JP2003528720A - フィルタの化学的改良 - Google Patents

フィルタの化学的改良

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JP2003528720A JP2001571035A JP2001571035A JP2003528720A JP 2003528720 A JP2003528720 A JP 2003528720A JP 2001571035 A JP2001571035 A JP 2001571035A JP 2001571035 A JP2001571035 A JP 2001571035A JP 2003528720 A JP2003528720 A JP 2003528720A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、必要に応じて界面活性剤と組み合わせた湿潤剤で処理されたフィルタを提供する。この処理剤は、湿潤剤によるフィルタ上の水の粘度を変えるための水溶性レオロジー変性剤を含んでもよい。粘着付与剤を加えてもよい。本発明は、フィルタへの適用に適した、処理を行なう組成物も提供する。本発明は、記載の処理剤および組成物を使用する、フィルタの「改良」方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】技術分野 本発明は、ガスフィルタに関し、特に空調システムで空流から塵および粒子物
質などを取り除くことなどに使用されるフィルタの効力を改善する方法および組
成物に関する。
【０００２】 本発明は、空調(空気加熱および空気冷却を含む)システムフィルタの作業中に
見出され、本明細書中でその使用について記載されているが、しかし、本発明は
空気以外のガスに使用されるフィルタおよび空調以外のシステムに使用されるフ
ィルタ(例えば、クリーンルーム、加熱炉、ガス浄化自動車および他のエンジン
のエアーインテークフィルタなどで使用される工業フィルタ)にも適用でき、空
調フィルタに限定されるものではないと考えられる。
【０００３】背景技術 オフィス、住宅およびヘルスケアビルディングに通常備えられる種類の、空調
システムで使用されるフィルタは、例えばポリエステル, セルロース誘導体また
はガラスファイバーから作られた媒体不織布繊維マットが一般的に使用され、媒
体に通して空中の粒子を気流から濾過するよう設計されている。使用する場合、
粒子物質を空流から濾過すると、濾過物がフィルタ表面上およびマットの間隙中
に蓄積し、その結果、フィルタの気流に対する抵抗が徐々に高くなる。最終的に
、空気抵抗が非常に大きくなり、清掃または交換のためにフィルタを取り除かな
ければならなくなる。
【０００４】 フィルタの清掃は、労働コストおよびシステム不稼動時間の両点において、費
用がかかりそして不便である。また、濾過物上での細菌およびかびの成長の蓄積
による感染の可能性があるため危険である。フィルタの交換は、一般的にかなり
費用がかかる。そのため、フィルタを通る空気を循環するエネルギーコストを記
載範囲内で維持することができることを条件とし、継続的なフィルタ交換および
/またはメンテナンスサービスの時間間隔を可能な限り長期間伸ばすことが強く
望まれている。
【０００５】 フィルタは、一般的に、繊維の種類、繊維の直径、繊維マットの厚さ、マット
の密度/間隙率、構成および他の物理的および機構的特性などのパラメーターの
点で設計され、特定の粒子サイズまでの濾過に効果的な構造を備えるが、しかし
同時に、過度に気流を制限しないようにし、そして早く詰まるよりはゆっくり詰
まるのがよい。これらの相反する願望が、特定の「効率」のフィルタ構成を提供
する、物理的および機構的パラメーター間の折衷によって満たされる。
【０００６】 所定のサイズ(またはサイズ分布)の粒子および所定の気流における粒子の捕そ
く性の測定は、通常は標準検査条件に基づく「グレード」のフィルタである。異
なる空調システムで特定の要望を満たす、異なるグレードを作る必要性は、フィ
ルタ維持および在庫コストを大きく加えることとなる。オーストラリアで規定さ
れるフィルタグレードは、Ｇｌ、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、
Ｆ８、Ｆ９である。このリストはフィルタ効率が上がる順である。グレードＦ９
は、ヘパフィルタ(0.2マイクロより下を濾過する)に相当し、一方、Ｇ１はハト
が通過できるほどである。これらのフィルタグレードは、オーストラリア規格 A
S 1324.1により詳細に定義されている。
【０００７】 本発明は、所定のフィルタ構成の効率を化学的処理剤によって改善でき、例え
ば処理前のグレードＧ３フィルタがグレードＧ４またはそれ以上のレベルに改良
されるという驚くべき見いだしに由来する。化学的処理剤のコストは、より高度
なグレードのフィルタの製造の追加コストと比べて顕著に低い。例えば化学的処
理剤のコストは、在来の構成において、グレードＧ３と比べたグレードＧ４フィ
ルタの追加コストより低い。さらに、本発明の好ましい実施態様は、その構造に
適用する化学的処理剤のレベルおよび/または性質を変えることにより、フィル
タのたくさんの「グレード」を単一の機構的構成のみに基づいて提供することが
できるため、在庫を低減させる。
【０００８】 本明細書に渡り、先行技術の記載を、広く知られているまたは当分野の共通的
な一般知識の一部を形成するとする是認であるとして考慮されるべきものではな
い。
【０００９】 従って、比較的簡潔な方法による、改善されたフィルタおよび/または既存の
フィルタの効率の後改善の方法を提供することが、本発明の目的である。
【００１０】 簡潔な化学的処理剤の適用による、フィルタの所定の構成の、１つのグレード
またはそれ以上までの改良が、本発明の好ましい実施態様である。
【００１１】発明の概要 第１の態様では、本発明は、湿潤剤で処理されたフィルタを提供する。
【００１２】 本発明の好ましい実施態様では、界面活性剤と組み合わせた湿潤剤でフィルタ
を処理する。より好ましくは、この処理剤はさらに、フィルタ上に引き出される
水の粘度を湿潤剤によって変化させる水溶性レオロジー変性剤を含むおよび/ま
たはフィルタ上の粘着性を増加させる粘着付与剤を含む。
【００１３】 本発明の第２の態様では、湿潤剤および界面活性剤からなる、フィルタへの適
用に適した組成物を提供する。
【００１４】 望ましくは、組成物はさらに、１またはそれ以上のレオロジー添加剤または粘
着付与剤を含む。
【００１５】 本発明の第３の態様では、第１または第２の態様による組成物でフィルタを処
理するステップを含む、フィルタの「改良」(本明細書で定義する)方法を提供す
る。
【００１６】 本明細書中「改良」とは、AS 1324.2に記載の、空調に関する空気濾過の「各
付け」方法による試験において、予定の構造のフィルタによって示された性能の
改善を意味する。
【００１７】 本発明の第４の態様では、第１または第２の態様による組成物を用いるフィル
タの処理によるフィルタ効率の改良工程を含む、ガスの濾過方法を提供する。
【００１８】本発明の実施のベストモード 本発明の種々の実施態様を、実施の例示としてのみ記載する。
【００１９】実施例１ 本発明による第１組成物は以下を含む： 塩化カルシウム(湿潤剤) 5％〜25％ Fluorad FC129(注１) 0.01％ Kathon 886 MW(注２) 0.19％ 水 83.80％ 注１：Fluoradは、３Ｍ社から入手したフルオロ界面活性剤である。 注２：Kathon 886 MWは、Rohm & Haas社から購入した防腐剤である。
【００２０】実施例２ 処理溶液の好ましい配合は下記のとおりである： 塩化カルシウム(湿潤剤) 14〜18％ Kathon 886 MW (生物静力学的剤(biostat)) 0.19％ Fluorad FC129 (界面活性剤) 0.01％ ビニルエーテル/無水マレイン酸 0.85％ 水 100％になるまで
【００２１】実施例３ この実施例では、オーストラリアのグレード「Ｆ５」による通常の規格の空調
フィルタを調製した。フィルタをニードルド不織布ポリエステル繊維布から作成
した。総表面積は約3.5平方メートルであった。フィルタの厚さは10〜12mmであ
り、密度は約280〜300g/平方メートル(gsm)であった。代表的な繊維直径は6〜15
デニールの範囲であった。
【００２２】 幾つかのフィルタを、実施例２の溶液で、処理溶液230ml/平方メートルのレベ
ルでスプレー処理した。処理したフィルタを乾燥空気を用いて乾燥させた。フィ
ルタを、浸漬またはその他の便利な方法を使用して被覆し、そして熱、減圧下も
しくは任意の適切な方法またはそれらの方法の組み合わせを用いて乾燥させても
よいことは理解されるであろう。乾燥したフィルタを、使用するまで密封容器（
密封プラスチックバッグ）に入れた。フィルタを使用するとき、その密封容器か
ら取り出し、空調システム中の操作上位置に設置した。
【００２３】 同じバッチによる、処理していない残りのたくさんのフィルタを、対照として
使用した。
【００２４】 処理したおよび処理していない対照フィルタを、AS1324. 2方法で評価した。
この方法で処理した場合において、処理していない対象フィルタは「Ｆ５」と評
価された。しかしながら、化学的に処理したフィルタはそれを上回る「Ｆ６」と
評価された。
【００２５】 好ましい処理剤(実施例２)は、非常に強い含水性であり、使用中にフィルタを
通る空気から湿気を取り込み、液体にし、フィルタを湿潤させる。この液体はフ
ィルタに浸透し、繊維を湿潤させる。繊維の湿潤は、処理剤に表面活性剤を混合
することによってさらに高められ、そして低い表面張力の効能によって気流に対
する浸透が確実となる。この液体は、フィルタ上および中に堆積した濾過物の中
へそしてそれを通って移動する。
【００２６】 理論に拘束されるものではないが、出願人は、フィルタの性能の改善は、湿潤
させる効能による、現状湿潤フィルタの塵粒子を取り込む能力に関連し、そして
フィルタの粒子評定よりもさらに小さくなると考える。第１の推定で、これらの
粒子は通常、繊維から跳ね返りながら高スピードで繊維マトリックスを移動し、
２またはそれ以上の繊維が収束する位置でトラップされ、断面積が限定されるこ
ととなり、その面積は塵粒子より小さいほどである。湿潤剤によってフィルタが
湿潤していると、塵粒子は、水の多くの原子厚で被覆されそして表面張力で繊維
に固着した繊維上に衝突する。加えて、出願人は、マトリックスの表面張力/毛
管作用で繊維に触れる位置で、湿潤剤溶液の蓄積が引き起こされ、そして、塵粒
子が、より大きい数量の溶液と接触し、物理的な大きさよりむしろ表面張力でト
ラップされると考える。繊維マトリックスによって引き起こされた物理的バリア
は、より大きな粒子をトラップする能力が変化しない。そのため粒子をトラップ
する「湿潤した」フィルタの能力は「湿潤していない」フィルタと比較してより
高められるようである。
【００２７】 処理剤に１またはそれ以上のレオロジー添加剤(例えば、粘度変性剤、ゲル化
剤、揺変剤など)を導入するのが望ましい。溶液粘度のこれらの制御は、空気が
強く通ることによる、吹き込みによるフィルタからの小さな液滴発生を防ぎ、そ
して溶液がフィルタ上に留まるのを助力する。レオロジー添加剤の量および種類
は、使用条件により選択することができる。粘着付与剤の導入は、溶液の粘着性
を高め、粒子がフィルタまたは濾過物の塊に留まり蓄積するのを助力し、そして
改良の効果をさらに高めることとなる。
【００２８】 本発明の使用に好ましい湿潤剤は塩化カルシウムである。他の湿潤剤の例とし
て、限定するものではないが、グリセロール、ソルビトール、エチレングリコー
ル、ＰＥＧ、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、ＰＣＡ(2-ピロ
リドン-5-カルボン酸)、硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、乳酸およびその誘
導体、塩化ナトリウムなどが含まれる。本明細書中に含まれる開示に基づいて使
用されるフィルタおよびシステムの組成に関連して適切な湿潤剤を選択すること
は、当業者らには困難ではないであろう。幾つかの湿潤剤は界面活性剤としても
作用する。例としてジオクチルスルホコハク酸ナトリウムがある。
【００２９】 本発明の使用に好ましい界面活性剤の種類は、フルオロ界面活性剤、例えばFl
uorad FC129である。これらは、表面張力を下げるという重大な能力を有するた
め好ましい。しかしながら他の界面活性剤を用いてもよい。例示のみを目的とす
るが、界面活性剤は非イオン性(例えばエトキシレート、プロポキシレートおよ
びこれら２種のブロックコポリマー)、アニオン界面活性剤(ドデシルベンゼンス
ルホン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、スルホン化または
硫酸化有機エトキシレートまたはプロポキシレートのナトリウム塩など)、カチ
オン界面活性剤(塩化セトリモニウム、または第２級、第３級および第４級有機
アミンなど)または両性界面活性剤(コカミドプロピルベタインなど)であり得る
。
【００３０】 含まれ得るレオロジー剤の例は、カルボキシメチルセルロースナトリウム；ヒ
ドロキシエチルセルロース；ヒドロキシプロピルセルロース；ポリエチレングリ
コール；ポリプロピレングリコール；ポリビニルアルコール；ポリ酢酸ビニル、
ポリビニルピロリドンおよびこれらのコポリマー、ヒドロキシプロピルグアー、
キサンタンガム、キトサン、アクリル酸コポリマー、ポリアクリル酸ポリマー(c
arbopol)などである。しかし他の多くの水溶性ポリマーも同様に有用である。種
類および量は、本明細書に含まれる教示から選択することができる。
【００３１】 他の活性成分を配合物に導入して濾過物へ浸透させてもよく、例えば難燃剤、
気流プロモーターまたは粘度低減剤、脱臭剤などがある。配合物に、出願人の同
日付け同時係属出願に基づく殺生剤または生物静力学的剤(biostat)を含めても
よく、この開示は出典明示により本明細書の一部とする。
【００３２】 実施例中の組成物は、水性溶液または懸濁液からフィルタに適用されるが、湿
潤剤および生物静力学的剤(biostat)を固体としてまたは非水性溶媒からフィル
タに適用することも可能であって利点があり、そしてこのような組成物も本発明
の範囲内である。
【００３３】 本発明にかかる組成物を任意の物質のフィルタに適用することができることも
考えられる。ポリプロピレン、ビスコース、レーヨン、セルロース誘導体および
ガラスファイバーのフィルタで試験を行なった。しかしながら、本明細書に記載
の動作原理は、他の物質および他の構成(例えば織布、不織布、スパンボンド、
メルトブロー、ラミネートなど)のフィルタに適合する。
【００３４】 本発明で、特定の実施例について記載したが、本発明を、本明細書に記載の発
明の概念から離れることなく他の形態に具体化してもよいことは、当業者にとっ
て明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｆ 17/10 Ｂ０１Ｆ 17/10 17/38 17/38 17/42 17/42 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ， ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA04 BA12 BA13 BB03 BC09 BC13 CB04 CB06 DA01 4D077 AA10 AB20 AC06 DB06X DC02X DC12X DC15X DC16X DC17X DC19X DC26X

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 湿潤剤で処理されたフィルタ。
  2. 【請求項２】 さらに界面活性剤と組み合わせた湿潤剤で処理された、請求
    項１記載のフィルタ。
  3. 【請求項３】 さらに湿潤剤によるフィルタ上の水の粘度を変えるために選
    択された水溶性レオロジー変性剤で処理された、請求項１または２記載のフィル
    タ。
  4. 【請求項４】 さらにフィルタ上の粘着性を高める粘着付与剤で処理された
    、 請求項１〜３いずれかに記載のフィルタ。
  5. 【請求項５】 湿潤剤および界面活性剤を含有する、フィルタへの適用に適
    した組成物。
  6. 【請求項６】 さらに１またはそれ以上のレオロジー添加剤または粘着付与
    剤が含まれる、請求項５記載の組成物。
  7. 【請求項７】 前記湿潤剤が、塩化カルシウム、グリセロール、ソルビトー
    ル、エチレングリコール、ＰＥＧ、プロピレングリコール、1,3-ブチレングリコ
    ール、ＰＣＡ(2-ピロリドン-5-カルボン酸)、硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウ
    ム、乳酸およびその誘導体、塩化ナトリウムおよびジオクチルスルホコハク酸ナ
    トリウムからなる群から選択される、請求項５または６記載の組成物。
  8. 【請求項８】 前記湿潤剤が塩化カルシウムである、請求項５〜７いずれか
    に記載の組成物。
  9. 【請求項９】 前記界面活性剤がフルオロ界面活性剤である、請求項５〜８
    いずれかに記載の組成物。
  10. 【請求項１０】 レオロジー変性剤が、カルボキシメチルセルロースナトリ
    ウム；ヒドロキシエチルセルロース；ヒドロキシプロピルセルロース；ポリエチ
    レングリコール；ポリプロピレングリコール；ポリビニルアルコール；ポリ酢酸
    ビニル、ポリビニルピロリドンおよびこれらのコポリマー、ヒドロキシプロピル
    グアー、キサンタンガム、キトサン、アクリル酸コポリマー、ポリアクリル酸ポ
    リマー(carbopol)、水溶性ポリマーおよび水溶性コポリマーから選択される１ま
    たはそれ以上の化合物である、請求項５〜９いずれかに記載の組成物。
  11. 【請求項１１】 前記レオロジー添加剤がビニルエーテル/無水マレイン酸
    コポリマーである、請求項５〜１０いずれかに記載の組成物。
  12. 【請求項１２】 請求項５〜１１いずれかに記載の組成物で処理されたフィ
    ルタ。
  13. 【請求項１３】 フィルタが、ポリプロピレン、ビスコース、レーヨン、セ
    ルロース誘導体およびガラスファイバーからなる群から選択される繊維で構成さ
    れる、請求項１２記載のフィルタ。
  14. 【請求項１４】 フィルタを請求項５〜１１いずれかに記載の組成物で処理
    するステップを含む、フィルタの「改良」(本明細書中で定義する)方法。
  15. 【請求項１５】 ガスを通過させて、フィルタを請求項５〜１１いずれかに
    記載の組成物で処理することによりフィルタ効率が改良されたフィルタを用いて
    濾過する工程を含む、ガスの濾過方法。
  16. 【請求項１６】 本明細書中の実施例のいずれかに実質的に記載されたフィ
    ルタ。
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