除臭性纤维结构物以及空气过滤器的制作方法

专利名称：除臭性纤维结构物以及空气过滤器的制作方法
技术领域：
本发明涉及除臭性纤维结构物以及空气过滤器。
背景技术：
空气中的污染物质种类繁多。其中特别是乙醛等醛类构成严重问题。乙醛是香烟 或汽车的废气中包含的代表性恶臭成分，不仅阈值低，即使为低浓度也容易感觉到臭气，而 且指出对人体有不良影响。为了除去空气中的恶臭成分，目前通常使用具有大表面积和细 孔容积的活性炭。但是，乙醛在活性炭中的平衡吸附量显著小于其他恶臭成分，不具有实用 性能。因此，作为提高活性炭的乙醛吸附除去性能的手段，例如公开了将胺类附着在活 性炭上提高其性能的方法(参见专利文献1)。但是，采用该技术的空气过滤器存在因温湿 度变化等而产生起因于乙醛以外的物质的臭气(二次发臭)的问题。即，因为活性炭以物 理吸附能力为基础，所以也吸附浓缩作为除去对象的乙醛以外的物质。但是，因为上述臭气 成分并不是通过化学结合被捕捉的，所以温湿度变化等环境因素导致一口气释放出浓缩的 臭气成分。结果可想而知以本来的存在浓度不构成问题的臭气成分发出恶臭。另外，作为不使用活性炭的乙醛的吸附除去手段，公开了使以中孔为主体的多孔 二氧化硅和酰胼类担载在纤维表面的纤维片(参见专利文献2)。该纤维片具有优异的乙醛 除去性能的同时、几乎不发生活性炭那样对有机气体的物理吸附，所以大幅降低二次发臭 风险。但是，现有多孔二氧化硅具有强吸湿性。所以，水溶性的臭气成分随多孔二氧化硅吸 附解吸的水分而吸收释放，即使实施该技术也无法完全抑制二次发臭。专利文献1特开平5-317703号公报专利文献2特开2007-167632号公报

发明内容
发明所要解决的课题本发明的目的在于提供有效率地除去乙醛等醛类、并且二次发臭的风险极低的除 臭性纤维结构物。用于解决课题的手段用于解决上述课题的本发明的特征在于以下任一构成。(1) 一种除臭性纤维结构物，在纤维结构物上担载无机粒子以及水溶性胺类化合 物，在调整至温度25°c、相对湿度75%的环境下的平衡含水率在15质量％以下，并且以相 对于水为3质量％的方式浸渍时的pH为3. 5 7。(2)如上述(1)所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子在调整至温度 25°C、相对湿度75%的环境下的平衡含水率为10质量％以下。(3)上述(1)或(2)所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子为疏水性多孔 粒子。
(4)上述(3)所述的除臭性纤维结构物，其中，上述疏水性多孔粒子的平均细孔径 为2 50nmo(5)上述(1) (4)中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，由上述无机粒子 和上述水溶性胺类化合物在纤维的表面上形成细孔，细孔径在20nm以下的细孔所占的容 积为总细孔容积的40%以下，比表面积为1 30m2/g。(6)上述(1) (5)中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子的 数均粒径在1 μ m以下，并且利用BET法得到的比表面积为15 250m2/g。(7)上述(1) (6)中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子含 有选自二氧化硅、氧化铝以及二氧化钛中的的至少1种。(8)上述(1) (7)中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，上述水溶性胺类 化合物含有酰胼化合物。(9)上述(1) (8)中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，含有水难溶性的 PH调节剂。(10)上述(9)所述的除臭性纤维结构物，其中，上述水难溶性的PH调节剂为阻燃 剂。(11)上述(1) (10)中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子 和上述水溶性胺类化合物通过粘合剂担载在纤维表面上。(12)上述(1) (10)所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子的数均粒径 为50 2000 μ m，在上述水溶性胺类化合物附着在该无机粒子上的状态下被夹持在纤维 间。(13) 一种空气过滤器，其特征在于，使用上述⑴ (12)中的任一项所述的除臭 性纤维结构物构成。发明效果本发明的除臭性纤维结构物与醛类的反应速度和吸附容量优异。进而，担载在该 除臭性纤维结构物上的无机粒子与活性炭不同，物理吸附极少，另外，与现有无机多孔体相 比吸湿性也被抑制。所以，对于醛类以外的气体成分，不论亲水性、疏水性，吸附浓缩均被抑 制，即使使用环境的温湿度发生大变动，再次释放(二次发臭)臭气成分的可能性也低。因 此，特别是在空气过滤器用途中能够发挥优异的性能。


图1表示实施例中的除臭性纤维结构物的乙醛除去效率的经时变化的曲线图。图2表示比较例中的除臭性纤维结构物的乙醛除去效率的经时变化的曲线图。
具体实施例方式本发明的除臭性纤维结构物担载无机粒子以及水溶性胺类化合物、在调整至温度 25°C、相对湿度75%的环境下的平衡含水率为15质量％以下是重要的。不使用活性炭、而是使用以中孔为主体的多孔体、例如多孔二氧化硅的现有技术 的纤维片与使用活性炭的纤维片相比，虽然大幅减轻二次发臭，但无法完全抑制二次发臭。 本发明人等彻底查明这是起因于多孔二氧化硅的特性。总之，因为以中孔为主体的多孔二氧化硅与活性炭相比，微孔的比率压倒性的小，所以几乎不发生有机气体等的物理吸附，但 因为细孔表面的化学特性为亲水性，所以具有强吸湿性。本发明人等彻底查明一旦水溶性 的臭气成分溶于多孔二氧化硅吸附的水分，随着水分再次从多孔二氧化硅中脱离就会发生
二次发臭。因此，本发明为了抑制成为二次发臭的原因的水分被除臭剂吸附，采用以下二个 方法，使无机粒子和水溶性胺类化合物担载在除臭性纤维结构物上，同时使该除臭性纤维 结构物的平衡含水率在15质量％以下。具体而言，第一方法是作为无机粒子使用将多孔粒 子的细孔表面改性为疏水性的疏水性多孔粒子的方法(以下称为第一方法)。第二方法是 使数均粒径为Iym以下的无机粒子相互凝集，由此形成细孔径被控制在特定范围内的细 孔结构的方法(以下称为第二方法)。通过上述方法，能够边确保作为添加的药品的反应场 (利用胺类化合物化学吸附醛类)有实效的面积，边抑制水溶性臭气成分的二次发臭。以下说明第一方法中的无机粒子。采用第一方法时，通过存在疏水性多孔粒子，能够附着足够量的后述水溶性胺化 合物。结果可以提高处理空气和水溶性胺化合物能够接触的表面积，能够提高醛类的除去 效率。作为疏水性多孔粒子的平均细孔径，优选为2 50nm。通过使平均细孔径为2nm 以上、更优选5nm以上，能够使水溶性胺化合物附着到细孔内部，另外，气体容易扩散至细 孔内，所以附着药品与对象气体良好地接触，效率良好地进行反应。另外，通过使平均细孔 径在50nm以下、更优选30nm以下，能够确保作为附着药品的反应场所需的表面积。另外，疏水性多孔粒子利用BET法得到的比表面积优选为50 600m2/g。通过使 其为50m2/g以上、更优选100m2/g以上，能够得到作为添加的药品的反应场有实效的面积， 能够得到与想要除去的气体成分的实效反应速度。另外，通过使其为600m2/g以下、更优选 500m2/g以下，能够防止多孔粒子的机械强度降低导致的操作性不便。需要说明的是，利用 BET法得到的比表面积是按照JIS R1626-1996中规定的BET多点法测定的值(吸附质N2、 定容法)。进而，通过使该多孔粒子的细孔表面为疏水性，能够防止成为二次发臭的原因的 水分的吸附脱离。作为疏水性多孔粒子的疏水性程度，优选在调整至温度25°C、相对湿度 75%的环境下的平衡含水率为10质量％以下，更优选8质量％以下。另一方面，因为显示 憎水性之类极端的疏水性难以使后述水溶性胺类药剂附着至无机粒子的细孔内部，所以基 于上述观点，优选上述平衡含水率为2质量％以上。作为疏水性多孔粒子，优选疏水性多孔二氧化硅。作为无机多孔体，可以举出多孔 二氧化硅、沸石、活性氧化铝、硅酸铝、氧化铝凝胶、活性白土、磷酸锆、聚三磷酸铵等，通常 上述无机多孔体大多为亲水性。但是，多孔二氧化硅可以通过控制细孔表面的硅烷醇基数 来调整表面的疏水度。硅烷醇基是容易与其他分子形成氢键的极性基团，所以选择性吸附 以水分子为代表的极性分子，影响疏水度。作为减少多孔二氧化硅的硅烷醇基的方法，有使 硅烷偶联剂等疏水性化合物与硅烷醇基反应的方法，或通过约400°C的加热处理使硅烷醇 基脱水缩合的方法。但是，通过使硅烷醇基与其他化合物反应的方法处理后的无机粒子容 易变为显示憎水性之类极端的疏水性，难以使后述的水溶性胺类药剂附着到无机粒子的细 孔内部。所以，更优选通过热处理使硅烷醇基减少的方法。
作为疏水性多孔粒子的数均粒径，优选为0. 01 100 μ m,更优选为0. 1 50 μ m。 通过使其在100 μ m以下、更优选在50 μ m以下，能够提高与处理空气的接触效率，同时能够 使其均勻地担载在纤维表面。另一方面，通过使其在0. 01 μ m以上、更优选在0. 1 μ m以上， 能够防止粒子埋没在用于担载到纤维表面的粘合剂树脂等中。数均粒径的测定方法可以采 用例如使用SEM(扫描型电子显微镜)观察的粒径测定方法(基于个数基准)。作为本发明的除臭性纤维结构物中的疏水性多孔粒子的担载量，优选相对于基材 的纤维结构物为10 100质量％。通过使其在10质量％以上、更优选在20质量％以上， 能够得到作为药品的反应场有实效的表面积，提高吸附性能。另外通过使其在100质量％ 以下、更优选在50质量％以下，能够防止抑制作为空气过滤器的通气特性的情况。下面说明第二方法中的无机粒子。利用除臭性纤维结构物抑制水分吸附的第二方法通过使无机粒子相互凝集在纤 维表面，使细孔径被控制在特定范围内的细孔结构形成为纤维结构物。进而，通过将其细孔 结构控制成细孔径为20nm以下的细孔所占的容积为总细孔容积的40%以下，能够抑制成 为二次发臭的原因的水分吸附。另外，在通过无机粒子相互凝集得到的细孔结构中，通过使比表面积为1. 00m2/g 以上，得到作为附着的药品的反应场(利用胺类化合物化学吸附醛类)有实效的面积，能够 得到与希望除去的气体成分的实效反应速度。另外，通过使其在30. 00m2/g以下，能够抑制 成为二次发臭的原因的水分或水溶性臭气成分的吸附脱离。通过第二方法得到的除臭性纤维结构物中，在成为基材的纤维结构物的纤维表 面，无机粒子相互凝集形成细孔，成为在该细孔内担载胺类化合物的状态。一般而言，细孔 根据IUPAC(国际纯纯粹以及应用化学联合会)的标准，分类为细孔径超过50nm的大孔、细 孔径2 50nm的中孔、细孔径不足2nm的微孔。水分的吸湿特性随着细孔径接近微孔侧而 增强，变得容易吸附蓄积水分。第二方法中，不依赖无机粒子本身的多孔结构，而是利用无 机粒子相互凝集形成的细孔结构。所以，认为在总细孔容积中，接近微孔的细孔所占的细孔 容积的比例小于粒子本身为多孔体时接近微孔的细孔所占的细孔容积比例，结果能够抑制 水分吸附。具体而言，通过将细孔径为20nm以下的细孔所占的容积抑制在总细孔容积的 40%以下，能够抑制成为二次发臭的原因的水分吸附。需要说明的是，细孔容积及细孔径分 布可以通过BET法求出。另外，无机粒子为多孔结构时，此处所称细孔也包括该无机粒子本 身的细孔。第二方法中的无机粒子是数均粒径为1 μ m以下的超微粒子。通过采用该超微粒 子，能够以覆盖纤维结构物的纤维表面的方式担载无机粒子，能够将足够量的后述水溶性 胺类化合物附着在无机粒子的表面。结果能够增大处理空气和水溶性胺类化合物可接触的 表面积，能够提高醛类的除去效率。另一方面，为了防止无机粒子埋没在用于担载在纤维表 面的粘合剂树脂中，优选超微粒子的数均粒径为0. 005 μ m以上。更优选为0. 01 0. 5 μ m。 需要说明的是，数均粒径的测定方法例如可以采用使用SEM(扫描型电子显微镜)进行观察 的粒径测定方法(基于个数基准)。另外，从后述药剂的附着性方面考虑，优选超微粒子为比较容易与水融合的无机 类粒子。作为超微粒子的材质，例如可以举出二氧化硅、氧化铝、二氧化钛，可以对应于目
6的从中选择。其中，优选二氧化硅、氧化铝。另外，也可以混合上述超微粒子进行使用。作为超微粒子的形状，可以举出球状、椭圆球状、针状、棒状、鳞片状、板状、破碎 状。另外，本发明中采用的超微粒子利用BET法得到的比表面积优选为15.00 250. 0m2/g，更优选为30. 00 200. 0m2/go通过使其为15. 00m2/g以上，能够得到作为添加 的药品的反应场(利用水溶性胺类化合物化学吸附醛类)有实效的面积，能够得到与希望 除去的气体成分的实效反应速度。另外，通过使其在250. 0m2/g以下，能够抑制成为二次发 臭的原因的水分或亲水性气体的吸附脱离。需要说明的是，利用BET法得到的比表面积是 指按照JIS R1626-1996中规定的BET多点法测定的值(吸附质N2、定容法)。超微粒子在温度25°C、相对湿度75%环境下的平衡含水率优选为10质量％以下， 更优选为8质量％以下。通过使其在10质量％以下，能够抑制水分或亲水性气体吸附在超 微粒子上，能够抑制二次发臭。作为超微粒子的表面化学特性，即使为亲水性，也只须使超微粒子的羟基与硅烷 偶联剂反应，进行疏水化处理。作为具体的硅烷偶联剂，可以举出环氧基硅烷或氨基硅烷。作为超微粒子的担载量，相对于作为基材的纤维结构物的质量优选为10 100质 量％，更优选为20 50质量％。通过使其在10质量％以上，能够得到作为药品的反应场 有实效的表面积，提高吸附性能。通过使其在100质量％以下，能够抑制作为空气过滤器的 通气特性。然后，作为构成纤维结构物的纤维，可以使用与第一方法、第二方法相同的纤维。 具体而言，可以使用天然纤维、合成纤维或玻璃纤维或金属纤维等无机纤维，其中优选使用 能够熔融纺丝的热塑性树脂的合成纤维。作为形成该合成纤维的热塑性树脂的例子，可以举出聚酯、聚酰胺、聚烯烃、丙烯 酸、维尼纶、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乳酸等，可以根据用途等选择使用。另外， 也可以组合多种进行使用。作为该合成纤维，例如也优选使用异型剖面形状的纤维或在纤维表面具有多个孔 或狭缝的合成纤维等。通过使其为上述形状，能够增大纤维的表面积、提高上述疏水性多孔 粒子或上述超微粒子等无机粒子、以及水溶性胺类化合物的担载性。需要说明的是，此处所 称异型剖面形状是指圆形以外的剖面形状，例如可以举出扁平型、略多边形、楔型等。该异 型剖面形状的纤维可以通过使用具有异型孔的管头进行纺丝而得到。另外，在纤维表面具 有多个孔或狭缝的纤维可以通过将对溶剂的溶解性不同的2种以上聚合物合金化进行纺 丝、将溶解性高的聚合物用溶剂溶解除去而得到。作为构成纤维结构物的纤维的纤维径，只需对应于作为空气过滤器使用的用途中 作为目标的通气性或集尘性能进行选择即可，优选1 2000 μ m。通过使纤维径在IymW 上、更优选在5ym以上，能够防止无机粒子在纤维结构物表面堵塞，防止通气性降低。另 外，通过使其在2000 μ m以下、更优选100 μ m以下，能够防止纤维表面积减少导致的该无机 粒子的担载能力降低或与处理空气的接触效率降低。作为纤维结构物的形态，例如可以使用棉状物、编织物、无纺布、纸以及其他三维 网状体(例如多孔性聚氨酯发泡体或单丝不规则地形成三维状环进行层叠得到的结构体 等)。总而言之，只要是确保适合作为空气过滤器使用的通气性、同时能够增加表面积的纤维结构物即可。作为纤维结构物的单位面积重量，优选为10 500g/m2，更优选为30 200g/m2。 通过使单位面积重量在10g/m2以上、更优选在30g/m2以上，能够得到足以耐受用于担载无 机粒子的加工的强度，能够得到通过空气时维持过滤器结构所需的刚性。另外，通过使单位 面积重量在500g/m2以下、更优选在200g/m2以下，能够使疏水性多孔粒子均勻地担载至纤 维结构物的内部，另外，二次加工成褶皱形状或蜂窝形状时的操作性也优异。本发明的除臭性纤维结构物在上述无机粒子的表面或细孔内部、或纤维表面具有 水溶性胺类化合物是重要的。通过存在水溶性胺类化合物，能够选择性地吸附甲醛或乙醛 等醛类。此处“水溶性”是指25°C下在中性水中溶解1质量％ (10g/L)以上，为了得到足够 的担载量，更优选的溶解度为5质量％ (50g/L)以上。通过使胺类化合物为水溶性，能够充 分担载在无机粒子的表面或细孔内部、或纤维表面。通过使水溶性的胺类化合物存在于无 机粒子的表面或细孔内部，使对甲醛或乙醛等醛类的化学吸附能力飞跃性地提高。作为水溶性胺类化合物对醛类的化学吸附机制，认为如下所述。即，水溶性胺类化 合物的氨基的氮原子具有的非共有电子对亲核性攻击醛类的羰基碳原子进行反应，形成胺 或烯胺等衍生物而固定化。作为水溶性胺类化合物，例如可以举出酰胼、胼类、脂肪族胺类、芳香族胺类、尿素 类、氨基酸等，其中从对醛的化学吸附能力方面考虑优选酰胼。酰胼是由羧酸和胼衍生的 具有用-CO-NHNH2表示的酰胼基的化合物，进而在酰胼末端的氮原子的α位键合具有非共 有电子对的氮原子，由此使亲核反应性显著提高。醛类中，因为乙醛在羰基碳的α位具有 供电子性的烷基，所以羰基碳的吸电子性低，难以化学吸附，但酰胼类如上所述亲核反应性 高，所以即使对乙醛也表现出良好的化学吸附性能。作为酰胼，例如可以举出碳二酰胼、己二酸二酰胼、琥珀酸二酰胼、谷氨酸二酰胼寸。作为水溶性胺类化合物的担载量，除了如下所述预先成形除臭剂粒子的情况外， 优选相对于无机粒子的质量为2质量％以上。通过使其在2质量％以上、更优选4质量％ 以上、进而为10质量％，能够得到醛类的除去效率以及吸附容量提高的实效。虽然随着水 溶性胺化合物的担载量增加，除去效率以及吸附容量也提高，但在某种程度下达到饱和。水 溶性胺化合物的过量添加成为结晶化的水溶性胺化合物崩落使纤维结构物的空隙率减少、 通气特性降低、同时落粉的原因。所以，优选在200质量％以下，更优选在150质量％以下， 进一步优选在100质量％以下。另外，为了提高除醛性能，优选除了酰胼化合物，还添加其他水溶性胺类化合物， 如果并用酰胼化合物和氨基磺酸胍，则发挥特别优异的效果。作为并用的氨基磺酸胍的担载量，优选相对于纤维结构物为0. 5 2. 5质量％。通 过使其在0. 5质量％以上，能够得到醛类的除去效率以及吸附容量提高的实效。因为氨基 磺酸胍具有吸湿性，所以通过使其在2. 5质量％以下，能够抑制纤维结构物的吸湿量，能够 抑制成为二次发臭的原因的水分量。并用酰胼化合物和氨基磺酸胍时，作为氨基磺酸胍相对于酰胼化合物的质量比， 优选为0. 05 0. 20。另外，本发明的除臭性纤维结构物优选含有粘合剂树脂。粘合剂树脂可以使无机粒子牢固地担载在纤维结构物上。另外，从除臭性纤维结构物的形状保持性、强度、尺寸稳 定性等方面考虑，也优选使用粘合剂树脂。作为粘合剂树脂，可以举出丙烯酸类、丙烯酸苯乙烯类、丙烯酸硅类、聚氨酯类、聚 酯类、聚酰胺类、聚烯烃类、乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物类树脂等。作为粘合剂树脂的形态， 乳液、分散体、粉末等均可使用，但考虑到使微小无机粒子牢固担载在纤维表面，优选乳液， 其中从除醛性能优异方面考虑，优选使用丙烯酸类乳液树脂。作为粘合剂树脂的添加量，相对于无机粒子优选为5 200质量％。通过使其在 5质量％以上、更优选10质量％以上，能够提高无机粒子对纤维结构物的固定性。另外，通 过使其在200质量％以下、更优选100质量％以下，能够防止无机粒子埋没在粘合剂树脂中 或被包覆、阻止与气体的接触。另外，本发明的除臭性纤维结构物以相对于水为3质量％的方式浸渍时的pH为 3.5 7是重要的。由此使醛类的除去性能提高。通过使PH在7以下、优选6.5以下，由胺 类化合物的非共有电子对对醛类的羰基碳原子的亲核性攻击的反应生成的中间体在酸性 的反应场中质子化，容易脱水，充分进行向衍生物上的固定化反应。另外，通过使PH在3. 5 以上、优选4以上，能够充分维持胺类化合物的非共有电子对亲核性攻击醛类的羰基碳原 子的活性。除臭性纤维结构物的pH可以通过例如添加pH调节剂或作为上述粘合剂树脂选择 适当的PH的粘合剂树脂来调整。作为pH调节剂，优选采用本身不产生臭气、另外吸湿性低的pH调节剂。使pH调 节剂混合在水分散体中进行添加时，水溶性小的(水难溶性的)pH调节剂能够保持分散液 的稳定性，是优选的。需要说明的是，水难溶性的PH调节剂是指在25°C下在中性水中仅溶 解不足1质量％ (10g/L)的物质。作为水难溶性的pH调节剂的具体例，可以举出以下的pH调节剂。例如作为水溶 性胺类化合物使用己二酸二酰胼，上述水溶性胺类化合物和无机粒子与粘合剂树脂一同作 为水分散体含浸加工在纤维结构物中时，可以优选采用己二酸。因为己二酸稳定地确保上 述水分散体的平衡、另外伴有臭气的产生、吸湿性的表达，故而优选。另外，磷酸三聚氰胺也 不产生臭气或表现出吸湿性，可以优选采用。进而，磷酸三聚氰胺还作为阻燃剂发挥作用， 也可以提高除臭性纤维结构物的阻燃性。上述本发明的除臭性纤维结构物可以通过例如以下任一种方法得到。S卩，(i)将 无机粒子和水溶性胺类化合物与粘合剂一同作为水分散体同时涂布在纤维上的方法，(ii) 先使无机粒子担载在纤维表面上后，将水溶性胺类化合物的水溶液涂布在纤维上的方法， (iii)制作将水溶性胺类化合物附着到无机粒子上的除臭剂粒子，使该除臭剂粒子担载在 纤维表面的方法等。具体而言，(i)中，可以通过将包含上述无机粒子、水溶性胺类化合物、进而优选含 有粘合剂树脂、并且、根据需要利用PH调节剂调整pH为3. 5 7的水分散体涂布在纤维结 构物上使其含浸，然后，使其干燥而得到。作为上述以外的方法，例如可以将上述水分散体 通过涂布、喷洒等施用在纤维结构物上，进行干燥。根据上述方法，能够得到无机粒子和水 溶性胺类化合物、进而添加PH调节剂时的pH调节剂通过粘合剂担载在纤维表面上的除臭 性纤维结构物。
(ii)中，先将无机粒子固定在纤维结构物的纤维表面后，只需通过浸渍处理或喷 洒处理使混合了水溶性胺类化合物和PH调节剂的水溶液附着即可。作为此时无机粒子对 纤维表面的赋予方法，可以为用粘合剂树脂粘合担载的方法，也可以在制丝阶段将无机粒 子配置在纤维表面。例如在合成纤维的芯鞘复合纺丝中，在鞘成分中大量配合多孔性的无 机粒子，由此可以使无机粒子偏在于芯鞘复合的表面附近。另外，在该方法中，为了使无机 粒子在表面露出，也优选通过化学性或物理性处理适量除去表面的树脂成分。(iii)中，只要得到预先在无机粒子上担载水溶性胺类化合物和PH调节剂的除臭 剂粒子，将其通过粘合剂树脂等附着在纤维结构物上即可。除臭剂粒子可以通过使水溶性 胺类化合物和PH调节剂溶解或分散得到的水溶液含浸在无机粒子中，然后使其干燥而得 到。根据该方法，能够得到在无机粒子上附着有水溶性胺类化合物和PH调节剂的除臭剂粒 子被夹持在纤维间而一体化的除臭性纤维结构物。预先制造除臭剂粒子时，作为无机粒子，基本可以援用前述无机粒子，但优选成型 为作为除臭剂容易操作的粒子尺寸，然后添加水溶性胺类药剂和PH调节剂。为了避免水溶 性胺类化合物因热分解等导致的性能劣化，优选在粒子成型后以比较低的温度进行添加。作为除臭剂粒子的成型方法，可以举出将无机粒子和粘合剂或热熔胶树脂的混合 物造粒后进行加热成型、或在粒状的多孔基材中含浸包含无机粒子和粘合剂或热熔胶树脂 的浆料后进行加热粘结的方法。作为适合除臭剂粒子的数均粒径，优选50 2000 μ m,更优选80 1000 μ m。通 过使其在2000 μ m以下，能够将药品附着至该除臭剂粒子的内部，通过使其在50 μ m以上， 能够抑制飞散，作为除臭剂的操作变得容易，使除臭剂粒子分散在纤维间，或使其夹持在多 张基材纤维片间，制成本发明的除臭性纤维结构物。进而，通过使除臭剂粒子在IOOOymW 下，能够进行除臭性纤维结构物的弯曲加工等后加工，另外通过使其在100 μ m以上，能够 使除臭剂不从除臭性纤维结构物的空隙脱落。作为附着到除臭剂粒子上的水溶性胺类化合物，只要是基本具有前述水溶性胺类 药剂的特征的物质即可，作为上述除臭剂中的水溶性胺类化合物的附着量，相对于构成除 臭剂的无机粒子优选为1 50质量％，更优选为2 40质量％。通过使其为1质量％以 上，能够得到醛类的除去效率以及吸附容量提高的实效，通过使其在50质量％以下，能够 避免结晶化的水溶性胺类药剂从除臭剂上脱落、或阻止气体扩散至除臭剂内部。除臭剂粒子中的pH调节剂也只要是基本具有上述pH调节剂的特征的物质即可。除臭剂粒子优选分散在纤维间、或夹持在作为基材的多张纤维片间成为除臭性纤 维结构物。前者的情况下，例如可以举出通过将热粘接纤维和上述除臭剂的混合分散物吸 引在捕集网上制成网，进而通过加热炉使其粘接一体化的所谓气流成网法。后者的情况下， 例如可以通过在纤维片上定量散布纤维状或粉状的热粘合体以及上述除臭剂粒子，叠层保 护片后，进行加热压接，进行一体化。需要说明的是，任一情况下，均可通过进一步并用粘合 剂树脂而牢固地担载除臭剂粒子。本发明的除臭性纤维结构物优选用于空气过滤器。此时，还优选在本发明的除臭 性纤维结构物上进一步叠层不同纤维构成的纤维结构物。例如在作为直行流型空气过滤器 的使用中，只需在上游侧叠层体积大且网眼粗的无纺布片即可使灰尘保持量提高，使寿命 延长。另外，只需在下游侧叠层包含极细纤维的无纺布片，即可实现高捕集效率化。
进而，如果对包含该极细纤维的无纺布片进行驻极体处理，则更优选。通过实施驻 极体处理，能够利用静电力捕集通常难以除去的亚微米尺寸或纳米尺寸的微尘。作为构成该驻极体无纺布的材料，优选聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸 丁二醇酯、聚四氟乙烯等聚烯烃类树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯等芳香族聚酯类树脂、聚碳 酸酯树脂等电阻率高的材料。作为空气过滤器的形状，可以直接以平面状进行使用，优选采用褶皱型或蜂窝型。 褶皱型在作为直行流型过滤器的使用中、蜂窝型在作为平行流型过滤器的使用中，能够增 大处理空气的接触面积，提高捕集效率，同时实现低压力损失化。从空气处理效率或操作性方面考虑，优选将本发明的空气过滤器收纳在框体内进 行使用。实施例[测定方法](I)BET比表面积以及细孔径20nm以下的细孔容积相对于总细孔容积的比例除臭性纤维结构物以及无机粒子的比表面积使用Yuasa-ionics公司制 N0VA2200e，按JIS R 1626-1996中规定的BET多点法进行测定。试样在除臭性纤维结构物 中采集约500mg、无机粒子中采集约lOOmg，在100°C下真空脱气10小时，以N2为吸附质，采 用定容法进行测定。需要说明的是，比表面积测定至小数点后3位，将小数点后3位四舍五 入，保留小数点后2位。另外，边将液氮沸点(-195. 8°C )下的氮气吸附量在相对压0. 05 0. 995的范围 内缓慢提高，边测定20点，制作氮吸附等温线，通过BET法分别测定除臭性纤维结构物的 总细孔容积以及各孔的容积，求出细孔径20nm以下的细孔容积相对于总细孔容积的比例)。(2)平均细孔径假设多孔体的细孔形状为圆筒状，由BET比表面积测定时得到的细孔容积(V)通 过下式算出平均细孔径(D)。D = 4V/S(3)无机粒子、水溶性胺类化合物、PH调节剂及粘合剂树脂的担载量由含浸在无机粒子、水溶性胺类化合物、pH调节剂及粘合剂树脂的混合分散液中 进行干燥后的除臭性纤维结构物的单位面积重量和含浸 干燥前的基材纤维结构物的单位 面积重量之差，算出总担载量，在该总担载量上乘以各成分的投料量比，换算为相对于除臭 性纤维结构物整体的担载量进行算出。(4)平衡含水率无机粒子的平衡含水率如下测定将用热风干燥机在温度50°C下预干燥4小时的 试样5g薄薄地铺展在浅底盘上，在调整至温度25°C、湿度75%的实验室内静置24小时后， 用KETT公司制水分计FD-600测定含水率。干燥温度设定为80°C，干燥时间设定为30分 钟，由干燥前的质量和干燥后的质量按下式求出。Mr = (W1-W2)Zff2XlOO此处，Mr:含水率W1 干燥前的质量(g)
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W2 干燥后的质量(g)。除臭性纤维结构物的平衡含水率使用裁切成纵横5cm试样3张，与上述无机粒子 同样地进行测定，算出平均值。(5)pH在20°C的纯水90cc中浸渍除臭性纤维结构物使其为3重量％，轻轻搅拌后放置 10分钟，用Lacom公司TESTER pH计测定液体的pH。测定进行3次，取平均值。(6)压力损失将平板状的除臭性纤维结构物的试样安装在实验用管道上，以0. 2m/sec的速度 向管道内输送温度23°C、湿度50% RH的空气。用MODUS公司制数字压力表MA2-04P测定 此时的纤维片的上游侧和下游侧的差压。(7)乙醛的除去能力将平板状的除臭性纤维结构物的试样安装在实验用管道上，以0. 2m/sec的速度 向管道内输送温度23°C、湿度50% RH的空气。进而，从上游侧由标准气体高压储气瓶添加 乙醛使上游侧的浓度为lOppm。在纤维片的上游侧和下游侧对空气进行取样，使用红外吸光 式连续监控器测定各处的乙醛浓度，由下式算出除去效率。除去效率(%) = [ (C0-C) /C0] X 100此处，C0 上游侧的乙醛浓度(ppm)C下游侧的乙醛浓度(ppm)除去效率以从乙醛添加开始3分钟后的除去效率为初期除去效率，经时测定3分 钟以后的除去效率。另外，评价进行至上游侧的浓度和下游侧的浓度之差为5%为止的吸附量。(8)乙醛以外的臭气成分的吸附量和脱离浓度将平板状的除臭性纤维结构物的试样安装在实验用管道上，以0. 04m/sec的速度 向管道内送入温度23°C、湿度50% RH的空气。进而，从上游侧用标准气体发生装置加温使 作为疏水性臭气成分的代表的甲苯、作为亲水性臭气成分的代表的乙酸挥发。需要说明的 是，分别调至上游浓度为80ppm。在除臭性纤维结构物的上游侧和下游侧对空气进行取样， 使用红外吸光式连续监控器，测定各臭气成分的浓度至上游侧的浓度和下游侧的浓度之差 为5%，评价各气体的吸附量。然后，将吸附了臭气成分的样品换到另外准备的干净管线上，取下样品，在1分钟 以内以0. 04m/sec的速度再次送入温度23°C、湿度50% RH的干净空气。此时测定在下游 侧脱离的臭气成分的浓度，将达到最大时的浓度为脱离浓度。通过将其进行相对比较，作为 二次发臭的抑制效果的指标。(9)无机粒子的数均粒径无机粒子的数均粒径使用透射型电子显微镜(日立制作所制TEMH7100)进行观 察，以各粒子的最长对角线和最短对角线的平均值为其粒径，以2000个粒子的平均值为无 机粒子的数均粒径。[实施例1](无机粒子)作为无机粒子使用疏水性多孔粒子。该疏水性多孔粒子是平均粒径4 μ m、比表面积250m2/g、平均细孔径18nm的疏水性多孔二氧化硅(水泽化学工业公司制Mizupearl K-400)，平衡含水率为5.2%。(水溶性胺类化合物)作为水溶性胺类化合物，使用己二酸二酰胼(日本化成公司制)。(pH 调节剂)为了将附着液调整至弱酸性侧使用己二酸。(基材纤维结构物)将包含单纤维纤度1. 5dtex的维尼纶16. 5质量％、单纤维纤度7. Idtex的维尼纶 22质量％、单纤维纤度2. Odtex的聚对苯二甲酸乙二醇酯16. 5质量％、含有磷类阻燃剂的 丙烯酸树脂粘合剂45质量％的单位面积重量50g/m2的无纺布用作基材纤维结构物。(除臭性纤维结构物)使上述基材纤维结构物含浸在将上述疏水性多孔二氧化硅、上述己二酰胼、上述 PH调节剂以及丙烯酸粘合剂树脂按表1所述的投料量均勻分散的水溶液中，然后，用辊绞 拧，在iocrc下干燥20分钟，得到除臭性纤维结构物。得到的除臭性纤维结构物的评价结果示于表1。[实施例2](无机粒子)使用与实施例1中使用的物质相同的疏水性多孔二氧化硅。(水溶性胺类化合物)使用与实施例1中使用的物质相同的己二酸二酰胼。(pH 调节剂)为了将附着液调整至弱酸性侧，使用磷酸三聚氰胺。(基材纤维结构物)使用与实施例1中使用的物质相同的物质。(除臭性纤维结构物)使上述基材纤维结构物含浸在使上述疏水性多孔二氧化硅、上述己二酰胼、上述 PH调节剂以及丙烯酸粘合剂树脂按表1所述的投料量均勻分散的水溶液中后，用辊绞拧， 在iocrc下干燥20分钟，得到除臭性纤维结构物。得到的除臭性纤维结构物的评价结果示于表1。表1
权利要求
一种除臭性纤维结构物，在纤维结构物上担载无机粒子以及水溶性胺类化合物，在调整至温度25℃、相对湿度75％的环境下的平衡含水率在15质量％以下，并且以相对于水为3质量％的方式进行浸渍时的pH为3.5～7。
2.如权利要求1所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子在调整至温度25°C、相 对湿度75%的环境下的平衡含水率为10质量％以下。
3.如权利要求1或2所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子为疏水性多孔粒子。
4.如权利要求3所述的除臭性纤维结构物，其中，上述疏水性多孔粒子的平均细孔径 为2 50nmo
5.如权利要求1 4中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，由上述无机粒子和上 述水溶性胺类化合物在纤维表面上形成细孔，细孔径为20nm以下的细孔所占的容积为总 细孔容积的40%以下，比表面积为1 30m2/g。
6.如权利要求1 5中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子的数均 粒径在1 μ m以下，并且利用BET法得到的比表面积为15 250m2/g。
7.如权利要求1 6中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子含有选 自二氧化硅、氧化铝以及二氧化钛中的的至少1种。
8.如权利要求1 7中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，上述水溶性胺类化合 物含有酰胼化合物。
9.如权利要求1 8中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，含有水难溶性的pH 调节剂。
10.如权利要求9所述的除臭性纤维结构物，其中，上述水难溶性的pH调节剂为阻燃剂。
11.如权利要求1 10中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子和上 述水溶性胺类化合物通过粘合剂担载在纤维表面上。
12.如权利要求1 10中的任一项所述的除臭性纤维结构物，其中，上述无机粒子的数 均粒径为50 2000 μ m，在上述水溶性胺类化合物被附着到该无机粒子上的状态下被夹持 在纤维间。
13.—种空气过滤器，其特征在于，使用上述权利要求1 12中的任一项所述的除臭性 纤维结构物构成。
全文摘要
本发明的目的在于提供有效率地除去乙醛等醛类、并且二次发臭的风险极少的除臭性纤维结构物。因此，提供在纤维结构物上担载无机粒子以及水溶性胺类化合物、在调整至温度25℃、相对湿度75％的环境下的平衡含水率为15质量％以下、并且以相对于水为3质量％的方式进行浸渍时的pH为3.5～7的除臭性纤维结构物。
文档编号B01J20/28GK101983266SQ20098011184
公开日2011年3月2日 申请日期2009年3月25日 优先权日2008年3月31日
发明者三好贤吾, 安藤圭一, 浅田康裕 申请人:东丽株式会社