(57)【要約】【課題】簡易に製造可能なエアフィルター用シートを提供する。【解決手段】ポリオレフィン系樹脂１０に対し、平均粒径１．８μｍ以上１０．０μｍ以下の不活性微粒子１１が分散されたシート１であり、上記ポリオレフィン系樹脂１０が１５質量％以上２０質量％以下、上記不活性微粒子１１が、７５質量％以上８５質量％以下であり、上記不活性微粒子１１の周りに、シートの厚み方向に交差する方向に空隙１２が形成され、該空隙１２によってシートの表裏面を連通する連通孔が形成されている。空隙１２は、例えば、シート状に成形した後に、縦横方向に二軸延伸を施すことで形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン系樹脂に対し、平均粒径１．８μｍ以上１０．０μｍ以下の不活性微粒子が分散されたシートであり、
上記ポリオレフィン系樹脂が１５質量％以上２０質量％以下、上記不活性微粒子が、７５質量％以上８５質量％以下であり、
上記不活性微粒子の周りにそれぞれ、シートの厚み方向と交差する方向に延びた空隙が形成され、上記空隙によって、シートの表裏面を連通する連通孔が形成されていることを特徴とするエアフィルター用シート。
【請求項２】
上記不活性微粒子は炭酸カルシウムからなることを特徴とする請求項１に記載したエアフィルター用シート。
【請求項３】
複数の上記空隙が繋がることによって、シートの厚み方向と直交する縦方向及び横方向に延びる網目状の空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したエアフィルター用シート。
【請求項４】
上記不活性微粒子の平均粒径が３．０μｍ以上５．０μｍ以下であり、上記不活性微粒子の配合量が７６質量％以上８５質量％以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載したエアフィルター用シート。
【請求項５】
通気性が、流速５．３ｃｍ／秒の空気を通したときの圧力損失が３００Ｐａ以下の圧力損失である請求項４に記載したエアフィルター用シート。
【請求項６】
０．３μｍの粒子を含む空気を流速５．３ｃｍ／秒で通過させたときの上記粒子の捕集効率が９９．９７％以上である請求項４又は請求項５に記載したエアフィルター用シート。
【請求項７】
上記不活性微粒子の平均粒径が５．０μｍ以上１０．０μｍ以下であり、上記不活性微粒子の配合量が７０質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載したエアフィルター用シート。
【請求項８】
通気性が、流速５．３ｃｍ／秒の空気を通したときの圧力損失が１００Ｐａ以下の圧力損失である請求項７に記載したエアフィルター用シート。
【請求項９】
０．７μｍの粒子を含む空気を流速５．３ｃｍ／秒で通過させたときの上記粒子の捕集効率が５０％以上である請求項７又は請求項８に記載したエアフィルター用シート。
【請求項１０】
少なくとも請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のエアフィルター用シートに請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のエアフィルター用シートを積層してなるエアフィルター用シート。
【請求項１１】
上記不活性微粒子の平均粒径が、シートの表面側から裏面側に向けて、連続的又は段階的に小さくなっていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載したエアフィルター用シート。
【請求項１２】
上記ポリオレフィン系樹脂に抗菌材及び消臭材の少なくとも一方が添加されていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載したエアフィルター用シート。
【請求項１３】
ポリオレフィン系樹脂に不活性微粒子を添加し混練して、上記ポリオレフィン系樹脂に対し、平均粒径１．８μｍ以上１０．０μｍ以下の上記不活性微粒子が分散され、上記ポリオレフィン系樹脂が１５質量％以上２０質量％以下、上記不活性微粒子が、７５質量％以上８５質量％以下のシートに成形した後、そのシートに対し二軸延伸を施すことで、上記不活性微粒子の周りに、シートの厚み方向と交差する方向に延びる空隙を形成することを特徴とするエアフィルター用シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス繊維や不織布を使用しないエアフィルター用シートに関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアフィルター用シートは、特許文献１などに記載のように、ガラス繊維や不織布(繊維化した樹脂等)などを主成分として構成され、繊維径を変えることで、濾過効率が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−６０９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ガラス繊維を使用したエアフィルター用シートは製造コストが高かったり、製造時に大量の水を消費する必要があるといった課題がある。また、抗菌や消臭といった付加価値を付ける場合には、別途、追加の工程が必要となる。
本発明は、上記のような課題に着目してなされたもので、簡易に製造可能なエアフィルター用シートを提供可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
課題を解決するために、本発明の一態様は、ポリオレフィン系樹脂に対し、平均粒径１．８μｍ以上１０．０μｍ以下の不活性微粒子が分散されたシートであり、上記ポリオレフィン系樹脂が１５質量％以上２０質量％以下、上記不活性微粒子が、７５質量％以上８５質量％以下であり、上記不活性微粒子の周りにそれぞれ、シートの厚み方向と交差する方向に延びた空隙が形成され、上記空隙によって、シートの表裏面を連通する連通孔が形成されていることを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の他の態様は、ポリオレフィン系樹脂に不活性微粒を添加し混練して、上記ポリオレフィン系樹脂に対し、平均粒径１．８μｍ以上１０．０μｍ以下の上記不活性微粒子が分散され、上記ポリオレフィン系樹脂が１５質量％以上２０質量％以下、上記不活性微粒子が、７５質量％以上８５質量％以下のシートに成形した後、そのシートに対し二軸延伸を施すことで、上記不活性微粒子の周りに、上記シートの厚み方向と交差する方向に延びる空隙を形成することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、簡易な方法で、目的の捕集効率のエアフィルター用シートを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に基づく実施形態に係るエアフィルター用シートの例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係るエアフィルター用シートの例を示す模式的断面図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係るエアフィルター用シートが２層の場合の例を示す模式的断面図である。
【図４】製造工程例を示す図である。
【図５】空隙の形成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜構成＞
本実施形態のエアフィルター用シート１は、図１及び図２に示すように、ポリオレフィン系樹脂１０に、平均粒径１．８μｍ以上１０．０μｍ以下の不活性微粒子１１が分散されたシートからなる。ポリオレフィン系樹脂１０の配合は１５質量％以上２０質量％以下である。不活性微粒子１１の配合は７５質量％以上８５質量％以下である。
ここで、本明細書では、粒子の平均粒径は、ＪＩＳ  Ｍ−８５１１の準拠した空気透過法による比表面積の測定結果を使って算出する。粒子の平均粒径には、例えば、（株）島津製作所製  島津粉体比表面積測定装置  ＳＳ−１００形（恒圧式空気透過法を用いた測定装置）を使用する。
【００１０】
なお、平均粒径１．８μｍ以上１０．０μｍ以下の不活性微粒子１１には、粒径４５．０μｍを越える不活性微粒子１１を含まない方が好ましい。
ポリオレフィン系樹脂１０中に分散された各不活性微粒子１１の周りには、シートの厚み方向と交差する方向に延びた空隙１２が形成されている。図１及び図２に示すシートでは、空隙１２は、シートの面に沿って縦方向及び横方向に延びるように形成されている。厚み方向と交差する方向は例えば、厚み方向に直交する方向である。この空隙１２は、シートを面方向に沿って横方向及び縦方向に延伸することで、各不活性微粒子１１からポリオレフィン系樹脂１０の一部が延伸方向に引きはがされて上記の空隙１２が形成される。
【００１１】
そして、各不活性微粒子１１の周りに形成された空隙１２によって、シートの表裏面を連通する連通孔が形成されている。この連通孔が、通過する空気に含まれる微粒子（粉塵）を補足する。
シート内の不活性微粒子１１は、同一平面上にも存在すると共にシートの厚み方向にも存在することから、各不活性微粒子１１の周りの空隙１２は、同一平面上の他の不活性微粒子１１の周りの空隙１２と連通して相互に網目状の空間を形成すると共に、シートの厚さ方向に隣り合う不活性微粒子１１の周りに存在する空隙１２にも連通することで、網目状の空間が上下に積層したような空間が形成され、その積層した網目状の空間からなる複雑な連通孔によって、シートの表裏面の通気性が確保されている。なお、厚み方向の空隙１２の開孔率は大きいが、厚み方向の開孔率は小さい。
【００１２】
図１と図２から分かるように、不活性微粒子１１の径によって、空隙１２の大きさ（特にシートの厚み方向の大きさ）が異なり、不活性微粒子１１の径を小さくするほど、緻密な網目状の空間が形成される。なお、図１及び図２では、分かり易いように、各空隙１２が連通していないように図示されているが、実際に連通している。
不活性微粒子１１は、多孔質固化体からなることが好ましい。不活性微粒子１１は炭酸カルシウムからなる多孔質固化体が好ましい。多孔質固化体などの多孔質体は、臭気成分などを吸着する消臭効果が期待できる。また、炭酸カルシウムは安価であり、取扱いが容易であるため、安価にシートを製造することが可能となる。
ここで、シートの厚さは、例えば５０μｍ以上４００μｍ以下である。
【００１３】
（ＨＥＰＡ用のエアフィルター用シート１）
ＨＥＰＡ用のエアフィルター用シート１とする場合には、不活性微粒子１１の平均粒径を３．０μｍ以上５．０μｍ以下とし、不活性微粒子１１の配合量を７６質量％以上８５質量％以下とするとよい。
この構成を適用することで、シートの通気性を、流速５．３ｃｍ／秒の空気を通したときの圧力損失が３００Ｐａ以下の圧力損失に設定出来る。また、０．３μｍの粒子を含む空気を流速５．３ｃｍ／秒で通過させたときの上記粒子の捕集効率を９９．９７％以上とすることができる。
【００１４】
（中性能用のエアフィルター用シート１）
また中性能用のエアフィルター用シート１とする場合には、不活性微粒子１１の平均粒径を５．０μｍ以上１０．０μｍ以下とし、不活性微粒子１１の配合量を７０質量％以上８０質量％以下とすれば良い。
この構成を適用することで、シートの通気性を、毎分２５Ｌの空気を通したときの圧力損失が１００Ｐａ以下の圧力損失に設定出来る。また、０．７μｍの粒子を含む空気を流速５．３ｃｍ／秒で通過させたときの上記粒子の捕集効率を５０％以上とすることが出来る。
【００１５】
また、シートに含有する不活性微粒子１１の平均粒径は、シートの厚み方向に沿って変化していなくても、ランダムな状態でも構わないが、シートの表面側から裏面側に向けて、連続的又は段階的に小さくなっていることが好ましい。
細かい粉塵を捕集する前に、相対的に大きな粉塵が捕集されることで、細かい網目状の空間の目詰まりを抑える結果、エアフィルター用シート１の使用時間の長期化を図ることが出来る。
また、上記のようなシートを複数枚積層して、一つのエアフィルター用シート１としても良い。この場合、図３に示すように、不活性微粒子１１の平均粒径が、シートの表面側から裏面側に向けて段階的に小さくなっているように構成することが好ましい。なお、図３では、下側がシートの表側であり、空気を下側から上側に向けて通過させる構成の場合である。
【００１６】
図３では、シートを２枚積層して形成した場合を例示しているが、３枚以上のシートを積層して一つのシートとしても良い。なお、複数枚積層シートは、多層押出製膜によって積層シートを作った後に、延伸を施すのが望ましい。
また、ポリオレフィン系樹脂１０に抗菌材及び消臭材の少なくとも一方を添加しておいてもよい。
例えば、添加する抗菌材としては、水酸化カルシウム、カテキン、キトサンを使用すればよく、消臭材としては、ゼオライト、活性炭を使用すればよい。
抗菌材及び消臭材の平均粒径は、上記不活性微粒子１１の平均粒径未満であることが好ましい。
【００１７】
＜エアフィルター用シート１の製造方法＞
エアフィルター用シート１は、例えば図４に示す工程にて製造される。
すなわち、溶融状態のポリオレフィン系樹脂１０に不活性微粒子１１を添加し混練し、シート材料のコンパウンドを得る。
次に、シート材料のコンパウンドを加熱・溶融し、押出製膜によって目的の厚さのシート形状に製膜する。このとき、複数のシートを積層する場合には、複数の材料を同時に押出製膜して複数層のシートとする。
【００１８】
次に、縦横方向に二軸延伸を施すことで、図５の（ａ）→（ｂ）のように、不活性微粒子１１からポリオレフィン系樹脂１０が部分的に引き剥がされて、不活性微粒子１１とポリオレフィン系樹脂１０との間の空隙１２を形成されると共に、目的の厚さまで薄膜化することでエアフィルター用シート１となる。なお、図５では、膜厚が変化した図になっていないが、延伸によって、図５（ａ）よりも図５（ｂ）の方が薄くなり、上下の空隙１２が連通しやすくなる。
そして、製造したシートをクリーニングして、エアフィルター用シート１として使用する。
【００１９】
上記二軸延伸の延伸倍率は、３倍以上が好ましい。その理由は、３倍以上延伸することで、不活性微粒子とポリオレフィン系樹脂との間に出来る空隙が、シート表裏面を連通し連通孔を形成しやすい。
また、縦方向の延伸倍率と横方向の延伸倍率は、等しいか近いことが好ましい。例えば、縦方向の延伸倍率と横方向の延伸倍率との差が２．５倍未満であることが好ましい。縦方向の延伸倍率と横方向の延伸倍率とが２．５倍以上異なる場合、同一平面上に存在する複数の空隙１２で形成される空間の形状が、網目状になりにくくなり捕集効率が悪くなる。
【実施例】
【００２０】
次に、本発明に基づく実施例について説明する。
＜実施例１＞
平均粒径３．６μｍの炭酸カルシウム：７８質量％、溶融してメルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５のポリプロピレン系樹脂：２１質量％、滑剤などの添加剤：１質量％で混合した混合物を、二軸押出機にて混練し、シート材料のコンパウンドを得た。
そのコンパウンドを４００μｍ厚のシートに成型したのち、４．５×４．５の延伸倍率で縦横延伸し、１５０μｍ厚のＨＥＰＡ用のエアフィルター用シート１を作製した。
【００２１】
＜実施例２＞
平均粒径６．７μｍ（粒径８．０μｍ：８０質量％程度、粒径２．２μｍ：２０％程度の混合物）の炭酸カルシウム：７５質量部、溶融してメルトフローレイト（ＭＦＲ）が０．５のポリプロピレン系樹脂：２４質量部、滑剤などの添加剤：１質量部で混合した混合物を、二軸押出機にて混練し、シート材料のコンパウンドを得た。
そのコンパウンドを２００μｍ厚のシートに成型したのち、４．０×４．０の延伸倍率で縦横延伸し、１００μｍ厚の中性能のエアフィルター用シート１を作製した。
そして、各シートについて通気性と捕集効率を求めた。
通気性は、流速５．３ｃｍ／秒の空気を通したときの圧力損失として求めた。
捕集効率は、粒子を含む空気を流速５．３ｃｍ／秒で通過させたときの上記粒子の捕集効率で算出した。なお、実施例１では、０．３μｍの粒子を採用し、実施例２では、０．７μｍの粒子を採用した。
【００２２】
その結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１から分かるように、炭酸カルシウムの粒径を調整するだけで、ＨＥＰＡや中性能のフィルタクラスのエアフィルター用シート１を簡易に、即ち、目的のフィルタクラスのエアフィルター用シート１を容易に製造できることが分かった。
【符号の説明】
【００２５】
１     エアフィルター用シート
１０   ポリオレフィン系樹脂
１１   不活性微粒子
１２   空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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