難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタ
【課題】 本発明の目的は、難燃性、オゾン分解並びにＶＯＣ除去に優れ、特に設計に応じて適用された難燃性を阻害することなく、種々の電子機器や空調装置等において、優れた特性を発揮し得る難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタを提供すること。
【解決手段】 本発明は、難燃剤を含有し、かつ布帛からなるカバー材に、炭酸カリウムを添着した活性炭粒子を担持してなる難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタであって、上述の炭酸カリウムの添着量を１〜３質量％としたことにより、上記課題を解決する。
【解決手段】 本発明は、難燃剤を含有し、かつ布帛からなるカバー材に、炭酸カリウムを添着した活性炭粒子を担持してなる難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタであって、上述の炭酸カリウムの添着量を１〜３質量％としたことにより、上記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザープリンターを始めとする電子機器や、種々の空調機器などに組み込んでオゾン及びＶＯＣを除去するためのフィルタに関するものであり、特に、難燃剤の効力低下を来すことなく、１つのフィルタで、オゾンの分解機能と揮発性有機化合物の吸着機能の両方の機能を有する難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器の使用に際して、機器内の放電現象等に伴って発生するオゾンが人体に対して悪影響を及ぼすことが問題視されてきた。このようなオゾンを電子機器内で分解し、排出する技術として、例えば特開２００６−１１９３１３号公報（以下、特許文献１）では、画像形成装置本体内の空気を外部に排出する排気排出路と、当該排出路に設けられ、排出する空気中の化合物を吸着によって除去を行える吸着フィルタと、前述の排気排出路に設けられ、排出する空気中の化合物を触媒により分解して除去する触媒フィルタと、を備え、排気方向に沿っての上流側に前述した吸着フィルタを配置し、下流側に前記触媒フィルタを配置したことを要旨とする排気装置、並びに、当該排気装置を備える画像形成装置が提案されている。
【０００３】
この特許文献１によれば、所謂、トナー像を記録材に加熱定着するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、インクを使用したものと同様に、高精細なドットの細かい画像が求められている。このような背景の下、上質紙の表面を化学物質でコートし、グロス調やマット調に仕上げたコート紙の利用が拡大しており、例えば１８０℃程度の上述したトナー像の加熱定着に際して、コート紙から揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣ［Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ］と称する）が発生し、前述したオゾンと共に、当該装置の使用環境の悪化を招いていた。従って、この文献技術では、画像形成装置本体内の空気を外部に排出する排気排出路と、この排気排出路に設けられ、排出する空気中の化合物を吸着によって除去し得る吸着フィルタと、上記排気排出路に設けられ、排出する空気中の化合物を触媒により分解して除去する触媒フィルタと、を備え、この排気方向に沿っての上流側に上記吸着フィルタを配置し、下流側に上述の触媒フィルタを配置するとの構成を採用している。また、これらフィルタを構成する素材として、活性炭を織布、不織布、薄板に担持した機械的除去作用を利用したもの、或いは、白金、パラジウム等の貴金属系、又は、マンガン、鉄等の卑金属系の酸化触媒を織布、不織布、薄板などの基材で担持した化学的除去作用を利用したものが開示されている。
【０００４】
また、このような画像形成装置で発生するオゾンを分解するためのフィルタとして、特開２００４−３１３８８０号公報（以下、特許文献２）では、排気経路、上流側にトルエン吸着量が５ｍｇ／ｃｃ以上の活性炭担持フィルターを配置し、下流側に酢酸吸着量が２．５ｍｇ／ｃｃ以上の金属酸化物担持フィルターを配置する構成を採用したオゾンフィルターが提案されている。この公報技術では、活性炭担持フィルターとして例えば木材（木炭）やのこ屑、果実殻（ヤシ殻、もみ殻、コーヒー豆など）、セルロース、リグニン、パルプなどの植物系原料；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採用することが開示されており、また、金属酸化物担持フィルターとしては、マンガン、銅、コバルト、ニッケル、鉄、ニッケル、チタン、銀等の単一酸化物、複合酸化物とし、特に、マンガンの単一酸化物、複合酸化物が好適に採用される旨の開示がある。そして、各担持フィルターのより具体的な態様として、ウレタンまたは不織布等を基材として、プリーツ加工若しくはハニカム加工を行うことが好適であるとの記載がある。
【０００５】
さらに、上述した特許文献２と同様な技術として、特開２０００−１５７８２７号公報（以下、特許文献３）では、シート基材の両面に、ガス吸着層を形成してなるガス吸着用シートであって、前記ガス吸着層が、活性炭と、アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物の少なくとも一方と、難溶性難燃剤とを含んでなるガス吸着用シートが開示されている。この公報では、活性炭によるオゾン除去性能自体を向上させるために活性炭にカリウム化合物とナトリウム化合物とを混合した活性炭成形体、或いは、特定の活性炭にアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を添着、熱処理した活性炭を用いた技術を従前の背景技術として開示している。そして、前述の画像形成装置を始めとする事務用機器では、ＵＬ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．）の発行する燃焼性試験に関する規格『ＵＬ ９４：Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｓａｆｅｔｙ Ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ Ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｓ ｉｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ』（以下、非特許文献１）を満足する必要があるものの、オゾン分解機能を補助するために活性炭に添着されたアルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属は、活性炭の燃焼性を促進してしまい、実用性に乏しいと記載されている。さらに、従前、リン酸アンモニウムなどの水溶性無機系化合物を含有する従来技術を挙げ、難燃性の面から一応の成果は得ているものの、当該無機系化合物によって活性炭上のオゾン分解活性点が減少するという問題を提起し、難燃剤とアルカリ金属とが反応し、例えばリン酸ナトリウムの如き物質を形成して、活性炭上のオゾン分解活性点が被覆されると記載されている。
【０００６】
この特許文献３に適用されるアルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化合物の具体例として、アルカリ金属化合物としては、ナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属類の水酸化物；酸化物；炭酸塩、炭酸水素塩、酢酸塩、シュウ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、コハク酸、フタル酸、フタル酸水素などの水溶性の塩；ハロゲン化物など、そして、アルカリ土類金属化合物としては、カルシウム、マグネシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物；酸化物；炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、リン酸塩などの水溶性の塩；ハロゲン化物などが列挙されている。これら金属化合物の添加量は、ガス吸着層中の活性炭に対して１０〜１００ｗｔ％が好適であるとの記載が認められる。
【０００７】
また、特許文献３の技術で用いられる難燃剤として、前述したオゾン分解活性点への被覆を回避する必要性から、難溶性難燃剤であり、例えばメタリン酸アルミニウム、リン酸メラミン、リン酸マグネシウム、縮合リン酸アミドなどのリン系難燃剤；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの無機系の難溶性難燃剤を一種または二種以上併用し得るとの開示がある。
【０００８】
一方、本出願人は、特開平１１−５７４６７号公報（以下、特許文献４）において、複数の積層単位で構成され、この積層単位がホットメルト樹脂からなる連結部と樹脂凝集部とで構成されたウエブの一方の表面に、前記樹脂凝集部を介して脱臭粉粒体を固着して成り、かつ相異なる２種類以上の脱臭粉粒体を担持してなる積層型濾材であって、脱臭粉粒体を被覆してしまうバインダーを用いずに、１つの積層単位に１種類の脱臭粉粒体のみを担持して成る積層型脱臭濾材を提案している。この公報技術では、例えば酸性臭気とアルカリ性臭気とに分類される臭気物質を、その荷電状態を利用して捕捉する化学的作用、即ち、電気的に中和することで脱臭を図る、互いに異なる２種類以上の脱臭粉粒体を具えた脱臭濾材に関し、夫々の脱臭粉粒体同士が接触することで失活を来しやすいことに着目したものである。このような技術に用いて好適な脱臭粉粒体としては、臭気に直接作用する化学脱臭剤を主体とする造粒体のみならず、例えば活性炭やゼオライトなど、物理的吸着作用を持つ粉粒体の表面に、化学脱臭剤を付着させた、所謂、添着炭などが記載されている。さらに、より具体的な態様について、酸性臭気用粉粒体を構成する化学脱臭剤として、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩や、エタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジンなどのアミン化合物、アルカリ臭気用粉粒体を構成する化学脱臭剤としては、燐酸、硫酸、硝酸、リンゴ酸、クエン酸、アスコルビン酸などが開示されている。
【０００９】
さらに、本出願人は、特開２００４−３０７０号公報（以下、特許文献５）において、種々の機能を有する固体粒子の表面特性を有効に保持したまま、しかも均一に固着した固体粒子担持繊維及び繊維シートを提供する技術を提案している。この公報技術は、少なくとも表面が熱可塑性樹脂から主としてなる繊維の表面に、この熱可塑性樹脂の融点より高い温度に維持された状態の加熱固体粒子を接触させ、そして固体粒子融着繊維を冷却することによって、当該固体粒子を繊維表面に固着させる態様を含むものである。係る繊維の態様として、その表面を構成する熱可塑性樹脂としては、所定の芯成分を構成する繊維に、鞘成分としてコーティングによって塗布形成された熱可塑性樹脂であっても良いとの開示が有る。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１１９３１３号公報（［特許請求の範囲］、［背景技術］、［発明を実施するための最良の形態］）
【特許文献２】特開２００４−３１３８８０号公報（［特許請求の範囲］、［発明の実施の形態］）
【特許文献３】特開２０００−１５７８２７号公報（［特許請求の範囲］、［０００６］〜［０００８］、［００１４］、［００２２］〜［００２５］）
【非特許文献１】ＵＬ ９４（国際標準図書番号：ＩＳＢＮ１−５５９８９−１５０−５）
【特許文献４】特開平１１−５７４６７号公報（［特許請求の範囲］、［０００３］、［０００６］、［００１３］）
【特許文献５】特開２００４−３０７０号公報（［特許請求の範囲］、［０００６］、［００１２］〜［００１６］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した背景技術からも理解できるように、画像形成装置内で発生するオゾンやＶＯＣを装置内で分解若しくは吸着によって解消を図るため、触媒作用と吸着作用とを併用した濾材が知られている。そして、吸着作用を担う素材については、ＶＯＣ吸着を主眼に従前用いられてきた活性炭を始めとする比表面積の大きな素材に対して、化学的なオゾン処理機能を付加するために種々の化学物質を添着させる手法が採られるに至っている。さらには、実用上、所定の特性を満たす難燃剤を組み合わせることによって、所期の難燃性を濾材に期待する提案も認められる。しかし、従来技術の手法では、所詮、難燃剤を濾材に付与しても、活性炭に添着する化学物質の添着量は制限されなければならず、その結果オゾン処理機能は満足するものにはならなかった。そのため、従来技術では、全体の除去性能をあげるためにＶＯＣ吸着を主眼としたフィルタと、オゾン分解を主眼としたフィルタを別々にしているものが多かった。しかし、２種類の濾材を入れると装置内の圧損上昇につながり、かさばるために装置設計が制限される場合もあった。また、オゾン分解フィルタは金属酸化物を添着したハニカムタイプが主流であるが高価で、コストアップの原因にもなるという問題点があった。
【００１２】
そこで、本出願にかかる発明者は、このような種々の素材を組み合わせて、鋭意検討した結果、ＶＯＣもオゾンも高効率で除去可能なフィルタで、且つ難燃性を阻害しないフィルタ構成を見出し、本発明を完成されたものである。
【００１３】
本発明は上述した従来の技術の問題点に鑑み成されたものであり、従って、本発明の目的は、難燃性、オゾン分解並びにＶＯＣ除去に優れ、特に設計に応じて適用された難燃性を阻害することなく、種々の電子機器や空調装置等において、優れた特性を発揮し得る難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的の達成を図るため、本発明の構成によれば、難燃剤を含有し、かつ布帛からなるカバー材に、炭酸カリウムを添着した活性炭粒子を担持してなる難燃性オゾン分解フィルタであって、上述した炭酸カリウムの添着量を１〜３質量％としたことを特徴としている。尚、ここに言う「添着量」とは、次式で示される添着前の活性炭質量に対する炭酸カリウムの添加質量の割合を百分率とした値を表す。
添着量［％］＝炭酸カリウムの添加質量［ｇ］／添着前の活性炭質量［ｇ］×１００
また、この発明の実施に当たり、前述したカバー材と活性炭粒子とは、ホットメルト樹脂からなる樹脂凝集部を介して接着され、前述した難燃剤と炭酸カリウムを添着した活性炭粒子とは離間配置されていることが好適である。
【００１５】
さらに、上述した難燃剤として、前述したカバー材の構成繊維に被着したバインダーに含有されていることが好ましい。加えて、当該カバー材の構成繊維に被着したバインダーに金属酸化物からなるオゾン分解触媒粒子が担持されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明の構成を採用することにより、オゾン分解並びにＶＯＣ除去性能に優れると共に、所期の難燃性を阻害することが少ない、難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施に最良な形態について、好適例としての難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタを模式的な断面により示す図１を参照し、その作製工程例に従って説明する。尚、同図においては、同一の機能を有する構成成分には同一の符号並びにハッチングを付して示すと共に、一部の構成成分については、その断面構成等を省略してある。
【００１８】
まず、カバー材を構成する布帛として、不織布、編物若しくは織物からなる任意好適な通気性を有する素材に、所期の難燃性を賦与するための難燃剤を含有した熱可塑性樹脂からなるバインダーを塗布、乾燥して被着させる。然る後、例えば前述した特許文献５の技術を適用することによって、金属酸化物からなるオゾン分解触媒粒子を加熱状態で、上記熱可塑性樹脂からなる表面を有する布帛に接触させ、当該オゾン分解触媒粒子が担持された状態のカバー材１１を作製する。尚、このカバー材には、図示を省略したオゾン分解触媒粒子を担持するのが好ましいが、当該触媒粒子は、本願発明に必須の構成成分である炭酸カリウムが添着された活性炭粒子のオゾン分解機能を補助する構成成分として選択的に用いられるものである。
【００１９】
以下、この作製工程と、用いられる箇々の構成材料とに着目して詳細に説明する。上述したカバー材を構成する布帛としては、前述した種々の構造である通気性の素材を用いることができるが、空調機器に組み込む場合は勿論のこと、画像形成装置などに適用する場合には、例えばトナー若しくは記録材への加熱定着時に生じる煙などの塵埃を捕集する目的で、物理的な濾過作用を考慮して任意好適に選択することができる。また、本発明に適用される難燃剤は、このような布帛を構成する繊維に練り込んで紡糸されたものを用いることができるが、オゾン分解を効果的に行なうためのオゾン分解触媒粒子を担持する態様として、上述した特許文献５の技術を採用した構成とすることが望ましい。
【００２０】
この点について詳述すれば、加熱されたオゾン分解触媒粒子を担持する下地となる熱可塑性樹脂として、布帛を構成する繊維の融点若しくは軟化点よりも低い温度で熱可塑性を有するバインダーを用い、このバインダーに、所期の難燃性を有する難燃剤を含有させる。このようなバインダーとしては、アクリル酸エステル系樹脂、ＳＢＲ系樹脂、ＮＢＲ系樹脂、尿素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどをあげることができる。そのなかでも、ハロゲンを含まないアクリル酸エステル系樹脂、ＳＢＲ系樹脂、ＮＢＲ系樹脂、尿素系樹脂などがより好ましく、従来周知の熱可塑性樹脂で構成されたものを任意好適に選択して用いれば良い。これらバインダーは、カバー材を構成する布帛の構成繊維の全表面に被着している必要はなく、用いる難燃剤の含有量や、特許文献５の技術を採用する場合に必要となるオゾン分解触媒粒子の被着量といったフィルター設計に応じ、任意好適な被着量とすることができる。
【００２１】
さらに、難燃剤についても、例えば前述の特許文献３に開示される種々のリン酸系難燃剤や無機系難燃剤などの周知の材料を用いることができ、特に、近年の環境指向から非ハロゲン系の難燃剤が好ましい。加えて、本発明の構成として、上述したカバー材１１の厚さ方向にオゾンを含む処理空気が通過する様にフィルターを配置することで塵埃の捕集効果を期待するため、好適な難燃性の指標として、前述の非特許文献１に記載されている発泡材料水平燃焼試験（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｕｒｎｉｎｇ Ｆｏａｍｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｓｔ：以下、水平燃焼試験と略記すると共に、具体的な試験法については後段で詳述）に準ずる評価が「９４ＨＦ−１」の基準条件を満たすことが望ましい。従って、このような基準条件を満たす難燃剤としては、メタリン酸アルミニウム、リン酸メラミン、リン酸マグネシウム、ポリリン酸アンモニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどが最適である。
【００２２】
上述した難燃剤を含有するバインダーが布帛に塗布、乾燥された状態のカバー材に対して、オゾン分解能を賦与するために担持されるオゾン分解触媒粒子としては、前述した特許文献１並びに特許文献２に例示されるような周知の材料を選択し得るが、当該触媒粒子自体として難燃性を有し、しかも、オゾン分解能に優れた金属酸化物からなるものが好ましく、特に、その比表面積が大きい二酸化マンガンからなるものが好適である。また、既に述べたとおり、本願発明のフィルターを構成するに当たって、上述したバインダーを使用せずに、カバー材を構成する構成繊維に難燃剤を練り込んだ形態とすることもできるが、係る場合には、当該構成繊維の表面が、特許文献５の技術適用が可能な熱可塑性を有することが好ましい。
【００２３】
次いで、このようなカバー材に担持する活性炭粒子は、従来知られている添着技術、例えば、炭酸カリウム水溶液に活性炭粒子を浸漬、乾燥することによって調製することができる。尚、本発明は、難燃剤を含有するカバー材に担持された当該活性炭粒子における炭酸カリウムの添着量を１〜３質量％、より好ましくは１〜２質量％の範囲内とするのがよい。これによって、使用する活性炭の粒径のばらつきや炭酸カリウムの添着ムラなどに由来するフィルタのロットばらつきが生じた場合にも確実に難燃性を期待することができる。この範囲よりも添着量が少ない場合には、オゾン分解能を期待することが難しく、また、この好適範囲を超えて炭酸カリウムの添着量を採用する場合には、フィルタの難燃性を阻害する場合がある。
【００２４】
また、上述した活性炭粒子として市販のものを任意好適に選択し、種々の技術で担持することができるが、当該粒子が担持されるカバー材の厚さ方向での圧力損失を抑える目的で、前述した特許文献４の技術を採用するのが最適である。具体的な作製工程としては、前述した図１におけるカバー材１１に、例えば熱可塑性ポリアミド系樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂などのホットメルト樹脂を単独、若しくは混合して、例えばメルトブロー法などの周知の紡糸技術で調製されたホットメルト不織布を積層した状態で、当該積層物に上記添着後の活性炭粒子１３を散布する。然る後、この状態の積層物を乾熱若しくは湿熱による加熱を行うことによって、ホットメルト樹脂が可塑化し、その一部は繊維形態を残したまま連結部１５となり、原材料であるホットメルト不織布を構成していた比較的細い繊維成分は溶融切断されて、活性炭粒子１３との接触部分に凝集して樹脂凝集部１７を構成することとなる。
【００２５】
上述した担持技術を採用する場合、難燃剤を含有するカバー材１１と活性炭粒子１３との配置関係は、樹脂凝集部１７を介して離間する構造となる。このため、活性炭粒子１３に添着されている炭酸カリウムと難燃剤とは隔絶された配置関係となり、吸湿性若しくは水溶性を有する難燃剤を用いた場合であっても、活性炭粒子に対するオゾン分解機能の低下を回避する効果を有する。
【００２６】
また、活性炭粒子１３が樹脂凝集部１７を介して、カバー材１１と離間した状態で担持される図１の具体的形態を採用する場合、樹脂凝集部１７を形成する加熱工程で、その前段において作製したカバー材１１に担持したオゾン分解触媒粒子が脱落しない材料条件、即ち、前述した夫々のホットメルト樹脂が有する融点若しくは軟化点に相当する温度では、カバー材に被着されたバインダーに由来する樹脂成分の軟化しない条件を採用する必要がある。
【００２７】
このような一連の工程を順次経ることによって、図１の形態では、２つのカバー材１１に挟持された状態で、活性炭粒子１３からなる２つの層が、樹脂凝集部１７並びに連結部によって構成された難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタが得られる。尚、本発明は、このような形態に限定されるものではなく、例えば、図示のフィルタをジグザグに折り加工し、周縁に枠を取り付けたユニットとして種々の機器に組み込むことができる。上述した折り加工の場合、折ることにより濾材面積を効率的に向上させることができ、比較的風速の早い複写機内でも低圧損化を図ることができる。また、図示の形態のように、シート状のフィルタの表面を何れもカバー材１１で構成することにより、上述した折り加工に際して、活性炭粒子の脱落を防ぐことが可能である。また、上述した形態においては、カバー材自体に濾過機能を期待する場合を例示したが、本発明の主たる構成を具えたフィルタに対して、従来知られている種々のフィルタを別途積層することもできる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施例として、特定の条件で作製したフィルタを試験評価した結果につき説明する。尚、以下の説明では、特定の形状、配置関係、並びにその他の数値的条件を挙げるが、これら条件は本発明を理解し得る程度の好適例に過ぎず、本発明はこれら実施例の内容にのみ限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内で任意好適な設計の変更及び変形を行うことができる。
【００２９】
（フィルタ作製）
始めに、この評価試験では、既に説明した図１の構造のフィルタを種々の材料条件で作製した。まず、カバー材１１に被着するための難燃剤を含有するバインダーとして、先に述べた「ＨＦ−１」の難燃性規格を期待し得る市販のリン系難燃剤液（難溶性のポリリン酸アンモニウムが固形分として５４質量％含有する水分散液）３７重量部と、アクリル系樹脂エマルジョン型接着剤（固形分４５質量％の水分散液）４．４重量部と、周知の増粘剤０．４重量部と、水５８．２重量部とを混合調製した。
【００３０】
次いで、面密度２０ｇ／ｍ２のポリオレフィン繊維からなる湿式不織布に、上述した難燃剤を含有するバインダーを含浸、乾燥させて、面密度３０ｇ／ｍ２の基材となるカバー材を得た。このカバー材は、布帛である湿式不織布の繊維表面に被着されたバインダーに由来する熱可塑性樹脂成分中に、２９．７質量％のリン系難燃剤を固形分として含有するものであった。
【００３１】
上述した状態のカバー材に、市販の二酸化マンガン『ＣＭＤ−Ｋ２００』（中央電気工業（株）製，商品名；比表面積２５０ｇ/ｍ２，平均粒子径４．８μｍ）を前述した特許文献５の技術によって担持し、最終的に３４ｇ／ｍ２のカバー材１１を用意した。
【００３２】
また、市販の活性炭である『クラレコール ＧＷ２０／４０』（クラレケミカル（株）製，商品名；粒径範囲０．３５〜０．８５ｍｍ，平均粒径０．６１ｍｍ）に対し、炭酸カリウム水溶液を用いて種々の添着量（後述）の活性炭粒子を別途調製した。然る後、上述したカバー材１１に、熱可塑性ポリアミド系のホットメルト樹脂（１９０℃におけるメルトインデックスは約８０）からなる蜘蛛の巣状のホットメルト不織布（面密度２０ｇ／ｍ２）を積層した。この状態の積層物に対して、前述の特許文献４の技術により、種々の添着量とした活性炭粒子を散布し、約５Ｋｇ／ｃｍ２の水蒸気処理を約７秒間行い、ホットメルト樹脂からなる連結部１５と樹脂凝集部１７とを形成することにより、カバー材１１に上記活性炭粒子１３を固着担持させた。続いて、固着した活性炭粒子以外を除去し、この工程を繰り返すことにより、２層目の活性炭粒子が固着担持した構成成分、及び、別途作製した、フィルタの他面を構成する前述と同一構成のカバー材１１を順次に積層接着することにより、図１に示すように、厚さ方向に対称な層構成を有する断面構造のフィルタを得た。このようにして得られた、活性炭粒子の添着量が異なることを除いて実質的に同一条件で作製した４種類のフィルタに関し、主な構成成分の詳細、先に述べた各活性炭粒子における炭酸カリウムの添着量、平板状態での圧力損失（面風速０．５ｍ／秒での測定値）、フィルタとしての面密度並びにフィルタの厚さ（２０ｇ／ｃｍ２荷重時の測定値）を表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
（難燃性の試験評価）
次に、上記各フィルタ試料について、前述した難燃性を試験評価した結果について説明する。先に述べたとおり、本発明に係るフィルタは、その厚さ方向に処理すべき空気を通過させることで使用するのが好ましいことから、非特許文献１に規定された水平燃焼試験により評価を実施した。この水平燃焼試験では、所定の高さに試験片を配置しておくことができる支持用金網を用い、この金網の下方に１７５±２５ｍｍの距離で脱脂綿（標識綿と称される）を配置しておく。この金網に、長さ１５０±１ｍｍ、幅５０±１ｍｍの短冊状に裁断され、しかも長さ方向の一方の端部から、２５ｍｍ、６０ｍｍ及び１２５ｍｍの各位置に合計３つの標線を予め書き込んだ試験片を載置する。燃焼試験は、試験片を水平に載置した状態で上述した端部に金網の下方から炎を６０±１秒間当てたのち、炎を試験片から離す。この時点から計時し、
［ａ］炎が消えた（残炎）時間
［ｂ］炎と赤熱が消えた（残じん）時間
［ｃ］炎又は赤熱の前線が１２５ｍｍ標線に達した時間、若しくは試験片が１２５ｍｍ標線の手前で燃焼又は赤熱が止まった時間
の３種類の時間を記録する。このような評価試験を５回実施した結果に応じて、夫々の難燃性基準条件は、下記の表２に示すような「９４ＨＦ−１」若しくは「９４ＨＦ−２」の２つに分類評価される。
【００３５】
【表２】
【００３６】
各試験片について、上述した水平燃焼試験を行った。その結果、実施例１、実施例２並びに比較例１に係る各フィルタについては、用いた難燃剤の特性に応じ、「９４ＨＦ−１」の基準条件に適合することが確認された。しかしながら、比較例２に係るフィルタでは「９４ＨＦ−２」にしか適合しなかった。これらの結果を総合して、活性炭粒子の炭酸カリウム添着量を９質量％としたために、難燃剤の効果が阻害されたものであることが理解できる。
【００３７】
続いて、上述した各フィルタに関し、オゾン分解並びにＶＯＣ除去の各性能の評価方法について説明する。
【００３８】
（オゾン分解の性能評価方法）
この実施例では、表１で説明した４種類のフィルタを３０ｍｍφの円盤状に裁断し、円筒状ガラス製測定ホルダーにセットした。この測定ホルダーに対して、市販のオゾン発生機でオゾン濃度２．７ｐｐｍ、セットされたフィルタ表面での面風速１７ｃｍ/秒、相対湿度３５％の条件によりオゾン雰囲気を連続８時間流し、ホルダーの流入側および流出側の各オゾン濃度を経時的に測定した。この際、オゾン濃度の測定には、『ＭＯＤＥＬ１２００』（ダイレック（株）製，商品名）を用い、オゾン分解性能は、下記の式１からオゾン除去率（％）として算出した。尚、試験開始後１０分でのオゾン除去率を初期効率とした。
【００３９】
【数１】
【００４０】
（ＶＯＣ除去の性能評価方法）
この実施例では、ガス吸着フィルタ試験法として「ＤＩＮ ７１４６０−ＩＩ」に準拠し、ＶＯＣをトルエンとした性能評価を実施した。この性能評価では、表１の４種類のフィルタを折高さ６０ｍｍのプリーツフィルタとし、周知の枠材によって間口面積；縦５６ｍｍ×横１１２ｍｍ×高さ６０ｍｍ、間口面積当たりの濾材面積；１８８０ｃｍ２の寸法条件でユニットを作製し、定格風量１．８ｍ／秒、流入側トルエン濃度８０ｐｐｍ一定の条件下でトルエンガスを流し続け、経時的にユニットの流出側のトルエン濃度を脱臭フィルタ用ガス除去性能測定装置にて測定した。このＶＯＣ除去の性能評価は、流出側におけるトルエンの濃度が流入側の９５％になった破過点（効率としては５％にまで低下した時点）までのトルエン吸着容量を間口面積当たりの値として（ｇ／ｍ２）の単位で求めた。さらに、この試験においては、試験開始後、１分後の測定値を初期効率として算出した。
【００４１】
これらオゾン分解並びにＶＯＣ除去の性能評価結果について、下記の表３に示す。尚、同表においては、先に述べた難燃性試験の評価結果、並びに炭酸カリウムの添着量についても記載してある。
【００４２】
【表３】
【００４３】
上記表３から理解できるように、本発明の構成を適用し、活性炭粒子の添着量を所定範囲として作製した実施例１並びに実施例２では複写機用フィルタの難燃性基準条件である「９４ＨＦ−１」をクリアできる難燃性を有した濾材であり、オゾン分解能力が高く且つ揮発性有機化合物の除去機能も有することができた。比較例１は、「９４ＨＦ−１」をクリアできる濾材であったもののオゾン分解能力が低かった。また、比較例２は炭酸カリウム添着量が多かった為に難燃性を阻害したことを示す「９４ＨＦ−２」と判定され、さらにトルエン吸着容量に劣るものであった。これらの結果から、本出願に係る構成を採用することにより、オゾン分解とＶＯＣ除去に優れ、しかも、難燃性を阻害しないフィルタを実現可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の好適実施形態を説明するため、模式的な概略断面により示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１：カバー材、
１３：（炭酸カリウムが添着された）活性炭粒子、
１５：（ホットメルト樹脂からなる）連結部、
１７：（ホットメルト樹脂からなる）樹脂凝集部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザープリンターを始めとする電子機器や、種々の空調機器などに組み込んでオゾン及びＶＯＣを除去するためのフィルタに関するものであり、特に、難燃剤の効力低下を来すことなく、１つのフィルタで、オゾンの分解機能と揮発性有機化合物の吸着機能の両方の機能を有する難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器の使用に際して、機器内の放電現象等に伴って発生するオゾンが人体に対して悪影響を及ぼすことが問題視されてきた。このようなオゾンを電子機器内で分解し、排出する技術として、例えば特開２００６−１１９３１３号公報（以下、特許文献１）では、画像形成装置本体内の空気を外部に排出する排気排出路と、当該排出路に設けられ、排出する空気中の化合物を吸着によって除去を行える吸着フィルタと、前述の排気排出路に設けられ、排出する空気中の化合物を触媒により分解して除去する触媒フィルタと、を備え、排気方向に沿っての上流側に前述した吸着フィルタを配置し、下流側に前記触媒フィルタを配置したことを要旨とする排気装置、並びに、当該排気装置を備える画像形成装置が提案されている。
【０００３】
この特許文献１によれば、所謂、トナー像を記録材に加熱定着するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、インクを使用したものと同様に、高精細なドットの細かい画像が求められている。このような背景の下、上質紙の表面を化学物質でコートし、グロス調やマット調に仕上げたコート紙の利用が拡大しており、例えば１８０℃程度の上述したトナー像の加熱定着に際して、コート紙から揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣ［Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ］と称する）が発生し、前述したオゾンと共に、当該装置の使用環境の悪化を招いていた。従って、この文献技術では、画像形成装置本体内の空気を外部に排出する排気排出路と、この排気排出路に設けられ、排出する空気中の化合物を吸着によって除去し得る吸着フィルタと、上記排気排出路に設けられ、排出する空気中の化合物を触媒により分解して除去する触媒フィルタと、を備え、この排気方向に沿っての上流側に上記吸着フィルタを配置し、下流側に上述の触媒フィルタを配置するとの構成を採用している。また、これらフィルタを構成する素材として、活性炭を織布、不織布、薄板に担持した機械的除去作用を利用したもの、或いは、白金、パラジウム等の貴金属系、又は、マンガン、鉄等の卑金属系の酸化触媒を織布、不織布、薄板などの基材で担持した化学的除去作用を利用したものが開示されている。
【０００４】
また、このような画像形成装置で発生するオゾンを分解するためのフィルタとして、特開２００４−３１３８８０号公報（以下、特許文献２）では、排気経路、上流側にトルエン吸着量が５ｍｇ／ｃｃ以上の活性炭担持フィルターを配置し、下流側に酢酸吸着量が２．５ｍｇ／ｃｃ以上の金属酸化物担持フィルターを配置する構成を採用したオゾンフィルターが提案されている。この公報技術では、活性炭担持フィルターとして例えば木材（木炭）やのこ屑、果実殻（ヤシ殻、もみ殻、コーヒー豆など）、セルロース、リグニン、パルプなどの植物系原料；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採用することが開示されており、また、金属酸化物担持フィルターとしては、マンガン、銅、コバルト、ニッケル、鉄、ニッケル、チタン、銀等の単一酸化物、複合酸化物とし、特に、マンガンの単一酸化物、複合酸化物が好適に採用される旨の開示がある。そして、各担持フィルターのより具体的な態様として、ウレタンまたは不織布等を基材として、プリーツ加工若しくはハニカム加工を行うことが好適であるとの記載がある。
【０００５】
さらに、上述した特許文献２と同様な技術として、特開２０００−１５７８２７号公報（以下、特許文献３）では、シート基材の両面に、ガス吸着層を形成してなるガス吸着用シートであって、前記ガス吸着層が、活性炭と、アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物の少なくとも一方と、難溶性難燃剤とを含んでなるガス吸着用シートが開示されている。この公報では、活性炭によるオゾン除去性能自体を向上させるために活性炭にカリウム化合物とナトリウム化合物とを混合した活性炭成形体、或いは、特定の活性炭にアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を添着、熱処理した活性炭を用いた技術を従前の背景技術として開示している。そして、前述の画像形成装置を始めとする事務用機器では、ＵＬ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．）の発行する燃焼性試験に関する規格『ＵＬ ９４：Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｓａｆｅｔｙ Ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ Ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｓ ｉｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ』（以下、非特許文献１）を満足する必要があるものの、オゾン分解機能を補助するために活性炭に添着されたアルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属は、活性炭の燃焼性を促進してしまい、実用性に乏しいと記載されている。さらに、従前、リン酸アンモニウムなどの水溶性無機系化合物を含有する従来技術を挙げ、難燃性の面から一応の成果は得ているものの、当該無機系化合物によって活性炭上のオゾン分解活性点が減少するという問題を提起し、難燃剤とアルカリ金属とが反応し、例えばリン酸ナトリウムの如き物質を形成して、活性炭上のオゾン分解活性点が被覆されると記載されている。
【０００６】
この特許文献３に適用されるアルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化合物の具体例として、アルカリ金属化合物としては、ナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属類の水酸化物；酸化物；炭酸塩、炭酸水素塩、酢酸塩、シュウ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、コハク酸、フタル酸、フタル酸水素などの水溶性の塩；ハロゲン化物など、そして、アルカリ土類金属化合物としては、カルシウム、マグネシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属の水酸化物；酸化物；炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、リン酸塩などの水溶性の塩；ハロゲン化物などが列挙されている。これら金属化合物の添加量は、ガス吸着層中の活性炭に対して１０〜１００ｗｔ％が好適であるとの記載が認められる。
【０００７】
また、特許文献３の技術で用いられる難燃剤として、前述したオゾン分解活性点への被覆を回避する必要性から、難溶性難燃剤であり、例えばメタリン酸アルミニウム、リン酸メラミン、リン酸マグネシウム、縮合リン酸アミドなどのリン系難燃剤；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの無機系の難溶性難燃剤を一種または二種以上併用し得るとの開示がある。
【０００８】
一方、本出願人は、特開平１１−５７４６７号公報（以下、特許文献４）において、複数の積層単位で構成され、この積層単位がホットメルト樹脂からなる連結部と樹脂凝集部とで構成されたウエブの一方の表面に、前記樹脂凝集部を介して脱臭粉粒体を固着して成り、かつ相異なる２種類以上の脱臭粉粒体を担持してなる積層型濾材であって、脱臭粉粒体を被覆してしまうバインダーを用いずに、１つの積層単位に１種類の脱臭粉粒体のみを担持して成る積層型脱臭濾材を提案している。この公報技術では、例えば酸性臭気とアルカリ性臭気とに分類される臭気物質を、その荷電状態を利用して捕捉する化学的作用、即ち、電気的に中和することで脱臭を図る、互いに異なる２種類以上の脱臭粉粒体を具えた脱臭濾材に関し、夫々の脱臭粉粒体同士が接触することで失活を来しやすいことに着目したものである。このような技術に用いて好適な脱臭粉粒体としては、臭気に直接作用する化学脱臭剤を主体とする造粒体のみならず、例えば活性炭やゼオライトなど、物理的吸着作用を持つ粉粒体の表面に、化学脱臭剤を付着させた、所謂、添着炭などが記載されている。さらに、より具体的な態様について、酸性臭気用粉粒体を構成する化学脱臭剤として、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩や、エタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、ピペラジンなどのアミン化合物、アルカリ臭気用粉粒体を構成する化学脱臭剤としては、燐酸、硫酸、硝酸、リンゴ酸、クエン酸、アスコルビン酸などが開示されている。
【０００９】
さらに、本出願人は、特開２００４−３０７０号公報（以下、特許文献５）において、種々の機能を有する固体粒子の表面特性を有効に保持したまま、しかも均一に固着した固体粒子担持繊維及び繊維シートを提供する技術を提案している。この公報技術は、少なくとも表面が熱可塑性樹脂から主としてなる繊維の表面に、この熱可塑性樹脂の融点より高い温度に維持された状態の加熱固体粒子を接触させ、そして固体粒子融着繊維を冷却することによって、当該固体粒子を繊維表面に固着させる態様を含むものである。係る繊維の態様として、その表面を構成する熱可塑性樹脂としては、所定の芯成分を構成する繊維に、鞘成分としてコーティングによって塗布形成された熱可塑性樹脂であっても良いとの開示が有る。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１１９３１３号公報（［特許請求の範囲］、［背景技術］、［発明を実施するための最良の形態］）
【特許文献２】特開２００４−３１３８８０号公報（［特許請求の範囲］、［発明の実施の形態］）
【特許文献３】特開２０００−１５７８２７号公報（［特許請求の範囲］、［０００６］〜［０００８］、［００１４］、［００２２］〜［００２５］）
【非特許文献１】ＵＬ ９４（国際標準図書番号：ＩＳＢＮ１−５５９８９−１５０−５）
【特許文献４】特開平１１−５７４６７号公報（［特許請求の範囲］、［０００３］、［０００６］、［００１３］）
【特許文献５】特開２００４−３０７０号公報（［特許請求の範囲］、［０００６］、［００１２］〜［００１６］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した背景技術からも理解できるように、画像形成装置内で発生するオゾンやＶＯＣを装置内で分解若しくは吸着によって解消を図るため、触媒作用と吸着作用とを併用した濾材が知られている。そして、吸着作用を担う素材については、ＶＯＣ吸着を主眼に従前用いられてきた活性炭を始めとする比表面積の大きな素材に対して、化学的なオゾン処理機能を付加するために種々の化学物質を添着させる手法が採られるに至っている。さらには、実用上、所定の特性を満たす難燃剤を組み合わせることによって、所期の難燃性を濾材に期待する提案も認められる。しかし、従来技術の手法では、所詮、難燃剤を濾材に付与しても、活性炭に添着する化学物質の添着量は制限されなければならず、その結果オゾン処理機能は満足するものにはならなかった。そのため、従来技術では、全体の除去性能をあげるためにＶＯＣ吸着を主眼としたフィルタと、オゾン分解を主眼としたフィルタを別々にしているものが多かった。しかし、２種類の濾材を入れると装置内の圧損上昇につながり、かさばるために装置設計が制限される場合もあった。また、オゾン分解フィルタは金属酸化物を添着したハニカムタイプが主流であるが高価で、コストアップの原因にもなるという問題点があった。
【００１２】
そこで、本出願にかかる発明者は、このような種々の素材を組み合わせて、鋭意検討した結果、ＶＯＣもオゾンも高効率で除去可能なフィルタで、且つ難燃性を阻害しないフィルタ構成を見出し、本発明を完成されたものである。
【００１３】
本発明は上述した従来の技術の問題点に鑑み成されたものであり、従って、本発明の目的は、難燃性、オゾン分解並びにＶＯＣ除去に優れ、特に設計に応じて適用された難燃性を阻害することなく、種々の電子機器や空調装置等において、優れた特性を発揮し得る難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的の達成を図るため、本発明の構成によれば、難燃剤を含有し、かつ布帛からなるカバー材に、炭酸カリウムを添着した活性炭粒子を担持してなる難燃性オゾン分解フィルタであって、上述した炭酸カリウムの添着量を１〜３質量％としたことを特徴としている。尚、ここに言う「添着量」とは、次式で示される添着前の活性炭質量に対する炭酸カリウムの添加質量の割合を百分率とした値を表す。
添着量［％］＝炭酸カリウムの添加質量［ｇ］／添着前の活性炭質量［ｇ］×１００
また、この発明の実施に当たり、前述したカバー材と活性炭粒子とは、ホットメルト樹脂からなる樹脂凝集部を介して接着され、前述した難燃剤と炭酸カリウムを添着した活性炭粒子とは離間配置されていることが好適である。
【００１５】
さらに、上述した難燃剤として、前述したカバー材の構成繊維に被着したバインダーに含有されていることが好ましい。加えて、当該カバー材の構成繊維に被着したバインダーに金属酸化物からなるオゾン分解触媒粒子が担持されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明の構成を採用することにより、オゾン分解並びにＶＯＣ除去性能に優れると共に、所期の難燃性を阻害することが少ない、難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施に最良な形態について、好適例としての難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタを模式的な断面により示す図１を参照し、その作製工程例に従って説明する。尚、同図においては、同一の機能を有する構成成分には同一の符号並びにハッチングを付して示すと共に、一部の構成成分については、その断面構成等を省略してある。
【００１８】
まず、カバー材を構成する布帛として、不織布、編物若しくは織物からなる任意好適な通気性を有する素材に、所期の難燃性を賦与するための難燃剤を含有した熱可塑性樹脂からなるバインダーを塗布、乾燥して被着させる。然る後、例えば前述した特許文献５の技術を適用することによって、金属酸化物からなるオゾン分解触媒粒子を加熱状態で、上記熱可塑性樹脂からなる表面を有する布帛に接触させ、当該オゾン分解触媒粒子が担持された状態のカバー材１１を作製する。尚、このカバー材には、図示を省略したオゾン分解触媒粒子を担持するのが好ましいが、当該触媒粒子は、本願発明に必須の構成成分である炭酸カリウムが添着された活性炭粒子のオゾン分解機能を補助する構成成分として選択的に用いられるものである。
【００１９】
以下、この作製工程と、用いられる箇々の構成材料とに着目して詳細に説明する。上述したカバー材を構成する布帛としては、前述した種々の構造である通気性の素材を用いることができるが、空調機器に組み込む場合は勿論のこと、画像形成装置などに適用する場合には、例えばトナー若しくは記録材への加熱定着時に生じる煙などの塵埃を捕集する目的で、物理的な濾過作用を考慮して任意好適に選択することができる。また、本発明に適用される難燃剤は、このような布帛を構成する繊維に練り込んで紡糸されたものを用いることができるが、オゾン分解を効果的に行なうためのオゾン分解触媒粒子を担持する態様として、上述した特許文献５の技術を採用した構成とすることが望ましい。
【００２０】
この点について詳述すれば、加熱されたオゾン分解触媒粒子を担持する下地となる熱可塑性樹脂として、布帛を構成する繊維の融点若しくは軟化点よりも低い温度で熱可塑性を有するバインダーを用い、このバインダーに、所期の難燃性を有する難燃剤を含有させる。このようなバインダーとしては、アクリル酸エステル系樹脂、ＳＢＲ系樹脂、ＮＢＲ系樹脂、尿素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどをあげることができる。そのなかでも、ハロゲンを含まないアクリル酸エステル系樹脂、ＳＢＲ系樹脂、ＮＢＲ系樹脂、尿素系樹脂などがより好ましく、従来周知の熱可塑性樹脂で構成されたものを任意好適に選択して用いれば良い。これらバインダーは、カバー材を構成する布帛の構成繊維の全表面に被着している必要はなく、用いる難燃剤の含有量や、特許文献５の技術を採用する場合に必要となるオゾン分解触媒粒子の被着量といったフィルター設計に応じ、任意好適な被着量とすることができる。
【００２１】
さらに、難燃剤についても、例えば前述の特許文献３に開示される種々のリン酸系難燃剤や無機系難燃剤などの周知の材料を用いることができ、特に、近年の環境指向から非ハロゲン系の難燃剤が好ましい。加えて、本発明の構成として、上述したカバー材１１の厚さ方向にオゾンを含む処理空気が通過する様にフィルターを配置することで塵埃の捕集効果を期待するため、好適な難燃性の指標として、前述の非特許文献１に記載されている発泡材料水平燃焼試験（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｕｒｎｉｎｇ Ｆｏａｍｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｓｔ：以下、水平燃焼試験と略記すると共に、具体的な試験法については後段で詳述）に準ずる評価が「９４ＨＦ−１」の基準条件を満たすことが望ましい。従って、このような基準条件を満たす難燃剤としては、メタリン酸アルミニウム、リン酸メラミン、リン酸マグネシウム、ポリリン酸アンモニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどが最適である。
【００２２】
上述した難燃剤を含有するバインダーが布帛に塗布、乾燥された状態のカバー材に対して、オゾン分解能を賦与するために担持されるオゾン分解触媒粒子としては、前述した特許文献１並びに特許文献２に例示されるような周知の材料を選択し得るが、当該触媒粒子自体として難燃性を有し、しかも、オゾン分解能に優れた金属酸化物からなるものが好ましく、特に、その比表面積が大きい二酸化マンガンからなるものが好適である。また、既に述べたとおり、本願発明のフィルターを構成するに当たって、上述したバインダーを使用せずに、カバー材を構成する構成繊維に難燃剤を練り込んだ形態とすることもできるが、係る場合には、当該構成繊維の表面が、特許文献５の技術適用が可能な熱可塑性を有することが好ましい。
【００２３】
次いで、このようなカバー材に担持する活性炭粒子は、従来知られている添着技術、例えば、炭酸カリウム水溶液に活性炭粒子を浸漬、乾燥することによって調製することができる。尚、本発明は、難燃剤を含有するカバー材に担持された当該活性炭粒子における炭酸カリウムの添着量を１〜３質量％、より好ましくは１〜２質量％の範囲内とするのがよい。これによって、使用する活性炭の粒径のばらつきや炭酸カリウムの添着ムラなどに由来するフィルタのロットばらつきが生じた場合にも確実に難燃性を期待することができる。この範囲よりも添着量が少ない場合には、オゾン分解能を期待することが難しく、また、この好適範囲を超えて炭酸カリウムの添着量を採用する場合には、フィルタの難燃性を阻害する場合がある。
【００２４】
また、上述した活性炭粒子として市販のものを任意好適に選択し、種々の技術で担持することができるが、当該粒子が担持されるカバー材の厚さ方向での圧力損失を抑える目的で、前述した特許文献４の技術を採用するのが最適である。具体的な作製工程としては、前述した図１におけるカバー材１１に、例えば熱可塑性ポリアミド系樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂などのホットメルト樹脂を単独、若しくは混合して、例えばメルトブロー法などの周知の紡糸技術で調製されたホットメルト不織布を積層した状態で、当該積層物に上記添着後の活性炭粒子１３を散布する。然る後、この状態の積層物を乾熱若しくは湿熱による加熱を行うことによって、ホットメルト樹脂が可塑化し、その一部は繊維形態を残したまま連結部１５となり、原材料であるホットメルト不織布を構成していた比較的細い繊維成分は溶融切断されて、活性炭粒子１３との接触部分に凝集して樹脂凝集部１７を構成することとなる。
【００２５】
上述した担持技術を採用する場合、難燃剤を含有するカバー材１１と活性炭粒子１３との配置関係は、樹脂凝集部１７を介して離間する構造となる。このため、活性炭粒子１３に添着されている炭酸カリウムと難燃剤とは隔絶された配置関係となり、吸湿性若しくは水溶性を有する難燃剤を用いた場合であっても、活性炭粒子に対するオゾン分解機能の低下を回避する効果を有する。
【００２６】
また、活性炭粒子１３が樹脂凝集部１７を介して、カバー材１１と離間した状態で担持される図１の具体的形態を採用する場合、樹脂凝集部１７を形成する加熱工程で、その前段において作製したカバー材１１に担持したオゾン分解触媒粒子が脱落しない材料条件、即ち、前述した夫々のホットメルト樹脂が有する融点若しくは軟化点に相当する温度では、カバー材に被着されたバインダーに由来する樹脂成分の軟化しない条件を採用する必要がある。
【００２７】
このような一連の工程を順次経ることによって、図１の形態では、２つのカバー材１１に挟持された状態で、活性炭粒子１３からなる２つの層が、樹脂凝集部１７並びに連結部によって構成された難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタが得られる。尚、本発明は、このような形態に限定されるものではなく、例えば、図示のフィルタをジグザグに折り加工し、周縁に枠を取り付けたユニットとして種々の機器に組み込むことができる。上述した折り加工の場合、折ることにより濾材面積を効率的に向上させることができ、比較的風速の早い複写機内でも低圧損化を図ることができる。また、図示の形態のように、シート状のフィルタの表面を何れもカバー材１１で構成することにより、上述した折り加工に際して、活性炭粒子の脱落を防ぐことが可能である。また、上述した形態においては、カバー材自体に濾過機能を期待する場合を例示したが、本発明の主たる構成を具えたフィルタに対して、従来知られている種々のフィルタを別途積層することもできる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施例として、特定の条件で作製したフィルタを試験評価した結果につき説明する。尚、以下の説明では、特定の形状、配置関係、並びにその他の数値的条件を挙げるが、これら条件は本発明を理解し得る程度の好適例に過ぎず、本発明はこれら実施例の内容にのみ限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内で任意好適な設計の変更及び変形を行うことができる。
【００２９】
（フィルタ作製）
始めに、この評価試験では、既に説明した図１の構造のフィルタを種々の材料条件で作製した。まず、カバー材１１に被着するための難燃剤を含有するバインダーとして、先に述べた「ＨＦ−１」の難燃性規格を期待し得る市販のリン系難燃剤液（難溶性のポリリン酸アンモニウムが固形分として５４質量％含有する水分散液）３７重量部と、アクリル系樹脂エマルジョン型接着剤（固形分４５質量％の水分散液）４．４重量部と、周知の増粘剤０．４重量部と、水５８．２重量部とを混合調製した。
【００３０】
次いで、面密度２０ｇ／ｍ２のポリオレフィン繊維からなる湿式不織布に、上述した難燃剤を含有するバインダーを含浸、乾燥させて、面密度３０ｇ／ｍ２の基材となるカバー材を得た。このカバー材は、布帛である湿式不織布の繊維表面に被着されたバインダーに由来する熱可塑性樹脂成分中に、２９．７質量％のリン系難燃剤を固形分として含有するものであった。
【００３１】
上述した状態のカバー材に、市販の二酸化マンガン『ＣＭＤ−Ｋ２００』（中央電気工業（株）製，商品名；比表面積２５０ｇ/ｍ２，平均粒子径４．８μｍ）を前述した特許文献５の技術によって担持し、最終的に３４ｇ／ｍ２のカバー材１１を用意した。
【００３２】
また、市販の活性炭である『クラレコール ＧＷ２０／４０』（クラレケミカル（株）製，商品名；粒径範囲０．３５〜０．８５ｍｍ，平均粒径０．６１ｍｍ）に対し、炭酸カリウム水溶液を用いて種々の添着量（後述）の活性炭粒子を別途調製した。然る後、上述したカバー材１１に、熱可塑性ポリアミド系のホットメルト樹脂（１９０℃におけるメルトインデックスは約８０）からなる蜘蛛の巣状のホットメルト不織布（面密度２０ｇ／ｍ２）を積層した。この状態の積層物に対して、前述の特許文献４の技術により、種々の添着量とした活性炭粒子を散布し、約５Ｋｇ／ｃｍ２の水蒸気処理を約７秒間行い、ホットメルト樹脂からなる連結部１５と樹脂凝集部１７とを形成することにより、カバー材１１に上記活性炭粒子１３を固着担持させた。続いて、固着した活性炭粒子以外を除去し、この工程を繰り返すことにより、２層目の活性炭粒子が固着担持した構成成分、及び、別途作製した、フィルタの他面を構成する前述と同一構成のカバー材１１を順次に積層接着することにより、図１に示すように、厚さ方向に対称な層構成を有する断面構造のフィルタを得た。このようにして得られた、活性炭粒子の添着量が異なることを除いて実質的に同一条件で作製した４種類のフィルタに関し、主な構成成分の詳細、先に述べた各活性炭粒子における炭酸カリウムの添着量、平板状態での圧力損失（面風速０．５ｍ／秒での測定値）、フィルタとしての面密度並びにフィルタの厚さ（２０ｇ／ｃｍ２荷重時の測定値）を表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
（難燃性の試験評価）
次に、上記各フィルタ試料について、前述した難燃性を試験評価した結果について説明する。先に述べたとおり、本発明に係るフィルタは、その厚さ方向に処理すべき空気を通過させることで使用するのが好ましいことから、非特許文献１に規定された水平燃焼試験により評価を実施した。この水平燃焼試験では、所定の高さに試験片を配置しておくことができる支持用金網を用い、この金網の下方に１７５±２５ｍｍの距離で脱脂綿（標識綿と称される）を配置しておく。この金網に、長さ１５０±１ｍｍ、幅５０±１ｍｍの短冊状に裁断され、しかも長さ方向の一方の端部から、２５ｍｍ、６０ｍｍ及び１２５ｍｍの各位置に合計３つの標線を予め書き込んだ試験片を載置する。燃焼試験は、試験片を水平に載置した状態で上述した端部に金網の下方から炎を６０±１秒間当てたのち、炎を試験片から離す。この時点から計時し、
［ａ］炎が消えた（残炎）時間
［ｂ］炎と赤熱が消えた（残じん）時間
［ｃ］炎又は赤熱の前線が１２５ｍｍ標線に達した時間、若しくは試験片が１２５ｍｍ標線の手前で燃焼又は赤熱が止まった時間
の３種類の時間を記録する。このような評価試験を５回実施した結果に応じて、夫々の難燃性基準条件は、下記の表２に示すような「９４ＨＦ−１」若しくは「９４ＨＦ−２」の２つに分類評価される。
【００３５】
【表２】
【００３６】
各試験片について、上述した水平燃焼試験を行った。その結果、実施例１、実施例２並びに比較例１に係る各フィルタについては、用いた難燃剤の特性に応じ、「９４ＨＦ−１」の基準条件に適合することが確認された。しかしながら、比較例２に係るフィルタでは「９４ＨＦ−２」にしか適合しなかった。これらの結果を総合して、活性炭粒子の炭酸カリウム添着量を９質量％としたために、難燃剤の効果が阻害されたものであることが理解できる。
【００３７】
続いて、上述した各フィルタに関し、オゾン分解並びにＶＯＣ除去の各性能の評価方法について説明する。
【００３８】
（オゾン分解の性能評価方法）
この実施例では、表１で説明した４種類のフィルタを３０ｍｍφの円盤状に裁断し、円筒状ガラス製測定ホルダーにセットした。この測定ホルダーに対して、市販のオゾン発生機でオゾン濃度２．７ｐｐｍ、セットされたフィルタ表面での面風速１７ｃｍ/秒、相対湿度３５％の条件によりオゾン雰囲気を連続８時間流し、ホルダーの流入側および流出側の各オゾン濃度を経時的に測定した。この際、オゾン濃度の測定には、『ＭＯＤＥＬ１２００』（ダイレック（株）製，商品名）を用い、オゾン分解性能は、下記の式１からオゾン除去率（％）として算出した。尚、試験開始後１０分でのオゾン除去率を初期効率とした。
【００３９】
【数１】
【００４０】
（ＶＯＣ除去の性能評価方法）
この実施例では、ガス吸着フィルタ試験法として「ＤＩＮ ７１４６０−ＩＩ」に準拠し、ＶＯＣをトルエンとした性能評価を実施した。この性能評価では、表１の４種類のフィルタを折高さ６０ｍｍのプリーツフィルタとし、周知の枠材によって間口面積；縦５６ｍｍ×横１１２ｍｍ×高さ６０ｍｍ、間口面積当たりの濾材面積；１８８０ｃｍ２の寸法条件でユニットを作製し、定格風量１．８ｍ／秒、流入側トルエン濃度８０ｐｐｍ一定の条件下でトルエンガスを流し続け、経時的にユニットの流出側のトルエン濃度を脱臭フィルタ用ガス除去性能測定装置にて測定した。このＶＯＣ除去の性能評価は、流出側におけるトルエンの濃度が流入側の９５％になった破過点（効率としては５％にまで低下した時点）までのトルエン吸着容量を間口面積当たりの値として（ｇ／ｍ２）の単位で求めた。さらに、この試験においては、試験開始後、１分後の測定値を初期効率として算出した。
【００４１】
これらオゾン分解並びにＶＯＣ除去の性能評価結果について、下記の表３に示す。尚、同表においては、先に述べた難燃性試験の評価結果、並びに炭酸カリウムの添着量についても記載してある。
【００４２】
【表３】
【００４３】
上記表３から理解できるように、本発明の構成を適用し、活性炭粒子の添着量を所定範囲として作製した実施例１並びに実施例２では複写機用フィルタの難燃性基準条件である「９４ＨＦ−１」をクリアできる難燃性を有した濾材であり、オゾン分解能力が高く且つ揮発性有機化合物の除去機能も有することができた。比較例１は、「９４ＨＦ−１」をクリアできる濾材であったもののオゾン分解能力が低かった。また、比較例２は炭酸カリウム添着量が多かった為に難燃性を阻害したことを示す「９４ＨＦ−２」と判定され、さらにトルエン吸着容量に劣るものであった。これらの結果から、本出願に係る構成を採用することにより、オゾン分解とＶＯＣ除去に優れ、しかも、難燃性を阻害しないフィルタを実現可能であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の好適実施形態を説明するため、模式的な概略断面により示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１：カバー材、
１３：（炭酸カリウムが添着された）活性炭粒子、
１５：（ホットメルト樹脂からなる）連結部、
１７：（ホットメルト樹脂からなる）樹脂凝集部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
難燃剤を含有し、かつ布帛からなるカバー材に、炭酸カリウムを添着した活性炭粒子を担持してなる難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタであって、前記炭酸カリウムの添着量を１〜３質量％としたことを特徴とする難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタ。
【請求項２】
前記カバー材と前記活性炭粒子とが、ホットメルト樹脂からなる樹脂凝集部を介して接着され、前記難燃剤と前記炭酸カリウムを添着した活性炭粒子とが離間配置されていることを特徴とする請求項１に記載の難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタ。
【請求項３】
前記難燃剤は、前記カバー材の構成繊維に被着したバインダーに含有されてなることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタ。
【請求項４】
前記カバー材の構成繊維に被着したバインダーに金属酸化物からなるオゾン分解触媒粒子が担持されてなることを特徴とする請求項３に記載の難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタ。
【請求項１】
難燃剤を含有し、かつ布帛からなるカバー材に、炭酸カリウムを添着した活性炭粒子を担持してなる難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタであって、前記炭酸カリウムの添着量を１〜３質量％としたことを特徴とする難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタ。
【請求項２】
前記カバー材と前記活性炭粒子とが、ホットメルト樹脂からなる樹脂凝集部を介して接着され、前記難燃剤と前記炭酸カリウムを添着した活性炭粒子とが離間配置されていることを特徴とする請求項１に記載の難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタ。
【請求項３】
前記難燃剤は、前記カバー材の構成繊維に被着したバインダーに含有されてなることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタ。
【請求項４】
前記カバー材の構成繊維に被着したバインダーに金属酸化物からなるオゾン分解触媒粒子が担持されてなることを特徴とする請求項３に記載の難燃性オゾンＶＯＣ除去フィルタ。
【図１】
【公開番号】特開２００８−１１４１０９（Ｐ２００８−１１４１０９Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９７６０４（Ｐ２００６−２９７６０４）
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１日（２００６．１１．１）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
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