(57)【要約】【課題】オイルミストに耐久性に優れた耐油性ろ材を提供する。【解決手段】フッ素を含有する空隙率５０〜９５%の布帛、スペーサー、空隙率５０〜９５%の中間層布帛、スペーサー、および静電ろ材を上記の順に積層した耐油性ろ材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素を含有する空隙率５０〜９５%の布帛、スペーサー、空隙率５０〜９５%の中間層布帛、スペーサー、および静電ろ材を上記の順に積層した耐油性ろ材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルミスト（すなわち、液体エーロゾル）の存在下でのフィルター寿命を向上したエレクトレットフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトレットフィルターは粉塵の負荷により電気力線の遮蔽や表面電荷の減衰が生じ、とくにオイルミストの付着による効率低下が顕著であることが知られている。
【０００３】
このエレクトレットフィルター効率低下に対処するために多くの方法が開発されている。単層フィルターではエレクトレットフィルター効率低下を抑制する方法として、ポリマー繊維性物品作製時にフッ素系樹脂やフッ素系添加剤をポリマーに加えウェブ状にした物品をエレクトレット化したものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。また、不織布にフッ素含有撥水撥油剤を添着した物品をエレクトレット化したものが挙げられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
これらのフッ素含有フィルターは繊維の表面張力が小さくなりオイルミストを弾く特徴を有する。そのためオイルミストの液滴の拡がりを最小化し、オイルミスト負荷がかかってもエレクトレット効果の低下を抑制し、フッ素を含有しないフィルターよりも長寿命となる。
【０００５】
かかる従来技術は単層においてフッ素の撥油効果によりオイルミストの接触面積が最小化され長寿命化している。しかし、オイルミスト負荷量が増加した場合においては、油滴が繊維表面に蓄積していき、油滴の接触面積が増加するため、徐々にエレクトレット効果を消失してしまう問題点があった。
【０００６】
一方、かかるエレクトレットの効果の消失という問題点を解消すべく、油吸着ろ材とエレクトレットろ材との積層という発明がなされた（例えば、特許文献３参照）。しかし、かかる従来技術は物品構成の開示がなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−６３１３号公報
【特許文献２】特開２００４−３５２９７６号公報
【特許文献３】特開平７−１２６４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明は、オイルミストの存在下での使用時の耐久性に優れたエレクトレットフィルターを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、遂に本発明を完成するに到った。すなわち、本発明は以下の通りである。
１．フッ素を含有する空隙率５０〜９５%の布帛、スペーサー、空隙率５０〜９５%の中間層布帛、スペーサー、および静電ろ材を上記の順に積層した耐油性ろ材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のろ材構成により、フッ素含有布帛と中間層の布帛の間、および中間層の布帛と静電ろ材との間にスペーサーを介することにより、オイルミストの凝縮液滴の各層間の積極的な移動が生じにくくなるため、静電ろ材へのオイルミストの付着を低減させることが出来、静電ろ材のエレクトレット効果の減衰が抑制される。その結果、オイルミストに対する寿命が向上するろ材が得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の耐油性ろ材の積層構造を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に使用するフッ素含有布帛を得る方法としては、撥油性を有していない繊維を用いて布帛を作成し、その繊維表面をフッ素系撥油剤でコーティング処理する方法、撥油性の繊維を用いて布帛を作製する方法等がある。前記方法の場合、例えば繊維の表面にフッ素系撥油剤をコーティング処理して撥油性を付与すればよい。
【００１３】
布帛の繊維表面をフッ素樹脂をエマルジョン化したフッ素系撥油剤でコーティング処理するためには、例えば繊維の表面にフッ素樹脂のエマルジョンを付与し、これを乾燥させればよい。これによって繊維の表面にフッ素樹脂を膜状に付着させることができる。乾燥後に熱処理を施すことで、繊維の表面に付着したフッ素樹脂の密着性を高めることができる。フッ素樹脂のエマルジョンを繊維の表面に付与するには、例えば該エマルジョンをディッピング（含浸）させたり、該エマルジョンをスプレー噴霧したり、該エマルジョンを泡立て処理したりすればよい。
【００１４】
上記のフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン・パーフルオロプロピルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、クロロトリフルオロエチレン樹脂、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂、ヘキサフルオロプロピレン・フッ化ビニリデン共重合体、及びポリイミド系変性フッ素樹脂、ＰＰＳ系変性フッ素樹脂、エポキシ系変性フッ素樹脂、ＰＥＳ系変性フッ素樹脂、フェノール系変性フッ素樹脂、パーフルオロアルキルエチレン基を有するアクリレート重合体やメタクリレート共重合体等が挙げられる。
【００１５】
フッ素樹脂のコーティング量は固形成分量で０．１〜５.０ｇ／ｍ２が好ましく、０．７５〜２．５ｇ／ｍ２がより好ましい。付着量が少なすぎると撥油性が不十分であり、過剰付着ではフィルタの圧力損失が高くなってしまう問題点がある。
【００１６】
その他の方法として、希釈フッ素ガス、低温プラズマによるもの、グロー放電によるスパッタリングによって、繊維の表面をフッ素化し撥油性を付与し、フッ素含有布帛を得る方法が挙げられる。
【００１７】
フッ素樹脂をコーティングする布帛としては、不織布、織物、編物、組布等が挙げられる。なかでも、オイルミストの目詰まり効果を生じさせるため、不織布が好ましい。フッ素含有布帛の空隙率は５０〜９５％であり、好ましくは７０〜９０％である。空隙率が５０％未満であると目詰まり効果が低く、９５％を超えると布帛の引張強度が低くろ材として使用できなくなる。布帛を構成する繊維の断面形状は円形、多角形、矩形、中空形、Ｙ形、Ｘ形などが挙げられる。布帛を構成する繊維の平均繊維径は０．０５〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜３０μｍがより好ましい。平均繊維径が０．０５μｍ未満だと、布帛の自己支持性が乏しくなり、平均繊維径が１００μｍを超えると布帛を構成する繊維の総表面積が小さくなり、目詰まり効果が低減される。
【００１８】
布帛を構成する繊維に使用される樹脂としては、例えば、ポリエ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、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル、ポリ乳酸、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリヒドロキシブチレート-ポリヒドロキシバリレート共重合体、ポリカプロラクトン等の脂肪族ポリエステルおよびその共重合体、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１０、ナイロン１２、ナイロン６１２等の脂肪族ポリアミドおよびその共重合体、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィンおよびその共重合体、エチレン単位を２５モル％から７０モル％含有する水不溶性のエチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリスチレン系、ポリジエン系、塩素系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、芳香族ポリアミド系、フッ素系のエラストマー等の中から少なくとも一種類を選んで用いることができる。もちろん、これらの樹脂は、共重合成分により共重合されていても良い。例えば、上記芳香族ポリエステルでは、テレフタル酸の一部やジオールの一部が他のジカルボン酸やジオールで置換されていてもよい。特にフッ素樹脂によって繊維表面を均一にコーティングするには水系のエマルジョンを用いた場合に、水に対し高い親水性を有する樹脂が好ましく、例えばポリエステルやポリアミド等が挙げられる。
【００１９】
布帛を構成する繊維自体を、撥油性を有する材料から構成する場合、その材料として、上述した各種のフッ素樹脂を用いることができる。
【００２０】
撥油性処理に使用する撥油剤として、フッ素系撥油剤以外に、一部の界面活性剤を用いることもできる。そのような界面活性剤は、これを布帛に塗工し乾燥させることによって、撥油性を発現させることができる。例えば、非イオン性界面活性剤であるアルキルグルコシド、両性界面活性剤であるラウラミドプロピルベタインを不織布に塗工し乾燥させることによって、繊維に撥油性を付与できる。また、フッ素を配合した油剤を表面に塗布した繊維のなかには、加熱することにより繊維表面が撥油性を示すものがあり、そのような繊維を本発明で使用することもできる。そのような繊維の例としては、宇部日東製の超撥油不織布用原綿、ＵＣファイバー  ＨＲ−ＰＬＥが挙げられる。
【００２１】
また上記のフッ素を含有した布帛は無帯電状態、帯電状態のいずれでも良い。フッ素含有布帛を帯電させる方法としては、コロナ荷電、電界荷電、熱間電界荷電、電子線照射などを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、高帯電量で電荷が安定的に保持されるのであれば他の荷電方法を用いてもよい。
【００２２】
本発明を構成するスペーサーは、フッ素含有布帛にて目詰まりしたオイルミストが反対面の布帛に液滴として移行しないようフッ素含有布帛と中間層布帛とを非接触にするために用いており、空間を形成するものであれば良い。例えば樹脂枠、発泡ウレタン、ネット、メッシュ、ハニカム、粒状物などが挙げられる。スペーサーの厚みは０．１〜１００ｍｍmmが好ましい。厚みが０．１ｍｍ未満であるとオイルミスト凝縮液滴の移行が生じ、厚みが１００ｍｍを超えると得られるろ材の厚みが厚くなりすぎる。スペーサーの空隙率は９０％以上が好ましく、９０％未満であるとろ材の圧力損失が高くなる。空隙率の上限は特に限定されるものではなく、スペーサー機能を満足すればよく、９９．９９％以下が好ましい。
【００２３】
中間層布帛としては、不織布、織布、編物などが挙げられ、これらの布帛の素材としては、天然繊維、人造繊維、合成繊維およびこれらの混合物であってもよい。その成分としては、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１、４―メチルペンテン−１などのオレフィンの単独重合体のほか、これらオレフィンのランダムあるいはブロック共重合体、また、木綿、羊毛、レーヨン、アセテート、ポリアミド、ポリエステル、アクリル繊維など公知のものが使用できる。また、ロックウール、セラミックウール、ガラス繊維なども使用できる。エレクトレットろ材へのオイルミスト負荷を軽減するため中間層の布帛がオイルミストを吸収するような物品が好ましく、例えば油との親和性の高い綿、羊毛、レーヨン、ポリアミド、ポリエステルなどが挙げられる。
【００２４】
また、中間層布帛の空隙率は５０〜９５％であり、好ましくは７０〜９０％である。空隙率が５０％未満であるとオイルミストを十分に吸収できずエレクトレットろ材への負荷が高くなり、９５％を超えると布帛の引張強度が低くろ材として使用できなくなる。布帛を構成する繊維の断面形状は円形、多角形、矩形、中空形、Ｙ形、Ｘ形などが挙げられる。布帛を構成する繊維の平均繊維径は０．０５〜５μｍであることが好ましく、０．７５〜１．７５μｍがより好ましい。平均繊維径が０．０５μｍ未満だと、布帛の自己支持性が乏しくなり、平均繊維径が５μｍを超えると布帛を構成する繊維の総表面積が小さくなり、オイルミスト吸収面積が小さくなる。
【００２５】
本発明を構成する静電ろ材は、フッ素を含有していても、含有していなくても良い。フッ素を含有する場合は上記記載の各種フッ素導入方法やフッ素樹脂を用いることができる。
【００２６】
本発明を構成する静電ろ材は繊維状シートの製造方法や形態は特に限定されないが、繊維は短繊維と長繊維のいずれでもよく、その集合形態として織物、編み物、不織布など種々のものを使用できるが、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、メルトブローン不織布またはフィルムスプリット不織布であることが好ましい。使用する繊維の断面も円形、三角形、矩形、異形など種々の形状のものを使用できる。繊維径は、１００μｍ以下のものを使用でき、好ましくは０．１〜１００μｍ、より好ましくは０．５〜７０μｍである。繊維状シートの目付としては、１〜２００ｇ／ｍ２のものを使用でき、５〜１００ｇ／ｍ２のものが好ましく、１０〜５０ｇ／ｍ２のものがより好ましい。低圧損化が可能となり、コスト的に有利だからである。
【００２７】
上記繊維状シート、例えば不織布をエレクトレット化する方法としては、コロナ荷電、電界荷電、熱間電界荷電、電子線照射などを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、高帯電量で電荷が安定的に保持されるのであれば他の荷電方法を用いてもよい。コロナ荷電、電界荷電で行う場合は、１０ｋＶ／ｃｍ以上で電界強度が好ましく、１５ｋＶ／ｃｍ以上の電界強度がより好ましい。電子線照射の場合は、０．１■１Ｍｒａｄ程度で照射することが好ましい。
【００２８】
フッ素含有布帛、スペーサー、中間層布帛、スペーサー、静電ろ材の積層において、フッ素含有布帛が上流側になるのが好ましい。
【００２９】
積層したろ材の各層は接着されていても、未接着でもよい。接着する場合、接着方法は特に限定されないが、例えば熱接着、溶融樹脂接着、超音波接着、ニードルパンチングの交絡などによる接着方法が挙げられる。
【実施例】
【００３０】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３１】
まず、本実施例で用いたフィルタの試験方法を以下に示す。
【００３２】
＜ＰＡＯ負荷試験＞
ポリ-αオレフィン（ＰＡＯ）捕集の測定を行なうために、制御されたＰＡＯエーロゾルに長時間暴露する間に試料を通るＤＯＰエーロゾルの透過の記録をとった。測定は、ＰＡＯエーロゾルに適合させた自動化フィルター試験器モデル＃８１３０（ミネソタ州、セントポールのＴＳＩインコーポレーテッド製）を用いて行なった。ＰＡＯ除去効率％は、以下のように規定される。
ＰＡＯ除去効率％＝（１−（下流のＰＡＯ濃度／上流のＰＡＯ濃度））×１００
式中、上流及び下流の濃度は光散乱強度により得られる。８１３０ＡＦＴ計測器によって生み出されたＰＡＯエーロゾルは、標準フィルターによって測定すると、上流の濃度が立方メートル当たり１００ｍｇであり、粒子径は０．２μｍの個数中位径であった。試験される試料は全て、エーロゾルイオン発生器を止めてフィルターウェブ試料を通る流量を毎分１２リットル（ＬＰＭ）にして試験された。
【００３３】
［実施例１］
（フッ素含有布帛の製造）
不織布にフッ素樹脂加工を施し、フッ素含有ろ材を製造した。フッ素樹脂加工は次の方法で行った。旭硝子製のフッ素樹脂エマルジョンであるアサヒガード（登録商標）  ＡＧ−Ｅ０９２（固形分２０ｗｔ％）を１４ｗｔ％、水を７２ｗｔ％、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を１４ｗｔ％の溶液を混合し固形分２．８ｗｔ％の液とした。次にポリアミド不織布（平均繊維径３μｍ、目付２０ｇ／ｍ２、空隙率９０％）に調整した混合液を不織布重量に対し約１５０ｗｔ％添着し、８０℃で数時間乾燥後、１８０℃で３分キュア処理を施しフッ素処理を完了させた。このようにして、フッ素樹脂を４ｗｔ％(対不織布重量)付着させた。
（フッ素含有布帛、スペーサー、中間層布帛、スペーサー、静電ろ材の積層）
フィルターの上流側からフッ素含有布帛、スペーサー、中間層布帛、スペーサー、静電ろ材の順で積層した。スペーサー部分は型枠にろ材端部をホットメルト樹脂を用いて固定し、フッ素含有布帛と中間層布帛、中間層布帛と静電ろ材との間を１０ｍｍの空間層を形成させた。スペーサーとスペーサーとの間の中間層布帛には、親油性の高いポリアミド不織布（平均繊維径３μm、目付２０ｇ／ｍ２、空隙率９０％）を用いた。静電ろ材は、ポリプロピレン不織布（平均繊維径３μm、目付３０ｇ／ｍ２、空隙率９０％）をアルミ平板の接地電極上に置き、不織布との１ｃｍの距離から針状電極を用いて電圧２０ｋＶ、１０秒間のコロナ荷電処理を実施したものを用いた。これらを積層したろ材において、ＰＡＯ負荷試験を行った。
【００３４】
［実施例２］
実施例１のスペーサー部分をエステルタイプの発泡ウレタン（セル６〜１０ヶ／２５ｍｍ、空隙率９７％、厚み１０ｍｍ）に変更し、積層したろ材においてＰＡＯ負荷試験を行った。
【００３５】
［実施例３］
実施例１のスペーサー部分をポリプロピレンハニカム（ピッチ９ｍｍ、山高さ５．２ｍｍ、層長１０ｍｍ）に変更し、積層したろ材において、ＰＡＯ負荷試験を行った。
【００３６】
［比較例１］
上流側にポリアミド不織布（平均繊維径３μｍ、目付２０ｇ／ｍ２、空隙率９０％）を用い、下流側に実施例１と同手順で作製した静電ろ材を用い積層し、ＰＡＯ負荷試験を行った。
【００３７】
［比較例２］
上流側に実施例１と同手順で作製したフッ素含有布帛を用い、下流側に実施例１と同手順で作製した静電ろ材を用い積層し、ＰＡＯ負荷試験を行った。
【００３８】
［比較例３］
上流側に実施例１と同手順で作製したフッ素含有布帛、次に中間層布帛としてポリアミド不織布（平均繊維径３μｍ、目付２０ｇ／ｍ２、空隙率９０％）を用い、下流側に実施例1と同手順で作製した静電ろ材を用い積層し、ＰＡＯ負荷試験を行った。
【００３９】
実施例１〜３と比較例１を比べることにより、上流層にフッ素含有布帛とスペーサーを挟むことでオイルミストに対する寿命向上の効果が得られることがわかる。
【００４０】
実施例１〜３と比較例２を比べることにより、中間層布帛とスペーサーを挟むことでオイルミストに対する寿命向上の効果が得られることがわかる。
【００４１】
実施例１〜３と比較例３を比べることにより、スペーサーを挟むことでオイルミストに対する寿命向上の効果が得られることがわかる。
【００４２】
実施例１〜３を比べることにより、スペーサーの形態にかかわらず空間層を形成することでオイルミストに対する寿命向上の効果が得られることがわかる。
【００４３】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明により、顔面マスクなどのマスク、家庭及び産業用冷房装置、加熱炉、空気クリーナ、真空クリーナ、医用及び送気管フィルター、及び車両中及びコンピュータ及びディスクドライブなどの電子装置における空気浄化系等、多数の濾過用途に使用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１：フッ素含有布帛
２：スペーサー
３：中間層布帛
４：静電ろ材
【図１】
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