(57)【要約】【課題】  イオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂層を通気性シートで挟持したガス除去フィルタ用ろ材の寿命を延長すること。【解決手段】  イオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂層を通気性シートで挟持したガス除去フィルタ用ろ材であって、前記イオン交換樹脂の充填間隙内に活性炭を混在させたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂層を通気性基材で挟持したガス除去フィルタ用ろ材であって、前記イオン交換樹脂の充填間隙内に活性炭を混在させたことを特徴とするガス除去フィルタ用ろ材。
【請求項２】
前記イオン交換樹脂層の片面側または両面側において前記イオン交換樹脂の充填間隙内に活性炭を混在させたことを特徴とする請求項１記載のガス除去フィルタ用ろ材。
【請求項３】
前記イオン交換樹脂として少なくともカチオン交換樹脂が含まれることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のガス除去フィルタ用ろ材。
【請求項４】
前記イオン交換樹脂としてアニオン交換樹脂が含まれることを特徴とする請求項３記載のガス除去フィルタ用ろ材。
【請求項５】
前記イオン交換樹脂の有効径が４００μｍ以上で、前記活性炭の有効径２５０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のガス除去フィルタ用ろ材。
【請求項６】
前記通気性基材は不織布であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のガス除去フィルタ用ろ材。
【請求項７】
前記不織布の一方が起毛された不織布であることを特徴とする請求項６記載のガス除去フィルタ用ろ材。
【請求項８】
前記イオン交換樹脂及び活性炭はホットメルトパウダーで固着されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のガス除去フィルタ用ろ材。
【請求項９】
前記ろ材の圧力損失の変動係数が３０％以下であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のガス除去フィルタ用ろ材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体製造工場や精密電子製造工場のクリーンルーム、クリーンルーム内で使用される装置（デバイス）、もしくは、医療用等に用いられるクリーンベンチに使用されるケミカル用のガス除去フィルタまたは博物館の絵画等の変質を防止する目的で使用されるガス除去フィルタ等に用いられるガス除去フィルタ用ろ材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のガス除去フィルタ用ろ材としては、例えば特開平２００５−１０３４０３号公報に開示されるようにカチオン交換樹脂やアニオン交換樹脂のようなイオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂層を不織布などの通気性基材で挟持したガス除去フィルタ用ろ材が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００５−１０３４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなイオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂層を不織布などの通気性基材で挟持したガス除去フィルタ用ろ材はガス除去性能については優れているものの、イオン交換樹脂の寿命が短く、その結果、ガス除去フィルタの寿命も短くなるため、ろ材の交換を頻繁に行わなければならないというメンテナンス上の不都合があった。更にまた、高価なイオン交換樹脂を用いるため経済的な側面からもガス除去フィルタ用ろ材の長寿命化が望まれていた。
そこで、本発明は長寿命化された、イオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂層を通気性基材で挟持したガス除去フィルタ用ろ材を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明者等はかかる課題を解決するべく鋭意検討の結果、活性炭をイオン交換樹脂の充填間隙内に混在させることによって、イオン交換樹脂の寿命が延びることを知見した
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガス除去フィルタ用ろ材はかかる知見に基づきなされたもので、請求項１記載の通り、イオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂層を通気性基材で挟持したガス除去フィルタ用ろ材であって、前記イオン交換樹脂の充填間隙内に活性炭を混在させたことを特徴とする。
また、請求項２記載のガス除去フィルタ用ろ材は、請求項１記載のガス除去フィルタ用ろ材において、前記イオン交換樹脂層の片面側または両面側において前記イオン交換樹脂の充填間隙内に活性炭を混在させたことを特徴とする。
また、請求項３記載のガス除去フィルタ用ろ材は、請求項１または２の何れかに記載のガス除去フィルタ用ろ材において、前記イオン交換樹脂として少なくともカチオン交換樹脂が含まれることを特徴とする。
また、請求項４記載のガス除去フィルタ用ろ材は、請求項３記載のガス除去フィルタ用ろ材において、前記イオン交換樹脂としてアニオン交換樹脂が含まれることを特徴とする。
また、請求項５記載のガス除去フィルタ用ろ材は、請求項１乃至４の何れか１項に記載のガス除去フィルタ用ろ材において、前記イオン交換樹脂の有効径が４００μｍ以上で、前記活性炭の有効径は２５０〜３５０μｍであることを特徴とする。
また、請求項６記載のガス除去フィルタ用ろ材は、請求項１乃至５の何れか１項に記載のガス除去フィルタ用ろ材において、前記通気性基材は不織布であることを特徴とする。
また、請求項７記載のガス除去フィルタ用ろ材は、請求項６に記載のガス除去フィルタ用ろ材において、前記不織布の一方が起毛された不織布であることを特徴とする。
また、請求項８記載のガス除去フィルタ用ろ材は、請求項１乃至７の何れか１項に記載のガス除去フィルタ用ろ材において、前記イオン交換樹脂及び活性炭はホットメルトパウダーで固着されていることを特徴とする。
また、請求項９記載のガス除去フィルタ用ろ材は、請求項１乃至８の何れか１項に記載のガス除去フィルタ用ろ材において、前記ろ材の圧力損失の変動係数が３０％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のガス除去フィルタ用ろ材は、イオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂層を通気性基材で挟持したガス除去フィルタ用ろ材であって、前記イオン交換樹脂の充填間隙内に活性炭を混在させることにより、イオン交換樹脂間の隙間にそれより粒径の小さな活性炭が充填されるため、イオン交換樹脂層の寿命が長寿命化し、かつろ材の薄型化により、フィルタへのろ材の投入量が多くなり、さらに長寿命化する。そのため、ガス除去フィルタ用ろ材と、ガス除去フィルタの寿命も長寿命化し、ガス除去フィルタのメンテナンスも容易となり、また、経済的なメリットも大きい。
更にまた、前記イオン交換樹脂層の片面側または両面側において前記イオン交換樹脂の充填間隙内に活性炭を混在するようにした場合、前記イオン交換樹脂層ではイオン交換樹脂がその充填間隙内に活性炭が混在された状態の平滑面において通気性シートに接触するため、イオン交換樹脂層と通気性シートとの間には平滑な界面が形成されることになり、通気性シートをプリーツ加工した際に通気性基材に破れなどが生じにくくなる。
尚、イオン交換樹脂と活性炭を混在させた際には偏在が起こり、圧力損失の変動係数が大きくなる傾向があるが、イオン交換樹脂と活性炭の偏在を調整することにより、圧力損失変動係数を３０％以下にした場合、ろ材の破れ、剥離が生じないため、ろ材の破れ、剥離によって生じるイオン交換樹脂及び活性炭のろ材からの脱落を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のガス除去フィルタ用ろ材の一実施例の説明図
【図２】本発明のガス除去フィルタ用ろ材の他実施例の説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明のガス除去フィルタ用ろ材の一実施例を示すもので、酸性ガス除去用に構成したもので、図中１は不織布からなる通気性基材を示し、その内面をＣＤ（Cross Direction）方向に均一に起毛させて全一面に起毛１ａが設けられ、この起毛１ａ面に対してイオン交換樹脂層１０を構成するカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とからなるイオン交換樹脂Ａが図略のホットメルトパウダーと共に散布されてイオン交換樹脂層１０を構成し、その上に有効径２５０〜３００μｍの粒状活性炭ａが図略のホットメルトパウダーと共に散布される。更にその上面に図略のホットメルトパウダーが散布され、その上面に不織布からなる通気性基材２が被覆されている。本実施例では、このように構成したため、通気性基材２の近傍における前記イオン交換樹脂Ａの充填間隙内に活性炭ａが混在された状態になり、その下側は活性炭ａを含まないイオン交換樹脂Ａのみのイオン交換樹脂層１０に構成されている。
【００１０】
図１の例では、通気性基材２の近傍においてのみイオン交換樹脂Ａの充填間隙に活性炭ａを混在させるようにしたが、図２に示すように予めイオン交換樹脂Ａと活性炭をａを均一に混ぜておくことで、イオン交換樹脂Ａの充填間隙に活性炭ａを混在させるようにしてもよい。
尚、図１のように通気性基材２の近傍で活性炭ａをイオン交換樹脂Ａの充填間隙に混在させる場合、活性炭ａはガス除去フィルタの上流側で混在するようにしても下流側で混在するようにしても、或いは、両側において混在するようにしても構わない。
図示のものでは、酸性ガス除去用として、イオン交換樹脂層１０をカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とで構成したが、例えば、アルカリガス除去用として構成する場合はカチオン交換樹脂のみで構成してもよい。
【００１１】
本発明において使用されるアニオン交換樹脂としては、公知のイオン交換可能なアニオン交換基（−ＮＨ２、−Ｎ＋Ｒ３基、但し、Ｒはアルキル基）を持つアニオン交換樹脂を用いることができる。湿潤状態のアニオン交換基樹脂のみならず、イオン交換基が脱離していない乾燥状態のアニオン交換樹脂、または、カチオン交換基（−ＣＯＯＨ、−ＳＯ３Ｈ等）を持つ湿潤状態のカチオン交換樹脂もしくは乾燥状態のカチオン交換樹脂のいずれか１種または複数種選択して使用することができる。アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂を併用して使用した場合、ガス中のカチオン・アニオンイオンを同時に処理することができ、有用だからである。
また、湿潤アニオン交換樹脂、乾燥アニオン交換樹脂、湿潤カチオン交換樹脂、乾燥カチオン交換樹脂を適宜選択して併用して使用することによって、ガス除去フィルタ用ろ材に含まれる湿潤アニオン交換樹脂の水分率を調製することができる。
【００１２】
また、本発明のガス除去フィルタ用ろ材は、イオン交換樹脂を通気性基材にホットメルト樹脂を介在させて固着することが好ましい。ホットメルト樹脂は、発ガスの原因となる低分子量の揮発性有機物の含有量が少なく、ガス除去フィルタ用ろ材全体の発ガス量を少なくすることができるからである。また、パウダー状のホットメルト樹脂を介在させて固着することがより好ましい。ホットメルト樹脂がパウダー状であると、通気性基材上に散布したイオン交換樹脂とイオン交換樹脂との間にパウダー状のホットメルト樹脂が部分的に介在し、通気性基材とイオン交換樹脂を平面的に固着するのみならず、イオン交換樹脂とイオン交換樹脂の表面に部分的に介在したパウダー状のホットメルト樹脂が３次元的にイオン交換樹脂を固着するため、イオン除去効率を低減することなく、大量のイオン交換樹脂を強固に通気性基材に固着することができる。
前記ホットメルト樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリエチレン樹脂、熱可塑性ナイロン樹脂、熱可塑性ポリアミド系樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、熱可塑性ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物、アクリル酸共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−アクリル共重合体、アイオノマー樹脂（エチレン−メタクリル酸共重合体に金属を付与した感熱性樹脂）等のポリオレフィン変性樹脂、およびこれら２種類以上の複合物等のホットメルト樹脂が挙げられる。特に発ガス量抑制のため熱可塑性ポリエステル樹脂のホットメルト樹脂が好ましい。
【００１３】
本発明に用いられる通気性基材としては、熱可塑性樹脂等の合成繊維からなる不織布が好ましく、例えば、乾式法、湿式法、スパンレース法、スパンボンド法、メルトブロー法等の方法により製造されるものが好ましい。また、前記通気性基材が起毛を施したものであってもよい。なお、通気性基材に起毛が施されていると、起毛によって前記イオン交換樹脂散布時の分散性が向上し、また、イオン交換樹脂と通気性基材の固着強度が増し、イオン交換樹脂が空間的に接着され、除去対象となるガスとの接触がよくなるため、前記イオン交換樹脂の利用効率が向上する。起毛方法は、特に制限されないが、表面を引っ掻くための無数の針、あるいは、ブラシが周囲に植立されたドラム間を通過させて、通気性基材を起毛することができる。
【実施例】
【００１４】
以下に本発明の実施例を比較例及び従来例とともに説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１５】
（実施例１）
通気性基材として不織布（ユニチカ製 ＷＳＯ）、加熱により溶融軟化する樹脂粉末（ホットメルトパウダー）としてポリエステル樹脂粉末（東京インキ製  ＰＲＧ１００Ｋ  平均粒子径５００μｍ）、活性炭として株式会社クラレＧＧ３２／６０（粒度２５０〜５００μｍ、９７．４％、平均粒子径３８０μｍ）、イオン交換樹脂としてアニオン交換樹脂（三菱化学製  ＳＡＴ１０  平均粒子径７２０μｍ）と、カチオン交換樹脂（三菱化学製  ＳＫＴ１０  平均粒子径７２０μｍ）を用いた。
【００１６】
まず、前記通気性基材の表面を均一に起毛させる。次に、前記アニオン交換樹脂（目付３００ｇ／ｍ２）と、カチオン交換樹脂（目付７５ｇ／ｍ２）とホットメルトパウダーを混合したものを散布する。次に、前記粒状活性炭（目付３００ｇ／ｍ２）とホットメルトパウダーを混合したものを散布し、その上にホットメルトパウダーを均一に散布し、前記と同じ、但し起毛しない不織布を貼り合せて、熱固着させ、ガス除去フィルタ用ろ材を作成した。
【００１７】
(実施例２)
実施例１と同じ量のイオン交換樹脂と活性炭を混合器で１０分間均一に混合したものを用いて前記通気性基材間に配置するようにした以外は前記実施例１と同様にしてガス除去フィルタ用ろ材を作成した。
【００１８】
(比較例)
イオン交換樹脂と活性炭を混合器で３分間混合した以外は前記実施例２と同様にしてガス除去フィルタ用ろ材を作成した。
【００１９】
(従来例)
前記活性炭を含ませないようにしたこと以外は前記実施例１と同様にしてガス除去フィルタ用ろ材を作成した。
【００２０】
次ぎに、前記各ガス除去フィルタ用ろ材の以下の特性について、以下のようにして評価した。
【００２１】
＜二酸化硫黄ガスの寿命比率＞
ガス除去フィルタ用ろ材の試験サンプルをホルダに装着し、対象ガスとして、２０〜４０ｐｐｍの濃度の二酸化硫黄ガスを５．２ｍ／秒で通風させた。試験サンプルとしては、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍのサイズのものをろ材ロールのＭＤ(Machine  Direction)、 ＣＤ（Cross Direction）方向で同列でない場所から３枚切り出して用いた。試験サンプルの上流側と下流側で検知管を用いて対象ガスの濃度を測定し下記式で除去効率を算出した。
（除去効率）＝1―(下流側濃度)/(上流側濃度)×１００
上記条件で対象ガスを流し続け、経過時間ごとに除去効率を算出し、その除去効率が８５％になった時点の時間をとり、各々３枚のろ材の平均をとったものを寿命時間とした。寿命比率は従来例のろ材を１とし、それぞれのろ材の寿命の比率を表した。
【００２２】
＜圧力損失の変動係数＞
圧力損失の変動係数はろ材のロールからＭＤ(Machine  Direction)方向３枚、ＣＤ（Cross Direction）方向４枚、ろ材寸法２００×１３５mmでサンプリングをし、１２枚のろ材の圧力損失を測定し、その平均値と標準偏差をとり、平均値を標準偏差で割ったものに１００かけたものを変動係数とする。
【００２３】
＜破れ、剥離＞
上記ガス除去フィルタ用ろ材をプリーツ加工し、通気性基材の破れ、剥離を目視で確認する。〇は破れ、剥離がほとんどなし、△は破れ、剥離が少ない、×は破れ、剥離が多いことを意味する。
【００２４】
【表１】
2019013888.tif 000003
【００２５】
前記表１から明らかなように、本発明の実施例１及び２のろ材は比較例のろ材に比較して長寿命で、また、加工時におけるろ材の破れや剥離が生じないことが確認できた。また、実施例２に比べ実施例１の方がより長寿命となることも確認できた。更に、同じイオン交換樹脂量と活性炭量を用いた場合の圧力損失の変動係数の調整によりろ材のＭＤ(Machine  Direction)、 ＣＤ（Cross Direction）方向の場所による寿命の変動をコントロールできることも明らかになった。
【符号の説明】
【００２６】
１  通気性基材
１ａ起毛
２  通気性基材
１０  イオン交換樹脂層
Ａ  イオン交換樹脂
ａ  活性炭
【図１】
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【図２】
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