JP2014030785A - フィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フィルタの布帛を構成する繊維が、比表面積が1.29m2/gよりも大きい異型断面繊維のみとすることにより、布帛の空隙率を向上できるため、塵埃の保持量が多いと共に、塵埃捕集に伴う圧力損失の上昇を抑えることができる。
【選択図】図1
Description
このような特性を備えるフィルタを得るため、フィルタを構成する部材として、例えば、不織布や織物や編物などの布帛を採用することが行われている。そして、前記布帛を単体でフィルタとして利用すること、あるいは、別途用意した布帛などと積層した状態でフィルタとして利用されている。
特許文献1に開示の複合不織布は、図3に図示する断面形状の分割型複合繊維(1)を分割することで形成された微細繊維(3、3’)を含んでなる不織布の層を備えている。なお、前記分割型複合繊維(1)は分岐繊維(2)と微細繊維(3、3’)に分割される。
「布帛を備えるフィルタであって、
前記布帛を構成する繊維が、比表面積が1.29m2/gよりも大きい異型断面繊維のみであることを特徴とする、フィルタ。」
である。
布帛を構成する繊維の繊度は特に限定するものではないが、塵埃の保持量が多いと共に、塵埃捕集に伴う圧力損失の上昇を抑えることのできるフィルタを得られるように、前記繊度は1〜50dtexであるのが好ましく、1〜30dtexであるのがより好ましい。また、繊維長も特に限定するものではないが、1mm以上であるのが好ましく、3〜100mmであるのがより好ましい。なお、繊維の製造方法によっては連続繊維であることもできる。また、繊度及び/又は繊維長の点で異なる繊維を2種類以上含んでいても良い。
ここでいう比表面積は、以下に説明する測定方法によって得られる値をいう。
A−1.JIS1013:2010(8.3繊度)記載の測定方法に準拠して、布帛を構成する繊維の繊度(デシテックス)を測定する。
A−2.得られた繊度から、繊維の繊維長1mあたりの質量(A、g/m)を算出する。
B−1.布帛を厚さ方向に切断する、あるいは、布帛を構成する繊維を繊維直径方向に切断して、繊維の繊維断面の電子顕微鏡写真を撮影する。
B−2.得られた電子顕微鏡写真から、繊維の繊維断面の正面が写っている繊維を100本選出する。そして、選出された各繊維の繊維断面における繊維外周の最短長さ(m)を各々測定し、その平均値を算出することで平均最短長さ(m)を求める。
B−3.求められた平均最短長さ(m)に繊維長1mを積算することで、繊維の繊維長1mあたりの平均表面積(B、m2/m)を求める。なお、繊維断面の断面積は前記平均表面積に対しごく小さな値であることから、比表面積を算出する際、繊維断面の断面積は0として扱う。
C.繊維の繊維長1mあたりの質量(A、g/m)、ならびに、繊維の繊維長1mあたりの平均表面積(B、m2/m)を、以下式に代入することで、布帛を構成する繊維の比表面積(m2/g)を算出する。
比表面積(m2/g)=B(m2/m)÷A(g/m)
この理由は、完全に明らかになっていないが、前記の断面形状を有する異型断面繊維では、隣接するY字形状の突起同士の間に大きな空隙が形成されるため空隙率が広い布帛を構成できると考えられる。そして、前記布帛を備えるフィルタにおける、塵埃の保持量を多くすることができると共に、塵埃捕集に伴う圧力損失の上昇を抑えることができると考えられる。
この理由は、完全に明らかになっていないが、前記の断面形状を有する異型断面繊維では、隣接する前記の断面形状を有する異型断面繊維同士において、一方の前記異型断面繊維が備えているY字形状の突起が、もう一方の前記異型断面繊維が備えている隣接するY字形状の突起同士の間に形成された空隙中にはまり固定されることで、厚さが厚い場合でもプリーツ加工し易い布帛を構成できると考えられる。
特に、本発明のフィルタがプリーツ加工した布帛を備えている場合には、布帛の厚さが厚い場合でもプリーツ加工し易いことで、フィルタを主面側からみた際の面積あたりに存在する布帛の体積を大きくすることができて、更に、塵埃の保持量が多いと共に、塵埃捕集に伴う圧力損失の上昇を抑えることのできるフィルタを得ることができるため、好ましい。
なお、上述の方法で調製される繊維ウェブを1層のみ使用して不織布を製造するのに限らず、繊維配合が同じ又は異なる繊維ウェブを2層以上積層した積層繊維ウェブを用いて不織布を調製しても良い。更に、繊維ウエブはパラレルウエブ、クロスウエブ、ランダムウエブ、又はパラレルウエブとクロスウエブを積層したクリスクロスウエブであっても良く、特に限定するものではない。
また、バインダ中には架橋剤(例えば、メラミン系、オキサゾリン系、イソシアネート系等)が添加されていてもよく、他にも、界面活性剤、撥油剤、浸透剤、難燃剤等の機能性薬剤を添加してもよい。
そして、使用するバインダの状態としては、例えば、エマルジョン、ラテックス、サスペンジョン、溶液などであることができ、特に限定するものではない。
フィルタの目付は、例えば40〜750g/m2であるのが好ましく、50〜500g/m2であるのがより好ましく、70〜450g/m2であるのが最も好ましい。
そして、フィルタの厚さは、例えば300μm〜3mmであるのが好ましく、350μm〜2mmであるのが最も好ましい。なお、本発明でいう「厚さ」は、高精度デジタル測定機(ライトマチック(VL−50A) (株)ミツトヨ)により計測した、フィルタの厚さ方向に100gの荷重をかけた際の5点の厚さの算術平均値をいう。
図1に図示した断面形状(繊維断面における中心部分からY字形状の突起が4箇所突出してなる)を有するスパンボンド異型断面繊維(繊度:18デシテックス)のみを構成繊維として使用し、スパンボンド不織布(目付:90g/m2、厚み:493μm)を調製した。
なお、前記スパンボンド不織布における厚さ方向の断面の電子顕微鏡写真から測定された、スパンボンド異型断面繊維の平均最短長さは375μmであった。そのため、前記スパンボンド異型断面繊維の比表面積は、2.08m2/gであった。
ヒートシーラーを用いて上述のスパンボンド不織布の表面を直線状に溶融加工した後、直線状に溶融加工した部分がプリーツ山の頂点が連続する部分となるように手でプリーツ加工して、フィルタを調製した。
図2に図示した断面形状が多葉型であるスパンボンド異型断面繊維(繊度:14デシテックス)のみを構成繊維として使用し、スパンボンド不織布(目付:90g/m2、厚み:457μm)を調製した。
なお、前記スパンボンド不織布における厚さ方向の断面の電子顕微鏡写真から測定された、スパンボンド異型断面繊維の平均最短長さは180μmであった。そのため、前記スパンボンド異型断面繊維の比表面積は、1.29m2/gであった。
実施例1と同じスパンボンド異型断面繊維のみを構成繊維として使用し、スパンボンド不織布A(目付:40g/m2、厚み:350μm)を調製した。
また、支持体として、断面形状が丸型であるスパンボンド繊維(繊度:6デシテックス)のみを構成繊維として使用し、スパンボンド不織布B(目付:22g/m2、厚み:120μm)を調製した。
このようにして調製したスパンボンド不織布Aの一方の主面に、溶融した熱可塑性ポリオレフィン系樹脂をドット状に5g/m2塗布した。
続いて、この熱可塑性ポリオレフィン系樹脂が溶融状態の間にスパンボンド不織布Aの主面へ、活性炭粒子(粒径範囲:0.25〜0.50mm、粒子形状:破砕状、平均粒径:30〜60メッシュ、BET法による比表面積:1000m2/g、充填密度:0.50g/cm3)を1m2あたり130gとなるように散布して、溶融している熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を間に介して活性炭粒子をスパンボンド不織布Aの一方の主面上に担持した。
そして、担持されている活性炭粒子側から熱可塑性ポリオレフィン系樹脂のホットメルト不織布(目付:10g/m2)を溶融状態のまま積層させ、溶融状態の間にスパンボンド不織布Bを積層してプレス処理(圧力:4kg/cm2、時間:2秒)へ供することで、スパンボンド不織布Aとスパンボンド不織布Bの間に活性炭粒子の層を備える、スパンボンド不織布積層体(目付:207g/m2、厚み:850μm)を調製した。
なお、フィルタにおける一方の主面側のプリーツ山の数は37であり、フィルタにおけるもう一方の主面側のプリーツ山の数は36であった。また、隣接するプリーツ山の頂点同士の間隔は6mmであった。このとき、フィルタの外寸は、プリーツ山の頂点が連続する方向と直交する方向の長さ(横方向の長さ)が225.5mm、プリーツ山の頂点が連続する方向と並行する方向の長さ(縦方向の長さ)が235.5mm、厚さが29mmであった。
比較例1と同じスパンボンド異型断面繊維のみを構成繊維として使用し、スパンボンド不織布C(目付:40g/m2、厚み:290μm)を調製した。
そして、調製したスパンボンド不織布Cを、実施例2のスパンボンドAの替わりに使用したこと以外は実施例2と同様にして、スパンボンド不織布積層体(目付:207g/m2、厚み:760μm)を調製した。
実施例1及び比較例1で調製したスパンボンド不織布、ならびに、実施例2及び比較例2で調製したスパンボンド不織布積層体を、手によりプリーツ加工した際のプリーツ加工のし易さを比較した。
実施例1−2及び比較例1−2の各フィルタを、ASHRAE standard52.1規格のエアフィルタ試験装置(風速:2.7m/sec、使用塵埃:ASHRAE DUST)に供した。
なお、該エアフィルタ試験装置のフィルタを設ける部位の下流側には、フィルタを通過した粉塵を捕集する役割を担う、「通過粉塵捕集フィルタ」を設けた。また、実施例2と比較例2のフィルタを測定へ供する際には、スパンボンド不織布B側が通過粉塵捕集フィルタ側に向くように設置した。
そして、上述のエアフィルタ試験装置により、実施例1−2及び比較例1−2の各フィルタにおける、初期圧力損失(Pa)と捕集効率(%)を各々測定した。なお、捕集効率(%)は、測定中のフィルタにおける圧力損失(Pa)の値が200Paとなった時点の、フィルタに保持されている塵埃の質量(単位:g/m2、以降、DHCと称する)と、前記時点までにフィルタへ供給した塵埃の総質量(単位:g/m2、以降、DFCと称する)を測定し、DFC(g/m2)に占めるDHC(g/m2)の百分率を算出することで求めた。
そして、実施例1のフィルタは比較例1のフィルタに比べ、圧力損失の値が200Paに上昇するまでに捕集できた塵埃保持量(DHC)が多かったことから、実施例1のフィルタは塵埃捕集に伴う圧力損失の上昇を抑えることのできるフィルタであることが判明した。
また、実施例1で調製したスパンボンド不織布は、比較例1で調製したスパンボンド不織布よりも厚いにも関わらず、比較例1で調製したスパンボンド不織布と同様にプリーツ加工し易いことが判明した。
そして、実施例2のフィルタは比較例2のフィルタに比べ、圧力損失の値が200Paに上昇するまでに捕集できた塵埃保持量(DHC)が多かったことから、実施例2のフィルタは塵埃捕集に伴う圧力損失の上昇を抑えることのできるフィルタであることが判明した。
また、実施例2で調製したスパンボンド不織布積層体は、比較例2で調製したスパンボンド不織布積層体よりも厚いにも関わらず、比較例2で調製したスパンボンド不織布積層体と同様にプリーツ加工し易いことが判明した。
Claims (1)
- 布帛を備えるフィルタであって、
前記布帛を構成する繊維が、比表面積が1.29m2/gよりも大きい異型断面繊維のみであることを特徴とする、フィルタ。
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