JP3597724B2 - Method for manufacturing a member for adsorption treatment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルデヒド類やケトン類のようなカルボニル基含有化合物等の臭気成分や無臭の有害気体成分等の被吸着成分を、簡便にしかも効率よく吸着除去することのできる単層または複層の吸着処理用部材を製造する方法に関するものであり、この技術は、特に自動車や住宅・家屋等の室内における吸着処理に有効に活用することができる。
【0002】
【従来の技術】
ガス中の臭気成分を除去する方法として、汚水処理設備や都市ごみ焼却設備のような大規模設備の場合、臭気成分との反応性を有する薬剤を溶解した洗浄水等を用いた散水洗浄装置等が使用されている。しかし、トイレや室内、あるいは車輛室内のように限られた空間内において吸着処理を行う場合には、大規模な散水洗浄設備等を付設することができないので、通常は活性炭等の物理的吸着剤を利用した吸着処理法が広く活用されている。
【0003】
一方、自動車等の車輛室内には、燃料やオイル等の分解ガス、タバコに由来する燃焼生成物、内装用ボード類や車内装備の接合等に用いられる接着剤や断熱用発泡樹脂等から揮散する有機化合物等の悪臭または無臭有毒な気体成分が存在していることが確認されている。また住宅・家屋においても、タバコに由来する燃焼生成物はもとより、断熱材や合板材、接着剤等から揮散してくる有害物質によるシックハウスが問題になっているように、有害気体成分が存在している。
【0004】
これらの悪臭または無臭有毒な気体成分(以下単に気体成分ということがある)中には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、ベンズアルデヒド等のカルボニル基含有化合物が含まれている。しかし、通常、空気清浄機等に用いられている物理的吸着剤である活性炭単独では、これらの化合物の吸着除去能が不充分であった。
【0005】
また、活性炭等の物理的吸着剤は、吸着サイト内に被吸着成分を捕捉することにより吸着除去能を発揮するが、被処理ガス中の湿分(水分)も吸着してしまうため、吸着剤の吸着サイトが水分で飽和されると、それ以上、吸着性能が発揮されない。
【0006】
そこで、水分が存在する屋内や自動車室内等でも、気体成分を吸着除去できる吸着剤について種々の検討が行われている。本願出願人は、上記カルボニル化合物と、水分存在下で反応し得るフェノール系化合物を見出し、この化合物を担持させるための吸水性物質を含む組成物について既に出願した(特願平10−271386号)。
【0007】
上記吸着処理用組成物は、吸着処理に必要な表面積を確保するためには粉末状や粒状物であることが好ましいが、粉末状や粒状物では吸着処理装置や空気清浄用フィルタに適用しにくいため、通常、不織布等の気体通過性素材に挟持して使用される。このとき、気体通過性を考慮して、坪量(単位面積当たりの重量:g/m2)の小さい(目の粗い)気体通過性素材を用いると、吸着処理用組成物が微細な場合には気体通過孔から脱離してしまい、商品価値がなくなったり、充分な吸着性能を発揮できなくなる恐れがあるという問題があった。
【0008】
吸着処理用組成物を大粒径の2次粒子とすることも試みられているが、大粒径にすると吸着処理に必要な表面積が少なくなって吸着効率が低下する上に、粒状化のためのバインダー樹脂が吸着処理用組成物の表面を覆うことによって吸着性能が阻害されることがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このため、吸着処理に必要な表面積を確保しながら、吸着剤粒状物の脱離が起こらず、かつフィルタ等に使用することのできるシート形状に成形する手法の確率が望まれている。
【0010】
そこで本発明では、吸着性能を阻害せずに、簡単にシート状にすることのできる吸着処理用部材の製造方法を確立すると共に、良好な吸着性能と接着性を両立し得る吸着処理用部材を提供することを課題として掲げた。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、散布用基体上に、平均粒径400〜600μmのゼオライト系の第1の吸着剤を散布すると共に、第1シート状部材に接着剤を塗布し、この接着剤が塗布された第1シート状部材を、散布された第1の吸着剤上に載置して接着剤と第1の吸着剤を接着させることによって、第1シート状部材とゼオライト系第1吸着剤が固着された吸着処理用部材を製造する方法であって、第1シート状部材に塗布された接着剤重量が、第1シート状部材上に固着されたゼオライト重量の10〜60重量%となるように、接着剤量とゼオライト量を調整するものである。
【0012】
この構成の採用によって、ゼオライト系吸着剤を強固にシート状部材に接着することができた。また、吸着剤表面を覆って吸着性能を阻害するような余分な接着剤が存在しないため、良好な吸着性能を発揮する。
【0013】
上記第1シート状部材が繊維製の不織布であることが好ましく、この場合、不織布を形成する繊維の平均径をX(μm)、不織布の坪量をY(g/m2)とするときに、接着剤重量Wは下記式を満足するように調製することが推奨され、吸着性能と接着性を両立させることができる。
W=W0×(Y/30)×(18/X)
ただし、W0は、10〜60g/m2
【0014】
上記吸着処理用部材は、そのままケーシングに入れて使用することもできるが、第2のシートを用いて複層タイプの吸着処理用部材とすることもできる。複層タイプの吸着処理用部材としては、上記単層タイプの吸着処理用部材に、第2の吸着剤と第2シート状部材とが積層されることにより、第1および第2シート状部材によってゼオライト系の第1の吸着剤と第2の吸着剤とを挟持した構成を有すると共に、第1および第2シート状部材のうち少なくとも一方が通気性を有しているものである。2種類の吸着剤の併用と、挟持構成の採用によって、簡単な構成で、多種の被吸着成分を吸着することができる吸着処理用部材となった。
【0015】
ゼオライト系の第1の吸着剤が、ゼオライト表面に、水分の存在下で被吸着成分と反応する吸着性化合物が担持されて形成されているものである構成、さらに、被吸着成分がカルボニル基含有化合物であり、吸着性化合物が、一価フェノール、多価フェノール、およびこれらの誘導体よりなる群から選択される少なくとも1種の化合物である構成、ゼオライトがH型ゼオライトである構成は、いずれも第1の吸着剤の好ましい実施態様である。
【0016】
第2の吸着剤が物理的吸着剤である構成、特に、活性炭、シリカゲル、アルミナ、ベントナイト、ケイソウ土およびボーキサイトよりなる群から選択される1種以上である構成は、第2の吸着剤の好ましい実施態様である。
【0017】
複層タイプの吸着処理用部材においては、第1および第2シート状部材のいずれかが通気性を有していれば吸着処理は可能であるが、両方とも通気性素材であれば、吸着処理効率の向上が図れるため好ましい。さらに、安価であり、用途に応じて種々の強度や坪量のものを幅広く選択できる点で、第1および第2シート状部材として不織布を使用することが推奨される。また、吸着処理用部材の強度を高めるために、シート状部材同士が間欠的に接合している構成の採用が好ましい。
【0018】
複層タイプの吸着処理用部材を製造する場合は、上記製造方法において、散布用基体として、第2の吸着剤が予め固着されている第2シート状部材を用いる方法の採用が簡便である。また、予め第2の吸着剤が固着され、ゼオライト系の第1の吸着剤が散布された第2シート状部材の上に、接着剤が塗布された第1シート状部材を載置した後、加熱および加圧することにより、第1および第2シート状部材を間欠的に接合する方法を採用すれば、第1および第2シート状部材が剥がれにくく、高強度で加工性に優れた吸着処理用部材を提供できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法により製造される吸着処理用部材は、単独で、またはケーシング等に装填して、吸着処理装置や空気清浄用フィルタとして利用できるように、シート状を呈している。吸着処理効率を考慮すると、吸着剤は表面積が大きい微細な粒状物であることが好ましい。しかし、粒状物をシート状にするために接着剤を用いると、吸着剤の表面が接着剤に覆われて吸着性能が損なわれてしまう。
【0020】
そこで本発明者らは、第1吸着剤をゼオライト系に限定して、吸着効率と平均粒子径の関係、適切な接着剤量でシート状部材に固着し得る粒径条件等を検討した結果、平均粒径400〜600μmのゼオライト系吸着剤を、そのゼオライト重量の10〜60重量%の接着剤でシート状部材に固着することによって、良好な吸着効率と接着性能が得られることを見出し、本発明に想到した。以下、本発明を詳細に説明する。
【0021】
本発明の製造方法により製造される吸着処理用部材は、第1シート状部材とゼオライト系第1吸着剤からなる単層タイプと、第1および第2シート状部材に第1および第2吸着剤が挟持された構成の複層タイプに分かれている。
【0022】
単層・複層いずれのタイプでも、ゼオライト系の第1の吸着剤は、第1シート状部材に、ゼオライト重量の10〜60重量%の接着剤で固着される。第1シート状部材に塗布された接着剤重量が、第1シート状部材に固着されたゼオライト重量の10〜60重量%でなければならない。この範囲に入っているか否かは、吸着処理用部材の任意の面積(厚みを考慮しないで)を切り取ったときに、切り取られた部分に存在しているゼオライトの重量と接着剤量を測定することによって判定することができる。
【0023】
接着剤量がゼオライト重量の10重量%より少ないと、第1吸着剤の第1シート状部材に対する接着力が弱く、所望する量の第1吸着剤を第1シート状部材に固着させることができず、結果として吸着能力が劣った吸着処理用部材しか得られない。60重量%を超える接着剤を用いると、余分な接着剤が第1吸着剤表面に付着して、吸着サイトであるゼオライトの開孔を塞いでしまうため、やはり吸着能力が低下する。なおゼオライト系第1吸着剤の量は、用途や処理対象物質の濃度等に応じて、適宜増減可能であるが、第1シート状部材の単位面積当たり30〜300g/m2程度とすることが好ましい。
【0024】
図1には、単層の吸着処理用部材の代表例の断面説明図を示した。吸着処理用部材1は、第1シート状部材31の上に、ゼオライト系第1吸着剤21が接着剤41によって固着されて構成されている。第1吸着剤21が吸着処理用部材1の厚み方向(図1の上下方向)に複数段重なると、処理対象気体が流れにくくなると共に、吸着剤の表面を覆わずに接着剤で接着することが不可能となるので、本発明の吸着処理用部材では、第1の吸着剤は第1シート状部材表面に1段のみ固着する構成の採用が推奨される。ただし、第1吸着剤が部分的に2段以上重なっていることは製造上許容される。さらに、複層吸着処理用部材の場合は、第1シート状部材と第2シート状部材およびこれらの間の空間の存在により、吸着剤が2段以上となっても不都合はない。
【0025】
単層の吸着処理用部材1では、第1吸着剤21が部材1の表面に出ているので、ケーシング等に装填して使用することで、第1吸着剤21と被処理気体が直接接触し得るため、第1シート状部材31が通気性である必要はない。従って,プラスチックシート、種々の板材等も使用可能であるが、吸着処理効率を考慮すれば第1シート状部材41側からも被処理気体が通過して第1吸着剤21と接触することができる方が好ましい。従って第1シート状部材41としては、紙、不織布あるいは種々の素材の網状体等の通気性素材の使用が推奨される。
【0026】
特に、安価であり、軽量であると共に、用途に応じて種々の強度や坪量のものを幅広く選択できる点で不織布素材の選択が好ましい。不織布としては、坪量(目付)10〜200g/m2のものを用いるとよく、特に除塵用フィルターグレード等が好ましい。不織布の素材としては、天然繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維、これらの素材を芯鞘あるいはサイドバイサイド等に複合した複合繊維等のポリマー繊維や、非ポリマー繊維(金属、炭素等)からなるものを用いることができる。
【0027】
図1においては、接着剤41が間欠的に第1シート状部材31に塗工されている例を示したが、上記量限定を満足する限り、第1シート状部材全面塗工でも、筋塗りでも、ドット状塗工でも構わない。塗工法は特に限定されず、ロールコーティング、スプレーコーティング、ノズルコーティング、バーコーティング法が採用可能である。
【0028】
接着剤としては、ポリ酢酸ビニルや酢酸ビニル−エチレン共重合体(EVA)等の酢酸ビニル樹脂;(コ)ポリ(メタ)アクリル酸エステル等のアクリル樹脂;ポリウレタン樹脂;ポリエステル樹脂;ポリオレフィン樹脂;SBSやSIBS等のスチレン樹脂;天然ゴム、合成ゴム等のゴム;ポリビニルアルコール;その他公知の接着剤が使用できる。なお、本発明の接着剤には、熱硬化反応等によって完全硬化する接着剤はもとより、感圧性接着剤、いわゆる粘着剤も含まれるものとする。接着剤は、エマルジョン型、溶剤(水または有機溶剤)型、無溶剤型、ホットメルト型のいずれでもよい。
【0029】
第1シート状部材として不織布を選択した場合は、不織布の中に接着剤が浸透してしまい、吸着剤の接着に寄与しない場合があるが、接着剤の量がゼオライト量の10〜60重量%であれば、良好な接着性を示す。またゼオライトは、第1シート状部材の単位面積当たり30〜300g/m2塗布されることが好ましいので、これを基準に不織布に塗布すべき接着剤量の目安を示せば、下記式のようになる。
W=W0×(Y/30)×(18/X)
ただし、W0は、10〜60g/m2
【0030】
ここで、Xは、不織布を形成する繊維の平均径(μm)であり、繊維の断面が円形ではない場合は、繊維の外接円の半径とする。またYは、不織布の坪量(g/m2)である。W0は、Xが18μm、Yが30g/m2の不織布を用いて、アルデヒドの除去性能を調べたときの最適接着剤量である。10g/m2より少ないと接着力が不足し、60g/m2を超えるとアルデヒド除去性能が劣るものとなる。この基準条件から上記式が導かれ、この式を利用すれば、不織布の種類が変わっても、良好な接着特性と吸着性能とを両立し得る接着剤量が簡単にわかる。
【0031】
ゼオライト系の第1の吸着剤としては、平均粒径400〜600μmのものを用いる。400μmより小さいと、本発明の好ましい製造方法で製造したときに第1シート状部材に接着しにくいため不適である。粒径が小さいと接着面積が小さくなるためであると考えられる。しかし600μmを超えるものは、表面積が小さくなるため、吸着処理効率が劣るため、好ましくない。この粒径範囲にするために、必要に応じて公知の造粒手段を用いてもよい。
【0032】
第1吸着剤としては、ゼオライト単独で用いるよりも、ゼオライトを吸水性のある担持用物質として利用して、このゼオライトに、水分の存在下で被吸着成分と化学的に反応して、この被吸着成分を吸着することのできる吸着性化合物を担持した構成のものが好ましく使用される。ゼオライトは、担持用物質ととして働くと共に、その吸水性によって空気中の水分を吸収することができるので、反応媒体となる水分を外部から補わなくても、水分存在下で行われる吸着性化合物と被吸着成分との化学反応の場として働くため、吸着性能の向上と吸着処理用部材のコンパクト化の両方を達成することができる。ゼオライトは、イオンタイプによってNa型とH型(プロトン型)に分類できるが、被吸着成分との反応性が高いという観点からは、H型ゼオライトが好ましい。被吸着成分としては、悪臭または無臭有毒な気体成分中に含まれているホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、ベンズアルデヒド等のカルボニル基含有化合物を対象とすることが、本発明の目的に合致する。
【0033】
吸着性化合物としては、水分の存在下で吸着処理能を発揮する化合物を用いる。特に、上記被吸着成分が有するカルボニル基に対して付加反応性を示す活性水素を有する化合物を用いると、化学反応によってこれらの化合物を吸着除去することができる。カルボニル基含有化合物に対して、付加反応性を示す吸着性化合物としては、一価フェノール、多価フェノール、およびその誘導体よりなる群から選択される少なくとも1種が代表的に挙げられる。
【0034】
具体的には、ヒドロキシ安息香酸、オイゲノール、3,5−,2,5−,3,4−キシレノール等の1価フェノール;レゾルシン、ビスフェノールA、カテコール等の2価フェノール;ピロガロール、プルプリン、ナリンギン等の3価フェノール;ルチン等の4価フェノール等のフェノール類が挙げられる。
【0035】
これらの吸着性化合物のうち多価フェノールに属するレゾルシンは、カルボニル基含有化合物に対して非常に優れた反応性を示すことから、吸着性化合物として極めて好ましく用いられる。また、レゾルシンと共に、修酸等の弱酸性物質や炭酸ナトリウム等の弱塩基性物質を併用すると、アルデヒド等に対する捕捉効果が一段と高められ、一層優れた吸着処理効果を発揮する。これは、上記弱酸性物質や弱塩基性物質がレゾルシンとホルムアルデヒドとの反応の触媒として作用するためと考えられ、こうした効果は、レゾルシン以外の一価フェノールや多価フェノールを吸着性化合物として使用する際にも同様に有効に発揮される。
【0036】
本発明の製造方法により製造される吸着処理用部材では、上記吸着性化合物をゼオライトに担持させて第1の吸着剤として用いることにより、被吸着成分の代表であるカルボニル基含有化合物に対して、高レベルの吸着処理効率が得られる。また、一旦吸着処理した後は、反応物がゼオライト中に取り込まれるため、被吸着成分が単独で再放出されることはない。さらにこの吸着反応は、水の共存下で進行するため、空気中の湿分(水分)によって吸着性能が阻害されることもない。しかも、従来技術で採用されていたアミン系またはアンモニア系の吸着性化合物のように、薬剤自体に臭気問題があったり、腐食性の高い酸イオンを生成したり、また昇華性がある等の問題も有していない。
【0037】
ゼオライトに吸着性化合物を担持させる方法は、吸着性化合物が液状である場合は両者を混合して、必要であれば前記所定範囲になるように造粒し、吸着性化合物が固体である場合は、水やメタノール等の適当な溶媒に溶解してから、両者を混合し、加熱処理して溶媒を除去すればよい。水は、反応媒体となるので粒状体中に残存していても良い。なお、水が残存していなくても、ゼオライトが空気中の湿分を吸収するため、あえて補給する必要はないが、吸着処理の初期から高レベルの吸着処理活性を発揮させるには、当初から適量の水分をゼオライトに吸収させておくことが望ましい。
【0038】
吸着性化合物の量としては、吸着処理活性や飽和担持量、求められる吸着性能などを考慮して適当に選定すればよいが、ゼオライト重量に対し、0.1〜50重量%とすることが好ましい。0.1重量%より少ないと吸着性能が充分発揮されず、50重量%を超えて加えても、それ以上の吸着性能の向上が見られないからである。より好ましい吸着性化合物量は、ゼオライトに対して5〜20重量%である。
【0039】
図2には、本発明の製造方法により製造される複層吸着処理用部材2の代表例の断面説明図を示した。複層の場合は、これまで説明した単層の吸着処理用部材1の第1吸着剤21が固着されている面側に、第2の吸着剤22と第2シート状部材32とが積層された構成となっている。すなわち、第1シート状部材31と第2シート状部材32によって、第1吸着剤21と第2吸着剤とを挟持した構成の吸着処理用部材2となっている。ここで、5は、間欠接合部であって、第1シート状部材31と第2シート状部材が、間欠的に溶着あるいは接着等して接合している部分であって、複層吸着処理用部材2の強度を増す機能を有する。
【0040】
第1吸着剤は、化学反応を利用するものであるので、第2の吸着剤として物理的吸着剤を用いることが好ましく、例えば、活性炭、シリカゲル、アルミナ、ベントナイト、ケイソウ土およびボーキサイトよりなる群から選択される1種以上の化合物を使用することができる。悪臭成分を吸収する性能の点では、活性炭が好ましい。
【0041】
第1・第2シート状部材31および32のうちいずれかが通気性であれば、吸着処理が可能であるが、いずれのシート状部材も不織布である構成が最も好ましい。第1シート状部材31、第2シート状部材32のいずれもが熱可塑性繊維を用いた不織布であれば、間欠接合部5は、ヒートシール等の溶着手段を用いて接合することにより簡便に形成できる。
【0042】
第2シート状部材32に第2の吸着剤22を固着させる手段は特に限定されない。例えば、第1シート状部材31に第1の吸着剤21を接着剤41で固着させたのと同様に、接着剤を用いてもよい。また、第2シート状部材32を例えばポリエチレン性不織布等の熱可塑性素材で形成すれば、第2シート状部材32を加熱溶着させながら第2の吸着剤22を接触させて、両者を固着させることができる。
【0043】
以下に上記吸着処理用部材を簡単に効率よく製造することのできる本発明の製造方法について説明する。
【0044】
まず、単層吸着処理用部材の製造方法は次の通りである。
【0045】
散布用基体上に、平均粒径400〜600μmのゼオライト系の第1の吸着剤を散布すると共に、第1シート状部材に接着剤を塗布し、この接着剤が塗布された第1シート状部材を、散布された第1の吸着剤上に載置して接着剤と第1の吸着剤を接着させる。もちろん、第1シート状部材に塗布された接着剤重量が、第1シート状部材上に固着されたゼオライト重量の10〜60重量%となるように、接着剤量とゼオライト量を調整する必要がある。
【0046】
散布用基体としては、その上に第1の吸着剤を散布できればよく、特に限定されない。連続製造する場合は、走行可能なコンベアベルトを用いることもできる。また、第1シート状部材の接着剤が落下する不都合を考慮すれば、離型処理されたプラスチック板等が好ましい。吸着剤を散布するには、ホッパー等から散布用基体の上に落下するような手法等、公知の散布方法を採用する。
【0047】
接着剤は前記した方法で第1シート状部材に塗布し、この接着剤面を下側に向けた状態で、散布されている第1吸着剤の上に載せる。第1吸着剤と接着剤が接触することによって両者が固着することとなる。従って、吸着剤の散布パターン(模様)と接着剤塗布パターンを合致させておけば、第1の吸着剤が存在している部分と非存在部分とに簡単に分けることができる。
【0048】
複層の吸着処理用部材を製造する場合は、上記単層タイプを製造し、単層タイプの場合と同様にして、第2の吸着剤が固着した第2のシート状部材を製造して、両者を重ね合わせて、接着・溶着する方法が採用できる。
【0049】
また、単層タイプを製造する場合に、散布用基体として、第2の吸着剤が予め固着されている第2シート状部材を用いる方法は、さらに簡便である。すなわち、予め第2の吸着剤が固着され、ゼオライト系の第1の吸着剤が散布された第2シート状部材の上に、接着剤が塗布された第1シート状部材を載置すれば、第1シート状部材と第1の吸着剤が固着するので、複層吸着処理用部材が製造される。載置後に、例えば120℃で10秒程度加熱および加圧すれば、第1シート状部材に塗布された接着剤によって、第1シート状部材と第2シート状部材が接合する。この接合は全面であると吸着性能が低下するので、図2のように間欠的であることが好ましい。この構成の採用によって、第1および第2シート状部材が剥がれにくく、高強度で加工性に優れた複層吸着処理用部材となる。
【0050】
本発明の吸着処理用部材は、適当なケーシングに装填したり、そのままで、あるいは賦形して、吸着処理装置や空気清浄用フィルタとして利用することができる。また、被処理ガスを積極的に通過させることを前提とした通過型吸着処理に用いる以外にも、例えば建材や壁紙または置物等の表面に付着担持させて吸着処理させる方法(接触型吸着処理)に用いてもよい。
【0051】
【発明の効果】
本発明は、吸着効率と平均粒子径の関係、適切な接着剤量でシート状部材に固着し得る吸着剤の粒径条件等を検討した結果、平均粒径400〜600μmのゼオライト系の吸着剤を、ゼオライト重量の10〜60重量%の接着剤でシート状部材に固着することによって、良好な吸着性能と接着性を兼ね備えたシート状吸着処理用部材を提供することに成功した。また、接着剤量とゼオライトの粒径および重量との関係を見出したことによって、簡単に吸着処理用部材を製造する方法も提供することができた。さらに複層吸着処理用部材は、簡単な構造で、多種の非吸着成分を処理できる。
【0052】
本発明によれば、取り扱いやすいシート状の吸着処理用部材を提供できたので、そのまま、あるいはケーシング等に装填した状態で、特に自動車や住宅・家屋などの室内の吸着処理等に有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の単層タイプの吸着処理用部材を示す断面説明図である。
【図2】本発明の複層タイプの吸着処理用部材を示す断面説明図である。
【符号の説明】
1 吸着処理用部材(単層)
2 吸着処理用部材(複層)
21 ゼオライト系第1吸着剤
22 第2の吸着剤
31 第1シート状部材
32 第2シート状部材
41 接着剤
5 間欠接合部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is a single-layer or multiple-layer capable of easily and efficiently adsorbing and removing components to be adsorbed such as odor components such as carbonyl group-containing compounds such as aldehydes and ketones and odorless harmful gas components. relates to a method of producing an adsorption processing member, this technique can be effectively used in the adsorption treatment, especially in a room of an automobile, housing-house.
[0002]
[Prior art]
As a method for removing odor components in gas, in the case of large-scale equipment such as sewage treatment equipment and municipal solid waste incineration equipment, sprinkling cleaning equipment using cleaning water or the like in which a chemical having reactivity with odor components is dissolved, etc. Is used. However, in the case of performing the adsorption treatment in a limited space such as a toilet, a room, or a vehicle interior, a large-scale water sprinkling washing facility cannot be provided. Adsorption treatment methods using chlorination are widely used.
[0003]
On the other hand, in the interior of a vehicle such as an automobile, decomposition gases such as fuels and oils, combustion products derived from tobacco, adhesives used for bonding interior boards and in-vehicle equipment, and foaming resins for heat insulation are volatilized. It has been confirmed that malodorous or odorless toxic gas components such as organic compounds are present. Houses and houses also contain harmful gas components, as well as combustion products derived from tobacco, as well as sick houses due to harmful substances volatilizing from insulation materials, plywood materials, adhesives, etc. ing.
[0004]
Among these odorous or odorless toxic gas components (hereinafter sometimes simply referred to as gas components), carbonyl group-containing compounds such as formaldehyde, acetaldehyde, acrolein and benzaldehyde are contained. However, activated carbon alone, which is a physical adsorbent used in air purifiers and the like, usually has insufficient adsorption removal ability of these compounds.
[0005]
In addition, physical adsorbents such as activated carbon exhibit adsorption removal ability by trapping components to be adsorbed in adsorption sites, but also adsorb moisture (moisture) in the gas to be treated. When the adsorption site is saturated with moisture, the adsorption performance is no longer exhibited.
[0006]
Therefore, various studies have been made on an adsorbent capable of adsorbing and removing a gas component even in a room or a car room where moisture is present. The present applicant has found a phenolic compound capable of reacting with the carbonyl compound in the presence of moisture, and has already filed an application for a composition containing a water-absorbing substance for supporting the compound (Japanese Patent Application No. 10-271386). .
[0007]
The composition for adsorption treatment is preferably in the form of powder or granules in order to secure the surface area required for the adsorption treatment, but it is difficult to apply the powder or granules to an adsorption treatment device or an air cleaning filter. Therefore, it is usually used sandwiched between gas-permeable materials such as nonwoven fabrics. At this time, in consideration of gas permeability, if a small (coarse) gas-permeable material having a basis weight (weight per unit area: g / m 2) is used, if the composition for adsorption treatment is fine, There is a problem in that the material may be desorbed from the gas passage hole and lose commercial value or may not be able to exhibit sufficient adsorption performance.
[0008]
Attempts have been made to make the composition for adsorption treatment into secondary particles with a large particle size. However, when the particle size is made large, the surface area required for the adsorption treatment is reduced, so that the adsorption efficiency is reduced. When the binder resin covers the surface of the composition for adsorption treatment, the adsorption performance may be hindered.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, there is a demand for a method of forming a sheet shape that does not cause desorption of adsorbent particulates and that can be used as a filter or the like while securing a surface area required for the adsorption treatment.
[0010]
Thus, in the present invention, a method for manufacturing an adsorption treatment member that can be easily formed into a sheet without impairing the adsorption performance is established, and an adsorption treatment member that can achieve both good adsorption performance and adhesiveness is provided. The task was to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
This onset Ming, the spraying on the substrate, while spraying the first adsorbent zeolite having an average particle diameter 400~600Myuemu, an adhesive is applied to the first sheet-like member, the adhesive is applied The first sheet-like member and the zeolite-based first adsorbent are fixed by placing the first sheet-like member on the sprayed first adsorbent and adhering the adhesive and the first adsorbent. and a method of manufacturing the adsorption processing member, such that the adhesive weight applied to the first sheet-shaped member, and 10 to 60 wt% of zeolite weight fixed to the first sheet-like member on the The amount of the adhesive and the amount of zeolite are adjusted.
[0012]
By employing this configuration, the zeolite-based adsorbent could be firmly bonded to the sheet member. In addition, since there is no extra adhesive that covers the surface of the adsorbent and hinders the adsorption performance, excellent adsorption performance is exhibited.
[0013]
The first sheet-shaped member is preferably a nonwoven fabric made of fiber. In this case, when the average diameter of the fibers forming the nonwoven fabric is X (μm) and the basis weight of the nonwoven fabric is Y (g / m 2 ), It is recommended that the adhesive weight W be adjusted so as to satisfy the following formula, so that both adsorption performance and adhesiveness can be achieved.
W = W 0 × (Y / 30) × (18 / X)
However, W 0 is 10 to 60 g / m 2.
[0014]
Although the above-mentioned member for adsorption treatment can be used as it is in a casing, it can also be used as a member for adsorption treatment of a multilayer type using the second sheet. As the multi-layer type adsorption member, the first and second sheet members are formed by laminating the second adsorbent and the second sheet member on the single-layer type adsorption member. It has a configuration in which a zeolite-based first adsorbent and a second adsorbent are sandwiched, and at least one of the first and second sheet members has air permeability. The combination of two types of adsorbents and the use of the sandwiching structure provide an adsorption processing member capable of adsorbing various kinds of components to be adsorbed with a simple configuration.
[0015]
The zeolite-based first adsorbent has a structure in which an adsorbent compound that reacts with the component to be adsorbed in the presence of moisture is supported on the zeolite surface, and the component to be adsorbed contains a carbonyl group. A compound wherein the adsorptive compound is at least one compound selected from the group consisting of monohydric phenols, polyhydric phenols and derivatives thereof, and a structure wherein the zeolite is an H-type zeolite. 1 is a preferred embodiment of the adsorbent.
[0016]
A configuration in which the second adsorbent is a physical adsorbent, particularly a configuration in which the second adsorbent is at least one selected from the group consisting of activated carbon, silica gel, alumina, bentonite, diatomaceous earth, and bauxite, is preferable for the second adsorbent. It is an embodiment.
[0017]
In the case of a multi-layer type member for adsorption treatment, the adsorption treatment is possible if any of the first and second sheet members has air permeability. It is preferable because efficiency can be improved. Furthermore, it is recommended to use a nonwoven fabric as the first and second sheet-shaped members because they are inexpensive and can be widely selected from those having various strengths and basis weights according to applications. In addition, in order to increase the strength of the adsorption processing member, it is preferable to adopt a configuration in which the sheet members are intermittently joined.
[0018]
In the case of manufacturing a multilayer type member for adsorption treatment, it is easy to adopt a method in which a second sheet-like member to which a second adsorbent is fixed in advance is used as a base for spraying in the above-described production method. Further, after placing the first sheet-like member to which the adhesive has been applied on the second sheet-like member to which the second adsorbent is fixed in advance and the zeolite-based first adsorbent is sprayed, If a method of intermittently joining the first and second sheet-like members by applying heat and pressure is employed, the first and second sheet-like members are less likely to be peeled off, and are used for an adsorption treatment which has high strength and excellent workability. A member can be provided.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The member for adsorption treatment produced by the production method of the present invention has a sheet shape so that it can be used alone or loaded in a casing or the like to be used as an adsorption treatment device or an air cleaning filter. In consideration of the efficiency of the adsorption treatment, the adsorbent is preferably a fine granular material having a large surface area. However, when an adhesive is used to make the granular material into a sheet, the surface of the adsorbent is covered with the adhesive and the adsorption performance is impaired.
[0020]
Therefore, the present inventors have limited the first adsorbent to zeolite-based, and as a result of examining the relationship between the adsorption efficiency and the average particle diameter, the particle size conditions that can be fixed to the sheet-like member with an appropriate amount of adhesive, and the like, It has been found that good adsorption efficiency and adhesion performance can be obtained by fixing a zeolite-based adsorbent having an average particle size of 400 to 600 μm to a sheet-like member with an adhesive of 10 to 60% by weight of the zeolite weight. Invented the invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0021]
The member for adsorption treatment produced by the production method of the present invention includes a single-layer type comprising a first sheet-like member and a zeolite-based first adsorbent, and a first and second adsorbent comprising first and second sheet-like members. Is divided into a multi-layered type with a configuration sandwiched between them.
[0022]
In any of the single-layer and multi-layer types, the zeolite-based first adsorbent is fixed to the first sheet member with an adhesive of 10 to 60% by weight of the zeolite weight. The weight of the adhesive applied to the first sheet member should be 10 to 60% by weight of the weight of the zeolite fixed to the first sheet member. Whether or not it falls within this range is determined by measuring the weight of the zeolite and the amount of the adhesive present in the cut-off portion when an arbitrary area (without considering the thickness) of the adsorption treatment member is cut out. It can be determined by the following.
[0023]
When the amount of the adhesive is less than 10% by weight of the weight of the zeolite, the adhesive force of the first adsorbent to the first sheet member is weak, and a desired amount of the first adsorbent can be fixed to the first sheet member. As a result, only a member for adsorption treatment having poor adsorption ability can be obtained. If an adhesive exceeding 60% by weight is used, excess adhesive adheres to the surface of the first adsorbent and closes the pores of zeolite, which is an adsorption site, so that the adsorption capacity is also lowered. The amount of the zeolite-based first adsorbent can be appropriately increased or decreased according to the use, the concentration of the substance to be treated, and the like, but is preferably about 30 to 300 g / m 2 per unit area of the first sheet member. preferable.
[0024]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a typical example of a single- layer member for adsorption treatment. The
[0025]
In the single-
[0026]
In particular, it is preferable to select a nonwoven fabric material because it is inexpensive, lightweight, and has a wide range of strengths and basis weights depending on the application. As the nonwoven fabric, a nonwoven fabric having a basis weight (basis weight) of 10 to 200 g / m 2 may be used, and a filter grade for dust removal or the like is particularly preferable. Non-woven fabric materials include natural fibers, synthetic fibers such as polyethylene, polypropylene, polyester, and nylon; polymer fibers such as composite fibers obtained by compounding these materials in a core-sheath or side-by-side; and non-polymer fibers (metal, carbon, etc.). Can be used.
[0027]
FIG. 1 shows an example in which the adhesive 41 is intermittently applied to the first sheet-shaped
[0028]
Examples of the adhesive include vinyl acetate resins such as polyvinyl acetate and vinyl acetate-ethylene copolymer (EVA); acrylic resins such as (co) poly (meth) acrylate; polyurethane resins; polyester resins; polyolefin resins; Styrene resins such as SIBS and SIBS; rubbers such as natural rubber and synthetic rubber; polyvinyl alcohol; and other known adhesives can be used. The adhesive of the present invention includes not only an adhesive which is completely cured by a thermosetting reaction or the like but also a pressure-sensitive adhesive, a so-called pressure-sensitive adhesive. The adhesive may be any of an emulsion type, a solvent (water or organic solvent) type, a non-solvent type, and a hot melt type.
[0029]
When a nonwoven fabric is selected as the first sheet-like member, the adhesive may permeate into the nonwoven fabric and may not contribute to the adhesion of the adsorbent, but the amount of the adhesive is 10 to 60% by weight of the zeolite amount. If so, it shows good adhesiveness. It is preferable that the zeolite is applied in an amount of 30 to 300 g / m 2 per unit area of the first sheet-shaped member. Become.
W = W 0 × (Y / 30) × (18 / X)
However, W 0 is 10 to 60 g / m 2.
[0030]
Here, X is the average diameter (μm) of the fiber forming the nonwoven fabric, and when the cross section of the fiber is not circular, it is the radius of the circumcircle of the fiber. Y is the basis weight (g / m 2 ) of the nonwoven fabric. W 0 is the optimum amount of the adhesive when aldehyde removal performance was examined using a nonwoven fabric having X of 18 μm and Y of 30 g / m 2 . If it is less than 10 g / m 2 , the adhesive strength will be insufficient, and if it exceeds 60 g / m 2 , the aldehyde removal performance will be poor. The above formula is derived from the reference condition, and by using this formula, it is possible to easily determine the amount of the adhesive that can achieve both good adhesive properties and good adsorption performance even when the type of the nonwoven fabric changes.
[0031]
As the zeolite-based first adsorbent, one having an average particle size of 400 to 600 μm is used. If it is smaller than 400 μm, it is not suitable because it is difficult to adhere to the first sheet member when manufactured by the preferable manufacturing method of the present invention. It is considered that the smaller the particle size, the smaller the bonding area becomes. However, those having a diameter of more than 600 μm are not preferable because the surface area is small and the adsorption treatment efficiency is poor. A known granulation means may be used as needed to make the particle size range.
[0032]
Rather than using zeolite alone as the first adsorbent, zeolite is utilized as a water-absorbing supporting substance, and the zeolite chemically reacts with the component to be adsorbed in the presence of moisture to form the first adsorbent. A structure supporting an adsorptive compound capable of adsorbing an adsorption component is preferably used. Zeolite acts as a supporting substance and can absorb the moisture in the air by its water absorption, so even if it does not supplement the water serving as the reaction medium from the outside, the zeolite can be used in the presence of an adsorbent compound in the presence of water. Since it acts as a place for a chemical reaction with the component to be adsorbed, it is possible to achieve both improvement in adsorption performance and downsizing of the member for adsorption treatment. Zeolites can be classified into Na type and H type (proton type) depending on the ion type, but from the viewpoint of high reactivity with the component to be adsorbed, H type zeolites are preferred. The object of the present invention conforms to the object of the present invention in that the component to be adsorbed is a compound containing a carbonyl group such as formaldehyde, acetaldehyde, acrolein, and benzaldehyde contained in a malodorous or odorless toxic gas component.
[0033]
As the adsorptive compound, a compound that exhibits adsorption treatment ability in the presence of moisture is used. In particular, when a compound having active hydrogen that exhibits addition reactivity to the carbonyl group of the component to be adsorbed is used, these compounds can be adsorbed and removed by a chemical reaction. Representative examples of the adsorptive compound exhibiting addition reactivity with respect to the carbonyl group-containing compound include at least one selected from the group consisting of monohydric phenol, polyhydric phenol, and derivatives thereof.
[0034]
Specifically, monohydric phenols such as hydroxybenzoic acid, eugenol, 3,5-, 2,5-, 3,4-xylenol; dihydric phenols such as resorcin, bisphenol A and catechol; pyrogallol, purpurin, naringin, etc. And phenols such as tetravalent phenols such as rutin.
[0035]
Among these adsorptive compounds, resorcin, which belongs to polyhydric phenols, is very preferably used as an adsorptive compound because it exhibits extremely excellent reactivity with carbonyl group-containing compounds. When a weakly acidic substance such as oxalic acid or a weakly basic substance such as sodium carbonate is used together with resorcin, the effect of capturing aldehydes and the like is further enhanced, and a more excellent adsorption treatment effect is exhibited. This is thought to be because the weakly acidic substance or the weakly basic substance acts as a catalyst for the reaction between resorcinol and formaldehyde, and such an effect is obtained by using a monohydric phenol or polyhydric phenol other than resorcinol as the adsorbing compound. In this case, it is similarly effective.
[0036]
In the member for adsorption treatment produced by the production method of the present invention, the above-mentioned adsorbent compound is supported on zeolite and used as the first adsorbent, so that the carbonyl group-containing compound, which is a typical component to be adsorbed, A high level of adsorption treatment efficiency is obtained. Further, once the adsorption treatment is performed, the reactant is taken into the zeolite, so that the component to be adsorbed is not released again alone. Further, since the adsorption reaction proceeds in the presence of water, the adsorption performance is not hindered by moisture (moisture) in the air. In addition, as with the amine- or ammonia-based adsorbing compounds used in the prior art, the drug itself has problems such as odor problems, generation of highly corrosive acid ions, and sublimability. Also have no.
[0037]
The method of supporting the adsorptive compound on the zeolite is such that when the adsorptive compound is in a liquid state, the two are mixed and granulated so as to be within the above-mentioned predetermined range if necessary, and when the adsorptive compound is a solid, After dissolving in a suitable solvent such as water or methanol, the two may be mixed and heat-treated to remove the solvent. Since water serves as a reaction medium, water may remain in the granular material. Even if water does not remain, zeolite absorbs moisture in the air, so there is no need to replenish it.However, to exhibit a high level of adsorption activity from the beginning of the adsorption process, It is desirable that a proper amount of water be absorbed in the zeolite.
[0038]
The amount of the adsorptive compound may be appropriately selected in consideration of the activity of adsorption treatment, the amount of saturated carrier, the required adsorption performance, and the like, but is preferably 0.1 to 50% by weight based on the weight of zeolite. . If the amount is less than 0.1% by weight, the adsorption performance is not sufficiently exhibited, and even if it exceeds 50% by weight, no further improvement in the adsorption performance is observed. A more preferred amount of the adsorptive compound is 5 to 20% by weight based on the zeolite.
[0039]
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of a representative example of the member for
[0040]
Since the first adsorbent utilizes a chemical reaction, it is preferable to use a physical adsorbent as the second adsorbent, for example, from the group consisting of activated carbon, silica gel, alumina, bentonite, diatomaceous earth and bauxite. One or more compounds of choice can be used. Activated carbon is preferred from the viewpoint of absorbing the offensive odor component.
[0041]
If any one of the first and
[0042]
The means for fixing the
[0043]
Hereinafter, a production method of the present invention which can easily and efficiently produce the above-mentioned member for adsorption treatment will be described.
[0044]
First, the method for producing the member for single-layer adsorption treatment is as follows.
[0045]
A first zeolite-based adsorbent having an average particle size of 400 to 600 μm is sprayed on the base for spraying, and an adhesive is applied to the first sheet-like member. Is placed on the sprayed first adsorbent to bond the adhesive and the first adsorbent. Of course, it is necessary to adjust the amount of the adhesive and the amount of the zeolite so that the weight of the adhesive applied to the first sheet-like member is 10 to 60% by weight of the weight of the zeolite fixed on the first sheet-like member. is there.
[0046]
The substrate for spraying is not particularly limited as long as the first adsorbent can be sprayed thereon. In the case of continuous production, a movable conveyor belt can be used. In consideration of the inconvenience that the adhesive of the first sheet-shaped member falls, a plastic plate or the like subjected to a release treatment is preferable. In order to spray the adsorbent, a well-known spraying method such as a method of falling from a hopper or the like onto a spraying substrate is employed.
[0047]
The adhesive is applied to the first sheet-like member by the above-described method, and is placed on the first adsorbent being sprayed with the adhesive face down. The contact between the first adsorbent and the adhesive causes both to adhere. Therefore, if the dispersion pattern (pattern) of the adsorbent is matched with the adhesive application pattern, it is possible to easily separate the portion where the first adsorbent is present from the portion where the first adsorbent is not present.
[0048]
In the case of manufacturing a multilayer adsorption treatment member, the single-layer type is manufactured, and in the same manner as the single-layer type, a second sheet-like member to which the second adsorbent is fixed is manufactured. A method of superposing the two and bonding and welding can be adopted.
[0049]
Further, when a single-layer type is manufactured, a method of using a second sheet-like member to which a second adsorbent is fixed in advance as a base for spraying is more simple. That is, by placing the first sheet-like member coated with the adhesive on the second sheet-like member on which the second adsorbent is fixed in advance and the zeolite-based first adsorbent is sprayed, Since the first sheet-like member and the first adsorbent are fixed, a member for a multilayer adsorption treatment is manufactured. If heat and pressure are applied at 120 ° C. for about 10 seconds after the mounting, the first sheet member and the second sheet member are joined by the adhesive applied to the first sheet member. This bonding is preferably intermittent as shown in FIG. 2 because the adsorption performance is reduced when the bonding is performed over the entire surface. By employing this configuration, the first and second sheet-like members are hardly peeled off, and become a member for multi-layer adsorption treatment having high strength and excellent workability.
[0050]
The member for adsorption treatment of the present invention can be used as an adsorption treatment device or an air cleaning filter by being loaded into an appropriate casing, or as it is, or after being shaped. In addition to the use of the passage-type adsorption treatment on the premise that the gas to be treated is positively passed, for example, a method of performing adsorption treatment by adhering and carrying on a surface of a building material, wallpaper, or an ornament (contact-type adsorption treatment) May be used.
[0051]
【The invention's effect】
As a result of studying the relationship between the adsorption efficiency and the average particle size, the conditions of the particle size of the adsorbent that can be fixed to the sheet member with an appropriate amount of adhesive, and the like, the zeolite adsorbent having an average particle size of 400 to 600 μm was obtained. Was fixed to the sheet-like member with an adhesive in an amount of 10 to 60% by weight of the zeolite, thereby successfully providing a sheet-like adsorption treatment member having both good adsorption performance and adhesiveness. Also, by finding the relationship between the amount of the adhesive and the particle size and weight of the zeolite, a method for easily producing a member for adsorption treatment could be provided. Further, the multi-layer adsorption processing member can process various kinds of non-adsorption components with a simple structure.
[0052]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since the sheet-shaped adsorption | suction processing member which was easy to handle was able to be provided, it is utilized effectively, especially in the indoor adsorption | suction processing etc. of an automobile, a house, a house, etc. as it is, or the state loaded in the casing etc. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a single-layer type adsorption treatment member of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing a multi-layer type adsorption processing member of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Adsorption treatment member (single layer)
2 Adsorption treatment members (multilayer)
21 first zeolite-based
Claims (10)
W=W0×(Y/30)×(18/X)
ただし、W0は、10〜60g/m2 When the first sheet-shaped member is a nonwoven fabric made of fibers, and the average diameter of the fibers forming the nonwoven fabric is X (μm) and the basis weight of the nonwoven fabric is Y (g / m 2 ), the weight of the adhesive is The method for producing a member for adsorption treatment according to claim 1 , wherein W satisfies the following expression.
W = W 0 × (Y / 30) × (18 / X)
However, W 0 is 10 to 60 g / m 2.
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