JP2008086953A

JP2008086953A - エアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタ

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Publication number: JP2008086953A
Application number: JP2006272899A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Soyama; 智彦楚山; Nobuyuki Sakazume; 信之坂爪; Yoshihiko Oshitari; 義彦忍足; Tsugio Hashimoto; 次夫橋本; Kojiro Nagatsuka; 孝二郎長塚; Nobuo Matsumoto; 信男松本; Hiroyasu Kawakami; 泰靖川上; Fumito Takashima; 文人高嶋
Original assignee: OSHIDARI KENKYUSHO KK; Hokuetsu Paper Mills Ltd; Oshitari Laboratory Inc
Current assignee: OSHIDARI KENKYUSHO KK; Hokuetsu Paper Mills Ltd; Oshitari Laboratory Inc
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-10-04
Also published as: JP5290507B2

Abstract

【課題】本発明は、圧力損失が低く、高い捕集効率を安定的に確保し、耐水強度が高く、使用済み焼却処分後の質量減少率が高いエアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタの提供を目的とする。
【解決手段】本発明に係るエアフィルタ用濾材は、微細有機繊維の含有量が２質量％以上５質量％未満であり、平均繊維径が０．５μｍ未満の極細ガラス繊維の含有量が１０〜１５質量％であり、平均繊維径が２．９〜８．４μｍの細径チョップド有機繊維の含有量が５０〜７０質量％であり、かつ、平均繊維径が９．０〜２０μｍの太径チョップド有機繊維及び平均繊維径が９．０〜２０μｍの熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が１０質量％超えて３８質量％以下である混合繊維に、混合繊維１００質量部に対して繊維状バインダー又は粉末状バインダーを０．５質量部以上１０質量部未満配合して湿式抄紙されてなる。
【選択図】なし

Description

本発明は精密工業、電子工業、医薬工業、医療、介護福祉及びビル空調などの分野での空気浄化、集塵及び集塵装置設備、及び家庭電化製品分野での空気浄化及び集塵、並びに車両、航空機などの輸送運搬分野での空気浄化及び集塵に使用される高性能エアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタに関し、高性能で、実用強度、特に耐水強度が大きく、使用済みに際して焼却処分ができるエアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタに関する。

従来から、空気中の微粒子を捕集するために、エアフィルタの捕集技術が用いられている。エアフィルタは、その捕集性能によって、粗塵用フィルタ、中性能フィルタ、ＨＥＰＡ（ＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰａｒｔｉｃｕｌａｔｅＡｉｒ）フィルタ又はＵＬＰＡ（ＵｌｔｒａＬｏｗＰｅｎｅｔｒａｔｉｏｎＡｉｒ）フィルタに大別される。

このうち、ＨＥＰＡフィルタについては、定格風量で通風した時、粒子径が０．３μｍのＤＯＰの捕集効率（以下、「ＤＯＰ捕集効率」と記す。）が９９．９７％以上、即ち、粒子径が０．３μｍのＤＯＰの透過率（以下、「ＤＯＰ透過率」と記す。）が０．０３％以下で規定されている。このため、ＨＥＰＡフィルタに使用される高性能なエアフィルタ用濾材もフィルタ設計に対応した仕様である。

大部分の高性能なエアフィルタ用濾材はガラス繊維製であり、安価で高性能という特性を有するが、ガラス繊維自体が脆弱であるため外力でエアフィルタ用濾材が変形したり破れたりする危険性がある。また、特に振動や、水に濡れた際のエアフィルタ用濾材の強度が弱い問題がある。さらに、使用済みに際してエアフィルタ用濾材が不燃性なので焼却処分ができず、廃棄物の埋め立て処分しかできない問題がある。

そこで、高性能なガラス繊維製エアフィルタ用濾材以外に、焼却廃棄処分が可能な有機繊維主体のエアフィルタ用濾材が過去提案されている（例えば、特許文献１〜６を参照。）。

例えば、特許文献１では、直径４．０μｍ以下の極細ガラス繊維と０．０５〜０．５デニールの細デニールポリビニールアルコール系繊維及びポリビニールアルコール系繊維状バインダーとを配合して成るエアフィルタ用濾材が提案されている。

特許文献２、特許文献３又は特許文献４では、平均繊維径０．３〜４．０μｍの極細ガラス繊維とチョップアンドストランドビニロン繊維、チョップアンドストランドアクリル繊維又はチョップアンドストランドレーヨン繊維とを配合して成るエアフィルタ用濾材が提案されている。

また、特許文献５では、極細ガラス繊維２０質量％、再生セルロース繊維５０質量％及び天然セルロース繊維３０質量％を配合してなるエアフィルタ用濾紙が提案されている。

本発明者らは、過去、平均繊維径０．６５μｍ以下のガラス繊維１０〜５０質量％、自己消火性有機繊維５０〜９０質量％に繊維状バインダーを配合してなる高性能なエアフィルタ用濾材を提案している（特許文献６を参照。）。

これら特許文献１〜６で提案されたエアフィルタ用濾材からガラス繊維の配合を減らす試みがなされている（例えば、特許文献７又は８を参照。）。特許文献７では、平均繊維径０．１〜１．０μｍのマイクロガラス繊維、剛直鎖合成高分子からなる濾水値が３０〜８００秒のフィブリル化した微細有機繊維を配合している。

本発明者らは、過去、エアフィルタ用濾材をガラス繊維濾材並みの高性能に維持するため、無機、有機の微細繊維量を３０％以下に抑え、残りの配合を繊維径２．７〜６．５μｍの有機繊維に限定することを提案している（特許文献８を参照。）。

特公平６−１３０８２号公報特開昭６３−４４９１４号公報特開昭６３−４４９１５号公報特開昭６３−４４９１６号公報特公昭６３−５６８０６号公報特開平１０−１８００２０号公報特開平８−３２３１２１号公報特開２００４−１７０４１号公報

しかし、特許文献１で提案された技術では、極細ガラス繊維の配合率が６０〜９７質量％と、ガラスが主体であることには変わりない。

特許文献２、特許文献３又は特許文献４で提案された技術では、極細ガラス繊維を５．０〜９５質量％と規定しているが、ＨＥＰＡフィルタ用濾材とするには極細ガラス繊維２０質量％、或いは、これ以上の配合が必要である。また、チョップアンドストランドビニロン繊維、チョップアンドストランドアクリル繊維又はチョップアンドストランドレーヨン繊維について、繊維径の制約が無く、繊維径が太くなれば捕集効率の低下を招き、繊維径が細くなれば圧力損失の上昇を招く問題がある。捕集効率と圧力損失とのバランスは有用なエアフィルタ用濾材に不可欠であり、特許文献２、特許文献３又は特許文献４で提案された技術では、必ずしも有用なエアフィルタ用濾材を得ることができるとは限らない。

特許文献５で提案された技術では、前記同様、極細ガラス繊維の配合率が高く、これらの繊維径についての制約はない。

特許文献６で提案された技術では、捕集効率が低下する場合があった。

以上、特許文献１〜６で提案された技術では、極細ガラス繊維の配合率が２０質量％以上であり、結果、焼却処理後の質量減少率は、多くても８０％程度にとどまっていた。

特許文献７で提案された技術では、エアフィルタ用濾材の捕集効率を確保するためにエアフィルタ用濾材の圧力損失が４９０Ｐａを超えるほど高くなってしまい、このエアフィルタ用濾材を使用したエアフィルタの圧力損失が高くなりすぎる問題があった。

特許文献８で提案された技術では、圧力損失が高くなりすぎる場合があり、また、耐水強度に不安があった。

さらに、近年、ＨＥＰＡフィルタは、花粉症、ディーゼル排ガス又はダニなどによるアレルギー対策及びＳＡＲＳなどの感染症対策に代表される汚染空気対策のため、掃除機、エアコン又は空気清浄器などの家庭電化製品、及び、自動車まで用途が拡大している。このため、強靭で、水に濡れても強度が保持され、捕集後の粉塵を水洗することが可能なエアフィルタ用濾材が求められるようになってきた。

本発明は、圧力損失が低く、高い捕集効率を安定的に確保し、耐水強度が高く、使用済み焼却処分後の質量減少率が高いエアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタの提供を目的とする。

本発明者らが鋭意検討した結果、微細有機繊維を使用したエアフィルタ用濾材は、圧力損失の上昇が大きくなりすぎ、また、捕集効率のばらつきが大きくなるため、ＨＥＰＡフィルタ用濾材として最低限必要な圧力損失及び捕集効率を安定的に得ることが難しいことが分かった。このため、本発明者らは、微細有機繊維の配合率を限定し、細径の有機繊維を所定量配合することでガラス繊維の配合率を最小限とし、さらに、太径チョップド有機繊維及び熱融着バインダー繊維のいずれか一方或いはそれら両方の合計を所定量配合することによって、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。具体的には、本発明に係るエアフィルタ用濾材は、微細有機繊維の含有量が２質量％以上５質量％未満であり、平均繊維径が０．５μｍ未満の極細ガラス繊維の含有量が１０〜１５質量％であり、平均繊維径が２．９〜８．４μｍの細径チョップド有機繊維の含有量が５０〜７０質量％であり、かつ、平均繊維径が９．０〜２０μｍの太径チョップド有機繊維及び平均繊維径が９．０〜２０μｍの熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が１０質量％超えて３８質量％以下である混合繊維に、該混合繊維１００質量部に対して繊維状バインダー又は粉末状バインダーを０．５質量部以上１０質量部未満配合して湿式抄紙されてなることを特徴とする。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、面風速が５．３ｃｍ／秒において圧力損失が４９０Ｐａ以下であり、かつ、面風速が３．０ｃｍ／秒において０．３μｍの粒子径を有するＤＯＰの透過率が０．０３％以下であることが好ましい本発明に係るエアフィルタ用濾材は、圧力損失と透過率とのバランスをとることができる。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、使用済み焼却処理後の質量減少率が８５％以上であることが好ましい。本発明に係るエアフィルタ用濾材は、焼却廃棄処分が可能であり、埋め立て処分する必要がなくなる。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、前記微細有機繊維は、平均繊維径が０．２〜１．０μｍであることが好ましい。圧力損失をより低く、捕集効率をより高くできる。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、数１で表される湿潤折目付引張強度低下率が６０％以下であることが好ましい。耐水強度をより高くできる。
（数１）湿潤折目付引張強度低下率（％）＝｛１−（湿潤折目付引張強度／常態引張強度）｝×１００

本発明に係るエアフィルタは、上記いずれかのエアフィルタ用濾材を備えることを特徴とする。

本発明は、圧力損失が低く、高い捕集効率を安定的に確保し、耐水強度が高く、使用済み焼却処分後の質量減少率が高いエアフィルタ用濾材及びそれを備えるエアフィルタを提供できる。

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。

本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、微細有機繊維の含有量が２質量％以上５質量％未満であり、平均繊維径が０．５μｍ未満の極細ガラス繊維の含有量が１０〜１５質量％であり、平均繊維径が２．９〜８．４μｍの細径チョップド有機繊維の含有量が５０〜７０質量％であり、かつ、平均繊維径が９．０〜２０μｍの太径チョップド有機繊維及び平均繊維径が９．０〜２０μｍの熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が１０質量％超えて３８質量％以下である混合繊維に、混合繊維１００質量部に対して繊維状バインダー又は粉末状バインダーを０．５質量部以上１０質量部未満配合して湿式抄紙されてなる。

本実施形態における微細有機繊維としては、例えば、ポリ−Ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維又はポリ−Ｐ−フェニレンテレフタルアミド−３・４−ジフェニルエーテルテレフタルアミド繊維などのマイクロフィブリル化した微細有機繊維がある（以下、「マイクロフィブリル化物」という。）。マイクロフィブリル化物は、例えば、アラミド系繊維などの高結晶性及び高配向性繊維を適宜な長さに切断した後、水中に分散させてホモジナイザー又は叩解機などを用いてフィブリル化する方法、或いは、合成高分子を溶媒の沸点以上で高圧側から低圧側へ爆発的に噴出させ繊維状にフィブリル化する方法で得ることができる。また、マイクロフィブリル化物は、水中に分散させた適宜な長さに切断した合成高分子繊維又はパルプ状繊維を高圧、かつ、高速でオリフィスを通過させ器壁に衝突させ急激に減速させることで、合成高分子繊維又はパルプ状繊維に剪断力を与えて繊維状にフィブリル化する方法で得ることもできる。

本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、微細有機繊維は、平均繊維径が０．２〜１．０μｍであることが好ましく、０．２〜０．５μｍであることがより好ましい。圧力損失をより低く、捕集効率をより高くできる。

本実施形態における極細ガラス繊維は、例えば、スピニング法、火炎挿入法又はロータリー法で製造される綿状のガラス繊維である。本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、使用済み焼却処理後の質量減少率が８５％以上であることが好ましい。本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、焼却廃棄処分が可能であり、埋め立て処分する必要がなくなる。このため、できうる限り極細ガラス繊維の配合を減じるのが望ましい。

本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、面風速が５．３ｃｍ／秒において圧力損失が４９０Ｐａ以下であり、かつ、面風速が３．０ｃｍ／秒において０．３μｍの粒子径を有するＤＯＰの透過率が０．０３％以下であることが好ましい。本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、圧力損失と透過率とのバランスがとれ、ＨＥＰＡフィルタ用濾材として使用できる。ここで、極細ガラス繊維が平均繊維径０．５μｍ以上では、上記の捕集効率を得るために１５質量％を超えて配合しなければならず品質設計ができない。一方、極細ガラス繊維が平均繊維径０．５μｍ未満であれば、エアフィルタ用濾材の繊維ネットワークが細かくなり上記の捕集効率に達することができる。ここで、極細ガラス繊維の平均繊維径は、０．５μｍ未満であれば、極細ガラス繊維の平均繊維径を小さくするほど、極細ガラス繊維の配合を減らすことができるので好ましい。現在で最も細い平均繊維径は、例えば、０．２μｍである。また、半導体工程の用途においては、シリコンウエハーのボロン汚染を防止する目的で、ローボロンガラス繊維又はシリカガラス繊維を使用することも出来る。

上記の微細有機繊維と極細ガラス繊維は、いずれも平均繊維径が細いため、エアフィルタ用濾材の捕集性能の確保には必要な構成要素である。しかし、極細ガラス繊維が前記のとおり配合率に上限あることに加えて、微細有機繊維もまた安定的な捕集性能を得るためにその配合率に制限を加えるべきであることが、本発明者らの検討の結果わかってきた。

即ち、エアフィルタ用濾材の圧力損失の上昇、並びに、捕集効率の低下及びばらつきの原因は、第一に、紙層構成中の微細有機繊維が繊維ネットワークの網目を目詰まりさせていることが分かった。微細有機繊維の目詰まりによって、圧力損失の上昇と同時に極細ガラス繊維の機能をも低減させ、捕集効率を低下させる。これは、湿式抄紙を行うため水分散した原料スラリーを抄紙装置の抄紙ワイヤー（網）上で脱水させる際に起る現象であり、抄紙条件の違い（脱水速度、スラリー液の乱流）にも左右され、微細有機繊維の存在によって多かれ少なかれ起り得る。微細有機繊維が微細、かつ、柔軟なので、極細ガラス繊維、細径チョップド有機繊維又は太径チョップド有機繊維に絡みやすく、これら繊維で構成される繊維ネットワークの目を塞いてしまうのが要因と見られる。この点、極細ガラス繊維は、剛直であるので、一定の空隙を確保できる。

本発明者らの検討の結果、前記現象は、微細有機繊維の配合率を制限すれば抑制できることが分かった。それ故、微細有機繊維の適正な配合率は、２質量％以上５質量％未満であり、好ましくは、３〜４質量％である。微細有機繊維が５質量％以上では、前記現象による極端な圧力損失の上昇、並びに、捕集効率の低下及びばらつきが発生する。一方、微細有機繊維が２質量％未満では、エアフィルタ用濾材として十分な捕集効率を得ることができなくなる。また、極細ガラス繊維の適正な配合率は、１０〜１５質量％である。極細ガラス繊維が１０質量％未満では、現在最も繊維径の細い極細ガラス繊維をもってしてもエアフィルタ用濾材として十分な捕集効率を得ることができなくなる。一方、極細ガラス繊維が１５質量％を超えると、使用済み焼却処分後の高い質量減少率、例えば、８５％以上を確保できなくなる。

さらに、エアフィルタ用濾材の主体となる細径チョップド有機繊維の配合は、エアフィルタ用濾材の捕集性能の確保に必須条件である。細径チョップド有機繊維は、繊維ネットワークの網目を細かくし、これが微細有機繊維と極細ガラス繊維の均一分散を助長し、捕集性能の向上により効果的である。その繊維径は、０．１〜０．５デシテックスに相当する繊維径２．９〜８．４μｍ、好ましくは、２．９〜５．０μｍである。細径チョップド有機繊維としては、例えば、レーヨン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維又はアクリル繊維など各種繊維がある。また、細径チョップド有機繊維は、カット長さが、例えば、１〜２０ｍｍ、好ましくは、３〜１０ｍｍである。

しかし、細径チョップド有機繊維の過剰な配合は、逆に、圧力損失の上昇、並びに、捕集効率及びばらつきをより悪化させる第二の原因となることが分かった。即ち、繊維径が細いチョップド有機繊維は、繊維で構成する繊維ネットワークの網目を細かくするため、微細有機繊維の目詰まりがより顕著になりやすく、また、同繊維は湿式抄紙における水中分散性が悪いため、形成されたエアフィルタ用濾材に疎密のムラを生じやすく、これが捕集効率の低下及びばらつきの原因となっていた。

本発明者らの検討の結果、前記現象は微細有機繊維の配合率を制限し、残りを太径の有機繊維を配合すれば抑制できることが分かった。それ故、細径チョップド有機繊維の配合率は、５０〜７０質量％であり、好ましくは、６０〜６５質量％である。細径チョップド有機繊維の配合率が７０質量％より多いと前記現象の発生が顕著になる。一方、細径チョップド有機繊維の５０質量％未満ではエアフィルタ用濾材の捕集効率の向上が期待できない。

本実施形態における太径チョップド有機繊維の配合は、微細有機繊維の目詰まりを緩和するのに有効である。これは、太径チョップド有機繊維の配合によってエアフィルタ用濾材表面の凹凸が多くなり、３次元的になるので微細有機繊維が存在しても空隙が確保できるためと考えられる。ただし、太径チョップド有機繊維の配合が多くなりすぎるとエアフィルタ用濾材としての繊維ネットワーク構成が乱れて空隙が大きくなりすぎ、捕集効率の低下につながってしまう。

本実施形態における太径チョップド有機繊維は、平均繊維径が９．０〜２０μｍ、好ましくは、１０〜１７μｍであれば、特に制限されない。太径チョップド有機繊維としては、例えば、レーヨン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維又はパルプ繊維がある。太径チョップド有機繊維の平均繊維径が９．０μｍ未満では、前記の性能低下及びばらつき現象が起ってしまう。一方、太径チョップド有機繊維の平均繊維径が２０μｍを超えると、径が太すぎてエアフィルタ用濾材としての繊維ネットワーク構成が乱れて空隙が大きくなりすぎ、捕集効率の低下につながってしまう。また、太径チョップド有機繊維は、カット長さが、例えば、１〜２０ｍｍ、好ましくは、３〜１０ｍｍである。

本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、混合繊維が、微細有機繊維、極細ガラス繊維及び細径チョップド有機繊維とともに、太径チョップド有機繊維を１０質量％超えて３８質量％以下含有する、熱融着バインダー繊維を１０質量％超えて３８質量％以下含有する、或いは、太径チョップド有機繊維と熱融着バインダー繊維との両方を１０質量％超えて３８質量％以下含有する、いずれかの場合がある。さらに、太径チョップド有機繊維及び熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が、１５〜３０質量％であることが好ましい。ここで、熱融着型バインダー繊維を使用することは、耐水強度レベル向上のために極めて有効である。熱融着型バインダー繊維としては、例えば、高融点成分を芯側に低融点成分を鞘側にした芯鞘バインダー繊維、高融点成分及び低融点成分を並べた並列バインダー繊維がある。この高融点成分と低融点成分との組み合わせとしては、例えば、ポリプロピレンとポリエチレンとの組み合わせ又は高沸点ポリエステルと低沸点ポリエステルとの組み合わせがある。熱融着型バインダー繊維の平均繊維径は、太径チョップド有機繊維と同様、９．０〜２０μｍ、好ましくは、１０〜１７μｍである。

本実施形態に係るエアフィルタ用濾材では、数１で表される湿潤折目付引張強度低下率が６０％以下であることが好ましい。本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、実使用時に濾材が濡れ又は水洗浄した場合であっても十分な実使用強度を有する。
（数１）湿潤折目付引張強度低下率（％）＝｛１−（湿潤折目付引張強度／常態引張強度）｝×１００

熱融着型バインダー繊維を使用した場合の強度の向上効果は、本実施形態のように、各繊維が最適なブレンドによって緻密、かつ、均一な繊維ネットワーク構成となることで、熱融着型バインダー繊維との接着面積が大きくなったために得られたと考えられる。

ＰＶＡ繊維バインダー又はＰＶＡ粉末バインダーなど熱水溶融タイプの繊維状バインダー又は粉末状バインダーは、混合繊維の１００質量部に対し１０質量部未満ならば配合しても差し支えないが、これを超えて配合すると、捕集性能の低下現象を引き起こす。十分な強度を得るためには、繊維状バインダー又は粉末状バインダーを０．５質量部以上の配合が必要であり、２〜７質量部の配合が好ましい。これらバインダーは濾材の常態強度の発現に効果があるのに加え、適正配合であれば耐水強度の助長にも寄与する。

本実施形態に係るエアフィルタ用濾材は、以下の製造方法などを用いて得ることができる。すなわち、エアフィルタ用濾材を構成するガラス繊維をパルパーなどの分散機を用いて水中に分散させ、このスラリーを抄紙機で湿式抄紙して湿紙を得る。

原料繊維の分散工程では、ｐＨ中性水をそのまま用いても効果を上げることはできるが、原料分散性をより良くするため、例えば、硫酸酸性でｐＨ２〜４の範囲で調整するか、或いは、ｐＨ中性で分散剤などの界面活性剤を使用する。

また、撥水性又は難燃性を付与するため、本発明の目的の範囲内で原料系に撥水剤又は難燃剤を添加し、或いは、前記湿紙又は乾燥後のシートに撥水剤又は難燃剤を付与させることも可能である。

湿紙の乾燥方法としては、例えば、熱風乾燥機又はロールドライヤーを利用し、乾燥温度が１２０℃以上、好ましくは、１４０℃以上とする。ここで、湿紙が熱融着バインダー繊維を含有する場合、乾燥温度は、１１０℃以上、好ましくは１３０℃以上である。

次に、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。

（実施例１）
微細有機繊維としてポリ−Ｐ−フェニレンテレフタルアミド繊維のマイクロフィブリル化物（ダイセル化学工業株式会社製、ティアラＫＹ−４００Ｓ）２質量％、極細ガラス繊維として平均繊維径０．２０μｍ品（ジョンマンビル社製、コード＃９０）１０質量％、細径チョップド有機繊維として０．１デシテックス（平均繊維径３．５μｍ；推定値）アクリル繊維３ｍｍカット品（三菱レイヨン株式会社製、ボンネルＭＶＰ）６５質量％、太径チョップド有機繊維として２．２デシテックス（平均繊維径１４．３μｍ；推定値）ポリエステル繊維５ｍｍカット品（株式会社クラレ製、ＥＰ２０３）２３質量％を含有する混合繊維とし、混合繊維１００質量部に対して、繊維状バインダーとしてＰＶＡ繊維バインダー（株式会社クラレ製、ＶＰＢ１０１）５質量部を配合し、これを硫酸酸性ｐＨ３．５の水中にて、２Ｌミキサーを用いて離解した。次いで、手抄装置にて抄紙を行い、２８ｃｍ×２８ｃｍの大きさの湿紙を得た。この湿紙を１２０℃の熱風乾燥機で乾燥し、目付８０ｇ／ｍ^２のシート状のエアフィルタ用濾材を得た。

（実施例２）
実施例１において、極細ガラス繊維を１５質量％とし、太径チョップド有機繊維を１８質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（実施例３）
実施例２において、微細有機繊維を３質量％とし、太径チョップド有機繊維を１７質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（実施例４）
実施例２において、極細ガラス繊維を４質量％とし、太径チョップド有機繊維を１６質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（実施例５）
実施例４において、極細ガラス繊維として、平均繊維径０．２０μｍの極細ガラス繊維の代わりに、平均繊維径０．３２μｍの極細ガラス繊維（ジョンマンビル社製、コード＃１００）１５質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（実施例６）
実施例５において、全ての太径チョップド有機繊維の代わりに、熱融着バインダー繊維として２．２デシテックス（平均繊維径１６μｍ；推定値）繊維長５ｍｍの芯鞘バインダー繊維（株式会社クラレ製、Ｎ７２０）１６質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（実施例７）
実施例６において、実施例６の配合原料を硫酸酸性ｐＨ３．５の水中にて、１０ｍ^３パルパー分散機を用い離解した。次いで、抄紙機にて連続的に抄紙を行い、抄紙によって得られた湿紙を１２０℃のロールドライヤーで乾燥し、目付８０ｇ／ｍ^２、幅６１０ｍｍ及び長さ３００ｍのエアフィルタ用濾材の巻取り品を作製した。

（比較例１）
実施例５において、極細ガラス繊維を１０質量％とし、微細有機繊維を５質量％とし、太径チョップド有機繊維を２０質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（比較例２）
実施例４において、微細有機繊維を５質量％とし、太径チョップド有機繊維を１５質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（比較例３）
実施例１において、微細有機繊維を６質量％とし、極細ガラス繊維を配合せず、太径チョップド有機繊維を２９質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（比較例４）
実施例５において、細径チョップド有機繊維を７５質量％とし、太径チョップド有機繊維を６質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（比較例５）
実施例５において、細径チョップド有機繊維を４５質量％とし、太径チョップド有機繊維を３６質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（比較例６）
実施例４において、極細ガラス繊維として、平均繊維径０．２０μｍの極細ガラス繊維の代わりに、平均繊維径０．５０μｍの極細ガラス繊維（ジョンマンビル社製、コード＃１０４）１５質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（比較例７）
実施例２において、微細有機繊維を配合せず、太径チョップド有機繊維を２０質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

（比較例８）
実施例２において、微細有機繊維を１質量％とし、太径チョップド有機繊維を１９質量％とした以外、同様にして、目付８０ｇ／ｍ^２のエアフィルタ用濾材を得た。

実施例１〜６及び比較例１〜８では、各３枚のエアフィルタ用濾材を作製した。圧力損失、常態引張強度、湿潤折目付引張強度及び質量減少率の項目では、エアフィルタ用濾材の１枚から試験片をサンプリングして測定を行った。ＤＯＰ透過率の項目では、データのばらつきを見るために３枚のエアフィルタ用濾材の全てから試験片をサンプリングして測定した。

また、実施例７のエアフィルタ用濾材の巻取り品では、圧力損失、常態引張強度、湿潤折目付引張強度及び質量減少率の項目では、エアフィルタ用濾材の巻取り端から試験片をサンプリングして測定した。また、ＤＯＰ透過率の項目では、エアフィルタ用濾材の巻取り端から１ｍおきに３箇所で試験片をサンプリングして測定した。

（圧力損失）
自製の装置を用いて、有効面積１００ｃｍ^２の試験片に面風速５．３ｃｍ／秒で通風した際の圧力損失を微差圧計で測定した。

（ＤＯＰ透過率）
ラスキンノズルで発生させた多分散ＤＯＰ粒子を含む空気を、有効面積１００ｃｍ^２の試験片に面風速３．０ｃｍ／秒で通風した時の上流及び下流の個数比からＤＯＰ透過率を、リオン株式会社社製のレーザーパーティクルカウンターを使用して測定した。なお、多分散ＤＯＰ粒子の粒子径は、０．３μｍとした。また、ＤＯＰ透過率は、粒子径区分０．２−０．３μｍのＤＯＰ透過率と０．３−０．４μｍのＤＯＰ透過率との幾何平均によって求めた。なお、ＤＯＰ捕集効率とＤＯＰ透過率との関係を数２に示す。

（数２）ＤＯＰ捕集効率（％）＝１００−ＤＯＰ透過率（％）

（常態引張強度）
幅２５．４ｍｍ及び有効長さ１００ｍｍの試験片について、紙及び板紙−引張特性の試験方法（ＪＩＳＰ８１１３１９９８）に準拠して測定した。実施例７のエアフィルタ用濾材の巻取り品については、シートの縦方向（抄紙機の流れ方向）と横方向（抄紙機の横断方向）について測定した。

（湿潤折目付引張強度）
常態引張強度測定用と同じサイズの試験片の中央部に厚さ１ｍｍのプレートを当て、試験片をプレートに沿って１８０°折り曲げた後、試験片を折り曲げる前の平坦な状態に戻すことを５回繰り返し、試験片に折目を付けた。これを常温の水に１５分間浸漬した後、紙及び板紙−引張特性の試験方法（ＪＩＳＰ８１１３１９９８）に準拠して湿潤折目付引張強度を測定した。巻取り品については、縦方向のみの測定とした。

（質量減少率）
電気炉で５５０℃、２時間加熱し、試験片における加熱前後の質量差を加熱前質量で割り、百分率として求めた。

（測定結果の評価）
実施例１〜７の各試験片の測定結果及び湿潤折目付引張強度低下率を表１に、及び、比較例１〜８の各試験片の測定結果及び湿潤折目付引張強度低下率を表２に示す。なお、表１及び表２に製造条件も併記した。

実施例１，２と比較例７，８との比較によれば、微細有機繊維が２質量％未満の配合では、最細径の極細ガラス繊維を最大量１５質量％配合したとしても、微細有機繊維の絶対量が足らないため圧力損失が低すぎて、ＤＯＰ透過率がＨＥＰＡフィルタ用濾材の性能に届かない０．０３％を超えてしまう。また、極細ガラス繊維の配合率は、１０質量％以上必要であることが分かった。

実施例２，３，４，５と比較例１，２，３との比較によれば、微細有機繊維を５質量％以上配合するとエアフィルタ用濾材の圧力損失が上がり過ぎて透過率も悪化すること、より太径の極細ガラス繊維を配合して圧力損失を４９０Ｐａ以下に低減させたとしてもＤＯＰ透過率が０．０３％を超えること、透過率のばらつきが大きくなってしまうことが分かった。

実施例５と比較例４，５との比較によれば、細径チョップド有機繊維の配合率が７０質量％より多く、或いは、５０質量％未満配合すると、透過率が悪化し、透過率のばらつきが大きくなってしまうことが分かった。

実施例４，５と比較例６との比較によれば、平均繊維径が０．５μｍ以上の太径の極細ガラス繊維を配合すると、圧力損失が低すぎて、捕集効率がＨＥＰＡフィルタ用濾材の性能に届かない０．０３％を超えてしまうことが分かった。

実施例６、７によれば、熱融着バインダー繊維を配合することによって、引張強度、特に、湿潤時折目付引張強度が向上し、湿潤時折目付引張強度低下率が６０％以下まで低減することが分かった。湿潤折目付引張強度低下率が６０％以下であれば、エアフィルタ用濾材が濡れた場合或いはエアフィルタ用濾材を水洗浄した場合であっても十分な使用強度を有する。

以上から、本発明に係るエアフィルタ用濾材は、ＨＥＰＡフィルタ用濾材としての性能を満たすことが分かった。さらに、本発明に係るエアフィルタ用濾材は、耐水強度が高く、使用済み焼却処分後の質量減少率が高いことがわかった。

Claims

微細有機繊維の含有量が２質量％以上５質量％未満であり、平均繊維径が０．５μｍ未満の極細ガラス繊維の含有量が１０〜１５質量％であり、平均繊維径が２．９〜８．４μｍの細径チョップド有機繊維の含有量が５０〜７０質量％であり、かつ、平均繊維径が９．０〜２０μｍの太径チョップド有機繊維及び平均繊維径が９．０〜２０μｍの熱融着バインダー繊維のいずれか一方の含有量或いはそれら両方の合計含有量が１０質量％超えて３８質量％以下である混合繊維に、該混合繊維１００質量部に対して繊維状バインダー又は粉末状バインダーを０．５質量部以上１０質量部未満配合して湿式抄紙されてなることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
面風速が５．３ｃｍ／秒において圧力損失が４９０Ｐａ以下であり、かつ、面風速が３．０ｃｍ／秒において０．３μｍの粒子径を有するＤＯＰの透過率が０．０３％以下であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。
使用済み焼却処理後の質量減少率が８５％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアフィルタ用濾材。
前記微細有機繊維は、平均繊維径が０．２〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のエアフィルタ用濾材。
数１で表される湿潤折目付引張強度低下率が６０％以下であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のエアフィルタ用濾材。
（数１）湿潤折目付引張強度低下率（％）＝｛１−（湿潤折目付引張強度／常態引張強度）｝×１００
請求項１、２、３、４又は５に記載のエアフィルタ用濾材を備えることを特徴とするエアフィルタ。