エレクトレット濾過材
【課題】
本発明は、製造が容易で、かつ、圧力損失が低くても捕集効率が高いエレクトレット濾過材およびその製造方法を提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明のエレクトレット濾過材は、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせ、一緒にエレクトレット加工したことを特徴とするものである。
また、かかるエレクトレット濾過材の製造方法は、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせて一体化した後、少なくとも次の工程を経てなることを特徴とするものである。
貼り合わせ工程：ポリエステル繊維を含む不織布とポリオレフィンからなる不織布を貼り合わせる工程。
エレクトレット化工程：貼り合わせた不織布濾材に極性溶媒を付与し、乾燥してエレクトレット加工する工程。
本発明は、製造が容易で、かつ、圧力損失が低くても捕集効率が高いエレクトレット濾過材およびその製造方法を提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明のエレクトレット濾過材は、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせ、一緒にエレクトレット加工したことを特徴とするものである。
また、かかるエレクトレット濾過材の製造方法は、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせて一体化した後、少なくとも次の工程を経てなることを特徴とするものである。
貼り合わせ工程：ポリエステル繊維を含む不織布とポリオレフィンからなる不織布を貼り合わせる工程。
エレクトレット化工程：貼り合わせた不織布濾材に極性溶媒を付与し、乾燥してエレクトレット加工する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、掃除機の排気用フィルターおよびメインフィルター、空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター等に用いることの出来るエレクトレットフィルター用濾材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトレットフィルターは、濾材に用いられる繊維に半永久的に固定された電荷の静電気力により空気中の微粒子を効果的に除去することが可能なエアフィルターである。そのため、機械的捕集効率だけで捕集を行うガラス繊維のような従来のフィルターに比べ低圧損で高捕集効率が達成でき、自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、掃除機の排気用フィルターおよびメインフィルター、空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター、クリーンルーム用フィルター等に使用されている。
【０００３】
このような用途に使用されているエレクトレットフィルター用濾材としては、ポリプロピレンやポリエチレン等の不織布をエレクトレット化した不織布、ポリプロピレンやポリエチレン等の樹脂からなるキャストフィルムを延伸処理したのち荷電によりエレクトレットフィルムとし、開繊カッターでスプリット繊維としたもの等が知られている。しかし、これらのエレクトレットフィルター用濾材はいずれも捕集効率を向上しようとすると圧力損失が大きくなり、動力源に負担がかかり無駄な電力を消費するという問題を有するものであった。
【０００４】
高エレクトレット濾過材の製造方法として、例えば特開２００３−７３９７１号（特許文献１）や特開２００３−２０５２１０号（特許文献２）では、ハイドロチャージ法と言われる水に不織布を担持させる方法が記載されている。これらの方法は確かに高いエレクトレット化が期待でき良い方法であるといえるが、熱可塑性樹脂単体からなる不織布を用いており、高捕集効率の不織布を製造するにはメルトブローなどの圧力損失が高い製法の不織布にしかエレクトレットがかけられないと言う問題点があった。
【０００５】
また、特開２００５−０２８２７３（特許文献３）では、ポリオレフィン系繊維材料と脂肪族ポリエステル系繊維材料を混合や混紡してニードルパンチ等で加工しエレクトレット化した不織布シートが記載されている。この方法は、ポリエステル系繊維のエレクトレット安定性の弱点とポリオレフィン系繊維のエレクトレット性能が出やすい特徴をうまく併合させ、低圧損ながら捕集効率が高い不織布の製造に成功しているが、繊維を先に混ぜてしまうと不織布の製造が一種類に限定されてしまう欠点がある。例えば、捕集効率を高くする製法として３〜６μm程度の超極細繊維を製造するメルトブロー法があるが圧損は高くなってしまう。逆にスパンボンド法やニードルパンチ法は繊維径の太い繊維を使用できるため比較的低圧損であるが捕集効率がメルトブローに対し低い。このようなどちらかの製法でしか不織布が製造できないと、せっかくエレクトレット性能を２種類の繊維を使用し、高めているにもかかわらず製法が一種類に限定されているためにフィルター性能を決める大きな性能の低圧損・高捕集効率が大きく向上できない。
【特許文献１】特開２００３−７３９７１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５２１０号公報
【特許文献３】特開２００５−０２８２７３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、製造が容易で、かつ、圧力損失が低くても捕集効率が高いエレクトレット濾過材およびその製造方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明のエレクトレット濾過材は、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせ、一緒にエレクトレット加工したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、かかるエレクトレット濾過材の製造方法は、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせて一体化した後、少なくとも次の工程を経てなることを特徴とするものである。
貼り合わせ工程：ポリエステル繊維を含む不織布とポリオレフィンからなる不織布を貼り合わせる工程。
エレクトレット化工程：貼り合わせた不織布濾材に極性溶媒を付与し、乾燥してエレクトレット加工する工程。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造工程が容易で、かつ、圧力損失が低くても捕集効率が高いエレクトレット濾過材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、前記課題、つまり製造が容易で、かつ、圧力損失が低くても捕集効率が高いエレクトレット濾過材について、鋭意検討し、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせた後に、一緒にエレクトレット加工を施したところ、ポリエステル繊維からなる不織布側の電荷の減衰が抑制され、エレクトレット寿命が長期化されるという極めて驚くべき効果を奏することを究明し、今までなしえなかった低圧損で高捕集効率のエレクトレット濾過材を提供することができることを究明し、本発明に到達したものである。
【００１１】
以下、本発明の最良の実施形態例をポリエステル繊維からなる不織布としてスパンボンド不織布を、ポリオレフィン繊維として、ポリプロピレン繊維からなるメルトブロー不織布を使用し、両不織布を湿気硬化型ウレタン樹脂により貼り合わせた後、エレクトレット加工した不織布を例に説明する。
【００１２】
本発明に関わるポリエステル繊維からなる不織布は、ポリエステル繊維単体でも他の繊維とポリエステル繊維の複合およびポリエステル繊維が鞘側に出ている芯鞘構造の繊維のいずれでも構わない。また、不織布の製造としては湿式不織布やレジンボンド式乾式不織布、サーマルボンド式乾式不織布、スパンボンド式乾式不織布、ニードルパンチ式乾式不織布、ウォータジェットパンチ式乾式不織布、メルトブロー式乾式不織布またはフラッシュ紡糸式乾式不織布等などを使用することができるが、低目付の不織布が比較的製造しやすく、強度が高く、生産性が高いことから、スパンボンド式乾式不織布が好ましく使用される。かかる不織布の目付は１０ｇ／ｍ２ 〜１００ｇ／ｍ２ 程度が好ましい。目付が１０ｇ／ｍ２ 未満と余り少ないと、不織布としての形態が維持できなくなるし、また、ポリオレフィン繊維からなる不織布とも貼り合わせが難しくなる。逆に目付が１００ｇ／ｍ２ 超えて多くなりすぎると、不織布の圧力損失が上昇し、フィルター濾材として適さなくなる。
【００１３】
本発明に関わるポリオレフィン繊維からなる不織布は、ポリオレフィン繊維単体でも他の繊維とポリエステル繊維の複合およびポリオレフィン繊維が鞘側に出ている芯鞘構造の繊維のいずれでも構わない。かかるポリオレフィン繊維としては、ポリプロピレン繊維が、エレクトレット加工が施しやすいことから特に好ましい。また、かかるポリオレフィン繊維からなる不織布の製造としては、湿式不織布やレジンボンド式乾式不織布、サーマルボンド式乾式不織布、スパンボンド式乾式不織布、ニードルパンチ式乾式不織布、ウォータジェットパンチ式乾式不織布、メルトブロー式乾式不織布またはフラッシュ紡糸式乾式不織布など各種の製造方法で製造されるものを使用することができるが、捕集効率を高くすることが可能なメルトブロー方式で製造される不織布が好ましい。かかるポリオレフィン繊維からなる不織布の目付は１０ｇ／ｍ２ 〜１００ｇ／ｍ２ 程度が好ましい。目付が１０ｇ／ｍ２ 未満と余り少ないと不織布としての形態が維持できなく、またポリエステル繊維からなる不織布とも貼り合わせが難しくなるし、目付が１００ｇ／ｍ２ 超えて多くなりすぎると、不織布の通気量が低下しフィルター濾材として適さなくなる。
【００１４】
また、エレクトレット性能の向上のために不織布に添加剤を加えても良い。かかる添加剤としては、ヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤を少なくとも１種配合することが好ましい。
【００１５】
上記２種類の添加剤のうちヒンダードアミン系添加剤としては、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、キマソープ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（チバガイギー製、チヌピン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、チヌピン１４４）などが挙げられる。
【００１６】
また、トリアジン系添加剤としては、前述のポリ〔（（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、キマソープ９４４ＬＤ）、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、チヌピン１５７７ＦＦ）などを挙げることができる。これらのなかでも特にヒンダードアミン系添加剤を使用することが好ましい。
【００１７】
上記ヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤の添加量としては、特に限定されないが、好ましくは０．５〜５重量％の範囲にするとよく、更に好ましくは０．７〜３重量％の範囲にするとよい。これらの添加剤の添加量が０．５重量％未満では、目的とする高レベルのエレクトレット性能を得ることが難しくなる。また、５重量％を超えるほど多く配合すると、製糸性や製膜性を悪くし、かつコスト的にも不利になるので好ましくない。
【００１８】
本発明のエレクトレット濾過材において、ポリエステル繊維からなる不織布とポリプロピレン繊維からなる不織布が組み合わせる理由として、帯電列が離れていることがあげられる。特にポリプロピレンのような体積固有抵抗率が１０１４Ω・ｃｍ以上の熱可塑性樹脂からなる物質はエレクトレットがかかりやすいことが知られており、このような物質を少なくとも一方に用いることにより、ポリエステルのようなエレクトレットが不安定なものでも、ポリプロピレンのようなエレクトレットが安定なものが近くにあることで、エレクトレットが安定し、電荷が減衰しにくいことを究明したものである。
【００１９】
本発明における「体積固有抵抗値」は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に定められている「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準じた３端子法による絶縁抵抗試験に用いられる体積固有抵抗値測定装置により測定して得られる値をいう。
【００２０】
以下、本発明のエレクトレット濾過材の製造方法について好ましい実施の形態について各工程別に詳細に説明する。
【００２１】
１．貼り合わせ工程
ポリエステル繊維を含む不織布とポリオレフィンからなる不織布を貼り合わせる工程である。
【００２２】
すなわち、２種類の不織布を貼り合わせる方法としては、湿気硬化型ウレタン樹脂をスプレー法で散布する方法、熱可塑性樹脂、熱融着繊維を散布し熱路を通して貼り合わせる方法などあるが、２種類の不織布を貼り合わせることが出来れば方法は特に限定しない。しかし、使用用途がフィルターに使用する不織布であるので、圧損上昇が生じる貼り合わせ方法は好ましくない。その点で、湿気硬化型ウレタン樹脂によるスプレー法は、２枚の不織布をプレスすることなく貼り合わせることが可能なため、貼り合わせ時の圧力損失の上昇が少なく好ましい方法である。
【００２３】
２．エレクトレット化工程
前工程で貼り合わせた不織布濾材をエレクトレット加工する工程である。
【００２４】
すなわち、かかるエレクトレット加工方法としては、エレクトロエレクトレット、熱エレクトレット、ラジオエレクトレット、メカノエレクトレット、フォトエレクトレット、マグネットエレクトレットなどを使用することができる。また、近年採用されている純水や有機溶媒など極性溶媒を、不織布等に噴霧したり、振動させるなどによってエレクトレットをかけるハイドロチャージ法でエレクトレットを付与する、エレクトレットの性能が高くなるので好ましい。このとき使用する極性溶媒としては、排水の点など生産性の観点から、純水を用いることが好ましい。
【００２５】
エレクトレットをかける順番は、少なくとも貼り合わせ工程の後であることが必須である。本発明者らは鋭意研究の結果、繊維同士を混合しないで、貼り合わせ加工後にエレクトレット加工を施すことにより、エレクトレットの安定性が低下するような素材を用いてもエレクトレット性能が低下すること無いことを見いだした。すなわち、ポリエステル繊維からなる不織布側の電荷の減衰が抑制され、エレクトレット寿命が長期化されるという極めて驚くべき効果を奏することを究明したものである。仮に、貼り合わせる前にエレクトレットをかけるとポリエステル繊維はエレクトレットの安定性が低いためエレクトレット性能が低下してしまう。
【００２６】
また、ハイドロチャージ法でエレクトレット化を行う場合は、その後に乾燥工程を通すことが必要である。乾燥は、不織布シートに含まれる水分が公定水分率に達するまで行う。乾燥温度は、好ましくは１３０℃以下がよく、より好ましくは１２０℃以下、さらに好ましくは１００℃以下にするのがよい。乾燥シートは、乾燥後はエレクトレット効果を失活させないように、速やかに乾燥機内から排出させるのがよく、例えば、乾燥温度１００℃以上では３０分以内に排出させることが好ましい。また、乾燥温度の下限は、余り温度が低いと乾燥に時間がかかりすぎて生産性が悪くなるため、８０℃以上であることが好ましい。
【００２７】
本発明のエレクトレット濾過材は、上記のようにして製造されるので、つまり低圧損のスパンボンド法と高捕集効率のメルトブロー法とを組み合わせてシート化することができるので、２種類の繊維を混合して不織布を作成するという従来方法よりも低圧損で高捕集効率のエレクトレット濾過材を作成することが出来る。
【００２８】
また、貼り合わせてからエレクトレット加工を施すことにより、エレクトレットの安定性が低いポリエステル繊維からなる不織布を用いても、エレクトレット性能の高い安定な不織布の影響を受け、エレクトレットの性能・寿命を長期化させて維持することができる。この結果、エレクトレットの安定性が低い不織布へもエレクトレット性能が維持され、単独でエレクトレット加工をした不織布シートを重ね合わせたものよりも低圧損で高捕集効率のエレクトレット濾過材を提供することが出来る。
【実施例】
【００２９】
［測定方法］
（１）集塵性能試験
得られた不織布に風速６．５ｍ／ｍｉｎで大気塵を通気させリオン製パーティクルカウンターＫＣ−０１Ｄを用い、０．３ミクロン粒子の効率を測定した。
【００３０】
（２）圧力損失試験
ダクトに温度２３℃、湿度５０％ＲＨの空気を６．５ｍ／ｍｉｎの速度で送風した。その際の繊維シートの上流側と下流側との差圧をＭＯＤＵＳ社製デジタルマノメータＭＡ２−０４Ｐにて測定した。
【００３１】
［実施例１］
ポリエステル繊維からなる目付１８ｇ／ｍ２ のスパンボンド不織布（三井化学製 品番 Ｒ―０５５）とポリプロピレン繊維からなる目付１５ｇ／ｍ２ （東レファインケミカル製 トレミクロン（Ｒ））のメルトブロー不織布を、湿気硬化型ウレタン樹脂スプレー法でポリプロピレン不織布側に散布し、ポリエステル不織布を貼り合わせた。
【００３２】
この貼り合わせた不織布シートを、純水を不織布シートに付与するハイドロチャージ法でエレクトレット加工を施し、１２０℃の乾燥工程を３分間通し乾燥し実施例１の不織布を得た。得られた不織布の集塵性能は、６１．５％、圧力損失は、４．４Ｐａであった。
【００３３】
［実施例２］
ポリエステル繊維からなる目付１８ｇ／ｍ２ のスパンボンド不織布（三井化学（株）製 品番 Ｒ―０５５）とポリプロピレン繊維からなる目付１２ｇ／ｍ２ （東レファインケミカル（株）製 トレミクロン（Ｒ））のメルトブロー不織布を、湿気硬化型ウレタン樹脂スプレー法でポリプロピレン不織布側に散布し、ポリエステル不織布を貼り合わせた。
【００３４】
この貼り合わせた不織布シートをハイドロチャージ法でエレクトレット加工を施し、１２０℃の乾燥工程を３分間通し乾燥し実施例２の不織布を得た。得られた不織布の集塵性能は、５６．９％、圧力損失は、３．６Ｐａであった。
【００３５】
［比較例１］
ポリエステル繊維からなる目付１８ｇ／ｍ２ のスパンボンド不織布のみ（三井化学（株）製 品番 Ｒ―０５５）を、実施例１と同様な方法でエレクトレット加工し乾燥させ不織布を作成した。この不織布の集塵性能は、３．０％、圧力損失は、０．３Ｐａであった。
【００３６】
ポリプロピレン繊維からなる目付１５ｇ／ｍ２ （東レファインケミカル（株）製 トレミクロン（Ｒ））のメルトブロー不織布のみを、実施例１と同様な方法でエレクトレット加工し乾燥させ不織布を作成した。この不織布の集塵性能は、５４．０％、圧力損失は、３．９Ｐａであった。
【００３７】
上記２つの不織布を貼り合わせずに、単に重ね合わせた不織布を比較例１の不織布とした。この重ね合わせた不織布の集塵性能は、５６．５％、圧力損失は、４．２Ｐａであった。
【００３８】
【表１】
【００３９】
実施例１は比較例１の重ね合わせたシートに対し若干圧損は高いものの捕集効率が５％以上も良くなっており、貼り合わせ後にエレクトレット加工を施す方が個別にエレクトレットをかけるよりも性能が向上することが分かる。
【００４０】
また、実施例２は比較例１とほぼ同程度の捕集効率を有するがポリプロピレン不織布の目付を下げたことで圧損が低いものが出来ていることが分かる。このことから、単体でエレクトレットをかけるよりも同圧損であるならば高捕集効率のものが、同捕集効率であるならば低圧損のものが貼り合わせた後にエレクトレットをかけることにより、作れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、エアフィルター用途に利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、掃除機の排気用フィルターおよびメインフィルター、空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター等に用いることの出来るエレクトレットフィルター用濾材およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトレットフィルターは、濾材に用いられる繊維に半永久的に固定された電荷の静電気力により空気中の微粒子を効果的に除去することが可能なエアフィルターである。そのため、機械的捕集効率だけで捕集を行うガラス繊維のような従来のフィルターに比べ低圧損で高捕集効率が達成でき、自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、掃除機の排気用フィルターおよびメインフィルター、空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、ＯＡ機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター、クリーンルーム用フィルター等に使用されている。
【０００３】
このような用途に使用されているエレクトレットフィルター用濾材としては、ポリプロピレンやポリエチレン等の不織布をエレクトレット化した不織布、ポリプロピレンやポリエチレン等の樹脂からなるキャストフィルムを延伸処理したのち荷電によりエレクトレットフィルムとし、開繊カッターでスプリット繊維としたもの等が知られている。しかし、これらのエレクトレットフィルター用濾材はいずれも捕集効率を向上しようとすると圧力損失が大きくなり、動力源に負担がかかり無駄な電力を消費するという問題を有するものであった。
【０００４】
高エレクトレット濾過材の製造方法として、例えば特開２００３−７３９７１号（特許文献１）や特開２００３−２０５２１０号（特許文献２）では、ハイドロチャージ法と言われる水に不織布を担持させる方法が記載されている。これらの方法は確かに高いエレクトレット化が期待でき良い方法であるといえるが、熱可塑性樹脂単体からなる不織布を用いており、高捕集効率の不織布を製造するにはメルトブローなどの圧力損失が高い製法の不織布にしかエレクトレットがかけられないと言う問題点があった。
【０００５】
また、特開２００５−０２８２７３（特許文献３）では、ポリオレフィン系繊維材料と脂肪族ポリエステル系繊維材料を混合や混紡してニードルパンチ等で加工しエレクトレット化した不織布シートが記載されている。この方法は、ポリエステル系繊維のエレクトレット安定性の弱点とポリオレフィン系繊維のエレクトレット性能が出やすい特徴をうまく併合させ、低圧損ながら捕集効率が高い不織布の製造に成功しているが、繊維を先に混ぜてしまうと不織布の製造が一種類に限定されてしまう欠点がある。例えば、捕集効率を高くする製法として３〜６μm程度の超極細繊維を製造するメルトブロー法があるが圧損は高くなってしまう。逆にスパンボンド法やニードルパンチ法は繊維径の太い繊維を使用できるため比較的低圧損であるが捕集効率がメルトブローに対し低い。このようなどちらかの製法でしか不織布が製造できないと、せっかくエレクトレット性能を２種類の繊維を使用し、高めているにもかかわらず製法が一種類に限定されているためにフィルター性能を決める大きな性能の低圧損・高捕集効率が大きく向上できない。
【特許文献１】特開２００３−７３９７１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５２１０号公報
【特許文献３】特開２００５−０２８２７３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、製造が容易で、かつ、圧力損失が低くても捕集効率が高いエレクトレット濾過材およびその製造方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明のエレクトレット濾過材は、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせ、一緒にエレクトレット加工したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、かかるエレクトレット濾過材の製造方法は、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせて一体化した後、少なくとも次の工程を経てなることを特徴とするものである。
貼り合わせ工程：ポリエステル繊維を含む不織布とポリオレフィンからなる不織布を貼り合わせる工程。
エレクトレット化工程：貼り合わせた不織布濾材に極性溶媒を付与し、乾燥してエレクトレット加工する工程。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造工程が容易で、かつ、圧力損失が低くても捕集効率が高いエレクトレット濾過材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、前記課題、つまり製造が容易で、かつ、圧力損失が低くても捕集効率が高いエレクトレット濾過材について、鋭意検討し、ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせた後に、一緒にエレクトレット加工を施したところ、ポリエステル繊維からなる不織布側の電荷の減衰が抑制され、エレクトレット寿命が長期化されるという極めて驚くべき効果を奏することを究明し、今までなしえなかった低圧損で高捕集効率のエレクトレット濾過材を提供することができることを究明し、本発明に到達したものである。
【００１１】
以下、本発明の最良の実施形態例をポリエステル繊維からなる不織布としてスパンボンド不織布を、ポリオレフィン繊維として、ポリプロピレン繊維からなるメルトブロー不織布を使用し、両不織布を湿気硬化型ウレタン樹脂により貼り合わせた後、エレクトレット加工した不織布を例に説明する。
【００１２】
本発明に関わるポリエステル繊維からなる不織布は、ポリエステル繊維単体でも他の繊維とポリエステル繊維の複合およびポリエステル繊維が鞘側に出ている芯鞘構造の繊維のいずれでも構わない。また、不織布の製造としては湿式不織布やレジンボンド式乾式不織布、サーマルボンド式乾式不織布、スパンボンド式乾式不織布、ニードルパンチ式乾式不織布、ウォータジェットパンチ式乾式不織布、メルトブロー式乾式不織布またはフラッシュ紡糸式乾式不織布等などを使用することができるが、低目付の不織布が比較的製造しやすく、強度が高く、生産性が高いことから、スパンボンド式乾式不織布が好ましく使用される。かかる不織布の目付は１０ｇ／ｍ２ 〜１００ｇ／ｍ２ 程度が好ましい。目付が１０ｇ／ｍ２ 未満と余り少ないと、不織布としての形態が維持できなくなるし、また、ポリオレフィン繊維からなる不織布とも貼り合わせが難しくなる。逆に目付が１００ｇ／ｍ２ 超えて多くなりすぎると、不織布の圧力損失が上昇し、フィルター濾材として適さなくなる。
【００１３】
本発明に関わるポリオレフィン繊維からなる不織布は、ポリオレフィン繊維単体でも他の繊維とポリエステル繊維の複合およびポリオレフィン繊維が鞘側に出ている芯鞘構造の繊維のいずれでも構わない。かかるポリオレフィン繊維としては、ポリプロピレン繊維が、エレクトレット加工が施しやすいことから特に好ましい。また、かかるポリオレフィン繊維からなる不織布の製造としては、湿式不織布やレジンボンド式乾式不織布、サーマルボンド式乾式不織布、スパンボンド式乾式不織布、ニードルパンチ式乾式不織布、ウォータジェットパンチ式乾式不織布、メルトブロー式乾式不織布またはフラッシュ紡糸式乾式不織布など各種の製造方法で製造されるものを使用することができるが、捕集効率を高くすることが可能なメルトブロー方式で製造される不織布が好ましい。かかるポリオレフィン繊維からなる不織布の目付は１０ｇ／ｍ２ 〜１００ｇ／ｍ２ 程度が好ましい。目付が１０ｇ／ｍ２ 未満と余り少ないと不織布としての形態が維持できなく、またポリエステル繊維からなる不織布とも貼り合わせが難しくなるし、目付が１００ｇ／ｍ２ 超えて多くなりすぎると、不織布の通気量が低下しフィルター濾材として適さなくなる。
【００１４】
また、エレクトレット性能の向上のために不織布に添加剤を加えても良い。かかる添加剤としては、ヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤を少なくとも１種配合することが好ましい。
【００１５】
上記２種類の添加剤のうちヒンダードアミン系添加剤としては、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、キマソープ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（チバガイギー製、チヌピン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、チヌピン１４４）などが挙げられる。
【００１６】
また、トリアジン系添加剤としては、前述のポリ〔（（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、キマソープ９４４ＬＤ）、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、チヌピン１５７７ＦＦ）などを挙げることができる。これらのなかでも特にヒンダードアミン系添加剤を使用することが好ましい。
【００１７】
上記ヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤の添加量としては、特に限定されないが、好ましくは０．５〜５重量％の範囲にするとよく、更に好ましくは０．７〜３重量％の範囲にするとよい。これらの添加剤の添加量が０．５重量％未満では、目的とする高レベルのエレクトレット性能を得ることが難しくなる。また、５重量％を超えるほど多く配合すると、製糸性や製膜性を悪くし、かつコスト的にも不利になるので好ましくない。
【００１８】
本発明のエレクトレット濾過材において、ポリエステル繊維からなる不織布とポリプロピレン繊維からなる不織布が組み合わせる理由として、帯電列が離れていることがあげられる。特にポリプロピレンのような体積固有抵抗率が１０１４Ω・ｃｍ以上の熱可塑性樹脂からなる物質はエレクトレットがかかりやすいことが知られており、このような物質を少なくとも一方に用いることにより、ポリエステルのようなエレクトレットが不安定なものでも、ポリプロピレンのようなエレクトレットが安定なものが近くにあることで、エレクトレットが安定し、電荷が減衰しにくいことを究明したものである。
【００１９】
本発明における「体積固有抵抗値」は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に定められている「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準じた３端子法による絶縁抵抗試験に用いられる体積固有抵抗値測定装置により測定して得られる値をいう。
【００２０】
以下、本発明のエレクトレット濾過材の製造方法について好ましい実施の形態について各工程別に詳細に説明する。
【００２１】
１．貼り合わせ工程
ポリエステル繊維を含む不織布とポリオレフィンからなる不織布を貼り合わせる工程である。
【００２２】
すなわち、２種類の不織布を貼り合わせる方法としては、湿気硬化型ウレタン樹脂をスプレー法で散布する方法、熱可塑性樹脂、熱融着繊維を散布し熱路を通して貼り合わせる方法などあるが、２種類の不織布を貼り合わせることが出来れば方法は特に限定しない。しかし、使用用途がフィルターに使用する不織布であるので、圧損上昇が生じる貼り合わせ方法は好ましくない。その点で、湿気硬化型ウレタン樹脂によるスプレー法は、２枚の不織布をプレスすることなく貼り合わせることが可能なため、貼り合わせ時の圧力損失の上昇が少なく好ましい方法である。
【００２３】
２．エレクトレット化工程
前工程で貼り合わせた不織布濾材をエレクトレット加工する工程である。
【００２４】
すなわち、かかるエレクトレット加工方法としては、エレクトロエレクトレット、熱エレクトレット、ラジオエレクトレット、メカノエレクトレット、フォトエレクトレット、マグネットエレクトレットなどを使用することができる。また、近年採用されている純水や有機溶媒など極性溶媒を、不織布等に噴霧したり、振動させるなどによってエレクトレットをかけるハイドロチャージ法でエレクトレットを付与する、エレクトレットの性能が高くなるので好ましい。このとき使用する極性溶媒としては、排水の点など生産性の観点から、純水を用いることが好ましい。
【００２５】
エレクトレットをかける順番は、少なくとも貼り合わせ工程の後であることが必須である。本発明者らは鋭意研究の結果、繊維同士を混合しないで、貼り合わせ加工後にエレクトレット加工を施すことにより、エレクトレットの安定性が低下するような素材を用いてもエレクトレット性能が低下すること無いことを見いだした。すなわち、ポリエステル繊維からなる不織布側の電荷の減衰が抑制され、エレクトレット寿命が長期化されるという極めて驚くべき効果を奏することを究明したものである。仮に、貼り合わせる前にエレクトレットをかけるとポリエステル繊維はエレクトレットの安定性が低いためエレクトレット性能が低下してしまう。
【００２６】
また、ハイドロチャージ法でエレクトレット化を行う場合は、その後に乾燥工程を通すことが必要である。乾燥は、不織布シートに含まれる水分が公定水分率に達するまで行う。乾燥温度は、好ましくは１３０℃以下がよく、より好ましくは１２０℃以下、さらに好ましくは１００℃以下にするのがよい。乾燥シートは、乾燥後はエレクトレット効果を失活させないように、速やかに乾燥機内から排出させるのがよく、例えば、乾燥温度１００℃以上では３０分以内に排出させることが好ましい。また、乾燥温度の下限は、余り温度が低いと乾燥に時間がかかりすぎて生産性が悪くなるため、８０℃以上であることが好ましい。
【００２７】
本発明のエレクトレット濾過材は、上記のようにして製造されるので、つまり低圧損のスパンボンド法と高捕集効率のメルトブロー法とを組み合わせてシート化することができるので、２種類の繊維を混合して不織布を作成するという従来方法よりも低圧損で高捕集効率のエレクトレット濾過材を作成することが出来る。
【００２８】
また、貼り合わせてからエレクトレット加工を施すことにより、エレクトレットの安定性が低いポリエステル繊維からなる不織布を用いても、エレクトレット性能の高い安定な不織布の影響を受け、エレクトレットの性能・寿命を長期化させて維持することができる。この結果、エレクトレットの安定性が低い不織布へもエレクトレット性能が維持され、単独でエレクトレット加工をした不織布シートを重ね合わせたものよりも低圧損で高捕集効率のエレクトレット濾過材を提供することが出来る。
【実施例】
【００２９】
［測定方法］
（１）集塵性能試験
得られた不織布に風速６．５ｍ／ｍｉｎで大気塵を通気させリオン製パーティクルカウンターＫＣ−０１Ｄを用い、０．３ミクロン粒子の効率を測定した。
【００３０】
（２）圧力損失試験
ダクトに温度２３℃、湿度５０％ＲＨの空気を６．５ｍ／ｍｉｎの速度で送風した。その際の繊維シートの上流側と下流側との差圧をＭＯＤＵＳ社製デジタルマノメータＭＡ２−０４Ｐにて測定した。
【００３１】
［実施例１］
ポリエステル繊維からなる目付１８ｇ／ｍ２ のスパンボンド不織布（三井化学製 品番 Ｒ―０５５）とポリプロピレン繊維からなる目付１５ｇ／ｍ２ （東レファインケミカル製 トレミクロン（Ｒ））のメルトブロー不織布を、湿気硬化型ウレタン樹脂スプレー法でポリプロピレン不織布側に散布し、ポリエステル不織布を貼り合わせた。
【００３２】
この貼り合わせた不織布シートを、純水を不織布シートに付与するハイドロチャージ法でエレクトレット加工を施し、１２０℃の乾燥工程を３分間通し乾燥し実施例１の不織布を得た。得られた不織布の集塵性能は、６１．５％、圧力損失は、４．４Ｐａであった。
【００３３】
［実施例２］
ポリエステル繊維からなる目付１８ｇ／ｍ２ のスパンボンド不織布（三井化学（株）製 品番 Ｒ―０５５）とポリプロピレン繊維からなる目付１２ｇ／ｍ２ （東レファインケミカル（株）製 トレミクロン（Ｒ））のメルトブロー不織布を、湿気硬化型ウレタン樹脂スプレー法でポリプロピレン不織布側に散布し、ポリエステル不織布を貼り合わせた。
【００３４】
この貼り合わせた不織布シートをハイドロチャージ法でエレクトレット加工を施し、１２０℃の乾燥工程を３分間通し乾燥し実施例２の不織布を得た。得られた不織布の集塵性能は、５６．９％、圧力損失は、３．６Ｐａであった。
【００３５】
［比較例１］
ポリエステル繊維からなる目付１８ｇ／ｍ２ のスパンボンド不織布のみ（三井化学（株）製 品番 Ｒ―０５５）を、実施例１と同様な方法でエレクトレット加工し乾燥させ不織布を作成した。この不織布の集塵性能は、３．０％、圧力損失は、０．３Ｐａであった。
【００３６】
ポリプロピレン繊維からなる目付１５ｇ／ｍ２ （東レファインケミカル（株）製 トレミクロン（Ｒ））のメルトブロー不織布のみを、実施例１と同様な方法でエレクトレット加工し乾燥させ不織布を作成した。この不織布の集塵性能は、５４．０％、圧力損失は、３．９Ｐａであった。
【００３７】
上記２つの不織布を貼り合わせずに、単に重ね合わせた不織布を比較例１の不織布とした。この重ね合わせた不織布の集塵性能は、５６．５％、圧力損失は、４．２Ｐａであった。
【００３８】
【表１】
【００３９】
実施例１は比較例１の重ね合わせたシートに対し若干圧損は高いものの捕集効率が５％以上も良くなっており、貼り合わせ後にエレクトレット加工を施す方が個別にエレクトレットをかけるよりも性能が向上することが分かる。
【００４０】
また、実施例２は比較例１とほぼ同程度の捕集効率を有するがポリプロピレン不織布の目付を下げたことで圧損が低いものが出来ていることが分かる。このことから、単体でエレクトレットをかけるよりも同圧損であるならば高捕集効率のものが、同捕集効率であるならば低圧損のものが貼り合わせた後にエレクトレットをかけることにより、作れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、エアフィルター用途に利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせ一緒にエレクトレット加工したことを特徴とするエレクトレット濾過材。
【請求項２】
ポリオレフィン繊維からなる不織布がメルトブロー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過材。
【請求項３】
ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせて一体化した後、少なくとも次の工程を経てなることを特徴とするエレクトレット濾過材の製造方法。
貼り合わせ工程：ポリエステル繊維を含む不織布とポリオレフィンからなる不織布を貼り合わせる工程。
エレクトレット化工程：貼り合わせた不織布濾材に極性溶媒を付与し、乾燥してエレクトレット加工する工程。
【請求項４】
該貼り合わせ工程が、熱可塑性樹脂、熱融着繊維および湿気硬化型ウレタン樹脂から選ばれた少なくとも１種の接着剤で貼り合わせを行うものであることを特徴した請求項３に記載のエレクトレット濾過材の製造方法。
【請求項１】
ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせ一緒にエレクトレット加工したことを特徴とするエレクトレット濾過材。
【請求項２】
ポリオレフィン繊維からなる不織布がメルトブロー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過材。
【請求項３】
ポリエステル繊維からなる不織布とポリオレフィン繊維からなる不織布を貼り合わせて一体化した後、少なくとも次の工程を経てなることを特徴とするエレクトレット濾過材の製造方法。
貼り合わせ工程：ポリエステル繊維を含む不織布とポリオレフィンからなる不織布を貼り合わせる工程。
エレクトレット化工程：貼り合わせた不織布濾材に極性溶媒を付与し、乾燥してエレクトレット加工する工程。
【請求項４】
該貼り合わせ工程が、熱可塑性樹脂、熱融着繊維および湿気硬化型ウレタン樹脂から選ばれた少なくとも１種の接着剤で貼り合わせを行うものであることを特徴した請求項３に記載のエレクトレット濾過材の製造方法。
【公開番号】特開２００７−１６０１３７（Ｐ２００７−１６０１３７Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５５９６８（Ｐ２００５−３５５９６８）
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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