JPH02273542A - 空気清浄用フィルター材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、空気清浄の目的で使用されるフイ〈従来技術
とその問題点〉 近年、生活環境の向上の要求が高まり、家庭内において
も、喫煙時の煙の家族の健康に対する害が問題視されて
きてい３．　喫煙時の煙草の煙を除去する方法としては
、例えばエレクトレット化した不織布を使用する等の方
法があり、効果的に除去できるが、臭い成分の除去につ
いては、これまでは活性炭による脱臭が唯一有効な方法
でありた。

空気清浄の用途に使用する活性炭には、装置に組み込ま
れる関係から、■脱臭効果の高いこと、■圧力損失の小
さいことの２点が要求される。

これまで市場で使用されている活性炭の形状は、大別す
ると、粉状、粒状、あるいは繊維状の３種類であるが、
これらを空気清浄の用途に使用す・る場合、次のような
問題があり、解決が要求されていた。

すなわち、これらの内の粒状活性炭は、嵩密度が大きく
外表面積が小さいこと、および細孔の径がまちまちであ
ることから、吸着速度が遅い欠点があった。　また、空
気清浄の用途に使用（゛る場合は、粉状では飛散して目
的を達成１シ２得ない。　そこで、かわりに、粉状活性
炭をポリウレタン多孔体に担持させたものが使用されで
いるが、このような処理は、活性炭の本来の性能を損な
うため、その脱臭性能はいっそう劣ったものとなってい
る。　また、繊維状活性炭は、単位重量当りの吸着性能
は優れているが、粒状活性炭とは反対に、嵩密度の増加
が困難であり、かつ圧力損失が大きくなるため、厚くで
きないという問題を有している。

以１・の点より、空気清浄の用途においては、圧）」損
失ど脱臭性能とのバランスの点でより性能の優れたフィ
ルター材料が要求されていた。

〈発明が解決しようとする課題：〉 本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決し
ようとするものであって、空気清浄の用途に使用する圧
力損失と脱臭性能とのバランスの点に優れたフィルター
材料を＃１供する６“とを目的とする。

〈課題を解決するための手段、〉 すなわち本発明は、フェノール樹脂発泡体が炭化、賦活
されてなり、嵩密度が０．０５−・０．５ｇ、’ｃｍ３
　炭素含有率が８５−９５％、比表面積が５００ｍ’／
１以上、風速５０ｃｍ７秒での圧力損失が１０ｍｍＨ２
Ｏ以下であることを特徴とする空気清浄用フィルター材
料である。

前記フィルター材料の形状は、板状であることが好まし
い。

このような本発明のフィルター材料では、外表面積を大
きくできるので、煙草等に含まれる臭い成分を極めて速
く吸着でき、かつ吸漬量も多い。

また、加工が容易なため、任意に孔を穿設でき、従って
圧力損失の低いフィルターを容易に得ることができる。

以下、本発明に係わるフィルター・月料について、具体
的に説明する。

本発明に係わるフィルター材料は、フェノール樹脂発泡
体を炭素イ１−シ、次いで賦活して得られる。

このフェノール樹脂発泡体は、フェノール樹脂を発泡硬
化させることにより得られ、このようなフェノール樹脂
としては、レゾール型フェノール樹脂が用いら１、る。

レゾール型フェノ−・ル樹脂は、公知の方法に従って、
フェノール類とアルデヒド類とをアルカリ触媒の存在下
で反応さゼることにより得られる。

ツーノール類どしては、具体的には、フエ。

、ノール、クレゾール、キシレノールおよびレゾルシン
などが用いられる。

アルデヒド類としては、具体的には、ポルムアルデヒド
、アセトアルデヒドおよびフルフラールなどが用いられ
る。

アルカリ触媒としては、具体的には、 にＯＨｌＮａＯＨ，、ＮＨ，、ＮＨ４ＯＨ，：ｆ−クノ
ールアミンおよびエチｌノンジアミンなどが用いられる
。

レゾール型フェノール樹脂苓・発泡させるか１ソ）の発
泡剤としては、従来公知の種々の分解ｙ　、Ｑ泡剤およ
び蒸発型発泡剤を用いることができる。　このうち、蒸
発型発泡剤が好ましく、具体的には、パラフィン系炭化
水素類、アルコール頚、エーテル類、ハロゲン化炭化水
素類等を例示で仕るが、なかでも、ハロゲン化炭化水素
類を最も好ましく用いることができる。

ハロゲン化炭化水素類とし［は、具体的に：は、クロロ
ホルム、四塩化炭素、トリクロロ千ノフルオロメタン（
フロンガスＲ１ｍ）、ジクロロモノフルオロメタン（同
Ｒ，２１）　、デトラクロロジフルオロエタン（同Ｒ１
ｍ２）、）・すクロロトリフルオロメタン（同Ｒ１１３
）、ジクロロテトラフルオロエタン（同Ｒ１１４）、ジ
ブロモトリフルオロエタン（同Ｒ１１４Ｂ２）などがあ
げられ、好適に用いられる。

これらのうち、特に、フロンガスＲ１１、同Ｒ１１３、
同Ｒ１１４Ｂ２のような常温ないしそれより若干高い温
度に沸点を有するものが好ましく用いられる。　発泡剤
は、レゾール型フェノール樹脂１００重量部に対し、１
〜３０重量部を用いることが好ましい。

レゾール型フェノール樹脂を発泡硬化させるために、発
泡剤とともに硬化剤が用いられるが、このような硬化剤
としては、従来公知の種々の硬化剤が、プレポリマーの
種類に応じて選択され、使用される。　具体的には、硫
酸、塩酸、リン酸、フェノールスルホン酸、ベンゼンス
ルホン酸、トルエンスルホン酸、メタクレゾールスルホ
ン酸、レゾルシノールスルホン酸、ブチルスルホン酸、
プロピルスルホン酸などがあげられる。

このような硬化剤は、通常、レゾール型フェノール樹脂
１００重量部に対し、３〜３０！量部の割合で用いられ
る。

また、本発明においては、必要に応じてさらに他の成分
、たとえば整泡剤や充填剤を併用してもかまわない。

上記のようなレゾール型フェノール樹脂、発泡剤および
硬化剤からのフェノール樹脂発泡体の製造は、これらの
原料を一挙にもしくは逐次に混合攪拌して得られた、ク
リーム状のフェノール樹脂プレポリマー組成物を、たと
えば保温された金型内もしくは２重帯状コンベアー上（
供給し、フェノール樹脂プレポリマー組成物を発泡、硬
化させて行われる。　得られた樹脂発泡体は、必要に応
じて切断してもよい。

このようにして得られたフェノール樹脂発泡体の成形体
は、そのまま、もしくは切断して板状体とする。　なお
、本発明では、板状体とすると、容易に大量生産できる
ので好ましい。

この後、非酸化性又は微酸化性雰囲気下で焼成し、炭素
化する。

すなわち、減圧下またはＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎ２ガス
、ハロゲンガス、アンモニアガス、水素ガス、−酸化炭
素等の中で、好ましくは５００℃〜１２００℃、特に好
ましくは６００〜９００℃の温度で焼成する。　このよ
うにして、発泡体は炭素化され、炭素多孔体が得られる
。

焼成時の昇温速度は、特に制限はないものの、一般に樹
脂の分解が開始される２００〜６００℃付近にかけては
、徐々に行うほうが好ましい。

このようにして得られた炭素多孔体は、さらに、酸化性
ガス雰囲気下で７００〜１０００℃の温度で加熱される
賦活処理により、活性化される。

酸化性ガスとしては、活性炭の賦活処理に使用される従
来公知の各種酸素含有気体が用いられ、酸素または水蒸
気などの酸化性ガスと不活性ガスとの混合気体などが好
ましく用いられ。

る。

不活性ガスと酸化性ガスとの混合比は、処理温度に応じ
て決定されるが、作業性を考慮すると、不活性ガス１モ
ルに対し、酸化性ガスは０．０１〜０．５モル、好まし
くは０．１モル〜０．３モルの割合で混合される。

上記のような賦活処理に要する時間は、前述した酸化性
ガスの濃度に応じて変化するが、作業性を考慮すると、
通常１分間〜２４時間の範囲であることが好ましい。

このようにして得られた活性化炭素多孔体は、嵩密度が
０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ’の範囲にある。

この範囲内の嵩密度を有する活性化炭素多孔体は、脱臭
性能が極めて優れている。

また、活性化炭素多孔体の比表面積は５００ｍ’／ｇ以
上であり、この範囲の比表面積を有する活性化炭素多孔
体は、サブミクロンオーダーの臭い成分を吸着する能力
が極めて優れている。

ｆ、ｔ　Ｊ：：ｉ、本発明（（”おける比表面積は、Ｂ
ＥＴ法に″、よるＮ、の等温吸着曲線より求めた値であ
る。

さらに、活性化炭素多孔体の炭素含有率は８５・・・９
０％、好まし・くは８８−９２％の範囲ｒ：！Ａ・〕す
、この範囲の多孔体のみが、脱臭性能が極め゛（優れて
いる。

このように１２・て得られた活性化炭素多孔体は、風速
５０　ｅ　ｒｎ／秒での圧力損失が１０ｒｎｒｎ１１２
０以下であり、このままでも空気清浄用）ｊ・ルタ・−
・材料どなるが、好ましくは、この活性イ（４炭素葛孔
休に、孔を設ける等の加工を行う、　なお、孔あけか１
丁は、賦活処理の後でなくてｔ）よく、賦活処理の前に
行うことｂ′″ｅさて）。

活性化炭素多孔体Ｃ孔を開ける方法と１゜、・ては、例
λば、！！、ドリル、ボール１１１、多軸ボール盤等を
用いる任意の方法が採用出来る。　孔の大１！！きも、
特に限界は無いが、隣接する孔間の距離を３　ｒｖｒ　
ｎＡ以Ｌ−２・することが好ま１，２い。

また、その他の部分に対４″る孔の部分・の割６店・５
・−３０％、特に好ましくは１０〜２５％とすると、さ
らに圧力損失が小さくなり、６７木１，５い。

本発明のフィルター材料は、特に煙可１σ）脱ぷ７、性
能に優１１でいる。、　干して、中位重量当り４）吸着
性能が優れているため、必要とされるフィルター材料が
、従速、に比べて少なくてすむ、まｊ、：、吸Ｈｉ３ｉ
度が速く、すみやかに悪臭成分を吸もする。　さらに、
加工が容易なため、任意の形状に加工できる。　特に、
適度に孔を開りたものは、圧力損失が少なく、■１つ吸
着性能も優ねており、特（・τ空気清浄用フィルターの
用途に有用である。

本発明のフィルター材料は、単体で用いでｂよいが、好
ましくは、不織布等の面材で被覆１．。

て用いる。

〈実施例〉 次に、実施例を挙げて本発明の効果を更（、′：几体的
虹説明す６が、本発明は、その要旨をＭλない１岐り、
こＪｌらの実施例になんら制約されるものではない。

（実施例１） 「活性化炭素多孔体の製造］ １ノソ−ル１００重！１部、硬化側としてのパラトル誌
−ノスルホン酸１０重皿部および発泡側としてのフロン
ガス（フレオン１１）２重量部を高速ミギ９・−で充分
１、′、攪拌・混合した後、該混合物Σ・木型内に流し
込み、蔦をし、８０この工γ−オーブン内に３ｉ′）分
装置することにより、縦３０ｃｍ、４”４３０ｅｒｎ、
、ｐｉさ３ｃｒｎ、嵩密度０　、　１０　ｇ　／””Ｃ
ｍ′の板状フェノール樹脂発泡体を得た。

この成彫板を、マンフル炉に入れ、窒素雰囲気下Ｃｇ　
ｉ・ハ速度６０℃／′時間で温度ａｏｏｔまで昇温しで
加熱し、次いで、同温度で、Ｎ２ガスと水蒸気との混合
、５ブス（混合士ル比が０．８：０．２）を；奄し・、
３０分間賞ｔ′１．！Ａ埋した後、冷却し、縦２５　ｃ
　ｍ　、　ｌｉｌ　２５　ｃ　ｍ、厚さ２．６Ｃ１η、
嵩密度０．０９ｇ／ｃｎｎ’、比表面横１２００ｒｎ’
／ｇ、炭素含有率９０％の板状活性化炭素多孔体を得た
。

［フィルターの製造］ 上記活性化炭素多孔体から、樅１０ｃｍ、（１：パ１１
０ｃｍ、厚さ！５ｎｎｍの板を切り出１，７、該板に、
ボール盤で５ｍｍφの孔を１４４個あ？−）た。

［性能評価］ ■圧力損失 チャンバ・＝（内部」゛法１ｍｘ１ｍｘ１．３ｍ）に連
結しＴいる６７ｍｍφの導管の一部１・゛形成されてい
るフィルターホルダーに、１−記フイルターをセットす
る。

次に、送風機を駆動し、チャンバー内のＸ″ｙ′ｙ′ニ
ー気ｏｅｍ／秒の速度で導警を通して排ｙ４，４　、す
る。

フィルターの上流側および下流側の圧力を測定し５、圧
力差を圧力損失（ｒｎｒｎＨ２Ｏ）で承すや ■脱臭効果 チャンバー内に、空気がリサイクルするよう循環式に導
管を設ける。　チャンバー内に、アセトアルデヒドを濃
度が１１００ｐｐになるように導入した後、送風機の回
転を開始する。

その後３０分経過後のチャンバー内のアセトアルデヒド
の濃度を、ガス検知管により求める。

脱臭率（％） 測定結果を表１に示す。

（実施例２） 活性化炭素多孔体として嵩密度が０，１９ｇ　／　ｃ　
ｍ　’のものを用いる以外は、実施例１と同様に行った
。　結果を表１に示す。

（比較例１） 実施例１で用いた活性化炭素多孔体の代わりに、市販の
ポリウレタン系添着活性炭（嵩密度：　０．１　ｇ／ａ
ｍ’　、フィルターのサイズ：縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ
、厚さ５ｍｍ）を用いる以外は、実施例１と同様に行っ
た。　結果を表１に示す。

（比較例２） 実施例１で用いた活性化炭素多孔体の代わりに、市販の
活性炭素［ａ（原料；ポリアクリロニトリル、嵩密度：
　０　、　０６　ｇ　／　Ｃｍ　”　　フィルターのサ
イズ：縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ３ｍｍ）を用いる
以外は、実施例１と同様に行った。　結果を表１に示す
。

（比較例３） 実施例１と同様の方法で、板状フェノール樹脂発泡体を
得た。　賦活処理を行わずに、この発泡体から、縦１０
ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ５ｍｍの板を切り出し、該板に
、ボール盤で５ｍｍφの孔を１４４個あけ、嵩密度０．
０９ｇ　／　ｃ　ｍ　’　　比表面積１５０ｍ”７ｇ、
炭素含有率９１％の板状炭素多孔体（フィルター）を得
た。　このフィルターを用い、実施例１と同様の方法で
評価を行った。　結果を表１に示す。

表　　　１ が容易であり、自在に孔などをあけることができるので
、本発明の空気清浄用フィルター材料として、前記従来
品に比べて圧力損失が極めて小さいものも得ることがで
き、極めて有用である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェノール樹脂発泡体が炭化、賦活されてなり、
   嵩密度が０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ＾３、炭素含有率が
   ８５〜９５％、比表面積が５００ｍ＾２／ｇ以上、風速
   ５０ｃｍ／秒での圧力損失が１０ｍｍＨ＿２Ｏ以下であ
   ることを特徴とする空気清浄用フィルター材料。
2. （２）前記フィルター材料の形状が板状である請求項１
   に記載の空気清浄用フィルター材料。