(57)【要約】【解決課題】圧力損失が低いうえに捕集効率に優れ、また、耐熱性にも優れたエアフィルタ濾材を提供する。【解決手段】ＱＦ値が少なくとも０．１Ｐａ−１であるエレクトレット化メルトブロー不織布シートに、６５℃における剛軟度が少なくとも２５０ｍｇである骨材シートを接合してなる層状構成を有する。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＱＦ値が少なくとも０．１Ｐａ−１であるエレクトレット化不織布シートと、６５℃における剛軟度が少なくとも２５０ｍｇである骨材シートとの層状構成を有するエアフィルタ濾材。
【請求項２】
エレクトレット化不織布シートがエレクトレット化メルトブロー不織布シートである、請求項１に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項３】
エレクトレット化メルトブロー不織布シートは、３％伸張時の強さが１×１０５〜３５×１０５の範囲内にある、請求項２に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項４】
骨材シートが、ガラス転移点が少なくとも５０℃の樹脂からなるネットである、請求項１に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項５】
骨材シートが、ガラス転移点が少なくとも５０℃の樹脂で繊維間結合された合成繊維不織布シートである、請求項１に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項６】
骨材シートが、エレクトレット化フィルムスプリット繊維を含むシートで構成された、請求項１に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項７】
エレクトレット化フィルムスプリット繊維が、３０〜１００ｍｍの範囲内の繊維長である、請求項６に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項８】
骨材シートが、さらに網状ネットを含む、請求項６または７に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のエアフィルタ濾材と脱臭剤とを組み合わせてなり、かつ、エアの流れ方向に関してエアフィルタ濾材の下流側に脱臭剤を配してなるエアフィルタ濾材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のエアフィルタ濾材に枠体を接合してなるエアフィルタユニット。
【請求項１１】
枠体の接合を、軟化点が少なくとも１２０℃のホットメルト樹脂によっている、請求項１０に記載のエアフィルタユニット。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかに記載のエアフィルタ濾材、または、請求項１０もしくは請求項１１に記載のエアフィルタユニットを有する車載用エアフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用や家庭用のエアフィルタ、特に車載用エアフィルタに好適に用いることができるエアフィルタ濾材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に搭載される車載用エアフィルタは、比較的大きな粉塵、花粉、たばこ煙等を捕集する必要があることから、従来、濾材として、短繊維不織布シートやエレクトレット化メルトブロー不織布シートが多く用いられている（たとえば、特許文献１参照）。しかしながら、短繊維不織布シート濾材は、通気抵抗が高い割には捕集効率が低い。エレクトレット化メルトブロー不織布シート濾材は、短繊維不織布シート濾材にくらべると圧力損失が低く、捕集効率も高いものの、捕集効率はなお十分であるとはいえない。
【０００３】
一方、車載用エアフィルタには、比較的大きな粉塵、花粉、たばこ煙等を捕集できることに加え、高風量、低圧力損失、高捕集効率が得られること、濾材によるダストの保持量が高いこと、濾材の量が少ないこと（フィルタ容積が小さいこと）、炎天下に放置され、高温になった車内でも、濾材の変形による圧力損失の上昇や、枠体からの濾材のはがれや、臭気の発生のないこと等が特に要求されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１６１２０９号公報（表１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した事情に鑑み、圧力損失が低いうえに捕集効率に優れ、また、耐熱性にも優れた、特に車載用エアフィルタに好適に用いることができるエアフィルタ濾材を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、ＱＦ値が少なくとも０．１Ｐａ−１であるエレクトレット化不織布シートと、６５℃における剛軟度が少なくとも２５０ｍｇである骨材シートとの層状構成を有するエアフィルタ濾材を特徴とするものである。ここで、ＱＦ値は、次式によって求める。
【０００７】
ＱＦ値＝−ｌｎ（Ｔ）／ε
ただし、Ｔは６．５ｍ／分の貫通風速下における０．３μｍ大気塵粒子の透過の程度を表すものであり、次式によって求める。
【０００８】
Ｔ＝１−Ｃ
上式において、Ｃは粒子の捕集の程度を表すものであり、６．５ｍ／分の貫通風速下における濾材の上流側の粒子濃度Ｃｉ（個／ｍｌ）と、下流側の粒子濃度Ｃｏ（個／ｍｌ）とから、式、
Ｃ＝１−（Ｃｏ／Ｃｉ）
によって求める。εは圧力損失（Ｐａ）であり、６．５ｍ／分の貫通風速下における濾材の上流側と下流側の圧力差をマノメータで測定して求める。また、剛軟度はＪＩＳ　Ｌ　１０８５「不織布しん地試験方法」に規定されるガーレ法によって求める。
【０００９】
上記において、エレクトレット化不織布シートは、たとえばエレクトレット化メルトブロー不織布シートのようなものである。そのようなメルトブロー不織布シートは、３％伸張時の強さが１×１０５〜３５×１０５の範囲内にあるものであるのが好ましい。ここで、３％伸張時の強さは、次のように定義される。
【００１０】
すなわち、濾材から長さ１０ｃｍ、幅５ｃｍの試験片を切り出し、この試験片について引張速度１０ｃｍ／分で引張試験を行い、試験片が３％伸びた時点における、試験片の単位横断面積あたりの強さ（ｇ／ｍ２）を濾材の目付（ｇ／ｍ２）で除したものとして定義される。なお、横断面積の算出にあたり、試験片の厚みは、ＪＩＳ　Ｌ　１０８５「不織布しん地試験方法」に規定される方法によって求める。
【００１１】
また、骨材シートは、ガラス転移点が少なくとも５０℃の樹脂からなるネットや、ガラス転移点が少なくとも５０℃の樹脂で繊維間結合された合成繊維不織布シートのようなものである。
【００１２】
また、骨材シートは、エレクトレット化フィルムスプリット繊維を含むシートで構成してもよい。ここで、エレクトレット化フィルムスプリット繊維は、３０〜１００ｍｍの範囲内の繊維長であることが好ましい。骨材シートは、エレクトレット化フィルムスプリット繊維に加え、さらに、網状ネットを含むシートで構成してもよい。
【００１３】
上述したエアフィルタ濾材は、そのまま、または、エアの流れ方向に関して下流側に脱臭剤を配置して用いることができる。また、枠体を接合してフィルタユニットとすることができる。その場合、枠体の接合は、軟化点が少なくとも１２０℃のホットメルト樹脂によるのが好ましい。
【００１４】
本発明のエアフィルタ濾材やエアフィルタユニットは、家庭用空気清浄機にも使用できるが、車載用エアフィルタ用として特に好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係るエアフィルタ濾材は、ＱＦ値が少なくとも０．１Ｐａ−１であるエレクトレット化不織布シートと、６５℃における剛軟度が少なくとも２５０ｍｇである骨材シートとの積層構成を有する。
【００１６】
エレクトレット化不織布シートは、単糸径０．５〜３０μｍ程度のポリエステル繊維やポリプロピレン繊維、ポリカーボネート繊維、ポリ乳酸繊維等の合成繊維からなる。目付は５〜６０ｇ／ｍ２程度である。このエレクトレット化不織布シートは、主としてエア中に含まれるダストの捕集を担うが、ＱＦ値が０．１Ｐａ−１よりも低いようなものは、車載用としての上述した要求、すなわち、高風量、低圧力損失、高捕集効率が得られること、濾材によるダストの保持量が高いこと、濾材の量が少ないこと（フィルタ容積が小さいこと）といった要求にそぐわない。そのような、ＱＦ値が少なくとも０．１Ｐａ−１であるようなエレクトレット化不織布シートは、たとえば、エレクトレット化メルトブロー不織布シートとして次のようにして得ることができる。
【００１７】
すなわち、ポリエステルやポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ乳酸等のポリマーを単糸同士が接合し合わないように通常よりもやや低い温度で乾式紡糸し、さらに接合し合わないように冷却しながら捕集し、不織布シートを得る。この不織布シートは、単糸同士が接合し合わないように注意したとはいえ、いくらかは接合している部分があるので、さらにその不織布シートを伸張したり、高圧の液体を噴射または吸引したりして繊維に剥離力を与え、接合している部分を引き離す。すると、単糸同士の接合部分の極めて少ない、嵩高で単糸の総表面積の多い不織布シートが得られる。これにハイドロチャージ法やコロナ放電法等を用いてエレクトレット化加工を施し、エレクトレット化メルトブロー不織布シートとする。なお、高圧の液体を用いて繊維に剥離力を与える場合、液体として純水を用いると、剥離とともにエレクトレット化加工を行えるので有利である。
【００１８】
かくして得られたエレクトレット化メルトブロー不織布シートは、嵩高であるゆえに圧力損失が低く、また、単糸の総表面積が増えた分だけ電荷量が増しており、ＱＦ値の高いものとなる。
【００１９】
エレクトレット化不織布シートは、３％伸張時の強さが１×１０５〜３５×１０５の範囲内にあるようなものであるのが好ましい。強さが１×１０５よりも低いものは、単糸同士の絡み合いが少ないために毛羽立ちやすい。また、３５×１０５を超えるようなものは、繊維密度が高く、圧力損失が増大しやすい。
【００２０】
骨材シートは、比較的大きなダストを捕集するとともに、エレクトレット化不織布シートに接合されて濾材として必要な剛性が得られるようにするためのものである。そのためには、６５℃における剛軟度が少なくとも２５０ｍｇである必要がある。６５℃としているのは、炎天下に放置された自動車の車内のような使用環境を考慮したためである。
【００２１】
そのような骨材シートとしては、たとえば、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、ガラス繊維、天然パルプ等からなる不織布シートを、ガラス転移点が少なくとも５０℃で、臭気の発生の少ないアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂等の樹脂で繊維間結合してなる不織布シートを用いることができる。目付は２０〜１５０ｇ／ｍ２程度である。また、ポリプロピレン樹脂やポリエステル樹脂のネットや格子、ハニカムを用いることができる。ポリプロピレン樹脂やポリエステル樹脂はガラス転移点が高く、また、ネットや格子、ハニカムは通気抵抗が極端に低いので、耐熱性に優れ、圧力損失の低い濾材を得ることができる。
【００２２】
骨材シートの接合には、湿気硬化型ウレタン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、エチレン塩化ビニル樹脂、ポリアミド共重合樹脂、ポリオレフィン樹脂等を用いることができる。なかでも、大気中の湿気と反応して不溶性となる湿気硬化型ウレタン樹脂を蜘蛛の巣状にスプレーして用いるのが接着性や耐熱性、通気性を向上させるうえで好ましい。
【００２３】
また、骨材シートとしては、エレクトレット化フィルムスプリット繊維を含むシートを使用しても良い。エレクトレット化フィルムスプリット繊維は、繊維長を３０〜１００ｍｍの範囲内の長さに切断し、その後相対湿度５０％以上の雰囲気下で開綿、梳綿することによって得ることができる。また、エレクトレット化フィルムスプリット繊維を含むシートだけでは、剛軟度が得られない場合は、網状ネットなどを内装することが好ましいが、剛軟度が得られるのであれば網状ネットに限るものではない。エレクトレット化フィルムスプリット繊維層の目付は低すぎるとダスト保持量が見込めない。また、高すぎると圧力損失が高くなるので、５〜１００ｇ／ｍ２の範囲内にあることが好ましい。さらに好ましくは、１０〜５０ｇ／ｍ２の範囲内である。網状ネットは、合成繊維、無機繊維、金属繊維の何れで構成されても良い。繊度は１０〜１５００デシテックス、目開きは９ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００２４】
本発明のエアフィルタ濾材は、そのままでも濾材として用いることができるが、使用時においてエアの流れ方向下流側になる面に脱臭剤を配し、脱臭機能をさらに強化した濾材とすることができる。脱臭剤としては、粒子径が０．１〜１ｍｍ程度の活性炭粒子が好適である。そのような活性炭粒子は、不織布シートで挟み込んだり、ネットやハニカムに担持させたり、発泡樹脂や発泡ゴムに担持させたりして用いることができる。このとき、少なくとも使用時に外側となる面に不織布シートを貼り合わせておくと、活性炭粒子の脱落をより完全に防止できるようになる。なお、酸やアルカリ、たとえばアミンやアニリンを添着した活性炭粒子を用いると、たばこ煙に含まれるアセトアルデヒドやアンモニア等をより効果的に吸着、除去することができるようになる。
【００２５】
上述した濾材には、通常、アルミニウム、プラスチック、不織布、紙、木等からなる枠体を接合し、エアフィルタユニットとする。この接合には、ホットメルト樹脂を用いるのが好ましい。なかでも、軟化点が１２０℃以上と高く、耐熱性に優れたポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂が好適である。
【００２６】
【実施例および比較例】
（実施例１）
エレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シート（単糸径：８．１μｍ、目付：１６ｇ／ｍ２、厚み：０．０８ｍｍ、３％伸張時の強さ：３×１０５、ＱＦ値：０．２７Ｐａ−１、初期捕集効率：５３％）に、骨材シートとして、目付が５０ｇ／ｍ２の、３５重量％の６ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、３０重量％の３ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、１５重量％の天然パルプとを、２０重量％の、ガラス転移点が７５℃のスチレンアクリル樹脂で繊維間結合してなる不織布シート（６５℃における剛軟度：３５０ｍｇ、通気度：３８０ｍｌ／ｃｍ２／秒）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、プリーツ加工（山高さ：２８ｍｍ、ピッチ：４．７ｍｍ）し、これにポリエステル不織布からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００２７】
このユニットは、濾材使用量０．６４ｍ２、定格風量９．３ｍ３／分、圧力損失５９Ｐａ、初期捕集効率４５％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を十分に満たしていた。
【００２８】
また、上記フィルタユニットを自動車のエアコンディショナに取り付け、自動車を炎天下に２時間放置した後、エアコンディショナを作動させたが、問題は全く生じなかった。
（比較例１）
エレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートとして、単糸径が９．７μｍ、目付が１６ｇ／ｍ２、厚みが０．０６ｍｍ、３％伸張時の強さが１８×１０５、ＱＦ値が０．０７Ｐａ−１、初期捕集効率が３５％のものを用いたほかは実施例１と全く同様にして、エアフィルタユニットを得た。
【００２９】
このユニットは、濾材使用量０．６４ｍ２、定格風量９．３ｍ３／分、圧力損失７５Ｐａ、初期捕集効率２３％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を満たしていなかった。
（実施例２）
エレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シート（単糸径：２．４μｍ、目付：４０ｇ／ｍ２、厚み：０．２２ｍｍ、３％伸張時の強さ：１１×１０５、ＱＦ値：０．２３Ｐａ−１、初期捕集効率：９９．９９９％）に、骨材シートとして、目付が５０ｇ／ｍ２の、３５重量％の６ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、３０重量％の３ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、１５重量％の天然パルプとを、２０重量％の、ガラス転移点が７５℃のスチレンアクリル樹脂で繊維間結合してなる不織布シート（６５℃における剛軟度：６７０ｍｇ、通気度：２３０ｍｌ／ｃｍ２／秒）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、プリーツ加工（山高さ：３７ｍｍ、ピッチ：４ｍｍ）し、これに紙からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００３０】
このユニットは、濾材使用量２．３ｍ２、定格風量４．５ｍ３／分、圧力損失３９Ｐａ、初期捕集効率９９．９９４５％であり、家庭用空気清浄機として要求された圧力損失４５Ｐａ以下、初期捕集効率９９．９７％以上という条件を十分に満たしていた。
【００３１】
また、上記ユニットに６５℃の温風を１６８時間通した後、圧力損失を測定したところ、圧力損失は４０Ｐａで、圧力損失の上昇はほとんどなかった。
（比較例２）
実施例２で用いたエレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートに、骨材シートとして、目付が５０ｇ／ｍ２の、３５重量％の６ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、３０重量％の３ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、１５重量％の天然パルプとを、２０重量％の、ガラス転移点が２８℃のスチレンアクリル樹脂で繊維間結合してなる不織布シート（６５℃における剛軟度：５３ｍｇ、通気度：２３０ｍｌ／ｃｍ２／秒）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、プリーツ加工（山高さ：３７ｍｍ、ピッチ：４ｍｍ）し、これに紙からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００３２】
このユニットは、濾材使用量２．３ｍ２、定格風量４．５ｍ３／分、圧力損失３９Ｐａ、初期捕集効率９９．９９４５％であり、家庭用空気清浄機として要求された圧力損失４５Ｐａ以下、初期捕集効率９９．９７％以上という条件を十分に満たしていたが、６５℃の温風を１６８時間通した後、圧力損失を測定したところ、圧力損失は１１８Ｐａと大きく上昇した。
（実施例３）
実施例１で用いたエレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートに、骨材シートとして、目付が８０ｇ／ｍ２の、単糸径が０．３ｍｍ、目合いが４ｍｍのポリプロピレン製ネット（６５℃における剛軟度：２９０ｍｇ）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、プリーツ加工（山高さ：３８ｍｍ、ピッチ：８ｍｍ）し、これにポリエステル不織布からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００３３】
このユニットは、濾材使用量０．１７ｍ２、定格風量６．３ｍ３／分、圧力損失５６Ｐａ、初期捕集効率４５％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を十分に満たしていた。
（実施例４）
実施例１で用いたエレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートに、骨材シートとして、目付が８０ｇ／ｍ２の、単糸径が０．３ｍｍ、目合いが４ｍｍのポリプロピレン製ネット（６５℃における剛軟度：２９０ｍｇ）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、さらにネット上に粒子径が０．３〜０．５ｍｍの範囲内にある活性炭粒子をエチレン酢酸ビニル樹脂の粉末を用いて４０ｇ／ｍ２の割合で担持させた後、プリーツ加工（山高さ：１８ｍｍ、ピッチ：８ｍｍ）し、これにポリエステル不織布からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００３４】
このユニットは、濾材使用量０．５ｍ２、定格風量９．３ｍ３／分、圧力損失７８Ｐａ、初期捕集効率４２％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を十分に満たしていた。
（実施例５）
融点が１１０℃である共重合ポリエステル系熱融着繊維（９デシテックス）と、厚さ８μｍ、平均幅８０μｍのポリプロピレン製スプリット繊維（７５ｍｍ長さ）を、相対湿度６５％雰囲気下で開綿、梳綿して目付３０ｇ／ｍ２の不織布シートを作製した。これに、繊維径０．３ｍｍ、目付３０ｇ／ｍ２、目開き５ｍｍ×５ｍｍのポリオレフィン系ネットを中間層として実施例１のエレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートを積層し、熱処理して一体化した後に、エレクトレット加工を行い、積層シートを得た。
【００３５】
この積層シートをプリーツ加工（山高さ：２０ｍｍ、ピッチ：８ｍｍ）することによって、エアフィルターユニットを得た。
【００３６】
このユニットは、濾材使用量０．３５ｍ２、定格風量９．３ｍ３／分、圧力損失９０Ｐａ、初期捕集効率５５％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を十分に満たしていた。また、ＤＦＣ（測定法：ＪＩＳ−Ｂ−９９０８（試験方法形式２：粉じん保持容量試験）に準拠）で目標２０ｇ／ｕｎを、少ない濾材量で達成できた。なお、ＤＦＣとは、ダスト供給量であり、ここではフィルターユニット当たりのダスト供給量を表す。要求される圧力損失までのＤＦＣ値が高いと言うことは、それだけフィルターユニットの寿命が長いことを意味している。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、実施例と比較例との対比からも明らかなように、圧力損失が低いうえに捕集効率に優れ、また、耐熱性に優れた、特に車載用エアフィルタに好適なエアフィルタ濾材を得ることができる。