JPH03202108A

JPH03202108A - 活性炭素繊維シート及びフィルター

Info

Publication number: JPH03202108A
Application number: JP1340348A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Oku; 恭行奥
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1991-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JP2806582B2

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］本発明は活性炭素繊維と繊維径１μｍ以下の有機合成繊
維からなる活性炭素繊維シートに関するものであり、有
毒ガスおよび浮遊微小粒子捕集の両性能をかね備えた、
かつ難燃性の高性能のフィルターに関するものである。

［従来技術］近年、悪臭や有機溶剤等の有毒ガスと粉塵等の浮遊微小
粒子が公害問題として論議される場が多くなってきてい
る。

有毒ガスを防ぐ手だてとして、吸着性物質、特に活性炭
が利用されており、また活性炭素繊維はガス吸着速度が
極めて速い等の理由から、急速に展開が図られている。

しかし、微小粒子の除去に関しては、活性炭フィルター
とは別に微小粒子除去用のフィルターを用いる場合や活
性炭フィルターと微小粒子除去フィルターを組合せ二次
加工したフィルターを用いる場合がある。これらは製造
工程が煩雑であり、改善が望まれている。

活性炭素繊維をシート化する場合、活性炭素繊維には自
着性がないため、バインダーが必要である。活性炭素繊
維のバインダーとしては種々の溶波型やエマルジョン型
の液状バインダーおよび繊維状バインダーが一般的であ
る。

液状バインダーの使用は、活性炭素繊維の細孔を塞ぎ吸
着能力を低下させるため好ましくない。

また、微小粒子の除去には効果はない。繊細状バインダ
ーの使用は、活性炭素繊維の脱落を防止し、充分な強度
をもったシートを得るためには多量の繊維状バインダー
を必要としシート内の活性炭素繊維の含有量を低下させ
る。また、繊維状バインダーもその繊維径が太き（、微
小粒子の捕集を効果的に除去することはできない。

［発明が解決しようとする課題］上記の課題を解決するための手段として、いくつかの方
法が開示されている。

特開昭６２、５５９１４号公報で活性炭素繊維、極微細
径ガラス繊維、セルロース繊維を用いた濾紙が開示され
ている。活性炭素繊維は吸着性が高く、極微細径ガラス
繊維は補集性能が高いが、ともに自着性がないためシー
トを形成させるためには、上記成分以外にさらにバイン
ダーを添加する必要があり、活性炭素繊維の量が低下し
好ましくない。バインダーとしてリンターパルプや麻パ
ルプ等のセルロース繊維が用いられているが、これらの
繊維は可燃であり、シートが可燃性であることは避けら
れない。また、極微細ガラス繊維は使用時に極微細繊維
の脱落が避けられず、振動、加工等によりシート自体か
らの発塵が顕著である。

特開昭６０、２９１１２号公報では活性炭と活性炭素繊
維を単独または混合したもの、サブミクロン寸法のガラ
ス繊維（極微細ガラス繊維）、フィブリル化結合剤繊維
を用いた不織フィルター材料が開示されている。特開昭
６０−９４７００号公報では活性炭と活性炭素繊維を単
独または混合したものとフィブリル化アクリル繊維を用
いたものが開示されている。前者は極細ガラス繊維が使
用されており好ましくない。また、前者のフィブリル化
結合材繊維とはポリエステル、ポリオレフィン、アクリ
ル重合体などの繊維にせん断力を加えることなどにより
得たもの、後者のフィブリル化アクリル繊維とはアクリ
ル重合体繊維を同様にせん断力を加えることなどにより
得たものとしているが、これらの有機繊維を用いた濾材
では繊維が柔軟であることから極細ガラス繊維に比べ、
圧力損失が高くなるという欠点がある。また、これらの
繊維は可燃であり難燃性が必要とされる用途では利用で
きない。

このように、シート強度を維持し、有毒ガスの吸着性・
微小粒子の捕集効率といった性能を両立させることは困
難である。同時に難燃性をイ・１与することも困難であ
る。

本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、活
性炭素繊維にバインダーとして繊維径４μｍ以下の有機
合成繊維を用いた、吸着能力を高度に維持し、浮遊微粒
子を効率良く補集する、なおかつ難燃性の活性炭繊維シ
ート及び該シートからなるフィルターを提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明者らは前記の課題を解決するため鋭意研究を行−
た。その結果、活性炭素繊維とバインダーとして繊維径
１−μｍ以下の有機合成繊維を使用することにより得ら
れたフィルターが、活性炭素繊維の吸着能力を損うこと
なく、高補集率が得られ、難燃性であること見い出し本
発明を完成した。

即ち、本発明は活性炭素繊維と繊維径１１１ｍ以下の有
機合成繊維を含有してなる活性炭素繊維シトである。

上記活性炭素繊維シートはフィルターとして用いること
が可能である。

以下本発明の詳細な説明を行う。

本発明で用いられる活性炭素繊維は比表面積、吸着能等
の目的に応じて選択できるが、水に分散するものであれ
ばよい。分散しにくい場合は粘剤や分散剤を適宜添加し
攪拌すればよい。平均繊維長は０．　０５ｍｍ　〜１．
５ｍｍで、好ましくは０．５ｍｍ〜１０ｍｍである。０
．０５ｍｍより短いとシートが緻密になりシートの通気
性が低下し、１．５ｍｍより長いと水中での分散が悪く
なる。

本発明では繊維径１μｍ以下の有機合成繊維が、バイン
ダーとしての能力、捕集効率が優れているため用いられ
る。有機合成繊維としては、従来用いられてきたような
柔軟なものはフィルターの圧力損失が高くなり好ましく
ないので、できるたけ剛直なものが好ましく、特に剛直
鎖状高分子と総称される材料からなる有機合成繊維が有
効である。

剛直鎖状高分子とは、溶液中直線状を維持する鎖長が５
０オングストロ一ム以上ある高分子のことであり、例え
ば、ポリ（Ｐ−フェニレンテレフタルアミド）、ポリ　
（Ｐ−ベンズアミド）、ポリ（Ｐ−フェニレンベンゾビ
スチアゾール）、ポリ（ｊ）−フェニレンベンゾビスオ
キサゾール）、ポリ　（アミドヒドラジド）、ポリヒド
ラジド、ポリ（Ｐ−フェニレンテレフタルアミド−３，
４−ジフェニルエーテルテレフタルアミド）などがある
。

繊維径１μｍ以下の繊維を得る方法の一例として、剛直
鎖状高分子の繊維あるいはパルプ状物に特開昭５６、０
０８０１−号公報に開示されている方法を用いミクロフ
ィブリル化したものがあげられる。この方法は一般の製
紙工程で用いられているリファイナー等による処理とは
異なり、均質化装置を用いて繊維あるいはバルブ状物を
ミクロフィブリル化するものである。すなわち、水に分
散させた、剛直鎖状高分子から得られた繊維のスラリー
をその前後に２００　ｋｇｆ　／　ｃｎ？以上の圧力差
を設けたオリフィスを高速で通過させ、直ちに減速する
ことによりスラリー粒子にせん断力を加えると、繊維が
繊維軸の方向に縦分割されたミクロフィブリル状になる
。この工程を繰り返すことにより得られた物である。具
体的な例としては、ポリ（Ｐ−フェニレンテレフタルア
ミド）のミクロフィブリル化繊維（ＭＦＣ−４００、ダ
イセル化学社製）等があげられる。

本発明で用いる有機合成繊維は、通常用いらる繊維を摩
砕する方法やせん断する方法では到底得ることができな
い、１μｍ以下という微細な繊維径を有しているため繊
維間の結合能力が非常に大きく、活性炭素繊維との絡み
合いがよく、他にパルプ等のバインダーを必要としない
。また、抄紙機のワイヤー上に形成された湿紙の強度が
強いため、次の工程への転移が容易であり、通常の抄紙
設備で効率よく製造できる。

繊維径１−μｍ以下の有機合成繊維の量はシート重量に
対し、５％〜５０％で、好ましくは１０％〜４０％であ
る。繊維径１−μｍ以下の有機合成繊維の量が５％より
少ないとシートの強度が弱く、また補集効率も悪いが、
５０％より多いと補集効率は上がるものの、圧力損失が
上昇するため好ましくない。

また、シートにさらにかさ高検を持たせるため、上記の
剛直鎖高分子のウィスカーを混合することも効果的であ
る。また、難燃性のフィブリッドをさらに混合してもよ
い。

本発明の活性炭素繊維シートは必要であれば、撥水剤を
スプレー、塗布、含浸し、乾燥することにより、撥水加
工してもよい。また、サイズ剤をスラリーに混合し、抄
紙してもよい。

本発明の活性炭素繊維シートは必要であれば、他の天然
繊維、合成繊維、無機繊維を混合し、抄紙することも可
能である。また、無機填料を混合し、抄紙することも可
能である。さらに、天然・化学消臭剤、天然・合成香料
を含有させることも可能である。ただし、これらの物質
を含有量が本発明のシートの性能を阻害する範囲であっ
てはならない。

本発明の活性炭素繊維シートは必要であれば、裏打ち材
を接着することも可能である。裏打ち祠は通気性の良い
ものが好ましい。接着方法は市販の接着剤を使用しても
良いし、裏打ち材が熱溶融性であれば熱融着してもよい
。

本発明の活性炭素繊維シートはカッター、スリッター等
で容易に切断加工可能でユニットなどに組み込み、フィ
ルターとして使用可能である。また、ひだ織り加工、波
型加工を施しても破損することがなく、片面あるいは両
面段ボールを作成し、波型の稜線方向が、平行または直
行するように積層し、あるいは円筒状に巻き付はハニカ
ム構造体とし、フィルターとして使用することも有効で
ある。

［作用］本発明の活性炭素繊維シートは、活性炭素繊維にバイン
ダーとしての機能と微小粒子の補集とし０ての機能を有する繊維径１μｍ以下の有機合成繊維を用
いることにより活性炭素繊維の細孔を塞ぐことがなく、
悪臭、溶剤等の吸着量の大きい、微小粒子の捕集効率の
高いフィルターとして有効に作用する。

［実施例］以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本
発明は本実施例に限定されるものではない。

実施例において記載の部、％はすべで重量によるもので
ある。

（実施例１〜３）活性炭素繊維（比表面積１５００ｎ＋２／ｇ、ベンゼン
吸着能５３０ｍｇ／ｇ　、日本カイノール社製）を水中
に添加し、０．３％濃度に調製し、ＳＶ型往復反転式攪
拌機（島崎製作所製、アジター）で分散後、難燃性ミク
ロフィブリル化繊維（ＭＦＣ−４００、ダイセル化学社
製）をアジターで攪拌しながら添加混合した。このとき
活性炭素繊維とＭＦ（、−４００の混合比を９０／１．
０（実施例１）、８０／２０　（実施例２）　、６０／
４０　（実施例３）の３水準調製した。ついで該スラリ
ーに水を加え各々０．１％に希釈し、乾燥重量で８０ｇ
／ｄのシートを角型手抄装置（金網８０メツシュ金網寸
法２５ｃ＋ｎＸ２５ｃｍ）で抄紙後、プレス、乾燥し活
性炭素繊維シートを得た。

（比較例１〜３）実施例１〜３と同様の方法で分散した活性炭素繊維のス
ラリーに極細ガラス繊維（ジョンマンビル社製、Ｃ０Ｄ
Ｅ１０６、繊維径０．５４〜０゜６８μｍ）、フィブリ
ル化アクリル繊維を各々添加混合した。活性炭素繊維／
極細ガラス繊維／フィブリル化アクリル繊維の混合比は
８０／１０／１０（比較例１）　、６５／２５／１０　
（比較例２）１０１５０／４０　（比較例３）の３水準
調製した。実施例１〜３と同じ方法で活性炭素繊維シト
を得た。活性炭素繊維の脱落はなかった。

（比較例４）フィブリル化アクリル繊維をリンターパルプと麻パルプ
に代える以外は比較例１〜３と同じ方法１で活性炭素繊維シートを得た。活性炭素繊維／極細ガラ
ス繊維／リンターパルプ／麻パルプの配合比は４５／１
５／２０／１０で調整した。

以上、実施例１〜３、比較例１〜４の物性の測定結果を
表１に記す。項目は、厚み、引張強度、ベンゼン吸着能
、圧力損失及び捕集効率である。

なおベンゼン吸着能はＪＴＳ−に１４１７で測定した。

圧力損失および捕集効率はＪＩＳ−Ｂ１２Ｏ３の形式１
゜により風速５．３ｃｍ／秒で測定した。また、捕集効
率の測定はＤＯＰエアロゾル（フタル酸ジオクチル、粒
径０．３μｍ）を用いて測定した。また、燃焼性と燃焼
後シート形態が維持されているか否かを○×で表した。

結果を表１に示す。

（以下余白）２１　つ　１４− ［発明の効果コ本発明の活性炭素繊維シートは活性炭素繊維と繊維径１
μｍ以下の有機合成繊維からなる。繊維径１μｍ以下の
有機合成繊維にはバインダーとしての機能だけでなく微
小粒子を効率よく捕集する機能を有するため、本発明の
活性炭素繊維シートは強度を維持し、吸着性が高く、な
おかつ捕集効率も高いフィルターであり、さらに、難燃
性である。

５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）活性炭素繊維と繊維径１μｍ以下の有機合成繊維
からなり、有機合成繊維が剛直鎖合成高分子から得られ
たものである活性炭素繊維シート。
（２）繊維径１μｍ以下の有機合成繊維が５％〜５０％
、活性炭素繊維９５％〜５０％の範囲で含有してなる請
求項１記載の活性炭素繊維シート。
（３）剛直鎖状合成高分子から得られる繊維径１μｍ以
下の有機合成繊維がミクロフィブリル化物である請求項
１、２または３記載の活性炭素繊維シート。
（４）請求項１、２、３または４記載の活性炭素繊維シ
ートを加工したフィルター。