JP2806582B2

JP2806582B2 - 活性炭素繊維シート及びフィルター

Info

Publication number: JP2806582B2
Application number: JP1340348A
Authority: JP
Inventors: 恭行奥
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH03202108A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は活性炭素繊維と繊維径１μｍ以下の有機合成
繊維からなる活性炭素繊維シートに関するものであり、
有毒ガスおよび浮遊微小粒子捕集の両性能をかね備え
た、かつ難燃性の高性能のフィルターに関するものであ
る。

［従来技術］近年、悪臭や有機溶剤等の有毒ガスと粉塵等の浮遊微
小粒子が公害問題として論議される場が多くなってきて
いる。

有毒ガスを防ぐ手だてとして、吸着性物質、特に活性
炭が利用されており、また活性炭素繊維はガス吸着速度
が極めて速い等の理由から、急速に展開が図られてい
る。

しかし、微小粒子の除去に関しては、活性炭フィルタ
ーとは別に微小粒子除去用のフィルターを用いる場合や
活性炭フィルターと微小粒子除去フィルターを組合せ二
次加工したフィルターを用いる場合がある。これらは製
造工程が煩雑であり、改善が望まれている。

活性炭素繊維をシート化する場合、活性炭素繊維には
自着性がないため、バインダーが必要である。活性炭素
繊維のバインダーとしては種々の溶液型やエマルジョン
型の液状バインダーおよび繊維状バインダーが一般的で
ある。

液状ハインダーの使用は、活性炭素繊維の細孔を塞ぎ
吸着能力を低下させるため好ましくない。また、微小粒
子の除去には効果はない。繊維状ハインダーの使用は、
活性炭素繊維の脱落を防止し、充分な強度をもったシー
トを得るためには多量の繊維状バインダーを必要としシ
ート内の活性炭素繊維の含有量を低下させる。また、繊
維状、バインダーもその繊維径が大きく、微小粒子の捕
集を効果的に除去することはできない。

［発明が解決しようとする課題］上記の課題を解決するための手段として、いくつかの
方法が開示されている。

特開昭62−155914号公報で活性炭素繊維、極微細径ガ
ラス繊維、セルロース繊維を用いた濾紙が開示されてい
る。活性炭素繊維は吸着性が高く、極微細径ガラス繊維
は捕集性能が高いが、ともに自着性がないためシートを
形成させるためには、上記成分以外にさらにバインダー
を添加する必要があり、活性炭素繊維の量が低下し好ま
しくない。バインダーとしてリンターパルプや麻パルプ
等のセルロース繊維が用いらているが、これらの繊維は
可燃であり、シートが可燃性であることは避けられな
い。また、極微細ガラス繊維は使用時に極微細繊維の脱
落が避けられず、振動、加工等によりシート自体からの
発塵が顕著である。

特開昭60−129112号公報では活性炭と活性炭素繊維を
単独または混合したもの、サブミクロン寸法のガラス繊
維医（極微細ガラス繊維）、フィブリル化結合剤繊維を
用いた不織フィルター材料が開示されている。特開昭60
−94700号公報では活性炭と活性炭素繊維を単独または
混合したものとフィブリル化アクリル繊維を用いたもの
が開示されている。前者は極細ガラス繊維が使用されて
おり好ましくない。また、前者のフィブリル化結合材繊
維とはポリエステル、ポリオレフィン、アクリル重合体
などの繊維にせん断力を加えることなどにより得たも
の、後者のフィブリル化アクリル繊維とはアクリル重合
体繊維を同様にせん断力を加えることなどにより得たも
のとしているが、これらの有機繊維を用いた濾材では繊
維が柔軟であることから極細ガラス繊維に比べ、圧力損
失が高くなるという欠点がある、また、これらの繊維は
可燃であり難燃性が必要とされる用途では利用できな
い。

このように、シート強度を維持し、有毒ガスの吸着性
・微小粒子の捕集効率といった性能を両立させることは
困難である。同時に難燃性を付与することも困難であ
る。

本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、
活性炭素繊維にバインダーとして繊維径１μｍ以下の有
機合成繊維を用いた、吸着能力を高度に維持し、浮遊微
粒子を高利強く捕集する、なおかつ難燃性の活性炭繊維
シート及び該シートからなる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］本発明者らは前記の課題を解決するため鋭意研究を行
った。その結果、活性炭素繊維とバインダーとして繊維
径１μｍ以下の有機合成繊維を使用することにより得ら
れたフィルターが、活性炭素繊維の吸着能力を損うこと
なく、高捕集率が得られ、難燃性であること見い出し本
発明を完成した。

即ち、本発明は、活性炭素繊維と剛直鎖合成高分子か
ら得られる繊維径１μｍ以下のミクロフィブリル化有機
合成繊維を含有し、該有機合成繊維が５〜50％、該活性
炭素繊維が95〜50％の範囲で含有してなる活性炭素繊維
シートである。

また、該活性炭素繊維シートを加工したフィルターで
ある。

上記活性炭素繊維シートはフィルターとして用いるこ
とが可能である。

以下本発明の詳細な説明を行う。

本発明で用いられる活性炭素繊維は比表面積、吸着能
等の目的に応じて選択できるが、水に分散するものであ
ればよい。分散しにくい場合は粘剤や分散剤を適宜添加
し撹拌すればよい。平均繊維長は0.05mm〜15mmで、好ま
しくは0.5mm〜10mmである。0.05mmより短いとシードが
緻密になりシートの通気性が低下し、15mmより長いと水
中での分散が悪くなる。

本発明では繊維径１μｍ以下の有機合成繊維が、バイ
ンダーとしての能力、捕集効率が優れているため用いら
れる。有機合成繊維としては、従来用いられてきたよう
な柔軟なものはフィルターの圧力損失が高くなり好まし
くないので、できるだけ剛直なものが好ましく、特に剛
直鎖状高分子と総称される材料からなる有機合成繊維が
有効である。剛直鎖状高分子とは、溶液中直線状を維持
する鎖長が50オングストローム以上ある高分子のことで
あり、例えば、ポリ（Ｐ−フェニレンテレフタルアミ
ド）、ポリ（Ｐ−ベンズアミド）、ポリ（Ｐ−フェニレ
ンベンゾビスチアゾール）、ポリ（Ｐ−フェニレンベン
ゾビスオキサゾール）、ポリ（アミドヒドラジド）、ポ
リヒドラジド、ポリ（Ｐ−フェニレンテレフタルアミド
−3,4−ジフェニルエーテルテルフタルアミド）などが
ある。

繊維径１μｍ以下の繊維を得る方法の一例として、剛
直鎖状高分子の繊維あるいはパルプ状物に特開昭56−10
0801号公報に開示されている方法を用いミクロフィブリ
ル化したものがあげられる。この方法は一般の製紙工程
で用いられているリファイナー等による処理とは異な
り、均質化装置を用いて繊維あるいはパルプ状物をミク
ロフィブリル化するものである。すなわち、水に分散さ
せ、剛直鎖状高分子から得られた繊維のスラリーをその
前後に200kgf/cm²以上の圧力差を設けたオリフィスを高
速で通過させ、直ちに減速することによりスラリー粒子
にせん断力を加えると、繊維が繊維軸の方向に縦分割さ
れたミクロフィブリル状になる。この工程を繰り返すこ
とにより得られた物である。具体的な例としては、ポリ
（Ｐ−フェニルレンテレフタルアミド）のミクロフィブ
リル化繊維（MFC−400、ダイセル化学社製）等があげら
れる。

本発明で用いる有機合成繊維は、通常用いらる繊維を
摩擦する方法やせん断する方法では到底得ることができ
ない、１μｍ以下という微細な繊維径を有しているため
繊維間の結合能力が非常に大きく、活性炭素繊維との絡
み合いがよく、他にパルプ等のバインダーを必要としな
い。また、抄紙機のワイヤー上に形成された湿紙の強度
が強いため、次の工程への転移が容易であり、通常の抄
紙設備で効率よく製造できる。

繊維径１μｍ以下の有機合成繊維の量はシート重量に
対し、５％〜50％で、好ましくは10％〜40％である。繊
維径１μｍ以下の有機合成繊維の量が５％より少ないと
シートの強度が弱く、また捕集効率も悪いが、50％より
多いと捕集効率は上がるものの、圧力損失が上昇するた
め好ましくない。

また、シートにさらにかさ高性を持たせるため、上記
の剛直鎖高分子のウィスカーを混合することも効果的で
ある。また、難燃性のフィブリッドをさらに混合しても
よい。

本発明の活性炭素繊維シートは必要であれば、撥水剤
をスプレー、塗布、含浸し、乾燥することにより、撥水
加工してもよい。また、サイズ剤をスラリーに混合し、
抄紙してもよい。

本発明の活性炭素繊維シートは必要であれば、他の天
然繊維、合成繊維、無機繊維を混合し、抄紙することも
可能である。また、無機填料を混合し、抄紙することも
可能である。さらに、天然・化学消臭剤、天然・合成香
料を含有させることも可能である。ただし、これらの物
質を含有量が本発明のシートの性能を阻害する範囲であ
ってはならない。

本発明の活性炭素繊維シートは必要であれば、裏打ち
材を接着することも可能である。裏打ち材は通気性の良
いものが好ましい。接着方法は市販の接着剤を使用して
も良いし、裏打ち材が熱溶融性であれば熱融着してもよ
い。

本発明の活性炭素繊維シートはカッター、スリッター
等で容易に切断加工可能でユニットなどに組み込み、フ
ィルターとして使用可能である。また、ひだ織り加工、
波型加工を施しても破損することがなく、片面あるいは
両面段ボールを作成し、波型の稜線方向が、平行または
直行するように積層し、あるいは円筒状に巻き付けハニ
カム構造体とし、フィルターとして使用することも有効
である。

［作用］本発明の活性炭素繊維シートは、活性炭素繊維にバイ
ンダーとしての機能と微小粒子の捕集としての機能を有
する繊維径１μｍ以下の有機合成繊維を用いることによ
り活性炭素繊維の細孔を塞ぐことがなく、悪臭、溶剤等
の吸着量の大きい、微小粒子の捕集効率の高いフィルタ
ーとして有効に作用する。

［実施例］以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、
本発明は本実施例に限定されるものではない。

実施例において記載の部、％すべて重量によるもので
ある。

（実施例１〜３）活性炭素繊維（比表面積1500m²/g、ベンゼン吸着能53
0mg/g、日本カイノール社製）を水中に添加し、0.3％濃
度に調製し、SV型往復反転式撹拌機（島崎製作所製、ア
ジター）で分散後、難燃製ミクロフィブリル化繊維（MF
C−400、ダイセル化学社製）をアジターで撹拌しながら
添加混合した。このとき活性炭素繊維とMFC−400の混合
比を90/10（実施例１）、80/20（実施例２）、60/40
（実施例３）の３水準調製した。ついで該スラリーに水
を加え各々0.1％に希釈し、乾燥重量で80g/m²のシート
を角型手抄装置（金網80メッシュ−金網寸法25cm×25c
m）で抄紙後、プレス、乾燥し活性炭素繊維シートを得
た。

（比較例１〜３）実施例１〜３と同様の方法で分散した活性炭素繊維の
スラリーに極細ガラス繊維（ジョンマンビル社製、CODE
106、繊維径0.54〜0.68μｍ）、フィブリル化アクリル
繊維を各々添加混合した。活性炭素繊維／極細ガラス繊
維／フィブイル化アクリル繊維の混合比は80/10/10（比
較例１）、65/25/10（比較例２）、10/50/40（比較例
３）の３水準調製した。実施例１〜３と同じ方法で活性
炭素繊維シートを得た。活性炭素繊維の脱落はなかっ
た。

（比較例４）フィブリル化アクリル繊維をリンターパルプと麻パル
プに代える以外は比較例１〜３と同じ方法で活性炭素繊
維シートを得た。活性炭素繊維／極細ガラス繊維／リン
ターパルプ／麻パルプの配合比は45/15/20/10で調製し
た。

以上、実施例１〜３、比較例１〜４の物性の測定結果
を表１に記す。項目は、厚み、引張強度、ベンゼン吸着
能、圧力損失及び捕集効率である。なおベンゼン吸着能
はJIS−K1417で測定した。圧力損失および捕集効率はJI
S−B9908の形式１により風速5.3cm/秒で測定した。ま
た、捕集効率の測定はDOPエアロゾル（フタル酸ジオク
チル、粒径0.3μｍ）を用いて測定した。また、燃焼性
と燃焼後シート形態が維持されてるか否かを○×で表し
た。結果を表１に示す。

［発明の効果］本発明の活性炭素繊維シートは活性炭素繊維と繊維径
１μｍ以下の有機合成繊維からなる。繊維径１μｍ以下
の有機合成繊維にはバインダーとしての機能だけでなく
微小粒子を効率よく捕集する機能を有するため、本発明
の活性炭素繊維シートは強度を維持し、吸着性が高く、
なおかつ捕集効率も高いフィルターであり、さらに、難
燃性である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】活性炭素繊維と剛直鎖合成高分子から得ら
れる繊維径１μｍ以下のミクロフィブリル化有機合成繊
維を含有し、該有機合成繊維が５〜50％、該活性炭素繊
維が95〜50％の範囲で含有してなる活性炭素繊維シー
ト。
【請求項２】請求項１記載の活性炭素繊維シートを加工
したフィルター。