(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール樹脂に、脂肪酸アミド類、リン酸エステル類、セルロース類よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物を混合した混合物を紡糸し、硬化して得たフェノール系繊維を不織布加工後、炭化・賦活して得られ、構成する活性炭素繊維が、繊維径２１μｍ〜４０μｍ、トルエン吸着率２０％〜７５％であり、不織布の引張強度が４Ｎ／ｃｍ2以上であることを特徴とする活性炭素繊維不織布。
【請求項２】
目付が２００ｇ／ｍ2〜８００ｇ／ｍ2である請求項１に記載の活性炭素繊維不織布。
【請求項３】
嵩密度が６５ｋｇ／ｍ3〜１００ｋｇ／ｍ3である請求項１または２に記載の活性炭素繊維不織布。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の活性炭素繊維不織布を用いて構成され、嵩密度が９０ｋｇ／ｍ3〜１７０ｋｇ／ｍ3であることを特徴とするエレメント。
【請求項５】
圧力損失が５５０ｍｍＡｑ以下である請求項４に記載のエレメント。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項に記載の活性炭素繊維不織布を製造する方法であって、
フェノール樹脂に、脂肪酸アミド類、リン酸エステル類、セルロース類よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物を混合した混合物を紡糸し、硬化して、フェノール系繊維を作製する工程と、
前記フェノール系繊維を不織布加工して、活性炭素繊維不織布前駆体を作製する工程と、
前記前駆体を炭化・賦活処理する工程と
を含むことを特徴とする活性炭素繊維不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭素繊維不織布、及び該不織布を用いたエレメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続式のガス吸着処理装置には、吸脱着速度が速く小型化できることから、活性炭素繊維不織布を円筒に巻き付けて構成されるエレメントが好適に用いられている。近年、当該装置の設置スペースを減らしたり製造コストを抑えるために、エレメントの小型化が望まれている。
【０００３】
かかるエレメントの小型化の有効な手段として、活性炭素繊維不織布の嵩密度を上げることが挙げられる。しかしながら、活性炭素繊維不織布を構成する繊維について、その単繊維繊度を従前のまま維持して（約２ｄｔｅｘ〜３ｄｔｅｘ）不織布の嵩密度を上げると、エレメントの圧力損失が大きくなって、エレメントに被処理ガスを送風するための送風機の能力を上げることが必要となる。その結果、エレメントの小型化に伴う利益を十分に享受できない場合があった。
【０００４】
そこで、本発明者らは、単繊維繊度が５ｄｔｅｘ以上の繊維を用いて、エレメントの圧力損失を抑制した活性炭素繊維不織布を開発して特許出願し、既に権利を取得している（特許文献１）。
【０００５】
その一方で、繊維の繊維径を大きくすると、エレメントの圧力損失は小さくなるものの、当該繊維が硬くなって絡まり難くなり、結果的に得られる活性炭素繊維不織布は引張強度が小さくなる。このため、活性炭素繊維不織布を円筒に強く巻き付けて、嵩密度の高いエレメントを得ようとすると、活性炭素繊維不織布が破損する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６１４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、エレメントの圧力損失を小さくし得る繊維径を有する繊維を用いて構成され、円筒に強く巻き付けても破損しない引張強度を有する活性炭素繊維不織布を提供することを課題として掲げた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討を進めたところ、所定の繊維径を有するフェノール系繊維を用いて得られた活性炭素繊維不織布は、当該不織布から構成されるエレメントの圧力損失を小さくできるのみならず、十分な引張強度を有して円筒に強く巻き付けることができ、エレメントの嵩密度を高くできることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の活性炭素繊維不織布は、フェノール樹脂に、脂肪酸アミド類、リン酸エステル類、セルロース類よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物を混合した混合物を紡糸し、硬化して得たフェノール系繊維を不織布加工後、炭化・賦活して得られ、構成する活性炭素繊維が、繊維径２１μｍ〜４０μｍ、トルエン吸着率２０％〜７５％であり、不織布の引張強度が４Ｎ／ｃｍ2以上であることを特徴とする活性炭素繊維不織布である。
【００１０】
本発明の活性炭素繊維不織布において、目付が２００ｇ／ｍ2〜８００ｇ／ｍ2であることや、嵩密度が６５ｋｇ／ｍ3〜１００ｋｇ／ｍ3であることは、いずれも好ましい実施態様である。
【００１１】
本発明には、上記活性炭素繊維不織布から構成され、嵩密度が９０ｋｇ／ｍ3〜１７０
ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする活性炭素繊維エレメントが包含される。
【００１２】
本発明の活性炭素繊維エレメントにおいて、圧力損失が５５０ｍｍＡｑ以下であることは好ましい実施態様である。
【００１３】
本発明には、上記活性炭繊維不織布を製造する方法であって、フェノール樹脂に、脂肪酸アミド類、リン酸エステル類、セルロース類よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物を混合した混合物を紡糸し、硬化して、フェノール系繊維を作製する工程と、前記フェノール系繊維を不織布加工して、活性炭素繊維不織布前駆体を作製する工程と、前記前駆体を炭化・賦活処理する工程とを含むことを特徴とする活性炭素繊維不織布の製造方法が包含される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の活性炭素繊維不織布は、当該不織布を構成する繊維の繊維径が太いため、圧力損失の低いエレメントを得ることができる。また、本発明の活性炭素繊維不織布は引張強度が大きく、円筒に強く巻き付けても破損し難いため、嵩密度の高いエレメントを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の活性炭素繊維不織布は、繊維径が２１μｍ〜４０μｍ、トルエン吸着率が２０％〜７５％の活性炭素繊維から構成された不織布であって、引張強度が４Ｎ／ｃｍ2以上であることを特徴とする。以下、本発明の活性炭素繊維不織布について詳細に説明する。なお、活性炭素繊維を、単にＡＣＦ（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ）と称する場合がある。また以下では、活性炭素繊維不織布を省略して、「ＡＣＦ不織布」と称することもある。
【００１６】
（繊維径）
本発明のＡＣＦ不織布を構成する繊維の繊維径は、２１μｍ以上（好ましくは２２μｍ以上、より好ましくは２３μｍ以上、さらに好ましくは２４μｍ以上）である。繊維径を２１μｍ以上とすることにより、本発明のＡＣＦ不織布を用いて得られるエレメントの圧力損失を十分に抑えることができる。繊維径の上限は４０μｍ（好ましくは３５μｍ）である。繊維径が４０μｍを超えるＡＣＦ不織布を得るには、単繊維繊度が２２ｄｔｅｘを超える原糸（繊維）を不織布加工し、次いで賦活処理する必要があるところ、当該２２ｄｔｅｘを超える原糸を不織布加工するのが困難となる場合がある。
【００１７】
（トルエン吸着能）
本発明のＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維は、その賦活の程度を表す指標の一つであるトルエン吸着率が２０％以上（好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上）、７５％以下（好ましくは７０％以下）である。トルエン吸着率を２０％以上とすることにより、円筒へのＡＣＦ不織布の巻き付け厚みを減らしても十分なガス吸着能を発揮し得ることから、エレメントの小型化を効率的に図ることができる。一方で、トルエン吸着率が７５％を超えると、得られるＡＣＦ不織布は、原糸からの重量収率が極端に小さくなり、ＡＣＦ不織布の引張強度が低下する傾向がある。
【００１８】
（引張強度）
本発明のＡＣＦ不織布の引張強度は、４Ｎ／ｃｍ2以上（好ましくは４．５Ｎ／ｃｍ2以上、より好ましくは５Ｎ／ｃｍ2以上）である。引張強度が４Ｎ／ｃｍ2以上であれば、ＡＣＦ不織布を円筒に強く巻き付ける際の張力を大きくしても、当該不織布が破損し難いため、嵩密度の高いエレメントを得ることができる。当該引張強度の上限は特に限定されるものではないが、繊維径が２１μｍ〜４０μｍのＡＣＦ不織布において、２０Ｎ／ｃｍ2を超える引張強度を実現するのは難しい。
【００１９】
（目付）
本発明のＡＣＦ不織布は、目付が２００ｇ／ｍ2以上（より好ましくは２５０ｇ／ｍ2以上、さらに好ましくは３００ｇ／ｍ2以上）であることが好ましい。目付を２００ｇ／ｍ2以上とすることにより、引張強度が４Ｎ／ｃｍ2以上のＡＣＦ不織布を得ることができる。目付の上限は８００ｇ／ｍ2（より好ましくは７５０ｇ／ｍ2、さらに好ましくは７００ｇ／ｍ2）である。目付が８００ｇ／ｍ2を超えるＡＣＦ不織布は作製が困難となるか、あるいは、たとえ当該不織布を作製できたとしても、引張強度の向上効果は頭打ちになる上、柔軟性に欠けることとなって、エレメントを作製する際に円筒に巻き付け難くなる傾向がある。
【００２０】
（嵩密度）
本発明のＡＣＦ不織布は、嵩密度が６５ｋｇ／ｍ3以上（より好ましくは６７ｋｇ／ｍ3以上、さらに好ましくは７０ｋｇ／ｍ3以上）であることが好ましい。嵩密度が６５ｋｇ／ｍ3以上であれば、エレメントを作製する際の円筒へのＡＣＦ不織布巻き付け張力を低くしても、嵩密度の高いエレメントを得ることができる。嵩密度の上限は１００ｋｇ／ｍ3（より好ましくは９５ｋｇ／ｍ3）である。嵩密度が１００ｋｇ／ｍ3を超えるＡＣＦ不織布は、引張強度は上がるものの柔軟性に欠けて、円筒に巻き付け難くなる傾向がある。
【００２１】
（ＡＣＦ不織布の圧力損失）
上記特性を備えた本発明のＡＣＦ不織布は、圧損係数が０．５ｍｍＡｑ・ｓ／ｃｍ2以下となり得るため、圧力損失の低いエレメントを作製することができる。本発明のＡＣＦ不織布の圧損係数は、０．４５ｍｍＡｑ・ｓ／ｃｍ2以下（より好ましくは０．４０ｍｍＡｑ・ｓ／ｃｍ2以下）であることが好ましい。圧損係数が０．５ｍｍＡｑ・ｓ／ｃｍ2を超えると、通ガス時の抵抗が高く、通気ブロアの動力損が大きくなる場合がある。
【００２２】
（ＡＣＦ不織布の製造方法）
本発明のＡＣＦ不織布は、原糸としてフェノール系繊維を用いて不織布加工をして、ＡＣＦ不織布前駆体を作製した後、当該前駆体を炭化・賦活処理することによって製造することができる。以下、本発明のＡＣＦ不織布の製造方法について詳細に説明する。
【００２３】
［フェノール系繊維］
本発明で用いるフェノール系繊維としては、フェノール樹脂に脂肪酸アミド類、リン酸エステル類、セルロース類よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物（配合物）を混合した混合物を紡糸して得られるフェノール系繊維が好適に用いられる。フェノール樹脂に前記配合物を添加することにより、フェノール系繊維を柔らかく仕上げることができるため、不織布を形成するときに、繊維の交絡性を高めることが可能となる。これにより、炭化・賦活して得られるＡＣＦ不織布中の繊維の交絡性も向上するため、ＡＣＦ不織布に所望の引張強度を付与することができる。
【００２４】
＜フェノール樹脂＞
フェノール樹脂としては、酸性触媒の存在下でフェノール類とアルデヒド類とを反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂、塩基性触媒の存在下でフェノール類とアルデヒド類とを反応させて得られるレゾール型フェノール樹脂、各種変性フェノール樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。
【００２５】
前記フェノール類としては、酸性又は塩基性触媒の存在下でアルデヒド類と反応させて各フェノール樹脂が得られるものであればよく、フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、２，３−キシレノール、３，５−キシレノール、ｍ−エチルフェノール、ｍ−プロピルフェノール、ｍ−ブチルフェノール、ｐ−ブチルフェノール、ｏ−ブチルフェノール、レゾルシノール、ハイドロキノン、カテコール、３−メトキシフェノール、４−メトキシフェノール、３−メチルカテコール、４−メチルカテコール、メチルハイドロキノン、２−メチルレゾルシノール、２，３−ジメチルハイドロキノン、２，５−ジメチルレゾルシノール、２−エトキシフェノール、４−エトキシフェノール、４−エチルレゾルシノール、３−エトキシ−４−メトキシフェノール、２−プロペニルフェノール、２−イソプロピルフェノール、３−イソプロピルフェノール、４−イソプロピルフェノール、３，４，５−トリメチルフェノール、２−イソプロポキシフェノール、４−プロポキシフェノール、２−アリルフェノール、３，４，５−トリメトキシフェノール、４−イソプロピル−３−メチルフェノール、ピロガロール、フロログルシノール、１，２，４−ベンゼントリオール、５−イソプロピル−３−メチルフェノール、４−ブトキシフェノール、４−ｔ−ブチルカテコール、ｔ−ブチルハイドロキノン、４−ｔ−ペンチルフェノール、２−ｔ−ブチル−５−メチルフェノール、２−フェニルフェノール、３−フェニルフェノール、４−フェニルフェノール、３−フェノキシフェノール、４−フェノキシフェノール、４−ヘキシルオキシフェノール、４−ヘキサノイルレゾルシノール、３，５−ジイソプロピルカテコール、４−ヘキシルレゾルシノール、４−ヘプチルオキシフェノール、３，５−ジ−ｔ−ブチルフェノール、３，５−ジ−ｔ−ブチルカテコール、２，５−ジ−ｔ−ブチルハイドロキノン、ジ−ｓｅｃ−ブチルフェノール、４−クミルフェノール、ノニルフェノール、２−シクロペンチルフェノール、４−シクロペンチルフェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等が挙げられる。
【００２６】
なかでも、フェノ−ル、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾ−ル、ｐ−クレゾール、ビスフェノールＡ、２，３−キシレノール、３，５−キシレノール、ｍ−ブチルフェノール、ｐ−ブチルフェノール、ｏ−ブチルフェノール、４−フェニルフェノール、レゾルシノールが好ましく、フェノールが最も好ましい。前記フェノール類は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００２７】
前記アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、トリオキサン、フルフラール、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、メチルヘミホルマール、エチルヘミホルマール、プロピルヘミホルマール、サリチルアルデヒド、ブチルヘミホルマール、フェニルヘミホルマール、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、α−フェニルプロピルアルデヒド、β−フェニルプロピルアルデヒド、ｏ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｍ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｏ−クロロベンズアルデヒド、ｏ−ニトロベンズアルデヒド、ｍ−ニトロベンズアルデヒド、ｐ−ニトロベンズアルデヒド、ｏ−メチルベンズアルデヒド、ｍ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−メチルベンズアルデヒド、ｐ−エチルベンズアルデヒド、ｐ−ｎ−ブチルベンズアルデヒド等が挙げられる。
【００２８】
なかでも、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、フルフラール、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒドが好ましく、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドが特に好ましい。前記アルデヒド類は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００２９】
前記酸性触媒としては、塩酸、硫酸、リン酸、蟻酸、酢酸、蓚酸、酪酸、乳酸、ベンゼンスルフォン酸、ｐ−トルエンスルフォン酸、硼酸、又は塩化亜鉛もしくは酢酸亜鉛などの金属との塩等が挙げられる。前記酸性触媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００３０】
前記塩基性触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物；水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属の水酸化物；水酸化アンモニウム；ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミン類等が挙げられる。前記塩基性触媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００３１】
各種変性フェノール樹脂としては、ノボラック型又はレゾール型フェノール樹脂を、ホウ素変性、ケイ素変性、重金属変性、窒素変性、イオウ変性、油変性、ロジン変性等の公知の技法により変性させたものが挙げられる。
【００３２】
本発明では、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂を用いることが好ましい。フェノール樹脂は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００３３】
＜配合物＞
本発明において配合物として用いられる脂肪酸アミド類とは、アンモニア又はアミンの窒素原子に結合する水素原子の１以上がアシル基によって置換された構造をもつ非重合体を意味し、該窒素原子に水素原子が２つ結合する第１級アミド、該窒素原子に水素原子が１つ結合する第２級アミド、該窒素原子に水素原子が結合していない第３級アミド、ラクタム、及び１分子中にアミンの窒素原子を２個以上有するものを包含する。したがって、本発明における「脂肪酸アミド類」は、ナイロン−６、ナイロン−６，６に代表される所謂、脂肪族ポリアミドのような重合体とは異なる。なお、「脂肪酸アミド類」は脂肪酸アマイド類とも称される。
【００３４】
第１級アミドとしては、一般式「Ｒ1Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ2」で表される化合物などが挙げられる。
【００３５】
前記式中Ｒ1は、置換基を有していてもよい炭化水素基である。ここでいう「置換基を有していてもよい」とは、炭化水素基の水素原子の一部又は全部が置換基で置換されていてもよいことを意味する。Ｒ1の炭化水素基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、その炭素数は５〜３１が好ましく、１１〜２３がより好ましい。ただし、Ｒ1の炭化水素基の炭素数は、後述の置換基中の炭素数を含まないものとする。該炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。該ヒドロキシアルキル基の炭素数は１〜１１が好ましい。
【００３６】
第１級アミドとして具体的には、カプロン酸アミド、カプリル酸アミド、ペラルゴン酸アミド、ラウリン酸アミド、ミリスチル酸アミド、パルミチル酸アミド、ステアリン酸アミド、アラキジン酸アミド、ベヘン酸アミド、リグノセリン酸アミド等の飽和脂肪酸モノアミド；オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド等の不飽和脂肪酸モノアミドなどが挙げられる。
【００３７】
第２級アミドとしては、一般式「Ｒ1Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＲ2」で表される化合物などが挙げられる。
【００３８】
前記式中Ｒ1は、上記第１級アミドについての説明におけるＲ1と同じである。
【００３９】
前記式中Ｒ2は、置換基を有していてもよい炭化水素基、又は、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ3である。Ｒ2における該炭化水素基は、飽和でも不飽和でもよく、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、その炭素数は１〜２３が好ましく、１〜１７がより好ましい。該炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基等が挙げられる。
【００４０】
Ｒ3は、上記第１級アミドについての説明におけるＲ1と同様のものが挙げられ、Ｒ1とＲ3とは互いに同じであっても異なっていてもよい。なお、Ｒ2が−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ3である化合物はイミドとも称する。
【００４１】
第２級アミドとして具体的には、ステアリルステアリン酸アミド、オレイルオレイン酸アミド、ステアリルオレイン酸アミド、オレイルステアリン酸アミド、ステアリルエルカ酸アミド、オレイルパルミチン酸アミド等の置換アミド；メチロールステアリン酸アミド、メチロールベヘン酸アミド等のメチロールアミドなどが挙げられる。
【００４２】
第３級アミドとしては、一般式「Ｒ1Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ4Ｒ5」で表される化合物などが挙げられる。
【００４３】
前記式中Ｒ1は、上記第１級アミドについての説明におけるＲ1と同じである。
【００４４】
前記式中Ｒ4、Ｒ5は、それぞれ、上記第２級アミドについての説明におけるＲ2と同様のものが挙げられ、Ｒ4とＲ5とは互いに同じであっても異なっていてもよい。
【００４５】
第３級アミドとして具体的には、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミドなどが挙げられる。
【００４６】
ラクタムのなかで好適なものとしては、炭素数３〜１２のものが挙げられる。具体的には、β−プロピオラクタム、γ−ブチロラクタム（２−ピロリドン）、δ−バレロラクタム（２−ピペリドン）、ε−カプロラクタム、ウンデカラクタム、ドデカラクタム（ラウロ／ラウリロラクタム）などが挙げられる。
【００４７】
１分子中にアミンの窒素原子を２個以上有するものとしては、一般式「Ｒ11Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−Ｒ6−ＮＨＣ（＝Ｏ）Ｒ12」で表される化合物、一般式「Ｒ11ＮＨＣ（＝Ｏ）−Ｒ7−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＲ12」で表される化合物が挙げられる。
【００４８】
前記式中Ｒ11、Ｒ12は、それぞれ、置換基を有していてもよい炭化水素基であり、上記Ｒ1と同様のものが挙げられる。Ｒ6、Ｒ7は、それぞれ、二価の炭化水素基であり、その炭素数は１〜１０が好ましく、１〜８がより好ましい。
【００４９】
１分子中にアミンの窒素原子を２個以上有するものとして、具体的には、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリル酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、メチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド；Ｎ，Ｎ−ジステアリルアジピン酸アミド、Ｎ，Ｎ−ジステアリルセバシン酸アミドなどが挙げられる。
【００５０】
上記の脂肪酸アミド類のなかでも、原料混合物の取扱い性、安定性又は紡糸性等の点から、第１級アミド、第２級アミドが好ましく、第１級アミドがより好ましく、飽和脂肪酸モノアミド、不飽和脂肪酸モノアミドが特に好ましく、中でもベヘン酸アミドが最も好ましい。
【００５１】
また、脂肪酸アミド類としては、その炭素数が少なすぎるとフェノール系繊維の耐熱性が低下するおそれが有り、炭素数が多すぎるとフェノール系繊維の原料に用いるフェノール樹脂との相溶性が低下するおそれがある。そのため、脂肪酸アミド類は、その炭素数が分子全体で１２〜３０であるものが好ましく、１８〜２４であるものがより好ましい。脂肪酸アミド類は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００５２】
本発明において配合物として用いられるリン酸エステル類の「リン酸」とは、十酸化四リン（Ｐ4Ｏ10）が加水分解を受けて生ずる種々のオキソ酸の総称であり、下記化学式で表されるオルトリン酸（ａ）、ピロリン酸（二リン酸）（ｂ）、三リン酸（ｃ）、四リン酸（ｄ）、メタリン酸（ｅ）等を包含する。
【００５３】
【化１】
0005250717.tif 000002
［式中、ｍは繰り返し数を示す。］
【００５４】
本発明において「リン酸エステル類」とは、リン酸における−ＯＨの一つ以上が下記一般式（１）で表される基に置換されたもの（リン酸エステル）又はその塩を意味する。
【００５５】
【化２】
0005250717.tif 000003
［式中、Ｒ13はヘテロ原子（炭素と水素以外の原子）を有していてもよい炭素数４以上の炭化水素基であり、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基であり、ｎは平均付加モル数であり、０〜１００の数を示す。］
【００５６】
前記式（１）中、Ｒ13の炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アルキル基の水素原子の一部がアリール基で置換された基、アルケニル基の水素原子の一部がアリール基で置換された基などが挙げられる。
【００５７】
Ｒ13の炭化水素基がアルキル基又はアルケニル基の場合、Ｒ13の炭素数は４〜２２であることが好ましく、８〜１８であることがより好ましい。
【００５８】
Ｒ13の炭化水素基がアリール基の場合、Ｒ13の炭素数は６〜３５であることが好ましく、６〜２７であることがより好ましい。具体的には、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、トリル基、キシリル基などが挙げられる。
【００５９】
Ｒ13の炭化水素基がいずれの場合も、Ｒ13の炭素数が上限値を超えると、前記フェノール樹脂との相溶性が低下しやすくなる。Ｒ13がアリール基の場合、Ｒ13がアルキル基又はアルケニル基の場合に比べて、比較的フェノール樹脂との相溶性が良好となる。
【００６０】
前記式（１）中、ＡＯとしては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基が挙げられる。なお、リン原子には、オキシアルキレン基中の酸素原子が結合する。
【００６１】
前記式（１）中、ｎは０〜５０が好ましく、０〜１０がより好ましい。
【００６２】
リン酸エステル類としては、特に太径のフェノール系繊維とした際に機械的強度が高まりやすいことから、オルトリン酸における−ＯＨの一つ以上が前記式（１）で表される基に置換されたもの（オルトリン酸エステル）又はその塩が好ましい。
【００６３】
オルトリン酸エステルとして、具体的には、下記一般式で表されるオルトリン酸のモノエステル（ｆ）、ジエステル（ｇ）、トリエステル（ｈ）が挙げられる。なかでも、オルトリン酸のモノエステル、ジエステルが好ましい。
【００６４】
【化３】
0005250717.tif 000004
［式中、Ｒ13、ＡＯ、ｎはそれぞれ前記と同じである。ジエステルとトリエステルにおいて、複数存在する−（ＡＯ）nＯＲ13は互いに同一でも異なっていてもよい。]
【００６５】
リン酸エステルの塩としては、リン酸エステルのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられる。リン酸エステル類は、単独で用いても、二種以上を併用してもよい。
【００６６】
本発明において配合物として用いられるセルロース類としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。セルロース類は、単独で用いても、二種以上を併用してもよい。
【００６７】
［フェノール系繊維を作製する工程］
本発明で用いるフェノール系繊維は、上記方法で得られたフェノール樹脂と、上記の配合物とを混合する原料混合工程と、前記原料混合工程で得られた原料混合物を紡糸して糸条を得る紡糸工程とを経て作製することができる。
【００６８】
＜原料混合工程＞
フェノール樹脂と配合物とを溶融混合し、後述の紡糸工程で最も一般的な紡糸方法である溶融紡糸を行う場合、フェノール樹脂としては、ノボラック型又はレゾール型フェノール樹脂のいずれも使用可能である。しかし、レゾール型は、ノボラック型に比べて熱安定性に劣り、溶融時の加熱で容易に重合が進んでしまうために溶融紡糸装置内での固化が避けられず、連続的に安定に紡糸するのが難しい。したがって、工業的に製造する場合の工程の容易さ、汎用性を勘案してノボラック型フェノール樹脂を選択することが特に好ましい。
【００６９】
原料混合工程において、フェノール樹脂と配合物とを混合する際、フェノール樹脂の使用量は、得られる原料混合物中のフェノール樹脂の割合が５５質量％〜９９．９質量％となる量であることが好ましく、７０質量％〜９９質量％となる量であることがより好ましく、８５質量％〜９５質量％となる量であることが特に好ましい。
【００７０】
配合物の使用量は、得られる原料混合物中の配合物の割合（配合物を複数種使用する場合には、配合物を合計した量の割合）が、０．１質量％〜４５質量％となる量であることが好ましく、１質量％〜３０質量％となる量であることがより好ましく、５質量％〜１５質量％となる量であることが特に好ましい。配合物の割合が好ましい下限値以上であれば、フェノール系繊維を太径化した際の機械的強度向上の効果が得られやすい。一方、配合物の割合が好ましい上限値以下であれば、フェノール系繊維が有する耐熱性、難燃性及び耐薬品性等の特性を保持しやすい。
【００７１】
具体的に、脂肪酸アミド類の使用量は、例えば、得られる原料混合物中の脂肪酸アミド類の割合が０．１質量％〜４５質量％となる量であることが好ましく、１質量％〜３０質量％となる量であることがより好ましく、３質量％〜１０質量％となる量であることが特に好ましい。
【００７２】
リン酸エステル類の使用量は、例えば、得られる原料混合物中のリン酸エステル類の割合が０．１質量％〜４５質量％となる量であることが好ましく、１質量％〜３０質量％となる量であることがより好ましく、５質量％〜２０質量％となる量であることが特に好ましい。
【００７３】
また、セルロース類の使用量は、例えば、得られる原料混合物中のセルロース類の割合が０．１質量％〜４５質量％となる量であることが好ましく、１質量％〜３０質量％となる量であることがより好ましく、５質量％〜２０質量％となる量であることが特に好ましい。
【００７４】
フェノール樹脂と配合物とを混合する方法としては、両者を溶融混合する方法、溶媒を用いて両者を溶解混合する方法等が挙げられる。なかでも、工程の煩雑さ、環境への負荷、経済性の点から、両者を溶融混合する方法が好ましい。かかる溶融混合として、両者を加熱混練する方法が挙げられる。
【００７５】
フェノール樹脂と配合物との加熱混練には、公知の混練装置を用いて行うことができ、混練装置としては、押出機型混練機、ミキシングロール、バンバリーミキサー、高速二軸連続ミキサー等が挙げられる。
【００７６】
加熱混練の温度は、原料の性状等により適宜選択すればよく、２００℃以下が好ましく、１４０℃〜１８０℃がより好ましい。加熱混練の温度を好ましい上限値以下にすることで、高温に原料を曝すことによる熱変性、劣化を抑制しやすい。加熱混練の温度を好ましい下限値以上にすることで、効率良く両者を混合することが可能となる。
【００７７】
フェノール樹脂と配合物とを溶媒を用いて溶解混合する方法では、両者を溶解し得る溶媒に両者を溶解混合した後、該溶媒を蒸発除去することにより原料混合物が得られる。
【００７８】
両者を溶解し得る溶媒としては、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、含窒素系溶剤、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤等から選択される一種又は二種以上を混合した溶剤が挙げられる。
【００７９】
フェノール樹脂と配合物との溶解混合は、溶媒を撹拌しながら、フェノール樹脂と配合物を徐々に加えていくことが好ましい。その際、フェノール樹脂又は配合物が溶媒に溶けにくいようであれば加熱することが有効である。また、加圧することで、常圧での溶媒の沸点以上に加温することが可能となってさらに有効である。但し、高温に原料を曝すことで熱変性、劣化を及ぼすおそれがあることから、加熱は原料が完全溶解するまで限定的に行うことが好ましい。
【００８０】
溶媒に溶解させるフェノール樹脂と配合物の濃度については、特に限定されるものではなく、原料の性状、後の紡糸工程における紡糸方法を考慮して適宜設定すればよい。また、蒸発除去される溶媒の回収に多大な時間とエネルギーを要する点から、フェノール樹脂と配合物の濃度は、それぞれの溶解度を考慮し、でき得る限り高濃度に設定することが好ましい。
【００８１】
フェノール樹脂と配合物とを混合する方法としては、前記の溶融混合、溶解混合以外の方法でもよい。たとえば、後の紡糸工程における紡糸方法として乾式紡糸、湿式紡糸又は乾・湿式紡糸の方法を用いる場合には、フェノール樹脂と配合物の両者を溶解し得る溶媒に両者を溶解混合した原料混合物溶液を調製してもよい。該原料混合物溶液は、直接、紡糸用原液として用いることができる。
【００８２】
また、フェノール樹脂の合成反応を阻害せず、かつ、該合成反応中の温度で原料が劣化しない範囲で、フェノール樹脂の合成反応の途中に配合物を配合して、両者を混合することも有効である。
【００８３】
原料混合工程では、原料混合物を得るのにいずれの方法を用いた場合であっても、必要に応じて公知の添加剤、可塑剤、相溶化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、浸透剤、増粘剤、防黴剤、染料、顔料、充填剤などを用いてもよい。
【００８４】
特に、フェノール樹脂と脂肪酸アミド類とを溶融混合する場合であって、脂肪酸アミド類の溶融粘度がフェノール樹脂のそれに比べて極端に異なる場合は、相溶化剤を使用することが好ましい。これにより、紡糸時に分離を生じることを防止できる。
【００８５】
＜紡糸工程＞
紡糸工程では、前記原料混合工程で得られた原料混合物を紡糸して糸条を得る。
【００８６】
紡糸の方法としては、原料混合物の性状等の点から公知の方法を適宜選択することができ、湿式紡糸、乾式紡糸、乾・湿式紡糸、溶融紡糸、ゲル紡糸、液晶紡糸などの方法が挙げられる。なかでも、装置の簡便さ、経済的に有利なことから、溶融紡糸が好ましい。紡糸の方法として溶融紡糸を用いる場合、一般的な溶融紡糸装置が使用できる。
【００８７】
溶融紡糸装置の溶融装置としては、グリッドメルター式、単軸押出し機方式、二軸押出し機方式、タンデム押出し機方式などを使用できる。溶融した原料混合物の酸化を防止するために、溶融紡糸装置内の窒素置換を行ってもよく、又はベントを具備した押出し機を使用して、微量の残留溶媒もしくはモノマー類を除去する操作を行ってもよい。
【００８８】
溶融紡糸の際、温度条件は、１２０℃〜２００℃が好ましく、１４０℃〜１７０℃がより好ましい。温度条件を好ましい下限値以上とすることで、効率良く紡糸することができる。温度条件を好ましい上限値以下とすることで、熱変性、劣化を抑制しやすく、かつ、フェノール樹脂と配合物とが分離しにくくなる。
【００８９】
紡糸口金としては、通常のものが使用可能であり、孔径は０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましく、０．０７ｍｍ以上０．５ｍｍ以下がより好ましく、キャピラリー部のＬ／Ｄ(長さ／直径）は０．５以上１０以下が好ましく、１以上５以下がより好ましい。孔径とＬ／Ｄをそれぞれ前記の好ましい範囲とすることで、安定して紡糸することができる。
【００９０】
特別な繊維の製造方法の場合（たとえば並列型複合繊維、芯鞘型複合繊維、海島型複合繊維の場合など）には、サイドバイサイド型もしくはシースコア型、又は第三成分のポリマーを組み合わせるコンジュゲート口金を使用することもできる。
【００９１】
紡糸速度は、１５ｍ／分以上、３０００ｍ／分以下が好ましく、３０ｍ／分以上、２０００ｍ／分以下がより好ましく、５０ｍ／分以上、１６００ｍ／分以下がさらに好ましい。紡糸速度を好ましい下限値以上とすることで、効率良く紡糸できる。紡糸速度を好ましい上限値以下とすることで、紡糸時の糸切れの発生を抑制できる。
【００９２】
＜硬化工程＞
フェノール系繊維を作製する工程には、前記紡糸工程で得られた糸条を硬化する硬化工程が含まれることが好ましい。硬化工程で該糸条を硬化することにより、主にフェノール樹脂部分が架橋されるので、太径化されたフェノール系繊維の機械的強度が高まる。
【００９３】
原料のフェノール樹脂としてノボラック型フェノール樹脂を用いた場合、前記紡糸工程で得られた糸条を硬化する方法としては、ステープル状もしくはトウ状に加工した糸条を反応容器内の処理液に浸漬させてバッチ式で硬化処理する方法、ボビン状もしくはかせ状に加工したものを処理液と接触させて硬化処理する方法、又はトウ状に加工したものを連続的に処理液と接触させて硬化処理する方法などが挙げられる。
【００９４】
上記処理液は、触媒とアルデヒド類からなる。
【００９５】
触媒としては、フェノール樹脂を製造する際に用い得るものとして例示した酸性触媒や塩基性触媒が挙げられる。また、アルデヒド類としては、フェノール樹脂を製造する際に用い得るものとして例示したアルデヒド類が挙げられる。
【００９６】
硬化は、液相にて、６０℃以上１１０℃以下の温度で３時間以上３０時間以下、加熱して行うことが好ましい。また、本発明においては、気相下で加熱することにより硬化してもよい。
【００９７】
本発明では、該加熱の後、水洗乾燥し、窒素、ヘリウム、炭酸ガス等の不活性ガス中、１００〜３００℃の温度で加熱することによりさらに硬化させる等、公知の後硬化処理を行うことができる。この後硬化処理によって、糸条中のフェノール樹脂部分の架橋がより進行して、充分な強度を備えたフェノール系繊維を得ることができる。
【００９８】
一方、原料のフェノール樹脂としてレゾール型フェノール樹脂を用いた場合、湿熱法又は乾熱法で加熱処理を行うことにより糸条を硬化することができる。
【００９９】
加熱処理条件として、温度は１００〜２２０℃が好ましく、１２０〜１８０℃がより好ましく、処理時間は５〜１２０分間が好ましく、２０〜６０分間がより好ましい。
【０１００】
本発明で用いるフェノール系繊維の単繊維繊度は、７ｄｔｅｘ以上（より好ましくは８ｄｔｅｘ以上）であることが好ましく、２２ｄｔｅｘ以下（より好ましくは１７ｄｔｅｘ以下）であることが好ましい。単繊維繊度が７ｄｔｅｘ未満のフェノール系繊維を用いて、嵩密度の高いＡＣＦ不織布を作製すると、エレメントの圧力損失が大きくなる場合がある。フェノール系繊維の単繊維繊度が２２ｄｔｅｘを超える場合には、当該繊維を用いて不織布加工することが困難になる場合がある。
【０１０１】
本発明で用いるフェノール系繊維は、引張弾性率が３７０〜４１０ｋｇｆ／ｍｍ2（より好ましくは３８０〜４００ｋｇｆ／ｍｍ2）で、かつ伸度が１０〜２０％（より好ましくは１５〜１９％）であることが好ましい。当該範囲の引張弾性率、及び伸度を有するフェノール系繊維を用いることにより、その単繊維繊度を７ｄｔｅｘ以上にしても不織布加工を容易に行うことができる。
【０１０２】
フェノール系繊維の繊維長は、３５ｍｍ以上（より好ましくは５０ｍｍ以上）であることが好ましく、１３０ｍｍ以下（より好ましくは１００ｍｍ以下、さらに好ましくは８０ｍｍ以下）であることが好ましい。繊維長が３５ｍｍ未満では、繊維間を十分に絡めることができず、得られるＡＣＦ不織布の引張強度が低くなる場合がある。また、繊維長が１３０ｍｍを超える場合には、例えばニードルパンチ時の繊維切断や損傷が激しくなり、やはり引張強度が低くなる場合がある。
【０１０３】
フェノール系繊維のクリンプの有無は特に限定されない。繊維の交絡性を高めるために、フェノール系繊維はクリンプを有していてもよい。一方で、配合物を含むフェノール系繊維は、太径であっても繊維自体は柔らかく、交絡性に優れるため、本発明では、捲縮のないフェノール系繊維を使用することができる。
【０１０４】
［不織布加工］
フェノール系繊維を不織布加工する方法としては、加工時の繊維切れ等を防止することができ、かつ繊維間を十分に絡めることができれば、特に限定されず、例えばニードルパンチ法やウォーターパンチ法が挙げられる。繊維径の変化に応じて針密度、針深度を調整して、得られる不織布の密度を調整できる点からニードルパンチ法が好ましい。
【０１０５】
不織布加工をニードルパンチ法で行う場合には、針密度を３７０本／ｉｎｃｈ2以上（より好ましくは４５０本／ｉｎｃｈ2以上）、針深度を５ｍｍ以上（より好ましくは７ｍｍ以上）、３０ｍｍ以下（より好ましくは２０ｍｍ以下）とすることが好ましい。針密度を３７０本／ｉｎｃｈ2以上とすることにより、繊維間の絡みが増加して、それに伴ってＡＣＦ不織布前駆体の嵩密度が増加する。なお、針密度が高過ぎると繊維切れが発生して、得られるＡＣＦ不織布の嵩密度や引張強度がかえって低下する場合がある。このため、針密度の上限は７００本／ｉｎｃｈ2とするのが好ましい。また、針深度が５ｍｍ未満の場合には、ＡＣＦ不織布前駆体が嵩高になる場合がある。針深度が３０ｍｍを超える場合には、針折れが起き易くなる。また、ＡＣＦ不織布前駆体に縞が多くなる傾向がある。
【０１０６】
［炭化・賦活処理］
ＡＣＦ不織布前駆体の炭化・賦活処理は、例えば、炭化炉にて、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中、４００℃〜１０００℃で１０分〜１２０分炭化処理し、次いで、賦活炉にて、水蒸気等の賦活ガス雰囲気中、８００℃以上で３０分〜１８０分賦活処理することによって行うことができる。
【０１０７】
（エレメント）
本発明のエレメントは、上記工程を経て得られたＡＣＦ不織布を円筒に巻き付けることによって製造することができる。不織布の巻き付け張力は、ＡＣＦ不織布が破損しないように、引張強度の約１／３以下とすることが好ましい。
【０１０８】
（嵩密度）
本発明のＡＣＦ不織布は、優れた引張強度を有しているため、円筒に当該不織布を巻き付ける際の張力を従来より上げることができる。このため、本発明では、嵩密度が９０ｋｇ／ｍ3〜１７０ｋｇ／ｍ3のエレメントを得ることができる。
【０１０９】
このように、本発明のエレメントは嵩密度が大きいため、従前のエレメントと同等の吸着能を有するエレメントを、より小型化して作製することができる。また、本発明のエレメントの体積を従前のエレメントの体積と同等にすれば、吸着能が一層優れたエレメントを作製することができる。さらに、本発明のエレメントは嵩密度が大きいため、エレメント作製後、さらに圧縮して嵩密度を調整することを要しないことから、当該圧縮によってＡＣＦが脱落したり飛散することを防ぐことができる。
【０１１０】
なお、エレメントの嵩密度が１７０ｋｇ／ｍ3を超える場合には、エレメントの圧力損失が大きくなる場合がある。本発明のエレメントの嵩密度は、１００ｋｇ／ｍ3〜１５０ｋｇ／ｍ3であることが好ましい。
【０１１１】
（エレメントの圧力損失）
本発明のエレメントは、繊維径の大きい繊維から構成されるＡＣＦ不織布を用いて構成されるため、圧力損失が小さく、具体的には５５０ｍｍＡｑ以下となり得る。したがって、ＡＣＦ不織布の嵩密度を上げてエレメントを小型化しても、当該エレメントに被処理ガスを送風するための送風機の能力を上げる必要がないため、エレメントの小型化に伴う利益を十分に享受できる。
【０１１２】
本発明のエレメントの圧力損失は、５００ｍｍＡｑ以下（より好ましくは４００ｍｍＡｑ以下）であることが好ましい。圧力損失の下限は特に限定されないが、１００ｍｍＡｑ以上（より好ましくは１１０ｍｍＡｑ以上）であることが好ましい。エレメントの圧力損失を１００ｍｍＡｑ未満とするには、ＡＣＦ不織布を構成する繊維の繊維径をさらに大きくする必要があり、かかる繊維径を有する不織布を作製することは困難である。
【実施例】
【０１１３】
以下、実施例および比較例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、前記及び後記の趣旨に適合し得る範囲で適宜変更して実施することが可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【０１１４】
先ず、製造例や実施例等で作製した「フェノール系繊維」の単繊維繊度、引張弾性率、伸度、「ＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維」の繊維径、トルエン吸着率、「ＡＣＦ不織布」の引張強度、目付、嵩密度、圧力損失（圧損）係数、及び、「エレメント」の嵩密度、圧力損失の測定方法について、以下説明する。
【０１１５】
（フェノール系繊維の単繊維繊度）
ＤＣ１１Ｂデニールコンピューター（サーチ（株）社製）を用いて測定した。
【０１１６】
（フェノール系繊維の引張弾性率）
ＲＴＧ−１２１０テンシロン万能試験機（（株）エー・アンド・ディ社製）を用いて、ＪＩＳ  Ｌ１０１５に準拠して測定した。
【０１１７】
（フェノール系繊維の伸度）
ＲＴＧ−１２１０テンシロン万能試験機（（株）エー・アンド・ディ社製）を用いて、ＪＩＳ  Ｌ１０１５に準拠して測定した。
【０１１８】
（ＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維の繊維径）
高精細デジタルマイクロスコープ  ＶＨ−６３００（ＫＥＹＥＮＣＥ製）を用いて、ＪＩＳ  Ｋ１４７７  ５．１（繊維径試験方法）に準拠して、繊維径（繊維直径）を測定した。
【０１１９】
（ＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維のトルエン吸着率）
ＪＩＳ  Ｋ１４７７  「７．８  トルエン吸着性能」に準拠して、トルエン吸着率を測定した。
【０１２０】
（ＡＣＦ不織布の引張強度）
ＡＣＦ不織布の幅方向、及び長さ方向から、それぞれ５つの試験片（幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍ）を切り取り、インストロン型引張試験機（例えば、（株）東洋ボールドウィン製「ＳＴＭ−Ｔ−２００ＢＰ」）で試験片の両端をチャックでつかみ、チャックの間隔を５０ｍｍ、引張速度を２０ｍｍ／分（伸長率４０％／分）として破断強度を測定し、当該値を試験片の断面積（幅×厚み）で除することにより算出した（単位Ｎ／ｃｍ2）。なお、厚みは、面積４ｃｍ2の円盤を用いて、ＡＣＦ不織布にかかる荷重を９ｇｆ／ｃｍ2にして測定した。幅方向に切り取った試験片の引張強度の平均値、及び長さ方向に切り取った試験片の引張強度の平均値のうち、小さい値を、本発明のＡＣＦ不織布の引張強度とした。
【０１２１】
（ＡＣＦ不織布の目付）
ＡＣＦ不織布単位面積あたりの質量を測定して単位ｇ／ｍ2で求めた。なお、質量は１００℃での絶乾状態で測定した。
【０１２２】
（ＡＣＦ不織布の嵩密度）
嵩密度は目付を厚みで割り、単位ｋｇ／ｍ3で求めた。なお、厚みは、面積４ｃｍ2の円盤を用いて、ＡＣＦ不織布にかかる荷重を９ｇｆ／ｃｍ2にして測定した。
【０１２３】
（ＡＣＦ不織布の圧損係数）
ＡＣＦ不織布を直径７２ｍｍの真円に切り抜き、通気圧損測定治具にセットし、測定面である直径５０．５ｍｍの真円と、直径７２ｍｍの真円のＡＣＦ不織布との間を、０．１ＭＰａの圧縮空気で押さえつけ、風速３０ｃｍ／秒の空気を流した際の圧力損失を測定し、当該値を風速と厚みで除することにより求めた（単位ｍｍＡｑ・ｓ／ｃｍ2）。なお、当該測定は、温度２５℃、湿度５０％で行った。厚みは、嵩密度を測定する際に用いた方法と同様で測定した。
【０１２４】
（エレメントの嵩密度）
１００℃で絶乾した状態で、ＡＣＦ不織布を巻く前のエレメントの質量と巻いた後の質量を測定し、その差の質量を巻き径から計算されるＡＣＦ不織布の体積で除することにより求めた。
【０１２５】
（エレメントの圧損）
幅１１００ｍｍのＡＣＦ不織布を内径２００ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円筒エレメントに所定のエレメント質量、所定のエレメント嵩密度となるよう巻き付け、そのエレメントの内側から外側に風速３０ｃｍ／秒の空気を流した際の圧力損失を測定した。
【０１２６】
（製造例１  フェノール系繊維１の製造）
フェノール１０００質量部と３７質量％ホルマリン７３３質量部とシュウ酸５質量部を、還流冷却器を備えた反応容器に仕込み、４０分間で常温から１００℃に昇温させ、さらに１００℃で４時間反応させた後、２００℃まで加熱して脱水濃縮した後、冷却してノボラック型フェノール樹脂を得た。
【０１２７】
上記ノボラック型フェノール樹脂４７５ｋｇとベヘン酸アミド２５ｋｇとを、二軸混練機（高速二軸連続ミキサー）に投入して、１５０℃で混練（溶融混合）を行い、室温まで冷却して、淡黄色透明なブロック状物を得た。なお、ベヘン酸アミドは日本精化社製のベヘン酸アミド（ＢＮＴ−２２Ｈ）を用いた。
【０１２８】
次に、このブロック状物を粗粉砕し、溶融紡糸装置（グリッドメルター式）を用いて２００℃で溶融し、該溶融により得られた溶融物を、１７０℃に保たれた孔径０．１ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３、ホール数１０個の紡糸口金から一定吐出量を保ちながら紡糸速度７５ｍ／分で紡糸（溶融紡糸）して糸条を得た。
【０１２９】
得られた糸条を、長さ７０ｍｍにカットして容器に入れ、塩酸１４質量％かつホルムアルデヒド８質量％の水溶液に常温で３０分間浸漬した後、２時間で９８℃まで昇温し、さらに９８℃で２時間保持することにより硬化を行った。
【０１３０】
次いで、得られた硬化物を、前記容器から取出して十分に水洗した後、３質量％アンモニア水溶液で６０℃、３０分間の中和を行った。その後、再度十分に水洗し、９０℃、３０分間乾燥することにより、単繊維繊度１１ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維１を得た。
得られたフェノール系繊維１の引張弾性率は３９５ｋｇｆ／ｍｍ2、伸度は１２％であった。
【０１３１】
（製造例２  フェノール系繊維２の製造）
製造例１において、ベヘン酸アミドに代えてオレイン酸アミドを用いた以外は製造例１と同様にして、単繊維繊度１１ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維２を得た。なお、オレイン酸アミドは、日本精化社製の「ニュートロン（登録商標）」を用いた。
得られたフェノール系繊維２の引張弾性率は３８６ｋｇｆ／ｍｍ2、伸度は１１％であった。
【０１３２】
（製造例３  フェノール系繊維３の製造）
ブロック状物を紡糸する際の紡糸口金の孔径を０．１５ｍｍに変更し、吐出量を増加させた以外は製造例１と同様にして、単繊維繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維３を得た。
得られたフェノール系繊維３の引張弾性率は４０２ｋｇｆ／ｍｍ2、伸度は８％であった。
【０１３３】
（製造例４  フェノール系繊維４の製造）
ブロック状物を紡糸する際の紡糸口金の孔径を０．０７ｍｍに変更し、吐出量を減少させた以外は製造例１と同様にして、単繊維繊度７．７ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維４を得た。
得られたフェノール系繊維４の引張弾性率は３９０ｋｇｆ／ｍｍ2、伸度は２５％であった。
【０１３４】
（製造例５  フェノール系繊維５の製造）
製造例１において、ノボラック型フェノール樹脂の混合量を４５０ｋｇとし、ベヘン酸アミド２５ｋｇに代えて、下記式で表されるリン酸エステル５０ｋｇとした以外は製造例１と同様にして、単繊維繊度１１ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維５を得た。リン酸エステルは、「フォスファノール（登録商標）ＳＭ−１７２」（東邦化学工業社製；下記式（１Ａ）のモノエステルと下記式（１Ｂ）のジエステルとの質量比が１Ａ／１Ｂ＝１／１の混合物）を用いた。
【０１３５】
【化４】
0005250717.tif 000005
得られたフェノール系繊維５の引張弾性率は４２７ｋｇｆ／ｍｍ2、伸度は１０％であった。
【０１３６】
（製造例６  フェノール系繊維６の製造）
製造例１において、ノボラック型フェノール樹脂の混合量を４５０ｋｇとし、ベヘン酸アミド２５ｋｇに代えて二酢酸セルロース５０ｋｇを用いた以外は製造例１と同様にして、単繊維繊度１１ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維６を得た。
得られたフェノール系繊維６の引張弾性率は３８０ｋｇｆ／ｍｍ2、伸度は１１％であった。
【０１３７】
（製造例７  フェノール系繊維７の製造）
製造例１において、ノボラック型フェノール樹脂４５０ｋｇとベヘン酸アミド２５ｋｇに代えて、ノボラック型フェノール樹脂５００ｋｇを用いた以外は製造例１と同様にして、単繊維繊度１１ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維７を得た。
得られたフェノール系繊維７の引張弾性率は４６９ｋｇｆ／ｍｍ2、伸度は４％であった。
【０１３８】
（実施例１）
製造例１で製造したフェノール系繊維１を使用し、ニードルパンチ機により、針密度５００本／ｉｎｃｈ2、針深度１２ｍｍ（裏）、７ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付５４０ｇ／ｍ2、嵩密度８２．４ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得た。
【０１３９】
得られたＡＣＦ不織布前駆体を、不活性雰囲気（窒素雰囲気）中３０分かけて、常温から８９０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８９０℃の温度で１００分間賦活して、ＡＣＦ不織布を得た。
【０１４０】
得られたＡＣＦ不織布を、内径２００ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円筒構造体に１．４７Ｎ／ｃｍ2のテンションで、エレメント質量が１００ｋｇになるまで巻き付けし、直径１．０９ｍ、嵩密度１００ｋｇ／ｍ3のエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１４１】
（実施例２）
製造例１で製造したフェノール系繊維１を使用し、ニードルパンチ機により、針密度５００本／ｉｎｃｈ2、針深度１２ｍｍ（裏）、７ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付５２０ｇ／ｍ2、嵩密度８２．０ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得た。
【０１４２】
得られたＡＣＦ不織布前駆体を、不活性雰囲気中３６分かけて、常温から８９０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８９０℃の温度で１２０分間賦活して、ＡＣＦ不織布を得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布の特性を表１に示す。
【０１４３】
得られたＡＣＦ不織布を用いた以外は実施例１と同様にして、本発明のエレメントを得た。得られたエレメントの特性を表１に示す。
【０１４４】
（実施例３）
製造例１で製造したフェノール系繊維１を使用し、ニードルパンチ機により、針密度５００本／ｉｎｃｈ2、針深度１２ｍｍ（裏）、７ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付１２５４ｇ／ｍ2、嵩密度９９．６ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得た。
【０１４５】
得られたＡＣＦ不織布前駆体を用いた以外は実施例１と同様にして、本発明のＡＣＦ不織布、及びエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１４６】
（実施例４）
実施例１で製造したＡＣＦ不織布を、内径２００ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円筒構造体に２．２Ｎ／ｃｍ2のテンションで、エレメント質量が１００ｋｇになるまで巻き付けた。得られたエレメントの特性を表１に示す。
【０１４７】
（実施例５）
製造例１で製造したフェノール系繊維１を使用し、ニードルパンチ機により、針密度６５０本／ｉｎｃｈ2、針深度１５ｍｍ（裏）、１０ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付５４０ｇ／ｍ2、嵩密度１２９ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得た。
【０１４８】
得られたＡＣＦ不織布前駆体を用いた以外は実施例１と同様にして、本発明のＡＣＦ不織布、及びエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１４９】
（実施例６）
実施例５で得られたＡＣＦ不織布を、内径２００ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円筒構造体に２．２Ｎ／ｃｍ2のテンションで、エレメント質量が１５０ｋｇになるまで巻き付けた。得られたエレメントの特性を表１に示す。
【０１５０】
（実施例７）
実施例１において、製造例１で製造したフェノール系繊維１に代えて、製造例２で製造したフェノール系繊維２を使用し、かつ、不活性雰囲気中１２分かけて、常温から８７０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８７０℃の温度で４０分間賦活した以外は実施例１と同様にして、ＡＣＦ不織布前駆体、ＡＣＦ不織布、及びエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１５１】
（実施例８）
実施例２において、製造例１で製造したフェノール系繊維１に代えて、製造例３で製造したフェノール系繊維３を使用し、かつ、ニードルパンチ機により、針密度６００本／ｉｎｃｈ2、針深度１３ｍｍ（裏）、９ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付７７８ｇ／ｍ2、嵩密度９８．３ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得、当該ＡＣＦ不織布前駆体を用いた以外は実施例２と同様にして、ＡＣＦ不織布、及びエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１５２】
（実施例９）
実施例１において、製造例１で製造したフェノール系繊維１に代えて、製造例４で製造したフェノール系繊維４を使用し、かつ、ニードルパンチ機により、針密度４５０本／ｉｎｃｈ2、針深度１２ｍｍ（裏）、７ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付５３５ｇ／ｍ2、嵩密度８０．３ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得、当該ＡＣＦ不織布前駆体を用いた以外は実施例１と同様にして、ＡＣＦ不織布、及びエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１５３】
（実施例１０）
実施例８において、得られたＡＣＦ不織布前駆体を、不活性雰囲気中１８分かけて、常温から８７０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８７０℃の温度で６０分間賦活した以外は実施例８と同様にして、ＡＣＦ不織布及びエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１５４】
（実施例１１）
実施例１において、製造例１で製造したフェノール系繊維１を使用し、ニードルパンチ機により、針密度６００本／ｃｍ2、針深度１３ｍｍ（裏）、９ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付４２０ｇ／ｍ2、嵩密度８１．７ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得た以外は実施例１と同様にして、ＡＣＦ不織布、及びエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１５５】
（実施例１２）
実施例１で用いたフェノール系繊維１に代えて、製造例５で得たフェノール系繊維５を用いた以外は実施例１と同様にして、ＡＣＦ不織布前駆体、ＡＣＦ不織布、及びエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１５６】
（実施例１３）
実施例１で用いたフェノール系繊維１に代えて、製造例６で得たフェノール系繊維６を用いた以外は実施例１と同様にして、ＡＣＦ不織布前駆体、ＡＣＦ不織布、及びエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１５７】
（比較例１）
単繊維繊度５．６ｄｔｅｘ、繊維長７０ｍｍ、繊維クリンプなしのフェノール系繊維（群栄化学工業（株）社製、カイノールＫＦ−０５７０）を使用し、ニードルパンチ機により、針密度５００本／ｉｎｃｈ2、針深度１２ｍｍ（裏）、７ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付３８５ｇ／ｍ2、嵩密度８３．７ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得た。
【０１５８】
得られたＡＣＦ不織布前駆体を、不活性雰囲気中１８分かけて、常温から８９０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８９０℃の温度で６０分間賦活して、ＡＣＦ不織布を得た。
【０１５９】
得られたＡＣＦ不織布を、内径２００ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円筒構造体に１．１Ｎ／ｃｍ2のテンションで、エレメント質量が１００ｋｇになるまで巻き付けし、直径１．２６ｍ、嵩密度７５ｋｇ／ｍ3のエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１６０】
（比較例２）
比較例１で得られたＡＣＦ不織布を、内径２００ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円筒構造体に１．４７Ｎ／ｃｍ2のテンションで、エレメント質量が１００ｋｇになるまで巻き付けし、直径１．０９ｍ、嵩密度１００ｋｇ／ｍ3のエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１６１】
（比較例３）
製造例７で製造したフェノール系繊維７を使用し、ニードルパンチ機により、針密度６５０本／ｉｎｃｈ2、針深度１５ｍｍ（裏）、１０ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付５８０ｇ／ｍ2、嵩密度１１５．０ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得た。
【０１６２】
得られたＡＣＦ不織布前駆体を、不活性雰囲気中３０分かけて、常温から８９０℃まで加熱して炭化させ、次に水蒸気１２質量％を含有する雰囲気中８９０℃の温度で１００分間賦活して、ＡＣＦ不織布を得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布の特性を表１に示す。
【０１６３】
なお、得られたＡＣＦ不織布について、内径２００ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円筒構造体に１．１Ｎ／ｃｍ2のテンションで巻き付けようと試みたが、ＡＣＦ不織布の引張強度が低く、破断してしまい、巻き付けることができなかった。
【０１６４】
（比較例４）
比較例１において、ニードルパンチ機により、針密度６００本／ｉｎｃｈ2、針深度１３ｍｍ（裏）、９ｍｍ（表）の条件で裏表処理を行い、乾燥目付５７５ｇ／ｍ2、嵩密度１０５．１ｋｇ／ｍ3のＡＣＦ不織布前駆体を得た以外は比較例１と同様にして、ＡＣＦ不織布を得た。
【０１６５】
得られたＡＣＦ不織布を、内径２００ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円筒構造体に１．４７Ｎ／ｃｍ2のテンションで、エレメント質量が１００ｋｇになるまで巻き付けし、直径１．０９ｍ、嵩密度１００ｋｇ／ｍ3のエレメントを得た。得られたＡＣＦ不織布を構成する活性炭素繊維、ＡＣＦ不織布、及びエレメントの特性を表１に示す。
【０１６６】
【表１】
0005250717.tif 000006