JPH0543414B2

JPH0543414B2 -

Info

Publication number: JPH0543414B2
Application number: JP59084920A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Ishizaki; Hiroshi Shimizu; Takahiro Akamoto
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1984-04-25
Filing date: 1984-04-25
Publication date: 1993-07-01
Also published as: JPS60225640A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はガス吸着用活性炭素紙に関するもので
あり、さらに詳しくは特定の細孔構造を有する活
性炭素、水溶性高分子物質及び水溶性無機系化合
物を含有してなる、特にオゾン除去能に優れたガ
ス吸着用活性炭素紙に関するものである。

（従来の技術）コロナ放電による帯電方式を採用した電子写真
複写機ではコロナ放電が機内の空気中で行なわれ
るため多量のオゾンが複写機内で発生する。この
オゾンは非常に臭いの強い、酸化性の強い気体で
あり、空気中に0.1ppmの濃度で存在するだけで
も息切れ、めまい、頭痛、吐き気等の生理作用を
生じさせるものなので、事務用機器としてはこの
ようなオゾンを機器外へ漏洩することは大きな欠
陥とされていた。

かかる問題を克服するため以前から複写機の排
気ダクトに粒状活性炭又はフエルト状の繊維状活
性炭を充填し、オゾンの漏洩防止を計ることが試
みられている。しかし、この様な手段をとると排
気抵抗が大きく、そのために機器の温度上昇、排
気の逆流等好ましくない現象が生じ、これら充填
層型活性炭フイルターの使用は実用性がなかつ
た。一方かかる充填型オゾン除去フイルターの通
気抵抗の問題を解消する方法として例えば特開昭
58−219921号公報の如く活性炭素紙を段加工した
ハニカム状フイルターを採用する方法が提案され
ている。しかしながら、かかるハニカム状フイル
ターといえども実用化するには種々の解決すべき
問題点が残されている。例えばこれまでの活性炭
素紙は活性炭及びポリビニルアルコール並びにパ
ルプ状物質を湿式抄紙機で抄造することにより作
製されていた。そして得られた活性炭素紙は段加
工してハニカム状フイルターに成形され、複写機
内に装着されていた。しかしこの様な従来のハニ
カム状フイルターは使用する活性炭素紙に毛羽立
ちがあつたり、又紙力不足により紙の厚みを薄く
できず、かつ均一な最も接触面積を高め得るSine
曲線状のハニカム構造を形成できず、又できたと
しても積層により下方のハニカムがつぶれたりし
て終局的にはハニカムピツチの小さい、つまりオ
ゾンとの接触面積を高め得、しかも圧力損失を下
げ得るものではなかつた。さらに付言すれば従来
のハニカム状フイルターは燃えやすいという難点
も内在していた。

（発明の目的）而して本発明者等は在来技術に付随する問題点
を解消すべく鋭意検討した結果、特定細孔構造の
活性炭素、水溶性高分子化合物及び水溶性の無機
系物質を含有してなる活性炭素紙が毛羽立ちをほ
とんど有さず、かつ適切な紙強度を具備している
ので紙の厚みが薄くでき、又細かいピツチの、均
一なSine曲線状のハニカム形状が形成、しかも積
層しても下方のハニカム構造がつぶされず、以て
オゾンとの接触面積を著しく高め得、しかも圧力
損失を下げ得る事実を見い出し本発明に到達し
た。

（発明の構成）即ち、本発明は細孔直径30〜300Åの細孔容積
が0.15c.c.／ｇ以上の活性炭素、水溶性の高分子化
合物及びリン酸アンモニウム、臭化アンモニウ
ム、塩化アンモニウム、スルフアミン酸アンモニ
ウム、硫酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウ
ムから選ばれるアンモニウム系化合物またはリン
酸ブアニジン、スルフアミン酸グアニジンから選
ばれるグアニジン系化合物の少なくとも１種以上
の水溶性の無機系化合物を含有してなるガス吸着
用活性炭素紙である。

本発明に係る活性炭素紙はこの様に紙基材中に
特定の活性炭素、水溶性高分子物質及び水溶性無
機物質の３者を同時に存在することが必要なもの
である。即ち、紙基材中に水溶性高分子物質及び
水溶性無機系物質が存在していても活性炭素がな
いとオゾン除去が全くなされず本発明の目的を達
成し得ない。又紙基材中に活性炭素及び水溶性の
無機系化合物が存在していても水溶性高分子物質
がない場合、活性炭素及び水溶性高分子物質が存
在していても水溶性の無機系化合物がない場合得
られる活性炭素紙は毛羽立ちが発生したり、紙強
力が改善されなかつたりする。そのためにオゾン
との接触面積を高め得るハニカムピツチの小さ
い、しかもその形態保持性のよいフイルターを作
製することはむつかしい。

本発明の場合、水溶性高分子物質と水溶性無機
物質とを併用することにより所期の目的が達成さ
れる理由については明らかにしていないが恐らく
高分子物質中に分散された無機物質が紙の腰を強
くすることに結がつたと考えられる。

まず本発明において用いる活性炭素は細孔直径
30〜300Åの細孔の容積が0.15c.c.／ｇ以上である
ことが高効率でオゾン除去を行なう点で必要であ
る。即ち、30〜300Åの細孔の容積が0.15c.c.／ｇ
未満のものではこれと複写機から排出される数
ppm以下の如き低濃度のオゾンとの反応速度が水
溶性高分子物質及び水溶性の無機系化合物の添加
により大幅に低下するため充分なオゾン除去効果
が発揮されない。本発明の如き細孔構造の活性炭
素ではこれら水溶性化合物を添着してもそれによ
りオゾン除去効率の劣化が認められないのであ
る。

活性炭素の細孔直径および細孔容積は、常圧下
の液体窒素の沸点（−195.8℃）における吸着側
の窒素ガス吸着等温線を用いてクランストン−イ
ンクレー（Cranston−Inkley）の計算法（例え
ば慶伊富長「吸着」共立出版）により求めた。な
お、多分子吸着層と相対圧との関係はｔ（Å）−4.3〔５／1n（PS／Ｐ）〕^1/3 なるフレンケル−ハンシ−（Frenkel−Halsey）
の式（慶伊富長「吸着」共立出版）よ計算した。

活性炭素の形状は活性炭粒子とオゾンとの接触
効率が高く且つ嵩密度が大きく、薄葉のペーパー
を与えるため繊維状あるいは100メツシユ以下の
微粉末状であることが望ましいより最適には300
メツシユ（44μm）のふるいの未通過分が10重量
％以下になるよう微粉砕されているものが好まし
い。

上記、特定の細孔径において大きな細孔の容積
を有する活性炭素は例えば次のような方法で製造
される。即ち、セルロース系繊維状活性炭に塩化
第２鉄、酢酸マグネシウム等の酸化触媒を担持
後、高温の水蒸気ガス雰囲気下で再活性化処理を
施し、さらに前述の如き所定の粒径に微粉砕化処
理を施して作製あるいは、再生セルロース繊維、
硬化フエノール樹脂繊維、木綿繊維などの灰分含
有率の少ない精製繊維を水蒸気含有雰囲気下、
900℃以上の高温で長時間活性化処理を施すこと
によつて得られる。さらに別法として木材パルプ
の微粉末等を炭化後、900〜1300℃の高温水蒸気
含有燃焼ガス雰囲気下で、高度に活性化処理をし
て作製される。もちろん細孔直径が30〜300Åの
細孔の容積が0.15c.c.／ｇ以上の活性炭素を与える
方法であれば上記方法に限定されるものではな
い。

本発明の活性炭素紙の活性炭素含有率は紙重量
に対して40重量％〜80重量％、好ましくは50〜70
重量％の範囲にあることが好ましい。即ち、活性
炭素の含有率が40重量％に満たない場合ではオゾ
ン除去率及びオゾン除去寿命が小さいし、80重量
を越えるとペーパーの強度、嵩密度が小さく、フ
イルターとしての強度低下が大きくなるので好ま
しくない。

さらに本発明の活性炭素紙の嵩密度は0.13／ｇ
c.c.に満たない場合はオゾンの除去効率、寿命がと
もに小さくなる。

次に本発明に用いる水溶性高分子物質は例えば
アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコール、カル
ボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ソー
ダ、カルボキシメチルデンプン、にかわ、ゼラチ
ン、脱アセチル化キチン等が挙げられる。本発明
の活性炭素紙の水溶性高分子物質含有率は紙重量
に対して0.1重量％〜20重量％、好ましくは１重
量％〜10重量％である。

また本発明に用いるリン原子または窒素原子を
含有する難燃性を付与しうる水溶性の無機系化合
物は燐酸第２アンモニウム、臭化アンモニウム、
塩化アンモニウム、スルフアミン酸アンモニウ
ム、硫酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム
等のアンモニウム系化合物、あるいは燐酸グアニ
ジン、スルフアミン酸グアニジン等のグアニジン
系化合物等が挙げられる。本発明の活性炭素紙の
水溶性無機系化合物含有率は紙重量に対して0.1
重量％〜10重量％、好ましくは0.5重量％〜５重
量％である。

以上の様な活性炭素、水溶性高分子物質及び水
溶性無機物質を用いて活性炭素紙は次のようにし
て製造される。即ち、例えば粒径が200メツシユ
以下の粉末状活性炭素あるいは粉砕化した繊維状
活性炭を、フイブリル化した木材パルプ繊維、
楮、三椏、雁皮パルプ繊維等のセルロース系繊維
（紙基材）に混合後、通常の湿式抄紙法で抄造す
る。この場合前記水溶性高分子物質を併用する。
又他に水酸化アルミニウム、ポリエチレンイミン
等の抄紙助剤を使用してもよい。また前記の水溶
性の無機系物質の付与は湿式抄紙時のスラリー中
に添加してもよいし、活性炭素紙を形成後該物質
を含有した前記水溶性高分子物質を含む水溶液に
含浸するか、あるいは該水溶液をコーテイング後
乾燥することによつて達成され得るが、好ましく
は後者である。

無機系化合物が導入された活性炭素紙の段ボー
ルシートへのコルゲート成形加工は通常の段ボー
ル製造機によつて行うことが出来る。即ち活性炭
素紙を賦形ロールを通して波型に賦形しその波型
シートの片面又は両面に平らなシートを接合す
る。接合する場合に波形の頂点に接着剤を付けて
固定するのが普通であるが、これを積層した場合
に固定されるので必ずしも接着剤をつける必要は
ない。接着剤を付ける場合はシートへ吸着能をそ
こなわないものを選択する必要がある。例えば接
着剤としてはコーン・スターチに若干の合成のり
を混ぜたものである。このようにして活性炭素紙
をコルゲート加工した段ボールシートより得られ
るハニカムフイルターが製造される。このように
して製造されるハニカムフイルターは細かいピツ
チのサインカープを呈するハニカム構造であり、
多段に積層しても下方のハニカムは自重によりそ
のサイン形状が変形しないものである。尚ハニカ
ムのピツチ巾及びピツチ高はそれぞれ0.5〜８mm
及び0.4〜５mmの範囲から選択することができる。

（発明の効果）このように本発明に係る活性炭素紙は毛羽立ち
がほとんどなく、かつ満足すべき紙強度が維持さ
れているものゆえ、紙の厚みが薄くでき、ハニカ
ムピツチの小さい、かつ形態安定性のよいフイル
ターの作製を可能にするものである。従つてオゾ
ンとの接触効率が高く、空気抵抗も小さいメリツ
トを有してなるものである。さらに付随的に難燃
性も付与される。

（実施例）以下本発明の実施例を記載するが本発明はこれ
ら実施例に限定されるものでない。

実施例１ BET法比表面積1300m²／ｇの再生セルロース
系繊維状活性炭に、酢酸マグネシウム10重量％を
含浸、担持させた後、900℃の水蒸気含有燃焼ガ
ス雰囲気で再活性化処理を施し、細孔直径30〜
300Åの細孔の容積が0.40c.c.／ｇの繊維状活性炭
を得た。該繊維状活性炭をボールミルで粉砕処理
し、300メツシユ・パスの粉末状活性炭素を得た。

上記活性炭素60部、濾水度がSR30゜に叩解され
たNBKPパルプ（針葉樹ブリーチングクラフト
パルプ）40部、燐酸アンモニウム５部、アルギン
酸ソーダ0.5部及びポリビニルアルコール７部の
組成でスラリーをつくり、ヤンキー型湿式抄紙機
で活性炭素ペーパーを40ｇ／m²の目付で抄造し
た。ペーパー厚み0.12mm、嵩密度0.20ｇ／c.c.、活
性炭素濃度60重量％、燐酸アンモニウム濃度２重
量％、ポリビニルアルコール濃度５重量％、アル
ギン酸ソーダ0.2重量％の活性炭素紙を得た。得
られた活性炭素紙はほとんど毛羽の発生認められ
なかつた。

次いで該炭素紙をコルゲート加工機でピツチ巾
2.4mm、ピツチ高1.3mmの片面段ボール・シートに
容易に形成した。

該段ボールシートを30段に重ね、又層長15mmの
ハニカム・フイルターに切断加工後風速0.7ｍ／
secでオゾン濃度1ppmの空気をハニカムフイルタ
ー内に通過させたところ空気抵抗1.0mmH₂Oオゾ
ン除去率95％と優れた性能が得られた。又最下段
のハニカムのピツチと最上段のハニカムのピツチ
の形状は全く変化がなおつた。なお、難燃性の評
価として、ブンガン・バーナーによるスポツト・
フレーム・テストを実施したところ、不燃であつ
た。

比較例１細孔直径30〜300Åの細孔の容積が0.08ｇ／c.c.
の再生セルロース系繊維状活性炭（BET法比表
面積1300m²／ｇ）をボール・ミルで粉砕処理し、
300メツシユ・パスの粉末状活性炭素を得た。

上記活性炭素を用い、実施例１と同じようにし
てハニカムフイルターを製造したが、オゾン除去
率は60％にすぎず実用的でなかつた。このことは
活性炭素にポリビニルアルコール及び燐酸アンモ
ニウムが添着したために本来オゾン吸着にきく吸
着座席が死んでしまつたことによる。しかし得ら
れた紙は毛羽がなく腰のあるものであつた。

比較例２実施例１において燐酸アンモニウムを使用しな
い他は他の条件を採用して活性炭素紙を得、これ
を用いてハニカムフイルターを製造することを試
みた。しかしながら、段加工でできるハニカムは
強度的にピツチ幅2.8mm、ピツチ高1.6mmが限界で
あり、ハニカム形状はSine曲線状とはならず、し
かも最下段のハニカムは大きく変形した。又紙の
表面に毛羽も認められた。このフイルターの通気
抵抗は2.0mmH₂O、オゾン除去率は87％を示した。
なお、スポツト・フレーム・テストを実施したと
ころ着火した。

実施例２繊維径1.5デニール、繊維長５mmの不溶融化さ
れたノボラツク型フエノール樹脂繊維を500℃で
３時間窒素ガス雰囲気下において炭化処理を施
し、炭素繊維を得た。

次いで該炭素繊維を、水蒸気20容量％含有した
燃焼ガス雰囲気において900℃で５時間賦活処理
を施し、細孔直径30〜300Åの細孔容積が0.25
c.c.／ｇの繊維状活性炭を得た。

該活性炭素65部を、SR35゜に叩解されたNBKP
バルブ35部及び、燐酸グアニジン５部、カルボキ
シメチルセルロース１部及びポリビニルアルコー
ル７部とともに、目付け40ｇ／m²で湿式抄紙し
た。そしてパーパー厚み0.10mm、嵩密度0.20ｇ／
c.c.、活性炭素60重量％、燐酸グアニジン濃度２重
量％、ポリビニルアルコール濃度５重量％、カル
ボキシメチルセルロース濃度0.3重量％の活性炭
素紙ペーパーを得た。得られた活性炭素紙はほと
んど毛羽の発生が認められなかつた。

該ペーパーをコルゲーター加工機でピツチ巾
2.3mm、ピツチ高1.2mmの片面段ボール・シートに
形成した。

該段ボールを30段に重ね、又層長20mmのハニカ
ム・フイルターに切断・加工後、風速1.0ｍ／sec
で、オゾン濃度1ppmの空気をフイルター内に通
過させたところ空気抵抗1.1mmH₂O、オゾン除去
率94％と実用的な性能を示した。最下段のハニカ
ム形状と最上段のそれとは全く変わらなかつた。
又、実施例１と同様に、フレーム・スポツト・テ
ストを実施したところ、着火しなかつた。

比較例３実施例２で用いた炭素繊維を水蒸気を20容量％
含有した900℃の燃焼ガス雰囲気で２時間賦活処
理を施し、細孔直径30〜300Åの細孔容積が0.10
c.c.／ｇの活性炭素繊維を得た。

該活性炭素繊維を用い、実施例２と同じ方法
で、抄紙化、段加工後、ハニカム・フイルターを
試作し、O₃除去能を評価したところ、O₃除去率
は、40％と実用的な性能を示さなかつた。

比較例４実施例２においてポリビニルアルコールおよび
カルボキシメチルセルロースを使用しない他は他
の条件を採用して活性炭素紙を得、これを用いて
ハニカムフイルターを製造することを試みた。し
かしながら、段加工でできるハニカムは強度的に
ピツチ幅2.7mm、ピツチ高1.6mmが限界であり、ハ
ニカム形状はsine曲線状とはならず、しかも最下
段のハニカムは変形しつぶれた。又紙の表面に毛
羽も認められた。このフイルターの通気抵抗は
3.0mmH₂O、オゾン除去率は85％を示した。

Claims

【特許請求の範囲】１細孔直径30〜300ktの細孔容積が0.15c.c.／ｇ
以上の活性炭素、水溶性高分子物質及びリン酸ア
ンモニウム、臭化アンモニウム、塩化アンモニウ
ム、スルフアミン酸アンモニウム、硫酸アンモニ
ウム、ポリリン酸アンモニウムから選ばれるアン
モニウム系化合物、またはリン酸グアニジン、ス
ルフアミン酸グアニジンから選ばれるグアニジン
系化合物の少なくとも一種以上の水溶性の無機系
化合物を含有してなるガス吸着用活性炭素紙。２活性炭素紙がコルゲート加工した段ボール紙
である特許請求の範囲第１項記載のガス吸着用活
性炭素紙。３活性炭素紙がオゾン除去に用いられる特許請
求の範囲第１項記載のガス吸着用活性炭素紙。