JPH07251004A - 吸着エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 活性炭素繊維を主成分し，気相吸着や液相吸
着用の素材として好適な吸着エレメントを提供する。 【構成】 乾式法で得られた, 活性炭素繊維を10重量％
以上含有し，波高が５〜30mm, 波ピッチが１cm当たり0.
５〜４山, 厚さが0.８〜3.０mmの波形シート１の片面又
は両面に, 平面状の熱可塑性合成繊維シート２が熱融着
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，活性炭素繊維を主成分
し，気相吸着や液相吸着用の素材として好適な吸着エレ
メントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】気相や液相における吸着材としては，粒
状活性炭が広く使用されているが，粒状活性炭は吸着速
度が遅いので吸着層の厚みを相当大きくする必要があ
り，このため，吸着層に流体を通すと，圧力損失が大き
いという欠点があった。

【０００３】近年，上記の欠点を解消するために，繊維
状の活性炭である活性炭素繊維を用いた吸着材が提案さ
れている。活性炭素繊維は，吸着速度が非常に速いの
で，吸着層の厚みを小さくすることができる。しかしな
がら，活性炭素繊維の嵩密度は，粒状活性炭のそれより
相当小さい。例えば，粒状炭の嵩密度は0.４〜0.５ｇ／
cc程度であるが，活性炭素繊維のニードルパンチ不織布
は0.04〜0.05ｇ／cc程度にすぎない。このため，一定容
積当たりの吸着容量を考えると，活性炭素繊維を使用し
ても吸着性能が大きく改善されない場合があり，吸着性
能を改善するために活性炭素繊維の嵩密度を上げると，
圧力損失が上昇する。

【０００４】活性炭素繊維の圧力損失を小さくするため
に，特公昭59-51423号公報には，湿式抄紙法で得られた
活性炭素繊維紙を用いたハニカム構造体が提案されてい
る。このハニカム構造体は，圧力損失が小さいという利
点を有している反面，この抄紙法によるシートを波形状
に成形する際に, 山部や谷部に割れやひびが入りやす
く，均一な形状のものが得られ難いという欠点を有す
る。さらに，一般に用いられる抄紙用バインダーは活性
炭素繊維の細孔を閉塞しやすく，活性炭としての機能も
失われやすいという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記した問
題を解決し，成形により活性炭素繊維の機能が失われる
ことがなくて吸着容量が大きく，かつ圧力損失の小さい
吸着エレメントを提供することを技術的な課題とするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち，本発明は，乾
式法で得られた, 活性炭素繊維を10重量％以上含有し，
波高が５〜30mm, 波ピッチが１cm当たり0.５〜４山, 厚
さが0.８〜3.０mmの波形シートの片面又は両面に, 平面
状の熱可塑性合成繊維シートを熱融着してなることを特
徴とする吸着エレメントを要旨とするものである。

【０００７】以下，本発明について詳細に説明する。

【０００８】本発明の吸着エレメントは，図１で示した
ように，波形シート１の片面に, 平面状の熱可塑性合成
繊維シート２を熱融着したもの，あるいは波形シート１
の両面に, 平面状のシート２を熱融着したものである。
そして，波形シート１は，乾式法で得られたものであ
り, かつ活性炭素繊維を10重量％以上含有していること
が必要である。波形シートの主成分である活性炭素繊維
は，他の活性炭に比べて吸着速度が極めて速く，このよ
うな特性を有する活性炭素繊維を使用してはじめて，吸
着容量が大きく，しかも圧力損失の小さい吸着材を得る
ことができるのである。

【０００９】上記で使用する活性炭素繊維は，比表面積
が 500〜2500m²／ｇのものが好ましく,500m²／ｇ未満で
は吸着能力が低下し，また，2500m²／ｇを超えると，吸
着能力より活性炭素繊維の製造コストの増加が大きくな
る。

【００１０】また，波形シートは，良好な吸着性能を保
持するために少なくとも活性炭素繊維を10重量％, 好ま
しくは20重量％以上含有していることが必要であり，活
性炭素繊維のみで形成してもよいが，保形性を上げる等
の目的で他種の繊維を含有させてもよい。

【００１１】波形シートの厚みは，0.８〜3.０mm, 好ま
しくは 0.8〜 2.0mmであることが必要である。この厚み
が0.８mm未満では，波形シートの単位体積当たりの吸着
能力が低下し，さらに，波形シートの製造時，均一性に
欠ける等の欠点を有する。厚みが3.０mmを超えると，波
形シートの成形性が悪くなる。また，波形シートの目付
は，成形性の点から40〜 250ｇ／ｍ² が好ましい。

【００１２】波形シートは，乾式法で得られたものを用
いる必要があり，湿式抄紙法で得たシートでは，このシ
ートを波形状に成形する際に, 山部や谷部に割れやひび
が入りやすく，均一な形状のものを得ることが困難であ
る。また，乾式法では，湿式抄紙用バインダーのような
活性炭素繊維の細孔閉塞作用も少なく，活性炭としての
機能が低下することもない。

【００１３】乾式法の一例としては，活性炭素繊維と熱
融着型のバインダー繊維とを開繊混合し，さらに通常の
カード機で混合して得たカードウエブの複数枚を積層し
て熱処理することにより平面状のシートを得る方法があ
る。

【００１４】波形シートの製造と，平面状シートとの接
合は，例えば通常の波形フェルト連続製造装置によって
行うことが可能であり，上記で得た活性炭素繊維を含有
した平面状シートを賦形ロールに通して波形に賦形し，
波形シートの片面又は両面に合成繊維の平面状シートを
熱融着して得ることができる。また，波形シートと合成
繊維の平面状シートを直接接合するのではなく，ポリエ
チレン，ポリプロピレン，ポリエステル，ポリアミド等
もしくはこれらの海島構造や芯鞘構造の複合繊維等から
なるホットメルト型のバインダー繊維を介在させて熱融
着させてもよく，バインダー繊維は，目付けが10〜80ｇ
／m²の不織布状にして用いるのが好ましい。

【００１５】波形シートの波高（図１のＨ）は５〜30m
m，特に10〜20mmの範囲が好ましい。波高が５mm未満で
は圧力損失が大きくなり，また，30mmを超えると圧力損
失は小さくなるが，本発明の吸着エレメントを用いた吸
着層の厚みが過大化したり，成形体の強度が低下する等
の問題を生じる。

【００１６】また，波ピッチ（図１のＰ）は，１cm当た
り0.５〜4.０山，特に1.０〜3.０山が好ましい。波ピッ
チが１cm当たり0.５山未満の場合は，圧力損失は小さく
なるが，吸着容量の低下や経方向の強度低下が問題とな
る。一方，4.０山を超えると吸着容量は大きくなるが，
圧力損失が急上昇する。

【００１７】波形シートを構成する活性炭素繊維の種類
は，アクリル系，セルロース系，ピッチ等のいずれでも
よい。また，活性炭素繊維と混合する他の繊維として
は，綿等の天然繊維，再生繊維や，ポリアミド繊維，ポ
リエステル繊維，ポリアクリルニトリル繊維，ポリエチ
レン繊維等の合成繊維があるが，特に合成繊維の一種で
ある熱融着型のバインダー繊維,例えば芯成分がポリエ
チレンテレフタレート(ＰＥＴ），鞘成分が共重合ＰＥ
Ｔである芯鞘構造のポリエステル系バインダー繊維が好
ましい。

【００１８】本発明の吸着エレメントを構成する他の構
成部材である平面状の熱可塑性合成繊維シート２として
は，ポリエステル，ポリアミド等の熱可塑性合成繊維を
混合したウエブ，あるいは前記の合成繊維に熱融着型の
バインダー繊維を混合したウエブ，織物，編物，メッシ
ュ状物等を用いることができる。

【００１９】本発明の吸着エレメントは，このエレメン
トの稜線を同方向にして多層に積層するか，あるいは図
２で示すように，円柱状に巻き込んで成形し，波部と平
面状の熱可塑性合成繊維シートによって形成される透孔
方向に流体を通過させて処理するものである。

【００２０】本発明の吸着エレメントは，活性炭素繊維
を含有する波形シートが乾式法で得られたものであり，
かつ，波形シートと平面状の熱可塑性合成繊維シートと
を熱融着しているので，接着による活性炭素繊維の吸着
能力低下がほとんどなく，活性炭素繊維の有する吸着性
能を十分に発揮することが可能であり，吸着容量が大き
く，かつ圧力損失の小さい吸着材である。

【００２１】また，波形シートと合成繊維の平面状シー
トとの接着に接着剤を使用していないので耐水性が良好
であり，液相，気相における固形分の濾過，微量不純
物，有害成分の吸着除去等に使用可能であり，具体的に
は，空気浄化フィルターとして悪臭物質の除去及び調
湿，化学工業や印刷工場等における溶剤臭の除去等，広
範な分野で使用することができる。

【００２２】

【実施例】次に，本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお，実施例中における評価は次のようにして行っ
た。 (1) 成形性 長さ１ｍ×幅１ｍの吸着エレメントの透孔方向の両端面
において，波高部の圧潰部分と谷部における未接着部分
との合計数Ａを，波高部と谷部の合計数Ｂで除して，次
の２段階で評価した。 ○：Ａが10％未満, ×：Ａが10％以上 (2) 圧力損失 ＪＩＳ−Ｂ９９０１に準じて測定した。 (3) 吸着性能 アゾ系モノスルホン酸型酸性染料（フアストレツドＡ：
分子量400)の100mg/lの水溶液１リットル中に吸着エレ
メントの断片（５cm×５cm) を投入し３分間攪拌した
後，前記の断片を取り出して吸着率を測定し, 次の３段
階で評価した。 ◎：吸着率50％以上, ○：吸着率25％以上, 50％未満,
△：吸着率25％未満

【００２３】実施例１ 比表面積1500m²/gのピッチ系活性炭素繊維65重量％と，
４ｄ×64mmのＰＥＴ綿35重量％を混繊し，通常のカード
ウエブ，ニッドルパンチ方式により，目付60ｇ／ｍ²,厚
み0.95mmの活性炭素繊維含有シートを製造した。 次い
で, 上記で得たシートを賦形ロールに通して波形シート
とし，さらに，波形シートの片面に融点が90℃である目
付20ｇ／ｍ² のポリエステル系バインダー繊維ウエブ
(ダイアボンド工業社製メルトロンPES250) を 130℃で
熱接着し，吸着エレメントを得た。この吸着エレメント
は，波高が8.0mm,波ピッチが１山／cmであった。上記で
得た吸着エレメントを図２で示したように円柱状に巻き
込んで，直径10cm，長さ10cmの渦巻き状物を作成した。
得られた渦巻き状物の成形性と，圧力損失及び吸着性能
の評価結果を表１に示す。

【００２４】実施例２ 比表面積1200m²/gのピッチ系活性炭素繊維65重量％と，
４ｄ×64mmのＰＥＴ綿35重量％を混繊して，目付 120ｇ
／ｍ² ，厚み1.５mmの活性炭素繊維含有シートとした以
外は，実施例１と同様にして吸着エレメントの渦巻き状
物を作成し，評価した。

【００２５】実施例３ 実施例１で得た活性炭素繊維含有シートを用いて，賦形
ロールで波形シートを作成する際に，波高8.０mm，波ピ
ッチ２山／cmとする以外は，実施例１と同様にして吸着
エレメントの渦巻き状物を作成し，評価した。

【００２６】実施例４ 実施例１で得た波形シートの片面に，融点が90℃である
目付20ｇ／ｍ² のポリエステル系バインダー繊維ウエブ
(ダイアボンド工業社製メルトロンPES250)とポリエス
テル製不織布（ユニチカ社製マリックス20407WTD) を重
ねて 130℃で熱接着する以外は，実施例１と同様にして
吸着エレメントの渦巻き状物を作成し，評価した。

【００２７】比較例１ 実施例１で得た活性炭素繊維含有シートを用いて，賦形
ロールで波形シートを作成する際に，波高8.０mm，波ピ
ッチ５山／cmとする以外は，実施例１と同様にして吸着
エレメントの渦巻き状物を作成し，評価した。

【００２８】比較例２ 実施例１で得た活性炭素繊維含有シートを用いて，賦形
ロールで波形シートを作成する際に，波高4.０mm，波ピ
ッチ１山／cmとする以外は，実施例１と同様にして吸着
エレメントの渦巻き状物を作成し，評価した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から明らかなように，実施例１〜４で
は，いずれも成形性が良好であり，また，圧力損失と吸
着性能も優れていた。一方，比較例１，２では，いずれ
も成形性が悪く，また，比較例１では，吸着性能は良好
であるが，圧力損失が大きいものであった。比較例２で
は，圧力損失は小さいが，吸着性能が劣るものであっ
た。

【００３１】

【発明の効果】本発明の吸着エレメントは，乾式法で得
られた，活性炭素繊維を含有する波形シートの片面又は
両面に平面状の熱可塑性合成繊維シートを熱融着してい
るので，成形が容易であり，水に対しても十分な強度を
有している。また，活性炭素繊維は波形シートに含有さ
れているため，形態的に単位面積当たりの活性炭素繊維
の含有量が多くなり，成形時に活性炭素繊維の細孔が接
着剤で閉塞され難いことと相まって，吸着性能にも優れ
ている。さらに，波形シートの波部と平面状シートとの
間に透孔が形成されるので圧力損失が小さく，空気浄化
フィルター，溶剤臭の除去フィルター，水中における有
機物質の除去等の用途に好適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸着エレメントの一実施態様を示す部
分断面図である。

【図２】本発明の吸着エレメントを円柱状に成形する際
の成形途中の状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 波形シート ２ 平面状の熱可塑性合成繊維シート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾式法で得られた, 活性炭素繊維を10重
   量％以上含有し，波高が５〜30mm, 波ピッチが１cm当た
   り0.５〜４山, 厚さが0.８〜3.０mmの波形シートの片面
   又は両面に, 平面状の熱可塑性合成繊維シートを熱融着
   してなることを特徴とする吸着エレメント。