JPH04197421A

JPH04197421A - 脱臭用フィルター濾材およびその製造法

Info

Publication number: JPH04197421A
Application number: JP2327045A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Oku; 恭行奥; Takashi Yamazaki; 山崎　岳志
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1992-07-17
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JP3046347B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は湿式抄紙法を用い抄紙した、活性炭素繊維を特
定量含有する、低密度の通気性の良いシートで、脱臭を
目的としたフィルター濾材として利用できる。またその
製造法に関するものである。

［従来の技術］近年、悪臭や有機溶剤等の有毒ガスや粉塵等の浮遊微小
粒子が公害問題として論議される場が多くなってきてい
る。

微小粒子の除去に関しては、活性炭フィルターとは別に
微小粒子除去用のフィルターを用いる場合や活性炭フィ
ルターと微小粒子除去フィルターを組合せ二次加工した
フィルターを用いる場合がある。

有毒ガスを防ぐ手だてとして、吸着性物質、特に活性炭
が利用されており、微粒子除去用のフィルターとは別に
用いる活性炭フィルターに要求される性能は吸着力が大
きく、吸着速度が速く、圧力損失が低いことである。

活性炭素繊維はガス吸着力が大きく、吸着速度が極めて
速い等の理由から、急速に展開が図られている。

活性炭素繊維をフィルターとして用いる場合、シート化
しもちいられている。活性炭素繊維をシート化するには
、乾式法と湿式法があるが、乾式法を用い得られたシー
トは通気性は良いものの、シートの地合が悪く、また、
活性炭素繊維を開繊する工程で繊維が折れて、活性炭素
繊維の歩留まりが悪くなり、不経済である。

湿式法を用い抄紙したシートは、シートが均一で地合が
良好である。また、活性炭素繊維の歩留まりが良いこと
が上げられる。しかしながら、従来の方法では、シート
の通気性が悪く、脱臭用フィルター濾材としては不適当
であった。

また活性炭素繊維には自着性がないため、バインダーが
必要である。活性炭素繊維のバインダーとしては種々の
溶液型やエマルジョン型の液状バインダーおよび繊維状
バインダーが一般的である。

液状バインダーの使用は、活性炭素繊維の細孔を塞ぎ吸
着能力を低下させるため好ましくない。

繊維状バインダーを使用した場合は、従来の方法では活
性炭素繊維の脱落を防止し、充分な強度をもったシート
を得るためには多量の繊維状バインダーを必要としシー
ト内の活性炭素繊維の含有量を低下させる。バインダー
の使用量を減少させるためセルロース系のパルプ繊維が
バインダーとしてよく用いられているが、シート密度が
大きくなり、通気性が悪くなることは避けられないだけ
でなく、シートが可燃性となり好ましくない。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、活
性炭素繊維と、高融点合成樹脂を芯成分としかつ低融点
合成樹脂を鞘成分とする複合繊維を用い、湿式抄紙法に
より、通気性の良い脱臭用フィルター濾材を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明者は前記の課題を解決するため鋭意研究を行った
。

従来、熱融着性繊維を用いたシートは強度アップを図る
目的で、抄紙乾燥後、熱カレンダーあるいは熱処理を行
うが、本発明では熱処理温度と方法を特定の範囲で行っ
た。その結果、活性炭素繊維、高融点合成樹脂を芯成分
としかつ低融点合成樹脂を鞘成分とする複合繊維を必須
成分とし、これらの繊維を含有する水性スラリーを抄紙
し、鞘成分の融点より高く芯成分の融点より低い温度で
乾燥し、活性炭素繊維と複合繊維を融着させたのち、得
られたシートを乾燥温度より高く、複合繊維の芯成分の
融点より低い温度で熱処理する工程を経て得られるシー
トが強度がアップしているだけでなく、シート密度が大
幅に低下し、同時に優れた通気性を持つという予想外の
効果を見い出した。またさらに潜在捲縮性繊維、高収縮
性繊維、顕在捲縮繊維、異形断面繊維から選ばれた１種
類以上の繊維を含有し、同様の熱処理を行うことでも、
強度アップした通気性のよいシートが得られることが見
い出された。さらに、熱処理を行うことで、抄紙時に用
いられる水に含まれ活性炭素繊維に吸着した不純物が除
かれシートに含有される活性炭素繊維の有効比表面積が
増加するという効果を見い出した。

これらの結果から湿式法で得られるこれらのシートの密
度を０．　０８　ｇ／ａｎ３以下とすることで、湿式法
の利点である歩留まりの高さ、シートの均一性を損なう
ことなく、通気性の高い活性炭素繊維シートが見いださ
れた。

本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。

即ち、本発明の濾材は湿式抄紙法を用いて製造され、シ
ート重量に対し、５０〜９７重量％の活性炭素繊維を含
有し、坪量５０〜３００ｇ／ｎ（の範囲で密度０．０８
ｇ／ａｎ３以下の、脱臭量フィルター濾材である。

また、本発明の脱臭用フィルター濾材は、活性炭素繊維
、ポリエステルバインダー繊維を含有したシートを湿式
抄紙法で抄紙し、熱処理を行うことで得られる。さらに
上記配合に潜在捲縮性繊維、高収縮性繊維、顕在捲縮繊
維、異形断面繊維から選ばれた１種類以上の繊維を含有
させ、同様に熱処理し得られる。さらに、上記の脱臭用
フィルター濾材の製造法に関するものである。

以下本発明の詳細な説明を行う。

本発明で用いられる活性炭素繊維は目的に応じて選択で
き、水に分散するものであればよいが、比表面積は濾材
の脱臭性能を高度に保つため５００ｒｒｆ／ｇ以上のも
のが好ましい。水に分散しにくい場合は粘剤や分散剤を
適宜添加し攪拌すればよい。平均繊維長は３ｍｍ〜２０
ｍｍで、好ましくは５ｍｍ〜１５ｍｍである。３ｍｍよ
り短いとシートが緻密になりシートの通気性が低下し活
性炭素繊維の脱落が生じ、２０ｍｍより長いと水中での
分散が悪くなり、均一で地合のよいシートが得られない
。平均繊維径は５μｍ〜３０μｍで、好ましくは１０μ
ｍ以上である。５μｍより細いとシートが緻密になりシ
ートの通気性が低下し、３０μｍより太いとワイヤーか
らのピックアップが困難で均一で地合のよいシート（濾
材）が得られない。

本発明で用いられる複合繊維としては芯成分にはポリエ
ステル、ポリプロピレン、ポリアミド等の各種合成樹脂
が使用され、鞘成分には芯成分の合成樹脂より少なくと
も４０°Ｃ以下の融点を持つものが望ましい。またこれ
ら複合繊維は、ストレートあるいは捲縮形状であっても
差し仕えはない。

あるいは加熱することにより捲縮を発現するものであっ
てもよい。

複合繊維の平均繊度は１５デニール以下が好ましい。１
５デニールを越えるとシート内の複合繊維本数が少なく
なり、結合力が弱く、複合繊維の添加量を増やす必要が
あり、活性炭繊維の含有量が減少するため好ましくない
。平均繊維長は３ｍｍ〜２０ｍｍで、好ましくは５１Ｉ
Ｉｍ〜１５ｍｍである。３ＩＩ１ｍより短いとシートが
緻密になりシートの通気性が低下し活性炭素繊維の脱落
が生じ、２０ｍｍより長いと水中での分散が悪くなり、
均一で地合のよいシート（濾材）が得られない。

活性炭素繊維／複合繊維の配合比は９７／３〜５０１５
０である。すなわち、複合繊維の配合量は脱臭用フィル
ター濾材重量に対し３重量％〜５０重量％で、さらに好
ましくは５重量％〜３０重量％である。３重量％より少
ないと濾材の強度は弱く、５０重量％より多いと溶融し
た樹脂で活性炭素繊維の細孔が塞がれ比表面積が減少し
、吸着性能の低下をもたらす。

次に本発明の濾材の製造方法を具体的に示す。

まず上記の活性炭素繊維と複合繊維を水中に均一に混合
分散し、通常の湿式抄紙機で抄紙、乾燥する。乾燥はシ
リンダードライヤーやエアードライヤーを用いることが
できる。乾燥温度は複合繊維の鞘成分の融点より高く、
芯成分の融点より低い温度で行う。

次に得られたシートを乾燥温度より高く、複合繊維の芯
成分の融点より低い温度で熱処理を行う。

熱処理はヤンキードライヤーやエアードライヤーを用い
ることができるが、エアードライヤーを用いるのが好ま
しい。エアードライア−の風速は３ｍ／秒〜２０ｍ／秒
の範囲で用いることができる。

シートのばたつきを抑えるため上からの風速を強めで行
うのが好ましい。ヤンキードライヤーを用いる場合はシ
ートの厚み方向になるべく荷重がかからないよう、シー
トのテンションに留意する必要がある。

また、本発明は上記のシートにさらに潜在捲縮性繊維、
高収縮性繊維、顕在捲縮繊維、異形断面繊維から選ばれ
た１種類以上の繊維を含有させることにおいても達成す
ることができる。

本発明で用いる潜在捲縮繊維とは特開平２−９１２１７
号公報、特開平２−８４５１２号公報、特開平２−５３
９１６号公報、特開平２−６８３１１号公報、特開平１
−３２１９１６号公報に例示されているように、異なる
２成分が平行あるいは偏芯的に複合してなるもので、加
熱乾燥あるいは熱処理により、捲縮を発現あるいは捲縮
数を増加する繊維を言う。

本発明で用いる高収縮性繊維とは、乾燥あるいは加熱に
よる収縮率が３０％以上のものを言う。

捲縮や収縮の発現温度はシートの乾燥温度より高いこと
が好ましく、ドライヤーでの熱処理温度より低いこと、
複合繊維の芯成分の融点より低いことが必要とされる。

本発明で用いる顕在捲縮繊維とは、自然に或は機械的に
捲縮が与えられており、分散、抄紙する以前から捲縮し
ているものを言う。

本発明で用いる異形断面繊維とは、繊維断面がいわゆる
円形、楕円形を有しない繊維である。例えばＴ型、Ｙ型
、Ｕ型、星型等の断面を有するものであるが、断面形状
に関してはこの限りではない。

上記の潜在捲縮性繊維、高収縮性繊維、顕在捲縮繊維、
異形断面繊維の平均繊度は１５デニール以下が好ましい
が、この限りではない。平均繊維長は３ｍｍ〜２０ｍｍ
で、好ましくは５　ｍｍ〜１５ｍａ＋である。３ｍ１ｌ
Ｉｌより短いとシートが緻密になり濾材の通気性が低下
し好ましくない。２０＋ｎｍより長いと水中での分散が
悪くなり、均一で地合のよいシート（濾材）が得られな
い。

これらの繊維の濾材内の含有量はシート重量に対し、１
〜４８重量％が好ましく、さらに好ましくは３〜４０重
量％である。１重量％未満であると繊維を新たに混合し
た効果は少ない。４８重量％を超えるとシート強度を充
分に維持できる範囲では活性炭素繊維の含有量が少なく
なり、好ましくない。これらの繊維が含有されていても
、活性炭素繊維の濾材内での含有量は変わらない。しか
し、複合繊維の量が同じ場合シー！・強度がアップする
ので、複合繊維の含有量を減じることが可能である。す
なわち、濾材重量に対し、活性炭素繊維は５０〜９７重
量％、複合繊維は２〜４９重量％である。

また、複合繊維、潜在捲縮性繊維、高収縮性繊維、顕在
捲縮繊維、異形断面繊維は、それぞれ単独あるいは二種
類以上の特徴を合わせ持ったものであってもよく、また
二種類以上の繊維を混合し用いることも可能である。

この濾材も先に述べた濾材と同様の方法で製造すること
ができる。すなわち活性炭素繊維と複合繊維、さらに潜
在捲縮性繊維、高収縮性繊維、顕在捲縮繊維、異形断面
繊維から選ばれた一種類以上の繊維を水中に均一に混合
分散し、通常の湿式抄紙機で抄紙し、複合繊維の鞘成分
の融点より高く、芯成分の融点より低い温度で乾燥融着
を行いシートを得ることができる。得られたシートをヤ
ンキードライヤーやエアードライヤー等を用い熱処理を
行う。熱処理温度は複合繊維の鞘成分の融点より低く、
シート形成温度より低い温度、かつ捲縮あるいは収縮が
発現する温度以上で熱処理を行うことで、本発明の濾材
が得られる。

以上の濾材の坪量は、５０〜３００　ｇ／ｒｄが好まし
い。５０ｇ／ｎｆ未満では活性炭素繊維の量が少なくな
り、好ましくない。３００ｇ／ｎｆを超えると抄紙後の
乾燥が困難である。また、濾材の厚みが厚くなり加工し
づらくなる。

本発明の脱臭用フィルター濾材は必要であれば、撥水剤
をスプレー、塗布、含浸し、乾燥することにより、撥水
加工してもよい。また、サイズ剤をスラリーに混合し、
抄紙してもよい。

また本発明の濾材は必要であれば、他の天然繊維、合成
繊維、無機繊維を混合し、抄紙することも可能である。

また、無機填料を混合し、抄紙することも可能である。

さらに、天然・化学消臭剤、天然・合成香料を含有させ
ることも可能である。

ただし、これらの物質を含有量が本発明の濾材の性能を
阻害する範囲であってはならない。

本発明は濾材は必要であれば、裏打ち材を接着あるいは
交絡することも可能である。裏打ち材は通気性の良いも
のが好ましい。接着方法は市販の接着剤を使用しても良
いし、裏打ち材が熱溶融性であれば熱融着してもよい。

交絡方法としてはニードルパンチ、ウォータージェット
により行うことが効果的である。特に除塵機能を付与す
る目的で本発明のシートに重石不織布や中性能、高性能
のフィルター等の濾材を組み合わせることは効果的であ
る。

本発明の濾材はカッター、スリッター等で容易に切断加
工可能でユニットなどに組み込み、フィルターとして使
用可能である。また、ひだ折り加工、波型加工を施して
も破損することがなく、片面あるいは両面段ボールを作
成し、波型の稜線方向が、平行または直行するように積
層し、あるいは円筒状に巻き付はハニカム構造体とし、
フィルターとして使用することも有効である。

なお、濾材の坪量が５０〜３００ｇ／ｉと範囲の特定が
有るが、あくまで１度の本発明の製造工程で製造される
範囲である。濾材を加工後これを積層し、もち用いるこ
とに同等制限はない。

［作用］本発明の脱臭用フィルター濾材は、活性炭素繊維とバイ
ンダーとして複合繊維を含有し、特定の熱処理が行われ
た通気性の極めて高い濾材である。

さらに、潜在捲縮性繊維、高収縮性繊維、顕在捲縮繊維
、異形断面繊維から選ばれた１種類以上の繊維を含有さ
せることで、さらに強度の大きい、通気性の高い濾材と
して有効に作用する。

［実施例］以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本
発明は本実施例に限定されるものではない。

実施例において記載の部、％はすべで重量部、重量％に
よるものである。

実施例１〜３活性炭素繊維（アドールＡ−１０、繊維長６ｍｍ、比表
面積１０００イ／ｇ、アトール社製）を水中に添加し、
０．３％濃度に調製し、Ｓｖ型往復反転式攪拌機（高崎
製作所製、アジター）で分散後、複合繊維として融着温
度１１０℃の芯鞘タイプのポリエステルバインダー繊維
（メルチイー４０８０．２　ｄ　Ｘ　５　ｍｍ、　ユニ
チカ社製）をアシターで攪拌しながら添加混合した。こ
のとき活性炭素繊維／ポリエステルバインダー繊維の混
合比を９０／１０（実施例１）　、８０／２０　（実施
例２）　、６０／４０　（実施例３）の３水準調製した
。

ついで該スラリーに水を加え各々０．１％に希釈し、乾
燥重量で２００ｇ／ｒｒｆのシートを角型手抄装置（金
網８０メツシユ一金網寸法２５ｃｍＸ２５ｃｍ）で抄紙
後、プレス、１１０℃でシリンダードライヤーを用い乾
燥した。その後、エアードライヤーを１９０℃に設定し
、風速５ｍ／ｓで熱処理を１分間行い脱臭用フィルター
濾材を得た。

実施例４実施例２と同じ方法で坪量７０ｇ／ｎ（の脱臭用フィル
ター濾材を得た。

比較例１実施例２と同様の方法で濾材を作製したが、シリンダー
ドライヤーの乾燥のみ（１１０℃）を行い、熱処理は行
わなかった。

比較例２比較例１と同様の方法で、シート乾燥を１９０℃で行っ
た。

実施例５実施例２と同じ方法で濾材を作製した。但し、複合繊維
（バインダー繊維）は芯かポリプロピレン、鞘がポリオ
レフィンの繊維（ＮＢＦ繊維、Ｅタイプ、鞘成分の融点
１００°Ｃ５２ｄ、Ｘ５ｍｍ、大和紡績社製）をもちい
、エアドライヤー温度は１７０℃で行った。

比較例３実施例５と同様の方法て濾材を作製したが、シリンダー
ドライヤーの乾燥のみ（１１０’Ｃ）を行い、熱処理は
行わなかった。

比較例４〜５乾式活性炭繊維シートの市販品（デキシー、ＲＭＳ−Ｂ
Ｏ４０、ＦＭＳ−Ｂ１２０、ユニチカ社製）の物性を測
定した。

以上の結果を表１．２．３に示す。

なお、坪量は絶乾坪量、圧力損失はＪ　Ｉ　５−Ｂ９９
０８の形式１により風速５．３ｃｍ／ｓて測定した。比
表面積は窒素吸着法を用いた。

（以下余白）表２表３＊含有量は活性炭素繊維含有量を示す。

実施例から明らかなように、密度を０．０８ｇ／ａｎ３
以下の濾材では圧力損失が０．５ｍｍＡｑ以下となり、
非常に通気性の高い濾材であることが判る。

一方比較例１〜３の従来の方法で製造した密度が０．　
０８ｇ／ａｎ”を超える濾材では通気性が悪かった。ま
た、従来の方法で見られるように、シリンダードライヤ
ーのみで乾燥しても高温（１９０℃）で乾燥すると、厚
みが薄くなり、密度が低下し、通気性が悪くなるだけで
なく、バインダー繊維と活性炭素繊維に接触した、バイ
ンダー繊維の樹脂分が溶融し、細孔を塞ぎ比表面積の低
下が見られる。低温（１１０℃）での乾燥ではシート強
度が弱いこと、水中の不純物の吸着が原因と考えられる
、比表面積の低下が上げられる。実施例の濾材は乾式の
市販品と比べても、同等以上の通気性を示す。また、実
施例５から判るようにバインダー繊維は、ポリエステル
系に限られるものではない。

実施例６実施例１〜３と同じ方法で活性炭素繊維、ポリエステル
バインダー繊維と、さらに潜在捲縮繊維（ポリエステル
繊維、２．５ｄＸ１０ｍｍ、音大社製）（実施例４）を
混合し濾材を作製した。活性炭素繊維／ポリエステルバ
インダー繊維／潜在捲縮繊維の配合比は６０／２０／２
０である。

実施例７〜９実施例６と同じ方法で濾材を作製した。ただし、潜在捲
縮繊維のかわりに、高収縮繊維（アクリル繊維、１．５
ｄＸ１０ｍｍ、三菱レーヨン社製）（実施例７）、顕在
捲縮繊維（ポリエステル繊維、１２ｄＸ１０ｍｍ、音大
社製）（実施例８）、Ｙ型繊維（ビニロン繊維、２ｄＸ
６ｍｍ、クラレ社製）（実施例９）を用いた。

比較例５実施例４と同じ配合で抄紙し、シート乾燥のみを１９０
℃で行った。

比較例６実施例４と同じ配合で抄紙し、エアドライヤーのみを用
い乾燥を行った。乾燥温度は１９０℃。

比較例７実施例８と同様の方法で濾材を作製した。ただし、Ｙ型
ビニロン繊維の代わりに通常の捲縮を有しないストレー
トで、断面形状が楕円形で、収縮率が１０％未満で、熱
処理を行っても捲縮を発現しない２ｄＸ６ｍｍのビニロ
ン繊維（クラレ社製）を用いた。

以上の結果を表４．５に示す。

表４表５潜在捲縮性繊維、高収縮性繊維、捲縮繊維、異形断面繊
維から選ばれた１種類以上の繊維を含有させ、密度を０
．０８ｇ／ａｍ３以下とすることで本発明の目的とする
通気性のよい濾材が得られることが判る。これに対し、
比較例のように、乾燥あるいは熱処理工程が１回ではい
ずれの方法でも、十分な通気性を有する濾材は得られな
かった。ストレートの繊維を用いたときも同様であった
。

また、活性炭素繊維とバインダー繊維のみの濾材より強
度がアップした。

［発明の効果］本発明の脱臭用フィルター濾材は活性炭素繊維と熱接着
性を有する複合繊維を含有し、特定の熱処理を行い得ら
れた濾材である。本発明の濾材は湿式抄紙法により作ら
れるので材料の歩留まりがよく、かつ優れた通気性を有
するものである。また、潜在捲縮性繊維、高収縮性繊維
、捲縮繊維、異形断面繊維から選ばれた１種類以上の繊
維を含有させることで、さらに強度の大きい、通気性の
高い脱臭フィルター濾材となる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）湿式抄紙法を用いて抄紙され、シート重量に対し
活性炭素繊維を５０〜９７重量％含有し、坪量５０〜３
００ｇ／ｍ＾２の範囲で密度が０．８ｇ／ｃｍ＾３以下
である脱臭用フィルター濾材。
（２）高融点合成樹脂を芯成分とし、かつ低融点合成樹
脂を鞘成分とする複合繊維と活性炭素繊維を必須成分と
し、これらの繊維を含有する水性スラリーを湿式抄紙法
により抄紙し、鞘成分の融点より高く芯成分の融点より
低い温度で乾燥し、活性炭素繊維と複合繊維を融着させ
たのち、得られたシートを乾燥温度より高く、複合繊維
の芯成分の融点より低い温度で熱処理する工程を経て得
られる請求項１記載の脱臭用フィルター濾材。
（３）潜在捲縮性繊維、高収縮性繊維、顕在捲縮繊維、
異形断面繊維から選ばれた１種類以上の繊維を含有する
請求項１および２記載の脱臭用フィルター濾材。
（４）高融点合成樹脂を芯成分とし、かつ低融点合成樹
脂を鞘成分とする複合繊維と活性炭素繊維を必須成分と
し、これらの繊維を含有する水性スラリーを湿式抄紙法
により抄紙し、鞘成分の融点より高く芯成分の融点より
低い温度で乾燥し、活性炭素繊維と複合繊維を融着させ
たのち、得られたシートを乾燥温度より高く、複合繊維
の芯成分の融点より低い温度で熱処理することを特徴と
する脱臭用フィルター濾材の製造法。
（５）潜在捲縮性繊維、高収縮性繊維、顕在捲縮繊維、
異形断面繊維から選ばれた１種類以上の繊維を含有する
請求項４記載の脱臭用フィルター濾材の製造法。