JP2012148236A - 吸着用シート - Google Patents
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Abstract
【課題】吸着剤/有機繊維を含有してなる吸着用シートにおいて、接触層との熱交換を容易にするために熱伝導性を向上させ、吸脱着特性を向上させた吸着用シートの提供にある。
【解決手段】吸着剤/有機繊維を含有してなる吸着用シートにおいて、熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有することを特徴とする吸着用シート。
【選択図】なし
【解決手段】吸着剤/有機繊維を含有してなる吸着用シートにおいて、熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有することを特徴とする吸着用シート。
【選択図】なし
Description
本発明は吸着用シートに関する。
吸着剤の吸着能及び脱着能を利用して、有機ガス(VOC)、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物(NOX)等のガス除去システム、熱交換または熱移動システム、調湿(除湿または加湿)システム等が開発されている。これら各種システムで使用される吸着素子は、紙、布帛、フィルム、多孔質フィルム、金属箔、金属板等のシート基材に、吸着剤とバインダーとを含有してなる吸着層が設けられた吸着用シート、または有機繊維と吸着剤とを含有するスラリーを作製し、該スラリーを湿式抄造法で作製したウェブから得られる吸着用シートで構成されている。
基材シートに吸着層を構成する吸着用シートは、吸着剤をバインダーと共に媒体である水に分散した塗工液をシート基材に塗工することで製造される。吸着剤としては、高吸水性高分子、カルボキシメチルセルロース等の有機系吸着剤、シリカゲル、セピオライト、ゼオライト、ベントナイト、アタパルジャイト、珪藻土、活性炭、多孔質金属酸化物、水酸化アルミニウム等の無機系吸着剤が主に用いられる。また、バインダーとしては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、(メタ)アクリル・スチレン共重合樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、スチレン・ブタジエン共重合樹脂、スチレン・アクリロニトリル・(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合樹脂、酢酸ビニル・(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合樹脂等の非水溶性高分子からなるエマルジョンが用いられる。しかしながら、バインダーとして、これらエマルジョンを用いると、塗工液のゲル化や吸着剤の沈降が起こりやすく、吸着層がムラになる、塗工量が低下する、塗工できない、吸着層とシート基材との結着力が低い等の問題が発生していた。また、吸着剤の表面をこれらのエマルジョンが被覆しやすいために、得られた吸着層の吸着特性が低くなるという問題もあった。さらに、吸着剤によっては、凝集構造体、繊維構造、環状構造等の特殊な構造によって、吸着特性が発現されているが、バインダーがその構造を変化させてしまい、吸着特性が低下するという問題が起こることがあった。
ゆえに含有された吸着剤の吸着能力を効率良く再現させる方法として、有機繊維と吸着剤を含有するスラリーを調整し、湿式抄造法により該スラリーを用いたウェブを作製し、加圧加熱乾燥により通気性を保持したウェブを作製し、吸着剤を含有する吸着用シートを得る方法が提案されている。
しかし、このような有機繊維主体に作製される吸着用シートは、有機繊維の熱伝導性が低いために、吸着剤の吸着を行う際の発熱を放熱しづらく、また、脱着を行うための加熱処理が伝わりづらいという問題がある。ゆえに、サイクルの速い吸脱着を行う場合には吸着用シートの性能を活かしきれない。
本発明は、有機繊維を主体に構成される吸着用シートにおいても、その吸脱着時の熱応答性を向上させることにより、吸脱着サイクルに優れた吸着用シートを提供することにある。
上記課題は、
(1)有機繊維、吸着剤及び熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を少なくとも含有し、熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体の含有率が吸着用シート質量に対して1〜20質量%であることを特徴とする吸着用シート、
(2)有機繊維及び吸着剤を含有してなるウェブに、熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有する塗工液を含浸または塗工して製造されることを特徴とする上記(1)記載の吸着用シート、
(3)有機繊維を含有してなるウェブに、吸着剤及び熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有する塗工液を含浸または塗工して製造されることを特徴とする上記(1)記載の吸着用シート、
(4)有機繊維、吸着剤及び熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有してなるウェブを作製することで製造されることを特徴とする上記(1)記載の吸着用シート、
により、解決できることを見出した。
(1)有機繊維、吸着剤及び熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を少なくとも含有し、熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体の含有率が吸着用シート質量に対して1〜20質量%であることを特徴とする吸着用シート、
(2)有機繊維及び吸着剤を含有してなるウェブに、熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有する塗工液を含浸または塗工して製造されることを特徴とする上記(1)記載の吸着用シート、
(3)有機繊維を含有してなるウェブに、吸着剤及び熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有する塗工液を含浸または塗工して製造されることを特徴とする上記(1)記載の吸着用シート、
(4)有機繊維、吸着剤及び熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有してなるウェブを作製することで製造されることを特徴とする上記(1)記載の吸着用シート、
により、解決できることを見出した。
本発明によれば、熱伝導性の低い有機繊維を主体として構成される吸着用シートでも、熱伝導性の高い熱伝導体を含有させることにより、シートの熱応答性が向上し、含有される吸着剤をより効率良く活用することができる。
本発明に用いる吸着剤としては、珪素、チタン、アルミニウム、タンタル、バナジウム、ジルコニウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム等から選ばれる少なくとも1種の金属原子の酸化物を含有してなり、その形態としては、多数の細孔を有する粒状体、一次粒子径が数nmの単独粒子が複数凝集してなる複合粒子、管状体、繊維状物の凝集体等が挙げられる。より具体的には、非晶質アルミニウム珪酸塩、多孔質シリカ、メソポーラスシリカ、ゼオライト、シリカゲル、繊維状または管状のアルミニウム珪酸塩、繊維状または管状の酸化チタン、珪藻土等を挙げることができる。さらに、高吸水性高分子、カルボキシメチルセルロース等の有機系吸着剤を使用することもできる。
特に大気中の水分を吸着質ととらえる場合、吸着剤の比表面積は300〜1200g/m2が好ましく、500〜1200g/m2がより好ましく、700〜1200g/m2がさらに好ましい。比表面積が300g/m2未満であると、吸着剤への吸着量が充分でなく、吸着用シートとして能力が不足する場合がある。比表面積が1200g/m2超であると、吸着質への吸着現象が強く起こるため、吸脱着ヒステリシスが大きくなり過ぎ、効率の良い吸脱着が行われない場合がある。
吸着用シート質量に対する吸着剤の含有率としては、30〜80質量%が好ましく、40〜70質量%がより好ましく、45〜60質量%がさらに好ましい。吸着剤の含有率が30質量%未満であると、吸着量が十分でない場合がある。吸着剤の含有率が80質量%を超えると、繊維密度と比較し吸着剤密度が高くなり過ぎるために、吸着剤の吸着効率の低下や吸着用シートの強度の低下などが懸念される。
本発明に用いる熱伝導体としては、窒化アルミニウム、アルミニウム、グラファイト(黒鉛)、炭素鋼、炭素繊維、フェライト(亜鉄酸塩)、銀、銅、ニッケル等の熱伝導率が10W/m・K以上の熱伝導体を用いることができる。熱伝導率が10W/m・K未満の部材では、吸着用シートの熱応答性向上のためには多量の添着が必要になり、生産性の低下や高担持による相対的吸着剤比率の低下により、期待される吸脱着性の向上に適していない。吸着用シート質量に対する熱伝導体の含有率としては、1〜20質量%であり、5〜15質量%がより好ましく、5〜10質量%がさらに好ましい。熱伝導体の含有率が1質量%未満では吸着性シートに十分な熱伝導性を付与できず、熱伝導体の含有率が20質量%超では添加される熱伝導体及びバインダーなどの影響により、吸着剤の細孔が埋没してしまう。
本発明に用いる有機繊維としては、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂、ポリビニルケトン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、フラン系樹脂、尿素系樹脂、アニリン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、アルキド系樹脂よりなる繊維が挙げられる。また、木材パルプ、楮、三椏、藁、ケナフ、竹、リンター、バガス、エスパルト、サトウキビ等の植物繊維、あるいはこれらを微細化したものを用いることができる。さらに、セルロース再生繊維であるレーヨン繊維、リヨセル繊維、アセテート等の半合成繊維、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂繊維、シリコーン系樹脂系繊維等を使用することもできる。
本発明の吸着用シート質量に対する有機繊維の含有率としては、20〜50質量%が好ましく、30〜45質量%がより好ましく、35〜40質量%がさらに好ましい。有機繊維の含有率が20質量%未満では、含有する吸着剤及び熱伝導体の支持体として十分な強度を維持できない場合がある。また、有機繊維の含有率が50質量%以上であると、吸着剤及び熱伝導体の含有量が少なくなってしまい、満足のいく吸着量を確保できなくなってしまう場合がある。なお、本発明の除湿用シート状物には、ガラス繊維等の難燃または不燃の無機繊維を添加することもできる。
本発明の吸着用シートを作製する方法としては、(I)吸着剤及び有機繊維を含有するウェブを作製した後に、熱伝導体を含浸または塗工により担持させる方法、(II)有機繊維により構成されるウェブに、吸着剤及び熱伝導体を含浸または塗工により担持させる方法、(III)吸着剤、熱伝導体及び有機繊維とを含有するスラリーから湿式抄造によりウェブを作製する方法等が挙げられる。本発明によれば、熱伝導体は吸着用シートとその接触層である空気との熱交換を効率良く行えるよう含有されることが必要なため、その含有方法としては、熱伝導体と吸着剤及び接触層との接触面が大きくなる方法(I)及び方法(II)の作製方法がより好ましい。
方法(I)、(II)及び方法(III)におけるウェブは、カード法、エアレイ法等の乾式法、湿式抄造法で作製することができるが、均一なウェブを得るためには、湿式抄造法が好ましい。湿式抄造法とは、材料を水中に低濃度で分散させて、これを抄き上げる方法で、安価で、均一性が高く、大量製造が可能な手法である。具体的には、吸着剤、熱伝導体及び有機繊維から選ばれるウェブの材料を水中に分散させてスラリーを調製し、これに填料、分散剤、増粘剤、消泡剤、紙力増強剤、サイズ剤、凝集剤、着色剤、定着剤等を適宜添加して、抄紙機で湿式抄造する。抄紙機としては、円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、傾斜型抄紙機、これらの中から同種または異種の抄紙機を組み合わせてなるコンビネーション抄紙機等を用いることができる。エアードライヤー、シリンダードライヤー、サクションドラムドライヤー、赤外方式ドライヤー等を用いて、抄紙後の湿紙を乾燥し、シートを得ることができる。
方法(I)及び方法(II)における熱伝導体または吸着剤及び熱伝導体の担持には、コーティング法(含浸または塗工)を用いる。
コーティング液としては、熱伝導体のみを含有する溶液若しくは分散液または熱伝導体及び吸着剤を含有する溶液若しくは分散液を使用する。媒体としては、水、アルコール、ケトン等を単独または混合して使用することができる。コーティングには、ディップコーター、サイズプレス、ゲートロールコーター、エアナイフコーター、ブレードコーター、コンマコーター、バーコーター、グラビアコーター、キスコーター等の含浸または塗工装置を使用することができる。
熱伝導体、吸着剤をウェブに強く担持させるために、コーティング液に合成樹脂を添加することが好ましい。合成樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、アクリル酸エステル系樹脂、芳香族ビニル化合物等の重合体、スチレン−ブタジエンゴム系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等の少なくとも1種または2種以上を用いることができる。カルボニル基等の強い活性基を持つ合成樹脂では、吸着剤の表面に合成樹脂が吸着して、吸着特性を低下させることがあるため、特にポリビニルアルコール系樹脂を用いることが好ましい。
ポリビニルアルコール系樹脂とは、その構成要素にビニルアルコール重合体を含有する樹脂のことを示す。ポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリビニルアルコール;グラフト化ポリビニルアルコール系スチレン・ブタジエンラテックス、グラフト化ポリビニルアルコール系アクリルエマルジョン、グラフト化ポリビニルアルコール系エチレン・酢酸ビニルエマルジョン等のラテックスまたはエマルジョンにビニルアルコール重合体が吸着またはグラフト化したグラフト化ポリビニルアルコール系樹脂を用いることができる。
本発明における吸着用シートとしては、坪量30〜200g/m2が好ましく、坪量40〜150g/m2がより好ましく、坪量50〜100g/m2がさらに好ましい。坪量が30g/m2未満である場合、吸着剤量が少なく、望まれる吸着性能が得られない場合がある。坪量が200g/m2を超える場合、通気性が低下し、吸着剤の吸着効率が低下する場合がある。
本発明における吸着用シートとしては、厚み50〜500μmが好ましく、厚み70〜400μmがより好ましく、厚み100〜300μmがさらに好ましい。厚みが50μm未満の場合、シート強度が低下し、シート形状が保ちづらくなる。厚みが500μmを超える場合、通気性が低下し吸着剤の吸着効率が低下する場合がある。
本発明の吸着用シートは、パンチングメタルシート、発泡金属シート、無機粒子の凝集体フィルムといった無機多孔質フィルムや金属箔、金属板等、無機繊維のみで構成された織布、乾式不織布、湿式不織布、編物等を貼り合わせ等によって積層複合化して用いてもよい。
本発明の吸着用シートは、そのままで使用してもよいし、プリーツ加工、コルゲート加工、積層加工、ロールコア加工、ドーナツ加工等の2次加工を施して使用してもよい。また、その用途は、包装材料、除湿シート、内装材料、フィルター、調湿素子、熱交換素子等が挙げられる。調湿素子、熱交換素子の具体例として、除湿ローター素子、ビル空調気化式加湿用素子、燃料電池用加湿用素子、除湿器用除湿素子、自動販売機等の吸水蒸散素子、冷却用吸水蒸散素子、デシカント空調の除湿ローター素子等を挙げることができる。
(吸着剤)
実施例及び比較例で使用した吸着剤を表1に示す。
実施例及び比較例で使用した吸着剤を表1に示す。
吸着剤1は、以下の方法で調製した。Si濃度が383mmol/Lになるように、純水で希釈したオルトケイ酸ナトリウム水溶液400mlを調製した。また、これとは別に、塩化アルミニウムを純水に溶解させ、Al濃度が450mmol/Lの水溶液400mlを調製した。次に、塩化アルミニウム水溶液にオルトケイ酸ナトリウム水溶液を混合し、マグネティックスターラーで撹拌した。この時のSi/Al比は0.85であった。さらに、この混合溶液に1N水酸化ナトリウム水溶液18mlを滴下し、pHを7とした。この溶液から遠心分離により前駆体を回収し、4Lの純水中に分散させた。室温下で1時間撹拌した後、4Lの密閉容器に移し替え、恒温槽にて98℃で2日間加熱を行った。冷却後、遠心分離により3回洗浄後、60℃で乾燥を行い、吸着剤1を得た。透過型電子顕微鏡と走査型電子顕微鏡で、吸着剤1を観察したところ、一次粒子径は2〜5nmの粒子からなる粒子径2〜40nmの複合粒子が0.1〜100μmの凝集構造体を構成していて、該凝集構造体に2〜20nmの細孔があった。
吸着剤5は、以下の方法で調製した。ゾルゲル法によって得られたアナターゼ酸化チタン粒子に、20mol/kg濃度の水酸化カリウム水溶液を加え、温度120℃で24時間加熱して得られたスラリー状物を繰り返し水洗し、さらに、酢酸で中和し、再度充分に水洗して、余剰のイオン成分を除去した後、遠心分離器によって、濃度20質量%の網状に凝集した繊維状酸化チタン分散液を得た。これの一部を乾燥させて、粉末を取り出し、BET法による比表面積を測定したところ、350m2/gであった。
実施例及び比較例で使用した熱伝導体を表2に示す。
実施例1〜6、比較例1〜2
吸着剤を含有してなるウェブとして、固形分にて50質量%の吸着剤1、ポリエチレンテレフタレート繊維(商品名:テピルス(登録商標)、帝人ファイバー(株)製、0.1dtex×3mm)26質量%、ポリエステル熱融着性芯鞘繊維(商品名:メルティ(登録商標)、ユニチカ(株)製、1.1dtex×3mm)17質量%、セルロース系フィブリル化繊維(商品名:セリッシュ(登録商標)KY−100G、ダイセル化学工業(株)製)7質量%を含有してなるスラリー(固形分濃度2質量%)を調製した。得られたスラリーに凝集剤(パーコール57、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)を固形分に対して0.2質量%添加し、円網型抄紙機で坪量50g/m2に抄紙し、吸着剤と有機繊維を含有してなるウェブを得た。
吸着剤を含有してなるウェブとして、固形分にて50質量%の吸着剤1、ポリエチレンテレフタレート繊維(商品名:テピルス(登録商標)、帝人ファイバー(株)製、0.1dtex×3mm)26質量%、ポリエステル熱融着性芯鞘繊維(商品名:メルティ(登録商標)、ユニチカ(株)製、1.1dtex×3mm)17質量%、セルロース系フィブリル化繊維(商品名:セリッシュ(登録商標)KY−100G、ダイセル化学工業(株)製)7質量%を含有してなるスラリー(固形分濃度2質量%)を調製した。得られたスラリーに凝集剤(パーコール57、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)を固形分に対して0.2質量%添加し、円網型抄紙機で坪量50g/m2に抄紙し、吸着剤と有機繊維を含有してなるウェブを得た。
熱伝導体1を含むコーティング液1を作製した。
コーティング液1
熱伝導体1(商品名:MZ−600、エアウォーター(株)製) 10質量%
エチレン−酢酸ビニルエマルジョン 3質量%
(商品名:リカボンド(登録商標)BEF9857、中央理化工業(株)製)
ポリビニルアルコール(商品名:JP45、日本酢ビ・ポバール(株)製) 1質量%
水 86質量%
熱伝導体1(商品名:MZ−600、エアウォーター(株)製) 10質量%
エチレン−酢酸ビニルエマルジョン 3質量%
(商品名:リカボンド(登録商標)BEF9857、中央理化工業(株)製)
ポリビニルアルコール(商品名:JP45、日本酢ビ・ポバール(株)製) 1質量%
水 86質量%
吸着剤と有機繊維を含有してなるウェブに、コーティング液1をロッドバーを用いて塗工した後、90℃で30分乾燥させ、両面併せて熱伝導体1を、吸着用シート質量に対して10質量%(実施例1)、1質量%(実施例2)、5質量%(実施例3)、8質量%(実施例4)、15質量%(実施例5)、20質量%(実施例6)、0.5質量%(比較例1)、21質量%(比較例2)を担持させた吸着用シートを作製した。
実施例7
湿式抄造法により、ポリエチレンテレフタレート繊維(商品名:テピルス(登録商標)、帝人ファイバー(株)製、0.1dtex×3mm)57質量%、ポリエステル熱融着性芯鞘繊維(商品名:メルティ(登録商標)、ユニチカ(株)製、1.1dtex×3mm)43質量%からなる坪量20g/m2の有機繊維を含有してなるウェブを作製した。
湿式抄造法により、ポリエチレンテレフタレート繊維(商品名:テピルス(登録商標)、帝人ファイバー(株)製、0.1dtex×3mm)57質量%、ポリエステル熱融着性芯鞘繊維(商品名:メルティ(登録商標)、ユニチカ(株)製、1.1dtex×3mm)43質量%からなる坪量20g/m2の有機繊維を含有してなるウェブを作製した。
吸着剤及び熱伝導体を含むコーティング液2を作製した。
吸着剤1 20質量%
熱伝導体1 5質量%
エチレン−酢酸ビニルエマルジョン 7.5質量%
(商品名:リカボンド(登録商標)BEF9857、中央理化工業(株)製)
ポリビニルアルコール(商品名:JP45、日本酢ビ・ポバール(株)製)2.5質量%
水 65質量%
吸着剤1 20質量%
熱伝導体1 5質量%
エチレン−酢酸ビニルエマルジョン 7.5質量%
(商品名:リカボンド(登録商標)BEF9857、中央理化工業(株)製)
ポリビニルアルコール(商品名:JP45、日本酢ビ・ポバール(株)製)2.5質量%
水 65質量%
有機繊維を含有してなるウェブに、コーティング液2をロッドバーを用いて塗工し、両面併せて塗工層35g/m2、吸着用シート質量に対する熱伝導体1の含有量が10質量%の吸着用シート(実施例7)を作製した。
実施例8
湿式抄造法において、固形分にて40質量%の吸着剤1、固形分にて10質量%の熱伝導体1、ポリエチレンテレフタレート繊維(商品名:テピルス(登録商標)、帝人ファイバー(株)製、0.1dtex×3mm)26質量%、ポリエステル熱融着性芯鞘繊維(商品名:メルティ(登録商標)、ユニチカ(株)製、1.1dtex×3mm)17質量%、セルロース系フィブリル化繊維(商品名:セリッシュ(登録商標)KY−100G、ダイセル化学工業(株)製)7質量%を含有してなるスラリー(固形分濃度2質量%)を調製した。得られたスラリーに凝集剤(商品名:パーコール57、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)を固形分に対して0.2質量%添加し、円網型抄紙機で坪量50g/m2に抄紙し、吸着剤、熱伝導体、有機繊維を含有し、吸着用シートに対する熱伝導体の含有量が10質量%である吸着用シート(実施例8)を得た。
湿式抄造法において、固形分にて40質量%の吸着剤1、固形分にて10質量%の熱伝導体1、ポリエチレンテレフタレート繊維(商品名:テピルス(登録商標)、帝人ファイバー(株)製、0.1dtex×3mm)26質量%、ポリエステル熱融着性芯鞘繊維(商品名:メルティ(登録商標)、ユニチカ(株)製、1.1dtex×3mm)17質量%、セルロース系フィブリル化繊維(商品名:セリッシュ(登録商標)KY−100G、ダイセル化学工業(株)製)7質量%を含有してなるスラリー(固形分濃度2質量%)を調製した。得られたスラリーに凝集剤(商品名:パーコール57、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製)を固形分に対して0.2質量%添加し、円網型抄紙機で坪量50g/m2に抄紙し、吸着剤、熱伝導体、有機繊維を含有し、吸着用シートに対する熱伝導体の含有量が10質量%である吸着用シート(実施例8)を得た。
実施例9〜15
吸着剤と有機繊維を含有してなるウェブの配合を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にして、吸着用シート質量に対して10質量%の熱伝導体1を含有してなる吸着用シートを得た。
吸着剤と有機繊維を含有してなるウェブの配合を下記のように変更した以外は、実施例1と同様にして、吸着用シート質量に対して10質量%の熱伝導体1を含有してなる吸着用シートを得た。
吸着剤1/ポリエチレンテレフタレート繊維/ポリエステル熱融着性芯鞘繊維/セルロース系フィブリル化繊維=
30質量%/40質量%/26質量%/4質量%(実施例9)
40質量%/33質量%/21質量%/6質量%(実施例10)
60質量%/20質量%/13質量%/7質量%(実施例11)
70質量%/14質量%/ 9質量%/7質量%(実施例12)
80質量%/ 8質量%/ 5質量%/7質量%(実施例13)
25質量%/43質量%/28質量%/4質量%(実施例14)
85質量%/ 5質量%/ 3質量%/7質量%(実施例15)
30質量%/40質量%/26質量%/4質量%(実施例9)
40質量%/33質量%/21質量%/6質量%(実施例10)
60質量%/20質量%/13質量%/7質量%(実施例11)
70質量%/14質量%/ 9質量%/7質量%(実施例12)
80質量%/ 8質量%/ 5質量%/7質量%(実施例13)
25質量%/43質量%/28質量%/4質量%(実施例14)
85質量%/ 5質量%/ 3質量%/7質量%(実施例15)
実施例16〜19
熱伝導体1を、熱伝導体2(実施例16)、熱伝導体3(実施例17)、熱伝導体4(実施例18)、熱伝導体5(実施例19)に変更した以外は、実施例1と同様にして、吸着用シートを作製した。
熱伝導体1を、熱伝導体2(実施例16)、熱伝導体3(実施例17)、熱伝導体4(実施例18)、熱伝導体5(実施例19)に変更した以外は、実施例1と同様にして、吸着用シートを作製した。
実施例20〜23
吸着剤1を、吸着剤2(実施例20)、吸着剤3(実施例21)、吸着剤4(実施例22)、吸着剤5(実施例23)に変更した以外は、実施例1と同様にして、吸着用シートを作製した。
吸着剤1を、吸着剤2(実施例20)、吸着剤3(実施例21)、吸着剤4(実施例22)、吸着剤5(実施例23)に変更した以外は、実施例1と同様にして、吸着用シートを作製した。
比較例3〜7
熱伝導体1を熱伝導体6に変更した以外は、実施例1、20〜23と同様の方法で、吸着用シートを作製した。
熱伝導体1を熱伝導体6に変更した以外は、実施例1、20〜23と同様の方法で、吸着用シートを作製した。
<脱着率評価試験>
実施例及び比較例の吸着用シートに対して、下記の方法にて、吸着剤の脱着率を評価した。
実施例及び比較例の吸着用シートに対して、下記の方法にて、吸着剤の脱着率を評価した。
実施例及び比較例の吸着用シートに含有される吸着剤の含有率WA(%)は下記の方法で求めた。
方法(I)で作製された吸着用シート:
あらかじめ温度90℃で2時間乾燥させた時の熱伝導体コーティング前のウェブの質量WB、ウェブにおける吸着剤配合率WC(%)、温度90℃で2時間乾燥させた時の吸着用シート質量WDより、下記記載の式から算出した。
WA(%)=WB×WC/WD
あらかじめ温度90℃で2時間乾燥させた時の熱伝導体コーティング前のウェブの質量WB、ウェブにおける吸着剤配合率WC(%)、温度90℃で2時間乾燥させた時の吸着用シート質量WDより、下記記載の式から算出した。
WA(%)=WB×WC/WD
方法(II)で作製された吸着用シート:
コーティング液中の吸着剤配合率WE(%)、温度90℃で2時間乾燥させたコーティング前のウェブ質量WF、吸着用シート質量WDより、下記記載の式から算出した。
WA(%)=(WD−WF)×WE/WD
コーティング液中の吸着剤配合率WE(%)、温度90℃で2時間乾燥させたコーティング前のウェブ質量WF、吸着用シート質量WDより、下記記載の式から算出した。
WA(%)=(WD−WF)×WE/WD
方法(III)で作製された吸着用シート:
ウェブ中における吸着剤配合率WG(%)より、下記記載の式から算出した。
WA(%)=WG
ウェブ中における吸着剤配合率WG(%)より、下記記載の式から算出した。
WA(%)=WG
吸着用シートの脱着率は、次の方法により求めた。温度90℃に設定した熱風乾燥機で吸着用シートを2時間処理し、その時の質量W0を得た。温度25℃、相対湿度80%に調整した環境試験庫で吸着用シートを2時間処理し、その時の質量を平衡質量とみなし質量W1を得た。平衡化させた吸着用シートはすぐに温度40℃、相対湿度20%に設定した環境試験庫に20秒間入れ、20秒経過後に取り出し、その時の質量W2を得た。
下記記載の式より、吸着用シートに含有される吸着剤の吸着水分の脱着率を得た。
脱着率D(%)=(W1−W2)/(W1−W0)×100
脱着率D(%)=(W1−W2)/(W1−W0)×100
実施例及び比較例の各吸着用シートの脱着率については、熱伝導体を含まない吸着用ウェブと比較し、表3に下記のように示す。
◎:脱着率向上10%以上
○:脱着率向上5%以上〜10%未満
△:脱着率向上3%以上〜5%未満
×:脱着率向上3%未満
○:脱着率向上5%以上〜10%未満
△:脱着率向上3%以上〜5%未満
×:脱着率向上3%未満
熱伝導体を含まない吸着用ウェブとは下記記載の方法で作製した。
方法(I)で作製された吸着用シートと比較される吸着用ウェブ:比較検討を行う吸着用シートと同等量の吸着剤を含有し、湿式抄造法により作製される吸着剤と有機繊維とを含有してなる吸着用ウェブ。
方法(II)で作製された吸着用シートと比較される吸着用ウェブ:有機繊維より構成されるウェブに、吸着剤及びバインダーを含有してなるコーティング液を、比較検討を行う吸着用シートと同等量の吸着剤をコーティングにより含有させてなる吸着用ウェブ。
方法(III)で作製された吸着用シートと比較される吸着用ウェブ:比較検討を行う吸着用シートと同等量の吸着剤を含有し、湿式抄造法により作製される吸着剤と有機繊維のみを含有してなる吸着用ウェブ。
方法(I)で作製された吸着用シートと比較される吸着用ウェブ:比較検討を行う吸着用シートと同等量の吸着剤を含有し、湿式抄造法により作製される吸着剤と有機繊維とを含有してなる吸着用ウェブ。
方法(II)で作製された吸着用シートと比較される吸着用ウェブ:有機繊維より構成されるウェブに、吸着剤及びバインダーを含有してなるコーティング液を、比較検討を行う吸着用シートと同等量の吸着剤をコーティングにより含有させてなる吸着用ウェブ。
方法(III)で作製された吸着用シートと比較される吸着用ウェブ:比較検討を行う吸着用シートと同等量の吸着剤を含有し、湿式抄造法により作製される吸着剤と有機繊維のみを含有してなる吸着用ウェブ。
<吸着率評価試験>
実施例及び比較例の吸着用シートは、記載の方法で吸着用シートの吸着率を評価した。
実施例及び比較例で作製された吸着用シートは、温度90℃で2時間乾燥させ、その時の質量を絶乾質量W3とみなした。乾燥させた吸着用シートは温度25℃、相対湿度80%に設定した環境室内に静置させ、30秒ごとに質量を計測した。静置後60秒経過時に計測した質量をW4とした。
実施例及び比較例の吸着用シートは、記載の方法で吸着用シートの吸着率を評価した。
実施例及び比較例で作製された吸着用シートは、温度90℃で2時間乾燥させ、その時の質量を絶乾質量W3とみなした。乾燥させた吸着用シートは温度25℃、相対湿度80%に設定した環境室内に静置させ、30秒ごとに質量を計測した。静置後60秒経過時に計測した質量をW4とした。
下記記載の式より、吸着用シートの吸着水分の吸着率を得た。
吸着率A(%)=(W4−W3)/W3/(WA/100)×100
吸着率A(%)=(W4−W3)/W3/(WA/100)×100
実施例及び比較例の各吸着用シートの吸着率は、前記の各作製方法における熱伝導体が含まれない吸着ウェブと比較し、表3に下記のように示す。
◎:60秒経過時の吸着率向上が10%以上
○:60秒経過時の吸着率向上が5%以上〜10%未満
△:60秒経過時の吸着率向上が2%以上〜5%未満
×:60秒経過時の吸着率向上が2%未満
○:60秒経過時の吸着率向上が5%以上〜10%未満
△:60秒経過時の吸着率向上が2%以上〜5%未満
×:60秒経過時の吸着率向上が2%未満
実施例1〜6及び比較例1〜2より、熱伝導体の含有率が1〜20質量%の間では含有率に応じて吸脱着効率が向上した。実施例2、比較例1より熱伝導体の含有率が1質量%未満では吸着用シートの熱伝導性改善にかかる寄与が少なく、吸脱着効率の向上は軽微である。比較例2より、熱伝導体の含有率が20質量%を超える場合では、吸着用シートの表層に含有される熱伝導体やバインダー過多の影響により吸着用シートの呼吸が抑制され、吸脱着効率の向上は軽微である。
また、方法(III)で製造された吸着用シート(実施例8)よりも、方法(I)で製造された吸着用シート(実施例1)または方法(II)で製造された吸着用シート(実施例7)の方が、脱着率及び吸着率が向上する効果が高いことが示された。これは、方法(I)または(II)で製造された吸着用シートでは、吸着用シートの表層に吸着剤及び熱伝導体がより密集していて、接触層である空気と熱伝導体の接触面積がより広くなり、空気との吸放熱において高い効果を示したためと考えられる。
実施例1、8〜15の結果から、吸着剤の含有率が30〜80質量%の場合、脱着率及び吸着率がより向上し易いことが確認された。脱着率が向上するのは、熱伝導体を通じ加熱がより容易に吸着剤に浸透するためであり、吸着率が向上するのは、熱伝導体を通じ吸着用シートの乾燥及び吸着熱で発生した滞熱を放熱し易くなっているためと考えられる。吸着剤の含有率が30質量%未満である場合、吸着剤がシート内に広く分布しており、吸放熱が比較的容易であるため、熱伝導体の効果が出にくいことが確認された。吸着剤の含有率が80質量%を超えた場合(実施例15)には、相対的に熱伝導体の担持できる量が減少してしまうため、含有される多量の吸着剤すべてに対し、熱伝導性が向上し難く、吸着剤の含有率が80質量%の場合(実施例13)と比較して、熱伝導体の効果が発現し難かった。また、含有される有機繊維が少ないため、シートの機械的強度の低下も見られた。
実施例1、実施例16〜19の比較から、熱伝導体の熱伝導率が大きいほど、脱着率及び吸着率がより向上し易いことが確認された。また、熱伝導率が10W/m・K未満の熱伝導体を使用した比較例3〜7の吸着用シートでは、吸脱着率の向上は見られなかった。
実施例1、20〜23の比較から、用いる吸着剤の条件に関係なく熱伝導体の含有により吸着用シートの吸放湿性は同等の改善が見られることが示された。
以上のことから、有機繊維を含有してなる吸着用シートは、熱伝導率が10W/m・K以上の熱伝導体によって、その熱伝動性を向上させることにより、吸着及び脱着性能を大きく向上させることができることが確認された。
本発明の吸着用シートは、除湿用フィルター材に使用できるほか、包装材料、押入やタンス用の除湿シート、壁紙や床材等の内装材料等に使用することができる。また、除湿用フィルター材としては、例えば、調湿素子や熱交換素子として使用することができる。調湿素子、熱交換素子の具体例として、ビル空調気化式加湿用素子、燃料電池用加湿用素子、除湿器用除湿素子、自動販売機等の吸水蒸散素子、冷却用吸水蒸散素子、デシカント空調機の除湿ローター、全熱交換素子等を挙げることができる。
Claims (4)
- 有機繊維、吸着剤及び熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を少なくとも含有し、熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体の含有率が吸着用シート質量に対して1〜20質量%であることを特徴とする吸着用シート。
- 有機繊維及び吸着剤を含有してなるウェブに、熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有する塗工液を含浸または塗工して製造されることを特徴とする請求項1記載の吸着用シート。
- 有機繊維を含有してなるウェブに、吸着剤及び熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有する塗工液を含浸または塗工して製造されることを特徴とする請求項1記載の吸着用シート。
- 有機繊維、吸着剤及び熱伝導度10W/m・K以上の熱伝導体を含有してなるウェブを作製することで製造されることを特徴とする請求項1記載の吸着用シート。
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JP2014177723A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Oji Holdings Corp | 壁紙用原紙 |
JP7629728B2 (ja) | 2020-12-24 | 2025-02-14 | ダイキンファインテック株式会社 | 熱伝導性シートおよびその製造方法 |
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