JP2008093502A - 帯電濾材の再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は優れた粉塵の捕集効率を発揮し、低圧力損失かつ再生使用可能な帯電濾材の再生方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一種類の合成繊維からなる帯電濾材において、帯電濾材と成分が異なる帯電材と摩擦することを特徴とする帯電濾材の再生方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、主にガス中の粉塵やミストを高い効率で捕集し、かつ使用後に洗浄し再帯電することで、再使用可能な帯電濾材の再生方法に関する。

従来、比較的長寿命の静電荷が付与された誘電材料を帯電濾材と称し、一般に気体浄化用フィルター等の分離材料、マスク等の衛生材料、マイクロフォン等の電子材料に利用されている。

かかる帯電濾材は、気体浄化用等の分野でその静電気により通常の繊維材料では除去しにくいサブミクロンサイズやナノサイズの微細塵を高効率で除去する事ができるという特徴を有するため、多くの検討がなされている。但し、帯電濾材は、タバコ煙、オイルミスト等が負荷されることにより、帯電が消失する問題を有していた。そのため、帯電濾材は使い捨てとなっていた。

このような問題に対して、それぞれ正、負に帯電する繊維状誘電体材料を層状に組み合わせる集塵フィルターが開示されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、繊維状誘電体材料を層状に組み合わせる場合は繊維同士の接触が十分に行えず、更に、通風などの摩擦帯電では、帯電効果が非常に小さいという問題を有していた。

また、熱可塑性樹脂にイミダゾール化合物または脂肪族アマイド化合物を配合した樹脂組成物からなる洗浄可能フィルターが開示されている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、洗浄後の性能が初期性能より大幅に低下する問題を有していた。

特開平５−１５４３１８号公報 特開２００５−１３１４８号公報

本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたもので、優れた粉塵の捕集効率を発揮し、低圧力損失かつ再生使用可能な帯電濾材の再生方法を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討した結果、遂に本発明を完成するに至った。即ち本発明は以下の通りである。

１．少なくとも一種類の合成繊維からなる帯電濾材の再生方法であって、帯電濾材と成分が異なる帯電材と摩擦することを特徴とする帯電濾材の再生方法。
２．前記帯電材が針状、ブラシ状、シート状からなることを特徴とする上記１に記載の帯電濾材の再生方法。
３．前記合成繊維がポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリオレフィン系繊維であることを特徴とする上記１又は２に記載の帯電濾材の再生方法。
４．前記合成繊維に付着している繊維油剤量が０．１％未満であることを特徴とする上記１乃至３のいずれか記載の帯電濾材の再生方法。

本発明により、優れた粉塵の捕集効率を発揮し、低圧力損失かつ再生使用可能な摩擦帯電濾材を供給することができ、更に多様な素材に対応できるという有利な効果を有する。

以下、本発明を説明する。まず、帯電濾材に関して説明する。
本発明の帯電濾材は、合成繊維からなり、繊維は短繊維と長繊維のいずれでもよく、その集合形態として織物、編み物、不織布など種々のものを使用できるが、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、フィルムスプリット不織布であることがより好ましい。更に、繊維の断面も円形、三角形、矩形、異形など種々の形状のものを使用できる。繊維径は、１００μｍ以下のものを使用でき、好ましくは０．１〜１００μｍ、特に０．５〜７０μｍのものが好ましい。製造容易で、かつ帯電濾材としての使用に適するからである。又、繊維からなる帯電濾材の目付量としては、１〜１０００ｇ／ｍ² のものを使用でき、５〜５００ｇ／ｍ² のものが好ましく、１０〜３００ｇ／ｍ²のものが一層好ましい。低圧損化が可能となり、コスト的に有利だからである。

前記帯電濾材の帯電方法としては、コロナ荷電、電界荷電、熱間電界荷電、電子線照射、摩擦帯電などを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、高帯電量で電荷が安定的に保持されるのであれば他の荷電方法を用いてもよい。コロナ荷電、電界荷電で行う場合は、１０ｋＶ／ｃｍ以上で電界強度が好ましく、１５ｋＶ／ｃｍ以上の電界強度が一層好ましい。電子線照射の場合は、０．１〜１Ｍｒａｄ程度で照射することが好ましい。

前記帯電濾材に短繊維を使用する場合、一般的に短繊維は加工性を良好にする為に潤滑剤や帯電防止剤など各種の油剤が塗布されているが、繊維上に油剤が付着したままでは繊維同士を摩擦させても十分に帯電することが困難となる。したがって摩擦帯電工程の前に繊維から油剤を除去しておくことが有効である。洗浄の方法としては、水、温水、アルコール等の溶剤を用いる方法、更にノニオン系の洗浄剤等を併用する手段がある。油剤除去の程度に関しては、ＪＩＳ Ｌ−１０１５化学ステープル試験方法に記載されているメタノール抽出方法で測定して０．１％未満が好ましい。０．１％以上であれば帯電に影響を及ぼす可能性がある。

本発明の帯電濾材に用いる合成繊維は、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリオレフィン系繊維が用いられる。具体的には、ポリアミド系繊維は、ナイロン、アラミド等が挙げられる。ポリエステル系繊維は、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、芳香族ポリエステルが挙げられる。アクリル系繊維は、ポリアクリルニトリルが挙げられる。ポリオレフィン系繊維は、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。このような単一繊維やポリプロピレンとポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレン等の複合繊維でも同様の効果が得られる。好ましくは、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリルニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン等である。

前記合成繊維は、難燃剤、抗菌剤、抗黴剤等などが付与された繊維であってもかまわない。

次に、再生処理方法に関して説明する。
実際に帯電濾材を一般環境で使用した場合、微粒子、タバコ煙、オイルミスト、自動車排ガスを捕集して、帯電性能は低下する。使用済みの帯電濾材を洗浄、水洗、乾燥、摩擦帯電を行うことで再帯電が行え、再利用が可能となる。この摩擦帯電時に、帯電濾材と成分が異なる帯電材と摩擦させることにより、帯電性能が大幅に向上する。
なお、本発明では、再荷電後の粒子捕集効率の値が初期荷電後の粒子捕集効率の値に対し９０％以上、すなわち回復率が９０％以上である帯電濾材のことを再利用可能な帯電濾材とする。

再生方法に関して、まず、使用済みの帯電濾材の洗浄方法としては、水や温水やアルコール等の溶剤を用いる方法、更にノニオン系等の界面活性剤を用いる方法、超音波、高圧水による洗浄方法がある。帯電濾材の洗浄効果を高めるためには、界面活性剤の併用が好ましい。洗浄の目安は、使用前の帯電濾材の色に近づけることである。

洗浄後に行う水洗は、水、温水等で十分に洗浄する。界面活性剤除去の程度に関しては、ＪＩＳ Ｌ−１０１５化学ステープル試験方法に記載されているメタノール抽出方法で測定して０．１％未満が好ましい。０．１％以上であれば帯電に影響を及ぼす可能性がある。

乾燥は、帯電濾材を構成する繊維の中で、一番低融点の繊維の２０℃以下の乾燥温度で乾燥することが好ましい。融点付近で乾燥すれば、繊維が溶融し、繊維が固着化する可能性がある。

再帯電は、金属針、樹脂針等の針を使用して、ニードルパンチを使用して合成繊維と針とを摩擦する方法、馬毛、豚毛、合成繊維等からなるブラシで叩き加工を施す方法、シート状の不織布、フィルムを手袋等に加工したもので揉み加工する方法等がある。帯電濾材と帯電材が十分に摩擦できる方法であれば、再帯電することができる。

帯電濾材に基材を構成させることにより、再生処理時の形状を維持することが可能となる。基材としては、洗浄、水洗、乾燥、摩擦帯電に耐えうるシート状物であれば使用可能である。特に、織物、不織布、ネットが好適である。

以下本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定するものではなく、前・後記の趣旨に沿って設計変形することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

（濾過特性の評価）
圧力損失（ＰＤ）は、帯電濾材試料をダクト内に設置し、濾材通過線速度が１０ｃｍ／秒になるようにコントロールし、濾材上流、下流の静圧差を圧力計で読み取り求めた。また粒子捕集効率Ｅ（％）の評価は、面に垂直方向に大気塵を含む空気を線速１０ｃｍ／秒で通過させ、上流側と下流側の空気をサンプリングし、パーティクルカウンターを用い０．３〜０．５μｍの粒径の粒子数をカウントした。粒子捕集効率（Ｅ）は下記の式を用いて算出した。

（帯電濾材の油剤量、界面活性剤量）
摩擦帯電濾材の油剤量、界面活性剤量に関しては、ＪＩＳ Ｌ−１０１５化学ステープル試験方法に記載されているメタノール抽出方法で測定した。

（実施例１）
ポリエステル繊維（１．７ｄｔｅｘ×４４ｍｍ） ５０重量％と、ポリプロピレン繊維（２．２ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）５０重量％を混繊してカードウェブを形成し、ウォーターパンチで５０ｇ／ｍ^２の不織布を作製して乾燥した。得られた不織布の油剤量は０．１％未満であった。馬毛ブラシで叩き加工を行い、摩擦帯電させた。この帯電濾材を喫煙所に置き、一ヶ月間タバコ煙を負荷させた。その後、中性洗剤を用いて洗浄し十分に流水ですすいだ後、乾燥した。この濾材を馬毛ブラシで叩き加工を行い、再荷電した。

（実施例２）
ポリエステル繊維（１．７ｄｔｅｘ×４４ｍｍ） ５０重量％と、ポリプロピレン繊維（２．２ｄｔｅｘ×５１ｍｍ）５０重量％を混繊してカードウェブを形成し、ウォーターパンチで５０ｇ／ｍ^２の不織布を作製して乾燥した。得られた不織布の油剤量は０．１％未満であった。馬毛ブラシで叩き加工を行い、摩擦帯電させた。この帯電濾材を喫煙所に置き、一ヶ月間タバコ煙を負荷させた。その後、中性洗剤を用いて洗浄し十分に流水ですすいだ後、乾燥した。この濾材をポリエチレン製手袋で揉み加工を行い、再荷電した。

（実施例３）
ポリプロピレン製スパンボンド不織布（２．２ｄｔｅｘ、５０ｇ／ｍ²）をコロナ荷電（１５ｋＶ、１０秒間）して帯電濾材を作製した。この帯電濾材を喫煙所に置き、一ヶ月間タバコ煙を負荷させた。その後、中性洗剤を用いて洗浄し十分に流水ですすいだ後、乾燥した。この濾材を馬毛ブラシで叩き加工を行い、再荷電した。

（実施例４）
ポリプロピレン製スパンボンド不織布（２．２ｄｔｅｘ、５０ｇ／ｍ²）をコロナ荷電（１５ｋＶ、１０秒間）して帯電濾材を作製した。この帯電濾材を喫煙所に置き、一ヶ月間タバコ煙を負荷させた。その後、中性洗剤を用いて洗浄し十分に流水ですすいだ後、乾燥した。この濾材をナイロン製ブラシで叩き加工を行い、再荷電した。

（実施例５）
ポリプロピレン製スパンボンド不織布（２．２ｄｔｅｘ、５０ｇ／ｍ^２）をコロナ荷電（１５ｋＶ、１０秒間）して帯電濾材を作製した。この帯電濾材を喫煙所に置き、一ヶ月間タバコ煙を負荷させた。その後、中性洗剤を用いて洗浄し十分に流水ですすいだ後、乾燥した。この濾材をポリエチレン製手袋で揉み加工を行い、再荷電した。

（実施例６）
ナイロン製スパンボンド不織布（２．２ｄｔｅｘ、５０ｇ／ｍ²）をコロナ荷電（１５ｋＶ、１０秒間）して帯電濾材を作製した。この帯電濾材を喫煙所に置き、一ヶ月間タバコ煙を負荷させた。その後、中性洗剤を用いて洗浄し十分に流水ですすいだ後、乾燥した。この濾材を馬毛ブラシで叩き加工を行い、再荷電した。

（比較例１）
ナイロン製スパンボンド不織布（２．２ｄｔｅｘ、５０ｇ／ｍ²）をコロナ荷電（１５ｋＶ、１０秒間）して帯電濾材を作製した。この帯電濾材を喫煙所に置き、一ヶ月間タバコ煙を負荷させた。その後、中性洗剤を用いて洗浄し十分に流水ですすいだ後、乾燥した。この濾材をナイロン製ブラシで叩き加工を行い、再荷電した。

（比較例２）
ポリエステル製スパンボンド不織布（２．２ｄｔｅｘ、５０ｇ／ｍ²）をコロナ荷電（１５ｋＶ、１０秒間）して帯電濾材を作製した。この帯電濾材を喫煙所に置き、一ヶ月間タバコ煙を負荷させた。その後、中性洗剤を用いて洗浄し十分に流水ですすいだ後、乾燥した。この濾材をポリエステル製ブラシで叩き加工を行い、再荷電した。

上述した帯電濾材の使用前、タバコ煙負荷後、洗浄後、再帯電後の各状態において、先に説明した方法により０．３〜０．５μｍの粒子の捕集性能、圧力損失の測定を実施した。圧力損失は、初期荷電、タバコ煙負荷、再帯電でほとんど変化しなかった。粒子捕集効率と圧力損失の測定結果を表１に示す。

実施例１〜２は二種類の合成繊維から成る帯電濾材においては、手袋での揉み加工、またはブラシでの叩き加工で摩擦させることにより、粒子捕集効率が９５％以上回復し、再生できることを示している。

実施例３〜６は一種類の合成繊維から成る帯電濾材においては、手袋での揉み加工、またはブラシでの叩き加工で摩擦させることにより、粒子捕集効率が９０％以上回復し、再生できることを示している。

比較例１、２は一種類の合成繊維から成る帯電濾材において、同一成分の帯電材と摩擦帯電させたことにより、性能回復率が３０％程度であり、同一成分では再帯電が起こりにくいことを示唆している。

以上述べたように、本発明における帯電濾材及び空気清浄化用フィルターは特に空気清浄機や空調設備での使用条件において優れた性能を発揮することが可能であると同時に環境負荷も小さく、多様な素材に対応することが可能であり、本発明の産業上の利用性は大である。

Claims (4)

1. 少なくとも一種類の合成繊維からなる帯電濾材の再生方法であって、帯電濾材と成分が異なる帯電材と摩擦することを特徴とする帯電濾材の再生方法。
2. 前記帯電材が針状、ブラシ状、シート状からなることを特徴とする請求項１記載の帯電濾材の再生方法。
3. 前記合成繊維がポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリオレフィン系繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電濾材の再生方法。
4. 前記合成繊維に付着している繊維油剤量が０．１％未満であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電濾材の再生方法。