(57)【要約】【課題】  本発明は、クリーンルーム用エアフィルタ、ビル空調用エアフィルタ等に使用できるダスト捕集性能と低圧力損失を持ちながら、焼却処分可能な新規な除塵エアフィルタ用濾材とその製造方法を提供するものである。【解決手段】  不織布と、該不織布上に積層された短繊維層とから構成されるエアフィルタ濾材。前記不織布が、スパンボンドとメルトブローンとの複合不織布であることが好ましく、前記短繊維層が、ミクロフィブリル化された繊維であって、リヨセルであることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布と、該不織布上に積層された短繊維層とから構成されることを特徴とするエアフィルタ濾材。
【請求項２】
前記不織布が、スパンボンドとメルトブローンとの複合不織布であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項３】
前記短繊維層が、ミクロフィブリル化された繊維を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項４】
前記ミクロフィブリル化された繊維が木材もしくは非木材セルロースであることを特徴とする請求項３に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項５】
前記ミクロフィブリル化された繊維がリヨセルであることを特徴とする請求項３に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項６】
ミクロフィブリル化された繊維の沈降保水性が５００（ｍｌ／ｇ）以上であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項７】
平均流量孔径が３．５μｍ以下、バブルポイントが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項８】
不織布上に、短繊維を水に懸濁したスラリーを湿式抄紙法により積層させて作製することを特徴とするエアフィルタ濾材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除塵エアフィルタ用濾材に関し、より詳細には、クリーンルーム用エアフィルタ、ビル空調用エアフィルタなどの用途として、ダスト捕集性能に優れ、低圧力損失であり、かつ焼却処分可能な除塵エアフィルタ用濾材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスや店舗、病院、ホテル、工場等では、温度湿度を最適に保ち、かつ空気中の浮遊塵を除去するために空調装置（エアコン）が設置されている。また、一般家庭や車両においてもエアコンの使用は普通になっている。また、温度湿度をコントロールすることなく、空気中の浮遊塵を除去したり、煙草などの臭気を消すための空気清浄機も多く使用されている。これらの装置で使用される除塵エアフィルタ用濾材には、空気中の浮遊塵を効率よく除去することは勿論のこと、それ以外にもコストや環境の面から、低圧力損失であり、かつ使用後に焼却処分が可能であることが望まれている。
【０００３】
エアフィルタは、その集塵効率によって、粗塵フィルタ、中性能フィルタ、高性能フィルタ、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタに分類される。このうち粗塵フィルタや中性能フィルタの濾材としては、主に乾式法により作製された有機繊維の不織布が使われており、繊維を帯電させる（エレクトレット化）ことにより集塵性能を高める工夫がなされているものの、繊維径が約１０μｍ以上であるため高性能フィルタ以上の集塵効率を得ることは難しい。ＨＥＰＡフィルタ等の高い集塵効率を有するフィルタの濾材には、主に直径０．１〜１０μｍの微細ガラス繊維をシート化したものが使われている（例えば、特許文献１参照）。しかし、ガラス繊維は脆性で変形力や衝撃力（外力）に弱いという問題がある。更に、使用後の濾材を焼却処分できず、埋め立て処分しなければならないという環境上の問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
本発明は、クリーンルーム用エアフィルタ、ビル空調用エアフィルタ等に使用できるダスト捕集性能と低圧力損失を持ちながら、焼却処分可能な新規な除塵エアフィルタ用濾材とその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエアフィルタ濾材は、不織布と該不織布上に積層された短繊維層とから構成されることを特徴とする。
また、前記不織布が、スパンボンドとメルトブローンとの複合不織布であることが好ましい。
また、前記短繊維層が、ミクロフィブリル化された繊維を含有し、該ミクロフィブリル化された繊維が木材もしくは非木材セルロース、リヨセルであることが好ましい。
また、ミクロフィブリル化された繊維の沈降保水性が５００（ｍｌ／ｇ）以上であることが好ましい。
また、エアフィルタ濾材の平均流量孔径が３．５μｍ以下、バブルポイントが３０μｍ以下であることが好ましい。
本発明のエアフィルタ濾材の製造方法は、不織布上に、短繊維を水に懸濁したスラリーを湿式抄紙法により積層させて作製することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、クリーンルーム用エアフィルタ、ビル空調用エアフィルタ等に使用できるダスト捕集性能と低圧力損失を持ちながら、焼却処分可能な新規な除塵エアフィルタ用濾材とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のエアフィルタ濾材の製造方法を説明する製造装置の概略図である。
【図２】不織布上への短繊維スラリー供給部の一例である。
【図３】不織布上への短繊維スラリー供給部の他の例である。
【図４】不織布上への短繊維スラリー供給部の他の例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のエアフィルタ濾材は、不織布と、該不織布上に積層された短繊維層とから構成されるものであり、濾材として必要な力学強度を不織布側で、微細粒子の高補集性を短繊維層で受け持つという観点で得られたものである。
【００１０】
本発明で使用可能な不織布を構成する繊維の種類としては特に限定されるものではないが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系、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、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６等のポリアミド系、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アセテート、ビニロン等の合成樹脂が使用可能であり、また２種以上の繊維の混繊や、複合繊維を用いることもできる。
【００１１】
不織布の製造方法としては、上記の合成樹脂を溶融して吐出することでシート化するスパンボンド法、メルトブローン法等の直接紡糸法が挙げられ、これらは組み合わせてＳＭＳ（スパンボンド／メルトブローン／スパンボンド）のように複合化することも出来る。また、上述の樹脂材料で形成された繊維をカーディング方式やエアレイド方式でシート化した後、スパンレース法やサーマルボンド法、ニードルパンチ法、ケミカルボンド法等で結着する乾式法も使用される。
【００１２】
湿式抄紙法による不織布製造も可能で、この場合は上述の樹脂材料で形成された短繊維を水に懸濁させて抄紙の技術によりシート化したものであり、スパンレース法やサーマルボンド法、ケミカルボンド法で結着させるものである。なおここでは、抄紙後の乾燥工程でヒートロールにより、繊維の一部が熱融着して結着することが好ましく、単繊維の他、芯鞘繊維（コアシェルタイプ）、並列繊維（サイドバイサイドタイプ）、放射状分割繊維などの複合繊維などのタイプの熱融着性繊維が用いられる。具体的には、ポリプロピレンの単繊維や、ポリプロピレン（芯）とポリエチレン（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）とエチレンビニルアルコール（鞘）の組み合わせ、ポリプロピレン（芯）と酢酸ビニルアルコール（鞘）の組み合わせ、高融点ポリエステル（芯）と低融点ポリエステル（鞘）の組み合わせ等の複合繊維が挙げられる。
【００１３】
本発明で使用される不織布の繊維径は１〜５０μｍの範囲が好ましい。繊維径が１μｍよりも小さいと、剛性が低すぎて好ましくない。また繊維径が５０μｍを超えるような場合は、集塵性が劣るだけでなく、後述するようにこの不織布上に短繊維層を均一に設けることが難しくなるので好ましくない。繊維径が１〜１０μｍ程度と小さくて集塵性の高い不織布としてメルトブローン法によるものが挙げられるが、これは単独では剛性が低く、目付けを上げれば圧力損失も増大するため、繊維径が１０μｍ以上で高強度のスパンボンド不織布と複合化したものが、本発明では特に好ましい。具体的な構成としてはＳＭＳ（スパンボンド／メルトブローン／スパンボンド）、ＳＭＭＳ（スパンボンド／メルトブローン／メルトブローン／スパンボンド）のような構成が挙げられる。また、本発明で使用される不織布の目付けとしては、１０〜５００ｇ／ｍ２が好ましい。１０ｇ／ｍ２より少ない目付けでは力学強度が弱くフィルター製造時に破れ易く、また剛性が低くてプリーツ保持が出来にくい。一方、５００ｇ／ｍ２よりも多い目付けでは厚くなって圧力損失が大きくなると共に、後述する不織布上に短繊維層をもうけることが難しくなり好ましくない。なお、本発明では使用する不織布に対して、プリーツ保持性を上げるために必要に応じて剛性の高いケミカルボンド法による不織布や網状のシートを裏打ちすることも可能である。
【００１４】
次に、本発明で使用する短繊維層について説明する。この短繊維層は上述の不織布上に積層するものであり、繊維の種類としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系、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、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６等のポリアミド系、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン等の熱可塑性合成繊維や、木材パルプ、綿、コットンリンター等のセルロース繊維、リヨセル、キュプラ、レーヨン等の再生セルロース繊維のうちの一種類、もしくは２種以上の繊維の混繊を用いることが出来る。繊維の形状としては、単繊維の他、芯鞘繊維（コアシェルタイプ）、並列繊維（サイドバイサイドタイプ）、放射状分割繊維などの複合繊維も使用できる。
【００１５】
この短繊維層は、本発明において高い集塵性を持たせるものであるため、積層される不織布よりも繊維径が小さく、開孔径も小さい必要がある。平均繊維径としては０．０１〜１０μｍが好ましい。平均繊維径が１０μｍより大きいと本発明の高い集塵性を得られないし、０．０１μｍより小さいものは、圧力損失が大きくなり過ぎるため本発明では好ましくない。本発明では、後述するように短繊維層は不織布上に湿式抄紙法により形成されるため、この短繊維の平均繊維長は、０．０１〜５ｍｍが好ましい。平均繊維長が０．０１μｍより短いと湿式抄紙中に不織布を通り抜けてしまう繊維分が増えて歩留まりが低下すると共に、フィルタに必要な引っ張り強度を有することが出来ないため好ましくない。また、平均繊維長が５ｍｍを超えると、繊維の絡み合いが強過ぎてダマになり易く、均一な地合の短繊維層を形成することが難しくなるため好ましくない。
【００１６】
本発明では、短繊維層を構成する上記の繊維の少なくとも一部はミクロフィブリル化されたものが好ましい。このミクロフィブリル化された繊維の材質としては、木材もしくは非木材セルロースが用いられる。具体的には、木材パルプ、木綿、コットンリンター、バガスパルプ、ビートパルプ等が使用される。また、再生セルロースであるリヨセルを使用することが出来る。このリヨセルは、ＩＳＯ規格及び日本のＪＩＳ規格に定める繊維用語で「セルロース誘導体を経ずに、直接、有機溶剤に溶解させて紡糸して得られるセルロース繊維」とされる、一種の再生セルロースである。リヨセル繊維の特徴としては、湿潤強度に優れていること、セルロース繊維由来の水素結合によりシート化したときの強度が得やすいこと、ミクロフィブリル化が容易であること等が挙げられる。更に、微生物の代謝によって得られるバクテリアルセルローズ（ＢＣ）を使用することも出来る。これは、Acetobactor Xylinum等の、いわゆる酢酸菌を適当な炭素源を含む培地で撹拌培養して粗ミクロフィブリルを生成させ、これを精製することにより得られるものである。このミクロフィブリル化された繊維の繊維径は０．０１〜２．０μｍの極めて細い繊維状物で、極めて強く水和してネットワーク構造を作るため、０．５〜５％の固形分濃度で大きな粘性を示し、安定な分散状態を保持する性質を示す。なお、ミクロフィブリル化のために叩解により全ての繊維を上記の繊維径まで細かくすることは難しく、繊維径が２．０μｍ以下のものとそれを超えるものとの混合体であっても、繊維径が２．０μｍを超える幹部から、繊維径１μｍ以下の枝部が発生した形状でも構わない。
【００１７】
上記繊維のミクロフィブリル化は、通常のパルプを叩解する装置であるビーター、コニカルファイナー、ドラム型リファイナー、シングルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナーを使い製造することが出来る。また、顔料等の分散や粉砕に使用するボールミル、ダイノミル等の叩解、分散装置や、高圧ホモジナイザーや砥粒板擦り合わせ装置等を使用してミクロフィブリル化を行うことも出来る。
【００１８】
本発明で好ましいミクロフィブリル化の程度は、後述する沈降保水性により管理することが出来る。沈降保水性の値として、５００（ｍｌ／ｇ）以上が好ましく、８００（ｍｌ／ｇ）以上がより好ましい。
【００１９】
本発明の短繊維層の目付け量は、０．２〜３０ｇ／ｍ２が好ましい。目付け量が０．２ｇ／ｍ２よりも少ないと集塵性が劣り、３０ｇ／ｍ２より多くなると圧力損失が高くなり好ましくない。また、短繊維層に含有されるミクロフィブリル化された繊維の割合は、短繊維層全体に対して２０〜１００％が好ましい。２０％より少ないと集塵性が劣るため好ましくないからである。
【００２０】
上記の材料や方法で作製された本発明のエアフィルタ濾材は、平均流量孔径が３．５μｍ以下、バブルポイントが３０μｍ以下であることが好ましい。平均流量孔径またはバブルポイントのいずれかの値がこれらを超えた場合は、優れた集塵性を発揮できにくいため好ましくない。
【００２１】
本発明のエアフィルタ濾材の製造方法は、不織布上に湿式抄紙法を使って短繊維層を積層することを特徴とするものである。この湿式抄紙法は、いわゆる紙を製造するための技術であり、通常は一定速度で移動するエンドレスの網の上にパルプスラリー（パルプの水懸濁液）を一定量供給し、網の反対側からサクションで脱水を行った後、キャンバスロールを用いて乾燥するものである。本発明では、該網の上に不織布を載せて該不織布上に短繊維層を積層する。
図１に本発明のエアフィルタ濾材の製造方法を説明する製造装置の概略図を示した。不織布１は、巻き出し部２から矢印方向に巻き出される。巻き出された不織布１は、搬送ロール３を経てエンドレスに回転する網４上に搬送され、短繊維スラリー供給部５から短繊維スラリー６が不織布１上に供給され短繊維シート７が形成される。該短繊維シート７に含まれた水分は、網４を介して対向設置された脱水部８により不織布１側から矢印の方向に吸引除去される。その後、短繊維シート７は、予め加熱された乾燥ロール９に接触しながら内部の水分が乾燥される。乾燥された短繊維シート７は、不織布１の表面上に固定積層され短繊維層を形成する。短繊維層が積層された不織布１は、巻き取り部１０で巻き取られる。
【００２２】
本発明の製造方法では上記のように、不織布の巻き出し部、短繊維スラリー供給部、脱水部、乾燥部、巻き取り部を経ることによって連続生産が可能となっている。なお、本発明の製造方法は、短繊維を湿潤させてスラリーとし、該スラリーを不織布上に供給して積層する湿式抄紙法を使って短繊維層を形成すればよいのであって、上記図１の製造装置に限るものではない。
例えば、不織布上への短繊維スラリー供給部としては、製紙業界やコーティング業界で公知の各種方式を使用することが出来る。例えば、図２のような形状のヘッドボックスから短繊維スラリー６を供給する方式や、図３に示すような傾斜ワイヤー方式、更に図４で示したようなダイヘッド等の方式を採用することが出来るが、これらに限定されるものではない。また、この短繊維層は、単層でなく複数層積層してもよい。更に、乾燥部についても図１のヤンキードライヤータイプ以外の各種方式を使うことが出来る。
【００２３】
本発明では、不織布／短繊維層の構成物をエアフィルタ濾材として使用することを目的とするものであるが、上述の短繊維層の耐水性が不足する用途では、各種の耐水化剤や撥水剤を使用することが出来る。その材料としては、ロジン系、強化ロジン系、アルキルケテンダイマー系、アルケニル無水コハク酸系などの製紙用サイズ剤、ポリアミドエピクロルヒドリン、メラミン系などの湿潤紙力増強剤や、パラフィンワックス系、フッ素系、シリコーン系等の撥水剤が挙げられる。また、炭酸ジルコニウムアンモニウムも有効に使用できる。これらの耐水化剤や撥水剤の付与方法としては、上記の短繊維スラリー中に内添する方法と、不織布／短繊維層を形成後に含浸又は塗工を行う外添法があり、そのいずれも使用可能である。
【実施例１】
【００２４】
以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
（１）木材セルローススラリーの製造
木材パルプＮＢＫＰ(ＴＹＥＥ ＫＲＡＦＴ)の水分散液をダブルディスクリファイナーに９０パス通過させて、固形分濃度３．０％のスラリーを調製した。このスラリーの沈降保水性は９８０（ｍｌ／ｇ）であった。
【００２５】
（２）リヨセルスラリーの製造
リヨセル(ＴＥＮＣＥＬ  １．７ｄｔｅｘ×４ｍｍ)をシングルディスクリファイナーに２０パス通過させて、固形分２．０％のスラリーを調製した。このスラリーの沈降保水性は９１０（ｍｌ／ｇ）であった。
【００２６】
（３）不織布／短繊維層の作製
目付け量２０ｇのポリエステル製ＳＭＳ（平均流量孔径：１４．８μｍ、バブルポイント：５８．７μｍ）上に湿式抄紙法による手抄き装置を用いて、上記木材セルローススラリーを１．８ｇの目付け量で積層、乾燥して本発明のエアフィルタ用濾材を作製した。この濾材の平均流量孔径は３．３μｍ、バブルポイントは２４．１μｍであった。
【００２７】
また、同じＳＭＳ基材上に湿式抄紙法による手抄き装置を用いて、上記リヨセルスラリーを１０．２ｇの目付け量で積層、乾燥して本発明のエアフィルタ用濾材を作製した。この濾材の平均流量孔径は１．０μｍ、バブルポイントは６．１μｍであった。
なお、上記のいずれの濾材も、透気度は０秒で、極めて通気性が高く、低圧力損失を有するものであった。また、ガラス繊維を用いないため焼却処分可能な除塵エアフィルタ用濾材である。
【００２８】
本実施例で用いた各種測定方法は以下の通りである。
１．沈降保水性
水分散液の自然沈降時の沈降部分が保持する水分量を測定するもので、固形分０．１％に調整した水分散液を１００ｍｌのメスシリンダに入れ、一時間静置後の沈降体積を測定し、下記の計算式で算出した。なお、水温は約２５℃で測定を行った。
沈降保水性（ｍｌ／ｇ）＝沈降体積（ｍｌ）／固形分（ｇ）
２．バブルポイント
ＡＳＴＭ Ｆ３１６−８６、ＪＩＳ Ｋ３８３２に基づき、ＰＭＩ社パームポロメーターで測定した。
【００２９】
３．平均流量孔径
ＡＳＴＭ Ｅ１２９４−８９に基づき、ＰＭＩ社パームポロメーターで測定した。
４．透気度
ＪＩＳ Ｐ８１１７のガーレー透気度を測定した。
【符号の説明】
【００３０】
１  不織布
２  巻き出し部
３  搬送ロール
４  網
５  供給部
６  短繊維スラリー
７  短繊維シート
８  脱水部
９  乾燥ロール
１０  巻き取り部
【図１】
2011036763.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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