JPH0710349B2

JPH0710349B2 - 空気清浄化複合フィルター

Info

Publication number: JPH0710349B2
Application number: JP2008133A
Authority: JP
Inventors: 洋三竹村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH03213107A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は空気中の有害ガスや粉塵を除去し又殺菌も行う
空気清浄化フィルターに関する。

空気中のNO_X、SO_X、O₃等は、呼吸器疾患を起こすために
低減することが望ましく、発生を防止しあるいは低減す
るための各種の燃焼装置やガス洗浄装置や化学処理装置
が用いられている。しかし汚染された空気から、簡易な
設備を用いて、これ等の有害ガスを効率よく除去する方
法は、一般化されていない。

空気中の窒素化合物系ガスや硫黄化合物ガスは悪臭を伴
うため、活性炭、ゼライト等を用いる吸着法や、他の香
料を用いるマスキング法や、臭気ガスを化学反応させる
化学法で、悪臭の処理が行なわれている。しかし従来の
脱臭剤は、脱臭力が短期間で劣化するという問題点があ
る。

一方集塵については、電気集塵法、不織布フィルター法
が一般化されて来ている。殺菌については、オゾン殺菌
法があるが、殺菌後の残オゾン除去等の問題がある。

しかしながら、有害ガスの除去、脱臭、集塵、殺菌等を
同時に行なおうとすると装置が大形化する点から民生
用、業務用として一般化されていない。

発明が解決しようとする課題本発明者等は、特定の金属とオキシ多塩基酸の反応生成
物及び未反応金属が共存する浄化剤が、Ｎ系化合物、Ｓ
系化合物、O₃、NO_X、SO_X等の酸化活性ガス、CO、アセト
アルデヒド等の有害ガス等ほぼすべてガスを吸収分解
し、且つ大気中の酸系、水分によって、その浄化剤の清
浄化機能が再生される事を見出し、既に出願した（特願
平１−280776号、特開平３−188939号公報）。

本発明はこの浄化剤を不織布等と組合せた複合フィルタ
ーを提供するもので、清浄化機能にさらに集塵機能、さ
らに殺菌機能を付加した長寿命、コンパクトな総合的空
気浄化フィルターを民生用、業務用として提供するもの
である。

課題を解決するための手段本発明は、金属と、該金属と多塩基酸との反応生成物が
共存する浄化剤を多孔体繊維間に、挿入した空気清浄力
を有する複合フィルターである。

以下本発明について詳細に説明する。

先ず本発明で用いる浄化剤及びその製造方法は特願平１
−280776号（平成１年10月27日出願）で本出願人がすで
に開示したが、本発明の浄化剤は金属とオキシ多塩基酸
の反応生成物が、未反応の該金属と共存している共存物
である。

金属としては、Fe、Mn、Cr、Ni、Zn、Al、Cu、Sn及びCo
からなる群から選ばれた１種又は２種以上のものであ
る。このうちFe及び／又はMnの組合わせは特に好ましい
１例である。

オキシ多塩基酸とは、１分子中にOH基とCOOH基をもった
酸で、たとえばアスコルビン酸、クエン酸、酒石酸及び
グルコン酸からなる群から選ばれた１種又は２種以上の
ものが好ましい。

共存物にさらに塩基性物質を配合したものは硫化水素系
の臭気ガスに対する脱臭力が向上し低級脂肪酸等の固定
能力が向上するので好ましい。これらの塩基性物質は、
たとえばCaO、Ca（OH）_２、Na₂CO₃、NaHCO₃、MgO、Mg
（OH）_２、MgCO₃等が挙げられる。塩基性物質の配合量
は、上記反応生成物の１％〜10％あればほぼ十分であ
る。

共存物は金属：オキシ多塩基酸がモル比で1:0.005〜1:
0.5となるよう配合する。未反応の該金属は、浄化力の
再生・持続のために必要である。

共存物の製造方法は金属とオキシ多塩基酸とを接触させ
ればよい。たとえばオキシ多塩基酸の水溶液に金属粉を
添加配合、乾燥すれば容易に得られる。

本発明では浄化剤を多孔体繊維製品の空隙間に充填す
る。多孔体繊維製品としては、織物、編物、ウエッブ、
不織布等が代表的である。

多孔体繊維製品の空隙に充填する理由は、繊維製品のフ
ィルター効果を利用し、悪臭ガス、有害ガスを浄化剤で
吸収分解すると共に、空気中のダストをウエッブや布等
でフィルトレーションし、清浄化することが目的である
が、同時に空気中に含有されるダスト等が浄化剤表面に
付着し浄化剤の反応効率を低下させるのを防止するこ
と、又浄化剤に装置の振動等が直接伝わり、浄化剤表層
部にある金属錯体と内部の金属がハク離し、空気浄化作
用が低下することを、多孔体繊維製品のクッション効果
で低減するためである。

多孔体繊維製品間への浄化剤を充填する仕方としては、
多孔体繊維製品を構成しているファイバー間に接着剤等
で浄化剤を固定することも出来るが、多孔体繊維製品本
来のフィルター効果を阻害するのであまり好ましい方法
ではない。

たとえば多孔体繊維製品として不織布を用い、不織布の
積層体をつくり、各層間に浄化剤を充填する方法は好ま
しい一例である。

ここで不織布利用の一例を挙げると、本発明者らは銑鉄
粒（粒径約1m/mφ）をアスコルビン酸１モルを水1000cc
に溶かした溶液（60℃）に30分浸漬し、その後大気中で
自然乾燥して銑鉄粒表層部に鉄とアスコルビン酸の反応
生成物を生成させた浄化剤２を２枚の多孔質プラスチッ
ク板（孔径1m/mφ）１の板間に挿入したものと、線径５
μｍのガラス繊維をニードルパンチ法で作成した目付量
300g/m²の２枚のガラス繊維系不織布４の積層体の層間
に挿入したフィルターを、第１図に示す如く、トイレの
クーラー３に設置したところ、室内のNH₃濃度、１μ以
上の粉塵捕集効率は第２図に示す如く、不織布間に充填
したものがNH₃除去の寿命で約６倍、粉塵捕集効率で約
５倍と不織布を使用したものが極めて良好であることが
判る。

以下不織布を代表例として用いた場合について主として
説明する。

次に不織布として、繊維上に殺菌金属であるAg、Cuの少
なくても一つをメッキした殺菌性繊維からなる殺菌性不
織布を使用することもできる。Ag、Cuは、大腸菌、枯草
菌等に対して、イオン化して殺菌効果を発揮する。しか
しながら、繊維製品は一般に通電性に欠けるが、繊維表
面に導電性シーラ等を添着することによって容易に電気
又は無電解メッキすることが可能である。繊維に殺菌金
属をメッキすることによって、集塵効果だけでなく、そ
こを通過するガス体の殺菌効果を発揮させることが可能
である。

次に不織布が帯電した繊維からなる電石不織布を利用す
ることもできる。電石不織布は、繊維一本一本に電荷を
あたえてから不織布とする方法とポリプロピレンシート
等にコロナ放電で電荷を与えた後、シートをフイブリル
化し不織布にする方法があるがいづれでも使用出来る。

本発明の複合空気清浄化フィルターは、たとえば不織布
間に空気清浄化用の浄化剤を充填するので、従来の集塵
用フィルターに比較して、圧損が大きくなる傾向があ
る。その点から電石不織布を使用することによって、圧
損の増大を防止することが出来る。

発明者の実験によると、10μｍ厚さ、38μｍ巾のポリプ
ロピレン性の帯電−フイブリルを、目付量200g/m²にニ
ードルパンチで仕上げた不織布は、圧損が僅か1.5mmH₂O
であるため、この不織布２枚の間に、粒径1mmφの浄化
剤の粒子を5mm厚みの層となるよう充填しても、トータ
ル圧損が15mmH₂O程度にしかならず、複合フィルターと
して、極めて空気浄化及び通気性及び粉塵捕集効果の点
から好ましいものであった。

一般のガラス繊維不織布を使用したときは、35〜40mmH₂
Oの圧損が発生し、電石不織布によって圧損を半減する
ことが出来た。

電石不織布の使い方は当然圧損との関係から、片側だけ
にしたり、すべての不織布を電石不織布にすることも出
来る。

殺菌性不織布と電石不織布の積層体を使用することもで
きる。これは両者の併用効果を狙ったものである。

電石不織布にAg、Cuをメッキした場合には、表面がAg、
Cuの金属膜でおおわれ、クーロン力がなくなるため、粉
塵を吸着する力がなくなるので好ましくなく、電石不織
布と、殺菌性不織布は各々独立のものとして、使用しな
ければならない。次に不織布積層体の層間を複数の分離
された室に分割し、その室内に浄化剤を収納せしめるこ
ともできる。

本発明に使用する浄化剤は、金属表面が金属とオキシ多
塩基酸との反応生成物でおおわれたものであるから、比
重が４〜６と相当高い。空気清浄化フィルターの形状が
大きくなって来たり、振動があると、多孔体繊維製品間
に充填された空気浄化剤が片寄りし、複合フィルターの
空気浄化作用が低下する。そのため層間を1cm²〜10cm²
程度の独立した室に分割、多室化することが好ましい。

分割する方法としては、たとえば第３図に示すように、
上下二枚の不織布６、６を、適当間隔毎に、接着剤で固
着してもよいし（９）、有機質繊維なら繊維同志を熱圧
融着することで閉塞して（９）、分割された室７とする
ことも可能である。

浄化剤の形状としては、粒状、箔状、ファイバー状のも
のを使用できる。浄化剤は空気、ガス等と接触して反応
をするものであるから、比表面積の大きいものほど好ま
しいわけであるが、浄化剤形状の最大径が50μ以下にな
ると、密につまりすぎ、多孔体繊維製品の通気性を阻害
することになるので好ましくなく、最大径が50μ以上が
好ましい。

この点から浄化剤の形状としては、粉状よりも、粒状、
箔状、ファイバー状のものが適している。

浄化剤は金属を破砕した粒状金属又は精錬スラッグ等か
ら回収した金属粒、あるいは圧延金属箔あるいはファイ
バーをオキシ多塩基酸の濃度が0.1〜５モル／の該酸
溶液に浸漬した後取り出し乾燥、あるいは該溶液を吹き
つけ乾燥するか、又は、金属に対するモル比で0.005〜
0.5のオキシ多塩基酸を含有する溶液を加えて、混練乾
燥することによって、金属と反応生成物が共存する浄化
剤が得られる。これを多孔体繊維間に挿入することによ
って空気浄化複合フィルターが得られる。

次に、本発明では浄化剤を担持体上に形成して、これを
多孔体繊維製品間に充填することもできる。担持体とし
ては、有機質、無機質系のもの、いづれも使用出来る。
浄化剤が多孔体繊維製品間に詰り込み通気性を害するの
を防止し、しかも比表面積を増大する手段として、担持
体上に浄化剤を担持させる方法は極めて効果がある。

有機質担持体としては、有機高分子ビーズ（たとえば、
発泡スチレンビース）、三次元網目状多孔体（たとえ
ば、ウレタンホーム）等が挙げられる。無機質担持体と
しては、シラスバルーン、ガラス発泡体、活性炭等が挙
げられる。

浄化剤の担持方法としては、まず、金属を担持体上に担
持した後、オキシ多塩基酸と接触せしめ浄化剤を形成す
る方法と、浄化剤をそのまま接着剤等により、担持体上
に担持せしめる方法がある。

金属を担持体上に担持させるには、金属を担持体上に注
射したり、又、導電処理を担持体にほどこし、メッキし
たり、あるいは金属の粉体を結合剤（たとえば、ラテッ
クス、ウレタン樹脂）等で塗着することにより、担持出
来る。

この金属担持体を、0.1〜5m/のオキシ多塩基酸の溶液
に浸漬後、乾燥処理するか、金属に対するオキシ多塩基
酸のモル比が0.005〜0.5Mの該酸溶液と混練、そのまま
乾燥処理することによって、担持体上に浄化剤を形成せ
しめることが出来る。

一方浄化剤をそのまま担持体上に接着剤で担持させるに
は、浄化剤を、担持体上に接着剤（例えばラテックス
系、ウレタン樹脂系接着剤）を塗着した上にふりかけた
り、又、浄化剤を接着剤と混練し、担持体に塗着するこ
とによって、担持出来る。

これらの浄化剤担持体を多孔体繊維製品間に充填するこ
とによって、ガスとの接触面積が大きく、多孔体繊維製
品の多孔質の目を、目詰りさせることのない、空気浄化
複合フィルターが得られる。

又、浄化剤が多孔質焼結金属体であり、これを多孔体繊
維製品間挿入することも可能である。金属粉末を焼結す
ると焼結金属表面は凹凸や、マクロ、ミクロの空孔が焼
結金属組織内に多数形成されるので、これを多塩基酸処
理した浄化剤は、浄化したいガスとの接触面積が増加す
るだけでなく、空気浄化の浄化剤を構成している反応生
成物と金属との接触面積が広く、組織内にあるミクロ、
マクロ空孔がアンカー効果を発揮し、反応生成物が金属
に密着して、剥離しづらくなり、浄化寿命が長くなる。

多孔質焼結金属体は、金属粉末を結合剤と混練し、粒
状、筒状、ハニカム状等に成形した後、焼結処理するこ
とによって得られるし、成形に際して、有機質担持体
（例えば、スチレンビーズ、ウレタンホーム、プレスチ
ック屑）に混練物を塗着して、焼結することによって多
孔質焼結金属多孔体が得られる。

多孔質焼結金属体のオキシ多塩基酸との接触のさせかた
は、前記した粒状金属とオキシ多塩基酸との接触など、
又は、浄化剤を担持体上に担持する方法などと同様の方
法で反応させることが出来、焼結金属体上に浄化剤を形
成せしめることが出来る。上述した如く、焼結金属体の
ミクロ、マクロ空孔を、更に積極的に増やす手段とし
て、金属粉末に熱分解物質粉末、たとえばCaCO₃、MgC
O₃、Na₂CO₃等の無機質ガス分解物質粉末、あるいはアク
リル、フェノール、スチレン等の有機質粉末を混合し
て、焼結すると、焼結に際し、ガス分解した跡が多孔部
として焼結組織内に残り、ミクロ、マクロ空孔部が増加
して好ましい。

発明者らは、鉄粉10μ径のものと、鉄粉10μ径のものに
重量割合で５％のCaCO₃粉末を混合したものを、結合剤
としてCMCと混練し、これをウレタンホームに塗着し、N
₂雰囲気で1200℃×1hr焼結処理したものを、1mol/グ
ルコン酸溶液に浸漬し、乾燥した三次元多孔体浄化剤の
脱NH₃テストの結果を第４図に示す。空孔率が10％以
上、熱分解物質が混合されている方が脱NH₃率が良好な
ことが判る。上記の焼結金属体からなる浄化剤を多孔体
繊維製品間に挿入することにより、空気浄化力の強い空
気浄化複合フィルターが得られる。

実施例１銑鉄粒（平均径300μｍ）とFe−Mn粒（平均径100μｍ）
を50％づつ配合混合し、直径3mmφのスチレン発泡体に
ウレタン系樹脂を塗着した上からふりかけ、スチレン発
泡体に該金属粒を担持させ乾燥した後、３％塩酸溶液で
酸洗した後、Ｌ−アスコルビン酸溶液の２モル／濃度
液に１時間浸漬した後、大気中で乾燥し、スチレン発泡
体に浄化剤を担持したものを作成した。

この浄化剤を、帯電処理したポリプロピレン繊維をニー
ドルパンチ処理して作った目付量200g/m²の不織布間
に、厚み10mmの層になる様にサンドイッチ状にはさみこ
み、第５図に示すジャバラ状の複合清浄化フィルターと
して、室内クーラ冷風出口に設置したところ、クーラの
空気入口、出口での粉塵捕捉率は98％以上（0.6μｍ以
上粉）、NH₃、H₂S、SO_X、NO_X、アセトアルデヒドの除去
率は80％以上を２年間に渡って維持することが出来た。

更に、上記複合フィルターの空気進入側にカーボン繊維
を硫酸銅溶液中で電気メッキし、カーボン繊維に１μの
厚さで銅メッキを施したカーボン繊維から、目付量100g
/m²の不織布を作成し設置した所、室内空気中の雑菌濃
度を、大腸菌で５ヶ/ml大気以下に低減することが出来
た。

発明の効果以上詳述したとおり、本発明の複合フィルターによれば
有害ガスや粉塵の除去、殺菌などが極めて簡易に達成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）、（２）は断面図、第２図はグラフ、第３
図は断面図、第４図はグラフ、第５図は斜視図である。１……多孔質プラスチック板、２……空気浄化剤、３…
…クーラー、４……ガラス繊維系不織布、５……空気、
６……ポリプロピレン製電石不織布、７……分割された
室、８……スチレン発泡体に担持した浄化剤、９……電
石不織布閉塞部、10……ジャバラ型複合浄化フィルタ
ー、11……電石ポリプロピレン不織布、12……スチレン
発泡体担持の浄化剤、13……Cuメッキしたカーボン繊維
からなる殺菌性不織布。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/34 53/81 Ｂ０１Ｊ 20/02 Ｃ 7202−4Ｇ 20/22 Ａ 7202−4Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Fe、Mn、Cr、Ni、Zn、Al、Cu、Sn及びCoか
らなる群から選ばれた１種又は２種以上の金属とオキシ
多塩基酸との反応生成物並びに未反応の上記金属からな
る浄化剤を多孔体繊維製品の空隙に充填したことを特徴
とする複合フィルター。
【請求項２】Fe、Mn、Cr、Ni、Zn、Al、Cu、Sn及びCoか
らなる群から選ばれた１種又は２種以上の金属とオキシ
多塩基酸との反応生成物並びに未反応の上記金属並びに
塩基性物質を配合した浄化剤を多孔体繊維製品の空隙に
充填したことを特徴とする複合フィルター。
【請求項３】多孔体繊維製品が少なくとも２枚の不織布
の積層体であり、浄化剤を不織布間に充填したことを特
徴とする請求項（１）又は（２）記載の複合フィルタ
ー。
【請求項４】不織布がAg及びCuのうちの少なくとも１種
をメッキした殺菌性繊維からなる殺菌性不織布である請
求項（３）記載の複合フィルター。
【請求項５】不織布が帯電した繊維からなる電石不織布
である請求項（３）記載の複合フィルター。
【請求項６】積層体が殺菌性不織布と電石不織布からな
るものである請求項（３）記載の複合フィルター。
【請求項７】多孔体繊維製品が不織布の積層体であり、
層間が複数の室に分割され、各々の室内に浄化剤を充填
した請求項（１）〜（６）のいずれか一つの項に記載の
複合フィルター。
【請求項８】浄化剤が粒状、箔状又はファイバー状に成
形されたものである請求項（１）〜（７）のいずれか一
つの項記載の複合フィルター。
【請求項９】浄化剤を担持体上に担持して充填したこと
を特徴とする請求項（１）〜（７）のいずれかの項に記
載の複合フィルター。
【請求項１０】浄化剤が多孔質焼結金属体である請求項
（１）〜（７）のいずれか一つの項に記載の複合フィル
ター。