JP2007190531A - エアフィルタ用濾材およびフィルタユニット - Google Patents

Abstract

【課題】従来の濾材と同等の集塵捕集性能を備えたうえ、廃棄処分時に生ずる問題の低減することができ、且つ製造を容易に行うことができるエアフィルタ用濾材およびフィルタユニットを得る。
【解決手段】 本発明にかかるエアフィルタ用濾材１０は、平均繊度が３．３デシテックス以上３３デシテックス以下の生分解性合成繊維１２からなる第１のウェブ１４と、異形断面を具備した生分解性合成繊維１６を５０重量％以上含み、平均繊度が１デシテックス以上６デシテックス以下である第２のウェブ１８とを備える。第１のウェブ１４と第２のウェブ１８とは、機械的交絡法により一体に積層したうえ、生分解性バインダ２０により固着してなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、エアフィルタ用濾材およびフィルタユニットに関し、特に例えば、生分解性を備え、製造が容易なエアフィルタ用濾材およびフィルタユニットに関する。

現在、ビル空調，工場空調など人の生活環境改善の分野において、広くエアフィルタが用いられている。これらエアフィルタは寿命に達するとそのほとんどが廃棄処分とされるが、一般的には埋め立て処分，焼却処分により廃棄が行われていた。しかしながら、埋め立て処分とする場合には、埋め立て処理場確保の問題や処理場周辺の環境汚染などの問題が生じ、焼却処分とする場合には、焼却により生ずる環境汚染物質や地球温暖化の原因となる二酸化炭素の大量排出などの問題が生じていた。この問題を解決するために、生分解性プラスチック（繊維、樹脂）を使用して生分解性を備えた空気清浄器用不織布フィルタが提案されている（例えば特許文献1、特許文献２など）。
特開２００４−１１３９６６号公報 特開２００３−２６０３２１号公報

しかしながら、特許文献１，特許文献２に記載された発明では、フィルタにプリーツ加工を行う際に必要な保形性を付与するために、レジンボンド不織布やスパンポンド不織布などの剛性の高いウェブからなる剛性付与層を設けなければならない。そのため、これらの発明では、剛性付与層と、メルトブローン製法などで製造される緻密捕集層とを別工程で製造する必要があるため、製造工程が複雑となる問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、従来の濾材と同等の集塵捕集性能を備えたうえ、廃棄処分時に生ずる問題の低減することができ、且つ製造を容易に行うことができる、エアフィルタ用濾材およびフィルタユニットを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、平均繊度が３．３デシテックス以上３３デシテックス以下の生分解性合成繊維からなる第１のウェブと、異形断面を具備した生分解性合成繊維が５０％以上含み、平均繊度が１デシテックス以上６デシテックス以下である第２のウェブとを備え、第１のウェブと第２のウェブとを機械的交絡法により一体に積層したうえ、生分解性バインダにより固着した、空気清浄用濾材である。

請求項２に記載の発明は、異形断面を具備した生分解性合成繊維は、セルロース繊維である、請求項１に記載の空気清浄用濾材である。

請求項３に記載の発明は、生分解性バインダが、ポリ乳酸エマルジョンである、請求項１または請求項２に記載のエアフィルタ用濾材である。

請求項４に記載の発明は、機械的交絡法が、ニードルパンチ法または水流交絡法である、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエアフィルタ用濾材である。

請求項５に記載の発明は、プリーツ加工を施した請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエアフィルタ用濾材を備えた、フィルタユニットである。

本発明のエアフィルタ用濾材およびフィルタユニットは、生分解性合成繊維からなる第１のウェブと異形断面を具備した生分解性合成繊維を５０重量％以上含む第２のウェブを機械的交絡法により一体に積層して、生分解性バインダにて固着させたことにより、従来のエアフィルタ用濾材と同等の集塵捕集性能を備え、廃棄処分時に生ずる問題の低減することができ、且つ製造を容易に行うことができるで、エアフィルタ用濾材およびフィルタユニットを提供することができる。さらには、本発明にかかるエアフィルタ用濾材は、プリーツ加工が容易なため、多風量処理が要求されるビル空調用フィルタ、工場用フィルタなど好適なエアフィルタ用濾材およびフィルタユニットを得ることができる。

図１は、本発明にかかるエアフィルタ用濾材を示す図解図である。エアフィルタ用濾材１０の構成について大略を説明すると、エアフィルタ用濾材１０は、平均繊度が３．３デシテックス以上３３デシテックス以下の生分解性合成繊維１２からなる第１のウェブ１４と、異形断面を具備した生分解性合成繊維１６を５０重量％以上含み、平均繊度が１デシテックス以上６デシテックス以下である第２のウェブ１８とを備える。第１のウェブ１４と第２のウェブ１８とは、機械的交絡法により一体に積層したうえ、生分解性バインダ２０により固着してなる。以下、エアフィルタ用濾材１０を構成する各構成部分について詳述し、併せて本発明が従来のエアフィルタ用濾材より優れている点についても説明を行う。

第１のウェブ１４には、平均繊度が３．３デシテックス以上３３デシテックス以下の生分解性合成繊維からなるウェブを用いることができる。これにより、第１のウェブ１４に嵩高性を付与することができ、ひいては内部ろ過性を与え、高い集塵捕集容量を具備させることができる。さらに、第１のウェブ１４に十分な集塵捕集容量を保持させつつ、高い塵埃除去効率や少ない圧力損失などの他の性能を付与させる場合には、４デシテックスから１５デシテックスの範囲のものを用いるものがより好適である。

第１のウェブ１４より緻密に形成する第２のウェブ１８には、異形断面を具備した生分解性繊維１６を５０重量％以上含有したウェブを用いることができる。なお、本発明において異形断面とは、断面形状が円形ではなく、断面形状円形の繊維より繊維表面積が広くなる断面形状のことを指す。異形断面としては、例えば、図２の示すように、（ａ）菊花状型，（ｂ）星型，（ｃ）十字状型，（ｄ）三葉状型（ｅ）放射亜鈴状型，（ｆ）亜鈴状型，（ｇ）三角形型などが挙げられるが、これに限らず、上述したように断面形状円形の繊維より繊維表面積が広くなる断面形状を備えたものであれば、どのような断面形状が使用されてもよい。上述した異形断面を具備した繊維を用いることにより、第２のウェブ１８を構成する繊維の表面積は増大し、結果、第２のウェブ１８に優れた塵埃除去効率を具備させることができる。さらには、生分解性バインダ２０を繊維に含浸法などにより固着させるときに、毛細管現象により第２のウェブ１８の一部を構成する生分解性繊維１６の表面上への生分解性バインダ２０の付着が容易に行うことができる。さらに、生分解性繊維１６の表面上に生分解性バインダ２０により形成された筋条体２０ａを形成することにより、第２のウェブ１８に高い剛性を付与することができ、その結果、エアフィルタ用濾材１０にプリーツ加工を施すために必要とされる保形性も同時に付与することが出来る。生分解繊維１６としては、セルロース繊維を用いることが好適であり、その繊維の繊度としては、平均繊度が１デシテックスから６デシテックスまでものが使用でき、加工性を考慮すれば２デシテックスから４デシテックスの範囲のものを使用することが好適である。

上述した密度の異なった生分解性合成繊維で構成された第１のウェブ１４と第２のウェブ１８とは機械的交絡法により一体に積層させたうえ、生分解性バインダ２０を用いて固着させることでエアフィルタ用濾材１０を得ることができる。機械的交絡法には、ニードルパンチ法および水流交絡法が使用できるが、製造コストが嵩まない点でニードルパンチ法が用いることが好適である。

生分解性バインダ２０としては、メチルセルロース、アルギン酸、ポリカプロラクトン、ポリビニルアルコールなどが使用することができるが、濾材の加工安定性、耐久性などを考慮すればポリ乳酸エマルジョンを使用することが好適である。

本発明にかかるエアフィルタ用濾材１０は、上述した構成により、第１のウェブと第２のウェブとにより粗密構造によるふるい効果が発現され効率的に濾過気体の塵埃が濾過される。さらに、密異形断面を具備した生分解性合成繊維１６の混用することで濾過性能を向上している。またさらに、本発明にかかるエアフィルタ用濾材１０は、プリーツ加工を施すために必要とされる保形性を具備している。これにより従来のエアフィルタ用濾材のように、剛性を付与するためにレジンボンド不織布やスパンポンド不織布などの剛性の高いウェブを積層する必要がない。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。適宜、請求項に記載した範囲内で平均繊度を変更することにより、所望の密度勾配を有したエアフィルタ用濾材が作製されればよい。

表１に示すようにポリ乳酸系重合体からなる繊維、および異形断面を具備した生分解性合成繊維を混用し、密度勾配を有した多層ウェブ層を公知のカーディングにより作製した。

次いで、ニードルパンチ法により、打ち込み本数３０Ｐ／ｃｍ²、打ち込み深さ１１ｍｍの条件にて、第２のウェブ１６が配置されている側からパンチングを施し、第１のウェブ１４および第２のウェブ１６を一体に積層させた。次いで生分解性バインダ２０としてポリ乳酸系エマルジョンＬＡＮ−０１３Ｅ(ユニチカ株式会社製)を、固形分付着量が８０ｇ／ｍ²付着するようにパディング加工し、１３０°Ｃ、１０分乾燥固着させたことにより、実施例を作製した。
（比較例）
異形断面を具備した生分解性合成繊維１６を使用することによる濾過性能の向上を観察するため、実施例のアセテートレーヨンに替えて、断面形状円形で同繊度のポリ乳酸繊維（１．７ｄｔ）を同配合比率にて混用させ、実施例と同様の加工を施し、エアフィルタ用濾材を作製した。

上述の如く得られた、実施例のエアフィルタ用濾材１０および比較例のエアフィルタ用濾材をＪＩＳ Ｂ９９０８形式２に準拠した濾過性能測定装置を用いて、通過線速０．５ｍ／ｓｅｃの条件で大気を通過させた時の濾材の初期圧損、及び中心径が０．４μｍ、１．５μｍでの大気塵除去効率を測定した。
単板によるろ過性能測定結果

表２の値が示す通り、異形断面を具備した生分解性合成繊維１６の混用により濾過性能を向上しており、本発明にかかるエアフィルタ用濾材１０が従来のエアフィルタ用濾材より優れた性能を確認することができた。

次いで、実施例において得られたエアフィルタ用濾材１０を公知のプリーツ加工機を用いて、山高さが１２３mm、山間ピッチ１０ｍｍ、折山数５５山のプリーツ状に形成されたエアフィルタ用濾材を作製した。なお、濾過流体の風圧により折山が変形するのを防止するために、パルプ製のスタビライザーをエアフィルタ用濾材１０に当接させたり、ポリ乳酸系ホットメルト樹脂をエアフィルタ用濾材１０に等間隔で線状に塗布されてもよい。

次いで、開口の大きさが６１０ｍｍ×６１０ｍｍで奥行き１５０ｍｍのアルミニウム製の角筒状筐体に上述したプリーツ加工を施したエアフィルタ用濾材２０を挿入することでフィルタユニットを作製した。なお、プリーツ加工を施したエアフィルタ用濾材１０を筐体に挿入する際、エアフィルタ用濾材１０が容易に交換でき、且つエアフィルタ用濾材１０と筐体の間に形成される隙間からの濾過流体がリークするのを防止するため、ポリウレタン製の発泡パッキンを筐体の内側全面に貼付した。

上述の如く得られたフィルタユニットをＪＩＳ Ｂ９９０８形式２に準拠した測定方法にて濾過性能測定を行ったところ、初期圧力損失６０ｐａ、交換圧損を３００Ｐａとして平均効率６４．５％、集塵捕集効率９１０g／ユニットとの結果を得た。なお、本結果は国土交通省機械工事仕様書に記載の空調用エアフィルタ規格に適合する。

本発明にかかるエアフィルタ用濾材の一実施の形態を示す一部を拡大した図解図である。 異形断面の例を示す図であり、（ａ）は菊花状型であり、（ｂ）は星型であり、（ｃ）は十字状型である、（ｄ）は三葉状型であり（ｅ）は放射亜鈴状型であり、（ｆ）は亜鈴状型であり，（ｇ）は三角形型である。 異形断面を具備する生分解性繊維の表面に固着した生分解バインダを示す断面図解図である。

符号の説明

１０ エアフィルタ用濾材
１４ 第１のウェブ
１６ 異形断面を具備した生分解性合成繊維
１８ 第２のウェブ
２０ 生分解バインダ

Claims (5)

1. 平均繊度が３．３デシテックス以上３３デシテックス以下の生分解性合成繊維からなる第１のウェブ、
   異形断面を具備した生分解性合成繊維を５０重量％以上含み、平均繊度が１デシテックス以上６デシテックス以下である第２のウェブを備え、
   前記第１のウェブと前記第２のウェブとを機械的交絡法により一体に積層したうえ、生分解性バインダにより固着した、エアフィルタ用濾材。
2. 前記異形断面を具備した生分解性合成繊維は、セルロース繊維である、請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。
3. 前記生分解性バインダは、ポリ乳酸エマルジョンである、請求項１または請求項２に記載のエアフィルタ用濾材。
4. 前記機械的交絡法は、ニードルパンチ法または水流交絡法である、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエアフィルタ用濾材。
5. プリーツ加工を施した請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のエアフィルタ用濾材を備えた、フィルタユニット。
   
   

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