KR20060047872A - 전열교환소자 용지 - Google Patents

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KR20060047872A
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Abstract

목재 펄프 100질량부중의 침엽수 펄프가 40질량부 이상이고, 쇼퍼 프리네스에서의 고해도가 40°SR 이상인 목재 펄프로 이루어지는 원지에 흡습제와 방염제를 함침시킨 전열교환소자 용지이다. 상기 전열교환소자 용지의 JIS Z-0208에 준거한 투습도 시험에 의한 투습도가 6,000g/m2·24시간 이상이며, JIS Z-2150에 준거한 방염 시험에 의한 탄화길이가 1Ocm 이하이며, JIS P-8117에 준거한 투기도 시험에 의한 투기도가 500초/1OOml 이상이고, 더욱이 이산화탄소의 이행율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는, 흡습성 및 방염성이 뛰어난 동시에, 적절한 투기도로 이산화탄소의 이행율이 낮은, 가스 배리어성이 뛰어난, 염가의 전열교환소자 용지이다.

Description

전열교환소자 용지{PAPER FOR TOTAL HEAT EXCHANGER ELEMENT}
본 발명은 전열교환소자 용지에 관한 것이며, 특히 가스 배리어성이 뛰어남과 동시에, 흡습성과 방염성에도 뛰어나고, 더욱이 이산화탄소의 이행율이 낮은 전열교환소자 용지에 관한 것이다.
전열교환소자용 소재로서 사용되는 전열교환소자 용지는, 공조기 등의 열교환기의 흡기로와 배기로의 칸막이 부재로서 이용되며, 주로 종이를 재료로 하고 있다. 이 전열교환소자 용지는, 전열교환성과 함께 습도의 투과성이 요구되기 때문에 흡습성이 높은 것이 요구됨과 동시에, 종이를 원재료로 하고 있기 때문에, 발화의 위험성을 방지하기 위한 방염성도 요구된다. 따라서, 종래의 전열교환소자 용지에는, 구아니딘계 등의 공지의 방염제와 무기산염 등의 공지의 흡습제를 원지(原紙)에 함침시키는 것이 행해지고 있었다. 그러나, 이들 전열교환소자용 소재는 흡습성이나 방염성이 뛰어난 것이지만, 투기도(透氣度)가 낮기 때문에, 배기되는 가스중의 이산화탄소가, 신선한 공기내로 이행한다고 하는 결점이 있었다.
예를 들면, 흡습제로서 유기산염을 이용하여 흡습성을 향상시킨 전열교환소자용 소재(특허 문헌 1, 2)가 개시되어 있지만, 이들은 가스 배리어성의 향상을 목 적으로 한 것은 아니다. 또한, 연소 발열량이 낮은 합성 섬유가 배합된 원지로 이루어진 전열교환소자용 소재(특허 문헌 3)의 경우에는, 방염성은 우수하지만, 투기도는 102∼112초 정도이며, 역시 가스 배리어성이 낮다고 하는 결점이 있었다.
[특허 문헌 1] 일본 특허공개공보 평10-60796호
[특허 문헌 2] 일본 특허공개공보 평10-183492호
[특허 문헌 3] 일본 특허공개공보 평10-259596호
이러한 결점은, 친수성 섬유로 이루어짐과 동시에 흡습제를 함유하는 공기 차폐 기능성 시트로 이루어지는 열교환기용 칸막이 부재에 의해서 개선되었다(특허 문헌 4). 확실히, 이 칸막이 부재의 경우에는, JIS P 8117에 준거하여 측정한 투기도를 200초/100ml 이상으로 함으로써, 이산화탄소의 이행율을 5% 이하의 것으로 적용시킬 수 있고, 5000초/100ml 이상으로 하는 것에 의해서 이산화탄소의 이행율을 1% 이하로 할 수 있는 취지로 기재되어 있다. 즉, 이산화탄소의 이행율을 1% 이하로 하려면, 5000초/100ml 이상이라고 하는 큰 투기도를 가진 부재가 필요했다. 그러나, 이러한 큰 투기도의 부재는 흡습성이 낮다고 하는 결점이 있었다.
[특허 문헌 4] 일본 특허공개공보 2003-148892호
따라서, 본 발명자들은, 투기도를 그다지 크게 하지 않아도, 흡습성, 가스 배리어성 및 방염성이 뛰어난 동시에 이산화탄소의 이행율이 낮은, 염가의 전열교환소자 용지를 얻기 위해 예의 검토한 결과, 목재 펄프중의 침엽수 펄프의 비율 및 쇼퍼(Shopper) 프리네스를 조절하는 것에 의해서, 투기도가 1,000초/100ml 이하이 더라도 이산화탄소의 이행율을 1% 이하로 하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 투기도를 5,000초/100ml 이상으로 하여도 흡습성을 충분히 확보할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명에 도달하였다.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래만큼 투기도가 높지 않아도, 흡습성, 가스 배리어성 및 방염성이 뛰어난 동시에, 이산화탄소의 이행율이 낮은, 염가의 전열교환소자 용지를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 상기의 목적은, 목재 펄프 100질량부중의 침엽수 펄프가 40질량부 이상이고, 쇼퍼 프리네스에서의 고해도(叩解度)가 40°SR 이상인 목재 펄프로 이루어지는 원지에 흡습제와 방염제를 함침시킨 전열교환소자 용지로서, 상기 전열교환소자 용지의 JIS Z-0208에 준거한 투습도 시험에 의한 투습도가 6,000g/m2·24시간 이상이며, JIS Z-2150에 준거한 방염 시험에 의한 탄화길이가 10cm 이하이며, JIS P-8117에 준거한 투기도 시험에 의한 투기도가 500초/1OOml 이상인 동시에, 이산화탄소의 이행율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지에 의해서 달성되었다.
본 발명에 있어서는, 특히, 상기 흡습제로서 무기산염, 상기 방염제로서 유기 질소계 방염제를 사용하는 것이 바람직하다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 전열교환소자 용지에 있어서는 목재 펄프를 사용한다. 목재 펄프 100질량부중의 침엽수 펄프의 비율은 40질량부 이상인 것이 필요하지만, 특히 50∼80 질량부인 것이 바람직하다. 침엽수 펄프의 비율이 40질량부 보다 적으면 투기도가 낮아지고 이산화탄소의 이행율이 높아지므로, 공기정화의 관점에서 바람직하지 않다.
또한, 쇼퍼 프리네스에 의한 고해도는 40°SR 이상인 것이 필요하지만, 특히 45∼65°SR의 범위인 것이 바람직하다. 고해도가 40°SR 미만이면 투기도가 낮아지므로 사용하기 어려워진다. 한편, 상기 쇼퍼 프리네스에 의한 고해도는, JIS P-8121에 준거한 쇼퍼 누수도 시험법에 따라 측정한 값이다.
상기 목재 펄프에는 침엽수 펄프와 광엽수 펄프가 있지만, 공지의 것 중에서 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 투습도를 높이기 위해서 흡습제를 사용하고 있다. 따라서, 원지가 흡습하여 지력(紙力)이 저하하는 것을 방지하기 위해서, 습윤지력 증강제를 사용하는 것이 바람직하다. 습윤지력 증강제로서는, 멜라민수지, 요소수지, 에폭시화 폴리아미드 수지 등을 사용할 수 있지만, 특히 폴리아미드·에피클로로히드린계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 습윤지력 증강제는, 목재 펄프 고형분 100질량부에 대해서 O.1∼3질량부인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용하는 흡습제는 특히 한정되는 것이 아니고, 공지의 것 중에서 적절히 선택할 수 있지만, 소량으로도 효과가 큰 무기산염을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 염류로서는, 예를 들면 염화리튬, 염화나트륨과 같은 알칼리 금속의 염, 염화칼슘 등의 알칼리토류 금속의 염 등을 들 수 있다. 이들 흡습제의 사용량은, 원지로서의 강도의 관점으로부터, 고형분으로 1∼20g/m2 함침시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기산염은 방염효과도 기대할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 방염제는, 공지의 것 중에서 적절히 선택할 수 있지만, 본 발명에서는, 특히 유기질소계의 방염제를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 유기 질소계 방염제로서는, 구아니딘계 방염제, 암모늄계 방염제, 구아닐 요소계 방염제, 멜라민계 방염제 등이 있으며, 구체적으로는, 술파민산 구아니딘, 염산 구아니딘, 인산구아니딘, 인산구아닐요소, 황산멜라민, 인산멜라민 등을 들 수 있다. 방염제의 사용량은, 방염 시험에 의한 탄화길이를 10cm 이하로 한다고 하는 관점으로부터, 고형분으로 4∼30g/m2 함침시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 원지에는, 투기도를 높이기 위해서 무기질 전료를 사용할 수 있다. 이러한 무기질 전료로서는, 일반적으로 사용되고 있는 타르크, 클레이, 티탄·화이트, 탄산칼슘, 규산마그네슘, 수산화알루미늄 등을 들 수 있다.
본 발명의 전열교환소자 용지에 있어서는, JIS Z-0208에 준거한 투습도 시험에 의한 투습도가 6,000g/m2·24시간 이상인 것이 필요하지만, 특히 7,000g /m2·24시간 이상인 것이 바람직하다. 투습도가 6,000g/m2·24시간 미만이면, 실제의 사용시에, 외부로부터 도입하는 수분량이 배출되는 수분량 보다 적어지므로, 내부의 습도를 일정하게 유지하는 것이 곤란하게 되어 번잡하다. 이러한 결점은 특히 겨울 철에 심각하다.
본 발명의 전열교환소자 용지에 있어서는, JIS Z-2150에 준거한 방염 시험에 의한 탄화길이가 10cm 이하인 것이 필요하다. 10cm를 넘으면 전열교환소자 용지로서는 방염성능이 충분하지 않다. 이 방염성능은, 주로 첨가하는 방염제의 종류와 그 첨가량에 의해서 조정된다.
본 발명의 전열교환소자 용지에 있어서는, JIS P-8117에 준거한 투기도 시험에 의한 투기도가 500초/100ml 이상인 것이 필요하지만, 특히 700초/100ml 이상인 것이 바람직하다. 투기도가 500초/100ml 미만이면, 배기되는 공기와 받아들여지는 공기의 사이에서 이산화탄소의 이행이 생기므로 공기정화의 관점에서 바람직하지 않다. 본 발명에 있어서는, 공기 정화의 관점으로부터, 특히 이산화탄소의 이행율이 1% 이하가 되도록 설계한다. 이산화탄소의 이행율은 주로 투기도에 의해서 결정되지만, 사용하는 펄프의 종류 및 쇼퍼 프리네스 등에 의해도 영향을 받으므로, 전열교환소자 용지 전체로서의 각 성분 밸런스에 의해서 조정한다.
본 발명에 있어서는, 초지(抄紙)한 원지를 건조한 후, 배리어제를 더욱 함침시킴으로써 전열교환소자 용지의 가스 배리어성을 향상시킬 수 있다. 배리어제로서는, 폴리비닐알코올, 아크릴산에스테르계 수지, 스틸렌부타디엔계 수지 등을 사용할 수 있다. 배리어제는, 사이즈 프레스를 이용하여 함침시키는 것이 바람직하고, 함침량은 고형분으로 O.3∼10g/m2로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 필요에 따라서, 정착제, 염료, 슬라임 콘트롤제, 소포제 등의 내전(內塡) 약품 을 더 이용할 수 있다.
본 발명의 전열교환소자 용지는, 상기 목재 펄프를 주성분으로 하는 슬러리를 조제하고, 장망(長網) 초지기(抄紙機) 등의 초지기에 의해서 원지를 제조하여, 건조한 후, 흡습제 및 방염제를 함유하고, 필요에 따라서 배리어제를 더욱 함유하는 도포액을 사이즈 프레스 등의 수단을 이용하여 도포 또는 함침시켜, 적절히 캘린더에 적용함으로써, 용이하게 제조할 수 있다. 배리어제는, 흡습제 및 방염제를 함침시킨 후에, 별도로 도포 또는 함침시켜도 좋다.
이하에 본 발명을 실시예에 의해서 더욱 상세히 서술하지만, 본 발명은 이것에 의해서 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP:Nadel Holz Bleached Kraft Pulp) 60질량부와 광엽수 표백 크라프트 펄프(LBKP:Laub Holz Bleached Kraft Pulp) 40질량부를 물에 분산하고, 리파이너(refiner)에 의해 쇼퍼 프리네스에서의 고해도를 50°SR이 되도록 고해하였다. 이렇게 해서 얻어진 목재 펄프 슬러리의 고형분 100질량부에 대해서, 폴리아미드·에피클로로히드린계 습윤지력 증강제제(상품명「지력제 WS-552」: 성광 PMC (주)제)를 고형분으로 O.2질량부 첨가하고, 장망 초지기를 이용하여 미평량(米坪量) 42g/m2의 원지를 제조하였다.
[전열교환소자 용지의 제조]
흡습제로서 염화리튬(상품명「40% 액체 염화리튬 N」: 일본 화학공업(주)제) 을 고형분으로 20질량부, 방염제로서 술파민산 구아니딘(상품명「아피논 145」: (주) 삼화케미컬제)을 고형분으로 50질량부 및 물을 혼합하여 함침액을 조제했다. 상기 원지에, 상기 함침액을, 사이즈 프레스 코터를 이용하여 함침시키고, 건조후의 고형분으로서 염화리튬이 2g/m2, 술파민산 구아니딘이 5g/m2가 되도록 조정하여, 미평량이 49g/m2의, 흡습제 및 방염제를 함침한 원지를 제작하였다.
또한, 배리어제로서 폴리비닐알코올(상품명「고세놀 T-350」: 일본합성화학공업(주)제)을 물에 용해하고, 사이즈 프레스 코터에 의해, 건조후의 고형분이 1g/m2가 되도록 함침시켜, 전열교환소자 용지로 하였다.
[실시예 2]
침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP) 70질량부와 광엽수 표백 크라프트 펄프(LBKP) 30질량부를 물에 분산하고, 리파이너를 이용하여, 쇼퍼 프리네스에서의 고해도가 60°SR이 되도록 고해하였다. 이렇게 해서 얻어진 목재 펄프 슬러리의 고형분 100질량부에 대하여, 폴리아미드·에피클로로히드린계 습윤지력 증강제제(상품명「지력제 WS-552」: 성광 PMC(주)제)를 고형분으로 0.2질량부 첨가하고, 장광 초지기를 이용하여 미평량 70g/m2의 원지를 제조하였다.
〔전열교환소자 용지의 제조〕
흡습제로서 염화리튬(상품명「40% 액체 염화리튬 N」: 일본화학공업(주)제)을 고형분으로 30질량부, 방염제로서 술파민산 구아니딘(상품명「아피논 145」: ( 주) 삼화케미컬제)를 고형분으로 70질량부 및 물을 혼합하여 함침액을 조제하였다. 상기 원지에, 상기 함침액을, 사이즈 프레스 코터를 이용하여 함침시키고, 건조후의 고형분으로서 염화리튬이 3g/m2, 술파민산 구아니딘이 7g/m2가 되도록 조정하고, 미평량이 80g/m2의, 흡습제 및 방염제를 함침한 전열교환소자 용지로 하였다.
[비교예 1]
침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP) 20질량부와 광엽수 표백 크라프트 펄프(LBKP) 80질량부를 물에 분산하고, 리파이너를 이용하여 쇼퍼 프리네스에서의 고해도를 28°SR이 되도록 고해하였다. 이렇게 해서 얻어진 목재 펄프 슬러리의 고형분 100질량부에 대하여, 폴리아미드·에피클로로히드린계 습윤지력 증강제제(상품명「지력제 WS-552 」: 성광 PMC(주)제)를 고형분으로 0.2질량부 첨가하고, 장망 초지기를 이용하여 미평량이 43g/m2의 원지를 제조하였다.
〔전열교환소자 용지의 제조〕
흡습제로서 염화리튬(상품명「40% 액체 염화리튬 N」: 일본화학공업(주)제)을 고형분으로 20질량부, 방염제로서 술파민산 구아니딘(상품명「아피논 145」: (주)삼화케미컬제)를 고형분으로 50질량부 및 물을 혼합하여 함침액을 조제하였다. 상기 원지에, 상기 함침액을 사이즈 프레스 코터를 이용하여 함침시키고, 건조후의 고형분으로서 염화리튬이 2g/m2, 술파민산 구아니딘이 5g/m2가 되도록 조정하여, 미평량이 50g/m2의, 흡습제 및 방염제를 함침한 전열교환소자 용지로 하였다.
[비교예 2]
침엽수 표백 크라프트 펄프(NBKP) 70질량부와 광엽수 표백 크라프트 펄프(LBKP) 30질량부를 물에 분산하고, 리파이너를 이용하여 쇼퍼 프리네스에서의 고해도를 60°SR이 되도록 고해하였다. 이렇게 해서 얻어진 목재 펄프 슬러리의 고형분 100질량부에 대하여, 폴리아미드·에피클로로히드린계 습윤지력 증강제제(상품명「지력제 WS-552 」: 성광 PMC(주)제)를 고형분으로 0.2질량부 첨가하고, 장광 초지기를 이용하여 미평량이 70g/m2의 원지를 제조하고, 이것을 전열교환소자 용지로서 사용하였다.
상기 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 각 시료에 대하여, 투습성, 방염성, 가스 배리어성(투기도 및 이산화탄소 이행율)의 시험을, 이하에 기재하는 방법으로 행하였다. 시험결과를 표 1에 나타낸다.
투습성 : JIS Z-0208에 준거하여, 컵법에 의해 40℃, 90% RH의 조건으로, 24시간의 투습도를 측정했다.
방염성 : JIS Z-2150에 준거하여, 45°메켈버너법에 의해 탄화길이를 측정하였다.
-가스 배리어성-
투기도 : JIS P-8117에 준거하여, 가레이 시험기법으로 측정하였다.
이산화탄소 이행율 : 1m3 박스의 창(20cm×20cm)에 시험편을 붙여, 1m3 박스내의 농도가 5000ppm이 되도록 이산화탄소를 주입하고, 1시간후의 박스내의 이산화 탄소 농도(ppm)를 측정하여, 다음 식에 의해 이산화탄소 이행율(%)을 계산했다.
이산화탄소 이행율(%)
={(5000 - 1시간후의 박스내 이산화탄소 농도)/5000}×100
[표 1]
투습도 탄화길이 투기도 이산화탄소 이행율
실시예 1 8,050g/m2·24시간 6.8cm 6,500초/100ml 0.52%
실시예 2 7,400g/m2·24시간 7.3cm 950초/100ml 0.75%
비교예 1 7,900g/m2·24시간 7.5cm 25초/100ml 3.17%
비교예 2 3,800g/m2·24시간 30cm (전소(全燒)) 850초/100ml 0.81%
실시예 1 및 실시예 2에서는, 투기도가 500초 이상, 탄화길이가 10cm 이하인 동시에 이산화탄소 이행율이 1% 이하로 되고 있으며, 흡습성, 방염성이 뛰어난 동시에 가스 배리어성에도 뛰어난 전열교환소자 용지인 것이 실증되었다.
이에 반하여, 비교예 1의 경우에는, 탄화길이가 10cm 이하이며, 흡습성과 방염성이 뛰어나지만 투기도가 500초 이하임에도 불구하고 이산화탄소 이행율이 1% 이상으로, 가스 배리어성이 충분하지 않았다. 또한, 비교예 2의 경우에는, 가스 배리어성은 우수하지만 흡습성과 방염성이 불충분하였다.
본 발명의 전열교환소자 용지는, 목재 펄프를 사용하므로 염가이다. 또한, 전열성, 흡습성 및 방염성이 뛰어나고 더욱 적절히 높은 투기도를 가지므로, 열뿐만 아니라 습도의 교환성이 뛰어나며, 더욱이 이산화탄소를 통과시키지 않기 때문에 공기의 정화 성능에도 우수하고, 또한 안전성에서도 우수하다.

Claims (14)

  1. 목재 펄프 100질량부중의 침엽수 펄프가 40질량부 이상이고, 쇼퍼 프리네스에서의 고해도가 40°SR 이상인 목재 펄프로 이루어지는 원지에 흡습제와 방염제를 함침시킨 전열교환소자 용지로서, 상기 전열교환소자 용지의 JIS Z-0208에 준거한 투습도 시험에 의한 투습도가 6,000g/m2·24시간 이상이고, JIS Z-2150에 준거한 방염 시험에 의한 탄화길이가 10cm 이하이며, JIS P-8117에 준거한 투기도 시험에 의한 투기도가 500초/100ml 이상임과 동시에, 이산화탄소의 이행율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 목재 펄프 100질량부중의 침엽수 펄프가 50∼80질량부인 전열교환소자 용지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 목재 펄프의 쇼퍼 프리네스에서의 고해도가 45∼65°SR인 전열교환소자 용지.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡습제가 무기산염이며, 상기 방염제가 유기질소계 방염제인 전열교환소자 용지.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 흡습제의 사용량이 고형분으로 1∼20g/m2인 전열교환소자 용지.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 무기산염이 알칼리토류 금속의 염인 전열교환소자 용지.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 방염제의 사용량이 고형분으로 4∼30g/m2인 전열교환소자 용지.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 유기질소계 방염제가 구아니딘계 방염제, 암모늄계 방염제, 구아닐 요소계 방염제 및 멜라민계 방염제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 전열교환소자 용지.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 투습도가 7,000g/m2·24시간 이상인 전열교환소자 용지.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 투기도가 700초/100ml 이상인 전열교환소자 용지.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 습윤지력 증강제를, 목재 펄프 고형분 100질량부에 대해서 O.1∼3질량부 더욱 함유시키는 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 습윤지력 증강제가 멜라민수지, 요소수지 및 에폭시화 폴리아미드수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 전열교환소자 용지.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 배리어제를 목재 펄프 고형분 100질량부에 대해서 O.1∼3질량부 더욱 함유시키는 것을 특징으로 하는 전열교환소자 용지.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 배리어제가 폴리비닐알코올, 아크릴산에스테르계 수지 및 스틸렌부타디엔계 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 전열교환소자 용지.
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