JP2014050416A - 難燃性消臭フィルター - Google Patents

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善春 西野
Tomoaki Okuno
智朗 奥野
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Abstract

【課題】アンモニア、酢酸、硫化水素の消臭性能に優れると共に十分な難燃性を備え、耐久性に優れた難燃性消臭フィルターを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の難燃性消臭フィルターでは、活性炭混抄紙に含まれる活性炭の優れた吸着作用により消臭することができる。また、リン酸と2価の水溶性銅化合物が坦持されているので、アンモニア(塩基性臭)、酢酸(有機酸臭)、硫化水素(硫黄系臭)等も十分消臭することができるとともに、優れた消臭性能の耐久性を発揮することができる。更に、前記坦持リン酸の一部及び前記坦持含窒素リン系難燃剤の一部は、活性炭の表面に付着しており、このようにリン酸及び含窒素リン系難燃剤が付着した活性炭は難燃性を備えたものとなるから、難燃性に優れる。
【選択図】なし

Description

本発明は、空気清浄機、エアコン、タバコ分煙機等のフィルターとして使用される。中でも難燃性が要求させるフィルターに関する技術である。
近年の生活環境を改善し、快適に過ごしたいという欲求の高まりから室内の生活臭、例えば、アンモニア、酢酸、硫化水素を除去することに強い関心が持たれている。
例えば、活性炭を不織布表面に坦持した消臭材が知られており、この消臭材は活性炭の優れた吸着作用により即効性に優れた消臭性能を発揮する。
しかしながら、活性炭は文字通り炭であることから難燃性は十分とは言い難いので、難燃性が求められる用途には向かなかった。
そこで、例えば特許文献1には、活性炭を用いた消臭シートとして難燃性を付与したものが提案されている。すなわち、アルカリ金属化合物及び/またはアルカリ土類金属と活性炭を含んでなるガス吸着層、及び難溶性難燃剤を含んでなる難燃層を、シート基材両面の夫々に前記難燃層を最表面となる様に積層してなるガス吸着用シートが記載さえている。
また、出願人は特許文献2に記載の坦持体に活性炭、リン酸及び含窒素リン系難燃剤が坦持され、前記坦持リン酸の一部及び前記含窒素リン酸系難燃剤の一部は、前記活性炭の表面に付着している難燃性消臭フィルターを開示している。
特開2001−276608号公報 特願2011−123315号
特許文献1に記載の従来技術では、最表面に難燃層が存在することにより難燃性が向上するものの、活性炭を含んでなるガス吸着の外側が難燃層被覆されているので、活性炭の本来の優れた吸着作用が得られ難くなりやすく、その消臭性能は十分には満足できるものではなかった。また、特許文献2に記載の難燃性消臭フィルターは、消臭性能に優れると共に十分な難燃性を備えているものの、さらに性能向上が求められていた。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、アンモニア、酢酸、硫化水素の消臭性能に優れると共に十分な難燃性を備え、耐久性に優れた難燃性消臭フィルターを提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
[1]リン酸及び含窒素リン系難燃剤と、2価の水溶性銅化合物を活性炭混抄紙に坦持させてなることを特徴とする難燃性消臭フィルター。
[2]前記活性炭混抄紙に対する活性炭の含有率が40〜80質量%であり、前記活性炭混抄紙100質量部に対し、前記リン酸の坦持量が8〜20質量部、前記含窒素リン系難燃剤の坦持量が32〜80質量部、かつ2価の水溶性銅化合物の坦持量が1.5〜4.5質量部である前項1に記載の難燃性消臭フィルター。
[3]前記活性炭混抄紙に、さらに金属フタロシアニン錯体が坦持されており、前記活性炭混抄紙100質量部に対し、前記金属フタロシアニン錯体の坦持量が0.01〜1質量部である前項1または2に記載の難燃性消臭フィルター。
[4]前記金属フタロシアニン錯体は、コバルトフタロシアニン錯体及び鉄フタロシアニン錯体を含有し、前記コバルトフタロシアニン錯体と前記鉄フタロシアニン錯体の坦持量比が、コバルトフタロシアニン錯体/鉄フタロシアニン錯体=98/2〜55/45である前項1〜3のいずれか1項に記載の難燃性消臭フィルター。
[5]前記難燃性消臭フィルターの厚みが、5〜50mm、前記活性炭混抄紙のセル数が60〜180/インチ、かつ、JIS B9908規格で測定した圧力損失が、フィルターの通風速度1.0m/秒の条件下で前記難燃性消臭フィルターの厚み1cm当たり50Pa以下である前項1〜4のいずれか1項に記載の難燃性消臭フィルター。
[1]の発明では、活性炭混抄紙に含まれる活性炭の優れた吸着作用により消臭することができる。また、リン酸と2価の水溶性銅化合物が坦持されているので、アンモニア(塩基性臭)、酢酸(有機酸臭)、硫化水素(硫黄系臭)等も十分消臭することができるとともに、優れた消臭性能の耐久性を発揮することができる。更に、前記坦持リン酸の一部及び前記坦持含窒素リン系難燃剤の一部は、活性炭の表面に付着しており、このようにリン酸及び含窒素リン系難燃剤が付着した活性炭は難燃性を備えたものとなるから、難燃性に優れる。
[2]の発明では、前記活性炭混抄紙に対する活性炭の含有率が40〜80質量%であるから、吸着作用を十分に発揮することができる。さらに、前記活性炭混抄紙100質量部に対し、前記リン酸の坦持量が8〜20質量部であり、前記含窒素リン系難燃剤の坦持量が32〜80質量部であるから、消臭フィルターの難燃性を向上させることができる。そして、前記活性炭混抄紙100質量部に対し、2価の水溶性銅化合物の坦持量が1.5〜4.5質量部であるから、アンモニア、酢酸、硫化水素をより十分に消臭できるとともに、消臭性能の耐久性を向上させることができる。
[3]の発明では、前記活性炭混抄紙に、さらに金属フタロシアニン錯体が坦持されているので、金属フタロシアニン錯体の酸化力によって室内の生活臭(アンモニア、酢酸、硫化水素等)を消臭除去することができる。前記活性炭混抄紙100質量部に対し、前記金属フタロシアニン錯体の坦持量が0.01〜1質量部であるから、生活臭を十分に消臭除去することができる。
[4]の発明では、前記金属フタロシアニン錯体は、コバルトフタロシアニン錯体及び鉄フタロシアニン錯体を含有しているので、両錯体の相乗効果によって硫化水素などの悪臭に対する消臭効果をさらに向上させることができる。また、前記コバルトフタロシアニン錯体と前記鉄フタロシアニン錯体の坦持量比が、コバルトフタロシアニン錯体/鉄フタロシアニン錯体=98/2〜55/45に規定されているので、両錯体の相乗効果が一段と発揮される。
[5]の発明では、前記難燃性消臭フィルターの厚みが、5〜50mm、前記活性炭混抄紙のセル数が60〜180/インチ、かつ、JIS B9908規格で測定した圧力損失が、フィルターの通風速度1.0m/秒の条件下で前記難燃性消臭フィルターの厚み1cm当たり50Pa以下に規定されるので、消臭性能を確保しながらかさばらず省スペースであり、しかも圧力損失が抑制された難燃性消臭フィルターを提供できる。
本発明の難燃性消臭フィルターは、アンモニア、酢酸、硫化水素の消臭性能に優れると共に十分な難燃性を備え、耐久性に優れた難燃性消臭フィルターであり、リン酸及び含窒素リン系難燃剤と、2価の水溶性銅化合物を活性炭混抄紙に坦持させてなることを特徴とする。
本発明の難燃性消臭フィルターでは、活性炭混抄紙に含まれる活性炭の優れた吸着作用により消臭することができる。また、リン酸と2価の水溶性銅化合物が坦持されているので、アンモニア(塩基性臭)、酢酸(有機酸臭)、硫化水素(硫黄系臭)等も十分消臭することができるとともに、優れた消臭性能の耐久性を発揮することができる。更に、前記坦持リン酸の一部及び前記坦持含窒素リン系難燃剤の一部は、活性炭の表面に付着しており、このようにリン酸及び含窒素リン系難燃剤が付着した活性炭は難燃性を備えたものとなるから、難燃性に優れる。
本発明の活性炭混抄紙は、特に限定されず公知の湿式抄紙法により造ることができる。例えば、活性炭と天然パルプを水に添加し、水スラリーを作成したのち攪拌しながら固形分濃度を調整し、その後カチオン系ポリマー又はアニオン系ポリマーを添加し、得られた凝集体水分散液を抄紙機を使い湿式抄紙法によりシート化し、乾燥処理を行なうことによって、活性炭混抄紙を得ることができる。そして、こうして得られた活性炭混抄紙を、コルゲート加工機を用いてハニカム形状等に加工してフィルターの形状にする。
前記活性炭としては、例えば椰子殻活性炭、石油ピッチ系球状活性炭、活性炭素繊維、木質系活性炭等の活性炭系炭素多孔質体が、吸着比表面積非常に高いことから好ましい。中でも椰子殻活性炭が好ましい。
前記活性炭混抄紙に使用する繊維としては、天然パルプ、ポリオレフィン及びアクリル繊維等のフィブリル化繊維を用いればよいが、リン酸及び含窒素リン系難燃剤が坦持し易いことから天然パルプが好適である。
前記リン酸としては、特に限定されるものではないが、例えばHPO等を挙げることができる。なお、「リン酸」は、リン酸塩、縮合リン酸を含まない意味で用いている。
前記含窒素リン系難燃剤としては、特に限定されるものではないが、リン酸グアニジン、縮合リン酸グアニジン及びリン酸グアニル尿素からなる群より選ばれる少なくとも1種の水溶性含窒素リン系難燃剤を用いるのが好ましく、この場合には難燃性消臭フィルターの難燃性能をさらに向上させることができる。
前記2価の水溶性銅化合物としては、硫酸銅、塩化銅、クエン酸銅、ポリアクリル酸銅からなる群より選ばれる少なくとも1種の2価の水溶性銅化合物を用いるのが好ましく、この場合には難燃性消臭フィルターの消臭性能をさらに向上させることができる。
前記活性炭混抄紙における活性炭の含有率は40〜80質量%であるのが好ましい。40質量%以上であることで十分な消臭性能を確保できるとともに80重量%以下であることで紙として十分な強度を確保することができる。
本発明において、含窒素リン酸系難燃剤の坦持量及びリン酸の坦持量は、前記活性炭混抄紙100質量部に対して前記リン酸の坦持量が8〜20質量部であるのが好ましい。8質量部以上であることで塩基性悪臭をより長期間除去できる。20質量部以下とすることでセルロースの加水分解による活性炭混抄紙の強度劣化を防止することができる。前記含窒素リン系難燃剤の坦持量が32〜80質量部であるのが好ましい。32質量部以上であることで高い難燃性を有することができる。80質量部以下とすることで活性炭の細孔が埋没することによる物理吸着性の低下を防止することができる。
本発明では、前記活性炭混抄紙にさらに金属フタロシアニン錯体が坦持されているのが好ましい。このように金属フタロシアニン錯体を坦持した場合には、硫黄系臭気に対する消臭性能をさらに向上させることができる。
前記金属フタロシアニンとしては、特に限定されるものではないが、例えば、コバルトフタロシアニン錯体、鉄フタロシアニン錯体等を挙げることができる。これらの中でもコバルトフタロシアニン錯体を用いるのが好ましく、この場合には、特に硫化水素、酢酸に対する消臭性能をさらに向上させることができる利点がある。前期コバルトフタロシアニン錯体としては、特に限定されるものではないが、例えばコバルトフタロシアニンポリスルホン酸ナトリウム、コバルトフタロシアニンオクタカルボン酸、コバルトフタロシアニンテトラカルボン酸、モノアミノトリカルボキシコバルトフタロシアニン等を挙げることができる。また、前記鉄フタロシアニン錯体としては、特に限定されるものではないが、例えば鉄フタロシアニンテトラカルボン酸、鉄フタロシアニンオクタカルボン酸等を挙げることができる。
前記金属フタロシアニン錯体は、コバルトフタロシアニン錯体及び鉄フタロシアニン錯体を含有しているので、両錯体の相乗効果によって硫化水素などの悪臭に対する消臭効果をさらに向上させることができる。また、前記コバルトフタロシアニン錯体と前記鉄フタロシアニン錯体の坦持量比が、コバルトフタロシアニン錯体/鉄フタロシアニン錯体=98/2〜55/45に規定するのが好ましい。この範囲に規定することで両錯体の相乗効果が一段と発揮される。
前記金属フタロシアニン錯体の前記活性炭混抄紙100質量部に対する坦持量は、0.01〜1質量部であるのが好ましい。0.01質量部以上にすることで効果的に消臭性能の耐久性を向上することができるとともに、1質量部以下とすることで金属フタロシアニン錯体同士の会合が生じるのを回避できる。
前記難燃性消臭フィルターの厚みは、5〜50mm、前記活性炭混抄紙のセル数が60〜180/インチ、かつ、JIS B9908規格で測定した圧力損失が、フィルターの通風速度1.0m/秒の条件下で前記難燃性消臭フィルターの厚み1cm当たり50Pa以下であるのが好ましい。前記難燃性消臭フィルターの厚みが5mmより薄く、前記活性炭混抄紙のセル数が60/インチ未満の場合は、リン酸及び含窒素リン系難燃剤と、2価の水溶性銅化合物の坦持量を確保し難くなるおそれがあるので好ましくない。厚みが50mmを超え、セル数が180/インチを超えると、圧力損失が大きくなるおそれがあるので好ましくない。そして、同時に、JIS B9908規格で測定した圧力損失が、フィルターの通風速度1.0m/秒の条件下で前記難燃性消臭フィルターの厚み1cm当たり50Pa以下とすることで、例えば、アンモニア、酢酸、硫化水素などの生活臭をすばやく消臭することができる。
本発明では、前記活性炭混抄紙に、さらに他の消臭剤、添加剤等を坦持してもよい。
本発明の係る難燃性消臭フィルターは、例えば次のようにして製造することができる。まず、リン酸及び水溶性の含窒素リン系難燃剤を含有する処理水溶液に活性炭混抄紙を浸漬する。リン酸の濃度は4〜10質量%でるのが好ましい。この範囲に規定することで、活性炭混抄紙100質量部に対するリンの坦持量を8〜20質量部に設定することができる。次に、前記活性炭混抄紙を前記処理水溶液から取り出し、公知の方法、例えばマングル、エアーブローノズル等の絞り装置を用いて絞る。中でも、マングルを用いるのが好ましい。マングルを用いた場合には、活性炭の表面にリン酸及び含窒素リン系難燃剤が付着した状態を十分に維持しつつ絞り操作を行うことができる。次に、活性炭混抄紙を乾燥させる。乾燥手段としては、特に限定されず、例えば自然乾燥してもよいし、加熱乾燥してもよい。このようにして難燃性消臭フィルターを製造することができる。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例のものに限定されるものではない。
<実施例1>
エチレン―酢酸ビニル共重合体の水性エマルジョン(固形分30質量%)20質量部と水180質量部とを混合して得た混合液に、椰子殻活性炭70質量部及び天然パルプ30質量部を混合して、水分散液(水スラリー)を得た。この水分散液を抄紙機を使用して湿式抄紙法によりシート化した後、乾燥処理を行って、坪量100g/mの活性炭混抄紙を得た。この活性炭混抄紙における活性炭含有率は65質量%であった。次いで、水720質量部にリン酸115質量部及びリン酸グアニジン370質量部及び硫酸銅・5水和物25質量部を溶解させて得られた処理水溶液に、前記活性炭混抄紙を1分間浸漬した後、乾燥させることによって、難燃性消臭フィルター(シート体)を得た。この難燃性消臭フィルターにおいて、活性炭混抄紙100質量部に対するリン酸の担持量は16質量部であり、同じくリン酸グアニジンの担持量は52質量部、硫酸銅の担持量は3.5質量部であった。次に、前記難燃性消臭フィルター(シート体)からなる平面シートと、前記難燃性消臭フィルター(シート体)からなる波型シートとが交互に積層一体化された多孔質構造の難燃性消臭フィルター(縦100mm×横100mm×厚さ10mm)を作製した。この難燃性消臭フィルターのセル密度は、140セル/(インチ)であった。
<実施例2〜14、比較例1〜3>
実施例1において、処理液の組成を表1、表2に記載のようにした以外は実施例1と同様にして難燃性消臭フィルター、あるいは消臭フィルターを得た。また、各坦持量を表1、表2に示す。
各難燃性消臭フィルターについて下記評価法によって評価した。なお、これらの結果を表1、2に示す。
<消臭性能評価法>
消臭フィルターから切り出した円形試験片(直径100mm×厚さ10mm)を円筒管内部の一端側に固定し、該円筒管の他端側にファンを設置し、ファンの回転により円筒管の一端から1m/秒の条件で空気の吸引を行うように構成された試験キットを、内容量100リットルのアクリルボックス内に入れた。次に、アクリルボックス内にアンモニア濃度が10ppmになるようにアンモニアガスを注入するとともに、同様に該アクリルボックス内に酢酸濃度が10ppmになるように酢酸ガスを注入、硫化水素濃度が10ppmになるように硫化水素ガスを注入を注入した。 ファンを回転させた状態で60分経過した後に、アクリルボックス内におけるアンモニアの残存濃度、酢酸の残存濃度及び硫化水素の残存濃度を測定した。残存濃度の測定値よりアンモニアガスの除去率(%)、酢酸ガスの除去率(%)及び硫化水素ガスの除去率(%)を算出した。除去率が80%以上であるものを「○」、80%未満であるものを「×」とし、消臭性能評価の即効性能評価とした。さらに、上述の消臭性能評価の即効性能評価を5回繰返した後の、上記の各ガスの残存濃度を測定し、各ガスの除去率(%)を算出し、除去率が60%以上であるものを「○」、60%未満であるものを「×」とし、消臭性能評価の耐久性能評価とした。
<難燃性評価法>
国土交通省が定める鉄道車輛用材料燃焼性試験に準拠して消臭フィルターの燃焼試験を行った。すなわち、182cm×257cmの消臭フィルター(供試材;燃焼性試験用としてこの大きさに作成したもの)を45°傾斜に保持し、燃料容器の底の中心が、供試材の下面中心の垂直下方25.4mm(1インチ)のところにくるように、コルクのような熱伝導率の低い材質の台にのせ、燃料容器に純エチルアルコール0.5mL(ミリリットル)を入れて着火し、燃料が燃え尽きるまで放置する。
燃焼性判定は、アルコールの燃焼中と燃焼後とに分けて、燃焼中は供試材への着火、着炎、発煙状態、炎の状態等を観察し、燃焼後は、残炎、残じん、炭化、変形状態を調査し、表3の燃焼性判定基準に基づいて、不燃性、極難燃性、難燃性、緩焼性、可燃性の各区分のいずれに該当するか判定した。なお、不燃性、極難燃性、難燃性を「○」で表し、合格とした。
表から明らかなように、本発明の実施例1〜14の難燃性消臭フィルターは、消臭性能に優れると共に十分な難燃性を備え、耐久性に優れていた。一方、比較例1は、消臭性能評価の耐久性能評価が劣り、燃焼性能が緩燃性であり、比較例2では、燃焼性能が可燃性であった。さらに、比較例3では、消臭性能評価の即効性能評価、耐久性能評価とも不合格であった。
本発明の難燃性消臭フィルターは、例えば空気清浄機、エアコン、タバコ分煙機等のフィルターとして使用される。中でも難燃性が要求させるフィルターとして好適であるが、特にこのような用途に限定されるものではない。

Claims (5)

  1. リン酸及び含窒素リン系難燃剤と、2価の水溶性銅化合物を活性炭混抄紙に坦持させてなることを特徴とする難燃性消臭フィルター。
  2. 前記活性炭混抄紙に対する活性炭の含有率が40〜80質量%であり、前記活性炭混抄紙100質量部に対し、前記リン酸の坦持量が8〜20質量部、前記含窒素リン系難燃剤の坦持量が32〜80質量部、かつ2価の水溶性銅化合物の坦持量が1.5〜4.5質量部である請求項1に記載の難燃性消臭フィルター。
  3. 前記活性炭混抄紙に、さらに金属フタロシアニン錯体が坦持されており、前記活性炭混抄紙100質量部に対し、前記金属フタロシアニン錯体の坦持量が0.01〜1質量部である請求項1または2に記載の難燃性消臭フィルター。
  4. 前記金属フタロシアニン錯体は、コバルトフタロシアニン錯体及び鉄フタロシアニン錯体を含有し、前記コバルトフタロシアニン錯体と前記鉄フタロシアニン錯体の坦持量比が、コバルトフタロシアニン錯体/鉄フタロシアニン錯体=98/2〜55/45である請求項1〜3のいずれか1項に記載の難燃性消臭フィルター。
  5. 前記難燃性消臭フィルターの厚みが、5〜50mm、前記活性炭混抄紙のセル数が60〜180/インチ、かつ、JIS B9908規格で測定した圧力損失が、フィルターの通風速度1.0m/秒の条件下で前記難燃性消臭フィルターの厚み1cm当たり50Pa以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の難燃性消臭フィルター。
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