KR20220128343A - 흡착 시트, 흡착 엘리먼트 및 그것을 사용한 흡착 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 흡착 시트는 금속 및 유기 배위자를 갖고, 25℃, 상대압 0.5에서의 수분 흡착률이 30질량% 이상인 다공성 금속 착체와, 피브릴화하지 않은 섬유 및 피브릴화한 섬유를 함유한다. 그 때문에, 다공성 금속 착체의 담지성, 및 시트의 유연성·가공성이 우수하고, 충분한 흡착 성능을 발휘한다.
Description
본 발명은 수분, 유기 용제, 악취 성분 등의 흡착 대상 물질을 효율적으로 분리 회수 또는 흡착 제거하는 흡착 시트, 흡착 엘리먼트 및 그것을 사용한 흡착 처리 장치에 관한 것이다.
활성탄이나 실리카겔, 제올라이트 등과 같은 다공질 재료는 탈취, 공기나 물의 정화, 가스의 분리·정제라고 하는 다양한 용도로 이용되고 있고, 현대 생활에 필요 불가결한 재료로 되어 있다. 근년, 다양한 배위 형태를 취할 수 있는 금속 이온과 2좌 이상의 배위 자리를 갖는 가교 배위자를 조합해서 자기 집합시킨 다공질 재료, 즉 다공성 금속 착체(MOF), 또는 다공성 배위 고분자(PCP)라고 불리는 새로운 다공질 재료가 발견되었다. 이들 다공성 금속 착체는, 활성탄이나 실리카겔, 제올라이트 등의 종래의 다공질 재료에는 없는 특징인, 고비표면적, 샤프한 세공 분포 및 높은 구조 설계성이라고 하는 특징을 갖고 있어, 주목받고 있다.
이러한 다공성 금속 착체로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 특정한 디카르복실산 금속 착체가 가스 흡장재, 특히 메탄을 주성분으로 하는 가스의 흡장재로서 적합한 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 구리 이온과 트리메스산류로 합성된 다공성 금속 착체가 개시되어 있고, 흡착재가 그 용도의 일례로서 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 금속 크롬 또는 크롬염과, 트리메스산류로부터 얻어지는 다공성 금속 착체가, 특히 수증기 흡착재로서 우수한 것이 개시되어 있다.
이와 같이 다공성 금속 착체는, 여러 가스에 대응하는 흡착재로서의 가능성을 내포하고 있다. 흡착재로서 이용하는 경우에는, 분체로서 존재하는 다공성 금속 착체를 동작 유체와 압력 손실이 적게 접촉할 수 있도록, 이용에 적합한 흡착 엘리먼트에 성형하는 것이 바람직하고, 그를 위해서는 시트화하는 기술을 확립하는 것이 중요해지고 있다.
그래서, 특허문헌 4에서는, 다공성 금속 착체를 함유한 시트로서, 다공성 금속 착체와 내열성 섬유 및 자기 고결성을 갖는 점토 광물 섬유, 그리고 유기 결합제를 함유하는 흡착 시트가 개시되어 있다.
그런데, 특허문헌 4에 개시의 흡착 시트는, 점토 광물 섬유를 필수로 하고, 그 만큼, 내열성 섬유 함유 비율을 저감시키고 있으므로, 시트 자체의 탄력이 없고, 예를 들어 필터로 할 때의 허니콤 가공 시에 단차가 형성되지 않는 등의 문제가 있다.
그래서, 본 발명은, 다공성 금속 착체의 담지성, 및 시트의 유연성·가공성이 우수하고, 또한 충분한 흡착 성능을 갖는 흡착 시트, 흡착 엘리먼트 및 그것을 사용한 흡탈착 처리 장치의 제공을 과제로서 내세운다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서, 예의 연구한 결과, 결국 본 발명을 완성하는 것에 이르렀다. 즉 본 발명은, 이하의 구성이다.
[1] 금속 및 유기 배위자를 갖고, 25℃, 상대압 0.5에서의 수분 흡착률이 30질량% 이상인 다공성 금속 착체와, 피브릴화하지 않은 섬유 및 피브릴화한 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡착 시트.
[2] 수중 용해 온도가 65℃ 내지 100℃인 유기 결합제를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 1의 흡착 시트.
[3] 상기 비인장 신도가 5%·m/g 이상인 것을 특징으로 하는, 상기 1 또는 2의 흡착 시트.
[4] 상기 다공성 금속 착체를 60 내지 85질량% 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 1 내지 3 중 어느 하나의 흡착 시트.
[5] 상기 1 내지 4 중 어느 하나의 흡착 시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 흡착 엘리먼트.
[6] 상기 5의 흡착 엘리먼트와, 상기 흡착 엘리먼트에 흡착 대상 물질을 도입해서 흡착시키는 흡착 수단과, 상기 흡착 엘리먼트가 흡착한 흡착 대상 물질을 탈착시키는 탈착 수단을 구비하고, 흡착 대상 물질의 흡탈착을 연속적으로 행하는 흡탈착 처리 장치.
상기 구성에 따르면, 다공성 금속 착체의 담지성, 및 시트의 유연성·가공성이 우수하고, 또한 충분한 흡착 성능을 갖는 흡착 시트 등 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 흡착 시트를 코러게이트상으로 가공한 편단 시트의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 흡착 엘리먼트의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 흡탈착 처리 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 흡착 엘리먼트의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 흡탈착 처리 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 흡착 시트는, 금속 및 유기 배위자를 갖고, 25℃, 상대압 0.5에서의 수분 흡착률이 30질량% 이상인 다공성 금속 착체와, 피브릴화하지 않은 섬유 및 피브릴화한 섬유를 함유한다.
여기서, 일정 압력 하에서 흡착의 진행이 멈춘 것처럼 보이는 상태(흡착 분자수=탈착 분자수)일 때의 압력을 흡착 평형압이라고 하고, 상대압이란, 흡착 평형압과 포화 증기압의 비를 상대압이라고 한다.
본 발명의 흡착 시트는, 다공성 금속 착체를 함유하고 있기 때문에 높은 흡착 성능을 얻을 수 있다. 또한, 이 다공성 금속 착체는 25℃, 상대압 0.5에서의 수분 흡착률이 30질량% 이상인 것을 특징으로 하기 때문에, 시트 자체에서 수분을 많이 유지할 수 있고, 시트 가공 시의 높은 유연성이 얻어진다. 또한, 다공성 금속 착체에 의해 유연성을 충분히 발현할 수 있는 점에서, 종래 유연성의 부여를 위해서 사용되어 온 유기 결합제를 삭감하는 것이 가능하고, 결과, 흡착재의 세공 내에 유기 결합제의 측쇄 등이 흡착하는(세공 폐색) 비율을 저감시킬 수 있어, 추가로 충분한 흡착 성능을 얻을 수 있다. 수분 흡착률이 30질량% 미만이면, 유연성이 부족하게 된다.
또한, 본 발명의 흡착 시트는, 피브릴화하지 않은 섬유 및 피브릴화한 섬유를 포함한다. 피브릴화하지 않은 섬유를 함유함으로써, 예를 들어 단차 가공한 경우에도 자력으로 단차 형상을 유지하는 것이 가능하여, 가공성이 우수하다. 또한, 피브릴화한 섬유를 함유함으로써, 다공성 금속 착체 입자를 효율적으로 유지할 수 있어, 담지성이 우수할뿐만 아니라, 종래 담지성의 부여를 위해서 사용되어 온 유기 결합제를 삭감하는 것이 가능하다. 그 결과, 세공 폐색을 저감시킬 수 있어, 추가로 충분한 흡착 성능을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 흡착 시트는, 수중 용해 온도가 65℃ 내지 100℃로 고융점의 유기 결합제를 함유하고 있어도 된다. 수중 용해 온도가 65℃ 내지 100℃로 고융점의 유기 결합제를 사용함으로써, 보다 세공 폐색을 저감시키고, 우수한 흡착 성능을 얻는 것이 가능하다. 수중 용해 온도가 65℃ 미만에서는 세공 폐색에 의한 흡착 성능 불충분해지고, 100℃보다 고온에서는 접착 불충분에 의해 담지성이 부족하게 된다.
본 발명에 관한 다공성 금속 착체는, 금속 이온과 유기 배위자를 갖는 화합물을 포함하는 다공질 재료이다. 사용 가능한 다공성 금속 착체의 형태에는 특별히 정함이 없고, 분말상, 혹은 입상의 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 평균 입자경이 0.1㎛ 내지 200㎛인 다공성 금속 착체이고, 보다 바람직하게는 1 내지 100㎛이고, 무엇보다 바람직하게는 1 내지 80㎛이다. 평균 입자경이 0.1㎛ 미만에서는, 흡착 시트화 중의 수율이 낮아지는 원인이 된다. 또한, 평균 입자경이 200㎛를 초과하면, 흡착 시트에, 다공성 금속 착체를 충분히 담지시키기 어려워져서, 다공성 금속 착체의 탈락이 많아지는 경우가 있다. 평균 입자경은, 예를 들어 주사형 전자 현미경을 사용하여 측정할 수 있다.
다공성 금속 착체의 77K 질소 흡착법에 의한 BET 비표면적은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 500㎡/g 이상인 것이 바람직하다. BET 비표면적이 500㎡/g보다 작으면, 충분한 흡착 성능을 얻기 어려운 경우가 있다. BET 비표면적은 1000㎡/g 이상인 것이 보다 바람직하다. BET 비표면적의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 6000㎡/g 이하인 것이 바람직하다. 이 범위를 초과하면, 다공성 금속 착체의 제조가 매우 곤란해진다고 하는 문제가 발생하기 때문이다. 또한, BET 비표면적은, 예를 들어 후단의 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
다공성 금속 착체를 구성하는 금속 이온으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 알루미늄 이온 등의 전형 금속 원소, 티타늄 이온, 지르코늄 이온, 철 이온, 구리 이온 등의 전이 금속 원소를 들 수 있다. 한편, 배위자를 갖는 화합물로서는, 예를 들어 푸마르산, 2-아미노테레프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 테레프탈산 및 트리메스산 등을 들 수 있다. 구체적인 다공성 금속 착체로서는, 예를 들어 알루미늄 이온과 테레프탈산으로 구성되는 다공성 금속 착체(BASF사 제조, Basolite A100), 구리 이온과 트리메스산으로 구성되는 다공성 금속 착체(BASF사 제조, Basolite C300), 철 이온과 트리메스산으로 구성되는 다공성 금속 착체(BASF사 제조, Basolite F300), 티타늄 이온과 테레프탈산으로 구성되는 다공성 금속 착체, 지르코늄 이온과 테레프탈산으로 구성되는 다공성 금속 착체, 지르코늄 이온과 푸마르산으로 구성되는 다공성 금속 착체, 지르코늄 이온과 2-아미노테레프탈산으로 구성되는 다공성 금속 착체, 티타늄 이온과 2-아미노테레프탈산으로 구성되는 다공성 금속 착체, 등을 들 수 있다. 이들 다공성 금속 착체는 동일한 다공성 금속 착체여도 합성법이나 순도에 따라 BET 비표면적은 다양하지만, 흡착 시트의 유연성을 부여시키기 위해서는, 25℃, 상대압 0.5에서의 수분 흡착률이 30질량% 이상인 것이 바람직하고, 35질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 40질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 30질량% 미만인 경우에는, 흡착 시트에 충분한 유연성을 부여하기 위해서, 유기 결합제의 함유량을 많이 할 필요가 있다. 유기 결합제의 함유량이 많으면, 흡착재의 세공 내에 유기 결합제의 측쇄 등이 흡착하는 비율이 많고, 결과, 충분한 흡착 성능을 발휘할 수 없다.
본 발명의 흡착 시트에 있어서의 다공성 금속 착체의 함유량은, 60질량% 내지 85질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 65중량% 내지 80질량%이다. 함유량이 60질량% 미만에서는 충분한 흡착 성능을 얻는 것이 어려운 경우가 있다. 한편, 함유량이 85질량%를 초과하면, 흡착 시트에 다공성 금속 착체를 충분히 담지하는 것이 곤란해져서, 탈락량이 많아진다. 또한, 시트 강도도 현저하게 저하될 우려가 있다.
피브릴화하지 않은 섬유의 섬유 직경은 5㎛ 이상인 것이 바람직하고, 5㎛ 내지 30㎛인 것이 보다 바람직하다. 또한, 섬유 길이는 1㎜ 내지 10㎜인 것이 바람직하고, 2㎜ 내지 8㎜인 것이 보다 바람직하다. 굵은 섬유의 섬유 직경이 5㎛ 미만, 섬유 길이가 1㎜ 미만에서는 시트의 강도가 저하되어, 단차 가공 후에 자력으로 단차 형상을 유지하는 것이 어렵고, 또한 후속 가공에 있어서 허니콤상 등의 흡착 엘리먼트로 가공할 수 없게 되기 때문이다. 또한, 피브릴화하지 않은 섬유의 섬유 직경이 30㎛를 초과하고, 또한 섬유 길이 10㎜를 초과하면, 유연성이 없고, 가공하기 어려워진다. 또한 섬유 직경이 다른 섬유를 혼합해도 된다.
피브릴화하지 않은 섬유로서는, 유리 섬유, 세라믹 섬유, 암면 섬유 등의 무기 섬유; 아라미드 섬유, 메타아라미드 섬유, 폴리벤즈이미다졸 섬유, 폴리에테르케톤 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 나일론 섬유 등의 합성 섬유;,
아세테이트 섬유, 트리아세테이트 섬유 등의 반합성 섬유;, 레이온 섬유; 큐프라 섬유 등의 재생 섬유;, 면, 마 및 목재를 주성분으로 한 섬유 등의 식물 섬유를 들 수 있다. 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
피브릴화한 섬유로서는, 상술한 섬유를 피브릴화한 섬유에 더하여, 펄프 등도 들 수 있다. 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 피브릴화의 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 통상의 고해 방법을 채용할 수 있다. 대표적인 예로서는, 비터나 리파이너 등의 고해기를 사용해서 피브릴화하는 방법을 들 수 있을 수 있다. 또한, 피브릴화한 섬유는, JIS P 8121-2에 준하는 캐나다 표준 여수도 (CSF)를 측정한 경우, 50ml 이상 800ml 미만인 것이 바람직하다.
본 발명의 흡착 시트에 있어서의, 피브릴화하지 않은 섬유 및 피브릴화한 섬유의 합계 함유량은, 5질량% 내지 25질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10중량% 내지 25질량%이다. 함유량이 5질량% 미만에서는 흡착 시트에 다공성 금속 착체를 충분히 담지하는 것이 곤란해지고, 탈락량이 많아지고, 또한 시트의 강도가 현저하게 저하될 우려가 있다. 한편, 함유량이 25질량%를 초과하면, 충분한 흡착 성능을 얻는 것이 어려운 경우가 있다.
본 발명에 있어서의 흡착 시트는, 유기 결합제를 포함한다. 흡착 시트의 유연성이나 강도를 향상시키기 때문이다. 유기 결합제로서는, 다공성 금속 착체와 섬유를 접합할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 폴리머, 폴리아크릴로니트릴계 폴리머, 폴리에틸렌계 폴리머, 폴리에스테르계 폴리머, 폴리페닐렌에테르계 폴리머 등을 사용할 수 있다. 취급성의 면에서는, 폴리비닐알코올계 폴리머가 바람직하다. 유기 결합제의 사용 양태는 특별히 한정되지 않지만, 섬유상의 것을 사용하면, 흡착 시트를 간편하게 제작할 수 있기 때문에 바람직하다. 흡착 시트에 있어서의 유기 결합제의 함유율은 3질량% 내지 15질량%가 바람직하고, 4질량% 내지 12질량%가 보다 바람직하다. 3질량% 미만에서는 다공성 금속 착체의 담지성이나 시트의 유연성이 부족하고, 15질량%를 초과하면 다공성 금속 착체가 유기 결합제에 의해 피복되어버려, 충분한 흡착 성능이 얻어지기 어려워지는 경향이 있다.
유기 결합제의 수중 용해 온도는, 65℃ 내지 100℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70℃ 내지 100℃이다. 수중 용해 온도가 65℃ 미만에서는, 결합제측쇄가 다공성 금속 착체의 세공 내에 들어가는 비율이 많아지고, 결과, 흡착 성능이 불충분해질 가능성이 있다. 또한, 100℃보다 고온에서는 접착 불충분에 의해 담지성이 부족하다고 하는 문제가 있다.
유기 결합제의 수중 용해 온도는, 통상의 방법으로 측정할 수 있다. 예를 들어, 순수 100ml을 비이커에 넣어 교반하고, 수온이 50℃가 될 때까지 오일 배스에서 가열하고, 거기에 유기 결합제 0.5g을 첨가하고, 승온 속도 2℃/min으로 수온을 상승시키고, 눈으로 보아 결합제가 용해하기 시작해서 반투명한 상태가 되었을 때의 온도를 측정한다고 하는 방법이 있다.
본 발명의 흡착 시트는, 유기 결합제의 함유량이 적어도, 피브릴화한 섬유에 의해 담지성을 발현하고, 다공성 금속 착체가 높은 수분 흡착률에 의해 흡착 시트의 유연성을 발현하는 것이다. 결과, 유기 결합제가 적게 끝나는 것, 및 다공성 금속 착체 자신이 갖는 높은 흡착 성능에 의해, 충분한 흡착 성능을 발현하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 흡착 시트는, 유연성의 지표로서, 비인장 신도가 5%·m/g 이상인 것이 바람직하다. 5%·m/g 미만에서는, 시트의 유연성이 부족하고, 허니콤 가공(단차 가공) 시에 갈라짐이 발생해버린다.
본 발명의 흡착 시트는, 다공성 금속 착체를 1종 또는 2종 이상 포함하고 있어도 되고, 또한 다공성 금속 착체 이외의 다공질 재료를 포함하고 있어도 된다. 본 발명의 흡착 시트에 함유되는 다공질 재료에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 활성탄, 제올라이트, 실리카겔, 활성 알루미나, 알루미노인산염, 실리코알루미노인산, 스티렌-디비닐벤젠 공중합체 등의 유기 고분자 다공질체, 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 저렴하게 입수할 수 있는 활성탄, 제올라이트, 실리카겔, 활성 알루미나이다.
본 발명의 흡착 시트의 두께는, 0.1㎜ 내지 0.9㎜인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1㎜ 내지 0.7㎜이다. 두께가 0.1㎜ 미만이면 시트 강도가 현저하게 저하하기 때문에, 후속 가공에 있어서 허니콤상 등의 흡착 엘리먼트로 가공하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 두께가 0.9㎜보다 크면, 흡착 시트를 허니콤상 등으로 가공했을 때의 흡착 엘리먼트의 압력 손실이 높아지는 경향이 있다.
본 발명의 흡착 시트의 평량은, 25g/㎡ 내지 200g/㎡가 바람직하다. 보다 바람직하게는 40g/㎡ 내지 150g/㎡이다. 평량이 25g/㎡ 미만이면, 시트의 두께가 얇아지고, 시트 강도가 현저하게 저하될 우려가 있고, 후속 가공에 있어서 허니콤상 등의 흡착 엘리먼트에의 가공이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 평량이 200g/㎡를 초과하면, 시트의 두께가 지나치게 커져서, 허니콤상 등으로 가공했을 때의 흡착 엘리먼트의 압력 손실이 높아지는 경우가 있다.
본 발명의 흡착 시트를 제조하는 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 종래 공지된 가공 방법을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 다공성 금속 착체와, 섬유와, 유기 결합제를, 물, 유기 용매 또는 이들의 혼합물 중에 분산시켜서, 성형, 탈수, 건조함으로써 얻어지는 습식 시트화법을 들 수 있다.
여기서, 다공성 금속 착체는, 그 세공 내에 용매 분자를 갖는 상태에서, 상기 시트 구성 재료와 혼합하고, 시트화 공정에 제공하는 것이 바람직하다. 다공성 금속 착체가 세공 내에 용매 분자를 갖고 있지 않은 경우, 흡착 시트를 구성하는 유기 결합제가, 당해 세공 내에 흡착되어버릴 우려가 있다. 이 경우, 시트화 후, 후술하는 탈용매 처리를 실시해도 다공성 금속 착체 세공 내에 포착된 유기 결합제를 제거하는 것은 어렵고, 흡착 시트의 흡착 성능이 떨어지는 결과가 된다. 즉, 본 발명에서는, 다공성 금속 착체의 세공에 용매 분자를 흡착시켜 둠으로써, 시트화 공정에 있어서의 유기 결합제 등의 세공에의 흡착을 방지하고, 시트화 공정 후, 후술하는 탈용매 처리에 의해 세공 내에서 용매 분자를 제거함으로써, 흡착 시트의 흡착 성능을 확보하고 있다. 통상적으로는, 다공성 금속 착체를 합성하는 단계에서, 당해 다공성 금속 착체의 세공 내에 용매 분자가 흡착하지만, 다공성 금속 착체가 세공 내에 용매 분자를 갖고 있지 않은 경우 또는 용매 분자의 흡착량이 불충분한 경우에는, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의해 세공 내에 유기 용매를 흡착시킬 수 있다. 여기서, 용매 분자란, 물이나 일반적인 유기 용매 분자를 가리킨다.
본 발명의 흡착 시트를 제조하는 경우, 시트화 공정 후에, 흡착 시트 내에 포함되는 용매를 제거하는 탈용매 처리 공정을 실시한다. 상술한 바와 같이 다공성 금속 착체는, 그 세공 내에 용매 분자를 갖는 상태에서 시트화하는 것이 바람직하고, 이 경우, 다공성 금속 착체의 세공 내의 용매 분자에 의해, 충분한 흡착 성능이 얻어지기 어렵다. 따라서, 흡착 성능을 발현시키기 위해서, 시트화 공정 후에 탈용매 처리를 실시한다. 또한, 탈용매 처리의 실시 시기는 시트화 공정 이후이면 특별히 한정되지 않는다.
탈용매 처리의 조건은 특별히 정하지 않지만, 온도는 50℃ 내지 300℃인 것이 바람직하다. 50℃ 미만에서는, 용매의 제거가 불완전하게 될 우려가 있고, 충분한 흡착 성능이 얻어지기 어려운 경우가 있다. 한편, 300℃를 초과하면, 다공성 금속 착체의 세공 구조가 깨져버릴 우려가 있고, 이 경우도 충분한 흡착 성능이 얻어지기 어려워진다. 보다 바람직하게는 80℃ 내지 200℃이다. 또한, 탈용매 처리는, 감압 하에서 실시함으로써 일층 효율적으로 용매를 제거할 수 있다. 이때, 압력은 특별히 한정되지 않고, 다공성 금속 착체의 물성이나 배합량에 따라서 적절히 조정하면 되지만, 예를 들어 103㎩ 내지 10-5㎩가 바람직하고, 10-1㎩ 내지 10-5㎩인 것이 보다 바람직하다. 탈용매 처리 시간이나 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1시간 내지 100시간으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3시간 내지 48시간이며, 더욱 바람직하게는 3시간 내지 24시간이다. 또한, 가장 바람직한 탈용매 처리의 조건은, 진공 조건 하에서 80℃ 내지 200℃, 3시간 내지 24시간이다.
본 발명의 흡착 시트는, 평판상으로 사용해도 되고, 또한 적절히, 플리트 가공, 허니콤 가공, 또는 코러게이트 가공 등을 실시하고, 원하는 형상으로서 사용해도 된다. 도 1에 본 발명의 흡착 시트의 가공의 일례로서, 흡착 시트(1)를 코러게이트상으로 가공한 편단 시트를 나타낸다. 특히, 플리트 가공, 허니콤 가공, 코러게이트 가공은, 가공 시에 시트를 절곡하는 공정이 필요하지만, 그 때, 다공성 금속 착체에 수분을 충분히 흡착시키고 나서 가공함으로써 시트의 유연성이 발현된다. 다공성 금속 착체에 수분을 흡착시키는 방법은 특별히 정하지 않지만, 가습된 방의 사용, 또는 증기를 내뿜으면서 가공한다고 하는 방법이 간편해서 바람직하다.
본 발명의 흡착 엘리먼트는, 상기 본 발명의 흡착 시트를 구비하고 있는 것에 특징을 갖는다. 본 발명의 흡착 엘리먼트의 형식은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 형식은 모두 채용할 수 있고, 용도나 목적에 따라서 적절히 선택하면 된다. 또한, 본 발명의 흡착 엘리먼트에 구비되는 흡착 시트의 형상으로는 특별히 정함은 없지만, 예를 들어 흡착 시트를 평판상, 플리트상, 허니콤상 등으로 가공한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 플리트상으로 가공된 흡착 시트는 직교류형 흡착 엘리먼트로서의 사용에 있어서, 또한 허니콤상으로 가공된 흡착 시트는 평행류형 흡착 엘리먼트로서의 사용에 있어서, 각각 처리하는 기체와의 접촉 면적을 크게 해서 흡착 대상 물질의 제거 효율의 향상과, 흡착 엘리먼트의 저압력 손실화를 동시에 도모할 수 있다. 평행류형 흡착 엘리먼트는, 직교류형 흡착 엘리먼트와 비교하여, 미스트나 티끌에 의한 눈막힘의 방지, 저압력 손실화, 경량화의 점에서 우수하기 때문에, 당해 흡착 엘리먼트에 구비되는 흡착 시트는 허니콤상인 것이 바람직하다.
도 2에 본 발명의 흡착 엘리먼트의 일례로서, 본 발명의 흡착 시트를 로터 형상으로 권회한 흡착 로터(2)의 도면을 나타낸다. 흡착 로터(2)에 구비되는 흡착 시트는 허니콤 형상으로 되어 있다.
본 발명의 흡착 시트, 및 그것을 구비한 흡착 엘리먼트는, 옥내, 탈것 내, 벽지, 가구, 내장재, 수지 성형체, 전기 기기 등에서, 악취 성분 등을 저감할 목적이나, 공장 등으로부터 배출되는 공기 중의 유기 용제 분리·회수, 혹은 조습·데시칸트의 목적으로 널리 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 흡착 엘리먼트와, 흡착 엘리먼트에 흡착 대상 물질을 도입해서 흡착시키는 흡착 수단과, 흡착 엘리먼트가 흡착한 흡착 대상 물질을 탈착시키는 탈착 수단을 구비한 흡탈착 처리 장치도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 흡착 수단은, 유기 용제 등의 악취 물질이나 수분 등의 흡착 대상 물질을 포함하는 공기나 가스를 도입하는 관 등이 생각된다. 흡착 대상 물질을 탈착시키는 방법으로서, 가열하는 방법이나 계의 압력을 낮추는 방법 등이 있고, 탈착 수단으로서는, 가열 가스를 도입하는 관이나 가열기나 감압기 등이 생각된다. 탈착 효율이나 경제성으로부터 가열 공기를 도입하는 수단이 바람직하다.
도 3에, 본 발명의 흡탈착 처리 장치의 일례로서, 데시칸트 공조 시스템(11)을 나타낸다. 데시칸트 공조 시스템(11)은, 흡착식 로터(2), 모터(3), 히터 등의 열원(8), 팬(9), 제습·가습 영역 구획 부재(10)를 구비하고 있다. 데시칸트 공조 시스템(11)에서는, 흡착 대상 물질로서의 수분을 포함하는 고습도 기체(4)가 도입되면, 흡착식 로터(2)에서 수분이 흡착되어, 제습 후 기체(5)로서 배출된다. 열원(8)으로 가열된 저습도 기체(6)가 도입되면, 흡착 로터(2)에 흡착된 수분이 탈착되어, 가습 후 기체(7)로서 배출된다. 본 발명의 흡탈착 처리 장치는, 공장용 데시칸트 공조 시스템에도 가정용 데시칸트 공조 시스템에도 적용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명에 대해서 보다 구체적으로 나타낸다. 또한, 하기 실시예는 본 발명을 한정하는 성질의 것은 아니고, 상기·후기하는 취지를 따라 설계 변경하는 것은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
처음에, 실시예 및 비교예에 있어서 구한 특성값의 측정 방법 및 평가 방법을 이하에 나타낸다.
[수분 흡착률]
다공성 금속 착체(물 또는 유기 용매 처리 전) 약 100㎎을 채취하고, 120℃에서 12시간 진공 건조한 후, 칭량한다. 고정밀도 가스·증기 흡착량 측정 장치(BELSORP-max, 닛폰 벨사제)를 사용하고, 25℃에 있어서의 수증기의 흡착량을, 상대압을 0.02 내지 0.95의 범위에서 서서히 높이면서 40점 측정하고, 흡착 등온선을 작성한다. 이때, 목표 상대압을 0.001, 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9로 설정하고, 또한 흡착량 증감 허용량을 상대압 0 내지 0.3에서는 30㎠/g, 상대압 0.3 내지 0.5에서는 50㎠/g, 상대압 0.5∼에서는 30㎠/g로 설정하고, 흡착 등온선을 작성한다. 그리고, 상대압 0.5에 있어서의 다공성 금속 착체 1g당의 수분 흡착량[g]으로부터 수분 흡착률[%]을 하기 식 (i)로 산출한다.
수분 흡착률[%]= 흡착재 1g당 수분 흡착량[g]×100
… (i)
[BET 비표면적]
다공성 금속 착체(물 또는 유기 용매 처리 전) 약 100㎎을 채취하고, 120℃에서 12시간 진공 건조한 후, 칭량한다. 자동 비표면적 측정 장치(제미니 2375, 마이크로메리틱스사제)를 사용하고, 액체 질소의 비점(-195.8℃)에 있어서의 질소 가스의 흡착량을, 상대압을 0.02 내지 0.95의 범위에서 서서히 높이면서 40점 측정하고, 흡착 등온선을 작성한다. 자동 비표면적 측정 장치에 부속의 해석 소프트웨어(GEMINI-PCW version1.01)로, BET 조건에서, 표면적 해석 범위를 0.01 내지 0.15로 설정하여, BET 비표면적[㎡/g]을 구한다.
[담지성]
흡착 시트 샘플로부터 잘라낸 10㎝×10㎝의 시험편을 10㎝×10㎝의 평면 부분이 실험대에 수직이 되도록 고정하고, 거기에 직경 2.4㎝, 질량 20g의 구체(소재: 알루미늄)를, 시험편 10㎝×10㎝의 평면 부분에 대하여 수직으로 10회 충돌시킨다. 구체는 10㎝/s의 속도로 굴린다. 결과, 탈락한 다공성 금속 착체의 양이, 0.1㎎보다 적은 경우를 ○(양호), 10㎎보다 많은 경우를 ×(불량), 0.1㎎ 내지 10㎎의 경우를 △(가능)로 한다.
[유연성]
실시예 및 비교예에서는, 유연성에 관해서, 흡착 시트를 허니콤 가공(단차 가공) 시에 갈라짐이 발생하지 않는지를 관측한다.
흡착 시트 샘플로부터 잘라낸 10㎝×10㎝의 시험편을 120℃, 1시간 건조시킨 후, 22℃, 40%RH 분위기 하에서 1시간 정치한다. 이와 같이 조습한 시험편의 양 끝을 잡고, 90도로 절곡한다. 이때, 시트가 갈라지지 않는 것을 ○(양호), 균열이 발생하는 것을 △(어려움 있음), 갈라지는 것을 ×(불량)로서 평가한다.
[비인장 신도]
흡착 시트 샘플로부터 잘라낸 15㎜×100㎜의 시험편을 120℃, 1시간 건조시키고, 그 중량을 측정한다. 그리고, 건조시킨 샘플을 22℃, 40%RH 분위기 하에서 1시간 정치하고, 인장·압축 시험기(TENSILON RTG-1310, A&D사제)에서 최대점 신도[%]를 측정한다. 또한, 척간 거리는 50㎜, 인장 속도는 15㎜/min으로 한다. 얻어진 데이터로부터, 비인장 신도를 하기 식 (ii)로 산출한다.
비인장 신도[%·m/g]= 최대점 신도[%]/샘플 폭[m]/흡착 시트의 평량[g/㎡] … (ii)
[세공 유지율]
흡착 시트 샘플 약 100㎎을 채취하고, 120℃에서 12시간 진공 건조한 후, 칭량한다. 자동 비표면적 측정 장치(제미니 2375, 마이크로메리틱스사제)를 사용하여, 액체 질소의 비점(-195.8℃)에 있어서의 질소 가스의 흡착량을, 상대압을 0.02 내지 0.95의 범위에서 서서히 높이면서 40점 측정하고, 상기 샘플의 흡착 등온선을 작성한다. 자동 비표면적 측정 장치에 부속의 해석 소프트웨어(GEMINI-PCW version1.01)로, BET 조건에서, 표면적 해석 범위를 0.01 내지 0.15로 설정하여, BET 비표면적[㎡/g]을 구한다. 그리고, 다공성 금속 착체의 BET 비표면적[㎡/g]을 바탕으로 세공 유지율을 하기 식 (iii)에서 산출한다.
세공 유지율[%]={흡착 시트의 BET 비표면적[㎡/g]×100/(흡착 시트 내의 다공성 금속 착체 함유율)}/(다공성 금속 착체 샘플의 BET 비표면적[㎡/g])×100 … (iii)
세공 유지율이 높을수록, 다공성 금속 착체의 세공이 결합제 등에 의해 메워져 있지 않은(세공 폐색되어 있지 않은) 것을 나타내고, 흡착 성능이 높아진다.
[시트 성능(수증기 흡착량)]
다공성 금속 착체(물 또는 유기 용매 처리 전) 약 100㎎을 채취하고, 120℃에서 12시간 진공 건조한 후, 칭량한다. 고정밀도 가스·증기 흡착량 측정 장치(BELSORP-max, 닛폰 벨사제)를 사용하고, 25℃에 있어서의 수증기의 흡착량을, 상대압을 0.02 내지 0.95의 범위에서 서서히 높이면서 40점 측정하고, 흡착 등온선을 작성한다. 그리고, 상대압 0.95에 있어서의 다공성 금속 착체 1g당 수증기 흡착량[ml]을 구한다. 시트 성능의 평가로서, 수증기 흡착량이 410ml/g 이상을 ○(양호), 400ml/g보다 크고 410ml/g 미만을 △(가능), 400ml/g 이하를 ×(불량)로서 평가한다.
[가공성]
실시예 및 비교예에서는, 가공성으로서, 단차 가공 후에 자력으로 단차 형상을 유지할 수 있을지에 대해서 관측한다.
흡착 시트 샘플을 폭 30㎝×길이 30㎝로 하고, 이론상은 폭 30㎝×길이 21.4㎝의 코러게이트지를 제작할 수 있는 코러게이트 가공기에 통과시킨다. 그리고, 코러게이트 가공된 흡착 시트를 22℃, 40%RH 분위기 하에서 24시간 정치시킨 후, 길이의 회복률이 20% 미만을 ○(양호), 20%에서 50% 미만을 △(가능), 50% 내지 100%을 ×(불량)로서 평가한다.
[수중 용해 온도]
실시예, 비교예에서 사용한 유기 결합제에 대해서, 이하의 측정 방법에서, 수중 용해 온도를 실측한바, 실시예 8의 유기 결합제를 제외하고, 카탈로그값과 같았다. 실시예 8의 유기 결합제의 카탈로그값은 <99℃이지만, 실측값은 95℃였다.
순수 4mL, 유기 결합제 0.02g을 6ml 유리병에 넣었다. 50℃부터 5℃ 간격으로 가열한 워터 배스로 상기 유리병을 10분 넣었다. 병 내의 유기 결합제는 2분 마다 스패출러를 사용해서 교반했다. 눈으로 보아 결합제가 용해하기 시작해서 반투명한 상태가 되었을 때의 온도를 측정했다.
<실시예 1>
Fe(NO3)3·9H2O 16.2g(40mmol)과 트리메스산 7.5g(36mmol)을 물 32ml에 용해시켜서, 95℃에서 15시간 가열하고 다공성 금속 착체를 합성했다. 얻어진 다공성 금속 착체에 대해서, 질소 흡착 측정 및 수증기 흡착 측정에 의해 물성 평가를 행한 결과, BET 비표면적은 1575㎡/g, 수분 흡착률은 53%였다.
그 후, 상기 합성한 다공성 금속 착체를 물 속에 24시간 침지시킨 후에, 여과하고, 세공 내에 용매 분자가 흡착된 다공성 금속 착체 샘플을 얻었다. 이 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치(도요보 엔지니어링 가부시키가이샤제, 이하 마찬가지)를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 2>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 10질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 3질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 3>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 7질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 5질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 4>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 9질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 3질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 5>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 75질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 10질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 6.3질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 8.7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 6>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 70질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 12질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 7.5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 10.5질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 7>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 65질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 14질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 8.8질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 12.2질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 8>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 65질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 14질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 8.8질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 <99℃(물의 비등 바로 전에 녹기 시작하는 경우를 나타내는, 카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 12.2질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 9>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 레이온 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 레이온 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 10>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 PET 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 11>
다공성 금속 착체로서 Basolite C300(BASF사제)을 사용했다. 질소 흡착 측정 및 수증기 흡착 측정에 의해 물성 평가를 행한 결과, BET 비표면적은 1609㎡/g, 수분 흡착률은 43%였다.
그 후, 상기 다공성 금속 착체를 N,N-디메틸포름알데히드 중에 24시간 침지시킨 후에, 여과하고, 세공 내에 용매 분자가 흡착된 다공성 금속 착체 샘플을 얻었다. 이 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 12>
오르토 티타늄산 테트라이소프로필 3ml(10mmol)와 테레프탈산 2.5g(15mmol)을 N,N-디메틸포름알데히드 45ml 및 메탄올 5ml에 용해시켜서, 150℃에서 15시간 가열하고 다공성 금속 착체를 합성했다. 얻어진 다공성 금속 착체에 대해서, 질소 흡착 측정 및 수증기 흡착 측정에 의해 물성 평가를 행한 결과, BET 비표면적은 1199㎡/g, 수분 흡착률은 38%였다.
그 후, 상기 합성한 다공성 금속 착체를 N,N-디메틸포름알데히드 중에 24시간 침지시킨 후에, 여과하고, 세공 내에 용매 분자가 흡착된 다공성 금속 착체 샘플을 얻었다. 이 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 13>
염화지르코늄 5.3g(22.7mmol)과 테레프탈산 3.78g(22.8mmol)을 N,N-디메틸포름알데히드 500ml에 용해시켜서, 120℃에서 24시간 가열하고 다공성 금속 착체를 합성했다. 얻어진 다공성 금속 착체에 대해서, 질소 흡착 측정 및 수증기 흡착 측정에 의해 물성 평가를 행한 결과, BET 비표면적은 1283㎡/g, 수분 흡착률은 42%였다.
그 후, 상기 합성한 다공성 금속 착체를 물 속에 24시간 침지시킨 후에, 여과하고, 세공 내에 용매 분자가 흡착된 다공성 금속 착체 샘플을 얻었다. 이 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 14>
실시예 14와 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 9.2질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5.8질량%, 유기 결합제로서, 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 5질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 15>
ZrOCl2·8H2O 200g(0.62mol)과 푸마르산 72g(0.62mol)을 N,N-디메틸포름알데히드 2L 및 포름산 700mL에 용해시켜서, 130℃에서 6시간 가열하고 다공성 금속 착체를 합성했다. 얻어진 다공성 금속 착체에 대해서, 질소 흡착 측정 및 수증기 흡착 측정에 의해 물성 평가를 행한 결과, BET 비표면적은 884㎡/g, 수분 흡착률은 33%였다.
그 후, 상기 합성한 다공성 금속 착체를 물 속에 24시간 침지시킨 후에, 여과하고, 세공 내에 용매 분자가 흡착된 다공성 금속 착체 샘플을 얻었다. 이 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 16>
염화지르코늄 12.87g(55.2mmol)과 2-아미노테레프탈산 9.45g(52.5mmol)을 N,N-디메틸포름알데히드 600mL에 용해시켜서, 120℃에서 24시간 가열하고 다공성 금속 착체를 합성했다. 얻어진 다공성 금속 착체에 대해서, 질소 흡착 측정 및 수증기 흡착 측정에 의해 물성 평가를 행한 결과, BET 비표면적은 949㎡/g, 수분 흡착률은 32%였다.
그 후, 상기 합성한 다공성 금속 착체를 물 속에 24시간 침지시킨 후에, 여과하고, 세공 내에 용매 분자가 흡착된 다공성 금속 착체 샘플을 얻었다. 이 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<실시예 17>
오르토 티타늄산 테트라이소프로필 3.6ml(12.3mmol)와 2-아미노테레프탈산 3.6g(19.9mmol)을 N,N-디메틸포름아미드 48ml 및 메탄올 12ml에 용해하고, 150℃에서 18시간 가열하고 다공성 금속 착체를 합성했다. 얻어진 다공성 금속 착체에 대해서, 질소 흡착 측정 및 수증기 흡착 측정에 의해 물성 평가를 행한 결과, BET 비표면적은 1248㎡/g, 수분 흡착률은 43%였다.
그 후, 상기 합성한 다공성 금속 착체를 물 속에 24시간 침지시킨 후에, 여과하고, 세공 내에 용매 분자가 흡착된 다공성 금속 착체 샘플을 얻었다. 이 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<비교예 1>
질산 알루미늄 15g(40mmol)과 1,4-나프탈렌디카르복실산 4.32g(20mmol)을 물 400ml에 용해하고, 180℃에서 24시간 가열하고 다공성 금속 착체를 합성했다. 얻어진 다공성 금속 착체에 대해서, 질소 흡착 측정 및 수증기 흡착 측정에 의해 물성 평가를 행한 결과, BET 비표면적은 639㎡/g, 수분 흡착률은 17%였다.
그 후, 상기 합성한 다공성 금속 착체를 물 속에 24시간 침지시킨 후에, 여과하고, 세공 내에 용매 분자가 흡착된 다공성 금속 착체 샘플을 얻었다. 이 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<비교예 2>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 60℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<비교예 3>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 65질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 14질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 8.8질량%, 유기 결합제로서, 수중 용해 온도가 >100℃(물의 비등 후 녹지 않는 경우를 나타내는, 카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 12.2질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<비교예 4>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 13질량%, 유기 결합제로서, 수중 용해 온도가 70℃의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 본 비교예에서는, 피브릴화하지 않은 섬유는 사용하지 않았다. 상기 제작한 흡착 시트를 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<비교예 5>
실시예 1과 마찬가지로 얻어진 다공성 금속 착체 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 13질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 본 비교예에서는, 피브릴화한 섬유는 사용하지 않았다. 상기 제작한 흡착 시트를 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
<비교예 6>
흡착재로서 A형 실리카겔(도요타화공사제)을 사용했다. 질소 흡착 측정 및 수증기 흡착 측정에 의해 물성 평가를 행한 결과, BET 비표면적은 820㎡/g, 수분 흡착률은 25%였다.
그 후, 상기 흡착재를 물 속에 24시간 침지시킨 후에, 여과하고, 세공 내에 용매 분자가 흡착된 흡착재 샘플을 얻었다. 이 흡착재 샘플을 80질량%(용매 분자를 제외한다), 피브릴화하지 않은 섬유로서 아라미드 섬유를 8질량%, 피브릴화한 섬유로서 아라미드 섬유를 5질량%, 유기 결합제로서 수중 용해 온도가 70℃(카탈로그값)의 폴리비닐알코올(PVA) 섬유를 7질량%의 비율로 혼합하고, 평량 100g/㎡가 되는 질량으로 습식 초지 장치를 사용하여 흡착 시트를 제작했다. 또한, 130℃, 진공 조건 하, 24시간으로 탈용매 처리를 행하여, 흡착 시트 샘플을 얻었다. 얻어진 샘플에 대해서, 담지성, 유연성, 세공 유지율, 수증기 흡착 성능, 가공성을 측정했다.
실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 6에서 얻어진 흡착 시트 샘플에 관한 측정 결과를 표 1 내지 5에 나타낸다.
표 1 내지 5로부터, 실시예 1 내지 17의 흡착 시트는, 다공성 금속 착체의 담지성, 및 시트의 유연성·가공성이 우수하고, 또한 충분한 흡착 성능을 갖고 있는 것을 알 수 있다.
본 발명의 흡착 시트, 흡착 엘리먼트, 흡탈착 처리 장치에 의하면, 수분, 유기 용제, 및 악취 성분 등의 흡착 대상 물질을 효율적으로 분리 회수 또는 흡착 제거할 수 있게 된다. 따라서, 산업계에 크게 기여하는 것을 기대할 수 있다.
1: 흡착 시트, 2: 흡착식 로터, 3: 모터, 4: 고습도 기체, 5: 제습 후 기체, 6: 저습도 기체, 7: 가습 후 기체, 8: 열원, 9: 팬, 10: 제습·가습 영역 구획 부재, 11: 데시칸트 공조 시스템
Claims (6)
- 금속 및 유기 배위자를 갖고, 25℃, 상대압 0.5에서의 수분 흡착률이 30질량% 이상인 다공성 금속 착체와,
피브릴화하지 않은 섬유 및 피브릴화한 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡착 시트. - 제1항에 있어서, 수중 용해 온도가 65℃ 내지 100℃인 유기 결합제를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡착 시트.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 비인장 신도가 5%m/g 이상인 것을 특징으로 하는 흡착 시트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 금속 착체를 60 내지 85질량% 함유하는 것을 특징으로 하는 흡착 시트.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 흡착 시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 흡착 엘리먼트.
- 제5항에 기재된 흡착 엘리먼트와,
상기 흡착 엘리먼트에 흡착 대상 물질을 도입해서 흡착시키는 흡착 수단과,
상기 흡착 엘리먼트가 흡착한 흡착 대상 물질을 탈착시키는 탈착 수단을 구비하고, 흡착 대상 물질의 흡탈착을 연속적으로 행하는 것을 특징으로 하는 흡탈착 처리 장치.
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