JP5678443B2 - 全熱交換用原紙およびそれを用いた全熱交換素子 - Google Patents
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しかし、このようなセルロースに吸湿材を塗工した薄紙は、高湿条件下では原紙の湿潤強度が低下し、素子のコルゲート構造が崩れやすく寸法安定性に劣る、という問題もあった。したがって、従来のセルロース主体の全熱交換用原紙は、多様な使用環境で、長期にわたり性能を維持することは困難であった。また、高度に叩解したセルロースパルプは、抄紙時のろ水性が悪く、必ずしも生産性に優れているとはいえなかった。
たものであり、伝熱性と透湿性と気体遮蔽性に優れ、様々な使用環境で長期にわたり使用可能な全熱交換用原紙および全熱交換素子を提供することを目的とする。
(6)熱可塑性高分子のナノファイバーを分散させる工程、前記工程とは別にセルロースパルプを分散させる工程、前記工程で分散されたナノファイバーと前記工程で分散されたセルロースパルプを混合し、抄紙する工程を有することを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の全熱交換用原紙の製造方法。
(7)前記(1)〜(5)のいずれかに記載の全熱交換用原紙を用いたことを特徴とする全熱交換用素子。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明における各特性の定義および測定法は以下の通りである。
JIS P8117(1998)の方法により、空気100mlが通過する時間を測定し、ガーレー透気抵抗度を透気度とし、気体遮蔽性の指標とした。
JIS Z0208(1976)の方法により、温度20℃、湿度65%の条件において、24時間に材料を通過する水蒸気の質量(g)をその材料1m2あたりに換算した値を透湿度とした。
JIS Z0208(1976)で規定される透湿カップに材料を平滑になるように装着し、温度40℃、相対湿度80%RHの条件下に放置し、1時間後、材料表面に生じたたわみを観察し、次のように分類した。
○・・・たわみ・うねりがほとんどない。
×・・・たわみ・うねりがあり表面がうねっている。
PMI社製パームポロメーターを用い、透過ガスとしてドライ空気を用いガス透過性能試験を行い、測定圧力1atm(101.3kPa)のときの試験体の下流側で発生する流量を測定した。
JIS B8628(2003)に規定される方法により、給気と排気との間の全熱交換効率を測定した。夏季の冷房時条件(夏季条件)として、一次気流(給気)が乾球温度35℃、湿球温度29℃で風量300m3/hrとし、二次気流(排気)が乾球温度27℃、湿球温度20℃で風量300m3/hrとした。また、冬季の暖房時条件(冬季条件)として、一次気流(給気)が乾球温度5℃、湿球温度2℃で風量300m3/hrとし、二次気流(排気)が乾球温度20℃、湿球温度14℃で風量300m3/hrとした。
数平均繊維径は以下のようにして求める。すなわち、走査型電子顕微鏡で撮影したナノファイバーの集合体の写真を画像処理ソフト(WINROOF)を用いて5mm角のサンプル内で無作為抽出した30本の単繊維直径をnm単位で小数の1桁目まで測定して少数の1桁目を四捨五入する。サンプリングは合計10回行って各30本の単繊維直径のデータを取り、合計300本の単繊維直径のデータを積算後、全数で除して単純平均値を求めたものを数平均繊維径とした。
(ナノファイバーの作製)
(ポリマーアロイチップ)
融点220℃のナイロン6、40質量%と、融点170℃のポリL乳酸(光学純度99.5%以上)、60質量%を、2軸型の押出混練機を用いて220℃で溶融混練してポリマーアロイチップを得た。
上記ポリマーアロイチップを、1軸型の押出機を備えたステープル用の溶融紡糸装置に投入し、235℃で溶融し、スピンブロックに導いた。そして、ポリマーアロイ溶融体を限界濾過径15μmの金属不織布に濾過させ、紡糸温度235℃で、孔径0.3mmの吐出孔を有し口金面温度215℃とした口金から吐出させた。
上記ポリマーアロイ繊維のトウを、95℃に保った5%水酸化ナトリウム水溶液に1時間浸漬し、ポリマーアロイ繊維中のポリL乳酸成分を加水分解除去(脱海)した。次いで酢酸で中和し、水洗、乾燥し、ナノファイバーの繊維束を得、この繊維束を1mm長にカットした。このカット繊維を、水10Lあたり30gの濃度で、熊谷理機工業(株)製、試験用ナイヤガラビーターに仕込み、5分間予備叩解し、水を切って回収した。次いでこの回収物を自動式PFIミル(熊谷理機工業(株)製)に仕込み、回転数1500rpmクリアランス0.2mmの条件で6分間叩解した。そして、水を含んで粘土状となった回収物を80℃の熱風乾燥機内で24時間乾燥させ、ナノファイバーを得た。
広葉樹パルプを、水10Lあたり30gの濃度で、熊谷理機工業(株)製、試験用ナイヤガラビーターに仕込み、10分間叩解し、JIS P8121(1995)に規定されるカナダ標準濾水度が300mlのセルロース繊維を得た。
上記で得られた数平均繊維径150nmのナイロン6ナノファイバー30重量%と、セルロース繊維70重量%を、水中で攪拌し抄紙して、厚み39μm、坪量30g/m2のナノファイバー混抄紙からなる全熱交換用原紙を得た。
上記ナノファイバー混抄紙からなる原紙をライナ、上記セルロース繊維を用い、別途作製した坪量100g/m2のセルロースクラフト紙を中芯として、コルゲート加工を行い、段高さ2mm、段ピッチ5mmの片面コルゲートを得た。
(原紙の作製)
実施例1の原紙を用い、吸湿材として塩化リチウムを繊維重量に対し、5重量%を塗布し、乾燥させ、その後、一対の金属ロールを有するカレンダー装置を用い、120℃で圧密化を行い、厚み29μmの原紙を得た。得られた原紙の性能を表1に示す。
(原紙の作製)
実施例1のナノファイバー15重量%と、セルロース繊維85重量%を、水中で攪拌し抄紙して、厚み45μm、坪量35g/m2の実施例3のナノファイバー混抄紙からなる全熱交換用原紙を得た。
(原紙の作製)
実施例3、5の原紙を用い、一対の金属ロールを有するカレンダー装置を用い、120℃で圧密化を行い、それぞれ厚み33μm、40μmの実施例4、6の原紙を得た。得られた原紙の性能を表1に示す。
(ナノファイバーの作製)
(ポリマーアロイチップ)
溶融粘度120Pa・s(262℃、121.6sec−1)、融点225℃のPBTと2エチルヘキシルアクリレートを22%共重合したポリスチレン(co−PS)、PBTの含有率を20重量%とし、2軸型の押出混練機を用いて240℃としてポリマーアロイチップを得た。
これを溶融温度260℃、紡糸温度260℃(口金面温度245℃)、紡糸速度1200m/分で実施例1と同様に溶融紡糸を行った。得られた未延伸糸を延伸温度100℃、延伸倍率を2.49倍とし、熱セット温度115℃として実施例1と同様に延伸熱処理した。得られたポリマーアロイ繊維は、強度1.4cN/dtex、伸度33%であった。
このポリマーアロイ繊維をトリクレンに浸漬することにより、海成分であるco−PSの99%以上を溶出した後に乾燥し、ギロチンカッターで1mm長にカットして、PBTナノファイバー集合体短繊維を得た。このカット繊維を、水10Lあたり30gの濃度で、熊谷理機工業(株)製、試験用ナイヤガラビーターに仕込み、5分間予備叩解し、水を切って回収した。次いでこの回収物を自動式PFIミル(熊谷理機工業(株)製)に仕込み、回転数1500rpmクリアランス0.2mmの条件で6分間叩解した。そして、水を含んで粘土状となった回収物を80℃の熱風乾燥機内で24時間乾燥させ、ナノファイバーを得た。
上記で得られた数平均繊維径は100nmのPBTナノファイバー30重量%と、実施例1と同様にして得られたセルロース繊維70重量%を、水中で攪拌し抄紙して、厚み35μm、坪量34g/m2のナノファイバー混抄紙からなる全熱交換用原紙を得た。
(原紙の作製)
実施例1のセルロース繊維100重量%を、水中で攪拌し抄紙して、厚み41μm、坪量30g/m2のセルロース紙からなる全熱交換用原紙を得た。
この原紙の透気度、透湿度を表1に示す。
セルロース紙からなる原紙をライナ、実施例1と同様に別途作成した坪量100g/m2のセルロースクラフト紙を中芯として、コルゲート加工とその積層を行い、縦240mm、横240mm、高さ450mmの全熱交換素子を作製した。
(原紙の作製)
比較例1の原紙を用い、一対の金属ロールを有するカレンダー装置を用い、120℃で圧密化を行い、厚み35μmの原紙を得た。得られた原紙の性能を表1に示す。
繊維径5μm、繊維長1mmのナイロン6カットファイバー30重量%と、実施例1と同様にセルロース繊維70重量%を、水中で攪拌し抄紙して、厚み44μm、坪量30g/m2のナイロン混抄紙からなる全熱交換用原紙を得た。
2:ナノファイバー
3:寸法安定評価後の実施例1の全熱交換用原紙
4:寸法安定評価後の比較例1の全熱交換用原紙
5:透湿カップ
Claims (9)
- セルロースパルプと繊維径が500nm以下の熱可塑性高分子のナノファイバーとを含むことを特徴とする全熱交換用原紙。
- 前記セルロースパルプがJIS P8121(1995)で規定されるカナダ標準ろ水度試験で150mlを超えるろ水度を示すものであることを特徴とする請求項1記載の全熱交換用原紙。
- 前記熱可塑性高分子の主成分がナイロンであることを特徴とする請求項1または2記載の全熱交換用原紙。
- さらに吸湿材を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の全熱交換用原紙。
- 熱可塑性高分子のナノファイバーを分散させる工程、前記工程とは別にセルロースパルプを分散させる工程、前記工程で分散されたナノファイバーと前記工程で分散されたセルロースパルプを混合し、抄紙する工程で得られたものである請求項1〜4いずれかに記載の全熱交換用原紙。
- 透湿度が1500〜4000g/m2/24hrである請求項1〜5いずれかに記載の全熱交換用原紙。
- 透気度が500秒/100ml以上である請求項1〜6いずれかに記載の全熱交換用原紙。
- 熱可塑性高分子のナノファイバーを分散させる工程、前記工程とは別にセルロースパルプを分散させる工程、前記工程で分散されたナノファイバーと前記工程で分散されたセルロースパルプを混合し、抄紙する工程を有することを特徴とする請求項1〜7いずれかに記載の全熱交換用原紙の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の全熱交換用原紙を用いたことを特徴とする全熱交換用素子。
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