JP2001336051A - マスク - Google Patents

マスク

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JP2001336051A
JP2001336051A JP2000153428A JP2000153428A JP2001336051A JP 2001336051 A JP2001336051 A JP 2001336051A JP 2000153428 A JP2000153428 A JP 2000153428A JP 2000153428 A JP2000153428 A JP 2000153428A JP 2001336051 A JP2001336051 A JP 2001336051A
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JP
Japan
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fiber
electret film
filter medium
fibers
film split
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Toshiaki Hayashi
敏昭 林
Toyota Seki
豊太 関
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低い圧力損失で高い粒子捕集効率の濾材を得
ること。 【解決手段】 エレクトレットフィルムスプリット繊維
と該エレクトレットフィルムスプリット繊維断面の短軸
長さの1乃至10倍の繊維径を有する繊維を混合した不
織布であることを特徴とする濾材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気中に浮遊する
花粉,細菌,タバコ煙などの浮遊粉塵を除去する濾材に
関するものであって、さらに詳しく述べると、マスクや
自動車車室内空気清浄フィルター、空気清浄機能付家電
製品用空気清浄フィルターなどの用途に好適な低圧力損
失で高粒子捕集効率の濾材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】空気中には花粉症の原因となる花粉やデ
ィーゼル排気粒子など人間の健康に有害な粒子状物質が
数多く存在し、そのような有害な粒子状物質が多く浮遊
する雰囲気で快適に人間が活動できるようにするため
に、高性能マスクや種々の空気清浄フィルターが使用さ
れている。
【0003】従来、高性能マスクや空気清浄フィルター
用濾材としては、繊維径が数μmと非常に細く緻密な構
造をしたメルトブローン不織布に帯電処理を施した、い
わゆるメルトブローンエレクトレット不織布が広く使用
されてきた。このメルトブローンエレクトレット不織布
は、高い粒子捕集効率が得られるが、圧力損失が高く、
またマスクにした時に息苦しいとか、空気清浄フィルタ
ーとした場合には処理風量が限られるという問題があっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点を鑑
みて、低圧力損失で空気中の粒子状物質を高捕集効率で
捕集除去できる濾材を提供することにある。
【0005】本発明者は、エレクトレットフィルムスプ
リット繊維を含有する不織布の構造や構成繊維の特性な
どについて種々検討した結果、エレクトレットフィルム
スプリット繊維と特定の繊維径を有する繊維を混合して
不織布にすることにより、高粒子捕集効率で低圧力損失
の濾材が得られることを見出し、本発明に到達した。
【0006】
【課題を解決するための手段】エレクトレットフィルム
スプリット繊維は、高分子フィルムを帯電処理してエレ
クトレット化した後に該高分子フィルムを細く割繊して
繊維化した繊維で、不織布化した後に帯電処理を施すメ
ルトブローンエレクトレット不織布を構成する繊維に比
べると、10〜50倍大きな繊維表面電荷密度を有して
おり、繊維周りに強い電界を形成している。従って、エ
レクトレットフィルムスプリット繊維を不織布化すれば
メルトブローンエレクトレット不織布に比べて、より強
い静電気力で粒子状物質を吸引捕集するため、低圧力損
失で高粒子捕集効率の濾材が得られると期待できる。
【0007】しかしながら、高い粒子捕集効率を得るた
めにエレクトレットフィルムスプリット繊維からなる不
織布の目付を大きくしても、期待するような粒子捕集効
率の向上は達成できず、反対に圧力損失の大幅な増大と
いう逆効果が生じる。この原因は、前述したようにエレ
クトレットフィルムスプリット繊維は、エレクトレット
化したフィルムを割繊した繊維であり、従って、繊維断
面形状は矩形断面となり短軸はフィルム厚みに、長軸が
割繊間隔に相当する。また、電荷の帯電状態は繊維表面
のうち長軸側の表面のみに存在すると考えられる。即
ち、エレクトレットフィルムスプリット繊維不織布で
は、目付を大きくして、エレクトレットフィルムスプリ
ット繊維の充填量を大きくしていくと充填密度が高くな
り、図1の例に示すように構成するエレクトレットフィ
ルムスプリット繊維間の帯電面の間隔が小さくなり、近
傍の繊維が形成する電界が相互に影響しあって、1本1
本のエレクトレットフィルムスプリット繊維の静電気力
が粒子捕集に有効に作用しなくなる。このため粒子捕集
効率の向上が図れず、逆に圧力損失の大幅な増大が生じ
るものと考えられる。従って、エレクトレット濾材を構
成するそれぞれのエレクトレット繊維の静電気力を有効
に粒子捕集に作用させるためには、エレクトレット繊維
間の間隔をある程度大きくする必要が生じる。
【0008】本発明は、高粒子捕集効率で低圧力損失の
濾材を得るために、上記のエレクトレットフィルムスプ
リット繊維不織布の問題を解決して、構成するエレクト
レットフィルムスプリット繊維の静電気力を十分に生か
すことができる不織布構造を与える方法を提供するもの
である。
【0009】即ち、本発明は、矩形断面を有するエレク
トレットフィルムスプリット繊維と該エレクトレットフ
ィルムスプリット繊維断面の短軸長さの1乃至10倍の
繊維径を有する繊維を混合した不織布からなることを特
徴とする濾材に関するものである。
【0010】本発明の濾材は、エレクトレットフィルム
スプリット繊維断面の短軸の1乃至10倍の繊維径を有
する繊維(以下間隔保持繊維と称する)を含むことが必
要である。この間隔保持繊維をエレクトレットフィルム
スプリット繊維と混合して不織布にすることにより、図
2の例に示すように構成するエレクトレットフィルム繊
維間の帯電面の間隔が保持され、それぞれのエレクトレ
ットフィルムスプリット繊維の持つ静電気力が有効に粒
子捕集に作用して高い粒子捕集効率が得られ、また、圧
力損失の上昇も抑えられて、高粒子捕集効率で低圧力損
失の濾材が得られるのである。
【0011】先に述べたように、エレクトレットフィル
ムスプリット繊維は矩形断面を有しており、本発明にお
いて、エレクトレットフィルムスプリット繊維断面の長
軸とは、該エレクトレットフィルムスプリット繊維断面
の矩形の長い方の辺の長さ、短軸とは短い方の辺の長さ
のことであり、間隔保持繊維の繊維径は、この短軸の1
乃至10倍の繊維径を有していることが重要である。こ
の範囲未満ではエレクトレットフィルムスプリット繊維
間の間隔が十分ではなく、構成する1本1本のエレクト
レットフィルムスプリット繊維の静電気力が十分に生か
せない。一方、この範囲を超えるとエレクトレットフィ
ルムスプリット繊維間の間隔が大きくなりすぎて、エレ
クトレットフィルムスプリット繊維の静電気力が濾材内
部全体に十分に及ばない。ここで、エレクトレットフィ
ルムスプリット繊維の短軸及び間隔保持繊維の繊維径は
濾材の走査型電子顕微鏡写真を撮影し、その写真からラ
ンダムにそれぞれ50本選びその測定値を平均した値で
ある。
【0012】本発明の濾材に使用されるエレクトレット
フィルムスプリット繊維の原料や帯電処理方法に関して
は特に限定されるものではないが、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリフルオロエチレン、ポリエステル、ポ
リフルオロビニリデン、ポリ乳酸などの樹脂または共重
合されてなる樹脂のフィルムが使用でき、エレクトレッ
ト化方法としては、コロナ荷電、電界荷電、電子線照射
などの帯電処理法が使用できる。
【0013】間隔保持繊維の混合率は、エレクトレット
フィルムスプリット繊維100重量部に対して10乃至
100重量部、好ましくは20乃至90重量部、さらに
好ましくは、30乃至80重量部である。この範囲未満
では、エレクトレットフィルムスプリット繊維間の間隔
が十分に確保できないために、高粒子捕集効率、低圧力
損失の濾材が得られず、この範囲を超えると、相対的に
エレクトレットフィルムスプリット繊維量が減少して十
分な粒子捕集効率が得られない。
【0014】間隔保持繊維の材質は特に限定されず、
綿、羊毛などの天然繊維、セルロース、ビスコースなど
の半合成繊維、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフ
ィン、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、ポリ弗化ビ
ニリデン、フェノール樹脂などの樹脂または共重合され
た樹脂からなる合成繊維やガラス、カーボン、メタルな
どの無機繊維を単独あるいは混合して使用することがで
きる。
【0015】間隔保持繊維には捲縮繊維を使用すること
ができる。捲縮を有する繊維を使用することにより、よ
り少ない繊維使用量で、エレクトレットフィルムスプリ
ット繊維間の間隔が確保でき、相対的にエレクトレット
フィルムスプリット繊維充填量を大きくして、濾材の粒
子捕集効率を高めることができる。この場合の捲縮繊維
の捲縮数は5個/25mm乃至15個/25mmが好ま
しい。この範囲未満では、捲縮によるエレクトレット繊
維間の間隔を保持する効果が見られず、この範囲を超え
ると、不織布にしたときに外力に対する変形が大きくな
って、使用時に風圧による濾材変形が生じやすく安定し
た粒子捕集効率が得られない。
【0016】さらに、間隔保持繊維には熱融着繊維を使
用することもできる。ここで、熱融着繊維とは融点の異
なる材質をシースコア型やサイドバイサイド型に配した
複合繊維であり、低融点部の融点以上で高融点部の融点
以下の温度範囲で熱処理することにより繊維同士の接触
部を熱融着して繊維の脱落を生じない濾材を得ることが
できる。
【0017】本発明の濾材は、十分な粒子捕集効率を得
るために、エレクトレットフィルムスプリット繊維の充
填量が80g/m2以上であることが好ましい。また、
充填密度は0.02〜0.07g/cm3であることが好
ましい。これ未満では、エレクトレットフィルムスプリ
ット繊維間の間隔が大きすぎて、濾材内部全体に十分な
静電気力が作用しないため高い粒子捕集効率が得られ
ず、一方、これを超えるとエレクトレットフィルムスプ
リット繊維間の間隔が小さすぎて、エレクトレットフィ
ルムスプリット繊維の静電気力を十分に生かすことがで
きないため、圧力損失が高い割に高い粒子捕集効率が得
られない。ここで、充填密度とは、濾材である不織布の
目付を該不織布の厚みで除したものである。不織布の厚
みは7g/m2荷重のダイヤルゲージで測定したもので
ある。
【0018】エレクトレットフィルムスプリット繊維と
間隔保持繊維を混合して不織布化する方法は特に限定さ
れないが、ニードルパンチや前述のように熱融着繊維を
使用して熱融着により不織布形態を付与するなどの方法
が使用できる。熱融着により不織布形態を付与する場合
には、エレクトレットフィルムスプリット繊維に脂肪酸
金属塩が0.05〜5重量%含有していることが好まし
い。
【0019】一般にエレクトレットの電荷は熱により消
失しやすいが、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン
酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウムなどの脂肪酸
金属塩を添加することによりエレクトレットの電荷の熱
に対する安定性を向上できることが知られており、エレ
クトレットフィルムスプリット繊維にこれら脂肪酸金属
塩を含有したものを使用すると、熱融着による不織布形
態を付与するために熱処理を行ってもエレクトレットの
電荷消失が抑えられるため、高い粒子捕集効率を持ちな
がら繊維脱落を生じない濾材が得られる。
【0020】以下、実施例をあげて、本発明をさらに詳
しく説明するが、本発明は下記の実施例に何等限定され
るものではない。
【0021】まず、実施例で用いた濾材の試験方法を以
下に示す。
【0022】(粒子捕集効率)濾材を直径70mmのフ
ィルターホルダーに装着して室内空気を風速10cm/
sで濾材に流通した。濾材の上流側と下流側の空気をサ
ンプリングして粒径0.3μmの粒子濃度をそれぞれパ
ーティクルカウンターで測定し、下記の式から粒子捕集
効率を算出した。 粒子捕集効率(%)={1−(出口粒子濃度)/(入口
粒子濃度)}×100
【0023】(圧力損失)濾材を直径70mmのフィル
ターホルダーに装着して室内空気を風速10cm/sで
濾材に流通して、濾材の上流側と下流側の圧力差を差圧
計で測定した。
【0024】(Q値)濾材の性能を総合的に評価するた
めに、ASTM D2986−91で定義され、下式で
表されるQ値を上記の粒子捕集効率と圧力損失結果から
算出した。このQ値の値が大きいほど性能が優れた濾材
であるといえる。 Q(1/mmAq)=−{ln(1−粒子捕集効率/1
00)}/圧力損失
【0025】[実施例1]短軸10μm、長軸70μm
のポリプロピレン製エレクトレットフィルムスプリット
繊維100重量部と、繊維径21μmのアクリル繊維1
00重量部を混合した後にニードルパンチで不織布化し
た。得られた濾材は、目付250g/m2、厚み4.7
mm、充填密度0.053g/cm3であった。
【0026】[実施例2]短軸10μm、長軸70μm
のポリプロピレン製エレクトレットフィルムスプリット
繊維100重量部と、繊維径18μm、捲縮数7個/2
5mmのナイロン捲縮繊維67重量部を混合した後にニ
ードルパンチで不織布化した。得られた濾材は、目付2
60g/m2、厚み4.4mm、充填密度0.059g
/cm3であった。
【0027】[実施例3]短軸10μm、長軸70μm
でステアリン酸アルミニウムを0.3重量%添加したポ
リプロピレン製エレクトレットフィルムスプリット繊維
100重量部と、繊維径27μmの芯部分がポリエステ
ル、鞘部分が不飽和ポリエステルからなる熱融着繊維3
9重量部を混合してウェブとした後に120℃で5分間
熱処理を行って不織布化した。得られた濾材は、目付2
50g/m2、厚み3.9mm、充填密度0.064g
/cm3であった。
【0028】[比較例1]繊維径2.3μm、目付30
g/m2、厚み0.23mm、充填密度0.13g/c
3のメルトブローン不織布に帯電処理を施してメルト
ブローンエレクトレット濾材を得た。
【0029】[比較例2]短軸10μm、長軸70μm
のポリプロピレン製エレクトレットフィルムスプリット
をニードルパンチで不織布化した。得られた濾材は、目
付250g/m2、厚み3.1mm、充填密度0.08
1g/cm3であった。
【0030】上述した濾材について、先に説明した方法
により粒子捕集効率と圧力損失を測定し、Q値を算出し
た。結果を表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】エレクトレットフィルムスプリット繊維と
間隔保持繊維を混合した実施例1〜3では、メルトブロ
ーンエレクトレット不織布濾材に比べ5倍以上、エレク
トレットフィルムスプリット繊維のみからなる不織布濾
材と比較しても3倍以上大きいQ値を持つ、すなわち低
い圧力損失で高い粒子捕集効率の濾材を得られることが
確認できる。
【0033】
【発明の効果】本発明は以上述べたようにエレクトレッ
トフィルムスプリット繊維と該エレクトレットフィルム
スプリット繊維断面の短軸長さの1〜10倍の繊維径を
有する繊維を混合しているため、エレクトレットフィル
ムスプリット繊維間の間隔を保持して静電気力を有効に
作用させて粒子捕集を行うため、低圧力損失で高粒子捕
集効率の濾材を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 エレクトレットフィルムスプリット繊維のみ
からなる濾材の不織布構造模式図例
【図2】 本発明濾材の不織布構造模式図例
【符号の説明】 1 エレクトレットフィルムスプリット繊維 2 間隔保持繊維

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 矩形断面を有するエレクトレットフィル
    ムスプリット繊維と該エレクトレットフィルムスプリッ
    ト繊維断面の短軸長さの1乃至10倍の繊維径を有する
    繊維を混合した不織布であることを特徴とする濾材。
  2. 【請求項2】 エレクトレットフィルムスプリット繊維
    100重量部に対して混合するの割合が10乃至100
    重量部であることを特徴とする請求項1記載の濾材。
  3. 【請求項3】 エレクトレットフィルムスプリット繊維
    と混合する繊維が捲縮を有することを特徴とする請求項
    1及び2記載の濾材。
  4. 【請求項4】 エレクトレットフィルムスプリット繊維
    と混合する繊維が熱融着繊維であることを特徴とする請
    求項1乃至3記載のいずれかの濾材。
  5. 【請求項5】 エレクトレットフィルムスプリット繊維
    が80g/m2以上で、充填密度が0.02乃至0.07
    g/cm3であることを特徴とする請求項1乃至4記載
    のいずれかの濾材。
  6. 【請求項6】 エレクトレットフィルムスプリット繊維
    に脂肪酸金属塩が0.05乃至5重量%含有しているこ
    とを特徴とする請求項1乃至5記載のいずれかの濾材。
JP2000153428A 2000-05-24 2000-05-24 マスク Withdrawn JP2001336051A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003220310A (ja) * 2002-01-29 2003-08-05 Toyobo Co Ltd エレクトレット濾材およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003220310A (ja) * 2002-01-29 2003-08-05 Toyobo Co Ltd エレクトレット濾材およびその製造方法

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