エアフィルタ用帯電不織布及びその製造方法
【課題】ダストの捕集効率が高く、かつ「腰」があって、プリーツ後及び通風時の保型性の高いエアフィルタ用帯電不織布及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ポリエステル系またはポリオレフィン系短繊維より形成される不織布に、水溶化した含窒素環状構造を含む光安定剤を下記の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のいずれかの方法により添着し、次いで、エレクトレット処理を施すことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法など。
（Ｉ）：短繊維原綿を開繊・紡出して形成されるウエブの繊維間を機械的交絡及び／又は熱融着の方法で固定して不織布を形成する工程中に、該光安定剤を含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
（ＩＩ）：繊維の紡糸工程おいて、使用する油剤中に水溶化した該光安定剤を配合して、紡糸された繊維表面に添着させ、不織布用短繊維原綿に供する方法。
（ＩＩＩ）：後工程にて、該光安定剤を不織布に含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
【解決手段】ポリエステル系またはポリオレフィン系短繊維より形成される不織布に、水溶化した含窒素環状構造を含む光安定剤を下記の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のいずれかの方法により添着し、次いで、エレクトレット処理を施すことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法など。
（Ｉ）：短繊維原綿を開繊・紡出して形成されるウエブの繊維間を機械的交絡及び／又は熱融着の方法で固定して不織布を形成する工程中に、該光安定剤を含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
（ＩＩ）：繊維の紡糸工程おいて、使用する油剤中に水溶化した該光安定剤を配合して、紡糸された繊維表面に添着させ、不織布用短繊維原綿に供する方法。
（ＩＩＩ）：後工程にて、該光安定剤を不織布に含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気浄化のためのエアフィルタ（以後単に「エアフィルタ」ともいう）に使用されるダストダスト捕集効率に優れる帯電不織布及びその製造方法に関する。その具体的手段として、先ず、含窒素環状構造を含む光安定剤（または紫外線吸収剤、紫外線安定剤、以下光安定剤と称する。）である、ヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物又はベンゾトリアゾール系化合物を水溶化し、これを、不織布を構成する繊維外表面に添着・固定した後、該不織布にエレクトレット処理を施すことにより捕集効率の向上に資するエアフィルタ用支持体またはエアフィルタ用濾材となる帯電不織布及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エアフィルタは、主としてダストの濾過性能を担うフィルタ用濾材（またはフィルタ濾材）と、それを補強・支持する支持体（以後単に「支持体」という）とが積層・複合したものをプリーツ加工などにより一定面積の枠内に固定してユニット化したものが使用されている。
本明細書においても、エアフィルタとは、これを構成するフィルタ濾材及び支持体を複合・貼合したもの、又は、これをプリーツ加工などにより一定面積の枠内に固定してユニット化したものを云い、こうしたエアフィルタは、ビルオフィス、工場、家庭、車両内の居住域において、空気浄化のために着脱交換できる形で使用される。
【０００３】
従来から、フィルタ濾材としては、ポリプロピレン極細繊維が集積されてなるメルトブロー不織布が用いられ、このフィルタ濾材には、エレクトレット処理によって積極的に分極荷電させてダスト捕集に利用するタイプのものが使われている。しかしながら、このようなフィルタ濾材は、極細繊維で構成されているために強度や剛性が低いので、このフィルタ濾材を補強するために、支持体を用いるのが一般的である。その支持体は、フィルタ濾材をプリーツ状に加工して濾過面積を増やすための保形機能を担い、また、通風圧による変形を防止する機能を有する。従って、支持体には、剛性（いわゆる「腰」）のあるネット、編織物又は不織布等が用いられている。その中でも、不織布は、ネットや編織物に比べて厚みや剛性の設計・調整が容易であり、また、通気性を容易に設計変更することができるため、広く用いられている。その不織布としては、通気性とともに、プリーツ加工性、形状保持性を付与するため、繊維に剛性（いわゆる「腰」）のある太めの短繊維が用いられ、中でもポリエステル短繊維、ポリオレフィン短繊維、レーヨン短繊維、ビニロン短繊維などを単独使用又は併用した乾式法不織布または湿式法不織布が使用されている。また、ポリプロピレンやポリエステルを素材とするスパンボンド法不織布も使用されている。
【０００４】
また、フィルタ濾材としては、前記メルトブロー不織布の他に、前記支持体に用いたポリエステル短繊維やポリプロピレン短繊維で構成される乾式又は湿式不織布も使用されるが、この場合、これら短繊維系不織布は、エレクトレット処理による帯電効果が小さく、従って、フィルタ捕集効率が低いという欠点がある。その理由として、繊維径が太いという他に、エレクトレット処理後の帯電効果の減衰が著しいことによる。その傾向は、ポリプロピレン短繊維不織布も同様の傾向があるものの、特にポリエステル短繊維に著しい。これは、短繊維全般に共通することであるが、親水性の油剤がその紡糸工程で付与されており、この親水性の油剤を付与する目的は、カーディングによる原綿の紡出の際に、不必要な静電気の発生を防ぐため必須のものであるが、しかしその半面、この親水性の油剤が不織布に残存してエレクトレット処理後において電荷の放出を助長するため、帯電効果が持続せず、従って、安定して高度のフィルタ捕集効率が得られないという欠点となる。
【０００５】
近年、エアフィルタには、花粉、車両や工場からの排気塵、ハウスダスト、大気塵、黄砂など多様なダストを高効率で捕集するものが要求されるようになった。
そこで、エアフィルタの捕集効率を向上させる発明が提案されているが、それらは、フィルタ濾材単独の濾過性能向上に関するものであり、支持体と複合した最終製品形態としてのエアフィルタの性能向上には及んでいないのが実情である。
また、支持体としての不織布に関しては、難燃性を付与するために難燃剤を含有する繊維よりなるもの、あるいは、不織布に後加工で難燃剤を添着させたものを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
さらに、支持体の薄さ、硬さ特性を維持しつつ、低圧力損失と長寿命とを達成し得るフィルタ補強用不織布を提供するために、繊維直径２５〜５０μｍの熱可塑性繊維からなる不織布であって、不織布の厚さ１ｍｍ当たりの圧力損失が風速１０ｃｍ／ｓのもとで０．８ｍｍＡｑ以下であることを特徴とするものが提案されている（特許文献２参照。）。
また、近年では、難燃性に優れるエアフィルタ材用支持体を提供するために、鞘部が低融点重合体で、芯部が高融点重合体で形成されている芯鞘型複合短繊維を構成繊維とする不織布よりなるエアフィルタ材用補強材であって、該短繊維不織布中に該低融点重合体は３０質量％以上含有されており、かつ、該芯鞘型複合短繊維相互間は絡合されていると共に、該低融点重合体の融着によって結合されていることを特徴とするものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
一方、エレクトレット処理を行う不織布フィルタとして、例えば、特許文献４、５に開示された方法が提案されている。両特許文献に共通していることは、原料樹脂がポリプロピレンなどのポリオレフィンであり、原料樹脂中にヒンダードアミン系光安定剤などがコンパウンドとして練り込まれており、不織布の製法としてはメルトブロー法で得られた不織布に限られている。その不織布フィルタの性能上の特徴は、高い帯電効果により、高度の微粒子の捕集効率が得られているが、メルトブロー不織布は、その製法上の特質から、平均繊維径が１０μｍ以下と小さいので、不織布としての「腰」の強さが不足し、エアフィルタとし使用するためには、プリーツ性と通風変形に対応する支持機能が不足し、別種の支持体との併用が必要である。
また、メルトブロー法不織布以外の短繊維不織布の帯電処理として、特許文献６のごとく、摩擦帯電法による帯電処理も提案されている。但し、この方法は、ニードルパンチによって得られる不織布に限定され、且つ、繊維油剤を除去する必要があり、簡便に適用できるとは言い難い。また、不織布自体が、繊維の機械的交絡のみにより形成されるので、“腰“とプリーツ性が不足し、別種の支持体を必要とする。
以上のように、従来において、支持体としての不織布に帯電性を付与し、フィルタ濾材としての機能を持たせるという観点からの先行技術は、見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２８１０３０号公報
【特許文献２】特開平８−２７６１１１号公報
【特許文献３】特開２００６−２３３３５８号公報
【特許文献４】特表２００３−５２０６５９号公報
【特許文献５】特許第２６７２３２９号（特開平１−２８７９１４号）公報
【特許文献６】ＥＰ第０２４６８１１号（Ｂ１）明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、「腰」があり、「プリーツ性」は良好ではあるものの、エレクトレット処理による帯電効果の小さい短繊維系不織布について、そのエレクトレット処理による帯電効果を改良し、短繊維系不織布自体を高度に帯電し持続することにより、ダストの捕集効率が高く、かつ「腰」があって、プリーツ後及び通風時の保型性の高い、支持体または支持体とフィルタ濾材の両機能を兼ね備えたエアフィルタ用帯電不織布及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、短繊維不織布に効果的なエレクトレット処理が可能ならば、本来の適性性能である支持体機能に加えて濾過機能が付与されることになり、それ自体が単独でエアフィルタに応用できること、さらには、帯電させた高度の濾過能力を持つフィルタ濾材であるメルトブロー不織布と積層・複合することによって、両者の濾過性能が重畳し、一段とエアフィルタ製品の性能が向上することに想到し、種々の試みを行った。しかしながら、前述したように、ポリエステル短繊維やポリプロピレン短繊維から構成される乾式又は湿式不織布を用いた場合には、不織布の繊維素材自体（例えば、ポリエステル繊維素材）が親水性の油剤の存在や繊維表面の加水分解、吸湿などにより電荷を保持しにくいことが解決すべき課題であった。
そのため、本発明者は、さらに鋭意検討を重ねた結果、剛性が高くプリーツ性のよい支持体用不織布基材であるポリエステル短繊維またはポリプロピレン短繊維不織布の繊維表面に、特定のヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物又はベンゾトリアゾール系化合物を水溶化したその水溶液を、含浸又はスプレー散布、或いはコーティングした後、十分乾燥し、繊維表面に均一に被覆させてから、エレクトレット処理を行うことにより、エレクトレット処理によって付与される帯電効果を高めることができることを見出し、さらに、そのヒンダードアミン系化合物などの添着工程を不織布製造工程に組み込むことにより、エアフィルタ用帯電不織布の製造方法として簡易に行う方法に想到し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、ポリエステル系またはポリオレフィン系短繊維より形成される不織布に、水溶化した含窒素環状構造を含む光安定剤を下記の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のいずれかの方法により添着し、次いで、エレクトレット処理を施すことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
（Ｉ）：短繊維原綿を開繊・紡出して形成されるウエブの繊維間を機械的交絡及び／又は熱融着の方法で固定して不織布を形成する工程中に、該光安定剤を含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
（ＩＩ）：繊維の紡糸工程おいて、使用する油剤中に水溶化した該光安定剤を配合して、紡糸された繊維表面に添着させ、不織布用短繊維原綿に供する方法。
（ＩＩＩ）：後工程にて、該光安定剤を不織布に含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
【００１２】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記含窒素環状構造を含む光安定剤は、（ｉ）ヒンダードアミン系化合物、（ｉｉ）トリアジン系化合物及び（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
さらに、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、前記短繊維より形成される不織布は、サーマルボンド法またはニードルパンチ法により製造されることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、前記短繊維より形成される不織布は、湿式法またはスパンレース法により製造されることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
さらに、本発明の第５の発明によれば、第１の発明において、前記不織布を構成する短繊維は、平均繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであって、芯鞘短繊維及び／又は単一短繊維であることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
【００１４】
また、本発明の第６の発明によれば、第１〜５のいずれかの発明に係る製造方法によって得られ、繊維外表面に前記含窒素環状構造を含む光安定剤が添着及び／又は被覆されてなることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布が提供される。
さらに、本発明の第７の発明によれば、第６の発明において、エアフィルタ用支持体及び／又はエアフィルタ用濾材として用いられることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布が提供される。
【００１５】
また、本発明の第８の発明によれば、第７の発明に係る支持体として用いられるエアフィルタ用帯電不織布（Ａ）に、エレクトレット処理を施した、ポリオレフィンを素材とする連続繊維からなる不織布（Ｂ）をエアフィルタ用濾材として積層または貼合することを特徴とするエアフィルタが提供される。
さらに、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、不織布（Ｂ）は、平均繊維径が０．５〜２０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製メルトブロー法不織布または平均繊維径が１０〜３０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製スパンボンド法不織布から選ばれる不織布であることを特徴とするエアフィルタが提供される。
【００１６】
本発明は、上記の如く、エアフィルタ用帯電不織布の製造方法などに係るものであるが、その好ましい態様としては、次のものが包含される。
（１）第２の発明において、（ｉ）ヒンダードアミン系化合物には、トリアジン基を含むヒンダードアミン系化合物を含むことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
（２）第２の発明において、前記含窒素環状構造を含む光安定剤は、トリアジン基を含む高分子タイプのヒンダードアミン系化合物であることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
（３）第１又は２の発明において、前記水溶化した含窒素環状構造を含む光安定剤は、エマルジョン化した含窒素環状構造を含む光安定剤を含むことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
（４）第８又は９の発明において、不織布（Ａ）と不織布（Ｂ）が積層または貼合された後に、エレクトレット処理が施されることを特徴とするエアフィルタ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法によれば、ポリエステル系短繊維などから構成される短繊維系不織布がエレクトレット処理によって付与される帯電効果を長期に渉り持続させることができ、高いダスト捕集効率と優れたプリーツ適性と保型性を兼ね備えたエアフィルタ用帯電不織布を得ることができる。
このエアフィルタ用帯電不織布は、それ自体が低圧損で、捕集効率が著しく改善されるエアフィルタ用濾材となるのみか、エアフィルタ用支持体として、他の濾材、例えば、別途にエレクトレット処理されたポリプロピレンのメルトブロー不織布と貼り合わせて、さらに高捕集効率のプリーツ加工が可能な高性能エアフィルタを提供することができる。
さらには、支持体層でのダスト捕捉能力の向上により、フィルタ濾材層に使われる極細繊維からなるメルトブロー不織布層へのダストの一方的な蓄積（すなわち目詰まり）が軽減されるので、エアフィルタの使用寿命の向上を図ることができるという効果を奏する。
そのため、長期に安定したフィルタ品質を求められる自動車用キャビンフィルタ、工場、ビル空調や家庭居住空間の空気浄化のためのエアフィルタなどに好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明のエアフィルタ用帯電不織布は、ポリエステル系短繊維やポリプロピレン系短繊維から構成される不織布（Ａ）の繊維外表面に、水溶化した特定の光安定剤を添着し、エレクトレット処理を施してなるものである。
以下、項目毎に詳細に説明する。
【００１９】
１．不織布（Ａ）
本発明において、ヒンダードアミン系化合物などの含窒素環状構造を含む光安定剤を添着する不織布（Ａ）は、平均繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘの範囲から選ばれるポリエステル系短繊維又はポリオレフィン系短繊維から構成される。
また、これらの短繊維は、不織布の製法によって、鞘側に低融点成分繊維、芯側に高融点成分繊維を配した、いわゆる芯鞘複合短繊維、或いは単一の材料からなる単繊維が用いられる。
具体的には、複合短繊維としては、鞘側がポリオレフィンとしたもの（以下、ポリオレフィン系短繊維という。）は、例えば、鞘側／芯側がＰＥ（ポリエチレン）／ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰ（低融点）／ＰＰ、ＰＥ／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（低融点）／ＰＥＴなどであり、また、鞘側がポリエステルの短繊維（以下、ポリエステル系短繊維という。）としては、例えば、鞘側／芯側がＰＥＴ（低融点）／ＰＥＴなどが挙げられる。
また、単繊維としては、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ繊維が用いられる。また、これらの繊維を混合して用いてもよい。
【００２０】
上記の短繊維としては、いずれも平均繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであれば、特に限定されず、その使用法によって、適宜選択される。さらには、繊維径の異なる繊維を複数種混合してもよい。例えば、本発明の短繊維の不織布からなる帯電不織布に、高度のフィルタ性能を担わす場合には、平均繊度が０．５〜６ｄｔｅｘの短繊維を多く配合することも、行われる。また、本発明の帯電不織布に、高度のプリーツ性や「腰」が要求される場合には、例えば、平均繊度が２０ｄｔｅｘ以上の短繊維を多く配合することなどが行われる。
【００２１】
また、上記ポリエステル系短繊維の原材料として用いられるものは、多価カルボン酸とポリアルコールがエステル結合によって重合した高分子化合物であるポリエステルであればよく、例えば、テレフタル酸とエチレングリコールから製造される、主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレートであるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、主たる繰り返し単位がブチレンテレフタレートであるポリブチレンテレフタレ−トや、主たる繰り返し単位がトリメチレンテレフタレートであるポリトリメチレンテレフタレートを主体とする繊維、酸成分としてイソフタル酸等を共重合した低融点ポリエステル繊維、またはハードセグメントとソフトセグメントを有するブロック共重合ポリエステル繊維などが挙げられる。
また、これらのポリエステル短繊維に、りん系化合物を配合した難燃化された短繊維であってもよい。
【００２２】
これらの上記短繊維を不織布化する方法としては、機械的交絡及び／又は熱融着の方法により、繊維間を固定して不織布を形成する方法であれば、特に限定されず、例えば、結合に、熱を用いるサーマルボンド法、接着剤を用いるケミカルボンド法、刺のある針で刺し絡めるニードルパンチ法、高圧細水流で繊維を絡めるスパンレース（水流絡合）法、エアレイと呼ばれる空気流で形成するエアレイド法、繊維を水に懸濁し漉いて形成する湿式法などの短繊維を用いた不織布を製造する方法に、広く適用でき、適宜選択できる。
【００２３】
２．含窒素環状構造を含む光安定剤
本発明に係る含窒素環状構造を含む光安定剤は、具体的には、（ｉ）ヒンダードアミン系化合物、（ｉｉ）トリアジン系化合物及び（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種である。光安定剤として、一種を用いてもよく、二種以上を併用して用いてもよく、適宜選択される。
【００２４】
本発明に係る含窒素環状構造を含む光安定剤は、通常、ポリマーの耐光安定性付与の添加剤として、一般に用いられているが、通常、常温での形態は固形（粉末または顆粒）であって、水に不溶であり、そのままでは、不織布を構成する繊維表面に均一に添着及び／又は被覆されない。従って、これら化合物を繊維表面に添着（被覆）するためには、液状化する必要があり、作業環境面からは、望ましくは有機溶媒を使用せずに、水溶化又はエマルジョン化することが望ましい。
このように水溶化又はエマルジョン化すれば、不織布製造工程や原綿紡糸工程などに、特段の改造を要せず、既存の設備を転用できるという利点を有する。
【００２５】
本発明において、水溶化またはエマルジョン化した光安定剤の各種化合物を繊維表面に添着する量としては、繊維成分１００重量部あたり、０．０５〜５重量部である。好ましくは０．１〜３重量部である。添着量が０．０５重量部未満では、エレクトレット処理の帯電効果の持続性を発揮せず、一方、５重量部を超えて添着しても、それに見合うだけの効果の向上が得られず、経済的にも不利となる。
【００２６】
（ｉ）ヒンダードアミン系化合物（ＨＡＬＳ）
本発明に係る分子量が２０００以上の高分子量タイプのヒンダードアミン系化合物（ＨＡＬＳ）としては、例えば、ポリ［（６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル）（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）］（分子量：２０００〜３１００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ９４４ＬＤ）、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物（分子量：３１００〜４０００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン６２２ＬＤ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”’−テトラキス−（４，６−ビス−（ブチル−（Ｎ−メチル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ）−トリアジン−２−イル）−４，７−ジアザデカン−１，１０−ジアミン（分子量：２２８６、９０％）と上記チヌビン６２２ＬＤ（１０％）との混合物（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ１１９ＦＬ）、ジブチルアミン・１，３，５−トリアジン・Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル−１，６−ヘキサメチレンジアミンとＮ−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンの重縮合物（分子量：２６００〜３４００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ２０２０ＦＤＬ）などが挙げられる。これら以外にも、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン１１１ＦＤＬ（ブレンド品）も挙げられる。
また、本発明に係る分子量が２０００未満の低分子量タイプのヒンダードアミン系化合物としては、例えば、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）｛［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル］メチル｝ブチルマロネート（外観：粉末、分子量：６８５、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン１４４）、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ）−４−ピペリジニル）エステルと１，１−ジメチルエチルヒドロペルオキシドとオクタンの反応生成物（外観：液体、分子量：７３７、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン１２３）、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート（外観：粉末、分子量：４８１、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン７７０）などが挙げられる。
【００２７】
また、ヒンダードアミン系化合物であって、トリアジン基を含む高分子タイプの化合物、例えば、ポリ［（６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル）（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）］（分子量：２０００〜３１００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ９４４ＬＤ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”’−テトラキス−（４，６−ビス−（ブチル−（Ｎ−メチル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ）−トリアジン−２−イル）−４，７−ジアザデカン−１，１０−ジアミン（分子量：２２８６、９０％）と上記チヌビン６２２ＬＤ（１０％）との混合物（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ１１９ＦＬ）、ジブチルアミン・１，３，５−トリアジン・Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル−１，６−ヘキサメチレンジアミンとＮ−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンの重縮合物（分子量：２６００〜３４００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ２０２０ＦＤＬ）などが、耐熱性、低揮発性などの点から、好ましく用いられる。
【００２８】
（ｉｉ）トリアジン系化合物
本発明に係るトリアジン系化合物には、例えば、２−（４，６ジフェニルエーテル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［（ヘキシル）オキシ］−フェノール、（分子量：４２５、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン１５７７ＦＦ）、２，４−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−６−（２−ヒドロキシ−４−イソオクチルオキシフェニル）−ｓ−トリアジン（分子量：５１０、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン４１１Ｌ）などが挙げられ、これら以外にも、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン４００（分子量：６４７、ヒドロキシフェニルトリアジン系）も挙げられる。
【００２９】
（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物
また、本発明に係るベンゾトリアゾール系化合物は、例えば、低揮散性で比較的融点の高いものとして、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２イル）４−６−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）フェノール（分子量：４４７、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン２３４）、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（５−クロロベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール（分子量：３５８、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン３２７）、２−（２Ｈ−ベンゾ）トリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ベンチルフェノール（分子量：３５１、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン３２８）、２，２‘−メチレンビス［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール］（分子量：６５９、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン３６０）などが挙げられる。
【００３０】
さらに、本発明に係るヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物及びベンゾトリアゾール系化合物を水溶化する方法については、特に限定しないが、一例として、酸で中和処理することによって実現でき、困難な場合にはアルコールを加えて中和する。例えば、温水に酢酸を加えた水溶液に、当該化合物を投入・攪拌し、水溶化を実施する。
また、乳化剤（界面活性剤）を用いて、エマルジョン化してもよい。なお、上記の如く水溶化したヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物及びベンゾトリアゾール系化合物には、混合して用いることも可能である。或いは、予め混合されたこれら原料化合物を同時に水溶化することもできる。
【００３１】
３．添着方法
本発明において、水溶化された前記化合物を繊維表面に添着する方法は、特に限定しないが、以下の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）の方法が挙げられる。
（Ｉ）：短繊維原綿を開繊・紡出して形成されるウエブの繊維間を機械的交絡及び／又は熱融着の方法で固定して不織布を形成する工程中に、該化合物を含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
（ＩＩ）：繊維の紡糸工程おいて、使用する油剤中に水溶化した該化合物を配合して、紡糸された繊維表面に添着させ、不織布用短繊維原綿に供する方法。
（ＩＩＩ）：後工程にて、該化合物をすでに形成された不織布に含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
【００３２】
上記の方法においては、不織布の製法に基づいて、適宜いずれかの方法が使用される。例えば、サーマルボンド不織布には、（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）のいずれの方法も好ましく用いられる。ニードルパンチ法不織布には、（ＩＩ）の方法が簡便であり、また、湿式法不織布、スパンレース不織布には、（ＩＩＩ）の方法が製法上望ましい。
なお、上記（ＩＩ）の方法で使用する油剤としては、特に限定はなく、一般的に用いられる鉱油系や天然系の油脂や、一価又は多価アルコールと一価カルボン酸とのエステルなどが挙げられる。また、フッ素系等の撥水撥油剤なども使用できる。
【００３３】
４．不織布（Ｂ）及び不織布（Ａ）との複合化
上記のような特性を持つ帯電不織布（Ａ）は、帯電性能が高められているので、これを他の帯電フィルタ濾材の不織布（Ｂ）への支持体として、組み合わせることにより、高度の濾過性能を持つエアフィルタ製品とすることができる。ここで、フィルタ濾材としての帯電不織布（Ｂ）とは、当該支持体不織布（Ａ）よりも細い繊維で構成される不織布を指し、その具体例としては、０．５〜２０μｍの繊維径の連続繊維からなるポリプロピレン製メルトブロー法不織布が挙げられる。また、１０〜３０μｍの繊維径の連続繊維で構成されるポリプロピレン製スパンボンド法不織布などが挙げられる。
【００３４】
これらのフィルタ濾材としての不織布（Ｂ）は、高精度濾過を目的としてエレクトレット処理を施したものであり、当該のエレクトレット処理した支持体不織布と積層・貼合するか、または、これらのフィルタ濾材と支持体は、積層・貼合の後に、一括してエレクトレット処理を施すこともできる。
【００３５】
このようにして作られた複合不織布からなるエアフィルタの使い方として、支持体不織布を空気流路の上流側に、そしてフィルタ濾材不織布を下流側になるようにすれば、前者が後者の支持・補強のみならずプレフィルタの役目をなし、両者の帯電機能の相乗効果によって、捕集効率の高度化と長期にわたるフィルタ性能の持続を実現することができる。
【００３６】
よって、その好ましい態様は、支持体となる不織布に、前記（ｉ）ヒンダードアミン系化合物、（ｉｉ）トリアジン系化合物及び（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を添着させ、帯電させた不織布（Ａ）と、フィルタ濾材として選ばれた帯電させた不織布（Ｂ）、即ち平均繊維径が０．５〜２０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製メルトブロー法不織布又は平均繊維径が１０〜３０μｍの連続繊維からなるスパンボンド法不織布とを積層・貼合してなる「複合帯電不織布」をエアフィルタとするものである。
【００３７】
次に、フィルタ濾材としての不織布（Ｂ）に、本発明の支持体となる帯電不織布（Ａ）を貼り合せる方法において、ホットメルト接着剤、湿気硬化接着剤の使用や超音波接着などを使用でき、接着剤の塗布方法としては、パウダー散布法、スプレー塗布法、ビート塗布法、または溶融した接着剤を気流中に連続的に吐出して繊維状として散布する方法などいずれの方法でもよい。また、ピンエンボスのロールを使用した部分熱圧着法でもよい。
特に、上述のスプレー塗布法、繊維状接着剤を散布する方法において、湿気硬化接着剤を使用すると、貼り合わせ加工前後の不織布基材の加熱が不要となり、付加されている帯電効果の損耗が少なく、また、少量の接着剤の使用でも積層・貼合層間が剥離することなく保持されるので接着部分での通気遮断が小さく、好ましい。
【実施例】
【００３８】
以下に本発明を実施例で説明するが、本発明は、実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例、比較例で共通に用いた試験方法は、以下の通りである。
【００３９】
（１）捕集効率の測定：
市販されているフィルタ試験機ＴＳＩ８１３０を用い、ダストとして平均粒子径０．３μｍのＮａＣｌ粒子の捕集率を測定した。その測定条件は、開口面積１００ｃｍ２の導風路に測定試料を設置し、３２Ｌ／分のＮａＣｌダストを含む空気を通過させて、試料通過前後のダスト捕集量の計測値をもとに捕集率（％）が計測される。なお、この時の通風速度は、５．３ｃｍ／ｓｅｃに相当する。
【００４０】
（２）エレクトレット処理条件及び評価：
測定試料にエレクトレット処理を施す場合には、帯電付加装置によって、高圧電源より＋２０ｋＶの直流電圧を印加して電荷を与え、エレクトレット処理前及び同処理１か月後の安定した状態での捕集効率を測定し、そのエレクトレット処理の効果を評価した。
【００４１】
（３）不織布の目付け重量：
試料長さ方向より、１００×１００ｍｍの試験片を採取し、水分平衡状態の重さを測定し、１ｍ２当たりに換算して求めた。
【００４２】
（４）ヒンダードアミン系、トリアジン系又はベンゾトリアゾール系化合物の添着：
前記の方法にて水溶化した各種化合物を最適な濃度に調製し、前記の添着方法（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のいずれかにて添着した。ここで使用した不織布又は短繊維試料の添着前と添着乾燥後の重量増（％）を計量し、固形分添着量とした。
【００４３】
［実施例１及び比較例１］
実施例１では、ポリエステル短繊維からなるサーマルボンド法不織布を用いた。使用した短繊維は、以下の２種の混合である。
（１）芯鞘型ポリエステル（鞘部融点１１０℃）：繊度１７ｄｔｅｘ，９０重量％
（２）芯鞘型ポリエステル（鞘部融点１５０℃）：繊度４．４ｄｔｅｘ，１０重量％
尚、以後の実施例、比較例における短繊維の種類、混率、各繊維の繊度については、表１〜３中に記した。
【００４４】
これらの短繊維をカーディングマシンにて開繊し、紡出した繊維ウエブを、ヒンダードアミン系化合物の水溶液を満たした槽に浸漬した後、マングルロールで絞り、ヒンダードアミン系化合物の添着量を調整した後、乾燥機で乾燥し、その後、熱風通貫型熱処理機内に導入し、エアスルー状態で繊維間の熱融着を行い不織布とした（添着法Ｉ）。
このとき用いたヒンダードアミン系化合物は、トリアジン基を含むキマソーブ９４４ＬＤ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を水溶化したものである。
次に、この不織布にエレクトレット処理を施し、帯電不織布を得て、フィルタ試験機にて捕集効率を測定した。
また、その帯電特性をエレクトレット処理による未帯電及び帯電１か月後を経て、捕集効率を測定した。それらの結果を表１に示す。
【００４５】
この実施例１の対比として、同一の不織布を製造する際に、ヒンダードアミン系化合物を添着しない例を、比較例１とし、実施例１と同様に、エレクトレット処理を行い、その捕集効率を測定し、表３に示した。
両者の対比から、実施例１は、明らかに捕集効率が著しく向上していることが示される。
【００４６】
［実施例２］
実施例２は、ベンゾトリアゾール系化合物の「チヌビン２３４」（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を水溶化したものを用いた以外は、実施例１と同じ方法（添着法Ｉ）で添着した後、エレクトレット処理し、帯電不織布を得た。
その帯電不織布の捕集効率を表１に示した。実施例１と遜色ない効率が得られ、比較例１との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００４７】
［実施例３］
実施例３は、実施例１で用いた水溶化したヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を、不織布を形成した後に、後加工法（添着法ＩＩＩ）にて添着した。即ち、「キマソーブ９４４ＬＤ」の水溶液の液槽内にて、不織布を含浸し、乾燥した後、エレクトレット処理し、帯電不織布を得た。
その帯電不織布の捕集効率を表１に示した。実施例１と遜色ない効率が得られ、比較例１との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００４８】
［実施例４及び比較例２］
実施例４は、実施例１において、使用繊維をＰＥ／ＰＰ芯鞘複合短繊維を使用した以外は、実施例１と同じ方法で、不織布を得てエレクトレット処理し、帯電不織布を得た。このとき使用したＰＥ／ＰＰ複合短繊維は、繊度が、６．７ｄｔｅｘのものを９０重量％、３．３ｄｔｅｘのものを１０重量％混合使用した。その帯電不織布の捕集効率を表１に示した。
【００４９】
実施例４の対比として、比較例２は、実施例４において、ヒンダードアミン系化合物などの光安定剤を添着しないＰＥ／ＰＰ芯鞘複合短繊維を使用した不織布を作製し、実施例４と同様に、エレクトレット処理を施して捕集効率を測定し、表３に示した。
実施例４では、実施例１〜３と遜色ない効率が得られ、比較例２との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５０】
［実施例５］
実施例５は、光安定剤としてトリアジン系化合物の「チヌビン１５７７ＦＦ」（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を用いた以外は、実施例４と同じ方法で、不織布を得てエレクトレット処理を施し、帯電不織布を得た。
そのエレクトレット不織布の捕集効率を表１に示した。実施例１と遜色ない効率が得られ、比較例２との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５１】
［実施例６］
実施例６は、ヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」を水溶化したものに、脂肪酸とポリエチレングリコール（分子量３００）のエステルである繊維油剤を、添加し、混合したものを、ＰＥ／ＰＰ複合短繊維の紡糸工程にて添着した原綿を用いて（添着法ＩＩ）、実施例１と同様の方法にて、サーマルボンド法不織布を作製し、エレクトレット処理を施した。
このとき使用したＰＥ／ＰＰ複合短繊維は、実施例４〜５と同じく繊度が、６．７ｄｔｅｘのものを９０重量％、３．３ｄｔｅｘのものを１０重量％混合使用した。
その帯電不織布の捕集効率を表２に示した。実施例１〜４と遜色ない効率が得られ、ヒンダードアミン系化合物を添着しない比較例２との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５２】
［実施例７及び比較例３］
実施例７は、ヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」を水溶化したものに、フッ素系の撥水撥油剤である繊維油剤を、添加し、混合したものを、ポリエルテル繊維の紡糸工程にて添着した原綿を用いて（添着法ＩＩ）、ニードルパンチ法により不織布を作製し、エレクトレット処理を施した。その帯電不織布の捕集効率を表２に示した。
【００５３】
また、その対比として、ヒンダードアミン系化合物を添着しない原綿を使用した以外は、実施例７と同様に、不織布を作製し、エレクトレット処理した。この帯電不織布の捕集効率を表３中に比較例３として示した。
この実施例７では、実施例１〜６と遜色ない効率が得られ、ヒンダードアミン系化合物を添着しない比較例３との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５４】
［実施例８及び比較例４］
実施例８は、ＰＥ／ＰＰ複合短繊維を、湿式法により不織布化し、その不織布を、後加工（添着法ＩＩＩ）により、水溶化したヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」を添着した後、乾燥した。この不織布をエレクトレット処理し、この帯電不織布の捕集効率を測定し表２に示した。
【００５５】
また、その対比として、比較例４は、実施例８において、ヒンダードアミン系化合物を添着しない以外は、実施例８と同様に、湿式法不織布を作製し、また、エレクトレット処理した。この帯電不織布の捕集効率を測定し表３に示した。
この実施例８では、実施例１〜７と遜色ない効率が得られ、ヒンダードアミン系化合物などを添着しない比較例４との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５６】
［実施例９及び比較例５］
実施例９は、ＰＥＴ短繊維を、スパンレース法により不織布化し、その不織布をヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」水溶液槽内に導入し、含浸・添着の後、乾燥した（後加工法（添着法ＩＩＩ））。この不織布をエレクトレット処理し、帯電不織布を得て、その捕集効率を測定し、表２に示した。
【００５７】
また、その対比として、比較例５は、実施例９において、ヒンダードアミン系化合物を添着しない以外は、実施例９と同様に、スパンレース法不織布を作製し、また、エレクトレット処理した。この帯電不織布の捕集効率を測定し表３に示した。
この実施例９では、実施例１〜８と遜色ない効率が得られ、ヒンダードアミン系化合物などを添着しない比較例５との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５８】
［実施例１０及び比較例６］
実施例１０は、実施例１で得た帯電不織布（Ａ）に、エレクトレット処理した帯電ポリプロピレン製メルトブロー不織布（Ｂ）（平均繊維径４μｍ、目付重量２０ｇ／ｍ２）を、繊維状湿気硬化型接着剤を散布し、積層・貼合したところ、８５％の捕集効率を得た。
【００５９】
また、その対比として、比較例６は、比較例１で得た帯電不織布（Ａ’）と、上記と同じメルトブロー不織布（Ｂ）を、実施例１０と同じ方法にて、積層・貼合した。
この比較例６の捕集効率は７２％であり、実施例１０は、比較例６と対比して、明らかに、ヒンダードアミン系化合物の添着効果が認められた。
【００６０】
［実施例１１及び比較例７］
実施例１１は、実施例１で得た帯電不織布（Ａ）に、エレクトレット処理した帯電ポリプロピレン製スパンボンド不織布（Ｂ）（平均繊維径２０μｍ、目付重量２０ｇ／ｍ２）を、繊維状湿気硬化型接着剤を散布し、積層・貼合したところ、５１％の捕集効率を得た。
【００６１】
また、その対比として、比較例７は、比較例１で得た帯電不織布（Ａ’）と、上記と同じスパンボンド不織布（Ｂ）を、実施例１１と同じ方法にて積層・貼合し、エレクトレット処理を施した。この比較例７の捕集効率は３２％であり、実施例１１は、比較例７と対比して、明らかに、ヒンダードアミン系化合物の添着効果が認められた。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
【表３】
【００６５】
表１〜３に示す結果および実施例１１，１２と比較例６，７の対比から明らかなように、従来、エレクトレット処理の帯電効果が得難い短繊維素材の不織布は、本発明により、著しい帯電効果および捕集効率の改善がみられ、これにより、様々な不織布を活用した多様なエアフィルタを実現できることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のポリエステル又はポリオレフィン系短繊維で構成されるエアフィルタ用帯電不織布は、水溶化したヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物又はベンゾトリアゾール系化合物の含窒素環状構造を含む光安定剤を繊維表面に添着・固定させることによって、エレクトレット処理の帯電効果を高めることができ、また、既存の不織布製造設備を用いて、簡便に低コストで製造できる方法であるため、クリーンルームおよびビル空調などのエアフィルタ分野ばかりでなく、自動車室内および一般家庭などにおけるエアフィルタなどに好適に用いることができ、また、ビル空調、自動車用エアフィルタばかりでなく、防塵・衛生マスクその他の広い用途で使用できる可能性がある。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気浄化のためのエアフィルタ（以後単に「エアフィルタ」ともいう）に使用されるダストダスト捕集効率に優れる帯電不織布及びその製造方法に関する。その具体的手段として、先ず、含窒素環状構造を含む光安定剤（または紫外線吸収剤、紫外線安定剤、以下光安定剤と称する。）である、ヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物又はベンゾトリアゾール系化合物を水溶化し、これを、不織布を構成する繊維外表面に添着・固定した後、該不織布にエレクトレット処理を施すことにより捕集効率の向上に資するエアフィルタ用支持体またはエアフィルタ用濾材となる帯電不織布及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エアフィルタは、主としてダストの濾過性能を担うフィルタ用濾材（またはフィルタ濾材）と、それを補強・支持する支持体（以後単に「支持体」という）とが積層・複合したものをプリーツ加工などにより一定面積の枠内に固定してユニット化したものが使用されている。
本明細書においても、エアフィルタとは、これを構成するフィルタ濾材及び支持体を複合・貼合したもの、又は、これをプリーツ加工などにより一定面積の枠内に固定してユニット化したものを云い、こうしたエアフィルタは、ビルオフィス、工場、家庭、車両内の居住域において、空気浄化のために着脱交換できる形で使用される。
【０００３】
従来から、フィルタ濾材としては、ポリプロピレン極細繊維が集積されてなるメルトブロー不織布が用いられ、このフィルタ濾材には、エレクトレット処理によって積極的に分極荷電させてダスト捕集に利用するタイプのものが使われている。しかしながら、このようなフィルタ濾材は、極細繊維で構成されているために強度や剛性が低いので、このフィルタ濾材を補強するために、支持体を用いるのが一般的である。その支持体は、フィルタ濾材をプリーツ状に加工して濾過面積を増やすための保形機能を担い、また、通風圧による変形を防止する機能を有する。従って、支持体には、剛性（いわゆる「腰」）のあるネット、編織物又は不織布等が用いられている。その中でも、不織布は、ネットや編織物に比べて厚みや剛性の設計・調整が容易であり、また、通気性を容易に設計変更することができるため、広く用いられている。その不織布としては、通気性とともに、プリーツ加工性、形状保持性を付与するため、繊維に剛性（いわゆる「腰」）のある太めの短繊維が用いられ、中でもポリエステル短繊維、ポリオレフィン短繊維、レーヨン短繊維、ビニロン短繊維などを単独使用又は併用した乾式法不織布または湿式法不織布が使用されている。また、ポリプロピレンやポリエステルを素材とするスパンボンド法不織布も使用されている。
【０００４】
また、フィルタ濾材としては、前記メルトブロー不織布の他に、前記支持体に用いたポリエステル短繊維やポリプロピレン短繊維で構成される乾式又は湿式不織布も使用されるが、この場合、これら短繊維系不織布は、エレクトレット処理による帯電効果が小さく、従って、フィルタ捕集効率が低いという欠点がある。その理由として、繊維径が太いという他に、エレクトレット処理後の帯電効果の減衰が著しいことによる。その傾向は、ポリプロピレン短繊維不織布も同様の傾向があるものの、特にポリエステル短繊維に著しい。これは、短繊維全般に共通することであるが、親水性の油剤がその紡糸工程で付与されており、この親水性の油剤を付与する目的は、カーディングによる原綿の紡出の際に、不必要な静電気の発生を防ぐため必須のものであるが、しかしその半面、この親水性の油剤が不織布に残存してエレクトレット処理後において電荷の放出を助長するため、帯電効果が持続せず、従って、安定して高度のフィルタ捕集効率が得られないという欠点となる。
【０００５】
近年、エアフィルタには、花粉、車両や工場からの排気塵、ハウスダスト、大気塵、黄砂など多様なダストを高効率で捕集するものが要求されるようになった。
そこで、エアフィルタの捕集効率を向上させる発明が提案されているが、それらは、フィルタ濾材単独の濾過性能向上に関するものであり、支持体と複合した最終製品形態としてのエアフィルタの性能向上には及んでいないのが実情である。
また、支持体としての不織布に関しては、難燃性を付与するために難燃剤を含有する繊維よりなるもの、あるいは、不織布に後加工で難燃剤を添着させたものを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
さらに、支持体の薄さ、硬さ特性を維持しつつ、低圧力損失と長寿命とを達成し得るフィルタ補強用不織布を提供するために、繊維直径２５〜５０μｍの熱可塑性繊維からなる不織布であって、不織布の厚さ１ｍｍ当たりの圧力損失が風速１０ｃｍ／ｓのもとで０．８ｍｍＡｑ以下であることを特徴とするものが提案されている（特許文献２参照。）。
また、近年では、難燃性に優れるエアフィルタ材用支持体を提供するために、鞘部が低融点重合体で、芯部が高融点重合体で形成されている芯鞘型複合短繊維を構成繊維とする不織布よりなるエアフィルタ材用補強材であって、該短繊維不織布中に該低融点重合体は３０質量％以上含有されており、かつ、該芯鞘型複合短繊維相互間は絡合されていると共に、該低融点重合体の融着によって結合されていることを特徴とするものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
一方、エレクトレット処理を行う不織布フィルタとして、例えば、特許文献４、５に開示された方法が提案されている。両特許文献に共通していることは、原料樹脂がポリプロピレンなどのポリオレフィンであり、原料樹脂中にヒンダードアミン系光安定剤などがコンパウンドとして練り込まれており、不織布の製法としてはメルトブロー法で得られた不織布に限られている。その不織布フィルタの性能上の特徴は、高い帯電効果により、高度の微粒子の捕集効率が得られているが、メルトブロー不織布は、その製法上の特質から、平均繊維径が１０μｍ以下と小さいので、不織布としての「腰」の強さが不足し、エアフィルタとし使用するためには、プリーツ性と通風変形に対応する支持機能が不足し、別種の支持体との併用が必要である。
また、メルトブロー法不織布以外の短繊維不織布の帯電処理として、特許文献６のごとく、摩擦帯電法による帯電処理も提案されている。但し、この方法は、ニードルパンチによって得られる不織布に限定され、且つ、繊維油剤を除去する必要があり、簡便に適用できるとは言い難い。また、不織布自体が、繊維の機械的交絡のみにより形成されるので、“腰“とプリーツ性が不足し、別種の支持体を必要とする。
以上のように、従来において、支持体としての不織布に帯電性を付与し、フィルタ濾材としての機能を持たせるという観点からの先行技術は、見当たらない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２８１０３０号公報
【特許文献２】特開平８−２７６１１１号公報
【特許文献３】特開２００６−２３３３５８号公報
【特許文献４】特表２００３−５２０６５９号公報
【特許文献５】特許第２６７２３２９号（特開平１−２８７９１４号）公報
【特許文献６】ＥＰ第０２４６８１１号（Ｂ１）明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、「腰」があり、「プリーツ性」は良好ではあるものの、エレクトレット処理による帯電効果の小さい短繊維系不織布について、そのエレクトレット処理による帯電効果を改良し、短繊維系不織布自体を高度に帯電し持続することにより、ダストの捕集効率が高く、かつ「腰」があって、プリーツ後及び通風時の保型性の高い、支持体または支持体とフィルタ濾材の両機能を兼ね備えたエアフィルタ用帯電不織布及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、短繊維不織布に効果的なエレクトレット処理が可能ならば、本来の適性性能である支持体機能に加えて濾過機能が付与されることになり、それ自体が単独でエアフィルタに応用できること、さらには、帯電させた高度の濾過能力を持つフィルタ濾材であるメルトブロー不織布と積層・複合することによって、両者の濾過性能が重畳し、一段とエアフィルタ製品の性能が向上することに想到し、種々の試みを行った。しかしながら、前述したように、ポリエステル短繊維やポリプロピレン短繊維から構成される乾式又は湿式不織布を用いた場合には、不織布の繊維素材自体（例えば、ポリエステル繊維素材）が親水性の油剤の存在や繊維表面の加水分解、吸湿などにより電荷を保持しにくいことが解決すべき課題であった。
そのため、本発明者は、さらに鋭意検討を重ねた結果、剛性が高くプリーツ性のよい支持体用不織布基材であるポリエステル短繊維またはポリプロピレン短繊維不織布の繊維表面に、特定のヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物又はベンゾトリアゾール系化合物を水溶化したその水溶液を、含浸又はスプレー散布、或いはコーティングした後、十分乾燥し、繊維表面に均一に被覆させてから、エレクトレット処理を行うことにより、エレクトレット処理によって付与される帯電効果を高めることができることを見出し、さらに、そのヒンダードアミン系化合物などの添着工程を不織布製造工程に組み込むことにより、エアフィルタ用帯電不織布の製造方法として簡易に行う方法に想到し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、ポリエステル系またはポリオレフィン系短繊維より形成される不織布に、水溶化した含窒素環状構造を含む光安定剤を下記の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のいずれかの方法により添着し、次いで、エレクトレット処理を施すことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
（Ｉ）：短繊維原綿を開繊・紡出して形成されるウエブの繊維間を機械的交絡及び／又は熱融着の方法で固定して不織布を形成する工程中に、該光安定剤を含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
（ＩＩ）：繊維の紡糸工程おいて、使用する油剤中に水溶化した該光安定剤を配合して、紡糸された繊維表面に添着させ、不織布用短繊維原綿に供する方法。
（ＩＩＩ）：後工程にて、該光安定剤を不織布に含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
【００１２】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記含窒素環状構造を含む光安定剤は、（ｉ）ヒンダードアミン系化合物、（ｉｉ）トリアジン系化合物及び（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
さらに、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、前記短繊維より形成される不織布は、サーマルボンド法またはニードルパンチ法により製造されることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、前記短繊維より形成される不織布は、湿式法またはスパンレース法により製造されることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
さらに、本発明の第５の発明によれば、第１の発明において、前記不織布を構成する短繊維は、平均繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであって、芯鞘短繊維及び／又は単一短繊維であることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法が提供される。
【００１４】
また、本発明の第６の発明によれば、第１〜５のいずれかの発明に係る製造方法によって得られ、繊維外表面に前記含窒素環状構造を含む光安定剤が添着及び／又は被覆されてなることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布が提供される。
さらに、本発明の第７の発明によれば、第６の発明において、エアフィルタ用支持体及び／又はエアフィルタ用濾材として用いられることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布が提供される。
【００１５】
また、本発明の第８の発明によれば、第７の発明に係る支持体として用いられるエアフィルタ用帯電不織布（Ａ）に、エレクトレット処理を施した、ポリオレフィンを素材とする連続繊維からなる不織布（Ｂ）をエアフィルタ用濾材として積層または貼合することを特徴とするエアフィルタが提供される。
さらに、本発明の第９の発明によれば、第８の発明において、不織布（Ｂ）は、平均繊維径が０．５〜２０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製メルトブロー法不織布または平均繊維径が１０〜３０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製スパンボンド法不織布から選ばれる不織布であることを特徴とするエアフィルタが提供される。
【００１６】
本発明は、上記の如く、エアフィルタ用帯電不織布の製造方法などに係るものであるが、その好ましい態様としては、次のものが包含される。
（１）第２の発明において、（ｉ）ヒンダードアミン系化合物には、トリアジン基を含むヒンダードアミン系化合物を含むことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
（２）第２の発明において、前記含窒素環状構造を含む光安定剤は、トリアジン基を含む高分子タイプのヒンダードアミン系化合物であることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
（３）第１又は２の発明において、前記水溶化した含窒素環状構造を含む光安定剤は、エマルジョン化した含窒素環状構造を含む光安定剤を含むことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
（４）第８又は９の発明において、不織布（Ａ）と不織布（Ｂ）が積層または貼合された後に、エレクトレット処理が施されることを特徴とするエアフィルタ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法によれば、ポリエステル系短繊維などから構成される短繊維系不織布がエレクトレット処理によって付与される帯電効果を長期に渉り持続させることができ、高いダスト捕集効率と優れたプリーツ適性と保型性を兼ね備えたエアフィルタ用帯電不織布を得ることができる。
このエアフィルタ用帯電不織布は、それ自体が低圧損で、捕集効率が著しく改善されるエアフィルタ用濾材となるのみか、エアフィルタ用支持体として、他の濾材、例えば、別途にエレクトレット処理されたポリプロピレンのメルトブロー不織布と貼り合わせて、さらに高捕集効率のプリーツ加工が可能な高性能エアフィルタを提供することができる。
さらには、支持体層でのダスト捕捉能力の向上により、フィルタ濾材層に使われる極細繊維からなるメルトブロー不織布層へのダストの一方的な蓄積（すなわち目詰まり）が軽減されるので、エアフィルタの使用寿命の向上を図ることができるという効果を奏する。
そのため、長期に安定したフィルタ品質を求められる自動車用キャビンフィルタ、工場、ビル空調や家庭居住空間の空気浄化のためのエアフィルタなどに好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明のエアフィルタ用帯電不織布は、ポリエステル系短繊維やポリプロピレン系短繊維から構成される不織布（Ａ）の繊維外表面に、水溶化した特定の光安定剤を添着し、エレクトレット処理を施してなるものである。
以下、項目毎に詳細に説明する。
【００１９】
１．不織布（Ａ）
本発明において、ヒンダードアミン系化合物などの含窒素環状構造を含む光安定剤を添着する不織布（Ａ）は、平均繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘの範囲から選ばれるポリエステル系短繊維又はポリオレフィン系短繊維から構成される。
また、これらの短繊維は、不織布の製法によって、鞘側に低融点成分繊維、芯側に高融点成分繊維を配した、いわゆる芯鞘複合短繊維、或いは単一の材料からなる単繊維が用いられる。
具体的には、複合短繊維としては、鞘側がポリオレフィンとしたもの（以下、ポリオレフィン系短繊維という。）は、例えば、鞘側／芯側がＰＥ（ポリエチレン）／ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰ（低融点）／ＰＰ、ＰＥ／ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（低融点）／ＰＥＴなどであり、また、鞘側がポリエステルの短繊維（以下、ポリエステル系短繊維という。）としては、例えば、鞘側／芯側がＰＥＴ（低融点）／ＰＥＴなどが挙げられる。
また、単繊維としては、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ繊維が用いられる。また、これらの繊維を混合して用いてもよい。
【００２０】
上記の短繊維としては、いずれも平均繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであれば、特に限定されず、その使用法によって、適宜選択される。さらには、繊維径の異なる繊維を複数種混合してもよい。例えば、本発明の短繊維の不織布からなる帯電不織布に、高度のフィルタ性能を担わす場合には、平均繊度が０．５〜６ｄｔｅｘの短繊維を多く配合することも、行われる。また、本発明の帯電不織布に、高度のプリーツ性や「腰」が要求される場合には、例えば、平均繊度が２０ｄｔｅｘ以上の短繊維を多く配合することなどが行われる。
【００２１】
また、上記ポリエステル系短繊維の原材料として用いられるものは、多価カルボン酸とポリアルコールがエステル結合によって重合した高分子化合物であるポリエステルであればよく、例えば、テレフタル酸とエチレングリコールから製造される、主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレートであるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、主たる繰り返し単位がブチレンテレフタレートであるポリブチレンテレフタレ−トや、主たる繰り返し単位がトリメチレンテレフタレートであるポリトリメチレンテレフタレートを主体とする繊維、酸成分としてイソフタル酸等を共重合した低融点ポリエステル繊維、またはハードセグメントとソフトセグメントを有するブロック共重合ポリエステル繊維などが挙げられる。
また、これらのポリエステル短繊維に、りん系化合物を配合した難燃化された短繊維であってもよい。
【００２２】
これらの上記短繊維を不織布化する方法としては、機械的交絡及び／又は熱融着の方法により、繊維間を固定して不織布を形成する方法であれば、特に限定されず、例えば、結合に、熱を用いるサーマルボンド法、接着剤を用いるケミカルボンド法、刺のある針で刺し絡めるニードルパンチ法、高圧細水流で繊維を絡めるスパンレース（水流絡合）法、エアレイと呼ばれる空気流で形成するエアレイド法、繊維を水に懸濁し漉いて形成する湿式法などの短繊維を用いた不織布を製造する方法に、広く適用でき、適宜選択できる。
【００２３】
２．含窒素環状構造を含む光安定剤
本発明に係る含窒素環状構造を含む光安定剤は、具体的には、（ｉ）ヒンダードアミン系化合物、（ｉｉ）トリアジン系化合物及び（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種である。光安定剤として、一種を用いてもよく、二種以上を併用して用いてもよく、適宜選択される。
【００２４】
本発明に係る含窒素環状構造を含む光安定剤は、通常、ポリマーの耐光安定性付与の添加剤として、一般に用いられているが、通常、常温での形態は固形（粉末または顆粒）であって、水に不溶であり、そのままでは、不織布を構成する繊維表面に均一に添着及び／又は被覆されない。従って、これら化合物を繊維表面に添着（被覆）するためには、液状化する必要があり、作業環境面からは、望ましくは有機溶媒を使用せずに、水溶化又はエマルジョン化することが望ましい。
このように水溶化又はエマルジョン化すれば、不織布製造工程や原綿紡糸工程などに、特段の改造を要せず、既存の設備を転用できるという利点を有する。
【００２５】
本発明において、水溶化またはエマルジョン化した光安定剤の各種化合物を繊維表面に添着する量としては、繊維成分１００重量部あたり、０．０５〜５重量部である。好ましくは０．１〜３重量部である。添着量が０．０５重量部未満では、エレクトレット処理の帯電効果の持続性を発揮せず、一方、５重量部を超えて添着しても、それに見合うだけの効果の向上が得られず、経済的にも不利となる。
【００２６】
（ｉ）ヒンダードアミン系化合物（ＨＡＬＳ）
本発明に係る分子量が２０００以上の高分子量タイプのヒンダードアミン系化合物（ＨＡＬＳ）としては、例えば、ポリ［（６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル）（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）］（分子量：２０００〜３１００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ９４４ＬＤ）、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物（分子量：３１００〜４０００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン６２２ＬＤ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”’−テトラキス−（４，６−ビス−（ブチル−（Ｎ−メチル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ）−トリアジン−２−イル）−４，７−ジアザデカン−１，１０−ジアミン（分子量：２２８６、９０％）と上記チヌビン６２２ＬＤ（１０％）との混合物（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ１１９ＦＬ）、ジブチルアミン・１，３，５−トリアジン・Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル−１，６−ヘキサメチレンジアミンとＮ−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンの重縮合物（分子量：２６００〜３４００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ２０２０ＦＤＬ）などが挙げられる。これら以外にも、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン１１１ＦＤＬ（ブレンド品）も挙げられる。
また、本発明に係る分子量が２０００未満の低分子量タイプのヒンダードアミン系化合物としては、例えば、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）｛［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル］メチル｝ブチルマロネート（外観：粉末、分子量：６８５、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン１４４）、デカン二酸ビス（２，２，６，６−テトラメチル−１（オクチルオキシ）−４−ピペリジニル）エステルと１，１−ジメチルエチルヒドロペルオキシドとオクタンの反応生成物（外観：液体、分子量：７３７、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン１２３）、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート（外観：粉末、分子量：４８１、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン７７０）などが挙げられる。
【００２７】
また、ヒンダードアミン系化合物であって、トリアジン基を含む高分子タイプの化合物、例えば、ポリ［（６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）アミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル）（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）］（分子量：２０００〜３１００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ９４４ＬＤ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”’−テトラキス−（４，６−ビス−（ブチル−（Ｎ−メチル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ）−トリアジン−２−イル）−４，７−ジアザデカン−１，１０−ジアミン（分子量：２２８６、９０％）と上記チヌビン６２２ＬＤ（１０％）との混合物（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ１１９ＦＬ）、ジブチルアミン・１，３，５−トリアジン・Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル−１，６−ヘキサメチレンジアミンとＮ−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）ブチルアミンの重縮合物（分子量：２６００〜３４００、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、キマソーブ２０２０ＦＤＬ）などが、耐熱性、低揮発性などの点から、好ましく用いられる。
【００２８】
（ｉｉ）トリアジン系化合物
本発明に係るトリアジン系化合物には、例えば、２−（４，６ジフェニルエーテル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［（ヘキシル）オキシ］−フェノール、（分子量：４２５、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン１５７７ＦＦ）、２，４−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−６−（２−ヒドロキシ−４−イソオクチルオキシフェニル）−ｓ−トリアジン（分子量：５１０、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン４１１Ｌ）などが挙げられ、これら以外にも、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン４００（分子量：６４７、ヒドロキシフェニルトリアジン系）も挙げられる。
【００２９】
（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物
また、本発明に係るベンゾトリアゾール系化合物は、例えば、低揮散性で比較的融点の高いものとして、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２イル）４−６−ビス（１−メチル−１−フェニルエチル）フェノール（分子量：４４７、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン２３４）、２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（５−クロロベンゾトリアゾール−２−イル）フェノール（分子量：３５８、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン３２７）、２−（２Ｈ−ベンゾ）トリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ベンチルフェノール（分子量：３５１、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン３２８）、２，２‘−メチレンビス［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノール］（分子量：６５９、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、チヌビン３６０）などが挙げられる。
【００３０】
さらに、本発明に係るヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物及びベンゾトリアゾール系化合物を水溶化する方法については、特に限定しないが、一例として、酸で中和処理することによって実現でき、困難な場合にはアルコールを加えて中和する。例えば、温水に酢酸を加えた水溶液に、当該化合物を投入・攪拌し、水溶化を実施する。
また、乳化剤（界面活性剤）を用いて、エマルジョン化してもよい。なお、上記の如く水溶化したヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物及びベンゾトリアゾール系化合物には、混合して用いることも可能である。或いは、予め混合されたこれら原料化合物を同時に水溶化することもできる。
【００３１】
３．添着方法
本発明において、水溶化された前記化合物を繊維表面に添着する方法は、特に限定しないが、以下の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）の方法が挙げられる。
（Ｉ）：短繊維原綿を開繊・紡出して形成されるウエブの繊維間を機械的交絡及び／又は熱融着の方法で固定して不織布を形成する工程中に、該化合物を含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
（ＩＩ）：繊維の紡糸工程おいて、使用する油剤中に水溶化した該化合物を配合して、紡糸された繊維表面に添着させ、不織布用短繊維原綿に供する方法。
（ＩＩＩ）：後工程にて、該化合物をすでに形成された不織布に含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
【００３２】
上記の方法においては、不織布の製法に基づいて、適宜いずれかの方法が使用される。例えば、サーマルボンド不織布には、（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）のいずれの方法も好ましく用いられる。ニードルパンチ法不織布には、（ＩＩ）の方法が簡便であり、また、湿式法不織布、スパンレース不織布には、（ＩＩＩ）の方法が製法上望ましい。
なお、上記（ＩＩ）の方法で使用する油剤としては、特に限定はなく、一般的に用いられる鉱油系や天然系の油脂や、一価又は多価アルコールと一価カルボン酸とのエステルなどが挙げられる。また、フッ素系等の撥水撥油剤なども使用できる。
【００３３】
４．不織布（Ｂ）及び不織布（Ａ）との複合化
上記のような特性を持つ帯電不織布（Ａ）は、帯電性能が高められているので、これを他の帯電フィルタ濾材の不織布（Ｂ）への支持体として、組み合わせることにより、高度の濾過性能を持つエアフィルタ製品とすることができる。ここで、フィルタ濾材としての帯電不織布（Ｂ）とは、当該支持体不織布（Ａ）よりも細い繊維で構成される不織布を指し、その具体例としては、０．５〜２０μｍの繊維径の連続繊維からなるポリプロピレン製メルトブロー法不織布が挙げられる。また、１０〜３０μｍの繊維径の連続繊維で構成されるポリプロピレン製スパンボンド法不織布などが挙げられる。
【００３４】
これらのフィルタ濾材としての不織布（Ｂ）は、高精度濾過を目的としてエレクトレット処理を施したものであり、当該のエレクトレット処理した支持体不織布と積層・貼合するか、または、これらのフィルタ濾材と支持体は、積層・貼合の後に、一括してエレクトレット処理を施すこともできる。
【００３５】
このようにして作られた複合不織布からなるエアフィルタの使い方として、支持体不織布を空気流路の上流側に、そしてフィルタ濾材不織布を下流側になるようにすれば、前者が後者の支持・補強のみならずプレフィルタの役目をなし、両者の帯電機能の相乗効果によって、捕集効率の高度化と長期にわたるフィルタ性能の持続を実現することができる。
【００３６】
よって、その好ましい態様は、支持体となる不織布に、前記（ｉ）ヒンダードアミン系化合物、（ｉｉ）トリアジン系化合物及び（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種を添着させ、帯電させた不織布（Ａ）と、フィルタ濾材として選ばれた帯電させた不織布（Ｂ）、即ち平均繊維径が０．５〜２０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製メルトブロー法不織布又は平均繊維径が１０〜３０μｍの連続繊維からなるスパンボンド法不織布とを積層・貼合してなる「複合帯電不織布」をエアフィルタとするものである。
【００３７】
次に、フィルタ濾材としての不織布（Ｂ）に、本発明の支持体となる帯電不織布（Ａ）を貼り合せる方法において、ホットメルト接着剤、湿気硬化接着剤の使用や超音波接着などを使用でき、接着剤の塗布方法としては、パウダー散布法、スプレー塗布法、ビート塗布法、または溶融した接着剤を気流中に連続的に吐出して繊維状として散布する方法などいずれの方法でもよい。また、ピンエンボスのロールを使用した部分熱圧着法でもよい。
特に、上述のスプレー塗布法、繊維状接着剤を散布する方法において、湿気硬化接着剤を使用すると、貼り合わせ加工前後の不織布基材の加熱が不要となり、付加されている帯電効果の損耗が少なく、また、少量の接着剤の使用でも積層・貼合層間が剥離することなく保持されるので接着部分での通気遮断が小さく、好ましい。
【実施例】
【００３８】
以下に本発明を実施例で説明するが、本発明は、実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例、比較例で共通に用いた試験方法は、以下の通りである。
【００３９】
（１）捕集効率の測定：
市販されているフィルタ試験機ＴＳＩ８１３０を用い、ダストとして平均粒子径０．３μｍのＮａＣｌ粒子の捕集率を測定した。その測定条件は、開口面積１００ｃｍ２の導風路に測定試料を設置し、３２Ｌ／分のＮａＣｌダストを含む空気を通過させて、試料通過前後のダスト捕集量の計測値をもとに捕集率（％）が計測される。なお、この時の通風速度は、５．３ｃｍ／ｓｅｃに相当する。
【００４０】
（２）エレクトレット処理条件及び評価：
測定試料にエレクトレット処理を施す場合には、帯電付加装置によって、高圧電源より＋２０ｋＶの直流電圧を印加して電荷を与え、エレクトレット処理前及び同処理１か月後の安定した状態での捕集効率を測定し、そのエレクトレット処理の効果を評価した。
【００４１】
（３）不織布の目付け重量：
試料長さ方向より、１００×１００ｍｍの試験片を採取し、水分平衡状態の重さを測定し、１ｍ２当たりに換算して求めた。
【００４２】
（４）ヒンダードアミン系、トリアジン系又はベンゾトリアゾール系化合物の添着：
前記の方法にて水溶化した各種化合物を最適な濃度に調製し、前記の添着方法（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のいずれかにて添着した。ここで使用した不織布又は短繊維試料の添着前と添着乾燥後の重量増（％）を計量し、固形分添着量とした。
【００４３】
［実施例１及び比較例１］
実施例１では、ポリエステル短繊維からなるサーマルボンド法不織布を用いた。使用した短繊維は、以下の２種の混合である。
（１）芯鞘型ポリエステル（鞘部融点１１０℃）：繊度１７ｄｔｅｘ，９０重量％
（２）芯鞘型ポリエステル（鞘部融点１５０℃）：繊度４．４ｄｔｅｘ，１０重量％
尚、以後の実施例、比較例における短繊維の種類、混率、各繊維の繊度については、表１〜３中に記した。
【００４４】
これらの短繊維をカーディングマシンにて開繊し、紡出した繊維ウエブを、ヒンダードアミン系化合物の水溶液を満たした槽に浸漬した後、マングルロールで絞り、ヒンダードアミン系化合物の添着量を調整した後、乾燥機で乾燥し、その後、熱風通貫型熱処理機内に導入し、エアスルー状態で繊維間の熱融着を行い不織布とした（添着法Ｉ）。
このとき用いたヒンダードアミン系化合物は、トリアジン基を含むキマソーブ９４４ＬＤ（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を水溶化したものである。
次に、この不織布にエレクトレット処理を施し、帯電不織布を得て、フィルタ試験機にて捕集効率を測定した。
また、その帯電特性をエレクトレット処理による未帯電及び帯電１か月後を経て、捕集効率を測定した。それらの結果を表１に示す。
【００４５】
この実施例１の対比として、同一の不織布を製造する際に、ヒンダードアミン系化合物を添着しない例を、比較例１とし、実施例１と同様に、エレクトレット処理を行い、その捕集効率を測定し、表３に示した。
両者の対比から、実施例１は、明らかに捕集効率が著しく向上していることが示される。
【００４６】
［実施例２］
実施例２は、ベンゾトリアゾール系化合物の「チヌビン２３４」（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を水溶化したものを用いた以外は、実施例１と同じ方法（添着法Ｉ）で添着した後、エレクトレット処理し、帯電不織布を得た。
その帯電不織布の捕集効率を表１に示した。実施例１と遜色ない効率が得られ、比較例１との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００４７】
［実施例３］
実施例３は、実施例１で用いた水溶化したヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を、不織布を形成した後に、後加工法（添着法ＩＩＩ）にて添着した。即ち、「キマソーブ９４４ＬＤ」の水溶液の液槽内にて、不織布を含浸し、乾燥した後、エレクトレット処理し、帯電不織布を得た。
その帯電不織布の捕集効率を表１に示した。実施例１と遜色ない効率が得られ、比較例１との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００４８】
［実施例４及び比較例２］
実施例４は、実施例１において、使用繊維をＰＥ／ＰＰ芯鞘複合短繊維を使用した以外は、実施例１と同じ方法で、不織布を得てエレクトレット処理し、帯電不織布を得た。このとき使用したＰＥ／ＰＰ複合短繊維は、繊度が、６．７ｄｔｅｘのものを９０重量％、３．３ｄｔｅｘのものを１０重量％混合使用した。その帯電不織布の捕集効率を表１に示した。
【００４９】
実施例４の対比として、比較例２は、実施例４において、ヒンダードアミン系化合物などの光安定剤を添着しないＰＥ／ＰＰ芯鞘複合短繊維を使用した不織布を作製し、実施例４と同様に、エレクトレット処理を施して捕集効率を測定し、表３に示した。
実施例４では、実施例１〜３と遜色ない効率が得られ、比較例２との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５０】
［実施例５］
実施例５は、光安定剤としてトリアジン系化合物の「チヌビン１５７７ＦＦ」（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製）を用いた以外は、実施例４と同じ方法で、不織布を得てエレクトレット処理を施し、帯電不織布を得た。
そのエレクトレット不織布の捕集効率を表１に示した。実施例１と遜色ない効率が得られ、比較例２との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５１】
［実施例６］
実施例６は、ヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」を水溶化したものに、脂肪酸とポリエチレングリコール（分子量３００）のエステルである繊維油剤を、添加し、混合したものを、ＰＥ／ＰＰ複合短繊維の紡糸工程にて添着した原綿を用いて（添着法ＩＩ）、実施例１と同様の方法にて、サーマルボンド法不織布を作製し、エレクトレット処理を施した。
このとき使用したＰＥ／ＰＰ複合短繊維は、実施例４〜５と同じく繊度が、６．７ｄｔｅｘのものを９０重量％、３．３ｄｔｅｘのものを１０重量％混合使用した。
その帯電不織布の捕集効率を表２に示した。実施例１〜４と遜色ない効率が得られ、ヒンダードアミン系化合物を添着しない比較例２との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５２】
［実施例７及び比較例３］
実施例７は、ヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」を水溶化したものに、フッ素系の撥水撥油剤である繊維油剤を、添加し、混合したものを、ポリエルテル繊維の紡糸工程にて添着した原綿を用いて（添着法ＩＩ）、ニードルパンチ法により不織布を作製し、エレクトレット処理を施した。その帯電不織布の捕集効率を表２に示した。
【００５３】
また、その対比として、ヒンダードアミン系化合物を添着しない原綿を使用した以外は、実施例７と同様に、不織布を作製し、エレクトレット処理した。この帯電不織布の捕集効率を表３中に比較例３として示した。
この実施例７では、実施例１〜６と遜色ない効率が得られ、ヒンダードアミン系化合物を添着しない比較例３との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５４】
［実施例８及び比較例４］
実施例８は、ＰＥ／ＰＰ複合短繊維を、湿式法により不織布化し、その不織布を、後加工（添着法ＩＩＩ）により、水溶化したヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」を添着した後、乾燥した。この不織布をエレクトレット処理し、この帯電不織布の捕集効率を測定し表２に示した。
【００５５】
また、その対比として、比較例４は、実施例８において、ヒンダードアミン系化合物を添着しない以外は、実施例８と同様に、湿式法不織布を作製し、また、エレクトレット処理した。この帯電不織布の捕集効率を測定し表３に示した。
この実施例８では、実施例１〜７と遜色ない効率が得られ、ヒンダードアミン系化合物などを添着しない比較例４との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５６】
［実施例９及び比較例５］
実施例９は、ＰＥＴ短繊維を、スパンレース法により不織布化し、その不織布をヒンダードアミン系化合物の「キマソーブ９４４ＬＤ」水溶液槽内に導入し、含浸・添着の後、乾燥した（後加工法（添着法ＩＩＩ））。この不織布をエレクトレット処理し、帯電不織布を得て、その捕集効率を測定し、表２に示した。
【００５７】
また、その対比として、比較例５は、実施例９において、ヒンダードアミン系化合物を添着しない以外は、実施例９と同様に、スパンレース法不織布を作製し、また、エレクトレット処理した。この帯電不織布の捕集効率を測定し表３に示した。
この実施例９では、実施例１〜８と遜色ない効率が得られ、ヒンダードアミン系化合物などを添着しない比較例５との対比において、明らかに捕集効率が大幅に向上していることが示される。
【００５８】
［実施例１０及び比較例６］
実施例１０は、実施例１で得た帯電不織布（Ａ）に、エレクトレット処理した帯電ポリプロピレン製メルトブロー不織布（Ｂ）（平均繊維径４μｍ、目付重量２０ｇ／ｍ２）を、繊維状湿気硬化型接着剤を散布し、積層・貼合したところ、８５％の捕集効率を得た。
【００５９】
また、その対比として、比較例６は、比較例１で得た帯電不織布（Ａ’）と、上記と同じメルトブロー不織布（Ｂ）を、実施例１０と同じ方法にて、積層・貼合した。
この比較例６の捕集効率は７２％であり、実施例１０は、比較例６と対比して、明らかに、ヒンダードアミン系化合物の添着効果が認められた。
【００６０】
［実施例１１及び比較例７］
実施例１１は、実施例１で得た帯電不織布（Ａ）に、エレクトレット処理した帯電ポリプロピレン製スパンボンド不織布（Ｂ）（平均繊維径２０μｍ、目付重量２０ｇ／ｍ２）を、繊維状湿気硬化型接着剤を散布し、積層・貼合したところ、５１％の捕集効率を得た。
【００６１】
また、その対比として、比較例７は、比較例１で得た帯電不織布（Ａ’）と、上記と同じスパンボンド不織布（Ｂ）を、実施例１１と同じ方法にて積層・貼合し、エレクトレット処理を施した。この比較例７の捕集効率は３２％であり、実施例１１は、比較例７と対比して、明らかに、ヒンダードアミン系化合物の添着効果が認められた。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
【表３】
【００６５】
表１〜３に示す結果および実施例１１，１２と比較例６，７の対比から明らかなように、従来、エレクトレット処理の帯電効果が得難い短繊維素材の不織布は、本発明により、著しい帯電効果および捕集効率の改善がみられ、これにより、様々な不織布を活用した多様なエアフィルタを実現できることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のポリエステル又はポリオレフィン系短繊維で構成されるエアフィルタ用帯電不織布は、水溶化したヒンダードアミン系化合物、トリアジン系化合物又はベンゾトリアゾール系化合物の含窒素環状構造を含む光安定剤を繊維表面に添着・固定させることによって、エレクトレット処理の帯電効果を高めることができ、また、既存の不織布製造設備を用いて、簡便に低コストで製造できる方法であるため、クリーンルームおよびビル空調などのエアフィルタ分野ばかりでなく、自動車室内および一般家庭などにおけるエアフィルタなどに好適に用いることができ、また、ビル空調、自動車用エアフィルタばかりでなく、防塵・衛生マスクその他の広い用途で使用できる可能性がある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル系またはポリオレフィン系短繊維より形成される不織布に、水溶化した含窒素環状構造を含む光安定剤を下記の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のいずれかの方法により添着し、次いで、エレクトレット処理を施すことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
（Ｉ）：短繊維原綿を開繊・紡出して形成されるウエブの繊維間を機械的交絡及び／又は熱融着の方法で固定して不織布を形成する工程中に、該光安定剤を含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
（ＩＩ）：繊維の紡糸工程おいて、使用する油剤中に水溶化した該光安定剤を配合して、紡糸された繊維表面に添着させ、不織布用短繊維原綿に供する方法。
（ＩＩＩ）：後工程にて、該光安定剤を不織布に含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
【請求項２】
前記含窒素環状構造を含む光安定剤は、（ｉ）ヒンダードアミン系化合物、（ｉｉ）トリアジン系化合物及び（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
【請求項３】
前記短繊維より形成される不織布は、サーマルボンド法またはニードルパンチ法により製造されることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
【請求項４】
前記短繊維より形成される不織布は、湿式法またはスパンレース法により製造されることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
【請求項５】
前記不織布を構成する短繊維は、平均繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであって、芯鞘短繊維及び／又は単一短繊維であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法によって得られ、繊維外表面に前記含窒素環状構造を含む光安定剤が添着及び／又は被覆されてなることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布。
【請求項７】
エアフィルタ用支持体及び／又はエアフィルタ用濾材として用いられることを特徴とする請求項６に記載のエアフィルタ用帯電不織布。
【請求項８】
請求項７に記載の支持体として用いられるエアフィルタ用帯電不織布（Ａ）に、エレクトレット処理を施した、ポリオレフィンを素材とする連続繊維からなる不織布（Ｂ）をエアフィルタ用濾材として積層または貼合することを特徴とするエアフィルタ。
【請求項９】
不織布（Ｂ）は、平均繊維径が０．５〜２０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製メルトブロー法不織布または平均繊維径が１０〜３０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製スパンボンド法不織布から選ばれる不織布であることを特徴とする請求項８に記載のエアフィルタ。
【請求項１】
ポリエステル系またはポリオレフィン系短繊維より形成される不織布に、水溶化した含窒素環状構造を含む光安定剤を下記の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）のいずれかの方法により添着し、次いで、エレクトレット処理を施すことを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
（Ｉ）：短繊維原綿を開繊・紡出して形成されるウエブの繊維間を機械的交絡及び／又は熱融着の方法で固定して不織布を形成する工程中に、該光安定剤を含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
（ＩＩ）：繊維の紡糸工程おいて、使用する油剤中に水溶化した該光安定剤を配合して、紡糸された繊維表面に添着させ、不織布用短繊維原綿に供する方法。
（ＩＩＩ）：後工程にて、該光安定剤を不織布に含浸、スプレー又はコーティングにより添着する方法。
【請求項２】
前記含窒素環状構造を含む光安定剤は、（ｉ）ヒンダードアミン系化合物、（ｉｉ）トリアジン系化合物及び（ｉｉｉ）ベンゾトリアゾール系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
【請求項３】
前記短繊維より形成される不織布は、サーマルボンド法またはニードルパンチ法により製造されることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
【請求項４】
前記短繊維より形成される不織布は、湿式法またはスパンレース法により製造されることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
【請求項５】
前記不織布を構成する短繊維は、平均繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであって、芯鞘短繊維及び／又は単一短繊維であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用帯電不織布の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法によって得られ、繊維外表面に前記含窒素環状構造を含む光安定剤が添着及び／又は被覆されてなることを特徴とするエアフィルタ用帯電不織布。
【請求項７】
エアフィルタ用支持体及び／又はエアフィルタ用濾材として用いられることを特徴とする請求項６に記載のエアフィルタ用帯電不織布。
【請求項８】
請求項７に記載の支持体として用いられるエアフィルタ用帯電不織布（Ａ）に、エレクトレット処理を施した、ポリオレフィンを素材とする連続繊維からなる不織布（Ｂ）をエアフィルタ用濾材として積層または貼合することを特徴とするエアフィルタ。
【請求項９】
不織布（Ｂ）は、平均繊維径が０．５〜２０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製メルトブロー法不織布または平均繊維径が１０〜３０μｍの連続繊維からなるポリプロピレン製スパンボンド法不織布から選ばれる不織布であることを特徴とする請求項８に記載のエアフィルタ。
【公開番号】特開２０１１−６８１０（Ｐ２０１１−６８１０Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５０４１６（Ｐ２００９−１５０４１６）
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（０００２０１８８１）倉敷繊維加工株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（０００２０１８８１）倉敷繊維加工株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
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