掃除機用除塵フィルター
【課題】糸くずや綿埃などが絡まり難く、土埃や砂埃などの微粒子からなる塵も付着し難く、且つ、フィルター上に堆積した塵が簡単に除去できる塵離れ性に優れた掃除機用の除塵フィルターを提供する。
【解決手段】空気と塵埃を分離する除塵フィルターであって、除塵フィルターが樹脂繊維からなり、樹脂繊維の表面には、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子からなる薄膜が形成されてなる。
【解決手段】空気と塵埃を分離する除塵フィルターであって、除塵フィルターが樹脂繊維からなり、樹脂繊維の表面には、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子からなる薄膜が形成されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵や埃が付着し難くて、且つ、付着した塵や埃が簡単に除去できる塵離れ性に優れた掃除機用除塵フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機には塵や埃を集塵袋、一般には紙パックと呼ばれる袋に集塵して除去する方式と、集塵部にダストボックス内で塵や埃と空気を遠心分離によって分離するサイクロン集塵部を設けたサイクロン方式が提案されている。特にサイクロン方式は紙パックが不要でその交換の手間も掛からないこと、また、集塵した集塵部に集めた塵や埃を、集塵部を開閉してゴミ箱に捨てることができることなど、紙パック方式に比べて便利性に優れていることから、近年、多くの製品が開発され商品化されている。
【０００３】
サイクロン方式の掃除機（以下、サイクロン掃除機と呼ぶ）は、強力な旋回気流を形成し、旋回により形成される遠心力を利用して塵や埃を空気と分離して収集する機構であるが、分離した塵や埃は、メッシュ状フィルターとヘパフィルターなどの除塵フィルターを通して最終的に空気と分離されて集塵部内に集められる機構が一般的に採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。また、排気する空気には分離しきれない塵や綿埃などが残存するので、除塵フィルターを通し残存する塵や綿埃を分離しているが、これらの塵が除塵フィルター上に堆積して吸引力の低下を招くことから、堆積した塵が簡単に除去できることを目的に塵離れ性の改善も行われている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開２００１−０２９２８８号公報
【特許文献２】特開２００１−０７８９３８号公報
【特許文献３】特開２００３−３２５３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
掃除機で集塵される塵や埃は、砂や土埃などの微粒子からなる比較的に質量の大きいものと、糸くずや綿埃などの質量の小さいものに分けられる。質量の大きい塵は比較的容易に空気と分離可能であるが、質量の小さい糸くずや綿埃などは分離しきれないで除塵フィルター上に堆積する。よって、特許文献１や２では、除塵フィルター上に質量の小さい糸くずや綿埃が堆積して吸引力の低下を招き、それによりサイクロンとしての機能が低下するなどの問題が発生する。また、特許文献３に記載されているように、堆積した塵や埃を簡単に取り除ことを目的に、除塵フィルターの表面に摩擦帯電を防止するために金属をスパッタリングで形成することも提案されているが、特に高メッシュのメッシュフィルターでは糸くずが絡まってしまい、ブラシなどでも除去ができない場合がある。さらに、関東ロームのような粘土質の土塵では、メッシュフィルターの表面に堆積し固着して帯電防止効果が低下し、他の塵や埃が付着しやすくなると共に、ヘパフィルターの目詰まりの原因ともなり、吸引力の低下を招くなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題を解決し、糸くずや綿埃などが絡まり難く、また、土埃や砂埃などの微粒子からなる塵も付着し難く、且つ、フィルター上に堆積した塵が簡単に除去できる塵離れ性に優れた掃除機用の除塵フィルターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、除塵フィルターの表面にシランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜を形成することで、土や砂などの微粒子からなる塵が付着し難く、また付着しても容易に除去できる塵離れ性に優れた特性を発現することを見出し、さらに、メッシュの厚さや開口率などの構成を特定することで、糸くずや綿埃などの繊維状の塵が絡まりにくくすることが可能な知見を得るに至り、サイクロン掃除機に用いて有用な新規な掃除機用の除塵フィルターを創出した。
【０００７】
すなわち、第一の発明は、空気と塵埃を分離する除塵フィルターであって、除塵フィルターが樹脂繊維からなり、樹脂繊維の表面には、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子からなる薄膜が形成されてなることを特徴とする掃除機用除塵フィルターを提供するものである。
【０００８】
また、第二の発明は、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子同士が化学結合して薄膜を形成するとともに、薄膜を形成するシランモノマーで被覆された無機微粒子と樹脂繊維表面との間が化学結合して薄膜と樹脂繊維とが固着してなることを特徴とする掃除機用除塵フィルターを提供するものである。
【０００９】
さらに、第三の発明は、上記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする掃除機用除塵フィルターを提供するものである。
【００１０】
さらにまた、第四の発明は、上記樹脂繊維からなる除塵フィルターがメッシュ構造体であって、除塵フィルターのメッシュ数が２０〜２００で、除塵フィルターのメッシュ厚さが７０〜４６０μｍで、且つ、除塵フィルターのメッシュ開口率が３９〜６５％であることを特徴とする掃除機用除塵フィルターを提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、樹脂繊維からなる空気と塵埃を分離する除塵フィルターの表面にシランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜が、樹脂表面に形成されていることから、摩擦による帯電も発生せず、また、無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着も抑制され、さらに、付着しても無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着力が緩和されて、軽い衝撃を加えることで簡単に付着した塵が除去可能な、塵離れ性に優れた特徴を発現する。よって、塵の堆積による目詰まりを抑制することが可能となる。
【００１２】
したがって、本発明によれば、サイクロン掃除機での除塵フィルター表面への土や砂埃の付着が防止でき、付着しても簡単に塵が容易に除去できることから、刷毛による除去や洗浄が不必要となり、長期間塵による目詰まりが防止でき、サイクロン掃除機の吸引特性を最大限発揮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルターについて詳述する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルター１００の部分拡大図であり、図２は、本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の断面の一部を拡大した模式図である。本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００は、樹脂繊維１上に無機微粒子２からなる薄膜が形成されることにより構成されている。
【００１５】
なお、図２では本発明の実施形態の一例を判りやすく模式的に示すため、微粒子が１層で形成された図であらわしたが、微粒子が複数重なって微粒子の層を形成してあってもよく、また微粒子同士が化学結合していてもよい。
【００１６】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００に用いられる樹脂繊維１を構成する材料としては、不飽和結合を有するシランモノマー３による化学結合５が可能なものであれば良い。
【００１７】
ここで、樹脂繊維１は、合成樹脂からなる繊維（合成繊維や化学繊維）であって、例えば、ポリエステル繊維や、ポリアミド繊維や、ポリビニルアルコール繊維や、アクリル繊維や、塩化ビニル繊維や、塩化ビニリデン繊維や、ポリオレフィン繊維や、ポリカーボネート繊維や、フッソ繊維や、ポリ尿素繊維や、エラストマー繊維や、また、これら繊維を構成する材料と上記樹脂材料との複合繊維などが挙げられる。
【００１８】
本実施形態での掃除機用除塵フィルター１００は樹脂繊維１によるメッシュ構造体からなり、これらの樹脂繊維１は、モノフィラメント、マルチフィラメントなどが用いられる。また、樹脂繊維１が交差している個所は融着されてあっても無くても良く、さらに、メッシュ構造体全体がカレンダー加工されてあっても良い。
【００１９】
本実施形態でのメッシュ数は、２０〜２００メッシュで、２０メッシュ未満では糸くずや綿埃などの質量の小さい埃が透過し、ヘパフィルターの目詰まりの原因になるので好ましくない。また、２００メッシュより大きい場合には、繊維状の糸くずや綿埃などがメッシュに絡まるので好ましくない。また、メッシュ厚さは、７０〜４６０μｍで、且つ、メッシュ開口率が３９〜６５％であると、糸くずや綿埃などの繊維状の塵がメッシュ構造体に絡まり難くなり、メッシュ上に堆積した塵が簡単に除去できるので、特に好ましい。
【００２０】
メッシュ厚さが７０μm未満ではメッシュの強度が弱く、空気流の圧力によりメッシュが変形したり破壊に至るため好ましくない。また、メッシュ厚さが４６０μmより大きい場合には、メッシュを構成する糸の径が太くなるため所望の開口率を得るのが難しく、かつ縦糸、横糸の交点部での変形が大きく、メッシュ上に堆積した塵を一様に除去する特性が低下する。空気流の圧力損失すなわち掃除機の吸引能力の点からは、メッシュの開口率は大きいほうが望ましいが、掃除機用フィルターとして十分な強度を保持してフィルター機能を発現させるには３９〜６５％が好ましく、特に４５〜５５％が好ましい。
【００２１】
ここでメッシュ数とは、２５．４mm間隔に存在する織物としての縦糸または横糸の数を示す。縦糸および横糸のメッシュ数は等しくとも、また異なっていても良い。またメッシュ開口率とは、メッシュ面に垂直に平行光線を投射した時の投影面において、投射されたメッシュ面積に対する平行光線の透過面積の割合である。
【００２２】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００に用いられる無機微粒子２としては、非金属酸化物として酸化珪素や、金属酸化物として、例えば、酸化マグネシウムや、酸化バリウムや、過酸化バリウムや、酸化アルミニウムや、酸化スズや、酸化チタンや、過酸化チタンや、酸化ジルコニウムや、酸化鉄や、水酸化鉄や、酸化タングステンや、酸化ビスマスや、酸化インジウムなどの酸化物や、酸化チタンバリウムや、酸化コバルトアルミニウム、アルミナーシリカなどの複合酸化物が挙げられる。これらの無機微粒子の結晶性は、非晶性あるいは結晶性のどちらでも良い。
【００２３】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００では、無機微粒子２を、不飽和結合を有するシランモノマー３により、上述した樹脂繊維１上に化学結合５（図中の黒丸部）により固定するものである。
【００２４】
具体的なシランモノマー３が有する不飽和結合としては、ビニル基や、エポキシ基や、スチリル基や、メタクリロ基や、アクリロキシ基や、イソシアネート基などが挙げられる。
【００２５】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００は、反応性に優れたシランモノマー３を用いることで、無機微粒子２を、シランモノマー３が有するシラノール基の脱水縮合反応による無機微粒子２の化学結合５と上記官能基の樹脂繊維１の樹脂表面への、後述するグラフト重合による化学結合５により、樹脂繊維表面に結合せしめた掃除機用除塵フィルターである。
【００２６】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００で用いられるシランモノマー３の一例としては、ビニルトリメトキシシランや、ビニルトリエトキシシランや、ビニルトリアセトキシシランや、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランや、N−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩や、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランや、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランや、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランや、ｐ−スチリルトリメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランや、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランや、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００２７】
これらのシランモノマー３は、一種もしくは二種以上混合して用いられる。その使用形態としては、必要量のシランモノマー３をメタノールやエタノールや、アセトンや、トルエンや、キシレンなどの有機溶剤に溶解して用いられる。また、分散性を改善するために塩酸や、硝酸などの鉱酸などが加えられる。
【００２８】
用いられる溶剤としては、エタノールや、メタノールや、プロパノールやブタノールなどの低級アルコール類や、蟻酸やプロピオン酸などの低級アルキルカルボン酸類や、トルエンやキシレンなどの芳香族化合物、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類や、メチルセルソルブやエチルセルソルブなどのセロソルブ類を単独または複数組み合わせて用いても良い。
【００２９】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００に用いられる無機微粒子２は、前述したシランモノマー３の溶液に分散した状態で製造に用いられる。無機微粒子２の分散は、ホモミキサーやマグネットスターラーなどを用いた撹拌分散や、ボールミルや、サンドミルや、高速回転ミルや、ジェットミルなどを用いた粉砕・分散、超音波を用いた分散などにより行われる。
【００３０】
また、無機微粒子２は、分散したコロイド状分散液や、粉砕により微粒子化して得られた分散液の状態で、掃除機用除塵フィルター１００の製造に用いられる。無機微粒子２の分散液は、コロイド状分散液や粉砕して得られた分散液に、シランモノマー３を加え、その後、還流下で加熱させながら、無機微粒子２の表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させてシランモノマー３からなる薄膜を形成する方法や、粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して１００℃から１８０℃で加熱してシランモノマーを無機微粒子２の表面に脱水縮合反応により結合させ、次いで、粉砕・解砕して再分散して用いられる。
【００３１】
さらに、無機微粒子２からなる無機微粒子層１０が厚くなると、無機微粒子層１０の応力や使用環境によっては凝集破壊により無機微粒子層１０が劣化することもあるので、還流処理後必要に応じて、不飽和結合を有するシランモノマーや、Si（OR1）4（式中、Ｒ1は炭素数1〜４のアルキル基を示す）で示されるアルコキシラン化合物、一例として、テトラメトキシシランや、テトラエトキシシランなどや、Ｒ2nSi（OR3）4-n（式中、Ｒ2は炭素数1〜６の炭化水素基、Ｒ3は炭素数1〜４のアルキル基、ｎは１〜３の整数を示す）で示されるアルコキシシラン化合物、一例として、メチルトリルメトキシシランや、メチルトリエトキシシランや、ジメチルジエトキシシランや、フェニルトリエトキシシランや、ヘキサメチルジシラザンや、ヘキシルトリメトキシシランなど、他にアルコキシオリゴマーなどが添加されて用いられる。
【００３２】
次に、樹脂繊維１と、上記無機微粒子２とシランモノマー３の混合した溶液とを化学結合する方法について説明する。本実施形態においては、樹脂繊維１と無機微粒子２とを化学結合させる方法として、グラフト重合による結合方法を用いている。
【００３３】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００におけるグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合や、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合や、放射線によるグラフト重合（放射線グラフト重合）などが挙げられる。
【００３４】
このうち、重合プロセスの簡便性や、生産スピード等の観点より、放射線グラフト重合が特に適している。ここで、グラフト重合において用いられる放射線としては、α線や、β線や、γ線や、電子線や、紫外線などを挙げることができるが、本実施形態において用いるには、γ線や、電子線や、紫外線が特に適している。
【００３５】
本実施形態でのグラフト重合を用いた掃除機用除塵フィルター１００の製造方法は、以下に記した方法により好適に製造される。
【００３６】
本実施形態における第一の好適な方法としては、シランモノマー３が結合された無機微粒子２が分散した溶液を、結合しようとする掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面に塗布し、必要に応じて溶剤を加熱乾燥などの方法により除去した後、γ線や、電子線や、紫外線などの放射線を、シランモノマー３が結合した無機微粒子２が塗布された掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面に照射することで、シランモノマー３を掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面にグラフト重合させると同時に無機微粒子２を結合させる、所謂同時照射グラフト重合により製造される。
【００３７】
また、本実施形態における第二の好適な方法としては、予め、掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面にγ線や、電子線や、紫外線などの放射線を照射した後に、シランモノマー３が結合された無機微粒子２が分散した溶液を塗布して、シランモノマー３と樹脂繊維１とを反応させると同時に無機微粒子２を結合させる所謂前照射グラフト重合により製造される。
【００３８】
本実施形態では、上述したように、固定化する無機微粒子２が分散した溶液を、固定化する掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面に塗布して掃除機用除塵フィルターを製造する。
【００３９】
具体的な無機微粒子２の分散液の塗布方法としては、一般に行われているスピンコート法や、ディップコート法や、スプレーコート法や、キャストコート法や、バーコート法や、マイクログラビアコート法や、グラビアコート法や、または部分的に塗布する方法として、スクリーン印刷法や、パッド印刷法や、オフセット印刷法や、ドライオフセット印刷法や、フレキソ印刷法や、インクジェット印刷法などの様々な方法が用いられ、目的に合った塗布ができれば特に限定されない。
【００４０】
また、シランモノマー３のグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるためには、予め、樹脂繊維１の表面が、コロナ放電処理やプラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理などにより親水化処理されてあっても良い。
【００４１】
上記した製造方法により、シランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜が形成された樹脂繊維１の表面には微細な凹凸が形成される。この微細な凹凸を触針式の表面粗さ計（（株）アルバック製 ＤＥＫＴＡＫ３０３０ＳＴ）により計測すると、算術平均粗さＲａは５〜１５ｎｍ、十点平均粗さＲｚは３０〜１２０ｎｍの表面粗さであった。図３は本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルター１００の断面の一部を拡大し、表面の凹凸状態を模式的に表した図である。このような微細な表面の凹凸形状と、無機微粒子を被覆するシランモノマーとの相乗作用により、土や砂などからなる塵の付着の抑制や付着力が緩和される表面を形成した。
【００４２】
以上説明したように、本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルター１００によれば、樹脂繊維からなる空気と塵埃を分離する除塵フィルターの表面に、シランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜が樹脂表面に形成されていることから、摩擦による帯電も発生せず、また、無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着も抑制され、さらに、付着しても無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着力が緩和されて、軽い衝撃を加えることで簡単に付着した塵が除去可能な、塵離れ性に優れた特徴を発現するので、塵の堆積による目詰まりが抑制できる。また、上記樹脂繊維よりなる除塵フィルターが糸くずや綿埃などの繊維状の埃が絡まり難い構造を有するメッシュ構造体であることから、集塵した塵が簡単にフィルター表面から除去できるものである。
【００４３】
本実施形態によれば、前述したように、メッシュ以外の不織布などの繊維状、布状など、使用目的に合った様々な形態（形状、大きさ等）に無機微粒子からなる薄膜が形成できるので、掃除機用以外の換気扇や、エアコン用フィルター、自動車用エアーエレメント、カーエアコン用フィルター、ヘパフィルターなど、様々なフィルターへの応用が可能となる。
【実施例】
【００４４】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００４５】
＜掃除機用除塵フィルターの作製＞
本実施例での掃除機用除塵フィルターの作製は、電子線照射装置として岩崎電気株式会社製、エレクトロカーテン型、ＣＢ２５０／１５／１８０Ｌ、を用いて実施した。
【００４６】
（実施例１）
市販の二酸化チタン微粒子（テイカ株式会社製、ＭＴ−１００ＨＤ）をメタノールに対して１０．０重量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を微粒子に対して１０．０重量％加えてｐＨを３．０に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径１７ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して１２０℃で加熱してシランモノマーを二酸化チタン微粒子の表面に脱水縮合反応により化学結合させて薄膜を形成した。得られたシランモノマー被覆二酸化チタン微粒子をメタノールに１０．０重量％分散してビーズミルにより平均粒子径２０ｎｍに再度粉砕分散した後、メタノールを加えて固形分を５．０重量％に調整した。
【００４７】
また、メッシュ数が（１）６０、（２）８０、（３）１２０、のポリエステル樹脂製モノフィラメントからなるメッシュ状フィルターをコロナ放電処理した後、上記シランモノマーが結合した二酸化チタン微粒子分散メタノール溶液に１〜２分間浸漬した。次に、余剰の二酸化チタン微粒子分散メタノール溶液をエアーブローして除去し、１２０℃、３分間乾燥した後、二酸化チタン微粒子分散メタノール溶液を塗布した（１）〜（３）のメッシュ状フィルターに電子線を２００ｋＶの加速電圧で５Ｍｒａｄ照射することで、メッシュ表面に、シランモノマーで被覆されたニ酸化チタン微粒子からなる薄膜を結合させて形成した。
【００４８】
（比較例１）
実施例１で用いたメッシュ（１）、（２）、（３）をそのまま用いた。
【００４９】
＜掃除機用メッシュフィルターへの塵付着性評価＞
１０×１０ｃｍの大きさの、シランモノマーで被覆されたニ酸化チタン微粒子の薄膜が形成された（１）〜（３）のメッシュに、JISZ8901に準拠した塵、関東ローム、混合ダスト（コットンリンタ、関東ローム、ケイ砂を含む）をまんべんなく降りかけた後、余剰の塵を軽い衝撃を加えて取り除き、塵の付着前後の重量を測定することで、塵付着性を評価した。結果を表１に示した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
表１の結果が示すように、シランモノマーで被覆されたニ酸化チタン微粒子の薄膜が形成された（１）〜（３）のメッシュでは、JISZ8901に準拠した関東ローム、混合ダストなどの塵は殆ど付着しないことから、除塵性に優れていることが実証された。これに対し、無処理のメッシュでは多量の塵が付着した。
【００５２】
＜掃除機による実装試験＞
（実施例２）
市販されているサイクロン掃除機（日立ホーム＆ライフソリューション株式会社製、たつまきサイクロンＣＶ−ＳＪ１０）のダストケースに付いているメッシュフィルターを外し、実施例１で得られた（２）のメッシュフィルターを装着して、室内で１時間実装試験を行った。試験後、ダストケースを掃除機より外して、ダストケース内に集められた塵を、ダストケースにある蓋を開けて開口部を下にして塵箱に捨てた後、メッシュフィルター部を観察したところ、メッシュの表面には塵の付着は認められなかった。
【００５３】
（比較例２）
実施例２で用いたメッシュフィルターを比較例１の（２）に替えた以外は実施例２の条件で実装試験を実施し、集めた塵を除去した後、メッシュ表面を観察したところ、メッシュの中央部には塵が付着していた。
【００５４】
＜メッシュフィルターの綿埃・糸くず離脱試験＞
一般家庭や事務所などで捕集される塵には、綿埃や糸くずなどの嵩高く重量の小さな塵が比較的多く含まれる。一般家庭で捕集した綿埃や糸くずを多く含む塵を用いて、メッシュフィルターからの塵の離脱試験を行った。掃除機の吸い込みパイプ先端（内径３５ｍｍφ）にメッシュフィルターを取り付け、前記の塵、約１０ｇを吸引してメッシュフィルター先端に堆積させた。その後メッシュフィルター近傍のパイプ部を軽くタッピングし、堆積した塵を離脱させ、メッシュフィルターに絡みつく糸くずの有無を目視により確認した。また試験前後におけるダストケースの重量差より、メッシュフィルターを通過し捕集できない塵の重量を測定した。使用したメッシュフィルターは、実施例１と同様の処理によりメッシュ表面にシランモノマーで被覆された二酸化チタン微粒子からなる薄膜を形成したメッシュ数１４、２０、６０、１２０、２００、２３０の６種類のポリエステル製樹脂モノフィラメントからなるメッシュを用いた。試験の結果を表２に示した。
【００５５】
【表２】
【００５６】
メッシュフィルターへ堆積した綿埃は、軽い振動を与えることにより容易に離脱するが、メッシュ数が２００より大きくなるとメッシュへの糸くずの絡まりが生じており、容易には離脱しなくなる。メッシュ数が２０未満では、メッシュフィルターに捕集されずに通過する塵の重量が増加しており、その結果として、後段に設置されるヘパフィルターへの負荷の増大、目詰まりや吸引力低下等の機能低下を引き起こし、好ましくない。
【００５７】
以上説明したように、本発明の掃除機用除塵フィルターは、樹脂繊維からなる空気と塵埃を分離する除塵フィルターの表面に、シランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜が樹脂表面に形成されていることから、摩擦による帯電も発生せず、また、無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着も抑制され、さらに、付着しても無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着力が緩和されて、軽い衝撃を加えることで簡単に付着した塵が除去可能な、塵離れ性に優れた特徴を発現するので、塵の堆積による目詰まりが抑制できる。また、樹脂繊維よりなる除塵フィルターが糸くずや綿埃などの繊維状の埃が絡まり難い構造を有するメッシュ構造体であることから、集塵した塵が簡単に除塵フィルター表面から除去できるものであり、実用性に優れた除塵フィルターである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルターの部分拡大図である
【図２】本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルターを構成する樹脂繊維の断面の一部を拡大した模式図である
【図３】本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルターを構成する樹脂繊維の断面の一部を拡大した表面の凹凸状態を示す模式図である
【符号の説明】
【００５９】
１：樹脂繊維
２：無機微粒子
３：シランモノマー
５：化学結合
１０：無機微粒子層
１００：掃除機用除塵フィルター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塵や埃が付着し難くて、且つ、付着した塵や埃が簡単に除去できる塵離れ性に優れた掃除機用除塵フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機には塵や埃を集塵袋、一般には紙パックと呼ばれる袋に集塵して除去する方式と、集塵部にダストボックス内で塵や埃と空気を遠心分離によって分離するサイクロン集塵部を設けたサイクロン方式が提案されている。特にサイクロン方式は紙パックが不要でその交換の手間も掛からないこと、また、集塵した集塵部に集めた塵や埃を、集塵部を開閉してゴミ箱に捨てることができることなど、紙パック方式に比べて便利性に優れていることから、近年、多くの製品が開発され商品化されている。
【０００３】
サイクロン方式の掃除機（以下、サイクロン掃除機と呼ぶ）は、強力な旋回気流を形成し、旋回により形成される遠心力を利用して塵や埃を空気と分離して収集する機構であるが、分離した塵や埃は、メッシュ状フィルターとヘパフィルターなどの除塵フィルターを通して最終的に空気と分離されて集塵部内に集められる機構が一般的に採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。また、排気する空気には分離しきれない塵や綿埃などが残存するので、除塵フィルターを通し残存する塵や綿埃を分離しているが、これらの塵が除塵フィルター上に堆積して吸引力の低下を招くことから、堆積した塵が簡単に除去できることを目的に塵離れ性の改善も行われている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開２００１−０２９２８８号公報
【特許文献２】特開２００１−０７８９３８号公報
【特許文献３】特開２００３−３２５３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
掃除機で集塵される塵や埃は、砂や土埃などの微粒子からなる比較的に質量の大きいものと、糸くずや綿埃などの質量の小さいものに分けられる。質量の大きい塵は比較的容易に空気と分離可能であるが、質量の小さい糸くずや綿埃などは分離しきれないで除塵フィルター上に堆積する。よって、特許文献１や２では、除塵フィルター上に質量の小さい糸くずや綿埃が堆積して吸引力の低下を招き、それによりサイクロンとしての機能が低下するなどの問題が発生する。また、特許文献３に記載されているように、堆積した塵や埃を簡単に取り除ことを目的に、除塵フィルターの表面に摩擦帯電を防止するために金属をスパッタリングで形成することも提案されているが、特に高メッシュのメッシュフィルターでは糸くずが絡まってしまい、ブラシなどでも除去ができない場合がある。さらに、関東ロームのような粘土質の土塵では、メッシュフィルターの表面に堆積し固着して帯電防止効果が低下し、他の塵や埃が付着しやすくなると共に、ヘパフィルターの目詰まりの原因ともなり、吸引力の低下を招くなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題を解決し、糸くずや綿埃などが絡まり難く、また、土埃や砂埃などの微粒子からなる塵も付着し難く、且つ、フィルター上に堆積した塵が簡単に除去できる塵離れ性に優れた掃除機用の除塵フィルターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、除塵フィルターの表面にシランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜を形成することで、土や砂などの微粒子からなる塵が付着し難く、また付着しても容易に除去できる塵離れ性に優れた特性を発現することを見出し、さらに、メッシュの厚さや開口率などの構成を特定することで、糸くずや綿埃などの繊維状の塵が絡まりにくくすることが可能な知見を得るに至り、サイクロン掃除機に用いて有用な新規な掃除機用の除塵フィルターを創出した。
【０００７】
すなわち、第一の発明は、空気と塵埃を分離する除塵フィルターであって、除塵フィルターが樹脂繊維からなり、樹脂繊維の表面には、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子からなる薄膜が形成されてなることを特徴とする掃除機用除塵フィルターを提供するものである。
【０００８】
また、第二の発明は、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子同士が化学結合して薄膜を形成するとともに、薄膜を形成するシランモノマーで被覆された無機微粒子と樹脂繊維表面との間が化学結合して薄膜と樹脂繊維とが固着してなることを特徴とする掃除機用除塵フィルターを提供するものである。
【０００９】
さらに、第三の発明は、上記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする掃除機用除塵フィルターを提供するものである。
【００１０】
さらにまた、第四の発明は、上記樹脂繊維からなる除塵フィルターがメッシュ構造体であって、除塵フィルターのメッシュ数が２０〜２００で、除塵フィルターのメッシュ厚さが７０〜４６０μｍで、且つ、除塵フィルターのメッシュ開口率が３９〜６５％であることを特徴とする掃除機用除塵フィルターを提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、樹脂繊維からなる空気と塵埃を分離する除塵フィルターの表面にシランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜が、樹脂表面に形成されていることから、摩擦による帯電も発生せず、また、無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着も抑制され、さらに、付着しても無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着力が緩和されて、軽い衝撃を加えることで簡単に付着した塵が除去可能な、塵離れ性に優れた特徴を発現する。よって、塵の堆積による目詰まりを抑制することが可能となる。
【００１２】
したがって、本発明によれば、サイクロン掃除機での除塵フィルター表面への土や砂埃の付着が防止でき、付着しても簡単に塵が容易に除去できることから、刷毛による除去や洗浄が不必要となり、長期間塵による目詰まりが防止でき、サイクロン掃除機の吸引特性を最大限発揮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルターについて詳述する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルター１００の部分拡大図であり、図２は、本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の断面の一部を拡大した模式図である。本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００は、樹脂繊維１上に無機微粒子２からなる薄膜が形成されることにより構成されている。
【００１５】
なお、図２では本発明の実施形態の一例を判りやすく模式的に示すため、微粒子が１層で形成された図であらわしたが、微粒子が複数重なって微粒子の層を形成してあってもよく、また微粒子同士が化学結合していてもよい。
【００１６】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００に用いられる樹脂繊維１を構成する材料としては、不飽和結合を有するシランモノマー３による化学結合５が可能なものであれば良い。
【００１７】
ここで、樹脂繊維１は、合成樹脂からなる繊維（合成繊維や化学繊維）であって、例えば、ポリエステル繊維や、ポリアミド繊維や、ポリビニルアルコール繊維や、アクリル繊維や、塩化ビニル繊維や、塩化ビニリデン繊維や、ポリオレフィン繊維や、ポリカーボネート繊維や、フッソ繊維や、ポリ尿素繊維や、エラストマー繊維や、また、これら繊維を構成する材料と上記樹脂材料との複合繊維などが挙げられる。
【００１８】
本実施形態での掃除機用除塵フィルター１００は樹脂繊維１によるメッシュ構造体からなり、これらの樹脂繊維１は、モノフィラメント、マルチフィラメントなどが用いられる。また、樹脂繊維１が交差している個所は融着されてあっても無くても良く、さらに、メッシュ構造体全体がカレンダー加工されてあっても良い。
【００１９】
本実施形態でのメッシュ数は、２０〜２００メッシュで、２０メッシュ未満では糸くずや綿埃などの質量の小さい埃が透過し、ヘパフィルターの目詰まりの原因になるので好ましくない。また、２００メッシュより大きい場合には、繊維状の糸くずや綿埃などがメッシュに絡まるので好ましくない。また、メッシュ厚さは、７０〜４６０μｍで、且つ、メッシュ開口率が３９〜６５％であると、糸くずや綿埃などの繊維状の塵がメッシュ構造体に絡まり難くなり、メッシュ上に堆積した塵が簡単に除去できるので、特に好ましい。
【００２０】
メッシュ厚さが７０μm未満ではメッシュの強度が弱く、空気流の圧力によりメッシュが変形したり破壊に至るため好ましくない。また、メッシュ厚さが４６０μmより大きい場合には、メッシュを構成する糸の径が太くなるため所望の開口率を得るのが難しく、かつ縦糸、横糸の交点部での変形が大きく、メッシュ上に堆積した塵を一様に除去する特性が低下する。空気流の圧力損失すなわち掃除機の吸引能力の点からは、メッシュの開口率は大きいほうが望ましいが、掃除機用フィルターとして十分な強度を保持してフィルター機能を発現させるには３９〜６５％が好ましく、特に４５〜５５％が好ましい。
【００２１】
ここでメッシュ数とは、２５．４mm間隔に存在する織物としての縦糸または横糸の数を示す。縦糸および横糸のメッシュ数は等しくとも、また異なっていても良い。またメッシュ開口率とは、メッシュ面に垂直に平行光線を投射した時の投影面において、投射されたメッシュ面積に対する平行光線の透過面積の割合である。
【００２２】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００に用いられる無機微粒子２としては、非金属酸化物として酸化珪素や、金属酸化物として、例えば、酸化マグネシウムや、酸化バリウムや、過酸化バリウムや、酸化アルミニウムや、酸化スズや、酸化チタンや、過酸化チタンや、酸化ジルコニウムや、酸化鉄や、水酸化鉄や、酸化タングステンや、酸化ビスマスや、酸化インジウムなどの酸化物や、酸化チタンバリウムや、酸化コバルトアルミニウム、アルミナーシリカなどの複合酸化物が挙げられる。これらの無機微粒子の結晶性は、非晶性あるいは結晶性のどちらでも良い。
【００２３】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００では、無機微粒子２を、不飽和結合を有するシランモノマー３により、上述した樹脂繊維１上に化学結合５（図中の黒丸部）により固定するものである。
【００２４】
具体的なシランモノマー３が有する不飽和結合としては、ビニル基や、エポキシ基や、スチリル基や、メタクリロ基や、アクリロキシ基や、イソシアネート基などが挙げられる。
【００２５】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００は、反応性に優れたシランモノマー３を用いることで、無機微粒子２を、シランモノマー３が有するシラノール基の脱水縮合反応による無機微粒子２の化学結合５と上記官能基の樹脂繊維１の樹脂表面への、後述するグラフト重合による化学結合５により、樹脂繊維表面に結合せしめた掃除機用除塵フィルターである。
【００２６】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００で用いられるシランモノマー３の一例としては、ビニルトリメトキシシランや、ビニルトリエトキシシランや、ビニルトリアセトキシシランや、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランや、N−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩や、２−（３、４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランや、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランや、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランや、ｐ−スチリルトリメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランや、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランや、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランや、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
【００２７】
これらのシランモノマー３は、一種もしくは二種以上混合して用いられる。その使用形態としては、必要量のシランモノマー３をメタノールやエタノールや、アセトンや、トルエンや、キシレンなどの有機溶剤に溶解して用いられる。また、分散性を改善するために塩酸や、硝酸などの鉱酸などが加えられる。
【００２８】
用いられる溶剤としては、エタノールや、メタノールや、プロパノールやブタノールなどの低級アルコール類や、蟻酸やプロピオン酸などの低級アルキルカルボン酸類や、トルエンやキシレンなどの芳香族化合物、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル類や、メチルセルソルブやエチルセルソルブなどのセロソルブ類を単独または複数組み合わせて用いても良い。
【００２９】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００に用いられる無機微粒子２は、前述したシランモノマー３の溶液に分散した状態で製造に用いられる。無機微粒子２の分散は、ホモミキサーやマグネットスターラーなどを用いた撹拌分散や、ボールミルや、サンドミルや、高速回転ミルや、ジェットミルなどを用いた粉砕・分散、超音波を用いた分散などにより行われる。
【００３０】
また、無機微粒子２は、分散したコロイド状分散液や、粉砕により微粒子化して得られた分散液の状態で、掃除機用除塵フィルター１００の製造に用いられる。無機微粒子２の分散液は、コロイド状分散液や粉砕して得られた分散液に、シランモノマー３を加え、その後、還流下で加熱させながら、無機微粒子２の表面にシランモノマー３を脱水縮合反応により結合させてシランモノマー３からなる薄膜を形成する方法や、粉砕により微粒子化して得られた分散液にシランモノマー３を加えた後、或いは、シランモノマー３を加えて粉砕により微粒子化した後、固液分離して１００℃から１８０℃で加熱してシランモノマーを無機微粒子２の表面に脱水縮合反応により結合させ、次いで、粉砕・解砕して再分散して用いられる。
【００３１】
さらに、無機微粒子２からなる無機微粒子層１０が厚くなると、無機微粒子層１０の応力や使用環境によっては凝集破壊により無機微粒子層１０が劣化することもあるので、還流処理後必要に応じて、不飽和結合を有するシランモノマーや、Si（OR1）4（式中、Ｒ1は炭素数1〜４のアルキル基を示す）で示されるアルコキシラン化合物、一例として、テトラメトキシシランや、テトラエトキシシランなどや、Ｒ2nSi（OR3）4-n（式中、Ｒ2は炭素数1〜６の炭化水素基、Ｒ3は炭素数1〜４のアルキル基、ｎは１〜３の整数を示す）で示されるアルコキシシラン化合物、一例として、メチルトリルメトキシシランや、メチルトリエトキシシランや、ジメチルジエトキシシランや、フェニルトリエトキシシランや、ヘキサメチルジシラザンや、ヘキシルトリメトキシシランなど、他にアルコキシオリゴマーなどが添加されて用いられる。
【００３２】
次に、樹脂繊維１と、上記無機微粒子２とシランモノマー３の混合した溶液とを化学結合する方法について説明する。本実施形態においては、樹脂繊維１と無機微粒子２とを化学結合させる方法として、グラフト重合による結合方法を用いている。
【００３３】
本実施形態の掃除機用除塵フィルター１００におけるグラフト重合としては、例えばパーオキサイド触媒を用いるグラフト重合や、熱や光エネルギーを用いるグラフト重合や、放射線によるグラフト重合（放射線グラフト重合）などが挙げられる。
【００３４】
このうち、重合プロセスの簡便性や、生産スピード等の観点より、放射線グラフト重合が特に適している。ここで、グラフト重合において用いられる放射線としては、α線や、β線や、γ線や、電子線や、紫外線などを挙げることができるが、本実施形態において用いるには、γ線や、電子線や、紫外線が特に適している。
【００３５】
本実施形態でのグラフト重合を用いた掃除機用除塵フィルター１００の製造方法は、以下に記した方法により好適に製造される。
【００３６】
本実施形態における第一の好適な方法としては、シランモノマー３が結合された無機微粒子２が分散した溶液を、結合しようとする掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面に塗布し、必要に応じて溶剤を加熱乾燥などの方法により除去した後、γ線や、電子線や、紫外線などの放射線を、シランモノマー３が結合した無機微粒子２が塗布された掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面に照射することで、シランモノマー３を掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面にグラフト重合させると同時に無機微粒子２を結合させる、所謂同時照射グラフト重合により製造される。
【００３７】
また、本実施形態における第二の好適な方法としては、予め、掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面にγ線や、電子線や、紫外線などの放射線を照射した後に、シランモノマー３が結合された無機微粒子２が分散した溶液を塗布して、シランモノマー３と樹脂繊維１とを反応させると同時に無機微粒子２を結合させる所謂前照射グラフト重合により製造される。
【００３８】
本実施形態では、上述したように、固定化する無機微粒子２が分散した溶液を、固定化する掃除機用除塵フィルター１００の樹脂繊維１の表面に塗布して掃除機用除塵フィルターを製造する。
【００３９】
具体的な無機微粒子２の分散液の塗布方法としては、一般に行われているスピンコート法や、ディップコート法や、スプレーコート法や、キャストコート法や、バーコート法や、マイクログラビアコート法や、グラビアコート法や、または部分的に塗布する方法として、スクリーン印刷法や、パッド印刷法や、オフセット印刷法や、ドライオフセット印刷法や、フレキソ印刷法や、インクジェット印刷法などの様々な方法が用いられ、目的に合った塗布ができれば特に限定されない。
【００４０】
また、シランモノマー３のグラフト重合を効率良く、かつ、均一に行わせるためには、予め、樹脂繊維１の表面が、コロナ放電処理やプラズマ放電処理や、火炎処理や、クロム酸や過塩素酸などの酸化性酸水溶液や水酸化ナトリウムなどを含むアルカリ性水溶液による化学的な処理などにより親水化処理されてあっても良い。
【００４１】
上記した製造方法により、シランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜が形成された樹脂繊維１の表面には微細な凹凸が形成される。この微細な凹凸を触針式の表面粗さ計（（株）アルバック製 ＤＥＫＴＡＫ３０３０ＳＴ）により計測すると、算術平均粗さＲａは５〜１５ｎｍ、十点平均粗さＲｚは３０〜１２０ｎｍの表面粗さであった。図３は本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルター１００の断面の一部を拡大し、表面の凹凸状態を模式的に表した図である。このような微細な表面の凹凸形状と、無機微粒子を被覆するシランモノマーとの相乗作用により、土や砂などからなる塵の付着の抑制や付着力が緩和される表面を形成した。
【００４２】
以上説明したように、本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルター１００によれば、樹脂繊維からなる空気と塵埃を分離する除塵フィルターの表面に、シランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜が樹脂表面に形成されていることから、摩擦による帯電も発生せず、また、無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着も抑制され、さらに、付着しても無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着力が緩和されて、軽い衝撃を加えることで簡単に付着した塵が除去可能な、塵離れ性に優れた特徴を発現するので、塵の堆積による目詰まりが抑制できる。また、上記樹脂繊維よりなる除塵フィルターが糸くずや綿埃などの繊維状の埃が絡まり難い構造を有するメッシュ構造体であることから、集塵した塵が簡単にフィルター表面から除去できるものである。
【００４３】
本実施形態によれば、前述したように、メッシュ以外の不織布などの繊維状、布状など、使用目的に合った様々な形態（形状、大きさ等）に無機微粒子からなる薄膜が形成できるので、掃除機用以外の換気扇や、エアコン用フィルター、自動車用エアーエレメント、カーエアコン用フィルター、ヘパフィルターなど、様々なフィルターへの応用が可能となる。
【実施例】
【００４４】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００４５】
＜掃除機用除塵フィルターの作製＞
本実施例での掃除機用除塵フィルターの作製は、電子線照射装置として岩崎電気株式会社製、エレクトロカーテン型、ＣＢ２５０／１５／１８０Ｌ、を用いて実施した。
【００４６】
（実施例１）
市販の二酸化チタン微粒子（テイカ株式会社製、ＭＴ−１００ＨＤ）をメタノールに対して１０．０重量％、シランモノマーとして３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製、ＫＢＭ−５０３）を微粒子に対して１０．０重量％加えてｐＨを３．０に塩酸で調製した後、ビーズミルにより平均粒子径１７ｎｍに粉砕分散した。その後、凍結乾燥機により固液分離して１２０℃で加熱してシランモノマーを二酸化チタン微粒子の表面に脱水縮合反応により化学結合させて薄膜を形成した。得られたシランモノマー被覆二酸化チタン微粒子をメタノールに１０．０重量％分散してビーズミルにより平均粒子径２０ｎｍに再度粉砕分散した後、メタノールを加えて固形分を５．０重量％に調整した。
【００４７】
また、メッシュ数が（１）６０、（２）８０、（３）１２０、のポリエステル樹脂製モノフィラメントからなるメッシュ状フィルターをコロナ放電処理した後、上記シランモノマーが結合した二酸化チタン微粒子分散メタノール溶液に１〜２分間浸漬した。次に、余剰の二酸化チタン微粒子分散メタノール溶液をエアーブローして除去し、１２０℃、３分間乾燥した後、二酸化チタン微粒子分散メタノール溶液を塗布した（１）〜（３）のメッシュ状フィルターに電子線を２００ｋＶの加速電圧で５Ｍｒａｄ照射することで、メッシュ表面に、シランモノマーで被覆されたニ酸化チタン微粒子からなる薄膜を結合させて形成した。
【００４８】
（比較例１）
実施例１で用いたメッシュ（１）、（２）、（３）をそのまま用いた。
【００４９】
＜掃除機用メッシュフィルターへの塵付着性評価＞
１０×１０ｃｍの大きさの、シランモノマーで被覆されたニ酸化チタン微粒子の薄膜が形成された（１）〜（３）のメッシュに、JISZ8901に準拠した塵、関東ローム、混合ダスト（コットンリンタ、関東ローム、ケイ砂を含む）をまんべんなく降りかけた後、余剰の塵を軽い衝撃を加えて取り除き、塵の付着前後の重量を測定することで、塵付着性を評価した。結果を表１に示した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
表１の結果が示すように、シランモノマーで被覆されたニ酸化チタン微粒子の薄膜が形成された（１）〜（３）のメッシュでは、JISZ8901に準拠した関東ローム、混合ダストなどの塵は殆ど付着しないことから、除塵性に優れていることが実証された。これに対し、無処理のメッシュでは多量の塵が付着した。
【００５２】
＜掃除機による実装試験＞
（実施例２）
市販されているサイクロン掃除機（日立ホーム＆ライフソリューション株式会社製、たつまきサイクロンＣＶ−ＳＪ１０）のダストケースに付いているメッシュフィルターを外し、実施例１で得られた（２）のメッシュフィルターを装着して、室内で１時間実装試験を行った。試験後、ダストケースを掃除機より外して、ダストケース内に集められた塵を、ダストケースにある蓋を開けて開口部を下にして塵箱に捨てた後、メッシュフィルター部を観察したところ、メッシュの表面には塵の付着は認められなかった。
【００５３】
（比較例２）
実施例２で用いたメッシュフィルターを比較例１の（２）に替えた以外は実施例２の条件で実装試験を実施し、集めた塵を除去した後、メッシュ表面を観察したところ、メッシュの中央部には塵が付着していた。
【００５４】
＜メッシュフィルターの綿埃・糸くず離脱試験＞
一般家庭や事務所などで捕集される塵には、綿埃や糸くずなどの嵩高く重量の小さな塵が比較的多く含まれる。一般家庭で捕集した綿埃や糸くずを多く含む塵を用いて、メッシュフィルターからの塵の離脱試験を行った。掃除機の吸い込みパイプ先端（内径３５ｍｍφ）にメッシュフィルターを取り付け、前記の塵、約１０ｇを吸引してメッシュフィルター先端に堆積させた。その後メッシュフィルター近傍のパイプ部を軽くタッピングし、堆積した塵を離脱させ、メッシュフィルターに絡みつく糸くずの有無を目視により確認した。また試験前後におけるダストケースの重量差より、メッシュフィルターを通過し捕集できない塵の重量を測定した。使用したメッシュフィルターは、実施例１と同様の処理によりメッシュ表面にシランモノマーで被覆された二酸化チタン微粒子からなる薄膜を形成したメッシュ数１４、２０、６０、１２０、２００、２３０の６種類のポリエステル製樹脂モノフィラメントからなるメッシュを用いた。試験の結果を表２に示した。
【００５５】
【表２】
【００５６】
メッシュフィルターへ堆積した綿埃は、軽い振動を与えることにより容易に離脱するが、メッシュ数が２００より大きくなるとメッシュへの糸くずの絡まりが生じており、容易には離脱しなくなる。メッシュ数が２０未満では、メッシュフィルターに捕集されずに通過する塵の重量が増加しており、その結果として、後段に設置されるヘパフィルターへの負荷の増大、目詰まりや吸引力低下等の機能低下を引き起こし、好ましくない。
【００５７】
以上説明したように、本発明の掃除機用除塵フィルターは、樹脂繊維からなる空気と塵埃を分離する除塵フィルターの表面に、シランモノマーで被覆された無機微粒子の薄膜が樹脂表面に形成されていることから、摩擦による帯電も発生せず、また、無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着も抑制され、さらに、付着しても無機微粒子の凹凸形状により土や砂などからなる塵の付着力が緩和されて、軽い衝撃を加えることで簡単に付着した塵が除去可能な、塵離れ性に優れた特徴を発現するので、塵の堆積による目詰まりが抑制できる。また、樹脂繊維よりなる除塵フィルターが糸くずや綿埃などの繊維状の埃が絡まり難い構造を有するメッシュ構造体であることから、集塵した塵が簡単に除塵フィルター表面から除去できるものであり、実用性に優れた除塵フィルターである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルターの部分拡大図である
【図２】本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルターを構成する樹脂繊維の断面の一部を拡大した模式図である
【図３】本発明の実施形態の掃除機用除塵フィルターを構成する樹脂繊維の断面の一部を拡大した表面の凹凸状態を示す模式図である
【符号の説明】
【００５９】
１：樹脂繊維
２：無機微粒子
３：シランモノマー
５：化学結合
１０：無機微粒子層
１００：掃除機用除塵フィルター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と塵埃を分離する除塵フィルターであって、前記除塵フィルターが樹脂繊維からなり、該樹脂繊維の表面には、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子からなる薄膜が形成されてなることを特徴とする掃除機用除塵フィルター。
【請求項２】
前記不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子同士が化学結合して前記薄膜を形成するとともに、前記薄膜を形成する前記シランモノマーで被覆された無機微粒子と前記樹脂繊維表面との間が化学結合して前記薄膜と前記樹脂繊維が固着してなることを特徴とする請求項１に記載の掃除機用除塵フィルター。
【請求項３】
前記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の掃除機用除塵フィルター。
【請求項４】
前記樹脂繊維からなる除塵フィルターがメッシュ構造体であって、
前記除塵フィルターのメッシュ数が２０〜２００で、
前記除塵フィルターの厚さが７０μｍ〜４６０μｍで、
且つ、前記除塵フィルターの開口率が３９〜６５％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の掃除機用除塵フィルター。
【請求項１】
空気と塵埃を分離する除塵フィルターであって、前記除塵フィルターが樹脂繊維からなり、該樹脂繊維の表面には、不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子からなる薄膜が形成されてなることを特徴とする掃除機用除塵フィルター。
【請求項２】
前記不飽和結合を有するシランモノマーで被覆された無機微粒子同士が化学結合して前記薄膜を形成するとともに、前記薄膜を形成する前記シランモノマーで被覆された無機微粒子と前記樹脂繊維表面との間が化学結合して前記薄膜と前記樹脂繊維が固着してなることを特徴とする請求項１に記載の掃除機用除塵フィルター。
【請求項３】
前記化学結合は、グラフト重合であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の掃除機用除塵フィルター。
【請求項４】
前記樹脂繊維からなる除塵フィルターがメッシュ構造体であって、
前記除塵フィルターのメッシュ数が２０〜２００で、
前記除塵フィルターの厚さが７０μｍ〜４６０μｍで、
且つ、前記除塵フィルターの開口率が３９〜６５％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の掃除機用除塵フィルター。
【図２】
【図３】
【図１】
【図３】
【図１】
【公開番号】特開２００７−１３６３７７（Ｐ２００７−１３６３７７Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３５５８８（Ｐ２００５−３３５５８８）
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（３９１０１８３４１）ＮＢＣ株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（３９１０１８３４１）ＮＢＣ株式会社 (59)
【Ｆターム（参考）】
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