專利名稱：空氣凈化用過濾器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及空氣凈化用過濾器，該過濾器能吸附大氣中的懸浮物，如懸浮于大氣中的揮發(fā)性有機化合物(下面也稱作“VOC”)，還涉及這種過濾器的制造方法。具體地說，本發(fā)明涉及適用于車輛的空調系統(tǒng)的空氣凈化用過濾器及其制造方法。
背景技術：
近年來，在車輛工業(yè)領域中，改善車輛內部的舒適程度的需求日益增加，例如，在車輛的空調系統(tǒng)中配置空氣凈化用過濾器能促進除去懸浮于大氣中的VOC等。
在這種結合到車輛的空調系統(tǒng)中的空氣凈化用過濾器中，在通過吸附大氣中的氣體組分(如煙草制品散發(fā)的氣體組分或汽車排放的氣體組分)來凈化空氣的情況中，通常使用以活性炭作為吸附劑的空氣凈化用過濾器。然而，這種使用活性炭作為吸附劑的空氣凈化用過濾器對碳氫化合物顯示出優(yōu)良的吸附性，但對醛基團、氨等的吸附性較低。因此，為能有效吸附和除去醛基團、氨等，例如使用除活性炭外的其他吸附劑的空氣凈化用過濾器，或者通過將對醛基團、氨等顯示優(yōu)良吸附能力的物質與活性炭混合，來制造空氣凈化用過濾器。
作為使用除活性炭外的其他吸附劑的過濾器，在JP-A-5-111607中提出一種過濾器，通過接枝聚合來處理機織織物或非織造織物，制造這種過濾器，以有效分解氨、甲醛等。但是這種過濾器在高流速的空氣流中其能力下降。此外，這種過濾器處理碳氫化合物的能力較低。
因此，在JP-A-10-230118中提出一種空氣過濾裝置，其中，在空氣流動方向串聯(lián)排列有使用活性炭的過濾器(其中的活性炭對碳氫化合物顯示優(yōu)良吸附性)以及使用接枝共聚物的過濾器。但是，在這種類型的過濾器中，明顯增加了對空氣流的阻力。此外，在JP-A-2001-145816中也提出一種過濾器，在蜂窩狀的基材中加入活性炭和接枝共聚物的混合物，形成用來處理碳氫化合物和氨化合物或醛基團的過濾材料。但是，這種方案的結構中，由于很難均勻分散活性炭和接枝共聚物，其對碳氫化合物或氨等的材料的處理能力下降。
因此，希望提供一種高性能的空氣凈化用過濾器，這種空氣凈化用過濾器通過單一的過濾器結構可以同時有效除去大氣中的碳氫化合物和氨、醛基化合物等，還希望提供這種空氣凈化用過濾器的制造方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的空氣凈化用過濾器包含過濾材料，其中用粘合劑將吸附劑固定在基材上，這種過濾器的特征是粘合劑中包含接枝共聚物。這種結構中，由于粘合劑中包含接枝共聚物，粘合劑可以在例如形成基材時固定，因此，能容易地制成具有吸附劑和接枝共聚物的過濾材料。因此，使用這種過濾材料形成空氣凈化用過濾器，過濾器通過所述接枝共聚物能分解待處理的空氣中的氨和醛基。另一方面，待處理的空氣中的碳氫化合物可以吸附到例如用作吸附劑的活性炭上。因此，能同時除去氨、醛基等以及碳氫化合物，能實現(xiàn)確實能凈化空氣的高性能的空氣凈化用過濾器。
除活性炭外，可以使用活性炭纖維、沸石、活性粘土、海泡石、氧化鋁、硅膠、氧化鋁-二氧化硅等作為吸附劑。從其性能、容易從市場上購得、選擇多樣性、材料品質的穩(wěn)定性、安全性、成本等考慮，最優(yōu)選活性炭。
此外，對粘合劑，可以使用丙烯酸基乳液型粘合劑，如含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的粘合劑，橡膠基膠乳型粘合劑，如含SBR(丁苯橡膠)或氯丁橡膠的粘合劑，以及其他類型的粘合劑，如氨基甲酸酯基粘合劑。
此外，在本發(fā)明制造空氣凈化用過濾器的方法中，過濾器包含通過用粘合劑將吸附劑固定在基材上形成的過濾材料，這種方法的特征是，接枝共聚物分散在粘合劑中之后，用這種含接枝共聚物的粘合劑將吸附劑固定在基材上。
上述接枝共聚物的含量優(yōu)選為吸附劑重量的1-40重量％范圍。如果該含量小于1重量％，存在不能充分分解和除去待處理的空氣中所含的氨和醛基的可能。如果該含量大于40重量％，由于諸如活性炭的吸附劑的含量相對減小，存在不能充分吸附待處理的空氣中所含的碳氫化合物的可能。
固定到基材上的吸附劑量優(yōu)選在10-300克/米2范圍。如果該量小于10克/米2，存在由吸附劑吸附來除去碳氫化合物不充分的可能。另一方面，如果該量大于300克/米2，由于接枝共聚物量相對減小，存在引起氨和醛基處理能力下降并增加壓力損失的可能。
雖然對吸附劑沒有特別的限制，只要吸附劑具有對碳氫化合物的吸附性，例如可以使用非織造織物、機織織物、泡沫材料等作為吸附劑，特別優(yōu)選使用非織造織物作為吸附劑。
非織造織物可以采用化學粘結的方法進行制備，為了制造過濾器，例如可采用下面任一種方法，即通過將混有活性炭的起絨織物浸泡在含接枝共聚物的粘合劑中的步驟，將作為吸附劑的活性炭固定在作為基材的非織造織物上，或者通過將含接枝共聚物的粘合劑施涂在混有活性炭的起絨織物上的步驟，將作為吸附劑的活性炭固定在作為基材的非織造織物上。
用于本發(fā)明的空氣凈化用過濾器的過濾材料優(yōu)選成形為例如波紋形。這種結構中，由于確保過濾器有大的表面積，因此提高了過濾器的空氣凈化性能。
在本發(fā)明的空氣凈化用過濾器中，接枝共聚物宜通過將H2NCH2CH2NH2官能團聚合到原料聚合物中作為接枝共聚物的側鏈進行制備。通過這種官能團，例如，可如下分解甲醛(HCHO)
其中，R表示原料聚合物。
本發(fā)明空氣凈化用過濾器可以用作安裝在室內、工廠等的空調裝置的空氣凈化用過濾器，并且特別適合作為用于車輛的空調系統(tǒng)的空氣凈化用過濾器。
因此，在本發(fā)明的空氣凈化用過濾器中，由于能夠通過單一的過濾器來有效除去全部的碳氫化合物、氨和醛基化合物，能極有效地凈化待處理的空氣。
附圖簡要說明由結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的以下詳細說明，能理解本發(fā)明的進一步的特征和優(yōu)點，附圖中

圖1是本發(fā)明實施方式的空氣凈化用過濾器的透視圖。
圖2是圖1所示的過濾器的放大剖面圖。
圖3是圖2所示的過濾器的A部分的放大剖面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式，采用化學粘結方法(浸泡法)制造空氣凈化用過濾器的設備的示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施方式，采用化學粘結方法(噴涂法)制造空氣凈化用過濾器的設備的示意圖。
圖6所示是加入的活性炭量與過濾材料的壓力損失間的關系圖。
圖7所示是對實施例3和比較例1和2的甲醛和甲苯除去率進行比較的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，說明根據(jù)本發(fā)明的空氣凈化用過濾器及其制造方法的優(yōu)選實施方式。
圖1至圖3示出本發(fā)明實施方式的空氣凈化用過濾器。圖1中，標號1表示空氣凈化用過濾器，該空氣凈化用過濾器1包括框架2和過濾材料3。在這種實施方式中，將空氣凈化用過濾器1形成為用于車輛的空調系統(tǒng)的空氣凈化用過濾器。將過濾材料3成形為波紋形。
如圖2和圖3所示，過濾材料3具有非織造織物構成的基材4，通過粘合劑將作為吸附劑的活性炭5以及接枝共聚物6固定在該基材4上。這種實施方式中，形成基材4的非織造織物由短纖維8形成。通過如圖4或5所示的化學粘結方法可以方便地制備這種過濾材料3。這種過濾材料3中，活性炭5的量設定為10-300克/米2，接枝共聚物6的含量設定為相對于活性炭5的1-40重量％范圍。
這種實施方式中，可采用將H2NCH2CH2NH2官能團聚合到共聚物的原料聚合物中作為接枝共聚物的側鏈的方法制備的接枝共聚物作為接枝共聚物6。通過這種官能團，例如可以按下面反應式所示分解甲醛(HCHO)。
其中，R表示可成為共聚物的主要組分的原料聚合物。
圖4所示是通過化學粘結方法(浸泡法)制備過濾材料3的設備。圖4中，制造設備7包括供料裝置9，用于提供短纖維8(這種實施方式中，短纖維的長度小于或等于6毫米)。含活性炭5(粒徑例如50微米)的短纖維8從供料裝置9輸送至梳理機10，在梳理機10，形成混有活性炭5的短纖維8的起絨織物11。設定活性炭5的含量，使完成的過濾材料3的活性炭含量為10-300克/米2。將該起絨織物11浸泡在含接枝共聚物的粘合劑13中，該粘合劑13通過將接枝共聚物分散在粘合劑中制備并儲存在粘合劑浴槽12中，之后，通過加熱/干燥裝置14進行處理，干燥后的起絨織物用一個卷繞輥15卷繞成非織造織物卷，用于形成過濾材料3。這種方法中，設定含接枝共聚物6的粘合劑13的接枝共聚物含量為相對于活性炭5的量在1-40重量％范圍。
圖5所示是通過化學粘結方法(噴涂法)制備過濾材料3的設備。圖5中，制造設備16包括供料裝置9，用于提供短纖維8(這種實施方式中，短纖維的長度小于或等于6毫米)。含活性炭5(粒徑例如50微米)的短纖維8從供料裝置9輸送至梳理機10，在梳理機10，形成混有活性炭5的短纖維8的起絨織物11。設定活性炭5的含量，使完成的過濾材料3的活性炭含量為10-300克/米2。將接枝共聚物分散在粘合劑中，通過粘合劑噴涂裝置17，將制備的含接枝共聚物的粘合劑13施涂到該起絨織物11上之后，通過加熱/干燥裝置14對起絨織物11進行處理，干燥后的起絨織物用一個卷繞輥15卷繞成非織造織物卷，用于形成過濾材料3。這種方法中，同樣設定含接枝共聚物6的粘合劑13的接枝共聚物含量為相對于活性炭5的量在1-40重量％范圍。
在上述實施方式中，由于接枝共聚物6包含在粘合劑13中，可獲得具有活性炭5和接枝共聚物6的過濾材料3。因此，在使用這種過濾材料3的過濾器中，待處理的空氣中包含的氨和醛基化合物通過接枝共聚物6發(fā)生分解，空氣中包含的碳氫化合物被作為吸附劑的活性炭5吸附。結果，通過單一的過濾器既可以除去氨、醛基化合物等，也能除去碳氫化合物，因此，能制造安全有效凈化空氣的高性能過濾器。
此外，在此實施方式中，由于接枝共聚物6的含量在相對于作為吸附劑的活性炭量的1-40重量％范圍，活性炭5和接枝共聚物6以良好的平衡比例混合，能充分分解和除去空氣中的氨和醛基化合物，同時能充分吸附和除去碳氫化合物。此外，由于作為吸附劑的活性炭量在10-300克/米2范圍，這是足夠的活性炭量，因此，活性炭5基本上不會引起對氨和醛基化合物的處理能力下降以及壓力損失增加。
實施例下面，參照實施例和比較例說明本發(fā)明。這些實施例中，使用丙烯酸基乳液型粘合劑(“Boncoat”AB-901，由Dainippon Ink Corporation制備)作為粘合劑，以包含接枝共聚物。
實施例1活性炭(粒徑50微米)與短纖維(纖維長度小于或等于6毫米)混合，用于形成作為過濾材料的基材的非織造織物，使該過濾材料中的活性炭量為75克/米2，采用化學粘結法(浸泡法)，使用含接枝共聚物的粘合劑，制成厚0.5-2.0毫米的過濾材料，使接枝共聚物含量相對于活性炭量為0.5重量％，用這種過濾材料制造空氣凈化用過濾器。
實施例2按照類似于實施例1的方式，使用過濾材料制造空氣凈化用過濾器，不同之處是，接枝共聚物的含量設定為相對于活性炭量的1.0重量％。
實施例3按照類似于實施例1的方式，使用過濾材料制造空氣凈化用過濾器，不同之處是，接枝共聚物的含量設定為相對于活性炭量的10重量％。
實施例4按照類似于實施例1的方式，使用過濾材料制造空氣凈化用過濾器，不同之處是，接枝共聚物的含量設定為相對于活性炭量的20重量％。
實施例5按照類似于實施例1的方式，使用過濾材料制造空氣凈化用過濾器，不同之處是，接枝共聚物的含量設定為相對于活性炭量的40重量％。
實施例6按照類似于實施例1的方式，使用過濾材料制造空氣凈化用過濾器，不同之處是，接枝共聚物的含量設定為相對于活性炭量的60重量％。
比較例1活性炭(粒徑50微米)與短纖維(纖維長度小于或等于6毫米)混合，用于形成作為過濾材料的基材的非織造織物，使該過濾材料中的活性炭量為75克/米2，采用化學粘結法(浸泡法)，制成厚0.5-2.0毫米的過濾材料，該過濾材料不含接枝共聚物，用這種過濾材料制造空氣凈化用過濾器。
比較例2活性炭(粒徑50微米)與短纖維(纖維長度小于或等于6毫米)混合，用于形成作為過濾材料的基材的非織造織物，使該過濾材料中的活性炭量為65克/米2，采用化學粘結法(浸泡法)，制成厚0.5-2.0毫米的過濾材料A。另一方面，通過直接接枝處理厚0.5-2.0毫米的非織造織物，制備過濾材料B，該過濾材料的接枝共聚物的含量為相對于過濾材料A包含的活性炭量的15重量％。將過濾材料A與過濾材料B疊加，制造空氣凈化用過濾器。
表1列出了實施例1-6和比較例1和2中接枝共聚物含量、甲醛(HCHO)分解量、活性炭含量和測試結果。測試中，與常規(guī)空氣凈化用過濾器相比甲醛分解量明顯增大的情況標為○，略增大的情況標為△，而與常規(guī)過濾器相同的情況標為×。
此外，圖6示出實施例3中改變活性炭的加入量時，在3米/秒空氣速率下過濾材料的壓力損失改變。而且，圖7示出對實施例3和比較例1和2的甲醛和甲苯的除去率的比較。
表1

如表1以及圖6和圖7所示，應理解，本發(fā)明的空氣凈化用過濾器能有效除去諸如醛基和碳氫化合物的VOC。
權利要求
1.包含過濾材料的空氣凈化用過濾器，該過濾器中，用粘合劑將吸附劑固定在基材上，其特征是粘合劑中包含接枝共聚物。
2.如權利要求1所述的空氣凈化用過濾器，其特征在于，所述粘合劑中接枝共聚物的含量為相對于吸附劑重量的1-40重量％。
3.如權利要求1所述的空氣凈化用過濾器，其特征在于，所述吸附劑固定在所述基材上的量在10-300克/米2范圍。
4.如權利要求1所述的空氣凈化用過濾器，其特征在于，所述吸附劑是活性炭。
5.如權利要求1所述的空氣凈化用過濾器，其特征在于，所述基材是非織造織物。
6.如權利要求5所述的空氣凈化用過濾器，其特征在于，所述非織造織物是用化學粘結法制成的。
7.如權利要求1所述的空氣凈化用過濾器，其特征在于，將所述過濾材料成形為波紋形。
8.如權利要求1所述的空氣凈化用過濾器，其特征在于，所述接枝共聚物包含H2NCH2CH2NH2基團作為該接枝共聚物的側鏈。
9.如權利要求1-8中任一項所述的空氣凈化用過濾器，其特征在于，所述過濾器是用于車輛的空調系統(tǒng)的空氣凈化用過濾器。
10.制造空氣凈化用過濾器的方法，所述過濾具有吸附劑由粘合劑固定在基材上而形成過濾材料，其特征是，將接枝共聚物包含在所述粘合劑中之后，使用所述含接枝共聚物的粘合劑將所述吸附劑固定在所述基材上。
11.如權利要求10所述的制造空氣凈化用過濾器的方法，其特征在于，所述接枝共聚物在粘合劑中的含量為相對于所述吸附劑量的1-40重量％。
12.如權利要求10所述的制造空氣凈化用過濾器的方法，其特征在于，所述吸附劑固定在所述基材上的量在10-300克/米2范圍。
13.如權利要求10所述的制造空氣凈化用過濾器的方法，其特征在于，所述吸附劑是活性炭。
14.如權利要求10所述的制造空氣凈化用過濾器的方法，其特征在于，所述基材是非織造織物。
15.如權利要求14所述的制造空氣凈化用過濾器的方法，其特征在于，通過將混有活性炭的起絨織物浸泡在含接枝共聚物的粘合劑中將作為吸附劑的活性炭固定在作為基材的非織造織物上。
16.如權利要求14所述的制造空氣凈化用過濾器的方法，其特征在于，通過將含接枝共聚物的粘合劑施涂在混有活性炭的起絨織物上將作為吸附劑的活性炭固定在作為基材的非織造織物上。
17.如權利要求10所述的制造空氣凈化用過濾器的方法，其特征在于，將所述過濾材料成形為波紋形。
18.如權利要求10所述的制造空氣凈化用過濾器的方法，其特征在于，將H2NCH2CH2NH2基團引入所述接枝共聚物中成為該接枝共聚物的側鏈。
19.如權利要求10-18中任一項所述的制造空氣凈化用過濾器的方法，其特征在于，所述過濾器是用于車輛的空調系統(tǒng)的空氣凈化用過濾器。
全文摘要
揭示一種空氣凈化用過濾器，該過濾器中包含過濾材料，其中用粘合劑將吸附劑固定在基材上，所述粘合劑中包含接枝共聚物。還揭示了制造這種過濾器的方法。本發(fā)明中，提供了高性能的空氣凈化過濾器，該過濾器提供單一過濾器結構能同時有效地除去懸浮在待處理空氣中的碳氫化合物、氨、醛基化合物等。
文檔編號B01D46/00GK1958123SQ200610142179
公開日2007年5月9日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權日2005年10月6日
發(fā)明者今藤智久, 藤木哲丸, 大河原忠義, 大塚一郎 申請人:三電有限公司, Nsg株式會社