JP2005246233A - 掃除機用エアフィルタ濾材およびそれを用いた掃除機用エアフィルタユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 付着した塵埃を容易に除去することが可能で、捕集効率を維持したまま繰り返し利用できる掃除機用エアフィルタ濾材を提供する。
【解決手段】 ２層のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜層１１が、支持層１２を介して積層されているエアフィルタ濾材１０を用いることにより、ブラシ等でこすった際のダメージを、前記支持層より上の層に留め、前記支持層より下の層のＰＴＦＥ多孔質膜層の損傷を回避することができる。これによって、エアフィルタ濾材の捕集効率の低下を抑制することができ、この結果、付着した塵埃を容易に除去することが可能で、捕集効率を維持したまま繰り返し利用できる掃除機用エアフィルタ濾材を提供することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、掃除機用エアフィルタ濾材およびそれを用いた掃除機用エアフィルタユニットに関する。

従来、掃除機用エアフィルタユニットには、利便性から、紙などの素材を用いた使い捨て式パックが用いられている（特許文献１参照。）。しかしながら、前記使い捨て式パックには、費用や省資源の点で問題があった。

そのため、近年では、再利用可能なダストパックを採用する事例が一般的となってきている（特許文献２参照。）。中でも、エアフィルタ濾材としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の多孔質膜を用いた前記ダストパックが注目を集めている（特許文献３参照。）。前記ＰＴＦＥ多孔質膜は、低圧力損失（高通気量）で塵埃の捕集効率が高く、ウィルスやアレルギー原因物質など、身体に悪影響を及ぼす微細粒子を効率よく捕集する。また、ＰＴＦＥ多孔質膜は、非接着性が高く、フィルタ表面に付着した塵埃を容易に除去することができる。この場合、ＰＴＦＥ多孔質膜は、その非接着性を利用するために、エアフィルタ濾材の最外層に露出して設けられる。

しかしながら、前記ＰＴＦＥ多孔質膜をエアフィルタ濾材として用いた掃除機用エアフィルタユニットは、通常の条件で使用する際には、定期的な清掃により通気性を回復させ、繰り返し利用することができるが、まれにエアフィルタ濾材の目詰まりにより、通気抵抗が著しく増大し、回復不可能となるという問題があった。また、前記ＰＴＦＥ多孔質膜は、２０μｍ以下ときわめて薄く、機械的な負荷に弱い。このため、前記エアフィルタ濾材に付着した塵埃をブラシ等でこすり落とす際に、前記エアフィルタ濾材に穴があき、その穴が塵埃の通過（リーク）を引き起こすという問題があった。そこで、ＰＴＦＥ多孔質膜を最外層に露出して設けたエアフィルタ濾材では、ブラシ等でこする等の機械的負荷を与える行為を禁止している場合が多い。しかしながら、使用者がこの指示を守るとは限らず、ＰＴＦＥ多孔質膜を用いた掃除機用エアフィルタユニットを普及していく上での問題となっていた。

実開昭５０−１１６２５３号公報 特開２０００−１６６８２９号公報 特開２０００−３００９２１号公報

そこで、本発明の目的は、付着した塵埃を容易に除去することが可能で、捕集効率を維持したまま繰り返し利用できる掃除機用エアフィルタ濾材を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明の掃除機用エアフィルタ濾材は、ＰＴＦＥ多孔質膜層と支持層とを含む掃除機用エアフィルタ濾材であって、前記ＰＴＦＥ多孔質膜層が２層以上、前記支持層を介して積層されていることを特徴とする掃除機用エアフィルタ濾材である。

このように、ＰＴＦＥ多孔質膜層が２層以上、前記支持層を介して積層されているエアフィルタ濾材を用いることにより、ブラシ等でこすった際のダメージを、前記支持層より上の層に留め、前記支持層より下の層のＰＴＦＥ多孔質膜層の損傷を回避することができる。これによって、エアフィルタ濾材の捕集効率の低下を抑制することができ、この結果、付着した塵埃を容易に除去することが可能で、捕集効率を維持したまま繰り返し利用できる掃除機用エアフィルタ濾材を提供することが可能となる。

本発明の掃除機用エアフィルタ濾材において、前記支持層の厚さは、１０〜３０００μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは、５０〜１０００μｍの範囲である。

本発明の掃除機用エアフィルタ濾材において、前記支持層は、通気性部材で形成されていることが好ましく、前記通気性部材が、不織布であることがさらに好ましい。

本発明の掃除機用エアフィルタ濾材において、さらに、最外層のＰＴＦＥ多孔質膜層の表面に、支持層が配置されていることが好ましい。

本発明の掃除機用エアフィルタ濾材において、前記ＰＴＦＥ多孔質膜層の捕集効率が９０〜１００％の範囲であり、線速５．３ｃｍ／秒における圧力損失が０を超え、且つ３００Ｐａ以下であることが好ましく、より好ましくは、前記捕集効率が、９５〜１００％の範囲であり、圧力損失が０を超え、１００Ｐａ以下の範囲である。なお、前記捕集効率および圧力損失は、後述の方法により測定できる。

本発明のエアフィルタ濾材全体において、捕集効率が９０〜１００％の範囲であり、線速５．３ｃｍ／秒における圧力損失が０を超え、且つ５００Ｐａ以下であることが好ましく、より好ましくは、前記捕集効率が、９５〜１００％の範囲であり、圧力損失が０を超え、且つ３００Ｐａ以下である。なお、前記捕集効率および圧力損失は、後述の方法により測定できる。

以下に、本発明の掃除機用エアフィルタ濾材について詳しく説明する。

図１に、本発明の掃除機用エアフィルタ濾材の一例を示す。図示のように、２層のＰＴＦＥ多孔質膜層１１を、支持層１２を介して積層することで、本発明の掃除機用エアフィルタ濾材１０が得られる。

前記ＰＴＦＥ多孔質膜層において、その厚さは、作製するエアフィルタ濾材の大きさ等により適宜決定されるが、例えば、１〜１００μｍの範囲である。また、その孔径は、例えば、０．１〜５０μｍの範囲であり、好ましくは、０．５〜１０μｍの範囲である。また、その捕集効率および圧力損失は、前述のとおりである。

前記ＰＴＦＥ多孔質膜層の製造方法の一例を以下に示す。まず、未焼成のＰＴＦＥファインパウダーに液状潤滑剤を加えて均一に混和する。前記ＰＴＦＥファインパウダーとしては、特に制限されず、市販のものが使用できる。前記液状潤滑剤としては、前記ＰＴＦＥファインパウダーを濡らすことができ、後に除去できるものであれば特に制限されず、ナフサ、ホワイトオイル、流動パラフィン、トルエン、キシレン等の炭化水素油や、アルコール類、ケトン類およびエステル類の溶媒等が使用できる。また、これらは、単独で使用してもよく、若しくは二種類以上併用してもよい。

前記ＰＴＦＥファインパウダーに対する液状潤滑剤の添加割合は、前記ＰＴＦＥファインパウダーの種類、液状潤滑剤の種類および後述するシート成形の条件等により適宜決定されるが、例えば、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に対して、液状潤滑剤１５〜３５重量部の範囲である。

つぎに、前記混和物を未焼成状態でシート状に成形する。前記成形方法としては、例えば、前記混和物をロッド状に押し出した後、対になったロールにより圧延する圧延法や、板状に押し出してシート状にする押し出し法があげられる。また、両方法を組み合わせてもよい。このシート状成形体の厚みは、後に行なう延伸の条件等により適宜決定されるが、例えば、０．１〜０．５ｍｍの範囲である。

なお、得られたシート状成形体に含まれる前記液状潤滑剤は、続いて行なう延伸工程前に、加熱法または抽出法等により除去しておくことが好ましい。前記抽出法に使用する溶媒は、特に制限されないが、例えば、ノルマルデカン、ドデカン、ナフサ、ケロシン、スモイル等があげられる。

つぎに、前記シート状成形体に対して延伸を行なう。前記シート状成形体をＰＴＦＥの融点（３２７℃）以下の温度で、一軸延伸または二軸延伸で延伸し多孔化する。例えば、前記シート状成形体の長手方向において、その長さが２〜６０倍の範囲になるように、温度１５０〜３２７℃で延伸し、続いて、前記シート状成形体の幅方向において、その長さが１０〜６０倍の範囲になるように、温度４０〜１５０℃で延伸する。前記延伸後、その延伸状態を保持して、ＰＴＦＥの融点（３２７℃）以上の温度に加熱して焼成することにより、機械的強度の向上と寸法安定性の増加を図ってもよい。以上のようにして、ＰＴＦＥ多孔質膜層が製造できる。

なお、ＰＴＦＥ多孔質膜層の製造方法は特に制限されず、前述の方法に限定されるものではない。

つぎに、前記支持層の形状は、特に制限されず、例えば、織布、不織布、金属ないしプラスチックのメッシュ、金属ないしプラスチックのネット、プラスチック発泡体等が使用できる。なお、前記支持層には、費用の点から、不織布が最も好ましく用いられる。前記支持層が繊維材料である場合には、その繊維として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、芳香族ポリアミド、アクリル、ポリイミド等の合成繊維あるいはこれらの複合材等を用いることができる。また、その厚さは、前述のとおりである。

つぎに、本発明におけるＰＴＦＥ多孔質膜層と支持層の接着においては、その接着法に特に制限はないが、両者の通気性を維持するため接着面積を少なくするのが好ましく、例えば、熱溶融性のネットないしメッシュを間に挟んでラミネートする等の方法、微細な点状ないし線状に接着剤を塗布し接着する方法等が挙げられる。接着剤としては、２液混合型や熱による自己架橋型の接着剤などを用いることができる。２液混合型としてはエポキシ樹脂、熱による自己架橋型としては酢酸ビニル−エチレン共重合体やエチレン−塩化ビニル共重合体等が好適である。

費用の点から考えると、あらかじめ熱接着性をもった不織布をＰＴＦＥ多孔質膜層にラミネートする方法が最も好ましく用いられる。素材の一部ないし全部が、例えば、ポリエチレンのような熱可塑性樹脂でできている不織布を、ＰＴＦＥ多孔質膜層と適切な熱、圧力でラミネートすると、繊維の一部が溶融してＰＴＦＥ多孔質膜層と接着する。この接着は、不織布の繊維上に限定されるため、繊維のない部分では通気性が確保される。

なお、通気性の点から、ＰＴＦＥ多孔質膜層は２層に留めることが好ましいが、３層以上用いることも可能である。また、図２に示したように、さらに、最外層のＰＴＦＥ多孔質膜層の表面にも、支持層を配置し、ＰＴＦＥ多孔質膜層−支持層−ＰＴＦＥ多孔質膜層−支持層の４層構造とすることもできる。これにより、エアフィルタ濾材の強度を高めることができる。

前述のようにして製造された本発明の掃除機用エアフィルタ濾材は、一般的な掃除機の塵埃捕集部に取り付けて使用される。前記掃除機用エアフィルタ濾材は、定期的に清掃することで繰り返し使用することができる。この清掃方法は、堆積した塵埃を払い落とせる方法であればよく、特に制限されない。

つぎに、本発明の実施例について、比較例と併せて説明する。なお、実施例および比較例におけるＰＴＦＥ多孔質膜層、掃除機用エアフィルタ濾材およびポリエチレン（ＰＥ）／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の芯鞘構造繊維製の不織布の各特性の測定方法は、以下に示すとおりである。

（１）圧力損失
サンプル（ＰＴＦＥ多孔質膜層または掃除機用エアフィルタ濾材、以下同じ）を有効面積１００ｃｍ^２の円形ホルダーにセットし、入口側から大気塵を供給しつつ、前記入口側と出口側に圧力差を与え、空気の透過速度を流量計で５．３ｃｍ／秒に調製して前記大気塵を透過させ、圧力損失（単位：Ｐａ）を圧力計（マノメーター）で測定した。なお、前記大気塵とは、雰囲気中に浮遊している塵埃をいう。

（２）捕集効率
圧力損失の測定と同一の装置を用い、空気の透過速度を５．３ｃｍ／秒に調製して前記サンプルの上流側に粒径０．１〜０．２μｍの多分散ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）粒子が４×１０^８個／リットル、粒径０．２〜０．３μｍのＤＯＰ粒子が６×１０^７個／リットルになるように供給し、上流側の粒子濃度とサンプルを透過してきた下流側の粒子濃度とをパーティクルカウンター（リオン社製商品名ＫＣ−８０）で測定し、下記式（１）に基づいて捕集効率を求めた。
捕集効率（％）＝（１−下流側の粒子濃度／上流側の粒子濃度）×１００ （１）
下流側の粒子濃度の単位：個／リットル
上流側の粒子濃度の単位：個／リットル

（３）目付け量
ＰＥ／ＰＥＴの芯鞘構造繊維製の不織布を１００ｃｍ^２にサンプリングし、その重さを電子天秤により測定して１ｍ^２当たりの質量を求めた。

図１の構造のエアフィルタ濾材を作製した。すなわち、まず、ＰＴＦＥファインパウダー（旭・ＩＣＩフロロポリマーズ社製商品名ＣＤ−１２３）１００重量部に対して液状潤滑剤（ナフサ）１７重量部を均一に配合し、この配合物を２０ｋｇ／ｃｍ^２の条件で予備成形した。つぎに、前記予備成形物をロッド状にペースト押出成形し、さらにこのロッド状成形体を一対の金属圧延ロールの間に通し、厚さ２５０μｍの長尺シートを得た。このシートを、２９０℃の延伸温度でその長手方向に１５倍に延伸し、さらにテンター法により８０℃の延伸温度でその幅方向に３０倍に延伸することで、未焼成のＰＴＦＥ多孔質膜を得た。この未焼成のＰＴＦＥ多孔質膜を熱風発生炉を用いて４００℃で３秒間焼成し、焼成されたＰＴＦＥ多孔質膜層１１を得た。得られたＰＴＦＥ多孔質膜層１１の厚さは１０μｍ、圧力損失は８０Ｐａ、捕集効率は９９％であった。

つぎに、支持層１２として、ＰＥ／ＰＥＴの芯鞘構造繊維製の不織布（ユニチカ社製商品名エルベスＴＯ７０３ＷＤＯ、目付け量７０ｇ／ｍ^２、厚さ１９０μｍ、鞘部ＰＥの融点１２９℃）を用意した。ＰＴＦＥ多孔質膜層１１と支持層１２とを積層し、１３５℃に加熱した一対の熱ロールでＰＴＦＥ多孔質膜層側から連続的に熱ラミネートすることにより接着し、熱ラミネート積層体Ａを得た。前記熱ラミネート積層体Ａの圧力損失は１００Ｐａ、捕集効率は９９％であった。

さらに、前記熱ラミネート積層体Ａの支持層１２側に２層目のＰＴＦＥ多孔質膜層１１を積層し、１３５℃に加熱した一対の熱ロールで連続的に熱ラミネートし、掃除機用エアフィルタ濾材１０を得た。

図２の構造のエアフィルタ濾材を作製した。実施例１の熱ラミネート積層体Ａを、ＰＴＦＥ多孔質膜層１１と支持層１２が接するようにして２つ重ね、１３５℃に加熱した一対の熱ロールで連続的に熱ラミネートし、掃除機用エアフィルタ濾材２０を得た。

ＰＥ／ＰＥＴの芯鞘構造繊維製の不織布の目付け量を３０ｇ／ｍ^２、厚さを１３０μｍとした以外は、実施例１の熱ラミネート積層体Ａと同様にして、熱ラミネート積層体Ｂを得た。前記熱ラミネート積層体Ｂの圧力損失は９０Ｐａ、捕集効率は９９．９９％であった。実施例１の熱ラミネート積層体ＡのＰＴＦＥ多孔質膜層と前記熱ラミネート積層体Ｂの支持層が接するようにして２つを重ね、１３５℃に加熱した一対の熱ロールで連続的に熱ラミネートし、掃除機用エアフィルタ濾材を得た。
（比較例１）
実施例１の熱ラミネート積層体Ａを、掃除機用エアフィルタ濾材として用いた。
（比較例２）
長手方向への延伸を８倍とした以外は、実施例１のＰＴＦＥ多孔質膜１１と同様にして、ＰＴＦＥ多孔質膜層２１を得た。得られたＰＴＦＥ多孔質膜層２１の厚さは２０μｍ、圧力損失は１６０Ｐａ、捕集効率は９９．９９％であった。ＰＴＦＥ多孔質膜２１と実施例１の支持層１２とを積層し、１３５℃に加熱した一対の熱ロールでＰＴＦＥ多孔質膜層側から連続的に熱ラミネートすることにより接着し、熱ラミネート積層体Ｃを得た。前記熱ラミネート積層体Ｃを、掃除機用エアフィルタ濾材として用いた。

実施例１〜３および比較例１、２の掃除機用エアフィルタ濾材の構成、厚さおよび初期物性を、下記表１に示す。
（表１）

実施例１〜３および比較例１、２の掃除機用エアフィルタ濾材を、一般的な家庭用掃除機の塵埃捕集部に取り付け、モデル塵埃１０ｇを吸引した。モデル塵埃には、ＪＩＳ Ｚ ８９０１に記載されている試験用ダスト４種を用いた。吸引後に、塵埃を払い落とした後、歯ブラシ（毛の硬さふつう）を用いて、掃除機用エアフィルタ濾材に付着した粉塵を掻き落した。掻き落とし後の掃除機用エアフィルタ濾材の圧力損失および捕集効率を測定した。測定結果を下記表２に示す。
（表２）

表１および２に示したとおり、試験後の掃除機用エアフィルタ濾材は、比較例では、捕集効率が低下しているのに対して、実施例では、捕集効率の低下が抑えられている。

本発明の掃除機用エアフィルタ濾材は、掃除機用エアフィルタユニットとして利用可能である。

本発明の掃除機用エアフィルタ濾材の一例の断面図である。 本発明の掃除機用エアフィルタ濾材のその他の例の断面図である。

符号の説明

１０ 掃除機用エアフィルタ濾材
１１ ＰＴＦＥ多孔質膜層
１２ 支持層

Claims (9)

1. ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜層と支持層とを含む掃除機用エアフィルタ濾材であって、前記ＰＴＦＥ多孔質膜層が２層以上、前記支持層を介して積層されていることを特徴とする掃除機用エアフィルタ濾材。
2. 前記支持層の厚さが、１０〜３０００μｍの範囲である請求項１記載の掃除機用エアフィルタ濾材。
3. 前記支持層が、通気性部材で形成されている請求項１または２記載の掃除機用エアフィルタ濾材。
4. 前記通気性部材が、不織布である請求項３記載の掃除機用エアフィルタ濾材。
5. さらに、最外層のＰＴＦＥ多孔質膜層の表面にも、支持層が配置されている請求項１から４のいずれかに記載の掃除機用エアフィルタ濾材。
6. 前記ＰＴＦＥ多孔質膜層の捕集効率が９０〜１００％の範囲であり、線速５．３ｃｍ／秒における圧力損失が０を超え、且つ３００Ｐａ以下である請求項１から５のいずれかに記載の掃除機用エアフィルタ濾材。
7. エアフィルタ濾材全体において、捕集効率が９０〜１００％の範囲であり、線速５．３ｃｍ／秒における圧力損失が０を超え、且つ５００Ｐａ以下である請求項１から６のいずれかに記載の掃除機用エアフィルタ濾材。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のエアフィルタ濾材を含む掃除機用エアフィルタユニット。
9. 請求項８記載の掃除機用エアフィルタユニットを含む掃除機。

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