エアフィルタ用ろ材およびエアフィルタ
【課題】 本発明は、可溶性成分を有するガラス組成のガラス繊維を酸処理して微細孔を形成した後、最適な温度で加熱処理を行うことにより、物理的および化学的なガス吸着量が大きく、塵埃等の捕集効率の優れた多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材およびエアフィルタを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明のエアフィルタ用ろ材は、ガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなることを特徴とする。また、本発明のエアフィルタは、前記エアフィルタ用ろ材が、多層構造や、ハニカム構造や、プリーツ構造に形成されてなることを特徴とする。
【解決手段】 本発明のエアフィルタ用ろ材は、ガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなることを特徴とする。また、本発明のエアフィルタは、前記エアフィルタ用ろ材が、多層構造や、ハニカム構造や、プリーツ構造に形成されてなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素系悪臭等のガス吸着能に優れ、ガス吸着とともに、塵埃等を除去することが可能なエアフィルタ用ろ材およびエアフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、実験動物舎等で発生するアンモニア、トリメチルアミン等の窒素系悪臭の脱臭には、粒状活性炭にリン酸を坦持した吸着剤を用いたケミカルフィルタや、イオン交換繊維製不織布をろ材としたケミカルフィルタや、イオン交換樹脂をＰＥＴ等の不織布で挟んだろ材を用いたケミカルフィルタ等が使用されていた。これらのケミカルフィルタは、フィルタ寿命が長く、フィルタ交換の回数を少なくすることができるものを用いることが望ましい。フィルタ寿命を長くするためには、ガス吸着量の多い基材を用いることが考えられる。例えば、特許文献１には、比表面積の大きい多孔質ガラス繊維布をフィルタ等の吸着材としているものが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２８２６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されている多孔質ガラス繊維布をフィルタ等のろ材として用いる場合は、ろ材として要求される圧力に耐え得るように強度を向上し、使用時の収縮を防止するために、酸処理後、多孔質ガラス繊維布が、６００℃以上の高温で加熱処理することが必要となる。
しかしながら、６００℃以上の高温で多孔質ガラス繊維布を加熱処理すると、多孔質ガラス繊維に形成された微細孔が潰されて、比表面積が小さくなり、物理的なガス吸着量が低下するという問題があった。
ところで、多孔質ガラス繊維は、比表面積が大きくなることによって物理的なガス吸着量が増大するだけではなく、多孔質ガラス繊維が固体酸として働き、この固体酸としての化学的な吸着量によっても、ガス吸着量が増大すると考えられる。
固体酸としての機能は、固体の表面にプロトン供与体であるＢｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）や、電子対受容体であるＬｅｗｉｓ酸（Ｏ：）が生成されることによって発揮される。固体表面に生成される酸点量は、固体を加熱処理する温度によって異なり、固体表面に生成されるＢｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）やＬｅｗｉｓ酸（Ｏ：）の酸点量が多いほど、化学的なガス吸着量が増大する。Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）は、比較的低温の加熱処理で、ガラス繊維表面に生成される酸点量が最大となり、Ｌｅｗｉｓ酸（Ｏ：）は、比較的高温の加熱処理で、ガラス繊維表面に生成される酸点量が最大となる。
固体酸としての機能を高めるには、多孔質ガラス繊維の表面に生成される、Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）の酸点量と、Ｌｅｗｉｓ酸（Ｏ：）の酸点量の総和が最大となるように、最適な温度で加熱処理することが好ましい。
そこで、本発明は、可溶性成分を有するガラス組成のガラス繊維を酸処理して微細孔を形成した後、最適な温度で加熱処理を行うことにより、物理的および化学的なガス吸着量が大きく、塵埃等の捕集効率の優れた多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材およびエアフィルタ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】
【０００４】
本発明者等は、鋭意研究した結果、多孔質ガラス繊維の微細孔が潰されることなく、要求される強度を保持しつつ、繊維表面の酸点量を大きくすることができる多孔質ガラス繊維の加熱条件を見出した。
かかる知見に基づき、本発明のエアフィルタ用ろ材は、請求項１記載の通り、ガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなることを特徴とする。
また、請求項２記載のエアフィルタ用ろ材は、請求項１記載のエアフィルタ用ろ材において、前ガラス繊維は、Ｂ2Ｏ3成分を５〜９質量％含む組成であることを特徴とする。
本発明のエアフィルタは、請求項３記載の通り、請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材が多層構造に形成されてなることを特徴とする。
また、本発明のエアフィルタは、請求項４記載の通り、請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材がハニカム構造に形成されてなることを特徴とする。
また、本発明のエアフィルタは、請求項５記載の通り、請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材がプリーツ構造に形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、酸処理することによって、微細孔が形成された多孔質ガラス繊維を２５０℃以上４００℃未満で加熱しているため、繊維表面に形成された微細孔を潰すことなく、また、要求される引張強度や折目付強度を保持しつつ、多孔質ガラス繊維の比表面積を２００〜６００ｍ2／ｇと大きくすることができる。また、前記加熱処理によって、Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）の酸点量と、Ｌｅｗｉｓ酸（Ｏ：）の酸点量の総和を大きくすることができる。こうして得られる多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材は、物理的および化学的なガス吸着量が増大し、ガスを吸着するとともに塵埃等を除去することができる。
また、Ｂ2Ｏ3成分を５〜９質量％含む組成のガラス繊維を多孔質ガラス繊維とした場合は、適量の可溶性成分がガラス繊維の表面から溶出し、容易に比表面積を２００〜６００ｍ2／ｇと大きくすることができる。
本発明は、前記エアフィルタ用ろ材は、ろ材として要求される引張強度や折目付強度を保持しているため、多層構造や、ハニカム構造や、プリーツ構造に形成することができ、ろ材面積を拡大し、ガス吸着量および塵埃等の捕集効率の優れたエアフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明のエアフィルタ用ろ材は、ガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなるものである。
多孔質ガラス繊維は、質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５２〜５６％、Ａｌ2Ｏ3１２〜１８％、ＣａＯ１６〜２５％、ＭｇＯ０〜６％、Ｂ2Ｏ3５〜１３％、Ｒ2Ｏ０〜３％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、ＴｉＯ2０〜０．４％、Ｆｅ2Ｏ3０．０５〜０．５％、Ｆ2０〜０．５％のＥガラス組成のガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱してなるものであることが好ましい。
このＥガラス組成のガラス繊維を酸処理することによって、酸可溶性成分であるＢ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等が繊維表面から徐々に溶出して、繊維表面に微細孔が形成される。多孔質ガラス繊維の微細孔は、繊維表面層のみに存在してもよく、繊維中心層まで伸びていてもよい。
Ｅガラス組成のガラス繊維は、酸処理によって可溶し易い成分であるＣａＯ成分が１６〜２５質量％と多いため、繊維内部を分相させることなく、微細孔を形成することができるため好ましい。ガラス繊維内部が分相すると、繊維表面に形成される微細孔の孔径が大きくなり、比表面積が小さくなるばかりでなく、強度が著しく低下するという不都合が生じるため好ましくない。
【０００７】
ガラス繊維を構成するＥガラス組成中、Ｂ2Ｏ3成分は５〜９質量％であることが好ましい。Ｅガラス組成中、Ｂ2Ｏ3成分が５質量％未満の場合は、他の酸可溶性成分と比較して、可溶しにくい成分であるＢ2Ｏ3成分が十分に溶出されず、微細孔が形成されにくく、多孔質ガラス繊維の比表面積が小さくなりやすいため好ましくない。Ｂ2Ｏ3成分が十分に溶出されずにガラス繊維中に残存してしまうと、ガラス繊維の繊維径が小さい場合に、このＢ2Ｏ3成分が空気中の水分や炭酸ガスによって溶出してしまい、繊維が破壊されるいわゆる風化現象が生じてしまう場合がある。Ｂ2Ｏ3成分が９質量％を超える場合は、酸処理による溶出によってガラス繊維表面に形成される微細孔の孔径が大きくなり、多孔質ガラス繊維の比表面積が小さくなりやすいため好ましくない。
【０００８】
ガラス繊維は、ガラス長繊維をカットしたチョップドストランドガラス繊維や、ガラス短繊維を用いることができる。
本発明のエアフィルタ用ろ材は、塵埃等の粒子の物理的な捕集効率を考慮して、平均繊維径０．３〜２０μｍ、平均長さ０．５〜５０ｍｍのガラス短繊維を、湿式法や乾式法で抄紙したペーパーからなることが好ましい。
ガラス短繊維の平均繊維径が０．３μｍ未満の場合は、製造コストが著しく高くなり、繊維表面に微細孔を形成すると、強度が著しく低下し、取り扱いが困難となるため好ましくない。平均繊維径が２０μｍを超える場合は、短繊維が剛直で絡まりにくく、強度が低下するため好ましくない。また、ガラス短繊維の平均長さが０．５ｍｍ未満の場合は、短繊維同士が絡まりにくく、引張強度が低下するため好ましくない。平均長さが５０ｍｍを超える場合は、例えば、湿式抄紙時の開繊性が低く、繊維を溶液中に均一に分散させて抄紙することが困難となり、ペーパーが不均一となるため好ましくない。
【０００９】
ガラス繊維を多孔質化するための酸処理は、抄紙前に行ってもよく、抄紙後に行ってもよい。均一な微細孔を形成するためには、ガラス繊維を酸処理した後、多孔質ガラス繊維を抄紙することが好ましい。
酸処理は、例えば、３０〜７０℃に維持した１．５〜６．０規定の酸水溶液中に、ガラス繊維を６〜２４時間程度浸漬して行う。酸水溶液が、１．５規定未満の場合は、多孔質化するまでに時間を要するため好ましくない。６．０規定を超える場合は、多孔質化が急激に起こるため、時間で調整することが困難になるため好ましくない。また、酸処理時の温度が、３０℃未満の場合は、多孔質化するまでに長時間を要し、７０℃を超えると、時間の調整が困難となるため好ましくない。
なお、抄紙前に酸処理を行う場合は、ガラス繊維が酸水溶液中によく分散するようにする必要がある。分散が悪いと、ガラス繊維に均一に微細孔が形成されず、ムラができてしまうため、吸着特性が劣化する。
【００１０】
本発明の多孔質ガラス繊維は、ガラス繊維を酸処理して多孔質化した後、２５０℃以上４００℃未満で加熱処理を行うことにより、微細孔を潰すことなく、多孔質ガラス繊維からなるペーパーをエアフィルタ用ろ材として、多層構造や、ハニカム構造や、プリーツ構造に形成する際に要求される引張強度や折目付強度を保持しつつ、比表面積を２００〜６００ｍ2／ｇと大きくすることができる。この比表面積は、窒素吸着ＢＥＴ法によって測定している。
また、酸処理後の多孔質ガラス繊維を２５０℃以上４００℃未満で加熱処理することによって、固体酸の活性なＳｉＯ2成分を含む多孔質ガラス繊維の表面に、Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）とＬｅｗｉｓ酸（Ｏ：）を総和した酸点量が大きくなるように、酸点を生成することができる。多孔質ガラス繊維の表面に生成される酸点量は、ピリジン吸着昇温脱離法によって測定される固体酸量によって表している。酸処理後の多孔質ガラス繊維を２５０℃以上４００℃未満で加熱処理することによって、多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を多層構造等に形成する際に要求される強度を保持しつつ、比表面積を２００〜６００ｍ2／ｇと大きくすることができ、この比表面積の大きい多孔質ガラス繊維の表面に生成される固体酸量を０．２８ｍｍｏｌ／ｇと大きくすることができる。
本発明のエアフィルタ用ろ材は、比表面積２００〜６００ｍ2／ｇ、固体酸量０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上の多孔質ガラス繊維のペーパーからなることを特徴とする。
比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇと大きい多孔質ガラス繊維は、微細孔の毛管現象により、窒素系悪臭等の物理的なガス吸着量を増大することができ、また、固体酸量の多い固体酸として、窒素系悪臭等の化学的なガス吸着量を増大することができる。
酸処理後の加熱処理が、２５０℃未満の場合は、多孔質ガラス繊維の表面に生成されるＬｅｗｉｓ酸（Ｏ：）の酸点量が極端に少なくなるため好ましくなく、４００℃以上の場合は、多孔質ガラス繊維表面に生成されるＢｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）の酸点量が極端に少なくなるため、好ましくない。
また、比表面積が２００ｍ2／ｇ未満の多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材は、多孔質ガラス繊維の比表面積が小さいため、物理的なガス吸着量が少なくなるとともに、多孔質ガラス繊維の表面に生成される酸点量も少なくなるため好ましくない。また、比表面積が６００ｍ2／ｇを超えている多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材は、多孔質ガラス繊維のペーパーの強度が不足して、このペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を多層構造等に形成する際に、取り扱いが困難となるため好ましくない。
【００１１】
本発明の多孔質ガラス繊維のペーパーは、目付け５〜１５００ｇ／ｍ2、厚さ０．０３〜５．０ｍｍであることが好ましい。
目付けが５ｇ／ｍ2未満の場合は、引張強度と吸着性能が不十分であり、また１５００ｇ／ｍ2を超える場合は、加工性が悪くなるとともに、圧力損失が高くなりすぎるため、好ましくない。厚さが０．０３ｍｍ未満の場合は、引張強度と吸着性能が不十分であり、５．０ｍｍを超える場合は、加工性が悪くなるため、好ましくない。
【００１２】
本発明の多孔質ガラス繊維のペーパーは、引張強度が５Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。このペーパーの折目付強度は、１０Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。ペーパーの引張強度が５Ｎ／２５ｍｍ未満であり、折目付強度が１０Ｎ／２５ｍｍ未満の場合は、多孔質ガラス繊維のペーパーからなるろ材を多層構造や、ハニカム構造や、プリーツ構造のエアフィルタに加工する際に、破れ等が発生してしまうため、好ましくない。
ペーパーの引張強度や折目付強度を高めるためには、平均繊維径の異なるガラス繊維を混抄することが好ましい。ガラス繊維同士が絡まり易くなり、結果としてペーパーの引張強度や折目付強度が高くなるからである。また、ガラス繊維以外に、バインダーを付加したり、有機繊維を混抄して、ペーパーの引張強度や折目付強度を高めてもよい。
また、ペーパーの引張強度を高めるためには、多孔質ガラス繊維自体の強度が高いことが望ましい。
【００１３】
多孔質ガラス繊維のペーパーには、化学吸着剤や触媒を担持させてもよい。化学吸着剤としては、例えば、塩基性ガスの吸着を目的とする場合は、ポリリン酸等のリン酸系の化学吸着剤を多孔質ガラス繊維のペーパーに担持させることが好ましい。触媒としては、例えば、酸化触媒や光触媒を担持させることが好ましい。触媒を担持させた場合は、多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材にガスを吸着した後、吸着したガスを触媒で分解することができ、ろ材の寿命が長くなるため好ましい。本発明の多孔質ガラス繊維のペーパーは、酸処理によって、多孔質ガラス繊維中のアルカリ成分を溶出させているため、例えば、リン酸系の化学吸着剤や酸化触媒を担持させた場合であっても、劣化が生じない。
【００１４】
本発明のエアフィルタは、酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を、例えば、多層構造、ハニカム構造、プリーツ構造に形成してなるものである。これらの構造に形成することによって、空気流に対してエアフィルタ用ろ材の面積が拡大し、圧力損失を上昇させることなく、塵埃等の捕集効率を向上することができる。
【００１５】
次に、本発明のエアフィルタの実施の形態を図面に基づき説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明のエアフィルタ１は、酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇであり、固体酸量が０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上の多孔質ガラス繊維のペーパーからなる四角平板状のエアフィルタ用ろ材２と、四角枠の一辺が開口した開口部３ｂを有する平面コ字形状のセパレータ３ａとを交互に積層したものを用いている。エアフィルタ用ろ材２は、一つのセパレータ３ａの開口部３ｂと、他のセパレータ３ｃの開口部３ｄが交互に対向するように積層された複数のセパレータの間に介装されて、多層構造に形成されている。エアフィルタ１は、多層構造に形成されたエアフィルタ用ろ材２とセパレータが、セパレータの開口部がフィルタ枠体４の開口面４ａ，４ｂ内に配置されるように、フィルタ枠体４内に収容された構成となっている。
図１（ａ），（ｂ）中、矢印で示すように、エアフィルタ１には、フィルタ枠体４の一方側の開口面４ａを通じて、セパレータ３ａの開口部３ｂからガスが流入し、このガスが、エアフィルタ用ろ材２を流通して、フィルタ枠体４の他方側の開口面４ｂを通じて、セパレータ３ｃの開口部３ｄから流出する。
セパレータは、エアフィルタ内に流入したガスがリークしないように、エアフィルタ用ろ材と密着性の高いものであれば、構成する材料は特に限定されない。例えば、セパレータとして、多孔質ガラス繊維からなるフェルトを、平面コ字形状に形成したものを用いることが好ましい。セパレータも、ガスを吸着するからである。
【００１６】
本発明のエアフィルタの他の実施の形態を図２（ａ），（ｂ）に基づき説明する。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、本発明のエアフィルタ７は、酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇであり、固体酸量が０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上の多孔質ガラス繊維のペーパーからなる波形状エアフィルタ用ろ材５ａと、前記ペーパーからなる平板状エアフィルタ用ろ材５ｂとを交互に積層したものを用いている。エアフィルタ用ろ材は、波形状エアフィルタ用ろ材５ａの頂部と、平板状エアフィルタ用ろ材５ｂとを接着剤で接着し、ハニカム構造に形成されている。エアフィルタ７は、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂを所定の大きさとなるように形成したものである。
図２（ａ），（ｂ）中、矢印で示すように、エアフィルタ７には、エアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂの三角形状の開口部の一方側からガスが流入し、このガスが、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂを流通して、前記開口部の他方の側から流出する。
エアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂのハニカム構造の目開きは、１〜１０ｍｍであることが好ましい。ハニカム構造の目開きが１ｍｍ未満の場合は、エアフィルタの圧力損失が大きくなり、１０ｍｍを超える場合は、ガスが、エアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂを流通することなく流出し、ガス吸着量や、塵埃等の捕集効率が低下するため好ましくない。
波形状エアフィルタ用ろ材は、正弦波状、三角状のこぎり刃状、矩形波状等のいずれの形状であってもよい。また、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材は、波形状エアフィルタ用ろ材を積層し、積層した波形状エアフィルタ用ろ材の凸部同士を接着したものであってもよい。例えば、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材は、その開口部がひし形状や六角形状のものであってもよい。積層したエアフィルタ用ろ材を接着する接着剤としては、無機系の接着剤や有機系の接着剤を用いることができるが、比較的粘度が高く、短時間で接着できるアクリル系の接着剤を用いることが好ましい。
【００１７】
本発明のエアフィルタの他の実施の形態を図３（ａ），（ｂ）に基づき説明する。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、本発明のエアフィルタ１１は、酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇであり、固体酸量が０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上の多孔質ガラス繊維のペーパーをジグザグ状に折り畳み、折り畳まれたろ材の折り山間隔を、ホットメルト樹脂等からなる間隔保持材９で保持したプリーツ構造に形成されたものを用いている。エアフィルタ１１は、プリーツ構造のエアフィルタ用ろ材８がフィルタ枠体１０内に収容された構成となっている。
図３（ａ），（ｂ）中、矢印で示すように、エアフィルタ１１には、フィルタ枠体１０の一方側の開口面１０ａからエアフィルタ１１内にガスが流入し、このガスが、エアフィルタ用ろ材８を流通して、フィルタ枠体１０の他方側の開口面１０ｂから流出する。
本実施の形態において、プリーツ構造のエアフィルタ用ろ材８の折り山間隔は、ホットメルト樹脂等の間隔保持材で保持しているが、無機繊維や有機繊維からなるペーパーやアルミ等の金属シートをＷ字状に加工した間隔保持材を用いることもできる。このような間隔保持材として、多孔質ガラス繊維のペーパーをＷ字状に加工したものを用いることが好ましい。間隔保持材も、ガスを吸着するからである。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例を比較例とともに説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１９】
（実施例１）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５３．４％、Ａｌ2Ｏ3１６．７％、ＣａＯ１６．８％、ＭｇＯ４．４％、Ｂ2Ｏ3６．４％、Ｒ2Ｏ０．８％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．４％のＥガラス組成からなる平均繊維径１．０μｍ以下、平均繊維長１０ｍｍ以下のガラス短繊維を加熱処理せずに、４５℃、３．０規定の塩酸水溶液中に２４時間浸漬し、その後十分に水洗いして乾燥した後、２５０℃で加熱して、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維１００質量％を、工業用水にパルパーで解離させてスラリーとし、このスラリーを抄紙して、乾燥後、目付け１００ｇ／ｍ2、厚さ１ｍｍの多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍの四角平板状のエアフィルタ用ろ材とし、厚さ５ｍｍの多孔質ガラス繊維からなるフェルトを平面コ字形状に形成したセパレータを、複数の平面コ字形状のセパレータの開口部が交互に対向するように積層し、このセパレータの間に四角平板状のエアフィルタ用ろ材を介装して、多層構造に形成した。この多層構造のエアフィルタ用ろ材およびセパレータを、ステンレス製のフィルタ枠体内に収容して、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ５０ｍｍのエアフィルタを作製した。エアフィルタを構成する多層構造のエアフィルタ用ろ材の総面積は、０．１ｍ2であった。
【００２０】
（比較例１）
実施例１と同様のガラス短繊維を、酸処理後、１０００℃で３０分加熱したこと以外は、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維１００質量％を、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを用いて、実施例１と同様にして、エアフィルタを作製した。
【００２１】
（実施例２）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５３．３％、Ａｌ2Ｏ3１５．５％、ＣａＯ２１．６％、ＭｇＯ０．６％、Ｂ2Ｏ3７．９％、Ｒ2Ｏ０．４％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．２％のＥガラス組成からなる平均繊維径６．０μｍ以下、繊維長５ｍｍのチョップドストランドガラス繊維を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維８５質量％と、１．５デニールのレーヨン繊維１０質量％、木質パルプ２質量％、アクリル樹脂３質量％を、工業用水にパルパーで解離させてスラリーとし、このスラリーを抄紙して、乾燥後、目付け９０ｇ／ｍ2、厚さ０．７ｍｍの多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを波形状にした波形状エアフィルタ用ろ材と、前記ペーパーの平板状エアフィルタ用ろ材を交互に積層して、波形状エアフィルタ用ろ材と平板状エアフィルタ用ろ材が接する部分をアクリル系の接着剤で接着して、ハニカム構造に形成し、このハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×奥行５０ｍｍの大きさに形成してエアフィルタとした。エアフィルタを構成するハニカム構造のエアフィルタ用ろ材の総面積は、０．２ｍ2であった。
【００２２】
（実施例３）
実施例２と同様にして得られた多孔質ガラス繊維を用いて、実施例２と同様にして、多孔質ガラス繊維のペーパーを得、実施例２と同様に、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を形成した。
このハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を、チタンイソプロプロキシド７６０ｇと紫外線硬化樹脂４００ｇとをエチルアルコール８４０ｇに溶解させた溶液中に、前記ガス吸着ろ材を浸漬し、その表面に、前記溶液を均一に付着させた。このエアフィルタ用ろ材に、紫外線を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させた後、６０℃で１時間乾燥させ、その後毎分１℃のペースで３５０℃まで昇温し、そのまま１２時間焼成した。この加熱処理で紫外線硬化樹脂は完全に除去され、チタンイソプロキシドがアナターゼ型を主体とする酸化チタンに変化し、多孔質ガラス繊維の微細孔を含む表面に強固に酸化チタン光触媒を固着した。酸化チタン光触媒の付着量は、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材１００質量％に対して、３．０質量％であった。酸化チタン光触媒を固着したハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を、実施例２と同様の大きさに形成して、エアフィルタとした。
【００２３】
（比較例２）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５３．３％、Ａｌ2Ｏ3１５．５％、ＣａＯ２１．６％、ＭｇＯ０．６％、Ｂ2Ｏ3７．９％、Ｒ2Ｏ０．４％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．２％のＥガラス組成からなる平均繊維径６．０μｍ以下、繊維長５ｍｍのチョップドストランドガラス繊維を、酸処理を行うことなく、２５０℃で加熱して、ガラス繊維を得た。
このようにして得られたガラス繊維を、実施例２と同様にして、ガラス繊維のペーパーを得た。
このガラス繊維のペーパーを用いて、実施例２と同様にして、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を形成し、このハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を実施例２と同様の大きさに形成して、エアフィルタとした。
【００２４】
（実施例４）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５３．３％、Ａｌ2Ｏ3１５．５％、ＣａＯ２１．６％、ＭｇＯ０．６％、Ｂ2Ｏ3７．９％、Ｒ2Ｏ０．４％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．２％のＥガラス組成からなる平均繊維径２．０μｍ以下、平均繊維長１０ｍｍ以下のガラス短繊維を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維８０質量％と、平均繊維径１４．０μｍのレーヨン繊維２０質量％を、工業用水にパルパーで解離させてスラリーとし、このスラリーを抄紙して、乾燥後、目付け８０ｇ／ｍ2、厚さ１ｍｍの多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
平板状の多孔質ガラス繊維のペーパーを、折り幅が５０ｍｍ、折り山間隔が５ｍｍとなるようにジグザグ状に折り畳み、折り畳まれたろ材の折り山間隔を折り山の頂部分に塗布したホットメルト樹脂からなる間隔保持材で保持し、プリーツ構造に形成した。このプリーツ構造のエアフィルタ用ろ材を、アルミ製のフィルタ枠体内に収容して、エアフィルタ用ろ材とフィルタ枠体をウレタン樹脂で接着し、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×奥行５０ｍｍのエアフィルタを作製した。エアフィルタを構成するプリーツ構造のエアフィルタ用ろ材の総面積は、０．１７ｍ2であった。
【００２５】
（実施例５）
実施例４と同様にして得られた多孔質ガラス繊維を、０．１ｍｏｌ／Ｌのリン酸ヒドロキシルアミン水溶液に３０秒間浸漬し、取り出して６０℃で乾燥させた後、０．０１ｍｏｌのポリリン酸水溶液に３０秒間浸漬し、取り出して６０℃乾燥させる処理を３回繰り返し、多孔質ガラス繊維９６質量％に、リン酸ヒドロキシルアミン３．６質量％と、ポリリン酸０．４質量％を担持した多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維を、実施例４と同様にして、多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを用いて、実施例４と同様にして、エアフィルタを作製した。
【００２６】
（比較例３）
実施例４と同様のガラス短繊維を、酸処理を行うことなく、２５０℃で加熱して、ガラス繊維を得た。
このようにして得られたガラス繊維を、実施例４と同様にして、ガラス繊維のペーパーを得た。
このガラス繊維のペーパーを用いて、実施例４と同様にして、エアフィルタを作製した。
【００２７】
（実施例６）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５２．８％、Ａｌ2Ｏ3１４．５％、ＣａＯ１８．１％、ＭｇＯ２．０％、Ｂ2Ｏ3１０．１％、Ｒ2Ｏ０．３％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．２％のＥガラス組成からなるガラス短繊維を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維を、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを用いて、実施例１と同様にして、エアフィルタを作製した。
【００２８】
実施例１〜６と、比較例１〜３の多孔質ガラス繊維について、比表面積を窒素吸着ＢＥＴ法により測定し、酸点量をピリジン吸着昇温脱離法によって測定した固体酸量によって表した。結果を表１に示す。実施例１、２、４、５、６と比較例１〜３の多孔質ガラス繊維のペーパーについて、次に記載した方法によって、引張強度を測定した。また、実施例４、５および比較例３について、次に記載した方法によって、折目付強度を測定した。結果を表１に示す。
【００２９】
＜酸点量の測定方法＞
ガラス繊維表面の酸点量は、ピリジン吸着昇温脱離法による固体酸量で表した。測定法は以下のとおりである。まず、試料（１２．５ｍｇ）を石英管に充填し、ヘリウム雰囲気下で３０分間前処理を行った後、試料を１５０℃に保温し、ピリジン０．２μＬを繰返し５回パルス的に供給して、飽和吸着させた。次に、試料を３０℃／分の昇温速度で８００℃まで昇温し、脱離するピリジンを水素炎イオン（ＦＩＤ）型検出器にて測定し、この値を固体酸量とした。
【００３０】
＜引張強度の測定方法＞
実施例１〜６と比較例１〜３のペーパーを幅２５ｍｍ×長さ１５０ｍｍにカットして試験片とし、この試験片を定速引張試験機を用いてペーパーのＭＤ方向に、スパン長１００ｍｍ、引張速度１５ｍｍ／分で引っ張り、この試験片が破断するまでの最大引張荷重を測定して、引張強度とした。
＜折目付強度の測定方法＞
実施例１〜６と比較例１〜３のペーパーを幅２５ｍｍ×長さ１５０ｍｍにカットして試験片とし、この試験片を５回谷折りしたものと、５回山折りしたものとを、定速引張試験機を用いてペーパーのＭＤ方向に、スパン長１００ｍｍ、引張速度１５ｍｍ／分で引っ張り、この試験片が破断するまでの各試験片の最大引張荷重を測定してその試験片の引張強度とし、谷折りの試験片の引張強度と、山折りの試験片の引張強度の平均値を算出して折目付強度とした。
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例１〜６と比較例１〜３のエアフィルタについて、次の方法によって、捕集効率と、アンモニアガスの経時時間ごとの除去効率を測定した。結果を表２に示す。
【００３３】
＜捕集効率の測定方法＞
ＪＩＳ Ｂ ９９０８に準拠して、エアフィルタの上流側と下流側の粒子個数をパーティクルカウンタで測定し、（１）式に基づいて、エアフィルタの捕集効率を算出した。検査粒子として、平均粒径０．３μｍの大気塵を用いた。
捕集効率（％）＝（１−下流側粒子個数／上流側粒子個数）×１００ （１）
＜アンモニアガスの除去効率の測定方法＞
７０ｐｐｍのアンモニアを含有したガスを、流速１０ｃｍ／秒でエアフィルタに流通させ、５時間後と、２０時間後のエアフィルタの上流側と下流側のアンモニア濃度を測定し、上流側のアンモニア濃度を１００％とした場合に、上流側のアンモニア濃度に対する下流側のアンモニア濃度を除去効率として算出した。
【００３４】
【表２】
【００３５】
表１に示すように、実施例１〜６は、ガラス繊維を酸処理することによって、ガラス繊維表面に微細孔が形成され、比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇと大きくなっていた。また、多孔質ガラス繊維を酸処理後、２５０℃以上４００℃未満で加熱処理することによって、多孔質ガラス繊維表面の固体酸量が０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上と増大した。特に、実施例１の多孔質ガラス繊維は、酸処理前のガラス繊維の組成中、Ｂ2Ｏ3成分が実施例２〜６の多孔質ガラス繊維を構成する酸処理前のガラス繊維よりも少ないため、多孔質ガラス繊維の比表面積が、実施例２〜６の多孔質ガラス繊維と比較して大きくなっていた。実施例１の多孔質ガラス繊維は、比表面積の増大に伴って、固体酸量も増大した。
また、実施例１、２、４、５、６の多孔質ガラス繊維のペーパーは、多層構造、ハニカム構造、プリーツ構造に加工する際に破れ等が発生しない引張強度を保持していた。特に、実施例４、５の多孔質ガラス繊維のペーパーは、有機繊維を混抄しているため、プリーツ構造に加工するのに十分な引張強度と折目付強度を保持していた。
また、実施例１、４、５のエアフィルタは、捕集効率が高いのみならず、５時間経過後のアンモニアガスの除去効率が１００％と非常に高く、２０時間経過後のアンモニアガスの除去効率も９４％以上と高かった。また、実施例２、３のエアフィルタも、５時間経過後のアンモニアガスの除去効率が１００％と非常に高く、２０時間経過後もアンモニアガスの除去効率が９５％以上と高かった。特に、実施例３の酸化チタン光触媒を固着させた多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材や、実施例５のポリリン酸とヒドロキシルアミンを担持させた多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を用いたエアフィルタは、２０時間経過した後も、アンモニアガスの除去効率が９９．６％と非常に高く、長寿命であった。
実施例６の多孔質ガラス繊維は、酸処理前のガラス繊維の組成中、Ｂ2Ｏ3成分が１０．１質量％と高いため、酸処理を行っても、その比表面積が２４０ｍ2／ｇと、実施例１〜５と比較してやや小さくなっており、この多孔質ガラス繊維の表面に生成される固体酸量も０．２８ｍｍｏｌ／ｇと、実施例１〜５と比較してやや小さくなっていた。このため、実施例６の多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を用いたエアフィルタは、２０時間経過後のアンモニアガスの除去効率が実施例１〜５よりも低くなっていた。
比較例１の多孔質ガラス繊維は、酸処理後１０００℃の高温で加熱処理を行ったため、ガラス繊維表面に形成された微細孔が潰されて、比表面積が小さくなり、固体酸量も少なくなっていた。また、比較例１の多孔質ガラス繊維ペーパーは、高温加熱によって、引張強度も低下し、多層構造に加工する際に破れ等が生じるおそれがあった。
比較例２、３のガラス繊維は、酸処理を行っていないため、比表面積が非常に小さく、２５０℃以上４００℃未満の加熱処理を行っても、固体酸量が少なかった。
また、比較例１、３のエアフィルタは、塵埃の捕集効率は高いものの、比表面積が小さいガラス繊維のペーパーをエアフィルタ用ろ材として用いているため、アンモニアガスの除去効率が低くく、２０時間経過後のアンモニアガスの除去効率が測定できず、短寿命であった。また、比較例２のエアフィルタも、アンモニアガスの除去効率が低くく、２０時間経過後のアンモニアガスの除去効率が測定できず、短寿命であった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の多層構造のエアフィルタ用ろ材とエアフィルタの実施の形態を示す説明図
【図２】本発明のハニカム構造のエアフィルタ用ろ材とエアフィルタの他の実施の形態を示す説明図
【図３】本発明のプリーツ構造のエアフィルタ用ろ材とエアフィルタの他の実施の形態を示す説明図
【符号の説明】
【００３７】
１ エアフィルタ
２ エアフィルタ用ろ材
３ａ，３ｃ セパレータ
３ｂ，３ｄ 開口部
４ フィルタ枠体
４ａ，４ｂ 開口面
５ａ 波形状エアフィルタ用ろ材
５ｂ 平板状エアフィルタ用ろ材
７ エアフィルタ
８ エアフィルタ用ろ材
９ 間隔保持材
１０ フィルタ枠体
１０ａ，１０ｂ 開口面
１１ エアフィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素系悪臭等のガス吸着能に優れ、ガス吸着とともに、塵埃等を除去することが可能なエアフィルタ用ろ材およびエアフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、実験動物舎等で発生するアンモニア、トリメチルアミン等の窒素系悪臭の脱臭には、粒状活性炭にリン酸を坦持した吸着剤を用いたケミカルフィルタや、イオン交換繊維製不織布をろ材としたケミカルフィルタや、イオン交換樹脂をＰＥＴ等の不織布で挟んだろ材を用いたケミカルフィルタ等が使用されていた。これらのケミカルフィルタは、フィルタ寿命が長く、フィルタ交換の回数を少なくすることができるものを用いることが望ましい。フィルタ寿命を長くするためには、ガス吸着量の多い基材を用いることが考えられる。例えば、特許文献１には、比表面積の大きい多孔質ガラス繊維布をフィルタ等の吸着材としているものが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２８２６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されている多孔質ガラス繊維布をフィルタ等のろ材として用いる場合は、ろ材として要求される圧力に耐え得るように強度を向上し、使用時の収縮を防止するために、酸処理後、多孔質ガラス繊維布が、６００℃以上の高温で加熱処理することが必要となる。
しかしながら、６００℃以上の高温で多孔質ガラス繊維布を加熱処理すると、多孔質ガラス繊維に形成された微細孔が潰されて、比表面積が小さくなり、物理的なガス吸着量が低下するという問題があった。
ところで、多孔質ガラス繊維は、比表面積が大きくなることによって物理的なガス吸着量が増大するだけではなく、多孔質ガラス繊維が固体酸として働き、この固体酸としての化学的な吸着量によっても、ガス吸着量が増大すると考えられる。
固体酸としての機能は、固体の表面にプロトン供与体であるＢｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）や、電子対受容体であるＬｅｗｉｓ酸（Ｏ：）が生成されることによって発揮される。固体表面に生成される酸点量は、固体を加熱処理する温度によって異なり、固体表面に生成されるＢｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）やＬｅｗｉｓ酸（Ｏ：）の酸点量が多いほど、化学的なガス吸着量が増大する。Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）は、比較的低温の加熱処理で、ガラス繊維表面に生成される酸点量が最大となり、Ｌｅｗｉｓ酸（Ｏ：）は、比較的高温の加熱処理で、ガラス繊維表面に生成される酸点量が最大となる。
固体酸としての機能を高めるには、多孔質ガラス繊維の表面に生成される、Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）の酸点量と、Ｌｅｗｉｓ酸（Ｏ：）の酸点量の総和が最大となるように、最適な温度で加熱処理することが好ましい。
そこで、本発明は、可溶性成分を有するガラス組成のガラス繊維を酸処理して微細孔を形成した後、最適な温度で加熱処理を行うことにより、物理的および化学的なガス吸着量が大きく、塵埃等の捕集効率の優れた多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材およびエアフィルタ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】
【０００４】
本発明者等は、鋭意研究した結果、多孔質ガラス繊維の微細孔が潰されることなく、要求される強度を保持しつつ、繊維表面の酸点量を大きくすることができる多孔質ガラス繊維の加熱条件を見出した。
かかる知見に基づき、本発明のエアフィルタ用ろ材は、請求項１記載の通り、ガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなることを特徴とする。
また、請求項２記載のエアフィルタ用ろ材は、請求項１記載のエアフィルタ用ろ材において、前ガラス繊維は、Ｂ2Ｏ3成分を５〜９質量％含む組成であることを特徴とする。
本発明のエアフィルタは、請求項３記載の通り、請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材が多層構造に形成されてなることを特徴とする。
また、本発明のエアフィルタは、請求項４記載の通り、請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材がハニカム構造に形成されてなることを特徴とする。
また、本発明のエアフィルタは、請求項５記載の通り、請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材がプリーツ構造に形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、酸処理することによって、微細孔が形成された多孔質ガラス繊維を２５０℃以上４００℃未満で加熱しているため、繊維表面に形成された微細孔を潰すことなく、また、要求される引張強度や折目付強度を保持しつつ、多孔質ガラス繊維の比表面積を２００〜６００ｍ2／ｇと大きくすることができる。また、前記加熱処理によって、Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）の酸点量と、Ｌｅｗｉｓ酸（Ｏ：）の酸点量の総和を大きくすることができる。こうして得られる多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材は、物理的および化学的なガス吸着量が増大し、ガスを吸着するとともに塵埃等を除去することができる。
また、Ｂ2Ｏ3成分を５〜９質量％含む組成のガラス繊維を多孔質ガラス繊維とした場合は、適量の可溶性成分がガラス繊維の表面から溶出し、容易に比表面積を２００〜６００ｍ2／ｇと大きくすることができる。
本発明は、前記エアフィルタ用ろ材は、ろ材として要求される引張強度や折目付強度を保持しているため、多層構造や、ハニカム構造や、プリーツ構造に形成することができ、ろ材面積を拡大し、ガス吸着量および塵埃等の捕集効率の優れたエアフィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明のエアフィルタ用ろ材は、ガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなるものである。
多孔質ガラス繊維は、質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５２〜５６％、Ａｌ2Ｏ3１２〜１８％、ＣａＯ１６〜２５％、ＭｇＯ０〜６％、Ｂ2Ｏ3５〜１３％、Ｒ2Ｏ０〜３％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、ＴｉＯ2０〜０．４％、Ｆｅ2Ｏ3０．０５〜０．５％、Ｆ2０〜０．５％のＥガラス組成のガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱してなるものであることが好ましい。
このＥガラス組成のガラス繊維を酸処理することによって、酸可溶性成分であるＢ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等が繊維表面から徐々に溶出して、繊維表面に微細孔が形成される。多孔質ガラス繊維の微細孔は、繊維表面層のみに存在してもよく、繊維中心層まで伸びていてもよい。
Ｅガラス組成のガラス繊維は、酸処理によって可溶し易い成分であるＣａＯ成分が１６〜２５質量％と多いため、繊維内部を分相させることなく、微細孔を形成することができるため好ましい。ガラス繊維内部が分相すると、繊維表面に形成される微細孔の孔径が大きくなり、比表面積が小さくなるばかりでなく、強度が著しく低下するという不都合が生じるため好ましくない。
【０００７】
ガラス繊維を構成するＥガラス組成中、Ｂ2Ｏ3成分は５〜９質量％であることが好ましい。Ｅガラス組成中、Ｂ2Ｏ3成分が５質量％未満の場合は、他の酸可溶性成分と比較して、可溶しにくい成分であるＢ2Ｏ3成分が十分に溶出されず、微細孔が形成されにくく、多孔質ガラス繊維の比表面積が小さくなりやすいため好ましくない。Ｂ2Ｏ3成分が十分に溶出されずにガラス繊維中に残存してしまうと、ガラス繊維の繊維径が小さい場合に、このＢ2Ｏ3成分が空気中の水分や炭酸ガスによって溶出してしまい、繊維が破壊されるいわゆる風化現象が生じてしまう場合がある。Ｂ2Ｏ3成分が９質量％を超える場合は、酸処理による溶出によってガラス繊維表面に形成される微細孔の孔径が大きくなり、多孔質ガラス繊維の比表面積が小さくなりやすいため好ましくない。
【０００８】
ガラス繊維は、ガラス長繊維をカットしたチョップドストランドガラス繊維や、ガラス短繊維を用いることができる。
本発明のエアフィルタ用ろ材は、塵埃等の粒子の物理的な捕集効率を考慮して、平均繊維径０．３〜２０μｍ、平均長さ０．５〜５０ｍｍのガラス短繊維を、湿式法や乾式法で抄紙したペーパーからなることが好ましい。
ガラス短繊維の平均繊維径が０．３μｍ未満の場合は、製造コストが著しく高くなり、繊維表面に微細孔を形成すると、強度が著しく低下し、取り扱いが困難となるため好ましくない。平均繊維径が２０μｍを超える場合は、短繊維が剛直で絡まりにくく、強度が低下するため好ましくない。また、ガラス短繊維の平均長さが０．５ｍｍ未満の場合は、短繊維同士が絡まりにくく、引張強度が低下するため好ましくない。平均長さが５０ｍｍを超える場合は、例えば、湿式抄紙時の開繊性が低く、繊維を溶液中に均一に分散させて抄紙することが困難となり、ペーパーが不均一となるため好ましくない。
【０００９】
ガラス繊維を多孔質化するための酸処理は、抄紙前に行ってもよく、抄紙後に行ってもよい。均一な微細孔を形成するためには、ガラス繊維を酸処理した後、多孔質ガラス繊維を抄紙することが好ましい。
酸処理は、例えば、３０〜７０℃に維持した１．５〜６．０規定の酸水溶液中に、ガラス繊維を６〜２４時間程度浸漬して行う。酸水溶液が、１．５規定未満の場合は、多孔質化するまでに時間を要するため好ましくない。６．０規定を超える場合は、多孔質化が急激に起こるため、時間で調整することが困難になるため好ましくない。また、酸処理時の温度が、３０℃未満の場合は、多孔質化するまでに長時間を要し、７０℃を超えると、時間の調整が困難となるため好ましくない。
なお、抄紙前に酸処理を行う場合は、ガラス繊維が酸水溶液中によく分散するようにする必要がある。分散が悪いと、ガラス繊維に均一に微細孔が形成されず、ムラができてしまうため、吸着特性が劣化する。
【００１０】
本発明の多孔質ガラス繊維は、ガラス繊維を酸処理して多孔質化した後、２５０℃以上４００℃未満で加熱処理を行うことにより、微細孔を潰すことなく、多孔質ガラス繊維からなるペーパーをエアフィルタ用ろ材として、多層構造や、ハニカム構造や、プリーツ構造に形成する際に要求される引張強度や折目付強度を保持しつつ、比表面積を２００〜６００ｍ2／ｇと大きくすることができる。この比表面積は、窒素吸着ＢＥＴ法によって測定している。
また、酸処理後の多孔質ガラス繊維を２５０℃以上４００℃未満で加熱処理することによって、固体酸の活性なＳｉＯ2成分を含む多孔質ガラス繊維の表面に、Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）とＬｅｗｉｓ酸（Ｏ：）を総和した酸点量が大きくなるように、酸点を生成することができる。多孔質ガラス繊維の表面に生成される酸点量は、ピリジン吸着昇温脱離法によって測定される固体酸量によって表している。酸処理後の多孔質ガラス繊維を２５０℃以上４００℃未満で加熱処理することによって、多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を多層構造等に形成する際に要求される強度を保持しつつ、比表面積を２００〜６００ｍ2／ｇと大きくすることができ、この比表面積の大きい多孔質ガラス繊維の表面に生成される固体酸量を０．２８ｍｍｏｌ／ｇと大きくすることができる。
本発明のエアフィルタ用ろ材は、比表面積２００〜６００ｍ2／ｇ、固体酸量０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上の多孔質ガラス繊維のペーパーからなることを特徴とする。
比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇと大きい多孔質ガラス繊維は、微細孔の毛管現象により、窒素系悪臭等の物理的なガス吸着量を増大することができ、また、固体酸量の多い固体酸として、窒素系悪臭等の化学的なガス吸着量を増大することができる。
酸処理後の加熱処理が、２５０℃未満の場合は、多孔質ガラス繊維の表面に生成されるＬｅｗｉｓ酸（Ｏ：）の酸点量が極端に少なくなるため好ましくなく、４００℃以上の場合は、多孔質ガラス繊維表面に生成されるＢｒｏｎｓｔｅｄ酸（ＯＨ+）の酸点量が極端に少なくなるため、好ましくない。
また、比表面積が２００ｍ2／ｇ未満の多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材は、多孔質ガラス繊維の比表面積が小さいため、物理的なガス吸着量が少なくなるとともに、多孔質ガラス繊維の表面に生成される酸点量も少なくなるため好ましくない。また、比表面積が６００ｍ2／ｇを超えている多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材は、多孔質ガラス繊維のペーパーの強度が不足して、このペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を多層構造等に形成する際に、取り扱いが困難となるため好ましくない。
【００１１】
本発明の多孔質ガラス繊維のペーパーは、目付け５〜１５００ｇ／ｍ2、厚さ０．０３〜５．０ｍｍであることが好ましい。
目付けが５ｇ／ｍ2未満の場合は、引張強度と吸着性能が不十分であり、また１５００ｇ／ｍ2を超える場合は、加工性が悪くなるとともに、圧力損失が高くなりすぎるため、好ましくない。厚さが０．０３ｍｍ未満の場合は、引張強度と吸着性能が不十分であり、５．０ｍｍを超える場合は、加工性が悪くなるため、好ましくない。
【００１２】
本発明の多孔質ガラス繊維のペーパーは、引張強度が５Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。このペーパーの折目付強度は、１０Ｎ／２５ｍｍ以上であることが好ましい。ペーパーの引張強度が５Ｎ／２５ｍｍ未満であり、折目付強度が１０Ｎ／２５ｍｍ未満の場合は、多孔質ガラス繊維のペーパーからなるろ材を多層構造や、ハニカム構造や、プリーツ構造のエアフィルタに加工する際に、破れ等が発生してしまうため、好ましくない。
ペーパーの引張強度や折目付強度を高めるためには、平均繊維径の異なるガラス繊維を混抄することが好ましい。ガラス繊維同士が絡まり易くなり、結果としてペーパーの引張強度や折目付強度が高くなるからである。また、ガラス繊維以外に、バインダーを付加したり、有機繊維を混抄して、ペーパーの引張強度や折目付強度を高めてもよい。
また、ペーパーの引張強度を高めるためには、多孔質ガラス繊維自体の強度が高いことが望ましい。
【００１３】
多孔質ガラス繊維のペーパーには、化学吸着剤や触媒を担持させてもよい。化学吸着剤としては、例えば、塩基性ガスの吸着を目的とする場合は、ポリリン酸等のリン酸系の化学吸着剤を多孔質ガラス繊維のペーパーに担持させることが好ましい。触媒としては、例えば、酸化触媒や光触媒を担持させることが好ましい。触媒を担持させた場合は、多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材にガスを吸着した後、吸着したガスを触媒で分解することができ、ろ材の寿命が長くなるため好ましい。本発明の多孔質ガラス繊維のペーパーは、酸処理によって、多孔質ガラス繊維中のアルカリ成分を溶出させているため、例えば、リン酸系の化学吸着剤や酸化触媒を担持させた場合であっても、劣化が生じない。
【００１４】
本発明のエアフィルタは、酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を、例えば、多層構造、ハニカム構造、プリーツ構造に形成してなるものである。これらの構造に形成することによって、空気流に対してエアフィルタ用ろ材の面積が拡大し、圧力損失を上昇させることなく、塵埃等の捕集効率を向上することができる。
【００１５】
次に、本発明のエアフィルタの実施の形態を図面に基づき説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明のエアフィルタ１は、酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇであり、固体酸量が０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上の多孔質ガラス繊維のペーパーからなる四角平板状のエアフィルタ用ろ材２と、四角枠の一辺が開口した開口部３ｂを有する平面コ字形状のセパレータ３ａとを交互に積層したものを用いている。エアフィルタ用ろ材２は、一つのセパレータ３ａの開口部３ｂと、他のセパレータ３ｃの開口部３ｄが交互に対向するように積層された複数のセパレータの間に介装されて、多層構造に形成されている。エアフィルタ１は、多層構造に形成されたエアフィルタ用ろ材２とセパレータが、セパレータの開口部がフィルタ枠体４の開口面４ａ，４ｂ内に配置されるように、フィルタ枠体４内に収容された構成となっている。
図１（ａ），（ｂ）中、矢印で示すように、エアフィルタ１には、フィルタ枠体４の一方側の開口面４ａを通じて、セパレータ３ａの開口部３ｂからガスが流入し、このガスが、エアフィルタ用ろ材２を流通して、フィルタ枠体４の他方側の開口面４ｂを通じて、セパレータ３ｃの開口部３ｄから流出する。
セパレータは、エアフィルタ内に流入したガスがリークしないように、エアフィルタ用ろ材と密着性の高いものであれば、構成する材料は特に限定されない。例えば、セパレータとして、多孔質ガラス繊維からなるフェルトを、平面コ字形状に形成したものを用いることが好ましい。セパレータも、ガスを吸着するからである。
【００１６】
本発明のエアフィルタの他の実施の形態を図２（ａ），（ｂ）に基づき説明する。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、本発明のエアフィルタ７は、酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇであり、固体酸量が０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上の多孔質ガラス繊維のペーパーからなる波形状エアフィルタ用ろ材５ａと、前記ペーパーからなる平板状エアフィルタ用ろ材５ｂとを交互に積層したものを用いている。エアフィルタ用ろ材は、波形状エアフィルタ用ろ材５ａの頂部と、平板状エアフィルタ用ろ材５ｂとを接着剤で接着し、ハニカム構造に形成されている。エアフィルタ７は、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂを所定の大きさとなるように形成したものである。
図２（ａ），（ｂ）中、矢印で示すように、エアフィルタ７には、エアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂの三角形状の開口部の一方側からガスが流入し、このガスが、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂを流通して、前記開口部の他方の側から流出する。
エアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂのハニカム構造の目開きは、１〜１０ｍｍであることが好ましい。ハニカム構造の目開きが１ｍｍ未満の場合は、エアフィルタの圧力損失が大きくなり、１０ｍｍを超える場合は、ガスが、エアフィルタ用ろ材５ａ，５ｂを流通することなく流出し、ガス吸着量や、塵埃等の捕集効率が低下するため好ましくない。
波形状エアフィルタ用ろ材は、正弦波状、三角状のこぎり刃状、矩形波状等のいずれの形状であってもよい。また、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材は、波形状エアフィルタ用ろ材を積層し、積層した波形状エアフィルタ用ろ材の凸部同士を接着したものであってもよい。例えば、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材は、その開口部がひし形状や六角形状のものであってもよい。積層したエアフィルタ用ろ材を接着する接着剤としては、無機系の接着剤や有機系の接着剤を用いることができるが、比較的粘度が高く、短時間で接着できるアクリル系の接着剤を用いることが好ましい。
【００１７】
本発明のエアフィルタの他の実施の形態を図３（ａ），（ｂ）に基づき説明する。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、本発明のエアフィルタ１１は、酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇであり、固体酸量が０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上の多孔質ガラス繊維のペーパーをジグザグ状に折り畳み、折り畳まれたろ材の折り山間隔を、ホットメルト樹脂等からなる間隔保持材９で保持したプリーツ構造に形成されたものを用いている。エアフィルタ１１は、プリーツ構造のエアフィルタ用ろ材８がフィルタ枠体１０内に収容された構成となっている。
図３（ａ），（ｂ）中、矢印で示すように、エアフィルタ１１には、フィルタ枠体１０の一方側の開口面１０ａからエアフィルタ１１内にガスが流入し、このガスが、エアフィルタ用ろ材８を流通して、フィルタ枠体１０の他方側の開口面１０ｂから流出する。
本実施の形態において、プリーツ構造のエアフィルタ用ろ材８の折り山間隔は、ホットメルト樹脂等の間隔保持材で保持しているが、無機繊維や有機繊維からなるペーパーやアルミ等の金属シートをＷ字状に加工した間隔保持材を用いることもできる。このような間隔保持材として、多孔質ガラス繊維のペーパーをＷ字状に加工したものを用いることが好ましい。間隔保持材も、ガスを吸着するからである。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例を比較例とともに説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１９】
（実施例１）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５３．４％、Ａｌ2Ｏ3１６．７％、ＣａＯ１６．８％、ＭｇＯ４．４％、Ｂ2Ｏ3６．４％、Ｒ2Ｏ０．８％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．４％のＥガラス組成からなる平均繊維径１．０μｍ以下、平均繊維長１０ｍｍ以下のガラス短繊維を加熱処理せずに、４５℃、３．０規定の塩酸水溶液中に２４時間浸漬し、その後十分に水洗いして乾燥した後、２５０℃で加熱して、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維１００質量％を、工業用水にパルパーで解離させてスラリーとし、このスラリーを抄紙して、乾燥後、目付け１００ｇ／ｍ2、厚さ１ｍｍの多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍの四角平板状のエアフィルタ用ろ材とし、厚さ５ｍｍの多孔質ガラス繊維からなるフェルトを平面コ字形状に形成したセパレータを、複数の平面コ字形状のセパレータの開口部が交互に対向するように積層し、このセパレータの間に四角平板状のエアフィルタ用ろ材を介装して、多層構造に形成した。この多層構造のエアフィルタ用ろ材およびセパレータを、ステンレス製のフィルタ枠体内に収容して、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ５０ｍｍのエアフィルタを作製した。エアフィルタを構成する多層構造のエアフィルタ用ろ材の総面積は、０．１ｍ2であった。
【００２０】
（比較例１）
実施例１と同様のガラス短繊維を、酸処理後、１０００℃で３０分加熱したこと以外は、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維１００質量％を、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを用いて、実施例１と同様にして、エアフィルタを作製した。
【００２１】
（実施例２）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５３．３％、Ａｌ2Ｏ3１５．５％、ＣａＯ２１．６％、ＭｇＯ０．６％、Ｂ2Ｏ3７．９％、Ｒ2Ｏ０．４％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．２％のＥガラス組成からなる平均繊維径６．０μｍ以下、繊維長５ｍｍのチョップドストランドガラス繊維を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維８５質量％と、１．５デニールのレーヨン繊維１０質量％、木質パルプ２質量％、アクリル樹脂３質量％を、工業用水にパルパーで解離させてスラリーとし、このスラリーを抄紙して、乾燥後、目付け９０ｇ／ｍ2、厚さ０．７ｍｍの多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを波形状にした波形状エアフィルタ用ろ材と、前記ペーパーの平板状エアフィルタ用ろ材を交互に積層して、波形状エアフィルタ用ろ材と平板状エアフィルタ用ろ材が接する部分をアクリル系の接着剤で接着して、ハニカム構造に形成し、このハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×奥行５０ｍｍの大きさに形成してエアフィルタとした。エアフィルタを構成するハニカム構造のエアフィルタ用ろ材の総面積は、０．２ｍ2であった。
【００２２】
（実施例３）
実施例２と同様にして得られた多孔質ガラス繊維を用いて、実施例２と同様にして、多孔質ガラス繊維のペーパーを得、実施例２と同様に、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を形成した。
このハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を、チタンイソプロプロキシド７６０ｇと紫外線硬化樹脂４００ｇとをエチルアルコール８４０ｇに溶解させた溶液中に、前記ガス吸着ろ材を浸漬し、その表面に、前記溶液を均一に付着させた。このエアフィルタ用ろ材に、紫外線を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させた後、６０℃で１時間乾燥させ、その後毎分１℃のペースで３５０℃まで昇温し、そのまま１２時間焼成した。この加熱処理で紫外線硬化樹脂は完全に除去され、チタンイソプロキシドがアナターゼ型を主体とする酸化チタンに変化し、多孔質ガラス繊維の微細孔を含む表面に強固に酸化チタン光触媒を固着した。酸化チタン光触媒の付着量は、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材１００質量％に対して、３．０質量％であった。酸化チタン光触媒を固着したハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を、実施例２と同様の大きさに形成して、エアフィルタとした。
【００２３】
（比較例２）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５３．３％、Ａｌ2Ｏ3１５．５％、ＣａＯ２１．６％、ＭｇＯ０．６％、Ｂ2Ｏ3７．９％、Ｒ2Ｏ０．４％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．２％のＥガラス組成からなる平均繊維径６．０μｍ以下、繊維長５ｍｍのチョップドストランドガラス繊維を、酸処理を行うことなく、２５０℃で加熱して、ガラス繊維を得た。
このようにして得られたガラス繊維を、実施例２と同様にして、ガラス繊維のペーパーを得た。
このガラス繊維のペーパーを用いて、実施例２と同様にして、ハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を形成し、このハニカム構造のエアフィルタ用ろ材を実施例２と同様の大きさに形成して、エアフィルタとした。
【００２４】
（実施例４）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５３．３％、Ａｌ2Ｏ3１５．５％、ＣａＯ２１．６％、ＭｇＯ０．６％、Ｂ2Ｏ3７．９％、Ｒ2Ｏ０．４％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．２％のＥガラス組成からなる平均繊維径２．０μｍ以下、平均繊維長１０ｍｍ以下のガラス短繊維を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維８０質量％と、平均繊維径１４．０μｍのレーヨン繊維２０質量％を、工業用水にパルパーで解離させてスラリーとし、このスラリーを抄紙して、乾燥後、目付け８０ｇ／ｍ2、厚さ１ｍｍの多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
平板状の多孔質ガラス繊維のペーパーを、折り幅が５０ｍｍ、折り山間隔が５ｍｍとなるようにジグザグ状に折り畳み、折り畳まれたろ材の折り山間隔を折り山の頂部分に塗布したホットメルト樹脂からなる間隔保持材で保持し、プリーツ構造に形成した。このプリーツ構造のエアフィルタ用ろ材を、アルミ製のフィルタ枠体内に収容して、エアフィルタ用ろ材とフィルタ枠体をウレタン樹脂で接着し、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×奥行５０ｍｍのエアフィルタを作製した。エアフィルタを構成するプリーツ構造のエアフィルタ用ろ材の総面積は、０．１７ｍ2であった。
【００２５】
（実施例５）
実施例４と同様にして得られた多孔質ガラス繊維を、０．１ｍｏｌ／Ｌのリン酸ヒドロキシルアミン水溶液に３０秒間浸漬し、取り出して６０℃で乾燥させた後、０．０１ｍｏｌのポリリン酸水溶液に３０秒間浸漬し、取り出して６０℃乾燥させる処理を３回繰り返し、多孔質ガラス繊維９６質量％に、リン酸ヒドロキシルアミン３．６質量％と、ポリリン酸０．４質量％を担持した多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維を、実施例４と同様にして、多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを用いて、実施例４と同様にして、エアフィルタを作製した。
【００２６】
（比較例３）
実施例４と同様のガラス短繊維を、酸処理を行うことなく、２５０℃で加熱して、ガラス繊維を得た。
このようにして得られたガラス繊維を、実施例４と同様にして、ガラス繊維のペーパーを得た。
このガラス繊維のペーパーを用いて、実施例４と同様にして、エアフィルタを作製した。
【００２７】
（実施例６）
質量％で表示してその成分がＳｉＯ2５２．８％、Ａｌ2Ｏ3１４．５％、ＣａＯ１８．１％、ＭｇＯ２．０％、Ｂ2Ｏ3１０．１％、Ｒ2Ｏ０．３％（Ｒは、Ｎａおよび／またはＫ）、Ｆｅ2Ｏ3０．２％のＥガラス組成からなるガラス短繊維を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維を得た。
このようにして得られた多孔質ガラス繊維を、実施例１と同様にして、多孔質ガラス繊維のペーパーを得た。
この多孔質ガラス繊維のペーパーを用いて、実施例１と同様にして、エアフィルタを作製した。
【００２８】
実施例１〜６と、比較例１〜３の多孔質ガラス繊維について、比表面積を窒素吸着ＢＥＴ法により測定し、酸点量をピリジン吸着昇温脱離法によって測定した固体酸量によって表した。結果を表１に示す。実施例１、２、４、５、６と比較例１〜３の多孔質ガラス繊維のペーパーについて、次に記載した方法によって、引張強度を測定した。また、実施例４、５および比較例３について、次に記載した方法によって、折目付強度を測定した。結果を表１に示す。
【００２９】
＜酸点量の測定方法＞
ガラス繊維表面の酸点量は、ピリジン吸着昇温脱離法による固体酸量で表した。測定法は以下のとおりである。まず、試料（１２．５ｍｇ）を石英管に充填し、ヘリウム雰囲気下で３０分間前処理を行った後、試料を１５０℃に保温し、ピリジン０．２μＬを繰返し５回パルス的に供給して、飽和吸着させた。次に、試料を３０℃／分の昇温速度で８００℃まで昇温し、脱離するピリジンを水素炎イオン（ＦＩＤ）型検出器にて測定し、この値を固体酸量とした。
【００３０】
＜引張強度の測定方法＞
実施例１〜６と比較例１〜３のペーパーを幅２５ｍｍ×長さ１５０ｍｍにカットして試験片とし、この試験片を定速引張試験機を用いてペーパーのＭＤ方向に、スパン長１００ｍｍ、引張速度１５ｍｍ／分で引っ張り、この試験片が破断するまでの最大引張荷重を測定して、引張強度とした。
＜折目付強度の測定方法＞
実施例１〜６と比較例１〜３のペーパーを幅２５ｍｍ×長さ１５０ｍｍにカットして試験片とし、この試験片を５回谷折りしたものと、５回山折りしたものとを、定速引張試験機を用いてペーパーのＭＤ方向に、スパン長１００ｍｍ、引張速度１５ｍｍ／分で引っ張り、この試験片が破断するまでの各試験片の最大引張荷重を測定してその試験片の引張強度とし、谷折りの試験片の引張強度と、山折りの試験片の引張強度の平均値を算出して折目付強度とした。
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例１〜６と比較例１〜３のエアフィルタについて、次の方法によって、捕集効率と、アンモニアガスの経時時間ごとの除去効率を測定した。結果を表２に示す。
【００３３】
＜捕集効率の測定方法＞
ＪＩＳ Ｂ ９９０８に準拠して、エアフィルタの上流側と下流側の粒子個数をパーティクルカウンタで測定し、（１）式に基づいて、エアフィルタの捕集効率を算出した。検査粒子として、平均粒径０．３μｍの大気塵を用いた。
捕集効率（％）＝（１−下流側粒子個数／上流側粒子個数）×１００ （１）
＜アンモニアガスの除去効率の測定方法＞
７０ｐｐｍのアンモニアを含有したガスを、流速１０ｃｍ／秒でエアフィルタに流通させ、５時間後と、２０時間後のエアフィルタの上流側と下流側のアンモニア濃度を測定し、上流側のアンモニア濃度を１００％とした場合に、上流側のアンモニア濃度に対する下流側のアンモニア濃度を除去効率として算出した。
【００３４】
【表２】
【００３５】
表１に示すように、実施例１〜６は、ガラス繊維を酸処理することによって、ガラス繊維表面に微細孔が形成され、比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇと大きくなっていた。また、多孔質ガラス繊維を酸処理後、２５０℃以上４００℃未満で加熱処理することによって、多孔質ガラス繊維表面の固体酸量が０．２８ｍｍｏｌ／ｇ以上と増大した。特に、実施例１の多孔質ガラス繊維は、酸処理前のガラス繊維の組成中、Ｂ2Ｏ3成分が実施例２〜６の多孔質ガラス繊維を構成する酸処理前のガラス繊維よりも少ないため、多孔質ガラス繊維の比表面積が、実施例２〜６の多孔質ガラス繊維と比較して大きくなっていた。実施例１の多孔質ガラス繊維は、比表面積の増大に伴って、固体酸量も増大した。
また、実施例１、２、４、５、６の多孔質ガラス繊維のペーパーは、多層構造、ハニカム構造、プリーツ構造に加工する際に破れ等が発生しない引張強度を保持していた。特に、実施例４、５の多孔質ガラス繊維のペーパーは、有機繊維を混抄しているため、プリーツ構造に加工するのに十分な引張強度と折目付強度を保持していた。
また、実施例１、４、５のエアフィルタは、捕集効率が高いのみならず、５時間経過後のアンモニアガスの除去効率が１００％と非常に高く、２０時間経過後のアンモニアガスの除去効率も９４％以上と高かった。また、実施例２、３のエアフィルタも、５時間経過後のアンモニアガスの除去効率が１００％と非常に高く、２０時間経過後もアンモニアガスの除去効率が９５％以上と高かった。特に、実施例３の酸化チタン光触媒を固着させた多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材や、実施例５のポリリン酸とヒドロキシルアミンを担持させた多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を用いたエアフィルタは、２０時間経過した後も、アンモニアガスの除去効率が９９．６％と非常に高く、長寿命であった。
実施例６の多孔質ガラス繊維は、酸処理前のガラス繊維の組成中、Ｂ2Ｏ3成分が１０．１質量％と高いため、酸処理を行っても、その比表面積が２４０ｍ2／ｇと、実施例１〜５と比較してやや小さくなっており、この多孔質ガラス繊維の表面に生成される固体酸量も０．２８ｍｍｏｌ／ｇと、実施例１〜５と比較してやや小さくなっていた。このため、実施例６の多孔質ガラス繊維のペーパーからなるエアフィルタ用ろ材を用いたエアフィルタは、２０時間経過後のアンモニアガスの除去効率が実施例１〜５よりも低くなっていた。
比較例１の多孔質ガラス繊維は、酸処理後１０００℃の高温で加熱処理を行ったため、ガラス繊維表面に形成された微細孔が潰されて、比表面積が小さくなり、固体酸量も少なくなっていた。また、比較例１の多孔質ガラス繊維ペーパーは、高温加熱によって、引張強度も低下し、多層構造に加工する際に破れ等が生じるおそれがあった。
比較例２、３のガラス繊維は、酸処理を行っていないため、比表面積が非常に小さく、２５０℃以上４００℃未満の加熱処理を行っても、固体酸量が少なかった。
また、比較例１、３のエアフィルタは、塵埃の捕集効率は高いものの、比表面積が小さいガラス繊維のペーパーをエアフィルタ用ろ材として用いているため、アンモニアガスの除去効率が低くく、２０時間経過後のアンモニアガスの除去効率が測定できず、短寿命であった。また、比較例２のエアフィルタも、アンモニアガスの除去効率が低くく、２０時間経過後のアンモニアガスの除去効率が測定できず、短寿命であった。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の多層構造のエアフィルタ用ろ材とエアフィルタの実施の形態を示す説明図
【図２】本発明のハニカム構造のエアフィルタ用ろ材とエアフィルタの他の実施の形態を示す説明図
【図３】本発明のプリーツ構造のエアフィルタ用ろ材とエアフィルタの他の実施の形態を示す説明図
【符号の説明】
【００３７】
１ エアフィルタ
２ エアフィルタ用ろ材
３ａ，３ｃ セパレータ
３ｂ，３ｄ 開口部
４ フィルタ枠体
４ａ，４ｂ 開口面
５ａ 波形状エアフィルタ用ろ材
５ｂ 平板状エアフィルタ用ろ材
７ エアフィルタ
８ エアフィルタ用ろ材
９ 間隔保持材
１０ フィルタ枠体
１０ａ，１０ｂ 開口面
１１ エアフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなることを特徴とするエアフィルタ用ろ材。
【請求項２】
前記ガラス繊維は、Ｂ2Ｏ3成分を５〜９質量％含む組成であることを特徴とする請求項１記載のエアフィルタ用ろ材。
【請求項３】
請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材が多層構造に形成されてなることを特徴とするエアフィルタ。
【請求項４】
請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材がハニカム構造に形成されてなることを特徴とするエアフィルタ。
【請求項５】
請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材がプリーツ構造に形成されてなることを特徴とするエアフィルタ。
【請求項１】
ガラス繊維を酸処理後２５０℃以上４００℃未満で加熱した比表面積が２００〜６００ｍ2／ｇの多孔質ガラス繊維のペーパーからなることを特徴とするエアフィルタ用ろ材。
【請求項２】
前記ガラス繊維は、Ｂ2Ｏ3成分を５〜９質量％含む組成であることを特徴とする請求項１記載のエアフィルタ用ろ材。
【請求項３】
請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材が多層構造に形成されてなることを特徴とするエアフィルタ。
【請求項４】
請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材がハニカム構造に形成されてなることを特徴とするエアフィルタ。
【請求項５】
請求項１または２記載のエアフィルタ用ろ材がプリーツ構造に形成されてなることを特徴とするエアフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３２６５３７（Ｐ２００６−３２６５３７Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５６３５３（Ｐ２００５−１５６３５３）
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【出願人】（０００２３２７６０）日本無機株式会社 (104)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【出願人】（０００２３２７６０）日本無機株式会社 (104)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]