(57)【要約】 【課題】  海塩粒子除去性能及び洗浄再生性に優れた中高性能エアフィルター材を提供する。【解決手段】  この中高性能エアフィルター材は、親水性有機繊維と、分割型有機繊維を分割させて生成した極細有機繊維とからなる。親水性有機繊維と極細有機繊維相互間は  緊密に絡合されている。分割型有機繊維の分割と各繊維相互間の絡合は、高圧水流処理によってなされている。この中高性能エアフィルター材は、以下のような製造方法で好適に製造されうる。まず、親水性有機繊維と分割型有機繊維とを混合し、これをカード機を通して開繊及び集積することにより、繊維ウェブを作成する。この繊維ウェブに、高圧水流処理を施す。高圧水流処理によって、分割型有機繊維は分割し、極細有機繊維を生成する。これと同時に、親水性有機繊維、極細有機繊維及び未分割の分割型有機繊維相互間が緊密に絡合する。【選択図】  図１
2005040727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性有機繊維と、分割型有機繊維を分割させて生成した極細有機繊維とが混合されると共に、該親水性有機繊維と該極細有機繊維相互間は緊密に絡合されてなり、該分割型有機繊維の分割と各繊維相互間の絡合は、高圧水流処理によって実現されてなる洗浄再生性に優れた中高性能エアフィルター材。
【請求項２】
親水性有機繊維と分割型有機繊維とが混合されてなる繊維ウェブに、高圧水流処理を施すことにより、該分割型有機繊維を分割させて極細有機繊維を生成させると共に、該親水性有機繊維及び該極細有機繊維相互間を緊密に絡合させてなる洗浄再生性に優れた中高性能エアフィルター材の製造方法。
【請求項３】
親水性有機繊維が２０〜５０質量％含有されてなる繊維ウェブを用いる請求項１記載の洗浄再生性に優れた中高性能エアフィルター材の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の方法で得られた洗浄再生性に優れた中高性能エアフィルター材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海塩粒子除去性能に優れると共に、洗浄再生性にも優れた中高性能エアフィルター材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海岸沿いに建設された各種工場では、海塩粒子の工場内への侵入を阻止するために、海塩粒子除去性能に優れたエアフィルター材を用いることが行われている。特に、海岸沿いの半導体製造工場などのクリーンルームにおいては、海塩粒子の侵入によって、半導体製品の歩留りが低下するため、海塩粒子除去性能に優れた中高性能エアフィルター材が用いられている。
【０００３】
海塩粒子除去性能に優れた中高性能エアフィルター材としては、親水性有機繊維と極細ガラス繊維とバインダー繊維とが混合され、各繊維相互間がバインダー繊維で融着結合されてなるものが提案されている（特許文献１）。このエアフィルター材は、極細ガラス繊維を用いることによって、濾過性能を向上させ、中高性能用としたものである。そして、親水性有機繊維を用いることにより、これに海塩粒子を溶解している液滴を吸収させ、エアフィルター材の空隙に、海塩粒子を溶解している液膜が張るのを防止して、エアフィルター材の圧力損失が上昇するのを防止するものである。したがって、圧力損失の上昇によって、海塩粒子を溶解している液膜が飛散するのを防止でき、クリーンルーム内などへの海塩粒子の侵入を防止しうるのである。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１０３６２４号公報（第２頁の特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたエアフィルター材は、洗浄して再生するとき、極細繊維としてガラス繊維を採用しているため、折れ曲がって破損しやすいということがあった。また、各繊維相互間の結合を、バインダー繊維による融着によっているため、洗浄の際の衝撃によって、この結合が解けてしまい、当初の形態を保持しにくいということがあった。
【０００６】
そこで、本発明者は、特許文献１に記載されたエアフィルター材と同等の海塩粒子除去性能を有しながら、なおかつ、洗浄再生性にも優れたエアフィルター材を開発すべく、検討していたところ、特定の繊維の組み合わせであって、特定の方法で得られたエアフィルター材が所望の性能を有することを見いだした。本発明は、このような知見に基づくものである。なお、本発明で言う洗浄再生性とは、洗浄再生時におけるエアフィルターの破損性だけではなく、洗浄再生したときの濾過性能の回復性のことをも意味している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、親水性有機繊維と、分割型有機繊維を分割させて生成した極細有機繊維とが混合されると共に、該親水性有機繊維と該極細有機繊維相互間は緊密に絡合されてなり、該分割型有機繊維の分割と各繊維相互間の絡合は、高圧水流処理によって実現されてなる洗浄再生性に優れた中高性能エアフィルター材に関するものである。また、この中高性能エアフィルター材を得るための好適な方法は、親水性有機繊維と分割型有機繊維とが混合されてなる繊維ウェブに、高圧水流処理を施すことにより、該分割型有機繊維を分割させて極細有機繊維を生成させると共に、該親水性有機繊維及び該極細有機繊維相互間を緊密に絡合させるというものである。
【０００８】
本発明で用いる親水性有機繊維は、海塩粒子を溶解している液滴を良好に吸収するものであれば、どのようなものでも使用しうる。具体的には、レーヨン繊維，ビニロン繊維，吸水性ポリエステル繊維，木綿，麻，ポリアミド繊維などが用いられる。有機繊維が用いられる理由は、無機繊維に比べて柔軟であり、洗浄再生時に破損しにくいからである。親水性有機繊維の使用量は、エアフィルター材の質量に対して、２０〜５０質量％であるのが好ましい。２０質量％未満であると、親水性有機繊維の量が少なくなって、海塩粒子を溶解している液滴の吸収量が少なくなる傾向が生じると共に、洗浄再生性が低下する傾向が生じる。一方、親水性有機繊維の使用量が５０質量％を超えると、相対的に、極細有機繊維の量が少なくなり、エアフィルター材に所望の中高性能を与えにくくなる傾向が生じる。また、親水性有機繊維の繊度は任意であるが、一般的には、１〜１０ｄｔｅｘ程度である。
【０００９】
本発明で用いる分割型有機繊維は、高圧水流の衝撃によって、分割可能なものであれば、従来公知のどのようなものでも使用しうる。具体的には、図１や図２に示したような横断面を持つものが用いられる。図１に示した分割型有機繊維は、中空繊維であって、異なる二種の成分、すなわち、横断面が略台形の第一成分１と第二成分２とが交互に貼り合わされた形態のものである。図２に示した分割型有機繊維は、横断面が略円形の第一成分１の表面上に、横断面が円形の複数の第二成分２が貼り合わされたものである。第一成分１と第二成分２は、相互に非相溶性のものであるのが好ましい。これは、高圧水流の衝撃によって、両成分が剥離分割しやすいからである。第一成分１と第二成分２の組み合わせの例としては、ポリエチレン／ポリプロピレン、ナイロン／ポリエステルなどを挙げることができる。
【００１０】
高圧水流処理により、剥離して分割されたときの第一成分１及び／又は第二成分２の繊度は、約０．１〜０．２ｄｔｅｘであるのが好ましい。これが極細有機繊維となって、エアフィルター材に中高性能を与えるからである。たとえば、図１において、剥離分割された第一成分１及び第二成分２の繊度が約０．１ｄｔｅｘであると、分割型有機繊維の繊度は約１．６ｄｔｅｘということになる。また、各成分の繊度が約０．２ｄｔｅｘであると、分割型有機繊維の繊度は、約３．２ｄｔｅｘということになる。図２において、剥離分割された第二成分２の繊度が約０．１ｄｔｅｘで、第一成分１の繊度が１．２ｄｔｅｘであると、分割型有機繊維の繊度は、約２．０ｄｔｅｘとなる。また、剥離分割された第二成分２の繊度が約０．２ｄｔｅｘで、第一成分１の繊度が１．２ｄｔｅｘであると、分割型有機繊維の繊度は、約２．８ｄｔｅｘということになる。
【００１１】
たとえば、図２に示す分割型有機繊維において、第一成分１としてナイロンを用い、第二成分２としてポリプロピレンを用いた場合、これを高圧水流によって分割したときには、比較的太繊度のナイロン繊維と、繊度の細かいポリプロピレン繊維とが生成する。そして、ナイロン繊維はポリアミド繊維であるため、これは親水性有機繊維として機能する。したがって、第一成分１として、ポリアミド繊維の如き親水性有機繊維を用いた場合には、親水性有機繊維であるポリアミド繊維と、分割型有機繊維を分割させて生成した極細のポリプロピレン繊維（極細有機繊維）とが混合されることになり、分割型有機繊維のみを用いて、本発明に係る中高性能エアフィルター材を得ることもできる。
【００１２】
親水性有機繊維と極細有機繊維相互間は、高圧水流処理によって、緊密に絡合している。そして、この絡合によって、繊維相互間が固定され、エアフィルター材の形態を良好に保持するのである。したがって、バインダーによる繊維相互間の結合ではないので、洗浄時などに種々の衝撃が負荷されても、繊維相互間が解けにくく、エアフィルター材の当初の形態を保持しやすい。
【００１３】
本発明に係るエアフィルター材の好ましい製造方法を説明すると、以下のとおりである。まず、親水性有機繊維と分割型有機繊維とが混合されてなる繊維ウェブを準備する。具体的には、親水性有機繊維と分割型有機繊維とを混綿した後、カード機を通すことによって、シート状の繊維ウェブを得ることができる。また、混綿後に、エアーレイ法でよって繊維ウェブを得てもよいし、混綿した後スラリーを得て、これを抄紙機にかけて、湿潤繊維ウェブを得てもよい。
【００１４】
この繊維ウェブに高圧水流を施す。高圧水流は、たとえば、孔径０．０５〜０．５ｍｍのオリフィスが０．５〜１．５ｍｍ間隔で並んで設けられたノズルから、水圧３〜４０ＭＰａ、好ましくは５〜１８ＭＰａで水流を噴出することにより得られる。この高圧水流を繊維ウェブに当てて、分割型有機繊維に衝撃を与えると、分割型有機繊維は分割して、極細有機繊維を生成する。また同時に、繊維ウェブ中の親水性有機繊維、分割型有機繊維及び極細有機繊維は、高圧水流のエネルギーによって、動いたり捩れたりして、各繊維相互間が緊密に絡合する。以上によって、親水性有機繊維と極細有機繊維とが混合され、形態を保持した中高性能エアフィルター材が得られるのである。
【００１５】
本発明に係る中高性能エアフィルター材は、極細有機繊維と親水性有機繊維とで構成されてなるものであるが、若干量の他種繊維が含有されていてもよい。また、更に塵埃捕集性能を高めるために、本発明に係る中高性能エアフィルター材にエレクトレット加工を施してもよい。さらに、本発明に係る中高性能エアフィルター材と他のフィルター材とを貼合してもよい。特に、プリーツ加工性を賦与するために、保型性のある他のフィルター材を積層又は貼合してもよい。もちろん、他のフィルター材を使用せずに、プリーツ加工性を賦与するため、フィルター材として機能しないメッシュなどを積層又は貼合してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る中高性能エアフィルター材は、親水性有機繊維と極細有機繊維及び一部に未分割の分割型有機繊維を含んでいるものであり、ガラス繊維の如き折れ曲がり時に破損しやすい無機繊維を含んでいないものである。したがって、洗浄時に種々の力が負荷されても、各繊維は破損しにくいという効果を奏する。また、各繊維相互間は、高圧水流による緊密な絡合によって固定されているため、洗浄時においても、この絡合が解けにくく、洗浄再生した後でも当初の形態を保持しやすいという効果を奏する。
【００１７】
また、本発明に係る製造方法を採用すれば、極細有機繊維の生成と繊維相互間の緊密な絡合とが、高圧水流処理によって一挙に実現しうるため、洗浄再生性に優れた中高性能エアフィルター材を合理的に得られるという効果も奏する。
【００１８】
さらに、本発明に係る中高性能エアフィルター材は、海塩粒子除去性能及び洗浄再生性の両性能において、以下の実施例で実証される効果を奏し、両性能の並立という格別顕著な効果を奏するものである。すなわち、親水性有機繊維の採用によって、前述した洗浄再生時の繊維の破損を防止しうるという効果、及び、公知の海塩粒子除去性能の向上という効果だけではなく、洗浄再生によって濾過性能が格別顕著に回復するという効果を奏するものである。
【実施例】
【００１９】
［実施例１］
図１に示した横断面を持つ、繊度２．２ｄｔｅｘで繊維長５１ｍｍの分割型有機繊維を準備した。この分割型有機繊維の第一成分はポリエチレンであり、第二成分はポリプロピレンである。したがって、この分割型有機繊維を分割させると、約０．１４ｄｔｅｘのポリエチレン繊維と約０．１４ｄｔｅｘのポリプロピレン繊維とが生成する。一方、繊度２．２ｄｔｅｘで繊維長５１ｍｍのレーヨン繊維を準備した。そして、分割型有機繊維７５質量％とレーヨン繊維２５質量％とを均一に混合し、カード機で開繊及び集積して、目付６０ｇ／ｍ2の繊維ウェブを得た。そして、この繊維ウェブの全幅に亙って、水圧１０ＭＰａの高圧水流を当てた。この高圧水流処理によって、分割型有機繊維は分割され、繊度約０．１４ｄｔｅｘのポリエチレン繊維及びポリプロピレン繊維が生成した。また、レーヨン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維及び未分割の分割型有機繊維相互間は緊密に絡合せしめられた。以上のようにして、中高性能エアフィルター材が得られた。
【００２０】
［実施例２］
繊維ウェブ中の分割型有機繊維とレーヨン繊維の混合比率を、前者が５０質量％で後者が５０質量％とした他は、実施例１と同一の方法で中高性能エアフィルター材を得た。
【００２１】
［実施例３］
繊維ウェブ中の分割型有機繊維とレーヨン繊維の混合比率を、前者が８５質量％で後者が１５質量％とした他は、実施例１と同一の方法で中高性能エアフィルター材を得た。
【００２２】
［比較例１］
レーヨン繊維を用いずに分割型有機繊維１００質量％の繊維ウェブを用いた他は、実施例１と同一の方法で中高性能エアフィルター材を得た。
【００２３】
［比較例２］
レーヨン繊維に代えて、繊度２．２ｄｔｅｘで繊維長５１ｍｍのポリプロピレン繊維を用いた他は、実施例１と同一の方法で中高性能エアフィルター材を得た。
【００２４】
実施例１〜３に係る中高性能エアフィルター材、比較例１及び２に係る中高性能エアフィルター材について、以下の試験を行い、その性能を評価した。
【００２５】
［洗浄再生試験］
ＪＩＳ  Ｂ  ９９０８（換気用エアフィルターユニット）に基づく試験装置に、上記実施例及び比較例に係る各中高性能エアフィルター材を装着し、風速５０ｃｍ／秒で、ＪＩＳ  １５種の粉塵が３０ｇ／ｍ2となるように付着させた。付着させる前の圧力損失（Ｐ0）と付着後の圧力損失（Ｐ1）とを測定し、（Ｐ1−Ｐ0）なる式で圧力損失変化（単位：Ｐａ）を測定した。この測定を、各中高性能エアフィルター材の洗浄再生前、洗浄再生１回後、洗浄再生２回後、洗浄再生３回後において行い、この結果を表１に示した。
【００２６】
なお、洗浄再生方法は、室温の水の中に、粉塵が付着した各中高性能エアフィルター材を浸漬し、１０分間超音波洗浄を行った後、２分間のリンスを２回行って洗浄した後、乾燥して再生させるという方法である。この洗浄の際の粉塵除去性を、目視で以下の五段階評価を行い、この結果を表２に示した。
５・・・粉塵が殆ど除去されている。
４・・・粉塵が概ね除去されている。
３・・・粉塵がある程度除去されているが、いくぶん残っている。
２・・・粉塵が少ししか除去されていない。
１・・・粉塵が多量に残っている。
【００２７】
［表１］
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
圧力損失変化（Ｐａ）
──────────────────────────── 
実施例１    実施例２    実施例３    比較例１    比較例２
──────────────────────────── 
洗浄再生前        ７０        ５３        ８８        ９２        ６４
洗浄再生１回後    ７３        ５３      １０４      １８０      １７５
洗浄再生２回後    ７８        ５４      １３８      再生不可    再生不可
洗浄再生３回後    ９１        ６３      １９５      再生不可    再生不可
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００２８】
表１の結果から明らかなように、実施例に係る中高性能エアフィルター材は、比較例に係る中高性能エアフィルター材に比べて、洗浄再生後においても、圧力損失の変化が、当初の値から大幅に増加せず、洗浄再生性（洗浄再生したときの濾過性能の回復性）に優れていることが分かる。
【００２９】
［表２］
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
洗浄の際の粉塵除去性
──────────────────────────── 
実施例１    実施例２    実施例３    比較例１    比較例２
──────────────────────────── 
洗浄再生１回目    ５          ５          ３          １          １
洗浄再生２回目    ５          ５          ２          −          −
洗浄再生３回目    ４          ５          １          −          −
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００３０】
表２の結果から明らかなように、実施例１及び２に係る中高性能エアフィルター材は、洗浄再生３回目においても、良好な粉塵除去性を持っている。実施例３に係る中高性能エアフィルター材は、親水性有機繊維であるレーヨン繊維の配合量が少ないため、洗浄液がエアフィルター材内部まで浸透しにくく、したがって、洗浄の際の粉塵除去性は、良好ではない。比較例１及び２に係る中高性能エアフィルター材は、親水性有機繊維が含まれていないため、洗浄の際の粉塵除去性は極めて悪く、この結果、実質的な洗浄再生が行えない。なお、比較例１及び２で、洗浄再生２回目以降が「−」となっているのは、洗浄再生１回で、その後の洗浄再生が行えなかったためである。
【００３１】
［塩害防止性能試験］
実施例及び比較例に係る各エアフィルター材を予め乾燥し、その質量（Ｗ1）を測定した。その後、この各エアフィルター材に、十分乾燥させた４００メッシュパスのＮａＣｌ粒子を１５０ｇ／ｍ2となるように付着させ、その重量（Ｗ2）を測定した。そして、２０℃で９０％ＲＨに調節された恒温恒湿室内に設置した評価装置に、ＮａＣｌ粒子を付着させた各エアフィルター材を装着した。評価装置は、空気の入り口にＨＥＰＡフィルターを具えており、エアフィルター材は垂直に装着され、空気は水平に左右方向に流れるように設計されているものである。各エアフィルター材の装着後、風速１０ｃｍ／秒で、ＨＥＰＡフィルターを通して清浄空気を供給し、８時間後の各エアフィルター材の重量（Ｗ3）を測定した。そして、［（Ｗ2−Ｗ3）／（Ｗ2−Ｗ1）］×１００なる式で、付着塩分の再飛散率（％）を求め、その結果を表３に示した。
【００３２】
また、８時間清浄空気を通している間における、表４に示す時間での圧力損失（単位：Ｐａ）を測定し、その結果を表４に示した。
【００３３】
［表３］
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
実施例１    実施例２    実施例３    比較例１    比較例２
──────────────────────────── 
再飛散率（％）    １．２      ０．８      ７．３      ８２        ８９
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００３４】
［表４］
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
圧力損失（Ｐａ）
──────────────────────────────────── 
経過時間        実施例１    実施例２    実施例３    比較例１    比較例２
──────────────────────────────────── 
０分          ２１        １７        ３５        ４３        １５
１０分          ２０        １７        ４６        ６９        ５８
３０分          ２０        １７        ４７      １３７      １２９
６０分          ２１        １７        ６９      ２２３      １６３
１８０分          ２３        １９        ５７      ２３８      １８８
３００分          ２８        ２０        ７３      ２３４      １８３
４８０分          ４３        ２１        ８５      ２３０      １７５
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
【００３５】
表３及び表４の結果から明らかなように、実施例に係る中高性能エアフィルター材は、比較例に係るものに比べて、塩分の再飛散率が少なく、空気通過中における圧力損失も小さいことが分かる。したがって、実施例に係る中高性能エアフィルター材を用いれば、良好な塩分（海塩粒子）除去性能が得られることが分かる。なお、実施例３に係る中高性能エアフィルター材は、実施例１及び２に係るものに比べて、再飛散率が多く、また空気通過中における圧力損失も大きいが、これは、親水性有機繊維であるレーヨン繊維の配合割合が少ないためである。すなわち、空気中の湿分で潮解した塩分が、十分にレーヨン繊維に吸液されず、エアフィルター材の空隙に液膜を生じるため、圧力損失が大きくなって、塩分を飛散させるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一例で用いる分割型有機繊維の横断面図である。
【図２】本発明の一例で用いる分割型有機繊維の横断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    第一成分
２    第二成分
【図１】
2005040727.tif 000003
【図２】
2005040727.tif 000004