(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルの内表面に沿って被処理空気を流通させるハニカム状空気浄化フィルタにおいて、前記セルの構成材料の少なくとも３０％が、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの両面に、平均孔径が２０μｍ〜１０００μｍである多孔性シートを積層してなる積層体であることを特徴とするハニカム状空気浄化フィルタ。
【請求項２】
フルート部とライナー部から構成されるコルゲートハニカム状空気清浄フィルターにおいて、前記フルート部又は前記ライナー部の少なくとも一方が、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの両面に、平均孔径が２０μｍ〜１０００μｍである多孔性シートを積層してなる積層体であることを特徴とするコルゲートハニカム状空気浄化フィルタ。
【請求項３】
前記多孔性シートの少なくとも一方が熱融着性繊維からなる不織布であることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム状空気浄化フィルタ。
【請求項４】
前記多孔性シートの少なくとも一方がエレクトレット化されてなる不織布であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のハニカム状空気浄化フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハニカム状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。
しかし、エレクトレット化された高分子フィルムでは、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、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。
【０００４】
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。
【０００５】
上記で説明した通り、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有効に利用し得るフィルタは、得られていないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、空気中の浮遊粉塵の除去において、低い圧力損失で、高い捕集効率を持つフィルターを提供することを目的とするものである。
【０００７】
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、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの両面に、平均孔径が２０μｍ〜１０００μｍである多孔性シートを積層した積層体とすることにより、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を上昇を抑えることが可能となることを見出した。
【０００８】
さらに、上記のフィルム解繊糸シートの全面に亘って、その両面を上記の多孔性シートで積層しなくても、ハニカムの１つのセル当たり、上記のフィルム解繊糸シートの少なくとも３０％に対して、上記の多孔性シートを積層することにより、ほぼ上記と同様の効果を得ることが可能となること見出した。
【０００９】
即ち、例えば、コルゲートハニカムとする場合、上記の積層体を、フルートあるいはライナーの少なくとも一方に使用することにより、フィルム解繊糸シートのケバ立ちを抑えた低い圧力損失、高い捕集効率のフィルターが得られることを見い出した。
【００１０】
また、かような多孔性シートとして、熱融着性繊維からなる不織布を用いて積層一体化することにより、さらに積層体の薄層化や剥離性が向上し、かような多孔性シートとして、エレクトレット化された不織布を用いることにより、より塵埃の捕集効率が向上することを見出した。
【００１１】
本発明は上記の知見を基に、さらに重ねて検討して、完成したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、セルの内表面に沿って被処理空気を流通させるハニカム状空気浄化フィルタにおいて、前記セルの構成材料の少なくとも３０％が、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの両面に、平均孔径が２０μｍ〜１０００μｍである多孔性シートを積層してなる積層体であるハニカム状空気浄化フィルタを提供するものである。
【００１３】
また、本発明は、フルート部とライナー部から構成されるコルゲートハニカム状空気清浄フィルターにおいて、前記フルート部又は前記ライナー部の少なくとも一方が、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの両面に、平均孔径が２０μｍ〜１０００μｍである多孔性シートを積層してなる積層体であるコルゲートハニカム状空気浄化フィルタを提供するものである。
【００１４】
本発明の好ましい実施態様は、前記多孔性シートの少なくとも一方が熱融着性繊維からなる不織布であるハニカム状空気浄化フィルタである。
【００１５】
本発明の好ましい実施態様は、前記多孔性シートの少なくとも一方がエレクトレット化されてなる不織布であるハニカム状空気浄化フィルタである。
【００１６】
【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は、前記セルの構成材料の少なくとも３０％が、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの両面に、平均孔径が２０μｍ〜１０００μｍである多孔性シートを積層してなる積層体であることが必要である。
【００１７】
また、本発明のハニカム状空気浄化フィルタは、フルート部とライナー部から構成されるコルゲートハニカム状空気清浄フィルターにおいて、フルート部あるいはライナー部の少なくとも一方が、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの両面に、平均孔径が２０μｍ〜１０００μｍである多孔性シートを積層してなる積層体であることが必要である。
【００１８】
上記の構成することにより、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの高い集塵効率を保持し得ると共に、ケバ立ちを抑えて圧力損失を低く抑え得るためである。
【００１９】
なお、上記の平均孔径とは、ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−８６に基づきバブルポイント法により算出された値である。
【００２０】
本発明のハニカム状空気浄化フィルタに用いられる積層体は、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートの両面に、多孔性シートを積層・一体化されたものであり、該積層体中のフィルム解繊糸シートの目付は５〜５０ｇ／ｍ2 であれば好ましく、より好ましくは１０〜３０ｇ／ｍ2 である。５ｇ／ｍ2 以下では、捕集効率が減少し好ましくなく、５０ｇ／ｍ2 以上では、薄層化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。
【００２１】
本発明のハニカム状空気浄化フィルタ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、ポリー４−メチル−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、ポリサルホン等が挙げられる。
【００２２】
本発明のハニカム状空気浄化フィルタ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。
【００２３】
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５０〜１００ｍｍ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。
【００２４】
本発明のハニカム状空気浄化フィルタに用いられる多孔性シートの平均孔径は、２０μｍ〜１０００μｍであることが必要である。平均孔径が２０μｍ未満である場合には、積層体においてエレクトレット化されたフィルム解繊糸の静電気力がシート表面にまで及ばず好ましくなく、１０００μｍを越える場合には、フィルム解繊糸のケバ立ちが大きくなり好ましくない。
【００２５】
本発明のハニカム状空気浄化フィルタに用いられる多孔性シートの目付重量は、好ましくは２〜５０ｇ／ｍ2 、より好ましくは５〜３０ｇ／ｍ2 である。２ｇ／ｍ2 以下では、フィルム解繊糸シートのケバ立ちが露出してしまい好ましくなく、５０ｇ／ｍ2 以上では、フィルム解繊糸シートの捕集効果が及ばなくなり好ましくない。
【００２６】
本発明のハニカム状空気浄化フィルタに用いられる多孔性シートの形態としては、不織布、織布、ネット、多孔性フィルムなどが好適に使用される。
【００２７】
本発明のハニカム状空気浄化フィルタに用いられる多孔性シートの材料は、特に限定されるものではないが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ポリスルフォン、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化ビニリデン等の合成樹脂や、ガラス、カーボン、メタル等の無機物の単独あるいは混合したものが使用できる。
【００２８】
本発明のハニカム状空気浄化フィルタに用いられる多孔性シートは、熱融着性繊維からなる不織布であればより好ましい。融着点以上で薄層化を実施した時の厚みの減少が大きく、また積層シートが剥離しにくいからである。
【００２９】
上記の熱融着性繊維としては、例えばポリエチレンやポリプロピレン等のα−オレフィン系、エチレン−酢酸ビニル共重合系、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル系、ナイロンや芳香族ポリアミド等のポリアミド系等、公知の熱可塑性ポリマーから製造される繊維が好適に用いられる。これらのうちの一種類の繊維のみ、あるいは低融点の熱融着性繊維と高融点の熱融着性繊維の２種以上を混合して用いても良く、さらには融点の異なる繊維を複合化したいわゆる複合繊維タイプ等を使用してもよい。
【００３０】
本発明のハニカム状空気浄化フィルタに用いられる多孔性シートは、エレクトレット化された不織布であればより好ましい。捕集効率を高める効果があるからである。
【００３１】
上記のエレクトレット化された不織布は、特に限定されるものではないが、例えば、熱可塑性樹脂を用いたスパンボンド法不織布等が挙げられる。
【００３２】
本発明において、エレクトレット化されたフィルム解繊糸シートと多孔性シートの積層方法は、特に限定されるものではないが、例えばニードルパンチ、熱圧着等、種々の方法が利用できる。
【００３３】
本発明において、積層体を薄層化するための装置は、例えば、カレンダー装置、エンボス装置等が挙げられ、薄層化を効果的に行うためにローラーは加熱されていることが好ましい。加熱温度は、フィルム解繊糸、多孔性シートの融点以下であって、好ましくは８０℃〜１４０℃、より好ましくは１００℃〜１２０℃である。８０℃以下であると、厚み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が生じ好ましくない。薄層化後の積層体の厚みは、０．５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．３ｍｍ以下である。
【００３４】
本発明において、積層体をハニカム状に成型する方法は、例えば、前記積層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。
【００３５】
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。
【００３６】
（実施例１）
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 ）の両面にポリプロピレンのスパンボンド不織布（繊維径２４．７μｍ、目付重量１５ｇ／ｍ2 、厚み０．１３ｍｍ、平均孔径１００μｍ）を積層したものを、１００℃に設定した熱カレンダーロールに供給して薄層化し、厚さ０．３５ｍｍの積層シートを得た。この積層シートをフルート部とし、ライナー部としてポリエチレンテレフタレートのスパンボンド不織布（目付重量５０ｇ／ｍ2 、厚み０．３５ｍｍ）を用いて、波ピッチ約４．１ｍｍ、波高さ約２．６ｍｍ、セル構成材料の６２％が前記積層シートからなる高さ４５ｍｍ、横幅２７３ｍｍ、層長５ｍｍのハニカム状フィルターを作成した。
【００３７】
（実施例２）
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 ）の両面にポリエチレンと共重合ポリエステルからなる熱融着繊維（厚み０．４ｍｍ、目付１０ｇ／ｍ2 、平均孔径３００μｍ）を積層したものを、１２０℃に設定した熱カレンダーロールに供給して薄層化し、厚さ０．３０ｍｍの積層シートを得た。この積層シートをフルート部として使用した以外は、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。
【００３８】
（実施例３）
実施例１のポリプロピレンのスパンボンド不織布としてエレクトレット化されたものを使用した以外は、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。
【００３９】
（比較例１）
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 ）の両面にポリプロピレンのスパンボンド不織布（繊維径２４．７μｍ、目付重量１５ｇ／ｍ2 、厚み０．１３ｍｍ、平均孔径１００μｍ）を積層したものを１００℃に設定した熱カレンダーロールに供給して薄層化し、厚さ０．３５ｍｍの積層シートを得た。これをライナー部の二分の一に使用し、残り二分の一のライナー部とフルート部としてポリエチレンテレフタレートのスパンボンド不織布（目付重量５０ｇ／ｍ2 、厚み０．３ｍｍ）を用いて、波ピッチ約４．１ｍｍ、波高さ約２．５ｍｍ、ハニカムセル構成材料の１９％が前記積層シートからなる高さ４５ｍｍ、横幅２７３ｍｍ、層長５ｍｍのハニカム状フィルターを作成した。
【００４０】
（比較例２）
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 ）の片面にポリプロピレンのスパンボンド不織布（繊維径２４．７μｍ、目付重量１５ｇ／ｍ2 、厚み０．１３ｍｍ、平均孔径１００μｍ）を積層したものを１００℃に設定した熱カレンダーロールに供給して薄層化し、厚さ０．３０ｍｍの積層シートを得た。これをフルート部とし、ライナー部としてポリエチレンテレフタレートのスパンボンド不織布（目付重量５０ｇ／ｍ2 、厚み０．３ｍｍ）を用いて、波ピッチ約４．１ｍｍ、波高さ約２．５ｍｍ、ハニカムセル構成材料の６２％が前記積層シートからなる高さ４５ｍｍ、横幅２７３ｍｍ、層長５ｍｍのハニカム状フィルターを作成した。
【００４１】
（比較例３）
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 ）の片面にポリプロピレンのスパンボンド不織布（繊維径２４．７μｍ、目付重量１５ｇ／ｍ2 、厚み０．１３ｍｍ、平均孔径１００μｍ）を積層したもの（厚み０．８ｍｍ）をフルート部とし、ライナー部としてポリエチレンテレフタレートのスパンボンド不織布（目付重量５０ｇ／ｍ2 、厚み０．３ｍｍ）を用いて、波ピッチ約４．１ｍｍ、波高さ約２．５ｍｍ、ハニカムセル構成材料の６２％が前記積層シートのハニカムセルからなる高さ４５ｍｍ、横幅２７３ｍｍ、層長５ｍｍのハニカム状フィルターを作成した。
【００４２】
（比較例４）
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 ）の片面にエレクトレット化されたポリプロピレンのメルトブローン法不織布（繊維径４．０μｍ、目付重量２０ｇ／ｍ2 、厚み０．３ｍｍ、平均孔径１０μｍ）を積層したものを１００℃に設定した熱カレンダーロールに供給して薄層化し、厚さ０．４５ｍｍの積層シートを得た。この積層シートをフルート部とし、ライナー部としてポリエチレンテレフタレートのスパンボンド不織布（目付重量５０ｇ／ｍ2 、厚み０．３ｍｍ）を用いて、波ピッチ約４．１ｍｍ、波高さ約２．５ｍｍ、ハニカムセル構成材料の６２％が前記積層シートのハニカムセルからなる高さ４５ｍｍ、横幅２７３ｍｍ、層長５ｍｍのハニカム状フィルターを作成した。
【００４３】
１．粉塵捕集効率
空気清浄フィルターを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）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。
タバコ煙残存率（％）＝（７０分後の粒子濃度（ｍｇ／ｍ3 ）／５）×１００
【００４４】
２．圧力損失
空気清浄フィルターを一辺が６８ｍｍの正方形に切断して、１辺６８ｍｍの正方形断面の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。
【００４５】
【表１】
0004123392.tif 000002
【００４６】
表１に示されるように実施例１〜３の空気清浄フィルターは、低圧力損失ながらも優れた粉塵捕集性能示した。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の両面に多孔性シートを積層してなる積層体が、ハニカムセル構成材料の１９％にしか用いられていないため粉塵捕集効率が低く、比較例２では、多孔性シートをフィルム解繊糸の片面にしか積層されていないので、ケバ立ちが多く圧力損失が大きい。比較例３ではケバ立ちは少ないが、薄層化されていないため、圧力損失が大きい。また、比較例４においては、多孔性シートの平均孔径が小さいため、フィルム解繊糸の静電気の効果が有効に利用されておらず、粉塵捕集効率が良好でない。
【００４７】
【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、ケバ立ち、厚みを抑えた圧力損失の非常に小さい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である。
【図３】  除塵性能の測定装置を示す図である。
【符号の説明】
１  フルート部
２  ライナー部
３  空気清浄フィルター
４  ２．７ｍ３アクリル樹脂製ケース
５  空気清浄機
ｔ  層長
【図１】
0004123392.tif 000003
【図２】
0004123392.tif 000004
【図３】
0004123392.tif 000005