(57)【要約】【課題】本発明の目的は、安全上の問題点を解決でき、かつ低コストであるフィルターを提供することにある。【解決手段】２層以上からなる濾材であり、少なくとも１層がガラス繊維を含むシートであり、前記ガラス繊維を含むシートはガラス短繊維、有機短繊維、バインダーを含み、かつ有機短繊維の繊維径について少なくとも１〜２０μｍのものを含み、かつ前記１〜２０μｍの有機短繊維がガラス短繊維の質量に対して少なくとも２５％以上シートに含まれていることを特徴とし、さらにもう１層がエレクトレット加工されたメルトブロー不織布のシートを含むことを特徴とするフィルター用濾材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層以上のシートを含む濾材であり、
少なくとも第１のシートは、ガラス短繊維、有機短繊維およびバインダー樹脂を含み、かつ有機短繊維は、少なくとも１〜２０μｍの繊維径のものを含み、かつ前記１〜２０μｍの繊維径の有機短繊維がガラス短繊維に対して少なくとも２５質量％であって、
第２のシートがエレクトレット加工された不織布のシートであることを特徴とするフィルター用濾材。
【請求項２】
第１のシートにおける１〜２０μｍの繊維径の有機短繊維が、ガラス短繊維に対して１００質量％以下であって、かつ第１のシートにおける有機繊維全体の質量（Ａ）とガラス繊維の質量（Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）が２５％〜４００％であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター用濾材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の濾材をプリーツ加工したエアフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般産業用、空調用、空気清浄機用、掃除起用、エアコン用、車載用などに使用でき、特にプリーツ型等立体的な形状に形成するのにすぐれたフィルター用の濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビル、工場、自動車、一般家庭用などに使用される空調機、空気清浄機には枠体によって収納された濾材を用いてエアフィルターとして使用している。このようなフィルターは、限られた寸法内により多くの濾材を入れるために、プリーツ加工と呼ばれる山谷状の加工を施して濾過面積を増やしている。これらプリーツ加工を施した濾材にセパレータ等を用いて形状を保持し、プリーツ間の隙間を確保し枠体を貼り付けてフィルターとして使用している。
【０００３】
これらのフィルターに使用される濾材はフィルターとしての強度を保ち、かつ高捕集、低圧損化を図るため異なる密度の複数のシートを積層させたものが多く使用されている。積層としてはフィルターとしての強度を保つための骨材層と粒子を捕集するための捕集層からなり、特に骨材層は高強度、低圧損であることが要求される。
例えば、特許文献１や特許文献２によれば、ガラス繊維シートを骨材に用いて、そのガラス繊維シートにメルトブロー不織布を重ね合わせたフィルターが開示されている。このようなフィルターでは強度を高めつつ圧力損失を押さえることが可能となるが、このフィルターをプリーツ加工する場合にガラス繊維が折れやすいことから、折れたガラス繊維の飛散もしくは濾材からの毛羽立ちが起こりやすいという問題点がある。
一方、特許文献３によればガラス繊維シートの両面に不織布を設けることで、ガラス繊維の飛散および毛羽立ちは防止することが可能となるが、両面に不織布層を設ける必要があるため圧力損失が上昇しやすくなるという問題点があった。
また、骨材に有機繊維を用いるフィルターもあるが、ガラス繊維シートと同程度の強度を得ようとするとガラス繊維を使用した場合と比較してコストが高くなるといった問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１９８１０８号公報
【特許文献２】特開平６−２０５９１５号公報
【特許文献３】特開２００２−１８２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、プリーツ加工しても毛羽立ちの少ないフィルター用の濾材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、以下の構成を有する。
（１）２層以上のシートを含む濾材であり、
少なくとも第１のシートは、ガラス短繊維、有機短繊維およびバインダー樹脂を含み、かつ有機短繊維は、少なくとも１〜２０μｍの繊維径のものを含み、かつ前記１〜２０μｍの有機短繊維がガラス短繊維に対して少なくとも２５質量％であって、
第２のシートがエレクトレット加工された不織布のシートであることを特徴とするフィルター用濾材、
（２）第１のシートにおける１〜２０μｍの繊維径の有機短繊維が、ガラス短繊維に対して１００質量％以下であって、かつ第１のシートにおける有機繊維全体の質量（Ａ）とガラス繊維の質量（Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）が２５％〜４００％であることを特徴とする前記フィルター用濾材、
（３）前記いずれかの濾材をプリーツ加工したエアフィルター。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれは、プリーツ加工しても毛羽立ちの少ないフィルター用の濾材およびエアフィルターが提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の濾材は、少なくとも２層のシート、好ましくは不織布のシートによって構成される濾材である。特に、家庭用空気清浄機用途やビル・工場・車載用等の空調設備に使用されるエアフィルター用途においては、通気性を損なわないために圧力損失が小さいこと、風圧に対し十分な強度を有すること、プリーツなどの形状に加工した場合、その形状を維持して形状変化による圧力損失の上昇を抑制できる剛性を有すること、プリーツ等の形状に成形する際の加工性に優れること、等が要求され、かつ高捕集効率を求められる。そこで、本発明では強度を有しかつ高捕集を達成するため２層以上からなる積層濾材であり、少なくとも第１のシートは強度を保つためのガラス繊維を含むシート、第２のシートは高捕集を実現させるためにエレクトレット加工を行ったメルトブロー不織布のシートからなる。さらに別の機能付与のために別の層を含むこともできる。なお、濾材寿命の問題からガラス繊維を含むシートを上流側、メルトブロー不織布のシートを下流側に配置することが好ましい。
第１のシートはガラス短繊維、有機短繊維、バインダーを含み、かつ有機短繊維の繊維径については少なくとも１〜２０μｍのものを含むことが必要である。有機短繊維の繊維径が小さいもののみだと濾材としての圧損が上昇してしまい、大きいものばかりだとプリーツ加工時にガラス繊維が有機繊維間の隙間から飛び出しやすくなるという問題点がある。特に、圧損とガラス繊維の飛散、毛羽立ち防止を両立させようとすると繊維径１０〜２０μｍのものを多く含むことが好ましく、例えば有機短繊維の中で３０質量％以上である。圧損上昇の観点から繊維径２０を超え５０μｍまでの有機短繊維を含んでいても良い。また、ガラス繊維の飛散、毛羽立ちを防止するという観点から、有機短繊維の長さ平均繊維長さは５ｍｍ以上であることが好ましい。一方、平均長さは３０mm以下であることが好ましい。
有機短繊維については特に限定されるものではなく、ポリエステル繊維、ビニロン繊維などを使用することができる。
前記繊維径１〜２０μｍの有機短繊維については、ガラス短繊維の質量に対して少なくとも２５％以上が必要であり、ガラス繊維の飛散、毛羽立ち防止には３０％以上が特に好ましい。ガラス繊維に対して有機短繊維が少ないと有機繊維とガラス繊維との交絡性が悪くなり、上述のプリーツ加工によって、ガラス繊維の飛散、毛羽立ちが増える傾向にある。逆に多すぎると圧力損失が上がる傾向があるため、割合の上のほうとしては１００％以下であることが好ましい。
有機繊維全体質量（Ａ）とガラス繊維を含むシートにおけるガラス繊維質量（Ｂ）の比率（Ａ／Ｂ）は２５％〜４００％であることが好ましい。質量比率（Ａ／Ｂ）が大きいとガラス繊維の配合量が少なくなり、通常は高価になる。有機短繊維全体の長さ平均繊維長は１〜２０μｍと同様、５ｍｍ以上であることが好ましく、３０ｍｍ以下であることが好ましい。
ガラス短繊維の繊維径は特に限定されるものではないが、有機繊維と同様に、小さいと濾材としての圧損が上昇してしまうため１μｍ以上が好ましく、径が大きいとガラス繊維の剛性が上昇してプリーツ加工時にガラス繊維が有機繊維を破ってしまい、破ったガラス繊維が飛び出して飛散防止効果が薄れてしまうため、２０μｍ以下が好ましい。また、繊維長が短いと１本のガラス短繊維に対しての有機短繊維との交絡点が少なくなり、ガラス繊維がシートから飛散しやすくなるため、長さ平均繊維長は１０ｍｍ以上であることが好ましく、３０ｍｍ以下であることが好ましい。また、ガラス短繊維はシート質量に対して２０〜５０％であることが好ましい。少ないとガラス短繊維の配合量が少なくなり低コスト化の効果が薄れ、多いと有機短繊維での飛散防止効果が薄れる。
【０００９】
第１のシートはバインダー樹脂を含む。バインダー樹脂は繊維間を接着し、シートに強度を持たせる機能を有する。バインダーについては特に限定されるものではなく、ポリビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などを使用することができる。特に、ポリビニルアルコール樹脂やアクリル樹脂を使用すると異臭が少ないため好ましい。また、バインダーは第１のシートにおいて１０〜４０質量％であることが好ましい。少ないとシートの強度が低下する傾向があり、多いとフィルターとしての圧力損失が増える傾向がある。
【００１０】
第1のシートにはガラス短繊維、有機短繊維、バインダー樹脂以外にもパルプなどを混ぜることも可能である。また、顔料、染料、着色剤、撥水剤、吸水剤、難燃剤、安定化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、金属粒子などの無機化合物粒子、結晶核剤、滑剤、可塑剤、香料、脱臭剤、抗菌剤、防カビ剤、抗ウイルス剤、抗アレルゲン剤、忌避剤、ガス吸着剤、ガス吸着多孔質体等を添加することができる。
【００１１】
また、第１のシートは、強度を保持し、低い圧力損失もたせるため、目付としては好ましくは１０〜１００ｇ／ｍ２、より好ましくは２０〜７０ｇ／ｍ２である。また、同様の理由により、厚さは好ましくは０．０５〜０．５ｍｍ、より好ましくは０．１５〜０．４ｍｍである。
【００１２】
第１のシートの製法としては特に限定されるものではなく、公知の方法から任意に選択することができるが、ガラス短繊維と有機短繊維を均一に混合するという観点から抄紙法が好ましい。
【００１３】
本発明の濾材には、高い捕集効率を実現するため、第２のシートとして不織布の層を含む。第２のシートはメルトブロー不織布であることが好ましい。さらに高い捕集効率を実現するため、好ましくはポリオレフィン系、特に好ましくはポリプロピレンを使用したものである。そしてエレクトレット加工がされている。
【００１４】
エレクトレット加工の方法としては特に限定されるものではなく、不織布シートにコロナ放電法、純水サクション法、摩擦帯電法などの帯電方法から任意に選択することができる。
また、本発明におけるエレクトレット不織布に用いる繊維は、エレクトレット加工による帯電効果を向上させるための添加剤を含むものであってもよい。このような添加剤としては種々使用できるが、なかでもヒンダードアミン系やトリアジン系添加剤は、静電気が維持しやすいためより好ましい。
【００１５】
第２のシートは高い捕集性能と低い圧力損失を合わせ持つため、目付が好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ２、より好ましくは１５〜４０ｇ／ｍ２である。また、同様の理由により厚さは好ましくは０．０５〜０．４ｍｍである。
【００１６】
二つのシートは積層される。単に二つのシートが重ねられているだけのものや、熱融着樹脂や湿気硬化型樹脂などの接着剤を介してシート同士が結合されているものを任意に選択することができる。中でも接着剤によってシート同士を結合する方法は、積層前のエレクトレット不織布の性能を維持しやすく、かつプリーツ加工時にシート間が剥れにくいため好ましい。熱融着樹脂を使用する場合、一方のシートにパウダー状の接着剤を散布し、炉内で加熱した後もう片方のシートと積層させることができる、また一方のシートにパウダー状の接着剤を散布し、他方のシートを重ねながら加熱ロールで挟み込んで積層させることもできる。湿気硬化型樹脂を使用する場合、一方のシートに接着剤を塗布し、他方のシートを積層させて接着させる。
【００１７】
濾材をエアフィルターとして使用する場合、濾材をそのまま使用してもよいが、限られた寸法内により多くのろ材を入れるために、山谷状のプリーツ加工を施してシート面積を増やすことが好ましい。
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の方法がある。また、プリーツ形状を保持するため、山同士の隙間を保持するためのくしやビードなどのセパレータを入れるセパレータ加工を行うことが好ましく、生産効率の観点からビード接着による加工を行うことが好ましい。ビード塗布は連続、間欠のいずれでもよい。
また、ガラス繊維を第１のシートに使用することで濾材厚みを薄く仕上げることが可能となる。通常、プリーツされたフィルターは山間の隙間が狭いほど風のとおりが悪くなり圧損を上昇させる原因となるが、濾材を薄くすることで同じピッチでも隙間を広げることが可能となり、結果として風のとおりが良くなり低圧損化を図ることができる。
フィルターユニットはこれらプリーツ加工した濾材の周辺に接着剤を塗布した枠材を貼り付けて作製する。また、プリーツ濾材の上流や下流には防かび剤や抗アレルゲン剤、ガス吸着多孔質体などの機能性粒子を添着もしくは挟み込んだシートをプリーツ加工濾材と一緒に枠材に貼り付け、固定してもよい。
枠材は金属枠、不織布枠、紙枠などが使用でき、いずれの形でもよい。また、枠材とプリーツ加工濾材との接着は接着テープ、ウレタン接着剤、ホットメルト接着剤などが使用できるが、作業性および接着性の観点からホットメルト接着剤が好ましい。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。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。
＜厚み＞
テクロック（株）製ＳＭ１１４を用いて測定サンプル面積１ｍ２で１０箇所の厚みを求めその算術平均値を用いた。
＜目付＞
２４℃６０％ＲＨに８時間以上放置して、評価対象試料の質量を求め、その面積から１ｍ２当たりの質量に直して、それぞれの評価試料の目付として求める。測定の最小面積は０．０１ｍ２以上とした。
＜圧力損失＞
測定装置にフィルターユニットのサイズにあわせて開口した２枚の板状のフランジを上下流にあらかじめセットし、測定対象物であるフィルターユニットを２枚のフランジの間にセットし、フィルターユニットとフランジ間から空気が漏れないように閉め、処理風量５．１ｍ３／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ー（ＭＯＤＵＳ社製  ＭＡ２−０４Ｐ）にて測定した。
【００１９】
＜毛羽立ち＞
プリーツ加工した後の山の頂点（長さ２０ｍｍ）を顕微鏡で観察し、繊維の長さ２ｍｍ以上の飛び出しがないものを◎、２ｍｍ以上の飛び出しが１本以下であるものを○、２ｍｍ以上の飛び出しが２本以上であるものを×とした。
【００２０】
＜実施例１＞
（第１のシート）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により繊維集積体を作製した後、該繊維集積体をバインダーに含浸させ、乾燥熱処理して目付３５ｇ／ｍ２のシートを作製した。構成としてはガラス繊維（繊維径１５μｍ、繊維長２０ｍｍ）３０質量％、ポリエステル繊維（（１）繊維径１５μｍ、繊維長１０ｍｍ）９質量％、ガラス繊維（２）繊維径２５μｍ、繊維長１０ｍｍ）１０質量％、ガラス繊維（３）繊維径４０μｍ、繊維長１０ｍｍ）１１質量％）、パルプ（１０質量％）、バインダー樹脂（スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）３０質量％となるよう調整した。
【００２１】
（第２のシート）
トリアジン系化合物である“キマソーブ”（登録商標）９４４（チバガイギージャパン製）を１質量％添加したポリプロピレンからメルトブロー法により目付２５ｇ／ｍ２の不織布を作成した。さらに得られた不織布をコロナ放電方式にてエレクトレット加工し、エレクトレット不織布を作製した。
【００２２】
（積層濾材）
前記２つのシートに湿気硬化型ウレタン樹脂を５ｇ／ｍ２散布してシード同士を接着し、目付６５ｇ／ｍ２の濾材を得た。
【００２３】
（プリーツ、ビード、枠付け）
前記濾材を幅235mm、山高さ35mm、ピッチ3.2mmでプリーツ・ビード加工し、プリーツの山の数が120山となる部分を1つのフィルターユニット単位としてカットし、ホットメルト接着剤を塗布した不織布枠を用いて周囲4辺をシールし、フィルターを作製した。得られた性能は表１のとおりであった。
【００２４】
＜実施例２＞
（第１のシート）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により繊維集積体を作製した後、該繊維集積体をバインダーに含浸させ、乾燥熱処理して目付３５ｇ／ｍ２のシートを作製した。構成としてはガラス繊維（繊維径１５μｍ、繊維長２０ｍｍ）３０質量％、ポリエステル繊維（繊維径１５μｍ、繊維長１０ｍｍ）３０質量％、パルプ１０質量％、バインダー（スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）３０質量％）となるよう調整した。
【００２５】
（第２のシート）
実施例１と同じ不織布を使用した。
【００２６】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付６５ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００２７】
（プリーツ、ビード、枠付け）
実施例１と同様にプリーツ、ビード、枠付け加工を実施し、フィルターを作製した。得られた性能は表１のとおりであった。
【００２８】
＜実施例３＞
（第１のシート）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により繊維集積体を作製した後、該繊維集積体をバインダーに含浸させ、乾燥熱処理して目付３５ｇ／ｍ２のシートを作製した。構成はガラス繊維（繊維径１５μｍ、繊維長２０ｍｍ）３０質量％、ポリエステル繊維（（１）繊維径１５μｍ、繊維長１０ｍｍのものを８質量％、ガラス繊維（２）繊維径２５μｍ、繊維長１０ｍｍのものを１０質量％、ガラス繊維（３）繊維径４０μｍ、繊維長１０ｍｍのものを１２質量％）、パルプ（１０質量％）、バインダー（スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）３０質量％）となるよう調整した。
【００２９】
（第２のシート）
実施例１と同じ不織布を使用した。
【００３０】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付６５ｇ／ｍ２の濾材を得た。
【００３１】
（プリーツ、ビード、枠付け）
実施例１と同様にプリーツ、ビード、枠付け加工を実施し、フィルターを作製した。得られた性能は表１のとおりであった。
【００３２】
＜実施例４＞
（第１のシート）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により繊維集積体を作製した後、該繊維集積体をバインダーに含浸させ、乾燥熱処理して目付３５ｇ／ｍ２のシートを作製した。構成としてはガラス繊維（繊維径１５μｍ、繊維長２０ｍｍのものを４７質量％）、ポリエステル繊維（繊維径１５μｍ、繊維長１０ｍｍのものを１３質量％）、パルプ（１０質量％）、バインダー（スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）３０質量％）となるよう調整した。
【００３３】
（第２のシート）
実施例１と同じ不織布を使用した。
【００３４】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付６５ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３５】
（プリーツ、ビード、枠付け）
実施例１と同様にプリーツ、ビード、枠付け加工を実施し、フィルターを作製した。得られた性能は表１のとおりであった。
【００３６】
＜比較例１＞
（第１のシート）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により繊維集積体を作製した後、該繊維集積体をバインダーに含浸させ、乾燥熱処理して目付３５ｇ／ｍ２のシートを作製した。構成としてはガラス繊維（繊維径１５μｍ、繊維長２０ｍｍのものを３０質量％）、ポリエステル繊維（（１）繊維径２５μｍ、繊維長１０ｍｍのものを１２質量％、（２）繊維径４０μｍ、繊維長１０ｍｍのものを１８質量％）、パルプ（１０質量％）、バインダー（スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）３０質量％）となるよう調整した。
【００３７】
（第２のシート）
実施例１と同様の不織布を使用した。
【００３８】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付６５ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３９】
（プリーツ、ビード、枠付け）
実施例１と同様にプリーツ、ビード、枠付け加工を実施し、フィルターを作製した。得られた性能は表１のとおりであった。
【００４０】
＜比較例２＞
（第１のシート）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により繊維集積体を作製した後、該繊維集積体をバインダーに含浸させ、乾燥熱処理して目付３５ｇ／ｍ２のシートを作製した。構成としてはガラス繊維（繊維径１５μｍ、繊維長２０ｍｍのものを３０質量％）、ポリエステル繊維（（１）繊維径１５μｍ、繊維長１０ｍｍのものを５質量％、（２）繊維径２５μｍ、繊維長１０ｍｍのものを１２質量％、（３）繊維径４０μｍ、繊維長１０ｍｍのものを１３質量％）、パルプ（１０質量％）、バインダー（スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）３０質量％）となるよう調整した。
【００４１】
（第２のシート）
実施例１と同じ不織布を使用した。
【００４２】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付６５ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００４３】
（プリーツ、ビード、枠付け）
実施例１と同様にプリーツ、ビード、枠付け加工を実施し、フィルターを作製した。得られた性能は表１のとおりであった。
【００４４】
＜比較例３＞
（第１のシート）
傾斜ワイヤー方式の湿式抄紙方法により繊維集積体を作製した後、該繊維集積体をバインダーに含浸させ、乾燥熱処理して目付３５ｇ／ｍ２のシートを作製した。構成としてはガラス繊維（繊維径１５μｍ、繊維長２０ｍｍのものを５０質量％）、ポリエステル繊維（繊維径１５μｍ、繊維長１０ｍｍのものを１０質量％）、パルプ（１０質量％）、バインダー（スチレンアクリル重合体（ガラス転移点温度Ｔｇ３０℃、造膜温度４５℃）３０質量％）となるよう調整した。
【００４５】
（第２のシート）
実施例１と同じ不織布を使用した。
【００４６】
（積層濾材）
実施例１と同様の積層方法にて目付６５ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００４７】
（プリーツ、ビード、枠付け）
実施例１と同様にプリーツ、ビード、枠付け加工を実施し、フィルターを作製した。得られた性能は表１のとおりであった。
【００４８】
【表１】
2014151299.tif 000002
【００４９】
実施例と比較例を比較すると、本発明の範囲内にあるものは、さほど圧力損失を悪化させることなく、プリーツ加工による毛羽立ちを抑制できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の濾材は家庭用空気清浄機用途やビル・工場・車載用等の空調設備に使用されるエアフィルターに利用可能である。