JP5504671B2 - ガス吸着フィルタおよびガス吸着フィルタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、気中のガス成分を吸着するケミカルフィルタなどのガス吸着フィルタとその製造方法に関するものである。

半導体製造工場や精密電子部品製造工場のクリーンルームにおける製造過程に使用されるケミカルフィルタに代表されるように、微量のガス状不純物を除去して高清浄度の空気を保ち、かつ長寿命であるガス吸着フィルタが求められている。

この種のガス吸着フィルタとして、次のような形状のガス吸着フィルタが提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。

特許文献１に記載のガス吸着フィルタは細孔をもたせ表面積を増大させた粒子状の吸着剤を収納ケースに充填したものであり、空気の流入口と流出口に多孔板が設けられている。この多孔板は空気を通過させるための穴が開いており、この目の大きさは吸着剤が収納ケースから落ちない程度のものである。

特許文献２に記載のガス吸着フィルタは、吸着剤を担持した三次元網状構造物に表裏貫通孔を設けたものを、間隔をあけて積層したものである。この三次元網状構造物として網状ウレタンフォーム等の大径連続空孔を有するものが用いられている。
特開平０９−２２０４２５号公報 特開２００５−１３１５０６号公報

ガス吸着フィルタにはガスの捕集効率がある値まで低下するまでの時間、すなわち寿命という特性があり、ガスをいかに効率よく多く吸着できるかを表す。長寿命化のためにはガスとの接触効率を高め、吸着剤のフィルタ内への充填量を増やす必要があるが、充填量を多くすると圧力損失が大きくなり、フィルタに通風する際には、通風のための消費電力が大きくなることや騒音が大きくなるといった問題が生じる。そのため、長寿命でありながら、圧力損失が低いフィルタが求められている。

従来の技術において、特許文献１のようなフィルタはガスの捕集効率を上げるために吸着剤を隙間なく充填するため、圧力損失が高いという課題がある。

また、特許文献２のようなフィルタは、三次元網状構造物を基材として吸着剤を接着する。そのため通気性は高いため圧力損失が低下するものの、フィルタにおける基材の体積率が高く、長寿命化するための吸着剤の添着量を多くできない課題がある。また、基材の構造が複雑で接着も困難であり高コストな製造方法である。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、通気性をもち圧力損失が低いながらも、吸着剤の充填量が多く、かつ簡単に製造することができるガス吸着フィルタの製造方法を提供することを目的とし、吸着剤粒子と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料とを混合して、熱可塑性樹脂接着剤の融点以上で加熱し、加熱した混合物に針を刺すことで通気孔を設ける製造方法で製造するガス吸着フィルタの製造方法と、その製造方法によって得られる吸着剤の単位体積あたりの充填量が高いために、吸着容量が従来のガス吸着フィルタより大きく、かつ繊維材料によって吸着剤粒子同士、繊維材料と吸着剤粒子同士の結合力が強まり高強度であるガス吸着フィルタを提供することを目的としている。

本発明のガス吸着フィルタは上記目的を達成するために、吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料の混合物を、前記熱可塑性樹脂接着剤が溶融する温度以上に加熱し、加熱された前記吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料の混合物に対し、円心棒状の針の中心を並べて結んだ線が６０°の角度で交わるように林立した針金型をパンチング板を介して刺して貫通させ、その後前記パンチング板で押さえながら前記針を抜くことで作成するものである。

これによって得られるガス吸着フィルタは通気孔を有することによって低圧力損失のものが得られる。また、その通気孔の数、孔の大きさは用途に合わせて変更が可能である。また、吸着剤粒子同士を熱可塑性樹脂接着剤で接着してつなぎ合わせる構造とすることで、基材素材を使わずに済み、その結果吸着剤粒子をフィルタの単位体積当りに多く充填することができ、そのため、フィルタの吸着容量が大きくなるため、長寿命のガス吸着フィルタが得られるものである。

しかも、吸着剤と熱可塑性樹脂の混合材料にさらに繊維材料を混合することによって、吸着剤と吸着剤、また繊維と繊維、繊維と吸着剤が接着されるため、各吸着剤粒子同士がつながりあうことができ、パンチング板で押さえながら前記針を抜くことで厚みを均一にした高強度なガス吸着フィルタが得られる。

本発明によれば、吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料の混合物を、前記熱可塑性樹脂接着剤が溶融する温度以上に加熱し、加熱された前記吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料の混合物に対し、円心棒状の針の中心を並べて結んだ線が６０°の角度で交わるように林立した針金型をパンチング板を介して刺して貫通させ、その後前記パンチング板で押さえながら前記針を抜くことで作成することで、圧力損失が小さく、かつ長寿命で、かつ高強度なガス吸着フィルタを提供できる。

しかも、吸着剤と熱可塑性樹脂の混合材料にさらに繊維材料を混合することによって、吸着剤と吸着剤、また繊維と繊維、繊維と吸着剤が接着されるため、各吸着剤粒子同士がつながりあうことができ、パンチング板で押さえながら前記針を抜くことで厚みを均一にした高強度なガス吸着フィルタが得られる。

本発明の請求項１記載の発明は、吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料の混合物を、前記熱可塑性樹脂接着剤が溶融する温度以上に加熱し、加熱された前記吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料の混合物に対し、円心棒状の針の中心を並べて結んだ線が６０°の角度で交わるように林立した針金型をパンチング板を介して刺して貫通させ、その後前記パンチング板で押さえながら前記針を抜くことで作成するガス吸着フィルタの製造方法である。吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料を混合し、加熱して熱可塑性樹脂接着剤を融解させ、その間に円心棒状の針の中心を並べて結んだ線が６０°の角度で交わるように林立した針金型をパンチング板を介して刺して通気孔をあけた構造とし、その後パンチング板で押さえながら前記針を抜くことで厚みが均一になり、冷却して、形状を保持しながら熱可塑性樹脂が固まり、吸着剤同士もしくは吸着剤と繊維材料、繊維材料同士を接着し、それぞれが強固に結びつくことで高強度の通気性フィルタを製造することができる。

また、本発明の請求項２記載の発明は、請求項１の発明の製造方法において、吸着剤と熱可塑性樹脂を均一に混合した後、樹脂材料を加えて混合することを特徴としており、吸着剤と熱可塑性樹脂において両材料間でのなじみが悪いとき、まず前記吸着剤と前記熱可塑性樹脂を均一にした後に、樹脂材料を混ぜることで、よりすべての材料が均一に混ざりあい、最終的なガス吸着フィルタの強度を均一に且つ強固なものとできる。

また、本発明の請求項３記載の発明は、前記した発明の製造方法によって作成した吸着剤と繊維材料が熱可塑性樹脂接着剤によって接着しており、また貫通した通気孔を有していることを特徴とするガス吸着フィルタであり、熱可塑性樹脂接着剤が溶融し、再度固まることによって接着し、また、繊維材料と吸着剤同士も同様に接着することによって、吸着剤同士が繊維を介してつながりあうことにより構造体としての強度が向上し、そのために、吸着剤と熱可塑性樹脂で同様のガス吸着フィルタを成形するよりも高い強度が得られ、また、同程度の強度であれば、熱可塑性樹脂を減らすことができ、従来熱可塑性樹脂が吸着剤の吸着点を覆って、吸着能力を低下させるということが起こっていた吸着点を減らすことができ、吸着能力が向上する。また、構造体に穴をあけることによって通気孔ができ、圧力損失が低いガス吸着フィルタを提供でき、繊維材料はその穴をふさぐこともないため、圧力損失は繊維材料が混合されない場合と変化はない。

また、本発明の請求項４記載の発明は、前記ガス吸着フィルタに繊維材料が熱可塑性樹脂接着剤の溶融する温度より融点が高い有機繊維であることを特徴としており、有機繊維はその柔軟性から弾性が向上し、得られるガス吸着フィルタの折り曲げ特性において、折り曲げに対し柔軟で、割れにくくなる特性が向上する。また、熱可塑性樹脂接着剤を溶融するさいに樹脂材料の融点がその温度より高いために、樹脂材料は温度変化に対して影響を受けないため、ガス吸着フィルタの強度が保持されるものである。

また、本発明の請求項５記載の発明は、前記有機繊維が、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維のうちいずれか一つもしくは複数を含むことを特徴とするガス吸着フィルタであり、前記ポリエステル、ナイロン、ビニロンは耐熱性が高くまた、ガス吸着フィルタに混合した際にフィルタの柔軟性が増し、材料としても低コストで提供することが可能である。また、ペット材として知られるポリエチレンテレフタラートはポリエステルである。

また、本発明の請求項６記載の発明は、前記有機繊維がフッ素樹脂であることを特徴とするガス吸着フィルタであり、フッ素樹脂とは、ポリテトラフルオロエチレンや、エチレン四フッ化エチレン共重合体、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどがあり、耐熱性が高く、またフィルタからのアウトガスがない材料として使用できる。

また、本発明の請求項７記載の発明は、有機繊維の直径が１８μｍ以上２４０μｍ以下である前記ガス吸着フィルタであり、発明者らの検討の結果、１８μｍ以上２４０μｍ以下の繊維について、フィルタの強度の向上が確認された。これは、細い繊維では、吸着剤との混合の際、乾式では混合が難しく、また強度が得られにくい。一方太い繊維では、強度を得るために混合する繊維の本数に対する重量がおおくなってしまい、繊維の存在が大きくなり、体積に占める繊維量が増えることにより、吸着剤の量が減ってしまい、ガス吸着フィルタのガス吸着容量が減ってしまう。そのため、繊維径直径は１８μｍ以上２４０μｍ以下であることが望ましい。

また、本発明の請求項８記載の発明は、有機繊維の長さが１ｍｍ以上であることを特徴とする前記のガス吸着フィルタであり、吸着剤同士を繊維を介して結合する際に、粒子４ないし５個分以上の長さによって強度が向上できる。粒子状の吸着剤は２００μｍいじょうであるので、長さが１ｍｍ未満では有機繊維を入れない場合とくらべて強度が発揮されず、１ｍｍ以上で強度が徐々に向上する。

また、本発明の請求項９記載の発明は吸着剤と繊維材料の混合割合が吸着剤の重量１００に対して０．３以上２以下であることを特徴とする前記ガス吸着フィルタであり、０．３以上で有機繊維を入れない場合とくらべ強度が発揮されるようになり、徐々に強度が向上する。しかしながら２以上になると、強度が変化しないようになり、また、２以上入れて強度が保てたとしても、材料が無駄であると同時に、繊維の存在が大きくなり、体積に占める繊維量が増えることによって吸着剤の量が減ってしまい、ガス吸着フィルタのガス吸着容量が減ってしまう。そのため繊維材料の割合は吸着剤の重量１００に対して０．３以上２以下であるのが望ましい。

また、本発明の請求項１０記載の発明は、繊維材料が活性炭繊維であることを特徴とする前記ガス吸着フィルタであり、繊維自体が吸着性能を有するため、強度を向上させながら、吸着性能を向上させたガス吸着フィルタを提供できる。

また、本発明の請求項１１記載の発明は、繊維材料がガラス繊維であることと特徴とする前記ガス吸着フィルタであり、繊維は耐熱温度が高く、熱可塑性樹脂接着剤の溶融温度でも変性することがなく、また、剛性が高いため、得られるフィルタも剛性が向上したものが得られる。また、比較的安価に入手でき、フィルタのコストを低減できる。

また、本発明の請求項１２記載の発明は、繊維材料がアルミナもしくはシリカから構成されるセラミック繊維であることを特徴とする前記ガス吸着フィルタであり、繊維は耐熱温度が高く、熱可塑性樹脂溶融温度でも変性することがなく、また、剛性が高いため、得られるフィルタも剛性が向上したものが得られる。また、ガラスなどで見られるボロンを含まないために、ボロンの放出を嫌うフィルタの場合に用いやすい。

また、本発明の請求項１３記載の発明は、吸着剤が活性炭であることを特徴とする前記ガス吸着フィルタであり、活性炭の表面を水などを用いてぬらし、前記有機繊維や活性炭繊維と熱可塑性樹脂接着剤とを混合して、前記ガス吸着フィルタを形成する。活性炭は有機ガスに対し、その吸着容量や製造コストが優れており、脱臭フィルタを安価に提供できる。

また、本発明の請求項１４記載の発明は、吸着剤がイオン交換樹脂である前記ガス吸着フィルタであり、前記有機繊維や熱可塑性樹脂との混合が容易にできる。また、塩基性ガス用、酸性ガス用というようにそれぞれ酸性イオン交換樹脂、塩基性イオン交換樹脂を選ぶことによって、吸着ガスの選択性を前記ガス吸着フィルタに与えられる。

また、本発明の請求項１５記載の発明は、吸着剤がゼオライトである前記ガス吸着フィルタであり、ゼオライトは低湿における吸湿性が高く、水分の吸脱着フィルタとしても用いることができる。また、有機ガス吸着においても分子篩としてガス選択性があり、フィルタにガス吸着の選択性を与えられる。また、耐熱性も高く、加熱によって脱着し、再生利用することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、粒子状吸着剤としての活性炭粒子１の重量１００対し水２を重量２５以上７５以下で混合する。活性炭表面に水膜を作ることで、後述の粒子状熱可塑性樹脂接着剤３および後述の繊維材料として有機樹脂繊維のポリエステル繊維４とのなじみを良くすることができる。水の量は２５以下であれば、表面を十分にぬらすことができず、また、７５以上では濡れすぎるために後述の粒子状熱可塑性樹脂接着剤３とまざるものの、水を蒸発させるためのエネルギーが余分にかかるため無駄であるし、活性炭粒子１が流動化して、型に入れにくくなるため、混合する水２の量は活性炭粒子１の重量１００に対して重量２５以上７５以下が望ましい。なお、水はカルシウムやナトリウムなどが乾燥によって析出しないように、イオン交換水を用いるのが望ましい。

そして、この活性炭粒子１と水２の混合物に、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３と、フィルタ中で活性炭粒子１同士を結合したり、繊維同士が結合することで、フィルタの強度を向上させるための繊維材料として有機樹脂繊維のポリエステル繊維４とを混合し、複合材料５を作成する。なお、この際、まず、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３を活性炭粒子１とを均一に混合し、十分に均一になった後にポリエステル繊維４をくわえる順序が望ましい。それは、活性炭粒子１と粒子状熱可塑性樹脂接着剤３は比較的混ざりにくく、水２を介して混合、接触するようになるためであり、活性炭粒子１と粒子状熱可塑性樹脂接着剤３が混合した後に、ポリエステル繊維４を混合する手順とすることによって、材料が均一に混ざり、後述のガス吸着フィルタの強度も均一にすることができる。

なお、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３の重量は吸着剤８０に対して５以上３０以下の割合にする。５未満では、フィルタの接着強度および構造体としての強度が弱くなってしまい、割れや吸着剤の欠落が起こる。また３０より多い場合、ガス吸着性能が低下するため、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３の重量は吸着剤８０に対して５以上３０以下が望ましい。ただし、強度や活性炭粒子の欠落がない範囲、その他品質が許す範囲で、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３の量が少ないほうがガス吸着性能は高く、望ましい。

なお、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３として、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリアミドイミドなどの粒子状材料があるが、中でもポリアミドは一般に融点がほかの熱可塑性樹脂接着剤と比べ高温であり、一旦融解して固化させガス吸着フィルタとした後に、使用中に熱可塑性樹脂接着剤の成分からのガス成分が発生しにくいため、望ましい。

また、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３は、ポリエステル繊維４よりも融点の低い材料を用いる。これによって、ポリエステル繊維４が後述のフィルタ作成時に、加熱されても融解することなく、フィルタ中で活性炭粒子１同士をポリエステル繊維４と融解し冷却された接着した熱可塑性樹脂によって結び付け、フィルタを強固なものとする。

また、ポリエステル繊維４は活性炭粒子１の重量１００に対して０．３以上２以下の重量割合で混合する。ポリエステル繊維４が０．３未満ではポリエステル繊維の量が少なく、後述のフィルタ形状とした際の強度が不十分である。一方、２よりも多いと、混合時にポリエステル繊維４の絡みによって混合しにくく、また、材料をフィルタ状に加工する成形性が悪くなるといった問題が生じ、また、体積あたりに占めるポリエステル繊維量の増加から、活性炭粒子１の量が少なくなり、吸着フィルタとしての吸着容量が減ってしまい、意味がない。

また、ポリエステル繊維４の繊維径は１８μｍ以上２４０μｍ以下であることが望ましい。１８μｍ未満であると、繊維強度が不十分で、そのため、後述のフィルタ形状とした際に強度が不十分である。一方２４０μｍより太くても、強度を得るために混合する繊維の本数に対する重量がおおくなってしまい、繊維の存在が大きくなり、体積に占める繊維量が増えることにより、吸着剤の量が減ってしまい、ガス吸着フィルタのガス吸着容量が減ってしまう。

また、ポリエステル繊維４の長さは１ｍｍ以上望ましくは５ｍｍ以上であることが望ましい。１ｍｍ未満では、繊維を混合しても活性炭粒子１とポリエステル繊維４と別の活性炭粒子１との結合点が少なくなってしまうため、十分な強度が得られない。また、後述の実施例では、５ｍｍ以上の繊維長で、繊維を入れない場合と比べ、明らかな強度の向上が確認されている。

これを図２に示す開孔６のある下板７と剥離シート８との上に枠９を固定した容器１０を作り、容器１０内に前記複合材料５を入れ、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３の融点温度以上の加熱手段としてオーブンなどの装置で、水２が蒸発し、かつ粒子状熱可塑性樹脂接着剤３が全て溶解するまで、加熱する。ただし、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３が全て溶解した後にさらに長時間加熱すると、熱可塑性樹脂が液状化し流れる。そして厚み方向での活性炭粒子の接着力にばらつきが生じてしまうため、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３が全て溶解する程度の時間のみ加熱するのが望ましい。たとえば、ポリアミドを粒子状熱可塑性樹脂接着剤３とした場合、温度は１００℃以上１５０℃以下が望ましい。１００℃以上で、ポリアミド樹脂が徐々に融解して吸着剤同士を接着する。また１５０℃以上では、複合材料５全体の温度が均一になり、ポリアミドが全て融解する前に、早く加熱されたポリアミドの張力が弱まり、液状化し、活性炭粒子１の表面を覆ってしまう。そのため吸着剤の吸着サイトを徐々にふさいでしまう。そのため、加熱温度は１５０℃以下であることが望ましい。

また、図３に示すように開孔を設けた板１１の開孔に複合材料に穴をあけるための道具として円心棒状の針１２を刺して並べ、針金型１３をつくる。各針の立ち並ぶ向きが平行になるように並べ針金型１３とする。また、このときの板１１の開孔および各針１２の位置として各針１２の中心を結んだ線が６０°の角度で交わる位置関係とする。６０°とすることで活性炭粒子１と粒子状熱可塑性樹脂接着剤３によってできる構造体の厚みがもっとも均一になる構造であるため、活性炭粒子１の吸着をもっとも有効に利用できるため望ましい。また、針金型１３の針１２と同じ位置に開孔を持つパンチング板１４つくり、針金型１３をパンチング板１４に刺す。このパンチング板１４に刺した針金型１３を前述の融点温度以上のオーブンで加熱する。なお、針１２の表面をポリテトラフルオロエチレンによってコーティングするのが、熱可塑性樹脂が針に付着しにくくなるため、望ましい。

そして図４に示すように、加熱した複合材料５を入れた容器１０に加熱したパンチング板１４に刺した針金型１３を刺し、複合材料５および容器１０を貫通させる。そのため容器１０の下板７は針金型１３の針の位置と同じである必要があり、剥離シート８は針によって穴が開く程度の強度および厚みでなくてはならない。

貫通後、針金型１３を刺した複合材料５をパンチング板１４で押さえながら、針１２の温度が粒子状熱可塑性樹脂接着剤３の融点温度以上であるときに抜く。こうすることで、複合材料５が針１２および針金型１３に付着することを防ぐことができる。また、パンチング板１４は複合材料５中の粒子状熱可塑性樹脂接着剤３が溶解して付着してもはがれやすいように、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ化樹脂材料かもしくはポリテトラフルオロエチレンなどのフッ化樹脂で表面をコーティングした金属材料などが望ましい。また、針金型１３を複合材料５に刺す際にはパンチング板１４で複合材料５を加圧し、複合材料の針金型１３側面をパンチング板１４で成型することができ、望ましい。

孔の開いた複合材料となったガス吸着フィルタ１５を冷却し、下板７と剥離シート８をはずし、枠９を取り除き、図５のようなガス吸着フィルタ１５が得られる。

実施の形態１に示したガス吸着フィルタ１５の製造工程を図６のフローチャートに示す。

図６に示すように、活性炭粒子１と水２、望ましくはイオン交換水を混合攪拌し、活性炭表面を水で湿らせる。それに粒子状熱可塑性樹脂接着剤３を加えて攪拌し、均一に混ぜ合わせる。さらにポリエステル繊維４を追加し、攪拌し、すべての材料を均一に混合する。一方、針金型１３の針位置と同位置に穴があいた下板７と剥離シート８および枠９を組み合わせて材料を入れる容器１０をつくり、これに先述の混合、活性炭粒子１、水２、粒子状熱可塑性樹脂接着剤３とポリエステル繊維４の混合材料を入れ、平面状にならす。この材料を入れた容器１０ごと粒子状熱可塑性樹脂接着剤３の融点以上の加熱装置で加熱する。

また、針１２を林立させた針金型１３も前述の粒子状熱可塑性樹脂接着剤３の融点以上で加熱する。此の際、針金型１３すべてではなく、少なくとも針１２の混合材料５に刺す部分だけがあたたまっていればよい。

前述の加熱した混合材料５の入った容器１０に同じく加熱した針金型１３を、材料５に対して針１２が垂直になるように刺し、材料５に針を貫通させる。

その後、針の温度が粒子状熱可塑性樹脂接着剤３の融点温度以上の状態で抜く。

その後冷却し、下板７、剥離シート８、枠９を外し、熱可塑性樹脂が固まったガス吸着フィルタ１５が完成する。

なお、圧力損失は通気孔を有することでその通気孔の数、孔の大きさは用途に合わせて変更が可能である。また、吸着剤粒子同士を熱可塑性樹脂接着剤で接着してつなぎ合わせる構造であるため、基材素材を使わない。そのために吸着剤粒子をフィルタの単位体積当りに多く充填することができ、フィルタの吸着容量が大きくなるため、長寿命のガス吸着フィルタが得られるものである。なお、繊維材料を混合するために、吸着剤粒子同士、吸着剤と繊維を、熱可塑性樹脂接着剤粒子で接着し、結びつなげているために、高強度のフィルタの実現できるものである。

また、本実施の形態で繊維材料の有機樹脂繊維としてポリエステル繊維を用いたが、ポリエステル繊維の代わりにナイロン繊維、ビニロン繊維や、これらを複数用いた繊維材料であってもよい。ポリエステルやナイロン、ビニロンなどの有機繊維を混合することによって、フィルタの柔軟性が上がり、振動や衝撃でも割れにくいフィルタが得られる。

また、本実施の形態で繊維材料の有機樹脂繊維としてポリエステル繊維を用いたが、フッ素樹脂繊維であってもよい。フッ素樹脂繊維とは、ポリテトラフルオロエチレンや、エチレン四フッ化エチレン共重合体、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどの材料である。

また、本実施の形態で繊維材料として有機樹脂を用いたが、繊維材料として活性炭繊維を用いてもよい。繊維材料として活性炭繊維を用いることによって、繊維自体が吸着性能を有するため、強度を向上させながら、吸着性能を向上させたガス吸着フィルタを提供できるものである。

また、本実施の形態で繊維材料として、有機樹脂を用いたが、繊維材料として無機繊維の、ガラス繊維やアルミナやシリカからなるセラミック繊維を用いてもよい。

また、各種の繊維材料はそれを各種複合して用いてもよい。ガラスやセラミックなどの無機繊維を混合することによって、フィルタの剛性が向上し、形状保持がしやすく、曲がりが起こりにくくなり、高風速でも変形しにくくなる。

また、本実施の形態で吸着剤として活性炭粒子を用いたが、吸着剤としてイオン交換樹脂やゼオライトを用いてもよい。

粒子径が３０から６０メッシュの活性炭粒子８０重量部に対して、イオン交換水４０重量部を混合して混ぜ、攪拌し、さらに粒子径が５０マイクロメートル以上２００マイクロメートル以下のポリアミド熱可塑性樹脂を１０重量部の割合で追加し、攪拌する。十分に活性炭中止とポリアミド熱可塑性樹脂が混合された後に、表１に示す種類と量のポリエステル繊維をそれぞれくわえ、十分に攪拌して混合して、混合材料を作成する。

５０ｍｍ×１００ｍｍの箱型容器の底に剥離シートをしき、この箱型容器を１３０℃のオーブン内で、熱可塑性樹脂が完全に溶解するまで加熱する。これを加熱混合材料とする。

前記加熱混合材料を３０ｋｇｆ／ｃｍ３の圧力で押し、直方体の板を作成する。

冷却後、箱型容器から直方体に加工された混合材料の板を取り出し、試験片とする。

得られた板は厚みが約８ｍｍで５０ｍｍ×１００ｍｍの大きさである。

得られたフィルタに対して、図７に示すフォースゲージ１６を備えた折り曲げ試験装置にて、折り曲げ試験をする。フィルタを支える台１７幅は４０ｍｍで試験片１８をおき、幅５ｍｍの半円柱状の押し板１９を、押し速度３ｍｍ／分であて、試験片１８が割れるまで行った。押し板１９は試験片１８の幅５０ｍｍ以上のものとし、幅５０ｍｍ全体を押すものとする。

比較例

実施例と同様の作成方法で、ポリエステル繊維を入れない試験片を作成し、同様の折り曲げ試験を実施した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、活性炭粒子、ポリアミド熱可塑性樹脂にポリエステル繊維を入れた条件で１．１５から１．３８倍の強度の板が得られることが分かり、この実験の結果から、少なくとも、活性炭粒子、ポリアミド熱可塑性樹脂にポリエステル繊維を入れたガス吸着フィルタにおいて、ポリエステル繊維の繊維径は１８μｍ以上２４０μｍ以下、活性炭粒子１の重量１００に対して０．３以上２以下の重量割合、長さは５ｍｍ以上で、ポリエステル繊維を混合しない場合に比べてガス吸着フィルタの強度が向上することが確認できた。

吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料を混合し、加熱したのち、針で貫通孔を設けることで、圧力損失が小さくまたガス除去寿命が長くまた、針の構成などによって圧力損失及び寿命を制御できるガス吸着フィルタを提供でき、クリーンルームなどにおける有害ガス除去などの用途に適用できる。

本発明の実施の形態１の混合した複合材料の概念図 （ａ）同複合材料を入れた容器の概念図、（ｂ）同容器の分解図 （ａ）同針金型の概念を示す側面図、（ｂ）同針金型の概念を示す平面図 同複合材料に針金型を刺した図 同ガス吸着フィルタの図 本発明の実施の形態１に示したガス吸着フィルタの製造フローチャート 本発明の実施例１の折り曲げ試験の図

１ 活性炭粒子
２ 水
３ 粒子状熱可塑性樹脂接着剤
４ ポリエステル繊維
５ 複合材料
６ 開孔
７ 下板
８ 剥離シート
９ 枠
１０ 容器
１１ 板
１２ 針
１３ 針金型
１４ パンチング板
１５ ガス吸着フィルタ
１６ フォースゲージ
１７ 台
１８ 試験片
１９ 押し板

Claims (15)

1. 吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料の混合物を、前記熱可塑性樹脂接着剤が溶融する温度以上に加熱し、加熱された前記吸着剤と熱可塑性樹脂接着剤と繊維材料の混合物に対し、円心棒状の針の中心を並べて結んだ線が６０°の角度で交わるように林立した針金型をパンチング板を介して刺して貫通させ、その後前記パンチング板で押さえながら前記針を抜くことで作成するガス吸着フィルタの製造方法。
   
2. 吸着剤と熱可塑性樹脂を均一に混合したのち、繊維材料をさらに加えて混合することを特徴とする請求項１記載のガス吸着フィルタの製造方法。
3. 請求項１または２記載の製造方法を用いて作成した、吸着剤と繊維材料が、接着されるとともに貫通した通気孔を有していることを特徴とするガス吸着フィルタ。
4. 繊維材料が、繊維材料と混合される熱可塑性樹脂接着剤の溶融温度より融点の高い有機繊維であることを特徴とする請求項３記載のガス吸着フィルタ。
5. 有機繊維がポリエステル繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項４記載のガス吸着フィルタ。
6. 有機繊維がフッ素樹脂繊維であることを特徴とする請求項４記載のガス吸着フィルタ。
7. 有機繊維の直径が１５μｍ以上２４０μｍ以下であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のガス吸着フィルタ。
8. 有機繊維の長さが１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載のガス吸着フィルタ。
9. 吸着剤と繊維材料の混合割合は、吸着剤の重量１００に対して繊維材料の重量が０．３以上２以下であることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載のガス吸着フィルタ。
10. 繊維材料が活性炭繊維であることを特徴とする請求項３記載のガス吸着フィルタ。
11. 繊維材料がガラス繊維であることを特徴とする請求項３記載のガス吸着フィルタ。
12. 繊維材料がアルミナもしくはシリカから構成されるセラミック繊維であることを特徴とする請求項３記載のガス吸着フィルタ。
13. 吸着剤が活性炭であることを特徴とする請求項３乃至１２のいずれかに記載のガス吸着フィルタ。
14. 吸着剤がイオン交換樹脂であることを特徴とする請求項３乃至１２のいずれかに記載のガス吸着フィルタ。
15. 吸着剤がゼオライトであることを特徴とする請求項３乃至１２のいずれかに記載のガス吸着フィルタ。

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