JPWO2019026823A1 - 全熱交換器用シート、全熱交換器用素子、及び全熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、透気度が大きく、かつ、透湿度も高い、全熱交換器用シートとして適性の高い多層構造体を提供することを目的として、微細セルロース繊維からなる微細セルロース繊維不織布層を少なくとも一層含む多層構造体が記載されている。
すなわち、本発明は、以下の<1>〜<18>に関する。
<1> 基材層と、該基材層上に設けられた繊維層とを有し、該繊維層は、繊維幅1,000nm以下の微細セルロース繊維を含有し、水分含有量が8質量%以上である、全熱交換器用シート。
<2> 更に吸湿剤を含有する、<1>に記載の全熱交換器用シート。
<3> 前記吸湿剤が、ハロゲン化金属塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、アミン塩、リン酸化合物、グアニジン塩、及び金属水酸化物から選択される少なくとも1つ(好ましくはハロゲン化金属塩、より好ましくはアルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、更に好ましくは塩化リチウム及び塩化カルシウムよりなる群から選択される少なくとも1つ)を含む、<2>に記載の全熱交換器用シート。
<4> 前記微細セルロース繊維100質量部に対する前記吸湿剤の含有量が100質量部以上である、<2>又は<3>に記載の全熱交換器用シート。
<5> 前記微細セルロース繊維がイオン性基(好ましくはアニオン性基、より好ましくはリン酸基又はリン酸基に由来する基、カルボキシ基又はカルボキシ基に由来する基、及びスルホン酸基又はスルホン酸基に由来する基から選択される少なくとも1種、更に好ましくはリン酸基又はリン酸基に由来する基、及びカルボキシ基又はカルボキシ基に由来する基から選択される少なくとも1種、より更に好ましくはリン酸基又はリン酸基に由来する基)を有する、<1>〜<4>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<6> 前記繊維層側の表面における水の接触角が50°以上である、<1>〜<5>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<7> 全熱交換器用シートの一方の表面における水の接触角をD1、他方の表面における水の接触角をD2としたとき、D1/D2が0.25以上4以下である、<1>〜<6>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<8> 前記微細セルロース繊維の繊維幅が30nm以下である、<1>〜<7>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<9> 前記微細セルロース繊維の目付が0.1g/m2以上3g/m2以下である、<1>〜<8>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<10> 一層の基材層と、該基材層上に設けられた一層の繊維層とを有する、<1>〜<9>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<11> 水分含有量が25質量%以下である、<1>〜<10>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<12> 更に、吸湿剤を含有し、吸湿剤の目付けが1g/m2以上20g/m2以下、好ましくは3g/m2以上15g/m2以下、より好ましくは5g/m2以上12g/m2以下である、<1>〜<11>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<13> 基材層及び繊維層が吸湿剤を含有する、<1>〜<12>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<14> 密度が0.65g/cm3以上1.3g/cm3以下(好ましくは0.7g/cm3以上1.3g/cm3以下、より好ましくは0.75g/cm3以上1.0g/cm3以下)である、<1>〜<13>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<15> 厚みが20μm以上150μm以下(好ましくは20μm以上120μm以下、より好ましくは30μm以上100μm以下)である、<1>〜<14>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<16> 坪量が、10g/m2以上300g/m2以下(好ましくは10g/m2以上200g/m2以下、より好ましくは30g/m2以上100g/m2以下、更に好ましくは30g/m2以上80g/m2以下)である、<1>〜<15>のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
<17> <1>〜<16>のいずれかに記載の全熱交換器用シートを有する、全熱交換器用素子。
<18> <17>に記載の全熱交換器用素子を備える、全熱交換器。
本発明の全熱交換器用シートは、基材層と、該基材層上に設けられた繊維層とを有し、該繊維層は、繊維幅1,000nm以下の微細セルロース繊維を含有し、水分含有量が8質量%以上である。
全熱交換器は、新鮮な外気を供給すると共に、室内の汚れた空気を排出する際に、熱交換を行う。この際、熱交換効率向上の観点から、全熱交換器用シートには、顕熱(温度)を移動可能であると共に、湿気を通過させることで、潜熱(湿度)も移動可能であることが求められる。従って、透湿度及び伝熱性が求められる。
また、全熱交換器用シートを通して、給気と排気が混じり合わないように、高いガスバリア性(主として、二酸化炭素バリア性)も求められている。
本発明によれば、全熱交換器用シートの水分量を特定の範囲とすることによって、透湿度及び透気度が高く、更に二酸化炭素バリア性にも優れる全熱交換器用シートが得られる。上記の効果が得られる詳細な作用機構は不明であるが、一部は以下のように考えられる。
すなわち、微細セルロース繊維を含有する繊維層を設けることで、高い透気度及び二酸化炭素バリア性が得られるが、更に、全熱交換器用シートの水分量を8質量%以上とすることにより、透湿度が向上したものと考えられる。これは、全熱交換器用シートの水分量を8質量%以上とすることで、水分量が8質量%未満である場合に比べて、全熱交換器用シートがより親水的となり、透湿度が向上したものと推定される。
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本発明の全熱交換器用シートは、基材層と該基材層上に設けられた繊維層とを有する。
基材層を構成する基材としては特に限定されず、不織布、多孔質膜、及び布帛から選択される基材が好ましく例示される。
なお、本発明の全熱交換器用シートは、後述するように、基材に微細セルロースを含有する繊維層を形成し、更に、吸湿剤を含有させることが好ましい。このとき、「基材」とは、吸湿剤を含有する前の基材層を形成する基材そのものを意味し、「基材層」とは、全熱交換器用シートにおける繊維層の支持体となる基材自体及び吸湿剤を含む支持体層の全体を意味する。
不織布としては、天然セルロース繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、及びポリオレフィン繊維から選択される少なくとも1つから構成される不織布が例示される。
多孔質膜としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂;ポリスルホン;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂;ポリカーボネート;6−ナイロン、6,6−ナイロン等のナイロン系樹脂;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂;ポリ(1−オキシトリメチレン)等のポリケトン;ポリエーテルエーテルケトン等から構成される多孔質膜が例示される。
また、布帛としては、セルロース誘導体繊維を含むセルロース繊維、ナイロン繊維、ポリウレタン繊維、及びこれらの混紡糸からなる布帛(交織布帛を含む)が例示される。
基材の原料として使用するパルプは、針葉樹パルプ及び広葉樹パルプのいずれでもよく、また、蒸解方法や漂白方法は特に限定されない。基材の強度や、二酸化炭素バリア性の観点からは、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)を使用することが好ましく、NBKPを主原料として使用することがより好ましい。また、木材パルプ以外にも、麻パルプやケナフ、竹などの非木材パルプを使用してもよく、更に、レーヨン繊維やナイロン繊維、その他熱融着繊維など、パルプ繊維以外の材料も副資材として配合してもよい。
基材中のパルプの含有量は、繊維層形成の容易性、及び所望の水分量を得る観点から、好ましくは95質量%以上、より好ましくは98質量%以上であり、100質量%であってもよい。
紙としては、上質紙、中質紙等の非塗工印刷用紙、コピー用紙等の情報用紙、高圧加工したグラシン紙(JIS P 8121に規定されるカナダ標準ろ水度試験法(CSF)で測定したフリーネスである叩解度が40〜80ml程度)、パルプの叩解度がグラシン紙よりも低いセミグラシン紙(上記叩解度が100〜200ml程度)が例示される。
これらの中でも、更に好ましくは上質紙又はセミグラシン紙、より更に好ましくはセミグラシン紙である。
本発明の全熱交換器用シートは繊維層を有し、前記繊維層は、繊維幅1,000nm以下の微細セルロース繊維を含有する。微細セルロース繊維の繊維幅は、例えば、電子顕微鏡等により読み取り可能である。
微細セルロース繊維の平均繊維幅は、透気度及び透湿度に優れた全熱交換器用シートを得る観点から、好ましくは1,000nm以下、より好ましくは100nm以下、更に好ましくは30nm以下、より更に好ましくは10nm以下、より更に好ましくは8nm以下である。また、微細セルロース繊維の平均繊維幅は、好ましくは2nm以上、より好ましくは3nm以上である。微細セルロース繊維の平均繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、微細セルロース繊維による透気度及び透湿度の向上という効果を発現しやすい。なお、微細セルロース繊維は、例えば単繊維状のセルロースである。
まず、濃度0.05質量%以上0.1質量%以下のセルロース繊維の水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。
次いで、観察対象となる繊維の幅に応じて1,000倍、5,000倍、10,000倍、又は50,000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。
(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を3組以上得る。次いで、各画像に対して、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、セルロース繊維の平均繊維幅とする。
なお、微細セルロース繊維の繊維長は、例えばTEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。
微細セルロース繊維に占めるI型結晶構造の割合は、好ましくは30%以上、より好ましくは40%以上、更に好ましくは50%以上である。これにより、強度に優れた繊維層が得られるので好ましい。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。
アニオン性基としては、リン酸基又はリン酸基に由来する基(単にリン酸基ということもある)、カルボキシ基又はカルボキシ基に由来する基(単にカルボキシ基ということもある)、及びスルホン酸基又はスルホン酸基に由来する基(単にスルホン酸基ということもある)から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リン酸基及びカルボキシ基から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リン酸基であることが特に好ましい。
リン酸基又はリン酸基に由来する基は、例えば下記式(1)で表される基である。
飽和−直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、又はn−ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロピル基、又はt−ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、又はアリル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロペニル基、又は3−ブテニル基等が挙げられるが、特に限定されない。芳香族炭化水素基としては、フェニル基、又はナフタレン基等が挙げられるが、特に限定されない。
また、前記Rにおける誘導体としては、前記各種炭化水素基の主鎖又は側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、又はアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加又は置換した状態の官能基が挙げられるが、特に限定されない。また、前記Rの主鎖を構成する炭素原子数は特に限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を20以下とすることにより、Rを含むリンオキソ酸基の分子が大きくなりすぎることを抑えて、繊維原料への浸透性を良好に保つことができるため、微細セルロース繊維の収率の向上に寄与することができる。
βb+は有機物又は無機物からなるb価の陽イオンである。有機物からなるb価の陽イオンとしては、脂肪族アンモニウム、又は芳香族アンモニウムが挙げられ、無機物からなるb価の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の2価金属の陽イオン、又は水素イオン等が挙げられるが、特に限定されない。これらは1種又は2種類以上を組み合わせて適用することもできる。有機物又は無機物からなるb価の陽イオンとしては、βを含む繊維原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、又はカリウムのイオンが好ましいが、特に限定されない。
微細セルロース繊維に対するイオン性基の導入量は、例えば伝導度滴定法により測定することができる。伝導度滴定法による測定では、得られた微細セルロース繊維を含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながら伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定する。
セルロース繊維に対するリン酸基の導入量は、次のように測定される。
まず、セルロース繊維を含有するスラリーをイオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら電気伝導度の変化を観察し、図1に示すような滴定曲線を得る。
図1に示すように、最初は急激に電気伝導度が低下する(以下、「第1領域」という)。その後、わずかに伝導度が上昇を始める(以下、「第2領域」という)。更にその後、伝導度の増分が増加する(以下、「第3領域」という)。なお、第2領域と第3領域の境界点は、伝導度の2回微分値、すなわち伝導度の増分(傾き)の変化量が最大となる点で定義される。このように、滴定曲線には、3つの領域が現れる。このうち、第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の強酸性基量と等しく、第2領域で必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の弱酸性基量と等しくなる。リン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上弱酸性基が失われ、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、強酸性基量は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。このため、単にリン酸基導入量(又はリン酸基量)又は置換基導入量(又は置換基量)といった場合は、強酸性基量のことを表す。従って、上記で得られた滴定曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して得られる値が、リン酸基導入量(mmol/g)となる。
微細セルロース繊維に対するカルボキシ基の導入量は、次のように測定される。
まず、測定対象となる微細セルロース繊維を含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら電気伝導度の変化を観察し、図2に示すような滴定曲線を得る。なお、必要に応じて、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。滴定曲線は、図2に示すように、電気伝導度が減少した後、伝導度の増分(傾き)がほぼ一定となるまでの第1領域と、その後に伝導度の増分(傾き)が増加する第2領域に区分される。なお、第1領域、第2領域の境界点は、伝導度の2回微分値、すなわち伝導度の増分(傾き)の変化量が最大となる点で定義される。そして、滴定曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の微細セルロース繊維含有スラリー中の固形分(g)で除して得られる値が、カルボキシ基の導入量(mmol/g)となる。
すなわち、下記計算式によって算出する。
リン酸基量(C型)=リン酸基量(酸型)/{1+(W−1)×A/1000}
ここで、
A[mmol/g]:セルロース繊維が有するリン酸基由来の総アニオン量(前記リン酸基の強酸性基量と弱酸性基量を足した値)
W:陽イオンCの1価あたりの式量(例えば、Naは23、Alは9)
である。
すなわち、下記計算式によって算出する。
カルボキシ基量(C型)=カルボキシ基量(酸型)/{1+(W−1)×(カルボキシ基量(酸型))/1000}
ここで、
W:陽イオンCの1価あたりの式量(例えば、Naは23、Alは9)
である。
(イオン性基導入工程)
〔リン酸基導入工程〕
セルロース繊維にリン酸基を導入する工程(リン酸基導入工程)について以下に説明する。
リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応し、リン酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物A」ともいう)を、セルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。
リン酸基導入工程では、セルロースを含む繊維原料と化合物Aとの反応を、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」ともいう)の存在下で行ってもよい。一方で、化合物Bが存在しない状態において、セルロースを含む繊維原料と化合物Aとの反応を行ってもよい。
繊維原料に対する化合物Aの添加量は、特に限定されないが、化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合において、繊維原料(絶乾質量)100質量部に対するリン原子の添加量は、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは2質量部以上であり、そして、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは30質量部以下である。繊維原料に対するリン原子の添加量を上記範囲内とすることにより、微細セルロース繊維の収率をより向上させることができる。一方で、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記上限値以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。
反応の均一性を向上させる観点から、化合物Bは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性を更に向上させる観点からは、化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。
繊維原料(絶乾質量)100質量部に対する化合物Bの添加量は、特に限定されないが、好ましくは1質量部以上、より好ましくは10質量部以上、更に好ましくは100質量部以上であり、そして、好ましくは500質量部以下、より好ましくは400質量部以下、更に好ましくは350質量部以下である。
また、加熱処理は、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置が例示される。
加熱処理においては、例えば薄いシート状の繊維原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練又は撹拌しながら加熱乾燥する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリン酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子が繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、繊維原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることによるものと考えられる。
セルロース繊維にカルボキシ基を導入する工程(カルボキシ基導入工程)について以下に説明する。
カルボキシ基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、オゾン酸化やフェントン法による酸化、TEMPO酸化処理などの酸化処理やカルボン酸由来の基を有する化合物若しくはその誘導体、又はカルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物若しくはその誘導体によって処理することにより行われる。
カルボン酸由来の基を有する化合物としては、特に限定されないが、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等のトリカルボン酸化合物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の誘導体としては、特に限定されないが、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては、特に限定されないが、マレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。
微細セルロース繊維へのカルボキシ基の導入量が上記範囲内となるように、繊維原料にカルボキシ基を導入することが好ましい。カルボキシ基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細セルロース繊維の安定性を高めることができる。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液使用量を減らすために、イオン性基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、イオン性基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後であって解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行ったリン酸基導入繊維等のイオン性基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。
洗浄工程では、イオン性基導入繊維を水や有機溶媒に分散させた後に、濾過する操作を繰り返すことが好ましく、濾液の電気伝導度を所望の範囲とすることで洗浄工程の進行を管理することができる。濾液の電気伝導度が、好ましくは10,000μS/cm以下、より好ましくは1,000μS/cm以下、更に好ましくは300μS/cm以下、より更に好ましくは150μS/cmとなるように、洗浄工程を行うことが好ましい。
微細セルロース繊維を製造する場合、イオン性基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、繊維原料に対してアルカリ処理を行い、イオン性基の中和を行う、アルカリ処理工程(中和工程)を有していてもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えばアルカリ溶液中に、イオン性基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本発明においては、汎用性が高いことから、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水又は有機溶媒のいずれであってもよい。アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、又はアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、水酸化ナトリウム水溶液、又は水酸化カリウム水溶液が好ましい。
アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、特に限定されないが、イオン性基導入繊維の絶対乾燥質量100質量部に対して、好ましくは100質量部以上、より好ましくは1,000質量部以上であり、そして、好ましくは100,000質量部以下、より好ましくは10,000質量部以下である。
また、イオン性基としてカルボキシ基を導入した場合には、系内のpHを好ましくは7以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは9以上、より更に好ましくは10以上、そして、好ましくは14以下、より好ましくは13.5以下、更に好ましくは13以下となるようにアルカリ溶液を添加することが好ましい。
アルカリ溶液の添加量を上記の範囲とすることにより、より解繊処理を容易に行うことができ、繊維幅の小さな微細セルロース繊維を容易に得ることができる。
微細セルロース繊維の製造において、イオン性基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、イオン性基導入繊維原料に対して、酸処理を行ってもよい。微細セルロース繊維の製造方法の一例としては、イオン性基導入工程、酸処理工程、アルカリ処理工程、及び解繊処理工程をこの順で行う態様が挙げられる。
酸処理の方法としては、特に限定されないが、酸を含有する酸性液中に繊維原料を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、特に限定されないが、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。また、使用する酸性液のpHは、特に限定されないが、好ましくは0以上、より好ましくは1以上であり、そして、好ましくは4以下、より好ましくは3以下である。
無機酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。
スルホン酸としては、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。
カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。
これらの中でも、塩酸又は硫酸を用いることが特に好ましい。
酸処理における酸溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、好ましくは5分以上、より好ましくは10分以上であり、そして、好ましくは120分以下、より好ましくは60分以下である。
酸処理における酸溶液の使用量は、特に限定されないが、繊維原料の絶対乾燥質量(絶乾質量)100質量部に対して、好ましくは100質量部以上、より好ましくは1,000質量部以上であり、そして、好ましくは100,000質量部以下、より好ましくは10,000質量部以下である。
イオン性基導入繊維は、解繊処理工程で解繊処理することにより、微細セルロース繊維が得られる。
解繊処理工程においては、解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、特に限定されないが、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、又はビーターなどを使用することができ、解繊処理時の微細セルロース繊維の固形分濃度は適宜設定できる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いることがより好ましい。
極性有機溶媒としては、とくに限定されないが、アルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン極性溶媒等が好ましく例示される。
アルコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。
また、イオン性基導入繊維を分散媒に分散させて得たスラリー中には、例えば水素結合性のある尿素などのイオン性基導入繊維以外の固形分が含まれていてもよい。
上述したように微細セルロース繊維を得る工程においては、繊維原料(粗大セルロース繊維)を微細化する工程を含む。このとき粗大セルロース繊維の大部分は微細化されるが、その一部は微細化されずに残る場合がある。このような場合、繊維層に粗大セルロース繊維が含まれることとなる。
本発明において、セルロース繊維含有組成物中に含まれる粗大セルロース繊維とは、セルロース分散液を固形分濃度0.2質量%に調整し、冷却高速遠心分離機((株)コクサン、H−2000B)を用い、12,000G、10分の条件で遠心分離した際に沈降するセルロース繊維のことである。
沈降成分が少ないとは、すなわち遠心分離後の上澄み液の収率が高いということである。この遠心分離後の上澄み収率がセルロース繊維の全質量に対して、80質量%以上であることが好ましい。遠心分離後の上澄み収率は90%質量以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが更に好ましく、99質量%以上であることが特に好ましい。なお、上記の微細セルロース繊維分散液の遠心分離後の上澄み収率は、本明細書においては以下の方法により測定することができる。
微細セルロース繊維分散液を遠心分離した後の上澄み収率を以下に記載の方法により測定した。遠心分離後の上澄み収率は、微細セルロース繊維の収率の指標となり、上澄み収率が高い程、微細セルロース繊維の収率が高い。
微細セルロース繊維分散液を固形分濃度0.2質量%に調整し、冷却高速遠心分離機((株)コクサン、H−2000B)を用い、12,000G、10分の条件で遠心分離する。得られた上澄み液を回収し、上澄み液の固形分濃度を測定した。下記式に基づいて、微細セルロース繊維の収率を求める。
微細セルロース繊維の収率(%)=上澄みの固形分濃度(%)/0.2×100
本発明において、基材上に繊維層を設ける方法は特に限定されず、抄紙法により形成してもよく、また、塗布、噴霧等により基材上に微細セルロース繊維を付与した後、乾燥して繊維層を形成してもよい。
抄紙又は微細セルロース繊維の付与に使用する微細セルロース繊維分散液の濃度は特に限定されないが、粘度の増加を抑制する観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下、より更に好ましくは1.5質量%以下、より更に好ましくは1質量%以下であり、効率的に微細セルロース繊維を基材に付与する観点から、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上、より更に好ましくは0.5質量%以上である。
乾燥後の微細セルロース繊維の目付け(塗工量)が上述した所望の範囲となるように、微細セルロース繊維分散液の濃度及び基材への付与量は適宜調整すればよい。
本発明の全熱交換器用シートは、水分含有量が8質量%以上である。水分含有量が8質量%未満であると、高い透湿度を得ることが困難である。
水分含有量は、全熱交換器用シートの製造プロセスを高度に制御することによって調整することが可能である。本発明者等によれば、例えば、シートを構成する微細セルロース繊維や吸湿剤などの種類や配合量、添加方法などが、水分含有量に影響を与えるものと推定される。
全熱交換器用シートの水分含有量は、高い透湿度を得る観点から、好ましくは9質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは12質量%以上、より更に好ましくは15質量%以上である。また、結露を防止する観点、及び全熱交換用シートの強度を高める観点から、全熱交換器用シートの水分含有量は、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
全熱交換器用シートの水分含有量(水分量)は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の全熱交換器用シートは、所望の水分量とするために、吸湿剤を含有することが好ましい。なお、吸湿剤は、基材層及び繊維層のいずれか一方が含有していてもよく、基材層及び繊維層の双方が含有していてもよいが、製造方法の容易性及び繊維層側の表面での接触角を高める観点から、基材層及び繊維層の双方が含有していることが好ましい。なお、後述するように、接触角は高いほうが好ましい。
吸湿剤としては、従来公知の吸湿剤であれば特に限定されず、適宜選択して用いればよい。具体的には、ハロゲン化金属塩、金属乳酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、アミン塩、リン酸化合物、グアニジン塩、及び金属水酸化物から選択される少なくとも1つが好ましい。
ハロゲン化金属塩としては、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化亜鉛等が例示され、金属乳酸塩としては、乳酸ナトリウム等が例示され、金属硫酸塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛等が例示され、金属酢酸塩としては、酢酸カリウム等が例示される。
また、アミン塩としては、塩酸ジメチルアミン等が例示され、リン酸化合物としては、オルトリン酸等が例示され、グアニジン塩としては、塩酸グアニジン、リン酸グアニジン、スルファミン酸グアニジン等が例示される。更に、金属水酸化物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム等が例示される。
更に、吸湿剤として、吸湿性高分子である、水溶性高分子や、ハイドロゲル形成能を有する親水性高分子を使用してもよい。
これらの中でも、吸湿性及び取扱い性に優れ、また、水に対する接触角を増加させる観点から、吸湿剤は金属塩であることが好ましく、ハロゲン化金属塩であることがより好ましく、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物であることが更に好ましく、塩化リチウム及び塩化カルシウムよりなる群から選択される少なくとも1つであることがより更に好ましい。
本発明者等は、全熱交換器用シートに吸湿剤を含有させることにより、全熱交換器用シートの親水性が高まり、結果として水の接触角が低くなると、当初予想していた。しかし、吸湿剤が金属塩であり、微細セルロース繊維がイオン性基、特にアニオン性基を有する場合、予想外の効果として、繊維層側の表面における水の接触角が増加する。その詳細な理由は不明であるが、微細セルロース繊維の含有するアニオン性基と、吸湿剤の金属原子とにより、擬似的に架橋構造が形成され、その結果、表面が疎水的になり、水に対する接触角が増加すると考えられる。
上記の観点からは、微細セルロース繊維がアニオン性基としてカルボキシ基又はリン酸基、好ましくはリン酸基を有し、吸湿剤が塩化リチウム又は塩化カルシウムを含有する態様が特に好適である。
全熱交換器用シートにおける吸湿剤の目付け(塗工量)は、全熱交換器用シートの水分量を所望の範囲とする観点から、好ましくは1g/m2以上、より好ましくは3g/m2以上、更に好ましくは5g/m2以上であり、そして、好ましくは20g/m2以下、より好ましくは15g/m2以下、更に好ましくは12g/m2以下である。
この方法によれば、予め吸湿剤を基材層に付与した後に繊維層を形成する方法と比較して、繊維層側の表面における水の接触角を更に向上させることができる。また、微細セルロース繊維分散液に吸湿剤を添加して、基材に付与する方法と比較して、分散液中で微細セルロース繊維の凝集をより効果的に抑えることができる。
以下に、本発明の全熱交換器用シートの好ましい態様について説明する。
本発明の全熱交換器用シートは、少なくとも一層の基材層と、少なくとも一層の繊維層とを有していれば特に限定されず、基材層の両面に繊維層を有する、繊維層/基材層/繊維層の3層構造としてもよく、一方の面に繊維層を有する、繊維層/基材層の2層構造としてもよく、特に限定されない。
これらの中でも、製造の容易性や、一層の繊維層で十分な透湿度及び透気度、二酸化炭素バリア性が得られる観点から、繊維層/基材層の2層構造であることが好ましい。
全熱交換器用シートの密度は、実施例に記載の方法により測定される。
また、全熱交換器用シートとして必要な強度を維持する観点から、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上である。
繊維層側の表面における水の接触角は、より好ましくは55°以上、更に好ましくは60°以上である。
接触角の上限は特に限定されないが、接着剤の塗布性の観点から、好ましくは150°以下、より好ましくは130°以下、更に好ましくは110°以下である。
接触角は、滴下0.1秒後の水に対する接触角を意味し、実施例に記載の方法により測定される。
繊維層側の表面における水の接触角を上記の範囲とするためには、上述したように微細セルロース繊維がイオン性基を有し、かつ、繊維層が、該イオン性基と架橋構造(擬似的な架橋構造を含む)を形成し得る金属原子を有する吸湿剤を含有することが好ましい。
これにより、架橋構造(擬似的な架橋構造を含む)が形成され、その結果表面が疎水的になり、接触角が向上するものと推測される。
D1/D2が上記範囲内であると、一方の表面と他方の表面における水の接触角の差が少なく、全熱交換器用素子の組み立てが容易であるので好ましい。
なお、全熱交換シートが基材として紙を使用し、基材層と繊維層との二層構成である場合には、一般に繊維層側の表面の接触角が小さく、また、基材層側の表面の接触角が大きい。
透気度は、実施例に記載の方法により測定される。
透湿度は、実施例に記載の方法により測定される。
なお、繊維層は、上述した他の成分を含有していてもよいが、繊維層中の微細セルロース繊維、吸湿剤、及び水分の合計含有量は、繊維層の合計質量に対して、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは97質量%以上であり、100質量%であってもよい。
難燃化剤としては、ハロゲン系難燃剤、赤燐、リン酸メラミン、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸ピペラジン、ピロリン酸ピペラジン、リン酸グアニジン、スルファミン酸グアニジン、(縮合)リン酸エステル化合物、ホスファゼン化合物などのリン系難燃剤、メラミンシアヌレートなどの窒素系難燃剤、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、ホスフィン酸塩やジホスフィン酸塩などが挙げられる。
防錆剤としては、水溶性防錆剤が好ましく、脂肪族カルボン酸のアルカリ金属塩や、モノヒドロキシモノエチルピペラジン等のピペラジン誘導体が例示される。
ブロッキング防止剤としては、ポリエチレン系ワックス、ステアリン酸亜鉛、ポリエチレンワックス乳化物、酸化ポリエチレン系ワックス、パラフィンワックス等から選択されたワックス類、シリコーン系樹脂や高級脂肪酸カルシウム塩などの金属石鹸類等が挙げられる。
後加工の工程では、例えば難燃剤の塗工液を調製し、該塗工液をスプレー塗布、印刷法、塗工法などの工程で、塗布乾燥させる工程が例示される。
また、得られた全熱交換器用シートにカレンダー装置によって平滑化又は薄膜化を施すカレンダー処理の工程を設けて、平均厚みを調整したり、密度を更に向上させることができる。カレンダー装置としては単一プレスロールによる通常のカレンダー装置、多段式に設置された構造を有するスーパーカレンダー装置が例示される。これらの装置、及びカレンダー処理時における両側それぞれの材質(材質硬度)及び線圧を目的に応じて選定することが好ましい。具体的には、ロール材質については、金属ロールと高硬度の樹脂ロールとの組合せ、金属ロールとコットンロールとの組合せ、金属ロールとアミドロールとの組合せ等、適宜選択すればよい。
本発明の全熱交換器用素子は、上述した本発明の全熱交換器用シートを有し、特に、全熱交換器用素子のライナーとして有する。
より具体的には、全熱交換器用素子は、複数枚の全熱交換器用シート(ライナー)の、それぞれのシートとシートとの間に、流路を構成するスペーサーを挟持し、スペーサーとシートとを接着剤等で貼付して構成される。
また、本発明の全熱交換器は、前記本発明の全熱交換器用素子を備える。好適に使用される全熱交換器としては、静止型全熱交換器が例示される。静止型全熱交換器は、直交流型でもよく、向流型でもよく、特に限定されない。静止型全熱交換器は、本発明の全熱交換器用シート(ライナー)で仕切られ、互いに独立した2つの流路を交互に積み重ねた構造を有する全熱交換器用素子に、給気ファン及び排気ファンを組み合わせて構成される。
給気ファンによって、外気などである供給気体が全熱交換器用素子に吸い込まれて、全熱交換器用素子内に組み込まれた全熱交換器用シートに接触する。一方、排気ファンによって室内空気などの排出気体が、全熱交換器用素子に吸い込まれて、同様に全熱交換器用シートに接触する。
全熱交換器用シートを介して接触した供給気体と排出気体とは、温度及び湿度を通じて、熱交換を行う。熱交換された供給気体は、給気ファンに吹き込まれて、例えば室内に取り込まれる。一方で、熱交換された排出気体は、排気ファンに吹き込まれて、例えば屋外に排出される。
本発明の全熱交換器用シートは、透湿度及び透気度が高く、更に、優れた二酸化炭素バリア性を有するため、顕熱のみならず、潜熱の交換にも優れ、高い伝熱性を有し、更に、給気と排気との混じりが抑制される。従って、本発明の全熱交換器用シートを備える全熱交換器は、効率的な熱交換が可能である。すなわち、建物内の熱又は冷熱の放出を抑制しつつ、二酸化炭素濃度が増大した内部の空気を排出する換気を行うことができ、冷暖房による熱効果を維持する全熱交換器の効率をより高めることができる。
<微細セルロース繊維の製造>
(リン酸基導入工程)
原料パルプとして、王子製紙(株)製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量208g/m2シート状、離解してJIS P 8121:2012に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を使用した。
この原料パルプに対してリン酸化処理を次のようにして行った。
まず、上記原料パルプに、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を添加して、原料パルプ100質量部(絶乾質量)に対して、リン酸二水素アンモニウム45質量部、尿素120質量部、水150質量部となるように調整し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で200秒加熱し、パルプ中のセルロースにリン酸基を導入し、リン酸化パルプを得た。
次いで、得られたリン酸化パルプに対して洗浄処理を行った。
洗浄処理は、リン酸化パルプ100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注ぎ、パルプが均一に分散するよう撹拌してパルプ分散液を得た後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
次いで、洗浄後のリン酸化パルプに対してアルカリ処理(中和処理)を次のようにして行った。
まず、洗浄後のリン酸化パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリン酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リン酸化パルプスラリーを脱水して、アルカリ処理(中和処理)が施されたリン酸化パルプを得た。
次いで、アルカリ処理後のリン酸化パルプに対して、上記洗浄処理を行った。
これにより得られたアルカリ処理後のリン酸化パルプに対しFT−IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1230cm−1付近にリン酸基に基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。また、前述した測定方法で測定されるリン酸基量(強酸性基量)は、1.45mmol/gであった。
また、得られたリン酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置にセルロースI型結晶に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。
上記アルカリ処理工程を経て得られたリン酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置((株)スギノマシン製、スターバースト)で200MPaの圧力にて2回処理し、微細セルロース繊維を含む微細セルロース繊維分散液を得た。X線回折により、この微細セルロース繊維がセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細セルロース繊維の繊維幅を透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3〜5nmであった。
更に、得られた微細セルロース繊維について、上述した方法に従って微細セルロース繊維の収率を測定したところ、収率は、99.2%であった。
NBKP(針葉樹晒クラフトパルプ:Needle Bleached Kraft Pulp)とLBKP(広葉樹晒クラフトパルプ:Leaf Bleached Kraft Pulp)を65:35(質量比)で配合したパルプを、カナディアンスタンダードフリーネスで450mlまで叩解し、硫酸アルミニウム1.0質量部、サイズ剤としてアルキルケテンダイマー0.01質量部(サイズパインK−903−20、荒川化学工業(株)製)をパルプ100質量部に対して添加した。この紙料を使用して、長網多筒型抄紙機により、坪量60g/m2の上質紙を抄造した。
次いで、上記で得られた上質紙を基材とし、基材の一方の面に、上記で得られた微細セルロース繊維分散液をメイヤーバーで乾燥後の微細セルロース繊維(以下、CNF)の目付け(塗工量)が0.4g/m2となるように塗工して、繊維層を形成した。
次いで、吸湿剤として塩化リチウム(和光純薬工業(株)製)をマングルロールで乾燥後の目付け(塗工量)が3.9g/m2となるように含浸乾燥して、実施例1の全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は73g/m2、水分含有量は10質量%であった。
実施例1において、塩化リチウムに代えて塩化カルシウム(和光純薬工業(株)製)を乾燥後の塗工量が4.9g/m2となるように含浸乾燥した以外は、実施例1と同様にして全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は73g/m2、水分含有量は10質量%であった。
実施例1において、微細セルロース繊維分散液を、乾燥後の微細セルロース繊維(CNF)の塗工量が0.8g/m2となるように塗工し、次いで、吸湿剤として塩化リチウム(和光純薬工業(株)製)を乾燥後の質量が5.2g/m2となるように含浸乾燥した以外は、実施例1と同様にして全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は78g/m2、水分含有量は12質量%であった。
実施例3において、塩化リチウムに代えて塩化カルシウム(和光純薬工業(株)製)を乾燥後の塗工量が6.0g/m2となるように含浸乾燥した以外は、実施例3と同様にして全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は76g/m2、水分含有量は10質量%であった。
NBKPとLBKPを50:50(質量比)で配合したパルプを、カナディアンスタンダードフリーネスで170mlまで叩解し、硫酸アルミニウム1.0部、サイズ剤としてアルキルケテンダイマー0.01部(サイズパインK−903−20、荒川化学工業(株)製)、湿潤紙力増強剤0.15部(アラフィックス255、荒川化学工業(株)製)をパルプ100質量部に対して添加した。この紙料を使用して、長網多筒型抄紙機により、坪量40g/m2のセミグラシン紙を抄造した。
次いで、上記で得られたセミグラシン紙を基材とし、基材の一方の面に、実施例1と同様にして、微細セルロース繊維分散液をメイヤーバーで、微細セルロース繊維(CNF)の乾燥後の塗工量が0.4g/m2となるように塗工して、繊維層を形成した。
次いで、吸湿剤として塩化リチウム(和光純薬工業(株)製)をマングルロールで乾燥後の塗工量が5.6g/m2となるように含浸乾燥して、全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は60g/m2、水分含有量は17質量%であった。
実施例5において、塩化リチウムに代えて塩化カルシウム(和光純薬工業(株)製)を乾燥後の塗工量が5.0g/m2となるように含浸乾燥した以外は、実施例5と同様にして全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は58g/m2、水分含有量は17質量%であった。
実施例1において、微細セルロース繊維分散液、及び吸湿剤に代えて、水を塗工、含浸した以外は、実施例1と同様にして全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は60g/m2、水分含有量は5質量%であった。
実施例1において、吸湿剤に代えて水を含浸した以外は、実施例1と同様にして全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は63g/m2、水分含有量は4質量%であった。
実施例5において、微細セルロース繊維分散液、及び吸湿剤に代えて、水を塗工、含浸した以外は、実施例5と同様にして全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は40g/m2、水分含有量は5質量%であった。
実施例5において、吸湿剤に代えて水を含浸した以外は、実施例5と同様にして全熱交換器用シートを作製した。この全熱交換器用シートの坪量は41g/m2、水分含有量は3質量%であった。
<水分含有量(水分量)>
基材及び得られた全熱交換器用シートの水分含有量(以下、単に水分量ともいう。)は、JIS P 8127:2010に準拠して測定した。
JIS P 8124:2011に準拠して全熱交換器用シートの坪量を測定した。
JIS P 8118:2014に準拠して全熱交換器用シートの厚みを測定した。
上述した測定方法により得られた坪量及び紙厚から、全熱交換器用シートの密度を算出した。
JIS R 3257:1999に準拠し、動的水接触角試験機(Fibro社製、1100DAT)を用い、全熱交換器用シートの表面に蒸留水を4μL滴下し、滴下後0.1秒後の水接触角を測定した。測定は、繊維層側の表面(CNF面)及び基材層側の表面(裏面)のそれぞれで行った。
JAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法 No.5−2:2000の王研式透気度法に準拠して、全熱交換器用シートの透気度を測定した。
側面4面と上面1面の各中央に各辺20cmの正方形の窓部を有するアクリル製の各辺1mの立方体形の容器の内部に二酸化炭素(CO2)分析計を設置したものを測定装置とした。
前記測定装置の各窓部に、25cm角とした全熱交換器用シートを貼った状態で、容器内に二酸化炭素を5,000ppm封入し、20℃×65%条件下でCO2の濃度を15分おきに4回、計1時間測定した。
15分後、30分後、45分後、60分後の各測定値より、各時点の二酸化炭素濃度の低下率を求め、更に平均を求めて、測定した試料の二酸化炭素濃度低下率とする。二酸化炭素濃度低下率が低い程、全熱交換器用シートは、二酸化炭素(CO2)バリア性に優れている。
なお、二酸化炭素濃度低下率が1.3%以下のものが全熱交換器用シートとして好適に用いられる。
20℃×65%RH条件下で、JIS Z 0208:1976に準拠して測定した。
但し、透湿度は、下記にようにして算出した。
試験開始1時間後の質量増分(g)をAとし、試験開始1時間後から2時間後までの質量増分(g)をBとし、下記式(1)により1時間あたりの質量増分Cを求めた。この値を、透湿性シート1m2、24時間あたりの値に換算して透湿度(g/(m2・24h))を求めた。
1時間あたりの質量増分C=(A+B)/2 (1)
実施例及び比較例の結果を以下の表1に示す。
Claims (11)
- 基材層と、
該基材層上に設けられた繊維層とを有し、
該繊維層は、繊維幅1,000nm以下の微細セルロース繊維を含有し、
水分含有量が8質量%以上である、
全熱交換器用シート。 - 更に吸湿剤を含有する、請求項1に記載の全熱交換器用シート。
- 前記吸湿剤が、ハロゲン化金属塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、アミン塩、リン酸化合物、グアニジン塩、及び金属水酸化物から選択される少なくとも1つを含む、請求項2に記載の全熱交換器用シート。
- 前記微細セルロース繊維100質量部に対する前記吸湿剤の含有量が100質量部以上である、請求項2又は3に記載の全熱交換器用シート。
- 前記微細セルロース繊維がイオン性基を有する、請求項1〜4のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
- 前記繊維層側の表面における水の接触角が50°以上である、請求項1〜5のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
- 全熱交換器用シートの一方の表面における水の接触角をD1、他方の表面における水の接触角をD2としたとき、D1/D2が0.25以上4以下である、請求項1〜6のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
- 前記微細セルロース繊維の繊維幅が30nm以下である、請求項1〜7のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
- 前記微細セルロース繊維の目付が0.1g/m2以上3g/m2以下である、請求項1〜8のいずれかに記載の全熱交換器用シート。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の全熱交換器用シートを有する、全熱交換器用素子。
- 請求項10に記載の全熱交換器用素子を備える、全熱交換器。
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