(57)【要約】【課題】本発明の課題は、吸放湿性シートの吸湿剤の脱離を抑制することができ、優れた除湿性能を示す吸放湿性シート及び除湿素子を提供することである。【解決手段】吸湿剤とバインダーからなる塗工液を支持体へ塗布、乾燥させてなる吸放湿性シートの製造方法であって、塗工液が増粘剤を含有する吸放湿性シート及び該吸放湿性シートを成形加工してなる除湿素子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸湿剤とバインダーを含有してなる塗工液を支持体へ塗布、乾燥させてなる吸放湿性シートの製造方法であって、塗工液が増粘剤を含有することを特徴とする吸放湿性シートの製造方法。
【請求項２】
増粘剤の含有量が、吸湿剤に対して５〜１０質量％である請求項１記載の吸放湿性シートの製造方法。
【請求項３】
増粘剤がカルボキシメチルセルロースである請求項１又は２記載の吸放湿性シートの製造方法。
【請求項４】
吸湿剤が、多孔質シリカ、非晶質アルミニウムケイ酸塩、メソポーラスシリカ、珪藻土から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載の吸放湿性シートの製造方法。
【請求項５】
吸湿剤が、多孔質シリカ又は珪藻土である請求項１〜３のいずれかに記載の吸放湿性シートの製造方法。
【請求項６】
バインダーが、エチレン−酢酸ビニル共重合体である請求項１〜６のいずれかに記載の吸放湿性シートの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の吸放湿性シートの製造方法で製造されてなる吸放湿性シート。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の吸放湿性シートの製造方法で製造されてなる吸放湿性シートを成形加工してなる除湿素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸放湿性シートの製造方法、吸放湿性シート及び除湿素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
デシカント空調システムは、デシカントと呼ばれている吸湿剤によって、低湿度の空気を作り出す空調システムである。低湿度の空気の供給により、温度はそれほど低くなくても快適性を充分に得ることができる。図１は、デシカント空調システムの一例を示す概略図である。吸湿剤を含有する円筒形ローター状の除湿素子１が回転することで、点線Ａより上側の吸着ゾーンと点線Ａより下側の再生ゾーンを交互に通過する構造になっている。吸着ゾーンでは、まず、湿った外気６が給気用ファン２によって除湿素子１へと導入される。次に、除湿素子１が湿った外気６中の水分を吸着して除湿する。除湿された空気７は冷却器３で冷却されて、冷却空気８として室内へと供給される。再生ゾーンでは、まず、室内の空気９を加熱器４で加熱する。この加熱された空気１０によって、除湿素子１に吸着している水分が脱着し、除湿素子１が再生される。除湿素子１から脱着した水分を含む空気１１は排気用ファン５によって室外へと排出される。
【０００３】
除湿素子は、無機系除湿素子と有機系除湿素子に大別される。無機系除湿素子としては、水ガラス等を塗布した無機繊維紙あるいはセラミック繊維紙をハニカム状に成形加工し、酸性処理した後に高温焼成して有機物を除去し、繊維表面に多孔質シリカを生成させて得られる除湿素子等がある（例えば、特許文献１〜２参照）。
【０００４】
これらの無機系除湿素子では、水ガラス等を支持体に塗布する工程、これをハニカム状に成型加工する工程、さらに酸性処理及び高温焼成する工程と製造工程が複雑で長いという問題があった。
【０００５】
また、有機系除湿素子としては、吸湿剤と有機繊維を含有してなる多孔性の吸湿性シートを成形加工した除湿素子がある（例えば、特許文献３参照）。これらの有機系除湿素子では、主に湿式抄紙法により主体となる有機繊維間に吸湿剤を凝集させた形態で抄込んだ吸放湿性シートを製造する工程、これをハニカム状に成型加工する工程により除湿素子が得られる。本法によれば、工程的は短いが、吸湿剤の分布に偏りが発生する、吸湿剤の凝集体内部までは水蒸気が吸着され難いために、吸湿剤当たりの除湿効率は低い、有機繊維と吸湿剤の凝集体の結合力は比較的弱いために、吸湿剤の脱離が発生し易い等の問題があった。
【０００６】
一方、吸湿剤とバインダーからなる塗液を用いた機能性部材として、ディッピング法によりアルミのフィンの表面に吸湿剤を担持させた吸着熱交換器がある（例えば、特許文献４参照）。これらの機能性部材では、吸湿剤の担持量を上げる手法として、増粘剤の添加により塗液の粘度を上げることにより、吸湿剤の担持量を向上させることが開示されている。本文献によれば、ディッピング時に塗液の粘度を増加させることで、吸湿剤の沈降が抑制され、吸湿剤のフィンへ保持率が向上する。しかし、本文献は、基本的にアルミのフィンへのディッピングによる吸湿剤の担持を意図したものであり、繊維シート等へ吸湿剤とバインダーからなる塗液を塗布方法により吸放湿性シートの製造方法には言及しておらず、塗布方法によるシート基材の表面に吸湿性能を落すことなく、吸湿剤の脱離を抑制した吸放湿性シートの製造方法の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２７２３３４号公報
【特許文献２】特開平１０−３０５２０９号公報
【特許文献３】特開２００４−２６８０２０号公報
【特許文献４】特開２００８−２００５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、吸湿剤の脱離を抑制することができ、優れた除湿性能を有する吸放湿性シートであって、製造工程が短く、容易に大面積化が可能である吸放湿性シートの製造方法、該製造方法で得られた吸放湿性シート及び該製造方法で得られた吸放湿性シートを成形加工してなる除湿素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、吸湿剤とバインダーからなる塗工液を支持体へ塗布、乾燥させてなる吸放湿性シートの製造方法であって、塗工液が増粘剤を含有する吸放湿性シートの製造方法と、該製造方法で得られた吸放湿性シート及び該製造方法で得られた吸放湿性シートを成形加工してなる除湿素子によって解決できた。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の吸放湿性シートの製造方法は、吸湿剤とバインダーからなる塗工液を支持体へ塗布、乾燥させてなる吸放湿性シートの製造方法であって、塗工液が増粘剤を含有することを特徴としている。該吸放湿性シートは、製造過程において、増粘剤を含有させることにより、塗工液の保水性及び吸湿剤の分散安定性を向上させることにより、得られた吸放湿性シートの塗層強度が強固になるので、吸湿剤の脱離を抑制することができる。よって、本発明の吸放湿性シート及び除湿素子においても、吸湿剤の脱離を抑制することができ、優れた除湿性能を発現する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】デシカント空調システムの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の吸放湿性シートは、吸湿剤とバインダーからなる塗工液を支持体へ塗布、乾燥させて得られる吸放湿性シートの製造方法において、該塗工液に増粘剤を含有させることにより得られる。支持体としては、紙、乾式不織布、湿式不織布、織布、編物等の有機繊維シート、ステンレスやニッケルウール等の金属繊維、炭素繊維、セラミック繊維、ガラス繊維等の無機繊維シート、それらの貼りあわせ等による複合体シートを使用することができる。これらの支持体の坪量は、１０〜３００ｇ／ｍ２が好ましく、３０〜１００ｇ／ｍ２がより好ましい。１０ｇ／ｍ２未満になると、除湿素子への加工が難しくなる場合があり、３００ｇ／ｍ２を超えると、除湿素子の圧力損失が高くなり、除湿効率が低下する場合がある。また、厚みは、３０〜３００μｍが好ましく、５０〜１５０μｍがより好ましい。３０μｍ未満になると、除湿素子への加工が難しくなる場合があり、３００μｍを超えると、除湿素子の圧力損失が高くなり、除湿効率が低下する場合がある。
【００１３】
吸湿剤としては、活性炭、シリカ系材料、アルミナ系材料、ゼオライト系材料、酸化チタン系材料、珪藻土系材料、高吸水性高分子等の有機系水分吸着剤などの多種の材料が利用できる。特に、多孔質シリカ、非晶質アルミニウムケイ酸塩、メソポーラスシリカ、珪藻土等を使用すると、吸湿材質量当たりの吸湿性能が向上する、除湿素子の再生する場合に、より低温で再生することが可能であり、省エネルギー効果に優れるというメリットが得られる。これらの吸湿剤の塗工量は、支持体に対して１０〜２００ｇ／ｍ２が好ましく、３０〜１００ｇ／ｍ２がより好ましい。１０ｇ／ｍ２未満になると、必要とする除湿効率が得られなくなる場合があり、２００ｇ／ｍ２を超えると、吸湿剤の脱落を抑制できなくなる場合がある。
【００１４】
バインダーとしては、澱粉、ポリビニルアルコール等の水溶性有機高分子化合物、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂等からなる熱可塑性高分子エマルジョン、シリカゾル、アルミナゾル等からなる無機系化合物及びそれらを組み合わせた複合体などの多種の材料が利用できる。これらのバインダーの配合量は、吸湿剤に対して１０〜１００質量％が好ましく、３０〜５０質量％がより好ましい。１０質量％未満になると、除湿剤の脱落が抑制できなくなる場合があり、１００質量％を超えると、バインダーの隠ぺい力により除湿効率が低下する場合がある。
【００１５】
増粘剤としては、カルボキシメチルセルロースに代表されるセルロース系誘導体、ポリビニルアルコール系、ポリアクリル酸誘導体系増粘剤等が用いられる。これらの増粘剤を吸湿剤とバインダーからなる塗工液に添加することにより、塗工液の保水性が向上し、塗工液中のバインダー成分の支持体への浸み込みが抑制されるため、塗層強度が向上する。一般的には、塗層強度を上げると、吸湿剤への水蒸気の浸透性が阻害されるために、吸湿特性が低下するが、本発明においては、増粘剤の添加による吸湿剤の分散安定性の向上効果もあり、吸湿剤の吸湿能低下が抑えられるという相乗効果も有する。特に、吸湿剤として多孔質シリカ又は珪藻土、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを用いた組合せにおいて、その効果は顕著である。これらの増粘剤の添加量は、吸湿剤に対して、１〜２０質量％が好ましく、５〜１０質量％がより好ましい。１質量％未満になると、吸湿剤の脱落防止の効果がなくなる場合があり、２０質量％を超えると、塗工液の粘度が高くなり過ぎ、塗工性が低下する場合がある。
【００１６】
塗工方式としては、ブレードコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、バーコーター、ロッドブレードコーター、ショートドウェルコーター、コンマコーター、ダイコーター、リバースロールコーター、キスコーター、ディップコーター、カーテンコーター、エクストルージョンコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、サイズプレス等を使用することができる。塗工量は、支持体に対して１５〜３００ｇ／ｍ２が好ましく、４５〜１５０ｇ／ｍ２がより好ましい。１５ｇ／ｍ２未満になると、吸放湿性能が得られない場合があり、３００ｇ／ｍ２を超えると、除湿素子への加工が難しくなる場合がある。実際には、塗工方式により支持体への塗工液の浸み込み程度が変わるために、形成される塗層構造が変化し、塗層強度、吸放湿性能へ影響を及ぼす。特に、吸湿剤として、多孔質シリカ又は珪藻土、バインダーとしてエチレン−酢酸ビニル樹脂系エマルジョン、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースの組合せにおいて、塗工方式が異なっても最良の効果が得られる。
【００１７】
本発明の除湿素子は、次のような成型加工によって製造することができる。まず、吸放湿性シートからハニカム状積層構造体を製造する。ハニカム状積層構造体とは、開孔を有するセル壁からなる積層構造体であって、片面段ボールからなるコルゲートハニカム状積層構造体、六角形セルからなるヘキサゴンハニカム状積層構造体、正方形セルからなるハニカム状積層構造体、三角形セルからなるハニカム状積層構造体及び中空円筒状セルを集合してなるハニカム状積層構造体などが挙げられる。ここで、六角形や正方形などのセル形状は必ずしも正多角形である必要はなく、角が丸味を帯びる、辺が曲がっているなどの異形であっても構わない。片面段ボールは、ＪＩＳ  Ｚ  １５１６に記載の「外装用段ボール」に準拠して作製することができる。次いで、ハニカム状積層構造体を型抜きなどの方法で円筒形ローター状に切り抜く方法で、除湿素子が得られる。また、吸放湿性シートから得られた片面段ボールを渦巻き状に巻き上げて円筒形ローター状に成形加工する方法によっても、除湿素子を製造することができる。
【実施例】
【００１８】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【００１９】
実施例１
＜吸放湿性シートの製造＞
ガラス繊維６０質量部、パルプ繊維４０質量部からなる坪量７０ｇ／ｍ２、厚み１５０μｍの支持体へ、吸湿剤（シリカゲルＢ型）２０質量部、バインダー（エチレン−酢酸ビニル重合体のエマルジョン）７質量部、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）２質量部を含有してなる水性スラリーを調製し、ワイヤーバーにより塗工量が６０ｇ／ｍ２になるように塗工して吸放湿性シートを作製した。
【００２０】
＜塗層強度測定方法＞
塗層強度の評価としては、吸放湿性シートに市販セロハンテープを貼り、剥離した時のセロハンテープに転写した塗層成分を観察することにより、全く転写無し：◎、塗層成分がかすかに転写：○、塗層成分が斑点状に転写：△、塗層成分ごと転写：×の四段階の基準により評価した。
【００２１】
＜吸湿性能評価＞
吸放湿性シートを１５×２０ｃｍにカットし、９０℃２時間乾燥させた後、２５℃、８０％の環境下、経時（０、６０、１２０、３００秒後）でのシートの質量変化を測定することにより、吸湿性能（ｇ／ｍ２）を評価した。
【００２２】
＜除湿素子の除湿性能評価＞
吸放湿性シートを使用し、高さ１．９ｍｍ、ピッチ３．２ｍｍの片面段ボールを作製し、これを渦巻き状に巻き上げて、内径９０ｍｍ、外径３５０ｍｍ、厚み１００ｍｍの円筒形ローター状の除湿素子を作製した。
【００２３】
円筒形ローター状の除湿素子を２５ｒｐｈで回転させて、図１のように、吸着ゾーンにおいて、素子面積の１／２に面速２ｍ／ｓｅｃで外気（２５℃、質量絶対湿度１６ｇ／ｋｇ（ＤＡ））を流入させた。除湿素子から出てきた空気の除湿側出口での温湿度を測定したところ、安定状態で温度３６℃、質量絶対湿度１１．５ｇ／ｋｇ（ＤＡ）であった。除湿入口質量絶対湿度と除湿出口質量絶対湿度の差から絶対除湿質量４．５ｇ／ｋｇ（ＤＡ）を求めた。一方、再生ゾーンにおいて、もう１／２の素子面に、加熱空気（５５℃、質量絶対湿度１６ｇ／ｋｇ（ＤＡ））を流入させたところ、除湿素子からできてきた空気の除湿側出口での温湿度を測定したところ、安定状態で温度４４℃、質量絶対湿度２０．５ｇ／ｋｇであった。再生出口質量絶対湿度と再生入口質量絶対湿度の差から、絶対再生質量４．５ｇ／ｋｇ（ＤＡ）を求めた。
【００２４】
＜除湿素子の吸湿剤の脱落評価＞
円筒形ローター状の除湿素子を空中で一定時間振動を与え、吸湿剤の脱落程度を観察することにより、全く脱落無し：◎、かすかに脱落あり：○、やや脱落多い：△、脱落酷い：×の四段階基準により評価した。
【００２５】
実施例２
吸湿剤を多孔質シリカに変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００２６】
実施例３
吸湿剤を非晶質アルミニウムケイ酸塩に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００２７】
実施例４
吸湿剤をメソポーラスシリカに変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００２８】
実施例５
吸湿剤を珪藻土に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００２９】
実施例６
吸湿剤を多孔質シリカ、バインダーをポリアクリル酸重合体のエマルジョンに変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３０】
実施例７
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）の添加量を０．０２質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３１】
実施例８
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）の添加量を０．０６質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３２】
実施例９
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）の添加量を１．０質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３３】
実施例１０
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）の添加量を１．６質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３４】
実施例１１
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）の添加量を２．４質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３５】
実施例１２
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）の添加量を４．０質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３６】
実施例１３
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤（カルボキシメチルセルロース）の添加量を４．４質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３７】
実施例１４
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤をポリビニルアルコール重合体に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３８】
実施例１５
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤をアクリルアミド重合体に変更した以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００３９】
比較例１
吸湿剤を多孔質シリカ、増粘剤を添加しなかった以外は、実施例１と同様にして吸放湿性シートを作製し、評価した。
【００４０】
各実施例及び比較例で得られた吸放湿性シートの評価結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2012110818.tif 000002
【００４２】
実施例１〜１５と比較例１の結果より、吸湿剤とバインダーからなる塗工液を支持体へ塗布、乾燥させてなる吸放湿性シートの製造方法であって、塗工液が増粘剤を含有する製造方法で製造された吸放湿性シートとこの吸放湿シートを成形加工してなる除湿素子では、吸湿剤の脱離を抑制することができ、優れた除湿性能を示すことが確認された。また、実施例２と実施例７〜１３の結果より、増粘剤の含有比率が低いと、除湿性能は高くなるが、吸湿剤の脱落を抑制する効果が小さくなり、増粘剤の含有比率が高くなると、吸湿剤の脱落を抑制する効果は高くなるが、除湿性能は低下することが確認され、増粘剤の含有比率は１〜２０％がより好ましく、５〜１０％がさらに好ましいことが確認された。
【００４３】
実施例２と実施例１４、１５の結果より、増粘剤の中でもカルボキシメチルセルロースが、塗装強度、吸湿剤の脱落の評価において、優れていることが確認された。さらに、実施例１と実施例２〜５の結果より、吸湿剤の中でも多孔質シリカ、非晶質アルミニウムケイ酸塩、メソポーラスシリカ、珪藻土が、吸湿剤の吸湿能低下が抑えられているという点で、優れていることが確認された。また、実施例２と実施例６の結果より、バインダーの中でも、エチレン−酢酸ビニル共重合体が、吸湿剤の吸湿能低下が抑えられ、かつ、塗装強度の点でも、優れていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の吸放湿性シート及び除湿素子は、デシカント空調システムに使用できるほか、美術品、電気製品、工芸品、衣類等の保存時や輸送時の包装材料、住宅内装材、押入やタンスの吸湿剤、熱交換素子等に利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  除湿素子
２  給気用ファン
３  冷却器
４  加熱器
５  排気用ファン
６  湿った外気
７  除湿された空気
８  冷却空気
９  室内の空気
１０  加熱された空気
１１  除湿素子から脱着した水分を含む空気
【図１】
2012110818.tif 000003