JP2009226321A - Flame-retardant electret filter medium and filter unit - Google Patents

Flame-retardant electret filter medium and filter unit Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flame-retardant electret filter medium with a low pressure loss and of a long life, and to provide a filter unit. <P>SOLUTION: The flame-retardant electret filter medium contains a flame-retardant fiber including a silicone based compound containing a unit shown by RSiO<SB>1.5</SB>(R is an organic group) and including a compound having an imide structure, in which fibers of Young's modulus of 70 cN/dtex or larger are contained, in which the fibers are fused and fixed, of which the apparent density is 0.05-0.15 g/cm<SP>3</SP>, and of which the specific strength at extending by 1% is 150 N*cm/g or larger. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、難燃性エレクトレット濾材およびそれを用いたフィルターユニットに関する。   The present invention relates to a flame retardant electret filter medium and a filter unit using the same.

集塵フィルターユニットや脱臭フィルターユニットに求められる性能には捕集性、やダストが目詰まりし難い長寿命性といった濾材としての基本性能に加えて、難燃性、低圧損性がある。   The performance required for the dust collection filter unit and the deodorization filter unit includes flame retardancy and low pressure loss, in addition to basic performance as a filter medium such as trapping property and long life that dust is not easily clogged.

例えば、空調用や自動車搭載、機器に搭載されるフィルターの微細塵捕集濾材には、特に難燃性が要求され、このような試みが多数行われている。特許文献2には難燃性エレクトレット濾材として、難燃性ケミカルボンド不織布とエレクトレット化極細メルトブロー不織布を積層した濾材が開示されている。しかしながら、ケミカルボンド不織布は捕集効率が低くく、数十μm以下の粒子は殆ど最下流側の緻密なエレクトレット化極細メルトブロー不織布層で捕集される。そのため、エレクトレット化極細メルトブロー不織布が極めて短寿命となってしまう。なお、長寿命性を得るために濾材層全てエレクトレット材料で構成する考えが特許文献3に示されている。この文献に記載の濾材は、予め用意したメルトブロー不織布に繊維径5μm以上の繊維をメルトブロー法で噴射し溶着させた後エレクトレット加工した濾材であるが、メルトブロー不織布を構成する繊維は、繊維内の分子配向が十分でないポリプロピレン未延伸糸のため柔らかく、プリーツ加工した濾材が風圧で変形するため、構造圧損(プリーツ加工された濾材が収納されたフィルターユニットに空気を流した時に発生する圧損(ユニット圧損)から、濾材の素材に起因する圧損を差し引いた値)が生じ易く、低圧損性が得られないものであった。また、上記特許文献2には難燃性ケミカルボンド不織布を得るために、繊維間を固定する樹脂中に難燃剤(スルファミン酸グアニジン)を混合する旨も開示されている。この方法の特徴として、繊維の太さや長さの異なる繊維を用いる事が可能、またヤング率の高いものも使用できる旨が記載されている。しかしながら、具体的にどの様な繊維を使用して作れば圧力損失の低い低伸度高強度な濾材が出来るのかは何ら開示されていない。   For example, in particular, flame retardant properties are required for fine dust collecting filter media for air conditioning, automobile mounting, and filters mounted on equipment, and many such attempts have been made. Patent Document 2 discloses a filter medium in which a flame retardant chemical bond nonwoven fabric and an electret ultrafine melt blown nonwoven fabric are laminated as a flame retardant electret filter media. However, the chemical bond nonwoven fabric has a low collection efficiency, and most particles of several tens of μm or less are collected by a dense electret ultrafine melt blown nonwoven fabric layer on the most downstream side. Therefore, the electret ultrafine melt blown nonwoven fabric has a very short life. In addition, in order to obtain long life, the idea which comprises all the filter media layers with electret material is shown by patent document 3. FIG. The filter medium described in this document is a filter medium obtained by injecting and welding fibers having a fiber diameter of 5 μm or more to a melt blown nonwoven fabric prepared in advance by a melt blow method, and the fibers constituting the melt blown nonwoven fabric are molecules in the fiber. Polypropylene undrawn yarn with insufficient orientation is soft, and the pleated filter medium is deformed by wind pressure, resulting in structural pressure loss (pressure loss generated when air flows through the filter unit containing the pleated filter medium (unit pressure loss)) Therefore, a value obtained by subtracting the pressure loss due to the material of the filter medium is likely to occur, and the low pressure loss property cannot be obtained. Patent Document 2 also discloses that a flame retardant (guanidine sulfamate) is mixed in a resin for fixing between fibers in order to obtain a flame retardant chemical bond nonwoven fabric. As a feature of this method, it is described that it is possible to use fibers having different fiber thicknesses and lengths, and it is also possible to use fibers having a high Young's modulus. However, there is no disclosure what kind of fiber is specifically used to produce a low elongation and high strength filter medium with low pressure loss.

また、特許文献4および特許文献5には、熱融着性繊維で構成されたポリオレフィン系繊維を用いたエレクトレット濾材が開示されている。しかし、オレフィン系ポリマーを溶融紡糸して、通常倍率の5倍以下で延伸された熱融着性短繊維のヤング率は25〜45cN/dtexと低いものであり、繊維間接着して得られる見掛け繊維密度が0.05〜0.15g/cmの不織布は非常に柔らかく、濾材伸びが大きく、風圧に十分耐えられる強度を有していなかった。すなわち構造圧損が生じ易く、低圧損性が得られないものであった。また見掛け繊維密度が小さい濾材は、巻いた時の厚み変化が大きく嵩高な繊維構造を保てないという問題もあった。 Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose electret filter media using polyolefin fibers composed of heat-fusible fibers. However, the Young's modulus of the heat-fusible short fiber drawn by melt spinning of an olefin-based polymer and stretched at a normal magnification of 5 times or less is as low as 25 to 45 cN / dtex, and is apparently obtained by bonding between fibers. The nonwoven fabric having a fiber density of 0.05 to 0.15 g / cm 3 was very soft, had a large elongation of the filter medium, and did not have a strength enough to withstand wind pressure. That is, structural pressure loss is likely to occur, and low pressure loss cannot be obtained. In addition, the filter medium having a low apparent fiber density has a problem that a bulky fiber structure cannot be maintained due to a large thickness change when wound.

さらに、特許文献5および特許文献6には、繊維ポリマー中に難燃剤を練り込んだ難燃性熱融着性繊維を用いた濾材が開示されている。しかし、通常倍率で延伸して得られたポリオレフィン系繊維を用いた濾材であるため、かかる繊維のヤング率が低く、繊維間接着して得られる不織布は非常に柔らかいものであった。そのため、風圧で伸びない、あるいは繊維嵩密度が変化しない濾材作成は困難であった。   Furthermore, Patent Document 5 and Patent Document 6 disclose a filter medium using a flame-retardant heat-fusible fiber in which a flame retardant is kneaded into a fiber polymer. However, since it is a filter medium using polyolefin-based fibers obtained by stretching at a normal magnification, the Young's modulus of such fibers is low, and the nonwoven fabric obtained by interfiber bonding is very soft. Therefore, it has been difficult to prepare a filter medium that does not stretch due to wind pressure or does not change the fiber bulk density.

一方、低圧損性を得るための手法としては、従来から、濾材の繊維量を減らし、また繊維径を太く、かさ高にして繊維密度を下げることが行われている。しかし、この方法では濾材の素材自身の圧損は下がるものの濾材の繊維間固定力が弱くなるため濾材に伸びが発生して構造圧損が逆に増し易い。変形し難い強度を得るために、特許文献7ではヤング率20cN/dtex以上のポリフェニレンサルファイドなどの耐熱性繊維を用いてバグフィルターを構成する旨が開示されている。しかしながら、この濾材は形状が織物やウエッブであり、高い捕集性能が要求される、家庭用空気清浄機フィルターやビル・工場向けの空調用フィルター、車載用フィルター等に用いられる濾材とは、繊維使い、構造、目付、厚み、使用用途で著しく異なる濾材構成のものであった。   On the other hand, as a technique for obtaining low-pressure loss, conventionally, the fiber density of the filter medium is reduced, the fiber diameter is increased, the bulk is increased, and the fiber density is decreased. However, in this method, although the pressure loss of the filter medium itself is lowered, the fixing force between the fibers of the filter medium is weakened, so that the filter medium is stretched and the structural pressure loss is easily increased. In order to obtain a strength that is difficult to deform, Patent Document 7 discloses that a bag filter is formed using heat-resistant fibers such as polyphenylene sulfide having a Young's modulus of 20 cN / dtex or more. However, this filter medium has a woven fabric or web shape, and high collection performance is required. Filter media used for home air cleaner filters, air conditioning filters for buildings and factories, in-vehicle filters, etc. The filter media had a structure that was remarkably different in use, structure, basis weight, thickness, and usage.

このように、難燃性を有し、風圧や押し圧で変形し難い強度を持つ、低圧損かつ長寿命の難燃性エレクトレット濾材はこれまで提供されていなかった。
特開2004−82109号公報 特開2006−136809号公報 特開平7−76053号公報 特開2002−339256号公報 特開2007−146357号公報 特開2007−23415号公報 国際公開第04/87293号パンフレット
Thus, a low-pressure loss and long-life flame-retardant electret filter medium that has flame retardancy and has a strength that is difficult to be deformed by wind pressure or pressing pressure has not been provided so far.
JP 2004-82109 A JP 2006-136809 A JP 7-76053 A JP 2002-339256 A JP 2007-146357 A JP 2007-23415 A International Publication No. 04/87293 Pamphlet

本発明の目的は、上記のような問題点を解消するものであり、濾材全層が潰れにくく、ダスト捕集性と保持能力を持った難燃性エレクトレット濾材により低圧損なフィルターユニットを提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a filter unit having a low pressure loss due to a flame-retardant electret filter medium having a dust collecting property and a holding capacity, in which the entire filter medium layer is not easily crushed. There is.

上記課題を達成するための本発明は、下記いずれかの構成を有するものである。   To achieve the above object, the present invention has one of the following configurations.

(1)RSiO1.5(Rは有機基)で示される単位を含有するシリコーン系化合物と、イミド構造を有する化合物とを含有する難燃性繊維が含まれる難燃性エレクトレット濾材であって、ヤング率が70cN/dtex以上の繊維が含まれ、繊維間が融着固定され、見掛け繊維密度が0.05〜0.15g/cmであり、1%伸長時の比強度が150N・cm/g以上である難燃性エレクトレット濾材。 (1) A flame retardant electret filter medium including a flame retardant fiber containing a silicone compound containing a unit represented by RSiO 1.5 (R is an organic group) and a compound having an imide structure, Fibers having a Young's modulus of 70 cN / dtex or more are included, the fibers are fused and fixed, the apparent fiber density is 0.05 to 0.15 g / cm 3 , and the specific strength at 1% elongation is 150 N · cm / The flame-retardant electret filter medium which is more than g.

(2)前記難燃性繊維は、芯鞘構造の繊維であり、かつ芯側ポリマー中にRSiO1.5(Rは有機基)で示される単位を含有するシリコーン系化合物と、イミド構造を有する化合物を含む熱融着性繊維であることを特徴とする(1)記載の難燃性エレクトレット濾材。 (2) The flame-retardant fiber is a fiber having a core-sheath structure, and has a silicone compound containing a unit represented by RSiO 1.5 (R is an organic group) in the core-side polymer and an imide structure. The flame-retardant electret filter medium according to (1), which is a heat-fusible fiber containing a compound.

(3)シリコーン系化合物を構成する有機基Rがフェニル基を含み、且つフェニル基の含有量がシリコーン系化合物を構成する全有機基に対してモル比で30mol%以上であることを特徴とする(1)または(2)記載の難燃性エレクトレット濾材。   (3) The organic group R constituting the silicone compound includes a phenyl group, and the content of the phenyl group is 30 mol% or more in a molar ratio with respect to all the organic groups constituting the silicone compound. The flame-retardant electret filter medium according to (1) or (2).

(4)シリコーン系化合物がシラノール基を含み、かつシラノール基の含有量がシリコーン系化合物に対して重量比で2%以上10%以下である特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材。   (4) Any one of (1) to (3), wherein the silicone compound contains a silanol group, and the content of the silanol group is 2% or more and 10% or less by weight with respect to the silicone compound. The flame retardant electret filter medium described.

(5)イミド構造を有する化合物が、ポリエーテルイミドであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材。   (5) The flame-retardant electret filter medium according to any one of (1) to (4), wherein the compound having an imide structure is a polyetherimide.

(6)濾材は平均繊維径が異なる繊維層を2層以上を有し、エアー流れの最上流側に位置する少なくとも1層は、繊維径が異なる複数の短繊維で構成され平均繊維径が20〜70μm範囲の繊維層であり、またエアー流れの最下流側に位置する少なくとも1層は、目付が3〜50g/m、平均繊維径が0.5〜15μm範囲の繊維層であることを特徴とする(1)〜(5)いずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材。 (6) The filter medium has two or more fiber layers having different average fiber diameters, and at least one layer located on the most upstream side of the air flow is composed of a plurality of short fibers having different fiber diameters, and the average fiber diameter is 20 It is a fiber layer in the range of ˜70 μm, and at least one layer located on the most downstream side of the air flow is a fiber layer having a basis weight of 3 to 50 g / m 2 and an average fiber diameter of 0.5 to 15 μm. The flame-retardant electret filter medium according to any one of (1) to (5), which is characterized.

(7)脱臭剤に(1)〜(6)いずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材を積層した脱臭濾材。   (7) A deodorizing filter medium obtained by laminating the flame retardant electret filter medium according to any one of (1) to (6) on a deodorizer.

(8)エアレイド法で製造された(1)〜(7)いずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材。   (8) The flame-retardant electret filter medium according to any one of (1) to (7), which is produced by an airlaid method.

(9)(1)〜(8)いずれかに記載の濾材を用いたフィルターユニット。   (9) A filter unit using the filter medium according to any one of (1) to (8).

本発明の濾材は、RSiO1.5(Rは有機基)で示される単位を含有するシリコーン系化合物と、イミド構造を有する化合物とを含有する難燃性繊維が含まれた難燃性エレクトレット濾材である。また、ヤング率が70cN/dtex以上の繊維が含まれ、繊維間が融着固定された見掛け繊維密度が0.05〜0.15g/cmであり、1%伸長時の比強度を150N・cm/g以上としたことを特徴とする。このため、難燃性エレクトレット濾材をプリーツ加工して収納したエアフィルターユニットの性能は、空気を通した時の風圧でも濾材が伸び難いため、構造圧損の発生が少なく低圧損性が得られる。また濾材全体に難燃剤が練り込まれたエレクトレット繊維が用いられるため難燃性であって捕集性能が高く、嵩高であるため長寿命である。また、ヤング率の高い繊維が嵩高構造を保つため巻いた時の巻き圧でも潰れにくく、低圧損性と長寿命性(高いダスト保持性)を維持する事ができる。 The filter medium of the present invention is a flame retardant electret filter medium including a flame retardant fiber containing a silicone compound containing a unit represented by RSiO 1.5 (R is an organic group) and a compound having an imide structure. It is. In addition, the fiber having a Young's modulus of 70 cN / dtex or more is included, the apparent fiber density where the fibers are fused and fixed is 0.05 to 0.15 g / cm 3 , and the specific strength at 1% elongation is 150 N · It is characterized by being set to cm / g or more. For this reason, the performance of the air filter unit in which the flame retardant electret filter medium is pleated and accommodated is less likely to expand even with the wind pressure when air is passed through, so that structural pressure loss is small and low pressure loss is obtained. Moreover, since the electret fiber by which the flame retardant was kneaded in the whole filter medium is used, it is flame-retardant, its collection performance is high, and it is bulky, so it has a long life. Further, since the fiber having a high Young's modulus maintains a bulky structure, it is difficult to be crushed even by the winding pressure when it is wound, and low pressure loss and long life (high dust retention) can be maintained.

これらの結果、フィルターユニットおよび収納機器の小型化、多風量処理、長寿命化が可能になる。また、圧損が低くなるので濾材と空気との摩擦によって生じる風切り音が小さくなり、低騒音性にも貢献でき、さらには、消費電力の小さい低出力の送風ファンで空気を送れるようになるため省エネ性にも貢献することができる。   As a result, the filter unit and the storage device can be reduced in size, processed with a large air volume, and extended in service life. In addition, since the pressure loss is low, wind noise generated by friction between the filter medium and air is reduced, contributing to low noise, and air can be sent by a low-power blower fan with low power consumption. It can also contribute to sex.

本発明は、RSiO1.5(Rは有機基)で示される単位を含有するシリコーン系化合物と、イミド構造を有する化合物とを含有する難燃性繊維が含まれた難燃性エレクトレット濾材である。また、ヤング率が70cN/dtex以上の繊維が含まれ、繊維間が融着固定された、見掛け繊維密度が0.05〜0.15g/cmであり、1%伸長時の比強度が150N・cm/g以上の、高捕集性、長寿命性、低圧損性に優れた嵩高、低伸度高強度な難燃性エレクトレット濾材である。 The present invention is a flame retardant electret filter medium including a flame retardant fiber containing a silicone compound containing a unit represented by RSiO 1.5 (R is an organic group) and a compound having an imide structure. . Further, the fiber containing Young's modulus of 70 cN / dtex or more is contained, the fiber density is fusion-fixed, the apparent fiber density is 0.05 to 0.15 g / cm 3 , and the specific strength at 1% elongation is 150 N. -It is a flame-retardant electret filter medium having a bulkiness, low elongation, and high strength excellent in high collection property, long life property, and low pressure loss property of cm / g or more.

難燃性繊維から説明する。   The flame retardant fiber will be described.

難燃剤は、RSiO1.5(Rは有機基)で示される単位を含有するシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物であり、繊維のポリマー中に練り込まれている。 The flame retardant is a compound having a imide structure and a silicone compound containing a unit represented by RSiO 1.5 (R is an organic group), and is kneaded into a fiber polymer.

シリコーン系化合物とは、1官能性のR3SiO0.5(M単位)、2官能性のR2SiO1.0(D単位)、3官能性のRSiO1.5(T単位)、4官能性のSiO2.0(Q単位)で示される単位のいずれかから構成されるものであり、本発明でいうシリコーン系化合物は3官能性のRSiO1.5を少なくとも含有するものである。RSiO1.5(T単位)で示される単位をシリコーン系化合物の構造中に含むことで、シリコーン系化合物の耐熱性が向上し、難燃性能の高い難燃性繊維を得ることができる。耐熱性、難燃性の観点からRSiO1.5の含有率はシリコーン系化合物に対してモル比で20%以上が好ましく、更に好ましくは50%以上である。 Silicone compounds are monofunctional R3SiO 0.5 (M units), bifunctional R2SiO 1.0 (D units), trifunctional RSiO 1.5 (T units), and tetrafunctional SiO. 2.0 (Q unit). The silicone-based compound referred to in the present invention contains at least trifunctional RSiO 1.5 . By including the unit represented by RSiO 1.5 (T unit) in the structure of the silicone compound, the heat resistance of the silicone compound is improved, and a flame-retardant fiber having high flame retardancy can be obtained. From the viewpoint of heat resistance and flame retardancy, the content of RSiO 1.5 is preferably 20% or more, more preferably 50% or more, in terms of molar ratio to the silicone compound.

シリコーン系化合物としてはSi原子に対し、3個の酸素及び1個の有機基が結合したSi原子を有する化合物であることが好ましい。   The silicone-based compound is preferably a compound having Si atoms in which three oxygen atoms and one organic group are bonded to Si atoms.

ここでいう有機基としては、水素基、水酸基、炭化水素基、芳香族炭化水素基などが挙げられる。   Examples of the organic group herein include a hydrogen group, a hydroxyl group, a hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group.

炭化水素基の具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。芳香族炭化水素基としてはフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。   Specific examples of the hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a vinyl group, an allyl group, a methacryl group, and a cyclohexyl group. Examples of the aromatic hydrocarbon group include a phenyl group and a naphthyl group.

本発明では繊維物性の低下を抑制するためにシリコーン系化合物を構成する有機基がフェニル基を含み、且つフェニル基の含有量がシリコーン系化合物を構成する全有機基に対してモル比で30%以上であることが好ましく、更に好ましくは60%以上である。   In the present invention, the organic group constituting the silicone compound contains a phenyl group and the content of the phenyl group is 30% in a molar ratio with respect to the total organic groups constituting the silicone compound in order to suppress a decrease in fiber properties. It is preferable that it is above, and more preferably 60% or more.

また、シリコーン系化合物のシラノール基の含有量は十分な難燃性能を有するためにシリコーン系化合物に対して重量比で2%以上が好ましく、また加工性の点から10%以下であることが好ましく、更に好ましくは3%以上8%以下である。シラノール基の含有量を上記範囲内とすることで、燃焼時に効率よく繊維と架橋構造を形成し、難燃性を向上することができる。   In addition, the silanol group content of the silicone compound is preferably 2% or more by weight with respect to the silicone compound in order to have sufficient flame retardancy, and is preferably 10% or less from the viewpoint of processability. More preferably, it is 3% or more and 8% or less. By setting the content of the silanol group within the above range, it is possible to efficiently form a fiber and a crosslinked structure at the time of combustion and improve flame retardancy.

また、シリコーン系化合物の重量平均分子量は500以上であるとシリコーン系化合物を溶融混練する際に溶融粘度が高く繊維への分散性が良好になるため好ましく、また300000以下であると分散性、操作性の点から好ましい。更に好ましくは1000以上100000以下であり、更に好ましくは3000以上50000以下である。   Further, the weight average molecular weight of the silicone compound is preferably 500 or more, because the melt viscosity is high when the silicone compound is melt-kneaded, and the dispersibility to fibers is good. From the viewpoint of sex. More preferably, it is 1000 or more and 100,000 or less, More preferably, it is 3000 or more and 50000 or less.

イミド構造を有する化合物とは、分子構造中に−CO−NR−CO−(Rは有機基)の構造を有する化合物のことである。ここでいう有機基は、C1〜C12のアルキル基、アルケン基、アルキン基、芳香環(ベンゼン環、縮合ベンゼン環、非ベンゼン系芳香環)などである。   The compound having an imide structure is a compound having a structure of —CO—NR—CO— (R is an organic group) in the molecular structure. The organic group here is a C1-C12 alkyl group, alkene group, alkyne group, aromatic ring (benzene ring, condensed benzene ring, non-benzene aromatic ring) or the like.

イミド構造を有する化合物と上記シリコーン系化合物とを繊維中に含有することで、燃焼時にシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物と母材である繊維が効率よく炭化層を形成することが可能であり、シリコーン系化合物、イミド構造を有する化合物をそれぞれ単独で含有した場合よりも難燃性を著しく向上することができる。   By containing the compound having an imide structure and the above silicone compound in the fiber, it is possible for the silicone compound, the compound having the imide structure, and the fiber as the base material to efficiently form a carbonized layer during combustion. The flame retardancy can be remarkably improved as compared with the case where each of the silicone compound and the compound having an imide structure is contained alone.

イミド構造を有する化合物は熱可塑性を有するものが加工性の点から好ましい。すなわち、ガラス転移温度が130℃以上300℃以下であることが好ましく、更に好ましくは130℃以上250℃以下であることが好ましい。   A compound having an imide structure preferably has thermoplasticity from the viewpoint of processability. That is, the glass transition temperature is preferably 130 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.

イミド構造を有する化合物として、具体的にはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドが挙げられる。中でも加工性の観点から好ましくはポリエーテルイミドが挙げられるが、分子構造中にイミド構造を有していればこの限りではない。   Specific examples of the compound having an imide structure include polyimide, polyamideimide, and polyetherimide. Among these, polyetherimide is preferable from the viewpoint of processability, but this is not limited as long as the molecular structure has an imide structure.

また、難燃性繊維に使用する上記シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物の含有比は(シリコーン系化合物):(イミド構造を有する化合物)の重量比で5:95〜95:5の範囲が好ましく、更に好ましくは10:90〜90:10の範囲が好ましい。   The content ratio of the silicone compound used in the flame-retardant fiber and the compound having an imide structure is in the range of 5:95 to 95: 5 in terms of a weight ratio of (silicone compound) :( compound having an imide structure). The range of 10:90 to 90:10 is more preferable.

また、本発明の難燃性繊維の組成比は難燃性の観点から(母材となる繊維):(シリコーン系化合物):(イミド構造を有する化合物)の重量比で94:1:5〜40:20:40の範囲が好ましく、更に好ましくは90:3:7〜70:10:20である。   The composition ratio of the flame-retardant fiber of the present invention is 94: 1: 5 in terms of the weight ratio of (fiber as a base material) :( silicone compound) :( compound having an imide structure) from the viewpoint of flame retardancy. The range of 40:20:40 is preferable, and 90: 3: 7 to 70:10:20 is more preferable.

また、本発明で用いられる難燃性繊維のポリマーは、ポリエステル、ポリオレフィンより選ばれる1種または2種である。   Moreover, the polymer of the flame retardant fiber used in the present invention is one or two selected from polyester and polyolefin.

ポリエステルとはポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のジカルボン酸またはそのエステル形成誘導体ならびにジオールまたはそのエステル形成誘導体から合成されるポリマーであるあるほか、ポリ−L−乳酸、ポリ−D−乳酸の非石油系ポリエステル系化合物のことである。   Polyester is a polymer synthesized from a dicarboxylic acid such as polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate or the like and an ester-forming derivative thereof and a diol or an ester-forming derivative thereof, as well as poly-L-lactic acid and poly-D-lactic acid. It is a non-petroleum polyester compound.

また、ポリオレフィンとはポリエチレン、ポリプロピレン等のことである。   Polyolefin is polyethylene, polypropylene, or the like.

次に難燃性繊維は、難燃剤が繊維に均一に練り込まれた難燃性繊維も可能であるが、エレクトレット添加剤として練り込まれるヒンダードアミン系薬剤に作用してエレクトレット性を低下させる場合や繊維外にブリードアウトする場合があるので、芯鞘複合繊維として内部の芯側に難燃剤を集中して練り込み、鞘側にはヒンダードアミン系エレクトレット添加剤を集中的に練り込んだ芯鞘構造をした複合繊維とするとともに、鞘成分の融点を芯側より低くした難燃性の熱融着性繊維とすると、難燃性、エレクトレット性、熱融着性を一つの繊維で達成でき、しかもエレクトレット性の安定性に効果的であるので好ましい。また、同様の理由から、難燃剤を集中して練り込んだポリマーとヒンダードアミン系エレクトレット添加剤を集中的に練り込んだポリマーとを繊維の長手方向に貼り合わせサイドバイサイド型構造の複合繊維とし、エレクトレット添加剤を集中的に練り込んだ側のポリマーを他方の側のポリマーよりも融点を低くすることも好ましい。なお、低融点のポリマーとしては、他方のポリマーより20℃以上融点が低いものが好ましい。   Next, the flame retardant fiber may be a flame retardant fiber in which a flame retardant is uniformly kneaded into the fiber. However, the flame retardant fiber acts on a hindered amine agent kneaded as an electret additive to reduce electret properties. Because there is a case that bleeds out of the fiber, a core-sheath structure in which a flame retardant is concentrated and kneaded on the inner core side as a core-sheath composite fiber, and a hindered amine electret additive is concentrated on the sheath side. The flame retardant, electret, and heat fusible fibers can be achieved with a single fiber, and the sheath component has a lower melting point than that of the core. It is preferable because it is effective for stability of the property. For the same reason, a polymer with concentrated flame retardant and a polymer with concentrated hindered amine electret additive are bonded in the longitudinal direction of the fiber to form a side-by-side type composite fiber, and electret added. It is also preferable to lower the melting point of the polymer on which the agent is intensively kneaded than the polymer on the other side. The low melting point polymer is preferably a polymer having a melting point lower by 20 ° C. or more than the other polymer.

芯鞘構造をした複合繊維を構成するポリマーとしては、シース側/コア側が低融点ポリエステル/高融点ポリエステル、ポリエチレン/ポリエステル、ポリエチレン/ポリプロピレン、変成ポリオレフィン/ポリプロピレン、ポリプロピレン/ポリエステル等が使用出来る。中でも低融点ポリオレフィン/ポリプロピレン、低融点ポリオレフィン/ハイモジュラスポリプロピレン、ポリプロピレン/ポリエステル、変性ポリオレフィン/ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂がシース側(断面外側)を構成する繊維がエレクトレット化が可能となるため好適であり、さらに変性ポリオレフィン/ポリプロピレン、変性ポリオレフィン/ハイモジュラスポリプロピレンが、一般的なエレクトレット化方法のコロナ放電法やハイドロチャージ法、摩擦帯電法で得られるエレクトレット性能が高く、電荷の安定性が優れているので好ましく、中でも変成ポリプロピレン/ハイモジュラスポリプロピレンが比強度達成効果も高く最適繊維である。   As the polymer constituting the composite fiber having a core-sheath structure, low-melting polyester / high-melting polyester on the sheath side / core side, polyethylene / polyester, polyethylene / polypropylene, modified polyolefin / polypropylene, polypropylene / polyester, and the like can be used. Among them, polyolefin resins such as low melting point polyolefin / polypropylene, low melting point polyolefin / high modulus polypropylene, polypropylene / polyester, and modified polyolefin / polypropylene are suitable because the fibers constituting the sheath side (outside cross section) can be electretized. Furthermore, because modified polyolefin / polypropylene and modified polyolefin / high modulus polypropylene have high electret performance obtained by the corona discharge method, hydrocharge method, and tribocharging method of general electretization, and excellent charge stability. Among them, modified polypropylene / high modulus polypropylene is the optimum fiber because it has a high specific strength achievement effect.

上記変性ポリオレフィンを含む低融点成分には、変性ポリオレフィンの単独、少なくとも2種の変性ポリオレフィンの混合物、少なくとも1種の変性ポリオレフィンと他の熱可塑性樹脂との混合物等を利用することができる。変性ポリオレフィンは、未変性のポリオレフィンと比較した場合、一般的にポリマー強度が低下する傾向があるため、繊維強度をより高く維持するためには、低融点成分として、高変性率の変性ポリオレフィンと未変性のポリオレフィンとの混合物を用いることが好ましく、相溶性の面から変性ポリオレフィンの幹ポリマーと同じポリマーを用いることが特に好ましい。   As the low melting point component containing the modified polyolefin, a modified polyolefin alone, a mixture of at least two modified polyolefins, a mixture of at least one modified polyolefin and another thermoplastic resin, or the like can be used. The modified polyolefin generally has a tendency to lower the polymer strength when compared with the unmodified polyolefin. Therefore, in order to maintain higher fiber strength, the modified polyolefin having a high modification rate and the unmodified polyolefin are used as a low melting point component. It is preferable to use a mixture with a modified polyolefin, and it is particularly preferable to use the same polymer as the backbone polymer of the modified polyolefin in terms of compatibility.

ここで変成ポリオレフィンとは、エチレン−プロピレン共重合体やエチレン−プロピレン−ブテン共重合体に反応性官能基を有したビニルモノマーからなる重合体を含む樹脂(変性剤という)を含有させたものである。   Here, the modified polyolefin is an ethylene-propylene copolymer or ethylene-propylene-butene copolymer containing a resin (referred to as a modifier) containing a polymer composed of a vinyl monomer having a reactive functional group. is there.

上記変性ポリオレフィンは、前記反応性官能基を有するビニルモノマーを用いて重合することができ、ブロック、ランダム、ラダー等の共重合体、グラフト重合体のいずれも使用することができる。反応性官能基を有するビニルモノマーとしては、無水マレイン酸、マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、イタコン酸等から選択された不飽和カルボン酸、その誘導体、またはその無水物を少なくとも1種含むビニルモノマー、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類、または同様なアクリル酸エステル等を少なくとも1種含むビニルモノマー、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ブテンカルボン酸エステル類、アリルグリシジルエーテル、3,4−エポキシブテン、5,6−エポキシ−1−ヘキセン、ビニルシクロヘキセンモノオキシド等を少なくとも1種含むビニルモノマーを挙げることができる。   The modified polyolefin can be polymerized using the vinyl monomer having the reactive functional group, and any of a copolymer such as block, random and ladder, and a graft polymer can be used. As the vinyl monomer having a reactive functional group, at least one unsaturated carboxylic acid selected from maleic anhydride, maleic acid, acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, itaconic acid, a derivative thereof, or an anhydride thereof is used. Containing vinyl monomers, styrenes such as styrene and α-methylstyrene, methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, or similar acrylic esters, etc. At least one vinyl monomer, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, butenecarboxylic acid ester, allyl glycidyl ether, 3,4-epoxybutene, 5,6-epoxy-1-hexene, vinylcyclohexene monoxide, etc. And vinyl monomers containing one.

上記の変性ポリオレフィンのうち、グラフト重合体である変性ポリオレフィンが、ポリマー強度が高く、繊維加工性が良好であることから、より好ましく利用でき、変性率に関しては、繊維加工性及び本発明の効果を妨げない範囲で可能な限り、高変性率であることが好ましい。   Among the above modified polyolefins, a modified polyolefin which is a graft polymer can be used more preferably because of its high polymer strength and good fiber processability. With regard to the modification rate, the fiber processability and the effects of the present invention can be achieved. It is preferable to have a high denaturation rate as much as possible within the range not hindering.

上記変性ポリオレフィンの幹ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−1等が用いられる。ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレ、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンが用いられる。これらは、密度が0.90〜0.97g/cm3、融点は、100〜135℃程度のポリマーである。ポリプロピレンとしては、プロピレン単独重合体、プロピレンを主成分とする、プロピレンと他のα−オレフィンとの共重合体が用いられる。これらは、融点130〜170℃程度のポリマーである。ポリブテン−1は、融点が110〜130℃程度のポリマーである。これらのポリマーの中では、融点、共重合、グラフト重合の容易性を考慮するとポリエチレンが好ましく、不織布強度を向上させるためには、ポリマー強度が高い、高密度ポリエチレンがより好ましい。 As the backbone polymer of the modified polyolefin, polyethylene, polypropylene, polybutene-1, or the like is used. As the polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, and low density polyethylene are used. These are polymers having a density of 0.90 to 0.97 g / cm 3 and a melting point of about 100 to 135 ° C. As the polypropylene, a propylene homopolymer and a copolymer of propylene and another α-olefin having propylene as a main component are used. These are polymers having a melting point of about 130 to 170 ° C. Polybutene-1 is a polymer having a melting point of about 110 to 130 ° C. Among these polymers, polyethylene is preferable in consideration of melting point, copolymerization, and ease of graft polymerization, and high-density polyethylene having high polymer strength is more preferable in order to improve the strength of the nonwoven fabric.

上記変性剤は、反応性官能基を有した樹脂であり、該反応性官能基としては、水酸基、アミノ、ニトリル、ニトリロ、アミド、カルボニル、カルボキシル、グリシジル等の官能基が挙げられる。   The modifier is a resin having a reactive functional group, and examples of the reactive functional group include hydroxyl, amino, nitrile, nitrilo, amide, carbonyl, carboxyl, glycidyl and other functional groups.

変性剤としては、一般的に変性剤の全重量に対して前記反応性官能基を有するビニルモノマーを0.05〜2.0mol/kgの変性率で有することが好ましく、0.05〜0.2mol/kgの変性率の変性剤を利用することがより好ましい。   As a modifier, it is generally preferable to have a vinyl monomer having the reactive functional group at a modification rate of 0.05 to 2.0 mol / kg with respect to the total weight of the modifier. It is more preferable to use a modifier having a modification rate of 2 mol / kg.

変性剤は、不織布を構成する際に無機物等の他素材との接着性が高いことや、難燃性繊維の帯電性を高めることから、不飽和カルボン酸またはその誘導体からなるビニルモノマーとポリオレフィンとからなる変性ポリオレフィンを好ましく用いることができる。   Since the modifier has a high adhesiveness to other materials such as inorganic substances when constituting the nonwoven fabric, and increases the chargeability of the flame retardant fiber, the vinyl monomer and the polyolefin comprising the unsaturated carboxylic acid or its derivative The modified polyolefin consisting of can be preferably used.

変性剤と他の熱可塑性樹脂とを混合する場合には、0.1mol/kg程度以上の高変性率の変性剤を用いることが好ましい。変性剤の添加量は、低融点成分に対して、1.0〜50.0重量%配合されていることが好ましく、さらに好ましくは2.0〜20.0重量%の範囲で配合されていることが望ましい。変性剤を用いることにより、帯電性を向上させるという効果を付加することができる。   When mixing the modifier with other thermoplastic resins, it is preferable to use a modifier with a high modification rate of about 0.1 mol / kg or more. The amount of the modifier added is preferably 1.0 to 50.0% by weight, more preferably 2.0 to 20.0% by weight, based on the low melting point component. It is desirable. By using a modifier, the effect of improving the chargeability can be added.

本発明においては、この様なエレクトレット加工が可能な難燃性繊維を不織布化して難燃性濾材とするが、目付が多い場合や見掛け繊維密度が高い場合には、難燃剤を繊維に練り込む量だけでは十分な難燃性が得られない場合がある。この様な場合には、エマルジョン樹脂にポリエステルリン酸メラミンを混合した液(たとえば難燃剤比率70重量%)を濾材表面に繊維重量の10%以下スプレー付着させることで難燃性基準FMVSS―302を達成することが可能となる。   In the present invention, the flame retardant fiber capable of such electret processing is made into a non-woven fabric to form a flame retardant filter medium. However, when there is a large amount of fabric or when the apparent fiber density is high, a flame retardant is kneaded into the fiber. In some cases, sufficient flame retardancy may not be obtained by the amount alone. In such a case, a flame retardant standard FMVSS-302 is obtained by spraying a liquid (for example, a flame retardant ratio of 70% by weight) mixed with an emulsion resin and a polyester melamine phosphate to the surface of the filter medium by 10% or less of the fiber weight. Can be achieved.

次に、これまでに説明した難燃性繊維を不織布化して、プリーツ状態で使用される微細塵捕集を目的とした難燃性エレクトレット濾材について説明する。   Next, the flame retardant electret filter medium for the purpose of collecting fine dust used in a pleated state by making the flame retardant fiber described so far into a nonwoven fabric will be described.

本発明の難燃性エレクトレット濾材は、難燃性繊維、熱融着性繊維、ヤング率70cN/dtex以上の高ヤング率繊維を含み、エレクトレット性はそれぞれの繊維が保持しても良いし、一部の繊維が保持しても良いが、好ましくは、熱融着性繊維がエレクトレット性、難燃性、高ヤング率性を保持した繊維で構成される事である。さらに好ましくは、熱融着性繊維の外側が溶けて他の繊維に融着することで繊維間が固定された見掛け繊維密度0.05〜0.15g/cmの不織布で構成される。 The flame-retardant electret filter medium of the present invention includes flame-retardant fibers, heat-fusible fibers, and high Young's modulus fibers having a Young's modulus of 70 cN / dtex or more, and the electret property may be retained by each fiber. However, it is preferable that the heat-fusible fiber is composed of a fiber having electret property, flame retardancy, and high Young's modulus property. More preferably, it is composed of a non-woven fabric having an apparent fiber density of 0.05 to 0.15 g / cm 3 in which the outside of the heat-fusible fiber is melted and fused to other fibers to fix the fibers.

また、低伸度高強度化を達成し構造圧損を低減するために、該不織布は繊維径の異なる複数の熱融着性繊維を含んで構成されることが効果的である。熱融着性繊維は、高ヤング率繊維を繊維間交点で融着固定し、比強度を高める。一般に、繊維径の大きいものが強度を上げる上で好ましいと考えられるが、一方で、繊維間の固定箇所数が減るので繊維径の小さいものと混合して用いた方が比強度、低圧損性、ダスト保持量全ての面で優れる。   Moreover, in order to achieve low elongation and high strength and to reduce structural pressure loss, it is effective that the nonwoven fabric includes a plurality of heat-fusible fibers having different fiber diameters. The heat-fusible fiber is formed by fusing and fixing a high Young's modulus fiber at an inter-fiber intersection to increase the specific strength. In general, it is considered that a fiber with a large fiber diameter is preferable for increasing the strength. On the other hand, since the number of fixing points between fibers is reduced, it is better to use a mixture with a fiber with a small fiber diameter to reduce specific strength and low pressure loss Excellent in all aspects of dust retention.

また、本発明の濾材は、エレクトレット化により、高い捕集効率を低圧損性で実現でき長寿命性が達成できる。繊維を樹脂で固定したケミカルボンド不織布は電荷を有していないが、本発明の濾材は、濾材を構成する繊維の少なくとも一種類の繊維が帯電しているため、所定の捕集効率を得るために緻密にする必要がなく低圧損に形成する事ができる。また捕集性能はエレクトレット電荷で向上できるため、従来のように細い繊維を使用する必要がなく、太い繊維からなる繊維密度の低い濾材構造で良いため低圧損でダスト保持量が多い濾材性能となる。   Further, the filter medium of the present invention can achieve high collection efficiency with low pressure loss and long life by electretization. The chemical bond nonwoven fabric in which the fibers are fixed with resin does not have an electric charge, but the filter medium of the present invention is charged with at least one kind of fibers constituting the filter medium, so that a predetermined collection efficiency is obtained. Therefore, it can be formed with low pressure loss. In addition, since the collection performance can be improved by electret charge, it is not necessary to use thin fibers as in the past, and a filter medium structure consisting of thick fibers with a low fiber density can be used, so that the filter medium performance with a large amount of dust retention is obtained due to low pressure loss. .

さらに、上述のような高ヤング率繊維を用いることにより、濾材の比強度を高める事ができる。この結果、プリーツ加工濾材が風圧で伸びたり、プリーツ山形状が変形することが少なく、構造圧損の小さいフィルターユニットとして低圧損で長寿命な高捕集性フィルターを達成できる。また、高ヤング率繊維を用いることで、見掛け繊維密度が低く空隙量が多い濾材でも伸び変形や圧縮変形がし難く、低圧損性でありダスト保持量が多く長寿命である。   Furthermore, the specific strength of the filter medium can be increased by using the high Young's modulus fiber as described above. As a result, it is possible to achieve a long-life and high-collecting filter with low pressure loss as a filter unit with little structural pressure loss, and the pleated filter medium is less likely to stretch due to wind pressure or deform the pleat mountain shape. In addition, by using a high Young's modulus fiber, even a filter medium with a low apparent fiber density and a large amount of voids hardly undergoes deformation of deformation or compression, low pressure loss, a large amount of dust retention, and a long life.

高ヤング率繊維は、ヤング率が70cN/dtex以上のものであり、濾材全質量の20%以上の割合で含まれている事が望ましい。好ましい繊維のヤング率は100cN/dtex以上、より好ましくは130cN/dtex以上、更に好ましくは300cN/dtex以上である。一方、上限は3000cN/dtex以下であることが好ましい。これは、ヤング率が3000cN/dtexを超える繊維を用いた場合、具体的にはアラミド繊維(4400cN/dtex以上)、超高分子量ポリエチレン(8000cN/dtex以上)、ガラス繊維(326000cN/dtex以上)などを用いた場合、使用量や繊度にもよるが、不織布の引っ張り破断伸度が1.0%以下となり、比強度が150N・cm/g以上とはなるが引き裂き強力低下や、プリーツ加工した山部分での屈曲伸びに耐えられず不織布破断が発生する恐れがあるからである。   The high Young's modulus fiber has a Young's modulus of 70 cN / dtex or more, and is desirably contained at a ratio of 20% or more of the total mass of the filter medium. The Young's modulus of the preferred fiber is 100 cN / dtex or more, more preferably 130 cN / dtex or more, and still more preferably 300 cN / dtex or more. On the other hand, the upper limit is preferably 3000 cN / dtex or less. This is because when a fiber having a Young's modulus exceeding 3000 cN / dtex is used, specifically, an aramid fiber (4400 cN / dtex or more), ultrahigh molecular weight polyethylene (8000 cN / dtex or more), glass fiber (326000 cN / dtex or more), etc. Depending on the amount used and the fineness, the tensile elongation at break of the nonwoven fabric is 1.0% or less and the specific strength is 150 N · cm / g or more, but the tear strength is reduced or the pleated mountain This is because the nonwoven fabric may break due to failure to withstand bending and elongation at the portion.

上記の理由から、使用する繊維の好適ヤング率範囲は、70〜3000cN/dtex、より好ましくは100〜2000cN/dtexである。更に好ましくは250〜1500cN/dtex、最適には300〜1000cN/dtexの範囲であり、このようにするとプリーツ加工での不織布切断や引き裂き強力低下が少なく、風圧でも濾材変形の少ない濾材となる。   For the above reasons, the preferred Young's modulus range of the fibers used is 70 to 3000 cN / dtex, more preferably 100 to 2000 cN / dtex. More preferably, it is in the range of 250 to 1500 cN / dtex, optimally 300 to 1000 cN / dtex, and in this way, the nonwoven fabric is cut and the tear strength is not reduced by pleating, and the filter medium is less deformed even by wind pressure.

本発明の難燃性エレクトレット濾材に含まれる高ヤング率繊維の素材としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニロン、レーヨン等が使用出来るが、なかでもハイモジュラスなビニロンとポリプロピレンが好適であり、最適にはエレクトレット加工が可能なハイモジュラスポリプロピレンが本発明では最適繊維である。ハイモジュラスポリプロピレンとは、未延伸糸を5倍以上で超延伸することで高度に分子を配向結晶化させたもので、高いヤング率を有する。。   Polyester, polyethylene, polypropylene, vinylon, rayon, etc. can be used as the material of the high Young's modulus fiber contained in the flame retardant electret filter medium of the present invention, among which high modulus vinylon and polypropylene are suitable and optimally used. In the present invention, high modulus polypropylene capable of electret processing is the optimum fiber in the present invention. High modulus polypropylene is obtained by highly orienting and crystallizing molecules by super-drawing undrawn yarn at 5 times or more, and has a high Young's modulus. .

高ヤング率繊維としてハイモジュラスポリプロピレンとハイモジュラスビニロンを混合して用いるとエレクトレット性と比強度向上を同時に達成出来るので好ましい。   It is preferable to use a mixture of high modulus polypropylene and high modulus vinylon as the high Young's modulus fiber, since electret properties and specific strength can be improved at the same time.

また本発明において上記のような繊維は非捲縮繊維であることが好ましい。非捲縮繊維の場合は、不織布における繊維集積が平面的となるため、1本1本の単繊維の配向性が1次元的であり、ルーズ性のない状態となる。そのため、不織布に外力が加わった時、ルーズ性に伴う伸びが少ないため、すぐに単糸物性に応じた引っ張り抵抗力が発生し易いという点で好適である。   In the present invention, the above fibers are preferably non-crimped fibers. In the case of non-crimped fibers, the fiber accumulation in the non-woven fabric becomes planar, so that the orientation of each single fiber is one-dimensional and has no looseness. Therefore, when an external force is applied to the nonwoven fabric, there is little elongation due to looseness, which is preferable in that a tensile resistance according to the properties of the single yarn is readily generated.

なお、本発明においては、高ヤング率繊維が上述の難燃性繊維であってもよい
上述ような高ヤング率繊維を用いた本発明の難燃性エレクトレット濾材は、1%伸長時の比強度が150N・cm/g以上となる。かかる比強度は、より好ましくは150〜8000N・cm/g、さらに好ましくは200〜5000N・cm/g、最適には300〜3000N・cm/gである。比強度が150N・cm/g以上であれば、難燃性エレクトレット濾材が変形し難いので、構造圧損を低減でき、低圧損フィルターが作成でき好ましい。
In the present invention, the high Young's modulus fiber may be the above-mentioned flame retardant fiber. The flame retardant electret filter medium of the present invention using the above high Young's modulus fiber has a specific strength at 1% elongation. Becomes 150 N · cm / g or more. The specific strength is more preferably 150 to 8000 N · cm / g, further preferably 200 to 5000 N · cm / g, and most preferably 300 to 3000 N · cm / g. If the specific strength is 150 N · cm / g or more, the flame-retardant electret filter medium is not easily deformed, so that the structural pressure loss can be reduced and a low-pressure loss filter can be produced.

また、比強度は、不織布を一方向に引っ張った時の1%伸度での強度に関する指標であるが、不織布の変形は風圧によって曲がって生じるため、比強度管理に加えて曲げ抵抗性を上げることが極めて重要である。曲げ抵抗性は不織布の厚みを厚く目付を大きくすれば上げることが出来るが、通気抵抗を増し空気の流入間隔を狭め、かえって圧損上昇の要因となり厚くすることは出来ない。そこで、薄い不織布で曲げ抵抗性を上げるには、繊維径5μm以上の太い繊維を繊維全質量の20%以上用いて不織布の骨格を作成するのが効果的である。 骨格はまた、粗大ダストを保持する空間を形成する目的があるため、曲がり難い太い繊維でヤング率の高い単繊維が適する。この目的から、骨格構成繊維としては、上述のような高ヤング率繊維であって、かつ、繊維径10μm以上のものが適する。一方、太過ぎると皮膚に刺さったりするため、好ましい繊維径は10〜71μm範囲のものであり、好適には繊維径は20〜67μmさらに最適な繊維径は36〜67μmである。   The specific strength is an index relating to the strength at 1% elongation when the nonwoven fabric is pulled in one direction. However, since the deformation of the nonwoven fabric is caused by bending due to wind pressure, the bending resistance is increased in addition to the specific strength management. It is extremely important. Bending resistance can be increased by increasing the thickness of the non-woven fabric and increasing the basis weight, but it increases the air flow resistance and narrows the air inflow interval, which in turn increases the pressure loss and cannot be increased. Therefore, to increase the bending resistance with a thin nonwoven fabric, it is effective to create a skeleton of the nonwoven fabric using 20% or more of thick fibers having a fiber diameter of 5 μm or more of the total mass of the fibers. Since the skeleton also has the purpose of forming a space for holding coarse dust, a single fiber having a high Young's modulus and a thick fiber that is difficult to bend is suitable. For this purpose, as the skeleton-constituting fiber, a fiber having a high Young's modulus as described above and having a fiber diameter of 10 μm or more is suitable. On the other hand, if it is too thick, it may pierce the skin, so the preferred fiber diameter is in the range of 10 to 71 μm, preferably the fiber diameter is 20 to 67 μm, and the optimum fiber diameter is 36 to 67 μm.

そして、かかるヤング率、繊維径の繊維は繊維全質量の20%〜70%の割合で含まれていることが好ましい。より好ましくは25%〜70%、さらに好ましくは30%〜65%の範囲である。かかるヤング率、繊維径の繊維の配合率が20%を下回る場合は、繊維密度が緻密になり圧損が上がるので好ましくない。一方、70%を越える配合率にすると通気度は確保出来るが、繊維間の接合固定力が低下して比強度が低下しやすい。   And it is preferable that the fiber of this Young's modulus and fiber diameter is contained in the ratio of 20%-70% of the fiber total mass. More preferably, it is in the range of 25% to 70%, more preferably 30% to 65%. When the blending ratio of fibers having such Young's modulus and fiber diameter is less than 20%, the fiber density becomes dense and pressure loss increases, which is not preferable. On the other hand, when the blending ratio exceeds 70%, the air permeability can be secured, but the bonding strength between fibers is lowered and the specific strength tends to be lowered.

また優れた比強度を得るためには、難燃性エレクトレット濾材の繊維見掛け密度が重要となる。繊維見掛け密度が低く過ぎる濾材構造では、低伸度性高強度性が得られない。また繊維見掛け密度が高過ぎると低伸度性高強度性は得られるが、濾材が高圧損となり、ダスト保持に必要な空間が少なくなるため長寿命性が得難くなる。   In order to obtain an excellent specific strength, the apparent fiber density of the flame-retardant electret filter medium is important. In a filter medium structure in which the apparent fiber density is too low, low extensibility and high strength cannot be obtained. On the other hand, if the apparent fiber density is too high, low extensibility and high strength can be obtained, but the filter medium becomes a high pressure loss, and the space necessary for dust holding is reduced, so that it is difficult to obtain long life.

難燃性エレクトレット濾材の使用形態でも適する繊維見掛け密度は異なってくる。例えば、濾材をプリーツ加工して使用する場合は、嵩高過ぎる濾材は構造圧損を大きく発生させるため、適切な見掛け繊維密度は0.060〜0.15g/cmが好ましく、より好ましくは0.070〜0.14g/cmである。最適には、見掛け繊維密度を0.080〜0.13g/cmとし、比強度300N・cm/g以上とするのが良い。この様な範囲に設定することで、1本1本の繊維が繊維間交点で融着される個数が適性化され、引っ張り応力に対し繊維移動が自由に起こり難い繊維間拘束力を発揮される。 Appropriate fiber apparent density varies depending on the use form of the flame-retardant electret filter medium. For example, when the filter medium is used after being pleated, an appropriate apparent fiber density is preferably 0.060 to 0.15 g / cm 3 , and more preferably 0.070, because a filter medium that is too bulky causes large structural pressure loss. ˜0.14 g / cm 3 . Optimally, the apparent fiber density is preferably 0.080 to 0.13 g / cm 3 and the specific strength is 300 N · cm / g or more. By setting in such a range, the number of individual fibers that are fused at the inter-fiber intersection is made appropriate, and the inter-fiber restraint force that makes it difficult for fiber movement to occur freely against tensile stress is exhibited. .

一方、平面で使用する場合は、潰れにくい嵩高性と低圧損性が重要となるため、好適な見掛け繊維密度は、0.050〜0.09g/cm範囲が好ましく、より好ましくは0.060〜0.090g/cm範囲とし、比強度150N・cm/g以上とするのが良い。 On the other hand, when used on a flat surface, bulkiness and low-pressure loss resistance that are not easily crushed are important. Therefore, the preferred apparent fiber density is preferably in the range of 0.050 to 0.09 g / cm 3 , more preferably 0.060. and ~0.090g / cm 3 range, had better be as specific strength 150 N · cm / g or more.

次に使用に適した繊維長について説明する。互いの繊維長が短いと、繊維間固定しても十分な引っ張り強さが得られない。従来からエアレイド法で使用される繊維の長さは、数ミリ〜10mm程度であった。この理由は、製法の特徴である、繊維の絡まりを少なくして繊維目付の均一性を得るためであった。しかし、繊維長が短すぎるとヤング率70cN/dtex以上の、繊維径5μmを上回る太くて曲がりにくい短い繊維を、繊維同士で繊維間固定しても、1本の繊維が他の繊維と融着している融着点が少ないと繊維間の拘束力が弱く比強度を高めることは難しい。このため、本発明では、繊維長を5〜50mm、好ましくは8〜40mmにして1本の繊維が固定される箇所を多くすることが好ましい。こうすることで比強度をさらに高めることができる。なお、50mm以上では目付むらが大きくなる事に加え繊維の収束部分が増え比強度は低下する。   Next, the fiber length suitable for use will be described. When the mutual fiber length is short, sufficient tensile strength cannot be obtained even if the fibers are fixed between the fibers. Conventionally, the length of fibers used in the airlaid method has been about several millimeters to 10 mm. The reason for this was to reduce the fiber entanglement, which is a feature of the production method, and to obtain a uniform fiber basis weight. However, if the fiber length is too short, even if a short fiber with a Young's modulus of 70 cN / dtex or more and a fiber diameter of more than 5 μm that is difficult to bend is fixed between the fibers, one fiber is fused with another fiber. If there are few fusion points, the binding force between fibers is weak and it is difficult to increase the specific strength. For this reason, in this invention, it is preferable to make the fiber length 5-50 mm, preferably 8-40 mm, and to increase the location where one fiber is fixed. By doing so, the specific strength can be further increased. In addition, in the case of 50 mm or more, in addition to the increase in the unevenness per unit area, the converging portion of the fibers increases and the specific strength decreases.

次に、本発明の難燃性エレクトレット濾材の製法としては、サーマルボンド法、エアレイド法、スパンボンド法などを例示できる。   Next, examples of the method for producing the flame-retardant electret filter medium of the present invention include a thermal bond method, an airlaid method, and a spunbond method.

サーマルボンド法は、捲縮のある熱融着性短繊維を含む短繊維をカード機を通してウエッブ化し、その後、繊維間を熱融着して不織布を作成する方法である。スパンボンド法は、ポリマーを溶かした状態で小さな孔から引き出した後、固化して直接不織布化する方法である。エアレイド法は、繊維長が数ミリ〜10ミリと短い捲縮繊維、非捲縮繊維を問わず混合して、あるいは単独の構成で短繊維を積層後、熱融着性繊維の低融点部分を溶かして繊維間固定したり樹脂をスプレーして固定する事ができる方法である。上記のような製法のうち、比強度を達成するためには非捲縮繊維をも不織布化できるエアレイド法とスパンボンド法が最も好ましい。以下、エアレイド法が最適製法である理由を詳細に説明する。   The thermal bond method is a method in which a short fiber including a heat-fusible short fiber having crimps is web-formed through a card machine, and then the fibers are heat-sealed to create a nonwoven fabric. The spunbond method is a method in which a polymer is drawn out from a small hole in a melted state and then solidified to form a non-woven fabric directly. The airlaid method uses a mixture of short crimped fibers and non-crimped fibers having a fiber length of several millimeters to 10 millimeters, or after laminating short fibers in a single configuration, and then bonding the low melting point portion of the heat-fusible fiber It is a method that can be melted and fixed between fibers or sprayed with resin. Of the above-described production methods, the airlaid method and the spunbond method, which can make a non-crimped fiber into a non-woven fabric, are most preferable in order to achieve specific strength. Hereinafter, the reason why the airlaid method is the optimum manufacturing method will be described in detail.

ウエッブ形成手段として捲縮のある短繊維を用いることが必須のカード機を使用したケミカルボンド製法やサーマルボンド製法の不織布は、カード機に通して繊維ウエッブとした後、樹脂加工や熱接着で繊維間を固定して得られる。不織布構造は、用いた単繊維に3次元の捲縮が元々備わっているため、樹脂などで繊維間固定しても不織布が厚く成りやすく3次元状態のルーズ性の残ったものとなり易い。この結果、外力が加わった時に、ルーズ性が残った部分から繊維絡合がほどけ、変形抵抗強度より不織布濾材伸びが先行して起こるため、構造圧損が発生し易い。   Non-woven fabric of chemical bond manufacturing method and thermal bond manufacturing method using a card machine that is essential to use crimped short fibers as a web forming means is passed through a card machine to make a fiber web, and then processed by resin processing or thermal bonding Obtained by fixing the gap. In the nonwoven fabric structure, since the used single fiber is originally provided with three-dimensional crimps, the nonwoven fabric tends to be thick even if the fibers are fixed with resin or the like, and the three-dimensional looseness is likely to remain. As a result, when an external force is applied, the fiber entanglement is unwound from the portion where the looseness remains, and the nonwoven fabric filter medium stretches ahead of the deformation resistance strength, so that structural pressure loss is likely to occur.

一方、繊維長が数ミリ〜10ミリと短い捲縮短繊維や非捲縮短繊維を空気に分散、篩いで落下、空気搬送してウエッブ化した後、繊維間固定するエアレイド製法は特に、非捲縮短繊維を用いた場合に繊維集積が平面的であるため、1本1本の単繊維の配向性が1次元的でありルーズ性の少ない状態である。   On the other hand, the airlaid manufacturing method in which crimped short fibers or non-crimped short fibers having a fiber length as short as several millimeters to 10 mm are dispersed in air, dropped with a sieve, air-conveyed and then made into a web and then fixed between the fibers is particularly non-crimped. When fibers are used, the fiber accumulation is planar, so that the orientation of each single fiber is one-dimensional and has a low looseness.

この繊維集積体の単繊維間を固定した濾材は、外力が加わった時に、ルーズ性に伴う伸びが少ないため、すぐに単糸物性に応じた引っ張り抵抗力が発生し易い。また繊維径や繊維長、繊維素材の異なる繊維を任意の割合で混合したり、積層することが可能であるあるため、繊維密度のコントロールや多層構造を形成可能であるため、本発明の難燃性エレクトレット濾材は、エアレイドにより不織布を製造することが好ましい。   Since the filter medium in which the single fibers of the fiber aggregate are fixed has little elongation due to looseness when an external force is applied, a tensile resistance according to the properties of the single yarn is easily generated immediately. In addition, since fibers having different fiber diameters, fiber lengths, and fiber materials can be mixed or laminated at an arbitrary ratio, the fiber density can be controlled and a multilayer structure can be formed. The conductive electret filter medium is preferably produced from a nonwoven fabric by airlaid.

濾材の目付や厚みは、濾材の使用用途で決まる物性で一概に決められるものではないが、空気清浄機やキャビン用フィルターなどのエアフィルターでは、濾材の目付範囲としては10〜150g/m、厚さ範囲として0.10〜1.6mmが好ましい。 The basis weight and thickness of the filter medium are not generally determined by the physical properties determined by the intended use of the filter medium, but in an air filter such as an air purifier or a cabin filter, the basis weight of the filter medium is 10 to 150 g / m 2 , The thickness range is preferably 0.10 to 1.6 mm.

次に濾材は平均繊維径が異なる繊維層を2層以上を有することができる。たとえば、エアー流れの最上流側に位置する少なくとも1層は、繊維径が異なる複数の短繊維で構成され平均繊維径が20〜70μm範囲の繊維層であり、またエアー流れの最下流側に位置する少なくとも1層は目付が3〜50g/m、平均繊維径が0.5〜15μm範囲の繊維層で構成される。このとき、上流側の層および/または下流側の層にエレクトレット繊維が混合されることで、より長寿命化と高捕集化を達成することができる。 Next, the filter medium can have two or more fiber layers having different average fiber diameters. For example, at least one layer located on the most upstream side of the air flow is a fiber layer composed of a plurality of short fibers having different fiber diameters and having an average fiber diameter in the range of 20 to 70 μm, and is located on the most downstream side of the air flow. At least one layer to be formed is composed of a fiber layer having a basis weight of 3 to 50 g / m 2 and an average fiber diameter of 0.5 to 15 μm. At this time, the electret fibers are mixed in the upstream layer and / or the downstream layer, whereby a longer life and higher collection can be achieved.

また本発明の難燃性エレクトレット濾材の下流側に、より緻密度の高いメルトブロー不織布を積層することで微細塵捕集性を更に高めることも出来る。   Further, the fine dust collecting property can be further enhanced by laminating a melt blown nonwoven fabric having a higher density on the downstream side of the flame retardant electret filter medium of the present invention.

次に脱臭剤に本発明の難燃性エレクトレット濾材を積層した脱臭濾材について説明する。   Next, a deodorizing filter medium in which the flame retardant electret filter medium of the present invention is laminated on a deodorizer will be described.

従来から活性炭等の脱臭剤を不織布の間に挟んだ脱臭濾材が多く市販されている。その内容は、ポリプロピレン系スパンボンド不織布(繊維間固定がエンボスタイプで繊維径20μm、厚み0.14mm、目付16g/m、繊維密度0.11g/cm、捕集効率0.2%)2層の間に粒状活性炭と粒子状の低融点パウダー接着剤混合物が接合一体化されたものである。この濾材構成での性能上の問題は、活性炭粒子が不織布の繊維間から脱落するのを防止するため繊維目開きの少ない薄い不織布を用いるため、不織布表面でダストが目詰まりし、寿命が短いことである。またダスト捕集効率が低い(花粉粒子捕集率が低い)という欠点があった。 Conventionally, many deodorizing filter media in which a deodorizing agent such as activated carbon is sandwiched between nonwoven fabrics are commercially available. Its content is polypropylene-based spunbonded nonwoven fabric (fiber-to-fiber fixing is embossed type, fiber diameter 20 μm, thickness 0.14 mm, basis weight 16 g / m 2 , fiber density 0.11 g / cm 3 , collection efficiency 0.2%) 2 A granular activated carbon and a particulate low melting powder adhesive mixture are joined and integrated between the layers. The performance problem with this filter media configuration is that a thin nonwoven fabric with few fiber openings is used to prevent the activated carbon particles from falling off between the fibers of the nonwoven fabric, so that the dust is clogged on the nonwoven fabric surface and the life is short. It is. Moreover, there was a fault that dust collection efficiency was low (pollen particle collection rate was low).

ダスト保持量を上げ捕集効率を上げるためには嵩高にして細い繊維で構成すれば良いが、従来のヤング率の低い細い繊維で構成された嵩高な不織布は、濾材を巻いた時に内部に発生する巻き圧力によって潰れて薄くなるため嵩高性を保持できず、見掛け繊維密度が高くなるため通気抵抗が増しダスト保持能力も下がる。そのため高捕集性、長寿命な平面使用が可能な嵩高な濾材は無かった。しかし、上記ポリプロピレン系スパンボンド不織布の代わりに、本発明の、高ヤング率繊維と熱融着性繊維が繊維間融着された見掛け繊維密度0.05〜0.15g/cmとした難燃性エレクトレット濾材を用いれば、ヤング率の高い繊維が繊維間を橋かけして固定されるため、繊維径の細い繊維を使用して捕集効率を上げた嵩高構造でも変形し難く、またエレクトレット性により更に高捕集性となるためダスト保持能力に優れた平面使用に向く。 In order to increase the amount of dust retained and increase the collection efficiency, it is only necessary to use bulky and thin fibers, but conventional bulky nonwoven fabrics composed of thin fibers with low Young's modulus are generated inside when the filter medium is wound. Since the material is crushed and thinned by the winding pressure, the bulkiness cannot be maintained, and the apparent fiber density is increased, so that the ventilation resistance is increased and the dust holding ability is also lowered. Therefore, there is no bulky filter medium that can be used on a flat surface with high collection property and long life. However, in place of the above-described polypropylene-based spunbonded nonwoven fabric, the flame retardant having an apparent fiber density of 0.05 to 0.15 g / cm 3 in which the high Young's modulus fiber and the heat-fusible fiber are fused between the fibers of the present invention. If the electret filter medium is used, fibers with a high Young's modulus are fixed by bridging between the fibers, so it is difficult to deform even with a bulky structure with high collection efficiency using fibers with a thin fiber diameter, and electret properties Therefore, it is suitable for flat surface use with excellent dust holding ability.

またエレクトレット加工が可能な太い熱融着性繊維と高ヤング率繊維を組み合わせるのが変形し難い強度をもち、高捕集化、長寿命化に有効である。   The combination of thick heat-fusible fibers that can be electret processed and high Young's modulus fibers have a strength that is difficult to deform, and is effective in increasing the collection and extending the life.

上記脱臭剤としてはヤシガラ系や木質系の粒状活性炭やゼオライト、多孔質シリカなどの粒度が平均粒子径0.1〜1.0mmの粒状物が好適に使用できる。またそれぞれの脱臭剤には悪臭ガス成分と反応する薬品を添着して置いても良い。また活性炭とゼオライトまたは多孔質シリカ等の様に異種の脱臭剤を組み合わせ使用することも可能である。   As the deodorizing agent, a granular material having an average particle size of 0.1 to 1.0 mm such as coconut shell-based or wood-based granular activated carbon, zeolite, or porous silica can be suitably used. In addition, chemicals that react with malodorous gas components may be attached to each deodorant. It is also possible to use a combination of different kinds of deodorizing agents such as activated carbon and zeolite or porous silica.

以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。なお、本実施例における濾材の各特性の評価方法と濾材の作成方法を下記する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, the evaluation method of each characteristic of the filter medium in a present Example and the preparation method of a filter medium are described below.

<ヤング率>
JIS−L1013(1999)に準じて評価する。初期引張抵抗度から見かけヤング率を求め、この数値をヤング率とする。また繊維長が数mmから数10mmと短いため、1分間の引っ張り速度は繊維長の100%とする。また評価N数は少なくとも10本以上とし、算術平均を本発明におけるヤング率とする。
<Young's modulus>
Evaluation is performed according to JIS-L1013 (1999). The apparent Young's modulus is obtained from the initial tensile resistance, and this value is taken as the Young's modulus. Further, since the fiber length is as short as several millimeters to several tens of millimeters, the pulling speed per minute is set to 100% of the fiber length. Further, the evaluation N number is at least 10 or more, and the arithmetic average is the Young's modulus in the present invention.

<厚み>
JIS−L1085(1977)の試験方法に準じて試料面積100cm当たり1箇所の測定密度で、合計21箇所以上の厚みを求め、その算術平均値を算出する。
<Thickness>
JIS-L1085 measured density of the sample area 100 cm 2 per one place in accordance with the test method (1977), to find the total 21 or more points in the thickness, and calculates the arithmetic mean value.

<目付>
24℃60%RHの室温に8時間以上放置して、評価試料の質量を求め、その面積から1m当たりの質量に直して、それぞれの評価試料の目付として求める。サンプルング最小面積は0.01m以上とする。
<Unit weight>
The sample is allowed to stand at room temperature of 24 ° C. and 60% RH for 8 hours or longer, and the mass of the evaluation sample is obtained. The mass per 1 m 2 is corrected from the area and obtained as the basis weight of each evaluation sample. Minimum area sample ring shall be 0.01 m 2 or more.

<比強度>
JIS L1085(1998)に準拠して引っ張り強さを求め、該引っ張り強さから比強度を求めた。具体的には、まず、幅50mmの不織布を、定速引っ張り試験機(オートグラフ SHIMADZU(株)製型式AGS−J)で、チャック間長さ200mm、引っ張り速度100mm/minで評価したS−Sカーブから、1%伸張時の発生強力(N)を求め、該発生強力を試験片の断面積(不織布幅50mm×不織布厚み)で割り、1%伸長時の引っ張り強さ(N/cm)を求めた。続いて、該引っ張り強さ(N/cm)を、後述する方法で求められる不織布の繊維見掛け密度(g/cm)で割って、比強度を求めた。なお、比強度は、不織布のプリーツ加工方向(MD方向)に200mm長さを少なくとも5個以上サンプリングして評価した値の算術平均値とする。
<Specific strength>
The tensile strength was determined according to JIS L1085 (1998), and the specific strength was determined from the tensile strength. Specifically, first, a 50 mm wide nonwoven fabric was evaluated with a constant speed tensile testing machine (Autograph SHIMADZU Co., Ltd., model AGS-J) at a length between chucks of 200 mm and a pulling speed of 100 mm / min. The generated strength (N) at 1% elongation is obtained from the curve, and the generated strength is divided by the cross-sectional area of the test piece (nonwoven fabric width 50 mm × nonwoven fabric thickness), and the tensile strength at 1% elongation (N / cm 2 ). Asked. Subsequently, the tensile strength (N / cm 2 ) was divided by the apparent fiber density (g / cm 3 ) of the nonwoven fabric obtained by the method described later to obtain the specific strength. In addition, let specific strength be the arithmetic mean value of the value which sampled and evaluated at least 5 or more 200mm length in the pleating direction (MD direction) of a nonwoven fabric.

<難燃性エレクトレット濾材の圧損測定>
JIS B9908(2001)形式3試験法に準じた試験機に評価試料をセットして、評価試料を通過する風速を4.5m/minとして求める。評価N数は2枚以上とし、算術平均値を利用する。
<Pressure loss measurement of flame retardant electret filter media>
An evaluation sample is set in a testing machine according to JIS B9908 (2001) type 3 test method, and the wind speed passing through the evaluation sample is determined as 4.5 m / min. The number of evaluation N is 2 or more, and an arithmetic average value is used.

<難燃性エレクトレット濾材の捕集効率測定>
JIS B9908(2001)形式3試験法に準じた試験機に評価試料をセットして、下記式で求める。
捕集効率=(1−(C/C))×100
;評価試料が捕集した0.3μm〜0.5μmの粒子数
;評価試料に供給された0.3μm〜0.5μmの粒子数
粒子は大気塵(粒子径範囲0.3〜0.5μm)を用いて、測定風速4.5m/minで求める。
評価N数は2枚以上とし、算術平均値を利用する。
<Measurement of collection efficiency of flame retardant electret filter media>
An evaluation sample is set in a testing machine conforming to JIS B9908 (2001) type 3 test method, and the following formula is used.
Collection efficiency = (1− (C 2 O 3 / C I )) × 100
C O ; number of particles of 0.3 μm to 0.5 μm collected by the evaluation sample C I ; number of particles of 0.3 μm to 0.5 μm supplied to the evaluation sample is atmospheric dust (particle size range: 0.3 to 0.5 μm), and the measurement wind speed is 4.5 m / min.
The number of evaluation N is 2 or more, and an arithmetic average value is used.

<ダスト保持量とダスト捕集効率>
JIS B9908(2001)形式3試験法に準じた評価機器に濾材をセットし、濾材貫通風速4.5m/minで空気を流し濾材初期圧損(△P)を求める。次いで、最終圧損150Paに達する時点まで、JIS Z8901(1974)に記載のダスト15種を供給し、濾材に捕集されたダスト量(W)と評価ユニットに捕集されずに下流側の絶対フィルターに捕集されたダスト量(W)から、下記式でダスト捕集率を求める。
ダスト捕集率=[1−(W/(W+W))]×100
=評価試料が捕集したJIS15種ダスト粒子の質量
=絶対フィルターが捕集したJIS15種ダスト粒子の質量
ダスト保持量はWの値とする。
<Dust retention and dust collection efficiency>
A filter medium is set on an evaluation device according to JIS B9908 (2001) type 3 test method, and air is passed at a filter medium through-air speed of 4.5 m / min to determine an initial pressure loss (ΔP 1 ) of the filter medium. Next, 15 types of dust described in JIS Z8901 (1974) are supplied until the final pressure loss reaches 150 Pa, and the amount of dust (W 1 ) collected on the filter medium and the absolute value on the downstream side without being collected by the evaluation unit From the amount of dust (W 2 ) collected by the filter, the dust collection rate is determined by the following formula.
Dust collection rate = [1- (W 2 / (W 1 + W 2 ))] × 100
W 1 = mass of JIS 15 type dust particles collected by the evaluation sample W 2 = mass dust holding amount of JIS 15 type dust particles collected by the absolute filter is the value of W 1 .

<フィルターユニットのダスト保持量およびダスト捕集率>
JIS B9908(2001)形式3試験法に準じた評価機器にフィルターユニットをセットし、風量1.05m/minで空気を流しフィルターユニット初期圧損(△P)を求める。次いで、最終圧損200Pa達する時点まで、JIS Z8901(1974)に記載のダスト15種を供給し、フィルターユニットに捕集されたダスト量(W)と評価ユニットに捕集されずに下流側の絶対フィルターに捕集されたダスト量(W)から、下記式でフィルターユニットにおけるダスト捕集率を求める。
ダスト捕集率=[1−(W/(W+W))]×100
=フィルターユニットが捕集したJIS15種ダスト粒子の質量
=フィルターユニットと絶対フィルターが捕集したJIS15種ダスト粒子の質量合計
ダスト保持量はWの値とする。
<Dust retention amount and dust collection rate of filter unit>
A filter unit is set on an evaluation device conforming to JIS B9908 (2001) type 3 test method, and air is flowed at an air volume of 1.05 m 3 / min to obtain an initial pressure loss (ΔP 2 ) of the filter unit. Next, 15 types of dust described in JIS Z8901 (1974) are supplied until the final pressure loss reaches 200 Pa. The amount of dust (W 3 ) collected in the filter unit and the absolute value downstream without being collected by the evaluation unit From the amount of dust (W 4 ) collected by the filter, the dust collection rate in the filter unit is determined by the following formula.
Dust collection rate = [1- (W 4 / (W 3 + W 4 ))] × 100
W 3 = mass of JIS 15 type dust particles collected by the filter unit W 4 = mass of JIS 15 type dust particles collected by the filter unit and the absolute filter The total dust holding amount is the value of W 2 .

<見掛け繊維密度>
JIS−L1085(1977)の試験方法に準じて試料面積100cm当たり1箇所の測定で、合計21箇所以上の厚みを求め、その算術平均値を算出する。また濾材目付は、24℃60%RHの室温に8時間以上放置して、不織布の質量を求め、その面積から1m当たりの質量に直して目付とする。サンプリング最小面積は0.01m以上とし、評価する試料の枚数は2枚以上とし、それらの算術平均値を用いる。
<Apparent fiber density>
JIS-L1085 in the measurement of one point per sample area 100 cm 2 in accordance with the test method (1977) obtains a thickness of more than a total of 21 points, and calculates the arithmetic mean value. The filter medium weight is allowed to stand at room temperature of 24 ° C. and 60% RH for 8 hours or more to determine the mass of the nonwoven fabric, and the mass per 1 m 2 is corrected from the area to obtain the weight per unit area. The sampling minimum area is 0.01 m 2 or more, the number of samples to be evaluated is 2 or more, and the arithmetic average value thereof is used.

上記の方法で求めた不織布の厚みと目付から、不織布の見掛け密度を下記式で求める。   From the thickness and basis weight of the nonwoven fabric obtained by the above method, the apparent density of the nonwoven fabric is obtained by the following formula.

見掛け繊維密度(g/cm)=濾材目付(g/cm)/濾材厚み(cm)×10000。 Apparent fiber density (g / cm 3 ) = filter medium weight (g / cm 2 ) / filter medium thickness (cm) × 10000.

<難燃性>
FMVSS−302に準じて実施する。
<Flame retardance>
It carries out according to FMVSS-302.

<平均繊維径>
平均繊維径は、電子顕微鏡で不織布表面を撮影し、繊維本数100本以上の繊維幅を測定して算術平均して平均繊維径とする。
<フェニル基、メチル基の割合>
前記したR部分をそれぞれフェニル基、メチル基で置換し、モル比でフェニル基、メチル基の割合の異なるシリコーン系化合物を調製した。
<シラノール基の含有量>
シリコーン系化合物を縮合する際の反応時間を各々調整し、得られたシリコーン系化合物を赤外分光分析によりシラノール基を測定した。また、シラノール基の含有量が0%の場合はシラノール基の封鎖剤としてRSiOClを過剰に添加し、シラノール基の含有量を0%とした。
<Average fiber diameter>
The average fiber diameter is obtained by photographing the nonwoven fabric surface with an electron microscope, measuring the fiber width of 100 or more fibers, and calculating the average fiber diameter.
<Ratio of phenyl group and methyl group>
The R portion described above was substituted with a phenyl group and a methyl group, respectively, and silicone compounds having different molar ratios of phenyl group and methyl group were prepared.
<Content of silanol group>
The reaction time at the time of condensing the silicone compound was adjusted, and silanol groups of the obtained silicone compound were measured by infrared spectroscopic analysis. When the silanol group content was 0%, R 3 SiOCl was excessively added as a silanol group blocking agent to make the silanol group content 0%.

<難燃性エレクトレット濾材の作成>
(熱融着性難燃繊維の製造)
RSiO1.5としてRがフェニル基50モル%、メチル基50モル%、シラノール基5.5モル%からなるシリコーン系化合物、分子量MW5590を得た。またイミド化合物としてポリエーテルイミドを用いた。質量比率としてポリプロピレン:RSiO1.5:ポリエーテルイミド=55:15:30からなるポリプロピレンチップを作成し、難燃性繊維として芯側のポリマーとした。また変成ポリオレフィンとしてエチレン−プロピレン−ブテン共重合体中にヒンダードアミン;チバガイギ社の「キマソープ944」(登録商標)を1重量%練り込んだチップを作成し、これを鞘側のポリマーとした。そして、これらポリマーを用いて、エレクトレット化が可能な芯鞘構造の熱融着性難燃繊維を繊維径をそれぞれ変えて製造した。
<Making flame retardant electret filter media>
(Manufacture of heat-fusible flame retardant fiber)
As RSiO 1.5 , a silicone compound having a molecular weight of MW 5590 was obtained, in which R was 50 mol% of a phenyl group, 50 mol% of a methyl group, and 5.5 mol% of a silanol group. Moreover, polyetherimide was used as an imide compound. A polypropylene chip having a mass ratio of polypropylene: RSiO 1.5 : polyetherimide = 55: 15: 30 was prepared, and a core side polymer was obtained as a flame retardant fiber. Further, as a modified polyolefin, a chip was prepared by kneading 1% by weight of hindered amine; “Kimasoap 944” (registered trademark) manufactured by Ciba-Gaigi Co., Ltd. in an ethylene-propylene-butene copolymer, and this was used as a sheath side polymer. Using these polymers, core-sheathed heat-fusible flame retardant fibers that can be electretized were produced with different fiber diameters.

(難燃性ポリプロピロン繊維の製造)
RSiO1.5としてRがフェニル基50モル%、メチル基50モル%、シラノール基5.5モル%からなるシリコーン系化合物、分子量MW5590を得た。
またイミド化合物としてポリエーテルイミドを用いた。質量比率としてポリプロピレン:RSiO1.5:ポリエーテルイミド:ヒンダードアミン(チバガイギ社の「キマソープ944」)=84:5:10:1からなるポリプロピレンチップを作成し繊維径をそれぞれ変えて製造した。この繊維はエレクトレット化が可能である。
(Manufacture of flame-retardant polypropylon fiber)
As RSiO 1.5 , a silicone compound having a molecular weight of MW 5590 was obtained, in which R was 50 mol% of a phenyl group, 50 mol% of a methyl group, and 5.5 mol% of a silanol group.
Moreover, polyetherimide was used as an imide compound. Polypropylene chips having a mass ratio of polypropylene: RSiO 1.5 : polyetherimide: hindered amine (“Kimasoap 944” manufactured by Ciba-Gaigi Co., Ltd.) = 84: 5: 10: 1 were prepared and manufactured by changing the fiber diameter. This fiber can be electretized.

(ビニロン繊維の製造)
ポリビニルアルコールを溶剤湿式冷却ゲル紡糸法を用いて紡糸後溶剤中でゲル化させたあと高倍率で延伸を行って、繊度と繊維長を変えて用いた。
(Manufacture of vinylon fiber)
Polyvinyl alcohol was subjected to gelation in a solvent after spinning using a solvent wet cooling gel spinning method, and then stretched at a high magnification to change the fineness and fiber length.

(不織布化)
不織布化は、各実施例表1に示す繊維配合を用いて、エアレード法で濾材を製造後エレクトレット加工を行った。実施例および比較例で、特に説明しない限り濾材目付は全て70g/mとした。またエレクトレット化は各不織布を浄水で洗浄後、純水を不織布に吸引して実施した。
(Non-woven fabric)
Non-woven fabric was processed by electret after the filter medium was manufactured by the air raid method using the fiber composition shown in Table 1 of each Example. In the examples and comparative examples, the basis weight of the filter medium was 70 g / m 2 unless otherwise specified. Electretization was performed by washing each nonwoven fabric with purified water and then sucking pure water into the nonwoven fabric.

(実施例1〜3)
表1に示す繊維構成で見掛け繊維密度と比強度の異なる難燃性エレクトレット濾材を作成した。ポリプロピレンの高ヤング率繊維と熱融着性繊維が含まれ、エレクトレット加工がされているため捕集効率は高く比強度も高いものが得られた。上記難燃性エレクトレット濾材にエレクトレット化メルトブロー不織布が積層された濾材を用いたユニットの性能を比較すると、見掛け繊維密度が低く比強度がやや低い実施例1は、見掛け繊維密度と比強度が適性化された実施例2や3よりユニット圧損も高くダスト付着量も少ない事が分かる。これらの関係から見掛け繊維密度と比強度がユニット圧損とダスト付着量に影響し適性化した範囲でユニット圧損も低くなりダスト付着量も多くできることが分かる。得られた濾材に対して、前記の方法により諸特性を測定し、表1に各物性を示した。
(Examples 1-3)
Flame retardant electret filter media having different fiber densities and specific strengths with the fiber configurations shown in Table 1 were prepared. Polypropylene high Young's modulus fiber and heat-fusible fiber were included, and since it was electret processed, a product with high collection efficiency and high specific strength was obtained. When comparing the performance of a unit using a filter medium in which an electret meltblown nonwoven fabric is laminated on the flame retardant electret filter medium, the apparent fiber density and specific strength are suitable for Example 1 with a low apparent fiber density and a relatively low specific strength. It can be seen that the unit pressure loss is higher and the amount of dust adhering is smaller than in Examples 2 and 3. From these relationships, it is understood that the unit pressure loss is reduced and the dust adhesion amount can be increased within the range in which the apparent fiber density and specific strength affect the unit pressure loss and the dust adhesion amount and are appropriate. Various properties of the obtained filter medium were measured by the above-described methods. Table 1 shows the physical properties.

(実施例4)
ポリプロピレンの高ヤング率繊維として繊維径の細い非捲縮繊維を多用した。この結果、難燃性エレクトレット濾材の捕集効率が向上し、ユニットでのダスト付着量が実施例1〜3に比較し増加したことが分かる。これはダストが難燃性エレクトレット濾材層で捕集され、緻密なエレクトレット化メルトブロー不織布に捕集される量が減った効果による。得られた濾材に対して、前記の方法により諸特性を測定し、表1に各物性を示した。
Example 4
Non-crimped fibers with a small fiber diameter were frequently used as high Young's modulus fibers of polypropylene. As a result, it can be seen that the collection efficiency of the flame-retardant electret filter medium is improved, and the amount of dust attached to the unit is increased as compared with Examples 1 to 3. This is due to the effect that the amount of dust collected by the flame retardant electret filter medium layer and the amount collected by the dense electret meltblown nonwoven fabric is reduced. Various properties of the obtained filter medium were measured by the above-described methods. Table 1 shows the physical properties.

(実施例5)
熱融着性繊維として捲縮のあるものを使用した。この結果、実施例4より比強度がやや低下しユニット圧損が高くなりダスト付着量が低下した。使用する熱融着性繊維も非捲縮繊維が適する事がわかる。得られた濾材に対して、前記の方法により諸特性を測定し、表1に各物性を示した。
(Example 5)
A crimped fiber was used as the heat-fusible fiber. As a result, the specific strength was slightly lower than in Example 4, the unit pressure loss was increased, and the dust adhesion amount was reduced. It can be seen that the non-crimped fiber is also suitable for the heat-fusible fiber used. Various properties of the obtained filter medium were measured by the above-described methods. Table 1 shows the physical properties.

(実施例6)
表中に示す繊維配合で目付30g/mのウエッブAを作成し、次いで表中に示す繊維配合で目付50g/mのウエッブBを作成し、ウエッブAとBを重ね、熱融着後エレクトレット加工した難燃性エレクトレット濾材Cを作成した。次いで難燃性エレクトレット濾材Cにエレクトレット化メルトブロー不織布を積層した3層濾材とした。この3層濾材でユニットを作成しダスト付着量を求めたところ、35g/ユニットとオールエレクトレット粗密構造濾材積層の効果が確認できた。得られた濾材に対して、前記の方法により諸特性を測定し、表2に各物性を示した。
(Example 6)
Create a web A with a basis weight of 30 g / m 2 with the fiber composition shown in the table, then create a web B with a basis weight of 50 g / m 2 with the fiber composition shown in the table, and overlap the webs A and B. An electret-processed flame-retardant electret filter medium C was prepared. Subsequently, it was set as the three-layer filter medium which laminated the flame retardant electret filter medium C with the electret melt blown nonwoven fabric. When a unit was prepared with this three-layer filter medium and the amount of dust adhered was determined, the effect of 35 g / unit and all-electret dense structure filter medium lamination could be confirmed. Various properties of the obtained filter medium were measured by the above-described methods. Table 2 shows the physical properties.

(実施例7)
実施例5の繊維配合を用いて、目付18g/m見掛け繊維密度0.06g/cm、比強度150N・cm/gの難燃性エレクトレット濾材D(捕集効率18%、ダスト保持量は180g/m)を作成した。またポリプロピレンスパンボンド不織布E(繊維間固定がエンボスタイプで繊維径20μm、厚み0.14mm、目付16g/m、繊維密度0.11g/cm、捕集効率0.2%、ダスト保持量73g/m)を用意した。この2つの不織布を用いて脱臭濾材水準1と水準2を作成した。
(Example 7)
Using the fiber blend of Example 5, flame-retardant electret filter medium D having a basis weight of 18 g / m 2 and an apparent fiber density of 0.06 g / cm 3 and a specific strength of 150 N · cm / g (collection efficiency 18%, dust holding amount is 180 g / m 2 ). Polypropylene spunbond nonwoven fabric E (Fixed fiber is embossed, fiber diameter is 20 μm, thickness is 0.14 mm, basis weight is 16 g / m 2 , fiber density is 0.11 g / cm 3 , collection efficiency is 0.2%, dust retention is 73 g. / M 2 ) was prepared. Using these two nonwoven fabrics, deodorized filter medium level 1 and level 2 were prepared.

水準1として、上記難燃性エレクトレット濾材Dとポリプロピレンスパンボンド不織布Eの間に、30−60#の粒状活性100g/mと30−60#のEVA系低融点パウダー40g/mを均一に混合して熱接着した3層構造の濾材を作成した。また水準2として、ポリプロピレンスパンボンド不織布E2層の間に水準1で用いた配合の脱臭剤とEVA系低融点パウダーを同量挟んだ3層構造の濾材を作成した。水準1および2にダストを負荷(水準1は難燃性エレクトレット濾材側から)して最終圧損100Paまで負荷した後のダスト保持量とダスト捕集効率を求めた結果、ダスト保持量は、水準1:54g/m、水準2:21g/mであった。またダスト捕集効率は、水準1:97.0%、水準2:89.1%と水準1はダスト保持量が多く、捕集性能も高く優れていた。 As Level 1, 30-60 # granular active 100 g / m 2 and 30-60 # EVA low melting powder 40 g / m 2 are uniformly distributed between the flame retardant electret filter medium D and the polypropylene spunbonded nonwoven fabric E. A three-layer filter medium which was mixed and heat-bonded was prepared. In addition, as a level 2, a filter medium having a three-layer structure in which the same amount of the deodorizer blended in the level 1 and the EVA low melting point powder was sandwiched between the polypropylene spunbond nonwoven fabric E2 layers was prepared. As a result of obtaining dust holding amount and dust collection efficiency after loading dust to Levels 1 and 2 (Level 1 is from the flame retardant electret filter medium side) and loading to a final pressure loss of 100 Pa, the dust holding amount is Level 1 : 54 g / m 2 , Level 2: 21 g / m 2 . Moreover, the dust collection efficiency was excellent at level 1: 97.0% and level 2: 89.1%, with level 1 having a large amount of dust retention and high collection performance.

次いでこれらの濾材を300m巻きにした後、巻きだして同様にダスト保持量とダスト捕集効率を求めた結果、ダスト保持量は、水準1:48g/m、水準2:20g/mであった。またダスト捕集効率は、水準1:96.9%、水準2:89.1%であり、やはり水準1は巻き圧での性能変化が有っても優位であることが確認できた。 Next, after winding these filter media to 300 m, the filter medium was wound up and the dust retention amount and dust collection efficiency were similarly determined. As a result, the dust retention amount was level 1:48 g / m 2 and level 2:20 g / m 2 . there were. The dust collection efficiency was level 1: 96.9% and level 2: 89.1%, and it was also confirmed that level 1 is superior even if there is a change in performance due to winding pressure.

(比較例1および2)
表2に示すとおり捲縮の有る熱融着性繊維だけで濾材を構成した。比強度が小さいために構造圧損発生が多くユニットのダスト付着量が少ない事が分かる。得られた濾材に対して、前記の方法により諸特性を測定し、表2に各物性を示した。
(Comparative Examples 1 and 2)
As shown in Table 2, the filter medium was composed only of crimped heat-fusible fibers. It can be seen that since the specific strength is small, structural pressure loss is large and the amount of dust attached to the unit is small. Various properties of the obtained filter medium were measured by the above-described methods. Table 2 shows the physical properties.

Figure 2009226321
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Figure 2009226321
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本発明の濾材およびフィルターユニットは、例えば家庭用空気清浄機フィルター、ビル・工場向け空調用フィルター、車載用フィルター、平面使用の濾材等の機械や機器類に好適に使用できる。   The filter medium and filter unit of the present invention can be suitably used for machines and devices such as a home air purifier filter, an air-conditioning filter for buildings and factories, an in-vehicle filter, and a plane-use filter medium.

Claims (9)

RSiO1.5(Rは有機基)で示される単位を含有するシリコーン系化合物と、イミド構造を有する化合物とを含有する難燃性繊維が含まれる難燃性エレクトレット濾材であって、ヤング率が70cN/dtex以上の繊維が含まれ、繊維間が融着固定され、見掛け繊維密度が0.05〜0.15g/cmであり、1%伸長時の比強度が150N・cm/g以上である難燃性エレクトレット濾材。 A flame retardant electret filter medium comprising a flame retardant fiber containing a silicone compound containing a unit represented by RSiO 1.5 (R is an organic group) and a compound having an imide structure, wherein the Young's modulus is Fibers of 70 cN / dtex or more are included, the fibers are fused and fixed, the apparent fiber density is 0.05 to 0.15 g / cm 3 , and the specific strength at 1% elongation is 150 N · cm / g or more. A flame retardant electret filter medium. 前記難燃性繊維は、芯鞘構造の繊維であり、かつ芯側ポリマー中にRSiO1.5(Rは有機基)で示される単位を含有するシリコーン系化合物と、イミド構造を有する化合物を含む熱融着性繊維であることを特徴とする請求項1記載の難燃性エレクトレット濾材。 The flame-retardant fiber is a fiber having a core-sheath structure, and includes a silicone compound containing a unit represented by RSiO 1.5 (R is an organic group) in the core-side polymer and a compound having an imide structure. The flame-retardant electret filter medium according to claim 1, which is a heat-fusible fiber. シリコーン系化合物を構成する有機基Rがフェニル基を含み、且つフェニル基の含有量がシリコーン系化合物を構成する全有機基に対してモル比で30mol%以上であることを特徴とする請求項1または2記載の難燃性エレクトレット濾材。 2. The organic group R constituting the silicone compound contains a phenyl group, and the content of the phenyl group is 30 mol% or more in a molar ratio with respect to all organic groups constituting the silicone compound. Or the flame-retardant electret filter medium of 2. シリコーン系化合物がシラノール基を含み、かつシラノール基の含有量がシリコーン系化合物に対して重量比で2%以上10%以下である特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材。 The flame retardant according to any one of claims 1 to 3, wherein the silicone compound contains a silanol group, and the content of the silanol group is 2% or more and 10% or less by weight with respect to the silicone compound. Electret filter medium. イミド構造を有する化合物が、ポリエーテルイミドであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材。 The flame retardant electret filter medium according to any one of claims 1 to 4, wherein the compound having an imide structure is a polyetherimide. 濾材は平均繊維径が異なる繊維層を2層以上有し、エアー流れの最上流側に位置する少なくとも1層は、繊維径が異なる複数の短繊維で構成され平均繊維径が20〜70μm範囲の繊維層であり、またエアー流れの最下流側に位置する少なくとも1層は、目付が3〜50g/m、平均繊維径が0.5〜15μm範囲の繊維層であることを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材。 The filter medium has two or more fiber layers having different average fiber diameters, and at least one layer located on the most upstream side of the air flow is composed of a plurality of short fibers having different fiber diameters and has an average fiber diameter in the range of 20 to 70 μm. The fiber layer and at least one layer located on the most downstream side of the air flow is a fiber layer having a basis weight of 3 to 50 g / m 2 and an average fiber diameter of 0.5 to 15 μm. Claim | item 1-5 flame-retardant electret filter media in any one. 脱臭剤に請求項1〜6いずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材を積層した脱臭濾材。 The deodorizing filter material which laminated | stacked the flame-retardant electret filter material in any one of Claims 1-6 on the deodorizer. エアレイド法で製造された請求項1〜7いずれかに記載の難燃性エレクトレット濾材。   The flame-retardant electret filter medium according to any one of claims 1 to 7, which is produced by an airlaid method. 請求項1〜8いずれかに記載の濾材を用いたフィルターユニット。   A filter unit using the filter medium according to claim 1.
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