JP2004082109A

JP2004082109A - Air filtering filter medium

Info

Publication number: JP2004082109A
Application number: JP2003180776A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Togashi; 富樫　良一; Fumiya Tachika; 田近　文也; Yuko Baba; 馬場　夕子; Yuichiro Hayashi; 林　祐一郎
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-03-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air filtering filter medium which has a low pressure loss, excellent dust collecting efficiency and excellent heat resistance. <P>SOLUTION: This air filtering filter medium has a layered structure formed by bonding an aggregate sheet having at least 250 mg bending resistance at 65°C to an electret melt blown nonwoven sheet having at least 0.1 Pa<SP>-1</SP>of QF value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用や家庭用のエアフィルタ、特に車載用エアフィルタに好適に用いることができるエアフィルタ濾材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に搭載される車載用エアフィルタは、比較的大きな粉塵、花粉、たばこ煙等を捕集する必要があることから、従来、濾材として、短繊維不織布シートやエレクトレット化メルトブロー不織布シートが多く用いられている（たとえば、特許文献１参照）。しかしながら、短繊維不織布シート濾材は、通気抵抗が高い割には捕集効率が低い。エレクトレット化メルトブロー不織布シート濾材は、短繊維不織布シート濾材にくらべると圧力損失が低く、捕集効率も高いものの、捕集効率はなお十分であるとはいえない。
【０００３】
一方、車載用エアフィルタには、比較的大きな粉塵、花粉、たばこ煙等を捕集できることに加え、高風量、低圧力損失、高捕集効率が得られること、濾材によるダストの保持量が高いこと、濾材の量が少ないこと（フィルタ容積が小さいこと）、炎天下に放置され、高温になった車内でも、濾材の変形による圧力損失の上昇や、枠体からの濾材のはがれや、臭気の発生のないこと等が特に要求されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１６１２０９号公報（表１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した事情に鑑み、圧力損失が低いうえに捕集効率に優れ、また、耐熱性にも優れた、特に車載用エアフィルタに好適に用いることができるエアフィルタ濾材を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、ＱＦ値が少なくとも０．１Ｐａ^−１であるエレクトレット化不織布シートと、６５℃における剛軟度が少なくとも２５０ｍｇである骨材シートとの層状構成を有するエアフィルタ濾材を特徴とするものである。ここで、ＱＦ値は、次式によって求める。
【０００７】
ＱＦ値＝−ｌｎ（Ｔ）／ε
ただし、Ｔは６．５ｍ／分の貫通風速下における０．３μｍ大気塵粒子の透過の程度を表すものであり、次式によって求める。
【０００８】
Ｔ＝１−Ｃ
上式において、Ｃは粒子の捕集の程度を表すものであり、６．５ｍ／分の貫通風速下における濾材の上流側の粒子濃度Ｃｉ（個／ｍｌ）と、下流側の粒子濃度Ｃｏ（個／ｍｌ）とから、式、
Ｃ＝１−（Ｃｏ／Ｃｉ）
によって求める。εは圧力損失（Ｐａ）であり、６．５ｍ／分の貫通風速下における濾材の上流側と下流側の圧力差をマノメータで測定して求める。また、剛軟度はＪＩＳ　Ｌ　１０８５「不織布しん地試験方法」に規定されるガーレ法によって求める。
【０００９】
上記において、エレクトレット化不織布シートは、たとえばエレクトレット化メルトブロー不織布シートのようなものである。そのようなメルトブロー不織布シートは、３％伸張時の強さが１×１０^５〜３５×１０^５の範囲内にあるものであるのが好ましい。ここで、３％伸張時の強さは、次のように定義される。
【００１０】
すなわち、濾材から長さ１０ｃｍ、幅５ｃｍの試験片を切り出し、この試験片について引張速度１０ｃｍ／分で引張試験を行い、試験片が３％伸びた時点における、試験片の単位横断面積あたりの強さ（ｇ／ｍ^２）を濾材の目付（ｇ／ｍ^２）で除したものとして定義される。なお、横断面積の算出にあたり、試験片の厚みは、ＪＩＳ　Ｌ　１０８５「不織布しん地試験方法」に規定される方法によって求める。
【００１１】
また、骨材シートは、ガラス転移点が少なくとも５０℃の樹脂からなるネットや、ガラス転移点が少なくとも５０℃の樹脂で繊維間結合された合成繊維不織布シートのようなものである。
【００１２】
また、骨材シートは、エレクトレット化フィルムスプリット繊維を含むシートで構成してもよい。ここで、エレクトレット化フィルムスプリット繊維は、３０〜１００ｍｍの範囲内の繊維長であることが好ましい。骨材シートは、エレクトレット化フィルムスプリット繊維に加え、さらに、網状ネットを含むシートで構成してもよい。
【００１３】
上述したエアフィルタ濾材は、そのまま、または、エアの流れ方向に関して下流側に脱臭剤を配置して用いることができる。また、枠体を接合してフィルタユニットとすることができる。その場合、枠体の接合は、軟化点が少なくとも１２０℃のホットメルト樹脂によるのが好ましい。
【００１４】
本発明のエアフィルタ濾材やエアフィルタユニットは、家庭用空気清浄機にも使用できるが、車載用エアフィルタ用として特に好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係るエアフィルタ濾材は、ＱＦ値が少なくとも０．１Ｐａ^−１であるエレクトレット化不織布シートと、６５℃における剛軟度が少なくとも２５０ｍｇである骨材シートとの積層構成を有する。
【００１６】
エレクトレット化不織布シートは、単糸径０．５〜３０μｍ程度のポリエステル繊維やポリプロピレン繊維、ポリカーボネート繊維、ポリ乳酸繊維等の合成繊維からなる。目付は５〜６０ｇ／ｍ^２程度である。このエレクトレット化不織布シートは、主としてエア中に含まれるダストの捕集を担うが、ＱＦ値が０．１Ｐａ^−１よりも低いようなものは、車載用としての上述した要求、すなわち、高風量、低圧力損失、高捕集効率が得られること、濾材によるダストの保持量が高いこと、濾材の量が少ないこと（フィルタ容積が小さいこと）といった要求にそぐわない。そのような、ＱＦ値が少なくとも０．１Ｐａ^−１であるようなエレクトレット化不織布シートは、たとえば、エレクトレット化メルトブロー不織布シートとして次のようにして得ることができる。
【００１７】
すなわち、ポリエステルやポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ乳酸等のポリマーを単糸同士が接合し合わないように通常よりもやや低い温度で乾式紡糸し、さらに接合し合わないように冷却しながら捕集し、不織布シートを得る。この不織布シートは、単糸同士が接合し合わないように注意したとはいえ、いくらかは接合している部分があるので、さらにその不織布シートを伸張したり、高圧の液体を噴射または吸引したりして繊維に剥離力を与え、接合している部分を引き離す。すると、単糸同士の接合部分の極めて少ない、嵩高で単糸の総表面積の多い不織布シートが得られる。これにハイドロチャージ法やコロナ放電法等を用いてエレクトレット化加工を施し、エレクトレット化メルトブロー不織布シートとする。なお、高圧の液体を用いて繊維に剥離力を与える場合、液体として純水を用いると、剥離とともにエレクトレット化加工を行えるので有利である。
【００１８】
かくして得られたエレクトレット化メルトブロー不織布シートは、嵩高であるゆえに圧力損失が低く、また、単糸の総表面積が増えた分だけ電荷量が増しており、ＱＦ値の高いものとなる。
【００１９】
エレクトレット化不織布シートは、３％伸張時の強さが１×１０^５〜３５×１０^５の範囲内にあるようなものであるのが好ましい。強さが１×１０^５よりも低いものは、単糸同士の絡み合いが少ないために毛羽立ちやすい。また、３５×１０^５を超えるようなものは、繊維密度が高く、圧力損失が増大しやすい。
【００２０】
骨材シートは、比較的大きなダストを捕集するとともに、エレクトレット化不織布シートに接合されて濾材として必要な剛性が得られるようにするためのものである。そのためには、６５℃における剛軟度が少なくとも２５０ｍｇである必要がある。６５℃としているのは、炎天下に放置された自動車の車内のような使用環境を考慮したためである。
【００２１】
そのような骨材シートとしては、たとえば、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、ガラス繊維、天然パルプ等からなる不織布シートを、ガラス転移点が少なくとも５０℃で、臭気の発生の少ないアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂とエポキシ樹脂との混合樹脂等の樹脂で繊維間結合してなる不織布シートを用いることができる。目付は２０〜１５０ｇ／ｍ^２程度である。また、ポリプロピレン樹脂やポリエステル樹脂のネットや格子、ハニカムを用いることができる。ポリプロピレン樹脂やポリエステル樹脂はガラス転移点が高く、また、ネットや格子、ハニカムは通気抵抗が極端に低いので、耐熱性に優れ、圧力損失の低い濾材を得ることができる。
【００２２】
骨材シートの接合には、湿気硬化型ウレタン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、エチレン塩化ビニル樹脂、ポリアミド共重合樹脂、ポリオレフィン樹脂等を用いることができる。なかでも、大気中の湿気と反応して不溶性となる湿気硬化型ウレタン樹脂を蜘蛛の巣状にスプレーして用いるのが接着性や耐熱性、通気性を向上させるうえで好ましい。
【００２３】
また、骨材シートとしては、エレクトレット化フィルムスプリット繊維を含むシートを使用しても良い。エレクトレット化フィルムスプリット繊維は、繊維長を３０〜１００ｍｍの範囲内の長さに切断し、その後相対湿度５０％以上の雰囲気下で開綿、梳綿することによって得ることができる。また、エレクトレット化フィルムスプリット繊維を含むシートだけでは、剛軟度が得られない場合は、網状ネットなどを内装することが好ましいが、剛軟度が得られるのであれば網状ネットに限るものではない。エレクトレット化フィルムスプリット繊維層の目付は低すぎるとダスト保持量が見込めない。また、高すぎると圧力損失が高くなるので、５〜１００ｇ／ｍ^２の範囲内にあることが好ましい。さらに好ましくは、１０〜５０ｇ／ｍ^２の範囲内である。網状ネットは、合成繊維、無機繊維、金属繊維の何れで構成されても良い。繊度は１０〜１５００デシテックス、目開きは９ｍｍ^２以上であることが好ましい。
【００２４】
本発明のエアフィルタ濾材は、そのままでも濾材として用いることができるが、使用時においてエアの流れ方向下流側になる面に脱臭剤を配し、脱臭機能をさらに強化した濾材とすることができる。脱臭剤としては、粒子径が０．１〜１ｍｍ程度の活性炭粒子が好適である。そのような活性炭粒子は、不織布シートで挟み込んだり、ネットやハニカムに担持させたり、発泡樹脂や発泡ゴムに担持させたりして用いることができる。このとき、少なくとも使用時に外側となる面に不織布シートを貼り合わせておくと、活性炭粒子の脱落をより完全に防止できるようになる。なお、酸やアルカリ、たとえばアミンやアニリンを添着した活性炭粒子を用いると、たばこ煙に含まれるアセトアルデヒドやアンモニア等をより効果的に吸着、除去することができるようになる。
【００２５】
上述した濾材には、通常、アルミニウム、プラスチック、不織布、紙、木等からなる枠体を接合し、エアフィルタユニットとする。この接合には、ホットメルト樹脂を用いるのが好ましい。なかでも、軟化点が１２０℃以上と高く、耐熱性に優れたポリエチレン樹脂やポリアミド樹脂が好適である。
【００２６】
【実施例および比較例】
（実施例１）
エレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シート（単糸径：８．１μｍ、目付：１６ｇ／ｍ^２、厚み：０．０８ｍｍ、３％伸張時の強さ：３×１０^５、ＱＦ値：０．２７Ｐａ^−１、初期捕集効率：５３％）に、骨材シートとして、目付が５０ｇ／ｍ^２の、３５重量％の６ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、３０重量％の３ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、１５重量％の天然パルプとを、２０重量％の、ガラス転移点が７５℃のスチレンアクリル樹脂で繊維間結合してなる不織布シート（６５℃における剛軟度：３５０ｍｇ、通気度：３８０ｍｌ／ｃｍ^２／秒）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、プリーツ加工（山高さ：２８ｍｍ、ピッチ：４．７ｍｍ）し、これにポリエステル不織布からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００２７】
このユニットは、濾材使用量０．６４ｍ^２、定格風量９．３ｍ^３／分、圧力損失５９Ｐａ、初期捕集効率４５％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を十分に満たしていた。
【００２８】
また、上記フィルタユニットを自動車のエアコンディショナに取り付け、自動車を炎天下に２時間放置した後、エアコンディショナを作動させたが、問題は全く生じなかった。
（比較例１）
エレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートとして、単糸径が９．７μｍ、目付が１６ｇ／ｍ^２、厚みが０．０６ｍｍ、３％伸張時の強さが１８×１０^５、ＱＦ値が０．０７Ｐａ^−１、初期捕集効率が３５％のものを用いたほかは実施例１と全く同様にして、エアフィルタユニットを得た。
【００２９】
このユニットは、濾材使用量０．６４ｍ^２、定格風量９．３ｍ^３／分、圧力損失７５Ｐａ、初期捕集効率２３％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を満たしていなかった。
（実施例２）
エレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シート（単糸径：２．４μｍ、目付：４０ｇ／ｍ^２、厚み：０．２２ｍｍ、３％伸張時の強さ：１１×１０^５、ＱＦ値：０．２３Ｐａ^−１、初期捕集効率：９９．９９９％）に、骨材シートとして、目付が５０ｇ／ｍ^２の、３５重量％の６ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、３０重量％の３ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、１５重量％の天然パルプとを、２０重量％の、ガラス転移点が７５℃のスチレンアクリル樹脂で繊維間結合してなる不織布シート（６５℃における剛軟度：６７０ｍｇ、通気度：２３０ｍｌ／ｃｍ^２／秒）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、プリーツ加工（山高さ：３７ｍｍ、ピッチ：４ｍｍ）し、これに紙からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００３０】
このユニットは、濾材使用量２．３ｍ^２、定格風量４．５ｍ^３／分、圧力損失３９Ｐａ、初期捕集効率９９．９９４５％であり、家庭用空気清浄機として要求された圧力損失４５Ｐａ以下、初期捕集効率９９．９７％以上という条件を十分に満たしていた。
【００３１】
また、上記ユニットに６５℃の温風を１６８時間通した後、圧力損失を測定したところ、圧力損失は４０Ｐａで、圧力損失の上昇はほとんどなかった。
（比較例２）
実施例２で用いたエレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートに、骨材シートとして、目付が５０ｇ／ｍ^２の、３５重量％の６ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、３０重量％の３ｄｔｅｘのポリエステル繊維と、１５重量％の天然パルプとを、２０重量％の、ガラス転移点が２８℃のスチレンアクリル樹脂で繊維間結合してなる不織布シート（６５℃における剛軟度：５３ｍｇ、通気度：２３０ｍｌ／ｃｍ^２／秒）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、プリーツ加工（山高さ：３７ｍｍ、ピッチ：４ｍｍ）し、これに紙からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００３２】
このユニットは、濾材使用量２．３ｍ^２、定格風量４．５ｍ^３／分、圧力損失３９Ｐａ、初期捕集効率９９．９９４５％であり、家庭用空気清浄機として要求された圧力損失４５Ｐａ以下、初期捕集効率９９．９７％以上という条件を十分に満たしていたが、６５℃の温風を１６８時間通した後、圧力損失を測定したところ、圧力損失は１１８Ｐａと大きく上昇した。
（実施例３）
実施例１で用いたエレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートに、骨材シートとして、目付が８０ｇ／ｍ^２の、単糸径が０．３ｍｍ、目合いが４ｍｍのポリプロピレン製ネット（６５℃における剛軟度：２９０ｍｇ）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、プリーツ加工（山高さ：３８ｍｍ、ピッチ：８ｍｍ）し、これにポリエステル不織布からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００３３】
このユニットは、濾材使用量０．１７ｍ^２、定格風量６．３ｍ^３／分、圧力損失５６Ｐａ、初期捕集効率４５％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を十分に満たしていた。
（実施例４）
実施例１で用いたエレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートに、骨材シートとして、目付が８０ｇ／ｍ^２の、単糸径が０．３ｍｍ、目合いが４ｍｍのポリプロピレン製ネット（６５℃における剛軟度：２９０ｍｇ）を湿気硬化型ウレタン樹脂を用いて接合し、さらにネット上に粒子径が０．３〜０．５ｍｍの範囲内にある活性炭粒子をエチレン酢酸ビニル樹脂の粉末を用いて４０ｇ／ｍ^２の割合で担持させた後、プリーツ加工（山高さ：１８ｍｍ、ピッチ：８ｍｍ）し、これにポリエステル不織布からなる枠体をガラス転移点が１２４℃のポリエチレン樹脂を用いて接合し、エアフィルタユニットを得た。
【００３４】
このユニットは、濾材使用量０．５ｍ^２、定格風量９．３ｍ^３／分、圧力損失７８Ｐａ、初期捕集効率４２％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を十分に満たしていた。
（実施例５）
融点が１１０℃である共重合ポリエステル系熱融着繊維（９デシテックス）と、厚さ８μｍ、平均幅８０μｍのポリプロピレン製スプリット繊維（７５ｍｍ長さ）を、相対湿度６５％雰囲気下で開綿、梳綿して目付３０ｇ／ｍ^２の不織布シートを作製した。これに、繊維径０．３ｍｍ、目付３０ｇ／ｍ^２、目開き５ｍｍ×５ｍｍのポリオレフィン系ネットを中間層として実施例１のエレクトレット化ポリプロピレンメルトブロー不織布シートを積層し、熱処理して一体化した後に、エレクトレット加工を行い、積層シートを得た。
【００３５】
この積層シートをプリーツ加工（山高さ：２０ｍｍ、ピッチ：８ｍｍ）することによって、エアフィルターユニットを得た。
【００３６】
このユニットは、濾材使用量０．３５ｍ^２、定格風量９．３ｍ^３／分、圧力損失９０Ｐａ、初期捕集効率５５％であり、車載用として要求される圧力損失１００Ｐａ以下、初期捕集効率３５％以上という条件を十分に満たしていた。また、ＤＦＣ（測定法：ＪＩＳ−Ｂ−９９０８（試験方法形式２：粉じん保持容量試験）に準拠）で目標２０ｇ／ｕｎを、少ない濾材量で達成できた。なお、ＤＦＣとは、ダスト供給量であり、ここではフィルターユニット当たりのダスト供給量を表す。要求される圧力損失までのＤＦＣ値が高いと言うことは、それだけフィルターユニットの寿命が長いことを意味している。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、実施例と比較例との対比からも明らかなように、圧力損失が低いうえに捕集効率に優れ、また、耐熱性に優れた、特に車載用エアフィルタに好適なエアフィルタ濾材を得ることができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air filter medium that can be suitably used for an on-vehicle or home air filter, particularly an on-vehicle air filter.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, short-fiber non-woven fabric sheets and electret melt-blown non-woven fabric sheets are often used as filter media because on-board air filters mounted on automobiles must collect relatively large dust, pollen, tobacco smoke, etc. (For example, see Patent Document 1). However, the short-fiber nonwoven sheet filter medium has low collection efficiency in spite of high airflow resistance. The electret melt-blown nonwoven sheet filter medium has a lower pressure loss and a higher collection efficiency than the short fiber nonwoven sheet filter medium, but the collection efficiency is still not sufficient.
[0003]
On the other hand, in-vehicle air filters are capable of collecting relatively large dust, pollen, tobacco smoke, etc., have high air volume, low pressure loss, high collection efficiency, and have a high dust retention amount by the filter medium. That the amount of filter media is small (the filter volume is small), even in a car that has been left in the scorching sun and is hot, increases the pressure loss due to the deformation of the filter media, peels off the filter media from the frame, and generates odor It is particularly required that there is no such thing.
[0004]
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 4-161209 (Table 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an air filter medium which has a low pressure loss, excellent collection efficiency and excellent heat resistance in view of the above-mentioned circumstances, and which can be suitably used particularly for an air filter for a vehicle. To be.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an air filter having a layered structure of an electretized nonwoven fabric sheet having a QF value of at least 0.1 Pa ⁻¹ and an aggregate sheet having a stiffness at 65 ° C. of at least 250 mg. It is characterized by a filter medium. Here, the QF value is obtained by the following equation.
[0007]
QF value = −ln (T) / ε
Here, T represents the degree of permeation of 0.3 μm atmospheric dust particles under a penetrating wind speed of 6.5 m / min, and is calculated by the following equation.
[0008]
T = 1-C
In the above equation, C represents the degree of collection of particles, and the particle concentration Ci (particles / ml) on the upstream side of the filter medium and the particle concentration Co on the downstream side under a penetration wind speed of 6.5 m / min (Co ( / Ml) and the formula:
C = 1− (Co / Ci)
Ask by. ε is a pressure loss (Pa), which is determined by measuring the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the filter medium under a penetration wind speed of 6.5 m / min using a manometer. The softness is determined by the Gurley method specified in JIS L 1085 “Testing method for nonwoven fabric fabric”.
[0009]
In the above, the electretized nonwoven fabric sheet is, for example, an electret meltblown nonwoven fabric sheet. Such a melt blown nonwoven fabric sheet preferably has a strength at 3% elongation in the range of 1 × 10 ^{5 to} 35 × 10 ⁵ . Here, the strength at the time of 3% extension is defined as follows.
[0010]
That is, a test piece having a length of 10 cm and a width of 5 cm is cut out from the filter medium, and a tensile test is performed on the test piece at a tensile speed of 10 cm / min, and the strength per unit cross-sectional area of the test piece when the test piece extends 3%. (G / m ² ) divided by the basis weight (g / m ² ) of the filter medium. In calculating the cross-sectional area, the thickness of the test piece is determined by a method specified in JIS L 1085 “Non-woven fabric test method”.
[0011]
Further, the aggregate sheet is a net made of a resin having a glass transition point of at least 50 ° C., or a synthetic fiber nonwoven fabric sheet in which fibers are bonded with a resin having a glass transition point of at least 50 ° C.
[0012]
The aggregate sheet may be constituted by a sheet containing electretized film split fibers. Here, the electretized film split fiber preferably has a fiber length in the range of 30 to 100 mm. The aggregate sheet may be constituted by a sheet including a net-like net in addition to the electretized film split fiber.
[0013]
The above-described air filter medium can be used as it is or with a deodorant disposed downstream on the air flow direction. Further, the frame body can be joined to form a filter unit. In this case, the joining of the frames is preferably made of a hot melt resin having a softening point of at least 120 ° C.
[0014]
The air filter medium and the air filter unit of the present invention can be used for a domestic air cleaner, but are particularly suitable for a vehicle air filter.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The air filter medium according to the present invention has a laminated structure of an electretized nonwoven fabric sheet having a QF value of at least 0.1 Pa ^-1 and an aggregate sheet having a stiffness at 65 ° C of at least 250 mg.
[0016]
The electretized nonwoven fabric sheet is made of synthetic fiber such as polyester fiber, polypropylene fiber, polycarbonate fiber, and polylactic acid fiber having a single yarn diameter of about 0.5 to 30 μm. The basis weight is about 5 to 60 g / m ² . The electretized nonwoven fabric sheet is mainly responsible for collecting dust contained in the air, but those having a QF value lower than 0.1 Pa ⁻¹ are those described above for use in vehicles, that is, a high air volume, It does not meet the requirements such as low pressure loss, high collection efficiency, high retention of dust by the filter medium, and small amount of filter medium (small filter volume). Such an electretized nonwoven fabric sheet having a QF value of at least 0.1 Pa- ¹ can be obtained as an electret meltblown nonwoven fabric sheet, for example, as follows.
[0017]
That is, dry spinning a polymer such as polyester, polypropylene, polycarbonate, polylactic acid, etc. at a temperature slightly lower than usual so that the single yarns do not join together, and further collecting while cooling so that they do not join, Get a sheet. Although this non-woven fabric sheet was made so that the single yarns did not join with each other, there were some joints, so the non-woven fabric sheet was further stretched, or high-pressure liquid was sprayed or sucked. To give a peeling force to the fibers, and to separate the bonded parts. As a result, a nonwoven fabric sheet having a very small number of joined portions between the single yarns and a large bulk and a large total surface area of the single yarns is obtained. This is subjected to an electretization process using a hydrocharge method, a corona discharge method, or the like to obtain an electretized melt-blown nonwoven sheet. In the case where a separating force is applied to the fiber using a high-pressure liquid, it is advantageous to use pure water as the liquid, since the electretization can be performed together with the separation.
[0018]
The electret melt-blown nonwoven fabric sheet thus obtained has a low pressure loss due to its bulkiness, and the charge amount increases by the increase in the total surface area of the single yarn, resulting in a high QF value.
[0019]
The electretized nonwoven fabric sheet preferably has a strength at 3% elongation in the range of 1 × 10 ^{5 to} 35 × 10 ⁵ . If the strength is lower than 1 × 10 ⁵ , the single yarn is less likely to be entangled with each other, so that the yarn is easily fluffed. On the other hand, those exceeding 35 × 10 ⁵ have a high fiber density and tend to increase pressure loss.
[0020]
The aggregate sheet collects relatively large dust and is joined to the electretized nonwoven sheet so that the required rigidity as a filter medium can be obtained. For that purpose, the softness at 65 ° C. needs to be at least 250 mg. The reason why the temperature is set to 65 ° C. is to consider a use environment such as the inside of a car left under the scorching sun.
[0021]
As such an aggregate sheet, for example, a nonwoven fabric sheet made of polyester fiber, polypropylene fiber, rayon fiber, glass fiber, natural pulp, etc. may be used. A nonwoven fabric sheet formed by bonding fibers between fibers with a resin such as an acrylic resin or a mixed resin of an acrylic resin and an epoxy resin can be used. The basis weight is about ²⁰ to 150 g / m ² . Further, a net or lattice or a honeycomb of a polypropylene resin or a polyester resin can be used. Polypropylene resin and polyester resin have a high glass transition point, and nets, lattices and honeycombs have extremely low airflow resistance, so that a filter medium having excellent heat resistance and low pressure loss can be obtained.
[0022]
For bonding the aggregate sheet, a moisture-curable urethane resin, ethylene vinyl acetate resin, ethylene vinyl chloride resin, polyamide copolymer resin, polyolefin resin, or the like can be used. Above all, it is preferable to use a moisture-curable urethane resin which is insoluble by reacting with the moisture in the air in a spider web shape in order to improve adhesiveness, heat resistance and air permeability.
[0023]
Further, as the aggregate sheet, a sheet containing electretized film split fibers may be used. The electretized film split fiber can be obtained by cutting the fiber length to a length in the range of 30 to 100 mm, and then opening and carding in an atmosphere having a relative humidity of 50% or more. Further, if the sheet containing the electretized film split fiber alone is not able to obtain the softness, it is preferable to install a net-like net, but if the softness can be obtained, the net is not limited to the net. . If the basis weight of the electretized film split fiber layer is too low, the dust holding amount cannot be expected. Further, if it is too high, the pressure loss increases, so that it is preferably in the range of 5 to 100 g / m ² . More preferably, it is in the range of 10 to 50 g / m ² . The mesh net may be composed of any of synthetic fibers, inorganic fibers, and metal fibers. The fineness is preferably 10 to 1500 dtex and the opening is preferably 9 mm ² or more.
[0024]
Although the air filter medium of the present invention can be used as a filter medium as it is, a deodorizing agent is disposed on the surface that is downstream in the air flow direction during use, so that the filter medium can be further enhanced in deodorizing function. As the deodorant, activated carbon particles having a particle diameter of about 0.1 to 1 mm are suitable. Such activated carbon particles can be used by being sandwiched between nonwoven fabric sheets, carried on a net or honeycomb, or carried on a foamed resin or foamed rubber. At this time, if a non-woven fabric sheet is stuck to at least the outer surface at the time of use, falling off of the activated carbon particles can be more completely prevented. If activated carbon particles to which an acid or an alkali such as an amine or aniline is attached are used, acetaldehyde and ammonia contained in tobacco smoke can be more effectively adsorbed and removed.
[0025]
Usually, a frame made of aluminum, plastic, nonwoven fabric, paper, wood, or the like is joined to the above-described filter medium to form an air filter unit. It is preferable to use a hot melt resin for this joining. Among them, a polyethylene resin or a polyamide resin having a high softening point as high as 120 ° C. or more and excellent in heat resistance is preferable.
[0026]
[Examples and Comparative Examples]
(Example 1)
Electretized polypropylene meltblown nonwoven fabric sheet (single yarn diameter: 8.1 μm, basis weight: 16 g / m ² , thickness: 0.08 mm, strength at 3% elongation: 3 × 10 ⁵ , QF value: 0.27 Pa ⁻¹ , (Initial collection efficiency: 53%), as an aggregate sheet, 35% by weight of 6 dtex polyester fiber having a basis weight of 50 g / m ² , 30% by weight of 3dtex polyester fiber, and 15% by weight of natural pulp Is a moisture-curable non-woven sheet (flexibility at 65 ° C .: 350 mg, air permeability: 380 ml / cm ² / sec) formed by bonding 20% by weight of styrene acrylic resin having a glass transition point of 75 ° C. between fibers. Joined using urethane resin, pleated (peak height: 28 mm, pitch: 4.7 mm), and a frame made of polyester non-woven fabric having a glass transition point of 12 Joining was performed using a 4 ° C. polyethylene resin to obtain an air filter unit.
[0027]
This unit has a filter material usage of 0.64 m ² , a rated air flow of 9.3 m ³ / min, a pressure loss of 59 Pa, and an initial collection efficiency of 45%. % Was sufficiently satisfied.
[0028]
Further, the filter unit was attached to an air conditioner of a car, and the car was left under the scorching sun for 2 hours. Then, the air conditioner was operated, but no problem occurred.
(Comparative Example 1)
As an electretized polypropylene meltblown nonwoven fabric sheet, the single yarn diameter is 9.7 μm, the basis weight is 16 g / m ² , the thickness is 0.06 mm, the strength at 3% elongation is 18 × 10 ⁵ , and the QF value is 0.07 Pa ^−1. An air filter unit was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that an initial collection efficiency of 35% was used.
[0029]
This unit has a filter material usage of 0.64 m ² , a rated air flow of 9.3 m ³ / min, a pressure loss of 75 Pa, an initial collection efficiency of 23%, a pressure loss of 100 Pa or less required for vehicle use, and an initial collection efficiency of 35%. % Or more was not satisfied.
(Example 2)
Electretized polypropylene melt blown nonwoven fabric sheet (single yarn diameter: 2.4 μm, basis weight: 40 g / m ² , thickness: 0.22 mm, strength at 3% elongation: 11 × 10 ⁵ , QF value: 0.23 Pa ⁻¹ , Initial collection efficiency: 99.999%), as an aggregate sheet, 35% by weight of 6 dtex polyester fiber having a basis weight of 50 g / m ² , 30% by weight of 3dtex polyester fiber, and 15% by weight of natural fiber A nonwoven fabric sheet (flexibility at 65 ° C .: 670 mg, air permeability: 230 ml / cm ² / sec) formed by bonding pulp and fibers with 20% by weight of a styrene acrylic resin having a glass transition point of 75 ° C. Bonding using a curable urethane resin, pleating (peak height: 37 mm, pitch: 4 mm), and a paper frame with a glass transition point of 124 ° C. Joining was performed using an ethylene resin to obtain an air filter unit.
[0030]
This unit has a filter material usage of 2.3 m ² , a rated air volume of 4.5 m ³ / min, a pressure loss of 39 Pa, an initial collection efficiency of 99.9945%, and a pressure loss of 45 Pa or less required for a household air cleaner. The condition that the initial collection efficiency was 99.97% or more was sufficiently satisfied.
[0031]
After passing hot air at 65 ° C. through the unit for 168 hours, the pressure loss was measured. The pressure loss was 40 Pa, and there was almost no increase in the pressure loss.
(Comparative Example 2)
In the electretized polypropylene melt-blown non-woven fabric sheet used in Example 2, as an aggregate sheet, a 35 dwt polyester fiber having a basis weight of 50 g / m ² , a 35 dwt polyester fiber, a 30 dwt 3 dtex polyester fiber, and a 15 wt% Non-woven fabric sheet obtained by bonding between fibers with a natural pulp of 20% by weight with a styrene acrylic resin having a glass transition point of 28 ° C. (bending softness at 65 ° C .: 53 mg, air permeability: 230 ml / cm ² / sec) Is bonded using a moisture-curable urethane resin, pleated (peak height: 37 mm, pitch: 4 mm), and a paper frame is bonded thereto using a polyethylene resin having a glass transition point of 124 ° C. A filter unit was obtained.
[0032]
This unit has a filter material usage of 2.3 m ² , a rated air volume of 4.5 m ³ / min, a pressure loss of 39 Pa, an initial collection efficiency of 99.9945%, and a pressure loss of 45 Pa or less required for a household air cleaner. Although the condition that the initial collection efficiency was 99.97% or more was sufficiently satisfied, the pressure loss was measured after passing hot air at 65 ° C. for 168 hours, and the pressure loss increased significantly to 118 Pa.
(Example 3)
In the electret polypropylene melt-blown nonwoven fabric sheet used in Example 1, as an aggregate sheet, a polypropylene net having a basis weight of 80 g / m ² , a single yarn diameter of 0.3 mm, and a basis weight of 4 mm (bending resistance at 65 ° C.) : 290 mg) by using a moisture-curable urethane resin, and pleating (mountain height: 38 mm, pitch: 8 mm). A frame made of a polyester nonwoven fabric is formed using a polyethylene resin having a glass transition point of 124 ° C. Joining was performed to obtain an air filter unit.
[0033]
This unit has a filter material usage of 0.17 m ² , a rated air flow of 6.3 m ³ / min, a pressure loss of 56 Pa, and an initial collection efficiency of 45%. % Was sufficiently satisfied.
(Example 4)
In the electret polypropylene melt-blown nonwoven fabric sheet used in Example 1, as an aggregate sheet, a polypropylene net having a basis weight of 80 g / m ² , a single yarn diameter of 0.3 mm, and a basis weight of 4 mm (bending resistance at 65 ° C.) : 290 mg) using a moisture-curable urethane resin, and further, activated carbon particles having a particle size in the range of 0.3 to 0.5 mm on a net are mixed with a powder of ethylene vinyl acetate resin at 40 g / m ^2. , And then pleated (height: 18 mm, pitch: 8 mm), and a frame made of a polyester nonwoven fabric is bonded to the frame using a polyethylene resin having a glass transition point of 124 ° C. to form an air filter unit. Obtained.
[0034]
This unit has a filter material usage of 0.5 m ² , a rated air flow of 9.3 m ³ / min, a pressure loss of 78 Pa, an initial collection efficiency of 42%, a pressure loss of 100 Pa or less required for vehicle use, and an initial collection efficiency of 35%. % Was sufficiently satisfied.
(Example 5)
A copolyester heat-fusible fiber (9 decitex) having a melting point of 110 ° C and a polypropylene split fiber (75 mm length) having a thickness of 8 µm and an average width of 80 µm are opened and carded in an atmosphere of 65% relative humidity. A non-woven fabric sheet having a basis weight of 30 g / m ² was produced using cotton. The electretized polypropylene melt-blown nonwoven fabric sheet of Example 1 was laminated with a polyolefin-based net having a fiber diameter of 0.3 mm, a basis weight of 30 g / m ² , and a mesh size of 5 mm × 5 mm as an intermediate layer, and heat-treated. Electret processing was performed to obtain a laminated sheet.
[0035]
An air filter unit was obtained by pleating this laminated sheet (height: 20 mm, pitch: 8 mm).
[0036]
This unit has a filter material usage of 0.35 m ² , a rated air flow of 9.3 m ³ / min, a pressure loss of 90 Pa, an initial collection efficiency of 55%, a pressure loss of 100 Pa or less required for vehicle use, and an initial collection efficiency of 35. % Was sufficiently satisfied. In addition, a target of 20 g / un was able to be achieved with a small amount of filter medium by DFC (measurement method: based on JIS-B-9908 (test method type 2: dust retention capacity test)). The DFC is a dust supply amount, and here represents a dust supply amount per filter unit. A higher DFC value up to the required pressure loss means a longer filter unit life.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, as is clear from the comparison between the example and the comparative example, air pressure is low and the trapping efficiency is excellent, and the heat resistance is excellent. A filter medium can be obtained.

Claims

An air filter medium having a layered structure of an electret nonwoven fabric sheet having a QF value of at least 0.1 Pa ^-1 and an aggregate sheet having a stiffness at 65 ° C of at least 250 mg.

The air filter medium according to claim 1, wherein the electretized nonwoven fabric sheet is an electret meltblown nonwoven fabric sheet.

The air filter medium according to claim 2, wherein the electret melt-blown nonwoven fabric sheet has a strength at 3% elongation in a range of 1 × 10 ^{5 to} 35 × 10 ⁵ .

The air filter medium according to claim 1, wherein the aggregate sheet is a net made of a resin having a glass transition point of at least 50 ° C.

The air filter medium according to claim 1, wherein the aggregate sheet is a synthetic fiber non-woven fabric sheet in which fibers having a glass transition point of at least 50 ° C are bonded between fibers.

The air filter medium according to claim 1, wherein the aggregate sheet is constituted by a sheet containing electretized film split fibers.

The air filter medium according to claim 6, wherein the electretized film split fiber has a fiber length in a range of 30 to 100 mm.

The air filter medium according to claim 6, wherein the aggregate sheet further includes a mesh net.

An air filter medium comprising the air filter medium according to any one of claims 1 to 8 and a deodorant, wherein the air filter medium is provided with a deodorant downstream of the air filter medium with respect to the direction of air flow.

An air filter unit formed by joining a frame to the air filter medium according to claim 1.

The air filter unit according to claim 10, wherein the joining of the frames is performed by a hot melt resin having a softening point of at least 120 ° C.

An in-vehicle air filter comprising the air filter medium according to claim 1, or the air filter unit according to claim 10.