(57)【要約】【課題】低通気抵抗、高捕集効率、高ダスト保持量のエレクトレット濾材を提供する。【解決手段】上流側に位置するポリエステル繊維サーマルボンド不織布からなる密度が０．０３ｇ／ｃｃ〜０．２５ｇ／ｃｃの熱融着繊維層と下流側に位置する摩擦帯電濾材からなる密度が０．０３ｇ／ｃｃ〜０．０９ｇ／ｃｃのエレクトレット層で構成されていることを特徴とするエレクトレット濾材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側に位置するポリエステル繊維サーマルボンド不織布からなる密度が０．０３ｇ／ｃｃ〜０．２５ｇ／ｃｃの熱融着繊維層と下流側に位置する摩擦帯電濾材からなる密度が０．０３ｇ／ｃｃ〜０．０９ｇ／ｃｃのエレクトレット層で構成されていることを特徴とするエレクトレット濾材。
【請求項２】
前記熱融着繊維層の密度に勾配があり、上流側が粗、下流側が密となっている請求項１に記載のエレクトレット濾材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の濾材にプリーツ加工を施し、枠体に保持してな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、気体中の微粒子の捕捉に用いられる高捕集効率、低通気抵抗、長寿命で易プリーツ性を有するエレクトレット濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、平板で取り扱いが容易でさらにはプリーツ加工が可能な剛性を持ち、低通気抵抗で高捕集効率なエレクトレット濾材が種々提案されている。例えば、ポリプロピレンフィルムをエレクトレット化し、ついで開繊カッターで等で微細に割繊して得たエレクトレット化フィルムスプリット繊維と補強ネットを積層した濾材が開示されている（例えば、特許文献１、２）。これらの濾材では、電荷密度の高いエレクトレットフィルムを用いているので、捕集効率は高いが、エレクトレット繊維がフィルムを割繊した形状である為、フィルム繊維同士の重なり部分が生じ、繊維の有効濾過面積および粉塵保持空間が十分でなかった。さらに、特許文献２では熱融着により毛羽立ちや脱落、層間剥離を防止しているが、熱融着時の熱によりエレクレット性能の劣化が生じ、捕集効率が低下するという問題があった。
【０００３】
また、フィルムスプリット繊維を使用した以外の高帯電濾材として、摩擦帯電濾材とネットとの積層濾材が開示されている（例えば、特許文献３、４）。これらの濾材は、繊維同士の重なりは無いと考えられるが、濾材表面の毛羽立ちや厚み制御、層間剥離について検討されておらず、濾材としてのハンドリング性に問題があるばかりか、プリーツ加工時の加工性、厚みや毛羽立ちによる構造圧損が大きいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平７−５０４１２１号公報
【特許文献２】特開２００３−４７８１１号公報
【特許文献３】特表２０００−５０４９９２号公報
【特許文献４】特開２００５−２９６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、低通気抵抗で高い粒子捕集効率を発現し、ダスト負荷時の圧損上昇が緩やかで、プリーツ加工性に優れユニット加工時の通気抵抗、ダスト保持性に優れたエレクトレット濾材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のとおりである。
１．上流側に位置するポリエステル繊維サーマルボンド不織布からなる密度が０．０３ｇ／ｃｃ〜０．２５ｇ／ｃｃの熱融着繊維層と下流側に位置する摩擦帯電濾材からなる密度が０．０３ｇ／ｃｃ〜０．０９ｇ／ｃｃのエレクトレット層で構成されていることを特徴とするエレクトレット濾材。
２．前記熱融着繊維層の密度に勾配があり、上流側が粗、下流側が密となっている上記１に記載のエレクトレット濾材。
３．上記１または２に記載の濾材にプリーツ加工を施し、枠体に保持してなるフィルタユニット。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明のエレクトレット濾材は、上流側に位置するポリエステル繊維からなる熱融着繊維層と、下流側に位置する摩擦帯電濾材よりなるエレクトレット層で構成される。
【０００８】
熱融着繊維層は、ポリエステル繊維からなるサーマルボンド不織布であり、濾材に剛性を付与し、形状保持性を向上させる。ポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂を使用した単成分繊維または芯鞘状に複合した複合繊維を用いることができる。ポリエステル繊維を使用するのはエレクトレット層を構成する繊維にも使用されているため、親和性が良いという利点があるからである。
【０００９】
熱融着繊維層の密度は、０．０２ｇ／ｃｃ〜０．２５ｇ／ｃｃであり、好ましくは０．０３ｇ／ｃｃ〜０．２ｇ／ｃｃである。密度がこの範囲であると、熱融着繊維層は、濾材に剛性を付与し、粉塵保持空間を十分に確保することが出来るからである。密度が０．０２ｇ／ｃｃより小さいと、剛性が不足するために、シートとして取り扱うのが困難である。密度が０．２５ｇ／ｃｃを超えると、濾材の通気抵抗が高くなり、粉塵保持空間が十分でなくなるため、ダスト負荷時の通気抵抗上昇が早くなる。
【００１０】
熱融着繊維層の密度は、上流側が粗、下流側が密の勾配を有することが好ましい。密度勾配を有することにより、大きな捕集物は上流側にて捕捉され、小さな捕集物は下流側にて捕集されることになり、ダスト負荷時の圧損上昇を抑制する作用がある。また、熱融着繊維層の下流側であるエレクトレット層との境界側の密度が高いことにより、エレクトレット層と一体化した際に、接着がより強固なものとなる。
【００１１】
密度勾配を有する熱融着繊維層は、例えばエアースルー方式のサーマルボンド法により得ることが出来る。カード機等で形成されたフリースをネット上に乗せて搬送し、フリースに熱風を通過させて融着させる方法であり、熱風の上流側を粗な構造に、下流側（ネット側）を密な構造にすることで、密度勾配を有するサーマルボンド不織布が得られる。
【００１２】
エレクトレット層は、ポリエステル系繊維を少なくとも２０質量％とポリオレフィン系繊維を少なくとも３０質量％含み、摩擦によりエレクトレット化された摩擦帯電濾材からなり、該摩擦帯電濾材中にリン原子および／またはイオウ原子が３００ｐｐｍ以上含有されていることが好ましい。これらリン原子および／またはイオウ原子は、ホスフィン酸化合物および／またはスルホン酸化合物としてポリエステル分子鎖と共重合して存在していることが好ましい。このような摩擦帯電濾材は、例えば特開２００５−２９６８２５号公報に開示されているような公知の方法にて作成することができ、難燃性と濾過性能に優れている。
【００１３】
エレクトレット層の密度は、０．０３ｇ／ｃｃ〜０．０９ｇ／ｃｃである。密度が０．０３ｇ／ｃｃよりも低い場合は、ろ材の厚みが大きくなり、ユニット形状に加工した際に構造抵抗が大きくなる。密度が０．０９ｇ／ｃｃよりも高い場合は、熱融着繊維層と積層した際に、エレクトレット層の繊維がより多く熱融着繊維層の繊維と密着することとなる。その結果、熱融着繊維層の繊維と密着した状態のエレクトレット層の繊維は、実質的に集塵に寄与しないため、フィルター性能の低下を招く。
【００１４】
上流側の熱融着繊維層と下流側のエレクトレット層の積層方法は、単に積層するのみでもよく、その場合でも互いの繊維が交絡することによりある程度の接着力を得られる。また、ニードルパンチ加工等により、各層を交絡させて積層しても良い。必要に応じて、熱可塑性樹脂等の接着成分を使用して接着しても良い。例えば、オレフィン系やゴム系の熱可塑性樹脂を加熱し、熱融着繊維層に塗布した後、エレクトレット層と張り合わせる方法で接着しても良い。この方法は、接着時の圧力や熱による負荷が低く、熱融着繊維層の密度低下やエレクトレット層の性能低下を低く抑えることができる。
【００１５】
本発明のエレクトレット濾材は、補強用として熱融着繊維層を含んでいるので容易にプリーツ加工してフィルタユニットとして使用することができる。プリーツ加工を施すことにより、同じ通風開口部でも濾過面積を大幅に増大することができ、フィルタの捕集効率の向上と低圧損化、およびダスト負荷時の圧損上昇の抑制が可能である。
【実施例】
【００１６】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００１７】
（濾材厚み、密度）
濾材の厚みは荷重７ｇ/ｃｍ２のシックネスゲージにて測定した。測定した濾材の厚みの値および濾材１ｍ２サンプルの重量の測定値より、ろ材の密度を算出した。
【００１８】
（通気抵抗）
濾材を内径５０ｍｍφ（断面積０．００２ｍ２）のダクト内に設置し、空気濾過速度が１０ｃｍ／秒になるよう大気を通気させ、濾材上流、下流の静圧差を差圧計にて読み取り、通気抵抗とした。
【００１９】
（粒子捕集効率）
濾材を内径５０ｍｍφ（断面積０．００２ｍ２）のダクト内に設置し、空気濾過速度が１０ｃｍ／秒になるよう大気を通気させ、濾材上流、下流の大気塵に含まれる０．３〜０．５μｍ粒子の個数濃度をパーティクルカウンター（例：ＲＩＯＮ  ＫＣ−０１Ａ）にて計測し、次式にて粒子捕集効率を算出した。
粒子捕集効率（％）＝［１−（下流側濃度／上流側濃度）］×１００
【００２０】
（ダスト保持量）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が５０ｃｍ／秒になるよう大気を通気させ、濾材上流側から、ＪＩＳ１５種粉塵を７０ｍｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａ上昇するまで粉塵を負荷した。この時の濾材単位面積あたりのダスト捕集量をダスト保持量とした。
【００２１】
（プリーツ加工性）
エレクトレット濾材をプリーツ加工し、加工性を確認して○、△、×の３段階で評価した。剛性が高いほど、プリーツ加工性は良くなる傾向にある。
○：プリーツ加工性が良好であり、加工後も折りぐせが付いて折りたたみ構造を維持している。
△：プリーツ加工は実施できるが、折りぐせが付きにくい、または、折りぐせが付いてもプリーツの山形状が広がり、形状の保持性が不十分である。（○と×の中間の評価）
×：折りぐせが付かない、または折りぐせが付いても、ろ材の剛性が低く、プリーツ形状を保持しない。
【００２２】
［実施例１］
リンを含有する難燃性の円形断面ポリエステル繊維（繊度：１．７ｄｔｅｘ、繊維長：４４ｍｍ）と円形断面ポリプロピレン繊維（繊度：２．２ｄｔｅｘ、繊維長：５１ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングして得られた目付２５ｇ／ｍ２の混繊ウェブを、スパンボンド不織布（素材：ポリプロピレン、繊度：５ｄｔｅｘ、目付：１５ｇ／ｍ２）上に乗せて搬送し、ニードルパンチ加工により帯電加工を施してエレクトレット層を得た。
カード機によりポリエステル短繊維Ａ（繊度：４．４ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１５０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｂ（繊度：２２ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１９０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｃ（繊度：１７ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：レギュラーポリエステル１００％）をポリエステル短繊維Ａ：Ｂ：Ｃを重量比３：１４：３で混綿しフリースを形成し、熱ロールにて繊維同士を融着させることにより、目付６５ｇ／ｍ２のサーマルボンド不織布を作成し、密度０．０４ｇ／ｃｃの熱融着繊維層を得た。
得られたエレクトレット層と熱融着繊維層を積層して、エレクトレット濾材を作成した。積層は、ゴム系の熱可塑性樹脂を加熱し、熱融着繊維層の密面に吹き付け塗布した後、エレクトレット層のスパンボンド不織布側ではない面と張り合わせる方法で実施した。
【００２３】
［実施例２］
リンを含有する難燃性の円形断面ポリエステル繊維（繊度：１．７ｄｔｅｘ、繊維長：４４ｍｍ）と円形断面ポリプロピレン繊維（繊度：２．２ｄｔｅｘ、繊維長：５１ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングして得られた目付２５ｇ／ｍ２の混繊ウェブを、スパンボンド不織布（素材：ポリプロピレン、繊度：５ｄｔｅｘ、目付：１５ｇ／ｍ２）上に乗せて搬送し、ニードルパンチ加工により帯電加工を施してエレクトレット層を得た。
カード機によりポリエステル短繊維Ａ（繊度：４．４ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１５０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｂ（繊度：２２ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１９０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｃ（繊度：１７ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：レギュラーポリエステル１００％）をポリエステル短繊維Ａ：Ｂ：Ｃを重量比３：１４：３で混綿しフリースを形成し、熱ロールにて繊維同士を融着させることにより、目付６５ｇ／ｍ２のサーマルボンド不織布を作成し、密度０．２ｇ／ｃｃの熱融着繊維層を得た。
得られたエレクトレット層と熱融着繊維層を積層して、エレクトレット濾材を作成した。積層は、ゴム系の熱可塑性樹脂を加熱し、熱融着繊維層の密面に吹き付け塗布した後、エレクトレット層のスパンボンド不織布側ではない面と張り合わせる方法で実施した。
【００２４】
［実施例３］
リンを含有する難燃性の円形断面ポリエステル繊維（繊度：１．７ｄｔｅｘ、繊維長：４４ｍｍ）と円形断面ポリプロピレン繊維（繊度：２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングして得られた目付２５ｇ／ｍ２の混繊ウェブを、スパンボンド不織布（素材：ポリプロピレン、繊度：５ｄｔｅｘ、目付：１５ｇ／ｍ２）上に乗せて搬送し、ニードルパンチ加工により帯電加工をを施してエレクトレット層を得た。
カード機によりポリエステル短繊維Ａ（繊度：４．４ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１５０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｂ（繊度：２２ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１９０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｃ（繊度：１７ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：レギュラーポリエステル１００％）をポリエステル短繊維Ａ：Ｂ：Ｃを重量比３：１４：３で混綿しフリースを形成し、エアースルー方式にて繊維同士を融着させることにより、目付６５ｇ／ｍ２のサーマルボンド不織布を作成し、密度０．０４ｇ／ｃｃの熱融着繊維層を得た。
得られたエレクトレット層と熱融着繊維層を積層して、エレクトレット濾材を作成した。積層は、ゴム系の熱可塑性樹脂を加熱し、熱融着繊維層の密面に吹き付け塗布した後、エレクトレット層のスパンボンド不織布側ではない面と張り合わせる方法で実施した。
【００２５】
［比較例１］
リンを含有する難燃性の円形断面ポリエステル繊維（繊度：１．７ｄｔｅｘ、繊維長：４４ｍｍ）と円形断面ポリプロピレン繊維（繊度：２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングして得られた目付２５ｇ／ｍ２の混繊ウェブを、スパンボンド不織布（素材：ポリプロピレン、繊度：５ｄｔｅｘ、目付：１５ｇ／ｍ２）上に乗せて搬送し、ニードルパンチ加工により帯電加工を施してエレクトレット層を得た。
カード機によりポリエステル短繊維Ａ（繊度：４．４ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１５０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｂ（繊度：２２ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１９０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｃ（繊度：１７ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：レギュラーポリエステル１００％）をポリエステル短繊維Ａ：Ｂ：Ｃを重量比３：１４：３で混綿しフリースを形成し、熱ロールにて繊維同士を融着させることにより、目付６５ｇ／ｍ２のサーマルボンド不織布を作成し、密度０．０１ｇ／ｃｃの熱融着繊維層を得た。
得られたエレクトレット層と熱融着繊維層を積層して、エレクトレット濾材を作成した。積層は、ゴム系の熱可塑性樹脂を加熱し、熱融着繊維層の密面に吹き付け塗布した後、エレクトレット層のスパンボンド不織布側ではない面と張り合わせる方法で実施した。
【００２６】
［比較例２］
リンを含有する難燃性の円形断面ポリエステル繊維（繊度：１．７ｄｔｅｘ、繊維長：４４ｍｍ）と円形断面ポリプロピレン繊維（繊度：２．２ｄｔｅｘ、繊維長：５１ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングして得られた目付２５ｇ／ｍ２の混繊ウェブを、スパンボンド不織布（素材：ポリプロピレン、繊度：５ｄｔｅｘ、目付：１５ｇ／ｍ２）上に乗せて搬送し、ニードルパンチ加工により帯電加工を施してエレクトレット層を得た。
カード機によりポリエステル短繊維Ａ（繊度：４．４ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１５０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｂ（繊度：２２ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１９０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｃ（繊度：１７ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：レギュラーポリエステル１００％）をポリエステル短繊維Ａ：Ｂ：Ｃを重量比３：１４：３で混綿しフリースを形成し、熱ロールにて繊維同士を融着させることにより、目付６５ｇ／ｍ２のサーマルボンド不織布を作成し、密度０．５ｇ／ｃｃの熱融着繊維層を得た。
得られたエレクトレット層と熱融着繊維層を積層して、エレクトレット濾材を作成した。積層は、ゴム系の熱可塑性樹脂を加熱し、熱融着繊維層の密面に吹き付け塗布した後、エレクトレット層のスパンボンド不織布側ではない面と張り合わせる方法で実施した。
【００２７】
［比較例３］
リンを含有する難燃性の円形断面ポリエステル繊維（繊度：１．７ｄｔｅｘ、繊維長：４４ｍｍ）と円形断面ポリプロピレン繊維（繊度：２．２ｄｔｅｘ、繊維長：５１ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングして得られた目付２５ｇ／ｍ２の混繊ウェブを、スパンボンド不織布（素材：ポリプロピレン、繊度：５ｄｔｅｘ、目付：１５ｇ／ｍ２）上に乗せて搬送し、ニードルパンチ加工により帯電加工を施してエレクトレット層を作成した。
このエレクトレット層にホットメルト樹脂を吹き付け、ポリプロピレン製ネット（繊度：１４４４ｄｔｅｘ、目開き：３ｍｍ×５ｍｍ、目付：５５ｇ／ｍ2）を積層してエレクトレット濾材を作成した。
【００２８】
［比較例４］
リンを含有する難燃性の円形断面ポリエステル繊維（繊度：１．７ｄｔｅｘ、繊維長：４４ｍｍ）と円形断面ポリプロピレン繊維（繊度：２．２ｄｔｅｘ、繊維長：５１ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングして得られた目付２５ｇ／ｍ２の混繊ウェブを、スパンボンド不織布（素材：ポリプロピレン、繊度：５ｄｔｅｘ、目付：１５ｇ／ｍ２）上に乗せて搬送し、ニードルパンチ加工により帯電加工を施してエレクトレット層を得た。
カード機によりポリエステル短繊維Ａ（繊度：４．４ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１５０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｂ（繊度：２２ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：芯鞘構造（芯部：レギュラーポリエステル、鞘部：低融点（１９０℃）ポリエステル））、ポリエステル短繊維Ｃ（繊度：１７ｄｔｅｘ、繊維長：５１〜７６ｍｍ、繊維構造：レギュラーポリエステル１００％）をポリエステル短繊維Ａ：Ｂ：Ｃを重量比３：１４：３で混綿しフリースを形成し、熱ロールにて繊維同士を融着させることにより、目付６５ｇ／ｍ２のサーマルボンド不織布を作成し、密度０．０４ｇ／ｃｃの熱融着繊維層を得た。
得られたエレクトレット層と熱融着繊維層を積層して、エレクトレット濾材を作成した。積層は、ゴム系の熱可塑性樹脂を加熱し、熱融着繊維層の密面に吹き付け塗布した後、エレクトレット層のスパンボンド不織布側ではない面と張り合わせる方法で実施した。
【００２９】
実施例および比較例の濾材の評価結果を表１に示す。実施例の濾材では低通気抵抗、高捕集効率、高ダスト保持量であった。一方、比較例１では、熱融着繊維層の密度が小さいため、捕集効率が低かった。また、剛性が低いためプリーツ形状のフィルタに加工することが困難であった。比較例２では、熱融着繊維層の密度が大きく、通気抵抗が高くなり、ダスト保持量も低下していた。比較例３では、熱融着繊維層がないために、ダスト保持量と剛性が低下していた。比較例４では、エレクトレット層の密度が大きく、捕集効率の割りに通気抵抗が高く、ダスト保持量も低い。                
【００３０】
【表１】
2016055224.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のエレクトレット濾材は、低通気抵抗、高捕集効率、高ダスト保持量であり、プリーツ形状のフィルタユニットでも高性能を発揮できる。また、加工時の樹脂脱落や揮発性有機化合物の発生もなく安心して使用でき、環境汚染の少ないエレクトレット濾材として産業上有用である。