(57)【要約】【課題】結露、水滴との接触、水洗洗浄といった過酷な環境下においても、脱臭性能を維持することが可能な、耐水性ガス吸着材および気体浄化フィルターを得ること。【達成手段】多孔質吸着材に融点３５℃以上２９０℃以下のポリテトラフルオロエチレンを付着させてなるガス吸着材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質吸着材に融点３５℃以上２９０℃以下のポリテトラフルオロエチレンを付着させてなるガス吸着材。
【請求項２】
多孔質吸着材に薬剤添着がなされている請求項１に記載のガス吸着材。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガス吸着材を用いた気体浄化フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐水性ガス吸着材およびそれを用いた気体浄化フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、臭気や有害ガスを除去する気体浄化フィルターにおいては、活性炭・シリカゲル・ゼオライト・セピオライト等の多孔質材料が吸着材として用いられ、活性炭素繊維のような繊維状多孔質または破砕・成型された粒子を容器に充填したり、繊維状物との複合化によりシート形状とした後にフィルターとして用いられている。
【０００３】
前述の多孔質吸着材は、ガス状物に対する除去効率や耐久性を向上させるために、酸性ガスに対してはアルカリ性物質、塩基性ガスに対しては酸性物質、アルデヒド系のガスに対してはアミン系化合物などを担持させて用いられている。
【０００４】
これらの、吸着材、吸着フィルターは外気を導入する工場や建築物の空調フィルター、自動車のキャビンフィルターなど結露を生じたり、雨滴や洗浄水が浸入するような場所にも広く用いられる。この場合、多孔質吸着材に水滴が接触した場合には担持された薬剤が溶出・析出することで、装置内部の腐食や汚損、吸着性能の低下が生じるという問題がある。
【０００５】
特許文献１および特許文献２には活性炭を含有するシートをプリーツ状に成型したフィルターが開示されている。しかしながら上記問題はなんら考慮がされていない。特許文献３および４には水切れ性や湿潤時の形状維持に着目されたフィルターが開示されているが、脱臭性能や溶出物の問題に対しては考慮されていない。
【０００６】
特許文献５には、薬剤溶出による性能低下に関しアクリルシリコン共重合体からなる撥水剤を用いる方法が開示されている。しかしながら、エマルジョン系樹脂を用いているために吸着材への被覆と細孔の閉塞が生じるため性能低下が生じる。また疎水化度で示される表面張力低下作用も十分とはいえず、清浄な水に対しては効果を有していても、汚染物や洗剤の混入など、実使用環境におけるにおける薬剤溶出に対しては性能が不十分であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−１３５１４１号公報
【特許文献２】特開２０００−２４４２６号公報
【特許文献３】特開２００５−５２７４４号公報
【特許文献４】特開２０１２−１２５７１４号公報
【特許文献５】特開２０１１−２０６１１６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、結露、水滴との接触、水洗洗浄といった過酷な環境下においても、脱臭性能を維持することが可能な、耐水性ガス吸着材およびフィルターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、ついに本発明を完成するに到った。すなわち本発明は以下の通りである。
（１）多孔質吸着材に融点３５℃以上２９０℃以下のポリテトラフルオロエチレンを付着させてなるガス吸着材。
（２）多孔質吸着材に薬剤添着がなされている（１）記載のガス吸着材。
（３）（１）または（２）に記載のガス吸着材を用いた気体浄化フィルター。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガス吸着材は、結露、水滴との接触、水洗洗浄といった過酷な環境下においても、脱臭性能を維持することが可能な、耐水性ガス吸着材およびそれを用いた気体浄化フィルターを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明においては、ガス吸着の機能を付与するために、多孔質吸着材を用いることを特徴とする。多孔質吸着材の形状は特に制限されず粉状、粒状、繊維状、これらを成型したものであっても好ましく用いることができる。
【００１２】
多孔質吸着材としては活性炭、ゼオライト、シリカゲル、セピオライトなどの無機系材料、ＭＯＦ、ＣＯＦ、スチレンジビニルベンゼンなどの有機材料などガス吸着機能を発現させることができるものであれば特に制限されず好ましく用いることができる。これらについては、シランカップリング処理などを用い予め疎水性を高めておくことも好ましい。
【００１３】
本発明においては、上記の多孔質吸着材単体またはガス吸着機能を有した薬剤を多孔質吸着材に添着して用いることが好ましい。具体的には、アルデヒド系ガスやＮＯｘ等の窒素化合物、ＳＯｘ等の硫黄化合物、酢酸等の酸性物質に対しては、例えばエタノールアミン、ポリエチレンイミン、アニリン、ｐ−アニシジン、スルファニル酸、などのアミン系薬剤やアジピン酸ジヒドラジド類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸グアニジン、リン酸グアニジン、アミノグアニジン硫酸塩、５，５−ジメチルヒダントイン、ベンゾグアナミン、２，２−イミノジエタノール、２，２，２−ニトロトリエタノール、エタノールアミン塩酸塩、２−アミノエタノール、２，２−イミノジエタノール塩酸塩、ｐ−アミノ安息香酸、スルファニル酸ナトリウム、Ｌ−アルギニン、メチルアミン塩酸塩、セミカルバジド塩酸塩、ヒドラジン、ヒドロキノン、硫酸ヒドロキシルアミン、過マンガン酸塩、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が好適に用いられ、アンモニア、メチルアミン、トリメチルアミン、ピリジン等の塩基性の極性物質に対しては、例えば、リン酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸等が好適に用いられる。
【００１４】
本発明において、多孔質吸着材への薬品担持処理は従来公知の方法を用いることが可能であり、たとえば有機溶媒、水などとの溶液とし、多孔質体に散布するか溶液中に浸漬することで吸着させた後、乾燥により得る方法、多孔質体と接触させた状態で薬剤の融点以上に加熱することで溶融吸収させる方法などを用いることができる。
【００１５】
薬剤担持処理は、下記に記載のポリテトラフルオロエチレンの処理後に行ってもよいし処理前に行ってもかまわない。溶液や薬剤の浸透性を考慮すると薬剤担持処理は、ポリテトラフルオロエチレンの処理後であるほうが好ましい。
【００１６】
本発明においては多孔質吸着材の少なくとも一部に融点３５度以上３２０℃以下のポリテトラフルオロエチレンが担持されてなることを特徴とする。フッ素系材料を用いる理由としては、清浄な水に対して高撥水性を与えることはもちろんのこと、炭化水素系の界面活性剤や汚染物を含む水に対しても浸透を抑制することが可能であるためである。ポリテトラフルオロエチレンの融点は６０℃以上３１５℃以下が好ましく、８０℃以上３００℃以下がより好ましく、１００℃以上２９０℃以下がさらに好ましい。上記範囲であれば分子量に分布を有しても良いし、単一構造の分子であっても好ましく用いることができる。
【００１７】
上記融点を有するポリテトラフルオロエチレンを用いる理由としては、（１）融点が３２０℃を超えるとなる高分子量の場合は溶融粘度が高くコーティング困難であること、（２）加工温度が高い場合、担体（とりわけ合成高分子）の劣化および耐熱性に問題が生じること、（３）一般的なポリテトラフルオロエチレン（表面張力：１７.５ｍＮ／ｍ）に比して本発明で用いられる低融点ポリテトラフルオロエチレン（表面張力：１３〜１７．５ｍＮ／ｍ）は結晶形やＣＦ３基末端密度により表面張力が小さく撥油性効果が高いこと、（４）エピタキシャル成長を利用した場合、結晶性分子の規則構造により、ＣＦ３基が有する平面上分子における最小表面張力（６ｍＮ／ｍ）を発現すること、（５）分子量が小さく粉砕処理が可能なこと、（６）実用可能な温度範囲で沸点を有しており、常圧、減圧、真空条件下で加熱することによりＰＶＤ処理が可能なこと、（７）付着成分の分子量や構造制御が困難できないプラズマ処理（炭化フッ素化）と異なりＰＦＯＡやＰＦＯＳ規制の観点から有利であること、（８）結晶性を有しているため分子配向の変化による撥油性変化が抑制されること、（９）極性官能基を持たないため油種による撥油性変化が生じないこと、（１０）融点を有しているため熱処理により自己接着性を有すること、（１１）一般のポリテトラフルオロエチレンが有していないフッ素系溶剤に対する溶解性などを例示すること、があげられる。また、一般的なフッ素系アクリレート系加工剤は乳化剤や製膜助剤が含有され、さらにＰＦＯＡおよびＰＦＯＳ規制に対応させるためＣ６Ｆ１３以下の短鎖パーフルオロ基が側鎖として用いられるために、高分子量でありながら粘着性を有しており、細孔を閉塞しやすいという問題を有しているためである。
【００１８】
上記特性を利用し本発明に用いられる加工法としては、（１）粉末化された所定のポリテトラフルオロエチレン粉末を多孔質吸着剤と混合し、ポリテトラフルオロエチレンの融点以上で熱処理を行う事で固定化する方法、（２）粉末化された所定のテトラフルオロエチレン気流中に分散させ担体表面および内部に浸透後、フルオロエチレンの融点以上で熱処理を行うことで固定化する方法、（３）粉末化された所定のテトラフルオロエチレンを液体中に分散させ担体に塗布浸透後、液体を乾燥除去し、ポリテトラフルオロエチレンの融点以上で熱処理を行うことで固定化する方法、（４）所定のポリテトラフルオロエチレンを融点以上熱分解温度以下の温度で蒸散させ担体上で冷却固化、必要に応じてポリテトラフルオロエチレンの融点以上で熱処理を行うことで固定化する方法、（５）所定のポリテトラフルオロエチレンをスパッタ法により担体に付着させ、必要に応じてポリテトラフルオロエチレンの融点以上で熱処理を行うことで溶融固定化する方法、（６）所定のポリテトラフルオロエチレンを溶媒に溶解させ基材に塗布、噴霧、浸漬後溶媒を除去し、必要に応じてポリテトラフルオロエチレンの融点以上で熱処理を行うことで溶融固定化する方法、などを例示することができる。これらの手法は単独でも良いし、組み合わせて用いることもできる。
【００１９】
本発明の多孔質吸着材は、単独で充填層や流動層として用いられるほか、圧縮成型やバインダーを用いた成型体として用いることができる。また、フィルター用途としては、繊維と混合しシート化する方法、繊維シート間に挟みこむ方法、繊維シート表面、フィルム、金属箔表面に付着させ、平板または必要にハニカム形状などに加工して用いることができる。
【００２０】
また、本発明の趣旨に則り結露が生じるような多湿環境、汚染物を含む雨滴や界面活性剤を含んだ洗浄水が混入する環境、または洗浄して用いられるフィルター用途など広く用いることができる。
【実施例】
【００２１】
（耐水試験）
多孔質吸着剤を１ｇに対し１０ｇの精製水を加え、緩やかに振とうさせながら１０分間の放置を行う。濾過により水と吸着剤の分離を行うことで、薬剤の溶出率または溶液のｐＨ測定を行う。
【００２２】
（耐洗浄試験）
多孔質吸着剤を１ｇに対し１０ｇの精製水と０．０１５ｇのラウリルベンゼンスルホン酸Ｎａを加え、緩やかに振とうさせながら１０分間の放置を行う。濾過により水と吸着剤の分離を行うことで、薬剤の溶出率または溶液のｐＨ測定を行う。
【００２３】
［実施例１］
平均粒径２５０μｍの椰子殻活性炭に、水溶液としたリン酸を噴霧・乾燥させることで５重量％の担持を行った。得られたリン酸添着活性炭をフルイ上に設置、さらに、セントラル硝子株式会社製低分子量ポリテトラフルオロエチレン：セフラルルーブＶ（融点２５０−２７０℃）を静置した金属皿上に設置し、密閉状態で２５０℃に加熱・室温まで冷却を行った。担体である活性炭に対する付着量は３重量％であった。耐水試験での溶液ｐＨは６．８、耐洗浄試験での溶液ｐＨは７．１であり、それぞれブランクと同値であった。
【００２４】
［実施例２］
平均粒径２５０μｍのＣ型シリカゲルに、水溶液としたアジピン酸ジヒドラジドを噴霧・乾燥させることで１０重量％の担持を行った。得られたアジピン酸ジヒドラジド添着シリカゲルに対し、ｎ−Ｃ１８Ｆ３８（融点１６７℃）のポリテトラフルオロエチレンをＤｕｐｏｕｎｔ社製スープリオンに２％溶液を吸着・乾燥させた。担体であるシリカゲルに対する付着量は１．５重量％であった。耐水試後のアジピン酸ジヒドラジドの溶出率は２％であり、耐洗浄試験後の溶出率は５％であった。
【００２５】
［実施例３］
平均粒径２５０μｍのＣ型シリカゲルに、水溶液としたアジピン酸ジヒドラジドを噴霧・乾燥させることで１０重量％の担持を行った。得られたアジピン酸ジヒドラジド添着シリカゲルに対し、ｎ−Ｃ１２Ｆ３０（融点７６℃）のポリテトラフルオロエチレン粉末混合し１００℃で１０分混合した。担体であるシリカゲルに対する付着量は７重量％であった。耐水試後のアジピン酸ジヒドラジドの溶出率は０％であり、耐洗浄試験後の溶出率は２％であった。
【００２６】
［比較例１］
ポリテトラフルオロエチレン処理を行わなかった他は実施例１と同一の処理を行った。耐水試験での溶液ｐＨは３．２、耐洗浄試験での溶液ｐＨは３．４となった。
【００２７】
［比較例２］
ポリテトラフルオロエチレン処理を行わなかった他は実施例２と同一の処理を行った。耐水試後のアジピン酸ジヒドラジドの溶出率は９６％であり、耐洗浄試験後の溶出率は９３％であった。
【００２８】
［比較例３］
平均粒径２５０μｍのＣ型シリカゲルに、水溶液としたアジピン酸ジヒドラジドを噴霧・乾燥させることで１０重量％の担持を行った。得られたアジピン酸ジヒドラジド添着シリカゲルに対し、アクリル系エマルジョンである日信化学工業株式会社製ビニブラン２６４７−１０％希釈液を噴霧し乾燥を行った。耐水試後のアジピン酸ジヒドラジドの溶出率は１２％であり、耐洗浄試験後の溶出率は８６％であった。
【００２９】
実施例１と比較例１より、本発明の吸着材は酸性分の溶出が抑制されることがわかる。実施例２および３と比較例２より、本発明の吸着材は耐水、耐洗浄性の両者を有することがわかる。また、比較例３に関しては耐水性を有するものの、界面活性剤などを含む洗浄水では溶出が生じることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明により、結露、水滴との接触、水洗洗浄といった過酷な環境下においても、脱臭性能を維持することが可能な、耐水性ガス吸着材および気体浄化フィルターが得られ、産業界への寄与大である。