(57)【要約】【課題】優れた除塵性を有し、フィルタ特性の劣化が抑制されたエアフィルタ濾材を提供する。【解決手段】本発明は、ＰＴＦＥ多孔質膜を含むエアフィルタ濾材１であって、複数の貫通孔４ａを有する保護材４をさらに含み、エアフィルタ濾材１の一方の主面側から、保護材４とＰＴＦＥ多孔質膜２とがこの順で接して配置され、保護材４の主面の面積に対する複数の貫通孔４ａの開口面積の合計の割合が６０％以上であることを特徴とする。上記エアフィルタ濾材１は、エアフィルタ濾材の保護材側を気体の流れの上流側向けて使用する。【選択図】  図１
2005279555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜を含むエアフィルタ濾材であって、
前記エアフィルタ濾材は、複数の貫通孔を有する保護材をさらに含み、
前記エアフィルタ濾材の一方の主面側から、前記保護材と前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜とがこの順で接して配置され、
前記保護材の主面の面積に対する前記複数の貫通孔の開口面積の合計の割合が６０％以上であることを特徴とするエアフィルタ濾材。
【請求項２】
粒径が０．３μｍ〜０．５μｍの粒子を用いて測定される捕集効率が９９％以上である請求項１に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項３】
前記ポリテトラフルオロエチレンに積層された通気性支持材をさらに含む請求項１に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載のエアフィルタ濾材の使用方法であって、前記エアフィルタ濾材の前記保護材側を気体の流れの上流側に向けて前記エアフィルタ濾材を配置するエアフィルタ濾材の使用方法。
【請求項５】
エアフィルタ濾材と、これを枠内で支持する支持枠とを備えたエアフィルタユニットであって、
前記エアフィルタ濾材に、請求項１〜４のいずれかの項に記載のエアフィルタ濾材を用いたことを特徴とする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、ポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」と言う）多孔質膜を含むエアフィルタ濾材、その使用方法、およびそれを用いたエアフィルタユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクロン式掃除機等に用いられるエアフィルタ濾材には、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙したもの(以下「ガラス繊維製濾材」と言う)や、メルトブローン法にて作製された不織布にエレクトレット処理をして得た濾材(以下「エレクトレット濾材」と言う)が用いられている（例えば、特許文献１参照）。これらのエアフィルタ濾材は、準ＨＥＰＡフィルタと同等の捕集性能を有している。また、近年、ＰＴＦＥ多孔質膜を含むエアフィルタ濾材が、高性能エアフィルタ濾材として使用され始めている（例えば、特許文献２参照）。これらのエアフィルタ濾材は、プリーツ加工され、支持枠に固定されて、エアフィルタユニットとして用いられる。
【特許文献１】特開平５−２１４号公報
【特許文献２】特開２０００−６１２８０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、ガラス繊維製濾材やエレクトレット濾材は、粉塵をエアフィルタ濾材の厚さ方向に捕集するため、再使用を目的として粉塵を払い落とす際、振動を与えただけではエアフィルタ濾材の内部に入り込んだ粉塵を払い落とすことができない。そのため、圧力損失が十分に低下せず、掃除機等による粉塵の吸込み力が低下してしまう。一方、ＰＴＦＥ多孔質膜は、離塵性が優れているが、強度が弱いため傷つき易く、損傷等により捕集効率が低下し易いという欠点がある。
【０００４】
このように、従来のエアフィルタ濾材では、優れた除塵性とフィルタ特性の維持とを両立できなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のエアフィルタ濾材は、ＰＴＦＥ多孔質膜を含むエアフィルタ濾材であって、エアフィルタ濾材は、複数の貫通孔を有する保護材をさらに含み、前記エアフィルタ濾材の一方の主面側から、前記保護材と前記ＰＴＦＥ多孔質膜とがこの順で接して配置され、前記保護材の主面の面積に対する前記複数の貫通孔の開口面積の合計の割合が６０％以上であることを特徴とする。
【０００６】
本発明のエアフィルタユニットは、エアフィルタ濾材と、これを枠内で支持する支持枠とを備えたエアフィルタユニットであって、エアフィルタ濾材に、本発明のエアフィルタ濾材を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、エアフィルタ濾材が複数の貫通孔を有する保護材を含み、エアフィルタ濾材の一方の主面側から、保護材とＰＴＦＥ多孔質膜とがこの順で接して配置され、保護材の主面の面積に対する複数の貫通孔の開口面積の合計の割合が６０％以上であるので、保護材側を気体の流れの上流側に向けて使用した場合に、除塵性が優れ、かつＰＴＦＥ多孔質膜が損傷することによるフィルタ特性の劣化が抑制されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明のエアフィルタ濾材の一例を、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態のエアフィルタ濾材の平面図であり、図２は、図１に示したエアフィルタ濾材のＡ−Ａ'断面図である。
【０００９】
図１および図２に示すように、本実施の形態のエアフィルタ濾材１は、ＰＴＦＥ多孔質膜２と、複数の貫通孔４ａを有する保護材４とを有している。保護材４において、保護材４の主面の面積に対する複数の貫通孔４ａの開口面積の合計の割合（以下「開口率」とも言う）は６０％以上である。尚、保護材４の主面は、保護材側を気体の流れの上流側に向けて使用した際に、気体の流れの上流側に配置される面である。エアフィルタ濾材１では、エアフィルタ濾材１の一方の主面側から、保護材４とＰＴＦＥ多孔質膜２とがこの順で接して配置されている。図２に示すように、エアフィルタ濾材１では、ＰＴＦＥ多孔質膜２に通気性支持料３を積層して、ＰＴＦＥ多孔質膜２の強度を高めている。この通気性支持材３は、少なくとも１層設けることが好ましく、２層以上設けてもよい。
【００１０】
図２に示すように、エアフィルタ濾材１は、保護材４側を気体の流れの上流側に向けて使用する。粉塵は、保護材４にはほとんど捕捉されることなく保護材４を透過し、ＰＴＦＥ多孔質膜２に捕捉される。ＰＴＦＥ多孔質膜２は離塵性が優れているので、ＰＴＦＥ多孔質膜２に捕捉された粉塵は、振動等によりＰＴＦＥ多孔質膜から容易に離れる。ＰＴＦＥ多孔質膜２から離れた粉塵は、保護材４の貫通孔４ａからエアフィルタ濾材１外へ除去できる。粉塵を取り除くために、ブラシ等でエアフィルタ濾材１を擦する場合があるが、ＰＴＦＥ多孔質膜２上には保護材４が配置されているので、外力等によるＰＴＦＥ多孔質膜２の損傷が抑制される。このようにして、エアフィルタ濾材１では、優れた除塵性と、十分な強度との両立がなされている。
【００１１】
さらに、本実施の形態のエアフィルタ濾材１は、撥水性を有するＰＴＦＥ多孔質膜２を含んでいるので、例えば、ガラス繊維製濾材と比較して洗浄による強度の低下は小さく、エレクトレット濾材と比較して洗浄による性能低下の程度が小さい。エアフィルタ濾材１では、例えば、超音波洗浄で洗浄しても再使用できる。
【００１２】
尚、保護材４の開口率の上限は、９５％以下であることが好ましい。開口率が大きすぎると、ＰＴＦＥ多孔質膜２を保護する機能が損われ、プリーツ加工等の二次加工時の加工性も低下する。
【００１３】
保護材４は、複数の貫通孔を有し開口率が６０％以上９５％以下の多孔体であれば特に制限されないが、規則的な形状の貫通孔４ａが規則的に配列されたメッシュ（ネットとも言う）が好ましい。
【００１４】
保護材４の圧力損失は、２Ｐａ〜３０Ｐａが好ましい。尚、上記圧力損失は、保護材４を透過する空気の線速を５．３ｃｍ／ｓｅｃに調整して測定した値である。
【００１５】
保護材４の材料としては、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等）、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等）、芳香族ポリアミド等の樹脂、金属またはこれらの複合材等が用いられる。
【００１６】
通気性支持材３としては、その構造、形態等について特に制限はないが、ＰＴＦＥ多孔質膜２よりも通気性の高い材料、例えば、フェルト、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）、その他の多孔質材料が挙げられる。ただし、強度、捕集性、柔軟性および作業性の点からは不織布が好ましい。
【００１７】
通気性支持材３の圧力損失は、通常、２Ｐａ〜３０Ｐａであることが好ましく、捕集効率は、特に制限されない。尚、上記圧力損失は、通気性支持材３を透過する空気の線速を５．３ｃｍ／ｓｅｃに調整して測定した値であり、捕集効率は、粒径が０．３μｍ〜０．５μｍの粒子を５．３ｃｍ／ｓｅｃの線速で透過させて測定した値である。
【００１８】
通気性支持材３の材料としては、特に制限はないが、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等）、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等）、芳香族ポリアミド、またはこれらの複合材等を用いることができる。
【００１９】
ＰＴＦＥ多孔質膜２は、孔径、構造、形態等について特に制限されないが、平均孔径は、例えば０．０１μｍ〜５μｍであり、平均繊維径は、例えば０．０１μｍ〜０．３μｍであることが好ましい。
【００２０】
ＰＴＦＥ多孔質膜２の圧力損失は、例えば２０Ｐａ〜１５０Ｐａであることが好ましい。捕集効率は、高いほどよいが、例えば９０以上、さらには９９％以上であることが好ましい。尚、上記圧力損失は、ＰＴＦＥ多孔質膜２を透過する空気の線速を５．３ｃｍ／ｓｅｃに調整して測定した値である。捕集効率は、粒径が０．３μｍ〜０．５μｍの粒子を５．３ｃｍ／ｓｅｃの速度で透過させて測定した値である。
【００２１】
次にＰＴＦＥ多孔質膜２の作製方法の一例を説明する。まず、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する。液状潤滑剤としては、ＰＴＦＥファインパウダーの表面を濡らすことができ、抽出や加熱により除去できるものであれば特に制限はなく、例えば、ナフサ、ホワイトオイル等の炭化水素を使用できる。液状潤滑剤の添加量は、例えば、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に対して５〜５０重量部程度が適当である。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うとよい。
【００２２】
次に、予備成形体を押出し、圧延することによって、例えばシート状に成形し、このようにして得られたシート状の成形体を少なくとも一軸方向に延伸してＰＴＦＥ多孔質膜を得る。尚、延伸は、液状潤滑剤を除去してから行うとよい。延伸条件は、適宜設定できるが、通常、温度は３０〜３２０℃である。面積延伸倍率（縦方向の延伸倍率と横方向の延伸倍率との積）は５０倍〜９００倍が好ましい。延伸後にＰＴＦＥ多孔質膜をＰＴＦＥの融点以上に加熱して焼成すれば、強度を高めることができる。
【００２３】
ＰＴＦＥ多孔質膜２、保護材４、および通気性支持材３のうちの少なくとも１つは、所望の色に着色されていてもよい。着色方法についても特に制限はなく、例えば、顔料を練りこむ方法、染料によって染める方法、印刷による方法等が挙げられる。
【００２４】
顔料を練りこむ方法にて着色する場合、通気性支持材３や保護材４では、溶融状態の原料樹脂に上記顔料を混練するのが一般的である。ＰＴＦＥ多孔質膜２では、ＰＴＦＥファインパウダーに顔料と液状潤滑剤を加えてペ一スト状の混和物とし、混和物を多孔質膜へと加工すればよい。染料によって染める場含は、積層前に、ＰＴＦＥ多孔質膜、保護材４および通気性支持材３のうちの少なくとも１つを染料に浸漬して染めてもよいし、これらを積層してから染料に浸漬してもよい。印刷方法としては、グラビア印刷等が一般的である。
【００２５】
保護材４、ＰＴＦＥ多孔質膜２および通気性支持材３は、相互に隣り合う材料と接合されていてもよいし、単に重ね合わせられているだけでもよい。ＰＴＦＥ多孔質膜２と保護材４との接合方法、またはＰＴＦＥ多孔質膜２と通気性支持材３との接合方法について、特に制限はなく、例えば、接着剤ラミネート、熱ラミネート等の方法が挙げられる。熱ラミネートする場合、例えば、熱により通気性支持材３や保護材４の一部を溶融させ、ＰＴＦＥ多孔質膜へ部分的に接着すればよい。また、ホットメルト等のような溶融剤を介して接着してもよい。
【００２６】
エアフィルタ濾材１の厚さは特に限定されないが、プリーツ加工後の形状安定性を考慮すれば、例えば、０．０５ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。
【００２７】
エアフィルタ濾材の圧力損失は、例えば２０Ｐａ〜３００Ｐａ、さらには２０Ｐａ〜１５０Ｐａであることが好ましい。エアフィルタ濾材の捕集効率は、高いほどよいが、例えば９０％以上、さらには９９％以上であることが好ましい。尚、上記圧力損失は、エアフィルタ１を透過する空気の線速を５．３ｃｍ／ｓｅｃに調整して測定した値である。捕集効率は、粒径が０．３μｍ〜０．５μｍの粒子を５．３ｃｍ／ｓｅｃの速度で透過させて測定した値である。
【００２８】
本実施の形態のエアフィルタ濾材１は、必要に応じて所定の長さに切断され、例えば、プリーツ加工される。図３に示すように、プリーツ加工されたエアフィルタ濾材１は、支持枠で枠付けされてエアフィルタユニットとなる。
【００２９】
エアフィルタ濾材１を枠内で支持する支持枠５の材料としては、特に制限はなく、例えば、木、金属、樹脂等が用いられる。上記樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂や、これらの複含材等を用いることができる。また、支持枠の形状安定性が損われない範囲で、ゴムやエラストマー等を用いてもよい。エラストマーとしては、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリスチレン系等が用いられる。支持枠４は、上記樹脂の他に、顔料、抗菌剤、炭素繊維等の添加剤等を含んでいてもよい。
【００３０】
エアフィルタ濾材２と支持枠４とは、ホットメルト等の接着剤を用いて一体化されていてもよい。支持枠が樹脂製である場合、エアフィルタ濾材２の周りに支持枠４を一体成形してもよい。
【００３１】
上記フィルタユニットの圧力損失について特に限定はないが、エネルギー効率の観点から、空気を２ｍ3／ｍｉｎの流量で透過させたときに１０００Ｐａ以下であることが好ましい。１０００Ｐａ以下の圧力損失は、エアフィルタ濾材の圧力損失と、エアフィルタユニットの濾過面積を適宜選択することによって実現できる。
【００３２】
上記フィルタユニットの捕集効率についても特に限定はなく、高いほどよいが、例えば９０％以上、さらには９９％以上であることが好ましい。尚、上記捕集効率は、粒径が０．３μｍ〜０．５μｍの粒子を５．３ｃｍ／ｓｅｃの速度で透過させて測定した値である。
【００３３】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３４】
ＰＴＦＥ多孔質膜（厚さ１５μｍ、圧力損失５０Ｐａ、捕集効率９９％）とポリエステル不織布(圧力損失６Ｐａ、目付量１９０ｇ／ｍ2)とを、ポリオレフィン系のホットメルト剤にて接着した。ついで、ＰＴＦＥ多孔質膜に、開口率が８９％のメッシュ（線径０．２ｍｍ、）をニップロール（ロール温度１４５℃）を用いて熱ラミネートして、３層構造のエアフィルタ濾材を得た（厚さ６４０μｍ、圧力損失６０Ｐａ、捕集効率９９％）。尚、メッシュを構成するフィラメントには、芯鞘構造（芯部がＰＥＴ、鞘部ＰＥ）をしたフィラメントを用いた。
【実施例２】
【００３５】
メッシュの開口率を６９％としたこと以外は実施例１と同様にして、３層構造のエアフィルタ濾材（厚さ６４０μｍ、圧力損失６２Ｐａ、捕集効率９９％）を得た。
【００３６】
（比較例１）
メッシュの開口率を５１％としたこと以外は実施例１と同様にして、３層構造のエアフィルタ濾材（厚さ６４０μｍ、圧力損失６３Ｐａ、捕集効率９９％）を得た。
【００３７】
（比較例２）
ＰＴＦＥ多孔質膜（厚さ１５μｍ、圧力損失５０Ｐａ、捕集効率９９％）とポリエステル不織布(圧力損失６Ｐａ、目付量１９０ｇ／ｍ2)とを、ポリオレフィン系のホットメルト剤にて接着して、２層構造のエアフィルタ濾材（厚さ４３５μｍ、圧力損失６０Ｐａ、捕集効率９９％）を得た。
【００３８】
（比較例３）
メッシュに代えて、ＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（目付け量３０ｇ／ｍ2）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、３層構造のエアフィルタ濾材を得た。
【００３９】
実施例１．２および比較例１〜３のエアフィルタ濾材に、それぞれ、所定面積（１１６ｍｍ×１１６ｍｍ）内に収まるようにプリーツ加工をした。折り山数は１８とし、山の高さは２０ｍｍとした。続いて、プリーツ加工されたエアフィルタ濾材の周囲を幅２０ｍｍの帯状のポリエステル不織布で囲った。尚、このポリエステル不織布は支持枠の代用品である。次いで、ポリエステル不織布とエアフィルタ濾材とをホットメルトにて接着して、エアフィルタユニットを得た。
【００４０】
得られたエアフィルタユニットの圧力損失と捕集効率とを測定し、結果を表１に示した。また、初期の庄力損失を１００としたときの相対圧力損失を表２に示した。圧力損失は、（1)初期、（2)図４に示すように、得られたエアフィルタユニット６をロート状の枠７内にセットし、ついで、掃除機にて試験用粉体８種（関東ローム、ＪＩＳ  Ｚ  ８９０１）１ｇを吸引した直後、（3)試験用粉体を吸引したエアフィルタユニットを、高さ１０ｃｍの高さから３回落下させた直後、（4)再度、試験用粉体８種１ｇを吸引した直後に測定した。初期の圧力損失は、流量２ｍ3／ｍｉｎの空気を透過させて測定した値である。（2)〜（4)の圧力損失の測定に際しても、空気の流量は２ｍ3／ｍｉｎに調整した。圧力損失は圧力計（マノメーター）で測定した。
【００４１】
尚、エアフィルタユニット６は、下記のようにロート状の枠７内にセットした。実施例１、２および比較例１のエアフィルタ濾材を用いたエアフィルタユニットでは、気体の流れの上流側にメッシュを向けた。比較例２のエアフィルタ濾材を用いたエアフィルタユニットでは、気体の流れの上流側にＰＴＦＥ多孔質膜を向けた。比較例３のエアフィルタユニットでは、気体の流れの上流側にＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布を向けた。
【００４２】
捕集効率は，試験用粉体吸引前後の重量変化から求めた。
【００４３】
【表１】
2005279555.tif 000003
【００４４】
【表２】
2005279555.tif 000004
【００４５】
表１に示すように、比較例２のエアフィルタ濾材では、捕集効率について、１回目に測定した値よりも２回目に測定した値の方がかなり小さい。このような結果となったのは、比較例２では、ＰＴＦＥ多孔質膜が完全に露出されているため、エアフィルタユニットを落下した際に、ＰＴＦＥ多孔質が損傷したためであると思われる。
【００４６】
一方、実施例１、２のエアフィルタ濾材では、捕集効率について１回目に測定した値と２回目に測定した値はほぼ等しい。この点に関する比較例２との相違は、実施例１、２のエアフィルタ濾材では、ＰＴＦＥ多孔質膜上に保護材（メッシュ）が配置されることによって、ＰＴＦＥ多孔質膜の損傷が抑制されているからであると思われる。
【００４７】
実施例１、２のエアフィルタ濾材では、ＰＴＦＥ多孔質膜が、開口率が６０％以上の保護材にて覆われているため、エアフィルタ濾材を保護材側から平面視したときに見えるＰＴＦＥ多孔質膜は、ＰＴＦＥ多孔質膜全体の６０％以上である。したがって、試験用粉体の大半は試験用粉体の離脱性が優れたＰＴＦＥ多孔質膜２によって捕捉される。表２に示すように、実施例１、２のエアフィルタ濾材の相対圧力損失（3)が、比較例１、３のエアフィルタ濾材の相対圧力損失（3)よりも低い。この結果から、実施例１、２のエアフィルタ濾材の除塵性は優れていることが確認できた。
【００４８】
比較例３のエアフィルタ濾材では、実施例１、２で用いたメッシュに比べて開口率が著しく小さいＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布を用いており、そのＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布を気体の流れの上流側に向けて使用したため、除塵性が悪く、表２に示すように、相対圧力損失（4)）が他のエアフィルタ濾材に比べて高くなった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明のエアフィルタ濾材では、保護材側を気体の流れの上流側に向けて使用した場合に、優れた除塵性を有し、フィルタ特性の劣化が抑制されているので、本発明のエアフィルタ濾材、およびそれを用いたエアフィルタユニットは有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のエアフィルタ濾材の一例を示す平面図
【図２】図１に示したエアフィルタ濾材のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明のエアフィルタ濾材の一例を用いたエアフィルタユニット
【図４】実施例のエフィルタユニットの圧力損失の測定方法を説明する図
【符号の説明】
【００５１】
１      エアフィルタ濾材
２      ＰＴＦＥ多孔質膜
３      通気性支持材
４      保護材
４ａ    貫通孔
【図１】
2005279555.tif 000005
【図２】
2005279555.tif 000006
【図３】
2005279555.tif 000007
【図４】
2005279555.tif 000008