JPS60225640A - ガス吸着用活性炭素紙 - 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１− 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０．１−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ェ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ィルターの使用は実用性がな
かった。

一方かかる充填型オゾン除去フィ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５８２− −２１９９２１号公報の如く活性炭素紙を段加工したハ
ニカム状フィルターを採用する方法が提案されている。

しかし々がら、かかるハニカム状フィルターといえども
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１での活性炭素紙は活性炭及びポリビニル
アルコール並ヒニバルプ状物質を湿式抄紙機で抄造する
ことにょシ作製されていた。そして得られた活性炭素紙
は段加工してハニカム状フィルターに成形され、複写機
内に装着されていた。しかしこの様々従来のハニカム状
フィルターは使用する活性炭素紙に毛羽立ちがあったり
、又紙力不足によ力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５ｉｎｅ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ッチの小さ
い、っまジオシ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になかった。さらに付言すれば従来
のハニカム状フィ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す、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
ピッチの、均一な５ｉｎｅ曲線状のノ・二カ人形状が形
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３０〜３００人の細孔容積が０
．１５〜今以上の活性炭素、水溶性の高分子物質及び水
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
紙に特徴をおくものである。

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っ
たりする。そのためにオゾンとの接触面積を高め得るハ
ニカムピッチの小さい、しかもその形態保持性のよいフ
ィ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かったと考
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〜
３００人の細孔の容積が０．１５ｃｃ／ｆ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５− る。即ち、３０〜３００人の細孔の容積が０．１５ν２
未満のものではこれと複写機から排出される数−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シ大幅に低下するた
め充分々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力いので
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（Ｃｒａ
ｎｓｔｏｎ　−Ｉｎｋｌｅｙ　）の計算法（例えば慶伊
富長「吸着」共立出版）によりめた。なお、多分子吸着
層と相対圧との関係は ｔ（人）−４，３（５／Ｉｎ（ＰＳ／Ｐ））”なるフレ
ンケルーハンシー（Ｆｒｅｎｋｅｌ　−Ｈａｌｓｅｙ）
の式（腹伊富長「吸着」共立出版）より計算した。

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几め繊
維状あるいは１００メツシュ以下６− 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、硬化フェノール樹脂繊維、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って得られ
る。さらに別法として木材パルプの微粉末＃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３０〜３００人の細孔の容積が０．１５ＣＣ／ｆ
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
れるものでにない。

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重量を越えるとベーパーの
強度、嵩密度が小さく、フィ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０．１３ＦＡ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
ルファミノ酸アンモニウム、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、スルファ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ｏ、ｉ重量
−〜１０重量係、好ましくは０．５重量％〜５重ｉ：チ
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、フィブリル化し
た木材バルブ繊維、拷、三挽、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
質の付与に湿式抄紙時のスラリー中９− に添加してもよいし、活性炭素紙を形成後核物質を含有
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っ
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・−ル製造機によ
っ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
らなシートラ接合する。

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
拳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
ートよル得られるハニカムフィ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ィルターに細かいピ
ッチのサー１〇− インカーブ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。尚ハニカムのピッチ巾及びピッチ高
はそれぞれ０．５〜８■及び０．４〜５ｗ＋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、ハニカムピッチの小さい、か
つ形態安定性のよいフィルターの作製全可能にするもの
である。従ってオゾンとの接触効率が高く、空気抵抗も
小さいメリッ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法比表面積が１３００ｔｔ？／ｆ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３０〜３００人の細
孔の容積が０．４０ＣＣ／７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
ユ中ハスの粉末状活性炭素を得た。

上記活性炭素６０部、濾水度が５Ｒ３０°に叩解された
ＮＢＫＰバルブ（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ヲ
つくり、ヤンキー型湿式抄紙機で活性炭素ペーパー＠　
４０　ｙ／ｒｄの目付で抄造した。ペーパー厚み０．１
２ｍ、嵩密［０，２０ｆＡｒ、、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が認められな
かった。

次いで該炭素紙をコルゲート加工機でピッチ巾２．４■
、ピッチ高１．３籠の片面段ボール・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１５箇のハニ
カム・フィルターに切断加工後風速０．７ｍ／ｓｅｔで
オゾン濃度１−の空気を）・ニカムフィルター内に通過
させたところ空気抵抗１．ＯｍＩ（，０オモ段のハニカ
ムのピッチと最上段のノヘニカムのピッチの形状は全く
変化がなおった。なお、難燃性の評価として、アンガン
・バーナーによるスポット・フレーム・テストヲ実施し
たところ、不燃であつ′ｆｃ、０ 比較例１゜ 細孔直径３０〜３００人の細孔の容積が０．０８ｒ／ｃ
ｃの再生セルロース系繊維状活性炭（’　Ｂ　Ｅ　Ｔ法
化表面積１３００　Ｊ？　）ｋボール・ミルで粉砕処理
し、３６０メツシー・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
ムフィルターを製造したが〜オゾン除去率は６０％にす
ぎず実用的でガかった。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１３− 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
席が死んでしまったことによる。しかし得られた紙は毛
羽がなく腰のあるものであつ之。

比較例２゜ 実施例１において燐酸アンモニウムを使用しかい他は他
の条件を採用して活性炭素紙を得、これヲ用いてハニカ
ムフィルターを製造することを試み友。しかしながら、
段加工でできるハニカムは強度的にピッチ幅２．８ｍ、
　ピッチ高１．６　ａｍが限界でアシ、ハニカム形状は
５ｉｎｓ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
フィルターの通気抵抗は２．０　ｗ　Ｈ＝Ｏ、オゾン除
去率ｉ８７％’ｅ示した。なお、スポット・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５ｍの不溶融化されたノ
ボラック型フェノール樹脂繊維を５００℃で３時間窒素
ガス雰囲気下において炭化処理を施し、炭素繊維を得几
。

１４− 次いで該炭素繊維を、水蒸気２０容量チ含有した燃焼ガ
スｙ囲気において９００℃で５時間賦活処理を施し、細
孔直径３０〜３００Ａの細孔容積が０．２５ＣＣ１／２
の繊、細状活性炭を得た。

該活性炭素６５部を、５Ｒ３５０に叩解されたＮＢＫＰ
パルプ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４０　ｔ／ｒｒ？で湿式抄紙した。そして
パーパー厚み０．１０ｍ、嵩密度０．２０２鷹、活性炭
素６０重量係、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重量裂、カルボキシメチルセルロー
ス濃Ｋ　Ｏ１３重’Ａチの活性炭素紙ペーパーを得た。

得られた活性炭素紙にほとんど毛羽の発生が認められな
かった。

該ペーパーヲコルゲーター加工機でピッチ巾２．３ｆｉ
、ピッチ高１．２　ｔｍ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２０ｍのハニカム・
フィルターに切断・加工後、風速１．０−で、オゾン濃
度ＩＦの空気をフィルター内に通過させたところ空気抵
抗１．１　ｗｗ　ＨｓＯ、オゾン除去率９４％と実用的
な性能を示【７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った。又、実施例１と同様に、フ
レーム・スポット・テストヲ実施したところ、着火しな
かった。

比較例３゜ 実施例２で用いた炭素繊維を水蒸気を２０容量チ含有し
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３０〜３００人の細孔容積が０．１０ｃｃ／ｆ
の活性炭素繊維を得几。

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・フィルターヲ試作し、０□除去
能を評価したところ、０．除去率は、４０饅と実用的な
性能を示さ彦かった。

比較例４゜ 実施例２においてポリビニルアルコールオヨヒカルボキ
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ィルターｆ
：Ｍ造することを試みた。しかしながら、段加工ででき
るハニカムは強渡的にピッチ幅２．７關、ピッチ高１．
６＋ｗが限界であシ、ハニカム形状は５ｉｎｅ　＠線状
とは々らず、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、ｆ′Ｌだ。このフィルタ
ーの通気抵抗は３．０ｍｍＨ−０、オゾン除去率は８５
％を示した。

特許出願人　東洋紡績株式会社 １７−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）細孔直径３０〜３００人の細孔容積が０　、１５
   ＣＡ／を以上の活性炭素、水溶性の高分子物質及び水溶
   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. （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. （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。