空気清浄用濾材
【課題】低通気抵抗でダスト保持量が大きく、プリーツ加工時の活性炭脱落が小さいプリーツフィルタ用濾材を提供する。
【解決手段】カバー層間に、活性炭及び熱可塑性樹脂を含む空気清浄用用濾材であって、活性炭が平均粒径４００〜８００μｍ、かつＪＩＳ Ｋ １４７４による硬さが９０％以上のヤシ殻活性炭からなり、上流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径が２０〜１００μｍである空気清浄用濾材。
【解決手段】カバー層間に、活性炭及び熱可塑性樹脂を含む空気清浄用用濾材であって、活性炭が平均粒径４００〜８００μｍ、かつＪＩＳ Ｋ １４７４による硬さが９０％以上のヤシ殻活性炭からなり、上流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径が２０〜１００μｍである空気清浄用濾材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱臭機能を有した空気清浄用濾材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用、家庭用フィルタ等の分野において、濾材の高機能化・多様化の要請が急激に高まっており、脱臭機能を有する空気清浄用濾材の検討が多くなされている。そして、これら空気清浄用濾材として、粒子状または繊維状の吸着剤と接着剤を用いてシート化する方法が多く採用されており、例えば、基材層間に粒状吸着剤と粒状接着剤の混合物を散布し、これを加熱接着してなる吸着濾材が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
かかる吸着濾材は低コストで通気性に優れる吸着性シートが得られるが、吸着剤層と基材シートとの接着が弱いため剥離が生じやすく、プリーツ加工等で外力がかかる場合、あるいはフィルタを高風量下に曝した場合では吸着剤の脱落が大きい等、実用上の問題を有していた。
【０００４】
かかる問題を解決するため、例えば接着シートを用いて吸着剤層と基材を接着した吸着性シートが開示されている（例えば特許文献２）。しかしながら、かかる吸着性シートは、接着シートが通気性を阻害して通気抵抗が高くなり、更には接着面で粉塵が目詰まりしやすい、あるいは吸着性能を阻害するという問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−５０５８号公報
【特許文献２】特開２００２−２７３１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題を背景になされたものであり、低通気抵抗でダスト保持量が大きく、プリーツ加工時の活性炭脱落が小さい空気清浄用濾材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下の通りである。
１．カバー層間に、活性炭及び熱可塑性樹脂を含む空気清浄用濾材であって、活性炭が平均粒径４００〜８００μｍ、かつＪＩＳ Ｋ １４７４による硬さが９０％以上のヤシ殻活性炭からなり、上流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径が２０〜１００μｍである空気清浄用濾材。
２．前記濾材をプリーツ状に成型したフィルタユニット。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による空気清浄用濾材は、低通気抵抗で、ダスト保持量が大きく、プリーツ加工時の活性炭脱落が小さい空気清浄用濾材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の空気清浄用濾材の模式図である。
【図２】本発明中の通気抵抗測定冶具である。
【図３】本発明中の活性炭脱落量測定に使用するフィルタユニットの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の空気清浄用濾材は、カバー層間に、活性炭及び熱可塑性樹脂を含む空気清浄用濾材である。本発明に使用されるカバー層は、織布状、不織布状いずれでも構わない。上流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径は２０〜１００μｍであり、２０〜６０μｍが好ましく、２０〜４５μｍがより好ましい。上流側カバー層は、被処理空気の流入面であるため、構成繊維の平均繊維径が２０μｍより小さいと、繊維間の空隙も狭くなり、空気中の塵埃がカバー層上に堆積し、通気抵抗が急上昇する。平均繊維径が１００μｍより大きいと、特にプリーツ時に活性炭粒子が飛び出すあるいは脱落する。
【００１１】
一方で、下流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径は特に限定されないが、活性炭の脱落を考慮し１０〜３０μｍが好ましい。１０μｍより小さいと通気抵抗が高く、３０μｍより大きいと活性炭の脱落を生じる。
【００１２】
本発明のカバー層を構成する繊維部分の充填密度は０．０５ｇ／ｃｃ以上であることが好ましい。０．０５ｇ／ｃｃより充填密度が低いとプリーツ加工時に熱セットが効かず、プリーツ形状を保つことが難しくなる。より好ましくは０．１５ｇ／ｃｃ以上である。
【００１３】
本発明のカバー層は、厚みが０．１ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍより小さいと目付斑も考慮すると活性炭の抜け、脱落の懸念が生じる。３．０ｍｍより大きいと濾材全体の厚みが大き過ぎ、プリーツ状ユニットとした場合に構造抵抗が大きくなり、結果としてユニット全体での通気抵抗が高くなり過ぎ、実用上問題がある。
【００１４】
本発明のカバー層は、目付量が１５〜１００ｇ／ｍ２であることが好ましく、より好ましくは２０〜８０ｇ／ｍ２である。１５ｇ／ｍ２未満であれば活性炭、及び熱可塑性樹脂の抜けが多くなる。１００ｇ／ｍ２を越えると、シート厚み大きくなり、プリーツ状ユニットとした場合の構造抵抗が大きくなる。
【００１５】
本発明のカバー層を構成する繊維材質は、ポリオレフィン系、レーヨン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、アクリル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート等特に規定はなく、芯鞘繊維を使用しても種々の混合繊維であっても構わない。また、タバコ煙粒子、カーボン粒子、海塩粒子をはじめとするサブミクロン粒子に対する除去効果も増大することができる帯電した不織布、いわゆるエレクトレットシートを基材に使用することもできる。エレクトレットシートを基材とすることにより、ダスト等が吸着層に侵入して吸着層内の細孔が閉塞することを防止し、フィルタ寿命を延長することができるからである。
【００１６】
本発明のカバー層の繊維配向は、特に限定はなく、例えば不織布状であればランダム状、クロス状、パラレル状いずれでも構わない。
【００１７】
本発明においてカバー層間、活性炭層との接着には、熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂として種類はポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリエステル系、エチレンーアクリル共重合体、ポリアクリレート、ポリアーレン、ポリアクリル、ポリジエン、エチレンー酢酸ビニル、ＰＶＣ、ＰＳ等があげられる。
【００１８】
熱可塑性樹脂の大きさは、粉末状の樹脂は平均で１〜４０μｍ（以下、「粉末状熱可塑性樹脂」と呼ぶ場合がある）の粒径が好ましい。より好ましくは５〜３０μｍである。さらに好ましくは１〜４０μｍの範囲に９５重量％以上が含まれることである。かかる範囲の粒子径であれば、熱可塑性樹脂が、活性炭の表面細孔を塞ぐことを低減できる一方、活性炭との混合時にファンデルワールス力や静電気力による活性炭への予備接着が有効になされ、均一に分散することができ、活性炭層内、及びカバー層との接着性を良好にできるからである。
【００１９】
粉末状熱可塑性樹脂の形状は特に規定はないが、球状、破砕状、繊維状等があげられる。粉末状熱可塑性樹脂の融点は、移動車両等の室内の環境温度等考慮すると８０℃以上が好ましい。より好ましくは９０℃以上である。
【００２０】
粉末状熱可塑性樹脂の溶融時の流動性はＪＩＳ Ｋ−７２１０記載のＭＩ値で、１〜８０ｇ／１０ｍｉｎが好ましい。より好ましくは３〜３０ｇ／１０ｍｉｎである。かかる範囲であれば、吸着剤の表面の閉塞を防止しつつ、活性炭層とカバー層を強固に接着することができるからである。
【００２１】
粉末状、粒状とも熱可塑性樹脂の使用量は、活性炭に対して１〜５０重量％使用するのが好ましい。より好ましくは３〜３０重量％である。かかる範囲内であれば、カバー層との接着力、通気抵抗、脱臭性能に優れる脱臭濾材が得られるからである。
粉末状、粒状とも熱可塑性粉末樹脂の粒径調整法は、機械粉砕、冷凍粉砕、化学調整法等があげられる。また最終的に篩にかけ一定粒径を得ることができるが、一定の粒径を確保できる方法であれば特に限定されない。
【００２２】
本発明の空気清浄用濾材の構成単位としては、上流側カバー層／活性炭及び粉末状熱可塑性樹脂の混合粉粒体／下流側カバー層である。当然ながら、前記積層体にさらに活性炭と粉末状熱可塑性樹脂の混合粉粒体を配置し、カバー層を繰り返し積層一体化することも可能である。
【００２３】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭の平均粒子径は、通気性、ダスト保持性、吸着材の脱落、シート加工性等を考慮して、ＪＩＳ Ｋ １４７４活性炭試験方法に基づいた質量平均径にて４００〜８００μｍである。好ましくは、４５０〜７５０μｍである。平均粒子径が４００μｍ未満の場合には、一定の脱臭性能を得るのに通気抵抗が大きくなりすぎ、また、同時にシート充填密度が高くなりやすく、ダスト供給時に早期の通気抵抗上昇を引き起こす原因にもなり好ましくない。平均粒子径が８００μｍを越える場合には、脱臭性能が極端に低くなり、更には厚みが大きくなる為、プリーツユニットとしての構造抵抗が高くなるので好ましくない。なお、上記の粒状活性炭は、通常の分級機を使用して所定の粒度調整をすることにより、得ることが可能である。
【００２４】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭は、ＪＩＳ Ｋ １４７４活性炭試験方法にて硬さ９０％以上を有するヤシ殻活性炭が用いられる。好ましくは硬さ９５％以上のヤシ殻活性炭である。硬さが９０％未満であるとシート加工時やプリーツ加工時に活性炭が破砕され、濾材表面やプリーツ頂点から活性炭の脱落が発生する。
【００２５】
活性炭原料としては、ヤシ殻の他に木質系、石炭系、ピッチ系などが知られているが、ヤシ殻活性炭の細孔は他の原料と比較して小さい細孔の比率が多く、不純物である灰分も少ない。つまり、ヤシ殻活性炭は細孔が小さいために吸着した臭気分子に対して効果的に細孔壁との分子間力が働き、吸着した臭気分子を脱離させにくい特徴がある。また灰分が少ないことから重量当たりの臭気吸着性能も高い。
【００２６】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭のＪＩＳ Ｋ １４７４に準拠して測定したときのトルエン吸着量は、２０重量％以上が好ましい。悪臭ガス等の無極性のガス状及び液状物質に対して高い吸着性能を必要とするためである。
【００２７】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭の吸着層１層あたりの重量は、２０〜５００ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましい。かかる範囲であれば充分な吸着性能が得られるだけでなく、通気抵抗においても低く抑えることができるためである。
【００２８】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭は、極性物質やアルデヒド類の吸着性能を向上することを目的として、薬品処理を施して用いてもよい。
ガス薬品処理に用いられる薬品としては、アルデヒド系ガスやNＯx等の窒素化合物、ＳＯｘ等の硫黄化合物、酢酸等の酸性の極性物質に対しては、例えばエタノールアミン、ポリエチレンイミン、アニリン、Ｐ−アニシジン、スルファニル酸等のアミン系薬剤や水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸グアニジン、リン酸グアニジン、アミノグアニジン硫酸塩、５．５−ジメチルヒダントイン、ベンゾグアナミン、２．２−イミノジエタノール、２．２．２−ニトロトリエタノール、エタノールアミン塩酸塩、２−アミノエタノール、２．２−イミノジエタノール塩酸塩、Ｐ−アミノ安息香酸、スルファニル酸ナトリウム、L−アルギニン、メチルアミン塩酸塩、セミカルバジド塩酸塩、ヒドラジン、ヒドロキノン、硫酸ヒドロキシルアミン、過マンガン酸塩、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が好適に用いられ、アンモニア、メチルアミン、トリメチルアミン、ピリジン等の塩基性の極性物質に対しては、例えば、リン酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸、酒石酸等が好適に用いられる。なお、薬品処理は、例えば、活性炭に薬品を担持させたり、添着することにより行う。また、活性炭に直接薬品を処理する以外に、シート面表面付近に通常のコーティング法等で添着加工する方法やシート全体に含浸添着することも可能である。この際、アルギン酸ソーダやポリエチレンオキサイド等の増粘剤を混入した薬品水溶液をつくり、これを担持、添着を実施する方法もできる。この方法では水への溶解度が低い薬品を担持、添着し、更に薬品の脱落を抑制するのにも有効である。
【００２９】
本発明の空気清浄用濾材は、抗菌剤、抗かび剤、抗ウイルス剤、難燃剤等の付随的機能を有する成分等を含めて構成してもよい。これらの成分は繊維類や不織布、織物中に練り込んでも、後加工で添着、及び担持して付与してもよい。例えば、難燃剤を含めて構成することにより、ＦＭＶＳＳ．３０２で規定されている遅燃性の基準やＵＬ難燃規格に合致した空気清浄用濾材を製造することが可能である。
上記の付随的機能を有する成分は、活性炭等へ添着又は担持してもよい。但し、この際には、活性炭本来の吸着機能を損なわないよう留意する必要がある。また、カバー層や通気性シート等の繊維に吸着性能を有する機能を付与、例えば、酸やアルカリの薬剤を添着したりイオン交換繊維等を用いることにより、脱臭機能を強化することも可能である。
【００３０】
空気清浄用濾材の基本的な製法について説明する。まず、活性炭及び粉末状熱可塑性樹脂を所定の重量秤量し、シェーカー（撹拌器）に入れ、約１０分間回転速度３０ｒｐｍで撹拌する。この際の水分率は混合物重量の１５％以内が好ましい。この時点で粉末状熱可塑性樹脂が活性炭表面に仮接着された混合物となっている。次に、この混合粉粒体をカバー層の上に散布後、通気性シート（カバー層）を積層し、熱プレス処理を実施する。熱プレスの際のシート表面温度は熱可塑性粉末樹脂融点の３〜３０℃、好ましくは５〜２０℃高い程度が好ましい。別法として、活性炭と粉末状熱可塑性樹脂を予め混合した混合粉体をカバー層の上に散布後、更に粒状熱可塑性樹脂を一定量散布し、更に通気性シート（カバー層）を積層後、熱プレス処理を実施する方法、あるいはカバー層に予め粒状熱可塑性樹脂を固着させておき、このシートを上述したカバー層として、この上に活性炭と粉末状熱可塑性樹脂を予め混合した混合粉体を散布、あるいは通気性シート（カバー層）に使用し、熱プレス処理を実施して空気清浄用濾材を得ることもできる。
【００３１】
また、熱処理する前に赤外線等で予め予備加熱し、仮接着しておけば、プレス時におこりがちな混合粉粒体の不規則な流動も生じず、より分散性が良好な空気清浄用濾材が製造できる。赤外線による熱処理は、気流などを起こさず、混合粉粒体を静置した状態で加熱することができ、混合粉粒体の飛散などを防止することができる。
最終的に熱プレスしシート製造するにはよく使用されるロール間熱プレス法、あるいは上下ともフラットな熱ベルトコンベヤー間にはさみこむフラットベッドラミネート法等があげられる。より均一な厚み、接着状態をつくりだすには後者の方がより好ましい。また、本特許で記載するカバー層と上記製法の特徴の組み合わせにより、活性炭同志の過度の結着を抑制することができると同時に、基材不織布との実用上充分な接着強力を得ることができる。
【００３２】
本発明で得られた空気清浄用濾材は、プリーツ形状に加工するのに好適である。プリーツ形状への加工方法は特に限定されずレシプロ方式、ロータリー方式、ストライピング方式等、広く利用できる。プリーツ形状に加工することによって単位面積あたりの濾材折り込み量を増やせる為、脱臭性能やダスト保持性能を飛躍的に向上させることができる。
【００３３】
本発明の空気清浄用濾材を使用したプリーツ状フィルタユニットの厚みは、１０〜４００ｍｍが好ましい。カーエアコンに内蔵装着をはじめとする車載用途や家庭用空気清浄機であれば、通常の内部スペースの関係から、１０〜６０ｍｍ程度、ビル空調用途へよく設置される大型のフィルタユニットであれば４０〜４００ｍｍ程度が収納スペースから考えると好ましい。
【００３４】
本発明のフィルタユニットのひだ山頂点間隔は、２〜３０ｍｍが好ましい。２ｍｍ以下ではひだ山間が密着しすぎでデッドスペースが多く、効率的にシートを活用できなくなるため好ましくない。一方、３０ｍｍを越えると濾材折り込み面積が小さくなるためフィルタ厚みに応じた除去効果を得ることができなくなるため好ましくない。
【実施例】
【００３５】
以下本発明を実施例によって、さらに詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に沿って設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
なお、実施例中の数値は以下のような方法で測定した値である。
【００３６】
（平均繊維径）
不織布の表面の走査型電子顕微鏡写真（倍率１００倍）を撮影し、その写真からｎ＝３０にて繊維径を測定した平均値を算出した。
【００３７】
（目付）
２００ｍｍ×２００ｍｍの試料を使用し、８０℃の恒温槽中に３０分放置後、デシケータ（乾燥剤：シリカゲル）中で３０分放置する。その後取り出し、感量１０ｍｇの化学天秤で測定して、ｍ２当りの重量に換算した。
【００３８】
（平均粒径）
ＪＩＳ Ｋ １４７４活性炭試験方法に基づき測定を行い、質量平均径を求めた。
【００３９】
（活性炭硬さ）
ＪＩＳ Ｋ １４７４活性炭試験方法に基づき測定を行った。
【００４０】
（通気抵抗）
（図２）に示す測定冶具により、試料大きさφ７５ｍｍ、有効濾過面積φ５０．５ｍｍ、濾材通過風速５０ｃｍ／ｓｅｃの条件下で測定した。
【００４１】
（厚み）
荷重６８６Ｐａの圧力を加えた時の値を測定した。
【００４２】
（ダスト保持量、ダスト集塵効率）
濾材単板をダクト内に設置し、濾材通過風速が５０ｃｍ／ｓｅｃになるよう大気を通気させ、濾材上流側から、ＪＩＳ Ｚ ８９０１記載の１５種粉塵を７０ｍｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａ上昇するまで粉塵を負荷した。この時の濾材単位面積あたりのダスト捕集量をダスト保持量とした。
また、次式により集塵効率を求めた。
ダスト集塵効率［％］＝ダスト保持量÷ダスト供給量×１００
【００４３】
（活性炭脱落量）
２００ｍｍ幅で作成した濾材をプリーツ折り高さが２８ｍｍになるように山谷交互スジ付け方式にてプリーツ加工を実施した。プリーツ加工品を３０山でカットし、カット端面から活性炭が脱落しないようにヒートシール処理を施した。プリーツカット品に２００ｍｍ×３０ｍｍ、厚み１ｍｍの枠体用不織布をプリーツピッチが等間隔になるように周囲４面に貼り付けフィルタユニットとした（図３）。
作成したフィルタユニットを地面に水平方向に配置し、高さ５０ｃｍから平滑でクリーンな台上に自由落下させ、これを上下それぞれ３回繰り返しフィルタユニットから脱落した活性炭の重量を測定し、これを活性炭脱落量とした。
【００４４】
（トルエン脱臭性能）
２５℃、相対湿度５０％雰囲気中で、８０ｐｐｍのトルエンガスを風速２０ｃｍ／ｓｅｃにて試験濾材に通風した。通風１分後に濾材の上下流の濃度をそれぞれガステック製検知管で測定し、上流側のガス濃度から下流側のガス濃度を減じた値を上流側のガス濃度で除した値の百分率で示した。測定は６ｃｍ×６ｃｍに切り取った濾材単板サンプルで行った。
【００４５】
［実施例１］
平均繊維径３５μｍ、目付６５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径５００μｍ、硬さ９７％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１０８０ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂として、エチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層に総量３３０ｇ／ｍ２（活性炭３００ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その上にスパンボンド法により作成したポリエチレン／ポリエステル系芯鞘長繊維不織布（平均２０μｍ、目付２０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍ）を重ね合わせ、テフロン（登録商標）／ガラス製のベルト間に挟み込み、このベルト間隔を０．５ｍｍ、圧力１００ｋＰａに設定し１４０℃、３０秒間熱プレス加工実施した。その後冷却し所望の空気清浄用濾材を得た。
【００４６】
［実施例２］
平均繊維径４５μｍ、目付６０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径７３０μｍ、硬さ９７％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積９５０ｍ２／ｇであるヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂として住友精化製フロービーズＥＡ２０９（エチレン−アクリル酸共重合、平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層に総量３４１ｇ／ｍ２（活性炭３１０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００４７】
［実施例３］
平均繊維径４０μｍ、目付６５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層とし、それにポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層して用いた。
活性炭として、平均粒径５６０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１１００ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．３の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層と積層した熱接着性シート上に総量２９７ｇ／ｍ２（活性炭２７０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００４８】
［実施例４］
平均繊維径２２μｍ、目付５５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層とし、それにポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層して用いた。
活性炭として、平均粒径４５０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１０２０ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．３の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層と積層した熱接着性シート上に総量２７５ｇ／ｍ２（活性炭２５０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００４９】
［実施例５］
平均繊維径４０μｍ、目付６５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層とし、それにポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層して用いた。
活性炭として、平均粒径６１０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１１００ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．３の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層と積層した熱接着性シート上に総量２９７ｇ／ｍ２（活性炭２７０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５０】
［比較例１］
平均繊維径１５μｍ、目付６５ｇ／ｍ２、厚み０．１ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径５６０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積９９０ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量３００ｇ／ｍ２（活性炭２７３ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５１】
［比較例２］
平均繊維径１１０μｍ、目付７０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径５６０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１０００ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量２９８ｇ／ｍ２（活性炭２７１ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５２】
［比較例３］
平均繊維径５５μｍ、目付６０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径３００μｍ、硬さ９５％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１０２０ｍ２／ｇであるヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量２９７ｇ／ｍ２（活性炭２７０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５３】
［比較例４］
平均繊維径５５μｍ、目付５５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布に、ポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層し上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径８６０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積９６８ｍ２／ｇであるヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．３の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量２９７ｇ／ｍ２（活性炭２７０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５４】
［比較例５］
平均繊維径５５μｍ、目付５５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布に、ポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層し上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径４９０μｍ、硬さ８８％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１６１８ｍ２／ｇであるヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．５の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量２７５ｇ／ｍ２（活性炭２５０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５５】
［比較例６］
平均繊維径５５μｍ、目付５５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布に、ポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層し上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径５５０μｍ、硬さ８５％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１３０１ｍ２／ｇである石炭系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．５の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量３０１ｇ／ｍ２（活性炭２７４ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５６】
以上、実施例および比較例にて得られた空気清浄用濾材について通気抵抗、厚み、ダスト保持量、ダスト集塵効率、活性炭脱落量、トルエン脱臭性能の評価を実施した。実施した結果を表１および表２に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
【表２】
【００５９】
実施例１〜４は通気抵抗が低く、さらに上流カバー層の繊維径と活性炭粒径が好適に設計されているため、上流カバー層のダストの目詰まりが抑制され、また活性炭部の空隙に効果的にダストが保持されていることからダスト保持量が大きい。プリーツ加工時の折り目において、カバー層の破れや活性炭の破砕が無いため、活性炭脱落量も小さい。
一方、比較例１では上流カバー層の繊維径が小さすぎるため、に活性炭脱落量は少ないが、通気抵抗が高く、ダスト保持量も非常に小さい。比較例２では、上流カバー層の繊維径が大きすぎ、活性炭の脱落が大きい。比較例３、４では活性炭の硬度が低いために、濾材加工時およびプリーツ加工時に活性炭の破砕が発生し、活性炭脱落量が多い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上述べた如く、本発明の空気清浄用濾材は、低通気抵抗でダスト保持量が大きく、プリーツ加工時の活性炭脱落が小さい濾材を提供するものであり産業界に貢献することが大である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 空気清浄用濾材
２ 上流側カバー層
３ 活性炭／粉末状熱可塑性樹脂
４ 下流側カバー層
５ プリーツユニット
６ 枠体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱臭機能を有した空気清浄用濾材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用、家庭用フィルタ等の分野において、濾材の高機能化・多様化の要請が急激に高まっており、脱臭機能を有する空気清浄用濾材の検討が多くなされている。そして、これら空気清浄用濾材として、粒子状または繊維状の吸着剤と接着剤を用いてシート化する方法が多く採用されており、例えば、基材層間に粒状吸着剤と粒状接着剤の混合物を散布し、これを加熱接着してなる吸着濾材が開示されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
かかる吸着濾材は低コストで通気性に優れる吸着性シートが得られるが、吸着剤層と基材シートとの接着が弱いため剥離が生じやすく、プリーツ加工等で外力がかかる場合、あるいはフィルタを高風量下に曝した場合では吸着剤の脱落が大きい等、実用上の問題を有していた。
【０００４】
かかる問題を解決するため、例えば接着シートを用いて吸着剤層と基材を接着した吸着性シートが開示されている（例えば特許文献２）。しかしながら、かかる吸着性シートは、接着シートが通気性を阻害して通気抵抗が高くなり、更には接着面で粉塵が目詰まりしやすい、あるいは吸着性能を阻害するという問題を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−５０５８号公報
【特許文献２】特開２００２−２７３１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の課題を背景になされたものであり、低通気抵抗でダスト保持量が大きく、プリーツ加工時の活性炭脱落が小さい空気清浄用濾材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下の通りである。
１．カバー層間に、活性炭及び熱可塑性樹脂を含む空気清浄用濾材であって、活性炭が平均粒径４００〜８００μｍ、かつＪＩＳ Ｋ １４７４による硬さが９０％以上のヤシ殻活性炭からなり、上流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径が２０〜１００μｍである空気清浄用濾材。
２．前記濾材をプリーツ状に成型したフィルタユニット。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による空気清浄用濾材は、低通気抵抗で、ダスト保持量が大きく、プリーツ加工時の活性炭脱落が小さい空気清浄用濾材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の空気清浄用濾材の模式図である。
【図２】本発明中の通気抵抗測定冶具である。
【図３】本発明中の活性炭脱落量測定に使用するフィルタユニットの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の空気清浄用濾材は、カバー層間に、活性炭及び熱可塑性樹脂を含む空気清浄用濾材である。本発明に使用されるカバー層は、織布状、不織布状いずれでも構わない。上流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径は２０〜１００μｍであり、２０〜６０μｍが好ましく、２０〜４５μｍがより好ましい。上流側カバー層は、被処理空気の流入面であるため、構成繊維の平均繊維径が２０μｍより小さいと、繊維間の空隙も狭くなり、空気中の塵埃がカバー層上に堆積し、通気抵抗が急上昇する。平均繊維径が１００μｍより大きいと、特にプリーツ時に活性炭粒子が飛び出すあるいは脱落する。
【００１１】
一方で、下流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径は特に限定されないが、活性炭の脱落を考慮し１０〜３０μｍが好ましい。１０μｍより小さいと通気抵抗が高く、３０μｍより大きいと活性炭の脱落を生じる。
【００１２】
本発明のカバー層を構成する繊維部分の充填密度は０．０５ｇ／ｃｃ以上であることが好ましい。０．０５ｇ／ｃｃより充填密度が低いとプリーツ加工時に熱セットが効かず、プリーツ形状を保つことが難しくなる。より好ましくは０．１５ｇ／ｃｃ以上である。
【００１３】
本発明のカバー層は、厚みが０．１ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍより小さいと目付斑も考慮すると活性炭の抜け、脱落の懸念が生じる。３．０ｍｍより大きいと濾材全体の厚みが大き過ぎ、プリーツ状ユニットとした場合に構造抵抗が大きくなり、結果としてユニット全体での通気抵抗が高くなり過ぎ、実用上問題がある。
【００１４】
本発明のカバー層は、目付量が１５〜１００ｇ／ｍ２であることが好ましく、より好ましくは２０〜８０ｇ／ｍ２である。１５ｇ／ｍ２未満であれば活性炭、及び熱可塑性樹脂の抜けが多くなる。１００ｇ／ｍ２を越えると、シート厚み大きくなり、プリーツ状ユニットとした場合の構造抵抗が大きくなる。
【００１５】
本発明のカバー層を構成する繊維材質は、ポリオレフィン系、レーヨン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、アクリル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート等特に規定はなく、芯鞘繊維を使用しても種々の混合繊維であっても構わない。また、タバコ煙粒子、カーボン粒子、海塩粒子をはじめとするサブミクロン粒子に対する除去効果も増大することができる帯電した不織布、いわゆるエレクトレットシートを基材に使用することもできる。エレクトレットシートを基材とすることにより、ダスト等が吸着層に侵入して吸着層内の細孔が閉塞することを防止し、フィルタ寿命を延長することができるからである。
【００１６】
本発明のカバー層の繊維配向は、特に限定はなく、例えば不織布状であればランダム状、クロス状、パラレル状いずれでも構わない。
【００１７】
本発明においてカバー層間、活性炭層との接着には、熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂として種類はポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリエステル系、エチレンーアクリル共重合体、ポリアクリレート、ポリアーレン、ポリアクリル、ポリジエン、エチレンー酢酸ビニル、ＰＶＣ、ＰＳ等があげられる。
【００１８】
熱可塑性樹脂の大きさは、粉末状の樹脂は平均で１〜４０μｍ（以下、「粉末状熱可塑性樹脂」と呼ぶ場合がある）の粒径が好ましい。より好ましくは５〜３０μｍである。さらに好ましくは１〜４０μｍの範囲に９５重量％以上が含まれることである。かかる範囲の粒子径であれば、熱可塑性樹脂が、活性炭の表面細孔を塞ぐことを低減できる一方、活性炭との混合時にファンデルワールス力や静電気力による活性炭への予備接着が有効になされ、均一に分散することができ、活性炭層内、及びカバー層との接着性を良好にできるからである。
【００１９】
粉末状熱可塑性樹脂の形状は特に規定はないが、球状、破砕状、繊維状等があげられる。粉末状熱可塑性樹脂の融点は、移動車両等の室内の環境温度等考慮すると８０℃以上が好ましい。より好ましくは９０℃以上である。
【００２０】
粉末状熱可塑性樹脂の溶融時の流動性はＪＩＳ Ｋ−７２１０記載のＭＩ値で、１〜８０ｇ／１０ｍｉｎが好ましい。より好ましくは３〜３０ｇ／１０ｍｉｎである。かかる範囲であれば、吸着剤の表面の閉塞を防止しつつ、活性炭層とカバー層を強固に接着することができるからである。
【００２１】
粉末状、粒状とも熱可塑性樹脂の使用量は、活性炭に対して１〜５０重量％使用するのが好ましい。より好ましくは３〜３０重量％である。かかる範囲内であれば、カバー層との接着力、通気抵抗、脱臭性能に優れる脱臭濾材が得られるからである。
粉末状、粒状とも熱可塑性粉末樹脂の粒径調整法は、機械粉砕、冷凍粉砕、化学調整法等があげられる。また最終的に篩にかけ一定粒径を得ることができるが、一定の粒径を確保できる方法であれば特に限定されない。
【００２２】
本発明の空気清浄用濾材の構成単位としては、上流側カバー層／活性炭及び粉末状熱可塑性樹脂の混合粉粒体／下流側カバー層である。当然ながら、前記積層体にさらに活性炭と粉末状熱可塑性樹脂の混合粉粒体を配置し、カバー層を繰り返し積層一体化することも可能である。
【００２３】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭の平均粒子径は、通気性、ダスト保持性、吸着材の脱落、シート加工性等を考慮して、ＪＩＳ Ｋ １４７４活性炭試験方法に基づいた質量平均径にて４００〜８００μｍである。好ましくは、４５０〜７５０μｍである。平均粒子径が４００μｍ未満の場合には、一定の脱臭性能を得るのに通気抵抗が大きくなりすぎ、また、同時にシート充填密度が高くなりやすく、ダスト供給時に早期の通気抵抗上昇を引き起こす原因にもなり好ましくない。平均粒子径が８００μｍを越える場合には、脱臭性能が極端に低くなり、更には厚みが大きくなる為、プリーツユニットとしての構造抵抗が高くなるので好ましくない。なお、上記の粒状活性炭は、通常の分級機を使用して所定の粒度調整をすることにより、得ることが可能である。
【００２４】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭は、ＪＩＳ Ｋ １４７４活性炭試験方法にて硬さ９０％以上を有するヤシ殻活性炭が用いられる。好ましくは硬さ９５％以上のヤシ殻活性炭である。硬さが９０％未満であるとシート加工時やプリーツ加工時に活性炭が破砕され、濾材表面やプリーツ頂点から活性炭の脱落が発生する。
【００２５】
活性炭原料としては、ヤシ殻の他に木質系、石炭系、ピッチ系などが知られているが、ヤシ殻活性炭の細孔は他の原料と比較して小さい細孔の比率が多く、不純物である灰分も少ない。つまり、ヤシ殻活性炭は細孔が小さいために吸着した臭気分子に対して効果的に細孔壁との分子間力が働き、吸着した臭気分子を脱離させにくい特徴がある。また灰分が少ないことから重量当たりの臭気吸着性能も高い。
【００２６】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭のＪＩＳ Ｋ １４７４に準拠して測定したときのトルエン吸着量は、２０重量％以上が好ましい。悪臭ガス等の無極性のガス状及び液状物質に対して高い吸着性能を必要とするためである。
【００２７】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭の吸着層１層あたりの重量は、２０〜５００ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましい。かかる範囲であれば充分な吸着性能が得られるだけでなく、通気抵抗においても低く抑えることができるためである。
【００２８】
本発明の空気清浄用濾材に用いられる活性炭は、極性物質やアルデヒド類の吸着性能を向上することを目的として、薬品処理を施して用いてもよい。
ガス薬品処理に用いられる薬品としては、アルデヒド系ガスやNＯx等の窒素化合物、ＳＯｘ等の硫黄化合物、酢酸等の酸性の極性物質に対しては、例えばエタノールアミン、ポリエチレンイミン、アニリン、Ｐ−アニシジン、スルファニル酸等のアミン系薬剤や水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸グアニジン、リン酸グアニジン、アミノグアニジン硫酸塩、５．５−ジメチルヒダントイン、ベンゾグアナミン、２．２−イミノジエタノール、２．２．２−ニトロトリエタノール、エタノールアミン塩酸塩、２−アミノエタノール、２．２−イミノジエタノール塩酸塩、Ｐ−アミノ安息香酸、スルファニル酸ナトリウム、L−アルギニン、メチルアミン塩酸塩、セミカルバジド塩酸塩、ヒドラジン、ヒドロキノン、硫酸ヒドロキシルアミン、過マンガン酸塩、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が好適に用いられ、アンモニア、メチルアミン、トリメチルアミン、ピリジン等の塩基性の極性物質に対しては、例えば、リン酸、クエン酸、リンゴ酸、アスコルビン酸、酒石酸等が好適に用いられる。なお、薬品処理は、例えば、活性炭に薬品を担持させたり、添着することにより行う。また、活性炭に直接薬品を処理する以外に、シート面表面付近に通常のコーティング法等で添着加工する方法やシート全体に含浸添着することも可能である。この際、アルギン酸ソーダやポリエチレンオキサイド等の増粘剤を混入した薬品水溶液をつくり、これを担持、添着を実施する方法もできる。この方法では水への溶解度が低い薬品を担持、添着し、更に薬品の脱落を抑制するのにも有効である。
【００２９】
本発明の空気清浄用濾材は、抗菌剤、抗かび剤、抗ウイルス剤、難燃剤等の付随的機能を有する成分等を含めて構成してもよい。これらの成分は繊維類や不織布、織物中に練り込んでも、後加工で添着、及び担持して付与してもよい。例えば、難燃剤を含めて構成することにより、ＦＭＶＳＳ．３０２で規定されている遅燃性の基準やＵＬ難燃規格に合致した空気清浄用濾材を製造することが可能である。
上記の付随的機能を有する成分は、活性炭等へ添着又は担持してもよい。但し、この際には、活性炭本来の吸着機能を損なわないよう留意する必要がある。また、カバー層や通気性シート等の繊維に吸着性能を有する機能を付与、例えば、酸やアルカリの薬剤を添着したりイオン交換繊維等を用いることにより、脱臭機能を強化することも可能である。
【００３０】
空気清浄用濾材の基本的な製法について説明する。まず、活性炭及び粉末状熱可塑性樹脂を所定の重量秤量し、シェーカー（撹拌器）に入れ、約１０分間回転速度３０ｒｐｍで撹拌する。この際の水分率は混合物重量の１５％以内が好ましい。この時点で粉末状熱可塑性樹脂が活性炭表面に仮接着された混合物となっている。次に、この混合粉粒体をカバー層の上に散布後、通気性シート（カバー層）を積層し、熱プレス処理を実施する。熱プレスの際のシート表面温度は熱可塑性粉末樹脂融点の３〜３０℃、好ましくは５〜２０℃高い程度が好ましい。別法として、活性炭と粉末状熱可塑性樹脂を予め混合した混合粉体をカバー層の上に散布後、更に粒状熱可塑性樹脂を一定量散布し、更に通気性シート（カバー層）を積層後、熱プレス処理を実施する方法、あるいはカバー層に予め粒状熱可塑性樹脂を固着させておき、このシートを上述したカバー層として、この上に活性炭と粉末状熱可塑性樹脂を予め混合した混合粉体を散布、あるいは通気性シート（カバー層）に使用し、熱プレス処理を実施して空気清浄用濾材を得ることもできる。
【００３１】
また、熱処理する前に赤外線等で予め予備加熱し、仮接着しておけば、プレス時におこりがちな混合粉粒体の不規則な流動も生じず、より分散性が良好な空気清浄用濾材が製造できる。赤外線による熱処理は、気流などを起こさず、混合粉粒体を静置した状態で加熱することができ、混合粉粒体の飛散などを防止することができる。
最終的に熱プレスしシート製造するにはよく使用されるロール間熱プレス法、あるいは上下ともフラットな熱ベルトコンベヤー間にはさみこむフラットベッドラミネート法等があげられる。より均一な厚み、接着状態をつくりだすには後者の方がより好ましい。また、本特許で記載するカバー層と上記製法の特徴の組み合わせにより、活性炭同志の過度の結着を抑制することができると同時に、基材不織布との実用上充分な接着強力を得ることができる。
【００３２】
本発明で得られた空気清浄用濾材は、プリーツ形状に加工するのに好適である。プリーツ形状への加工方法は特に限定されずレシプロ方式、ロータリー方式、ストライピング方式等、広く利用できる。プリーツ形状に加工することによって単位面積あたりの濾材折り込み量を増やせる為、脱臭性能やダスト保持性能を飛躍的に向上させることができる。
【００３３】
本発明の空気清浄用濾材を使用したプリーツ状フィルタユニットの厚みは、１０〜４００ｍｍが好ましい。カーエアコンに内蔵装着をはじめとする車載用途や家庭用空気清浄機であれば、通常の内部スペースの関係から、１０〜６０ｍｍ程度、ビル空調用途へよく設置される大型のフィルタユニットであれば４０〜４００ｍｍ程度が収納スペースから考えると好ましい。
【００３４】
本発明のフィルタユニットのひだ山頂点間隔は、２〜３０ｍｍが好ましい。２ｍｍ以下ではひだ山間が密着しすぎでデッドスペースが多く、効率的にシートを活用できなくなるため好ましくない。一方、３０ｍｍを越えると濾材折り込み面積が小さくなるためフィルタ厚みに応じた除去効果を得ることができなくなるため好ましくない。
【実施例】
【００３５】
以下本発明を実施例によって、さらに詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に沿って設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
なお、実施例中の数値は以下のような方法で測定した値である。
【００３６】
（平均繊維径）
不織布の表面の走査型電子顕微鏡写真（倍率１００倍）を撮影し、その写真からｎ＝３０にて繊維径を測定した平均値を算出した。
【００３７】
（目付）
２００ｍｍ×２００ｍｍの試料を使用し、８０℃の恒温槽中に３０分放置後、デシケータ（乾燥剤：シリカゲル）中で３０分放置する。その後取り出し、感量１０ｍｇの化学天秤で測定して、ｍ２当りの重量に換算した。
【００３８】
（平均粒径）
ＪＩＳ Ｋ １４７４活性炭試験方法に基づき測定を行い、質量平均径を求めた。
【００３９】
（活性炭硬さ）
ＪＩＳ Ｋ １４７４活性炭試験方法に基づき測定を行った。
【００４０】
（通気抵抗）
（図２）に示す測定冶具により、試料大きさφ７５ｍｍ、有効濾過面積φ５０．５ｍｍ、濾材通過風速５０ｃｍ／ｓｅｃの条件下で測定した。
【００４１】
（厚み）
荷重６８６Ｐａの圧力を加えた時の値を測定した。
【００４２】
（ダスト保持量、ダスト集塵効率）
濾材単板をダクト内に設置し、濾材通過風速が５０ｃｍ／ｓｅｃになるよう大気を通気させ、濾材上流側から、ＪＩＳ Ｚ ８９０１記載の１５種粉塵を７０ｍｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａ上昇するまで粉塵を負荷した。この時の濾材単位面積あたりのダスト捕集量をダスト保持量とした。
また、次式により集塵効率を求めた。
ダスト集塵効率［％］＝ダスト保持量÷ダスト供給量×１００
【００４３】
（活性炭脱落量）
２００ｍｍ幅で作成した濾材をプリーツ折り高さが２８ｍｍになるように山谷交互スジ付け方式にてプリーツ加工を実施した。プリーツ加工品を３０山でカットし、カット端面から活性炭が脱落しないようにヒートシール処理を施した。プリーツカット品に２００ｍｍ×３０ｍｍ、厚み１ｍｍの枠体用不織布をプリーツピッチが等間隔になるように周囲４面に貼り付けフィルタユニットとした（図３）。
作成したフィルタユニットを地面に水平方向に配置し、高さ５０ｃｍから平滑でクリーンな台上に自由落下させ、これを上下それぞれ３回繰り返しフィルタユニットから脱落した活性炭の重量を測定し、これを活性炭脱落量とした。
【００４４】
（トルエン脱臭性能）
２５℃、相対湿度５０％雰囲気中で、８０ｐｐｍのトルエンガスを風速２０ｃｍ／ｓｅｃにて試験濾材に通風した。通風１分後に濾材の上下流の濃度をそれぞれガステック製検知管で測定し、上流側のガス濃度から下流側のガス濃度を減じた値を上流側のガス濃度で除した値の百分率で示した。測定は６ｃｍ×６ｃｍに切り取った濾材単板サンプルで行った。
【００４５】
［実施例１］
平均繊維径３５μｍ、目付６５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径５００μｍ、硬さ９７％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１０８０ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂として、エチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層に総量３３０ｇ／ｍ２（活性炭３００ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その上にスパンボンド法により作成したポリエチレン／ポリエステル系芯鞘長繊維不織布（平均２０μｍ、目付２０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍ）を重ね合わせ、テフロン（登録商標）／ガラス製のベルト間に挟み込み、このベルト間隔を０．５ｍｍ、圧力１００ｋＰａに設定し１４０℃、３０秒間熱プレス加工実施した。その後冷却し所望の空気清浄用濾材を得た。
【００４６】
［実施例２］
平均繊維径４５μｍ、目付６０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径７３０μｍ、硬さ９７％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積９５０ｍ２／ｇであるヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂として住友精化製フロービーズＥＡ２０９（エチレン−アクリル酸共重合、平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層に総量３４１ｇ／ｍ２（活性炭３１０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００４７】
［実施例３］
平均繊維径４０μｍ、目付６５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層とし、それにポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層して用いた。
活性炭として、平均粒径５６０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１１００ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．３の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層と積層した熱接着性シート上に総量２９７ｇ／ｍ２（活性炭２７０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００４８】
［実施例４］
平均繊維径２２μｍ、目付５５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層とし、それにポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層して用いた。
活性炭として、平均粒径４５０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１０２０ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．３の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層と積層した熱接着性シート上に総量２７５ｇ／ｍ２（活性炭２５０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００４９】
［実施例５］
平均繊維径４０μｍ、目付６５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層とし、それにポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層して用いた。
活性炭として、平均粒径６１０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１１００ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．３の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層と積層した熱接着性シート上に総量２９７ｇ／ｍ２（活性炭２７０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５０】
［比較例１］
平均繊維径１５μｍ、目付６５ｇ／ｍ２、厚み０．１ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径５６０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積９９０ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量３００ｇ／ｍ２（活性炭２７３ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５１】
［比較例２］
平均繊維径１１０μｍ、目付７０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径５６０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１０００ｍ２／ｇである５％炭酸カリウム添着ヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量２９８ｇ／ｍ２（活性炭２７１ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５２】
［比較例３］
平均繊維径５５μｍ、目付６０ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布を上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径３００μｍ、硬さ９５％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１０２０ｍ２／ｇであるヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：１の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量２９７ｇ／ｍ２（活性炭２７０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５３】
［比較例４］
平均繊維径５５μｍ、目付５５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布に、ポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層し上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径８６０μｍ、硬さ９６％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積９６８ｍ２／ｇであるヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．３の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量２９７ｇ／ｍ２（活性炭２７０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５４】
［比較例５］
平均繊維径５５μｍ、目付５５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布に、ポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層し上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径４９０μｍ、硬さ８８％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１６１８ｍ２／ｇであるヤシガラ系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．５の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量２７５ｇ／ｍ２（活性炭２５０ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５５】
［比較例６］
平均繊維径５５μｍ、目付５５ｇ／ｍ２、厚み０．２ｍｍのポリエステル系繊維からなるサーマルボンド不織布に、ポリアミドスパンボンドから熱接着性シート（呉羽テック製ダイナックＬＮＳ００１０、目付１０ｇ／ｍ２）を積層し上流カバー層として用いた。
活性炭として、平均粒径５５０μｍ、硬さ８５％、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積１３０１ｍ２／ｇである石炭系粒状活性炭と、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−アクリル酸共重合体（平均粒径１０μｍ、ＭＩ ９ｇ／１０ｍｉｎ、融点１０５℃）を、１０：０．５の重量比にて秤量し、均一になるまで撹拌混合した。
この混合粉粒体を前記上流カバー層の熱接着性シート側に総量３０１ｇ／ｍ２（活性炭２７４ｇ／ｍ２相当）になるように均一に散布した。
その後の加工は実施例１と同様に実施し、空気清浄用濾材を得た。
【００５６】
以上、実施例および比較例にて得られた空気清浄用濾材について通気抵抗、厚み、ダスト保持量、ダスト集塵効率、活性炭脱落量、トルエン脱臭性能の評価を実施した。実施した結果を表１および表２に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
【表２】
【００５９】
実施例１〜４は通気抵抗が低く、さらに上流カバー層の繊維径と活性炭粒径が好適に設計されているため、上流カバー層のダストの目詰まりが抑制され、また活性炭部の空隙に効果的にダストが保持されていることからダスト保持量が大きい。プリーツ加工時の折り目において、カバー層の破れや活性炭の破砕が無いため、活性炭脱落量も小さい。
一方、比較例１では上流カバー層の繊維径が小さすぎるため、に活性炭脱落量は少ないが、通気抵抗が高く、ダスト保持量も非常に小さい。比較例２では、上流カバー層の繊維径が大きすぎ、活性炭の脱落が大きい。比較例３、４では活性炭の硬度が低いために、濾材加工時およびプリーツ加工時に活性炭の破砕が発生し、活性炭脱落量が多い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上述べた如く、本発明の空気清浄用濾材は、低通気抵抗でダスト保持量が大きく、プリーツ加工時の活性炭脱落が小さい濾材を提供するものであり産業界に貢献することが大である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 空気清浄用濾材
２ 上流側カバー層
３ 活性炭／粉末状熱可塑性樹脂
４ 下流側カバー層
５ プリーツユニット
６ 枠体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カバー層間に、活性炭及び熱可塑性樹脂を含む空気清浄用濾材であって、活性炭が平均粒径４００〜８００μｍ、かつＪＩＳ Ｋ １４７４による硬さが９０％以上のヤシ殻活性炭からなり、上流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径が２０〜１００μｍである空気清浄用濾材。
【請求項２】
請求項１に記載の濾材をプリーツ状に成型したフィルタユニット。
【請求項１】
カバー層間に、活性炭及び熱可塑性樹脂を含む空気清浄用濾材であって、活性炭が平均粒径４００〜８００μｍ、かつＪＩＳ Ｋ １４７４による硬さが９０％以上のヤシ殻活性炭からなり、上流側カバー層を構成する繊維の平均繊維径が２０〜１００μｍである空気清浄用濾材。
【請求項２】
請求項１に記載の濾材をプリーツ状に成型したフィルタユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−９４３６７（Ｐ２０１３−９４３６７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８９３１（Ｐ２０１１−２３８９３１）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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