エレクトレット濾材およびそれを用いたエアフィルター
【課題】本発明の目的は、プリーツ加工しやすくかつフィルターの長寿命化を図ることができるエレクトレット濾材を提供することにある。
【解決手段】少なくとも２層の不織布の積層体によって構成される濾材であって、片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置し、前記ポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工され密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃであり、かつ積層された濾材の剛軟度が１００〜１５００ｍｇであることを特徴とするエレクトレット濾材。
【解決手段】少なくとも２層の不織布の積層体によって構成される濾材であって、片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置し、前記ポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工され密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃであり、かつ積層された濾材の剛軟度が１００〜１５００ｍｇであることを特徴とするエレクトレット濾材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレット加工されたポリオレフィン系不織布を含む濾材および前記濾材を使用したフィルター用濾材およびエアフィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビル、工場、自動車、一般家庭用などに使用される空調機、空気清浄機には枠体によって収納された濾材を用いてフィルターとして使用している。このようなフィルターは、限られた寸法内により多くの濾材を入れるために、プリーツ加工と呼ばれる山谷状の加工を施して濾材面積を増やしている。これらプリーツ加工を施した濾材にセパレータ等を用いて形状を保持し、プリーツ間の隙間を確保し枠体を貼り付けてフィルターとして使用している。
【０００３】
これらのフィルターに使用される濾材は長寿命化を図るため異なる粗密勾配を持たせたものやエレクトレット加工を施したものが存在する。さらに、濾材に難燃性や抗菌性などの機能付与したフィルターも知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１によれば、１層の不織布において厚み方向に粗密構造を作り、上流側で粒径の大きいダストを捕集し、下流側で粒径の細かいダストを捕集することにより、長寿命な濾材を得る方法が提案されている。しかしながらこの濾材においては、粒径の細かいダストは上流側の層で殆ど捕集されず下流側の層で捕集されるため、目詰まりが起こり易く、結果的に寿命が短くなってしまうため好ましくない。
【０００５】
また、特許文献２によれば短繊維不織布にエレクトレット加工した難燃性繊維を作製する方法が開示されている。しかしながら、上記文献には密度や剛軟度などのフィルターとしての性能に関わる記載はされていなかった。
【特許文献１】特開平０５−６８８２３号
【特許文献２】特開２００７−１４６３５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、プリーツ加工しやすくかつフィルターの長寿命化を図ることができるエレクトレット濾材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、次の（１）〜（４）のいずれかの構成を有する。
【０００８】
（１）少なくとも２層の不織布の積層体によって構成される濾材であって、片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置し、該ポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工された密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの不織布であり、かつ積層された濾材の剛軟度が１００〜１５００ｍｇであることを特徴とするエレクトレット濾材。
【０００９】
（２）前記ポリオレフィン系不織布が短繊維不織布であることを特徴とする前記（１）に記載のエレクトレット濾材。
【００１０】
（３）前記ポリオレフィン系不織布はヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤を添加したものであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のエレクトレット濾材。
【００１１】
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のエレクトレット濾材を使用したエアフィルター。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、片方の層のポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工されているため微細塵に対しても高捕集を実現することが可能である。また、密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの範囲である嵩高な不織布を使用しているため層全体でダストを捕集することが可能であり、ダスト保持量の向上が見込め、長寿命化が可能となる。また、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置することで濾材としての剛軟度が１００〜１５００ｍｇの範囲となるため、後加工であるプリーツ加工が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のエレクトレット濾材は、少なくとも２層の不織布の積層体によって構成される濾材である。特に、家庭用空気清浄機用途やビル・工場・車載用等の空調設備に使用されるエアフィルター用途においては、通気性を損なわないために圧力損失が小さいこと、風圧に対し十分な強度を有し、プリーツなどの形状に加工した場合、その形状を維持して形状変化による圧力損失の上昇を抑制できる剛性を有すること、プリーツ等の形状に成形する際の加工性に優れること、等が要求されるため不織布を用いることが好ましい。本発明では片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置することが好ましい。
【００１４】
これらの不織布の製法としては特に限定されるものではなく、カード法、エアレイド法、エアスルー法、抄紙法といった、主に不連続の天然繊維や任意の長さにカットや件縮を付与されたカットファイバーといった短繊維を加工して得る方法や、スパンボンド法といった繊維が連続した状態で存在するシートを得る方法、更にはエレクトレット加工されたフィルムを切断し繊維状としたものを集合化して得る方法など、公知の方法から任意に選択することができる。ただし、メルトブロー法については嵩高に作製することが難しいため、本発明におけるポリオレフィン系不織布を作製する際の製法としては不適当である。
【００１５】
これらの不織布を構成する繊維の繊度は特に限定されないが、０．５〜３０ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。繊度が０．５ｄｔｅｘ未満であると、構造が緻密になり捕集効率が向上するが圧力損失も増大するため、高風量のエアー処理には不向きとなる。逆に繊度が３０ｄｔｅｘを超えると今度は圧力損失が低下するが捕集効率も低下してしまい、特に微細塵の集塵性能が著しく低下するため好ましくない。
【００１６】
ポリオレフィン系不織布の構成ポリマーとしては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体などのポリオレフィン系樹脂であれば特に限定されるものではない。また、これらを主成分とした変性体や共重合体、複合繊維であってもよい。本発明のポリオレフィン系不織布とはポリオレフィンが２０重量％以上含まれている不織布のことをさす。ポリオレフィンはエレクトレット加工の帯電効果が高いとされており、本発明に用いるエレクトレット不織布として適している。
【００１７】
ポリオレフィン系不織布としては特に短繊維不織布であることが望ましい。短繊維とすることで種々の繊維径を混合することができるため、フィルター性能、特にダスト保持量を向上させやすくなる。また、高機能を付与した種々の繊維を同一工程で混合することができるため、高機能を付与する工程を削減することができる。短繊維不織布の繊維長としては、１．０〜３０ｍｍの範囲を用いることが好ましい。繊維長が１．０ｍｍ未満であるとシート状に形成することが困難であり、３０ｍｍを超えると均一な繊維シートが得られなくなるからである。
【００１８】
ポリオレフィン系不織布は密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの範囲であることが好ましい。密度を０．１０ｇ／ｃｃ以上とすることで高捕集効率を実現することができる。また、０．２０ｇ／ｃｃ以下とすることで、十分な空隙を濾材内に持つことが出来、ダスト寿命が向上する。
【００１９】
エレクトレット加工方法としては特に限定されるものではなく、不織布シートにコロナ放電法、純水サクション法、摩擦帯電法といった公知の帯電方法を施すものから任意に選択することができる。
【００２０】
また、本発明におけるエレクトレット不織布に用いる繊維は、エレクトレット加工による帯電効果を向上させるための添加剤を含む物であってもよい。このような添加剤は公知のものを使用することができるが、なかでもヒンダードアミン系もしくはトリアジン系添加剤は、水などに対する静電気力の耐久性が向上するためより好ましい。含有量としては、１００〜３００００ｐｐｍの範囲が好ましく、より好ましくは７０００〜１５０００ｐｐｍの範囲である。含有量が１００ｐｐｍ未満であると十分な耐久性を付与することができないため好ましくなく、逆に含有量が３００００ｐｐｍを超えても均一性が著しく悪化するため好ましくない。
【００２１】
ヒンダードアミン系もしくはトリアジン系添加剤としては、具体的には、ポリ〔（（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）イミノ−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）〕（チバガイギー製、キマソーブ（登録商標）９４４ＬＤ）、ハコク酸ジメチル−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（チバガイギー製、チヌビン（登録商標）６２２ＬＤ）、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）（チバガイギー製、チヌビン（登録商標）１４４）、ジブチルアミン・１，３，５−トリアジン・Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６ーテトラメチルー４−ピペリジル−１，６−ヘキサメチレンジアミン・Ｎ−（２，２，６，６ーテトラメチルー４−ピペリジル）ブチルアミンの重縮合物（チバガイギー製、キマソーブ（登録商標）２０２０ ＦＤＬ）、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−（（ヘキシル）オキシ）−フェノール（チバガイギー製、チヌビン（登録商標）１５７７ＦＦ）などが挙げられる。
【００２２】
一方、ポリエステル系不織布としてはポリエステル１００％のものやビニロン、レーヨン、パルプなどが含まれている複合繊維であってもよい。本発明のポリエステル系不織布とはポリエステルが２０％以上含まれている不織布のことをさす。ポリエステルを使用することで、剛軟度の高い不織布を安価で提供することができる。ポリエステルとしては具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリ乳酸等が挙げられる。
【００２３】
不織布の積層方法としては特に限定されるものではないが、単純に不織布同士を重ねる方法や、熱融着樹脂や湿気硬化型樹脂などの接着剤を介して不織布同士を結合させる方法や、不織布を重ねた状態で例えばニードルパンチ法などの機械的作用を与えることによって各層の不織布を構成する繊維同士を絡ませて結合させる方法等を任意に選択することができる。中でも接着剤によって不織布同士を結合する方法は、積層前の各々のエレクトレット不織布の性能を損なうことなく、かつプリーツ加工時の不織布の剥れ防止などフィルター加工性にも優れるため好ましい。
【００２４】
積層構造としては、片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置することが必要である。ポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工されているため微細塵に対しても高捕集を実現することが可能であり、また、密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの範囲である嵩高な不織布を使用しているため層全体でダストを捕集することが可能であり、ダスト保持量の向上が見込め、長寿命化が可能となる。また、もう片方の層は粒子を捕集するとともに、剛軟度を向上させることができる原料であればよいが、剛軟度とコスト面からポリエステル系不織布を配置することが好ましい。剛軟度を向上させることで、後加工であるプリーツ加工が容易となる。また、これら２層以外に別の層を配置することも可能である。
【００２５】
濾材の剛軟度については１００〜１５００ｍｇの範囲が好ましく、プリーツ加工性の観点から３００〜１５００ｍｇの範囲がさらに好ましい。１００ｍｇ以下であると後工程であるプリーツ加工が不可能となる。また、１５００ｍｇ以上を実現しようとすると、炭素繊維等の剛軟度の高い繊維を使用するか、積層に使用する接着剤量を増やす方法が考えられる。しかし、炭素繊維等の剛軟度の高い繊維はコスト高となるため、実使用に適さない。また、接着剤量を増加させると繊維間の空隙を埋めてしまうため圧力損失が増加することになる。
【００２６】
剛軟度についてはＪＩＳ Ｌ１０８５（１９９８年版）の６．１０．３（ａ）に記載のガーレ試験機を用いて以下の方法により求めた。すなわち、試料から長さＬ３８．１ｍｍ（有効試料長２５．４ｍｍ）、幅ｄ２５．４ｍｍの試験片を試料の任意の５点から採取する。ここで長繊維不織布においては、不織布の長手方向を試料の長さ方向とする。採取した試験片をそれぞれチャックに取り付け、可動アームＡ上の目盛り１−１／２”（１．５インチ＝３８．１ｍｍ）に合わせてチャックを固定する。この場合、試料長の１／２”（０．５インチ＝１２．７ｍｍ）はチャックに１／４”（０．２５インチ＝６．３５ｍｍ）、試料の自由端にて振子の先端に１／４”（０．２５インチ＝６．３５ｍｍ）、がかかるため測定にかかる有効試料長は試験片長さＬから１／２”（０．５インチ＝１２．７ｍｍ）差し引いたものとなる。次に振り子Ｂの支点から下部のおもり取付孔ａ，ｂ，ｃ（ｍｍ）に適当なおもりＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ（ｇ）を取り付けて可動アームＡを定速回転させ、試験片が振り子Ｂから離れるときの目盛りＲＧ（ｍｇｆ）を読む。目盛りは小数点以下第一位の桁で読む。ここでおもり取付孔に取り付けるおもりは、目盛りＲＧが４〜６になるよう設定した。測定は試験片５点につき表裏各５回、合計５０回実施する。得られた目盛りＲＧの値から下記式を用いて剛軟度の値を小数点以下第二位を四捨五入してそれぞれ求める。試料の剛軟度（ｍＮ）は、５０回の測定の平均値を、小数点以下第一位を四捨五入して算出するものである。
Ｂｒ＝ＲＧ×（ａ×Ｗａ＋ｂ×Ｗｂ＋ｃ×Ｗｃ）×（（（Ｌ−１２．７）２）／ｄ）×３．３７５×１０-５
また、本発明の濾材には、エレクトレット性能の著しい低下を招かない範囲で顔料、染料、着色剤、撥水剤、吸水剤、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、金属粒子、無機化合物粒子、結晶核剤、滑剤、可塑剤、香料、脱臭剤、抗菌剤、防カビ剤、抗ウイルス剤、抗アレルゲン剤、忌避剤、ガス吸着剤、ガス吸着多孔質体等を付与することで付加機能を付けることが可能である。
【００２７】
本発明のフィルターは、積層した濾材をそのまま使用してもよいが、限られた寸法内により多くの濾材を入れるために、プリーツ加工と呼ばれる山谷状の折り加工を施して濾材面積を増やすことが好ましい。
【００２８】
プリーツ加工の方法としては、レシプロ方式やロータリー方式などがあり、山谷状に加工する方法であればいずれの方法でもよい。また、プリーツ形状を保持するためセパレータ加工を行うことが望ましく、生産効率の観点からビード接着による加工を行うことが望ましい。ビード塗布は連続、間欠のいずれでもよい。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。なお、本実施例における濾材の各特性の評価方法を下記する。
【００３０】
＜厚み＞
テクロック（株）製ＳＭ１１４を用いて測定頻度１００ｃｍ２当たり３箇所、合計２１箇所の厚みを求めその算術平均値を用いた。
【００３１】
＜目付＞
２４℃６０％ＲＨの室温に８時間以上放置して、評価試料（不織布、耐電加工不織布または濾材）の質量を求め、その面積から１ｍ２当たりの質量に直して、それぞれの評価試料の目付として求める。サンプリング最小面積は０．０１ｍ２以上とする。
【００３２】
＜ガーレ式剛難度＞
剛軟度の測定は、ＪＩＳ Ｌ１０８５（１９９８年版）の６．１０．３（ａ）に記載のガーレ試験機（株式会社東洋精機製作所製ガーレ・柔軟度試験機）にて実施した。ガーレ試験機での剛軟度は以下の方法により求めた。すなわち、試料から長さＬ３８．１ｍｍ（有効試料長２５．４ｍｍ）、幅ｄ２５．４ｍｍの試験片を試料の任意の５点から採取する。ここで長繊維不織布においては、不織布の長手方向を試料の長さ方向とする。採取した試験片をそれぞれチャックに取り付け、可動アームＡ上の目盛り１−１／２”（１．５インチ＝３８．１ｍｍ）に合わせてチャックを固定する。この場合、試料長の１／２”（０．５インチ＝１２．７ｍｍ）はチャックに１／４”（０．２５インチ＝６．３５ｍｍ）、試料の自由端にて振子の先端に１／４”（０．２５インチ＝６．３５ｍｍ）、がかかるため測定にかかる有効試料長は試験片長さＬから１／２”（０．５インチ＝１２．７ｍｍ）差し引いたものとなる。次に振り子Ｂの支点から下部のおもり取付孔ａ，ｂ，ｃ（ｍｍ）に適当なおもりＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ（ｇ）を取り付けて可動アームＡを定速回転させ、試験片が振り子Ｂから離れるときの目盛りＲＧ（ｍｇｆ）を読む。目盛りは小数点以下第一位の桁で読む。ここでおもり取付孔に取り付けるおもりは、目盛りＲＧが４〜６になるよう設定した。測定は試験片５点につき表裏各５回、合計５０回実施する。得られた目盛りＲＧの値から下記式を用いて剛軟度の値を小数点以下第二位を四捨五入してそれぞれ求める。試料の剛軟度（ｍＮ）は、５０回の測定の平均値を、小数点以下第一位を四捨五入して算出するものである。
Ｂｒ＝ＲＧ×（ａ×Ｗａ＋ｂ×Ｗｂ＋ｃ×Ｗｃ）
×（（（Ｌ−１２．７）２）／ｄ）×３．３７５×１０-５
＜捕集性能、圧力損失＞
濾材の縦方向１０カ所で１５ｃｍ×１５ｃｍの測定用サンプルを採取し、それぞれのサンプルについて、以下に説明する捕集性能測定装置で測定した。この捕集性能測定装置は、測定サンプルをセットするサンプルホルダーの上流側にダスト収納箱を連結し、下流側に流量計、流量調整バルブ、ブロワを連結している。また、サンプルホルダーにパーティクルカウンターを使用し、切替コックを介して、測定サンプルの上流側のダスト個数と下流側のダスト個数をそれぞれ測定することができる。さらにサンプルホルダーは圧力計を備え、サンプル上流と下流での静圧差を読み取ることができる。捕集性能の測定にあたっては、ポリスチレン０．３０９Ｕ １０％溶液（メーカー：ナカライテック）を蒸留水で２００倍まで希釈し、ダスト収納箱に充填する。次にサンプルをホルダーにセットし、風量をフィルター通過速度が６．５ｍ／ｍｉｎになるように流量調整バルブで調整し、ダスト濃度を１万〜４万個／２．８３×１０−４ｍ３（０．０１ｆｔ３）の範囲で安定させ、サンプルの上流のダスト個数Ｄおよび下流のダスト個数ｄをパーティクルカウンター（リオン社製、ＫＣ−０１Ｂ）で１サンプル当り１０回測定し、ＪＩＳ Ｋ０９０１に基づいて下記計算式にて０．３〜０．５μｍ粒子の捕集性能（％）を求めた。１０サンプルの平均値を最終的な捕集性能とした。
捕集性能（％）＝〔１−（ｄ／Ｄ）〕×１００
ただし、
ｄ：下流ダストの１０回測定トータル個数
Ｄ：上流のダストの１０回測定トータル個数
高捕集の繊維シートほど、下流のダスト個数が少なくなるため、捕集性能の値は高くなる。
【００３３】
また、圧力損失は捕集性能測定時のサンプル上流、下流の静圧差を圧力計で読み取り求めた（ＪＩＳ ９９０８ １９９１年度版に基づく）。１０サンプルの平均値を最終的な圧力損失とした。
【００３４】
＜ＪＩＳ１５種供給量・ＪＩＳ１５種効率＞
試験用ダストとして、ＪＩＳ Ｚ ８９０１に１５種として規定される混合ダストを使用して、濾材測定面積０．１ｍ２、風量３ｍ３／ｍｉｎ、粉塵濃度１００ｍｇ／ｍ３により、圧力損失が初期圧損＋１５０Ｐａアップ時までの供給したダスト量をｇ／ｍ２で求めた。また、濾材が保持したダスト量を供給したダスト量で割り返すことによりＪＩＳ１５種効率を求めた。
ＪＩＳ１５種効率（％）＝（ダスト保持量（ｇ）／ダスト供給量（ｇ））×１００
＜プリーツ加工性＞
レシプロプリーツ加工機にてプリーツ加工を実施し、加工性について評価を実施した。プリーツ加工が良好であるものを◎、プリーツ加工が可能であるものを○、プリーツ加工が不可能であるものを×とした。
【００３５】
実施例１
（上流側ポリオレフィン系不織布）
スパンボンド法により、トリアジン系化合物であるキマソーブ９４４（チバガイギー（株）製）を１重量％添加したポリプロピレンから構成された目付７８ｇ／ｍ２、厚み０．５０ｍｍ、密度０．１５６ｇ／ｃｍ３、の不織布を作成した。さらに得られた不織布をコロナ放電方式にてエレクトレット加工し、エレクトレット不織布を作製した。
【００３６】
（下流側ポリエステル系不織布）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、非捲縮のビニロン繊維（繊度７ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２０質量％）、非捲縮のポリエステル繊維（（１）繊度１０ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２１質量％、（２）繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長１８ｍｍのものを４９質量％）、パルプ（１０質量％）から構成された目付４１ｇ／ｍ２の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体を、スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）の固形分３０％液に含浸後、乾燥熱処理して目付５０ｇ／ｍ２、厚み０．５０ｍｍ、密度０．１００ｇ／ｃｍ３、の不織布を作製した。
【００３７】
（積層濾材）
前記不織布を湿気硬化型ウレタン樹脂にて接着し、目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．９８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００３８】
実施例２
（上流側ポリオレフィン系不織布）
ポリプロピレンに添加剤を入れなかったことを除いて、実施例１と同様の方法にてエレクトレット不織布を作製した。
【００３９】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００４０】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．９８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００４１】
実施例３
（上流側ポリオレフィン系不織布）
実施例１と同様のエレクトレット不織布を使用した。
【００４２】
（下流側ポリエステル系不織布）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、非捲縮のビニロン繊維（繊度７ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２０質量％）、非捲縮のポリエステル繊維（（１）繊度１０ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２１質量％、（２）繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長１８ｍｍのものを４９質量％）、パルプ（１０質量％）から構成された目付１６ｇ／ｍ２の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体を、スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）の固形分３０％液に含浸後、乾燥熱処理して目付１５ｇ／ｍ２、厚み０．２１ｍｍ、密度０．０７１ｇ／ｃｍ３、の不織布を作製した。
【００４３】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付９６ｇ／ｍ２、厚み０．７０ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００４４】
実施例４
（上流側ポリオレフィン系不織布）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、トリアジン系化合物であるキマソーブ９４４（チバガイギー（株）製）を１重量％添加したポリプロピレン繊維（繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを４０質量％）、ポリエステル繊維（（１）繊度６ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２５質量％、（２）繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍのものを２５質量％）、パルプ（１０質量％）から構成された目付７９ｇ／ｍ２、厚み０．４８ｍｍ、密度０．１６５ｇ／ｃｍ３、の不織布を作成した。さらに得られた不織布をコロナ放電方式にてエレクトレット加工し、エレクトレット不織布を作製した。
【００４５】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００４６】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３２ｇ／ｍ２、厚み０．９６ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００４７】
実施例５
（上流側ポリオレフィン系不織布）
ポリプロピレンに添加剤を入れなかったことを除いて、実施例４と同様の方法にてエレクトレット不織布を作製した。
【００４８】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００４９】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３２ｇ／ｍ２、厚み０．９６ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００５０】
実施例６
（上流側ポリオレフィン系不織布）
実施例４と同様の不織布を使用した。
【００５１】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例３と同様の不織布を使用した。
【００５２】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付９７ｇ／ｍ２、厚み０．６８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００５３】
実施例７
（上流側ポリエステル系不織布）
実施例１の下流側に使用したポリエステル不織布を使用した。
【００５４】
（下流側ポリオレフィン系不織布）
実施例１の上流側に使用したポリオレフィン系不織布を使用した。
【００５５】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．９８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００５６】
比較例１
（上流側ポリオレフィン系不織布）
ポリプロピレンに添加剤を入れなかったことおよびエレクトレット加工をしなかったことを除いて、実施例１と同様の方法にてエレクトレット不織布を作製した。
【００５７】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００５８】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．９８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００５９】
比較例２
（上流側ポリオレフィン系不織布）
スパンボンド法により、トリアジン系化合物であるキマソーブ９４４（チバガイギー（株）製）を１重量％添加したポリプロピレンから構成された目付７８ｇ／ｍ２、厚み０．２０ｍｍ、密度０．３９０ｇ／ｃｍ３、の不織布を作成した。さらに得られた不織布をコロナ放電方式にてエレクトレット加工し、エレクトレット不織布を作製した。
【００６０】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００６１】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．６８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００６２】
比較例３
（上流側ポリオレフィン系不織布）
スパンボンド法により、トリアジン系化合物であるキマソーブ９４４（チバガイギー（株）製）を１重量％添加したポリプロピレンから構成された目付５０ｇ／ｍ２、厚み０．６５ｍｍ、密度０．０７７ｇ／ｃｍ３、の不織布を作成した。さらに得られた不織布をコロナ放電方式にてエレクトレット加工し、エレクトレット不織布を作製した。
【００６３】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００６４】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１０３ｇ／ｍ２、厚み１．１２ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００６５】
比較例４
（上流側ポリオレフィン系不織布）
比較例３と同様のエレクトレット不織布を使用した。
【００６６】
（下流側ポリエステル系不織布）
スパンボンド法により、ポリエステルから構成された不織布Ｒ−０１１（三井化学（株）製）を使用した。
【００６７】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付７５ｇ／ｍ２、厚み０．７８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００６８】
【表１】
【００６９】
上記から明らかなように、実施例１〜７は圧力損失、捕集効率、ＪＩＳ１５種供給量が良好であることが分かる。さらに、実施例１〜２、４〜５、７は剛軟度を向上させていることでプリーツ加工性がより良好であることが分かる。また、実施例１、４、７よりヒンダードアミンの添加剤を用いると性能が向上することが分かる。また、実施例４〜６より短繊維不織布を使用し異なる繊度を混合することで実施例１〜３と比較してＪＩＳ１５種供給量が向上していることが分かる。また、実施例１と実施例７を比較して層を入れ替えても性能はほぼ同等であることが分かる。これは、ポリオレフィン系不織布の層で主にダスト保持をしているためである。
【００７０】
また、比較例１からエレクトレット加工をしないと捕集効率が上がらないことがわかり、エレクトレット加工が捕集効率の向上に重要であることが分かる。
【００７１】
また、比較例２では圧力損失が増加し、ＪＩＳ１５種供給量が大幅に減っていることが分かる。これは実施例１と比較して上流側のポリオレフィン系不織布の密度が０．３９０ｇ／ｃｃと高いため、ダストを保持できる空隙が減ったためと考えられる。
【００７２】
また、比較例３では捕集効率の低下が見られる。これは実施例１と比較して上流側のポリオレフィン系不織布の密度が０．０７７ｇ／ｃｃと低いため、細かい粒子を捕集することができないと考えられる。
【００７３】
また、比較例４ではプリーツ加工性が大幅に低下していることがわかる。剛軟度が低すぎるとプリーツ加工ができないということが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
家庭用空気清浄機用途やビル・工場・車載用等の空調設備に使用されるエアフィルター用濾材として利用される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレット加工されたポリオレフィン系不織布を含む濾材および前記濾材を使用したフィルター用濾材およびエアフィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビル、工場、自動車、一般家庭用などに使用される空調機、空気清浄機には枠体によって収納された濾材を用いてフィルターとして使用している。このようなフィルターは、限られた寸法内により多くの濾材を入れるために、プリーツ加工と呼ばれる山谷状の加工を施して濾材面積を増やしている。これらプリーツ加工を施した濾材にセパレータ等を用いて形状を保持し、プリーツ間の隙間を確保し枠体を貼り付けてフィルターとして使用している。
【０００３】
これらのフィルターに使用される濾材は長寿命化を図るため異なる粗密勾配を持たせたものやエレクトレット加工を施したものが存在する。さらに、濾材に難燃性や抗菌性などの機能付与したフィルターも知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１によれば、１層の不織布において厚み方向に粗密構造を作り、上流側で粒径の大きいダストを捕集し、下流側で粒径の細かいダストを捕集することにより、長寿命な濾材を得る方法が提案されている。しかしながらこの濾材においては、粒径の細かいダストは上流側の層で殆ど捕集されず下流側の層で捕集されるため、目詰まりが起こり易く、結果的に寿命が短くなってしまうため好ましくない。
【０００５】
また、特許文献２によれば短繊維不織布にエレクトレット加工した難燃性繊維を作製する方法が開示されている。しかしながら、上記文献には密度や剛軟度などのフィルターとしての性能に関わる記載はされていなかった。
【特許文献１】特開平０５−６８８２３号
【特許文献２】特開２００７−１４６３５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、プリーツ加工しやすくかつフィルターの長寿命化を図ることができるエレクトレット濾材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、次の（１）〜（４）のいずれかの構成を有する。
【０００８】
（１）少なくとも２層の不織布の積層体によって構成される濾材であって、片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置し、該ポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工された密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの不織布であり、かつ積層された濾材の剛軟度が１００〜１５００ｍｇであることを特徴とするエレクトレット濾材。
【０００９】
（２）前記ポリオレフィン系不織布が短繊維不織布であることを特徴とする前記（１）に記載のエレクトレット濾材。
【００１０】
（３）前記ポリオレフィン系不織布はヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤を添加したものであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のエレクトレット濾材。
【００１１】
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のエレクトレット濾材を使用したエアフィルター。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、片方の層のポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工されているため微細塵に対しても高捕集を実現することが可能である。また、密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの範囲である嵩高な不織布を使用しているため層全体でダストを捕集することが可能であり、ダスト保持量の向上が見込め、長寿命化が可能となる。また、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置することで濾材としての剛軟度が１００〜１５００ｍｇの範囲となるため、後加工であるプリーツ加工が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のエレクトレット濾材は、少なくとも２層の不織布の積層体によって構成される濾材である。特に、家庭用空気清浄機用途やビル・工場・車載用等の空調設備に使用されるエアフィルター用途においては、通気性を損なわないために圧力損失が小さいこと、風圧に対し十分な強度を有し、プリーツなどの形状に加工した場合、その形状を維持して形状変化による圧力損失の上昇を抑制できる剛性を有すること、プリーツ等の形状に成形する際の加工性に優れること、等が要求されるため不織布を用いることが好ましい。本発明では片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置することが好ましい。
【００１４】
これらの不織布の製法としては特に限定されるものではなく、カード法、エアレイド法、エアスルー法、抄紙法といった、主に不連続の天然繊維や任意の長さにカットや件縮を付与されたカットファイバーといった短繊維を加工して得る方法や、スパンボンド法といった繊維が連続した状態で存在するシートを得る方法、更にはエレクトレット加工されたフィルムを切断し繊維状としたものを集合化して得る方法など、公知の方法から任意に選択することができる。ただし、メルトブロー法については嵩高に作製することが難しいため、本発明におけるポリオレフィン系不織布を作製する際の製法としては不適当である。
【００１５】
これらの不織布を構成する繊維の繊度は特に限定されないが、０．５〜３０ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。繊度が０．５ｄｔｅｘ未満であると、構造が緻密になり捕集効率が向上するが圧力損失も増大するため、高風量のエアー処理には不向きとなる。逆に繊度が３０ｄｔｅｘを超えると今度は圧力損失が低下するが捕集効率も低下してしまい、特に微細塵の集塵性能が著しく低下するため好ましくない。
【００１６】
ポリオレフィン系不織布の構成ポリマーとしては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体などのポリオレフィン系樹脂であれば特に限定されるものではない。また、これらを主成分とした変性体や共重合体、複合繊維であってもよい。本発明のポリオレフィン系不織布とはポリオレフィンが２０重量％以上含まれている不織布のことをさす。ポリオレフィンはエレクトレット加工の帯電効果が高いとされており、本発明に用いるエレクトレット不織布として適している。
【００１７】
ポリオレフィン系不織布としては特に短繊維不織布であることが望ましい。短繊維とすることで種々の繊維径を混合することができるため、フィルター性能、特にダスト保持量を向上させやすくなる。また、高機能を付与した種々の繊維を同一工程で混合することができるため、高機能を付与する工程を削減することができる。短繊維不織布の繊維長としては、１．０〜３０ｍｍの範囲を用いることが好ましい。繊維長が１．０ｍｍ未満であるとシート状に形成することが困難であり、３０ｍｍを超えると均一な繊維シートが得られなくなるからである。
【００１８】
ポリオレフィン系不織布は密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの範囲であることが好ましい。密度を０．１０ｇ／ｃｃ以上とすることで高捕集効率を実現することができる。また、０．２０ｇ／ｃｃ以下とすることで、十分な空隙を濾材内に持つことが出来、ダスト寿命が向上する。
【００１９】
エレクトレット加工方法としては特に限定されるものではなく、不織布シートにコロナ放電法、純水サクション法、摩擦帯電法といった公知の帯電方法を施すものから任意に選択することができる。
【００２０】
また、本発明におけるエレクトレット不織布に用いる繊維は、エレクトレット加工による帯電効果を向上させるための添加剤を含む物であってもよい。このような添加剤は公知のものを使用することができるが、なかでもヒンダードアミン系もしくはトリアジン系添加剤は、水などに対する静電気力の耐久性が向上するためより好ましい。含有量としては、１００〜３００００ｐｐｍの範囲が好ましく、より好ましくは７０００〜１５０００ｐｐｍの範囲である。含有量が１００ｐｐｍ未満であると十分な耐久性を付与することができないため好ましくなく、逆に含有量が３００００ｐｐｍを超えても均一性が著しく悪化するため好ましくない。
【００２１】
ヒンダードアミン系もしくはトリアジン系添加剤としては、具体的には、ポリ〔（（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）イミノ−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）〕（チバガイギー製、キマソーブ（登録商標）９４４ＬＤ）、ハコク酸ジメチル−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（チバガイギー製、チヌビン（登録商標）６２２ＬＤ）、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）（チバガイギー製、チヌビン（登録商標）１４４）、ジブチルアミン・１，３，５−トリアジン・Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６ーテトラメチルー４−ピペリジル−１，６−ヘキサメチレンジアミン・Ｎ−（２，２，６，６ーテトラメチルー４−ピペリジル）ブチルアミンの重縮合物（チバガイギー製、キマソーブ（登録商標）２０２０ ＦＤＬ）、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−（（ヘキシル）オキシ）−フェノール（チバガイギー製、チヌビン（登録商標）１５７７ＦＦ）などが挙げられる。
【００２２】
一方、ポリエステル系不織布としてはポリエステル１００％のものやビニロン、レーヨン、パルプなどが含まれている複合繊維であってもよい。本発明のポリエステル系不織布とはポリエステルが２０％以上含まれている不織布のことをさす。ポリエステルを使用することで、剛軟度の高い不織布を安価で提供することができる。ポリエステルとしては具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリ乳酸等が挙げられる。
【００２３】
不織布の積層方法としては特に限定されるものではないが、単純に不織布同士を重ねる方法や、熱融着樹脂や湿気硬化型樹脂などの接着剤を介して不織布同士を結合させる方法や、不織布を重ねた状態で例えばニードルパンチ法などの機械的作用を与えることによって各層の不織布を構成する繊維同士を絡ませて結合させる方法等を任意に選択することができる。中でも接着剤によって不織布同士を結合する方法は、積層前の各々のエレクトレット不織布の性能を損なうことなく、かつプリーツ加工時の不織布の剥れ防止などフィルター加工性にも優れるため好ましい。
【００２４】
積層構造としては、片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置することが必要である。ポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工されているため微細塵に対しても高捕集を実現することが可能であり、また、密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの範囲である嵩高な不織布を使用しているため層全体でダストを捕集することが可能であり、ダスト保持量の向上が見込め、長寿命化が可能となる。また、もう片方の層は粒子を捕集するとともに、剛軟度を向上させることができる原料であればよいが、剛軟度とコスト面からポリエステル系不織布を配置することが好ましい。剛軟度を向上させることで、後加工であるプリーツ加工が容易となる。また、これら２層以外に別の層を配置することも可能である。
【００２５】
濾材の剛軟度については１００〜１５００ｍｇの範囲が好ましく、プリーツ加工性の観点から３００〜１５００ｍｇの範囲がさらに好ましい。１００ｍｇ以下であると後工程であるプリーツ加工が不可能となる。また、１５００ｍｇ以上を実現しようとすると、炭素繊維等の剛軟度の高い繊維を使用するか、積層に使用する接着剤量を増やす方法が考えられる。しかし、炭素繊維等の剛軟度の高い繊維はコスト高となるため、実使用に適さない。また、接着剤量を増加させると繊維間の空隙を埋めてしまうため圧力損失が増加することになる。
【００２６】
剛軟度についてはＪＩＳ Ｌ１０８５（１９９８年版）の６．１０．３（ａ）に記載のガーレ試験機を用いて以下の方法により求めた。すなわち、試料から長さＬ３８．１ｍｍ（有効試料長２５．４ｍｍ）、幅ｄ２５．４ｍｍの試験片を試料の任意の５点から採取する。ここで長繊維不織布においては、不織布の長手方向を試料の長さ方向とする。採取した試験片をそれぞれチャックに取り付け、可動アームＡ上の目盛り１−１／２”（１．５インチ＝３８．１ｍｍ）に合わせてチャックを固定する。この場合、試料長の１／２”（０．５インチ＝１２．７ｍｍ）はチャックに１／４”（０．２５インチ＝６．３５ｍｍ）、試料の自由端にて振子の先端に１／４”（０．２５インチ＝６．３５ｍｍ）、がかかるため測定にかかる有効試料長は試験片長さＬから１／２”（０．５インチ＝１２．７ｍｍ）差し引いたものとなる。次に振り子Ｂの支点から下部のおもり取付孔ａ，ｂ，ｃ（ｍｍ）に適当なおもりＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ（ｇ）を取り付けて可動アームＡを定速回転させ、試験片が振り子Ｂから離れるときの目盛りＲＧ（ｍｇｆ）を読む。目盛りは小数点以下第一位の桁で読む。ここでおもり取付孔に取り付けるおもりは、目盛りＲＧが４〜６になるよう設定した。測定は試験片５点につき表裏各５回、合計５０回実施する。得られた目盛りＲＧの値から下記式を用いて剛軟度の値を小数点以下第二位を四捨五入してそれぞれ求める。試料の剛軟度（ｍＮ）は、５０回の測定の平均値を、小数点以下第一位を四捨五入して算出するものである。
Ｂｒ＝ＲＧ×（ａ×Ｗａ＋ｂ×Ｗｂ＋ｃ×Ｗｃ）×（（（Ｌ−１２．７）２）／ｄ）×３．３７５×１０-５
また、本発明の濾材には、エレクトレット性能の著しい低下を招かない範囲で顔料、染料、着色剤、撥水剤、吸水剤、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、金属粒子、無機化合物粒子、結晶核剤、滑剤、可塑剤、香料、脱臭剤、抗菌剤、防カビ剤、抗ウイルス剤、抗アレルゲン剤、忌避剤、ガス吸着剤、ガス吸着多孔質体等を付与することで付加機能を付けることが可能である。
【００２７】
本発明のフィルターは、積層した濾材をそのまま使用してもよいが、限られた寸法内により多くの濾材を入れるために、プリーツ加工と呼ばれる山谷状の折り加工を施して濾材面積を増やすことが好ましい。
【００２８】
プリーツ加工の方法としては、レシプロ方式やロータリー方式などがあり、山谷状に加工する方法であればいずれの方法でもよい。また、プリーツ形状を保持するためセパレータ加工を行うことが望ましく、生産効率の観点からビード接着による加工を行うことが望ましい。ビード塗布は連続、間欠のいずれでもよい。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。なお、本実施例における濾材の各特性の評価方法を下記する。
【００３０】
＜厚み＞
テクロック（株）製ＳＭ１１４を用いて測定頻度１００ｃｍ２当たり３箇所、合計２１箇所の厚みを求めその算術平均値を用いた。
【００３１】
＜目付＞
２４℃６０％ＲＨの室温に８時間以上放置して、評価試料（不織布、耐電加工不織布または濾材）の質量を求め、その面積から１ｍ２当たりの質量に直して、それぞれの評価試料の目付として求める。サンプリング最小面積は０．０１ｍ２以上とする。
【００３２】
＜ガーレ式剛難度＞
剛軟度の測定は、ＪＩＳ Ｌ１０８５（１９９８年版）の６．１０．３（ａ）に記載のガーレ試験機（株式会社東洋精機製作所製ガーレ・柔軟度試験機）にて実施した。ガーレ試験機での剛軟度は以下の方法により求めた。すなわち、試料から長さＬ３８．１ｍｍ（有効試料長２５．４ｍｍ）、幅ｄ２５．４ｍｍの試験片を試料の任意の５点から採取する。ここで長繊維不織布においては、不織布の長手方向を試料の長さ方向とする。採取した試験片をそれぞれチャックに取り付け、可動アームＡ上の目盛り１−１／２”（１．５インチ＝３８．１ｍｍ）に合わせてチャックを固定する。この場合、試料長の１／２”（０．５インチ＝１２．７ｍｍ）はチャックに１／４”（０．２５インチ＝６．３５ｍｍ）、試料の自由端にて振子の先端に１／４”（０．２５インチ＝６．３５ｍｍ）、がかかるため測定にかかる有効試料長は試験片長さＬから１／２”（０．５インチ＝１２．７ｍｍ）差し引いたものとなる。次に振り子Ｂの支点から下部のおもり取付孔ａ，ｂ，ｃ（ｍｍ）に適当なおもりＷａ，Ｗｂ，Ｗｃ（ｇ）を取り付けて可動アームＡを定速回転させ、試験片が振り子Ｂから離れるときの目盛りＲＧ（ｍｇｆ）を読む。目盛りは小数点以下第一位の桁で読む。ここでおもり取付孔に取り付けるおもりは、目盛りＲＧが４〜６になるよう設定した。測定は試験片５点につき表裏各５回、合計５０回実施する。得られた目盛りＲＧの値から下記式を用いて剛軟度の値を小数点以下第二位を四捨五入してそれぞれ求める。試料の剛軟度（ｍＮ）は、５０回の測定の平均値を、小数点以下第一位を四捨五入して算出するものである。
Ｂｒ＝ＲＧ×（ａ×Ｗａ＋ｂ×Ｗｂ＋ｃ×Ｗｃ）
×（（（Ｌ−１２．７）２）／ｄ）×３．３７５×１０-５
＜捕集性能、圧力損失＞
濾材の縦方向１０カ所で１５ｃｍ×１５ｃｍの測定用サンプルを採取し、それぞれのサンプルについて、以下に説明する捕集性能測定装置で測定した。この捕集性能測定装置は、測定サンプルをセットするサンプルホルダーの上流側にダスト収納箱を連結し、下流側に流量計、流量調整バルブ、ブロワを連結している。また、サンプルホルダーにパーティクルカウンターを使用し、切替コックを介して、測定サンプルの上流側のダスト個数と下流側のダスト個数をそれぞれ測定することができる。さらにサンプルホルダーは圧力計を備え、サンプル上流と下流での静圧差を読み取ることができる。捕集性能の測定にあたっては、ポリスチレン０．３０９Ｕ １０％溶液（メーカー：ナカライテック）を蒸留水で２００倍まで希釈し、ダスト収納箱に充填する。次にサンプルをホルダーにセットし、風量をフィルター通過速度が６．５ｍ／ｍｉｎになるように流量調整バルブで調整し、ダスト濃度を１万〜４万個／２．８３×１０−４ｍ３（０．０１ｆｔ３）の範囲で安定させ、サンプルの上流のダスト個数Ｄおよび下流のダスト個数ｄをパーティクルカウンター（リオン社製、ＫＣ−０１Ｂ）で１サンプル当り１０回測定し、ＪＩＳ Ｋ０９０１に基づいて下記計算式にて０．３〜０．５μｍ粒子の捕集性能（％）を求めた。１０サンプルの平均値を最終的な捕集性能とした。
捕集性能（％）＝〔１−（ｄ／Ｄ）〕×１００
ただし、
ｄ：下流ダストの１０回測定トータル個数
Ｄ：上流のダストの１０回測定トータル個数
高捕集の繊維シートほど、下流のダスト個数が少なくなるため、捕集性能の値は高くなる。
【００３３】
また、圧力損失は捕集性能測定時のサンプル上流、下流の静圧差を圧力計で読み取り求めた（ＪＩＳ ９９０８ １９９１年度版に基づく）。１０サンプルの平均値を最終的な圧力損失とした。
【００３４】
＜ＪＩＳ１５種供給量・ＪＩＳ１５種効率＞
試験用ダストとして、ＪＩＳ Ｚ ８９０１に１５種として規定される混合ダストを使用して、濾材測定面積０．１ｍ２、風量３ｍ３／ｍｉｎ、粉塵濃度１００ｍｇ／ｍ３により、圧力損失が初期圧損＋１５０Ｐａアップ時までの供給したダスト量をｇ／ｍ２で求めた。また、濾材が保持したダスト量を供給したダスト量で割り返すことによりＪＩＳ１５種効率を求めた。
ＪＩＳ１５種効率（％）＝（ダスト保持量（ｇ）／ダスト供給量（ｇ））×１００
＜プリーツ加工性＞
レシプロプリーツ加工機にてプリーツ加工を実施し、加工性について評価を実施した。プリーツ加工が良好であるものを◎、プリーツ加工が可能であるものを○、プリーツ加工が不可能であるものを×とした。
【００３５】
実施例１
（上流側ポリオレフィン系不織布）
スパンボンド法により、トリアジン系化合物であるキマソーブ９４４（チバガイギー（株）製）を１重量％添加したポリプロピレンから構成された目付７８ｇ／ｍ２、厚み０．５０ｍｍ、密度０．１５６ｇ／ｃｍ３、の不織布を作成した。さらに得られた不織布をコロナ放電方式にてエレクトレット加工し、エレクトレット不織布を作製した。
【００３６】
（下流側ポリエステル系不織布）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、非捲縮のビニロン繊維（繊度７ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２０質量％）、非捲縮のポリエステル繊維（（１）繊度１０ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２１質量％、（２）繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長１８ｍｍのものを４９質量％）、パルプ（１０質量％）から構成された目付４１ｇ／ｍ２の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体を、スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）の固形分３０％液に含浸後、乾燥熱処理して目付５０ｇ／ｍ２、厚み０．５０ｍｍ、密度０．１００ｇ／ｃｍ３、の不織布を作製した。
【００３７】
（積層濾材）
前記不織布を湿気硬化型ウレタン樹脂にて接着し、目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．９８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００３８】
実施例２
（上流側ポリオレフィン系不織布）
ポリプロピレンに添加剤を入れなかったことを除いて、実施例１と同様の方法にてエレクトレット不織布を作製した。
【００３９】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００４０】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．９８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００４１】
実施例３
（上流側ポリオレフィン系不織布）
実施例１と同様のエレクトレット不織布を使用した。
【００４２】
（下流側ポリエステル系不織布）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、非捲縮のビニロン繊維（繊度７ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２０質量％）、非捲縮のポリエステル繊維（（１）繊度１０ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２１質量％、（２）繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長１８ｍｍのものを４９質量％）、パルプ（１０質量％）から構成された目付１６ｇ／ｍ２の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体を、スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）の固形分３０％液に含浸後、乾燥熱処理して目付１５ｇ／ｍ２、厚み０．２１ｍｍ、密度０．０７１ｇ／ｃｍ３、の不織布を作製した。
【００４３】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付９６ｇ／ｍ２、厚み０．７０ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００４４】
実施例４
（上流側ポリオレフィン系不織布）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、トリアジン系化合物であるキマソーブ９４４（チバガイギー（株）製）を１重量％添加したポリプロピレン繊維（繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを４０質量％）、ポリエステル繊維（（１）繊度６ｄｔｅｘ、繊維長１０ｍｍのものを２５質量％、（２）繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍのものを２５質量％）、パルプ（１０質量％）から構成された目付７９ｇ／ｍ２、厚み０．４８ｍｍ、密度０．１６５ｇ／ｃｍ３、の不織布を作成した。さらに得られた不織布をコロナ放電方式にてエレクトレット加工し、エレクトレット不織布を作製した。
【００４５】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００４６】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３２ｇ／ｍ２、厚み０．９６ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００４７】
実施例５
（上流側ポリオレフィン系不織布）
ポリプロピレンに添加剤を入れなかったことを除いて、実施例４と同様の方法にてエレクトレット不織布を作製した。
【００４８】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００４９】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３２ｇ／ｍ２、厚み０．９６ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００５０】
実施例６
（上流側ポリオレフィン系不織布）
実施例４と同様の不織布を使用した。
【００５１】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例３と同様の不織布を使用した。
【００５２】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付９７ｇ／ｍ２、厚み０．６８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００５３】
実施例７
（上流側ポリエステル系不織布）
実施例１の下流側に使用したポリエステル不織布を使用した。
【００５４】
（下流側ポリオレフィン系不織布）
実施例１の上流側に使用したポリオレフィン系不織布を使用した。
【００５５】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．９８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００５６】
比較例１
（上流側ポリオレフィン系不織布）
ポリプロピレンに添加剤を入れなかったことおよびエレクトレット加工をしなかったことを除いて、実施例１と同様の方法にてエレクトレット不織布を作製した。
【００５７】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００５８】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．９８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００５９】
比較例２
（上流側ポリオレフィン系不織布）
スパンボンド法により、トリアジン系化合物であるキマソーブ９４４（チバガイギー（株）製）を１重量％添加したポリプロピレンから構成された目付７８ｇ／ｍ２、厚み０．２０ｍｍ、密度０．３９０ｇ／ｃｍ３、の不織布を作成した。さらに得られた不織布をコロナ放電方式にてエレクトレット加工し、エレクトレット不織布を作製した。
【００６０】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００６１】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１３１ｇ／ｍ２、厚み０．６８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００６２】
比較例３
（上流側ポリオレフィン系不織布）
スパンボンド法により、トリアジン系化合物であるキマソーブ９４４（チバガイギー（株）製）を１重量％添加したポリプロピレンから構成された目付５０ｇ／ｍ２、厚み０．６５ｍｍ、密度０．０７７ｇ／ｃｍ３、の不織布を作成した。さらに得られた不織布をコロナ放電方式にてエレクトレット加工し、エレクトレット不織布を作製した。
【００６３】
（下流側ポリエステル系不織布）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００６４】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付１０３ｇ／ｍ２、厚み１．１２ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００６５】
比較例４
（上流側ポリオレフィン系不織布）
比較例３と同様のエレクトレット不織布を使用した。
【００６６】
（下流側ポリエステル系不織布）
スパンボンド法により、ポリエステルから構成された不織布Ｒ−０１１（三井化学（株）製）を使用した。
【００６７】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付７５ｇ／ｍ２、厚み０．７８ｍｍの積層濾材を得た。得られた濾材の物性と性能は表１の通りであった。
【００６８】
【表１】
【００６９】
上記から明らかなように、実施例１〜７は圧力損失、捕集効率、ＪＩＳ１５種供給量が良好であることが分かる。さらに、実施例１〜２、４〜５、７は剛軟度を向上させていることでプリーツ加工性がより良好であることが分かる。また、実施例１、４、７よりヒンダードアミンの添加剤を用いると性能が向上することが分かる。また、実施例４〜６より短繊維不織布を使用し異なる繊度を混合することで実施例１〜３と比較してＪＩＳ１５種供給量が向上していることが分かる。また、実施例１と実施例７を比較して層を入れ替えても性能はほぼ同等であることが分かる。これは、ポリオレフィン系不織布の層で主にダスト保持をしているためである。
【００７０】
また、比較例１からエレクトレット加工をしないと捕集効率が上がらないことがわかり、エレクトレット加工が捕集効率の向上に重要であることが分かる。
【００７１】
また、比較例２では圧力損失が増加し、ＪＩＳ１５種供給量が大幅に減っていることが分かる。これは実施例１と比較して上流側のポリオレフィン系不織布の密度が０．３９０ｇ／ｃｃと高いため、ダストを保持できる空隙が減ったためと考えられる。
【００７２】
また、比較例３では捕集効率の低下が見られる。これは実施例１と比較して上流側のポリオレフィン系不織布の密度が０．０７７ｇ／ｃｃと低いため、細かい粒子を捕集することができないと考えられる。
【００７３】
また、比較例４ではプリーツ加工性が大幅に低下していることがわかる。剛軟度が低すぎるとプリーツ加工ができないということが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
家庭用空気清浄機用途やビル・工場・車載用等の空調設備に使用されるエアフィルター用濾材として利用される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２層の不織布の積層体によって構成される濾材であって、片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置し、該ポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工された密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの不織布であり、かつ積層された濾材の剛軟度が１００〜１５００ｍｇであることを特徴とするエレクトレット濾材。
【請求項２】
前記ポリオレフィン系不織布が短繊維不織布であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレット濾材。
【請求項３】
前記ポリオレフィン系不織布はヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤を添加したものであることを特徴とする請求項１または２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエレクトレット濾材を使用したエアフィルター。
【請求項１】
少なくとも２層の不織布の積層体によって構成される濾材であって、片方の層にポリオレフィン系不織布、もう片方の層にポリエステル系不織布を配置し、該ポリオレフィン系不織布がエレクトレット加工された密度が０．１０〜０．２０ｇ／ｃｃの不織布であり、かつ積層された濾材の剛軟度が１００〜１５００ｍｇであることを特徴とするエレクトレット濾材。
【請求項２】
前記ポリオレフィン系不織布が短繊維不織布であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレット濾材。
【請求項３】
前記ポリオレフィン系不織布はヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤を添加したものであることを特徴とする請求項１または２に記載のエレクトレット濾材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のエレクトレット濾材を使用したエアフィルター。
【公開番号】特開２０１０−１４２７０３（Ｐ２０１０−１４２７０３Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２０６５７（Ｐ２００８−３２０６５７）
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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