KR20240066244A - 가스 흡착제 및 이를 이용한 가스 흡착 시트, 여재 및 에어 필터 - Google Patents
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Abstract
가스 성분의 흡착 용량이 우수하고, 또한 그 흡착 용량의 장기적 안정성이 우수하고, 에어 필터로서 사용 후의 냄새의 재방출도 적은 가스 흡착제, 가스 흡착 시트, 여재 및 에어 필터를 얻는 것을 과제로 하고, 본 발명의 가스 흡착제는 산 첨착 활성탄, 염기 첨착 활성탄 및 알데히드 흡착제를 포함하는 것을 본지로 한다.
Description
본 발명은 가스 흡착제 및 이를 이용한 가스 흡착 시트, 여재 및 에어 필터에 관한 것이다.
가정 내에서의 분진이나 냄새 가스 성분을 제거할 목적으로 공기청정기가 사용되고 있다. 최근, 가정용 공기청정기의 탈취 기능에 대한 요구 성능으로서, 공기청정기를 사용하는 거주 환경에서 발생하는 휘발성 유기 화합물(VOC)에 대한 탈취 성능이 요구된다. 그 중에서도 포름알데히드 등의 VOC에 대해서는 인체에의 바람직하지 않은 영향이 나타나고 있으며, 실내 환경 농도를 일정 이하로 관리하는 것이 각국의 법령, 성령으로 정해져 있다. 공기청정기는 이 VOC에 대한 제거 기기로서의 성능이 기대되고 있다. 또한, 시크하우스 증후군의 원인이 되는 벽지 등의 건축 재료 중으로부터 방출될 리스크가 있는 포름알데히드에 대한 제거 효율의 높이와, 그 장수명화가 요구되고 있다. 탈취 효율의 높이란, 소정 공간 내의 가스 농도를 낮추는데 필요한 공기청정기의 운전 시간이 짧은 것을 나타낸다. 장수명화란, 소정량의 가스를 흡착한 후에도 상기 탈취 효율이 유지되는 것이다. 탈취 효율은 공간 정화능력(CADR: Clean Air Delivery Rate), 수명은 누적 정화량(CCM: Cumulate Clean Mass)으로서 평가 기준이 GB/T 18801 2015(중국 국가 기준) 등으로 표시되고 있다.
이들 요구 성능을 만족시키기 위해서, 공기청정기에 사용되는 에어 필터로서, 활성탄, 및 알데히드와 화학 반응성에 의해 흡착하는 흡착제의 혼합물을 담지시킨 에어 필터가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
또한, 필터로서 사용 중 흡착된 가스를 재방출하는 현상(2차 냄새 발생)을 억제하는 방법으로서, 공기 유출측에 알칼리성 탈취제가, 공기 유입측에 중성 또는/및 산성 탈취제가 배치되어 이루어지는 여재가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
그러나, 발명자들의 지견에 의하면, 실제로 상기한 설계 사상에 기초하여 얻어진 에어 필터는 에어 필터에 흡착된 냄새 성분이 에어 필터로부터 탈리하여 공간으로 방출되는(2차 냄새 발생) 문제가 발생한다.
그래서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 포름알데히드 등의 냄새 성분의 제거 능력을 장기간에 걸쳐 유지하고, 또한 사용에 의해 흡착된 가스 성분의 에어 필터로부터의 탈리를 억제할 수 있는, 즉 2차 냄새 발생의 억제에 효과가 있는 흡착제를 제공한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 가스 흡착제는, (A1) 산 첨착 활성탄, (A2) 염기 첨착 활성탄 및 (B) 알데히드 흡착제를 포함한다.
본 발명의 가스 흡착제는 이하의 (1)∼(4)를 만족하는 것이 바람직하다.
(1) (A1) 산 첨착 활성탄 및 (A2) 염기 첨착 활성탄의 합계 질량(MA)과 (B) 알데히드 흡착제의 질량(MB)의 비율이 (MA):(MB) = 95:5∼25:75이다.
(2) (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 40∼500㎛, (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 40∼500㎛이며,
(B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 95∼600, (B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름 지름이 95∼600이다.
(3) (A1) 산 첨착 활성탄의 MP법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4∼2.0nm인 세공의 세공 용적의 비율이, (A1) 산 첨착 활성탄의 MP법 및 BJH법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4nm 이상인 세공의 세공 용적에 대하여 75∼100%, 및/또는 (A2) 염기 첨착 활성탄의 MP법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4∼2.0nm인 세공의 세공 용적의 비율이, (A2) 염기 첨착 활성탄의 MP법 및 BJH법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4㎚ 이상인 세공의 세공 용적에 대하여 75∼100%이다.
(4) (A1) 산 첨착 활성탄 및/또는 (A2) 염기 첨착 활성탄의 비표면적이 400∼1300㎡/g이다.
본 발명의 가스 흡착 시트는 본 발명의 가스 흡착제를 포함하고 있다.
본 발명의 여재는 2층 이상의 부직포에 의해 형성되는 1개 이상의 층 사이의 적어도 1개에 본 발명의 가스 흡착제가 유지되어 있다.
본 발명의 에어 필터는 본 발명의 여재를 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 에어 필터에 흡착된 알데히드, 암모니아, 아세트산 등의 가스 성분의 에어 필터로부터의 탈리를 억제할 수 있는, 즉 2차 냄새 발생의 억제와, 알데히드 흡착제의 경시 열화를 억제하고, 포름알데히드 가스의 제거 성능의 장수명화에 효과가 있는 가스 흡착제를 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 과제, 즉 일단 에어 필터에 흡착된 알데히드, 암모니아, 아세트산 등의 냄새 성분의 에어 필터로부터의 탈리를 억제할 수 있는, 즉 2차 냄새 발생을 억제하면서, 포름알데히드 가스의 제거 성능을 장수명화할 수 있는 가스 흡착제를 제공하는 것에 대해 예의 검토한 결과, 도달한 것이다. 이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 가스 흡착제는 (A1) 산 첨착 활성탄, (A2) 염기 첨착 활성탄 및 (B) 알데히드 흡착제를 포함한다. 통상, 산 또는 염기가 부착되어 있지 않은 활성탄은 그 세공 구조에 의해 공기 중의 가스와의 접촉에 의해 발생하는 분자간력으로 가스를 세공 표면에 흡착하는, 소위 물리 흡착 작용만을 갖는다. 그 때문에, 활성탄이 갖는 물리 흡착 용량을 초과하는 가스를 흡착한 경우, 흡착한 가스와 동일 성분의 재방출이 발생한다.
(A1) 산 첨착 활성탄이란, 미첨착의 활성탄에 산으로 이루어진 약제를 첨착하여 활성탄의 세공 표면에 산을 존재시킴으로써, 활성탄 본래의 물리 흡착 작용에 추가하여, 암모니아 등의 염기성 가스를 중화 반응에 의해 흡착 전과 다른 불휘발성 성분으로 변화시키는 작용, 소위 화학 흡착 작용을 부여한 활성탄이다.
본 발명의 가스 흡착제에 사용하는 (A1) 산 첨착 활성탄의 산에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 인산, 염산, 황산, 질산, 붕산 등의 무기산이나, 시트르산, 옥살산, 말산 등의 유기산을 들 수 있다. 그 중에서도, 인산, 염산, 황산 및 질산에서 선택된 무기산이 탈취 효과의 면에서 보다 바람직하다.
(A2) 염기 첨착 활성탄이란, 미첨착의 활성탄에 염기로 이루어진 약제를 첨착하여 활성탄의 세공 표면에 염기를 존재시킴으로써, 활성탄 본래의 물리 흡착 작용에 추가하여, 아세트산 등의 산성 가스를 중화 반응에 의해 흡착 전과 다른 불휘발성 성분으로 변화시키는 작용, 소위 화학 흡착 작용을 부여한 활성탄이다.
본 발명의 가스 흡착제에 사용하는 (A2) 염기 첨착 활성탄의 염기에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 칼륨, 칼슘, 나트륨, 마그네슘 등의 알칼리 금속 및 알칼리 토류금속 이온의 수산화물 또는 염을 들 수 있고, 수산화칼륨이나 수산화나트륨, 탄산칼륨, 탄산나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산수소나트륨 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 탄산수소칼륨, 탄산수소나트륨 등의 탄산수소염은 조해 현상에 의한 활성탄의 세공 폐색을 일으키기 어렵기 때문에 바람직하다.
또한, 산 또는 염기 약제의 첨착 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 산 또는 염기의 수용액이나 수분산체를 활성탄에 분무하고, 건조시켜 수분을 제거함으로써, 활성탄 세공에 약제 성분을 고착시키는 방법이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 (A1) 산 첨착 활성탄 및/또는 (A2) 염기 첨착 활성탄은 이하의 세공 구조를 갖는 것이 바람직하다. 즉, (A1) 산 첨착 활성탄의 MP법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4∼2.0nm인 세공의 세공 용적의 비율이, (A1) 산 첨착 활성탄의 MP법 및 BJH법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4nm 이상인 세공의 세공 용적에 대하여 75∼100%인 것, 및 (A2) 염기 첨착 활성탄의 MP법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4∼2.0nm인 세공의 세공 용적의 비율이, (A2) 염기 첨착 활성탄의 MP법 및 BJH법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4nm 이상인 세공의 세공 용적에 대하여 75∼100%인 것 중 적어도 하나를 만족시키는 것이 바람직하다.
이와 같이, (A1) 산 첨착 활성탄 및/또는 (A2) 염기 첨착 활성탄이 구비하는 세공 중, 세공 지름이 0.4∼2㎚인 세공의 세공 용적의 비율이 세공 지름이 0.4nm 이상인 세공의 세공 용적에 대하여 75∼100%, 보다 바람직하게는 80∼100%, 즉 세공 지름이 2nm를 초과하는 세공의 세공 용적의, 세공 지름이 0.4nm 이상인 세공의 세공 용적에 대한 비율이 25% 미만, 보다 바람직하게는 20% 미만임으로써, 이 활성탄을 갖는 흡착제는 톨루엔 등의 유기 가스 성분의 물리 흡착 및 산성 가스 또는 염기성 가스의 화학 흡착 성능이 우수하고, 또한 일단 흡착된 가스 성분의 흡착제로부터의 재방출이 보다 억제된다.
이 효과가 얻어지는 메카니즘에 대해서는 이하와 같다고 추측한다. 즉, (A1) 산 첨착 활성탄 및 (A2) 염기 첨착 활성탄이 구비하는 세공 중, 세공 지름이 0.4∼2nm인 세공에 산 또는 염기가 첨착된 세공은 아세트산 등의 산성 가스 또는 암모니아 등의 염기성 가스의 분자 사이즈에 가깝기 때문에, 물리 흡착의 성능이 우수하고, 또한 이 세공 내에 일단 흡착된 등의 냄새 성분은 이 세공 내로부터 탈리하기 어렵다고 하는 특징을 가진다. 그 한편으로, 세공 지름이 2nm를 초과하는 세공은 세공 내에 흡착된 냄새 성분의 탈리를 억제하는 성능(이하, 탈리 억제 성능이라고 하는 경우가 있음)이 열화된다고 추측한다. 그리고, MP법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4∼2nm인 세공의 세공 용적의, MP법 및 BJH법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4nm 이상인 세공의 세공 용적에 대한 비율이 75∼100%인 세공 구조를 구비한 (A1) 산 첨착 활성탄 및/또는 (A2) 염기 첨착 활성탄은 이들 활성탄에 존재하는 세공 지름이 0.4nm 이상인 세공의 양에 대한 냄새 성분의 이탈 억제 성능이 우수한 세공의 양의 비율이 특정 이상이다. 다시 말하면, 냄새 성분의 이탈 억제 성능이 열화된 세공의 합계량의 비율이 특정 값보다 작은 세공 구조이다. 이것에 의해, 이 활성탄을 갖는 가스 흡착제는 냄새 성분의 탈리 억제 성능이 우수한 것이 된다고 추측한다.
활성탄이 구비하는 세공 지름의 세공 직경 및 세공 용적의 해석법으로서는 MP(MICROPORE)법이나, BJH(Barrett-Joyner-Halenda)법 등이 있다. 본 발명에서는, 활성탄이 구비하는 세공 중 모관 응축이 일어나지 않는 세공 지름이 0.4∼2nm인 마이크로 구멍의 해석에는 MP법을 채용했다. 또한, 본 발명에서는, 활성탄이 구비하는 세공 중, 세공 지름이 2㎚ 이상인 마크로 구멍의 해석에는 BJH법을 채용했다. 여기서, 본 발명에 있어서의 활성탄의 MP법 및 BJH법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4㎚ 이상인 세공의 세공 용적이란, MP법으로 얻어진 세공 용적의 값과 BJH법으로 얻어진 세공 체적의 값의 합계값을 말한다.
(A1) 산 첨착 활성탄 및/또는 (A2) 염기 첨착 활성탄의 비표면적은 400∼1300㎡/g의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 600∼1000㎡/g의 범위이다. 산 첨착 활성탄 및/또는 염기 첨착 활성탄의 비표면적이 상기 범위임으로써, 공기 중의 가스 성분에 대한 약제와의 화학 흡착 성능과, 활성탄 세공과의 물리 흡착 성능을 보다 양립할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 비표면적은 JIS R 1626-1996에 규정된 BET 다점법(6. 1 용량법에 기재된 정용법, 가열 전처리를 실시하고, N2를 흡착질로 하여 정용법에 의한 측정.)에 따라 측정할 수 있다. 상기 비표면적을 얻기 위한 산 또는 염기의 약제 첨착량으로서는 첨착 활성탄 전체에 대하여 2∼40질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼25질량%이다.
상기와 같은 세공 구조를 갖는 활성탄은 원료로서 야자 껍질, 목탄, 석탄 피치, 페놀 수지 등 공지의 것에서 임의로 선택할 수 있고, 수증기에 의한 고온 처리나, 인산이나 염화아연 등의 약품 처리에 의해 세공을 형성하는 부활 조건의 조정에 의해 얻어진다. 그 중에서도 야자 껍질을 원료로 하고, 수증기에 의한 부활 방법을 선택하는 것이 보다 세공 사이즈가 작은 활성탄이 얻어지기 쉽기 때문에 보다 바람직하다.
(B) 알데히드 흡착제란, 무기 입자를 담체로 하고, 거기에 아세트알데히드나 포름알데히드라고 하는 알데히드 성분과의 화학 반응성을 갖는 약제를 부여한 화학 흡착제이다. 무기 입자로서는 첨착된 약제와의 반응이 작은 무기 입자가 바람직하다.
본 발명에서 채용하는 무기 입자의 비표면적으로서는 50∼1200㎡/g가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100∼1000㎡/g이다. 무기 입자의 비표면적을 50∼1200㎡/g으로 함으로써, 기계적 강도를 갖고, 또한 담지한 화학 흡착제와 알데히드 가스의 접촉에 유효한 접촉 면적이 얻어져서, 반응 속도가 향상되기 때문에 바람직하다. 비표면적은 JIS R 1626-1996에 규정된 BET 다점법(6. 1 용량법에 기재된 정용법, 가열 전처리를 실시하고, N2를 흡착질로 하여 정용법에 의한 측정.)에 따라 측정할 수 있다.
또한, 무기 입자로서는 세공 용적이 0.3∼2.5cc/g인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.0∼2.0cc/g이다. 무기 입자의 세공 용적을 0.3∼2.5cc/g로 함으로써, 약제의 첨착량을 증가시키면서 공기 중의 알데히드 가스와의 반응이 우수한 세공을 유지할 수 있어, 알데히드 흡착제로서의 흡착 효율, 흡착 용량을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 여기서 말하는 세공 용적은 상기한 BJH법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 무기 입자로서는 입자 중의 세공의 평균 직경이 0.5∼100nm의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2∼50nm이다. 무기 입자의 세공의 평균 직경을 0.5∼100nm로 함으로써, 다공질체이어도 기계적 강도를 확보하면서, 약제를 담지시키기 위한 비표면적을 크게 취할 수 있고, 또한 약제가 기공 내부로 침투하기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 또한, 지름 2∼50nm의 세공을 메소 구멍이라고 칭하고, 메소 구멍을 갖는 입자는 첨착된 약제와 아세트알데히드의 반응을 효율적으로 진행시키는데 있어서 우수하다. 여기서 말하는 세공의 평균 직경은 상기한 비표면적(S) 및 상기한 세공 용적(V)으로부터 다음 식으로부터 평균 세공 지름(D)으로서 산출할 수 있다. 또한, 세공의 형상을 원통상이라고 가정한다.
D = 4 V/S
본 발명에서 채용하는 무기 입자로서는 다공질 이산화규소(실리카), 제올라이트, 세피올라이트, 활성 알루미나, 규산알루미늄, 실리카겔, 알루미나겔, 활성 백토, 인산지르코늄이나 폴리트리인산암모늄 등의 층상 화합물, 다공성 점토 광물과 같은 것 중에서 목적에 따라 선택할 수 있지만, 약제와의 반응이 작은 무기 입자가 바람직하고, 그 중에서도 다공질 이산화규소(실리카)는 상기 바람직한 세공의 평균 직경이나 비표면적, 및 세공 용적을 갖는 것을 저렴하게 조달 가능하여 바람직하다.
본 발명에서 채용하는 알데히드 성분과의 화학 반응성을 갖는 약제로서는 제 1 급 내지 제 3 급 아민 화합물을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 아디프산 디히드라지드, 도데칸이산 디히드라지드, 숙신산 디히드라지드 등의 히드라지드 화합물이나, p-아미노벤젠술폰산, 에틸렌우레아 축합체 약제, 트리스(히드록시메틸)아미노메탄 등을 들 수 있다. 특히, 아디프산 디히드라지드가 알데히드류의 흡착 성능의 점에서 바람직하다. 본 발명에 있어서의 아디프산 디히드라지드의 사용량으로서는 무기 입자 1g당 7mg∼120mg이 바람직하고, 보다 바람직하게는 35∼90mg이다. 아디프산 디히드라지드의 사용량을 상기 범위로 함으로써, 가스 흡착제로서 포름알데히드의 흡착 속도와 흡착 용량의 밸런스가 우수한 알데히드 흡착제를 얻을 수 있다.
본 발명의 가스 흡착제가 상기 2종류의 약제 첨착 활성탄 및 알데히드 흡착제로 구성되는 이유로서는 주로 2점이다. 첫 번째 점은 가스 흡착제를 에어 필터로서 사용할 때, 공기 중의 가스는 매우 다수의 성분으로 구성되어 있지만, 그 중에서도 암모니아로 대표되는 염기성 가스, 아세트산으로 대표되는 산성 가스, 아세트알데히드, 포름알데히드로 대표되는 알데히드 가스는 인간이 냄새로서 느끼는 농도 임계치가 낮고, 이들 가스가 흡착제로부터 재방출되는 것을 억제하는 수단으로서 산, 염기 및 알데히드 흡착제에 의한 화학 흡착을 모두 이용하고, 산성, 염기성 이외의 다양한 가스에 대해서는 활성탄의 물리 흡착 작용에 의해 흡착하는 것이 가장 유효하다. 그 한편, 산 및 염기를 동일한 활성탄 내에 첨착시키면, 양자의 중화 반응에 의해 각각의 효과가 소실되어 버려, 산 및 염기를 별개의 활성탄에 각각 첨착시킨 경우에서도, 하나의 가스 흡착제 내에서 서로 접촉 상태에 있으면, 여전히 양자의 중화 반응이 발생하여 화학 흡착 성능이 서서히 저하된다. 그 때문에, 산성, 염기성을 갖지 않는 무기 입자를 양자의 사이에 개재시킴으로써, 산, 염기 각각의 활성탄의 접촉을 억제하여 화학 흡착 성능의 장수명화를 도모할 수 있다.
두 번째 점은 무기 입자에 첨착하는 알데히드 성분과 반응하는 약제는 pH가 약산성 내지 중성 부근일 경우에 공기 중의 알데히드 가스와의 반응성이 높은 것이 많기 때문에, 알데히드 흡착제를 산 첨착 활성탄 또는 염기 첨착 활성탄 중 어느 하나만과 병용하는 경우와 비교하여, 알데히드 흡착제를 양자와 병용함으로써 적절한 pH를 유지할 수 있기 때문에, 본 약제가 본래 가지고 있는 알데히드 흡착 성능 을 발휘하고, 또한 그 성능을 장기 보관 후에도 유지할 수 있다.
본 발명의 가스 흡착제에 사용하는 (A1) 산 첨착 활성탄 및 (A2) 염기 첨착 활성탄의 합계 질량(MA)과 (B) 알데히드 흡착제의 질량(MB)의 비율은 (MA):(MB) = 95:5∼25:75의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 (MA):(MB) = 90:10∼35:65의 범위이다. 이 범위에서 가스 흡착제를 배합함으로써, 필터로서 사용했을 때의 흡착된 가스의 재방출량이 저감되고, 또한 (A1) 산 첨착 활성탄과 (A2) 염기 첨착 활성탄의 접촉에 의한 서로의 성능 저하를 억제할 수 있다. (MA)의 비율을 95 이하로 함으로써, 가스 흡착제 내에서 (A1) 산 첨착 활성탄과 (A2) 염기 첨착 활성탄의 접촉에 의한 중화 반응을 적게 할 수 있어서, 서로의 화학 흡착 성능의 저하를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 반대로, (MA)의 비율을 25 이상으로 함으로써, 공기 중의 산성이나 염기성 가스의 흡착 성능이 보다 충분해지고, (B) 알데히드 흡착제의 표면에 부착된 이들 가스 성분을 화학 흡착하여 불쾌한 냄새의 발생을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 본 발명의 가스 흡착제의 pH는 3∼7이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼7이다. pH를 3∼7로 함으로써, 산성 가스, 염기성 가스 및 포름알데히드 등의 무극성 가스의 흡착-탈리 특성에 편향을 발생시키지 않기 때문에 바람직하다. 또한, 가스 흡착제의 pH는 온도 20℃의 초순수 5g 중에 가스 흡착제 0.3g을 투입했지만 물 중의 pH를 유리 전극식 pH계로 측정할 수 있다.
본 발명의 가스 흡착제에 사용하는 (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름은 40∼500㎛인 것이 바람직하고, (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름은 40∼500㎛인 것이 바람직하다. 또한, (B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 95∼600인 것이 바람직하고, (B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 95∼600인 것이 바람직하다.
(A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름을 40㎛ 이상, 바람직하게는 50㎛ 이상, (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름을 40㎛ 이상, 바람직하게는 50㎛ 이상으로 함으로써, 활성탄의 입자수를 적당한 정도로 억제할 수 있고, (A1) 산 첨착 활성탄과 (A2) 염기 첨착 활성탄끼리의 접촉 빈도가 적어지기 때문에 성능 저하를 억제할 수 있다. 또한, (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름을 500㎛ 이하, 바람직하게는 400㎛ 이하, (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름을 500㎛ 이하, 바람직하게는 400㎛ 이하로 함으로써, 하나의 활성탄 입자와 주위의 활성탄 입자의 접촉 정도를 감소시킬 수 있기 때문에, 성능 저하를 억제할 수 있다. 또한, (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름과 (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름의 비는 가까운 편이 바람직하고, 구체적으로는 (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 80∼120인 것이 바람직하다.
또한, (B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름을 95 이상, 바람직하게는 100 이상, (B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름을 95 이상, 바람직하게는 100 이상으로 함으로써, 시트상으로 형성 후의 통기성을 보다 충분한 것으로 할 수 있고, (B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름을 600 이하, 바람직하게는 500 이하, (B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름을 600 이하, 바람직하게는 500 이하로 함으로써, 활성탄의 입자수와 비교한 무기 입자의 입자수가 보다 적절하게 되어, (A1) 산 첨착 활성탄 및 (A2) 염기 첨착 활성탄의 접촉을 억제하는 중간 입자로서의 작용을 보다 충분한 것으로 할 수 있다.
또한, 여기서 말하는 평균 입자 지름이란, JIS-Z-8815(1994)에 의해 입자 지름 분포를 측정하고, 입상의 (A1) 산 첨착 활성탄, (A2) 염기 첨착 활성탄 및 (B) 알데히드 흡착제의 각각에 대해, 총 질량의 50질량%가 통과하는 메쉬의 크기에 상당하는 입자 지름으로 한다. 또한, (A1) 산 첨착 활성탄, (A2) 염기 첨착 활성탄 및 (B) 알데히드 흡착제의 형상으로서는 각각 구상, 파쇄상, 주상 등 공지의 것에서 임의로 선정 가능하다.
본 발명의 가스 흡착제는 시트상으로 형성되어 사용되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 가스 흡착제는 가스 흡착 시트에 적합하게 사용된다. 여기서 말하는 가스 흡착제가 시트상으로 형성되어 있다는 것은 가스 흡착제 입자를 포백의 섬유 사이에 분산시켜 시트상을 형성하는 방법이나, 복합 가스 흡착제의 표면을 접착제 등으로 연결하여 시트상으로 형성하는 방법을 들 수 있다. 여기서, 포백의 형태는 특별히 한정되지 않고, 직물, 편물, 성형 네트, 부직포 등으로부터 임의로 선택할 수 있다. 그 중에서도, 부직포는 사용하는 섬유의 섬유 지름, 섬유 길이 등을 임의로 선택, 복합함으로써 소망의 물성을 용이하게 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 부직포로는 케미컬 본드 부직포, 습식 증지 부직포, 스펀 본드 부직포, 멜트 블로우 부직포, 스펀 레이스 부직포 및 에어레이드 부직포 등을 들 수 있다.
본 발명의 가스 흡착제가 시트상으로 형성될 때의 가스 흡착제의 단위면적당 중량은 15∼400g/㎡의 범위가 바람직하다. 또한, 30∼300g/㎡의 범위이면, 가스 흡착 용량이 높고, 또한 얻어진 시트상 여재를 에어 필터로 가공할 때의 플리츠(접힘) 가공성이 우수하기 때문에 보다 바람직하다.
가스 흡착제는 입자상으로 이루어진 것이 바람직하고, 형상으로서는 구상, 파쇄상, 주상 등 공지의 것에서 임의로 선정 가능하다.
본 발명의 가스 흡착제는 여재에 적합하게 사용된다. 이 여재는 2층 이상의 부직포 및 본 발명의 가스 흡착제를 포함한다. 2층 이상의 부직포에 의해 형성되는 하나 이상의 층 간 중 적어도 하나에 본 발명의 가스 흡착제가 유지되어 있다.
본 발명의 여재에 있어서의 가스 흡착제의 사용량은 여재로서 사용했을 때의 가스의 제거 효율과 흡착 용량을 얻는 관점에서, 40∼400g/㎡의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100∼200g/㎡이다.
상기 여재가 구비하는 부직포는 일렉트릿 부직포인 것이 바람직하다. 일렉 트릿 부직포임으로써, 상기 여재는 공기 중의 분진을 보다 높은 효율로 포집할 수 있기 때문에 바람직하다.
여재의 구체적인 제조 방법으로서는, 예를 들면 일방의 부직포 상에 가스 흡착제 입자와 분말상의 열접착 수지 입자를 정량 균일 살포하고, 히터로 열접착 수지 입자를 가열 용융한 후, 다른 타방의 부직포를 적층 압착함으로써 일체화하는 방법이나, 일방의 부직포 상에 가열 용융 수지를 스프레이하면서 가스 흡착제 입자를 살포한 후, 다른 타방의 부직포를 적층 압착함으로써 일체화하는 방법 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 부직포의 두께는 일정한 강도를 갖고, 또한 플리츠 접힘 가공을 했을 때에 일정 용적에 수용할 수 있는 면적을 증가시키는 관점에서, 0.08∼0.60mm가 바람직하고, 그 하한은 0.15mm 이상이 보다 바람직하고, 그 상한은 0.50mm 이하가 보다 바람직하다. 또한, 상기 여재는 2층 이상의 부직포를 갖고 있지만, 이들 부직포의 두께는 동일해도 상이해도 좋다.
상기 부직포에 사용하는 섬유로서는 천연 섬유, 합성 섬유 또는 유리 섬유 또는 금속 섬유 등의 무기 섬유를 사용할 수 있고, 그 중에서도 용융 방사가 가능한 열가소성 수지의 합성 섬유가 바람직하다.
본 발명의 에어 필터는 본 발명의 가스 흡착 시트 또는 본 발명의 여재 및 외측 프레임을 구비한다. 여재의 사방은 외측 프레임에 고정되어 구성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 가스 흡착 시트 또는 여재는 시트상인 채로 사용해도, 플리츠 가공된 상태에서 산곡을 갖는 입체 형상을 형성해도 좋다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명의 작용 효과를 보다 구체적으로 나타내지만, 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
[가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]
가스 흡착제와 폴리에틸렌계 접착 파우더(AbiforAG사제 Abifor 1200)(이하, 접착 파우더라고 함)를 가스 흡착제 2:접착 파우더 1의 질량 비율로 블렌딩하고, 그것을 폴리에스테르 섬유로 이루어진 스펀 본드 부직포(Toray Industries, Inc.제, AXTAR(등록상표) H2070-1S, 두께 0.27mm) 상에 소정량 균일하게 살포하고, 가열로 내에서 110℃∼130℃로 가열함으로써 접착 파우더를 용융시키고, 그 살포면에 일렉 트릿 멜트 블로우 부직포(단위면적당 중량 30g/㎡, 두께 0.25mm)를 적층한 후, 닙 롤에 의해 가압하여 소정의 두께의 시트상의 여재를 얻는다.
[측정 방법]
(1) 톨루엔의 포화 흡착량(g/㎡)
상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에서 얻어진 가스 흡착제를 사용한 시트상 여재를 10cm×10cm의 사각형으로 채취하고, 그것을 80℃로 가열한 건조기 내에 넣고, 2시간 건조 처리하고, 꺼낸 여재의 질량(g)을 전자 천칭으로 측정했다. 얻어진 측정값을 m1(g)이라고 했다. 다음으로, 습도를 50% RH로 관리한 10L의 데시케이터 내에 톨루엔을 포화시키고, 거기에 질량 측정한 후의 여재를 투입하고, 24시간 방치했다. 그리고, 상기 데시케이터 내로부터 꺼낸 후의 여재의 질량(g)을 전자 천칭으로 측정했다. 얻어진 측정값을 m2(g)라고 했다. 다음에, 하기 계산식으로부터, 여재의 단위면적당 톨루엔 포화 흡착 용량을 산출했다.
· 톨루엔 포화 흡착 용량 = (m2 - m1)/(0.1 × 0.1) (g/㎡).
(2) 톨루엔의 탈리율(%)
상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에서 얻어진 가스 흡착제를 사용한 시트상 여재로부터 지름 6cm의 원경의 여재 샘플(면적 28.3㎠)을 채취하고, 그것을 80℃로 가열한 건조기 내에 넣고, 2시간 건조 처리 후에 꺼냈다. 다음에, 통풍 직경 4cm 및 몸통부 길이 15cm로 이루어진 원통상 풍동을 2개 준비하고, 각각을 여재 샘플의 일방의 면측과 타방의 면측에 장착했다. 다음에, 여재 샘플의 일방의 면측으로부터 타방의 면측 방향으로 온도를 20℃, 상대 습도를 50%로 조정한 농도 80ppm의 톨루엔 가스를 포함하는 공기를 풍속 20cm/sec로 통과시켰다. 여재 샘플에 톨루엔 가스를 통과시킨 120초 후부터 여재 샘플의 하류측(여재 샘플의 타방의 면측)의 공기의 톨루엔 농도(ppm)를 적외 흡광식 가스 농도계(Nippon Thermo Co., Ltd.제, MIRANSapphlRe)를 사용하여 10초 간격으로 25분간 측정했을 때에 가스의 통과를 정지하고, 거기까지 하류측에서 검출된 공기 중의 톨루엔의 농도로부터 여재의 단위면적(1㎡)당 톨루엔의 적산 흡착량(g/㎡)을 계산했다.
톨루엔의 적산 흡착량을 측정한 후의 여재 샘플에 온도가 20℃, 습도가 50% RH인 공기만을 풍속 0.06m/초로 통과시켰다. 여재 샘플에 공기를 통과시킨 20초 후부터 여재 샘플의 하류측(여재 샘플의 타방의 면측)의 공기의 톨루엔 농도(ppm)를 상기와 동일한 적외 흡광식 가스 농도계를 이용하여 2초 간격으로 5분간 측정하고, 검출된 공기 중의 톨루엔의 농도로부터 톨루엔의 적산 탈리량을 측정하고, 얻어진 측정 결과로부터 여재의 단위면적(1㎡)당 톨루엔의 적산 탈리량(g/㎡)을 계산했다.
얻어진 단위면적(1㎡)당 톨루엔의 적산 흡착량(g/㎡)과 단위면적(1㎡)당 톨루엔의 적산 탈리량(g/㎡)으로부터 이하의 식으로 톨루엔의 탈리율(%)을 산출했다.
톨루엔의 탈리율(%) = 단위면적(1㎡)당 톨루엔의 적산 탈리량(g/㎡)/단위면적(1㎡)당 톨루엔의 적산 흡착량(g/㎡) × 100.
(3) 암모니아의 포화 흡착량(g/㎡)
상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에서 얻어진 가스 흡착제를 사용한 시트상 여재로부터 지름 6cm의 원경의 여재 샘플(면적 28.3㎠)을 채취하고, 그것을 80℃로 가열한 건조기 내에 넣고, 2시간 건조 처리 후에 꺼냈다. 다음에, 통풍 직경 4cm 및 몸통부 길이 15cm로 이루어진 원통상 풍동을 2개 준비하고, 각각을 여재 샘플의 일방의 면측과 타방의 면측에 장착했다. 다음에, 여재 샘플의 일방의 면측으로부터 타방의 면측 방향으로 온도를 20℃, 상대 습도를 50%로 조정한 농도 10ppm의 암모니아 가스를 포함하는 공기를 풍속 20cm/sec로 통과시켰다. 여재 샘플에 암모니아를 통과시킨 120초 후부터, 여재 샘플의 하류측(여재 샘플의 타방의 면측)의 공기의 암모니아 농도(ppm)를 적외 흡광식 가스 농도계(Nippon Thermo Co., Ltd.제, MIRANSapphlRe)를 이용하여 10초 간격으로 60분간 측정하고, 샘플 하류측의 암모니아 가스 농도가 9ppm, 즉 여재의 암모니아 흡착 효율이 10%에 도달할 때까지 측정하고, 얻어진 측정 결과로부터 여재의 단위면적(1㎡) 당 암모니아의 적산 흡착량(g/㎡)을 계산하여 포화 흡착량으로 했다.
(4) 아세트산의 탈리율(%)
상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에서 얻어진 가스 흡착제를 사용한 시트상 여재로부터 지름 6cm의 원경의 여재 샘플(면적 28.3㎠)을 채취하고, 그것을 80℃로 가열한 건조기 내에 넣고, 2시간 건조 처리 후에 꺼냈다. 다음에, 통풍 직경 4cm 및 몸통부 길이 15cm로 이루어진 원통상 풍동을 2개 준비하고, 각각을 여재 샘플의 일방의 면측과 타방의 면측에 장착했다. 다음에, 여재 샘플의 일방의 면측으로부터 타방의 면측 방향으로 온도를 20℃, 상대 습도를 50%로 조정한 농도 80ppm의 아세트산 가스를 포함하는 공기를 풍속 20cm/sec로 통과시켰다. 여재 샘플에 아세트산 가스를 통과시킨 120초 후부터 여재 샘플의 하류측(여재 샘플의 타방의 면측)의 공기의 아세트산 농도(ppm)를 적외 흡광식 가스 농도계(Nippon Thermo Co., Ltd.제, MIRANSapphlRe)를 이용하여 10초 간격으로 25분간 측정했을 때에 가스의 통과를 정지하고, 거기까지 하류측에서 검출된 공기 중의 아세트산의 농도로부터 여재의 단위면적(1㎡)당 아세트산의 적산 흡착량(g/㎡)을 계산했다.
아세트산의 적산 흡착량을 측정한 후의 여재 샘플에 온도가 20℃, 습도가 50% RH인 공기만을 풍속 0.06m/초로 통과시켰다. 여재 샘플에 공기를 통과시킨 20초 후부터 여재 샘플의 하류측(여재 샘플의 타방의 면측)의 공기의 아세트산 농도(ppm)를 상기와 같은 적외 흡광식 가스 농도계를 이용하여 2초 간격으로 5분간 측정하고, 검출된 공기 중의 아세트산의 농도로부터 아세트산의 적산 탈리량을 측정하고, 얻어진 측정 결과로부터 여재의 단위면적(1㎡)당 아세트산의 적산 탈리 양(g/㎡)을 계산했다.
얻어진 단위면적(1㎡)당 아세트산의 적산 흡착량(g/㎡)과 단위면적(1㎡)당 아세트산의 적산 탈리량(g/㎡)으로부터 이하의 식으로 아세트산의 탈리율(%)을 산출했다.
아세트산의 탈리율(%) = [단위면적(1㎡)당 아세트산의 적산 탈리량(g/㎡)/단위면적(1㎡)당 아세트산의 적산 흡착량(g/㎡)] × 100.
(5) 포름알데히드의 공간 정화 능력(F-CADR) 신품(㎥/hr)
상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에서 얻어진 가스 흡착제를 이용한 시트상 여재를 너비 289mm, 길이 7.8m분 제작하고, 레시프로 플리츠 가공기(HOPTECH CO., LTD.제, W650)를 이용하여 여재의 길이 방향에 대해 접힘 높이 58mm로 66산분 플리츠 가공한 후, 그 여재를 한번 전개하고, 여재 표리의 각 면 상에 핫 멜트 어플리케이터(ITW Dynatec Company제, Dynamelt)를 이용하여 180℃로 가열하여 용융시킨 폴리올레핀계 수지(Hitachi Kasei Polymer Co., Ltd.제, 하이본 9500)를 압공 노즐을 사용하여 두께 3mm, 여재 폭 방향에 대해 5cm 간격으로 총 6개 연속으로 도포한 후, 다시 플리츠 가공의 접은 자국에 맞추어 접고, 인접하는 플리츠 산끼리의 간격이 5.6㎜가 되도록 선상의 핫 멜트 수지끼리를 접착 고정시켜, 대략 직육면체의 플리츠 형상의 여재를 얻었다.
단위면적당 중량 260g/㎡, 두께 1mm의 폴리에스테르 서멀 본드 부직포를 폭 60mm로 컷팅한 외측 프레임을 롤 코터(EPIC Co., Ltd.제, R2)로 200℃에서 가열, 용융시킨 폴리올레핀계 접착제(Hitachi Kasei Polymer Co., Ltd.제, 하이본 YH450-1)를 이용하여 상기 플리츠 형상의 여재의 사방에 첩부하여, 정면 너비 사이즈로서 세로 372㎜, 가로 291㎜로, 높이 60㎜의 에어 필터를 얻었다.
상기 에어 필터를 시판의 공기청정기(정격 풍량 450㎡/시)에 탑재 후, 30㎥의 시험실 내에 설치하고, 「GB/T 18001-2015 Air cleaner」에 준거한 방법으로 포름알데히드의 CARD(㎥/hr)를 측정했다.
(6) 포름알데히드의 공간 정화 능력(F-CADR) 장기 보관 후(㎥/hr)
상기 (5)와 동일한 방법으로 얻어진 에어 필터를 온도 60℃, 상대 습도 60% RH의 환경하에서 30일간 방치한 후, 상기 (5)와 동일한 공기청정기에 탑재하고, 상기 (5)와 동일한 시험 방법으로 포름알데히드의 CADR(㎥/hr)를 측정했다.
(7) 2차 냄새 발생의 냄새 강도(점) 및 쾌·불쾌도(점)
상기 (5)와 동일한 방법으로 얻어진 에어 필터를 시판의 공기청정기(정격 풍량 450㎥/시간)에 탑재했다. 다음에, 이 공기청정기를 용적 1㎥의 투명 아크릴제의 시험실 내에 설치하고, 그 시험실 내에서 담배(뫼비우스 10mg) 5개를 연소시킨 후, 공기청정기를 가동시키고, 연소 연기를 에어 필터에 30분간 포집시켰다. 이 작업을 10회 반복하여 총 50개분의 담배 연소 연기를 포집시켰다.
상기 담배 연소 연기 포집 후의 공기청정기를 용적 30㎥의 시험실 내에서 가동시키지 않고 24시간 방치하고, 그 후 공기청정기를 가동시키고, 배출되는 공기의 냄새 강도, 및 쾌·불쾌도를 표 1 및 표 2에 나타내는 판정 기준으로 5명의 패널러가 채점하고, 그 평균값을 구했다.
(8) 활성탄의 세공의 세공 용적
활성탄 0.10g을 유리 셀에 넣고, 150℃에서 5시간 탈기한 후, BEL Japan Inc.제의 장치 BELSORP-18PLUS를 사용하여, 액체 질소 온도 77K, 장치 내 온도를 35℃, 포화 증기압은 101.3kPa로 설정한 조건에서, 활성탄을 장치에 투입하고, 질소의 등온 흡착, 탈착 과정을 측정했다. 측정 결과로부터, MP법으로 세공 지름 0.4∼2nm의 세공의 세공 용적을 계산하고, BJH법으로 세공 지름 0.4nm 이상의 세공의 세공 용적을 계산했다.
[실시예 1]
산 첨착 활성탄으로서, 입상 활성탄(Manei Kogyo K.K.제, MNC30/60-O, JISZ8815법에 의한 평균 입자 지름 300㎛, BET 다점법으로 측정된 비표면적 1200㎡/g)에 시트르산을 전체의 40질량%가 되도록 첨착 처리한, 비표면적이 450㎡/g인 첨착 활성탄과, 염기 첨착 활성탄으로서 상기 첨착 활성탄과 동일한 입상 활성탄에 탄산칼륨을 전체의 7질량%가 되도록 첨착한, 비표면적이 800㎡/g인 첨착 활성탄과, 알데히드 흡착제로서 다공질 실리카 입자(BJH법에 의해 측정된 세공 용적 1.0cc/g, BET 다점법으로 측정된 비표면적 500㎡/g, JISZ8815 법에 의한 평균 입자 지름 400㎛)에 아디프산 디히드라지드(Nihon Kasei Co., Ltd.제)를 전체의 7질량%가 되도록 첨착시킨 흡착제를, 산 첨착 활성탄:염기 첨착 활성탄:알데히드 흡착제 = 10:10:80의 질량 비율로 배합한 가스 흡착제를 사용했다. 이 가스 흡착제를 사용하여 상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에 기재된 방법으로 가스 흡착제를 갖는 여재를 제조했다. 가스 흡착제를 100g/㎡ 사용했으므로, 산 첨착 활성탄이 10g/㎡, 염기 첨착 활성탄이 10g/㎡, 알데히드 흡착제가 80g/㎡가 되기 때문에, 첨착 활성탄 합계:알데히드 흡착제 = 20:80의 질량 비율이 되었다. 또한, 이 여재의 두께는 0.9mm이었다.
얻어진 여재를 사용하여 상기 (1)∼(8)의 측정을 행했다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 산 첨착 활성탄, 염기 첨착 활성탄 및 알데히드 흡착제를 산 첨착 활성탄:염기 첨착 활성탄:알데히드 흡착제 = 30:30:90의 질량 비율로 배합한 가스 흡착제를 사용했다. 이 가스 흡착제를 사용하여 상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에 기재된 방법으로 가스 흡착제를 갖는 여재를 제조했다. 가스 흡착제를 150g/㎡ 사용했으므로, 산 첨착 활성탄이 30g/㎡, 염기 첨착 활성탄이 30g/㎡, 알데히드 흡착제가 90g/㎡가 되기 때문에, 첨착 활성탄 합계:알데히드 흡착제 = 40:60의 질량 비율이 되었다. 또한, 이 여재의 두께는 1.1mm이었다.
얻어진 여재를 이용하여 상기 (1)∼(8)의 측정을 행했다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 산 첨착 활성탄, 염기 첨착 활성탄 및 알데히드 흡착제를 산 첨착 활성탄:염기 첨착 활성탄:알데히드 흡착제 = 36:36:8의 질량 비율로 배합한 가스 흡착제를 사용했다. 이 가스 흡착제를 사용하여 상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에 기재된 방법으로 가스 흡착제를 갖는 여재를 제조했다. 가스 흡착제를 80g/㎡ 사용했으므로, 산 첨착 활성탄이 36g/㎡, 염기 첨착 활성탄이 36g/㎡, 알데히드 흡착제가 8g/㎡가 되기 때문에, 첨착 활성탄 합계:알데히드 흡착제 = 90:10의 질량 비율이 되었다. 또한, 이 여재의 두께는 0.7mm이었다.
얻어진 여재를 이용하여 상기 (1)∼(8)의 측정을 행했다.
[실시예 4]
산 첨착 활성탄으로서 입상 활성탄(Manei Kogyo K.K.제, MNC30/60-O, JISZ8815법에 의한 평균 입자 지름 300㎛, BET 다점법으로 측정된 비표면적 1200㎡/g)에 오르소 인산을 전체의 20질량%가 되도록 첨착 처리한, 비표면적이 700㎡/g인 첨착 활성탄과, 염기 첨착 활성탄으로서 상기 첨착 활성탄과 동일한 입상 활성탄에 탄산수소나트륨을 전체의 5질량%가 되도록 첨착한, 비표면적이 950㎡/g인 첨착 활성탄과, 알데히드 흡착제로서 실시예 1과 동일한 흡착제를 산 첨착 활성탄:염기 첨착 활성탄:알데히드 흡착제 = 30:30:90의 질량 비율로 배합한 가스 흡착제를 사용했다. 이 가스 흡착제를 사용하여 상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에 기재된 방법으로 가스 흡착제를 갖는 여재를 제조했다. 가스 흡착제를 150g/㎡ 사용했으므로, 산 첨착 활성탄이 30g/㎡, 염기 첨착 활성탄이 30g/㎡, 알데히드 흡착제가 90g/㎡가 되기 때문에, 첨착 활성탄 합계:알데히드 흡착제 = 40:60의 질량 비율이 되었다. 또한, 이 여재의 두께는 1.2mm이었다.
얻어진 여재를 이용하여 상기 (1)∼(8)의 측정을 행했다.
[실시예 5]
실시예 4와 동일한 산 첨착 활성탄, 염기 첨착 활성탄과, 알데히드 흡착제로서 다공질 실리카 입자(BJH법에 의해 측정된 세공 용적 1.0cc/g, BET 다점법으로 측정된 비표면적 500㎡/g, JISZ8815법에 의한 평균 입자 지름 280㎛)에 아디프산 디히드라지드(Nihon Kasei Co., Ltd.제)를 전체의 7질량%가 되도록 첨착시킨 흡착제를 산 첨착 활성탄:염기 첨착 활성탄:알데히드 흡착제 = 30:30:90의 질량 비율로 배합한 가스 흡착제를 사용했다. 이 가스 흡착제를 사용하여 상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에 기재된 방법으로 가스 흡착제를 갖는 여재를 제조했다. 가스 흡착제를 150g/㎡ 사용했으므로, 산 첨착 활성탄이 30g/㎡, 염기 첨착 활성탄이 30g/㎡, 알데히드 흡착제가 90g/㎡가 되기 때문에, 첨착 활성탄 합계:알데히드 흡착제 = 40:60의 질량 비율이 되었다. 또한, 이 여재의 두께는 1.1mm이었다.
얻어진 여재를 이용하여 상기 (1)∼(8)의 측정을 행했다.
[실시예 6]
산 첨착 활성탄으로서 입상 활성탄(KURARAY CO., LTD.제, KURARAY COAL(등록상표) GW30/60D, JISZ8815법에 의한 평균 입자 지름 300㎛ BET 다점법으로 측정된 비표면적 950㎡/g)에 실시예 4와 동일한 오르소 인산을 전체의 20질량%가 되도록 첨착 처리한, 비표면적이 600㎡/g인 첨착 활성탄과, 염기 첨착 활성탄으로서 상기 첨착 활성탄과 동일한 입상 활성탄에 실시예 4와 동일한 탄산수소나트륨을 전체의 5질량%가 되도록 첨착한, 비표면적이 850㎡/g인 첨착 활성탄과, 알데히드 흡착제로서 실시예 5와 동일한 흡착제를 산 첨착 활성탄:염기 첨착 활성탄:알데히드 흡착제 = 20:40:90의 질량 비율로 배합한 가스 흡착제를 사용했다. 이 가스 흡착제를 사용하여 상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에 기재된 방법으로 가스 흡착제를 갖는 여재를 제조했다. 가스 흡착제를 150g/㎡ 사용했으므로, 산 첨착 활성탄이 20g/㎡, 염기 첨착 활성탄이 40g/㎡, 알데히드 흡착제가 90g/㎡가 되기 때문에, 첨착 활성탄 합계:알데히드 흡착제 = 40:60의 질량 비율이 되었다. 또한, 이 여재의 두께는 1.2mm이었다.
얻어진 여재를 이용하여 상기 (1)∼(8)의 측정을 행했다.
[비교예 1]
염기 첨착 활성탄을 사용하지 않고, 산 첨착 활성탄으로서 실시예 1과 동일한 시트르산 첨착 입상 활성탄, 알데히드 흡착제로서 실시예 5와 동일한 흡착제를 산 첨착 활성탄:알데히드 흡착제 = 60:90의 질량 비율로 배합한 가스 흡착제를 사용했다. 이 가스 흡착제를 150g/㎡ 사용하고, 상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에 기재된 방법으로 가스 흡착제를 갖는 여재를 제조했다. 가스 흡착제를 150g/㎡ 사용했으므로, 산 첨착 활성탄이 60g/㎡, 알데히드 흡착제가 90g/㎡가 되기 때문에, 첨착 활성탄 합계:알데히드 흡착제 = 40:60의 질량 비율이 되었다. 또한, 이 여재의 두께는 1.0mm이었다.
얻어진 여재를 이용하여 상기 (1)∼(8)의 측정을 행했다.
[비교예 2]
산 첨착 활성탄을 사용하지 않고, 염기 첨착 활성탄으로서 실시예 1과 동일한 탄산칼륨 첨착 입상 활성탄, 알데히드 흡착제로서 실시예 5와 동일한 흡착제를 염기 첨착 활성탄:알데히드 흡착제 = 60:90의 질량 비율로 배합한 가스 흡착제를 사용했다. 이 가스 흡착제를 150g/㎡ 사용하고, 상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에 기재된 방법으로 가스 흡착제를 갖는 여재를 제조했다. 가스 흡착제를 150g/㎡ 사용했기 때문에, 염기 첨착 활성탄이 60g/㎡, 알데히드 흡착제가 90g/㎡가 되기 때문에, 첨착 활성탄 합계:알데히드 흡착제 = 40:60의 질량 비율이 되었다. 또한, 이 여재의 두께는 1.0mm이었다.
얻어진 여재를 이용하여 상기 (1)∼(8)의 측정을 행했다.
[비교예 3]
알데히드 흡착제를 사용하지 않고, 산 첨착 활성탄으로서 실시예 1과 동일한 시트르산 첨착 입상 활성탄, 염기 첨착 활성탄으로서 실시예 1과 동일한 탄산칼륨 첨착 입상 활성탄을 산 첨착 활성탄:염기 첨착 활성탄 = 50:100의 질량 비율로 배합한 가스 흡착제를 사용했다. 이 가스 흡착제를 총 150g/㎡ 사용하고, 상기 [가스 흡착제를 이용한 여재의 제조 방법]에 기재된 방법과 동일한 방법으로 여재를 제조했다. 가스 흡착제를 150g/㎡ 사용했으므로, 산 첨착 활성탄이 50g/㎡, 염기 첨착 활성탄이 100g/㎡가 되기 때문에, 첨착 활성탄 합계:알데히드 흡착제 = 100:0의 질량 비율이 되었다. 또한, 이 여재의 두께는 1.0mm이었다.
얻어진 여재를 이용하여 상기 (1)∼(8)의 측정을 행했다.
실시예 1∼6의 가스 흡착제, 실시예 1∼6의 가스 흡착제를 이용한 여재 및 에어 필터에 대해서 표 3, 4에, 비교예 1∼3의 가스 흡착제, 비교예 1∼3의 가스 흡착제를 사용한 여재 및 에어 필터를 표 5, 6에 정리했다.
실시예 1에서는 산 첨착 활성탄, 염기 첨착 활성탄 및 알데히드 흡착제를 복합한 가스 흡착제를 사용하고 있기 때문에, 흡착 후의 탈리율이 낮다. 또한, 산으로서 사용한 시트르산이 공기 중의 암모니아 가스를 산·염기 반응에 의해 흡착하기 때문에, 암모니아의 흡착 용량이 우수하고, 염기로서 사용한 탄산칼륨이 공기 중의 아세트산 가스를 산·염기 반응에 의해 흡착하기 때문에, 아세트산 흡착 후의 탈리율이 낮다. 또한, 무기 입자의 개재에 의해 활성탄에의 첨착 성분인 시트르산과 탄산칼륨의 접촉에 의한 중화 반응이 억제되기 때문에, 장기 보관 후에도 암모니아 가스와 아세트산 가스의 흡착 성능이 유지되고 있었다. 또한, 얻어진 여재를 필터로 가공해서 공기청정기에 탑재했을 때의 포름알데히드의 청정 능력(F-CADR)의 성능도 양호하고, 담배 냄새 흡착 후의 2차 냄새 발생의 냄새 강도가 작고 또한 불쾌한 냄새를 느끼기 어려운, 즉 장수명의 에어 필터였다.
실시예 2 및 3에서는, 모두 실시예 1보다 산 첨착 활성탄, 염기 첨착 활성탄의 사용량 및 가스 흡착제 전체에 차지하는 비율을 증가시켰기 때문에, 실시예 1과 비교하여 암모니아의 포화 흡착량이 증가하고, 아세트산 흡착 후의 탈리율이 감소했다. 그 때문에, 얻어진 여재를 필터로 가공해서 공기청정기에 탑재했을 때의 담배 냄새 흡착 후의 2차 냄새 발생의 냄새 강도가 작아서, 사용자가 불쾌하게 느끼기 어려운, 즉 장수명의 에어 필터였다.
실시예 4에서는, 실시예 1보다 공기 중의 암모니아 가스와의 반응성이 우수한 오르소 인산을 첨착한 활성탄을 사용하고 있기 때문에, 암모니아의 포화 흡착량이 향상되었다. 또한, 실시예 1보다 활성탄의 세공이 폐색되기 어려운 탄산수소나트륨을 사용함으로써 물리 흡착 능력이 높은 염기 첨착 활성탄이 되어, 아세트산의 탈리량이 낮고 또한 톨루엔의 포화 흡착량이 향상되었다. 그 때문에, 얻어진 여재를 필터로 가공해서 공기청정기에 탑재했을 때의 담배 냄새 흡착 후의 2차 냄새 발생의 냄새 강도가 작아서, 사용자가 불쾌하게 느끼기 어려운, 즉 장수명의 에어 필터였다.
실시예 5에서는, 무기 입자로 이루어진 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름이 산 첨착 활성탄 및 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름과 거의 동일한 것을 사용했기 때문에, 무기 입자의 개재에 의해 활성탄에의 첨착 성분인 오르소 인산과 탄산수소나트륨의 접촉에 의한 중화 반응이 억제되기 때문에, 장기 보관 후에도 암모니아 가스와 아세트산 가스의 흡착 성능이 유지되고 있었다. 또한, 얻어진 여재를 필터로 가공해서 공기청정기에 탑재했을 때의 포름알데히드의 청정 능력(F-CADR)의 성능도 양호하고, 담배 냄새 흡착 후의 2차 냄새 발생의 냄새 강도가 작고 또한 불쾌한 냄새를 느끼기 어려운, 즉 장수명의 에어 필터였다.
실시예 6에서는, 실시예 1∼5와 비교하여 산 첨착 활성탄 및 염기 첨착 활성탄의 전체 세공의 세공 용적에 대하여 세공 지름이 0.4∼2㎚인 세공에 의한 세공 용적의 비율이 높은 것을 사용하고 있기 때문에, 실시예 1∼5와 비교하여 톨루엔, 아세트산 흡착 후의 탈리율이 감소했다. 또한, 얻어진 여재를 필터로 가공해서 공기청정기에 탑재했을 때의 포름알데히드의 청정 능력(F-CADR)의 성능도 양호하고, 담배 냄새 흡착 후의 2차 냄새 발생의 냄새 강도가 작고 또한 불쾌한 냄새를 느끼기 어려운, 즉 장수명의 에어 필터였다.
비교예 1은 염기 첨착 활성탄을 포함하지 않기 때문에, 공기 중의 아세트산 가스는 모두 활성탄의 물리 흡착 특성에 의해 흡착되어 흡착 후의 탈리율이 현저하게 높았다. 그 때문에, 필터로 가공해서 공기청정기에 탑재해서, 담배 냄새 흡착 후의 2차 냄새 발생의 냄새 강도가 높고, 불쾌도가 높은 냄새가 느껴졌다.
비교예 2는 산 첨착 활성탄을 포함하지 않기 때문에, 암모니아의 포화 흡착 용량이 현저하게 낮았다. 그 때문에, 필터로 가공해서 공기청정기에 탑재해서, 암모니아 성분을 고농도 함유하는 담배 냄새 흡착 후의 2차 냄새 발생의 냄새 강도가 높고, 불쾌도가 높은 냄새가 느껴졌다. 또한, 염기 첨착 활성탄의 영향으로 가스 흡착제 전체의 pH가 알칼리 사이드로 변화하여, 포름알데히드 흡착 성능의 저하가 발생한 것으로 생각되고, 포름알데히드 청정 능력(F-CADR)의 저하가 보였다.
비교예 3은 알데히드 화학 흡착제를 사용하고 있지 않기 때문에, 필터로 가공해서 공기청정기에 탑재했을 때의 포름알데히드의 청정 능력(F-CADR)의 성능이 낮다. 또한, 산 첨착 활성탄과 염기 첨착 활성탄이 밀착되어, 첨착 약제의 중화반응에 의해 암모니아나 아세트산의 흡착 성능이 저하되었기 때문에, 필터로 가공해서 공기청정기에 탑재했을 때의 담배 냄새 흡착 후의 가스 성분의 재방출량이 많아져서, 2차 냄새 발생의 강도가 강하고, 불쾌도가 높은 냄새가 느껴졌다.
(산업상이용가능성)
본 발명에 의한 가스 흡착제는 주로 가정용 공기청정기에 탑재되어, 실내 공기를 청정화하기 위한 에어 필터 및 여재에 사용된다.
Claims (8)
- (A1) 산 첨착 활성탄, (A2) 염기 첨착 활성탄 및 (B) 알데히드 흡착제를 포함하는 가스 흡착제.
- 제 1 항에 있어서,
(A1) 산 첨착 활성탄 및 (A2) 염기 첨착 활성탄의 합계 질량(MA)과, (B) 알데히드 흡착제의 질량(MB)의 비율이 (MA):(MB) = 95:5∼25:75인 가스 흡착제. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
(A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 40∼500㎛, (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 40∼500㎛이며, (B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A1) 산 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 95∼600, (B) 알데히드 흡착제의 평균 입자 지름을 100으로 하여 (A2) 염기 첨착 활성탄의 평균 입자 지름이 95∼600인 가스 흡착제 . - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
(A1) 산 첨착 활성탄의 MP법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4∼2.0nm인 세공의 세공 용적의 비율이, (A1) 산 첨착 활성탄의 MP법 및 BJH법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4nm 이상인 세공의 세공 용적에 대하여 75∼100%인 것, 및 (A2) 염기 첨착 활성탄의 MP법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4∼2.0nm인 세공의 세공 용적의 비율이, (A2) 염기 첨착 활성탄의 MP법 및 BJH법에 의해 산출되는 세공 지름이 0.4㎚ 이상인 세공의 세공 용적에 대하여 75∼100%인 것 중 적어도 어느 한쪽을 만족하는 가스 흡착제. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
(A1) 산 첨착 활성탄의 비표면적이 400∼1300㎡/g이고, 및/또는 (A2) 염기 첨착 활성탄의 비표면적이 400∼1300㎡/g인 가스 흡착제. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 가스 흡착제를 포함하는 가스 흡착 시트.
- 2층 이상의 부직포 및 가스 흡착제를 포함하는 여재로서,
상기 가스 흡착제는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 가스 흡착제이고, 2층 이상의 부직포에 의해 형성되는 하나 이상의 층 간 중 적어도 하나에 상기 가스 흡착제가 유지되어 있는 여재. - 제 7 항에 기재된 여재를 구비하는 에어 필터.
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