説明

エアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタ

【課題】本発明は、圧力損失が低く、高い捕集効率を安定的に確保し、耐水強度が高く、使用済み焼却処分後の質量減少率が高いエアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタの提供を目的とする。
【解決手段】本発明に係るエアフィルタ用濾材は、微細有機繊維の含有量が2質量%以上5質量%未満であり、平均繊維径が0.5μm未満の極細ガラス繊維の含有量が10〜15質量%であり、平均繊維径が2.9〜8.4μmの細径チョップド有機繊維の含有量が50〜70質量%であり、かつ、平均繊維径が9.0〜20μmの太径チョップド有機繊維及び平均繊維径が9.0〜20μmの熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が10質量%超えて38質量%以下である混合繊維に、混合繊維100質量部に対して繊維状バインダー又は粉末状バインダーを0.5質量部以上10質量部未満配合して湿式抄紙されてなる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は精密工業、電子工業、医薬工業、医療、介護福祉及びビル空調などの分野での空気浄化、集塵及び集塵装置設備、及び家庭電化製品分野での空気浄化及び集塵、並びに車両、航空機などの輸送運搬分野での空気浄化及び集塵に使用される高性能エアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタに関し、高性能で、実用強度、特に耐水強度が大きく、使用済みに際して焼却処分ができるエアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、空気中の微粒子を捕集するために、エアフィルタの捕集技術が用いられている。エアフィルタは、その捕集性能によって、粗塵用フィルタ、中性能フィルタ、HEPA(High Efficiency Particulate Air)フィルタ又はULPA(Ultra Low Penetration Air)フィルタに大別される。
【0003】
このうち、HEPAフィルタについては、定格風量で通風した時、粒子径が0.3μmのDOPの捕集効率(以下、「DOP捕集効率」と記す。)が99.97%以上、即ち、粒子径が0.3μmのDOPの透過率(以下、「DOP透過率」と記す。)が0.03%以下で規定されている。このため、HEPAフィルタに使用される高性能なエアフィルタ用濾材もフィルタ設計に対応した仕様である。
【0004】
大部分の高性能なエアフィルタ用濾材はガラス繊維製であり、安価で高性能という特性を有するが、ガラス繊維自体が脆弱であるため外力でエアフィルタ用濾材が変形したり破れたりする危険性がある。また、特に振動や、水に濡れた際のエアフィルタ用濾材の強度が弱い問題がある。さらに、使用済みに際してエアフィルタ用濾材が不燃性なので焼却処分ができず、廃棄物の埋め立て処分しかできない問題がある。
【0005】
そこで、高性能なガラス繊維製エアフィルタ用濾材以外に、焼却廃棄処分が可能な有機繊維主体のエアフィルタ用濾材が過去提案されている(例えば、特許文献1〜6を参照。)。
【0006】
例えば、特許文献1では、直径4.0μm以下の極細ガラス繊維と0.05〜0.5デニールの細デニールポリビニールアルコール系繊維及びポリビニールアルコール系繊維状バインダーとを配合して成るエアフィルタ用濾材が提案されている。
【0007】
特許文献2、特許文献3又は特許文献4では、平均繊維径0.3〜4.0μmの極細ガラス繊維とチョップアンドストランドビニロン繊維、チョップアンドストランドアクリル繊維又はチョップアンドストランドレーヨン繊維とを配合して成るエアフィルタ用濾材が提案されている。
【0008】
また、特許文献5では、極細ガラス繊維20質量%、再生セルロース繊維50質量%及び天然セルロース繊維30質量%を配合してなるエアフィルタ用濾紙が提案されている。
【0009】
本発明者らは、過去、平均繊維径0.65μm以下のガラス繊維10〜50質量%、自己消火性有機繊維50〜90質量%に繊維状バインダーを配合してなる高性能なエアフィルタ用濾材を提案している(特許文献6を参照。)。
【0010】
これら特許文献1〜6で提案されたエアフィルタ用濾材からガラス繊維の配合を減らす試みがなされている(例えば、特許文献7又は8を参照。)。特許文献7では、平均繊維径0.1〜1.0μmのマイクロガラス繊維、剛直鎖合成高分子からなる濾水値が30〜800秒のフィブリル化した微細有機繊維を配合している。
【0011】
本発明者らは、過去、エアフィルタ用濾材をガラス繊維濾材並みの高性能に維持するため、無機、有機の微細繊維量を30%以下に抑え、残りの配合を繊維径2.7〜6.5μmの有機繊維に限定することを提案している(特許文献8を参照。)。
【0012】
【特許文献1】特公平6−13082号公報
【特許文献2】特開昭63−44914号公報
【特許文献3】特開昭63−44915号公報
【特許文献4】特開昭63−44916号公報
【特許文献5】特公昭63−56806号公報
【特許文献6】特開平10−180020号公報
【特許文献7】特開平8−323121号公報
【特許文献8】特開2004−17041号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかし、特許文献1で提案された技術では、極細ガラス繊維の配合率が60〜97質量%と、ガラスが主体であることには変わりない。
【0014】
特許文献2、特許文献3又は特許文献4で提案された技術では、極細ガラス繊維を5.0〜95質量%と規定しているが、HEPAフィルタ用濾材とするには極細ガラス繊維20質量%、或いは、これ以上の配合が必要である。また、チョップアンドストランドビニロン繊維、チョップアンドストランドアクリル繊維又はチョップアンドストランドレーヨン繊維について、繊維径の制約が無く、繊維径が太くなれば捕集効率の低下を招き、繊維径が細くなれば圧力損失の上昇を招く問題がある。捕集効率と圧力損失とのバランスは有用なエアフィルタ用濾材に不可欠であり、特許文献2、特許文献3又は特許文献4で提案された技術では、必ずしも有用なエアフィルタ用濾材を得ることができるとは限らない。
【0015】
特許文献5で提案された技術では、前記同様、極細ガラス繊維の配合率が高く、これらの繊維径についての制約はない。
【0016】
特許文献6で提案された技術では、捕集効率が低下する場合があった。
【0017】
以上、特許文献1〜6で提案された技術では、極細ガラス繊維の配合率が20質量%以上であり、結果、焼却処理後の質量減少率は、多くても80%程度にとどまっていた。
【0018】
特許文献7で提案された技術では、エアフィルタ用濾材の捕集効率を確保するためにエアフィルタ用濾材の圧力損失が490Paを超えるほど高くなってしまい、このエアフィルタ用濾材を使用したエアフィルタの圧力損失が高くなりすぎる問題があった。
【0019】
特許文献8で提案された技術では、圧力損失が高くなりすぎる場合があり、また、耐水強度に不安があった。
【0020】
さらに、近年、HEPAフィルタは、花粉症、ディーゼル排ガス又はダニなどによるアレルギー対策及びSARSなどの感染症対策に代表される汚染空気対策のため、掃除機、エアコン又は空気清浄器などの家庭電化製品、及び、自動車まで用途が拡大している。このため、強靭で、水に濡れても強度が保持され、捕集後の粉塵を水洗することが可能なエアフィルタ用濾材が求められるようになってきた。
【0021】
本発明は、圧力損失が低く、高い捕集効率を安定的に確保し、耐水強度が高く、使用済み焼却処分後の質量減少率が高いエアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0022】
本発明者らが鋭意検討した結果、微細有機繊維を使用したエアフィルタ用濾材は、圧力損失の上昇が大きくなりすぎ、また、捕集効率のばらつきが大きくなるため、HEPAフィルタ用濾材として最低限必要な圧力損失及び捕集効率を安定的に得ることが難しいことが分かった。このため、本発明者らは、微細有機繊維の配合率を限定し、細径の有機繊維を所定量配合することでガラス繊維の配合率を最小限とし、さらに、太径チョップド有機繊維及び熱融着バインダー繊維のいずれか一方或いはそれら両方の合計を所定量配合することによって、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。具体的には、本発明に係るエアフィルタ用濾材は、微細有機繊維の含有量が2質量%以上5質量%未満であり、平均繊維径が0.5μm未満の極細ガラス繊維の含有量が10〜15質量%であり、平均繊維径が2.9〜8.4μmの細径チョップド有機繊維の含有量が50〜70質量%であり、かつ、平均繊維径が9.0〜20μmの太径チョップド有機繊維及び平均繊維径が9.0〜20μmの熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が10質量%超えて38質量%以下である混合繊維に、該混合繊維100質量部に対して繊維状バインダー又は粉末状バインダーを0.5質量部以上10質量部未満配合して湿式抄紙されてなることを特徴とする。
【0023】
本発明に係るエアフィルタ用濾材では、面風速が5.3cm/秒において圧力損失が490Pa以下であり、かつ、面風速が3.0cm/秒において0.3μmの粒子径を有するDOPの透過率が0.03%以下であることが好ましい本発明に係るエアフィルタ用濾材は、圧力損失と透過率とのバランスをとることができる。
【0024】
本発明に係るエアフィルタ用濾材では、使用済み焼却処理後の質量減少率が85%以上であることが好ましい。本発明に係るエアフィルタ用濾材は、焼却廃棄処分が可能であり、埋め立て処分する必要がなくなる。
【0025】
本発明に係るエアフィルタ用濾材では、前記微細有機繊維は、平均繊維径が0.2〜1.0μmであることが好ましい。圧力損失をより低く、捕集効率をより高くできる。
【0026】
本発明に係るエアフィルタ用濾材では、数1で表される湿潤折目付引張強度低下率が60%以下であることが好ましい。耐水強度をより高くできる。
(数1)湿潤折目付引張強度低下率(%)={1−(湿潤折目付引張強度/常態引張強度)}×100
【0027】
本発明に係るエアフィルタは、上記いずれかのエアフィルタ用濾材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0028】
本発明は、圧力損失が低く、高い捕集効率を安定的に確保し、耐水強度が高く、使用済み焼却処分後の質量減少率が高いエアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。
【0030】
本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、微細有機繊維の含有量が2質量%以上5質量%未満であり、平均繊維径が0.5μm未満の極細ガラス繊維の含有量が10〜15質量%であり、平均繊維径が2.9〜8.4μmの細径チョップド有機繊維の含有量が50〜70質量%であり、かつ、平均繊維径が9.0〜20μmの太径チョップド有機繊維及び平均繊維径が9.0〜20μmの熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が10質量%超えて38質量%以下である混合繊維に、混合繊維100質量部に対して繊維状バインダー又は粉末状バインダーを0.5質量部以上10質量部未満配合して湿式抄紙されてなる。
【0031】
本実施形態における微細有機繊維としては、例えば、ポリ−P−フェニレンテレフタルアミド繊維又はポリ−P−フェニレンテレフタルアミド−3・4−ジフェニルエーテルテレフタルアミド繊維などのマイクロフィブリル化した微細有機繊維がある(以下、「マイクロフィブリル化物」という。)。マイクロフィブリル化物は、例えば、アラミド系繊維などの高結晶性及び高配向性繊維を適宜な長さに切断した後、水中に分散させてホモジナイザー又は叩解機などを用いてフィブリル化する方法、或いは、合成高分子を溶媒の沸点以上で高圧側から低圧側へ爆発的に噴出させ繊維状にフィブリル化する方法で得ることができる。また、マイクロフィブリル化物は、水中に分散させた適宜な長さに切断した合成高分子繊維又はパルプ状繊維を高圧、かつ、高速でオリフィスを通過させ器壁に衝突させ急激に減速させることで、合成高分子繊維又はパルプ状繊維に剪断力を与えて繊維状にフィブリル化する方法で得ることもできる。
【0032】
本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、微細有機繊維は、平均繊維径が0.2〜1.0μmであることが好ましく、0.2〜0.5μmであることがより好ましい。圧力損失をより低く、捕集効率をより高くできる。
【0033】
本実施形態における極細ガラス繊維は、例えば、スピニング法、火炎挿入法又はロータリー法で製造される綿状のガラス繊維である。本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、使用済み焼却処理後の質量減少率が85%以上であることが好ましい。本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、焼却廃棄処分が可能であり、埋め立て処分する必要がなくなる。このため、できうる限り極細ガラス繊維の配合を減じるのが望ましい。
【0034】
本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、面風速が5.3cm/秒において圧力損失が490Pa以下であり、かつ、面風速が3.0cm/秒において0.3μmの粒子径を有するDOPの透過率が0.03%以下であることが好ましい。本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、圧力損失と透過率とのバランスがとれ、HEPAフィルタ用濾材として使用できる。ここで、極細ガラス繊維が平均繊維径0.5μm以上では、上記の捕集効率を得るために15質量%を超えて配合しなければならず品質設計ができない。一方、極細ガラス繊維が平均繊維径0.5μm未満であれば、エアフィルタ用濾材の繊維ネットワークが細かくなり上記の捕集効率に達することができる。ここで、極細ガラス繊維の平均繊維径は、0.5μm未満であれば、極細ガラス繊維の平均繊維径を小さくするほど、極細ガラス繊維の配合を減らすことができるので好ましい。現在で最も細い平均繊維径は、例えば、0.2μmである。また、半導体工程の用途においては、シリコンウエハーのボロン汚染を防止する目的で、ローボロンガラス繊維又はシリカガラス繊維を使用することも出来る。
【0035】
上記の微細有機繊維と極細ガラス繊維は、いずれも平均繊維径が細いため、エアフィルタ用濾材の捕集性能の確保には必要な構成要素である。しかし、極細ガラス繊維が前記のとおり配合率に上限あることに加えて、微細有機繊維もまた安定的な捕集性能を得るためにその配合率に制限を加えるべきであることが、本発明者らの検討の結果わかってきた。
【0036】
即ち、エアフィルタ用濾材の圧力損失の上昇、並びに、捕集効率の低下及びばらつきの原因は、第一に、紙層構成中の微細有機繊維が繊維ネットワークの網目を目詰まりさせていることが分かった。微細有機繊維の目詰まりによって、圧力損失の上昇と同時に極細ガラス繊維の機能をも低減させ、捕集効率を低下させる。これは、湿式抄紙を行うため水分散した原料スラリーを抄紙装置の抄紙ワイヤー(網)上で脱水させる際に起る現象であり、抄紙条件の違い(脱水速度、スラリー液の乱流)にも左右され、微細有機繊維の存在によって多かれ少なかれ起り得る。微細有機繊維が微細、かつ、柔軟なので、極細ガラス繊維、細径チョップド有機繊維又は太径チョップド有機繊維に絡みやすく、これら繊維で構成される繊維ネットワークの目を塞いてしまうのが要因と見られる。この点、極細ガラス繊維は、剛直であるので、一定の空隙を確保できる。
【0037】
本発明者らの検討の結果、前記現象は、微細有機繊維の配合率を制限すれば抑制できることが分かった。それ故、微細有機繊維の適正な配合率は、2質量%以上5質量%未満であり、好ましくは、3〜4質量%である。微細有機繊維が5質量%以上では、前記現象による極端な圧力損失の上昇、並びに、捕集効率の低下及びばらつきが発生する。一方、微細有機繊維が2質量%未満では、エアフィルタ用濾材として十分な捕集効率を得ることができなくなる。また、極細ガラス繊維の適正な配合率は、10〜15質量%である。極細ガラス繊維が10質量%未満では、現在最も繊維径の細い極細ガラス繊維をもってしてもエアフィルタ用濾材として十分な捕集効率を得ることができなくなる。一方、極細ガラス繊維が15質量%を超えると、使用済み焼却処分後の高い質量減少率、例えば、85%以上を確保できなくなる。
【0038】
さらに、エアフィルタ用濾材の主体となる細径チョップド有機繊維の配合は、エアフィルタ用濾材の捕集性能の確保に必須条件である。細径チョップド有機繊維は、繊維ネットワークの網目を細かくし、これが微細有機繊維と極細ガラス繊維の均一分散を助長し、捕集性能の向上により効果的である。その繊維径は、0.1〜0.5デシテックスに相当する繊維径2.9〜8.4μm、好ましくは、2.9〜5.0μmである。細径チョップド有機繊維としては、例えば、レーヨン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維又はアクリル繊維など各種繊維がある。また、細径チョップド有機繊維は、カット長さが、例えば、1〜20mm、好ましくは、3〜10mmである。
【0039】
しかし、細径チョップド有機繊維の過剰な配合は、逆に、圧力損失の上昇、並びに、捕集効率及びばらつきをより悪化させる第二の原因となることが分かった。即ち、繊維径が細いチョップド有機繊維は、繊維で構成する繊維ネットワークの網目を細かくするため、微細有機繊維の目詰まりがより顕著になりやすく、また、同繊維は湿式抄紙における水中分散性が悪いため、形成されたエアフィルタ用濾材に疎密のムラを生じやすく、これが捕集効率の低下及びばらつきの原因となっていた。
【0040】
本発明者らの検討の結果、前記現象は微細有機繊維の配合率を制限し、残りを太径の有機繊維を配合すれば抑制できることが分かった。それ故、細径チョップド有機繊維の配合率は、50〜70質量%であり、好ましくは、60〜65質量%である。細径チョップド有機繊維の配合率が70質量%より多いと前記現象の発生が顕著になる。一方、細径チョップド有機繊維の50質量%未満ではエアフィルタ用濾材の捕集効率の向上が期待できない。
【0041】
本実施形態における太径チョップド有機繊維の配合は、微細有機繊維の目詰まりを緩和するのに有効である。これは、太径チョップド有機繊維の配合によってエアフィルタ用濾材表面の凹凸が多くなり、3次元的になるので微細有機繊維が存在しても空隙が確保できるためと考えられる。ただし、太径チョップド有機繊維の配合が多くなりすぎるとエアフィルタ用濾材としての繊維ネットワーク構成が乱れて空隙が大きくなりすぎ、捕集効率の低下につながってしまう。
【0042】
本実施形態における太径チョップド有機繊維は、平均繊維径が9.0〜20μm、好ましくは、10〜17μmであれば、特に制限されない。太径チョップド有機繊維としては、例えば、レーヨン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維又はパルプ繊維がある。太径チョップド有機繊維の平均繊維径が9.0μm未満では、前記の性能低下及びばらつき現象が起ってしまう。一方、太径チョップド有機繊維の平均繊維径が20μmを超えると、径が太すぎてエアフィルタ用濾材としての繊維ネットワーク構成が乱れて空隙が大きくなりすぎ、捕集効率の低下につながってしまう。また、太径チョップド有機繊維は、カット長さが、例えば、1〜20mm、好ましくは、3〜10mmである。
【0043】
本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、混合繊維が、微細有機繊維、極細ガラス繊維及び細径チョップド有機繊維とともに、太径チョップド有機繊維を10質量%超えて38質量%以下含有する、熱融着バインダー繊維を10質量%超えて38質量%以下含有する、或いは、太径チョップド有機繊維と熱融着バインダー繊維との両方を10質量%超えて38質量%以下含有する、いずれかの場合がある。さらに、太径チョップド有機繊維及び熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が、15〜30質量%であることが好ましい。ここで、熱融着型バインダー繊維を使用することは、耐水強度レベル向上のために極めて有効である。熱融着型バインダー繊維としては、例えば、高融点成分を芯側に低融点成分を鞘側にした芯鞘バインダー繊維、高融点成分及び低融点成分を並べた並列バインダー繊維がある。この高融点成分と低融点成分との組み合わせとしては、例えば、ポリプロピレンとポリエチレンとの組み合わせ又は高沸点ポリエステルと低沸点ポリエステルとの組み合わせがある。熱融着型バインダー繊維の平均繊維径は、太径チョップド有機繊維と同様、9.0〜20μm、好ましくは、10〜17μmである。
【0044】
本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、数1で表される湿潤折目付引張強度低下率が60%以下であることが好ましい。本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、実使用時に濾材が濡れ又は水洗浄した場合であっても十分な実使用強度を有する。
(数1)湿潤折目付引張強度低下率(%)={1−(湿潤折目付引張強度/常態引張強度)}×100
【0045】
熱融着型バインダー繊維を使用した場合の強度の向上効果は、本実施形態のように、各繊維が最適なブレンドによって緻密、かつ、均一な繊維ネットワーク構成となることで、熱融着型バインダー繊維との接着面積が大きくなったために得られたと考えられる。
【0046】
PVA繊維バインダー又はPVA粉末バインダーなど熱水溶融タイプの繊維状バインダー又は粉末状バインダーは、混合繊維の100質量部に対し10質量部未満ならば配合しても差し支えないが、これを超えて配合すると、捕集性能の低下現象を引き起こす。十分な強度を得るためには、繊維状バインダー又は粉末状バインダーを0.5質量部以上の配合が必要であり、2〜7質量部の配合が好ましい。これらバインダーは濾材の常態強度の発現に効果があるのに加え、適正配合であれば耐水強度の助長にも寄与する。
【0047】
本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、以下の製造方法などを用いて得ることができる。すなわち、エアフィルタ用濾材を構成するガラス繊維をパルパーなどの分散機を用いて水中に分散させ、このスラリーを抄紙機で湿式抄紙して湿紙を得る。
【0048】
原料繊維の分散工程では、pH中性水をそのまま用いても効果を上げることはできるが、原料分散性をより良くするため、例えば、硫酸酸性でpH2〜4の範囲で調整するか、或いは、pH中性で分散剤などの界面活性剤を使用する。
【0049】
また、撥水性又は難燃性を付与するため、本発明の目的の範囲内で原料系に撥水剤又は難燃剤を添加し、或いは、前記湿紙又は乾燥後のシートに撥水剤又は難燃剤を付与させることも可能である。
【0050】
湿紙の乾燥方法としては、例えば、熱風乾燥機又はロールドライヤーを利用し、乾燥温度が120℃以上、好ましくは、140℃以上とする。ここで、湿紙が熱融着バインダー繊維を含有する場合、乾燥温度は、110℃以上、好ましくは130℃以上である。
【実施例】
【0051】
次に、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。
【0052】
(実施例1)
微細有機繊維としてポリ−P−フェニレンテレフタルアミド繊維のマイクロフィブリル化物(ダイセル化学工業株式会社製、ティアラKY−400S)2質量%、極細ガラス繊維として平均繊維径0.20μm品(ジョンマンビル社製、コード#90)10質量%、細径チョップド有機繊維として0.1デシテックス(平均繊維径3.5μm;推定値)アクリル繊維3mmカット品(三菱レイヨン株式会社製、ボンネルMVP)65質量%、太径チョップド有機繊維として2.2デシテックス(平均繊維径14.3μm;推定値)ポリエステル繊維5mmカット品(株式会社クラレ製、EP203)23質量%を含有する混合繊維とし、混合繊維100質量部に対して、繊維状バインダーとしてPVA繊維バインダー(株式会社クラレ製、VPB101)5質量部を配合し、これを硫酸酸性pH3.5の水中にて、2Lミキサーを用いて離解した。次いで、手抄装置にて抄紙を行い、28cm×28cmの大きさの湿紙を得た。この湿紙を120℃の熱風乾燥機で乾燥し、目付80g/mのシート状のエアフィルタ用濾材を得た。
【0053】
(実施例2)
実施例1において、極細ガラス繊維を15質量%とし、太径チョップド有機繊維を18質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0054】
(実施例3)
実施例2において、微細有機繊維を3質量%とし、太径チョップド有機繊維を17質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0055】
(実施例4)
実施例2において、極細ガラス繊維を4質量%とし、太径チョップド有機繊維を16質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0056】
(実施例5)
実施例4において、極細ガラス繊維として、平均繊維径0.20μmの極細ガラス繊維の代わりに、平均繊維径0.32μmの極細ガラス繊維(ジョンマンビル社製、コード#100)15質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0057】
(実施例6)
実施例5において、全ての太径チョップド有機繊維の代わりに、熱融着バインダー繊維として2.2デシテックス(平均繊維径16μm;推定値)繊維長5mmの芯鞘バインダー繊維(株式会社クラレ製、N720)16質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0058】
(実施例7)
実施例6において、実施例6の配合原料を硫酸酸性pH3.5の水中にて、10mパルパー分散機を用い離解した。次いで、抄紙機にて連続的に抄紙を行い、抄紙によって得られた湿紙を120℃のロールドライヤーで乾燥し、目付80g/m、幅610mm及び長さ300mのエアフィルタ用濾材の巻取り品を作製した。
【0059】
(比較例1)
実施例5において、極細ガラス繊維を10質量%とし、微細有機繊維を5質量%とし、太径チョップド有機繊維を20質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0060】
(比較例2)
実施例4において、微細有機繊維を5質量%とし、太径チョップド有機繊維を15質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0061】
(比較例3)
実施例1において、微細有機繊維を6質量%とし、極細ガラス繊維を配合せず、太径チョップド有機繊維を29質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0062】
(比較例4)
実施例5において、細径チョップド有機繊維を75質量%とし、太径チョップド有機繊維を6質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0063】
(比較例5)
実施例5において、細径チョップド有機繊維を45質量%とし、太径チョップド有機繊維を36質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0064】
(比較例6)
実施例4において、極細ガラス繊維として、平均繊維径0.20μmの極細ガラス繊維の代わりに、平均繊維径0.50μmの極細ガラス繊維(ジョンマンビル社製、コード#104)15質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0065】
(比較例7)
実施例2において、微細有機繊維を配合せず、太径チョップド有機繊維を20質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0066】
(比較例8)
実施例2において、微細有機繊維を1質量%とし、太径チョップド有機繊維を19質量%とした以外、同様にして、目付80g/mのエアフィルタ用濾材を得た。
【0067】
実施例1〜6及び比較例1〜8では、各3枚のエアフィルタ用濾材を作製した。圧力損失、常態引張強度、湿潤折目付引張強度及び質量減少率の項目では、エアフィルタ用濾材の1枚から試験片をサンプリングして測定を行った。DOP透過率の項目では、データのばらつきを見るために3枚のエアフィルタ用濾材の全てから試験片をサンプリングして測定した。
【0068】
また、実施例7のエアフィルタ用濾材の巻取り品では、圧力損失、常態引張強度、湿潤折目付引張強度及び質量減少率の項目では、エアフィルタ用濾材の巻取り端から試験片をサンプリングして測定した。また、DOP透過率の項目では、エアフィルタ用濾材の巻取り端から1mおきに3箇所で試験片をサンプリングして測定した。
【0069】
(圧力損失)
自製の装置を用いて、有効面積100cmの試験片に面風速5.3cm/秒で通風した際の圧力損失を微差圧計で測定した。
【0070】
(DOP透過率)
ラスキンノズルで発生させた多分散DOP粒子を含む空気を、有効面積100cmの試験片に面風速3.0cm/秒で通風した時の上流及び下流の個数比からDOP透過率を、リオン株式会社社製のレーザーパーティクルカウンターを使用して測定した。なお、多分散DOP粒子の粒子径は、0.3μmとした。また、DOP透過率は、粒子径区分0.2−0.3μmのDOP透過率と0.3−0.4μmのDOP透過率との幾何平均によって求めた。なお、DOP捕集効率とDOP透過率との関係を数2に示す。
【0071】
(数2)DOP捕集効率(%)=100−DOP透過率(%)
【0072】
(常態引張強度)
幅25.4mm及び有効長さ100mmの試験片について、紙及び板紙−引張特性の試験方法(JIS P8113 1998)に準拠して測定した。実施例7のエアフィルタ用濾材の巻取り品については、シートの縦方向(抄紙機の流れ方向)と横方向(抄紙機の横断方向)について測定した。
【0073】
(湿潤折目付引張強度)
常態引張強度測定用と同じサイズの試験片の中央部に厚さ1mmのプレートを当て、試験片をプレートに沿って180°折り曲げた後、試験片を折り曲げる前の平坦な状態に戻すことを5回繰り返し、試験片に折目を付けた。これを常温の水に15分間浸漬した後、紙及び板紙−引張特性の試験方法(JIS P8113 1998)に準拠して湿潤折目付引張強度を測定した。巻取り品については、縦方向のみの測定とした。
【0074】
(質量減少率)
電気炉で550℃、2時間加熱し、試験片における加熱前後の質量差を加熱前質量で割り、百分率として求めた。
【0075】
(測定結果の評価)
実施例1〜7の各試験片の測定結果及び湿潤折目付引張強度低下率を表1に、及び、比較例1〜8の各試験片の測定結果及び湿潤折目付引張強度低下率を表2に示す。なお、表1及び表2に製造条件も併記した。
【0076】
【表1】

【0077】
【表2】

【0078】
実施例1,2と比較例7,8との比較によれば、微細有機繊維が2質量%未満の配合では、最細径の極細ガラス繊維を最大量15質量%配合したとしても、微細有機繊維の絶対量が足らないため圧力損失が低すぎて、DOP透過率がHEPAフィルタ用濾材の性能に届かない0.03%を超えてしまう。また、極細ガラス繊維の配合率は、10質量%以上必要であることが分かった。
【0079】
実施例2,3,4,5と比較例1,2,3との比較によれば、微細有機繊維を5質量%以上配合するとエアフィルタ用濾材の圧力損失が上がり過ぎて透過率も悪化すること、より太径の極細ガラス繊維を配合して圧力損失を490Pa以下に低減させたとしてもDOP透過率が0.03%を超えること、透過率のばらつきが大きくなってしまうことが分かった。
【0080】
実施例5と比較例4,5との比較によれば、細径チョップド有機繊維の配合率が70質量%より多く、或いは、50質量%未満配合すると、透過率が悪化し、透過率のばらつきが大きくなってしまうことが分かった。
【0081】
実施例4,5と比較例6との比較によれば、平均繊維径が0.5μm以上の太径の極細ガラス繊維を配合すると、圧力損失が低すぎて、捕集効率がHEPAフィルタ用濾材の性能に届かない0.03%を超えてしまうことが分かった。
【0082】
実施例6、7によれば、熱融着バインダー繊維を配合することによって、引張強度、特に、湿潤時折目付引張強度が向上し、湿潤時折目付引張強度低下率が60%以下まで低減することが分かった。湿潤折目付引張強度低下率が60%以下であれば、エアフィルタ用濾材が濡れた場合或いはエアフィルタ用濾材を水洗浄した場合であっても十分な使用強度を有する。
【0083】
以上から、本発明に係るエアフィルタ用濾材は、HEPAフィルタ用濾材としての性能を満たすことが分かった。さらに、本発明に係るエアフィルタ用濾材は、耐水強度が高く、使用済み焼却処分後の質量減少率が高いことがわかった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
微細有機繊維の含有量が2質量%以上5質量%未満であり、平均繊維径が0.5μm未満の極細ガラス繊維の含有量が10〜15質量%であり、平均繊維径が2.9〜8.4μmの細径チョップド有機繊維の含有量が50〜70質量%であり、かつ、平均繊維径が9.0〜20μmの太径チョップド有機繊維及び平均繊維径が9.0〜20μmの熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が10質量%超えて38質量%以下である混合繊維に、該混合繊維100質量部に対して繊維状バインダー又は粉末状バインダーを0.5質量部以上10質量部未満配合して湿式抄紙されてなることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
【請求項2】
面風速が5.3cm/秒において圧力損失が490Pa以下であり、かつ、面風速が3.0cm/秒において0.3μmの粒子径を有するDOPの透過率が0.03%以下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濾材。
【請求項3】
使用済み焼却処理後の質量減少率が85%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項4】
前記微細有機繊維は、平均繊維径が0.2〜1.0μmであることを特徴とする請求項1、2又は3に記載のエアフィルタ用濾材。
【請求項5】
数1で表される湿潤折目付引張強度低下率が60%以下であることを特徴とする請求項1、2、3又は4に記載のエアフィルタ用濾材。
(数1)湿潤折目付引張強度低下率(%)={1−(湿潤折目付引張強度/常態引張強度)}×100
【請求項6】
請求項1、2、3、4又は5に記載のエアフィルタ用濾材を備えることを特徴とするエアフィルタ。

【公開番号】特開2008−86953(P2008−86953A)
【公開日】平成20年4月17日(2008.4.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−272899(P2006−272899)
【出願日】平成18年10月4日(2006.10.4)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 発行者名:社団法人日本空気清浄協会 刊行物名:第24回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会予稿集 刊行物発行年月日:2006年4月11日
【出願人】(000241810)北越製紙株式会社 (196)
【出願人】(592169459)株式会社忍足研究所 (3)
【Fターム(参考)】