(57)【要約】【課題】骨格材に不燃性の無機繊維を使用して吸着材含有比率が高い、耐熱性の高く吸着性能の高い吸着シート、吸着エレメント、吸着処理装置を提供する。【解決手段】吸着材を、繊維径が３．０μｍ以下であり、比重が３．０ｇ／ｃｍ３以下の無機繊維と有機バインダーを含有する事シート化。吸着材の含有重量比率が極めて高く設定でき、有機溶剤等の悪臭物質の吸着、水分の吸着性能が極めて優れており、骨格材料の耐熱性も高くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着材と、繊維径が３．０μｍ以下であり、比重が３．０ｇ／ｃｍ３以下の無機繊維と、有機バインダーを含有する事を特徴とする吸着シート。
【請求項２】
吸着材がゼオライトであり、該ゼオライトのシートに含まれる量が６５〜９０重量％である事を特徴とする、請求項１に記載の吸着シート。
【請求項３】
無機繊維が、ガラス繊維及び又はシリカ−アルミナ繊維であり、該無機繊維のシートに含まれる量が５〜３０重量％である事を特徴とする、請求項１乃至２のいずれかに記載の吸着シート。
【請求項４】
有機バインダーが、ＰＶＡ系バインダー、ポリアクリロニトリル系ポリマー、ポリエチレン系ポリマー、ポリエステル系ポリマーから選ばれた少なくとも一種のポリマーであり、該有機バインダーのシートに含まれる量が５〜３０重量％である事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の吸着シート。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の吸着シートがハニカム状構造に成形された事を特徴とする、吸着エレメント。
【請求項６】
吸着と脱着の操作を連続的に行い処理する際に、請求項５記載の吸着エレメントを使用し、該吸着エレメントが加熱空気により脱着される工程を含む事を特徴とする吸着処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気中に含まれる有機溶剤等の悪臭成分もしくは水分を吸着材を用いて吸着除去する吸着シートおよび吸着エレメント、吸着処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
有機溶剤等の悪臭物質や水分を吸着除去するシートとしては、特許文献１に吸着材としてゼオライトと無機繊維が混合されたシートが開示されている。
【０００３】
このシートは、吸着材と無機繊維を含有させる事で骨格材の耐熱性が向上する利点はあるが、一般的には無機繊維は有機繊維に比べて比重が高く、シートの性能に大きな影響を与える吸着材含有重量比率を向上させる事が難しい問題があった。
【０００４】
また、特許文献２には吸着材としてゼオライトと耐熱性有機繊維が混合されたシートが開示されている。
【０００５】
このシートは、吸着材と比重の軽いパルプ状の有機繊維を使用することで、吸着材含有比率が向上できるが、骨格材が有機物であり、特に脱着や再生等にてシートを３００℃以上の高温化で使用する場合には着火、燃焼、著しい強度低下が起こると言う問題があった。
【０００６】
従って、無機繊維の物性、シートを作成する際に使用するバインダーなどに着目し、吸着材と無機繊維を含有するシートにて吸着材含有重量比率を向上させる事ができれば耐熱性に優れ、極めて吸着性能の高い吸着シートおよび吸着エレメントおよび吸着処理装置が得られるようになる。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５５−６２２９９号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１０−３５２号公報
【０００９】
【発明が解決使用する課題】
本発明はかかる事情に対して、骨格材に不燃性の無機繊維を使用して吸着材含有比率が高い、耐熱性の高く吸着性能の高い吸着シート、吸着エレメント、吸着処理装置を提供する事を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、有機溶剤等を含む悪臭ガスや水分を吸着処理する際に、吸着材と繊維径が３．０μｍ以下であり、比重が３．０ｇ／ｃｍ３以下の無機繊維と有機バインダーを含有する事を特徴とする吸着シート、吸着エレメントおよび吸着処理装置を提供するものである。
【００１１】
本発明の吸着シートの好ましい実施形態は、前記吸着材が、ゼオライトであり、該ゼオライトのシートに含まれる量が６５〜８５重量％である。
【００１２】
本発明の吸着シートの好ましい実施形態は、前記無機繊維が、ガラス繊維及び又はシリカ−アルミナ繊維であり、該無機繊維のシートに含まれる量が５〜３０重量％である。
【００１３】
本発明の吸着シートの好ましい実施形態は、前記有機バインダーが、ＰＶＡ系バインダー、ポリアクリロニトリル系ポリマー、ポリエチレン系ポリマー、ポリエステル系ポリマーから選ばれた少なくとも一種のポリマーであり、該有機バインダーのシートに含まれる量が５〜３０重量％である。
【００１４】
本発明の吸着エレメントの好ましい実施形態は、前記吸着シートが、ハニカム状構造に成形されている事である。
【００１５】
本発明の吸着処理装置の好ましい実施形態は、吸着と脱着の操作を連続的に行い処理する際に、ハニカム状構造の吸着エレメントを使用し、該吸着エレメントが加熱空気により脱着される工程を含む事である。
【００１６】
本発明者は、吸着シート、吸着エレメントおよび吸着処理装置に適用する無機繊維の物性、シートを形成する際に使用するバインダーに着目して鋭意検討を行った。
【００１７】
その結果、無機繊維の物性に関しては、繊維径が細く、比重が軽い繊維が集合して綿状となった無機繊維を使用すれば吸着材含有重量比率を極めて高くできる事を見出した。繊維が微細化されている事と、比重が軽い事で、重量当たりの吸着材を担持できる面積が大きくなり有機繊維と同等の吸着材重量含有比率が可能である結果を得た。
【００１８】
また、シートを形成するバインダーに関しては、無機バインダーに対して比重が低いＰＶＡ系バインダー等の有機バインダーを使用すれば吸着材含有重量比率を極めて高くできる事を見出した。その際、シートに含まれる有機バインダーによる耐熱性の低下を防ぐ方法としては、有機バインダーを含有したシートを必要な形状に加工後、該加工品に無機バインダーを含浸添着させ、高温で熱処理し、有機バインダーを燃焼除去する方法が特開平１０−３５２で知られている。従って、シートに有機バインダーが含まれることは問題なく、骨格繊維の耐熱温度を向上できればよい。
【００１９】
また、シートの液浸透性に関しては、吸着材含有重量比率・量を増加させるために後工程にて吸着材をバインダーと混合したスラリーに含浸したり、スラリーをシートに噴霧して吸着材を担持させる場合に重要となり、液浸透性が高いとシートの内部まで該スラリーが浸透し吸着材の担時量を増加させる事ができる事を見出した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の吸着シートに用いられる吸着材は、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、活性アルミナ等が有るが特に限定されるものではない。シートの吸着材含有重量比率を上げるためには比重の高い吸着材が好ましく、さらに耐熱性および悪臭物質や水分の吸着性能の点から判断するとゼオライトが好ましい。ゼオライトの形態は粉末状が好ましく、粒径は平均粒径０．３〜１０．０μｍの範囲であり、望ましい範囲は２．０〜８．０μｍである。
【００２１】
本発明の吸着シートに用いられる吸着材のシート含まれる量は、６５〜９０重量％の範囲が好ましく、吸着性能及び吸着材の脱落、シートの強度を考慮すると７５〜８５重量％がより好ましい。その理由は、６５重量％未満では十分な吸着性能を得ることができず、９０重量％を越えると吸着の脱落が多くなり、またシートの強度が著しく低下するためである。
【００２２】
本発明の吸着シートに用いられる無機繊維は、繊維径が０．５〜３．０μｍの範囲であり、望ましい範囲は１．５〜３．０μｍであり、さらに望ましい範囲は２．０〜２．８μｍである。繊維径が３．０μｍ以上と太すぎると吸着材を担持する際の重量当たりの面積が減り吸着材含有重量比率が低下し、繊維径が０．５μｍと細すぎるシートの強度が著しく低下しシートの成形性が低下し、また後加工においてハニカム状等の吸着エレメントに加工する事が出来なくなる為である。
【００２３】
本発明の吸着シートに用いられる無機繊維は、３．０ｇ／ｍ３以下であることが必要である。望ましい範囲は２．８μｍ以下であり、さらに望ましい範囲は２．６μｍ以下である。比重が３．０ｇ／ｍ３以上となると吸着材を担持する際の重量当たりの面積が減り吸着材含有重量比率が低下する為である。
【００２４】
本発明の吸着シートに用いられる無機繊維は、ガラス繊維、シリカ−アルミナ繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、炭素繊維等があるが、前記繊維径と比重を満足するもので有れば特に限定されるものではない。但し、一般的に前記繊維径と比重を満足できる無機繊維としては、ガラス繊維やシリカ−アルミナ繊維となる。
【００２５】
本発明の吸着シートに用いられる無機繊維のシートに含まれる量は、５〜３０重量％の範囲が好ましく、吸着材のシートの含有重量比率を考慮すると５〜２５重量％がより好ましい。５重量％未満では吸着材の担持能が不足し、３０％以上では吸着材の使用量を少なくしなければならない不都合が生じる。
【００２６】
本発明の吸着シートに用いられる有機バインダーは、ＰＶＡ系ポリマー、ポリアクリロニトリル系ポリマー、ポリエチレン系ポリマー、ポリエステル系ポリマーが好ましいが、吸着材と骨格繊維をバインダー効果にて接合できるものであれば特に限定されるものではない。
【００２７】
本発明の吸着シートに用いられる有機バインダーの量は、５〜３０重量％の範囲が好ましく、吸着材のシートの含有重量比率を考慮すると５〜２５重量％がより好ましい。５重量％未満では吸着材の担持能が不足し、３０％以上では吸着材の使用量を少なくしなければならない不都合が生じる。
【００２８】
本発明の吸着シートの厚みは、０．１〜０．５ｍｍの範囲であり、望ましくは０．１〜０．３ｍｍの範囲である。厚みが０．１ｍｍ以下であればシートの強度が著しく低下しシートの成形性が低下し、また後加工においてハニカム状等の吸着エレメントに加工する事が出来なくなり、０．５ｍｍ以上であればシートをハニカム状等に加工した吸着エレメントの圧損が高くなる為である。
【００２９】
本発明の吸着シートの坪量は、２５〜２００ｇ／ｍ２の範囲であり、望ましくは４０〜１５０ｇ／ｍ２の範囲である。坪量が２５ｇ／ｍ２以下であれば紙厚みが薄くなりシートの強度が著しく低下しシートの成形性が低下し、また後加工においてハニカム状等の吸着エレメントに加工する事が出来なくなり、２００ｇ／ｍ２以上であれば紙厚みが高くなりハニカム状等に加工した吸着エレメントの圧損が高くなる為である。
【００３０】
本発明の吸着エレメントの構造であるハニカム状構造体は、円柱状もしくは円筒状に形成されたハニカム構造体が好ましい。円柱状とは、心材にハニカムを巻き付けてローター状にした形状の事を指し（図１）、円筒状とは、平行にガスが通記するようにハニカムを複数積層し、処理ガスが中心から径方向に向かって通気するようにハニカム積層体を円周に配置する形状を指す（図２）。これら円筒状、円柱状に吸着ゾーン及び再生ゾーンを設け、中心軸を中心に回転させ、吸着と再生の処理を効率よく連続に行う事ができる。ハニカム状は、フェルト状や粒状と比較して、ミストやゴミによる目詰まりの防止、低圧損化、軽量化の点で優れている。
【００３１】
本発明の吸着エレメントを使用した吸着処理装置の吸着された有機溶剤等の悪臭物質や水分を脱着する方法は、加熱する方法や径の圧力を下げる方法などあるが、脱着効率や経済性から加熱空気が望ましい。
【００３２】
本発明における吸着シートの諸特性の測定法は次の通りである。
▲１▼吸着シートに含まれる吸着材の含有重量比率Ｇの測定方法
Ｇ（重量％）＝（ａ／Ａ）×１００
ここでａは吸着材シートの吸着率（重量％）
Ａは吸着材単体の吸着率（重量％）
▲２▼吸着シートの吸着率の測定：（ＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準ずる）
吸着試験用Ｕ字管に吸着素子を入れ温度３０℃±０．５℃に調節した水分蒸気吸着試験装置（図３）に相対湿度６０ＲＨ％の空気を流し６０分間吸着させ、吸着素子の重量増加を測定する。吸着率ｑは次式で求める。
ｑ（重量％）＝Ｐ／Ｓ×１００
ここでＰは吸着シートの増量（ｇ）
Ｓは吸着シートの質量（ｇ）
【００３３】
以下の実施例および比較例に基づいて本発明の吸着シートについて詳細に説明する。
［実施例１］
吸着材として１３Ｘゼオライト（ユニオン昭和（株）製モレキュラーシーブ１３Ｘ）を８５重量％と無機繊維として繊維径が２．８μｍ、比重が２．６ｇ／ｃｍ３であるシリカ−アルミナ繊維を１０重量％と有機バインダーとしてＰＶＡ（（株）クラレ製ＶＰＢ−１−５−２）を５重量％の比率で、坪量６０ｇ／ｍ２となる重量にて湿式抄紙装置を使いシートを作成した。このシートの水分吸着率をＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準じて測定した結果、吸着温度３０℃、相対湿度６０ＲＨ％の条件で２７．０重量％である優れた結果を得た。またシートに含まれる吸着材含有重量比率を吸着材自体の水分吸着率とシートの水分吸着率から計算すると約８５重量％である結果を得た。なお、１３Ｘゼオライト吸着材自体の吸着率は３２重量％である。このシートは繊維径の細く比重の低い無機繊維を使っていること、比重が低い有機バインダーを使用している事で、吸着材含有重量比率が向上でき、さらに骨格材料の耐熱温度が１２６０℃である特徴を有している。
【００３４】
［実施例２］
吸着材としてシリカゲル（富士シリシア化学製サイリシア）を８５重量％と無機繊維として繊維径が２．８μｍ、比重が２．６ｇ／ｃｍ３であるガラス繊維を１０重量％と有機バインダーとしてＰＶＡ（（株）クラレ製ＶＰＢ−１−５−２）を５重量％の比率で、坪量６０ｇ／ｍ２となる重量にて湿式抄紙装置を使いシートを作成した。このシートの水分吸着率をＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準じて測定した結果、吸着温度３０℃、相対湿度６０ＲＨ％の条件で３２．０重量％である優れた結果を得た。またシートに含まれる吸着材含有重量比率を吸着材自体の水分吸着率とシートの水分吸着率から計算すると約８５重量％である結果を得た。なお、シリカゲル吸着材自体の吸着率は３８重量％である。このシートは、実施例１と同様に繊維径の細く比重の低い無機繊維を使っていること、比重が低い有機バインダーを使用している事で、吸着材含有重量比率が向上でき、さらに骨格材料の耐熱温度が１２６０℃である特徴を有している。
【００３５】
［実施例３］
吸着材として１３Ｘゼオライト（ユニオン昭和（株）製モレキュラーシーブ１３Ｘ）を８５重量％と無機繊維として繊維径が３．０μｍ、比重が２．５５ｇ／ｃｍ３であるガラス繊維を１０重量％と有機バインダーとしてＰＶＡ（（株）クラレ製ＶＰＢ−１−５−２）を５重量％の比率で、坪量６０ｇ／ｍ２となる重量にて湿式抄紙装置を使いシートを作成した。このシートの水分吸着率をＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準じて測定した結果、吸着温度３０℃、相対湿度６０ＲＨ％の条件で２７．０重量％である優れた結果を得た。またシートに含まれる吸着材含有重量比率を吸着材自体の水分吸着率とシートの水分吸着率から計算すると約８５重量％である結果を得た。なお、１３Ｘゼオライト吸着材自体の吸着率は３２重量％である。このシートは、実施例１，２と同様に繊維径の細く比重の低い無機繊維を使っていること、比重が低い有機バインダーを使用している事で、吸着材含有重量比率が向上でき、さらに骨格材料の耐熱温度が７００℃である特徴を有している。
【００３６】
［実施例４］
吸着材として１３Ｘゼオライト（ユニオン昭和（株）製モレキュラーシーブ１３Ｘ）を８５重量％と無機繊維として繊維径が２．８μｍ、比重が２．６ｇ／ｃｍ３であるシリカ−アルミナ繊維を１０重量％と有機バインダーとしてポリエチレン系パルプ（三井石油化学工業（株）製Ｅ−４００）を５重量％の比率で、坪量６０ｇ／ｍ２の重量にて湿式抄紙装置を使いシートを作成した。このシートの水分吸着率をＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準じて測定した結果、吸着温度３０℃、相対湿度６０ＲＨ％の条件で２７．０重量％である優れた結果を得た。またシートに含まれる吸着材含有重量比率を吸着材自体の水分吸着率とシートの水分吸着率から計算すると約８５重量％である結果を得た。なお、１３Ｘゼオライト吸着材自体の吸着率は３２重量％である。このシートは、実施例１から３と同様に繊維径の細く比重の低い無機繊維を使っていること、比重が低い有機バインダーを使用している事で、吸着材含有重量比率が向上でき、さらに骨格材料の耐熱温度が１２６０℃である特徴を有している。
【００３７】
［比較例１］
吸着材として１３Ｘゼオライト（ユニオン昭和（株）製モレキュラーシーブ１３Ｘ）を８５重量％と無機繊維として繊維径が１２μｍ、比重が１．４５ｇ／ｃｍ３であるケブラー繊維を１０重量％と有機バインダーとしてＰＶＡ（（株）クラレ製ＶＰＢ−１−５−２）を５重量％の比率で、坪量６０ｇ／ｍ２の重量にて湿式抄紙装置を使いシートを作成した。このシートの水分吸着率をＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準じて測定した結果、吸着温度３０℃、相対湿度６０ＲＨ％の条件で２７．０重量％である優れた結果を得た。またシートに含まれる吸着材含有重量比率を吸着材自体の水分吸着率とシートの水分吸着率から計算すると約８５重量％である結果を得た。なお、１３Ｘゼオライト吸着材自体の吸着率は３２重量％である。このシートは非常に比重の軽い有機繊維を使用していることで、比重が低い有機バインダーを使用している事で、ゼオライト含有重量比率が向上できるが、骨格材の耐熱温度が２５０℃程度となる。
【００３８】
［比較例２］
吸着材として１３Ｘゼオライト（ユニオン昭和（株）製モレキュラーシーブ１３Ｘ）を８５重量％と無機繊維として繊維径が１０μｍ、比重が２．５５ｇ／ｃｍ３であるガラス繊維を１０重量％と有機バインダーとしてＰＶＡ（（株）クラレ製ＶＰＢ−１−５−２）を５重量％の比率で、坪量６０ｇ／ｍ２の重量にて湿式抄紙装置を使いシートを作成した。このシートの水分吸着率をＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準じて測定した結果、吸着温度３０℃、相対湿度６０ＲＨ％の条件で１６．０重量％である優れた結果を得た。またシートに含まれる吸着材含有重量比率を吸着材自体の水分吸着率とシートの水分吸着率から計算すると約５０重量％である結果を得た。なお、１３Ｘゼオライト吸着材自体の吸着率は３２重量％である。このシートは無機繊維を使用していることで骨格材の耐熱温度は７００℃まで向上できるが、繊維径の太い無機繊維を使用していることで吸着材含有重量比率が低くなる。
【００３９】
［比較例３］
吸着材として１３Ｘゼオライト（ユニオン昭和（株）製モレキュラーシーブ１３Ｘ）を８５重量％と無機繊維として繊維径が３μｍ、比重が３．９ｇ／ｃｍ３であるアルミナ繊維を１０重量％と有機バインダーとしてＰＶＡ（（株）クラレ製ＶＰＢ−１−５−２）を５重量％の比率で、坪量６０ｇ／ｍ２の重量にて湿式抄紙装置を使いシートを作成した。このシートの水分吸着率をＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準じて測定した結果、吸着温度３０℃、相対湿度６０ＲＨ％の条件で１４．５重量％である優れた結果を得た。またシートに含まれる吸着材含有重量比率を吸着材自体の水分吸着率とシートの水分吸着率から計算すると約４５重量％である結果を得た。なお、１３Ｘゼオライト吸着材自体の吸着率は３２重量％である。このシートは骨格材料の耐熱温度が１３００℃となるが、比重の重い無機繊維を使用していることで、吸着材含有重量比率が低下する。
【００４０】
［比較例４］
吸着材として１３Ｘゼオライト（ユニオン昭和（株）製モレキュラーシーブ１３Ｘ）を８５重量％と無機繊維として繊維径が２．８μｍ、比重が２．６ｇ／ｃｍ３であるシリカ−アルミナ繊維を１０重量％とバインダーとしてヘキサメタリン酸ソーダ（日本化学工業（株）製食添用ヘキサメタリン酸ソーダ）を５重量％の比率で、坪量６０ｇ／ｍ２となる重量にて湿式抄紙装置を使いシートを作成しようとしたが、無機バインダーの接着強度が著しく弱く、紙面を形成する事ができなかった。
【００４１】
実施例および比較例の各種特性を表に示す。
【００４２】
【表１】
2004249259.tif 000003
【００４３】
【表２】
2004249259.tif 000004
【００４４】
【発明の効果】
以上、説明した様に本発明の吸着シートは、吸着材と繊維径が３．０μｍ以下であり、比重が３．０ｇ／ｃｍ３以下の無機繊維と有機バインダーを含有する事で吸着材の含有重量比率が極めて高く、有機溶剤等の悪臭物質の吸着、水分の吸着性能が極めて優れており、骨格材料の耐熱性も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の吸着エレメントの形状であるハニカム−円柱状を示す。
【図２】図２は本発明の吸着エレメントの形状であるハニカム−円筒状を示す。
【図３】図３は本発明の吸着シートの吸着性能を評価する装置を示す。
【符号の説明】
１  乾燥ガス入口
２  温度調節用蛇管
３  共通すり合わせろ過板付きガス洗浄
４  混合瓶
５  吸着試験用Ｕ字管
６  三方コック
７  蒸気発生用ガス流量計
８  希釈ガス用流量計
９  排気口
１０  余剰ガス出口
１１  恒温槽
１２  水
１３  ガス流量調整コック
１４  濃縮ガス
１５  脱着用加熱ガス
１６  原ガス
１７  処理後ガス
１８  円柱状ハニカム
１９  回転方向
２０  脱着ゾーン
２１  吸着ゾーン
２２  濃縮ガス
２３  脱着用加熱ガス
２４  原ガス
２５  処理後ガス
２６  円筒状ハニカム
２７  回転方向
２８  通流配管
２９  ハニカム搭載用金属箱
【図１】
2004249259.tif 000005
【図２】
2004249259.tif 000006
【図３】
2004249259.tif 000007