JPWO2015050104A1 - 熱交換用原紙およびそれを用いた全熱交換素子 - Google Patents

熱交換用原紙およびそれを用いた全熱交換素子 Download PDF

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Abstract

ＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）で規定されるカナダ標準ろ水度が１５０ｍｌ未満である繊維状物質を主成分とする第１の層と、ＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）で規定されるカナダ標準ろ水度が１５０ｍｌ以上である繊維状物質を主成分とする第２の層を少なくとも１層ずつ含んだ積層構造を有する熱交換用原紙であり、それを一部に用いた段ボールを積層した全熱交換素子である。

Description

本発明は、熱交換用の原紙、および全熱交換素子に関するものである。
室内外の空気の顕熱（熱）と潜熱（湿度）を交換しながら換気をする熱交換換気設備は、省エネルギーの担い手として、オフィスビルや工場などの大型建築物に加え、住宅や中小ビルへの普及が進んでいる。
熱交換器にある熱交換素子用に使用される熱交換素子原紙は、給気路と排気路との仕切り部材として用いられ、伝熱性、透湿性に加え、汚れた室内の空気（環気）と新鮮な外気（給気）が全熱交換素子内部で混合しないための気体遮蔽性が必要とされる。これらの特性を両立させることで、室内の冷暖房熱や湿度を給気と排気の間で交換しつつも、室内の二酸化炭素や臭気といった汚れた空気が排気される、快適な環境を提供できる換気装置を提供できる。
特許文献１には、セルロースパルプと熱可塑性のナノファイバーとを含む全熱交換用原紙が記載されており、ナノファイバーの毛細管現象を利用し高い透湿性を達成可能であることが記載されている。
特許文献２には、親水性繊維からなり、かつ吸湿材を含有する仕切部材、及び前記仕切部材を用いてなる熱交換器が記載されている。
また、特許文献３には、多孔質素材にフィルムや樹脂のコート層を重合した積層構造シートを全熱交換素子の仕切部材に用いることによって、排気空気が給気空気に漏洩することのない全熱交換素子を提供できることが記載されている。
特許文献４には、製紙用繊維を主体としたスラリーに、ミクロフィブリル化セルロースおよび吸湿性粉体、必要に応じて熱融着性物質を混合して抄造した基紙に、片面若しくは両面に吸放湿性の塗工層を設けることにより、吸放湿性の向上と難燃剤の溶出を防ぎ、交換すべき空気の混合を極力さけた全熱交換器用紙、及びそれを使用した全熱交換器用エレメントが記載されている。
特許文献５にはパルプのショッパーフリーネスの叩解度を４０°ＳＲとし、吸湿剤、防炎剤を含浸させることで、二酸化炭素の移行率が１％以下である全熱交換素子用紙が記載されている。
特開２０１０−２４８６８０号公報 特開２００３−１４８８９２号公報 特開平７−１９０６６６号公報 特開平１１−１８９９９９号公報 特開２００５−３２５４７３号公報
上記文献に記載された全熱交換用原紙では、今後要求されている性能、例えば高いシート強度、高い透湿性及び高い気体遮蔽性を十分に満足するものはなかった。
そこで、本発明では、シート強力、透湿性及び気体遮蔽性に優れた全熱交換用原紙および全熱交換素子を提供することを目的とする。
上記課題を達成するための本発明の熱交換素子は、以下の構成をとるものである。
（１）ＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）で規定されるカナダ標準ろ水度が１５０ｍｌ未満である繊維状物質を主成分とする第１の層と、ＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）で規定されるカナダ標準ろ水度が１５０ｍｌ以上である繊維状物質を有する第２の層とを少なくとも１層ずつ含み、積層構造を有する熱交換用原紙。
またここで熱交換用原紙の実施形態は、以下のいずれかの構成をとる。
（２）第１の層の主成分の繊維状物質がセルロースパルプである前記熱交換用原紙。
（３）熱交換用原紙の二酸化炭素遮蔽率が３５％以上である前記いずれかの熱交換用原紙。
（４）第２の層に含まれる繊維状物質がセルロースパルプである前記いずれかの熱交換用原紙。
（５）第２の層が、熱可塑性高分子のナノファイバーを含み多孔質層である前記いずれかの熱交換用原紙。
（６）前記ナノファイバーに含まれる熱可塑性高分子の主成分がポリアミドであるとする前記の熱交換用原紙。
（７）前記第２の層に存在する熱可塑性高分子のナノファイバーの、前記熱交換用原紙に対する含有率が０．５〜６５質量％である前記いずれかの熱交換用原紙。
（８）前記第２の層における熱可塑性高分子のナノファイバーの、前記第２の層に対する含有率が５〜９０質量％である前記いずれかの熱交換用原紙。
（９）吸湿剤を含む前記いずれかの熱交換用原紙。
（１０）前記熱交換用原紙の目付が２０〜９０ｇ／ｍ２である前記いずれかの熱交換用原紙。
（１１）前記第１の層の目付が１５〜５０ｇ／ｍ２である前記いずれかの熱交換用原紙。
（１２）前記第２の層の目付が５〜４０ｇ／ｍ２である前記いずれかの熱交換用原紙。
（１３）前記第１の層の目付が１５〜４０ｇ／ｍ２であり、かつ、前記第２の層の目付が５〜２０ｇ／ｍ２の範囲である前記いずれかの熱交換用原紙。
（１４）前記熱交換用原紙の透湿度が８０ｇ／ｍ２／ｈｒ以上である前記いずれかの熱交換用原紙。
（１５）第１の層の両面の方向それぞれに第２の層がある前記いずれかの熱交換素子用原紙。
そして上記いずれかの熱交換用原紙を用いたものとして以下の構成がある。
（１６）前記いずれかの熱交換用原紙を用いた全熱交換素子用段ボール。
（１７）前記の全熱交換素子用段ボールを積層した全熱交換素子。
本発明によれば、シート強度、透湿性及び気体遮蔽性に優れた熱交換用原紙および全熱交換素子を提供することができる。

以下、発明を実施するための形態を説明する。なお、ここで「主成分」という用語を使用しているが、「主成分」という用語を定義するのであれば、５０質量％超え、好ましくは７０質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上を意味することとする。
本発明の熱交換用原紙は、第１の層と第２の層とを必須とする積層構造を有する。このような積層構造体とすることで、熱交換用原紙において、第１の層が二酸化炭素やアンモニアなどの室内空気の汚れた成分を遮蔽し、第２の層が湿気の透過性を向上させることができる。その結果、高い気体遮蔽性及び高い透湿性を両立した熱交換用原紙を得ることができる。また第１の層の存在によって、全熱交換素子の成形の際に必要となるシートの強度が低下する傾向があるが、第２の層がシート強度を補うことができる。その結果、紙力増強剤を必ずしも添加することなく、全熱交換素子の成形の際に必要なシート強度を熱交換用原紙に付与することができる。
本発明における第１の層は、繊維状物質を主成分としている。繊維状物質としては、例えば、Ｎパルプ（針葉樹パルプ）、Ｌパルプ（広葉樹パルプ）、バガス、ムギワラ、アシ、パピルス、タケ、モクメン、ケナフ、ローゼル、アサ、アマ、ラミー、ジュード、ヘンプ、サイザイルアサ、マニラアサ、ヤシ、バナナ、熱可塑性樹脂繊維（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル、ナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、およびポリスチレン（ＰＳ）等の熱可塑性樹脂からなる繊維）、再生繊維（ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン）などが挙げられる。これらの繊維を単独で用いても良いが、これらの中から選ばれた２種以上の繊維が含まれていてもよい。フィブリル化した繊維は、繊維間の空隙からの二酸化炭素の漏洩を効果的に遮蔽する緻密な構造体を形成し易いため、高度にフィブリル化を進めた親水性の繊維状物質を第１の層の主成分とすることが好ましい。また、高度にフィブリル化を進めた親水性の繊維状物質としては、例えば、Ｎパルプ（針葉樹パルプ）、Ｌパルプ（広葉樹パルプ）、アラミド繊維、アクリル繊維などが挙げられる。また、これらの繊維を単独で用いても良いが、これらの中から選ばれた２種以上の繊維が含まれていてもよい。第１の層として、更に好ましくは、Ｎパルプ（針葉樹パルプ）、Ｌパルプ（広葉樹パルプ）などのセルロースパルプを高度にフィブリル化したものが用いられる。フィブリル化したセルロースパルプを用いることにより、抄紙性がよく、水素結合によるセルロース分子間の相互作用により、より強固に第１の層を形成することが可能である。本発明に用いるセルロースパルプとしては、限定するものではないが、木材等の植物から得られるＮパルプ（針葉樹パルプ）やＬパルプ（広葉樹パルプ）等を、単独で使用、もしくは併用することができる。これら、フィブリル化が可能な親水性繊維は、ビーター、ディスクリファイナー、デラックスファイナー、ジョルダン、グラインダー、ビーズミル、高圧ホモジナイザーを用いてフィブリル化することができる。
第１の層の主成分である繊維状物質は、ＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）で規定されるカナダ標準ろ水度が１５０ｍｌ未満である。カナダ標準ろ水度が１５０ｍｌ未満の繊維状物質を、第１の層の主成分とすることで、第１の層の繊維状物質間の空隙をフィブリル化した繊維状物質で微細化することができる。さらに第１の層を構成する繊維状物質全体のカナダ標準ろ水度が１５０ｍｌ未満であることが好ましい。カナダ標準ろ水度が低いと、第１の層を繊維状物質間の空隙が微細化された緻密な層とすることができ、第１の層が高い気体遮蔽性を発揮するものとすることができる。第１の層の気体遮蔽性をより向上させることができるとの理由により、繊維状物質のカナダ標準ろ水度は、好ましくは１００ｍｌ以下であり、より好ましくは９０ｍｌ以下、特に好ましくは３０ｍｌ以下である。また、繊維状物質のカナダ標準ろ水度の下限については特に限定はないが、第１の層の繊維状物質間の空隙をある程度、残存させることで熱交換用原紙とした際に、熱交換用原紙の透湿性を向上させることができるとの観点、及び第１の層の抄紙での生産の効率性の向上の観点から、繊維状物質のカナダ標準ろ水度は１０ｍｌ以上であることが好ましい。
第１の層の目付は、好ましくは１５ｇ／ｍ２以上、より好ましくは２０ｇ／ｍ２以上、更に好ましくは２５ｇ／ｍ２以上である。一方、５０ｇ／ｍ２以下、より好ましくは４０ｇ／ｍ２以下、更に好ましくは３５ｇ／ｍ２以下である。１５ｇ／ｍ２以上とすることで、第１の層を二酸化炭素の遮蔽性が高い遮蔽性、例えば３５％以上の遮蔽性を付与することができる。ここで、二酸化炭素の遮蔽率は気体遮蔽性の指標とすることが可能である。二酸化炭素遮蔽率が高い第１の層は高い気体遮蔽性を発揮する。一方、５０ｇ／ｍ２以下とすることで、熱交換用原紙とした際に、熱交換用原紙の透湿性及び伝熱性を向上させることができる。
本発明の熱交換用原紙においては、第１の層の目付が１５〜４０ｇ／ｍ２であり、かつ、第２の層の目付が５〜２０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましい。第１の層の目付および第２の層の目付がそれぞれを上記の範囲とすることで、シート強度、透湿度、気体遮蔽性および伝熱性のすべてにより優れた熱交換用原紙とすることができる。
第１の層は高い気体遮蔽性を有することが好ましく、二酸化炭素遮蔽率としては、３５％以上が好ましい。より好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上である。二酸化炭素遮蔽率が低いと、全熱交換素子とした際も熱交換用原紙からの二酸化炭素の漏洩が多くなる傾向があり、素子として要求される有効換気量率が低下する傾向がある。６０％以上とすることで、熱交換用原紙を通じての二酸化炭素の漏洩が大幅に遮蔽され、更に７０％以上とすることで、二酸化炭素の漏洩がさらに大幅に遮蔽される。その結果、排気からの汚れた成分の再流入を阻止し熱交換装置として有効に換気を行える。
本発明における第２の層は、繊維状物質を含有している。繊維状物質としては、例えば、Ｎパルプ（針葉樹パルプ）、Ｌパルプ（広葉樹パルプ）、バガス、ムギワラ、アシ、パピルス、タケ、モクメン、ケナフ、ローゼル、アサ、アマ、ラミー、ジュード、ヘンプ、サイザイルアサ、マニラアサ、ヤシ、バナナ、熱可塑性樹脂繊維（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリエステル、ナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、およびポリスチレン（ＰＳ）等の熱可塑性樹脂からなる繊維）、再生繊維（ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン）などが挙げられる。これらの繊維を単独で用いても良いが、これらの中から選ばれた２種以上の繊維が含まれていてもよい。熱可塑性樹脂からなる繊維径１０００ｎｍ未満のナノファイバーは後で定義しているが、これは、この第２の層で含有される「繊維状物質」には定義上含まれない。
抄紙用繊維として扱い易く抄紙性に優れるため、好ましくは、Ｎパルプ（針葉樹パルプ）、Ｌパルプ（広葉樹パルプ）などのセルロースパルプが挙げられる。
これらの繊維は、ビーター、ディスクリファイナー、デラックスファイナー、ジョルダン、グラインダー、ビーズミル、高圧ホモジナイザー等を用いることにより適度にフィブリル化することができる。
第２の層に含まれる繊維状物質のカナダ標準ろ水度は、１５０ｍｌ以上である。繊維状物質のカナダ標準ろ水度を１５０ｍｌ未満とすると、第２の層中に繊維状物質間の空隙を十分に形成することができず熱交換用原紙とした際に高い透湿性を発揮することができなくなる。第２の層中に繊維状物質間の空隙を十分に形成することができない場合に、熱交換用原紙とした際に高い透湿性を発揮することができない理由は、第２の層中の空隙が微小化され過ぎると、層内での水分の移動が凝集と蒸散のみとなり、水分の移動度が小さくなるためである。また、第２の層の繊維状物質のカナダ標準ろ水度を１５０ｍｌ未満とすると、パルプの微細化によって湿潤状態における紙度が低下し、熱交換用原紙とした際に加工性に劣るものとなる。また、上限については、後述するとおり、ナノファイバーを含有させる場合に、抄紙の際に繊維状物質の間からナノファイバーが抜け落ちるのを抑制する観点から、カナダ標準ろ水度を７００ｍｌ以下とすることが好ましい。
第２の層は、上記の第２の層の繊維状物質とは別に熱可塑性高分子のナノファイバーも含むことが好ましい。
ここでナノファイバーとは、ナノメートル（ｎｍ）レベルの繊維径、いわゆるナノ径を有する繊維を意味し、具体的には繊維径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維をいう。なお、繊維断面が円形でない異形断面の場合は同面積の円形に換算したときの繊維径に基づくものとした。
好ましい実施形態として使用できるナノファイバーの繊維径は、毛細管現象促進の観点から、７５０ｎｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは５００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３００ｎｍ以下である。また生産性とのバランスから１ｎｍ以上とすることが好ましく。より好ましくは、１００ｎｍ以上である。 ナノファイバーは熱可塑性高分子からなるものであるが、熱可塑性高分子としては主成分がポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン等が挙げられる。ポリエステルとしてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの他、液晶ポリエステル等も挙げられる。また、ポリアミドとしてはナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）などが挙げられる。ポリオレフィンとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）などが挙げられる。これらの高分子の中でも吸水しやすく、繊維状物質がセルロースパルプである場合、セルロースパルプとの親和性の観点からポリアミドであることが好ましく、ナイロン６が特に好ましい。また、ポリアミド以外の成分を共重合または混合していてもかまわない。
なお、ナノファイバーは例えば、特開２００５−２９９０６９号公報（段落［００４５］〜［００５７］、段落［０１１４］〜［０１１７］など）に記載された方法等により製造することができる。具体的には以下のとおりである。
最初に、ナノファイバーの作製原料となる「高分子アロイ繊維」の製造方法について説明する。該高分子アロイ繊維の製造方法は、例えば、以下のような方法を採用することができる。すなわち、溶剤や薬液に対する溶解性の異なる２種類以上の高分子をアロイ化した高分子アロイチップを作製する。これを紡糸装置のホッパーに投入し、溶融部でアロイ溶融体とし、加熱保温用スピンブロック中の紡糸パックに配した口金孔から吐出紡糸した後、チムニーで冷却固化し糸条を形成する。糸条を集束給油ガイド、第１引取ローラ、第２引取ローラを通じさせて巻取機で巻取り、繊維を得る。そしてこれを必要に応じて延伸・熱処理を施し、海島構造を有する高分子アロイ繊維を得る。さらに、これを溶剤や薬液で処理して海成分を脱海し、本発明で用いるナノファイバーを得る。ここで、高分子アロイ繊維中で後にナノファイバーとなる溶剤や薬液に難溶解性の高分子を島成分とし、易溶解性の高分子を海成分とし、この島成分のサイズを制御することによって、ナノファイバーの単繊維数平均繊維径とバラツキを設計することができる。ナノファイバー前駆体である高分子アロイ繊維中での島成分の大きさによりナノファイバーの直径がほぼ決定されるため、島の大きさの分布は、所望のナノファイバーの繊維径分布に応じて設計される。このため、アロイ化する高分子の混練が非常に重要であり、本発明では混練押出機や静止混練器等によって高混練することが好ましい。
第２の層の繊維状物質と熱可塑性高分子のナノファイバーとの組み合わせにより、繊維状物質間の空隙に、ナノファイバーが密に詰まり、毛細管現象によって、高い透湿性を有した層を形成することができる。湿気は、原紙表面で凝集し、表面から裏面に浸透し、裏面にて発散することで、透湿が起こる。ナノファイバーがあることにより、表面から裏面に浸透する際、毛細管現象により早く移動が進み、透湿性がより高くなる。さらに、この第２の層を第１の層と積層することにより、ナノファイバーの存在により高い表面積を有することになった第２の層が給気・排気の空気に触れた場合、ナノ構造を有さない親水性繊維より、湿気を容易に吸着することができる。また、ナノファイバーは熱可塑性高分子材料からなるものであるので、セルロースのように、湿潤時、強度が大きく低下することがなく、本発明の熱交換用原紙は長期にわたり、全熱交換素子の安定した寸法安定性を保つことができる。
第１の層とナノファイバー含有する第２の層とを含む積層構造体とすることは、高度な気体遮蔽性と高度な透湿性とを両立できる。ナノファイバーを含有する第２の層の組成物は抄紙工程で搾水性が悪い。第１の層および第２の層を積層して抄紙すると搾水性が改善され、生産性が上がるという効果も生じる。
好ましい実施形態である熱交換用原紙において、ナノファイバーの含有率としては、ナノファイバーを含む熱交換用原紙を１００質量％とした場合に、好ましくは０．５質量％以上、より好ましくは２．７質量％以上、より好ましくは４．５質量％以上、さらに好ましくは５．５質量％以上、特に好ましくは６．４質量％以上である。好ましくは６５％質量以下、より好ましくは５８％質量以下である。上記質量％以上とすることで、毛細管現象を促進することでき、透湿性により優れた熱交換用原紙を得ることができる。含有量を多くすることで、毛細管現象を顕著に促進することでき、透湿性に顕著に優れた熱交換用原紙を得ることができる。ただし含有量が多すぎると、抄紙時のシート状態が悪くなり、生産性が低下する。
好ましい実施形態である熱交換用原紙において第２の層におけるナノファイバーの含有率としては、第２の層を１００質量％とした場合に、好ましくは５質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、さらに好ましくは６０質量％以上、特に好ましくは７０質量％以上である。一方、好ましくは９０％質量以下、より好ましくは８０％質量以下である。上記質量％以上とすることで、毛細管現象を促進することでき、透湿性により優れた熱交換用原紙を得ることができる。一定以上の含有量とすることで、毛細管現象を顕著に促進することでき、透湿性に顕著に優れた熱交換用原紙を得ることができる。一方で、量が多すぎると抄紙時のシート状態が悪化し、生産性が低下する。
第２の層がナノファイバーを含有する場合において、第２の層を構成する繊維状物質のカナダ標準ろ水度の下限は２００ｍｌ以上が好ましく、より好ましくは４００ｍｌ以上である。また、カナダ標準ろ水度の上限は、７００ｍｌ以下が好ましく、より好ましくは６００ｍｌ以下である。カナダ標準ろ水度を２００ｍｌ以上とすることで、ナノファイバーと混抄した際のろ水性が良好となり、積層構造体を抄紙する際の第２の層の抄紙性が向上し、結果としてナノファイバー含有率の高いライナーシートを容易に得ることができる。一方、カナダ標準ろ水度を７００ｍｌ以下とすることで、第２の層を構成する繊維状物質の間からナノファイバーが抄紙の際に抜け落ちるのを抑制することができ、所望のナノファイバー含有率を実現することができる。
本発明の第２の層の目付は、好ましくは５ｇ／ｍ２以上、さらに好ましくは１０ｇ／ｍ２以上であり、上限は好ましくは４０ｇ／ｍ２以下、さらに好ましくは３０ｇ／ｍ２以下、更に好ましくは２０ｇ／ｍ２以下である。上記目付の量以上とすることで第１の層との抄き合せにより熱交換用原紙のシート強度を向上させることができ、上記の目付の量以下とすることにより、第１の層と積層して熱交換用原紙とした際の厚みを抑制することが可能となり、熱交換用原紙の伝熱性及び透湿性を向上させることができる。
第２の層は、多孔質であることが好ましい。ＳＥＭにて熱交換用原紙の断面を観察した際、１００μｍの正方形の領域に、１０μｍの正方形またはそれより面積が小さい孔が１０個以上空いていることが好ましく、３μｍの正方形またはそれより面積小さい孔が１０個以上空いていることがより好ましく、更に好ましくは５０個以上である。そうすることで、第２の層中に繊維状物質間の空隙を十分に形成することができ、熱交換用原紙とした際に高い透湿性を発揮することができる。
本発明の熱交換用原紙の製造方法としては、第１の層と第２の層の原料となる物質をそれぞれ水中に分散し、多層抄きによって積層構造体を形成するのが好ましい。第１の層と第２の層とをおのおの抄紙し、接着等の方法によって積層構造体を形成することもできるが、この方法だと工程が複雑になる上、積層するためにしばしば使用される接着剤の樹脂成分が熱や湿度の透過を妨げる原因となることもある。また、多層抄きにより積層構造体を形成する場合、その積層数に応じて適時抄き上げ部を用意し、抄き合わせることにより、所望の積層構造体を容易に得ることができる。また、抄紙機としては、所望の数の抄き上げ部をもった丸網抄紙機、短網抄紙機、長網抄紙機やそれらの組み合わせた抄紙機などを用いることができる。
特に、第２の層にセルロースパルプとナノファイバーの混合物を用いる場合、ナノファイバーとセルロースパルプ等の他の構成繊維を分けて、分散させることが好ましい。ナノファイバーはアスペクト比（繊維長／繊維径）が大きく、繊維同士が絡みやすいため、分散剤や浸透剤などを用いて、ビーターやリファイナー等の叩解機で分散することが好ましい。また各構成繊維を混ぜ合わせて、すみやかに抄紙することが好ましい。また、抄紙機としては、丸網抄紙機、短網抄紙機、長網抄紙機やそれらの組み合わせた抄紙機などを用いることができる。ナノファイバーを紙の内部に均一に分散配置させるためには、サクション等による脱水機能を有する抄紙機を使用することが、ナノファイバーを抄紙内部で部分的に偏ることを抑制できるので好ましい。
本発明の熱交換用原紙の層構成としては、第１の層及び第２の層を少なくとも１層ずつ有している限り特に限定されないが、熱交換用原紙の透湿性を向上させることができるとの観点により、第１の層の両面の方向それぞれに第２の層がある構成とすることが好ましい。
熱交換用原紙の透湿性を向上させるため、熱交換用原紙に塩化リチウム、塩化カルシウム等のアルカリ金属塩からなる吸湿剤を含有させることが好ましい。
吸湿剤の含有量としては、吸湿剤がない状態での熱交換用原紙を１００質量％とした場合に、１〜３０質量％の範囲が好ましい。吸湿材を多量に含有することで湿度移行は促進されるが、高湿条件下での原紙の強度が低下する傾向がある。吸湿剤は、コーティング等の塗工やディッピングなどの浸漬による加工で熱交換用原紙に付与することができる。また、その際には、バインダーを併用してもよい。さらに吸湿剤には抗菌剤、制菌剤、難燃剤等の機能剤を同時に付与することかできる。
熱交換用原紙の厚みとしては、９０μｍ以下が好ましく、より好ましくは７５μｍ以下、更に好ましくは６５μｍ以下である。熱交換用原紙の厚みは、全熱交換素子の温度交換効率に関係があり、厚いと熱伝導に劣り、温度交換効率が低下する傾向がある。さらに、薄くすることにより、温度交換効率８０％以上の全熱交換素子を得ることができる。一方、厚みの１０μｍ以上が好ましい。薄すぎると素子に加工する上で、破れや皺が発生し、全熱交換素子の成形性が難しくなる傾向がある。
本発明の熱交換用原紙の目付は、好ましくは２０ｇ／ｍ２以上、より好ましくは２５ｇ／ｍ２以上、更に好ましくは３０ｇ／ｍ２以上である。また、好ましくは９０ｇ／ｍ２以下、より好ましくは６０ｇ／ｍ２以下、更に好ましくは５０ｇ／ｍ２以下である。目付を上記質量以上にすることにより熱交換用原紙の強度が向上し、成形性が良好となる。また、目付を少なくすることにより、熱伝達が高くなり、更に透湿性が良好になるため、温度交換効率と湿度交換効率をより向上することができる。
本発明の全熱交換素子の温度交換効率としては、暖房条件において７５％以上が好ましく、より好ましくは８０％以上、更に好ましくは８５％以上である。大きい温度交換効率を有することで、冬場の暖房熱を損失しにくい換気装置を提供できる。ここで、暖房条件とは、外気が温度５℃及び湿度５８％、環気が温度２０℃及び湿度５１％であり、温度交換効率は、風量１５０ｍ３で測定した値とする。
本発明の熱交換用原紙の透湿性としては、８０ｇ／ｍ２／ｈｒ以上が好ましく、９０ｇ／ｍ２／ｈｒ以上であることがより好ましい。熱交換用原紙の透湿性が、大きいことで、排気する空気から給気する空気に効率よく水分を移行させることができる全熱交換素子を得ることができる。
熱交換用原紙の透湿度は、全熱交換素子として用いたときに湿度交換効率と相関があり、透湿度が高くなればなるほど湿度交換効率が高くなる。
本発明の全熱交換素子の湿度交換効率としては、冷房条件において６０％以上が好ましく、より好ましくは６５％以上、特に好ましくは７０％以上である。６０％以上の湿度交換効率を有することで、夏場の高湿である外気が換気により交換され、蒸し暑く感じにくい換気装置を提供できる。ここで、冷房条件とは、外気が温度３５℃及び湿度６４％、環気が温度２７℃及び湿度５２％であり、湿度交換効率は、風量１５０ｍ３で測定した値とする。
本発明の熱交換用原紙の二酸化炭素遮蔽率としては、３５％以上が好ましい。より好ましくは６０％以上、更に好ましくは７０％以上である。この値が低いと全熱交換素子とした場合、熱交換用原紙を通じての二酸化炭素の漏洩が大きくなる。さらに、６０％以上またさらに７０％以上であることが好ましい。
本発明における全熱交換素子の二酸化炭素漏洩の指標である有効換気量率としては、８５％以上が好ましく、より好ましくは９０％以上、更に好ましくは９５％以上である。８５％未満では、汚れた空気の一部が換気装置内で漏洩し室内に戻るために、過剰に換気する必要が生じ好ましくない。
熱交換用原紙の密度をコントロールする手法としては、特に規定するものではないが、回転する一対のロール、または複数本のロールの間で押圧させるカレンダー装置やプレス装置により圧密化されることが好ましい。圧密化を行うことにより、原紙の紙厚を薄くすることができ、熱交換を行う際の熱伝達や湿度透過の抵抗が小さくなり、より熱交換しやすくなるといった効果がある。
本発明の熱交換用原紙は、全熱交換素子として好適に使用することができる。
本発明の熱交換用原紙とコルゲート加工した目付２０〜２００ｇ／ｍ２のセルロースや合成繊維を主成分とする中芯紙を接着剤等で貼り合わせ、片面段ボールを得る。必要に応じて中芯紙に、難燃剤を加工しておいてもよい。コルゲート加工は、中芯紙を形成する互いに噛み合って回転する一対の歯車状のコルゲーターと、熱交換用原紙をコルゲートされた中芯紙に押し付けるプレスロールと、からなる装置により行われる。中芯紙と熱交換用原紙の接着には、中芯紙の段加工された頂点部に接着剤を塗布し、熱交換用原紙を押圧し接着することもできる。また中芯紙、熱交換用原紙の少なくともいずれかに接着成分を含有させ、中芯紙と熱交換用原紙を加熱しながら押圧することで接着させることもできる。
さらに、片面コルゲートの段目方向が一段ずつ交差するように片面ダンボールを積層し、全熱交換素子を作製する。
全熱交換素子は、片面段ボールを積層することで製造される。片面段ボールの山の頂点に接着剤を塗布し、片面コルゲートの複数を、一枚ずつ交互に交差させて積層させる。交差の角度は好ましくは３０°以上１５０°以下であり、より好ましく９０°である。片面コルゲートの複数を、直交させることにより、全熱交換素子として圧力損失を低減することができる。片面段ボールは積層前や積層後に、必要な形状に切断することが可能である。また、片面段ボールは積層前や積層後に圧縮し、山の高さを潰すことが可能である。山の高さを低くすることで、熱交換用原紙の枚数を増やすことができ、温度交換効率と湿度交換効率の面積をさらに増やすことができる。
全熱交換素子の形状は、熱交換用原紙に平行な面であって、全熱交換素子の端にある面を底辺とした場合、底辺が多角形の形状が好ましい。すなわち、全熱交換素子は多角柱であることが好ましい。より好ましくは四角柱であり、例えば底辺の形状が正方形、長方形、平行四辺形、台形、ひし形などがある。
全熱交換素子の１ユニットの大きさは、熱交換用原紙の面を底辺とした場合、底辺の縦と横の長さは、好ましくは５０ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上、更に好ましくは２００ｍｍ以上であり、一方、好ましくは２０００ｍｍ以下、より好ましくは１０００ｍｍ以下、更に好ましくは５００ｍｍ以下である。また、積層する高さは、好ましくは５０ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上、更に好ましくは２００ｍｍ以上であり、一方、好ましくは２０００ｍｍ以下、より好ましくは１０００ｍｍ以下、更に好ましくは５００ｍｍ以下である。縦、横の長さや積層する高さが大きすぎると圧力損失が高くなる傾向がある。また積層体を切断する際の加工性が悪くなる傾向がある。また全熱交換素子を熱交換器に設置する施工性が悪くなる傾向がある。
全熱交換素子を構成する段ボールの中芯紙が形成する山の高さ（段高）は、好ましくは１．０ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ以上、更に好ましくは２．０ｍｍ以上である。一方、好ましくは４．０ｍｍ以下、より好ましくは３．５ｍｍ以下、更に好ましくは３．０ｍｍ以下である。ここで、段高とは、一つの山の頂点と底辺の間隔を言う。
段高を一定量以下とすることにより、一定の全熱交換素子の大きさの中で、熱交換用原紙の枚数を増やすことができ、温度交換効率と湿度交換効率の面積をさらに増やすことができる。また、段高を一定量以上とすることにより、全熱交換素子の圧力損失がより低下し、熱交換器の送風機への付加が少なくなる。
また、全熱交換素子を構成する段ボールの中芯紙が形成する山の間隔（ピッチ）は、好ましくは２．０ｍｍ以上、より好ましくは２．５ｍｍ以上、更に好ましくは３．０ｍｍ以上である。一方、好ましくは８．０ｍｍ以下、より好ましくは７．０ｍｍ以下、更に好ましくは６．０ｍｍ以下である。ここで、ピッチは山の頂点と次の山の頂点との間隔を言う。ピッチを８．０ｍｍ以下とすることにより、山の数が多くなるため、全熱交換素子の圧縮による強度が高くなる。ピッチ２．０ｍｍ以上とすることにより、山の数を少なくすることができ、それにより熱交換用原紙への接着剤の面積が減るため、温度交換効率と湿度交換効率を高めることができる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明における各特性の定義および測定法は以下のとおりである。
（１）カナダ標準ろ水度
カナダ標準ろ水度は、ＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）カナダ標準ろ水度試験方法に準拠して測定した。
（２）二酸化炭素遮蔽率
幅０．３６ｍ、長さ０．６０ｍ、高さ０．３６ｍ（０．０７８ｍ３）のボックスの開口部（２０ｃｍ×２０ｃｍ）に試験片（２５ｃｍ×２５ｃｍ）を貼り、ボックス内の濃度が８，０００ｐｐｍとなるように二酸化炭素を注入し、１時間後のボックス内の二酸化炭素濃度（ｐｐｍ）を測定し、次式により二酸化炭素遮蔽率（％）を計算した。
二酸化炭素遮蔽率（％）
＝｛（１時間後のボックス内の二酸化炭素濃度−外気二酸化炭素濃度炭素濃度）／（ボックス内の初期二酸化炭素濃度−外気二酸化炭素濃度）｝×１００
（３）透湿度
透湿度は、ＪＩＳ Ｚ０２０８（１９７６）透湿度（カップ法）の方法により測定した。使用したカップは、直径φ６０ｍｍで深さ２５ｍｍである。試験片は、直径φ７０ｍｍの円形を５枚採取した。試験片は、８０℃の温度に設定した乾燥機を用いて１時間処理し、２０℃の温度で湿度６５％ＲＨに設定した恒温恒湿槽内で１時間処理した。次に、その試験片を、水分測定用塩化カルシウム（和光純薬工業製）の入ったカップに設置し、初期質量（Ｔ０）を測定し、２０℃の温度で湿度６５％ＲＨに設定した恒温恒湿槽内で１時間、２時間、３時間、４時間、および５時間処理し、それぞれの時間での質量（それぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４およびＴ５）を測定した。下記式により透湿度を求め、５枚の平均値を値とした。
透湿度（ｇ／ｍ２／ｈｒ）＝｛［（Ｔ−Ｔ０）／Ｔ０）＋（（Ｔ−Ｔ１）／Ｔ１）＋（（Ｔ−Ｔ２）／Ｔ２）＋（（Ｔ−Ｔ３）／Ｔ３）＋（（Ｔ−Ｔ４）／Ｔ４）＋（（Ｔ−Ｔ５）／Ｔ５）］／５｝×１００。
（４）厚み
厚みは、試料の異なる箇所から長さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍの試験片を３枚採取し、温度２０℃、湿度６５％ＲＨで２４ｈｒ放置後、それぞれの中央と４隅の５点の厚さ（μｍ）を測定器（型式ＩＤ−１１２、（株）ミツトヨ製）を用いて１μｍまで測定し、平均値を値とした。
（５）目付
ＪＩＳ Ｌ１９０６（２０００）５．２の方法により目付を測定した。試料の異なる箇所から長さ２００ｍｍ、幅２５０ｍｍの試験片を３枚採取し、温度２０℃、湿度６５％ＲＨで２４時間放置後、それぞれの質量（ｇ）を量り、その平均値を１ｍ２当たりの質量（ｇ／ｍ２）で表し、３枚の平均値を値とした。
また、第１の層の目付及び第２の層の目付については、各層につき抄き上げ部にて長さ２００ｍｍ、幅２５０ｍｍの試験片を３枚採取し、乾燥後、上記と同様の方法により測定した。
また、熱交換用原紙の目付けは、抄紙後の質量から求めるものとし、抄紙工程で用いる剤以外の剤（例えば吸湿剤、防炎剤など）が付着している場合は、全て取り除いてから、上記と同様の方法により測定した。
（６）ナノファイバーの繊維径および数平均繊維径
ナノファイバーの数平均繊維径は、次のようにして求めた。すなわち、走査型電子顕微鏡（日立製作所社製Ｓ−３５００Ｎ型）で倍率３０，０００倍で撮影したナノファイバーの集合体の写真を、画像処理ソフト（ＷＩＮＲＯＯＦ）を用いて、５ｍｍ角のサンプル内で無作為抽出した３０本の単繊維直径をｎｍ単位で小数の１桁目まで測定して、少数の１桁目を四捨五入する。サンプリングは、合計１０回行って各３０本の単繊維直径のデータを取り、合計３００本の単繊維直径のデータを取得した。数平均繊維径は単繊維直径の値を積算し、全数で除した単純平均値を使用した。
（７）全熱交換素子の温度交換効率と湿度交換効率
ＪＩＳ Ｂ８６２８（２００３）に規定される方法により、室外から熱交換器に導入する空気（外気）と、室内から熱交換器に導入する空気（環気）と、熱交換器から室内に供給する空気（給気）の温度と湿度を測定し温度交換効率と湿度交換効率を求めた。温度と湿度の測定は、温度・湿度データロガー（ティアンドデイ製“おんどとり”（登録商標）ＴＲ−７１Ｕｉ）を使用した。温度と湿度の測定位置は、全熱交換素子から３０ｃｍ離れた位置で測定した。測定空気は、冷房条件として、外気が温度３５℃、湿度６４％ＲＨで風量１５０ｍ３／ｈｒとし、環気が温度２７℃、湿度５２％ＲＨで風量１５０ｍ３／ｈｒとし、湿度交換効率を求めた。また、暖房条件として、外気が温度５℃、湿度５８％ＲＨで風量１５０ｍ３／ｈｒとし、環気が温度２０℃、湿度５１％ＲＨで風量１５０ｍ３／ｈｒとし、温度交換効率を求めた。
（８）全熱交換素子の有効換気量率
ＪＩＳ Ｂ８６２８（２００３）に規定される方法により、室内から熱交換器に導入する空気（環気）に８，０００ｐｐｍの濃度の二酸化炭素を導入し、室外から熱交換器に導入する空気（外気）と、熱交換器から室内に供給する空気（給気）の二酸化炭素濃度を測定し、下記式により有効換気量率を求めた。二酸化炭素濃度は、（株式会社テストー製“ＣＯ２計測器ｔｅｓｔｏ５３５”）を使用した。測定位置は、全熱交換素子から３０ｃｍ離れた位置で測定した。測定空気は、外気が温度２０℃、湿度５０％ＲＨで風量１５０ｍ３／ｈｒとし、環気が温度２０℃、湿度５０％ＲＨで風量１５０ｍ３／ｈｒとした。
有効換気量率（％）＝（給気側二酸化炭素濃度−外気側二酸化炭素濃度）／（環気側二酸化炭素濃度−外気側二酸化炭素濃度）×１００
（９）シート強度
シート強度は、丸網抄紙機により熱交換用原紙を長さ１００ｍにわたり抄紙し、その熱交換用原紙を用いて全熱交換素子を成型する工程での方法によって評価した。紙切れが１回以下の原紙（生産性良好）を「良」と判定した。また、紙切れが２回以上の原紙、又は、丸網抄紙機において抄紙不良により熱交換用原紙を長さ１００ｍ得られないものを「不良」として判定した。
（１０）ナノファイバーの含有率
試料の異なる箇所から長さ２００ｍｍ、幅２５０ｍｍの試験片を５枚採取し、温度２０℃、湿度６５％ＲＨで２４時間放置後、それぞれの初期質量（ｇ）を量った。この際、初期質量は、抄紙後の質量から求めるものとし、抄紙工程で用いる剤以外の剤（例えば吸湿剤、防炎剤など）が付着している場合は、全て取り除いてから、上記と同様の方法により量った。
次に、ナノファイバーは溶解するが繊維状物質が溶解しない剤（例えばナノファイバーがポリエステル系であれば水酸化ナトリウム溶液、ナイロン系であれば蟻酸）に試料を２４時間浸漬させ、水洗後、乾燥させる。その後、温度２０℃、湿度６５％ＲＨで２４時間放置後、それぞれの処理後質量（ｇ）を量った。下記式によりナノファイバーの含有率を求め、５枚の平均値を値とした。
ナノファイバー含有率（％）＝初期質量（ｇ）−処理後質量（ｇ）／初期質量（ｇ）×１００ 。
［実施例１］
（第１の層）
針葉樹パルプを水に分散し、ビーターにより表１記載のＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）に規定されるカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）となるように叩解し、第１の層用繊維を得た。
（第２の層）
針葉樹パルプを水に分散し、ビーターにより表１記載のＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）に規定されるカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）となるように叩解し、第２の層用セルロース繊維を得た。
（熱交換用原紙の作製）
上記で得られた第１の層繊維と第２の層繊維をそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きにより第１の層の目付３０ｇ／ｍ２、第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付４０ｇ／ｍ２の紙を得た。ここで、第２の層を抄き合わせる前の第１の層を採取した。第１の層は目付３０ｇ／ｍ２であり、二酸化炭素遮蔽率７７％であった。
吸湿剤として塩化リチウムを含浸加工により７ｇ／ｍ２添加し、乾燥することで熱交換用原紙を得た。ここで、熱交換用原紙の断面をＳＥＭにて観察した結果、１００μｍ角の正方形の領域に、１０μｍ角以下の微多孔が１２個空いていた。
（全熱交換素子の作製）
上記セルロース繊維を用い、別途作製した目付６０ｇ／ｍ２のセルロースクラフト紙を、中芯紙とし、熱交換用原紙とコルゲート加工を行い、段高さ２ｍｍ、段ピッチ５ｍｍの片面段ボールを得た。上記片面段ボールを、段目方向が一段ずつ交差するように積層し、縦３５０ｍｍ、横３５０ｍｍ、高さ２００ｍｍの全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表１に示す。
［実施例２］
アラミド繊維（東レ・デュポン（株）製、「ケブラー」、１．７ｄｔｅｘ、長さ３ｍｍ）を、パルパーとファイバライザーにて、表１記載のＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）に規定されるカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）となるように叩解し、第１の層用の繊維状物質を得た。これを第１の層用の繊維状物質に用いた以外は、実施例１と同じ方法で熱交換用原紙および全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表１に示す。
［実施例３］
（ナノファイバーの作製）
融点２２０℃のナイロン６、４０質量％と、融点１７０℃のポリＬ乳酸（光学純度９９．５％以上）、６０質量％を、２軸型の押出混練機を用いて２２０℃で溶融混練してポリマーアロイチップを得た。
上記ポリマーアロイチップを、１軸型の押出機を備えたステープル用の溶融紡糸装置に投入し、２３５℃で溶融し、スピンブロックに導いた。そして、ポリマーアロイ溶融体を限界濾過径１５μｍの金属不織布に濾過させ、紡糸温度２３５℃で、孔径０．３ｍｍの吐出孔を有し口金面温度２１５℃とした口金から吐出させた。吐出された線状の溶融ポリマーを冷却風で冷却固化し、油剤を付与し、紡糸速度１３５０ｍ／分で引き取った。得られた未延伸糸を合糸した後、延伸温度９０℃、延伸倍率３．０４倍、熱セット温度１３０℃で延伸熱処理し、単繊維繊度３．０ｄｔｅｘ、総繊度５０万ｄｔｅｘのポリマーアロイ繊維のトウを得た。得られたポリマーアロイ繊維は、強度３．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４５％であった。上記ポリマーアロイ繊維のトウを、９５℃に保った５％水酸化ナトリウム水溶液に１時間浸漬し、ポリマーアロイ繊維中で海成分となっているポリＬ乳酸成分を加水分解によって除去（脱海）した。次いで酢酸で中和し、水洗、乾燥し、ナノファイバーの繊維束を得て、この繊維束を１ｍｍ長にカットした。このカット繊維を、水１０Ｌあたり３０ｇの濃度で、熊谷理機工業（株）製、試験用ナイヤガラビーターに仕込み、５分間予備叩解し、水を切って回収した。次いでこの回収物を自動式ＰＦＩミル（熊谷理機工業（株）製）に仕込み、回転数１５００ｒｐｍクリアランス０．２ｍｍの条件で６分間叩解した。そして、水を含んで粘土状となった回収物を８０℃の熱風乾燥機内で２４時間乾燥させ、ナノファイバーを得た。得られたナノファイバーの直径は１１０〜１８０ｎｍで、その数平均繊維径は１５０ｎｍであった。
（第２の層）
上記で得られた数平均繊維径１５０ｎｍのナイロン６ナノファイバー６０質量％と、実施例１と同じ方法で得られた第２の層用の繊維状物質４０質量％とを、水中で攪拌し混合物を作製した。これを本実施例の第２の層用の材料として用いた。
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
第２の層の組成を前記のとおりとした他は、実施例１と同じ方法で熱交換用原紙および全熱交換素子を作製した。
ここで、熱交換用原紙の断面を透過型電子顕微鏡（以下「ＳＥＭ」という。）にて観察した結果、１００μｍ角の正方形の領域に、３μｍ角以下の微多孔が９８個空いていた。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表２に示す。
［実施例４］
（第２の層）
実施例３と同じ方法で得られた数平均繊維径１５０ｎｍのナイロン６ナノファイバー５質量％と、実施例１と同じ方法で得られた第２の層用の繊維状物質９５質量％とを、水中で攪拌し混合物を作製した。
これを本実施例の第２の層用の材料として用いた。
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
第２の層の組成を前記のとおりとした他は、実施例１と同じ方法で熱交換用原紙および全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表２に示す。
［実施例５］
（第２の層）
実施例３と同じ方法で得られた数平均繊維径１５０ｎｍのナイロン６ナノファイバー３０質量％と、実施例１と同じ方法でえられた第２の層用の繊維状物質７０質量％を、水中で攪拌し混合物を作製した。これを本実施例の第２の層用の材料として用いた。
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
第２の層の組成を前記のとおりとした他は、実施例１と同じ方法で熱交換用原紙および全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表２に示す。
［実施例６］
（第２の層）
実施例３と同じ方法で得られた数平均繊維径１５０ｎｍのナイロン６ナノファイバー７０質量％と、実施例１と同様にして得られた第２の層用の繊維状物質３０質量％とを、水中で攪拌し混合物を作製した。これを本実施例の第２の層用の材料として用いた。
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
第２の層の組成を前記のとおりとした他は、実施例１と同じ方法で熱交換用原紙および全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表２に示す。
［実施例７］
（熱交換用原紙の作製）
実施例１と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と、実施例３と同じ方法で得られた第２の層用の材料をそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きにより第１の層の目付３０ｇ／ｍ２、第２の層の目付５ｇ／ｍ２から構成される総目付３５ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表３に示す。
［実施例８］
（熱交換用原紙の作製）
実施例１と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と、実施例３と同じ方法で得た第２の層用の材料とをそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きを行った。そして第１の層の目付３０ｇ／ｍ２、第２の層の目付２０ｇ／ｍ２から構成される総目付５０ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表３に示す。
［実施例９］
（熱交換用原紙の作製）
実施例１と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と、実施例３と同じ方法でえら得た第２の層用の材料とをそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きを行った。そして第１の層の目付３０ｇ／ｍ２、第２の層の目付３０ｇ／ｍ２から構成される総目付６０ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表３に示す。
［実施例１０］
（第１の層）
針葉樹パルプを水に分散し、ビーターにより表４記載のＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）に規定されるカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）となるように叩解し、第１の層用の繊維を得た。
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
実施例１と同同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と、実施例３第２の層用の材料をそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きにより第１の層の目付３０ｇ／ｍ２、第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付４０ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。
ここで、第２の層を抄き合わせる前の第１の層を採取した。第１の層は目付３０ｇ／ｍ２であり、二酸化炭素遮蔽率５１％であった。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表４に示す。
［実施例１１］
実施例１と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と、実施例３と同じ方法で得た第２の層用の材料をそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きを行った。そして第１の層の目付２８ｇ／ｍ２、第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付３８ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表４に示す。
［実施例１２］
実施例１と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と、実施例３と同じ方法で得た第２の層用の材料とをそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きを行った。そして第１の層の目付２６ｇ／ｍ２、第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付３６ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表４に示す。
［実施例１３］
実施例１と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と、実施例３と同じ方法で得られた第２の層用の材料とをそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きを行った。そして第１の層の目付１４ｇ／ｍ２、第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付２４ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表４に示す。
［実施例１４］
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
実施例１と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と、実施例３と同じ方法で得られた第２の層用の材料とをそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きを行った。そして第１の層の目付１７ｇ／ｍ２、第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付２７ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表４に示す。
［実施例１５］
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
実施例１と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と、ナイロン６ナノファイバーおよびセルロースパルプの混合物を第２の層用の材料として、第２の層用の材料、そして上記と同じ第１の層用の繊維状物質、第２の層用の材料の順となるよう３箇所の抄き上げ部にそれぞれ準備し、丸網抄紙機を用いて順次多層抄きにより抄き上げ、上面の第２の層の目付７ｇ／ｍ２、第１の層の目付２８ｇ／ｍ２、下面の第２の層の目付７ｇ／ｍ２から構成される総目付４２ｇ／ｍ２の３層構造である熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表４に示す。
［実施例１６］
（第１の層）
針葉樹パルプを水に分散し、ビーターにより表３記載のＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）に規定されるカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）となるように叩解し、第１の層用の繊維状物質を得た。
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
上記で得られた第１の層用の繊維状物質と、実施例３と同じ方法で得られた第２の層用の材料をそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きを行った。そして第１の層の目付３０ｇ／ｍ２、第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付４０ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で全熱交換素子を作製した。ここで、第２の層を抄き合わせる前の第１の層を採取した。第１の層は目付３０ｇ／ｍ２であり、二酸化炭素遮蔽率７１％であった。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表３に示す。
［実施例１７］
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
実施例１６と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と第２の層用の材料をそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きにより第１の層の目付４０ｇ／ｍ２、第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付５０ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で作製した。
ここで、第２の層を抄き合わせる前の第１の層を採取した。第１の層は目付３０ｇ／ｍ２であり、二酸化炭素遮蔽率８４％であった。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表３に示す。
［実施例１８］
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
実施例１６と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質と第２の層用の材料をそれぞれ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きにより第１の層の目付５０ｇ／ｍ２、第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付６０ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は、実施例１と同じ方法で作製した。
ここで、第２の層を抄き合わせる前の第１の層を採取した。第１の層は目付３０ｇ／ｍ２であり、二酸化炭素遮蔽率８９％であった。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表３に示す。
［比較例１］
（第１の層）
針葉樹パルプを水に分散し、リファイナーにより表１記載のＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）に規定されるカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）となるように叩解し第１の層用の繊維状物質を得た。
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
上記で得られた第１の層用繊維状物質のみ抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて単層抄きにより第１の層の目付３０ｇ／ｍ２から構成される総目付３０ｇ／ｍ２の原紙を得た。
吸湿剤として塩化リチウムを含浸加工により塗工しようとしたところ、加工時に紙切れが多発（２回以上発生）し、全熱交換素子を得ることができなかった。
［比較例２］
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
比較例１と同じ方法で得られた第１の層用の繊維状物質を丸網抄紙機を用いて単層抄きにより抄紙し、第１の層の目付４０ｇ／ｍ２から構成される総目付４０ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は実施例１と同じ方法で作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表１に示す。
［比較例３］
（第２の層）
針葉樹パルプを水に分散し、表１記載のＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）に規定されるカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）となるように叩解し、第２の層用繊維状物質を得た。
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
上記で得られた第２の層用の繊維状物質のみを抄き上げ部に準備し、丸網抄紙機を用いて多層抄きにより第２の層の目付１０ｇ／ｍ２から構成される総目付１０ｇ／ｍ２の原紙を得ようとしたところ、紙切れが発生し、熱交換用原紙を得ることができなかった。
［比較例４］
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
比較例３と同じ方法で得られた第２の層用の繊維状物質を丸網抄紙機を用いて単層抄きにより抄紙し、第２の層の目付４０ｇ／ｍ２から構成される総目付４０ｇ／ｍ２の熱交換用原紙を得た。これを熱交換用原紙として用いた以外は実施例１と同じ方法で作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表１に示す。
［比較例５］
（第２の層）
実施例３と同じ方法で得られた数平均繊維径１５０ｎｍのナイロン６ナノファイバー６０質量％と、実施例１と同じ方法で得られた第２の層用の繊維状物質４０質量％を、水中で攪拌し混合繊維を作製した。これを第２の層用の材料として用い目付を１０ｇ／ｍ２とした以外は比較例３と同じ方法で熱交換用原紙を得ようとしたところ、紙切れが発生し、熱交換用原紙を得ることができなかった。
［比較例６］
（第２の層）
実施例３と同じ方法で得られた数平均繊維径１５０ｎｍのナイロン６ナノファイバー６０質量％と、実施例１と同じ方法で得られた第２の層用の繊維状物質４０質量％を、水中で攪拌し第２の層の材料を作製した。これを第２の層の材料として用い目付を４０ｇ／ｍ２とした以外は比較例４と同じ方法で作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表２に示す。
［比較例７］
（第１の層）
針葉樹パルプを水に分散し、リファイナーにより表４記載のＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）に規定されるカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）となるように叩解し第１の層の繊維状物質を得た。
（熱交換用原紙および全熱交換素子）
第１の層の組成を前記のとおりとした他は実施例３と同じ方法で熱交換用原紙および全熱交換素子を作製した。
以上のようにして得られた熱交換用原紙の物性およびそれを用いた全熱交換素子の特性を表４に示す。
Figure 2015050104
Figure 2015050104
Figure 2015050104
Figure 2015050104
表１〜４に示すとおり、実施例１〜１８は比較例１〜７に対し、二酸化炭素遮蔽率が高く気体遮蔽性に優れるため、結果、熱交換器として望ましくない汚れた空気の混入を表す指標である有効換気量率に優れている。さらに、比較例２に対し、高い有効換気量率を確保しつつ、高い透湿性を発現した結果、優れた湿度交換効率を有する。また、積層構造とした結果、比較例１及び４に対し、後加工や全熱交換素子の成形に必要なシート強度を付与することができる。

Claims (17)

  1. ＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）で規定されるカナダ標準ろ水度が１５０ｍｌ未満である繊維状物質を主成分とする第１の層と、ＪＩＳ Ｐ８１２１（１９９５）で規定されるカナダ標準ろ水度が１５０ｍｌ以上である繊維状物質を有する第２の層とを少なくとも１層ずつ含み、積層構造を有する熱交換用原紙。
  2. 前記第１の層の主成分の繊維状物質がセルロースパルプである請求項１に記載の熱交換用原紙。
  3. 前記熱交換用原紙の二酸化炭素遮蔽率が３５％以上である請求項１又は２に記載の熱交換用原紙。
  4. 前記第２の層に含まれる繊維状物質がセルロースパルプである請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換用原紙。
  5. 前記第２の層が、熱可塑性高分子のナノファイバーを含む多孔質層である請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換用原紙。
  6. 前記ナノファイバーに含まれる熱可塑性高分子の主成分がポリアミドであるとする請求項５の熱交換用原紙。
  7. 前記第２の層に存在する熱可塑性高分子のナノファイバーの、前記熱交換用原紙に対する含有率が０．５〜６５質量％である請求項５または６記載の熱交換用原紙。
  8. 前記第２の層における熱可塑性高分子のナノファイバーの、前記第２の層に対する含有率が５〜９０質量％である請求項５〜７のいずれかに記載の熱交換用原紙。
  9. 吸湿剤を含む請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換用原紙。
  10. 前記熱交換用原紙の目付が２０〜９０ｇ／ｍ２である請求項１〜９のいずれかに記載の熱交換用原紙。
  11. 前記第１の層の目付が１５〜５０ｇ／ｍ２である請求項１〜１０のいずれかに記載の熱交換用原紙。
  12. 前記第２の層の目付が５〜４０ｇ／ｍ２である請求項１〜１１のいずれかに記載の熱交換用原紙。
  13. 前記第１の層の目付が１５〜４０ｇ／ｍ２であり、かつ、前記第２の層の目付が５〜２０ｇ／ｍ２の範囲である請求項１〜１２のいずれかに記載の熱交換用原紙。
  14. 前記熱交換用原紙の透湿度が８０ｇ／ｍ２／ｈｒ以上である請求項１〜１３のいずれかに記載の熱交換用原紙。
  15. 第１の層の両面の方向それぞれに第２の層がある請求項１〜１４いずれかに記載の熱交換素子用原紙。
  16. 請求項１〜１５のいずれかに記載の熱交換用原紙を用いた全熱交換素子用段ボール。
  17. 請求項１６記載の全熱交換素子用段ボールを積層した全熱交換素子。
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