(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着シートをコルゲート加工した波板状シートと、前記吸着シートからなる平板状シートとが積層接着されたコルゲートハニカム構造のフィルターであって、
前記吸着シートが、当該吸着シートにおける吸着剤と繊維バインダーとの配合比率を吸着剤６０〜８０重量％、繊維バインダー２０〜４０重量％とするとともに、前記吸着剤が粉末状活性炭からなり、前記繊維バインダーがフィブリル化したアラミド繊維からなり、
前記吸着剤と、前記繊維バインダーとを水中で混合してスラリーとし、前記スラリーを湿式抄紙し酸性又はアルカリ性薬品を添着し乾燥してなり、
前記吸着シートからなる前記波板状シートと前記平板状シートの接着に際しポリエチレンの水性ディスパージョン又はアルミナゾルを使用していることを特徴とするフィルター。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルターが両側の開口したフレーム内に収容されていることを特徴とするフィルター部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気清浄機やクリーンルームにおける被処理ガス流通部に用いられるフィルター及びフィルター部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気清浄機やクリーンルームにおける被処理ガス流通部に用いられるフィルターにおいては、アルカリ性ガスや酸性ガスに対する除去を高めるために、フィルターを構成する吸着シートに酸性薬品やアルカリ性薬品を添着することがある。この吸着シートとしては、あらかじめ吸着剤に酸性薬品やアルカリ性薬品を添着しておき、この吸着剤と繊維バインダーを乾式でシート加工したものが多い。しかし、乾式でのシート加工は吸着剤以外の繊維バインダーの比率が高くなり、吸着性能の高いフィルターができないという不具合がある。
【０００３】
前記乾式でシート加工した吸着シートに対して、湿式でシート加工したものがある。湿式でシート加工すると、乾式でシート加工するより繊維バインダーの比率が低くて済むため、吸着性能の高いフィルターができる。しかし、湿式でシート加工するためには、繊維バインダーのフィブリル化が必要となる。しかし、従来用いられているフィブリル化繊維は、パルプ、レーヨン、ポリエステル、ポリプロピレン、アクリル、ポリビニルアルコール等であり、これらの繊維からなる繊維バインダーは、酸性薬品及びアルカリ性薬品の両方に対して安定した耐性を有するものはなかった。従って、耐性のない薬品を添着すると、繊維バインダーが薬品に侵されてしまい、シート強度が低下するという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記の点に鑑みなされたもので、酸性薬品及びアルカリ性薬品の両方に対して安定した耐性を有し、かつ吸着性能の高いフィルター及びフィルター部材を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、吸着シートをコルゲート加工した波板状シートと、前記吸着シートからなる平板状シートとが積層接着されたコルゲートハニカム構造のフィルターであって、前記吸着シートが、当該吸着シートにおける吸着剤と繊維バインダーとの配合比率を吸着剤６０〜８０重量％、繊維バインダー２０〜４０重量％とするとともに、前記吸着剤が粉末状活性炭からなり、前記繊維バインダーがフィブリル化したアラミド繊維からなり、前記吸着剤と、前記繊維バインダーとを水中で混合してスラリーとし、前記スラリーを湿式抄紙し酸性又はアルカリ性薬品を添着し乾燥してなり、前記吸着シートからなる前記波板状シートと前記平板状シートの接着に際しポリエチレンの水性ディスパージョン又はアルミナゾルを使用していることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のフィルターが両側の開口したフレーム内に収容されていることを特徴とするフィルター部材に係る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の第１実施例及び参考例に係るフィルターを示す断面図、図２はフィルター部材の実施例を示す斜視図である。
【０００８】
第１実施例のフィルター１０と参考例のフィルター１０Ａは、いずれも各構成部分の位置、名称等が同じであるために図１を共用するが、混乱を避けるため、第１実施例のフィルター１０については各部の符号を数字のみで示し、参考例のフィルター１０Ａについては各部の符号を数字に「Ａ」を併記して示す。
【０００９】
まず、第１実施例に係るフィルター１０について説明する。このフィルター１０は、空気清浄機やクリーンルーム等において被処理ガス中の有機ガス等を吸着除去するフィルターとして用いられるものであり、吸着シート２０をコルゲート加工して得た波板状シート２１と、前記吸着シート２０からなる平板状シート２２とが交互に所要数積層接着されたコルゲートハニカム構造からなる。
【００１０】
前記吸着シート２０は、吸着剤と繊維バインダーよりなる混合物を含むスラリーを湿式抄紙し薬品を添着したものである。湿式抄紙は、通常、スラリーを角網で吸引濾過して付着させるという、公知の湿式抄紙方法によって行われる。なお、脱型後のものを薬品液に浸す。あるいは前記脱型後のものに薬品液をスプレー等で塗布する等により薬品を含浸する。次いで乾燥することにより、吸着シートへの薬品の添着が行われる。
【００１１】
前記吸着剤は、吸着性能を有する公知のものが用いられ、例として活性炭（紛状、粒状、繊維状）等が挙げられる。活性炭の場合、粒径は２０〜１５０μｍの粉末のものが、湿式抄紙性や活性炭の吸着表面積及び吸着シート内での活性炭の保持性、さらには活性炭の割合を大にできる等の点で好ましく用いられる。
【００１２】
繊維バインダーは、繊維の絡み合いによって吸着シート２０を抄紙構造とし、形状保持するとともに、前記吸着剤及び薬品を保持するためのものである。なお、抄紙構造とは、繊維が複雑に絡み合って所要厚みの板状（紙状）に形状固定されている構造をいう。前記繊維バインダーとしては、フィブリル化したアラミド繊維からなるものを使用する。微細な枝状構造を有するフィブリル化した繊維は、抄紙構造を確実に維持でき、しかも通気抵抗が低く、加えて吸着剤の保持性に優れ、好ましいものである。また、アラミド繊維は、叩解度が高く、吸着剤の吸着能力を阻害せず、しかも耐酸性及び耐アルカリ性に優れているため、添着する薬品が酸性薬品、アルカリ性薬品のどちらであっても耐性を有し、好ましいものである。アラミド繊維としては、一般的にメタ型、パラ型が知られているが、特に限定されるものではなく、どちらのものも使用可能である。
【００１３】
前記薬品は、アルカリ性ガスや酸性ガスに対する除去を高めるためのもので酸性薬品や、アルカリ性薬品が用いられる。酸性薬品としては燐酸などの酸性中和剤等が挙げられ、アルカリ性薬品としては苛性ソーダや炭酸カリウムなどのアルカリ性中和剤が挙げられる。この薬品は、通常、所要濃度の水溶液とされて前記のように吸着シートへ含浸される。
【００１４】
前記吸着シート２０に含まれる吸着剤と繊維バインダーの配合比率は、吸着性能とシート強度を考慮した上で決定される。この発明では、吸着シート２０を湿式抄紙によって成形しているため、従来のものより繊維バインダーの量が少なくてもよく、その分だけ吸着剤の量を多くすることができる。特に好ましくは、吸着剤の量が６０〜８０重量％、繊維バインダーの量が４０〜２０重量％となるようにするのが、抄紙構造の維持及び吸着性の両方を良好にできる点で好ましい。
【００１５】
前記フィルター１０は、前記吸着シート２０を用いて次のようなコルゲート工程と、積層工程とによって製造される。まず、コルゲート工程では、用意した２枚の所要長の吸着シート２０をコルゲーターと称されるコルゲート装置に通し、一方の吸着シートをコルゲート状の波板状シートにコルゲート加工するとともに、該波形状シートを平板状の他方の吸着シートに積層接着し、所要大きさにカットして片段シートを作製する。前記波板状シートと平板状シートとの接着に際しては、前記コルゲーターにおいて接着剤が使用される。この接着剤は、接着剤由来の遊離有機物が発生せず、酸性薬品及びアルカリ性薬品の両方に対して安定した耐性を有する熱可塑性樹脂及び無機バインダーからなるものが好適である。後記実施例のとおり、接着剤にはポリエチレンの水性ディスパージョンまたはアルミナゾルが用いられる。
【００１６】
積層工程では、所要枚数の片段シートを積層接着してフィルター１０を形成する。なお、片段シートを積層接着する際にも接着剤を使用するが、このときの接着剤も、接着剤由来の遊離有機物が発生せず、酸性薬品及びアルカリ性薬品の両方に対して安定した耐性を有する熱可塑性樹脂及び無機バインダーからなるものが好適である。後記実施例のとおり、接着剤にはポリエチレンの水性ディスパージョンまたはアルミナゾルが用いられる。
【００１７】
次に、参考例のフィルター１０Ａについて説明する。この参考例のフィルター１０Ａと前記第１実施例の吸着フィルター１０とは、吸着シート２０Ａ，２０の構成が相違する。すなわち、参考例の吸着シート２０Ａは、前記第１実施例における吸着シート２０で使用した吸着剤に代えてイオン交換樹脂を用い、該イオン交換樹脂と繊維バインダーよりなる混合物を含むスラリーを湿式抄紙して成形したものであり、しかも薬品が添着されていないものである。
【００１８】
このイオン交換樹脂は、活性炭等の吸着剤のみでは吸着除去し難いアンモニア等を効果的に除去するためのものである。イオン交換樹脂としては、カチオン型、アニオン型のいずれでもよく、また、粉末状、粒状、繊維状等、湿式抄紙可能な形状であればよい。粒状のイオン交換樹脂の場合、粉砕等によって粒径を２０〜５００μｍ、特に好ましくは５０〜１５０μｍとするのがよい。
【００１９】
この参考例における繊維バインダーとしては、パルプ、木綿等の天然繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等の合成繊維、ガラス繊維、金属繊維等の無機繊維などを、一種類あるいは複数種類混合したものを使用すればよい。
【００２０】
なお、この参考例においても、前記繊維バインダーとしてフィブリル化したアラミド繊維からなるものを使用すれば、抄紙構造を確実に維持でき、通気抵抗が低く、イオン交換樹脂の保持性に優れ、叩解度が高く、イオン交換樹脂の吸着能力が阻害されず、しかも耐酸性及び耐アルカリ性にも優れた吸着シート２０Ａが得られるため、特に好ましい。ここでも、アラミド繊維としては、メタ型、パラ型のどちらのものも使用可能であり、特に限定されるものではない。
【００２１】
前記吸着シート２０Ａに含まれるイオン交換樹脂と繊維バインダーの配合比率は、前記第１実施例と同様に吸着性能とシート強度を考慮した上で決定される。この発明では、吸着シート２０Ａを湿式抄紙によって成形しているため、従来のものより繊維バインダーの量が少なくてもよい。特に好ましくは、イオン交換樹脂の量が６０〜８０重量％、繊維バインダーの量が４０〜２０重量％となるのがよい。なお、その他の構成、フィルターの製造方法等については、前記実施例と同様である。
【００２２】
次にこの発明の一実施例に係るフィルター部材５０について説明する。図２に示すフィルター部材５０は、前記したフィルター１０又は１０Ａをフレーム６０内に収容した構成からなる。
【００２３】
前記フレーム６０は、アルミニウム等の金属製あるいはプラスチック製の枠状体からなり、両側６１，６２に各々開口部６３が形成されている。前記両側開口部６３には金網やラス網等の通気性部材６４がフィルター保護のために設けられる。このフィルター部材５０は、一方側６１の開口部６３が被処理ガスの流入側、他方側６２の開口部が被処理ガスの出口側とされ、空気清浄機等の被処理ガス流路に設けられる。このフィルター部材５０によれば、フレーム６０により吸着シート２０，２０Ａが保護されるため、フィルターの交換等の際には、フィルター部材ごと交換すればよく、取り扱い及び作業が容易になる。
【００２４】
【実施例】
以下、さらに具体的な実施例について示す。
・第１実施例
平均粒径３０μｍ、ヨウ素吸着力１６５０ｍｇ／ｇの粉末状活性炭７０重量％と、フィブリル化されたＰ−アラミド繊維（東レ・デュポン（株）製ケブラー繊維）３０重量％の組成よりなる混合物を水に混合して、混合物濃度が０．８重量％の水性スラリーを調製した。このスラリーを湿式抄紙加工装置にかけて厚み約０．５ｍｍ、坪量約１５０ｇ／ｍ2の平板状シートを得た。次にこのシートを濃度４０％の燐酸水溶液に含浸後、乾燥して、含浸前シート重量に対して約２０重量％の燐酸を添着した坪量１８０ｇ／ｍ2の吸着シートを得た。
【００２５】
その後、この吸着シートをコルゲーターでコルゲート加工して、片段シートを得た。このとき、接着剤はポリエチレンの水性ディスパージョンにしたケミパール（三井化学（株）製）を使用した。次に、前記片段シートを６０段積層接着してコルゲートハニカム構造のフィルターを得る。この積層接着時の接着剤としては、アルミナゾル（日産化学工業（株）製）を使用した。なお、コルゲートの波形は、通気抵抗、吸着効率を考慮して波長４．３ｍｍ、波高２．６ｍｍとした。また、最上部の片段シートには平板な前記吸着シートをアルミナゾル（日産化学工業（株）製）で接着した。
【００２６】
このようにして得た第１実施例のフィルターから、所要寸法のテストピースを裁断し、次のような試験を行った。また、比較のため、繊維状活性炭と繊維バインダーとから乾式製法で形成された吸着シートを用いて第１実施例と同様にして形成したコルゲートハニカム構造のフィルターについても、以下の試験を行った。なお、比較例における吸着剤と繊維バインダーとの重量％は、５５：４５である。
【００２７】
「アンモニア吸着試験」
＜テスト条件＞
テストピース  ――――  ２５ｍｍφ
対象ガス  ――――――  アンモニア  １００ｐｐｍ
空間速度（ＳＶ値）  −  １２０００（１／ｈ）
ガス通気量  ―――――  １４．７Ｌ／ｍｉｎ
入り口ガス温度  ―――  ２１〜２３℃
入り口ガス湿度  ―――  ５０ＲＨ％
カラム  ―――――――  ２５ｍｍφ×３５０ｍｍｈ
充填長さ  ――――――  １５０ｍｍ
ガス測定方法  ――――  検知管法
ガステック検知管  ３Ｍ，３Ｌ
北川式検知管  ＳＤ
【００２８】
＜除去結果＞
結果は、図３に示すように第１実施例の方がアンモニア吸着能力において高吸着性能フィルターとなっている。
【００２９】
「吸着シート引張強度」
また薬品の添着による強度変化を調べるため、コルゲート加工する前の吸着シートについて引張強度を調べた。テストピースとして、第１実施例における吸着シート（酸性薬品添着）、前記第１実施例における燐酸水溶液に代えて２０％の炭酸カリウム溶液を用いて形成した吸着シート（アルカリ薬品添着）、前記第１実施例において燐酸水溶液を用いることなく形成した比較例の吸着シート（薬品未添着）を用いた。
＜テスト条件＞
テストピース  ――  幅：１５ｍｍ
長さ：２５０ｍｍ
測定方法  −  ＪＩＳ  Ｐ  ８１１３
【００３０】
【表１】
0004477186.tif 000002
【００３１】
＜試験結果＞
上記表１に示すように、薬品添着した吸着シートと薬品未添着の吸着シートとは引張強度にほとんど変化がなく、薬品添着による強度低下がなかった。
【００３２】
・参考例
平均粒径８０μｍに粉砕したイオン交換樹脂（ローム・アンド・ハース社製、デュオライトＣ２０Ｈの６０重量％と、フィブリル化されたＰ−アラミド繊維（東レ・デュポン（株）製ケブラー繊維）４０重量％の組成よりなる混合物を水に混合して、混合物濃度が０．８重量％の水性スラリーを調製した。このスラリーを湿式抄紙加工装置にかけて紙厚約０．５ｍｍ、坪量約１５０ｇ／ｍ2の吸着シートを得た。その後、第１実施例と同様にして参考例のコルゲートハニカム構造のフィルターを得た。
【００３３】
このようにして得た参考例のフィルターを用いて、次のような試験を行った。
「アンモニア吸着試験」
＜テスト条件＞
テストピース  ――――  ２５ｍｍφ
対象ガス  ――――――  アンモニア  １００ｐｐｍ
空間速度（ＳＶ値）  −  ２００００（１／ｈ）
ガス通気量  ―――――  １４．７Ｌ／ｍｉｎ
入り口ガス温度  ―――  ２３〜２５℃
入り口ガス湿度  ―――  ５０ＲＨ％
カラム  ―――――――  ２５ｍｍφ×３５０ｍｍｈ
充填長さ  ――――――  １５０ｍｍ
ガス測定方法  ――――  検知管法
ガステック検知管  ３Ｍ，３Ｌ
北川式検知管  ＳＤ
【００３４】
＜除去結果＞
結果は図４のとおりであった。この結果から９０％破過点までの積分吸着量と理論吸着量とから計算すると、参考例のフィルターは約８５％のアンモニア除去性能が発揮されている。
【００３５】
「大気中イオン成分吸着試験」
＜テスト条件＞
テストピース  ――  ３０５×３０５×１５０ｍｍ
対象ガス  ――――  大気
線速度（ＬＶ値）−  ０．５（ｍ／ｓ）
ガス測定方法  ――  イオンクロマトグラフ法
【００３６】
【表２】
0004477186.tif 000003
【００３７】
＜試験結果＞
上記表２に示すように、参考例のフィルターは、２時間後には様々なイオン成分がほとんど吸着され、イオン成分の吸着能力が高いことがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、請求項１に係る発明のフィルターは、繊維バインダーとしてフィブリル化した繊維を用いて湿式抄紙したものであるため、粉末状活性炭からなる吸着剤の保持量を多くすることができ、優れた吸着性能を得ることができる。また、繊維バインダーとしてフィブリル化したアラミド繊維を用いるため、酸性薬品及びアルカリ性薬品のいずれを添着させた場合でも、フィルターの強度が低下することがない。しかもコルゲートハニカム構造からなるため、被処理ガスとフィルターとの接触面積が大きく、目的成分を効率よく吸着することができる。さらに、吸着シートにおける粉末状活性炭からなる吸着剤の量が６０〜８０重量％と高いため、目的成分に対して優れた吸着性、除去性を発揮することができる。
【００３９】
請求項２の発明のフィルター部材によれば、請求項１の吸着性（除去性）に優れるフィルターがフレーム内に収容されているため、フィルター交換等の際の取り扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１実施例及び参考例に係るフィルターを示す断面図である。
【図２】  フィルター部材の実施例を示す斜視図である。
【図３】  第１実施例に対するアンモニア吸着試験結果を示す図である。
【図４】  参考例に対するアンモニア吸着試験結果を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ  フィルター
２０，２０Ａ  吸着シート
２１，２１Ａ  波板状シート
２２，２２Ａ  平板状シート
５０  フィルター部材
６０  フレーム
６３  開口部
６４  通気性部材
【図１】
0004477186.tif 000004
【図２】
0004477186.tif 000005
【図３】
0004477186.tif 000006
【図４】
0004477186.tif 000007