(57)【要約】【課題】  高い捕集性能を発揮しつつも所定の圧力損失までの寿命性能が長く、洗浄再生の際の性能回復性も高い濾材およびフィルタユニットを提供する。【解決手段】  熱融着繊維を含む２種以上の繊維で構成された不織布が積層されてなる濾材であって、繊維相互間および熱融着繊維と他の繊維との接触点の一部が接着され、繊維径が３０〜２００ｄｔｅｘの範囲内にある繊維を２５〜８０重量％の範囲で含み、かつ、繊維の絡合度が５／cm2以下である濾材【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱融着繊維を含む２種以上の繊維で構成された不織布が積層されてなる濾材であって、繊維相互間および熱融着繊維と他の繊維との接触点の一部が接着され、繊維径が３０〜２００ｄｔｅｘの範囲内にある繊維を２５〜８０重量％の範囲で含み、かつ、繊維の絡合度が５／cm2以下であることを特徴とした濾材。
【請求項２】
前記不織布は熱融着繊維を２０〜７０重量％含んでいることを特徴とする請求項１に記載の濾材。
【請求項３】
前記熱融着繊維は、芯部の成分より融点が低い低融点成分を鞘部に配した芯鞘型複合繊維であり、該芯鞘型複合繊維の２０〜６０重量％の範囲で該低融点成分を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の濾材。
【請求項４】
嵩密度が６〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の濾材。
【請求項５】
厚さが１５〜１００ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の濾材。
【請求項６】
目付が１００〜１０００ｇ／ｍ２の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の濾材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載された濾材を枠体に装着してなることを特徴とするフィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の微細な粉塵を取り除くために使用する濾材およびフィルタユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビル空調や一般オフィス、工場などの空調では、空気中の微細な粉塵を取り除くためにフィルタユニットが設置されている。特に空気中の大きな粉塵を取り除くためには粗塵用の濾材およびフィルタユニットが設置されている。粗塵用の濾材としては、比較的密度の低い不織布が使用され、粉塵を捕集し、所定の圧力損失まで上昇したときには、濾材をフィルタ枠体から取り外し、洗浄再生し、再度、フィルタ枠体に取付けて使用されている。
【０００３】
ところで、この濾材としては、特許文献１に記載されるような、不織布にニードルパンチ処理を施して繊維を絡合させ、密度勾配を設けたものが多用されている。しかしながら、ニードルパンチなどで繊維を絡合させると繊維が不織布の内部で不織布の厚み方向に打ち込まれるため、捕集に有効に寄与する繊維の表面積が減少したり不織布内部でダストを保持する空隙率が小さくなることから寿命の低下を招くといった問題がある。また、ニードルパンチで加工した場合には、ニードルパンチの針孔が残り、その孔から空気が漏れ、捕集性能が低下するという問題がある。
【０００４】
また、特許文献２には、接着剤を使用せず５０重量％以上の熱融着繊維によって繊維同士を結合した不織布からなるフィルタが開示されている。しかしながら、このフィルタは過度に熱融着繊維を含むため、洗浄し再使用するときの洗浄乾燥工程で熱融着繊維が軟化した時の影響が顕著に現れてしまい、不織布の厚みがつぶれ易く、1回目と２回目以降の使用時の性能が異なり、目的とする性能が得られないといった問題がある。
【特許文献１】特許第３３６８２８６号公報
【特許文献２】特開２００４−２９０９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決するため、高い捕集性能を発揮しつつも所定の圧力損失までの寿命性能が長く、洗浄再生の際の性能回復性も高い濾材およびフィルタユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段としては、次の（１）〜（７）の構成を特徴とするものである。
（１）熱融着繊維を含む２種以上の繊維で構成された不織布が積層されてなる濾材であって、繊維相互間および熱融着繊維と他の繊維との接触点の一部が接着され、繊維径が３０〜２００ｄｔｅｘの範囲内にある繊維を２５〜８０重量％の範囲で含み、かつ、繊維の絡合度が５／cm2以下であることを特徴とした濾材。
（２）前記不織布は熱融着繊維を２０〜７０重量％含んでいることを特徴とする上記（１）に記載の濾材。
（３）前記熱融着繊維は、芯部の成分より融点が低い低融点成分を鞘部に配した芯鞘型複合繊維であり、該芯鞘型複合繊維の２０〜６０重量％の範囲で該低融点成分を含んでいることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の濾材。
（４）密度が６〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲内にあることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の濾材。
（５）厚さが１５〜１００ｍｍの範囲内にあることを特徴とする上記」（１）〜（４）のいずれかに記載の濾材。
（６）目付が１００〜１０００ｇ／ｍ２の範囲内にあることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の濾材。
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに記載された濾材を枠体に装着してなることを特徴とするフィルタユニット。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の濾材は、熱融着繊維を含む２種以上の繊維で構成された不織布が積層されてなる濾材であって、繊維相互間および熱融着繊維と他の繊維との接触点の一部が接着され、繊維径が３０〜２００ｄｔｅｘの範囲内にある繊維を２５〜８０重量％の範囲で含み、かつ、繊維の絡合度が５／cm2以下であるので、高い捕集性能を発揮することができ、かつ、ニードルパンチやウォータジェットパンチなどといった処理を施していなくても従来の濾材と同等の形態安定性を発揮することができ、所定の圧力損失までの寿命性能が長く、洗浄再生の際の性能回復性も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【０００９】
本発明の濾材は、空気中の大きな粉塵を取り除く粗塵用濾材として特に好適に用いられるもので、熱融着繊維を含む２種以上の繊維で構成された不織布が積層されてなるものである。
【００１０】
ここで、濾材は空気流入方向から見た繊維表面の投影面積が大きい方が粉塵と繊維との接触が多くなり衝突や遮りといった捕集メカニズムで高い捕集性能を得ることが可能になる。一方、濾材に対してニードルパンチやウォータジェットパンチなどといった処理を施して機械的に多くの繊維を絡合させると、必然的に繊維が濾材の厚み方向に打ち込まれ、空気流入方向から見た繊維表面の投影面積が小さくなり、また、濾材内部の空隙率が低下し、寿命の低下を招くことになる。したがって、本発明の濾材においては、ニードルパンチやウォータジェットパンチなどといった処理を施さず、繊維の絡合度を５／cm2以下にすることが重要である。なお、繊維の絡合度は、濾材布を厚み方向に半裁し、その切断面を１００倍に拡大し観察したときに確認できる繊維の束を絡合の跡として数え、その値を絡合度とする。
【００１１】
また、本発明の濾材においては、熱融着繊維で繊維相互間および熱融着繊維と他の繊維との接触点の一部が接着されている。繊維間は、熱融着繊維のみで接着されていてもよいし、熱融着繊維により接着するとともに、接着樹脂をスプレー加工したり含浸加工して接着してもよい。しかしながら、接着樹脂を用いると繊維交点等で樹脂の塊が発生し易くなり、通過する空気の流れを乱し、圧力損失の上昇の原因となるため、熱融着繊維のみで接着されることが最も好ましい。
【００１２】
さらに、本発明の濾材において不織布を構成する繊維の２５〜８０重量％は、繊維径が３０〜２００ｄｔｅｘの範囲にあるものである。たとえば、ニードルパンチ処理を施した濾材は、繊維の一部が濾材の内部で厚み方向に配向するため、濾材として使用したときに風圧や捕捉したダストなどによる変形、厚み方向のへたりが抑制される。これに対して、上述したようにニードルパンチやウォータジェットパンチなどの処理を施さない濾材は、全体的に不織布を構成する繊維が空気の流入方向に対して交差する方向になっており、風圧等厚み方向の力に対して弱く変形し易い。そこで、本発明においては、ニードルパンチやウォータジェットパンチなどといった処理を施した従来の濾材と同等の形態安定性を発揮するものとするため、繊維径３０〜２００ｄｔｅｘの範囲といった太い繊維を２５〜８０重量％の範囲で用いて不織布を構成する。このような構成にすることで、風圧による変形がし難い濾材とすることができる。
【００１３】
そして、本発明においては、不織布を構成する熱融着繊維の融点が他の繊維の融点より２０℃以上低く、かつ、８０〜１７０℃の範囲であることが好ましい。他の繊維との融点の差が２０℃未満であると不織布を製造する際の熱処理温度で他の繊維まで溶融し易くなり、しいては、不織布全体が溶融し、濾材として空気の通過ができないものとなり易い。
【００１４】
また、熱融着繊維は、芯部の成分より融点が低い低融点成分を鞘部に配した芯鞘型複合繊維であるとともに、芯鞘型複合繊維の２０〜６０重量％がその低融点成分でることが好ましい。このような割合の芯鞘型複合繊維を用いることで、濾材の内部で繊維間を均一に接着することが容易になる。
さらに、不織布は熱融着繊維を２０〜７０重量％の範囲で含んでいることが好ましい。２０重量％を下回ると不織布全体を均一接着することが難しくなり、濾材が層間剥離し易くなる。一方、７０重量％を超えると不織布内部で接着部分が多くなりすぎ、繊維の表面積が下がる。その結果圧力損失が上昇し易くなる。
【００１５】
そして、上述の不織布から構成される本発明の濾材は、嵩密度が６〜３０ｋｇ／ｍ３の範囲内であることが好ましい。６ｋｇ／ｍ３未満ということは繊維本数が少ないことを意味し、捕集性能が低くなり易い。また、３０ｋｇ／ｍ３より大きいと捕集性能は高いが圧力損失が高くなり易い。
【００１６】
濾材の厚さは１５〜１００ｍｍの範囲内であることが好ましい。１５ｍｍ未満であると粉塵を抱えきれず、所定の圧力損失までの到達時間である寿命が短いものになり易い。一方、１００ｍｍより厚いと圧力損失が高くなりやすいため好ましくない。
【００１７】
濾材の目付は、１００〜１０００ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましい。１００ｇ／ｍ２未満である場合、繊維本数が少なくなり、捕集性能が低くなり易い。一方、１０００ｇ／ｍ２を越える場合、繊維本数が多くなりすぎ、圧力損失が高いくなり易い。
【００１８】
さらに、濾材には、難燃性能を要求される場合が多く、従来は難燃剤を濾材に塗布し難燃性能を得ていたが、難燃剤にはダイオキシンなどの環境汚染物質が多く発生し易いものがあるので、本発明においては、濾材の構成繊維をいずれもポリエステル系の繊維とすることが好ましい。この結果、ＪＩＳ  Ｌ１０９１Ａ−１法の区分３に合格する濾材とすることができる。
【００１９】
このような本発明の濾材は、上述したように高い捕集性能を発揮しつつも所定の圧力損失までの寿命性能が長く、洗浄再生の際の性能回復性も高いので、たとえば枠体に嵌合構造によって簡単に装着、固定し、圧力損失が上昇した際には洗浄、乾燥することで繰り返し利用することができる。
【実施例】
【００２０】
実施例、比較例で示す特性値の測定方法は次の通りである。
Ａ．圧力損失
ＪＩＳ  Ｂ９９０８記載の試験方法形式３の圧力損失試験で風量５６ｍ３／分のときに測定した差圧とする。
Ｂ．捕集性能
ＪＩＳ  Ｂ９９０８記載の試験方法形式３の粒子捕集率試験で風量５６ｍ３／分で最終圧力損失２４５Ｐａまで負荷したときに測定した粒子捕集率とする。
Ｃ．寿命
ＪＩＳ  Ｂ９９０８記載の試験方法形式３の粉塵保持容量試験で風量５６ｍ３／分で最終圧力損失２４５Ｐａまで負荷したときに測定した粉塵保持容量とする。
Ｄ．難燃性
ＪＩＳ  Ｌ１０９１記載のＡ−１法（４５°ミクロバーナー法）を用い、評価した。なお、難燃性とは、ＪＩＳ  Ｌ１０９１記載のＡ法の区分３に合格するものとする。
Ｅ．洗浄回復性
上記Ａ．圧力損失、Ｂ．捕集性能、Ｃ．寿命の評価を行った後、フィルタ枠体から濾材を取りだし、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムを０．５重量％含む洗浄液の入った超音波洗浄機で洗浄し、乾燥機にて６０℃で８時間乾燥処理した。その後、上記Ａ．圧力損失、Ｂ．捕集性能、Ｃ．寿命の評価と洗浄乾燥を３回繰り返し、３回目の評価の特性値から１回目の評価の特性値を減した値を１回目の評価の特性値で除し、各特性値の変化率を算出した。いずれの特性値の変化率ともにマイナス２０〜プラス２０％のとき○とし、いずれかの特性値の変化率がマイナス４０〜マイナス２０未満、またはプラス２０％超〜プラス４０％のときに△とし、さらにいずれかの特性値の変化率がマイナス４０％未満またはプラス４０％超のとき×として評価した。
Ｆ．絡合度
得られた濾材を厚み方向に中央部で半裁し、その濾材の切断面から無作為に５０箇所選び出し、１００倍に拡大し観察した。繊維束の断面を機械的に絡合された痕跡として１ｃｍ２あたりの個数を数え、それを絡合度とした。
＜実施例１＞
平均繊維長８９ｍｍ、太さ６２．２ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維（融点２７０℃）を３０重量％と、平均繊維長６４ｍｍ、太さ１４．４ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維（融点２７０℃）を４０重量％と、平均繊維長６４ｍｍ、太さ４．４ｄｔｅｘ、芯成分が融点２５５℃のポリエチレンテレフタレート系ポリエステル、鞘成分が融点１５０℃のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート系ポリエステル、かつ、鞘成分のポリマー重量が７０重量％である芯鞘型複合繊維（熱融着繊維）を３０重量％用い、これらを混合した。
【００２１】
次に開綿機とカード機を用いて、ウェブを得、さらにそれらを重ね合わせ、３００ｇ／ｍ２の不織布とし、濾材の厚み方向の中心温度が１５０℃になる温度で３分間熱処理し、厚さ２５ｍｍの濾材を得た。
【００２２】
さらに、得られた濾材を６０８ｍｍ角の正方形に切り出すとともに、１ｍｍアルミニウム板から外寸幅６１０ｍｍ、高さ６１０ｍｍ、奥行き２８ｍｍのフィルタ枠体を作成し、濾材を空気の流入方向に対し、繊維の配向方向が交差するように組込み、濾材が風圧でフィルタ枠体から外れないように濾材の上下流側に直径２ｍｍの針金で作成した押さえ棒をフィルタ枠体の対角線状に設置し、粗塵用フィルタユニットを得た。
【００２３】
得られた粗塵用フィルタユニットの特性値は、圧力損失が６２．１Ｐａ、捕集性能が８４．８％、寿命が４２１ｇ／ユニットであった。また、難燃性に関しては区分３に合格し、問題ないものであった。さらに、洗浄回復性は、圧力損失の変化率がプラス１４．２％、捕集性能の変化率がプラス１０．１％、寿命の変化率がマイナス３．１％であり、○であった。また、絡合度としては、０／ｃｍ２であった。
＜実施例２＞
平均繊維長８９ｍｍ、太さ６２．２ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維（融点２７０℃）を４０重量％と、平均繊維長８９ｍｍ、太さ１００ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維（融点２７０℃）を３０重量％と、平均繊維長５１ｍｍ、太さ１７ｄｔｅｘ、芯成分が融点２５５℃のポリエチレンテレフタレート系ポリエステル、鞘成分が融点１５０℃のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート系ポリエステル、かつ、鞘成分のポリマー重量が７０重量％である芯鞘型複合繊維（熱融着繊維）を３０重量％用いた以外は実施例１と同様にして粗塵用フィルタユニットを得た。
【００２４】
得られた粗塵用フィルタユニットの特性値は、圧力損失が５８．５Ｐａ、捕集性能が８３．５％、寿命が４８３ｇ／ユニットであった。また、難燃性に関しては区分３に合格し、問題ないものであった。さらに、洗浄回復性は、圧力損失の変化率がプラス１０．１％、捕集性能の変化率がプラス１２．７％、寿命の変化率がマイナス６．８％であり、○であった。また、絡合度としては、０／ｃｍ２であった。
＜比較例１＞
平均繊維長６４ｍｍ、太さ１４．４ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート系ポリエステル繊維（融点２７０℃）を７０重量％と、平均繊維長６４ｍｍ、太さ４．４ｄｔｅｘ、芯成分が融点２５５℃のポリエチレンテレフタレート系ポリエステル、鞘成分が融点１５０℃のイソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート系ポリエステル、かつ、鞘成分のポリマー重量が７０重量％である芯鞘型複合繊維（熱融着繊維）を３０重量％用いた以外は実施例１と同様にして粗塵用フィルタユニットを得た。
【００２５】
得られた粗塵用フィルタユニットの特性値は、圧力損失が７２．５Ｐａ、捕集性能が９２．８％、寿命が３５５ｇ／ユニットであった。また、難燃性に関しては区分３に合格し、問題ないものであった。さらに、洗浄回復性は、圧力損失の変化率がプラス６０．４％、捕集性能の変化率がプラス５．８％、寿命の変化率がマイナス２０．８％であり、捕集性能としては○であり、寿命としては△であったが、圧力損失が×の範囲であり、洗浄回復性としては×であった。また、絡合度としては、０／ｃｍ２であった。
＜比較例２＞
実施例２と同様の繊維構成で開綿機とカード機を用いて、不織布を得、さらにそれらを重ね合わせて３００ｇ／ｍ２の濾材とした。
【００２６】
得られた濾材は、針密度２００本／ｃｍ２でニードルパンチ処理を施し繊維を絡合させた後、不織布の厚み方向の中心温度が１５０℃になる温度で３分間熱処理し、厚さ１７ｍｍの濾材を得た。それ以外は実施例１と同様にして粗塵用フィルタユニットを得た。
【００２７】
得られた粗塵用フィルタユニットの特性値は、圧力損失が７８．９Ｐａ、捕集性能が８４．８％、寿命が２８８ｇ／ユニットであった。また、難燃性に関しては区分３に合格し、問題ないものであった。さらに、洗浄回復性は、圧力損失の変化率がプラス８．３％、捕集性能の変化率がプラス１３．６％、寿命の変化率がマイナス１１．２％であり、○であった。また、絡合度としては、２８．５／ｃｍ２であった。
【００２８】
上記結果から明らかなように比較例１の粗塵用フィルタユニットは、実施例１および２の粗塵用フィルタユニットと比較し、捕集性能が高いが、圧力損失が高く、寿命が低く、洗浄回復性が劣ることがわかる。また、比較例２の粗塵用フィルタユニットは、実施例１および２の粗塵用フィルタユニットと比較し、捕集性能と洗浄回復性はほぼ同等であるが、圧力損失が高く、寿命が著しく低く、実際には使用できないことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、ビルや工場の空調用に用いられる空調フィルタシステムの粗塵用フィルタの分野のみならず、は車両塗装ブースのフィルタなどの分野やコピー機などの事務機器や各種測定機器などに用いられる機器用フィルタなどの分野にも適用可能である。