JP6930611B2 - 全熱交換器エレメント用原紙 - Google Patents
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Description
特許文献2には、高叩解度の原料を使用することで、気体遮蔽性の優れた原紙を得ることが記載されている。
特許文献3には、紙基材に対して塩化カルシウムを所定量含有させることにより、高い防炎性、高ガスバリア性、高CO2バリア性を有した全熱交換器エレメント用原紙が記載されている。
本発明の紙基材は、主としてパルプから構成されている。紙基材の原料として使用されるパルプの種類としては、例えば、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NKP)、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、広葉樹クラフトパルプ(LKP)、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、脱墨パルプ(DIP)等の木材パルプが挙げられる。これらのパルプは、1種単独、または2種以上を組み合わせて使用することができる。パルプの蒸解方法や漂白方法は特に限定されない。これらのパルプの中でも、原紙の強度を向上させ、CO2バリア性等の発現効果を向上させるため、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)を含有することが好ましい。パルプに占める針葉樹晒クラフトパルプの割合は、80質量%以上が好ましく、100質量%であることがより好ましい。
エレメント用原紙は、紙基材に塩化カルシウムを含有させることにより得ることができる。塩化カルシウムは、吸湿剤としてだけでなく、防炎剤(難燃剤)としても機能する。吸湿剤としては他にも、塩化リチウム、尿素、カラギーナン、アルギン酸、アルギン酸塩等が挙げられ、必要に応じて、塩化カルシウムと併用することもできる。
塩化カルシウムの含有量(g/m2)=X−Y
ここで、
X=エレメント用原紙の坪量(g/m2)(120℃のオーブンで10分間加熱乾燥後の質量)
Y=塩化カルシウムを水洗除去した後のエレメント用原紙の坪量(g/m2)(120℃のオーブンで10分間加熱乾燥後の質量)
紙基材に塩化カルシウムを添加することにより、紙基材の保水性が高くなる。そうすると、ブロッキングが発生し易くなり、製造時の各工程においてロールからの剥離が問題となることがある。そのため、ブロッキングの発生を防止して、製造時の各工程におけるロールの剥離性を改善するために、エレメント用原紙には、ブロッキング防止剤を含有させることが好ましい。
エレメント用原紙に、高分子樹脂を含有させることによって、更にガスバリア性の向上を図ることができる。ガスバリア性を向上させるために使用される高分子樹脂としては、PVA、デンプン等の水溶性樹脂、SBRなどのラテックス類、アクリル系樹脂等を挙げることができる。
(厚さ)
エレメント用原紙は、熱交換効率や熱伝導率の観点から、厚さが薄いものほど好ましい。具体的には、エレメント用原紙は、厚さを40μm以下とすることがより好ましい。
エレメント用原紙は、密度が高い方が、概して熱交換効率が高くなり好ましい。具体的には、エレメント用原紙の密度は、熱交換効率やガスバリア性の観点からは、0.9〜1.2g/cm3の範囲であることが好ましく、1.05〜1.15g/cm3の範囲であることがより好ましい。
エレメント用原紙は、所定のガスバリア性を有する前提であれば、低坪量であるほど好ましい。具体的には坪量40g/m2以下であることが好ましく、37g/m2以下であることがより好ましい。エレメント用原紙が低坪量であると、エレメントの軽量化を図ることができ、さらに全熱交換器内においてエレメントの積層段数を増加させることが可能となる。エレメントの積層段数を増加させることは、熱交換効率の向上に有効である。
エレメント用原紙の吸放湿性、熱交換効率の指標としては、透湿度が有効である。透湿度は、JIS Z 0208:1976に準じて測定される。透湿度の具体的な測定条件は、後記する実施例の測定方法に記載されている。エレメント用原紙は、透湿度の数値が大きい方が熱交換効率に優れていることを意味しており、好ましい。透湿度の目安として、温度20℃、相対湿度65%における透湿度が2600g/m2・24hr以上であることが好ましく、3000g/m2・24hr以上であることがより好ましい。
本実施形態のエレメント用原紙は、温度20℃、相対湿度65%における透湿度2600g/m2・24hr以上、さらには3000g/m2・24hr以上を達成することが可能である。
エレメント用原紙の吸湿率は、31%以上、40%以下の範囲内でコントロールすることが好ましい。エレメント用原紙の吸湿率が31%未満では、透湿度が低下して、熱交換効率が不十分となるおそれがある。一方、エレメント用原紙の吸湿率が40%を超えると、結露や液ダレのおそれがある。
吸湿率は、下記式で算出される。
吸湿率(%)={(A−B)/B}×100
ここで、A=試料質量(20℃、65%RH条件下の質量)、
B=試料絶乾質量(105℃のオーブンで2時間加熱乾燥後の質量)
エレメント用原紙においては、吸気と排気を混合させないため、十分なガスバリア性を有する必要がある。ガスバリア性の中でも特にCO2バリア性が重要である。
ガスバリア性は、透気度(J.TAPPI―5の王研式透気度法)と相関性がある。透気度が50sec以上であるエレメント用原紙であれば、十分なガスバリア性、及びCO2バリア性を有し、別途塗工処理等の加工を行わなくても、エレメント用原紙として好適に使用可能である。
紙基材へ塩化カルシウムを含有させる方法は特に限定されない。例えば、抄紙機のオンマシンサイズプレス装置やスプレー装置等において、水の代わりに、塩化カルシウム水溶液を使用することにより、紙基材へ塩化カルシウムを含有させることができる。また、オフマシンの含浸機によって紙基材に塩化カルシウム水溶液を浸漬させ、乾燥する方法も可能である。操業性、生産性を考慮すれば、オンマシンのサイズプレス装置において塩化カルシウム水溶液を含浸させる方法が好ましい。
針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)100%を実機DDRにて、変則フリーネス(パルプ採取量0.3g/L)が450mlになるように叩解した。
内添薬品としては、パルプ質量に対し、絶乾でポリアクリルアミド系紙力剤(ポリストロン117、荒川化学工業社製)0.5%、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン系湿潤紙力剤(アラフィックス255、荒川化学工業社製)0.5%、硫酸バンド0.5%を添加した。
得られた紙基材の坪量は絶乾で20g/m2、塩化カルシウムの付着量は6.5g/m2であった。
塩化カルシウム:30%
防錆剤:2%(固形分濃度)
ブロッキング防止剤:0.02%(固形分濃度)
下記のように調製したサイズプレス液2を使用して、塩化カルシウムの付着量を8g/m2とした以外、実施例1と同様にしてエレメント用原紙を得た。
塩化カルシウム:35%
防錆剤:2%(固形分濃度)
ブロッキング防止剤:0.02%(固形分濃度)
基材紙の坪量を絶乾で22g/m2とした以外は、実施例1と同様にして、エレメント用原紙を得た。
針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)100%を針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)30%、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)70%とした以外は実施例1と同様にしてエレメント用原紙を得た。
基材紙の坪量を絶乾で35g/m2とした以外は、実施例1と同様にして、エレメント用原紙を得た。
下記のように調製したサイズプレス液3を使用して、塩化カルシウムの塗工量を2g/m2とした以外は、実施例1と同様にしてエレメント用原紙を得た。
[サイズプレス液3]
塩化カルシウム:10%
防錆剤:2%(固形分濃度)
ブロッキング防止剤:0.02%(固形分濃度)
下記のように調製したサイズプレス液4を使用して、塩化カルシウムの塗工量を11g/m2とした以外は、実施例1と同様にしてエレメント用原紙を得た。
[サイズプレス液4]
塩化カルシウム:39%
防錆剤:2%(固形分濃度)
ブロッキング防止剤:0.02%(固形分濃度)
基材紙の坪量を絶乾で16g/m2とした以外は、実施例1と同様にして、エレメント用原紙を得た。
その結果を表1に示す。
1.エレメント用原紙の厚さ:JIS P8118:2014に準拠して測定した。
透湿度=(a+b)/2
ここで、a=測定開始1時間後の質量増分
b=測定開始1時間後から測定開始2時間後の1時間の質量増分
吸湿率(%)={(A−B)/B}*100
ここで、A=試料質量(20℃×65%RH条件下の質量)
B=試料絶乾質量(105℃のオーブンで2時間加熱乾燥後の質量)
防炎性が1級または2級のとき防炎性に優れていると判定した。
Claims (7)
- 紙基材に塩化カルシウムを含有させた全熱交換器エレメント用原紙であって、
前記紙基材は、パルプ採取量を0.3g/Lとした以外はJIS P 8121に準じて測定したフリーネスが200〜600mlのパルプを含有し、
前記紙基材の絶乾坪量が、17g/m2以上、23g/m2未満であり、
前記塩化カルシウムの含有量が6g/m2以上、9g/m2未満であり、
温度20℃、相対湿度65%における透湿度が、2600g/m 2 ・24hr以上であり、
下記式で算出される吸湿率が、31%以上、40%以下であることを特徴とする全熱交換器エレメント用原紙。
吸湿率(%)={(A−B)/B}×100
ここで、A=試料質量(20℃、65%RH条件下の質量)、
B=試料絶乾質量(105℃のオーブンで2時間加熱乾燥後の質量) - 厚さが40μm以下である請求項1に記載の全熱交換器エレメント用原紙。
- 密度が0.9〜1.2g/cm3である請求項1または請求項2に記載の全熱交換器エレメント用原紙。
- J.TAPPI―5の王研式透気度法に準拠する透気度が50sec以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の全熱交換器エレメント用原紙。
- 前記パルプに占める針葉樹晒クラフトパルプの割合が80質量%以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の全熱交換器エレメント用原紙。
- ポリエチレン系ワックス、ステアリン酸亜鉛、ポリエチレン系ワックス乳化物、酸化ポリエチレン系ワックスおよびパラフィンワックスから選ばれるワックスを含有するブロッキング防止剤を、0.0001g/m2以上含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の全熱交換器エレメント用原紙。
- JIS Z 2150に準拠して測定した防炎性が1級または2級である請求項1〜6のいずれか1項に記載の全熱交換器エレメント用原紙。
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