(57)【要約】【課題】  ＪＩＳ８種粉塵に対して高い粒子捕集効率を持ちながら長寿命化を実現した摩擦帯電濾材、及びそれを使用したフィルターユニットを提供する。【解決手段】  下記（ｉ）及び（ｉｉ）の繊維をそれぞれ６０〜８５質量％、４０〜１５質量％含有する繊維混合層を摩擦帯電させて得られることを特徴とする摩擦帯電濾材：（ｉ）繊維径１０〜２０μｍのポリオレフィン系繊維と繊維径１０〜２０μｍのポリエステル系繊維を質量比で３０：７０〜７０：３０で構成した細繊維；及び（ｉｉ）繊維径３〜１０μｍの極細繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（ｉ）及び（ｉｉ）の繊維をそれぞれ６０〜８５質量％、４０〜１５質量％含有する繊維混合層を摩擦帯電させて得られることを特徴とする摩擦帯電濾材：
（ｉ）繊維径１０〜２０μｍのポリオレフィン系繊維と繊維径１０〜２０μｍのポリエステル系繊維を質量比で３０：７０〜７０：３０で構成した細繊維；及び
（ｉｉ）繊維径３〜１０μｍの極細繊維。
【請求項２】
繊維混合層の片面に補強ネット層を設け、さらに最外層に長繊維不織布層を設けてなり、これらの各層間が絡合により一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦帯電濾材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の摩擦帯電濾材にプリーツ加工を施し、これを枠体に保持してなることを特徴とするフィルターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車室内、事務機器、居住空間などの空気中の粉塵の捕捉に使用される摩擦帯電濾材に関し、特に高い帯電性能を維持しながら使用寿命とＪＩＳ８種粉塵の捕集効率を満足させた摩擦帯電濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、平板で取扱いが容易で、さらにプリーツ加工が可能な剛性を有する摩擦帯電濾材が多数提案されている（特許文献１〜５参照）。
【０００３】
これらの特許文献の摩擦帯電濾材は、低圧力損失で一般的な粒子に対して適度な捕集効率を実現できる点で優れるが、粉塵供給量を多くして使用寿命を長くしながらＪＩＳ８種粉塵に対して高い捕集効率を実現することについては何ら提案されていない。現在、摩擦帯電濾材に対してＪＩＳ８種粉塵を効率的に長期間捕集することができることが強く望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４７９８８５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１７００６８号公報
【特許文献３】特開２００２−３１６０１０号公報
【特許文献４】特表２００３−５１２１４７号公報
【特許文献５】特開２００５−２９６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、花粉やトナー等の微細な粉塵の測定メジャーであるＪＩＳ８種粉塵に対して高い粒子捕集効率を持ちながら長寿命化を実現した摩擦帯電濾材、及びそれを使用したフィルター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】
【０００６】
本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、帯電列が異なるポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維によって帯電性能を維持しながら、第三成分としてそれらの繊維より細い繊維径の繊維を添加することによってＪＩＳ８種粉塵の高い捕集効率を向上させながら長寿命化を図れることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００７】
即ち、本発明は、下記（ｉ）及び（ｉｉ）の繊維をそれぞれ６０〜８５質量％、４０〜１５質量％含有する繊維混合層を摩擦帯電させて得られることを特徴とする摩擦帯電濾材である：
（ｉ）繊維径１０〜２０μｍのポリオレフィン系繊維と繊維径１０〜２０μｍのポリエステル系繊維を質量比で３０：７０〜７０：３０で構成した細繊維；及び
（ｉｉ）繊維径３〜１０μｍの極細繊維。
【０００８】
本発明の摩擦帯電濾材の好ましい態様では、繊維混合層の片面に補強ネット層を設け、さらに最外層に長繊維不織布層を設けてなり、これらの各層間が絡合により一体化されている。
【０００９】
また、本発明は、上記摩擦帯電濾材にプリーツ加工を施し、これを枠体に保持してなることを特徴とするフィルターユニットである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の摩擦帯電濾材は、帯電列が異なるポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維からなる繊維を含有し、さらにそれらの繊維より細い繊維を特定割合配合しているため、ＪＩＳ８種粉塵に対して高い捕集効率を持ちながら、使用寿命を長くすることができる。また、本発明の摩擦帯電濾材は、繊維混合層に補強ネット層を設け、最外層に長繊維不織布層を設けて、これらの各層を絡合により一体化しているので、層間の接着性が良好で層間剥離がなく、しかも剛性が高く、プリーツ加工性に優れ、フィルターユニット加工時の圧力損失やダスト保持性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の摩擦帯電濾材の層構成の例を示す。
【図２】本発明のフィルターユニットの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の摩擦帯電濾材を詳細に説明する。
【００１３】
本発明の摩擦帯電濾材は、（ｉ）繊維径１０〜２０μｍのポリオレフィン系繊維と繊維径１０〜２０μｍのポリエステル系繊維で構成した細繊維と、（ｉｉ）繊維径３〜１０μｍの極細繊維とからなる繊維混合層を摩擦帯電させて得られることを特徴とする。摩擦帯電された繊維混合層は、（ｉ）帯電列の異なる二種類以上の細繊維により高い粒子捕集効率を達成することができ、また（ｉｉ）極細繊維の添加によりＪＩＳ８種粉塵の捕集に対応しながら使用寿命を長くすることができる効果を有する。
【００１４】
本発明の（ｉ）細繊維に使用されるポリオレフィン系繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維が挙げられ、特にポリプロピレン繊維が好ましい。また、本発明の（ｉ）細繊維に使用されるポリエステル系繊維としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、芳香族ポリエステル繊維が挙げられ、特にポリエチレンテレフタレート繊維が好ましい。ポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維の繊維径は１０〜２０μｍであることが必要である。かかる範囲であれば、低圧力損失であり、かつ微細塵を十分に除去できるためである。ポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維の混合割合（質量比）は３０：７０〜７０：３０であることが必要である。かかる範囲であれば、繊維を有効に荷電することができるためである。ポリオレフィン系繊維もポリエステル系繊維も上記の繊維径及び混合割合を満足する限り、複数種の繊維径のものを使用することができる。
【００１５】
本発明の（ｉｉ）極細繊維としては、摩擦帯電において安定した電荷を維持できれば特に限定されないが、ポリエステル繊維、ポリオレフィン系繊維（特にポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維）などが使用できる。極細繊維の繊維径は３〜１０μｍであることが必要である。また、極細繊維の平均繊維径は細繊維の平均繊維径より３μｍ以上、好ましくは４μｍ以上小さいことが好ましい。繊維間の空隙を十分にとって粉塵保持空間を確保するためである。
【００１６】
繊維混合層を構成する（ｉ）細繊維及び（ｉｉ）極細繊維は、いずれも任意の断面形状をとることができるが、丸断面の短繊維から構成されていることが好ましい。繊維同士の接触を最小限に抑え、有効濾過面積及び粉塵負荷時の粉塵保持空間を十分に確保するためである。ここで丸断面とは、真円に限定されず楕円形を含む概念であり、断面形状中に直線部を含まないことが望ましい。また、（ｉ）細繊維及び（ｉｉ）極細繊維は、繊維混合層の難燃性を向上させるためにリン系難燃剤を含有することが望ましい。
【００１７】
繊維混合層は、上記の（ｉ）細繊維と（ｉｉ）極細繊維をそれぞれ６０〜８５質量％、４５〜１５質量％の割合で混繊、カーディングし、ウェブ化して得られる。繊維混合層中の極細繊維の割合を上記のようにしたのは、ＪＩＳ８種の粉塵透過率の増加を抑えつつ、十分な粉塵保持空間を確保するためである。
【００１８】
得られた繊維混合層は、繊維表面の油剤を０．１重量％未満になるように除去する。油剤の除去方法としては、例えば繊維混合層を溶剤や界面活性剤等の槽に浸漬した後にすすぎ処理する方法や高圧水を繊維混合層に噴射する方法などが挙げられる。そして、繊維混合層は摩擦帯電されて摩擦帯電濾材になる。摩擦帯電方法としては、例えば二つのギアロール間に、繊維混合層を噛み合わせて通過させながら摩擦を行う方法やニードルパンチ処理によって摩擦と交絡を同時に行う方法などが挙げられる。
【００１９】
繊維混合層の目付は好ましくは５〜１０００ｇ／ｍ２であり、より好ましくは１０〜５００ｇ／ｍ２である。かかる範囲であれば、濾材の圧力損失や微細塵捕集効率を満足することができるためである。また、繊維混合層の厚みは好ましくは０．１〜３．０ｍｍ、より好ましくは０．５〜２．０ｍｍである。厚さが上記範囲未満であると、プリーツ加工時の圧力損失が高く、上記範囲を越えると、剛性が不足するためにシートとして取扱うのが困難である。
【００２０】
本発明の摩擦帯電濾材は、上記の繊維混合層の片面に補強ネット層を設け、さらに最外層に長繊維不織布層を設けた構成を採ることができる。かかる摩擦帯電濾材の層構成の例としては、図１（ａ），（ｂ）が挙げられる。図１（ａ）は、繊維混合層の上面に補強ネット層を設け、さらに補強ネット層の上面に長繊維不織布層が設けた構成を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）の構成に加えて、さらに繊維混合層の下面に長繊維不織布層を設けた構成を示し、これらの各層が絡合により接着され一体化されている。
【００２１】
補強ネット層は、濾材に剛性を付与し、形状保持性を向上させるためのものであり、合成繊維、無機繊維、金属繊維のいずれかのものから構成されてもよいが、プリーツ加工性の点で合成繊維から構成されることが好ましい。補強ネット層の繊度及び目開きは補強効果及び通気抵抗の点でそれぞれ１０〜１５００ｄｔｅｘ，１〜１００ｍｍ２であることが好ましい。
【００２２】
長繊維不織布層は、繊維混合層と絡合させ、その間の補強ネット層を固定するためのものであり、その素材は特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系繊維、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等のポリエステル系繊維などからなることができ、これらを用いてスパンボンド法やメルトブロー法で製造されることができる。長繊維不織布は、濾過性能を阻害しない程度に低圧損であることが好ましく、その繊維径は１０〜５０μｍが好ましく、２０〜３５μｍがより好ましく、目付は５〜５０ｇ／ｍ２が好ましく、１０〜３０ｇ／ｍ２がより好ましい。繊維径が小さく目付が大きいと通気抵抗が高くなり、逆に繊維径が大きく目付が小さいと繊維混合層との絡合が弱くなり好ましくない。
【００２３】
本発明の摩擦帯電濾材は、繊維混合層に対して上記の補強ネット層や長繊維不織布層だけでなく、さらに脱臭層、抗菌防カビ層、抗アレルゲン層などの種々の機能層を積層することができる。これらの各層の一体化はニードルパンチ法やウォーターパンチ法などの方法を単独で又は組み合わせて絡合することにより行われる。この絡合処理は各層間の繊維同士の絡みを強め、結果として各層間の接着強度及び剥離強度を著しく向上させる。ニードルパンチ法は摩擦帯電と絡合を同時に行うことができる。なお、ウォーターパンチ法を行う時は帯電の消失を避けるために摩擦帯電する工程の前に実施することが好ましい。
【００２４】
本発明の摩擦帯電濾材は、図２のように、プリーツ加工を施し、これを枠体に保持することによりフィルターユニットとして使用することができる。プリーツ加工を施すことにより、同じ通風開口部でも濾過面積を大幅に増大することができ、フィルターの捕集効率の向上と低圧力損失化、及びダスト負荷時の圧損上昇の抑制が可能である。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明の摩擦帯電濾材の優れた効果を示すが、本発明はこれらに限定されない。なお、実施例中で測定した特性値は以下の方法で評価された。
【００２６】
（粉塵透過率）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が３０ｃｍ／秒になるよう大気を通気させ、濾材上流側から、ＪＩＳ８種粉塵を０．５ｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａに上昇するまで粉塵を負荷した。この時のユニット１個あたりの粉塵保持量と、試験時間中に投入した粉塵供給量を計測し、次式にて粉塵捕集効率を算出した。
粉塵捕集効率（％）＝（粉塵保持量／粉塵供給量）×１００
さらに、この粉塵捕集効率を用いて次式にて粉塵透過率を算出した。
粉塵透過率（％）＝１００−粉塵捕集効率（％）
【００２７】
（粉塵供給量）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が３０ｃｍ／秒になるよう大気を通気させ、濾材上流側から、ＪＩＳ８種粉塵を０．５ｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａに上昇するまで粉塵を負荷した。この時の試験時間中に投入した粉塵供給量を計測し、粉塵供給量（ｇ／ｍ２）とした。
【００２８】
（接着性）
積層濾材を手で引きはがした時の剥離強度を○（良好）、×（不足）で評価した。
【００２９】
〔実施例１〕
円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径９μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを５０：３０：２０の質量比で混繊、カーディングし、ウェブ化して目付４５ｇ／ｍ２、厚み１．０ｍｍの混繊ウェブを作製した。これに目付１５ｇ／ｍ２、繊維径３０μｍのポリプロピレンスパンボンド不織布Ａを積層した後３ＭＰａの高圧水を連続的に噴霧して交絡させると同時に油剤を除去、乾燥し積層体を作成した。前記積層体のスパンボンド不織布Ａとは反対側にポリプロピレン製ネット（１３００ｄｔｅｘ、目開き３×５ｍｍ、目付６０ｇ／ｍ２）と、前記不織布Ａと同じ構成のポリプロピレンスパンボンド不織布Ｂとをポリプロピレンスパンボンド不織布Ｂが最外層に来るように積層し、針密度３１本／ｃｍ２にてニードルパンチ処理を行い、摩擦帯電と交絡を同時に行って、全目付１３５ｇ／ｍ２の摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３０】
〔実施例２〕
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径９μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを５０：２５：２５の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３１】
〔実施例３〕
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径９μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを４０：２５：３５の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３２】
〔実施例４〕
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１３μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１８μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径９μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを５０：２５：２５の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３３】
〔実施例５〕
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径５μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを５０：２５：２５の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３４】
〔実施例６〕
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径７μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを５０：２５：２５の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３５】
〔実施例７〕
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径７μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを５０：２５：２５の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３６】
〔比較例１〕
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）とを５０：５０の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３７】
〔比較例２〕  
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径９μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを５０：４０：１０の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３８】
〔比較例３〕  
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１１μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを５０：２５：２５の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００３９】
〔比較例４〕
混繊される繊維として円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径９μｍ、繊維長３８ｍｍ）とを２５：２５：５０の質量比に変更した以外は、実施例１と同様にして摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００４０】
〔比較例５〕
コロナ処理によってエレクトレット化されたポリプロピレンメルトブロー不織布（繊維径１８μｍ、目付３０ｇ／ｍ２）と、ポリプロピレン製ネット（１３００ｄｔｅｘ、目開き３×５ｍｍ、目付６０ｇ／ｍ２）と、ポリプロピレンスパンボンド不織布（繊維径３０μｍ、目付１５ｇ／ｍ２）とを用意し、これらをこの順で軽く重ねた状態で１１０℃に加熱された二つのロール間に通して圧着させ、摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材の構成の詳細とこの濾材をネット側が下流となるようにして評価した結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2011000540.tif 000002
【００４２】
表１から、実施例１〜７はいずれも粉塵透過率が低く、粉塵供給量が高いため、高い粒子捕集効率を維持しながら長い使用寿命を有することがわかる。一方、比較例１〜３はいずれも粉塵透過率が高いため、粒子捕集効率が低く、比較例４，５は粉塵供給量が低いため、使用寿命が短いことがわかる。また、表１から絡合による各層の一体化は層間の接着性を向上することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の摩擦帯電濾材は、ＪＩＳ８種の粉塵に対して高い粉塵捕集効率を持ちながら長寿命化を達成しているので、産業界の濾材の低コスト化、交換回数削減の要求に十分に対処することができる。
【図１】
2011000540.tif 000003
【図２】
2011000540.tif 000004