しかしながら、このような大きな透気度の部材は吸湿性が低いという欠点があった。

特開２００３−１４８８９２号公報

そこで本発明者等は、透気度をそれほど大きくしなくても、吸湿性、ガスバリア性及び防炎性に優れると共に二酸化炭素の移行率が低い、安価な全熱交換素子用紙を得べく鋭意検討した結果、木材パルプ中の針葉樹パルプの比率及びショッパーフリーネスを調節することによって、透気度が１，０００秒／１００ｍｌ以下であっても二酸化炭素の移行率を１％以下とすることができるだけでなく、透気度を５，０００秒／１００ｍｌ以上としても吸湿性を十分確保することができることを見出し、本発明に到達した。
従って本発明の目的は、従来ほど透気度が高くなくとも、吸湿性、ガスバリア性及び防炎性に優れると共に、二酸化炭素の移行率が低い、安価な全熱交換素子用紙を提供することにある。

本発明の上記の目的は、木材パルプ１００質量部中の針葉樹パルプが４０質量部以上でショッパーフリーネスでの叩解度が４５〜６５°ＳＲの範囲である木材パルプからなる原紙に吸湿剤と防炎剤を含浸させた全熱交換素子用紙であって、該全熱交換素子用紙のＪＩＳＺ０２０８に準拠した透湿度試験による透湿度が６，０００ｇ／ｍ^２・２４時間以上で、ＪＩＳＺ２１５０に準拠した防炎試験による炭化長が１０ｃｍ以下であり、ＪＩＳＰ８１１７に準拠した透気度試験による透気度が７００秒／１００ｍｌ以上であると共に、二酸化炭素の移行率が１％以下であることを特徴とする全熱交換素子用紙によって達成された。
本発明においては、特に、前記吸湿剤として無機酸塩、前記防炎剤として有機窒素系防炎剤を使用することが好ましい。

本発明の全熱交換素子用紙は、木材パルプを使用するので安価であるにもかかわらず、伝熱性、吸湿性及び防炎性に優れる上、適度に高い透気度を有するので、熱のみならず湿度の交換性に優れる上、二酸化炭素を通さないので空気の浄化性能にも優れ、更に、安全性にも優れている。

本発明の全熱交換素子用紙においては木材パルプを使用する。木材パルプ１００質量部中の針葉樹パルプの比率は４０質量部以上であることが必要であるが、特に５０〜８０質量部であることが好ましい。針葉樹パルプの比率が４０質量部より少ないと透気度が低くなり二酸化炭素の移行率が高くなるので、空気の浄化の観点から好ましくない。

また、ショッパーフリーネスによる叩解度は４５〜６５°ＳＲの範囲であることが必要である。叩解度が４０°ＳＲ未満であると透気度が低くなるので使用し難くなる。尚、前記ショッパーフリーネスによる叩解度は、ＪＩＳＰ８１２１に準拠したショッパーろ水度試験法によって測定した値である。
上記木材パルプには針葉樹パルプと広葉樹パルプがあるが、公知のものの中から適宜選択することができる。

本発明においては、後述するように透湿度を上げるために吸湿剤を使用している。従って、原紙が吸湿して紙力が低下するのを防ぐために、湿潤紙力増強剤を使用することが好ましい。湿潤紙力増強剤としては、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ化ポリアミド樹脂等を使用することができるが、特にポリアミド・エピクロロヒドリン系樹脂を使用することが好ましい。また上記湿潤紙力増強剤は、木材パルプ固形分１００質量部に対して０．１〜３質量部であることが好ましい。

本発明において使用する吸湿剤は特に限定されるものではなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、少量でも効果の大きい無機酸塩を使用することが好ましい。このような塩類としては、例えば塩化リチウム、塩化ナトリウムのようなアルカリ金属の塩、塩化カルシウムなどのアルカリ土類金属の塩などを挙げることができる。これらの吸湿剤の使用量は、原紙としての強度の観点から、固形分で１〜２０ｇ／ｍ^２含浸させることが好ましい。また、前記無機酸塩は防炎効果も期待できる。

本発明において使用する防炎剤は、公知のものの中から適宜選択することができるが、本発明においては、特に有機窒素系の防炎剤を使用することが好ましい。このような有機窒素系防炎剤としては、グアニジン系防炎剤、アンモニウム系防炎剤、グアニル尿素系防炎剤、メラミン系防炎剤などがあり、具体的には、スルファミン酸グアニジン、塩酸グアニジン、リン酸グアニジン、リン酸グアニル尿素、硫酸メラミン、リン酸メラミン等が挙げられる。防炎剤の使用量は、防炎試験による炭化長を１０ｃｍ以下にするという観点から、固形分で４〜３０ｇ／ｍ^２含浸させることが好ましい。

本発明の原紙には、透気度を上げるために無機質填料を使用することができる。このような無機質填料としては、一般に使用されているタルク、クレー、チタン・ホワイト、炭酸カルシウム、珪酸マグネシウム、水酸化アルミニウム等を挙げることができる。

本発明の全熱交換素子用紙においては、ＪＩＳＺ０２０８に準拠した透湿度試験による透湿度が６，０００ｇ／ｍ^２・２４時間以上であることが必要であるが、特に７，０００ｇ／ｍ^２・２４時間以上であることが好ましい。透湿度が６，０００ｇ／ｍ^２・２４時間未満であると、実際の使用に際して、外部から取り入れる水分量が排出される水分量より少なくなるので、内部の湿度を一定に維持することが困難になり、煩雑である。この欠点は特に冬場において深刻である。

本発明の全熱交換素子用紙においては、ＪＩＳＺ２１５０に準拠した防炎試験による炭化長が１０ｃｍ以下であることが必要である。１０ｃｍを越えると全熱交換素子用紙としては防炎性能が十分でない。この防炎性能は、主として添加する防炎剤の種類とその添加量によって調整される。

本発明の全熱交換素子用紙においては、ＪＩＳＰ８１１７に準拠した透気度試験による透気度が７００秒／１００ｍｌ以上であることが必要である。透気度が５００秒／１００ｍｌ未満であると、排気される空気と取り入れられる空気の間で二酸化炭素の移行が生じるので空気の浄化の観点から好ましくない。本発明においては、空気浄化の観点から、特に二酸化炭素の移行率が１％以下となるように設計する。二酸化炭素の移行率は主として透気度によって決定されるが、使用するパルプの種類及びショッパ−フリーネス等によっても影響されるので、全熱交換素子用紙全体としての各成分バランスによって調整する。

本発明においては、抄紙した原紙を乾燥した後、更にバリア剤を含浸することにより、全熱交換素子用紙のガスバリア性を向上させることができる。バリア剤としては、ポリビニルアルコール、アクリル酸エステル系樹脂、スチレンブタジエン系樹脂等を使用することができる。バリア剤は、サイズプレスを用いて含浸させることが好ましく、含浸量は固形分で０．３〜１０ｇ／ｍ^２とすることが好ましい。本発明においては、必要に応じて更に、定着剤、染料、スライムコントロール剤、消泡剤等の内填薬品を用いることができる。

本発明の全熱交換素子用紙は、上記木材パルプを主成分とするスラリーを調製し、長網抄紙機などの抄紙機によって原紙を製造し、乾燥した後、吸湿剤及び防炎剤を含有し、必要に応じて更にバリア剤を含有する塗布液をサイズプレス等の手段を用いて塗布又は含浸させ、適宜カレンダー掛けすることにより、容易に製造することができる。バリア剤は、吸湿剤及び防炎剤を含浸させた後に、別途塗布又は含浸させても良い。
以下、本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。

針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）６０質量部と広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）４０質量部とを水で分散し、リファイナーによりショッパーフリーネスでの叩解度を５０°ＳＲになるように叩解した。このようにして得られた木材パルプスラリーの固形分１００質量部に対して、ポリアミド・エピクロロヒドリン系湿潤紙力増強剤剤（商品名「紙力剤ＷＳ−５５２」：星光ＰＭＣ（株）製）を固形分で０．２質量部添加し、長網抄紙機を用いて米坪量４２ｇ／ｍ^２の原紙を製造した。

〔全熱交換素子用紙の製造〕
吸湿剤として塩化リチウム（商品名「４０％液体塩化リチウムＮ」：日本化学工業（株）製）を固形分で２０質量部、防炎剤としてスルファミン酸グアニジン（商品名「アピノン１４５」：（株）三和ケミカル製）を固形分で５０質量部、及び水を混合して含浸液を調製した。前記原紙に、該含浸液を、サイズプレスコーターを用いて含浸させ、乾燥後の固形分として塩化リチウムが２ｇ／ｍ^２、スルファミン酸グアニジンが５ｇ／ｍ^２となるように調整し、米坪量が４９ｇ／ｍ^２の、吸湿剤及び防炎剤を含浸した原紙を作製した。
更にバリア剤としてポリビニルアルコール（商品名「ゴーセノールＴ−３５０」：日本合成化学工業（株）製）を水で溶解し、サイズプレスコーターにより、乾燥後の固形分が１ｇ／ｍ^２となるように含浸させ、全熱交換素子用紙とした。

針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）７０質量部と広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）３０質量部とを水で分散し、リファイナーを用いて、ショッパーフリーネスでの叩解度が６０°ＳＲになるように叩解した。このようにして得られた木材パルプスラリーの固形分１００質量部に対して、ポリアミド・エピクロロヒドリン系湿潤紙力増強剤剤（商品名「紙力剤ＷＳ−５５２」：星光ＰＭＣ（株）製）を固形分で０．２質量部添加し、長網抄紙機を用いて米坪量７０ｇ／ｍ^２の原紙を製造した。

〔全熱交換素子用紙の製造〕
吸湿剤として塩化リチウム（商品名「４０％液体塩化リチウムＮ」：日本化学工業（株）製）を固形分で３０質量部、防炎剤としてスルファミン酸グアニジン（商品名「アピノン１４５」：（株）三和ケミカル製）を固形分で７０質量部、及び水を混合して含浸液を調製した。前記原紙に、該含浸液をサイズプレスコーターを用いて含浸させ、乾燥後の固形分として塩化リチウムが３ｇ／ｍ^２、スルファミン酸グアニジンが７ｇ／ｍ^２となるように調整し、米坪量が８０ｇ／ｍ^２の、吸湿剤及び防炎剤を含浸した全熱交換素子用紙とした。

比較例１.
針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）２０質量部と広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）８０質量部とを水に分散し、リファイナーを用いてショッパーフリーネスでの叩解度を２８°ＳＲになるように叩解した。このようにして得られた木材パルプスラリーの固形分１００質量部に対して、ポリアミド・エピクロロヒドリン系湿潤紙力増強剤剤（商品名「紙力剤ＷＳ−５５２」：星光ＰＭＣ（株）製）を固形分で０．２質量部添加し、長網抄紙機を用いて米坪量が４３ｇ／ｍ^２の原紙を製造した。

〔全熱交換素子用紙の製造〕
吸湿剤として塩化リチウム（商品名「４０％液体塩化リチウムＮ」：日本化学工業（株）製）を固形分で２０質量部、防炎剤としてスルファミン酸グアニジン（商品名「アピノン１４５」：（株）三和ケミカル製）を固形分で５０質量部、及び水を混合して含浸液を調製した。前記原紙に、該含浸液をサイズプレスコーターを用いて含浸させ、乾燥後の固形分として塩化リチウムが２ｇ／ｍ^２、スルファミン酸グアニジンが５ｇ／ｍ^２となるように調整し、米坪量が５０ｇ／ｍ^２の、吸湿剤及び防炎剤を含浸した全熱交換素子用紙とした。

比較例２.
針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）７０質量部と広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）３０質量部とを水に分散し、リファイナーを用いてショッパーフリーネスでの叩解度を６０°ＳＲになるように叩解した。このようにして得られた木材パルプスラリーの固形分１００質量部に対して、ポリアミド・エピクロロヒドリン系湿潤紙力増強剤剤（商品名「紙力剤ＷＳ−５５２」：星光ＰＭＣ（株）製）を固形分で０．２質量部添加し、長網抄紙機を用いて米坪量が７０ｇ／ｍ^２の原紙を製造し、これを全熱交換素子用紙として使用した。

上記実施例及び比較例により得られた各試料について、透湿性、防炎性、ガスバリア性（透気度及び二酸化炭素移行率）の試験を、以下に記載する方法で行った。試験結果を表１に示す。

透湿性：ＪＩＳＺ０２０８に準拠し、カップ法により４０℃、９０％ＲＨの条件で、２４時間の透湿度を測定した。
防炎性：ＪＩＳＺ２１５０に準拠し、４５°メッケルバーナ法により炭化長を測定した。
ガスバリア性
透気度：ＪＩＳＰ８１１７に準拠し、ガーレー試験機法で測定した。
二酸化炭素移行率：１ｍ^３ボックスの窓（２０ｃｍ×２０ｃｍ）に試験片を貼り、１ｍ^３ボックス内の濃度が５０００ｐｐｍとなるように二酸化炭素を注入し、１時間後のボックス内の二酸化炭素濃度（ｐｐｍ）を測定し、次式により二酸化炭素移行率（％）を計算した。

二酸化炭素移行率（％）
＝{（５０００−１時間後のボックス内二酸化炭素濃度）／５０００}×１００

実施例１及び実施例２では、透気度が５００秒以上、炭化長が１０ｃｍ以下であると共に二酸化炭素移行率が１％以下となっており、吸湿性、防炎性に優れると共にガスバリア性にも優れた全熱交換素子用紙であることが実証された。

これに対し、比較例１の場合には炭化長が１０ｃｍ以下であり、吸湿性と防炎性に優れているものの、透気度が５００秒以下である上、二酸化炭素移行率が１％以上であり、ガスバリア性が十分ではなかった。また、比較例２の場合には、ガスバリア性は優れているものの吸湿性と防炎性が不十分であった。

本発明の全熱交換素子用紙は、木材パルプを使用するので安価である。また、伝熱性、吸湿性及び防炎性に優れる上適度に高い透気度を有するので、熱のみならず湿度の交換性に優れる上、二酸化炭素を殆ど通さないので空気の浄化性能にも優れている。

Claims

木材パルプ１００質量部中の針葉樹パルプが４０質量部以上でショッパーフリーネスでの叩解度が４５〜６５°ＳＲの範囲である木材パルプからなる原紙に吸湿剤と防炎剤を含浸させた全熱交換素子用紙であって、該全熱交換素子用紙のＪＩＳＺ０２０８に準拠した透湿度試験による透湿度が６，０００ｇ／ｍ^２・２４時間以上で、ＪＩＳＺ２１５０に準拠した防炎試験による炭化長が１０ｃｍ以下であり、ＪＩＳＰ８１１７に準拠した透気度試験による透気度が７００秒／１００ｍｌ以上であると共に、二酸化炭素の移行率が１％以下であることを特徴とする全熱交換素子用紙。
前記吸湿剤が無機酸塩であると共に前記防炎剤が有機窒素系防炎剤である、請求項１に記載された全熱交換素子用紙。