(57)【要約】【課題】臭気除去を目的とした脱臭ハニカムに関して、簡便な方法により難燃性、耐水性を付与し、かつ生産性を向上すると共に有害物質の放散量を低減すること。【解決手段】（１）無機材料からなるハニカム基材上に吸着剤及び／または触媒を担持した脱臭ハニカムであって、バインダーとして水系樹脂エマルジョン及び無機コロイドの混合物を用いてなることを特徴とする脱臭ハニカム、（２）吸着剤が活性炭であることを特徴とする（１）の脱臭ハニカム、（３）活性炭と金属触媒が併用されてなることを特徴とする（１）の脱臭ハニカム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料からなるハニカム基材上に吸着剤及び／または触媒を担持した脱臭ハニカムであって、バインダーとして水系樹脂エマルジョン及び無機コロイドの混合物を用いてなることを特徴とする脱臭ハニカム。
【請求項２】
吸着剤が活性炭であることを特徴とする請求項１記載の脱臭ハニカム。
【請求項３】
活性炭と金属触媒が併用されてなることを特徴とする請求項１記載の脱臭ハニカム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気体中に含有される臭気ならびに有害物質を除去する脱臭フィルタに関するものであって、更に詳しくは、バインダー物質により無機材料に担持された吸着剤及び／又は触媒によって脱臭性を発現し、かつ耐水性と難燃性を有した脱臭ハニカムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気体中における臭気成分を除去する検討がなされており、例えば高電圧放電により発生する励起活性種を利用した脱臭装置が空気調和機、脱臭専用装置などに用いられている。かかる脱臭装置は、単独では炭化水素など反応性の低い物質に対して効果が十分とは言い難く、また副生物質を吸着もしくは分解除去するために活性炭や金属触媒などの吸着剤が併用して用いられるのが一般的である。そして、該吸着剤は通気抵抗を低減するという観点からハニカム形状を有する構造体が多く用いられている。このようなハニカムは、前記放電装置に併設して設置するため、使用時における安全性を確保するために難燃性を有することが好ましいとされ、たとえば、ＵＬ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓＩｎｃ.）の定める難燃規格などが広く準用されている。
【０００３】
これまで、燃焼性を抑制するため、塩素、臭素などを含有するハロゲン化合物、リン元素を含有するリン酸エステル化合物などが用いられてきたが、近年シックハウスやダイオキシン問題によりこれらを減量もしくは排除することが求められている。
【０００４】
また、更に近年では交換頻度を低減し、またメンテナンスを容易にするために水浸積により汚染物質を除去することが可能な水洗耐水性を付与することが望まれるに至っている。そして、これまで、種々の脱臭ハニカムが提案されてきたが、難燃、耐水という要望を満たすためには以下のような問題を有している。
【０００５】
例えば、難燃性を有しないクラフト紙又は段ボール原紙をハニカム形状の基材とし、触媒材料と活性炭がシリカゾル等のコロイド状化合物によって被覆して得られる脱臭ハニカムが提案されている（例えば特許文献１参照）。しかし、基材として難燃性を有しないものを使用した場合、難燃性を満たすには、コロイド状化合物の比率を極めて高くする必要があり、結果的に脱臭フィルタとしての基本特性に問題が生じ、また焼結加工を実施しない場合には耐水性ならびに耐湿性が得られないとの問題がある。
【０００６】
また、無機繊維シートに対してエマルジョンバインダーを用いて活性炭を担持する方法が開示されている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、かかる方法では平面形状のシートを作成した後にハニカム形状とするためにはシート材料には柔軟性を持たせる必要があり、したがって、ハニカム燃焼性を低減するには難燃剤の添加が必要となる。また、水系にて添加可能な難燃剤では、水浸積により溶出し難燃性を維持することが困難となる。
【０００７】
また、アルミニウム薄板を基材とし、バインダーとしてコーンスターチやＰＶＡを用いオゾン分解触媒を基材上に塗布したフィルタが提案されている（例えば特許文献３参照）。しかしながら、水溶性の高分子をバインダーとして用いるため耐水性を有していない。
【０００８】
更に、オゾン分解触媒の担持基材としてセラミック繊維等の無機質繊維集合体を使用し、金属塩の水溶液から触媒化合物を直接担持する方法が提案されている（例えば特許文献４）。しかしながら、所望の担持量と触媒活性を得ることが困難であるし、吸着剤を併用できないため異臭が発生しやすいという問題点がある。
【０００９】
また、ガス吸着層中に少なくとも金属酸化物、難溶性難燃剤および有機結合剤を含有させることを特徴とするガス吸着シートが開示されている（例えば特許文献５）。しかしながら、有機バインダーとして水系高分子を用いているため耐水性に乏しく、またシート状態にて加工するために柔軟性を保持する必要があり、吸着層を塗布することが困難であるとの問題がある。
【００１０】
また、金属酸化物触媒と水酸化アルミニウムならびにバインダーを混合して押し出すことにより、焼結加工を必要としない脱臭ハニカムが開示されている（例えば特許文献６）。しかしながら、水溶性高分子をバインダーとして用いるため耐水性を付与することができない。
【特許文献１】特開平５−３０９２３２号公報
【特許文献２】特開平１−２９３１３６号公報
【特許文献３】特開平２−２７３５１２号公報
【特許文献４】特開平１−２４５８５０号公報
【特許文献５】特開２００３―４７８２０号広報
【特許文献６】特開平１０−２７２３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記従来技術の課題を背景になされたものであり、無機材料からなるハニカム基材に対し、吸着、分解層を付与した脱臭ハニカムであって、添着乾燥のみで耐水性を付与し、かつ低分子ハロゲン化物及びリン酸エステル類を添加せずとも難燃性を付与できる脱臭ハニカムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに至った。即ち本発明は、（１）無機材料からなるハニカム基材上に吸着剤及び／または触媒を担持した脱臭ハニカムであって、バインダーとして水系樹脂エマルジョン及び無機コロイドの混合物を用いてなることを特徴とする脱臭ハニカム、（２）吸着剤が活性炭であることを特徴とする（１）の脱臭ハニカム、（３）活性炭と金属触媒が併用されてなることを特徴とする請求項１の脱臭ハニカム、である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の脱臭ハニカムは、無機材料からなるハニカム基材を用いることが好ましい。すなわち、無機材料からなるハニカム基材は、有機繊維や燃焼性の基材を用いたハニカム材料と比較して、可燃性材料の比率を増加させることが可能であるため、本来の機能である脱臭性能を保持したまま難燃性を付与することができるからである。そして、可燃性物質であるハロゲン不含の樹脂エマルジョンを混合することが可能となるため、耐水性が向上するという有利な効果を奏する。
【００１４】
このましく用いられる無機材料は、金属、シリカ、アルミナ、ガラス、ロックウール等の人造繊維、セピオライト、アタパルジャイト等の天然鉱物繊維をシート状としたもの、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス等の金属を薄板状としたものが挙げられる。また前述の材料からなるシート材料であれば不織布、織布、抄紙、圧縮成型など製法に依らずハニカムとして適用可能なものであれば用いることができる。耐水性や強度を向上させるために、成型前及び／または成形後に硬化性を有する無機結着剤にて処理することも好ましい。
【００１５】
無機材料からなるシート材はハニカム形状に加工して用いるが、気体の流通方向に平行した平面構造が得られる物であれば、ハニカムの断面が六画形状のものの他、四角、正弦波形、ロール形のもの等、中空多角柱、中空円柱等の中空柱体が連続して形成された形態など必要とされる形状として用いる事ができる。例えば、無機材料からなるシート材を正弦波形のハニカム形状とするには、まずガス吸着シートを賦形ロールに通して波形に賦形し、波形の当該ガス吸着シートの片面または両面に平らなシートを接合する。これを積層化して正弦波形のハニカム形状のフィルタとする。
【００１６】
本発明は無機材料からなるハニカム基材の少なくとも一部分に、ガス吸着分解層を形成してなるものである。具体的な手法としては、活性炭、バインダーを必要に応じて少量の分散・増粘剤と共に混合して水系ペーストとした後、ペーストを浸漬、吹き付け、流し込み等の方法により基材表面にコートし、遠心分離、圧空、吸引などにより過剰のペーストを除去、乾燥することにより得ることができる。
【００１７】
本発明のガス吸着ハニカムにおいて、吸着層中に活性炭、ゼオライトなどの物理吸着剤及び/または、金属触媒及び又はそれらの複合物を用いてなることが好ましい。
【００１８】
好ましく用いられる活性炭としては、各種材料を炭化賦活して得られるものであれば特に限定されるものではなく、例えば木材（木炭）やのこ屑、果実殻（ヤシ殻、もみ殻、コーヒー豆等）、セルロース、リグニン、パルプ等の植物系原料；褐炭、亜炭、泥炭、無煙炭、石油スラッジなどの鉱物系原料等を素材とし、塩化亜鉛などを使用した薬品賦活あるいは水蒸気などを用いたガス賦活等を施すことにより得られた活性炭を挙げることができる本発明に用いられる活性炭の比表面積は、加工前の粉末状態にて少なくとも３００ｍ2／ｇ以上好ましくは５００ｍ2／ｇ以上、より好ましくは１０００ｍ2／ｇ以上である。バインダー成分による細孔閉塞を受けても脱臭性能を維持するためである
【００１９】
本発明に用いられるゼオライトとしては、対象臭気により適時選択することが可能であり、例えば細孔直径、シリカーアルミナ比、比表面積などの観点から選択することができる。とりわけ脱臭用途として用いる場合には、シリカ成分含有比率の高い疎水性ゼオライトとを用いることがより好ましい。
【００２０】
本発明に用いられる金属触媒としては、酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅などに代表される卑金属酸化物、白金等に代表される貴金属触媒など用途に応じて好ましく用いられる。
【００２１】
物理吸着能と触媒能を併せもつものとして活性炭、ゼオライト、活性アルミナ等の表面もしくは細孔内部に金属粒子を析出させた触媒担持吸着剤を好ましく用いることができる。
【００２２】
上記吸着分解剤（及びその複合物）の形状については、粉末状、繊維状のいずれであっても良いが、水系ペーストとして用いるためには粉末状が特に好ましく、平均粒子径として０．２〜１００μｍが好ましく、より好ましくは０．４〜５０μｍ、最も好ましくは０．５〜３０μｍのものが用いられる。粒径が０．２μｍ未満のものは、凝集固化が起こりやすく、水系ペーストへの再分散が困難である。一方、１００μｍを越えるようなものでは、ペーストとしての分散安定性に問題があり、得られたコート層も低密度となりやすく、また外力による脱落が生じやすいとの問題がある。なお、活性炭および触媒の平均粒子径とは重量中位径を指す。
【００２３】
本発明の脱臭ハニカムは、バインダーとして水系樹脂エマルジョン及び無機コロイドの混合物を用いることが好ましい。水系樹脂エマルジョンは低温接着性及び耐水性、柔軟性に優れているが、粒子径が１００ｎｍから１０μｍ程度と大きいため、吸着分解剤として用いる微細粒子との接着保持性に劣る傾向があり、また水分率により流動特性が変化しやすいため、無機繊維シートなどの吸水性シートをハニカム基材として用いた場合には皮膜成形性が悪くなるという問題がある。また、炭化水素を主成分とする樹脂成分から構成されているためそれ自身が燃焼性を有している。
【００２４】
一方、無機コロイドは被担持物質に対して粒子が小さく分散性が良好であり、また粒子自体が剛体であるために、吸着分解剤の表面を被覆した場合にも微細孔が保持されるため脱臭性能の低下が起こりにくいという利点がある。また、通常大気中において自身の燃焼性がないため、有機物同士の接触を妨げることにより燃焼伝播を抑制することができる。ただし、乾燥固化により得られる被膜は分子同士の凝集力に依存しているため、接着強度、耐水・耐湿性を与えるためには２００℃程度の昇温により、脱水反応をすることが必要である。更には無機材料で構成されているため、衝撃や有機物質との接着強度が弱いという問題がある。
【００２５】
そして、水系樹脂エマルジョンと無機コロイドを併用することにより、燃焼性を低減し接着性および耐水性を向上させることができることを本願発明者は見出した。すなわち、水系樹脂エマルジョンと無機コロイドを併用すると、細孔閉塞による脱臭性能低下を抑制しつつ燃焼性を低減し、更には散媒である水を蒸発させることで被膜強度が得られるため、吸着剤や触媒の劣化を抑制すると共に簡便な装置で作成することができるという有利な効果も有する。
【００２６】
本発明に用いられる樹脂エマルジョンとしては、水系溶媒にアクリル系、アクリル−スチレン系、酢酸ビニル系、エチレンー酢酸ビニル系等の微粒子が浮遊安定化されたものを好ましく用いることができる。とりわけ、耐水性が高く、ハロゲン化物を含有しないアクリル系エマルジョンを用いることが最も好ましい。また、被膜硬度を高め、粘着性・吸湿性を抑制するためには樹脂成分のガラス転移温度として−２０℃以上、より好ましくは０℃以上、最も好ましくは２０℃以上であることが好ましい。
【００２７】
本発明に用いられる無機コロイドとは、粒子径1ｎｍ〜１００ｎｍ程度の無機酸化物が水を主成分とする溶媒中に分散されているものであり、乾燥することによって不可逆的な凝集物となり接着効果を付与する物である。具体的にはコロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルチタンなどであり、粒子径、形状、液性（酸、アルカリ）など、必用とされる特性に応じて適当なものが選択される。なお、コロイドの粒子径とは数平均直径である。
【００２８】
本発明の骨子は上述した内容であるが、スラリーの流動性、粘度調整ならびに沈降抑制のために若干の水溶性高分子もしくは無機鉱物を混合することも好ましい。水溶性高分子としては、例えばＭＣ（メチルセルロース）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、ポリアクリル酸、アルギン酸、リグニンスルホン酸ならびにこれらのアルカリ金属塩及びグァーガム、アラビアゴム、ポリビニルアルコールであり、無機材料としてはセピオライト、アタパルジャイト等の繊維状鉱物ならびにベントナイト等の膨潤性粘土鉱物である。ただし、添加量を増やすことにより耐湿・耐水性の低下ならびに、水溶性高分子では燃焼性の増大を招くため、吸着層における乾燥重量比としては１０％以下、より好ましくは５％以下、最も好ましくは３％以下である。
【００２９】
また、本発明の構成を用いることにより、吸着剤とバインダーのみの構成においても難燃性を付与することが可能であるが、より高い難燃性を付与するため必要に応じて水酸化アルミニウム、メラミン等の非水溶性難燃剤を添加することも好ましい。かかる素材はスラリー中においても粒子形状を保っており、吸着分解剤の劣化や表面被覆を起こしがたいためである。また、水浸積時に溶出しないことから、水洗に際して難燃性を維持することができる。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例によって本発明の作用効果をより具体的に示すが、下記実施例は本発明方法を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に沿って設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。尚、特に断わらない限り、実施例および比較例で記載された「部」は「重量部」を表す。
各項目の評価は下記の方法でおこなった。
【００３１】
［難燃性］ＵＬで定めるＵＬ９４Ｖ試験法に基づいて評価した（Standard for Test forFlammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances.Vertical Burning Test ;94V-0,94V-1,94V-2）。そして、ＵＬ９４試験法に定められた有炎燃焼時間、無炎燃焼時間から燃焼性のグレードを求め、定められた基準に基づいて判定した。
【００３２】
[耐水性]
脱臭層を付与したハニカム材料をイオン交換水中２４時間浸積し、水中から引き上げて様子を観察した。
【００３３】
(実施例１)：厚さ２００μｍのセラミックペーパー（シリカアルミナ紙）をコルゲート加工機にて山高２．５ｍｍ、山間隔４．１ｍｍの片段ボールシートに成形した。この片段ボールシートを４０段重ね、切断加工して１００ｍｍ×１００ｍｍ  厚さ５ｍｍのハニカム基材を得た。ＵＬ９４に基づく試験の結果シート単体の燃焼持続時間は０秒でＶ−０の難燃性であった。
【００３４】
このフィルタに対して、平均直径１５μｍの活性炭１０部、固形分率２０％のコロイダルシリカ１０部と固形分率４５％のアクリルエマルジョン２部を混合しペースト状とした。ハニカム基材にペーストを担持し１００℃にて水分を乾燥させた。固形分の担持量は１５０ｇ／ｌであり、吸着剤比率は７８％であった。ＵＬ９４Ｖに基づく試験の結果、積層物の難燃性はＶ−０の難燃性であった。
【００３５】
（比較例１）実施例１と同等のハニカム基材を用い、コロイダルシリカ１５部のみにバインダーを変更することにより、同等担持量、同等吸着剤比率になるように加工を実施した。ＵＬ９４に基づく試験の結果Ｖ−０の難燃性を得たが、水浸積によって吸着剤層が脱落した。
【００３６】
（比較例２）実施例１と同等のハニカム基材を用いアクリルエマルジョン７部のみにバインダーを変更することにより同等固形分率になるように加工を実施した。水浸積においても吸着剤層は保持されていたが、ＵＬ９４に基づく試験の結果、燃焼時間が６０秒を超えＶ規格に適合出来なかった。
【００３７】
（比較例３）実施例１と同等のハニカム基材を用いアルギン酸ナトリウム１部のみにバインダーを変更することにより同等担持量になるよう加工を実施した。接着性は良好であったが、水浸積によって吸着剤層が溶解し、またＵＬ９４に基づく試験の結果、燃焼時間が６０秒を超えＶ規格に適合出来なかった
【００３８】
（比較例４）ハニカム基材として厚さ２００μｍのセルロースパルプ紙を用い実施例１と同形状のハニカムを作成し、同等ペーストにて加工を実施した。燃焼性試験の結果、燃焼時間が６０秒を超えＶ規格には適合できなかった。
【００３９】
バインダーとして無機コロイドのみを使用した比較例１のハニカムでは難燃性を付与することは可能であるが、耐水性を満足することができない。
【００４０】
バインダーとしてアクリルエマルジョンのみを用いた比較例２のハニカムでは、耐水性は有するものの、難燃性を満足することができない。
【００４１】
バインダーとして水系高分子のみを用いた比較例３においては、耐水、難燃性ともに満足する事ができない。
【００４２】
基材として通常紙を用いた比較例４のハニカムでは、ペースト組成により耐水性を付与することは可能であるものの、難燃性を満足することができない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の脱臭ハニカムは無機材料からなるハニカムに対し吸着分解剤を担持し、バインダーとして無機コロイドと有機エマルジョンを併用することにより、ハロゲンならびにリン酸エステル系の難燃剤を用いることなく難燃性を有し、簡便な製造法にて耐水性を付与することができる。また水系分散媒を用いているため低温加工が可能となり、また作業環境向上や製品からのＶＯＣの放散性を低減したハニカムフィルターを得ることが可能となる。