JPH04298233A - ハニカム吸着剤成型体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は活性炭及びまたはその他
吸着剤からなるハニカム成型体およびその製法に関する
もので、さらに詳しく述べるならば、空気中の悪臭成分
を除去するために使用したとき単位体積あたりの吸着剤
含有量が大きく、かつ低圧損のフィルターである。

【０００２】

【従来の技術】従来から多くの空気中の悪臭除去ようフ
ィルターが知られている。最も多く使用されているのは
活性炭の充填層を通過せしめる方法であるが、圧損失が
高いため空気循環用ファンの騒音が大きく、また騒音を
小さくするためには空気の循環量を低下せざるを得ない
等の問題点が指摘されていた。

【０００３】またファンの騒音を低下させるために段ボ
ールの表面に活性炭の粉末を塗布したり、或いは、ガス
透過性の高いウレタンのセル抜きスポンジに活性炭を添
着したフィルターも使用されているが、単位体積あたり
の活性炭添着量が少ないため長期間の使用に耐えられな
い欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】空気清浄器等に用いる
ハニカム状の脱臭フィルターの性能を高めるため、単位
体積あたりの吸着剤含有量が大きく、かつ圧損が低いハ
ニカム構造を有する脱臭フィルター及びその製法を提供
しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は活性炭等の
吸着剤をプラスチック粉末をバインダーとしてハニカム
状に成型し、その圧損失を低下せしめる方法及び製法に
ついて研究した。その結果、ハニカム壁面の断面形状を
涙滴型とすることにより、単位体積あたりの吸着剤含有
量を多くしても圧損失が低いハニカムフィルターを作る
ことが出来ることを見出した。更にプラスチックバイン
ダーの粒度と成型体の吸着剤含有率との関係について研
究した結果本発明に到達した。

【０００６】すなわち、（１）プラスチック粉末及び要
すれば繊維状補強材をバインダーとして、吸着剤粒子を
ハニカム状に成型した構造において、ハニカム壁面の断
面形状が涙滴型となっているハニカム状吸着剤成型体、
及び（２）吸着剤粒子にバインダーとしてプラスチック
粉末及び要すれば繊維状補強材を加えて混合し、ゴム型
に充填して単軸圧縮し、ハニカム壁面の断面形状が涙滴
型に成型することを特徴とするハニカム状吸着剤成型体
の製法である。またプラスチック粉末の平均粒子径は０
．５　〜５０μｍ　がより好ましい。

【０００７】以下、本発明について詳しく説明する。

【０００８】本発明に使用する吸着剤は特に限定しない
。通常１ｇあたり、例えば、活性炭の様な数１００　ｍ
２　或いはそれ以上の大きな表面積を有し、高い吸着性
を示す材料であれば広範囲に使用できる。このような吸
着剤は、通常空気中の悪臭を除去する機能も優れている
。これらの中、例えば、活性炭、ゼオライト及び、シリ
カゲル、アルミナゲル、水酸化亜鉛等が好ましい。

【０００９】ゼオライトは、天然ゼオライト、合成ゼオ
ライト等何れも使用可能である。

【００１０】また吸着剤の形状は破砕状、ペレット状、
顆粒状或いは繊維状、フェルト状、織物状、シート状等
のいづれの形態でも使用することができる。

【００１１】本発明に用いる吸着剤の粒度ははとくに限
定しない。平均粒子径０．１μｍ〜１．０ｍｍ位まで種
々の粒子が使用可能である。目的に応じて適宜選択出来
るが、高い吸着速度を保持するためには平均粒子径は０
．１〜２００μｍが好ましい。

【００１２】本発明において、バインダーとして使用す
るプラスチックは特に限定しない。広範囲なものが使用
可能である。例えば、熱可塑性樹脂としてはポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタ
ジエン・スチレン樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレ
フタレート樹脂）、ナイロン、ＰＢＴ（ポリブタジエン
・テレフタレート樹脂）、エチレンアクリル樹脂、ＰＭ
ＭＡ（ポリメチルメタアクリレート樹脂）、メソフェー
ズピッチ等が好ましい。

【００１３】また、熱硬化性樹脂としてはフラン樹脂、
フェノール樹脂が好適である。

【００１４】親水性樹脂としてはポリビニルアルコール
樹脂やエバール樹脂が好ましい。

【００１５】しかしこれらの中、熱可塑性樹脂、熱硬化
性樹脂、親水性樹脂、導電性樹脂等水や有機溶剤を用い
ずに加熱融着できるものが好適である。

【００１６】バインダーとして用いるプラスチック粉末
の粒度は限定しないが、０．５〜５０μｍが好ましく、
５〜３０μｍがより好ましい。プラスチック粉末の粒子
径が０．５μｍ以下の場合には、かさ比重が大きくなり
、強度が大きく、密度の高い成型が困難となる。また、
粒子径が５０μｍを越える場合は接着強度が小さくなり
、機械的強度が大きいフィルターが得られない。

【００１７】プラスチックの使用量は特に限定しないが
、成型体の機械的性質が許す限り混合比率が少ない方が
吸着剤として好ましいことは言うまでもない。しかし、
通常の用途では吸着剤１００重量部に対して１〜５０重
量部が好ましく、２〜２５重量部がより好ましい。

【００１８】繊維状補強材としては、金属、チタン、ア
ルミ、鉄、銅、真鍮、ステンレスなど、金属繊維、炭化
珪素、ボロンナイトライド、チタン酸バリウム、ガラス
繊維、炭素繊維、活性炭繊維などの無機繊維あるいは、
ポリプロピレン、ビニロン、ポリエステル、ナイロン、
ポリエステル−ポリエチレン、ポリプロピレン−ポリエ
チレンのコンジュゲート繊維などの有機繊維が使用可能
である。

【００１９】補強材の形態は特に限定しないが、長さ０
．２〜２０ｍｍ、直径３μｍ〜１００μｍのモノフィラ
メント、マルチフィラメントが好ましい。また、繊維状
補強材は成型条件によっては一部溶融してバインダーと
しても機能し、成型物の機械的性質を一層向上させるこ
とが出来る。

【００２０】成型原料の混合方法は、通常の工業的混合
方法、例えばミキサー、リボンミキサー、スタティック
ミキサー、ボールミル、サンプルミル、ニーダー等を使
用することが出来る。混合によりプラスチック粉末を吸
着剤の表面に付着させることが出来るが、加熱しながら
攪拌すればプラスチック粉末を吸着剤の表面により均一
に付着させることが出来る。加熱方法は例えば、マイク
ロ波、赤外線、遠赤外線、高周波等が利用可能である。 プラスチック粉末を吸着剤の表面に均一に付着させるこ
とが出来るのは、攪拌によって発生した静電気の作用に
よるものと考えられる。

【００２１】本発明において成型時に使用する型枠はゴ
ム型を使用する必要があり、また成型原料を充填した後
単軸圧縮して成型する必要がある。ゴム型とは型枠に成
型原料を充填して一定方向から均一な圧力を加えると型
の内部の形状が加えられた圧力に従って変形する性質を
有する型枠を言う。例えば、図２、図３及び図４に示す
ような機能を有する型枠である。また、単軸圧縮とは型
枠に一定方向から均一な圧力をかける加圧方法を言う。 また、得られた壁面が涙滴形のハニカム吸着フィルター
の見取図を図１に示す。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【００２２】所望の型枠内に前述の吸着剤、バインダー
、補強剤の混合物を充填し、バインダーの軟化点以上に
加熱した後、型枠の上に板を当て０．１〜１０ｋｇ／ｃ
ｍ２　の圧力を上から型枠に均一にかけて圧縮成型する
と、ハニカム壁の断面が涙滴状の成型物が形成され、冷
却後圧力を除去すると成型物と型枠の間があき、成型物
を取り出す事が出来る。このようにして本発明のハニカ
ム状フィルターが得られる。

【００２３】この際用いるゴム型は、一定方向から均一
な圧力をかけたとき壁断面の形状が涙滴型になるような
性質を持っている。上記の成型の際の圧縮率は通常５０
〜６０％であるため、壁断面が涙滴型のような先細りの
形状になっても容易にゴム型より抜き取ることが出来る
。金型を用いる場合には本発明の様な壁断面が涙滴型で
ある構造体を製作することは不可能である。等法加圧プ
レスでは成型された製品の寸法安定性が悪く好ましくな
い。

【００２４】このような方法で得られるハニカム成型体
は通常壁厚０．３　〜２０ｍｍ、セル密度１　〜５０位
である。 セル密度とは１平方インチあたりのセルの数を言う。

【００２５】

【作用】従来のハニカム吸着フィルターの空気の流通路
すなわちハニカム孔の形状は、図５に示すような長方形
であるが、本発明のハニカム吸着フィルターの空気の流
通路は図６に示すような形状になる。すなわち、空気の
流れを阻害する部分は従来のハニカムは矩形であるが、
本発明のハニカムは涙滴形すなわち流線形になっている
。従って、よく知られているように、流線形の空気抵抗
は矩形より著しく小さく矩形の２０〜３０％程度である
。 従って、ハニカムの壁の部分すなわち吸着剤の容積を同
一とすれば圧損失を大幅に低下させることが出来、また
、圧損失を同一とすれば吸着剤の保持量を大幅に増加さ
せることが出来る。

【図５】

【図６】

【００２６】更に、通常吸着フィルターの内部のハニカ
ム中の空気の流れは層流の場合が多い。これはハニカム
孔の内径が小さいためである。しかし、本発明のハニカ
ムでは空気の流通路の一部がスロットルとなっているた
め乱流となり易く空気と吸着剤との接触効率が増加して
吸着速度が向上する。

【００２７】従って、本発明のハニカム吸着剤成型体を
使用すれば、通常のハニカムフィルターより吸着容量、
吸着速度ともに向上させることが出来る。

【００２８】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。

【００２９】（実施例１）中心粒子径３０μｍの活性炭
粒子を１００重量部、中心粒子径２０μｍのポリエチレ
ン粉末１５部及び長さ２ｍｍ直径１０μｍのポリプロピ
レン繊維２部をＶ型ブレンダーでよく混合し、ゴム型枠
に流し込み、１２０℃に加熱し、２ｋｇで加圧成型した
。得られたハニカムは、セル密度４、厚み（壁高さ）１
０ｍｍ、壁厚（上部）１．５ｍｍ、壁厚（最長）２．０
ｍｍで、その構造を図７に示す。壁面の断面形状を図８
に示す。尚、ここで厚みとはハニカム成型体の厚みすな
わちハニカム孔の長さで図８の最も長い部分を指し、ま
た、ハニカム壁の壁厚（上部）とは成型したときの型枠
の上部の長さで、図８の最上部の脹らみを指し、壁厚（
最長）とは涙滴形の側面の最も膨らんだ部分である図８
の最も脹らんだ部分の長さを指している。

【００３０】このハニカム状活性炭を用いてＬＶ１ｍ／
ｓｅｃの時の圧損を測定したところ０．００２ｍｍａｑ
であった。

【００３１】比較のため、実施例１と同一構造のハニカ
ム体を金型により製造しようと試みたが、工業的に量産
用に使用し得る金型を安価に製作することは不可能であ
った。

【００３２】（実施例２）中心粒子径３０μｍのゼオラ
イトを３０部、中心粒子径が５０μｍの活性炭粒子を７
０部、中心粒子径２０μｍのポリプロピレン粉末１０部
及び長さ２ｍｍのポリエチレンをコーティングしたガラ
ス繊維２部をＶ型ブレンダーでよく混合し、セル密度１
２、厚み１０ｍｍのゴム型枠に流し込み、１２０℃に加
熱し、圧力５ｋｇ／ｃｍ２　で単軸圧縮し、成型した。 得られたハニカム成型体の構造を図９に示す。壁面の断
面構造は図１０であった。

【００３３】このハニカム状活性炭を用いてＬＶ１ｍ／
ｓｅｃの時の圧損を測定したところ、０．１０ｍｍａｑ
であった。このハニカムの成型時の加圧方向と直角方向
の圧縮強度は１２ｋｇ／ｃｍ２　であった。

【００３４】（比較例１）比較のため、粒子径１００μ
ｍのポリプロピレン粉末を用いその他実施例２と同一条
件で成型した。

【００３５】この条件でも、成型は可能であったが、得
られたハニカムの強度は著しく弱く、このハニカムの成
型時の加圧方向と直角方向の圧縮強度は１．３ｋｇ／ｃ
ｍ２　であった。

【００３６】（実施例３）中心粒子径３０μｍの活性炭
粒子１００重量部、中心粒子径２０μｍのポリエチレン
粉末２０部及び長さ２ｍｍ、直径１０μｍのポリプロピ
レン繊維１部をＶ型ブレンダーでよく混合し、ゴム型枠
に流し込み、１２０℃に加熱し、２ｋｇ／ｃｍ２　で加
圧成型した。得られたハニカムは、セル密度５、厚さ１
０ｍｍでその構造を図９に示す。壁面の断面形状は図８
であった。

【００３７】このハニカム状活性炭を用いてＬＶ１ｍ／
ｓｅｃの時の圧損を測定したところ、０．１２ｍｍａｑ
であった。

【００３８】（比較例２）中心粒子径、３０μｍの活性
炭粒子を１００重量部、中心粒子径２０μｍのポリエチ
レン粉末２０部及び長さ２ｍｍ、直径１０μｍのポリプ
ロピレン繊維１部をＶ型ブレンダーでよく混合し、ゴム
型枠に流し込み、１２０℃に加熱し、２ｋｇ／ｃｍ２　
で加圧成型した。得られたハニカムは、セル密度５、厚
み１０ｍｍで、その構造を図７に示す。壁面の断面形状
は図１１であった。

【００３９】このハニカム状活性炭を用いてＬＶ１ｍ／
ｓｅｃの時の圧損を測定したところ、０．２０ｍｍａｑ
であった。

【００４０】このように本発明では壁面形状を涙滴形に
することにより、きわめて圧損の低いフィルターが得ら
れたことがわかる。

【００４１】尚、上記の実施例１、２、３及び比較例２
の結果をまとめて表１に示す。

【表１】

【００４２】（実施例４）実施例３で得られたタテ、ヨ
コ各１０ｃｍのフィルターを取り付けた空気清浄器を、
容積１ｍ３　、ベンゼン濃度２００ｐｐｍの箱の中に設
置して空気清浄器の運転時間とベンゼン濃度の関係を調
べた。そ結果を図１２に示す。

【００４３】比較のため比較例２で得られた同じサイズ
のフィルターを使用したときの結果を併せて示す。

【００４４】この結果より、壁面の断面形状が涙滴形の
本発明のィルターは従来のハニカムフィルターと比較し
て相当吸着速度が高いことが認められる。

【００４５】

【発明の効果】本発明のハニカム吸着剤フィルターは、
ハニカムを形成する壁の断面の形状が涙滴形となってい
るため圧損失が低く、ハニカム単位体積当たりの吸着剤
含有量が大きいため吸着容量が大きく、更にハニカム内
部の空気の流れが乱流となるため吸着速度も高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハニカム吸着剤成型体の見取図を示す
。

【符号の説明】

１　　ハニカム孔 ２　　ハニカム壁断面

【図２】本発明のハニカム吸着剤を成型するためのゴム
型に原料を充填した状態の断面図を示す。

【符号の説明】

３　　ゴム型 ４　　吸着剤混合物 ５　　型枠保持容器

【図３】原料を充填したゴム型を上方より圧縮して、壁
面が涙滴形のハニカムフィルターを成型する状態の断面
図を示す。

【符号の説明】

６　　プレス

【図４】ハニカム成型体の成型後、圧力を緩めて成型体
と型枠の間に空隙が出来た状態の断面図を示す。

【符号の説明】

７　　ハニカム成型体

【図５】通常のハニカム吸着フィルターの空気の流通路
の形状を示す。

【符号の説明】

８　　ハニカム壁面 ９　　空気の流線

【図６】本発明のハニカム吸着フィルターの空気の流通
路の形状を示す。

【図７】本発明のハニカム吸着フィルターの一態様の見
取図を示す。

【図８】本発明のハニカム吸着フィルターの一態様のハ
ニカムの壁面の涙滴形の形状を示す。

【図９】本発明のハニカム吸着フィルターの一態様の見
取図を示す。

【図１０】本発明のハニカム吸着フィルターの一態様の
ハニカムの壁面の涙滴形の形状を示す。

【図１１】従来のハニカム吸着フィルターのハニカムの
壁面の断面形状を示す。

【図１２】空気清浄器のフィルターに本発明の壁面の断
面形状が涙滴形のハニカムを使用した場合と従来のハニ
カムを使用した場合の運転時間と残留ベンゼン濃度の関
係を示す。

【符号の説明】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プラスチック粉末及び要すれば繊維状
   補強材をバインダーとして、吸着剤粒子をハニカム状に
   成型した構造において、ハニカム壁面の断面形状が涙滴
   型となっているハニカム吸着剤成型体。
2. 【請求項２】　　吸着剤粒子にバインダーとしてプラス
   チック粉末及び要すれば繊維状補強材を加えて混合し、
   ゴム型に充填して単軸圧縮し、ハニカム壁面の断面形状
   が涙滴型に成型することを特徴とするハニカム吸着剤成
   型体の製法。
3. 【請求項３】　　プラスチック粉末の平均粒子径が０．
   ５〜５０μｍである請求項１及び請求項２記載のハニカ
   ム吸着剤成型体及びその製法。