DE60212662T2

DE60212662T2 - Adsorptionsblatt und luftreinigungsfilter

Info

Publication number: DE60212662T2
Application number: DE60212662T
Authority: DE
Inventors: Toyo Boseki K.K. Shinich Ohtsu-shi MINEMURA; Toyo Boseki K.K. Toyota Ohtsu-shi SEKI; Toyo Boseki K.K. Makoto Ohtsu-shi MORITA
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2022-09-03
Also published as: EP1428574B1; EP1428574A4; JPWO2003026794A1; DE60212662D1; US6936094B2; EP1428574A1; JP4099714B2; WO2003026794A1; US20050000363A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Adsorptionsblatt mit einer Deodorierungsfunktion und einen Luftreinigungsfilter mit einer Staubentfernungsfunktion und einer Deodorierungsfunktion.
Eine typische Technik des Aufbringens eines Adsorbens auf einen Luftreinigungsfilter umfasst das Verfahren des Herstellens eines Adsorbens-enthaltenden Blatts und dann des Anordnens der Oberfläche des Blatts senkrecht zur Strömung der zu reinigenden Luft. Praktisch kein herkömmlicher Filter erfüllt jedoch die wichtigen Eigenschaften bezüglich des Luftstromwiderstands, der Adsorptionseigenschaften oder der Staubentfernungsleistung vollständig. Obwohl es verschiedene herkömmliche Techniken zur Verminderung des Luftstromwiderstands gibt, ist kein Herstellungsverfahren in der Praxis geeignet, und zwar insbesondere deshalb, da die herkömmlichen Verfahren zu einer Komplexität neigen.
Die japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 10-99421 beschreibt ein Verfahren des Herstellens eines Adsorptionsblatts unter Verwendung von Adsorbensteilchen und eines gepulverten thermoplastischen Harzes, das die Schritte des Mischens des gepulverten thermoplastischen Harzes von 100 bis 1000 μm und von gekörnter Aktivkohle und dann des Streuens bzw. Verteilens des Gemischs auf ein Basisblatt und des Fixierens des Gemischs durch Pressen umfasst. Bei diesem Verfahren wird ein relativ grob gepulvertes thermoplastisches Harz verwendet und es weist folglich das Problem auf, dass eine große Menge des gepulverten thermoplastischen Harzes für einen ausreichenden Hafteffekt erforderlich ist, so dass der Luftstromwiderstand hoch sein kann. Das Verfahren weist auch das Problem auf, dass das gepulverte thermoplastische Harz verschmelzen kann, so dass ein Film in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Basisblatt, der Aktivkohle und dem thermoplastischen Harz in dem Gemisch gebildet wird, so dass der Luftstromwiderstand höher sein kann.
Die nationale japanische Patentanmeldungsveröffentlichung (Offenlegungsschrift) Nr. 07-509656 (ohne Beschreibung des Adsorptionsblatts des Basisblatt-Kombinationstyps) beschreibt ein Verfahren zur Verminderung des Luftstromwiderstands eines geformten Aktivkohleprodukts, das die Schritte umfasst: Vorwärmen von Adsorbensteilchen auf eine Temperatur, die höher ist als der Schmelzbereich eines gepulverten thermoplastischen Harzes, dann Mischen der erwärmten Adsorbensteilchen und des gepulverten thermoplastischen Harzes zur Bildung feiner Agglomerate von mindestens 15 Mesh, Verwenden eines Siebs zum Selektieren spezifischer Agglomerate, Formen der Agglomerate zu der gewünschten offen-geformten flachen Struktur, Erwärmen der flachen Struktur auf eine Temperatur, die höher ist als der Schmelzbereich des gepulverten thermoplastischen Harzes, und dann Abkühlen der flachen Struktur. Gemäß dieser Offenbarung sind zur Herstellung der Agglomerate die zwei separaten Erwärmungsschritte vor und nach dem Mischschritt erforderlich. Solche Schritte verbrauchen beträchtliche Mengen an Energie und erfordern eine beträchtliche Zeit, wobei z.B. jeder Schritt 40 min dauert. Es wird auch davon ausgegangen, dass die Schmelze des gepulverten thermoplastischen Harzes durch den Einfluss des Eigengewichts der Agglomerate komprimiert werden kann, so dass das Produkt keine gute Durchlässigkeit aufweisen kann und ein gut durchlässiges Produkt ohne ein verbessertes Verfahren, das den Schritt des Umdrehens des geformten Produkts während des Schritts des Verschmelzens des gepulverten thermoplastischen Harzes umfasst, nicht erhalten werden kann.
JP-A Nr. 08-290055 beschreibt ein Verfahren zur Verminderung der Zeit für die Herstellung eines Adsorptionsblatts mit niedrigem Luftstromwiderstand, das die Schritte des Zugebens von 15 bis 70 Gew.-% Wasser zu einem Gemisch aus Aktivkohle und einem gepulverten thermoplastischen Harz, so dass die Bindung zwischen den Aktivkohleteilchen durch Dampf, der in einem Heißpressverfahren erzeugt wird, geschwächt wird, und des Durchführens eines kontinuierlichen Verfahrens zur Bildung eines Produkts mit einem verminderten Luftstromwiderstand umfasst. Schließlich erfordert der Schritt des Erzeugens eines fertiggestellten trockenen Blatts beträchtliche Wärmeenergiemengen zum Verdampfen des Wassers und ein solches Verfahren kann hohe Herstellungskosten aufweisen und in der Praxis nicht so gut geeignet sein.
Bezüglich der Deodorierungsleistung werden übelriechende Gase und giftige Gase grob in neutrale, saure und basische Gase eingeteilt. Ein unpolares Adsorbens wie Aktivkohle kann ein ausreichendes Vermögen zum Adsorbieren des neutralen Gases durch eine physikalische Adsorptionsaktivität aufweisen, es kann jedoch als solches bei der Adsorption des sauren oder basischen Gases nicht so effektiv sein. Folglich sollte die Aktivkohle mit einem Mittel zum Erhöhen des Effekts bezüglich der Adsorption eines sauren oder basischen Gases behandelt werden.
Die japanische Gebrauchsmusteranmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 04-41718 beschreibt ein Verfahren, das den Schritt des Bindens einer organischen Säure und einer Aminverbindung an ein Aktivkohle-aufweisendes Blattsubstrat umfasst, wobei die gebundene organische Säure den Effekt der Entfernung von Ammoniak und von gasförmigen Aminen verstärken kann, und die gebundene Aminverbindung den Effekt der Entfernung von Aldehyden, Schwefelwasserstoff, Mercaptan und dergleichen verstärken kann. Bei diesem Verfahren können die beiden Mittel, d.h. die Säure und die Base, in Kontakt gebracht werden und miteinander rea gieren, so dass sie ihre Aktivität verlieren, so dass das ursprünglich bereitgestellte Niveau der Deodorierungsleistung nicht voll erreicht werden kann.
JP-A Nr. 06-39238 beschreibt ein bezüglich dieser Probleme verbessertes Verfahren, das den Schritt der Verwendung eines wasserlöslichen Bindemittels zur Erhöhung der Viskosität der Lösung und zur Trennung des sauren Gasadsorbens, das an ein Aktivkohleblatt gebunden ist, von dem alkalischen Gasadsorbens, das an ein luftdurchlässiges Blatt gebunden ist, umfasst, wobei das Aktivkohleblatt und das luftdurchlässige Blatt zur Bildung eines einzelnen Adsorptionsblatts kombiniert werden. Bei diesem Verfahren kann die Bindung des sauren Gasadsorbens an einen mehr innen liegenden Teil des Aktivkohleblatts einen Kontakt des sauren Gasadsorbens mit dem luftdurchlässigen Blatt verursachen, an dem das alkalische Gasadsorbens gebunden ist, so dass die Adsorbentien ihre Aktivität verlieren können.
JP-A Nr. 2000-84339 beschreibt ein Verfahren, das die Schritte des sandwichartigen Anordnens eines gemischten Pulvers einer Aktivkohleteilchenschicht und eines gepulverten thermoplastischen Harzes zwischen zwei luftdurchlässigen Blättern mit einer Deodorierungsfunktion und dann des Heißpressens derselben umfasst. Bei diesem Verfahren weist das gepulverte thermoplastische Harz eine große Größe von 50 bis 2000 μm auf. Solche großen Harzteilchen können die direkte Kontaktfläche zwischen der Aktivkohle und dem luftdurchlässigen Deodorierungsblatt vergrößern. In einem Fall, bei dem eine bestimmte Chemikalie an die Aktivkohle gebunden ist, können daher die Aktivkohle, die eine Chemikalie aufweist, und das luftdurchlässige Deodorierungsblatt eine Wechselwirkung miteinander eingehen, so dass die Deaktivierungsrate ansteigen kann. Darüber hinaus kann die Oberfläche der Aktivkohle, die eine Chemikalie aufweist, das gepulverte thermoplastische Harz nicht einheitlich halten. in einem Fall, bei dem verschiedene Chemikalien an die Aktivkohle gebunden sind, können diese deshalb eine Wechselwirkung miteinander eingehen, so dass die Deaktivierungsrate ebenfalls zunehmen kann.
JP-A Nr. 11-57467 beschreibt ein Adsorptionsblatt, das bezüglich der vorstehend beschriebenen Probleme verbessert ist, und welches umfasst:
eine Mehrzahl laminierter Einheiten, die jeweils ein Deodorierungspulver umfassen, und
ein bahnförmiges Material, das einen Verbindungsabschnitt, der aus einem Heißschmelzharz hergestellt ist, und einen Agglomeratharzabschnitt umfasst, wobei das Deodorierungspulver der einen laminierten Einheit auf einer Oberfläche des bahnförmigen Materials mittels des Agglomeratharzabschnitts fixiert ist,
wobei das Deodorierungspulver der anderen laminierten Einheit an der anderen Oberfläche des bahnförmigen Materials mittels des Agglomeratharzabschnitts fixiert ist,
wobei das Adsorptionsblatt ein Deodorierungsfilter des Laminattyps ist, wobei jede laminierte Einheit nur einen Typ des Deodorierungspulvers aufweist, und die Einheiten zu einem einzelnen Stück laminiert und integriert sind. Bei dieser Technik müssen jedoch für die verschiedenen laminierten Einheiten die verschiedene Typen des Deodorierungspulvers verwendet werden, so dass das Blatt, das mindestens zwei verschiedene Typen des Deodorierungspulvers aufweist, dick sein muss. Gemäß dieser Technik kann eine gefaltete oder gewellte Filtereinheit, die aus einem solchen Blatt hergestellt ist, keine große Anzahl von Rippen aufweisen und keine zufrieden stellende Leistung zeigen.
Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme haben die Erfinder aktiv Untersuchungen bezüglich des zu verwendenden Basisblatts, des zu verwendenden gepulverten thermoplastischen Harzes und der Herstellungsbedingungen durchgeführt und so ein Verfahren gefunden, mit dem bei niedrigen Kosten ein Adsorptionsblatt mit einem sehr niedrigen Luftstromwiderstand, einer guten Deodorierungsleistung und einer guten Staubentfernungsleistung erzeugt werden kann. Es wird auch ein Adsorptionsblatt bereitgestellt, das dessen Leistung ohne Wechselwirkung zwischen zwei oder mehr Mitteln selbst in einem Fall effektiver bereitstellen kann, bei dem die zwei oder mehr Typen der Mittel an ein gepulvertes Adsorbens gebunden sind, oder in einem Fall, bei dem die Mittel an ein Basisblatt und ein luftdurchlässiges Blatt gebunden sind.
Folglich betrifft die Erfindung:
Ein Adsorptionsblatt, umfassend eine Struktur, welche durch ein Verfahren gebildet worden ist, welches die Schritte einschließt:
das Streuen bzw. Verteilen eines gemischten Pulvers auf ein Basisblatt, wobei das gemischte Pulver ein Produkt von ausreichendem Vormischen eines gepulverten Adsorbens und eines gepulverten thermoplastischen Harzes mit einem Schmelzindex von 0,1 bis 80 g/10 Minuten ist, und dann das Pressen des Basisblatts, welches das gemischte Pulver enthält, bei einer Temperatur gleich oder höher als ein Schmelzpunkt des gepulverten thermoplastischen Harzes, um das Adsorptionsblatt zu bilden, wobei das Basisblatt eine Faserpackdichte von 0,15 g/cm³ oder weniger aufweist;
das Adsorptionsblatt, wobei das gepulverte thermoplastische Harz einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 40 μm aufweist;
das Adsorptionsblatt, wobei das gemischte Pulver ein Gewichtsverhältnis des gepulverten thermoplastischen Harzes zu dem gepulverten Adsorbens von 1 bis 40 Gew.-% aufweist;
das Adsorptionsblatt, wobei, in einem Staubzufuhrtest unter Verwendung eines JIS-Pulvertyps Nr. 15, das Adsorptionsblatt, mit der Basisblattoberfläche stromaufwärts gerichtet, 30 g/m² oder mehr des Pulvers hält, in der Zeit, in der ihr Luftstromwiderstand unter den Bedingungen einer linearen Geschwindigkeit von 30 cm/Sekunde und einer Staubkonzentration von 0,5 g/m³ von dem Anfangswert um 150 Pa zunimmt;
das Adsorptionsblatt, wobei ein Mittel auf dem gepulverten Adsorbens gehalten wird und ein weiteres, anderes Mittel auf dem Basisblatt und/oder einem luftdurchlässigen Blatt gehalten wird;
das Adsorptionsblatt, wobei das gepulverte thermoplastische Harz aus mindestens einem, ausgewählt aus Polyolefinen, Polyamiden, Polyurethanen, Polyestern, einem Ethylen-Acryl-Copolymer, Polyacrylat, Polyaren, Polyacryl, Polydien, einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, PVC und PS und dergleichen hergestellt ist;
eine Laminatstruktur, umfassend: jedwedes der vorstehend genannten Adsorptionsblätter mit dem gemischten Pulver des gepulverten Adsorbens und des gepulverten thermoplastischen Harzes, und ein laminiertes, luftdurchlässiges Blatt, wobei das gemischte Pulver zwischen dem Basisblatt und dem luftdurchlässigen Blatt angeordnet ist; und
einen Luftreinigungsfilter, der die vorstehend beschriebene Laminatstruktur umfasst.
Die Erfindung wird nachstehend detailiert beschrieben.
In der Erfindung dient das gepulverte thermoplastische Harz zur Bindung des gepulverten Adsorbens aneinander und zur Bindung des gepulverten Adsorbens und des Basisblatts oder zur Bindung des gepulverten Adsorbens und des luftdurchlässigen Blatts.
Beispiele für den Typ des gepulverten thermoplastischen Harzes umfassen Polyolefine, Polyamide, Polyurethane, Polyester, ein Ethylen-Acryl-Copolymer, Polyacrylat, Polyaren, Polyacryl, Polydien, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, PVC und PS. Polyolefine und ein Ethylen-Acryl-Copolymer sind bevorzugt und das Ethylen-Acryl-Copolymer ist aufgrund dessen hervorragender Haftungs- und Dispersionseigenschaften besonders bevorzugt.
Das gepulverte thermoplastische Harz weist vorzugsweise eine mittlere Größe von 1 bis 40 μm, mehr bevorzugt von 5 bis 30 μm auf. Noch mehr bevorzugt liegt die Größe von mindestens 95 Gew.-% des Harzes innerhalb des Bereichs von 1 bis 40 μm. Wenn die mittlere Größe unter 1 μm liegt, kann das Harz dazu neigen, Oberflächenporen des gepulverten Adsorbens zu blockieren, so dass die Adsorptionsleistung signifikant vermindert werden kann. Wenn die mittlere Größe größer als 40 μm ist, kann die Vorhaftung des Harzes an dem gepulverten Adsorbens durch Van der Waals-Kräfte oder elektrostatische Kräfte aufgrund des Mischschritts partiell schwach sein, so dass in dem schließlich wärmebehandelten Adsorptionsblatt eine uneinheitliche Haftung auftreten kann und eine gute Qualität nur schwer erhalten werden kann. Wenn das Harz relativ kleiner ist als das gepulverte Adsorptionsmittel, kann sich das Harz während des Mischschritts leicht mit dem gepulverten Adsorptionsmittel in einem trockenen Zustand durch elektrostatische Kräfte und Van der Waals-Kräfte mischen, so dass das resultierende Blatt einheitlichere Eigenschaften aufweisen kann. Die Form des Harzes ist nicht speziell definiert und es kann z.B. kugelförmig, zerkleinert oder dergleichen sein. Selbstverständlich können zwei oder mehr Typen von gepulverten thermoplastischen Harzen in einer Kombination verwendet werden. Selbst in einem Fall, bei dem ein Mittel-aufweisendes gepulvertes Adsorbens oder ein Mittel-aufweisendes Basisblatt oder luftdurchlässiges Blatt verwendet wird, kann das gepulverte thermoplastische Harz in der vorstehend beschriebenen Weise während des Mischschritts in einem trockenen Zustand vorübergehend an der Oberfläche des gepulverten Adsorptionsmittels haften. Folglich kann auch verhindert werden, dass die Mittel mit verschiedenen Eigenschaften in dem späteren Blattbildungsschritt eine Wechselwirkung miteinander eingehen, so dass ausreichende Effekte erreicht werden können. Selbstverständlich können zwei oder mehr Typen der gepulverten thermoplastischen Harze in einer Kombination verwendet werden, oder das gepulverte Adsorbens, das zwei oder mehr Typen von Mitteln hält, kann auf ein einzelnes Blatt aufgebracht werden.
Der Schmelzpunkt des gepulverten thermoplastischen Harzes beträgt vorzugsweise 80°C oder mehr, bezogen auf die Umgebungstemperatur eines Raums, wie z.B. eines Fahrzeugraums und dergleichen. Der Schmelzpunkt beträgt mehr bevorzugt 100°C oder mehr.
Bezüglich der Fluidität der Schmelze des gepulverten thermoplastischen Harzes beträgt der MI-Wert des Harzes gemäß JIS K 7210 vorzugsweise 1 bis 80 g/10 Minuten, mehr bevorzugt 3 bis 30 g/10 Minuten. Wenn der MI-Wert zu groß ist, kann das Harz auf der Oberfläche des Adsorbens eine hohe Fluidität aufweisen, so dass es fließen und sich über die Oberfläche des Adsorbens ausbreiten kann, so dass Oberflächenporen blockiert werden und eine effektive Deodorierungsleistung nicht erhalten werden kann. Wenn der MI-Wert zu klein ist, kann es schwierig sein, die gewünschte Haftung zu erhalten, und das Verfahren wird eine große Energiemenge zum Schmelzen erfordern, und daher kann es bezüglich der Herstellungskosten nicht vorteilhaft sein.
Der Gehalt des gepulverten thermoplastischen Harzes, bezogen auf die Menge des gepulverten Adsorbens, beträgt im Hinblick auf die Haftung, den Luftstromwiderstand und die Deodorierungsleistung vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%. Der Gehalt beträgt mehr bevorzugt 5 bis 30 Gew.-%.
Beispielsweise wird die Teilchengröße des gepulverten thermoplastischen Harzes durch mechanisches Pulverisieren, Gefrierpulverisieren, chemische Verfahren oder dergleichen eingestellt. Schließlich kann das gepulverte Harz zu einer spezifischen Teilchengröße gesiebt werden, jedoch kann jedwedes Verfahren verwendet werden, so lange es eine spezifische Teilchengröße sicherstellen kann.
In der Erfindung beträgt die Packdichte der Faserkomponente in dem Basisblatt vorzugsweise 0,15 g/cm³ oder weniger, mehr bevorzugt 0,10 g/cm³ oder weniger. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Basisblatt mit einer relativ niedrigen Packdichte in vorteilhafter Weise ein Adsorptionsblatt mit einem niedrigen Luftstromwiderstand und einer hohen Staubhaltekapazität bilden kann, und zwar durch das Verfahren, das die Schritte umfasst: Streuen bzw. Verteilen des gemischten Pulvers aus dem gepulverten Adsorbens und dem gepulverten thermoplastischen Harz auf dem Basisblatt und dann Heißpressen derselben zur Bildung eines Adsorptionsblatts. Darüber hinaus werden gekräuselte bzw. texturierte Fasern verwendet, da sie es dem gemischten Pulver ermöglichen, in einem lockeren Zustand zu verbleiben.
Das Basisblatt kann mit einem Verfahren hergestellt werden, das die Schritte des Verwendens eines Kurz- oder Langfaservlieses und des Unterwerfens des Vlieses eines Prägens oder eines Nadelns, des Integrierens des Vlieses mit einem Verstärkungsblatt oder des Imprägnierens des Vlieses mit einem Bindemittelharz umfasst. In einem solchen Verfahren sollte das Vlies eine bestimmte Festigkeit aufweisen, so dass es unter einer bestimmten Spannung nicht reißt.
Der Abstand zwischen den Fasern in der Nähe der das gemischte Pulver empfangenden Oberfläche des Basisblatts sollte 10 μm oder mehr, vorzugsweise 40 μm oder mehr betragen. Wenn der Abstand weniger als 10 μm beträgt, kann die Dichte des gepulverten thermoplastischen Harzes in der Nähe der Blattoberfläche nach dem Schritt des Streuens bzw. Ver teilens des gemischten Pulvers hoch sein, so dass das Blatt nach der Wärmebehandlung eine Neigung zu einem hohen Luftstromwiderstand aufweisen kann. Es ist auch wichtig, dass der Abstand zwischen den Fasern nicht größer ist als die Teilchengröße des gemischten Pulvers, und zwar bezüglich des Verhinderns eines Abfallens des gemischten Pulvers von der gegenüber liegenden Oberfläche des Basisblatts. Der Abstand zwischen den Fasern in der Nähe der das gemischte Pulver empfangenden Oberfläche kann durch eine Untersuchung unter Verwendung eines optischen Mikroskops oder eines Elektronenmikroskops bestimmt werden.
Das gepulverte thermoplastische Harz haftet auf der Oberfläche des gemischten Pulvers und kann folglich effektiv zur Haftung an dem Basisblatt verwendet werden.
Als die Basisblatt-bildende Faser kann jedwedes Material verwendet werden, wie z.B. Polyolefine, Reyone, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Polyacryle, Polyvinylalkohole und Polycarbonat. Selbstverständlich können auch Fasern des Hülle-Kern-Typs oder ein Fasergemisch aus verschiedenen Fasern verwendet werden. Als Basismaterial kann auch ein elektrostatisch geladenes Vlies, ein so genanntes Elektretblatt, verwendet werden. Ein solches Vlies kann den Effekt des Festhaltens von Submikrometerteilchen, wie z.B. Zigarettenrauchteilchen, Kohlenstoffteilchen und Meersalzteilchen, verstärken. In jedem Fall sollte der Schmelzpunkt der Faser höher sein als die Blatterwärmungstemperatur zur Verwendung beim Schmelzen des gepulverten thermoplastischen Harzes. In der Faser des Hülle-Kern-Typs sollte die Kernfaser daher einen höheren Schmelzpunkt aufweisen.
Die aufbauenden Komponenten können das Basisblatt und das gemischte Pulver aus Aktivkohle und dem gepulverten thermoplastischen Harz sein. Für eine bessere Handhabbarkeit kann ein luftdurchlässiges Blatt auf der Adsorptionsmittelfreisetzungsseite, nämlich der Seite gegenüber dem Basisblatt, laminiert werden. Das gepulverte thermoplastische Harz haftet an der Oberfläche der Aktivkohle und kann folglich effektiv für die Haftung an dem luftdurchlässigen Blatt verwendet werden. Das luftdurchlässige Blatt kann dem Basisblatt entsprechen. Es wird jedoch vorzugsweise ein relativ dünnes luftdurchlässiges Blatt verwendet, da ein solches dünnes Blatt zu einer Verminderung des Faltungsabstands, einer Zunahme der Fläche des Adsorptionsblatts, einer Verminderung des Luftstromwiderstands oder einer Verbesserung bei der Deodorierungsleistung in einem Fall beitragen kann, bei dem das Adsorptionsbiatt zur Verwendung als Luftreinigungsfiltereinheit gefaltet oder gewellt wird. Die Gesamtdicke beträgt vorzugsweise etwa 0,3 bis etwa 2,5 mm.
Ein alternatives Verfahren kann die Schritte umfassen: Stapeln, auf dem Basisblatt, eines jedweden anderen raumerfüllenden Blatts, bei dem der Abstand zwischen den Fasern größer ist als das zu verwendende gepulverte Adsorbens, und dann Streuen bzw. Verteilen des gemischten Pulvers von oberhalb des raumerfüllenden Blatts. Dieses Verfahren kann eine übermäßige Agglomeration oder Kohäsion von Adsorbensteilchen unterdrücken und den Bindungszustand zwischen den Adsorbensteilchen lockerer machen, so dass der Luftstromwiderstand weiter vermindert werden kann.
Im Hinblick auf die Luftdurchlässigkeit, das Abfallen des Adsorbens, die Bearbeitbarkeit des Blatts und dergleichen beträgt der mittlere Teilchendurchmesser des Adsorbens in dem erfindungsgemäßen Adsorptionsblatt vorzugsweise 60 bis 800 μm, mehr bevorzugt 100 bis 600 μm, und zwar gemäß dem Wert, der mit dem JIS-Standardsieb (JIS Z8801) erhalten worden ist. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser weniger als 60 μm beträgt, kann der Luftstromwiderstand zu hoch sein, wenn eine spezifische hohe Adsorptionskapazität erhalten wird. Gleichzeitig kann die Packdichte des Blatts zu einem hohen Wert neigen und ein solches kleines Adsorbens kann einen Anstieg des Luftstromwiderstands in einer frühen Stufe der Staubzuführung verursachen. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser mehr als 800 μm beträgt, kann das Adsorbens leicht abfallen und die anfängliche Adsorptionsleistung durch einen Durchgang kann extrem niedrig sein. In einem solchen Fall kann auch die Bearbeitbarkeit schlecht sein, wenn das Blatt zu einer gefalteten oder gewellten Filtereinheit zur Luftreinigung gefaltet oder gewellt wird. Das gepulverte Adsorbens kann nach einer Teilchengrößenregulierung unter Verwendung einer herkömmlichen Klassiereinrichtung erhalten werden.
Das gepulverte Adsorbens zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Adsorptionsblatt kann in der Form eines Pulvers, eines Granulats, eines pulverisierten Produkts, eines granulierten Produkts oder von Kügelchen vorliegen, und es handelt sich vorzugsweise um ein Material auf Aktivkohlebasis, das viele verschiedene Gase adsorbieren kann. Bevorzugte Beispiele für die Aktivkohle umfassen Aktivkohle aus Kokosnussschale, Aktivkohle aus Holz, Aktivkohle aus Kohle und Aktivkohle aus Pech. Die Anzahl der Poren zum Einbringen von Substanzen in das Innere, wobei es sich um so genannte Makroporen handelt, die in der Oberfläche festgestellt werden, ist vorzugsweise so groß wie möglich. Wenn das gepulverte Gemisch aus der Aktivkohle und dem gepulverten thermoplastischen Harz hergestellt wird, kann die Oberfläche der Aktivkohle mit dem thermoplastischen Harz beschichtet sein. In einem solchen Fall können die Adsorbensporen jedoch durch die Desorption von Gasen von dem Inneren der Poren während des Heißpressverfahrens geöffnet werden. Die Aktivkohle sollte eine relativ rauhe Oberfläche aufweisen, da eine solche Oberfläche die Fluidität der Harzschmelze vermindern und somit die Abnahme der Adsorptionsleistung unterdrücken kann.
Gemäß JIS K 1474 beträgt die Menge an Toluol, die von dem in dem erfindungsgemäßen Adsorptionsblatt zu verwendenden gepulverten Adsorbens adsorbiert wird, vorzugsweise 20 Gew.-% oder mehr. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine hohe Adsorptionsleistung zur Adsorption von unpolaren gasförmigen Substanzen, wie z.B. unangenehm riechenden Gasen, und zur Adsorption von unpolaren flüssigen Substanzen erforderlich sein sollte.
Das Adsorbens zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Adsorptionsblatt kann mit einem Mittel behandelt werden, so dass es eine verbesserte Adsorption polarer Substanzen oder von Aldehyden zeigt.
Bevorzugte Beispiele solcher Mittel zur Verwendung bei der Behandlung gasförmiger Chemikalien, insbesondere bei der Behandlung von Aldehydgasen, Stickstoffverbindungen, wie z.B. NO_x, Schwefelverbindungen, wie z.B. SO_x, oder sauren polaren Substanzen, wie z.B. Essigsäure, umfassen Aminmittel, wie z.B. Ethanolamin, Polyethylenimin, Anilin, p-Anisidin und Sulfanilsäure; Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Guanidincarbonat, Guanidinphosphat, Aminoguanidinsulfat, 5,5-Dimethylhydantoin, Benzoguanamin, 2,2-Iminodiethanol, 2,2,2-Nitrotriethanol, Ethanolaminhydrochlorid, 2-Aminoethanol, 2,2-Iminodiethanolhydrochlorid, p-Aminobenzoesäure, Natriumsulfanilat, L-Arginin, Methylaminhydrochlorid, Semicarbazidhydrochlorid, Hydrazin, Hydrochinon, Hydroxylaminsulfat, Permanganat, Kaliumcarbonat und Kaliumhydrogencarbonat. Bevorzugte Beispiele für ein solches Mittel zur Verwendung bei der Behandlung basischer polarer Substanzen, wie z.B. Ammoniak, Methylamin, Trimethylamin und Pyridin umfassen Phosphorsäure, Zitronensäure, Äpfelsäure, Ascorbinsäure und Weinsäure. Beispielsweise wird die Behandlung mit dem Mittel durch Zusetzen oder Binden des Mittels zu der bzw. an die Aktivkohle durchgeführt. Ein Verfahren zum Binden des Mittels in der Nähe der Oberfläche des Blatts durch ein herkömmliches Beschichtungsverfahren oder ein Verfahren des Imprägnierens des gesamten Blatts mit dem Mittel kann auch als Alternative zu dem Verfahren des direkten Behandelns der Aktivkohle mit dem Mittel eingesetzt werden. In einem solchen Verfahren kann eine wässrige Lösung des Mittels, die ein Verdickungsmittel, wie z.B. Natriumalginat und Polyethylenoxid enthält, hergestellt und zugesetzt oder gebunden werden. Ein solches Verfahren ist bei der Zugabe oder beim Binden eines Mittels mit einer geringen Wasserlöslichkeit und bei der Unterdrückung des Abfallens des Mittels effektiv.
Das erfindungsgemäße Adsorptionsblatt kann eine Komponente mit einer optionalen Funktion enthalten, wie z.B. ein antibakterielles Mittel, ein Fungizid, ein antivirales Mittel und ein Flammverzögerungsmittel. Eine solche Komponente kann in Fasern oder ein Vlies oder Gewebe eingemischt werden oder es kann in einem späteren Verfahren zugesetzt oder gebunden werden. Beispielsweise kann das Flammverzögerungsmittel zur Bildung eines Adsorptionsblatts zugesetzt werden, das die Standards für die Flammverzögerung gemäß FMVSS.302 oder die UL-Flammverzögerungsstandards erfüllt.
Die Komponente mit der optionalen Funktion kann der Aktivkohle zugesetzt oder an diese gebunden werden. In einem solchen Fall sollte beachtet werden, dass die ursprüngliche Adsorptionsfunktion der Aktivkohle nicht vermindert werden sollte. Die Fasern des Basisblatts, des luftdurchlässigen Blatts oder dergleichen können auch die Adsorptionsfunktion aufweisen. Um die Deodorierungsfunktion zu verstärken, kann den Fasern z.B. eine Säure oder ein Alkali zugesetzt oder daran gebunden werden, oder es können Ionenaustauschfasern verwendet werden.
Nachstehend wird ein Grundverfahren zur Herstellung des Adsorptionsblatts beschrieben. Vorgegebene Gewichte des gepulverten Adsorbens und des gepulverten thermoplastischen Harzes werden abgewogen und einer Schüttelvorrichtung (einer Rührvorrichtung) zugeführt, so dass sie bei einer Drehzahl von 30 U/min für etwa 10 min gerührt werden. Während dieses Schritts beträgt der prozentuale Feuchtigkeitsanteil vorzugsweise 15% oder weniger, bezogen auf das Gewicht des Gemischs. Zu diesem Zeitpunkt wird das gepulverte thermoplastische Harz vorübergehend an die Oberfläche des gepulverten Adsorbens gebunden, so dass ein Gemisch gebildet wird. Das resultierende gemischte Pulver wird dann auf das Basisblatt gestreut bzw. verteilt und einer Heißpressbehandlung unterzogen, bei der die Oberfläche des Blatts eine Temperatur von etwa 3 bis 30°C, vorzugsweise etwa 5 bis 20°C über dem Schmelzpunkt des gepulverten thermoplastischen Harzes aufweist. In diesem Verfahren kann auch das luftdurchlässige Blatt laminiert werden, so dass ein leichter handhabbares Adsorptionsblatt gebildet wird.
Vor der Wärmebehandlung kann das gemischte Pulver mittels Infrarotstrahlung oder dergleichen vorgewärmt und vorübergehend gebunden werden, so dass ein zufälliges Strömen des gemischten Pulvers verhindert werden kann, was ansonsten in dem Pressschritt leicht stattfinden könnte, und die Pulverdispersion in dem resultierenden Adsorptionsblatt weiter verbessert werden kann. Bei der Wärmebehandlung mit der Infrarotstrahlung, die frei von einem Luftstrom sein kann, kann das gemischte Pulver ruhig verbleiben und es kann verhindert werden, dass es wegfliegt.
Beispiele für das Verfahren zur Bildung eines Blatts durch Heißpressen umfassen ein übliches Heißwalzenpressverfahren, bei dem das Heißpressen zwischen Walzen durchgeführt wird, und ein Flachbettlaminierverfahren, bei dem das Material zwischen einem oberen und einem unteren flachen heißen Förderband sandwichartig angeordnet wird. Das letztgenannte Verfahren ist dahingehend mehr bevorzugt, um die Dicke und den Haftungszustand einheitlicher zu machen. Die Kombination des Basisblatts gemäß der Erfindung und der Merkmale des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens kann eine übermäßige Bindung zwischen den Adsorbensteilchen unterdrücken, so dass in der Nähe des Basisblatts die Packdichte des gepulverten Adsorbens um 5 bis 30% niedriger sein kann als in dem Fall, bei dem nur die Aktivkohle verwendet wird. Folglich können ein niedriger Luftstromwiderstand und eine hohe Staubhaltekapazität erreicht werden. Die Staubhaltekapazität des Blatts beträgt vorzugsweise 30 g/m² oder mehr (das Messverfahren ist in den nachstehenden Beispielen beschrieben). Wenn die Staubhaltekapazität des Blatts weniger als 30 g/m² beträgt, kann das Blatt auf einer frühen Stufe der Anwendung verstopft werden, der Druckverlust kann früh ansteigen und es kann eine Ursache von praktischen Problemen sein. Beispielsweise weist ein Filter, der in einem Teil einer Kraftfahrzeugklimaanlage installiert wird, eine Größe mit einer Länge von 200 mm × einer Breite von 200 mm × einer Rippenhöhe von 20 mm, einen Faltenabstand von Rippe zu Rippe von 5 mm und eine Filterfläche von etwa 0,32 m² auf. Um für ein Jahr bei einer Belastung des JIS-Staubtyps Nr. 15 effektiv verwendet zu werden, muss ein solcher Filter pro Stück 10 g des Staubs halten. Wenn der Filter eine Staubhaltekapazität von 30 g/m² oder mehr aufweist, kann er daher für ein Jahr oder mehr effektiv verwendet werden.
Zwei Stücke von Basisblättern, auf denen das gemischte Pulver aus dem gepulverten Adsorbens und dem gepulverten thermoplastischen Harz gesprüht wird, können in einer Weise laminiert werden, dass die Oberfläche jedes Basisblatts nach außen zeigt. Es kann eine hohe Beladung mit Aktivkohle und einen niedrigen Luftstromwiderstand aufweisen und eine hohe Staubhaltekapazität für das Adsorptionsblatt bereitstellen. Ein solches Verfahren wird detailliert in den nachstehenden Beispielen beschrieben.
Der erfindungsgemäße Luftreinigungsfilter weist vorzugsweise eine Dicke von 10 bis 400 mm auf. Ein Filter zur Verwendung in einem Fahrzeug, der einen Filter, der in einer Kraftfahrzeugklimaanlage installiert wird, umfasst, oder ein Filter zur Verwendung in einer Hausluftreinigungsanlage weist bezogen auf übliche Innenräume vorzugsweise eine Dicke von etwa 10 bis 60 mm auf. Eine große Filtereinheit, die häufig für die Klimatisierung von Gebäuden verwendet wird, weist bezogen auf den Wohnraum vorzugsweise eine Dicke von etwa 40 bis 400 mm auf.
In dem erfindungsgemäßen gefalteten Luftreinigungsfilter beträgt der Abstand zwischen den angrenzenden Rippen (Faltenabstand von Rippe zu Rippe) vorzugsweise 2 bis 30 mm. Wenn der Abstand kleiner als 2 mm ist, können Rippen, die zu nahe aneinander angeordnet sind, einen großen Totraum bilden, und folglich kann das Blatt nicht effizient verwendet werden. Wenn der Abstand mehr als 30 mm beträgt, kann der entwickelte Bereich des Blatts relativ klein sein, so dass der resultierende Entfernungseffekt nicht der Dicke des Filters entsprechen kann.
Jede Oberfläche des erfindungsgemäßen Luftreinigungsfilters kann während des Gebrauchs stromaufwärts angeordnet sein. In einem Fall, bei dem ein raumerfüllendes Basisblatt verwendet wird, ist es jedoch bevorzugt, dass das Basisblatt während des Gebrauchs stromaufwärts angeordnet ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass in einem solchen Fall die Staubhaltekapazität zu dem Zeitpunkt, bei dem der Luftstromwiderstand einen bestimmten Endwert erreicht, in der Praxis höher sein kann, wobei insbesondere der Filter gegen ein Verstopfen beständig ist.
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel des Vorrichtungssystems zur Herstellung des erfindungsgemäßen Adsorptionsblatts mittels eines Flachbettlaminierverfahrens zeigt; und
2 ist ein schematisches Diagramm des erfindungsgemäßen Adsorptionsblatts.
In den Zeichnungen stellt das Bezugszeichen 1 ein Basisblatt, 2 oder 3 eine Bandfördenrorrichtung, 4 eine Abwickelvorrichtung, 5 ein gemischtes Pulver, 6 einen Trichter, 7 einen Pulver-Schwingverteiler, 8 eine Vorheizvorrichtung, 9 eine vorstehende Nadel, 10 ein luftdurchlässiges Blatt, 11 eine Kühlzone, 12 eine Heißpresszone, 13 eine Wickelvorrichtung bzw. 14 ein gemischtes Pulver aus einem gepulverten Adsorbens und einem gepulverten thermoplastischen Harz dar.
Die Erfindung wird in den nachstehenden Beispielen weiter detailliert beschrieben, die nicht beschränkend aufzufassen sind. Es sollte auch beachtet werden, dass jedwede Modifizierungen gemäß der vorstehenden oder nachstehenden Beschreibung in den technischen Bereich der Erfindung einbezogen sein sollen.
Messverfahren
Die Zahlenwerte in den nachstehenden Beispielen wurden mit den nachstehenden Verfahren gemessen.
(1) Dicke
Der Dickenwert wurde bei einem Belastungsdruck von 180 gf/cm² gemessen.
(2) JIS-Staubtyp Nr. 15-Haltekapazität (gemessen unter den Bedingungen einer linearen Geschwindigkeit von 30 cm/s und einer Staubzuführungskonzentration von 0,5 g/m³)
Dieser Wert stellt den Verstopfungsgrad bezüglich Staub dar. Unter den vorstehend genannten Bedingungen wurde die Zeit, wenn der Luftstromwiderstand ausgehend vom Anfangswert um 150 Pa zugenommen hatte, als das Ende der Gebrauchsdauer festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Menge des Staubs, der auf dem Filter abgeschieden war, unter Verwendung einer Waage gewogen und der resultierende Gewichtswert wurde als Staubhaltekapazität verwendet. Die Messung wurde mit einer Probe mit einer Größe von 15 cm × 15 cm durchgeführt.
(3) Der Luftstromwiderstand ist ein Wert, der bei einer linearen Geschwindigkeit von 30 cm/s gemessen worden ist. Die Messung wurde unter Verwendung einer geschnittenen Probe von 70 ∅ durchgeführt.
(4) Deodorierungsleistung
(i) Messung der physikalischen Adsorptionsleistung
Toluolgas wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 30 cm/s verwendet und dessen Konzentrationen stromaufwärts und stromabwärts von dem Filter wurden jeweils mit einer Gastech-Detektorröhre gemessen. Die Stromabwärts-Gaskonzentration wurde von der Stromaufwärts-Gaskonzentration subtrahiert und der resultierende Wert wurde durch die Stromaufwärts-Gaskonzentration dividiert und in einen Prozentwert umgerechnet. Die Messung wurde unter Verwendung einer geschnittenen Probe von 6 cm × 6 cm durchgeführt. In den Beispielen betrug die Stromaufwärts-Konzentration 80 ppm und die Entfernungsrateda ten, wie sie in den Beispielen gezeigt sind, wurden eine Minute nach dem Beginn der Messung erhalten.
(ii) Messung der Aldehydgas-Adsorptionsleistung
Acetaldehyd wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 30 cm/s verwendet und dessen Konzentrationen stromaufwärts und stromabwärts von dem Filter wurden jeweils mit einer Gastech-Detektorröhre gemessen. Die Stromabwärts-Gaskonzentration wurde von der Stromaufwärts-Gaskonzentration subtrahiert und der resultierende Wert wurde durch die Stromaufwärts-Gaskonzentration dividiert und in einen Prozentwert umgerechnet. Die Messung wurde unter Verwendung einer geschnittenen Probe von 6 cm × 6 cm durchgeführt. In den Beispielen betrug die Stromaufwärts-Konzentration 3 ppm und die Entfernungsratedaten, wie sie in den Beispielen gezeigt sind, wurden eine Minute nach dem Beginn der Messung erhalten.
(iii) Messung der Adsorptionsleistung für basisches Gas
Ammoniak wurde bei einer linearen Geschwindigkeit von 30 cm/s verwendet und dessen Konzentrationen stromaufwärts und stromabwärts von dem Filter wurden jeweils mit einer Gastech-Detektorröhre gemessen. Die Stromabwärts-Gaskonzentration wurde von der Stromaufwärts-Gaskonzentration subtrahiert und der resultierende Wert wurde durch die Stromaufwärts-Gaskonzentration dividiert und in einen Prozentwert umgerechnet. Die Messung wurde unter Verwendung einer geschnittenen Probe von 6 cm x 6 cm durchgeführt. In den Beispielen betrug die Stromaufwärts-Konzentration 30 ppm und die Entfernungsratedaten, wie sie in den Beispielen gezeigt sind, wurden eine Minute nach dem Beginn der Messung erhalten.
(5) Blattpackdichte, Schüttdichte

Blattpackdichte (g/cm3) = (Gewicht pro Einheitsfläche des Blatts)/(Dicke des Blatts)(Die Dicke des Blatts ist ein Wert bei einer Belastung von 180 gf/cm².)

Bei einer linearen Geschwindigkeit von 30 cm/s wurde ein Vergleich bezüglich des Ablösens des Basisblatts und des luftdurchlässigen Blatts durchgeführt.
Spezifische Beispiele sind nachstehend gezeigt. In den Beispielen weisen das Blatt A, das Blatt A1 und das Blatt B jeweils die nachstehend gezeigte Zusammensetzung auf.
Blatt A: Polyesterfasern von 1,8 dtex × 51 mm und 2,7 dtex × 51 mm wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 in einer Karde gemischt und dann mit einem Acrylharz imprägniert und getrocknet, um ein relativ festes Blatt zu bilden. Das resultierende Blatt wies ein Gewicht pro Einheitsfläche von 30 g/m² (Faser: 20 g/m², Acrylharzbeladung: 10 g/m²), eine Dicke von 0,3 mm und eine Faserpackdichte von 0,067 g/cm³ auf. In dem Blatt sind die Fasern vollständig gekräuselt. Bei der Untersuchung mit einem Mikroskop zeigt sich, dass der Abstand zwischen den Fasern in der Oberfläche des Blatts mindestens 40 μm beträgt. Das Blatt wies einen Luftstromwiderstand von 3 Pa auf.
Blatt A1: Das Blatt A wurde einem üblichen Tauchverfahren in einer wässrigen Lösung von 10 Gewichtsteilen Zitronensäure und 90 Gewichtsteilen Wasser unterzogen, so dass die Säure an dem gesamten Blatt haftete. Das Wasser wurde mit einer Mangel aus dem Blatt ausgequetscht und das Blatt wurde in einem zylindrischen Trockner bei 100°C kontinuierlich getrocknet. Das resultierende Blatt wies ein Gewicht pro Einheitsfläche von 40 g/m² (Faser: 30 g/m², Acrylharzbeladung: 10 g/m², Zitronensäure: 10 g/m²) auf. Ansonsten war das Blatt mit dem Blatt A bezüglich der Dicke, der Faserpackdichte, des Abstands zwischen Fasern in der Blattoberfläche und des Luftstromwiderstands identisch.
Blatt B: Ein Spinnvlies auf Polyolefinbasis (Eleves T0203 (Handelsbezeichnung), von Unitika Ltd. hergestellt) mit einem Gewicht pro Einheitsfläche von 20 g/m², einer Dicke von 0,11 mm, einer Packdichte von 0,18 g/cm³ und einem Luftstromwiderstand von 5 Pa.
Beispiel 1
Es wurden 1 kg gekörnte Aktivkohle aus Kohle (mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 300 μm und einem Toluoladsorptionsvermögen von 47 Gew.-%, das gemäß JIS K 1474 gemessen worden ist) und 0,1 kg eines gepulverten thermoplastischen Harzes (Flo-Beads EA209, von Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., hergestellt (ein Ethylen-Acrylsäure-Copolymermaterial mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 μm, einem MI-Wert von 9 g/10 Minuten und einem Schmelzpunkt von 105°C)) abgewogen und in einem kleinen Ringschüttler (Kyomachi Ltd.) bei 20 U/min etwa 10 min gerührt und gemischt. In dem resultierenden gemischten Pulver, das aus dem Behälter entnommen wurde, war das Harz auf der Oberfläche der Aktivkohle gehalten, so dass ein weißliches Aussehen erhalten wurde. Zu diesem Zeitpunkt betrug der Feuchtigkeitsgesamtgehalt 8 Gew.-%. Das Blatt A wurde als Basisblatt verwendet, auf welches das resultierende gemischte Pulver mit einer Dichte von 240 g/m² gestreut bzw. verteilt wurde. Das Blatt B wurde dann auf das Basisblatt gefegt und einem Heißpressen, Kühlen und Aufwickeln unterzogen, so dass das gewünschte Adsorptionsblatt erhalten wurde. Das Verfahren des Streuens bzw. Verteilens und des Erwärmens ist nachstehend detaillierter beschrieben. Die 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Flachbettlaminierverfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Adsorptionsblatts zeigt. Die Anlage umfasst eine obere und eine untere Bandfördervorrichtung 2 und 3, die jeweils mit einem Fluorharz beschichtet und zum Fördern eines Basisblatts 1 (in diesem Beispiel das Blatt A) bereitgestellt sind. Das gemischte Pulver 5, ein Produkt des Vormischens der Aktivkohle und des gepulverten thermoplastischen Harzes, wurde in einen Trichter 6 eingebracht. Das Basisblatt 1 wurde dann von einer Abwickelvorrichtung 4 abgewickelt und das gemischte Pulver 5 wurde auf dem Basisblatt 1 von einem Pulver-Schwingverteiler 7, der zum Streuen bzw. Verteilen des gemischten Pulvers 5 mit einer im Wesentlichen einheitlichen Dichte von dem Trichter 6 bereitgestellt war, gestreut bzw. verteilt. Der rotierende Pulver-Schwingverteiler 7 schwingt und verteilt das gemischte Pulver 5 von dem Trichter 6 mit Hilfe einer großen Anzahl von vorstehenden Nadeln 9, die an der Oberfläche eines zylindrischen Elements angebracht sind, das darunter in der senkrechten Richtung bereitgestellt ist. In einer solchen Struktur kann das gemischte Pulver 5 mit einer im Wesentlichen einheitlichen Dichte verteilt werden. Das Blatt wurde dann zwischen den Förderbändern in einer Heißpresszone 12 mit einer Länge von etwa 3 m angeordnet, worin die Oberflächentemperaturen des oberen und unteren Bands jeweils auf 120°C eingestellt waren. Der Abstand zwischen den Bändern muss kleiner sein als das fertiggestellte vollständige Adsorptionsblatt, um das Blatt mit einer konstanten Qualität herzustellen. Folglich wurde der Abstand in diesem Verfahren auf 0,6 mm eingestellt. Es wurde gefunden, dass in einem solchen Verfahren dann, wenn eine Vorheizvorrichtung 8 zum Vorheizen mit Infrarotstrahlung so betrieben wird, dass das Material bei 120°C geringfügig höher erhitzt wird als der Schmelzpunkt des gepulverten thermoplastischen Harzes vor dem Schritt des Einsetzens des Blatts zwischen die Förderbänder, die Möglichkeit des Verursachens eines zufälligen Strömens des gemischten Pulvers weiter vermindert werden kann, so dass Fluktuationen bei der Dicke, dem Luftstromwiderstand und dergleichen vermindert werden können. Ansonsten würde eine solche zufällige Strömung in dem Schritt des Einsetzens des Blatts zwischen die Förderbänder leicht stattfinden. Das Blatt wurde dann durch eine Kühlzone 11 geschickt, so dass das gepulverte thermoplastische Harz stabilisiert wurde, und das Blatt wurde auf einer Wickelvorrichtung 13 aufgewickelt. Das Verfahren wurde mit einer Anlagengeschwindigkeit von 10 m/Minute durchgeführt. Darüber hinaus wurde ein luftdurchlässiges Blatt 10 (in diesem Beispiel Blatt B) von oben unmittelbar vor dem Einsetzen zwischen die Förderbänder eingesetzt, so dass ein weiteres integriertes Blatt erhalten wurde, in dem das gemischte Pulver aus der Aktivkohle und dem gepulverten thermoplastischen Harz sandwichartig zwischen beiden Blättern angeordnet war. Die Kombination aus dem Basisblatt A, das vorstehend beschrieben worden ist, und den Merkmalen des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens konnte auch ein übermäßiges Binden zwischen den Aktivkohleteilchen unterdrücken, und in der Nähe des Basisblatts war die Packdichte der Aktivkohle etwa 20% niedriger als in dem Fall, bei dem nur die Aktivkohle verwendet wurde. Folglich wurden ein niedriger Luftstromwiderstand und eine hohe Staubhaltekapazität erreicht. In der nachstehenden Tabelle sind die Daten bezüglich des Blatts des Sandwich-Typs mit dem luftdurchlässigen Blatt B zum Vergleich gezeigt. Aus den Daten ist ersichtlich, dass das resultierende Adsorptionsblatt dünn ist und gute Hafteigenschaften, einen niedrigen Luftstromwiderstand, eine hohe Staubhaltekapazität und eine hohe Deodorierungsleistung aufweist und daher ideal sein sollte.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Adsorptionsblatt wurde unter Verwendung der Blattzusammensetzung und des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurden die Aktivkohle und das gepulverte thermoplastische Harz im Vorhinein nicht ausreichend gemischt und das unzureichend gemischte Pulver wurde in den Trichter 6 eingefüllt. Das resultierende Blatt wies schlechte Hafteigenschaften auf und die anderen resultierenden Eigenschaften waren nicht zufrieden stellend.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Adsorptionsblatt wurde unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde das Blatt B, das ein weniger raumerfüllendes Blatt ist, als Basisblatt verwendet. Der resultierende Luftstromwiderstand und die resultierende Staubhaltekapazität waren nicht zufrieden stellend.
Beispiel 2
Ein Adsorptionsblatt wurde unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, jedoch handelte es sich bei dem verwendeten gepulverten thermoplastischen Harz um Flo-Beads LE2080, die von Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., hergestellt worden sind (ein Polyethylenmaterial mit niedriger Dichte mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 12 μm, einem MI-Wert von 70 g/10 Minuten und einem Schmelzpunkt von 105°C). Es wurde ein gutes Ergebnis erhalten.
Beispiel 3
Ein Adsorptionsblatt wurde unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, jedoch handelte es sich bei dem verwendeten gepulverten thermoplastischen Harz um Petrothene 202, das von Tosoh Corporation hergestellt worden ist (ein Polyethylenmaterial mit niedriger Dichte mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 30 μm, einem MI-Wert von 24 g/10 Minuten und einem Schmelzpunkt von 106°C). Es wurde ein gutes Ergebnis erhalten.
Beispiel 4
Ein Adsorptionsblatt wurde unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, jedoch handelte es sich bei dem verwendeten gepulverten thermoplastischen Harz um Flo-Beads HE3040, die von Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., hergestellt worden sind (ein Polyethylenmaterial mit hoher Dichte mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 12 μm, einem MI-Wert von 40 g/10 Minuten und einem Schmelzpunkt von 130°C) und die Temperaturen des oberen und des unteren Förderbands wurden während des Heißpressens jeweils auf 140°C eingestellt. Es wurde ein gutes Ergebnis erhalten.
Beispiel 5
Ein Adsorptionsblatt wurde unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, jedoch handelte es sich bei dem verwendeten gepulverten thermoplastischen Harz um ein gefriergemahlenes Produkt aus GM 900, das von Toyobo Co., Ltd., hergestellt worden ist (ein Polyestermaterial mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 35 μm, einem MI-Wert von 78 g/10 Minuten und einem Schmelzpunkt von 115°C) und die Temperaturen des oberen und des unteren Förderbands wurden während des Heißpressens jeweils auf 130°C eingestellt. Es wurde ein gutes Ergebnis erhalten.
Beispiel 6
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde verwendet, jedoch betrug die Verteilungsmenge des gemischten Pulvers etwa die Hälfte, 132 g/m², und der Abstand zwischen dem oberen und dem unteren Förderband wurde demgemäß auf 0,4 mm vermindert. Das resultierende Adsorptionsblatt wies zufrieden stellende Eigenschaften auf.
Beispiel 7
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde verwendet, jedoch wies die verwendete Aktivkohle eine größere Teilchengröße auf, die Verteilungsmenge des gemischten Pulvers betrugt etwa das Doppelte, 484 g/m², und der Abstand zwischen dem oberen und dem unteren Förderband wurde demgemäß auf 1,1 mm vergrößert. Das resultierende Adsorptionsblatt wies zufriedenstellende Eigenschaften auf.
Beispiel 8
Es wurden 1 kg Polyethylenimin-aufweisende Aktivkohle, die durch ein Verfahren hergestellt worden ist, das die Schritte des Zugebens von 10 Gew.-% Polyethylenimin SP006, das von Nippon Shokubai Co., Ltd., hergestellt worden ist, zu körniger Aktivkohle aus Kohle und Trocknen des Gemischs umfasste (mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 300 μm und einem Toluoladsorptionsvermögen von 35 Gew.-%, das gemäß JIS K 1474 gemessen worden ist) und 0,1 kg eines gepulverten thermoplastischen Harzes (Flo-Beads EA209, von Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., hergestellt (ein Ethylen-Acrylsäure-Copolymermaterial mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 μm, einem MI-Wert von 9 g/10 Minuten und einem Schmelzpunkt von 105°C)) abgewogen und in einem kleinen Ringschüttler (Kyomachi Ltd.) bei 20 U/min etwa 10 min gerührt und gemischt. Ein Adsorptionsblatt wurde unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde die vorstehend beschriebene, Mittel-aufweisende Aktivkohle verwendet und das Blatt A1 wurde als Basisblatt verwendet.
Es wurde gezeigt, dass das resultierende Blatt einen hohen Luftstromwiderstand und eine hohe Staubhaltekapazität aufweist und eine hohe Entfernungsgeschwindigkeit bezüglich jedes der drei Typen von Gasen zeigt.
Beispiel 9
Die Formulierung von Beispiel 1 wurde verwendet, jedoch wurden zwei Typen von Mittel-aufweisender Aktivkohle in der nachstehend gezeigten Weise gemischt. Ein erstes gemischtes Pulver wurde durch ausreichendes Mischen von EA209 und 10 Gew.% Pofyethylenimin-aufweisender, trockener körniger Aktivkohle aus Kohle (mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 300 μm und einem Toluoladsorptionsvermögen von 35 Gew.-%, das gemäß JIS K 1474 gemessen worden ist) hergestellt. Ein zweites gemischtes Pulver wurde durch ausreichendes Mischen von EA209 und 10 Gew.-% Sulfanilsäure-aufweisender, trockener körniger Aktivkohle hergestellt. Das erste und das zweite gemischte Pulver wurden in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 abgewogen und in einem kleinen Ringschüttler vollständig ge mischt. Das resultierende gemischte Pulver wurde dann mit einer Dichte von 240 g/m² verteilt und ein Adsorptionsblatt wurde entsprechend Beispiel 1 hergestellt. Das resultierende Blatt wies zufrieden stellende Eigenschaften auf.
Das Blatt wurde zu einer Filtereinheit geformt und bezüglich eines tatsächlichen Effekts untersucht, wie es nachstehend gezeigt ist. In einer sich hin- und herbewegenden Faltmaschine wurde das Adsorptionsblatt von Beispiel 1 zu einer Faltenfiltereinheit mit einer Filterdicke von 30 mm, einem Faltenabstand von Rippe zu Rippe von 6 mm und einer Filterfrontgröße von 200 mm × 200 mm verarbeitet. Als Ergebnis wurde gefunden, dass an den Rippenabschnitten in der gefalteten Struktur keine Rissbildung stattfand und dass der resultierende Filter robust ist. Es wurde auch gefunden, dass eine Flächengeschwindigkeit von 4 m/s, die von der Seite des Blatts A her angewandt wurde, keine Zerstörung der Rippen verursacht und dass das Blatt eine hervorragende Bearbeitbarkeit und Handhabbarkeit aufweist. Zur weiteren Untersuchung bezüglich eines tatsächlichen Effekts wurde das Adsorptionsblatt an einen Endflächenfixierrahmen zur Bildung einer Einheit befestigt, die dann in einer Kraftfahrzeugklimaanlage angeordnet wurde. Die Klimaanlage wurde in dem Außenluft-Einführungsmodus bei einer Flächengeschwindigkeit von etwa 1 m/s in einem stationären Zustand (AUTO) betrieben. Die Heiz-Kühl-Leistung änderte sich bezogen auf den Zeitpunkt, bei dem der Filter nicht installiert war, kaum. Alle Passagiere (vier Beobachtungspersonen) in dem Kraftfahrzeug folgten 10 min hinter einem Diesel-Kraftfahrzeug und konnten keinerlei unangenehmen Geruch wahrnehmen, der für Dieselabgas spezifisch ist.
Ein Teil des Inhalts und der Testergebnisse der Beispiele und der Vergleichsbeispiele ist in der Tabelle 1 zusammengefasst.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weisen das Adsorptionsblatt und der Luftreinigungsfilter gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur einen sehr niedrigen Luftstromwiderstand, gute Hafteigenschaften und eine gute Deodorierungsleistung auf, sondern sie sind auch gegen ein Verstopfen durch Staub beständig. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Blatt einfach gefaltet werden und relativ dünn sein, so dass der Faltenabstand von Rippe zu Rippe klein sein kann und das gefaltete Blatt eine Filtereinheit mit einer größeren Arbeitsfläche bilden kann. Eine solche Filtereinheit ist bezüglich des Luftstromwiderstands, der Staubhaltekapazität, der Deodorierungsleistung und jedweder anderer Eigenschaften hervorragend. Solche Eigenschaften können durch ein im Vergleich zu der herkömmlichen Technik einfacheres Herstellungsverfahren erhalten werden. Folglich ist die industrielle Anwendbarkeit der Erfindung signifikant.

Claims

Adsorptionsblatt, umfassend eine Struktur, welche durch ein Verfahren gebildet worden ist, welches die Schritte einschließt: das Streuen bzw. Verteilen eines gemischten Pulvers auf ein Basisblatt, wobei das gemischte Pulver ein Produkt von ausreichendem Vormischen eines gepulverten Adsorbens und eines gepulverten thermoplastischen Harzes mit einem Schmelzindex von 0,1 bis 80 g/10 Minuten ist, und dann das Pressen des Basisblattes, welches das gemischte Pulver enthält, bei einer Temperatur gleich oder höher als ein Schmelzpunkt des gepulverten thermoplastischen Harzes, um das Adsorptionsblatt zu bilden, wobei das Basisblatt ein Vlies ist, welches aus gekräuselten bzw. texturierten Fasern gebildet ist, und eine Faserpackdichte von 0,15 g/cm³ oder weniger aufweist.
Adsorptionsblatt nach Anspruch 1, wobei das gepulverte thermoplastische Harz einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 40 μm aufweist.
Adsorptionsblatt nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das gemischte Pulver ein Gewichtsverhältnis des gepulverten thermoplastischen Harzes zu dem gepulverten Adsorbens von 1 bis 40 Gew.-% aufweist.
Adsorptionsblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, in einem Staubzufuhrtest unter Verwendung eines JIS-Pulvertyps Nr. 15, das Adsorptionsblatt, mit dem Basisblatt stromaufwärts gerichtet, 30 g/m² oder mehr des Pulvers hält, in der Zeit, in der ihr Luftstromwiderstand unter den Bedingungen einer linearen Geschwindigkeit von 30 cm/Sekunde und einer Staubkonzentration von 0,5 g/m³ von dem Anfangswert um 150 Pa zunimmt.
Adsorptionsblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Mittel auf dem gepulverten Adsorbens gehalten wird und ein weiteres, anderes Mittel auf dem Basisblatt und/oder einem lulftdürchtässiges Blatt gehalten wird.
Adsorptionsblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das gepulverte thermoplastische Harz aus mindestens einem, ausgewählt aus Polyolefinen, Polyamiden, Polyurethanen, Polyestern, einem Ethylen-Acryl-Copolymer, Polyacrylat, Polyaren, Polyacryl, Polydien, einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, PVC und PS, hergestellt ist.
Laminatstruktur, umfassend: das Adsorptionsblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit dem gemischten Pulver des gepulverten Adsorbens und des gepulverten thermoplastischen Harzes, und ein laminiertes, luftdurchlässiges Blatt, wobei das gemischte Pulver zwischen dem Basisblatt und dem luftdurchlässigen Blatt angeordnet ist.
Luftreinigungsfilter, umfassend die Laminatstruktur nach Anspruch 7.