複合濾材および複合濾材の製造方法
【課題】本発明の課題は、空気中の粉塵の捕集効率が高く、その際の圧力損失が低く、濾材からのマイクロガラス繊維の脱落が少なく、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損がしにくく、ミニプリーツ加工をし易い適度な剛直性と強度を兼ね備え、且つ不燃ゴミ減量にも配慮し、焼却による減容が可能であるフィルタ用の複合濾材を提供することにある。
【解決手段】上流側濾材層と下流側濾材層の２層からなる複合濾材であって、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有し、且つ少なくとも一方の層にヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有することにより、課題を解決することができた。
【解決手段】上流側濾材層と下流側濾材層の２層からなる複合濾材であって、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有し、且つ少なくとも一方の層にヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有することにより、課題を解決することができた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の粉塵を捕集するエアフィルタ濾材に関し、更に詳しくは、中性能・高性能エアフィルタ用途の濾材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアフィルタ濾材としては、静電気力によりメルトブロー不織布の捕集効率を高めたエレクトレット濾材が知られている。しかし、水分付着によって、著しく捕集効率が低下してしまうため、信頼性の点から、物理的に粒子を捕捉する濾材が必要とされている。物理的に粒子を捕捉する濾材として、ガラス繊維を主体とした濾材が多く用いられている。
【０００３】
ガラス繊維を主体としたエアフィルタ濾材は、チョップドストランドガラス繊維および／またはマイクロガラス繊維を混合して湿式抄紙法で抄造した後、バインダーを付与して強度を強くする方法で製造されている。しかし、濾材に弾性がなく、フィルタユニットに加工する際の折り曲げ時に折り部が破損する欠点や、衝撃が加わった際にガラス繊維が折れて脱落するという欠点がある。また、フィルタを洗浄して再使用する場合、洗浄時の衝撃で濾材が破損したり、洗剤等が原因でバインダーが溶出してしまい、濾材の強度が低下したりするのが現状である。更に、使用済みの濾材を廃棄する場合、焼却してもガラス繊維が燃えないために、ほとんど減容しないことから、不燃ゴミ問題も深刻となっている。
【０００４】
これらの問題を解決するために、捕集効率を向上させる平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と剛直鎖合成高分子からなる濾水値が３０〜８００秒のフィブリル化有機繊維とを含有する濾材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。マイクロガラス繊維とフィブリル化有機繊維とを濾材中に混在させて、両繊維の絡み合い効果を引き出すことにより、マイクロガラス繊維単独の場合に問題となる抄紙ワイヤーからの繊維離脱の問題、フィルタ加工時の破損の問題を解決している。また、焼却減容可能な濾材となっている。しかし、近年では、フィルタ寿命を延ばすために、従来よりも更に圧力損失の低い濾材が望まれてきているが、マイクロガラス繊維とフィブリル化有機繊維とを混在させている濾材は、密度が高くなり過ぎる場合があり、圧力損失が充分に低いとは言えない。
【０００５】
フィルタ寿命を延ばすために、捕集効率の異なる濾材を密接して重ねて、同時に折り加工を施して、フィルタを作製する方法が提案されている。しかし、濾材の厚みが厚いために、フィルタユニットに折り込める濾材面積が少なくなってしまい、結果として寿命を延ばすことが困難となっている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、高性能エアフィルタ濾材として、ポリエステル繊維にガラス繊維を混成させた不織布であって、捕集効率の異なる不織布を一体成形してなる積層濾材を用い、該積層濾材をミニプリーツ形状とした集塵フィルタが提案されている。この混成積層濾材では、ポリエステル繊維によって柔軟になることから、折り加工部の破損は減少するものの、強度向上が図られていないことから、ミニプリーツ形状に加工する際に折り部が破損するという問題や、フィルタ洗浄で破損するという問題が残っていた（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
圧力損失を低く抑え、且つマイクロガラス繊維の脱落を防止するために、融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維とマイクロガラス繊維を含有させて、熱融着性繊維同士の一部を熱融着させた濾材（複合濾材）が提案されている。この濾材では、熱融着性繊維の融着効果による繊維のネットワークが形成されることにより、高い捕集効率、低い圧力損失が得られ、且つ折り加工時に層間剥離等が起こりにくく、強度の高い濾材が得られている（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、マイクロガラス繊維と熱融着性繊維を主体とする濾材では剛直性が弱いため、ミニプリーツ加工がしづらいという問題が残っていた。
【０００８】
ミニプリーツ加工をし易くするために、ヤング率の高い繊維とガラス転移温度が３０℃以上の樹脂を含有させた濾材が提案されている。しかしながら、樹脂を含有させると濾材中の小さな細孔が塞がれてしまい、捕集効率と圧力損失の悪化を招いていた（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
また、繊維径が４μｍ以下の極細ガラス繊維を含有する濾材に、熱水溶解性ポリビニルアルコール系繊維（ポリビニルアルコール系繊維状バインダー）を含有させて、繊維間を融着させることによって、濾材の強度を高めた濾材が提案されている（例えば、特許文献６〜７参照）。しかしながら、ポリビニルアルコール系繊維状バインダーは濾材中の小さな細孔を塞いでしまい、捕集効率を悪化させるという問題があった。また、繊維径が１．０μｍ以下の極細ガラス繊維を含有する濾材に、湿潤状態で皮膜を形成するポリビニルアルコール系繊維（繊維状ビニロンバインダー）と熱融着性繊維とを含有させて濾材の強度を高めた濾材も提案されている（例えば、特許文献８参照）。しかしながら、湿潤状態で皮膜を形成するポリビニルアルコール系繊維も濾材中の小さな細孔を塞いでしまい、捕集効率を悪化させるという問題があった。
【００１０】
このように、空気中の粉塵の捕集効率が高く、その際の圧力損失が低く、濾材からのマイクロガラス繊維の脱落が少なく、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損がしにくく、ミニプリーツ加工をし易い適度な剛直性と強度を兼ね備え、且つ不燃ゴミ減量にも配慮した濾材は未だ得られていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−３２３１２１号公報
【特許文献２】特開２００１−２６３０８９号公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ０３／０４３７１７号パンフレット
【特許文献４】特開２００７−１４４４１５号公報
【特許文献５】国際公開第ＷＯ０８／１２０５７２号パンフレット
【特許文献６】特開昭６２−１１０７１８号公報
【特許文献７】特開昭６２−１１０７１９号公報
【特許文献８】特開２００８−２４６３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、空気中の粉塵の捕集効率が高く、その際の圧力損失が低く、複合濾材からのマイクロガラス繊維の脱落が少なく、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損がしにくく、ミニプリーツ加工をし易い適度な剛直性と強度を兼ね備え、且つ、不燃ゴミ減量にも配慮し、焼却による減容が可能であるフィルタ用の複合濾材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
【００１４】
（１）上流側濾材層と下流側濾材層の２層からなる複合濾材であって、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有し、且つ少なくとも一方の層にヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有することを特徴とする複合濾材。
【００１５】
（２）ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維の総含有量が、複合濾材質量比で２〜２０％である上記（１）記載の複合濾材。
【００１６】
（３）上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の総含有量が、複合濾材質量比で１０〜４０％である上記（１）または（２）記載の複合濾材。
【００１７】
（４）上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ａ）と、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ｂ）の比が、（Ｂ）／（Ａ）が１．０〜１０．０である上記（１）〜（３）のいずれか記載の複合濾材。
【００１８】
（５）下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径が、上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さい上記（１）〜（４）のいずれか記載の複合濾材。
【００１９】
（６）示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維の総含有量が、複合濾材質量比で２５〜６０％である上記（１）〜（５）のいずれか記載の複合濾材。
【００２０】
（７）上記（１）〜（６）のいずれか記載の複合濾材を製造する方法であって、複数の抄紙ヘッドを有するコンビネーション湿式抄紙機を用いて、上流側濾材層の湿紙ウェブと下流側濾材層の湿紙ウェブとからなる積層ウェブを形成した後に、該積層ウェブを加圧しながら、熱融着性繊維の融点より１０℃以上高い表面温度の熱ロールに密着させて上流側濾材層と下流側濾材層を一体化させた後に、乾燥させてなる複合濾材の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、空気中の粉塵の捕集効率が高く、その際の圧力損失が低く、複合濾材からのマイクロガラス繊維の脱落が少なく、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損がしにくく、ミニプリーツ加工をし易い適度な剛直性と強度を兼ね備え、且つ、不燃ゴミ減量にも配慮し、焼却による減容が可能であるフィルタ用の複合濾材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の複合濾材は、上流側濾材層と下流側濾材層の２層が一体化された複合濾材であって、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有し、且つ、少なくとも一方の層にヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有する複合濾材である。
【００２３】
本発明に係わるヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維とは、繊維断面の形状や、分子の配向や結晶化度などを調整することによって、ヤング率を高めたポリビニルアルコール系繊維であり、例えば溶剤湿式冷却ゲル紡糸法によって製造するものが知られているが、本発明はこれに限定されるものではない。また、このような高いヤング率を有するポリビニルアルコール系繊維は、熱水や冷水にはほとんど溶解せず、抄造後の複合濾材中でも繊維の形状を維持しており、抄造工程において皮膜を形成しない。したがって、濾材中の小さな細孔を塞ぐことがない。以下、特に断らない限り、本発明で言う「ポリビニルアルコール系繊維」は、「ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維」を指すものとする。
【００２４】
ポリビニルアルコール系繊維でないヤング率の高い繊維を複合濾材中に含有させることによっても、剛直性を付与することができるが、ヤング率の高い繊維とマイクロガラス繊維や熱融着性繊維との親和性が低い場合には、繊維間の強度が弱い、もろい複合濾材になってしまい、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損することや、ミニプリーツ加工がし難くなることがある。
【００２５】
ポリビニルアルコール系繊維は、適度な親水性と疎水性を持っていることから、本発明で用いるマイクロガラス繊維と熱融着性繊維の両方との親和性が高く、湿式抄紙の際にワイヤーからのマイクロガラス繊維の流出を抑えることができると共に、繊維間の強度も強くなることから、強度の強い複合濾材を得ることができる。
【００２６】
したがって、複合濾材中にポリビニルアルコール系繊維を含有することにより、繊維間強度も強めることができることから、強度の強い複合濾材を得ることができ、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損がしにくく、ミニプリーツ加工をし易い適度な剛直性と強度を付与することができる。
【００２７】
本発明に係わるポリビニルアルコール系繊維の総含有量は、複合濾材質量比で２〜２０％であることが好ましく、特に３〜１０％が好ましい。ポリビニルアルコール系繊維の含有量が少な過ぎると、十分な剛直性が得られないことがある。一方、多過ぎると、マイクロガラス繊維や熱融着性繊維の含有量が相対的に低くなり、十分な捕集効率が得られないことや、十分な強度が得られないことがある。
【００２８】
本発明に係わるポリビニルアルコール系繊維のヤング率は、十分な剛直性が確保できれば上限を定める必要はないが、強過ぎると、剛直性を適度に調整することが難しくなるため、２００〜４００ｃＮ／ｄｔｅｘが好ましく、特に好ましくは２５０〜３５０ｃＮ／ｄｔｅｘである。
【００２９】
本発明に係わるポリビニルアルコール系繊維の繊度は、１〜２０ｄｔｅｘが好ましく、特に好ましくは１．５〜１０ｄｔｅｘであり、更に好ましくは２〜７ｄｔｅｘである。繊度が小さ過ぎると十分な剛直性が得られないことがあり、繊度が大き過ぎると、地合不良になることや、剛直性が強くなり過ぎて、ミニプリーツ加工がし難くなることがある。
【００３０】
本発明に係わるポリビニルアルコール系繊維の繊維長は、１〜１５ｍｍが好ましく、特に好ましくは２〜１０ｍｍであり、更に好ましくは３〜７ｍｍである。繊維長が長過ぎると、地合不良になり易く、それにより大きな細孔ができて捕集効率が低下することがある。一方、繊維長が短過ぎた場合には、複合濾材の機械的強度が低くなって、複合濾材が破損し易くなることがある。
【００３１】
なお、複数の異なる繊度、異なる繊維長あるいは異なるヤング率のポリビニルアルコール系繊維を必要に応じて混抄して複合濾材を作製しても良い。
【００３２】
本発明に係わるマイクロガラス繊維は、捕集効率を決定づける繊維の一つである。マイクロガラスの平均繊維径は０．１〜１．０μｍであり、特に０．３〜０．８μｍが好ましい。平均繊維径が大き過ぎると、捕集効率を向上させる効果が少なくなる。また、平均繊維径が小さ過ぎると、湿式抄紙の際、ワイヤーからのマイクロガラス繊維の流出が多くなり、歩留まりが非常に悪くなることがある。
【００３３】
なお、本発明で言う「繊維径」とは、繊維の断面が楕円形や多角形等の場合は、断面積が等しい真円の径に換算した値の繊維径を示し、本発明で言う「平均繊維径」とは、繊維径Ｄｉの繊維がＮｉ個存在した場合、ΣＤｉ２Ｎｉ／ΣＤｉＮｉで算出される質量平均繊維径を示すものとする。
【００３４】
上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の総含有量は、複合濾材質量比で１０〜４０％が好ましく、特に好ましくは１５〜３０％である。マイクロガラスの総含有量が多過ぎると、圧力損失が大きくなり過ぎることがある。また、マイクロガラスの含有量が少な過ぎると、十分な捕集効率が得られないことがある。
【００３５】
また、今後ますます問題視されつつある環境問題の観点からも、不燃ゴミを減量するために、上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の総含有量は、濾材質量比で５０％以下が好ましく、より好ましくは４０％以下である。５０質量％を超えた場合には、ガラス繊維は不燃性であるため、焼却減容の効果が少なくなる。
【００３６】
上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ａ）と、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ｂ）の比（Ｂ）／（Ａ）は、１．０〜１０．０が好ましく、特に好ましくは１〜５であり、更に好ましくは１〜３である。上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が少なく、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が多く、（Ｂ）／（Ａ）が１０．０を超えると、捕捉した粉塵が上流側濾材層と下流側濾材層の界面付近に多く溜まり、圧力損失が上昇し易くなるため、複合濾材の寿命が短くなることがある。一方、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が多く、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が少なく、（Ｂ）／（Ａ）が１．０未満の場合には、粉塵の大半が上流側濾材層で捕捉され、下流側濾材層にはわずかの量の粉塵しか到達しないため、やはり圧力損失が上昇し易くなり、複合濾材の寿命が短くなることがある。
【００３７】
また、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径は、上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さいことが好ましい。特に好ましくは、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径（Ｄ１）と、上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径（Ｄ２）の比（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．５〜０．９である。下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径を、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さくすることにより、上流側濾材層で主に大粒径粉塵を、下流側濾材層で主に小粒径粉塵を、順次捕捉することにより、粉塵保持容量が多くなり、圧力損失も低くすることができる。一方、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径が、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さい場合には、粉塵の大半が上流側濾材層で捕捉され、下流側濾材層にはわずかの量の粉塵しか到達しないため、圧力損失が上昇し易くなり、複合濾材の寿命が短くなることがある。また、平均繊維径の比（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．９を超える場合は、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径を、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さくした効果が認められないことがある。
【００３８】
なお、平均繊維径を調整するために、平均繊維径の異なる複数のマイクロガラス繊維を必要に応じて混抄して複合濾材を作製しても良い。
【００３９】
本発明に係わるマイクロガラス繊維の素材に関しては特に制限はなく、一般的なボロシリケート系の他に、よりシリカの純度の高い石英ガラスも使用できる。なお、一般的なボロシリケート系の場合、半導体産業などで使用された場合、微量の酸やアルカリとの接触によって、ガラス繊維表面が侵食され、微量の金属（Ｂ−、Ｎａ＋など）が発生することが問題視されている。酸化硼素含有量が極めて少ないマイクロガラス繊維を使用した場合には、半導体製造工程での酸やアルカリによる劣化の問題もないことから、クリーンルーム用フィルタにも適用することができる。
【００４０】
本発明の複合濾材は、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有する。また、特に好ましい熱融着性繊維の融点は、６０〜１４０℃である。融点が５０℃未満の場合は、複合濾材が高温にさらされた場合に、熱融着性繊維が軟化して強度低下を招くことがある。一方、融点が１７０℃を超えた場合、熱融着機能を発現させるために、高温で加熱や乾燥をさせることが必要となり、多くのエネルギーが必要となる。なお、融点は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に準じて測定することができる。
【００４１】
また、熱融着性繊維を含有させて、該熱融着性繊維の溶融温度以上に温度を上げる工程を組み入れることで、複合濾材がフィルタ加工される際の折り曲げに対する機械的強度を向上させることができる。また、熱融着性繊維がネットワークを形成することにより、折り曲げに対する強度を発現するばかりでなく、複合濾材を構成する他の繊維とも均一なネットワークを構成することができ、強度を有しながら捕集効率の高い複合濾材となる。
【００４２】
本発明に係わる熱融着性繊維としては、単繊維の他、芯鞘繊維（コアシェルタイプ）、並列繊維（サイドバイサイドタイプ）、放射状分割繊維などの複合繊維が挙げられる。複合繊維は、皮膜を形成しにくいので、複合濾材の空間を保持したまま、機械的強度を向上させることができる。熱融着性繊維としては、例えば、ポリプロピレン繊維、ポリプロピレン（芯）とポリエチレン（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）とエチレンビニルアルコール（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）と酢酸ビニルアルコール（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）とポリエチレン（鞘）の組み合わせ、高融点ポリエステル（芯）と低融点ポリエステル（鞘）の組み合わせ等が挙げられる。また、ポリエチレン等の低融点樹脂のみで構成される単繊維（全融タイプ）や、熱水可溶性ポリビニルアルコール系繊維のような熱水可溶性バインダーは、複合濾材の乾燥工程で皮膜を形成し易いが、特性を阻害しない範囲で使用することができる。
【００４３】
熱融着性繊維の含有量は、上流側濾材層中と下流側濾材層中の総含有量が、濾材質量比で２５〜６０％であることが好ましく、更に好ましくは３０〜５５％である。熱融着性繊維が少な過ぎると、複合濾材の剥離強さ、耐折強さが不足し、折り加工時に層間剥離が生じたり、折り部に膨れが生じて、構造圧損を高めてしまったり、亀裂が生じたりすることがある。多過ぎた場合には、複合濾材が緻密になって圧力損失が高まり、フィルタ寿命が短くなる場合がある。
【００４４】
熱融着性繊維の繊維径は特に限定されないが、３〜２５μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜２０μｍである。繊維径が３μｍ未満では、複合濾材の圧力損失が高くなり、フィルタの寿命が短くなる傾向がある。また、繊維径が２５μｍを超えると、複合濾材の圧力損失は低くなるものの、ネットワークの空隙が大きくなるために、抄造時に抄紙ワイヤーから複合濾材を構成する他の繊維（例えば、マイクロガラス繊維）の抜けが多くなり、捕集効率が低下してしまうことがある。また、融着する比表面積が少なくなり、複合濾材の耐折強さや剥離強さ等の強度が向上しにくくなることがある。
【００４５】
耐折強さを高めるためには、熱融着性繊維の繊維長を２〜１５ｍｍにすることが好ましく、より好ましくは３〜１０ｍｍである。繊維長が２ｍｍ未満の場合、熱融着性繊維の単独繊維に交差する繊維の本数が少ないことから、フィルタユニット製造時のプリーツ加工等の折り加工における衝撃で、融着している繊維交点が外れたり、繊維が脱落したりする可能性がある。一方、１５ｍｍを超えた場合、抄造前の繊維分散性が悪く、結果として地合の悪い複合濾材となり、マイクロガラス繊維の歩留まりを悪化させてしまう場合がある。
【００４６】
本発明の複合濾材には、上流側濾材層および／または下流側濾材層に、必要に応じて、熱融着性を持たない非熱融着性繊維を含有することができる。特に、熱融着性繊維とポリビニルアルコール系繊維よりも細く、マイクロガラス繊維よりも太い繊維は、太い繊維に収束するように絡むため、接合点を増やすことができ、繊維間の固定力を高めることができることから好ましい。抄紙機の繊維分散工程において、全繊維がパルパーの攪拌装置で水に分散されることにより、各繊維がランダムに配置され、その後の抄紙ワイヤー部で脱水されてウェブを形成する際に、非熱融着性繊維が他の繊維との間に配置されることにより、これらの繊維と空隙を形成しつつ、程良く絡み合い、良好な三次元ネットワークを形成する。ゆえに、均一な地合となり、捕集性能を保持しつつ、適当な空間保持によって通気性を確保することができ、適正な圧力損失を得ることができる。
【００４７】
なお、非熱融着性繊維を含有させる場合の含有量は、複合濾材質量比で２０〜６０質量％が好ましい。非熱融着性繊維が少ない場合には、含有させた効果が認められないことがある。一方、非熱融着性繊維が多過ぎると、マイクロガラス繊維や熱融着性繊維の含有量が相対的に低くなり、十分な捕集効率が得られないことや、十分な強度が得られないことがある。
【００４８】
本発明において、非熱融着性繊維としては、繊維径１〜２０μｍの有機繊維を好適に用いることができる。具体的には、天然繊維としては、皮膜の少ない麻パルプ、コットンリンター、リント；再生繊維としては、リヨセル繊維、レーヨン、キュプラ；半合成繊維としては、アセテート、トリアセテート、プロミックス；合成繊維としては、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリアクリル系、ビニロン系、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系、ナイロン系、ポリオレフィン系、ベンゾエート、ポリクラール、フェノール系などの繊維が挙げられる。上記の繊維の他に、植物繊維として、針葉樹パルプ、広葉樹パルプなどの木材パルプや藁パルプ、竹パルプ、ケナフパルプなどの木本類、草本類を使用することもできる。これらの繊維は、通液性、通気性を阻害しない範囲であれば、フィブリル化されていてもなんら差し支えない。更に古紙、損紙などから得られるパルプ繊維等も使用することができる。また、断面形状がＴ型、Ｙ型、三角等の異形断面を有する繊維も通気性、通液性確保のために含有できる。また、本発明の複合濾材に含有される非熱融着性繊維には、複合濾材へ新たな機能を付加するといった側面もある。例えば、難燃性繊維を使用することにより、難燃剤の付与といった後加工をすることなく、難燃性を持った複合濾材となる。
【００４９】
本発明の複合濾材の厚みは特に限定しないが、１００〜８００μｍであることが好ましく、より好ましくは２００〜５００μｍである。１００μｍ未満では複合濾材の堅さが不足し、良好なプリーツ加工ができない場合がある。一方、８００μｍを超えると、プリーツ加工は可能ではあるが、フィルタユニット内の折られた複合濾材同士の空隙が少なくなり、構造圧力損失が高まり、結果として寿命が短いフィルタとなることがある。本発明の複合濾材の坪量は特に限定しないが、フィルタに加工する際の強度や必要な濾材面積を考慮すると、２０〜１５０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは、５０〜１２０ｇ／ｍ２である。
【００５０】
なお、粉塵はまず上流側濾材層で捕捉されるため、上流側濾材層はある程度の厚みおよび／または坪量が必要である。一方、下流側濾材層は上流側濾材層を通過した粉塵のみを補足するため、上流側濾材層よりも薄くおよび／または軽くても良い場合があるが、十分な捕集効率を得るためには、ある程度の厚みおよび／または坪量が必要である。また、上流側濾材層と下流側濾材層が共に厚すぎる／重すぎると、プリーツ加工の際に複合濾材が割れてしまうことや、圧力損失が大きくなり過ぎることがある。したがって、上流側濾材層の坪量は１０〜１２０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは２０〜１００ｇ／ｍ２である。また、下流側濾材層の坪量は５〜８０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ２である。また、上流側濾材層の厚みは１００〜６００μｍが好ましく、より好ましくは１００〜４００μｍである。また、下流側濾材層の厚みは２０〜３００μｍが好ましく、より好ましくは３０〜２００ｇ／ｍ２である。
【００５１】
本発明の複合濾材は、ＪＩＳ Ｐ８１１５のＭＩＴ試験機による耐折強さが１．０以上であることが好ましい。本発明の複合濾材は、折り加工（プリーツ加工）する際に、複合濾材に折り機の刃を押しつけて折り目を付けたり、凹凸のロール間を通過させて折り目を付けた後に、機械または手で折りたたみ加工される。耐折強さが１．０未満の場合、複合濾材に亀裂が発生することや、フィルタ完成後の風圧により破れることがある。また、フィルタを洗浄して再使用する場合、洗浄時の衝撃で複合濾材が破損する場合がある。
【００５２】
本発明の複合濾材は、一般紙や湿式不織布を製造するための抄紙機、例えば、長網抄紙機、円網抄紙機、傾斜ワイヤー式抄紙機等、これらの抄紙機が同種または異種の２機以上がオンラインで設置されているコンビネーション抄紙機などにより製造されることが好ましい。その際、積層方法は各々の抄紙機で抄きあげた湿紙ウェブを積層する抄き合わせや、一方の湿紙ウェブを形成した後に、この湿紙ウェブの上に繊維を分散した原料スラリーを流して複合濾材を形成する方法でも良い。また、乾燥したウェブの上に、繊維を分散した原料スラリーを流して複合濾材を形成する方法でも良い。
【００５３】
これらの抄紙機で抄造された湿紙ウェブは、加熱乾燥され、湿紙ウェブに含有される熱融着性繊維により、複合濾材が形成される。加熱乾燥の手段としては、シリンダードライヤー、エアドライヤー、サクションドラム式ドライヤー、赤外方式ドライヤーなどの方式を用いることができるが、熱融着性繊維を効率よく融着させ、より高い強度が得られる方式として、シリンダードライヤーによる加熱方式が好ましい。シリンダードライヤーによる加熱方法としては、熱ロールにタッチロールで加圧しながら、片面のみ接触させても良いし、フェルトに抱かれたシリンダードライヤー群の間に複合濾材を通過させて表裏を順次、熱ロールに接触させても良い。
【００５４】
特に好ましい複合濾材の製造方法は、複数の抄紙ヘッドを有するコンビネーション湿式抄紙機を用いて、上流側濾材層の湿紙ウェブと下流側濾材層の湿紙ウェブとからなる積層ウェブを形成した後に、該積層ウェブを加圧しながら、熱融着性繊維の融点より１０℃以上高い表面温度の熱ロールに密着させて上流側濾材層と下流側濾材層を一体化させた後に、乾燥させる複合濾材の製造方法である。この製造方法によれば、熱融着性繊維の融着効果によって、各層内において繊維のネットワークが形成されると共に、両層間も融着させることができ、折り加工時に層間剥離等が起こりにくい、強度の高い複合濾材を得ることができる。
【００５５】
本発明の複合濾材は、ＪＩＳ Ｂ９９２７に規定される撥水性が１ｋＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは５ｋＰａ以上である。ＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２に規定されるＨＥＰＡ濾材の撥水性は５０８ｍｍＨ２Ｏ（４．９８ｋＰａ）以上とされているが、全てのＨＥＰＡ濾材が準拠しているわけではない。しかしながら、必要十分な値として、ＭＩＬ規格を参考にしたＪＩＳ Ｂ９９２７に規定される方法で撥水性を測定した場合、５ｋＰａ以上の値があれば十分な撥水性を持った濾材と言える。
【００５６】
本発明の複合濾材において、撥水性を１ｋＰａ以上とするには、少なくとも上流側濾材層に撥水性化合物を含有させることが好ましい。撥水性化合物の含有量は、上流側濾材層を構成する繊維に対して０．０１〜１０質量％が好ましく、より好ましくは０．１〜５質量％である。撥水性化合物の含有量が０．０１質量％未満であると、撥水性が１ｋＰａ以上得られない場合があり、１０質量％を超えると、撥水効果が過剰であり経済的に好ましくないばかりでなく、複合濾材のミクロポアを過剰に塞いでしまうことにより捕集効率が低下する可能性がある。本発明の複合濾材において、複合濾材を使用する環境（温度・湿度等）があまり厳しくない場合や、通風する空気が高湿になる可能性が低い場合などは、上流側濾材層のみに撥水性化合物を含有させれば良いが、下流側濾材層にも撥水性化合物を含有させることも可能である。
【００５７】
本発明の複合濾材において、撥水性化合物としては、例えば、シリコン系、フッ素系が用いられ、内添法で付与する場合は、ロジン系、強化ロジン系、アルキルケテンダイマー系、アルケニル無水コハク酸系などの製紙用サイズ剤を好適に用いることができる。
【００５８】
本発明の複合濾材において、撥水性の付与方法としては、濾材を抄造する前の原料スラリー中に撥水性化合物を添加する内添法と、抄紙後湿紙の状態または乾燥後に含浸または塗工によって撥水性化合物を付与し、乾燥させる外添法が挙げられる。本発明の複合濾材は、どちらの方法でも用いることができる。外添法において、含浸または塗工方式は特に限定はしないが、サイズプレス方式、タブサイズプレス方式、スプレー方式、内添方式、グラビア塗工方式などの方法が挙げられる。
【００５９】
撥水性化合物の付与方法において、外添法は、含浸または塗工から乾燥までの工程およびそれに伴う製造設備が必要であること、場合によっては抄紙乾燥して得られた濾材の性能を低下させる可能性がある。したがって、内添法が好ましい。また、フィルタの使用環境があまり厳しくない場合や、通風する空気が高湿になる可能性が低い場合などは、上流側濾材層のみに撥水性を付与すれば良く、２層から構成される本発明の複合濾材においては内添法が適している。また、外添法において、上流側濾材層のみに撥水性を付与するには、塗工工程において、上流側濾材層面側から撥水性化合物を供給すれば良く、スプレー方式やグラビア塗工方式を用いることが好ましい。
【００６０】
本発明の複合濾材には、必要に応じて複合濾材の特性を阻害しない範囲で、架橋剤、分散剤、歩留まり向上剤、紙力剤、難燃剤、染料、樹脂などの添加剤を適宜配合することができる。これらの添加剤を付与する方法としては、撥水性化合物を付与するのと同様に、内添法や外添法を適宜選択して用いることができる。例えば、難燃剤を付与することによって、難燃性を持った複合濾材となる。本発明に用いられる難燃剤としては、安全面、環境面からノンハロゲン系難燃剤が好ましく、無機リン系、有機リン系、金属水酸化物などが挙げられる。
【００６１】
また、機械的強度、耐水性を付与するために熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を含有させることができる。このような樹脂としては、例えば、アクリル系、酢酸ビニル系、エポキシ系、合成ゴム系、ウレタン系、ポリエステル系、塩化ビニリデン系などのラテックス、ポリビニルアルコール、澱粉、フェノール樹脂などが挙げられ、これらは単独または２種類以上を併用することができる。複合濾材に含有せしめる熱可塑性樹脂の量としては、複合濾材に対して０．０１〜１０質量％が適当である。１０質量％を超えると複合濾材の圧力損失が大きくなる。また、０．０１質量％未満では、熱可塑性樹脂を含有しない複合濾材と比較して、機械的強度や耐水性が向上しない場合がある。
【００６２】
また、更にフィルタ寿命を延ばすために、必要に応じて３層構造以上の複合濾材にするために、スパンボンド、ケミカルボンド、メルトブロー等の乾式法で製造した不織布と抄紙機で製造した本発明の２層構造の複合濾材とを、抄紙機で積層しても良いし、別途加工機を用いて積層しても良い。その場合、本発明の複合濾材の上流側濾材層面に、乾式法で製造した不織布を積層することが好ましい。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。まず、熱融着性繊維の融点の測定方法と濾材の評価方法を示す。
【００６４】
熱融着性繊維の融点の測定方法
＜熱融着性繊維の融点（単位：℃）＞
熱融着性繊維の融点は、ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ社製示差走査熱分析装置ＤＳＣ７を用いて測定した。測定は、２５〜３００℃まで、毎分１０℃の昇温条件で測定した。
【００６５】
濾材の評価方法
＜圧力損失（単位：Ｐａ）＞
ＪＩＳ Ｂ９９２７に準じて、風速５．３ｃｍ／秒で通気させ、濾材の上流側と下流側の静圧差を測定し、下記数式１より、圧力損失ΔＰを算出した。
【００６６】
（数式１）
ΔＰ＝ＳＰ１−ＳＰ２
ΔＰ ：圧力損失（Ｐａ）
ＳＰ１：上流側静圧（Ｐａ）
ＳＰ２：下流側静圧（Ｐａ）
【００６７】
圧力損失は低い方が優れており、３５０Ｐａ以下が実用上使用可能なレベルである。また、２５０Ｐａ以下が優れた濾材であり、１５０Ｐａ以下が特に優れた濾材である。
【００６８】
＜粒子捕集効率（単位：％）＞
ＪＩＳ Ｂ９９０８に準じて面風速５．３ｃｍ／秒の条件で測定した。測定対象粒子は、大気塵を使用して、粒子径０．３〜０．５μｍの粒子についての捕集効率をパーティクルカウンター（商品名「ＫＣ−１１」、リオン社製）を使用して測定し、下記数式２より、捕集効率ηを算出した。
【００６９】
（数式２）
η＝（１−Ｃ２／Ｃ１）×１００
η ：捕集効率（％）
Ｃ１：濾材上流側の粒子数（単位時間、単位流量当たり）
Ｃ２：濾材下流側の粒子数（単位時間、単位流量当たり）
【００７０】
捕集効率は高いほど優れており、６０％以上が濾材として使用可能である。また、高性能フィルタでは、用途によって９０％以上、９７％以上、９９％以上、９９．９％以上のものが使用される。
【００７１】
＜耐折強さ＞
濾材から幅１５ｍｍ、長さ１１０ｍｍの試験片を各１０枚採取した。各試験片について、ＪＩＳ Ｐ８１１５に規定される方法にて、ＭＩＴ試験機を使用し、５００ｇ荷重で耐折回数を測定した。得られた耐折回数の値から耐折強さを下記数式３より算出し、それぞれの濾材について、試験片１０枚の平均値を比較した。
【００７２】
（数式３）
ＦＥ＝ｌｏｇ１０Ｎ
ＦＥ：耐折強さ
Ｎ ：耐折回数
【００７３】
耐折強さは高いほど優れており、１．０以上が実用上必要であり、３．５以上が優れた濾材である。
【００７４】
＜ミニプリーツ加工＞
濾材を５ｃｍ間隔のミニプリーツに加工した際の加工し易さ、または加工時に破損や剥離などの問題がないかを下記の基準で評価した。
○：問題なく加工可能。作業性も良い。
△：剛直性などの理由により作業性は劣るが加工は可能。濾材の破損などの問題も認められない。
×：破損等の問題があり、ミニプリーツに加工できない。
【００７５】
＜撥水性（単位：ｋＰａ）＞
濾材から約１００×１００ｍｍ角の試験片３枚を採取し、ＪＩＳ Ｂ９９２７に準じて、撥水性測定装置を用い、撥水性を測定し、その最小値を比較した。
【００７６】
撥水性は１ｋＰａ以上であれば実用上使用可能なレベルであり、特に５ｋＰａ以上が優れた濾材である。
【００７７】
＜粉塵保持量Ａ（単位：ｇ／ｍ２）＞
濾材を用いて濾材面積（３０ｍ２）になるようにフィルタを作製した。粉塵保持量測定器にて、粉塵：ＪＩＳ１５種、風量：５６ｍ３／分、粉塵濃度：７０ｍｇ／ｍ３の条件でフィルタ圧力損失が３００Ｐａになるまで粉塵を負荷し、数式４にて濾材の単位面積当たりの粉塵保持容量を算出した。
【００７８】
（数式４）
Ｗ１＝（Ｗ１ａ−Ｗ１ｂ）／１５
Ｗ１ ：単位面積当たりの粉塵保持容量（ｇ／ｍ２）
Ｗ１ａ：粉塵保持容量試験終了時のフィルタユニットの質量（ｇ）
Ｗ１ｂ：粉塵保持容量試験開始時のフィルタユニットの質量（ｇ）
【００７９】
粉塵保持量Ａは、数字が大きいほど優れており、２０ｇ／ｍ２以上が実用上使用可能なレベルであり、特に４０ｇ／ｍ２以上が優れた濾材である。
【００８０】
＜粉塵保持量Ｂ（単位：ｇ／ｍ２）＞
濾材を用いて濾材面積（３０ｍ２）になるようにフィルタを作製した。粉塵保持量測定器にて、粉塵：ＪＩＳ１５種、風量：７０ｍ３／分、粉塵濃度：７０ｍｇ／ｍ３の条件でフィルタ圧力損失が１０００Ｐａになるまで粉塵を負荷し、数式５にて濾材の単位面積当たりの粉塵保持容量を算出した。
【００８１】
（数式５）
Ｗ２＝（Ｗ２ａ−Ｗ２ｂ）／３０
Ｗ２ ：単位面積当たりの粉塵保持容量（ｇ／ｍ２）
Ｗ２ａ：粉塵保持容量試験終了時のフィルタユニットの質量（ｇ）
Ｗ２ｂ：粉塵保持容量試験開始時のフィルタユニットの質量（ｇ）
【００８２】
粉塵保持量Ｂは、数字が大きいほど優れており、４０ｇ／ｍ２以上が実用上使用可能なレベルであり、特に７０ｇ／ｍ２以上が優れた濾材である。
【００８３】
＜焼却後の灰分（単位：％）＞
焼却後の灰分は、濾材を９００℃の電気炉で２時間加熱燃焼させ、数式６にて灰分を算出した。
【００８４】
（数式６）
Ｘ＝（ｍ１／ｍ２）×１００
Ｘ ：灰分（％）
ｍ１：燃焼後の濾材の質量（ｇ）
ｍ２：燃焼前の濾材の質量（ｇ）
【００８５】
焼却後の灰分は数字が小さいほど、不燃ゴミの焼却減容の効果が高い。
【００８６】
＜繊維＞
実施例および比較例で使用した繊維を表１に示した。
【００８７】
【表１】
【００８８】
実施例１〜１２および比較例１〜８
２ｍ３の分散タンクに水を投入後、表２〜４に示す比率で配合し、分散濃度０．２質量％で５分間分散して、ポリビニルアルコール系繊維の種類および／または含有量の異なる上流側濾材層用繊維分散液および下流側濾材層用繊維分散液を調製した。なお、撥水性を持たすため、上流側濾材層繊維分散液の調製時に、アルキルケテンダイマー系サイズ剤（商品名：ＡＤ１６０２、星光ＰＭＣ社製）を対繊維１質量％添加して、上流側濾材層用繊維分散液を調製した。
【００８９】
長網抄紙機と円網抄紙機がオンラインで設置されているコンビネーション抄紙機を用いて、上流側濾材層を長網抄紙機で乾燥質量４０ｇ／ｍ２になるようにウェブを形成し、下流側濾材層を円網抄紙機で乾燥質量４０ｇ／ｍ２になるようにウェブを形成して、両ウェブを乾燥させる前に抄き合わせた後に、表面温度１３０℃のシリンダードライヤーでタッチロールを４００Ｎ／ｃｍ２の圧力で加圧しながら乾燥および一体化し、複合濾材１〜１２および比較濾材１〜２を得た。
【００９０】
【表２】
【００９１】
【表３】
【００９２】
【表４】
【００９３】
複合濾材１〜１２および比較濾材１〜８の評価結果を表５に示す。
【００９４】
【表５】
【００９５】
実施例４、実施例９〜１２、比較例１〜２の比較から、ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有させることにより、他の特性を損なうことなく、耐折強さが高い複合濾材を得ることができる。また、実施例１〜８の比較から、実施例１は、実施例２〜８と比べると耐折強さが低く、ミニプリーツ加工が若干し難く、実施例８は、耐折強さが高いが、ミニプリーツ加工が若干し難かったことから、ポリビニルアルコール系繊維の含有量を複合濾材質量比で２％〜２０％にすることにより、耐折強さとミニプリーツ加工に特に優れた複合濾材を得ることができる。
【００９６】
また、実施例４と、比較例３の比較から、ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維と熱融着性繊維のいずれをも含有させずに、湿潤状態で皮膜を形成するポリビニルアルコール系繊維（繊維状ビニロンバインダー）を用いると、圧力損失が高く、捕集効率も低い。また、耐折性も低い。
【００９７】
また、実施例４と、比較例４〜５の比較から、熱融着性繊維を含有させずにポリビニルアルコール系繊維状バインダーを用いると、ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有させても、耐折性が低く、且つ、ミニプリーツ加工もし難く、特にポリビニルアルコール系繊維状バインダーの含有量が多くなると、ミニプリーツ加工時に濾材の破損が認められた。また、圧力損失も高く、捕集効率も低い。
【００９８】
また、実施例４と、比較例６〜７の比較から、ポリビニルアルコール系繊維状バインダーを用いると、熱融着性繊維を含有させても、十分な耐折性を得ることができない。また、圧力損失が高く、捕集効率も低い。
【００９９】
一方、実施例４と比較例８の比較から、ポリビニルアルコール系繊維ではない、ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の繊維を用いても、耐折性は低い。
【０１００】
実施例１３〜２７および比較例９〜１０
表６〜８に示す比率で配合し、マイクロガラス系繊維の平均繊維径および／または含有量、上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラスの含有量の比が異なる上流側濾材層用繊維分散液および下流側濾材層用繊維分散液を用いた以外は、実施例１〜１２および比較例１〜８と同様の方法で、複合濾材１３〜２７および比較濾材９〜１０を得た。
【０１０１】
【表６】
【０１０２】
【表７】
【０１０３】
【表８】
【０１０４】
複合濾材１３〜２７および比較濾材９〜１０の評価結果を表９に示す。
【０１０５】
【表９】
【０１０６】
実施例４、実施例１３〜１７、比較例９〜１０の比較から、平均繊維径が０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維を用いることにより、捕集効率が高く、粉塵保持量が大きい複合濾材を得ることができる。特に０．３〜０．８μｍのマイクロガラス繊維を用いると圧力損失を低く抑えることができる。なお、実施例１８と実施例１３〜１７および実施例１９〜２７の比較より、捕集効率を高くするには、マイクロガラス繊維の含有量は複合濾材質量比で１０％以上が優れているが、実施例２７と実施例１３〜２６の比較より、マイクロガラス繊維の含有量が多いと、耐折強さが低くなるため、マイクロガラス繊維の含有量は複合濾材質量比で１０〜４０％が特に優れている。
【０１０７】
また、実施例２１と実施例２２との比較、および実施例２３と実施例２４との比較から、上流側濾材層に含有されるマイクロガラスの含有量（Ａ）と、下流側濾材層に含有されるマイクロガラスの含有量（Ｂ）の比（Ｂ）／（Ａ）が１．０〜１０．０であると、捕集効率と粉塵保持量の両方に優れている。これは、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が少なく、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が多く、（Ｂ）／（Ａ）が１０．０を超えると、捕捉した粉塵が上流側濾材層と下流側濾材層の界面付近に溜まり易く、圧力損失が上昇し易くなるためであると推測される。また、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が多く、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が少なく、（Ｂ）／（Ａ）が１．０未満の場合には、粉塵の大半が上流側濾材層で捕捉され、やはり圧力損失が上昇し易くなるためであると推測される。
【０１０８】
更に実施例４と実施例１３〜１７の比較より、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径が、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さい場合には、粉塵保持容量が多い。これは、上流側濾材層で主に大粒径粉塵を、下流側濾材層で主に小粒径粉塵を、順次捕捉することにより、粉塵保持容量が多くなり、圧力損失も低くすることができるためであると推測される。
【０１０９】
実施例２８〜３２および比較例１１
表１０に示す比率で配合し、熱融着性繊維の種類および含有量の異なる上流側濾材層用繊維分散液および下流側濾材層用繊維分散液を用いた以外は、実施例１〜１２および比較例１〜８と同様の方法で、複合濾材２８〜３２および比較濾材１１を得た。
【０１１０】
【表１０】
【０１１１】
複合濾材２８〜３２および比較濾材１１の評価結果を表１１に示す。なお、比較濾材１１ではフィルタ加工時に濾材が容易に破損してしまい、フィルタを得ることができなかった。
【０１１２】
【表１１】
【０１１３】
実施例４、２８〜３２と比較例１１との比較より、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に熱融着性繊維を含有させることにより、他の特性を損なうことなく、耐折強さが高い複合濾材を得ることができる。また、実施例４、２８〜３１と実施例３２との比較より、熱融着性繊維の含有量を複合濾材質量比で２５％以上とすることにより、耐折性の高い複合濾材を得ることができ、ミニプリーツ加工にも優れた複合濾材を得ることができる。但し、実施例３０に示すように、熱融着性繊維の含有量が複合濾材質量比で６０％を超えても複合濾材を作製することができるが、マイクロガラス繊維の含有量が相対的に少なくなり、捕集効率が低くなるため、熱融着性繊維の含有量を複合濾材質量比で２５〜６０％とすることにより、捕集効率と耐折性の両方に特に優れた複合濾材を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の複合濾材は、半導体、液晶、バイオ、医薬、食品工業のクリーンルームやクリーンベンチ等用のエアフィルタ、空調用エアフィルタ、空気清浄機用エアフィルタ、ガスタービンや蒸気タービンの吸気側に使用される空気または気体中の粒子捕集に適した産業用エアフィルタ等に好適に用いることができる。また、液体濾過用フィルタとしても使用可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の粉塵を捕集するエアフィルタ濾材に関し、更に詳しくは、中性能・高性能エアフィルタ用途の濾材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアフィルタ濾材としては、静電気力によりメルトブロー不織布の捕集効率を高めたエレクトレット濾材が知られている。しかし、水分付着によって、著しく捕集効率が低下してしまうため、信頼性の点から、物理的に粒子を捕捉する濾材が必要とされている。物理的に粒子を捕捉する濾材として、ガラス繊維を主体とした濾材が多く用いられている。
【０００３】
ガラス繊維を主体としたエアフィルタ濾材は、チョップドストランドガラス繊維および／またはマイクロガラス繊維を混合して湿式抄紙法で抄造した後、バインダーを付与して強度を強くする方法で製造されている。しかし、濾材に弾性がなく、フィルタユニットに加工する際の折り曲げ時に折り部が破損する欠点や、衝撃が加わった際にガラス繊維が折れて脱落するという欠点がある。また、フィルタを洗浄して再使用する場合、洗浄時の衝撃で濾材が破損したり、洗剤等が原因でバインダーが溶出してしまい、濾材の強度が低下したりするのが現状である。更に、使用済みの濾材を廃棄する場合、焼却してもガラス繊維が燃えないために、ほとんど減容しないことから、不燃ゴミ問題も深刻となっている。
【０００４】
これらの問題を解決するために、捕集効率を向上させる平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と剛直鎖合成高分子からなる濾水値が３０〜８００秒のフィブリル化有機繊維とを含有する濾材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。マイクロガラス繊維とフィブリル化有機繊維とを濾材中に混在させて、両繊維の絡み合い効果を引き出すことにより、マイクロガラス繊維単独の場合に問題となる抄紙ワイヤーからの繊維離脱の問題、フィルタ加工時の破損の問題を解決している。また、焼却減容可能な濾材となっている。しかし、近年では、フィルタ寿命を延ばすために、従来よりも更に圧力損失の低い濾材が望まれてきているが、マイクロガラス繊維とフィブリル化有機繊維とを混在させている濾材は、密度が高くなり過ぎる場合があり、圧力損失が充分に低いとは言えない。
【０００５】
フィルタ寿命を延ばすために、捕集効率の異なる濾材を密接して重ねて、同時に折り加工を施して、フィルタを作製する方法が提案されている。しかし、濾材の厚みが厚いために、フィルタユニットに折り込める濾材面積が少なくなってしまい、結果として寿命を延ばすことが困難となっている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、高性能エアフィルタ濾材として、ポリエステル繊維にガラス繊維を混成させた不織布であって、捕集効率の異なる不織布を一体成形してなる積層濾材を用い、該積層濾材をミニプリーツ形状とした集塵フィルタが提案されている。この混成積層濾材では、ポリエステル繊維によって柔軟になることから、折り加工部の破損は減少するものの、強度向上が図られていないことから、ミニプリーツ形状に加工する際に折り部が破損するという問題や、フィルタ洗浄で破損するという問題が残っていた（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
圧力損失を低く抑え、且つマイクロガラス繊維の脱落を防止するために、融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維とマイクロガラス繊維を含有させて、熱融着性繊維同士の一部を熱融着させた濾材（複合濾材）が提案されている。この濾材では、熱融着性繊維の融着効果による繊維のネットワークが形成されることにより、高い捕集効率、低い圧力損失が得られ、且つ折り加工時に層間剥離等が起こりにくく、強度の高い濾材が得られている（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、マイクロガラス繊維と熱融着性繊維を主体とする濾材では剛直性が弱いため、ミニプリーツ加工がしづらいという問題が残っていた。
【０００８】
ミニプリーツ加工をし易くするために、ヤング率の高い繊維とガラス転移温度が３０℃以上の樹脂を含有させた濾材が提案されている。しかしながら、樹脂を含有させると濾材中の小さな細孔が塞がれてしまい、捕集効率と圧力損失の悪化を招いていた（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
また、繊維径が４μｍ以下の極細ガラス繊維を含有する濾材に、熱水溶解性ポリビニルアルコール系繊維（ポリビニルアルコール系繊維状バインダー）を含有させて、繊維間を融着させることによって、濾材の強度を高めた濾材が提案されている（例えば、特許文献６〜７参照）。しかしながら、ポリビニルアルコール系繊維状バインダーは濾材中の小さな細孔を塞いでしまい、捕集効率を悪化させるという問題があった。また、繊維径が１．０μｍ以下の極細ガラス繊維を含有する濾材に、湿潤状態で皮膜を形成するポリビニルアルコール系繊維（繊維状ビニロンバインダー）と熱融着性繊維とを含有させて濾材の強度を高めた濾材も提案されている（例えば、特許文献８参照）。しかしながら、湿潤状態で皮膜を形成するポリビニルアルコール系繊維も濾材中の小さな細孔を塞いでしまい、捕集効率を悪化させるという問題があった。
【００１０】
このように、空気中の粉塵の捕集効率が高く、その際の圧力損失が低く、濾材からのマイクロガラス繊維の脱落が少なく、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損がしにくく、ミニプリーツ加工をし易い適度な剛直性と強度を兼ね備え、且つ不燃ゴミ減量にも配慮した濾材は未だ得られていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−３２３１２１号公報
【特許文献２】特開２００１−２６３０８９号公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ０３／０４３７１７号パンフレット
【特許文献４】特開２００７−１４４４１５号公報
【特許文献５】国際公開第ＷＯ０８／１２０５７２号パンフレット
【特許文献６】特開昭６２−１１０７１８号公報
【特許文献７】特開昭６２−１１０７１９号公報
【特許文献８】特開２００８−２４６３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、空気中の粉塵の捕集効率が高く、その際の圧力損失が低く、複合濾材からのマイクロガラス繊維の脱落が少なく、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損がしにくく、ミニプリーツ加工をし易い適度な剛直性と強度を兼ね備え、且つ、不燃ゴミ減量にも配慮し、焼却による減容が可能であるフィルタ用の複合濾材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
【００１４】
（１）上流側濾材層と下流側濾材層の２層からなる複合濾材であって、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有し、且つ少なくとも一方の層にヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有することを特徴とする複合濾材。
【００１５】
（２）ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維の総含有量が、複合濾材質量比で２〜２０％である上記（１）記載の複合濾材。
【００１６】
（３）上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の総含有量が、複合濾材質量比で１０〜４０％である上記（１）または（２）記載の複合濾材。
【００１７】
（４）上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ａ）と、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ｂ）の比が、（Ｂ）／（Ａ）が１．０〜１０．０である上記（１）〜（３）のいずれか記載の複合濾材。
【００１８】
（５）下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径が、上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さい上記（１）〜（４）のいずれか記載の複合濾材。
【００１９】
（６）示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維の総含有量が、複合濾材質量比で２５〜６０％である上記（１）〜（５）のいずれか記載の複合濾材。
【００２０】
（７）上記（１）〜（６）のいずれか記載の複合濾材を製造する方法であって、複数の抄紙ヘッドを有するコンビネーション湿式抄紙機を用いて、上流側濾材層の湿紙ウェブと下流側濾材層の湿紙ウェブとからなる積層ウェブを形成した後に、該積層ウェブを加圧しながら、熱融着性繊維の融点より１０℃以上高い表面温度の熱ロールに密着させて上流側濾材層と下流側濾材層を一体化させた後に、乾燥させてなる複合濾材の製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、空気中の粉塵の捕集効率が高く、その際の圧力損失が低く、複合濾材からのマイクロガラス繊維の脱落が少なく、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損がしにくく、ミニプリーツ加工をし易い適度な剛直性と強度を兼ね備え、且つ、不燃ゴミ減量にも配慮し、焼却による減容が可能であるフィルタ用の複合濾材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の複合濾材は、上流側濾材層と下流側濾材層の２層が一体化された複合濾材であって、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有し、且つ、少なくとも一方の層にヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有する複合濾材である。
【００２３】
本発明に係わるヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維とは、繊維断面の形状や、分子の配向や結晶化度などを調整することによって、ヤング率を高めたポリビニルアルコール系繊維であり、例えば溶剤湿式冷却ゲル紡糸法によって製造するものが知られているが、本発明はこれに限定されるものではない。また、このような高いヤング率を有するポリビニルアルコール系繊維は、熱水や冷水にはほとんど溶解せず、抄造後の複合濾材中でも繊維の形状を維持しており、抄造工程において皮膜を形成しない。したがって、濾材中の小さな細孔を塞ぐことがない。以下、特に断らない限り、本発明で言う「ポリビニルアルコール系繊維」は、「ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維」を指すものとする。
【００２４】
ポリビニルアルコール系繊維でないヤング率の高い繊維を複合濾材中に含有させることによっても、剛直性を付与することができるが、ヤング率の高い繊維とマイクロガラス繊維や熱融着性繊維との親和性が低い場合には、繊維間の強度が弱い、もろい複合濾材になってしまい、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損することや、ミニプリーツ加工がし難くなることがある。
【００２５】
ポリビニルアルコール系繊維は、適度な親水性と疎水性を持っていることから、本発明で用いるマイクロガラス繊維と熱融着性繊維の両方との親和性が高く、湿式抄紙の際にワイヤーからのマイクロガラス繊維の流出を抑えることができると共に、繊維間の強度も強くなることから、強度の強い複合濾材を得ることができる。
【００２６】
したがって、複合濾材中にポリビニルアルコール系繊維を含有することにより、繊維間強度も強めることができることから、強度の強い複合濾材を得ることができ、フィルタ加工やフィルタ洗浄の際に破損がしにくく、ミニプリーツ加工をし易い適度な剛直性と強度を付与することができる。
【００２７】
本発明に係わるポリビニルアルコール系繊維の総含有量は、複合濾材質量比で２〜２０％であることが好ましく、特に３〜１０％が好ましい。ポリビニルアルコール系繊維の含有量が少な過ぎると、十分な剛直性が得られないことがある。一方、多過ぎると、マイクロガラス繊維や熱融着性繊維の含有量が相対的に低くなり、十分な捕集効率が得られないことや、十分な強度が得られないことがある。
【００２８】
本発明に係わるポリビニルアルコール系繊維のヤング率は、十分な剛直性が確保できれば上限を定める必要はないが、強過ぎると、剛直性を適度に調整することが難しくなるため、２００〜４００ｃＮ／ｄｔｅｘが好ましく、特に好ましくは２５０〜３５０ｃＮ／ｄｔｅｘである。
【００２９】
本発明に係わるポリビニルアルコール系繊維の繊度は、１〜２０ｄｔｅｘが好ましく、特に好ましくは１．５〜１０ｄｔｅｘであり、更に好ましくは２〜７ｄｔｅｘである。繊度が小さ過ぎると十分な剛直性が得られないことがあり、繊度が大き過ぎると、地合不良になることや、剛直性が強くなり過ぎて、ミニプリーツ加工がし難くなることがある。
【００３０】
本発明に係わるポリビニルアルコール系繊維の繊維長は、１〜１５ｍｍが好ましく、特に好ましくは２〜１０ｍｍであり、更に好ましくは３〜７ｍｍである。繊維長が長過ぎると、地合不良になり易く、それにより大きな細孔ができて捕集効率が低下することがある。一方、繊維長が短過ぎた場合には、複合濾材の機械的強度が低くなって、複合濾材が破損し易くなることがある。
【００３１】
なお、複数の異なる繊度、異なる繊維長あるいは異なるヤング率のポリビニルアルコール系繊維を必要に応じて混抄して複合濾材を作製しても良い。
【００３２】
本発明に係わるマイクロガラス繊維は、捕集効率を決定づける繊維の一つである。マイクロガラスの平均繊維径は０．１〜１．０μｍであり、特に０．３〜０．８μｍが好ましい。平均繊維径が大き過ぎると、捕集効率を向上させる効果が少なくなる。また、平均繊維径が小さ過ぎると、湿式抄紙の際、ワイヤーからのマイクロガラス繊維の流出が多くなり、歩留まりが非常に悪くなることがある。
【００３３】
なお、本発明で言う「繊維径」とは、繊維の断面が楕円形や多角形等の場合は、断面積が等しい真円の径に換算した値の繊維径を示し、本発明で言う「平均繊維径」とは、繊維径Ｄｉの繊維がＮｉ個存在した場合、ΣＤｉ２Ｎｉ／ΣＤｉＮｉで算出される質量平均繊維径を示すものとする。
【００３４】
上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の総含有量は、複合濾材質量比で１０〜４０％が好ましく、特に好ましくは１５〜３０％である。マイクロガラスの総含有量が多過ぎると、圧力損失が大きくなり過ぎることがある。また、マイクロガラスの含有量が少な過ぎると、十分な捕集効率が得られないことがある。
【００３５】
また、今後ますます問題視されつつある環境問題の観点からも、不燃ゴミを減量するために、上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の総含有量は、濾材質量比で５０％以下が好ましく、より好ましくは４０％以下である。５０質量％を超えた場合には、ガラス繊維は不燃性であるため、焼却減容の効果が少なくなる。
【００３６】
上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ａ）と、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ｂ）の比（Ｂ）／（Ａ）は、１．０〜１０．０が好ましく、特に好ましくは１〜５であり、更に好ましくは１〜３である。上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が少なく、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が多く、（Ｂ）／（Ａ）が１０．０を超えると、捕捉した粉塵が上流側濾材層と下流側濾材層の界面付近に多く溜まり、圧力損失が上昇し易くなるため、複合濾材の寿命が短くなることがある。一方、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が多く、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が少なく、（Ｂ）／（Ａ）が１．０未満の場合には、粉塵の大半が上流側濾材層で捕捉され、下流側濾材層にはわずかの量の粉塵しか到達しないため、やはり圧力損失が上昇し易くなり、複合濾材の寿命が短くなることがある。
【００３７】
また、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径は、上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さいことが好ましい。特に好ましくは、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径（Ｄ１）と、上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径（Ｄ２）の比（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．５〜０．９である。下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径を、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さくすることにより、上流側濾材層で主に大粒径粉塵を、下流側濾材層で主に小粒径粉塵を、順次捕捉することにより、粉塵保持容量が多くなり、圧力損失も低くすることができる。一方、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径が、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さい場合には、粉塵の大半が上流側濾材層で捕捉され、下流側濾材層にはわずかの量の粉塵しか到達しないため、圧力損失が上昇し易くなり、複合濾材の寿命が短くなることがある。また、平均繊維径の比（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．９を超える場合は、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径を、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さくした効果が認められないことがある。
【００３８】
なお、平均繊維径を調整するために、平均繊維径の異なる複数のマイクロガラス繊維を必要に応じて混抄して複合濾材を作製しても良い。
【００３９】
本発明に係わるマイクロガラス繊維の素材に関しては特に制限はなく、一般的なボロシリケート系の他に、よりシリカの純度の高い石英ガラスも使用できる。なお、一般的なボロシリケート系の場合、半導体産業などで使用された場合、微量の酸やアルカリとの接触によって、ガラス繊維表面が侵食され、微量の金属（Ｂ−、Ｎａ＋など）が発生することが問題視されている。酸化硼素含有量が極めて少ないマイクロガラス繊維を使用した場合には、半導体製造工程での酸やアルカリによる劣化の問題もないことから、クリーンルーム用フィルタにも適用することができる。
【００４０】
本発明の複合濾材は、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有する。また、特に好ましい熱融着性繊維の融点は、６０〜１４０℃である。融点が５０℃未満の場合は、複合濾材が高温にさらされた場合に、熱融着性繊維が軟化して強度低下を招くことがある。一方、融点が１７０℃を超えた場合、熱融着機能を発現させるために、高温で加熱や乾燥をさせることが必要となり、多くのエネルギーが必要となる。なお、融点は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に準じて測定することができる。
【００４１】
また、熱融着性繊維を含有させて、該熱融着性繊維の溶融温度以上に温度を上げる工程を組み入れることで、複合濾材がフィルタ加工される際の折り曲げに対する機械的強度を向上させることができる。また、熱融着性繊維がネットワークを形成することにより、折り曲げに対する強度を発現するばかりでなく、複合濾材を構成する他の繊維とも均一なネットワークを構成することができ、強度を有しながら捕集効率の高い複合濾材となる。
【００４２】
本発明に係わる熱融着性繊維としては、単繊維の他、芯鞘繊維（コアシェルタイプ）、並列繊維（サイドバイサイドタイプ）、放射状分割繊維などの複合繊維が挙げられる。複合繊維は、皮膜を形成しにくいので、複合濾材の空間を保持したまま、機械的強度を向上させることができる。熱融着性繊維としては、例えば、ポリプロピレン繊維、ポリプロピレン（芯）とポリエチレン（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）とエチレンビニルアルコール（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）と酢酸ビニルアルコール（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）とポリエチレン（鞘）の組み合わせ、高融点ポリエステル（芯）と低融点ポリエステル（鞘）の組み合わせ等が挙げられる。また、ポリエチレン等の低融点樹脂のみで構成される単繊維（全融タイプ）や、熱水可溶性ポリビニルアルコール系繊維のような熱水可溶性バインダーは、複合濾材の乾燥工程で皮膜を形成し易いが、特性を阻害しない範囲で使用することができる。
【００４３】
熱融着性繊維の含有量は、上流側濾材層中と下流側濾材層中の総含有量が、濾材質量比で２５〜６０％であることが好ましく、更に好ましくは３０〜５５％である。熱融着性繊維が少な過ぎると、複合濾材の剥離強さ、耐折強さが不足し、折り加工時に層間剥離が生じたり、折り部に膨れが生じて、構造圧損を高めてしまったり、亀裂が生じたりすることがある。多過ぎた場合には、複合濾材が緻密になって圧力損失が高まり、フィルタ寿命が短くなる場合がある。
【００４４】
熱融着性繊維の繊維径は特に限定されないが、３〜２５μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜２０μｍである。繊維径が３μｍ未満では、複合濾材の圧力損失が高くなり、フィルタの寿命が短くなる傾向がある。また、繊維径が２５μｍを超えると、複合濾材の圧力損失は低くなるものの、ネットワークの空隙が大きくなるために、抄造時に抄紙ワイヤーから複合濾材を構成する他の繊維（例えば、マイクロガラス繊維）の抜けが多くなり、捕集効率が低下してしまうことがある。また、融着する比表面積が少なくなり、複合濾材の耐折強さや剥離強さ等の強度が向上しにくくなることがある。
【００４５】
耐折強さを高めるためには、熱融着性繊維の繊維長を２〜１５ｍｍにすることが好ましく、より好ましくは３〜１０ｍｍである。繊維長が２ｍｍ未満の場合、熱融着性繊維の単独繊維に交差する繊維の本数が少ないことから、フィルタユニット製造時のプリーツ加工等の折り加工における衝撃で、融着している繊維交点が外れたり、繊維が脱落したりする可能性がある。一方、１５ｍｍを超えた場合、抄造前の繊維分散性が悪く、結果として地合の悪い複合濾材となり、マイクロガラス繊維の歩留まりを悪化させてしまう場合がある。
【００４６】
本発明の複合濾材には、上流側濾材層および／または下流側濾材層に、必要に応じて、熱融着性を持たない非熱融着性繊維を含有することができる。特に、熱融着性繊維とポリビニルアルコール系繊維よりも細く、マイクロガラス繊維よりも太い繊維は、太い繊維に収束するように絡むため、接合点を増やすことができ、繊維間の固定力を高めることができることから好ましい。抄紙機の繊維分散工程において、全繊維がパルパーの攪拌装置で水に分散されることにより、各繊維がランダムに配置され、その後の抄紙ワイヤー部で脱水されてウェブを形成する際に、非熱融着性繊維が他の繊維との間に配置されることにより、これらの繊維と空隙を形成しつつ、程良く絡み合い、良好な三次元ネットワークを形成する。ゆえに、均一な地合となり、捕集性能を保持しつつ、適当な空間保持によって通気性を確保することができ、適正な圧力損失を得ることができる。
【００４７】
なお、非熱融着性繊維を含有させる場合の含有量は、複合濾材質量比で２０〜６０質量％が好ましい。非熱融着性繊維が少ない場合には、含有させた効果が認められないことがある。一方、非熱融着性繊維が多過ぎると、マイクロガラス繊維や熱融着性繊維の含有量が相対的に低くなり、十分な捕集効率が得られないことや、十分な強度が得られないことがある。
【００４８】
本発明において、非熱融着性繊維としては、繊維径１〜２０μｍの有機繊維を好適に用いることができる。具体的には、天然繊維としては、皮膜の少ない麻パルプ、コットンリンター、リント；再生繊維としては、リヨセル繊維、レーヨン、キュプラ；半合成繊維としては、アセテート、トリアセテート、プロミックス；合成繊維としては、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリアクリル系、ビニロン系、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル系、ナイロン系、ポリオレフィン系、ベンゾエート、ポリクラール、フェノール系などの繊維が挙げられる。上記の繊維の他に、植物繊維として、針葉樹パルプ、広葉樹パルプなどの木材パルプや藁パルプ、竹パルプ、ケナフパルプなどの木本類、草本類を使用することもできる。これらの繊維は、通液性、通気性を阻害しない範囲であれば、フィブリル化されていてもなんら差し支えない。更に古紙、損紙などから得られるパルプ繊維等も使用することができる。また、断面形状がＴ型、Ｙ型、三角等の異形断面を有する繊維も通気性、通液性確保のために含有できる。また、本発明の複合濾材に含有される非熱融着性繊維には、複合濾材へ新たな機能を付加するといった側面もある。例えば、難燃性繊維を使用することにより、難燃剤の付与といった後加工をすることなく、難燃性を持った複合濾材となる。
【００４９】
本発明の複合濾材の厚みは特に限定しないが、１００〜８００μｍであることが好ましく、より好ましくは２００〜５００μｍである。１００μｍ未満では複合濾材の堅さが不足し、良好なプリーツ加工ができない場合がある。一方、８００μｍを超えると、プリーツ加工は可能ではあるが、フィルタユニット内の折られた複合濾材同士の空隙が少なくなり、構造圧力損失が高まり、結果として寿命が短いフィルタとなることがある。本発明の複合濾材の坪量は特に限定しないが、フィルタに加工する際の強度や必要な濾材面積を考慮すると、２０〜１５０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは、５０〜１２０ｇ／ｍ２である。
【００５０】
なお、粉塵はまず上流側濾材層で捕捉されるため、上流側濾材層はある程度の厚みおよび／または坪量が必要である。一方、下流側濾材層は上流側濾材層を通過した粉塵のみを補足するため、上流側濾材層よりも薄くおよび／または軽くても良い場合があるが、十分な捕集効率を得るためには、ある程度の厚みおよび／または坪量が必要である。また、上流側濾材層と下流側濾材層が共に厚すぎる／重すぎると、プリーツ加工の際に複合濾材が割れてしまうことや、圧力損失が大きくなり過ぎることがある。したがって、上流側濾材層の坪量は１０〜１２０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは２０〜１００ｇ／ｍ２である。また、下流側濾材層の坪量は５〜８０ｇ／ｍ２が好ましく、より好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ２である。また、上流側濾材層の厚みは１００〜６００μｍが好ましく、より好ましくは１００〜４００μｍである。また、下流側濾材層の厚みは２０〜３００μｍが好ましく、より好ましくは３０〜２００ｇ／ｍ２である。
【００５１】
本発明の複合濾材は、ＪＩＳ Ｐ８１１５のＭＩＴ試験機による耐折強さが１．０以上であることが好ましい。本発明の複合濾材は、折り加工（プリーツ加工）する際に、複合濾材に折り機の刃を押しつけて折り目を付けたり、凹凸のロール間を通過させて折り目を付けた後に、機械または手で折りたたみ加工される。耐折強さが１．０未満の場合、複合濾材に亀裂が発生することや、フィルタ完成後の風圧により破れることがある。また、フィルタを洗浄して再使用する場合、洗浄時の衝撃で複合濾材が破損する場合がある。
【００５２】
本発明の複合濾材は、一般紙や湿式不織布を製造するための抄紙機、例えば、長網抄紙機、円網抄紙機、傾斜ワイヤー式抄紙機等、これらの抄紙機が同種または異種の２機以上がオンラインで設置されているコンビネーション抄紙機などにより製造されることが好ましい。その際、積層方法は各々の抄紙機で抄きあげた湿紙ウェブを積層する抄き合わせや、一方の湿紙ウェブを形成した後に、この湿紙ウェブの上に繊維を分散した原料スラリーを流して複合濾材を形成する方法でも良い。また、乾燥したウェブの上に、繊維を分散した原料スラリーを流して複合濾材を形成する方法でも良い。
【００５３】
これらの抄紙機で抄造された湿紙ウェブは、加熱乾燥され、湿紙ウェブに含有される熱融着性繊維により、複合濾材が形成される。加熱乾燥の手段としては、シリンダードライヤー、エアドライヤー、サクションドラム式ドライヤー、赤外方式ドライヤーなどの方式を用いることができるが、熱融着性繊維を効率よく融着させ、より高い強度が得られる方式として、シリンダードライヤーによる加熱方式が好ましい。シリンダードライヤーによる加熱方法としては、熱ロールにタッチロールで加圧しながら、片面のみ接触させても良いし、フェルトに抱かれたシリンダードライヤー群の間に複合濾材を通過させて表裏を順次、熱ロールに接触させても良い。
【００５４】
特に好ましい複合濾材の製造方法は、複数の抄紙ヘッドを有するコンビネーション湿式抄紙機を用いて、上流側濾材層の湿紙ウェブと下流側濾材層の湿紙ウェブとからなる積層ウェブを形成した後に、該積層ウェブを加圧しながら、熱融着性繊維の融点より１０℃以上高い表面温度の熱ロールに密着させて上流側濾材層と下流側濾材層を一体化させた後に、乾燥させる複合濾材の製造方法である。この製造方法によれば、熱融着性繊維の融着効果によって、各層内において繊維のネットワークが形成されると共に、両層間も融着させることができ、折り加工時に層間剥離等が起こりにくい、強度の高い複合濾材を得ることができる。
【００５５】
本発明の複合濾材は、ＪＩＳ Ｂ９９２７に規定される撥水性が１ｋＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは５ｋＰａ以上である。ＭＩＬ−ＳＴＤ−２８２に規定されるＨＥＰＡ濾材の撥水性は５０８ｍｍＨ２Ｏ（４．９８ｋＰａ）以上とされているが、全てのＨＥＰＡ濾材が準拠しているわけではない。しかしながら、必要十分な値として、ＭＩＬ規格を参考にしたＪＩＳ Ｂ９９２７に規定される方法で撥水性を測定した場合、５ｋＰａ以上の値があれば十分な撥水性を持った濾材と言える。
【００５６】
本発明の複合濾材において、撥水性を１ｋＰａ以上とするには、少なくとも上流側濾材層に撥水性化合物を含有させることが好ましい。撥水性化合物の含有量は、上流側濾材層を構成する繊維に対して０．０１〜１０質量％が好ましく、より好ましくは０．１〜５質量％である。撥水性化合物の含有量が０．０１質量％未満であると、撥水性が１ｋＰａ以上得られない場合があり、１０質量％を超えると、撥水効果が過剰であり経済的に好ましくないばかりでなく、複合濾材のミクロポアを過剰に塞いでしまうことにより捕集効率が低下する可能性がある。本発明の複合濾材において、複合濾材を使用する環境（温度・湿度等）があまり厳しくない場合や、通風する空気が高湿になる可能性が低い場合などは、上流側濾材層のみに撥水性化合物を含有させれば良いが、下流側濾材層にも撥水性化合物を含有させることも可能である。
【００５７】
本発明の複合濾材において、撥水性化合物としては、例えば、シリコン系、フッ素系が用いられ、内添法で付与する場合は、ロジン系、強化ロジン系、アルキルケテンダイマー系、アルケニル無水コハク酸系などの製紙用サイズ剤を好適に用いることができる。
【００５８】
本発明の複合濾材において、撥水性の付与方法としては、濾材を抄造する前の原料スラリー中に撥水性化合物を添加する内添法と、抄紙後湿紙の状態または乾燥後に含浸または塗工によって撥水性化合物を付与し、乾燥させる外添法が挙げられる。本発明の複合濾材は、どちらの方法でも用いることができる。外添法において、含浸または塗工方式は特に限定はしないが、サイズプレス方式、タブサイズプレス方式、スプレー方式、内添方式、グラビア塗工方式などの方法が挙げられる。
【００５９】
撥水性化合物の付与方法において、外添法は、含浸または塗工から乾燥までの工程およびそれに伴う製造設備が必要であること、場合によっては抄紙乾燥して得られた濾材の性能を低下させる可能性がある。したがって、内添法が好ましい。また、フィルタの使用環境があまり厳しくない場合や、通風する空気が高湿になる可能性が低い場合などは、上流側濾材層のみに撥水性を付与すれば良く、２層から構成される本発明の複合濾材においては内添法が適している。また、外添法において、上流側濾材層のみに撥水性を付与するには、塗工工程において、上流側濾材層面側から撥水性化合物を供給すれば良く、スプレー方式やグラビア塗工方式を用いることが好ましい。
【００６０】
本発明の複合濾材には、必要に応じて複合濾材の特性を阻害しない範囲で、架橋剤、分散剤、歩留まり向上剤、紙力剤、難燃剤、染料、樹脂などの添加剤を適宜配合することができる。これらの添加剤を付与する方法としては、撥水性化合物を付与するのと同様に、内添法や外添法を適宜選択して用いることができる。例えば、難燃剤を付与することによって、難燃性を持った複合濾材となる。本発明に用いられる難燃剤としては、安全面、環境面からノンハロゲン系難燃剤が好ましく、無機リン系、有機リン系、金属水酸化物などが挙げられる。
【００６１】
また、機械的強度、耐水性を付与するために熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を含有させることができる。このような樹脂としては、例えば、アクリル系、酢酸ビニル系、エポキシ系、合成ゴム系、ウレタン系、ポリエステル系、塩化ビニリデン系などのラテックス、ポリビニルアルコール、澱粉、フェノール樹脂などが挙げられ、これらは単独または２種類以上を併用することができる。複合濾材に含有せしめる熱可塑性樹脂の量としては、複合濾材に対して０．０１〜１０質量％が適当である。１０質量％を超えると複合濾材の圧力損失が大きくなる。また、０．０１質量％未満では、熱可塑性樹脂を含有しない複合濾材と比較して、機械的強度や耐水性が向上しない場合がある。
【００６２】
また、更にフィルタ寿命を延ばすために、必要に応じて３層構造以上の複合濾材にするために、スパンボンド、ケミカルボンド、メルトブロー等の乾式法で製造した不織布と抄紙機で製造した本発明の２層構造の複合濾材とを、抄紙機で積層しても良いし、別途加工機を用いて積層しても良い。その場合、本発明の複合濾材の上流側濾材層面に、乾式法で製造した不織布を積層することが好ましい。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。まず、熱融着性繊維の融点の測定方法と濾材の評価方法を示す。
【００６４】
熱融着性繊維の融点の測定方法
＜熱融着性繊維の融点（単位：℃）＞
熱融着性繊維の融点は、ＰＥＲＫＩＮ ＥＬＭＥＲ社製示差走査熱分析装置ＤＳＣ７を用いて測定した。測定は、２５〜３００℃まで、毎分１０℃の昇温条件で測定した。
【００６５】
濾材の評価方法
＜圧力損失（単位：Ｐａ）＞
ＪＩＳ Ｂ９９２７に準じて、風速５．３ｃｍ／秒で通気させ、濾材の上流側と下流側の静圧差を測定し、下記数式１より、圧力損失ΔＰを算出した。
【００６６】
（数式１）
ΔＰ＝ＳＰ１−ＳＰ２
ΔＰ ：圧力損失（Ｐａ）
ＳＰ１：上流側静圧（Ｐａ）
ＳＰ２：下流側静圧（Ｐａ）
【００６７】
圧力損失は低い方が優れており、３５０Ｐａ以下が実用上使用可能なレベルである。また、２５０Ｐａ以下が優れた濾材であり、１５０Ｐａ以下が特に優れた濾材である。
【００６８】
＜粒子捕集効率（単位：％）＞
ＪＩＳ Ｂ９９０８に準じて面風速５．３ｃｍ／秒の条件で測定した。測定対象粒子は、大気塵を使用して、粒子径０．３〜０．５μｍの粒子についての捕集効率をパーティクルカウンター（商品名「ＫＣ−１１」、リオン社製）を使用して測定し、下記数式２より、捕集効率ηを算出した。
【００６９】
（数式２）
η＝（１−Ｃ２／Ｃ１）×１００
η ：捕集効率（％）
Ｃ１：濾材上流側の粒子数（単位時間、単位流量当たり）
Ｃ２：濾材下流側の粒子数（単位時間、単位流量当たり）
【００７０】
捕集効率は高いほど優れており、６０％以上が濾材として使用可能である。また、高性能フィルタでは、用途によって９０％以上、９７％以上、９９％以上、９９．９％以上のものが使用される。
【００７１】
＜耐折強さ＞
濾材から幅１５ｍｍ、長さ１１０ｍｍの試験片を各１０枚採取した。各試験片について、ＪＩＳ Ｐ８１１５に規定される方法にて、ＭＩＴ試験機を使用し、５００ｇ荷重で耐折回数を測定した。得られた耐折回数の値から耐折強さを下記数式３より算出し、それぞれの濾材について、試験片１０枚の平均値を比較した。
【００７２】
（数式３）
ＦＥ＝ｌｏｇ１０Ｎ
ＦＥ：耐折強さ
Ｎ ：耐折回数
【００７３】
耐折強さは高いほど優れており、１．０以上が実用上必要であり、３．５以上が優れた濾材である。
【００７４】
＜ミニプリーツ加工＞
濾材を５ｃｍ間隔のミニプリーツに加工した際の加工し易さ、または加工時に破損や剥離などの問題がないかを下記の基準で評価した。
○：問題なく加工可能。作業性も良い。
△：剛直性などの理由により作業性は劣るが加工は可能。濾材の破損などの問題も認められない。
×：破損等の問題があり、ミニプリーツに加工できない。
【００７５】
＜撥水性（単位：ｋＰａ）＞
濾材から約１００×１００ｍｍ角の試験片３枚を採取し、ＪＩＳ Ｂ９９２７に準じて、撥水性測定装置を用い、撥水性を測定し、その最小値を比較した。
【００７６】
撥水性は１ｋＰａ以上であれば実用上使用可能なレベルであり、特に５ｋＰａ以上が優れた濾材である。
【００７７】
＜粉塵保持量Ａ（単位：ｇ／ｍ２）＞
濾材を用いて濾材面積（３０ｍ２）になるようにフィルタを作製した。粉塵保持量測定器にて、粉塵：ＪＩＳ１５種、風量：５６ｍ３／分、粉塵濃度：７０ｍｇ／ｍ３の条件でフィルタ圧力損失が３００Ｐａになるまで粉塵を負荷し、数式４にて濾材の単位面積当たりの粉塵保持容量を算出した。
【００７８】
（数式４）
Ｗ１＝（Ｗ１ａ−Ｗ１ｂ）／１５
Ｗ１ ：単位面積当たりの粉塵保持容量（ｇ／ｍ２）
Ｗ１ａ：粉塵保持容量試験終了時のフィルタユニットの質量（ｇ）
Ｗ１ｂ：粉塵保持容量試験開始時のフィルタユニットの質量（ｇ）
【００７９】
粉塵保持量Ａは、数字が大きいほど優れており、２０ｇ／ｍ２以上が実用上使用可能なレベルであり、特に４０ｇ／ｍ２以上が優れた濾材である。
【００８０】
＜粉塵保持量Ｂ（単位：ｇ／ｍ２）＞
濾材を用いて濾材面積（３０ｍ２）になるようにフィルタを作製した。粉塵保持量測定器にて、粉塵：ＪＩＳ１５種、風量：７０ｍ３／分、粉塵濃度：７０ｍｇ／ｍ３の条件でフィルタ圧力損失が１０００Ｐａになるまで粉塵を負荷し、数式５にて濾材の単位面積当たりの粉塵保持容量を算出した。
【００８１】
（数式５）
Ｗ２＝（Ｗ２ａ−Ｗ２ｂ）／３０
Ｗ２ ：単位面積当たりの粉塵保持容量（ｇ／ｍ２）
Ｗ２ａ：粉塵保持容量試験終了時のフィルタユニットの質量（ｇ）
Ｗ２ｂ：粉塵保持容量試験開始時のフィルタユニットの質量（ｇ）
【００８２】
粉塵保持量Ｂは、数字が大きいほど優れており、４０ｇ／ｍ２以上が実用上使用可能なレベルであり、特に７０ｇ／ｍ２以上が優れた濾材である。
【００８３】
＜焼却後の灰分（単位：％）＞
焼却後の灰分は、濾材を９００℃の電気炉で２時間加熱燃焼させ、数式６にて灰分を算出した。
【００８４】
（数式６）
Ｘ＝（ｍ１／ｍ２）×１００
Ｘ ：灰分（％）
ｍ１：燃焼後の濾材の質量（ｇ）
ｍ２：燃焼前の濾材の質量（ｇ）
【００８５】
焼却後の灰分は数字が小さいほど、不燃ゴミの焼却減容の効果が高い。
【００８６】
＜繊維＞
実施例および比較例で使用した繊維を表１に示した。
【００８７】
【表１】
【００８８】
実施例１〜１２および比較例１〜８
２ｍ３の分散タンクに水を投入後、表２〜４に示す比率で配合し、分散濃度０．２質量％で５分間分散して、ポリビニルアルコール系繊維の種類および／または含有量の異なる上流側濾材層用繊維分散液および下流側濾材層用繊維分散液を調製した。なお、撥水性を持たすため、上流側濾材層繊維分散液の調製時に、アルキルケテンダイマー系サイズ剤（商品名：ＡＤ１６０２、星光ＰＭＣ社製）を対繊維１質量％添加して、上流側濾材層用繊維分散液を調製した。
【００８９】
長網抄紙機と円網抄紙機がオンラインで設置されているコンビネーション抄紙機を用いて、上流側濾材層を長網抄紙機で乾燥質量４０ｇ／ｍ２になるようにウェブを形成し、下流側濾材層を円網抄紙機で乾燥質量４０ｇ／ｍ２になるようにウェブを形成して、両ウェブを乾燥させる前に抄き合わせた後に、表面温度１３０℃のシリンダードライヤーでタッチロールを４００Ｎ／ｃｍ２の圧力で加圧しながら乾燥および一体化し、複合濾材１〜１２および比較濾材１〜２を得た。
【００９０】
【表２】
【００９１】
【表３】
【００９２】
【表４】
【００９３】
複合濾材１〜１２および比較濾材１〜８の評価結果を表５に示す。
【００９４】
【表５】
【００９５】
実施例４、実施例９〜１２、比較例１〜２の比較から、ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有させることにより、他の特性を損なうことなく、耐折強さが高い複合濾材を得ることができる。また、実施例１〜８の比較から、実施例１は、実施例２〜８と比べると耐折強さが低く、ミニプリーツ加工が若干し難く、実施例８は、耐折強さが高いが、ミニプリーツ加工が若干し難かったことから、ポリビニルアルコール系繊維の含有量を複合濾材質量比で２％〜２０％にすることにより、耐折強さとミニプリーツ加工に特に優れた複合濾材を得ることができる。
【００９６】
また、実施例４と、比較例３の比較から、ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維と熱融着性繊維のいずれをも含有させずに、湿潤状態で皮膜を形成するポリビニルアルコール系繊維（繊維状ビニロンバインダー）を用いると、圧力損失が高く、捕集効率も低い。また、耐折性も低い。
【００９７】
また、実施例４と、比較例４〜５の比較から、熱融着性繊維を含有させずにポリビニルアルコール系繊維状バインダーを用いると、ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有させても、耐折性が低く、且つ、ミニプリーツ加工もし難く、特にポリビニルアルコール系繊維状バインダーの含有量が多くなると、ミニプリーツ加工時に濾材の破損が認められた。また、圧力損失も高く、捕集効率も低い。
【００９８】
また、実施例４と、比較例６〜７の比較から、ポリビニルアルコール系繊維状バインダーを用いると、熱融着性繊維を含有させても、十分な耐折性を得ることができない。また、圧力損失が高く、捕集効率も低い。
【００９９】
一方、実施例４と比較例８の比較から、ポリビニルアルコール系繊維ではない、ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の繊維を用いても、耐折性は低い。
【０１００】
実施例１３〜２７および比較例９〜１０
表６〜８に示す比率で配合し、マイクロガラス系繊維の平均繊維径および／または含有量、上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラスの含有量の比が異なる上流側濾材層用繊維分散液および下流側濾材層用繊維分散液を用いた以外は、実施例１〜１２および比較例１〜８と同様の方法で、複合濾材１３〜２７および比較濾材９〜１０を得た。
【０１０１】
【表６】
【０１０２】
【表７】
【０１０３】
【表８】
【０１０４】
複合濾材１３〜２７および比較濾材９〜１０の評価結果を表９に示す。
【０１０５】
【表９】
【０１０６】
実施例４、実施例１３〜１７、比較例９〜１０の比較から、平均繊維径が０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維を用いることにより、捕集効率が高く、粉塵保持量が大きい複合濾材を得ることができる。特に０．３〜０．８μｍのマイクロガラス繊維を用いると圧力損失を低く抑えることができる。なお、実施例１８と実施例１３〜１７および実施例１９〜２７の比較より、捕集効率を高くするには、マイクロガラス繊維の含有量は複合濾材質量比で１０％以上が優れているが、実施例２７と実施例１３〜２６の比較より、マイクロガラス繊維の含有量が多いと、耐折強さが低くなるため、マイクロガラス繊維の含有量は複合濾材質量比で１０〜４０％が特に優れている。
【０１０７】
また、実施例２１と実施例２２との比較、および実施例２３と実施例２４との比較から、上流側濾材層に含有されるマイクロガラスの含有量（Ａ）と、下流側濾材層に含有されるマイクロガラスの含有量（Ｂ）の比（Ｂ）／（Ａ）が１．０〜１０．０であると、捕集効率と粉塵保持量の両方に優れている。これは、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が少なく、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が多く、（Ｂ）／（Ａ）が１０．０を超えると、捕捉した粉塵が上流側濾材層と下流側濾材層の界面付近に溜まり易く、圧力損失が上昇し易くなるためであると推測される。また、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が多く、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の含有量が少なく、（Ｂ）／（Ａ）が１．０未満の場合には、粉塵の大半が上流側濾材層で捕捉され、やはり圧力損失が上昇し易くなるためであると推測される。
【０１０８】
更に実施例４と実施例１３〜１７の比較より、下流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径が、上流側濾材層中のマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さい場合には、粉塵保持容量が多い。これは、上流側濾材層で主に大粒径粉塵を、下流側濾材層で主に小粒径粉塵を、順次捕捉することにより、粉塵保持容量が多くなり、圧力損失も低くすることができるためであると推測される。
【０１０９】
実施例２８〜３２および比較例１１
表１０に示す比率で配合し、熱融着性繊維の種類および含有量の異なる上流側濾材層用繊維分散液および下流側濾材層用繊維分散液を用いた以外は、実施例１〜１２および比較例１〜８と同様の方法で、複合濾材２８〜３２および比較濾材１１を得た。
【０１１０】
【表１０】
【０１１１】
複合濾材２８〜３２および比較濾材１１の評価結果を表１１に示す。なお、比較濾材１１ではフィルタ加工時に濾材が容易に破損してしまい、フィルタを得ることができなかった。
【０１１２】
【表１１】
【０１１３】
実施例４、２８〜３２と比較例１１との比較より、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に熱融着性繊維を含有させることにより、他の特性を損なうことなく、耐折強さが高い複合濾材を得ることができる。また、実施例４、２８〜３１と実施例３２との比較より、熱融着性繊維の含有量を複合濾材質量比で２５％以上とすることにより、耐折性の高い複合濾材を得ることができ、ミニプリーツ加工にも優れた複合濾材を得ることができる。但し、実施例３０に示すように、熱融着性繊維の含有量が複合濾材質量比で６０％を超えても複合濾材を作製することができるが、マイクロガラス繊維の含有量が相対的に少なくなり、捕集効率が低くなるため、熱融着性繊維の含有量を複合濾材質量比で２５〜６０％とすることにより、捕集効率と耐折性の両方に特に優れた複合濾材を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の複合濾材は、半導体、液晶、バイオ、医薬、食品工業のクリーンルームやクリーンベンチ等用のエアフィルタ、空調用エアフィルタ、空気清浄機用エアフィルタ、ガスタービンや蒸気タービンの吸気側に使用される空気または気体中の粒子捕集に適した産業用エアフィルタ等に好適に用いることができる。また、液体濾過用フィルタとしても使用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側濾材層と下流側濾材層の２層からなる複合濾材であって、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有し、且つ少なくとも一方の層にヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有することを特徴とする複合濾材。
【請求項２】
ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維の総含有量が、複合濾材質量比で２〜２０％である請求項１記載の複合濾材。
【請求項３】
上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の総含有量が、複合濾材質量比で１０〜４０％である請求項１または２記載の複合濾材。
【請求項４】
上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ａ）と、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ｂ）の比が（Ｂ）／（Ａ）が１．０〜１０．０である請求項１〜３のいずれか記載の複合濾材。
【請求項５】
下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径が、上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さい請求項１〜４のいずれか記載の複合濾材。
【請求項６】
示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維の総含有量が、複合濾材質量比で２５〜６０％である請求項１〜５のいずれか記載の複合濾材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか記載の複合濾材を製造する方法であって、複数の抄紙ヘッドを有するコンビネーション湿式抄紙機を用いて、上流側濾材層の湿紙ウェブと下流側濾材層の湿紙ウェブとからなる積層ウェブを形成した後に、該積層ウェブを加圧しながら、熱融着性繊維の融点より１０℃以上高い表面温度の熱ロールに密着させて上流側濾材層と下流側濾材層を一体化させた後に、乾燥させてなることを特徴とする複合濾材の製造方法。
【請求項１】
上流側濾材層と下流側濾材層の２層からなる複合濾材であって、上流側濾材層と下流側濾材層の両層に平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維と、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維を含有し、且つ少なくとも一方の層にヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維を含有することを特徴とする複合濾材。
【請求項２】
ヤング率が２００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のポリビニルアルコール系繊維の総含有量が、複合濾材質量比で２〜２０％である請求項１記載の複合濾材。
【請求項３】
上流側濾材層および下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の総含有量が、複合濾材質量比で１０〜４０％である請求項１または２記載の複合濾材。
【請求項４】
上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ａ）と、下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の含有量（Ｂ）の比が（Ｂ）／（Ａ）が１．０〜１０．０である請求項１〜３のいずれか記載の複合濾材。
【請求項５】
下流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径が、上流側濾材層に含有されるマイクロガラス繊維の平均繊維径よりも小さい請求項１〜４のいずれか記載の複合濾材。
【請求項６】
示差走査熱量分析（ＤＳＣ）で測定した融点が５０〜１７０℃である熱融着性繊維の総含有量が、複合濾材質量比で２５〜６０％である請求項１〜５のいずれか記載の複合濾材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか記載の複合濾材を製造する方法であって、複数の抄紙ヘッドを有するコンビネーション湿式抄紙機を用いて、上流側濾材層の湿紙ウェブと下流側濾材層の湿紙ウェブとからなる積層ウェブを形成した後に、該積層ウェブを加圧しながら、熱融着性繊維の融点より１０℃以上高い表面温度の熱ロールに密着させて上流側濾材層と下流側濾材層を一体化させた後に、乾燥させてなることを特徴とする複合濾材の製造方法。
【公開番号】特開２０１３−５２３２４（Ｐ２０１３−５２３２４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０５１４（Ｐ２０１１−１９０５１４）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００５９８０）三菱製紙株式会社 (1,550)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００５９８０）三菱製紙株式会社 (1,550)
【Ｆターム（参考）】
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