JPH09276389A - 除塵フィルターの機能を有する吸着材 - Google Patents

除塵フィルターの機能を有する吸着材

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JPH09276389A
JPH09276389A JP8115551A JP11555196A JPH09276389A JP H09276389 A JPH09276389 A JP H09276389A JP 8115551 A JP8115551 A JP 8115551A JP 11555196 A JP11555196 A JP 11555196A JP H09276389 A JPH09276389 A JP H09276389A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】要すれば表面が畝状の形状を有する、粗な三次
元構造の織物からなるシートの表面及び内部組織の外気
との接触面に、ラテックス或いはエマルジョンまたは溶
媒を含まないポリマ−系接着剤からなるバインダ−層を
形成させ、該バインダー層に活性炭粒子を接着せしめ粒
子表面の一部が露出された状態に保持せしめてなる除塵
フィルターの機能も有する吸着材である。または更にシ
ートの表面にこれらのバインダーのコート層を形成せし
めてなる吸着材である。更に、活性炭粒子の流動層を通
過させて該バインダー層に活性炭粒子を接着せしめる吸
着材の製法も含まれている。 【効果】本発明の粗なシート状織物は吸着剤粒子間の空
隙率が高い状態で均一に分散され、且つ活性炭粒子の表
面が露出した状態で保持されているため、吸着速度が高
く吸着容量も大きい。更に、圧力損失が極めて低いため
ガスの流動性が乏しい雰囲気或いは高風量の状態で使用
することも可能であり、自動車のエアーコンディショナ
ー用のフィルターに好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主として空気中の微
量の悪臭成分を除去するために使用される、吸着速度が
早く取扱性に優れた吸着材である。主な用途分野は、家
庭用もしくは自動車用のエアーコンディショナー及び空
気清浄機用に使用されるフィルターエレメントで、低圧
損、高寿命の特徴を有し高速で空気を流した場合にも１
パスで高い浄化度を達成できる。また、空気の浄化機能
と共に除塵機能も有するシートである。
【０００２】
【従来の技術】従来から微量成分の吸着材として活性炭
が広く使用されているが、形状は一般に粉体または粒体
で必ずしも取扱い易いとは言い難い。そこで活性炭粒子
をフォーム材、不織布等の多孔性物質中に固定させた吸
着材が試みられている。これらは粉体の様に、粉塵が発
生するおそれがないので取扱いが便利であり、しかもガ
スは多孔性物質中の空隙を自由に流通し得るので、抵抗
が少ないという利点もある。
【０００３】しかしながら従来からつくられているこの
タイプの吸着材は、多孔性物質に含有されている活性炭
粒子の表面がバインダーの層で被覆されているため、吸
着能力のごく一部しか使用できないデメリットが指摘さ
れていた。これは多孔性物質内部の組織に活性炭粒子を
接着させる場合、活性炭粒子にバインダーを混合して接
着させると、粒子表面の大部分がバインダー層で被覆さ
れることが避けられないからである。
【０００４】また、ポリウレタンフォームを生成させる
時、プレポリマーに吸着体粒子を混合して調製する方法
もある。この場合はかなり多量の活性炭粒子を混合する
と、ポリウレタンフォームの発泡性が抑制されると共
に、活性炭粒子の表面のかなり多くの部分がポリウレタ
ン樹脂で被覆されたり、或いは細孔が目詰まりするため
吸着能力が大幅に低下する。
【０００５】またこれらの問題点を解決するため、発泡
ポリウレタン成型体の表面及び内部組織の外気との接触
面にバインダー層を形成させた後、吸着材粒子を付着す
る方法も開示されている。特公平 4-35201号公報には発
泡ポリウレタン成型体の表面及び内部組織の上にウレタ
ン系プレポリマーを塗布した後、吸着材粒子を吹き付け
て付着させる方法が開示されている。
【０００６】或いは粗い編み目に粒状活性炭を担持させ
て使用する方法もあるが、この様な二次元構造の場合
は、組織が粗な基材を使用すると、圧損失は低下するが
充分な吸着性が得られず、また組織が密な基材を使用す
ると吸着性は向上するが、圧損失が高くなり過ぎるた
め、除塵フィルターの機能も要求される用途には不適当
である。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問
題点にかんがみ三次元構造の織物からなるシートを利用
して、これに粒子表面の１部が露出している状態の活性
炭粒子を接着させることによって、圧損失が低く且つ吸
着性が高い除塵フィルターの機能も有する吸着材を開発
して提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は激しい乱気
流状態のガスが、充填密度が低い吸着剤層を通過すると
きには、ガスと吸着剤との接触効率が著しく高められて
悪臭ガスの除去性能が向上するため、圧損失が低く高風
量のガス処理に適した構造となることに留意した。この
ため粗な三次元構造の織物からなるシートを基材とし
て、その内部に吸着剤粒子があたかも空間に浮遊してい
るような状態で保持させ、通気性を阻害する度合いを極
力低下させる構造について研究した。その結果、粗な三
次元構造の織物からなるシートに活性炭粒子をバインダ
ーで点接着させることにより、吸着剤粒子が吸着材の内
部で適度な空隙率を保持した状態とすることができるこ
とを見出した。要すれば更に織物の表面が畝状となる形
状を付与することによって一層通過するガスの乱流状態
を高め得ることも確かめ、これに基づいて本発明に到達
した。
【０００９】すなわち、要すれば表面が畝状の形状を有
する、粗な三次元構造の織物からなるシートの表面及び
内部組織の外気との接触面に、ラテックス或いはエマル
ジョンまたは溶媒を含まないポリマ−系接着剤からなる
バインダ−層を形成させ、該バインダー層に活性炭粒子
を接着せしめ粒子表面の一部が露出された状態に保持せ
しめてなる除塵フィルターの機能も有する吸着材であ
る。または更にシートの表面にこれらのバインダーのコ
ート層を形成せしめてなる吸着材で、自動車に搭載する
エアーコンディショナーまたは空気清浄器用に適用でき
る。
【００１０】また、要すれば表面が畝状の形状を有す
る、粗な三次元構造の織物からなるシートの表面及び内
部組織の外気との接触面に、バインダー層を形成させた
後シートを活性炭粒子の流動層中を通過させることによ
り、シートの表面及び内部組織の外気との接触面に活性
炭粒子を付着させ、粒子表面の一部が露出された状態に
保持させることを特徴とする吸着材の製法である。更
に、吸着材に含まれている活性炭の１部としてアニリ
ン、リン酸、リンゴ酸、鉄塩を担持した粒子が含まれて
いる場合も本発明に属する。
【００１１】以下本発明について詳しく説明する。
【００１２】本発明の吸着材には、要すれば表面が畝状
の形状を有する、粗な三次元構造の織物からなるシート
を基材として使用する必要がある。織物を構成する繊維
の材質は特に限定しない。例えばポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、ポ
リ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、ビニ
ロン、ポリアクリル系ポリマー、酢酸セルローズ、プロ
ミックス等の合成繊維、半合成繊維、その他レイヨン、
綿、麻、絹等の天然繊維或いは無機繊維も使用可能であ
る。更に繊維に限定されず細いアルミニウム線で織った
織物でもよい。
【００１３】本発明の三次元構造の織物から、シートは
例えば、ナイロン、ポリエステル或いはポリプロピレン
等の 20 〜500 デニール程度の糸を特殊な方法で織るこ
とにより三次元構造シ−トが得られる。使用される糸の
組み合わせは、経糸が 10 〜50本／inch、緯糸が 10 〜
50本／inchが好ましい。更に基材の材質は繊維に限定さ
れず、この様な三次元構造を取り得るものならば例え
ば、細いアルミニウム線で織った物でも使用可能であ
る。
【００１４】また、「要すれば表面が畝状の形状を有す
る、粗な三次元構造の織物からなるシート」において、
「要すれば表面が畝状の形状を有する」とは織物の構造
によって表面に畝状の凹凸が表されている場合の他、三
次元構造の織物からなるシートをプリーツ加工して表面
を畝状としてもよい。また畝は上下方向及び左右の両方
向に付けられていてもよく、更に不規則に多方向に付け
られていている場合も本発明に含まれている。
【００１５】吸着性能を高めるためには、シート状の織
物の表面に接触するガスの流れは乱流となることが好ま
しく、表面の畝状凹凸はこの効果を更に助長するためで
ある。また、高風量のガスを処理するためには、シート
状の織物の組織内部の空隙は大きいものが好ましく、ま
たシートの表面が畝状の形状を有するためガスの流れが
乱された状態になると、織物の組織内部の乱流も一層助
長される効果がある。
【００１６】本発明の吸着材に含まれている活性炭は、
通常１ｇ当たり数百平方メートルあるいはそれ以上の大
きな表面積を有し、高い吸着性を示す炭素材料であれば
広範囲に使用できる。活性炭の原料には、通常椰子殻ま
たは木材等の炭化物或いは石炭が使用されるが何れでも
よい。また賦活法も水蒸気或いは二酸化炭素により高温
でまたは塩化亜鉛、リン酸、濃硫酸処理等いづれの方法
により得られたものでも良い。
【００１７】活性炭は無極性吸着剤として極めて優れた
吸着性を有する特異な物質で、殆どすべてのガス状或い
は液状物質に対して高い吸着性を示すことが知られてい
る。
【００１８】粗なシートに担持させる活性炭粒子の大き
さは特に限定せず、広範囲の粒度の粒子を使用した場合
にもその効果が認められる。しかし吸着容量を高く保持
すると共に圧損失を抑制するためには、粒子の平均粒径
は 20 mesh以下 100 mesh 以上が好ましい。
【００１９】本発明において、粗な三次元構造の織物か
らなるシートに活性炭粒子を接着させるためには、ラテ
ックス或いはエマルジョンまたは溶媒を含まないポリマ
ー系接着剤を使用する必要がある。尚、活性炭粒子の細
孔の目詰まりを生じ難いものが好ましいため、ラテック
ス或いはエマルジョンは固形成分が多いものが適してお
り、固形成分は 30 ％以上が好ましく、50％以上がより
好ましい。
【００２０】ここで、ラテックス或いはエマルジョンと
は分散媒である水中に、ゴム系粒子或いは接着性を有す
るポリマー粒子が分散された状態を指している。ラテッ
クスとしては SBR、クロロプレン、ニトリルゴム等各種
合成ゴム系のラテックス等が挙げられ、また、エマルジ
ョンとしてはアクリル酸エステルとアクリル酸或いは、
メタクリル酸エステルを共重合させたアクリル系エマル
ジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂エマルジョン
或いは酢酸ビニル樹脂エマルジョン等が使用できる。
【００２１】溶媒を含まないポリマー系接着剤としては
有機溶媒または水を含まない、接着性を有するプレポリ
マー等で、本発明の接着剤には合成ゴム系の物質が好ま
しく、例えば、NCO 過剰のウレタン系プレポリマー、よ
り好ましくは MDI（メチレンジイソシアネート）ベース
のウレタン系プレポリマーが好ましい。 MDIベースのプ
レポリマーは TDI（トリレンジイソシアネート）ベース
のプレポリマーより遊離イソシアネートが発生し難く、
吸着体粒子への吸着が少ないため好ましい。
【００２２】NCO 過剰のウレタン系プレポリマーを使用
する場合、粘度を調節するために、場合によっては少量
の有機溶剤を加えて、シート状の織物に含浸或いは塗布
した後、温風乾燥等により大部分の有機溶剤を除去し
て、この織物の表面及び内部組織の繊維表面に、バイン
ダー層を形成させその上に活性炭粒子を付着させてもよ
い。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の粗なシート状織物の表面
及び内部組織の繊維表面には、前述のバインダーからな
るバインダー層を形成させる必要がある。粗なシート状
織物の表面及び内部組織の繊維表面にバインダーを付着
させるには、このシートをラテックスまたはエマルジョ
ン等のバインダーを満たした浴に浸漬した後、過剰のバ
インダーをロールで除去する方法、或いはスプレーやコ
ーターで表面に塗布した後、ロールで絞り付着している
バインダーを組織の内部まで浸透させる方法等がある。
更に、エアーブローして包絡した繊維間に生成した皮膜
を除去した後乾燥させる方法によって、織物の表面及び
内部の繊維組織の外気との接触面にバインダー層を形成
させることができる。
【００２４】活性炭粒子をバインダー層が形成されてい
る粗なシート状織物の表面及び内部組織の外面に接着さ
せるには、流動層通過法或いは粉体スプレー法、篩落下
法等適宜の方法を採用することができる。
【００２５】流動層通過法は組織内部にバインダー層を
形成せしめた粗なシート状織物を、活性炭粒子の流動層
の中を通常はシートを水平にして通過させることによ
り、織物組織の内部に粒子を浸透させる方法である。流
動層は活性炭粒子を一定の深さに充填した槽に、下部の
分散板を通してガスを吹き込んで流動層を形成させる
が、ガスの吹込速度は最小流動化速度に比較的近いガス
速度領域で、粗なシート状織物を通過させた場合にも、
粒子は織物組織の内部に均等に浸透させることができる
特徴がある。
【００２６】その他の方法では、大部分の粒子が織物の
表面にのみに付着し易く、内部に充分付着させることは
困難である。しかし流動層通過法は、流動状態を活性炭
粒子の粒度に合わせて、ガス吹込速度によって適度に調
節し、更に粗な織物の流動層内の滞留時間を調節するこ
とにより、織物の内部組織に、活性炭粒子を均一に付着
させることができるため、本発明の吸着材の粒子付着工
程に最も適している。
【００２７】粉体スプレー法或いは篩落下法の場合に
は、粗なシート状織物を適宜反転させて、織物の両側か
ら活性炭を吹き付け、または粒子を落下させることによ
り、組織の内部にまで粒子を付着させることができる。
更に、織物に活性炭粒子を付着させる工程或いは付着さ
せた後、このシート状織物を振動させることによって、
組織内部への粒子の進入及びバインダー層への付着を促
進させることができる。
【００２８】粗なシート状織物に活性炭粒子を付着させ
た後、一組または複数組のピンチ・ロールの間を通して
織物を軽く圧迫することにより、粒子をバインダー層に
強固に接着させることができる。この際ロ−ルの１部或
いは全部に加熱ロ−ルを使用して、接着を促進させるこ
ともできる。
【００２９】前記の様にして得られた粗なシート状織物
に含まれる活性炭粒子は、流動層通過法等によって一旦
その内部組織のバインダー層の表面に付着された後、加
熱圧着工程によって強固にバインダ−層に接着されるた
め、粒子表面のかなり多くの部分が露出した状態となっ
ている。これは本発明の吸着材の構造の最も大きな特徴
の一つである。
【００３０】従来活性炭粒子を担体に担持させる場合、
主として粒子をラテックスまたはエマルジョン等のバイ
ンダーと混合して塗布する方法が用いられた。この方法
では活性炭粒子の表面がバインダーで被覆されているた
め、活性炭の吸着性が阻害されることが避けられなかっ
た。しかし前述の様に本発明で得られた粗なシート状織
物は、大部分の活性炭粒子の表面が露出した状態となっ
ているため、個々の活性炭粒子の吸着容量が大きく吸着
速度も高い特徴がある。しかも粗なシート状織物は、全
体が粗な組織になっているためガスの流通路の断面積は
かなり大きく、従って圧損失は低く高速でガスを流した
場合、ガスは吸着材内部を激しい乱流となって流れる状
態になる。
【００３１】ピンチ・ロールのクリアランスは適宜設定
できるが、シートの厚さの50〜80％が好ましい。また、
ポリウレタン系のプレポリマー層に活性炭粒子を接着さ
せる場合には、加熱水蒸気処理によって接着力を更に向
上させることができる。
【００３２】粗なシート状織物の表面に接着された粒子
は、使用中摩擦その他のため脱落し易いから、これを防
止するためシートの表面に更にラテックス或いはエマル
ジョンまたは溶媒を含まないポリマー系接着剤を塗布す
ることができる。
【００３３】バインダーの種類は、シート組織内部に含
浸させたものと必ずしも同一でなくてもよく、その適性
を考慮して異なった種類のバインダーを使用してもよ
い。バインダーを塗布した部分の活性炭粒子表面は、薄
いバインダー層で被覆されているため吸着性は低下する
が、被覆される表面の粒子の比率は全体からみるとごく
一部であるから、吸着材全体の機能低下は僅少である。
【００３４】更に、本発明の吸着材は一層でも使用する
ことができるが、複数枚積層して用いることも可能であ
る。また、プリーツ状に加工する際には吸着材の織物に
紙、不織布、エレクトレット不織布、導電性シート、磁
気シート或いは酸化触媒性シート等を重ねて成型するこ
ともできる。本発明の吸着材は、基材である粗な三次元
構造の織物の表面及び内部組織の繊維表面に、活性炭粒
子を接着させたもので圧力損失が極めて低いため、ガス
の流動性が乏しい雰囲気或いは高風量の状態で使用する
ことも可能で、除塵フィルターとしても優れている。こ
のため、自動車用のエアーコンディショナー或いは空気
清浄器用の除塵性を有する脱臭材として好適である。
【００３５】
【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。
【００３６】（実施例１）エアーコンディショナー等の
除塵用に使用されている厚み３mmの粗な波型三次元構造
の織物からなるシートに SBRラテックスを含浸させ、絞
り用ゴムロールでラテックスの目付量を調整し、エアー
ブローをかけることにより、多孔性シートの内部に生成
したラテックスの膜を取り除き、粗なシートの表面及び
内部組織の繊維表面にもバインダー層を生成させた。そ
のシートを椰子殻を原料とした粒度28〜70 mesh に調整
した破砕状活性炭粒子の流動層の中を通過させて、活性
炭粒子を織物の表面及び内部組織のバインダー層に付着
させた。
【００３７】更に、多孔性シートを押さえロールに通
し、バインダー層に付着していた活性炭粒子を圧着して
強固に接着させた。過剰に付着している活性炭粒子を充
分に振り落とした後、120 ℃で乾燥して活性炭粒子を含
む粗なシート状織物を得た。その基材の織物を図１に、
その断面図を図２に示した。尚、図１は織物の繊維の形
状を示すため図面に代わる写真で示した。また、図２よ
り織物の断面が波形であることが分かる。
【００３８】実施例１で得られた粗なシート状織物の活
性炭粒子接着量は 0.11 g/mlであり、また、JIS K 1474
-1975 によって測定したベンゼン吸着量は 0.03 g/mlと
なって、良好な吸着性を有することが分かった。
【００３９】（実施例２）エアーコンディショナー等の
除塵用に使用されている、厚み５mmの粗な波型三次元構
造の織物からなる多孔性シートに SBRラテックスを含浸
させ、絞り用ゴムロールでラテックスの目付量を調整
し、エアーブローをかけることにより多孔性シートの内
部の繊維と繊維の間に生成したラテックスの膜を取り除
き、多孔性シートの表面及び内部組織の繊維表面にもバ
インダ−層を生成させた。このシート状織物椰子殻を原
料とした粒度 70 〜100mesh に調整した破砕状活性炭及
び、同サイズのアニリン、リン酸、リンゴ酸、鉄塩を担
持させた活性炭との混合物の流動層の中を通過させ、活
性炭粒子を粗なシート状織物の表面及び内部組織のバイ
ンダー層に付着させた。
【００４０】更に、その粗なシート状織物を押さえロー
ルに通し、バインダー層に付着していた活性炭粒子を圧
着して強固に接着させた。過剰に付着している活性炭粒
子及び強固に接着されていない粒子を振り落とした後、
更にその粗なシート状織物の表面に SBRラテックスを吹
き付け、120 ℃で乾燥して活性炭粒子を含む粗なシート
状織物を得た。そのシートの組織は図１と同様である。
【００４１】実施例２で得られた粗なシート状織物の活
性炭粒子接着量は 0.07 g/mlであり、また、JIS K 1474
-1975 によって測定したベンゼン吸着量は 0.02 g/mlと
なった。
【００４２】また、実施例２で得られた粗なシート状織
物 200×200 ×５mmをそれぞれ悪臭成分である硫化水素
250 ppmまたはトリメチルアミン 50 ppm 及びアセトア
ルデヒド 25 ppm を含む容量１m ×１m ×１m のボック
ス中に入れ空気を循環しながら放置した結果、いずれも
３０分で臭気が殆ど総て除去された。
【００４３】（実施例３）実施例２と同様に活性炭粒子
を粗なシート状織物の表面及び内部組織のバインダー層
に付着させ、この織物を押さえロールに通し、バインダ
ー層に付着していた活性炭粒子を圧着して強固に接着さ
せた。過剰に付着している活性炭粒子及び強固に接着さ
れていない粒子を振り落とした後、その織物の表面に S
BRラテックスを吹き付けを行わず、120 ℃で乾燥して活
性炭粒子を含む粗なシート状織物を得た。
【００４４】この様にして得られた粗なシート状織物の
ベンゼン吸着量は 0.023 g/ml であり、織物の表面に S
BRラテックスを吹き付けを行ったことによるベンゼン吸
着量の低下は、13％程度であることが分かった。従っ
て、表面にラテックスを吹き付けた粗なシート状織物も
良好な吸着性を保持していることが分かる。
【００４５】
【発明の効果】本発明の粗なシート状織物は吸着剤粒子
間の空隙率が高い状態で均一に分散され、且つ活性炭粒
子の表面が露出した状態で保持されているため、吸着速
度が高く吸着容量も大きい。更に、圧力損失が極めて低
いためガスの流動性が乏しい雰囲気或いは高風量の状態
で使用することも可能であり、更に除塵フィルターと併
用する場合にも適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸着材の一態様の基材の織物をその内
部の繊維の形状を示すため図面に代わる写真で示した。
【図２】図１に示した織物の断面図を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 要すれば表面が畝状の形状を有する、粗
    な三次元構造の織物からなるシートの表面及び内部組織
    の外気との接触面に、ラテックス或いはエマルジョンま
    たは溶媒を含まないポリマ−系接着剤からなるバインダ
    ー層を形成させ、該バインダー層に活性炭粒子を接着せ
    しめ粒子表面の一部が露出された状態に保持せしめてな
    る、除塵フィルターの機能も有する吸着材。
  2. 【請求項２】 要すれば表面が畝状の形状を有する、粗
    な三次元構造の織物からなるシートの表面及び内部組織
    の外気との接触面に、ラテックス或いはエマルジョンま
    たは溶媒を含まないポリマー系接着剤からなるバインダ
    ー層を形成させ、該バインダー層に活性炭粒子を接着せ
    しめ粒子表面の一部が露出された状態に保持せしめ、更
    に該シートの表面にラテックス或いはエマルジョンまた
    は溶媒を含まないポリマー系接着剤からなるコート層
    を、形成せしめてなる除塵フィルターの機能も有する吸
    着材。
  3. 【請求項３】 要すれば表面が畝状の形状を有する、粗
    な三次元構造の織物からなるシートの表面及び内部組織
    の外気との接触面に、ラテックス或いはエマルジョンま
    たは溶媒を含まないポリマー系接着剤からなるバインダ
    ー層を形成させた後、該シートを活性炭粒子の流動層中
    を通過させることにより、シートの表面及び内部組織の
    外気との接触面に活性炭粒子を付着させ、粒子表面の一
    部が露出された状態に保持させることを特徴とする、除
    塵フィルターの機能も有する吸着材の製法。
  4. 【請求項４】 活性炭粒子の一部がアニリン又はリン
    酸、リンゴ酸、鉄塩を担持している請求項１、２、３記
    載の除塵フィルターの機能も有する吸着材。
  5. 【請求項５】 除塵フィルターの機能も有する吸着材が
    自動車に搭載するエアーコンディショナーまたは空気清
    浄器用である請求項１及び２、３、４記載の吸着材。
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