JP2012077400A

JP2012077400A - ろ紙とそのろ紙を用いたエアフィルタ

Info

Publication number: JP2012077400A
Application number: JP2010222303A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Konno; 幸浩今野; Masahiro Watanabe; 誠浩渡辺
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP5688942B2

Abstract

【課題】高性能フィルタの低圧損化を図るために求められている薄手のろ紙による諸問題を解決し、引裂強度の低下もたらさない薄手ろ紙とそのろ紙を備えたエアフィルタを提供する。
【解決手段】厚さ０．１５〜０．２５ｍｍのろ紙の製造方法であって、平均繊維径０．２〜０．６μｍの極細ガラス短繊維を９５〜８５質量％と平均繊維径３〜５μｍの合繊を５〜１５質量％配合したものを抄造してろ紙を得、このろ紙を用いてエアフィルタを構成する。
【選択図】なし

Description

本発明は高性能エアフィルタに使用するろ紙と、そのろ紙を用いた高性能エアフィルタに関する。

高性能エアフィルタ（準ＨＥＰＡ，ＨＥＰＡ，ＵＬＰＡ，超ＵＬＰＡを指す、以下同じ）に使用するろ紙は、下記特許文献１に記載されるように、高効率を得るとともに製造時並びに使用時における十分な強度を得るために極細ガラス短繊維と太ガラス短繊維を混抄した厚さ０．４ｍｍのものが使用されている。
また、高性能エアフィルタにおいて低圧損化を図るには、所定の容積からなるフィルタパックに高面積のろ紙を折り込む必要がある。我々はプリーツ間の隙間を広くすることにより低圧力損失化が図られ、０．２ｍｍ程度の薄手のろ紙を使用することが適していることを見い出している。しかしながら、厚さ０．４ｍｍのろ紙は、引裂強度がＭＤ方向で４００ｍＮ、ＣＤ方向で２００ｍＮと十分な強度を有するものの、厚さ０．２ｍｍのろ紙ではＭＤ方向で２００ｍＮ、ＣＤ方向で１００ｍＮと、ほぼ半減し、引裂強度の急激な低下がみられ、０．２ｍｍ程度の薄手のろ紙を使用すると、フィルタ製造時のろ紙の取り扱いが難しく、更にはフィルタ使用時の風圧によりろ紙が破けるという問題がある。
上記問題点であるろ紙の引裂強度を向上するには、骨格繊維となる合繊を配合することが常套手段として考えられるが、合繊が入ることでろ紙全体として繊維径が太くなり、合繊の配合により所定の効率が得られない問題もおこる。また、所定の効率を得るため極細ガラス短繊維の更に細いものを配合すると、表面ろ過がろ過の主体となり、ろ紙全体でのろ過ができなくなりフィルタ寿命が短くなるという問題がある。これは、骨格繊維となる合繊の格子間に極細ガラス短繊維が抄きこまれ、極細ガラス短繊維同士で形成される孔径が小さくなりすぎ、気流の上流側での表面ろ過で終わってしまうからである。

特開昭６２−２１８９７号公報

本発明は、前記従来技術の問題点に着目してなされたもので、その目的は、高性能エアフィルタの低圧損化を図るために求められている薄手のろ紙による前記諸問題を解決し、引裂強度の低下をもたらさない薄手ろ紙とその薄手ろ紙を備えたエアフィルタを提供することを目的とするものである。

本発明者等は前記目的を達成するため鋭意検討の結果、特定の極細ガラス短繊維と合繊を特定の配合割合で抄造することによって前記目的を達成できることを知見した。
本発明のろ紙は前記知見に基づきなされたもので、請求項１記載の通り、厚さ０．１５〜０．２５ｍｍのろ紙であって、平均繊維径０．２〜０．６μｍの極細ガラス短繊維を９５〜８５質量％と平均繊維径３〜５μｍの合繊を５〜１５質量％配合したものを抄造して得られたものであることを特徴とする。
また、請求項２記載のろ紙は、請求項１記載のろ紙において、前記極細ガラス短繊維のアスペクト比が５００〜３０００であることを特徴とする。
また、請求項３記載のろ紙は、請求項１または２の何れかに記載のろ紙において、前記極細ガラス短繊維はＣガラスであることを特徴とする。
また、請求項４記載のろ紙は、請求項１乃至３の何れかに記載のろ紙において、前記合繊の繊維長が１〜１５ｍｍであることを特徴とする。
また、請求項５記載のろ紙は、請求項１乃至４の何れかに記載のろ紙において、前記合繊はポリエステル樹脂であることを特徴とする。
また、請求項６記載のろ紙は、請求項１乃至５の何れかに記載のろ紙において、前記ろ紙の表面側（毛布側）層Ａと裏面側（ワイヤ側）層Ｂの平均繊維径比率Ａ／Ｂが０．６０〜０．８５であることを特徴とする。
また、本発明のエアフィルタは、請求項７記載の通り、前記請求項１乃至６の何れかに記載のろ紙を備え、前記ろ紙の裏面側（ワイヤ側）を気流の流入側に配置したことを特徴とする。

本発明のろ紙は、厚さ０．１５〜０．２５ｍｍのろ紙において、平均繊維径０．２〜０．６μｍの極細ガラス短繊維を９５〜８５質量％と平均繊維径３〜５μｍの合繊を５〜１５質量％配合したものを抄造することにより、前記合繊がろ紙の表面側（毛布側）に膜状となって多く配されることとなり、５〜１５質量％という少量の合繊の配合でも、現行水準の引裂強度が得られる。尚、合繊配合により低下する効率については、極細ガラス短繊維の平均繊維径を小さくして全体としての平均繊維径を調整したため所定の効率を得ることができる。
また、ろ紙の表面側（毛布側）層Ａと裏面側（ワイヤ側）層Ｂの平均繊維径比率Ａ／Ｂが０．６０〜０．８５の粗密ろ紙となるため、裏面側（ワイヤ側）層Ｂを上流側に配したエアフィルタとすることで、従来よりもフィルタ寿命を大幅に長くすることができる。ここで、粗密ができる原因は、合繊の比重がガラスに比べて軽いため、抄紙時にワイヤに抄かれる速度が遅く表面側（毛布側）に残ろうとすることから、その合繊により極細ガラス短繊維の中でも細部分がワイヤ側に抄かれるのを抑えられて、表面側（毛布側）に多く残るからであると考えられる。

本発明の実施例、比較例１、比較例２及び従来例のろ紙の大気塵試験の結果を示すグラフ

次に本発明の実施の形態につき説明する。
本発明のろ紙は、厚さ０．１５〜０．２５ｍｍのろ紙であって、平均繊維径０．２〜０．６μｍの極細ガラス短繊維を９５〜８５質量％と平均繊維径３〜５μｍの合繊を５〜１５質量％配合したものを抄造して得られるものである。
前記ろ紙の厚みを０．１５〜０．２５ｍｍとしたのは、０．１５ｍｍ未満であるとろ紙の引裂強度が低くなり、また、０．２５ｍｍを超えるろ紙を用いてフィルタを作製すると、プリーツ間の隙間が狭くなるに連れ、圧力損失が急上昇するからである。

前記極細ガラス短繊維としては、Ｃガラス繊維、Ｅガラス繊維、Ａガラス繊維、シリカガラス（石英ガラス）繊維等が挙げられるが、価格や、耐酸性等の耐薬品性の観点からＣガラス繊維が好ましい。但し、半導体工場等の発ガスが問題となる場合にはローボロンガラス（Ｂ_２Ｏ_３０．２ｗｔ％以下のもの）繊維がより好ましい。
前記極細ガラス短繊維は平均繊維径が０．２〜０．６μｍのものを用いる必要があり、これは、０．２μｍ未満では強度の問題があり、また、０．６μｍを超えると効率の問題を生じるおそれがあるからである。
前記極細ガラス短繊維のアスペクト比は５００〜３０００のものが好ましい。これは、５００未満であると、繊維のからみがなくなり、所望の効率が得られず、３０００を超えると繊維の分散性が悪くなり所望の効率が得られないからである。
また、その配合量は９５〜８５質量％とする必要がある。これは、９５質量％を超えると、所望の引裂強度が得られず、８５質量％未満であると所望の効率が得られないからである。

また、前記極細ガラス短繊維に、平均繊維径５．０〜８．０μｍ、アスペクト比１００〜１９００のＣガラス等の太ガラス短繊維を配合させてもよい。この場合、配合量は、全繊維量に対して１〜１０質量％程度が好ましい。

また、前記合繊としては、ポリオレフィン（ＰＰ、ＰＥ）、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ビニロン等が挙げられ、形状はフィラメント状のものが好ましい。
前記合繊は平均繊維径３〜５μｍのものを用いる必要があり、これは、３μｍ未満であると強度の問題があり、５μｍを超えると効率の問題を生じるおそれがあるからである。
前記合繊の繊維長は３〜５ｍｍが好ましい。これは、３ｍｍ未満であると、骨格繊維の作用が低くなり所望の引裂強度が得られず、５ｍｍを超えると繊維の分散性が悪くなり所望の引裂強度が得られず、また、所望の効率も得られないからである。
また、その配合量は５〜１５質量％とする必要がある。これは、５質量％を未満であると、骨格繊維の作用が低くなり所望の引裂強度が得られず、また、１５質量％を超えると、繊維の分散性が悪くなり所望の引裂強度が得られず、また、所望の効率も得られないからである。

前記抄造は、円網、短網、ロトフォーマ、デルタフォーマ、傾斜長網、フラット長網等、どのような抄紙機を用いた抄造方法でもかまわない。

以下、本発明の実施例を比較例及び従来例とともに説明する。
（実施例１）
平均繊維径０．２μｍ、繊維長０．４ｍｍ、アスペクト比２０００のＣガラス極細ガラス短繊維９０質量％と平均繊維径４μｍ、繊維長４ｍｍのポリエステル樹脂製合成繊維１０質量％を混合して抄紙機で抄造して、厚さ０．２ｍｍ、目付４０ｇ／ｍ^２のろ紙を製造した。
得られたろ紙の平均繊維径比率Ａ／Ｂは、０．５５μｍ／０．８３μｍで０．６６であった。
得られたろ紙の効率、引裂強度を測定したところ、効率は９９．９９０％（ａｔ０．３〜０．４μｍ）で、引裂強度はＭＤ方向が従来例を１００％とした場合にＭＤ方向が１１０％、ＣＤ方向１１４％であった。
また、裏面側（ワイヤ側）層Ｂを流入側にして大気塵負荷試験９２時間を行ったところ、図１に示す通り、付着量０．０９ｇで圧力損失５４０Ｐａ、付着量０．０６５ｇで圧力損失３４０Ｐａであった。

前記各特性の測定方法は次の通りである。
効率：ＪＩＳＢ９９０８：２００１に準拠して測定した。
引裂強度：ＪＩＳＰ８１１６に準拠して測定した。
大気塵負荷試験９２時間：ろ紙をφ１００ｍｍの円形状のホルダーにセットし、セットしたろ紙の両面に圧力差を印加してろ紙に気体を９２時間透過させ、４００ｌ／ｍｉｎにて吸引としたときの圧力損失を圧力計により測定し、次に、ろ紙を透過する気体中に大気塵粒径０．１μｍ〜１０μｍの範囲の粒子の濃度が約２０００万個／ＣＦとなるように混入させ、一定時間毎の圧力損失の変化を測定した。

（比較例１）
前記実施例１で得られたろ紙の表裏を反対にして、比較例１のろ紙とした。
比較例１のろ紙について実施例１と同様に効率、引裂強度を測定するとともに、ろ紙の表面側（毛布側）層Ａを流入側にして大気塵負荷試験９２時間を行ったところ、効率と引裂強度は実施例１と同様の値であり、また、大気塵負荷試験の結果は、図１に示す通り、付着量０．０６５ｇで圧力損失８００Ｐａ、付着量０．０５ｇで圧力損失５００Ｐａであった。

（比較例２）
平均繊維径０．３μｍ、繊維長０．６ｍｍ、アスペクト比２０００のＣガラス極細ガラス短繊維９５質量％と、平均繊維径６μｍ、繊維長６ｍｍのＣガラス極細ガラス長繊維５質量％を混合して抄紙機で抄造して、厚さ０．２ｍｍ、目付４０ｇ／ｍ^２のろ紙を製造し、比較例２のろ紙とした。
得られたろ紙の平均繊維径比率Ａ／Ｂは、０．５２μｍ／０．６０μｍで０．８７であった。
得られたろ紙の効率は９９．９９８％（ａｔ０．３〜０．４μｍ）、引裂強度は従来例を１００％とした場合にＭＤ方向が６１％、ＣＤ方向が４５％であった。
比較例２のろ紙について実施例１と同様にして、効率、引裂強度を測定するとともに、表面側（毛布側）層Ａを流入側にして大気塵負荷試験９２時間を行ったところ、大気塵負荷試験の結果は、図１に示す通り、付着量０．０９ｇで圧力損失８００Ｐａ、付着量０．０６５ｇで圧力損失５００Ｐａであった。

（従来例）
平均繊維径０．３μｍ、繊維長、０．６ｍｍ、アスペクト比２０００のＣガラス極細ガラス短繊維９５質量％と平均繊維径６μｍ、繊維長６ｍｍのＣガラス極細ガラス長繊維５質量％を混合して抄紙機で抄造して、厚さ０．４ｍｍ、目付７０ｇ／ｍ^２のろ紙を製造した。
得られたろ紙の平均繊維径比率Ａ／Ｂは、０．３７μｍ／０．５８μｍで０．６４であった。
得られたろ紙の効率は９９．９９０％（ａｔ０．３〜０．４μｍ）であった。
従来例のろ紙について実施例１と同様に効率、引裂強度を測定するとともに、表面側（毛布側）層Ａを流入側にして大気塵負荷試験９８時間行ったところ、大気塵負荷試験の結果は、図１に示す通り、付着量０．１ｇで圧力損失５００Ｐａであった。

実施例１は従来例と遜色のない効率、引裂強度、大気塵負荷試験による寿命を有しており、従来例の半分の厚さであるため同一容積のフィルタパックであれば約１．６倍のろ紙を折り込めるので、高性能エアフィルタの低圧損化が図れることがあきらかである。
尚、比較例１は、表面側（毛布側）を流入側にしたため、流入面で目詰まりがおこり実施例１の６割ほどの寿命しか得られなかった。また、比較例２は、ろ紙が薄くなった対策がとられていないため、引裂強度が著しく低下したものとなっていた。

次に、前記実施例１と従来例１のろ紙を用いて６１０×６１０×２０ｍｍのミニプリーツ型高性能エアフィルタを作製したところ、実施例１のろ紙を用いた高性能エアフィルタの有効ろ紙面積は約６．８ｍ^２で、従来例のろ紙を用いた高性能エアフィルタの有効ろ紙面積は４．３ｍ^２であり、前者は後者の約１．６倍の有効ろ過面積を有していた。
また、両高性能エアフィルタについて、ＪＩＳＢ９９０８、２００１に準拠して１０ＣＭＭ（風量１０ｍ^３／分）で空気を流したときの圧力損失を圧力計で測定したところ、実施例１のろ紙を用いたものでは、１２２Ｐａ、従来例のろ紙を用いたものでは、１８３Ｐａと、実施例１のろ紙を用いた方が、高性能エアフィルタの低圧損化がはかれることが確認できた。
また、６１０×６１０×２０ｍｍのミニプリーツ型高性能エアフィルタの代わりに、６１０×６１０×２９０ｍｍ（フィルタパック１６枚入り）のＶバンク型高性能エアフィルタを作製したところ、実施例１のろ紙を用いた高性能エアフィルタの有効ろ紙面積は約５０ｍ^２で、従来例のろ紙を用いた高性能エアフィルタの有効ろ紙面積は約３０ｍ^２であり、前者は後者の約１．７倍の有効ろ紙面積を有していた。
また、両高性能エアフィルタについて、ＪＩＳＢ９９０８、２００１に準拠して５６ＣＭＭ（風量５６ｍ^３／分）で空気を流したときの圧力損失を圧力計で測定したところ、実施例１のろ紙を用いたものでは、１７０Ｐａ、従来例のろ紙を用いたものでは、２４５Ｐａと、実施例１のろ紙を用いた方が、高性能エアフィルタの低圧損化がはかれることが確認できた。

尚、本発明のろ紙は、例えば、厚さ０．１５〜０．２５ｍｍろ紙の製造方法であって、平均繊維径０．２〜０．６μｍの極細ガラス短繊維を９５〜８５質量％と平均繊維径３〜５μｍの合繊を５〜１５質量％配合したものを抄造するようにしたろ紙の製造方法によって製造できる。

本発明によれば、引裂強度を低下させることなく厚さ０．１５〜０．２５ｍｍろ紙が得られるので、低圧損化の優れた高性能エアフィルタを作製することが可能となるので産業上の利用可能性を有するものである。

Claims

厚さ０．１５〜０．２５ｍｍのろ紙であって、平均繊維径０．２〜０．６μｍの極細ガラス短繊維を９５〜８５質量％と平均繊維径３〜５μｍの合繊を５〜１５質量％配合したものを抄造して得られたものであることを特徴とするろ紙。
前記極細ガラス短繊維のアスペクト比が５００〜３０００であることを特徴とする請求項１記載のろ紙。
前記極細ガラス短繊維はＣガラスであることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載のろ紙。
前記合繊の繊維長が１〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のろ紙。
前記合繊はポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のろ紙。
前記ろ紙の表面側（毛布側）層Ａと裏面側（ワイヤ側）層Ｂの平均繊維径比率Ａ／Ｂが０．６０〜０．８５であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のろ紙。
前記請求項１乃至６の何れかに記載のろ紙を備え、前記ろ紙の裏面側（ワイヤ側）を気流の流入側に配置したことを特徴とするエアフィルタ。