(57)【要約】【課題】  塵離れが良く、かつ水洗してもその捕集効率が低下しにくい掃除機用エアフィルタ濾材を提供する。また、このフィルタ濾材を用いた掃除機用エアフィルタユニットを提供する。【解決手段】  少なくとも一層のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜１と、少なくとも一層の通気性支持材膜２とを含み、粒径が０．３〜０．５μｍの範囲にある試験用粉体を５．３ｃｍ／秒の流速で接触させた場合の当該試験用粉体の捕集効率が、９９．９７％以上の範囲にある掃除機用エアフィルタ濾材３とする。また、プリーツ加工した当該掃除機用エアフィルタ濾材を、インサート成型を用いて支持枠内に担持させた掃除機用エアフィルタユニットとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一層のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、少なくとも一層の通気性支持材膜とを含み、
粒径が０．３〜０．５μｍの範囲にある試験用粉体を５．３ｃｍ／秒の流速で接触させた場合の、当該試験用粉体の捕集効率が９９．９７％以上の範囲にある
ことを特徴とする掃除機用エアフィルタ濾材。
【請求項２】
請求項１に記載の掃除機用エアフィルタ濾材と、前記掃除機用エアフィルタ濾材を担持する支持枠とを含む掃除機用エアフィルタユニットであって、
前記掃除機用エアフィルタ濾材が、少なくとも一部の断面形状がＷ字状となるようにプリーツ加工されており、かつインサート成型によって前記支持枠内に担持されている
ことを特徴とする掃除機用エアフィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃除機用エアフィルタ濾材に関し、さらにこのフィルタ濾材を用いた掃除機用エアフィルタユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、掃除機の分野においては、排気の清浄化に用いるフィルタ濾材として、ポリプロピレン製のエレクトレット不織布やガラス繊維製の濾材が使用されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これら従来のフィルタ濾材では、塵離れが悪くフィルタの掃除が容易でない。また、洗浄により静電効果が失われてしまうため繰り返し使用するのが困難であるという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、塵離れが良く、かつ洗浄してもその捕集効率が低下しにくい掃除機用エアフィルタ濾材を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、このフィルタ濾材を用いた掃除機用エアフィルタユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の掃除機用エアフィルタ濾材は、少なくとも一層のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、少なくとも一層の通気性支持材膜とを含み、粒径が０．３〜０．５μｍの範囲にある試験用粉体を５．３ｃｍ／秒の流速で接触させた場合の、当該試験用粉体の捕集効率が９９．９７％以上の範囲にあることを特徴とする。
【０００６】
ここで、上記『捕集効率』とは、掃除機用エアフィルタ濾材の一方の最外層側から、粒径が０．３〜０．５μｍの範囲にある試験用粉体を５．３ｃｍ／秒の流速で接触させた場合に、下記式（１）に基づいて規定される値を意味するものである。
【０００７】
【数１】
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【０００８】
また、上記『粒径』とは、体積平均粒径を意味する。また、上記『試験用粉体』としては、例えば、ＪＩＳ試験用粉体の９種に規定されるタルクを用いることができる。
【０００９】
本発明は、別の側面から、前記掃除機用エアフィルタ濾材と、前記掃除機用エアフィルタ濾材を担持する支持枠とを含む掃除機用エアフィルタユニットであって、前記掃除機用エアフィルタ濾材が、少なくとも一部の断面形状がＷ字状となるようにプリーツ加工されており、かつインサート成型によって前記支持枠内に担持されていることを特徴とする掃除機用エアフィルタユニットを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、未使用の状態であっても、洗浄した後に乾燥させた状態であっても、粒径が０．３〜０．５μｍの範囲にある試験用粉体を５．３ｃｍ／秒の流速で接触させた場合に、９９．９７％以上の捕集効率を発揮する掃除機用エアフィルタ濾材が提供される。また、高い離形性を有するポリテトラフルオロエチレンの多孔質膜を含むことにより、塵離れ性の高いフィルタ濾材が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１２】
図１の断面図で示す掃除機用エアフィルタ濾材３は、中央に配された一層のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜１と、このＰＴＦＥ多孔質膜１を挟んで配された二層の通気性支持材膜２とを有する三層のフィルタ膜構造をしている。
【００１３】
上記ＰＴＦＥ多孔質膜１は、平均孔径が０．０１〜５μｍであり、平均繊維径が０．０１〜０．３μｍであるものが好ましい。また、その面積延伸倍率は３００〜７５０倍の範囲にあるものが好ましい。また、流速５．３ｃｍ／秒の空気に対する圧力損失が２００Ｐａ以下であるものが好ましく、１５０Ｐａ以下であるものがより好ましい。さらに、体積平均粒径が０．３〜０．５μｍの範囲にある試験用粉体を５．３ｃｍ／秒の流速で接触させた場合における、当該粒子の捕集効率が９０％以上であることが好ましく、９９．９７％以上であることがより好ましい。
【００１４】
このＰＴＦＥ多孔質膜１は、公知の製法により得ることができる。例えば、ＰＴＦＥシートを一軸延伸または二軸延伸して製造してもよい。ＰＴＦＥシートは、一般に、ＰＴＦＥファインパウダーに液状潤滑剤を加えたペースト状の混和物を予備成形し、予備成形体をペースト押し出し、圧延によりシート状に成形して作製される。なお、液状潤滑剤は、ＰＴＦＥファインパウダーの表面を濡らすことができて抽出や加熱により除去できるものであれば特に制限されず、流動パラフィン、ナフサ、ホワイトオイルなどの炭化水素を用いればよい。液状潤滑剤の添加量は、ＰＴＦＥファインパウダー１００質量部に対して５〜５０質量部が適当である。予備成形は、液状潤滑剤が絞り出されない程度の圧力で行えばよい。液状潤滑剤は、延伸するＰＴＦＥシートから予め除去しておくとよいが、延伸後に除去しても構わない。
【００１５】
上記通気性支持材膜２は、フィルタ濾材の補強材として作用できる限り、その材料や構造は特に限定されない。材料としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、芳香族ポリアミドを単独で、あるいはこれらを組み合わせて用いることができる。構造としては、例えば、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）等の構造とすることができるが、ＰＴＦＥ多孔質膜１に比して通気性に優れる構造とすることが好ましい。なお、強度、捕集性、柔軟性、取り扱いの容易さ等の側面からは、不織布状やメッシュ状とすることが好ましい。
【００１６】
また、この通気性支持材膜２は、必要に応じて着色、抗菌、防カビ、消臭、撥水、撥油、親水化などの処理を施してもよい。また、ＰＴＦＥ多孔質膜との接着性を向上させるために表面をコロナ処理してもよい。
【００１７】
上記ＰＴＦＥ多孔質膜１と通気性支持材膜２とは、単に重ね合わせるだけとしてもよいし、熱ラミネート、接着剤ラミネートなどの方法により複合化してもよい。具体的には、例えば、通気性支持材膜の原材料の融点およびＰＴＦＥの融点よりも低い融点を有するホットメルト剤（パウダーやウェブ）をＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材膜との間に介在させ、加熱によりそれぞれを接着する方法が挙げられる。通気性支持材膜の融点がＰＴＦＥの融点よりも低ければ、支持材の一部を溶融して複合化してもよい。ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材膜とを接着剤を用いて複合化する方法を用いてもよい。この場合、接着剤としては、２液混合型や熱による自己架橋型の接着剤などが適している。２液混合型としてはエポキシ樹脂、熱による自己架橋型としては酢酸ビニル−エチレン共重合体やエチレン−塩化ビニル共重合体などを用いればよい。
【００１８】
上記掃除機用エアフィルタ濾材３の厚さは特に限定されないが、プリーツ加工後にその形状を維持できる程度の厚さを有していることが好ましい。例えば、０．０５ｍｍ〜２ｍｍの範囲とすることができる。また、その圧力損失は、２０〜２００Ｐａであることが好ましく、２０〜１５０Ｐａであることがより好ましい。なお、この圧力損失は、５．３ｃｍ／秒の流速で空気を透過させて測定して得た値に基づいて規定される。また、体積平均粒径０．３〜０．５μｍの試験用粉体を５．３ｃｍ／秒の流速で接触させた場合における、当該粒子の捕集効率が９９．９７％以上であることが好ましい。
【００１９】
このようにして得られた掃除機用エアフィルタ濾材３は、図２で示すように、連続したＷ字状のひだ折り加工（以下「プリーツ加工」という）がなされ、ＰＴＦＥ多孔質膜１と通気性支持材膜２とが対向する面において互いに接触しないように、ホットメルト剤などでビードが形成され、さらに樹脂製や金属製の支持枠４などで枠付けされて掃除機用エアフィルタユニット５となる。
【００２０】
上記プリーツ加工は、例えば、外周にブレードを配置した一対の回転ドラムを回転させながら濾材をひだ折りしていくロータリー方式、濾材の移送方向に所定の間隔をおいて配置した一対のブレードを移動させながら濾材を両面から交互に折り畳んでいくレシプロ方式などにより行うことができる。
【００２１】
支持枠内への掃除機用エアフィルタ濾材の担持性を高めるためには、樹脂製の支持枠を用いることが好ましい。インサート成型により、支持枠の樹脂を用いて支持枠とフィルタ濾材との間を強固にシールして、両者を一体化することができるためである。また、接着剤やシール材を必要としないため、フィルタユニットの構成材料数を削減できることも好ましい理由の１つである。
【００２２】
上記掃除機用エアフィルタユニットの圧力損失は、２０〜１０００Ｐａであることが好ましく、２０〜５００Ｐａであることがより好ましい。１０００Ｐａを超えると掃除機の吸込力が低下してしまう。なお、この圧力損失は、２ｍ3／分の流速で空気を透過させて測定して得た値に基づいて規定されるものである。
【００２３】
本発明の掃除機用エアフィルタ濾材は、図１に示すような、中央に一層のＰＴＦＥ多孔質膜が配されるとともに、それを挟むようにして二層の通気性支持材膜がそれぞれ配されている構造に限らず、少なくとも一層のＰＴＦＥ多孔質膜と、少なくとも一層の通気性支持材膜とを含む二層以上のフィルタ膜構造である限り、多種多様な構造をとることができる。例えば、一方の最外層にＰＴＦＥ多孔質膜が配置されていてもよい。このようにＰＴＦＥ多孔質膜が露出したフィルタ膜構造であると、粉塵を捕集する際に最上流側に当該ＰＴＦＥ多孔質膜を配することができるため、ＰＴＦＥによる高い離形性をより積極的に活用して、捕集した粉塵のフィルタ濾材からの払い落とし性を高めることができる。他方、図１のようにＰＴＦＥ多孔質膜を露出させず最外層に通気性支持材膜を配した構造とすると、フィルタ濾材の洗浄時にブラシ等で表面を擦ってもフィルタ性能が低下しにくくなるため、フィルタ濾材のメンテナンスが容易となる。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、圧力損失、捕集効率の測定は、以下に示す方法により行った。
【００２５】
〔圧力損失〕
図３で示すように、サンプル（例えば、上記実施形態の掃除機用エアフィルタ濾材）を有効面積１００ｃｍ２の円形のホルダー６にセットした。ホルダー６の上流側と下流側とに圧力差を与え、空気の透過速度を流量計で５．３ｃｍ／秒に調整したときの圧力損失を圧力計（マノメーター）で測定した。測定は１サンプルにつき１０箇所行い、各測定値の平均をサンプルの圧力損失とした。
【００２６】
〔捕集効率〕
捕集効率とは、上述したように、上記式（１）で規定される値である。ここでさらに、各サンプルからの具体的な捕集効率の測定方法について以下に説明する。実施例の圧力損失の測定と同一の試験器７を用い、上流側にＪＩＳ試験用粉体の９種に規定されるタルクを供給し、ＰＴＦＥ多孔質膜に対して２５ｇ／ｍ２の割合で、かつ１８．８ｃｍ／秒の流速にて接触するように調整した。上流側のタルク濃度とサンプルを透過してきた下流側のタルク濃度とをそれぞれパーティクルカウンターで測定し、以下の式（２）に基づいて捕集効率を求めた。
【００２７】
捕集効率（％）＝（１−下流側粒子濃度／上流側粒子濃度）×１００  ・・・（２）
【００２８】
（実施例１）
ＰＴＦＥファインパウダー（旭硝子フロロポリマーズ社製アフロンＣＤ１２３）１００質量部に対して液状潤滑剤（ドデカン）２０質量部を均一に混合し、この混合物を予備成形し、次いでこれをペースト押出により丸棒状に成形した。さらに、この丸棒状成形体を一対の金属製圧延ロール間に通して、厚さ０．２ｍｍのシート状成形体を得た。引き続き、このシート状成形体から、ノルマルデカンを用いた抽出法により液状潤滑剤を除去した。
【００２９】
このシート状成形体を２軸に延伸し、面積延伸倍率が６００倍のＰＴＦＥ多孔質膜（平均孔径１．１μｍ）を得た。このＰＴＦＥ多孔質膜を挟み込むようにして、２枚のスパンボンド不織布（目付量３０ｇ／ｍ2）を、ポリオレフィン系のホットメルト剤を介して重ね合わせた後、当該ホットメルト剤の融点よりも高い温度で加熱することによって、本実施例１にかかる三層構造の掃除機用エアフィルタ濾材（厚さ：０．３ｍｍ）を得た。
【００３０】
（比較例１）
本比較例１は、エレクトレット化したポリプロピレン製の不繊布（目付量２０ｇ／ｍ2）と、ポリエステル不織布（目付量１３０ｇ／ｍ2）とを、ポリオレフィン系のホットメルト剤を介して重ね合わせた後、ホットメルト剤の融点よりも高い温度で加熱することによって、二層構造の掃除機用エアフィルタ濾材（厚さ：０．４２ｍｍ）を得た。なお、上記エレクトレット化とは、フィルタ繊維の一本毎に電荷を与えて永久分極させた誘電状態をいう。
【００３１】
上記実施例１および比較例１にかかる掃除機用エアフィルタ濾材について、圧力損失および捕集効率を測定した。実施例１の圧力損失は１５０Ｐａ、比較例１では３０Ｐａと、いずれも１５０Ｐａ以下の優れた値を示した。また、実施例１の捕集効率は９９．９８％、比較例１では９９．１％と、いずれも高い値を示し、下流側へのタルク粒子の噴き漏れが観察されなかった。
【００３２】
ところが、タルクの捕集効率を測定したそれぞれのフィルタ濾材を流水で洗浄したところ、実施例１では、水洗によって、表面のＰＴＦＥ多孔質膜からほとんどの粉塵を離形できた、すなわち粉塵をほとんど洗い流すことができたものの、比較例１では、かなりの粉塵がＰＴＦＥ多孔質膜に残留した。
【００３３】
さらに、それぞれのフィルタ濾材を、同様の条件で水洗した後、十分に風乾し、再度、試験器を用いて捕集試験を行ったところ、実施例１では、下流側へのタルク粒子の噴き漏れは観察されなかったが、比較例１では、フィルタとしての使用が困難な程度にまでタルク粉末の噴き漏れが顕著に発生した。
【００３４】
なお、実施例１にかかる掃除機用エアフィルタ濾材を、１２０ｍｍ×１２０ｍｍの範囲に山高さ２０ｍｍの山部が１８箇所形成されるようにプリーツ加工した後、インサート成型によって樹脂製の支持枠を溶着させた掃除機用エアフィルタユニットを作製したところ、上述のような優れた耐洗浄性および塵離れ性が発揮されることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、塵離れが良く、かつ洗浄してもその捕集効率が低下しにくい掃除機用エアフィルタ濾材、および、このフィルタ濾材を用いた掃除機用エアフィルタユニットにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の掃除機用エアフィルタ濾材の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の掃除機用エアフィルタユニットの一例を示す斜視図である。
【図３】捕集効率の測定に用いる試験器を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ＰＴＦＥ多孔質膜
２    通気性支持材膜
３    掃除機用エアフィルタ濾材
４    支持枠
５    掃除機用エアフィルタユニット
６    ホルダー
７    試験器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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