JP2017113670A - エアフィルター用濾材およびエアフィルター - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は微細塵捕集性能に優れ、かつダストの粒径分布が大きく異なる環境においても集塵寿命を極めて長寿命にでき、さらにフィルター加工を行うに十分な剛性を有するエアフィルター用濾材を提供することを目的とする。
【解決手段】目付け15〜45g/m2、嵩密度0.05〜0.15g/cm3、平均繊維配高度10〜50度、5%伸張時引張強度のタテ方向とヨコ方向の値の中で大きい方の値が小さい方の値に対して1.5〜5.0の比率であり、平均孔径が10〜40μmであるメルトブロー不織布(A)と該メルトブロー不織布(A)よりも3〜12倍の範囲にある平均孔径を有し、かつ熱融着性のポリエステル繊維を有する通気性不織布(B)が積層されてなり、前記メルトブロー不織布Aを構成する繊維の平均繊維径が3.0〜7.0μmであることを特徴とするエアフィルター用濾材。
【選択図】なし
【解決手段】目付け15〜45g/m2、嵩密度0.05〜0.15g/cm3、平均繊維配高度10〜50度、5%伸張時引張強度のタテ方向とヨコ方向の値の中で大きい方の値が小さい方の値に対して1.5〜5.0の比率であり、平均孔径が10〜40μmであるメルトブロー不織布(A)と該メルトブロー不織布(A)よりも3〜12倍の範囲にある平均孔径を有し、かつ熱融着性のポリエステル繊維を有する通気性不織布(B)が積層されてなり、前記メルトブロー不織布Aを構成する繊維の平均繊維径が3.0〜7.0μmであることを特徴とするエアフィルター用濾材。
【選択図】なし
Description
本発明は、エアフィルター用濾材及びエアフィルターに関する。
本発明が目的とするエアフィルター用途、特に自動車キャビン用エアフィルターにおいては、極めて小さな容積のフィルタースペースに大量のエアーを供給し処理することが求められるため、濾材の通気抵抗を低く抑える必要があり、濾材の密度をあまり上げることができなかった。このため、これらのエアフィルターは、比較的大きなダストを大量に捕集する機能には優れているが、微細なダストを高除去効率で捕集できるものではなかった。しかしながら実際に自動車車室内に取り込まれる外気エアー中には、多様なダストが含まれており、それらは使用する地域、環境により大きく異なっている。例えば市街地においては自動車のディーゼル排気ガス等に起因する極めて微細な粒子の比率が高くなり、逆に公害では比較的粒子径の大きい花粉等の天然由来の粒子の比率が高くなる。近年ダストの粒径と人体への健康影響についての研究が進み、2.5μm以下の微粒子、さらには1μm以下の超微粒子が、一旦肺深部に沈着すると、なかなか体外に排出されず、肺がんが喘息、アレルギー疾患等の原因となりうることが問題視されている。このため、サブミクロンオーダーの微細粒子から粗大粒子まで、幅広い粒径のダストの進入を阻止し、なおかつその粒径分布が変わっても、長期間使用できるエアフィルターが求められているが、これらの特性をすべて満足するものは実用化されていない。
前記課題を解決する技術として、繊維に半永久的に固定された電荷の静電気力により空気中の微粒子を効果的に除去することが可能なエレクトレット処理エアフィルター用濾材が特許文献1で提案されており、機械的捕集効率のみに頼る従来のエアフィルター用濾材に比べ、低圧損で高捕集効率と長寿命化が達成されている。しかし、該文献に記載のエアフィルター用濾材においては繊維径の太いスパンボンド不織布を使用することで捕集ダストによる目詰まりを遅らせることができるが、メルトブロー不織布は不適と記載されており、高風速条件では静電気力による捕集能力が充分に発揮されず、微細なダストの捕集効率が極端に低下する課題があった。
特許文献2には微細なダストの捕集効率を高めるためにエレクトレット加工したメルトブロー不織布を使用した記載があるが、集塵寿命を意識した記載はなく、集塵寿命の設計を考慮するうえで重要となる粗密構造については触れられていない。
また、特許文献3にはメルトブロー不織布製造時の製布方法を調整することにより、メルトブロー不織布単層で粗密構造を形成する技術が記載されているが、エアフィルター用途ではなく、フィルターに加工する際に必要な剛軟度に関する記載がない。また集塵寿命に関する記載はなく、平均孔径に関する記述も見られない。
さらにエレクトレット不織布を複数層積層して粗密構造とすることも既に提案されており特許文献4には、太繊度で構成された表面電荷密度の低い繊維状のシートと、細繊度で構成された表面電荷密度の高い繊維状シートを積層したエレクトレットフィルターが記載されているが、積層エレクトレット不織布はエレクトレット不織布と従来から提案されている粗密構造の概念を単に組み合わせただけのものであり、本発明の課題を完全に解決できるものではなかった。
本発明は微細塵捕集性能に優れ、かつダストの粒径分布が大きく異なる環境においても集塵寿命を極めて長寿命にでき、さらにフィルター加工を行うに十分な剛性を有するエアフィルター用濾材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明は、以下のいずれかの構成をとることを特徴とする。
(1)目付け15〜45g/m2、嵩密度0.05〜0.15g/cm3、平均繊維配高度10〜50度、5%伸張時引張強度のタテ方向とヨコ方向の値の中で大きい方の値が小さい方の値に対して1.5〜5.0の比率であり、平均孔径が10〜40μmであるメルトブロー不織布(A)と該メルトブロー不織布(A)よりも3〜12倍の範囲にある平均孔径を有し、かつ熱融着性のポリエステル繊維を有する通気性不織布(B)が積層されてなり、前記メルトブロー不織布Aを構成する繊維の平均繊維径が3.0〜7.0μmであることを特徴とするエアフィルター用濾材、
(2)前記通気性不織布(B)のMD方向の剛難度が300mg以上であることを特徴とする(1)に記載のエアフィルター用濾材、
(3)前記メルトブロー不織布(A)と前記通気性不織布(B)の間に前記メルトブロー不織布(A)の平均孔径の1.5〜6.0倍の範囲にある中間層不織布(C)が積層されてなることを特徴とする(1)または(2)に記載のエアフィルター用濾材、
(4)前記メルトブロー不織布(A)と前記通気性不織布(B)の間にガス吸着剤が積層されてなることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のエアフィルター用濾材、
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載のエアフィルター用濾材を用いることを特徴とするエアフィルター。
(1)目付け15〜45g/m2、嵩密度0.05〜0.15g/cm3、平均繊維配高度10〜50度、5%伸張時引張強度のタテ方向とヨコ方向の値の中で大きい方の値が小さい方の値に対して1.5〜5.0の比率であり、平均孔径が10〜40μmであるメルトブロー不織布(A)と該メルトブロー不織布(A)よりも3〜12倍の範囲にある平均孔径を有し、かつ熱融着性のポリエステル繊維を有する通気性不織布(B)が積層されてなり、前記メルトブロー不織布Aを構成する繊維の平均繊維径が3.0〜7.0μmであることを特徴とするエアフィルター用濾材、
(2)前記通気性不織布(B)のMD方向の剛難度が300mg以上であることを特徴とする(1)に記載のエアフィルター用濾材、
(3)前記メルトブロー不織布(A)と前記通気性不織布(B)の間に前記メルトブロー不織布(A)の平均孔径の1.5〜6.0倍の範囲にある中間層不織布(C)が積層されてなることを特徴とする(1)または(2)に記載のエアフィルター用濾材、
(4)前記メルトブロー不織布(A)と前記通気性不織布(B)の間にガス吸着剤が積層されてなることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のエアフィルター用濾材、
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載のエアフィルター用濾材を用いることを特徴とするエアフィルター。
本発明に係わるエアフィルター用濾材は、平均繊維径3.0〜7.0μm、目付け15〜45g/m2、嵩密度0.05〜0.15g/cm3、平均繊維配高度10〜50度、5%伸張時引張強度のタテ方向とヨコ方向の値の中で大きい方の値が小さい方の値に対して1.5〜5.0の比率であり、平均孔径が10〜40μmであるメルトブロー不織布(A)と該メルトブロー不織布(A)よりも3〜12倍の範囲にある平均孔径を有し、かつ熱融着性のポリエステル繊維を有する通気性不織布(B)を積層することにより、微細塵捕集効率と集塵寿命という、相反する特性を極めて高いレベルで両立し、プリーツ加工を行うに十分な剛性を得ることができる。さらに前記メルトブロー不織布(A)と前記通気性不織布(B)の間に前記メルトブロー不織布(A)の平均孔径の1.5〜6.0倍の範囲にある中間層不織布(C)を積層することでさらにその効果を高めることができる。また、当該エアフィルター用濾材にはガス吸着剤を不織布層間に担持させて、本発明の集塵機能に加え、脱臭機能を複合することが可能となる。
本発明のエアフィルター用濾材は特に様々な地域や環境で使用される自動車キャビン用フィルターに好適であり、異なる粒径分布パターンのダスト負荷を受けても、目詰まりが生じにくい。そのため、従来以上の集塵寿命を有したまま、乗員への健康影響が大きいディーゼル排気粒子等のサブミクロン粒子の捕集性能が飛躍的に向上し、安全性と経済性を両立したエアフィルター用濾材を提供することができる。
本発明のメルトブロー不織布は熱可塑性樹脂からなる平均繊維径が3.0〜7.0μmである長繊維からなる不織布であって、目付け15〜45g/m2、嵩密度0.05〜0.15g/cm3、平均繊維配高度は10〜50度、5%伸張時引張強度のタテ方向とヨコ方向の値の中で大きい方の値が小さい方の値に対して1.5〜5.0の比率であり、平均孔径が10〜40μmであるメルトブロー不織布である。
メルトブロー不織布の平均繊維径は高い微細塵除去効率を有するために3.0〜7.0μmであることが好ましく、より好ましくは3.2〜6.5μmである。平均繊維径が7.0μmを超えると、メルトブロー不織布のポアサイズが大きくなり微細塵除去効率が低下する。逆に平均繊維径が3.0μm未満ではポアサイズが小さくなり圧力損失の上昇を引き起こしやすくなる。
上記の平均繊維径と同じ目的において、メルトブロー不織布の目付としては、15〜45g/m2が好ましい。目付けが高すぎると圧力損失が上昇し、逆に目付けが低いと微細塵除去効率の低下が起こる傾向にある。
本発明のメルトブロー不織布の嵩密度は0.05〜0.15g/cm3であることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.13g/cm3である。嵩密度が0.05g/cm3未満ではメルトブロー不織布を構成する繊維の融着が甘すぎ、毛羽立ちや加工時にメルトブロー不織布の破れが発生することがある。また、0.15g/cm3よりも大きい場合、メルトブロー不織布が高密度化しており、通気性が悪くフィルターとして使用できないこと、メルトブロー不織布が硬く加工時に破れが発生することがある。
このような嵩密度の範囲のメルトブロー不織布を得るためにはメルトブロー不織布製布時の繊維を溶融紡糸する口金部から不織布シートを形成する捕集面までの距離を離し、繊維の冷却時間を延ばすことで得ることが可能となる。
次に本発明のメルトブロー不織布のシート引張試験における5%伸張時引張強度のヨコ方向に対するタテ方向の値は1.5〜5.0の比率であることが好ましい。5%伸長時の引張強度のタテ/ヨコ比が1.5未満の場合は繊維の配向がタテとヨコでランダムとなっているため、ダストの集塵寿命を延ばす際に重要となるメルトブロー不織布の嵩高性を得ることが困難となる。また、5%伸長時の引張強度のタテ/ヨコ比が5.0よりも大きい場合は繊維がメルトブロー不織布のタテ方向に引き揃いすぎることでムラが大きく捕集効率のばらつきが大きくなる課題がある。
また、本発明のメルトブロー不織布の平均孔径は10〜40μmの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは15〜35μmである。平均孔径が10μm未満では捕集効率は極めて高いが、通気抵抗が大きすぎて多風量処理が必要なキャビンフィルター等の用途では所定の風量を得ることができない。逆に平均孔径が40μmを超えると通気抵抗は小さいが、高風速条件や静電気力消失後の微細塵捕集効率の低下が大きく充分な性能が得られない。
本発明でいう平均孔径とは、バブルポイント法(ASTMF−316−86に基づく)によって算出した値である。バブルポイント法としては例えば、「多孔質材料自動細孔測定システム Perm−Porometer」(PMI社製)を用いることができる。このPerm−Porometerによる測定は、不織布を液体で浸漬させ、該不織布の上側から気体の圧力を増加させながら供給し、この圧力と不織布表面の液体表面張力の関係からポアサイズを測定する方法である。
また、メルトブロー不織布の平均繊維配高度は10〜50度であることが好ましく、より好ましくは20〜45度である。平均繊維配高度が前記範囲にあることで、タテ方向に繊維が配向し、繊維の層が積み重なりやすくなり嵩密度の低い不織布シートを形成することが可能となる。平均繊維配高度が10度未満では繊維がタテ方向に揃いすぎることで繊維シートの目付けばらつきが大きくなり、微細塵除去性能の性能に大きなばらつきが発生しやすくなる。また、平均繊維配高度が50度よりも大きいとタテ方向の強力が著しく低下し、シート搬送時に破れが発生することがある。
上記平均繊維配高度のメルトブロー不織布は、口金下の鉛直方向に対して、シート進行方向の後方に捕集ドラムの中心が配されるように調整し、前記口金から溶融された熱可塑性樹脂をメルトブロー繊維流として噴射し、前記メルトブロー繊維流を、その捕集ドラムに対し、シート進行方向側に傾けて捕集するように噴射流量を調整することで得ることが可能となる。
次にメルトブロー不織布を構成する原料は、紡糸可能な熱可塑性樹脂であり、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の高い電気抵抗率を有する材料が挙げられるが、紡糸性の観点からポリオレフィン樹脂が好ましく用いられ、特にポリプロピレンが適している。
さらに本発明のメルトブロー不織布はエレクトレット処理されていることが好ましい。エレクトレット処理がされていることにより、通常では除去しにくいサブミクロンサイズやナノサイズの微細塵を静電気力により捕集することができる。
また、エレクトレット性能の向上のために不織布に添加剤を加えることが好ましい。かかる添加剤としては、ヒンダードアミン系添加剤又はトリアジン系添加剤を少なくとも1種配合することが好ましく、特にヒンダードアミン系化合物が好ましく用いられる。
熱可塑性樹脂に添加される、ヒンダードアミン系化合物および/またはトリアジン系化合物の含有量は、メルトブロー不織布全質量に対して0.1〜5.0質量%の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.5〜3.0質量%の範囲であり、さらに好ましくは0.8〜2.0質量%の範囲である。また、これらヒンダードアミン系化合物やトリアジン系化合物を不織布もしくは繊維表面に付着させるなどの場合は、メルトブロー不織布全質量に対して0.1〜5.0質量%の範囲で付着させることが好ましい。
また、本発明のメルトブロー不織布には、上記の化合物の他に、熱安定剤、対候剤および重合禁止剤等の一般にエレクトレット加工品の不織布に使用されている通常の添加剤を添加することもできる。
メルトブロー不織布をエレクトレット不織布とするためのエレクトレット加工方法としては、エレクトロエレクトレット、熱エレクトレット、ラジオエレクトレット、メカノエレクトレット、フォトエレクトレット、マグネットエレクトレットなどを使用することができる。また、近年採用されている純水や有機溶媒など極性溶媒を不織布等に噴霧したり、振動させたりするなどによってエレクトレットをかけるハイドロチャージ法でエレクトレットを付与すると、エレクトレット性能が高くなるので好ましい。このとき使用する極性溶媒としては、排水の点など生産性の観点から、純水を用いることが好ましい。
ハイドロチャージ法でエレクトレット加工を施す場合は、極性溶媒を浸透させた後に乾燥工程を通すことが必要である。乾燥は、不織布に含まれる水分が公定水分率に達するまで行う。乾燥温度は好ましくは130℃以下がよく、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは100℃以下にするのがよい。乾燥した不織布は、乾燥後はエレクトレット効果を失活させないように、速やかに乾燥器内から排出させるのがよく、例えば、乾燥温度100℃以上では30分以内に排出させることが好ましい。また、乾燥温度の下限は乾燥温度が低いと乾燥に時間がかかりすぎて生産性が悪くなるため、80℃以上であることが好ましい。
本発明のエアフィルター用濾材がプリーツ加工濾材としてのひだ形態の安定性を得るためにはメルトブロー不織布(A)の上流側に熱融着性のポリエステル繊維を含む通気性不織布(B)を積層することが重要である。
通気性不織布(B)とは、構成繊維同士が熱融着や接着により強固に接合された強度、剛性に優れた不織布である。プリーツ形状の維持とともに、エアーの流入方向に対し、上流側で比較的大きいダストを捕集する機能を有するものであれば、その製法を限定するものではないが、ガーレ剛難度が少なくとも300mg以上で、なおかつ平均孔径がメルトブロー不織布(A)の5〜12倍の範囲にあるものを指すものとする。
通気性不織布(B)のガーレ剛軟度が300mg以上であることでプリーツ加工を行うために充分な強度を得ることが可能となる。
また、通気性不織布(B)はエアフィルター濾材の最上流側で大きなダストを多量に捕集する必要があるため、比較的大きなポアサイズに調整する必要がある。そのため、通気性不織布(B)のポアサイズとしてはメルトブロー不織布(A)のポアサイズに対し、3〜12倍の範囲にあることが好ましく、より好ましくは4〜10倍の範囲である。
ポアサイズ比が5倍未満では通気性不織布自身の目詰まりが早期に発生し、12倍を超えるとダストの保持機能が低くなり、メルトブロー不織布層での目詰まり抑制効果に充分に寄与できなくなる。
ポアサイズ比が5倍未満では通気性不織布自身の目詰まりが早期に発生し、12倍を超えるとダストの保持機能が低くなり、メルトブロー不織布層での目詰まり抑制効果に充分に寄与できなくなる。
ダスト捕集機能に優れる通気性不織布の構成としては、繊維長や形態の異なる複数種類の繊維が特定の割合で混合されてなる短繊維不織布が好ましく、乾式法または湿式法によりシート化したもの、さらにはそれをケミカルボンド法、サーマルボンド法により強固に接着したものが、強度、剛性に優れ好ましい。
通気性不織布を構成する繊維の繊度は特に限定されないが、0.2〜30dtexの範囲にあることが好ましい。繊度が0.2dtex未満であると、構造が緻密になり捕集効率が向上するが圧力損失も増大するため、高風量のエアー処理には不向きとなる。逆に繊度が30dtexを超えると圧力損失は低下するが、捕集効率も低下するため好ましくない。
また、繊維は単一で使用しても構わないが、複数種の繊維を組み合わせて使用することが好ましい。上記繊度の範囲の中で、比較的細繊度で繊維長の短い繊維はシートの均一性と薄さ、太繊度で繊維長が長い繊維はシートの引張強さと剛性や適度な空隙を発現させることが可能となる。さらにクリンプを有する繊維を組み合わせることでシートの嵩高性を得ることが可能となる。
使用する繊維の種類としてはポリエステル100%のものやビニロン、レーヨン、パルプなどが含まれている複合繊維であってもよいが、少なくとも熱融着性のポリエステル繊維を含むことが重要である。熱融着性のポリエステル繊維を含むことで剛軟度の高い不織布を安価で提供することができ、フィルターユニットに加工した際、高風量下でも変形の起こりにくい構造となり、圧力損失の上昇を抑えることが可能となる。ポリエステルとしては具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリ乳酸等が挙げられる。
本発明のエアフィルター用濾材のトータル厚みはプリーツ加工濾材の圧力損失の上昇を抑えるために薄くすることが必要であり、エアフィルター用濾材全体の厚みとしては0.3〜2.5mmの範囲であり、好ましくは0.4〜1.5mmである。厚みが0.3mm未満であると、高風量エアーの通過に対する濾材の形状保持性を得ることが困難になるため好ましくなく、厚みが2.5mmを超えると、エアフィルターとして用いる際の収納性が低下するため好ましくない。
本発明のエアフィルター用濾材はダスト寿命を延ばすためにメルトブロー不織布(A)と熱融着性のポリエステル繊維を有する通気性不織布(B)の間に中間層不織布(C)が積層されていてもよい。ここで中間層不織布(C)の平均孔径はメルトブロー不織布(A)の平均孔径の1.5〜6.0倍の範囲にあることが好ましい。1.5倍未満であると中間層不織布(C)でダストが目詰まりを起こし、6.0倍を超えると本来の目的であるメルトブロー不織布(A)へのダスト負荷の抑制効果が充分に得られず、目的とするダスト寿命向上効果が充分に得られない。
中間層不織布を得るための製造方法としてはメルトブロー法、スパンボンド法、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、湿式抄紙法等が好ましく採用できるが、捕集効率の向上とダスト寿命の向上を行う目的では繊維径を比較的細く調整しやすいメルトブロー不織布とスパンボンド不織布を使用することが好ましい。
中間層不織布の素材としてはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステル系樹脂が好ましく、中でもポリプロピレンを選択することで中間層不織布にも電荷密度の高いエレクトレット性能を付与することが可能となる。
中間層不織布とメルトブロー不織布の積層方法は中間層不織布の上にホットメルト樹脂を散布し、加熱炉内でホットメルト樹脂を溶融しながらロールでプレスし一体化する方法などが挙げられる。
本発明のエアフィルター用濾材はメルトブロー不織布(A)と熱融着性のポリエステル繊維を有する通気性不織布(B)の間に機能粒子を含有してもよい。機能粒子の種類としては、脱臭剤、芳香剤、抗菌剤、防カビ剤等が使用できるが、特に脱臭剤粒子として活性炭、イオン交換樹脂、無機多孔質粒子等が好ましく複合できる。
また、脱臭剤は除去対象とするガス成分との反応性を高める目的で薬剤を添着したものであってもよい。その場合の薬剤としては特に限定されるものではないが、例えばアンモニアなどの塩基性ガスを除去する場合はリン酸や塩酸などが挙げられ、酢酸や二酸化硫黄などの酸性ガスを除去する場合は水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが挙げられる。さらにアルデヒド系のガスに対しては第一級から第三級アミン化合物であるアジピン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、カルボジヒドラジドなどのヒドラジド化合物やp−アミノベンゼンスルホン酸、エチレン尿素縮合体薬剤などが挙げられる。薬剤の添着量としては脱臭剤粒子の重量に対して1.5〜30重量%が好ましく、より好ましくは2〜20重量%である。
脱臭剤粒子として適切な数平均粒径としては50〜1000μmが好ましく、より好ましくは100〜600μm、最も好ましくは100〜500μmである。1000μm未満とすることで、脱臭剤粒子をメルトブロー不織布と複合する際に不織布層を突き破りにくくなり、50μm以上とすることで飛散が抑えられ脱臭剤粒子としての取り扱いが容易になり、脱臭剤粒子を繊維間に分散させたり、不織布シート間に担持させたりして集塵脱臭一体型濾材とすることができる。さらに脱臭剤粒子を600μm以下とすることにより、集塵脱臭一体型濾材の折り曲げ加工等の後加工が容易となり、また100μm以上とすることで空隙から脱臭剤が脱落しないようにすることができる。
脱臭剤粒子は、エアフィルター用濾材の繊維間に分散させたり、積層不織布間に挟持させたりすることにより、本発明の微細塵除去効率と集塵寿命を維持したまま、脱臭性能を付加することができる。具体的な製造方法としては例えば上記脱臭剤粒子と熱接着性繊維を混合分散させたものを捕集ネット上の通気性不織布の上に吸引積層した後、加熱炉で融着一体化させ、加熱炉出口でメルトブロー不織布を貼り合せる、いわゆるエアレイド法を採用しても良いし、それ以外の方法として例えば通気性不織布上に上記脱臭剤粒子と粉末状の熱接着樹脂粒子を定量均一散布し、メルトブロー不織布を積層後、加熱圧着することにより一体化してもよい。
本発明の濾材のガス吸着剤の担持量は5〜150g/m2とすることが好ましく、より好ましくは10〜120g/m2である。5g/m2未満では脱臭性能が実用に満たず、150g/m2を超えると圧力損失が上昇するだけでなく、プリーツ加工した際にメルトブロー不織布の破れが発生する。
本発明のエアフィルターは本発明のエアフィルター用濾材を用いて構成されたものである。その形状としては、そのまま平面状で使用してもよいが、限られた寸法内により多くの濾材を入れるためにプリ−ツ型やハニカム型を採用することが好ましい。プリーツ型は直行流型フィルターとしての使用において、またハニカム型は平行流型フィルターとしての使用において、処理エアーの接触面積を大きくして捕集効率を向上させるとともに、低圧損化を同時に図ることができる。
プリーツ加工の方法としては、レシプロ方式やロータリー方式などがあり、山谷状に加工する方法であればいずれの方法でもよい。また、プリーツ形状を保持するためセパレータ加工を行うことが望ましく、生産効率の観点からビード加工やリボン加工のような熱可塑性樹脂を溶融加工する方式が望ましい。ここで、熱可塑性樹脂の融点は90℃以上のポリオレフィン樹脂を使用することが好ましい。自動車車室内のエアコンシステム周辺では夏場に80℃前後まで上昇することが想定されるため、融点が90℃以上のポリオレフィン樹脂を使用することで、低コストでプリーツ形状保持可能なフィルターユニットを提供することが可能となる。
また、本発明のエアフィルターは、枠体に納めて使用することが、エアの処理効率や取扱い性の点で好ましい。
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本実施例における濾材の各特性の評価方法を下記する。
[測定方法]
(1)平均繊維径(μm)
SEM写真で繊維を拡大し撮影し、100本の繊維幅を測定し、その中央値で示した。
(1)平均繊維径(μm)
SEM写真で繊維を拡大し撮影し、100本の繊維幅を測定し、その中央値で示した。
(2)目付(g/m2)
25cm×25cmにカットした不織布の質量について質量計(エー・アンド・ディ社製FY−300)を用いて4枚分計測し、その平均値から1m2あたりの質量に換算し、小数点以下第2位を四捨五入し、目付とした。
25cm×25cmにカットした不織布の質量について質量計(エー・アンド・ディ社製FY−300)を用いて4枚分計測し、その平均値から1m2あたりの質量に換算し、小数点以下第2位を四捨五入し、目付とした。
(3)厚み(mm)
10cm×10cmにカットした不織布について、厚み計(大栄科学精機社製、型式FS−60DS、測定子面積2500mm2、測定荷重0.5KPa)を使用しランダムに10点測定し、平均値を算出した。
10cm×10cmにカットした不織布について、厚み計(大栄科学精機社製、型式FS−60DS、測定子面積2500mm2、測定荷重0.5KPa)を使用しランダムに10点測定し、平均値を算出した。
(4)嵩密度(g/cm3)
得られた厚みと目付を用いて、次の式により、嵩密度を算出し、小数点第三位を四捨五入した。
・嵩密度(g/cm3)=目付(g/m2)/厚み(mm)/1000 。
得られた厚みと目付を用いて、次の式により、嵩密度を算出し、小数点第三位を四捨五入した。
・嵩密度(g/cm3)=目付(g/m2)/厚み(mm)/1000 。
(5)平均孔径(μm)
「多孔質材料自動細孔測定システム Perm−Porometer」(PMI社製)を用いて、バブルポイント法(ASTMF−316−86に基づく)によって平均孔径を算出した。測定サンプル径を25mmとし、測定液としては180μm以下の孔径を有する不織布については、Galwickを使用し、180μmを超える孔径を有する不織布については純水を用いて、細孔径分布測定を行った。
「多孔質材料自動細孔測定システム Perm−Porometer」(PMI社製)を用いて、バブルポイント法(ASTMF−316−86に基づく)によって平均孔径を算出した。測定サンプル径を25mmとし、測定液としては180μm以下の孔径を有する不織布については、Galwickを使用し、180μmを超える孔径を有する不織布については純水を用いて、細孔径分布測定を行った。
上記条件の下に測定器によって自動計算して得られた結果のミーン・フロー・ポア・ダイアメータ(MEAN FLOW PORE DIAMETER)を平均孔径とした。測定は1検体から任意に5箇所をサンプリングして行い、その平均値を求めた。
(6)平均繊維配向度
メルトブロー不織布をその製造時の方向から特定される長さ方向をタテ方向とし、タテ×ヨコ=3mm×3mmの測定サンプルをメルトブロー不織布の幅方向に表裏各々を測定面となるように、各3個採取し、画面の上下方向とメルトブロー不織布をその製造時の方向から特定される長さ方向であるタテ方向を揃え、SEMによって平均繊維径測定同様に採取したサンプルから繊維表面写真を各1枚ずつ、計6枚を撮影した。1500倍に設定した倍率で撮影し、分散した繊維の画面の上下方向を0度とし、繊維1本の中心線と、画面の上下方向の垂直線、すなわち0度となる基準線となす角度を0度〜90度の範囲で測定し写真1枚あたり10点測定し、得られた値から平均値を算出し小数点以下第二位を四捨五入した。繊維は一直線上ではなく途中で角度が変わっている部位が含まれるが、その場合は最も角度が小さくなる箇所を選択し、測定した。また、角度を測定する繊維1本の箇所としては、中心線の長さが直線でその繊維径の2倍以上の直線が得られる部分を測定した。
メルトブロー不織布をその製造時の方向から特定される長さ方向をタテ方向とし、タテ×ヨコ=3mm×3mmの測定サンプルをメルトブロー不織布の幅方向に表裏各々を測定面となるように、各3個採取し、画面の上下方向とメルトブロー不織布をその製造時の方向から特定される長さ方向であるタテ方向を揃え、SEMによって平均繊維径測定同様に採取したサンプルから繊維表面写真を各1枚ずつ、計6枚を撮影した。1500倍に設定した倍率で撮影し、分散した繊維の画面の上下方向を0度とし、繊維1本の中心線と、画面の上下方向の垂直線、すなわち0度となる基準線となす角度を0度〜90度の範囲で測定し写真1枚あたり10点測定し、得られた値から平均値を算出し小数点以下第二位を四捨五入した。繊維は一直線上ではなく途中で角度が変わっている部位が含まれるが、その場合は最も角度が小さくなる箇所を選択し、測定した。また、角度を測定する繊維1本の箇所としては、中心線の長さが直線でその繊維径の2倍以上の直線が得られる部分を測定した。
(7)5%伸張時の応力(N)
メルトブロー不織布をその製造時の方向から特定される長さ方向をタテ方向、長さと直角の方向をヨコ方向とし、ヨコ5cm×タテ30cmに各5枚ずつ採取し、引張試験機(インストロンジャパン社製 INSTRON(商標登録)3360)を使用し、つかみ幅5cm、つかみ間隔20cm、引張速度15cm/minで実測した時の、5%伸長時の強力(N)を測定した。
メルトブロー不織布をその製造時の方向から特定される長さ方向をタテ方向、長さと直角の方向をヨコ方向とし、ヨコ5cm×タテ30cmに各5枚ずつ採取し、引張試験機(インストロンジャパン社製 INSTRON(商標登録)3360)を使用し、つかみ幅5cm、つかみ間隔20cm、引張速度15cm/minで実測した時の、5%伸長時の強力(N)を測定した。
(8)濾材圧力損失(Pa)
平面状の濾材を有効間口面積0.1m2のホルダーにセットし、面風速6.5m/minで鉛直方向に空気を通過させ、フィルター上下流の圧力差をMODUS社製デジタルマノメータMA2−04P差圧計で測定した。測定は1検体から任意に5箇所をサンプリングして行い、その平均値を用いた。
平面状の濾材を有効間口面積0.1m2のホルダーにセットし、面風速6.5m/minで鉛直方向に空気を通過させ、フィルター上下流の圧力差をMODUS社製デジタルマノメータMA2−04P差圧計で測定した。測定は1検体から任意に5箇所をサンプリングして行い、その平均値を用いた。
(9)捕集効率(%)
平面状の濾材を有効間口面積0.1m2のホルダーにセットし、面風速6.5m/minで鉛直方向に空気を通過させ、フィルター上流および下流の粒径0.3〜0.5μmの大気塵粉塵数をパーティクルカウンター(RION社製、型式:KC−01D)で測定し、次式より算出した。
捕集効率(%)=1−(下流粒子数/上流粒子数)×100
測定は1検体から任意に5箇所をサンプリングして行い、その平均値を用いた。
平面状の濾材を有効間口面積0.1m2のホルダーにセットし、面風速6.5m/minで鉛直方向に空気を通過させ、フィルター上流および下流の粒径0.3〜0.5μmの大気塵粉塵数をパーティクルカウンター(RION社製、型式:KC−01D)で測定し、次式より算出した。
捕集効率(%)=1−(下流粒子数/上流粒子数)×100
測定は1検体から任意に5箇所をサンプリングして行い、その平均値を用いた。
(10)ダスト保持量(g/m2)
平面状の濾材を有効間口面積0.1m2のホルダーにセットし、面風速20.0m/minで鉛直方向に空気を通過させ、上流側よりJIS15種ダストを濃度70mg/m3で供給した時のフィルター上下流の圧力差を差圧計で測定し、初期圧力損失から150Pa上昇するまでのフィルター質量変化からダスト保持量を測定した。測定は1検体から任意に5箇所をサンプリングして行い、その平均値を用いた。
平面状の濾材を有効間口面積0.1m2のホルダーにセットし、面風速20.0m/minで鉛直方向に空気を通過させ、上流側よりJIS15種ダストを濃度70mg/m3で供給した時のフィルター上下流の圧力差を差圧計で測定し、初期圧力損失から150Pa上昇するまでのフィルター質量変化からダスト保持量を測定した。測定は1検体から任意に5箇所をサンプリングして行い、その平均値を用いた。
(11)ガーレ式剛難度(mg)
JIS L−1096 A法(ガーレ法)に準拠してMD方向の剛難度を測定した。
JIS L−1096 A法(ガーレ法)に準拠してMD方向の剛難度を測定した。
(12)ユニット圧力損失(Pa)
測定対象物であるフィルターユニットを間口面積0.043m2のホルダーにセットし、処理風量7.0m3/minで空気を通過させた時のフィルターユニット上下流の差圧をデジタルマノメータ(MODUS製 MA2−04P)にて測定した。
測定対象物であるフィルターユニットを間口面積0.043m2のホルダーにセットし、処理風量7.0m3/minで空気を通過させた時のフィルターユニット上下流の差圧をデジタルマノメータ(MODUS製 MA2−04P)にて測定した。
[実施例1]
(通気性不織布)
表1に記載のとおり、傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、0.4dtexのポリエステル繊維を15質量%、7dtexのビニロン繊維を30質量%、17dtexのビニロン繊維を40質量%、2dtexの熱融着のポリエステル繊維を15質量%から構成された目付30g/m2の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体をスチレンアクリル重合体(ガラス転移温度Tg30℃)固形分15%と難燃剤(リン酸メラミン)固形分15%の分散液に含浸後、乾燥熱処理して目付け50g/m2、厚み0.45mm、剛難度480mg、平均孔径88mmの通気性不織布aを作製した。
(通気性不織布)
表1に記載のとおり、傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、0.4dtexのポリエステル繊維を15質量%、7dtexのビニロン繊維を30質量%、17dtexのビニロン繊維を40質量%、2dtexの熱融着のポリエステル繊維を15質量%から構成された目付30g/m2の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体をスチレンアクリル重合体(ガラス転移温度Tg30℃)固形分15%と難燃剤(リン酸メラミン)固形分15%の分散液に含浸後、乾燥熱処理して目付け50g/m2、厚み0.45mm、剛難度480mg、平均孔径88mmの通気性不織布aを作製した。
(メルトブロー不織布)
熱可塑性樹脂として、温度230℃で21.18N負荷時におけるMFRが860g10分、融点163℃のポリプロピレン樹脂を用い、これに“キマソーブ”(登録商標)944(BASFジャパン(株)製)を1質量%添加したポリプロピレン樹脂組成物を使用し、押出機およびギヤポンプ、メルトブロー口金(孔ピッチ:1.0mm、孔径0.30mm)、圧縮空気発生装置および空気加熱機、捕集コンベア、および巻取機からなる装置を用いて、メルトブロー不織布の製造を行った。
熱可塑性樹脂として、温度230℃で21.18N負荷時におけるMFRが860g10分、融点163℃のポリプロピレン樹脂を用い、これに“キマソーブ”(登録商標)944(BASFジャパン(株)製)を1質量%添加したポリプロピレン樹脂組成物を使用し、押出機およびギヤポンプ、メルトブロー口金(孔ピッチ:1.0mm、孔径0.30mm)、圧縮空気発生装置および空気加熱機、捕集コンベア、および巻取機からなる装置を用いて、メルトブロー不織布の製造を行った。
押出機に、上記ポリプロピレン樹脂組成物を投入し、加熱溶融させ、ギヤポンプを用いて一定量で計量し、メルトブロー口金に導き吐出した。口金下の鉛直方向に対して、シート進行方向の後方に捕集ドラムの中心が配されるように調整し、前記口金から溶融された熱可塑性樹脂をメルトブロー繊維流として噴射し、前記メルトブロー繊維流を、その捕集ドラムに対し、シート進行方向側に傾けて捕集するように噴射流量を調整しシート化した後、純水サクション法によってエレクトレット加工を行い、表2に記載のとおり目付けが25g/m2、平均繊維径が4.1μm、厚みが0.27mm、嵩密度が0.093g/cm3、平均孔径が18μm、平均繊維配向度が33度のメルトブロー不織布aを得た。
また、このメルトブロー不織布の5%伸長時のMD方向の引張強度は5.8Nで、CD方向の引張強度は2.1Nであった。
(積層濾材)
前記通気性不織布a上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、さらにその上からメルトブロー不織布aをかぶせ熱プレスしてエアフィルター用濾材Aを作製した。濾材性能を表3に示す。
前記通気性不織布a上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、さらにその上からメルトブロー不織布aをかぶせ熱プレスしてエアフィルター用濾材Aを作製した。濾材性能を表3に示す。
(エアフィルターユニット)
さらにエアフィルター用濾材をメルトブロー不織布のタテ方向にプリーツ加工し、タテ205mm、ヨコ212mm、厚み30mmの枠体に41山分を収納し、補強用に融点95℃のポリオレフィン製ホットメルト樹脂をエアフィルターの流入方向側にヨコ方向に均等に2本リボン加工し、フィルターユニットAを得た。ユニット圧力損失は80Paであった。
さらにエアフィルター用濾材をメルトブロー不織布のタテ方向にプリーツ加工し、タテ205mm、ヨコ212mm、厚み30mmの枠体に41山分を収納し、補強用に融点95℃のポリオレフィン製ホットメルト樹脂をエアフィルターの流入方向側にヨコ方向に均等に2本リボン加工し、フィルターユニットAを得た。ユニット圧力損失は80Paであった。
[実施例2]
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(メルトブロー不織布)
実施例1と同じ方法によって、捕集ドラム速度を調整し、目付けが20g/m2、平均繊維径が3.8μm、厚みが0.23mm、嵩密度が0.087g/cm3、平均孔径が22μm、平均繊維配向度が26度のメルトブロー不織布bを得た。
実施例1と同じ方法によって、捕集ドラム速度を調整し、目付けが20g/m2、平均繊維径が3.8μm、厚みが0.23mm、嵩密度が0.087g/cm3、平均孔径が22μm、平均繊維配向度が26度のメルトブロー不織布bを得た。
また、このメルトブロー不織布の5%伸長時のMD方向の引張強度は6.5Nで、CD方向の引張強度は1.5Nであった。
(積層濾材)
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Bを作製した。
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Bを作製した。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットBを得た。ユニット圧力損失は75Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットBを得た。ユニット圧力損失は75Paであった。
[実施例3]
(通気性不織布)
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、0.4dtexのポリエステル繊維を20質量%、7dtexのビニロン繊維を15質量%、17dtexのビニロン繊維を20質量%、2dtexの熱融着のポリエステル繊維を10質量%から構成された目付25g/m2の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体をスチレンアクリル重合体(ガラス転移温度Tg30℃)固形分15%と難燃剤(リン酸メラミン)固形分15%の分散液に含浸後、乾燥熱処理して目付け40g/m2、厚み0.38mm、剛難度400mg、平均孔径120μmの通気性不織布bを作製した。
(通気性不織布)
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、0.4dtexのポリエステル繊維を20質量%、7dtexのビニロン繊維を15質量%、17dtexのビニロン繊維を20質量%、2dtexの熱融着のポリエステル繊維を10質量%から構成された目付25g/m2の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体をスチレンアクリル重合体(ガラス転移温度Tg30℃)固形分15%と難燃剤(リン酸メラミン)固形分15%の分散液に含浸後、乾燥熱処理して目付け40g/m2、厚み0.38mm、剛難度400mg、平均孔径120μmの通気性不織布bを作製した。
(メルトブロー不織布)
実施例1と同じ方法によって、捕集ドラム速度を調整し、目付けが18g/m2、平均繊維径が3.9μm、厚みが0.21mm、嵩密度が0.086g/cm3、平均孔径が25μm、平均繊維配向度が31度のメルトブロー不織布cを得た。
実施例1と同じ方法によって、捕集ドラム速度を調整し、目付けが18g/m2、平均繊維径が3.9μm、厚みが0.21mm、嵩密度が0.086g/cm3、平均孔径が25μm、平均繊維配向度が31度のメルトブロー不織布cを得た。
また、このメルトブロー不織布の5%伸長時のMD方向の引張強度は2.4Nで、CD方向の引張強度は1.1Nであった。
(積層濾材)
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Cを作製した。
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Cを作製した。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットCを得た。ユニット圧力損失は72Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットCを得た。ユニット圧力損失は72Paであった。
[実施例4]
(通気性不織布)
2dtexの熱融着のポリエステル繊維を20質量%、4.4dtexの熱融着のポリエステル繊維を60質量%、13dtexの熱融着のポリエステル繊維を20質量%の比率にて配合後、150℃の乾燥炉内にてプレスし、繊維を融着させるサーマルボンド法により、目付70g/m2、厚み0.48mm、剛難度540mg、平均孔径150μm通気性不織布cを作製した。
(通気性不織布)
2dtexの熱融着のポリエステル繊維を20質量%、4.4dtexの熱融着のポリエステル繊維を60質量%、13dtexの熱融着のポリエステル繊維を20質量%の比率にて配合後、150℃の乾燥炉内にてプレスし、繊維を融着させるサーマルボンド法により、目付70g/m2、厚み0.48mm、剛難度540mg、平均孔径150μm通気性不織布cを作製した。
(メルトブロー不織布)
実施例1と同じ方法によって、樹脂の加熱溶融温度と捕集ドラム速度を調整し、目付けが40g/m2、平均繊維径が5.8μm、厚みが0.34mm、嵩密度が0.118g/cm3、平均孔径が24μm、平均繊維配向度が36度のメルトブロー不織布dを得た。
実施例1と同じ方法によって、樹脂の加熱溶融温度と捕集ドラム速度を調整し、目付けが40g/m2、平均繊維径が5.8μm、厚みが0.34mm、嵩密度が0.118g/cm3、平均孔径が24μm、平均繊維配向度が36度のメルトブロー不織布dを得た。
また、このメルトブロー不織布の5%伸長時のMD方向の引張強度は8.8Nで、CD方向の引張強度は5.2Nであった。
(積層濾材)
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Dを作製した。
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Dを作製した。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットDを得た。ユニット圧力損失は70Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットDを得た。ユニット圧力損失は70Paであった。
[実施例5]
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(メルトブロー不織布)
実施例2と同様のメルトブロー不織布bを使用した。
実施例2と同様のメルトブロー不織布bを使用した。
(中間層不織布)
平均繊維径が25μm、目付けが20g/m2、厚みが0.18mm、平均孔径が110μmのポリプロピレン製のスパンボンド不織布を使用した。
平均繊維径が25μm、目付けが20g/m2、厚みが0.18mm、平均孔径が110μmのポリプロピレン製のスパンボンド不織布を使用した。
(積層濾材)
中間層不織布上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、さらにその上からメルトブロー不織布をかぶせ熱プレスして2層の張り合わせ品を作製後、通気性不織布上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、中間層不織布側が通気性不織布側に向く様に2層の張り合わせ品を積層し、加熱圧着することでエアフィルター濾材Eを得た。
中間層不織布上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、さらにその上からメルトブロー不織布をかぶせ熱プレスして2層の張り合わせ品を作製後、通気性不織布上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、中間層不織布側が通気性不織布側に向く様に2層の張り合わせ品を積層し、加熱圧着することでエアフィルター濾材Eを得た。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットEを得た。ユニット圧力損失は89Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットEを得た。ユニット圧力損失は89Paであった。
[実施例6]
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(メルトブロー不織布)
実施例2と同様のメルトブロー不織布bを使用した。
実施例2と同様のメルトブロー不織布bを使用した。
(中間層不織布)
実施例1のメルトブロー不織布と同じ方法によって、樹脂の加熱溶融温度と捕集ドラム速度を調整し、目付けが20g/m2、平均繊維径が9.6μm、平均孔径が68μm、厚み0.18mmのメルトブロー不織布を使用した。
実施例1のメルトブロー不織布と同じ方法によって、樹脂の加熱溶融温度と捕集ドラム速度を調整し、目付けが20g/m2、平均繊維径が9.6μm、平均孔径が68μm、厚み0.18mmのメルトブロー不織布を使用した。
(積層濾材)
中間層不織布上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、さらにその上からメルトブロー不織布をかぶせ熱プレスして2層の張り合わせ品を作製後、通気性不織布上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、中間層不織布面が通気性不織布側に向く様に2層の張り合わせ品を積層し、加熱圧着することでエアフィルター濾材Fを得た。
中間層不織布上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、さらにその上からメルトブロー不織布をかぶせ熱プレスして2層の張り合わせ品を作製後、通気性不織布上にホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))を散布し、中間層不織布面が通気性不織布側に向く様に2層の張り合わせ品を積層し、加熱圧着することでエアフィルター濾材Fを得た。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットFを得た。ユニット圧力損失は88Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットFを得た。ユニット圧力損失は88Paであった。
[実施例7]
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(メルトブロー不織布)
実施例1と同様のメルトブロー不織布aを使用した。
実施例1と同様のメルトブロー不織布aを使用した。
(積層濾材)
通気性不織布a上に吸着剤としてアジピン酸ジヒドラジド(大塚化学社製 ケムキャッチH−6000HS)を3重量%添着させた粒状活性炭(平均粒子径250μm)50g/m2とホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))20g/m2を均一に散布し、加熱によりホットメルト樹脂を溶融させ、その表面にメルトブロー不織布を積層後、ニップロールによって加圧することでエアフィルター濾材Gを得た。
通気性不織布a上に吸着剤としてアジピン酸ジヒドラジド(大塚化学社製 ケムキャッチH−6000HS)を3重量%添着させた粒状活性炭(平均粒子径250μm)50g/m2とホットメルト樹脂(低密度ポリエチレン(融点98℃、MI200g/10min))20g/m2を均一に散布し、加熱によりホットメルト樹脂を溶融させ、その表面にメルトブロー不織布を積層後、ニップロールによって加圧することでエアフィルター濾材Gを得た。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットGを得た。ユニット圧力損失は87Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットGを得た。ユニット圧力損失は87Paであった。
[比較例1]
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(メルトブロー不織布)
実施例1と同じ方法によって、樹脂の加熱溶融温度と捕集ドラム速度を調整し、目付けが30g/m2、平均繊維径が9.6μm、厚みが0.21mm、嵩密度が0.143g/cm3、平均孔径が84μm、平均繊維配向度が48度のメルトブロー不織布eを得た。
また、このメルトブロー不織布の5%伸長時のMD方向の引張強度は7.4Nで、CD方向の引張強度は4.6Nであった。
実施例1と同じ方法によって、樹脂の加熱溶融温度と捕集ドラム速度を調整し、目付けが30g/m2、平均繊維径が9.6μm、厚みが0.21mm、嵩密度が0.143g/cm3、平均孔径が84μm、平均繊維配向度が48度のメルトブロー不織布eを得た。
また、このメルトブロー不織布の5%伸長時のMD方向の引張強度は7.4Nで、CD方向の引張強度は4.6Nであった。
(積層濾材)
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Hを作製した。
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Hを作製した。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットHを得た。ユニット圧力損失は52Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットHを得た。ユニット圧力損失は52Paであった。
[比較例2]
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(通気性不織布)
実施例1と同様の通気性不織布aを使用した。
(メルトブロー不織布)
実施例1同様の樹脂を用い押出機に、ポリプロピレン樹脂組成物を投入し、加熱溶融させ、ギヤポンプを用いて一定量で計量し、メルトブロー口金に導き吐出した。この口金下の鉛直方向に対して、シート進行方向の前方に捕集ドラムの中心が配されるように調整し、メルトブロー口金から、高温熱風とともに繊維流として噴射し、そのメルトブロー繊維流をその捕集ドラムの進行方向の後方側に垂直に距離を近づけ捕集し、シート化した後、純水サクション法によってエレクトレット加工を行い、目付けが25g/m2、平均繊維径が3.8μm、厚みが0.16mm、嵩密度が0.156g/cm3、平均孔径が14μm、平均繊維配向度が55度のメルトブロー不織布fを得た。
実施例1同様の樹脂を用い押出機に、ポリプロピレン樹脂組成物を投入し、加熱溶融させ、ギヤポンプを用いて一定量で計量し、メルトブロー口金に導き吐出した。この口金下の鉛直方向に対して、シート進行方向の前方に捕集ドラムの中心が配されるように調整し、メルトブロー口金から、高温熱風とともに繊維流として噴射し、そのメルトブロー繊維流をその捕集ドラムの進行方向の後方側に垂直に距離を近づけ捕集し、シート化した後、純水サクション法によってエレクトレット加工を行い、目付けが25g/m2、平均繊維径が3.8μm、厚みが0.16mm、嵩密度が0.156g/cm3、平均孔径が14μm、平均繊維配向度が55度のメルトブロー不織布fを得た。
また、このメルトブロー不織布の5%伸長時のMD方向の引張強度は5.4Nで、CD方向の引張強度は5.7Nであった。
(積層濾材)
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Iを作製した。
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Iを作製した。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットIを得た。ユニット圧力損失は84Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットIを得た。ユニット圧力損失は84Paであった。
[比較例3]
(通気性不織布)
4.4dtexの熱融着のポリエステル繊維を20質量%、13dtexの熱融着のポリエステル繊維を80質量%の比率にて配合後、150℃の乾燥炉内にてプレスし、繊維を融着させるサーマルボンド法により、目付70g/m2、厚み0.52mm、剛難度590mg、平均孔径250μmの通気性不織布dを作製した。
(通気性不織布)
4.4dtexの熱融着のポリエステル繊維を20質量%、13dtexの熱融着のポリエステル繊維を80質量%の比率にて配合後、150℃の乾燥炉内にてプレスし、繊維を融着させるサーマルボンド法により、目付70g/m2、厚み0.52mm、剛難度590mg、平均孔径250μmの通気性不織布dを作製した。
(メルトブロー不織布)
実施例1と同様のメルトブロー不織布aを使用した。
実施例1と同様のメルトブロー不織布aを使用した。
(積層濾材)
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Jを作製した。
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Jを作製した。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットJを得た。ユニット圧力損失は81Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットJを得た。ユニット圧力損失は81Paであった。
[比較例4]
(通気性不織布)
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、0.4dtexのポリエステル繊維を50質量%、6dtexのポリエステル繊維を50質量%から構成された目付25g/m2の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体をスチレンアクリル重合体(ガラス転移温度Tg30℃)固形分15%と難燃剤(リン酸メラミン)固形分15%の分散液に含浸後、乾燥熱処理して目付け40g/m2、厚み0.30mm、剛難度250mg、平均孔径130μmの通気性不織布を作製した。
(通気性不織布)
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により、0.4dtexのポリエステル繊維を50質量%、6dtexのポリエステル繊維を50質量%から構成された目付25g/m2の繊維集積体を作製した。その後、該繊維集積体をスチレンアクリル重合体(ガラス転移温度Tg30℃)固形分15%と難燃剤(リン酸メラミン)固形分15%の分散液に含浸後、乾燥熱処理して目付け40g/m2、厚み0.30mm、剛難度250mg、平均孔径130μmの通気性不織布を作製した。
(メルトブロー不織布)
実施例1と同様のメルトブロー不織布aを使用した。
実施例1と同様のメルトブロー不織布aを使用した。
(積層濾材)
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Kを作製した。
実施例1と同様の方法でエアフィルター用濾材Kを作製した。
(エアフィルターユニット)
実施例1と同様の方法でフィルターユニットKを得た。ユニット圧力損失は104Paであった。
実施例1と同様の方法でフィルターユニットKを得た。ユニット圧力損失は104Paであった。
実施例1〜実施例6と比較例1〜比較例4の組成と物性を表3〜表5に示す。実施例1〜実施例7および比較例2〜比較例4はいずれも繊維径が細く、平均孔径を小さくしたエレクトレットメルトブロー不織布を使用することで微細塵除去効率70%を越える高い値を示した。一方、比較例1はエレクトレットメルトブロー不織布を使用しているにも係わらず、繊維径が太く、平均孔径が大きいため微細塵除去効率が25.4%と十分な性能を有していない。
また、通常微細塵除去効率を高めると寿命の指標となるダスト保持量が低下する傾向にあるが、メルトブロー不織布の製造条件を適正化し嵩高化する点に加え、通気性不織布とメルトブロー不織布のポアサイズ比を適正化したことで、比較例2の18.4g/m2や比較例3の22.4g/m2に比べ、実施例1〜実施例7ではいずれの水準も30g/m2を超える高いダスト保持性能を示した。
特に、実施例5〜6は通気性不織布とメルトブロー不織布の間に中間層不織布を配置し、平均孔径の比を適正化することで濾材の厚み方向で階層的にダストを除去することが可能となり、微細塵除去効率80%以上の性能とダスト保持量35g/m2以上の高い性能を示した。
また、実施例7では通気性不織布とメルトブロー不織布の間に吸着剤を担持させているにも係わらず、実施例1同様に微細塵除去効率80%以上の性能とダスト保持量30g/m2以上の高い性能を示した。
一方、比較例2では5%伸長時のタテ方向の引張強度とヨコ方向の引張強度の比が1.1未満であり、繊維の配向が不規則で不織布の厚みが出にくいため微細塵除去効率は80%以上と高いが、ダスト保持量が18.4g/m2で充分な性能を有していない。
また、比較例3では通気性不織布とメルトブロー不織布の平均孔径の比が13.9と大きく通気性不織布で充分な量のダストを除去できず、メルトブロー不織布側へ負荷がかかることでダスト保持量が22.4g/m2で充分な性能を有していない。
比較例4では通気性不織布に熱融着のポリエステル繊維が含まれておらず、通気性不織布の剛軟度が250mgと低いため、フィルターユニットで高風量の風を流した際に風圧に耐えられずに変形し、ユニット圧損が104Paまで上がっている。
本発明によるエアフィルター用濾材およびエアフィルターは低圧損でありながら微細塵捕集性能と集塵寿命に優れ、自動車や鉄道車両等の車室内の空気を清浄化するためのエアフィルター、健康住宅、ペット対応マンション、高齢者入所施設、病院、オフィス等で使用される空気清浄機用フィルター、エアコン用フィルター、OA機器の吸気・排気フィルター、ビル空調用フィルター、産業用クリーンルーム用フィルター等のエアフィルター濾材として好ましく使用される。
Claims (5)
- 目付け15〜45g/m2、嵩密度0.05〜0.15g/cm3、平均繊維配高度10〜50度、5%伸張時引張強度のタテ方向とヨコ方向の値の中で大きい方の値が小さい方の値に対して1.5〜5.0の比率であり、平均孔径が10〜40μmであるメルトブロー不織布(A)と該メルトブロー不織布(A)よりも3〜12倍の範囲にある平均孔径を有し、かつ熱融着性のポリエステル繊維を有する通気性不織布(B)が積層されてなり、前記メルトブロー不織布Aを構成する繊維の平均繊維径が3.0〜7.0μmであることを特徴とするエアフィルター用濾材。
- 前記通気性不織布(B)のMD方向の剛難度が300mg以上であることを特徴とする請求項1に記載のエアフィルター用濾材。
- 前記メルトブロー不織布(A)と前記通気性不織布(B)の間に前記メルトブロー不織布(A)の平均孔径の1.5〜6.0倍の範囲にある中間層不織布(C)が積層されてなることを特徴とする請求項1または2に記載のエアフィルター用濾材。
- 前記メルトブロー不織布(A)と前記通気性不織布(B)の間にガス吸着剤が積層されてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のエアフィルター用濾材。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のエアフィルター用濾材を用いることを特徴とするエアフィルター。
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- 2015-12-22 JP JP2015249329A patent/JP2017113670A/ja active Pending
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