JP6729557B2 - エアフィルター用濾材 - Google Patents

Description

本発明は、エアフィルター用濾材に関する。

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いる。

また、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。エアフィルター用濾材の製造方法としては、例えば、熱可塑性樹脂であるポリエチレン樹脂などで活性炭などの吸着剤を固着させて脱臭層を形成し、その両面を不織布、織布または編布などの布帛で挟持してエアフィルター用濾材とする方法が一般に広く知られている（例えば、特許文献１参照）。ところが、このような構成では、布帛自体が可燃性である場合が多く、エアフィルター用濾材の難燃性が不十分であるとの課題があった。

そこで、エアフィルター用濾材に用いられる布帛自体の難燃性を向上させるため、特許文献２では上記の布帛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、繊維基材に対して６０〜８０重量％使用している吸着分解シートが開示されている。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。

そこで上記の布帛に含有させる難燃剤としては、リン系や無機系の難燃剤などが種々検討されており、例えば、特許文献３には、リン系難燃剤を使用する難燃性フィルターが記載されている。

日本国特開２００４−３５８３８９号公報 日本国特開平１０−２１２６８５号公報 日本国特開２０００−１２６５２３号公報

ところが、上記のとおり特許文献３に開示された難燃性フィルターについては、リン系や無機系の難燃剤は、単位付着質量当たりの難燃効果が低く、十分な難燃性を得るためには、多くの難燃剤を含有させる必要があり、それに伴い難燃剤を布帛に付着させるためのバインダーも多く含有させる必要がある。その場合、優れた難燃性が得られたとしても、通気性が低下し圧力損失の高い難燃性フィルターとなる。また、上記の場合には、バインダーも可燃性であるため、それを多く含有させることで難燃性すら十分に発揮されない可能性がある。
そこで、上記の事情に鑑み、本発明は、難燃性に優れ、かつ、圧力損失が低いエアフィルター用濾材を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のエアフィルター用濾材は、積層された複数の繊維シートを有し、隣り合う前記繊維シートの層間のうちの少なくとも１つの層間が、加熱膨張性粒子およびバインダーを有するものである。

本発明のエアフィルター用濾材によれば、積層された複数の繊維シートを有し、隣り合う前記繊維シートの層間のうちの少なくとも１つの層間が、加熱膨張性粒子およびバインダーを有するので、難燃性に優れ、圧力損失が低いエアフィルター用濾材を提供することができる。

図１は、エアフィルター用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エアフィルター用濾材の一例の斜視概念図である。 図２は、図１に示すエアフィルター用濾材のＡ−Ａでの断面概念図である。

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。
本発明のエアフィルター用濾材は、積層された複数の繊維シートを有し、隣り合う前記繊維シートの層間のうちの少なくとも１つの層間が、加熱膨張性粒子およびバインダーを有するものである。

詳細は後述するが、加熱膨張性粒子は、少量の添加量でエアフィルター用濾材の難燃性を優れたものとすることができる。また、そのことによって、加熱膨張性粒子をエアフィルター用濾材に添着させるのに大量のバインダーを必要としないため、エアフィルター用濾材として重要な特性である通気特性を低下させることなく、エアフィルター用濾材に優れた難燃性を付与することができる。

また、本発明のエアフィルター用濾材は、そのダスト捕集効率を優れたものとするために、積層された複数の繊維シートを有している。ここで、上記の繊維シートは、後述するとおり天然繊維や合成繊維を含んでいるため可燃性であるとともに、上記の繊維シートを構成する繊維は、紡糸性が低下する等の理由により難燃剤を添加することが困難である場合や、難燃剤を添加できてもその含有量が少ない場合が多い。

さらに、本発明のエアフィルター用濾材では、少なくとも一部の繊維シートを接着させるのに、可燃性のバインダーを用いている。しかし、このような構成の本発明のエアフィルター用濾材であっても、加熱膨張性粒子を用いることで、優れた難燃性を有したものとなる。

まず、本発明のエアフィルター用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、具体的には、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。

加熱膨張性粒子の中でも、膨張開始温度や膨張倍率を高く設計することが可能である膨張性黒鉛が好ましい。膨張開始温度を高くすることでエアフィルター用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エアフィルター用濾材の製造時などの取り扱い性に優れ、膨張倍率を高くすることで難燃性を向上させることが可能である。

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。エアフィルター用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。

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、本発明のエアフィルター用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エアフィルター用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。

また、本発明のエアフィルター用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、エアフィルター用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。

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５０倍以上とすることで、上記の加熱膨張性粒子を有するエアフィルター用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。

次に、加熱膨張性粒子の膨張前の数平均粒径は１００μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましい。下限として２００μｍ以上がより好ましく、上限としては６００μｍ以下がより好ましい。

加熱膨張性粒子の膨張前の数平均粒径を１００μｍ以上とすることで、エアフィルター用濾材に十分な難燃性を付与することができる。特に粒子径１００μｍ未満の粒子の含有割合を減らすことで、粉塵の飛散が防止しやすいため、作業環境上好ましい。また、加熱膨張性粒子の膨張前の数平均粒径を８００μｍ以下とすることで加熱膨張性粒子の散布時の散布ムラがより軽減でき、それによりエアフィルター用濾材としたときの圧力損失を低減することが可能である。

ここで、上記の数平均粒径は、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、粒子１００個の粒子径を算術平均した値である。

次に、加熱膨張性粒子の含有量としては、エアフィルター用濾材全体１００質量％に対して、０．５〜３０質量％が好ましい。加熱膨張性粒子の含有量を０．５質量％以上とすることで、エアフィルター用濾材の燃焼部分からエアフィルター用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、エアフィルター用濾材の難燃性がより優れたものとなる。この観点から、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、加熱膨張性粒子の含有量を３０質量％以下とすることで、加熱膨張性粒子をエアフィルター用濾材に添加するのに必要なバインダーの量をより低減することができ、難燃性に優れ、圧力損失の低いエアフィルター用濾材とすることができる。この観点から、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、高い難燃性および低い圧力損失を有するエアフィルター用濾材とすることができる。

また、本発明のエアフィルター用濾材は、積層された複数の繊維シートを有し、隣り合う前記繊維シートの層間のうちの少なくとも１つの層間が、加熱膨張性粒子およびバインダーを有することが必要である。上記のような形態のエアフィルター用濾材では、加熱膨張性粒子は繊維シートにより挟まれており、さらに、加熱膨張性粒子はバインダーによりエアフィルター用濾材に固定されているので、加熱膨張性粒子がエアフィルター用濾材から脱落するのを抑制することができる。

ここで、本発明のエアフィルター用濾材では、層間のみが加熱膨張性粒子を含有していてもよいし、本発明の効果を阻害しない範囲内において、上記の層間以外、例えば繊維シートも、その内部に加熱膨張性粒子を含有していてもよい。

また、詳細は後述するが、エアフィルター用濾材が、積層された３枚以上の繊維シートを有しており、２つ以上の層間を有する場合においては、それらの２つ以上の層間のうち少なくとも１つが加熱膨張性粒子およびバインダーを有しても、全ての層間が加熱膨張性粒子およびバインダーを有していてもよい。

本発明のエアフィルター用濾材が、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エアフィルター用濾材の斜視図を示す。また図２は、図１に示すエアフィルター用濾材のＡ−Ａでの断面図を示す。本発明のエアフィルター用濾材１の一部に着火した場合、エアフィルター用濾材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，この炭化壁４が、エアフィルター用濾材１の燃焼部分３からエアフィルター用濾材の未燃焼部分２を隔離し、エアフィルター用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。

次に、本発明のエアフィルター用濾材について説明する。本発明のエアフィルター用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、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 Ｌ１０９６（２０１０年）の曲げ反発性Ａ法に規定する剛軟度（ガ−レ法）を表す。

本発明のエアフィルター用濾材の厚みは、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。下限としては０．３ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上が特に好ましい。上限としては２．５ｍｍ以下がより好ましく、２．０ｍｍ以下が特に好ましい。上記範囲とすることで、エアフィルター用濾材の圧力損失をより低減することができ、またプリーツ加工などの加工性にもより優れたものとなる。

面風速１０．８ｃｍ／秒の時の本発明のエアフィルター用濾材の圧力損失は１５０Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以下であることがより好ましい。ここで、面風速１０．８ｃｍ／秒の時の本発明のエアフィルター用濾材の圧力損失を上記の範囲とするには、エアフィルター用濾材の目付け、繊維シートの形態、使用する繊維の繊維径などを適宜選択することにより、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。

次に、本発明のエアフィルター用濾材が有する繊維シートについて説明する。本発明のエアフィルター用濾材は、積層された複数の繊維シートを有している。よって、本発明のエアフィルター用濾材は、３枚の繊維シートが積層され２つの層間を有する形態、４枚の繊維シートが積層され３つの層間を有する形態、または、５枚の繊維シートが積層され４つの層間を有する形態などを取り得る。なお、上記の複数の繊維シートは、同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、繊維シート間の接着力をより優れたものとする観点から、上記の層間はバインダーで固定されていることが好ましい。

ここで、本発明のエアフィルター用濾材が有する繊維シートの形態としては、不織布、織布、ネットまたは紙などが挙げられる。このなかでも、ダストの捕集効率およびプリーツ加工性に優れるとの観点から、本発明のエアフィルター用濾材が有する複数の繊維シートは、全て不織布であることが好ましい。

本発明のエアフィルター用濾材が有する繊維シート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、中でも溶融紡糸が可能な熱可塑性繊維が好ましい。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。また、複数種を組み合わせて使用してもよい。

熱可塑性繊維は溶融紡糸が可能であり紡糸性に優れるとの観点から、エアフィルター濾材が有する繊維シートの少なくとも１枚が熱可塑性繊維を主成分とする不織布であることが好ましい。ここで、主成分とは不織布全体１００質量％に対し、熱可塑性繊維を５０質量％を超えて有することをいい、６０質量％以上を有することがより好ましく、８０質量％以上を有することがさらに好ましく、１００質量％とすることが特に好ましい。

エアフィルター用濾材のダスト捕集効率をより優れたものとする観点から、エアフィルター用濾材が有する繊維シートの少なくとも１枚がエレクトレット不織布であることが好ましい。

本発明のエアフィルター用濾材が有する繊維シート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よい。さらに、表面に空隙をもつもの、あるいは枝分かれした構造を有するものも使用することができる。また、必要に応じて上記の繊維を２種類以上混合して使用することもできる。通気性を高くするために捲縮性繊維を用いてもよい。

上記のとおり、本発明のエアフィルター用濾材が有する複数の繊維シートは、同じものであってもよいが、それらの繊維シートを、互いに異なった特性を有する互いに異なる繊維シートである方が、エアフィルター用濾材のダスト捕集効率や圧力損失などをより優れたものとできるため好ましい。

ここで、本発明のエアフィルター用濾材の一形態として、互いに異なる積層された２枚の繊維シートを有し、それらの繊維シートの層間が加熱膨張性粒子およびバインダーを有するエアフィルター用濾材を例示し、本発明のエアフィルター用濾材に用いることができる２枚の互いに異なる繊維シートの説明をする。

また、この場合、便宜上、通風方向に対して、上流側に位置する繊維シートを繊維シートＡ、繊維シートＡから下流側に位置する繊維シートを繊維シートＢと区別して説明する。この場合、繊維シートＡおよび／または繊維シートＢ自体が２枚以上の不織布の積層体であってもよい。ここで、通風方向とは、エアフィルター用濾材をフィルターユニットとして、例えば空気清浄機に搭載し、通風した際の風の流入側を上流側、流出側を下流側と定義する。

このエアフィルター用濾材では、繊維シートＡと繊維シートＢとの層間に加熱膨張性粒子が配されているため、加熱膨張性粒子がエアフィルター用濾材から脱落するのを抑制できる。

また、繊維シートＢと繊維シートＡとは、互いに異なる性能や特性を有するものであるので、本発明のエアフィルター用濾材は、ダスト捕集効率等の性能により優れたものとなる。具体的には、繊維シートＢよりも剛性が高く、嵩高で目の粗い繊維シートＡを、繊維シートＢと積層し、そのエアフィルター用濾材を、繊維シートＡが通風方向の上流側となるように空気清浄機などにセットすることで、繊維シートＡの高い剛性により高風量下でもエアフィルター用濾材の変形はより抑制され、圧力損失をより低くすることができる。

また、繊維シートＢを、繊維シートＡよりも目の細かい繊維シートとして、繊維シートＡと積層し、その積層体であるエアフィルター用濾材を、繊維シートＢが通風方向の下流側となるように空気清浄機などにセットすることで、繊維シートＡでは捕集できないような小さいダストも繊維シートＢにより捕集することが可能となりエアフィルター用濾材のダスト捕集効率をより優れたものとすることができる。

さらに、この場合、繊維シートＢの孔を詰まらせてしまうような大きいダストを、嵩高で目の粗い繊維シートＡが繊維シートＢに到達するまえに捕集することで繊維シートＢの目詰まりが抑制されるので、エアフィルター用濾材の製品寿命をより長くすることが可能となる。

ここで、繊維シートＡは、不織布、織布、ネットまたは紙などであってもよい。これらの中でも、ダストの捕集効率およびプリーツ加工性に優れるとの観点から、繊維シートＡは、不織布であることが好ましい。また、その不織布は、従来の不織布の製造方法などにより得ることができる。

ここで、繊維シートＡに用いることができる不織布としては、湿式抄紙法および乾式法により得られた繊維ウェブに対して、ケミカルボンド法、サーマルボンド法またはニードルパンチ法、ウォータジェットパンチ法などにより繊維同士を結合させることにより得られる不織布や、スパンボンド法、メルトブロー法などの直接紡糸法により得られる不織布が挙げられる。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、エアフィルター用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繊維シートＡを得ることができる。

上記の観点から、繊維シートＡは、湿式抄紙不織布であることがより好ましい。さらに、繊維シートＡを剛性の高い繊維シートとする観点からは、湿式抄紙法により得られた繊維ウェブに対して、ケミカルボンド法で繊維同士を結合させて得られる湿式抄紙ケミカルボンド不織布が特に好ましい。

繊維シートＡに含まれる繊維としては、天然繊維および合成繊維を挙げることができ、中でも、溶融紡糸が可能であり紡糸性に優れるとの観点から、合成繊維の一種である熱可塑性繊維であることが好ましい。ここで、繊維シートＡは熱可塑性繊維を主成分とすることが好ましく、主成分とは繊維シートＡ全体１００質量％に対し、熱可塑性繊維を５０質量％を超えて有することをいい、６０質量％以上を有することがより好ましく、８０質量％以上を有することがさらに好ましく、１００質量％とすることが特に好ましい。

熱可塑性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、ポリ乳酸等を挙げることができ、用途等に応じて選択できる。また、複数種を組み合わせて使用してもよい。

繊維シートＡに使用する繊維の繊維径としては、エアフィルター用濾材をエアフィルターとして使用する用途において目標とする通気性や捕集効率に応じて選択すればよいが、上記のとおり繊維シートＡは高い剛性を有することが好ましく、そのため繊維シートＡに使用する繊維の繊維径は、好ましくは０．１〜５００μｍである。下限として１μｍ以上がより好ましい。上限として３００μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましい。上記範囲とすることで、通気性の低下を防ぐことができるし、繊維シートＡの剛性を高めることができる。

また、本発明のエアフィルター用濾材が有する繊維シートＡの目付けとしては、５〜５００ｇ／ｍ^２が好ましい。下限としては、１０ｇ／ｍ^２以上がより好ましく、上限としては、２００ｇ／ｍ^２以下がより好ましい。

繊維シートＡの目付けを５ｇ／ｍ^２以上とすることで、繊維シートＡの強度がより高くなり、プリーツ加工やハニカム加工などの加工性に優れ、圧力損失の低いエアフィルター用濾材を得ることができる。一方で、繊維シートＡの目付けを５００ｇ／ｍ^２以下とすることで、エアフィルター用濾材の厚みを抑え、そのエアフィルター用濾材をプリーツ状フィルター等に用いたときに、濾材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エアフィルター用濾材ともなる。

本発明のエアフィルター用濾材が有する繊維シートＡ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巾が好ましい。また、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。

繊維シートＡの引張強度（破断強度）を１０Ｎ／５ｃｍ巾以上とすることでエアフィルター用濾材の破断を防ぐことができ、繊維シートＡの引張強度（破断強度）を２５０Ｎ／５ｃｍ巾以下とすることでエアフィルター用濾材としたときにプリーツ状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年）に準じて測定した値である。

以下に、繊維シートＢについて説明する。繊維シートＢは、不織布、織布、ネットまたは紙などであってもよい。このなかでも、ダストの捕集効率およびプリーツ加工性に優れるとの観点から、繊維シートＢは、不織布であることが好ましい。また、その不織布は、従来の不織布の製造方法などにより得ることができる。

ここで、繊維シートＢに適した不織布としては、湿式抄紙法および乾式法により得られた繊維ウェブに対して、ケミカルボンド法、サーマルボンド法またはニードルパンチ法、ウォータジェットパンチ法などにより繊維同士を結合させることにより得られる不織布や、スパンボンド法、メルトブロー法などの直接紡糸法により得られる不織布が挙げられるが、メルトブロー式で得られる不織布は、極めて薄型で繊維径の細い繊維を有し、上記のとおりダスト捕集効率にも優れるものであるので、特に好ましい。なお、上記の不織布は従来の製造方法などにより製造することができる。

繊維シートＢに含まれる繊維としては、天然繊維および合成繊維を挙げることができ、中でも、溶融紡糸が可能であり紡糸性に優れるとの観点から、合成繊維の一種である熱可塑性繊維であることが好ましい。ここで、繊維シートＢは熱可塑性繊維を主成分することが好ましい。主成分とは繊維シートＢ全体１００質量％に対し、熱可塑性繊維を、５０質量％を超えて有することをいい、６０質量％以上を有することがより好ましく、８０質量％以上を有することがさらに好ましく、１００質量％とすることが特に好ましい。

熱可塑性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、ポリ乳酸等を挙げることができ、用途等に応じて選択できる。また、複数種を組み合わせて使用してもよい。

繊維シートＢに使用する繊維の繊維径としては、エアフィルター用濾材をエアフィルターとして使用する用途において目標とする通気性や捕集効率に応じて選択すればよいが、好ましくは０．１〜５００μｍである。下限として１μｍ以上がより好ましい。上限として３００μｍ以下がより好ましく、１００μｍ以下がさらに好ましい。

上記範囲とすることで、通気性の低下を防ぐことができるし、繊維シートＢの強度を高めることができる。また、ダスト捕集効率を極めて優れたものとすることができるとの観点からは、繊維シートＢに使用する繊維の繊維径は２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下が特に好ましい。

また、繊維シートＢの目付けとしては、５〜５００ｇ／ｍ^２が好ましい。下限として１０ｇ／ｍ^２以上が好ましく、上限として２００ｇ／ｍ^２以下がより好ましく、１００ｇ／ｍ^２以下が特に好ましい。

繊維シートＢの目付けを５ｇ／ｍ^２以上とすることで、繊維シートＢの捕集効率がより向上し、さらにエアフィルター用濾材の製品寿命もより優れたものとなる。一方で、繊維シートＢの目付けを５００ｇ／ｍ^２以下とすることで、エアフィルター用濾材の厚みを抑えることができ、それをプリーツ状フィルター等にしたときに、エアフィルター用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エアフィルター用濾材とすることもできる。

また、繊維シートＢは、エレクトレット不織布であることが好ましい。繊維シートＢがエレクトレット不織布であることで、静電気力によるダストの捕集効果が付加され捕集効率に非常にすぐれたエアフィルター用濾材とすることができる。

また、繊維シートＢがエレクトレット不織布である場合、繊維シートＢに用いられる繊維は、帯電しやすさの観点から熱可塑性繊維が主成分であることが好ましい。ここで、主成分とは、繊維シートＢを構成する繊維全体１００質量％に対し、熱可塑性繊維を、５０質量％を超えて有することをいい、６０質量％以上を有することがより好ましく、８０質量％以上を有することがさらに好ましい。一方、上限については特に制限はなく、エレクトレット不織布を構成する繊維のすべてが熱可塑性繊維であってもよい。

上記の繊維シートＢを構成する繊維に含まれる熱可塑性繊維に用いられる熱可塑性樹脂は、高い電気抵抗率を有し、帯電しやすいとの観点からポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂であることが好ましい。

次に、繊維シートＢに帯電加工を施す手法としては、特に限定されず、コロナ放電方式、純水接触方式など公知の方法から任意に選択することができる。ここで、静電気力が高く圧力損失の低い繊維シートを得ることができるので、純水接触方式を用いることが好ましい。

上記のとおり、エアフィルター用濾材の捕集効率をより一層向上させるためには、繊維シートＢを、ポリオレフィン系の熱可塑性繊維からなるエレクトレット化メルトブロー不織布とすることがより好ましい。

一方、上記のエレクトレット化メルトブロー不織布は、可燃性のポリオレフィン系の熱可塑性繊維からなり、その繊維の繊維径は極めて細く、さらに、エレクトレット性を低下させないように、通常は難燃剤を含有させないため、上記に挙げた不織布のなかでも特に燃えやすいものとなる。よって、エレクトレット化メルトブロー不織布を用いたエアフィルター用濾材は極めて優れた捕集効率を有するものの、その難燃性は低下する傾向にある。

しかし、本発明のエアフィルター用濾材は、少量の添加量でエアフィルター用濾材に優れた難燃性を付与することができる加熱膨張性粒子を用いているため、繊維シートＢをポリオレフィン系の熱可塑性繊維を主体とするエレクトレット化メルトブロー不織布とした場合であっても、その捕集効率を優れたものとしつつ、優れた難燃性を有するものとなる。

すなわち、繊維シートＢをポリオレフィン系の熱可塑性繊維からなるエレクトレット化メルトブロー不織布とした本発明のエアフィルター用濾材は、優れた捕集効率、低い圧力損失および優れた難燃性を有するものとなる。

ここで、繊維シートＢが２枚の不織布から構成される場合において説明する。２枚の不織布のうち１枚の不織布は、繊維径の細い繊維で構成される不織布（以下、細繊維層という）であることが好ましく、２枚の不織布のうち残りの不織布は、細繊維層を構成する繊維の繊維径よりも大きい繊維径の繊維で構成される不織布（以下、太繊維層という）であることが好ましい。

細繊維層は、摩擦などの外力により傷つきやすいものであるので、細繊維層の繊維シートＡと接する面の反対側の面に摩擦などの外力により傷つきにくい太繊維層を積層したエアフィルター用濾材とすることで、細繊維層の繊維シートＡと接する面の反対側の面の毛羽や破れを抑制できる。

また、細繊維層と繊維シートＡとの間に太繊維層を積層することで、大きなサイズのダストによる細繊維層の目詰まりを抑制することができ、エアフィルター用濾材の製品寿命をより優れたものとすることができる。上記の２つの効果を同時に奏するべく、繊維シートＢを細繊維層の両面に太繊維層を積層した３層構造としてもよい。

次に、本発明のエアフィルター用濾材に用いるバインダーについて説明する。本発明のエアフィルター用濾材は、バインダーで固定された層間を少なくとも１つ有する。層間がバインダーで固定されることで、繊維シート間の接着力が優れたものとなるとともに、バインダーに含まれている加熱膨張性粒子がバインダーによりエアフィルター用濾材に固定されるため、エアフィルター用濾材からの加熱膨張性粒子の脱落が抑制される。また、本発明のエアフィルター用濾材が２以上の層間を有する場合には、繊維シート間の接着力をより優れたものとできるなどの観点から、全ての層間がバインダーで固定されていることが好ましい。

本発明のエアフィルター用濾材に用いるバインダーは、熱接着性粒子または熱接着性繊維とすることが好ましい。これらの形態のバインダーを使用することで、接着される複数の繊維シートの層間に存在する接着点が少なくなり、通気性を損なわずに積層体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。

また、バインダーが熱接着性粒子である場合、熱接着性粒子の平均粒子直径は、５０μｍ〜８００μｍが好ましい。下限としては１００μｍ以上がより好ましく、２００μｍ以上がさらに好ましい。上限としては６００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以下がさらに好ましい。上記範囲とすることで、微粉末の発生が抑制されて取り扱い性が良くなり、なおかつ良好な接着性を保つことができる。

また、バインダーが熱接着性繊維である場合、熱接着性繊維は、例えば、他の繊維よりも融点が低い単一の樹脂成分からなる熱可塑性繊維や、他の繊維よりも融点が低い単一の樹脂成分を繊維表面に有する複合繊維が挙げられる。

上記の複合繊維について、その横断面形状が、例えば、低融点の樹脂成分を繊維表面に有する芯鞘型やサイドバイサイド型等の複合繊維があり、またその材質は例えば、共重合ポリエステル／ポリエステル、共重合ポリプロピレン／ポリプロピレン、ポリプロピレン／ポリアミド、ポリエチレン／ポリプロピレン、ポリプロピレン／ポリエステル、または、ポリエチレン／ポリエステルなどの繊維形成性重合体の組み合わせからなる複合繊維がある。なお、前記熱接着性繊維のエアフィルター用濾材全体に占める割合は、本発明の効果を損なわない限り任意の割合で用いることが出来る。

また、バインダーに含まれる低融点の樹脂成分は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂からなることが好ましい。例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン等のポリオレフィンの単体及び各種共重合体；エチレンと炭素数が４以上のα−オレフィンの共重合体（線状低密度ポリエチレン）、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体等のエチレン−（メタ）アクリル酸系共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体ケン化物ないしアイオノマー、又はこれらの混合樹脂；ポリ塩化ビニル系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン系共重合体、ナイロン、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリウレタン系樹脂等の熱可塑性樹脂の単体及び共重合体等、やこれらの混合樹脂等を挙げることができる。

成膜性、柔軟性、低温での加工性を付与し、また比較的低コストとすることができ、また汎用性の観点から、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、が好ましく、特にポリオレフィン系樹脂がより好ましい。

また、バインダーとして合成樹脂の水溶液、または、水系エマルジョンの形態のものも用いることができるが、それらの形態のバインダーを用いた場合には、繊維シートが有する孔がバインダーにより塞がれてしまい、本発明のエアフィルター用濾材の特徴である低い圧力損失が損なわれる傾向があるため、好ましくない。

また、上記のバインダーが含む低融点の樹脂成分の溶融流動性を表すメルトフローレート（ＭＦＲ：ｇ／１０ｍｉｎ）は、３０〜３００ｇ／１０ｍｉｎであることが好ましい。下限としては５０ｇ／１０ｍｉｎ以上がより好ましく、８０ｇ／１０ｍｉｎ以上がさらに好ましい。上限としては２００ｇ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。メルトフローレートを上記範囲とすることで、バインダーに加熱膨張性粒子の保持を担わせる場合に、加熱膨張性粒子のエアフィルター用濾材への固着がより強くなる。

ここで上記メルトフローレート（ＭＦＲ：ｇ／１０ｍｉｎ）はＪＩＳ Ｋ ７２１０（２０１４年）に準じた方法で測定した値を表す。上記測定方法の代表例は、ポリエチレン（温度：１９０℃、荷重：２．１６ｋｇｆ）、ポリプロピレン（温度：２３０℃、荷重：２．１６ｋｇｆ）である。

隣り合う繊維シートの層間をバインダーで固定する方法としては、特に限定されるものでなく、従来公知の方法を用いることができる。例として、熱接着性樹脂からなる粒子（熱接着性粒子）を隣り合う繊維シートの層間に配し、その繊維シートの積層体を加熱し圧着する方法や、熱接着性樹脂からなる繊維（熱接着性繊維）を繊維シートに含有させて、エンボスロールによる接着方法などが挙げられる。

次に、本発明のエアフィルター用濾材に用いることのできる機能性粒子について説明する。エアフィルター用濾材は機能性粒子を有することで、エアフィルター用濾材に不快な臭気の除去機能や、抗菌性・防黴性などの機能を付与することが可能である。このことから、エアフィルター用濾材は、隣り合う前記繊維シートの層間のうちの少なくとも１つの層間に、機能性粒子を有することが好ましい。

また、その場合、機能性粒子は、隣り合う繊維シートの層間に配されているため、機能性粒子がエアフィルター用濾材から脱落するのをより抑制することができる。また、エアフィルター用濾材が、積層された３枚以上の繊維シートを有する場合には、エアフィルター用濾材は２つ以上の層間を有するが、製造過程において、加熱膨張性粒子と機能性粒子とを混合したものをエアフィルター用濾材に一括で付与することができ、生産性を向上させることができるため、機能性粒子は、加熱膨張性粒子およびバインダーを有する層間に配されていることが好ましい。

ここで、機能性粒子とは脱臭粒子、光触媒粒子、抗菌剤粒子、防黴剤粒子、抗ウイルス剤粒子、防虫剤粒子、害虫忌避剤粒子、芳香剤粒子などが例示される。また、上記に例示した機能性粒子のうち、２種類以上の機能性粒子を併用してもよい。機能性粒子の目付けは、その機能が発現するように適宜設計が可能である。

機能性粒子として、例えば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。

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、ポリ塩化ビニリデン樹脂、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。

これらの中でも、硬度が高く、ミクロ孔が多いヤシ殻活性炭を用いることが特に好ましい。
ここで硬度とはＪＩＳ Ｋ １４７４（２０１４年）活性炭試験方法による硬度を表し、９０％以上であることが好ましく、９５％以上が特に好ましい。上記範囲とすることでシート加工時やプリーツ加工時の活性炭の微粉末化が抑制され、濾材表面やプリーツ頂点からの活性炭微粉末の脱落が防止できる。

活性炭粒子のＢＥＴ比表面積は、好ましくは５００ｍ^２／ｇ以上、さらに好ましくは１０００ｍ^２／ｇ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。

なお、活性炭粒子のＢＥＴ比表面積の測定方法としては、従来公知の方法を使用することができる。以下にその一例を挙げて説明する。まず、活性炭粒子のサンプルを約１００ｍｇ採取し、１８０℃で２時間真空乾燥の後、秤量する。次に、マイクロメリティックス社製自動比表面積装置、装置名ジェミニ２３７５を使用し、液体窒素の沸点（−１９５．８℃）における窒素ガスの吸着量を相対圧０．０２〜１．００の範囲で徐々に高めながら４０点測定し、上記サンプルの窒素吸着等温線を作製し、相対圧０．０２〜１．００での結果をＢＥＴプロットする。これにより、活性炭粒子の重量当りのＢＥＴ比表面積（ｍ^２／ｇ）を求めることができる。

上記の脱臭粒子は薬品で添着処理を施したものであることも好ましい。例えば、酸性、塩基性ガスに対する吸着性能を向上させることを目的に、エタノールアミン、ポリエチレンイミン、アニリン、ヒドラジン等のアミン系薬剤や、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸グアニジン等のアルカリ成分を脱臭粒子に担持もしくは添着させることにより、アルデヒド系ガス、窒素酸化物、硫黄酸化物、酢酸等の酸性ガスに対する吸着性能を向上させることができる。

また、リン酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸等の酸性薬剤を脱臭粒子に担持もしくは添着させることにより、アンモニア、メチルアミン、トリメチルアミン等の塩基性ガスに対する吸着性能を向上させることができる。

薬品の担持方法には特に制限が無く、通常の方法で担持可能である。担持させる薬品を含む水溶液に脱臭粒子を浸す方法や、添着する薬品を含む水溶液を噴霧する方法、添着する薬品を含むガスに接触させる方法等、添着する薬品によって選択することができる。脱臭粒子に担持させる薬品は２種類以上であってもかまわない。さらにこれら薬品を担持させた脱臭粒子を２種類以上混合して使用しても構わない。これらは除去対象ガスの種類・組成に応じて選択することができる。

脱臭粒子の数平均粒径としては、１００〜８００μｍが好ましく、下限として１５０μｍ以上がより好ましく、２００μｍ以上が特に好ましい。上限として５００μｍ以下がより好ましい。上記範囲とすることで脱臭粒子の繊維シートからの脱落を防止でき、さらに圧力損失の増大を防ぐことが出来る。また、エアフィルター用濾材としての厚みを抑え、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後加工性にも優れる。

ここで、脱臭粒子の数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、粒子１００個の粒子径を算術平均した値である。
さらに、低圧力損失、脱臭性能の有効発現性のためには、脱臭粒子の粒子径の分布をシャープなものとすることも好ましい。

機能性粒子として脱臭粒子をエアフィルター用濾材に用いる場合には、脱臭粒子の目付けとしては、１０〜１０００ｇ／ｍ^２が好ましい。下限として２０ｇ／ｍ^２以上が好ましい。上限としては８００ｇ／ｍ^２以下が好ましく、６００ｇ／ｍ^２以下がより好ましい。

１０ｇ／ｍ^２以上とすることで、エアフィルター用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１０００ｇ／ｍ^２以下とすることで、エアフィルター用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、それをプリーツ状フィルター等にしたときに、エアフィルター用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エアフィルター用濾材とすることもできる。

また、本発明のエアフィルター用濾材では、隣り合う前記繊維シートの層間のうちの少なくとも１つの層間が、加熱膨張性粒子およびバインダーを有しており、その層間においては、バインダーが、加熱膨張性粒子を強固にエアフィルター用濾材に固定し、エアフィルター用濾材からの加熱膨張性粒子の脱落を抑制する。よって、その層間に、さらに機能性粒子が配されていれば、その機能性粒子も加熱膨張性粒子と同様にバインダーによりエアフィルター用濾材に固定され、エアフィルター用濾材からの機能性粒子の脱落も抑制される。

また、エアフィルター用濾材が、積層された３枚以上の繊維シートを有し、２つ以上の層間を有する場合であって、機能性粒子が、加熱膨張性粒子およびバインダーを有する層間以外の層間に配されている場合には、その機能性粒子が配された層間もバインダーで固定されていることが好ましい。この様な形態とすることで、機能性粒子が配されている層間で、機能性粒子はバインダーによりエアフィルター用濾材に固定されるので、エアフィルター用濾材からの機能性粒子の脱落が抑制される。

上記の加熱膨張性粒子や機能性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、エアフィルター用濾材が有する１つの層間におけるバインダーの含有量は、加熱膨張性粒子、機能性粒子、バインダーや難燃剤などのその層間に配されるものの合計１００質量％に対し、１０質量％以上１００質量％未満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、加熱膨張性粒子や機能性粒子などをエアフィルター用濾材に固定することができ、加熱膨張性粒子および機能性粒子などがエアフィルター用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％未満とすることで、可燃性のバインダーの含有量を減らすことができ、エアフィルター用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、５０質量％以下とすることがより好ましい。

次に、エアフィルター用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。エアフィルター用濾材は、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エアフィルター用濾材を得ることができる。

ここで、難燃剤としては、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、ハロゲン系難燃剤およびこれらの複合系などの有機系難燃剤と、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、アンチモン系、シリコーン系などの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、リン酸のほか、リン酸エステル、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。

難燃性向上の観点から、エアフィルター用濾材が有する繊維シートの少なくとも一枚が難燃剤を含有することが好ましい。また、繊維シートの目詰まりを抑制して圧力損失を軽減する観点からは、繊維シート内ではなく、エアフィルター用濾材が有する層間に難燃剤を配することが好ましい。

ここで、繊維シート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、繊維シート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。

繊維シートに含まれる難燃剤の含有量は、難燃剤を含む繊維シート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。

上記難燃剤を、加熱膨張性粒子や機能性粒子が配されている層間に含有せしめる態様の場合、難燃剤の含有量は、その層間に配される加熱膨張性粒子、バインダーおよび難燃剤などの合計１００質量％に対して、該難燃剤が３〜１０質量％の範囲であることが好ましい。上記範囲とすることで、難燃性を向上させ、通気抵抗の上昇を抑制できる。

さらに本発明のエアフィルター用濾材が有する繊維シートは、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。繊維シートにこれら機能を付与させる方法としては、繊維シートの原料に練り混む方法、繊維シートの湿式抄造において混抄する方法、繊維シートに塗布、印刷、含浸等する方法等、を用いることができる。

次に、本発明のエアフィルター用濾材の製造方法について説明する。その製造方法の一例は、少なくとも１枚の繊維シートを有する第一の布帛の一方の面の上に加熱膨張性粒子とバインダーとを含む混合物を配置する工程と、上記の第一の布帛の上記の混合物が配置された側の面の上に、少なくとも１枚の繊維シートを有する第二の布帛を重ね合わせて積層体を得る工程と、上記のバインダーの融点以上、かつ、上記の加熱膨張性粒子の膨張開始温度以下の温度で、上記の積層体を加熱し、圧着する工程とを有する。

ここで、第一の布帛の一方の面の上に加熱膨張性粒子とバインダーの混合物を配置する手法、第一の布帛と第二の布帛を重ね合わせて積層体を得る手法、および、その積層体を加熱し、圧着する手法は、当業者が、通常、行う手法を用いることができる。

また、上記の第一の布帛および上記の第二の布帛は、それぞれ、繊維シートを１枚のみ有していてもよいし、積層された複数の繊維シートを有していてもよい。第一の布帛または第二の布帛が、積層された複数の繊維シートを有する場合、それらは少なくとも１つの隣り合う繊維シートの層間を有する。また、その層間は、繊維シート間の接着力向上の観点からバインダーを有していることが好ましい。また、その層間は、バインダーに加え、加熱膨張性粒子および／または機能性粒子を有していてもよい。

また、エアフィルター用濾材の製造方法で用いられるバインダーは、上記のとおり、熱接着性粒子または熱接着性繊維であることが好ましい。

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数平均粒径［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、粒子１００個の粒子径の算術平均値を数平均粒径とした。

（２）エアフィルター用濾材の厚み［ｍｍ］
ＪＩＳ Ｌ １９１３（２０１０年） ６．１項記載の方法により測定した。

（３）エアフィルター用濾材または繊維シートの目付け［ｇ／ｍ^２］
ＪＩＳ Ｌ １９１３（２０１０年） ６．２項記載の方法により測定した。

（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。

（５）エアフィルター用濾材の圧力損失［Ｐａ］
平板状のエアフィルター用濾材を有効間口面積０．０３ｍ^２の風洞の通風路にセットし、風速１０．８ｃｍ／秒で空気を透過させたときの、シートの上流側および下流側の差圧を、マノスターゲージを用いて測定した。

（６）エアフィルター用濾材のダスト捕集効率［％］
平板状のエアフィルター用濾材を有効間口面積０．１ｍ^２のホルダーにセットし、面風速１０．８ｃｍ／秒で鉛直方向に空気を通過させ、上流側よりＪＩＳ Ｚ ８９０１（２００６年）に１５種として規定される混合ダストを濃度７０ｍｇ／ｍ^３で供給した時のフィルター上下流の圧力差を差圧計で測定し、初期圧力損失から１５０Ｐａ上昇するまでに供給されたダスト供給量Ｗ１と、その間のエアフィルター用濾材の質量変化Ｗ２からダスト捕集効率を次式より算出した。測定は１検体から任意に５か所をサンプリングして行い、その平均値を用いた。
ダスト捕集効率（％）＝（Ｗ２／Ｗ１）×１００

（７）エアフィルター用濾材の脱臭効率［％］
平板状のエアフィルター用濾材を実験用のダクトに取り付け、ダクトに温度２３℃、湿度５０％ＲＨの空気を０．１ｍ／ｓｅｃの速度で送風した。さらに上流側から、標準ガスボンベによりトルエンを上流濃度７０ｐｐｍ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、これからトルエンの脱臭効率および吸着容量を求めた。
脱臭効率（％）＝［（Ｃ０−Ｃ）／Ｃ０］×１００
ここで、Ｃ０：上流側のトルエン濃度（＝８０ｐｐｍ）、Ｃ：下流側のトルエン濃度（ｐｐｍ）である。トルエンの添加開始から３分後の脱臭効率を初期脱臭効率とした。実施例では、脱臭効率６０％以上の場合に脱臭性能が高いと判断した。

（８）エアフィルター用濾材の難燃性
ＦＭＶＳＳ ３０２（ＪＩＳ Ｄ１２０１（１９９８年））「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「Ａ」、標線に達し、かつ、燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ以下となった場合に「Ｂ」、標線に達し、かつ、燃焼速度が１００ｍｍ／ｍｉｎを超えた場合は「Ｃ」、と表記した。

（繊維シートＩ）
繊度３ｄｔｅｘのポリエステル短繊維１０質量％、繊度１．３ｄｔｅｘのポリエステル短繊維１０質量％、繊度６．７ｄｔｅｘのビニロン短繊維１５質量％、繊度１７．０ｄｔｅｘのビニロン短繊維３６質量％及びリン酸メラミン含有アクリル樹脂バインダー３０質量％とからなる目付け４６ｇ／ｍ^２の湿式抄紙不織布を繊維シートＩとして得た。このときリン酸メラミンの含有量は、繊維シートＩ全体に対して１５質量％であった。すなわち、繊維シートＩは、後述する繊維シートＩＩＩと比較し含まれる難燃剤の量が少ない低難燃支持体である。

（繊維シートＩＩ）
繊度３ｄｔｅｘのポリエステル短繊維１２．５質量％、繊度１．３ｄｔｅｘのポリエステル短繊維１２．５質量％、繊度６．７ｄｔｅｘのビニロン短繊維１７質量％、繊度１７．０ｄｔｅｘのビニロン短繊維４５質量％及びアクリル樹脂バインダー１３質量％とからなる目付け３７ｇ／ｍ^２の湿式抄紙不織布を繊維シートＩＩとして得た。すなわち、繊維シートＩＩは、難燃剤を含まない非難燃支持体である。

（繊維シートＩＩＩ）
繊度３ｄｔｅｘのポリエステル短繊維７．５質量％、繊度１．３ｄｔｅｘのポリエステル短繊維７．５質量％、繊度６．７ｄｔｅｘのビニロン短繊維９質量％、繊度１７．０ｄｔｅｘのビニロン短繊維２７質量％及びリン酸メラミン含有アクリル樹脂バインダー４９質量％とからなる目付け６２ｇ／ｍ^２の湿式抄紙不織布を繊維シートＩＩＩとして得た。このときリン酸メラミンの含有量は、繊維シートＩＩＩ全体に対して３０質量％であった。すなわち、繊維シートＩＩＩは、繊維シートＩと比較し含まれる難燃剤の量が多い高難燃支持体である。

（繊維シートＩＶ）
ポリプロピレン樹脂をスパンボンド法により平均繊維径２０μｍ、目付１５ｇ／ｍ^２、厚み０．１５ｍｍとなるように製布した。すなわち、繊維シートＩＶは、スパンボンド不織布（ＳＢ）である。

（繊維シートＶ）
ポリプロピレン繊維からなる平均繊維径６μｍ、目付３０ｇ／ｍ^２、厚み０．２０ｍｍのエレクトレットメルトブロー不織布（東レ・ファインケミカル社製“トレミクロン（Ｒ）”）を使用した。すなわち、繊維シートＶは、メルトブロー不織布（ＭＢ）である。

［実施例１］
（繊維シートＡ）繊維シートＩ
（繊維シートＢ）繊維シートＩＶ
（加熱膨張性粒子）
数平均粒径３００μｍ、膨張開始温度３００℃の膨張性黒鉛を加熱膨張性粒子として使用した。
（エアフィルター用濾材）
上記繊維シートＡ上にポリエチレン製の熱接着性粒子（以下、ポリエチレン粒子とする）を５ｇ／ｍ^２と上記加熱膨張性粒子８ｇ／ｍ^２を散布し、その上に上記繊維シートＢを重ね合わせ、１２０℃に加熱した２本の回転ロール間に挟んでゲージ間を０．７ｍｍに設定することにより、目付け７４ｇ／ｍ^２、厚さ０．６５ｍｍのエアフィルター用濾材を得た。このとき、エアフィルター用濾材全体に対する加熱膨張性粒子の含有量は１１質量％であり、難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は３８質量％であった。

［実施例２］
繊維シートＢに繊維シートＶを使用した以外は実施例１と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け８９ｇ／ｍ^２、厚さ０．６６ｍｍであった。このとき、エアフィルター用濾材全体に対する加熱膨張性粒子の含有量は９質量％であり、難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は３８質量％であった。

［実施例３］
（繊維シートＡ）繊維シートＩ
（繊維シートＢ）繊維シートＩＶ
（機能性粒子）
数平均粒径２７０μｍの粒状活性炭を機能性粒子として使用した。
（加熱膨張性粒子）
数平均粒径３００μｍ、膨張開始温度３００℃の膨張性黒鉛を加熱膨張性粒子として使用した。
（エアフィルター用濾材）
上記繊維シートＡ上に上記機能性粒子を２００ｇ／ｍ^２とポリエチレン粒子を６０ｇ／ｍ^２と上記加熱膨張性粒子８ｇ／ｍ^２を散布し、その上に上記繊維シートＢを重ね合わせ、１２０℃に加熱した２本の回転ロール間に挟んでゲージ間を０．９ｍｍに設定することにより、目付け３２９ｇ／ｍ^２、厚さ０．９５ｍｍのエアフィルター用濾材を得た。このとき、エアフィルター用濾材全体に対する加熱膨張性粒子の含有量は２質量％であり、難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は２２質量％であった。

［実施例４］
繊維シートＢに繊維シートＶを使用した以外は実施例３と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け３４４ｇ／ｍ^２、厚さ１．０１ｍｍであった。このとき、エアフィルター用濾材全体に対する加熱膨張性粒子の含有量は２質量％であり、難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は２２質量％であった。

［実施例５］
繊維シートＡに繊維シートＩＩを使用した以外は実施例４と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け３３５ｇ／ｍ^２、厚さ１．０２ｍｍであった。このとき、エアフィルター用濾材全体に対する加熱膨張性粒子の含有量は２質量％であり、難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は２２質量％であった。

［実施例６］
加熱膨張性粒子を１６ｇ／ｍ^２とした以外は実施例４と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け３５２ｇ／ｍ^２、厚さ１．０４ｍｍであった。このとき、エアフィルター用濾材全体に対する加熱膨張性粒子の含有量は５質量％であり、難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は２２質量％であった。

［実施例７］
加熱膨張性粒子を２ｇ／ｍ^２とした以外は実施例４と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け３３８ｇ／ｍ^２、厚さ０．９９ｍｍであった。このとき、エアフィルター用濾材全体に対する加熱膨張性粒子の含有量は１質量％であり、難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は２３質量％であった。

［実施例８］
数平均粒径１５０μｍ、膨張開始温度１８０℃の膨張性黒鉛を加熱膨張性粒子として使用した以外は実施例４と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け３４４ｇ／ｍ^２、厚さ１．０１ｍｍであった。このとき、エアフィルター用濾材全体に対する加熱膨張性粒子の含有量は２質量％であり、難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は２２質量％であった。

［比較例１］
加熱膨張性粒子を使用しない以外は実施例１と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け６６ｇ／ｍ^２、厚さ０．６５ｍｍであった。難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は１００質量％であった。

［比較例２］
加熱膨張性粒子を使用しない以外は実施例２と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け８１ｇ／ｍ^２、厚さ０．６５ｍｍであった。難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は１００質量％であった。

［比較例３］
加熱膨張性粒子を使用しない以外は実施例３と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け３２１ｇ／ｍ^２、厚さ１．０１ｍｍであった。難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は２３質量％であった。

［比較例４］
加熱膨張性粒子を使用しない以外は実施例４と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け３３６ｇ／ｍ^２、厚さ１．０２ｍｍであった。難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は２３質量％であった。

［比較例５］
繊維シートＡに繊維シートＩＩＩを使用し、加熱膨張性粒子を使用しない以外は実施例４と同様にしてエアフィルター用濾材を作製した。目付け３５２ｇ／ｍ^２、厚さ１．１０ｍｍであった。難燃剤などの層間に配されるものの合計１００質量％に対する層間のバインダーの含有量は２３質量％であった。

実施例１〜８および比較例１〜５のエアフィルター用濾材の構成および評価結果を表１、２および３に示す。

繊維シートＡと繊維シートＢの層間に加熱膨張性粒子を配置した実施例１および２のエアフィルター用濾材では難燃性に優れる結果となった。一方、同じ構成で加熱膨張性粒子を使用しなかった比較例１および２のエアフィルター用濾材では難燃性が実施例１および２のエアフィルター用濾材のそれに比べ劣る結果であった。

繊維シートＡと繊維シートＢの層間に、機能性粒子である脱臭粒子と加熱膨張性粒子とバインダーを配置した構成の実施例３〜８のエアフィルター用濾材では、脱臭機能が付与されている。また、それらのエアフィルター用濾材では、脱臭粒子を固着させるために脱臭粒子が配されている層間（繊維シートＡと繊維シートＢの層間）における可燃物であるバインダーの含有量（絶対量）が多くなっている。しかし、実施例３〜８のエアフィルター用濾材は、上記の層間に加熱膨張性粒子を有するため、難燃性に優れる結果となった。

一方で、同じ構成で加熱膨張性粒子を使用しなかった比較例３および４のエアフィルター用濾材では、その難燃性が実施例３〜８のエアフィルター用濾材のそれに比べ劣る結果であった。また、比較例５では、繊維シートＡに難燃剤を多量に添加したため、その難燃性は、比較例３および４のエアフィルター用濾材の難燃性と比較し優れるものであったが、繊維シートＡに多量の難燃剤を固定するためのバインダーの含有量が大きくなり、結果、エアフィルター用濾材の圧力損失が上昇する結果となった。

以上の結果から、本発明のエアフィルター用濾材は、圧力損失を上昇させることなく、優れた難燃性を付与できることがわかる。したがって、本発明のエアフィルター用濾材は、フィルター用途、特に難燃性が要求されるキャビンフィルター用途に適しているといえる。

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお本出願は、２０１５年３月２６日付で出願された日本特許出願（特願２０１５−０６４００９）に基づいており、その全体が引用により援用される。

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エアフィルター用濾材として好ましく使用される。

１：エアフィルター用濾材
２：未燃焼部分
３：燃焼部分
４：炭化壁

Claims (11)

1. 積層された複数の繊維シートを有し、
   隣り合う前記繊維シートの層間のうちの少なくとも１つの層間が、膨張前の数平均粒径が１５０〜８００μｍで難燃性を有する加熱膨張性粒子およびバインダーを有するエアフィルター用濾材。
2. 前記バインダーが熱接着性粒子または熱接着性繊維である請求項１に記載のエアフィルター用濾材。
3. 前記加熱膨張性粒子の膨張倍率が５０倍以上である請求項１または２に記載のエアフィルター用濾材。
4. 前記加熱膨張性粒子が層状無機化合物からなる請求項１から３のいずれか１項に記載のエアフィルター用濾材。
5. 隣り合う前記繊維シートの層間のうちの少なくとも１つの層間に機能性粒子を有する請求項１から４のいずれか１項に記載のエアフィルター用濾材。
6. 前記機能性粒子が、数平均粒径が１００〜８００μｍの脱臭粒子である請求項５に記載のエアフィルター用濾材。
7. 前記機能性粒子が、前記加熱膨張性粒子および前記バインダーを有する前記層間に配されている請求項５または６に記載のエアフィルター用濾材。
8. 前記繊維シートの少なくとも１枚が熱可塑性繊維を主成分とする不織布である請求項１から７のいずれか１項に記載のエアフィルター用濾材。
9. 前記繊維シートの少なくとも１枚がエレクトレット不織布である請求項１から８のいずれか１項に記載のエアフィルター用濾材。
10. 少なくとも１枚の繊維シートを有する第一の布帛の一方の面の上に、膨張前の数平均粒径が１５０〜８００μｍで難燃性を有する加熱膨張性粒子とバインダーとを含む混合物を配置する工程と、
    前記第一の布帛の前記混合物が配置された側の面の上に、少なくとも１枚の繊維シートを有する第二の布帛を重ね合わせて積層体を得る工程と、
    前記バインダーの融点以上、かつ、前記加熱膨張性粒子の膨張開始温度以下の温度で、前記積層体を加熱し、圧着する工程とを有するエアフィルター用濾材の製造方法。
11. 前記バインダーが熱接着性粒子または熱接着性繊維である請求項１０に記載のエアフィルター用濾材の製造方法。

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