JP2019025370A - Air filter, air cleaner using the same, and manufacturing method of the air filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気浄化を目的とした空気浄化装置などに組み込まれるエアフィルタに関する。 The present invention relates to an air filter incorporated in an air purification device or the like for the purpose of air purification.
臭気物質の代表とされるアルデヒド類の一つであるホルムアルデヒドは、住宅内の壁紙や家具等から放出され、低濃度であっても健康障害を起こすため、室内汚染物質として除去することが望まれている。 Formaldehyde, which is one of the aldehydes that are representative of odorous substances, is released from wallpaper and furniture in homes and causes health problems even at low concentrations. ing.
従来、この種のフィルタろ材101は、吸着剤102を担持層103である活性炭、シリカゲルなどに含有させ基材104とカバー層105に挟み込むことで、フィルタに保持させプリーツ状に成形することが開示されていた。(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, this type of filter medium 101 is disclosed in which an adsorbent 102 is contained in activated carbon, silica gel, or the like as a support layer 103 and sandwiched between a base material 104 and a cover layer 105 to be held in a filter and formed into a pleated shape. It had been. (For example, see Patent Document 1).
このような従来のフィルタ濾材とそれを用いた空気清浄装置では、担時した吸着剤を担持体の表面部と深層部に塗り分けることが困難であった。そのため、吸着剤は、担持体内においてランダムに存在する構成となっている。表面部に存在する吸着剤は、ホルムアルデヒドとの接触性が高いため素早く反応し、基材深層部に存在する吸着剤は、ホルムアルデヒドとの接触性が低いために反応性が悪い。また、吸着剤は化学吸着を原理としているためにホルムアルデヒドと反応することで反応活性部位を消費する。つまり、反応性が高い担持体表面部の吸着剤は早期に消費され、フィルタはホルムアルデヒドとの高い反応性が一度下がり、その後に担持体深層部の吸着剤と反応する。これにより、初期の脱臭性能が維持できる期間が短期間の内に変化してしまうという課題を有していた。また、基材層とカバー層の間に吸着剤担時層があるためプリーツ形状にした際の構造圧損が増大する課題も有している。 In such a conventional filter medium and an air purifying apparatus using the same, it is difficult to coat the adsorbent loaded on the surface portion and the deep layer portion of the carrier. For this reason, the adsorbent is present randomly in the carrier. The adsorbent present in the surface portion reacts quickly because of its high contact property with formaldehyde, and the adsorbent present in the deep layer portion of the substrate is poor in reactivity due to its low contact property with formaldehyde. In addition, since the adsorbent is based on the principle of chemical adsorption, it reacts with formaldehyde and consumes a reactive site. That is, the adsorbent on the surface of the carrier having high reactivity is consumed at an early stage, and the filter once loses high reactivity with formaldehyde, and then reacts with the adsorbent in the deep part of the carrier. Thereby, there existed a subject that the period which can maintain the initial deodorizing performance will change within a short period of time. Moreover, since there is an adsorbent-carrying layer between the base material layer and the cover layer, there is a problem that the structural pressure loss when the pleated shape is increased.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ホルムアルデヒド等の臭気物質を取り除く効果を長期安定的に持続できるフィルタろ材とそれを用いた空気清浄装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a filter medium that can stably maintain the effect of removing odorous substances such as formaldehyde for a long period of time and an air purifier using the filter medium.
そして、この目的を達成するために、本発明は基材層にアミン系化合物を含んだ吸着剤を担時させ、また基材層に吸湿性を示す繊維または添加剤を保持させ、加えて塩基性を示す繊維または添加剤を保持させたことを特徴とするエアフィルタおよびそれを用いた空気清浄装置であり、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention allows the base material layer to carry an adsorbent containing an amine compound, and causes the base material layer to hold a hygroscopic fiber or additive, in addition to adding a base. An air filter characterized by retaining fibers or additives exhibiting properties and an air cleaning device using the same, thereby achieving the intended purpose.
本発明によれば、空気中の水分を利用して基材中に担持させた吸着剤とホルムアルデヒドが効果的に反応し、吸着剤の反応性を制御することで脱臭性能を長期間維持させることができるフィルタろ材とそれを用いた空気清浄装置を提供することができる。 According to the present invention, formaldehyde reacts effectively with the adsorbent supported in the substrate using moisture in the air, and the deodorizing performance is maintained for a long time by controlling the reactivity of the adsorbent. It is possible to provide a filter medium that can be used and an air cleaning device using the filter medium.
本発明の請求項1に係わるエアフィルタは、フィルタ形状を支持する基材層と粒子を捕集する繊維層からなるシート状ろ材をプリーツ化しているエアフィルタであって、
アミン系化合物を含んだ吸着剤と、吸湿性の繊維または添加剤と、塩基性を示す繊維または添加剤を含む基材層を備えていることを特徴とする。
An air filter according to claim 1 of the present invention is an air filter in which a sheet-like filter medium comprising a base material layer supporting a filter shape and a fiber layer for collecting particles is pleated,
It is characterized by comprising a base material layer containing an adsorbent containing an amine compound, a hygroscopic fiber or additive, and a fiber or additive exhibiting basicity.
これにより、空気中の水分を利用して基材層に担持させた吸着剤とホルムアルデヒドが効果的に反応し、吸着剤の反応性を制御することで高い初期脱臭性能を長期間維持できる。 Thereby, the adsorbent carried on the base material layer using moisture in the air effectively reacts with formaldehyde, and high initial deodorization performance can be maintained for a long time by controlling the reactivity of the adsorbent.
また、請求項2に係わるエアフィルタは、前記吸着剤の粒径が10μm以下であることを特徴とする。 The air filter according to claim 2 is characterized in that the adsorbent has a particle size of 10 μm or less.
これにより、基材層への担持による通気抵抗が少なく通気量の増大を抑制でき、エアフィルタとしての圧力損失を低減させることができる。また、基材層への担持後の吸着剤の脱落を抑制することができる。 Thereby, there is little ventilation resistance by carrying | supporting to a base material layer, the increase in ventilation volume can be suppressed, and the pressure loss as an air filter can be reduced. Further, it is possible to suppress the adsorbent from falling off after being supported on the base material layer.
また、請求項3に係わるエアフィルタは、前記シートろ材の厚みが0.74mm以下となることを特徴とする。 The air filter according to claim 3 is characterized in that the thickness of the sheet filter medium is 0.74 mm or less.
これにより、エアフィルタのプリーツ構造による圧力損失増大を防ぐことができる。 Thereby, the pressure loss increase by the pleat structure of an air filter can be prevented.
また、請求項4に係わるエアフィルタは、前記シートろ材を構成する前記繊維層と前記基材層が、通風方向上流側に前記繊維層を配置し、下流側に前記基材層を配置していることを特徴とする。 Further, in the air filter according to claim 4, the fiber layer and the base material layer constituting the sheet filter medium are arranged such that the fiber layer is arranged on the upstream side in the ventilation direction, and the base material layer is arranged on the downstream side. It is characterized by being.
これにより、酸性顆粒物を上流側にある繊維層で捕集することで吸着剤の劣化を抑制することができる。また、捕集した粉塵などにホルムアルデヒドが物理吸着していた場合でも、上流側にある繊維層で粉塵と共に捕集し、基材層と近接していた場合には化学吸着による脱臭がなされる、また万が一のホルムアルデヒド再放出の際にも、基材層で脱臭がなされ、排気口9からホルムアルデヒドが放出されることを防ぐことができる。 Thereby, deterioration of an adsorbent can be suppressed by collecting acidic granules in the fiber layer on the upstream side. In addition, even when formaldehyde is physically adsorbed to the collected dust, etc., it is collected together with dust in the fiber layer on the upstream side, and if it is close to the base material layer, deodorization by chemical adsorption is performed. Further, even in the event of formaldehyde re-emission, deodorization is performed by the base material layer, and formaldehyde can be prevented from being released from the exhaust port 9.
これにより、室内のホルムアルデヒド等の化学物質を取除く効果を高め、また長期安定的に持続できる空気清浄装置を提供することができる。 Thereby, the effect which removes chemical substances, such as indoor formaldehyde, can be heightened, and the air purifying apparatus which can be stably maintained over a long term can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
通常建屋内においてホルムアルデヒドは、壁紙1あるいは家具2などから発生し、空気よりも比重が重いため、室内で床3付近に濃度が高い状態で存在している。
(Embodiment 1)
Normally, formaldehyde is generated from the wallpaper 1 or the furniture 2 in the building and has a higher specific gravity than air, so that it is present in the vicinity of the floor 3 in a high concentration in the room.
本実施の形態1に示す空気清浄装置4は、図1に示すように、室内の床3の上に設置され、空気清浄運転を行うものである。 The air purification apparatus 4 shown in this Embodiment 1 is installed on the indoor floor 3 as shown in FIG. 1, and performs air purification operation.
図2に示すように、空気清浄装置4は、本体ケース5内に送風手段6とエアフィルタ7とを備えている。本体ケース5は略縦長箱形状で、この本体ケース5の前面には、縁部において中央部のパネルを包囲する略四角形状の吸気口8を設け、本体ケース5の天面部には、略四角形状の排気口9を備えている。 As shown in FIG. 2, the air cleaning device 4 includes a blower 6 and an air filter 7 in a main body case 5. The main body case 5 has a substantially vertically long box shape, and a front surface of the main body case 5 is provided with a substantially rectangular air inlet 8 that surrounds the center panel at the edge, and a substantially square shape is formed on the top surface of the main body case 5. An exhaust port 9 having a shape is provided.
送風手段6は、本体ケース5の吸気口8と、排気口9との間の風路に設けられ、スクロール形状のケーシング10と、このケーシング10内に設けられた遠心送風ファンである羽根11と、この羽根11を回転させる電動機12とから形成している。 The air blowing means 6 is provided in an air passage between the air inlet 8 and the air outlet 9 of the main body case 5, and has a scroll-shaped casing 10 and a blade 11 that is a centrifugal air fan provided in the casing 10. And the electric motor 12 for rotating the blades 11.
エアフィルタ7は、本体ケース5の吸気口8の内側に位置している。送風手段6によって、吸気口8から本体ケース5内に吸気されたホルムアルデヒドを含む室内の空気は、エアフィルタ7を介して排気口9へと送風するものである。つまり、室内のホルムアルデヒドを含む空気をエアフィルタ7で清浄して、室内へ送風されるものである。 The air filter 7 is located inside the air inlet 8 of the main body case 5. Indoor air containing formaldehyde sucked into the main body case 5 from the air inlet 8 by the air blowing means 6 is sent to the air outlet 9 through the air filter 7. That is, air containing formaldehyde in the room is cleaned by the air filter 7 and blown into the room.
エアフィルタ7は、通風時の面風速を下げて集塵性能と脱臭性能を向上させるためと耐久性を向上させるためにプリーツ化して、使用するシート状ろ材の面積を広くした方が良い。そこで、エアフィルタ7は、図3、図4に示すように、プリーツ形状のフィルタろ材13と、このフィルタろ材13をプリーツ形状に保持すべくフィルタろ材13の外周に設けた枠形状の形状保持部14とから形成している。形状保持部14は、ロの字形状の枠部15と、この枠部15とフィルタろ材13との間に設けた接着部材16とから構成している。つまり、枠部15は、フィルタろ材13の周縁に位置し、接着部材16によって、プリーツ形状のフィルタろ材13を枠部15に固定している。 The air filter 7 is preferably pleated in order to reduce the surface air velocity during ventilation to improve dust collection performance and deodorization performance and to improve durability, so that the area of the sheet-shaped filter medium to be used is widened. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, the air filter 7 includes a pleated filter medium 13 and a frame-shaped shape holding portion provided on the outer periphery of the filter medium 13 to hold the filter medium 13 in a pleated shape. 14. The shape holding part 14 is constituted by a square-shaped frame part 15 and an adhesive member 16 provided between the frame part 15 and the filter medium 13. That is, the frame portion 15 is located at the periphery of the filter medium 13, and the pleated filter medium 13 is fixed to the frame portion 15 by the adhesive member 16.
プリーツ化の方法については、特に限定は無いが、シート状のフィルタろ材13を折り曲げ機(図示せず)によって、山折りと谷折りとを交互に折っていくことでプリーツ形状に成形すれば良い。そして最後に、プリーツ形状に成形したフィルタろ材13を接着部材16によって、枠部15に固定するものである。 The pleating method is not particularly limited, but the sheet-like filter medium 13 may be formed into a pleated shape by alternately folding a mountain fold and a valley fold with a folding machine (not shown). . Finally, the filter medium 13 formed into a pleated shape is fixed to the frame portion 15 by an adhesive member 16.
接着部材16には、例えば、ホットメルト樹脂や各種の接着剤によって、プリーツの頂点のみをつなぎとめるなどの方法を用いれば、フィルタろ材13の表面積を確保しつつ、形状を固定することができる。プリーツ化に際してピッチ17の設定は、使用するフィルタろ材13の面積に大きく影響し、ピッチ17を多くしてフィルタろ材13の面積を大きくすることで通過面風速を下げ、脱臭性能の向上ができる。また吸着剤の存在量も増えるので脱臭できる寿命も伸ばすことができる。一例として、エアフィルタ7の厚み50mmに対してピッチ17間隔を3mmから5mm(10〜15倍程度)とすると、ピッチ17の数とエアフィルタ7の高さ寸法の積に近いシート状フィルタろ材13の面積を使用することができる。 The adhesive member 16 can be fixed in shape while securing the surface area of the filter medium 13 by using, for example, a method in which only the apexes of the pleats are connected by hot melt resin or various adhesives. The setting of the pitch 17 at the time of pleating greatly affects the area of the filter medium 13 to be used. By increasing the pitch 17 and increasing the area of the filter medium 13, the passage surface wind speed can be lowered and the deodorization performance can be improved. In addition, since the amount of the adsorbent increases, the life that can be deodorized can be extended. As an example, if the pitch 17 interval is 3 mm to 5 mm (about 10 to 15 times) with respect to the thickness 50 mm of the air filter 7, the sheet-like filter medium 13 is close to the product of the number of pitches 17 and the height dimension of the air filter 7. Can be used.
プリーツ加工する前のシート状のフィルタろ材13は、図5、図6に示すように、エアフィルタ7を支持する基材層18と、粒子状物質を捕集する繊維層19からなり、接着剤で接着されている。接着剤の種類や方法については、特に限定されないが、ホットメルトやパウダーなどの樹脂接着剤や熱溶融性の樹脂繊維による接着方法が挙げられる。例えば、ホットメルトやパウダーなどの樹脂接着剤などを用いた場合は、基材層18に熱溶融した接着剤を塗布し、固まる前に繊維層19を貼り合わせて乾燥させることでシート状フィルタろ材13を作製する。好ましくは溶融した接着剤での接着が良く、パウダー状よりも表面上の塗布濃度を薄く均一にでき、繊維層19と基材層18の剥がれを防止できる。さらに、溶融した接着剤によれば、接着剤の塗布時に基材層18に浸み込む接着剤を薄くできるので吸着剤20の成分を接着剤が包括して、脱臭性能を低下させることを抑制できる。 As shown in FIGS. 5 and 6, the sheet-shaped filter medium 13 before pleating is formed of a base material layer 18 that supports the air filter 7 and a fiber layer 19 that collects particulate matter, and includes an adhesive. It is glued with. Although it does not specifically limit about the kind and method of an adhesive agent, The adhesion | attachment method by resin adhesives, such as hot melt and powder, and a hot-melt resin fiber is mentioned. For example, when a resin adhesive such as hot melt or powder is used, a heat-melted adhesive is applied to the base material layer 18, and the fiber layer 19 is bonded and dried before it is hardened. 13 is produced. Preferably, adhesion with a molten adhesive is good, the coating concentration on the surface can be made thinner and more uniform than in powder form, and peeling of the fiber layer 19 and the base material layer 18 can be prevented. Furthermore, according to the melted adhesive, the adhesive that soaks into the base material layer 18 at the time of application of the adhesive can be thinned, so that the adhesive contains the components of the adsorbent 20 and suppresses the deodorizing performance from being deteriorated. it can.
また、シート状フィルタろ材13の厚みは0.74mm以下にすることでプリーツ化の際の構造圧損を下げることが出来る。例えば、エアフィルタ7の幅454mm、高さ273mm、厚みが43.5mmでピッチを3.5mmでプリーツをした際、所定の風量における圧力損失を比較した。圧力損失は、フィルタろ材13の厚み0.74mmでは72Paになるのに対して、同厚み0.94mmでは159Pa、同厚み1.00mmでは160Paまで圧力損失が増大した。当然ながら厚みを小さくしていくと捕集効率が低下するので、できるだけ厚く、そして、フィルタろ材13は、できるだけ厚く、かつ、圧力損失が急激に増大する厚みよりも薄く構成すると良い。すなわち、フィルタろ材13の厚み0.74mm近傍が最も効率がよくなる。 Moreover, the structural pressure loss at the time of pleating can be lowered | hung by the thickness of the sheet-like filter medium 13 being 0.74 mm or less. For example, when the air filter 7 was pleated with a width of 454 mm, a height of 273 mm, a thickness of 43.5 mm, and a pitch of 3.5 mm, pressure loss at a predetermined air volume was compared. The pressure loss was 72 Pa when the thickness of the filter medium 13 was 0.74 mm, whereas the pressure loss increased to 159 Pa when the thickness was 0.94 mm and 160 Pa when the thickness was 1.00 mm. Naturally, if the thickness is reduced, the collection efficiency is lowered. Therefore, it is preferable that the filter medium 13 is as thick as possible, and the filter medium 13 is as thick as possible and thinner than the thickness at which the pressure loss increases rapidly. That is, the efficiency is best when the thickness of the filter medium 13 is about 0.74 mm.
繊維層19には、一般的な樹脂材料や天然繊維材料を用いることができる。例えば、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリフェニルエーテル(PPE)、ポリフェニレンオキシド(PPO)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン(FVDF)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリイミドベンザゾール、ポリグリコール酸(PGA)、ポリ乳酸(PLA)、ポリウレタン(PU)、セルロース化合物、ポリペプチド、ナイロンなど、あるいはこれらの混合物といったものが挙げられる。 For the fiber layer 19, a general resin material or a natural fiber material can be used. For example, polyacrylonitrile (PAN), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyethylene oxide (PEO), polyphenyl ether (PPE), polyphenylene oxide (PPO), polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polyether sulfone (PES), polymethacrylic acid, polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride (FVDF), polyvinyl chloride (PVC), polytetrafluoroethylene, polyvinyl alcohol (PVA), polycarbonate (PC), polyamide, polyimide, polyamideimide, aramid, polyimide benzazole, polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA), Polyurethane (PU), cellulose compound, a polypeptide, such as nylon, or the like things like mixtures thereof.
繊維層19を構成する繊維の平均繊維径は、原理的に低圧損化が可能となるため、より細いほど好ましい。一般的に好ましくは100nm以上3000nm以下の繊維で構成することが好ましい。繊維径が3000nmより太くなると、繊維層19の空孔を形成する際に樹脂繊維体積が占める割合が大きくなり、空気抵抗が増加する(圧力損失の上昇を招く)ため好ましくない。繊維径が100nmより細いと、繊維破損や毛羽立ちが起こりやすいため好ましくない。また、繊維層19に後帯電処理を施すことで粉塵の捕集性能を向上させることが出来る。後帯電処理としては、コロナ放電を繊維層19に当てるエレクトレットや溶剤を含浸させた後乾燥させる手法などがある(図示せず)。 The average fiber diameter of the fibers constituting the fiber layer 19 is preferably as narrow as possible because low pressure loss can be achieved in principle. In general, it is preferably composed of fibers of 100 nm to 3000 nm. When the fiber diameter is thicker than 3000 nm, the ratio of the resin fiber volume when forming the pores of the fiber layer 19 increases, and the air resistance increases (increases the pressure loss), which is not preferable. A fiber diameter smaller than 100 nm is not preferable because fiber breakage and fluffing are likely to occur. In addition, dust collection performance can be improved by subjecting the fiber layer 19 to post-charging treatment. As the post-charging treatment, there is a method of impregnating an electret for applying corona discharge to the fiber layer 19 or a solvent and then drying (not shown).
基材層18には、アミン系薬剤を含む吸着剤20と、吸湿性の繊維21または吸湿性の添加剤22と、塩基性を示す繊維23または塩基性を示す添加剤24が担持されている。 The base material layer 18 carries an adsorbent 20 containing an amine-based agent, a hygroscopic fiber 21 or a hygroscopic additive 22, and a basic fiber 23 or a basic additive 24. .
基材層18は、ガラス繊維、パルプ繊維、樹脂繊維、炭素繊維および無機繊維の少なくとも1つを含む繊維によって形成されている。基材層18の製法としては、スパンボンド法、乾式または湿式抄紙法、メルトブローン法、スパンボンド法、エアレイド法、サーマルボンド法などが挙げられる。 The base material layer 18 is formed of fibers including at least one of glass fibers, pulp fibers, resin fibers, carbon fibers, and inorganic fibers. Examples of the method for producing the base material layer 18 include a spunbond method, a dry or wet papermaking method, a melt blown method, a spunbond method, an airlaid method, and a thermal bond method.
基材層18の目付量は、50〜100g/m2であることが好ましい。目付量が50g/m2未満であると、基材層18の剛軟度が低下することにより、プリーツ加工の生産性の低下やフィルタ形状の維持が困難になる。100g/m2を越えると、基材層18の圧力損失が大きくなるため、エアフィルタ7の圧力損失が大きくなり好ましくない。 The basis weight of the base material layer 18 is preferably 50 to 100 g / m 2 . When the basis weight is less than 50 g / m 2 , the bending resistance of the base material layer 18 is lowered, so that it becomes difficult to reduce the productivity of the pleating process and to maintain the filter shape. If it exceeds 100 g / m 2 , the pressure loss of the base material layer 18 becomes large, so that the pressure loss of the air filter 7 becomes large, which is not preferable.
基材層18を構成する繊維の平均繊維径は、1〜50μmであることが好ましい。平均繊維径が1μm未満であると、繊維の強度が低く、補強材としての強度が不十分となる。また、繊維径が細くなると吸着剤20の添着が繊維上よりも繊維間の空隙に多く存在するようになり、圧力損失が高くなる、吸着剤の添着量が少なくなる、吸着剤が脱離しやすくなるといった問題が生じる。一方で50μmを越えると、基材層18の厚みが厚くなり、プリーツ加工による構造的な圧力損失が大きくなるので、好ましくない。 The average fiber diameter of the fibers constituting the base material layer 18 is preferably 1 to 50 μm. When the average fiber diameter is less than 1 μm, the strength of the fiber is low and the strength as a reinforcing material becomes insufficient. In addition, when the fiber diameter is reduced, the adsorbent 20 is attached more in the gaps between the fibers than on the fiber, the pressure loss is increased, the adsorbent amount is reduced, and the adsorbent is easily detached. Problem arises. On the other hand, if it exceeds 50 μm, the thickness of the base material layer 18 is increased, and the structural pressure loss due to pleating increases, which is not preferable.
基材層18に担持させた吸着剤20は、少なくとも成分の一部にアミン系化合物を含んだものである。アミン化合物とホルムアルデヒドは、次のような不可逆な化学反応を生じることが知られている。 The adsorbent 20 carried on the base material layer 18 contains an amine compound as at least a part of the components. It is known that an amine compound and formaldehyde cause the following irreversible chemical reaction.
例えば、
R−ΝH2+HCHO
→R−N=CH2+H2O(shiff塩基)
2H2NCONH2(尿素)+HCHO
→NN2CONHCH2NHCONH2(ジメチロール尿素)
NH2−NH2(ヒドラジン)+2HCΗO
→CΗ2=N−N=CΗ2
などのように反応する。
For example,
R-ΝH 2 + HCHO
→ RN = CH 2 + H 2 O (shiff base)
2H 2 NCONH 2 (urea) + HCHO
→ NN 2 CONHCH 2 NHCONH 2 (dimethylol urea)
NH 2 —NH 2 (hydrazine) + 2HCΗO
→ CΗ 2 = N−N = CΗ 2
It reacts like this.
これらの反応は、アルデヒド基をもつガス成分では同様に起こるため、ホルムアルデヒド以外に、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒドなどのアルデヒド類化合物とも反応性を持つ。一般的に、アルデヒド類は不快な臭気物質であり、本発明のフィルタろ材13は、アルデヒド類を対象とした脱臭の用途に適用可能である。上記の反応は化学反応を伴うため化学吸着と呼ばれ、活性炭などの物理吸着とは区別される。化学吸着の場合、吸着したアルデヒド類が再放出されることがないため、安定的にアルデヒド類の除去を行える利点がある。 Since these reactions occur similarly in gas components having an aldehyde group, they have reactivity with aldehyde compounds such as acetaldehyde and propionaldehyde in addition to formaldehyde. In general, aldehydes are unpleasant odor substances, and the filter medium 13 of the present invention can be applied to deodorization intended for aldehydes. Since the above reaction involves chemical reaction, it is called chemisorption and is distinguished from physical adsorption such as activated carbon. In the case of chemical adsorption, since the adsorbed aldehydes are not re-released, there is an advantage that aldehydes can be removed stably.
アミン系化合物を含有する吸着剤20を、基材層18に含ませる手段としては、基材層18の繊維紡糸時や基材繊維への樹脂等のコーティング時に吸着剤20を紡糸液やコーティング液に含有させておく方法や、吸着剤20を溶液に溶解・分散させ、少量の界面活性剤およびバインダーを加えた後、この液体に基材層18を浸漬する方法、薬液をスプレーする方法、溶体を刷毛やローラーで塗布する方法等が挙げられる。上記方法に中で好ましくは、基材層18の繊維形成後に吸着剤20を含浸または塗布させる手法を用いることで、吸着剤20は基材層の表面部25に広範囲にわたって多量に含有される状態となる。このため、吸着剤20を基材層の表面部25の広範囲に存在させることでき、ホルムアルデヒドとの接触確率が上がることで脱臭性能を向上させることができる。 As a means for including the adsorbent 20 containing the amine compound in the base material layer 18, the adsorbent 20 is spun or coated when the base material layer 18 is spun or when the base fiber is coated with resin or the like. A method in which the adsorbent 20 is dissolved / dispersed in a solution, a small amount of a surfactant and a binder are added, and then the base material layer 18 is immersed in the liquid, a chemical spraying method, a solution, The method of apply | coating with a brush or a roller etc. is mentioned. Preferably, the adsorbent 20 is contained in a large amount over a wide range in the surface portion 25 of the base material layer by using a method of impregnating or applying the adsorbent 20 after forming the fibers of the base material layer 18 in the above method. It becomes. For this reason, the adsorption agent 20 can be made to exist in the wide range of the surface part 25 of a base material layer, and a deodorizing performance can be improved because the contact probability with formaldehyde goes up.
吸着剤20の粒子径は10μm以下であることが重要である。 It is important that the particle size of the adsorbent 20 is 10 μm or less.
なぜなら、粒子径が10μm以下にすることで表面積が大きくなりホルムアルデヒドとの接触確率を上げ反応性を向上させることができる、また粒子径が10μmを超えると基材層18の繊維に付着しづらくなり粉落ちの原因となることで脱臭性能が低下してしまうことを防ぐ。さらに、粒子径が10μmを超えると基材層18を形成する繊維径での平面状の空隙を埋め、さらにプリーツ化した際の剛性が上がってしまうため、エアフィルタ7の圧力損失も招くからである。 This is because when the particle diameter is 10 μm or less, the surface area is increased, the contact probability with formaldehyde is increased and the reactivity is improved, and when the particle diameter exceeds 10 μm, it is difficult to adhere to the fibers of the base material layer 18. Prevents deodorization performance from being reduced by causing powder falling. Furthermore, if the particle diameter exceeds 10 μm, the planar gap with the fiber diameter forming the base material layer 18 is filled, and the rigidity when further pleating is increased, so that the pressure loss of the air filter 7 is also caused. is there.
基材層18への吸着剤20の添着量は、10g/m2から30g/m2である。 The amount of adsorbent 20 attached to the base material layer 18 is 10 g / m 2 to 30 g / m 2 .
なぜなら、添着量が10g/m2よりも少ないと脱臭性能が低くなり、30g/m2よりも多くなると粉落ちによる性能低下や基材層18の空隙を埋めることによる圧力損失増大を招くためである。 This is because if the amount of adhering is less than 10 g / m 2 , the deodorizing performance is lowered, and if it is more than 30 g / m 2, the performance decreases due to powder falling and the pressure loss increases due to filling the voids of the base material layer 18. is there.
基材層18に担持させた吸湿性の繊維21とは、例えばキトサン繊維、アセテート繊維、レーヨン繊維、ポリアクリル繊維である。繊維の化学構造に水素結合が可能である極性の強い官能基を有していれば良い。吸湿性の繊維21を基材層18に担持させる手段としては、基材層18を製造する際に吸湿性の繊維21を基材層繊維原料に混ぜておく手法と、基材層18の形成後に吸湿性の繊維21を溶解または分散させた液をスプレー噴霧や含浸により添着させる手法がある。吸湿性の繊維21の繊維径は特に限定しないが、より細い繊維径で構成したほうが好ましく、100nmから1000nmが好ましい。これにより通風時の抵抗が抑えられ、基材層18の圧力損失を低減させることができる。また細い繊維径の方が基材層18の繊維と混在しやすく、ホルムアルデヒドが通過した際の反応性を高めることができる。吸湿性の繊維21の添加量は特に限定しないが、吸着剤20の同量以上が好ましい。 The hygroscopic fibers 21 carried on the base material layer 18 are, for example, chitosan fibers, acetate fibers, rayon fibers, and polyacrylic fibers. It suffices if the chemical structure of the fiber has a strong polar functional group capable of hydrogen bonding. As means for supporting the hygroscopic fibers 21 on the base material layer 18, a method of mixing the hygroscopic fibers 21 with the base material fiber material when the base material layer 18 is manufactured, and formation of the base material layer 18. There is a method in which a solution obtained by dissolving or dispersing hygroscopic fibers 21 is attached by spraying or impregnation. The fiber diameter of the hygroscopic fiber 21 is not particularly limited, but it is preferably configured with a thinner fiber diameter, and preferably 100 nm to 1000 nm. Thereby, the resistance at the time of ventilation is suppressed and the pressure loss of the base material layer 18 can be reduced. Moreover, the direction with a thin fiber diameter is easy to mix with the fiber of the base material layer 18, and can improve the reactivity when formaldehyde passes. The amount of the hygroscopic fiber 21 added is not particularly limited, but the same amount or more of the adsorbent 20 is preferable.
基材層18に担持させた吸湿性の添加剤22とは、例えば界面活性剤(テトラアルキルアンモニウム塩、トリアルキルベンジルアンモニウム塩、脂肪酸塩、アルキルスルホン酸塩、など)、塩化カルシウム、シリカ、メラミン系添加剤、ポリエチレングリコール(PEG)などである。吸湿性の添加剤22の化学構造には一般に水素結合が可能である極性の強い官能基を有していれば良い。吸湿性の添加剤22を基材層18に担持させる手段としては、基材層18を製造する際に吸湿性の添加剤22を基材層繊維原料に混ぜておく手法と、基材層18の形成後に吸湿性の添加剤22を溶解または分散させた液をスプレー噴霧や含浸により添着させる手法がある。吸湿性の添加剤22の添加量は特に限定しないが、吸着剤20の同モル量以上が好ましい。 Examples of the hygroscopic additive 22 supported on the base layer 18 include surfactants (tetraalkylammonium salts, trialkylbenzylammonium salts, fatty acid salts, alkylsulfonates, etc.), calcium chloride, silica, and melamine. System additives, polyethylene glycol (PEG) and the like. The chemical structure of the hygroscopic additive 22 only needs to have a highly polar functional group that is generally capable of hydrogen bonding. As a means for supporting the hygroscopic additive 22 on the base material layer 18, a method of mixing the hygroscopic additive 22 with the base material fiber material when manufacturing the base material layer 18, and the base material layer 18. There is a technique in which a solution in which the hygroscopic additive 22 is dissolved or dispersed is formed by spraying or impregnation after the formation of the above. The addition amount of the hygroscopic additive 22 is not particularly limited, but is preferably equal to or more than the same molar amount of the adsorbent 20.
基材層18に担持させた塩基性を示す繊維23とは、繊維の化学構造に水素結合が可能である極性の強い官能基を有していれば良い。塩基性を示す繊維23を基材層18に担持させる手段としては、基材層18を製造する際に塩基性を示す繊維23を基材層繊維原料に混ぜておく手法と、基材層18の形成後に塩基性を示す繊維23を溶解または分散させた液をスプレー噴霧や含浸により添着させる手法がある。また、塩基性を示す繊維23の繊維径は特に限定しないが、より細い繊維径で構成したほうが好ましく、100nmから1000nmが好ましい。これにより通風時の抵抗が抑えられ、基材層18の圧力損失を低減させることができる。また細い繊維径の方が基材層18の繊維と混在しやすく、ホルムアルデヒドが通過した際の反応性を高めることができる。塩基性を示す繊維23の添加量は特に限定しないが、吸着剤20の同量以上が好ましい。 The basic fiber 23 supported on the base layer 18 may have a strong polar functional group capable of hydrogen bonding in the chemical structure of the fiber. As a means for supporting the basic fiber 18 on the base material layer 18, a method of mixing the basic fiber 23 into the base material fiber raw material when the base material layer 18 is manufactured, and the base material layer 18. There is a method of adhering a solution in which fibers 23 exhibiting basicity are dissolved or dispersed after spraying or impregnation. In addition, the fiber diameter of the basic fiber 23 is not particularly limited, but it is preferably configured with a thinner fiber diameter, and preferably 100 nm to 1000 nm. Thereby, the resistance at the time of ventilation is suppressed and the pressure loss of the base material layer 18 can be reduced. Moreover, the direction with a thin fiber diameter is easy to mix with the fiber of the base material layer 18, and can improve the reactivity when formaldehyde passes. Although the addition amount of the fiber 23 which shows basicity is not specifically limited, The same amount or more of the adsorbent 20 is preferable.
基材層18に担持させた塩基性を示す添加剤24とは、アンモニウム塩、水酸化物金属塩のいずれかまたは複数が組み合わされたものである。塩基性を示す添加剤24を基材層18に担持させる手段としては、基材層18を製造する際に塩基性を示す添加剤24を基材層繊維原料に混ぜておく手法と、基材層18の形成後に塩基性を示す添加剤24を溶解または分散させた液をスプレー噴霧や含浸により添着させる手法がある。塩基性を示す添加剤24の添加量は特に限定しないが、吸着剤20の同モル量以上が好ましい。 The basic additive 24 supported on the base material layer 18 is a combination of one or more of ammonium salt and hydroxide metal salt. As a means for supporting the base material layer 18 with the basic additive 24, a method of mixing the base material additive fiber 24 with the base material fiber raw material when manufacturing the base material layer 18, and a base material There is a method in which a solution in which an additive 24 showing basicity is dissolved or dispersed is formed by spraying or impregnation after the formation of the layer 18. Although the addition amount of the additive 24 showing basicity is not particularly limited, it is preferably equal to or more than the same molar amount of the adsorbent 20.
なお、基材層18製造時に、吸湿性の繊維21または吸湿性の添加剤22と、塩基性を示す繊維23または塩基性を示す添加剤24を基材層18繊維原料に混入させて形成させた後、基材層18にアミン系化合物を含む吸着剤20を含浸または塗布させる手法を用いることがより好ましい。基材層の表面部25に吸着剤20を多く存在させ、基材層の深層部26には吸湿性の繊維21または吸湿性の添加剤22と、塩基性を示す繊維23または塩基性を示す添加剤24を吸着剤20より充分に多く存在比率を分けさせることが出来る。そのため、基材層の深層部26をホルムアルデヒドが通過した際には、吸湿性の繊維21または吸湿性の添加剤22と、塩基性を示す繊維23または塩基性を示す添加剤24によるホルムアルデヒドの水分への物理吸着と、水中への溶け込みと、毛細管現象による基材層の深層部26へのさらなる移動が起き易く、基材層の深層部26に存在している吸着剤20とホルムアルデヒドの反応が促進されるためである。 At the time of manufacturing the base material layer 18, the hygroscopic fiber 21 or the hygroscopic additive 22 and the basic fiber 23 or the basic additive 24 are mixed with the base material 18 fiber raw material to form. After that, it is more preferable to use a method in which the base material layer 18 is impregnated or coated with the adsorbent 20 containing an amine compound. A large amount of the adsorbent 20 is present on the surface portion 25 of the base material layer, and the deep layer portion 26 of the base material layer has the hygroscopic fiber 21 or the hygroscopic additive 22 and the basic fiber 23 or the basic property. It is possible to separate the abundance ratio of the additive 24 more sufficiently than the adsorbent 20. Therefore, when formaldehyde passes through the deep layer portion 26 of the base material layer, the moisture of formaldehyde by the hygroscopic fiber 21 or the hygroscopic additive 22 and the basic fiber 23 or the basic additive 24. Further adsorption to water, dissolution in water, and further movement of the base material layer to the deep layer portion 26 due to capillary action easily occur, and the reaction between the adsorbent 20 and the formaldehyde present in the deep layer portion 26 of the base material layer It is to be promoted.
上記構成によれば、空気清浄装置4を動作させると、送風手段6により吸気口8から排気口9に通風され、室内の粒子状物質やホルムアルデヒドなどのニオイ成分が送風手段6手前にあるエアフィルタ7を通過する。エアフィルタ7は、粒子状物質を主に捕集する繊維層19と、吸着剤20成分を含んだ基材層18がプリーツ化された構成をしているので、通風時の面風速が下がることで粒子状物質やホルムアルデヒドの脱臭性能が向上する。 According to the above configuration, when the air cleaning device 4 is operated, the air filter is ventilated from the air inlet 8 to the air outlet 9 by the air blowing means 6, and odorous components such as particulate matter and formaldehyde in the room are in front of the air blowing means 6. Pass 7 Since the air filter 7 has a configuration in which the fiber layer 19 that mainly collects particulate matter and the base material layer 18 containing the adsorbent 20 component are pleated, the surface wind speed during ventilation is reduced. This improves the deodorizing performance of particulate matter and formaldehyde.
一般的にはホルムアルデヒドが吸着剤20と反応する際、まず基材層の表面部25に存在する吸着剤20が高い反応性を示し高い脱臭性能を示す。これは通過するホルムアルデヒドと基材層の表面部25に存在する吸着剤20とが接触する確率が高いためである。一方で基材層の深層部26の繊維に入り込んだ吸着剤20は反応性が低い。結果としてフィルタとしての初期の高い脱臭性能は、基材層の表面部25に存在している吸着剤20による一時的なもので、その後は初期性能に比べて脱臭性能が低下してしまう。 In general, when formaldehyde reacts with the adsorbent 20, first, the adsorbent 20 present on the surface portion 25 of the base material layer exhibits high reactivity and high deodorizing performance. This is because there is a high probability that the passing formaldehyde and the adsorbent 20 existing on the surface portion 25 of the base material layer come into contact with each other. On the other hand, the adsorbent 20 that has entered the fibers of the deep layer portion 26 of the base material layer has low reactivity. As a result, the initial high deodorizing performance as a filter is temporary due to the adsorbent 20 present on the surface portion 25 of the base material layer, and thereafter, the deodorizing performance is lowered as compared with the initial performance.
本実施の形態のエアフィルタ7は、シート状フィルタろ材13を形成している基材層18に、吸着剤20と、吸湿性の繊維21もしくは吸湿性の添加剤22と、塩基性を示す繊維23もしくは塩基性を示す添加剤24を担持させている。これにより、まず吸湿性の繊維21または吸湿性の添加剤22が空気中の水分を保持する。また、保持された水分は近接している塩基性を示す繊維23または塩基性を示す添加剤24により、塩基性となる。塩基性の水分中にある強力な求核剤である水酸化物イオンはホルムアルデヒドのカルボニル基に付加し水和を進行させるため溶解性が増す。この状態でホルムアルデヒドが基材層18を通過することで、ホルムアルデヒドは水分に一時的に物理吸着し、溶解する。次に溶解したホルムアルデヒドは、水分の毛細管現象により基材層の深層部26まで移動し、基材層の深層部26に存在する吸着剤20と反応する。塩基性の水分中でのアミン系官能基の求核反応は進行しやすく、ホルムアルデヒド脱臭性能が向上する。上記反応機構を経て、基材層の表面部25に存在する吸着剤20が即座に反応する以外に、通常では基材層の表面部25に比べて反応性が低く消費しにくい基材層の深層部26に存在する吸着剤20とホルムアルデヒドの反応を促進させることで初期の脱臭性能を高い状態で維持させることができる。 In the air filter 7 of the present embodiment, the adsorbent 20, the hygroscopic fiber 21 or the hygroscopic additive 22, and the basic fiber are formed on the base material layer 18 forming the sheet filter medium 13. 23 or a basic additive 24 is supported. Thereby, the hygroscopic fiber 21 or the hygroscopic additive 22 first retains moisture in the air. Further, the retained moisture becomes basic by the fibers 23 having basicity or the additive 24 showing basicity. Hydroxide ions, which are strong nucleophiles in basic water, add to the carbonyl group of formaldehyde and promote hydration, increasing solubility. As formaldehyde passes through the base material layer 18 in this state, the formaldehyde temporarily physically adsorbs and dissolves in moisture. Next, the dissolved formaldehyde moves to the deep layer portion 26 of the base material layer by the capillary action of moisture, and reacts with the adsorbent 20 existing in the deep layer portion 26 of the base material layer. Nucleophilic reactions of amine functional groups in basic water are easy to proceed, and formaldehyde deodorization performance is improved. Through the reaction mechanism described above, the adsorbent 20 present on the surface portion 25 of the base material layer reacts immediately, and usually the reactivity of the base material layer is low compared to the surface portion 25 of the base material layer and is difficult to consume. By promoting the reaction between the adsorbent 20 and the formaldehyde present in the deep layer portion 26, the initial deodorizing performance can be maintained in a high state.
また、繊維層19と基材層18は、吸気口8から見て上流側に繊維層19を、下流側に基材層18として接着をすることが好ましい。これにより、酸性顆粒物による吸着剤20の劣化を繊維層19で捕集することで防止できる。また粉塵などに予め物理吸着しているホルムアルデヒドは吸着剤20と反応しにくいという問題に対し、以下作用により対応ができる。すなわち、シート状フィルタろ材13で繊維層19と基材層18が接着剤により接着されているので、粉塵などにホルムアルデヒドが物理吸着していた場合でも、上流側にある繊維層19で粉塵と共に捕集し、基材層18で保持した水分や吸着剤20が近接している場合には化学吸着による脱臭がなされる。また万が一捕集した粉塵からホルムアルデヒドが再放出した際には、下流側に基材層18が存在しているため脱臭がなさるので排気口9からホルムアルデヒドが放出されることを防ぐことができる。 The fiber layer 19 and the base material layer 18 are preferably bonded as the fiber layer 19 on the upstream side and the base material layer 18 on the downstream side as viewed from the air inlet 8. Thereby, deterioration of the adsorbent 20 due to acidic granules can be prevented by collecting the fiber layer 19. Further, the following action can cope with the problem that formaldehyde that is physically adsorbed in advance on dust or the like is difficult to react with the adsorbent 20. That is, since the fiber layer 19 and the base material layer 18 are bonded to each other by the adhesive in the sheet filter medium 13, even when formaldehyde is physically adsorbed to the dust, the fiber layer 19 on the upstream side captures it together with the dust. When moisture collected by the base material layer 18 and the adsorbent 20 are close to each other, deodorization by chemical adsorption is performed. Further, when formaldehyde is re-released from the dust collected by any chance, since the base material layer 18 exists on the downstream side, deodorization is not performed, so that it is possible to prevent formaldehyde from being released from the exhaust port 9.
本発明にかかるフィルタろ材とそれを用いた空気清浄装置は、フィルタを支持する基材層と、粒子を捕集可能な繊維層とを有するフィルタろ材において、前記基材層はアミン化合物を含む吸着剤と、吸湿性の繊維もしくは添加剤と、塩基性を示す繊維もしくは添加剤を含んだものとし、ホルムアルデヒド等の臭気物質を効果的に除去し長期安定的に持続できるものであり、同様の機能が必要な換気装置等にも適用することができる。 A filter medium according to the present invention and an air purification apparatus using the filter medium include a filter medium having a base material layer that supports the filter and a fiber layer capable of collecting particles. The base material layer is an adsorption containing an amine compound. It contains an additive, a hygroscopic fiber or additive, and a basic fiber or additive, which can effectively remove odorous substances such as formaldehyde and can sustain it stably for a long period of time. It can also be applied to ventilation equipment that requires
1 壁紙
2 家具
3 床
4 空気清浄装置
5 本体ケース
6 送風手段
7 エアフィルタ
8 吸気口
9 排気口
10 ケーシング
11 羽根
12 電動機
13 フィルタろ材
14 形状保持部
15 枠部
16 接着部材
17 ピッチ
18 基材層
19 繊維層
20 吸着剤
21 吸湿性の繊維
22 吸湿性の添加剤
23 塩基性を示す繊維
24 塩基性を示す添加剤
25 基材層の表面部
26 基材層の深層部
101 フィルタろ材
102 吸着剤
103 担持層
104 基材
105 カバー層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wallpaper 2 Furniture 3 Floor 4 Air purifier 5 Main body case 6 Blower means 7 Air filter 8 Intake port 9 Exhaust port 10 Casing 11 Blade 12 Electric motor 13 Filter medium 14 Shape holding part 15 Frame part 16 Adhesive member 17 Pitch 18 Base material layer DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Fiber layer 20 Adsorbent 21 Hygroscopic fiber 22 Hygroscopic additive 23 Basic fiber 24 Basic additive 25 Surface part of base material layer 26 Deep layer part of base material layer 101 Filter medium 102 Adsorbent 103 Support layer 104 Base material 105 Cover layer
Claims (10)
アミン系化合物を含んだ吸着剤と、吸湿性の繊維または添加剤と、塩基性を示す繊維または添加剤を含む基材層を備えていることを特徴とするエアフィルタ。 An air filter pleating a sheet-like filter medium consisting of a base material layer supporting the filter shape and a fiber layer for collecting particles,
An air filter comprising an adsorbent containing an amine compound, a hygroscopic fiber or additive, and a base material layer containing a basic fiber or additive.
前記基材層は、前記吸湿性の繊維または添加剤および前記塩基性を示す繊維または添加剤を同時に混入させて製造した後、前記吸着剤を担持させることを特徴とするエアフィルタの製造方法。 A method for producing an air filter according to any one of claims 1 to 8,
The base material layer is manufactured by mixing the hygroscopic fiber or additive and the basic fiber or additive at the same time, and then supporting the adsorbent.
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