(57)【要約】【課題】本発明は、脱臭性能および難燃性に優れた難燃性濾材を提供することを課題とする。【解決手段】繊維構造体を有する難燃性濾材であって、前記繊維構造は、この繊維構造の内部に加熱膨張性粒子と脱臭粒子とを含む、難燃性濾材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維構造体を有する難燃性濾材であって、
前記繊維構造は、この繊維構造の内部に加熱膨張性粒子と脱臭粒子とを含む、難燃性濾材。
【請求項２】
厚みが０．０５〜１．０ｍｍである、請求項１に記載の難燃性濾材
【請求項３】
前記脱臭粒子が活性炭および多孔質シリカゲルの少なくとも一方を含む、請求項１または２に記載の難燃性濾材。
【請求項４】
前記加熱膨張性粒子が膨張性黒鉛を含む、請求項１から３のいずれかに記載の難燃性濾材。
【請求項５】
前記繊維構造が、この繊維構造の内部にリン系難燃剤を含む、請求項１から４のいずれかに記載の難燃性濾材。
【請求項６】
前記繊維構造体が紙である、請求項１から５のいずれかに記載の難燃性濾材。
【請求項７】
複数の片面段ボールの積層構造体を有するハニカムフィルターであって、
前記片面段ボールが、コルゲート形状のコルゲート部材と、平面形状のライナー部材と、の積層構造を有し、
前記コルゲート部材および前記ライナー部材が、請求項６に記載の難燃性濾材を有する、ハニカムフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難燃性濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅環境の高気密度化に伴って、身の回りの生活環境が大幅に変化してきており、空気環境の改善要求が増大している。そこで、空気環境の改善策として、住居等の室内にエアフィルターを設置して、室内空気に含まれる塵埃や煙など、室内環境にとって有害で不要な物質を捕集し、臭気などについては吸着除去して、空気を浄化することが行われており、上記のエアフィルターにはエアフィルター用濾材が用いられている。
【０００３】
ここで、エアフィルターの１つの形態として、ライナー部材とコルゲート部材とを積層してなる片面段ボールを複数積層したハニカムフィルターが知られている。そして、上記のライナー部材および上記のコルゲート部材に難燃性濾材を用いることで、ハニカムフィルターの難燃性を向上させることも知られている。
【０００４】
ここで、難燃性濾材自体の難燃性を向上させるため、上記の難燃性濾材に難燃性に優れる繊維としてポリ塩化ビニル系繊維を用い、難燃性濾材全体に対するポリ塩化ビニル系繊維の含有量を６０〜８０質量％としたものが知られている（特許文献１）。しかし、近年になりハロゲン（特に塩素）系化合物は、焼却等によりダイオキシンなどの有害物質が発生することが知られてきた。このため、これらの化合物を使用禁止にする方向で世界的に進んできている。
【０００５】
上記の事情に配慮した難燃性濾材自体の難燃性を向上させる手段としては、難燃性濾材の内部にリン系の難燃剤や無機系の難燃剤（以下、リン系難燃剤等）を付与する手段が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２１２６８５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２５７１７号公報
【特許文献３】特開２００４−３５８３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、リン系難燃剤等は、単位付着質量当たりの難燃効果が低く、リン系難燃剤等を用いた難燃性濾材では十分な難燃性を得ることができないとの課題がある。
【０００８】
また、例えば、特許文献３に開示されるように臭気を除去するため難燃性濾材の内部に脱臭粒子を付与することがハニカムフィルターでは一般的になされている。しかし、この場合において
リン系難燃剤等が脱臭粒子表面を被覆してしまい、十分な脱臭性能が発現されない恐れがある。
【０００９】
そこで、上記の事情に鑑み、本発明は、脱臭性能および難燃性に優れた難燃性濾材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。すなわち、本発明の難燃性濾材は、繊維構造体を有する難燃性濾材であって、前記繊維構造は、この繊維構造の内部に加熱膨張性粒子と脱臭粒子とを含むものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の難燃性濾材によれば、繊維構造体を有し、この繊維構造体はその内部に加熱膨張性粒子と脱臭粒子とを有するものであるので、優れた空気中の臭気成分の吸着除去性能および優れた難燃性を有する難燃性濾材を提供することができる。さらに、この難燃性濾材をハニカムフィルターなどのエアフィルターとした際には、空気中の臭気成分に対し優れた吸着除去性能を発揮するとともに、優れた難燃性も有するエアフィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】難燃性濾材の一部が燃焼し加熱膨張性粒子が膨張した本発明の難燃性濾材の一例の斜視概念図。
【図２】図１に示す難燃性濾材のＡ−Ａでの断面概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する範囲に何ら限定されるものではない。
【００１４】
本発明の難燃性濾材は、繊維構造体を有し、この繊維構造体はその内部に加熱膨張性粒子と脱臭粒子とを有するものである。
【００１５】
そして、詳細は後述するが、加熱膨張性粒子は、難燃性濾材に優れた難燃性を付与するとともに、難燃性濾材が含有する脱臭粒子の脱臭性能を低下させることがない。よって、加熱膨張性粒子を難燃剤として添加した脱臭粒子含有濾材は優れた難燃性と優れた脱臭性能を有するものとなる。
【００１６】
まず、本発明の難燃性濾材に用いる加熱膨張性粒子について説明する。ここで、加熱膨張性粒子とは、それ自身が難燃性を有し、加熱されることで膨張する粒子状の物質をいい、具体的には、層状無機化合物、難燃化マイクロカプセルまたは含水鉱物などが挙げられる。膨張性に優れ、可燃性樹脂を含まないとの観点から、加熱膨張性粒子としては層状無機化合物を用いるのが好ましい。ここで、層状無機化合物とは、層間化合物を有する層状無機物のことをいい、具体的は、膨張性黒鉛、モンモリロナイトまたは層状ペロブスカイト化合物などが挙げられる。また、層状無機物としては黒鉛、金属酸化物、金属リン酸塩、粘土鉱物、ケイ酸塩などが挙げられる。また、層間化合物としては硫酸や硝酸などの加熱時にガス化する化合物が挙げられる。膨張開始温度を高く設計することが容易で、難燃性濾材の製造時の加熱では膨張せず、燃焼時の加熱でのみ膨張するため、難燃性濾材の製造時などの取り扱い性に優れるとの観点から、層状無機化合物としては、膨張性黒鉛を用いるのが好ましい。ここで、膨張性黒鉛とは、黒鉛に硫酸や硝酸などをインターカレーションしたものをいう。また、原料の黒鉛については特に制限はないが、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解黒鉛等のように高度に結晶が発達した黒鉛が好ましい。難燃性濾材に用いた際の難燃性付与能と経済性のバランスから、中でも天然黒鉛が好ましい。
【００１７】
天然黒鉛としては、例えば、鱗片状の天然黒鉛がある。この天然黒鉛を用いた膨張性黒鉛では、天然黒鉛の鱗片の層の間に、加熱によりガスの発生が起こる層間化合物が挿入される。詳細は後述するが、上記の天然黒鉛を用いた膨張性黒鉛に熱が加わると上記の層間化合物からガスが発生し、発生したガスより、鱗片状の天然黒鉛が膨張して、熱に対して安定した炭化壁を形成する。そして、上記の炭化壁が炎や熱の燃焼帯域から非燃焼帯域への伝達を遮断することで、本発明の難燃性濾材に優れた難燃性をもたらすものと推測される。また、少量の加熱膨張性粒子の添加量でも難燃性濾材の難燃性を十分なものとすることができていることから、少量の加熱膨張性粒子の添加量であっても炎や熱の燃焼帯域から非燃焼帯域への伝達を遮断するのに適した大きさの炭化壁が形成されるものと推測される。
【００１８】
また、本発明の難燃性濾材に用いられる加熱膨張性粒子の膨張開始温度としては、１５０℃以上が好ましく、２００℃以上がより好ましく、３００℃以上が特に好ましい。上記範囲とすることで、難燃性濾材の製造時の加熱では膨張せず、燃焼時など適切な場面でのみ膨張する加熱膨張性粒子とすることができる。また、上限については、特に限定はされないが、燃焼温度付近での加熱により膨張が開始する必要があるため、８００℃以下が好ましい。また、加熱膨張性粒子の膨張開始温度は、層間化合物の選定などの手段により調整することができる。
【００１９】
次に、加熱膨張性粒子は、加熱（具体的には、８００〜１０００℃）されたときに黒鉛のへき開面に直角方向であるＣ軸方向に対して５０倍以上の膨張倍率をもつことが好ましく、１００倍以上の膨張倍率をもつことがより好ましく、さらに１５０倍以上の膨張倍率をもつことが特に好ましい。加熱膨張性粒子の膨張倍率を１００倍以上とすることで、上記の加熱膨張性粒子を有する難燃性濾材の難燃性がより向上する。また、上限については、特に限定はされないが、入手が容易となる観点から、５００倍以下が好ましい。また、加熱膨張性粒子の膨張倍率は、層間化合物の含有割合を変更するなどの手段により調整することができる。ここで、膨張開始温度とは、加熱膨張性粒子を一定条件で加熱したときに、加熱膨張性粒子の体積が、その元の体積の１．１倍となる温度である。
【００２０】
次に、加熱膨張性粒子の膨張前の平均粒径は１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。下限として１００μｍ以上がより好ましく、上限としては６０μｍ以下がより好ましい。上記範囲とすることで、難燃性濾材に十分な難燃性を付与することが可能であり、抄紙工程では凝集がなく、なおかつプリーツ状フィルターやコルゲートハニカム状フィルター等にしたときに、濾材厚みに起因するフィルター通気抵抗の上昇や、プリーツ加工時に上手く折れないなどの問題が軽減できる傾向にある。ここで、上記の平均粒径は、粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、粒子の最大径と最小径を測定し、それらの平均値を粒子径として、１００個の粒子径の平均値を平均粒径とした。
【００２１】
次に、加熱膨張性粒子の添加量としては、難燃性濾材全体１００質量％に対して、０．５〜４０質量％が好ましい。加熱膨張性粒子の添加量を０．５質量％以上とすることで、難燃性濾材の燃焼部分から難燃性濾材の未燃焼部分を隔離するのにより適した大きさの炭化層を形成することができ、難燃性濾材の難燃性がより優れたものとなる。上記の観点から、下限としては１質量％以上がより好ましく、３質量％以上が特に好ましい。また、加熱膨張性粒子の添加量を４０質量％以下とすることで、加熱膨張性粒子の繊維構造体への付与が容易となるとともに、繊維構造体からの加熱膨張性粒子の脱落を抑制することができる。上記の観点から、上限としては２０質量％以下がより好ましく、１５質量％以下がさらに好ましく、１０質量％以下がさらに好ましい。上記範囲とすることで、高い難燃性を有し、取り扱い性に優れる難燃性濾材とすることができる。
【００２２】
次に、本発明の難燃性濾材に用いることのできる脱臭粒子について説明する。難燃性濾材は脱臭粒子を有することで、難燃性濾材に不快な臭気の除去機能を付与することが可能である。脱臭粒子を用いた場合、揮発性有機化合物など室内環境にとって有害となり得る臭気を吸着除去することが可能であり好ましい。脱臭粒子としては、各種有機素材、無機素材もしくは有機無機複合物からなるものを一種類もしくは二種類以上組み合わせて用いることができる。有機素材としては各種高分子からなる合成物脱臭粒子、メンブレン、樹脂発泡体、多孔質繊維などであり、無機素材としてはカーボンブラック、炭、活性炭、各種ゼオライト、各種シリカゲル、アルミナ、メソポーラスシリカ、シリコアルミノリン酸型モレキュラーシーブ、アルミノリン酸型モレキュラーシーブ、その他発泡金属、多孔性金属酸化物、金属塩、粘土鉱物などを例示することができる。有機無機複合物としては、ＭＯＦと称される金属−有機化合物骨格を有するもの、層間化合物中に有機分子を配置したものなどが挙げられる。
【００２３】
これらの中でも特に、活性炭や多孔質シリカゲルが有用である。活性炭は非常に幅広いガスに対して吸着効果を示し、かつ優れた吸着速度を有することから好ましい。活性炭は、有害ガス成分を除去できれば特に限定されない。活性炭の炭素質材料としては例えば、果実殻（ヤシ殻、クルミ殻など）、木材、鋸屑、木炭、果実種子、パルプ製造副生成物、リグニン、廃糖蜜などの植物系材料；泥炭、草炭、亜炭、褐炭、レキ青炭、無煙炭、コークス、コールタール、石炭ピッチ、石油蒸留残渣などの鉱物系材料；フェノール樹脂、サラン樹脂、アクリル樹脂などの合成系材料；再生繊維（レーヨンなど）などの繊維系材料石炭系、ヤシガラ系活性炭、木質系活性炭、；フェノール樹脂、サラン樹脂、アクリル樹脂などの合成系材料；再生繊維（レーヨンなど）などの繊維系材料等を使用することができる。
【００２４】
活性炭粒子のＢＥＴ比表面積は、好ましくは５００ｇ／ｍ２以上、さらに好ましくは１０００ｇ／ｍ２以上である。上記範囲とすることで濾材としてのガスの除去性能が向上し、通気抵抗の上昇を防ぐことができる。活性炭の形状は、特に制限されず、粒状、粉粒状、繊維状などであってもよい。
【００２５】
前記活性炭の平均粒径としては、１〜２００μｍが好ましい。下限としては５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上がさらに好ましい。上限としては１００μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下がさらに好ましい。上記範囲とすることで、難燃性濾材を製造する抄紙工程での凝集がなく、なおかつプリーツ状フィルター等にしたときに、濾材厚みに起因するフィルター通気抵抗の上昇や、プリーツ加工時に上手く折れないなどの問題が軽減できる傾向にある。ここで、脱臭粒子の平均粒径は粒子を顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、粒子の最大径と最小径を測定し、それらの平均値を粒子径として、１００個の粒子径の算術平均値を平均粒径とした。さらに、低圧力損失、脱臭性能を有効に発現性させるためには、脱臭粒子の分布ムラを小さくすることも好ましい。
【００２６】
脱臭粒子の目付けとしては、１〜１５０ｇ／ｍ２が好ましい。下限として５ｇ／ｍ２以上が好ましい。上限としては１００ｇ／ｍ２以下が好ましく、７５ｇ／ｍ２以下がより好ましい。５ｇ／ｍ２以上とすることで、難燃性濾材としたときに脱臭機能が付与できる場合が多い。一方で、脱臭粒子の目付けを１５０ｇ／ｍ２以下とすることで、難燃性濾材としたときに圧力損失の上昇が抑制され、またさらに厚みを抑えることができ、特に、この難燃性濾材をプリーツ状フィルター等にしたときに、難燃性濾材の厚みに起因するプリーツ状フィルターの圧力損失の上昇を抑えることができる。また、プリーツ加工などの加工性にも優れた難燃性濾材とすることもできる。
【００２７】
脱臭性能の指標として、濾材の単位重量当たりの吸着容量を用いることができる。濾材の単位重量当たりの吸着容量としては、濾材１ｇあたり０．０５〜１０．０ｍｇ以上が好ましい。下限としては０．１ｍｇ／濾材１ｇ以上が好ましく、０．２ｍｇ／濾材１ｇ以上がより好ましい。０．０５ｇ／濾材１ｇ以上とすることで、フィルターとしたときに十分に脱臭機能を発揮することができる。なお、濾材の単位重量当たりの吸着容量は実施例の欄の測定方法（６）項に記載した方法によって測定した値をいう。
【００２８】
本発明の難燃性濾材が、優れた難燃性を発揮するメカニズムについて、詳細は不明であるが、推測される難燃性発現のメカニズムを、図を用いて説明する。
図１は、一部が燃焼し加熱膨張性粒子が膨張した難燃性濾材の斜視図を示す。また図２は、図１に示す難燃性濾材のＡ−Ａでの断面図を示す。本発明の難燃性濾材１の一部に着火した場合、難燃性濾材１の着火した部分、および、その周辺部分の加熱膨張性粒子が火の熱により膨張し、着火した部分を囲むように炭化壁４が形成される。すると，上記の炭化壁４が、難燃性濾材１の燃焼部分３から難燃性濾材の未燃焼部分２を隔離し、難燃性濾材の延焼が抑制されることで、優れた難燃性が発揮されるものと推測される。
【００２９】
次に、本発明の難燃性濾材について説明する。
【００３０】
本発明の難燃性濾材の製法は特に限定はなく、公知の製造方法により作製できるが、特に湿式抄紙法は、乾式法にくらべ、繊維を分散させてから抄紙するため、不織布の目開きのバラツキが少なく、繊維特性が異なる複数の繊維群を任意に混合して不織布製造が可能であり、難燃性濾材の基本要求特性である通気性を優れたものとできるため、好ましい。
【００３１】
本発明の難燃性濾材が有する剛軟度は０．１ｍＮ以上２０ｍＮ以下であることが好ましい。剛軟度を０．１ｍＮ以上とすることで、プリーツ加工性に優れ、風圧によるプリーツ形状の変形を抑制できるため、圧力損失の低いエアフィルターを得ることができる。また、２０ｍＮ以下とすることで、ハニカム状やプリーツ状に折り曲げるのを容易にすることができる。下限としては１ｍＮ以上であることがより好ましく、上限としては１５ｍＮ以下であることがより好ましい。また剛軟度は、繊維の製造方法、繊維径の選定、または、バインダーの使用量などにより、もしくは、それらの手法を複数組み合わせて行うことにより所望のものとすることができる。ここで、剛軟度とは、ＪＩＳ  Ｌ１０９６Ａ法（２０１０年）（ガーレ法）に規定するガーレ法による剛軟度を表す。
【００３２】
本発明の難燃性濾材の厚みは、０．０５〜１．０ｍｍであることが好ましい。下限として０．１ｍｍ以上がより好ましく、０．１５ｍｍ以上が特に好ましい。上限としては０．７５ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下が特に好ましい。シートの厚みが０．０５ｍｍ未満の場合には、ハニカム形状への折り込み加工の際の強度が不十分となり、シートの厚みが１．０ｍｍを越える場合には、ハニカム形状にガス吸着性シートを加工した場合に開口率が小さくなって、通過する空気の圧力損失が大きくなるといった問題が起こるおそれがある。
難燃性濾材の目付けとしては、１０〜３００ｇ／ｍ２が好ましい。下限としては３０ｇ／ｍ２以上がより好ましく、５０ｇ／ｍ２以上がさらに好ましい。上限としては２００ｇ／ｍ２以下が好ましく、１５０ｇ／ｍ２以下がさらに好ましい。上記範囲とすることで、通気させた際にフィルター構造を維持するのに必要な剛性が得られ、プリーツ形状やハニカム形状に二次加工する際の取り扱い性の面でも好ましい。ハニカム形状としたときに通気抵抗の低減が望めるため、特に好ましい。
【００３３】
本発明の難燃性濾材は、繊維構造体を有し、この繊維構造体は、その内部に加熱膨張性粒子と脱臭粒子とを含むが、それらに加えて難水溶性リン系難燃剤などを含んでもよい。
【００３４】
本発明の難燃性濾材が有する繊維構造体は、繊維構造体を含む１層構造のシート状物からなり、その形態としては、不織布、織布、ネットまたは紙などが挙げられる。また、コルゲート形状などの形状保持能に優れるとの観点から、これらのなかでも繊維構造体は紙であることが好ましい。
【００３５】
本発明の難燃性濾材に使用する繊維としては、従来から公知の天然繊維、合成繊維が広く使用でき、中でも熱可塑性樹脂の合成繊維やフィブリル化繊維が好ましい。合成繊維を形成する熱可塑性樹脂の例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アクリル、ビニロン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ乳酸等を挙げることができ、用途等に応じて選択できる。フィブリル化繊維としては例えば、マニラ麻パルプ、ＮＢＫＰパルプ、ポリオレフィン系パルプ、アクリルパルプ、アラミドパルプ、セラミックパルプなどのフィブリル化できる繊維が挙げられる。また、これらの複数を組み合わせて使用してもよい。
【００３６】
本発明の難燃性濾材が有する繊維構造体に使用する繊維の構成は、単一型、芯鞘型複合繊維、並列型複合繊維等のいかなる構成のものも使用できる。繊維の断面形状も特に制限はなく、円形のみならず楕円形、三角形、星形、Ｔ型、Ｙ型、葉状等いわゆる異型断面形状のものでも良い。さらに、表面に空隙をもつもの、あるいは枝別れした構造を有するものも使用することができる。また、必要に応じて以上の繊維を２種類以上混合して使用することもできる。通気性を高くすることを目的として捲縮性繊維を用いても良い。
【００３７】
本発明の難燃性濾材が有する繊維構造体の引張強度（破断強度）は任意の方向、および、上記の任意の方向に垂直な方向ともに１０〜２５０Ｎ／５ｃｍ巾が好ましく、その下限としては、２０Ｎ／５ｃｍ巾以上がより好ましく、３０Ｎ／５ｃｍ巾以上がさらに好ましい。一方で、その上限としては、２００Ｎ／５ｃｍ巾以下がより好ましい。繊維構造体の引張強度（破断強度）を１０Ｎ／５ｃｍ巾以上とすることで難燃性濾材の破断を防ぐことができ、繊維構造体の引張強度（破断強度）を２５０Ｎ／５ｃｍ巾以下とすることで難燃性濾材としたときにプリーツ状などに折り曲げるのを容易にすることができる。ここで、引張強度（破断強度）はＪＩＳ  Ｌ１９１３−２０１０に準じて測定した値である。
【００３８】
また、本発明の難燃性濾材はバインダーを含んでもよく、バインダーが加熱膨張性粒子や脱臭粒子を強固に難燃性濾材が有する繊維構造体に固定し、難燃性濾材の有する繊維構造体からの加熱膨張性粒子等の脱落を抑制する効果が得られる。
【００３９】
本発明の難燃性濾材に用いるバインダーは、合成樹脂の水溶液、または、水系エマルジョンの形態のものや、熱接着性粒子や熱接着性繊維とすることができる。また、熱接着性粒子や熱接着性繊維は従来公知の合成樹脂からなるものを用いることができる。
【００４０】
上記の加熱膨張性粒子や脱臭粒子のエアフィルター濾材からの脱落の抑制の観点から、難燃性濾材が有するバインダーの含有量は、加熱膨張性粒子、脱臭粒子などの合計１００質量％に対し、１０質量％以上１００質量％以下であることが好ましい。その含有量を１０質量％以上とすることで、加熱膨張性粒子や脱臭粒子などを難燃性濾材に強固に固定することができ、加熱膨張性粒子および脱臭粒子が難燃性濾材から脱落をより抑制することができる。一方で、その含有量を１００質量％以下とすることで、可燃性のバインダーの含有量を減らすことができ、難燃性濾材の難燃性をより優れたものとすることができる。下限としては、２０質量％以上がより好ましい。上限としては、７５質量％以下とすることがより好ましい。
【００４１】
次に、難燃性濾材に用いることができる加熱膨張性粒子以外の難燃剤について説明する。難燃性濾材は、加熱膨張性粒子以外に難燃剤を有することが好ましく、難燃性にさらに優れる難燃性濾材を得ることができる。ここで、難燃剤としては、難水溶性リン系難燃剤、難水溶性窒素系難燃剤、難水溶性ハロゲン系難燃剤およびこれらの複合系などの難水溶性有機系難燃剤と、アンチモン系、シリコーン系などの難水溶性無機系難燃剤を挙げることができる。環境適合性等の観点から、上記難燃剤のなかでも難水溶性リン系難燃剤を用いることがより好ましい。リン系難燃剤としては、例えば、リン酸エステルのほか、リン酸アンモニウム、リン酸グアニジン、リン酸メラミン、リン酸グアニル尿素およびこれらの化合物のポリ化合物などが挙げられる。また、リン系難燃剤としては難水溶性のものが好ましいのは上記のとおりであり、その理由として、難水溶性リン系難燃剤は脱臭粒子の脱臭性能を阻害しないためである。また、難水溶性リン系難燃剤の水溶性の程度としては、水温２５℃の水に対する溶解度が１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましく、１質量％以下であることが更に好ましく、０．１質量％以下であることが特に好ましい。ここで、リン系難燃剤の水温２５℃の水への溶解度が１０質量％を超えると、すなわち、リン系難燃剤の水溶性が優れたものであると、リン系難燃剤が脱臭粒子の表面を被覆することで脱臭粒子の脱臭性能を阻害する傾向が見られるためである。
【００４２】
ここで、繊維構造体への難燃剤の付与方法としては、難燃剤を有する難燃繊維を使用する方法、繊維構造体を構成する繊維間を結合するバインダーの中に難燃剤を含有させる方法、繊維構造体を湿式抄紙で製造する際にスラリーに難燃剤を添加し繊維構造体に抄き込む方法など公知の方法から任意に選択できる。これら一つの方法で難燃性を達成しても構わないが、２つ以上の方法を併用しても構わない。
【００４３】
繊維構造体に含まれる加熱膨張性粒子以外の難燃剤の含有量は、難燃剤を含む繊維構造体１００質量％に対し、１質量％以上３０質量％以下の範囲であることが好ましい。下限としては、５質量％以上であることがより好ましく、１０質量％以上が特に好ましい。また、上限としては２０質量％以下であることがより好ましい。上記範囲とすることで、難燃性を向上させ、繊維シートの剛性を保つことができ、さらに通気抵抗の上昇を抑制できる。
【００４４】
さらに本発明の難燃性濾材が有する繊維構造体は、所望により抗菌、防黴、抗ウイルス、防虫、殺虫、害虫忌避などの機能を付与した機能性のものとすることが可能である。繊維構造体にこれら機能を付与させる方法としては、繊維構造体の原料に練り混む方法、繊維構造体の湿式抄造において混抄する方法、繊維構造体に塗布、印刷、含浸等する方法等、を用いることができる。
【００４５】
また、本発明の難燃性濾材は優れた脱臭性能および優れた難燃性を有するのは上記のとおりであり、本発明の難燃性濾材が有する繊維構造体が紙である場合には、本発明の難燃性濾材はハニカムフィルターの部材として好適に用いられる。ここで、本発明の難燃性濾材を用いたハニカムフィルターは、複数の片面段ボールの積層構造体を有するものであり、上記の片面段ボールはコルゲート形状のコルゲート部材と平面形状のライナー部材との積層構造を有し、上記のコルゲート部材および上記のライナー部材は、それぞれ本発明の難燃性濾材を有するものであることが好ましい。
【実施例】
【００４６】
以下本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、本明細書に記載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。
［測定方法］
（１）加熱膨張性粒子または機能性粒子の平均粒径［μｍ］
加熱膨張性粒子または機能性粒子を顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、上記の粒子の最大径と最小径を測定し、それらの平均値を粒子径として、１００個の粒子径の算術平均値を平均粒径とした。
【００４７】
（２）難燃性濾材の厚み［ｍｍ］
ＪＩＳ  Ｌ  １９１３：２０１０  ６．１項記載の方法により測定した。
【００４８】
（３）難燃性濾材または繊維シートの目付け［ｇ／ｍ２］
ＪＩＳ  Ｌ  １９１３：２０１０  ６．２項記載の方法により測定した。
【００４９】
（４）平均繊維径［μｍ］
顕微鏡で不織シートの表面を撮影し、繊維本数１００本の繊維幅を測定して算術平均したものを平均繊維径とした。
【００５０】
（５）難燃性濾材の除去効率と吸着容量
巾７ｃｍ×長さ１５ｃｍの難燃性濾材を筒状に丸めて実験用のカラム（φ１２ｍｍ）に取り付け、カラムに温度２３℃、湿度５０％ＲＨの空気を０．５ｍ／ｓｅｃの速度で送風した。さらに上流側から、トルエンを上流濃度９０ｐｐｍとなるように添加し、シートの上流側と下流側とにおいてエアをサンプリングし、赤外吸光式連続モニターを使用してそれぞれのトルエン濃度を経時的に測定し、これらからトルエンの脱臭効率を求めた。
除去効率（％）＝［（Ｃ０−Ｃ）／Ｃ０］×１００
ここに、Ｃ０：上流側のトルエン濃度（＝９０ｐｐｍ）、Ｃ：下流側のトルエン濃度（ｐｐｍ）
トルエンの添加開始から２分後の除去効率を初期除去効率とした。実施例では、除去効率６０％以上の場合に脱臭性能が高く「○」と判定し、除去効率６０％未満の場合に脱臭性能が低く「×」と判定した。
また、吸着容量については、単位時間当たりに難燃性濾材を通過する体積に含まれるトルエンの重量を算出し、この重量に上記除去効率を乗じたものを単位時間当たりのガス吸着量とした。除去効率が４０％に低下するまでの単位時間当たりのガス吸着量の和を、吸着容量とし、これを濾材重量で割り返すことで、濾材単位重量当たりの吸着容量とした。実施例においては、単位時間として１０秒を用いて算出し、その値が０．４ｍｇ／濾材１ｇ以上である場合に脱臭性能が高く「○」と判定し、それ以下である場合に脱臭性能が低く「×」と判定した。
【００５１】
（６）難燃性濾材の難燃性
ＦＭＶＳＳ  ３０２（ＪＩＳ  Ｄ１２０１）「内装材料の可燃性」の難燃レベルを基準として、実施例では、標線に達しなかった場合に「◎」、標線に達し、かつ、燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下となった場合に「○」、標線に達し、かつ、燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎを超えた場合は「×」、と表記した。
【００５２】
（７）溶解度測定
対象化合物（難燃剤）が塊状の場合はあらかじめ乳鉢で細かく粉砕して粒径を１００μｍ以下にする。１００ｇの純水を用意し、水温を２５℃の一定温度に保ちながら、対象化合物が飽和するまで攪拌溶解する。水に不溶となった対象化合物はろ過して除去し、ろ液を減圧留去する。減圧留去の後に得られたものを１００℃で完全に熱乾燥し、質量（ｇ）を測定しこれを溶解質量Ａ（ｇ）とした。次に以下式により溶解度を算出した。
溶解度（ｗｔ％）＝Ａ／（１００＋Ａ）×１００。
【００５３】
［実施例１］
活性炭、膨張性黒鉛（平均粒径１５０μｍ、膨張開始温度１５０℃）、叩解パルプおよびバインダー繊維を含むスラリーを用い湿式抄紙を行い紙の難燃性濾材を得た場合に、活性炭が４２ｇ／ｍ２、膨張性黒鉛が２１ｇ／ｍ２、叩解パルプが２５ｇ／ｍ２、バインダー繊維として熱接着ＰＥＴ繊維が１８ｇ／ｍ２となるようにスラリーにこれらの材料を配合し、このすらりーを湿式抄紙し、目付けが１０６ｇ／ｍ２、厚みが０．２４ｍｍである紙の難燃性濾材を作製した。
【００５４】
［実施例２］
活性炭、膨張性黒鉛（平均粒径１５０μｍ、膨張開始温度１５０℃）、叩解パルプおよびバインダー繊維を含むスラリーを用い湿式抄紙を行い紙の難燃性濾材を得た場合に、活性炭が４２ｇ／ｍ２、膨張性黒鉛が１５ｇ／ｍ２、叩解パルプが２５ｇ／ｍ２、バインダー繊維として熱接着ＰＥＴ繊維が１８ｇ／ｍ２となるようにスラリーにこれらの材料を配合し、このすらりーを湿式抄紙し、目付けが１００ｇ／ｍ２、厚みが０．２３ｍｍである紙の難燃性濾材を作製した。
【００５５】
［実施例３］
活性炭、膨張性黒鉛（平均粒径５０μｍ、膨張開始温度１５０℃）、叩解パルプおよびバインダー繊維を含むスラリーを用い湿式抄紙を行い紙の難燃性濾材を得た場合に、活性炭が４２ｇ／ｍ２、膨張性黒鉛が２１ｇ／ｍ２、叩解パルプが２５ｇ／ｍ２、バインダー繊維として熱接着ＰＥＴ繊維が１８ｇ／ｍ２となるようにスラリーにこれらの材料を配合し、このすらりーを湿式抄紙し、目付けが１０６ｇ／ｍ２、厚みが０．２４ｍｍである紙の難燃性濾材を作製した。
【００５６】
［実施例４］
活性炭、膨張性黒鉛（平均粒径７５μｍ、膨張開始温度１５０℃）、叩解パルプおよびバインダー繊維を含むスラリーを用い湿式抄紙を行い紙の難燃性濾材を得た場合に、活性炭が４２ｇ／ｍ２、膨張性黒鉛が１５ｇ／ｍ２、叩解パルプが２５ｇ／ｍ２、バインダー繊維として熱接着ＰＥＴ繊維が１８ｇ／ｍ２となるようにスラリーにこれらの材料を配合し、紙の難燃性濾材を作製した。次に、この紙の難燃性濾材に含浸法によりリン系難燃剤としてリン酸グアニジン（溶解度１０質量％）を９ｇ／ｍ２となるように添着させ、目付け１０９ｇ／ｍ２、厚み０．２４ｍｍの難燃性濾材を作製した。
【００５７】
［比較例１］
活性炭、叩解パルプおよびバインダー繊維を含むスラリーを用い湿式抄紙を行い紙の難燃性濾材を得た場合に、活性炭が４２ｇ／ｍ２、叩解パルプが２５ｇ／ｍ２、バインダー繊維として熱接着ＰＥＴ繊維が１８ｇ／ｍ２となるようにスラリーにこれらの材料を配合し、このすらりーを湿式抄紙し、目付けが８５ｇ／ｍ２、厚みが０．２２ｍｍである紙の難燃性濾材を作製した。
【００５８】
［比較例２］
活性炭、水酸化アルミニウム、叩解パルプおよびバインダー繊維を含むスラリーを用い湿式抄紙を行い紙の難燃性濾材を得た場合に、活性炭が４２ｇ／ｍ２、水酸化アルミニウムが２１ｇ／ｍ２、叩解パルプが２５ｇ／ｍ２、バインダー繊維として熱接着ＰＥＴ繊維が１８ｇ／ｍ２となるようにスラリーにこれらの材料を配合し、このすらりーを湿式抄紙し、目付けが１０６ｇ／ｍ２、厚みが０．２４ｍｍである紙の難燃性濾材を作製した。
【００５９】
［比較例３］
活性炭、叩解パルプおよびバインダー繊維を含むスラリーを用い湿式抄紙を行い紙の難燃性濾材を得た場合に、活性炭が４２ｇ／ｍ２、叩解パルプが２５ｇ／ｍ２、バインダー繊維として熱接着ＰＥＴ繊維が１８ｇ／ｍ２となるようにスラリーにこれらの材料を配合し、このすらりーを湿式抄紙し、紙の濾材を作製した。次に、この紙の濾材に含浸法によりリン系難燃剤を添着させ、目付け１０６ｇ／ｍ２、厚み０．２２ｍｍの難燃性濾材を作製した。
【００６０】
実施例１および２ならびに比較例１〜３の難燃性濾材の構成および評価結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2017177002.tif 000003
【００６２】
【表２】
2017177002.tif 000004
【００６３】
表から明らかなように、実施例１および２の難燃性濾材においては、この難燃性濾材が有する繊維構造体の内部に加熱膨張性粒子と脱臭粒子とが含まれるので、この難燃性濾材は優れた難燃性と優れた脱臭性能を有するものとなった。一方で、加熱膨張性粒子を含まない比較例１、加熱膨張性粒子の代わりに無機系の難燃剤である水酸化アルミニウムを含ませた比較例２では、加熱膨張性粒子を含む実施例１、２に比べて難燃性が劣る結果となった。
【００６４】
また、比較例３においては難燃剤としてリン系難燃剤として水溶性のリン酸を添着しており、難燃性には優れるものの、脱臭性能でその他に劣る結果となった。この原因として水溶性のリン酸が脱臭粒子の表面を被覆し、ガス分子に対する吸着性能が低下したことが考えられる。一方、実施例１と比較例１では脱臭性能に差がないことから、加熱膨張性粒子の添加有無では脱臭性能を阻害しない結果となっている。
【００６５】
以上の結果から、本発明の難燃性濾材は、脱臭性能を低下させることなく、優れた難燃性を付与できることがわかる。したがって、本発明の難燃性濾材は、フィルター用途、特に難燃性が要求される用途に適しているといえる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の難燃性脱臭濾材は、自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、健康住宅、ペット対応マンション、高齢者入所施設、病院、オフィス等で使用される空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター、産業用クリーンルーム用フィルター等の難燃性濾材として好ましく使用される。
【符号の説明】
【００６７】
１：難燃性濾材
２：未燃焼部分
３：燃焼部分
４：炭化壁
【図１】
2017177002.tif 000005
【図２】
2017177002.tif 000006