吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体及使用它们的吸放湿装置的制作方法

文档序号:18512678发布日期:2019-08-24 09:14阅读:419来源:国知局
吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体及使用它们的吸放湿装置的制作方法

本发明涉及能够吸湿和放湿的吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体及使用它们的吸放湿装置。

本申请基于2017年1月16日在日本申请的特愿2017-004961号要求优先权,在此援引其内容。



背景技术:

在现有的冷冻机或使用冷水的空调系统中,存在如下不足,即,由于为了降低温度而采用将空气过冷却后重新加热的方式,所以会消耗掉无益的能源,而且无法灵活应对外部气温及湿度的变化等。

因此,近年来干燥剂空调方式引起关注。干燥剂空调方式是一种对温度与湿度进行分离控制的节能型空调方式。已知在干燥剂空调方式中,通过吸放湿用片状物或除湿转子等吸放湿体来预先去除空气中的水分,冷却由此而得的经脱湿的空气,因此通常发挥较高的能源效率。即,通过预先对空气中的水分进行脱湿并除去,作为冷却对象的空气的湿度会稳定,因此也能够灵活应对湿度上升或下降为常态的外部空气,适当控制室内空气,因此,适用于有必要大量引入外部空气的空间或需要除湿管理的空间。

作为用于如上的空调方式的吸放湿用片状物、除湿转子等吸放湿体以及用于这些的干燥剂(以下也称“吸湿剂”),已知有聚丙烯酸类所代表的有机类,或沸石、硅胶、伊毛缟石、非晶态铝酸盐等。

其中,作为使用能够在高·中·低所有湿度气氛下水分吸附量多,能够低温脱湿(再生)的干燥剂的过滤材料,提出了具有特定物性的非晶态铝酸盐和具有吸湿性盐的除湿用片状物(例如,专利文献1)。

另外,作为水分吸放量较多且吸放速度快的除湿转子,还提出了由具有无机系吸湿剂的基材层与具有特定的平均纤维直径的有机系吸湿剂的吸附层组成的除湿转子(例如,专利文献2)。

另一方面,出于改善对除湿用片状物实施蜂窝加工时的加工性等的目的,还提出了:除湿转子材料,使具有吸湿剂和有机纤维的多孔片含有非吸湿性无机填料(例如,专利文献3);以及除湿过滤器元件,其特征在于,平面状片以及波纹片至少具有包括玻璃纤维、木浆及粘合纤维的表层以及包括木浆及粘合纤维的里层这两层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-201307号公报

专利文献2:日本特开2012-148208号公报

专利文献3:日本特开2014-36921号公报

专利文献4:日本特开2014-18722号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

但是,即使是上述现有技术,在水分的排放速度并不充分,并且在除湿用片状物的加工性上也仍有改进的余地。

在专利文献1的技术中,脱水率(%)被表示为“2分钟后的脱水量/5分钟后的脱水量×100”,但是将目光聚焦在高湿度空间的除湿、除湿转子的小型化等时,不能说具有充分的水分排放速度,仍有改进的余地。

在专利文献2的技术中,主要使用平均纤维直径为50至1000nm的纤维状有机吸附剂作为吸湿剂,其技术构思为通过增大每单位体积的表面积来增大能够吸脱水分的表面积,增加每单位时间能够吸放的水分量。作为水分的排放速度,虽然能够通过流通相对低温低湿(40至80℃且0.1至30%rh左右)的空气来排放并再生吸附水分,但是随着表面积的增大,存在充分确保脱湿所需的通气量的必要性等,与专利文献1同样有改善的余地。

在专利文献3的技术中,虽然通过使具有吸湿剂和有机纤维的多孔片状物包括非吸湿性无机填料而成的除湿转子用材料构成为具有蜂窝结构的刚性,但是未必获得充分的加工性。

在专利文献4的技术中,即使通过包括木浆及粘合纤维的里层的效果提高蜂窝加工时的折叠适合性,但是很难断言由此能够获得在加工时充分的折叠适合性。

因此,本发明的目的在于,提供即使在所吸附的水分的排放速度极快且实施蜂窝结构或波纹结构等加工时,加工性也优异的吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体及使用它们的吸放湿装置。

解决问题的手段

本申请发明人进行了深入研究后发现:通过自发热层与吸附层以能够热传导的方式连接,能够得到一种即使在所吸附的水分的排放速度极快且实施蜂窝结构或波纹结构等加工时,加工性也优异的吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体及使用它们的吸放湿装置,据此实现本发明。

即,本发明(1)是一种吸放湿用自发热性片状物,在所述吸放湿用自发热性片状物的叠层中至少包括自发热层和吸附层,其中,所述自发热层与所述吸附层以能够热传导的方式连接。

本发明(2)是根据所述发明(1)所述的吸放湿用自发热性片状物,其特征在于,所述自发热层与所述吸附层隔着粘合层来层叠。

本发明(3)是根据所述发明(1)或(2)所述的吸放湿用自发热性片状物,其特征在于,在所述自发热层的自由端具有电极。

本发明(4)是根据所述发明(1)、(2)或(3)所述的吸放湿用自发热性片状物,其特征在于,所述自发热层由金属纤维烧结体组成。

本发明(5)是根据所述发明(1)、(2)、(3)或(4)所述的吸放湿用自发热性片状物,其特征在于,构成所述金属纤维烧结体的纤维至少包括不锈钢纤维。

本发明(6)是根据所述发明(2)、(3)、(4)或(5)所述的吸放湿用自发热性片状物,其特征在于,所述粘合层至少具有合成纤维。

本发明(7)是根据所述发明(1)、(2)、(3)、(4)、(5)或(6)所述的吸放湿用自发热性片状物,其特征在于,所述吸附层具有有机纤维、以及从有机系吸湿剂及无机系吸湿剂中选择的至少一种以上的吸湿剂。

本发明(8)是一种根据所述发明(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)或(7)所述的吸放湿用自发热性片状物,其特征在于,所述自发热层在压缩应力和应变之间的关系中,具备:第一区域,呈现塑性变形;以及第二区域,在压缩应力高于所述第一区域的区域出现,并且呈现弹性变形。

本发明(9)是一种吸放湿体,其特征在于,具有根据所述发明(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)或(8)的任意一项所述的吸放湿用自发热性片状物。

本发明(10)是一种吸放湿装置,其特征在于,具有根据所述发明(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)或(9)的任意一项所述的吸放湿用自发热性片状物或吸放湿体,所述吸放湿装置具备用于与所述电极通电的通电电路。

发明效果

根据本发明,能够提供即使在所吸附的水分的排放速度极快且实施蜂窝结构、波纹结构等加工时,加工性也优异的吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体及使用它们的吸放湿装置。

即,本发明的吸放湿用自发热性片状物或吸放湿体,通过自发热层升温,与自发热层以能够热传导的方式连接的吸附层被迅速加热,据此,水分的排放速度会加快,自发热层作为骨架部件而发挥作用,据此,能够提供即使在实施蜂窝结构、波纹结构等加工时,加工性也优异的吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体及使用它们的吸放湿装置。

附图说明

图1为表示本发明的吸放湿用自发热性片状物的一实施方式的示意图。

图2为表示本发明的吸放湿体的截面结构的一例的示意图。

图3为表示本发明的吸放湿装置的一例的概要图。

图4为按照压缩和释放的循环的方式对能够用作本发明所涉及的自发热层的不锈钢纤维烧结无纺布进行压缩试验时的图表。

图5为用于详细描述能够用作本发明所涉及的自发热层的不锈钢纤维烧结无纺布的弹性变形区域的图表。

图6为表示本发明的吸放湿用自发热性片状物的另一实施方式的示意图。

图7为表示吸附层的温度上升速度的图表。

具体实施方式

以下,参照附图详细描述本发明的吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体及使用它们的吸放湿装置,但是本发明的吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体及使用它们的吸放湿装置的实施方式并不限于此。

图1所示的本发明的吸放湿用自发热性片状物采用隔着粘合层2来层叠自发热层1和吸附层3而得的结构。以下虽将进一步详细描述各层,但只要是自发热层1和吸附层3以能够热传导的方式连接即可,并非必须使用粘合层2。例如,能够采用在自发热层1或吸附层3中,事先配置能够与其他层连接的材料,直接连接自发热层1与吸附层3的方式。作为能够实现该方式的材料,可例举出通过热熔融来发挥连接力(粘合力)的合成纤维等。

在本说明书中,“能够热传导的方式”是指自发热层与吸附层直接连接,或者热传导率在0.03w/m·k以上的材料连接于自发热层和吸附层的方式。热传导率的数值以日本国立天文台编纂的《理科年表》的数值为基准。

(自发热层)

图1所示的本发明所涉及的自发热层1例示出由金属纤维组成的片材。自发热层1是含有具有自发热性的材料的层,“自发热性”是指该材料本身通过例如感应加热或通电等发热的性质,而不是指来自于外部热源的热传导。自发热层1不限于由金属纤维组成的片材,也可以是金属箔等的层,也可以由具有自发热性的金属之外的材料构成。进一步地,可以构成为包括具有自发热性的金属或者金属之外的材料。另外,可以不具有片状。本说明书中的由金属纤维组成的片材(以下,也称“金属纤维片材”)包括金属纤维无纺布、金属纤维织布。

作为具有自发热层的金属的示例,不作特别限定,能够使用从不锈钢、铝、黄铜、铜、铁、铂、金、锡、铬、铅、钛、镍、锰、镍铬合金等金属及合金材料中选择的一种或两种以上的组合。另外,作为这些金属材料的形态,可以采用箔状、纤维状或颗粒状等形态,不作特别限定。作为金属材料的种类,从适度的电阻和氧化难度、加工适合性等出发,能够优选使用不锈钢。

当自发热层1构成为包括金属纤维时,从通电时的自发热性以及加工适合性的方面出发,优选使用不锈钢、铝、黄铜、铜、铁、铂、金、锡、铬、铅、钛、镍、锰、镍铬合金等的纤维,由这些组成金属纤维烧结体,从易于发挥快速的自发热性的点上更为优选。其中,不锈钢纤维烧结体尤为优选,片状不锈钢纤维烧结体的片电阻为例如50至300mω/□左右。而且,在自发热层1由金属纤维等纤维材料组成时,由于能够对自发热层1赋予透气性,因此在采用本发明的吸放湿用自发热性片状物的自发热层之外的层也同样具有透气性的结构时,所有的层具有透气性,其结果是,能够以透过包括自发热层1在内的所有的层的方式来使其他气体通过并进行吸放湿。本说明书中的金属纤维烧结体是指金属纤维仍保留加热前的纤维状态的同时粘结的状态。

虽然所述金属纤维的平均纤维直径在不影响自发热层形成的范围内能够任意设定,但是优选为1μm至50μm。另外,金属纤维的截面形状可以是圆形、椭圆形、大致正方形、不规则形状等任意一种。此外,本说明书中的“金属纤维的平均纤维直径”是指通过基于使用显微镜拍摄的自发热层的任意位置处的垂直截面来算出金属纤维的横截面积(例如,通过公知的软件),并且算出具有与该横截面相同的面积的圆的直径而导出的任意根数的纤维的面积直径的平均值(例如,20根纤维的平均值)。

另外,金属纤维的纤维长度优选为包括纤维长度在1mm以上的纤维。由于存在1mm以上的纤维,即使在通过湿式抄造法制造本发明所涉及的自发热层时,也会起到易于获得金属纤维之间的交织或接触点这一效果。

(自发热层的形成方法)

例如,作为获得以金属纤维为主体的自发热层1的方法,能够通过如下方法获得,即,将具有自发热性的以金属纤维为主体的网压缩成型的干式法;通过湿式抄造法对金属纤维或以金属纤维为主体的原料进行抄纸的方法;以及编织金属纤维等的方法。

在通过干式法得到本发明所涉及的自发热层1时,能够通过对按照梳棉法、气流成网法等得到的具有自发热性的金属纤维体进行压缩等来形成片材。此时,为赋予纤维间的结合,可使纤维间浸渗粘合剂。作为该粘合剂不作特别限定,例如,除丙烯酸系粘合剂、环氧系粘合剂、聚氨酯系粘合剂等有机类粘合剂之外,还能够使用胶体二氧化硅、水玻璃、硅酸钠等无机粘合剂。此外,代替浸渗粘合剂,可以在纤维表面预先覆盖能够加热熔融的树脂,在层叠金属纤维的集合体之后进行加压、加热压缩。

另外,能够将金属纤维等分散于水中,通过抄起其的湿式抄造法来制造自发热层1。具体地,能够以金属纤维为主体调制纸浆,在其中适当添加填料、分散剂、增稠剂、消泡剂、纸张强度剂、施胶剂、絮凝剂、着色剂、固色剂等,通过抄纸机来进行湿式抄造。另外,也能够通过加热熔融聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)树脂、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、聚氯乙烯树脂、芳纶树脂、尼龙和丙烯酸系树脂等将发挥连接性的有机纤维等添加至纸浆中作为金属纤维以外的纤维状物。

接着使用所述纸浆,通过抄纸机来实施湿式抄造。作为抄纸机,能够使用圆网抄纸机、长网抄纸机、短网抄纸机、倾斜式抄纸机、组合这些中的相同或不同种类的抄纸机而得的组合抄纸机等。另外,能够使用空气干燥器、圆筒干燥器、抽吸式干燥器、红外线干燥器等将抄纸后的湿纸脱水及干燥,获得片材。

另外,优选在脱水时,在抄造网的面内、宽度方向上等使脱水的水流量(脱水量)均匀。通过使水流量为一定,抑制了脱水时的紊流等,使金属纤维沉降到抄造网的速度均匀化,因此容易获得均质性高、加工性优异的自发热层。为了使脱水时的水流量为固定,能够采取排除可能阻碍抄造网下方的水流的结构物等措施。据此,容易获得面内偏差小、更加致密且加工性优异的自发热层。

在使用湿式抄造法时,优选经纤维交织处理工序来进行制造,该工序为,使形成包括网上的水分的片材的以金属纤维为主体的成分相互交织。在此,作为纤维交织处理工序,例如,优选采用纤维向湿纸金属纤维片材面喷射高压喷射水流的纤维交织处理工序,具体地,在与片材的流动方向正交的方向上排列多个喷嘴,通过从该多个喷嘴同时喷射高压喷射水流,能够使以金属纤维为主体的纤维遍及片材整体而彼此交织。

根据所述工序制备的本发明所涉及的自发热层1,优选例如金属纤维彼此相粘结,可以在进行所述粘结之前实施压制(加压)工序。由于通过在粘结之前实施压制工序,易于在之后的粘结工序中,可靠地设置金属纤维彼此的粘结部(易于增加粘结点数)、易于得到呈现塑性变形第一区域、以及在压缩应力高于所述第一区域的区域出现的、呈现弹性变形的第二区域,因此在易于对本发明所涉及的自发热层1赋予优异的加工性这一点上是优选的。另外,压制可以在加热条件下实施,也可以在非加热条件下实施,但是,在本发明所涉及的自发热层1包括通过加热熔融来发挥连接性的有机纤维等时,以其熔化开始温度以上的加热是有效的,在金属纤维构成为包括单一或多种金属成分时,可以只进行加压。进一步,加压时的压力只要考虑自发热层1的厚度而适当设定即可,但例如在厚度为170μm左右的自发热层的情况下,以小于300kg/cm的线压力来实施,优选以小于250kg/cm的线压力来实施,由此易于对本发明所涉及的自发热层赋予良好的加工性,因此优选。另外,通过此压制工序,还能够调整自发热层的填充率。本说明书中的填充率是指相对于自发热的体积存在纤维的部分的比例,并根据自发热层的基重、厚度以及金属纤维的真密度通过下式算出(在自发热层仅由金属纤维构成的情况下)。在自发热层包括多个金属纤维或金属纤维之外的纤维等时,能够通过应用反映组成比的真密度值来算出填充率。

填充率(%)=自发热层的基重/(自发热层的厚度×金属纤维的真密度)×100

另外,优选通过所述干式法或湿式抄造法获得的自发热层(例如,金属纤维无纺布)包括在真空中或非氧化气氛中以金属纤维的熔点以下的温度进行烧结的烧结工序。由于金属纤维彼此的连接点会粘结,能够提高烧结后的自发热层的强度,容易在通电时获得均匀的自发热性的同时还提高加工性。这样制备的自发热层的基重能够根据所要求的电阻值进行任意调节,虽未限制,但从加工适合性的观点出发,优选为100g/m2至200g/m2

进一步地,经烧结的自发热层能够通过在烧结后实施压制(加压)工序来进一步提高匀质性。纤维随机交织的自发热层通过向厚度方向进行压缩,不仅是在厚度方向上,在面方向上也会产生位移。据此,能够期待在烧结时在本为空隙的地方也易于配置金属纤维的效果,并且该状态通过金属纤维所具有的塑性变形特性来维持。据此,获得面内偏差等较小、更加致密且加工性优异的自发热层。

另外,通过织入金属纤维等来制备的方法能够通过与机织法相同的方法精加工成平纹编织、斜纹编织、人字形斜纹编织、密纹编织、三重编织等形态。

本发明所涉及的自发热层1,优选在压缩应力与应变的关系中,具备:第一区域,呈现塑性变形;以及第二区域,在压缩应力高于所述第一区域的区域出现,并且呈现弹性变形。在本说明书中,“塑性变形”是指对于外力(压缩应力)在弹性变形前产生的变形,之后即使解除外力,承受外力的物质的形状也不会恢复至施加外力之前的状态的变形,而“弹性变形”是指在解除外力之后,承受外力的物质的形状恢复至施加外力之前的状态的变形。

塑性变形、弹性变形能够通过按照压缩及释放循环进行压缩试验,由应力-应变图表来确认。所述压缩试验例如能够使用拉伸及压缩应力测量试验机来进行。首先,准备30毫米见方的试验片。例如,三丰公司生产的数显千分表(digimaticindicators)id-c112x来测量准备的试验片的厚度作为压缩试验前的厚度。该千分尺能够通过空气进行测量探头的升高和降低,并且,其速度也是能够任意调节的。由于试验片是处于容易因轻微的应力而压碎的状态的,所以在降低测量探头时,应尽可能地使该探头缓慢下降以便仅其自重施加至试验片上。并且,将该探头抵到试验片的次数仅设为一次。此时测量的厚度为“试验前的厚度”。

接着,使用试验片进行压缩试验。使用1kn的负荷传感器。用于压缩试验的夹具使用不锈钢制的直径为100mm的压缩探头。将压缩速度设为1mm/min,持续进行3次试验片的压缩·释放动作。据此,能够确认本发明所涉及的自发热层的塑性变形、弹性变形。

而且,能够根据通过试验获得的“应力-应变图表(图表)”来计算对于应力的实际的应变,根据下式算出塑性变形量。

塑性变形量=(第一次压缩的立起部的应变)-(第二次压缩的立起部的应变)

此时,“立起部”是指压缩应力为2.5n时的应变。

以与前述相同的方法对试验后的试验片的厚度进行测量,以此作为“试验后的厚度”。

另外,本发明所涉及的自发热层优选为塑性变形率在期望范围内。塑性变形率表示自发热层的塑性变形程度。此外,本说明书中的塑性变形率(例如,当以0mpa至1mpa使载荷逐渐增加地施加时的塑性变形率)被规定为如下。

塑性变形量(μm)=t0-t1

塑性变形率(%)=(t0-t1)/t0×100

上述t0为施加载荷前的自发热层的厚度,

上述t1为施加并释放载荷后的自发热层的厚度。

在本发明所涉及的自发热层中,作为第一区域优选为是产生塑性变形的,其塑性变形率优选为1%至90%,更优选为4%至75%,特别优选为20%至55%,最优选为20%至40%。通过在1%至90%的范围内,例如在对本发明的吸放湿用自发热性片状物进行波纹加工等时,易于对具有自发热层的片状物赋予形状追随性,作为结果能够期待提高加工性的效果。

图4为按照压缩及释放循环的方式对能够用作自发热层的1020μm厚的不锈钢纤维烧结无纺布进行压缩试验时的图表。本不锈钢纤维烧结无纺布是将纤维直径为8μm、纤维长度为3mm的不锈钢纤维与有机纤维一起抄造,烧结而得的。本不锈钢纤维烧结无纺布的基重为200g/m2。在图表中,“第一次”至“第三次”表示压缩次数,第一次描绘初次压缩时的测量值,接下来描绘第二次压缩时的测量值,进一步描绘第三次压缩时的测量值。由此可知,能够用作本发明所涉及的自发热层的所述不锈钢纤维烧结无纺布具有呈现塑性变形的第一区域a和呈现弹性变形的第二区域b。即,由于本发明所涉及的自发热层(在此为不锈钢纤维烧结无纺布)具有呈现塑性变形的第一区域a,据此,即使在对吸放湿用自发热性片状物实施蜂窝结构、波纹结构等加工时,因自发热层所具有的塑性变形特性也会起到易于提高同一片状物的加工性的效果。

这一变化在自发热层的厚度方向上的压缩上也会体现,在承受弯曲应力时在弯曲部位的内部也会产生压缩应力。例如,在因蜂窝加工等本发明的吸放湿用自发热性片状物弯曲时,在构成它的自发热层的弯曲部的内侧和外侧,产生与曲率相当的距离差。例如,在自发热层构成为包括金属纤维时,为了弥补该距离差,该层的空隙变窄,作为结果在弯曲部处,在自发热层内部产生压缩应力。

进一步地,优选呈现弹性变形的第二区域b在相对于压缩应力的应变上具有拐折部a。图5为用于更为详细地描述本发明所涉及的呈现弹性变形的第二区域b的图表,数据值与图4相同。图5所示的拐折部a之前的呈现弹性变形的区域b1被理解为所谓的弹簧弹性区域,在拐折部a之后的呈现弹性变形的区域b2被理解为在金属内部累积应变的所谓的应变弹性区域。即,能够用作本发明所涉及的自发热层的例如所述不锈钢纤维烧结无纺布在呈现弹性变形的第二区域b中具有:拐折部a之前的区域b1,其为具有柔软的弹性变形特性的区域,并且呈现弹性变形;拐折部a之后的区域b2,其为具有比较刚性的弹性变形特性的区域,并且呈现弹性变形,据此即使在对吸放湿用自发热性片状物实施蜂窝结构、波纹结构的加工后,由于自发热层所具有的形态稳定效果,也容易得到易于使同一片状物的形状稳定这一效果。

另外,本发明所涉及的自发热层的根据jisp8113测量的伸长率优选为1%至5%。若小于1%,例如在对本发明的吸放湿用自发热性片状物进行波纹加工等时,自发热层可能会破裂。若伸长率超过5%,则构成自发热层的材料可能局部稀疏。图4所示的本发明所涉及的自发热层的伸长率为2.8%。

(吸附层)

对于本发明所涉及的吸附层3,只要是具有水分吸附能力的层便能够采用任何结构,但是优选构成为包括有机纤维以及从有机类吸湿剂和无机类吸湿剂中选择的至少一种的具有透气性的层。

作为所述有机纤维,除能够使用由烯烃系树脂、聚酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸系树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚乙烯醚树脂、聚乙烯酮树脂、聚醚树脂、聚乙烯醇树脂、二烯系树脂和聚氨酯系树脂等热塑性合成树脂,酚醛树脂、三聚氰胺树脂、呋喃树脂、尿素树脂、苯胺树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等热固性合成树脂组成的纤维;木浆、楮、三桠、稻草、红麻、竹子、棉短绒、甘蔗渣、针茅草、甘蔗等植物纤维;或者将这些细碎化的纤维,除此之外,也能够使用纤维素再生纤维即人造棉、醋酸纤维等半合成纤维;聚四氟乙烯(ptfe)等氟基树脂纤维;硅酮树脂纤维、不锈钢或镍绒(nickelwool)等金属纤维;碳纤维;陶瓷纤维;玻璃纤维等。其中,根据吸湿剂的承载性、后续加工适合性等,优选包括木浆。木浆例举有软木高得率未漂白牛皮纸浆(hnkp;n材料)、软木漂白牛皮纸浆(nbkp;n材料、nb材料)、硬木未漂白牛皮纸浆(lukp;l材料)、硬木漂白牛皮纸浆(lbkp;l材料)等化学纸浆;磨木浆(gp)、压力磨木浆(pgw)、热磨机械浆(tmp)等机械纸浆;脱墨浆(dip)、废浆(wp)等废纸浆或半化学纸浆(cp)等。另外,上述热塑性合成树脂的结构可以是没有皮芯结构的横截面中为大致单一组成的主体纤维,也可以具有皮芯结构。若吸附层含有热塑性合成树脂或热固性合成树脂,则易于提高通过加热或加压工序加工而得的吸放湿用自发热性片状物的加工性、形态稳定性。

作为所述有机类吸湿剂,能够使用以聚丙烯酸系为代表的吸水性聚合物、羧甲基纤维素等有机类吸湿剂。

作为所述无机类吸湿剂,能够使用由海泡石、沸石、膨润土、绿坡缕石、硅藻土、硅藻土页岩、活性炭、多孔二氧化硅、氢氧化铝、纤维状氧化钛、水铝英石、伊毛缟石、非晶态铝硅酸盐、低结晶层状粘土矿物和非晶态铝硅酸盐组成的铝硅酸盐复合物等。其中,由低结晶层状粘土矿物和非晶态铝硅酸盐组成的铝硅酸盐复合物能够在比较低的温度下脱湿,因此优选使用。

这些吸湿剂可以分别单独使用,也可以同时使用两种以上。另外,吸附层中的吸湿剂的含量相对于吸附层整体质量优选为60质量%至90质量%,更优选为65至85质量%,进一步优选为70至80质量%。若小于60质量%,则有时难以获得要求的除湿性能,若超过90质量%,则由于有机纤维组分量减少,存在容易发生吸湿剂的脱落等、加工性降低的可能性。本发明所涉及的吸附层3由于至少与构成吸放湿用自发热性片状物的自发热层1层叠,因此容易确保加工时的形态稳定性,据此有能够以高质量添加吸湿剂这一优点。

本发明所涉及的吸附层3能够通过以下方法制造,但方法(1)是适用于批量生产的。

方法(1)为通过湿式抄造法或干式法获得包括担载于有机纤维上的吸湿剂的片状物的方法。

方法(2)为将吸湿剂涂布于包括通过湿式抄造法或干法获得的有机纤维的片材的方法。

方法(3)为通过将吸湿剂和有机纤维涂布至自发热层或粘合层等使之形成的方法。

方法(1)

作为所述干式法,能够使用梳棉法、气流成网法等。湿式抄造法是指为将有机纤维、吸湿剂等以低浓度分散于水中并抄起的方法,该方法是一种廉价、均一性高且能够大量生产的方法。具体地,以有机纤维和吸湿剂为主体调制纸浆,适当将分散剂、增稠剂、消泡剂、纸张强度剂、施胶剂、絮凝剂、着色剂、固色剂等添加至其中,通过抄纸机来进行湿式抄造。作为抄纸机能够使用圆网抄纸机、长网抄纸机、短网抄纸机、倾斜式抄纸机、组合这些中的相同或不同种类的抄纸机而得的组合抄纸机等。另外,能够使用空气干燥器、圆筒干燥器、抽吸式干燥器、红外线干燥器等干燥抄纸后的湿纸,获得片材。这样制备的片材的基重根据吸湿剂的种类、添加量等而成为任意值,不作特别限制。

在湿式抄造法中,为稳定由有机纤维和吸湿剂等构成的抄造纸浆,能够添加絮凝剂。作为絮凝剂有氢氧化锌、氢氧化铝、氢氧化镁等金属氢氧化物;氧化铝、二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁等金属氧化物或金属硅酸盐;这些金属氧化物或金属硅酸盐的水合物;硫酸铝、聚氯化铝、阴离子或阳离子改性聚丙烯酰胺、同样还有聚环氧乙烷系聚合物、含丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物等水溶性聚合物;海藻酸或聚乙烯基磷酸及其碱性盐;氨;二乙胺及乙二胺等烷基胺;乙醇胺等链烷醇胺;吡啶;吗啉;含丙烯酰吗啉聚合物等。尤其是,在阴离子或阳离子改性水溶性聚合物絮凝剂中,聚合物中具有阳离子单位和阴离子单位这两者的两性絮凝剂能够发挥优异的絮凝效果,因此优选。另外,也能够添加以烷基烯酮二聚体或丙烯酸系树脂为代表的施胶剂。有时在加工吸放湿用自发热性片状物时,添加水分来辅助加工性,而施胶剂起到防止过度吸收所添加的水分,从而起到易于提高加工性的效果。

方法(2)

该方法为对以根据方法(1)制备的有机纤维为主体的片材,涂布吸湿剂的方法。作为涂布用介质,能够适当地使用水、水和醇、酮等有机溶剂的混合溶液等。对于涂布,能够使用施胶压制机、门辊涂布机、气刀涂布机、刮刀涂布机、逗点涂布机、刮棒涂布机、凹版涂布机、吻合式涂布机等浸渗或涂布设备。

方法(3)

其是如下方法,即,以自发热层或后述的粘合层2等为基材,制备以有机纤维、吸湿剂为主体的涂布液,并通过基于方法(2)的方法进行涂布。

(粘合层)

本发明所涉及的自发热层1与吸附层3可以隔着粘合层2来层叠。只要是能够将自发热层1与吸附层3以能够热传导的方式连接,则本发明所涉及的粘合层2能够采用任意形态。

当着眼于有效地传递在自发热层1产生的热量时,粘合层2还能够设为传导性粘合或黏附,当以金属纤维无纺布为主体构成自发热层1时,例如将粘合层2设为由在皮芯纤维等熔融时具有形态维持性的合成纤维组成的合成纤维片等,据此,粘合层2还能够对本发明的吸放湿用自发热性片状物赋予透气性。此时,可以通过合成纤维的热熔接等,实施自发热层1和吸附层3的层叠。通过以这样的合成树脂来进行热熔接,起到易于提高吸放湿用自发热性片状物的加工性、形态稳定性的效果。另外,合成纤维片既可以为织布,也可以为无纺布。

用于所述合成纤维片状物的合成纤维,能够使用聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(以下也称“pet纤维”。)、间苯二甲酸改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(以下也称为“改性pet纤维”。)丙烯酸纤维、聚烯烃纤维、芳纶纤维、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、聚芳硫醚树脂(例如,聚苯硫醚纤维)、聚缩醛纤维、液晶聚合物纤维、聚酰亚胺纤维等,从易于在熔融时维持纤维形态(易于确保透气性)的观点出发,优选使用皮芯结构的pet纤维或改性pet纤维。

作为形成粘合层2的方法,在以自发热层1或吸附层3为基材的涂布、或者粘合层2以纤维为主体构成时,能够通过所述湿式抄造法或干式法来形成。

对于将自发热层与吸附层隔着粘合层来层叠的方法,只要将自发热层与吸附层以能够热传导的方式连接即可,并且根据构成粘合层的材料来适当地使用优选的方法即可。也就是说,在粘合层具有粘合性、黏附性等时,利用其粘合性、黏附性来层叠即可,例如,在具有可热熔融至粘合层的纤维状物时,在加热条件下实施层叠即可。

另外,本发明的吸放湿用自发热性片状物还能够采用如图6所示的由自发热层夹着吸附层的结构。具体为自发热层、吸附层、自发热层的叠层结构或者自发热层、粘合层、吸附层、粘合层、自发热层等叠层结构。通过设为这样的结构,水分的排放速度极快,并且易于获得吸附剂的脱落风险低的吸放湿用自发热性片状物。

(吸放湿体)

图2为表示如下吸放湿体4的例子的图,即,将本发明的吸放湿用自发热性片状物如中芯5那样进行波纹加工,并且将同样的吸放湿用自发热性片状物作为内衬6而采用瓦楞纸状物层叠的方式。作为吸放湿体4,不限于本例,也能够设为蜂窝结构等。通过实施这样的加工,能够增大表面积、提高吸湿量,同时还能够通过结构化提高吸放湿体4的刚性。另外,构成本发明的吸放湿用自发热性片状物的自发热层1,由于前述的特性,在实施波纹加工、蜂窝加工等时的加工适合性优异,形态稳定性也高。进一步地,在将自发热层1设为以金属纤维为主体的层时,如前述在加工时能够期待伸长,并且,由于在加工后仍留有弹性变形区域(呈现弹性变形区域的第二区域),因此具有即使对吸放湿体4施加外力,也会有形状恢复力,具有容易有利于吸放湿体4的形态稳定性这一特性。

(吸放湿装置)

图3为表示将具有透气性的层结构的本发明的吸放湿用自发热性片状物设置于通风路径的吸放湿装置的一示例的概要图。

包含湿气的空气从上游侧透过自发热层1、粘合层2到达吸附层3,由吸附层3吸附水分。此时,自发热层1不仅起到作为后述的热源的作用,还能够起到例如作为去除尘土等的过滤器的作用。当吸附层3达到水分吸附极限时或者当吸附层3的水分吸附性能降低时,经通电电路从电源8对电极7实施通电。于是,自发热层1会自发热,该热量经粘合剂层2快速加热吸附层3,从而快速进行吸附层3的脱湿。此时,还能够通过同时供给热风等,进一步提高脱湿速度。就本发明的吸放湿用自发热性片状物而言,由于自发热层1与吸附层3以能够热传导的方式连接,因此与现有的干燥剂转子那样为了再生吸湿力而仅使用热风的方式相比,具有容易极为快速地完成再生的倾向。另外,本发明的吸放湿装置不限于本例,可以通过准备多个吸放湿用自发热性片状物或吸放湿体的方式、或者实施吸放湿体的结构化,而在一个吸放湿体内,形成自发热层1的加热区域、非加热区域。另外,自发热层的自由端并非是指突出的端部,例如如果是圆形的自发热层,则可以为圆周端等。

吸附层3的水分吸附性能,能够通过所设置的上游侧湿度计10与下游侧湿度计11的湿度差来获知。即,在该湿度差减小一定程度时,能够判断为吸附层3的水分吸附性能降低。

如上所述,本发明的吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体以及使用它们的吸放湿装置,由于自发热层与吸附层以能够热传导方式连接,因此,吸附的水分的排放速度极快,自发热层发挥骨架部件的功能,据此,即使在实施蜂窝结构、波纹结构等加工时,加工性也优异。

进一步地,在自发热层具备呈现塑性变形的第一区域、以及在压缩应力高于所述第一区域的区域出现的呈现弹性变形的第二区域时,能够进一步提高蜂窝结构、波纹结构等的加工性,并且能够提供加工后的形态稳定性也优异的吸放湿用自发热性片状物、吸放湿体以及使用它们的吸放湿装置。

图7为表示本发明的吸放湿用自发热性片状物与不具有自发热层而仅由吸附层组成的片状物的加热时间和温度上升的关系的图表。

本发明的吸放湿用自发热性片状物构成为如下的方式,即,将由纤维直径为8μm且纤维长度为3mm的不锈钢纤维烧结体组成的厚度为500μm且基重为100g/m2的自发热层,与将由低结晶层状粘土矿物和非晶态铝硅酸盐组成的铝硅酸盐复合物担载于纸浆纤维上的抄造物即吸附层(设吸附层整体为100,铝硅酸盐复合物的添加量为90wt%,基重为250g/m2),以由具有皮芯结构的聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的抄造片状物即粘合层进行粘合。

仅由吸附层组成的片状物采用与将由上述低结晶层状粘土矿物和非晶态铝硅酸盐组成的铝硅酸盐复合物担载于纸浆纤维上的抄造物的吸附层相同的吸附层。

确认加热时间与温度上升的关系的试验方法如下:

<本发明的吸放湿用自发热性片状物>

将直流电源的端子连接至自发热层的两端,在自发热层的中心为80℃的条件下,对自发热层实施通电(无热风流通)。通过贴附于吸附层的k热电偶,按照各经过时间测量吸附层的温度上升值。

<不具有自发热层而仅由吸附层组成的片状物>

通过贴附于吸附层的k热电偶,按照各经过时间测量使80℃的热风通过了吸附层时的吸附层的温度上升值。

由表示图7的吸附层的温度上升的图表可知,自发热层与吸附层以能够热传导的方式连接的本发明的吸放湿用自发热性片状物与使热风通过仅由吸附层组成的片状物相比,吸附层的温度上升极为迅速。构成吸附层的吸湿剂若达到规定温度则对吸附物进行脱湿,因此可以说吸附层的温度上升快即表示水分的排放速度极快。

附图标记说明

1…自发热层;2…粘合层;3…吸附层;4…吸放湿体;5…中芯;6…内衬;7…电极;8…电源;9…控制器;10…上游侧湿度计;11…下游侧湿度计;a…呈现塑性变形的第一区域;b…呈现弹性变形的第二区域;b1…拐折部a之前的弹性变形区域;b2…拐折部a之后的弹性变形区域;a…拐折部。

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