(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成材料が０．１以上５．０重量％以下の有機酸金属塩を含有したエレクトレット化フィルム解繊糸シートからなり，シート表面が凹凸状に加工されたハニカム状空気浄化フィルターであって、タバコ残存率が５％以下であることを特徴とする空気浄化フィルター。
ここでいうタバコ残存率とは、以下の測定方法で得られた値を意味する。
空気清浄フィルター２枚を並べて空気清浄機に設置し、２．７ｍ３のアクリル樹脂製ケースの中央に配置し、温度２５℃、相対湿度５０％の環境下にタバコを自然燃焼させ粉塵計で５ｍｇ／ｍ３ の汚染環境にした後、空塔線速度を１００ｃｍ／ｓｅｃとして空気清浄機を７０分間運転し測定し、以下の式により求めた。
タバコ残存率（％）＝７０分後の粒子濃度（ｍｇ／ｍ３）／５×１００
【請求項２】
請求項１記載のフィルターにおいて、凸部に対する凹部の面積比が０．０５以上１．０以下であることを特徴とする空気浄化フィルター。
【請求項３】
凸部の厚みが１ｍｍ以下、且つ凸部に対する凹部の厚みの比が０．１〜０．９であることを特徴とする請求項１または２記載の空気浄化フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエレクトレットフィルターに関するもので、ルームエアコン用空気清浄フィルターや空気清浄機用フィルター等のハニカム状エアーフィルター用途に適しており、低い圧力損失で、空気中の浮遊粉塵が高い効率で除去できるフィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
省エネルギー化や機器から発生する騒音を低減化することを目的として、エアーフィルターの低圧力損失化が要求されている。
【０００３】
かかる要求に対し、特開平５６−１０３１２号にはエレクトレット化された高分子フィルムをハニカム状に成形したフィルター、特開平４−１７６３１０号にはエレクトレット化された不織布または織布をハニカム状に成形したフィルターが提案されている。
【０００４】
しかし、エレクトレット化された高分子フィルムでは、表面電荷密度は高いが接触表面積が小さいという問題があり、一方、エレクトレット化された不織布のうちメルトブローン法不織布、スパンボンド法不織布では、接触面積は大きいが繊維表面電荷密度が小さいという問題があった。また、エレクトレット化されたフィルム解繊糸から成る不織布は、繊維表面電荷密度は大きいが、繊維径も大きく、繊維間の絡みが弱いために、特にハニカム加工時にケバ立ちを生じ、圧力損失が高くなるという問題があった。
【０００５】
また、特開平７−１４４１０８号では、エレクトレット化されたフィルム解繊糸からなる不織布に、エレクトレット化されたメルトブローン法不織布を積層したシートからなるハニカム状フィルターが提案されている。これによりハニカム加工時のケバ立ちを抑えることが可能となり、ケバ立ちによる圧力損失の増大は抑制されるが、繊維間隔の小さいメルトブローン法不織布によりフィルム解繊糸が覆われてしまうため、エレクトレット化されたフィルム解繊糸の静電気力が粉塵の除去に有効に利用されないという問題があった。
【０００６】
さらに，ケバ立ちによる圧力損失の増大を抑制するために，エレクトレット化されたフィルム解繊糸からなる不織布を熱ロール等で部分的あるいは全体的に熱圧着することにより，ハニカム加工時の厚みやケバ立ちを抑えることができるが，熱によりエレクトレット化されたフィルム解繊糸の静電気力が劣化してしまうという問題があった。
【０００７】
上記の説明のように、使用時の圧力損失を低く抑え得ると共に、フィルム解繊糸の静電気力を利用して高捕集効果のフィルターは、得られていないのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、空気中の浮遊粉塵の除去において、低圧力損失で高捕集効率，且つ耐熱性を有するフィルターを提供することを目的とするものである。
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決するために、繊維表面電荷密度の大きなエレクトレット化されたフィルム解繊糸シートを用いたハニカム型フィルターにおいて、そのケバ立ちによる圧力損失への影響に関して鋭意検討した結果、有機酸金属塩を含んだエレクトレット化フィルム解繊糸シートを凹凸状に加工することにより、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの静電気力を有効に利用しつつ、ケバ立ちによる圧力損失の上昇を抑えることが可能となることを見出した。さらに，凹凸部の厚み，面積比および有機酸金属塩の含有率を規定することにより，上記の性能をさらに確実なものとし得ることを見いだし、完成したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、ハニカム状空気浄化フィルターにおいて，構成材料が有機酸金属塩を含有したエレクトレット化フィルム解繊糸シートからなり，シート表面が凹凸状に加工されたことを特徴とするハニカム状空気浄化フィルターを提供するものである。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様は、前記凹凸状フィルム解繊糸シートの凸部に対する凹部の面積比が０．０５乃至０．１である。
【００１２】
本発明の好ましい実施態様は、前記凹凸状フィルム解繊糸シートの凸部の厚みが１ｍｍ以下、且つ凸部に対する凹部の厚みの比が０．１乃至０．９である。
【００１３】
本発明の好ましい実施態様は、前記凹凸状フィルム解繊糸シート中の有機酸金属塩の含有率が０．１以上５．０重量％以下である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のハニカム状空気浄化フィルターは、構成材料が有機酸金属塩を含有したエレクトレット化フィルム解繊糸シートからなり，シート表面が凹凸状に加工されていることが必要である。
【００１５】
凹凸状に加工することにより，ケバ立ちが多く嵩の高いエレクトレット化フィルム解繊糸シートの厚みおよびケバ立ちを抑制し，フィルターの通気抵抗を低くして低圧損が可能となる。
【００１６】
ここで凹凸状とは、同一シート内で厚みが断続的あるいは連続的に変化し、厚い部分と薄い部分が繰り返し存在している状態を言う。最も厚い部分と最も薄い部分の厚みの中央値より厚みが小さい部位を凹部、大きい部位を凸部とする。
【００１７】
本発明において，凹凸状フィルム解繊糸シートの凸部に対する凹部の面積比は０．０５以上１．０以下である。より好ましくは０．１以上０．５以下である。凹部はフィルム解繊糸が高密度となっている部分であるため，凸部に対する凹部の面積比が０．０５以下であるとフィルム解繊糸シートの厚みおよびケバ立ちを十分抑制できず，逆に圧力損失の上昇を招き好ましくない。１．０以上とすると，塵埃が流通および付着する表面積が減少し集塵性能が低下するため好ましくない。なお，凹凸面積の測定方法は特に限定されないが，光学顕微鏡やＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にてシート表面および断面を観察し算出するのが簡便である。
【００１８】
本発明において，凹凸加工後の凸部の厚みは、１ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ以下である。１ｍｍを越えると圧力損失が増大し好ましくない。さらに，凸部に対する凹部の厚みの比は，０．１以上０．９以下であることが好ましく，より好ましくは０．３以上０．７以下である。０．９以上であるとケバ立ちを十分に抑制することができない。また０．１以下としても効果は変わらない。
【００１９】
本発明のハニカム状空気浄化フィルターを構成する凹凸状に加工されたエレクトレット化フィルム解繊糸シートは、有機酸金属塩を含有することが必要である。
【００２０】
エレクトレット化フィルム解繊糸シートを凹凸状に加工成型するに際して、有機酸金属塩を含有することにより，その機構は定かでないが，該シートを熱を受けても劣化が抑制され、また静電気力の劣化も小さくなり、耐熱性が向上する。
【００２１】
本発明において，エレクトレットフィルム解繊糸シートに含有される有機酸金属塩は，特に限定されるものではないが，炭素数が１０以上の有機酸のアルミニウム，マグネシウム塩等が好ましい。特に好ましい例としては，ラウリン酸，ステアリン酸，ｔ−ブチル安息香酸のアルミニウム塩，マグネシウム塩である。
【００２２】
本発明において，エレクトレット化フィルム解繊糸シートに対する有機酸金属塩の含有量はフィルム材料に対して０．１以上５．０重量％以下，好ましくは０．５以上３．０重量％以下である。含有量がこれより少ないと静電気力の劣化が顕著になり好ましく無く、またこれより多くしてもその効果は変わらない。
【００２３】
本発明における有機酸金属塩をフィルター素材となる熱可塑性樹脂に配合する場合は、該樹脂の重合前、重合後のいずれでもよい。重合後に配合する場合は、該樹脂に配合量の有機酸金属塩を混合して均一に分散させた後、押出機、混練機などで溶融混練する方法がある。
【００２４】
フィルム解繊糸の素材がポリオレフィンの場合は熱劣化、酸化劣化を防止するために酸化防止剤が配合されるが、酸化防止剤が本発明の有機酸金属塩の効果を阻害することは無い。
【００２５】
本発明のハニカム状空気浄化フィルターに用いられる凹凸状シートは、凹凸状に加工されたエレクトレット化フィルム解繊糸シートからなるものであり、フィルム解繊糸シートの目付重量は５乃至１００ｇ／ｍ２であれば好ましく、より好ましくは２０乃至５０ｇ／ｍ２である。５ｇ／ｍ２以下では、捕集効率が減少し好ましくなく、１００ｇ／ｍ２以上では、凹凸加工を行っても厚くなりすぎ、低圧力損失を実現できず好ましくない。
【００２６】
本発明のハニカム状空気浄化フィルターに用いられるフィルム解繊糸の素材は、特に限定されるものではないが、例えば熱可塑性樹脂等が好適に用いられる。熱可塑性樹脂の例としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルー１ペンテン等のα−オレフィン系や、テフロン等のフッ素系ポリマー、アクリル系、ポリエステル系の他、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン、ポリサルホン，およびそれらの混合物等が挙げられる。
【００２７】
本発明のハニカム状空気浄化フィルターに用いられるエレクトレット化されたフィルム解繊糸を製造するには、上記ポリマーと上記有機酸金属塩の混合物を用いて溶融押出等の方法で未延伸フィルムを作成したのち、５〜１０倍方向に縦又は横方向に延伸してから、荷電（エレクトレット化）させ、得られてエレクトレットフィルムを解繊カッターで割繊（スプリット）する方法が採用できる。
【００２８】
上記のエレクトレット化は、コロナ放電、電界放電、電子線照射、摩擦帯電等の荷電法によって、またはこれらを組み合わせて行えば良く、ルーツの式で示される最大表面電荷密度を有するように処理することが好ましい。またスプリットは、針式カッター、ねじ式カッター、ブレード式カッター等を用いて行える。スプリット後の小繊維は、連絡したネット状物あるいはこれを繊維長５０乃至１００ｍｍに切断したフィブリル化短繊維の形態等で使用することができる。
【００２９】
本発明において、有機酸金属塩を含有したフィルム解繊糸シートを凹凸加工するための方法は特に限定されないが、例えば、熱エンボス，超音波ウェルダー等が挙げられるが、凹凸加工を効果的に行うために熱エンボスが好ましく，加熱温度は、フィルム解繊糸の融点以下であって、好ましくは８０℃乃至１４０℃、より好ましくは１００℃乃至１２０℃である。８０℃以下であると、厚みやケバ立ちの減少がほとんどなく、１４０℃以上であるとエレクトレットの劣化やシートの収縮が大きく好ましくない。
【００３０】
熱エンボスによる凹凸加工の場合，フィルム解繊糸シートが有機酸金属塩を含有しているため，エンボス加工時の熱による静電気力の低下を抑制し，高温条件で効果的な凹凸加工が実施できる。
【００３１】
本発明において、凹凸状シートをハニカム状に成型する方法は、例えば、前記凹凸状シートを波形に加工した波形シート（フルート部）の片面と、平面シート（ライナー部）の接点を接合して片段ボールを形成する。この段ボールを積重ねてハニカム状のフィルターを形成する。図１には片段ボールの断面図を、図２には片段ボールを積重ねたハニカム状フィルターの断面図をそれぞれ示した。上記波形シートのピッチおよび高さによって管状通路の大きさが決定する。好ましい波ピッチは１．５〜１０ｍｍであり、好ましい波高さは０．６〜８．０ｍｍである。
【００３２】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれらの実施例に何ら制約されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
ステアリン酸アルミニウムを０．２％含んだポリプロピレンのエレクトレットフィルム解繊糸シート（厚み０．７ｍｍ、目付重量３０ｇ／ｍ２）を１２０℃のエンボスロールに供給して，凸部に対する凹部部の面積比が０．１５，凸部厚さ０．４ｍｍ，凹部厚さ０．１ｍｍの凹凸状シートを得た。この凹凸状シートを用いて、波ピッチ約４．１ｍｍ、波高さ約２．６ｍｍ、高さ５０ｍｍ、横幅２７０ｍｍ、層長５ｍｍのハニカム状フィルターを作成した。
【００３４】
（実施例２）
ステアリン酸アルミニウムを０．３％含んだポリプロピレンのエレクトレットフィルム解繊糸シート（厚み０．７ｍｍ、目付重量３０ｇ／ｍ２）を１２０℃のエンボスロールに供給して，凸部に対する凹部部の面積比が０．０５，凸部厚さ０．４ｍｍ，凹部厚さ０．１６ｍｍの凹凸状シートを得た。この凹凸状シートを用いて、波ピッチ約４．１ｍｍ、波高さ約２．６ｍｍ、高さ５０ｍｍ、横幅２７０ｍｍ、層長５ｍｍのハニカム状フィルターを作成した。
【００３５】
（比較例１）
有機酸金属塩を含まないポリプロピレンのエレクトレットフィルム解繊糸シート（厚み０．７ｍｍ、目付重量３０ｇ／ｍ２）を１２０℃の表面が平滑なカレンダーロールに供給し，凹凸の無い厚さ０．４ｍｍのシートを得た。このシートを用いて実施例１と同じサイズのハニカム状フィルターを作製した。
【００３６】
（比較例２）
エレクトレットフィルム解繊糸シート（厚み０．７ｍｍ、目付重量３０ｇ／ｍ２）として有機酸金属塩を含まない物を使用した以外は，実施例１と同様にしてハニカム状フィルターを作成した。
【００３７】
（比較例３）
エレクトレットフィルム解繊糸シートとしてステアリン酸アルミニウムを０．３％含んだポリプロピレンのエレクトレットフィルム解繊糸シート（厚み０．７ｍｍ、目付重量３０ｇ／ｍ２）を使用した以外は，比較例１と同様にしてハニカム状フィルターを作製した。
【００３８】
１．集塵性能
空気清浄フィルター２枚を並べて空気清浄機に設置し、２．７ｍ３のアクリル樹脂製ケースの中央に配置し、温度２５℃、相対湿度５０％の環境下にタバコ（マイルドセブン：商標名）を自然燃焼させ粉塵計（柴田科学株式会社製、Ｐ−５）で５ｍｇ／ｍ３の汚染環境にした後、空塔線速度を１００ｃｍ／ｓｅｃとして空気清浄機を７０分間運転し効果を測定した（図３参照）。その結果を（表１）に示す。
タバコ残存率（％）＝７０分後の粒子濃度（ｍｇ／ｍ３）／５×１００
【００３９】
２．圧力損失
空気清浄フィルターをポリカーボネート製カラムに設置し、このカラムに温度２５℃、相対湿度５０％の空気を空塔線速度１００ｃｍ／ｓｅｃで流した。空気清浄フィルターの入口側および出口側との圧力差を圧力損失として求めた。その結果を（表１）に示す。
【００４０】
３．耐熱性
空気清浄フィルターを１３０℃熱風乾燥機中に２４時間放置したものと，熱風乾燥処理をしていないもの（ブランク）の集塵性能を測定し，次式により熱劣化率を算出した。
熱劣化率（％）＝（１−ブランクのタバコ残存率／熱処理後のタバコ残存率）×１００
その結果を（表１）に示す。
【００４１】
【表１】
0004470079.tif 000002
【００４２】
表１に示されるように実施例１，２の空気清浄フィルターは、低圧力損失ながらも優れた集塵性能を示した。比較例１では、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートが全面に渡ってプレスされているため，塵埃の捕集に有効なフィルム解繊糸の表面積が減少し集塵性能は実施例に比較して２倍以上低い。比較例２ではステアリン酸アルミニウムを含まないため，凹凸加工の際に静電気力の劣化が生じ集塵性能は低い。さらに耐熱性の点でも劣っている。比較例３ではステアリン酸アルミニウムを含むため熱による劣化は小さいが比較例１と同様の理由で集塵性能は実施例に比較して２倍以上低い。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、高捕集効率でありながら、低圧力損失であり，さらに耐熱性に優れた空気浄化用フィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  片段ボールのセル構造を示す断面図例である。
【図２】  片段ボールを積層したハニカム状フィルターの斜視図例である。
【図３】  凹凸状エレクトレットフィルム解繊糸シートの断面を示す図例である。
【図４】  除塵性能の測定装置を示す図例である。
【符号の説明】
１  空気清浄フィルター
２  ２．７ｍ３アクリル樹脂製ケース
３  空気清浄機
ｔ  層長
【図１】
0004470079.tif 000003
【図２】
0004470079.tif 000004
【図３】
0004470079.tif 000005
【図４】
0004470079.tif 000006