JP6898634B2 - Ｖｏｃ除去フィルター及び該ｖｏｃ除去フィルターの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、室内において複写機やレーザープリンタから排出される有害ガスを除去するフィルターに関する。
複写機、レーザープリンタの作動時に各種有害ガスが室内へ排出されている。これらのガスとしては、オゾンや揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が挙げられる。作動時に印加される高電圧や高温にさらされることにより、空気、及びインク、トナー等の消耗品、さらに印字用のフィルムや紙、または部品等に含まれている各種成分が分解、気化し排出されている。
有害ガスや臭気成分を除去するフィルターは、その方法として活性炭やゼオライト等の物理吸着材を利用した物理吸着タイプと、化学吸着タイプと、オゾンや光触媒、金属フタロシアニン錯体等により悪臭物質を分解除去する触媒タイプ、あるいはこの吸着タイプと触媒タイプを併用した併用タイプがある。
このうち例えば、活性炭の優れた吸着作用を利用した技術がよく知られているが、これらは悪臭成分を吸着し、周辺の臭気濃度を短期的に低下させる働きには優れているが、悪臭成分の量が減少するわけではなく、有効期間に限りのある消臭方法であるといわれている。例えば、オゾンの分解除去を始め各種有害ガスを除去する活性炭担持ハニカム構造体が公知である（特許文献１）。また、悪臭物質を分解除去する触媒タイプあるいは併用タイプの場合、様々な悪臭に対して効果的に消臭する有用な方法である。例えば、オゾン分解触媒を用いた方法が公知である（例えば、特許文献２）。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、複写機、レーザープリンタの作動時に室内へ排出されるオゾンの除去、及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ）のうち特にトルエンとアルデヒド化合物を吸着除去するＶＯＣ除去フィルターとその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、活性炭混抄紙に二酸化マンガンと、環状飽和アミンを担持させたことで、優れたオゾン除去性能、及びＶＯＣ除去に優れた性能を発揮するＶＯＣ除去フィルターを見出した。前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］活性炭混抄紙を、二酸化マンガンが含まれる水分散体に浸漬させる第１工程と、
前記第１工程後の活性炭混抄紙を８０℃以上１６０℃未満の温度で加熱することによって、活性炭混抄紙に前記二酸化マンガンを固着させる第２工程と、前記第２工程後の活性炭混抄紙を、環状飽和アミンが含まれる水溶液に浸漬させる第３工程と、前記第３工程後の活性炭混抄紙を８０℃以上１６０℃未満の温度で加熱することによって、環状飽和アミンを固着させる第４工程と、を含み、第１工程から第４工程の順に実施することを特徴とするＶＯＣ除去フィルターの製造方法。
前記第１工程後の活性炭混抄紙を８０℃以上１６０℃未満の温度で加熱することによって、活性炭混抄紙に前記二酸化マンガンを固着させる第２工程と、前記第２工程後の活性炭混抄紙を、環状飽和アミンが含まれる水溶液に浸漬させる第３工程と、前記第３工程後の活性炭混抄紙を８０℃以上１６０℃未満の温度で加熱することによって、環状飽和アミンを固着させる第４工程と、を含み、第１工程から第４工程の順に実施することを特徴とするＶＯＣ除去フィルターの製造方法。
［１］の発明によれば、活性炭混抄紙を、二酸化マンガンが含まれる水分散体に浸漬させることで二酸化マンガンを活性炭混抄紙に万遍なく行き渡らせることができ、続いて、８０℃以上１６０℃未満の温度で加熱することで前記二酸化マンガンを活性炭混抄紙に固着させることができる。次に、二酸化マンガンが固着した活性炭混抄紙を環状飽和アミンが含まれる水溶液に浸漬させることで環状飽和アミンを二酸化マンガンが固着した活性炭混抄紙に万遍なく行き渡らせることができ、続いて、８０℃以上１６０℃未満の温度で加熱することで前記環状飽和アミンを、二酸化マンガンが固着した活性炭混抄紙に固着させることができる。しかして、第１工程から第４工程の順に実施することで、ＶＯＣ除去フィルターを製造できる。
本発明のＶＯＣ除去フィルターについて詳しく説明する。本発明のＶＯＣ除去フィルターを構成する活性炭混抄紙は通常の湿式抄紙法により製造できる。例えば活性炭と天然パルプを水に添加し、水スラリーを作成する。そのスラリーを攪拌しながら所定の固形分濃度に調整し、得られた凝集体水分散液を抄紙機を使い湿式抄紙法によりシート化し、乾燥処理を施し活性炭混抄紙を得る。この活性炭混抄紙にヒートプレス機を用いてプレス加工を施したのち、この活性炭混抄紙をコルゲート加工機を用いハニカム形状に加工しフィルターの形状にする。フィルターの開口率を、ヒートプレス機を用いたプレス加工による紙厚、およびコルゲート加工機によるコルゲートの山高さと、コルゲート間隔（ピッチ）から６５〜８０％の範囲にするのが好ましい。
この活性炭混抄紙によるハニカムフィルターは活性炭の強い吸着力によって悪臭ガスの吸着体の役割をなすものである。本発明に使用する活性炭としては、椰子殻活性炭、石油ピッチ系球状活性炭、活性炭素繊維、木質系活性炭等の活性炭系炭素多孔質体が、吸着比表面積が非常に高いことから好ましく用いられる。中でも、椰子殻活性炭が好ましい。また、この活性炭混抄紙に使用する繊維は天然パルプ、ポリオレフィン及びアクリル繊維などのフィブリル化繊維を用いればよい。
活性炭混抄紙における活性炭の担持量は、０．２〜０．７ｇ／ｃｍ３担持させるのが好ましい。０．２ｇ／ｃｍ３を下回る活性炭の担持量では、十分な吸着量とならない。また、０．７ｇ／ｃｍ３を上回って活性炭を担持させても、十分に大きな吸着量とはならず、活性炭混抄紙の強度も得られず好ましくない。
本発明のＶＯＣ除去フィルターに使われる二酸化マンガンを活性炭混抄紙に担持する量としては、活性炭混抄紙１ｇ当たり５〜５０ｍｇ担持させることが好ましい。５ｍｇを下回ると、オゾンの分解能力が劣るものとなり、５０ｍｇを上回るものとしても、活性炭の孔を塞ぎ、物理吸着性能を低下させてしまうおそれがある。より好ましくは、２０〜３０ｍｇである。なお、二酸化マンガンの平均粒子径（頻度分布によるメディアン径（５０％径））は、０．１μｍ以上〜０．３μｍ以下の範囲が好ましい。
本発明のＶＯＣ除去フィルターに使われる環状飽和アミンは、特に限定されるものではないが、例えば、モルホリン、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。なかでも、常温で固体であることからピペラジンが好ましい。
前記環状飽和アミンを活性炭混抄紙に担持する量としては、活性炭混抄紙１ｇ当たり１０〜１００ｍｇ担持させることが好ましい。１０ｍｇを下回ると、有害ガスの吸着能力が劣るものとなり、１００ｍｇを上回ると、活性炭の孔を塞ぎ、物理吸着性能を低下させてしまうおそれがある。より好ましくは、３０〜５０ｍｇである。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例のものに特に限定されるものではない。なお、二酸化マンガンと環状飽和アミンの活性炭混抄紙への坦持量をそれぞれ表１に示す。また、オゾン、トルエン、及びアセトアルデヒドの除去性能試験（ワンパス除去性能）の結果を表２に示す。除去性能試験（耐久性）の試験結果を表３に示す。
＜実施例１＞
活性炭混抄紙（活性炭を７０重量％、目付量１００ｇ／ｍ２）の一部を、コルゲート加工機を用いて波形形状紙に加工し、この波状シートと平面シートを、エチレン−酢酸ビニル共合体からなる接着剤で接着し積層することでハニカム形状のフィルター材を得た。このときのフィルター材のセル密度は約２１０セル／ｉｎｃｈ2であり、フィルターの大きさは幅方向８０ｍｍ×積層方向８０ｍｍ×厚さ方向１０ｍｍであった。上記フィルターに二酸化マンガンを含む水分散体に浸漬し、脱水・乾燥せしめた二酸化マンガン固着フィルターを得た。このときの上記フィルターの二酸化マンガンの付着量は、１．５重量％であった。次にこのフィルターをピペラジン水溶液に浸漬し、脱水・乾燥せしめたＶＯＣ除去フィルターを得た。このときのピペラジンの付着は、４重量％であった。
活性炭混抄紙（活性炭を７０重量％、目付量１００ｇ／ｍ２）の一部を、コルゲート加工機を用いて波形形状紙に加工し、この波状シートと平面シートを、エチレン−酢酸ビニル共合体からなる接着剤で接着し積層することでハニカム形状のフィルター材を得た。このときのフィルター材のセル密度は約２１０セル／ｉｎｃｈ2であり、フィルターの大きさは幅方向８０ｍｍ×積層方向８０ｍｍ×厚さ方向１０ｍｍであった。上記フィルターに二酸化マンガンを含む水分散体に浸漬し、脱水・乾燥せしめた二酸化マンガン固着フィルターを得た。このときの上記フィルターの二酸化マンガンの付着量は、１．５重量％であった。次にこのフィルターをピペラジン水溶液に浸漬し、脱水・乾燥せしめたＶＯＣ除去フィルターを得た。このときのピペラジンの付着は、４重量％であった。
＜実施例２〜９＞
実施例１において、活性炭混抄紙への二酸化マンガンと環状飽和アミンのそれぞれの坦持量、及び環状飽和アミンの種類を表１に記載の構成にしたＶＯＣ除去フィルターを得た。
実施例１において、活性炭混抄紙への二酸化マンガンと環状飽和アミンのそれぞれの坦持量、及び環状飽和アミンの種類を表１に記載の構成にしたＶＯＣ除去フィルターを得た。
＜比較例１〜４＞
混抄紙の種類と、二酸化マンガンの担持量、環状飽和アミンの種類と担持量とを表１に記載の構成にしたフィルターを得た。
混抄紙の種類と、二酸化マンガンの担持量、環状飽和アミンの種類と担持量とを表１に記載の構成にしたフィルターを得た。
＜有害ガス、ＶＯＣ等の除去性能試験（ワンパス除去性能）＞
幅方向１２ｍｍ×積層方向１２ｍｍ×厚さ方向１０ｍｍにカットしたフィルター片を試験片としワンパス試験装置に装着して、オゾン、トルエン、アセトアルデヒドのそれぞれのガスに対して測定した。まず、この試験片と同じ内寸の角型配管に配置されたホルダーに試験片を固定し、配管の一端から毎分１３５リットル（ＳＶ値＝１８０，０００Ｈ−１）の通気を行なうファンをセットしたワンパス試験装置の一端からガスを断続的にワンパス条件で注入（入口側濃度）し、３０分後に他端から流出するガス濃度（出口側濃度）を測定し、ガスの除去率（％）を下記の式を用いて算出し評価した。「○」以上を合格とした。なお、オゾン、トルエン、アセトアルデヒドガスの入口側濃度は順に２ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、１０ｐｐｍとし、また、風速は全て０．２３ｍ／秒とした。
除去率（％）＝１００×（ 入口側濃度 − 出口側濃度 ） ／ 入口側濃度
（１）オゾンガスの除去率（％）
「◎」：８０％以上、
「○」：７０％以上８０％未満、
「×」：７０％未満、
（２）トルエンガスの除去率（％）
「◎」：２０％以上、
「○」：１５％以上２０％未満、
「×」：１５％未満、
（３）アセトアルデヒドガスガスの除去率（％）
「◎」：２０％以上、
「○」：１５％以上２０％未満、
「×」：１５％未満、
幅方向１２ｍｍ×積層方向１２ｍｍ×厚さ方向１０ｍｍにカットしたフィルター片を試験片としワンパス試験装置に装着して、オゾン、トルエン、アセトアルデヒドのそれぞれのガスに対して測定した。まず、この試験片と同じ内寸の角型配管に配置されたホルダーに試験片を固定し、配管の一端から毎分１３５リットル（ＳＶ値＝１８０，０００Ｈ−１）の通気を行なうファンをセットしたワンパス試験装置の一端からガスを断続的にワンパス条件で注入（入口側濃度）し、３０分後に他端から流出するガス濃度（出口側濃度）を測定し、ガスの除去率（％）を下記の式を用いて算出し評価した。「○」以上を合格とした。なお、オゾン、トルエン、アセトアルデヒドガスの入口側濃度は順に２ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、１０ｐｐｍとし、また、風速は全て０．２３ｍ／秒とした。
除去率（％）＝１００×（ 入口側濃度 − 出口側濃度 ） ／ 入口側濃度
（１）オゾンガスの除去率（％）
「◎」：８０％以上、
「○」：７０％以上８０％未満、
「×」：７０％未満、
（２）トルエンガスの除去率（％）
「◎」：２０％以上、
「○」：１５％以上２０％未満、
「×」：１５％未満、
（３）アセトアルデヒドガスガスの除去率（％）
「◎」：２０％以上、
「○」：１５％以上２０％未満、
「×」：１５％未満、
＜有害ガス、ＶＯＣ等の除去性能試験（耐久性）＞
幅方向８０ｍｍ×積層方向８０ｍｍ×厚さ方向１０ｍｍにカットしたフィルター片を試験片として、ポリエステル製の試験袋に入れ、オゾン、トルエン、アセトアルデヒドのそれぞれのガスに対して測定した。ガスは３リットル注入した。２時間後の試験袋内の濃度を測定し、一旦残存ガスを素早く脱気する。この試験を合計１６回同じ試験片で繰り返しおこなった。この試験片１個当たりに吸着した総吸着量を理想気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ、Ｐ：圧力、Ｖ：体積、ｎ：モル数、Ｒ：気体定数、Ｔ：ケルビン温度）によって算出し、評価した。「○」以上を合格とした。なお、オゾン（初期濃度２００ｐｐｍ）、トルエン（初期濃度７００ｐｐｍ）、アセトアルデヒド（初期濃度６００ｐｐｍ）で行った。
（１）オゾンガスの総吸着量（ｍｇ／試験片１片）
「◎」：２５０以上
「○」：２００以上２５０未満
「×」：２００未満、
（２）トルエンガスの総吸着量（ｍｇ／試験片１片）
「◎」：５００以上
「○」：４００以上５００未満
「×」：４００未満
（３）アセトアルデヒドガスガスの総吸着量（ｍｇ／試験片１片）
「◎」：２００以上
「○」：１５０以上２００未満
「×」：１５０未満
幅方向８０ｍｍ×積層方向８０ｍｍ×厚さ方向１０ｍｍにカットしたフィルター片を試験片として、ポリエステル製の試験袋に入れ、オゾン、トルエン、アセトアルデヒドのそれぞれのガスに対して測定した。ガスは３リットル注入した。２時間後の試験袋内の濃度を測定し、一旦残存ガスを素早く脱気する。この試験を合計１６回同じ試験片で繰り返しおこなった。この試験片１個当たりに吸着した総吸着量を理想気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ、Ｐ：圧力、Ｖ：体積、ｎ：モル数、Ｒ：気体定数、Ｔ：ケルビン温度）によって算出し、評価した。「○」以上を合格とした。なお、オゾン（初期濃度２００ｐｐｍ）、トルエン（初期濃度７００ｐｐｍ）、アセトアルデヒド（初期濃度６００ｐｐｍ）で行った。
（１）オゾンガスの総吸着量（ｍｇ／試験片１片）
「◎」：２５０以上
「○」：２００以上２５０未満
「×」：２００未満、
（２）トルエンガスの総吸着量（ｍｇ／試験片１片）
「◎」：５００以上
「○」：４００以上５００未満
「×」：４００未満
（３）アセトアルデヒドガスガスの総吸着量（ｍｇ／試験片１片）
「◎」：２００以上
「○」：１５０以上２００未満
「×」：１５０未満
表２及び表３から明らかなように、本発明のＶＯＣ除去フィルターは厳しい条件の消臭試験による評価において、悪臭ガスのオゾン、トルエン、アセトアルデヒドに対して優れた消臭効果を発揮するフィルターであった。
本発明は、室内において複写機やレーザープリンタから排出される有害ガスを除去するフィルターとして広く利用される。
Claims (1)
- 活性炭混抄紙を、二酸化マンガンが含まれる水分散体に浸漬させる第１工程と、
前記第１工程後の活性炭混抄紙を８０℃以上１６０℃未満の温度で加熱することによって、活性炭混抄紙に前記二酸化マンガンを固着させる第２工程と、
前記第２工程後の活性炭混抄紙を、環状飽和アミンが含まれる水溶液に浸漬させる第３工程と、
前記第３工程後の活性炭混抄紙を８０℃以上１６０℃未満の温度で加熱することによって、環状飽和アミンを固着させる第４工程と、を含み、
第１工程から第４工程の順に実施することを特徴とするＶＯＣ除去フィルターの製造方法。
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| JP2018143953A (ja) | 2018-09-20 |
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