JPH02198631A - 積層吸着体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空気清浄機、脱臭装置用フィルタ等として好
適な積層吸着体とその製造方法に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］活性炭素
繊維は、一般に粉末状活性炭に比べて比表面積が大きく
吸着能に優れていると共に、抄紙可能であるため、脱臭
フィルタ等の吸着材料として広く使用されている。一方
、フィルタには、披吸管物質に対する吸着能が大きいた
けでなく、接触面積を大きくし、圧力損失が小さいこと
が要求される。

上記の点に鑑み、ガスの流れを乱流化すると共に、被吸
着物質に対する接触面積を高めるため、特公昭６３−５
５９７１号公報には、多数の独立した突起物を点在させ
た複数の紙状吸着板を間隔を隔てて積層した吸着体にお
いて、吸着板を部分的に一側面側に膨出させ、独立突起
と凹入部とが形成された吸着体が開示されている。

しかしながら、この吸着体では突起物及び凹入部により
被吸着処理流体を乱流化するので、流動抵抗として現わ
れる圧力損失が大きくなる。従って、接触面積を大きく
しつつ圧力損失を小さくするという相反する特性を両立
させることが困難であり、吸着効率が十分でない。また
第９図に示されるように、各吸着板（６１）には独立突
起部（６２）が多数形成されているので、積層時に吸着
板（６１）の凹入部（６３）に突起部（６２）が嵌入す
る虞がある。凹入部（６３）に突起部（６２）が嵌入す
ると、流路が狭くなり、凹入部（６３）への被吸着処理
流体の流入が阻害されるため、圧力損失が大きくなる。

従って、複数の吸着板（６１）に形成された独立突起部
（６２）の位置を互いにずらして積層する必要があり、
積層作業が煩雑化し、吸着体の生産効率が低下する。

本発明の目的は、構造が簡単で、接触面積が大きいにも
拘らず圧力損失が小さく、しかも吸着効率に優れた積層
吸着体を提供することにある。

また本発明の他の目的は、上記特性をａする積層吸着体
を生産性よく製造できる積層吸着体の製造方法を提供す
ることにある。

［発明の構成］ 本発明は、複数の突起が形成された抄紙構造の活性炭素
繊維含有紙と、該活性炭素繊維含有紙の少なくとも一方
の面に配された抄紙構造の平板状活性炭素繊維含有紙と
で形成された積層状態の複合シートて（１が成されてい
る積層吸着体により、上記課題を解決するものである。

また本発明は、複数の突起が形成された抄紙構造の活性
炭素繊維含有紙と、抄紙構造の平板状活性炭素繊維含有
紙とを接合し、得られた少なくとも１つの複合シートを
所定の幅に切断して積層状態に構成する積層吸着体の製
造方法により、上記課題を解決するものである。

本発明の積層吸着体を構成する活性炭素繊維含有紙は、
活性炭素繊維を含有した抄紙構造である。

この活性炭素繊維としては、不融化したピッチ系繊維や
炭素繊維を賦活処理した繊維状活性炭や、粉末又は粒状
活性炭を繊維の表面に同行した繊維付着活性炭などの種
々の材料が使用される。上記炭素繊維としては、例えば
、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂、レーヨン、
セルロース系樹脂、リグニン−ポバール系混合物等の高
分子繊維、石油ピッチ系、石炭ピッチ系、ポリアクリロ
ニトリル系、セルロース系等の種々の炭素繊維が例示さ
れ、活性炭素繊維は少なくとも一種使用される。

活性炭素繊維の比表面積は、臨界的ではないが、７００
〜２５００ｍ’／ｇであるのが好ましい。比表面積が７
００　ｍ２／　ｇ未満であると吸着能が小さく、２５０
０　ｍ’　／　ｇを越えると一般に経済的でない。なお
、活性炭としてメソカーボンマイクロビーズを賦活した
光学的異方性多孔質微小粒体を用いた繊維付着活性炭は
、比表面積８００〜４０００　ｍ２／　ｇ程度を有して
おり、吸着能に優れる。

なお、活性炭素繊維が多数の細孔を有し機械的強度が十
分でない場合、活性炭素繊維含有紙は、繊維とバインダ
ーとを含んでいる。

繊維としては、例えば、バルブ；木綿、麻等の天然繊維
；レーヨン繊維、アセテート繊維、ポリビニルアルコー
ル繊維、ナイロン繊維、芳香族ポリアミド繊維、アクリ
ル繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプ
ロピレン繊維、フェノール樹脂繊維等の合成繊維ニガラ
ス繊維、炭素繊維、金属繊維等の無機繊維が例示される
。繊維は一種または二種以上使用される。これらの繊維
は補強材として機能する。

またバインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコー
ル、セルロース系樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹
脂、ウレタン樹脂、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビ
ニル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂か使
用できる。バインダーの形態は、液状、粉末状、粒状等
であってもよいが、活性炭素繊維の細孔が閉塞されるの
を抑制するため、繊維状であるのが好ましい。繊維状バ
インダーとしては、前記合成繊維が使用できる。これら
の合成繊維は、所望する耐熱温度等に応じて適宜選択さ
れる。例えば、要求される耐熱温度が約８０℃以下であ
る場合にはポリエチレン系繊維等が、それ以上の耐熱温
度が要求される場合には、ポリエステル繊維等が使用さ
れる。

活性炭素繊維と繊維とバインダーとの割合は、通常、活
性炭素繊維／繊維／バインダー−６０／１０〜５０１５
〜２０重量部、好ましくは６０／２０〜４０１５〜１５
重量部程度である。

また活性炭素繊維が繊維付着活性炭等のように機械的強
度の強い場合、少なくともバインダーを含んでいればよ
い。活性炭素繊維とバインダーとの割合は、通常活性炭
素繊維／バインダー−６０〜９５／４０〜５重量部、好
ましくは７０〜９０／３０〜１０重量部程度である。

上記活性炭素繊維含有紙の厚みは、通常０．２〜５　ｍ
ｍ、好ましくは０．５〜３　ｍｍ程度である。厚みか０
．１ｍｍ未満では機械的強度が低下し、５　ｍｍを越え
ると経済的でないばかりか、単位容積当りの吸着空間が
小さくなる。

なお、活性炭素繊維含有紙は、吸着能に悪影響を及はさ
ない範囲で、分散剤、安定剤、粘度調整剤、充填剤等の
添加剤を含有していてもよい。

本発明の積層吸着体は、複数の突起が形成された活性炭
素繊維含有紙と、突起が形成されていない平板状の活性
炭素繊維含有紙とで形成された複合シートを有している
。従って、活性炭素含有紙の間には、介在する突起によ
り被吸着処理流体の流路が確保される。第１図は複合シ
ートの一例を示す斜視図であり、活性炭素繊維含有紙（
１）に形成された複数の突起（２）は膨出面（３）と四
入面（４）とを有する四人膨出状である。複合シート（
６）は突起（２）が形成された活性炭素繊維含有紙（１
）と突起（２）の門人面（４）側に配された平板状の活
性炭素繊難含有紙（５）とで構成されている。

上記活性炭素繊維含有紙における突起は、適宜の配列状
態、大きさ及び形状に形成することができる。突起は、
ランダムに配列していてもよいか、行方向及び列方向に
規則的に配列しているのが好ましい。相隣合う列及び／
又は行の突起部は、半ピツチ等、所定ピッチずらして形
成されていてもよい。突起のピッチは通常２〜４０ｍｍ
程度である。

突起の形状は、半球面状、円錐面状、三角錐面状、四角
錐面状などの多角錐面状や多角柱状等であってもよく、
その頂部は台状に形成されていてもよい。圧力損失を小
さくシ、かつ接触面積を大きくするため、上記突起はそ
れぞれ独立した独立突起であるのが好ましい。突起は中
実であってもよいが、製造の容易性及び経済性から、第
１図に示されるような凹入膨出状が好ましい。

上記突起は、通常突起部の外径１〜２０　ｍｍ、好まし
くは２〜１０　ｍｍ程度、高さ０．５〜１０ｍｍ。

好ましくは１〜５　ｍｍ程度である。突起部の大きさ及
び高さが上記範囲未満であると圧力損失が大きくなり、
上記範囲を越えると吸着効率を高めることが困難である
。

積層吸着体は少なくとも１つの複合シートで積層状態に
構成されている。第２図は、第１図に示される複数の複
合シート（６）を順次積層した積層吸着体の一例を示す
概略断面図であり、複数の複合シート（６）は、突起（
２）が行方向及び列方向の略同じ箇所に位置するように
積層されている。突起口が形成された複数の活性炭素繊
維含有紙（１）の間には、平板状の活性炭素繊維含有紙
（５）が介在するので、一方の活性炭素繊維含有紙（１
〕の突起（２）の門人面（４）に他方活性炭素ｍＷ含有
紙（１）の突起（２）が嵌入することがない。従って、
流路を確保しつつ積層作業を容易に行なうことができる
。平板状活性炭素繊維含有紙（５）が突起（２）を有す
る活性炭素繊維含有紙（１）の四部を塞いでいるため、
四部を被吸着流体か実質上殆ど流れず、このため圧力損
失が大きくならない特徴がある。しかも、活性炭素繊維
含有紙（５）が吸着能を有し、平板状であるため、吸着
効率を高めることができるだけでなく、乱流化された被
吸着処理流体を整流化しつつ流すことができる。

従って、比表面積を大きくしながらも圧力損失を斤しく
低減できる。なお、積層吸着体を構成する複数の複合シ
ートのうち活性炭素繊維３６紙の突起は、形状、大きさ
及び配列状態が互いに異なっていてもよい。

複合シートの積層形態は特に限定されず、例えば第３図
に示されるような積層形態が挙げられる。

第３図（Ａ）　（Ｂ）　（Ｃ）　（Ｄ）は、それぞれ本
発明の積層吸着体の他の積層形態を示す端面図である。

第３図（＾）に示される積層吸着体は、第１図と同様の
複数の複合シート（ｌｅａ）を、突起（１２ａ）の位置
をずらして順次積層している。第３図（Ｂ）に示される
積層吸着体は、活性炭素繊維含有紙（Ｌｌｂ）の膨■面
（１３ｂ）側に平板状活性炭素繊維含有紙（１５ｂ）が
配されていると共に、複数の複合シート（＋６ｂ）は、
突起（１２ｂ）の膨出面（■ａｂ）が互いに外方に突出
した状態で積層されている。また第３図（Ｃ）に示され
る積層吸着体は、第３図（＾）と同様の構造の複数の複
合シート（１８ｃ）が、平板状活性炭素繊維含有紙（１
５ｃ）を介して、突起（１２ｃ）が互いに突合せ状態で
積層されている。なお第３図（Ｃ）の積層吸着体におい
て、複数の複合シート（１６ｃ）間に介在する平板状活
性炭素繊維含有紙（１５ｃ）は、形成された四部を塞ぐ
ものではないので、必ずしも必要ではない。また第３図
（Ｄ）に示される積層吸着体は、中実又は凹入部が閉塞
された突起（１２ｄ）を有する活性炭素繊維含有紙（ｌ
ｉｄ）と、突起（１２ｄ）の膨出面（１３ｄ）側に配さ
れた平板状活性炭素繊維含有紙（１５ｄ）とで複合シー
ト（１８ｄ）が構成され、複数の複合シート（ｌｅｄ）
が順次積層されている。

なお、積層吸着体は１つの複合シートで構成されていて
もよい。すなわち、第４図に示されるように、突起（２
２）が形成された活性炭素繊維紙（２１）と、平板状活
性炭素繊維含有紙（２３）とで構成された少なくとも１
つの複合シー１−（２４）か巻回積層されていてもよく
、第５図に示されるように、突起（３２）が形成された
活性炭素繊維紙（３１）と、平板状活性炭素繊維含有紙
（３３）とで構成された少なくとも１つの複合シー１−
（３４）が波状や襞折伏に折曲されていてもよい。また
突起を有する活性炭素繊維含有紙と平板状活性炭素繊維
含有紙とは、突起の頂部や門人面側の平面部適所と平板
状活性炭素繊維含ａ紙とを貼着等の手段により接合して
もよい。

本発明の積層吸着体は、次のようにして製造できる。

抄紙構造の活性炭素繊維含有紙は、活性炭素繊維と繊維
とバインダーと、必要に応して分散剤、安定剤、粘度調
整剤、充填剤等の添加剤を含ａする分散液を調製し、湿
式抄紙することにより得られる。上記分散液中の分散媒
としては、水、炭化水素類、アルコール類、エステル類
、エーテル類、ケトン類等、種々の溶媒が使用できるが
、作業性等の点から、水が好ましい。上記分散液は、適
宜の濃度に調整できるが、通常、固形分濃度０，５〜５
重量％、好ましくは、１〜３重量％程度である。湿式抄
紙後、乾燥させる。

突起を有する活性炭素繊維含有紙は、突起が大きい場合
は、抄紙時の吸引成形等でも形成することができるが、
突起が小さな場合は、凹凸部を効率よく形成できる型押
加工により形成するのが好ましい。この型押加工は、例
えば、第６図に示されるエンボス加工機により行なうこ
とができる。

第６図は、エンボス加工機の一例を示す概略斜視図であ
る。このエンボス加工機は、巻回状態の活性炭素繊維含
有紙（４１）を供給する供給ローラ（４２）と、外周面
に多数の凸部（４４）を有し、回転駆動される回転ロー
ル（４３）と、回転ロール（４３）の外周面と当接する
と共に、回転ロール（４３）の凸部（４４）が嵌入する
多数の四部（４６）を有する従動ロール（４５）とを有
している。従って、上記供給ローラ（４２）から活性炭
素繊維含有紙（４１）を回転ロール（４３）と従動ロー
ル（４５）との間に供給することにより、四人膨出状の
突起（４７）を有する活性炭素繊維含有紙を連続的に製
造できる。その際、互いに八人可能な凸部と四部がそれ
ぞれ形成された回転ロール（４３）と従動ロール（４５
）とを用いることにより、活性炭素繊維含有紙の両面に
四人膨出状の突起を形成することができる。

次いで、突起を有する活性炭素繊維含有紙と、下板状活
性炭素繊維含有紙を重ねて複合シートを作製する。複合
シートは、一体性及び加工性を高めるため、活性炭素繊
維含有紙の突起の頂部や門人面側の平面部と、平板状活
性炭素繊維含ａ紙とを接合するのが好ましい。特に門人
面側と平板状活性炭素繊維含有紙との接合は、そこに流
体が流入するのを防ぐので、圧力損失を小さくする観点
から好ましい。また接合した複合シートは、用途に応じ
た所望の形状及び大きさに切断するのが好ましい。例え
ば、空気清浄機や脱臭装置用フィルタとして使用する場
合、幅５〜２０　ｍｎ＋程度の長尺状に切断するのが好
ましい。なお、各活性炭素繊維含有紙を、それぞれ所定
の大きさに切断した後、複合シートを形成してもよいが
、例えば、奥行が小さな家庭用空気清浄機用フィルタ等
を作製する場合、切断した活性炭素繊維含有紙の積層作
業が煩雑化する。また複数の複合シートを積層した後、
積層吸着体を切断してもよいが、この場合、積層吸着体
が緩衝性、復元性を有しているため、所定の大きさに精
度よく切断するのが困難である。

そして、得られた複合シートを積層することにより積層
吸着体が得られる。複合シートは、前記と同様、種々の
形態で積層できる。なお、複合シートの積層数は用途に
応じて適宜設定される。積層吸着体は、空気清浄機等の
装置内で、その端部等の適所が貼着等の手段で固定され
ていてもよい。

なお、本発明の成形吸着体は、気体や液体、特に気体中
の臭気成分、有害成分、有機溶剤等の種々の被吸着物質
を吸着除去又は回収する上で好適である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の積層吸着体によれば、複数の突
起が形成された抄紙構造の活性炭素繊維含有紙と、抄紙
構造の平板状活性炭素繊維含有紙とで形成された積層状
態の複合シートで構成されているので、突起により流路
を確保できると共に被吸着処理流体を乱流化でき、積層
吸着体の比表面積を大きくすることができる。しかも、
突起をｒＪ−するｔ；り性炭素繊維含有紙の少なくとも
一方の而には、吸着能を有する平板状活性炭素繊維含有
紙が配されているので、凹入部への流体の流入をより少
なくでき、圧力損失が大きくならない。さらに平板状活
性炭素繊維含有紙により、乱流化された被吸着処理流体
を整流化しつつ流すことができるので、圧力損失を小さ
くすることができる。この平板状活性炭素繊維含有紙も
また吸着能を何するので、吸着効率がよい。

また本発明の積層吸着体の製造方法によれば、複数の突
起が形成された抄紙構造の活性炭素繊維含有紙と、抄紙
構造の平板状活性炭素繊維含有紙とを接合した後、得ら
れた少なくとも１つの複合シートを所定の幅に切断して
積層状態に構成するので、従来のように凹入部に突起部
が嵌入することがなく、上記特性を合する積層吸着体を
生産性よく製造することができる。

［実施例］ 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する
。

実施例１ 比表面積７００ｇ／ｍ２のピッチ系活性炭素繊維６０重
量部、麻３０重量部、繊維状バインダーであるポリエス
テル繊維１０重量部、粘剤ポリエチレンオキサイド０．
２７重量部及び水５０００重量部を混合槽で混合撹拌し
、湿式抄紙法により抄紙した後、脱水し、乾燥機で乾燥
し、６００ｍｍｘｌロ００ｍｍ　Ｘ　１．５　ｎｖｎの
活性炭素繊維含有紙と、６００ｍｍＸ１０００ｍｍＸ１
ｍｍの活性炭素繊維含有紙とを作製した。次いで、第６
図に示されるエンボス加工機を用いて、Ｂｏｏ　ｍｍ　
Ｘ　１（ｔｏ。

ｍｍ×１１ＴｌｌＴｌの活性炭素繊維含有紙に外径８１
［ｌ、高さ２．０ｍｍの凹入膨出状の突起を多数形成し
た。

また上記突起を有する活性炭素繊維含有紙と、平板状活
性炭素繊維含有紙とを、それぞれ８７０Ｍｘｌｏｍｍの
短冊状に切断し、第３図〈＾）に示す構造の複合シート
を作製した。

実施例２ 実施例１と同様にして、８００　ｍｍ　Ｘ　１００１０
０Ｏ１，５ｍｍの活性炭素繊維含有紙に外径８　ｍｍ、
高さ２．５ｍｍの凹入膨出状の突起を多数形成した。ま
た突起を有する活性炭素繊維含有紙と、実施例１の平板
状活性炭素繊維含有紙とを、それぞれ３７０　ｍｍＸ　
１０ｍｍの短冊状に切断し、第３図（Ｂ）に示す構造の
複合シートを作製した。

実施例３ 実施例２の突起を有する活性炭素繊維含有紙と、実施例
１の平板状活性炭素繊維含有紙とを、それぞれ３７０ｍ
ｍ　Ｘ　１０ｍｍの短冊状に切断し、第３図（＾）に示
す構造の複合シートを作製した。

比較例１ 実施例１の突起を有する活性炭素繊維含有紙を用い、第
９図に示す複合シートを作製した。

比較例２ 実施例１の突起を有する活性炭素繊維含有紙を用い、第
３図（Ｂ）に示すｔＲ造において平板状活性炭素繊維含
有紙を除去した複合シートを作製した。

そして、上記実施例及び比較例の複合シートを積層し、
長さ３７０ｍｍ、高さ１８０ｍｍ、幅１０　ｍｍの温風
暖房機用フィルタを作製し、第７図に示す圧力損失測定
装置を用いて圧力損失を測定した。なお、第７図に示す
装置は、風量可変のシロッコファン（５１）と、該ファ
ン（５１）から送風された空気を整流化する多数の整流
板（５２）と、供試フィルタ（５３）を収容する収容部
（５４）と、フィルタ（５３）通過前後の圧力を検出す
るディジタル式圧力計（５５）と、圧力計（５５）で検
出した圧力を記録するレコーダ（５６）と、フィルタ（
５３）通過後の気流を整流化する多数の整流板（５７）
と、該整流板（５７）を通過した気体の流速を測定する
ディジタル式超音波流速系（５Ｂ）で構成されている。

風速１ｍ／秒における供試フィルタの圧力損失の測定結
果を表に、風速と通気抵抗との関係を第８図に示す。

（以下、余白） 表および第８図から明らかなように、実施例１〜３の複
合シートを用いたフィルタは、比較例のフィルタよりも
圧力損失が小さいことが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合シートの一例を示す斜視図、 第２図は第１図に示される複合シートを積層した積層吸
着体の一例を示す概略断面図、第３図（＾）　（Ｂ）　
（Ｃ）　（Ｄ）はそれぞれ本発明の積層吸着体の他の積
層形態を示す端面図、 第４図及び第５図は本発明の積層吸着体の他の積層形態
を示す概略断面図、 第６図はエンボス加工機の一例を示す概略斜視図、 第７図は実施例で用いた圧力損失ｅＪ定装置を示す概略
図、 第８図は実施例及び比較例における風速と通気抵抗との
関係を示すグラフ、 第９図は従来の積層吸着体を示す端面図である。 第１図 （１）（ｌｌａ）（ｌｌｂ）（ｌｌｅ）（ｌｉｄ）（２
１）（３１）−・突起を有する活性炭素繊維含有紙、 （２）　（１２ａ）　（１２ｂ）　（１２ｃ）　（１２
ｄ）　（２２Ｘ３２）　（４７）−・・突起、（３）　
（１３ａ）　（１３ｂ）　（１３ｃ）　（１３ｄ）　（
２３）　（３３）−・・膨出面、（４）　（１４ａ）　
（１４ｂ）　（１４ｃ）　（１４ｄ）　（２４）（３４
）−・・凹入面、（５）　（１５ａ）　（１５ｂ）　（
１５ｃ）　（１５ｄ）　（２５）　（３５）　（４１）
・・・平板状活性炭素繊維含有紙、 （６）　（ｌ［ｌａ）　（１８ｂ）　（ｌｅｅ）　（ｌ
ｅｄ）（２６）　（３Ｂ）＝・複合シート第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の突起が形成された抄紙構造の活性炭素繊維含
   有紙と、該活性炭素繊維含有紙の少なくとも一方の面に
   配された抄紙構造の平板状活性炭素繊維含有紙とで形成
   された積層状態の複合シートで構成されていることを特
   徴とする積層吸着体。 ２、複数の突起が形成された抄紙構造の活性炭素繊維含
   有紙と、抄紙構造の平板状活性炭素繊維含有紙とを接合
   し、得られた少なくとも１つの複合シートを所定の幅に
   切断して積層状態に構成することを特徴とする積層吸着
   体の製造方法。