KR20020010139A - 흡착체의 제조방법 및 청정휠터 - Google Patents

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Abstract

흡착 효율이 높고 저가로 제조 가능한 흡착체를 제공한다. 물 속에서 주로 활성탄 분말을 분산시켜서 되는 페이스트를 준비하고, 그 페이스트에 의해 성형체를 성형한다. 그 성형체로부터 물을 제거함으로써, 주로 활성탄 분말이 결합되는 것에 의해 셀을 갖고 형성된 흡착체를 얻는다. 페이스트는 성형체를 수축 가능함과 동시에, 소실에 의해 셀의 표면적을 증가시키는 한천성분을 포함한다.

Description

흡착체의 제조방법 및 청정휠터{PROCESS FOR PRODUCING ADSORBENT BLOCK AND CLEANING FILTER}
가령, 공기 청정기 등에서는 공기로부터 이취 성분 등을 제거하는 것이 요구된다. 이 때문에, 그들에 이용되는 청정휠터는 공기로부터 이취성분 등을 제거하기 위한 흡착체가 채용되는 것이 바람직하다. 이러한 흡착체로서는 활성탄 분말이 결합됨으로써 셀을 가지는 하니콤(honeycomb)형상의 것이 알려져 있다(특개평5-242호 공보)
이러한 종래의 흡착체는 대략 이하와 같이 제조된다. 즉, 우선, 액체 분산매로서의 물속에 다공질 분말로서의 활성탄 분말을 고체 분산상(分散相)으로서 분산시킴과 동시에, 각 활성탄 분말을 결합 가능한 바인더를 포함하는 분산계로서의 페이스트를 준비하고, 상기 페이스트를 이용하여 하니콤 형상으로 성형체를 압출하여 성형한다. 그리고, 상기 성형체로부터 물을 제거함으로써, 주로 활성탄 분말이 결합된 하니콤 형상의 흡착체를 얻을 수 있다.
이렇게 해서 얻어진 흡착체는 하니콤 형상에 기인하는 직선 형태으로 연장되는 연속 유로를 셀로서 갖고 있다. 이로 인해, 상기 흡착체가 청정휠터로서, 가령 공기청정기에 이용된다면, 공기가 연속유로를 통과하게 되고, 이 때 그 사이의 공기 중에 존재하는 이취 성분 등이 활성탄 분말의 미소한 기공에 흡착되어 제거된다.
본 발명은 흡착체의 제조 방법 및 청정 휠터에 관한 것이다. 상기 방법에 의해 제조되는 흡착체는 공기 등의 기체로부터 이취(異臭)성분, 유해성분 등을 제거하거나 물 등의 액체로부터 불순이온 등을 제거하는 경우에 사용하는 것이 적합하다. 이 때문에, 상기 흡착체는 자동차, 가정 또는 공장 등에서 이용되는 공기청정기, 공기 조절장치 등의 공기 정화장치나 수질 정화장치 등에 청정휠터로 사용될 수 있다.
도 1은 시험 1∼5에 관련된 흡착체의 제조방법의 공정도이다.
도 2는 시험 1, 3에 관련된 샘플의 성형체 등의 사시도이다.
도 3은 시험 1와 관련하여, 첨가제의 비율과 흡착체의 치수비의 관계를 보인 그래프이다.
도 4는 시험 1와 관련하여, 첨가제의 비율과 톨루엔 제거율의 관계를 보인 그래프이다.
도 5는 시험 2와 관련하여, 측정장치의 모식도이다.
도 6은 시험 2와 관련하여, 첨가제의 비율과 톨루엔 제거율의 관계를 보인그래프이다.
도 7은 시험 3와 관련하여, 연도와 선형 수축률의 관계를 보인 그래프이다.
도 8은 시험 3와 관련하여, 물의 혼합비율과 선형 수축률의 관계를 보인 그래프이다.
도 9는 시험 4와 관련하여, 물의 혼합비율과 셀(cell) 수의 관계를 보인 그래프이다.
도 10은 시험 5와 관련하여, 흡착체의 셀수와 톨루엔 제거율의 관계를 보인 그래프이다.
도 11은 시험 6에 관련된 흡착체 제조방법의 공정도이다.
도 12는 시험 6와 관련하여, 샘플에 있어서의 시간과 톨루엔 제거율의 관계를 보인 그래프이다.
도 13은 시험 6와 관련하여, 샘플에 있어서의 시간과 톨루엔 제거율의 관계를 보인 그래프이다.
도 14은 시험 6와 관련하여, 샘플에 있어서의 시간과 톨루엔 제거율의 관계를 보인 그래프이다.
도 15는 청정휠터로의 적용예와 관련하여, (a)는 청정휠터의 분해사시도, (b)는 청정휠터의 사시도이다.
도 16은 청정휠터로의 적용예와 관련하여, 카트리지의 부분확대 사시도이다.
도 17은 청정휠터로의 적용예와 관련하여, 공기조절장치의 공기도입 유닛의 사시도이다.
도 18은 공기조절장치로의 적용예 1와 관련하여, 공기조절장치의 공기도입 유닛의 사시도이다.
도 19는 공기조절장치로의 적용예 1와 관련하여, 공기조절장치의 공기도입 유닛의 사시도이다.
도 20은 공기조절장치로의 적용예 2와 관련하여, 공기조절장치의 공기도입 유닛의 사시도이다.
도 21은 공기조절장치로의 적용예 3와 관련하여, 공기조절장치의 공기도입 유닛의 사시도이다.
도 22는 공기조절장치로의 적용예 4와 관련하여, 공기조절장치의 공기도입 유닛의 사시도이다.
그러나, 상기 종래의 제조 방법에서는, 제조된 흡착체의 효과를 향상시키기 위해, 이취 성분 등과의 접촉면적을 크게 하려면, 단위면적 또는 단위체적당 연속유로의 수를 크게 할 수밖에 없는데, 이 경우, 가령 하니콤 형상의 흡착체를 얻고자 한다면, 하니콤 형상의 성형체 자체의 단위면적 또는 단위체적당 연속유로의 수를 크게 해야 하며, 이에 따라, 상기 흡착체의 효능을 향상시키기 위해서는, 압출 금형의 제조가 곤란해지고, 제조 코스트의 상승을 초래하게 된다.
즉, 본 발명은, 상기 종래의 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 흡착효과가 높으면서도 저가로 제조 가능한 흡착체를 제공하는 것을 해결해야 하는과제로 삼고 있다.
제 1 발명의 흡착체의 제조방법은, 액체 분산매 중에 주로 다공질 분말을 고체 분산상으로 분산시켜서 이루어지는 분산계를 준비하고, 상기 분산계에 의해 성형체를 성형하는 제 1공정과,
상기 성형체로부터 액체성분 분산매를 제거함으로써, 주로 다공질 분말이 결합되는 것에 의해, 연속유로를 가지게 되는 흡착체를 얻는 제 2공정으로 이루어진 흡착체의 제조방법에 있어서,
상기 분산계는 상기 제 2공정에서 상기 성형체를 수축시키기 위한 수축제를 포함하고, 상기 수축제는 분산계의 상태에서 팽윤 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명자들의 시험결과에 의하면, 수축제로서 시판되는 흡수성 수지나 한천성분을 채용하고, 액체 분산매로서 물을 채용한 경우, 상기 흡수성 수지나 한천성분은 분산계에서 액체 분산매에 의해 팽윤한다. 이렇게 해서, 수축제가 분산계의 상태로 팽윤 가능한 것이라면, 그 분산계로 이루어진 성형체는 액체 분산매가 제 2공정에서 제거됨으로써 수축한다. 이 때문에, 제 1 발명의 제조방법에 의하면, 가령 하니콤 형상의 흡착체를 얻고자 할 경우, 하니콤 형상의 성형체 자체의 단위면적 또는 단위 체적당 연속 유로의 수를 그다지 크게 하지 않아도, 제 2 공정에서 성형체가 상기 수축제로 인하여 수축되므로, 제조된 흡착체는 그 성형체보다도 단위면적 또는 단위체적당 연속유로의 수가 많아진다.
따라서, 상기 제 1 발명의 제조방법에 의하면, 얻어진 흡착체는 이취성분 등과의 접촉면적이 커서 흡착효과가 높아진다. 또한, 제 1 발명의 제조방법에 의하면, 성형체를 얻는 성형틀의 눈을 좁게 할 필요가 없어지므로, 그 성형틀의 제조가 곤란하지 않고, 제조 코스트의 저렴화가 실현된다.
그리고, 분산계에 수축제를 포함시키면, 성형체의 수축이 균일하게 진행되어 흡착체의 정형성을 유지하기 쉽다.
발명자들의 시험결과에 의하면, 상기 제 1 발명의 제조방법에 있어서, 수축제를 포함하지 않는 성형체에 대해, 선형 수축률로 성형체를 5∼25% 수축시킬 수 있는 수축제를 채용하는 것이 바람직하다. 수축제를 포함하지 않는 성형체에 대해서 성형체를 5% 미만으로밖에 수축시킬 수 없는 수축제로는 본 발명이 의도하는 효과를 거의 거둘 수 없다. 한편, 수축제를 포함하지 않은 성형체에 대해서 성형체를 25%를 넘게 수축시킬 수 있는 수축제로는, 성형이 곤란하게 됨과 동시에, 수축 시의 변형에 의해 흡착체의 정형성을 유지하기 어렵다. 바람직하게는, 수축제를 포함하지 않는 성형체에 대해, 성형체를 7∼20% 수축시킬 수 있는 수축제를 사용함이 바람직하다.
상기 제 1 발명의 제조방법에 있어서, 상기 수축제로서는, 수분유지비율이 큰 고흡수성 수지를 이용할 수 있다. 이러한 고흡수성 수지로서는, 전분, 아크릴산 그래프트 중합체, 가교 폴리아크릴산염, 초산 비닐·아크릴산 에스테르 공중합체 비누화물 등의 아크릴계의 흡수성 수지를 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 단위 질량당 100∼1000배 질량의 물을 흡수할 수 있는 고흡수성 수지가 바람직하다. 그리고, 단위 질량당 200∼800배 질량의 물을 흡수할 수 있는 고흡수성 수지가 보다 바람직하고, 단위 질량당 400∼700배 질량의 물을 흡수할 수 있는 고흡수성 수지가 가장 바람직하다.
한편, 발명자들의 시험결과에 의하면, 수축제로서 시판되는 고흡수성 수지를 채용하고, 액체 분산매로서 물을 채용한 경우, 상기 고흡수성 수지는 분산계에 있어서 유한하게 밖에 팽윤할 수 없다. 이러한 현상은, 고흡수성 수지가 가교된 것이므로, 가령 많은 양의 물을 포함시킨다고 하더라도, 그 쇄상 분자의 망 눈의 구조가 늘어나 버리기 때문이라고 생각할 수 있다. 이 때문에, 이 경우에는, 성형체가 낮은 수축률로밖에 수축되지 않아, 흡착효과의 향상에 한계가 있다. 이를 회피하기 위해서는, 그 고흡수성수지의 가교를 가급적으로 풀어야 하고, 고흡수성 수지의 평균 입자직경을 작게 할 필요가 있으나, 그래도 아직 성형체가 낮은 수축률로 밖에 수축하지 않고, 고흡수성 수지를 분쇄하는 공정이 필요하게 되므로 제조 코스트의 상승을 초래하게 된다.
이에 대해, 수축제로서 한천성분을 채용하고, 액체 분산매로서 물을 채용한 경우, 한천성분은 물에 쉽게 용해되므로, 분산계에서 무한정 팽윤할 수 있다. 보다 상세하게는, 한천성분은 차가운 물에 대해서는 팽윤의 정도가 유한하지만, 온수나 고온수에는 무한정 팽윤한다. 이 때문에, 성형체 자체의 단위면적 또는 단위체적당 연속유로의 수를 그다지 크게 하지 않아도, 수축제가 형성체를 높은 수축률로 수축시키므로, 얻어진 흡착체는 그 성형체보다도 단위면적 또는 단위체적당 연속유로의 수가 상당히 많아진다.
따라서, 상기 제 1 발명의 제조방법에 있어서, 수축제로서 분산계 상태로 무한정 팽윤 가능한 것을 채용한 경우에는, 상기 제조된 흡착체는 이취 성분 등과의접촉면적이 매우 커서 흡착효율이 상당히 높아진다. 또한, 이 경우에는 성형체를 얻는 성형틀의 눈을 좁게 할 필요가 확실하게 없어지므로, 그 성형틀의 제조가 실제로 곤란하게 되지 않음과 동시에, 수축제의 입자직경을 염려할 필요가 없으므로 제조 코스트의 저렴화가 확실하게 실현된다. 바꾸어 말하면, 흡착체의 제조라인, 허용 코스트 등에 따라 성형체의 수축률, 나아가서는 흡착체의 흡착효율을 원하는 대로 제어할 수 있다.
그리고, 본 발명자들의 분석에 의하면, 한천성분이란, 홍조류의 세포막 중에 함유되어 있는 헤미셀룰로오스의 일종이다. 헤미셀룰로오스는 당초에는 셀룰로오스의 전구체라 여겨지고 있었으나, 구조상의 관계는 없고 셀룰로오스와 달리 산 및 효소에 의해 쉽게 가수분해된다. 분산계에 셀룰로오스를 첨가함으로써 성형체의 균열이나 변형을 방지하는 것도 생각할 수 있겠지만, 이 경우에는 성형체의 수축은 고려되지 않는다. 그 한천성분은 주성분으로서의 아가로오스(agarose)와 소량성분으로서의 아가로펙틴으로 이루어진다. 그 아가로오스는 β-D-갈락토오스와 3, 6-안히드로-α-L갈락토오스와의 교호결합으로 이루어지고, 겔화력이 강한 중성 다당성분이다. 특히, 그 아가로오스를 주성분으로 하는 한천성분은, 온수나 고온수에 녹기 쉽고, 차게 하면 겔화되는 성질을 갖고 있다. 이 때문에, 수축제가 아가로오스를 함유하고 있으면, 성형체 자체의 단위면적 또는 단위 체적당 연속유로의 수를 그다지 크게 하지 않아도, 아가로오스가 성형체를 효과적으로 수축시키므로, 얻어진 흡착체는 그 성형체보다도 단위면적 또는 단위 체적당 연속유로의 수가 상당히 많아진다.
따라서, 제 1발명의 제조방법에 있어서, 수축제가 아가로오스를 함유하고 있으면, 얻어진 흡착체는 이취성분 등과의 접촉면적이 매우 커서 흡착효율이 극히 높아진다. 또한, 이 경우 성형체를 얻는 성형틀의 눈을 좁게 할 필요가 확실히 없어지므로 그 성형틀의 제조가 실제로 곤란하지 않고, 제조 코스트의 저렴화가 확실히 실현된다. 바꾸어 말하면, 흡착체의 제조라인, 허용 코스트 등에 따라 성형체의 수축률, 나아가서는 흡착체의 흡착효율을 원하는 대로 제어할 수 있다.
제 1 발명의 제 1 공정에 관련되는 분산계는 액체 분산매와 고체 분산상을 포함한다. 액체 분산매는 고체 분산상인 다공질 분말과 함께 분산계를 구성 가능한 것이다. 또한, 상기 제 1 발명에 관련되는 액체 분산매는 분산계 상태로 수축제에 의해 팽윤할 수 있는 것이 필요하다. 이러한 조건을 충족해야만, 성형체로부터 액체 분산매를 제거함으로써 그 성형체가 수축되어, 흡착체를 얻을 수 있다. 이러한 액체 분산매로는, 수축제가 한천성분인 경우에는, 일반적으로 물을 채용할 수 있다. 물은 냉수, 온수, 고온수 중 하나를 포함한다. 수축제의 선택에 따라, 알코올 이외의 휘발성 용매도 액체 분산매로서 채용할 수 있다. 다공질 분말과 함께 한천성분을 물에 분산시킴으로써, 겔화된 분산계를 얻을 수 있다. 그리고, 분산계에 대해 성형을 행하고, 연속유로를 갖는 성형체를 성형할 수 있다.
상기 제 1 발명에 관련되는 분산계는 다공질 분말과 결합 가능한 바인더를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라 흡착체의 강도를 확보할 수 있기 때문이다. 액체 분산매로서 물을 채용할 경우, 수용성 바인더를 채용할 수 있다. 수용성 바인더로서는, 시판되는 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스,히드록시프로필 셀룰로오스 등의 셀룰로오스 유도체, 폴리비닐알콜, 폴리비닐 부티랄, 폴리에틸렌글리콜 등을 채용할 수 있다. 물로부터 불순이온 등을 제거하거나 할 때 흡착체를 이용하는 경우에는, 내수성 바인더를 이용한다. 바인더의 배합비율은 특별히 안정되는 것은 아니지만, 다공질 분말 및 수축제의 혼합물 100질량부에 대해, 바인더를 1∼50 질량부의 질량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 다공질 분말 및 수축제의 혼합물 100질량부에 대해, 바인더를 2∼30 질량부의 질량비로 혼합하는 것이 보다 바람직하다. 다공질 분말 및 수축제의 혼합물 100질량부에 대해, 바인더를 5∼15 질량부의 질량비로 혼합하는 것이 가장 바람직하다. 분말계에는 분산제, 습윤제 등의 성형보조제를 포함시킬 수도 있다.
상기 제 1 발명의 제 2공정으로는, 상온에서의 송풍, 방치 외에, 수축제의 연소가 발생하지 않을 정도의 온도에서 행하는 가열건조, 동결건조 등의 공정을 부가적으로 행할 수 있다.
이러한 공정을 진행한 결과 상기 제 1 발명에 의해 제조되는 흡착체는 주로 다공질 분말이 결합됨으로써 연속 유로를 가지고 형성된다. 상기 연속 유로는 공기 등의 입구에서부터 출구까지 연속된 유로이다.
제 1 발명의 제조 방법에 의해, 셀을 갖고 형성된 하니콤 형상의 흡착체를 제조할 경우, 그 흡착체에 의해 청정휠터를 얻을 수 있다. 상기 청정 휠터의 흡착체는 물속에 주로 활성탄 분말을 분산시켜서 이루어지는 페이스트를 준비하고, 상기 페이스트에 의해 성형체를 성형하는 제 1 공정과, 상기 성형체로부터 물을 제거함으로써, 주로 활성탄 분말을 결합하는 제 2공정으로 이루어지는 제조방법에 의해제조된다. 이 때 페이스트는 제 2 공정에서 성형체를 수축시킬 수 있는 수축제를 포함하고, 수축제는 페이스트의 상태에서 팽윤 가능한 것이다.
제 2 발명에 의한 흡착체의 제조방법은, 액체 분산매 중에 주로 다공질 분말을 고체 분산상로서 분산시켜서 되는 분산계를 준비하고, 상기 분산계에 의해 성형체를 성형하는 제 1공정과,
상기 성형체로부터 액체 분산매를 제거함으로써, 주로 다공질 분말이 결합되는 것에 의해 연속 유로를 가지게 되는 흡착체를 얻는 제 2공정으로 이루어지는 흡착체의 제조방법에 있어서,
상기 분산계는 상기 각 다공질 분말과 결합 가능한 바인더와, 상기 바인더가 소실되지 않는 특정 온도에서 상기 성형체를 가열함으로써 소실되는 면적 증가제를 포함하고, 상기 제 2 공정은 상기 액체 분산매를 제거하는 액체 분산매 제거공정과, 특정 온도로 성형체를 가열하는 가열공정으로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.
상기 제 2 발명의 제조 방법에서는, 가열 공정에 의해 특정 온도로 성형체를 가열하므로, 면적 증가제는 소실되고 바인더는 소실되지 않는다. 바인더까지 소실되어 버리면, 흡착체의 강도가 떨어지게 된다. 이렇게 해서 면적 증가제가 소실되면, 그 분량만큼 구멍이 증가되어 연속유로의 표면적이 증가된다. 이 때문에, 연속 유로를 구성하는 벽면의 안쪽에 존재하는 다공질 분말도 활용되어 이취 성분 등과의 접촉면적이 커지며, 흡착효율이 매우 높은 흡착체를 얻을 수 있다. 면적증가제의 소실은 기화에 이르지 않는 탄화라도 된다.
이 때문에, 제 2 발명의 제조방법에 의하면, 가령 하니콤 형상의 흡착체를 얻고자 할 경우, 하니콤 형상의 성형체 자체의 단위 면적 또는 단위 체적당 연속유로의 수를 그다지 크게 하지 않아도, 제 2공정의 면적증가 공정에서 연속 유로의 표면적이 증가되어, 얻어진 흡착체는 이취성분 등과의 접촉면적이 커진다.
따라서, 제 2 발명의 제조방법에 의하면, 얻어진 흡착체는 흡착효율이 높아진다. 또한, 제 2 발명의 제조방법에 의하면, 성형체를 얻는 성형틀의 눈을 좁게할 필요가 없어지므로, 그 성형틀의 제조가 곤란하지 않으며, 제조비용의 저렴화가 실현된다.
상기 제 2 발명의 제 2 공정에 있어서의 액체 분산매 제거공정으로서도, 상온에서의 송풍, 방치 외에 면적증가제의 연소가 발생하지 않을 정도의 온도로 행하는 가열건조, 동결건조 등을 채용할 수 있다. 액체 분산매 제거공정으로서 가열건조를 행하고, 가열공정을 이것과 연속하여 행하는 것이 효율상 바람직하다.
제 2 발명의 제조방법에서는, 상기 수용성 바인더를 채용하고, 액체 분산매로서 물을 채용할 경우, 그와 같은 면적증가제로서 한천성분을 채용할 수 있다. 상기 고흡수성 수지는 수용성 바인더와 탄화온도가 거의 같아서, 고흡수성 수지만을 소실시키고 바인더를 소실시키지 않도록 하는 것이 곤란하다. 이 점에서 한천성분은 상기 수용성 바인더에 비해 저온에서 탄화, 기화하기 때문에, 바인더는 소실시키지 않고, 상기 한천 성분만을 소실시킬 수 있게 되는 것이다. 이는 한천성분이 자연에서 산출되는 해조류로부터 추출되는 것이기 때문이다. 상기 수용성 바인더는 300℃정도에서 연소되므로, 면적증가공정으로서는 그 온도 미만의 특정온도로의 가열을 채용할 수 있다. 그밖에, 상기 수용성 바인더와 함께 채용할 수 있는 면적증가제로는, 천연 유기 성분체 등을 들 수 있다.
제 2 발명의 제 1공정에 관련되는 분산계도 액체 분산매와 고체 분산매를 포함한다. 상기 제 2 발명에 관련되는 액체 분산매는 고체 분산상인 다공질 분말, 면적 증가제 및 바인더와 함께 분산계를 구성 가능함과 동시에, 액체 분산매 제거공정에 의해 형성체로부터 액체 분산매를 제거하고, 면적증가공정에 의해 연속유로의 표면적을 증가시킬 수 있는 것이다. 이러한 액체 분산매로서는, 면적증가제가 한천성분일 경우에는, 일반적으로 물이 채용될 수 있다. 물은 냉수, 온수, 고온수 중 하나를 포함한다. 면적증가제의 선택에 따라, 알콜 이외의 휘발성 용매도 액체 분산매로서 채용할 수 있다.
제 2 발명에 있어서도, 바인더의 배합비율은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 다공질 분말 및 면적증가제의 혼합물 100질량부에 대해, 바인더를 1∼50 질량부의 질량비로 혼합하는 것이 바람직하며, 다공질 분말 및 면적증가제의 혼합물 100질량부에 대해, 바인더를 2∼30질량부의 질량비로 혼합하는 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 다공질 분말 및 면적 증가제의 혼합물 100질량부에 대해서, 바인더를 5∼15 질량부의 잘량비로 혼합하는 것이 가장 바람직하다. 상기 분산계에는 분산제, 습윤제 등의 성형 보조제가 부가적으로 포함될 수도 있다.
제 2 발명에 의해 얻어지는 흡착체 역시 주로 다공질 분말이 결합됨으로써 연속 유로를 갖고 형성된다. 연속유로는 공기 등의 입구에서부터 출구까지 연속된 유로이다.
상기 제 2 발명의 제조방법을 통하여, 셀을 가지게 된 하니콤 형상의 흡착체를 제조하는 경우, 상기 흡착체에 의해 청정휠터를 얻을 수 있다. 상기 청정휠터의 흡착체는 물 속에 주로 활성탄 분말을 분산시켜서 되는 페이스트를 준비하고, 상기 페이스트에 의해 성형체를 성형하는 제 1공정과, 성형체로부터 물을 제거함으로써 주로 활성탄 분말을 결합하는 제 2공정으로 이루어지는 제조방법에 의해 제조된다. 이 때, 페이스트는 각 활성탄 분말과 결합 가능한 바인더와, 상기 바인더가 소실되지 않는 정도의 특정온도로 성형체를 가열함으로써 소실될 수 있는 면적 증가제를 포함하고, 제 2 공정은 물을 제거하는 액체 분산매 제거공정과, 특정온도로 성형체를 가열하는 가열공정으로 이루어진다.
상기 제 1, 2 발명의 제조방법에 있어서, 상기 성형체는 분산계만으로 형성되는 것이라도 좋고, 알루미늄 합금 등의 금속판, 세라믹스, 종이, 목재 등의 기재상에 분산계가 고착되어 형성된 것이라도 좋다.
제 1, 2 발명의 제조방법에 있어서, 고체 분산상인 다공질 분말로서는 활성탄 분말을 채용할 수 있다. 그밖에, 실리카에어로졸, 제올라이트, 벤토나이트 등을 채용할 수 있다. 이와 같은 다공질 분말에 의하면, 공기 등의 기체에 함유되어 있는 포름알데히드 등의 VOC(휘발성 유기화학물질), NOx, SOx 등의 이취성분이나 유해성분 및 물 등의 액체에 함유되는 불순이온 등이 다공질 분말의 미소한 기공에 흡착되어 제거된다.
제 1, 2 발명의 제조방법에 있어서, 압출 성형으로 성형틀을 얻을 수 있도록 하기 위해서는, 분산계는 연도(軟度)가 낮은(단단한) 것이 바람직하지만, 수축제나면적 증가제가 한천성분일 경우, 수축이나 장래의 기공을 실현하기 위해 다량의 물을 액체 분산매로서 첨가할 필요가 있고, 이 때문에 분산계는 연도가 높게(부드럽게) 되어 버린다. 발명자들의 시험결과에 의하면, 다공질 분말로서 활성탄 분말을 채용할 경우, 그 활성탄 분말의 입자직경에 의한 것인, 길이 5㎝, 직경 2㎜의 원주형상을 이루는 샘플을 형성한 후, 상온에서 그 샘플의 중심부를 지지하여 일단부가 중력에 의해 구부러지는 경우에 있어서의 일단부의 위치차인 연도가 5∼20㎜인 것이 바람직하다. 그 연도가 5㎜ 미만이면, 분산계가 너무 단단하여 성형체의 성형이 쉽지 않다. 한편, 그 연도가 20㎜를 넘으면, 성형체의 형상 유지성이 나쁘다. 연도가 5∼10㎜인 것이 보다 바람직하다.
또한, 발명자들의 시험결과에 의하면, 제 1, 2 발명의 제조방법에 있어서, 100 질량부의 활성탄 분말에 대해, 15 질량부 미만의 한천성분을 포함시키는 것이 바람직하고, 120∼250 질량부의 물로 이들을 분산시키는 것이 바람직하다. 활성탄 분말의 비율에 대해 한천성분이 너무 많으면, 면적 증가공정에 있어서 한천성분이 소실됨으로써 흡착체의 강도를 확보하기 어렵기 때문이다. 또, 물의 비율은 한천성분의 비율에 의존한다. 면적 증가공정에 있어서 한천성분을 소실시키므로, 분산계에 있어서 한천성분은 완전히 용해되어 있을 필요는 없다.
그리고, 상기 제 1, 2 발명의 제조방법에 있어서, 상기 흡착체에는 포름알데히드 등의 VOC(휘발성 유기화학물질)를 산화 분해하기 위한 광촉매나 상온 산화촉매 등을 담지시킬 수 있다. 이 경우, 광촉매 등을 다공질 분말과 함께 액체 분산매 중에 분산시키거나, 성형체나 흡착체에 바로 담지한다. 이렇게 되면, 다공질 분말에 흡착된 이취성분은 그 광촉매 등에 의해 분해되어, 흡착체의 흡착능력이 재생된다. 이와 같은 광촉매로서는, 특개평8-257410호 공보 등에 개시되어 있는 바와 같이, Ti, Cu, Zn, La, Mo, V, Sr, Ba, Ce, Sn, Fe, W, Mg 및 Al의 각 산화물, TiO2-Pd 복합산화물 및 CdS 등의 유화물로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 1 종을 채용할 수 있다. 또한, 상온 산화촉매로는, Pd, Pt, Au, Ag, Rh 등의 귀금속 중 적어도 1종, 산화 환원전위를 갖는 Mn, Ni, Cu, Fe 등의 산화물 및 그들의 복합산화물 중에서 선택된 1 종 이상의 물질을 채용할 수 있다. 광 촉매를 담지시킨 경우, 흡착된 암모니아, 탄화수소 등의 화학물질을 산화분해하기 위해, 흡착체에 자외선을 조사하는 것이 바람직하다. 광원으로는, 음극관이나 LED를 이용할 수 있다. 또한, 태양광을 이용하여 광촉매를 활성화시킬 수도 있다. 태양광을 이용하는 경우에는, 바깥쪽으로부터 들어온 태양광이 직접 또는 미러나 광섬유를 개재하여 간접적으로 흡착체에 조사되는 것으로 한다.
그리고, 상기 제 1, 2 발명의 제조방법에 있어서, 성형방법으로는, 압출 성형, 가압 성형 등을 채용할 수 있다.
제 1, 2 발명의 제조방법에 있어서, 연속유로는 직선형태로 연장되는 것이라도, 곡선형태로 연장되는 것이라도 좋다. 다만, 연속유로가 직선형태으로 연장되는 것이 유로 저항이 작다는 점에서 바람직하다. 직선형태의 연속유로를 갖는 흡착체를 제조하기 위해서는, 그 흡착체를 하니콤 형상으로 할 수 있다. 이 경우, 제 1공정의 성형체를 하니콤 형상으로 성형하면 된다. 성형체를 하니콤 형상으로 성형하기 위해서는, 압출성형을 채용할 수 있다. 또한, 하니콤 형상을 이루는 개구부는,육각형으로 한정되지 않고, 삼각형 이상의 다각형, 타원의 원형 등과 같이 기체나 액체 등의 통과에 지장을 주지 않는 형상이면 된다.
한편, 연속유로가 곡선 형태로 연장되면, 연속유로를 통과하는 공기 등이 연속유로를 구성하는 벽면에 충돌하기 쉬워 유로저항은 커지지만, 흡착효율이 향상될 것으로 여겨진다. 곡선형태로 연장되는 연속유로를 갖는 흡착체를 제조하는 경우에는, 상기 분산계에 발포제를 포함시키는 수단 등을 채용할 수 있다. 또한, 각 다공질 분말간에 존재할 수 있는 공극과 공극이 연결된 연속유로라도 좋다.
제 1, 2 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 흡착체는, 공기 청정제 등의 공기 정화 장치 등에 있어서, 청정 휠터로서 이용될 수 있다. 이 경우, 청정휠터는 집진용 휠터나 집진 장치의 하류 측에 설치하는 것이 바람직하다. 이는 상류 측에서 집진용 휠터 등에 의해 분진을 제거하여, 분진에 의해 청정 휠터의 흡착체가 눈막힘되는 것을 방지하기 위한 것이다.
눈막힘이 발생된 집진용휠터는 교환할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다. 그 때문에, 가령 차량 탑재용 공조장치라면, 집진용 휠터를 글러브 박스 등으로 착탈 가능하게 장착할 수 있다. 마찬가지로, 청정 휠터도 착탈 가능하게 장착하는 것 바람직하다. 천장 휠터가 파손된 경우 등에 그 교환이 용이해지기 때문이다. 집진용 휠터나 청정 휠터를 착탈 가능하게 장착하기 위해, 이들을 홀더에 의해 공기정화장치 등에 설치하는 것이 바람직하다.
집진용 휠터로서는, 구조는 특별히 한정되지 않지만, 천, 부직포, 종이 등의 집진소재를 플리츠(주름)모양으로 한 것을 채용할 수 있다. 또한, 상기 집진 장치로서, 고전압을 인가하는 전기 집진법을 이용한 것을 채용할 수도 있다. 집진용 휠터 등과 청정 휠터와는 근접하게, 바람직하게는 연속되게 배치하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 양자를 콤팩트하게 수납할 수 있다. 집진용 휠터 등이나 휠터의 형상은 이것이 적용되는 공기청정장치에 대응하여 적절하게 설계된다.
제 1, 2 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 흡착체는, 가령 차량 탑재용 공기조절장치에 이용되는 경우, 차내 공기를 통과시킬 때마다 각종 가스 성분의 적어도 40%를 제거하는 것이 요구된다. 이러한 요구를 충족시키는 하니콤 형상의 흡착체로서는, 활성탄 분말 비율이 60질량% 이상, 개구부가 차지하는 면적비율이 50∼80%, 500∼1000셀/inch2인 것을 이용할 수 있다. 500셀/inch2미만이면, 입구의 넓이가 충분하지 않아 흡착능력에 지장을 준다.
이하 도 1∼14를 참조하면서, 시험 1∼6에 따라 본 발명을 설명한다.
우선, 도 1에 보인 이하의 재료를 준비한다.
(1) 고체분산상인 다공질분말(1):타케다(武田)약품공업 (주)제의 활성탄 분말
(2) 바인더(3):유켄(YUKEN)공업 (주)제의 수용성 압출성형용 바인더「셀랜더」 및 신에츠(信越) 화학공업 (주)제의 메틸셀룰로오스「메토로오즈」
(3) 수축제 및 면적 증가제로서의 첨가제(9)
첨가제A:와코(和光) 순약공업 (주)제의 시약용 한천
첨가제B:이나(伊那) 식품공업 (주)제의 일반용 한천
첨가제C:이나(伊那) 식품공업 (주)제의 우무용 한천
첨가제D:미츠비시(三菱) 식품공업 (주)제의 고흡수성 수지「아쿠아펄(AQUAPEARL)AP211DS(평균 입자직경 100∼150㎛, 흡수능 400∼700g/g)」
첨가제E:동일 회사 제품인 고흡수성 수지「아쿠아펄 AP215SS (평균 입자직경 44㎛ 이하, 흡수능 400∼700g/g)를 평균 입자직경 11㎛로 분쇄한 것」
첨가제 F:동일 회사 제품인 고흡수성 수지「아쿠아펄 AP215SS를 평균 입자직경 15㎛로 분쇄한 것」
첨가제 G:동일 회사 제품인 고흡수성 수지「A1B(평균 입자직경 90∼150㎛, 흡수능 250∼400g/g)」
첨가제 H:동일 회사 제품인 고흡수성 수지「DS45(평균 입자직경 350∼550㎛, 흡수능 200g/g)」
첨가제 I:동일 회사 제품인 고흡수성 수지「DS50(평균 입자직경 350∼550㎛, 흡수능 400g/g)」
또한, 첨가제 A∼C는 일한수(日寒水)식 측정법에 의한 젤리 강도와, B형 회전 점도계에 의한 85℃의 졸(sol) 점도에 의하면, 이하의 특성을 갖는다. 일한수식 측정법은 1.5질량%의 한천 수용액을 20℃에서 15시간 방치하고, 응고된 겔 형상의 한천표면 1㎠당 가중(加重)시켜 그 가중이 20초간 한천표면에 유지될 수 있는 가중의 질량(g)을 측정함으로써, 실시하였다.
첨가제 A는 젤리 강도가 630g/㎠, 졸 점도가 6.4mPa·s이다. 첨가제 B는 젤리 강도가 730±20g/㎠, 졸 점도가 9±2mPa·s이다. 첨가제 C는 젤리 강도가 950±50g/㎠, 졸 점도가 40±5mPa·s이다.
(4) 액체 분산매 : 상온의 물 또는 90∼100℃의 열탕
(시험 1)
시험 1로서, 도 1에 보인 바와 같이, 제 1공정(S10) 및 제 2공정(S20)을 행한다.
제 1공정(S10)에서는, 우선 표 1에 나타낸 비율로 다공질 분말(1) 및 바인더(3)를 혼합하여, 혼합물(5)로 한다. 그리고, 표 1에 나타낸 비율로 혼합물(5), 첨가제(9) 및 물(7)을 혼합하여 뒤섞는다.
샘플 No. 다공질분말(질량부) 바인더(질량부) 첨가제 물(질량부)
종류 배합비율(질량부)
1-0 100 10 - 0 240
1-1 95 10 F 5 340
1-2 90 10 F 10 436
1-3 80 10 F 20 632
1-4 70 10 F 30 828
1-5 50 10 F 50 1220
1-6 100 10 - 0 200
1-7 95 10 F 5 240
1-8 90 10 F 10 280
1-9 80 10 F 20 360
1-10 70 10 F 30 440
1-11 50 10 F 50 600
이 때, 바인더로는, 유켄(YUKEN)공업 (주)제의 수용성 압출성형용 바인더「셀랜더」를 이용한다. 얻어진 페이스트(11)를 샘플 No.1-0∼1-11로 한다.
그리고, 직경 2㎜의 구멍을 갖는 실린더(주사기)로부터 각 샘플 No.1-1∼1-10의 페이스트(11)를 수동으로 압출하고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 길이 5㎝, 직경 2㎜의 원기둥 형상을 이루는 각 샘플 No.1-1∼1-10의 성형체(13)를 성형한다.
이어지는 제 2공정(S20)에서는, 액체 분산매 제거공정(S21)으로서, 각 성형체(13)를 약포장지 위에 놓고 100℃에서 20분간 건조시킨다. 이렇게 해서, 도 1에 나타낸 바와 같이 흡착체(15)를 얻는다.
흡착체(15)의 수치를 측정한다. 첨가제(9)를 포함하지 않는 샘플 No. 1-0, 1-6의 흡착체(15)의 치수를 100%로 하여, 각 흡착체(15)의 수치와 비교한다. 첨가제(9)의 비율(질량부)과 흡착체(15)의 치수비(%)의 관계를 구한다. 결과를 도 3에 보인다.
도 3으로부터, 첨가제(9)로서 고흡수성 수지를 채용한 경우, 물의 첨가비율이 적은 샘플 No.1-7∼1-11의 성형체(13)에서는, 첨가제(9)의 배합비율이 10질량부 이상에서 수축이 확인된다는 것을 알 수 있다. 또한, 이 경우, 물의 첨가비율이 많은 샘플 No.1-1∼1-5의 성형체(13)에서는 첨가제(9)의 배합비율이 적어도 수축이 확인되며, 물의 비율을 크게 하면 수축되기 쉽다는 것을 알 수 있다.
그리고, 톨루엔의 초기농도를 대략 70ppm으로 조정한 내부 용적이 3리터인 용기를 준비하고, 이 용기 속에 0.3g의 샘플 No.1-0,1-7∼1-11의 흡착체(15)를 넣는다. 10분 경과 후의 톨루엔의 농도변화를 다음 식에 따라 구한다.
((초기농도-10분 경과 후의 농도)/초기농도)×100
첨가제(9)의 비율(질량부)과 톨루엔 제거율(%)의 관계를 도4에 나타낸다. 도 4로부터, 첨가제(9)로서 고흡수성 수지를 채용한 경우, 첨가제(9)의 배합비율이 10질량부까지는, 고흡수성 수지의 구멍 증가제로서의 기능이 흡착효율의 향상에 기여하고 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 첨가제(9)의 배합비율이 20질량부를 넘으면, 흡착효율이 충분하지 않다.
이 때문에, 첨가제(9)로서 고흡수성 수지를 채용한 경우, 첨가제(9)의 배합비율이 20 질량부 이하의 범위에서, 흡착체(15)의 표면적 증가의 효과가 있고, 뛰어난 흡착효율을 발휘할 수 있다는 것을 알았다. 첨가제(9)를 20질량부를 넘게 배합하면, 흡착체(15)의 표면적 증가의 효과가 없고, 흡착효율의 향상을 기대할 수 없다. 첨가제(9)의 배합비율이 20질량부를 넘어서면, 흡착체(15)에 존재하는 고흡수성 수지의 비율이 커지므로 다공질분말의 비율이 작아지며, 흡착체(15)의 표면적이 충분하지 않다고 여겨진다.
또한, 도 4에 의하면, 첨가제(9)로서의 고흡수성 수지의 배합비율이 10질량부 이하라 해도 흡착성능의 향상을 볼 수 있으나, 이것은 고흡수성 수지 자체가 수축함으로써 흡착체(15)에 기공이 생기고, 이에 따라 흡착체(15)의 표면적이 증가하기 때문이라 여겨진다.
(시험 2)
도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1공정(S10) 및 제 2공정(S20)을 행한다.
제 1공정(S20)에서는, 우선 표 2에 나타낸 비율로 다공질분말(1) 및 바인더(3)를 혼합하여, 혼합물(5)로 한다. 그리고 표 2에 나타낸 비율로 혼합물(5), 첨가제(9) 및 물(7)을 혼합하여 뒤섞는다.
샘플 No. 다공질분말(질량부) 바인더(질량부) 첨가제 물(질량부)
종류 배합비율(질량부)
2-0 100 20 - 0 164
2-1 90 20 F 10 250
2-2 80 20 F 20 250
2-3 70 20 F 30 250
이 때도, 바인더로서는, 유켄(YUKEN)공업 (주)제의 수용성 압출성형용 바인더「셀랜더」를 이용한다. 얻어진 페이스트(11)를 샘플 No.2-0∼2-3로 한다.
그리고, 압출 금형을 이용하여, 각 샘플 Bo.2-0∼2-3의 페이스트(11)에 의해, 9Kgf/㎠의 압출 압력으로 압출 성형을 행한다. 이렇게 해서, 약 0.2㎜의 두께로 둘러싸인 0.9㎜×0.9㎜의 사각형 개구부를 갖고, 500셀/inch2의 하니콤 형상을 이루는 각 샘플 No.2-0∼2-3의 성형체(13)를 성형한다.
이어지는 제 2공정(S20)에서는, 액체 분산매 제거공정(S21)으로서, 각 샘플 No.2-0∼2-3의 성형체(13)를 내열성 플라스틱 필름에 싸서, 이들을 85℃에서 2시간 방치한다. 그리고, 각 플라스틱 필름을 벗겨내고, 각 샘플 No.2-0∼2-3의 성형체(13) 표면의 수분을 제거한 후, 다시 플라스틱 필름으로 포장하고, 이것을 다시 85℃로 2시간 방치한다. 이것을 여러 번 반복한다. 그리고, 각 플라스틱 필름을 벗긴 각 샘플 No.2-0∼2-3의 성형체(13)를 100℃로 유지된 건조로의 분위기 하에서 2시간 방치하고, 이들을 완전히 건조시킨다. 각 샘플 No.2-0∼2-3의 흡착체(15)를 두께 8㎜로 절단한다. 이렇게 해서, 각 샘플 No.2-0∼2-3의흡착체(15)를 제조한다.
그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 절단한 각 흡착체(15)에 의해 청정휠터(301)를 구성하고, 상기 휠터(301)를 원통형상의 용기(300) 내에 밀봉 상태로 설치한다. 그리고, 용기(300)의 상류 측에서 가스 발생원(304)에 의해 80ppm의 농도로 톨루엔을 발생시키고, 용기(300)의 하류 측으로부터 펌프(302)에 의해 그 톨루엔을 포함하는 공기를 유속 1.2㎧로 흡인한다. 그 때, 용기(300)내에 있어서, 청정 휠터(301)의 앞뒤의 가스농도를 톨루엔계(303)로써 측정한다. 이렇게 해서, 휠터(301)의 흡착체(15)에 있어서의 첨가제(9)의 비율(질량부)과 톨루엔의 1회 통과에 의한 제거율(%)을 측정한다. 결과를 도 6에 나타낸다.
도 6으로부터, 첨가제(9)로서 고흡수성 수지를 채용할 경우, 첨가제(9)의 배합비율이 30질량부를 넘어선 흡착체(15)로는, 고흡수성 수지를 포함하지 않는 샘플 No.2-0의 흡착체(15)보다 흡착효율이 저하되는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 첨가제(9)의 배합비율은 30질량부 이하가 바람직하다는 것을 알 수 있다. 첨가제(9)의 배합비율이 10∼20질량부인 것이 보다 바람직하다. 또한, 활성탄 분말이나 고흡수성 수지의 종류를 바꾸면, 고흡수성 수지를 포함하지 않을 때보다도 흡착효율이 저하되는 임계값인 최고 배합비율은 40질량부까지 증가시키는 것이 가능한 것으로 여겨진다.
(시험 3)
도 1에 나타낸 바와 같이, 시험 1, 2와 마찬가지로, 제 1, 2공정(S10, S20)을 행한다.
제 1 공정(S10)에서는, 우선 표 3에 나타낸 비율로 다공질 분말(1) 및 바인더(3)를 혼합하여 혼합물(5)로 한다. 그리고, 표 3에 나타낸 비율에 있어서, 혼합물(5)을 물(7) 또는 열탕에서 팽윤시키고, 첨가제(9)를 혼합하여 뒤섞는다.
샘플 No. 다공질분말(질량부) 바인더(질량부) 첨가제 물(질량부)
종류 배합비율(질량부)
3-1 80 10 A 20 200
3-2 80 10 A 20 300
3-3 80 10 B 20 200
3-4 80 10 B 20 250
3-5 80 10 C 20 200
3-6 80 10 C 20 250
3-7 80 10 C 20 300
3-8 80 10 D 20 250
3-9 80 10 D 20 300
3-10 80 10 D 20 400
3-11 80 10 E 20 200
3-12 80 10 E 20 250
3-13 80 10 E 20 300
3-14 80 10 F 20 175
3-15 80 10 F 20 200
3-16 80 10 F 20 250
3-17 80 10 F 20 300
3-18 80 10 G 20 300
3-19 80 10 G 20 350+50
3-20 80 10 G 20 150+250
3-21 80 10 H 20 500
3-22 80 10 I 20 400
이 때, 첨가제 A∼C에 대해서는, 표 3에 나타낸 비율의 물에 상당하는 90∼100℃의 열탕에 미리 그들을 용해시키고, 혼합물(5)에 혼합하여 뒤섞는다. 각각 얻어진 페이스트(11)를 샘플 No.3-1∼3-22로 한다. 또한, 샘플 No.3-19의 페이스트(11)에 있어서는, 첨가제G에 미리 350질량부의 물(7)을 혼합하고, 그것과 혼합물(5)과 50질량부의 물(7)을 혼합하여 뒤섞었다. 마찬가지로, 샘플 No. 3-20의 페이스트(11)로는, 첨가제 G에 미리 150질량부의 물(7)을 혼합한 후, 이것과 혼합물(5)과 250질량부의 물(7)을 혼합하여 뒤섞는다.
그리고, 시험 1과 마찬가지로, 길이 5㎝, 직경 2㎜의 원기둥 형상을 이루는 각 샘플 No.3-1∼3-22의 성형체(13)를 성형한다.
NGK(주)제의 점토경도계를 이용하여 각 샘플 No.3-1∼3-22의 성형체(13)의 경도를 측정한다. 결과를 표 4에 나타낸다. 표 4에 있어서, 실질적으로 성형체(13)를 형성할 수 없으며, 경도를 측정 불가능한 샘플은「-」으로 표시한다.
샘플 No. 경도 연도(軟度)(mm) 선형 수축률(%)
3-1 8.0 / 15.30
3-2 3.0 / 23.70
3-3 7.5 5 17.20
3-4 6.5 15 20.20
3-5 10.0 4 14.30
4-6 7.0 6 17.90
3-7 5.0 11 20.40
3-8 - - -
3-9 3.0 17 5.37
3-10 0.0 25 17.49
3-11 8.0 - 5.09
3-12 4.0 10 9.35
3-13 1.0 17 13.80
3-14 - - -
3-15 9.0 7 3.83
3-16 4.0 17 7.32
3-17 2.0 19 9.86
3-18 - - -
3-19 - - -
3-20 - - -
3-21 - - -
3-22 - - -
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 샘플 No.3-1∼3-22의 성형체(13)를 원통형상의 용기(200)에 삽입하고, 성형체(13)의 중심부(O)로부터 일단부(T)를 노출시켜 수평으로 유지한다. 그리고, 성형체(13)의 일단부(T)를 중력에 의해 구부리고,그 일단부(T)의 하단의 위치 차(h-h')를 연도(㎜)로 측정한다. 상기 결과도 표 4에 나타낸다. 표 4에 있어서는, 실제측정하지 않은 샘플은「/」을 붙이고, 실질적으로 성형체(13)를 성형할 수 없으며, 연도를 측정 불가능한 샘플은「-」으로 표시한다.
이어서, 도 1에 보인 제 2공정(S20)에서는, 시험 1과 마찬가지로 액체 분산매 제거공정(S21)으로, 각 샘플 No.3-1∼3-22의 흡착체(15)를 제조한다.
이 동안, 각 샘플 No.3-1∼3-22의 성형체(13) 및 흡착체(15)에 대해서, 직경의 수축률을 선형 수축률(%)로 측정한다. 이 결과도 표 4에 나타낸다. 표 4에 있어서는, 실질적으로 성형체(13)를 성형할 수 없고, 성형 수축률을 측정 불가능한 샘플도「-」으로 표시한다. 또, 각 샘플 No.3-8∼3-17의 성형체(13) 및 흡착체(15)에 대해서, 연도(mm)와 선형 수축률(%)의 관계를 도 7에 나타낸다. 또, 각 샘플 No.3-1∼3-22의 성형체(13) 및 흡착체(15)에 대해서, 물의 혼합비율(질량부)과 선형 수축률(%)의 관계를 도 8에 나타낸다.
표 4 및 도 7로부터, 첨가제(9)의 선택에 따라서는 성형체(13) 조차 성형할 수 없거나, 선형 수축률에 두드러진 차이가 있음을 알 수 있다.
그 과정에서, 첨가제(9)로 고흡수성 수지를 선택했을 경우, 연도가 대략 같고 형상 유지성이 동일한 정도인 경우, 고흡수성 수지의 평균 입자직경을 작게 해야 한다는 것을 알 수 있다. 이에 대해, 표 4 및 도 8로부터, 첨가제 A∼C의 한천성분을 이용한 샘플 No.3-1∼3-7의 성형체(13)는 첨가제D∼F의 고흡수성 수지를 이용한 샘플 No.3-8∼3-17의 성형체(13)에 비해, 적은 물의 혼합비율로 높은 선형 수축률을 보인다는 것을 알 수 있다. 그리고, 첨가제(9)로서 한천성분을 이용하면,첨가제(9)의 입자직경을 신경 쓸 필요가 없을 뿐 아니라, 물의 혼합비율을 적게 하여 뛰어난 작업성을 발휘할 수 있다는 것을 알았다. 한천성분이 아가로오스를 함유하고 있기 때문이다.
(시험 4)
도 1에 나타낸 바와 같이, 시험 1∼3과 마찬가지로, 제 1, 2 공정(S10. S20)을 행한다.
제 1 공정(S10)에서는, 우선 표 5에 나타낸 비율로 다공질 분말(1) 및 바인더(3)를 혼합하여, 혼합물(5)로 한다. 그리고, 표 5에 나타낸 비율로 혼합물(5), 첨가제(9) 및 물(7) 또는 열탕을 혼합하여 뒤섞는다.
샘플 No. 다공질분말(질량부) 바인더(질량부) 첨가제 물(질량부)
종류 배합비율(질량부)
4-1 90 10 A 10 133.2
4-2 90 10 A 10 157.5
4-3 90 10 A 10 180
4-4 80 10 F 20 116.8
4-5 80 10 F 20 140
이 때, 바인더(3)로는, 신에츠(信越) (주)제의 메틸셀룰로오스「메토로오스」를 이용한다. 얻어진 페이스트(11)를 샘플 No.4-1∼4-5로 한다.
그리고, 시험 2와 마찬가지로, 압출 금형을 이용하여 각 샘플 No.4-1∼4-5의 페이스트(11)에 의해, 500셀/inch2의 하니콤 형상을 이루는 성형체(13)를 성형한다.
이어서, 제 공정(S20)에 있어서, 액체분산매 제거 공정(S21)으로서, 시험 2와 마찬가지로, 각 샘플 No.4-1∼4-5의 흡착체(15)를 제조한다.
각 샘플 No.4-1∼4-5의 흡착체(15)에 대해서, 1 inch2당 셀(cell) 수(1/inch2)를 측정했다. 또, 각 샘플 No.4-1∼4-5의 흡착체(15)에 대해서, 물의 혼합비율(질량부)과 흡착체(15)의 셀수(1/inch2)의 관계를 도 9에 나타낸다.
도 9에서, 첨가제F의 고흡수성 수지를 이용한 샘플 No.4-1∼4-5의 흡착체(15)에서는, 물의 혼합비율이 116.8질량부 또는 140질량부에서는 1/inch2당 셀수가 변하지 않는다는 것을 알 수 있다. 이에 대해, 첨가제A의 한천 성분을 이용한 샘플 No.4-1∼4-3의 흡착체(15)에서는, 다공질분말(1), 첨가제(9) 및 바인더(3)의 비율이 같은 경우, 물의 혼합비율이 높아지면서, 동시에 1/inch2당 셀수가 효과적으로 증가하였다. 한천성분이 페이스트(11)에서 무한정 팽윤하고 있기 때문이다.
이 때문에, 첨가제(9)로서 한천성분을 선택하면, 제 1 공정(S10)에서 형성된 성형체(13)가 제 2 공정(S20)의 액체 분산매 제거공정(S21)에 있어서 높은 수축률로 효과적으로 수축하게 되므로, 성형체(13) 자체의 단위면적당 차지하는 셀수를 그다지 크게 하지 않아도, 흡착체(15)의 단위면적당 차지하는 셀수를 매우 효과적으로 증가시킬 수 있다는 것을 알았다.
(시험 5)
상기 시험 4에서 얻은 샘플 No.4-1, 4-2의 흡착체(15)에 의해, 상기 시험 2와 마찬가지로, 셀수(1/inch2)와 톨루엔의 1회 통과에 의한 제거율(%)을 측정한다. 결과를 도 10에 나타낸다.
도 10으로부터, 첨가제(9)로서 한천성분을 이용한 샘플 No.4-1, 4-2의 흡착체(15)로는, 이취 성분 등과의 접촉면적이 크고, 단위면적당의 셀 수에 비례하여 높은 흡착효율로 톨루엔을 제거할 수 있다는 것을 알았다. 특히, 이렇게 해서 얻은 흡착체(15)는, 셀이 직선 형태으로 연장되는 하니콤 형상이며, 유로 저항이 적다.
또한, 첨가제(9)로서 한천 성분을 선택하면, 성형체(13) 자체의 단위 면적당의 셀수를 그다지 크게 하지 않아도, 흡착체(15)의 단위 면적당의 셀수를 매우 효과적으로 증가시킬 수 있으므로, 성형체(13)를 얻는 압출 금형의 제조는 곤란하지 않으며, 첨가제(9)의 입자직경을 신경 쓰지 않아도 되므로, 제조 코스트의 저렴화가 실현된다는 것도 알 수 있다.
(시험 6)
도 11에 나타낸 바와 같이, 시험 1∼4와 마찬가지로, 제 1, 2공정(S10, S20)을 행한다.
제 1공정(S10)에서는, 우선 표에 나타낸 비율로 다공질 분말(1) 및 바인더(3)를 혼합하여, 혼합물(5)로 한다. 그리고, 표 6에 나타낸 비율로 혼합물(5), 첨가제(9) 및 물(7) 또는 열탕을 혼합하여 뒤섞는다. 또, 물과 첨가제의 합계량에 대한 첨가제의 비율도 표 6에 나타내었다. 얻어진 페이스트(11)를 샘플 No.6-0∼6-2로 한다.
샘플No. 다공질분말(질량부) 바인더(질량부) 첨가제 물(질량부) 첨가제/(물+첨가제)(%)
종류 배합비율(질량부)
6-0 100 9.9 - 0 120.9 -
6-1 100 7.0 A 4.1 123.9 3.1
6-2 100 11.0 A 11.0 222.0 5.0
그리고, 시험 2와 마찬가지로, 압출 금형을 이용하여 각 샘플 No/ 6-0∼6-2의 페이스트(11)에 의해, 500셀/inch2의 하니콤 형상을 이루는 성형체(13)를 성형한다.
이어서, 제 2공정(S20)의 액체 분산매 제거공정(S21)으로서, 시험 2와 마찬가지로, 각 샘플 No.6-0∼6-2의 예(豫)흡착체(15a)를 제조한다. 이후, 제 2공정(S20)의 가열공정으로서, 각 샘플 No.6-0∼6-2의 예흡착체(15a)를 200℃에서 50시간 가열한다. 이렇게 해서, 각 샘플 No.6-0∼6-2의 흡착체(15b)를 제조한다.
각 샘플 No.6-0∼6-2의 예흡착체(15a)에 대해서, 1inch2당의 셀수(1/inch2), 1g당의 표면적(㎡/g) 및 1g당의 기공의 용적(㎖/g)을 측정했다. 결과를 표 7에 나타내었다. 또, 각 샘플 No.6-0∼6-2의 흡착체(15b)에 대해서, 1inch2당의 셀수(1/inch2), 1g당의 표면적(㎡/g) 및 1g당의 기공의 용적(㎖/g)을 측정했다. 결과를 표 8에 나타낸다.
샘플No. 예흡착체
셀수(1/inch2) 표면적(㎡/g) 기공의 용적(㎖/g)
6-0 500 520 0.498
6-1 500 610 0.485
6-2 700 606 0.440
샘플No. 흡착체
셀수(1/inch2) 표면적(㎡/g) 기공의 용적(㎖/g)
6-0 500 540 0.520
6-1 500 730 0.620
6-2 700 757 0.565
표 7 및 표 8로부터, 첨가제(9)로서 한천성분을 첨가하고 있는 샘플 No.6-1, 6-2로는, 예흡착체(15a)에 가열공정(S22)을 실시하여 흡착체(15b)를 얻은 경우, 첨가제(9)가 소실되고, 표면적이 증가함과 동시에, 기공의 용적도 증가하고 있다는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 이들 흡착체(15b)로는, 셀을 구성하는 벽면 안쪽에 존재하는 활성탄 분말(1)도 활용되어 이취성분 등과의 접촉면적이 커지고 흡착효율이 매우 높다는 것을 알 수 있다.
또한, 각 샘플 No.6-1, 6-2의 예흡착체(15a) 및 흡착체(15b)에 대해서, 시험 2와 마찬가지로, 시간(min)과 톨루엔의 1회 통과에 의한 제거율(%)을 측정한다. 샘플 No.6-0의 예흡착체(15a) 및 흡착체(15b)의 결과를 도 12에 나타내고, 샘플 No.6-1의 예흡착체(15a) 및 흡착체(15b)의 결과를 도 13에 나타내며, 샘플 No.6-2의 예흡착체(15a) 및 흡착체(15b)의 결과를 도 14에 나타낸다. 또, 제거율이 40%로저하할 때까지의 시간을 수명(분)으로 한다. 결과를 표 9에 나타낸다.
샘플No. 예흡착체 흡착체
수명(분) 수명(분)
6-0 4 5
6-1 0 35
6-2 0 35
도 12∼14 및 표 9로부터, 첨가제(9)로서 한천성분을 첨가하지 않은 샘플 No.6-0에서는 예흡착체(15a)와 흡착체(15b)에서의 수명에는 거의 차이가 없으나, 첨가제(9)로서 한천성분을 첨가한 샘플 No.6-1, 6-2에서는, 예흡착체(15a)에 가열공정(S22)을 실시함으로써, 매우 긴 수명의 흡착체(15b)가 된다는 것을 알 수 있다.
(적용례)
다음으로, 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 흡착체의 적용례를 설명한다.
(청정휠터의 적용례)
상기와 같이 행하여 얻어진 하니콤 형상의 흡착체(15)는, 도 15(a)에 나타낸 바와 같이, 6개 1조로 카트리지(31)에 끼워지고, 도 15(b)에 나타낸 바와 같이, 청정 휠터(2)로서 장착된다.
즉, 카트리지(31)는, 상측부재(3a)와 하측부재(3b)로 구성되며, 양자의 서로 대향하는 부분에는, 도 16에 나타낸 바와 같이, 후크(4a, 4b)와 후크 걸림부(5a, 5b)가 각각 복수개 설치되어 있다 상측부채(3a) 및 하측부재(3b)에는 도 15(a)에나타낸 바와 같이, 각 흡착체(15)를 분리하는 격자형의 파티션(7a, 7b)이 설치되어 있다. 각 파티션(7a, 7b)에는 흡착체(15)의 탈락을 방지하는 에지(edge)부가 형성되어 있다. 각 흡착체(15)는, 파티션(7a, 7b)으로 구성되는 수납틀 내에 끼워넣어지고, 후크(4a, 4b)와 후크 걸림부(5a, 5b)가 걸어 맞춤됨으로써, 청정 휠터(2)가 구성된다. 이렇게 해서, 복수개의 흡착체(15)가 카트리지(3)에 끼워져 청정 휠터(2)가 쉽게 조립된다.
이 때, 흡착체(15)와 카트리지(31) 사이의 기밀성을 확보하기 위해, 도 11에 나타낸 바와 같이, 흡착체(15)의 외주 가장자리에 시일(seal)부재(19)를 설치하는 것도 바람직하다. 상기 시일 부재(19)로서는 발포 우레탄을 채용할 수 있다. 시일 부재(19)는, 카트리지(31) 수납틀의 내주 가장자리에만 설치해도 되고, 흡착체(15)의 외주 가장자리 및 카트리지(31) 수납틀의 내주 가장자리 양쪽에 설치해도 된다.
얻어진 청정휠터(2)는, 작은 흡착체(15)를 복수 개 사용하고 있기 때문에, 진동이나 충격이 있는 열악한 환경에서 사용된다 해도 흡착체(15)가 거의 파손되지 않는다. 특히, 각 흡착체(15)와 카트리지(31) 사이에 탄성이 있는 실 부재(19)를 설치한 경우에는 이 효과가 크다.
(공기조절장치로의 적용례 1)
상기와 같이 장착된 청정 휠터(2)는, 도 18 및 도 19에 나타낸 바와 같이, 공기조절장치의 공기도입 유닛(100)에 장착된다. 공기도입 유닛(100)에는 도 19에 나타낸 바와 같이, 팬(fan)실(101) 내에 도시하지 않은 팬이 내장되며, 공기도입구(103)에는 도시하지 않은 외기/내기 전환 댐퍼(damper)가 설치되어 있다.
상기 공기도입 유닛(100)에는 집진용 휠터(50)를 넣거나 꺼내기 위한 개구(105)가 설치되어 있다. 개구(105)는, 글러브 박스(110)내에 개방되어 있고, 에어컨 사용 시에는 도시하지 않은 덮개에 의해 폐쇄되도록 되어 있다. 집진용 휠터(5)는, 플리츠(pleats)형상으로 가공한 부직포의 원주 테두리를 유지하는 틀체로 이루어진다. 틀체의 외부 치수는 카트리지(31)의 외주 수치와 동일하며, 각각 공기도입 유닛(100)의 내벽에 기밀한 상태로 접합되도록 설계되어 있다.
(공기조절장치로의 적용례 2)
상기와 마찬가지로 제조되어, 광 촉매로서의 산화 티탄이 담지된 흡착체(15)를 이용한 청정휠터(2)는, 도 20에 나타낸 공기조절장치의 공기도입 유닛(100)에 장착된다. 적용례 1과 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
상기와 같은 공기도입 유닛(100)에는, 청정 휠터(2)와 집진용 휠터(5) 사이에 광원 유닛(70)이 배치되어 있다. 상기 광원 유닛(70)은 2개의 냉음극관(71)을 갖고, 각 냉금극관(71)은 청정휠터(2)와 동일한 외주 치수의 틀채로 유지되어 있다. 각 냉음극관(71)으로부터 방출되는 자외선에 의해 산화 티탄이 활성화되고, 흡착체(15)에 흡착된 악취성분, 질소산화물 등의 가스성분이 산화 분해된다. 이에 따라, 흡착체(15)로부터 가스성분이 실질적으로 제거되고, 흡착체(15)가 재생된다. 이 때문에, 청정 휠터(2)와 광원 유닛(70)을 공기도입 유닛(100)에 고정하여도, 흡착체(15)는 실질적으로 유지 보수가 필요 없으며, 청정 휠터(2)를 공기도입 유닛(100)으로부터 떼어낼 필요가 없어진다. 이로 인해, 집진용 필터(5)만이 공기도입 유닛(100)에 착탈 가능하게 장착되어 있다.
(공기조절장치로의 적용례 3)
적용례 2와 동일한 청정 휠터(2)는, 도 21에 나타낸 공기조절장치의 공기도입 유닛(100)에 장착된다. 적용례 1, 2와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
상기 공기도입 유닛(100)에서는, 집진용 휠터(50)와 청정휠터(2)가 홀더(80)에 착탈 가능하게 장착되어 있다. 홀더(80)는 글러브 박스(110) 내의 큰 직경의 개구(106)를 개재하여 공기도입 유닛(100)에 착탈 가능하게 장착된다. 이렇게 함으로써, 집진용 휠터(50) 및 청정 휠터(2)의 장착 및 분리가 용이해진다.
홀더(80)로부터 떼어낸 청정휠터(2)는, 자외선을 조사하거나 햇빛에 건조시킴으로써, 흡착체(15)가 재생된다.
(공기조절장치로의 적용례 4)
적용례 2, 3과 동일한 청정 휠터(2)는, 도 22에 나타낸 공기조절장치의 공기도입 유닛(100)에 장착된다. 적용례 1∼3과 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
상기 공기도입 유닛(100)에서는, 집진용 휠터(50) 및 청정 휠터(2)와 함께 광원 유닛(70)이 홀더(90)에 착탈 가능하게 장착되어 있다.
이상의 실시예 및 적용례는 예시한 것이며, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변경을 가한 상태로 실시 가능하다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 흡착효율이 높으면서도 저렴하게 제조 가능한 흡착체를 얻을 수 있다.

Claims (18)

  1. 액체 분산매 중에 주로 다공질 분말을 고체 분산상으로 분산시켜 이루어지는 분산계를 준비하고, 상기 분산계에 의해 성형체를 성형하는 제 1공정과,
    상기 성형체로부터 액체성분 분산매를 제거함으로써, 주로 다공질 분말이 결합되는 것에 의해, 연속 유로를 가지게 되는 흡착체를 얻는 제 2공정으로 이루어진 흡착체의 제조방법에 있어서,
    상기 분산계는 상기 제 2 공정에서 상기 성형체를 수축시키기 위한 수축제를 포함하고, 상기 수축제는 분산계의 상태에서 팽윤 가능한 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수축제는 고흡수성 수지이고, 액체 분산매는 물인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수축제는 분산계의 상태로 무한 팽윤 가능한 것임을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수축제는 아가로오스를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 수축제는 한천성분이고, 액체 분산매는 물인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 다공질 분말은 활성탄 분말인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 다공질 분말은 활성탄 분말인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    다공질 분말은 활성탄 분말인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    다공질 분말은 활성탄 분말인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착체는 연결 유로가 직선 형상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 흡착체는 하니콤 형상인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  12. 액체 분산매 중에 주로 다공질 분말을 고체 분산상로서 분산시켜서 되는 분산계를 준비하고, 상기 분산계에 의해 성형체를 성형하는 제 1공정과,
    상기 성형체로부터 액체 분산매를 제거함으로써, 주로 다공질 분말이 결합되는 것에 의해 연속 유로를 가지게 되는 흡착체를 얻는 제 2공정으로 이루어지는 흡착체의 제조방법에 있어서,
    상기 분산계는 상기 각 다공질 분말과 결합 가능한 바인더와, 상기 바인더가 소실되지 않는 특정 온도에서 상기 성형체를 가열함으로써 소실되는 면적 증가제를 포함하고, 상기 제 2 공정은 상기 액체 분산매를 제거하는 액체 분산매 제거공정과 특정 온도로 성형체를 가열하는 가열공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 면적 증가제는 한천성분이고, 액체 분산매는 물인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 다공질 분말은 활성탄 분말인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 흡착체는 연결 통로가 직선 형상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 흡착체는 하니콤 형상인 것을 특징으로 하는 흡착체의 제조방법.
  17. 셀을 가지고 있는 하니콤 형상의 흡착체를 갖는 청정 휠터에 있어서,
    상기 흡착체는 물 속에서 주로 활성탄 분말을 분산시켜서 되는 페이스트를 준비하고, 상기 페이스트에 의해 성형체를 성형하는 제 1공정과, 상기 성형체로부터 물을 제거함으로써, 주로 활성탄 분말과 결합하는 제 2공정으로 이루어지는 제조 방법에 의해 제조되고,
    상기 페이스트는 상기 제 2 공정에서 상기 성형체를 수축시킬 수 있는 수축제를 포함하고, 상기 수축제는 페이스트의 상태로 팽윤 가능한 것임을 특징으로 하는 청정 휠터.
  18. 셀을 가지고 있는 하니콤 형상의 흡착체를 갖는 청정 휠터에 있어서,
    상기 흡착체는 물 속에서 주로 활성탄 분말을 분산시켜서 되는 페이스트를 준비하고, 상기 페이스트에 의해 성형체를 성형하는 제 1 공정과, 상기 성형체로부터 물을 제거함으로써, 주로 활성탄 분말과 결합하는 제 2 공정으로 이루어지는 제조 방법에 의해 제조되고,
    상기 페이스트는 상기 각 활성탄 분말과 결합 가능한 바인더와, 상기 바인더가 소실되지 않는 특정온도로 상기 성형체를 가열함으로써, 소실될 수 있는 면적 증가제를 포함하고, 상기 제 2공정은 상기 물을 제거하는 액체 분산매 제거공정과, 특정 온도로 성형체를 가열하는 가열공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청정 휠터.
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