JPH0538414A - 脱臭フイルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明者らが先に提案したプラスチック発泡
体が炭化、賦活されてなる活性炭構造物を用いた脱臭フ
ィルターは、嵩密度が０．４ｇ／cm3 が限界であり、脱
臭フィルターとしての長期寿命に限界があった。そこ
で、低圧力損失と更に高性能の脱臭能力を有し、かつ寿
命の長い脱臭フィルターを得ることを目的とする。 【構成】 レゾール型フェノール樹脂(a) １００重量
部、親油性で１００℃以上の沸点を有する常温で液状の
化合物(b) １ないし１００重量部、親水性で１００℃以
上の沸点を有する液状の化合物(c) １ないし１００重量
部とからなる組成物の硬化物を炭化、賦活して得た活性
炭素多孔体構造物が空気の通路に配設されていることを
特徴とする脱臭フィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気清浄器やエアコン
などに用いられる脱臭フィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年健康への関心、特に喫煙によって生
じる煙に対する問題意識が高まり、煙草の煙を装置的に
除去して室内を浄化したいという要請が強くなってき
た。このような要請に答えるべく、様々な空気清浄器が
販売されており、最近では脱臭性能を持たせたエアコン
も使用され初めている。ところで、空気清浄用のフィル
ターは、空気中の塵、微生物、煙などを除去する集塵型
と、悪臭成分を除去する脱臭型とに大別される。このう
ち脱臭フィルターには、従来より、活性炭素繊維、粒状
活性炭等が使用されていた。

【０００３】しかし、活性炭素繊維を吸着剤として用い
たフィルターは、圧力損失が高く、しかも嵩密度が小さ
いため、脱臭フィルターとしての寿命が短いという問題
があった。また、粒状活性炭は嵩密度が高いけれども自
己形状保持性がないため、これを支持する構造物が必要
であり、その結果圧力損失が高くなるため、極めて低い
圧力損失が要求されるエアコン用のフィルターとして用
いることができなかった。

【０００４】他方、活性炭を担持したウレタンフォーム
を脱臭フィルターとした場合には、ウレタンフォームに
担持させた活性炭の量を多くすると、圧力損失が高くな
り、逆に活性炭の量を少なくすると圧力損失は低くでき
るものの、悪臭成分の吸着能力も低下し、脱臭フィルタ
ーとしての寿命が短くなり、短期間のうちに脱臭性能を
失う等の問題があった。

【０００５】一般に脱臭フィルターの脱臭性能は、フィ
ルターを構成している活性炭の単位重量当りの吸着性能
ｘ 活性炭の総重量に依存すると考えられている。ま
た、脱臭フィルターの圧力損失は気体流がフィルターを
通過する際のフィルターの抵抗の大きさ、言い替えると
通路の大きさ、つまり開口率に依存すると考えられてい
る。このため、これまで多くの試みがなされているがこ
れまでに満足のいく脱臭フィルターは得られていない。

【０００６】本発明者らは先にプラスチック発泡体が炭
化、賦活されてなる活性炭構造物を脱臭フィルターに用
いると自己形状保持性があるため、開口率を大きくとる
ことができること、及び嵩密度が活性炭担持ウレタンフ
ォームや活性炭素繊維に比べて高いことから上記２つ要
求性能を満たし得ることを見いだし提案した。しかし、
この方法で安定的に製造しうる活性炭素多孔体の嵩密度
は０．４ｇ／cm3 が限界であり、それ以上の嵩密度の活
性炭を工業的に製造しようとする場合、炭化、賦活工程
においてしばしば割れや爆裂を生じることが判明した。

【０００７】

【発明が解決しようとする問題点】本発明はより低い圧
力損失と高脱臭性能を有し、かつ寿命の長い脱臭フィル
ターにつき更に検討した結果、本発明に到達した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、レゾ
ール型フェノール樹脂(a) １００重量部、親油性で１０
０℃以上の沸点を有する常温で液状の化合物(b) １ない
し１００重量部、親水性で１００℃以上の沸点を有する
液状の化合物(c) １ないし１００重量部とからなる組成
物の硬化物を炭化、賦活して得た活性炭素多孔体構造物
が空気の通路に配設されていることを特徴とする脱臭フ
ィルターである。

【０００９】本発明を更に詳しく説明する。本発明で用
いられるレゾール型フェノール樹脂(a) とは、例えばフ
ェノール１モルとホルマリン１〜３モルをアルカリ性触
媒、例えばＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）2、Ｂａ
（ＯＨ）2、ＮＨ2（ＣＨ2ＣＨ3） 等の存在下で８０〜
１００℃に加熱することにより縮合させ、次いで固形分
が６０〜８０％になるまで減圧下で水を留去して得られ
た、常温での粘度が１０００〜２００００ｃｐｓの液体
である。

【００１０】本発明における親油性で１００℃以上の沸
点を有する常温で液状の化合物とは、例えば、オクタ
ン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、灯油、鉱
物油、流動パラフィン等の直鎖状、または分岐状アルキ
ル化合物、トルエン、キシレン等の環状アルキレン化合
物等を挙げることができる。これらのうちでは、流動パ
ラフィンがレゾールとの粘度が近似し、混合した際安定
な水中油型分散系を作ることが出来るため、好ましい。

【００１１】この親油性化合物(b) のレゾール型フェノ
ール樹脂(a) １００重量部に対する配合量は通常１〜１
００重量部、好ましくは、１０〜６０重量部の範囲であ
る。親油性化合物(b) の量が少なすぎると、活性炭素多
孔体の多孔構造が少なくなって、吸着性能、液含浸性が
劣るようになる。また、炭化、賦活中に爆裂を生じ、活
性炭を製造しずらくなる。一方上記量を越えると、レゾ
ールの硬化特性が劣るようになる。また、炭化時に硬化
物の収縮が大きく、割れを生じ易くなる。

【００１２】本発明における親水性で１００℃以上の沸
点を有する液状の化合物(c) とは、例えば、重合度２以
上のオキシアルキレン化合物、例えば、ジエチレングリ
コール、トリエチレングリコール、分子量１０００未満
のポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、
分子量１０００未満のポリプロピレングリコール、ある
いはグリセリンを挙げることが出来る。これらのうちで
は、レゾールの粘度に比較的近く、かつ適度な相溶性が
ある点から分子量が４００〜６００のポリエチレングリ
コール、または、ジプロピレングリコールが好ましい。

【００１３】この親水性で１００℃以上の沸点を有する
液状の化合物(c) のレゾール型フェノール樹脂(a) １０
０重量部に対する配合量は、通常１ないし１００重量
部、好ましくは１０〜６０重量部の範囲である。親水性
化合物(c) の量が少なすぎると、親油性化合物(b) の分
散安定性が劣り、相分離を生じ易くなり、一方上記量を
越えるとレゾールの硬化特性が損なわれ、かつ親水性化
合物とレゾールとが相分離しやすくなる。

【００１４】本発明では親油性化合物(b) と、親水性化
合物(c) との配合比は、０．３〜３の範囲にすることが
好ましく、この範囲を外れると混合物が相分離し易くな
る。

【００１５】本発明でレゾール型フェノール樹脂(a) の
硬化に用いられる硬化剤としては、公知の種々の強酸性
化合物、例えば塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ピロリン
酸、ポリリン酸等の無機酸、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
ルスルホン酸等の有機酸、あるいはこれらの混合物を挙
げることが出来る。硬化剤の使用量は、通常レゾール型
フェノール樹脂１００重量部に対し通常１〜３０重量部
の範囲である。

【００１６】本発明の脱臭フィルターに用いる活性炭素
多孔体構造物の原料として使用しうる樹脂組成物は、上
記成分を必須成分とするが、上記以外の少量の他の成
分、例えば活性炭素多孔体の気体吸着性能を向上するた
めの孔形成剤として、例えば、消失性フィラー、例えば
ポリエチレン、小麦粉等、細孔径を多様化するための他
の炭素材料、例えば活性炭、カーボンブラック、メソフ
ェーズピッチ粉、黒鉛粉等、賦活を促進するための金属
塩化合物等を含んでいてもよい。

【００１７】本発明では、上記レゾール型フェノール樹
脂(a) 親油性で１００℃以上の沸点を有する常温で液状
の化合物(b) 、親水性で１００℃以上の沸点を有する液
状の化合物(c) 必要に応じて更に界面活性剤、他の充填
剤等を配合したものを攪拌、混合し、ついで／または同
時に硬化剤を混合する。上記成分を混合する方法として
は、好ましくは、高速で回転する攪拌翼を持ったミキサ
ー等で連続的にまたは、回分的に逐次、または同時に混
合する方法を採用することができる。

【００１８】本発明の脱臭フィルターにおいては、攪
拌、混合された直後の樹脂組成物の粘度は通常５万ｃｐ
ｓ以下の粘度となる。このような低粘度故に攪拌時に気
泡を混入せず、嵩密度等の点で均質な活性炭素多孔体構
造物を得ることができる。

【００１９】本発明の脱臭フィルター用活性炭素多孔体
構造物ではこのようにして得た樹脂硬化物をそのまま、
もしくは切削して板状体とした後、非酸化性雰囲気下で
炭化して炭素多孔体とする。非酸化性雰囲気とは、例え
ば、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎ2 ガス、ハロゲンガス、ア
ンモニアガス、ＣＯガス、水素ガス、あるいはこれらの
混合ガス、水性ガス等をいう。炭化のための温度は、好
ましくは、５００℃〜１２００℃、特に６００〜９００
℃の範囲が好ましい。

【００２０】以上のようにして得られた炭素多孔体は、
更に賦活処理を施して活性化する。賦活工程は、炭化工
程に連続していてもよいし、炭化工程と別個の工程とし
てもよい。炭素多孔体の賦活は炭素多孔体を酸化性ガ
ス、または酸化性ガスと不活性ガスとの混合気体の雰囲
気下で加熱して行われる。加熱温度は６００℃〜１２０
０℃、好ましくは７５０〜１０００℃がよい。酸化性ガ
スとしては、公知の酸化性ガス、例えば、水蒸気、二酸
化炭素、酸素、空気等が用いられる。これらは通常調節
しやすいように不活性ガスＮ2 等と混合して用いる。

【００２１】以上の方法により製造される活性炭素多孔
体は、嵩密度が好ましくは０．３ｇ／ｃｍ3 以上、特に
０．４ｇ／ｃｍ3 以上、０．７ｇ／ｃｍ 3以下であり、
比表面積が７００ｍ2／ｇ以上のものである。

【００２２】本発明に係わる脱臭フィルターは、このよ
うな活性炭素多孔体を悪臭成分などを含んだ空気の流路
に配設したものである。

【００２３】この活性炭素多孔体構造物の形状として
は、各種の形状が考えられ、例えば、板状、棒状、ある
いは、特願平1-96161 号明細書に記載されているような
穴を形成した板状などを挙げることができる。上記した
本発明で用いる樹脂組成物は粘度が低いため、このよう
な複雑な形状であっても容易に注型、その他の成形方法
で作製することができる。

【００２４】本発明に係わる脱臭フィルターでは、活性
炭素多孔体構造物は、特願平1-96157 号明細書に記載さ
れるように所定の間隔を開けて複数並べて構成されるグ
リッド構造としてもよい。このようなグリッド構造は、
製造が容易でかつ圧力損失が小さいため好ましく、例え
ば、風速が１ｍ／ｓで圧力損失が０．５mmＨ2Ｏ以下と
いった基準に達し得る。

【００２５】

【実施例】以下、実施例及び比較例により発明を更に具
体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限りこ
れらの実施例になんら制約されるものではない。 実施例１ ｛活性炭素多孔体構造物の製造｝２５℃における粘度が
４８００ｃｐｓのレゾール型フェノール樹脂（略称レゾ
ール）１００重量部に界面活性剤として、ヒマシ油のポ
リオキシエチレン２モル付加物の硫酸エステルナトリウ
ム塩５重量部、高沸点親水性化合物として、分子量が６
００のポリエチレングリコール（略称ＰＥＧ）２５重量
部、高沸点親油性化合物として、流動パラフィン（略称
流パラ）２５重量部とを３段のピン羽根を有する攪拌器
で６０００回転／分の速度で５分間充分に攪拌した。こ
の混合物の粘度は３５００ｃｐｓであった。

【００２６】この混合物に硬化剤としてパラトルエンス
ルホン酸２０重量部を加えて同様の攪拌速度で１分間攪
拌、混合後７０℃エアーオーブン中に５分間放置後取り
出し、間隔が３ｍｍのロールの間を通過させた後、更に
エアーオーブン中で完全に硬化させることにより重合体
硬化物の板を製造した。

【００２７】この重合体硬化物の板を電気炉に入れてＮ
2 雰囲気で１．５℃／分の速度で７００℃まで昇温し、
同温度で１時間保持後冷却した。以上の方法で得られた
炭素多孔体の板を厚さ３ｍｍのセラミックファイバーボ
ードの箱に入れ、更にこの箱を電気炉に入れてＮ2 雰囲
気３℃／分の速度で９００℃まで昇温し、ついでＮ2／
Ｈ2Ｏ＝９／１の割合で賦活ガスを４時間導入後、冷却
して取り出した。このようにして、比表面積１１００ｇ
／ｍ2、嵩密度０．４５ｇ／ｃｍ3 、厚さ２ｍｍの活性
炭素多孔体Ａの板を得た。

【００２８】｛フィルターの製造｝上記板状活性炭素多
孔体から長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍの板を切り出し、
プラスチックの枠体に１０ｍｍの間隔を開けて９本並べ
て１００mmｘ１００mmのグリット構造の脱臭フィルター
を製造した。

【００２９】｛性能評価｝ 〔圧力損失〕チャンバー（内部寸法１ｍｘ１ｍｘ１．３
ｍ）に上流及び下流が連結している６７mmφの導管の一
部に形成されているフィルターホールダーに上記フィル
ター構造物をセットし、更にこのホールダーの上下流側
各々に圧力計を配設するとともに、チャンバーにこの内
部の空気を排出、循環する送風機を付設して、これらの
圧力計と送風機を作動することにより上記フィルター構
造物による圧力損失を下記のようにして測定した。すな
わち、上記ホールダーにフィルター構造物を装着した
後、送風機を駆動してチャンバー内の空気を１００cm／
sec の速度で導管を通って排出し、フィルターの上流側
と下流側の圧力を測定し、圧力差を圧力損失（mmＨ2
Ｏ） で示すことにより圧力損失を測定した。

【００３０】〔脱臭性能〕チャンバー内にアセトアルデ
ヒドを系内の濃度が１００ppm になるよう導入し、送風
機を作動させて系内の空気を循環する。送風機を停止後
脱臭フィルターをフィルターホールダーに取り付け、直
ちに再び送風機を作動させる。１０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、下記式より初期脱臭率を測定した。 初期脱臭率＝（試験前の濃度−１０分経過後の濃度）／
試験前の濃度ｘ１００ 上記脱臭試験の３０分経過後に送風機を止め、脱臭フィ
ルターを取り外した後に再び系内にアセトアルデヒドを
導入して、系内のアセトアルデヒドの濃度を１００ppm
にした後、試験に供した脱臭フィルターを再び取り付
け、前回同様に試験する。この試験を更にもう一度繰り
返した後、３０分後のアセトアルデヒドの濃度をガス検
知管により求め、上記と同様の式で長期脱臭率を求め
た。以上の測定結果を表．１に示す。

【００３１】実施例２ 実施例１のフィルター構造物において、スリットの間隔
を１５ｍｍに、使用する活性炭素多孔体グリッドの本数
を６本とする以外は実施例１と同様にして、性能評価を
行った。結果を表．１に示す。

【００３２】実施例３ 実施例１で用いた原料樹脂組成物の代わりに、実施例１
で用いたレゾール１００重量部、ヒマシ油のポリオキシ
エチレン２モル付加物の硫酸エステルナトリウム塩５重
量部、、分子量が６００のＰＥＧ２５重量部、流動パラ
２５重量部、及びメソフェーズピッチ粉５０重量部とか
らなる組成物を用いる以外は、実施例１と同様に行い、
活性炭素多孔体Ｂを得た。この活性炭素多孔体から実施
例１と同様にして脱臭フィルターを作製し、同様にして
フィルターの性能を評価した。結果を表．１に示す。

【００３３】比較例１ 脱臭フィルターとして市販されている、粉末活性炭が担
持されたウレタンフォーム（ＵＦ）を用いて実施例１と
同様の方法で圧力損失、脱臭性能を測定した。結果を表
１に示す。

【００３４】比較例２ 脱臭フィルターとして市販されている、活性炭素繊維
（ＡＣＦ）を素材とした脱臭フィルターを用いて実施例
１と同様の方法で圧力損失、脱臭性能を測定した。結果
を表１に示す。

【００３５】比較例３ 実施例１で用いた原料樹脂組成物の代わりに、実施例１
で用いたレゾール１００重量部、硬化剤としてパラトル
エンスルホン酸１０重量部、及び発泡剤としてフロン１
２３ｂ ２重量部とからなる組成物を原料として攪拌し
た組成物を木型内に注入し、その木型を８０℃ エアー
オーブン中に１時間放置して、発泡成形させ、硬化後に
ブロック状硬化物を切断して厚さ７ｍｍの板にする以外
は実施例１と同様に行い、活性炭素多孔体Ｃを得た。こ
の活性炭素多孔体から実施例１と同様にして脱臭フィル
ターを作り、その性能を評価した。結果を表．１に示
す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明の脱臭フィルターは、原料樹脂組
成物としてレゾール／親油性化合物／親水性化合物から
なる組成物用いることにより、流動性が優れた組成物が
得られるため、薄肉の樹脂シートが成形でき、従って厚
さ１ｍｍ程度の薄肉や様々な形状とすることができる。
従って、従来より厚さの薄いフィルターであることがで
きる。また、本発明の脱臭フィルターは、本発明で用い
る活性炭素多孔体の嵩比重が高いため、脱臭性能、特に
長期の脱臭性能に優れる。また、主たる構成材料の活性
炭素多孔体の強度が大きいため、強度上の問題を生じな
い。以上の点から本発明の脱臭フィルターは従来のもの
に比べよりコンパクトになり、エアコン、空気清浄器等
において場所をとらないという利点を有する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レゾール型フェノール樹脂(a) １００重
   量部、親油性で１００℃以上の沸点を有する常温で液状
   の化合物(b) １ないし１００重量部、親水性で１００℃
   以上の沸点を有する液状の化合物(c) １ないし１００重
   量部とからなる組成物の硬化物を炭化、賦活して得た活
   性炭素多孔体構造物が空気の通路に配設されていること
   を特徴とする脱臭フィルター。