JP2020168591A

JP2020168591A - フィルタ

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Publication number: JP2020168591A
Application number: JP2019070314A
Authority: JP
Inventors: 大輝梅本; Daiki Umemoto; 平井　千恵; Chie Hirai; 千恵平井; 妃代江郡司; Kiyoe Gunji
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2020-10-15

Abstract

【課題】塵埃等の乾性な汚れに対して、集塵性を維持しつつ、付着した塵埃を簡便に除去できるフィルタを提供する。【解決手段】本発明に係るフィルタは、フィルタの繊維に少なくとも１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の粒径を有するナノ粒子を含有する被膜を有し、前記フィルタの前記繊維間の最も近接する距離の大きさが１００μｍ以上１０００μｍ以下である。これにより、フィルタの空気中の粉塵やホコリ、花粉等の浮遊性の物質を濾過するフィルタの機能を維持しつつ、防汚被覆膜がホコリ等の塵埃のフィルタへの付着を抑制することができる。そのため、フィルタの汚れを落とすためのメンテナンス作業を大幅に軽減することができる。すなわち、フィルタの機能により空気中の塵埃を濾過し、フィルタに回収した塵埃を、フィルタを数回揺らすことで簡単に汚れを落とすことができる。【選択図】図１

Description

本開示は、防汚被覆膜が形成されたフィルタに関し、集塵性を維持しつつ、付着した塵埃も容易に除去可能なフィルタに関する。

特許文献１は、自動掃除機能つき空気調和機を開示する。特許文献１に記載の自動掃除機能つき空気調和機では、自動掃除のための機構に加え、除去した塵埃を溜め込むダストボックスを備えることで、乾性のホコリに対しては一定の効果が得られる。

特許文献２は、無機微粒子を含有した被覆材を開示する。無機微粒子を含有した被覆材を基材に塗布することで、塗布表面へホコリ等の汚れが付着することを抑制する。

特開２００４−１０１１０１号公報国際公開第２００７／０８０８０４号

本開示は、フィルタとしての集塵性能を維持しつつ、特に乾性の塵埃に対して優れた除去性を有するフィルタを提供する。

本開示におけるフィルタは、フィルタの繊維に少なくとも１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の粒径を有するナノ粒子を含有する被膜を有し、前記フィルタの前記繊維間の最も近接する距離の大きさが１００μｍ以上１０００μｍ以下である。

本開示におけるフィルタには上記の通り防汚被覆膜が形成されている。これにより、フィルタの空気中の粉塵やホコリ、花粉等の浮遊性の物質を濾過するフィルタの機能を維持しつつ、フィルタへ付着したホコリ等の塵埃を容易に除去することができる。そのため、フィルタの汚れを落とすためのメンテナンス作業を大幅に軽減することができる。すなわち、フィルタの機能により空気中の塵埃を濾過し、フィルタに回収した塵埃を、フィルタを数回揺らすことで簡単に汚れを落とすことができる。

本実施例における防汚被覆膜と塵埃の模式図平織メッシュの模式図本実施例における防汚被覆膜表面の走査型電子顕微鏡写真本実施例における防汚被覆膜表面の走査型電子顕微鏡写真目開きに対して集塵性能を示すグラフ目開きに対して除去性能を示すグラフ

発明者らが本開示に想到するに至った当時、フィルタは空気中の粉塵やホコリ、花粉等の浮遊性の物質を濾過する目的で空気調和機や空気清浄機等の一般家電や病院や食品向けクリーンルームなど幅広く使用されていた。
これらのフィルタは集塵を目的としているため長期間使用することで当然、塵埃が溜まり目詰まりを起こしてしまう。目詰まりが起こると通風性の低下による機器の能力低下だけでなく、そこに溜まったカビや細菌等の微生物が繁殖することで衛生上の問題を発生させる可能性があるため定期的なメンテナンスが必要となる。
このメンテナンスの手間を軽減するため家庭用または業務用の空気調和機向けには自動掃除機能が付与されるなど機械的に自動メンテナンスを行うものや、あるいはメッシュ部に無機微粒子を固定化させることで摩擦帯電の発生を抑えて、ホコリの付着を抑制する被覆材など材料的なアプローチも行われていた。

そうした状況下において、発明者らは、フィルタそのものの塵埃付着抑制するとのアプローチで本開示の主題を構成するに至った。

そこで、本開示は、フィルタの繊維に少なくとも１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の粒径を有するナノ粒子を含有する被膜を有し、フィルタの前記繊維間の最も近接する距離の大きさが１００μｍ以上１０００μｍ以下であるフィルタとし、これにより、フィルタの集塵性能は十分に確保した状態で、集塵された塵埃を容易に除去することができ、清掃のために洗浄液や掃除機などの装置を用意する必要が軽減され、使用者の手間を軽減できるフィルタを提供する。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１〜図５ならびに表１を用いて、実施の形態１を説明する。

図１は、本実施例の被覆体１と塵埃２の模式図である。図１に示すように、メッシュ基材３の表面に防汚被覆膜４が形成され、被覆体１が形成されている。防汚被覆膜４はメッシュ基材３の反対側の表面に凸部５を有する。凸部５は、防汚被覆膜４はメッシュ基材３の反対側の表面に無数に形成され、凹凸表面を形成する。凸部５は、防汚被覆膜４の成分として含まれるナノ粒子の球状の表面により形成される。

上記のように構成された被覆体１に対して、図１に示すように塵埃２は付着する。なお、図１は模式的に被覆体を示したものであり、この形態に限定しない。例えば、図１には模式的にメッシュ基材に対して厚みがあるように記載しているが、これに限定しない。後述の実施例によれば、メッシュ基材３の厚みに対して防汚被覆膜４の厚みが非常に小さく、メッシュ基材の厚みと被覆体１の厚みとがほぼ同じでもよい。

図２は、メッシュ基材３を示す模式図である。図２に示すようにメッシュ基材３は、繊維６が格子状あるいは網目状などの形状に張り巡らされている。繊維６と繊維６との間には略正方形の開口が形成される。そして、略正方形の開口は目開きＡの大きさで形成されている。なお、開口の形状はこの大きさに限定しない。
［メッシュ基材］
メッシュ基材３の材料は合成樹脂、天然樹脂及び金属のうちのいずれかである。なお、メッシュ基材３のうち合成樹脂、天然樹脂及び金属のうちいずれかでメッシュ基材３の表面が形成されていればよく、全体が合成樹脂、天然樹脂及び金属のうちいずれかで形成されていればよい。

具体的には、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）、ポリアミド、ポリ乳酸、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、フェノール樹脂、メラミン樹脂、コポリエステル、不飽和ポリエステル樹脂等の樹脂、あるいはＳＵＳ（ステンレス鋼）、アルミ、銅、鉄、チタン、ニッケル、タングステン等の金属あるいは合金を用いてもよい。

また、メッシュの種類については特に限定されず平織や綾織、平畳織、綾畳織もしくはそれらを複合した構成でもよい。なお、メッシュ基材３の開口は四角形に限らず三角形やひし形などの多角形のほか、円形や楕円形、星型、扇形、不定形など特に限定されない。なお、開口の目開きは開口部のうちもっとも間隔の狭い部分とする。
［ナノ粒子］
一般的に空気中の塵埃の付着力は、静電引力、分子間力、液架橋力からなり、これらを小さくすることにより、付着力を低減し、塵埃の除去性を向上させることができる。

付着力を低減させる手段として、一般的には静電引力を低減させる帯電防止付与で対応していることが多いが、細かい塵埃は分子間力や液架橋力で付着する。そのため、塵埃付着防止には、静電引力低減に加え、さらに分子間力低減、液架橋力低減が求められる。

本実施例の防汚被覆膜は、少なくとも１００ｎｍ以下粒径を有するナノ粒子により構成されている。これにより、塵埃の接触面積が低減し、分子間力を大幅に低減することができる。仮にナノ粒子の粒径が１００ｎｍを超えると、防汚被覆膜は良好な防汚性能を発揮できなくなる。

防汚被覆膜を構成するナノ粒子は特に限定されないが、代表的には、金属ナノ粒子、無機酸化物ナノ粒子、無機窒化物ナノ粒子、ポリマーナノ粒子等を挙げることができる。

金属ナノ粒子の具体例は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、鉄白金（ＦｅＰｔ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）等やこれらを含む合金である。無機酸化物ナノ粒子の具体例は、シリカ（酸化ケイ素、ＳｉＯ_２）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等である。無機窒化物ナノ粒子の具体例は、窒化ガリウム（ＧａＮ）等である。ポリマー粒の具遺体例は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等である。

これらのナノ粒子は１種類あるいは複数種類が組み合わせられて防汚被覆膜を構成することもできる。また、防汚被覆膜はナノ粒子に加え、防汚被覆膜による防汚性能を極端に妨げない限りでナノ粒子以外の成分を含んでもよい。例えば、防汚被覆膜は、ナノ粒子に加えてバインダ成分および添加剤（帯電防止剤、抗菌剤、繊維材等）を含んでもよい。

ナノ粒子の粒径は、１００ｎｍ以下であればよく、防汚被覆膜の表面においてナノレベルの凹凸構造が実現しやすくなる。また、防汚被覆膜の具体的な構成にもよるが、ナノ粒子の粒径が１〜１００ｎｍの範囲内であれば、ナノレベルの凹凸構造をより好適な範囲内に調整しやすくすることができる。

なお、ナノ粒子の粒径の測定方法は特に限定されない。すなわち、拡散法、慣性法、沈降法、顕微鏡法、光散乱回折法などの公知の方法をメッシュ基材３の材質に合わせて、好適に用いることができる。また、塗膜化後に粒子の粒径測定が困難な場合は、電子顕微鏡等を用いて表面観察を行い、表面に存在している粒子のおおよその粒径を測定してもよい。
［バインダ成分］
防汚被覆膜４は、上記の通り、ナノ粒子から構成されていればよい。さらに接着成分としてバインダ成分を含有してもよい。バインダ成分を含有することでナノ粒子同士あるいはナノ粒子と基材間の密着を向上することができ、強度、耐久性に優れた塗膜を得ることができる。

具体的なバインダ成分の組成については特に限定されない。例えば、テトラメトキシシランやテトラエトキシシラン等のシラン化合物、メチルシリケートやエチルシリケート等の無機化合物やウレタン、アクリル、エポキシ、シロキサン、フェノール、メラミン、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニルコポリマー）、ＥＶＯＨ（エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂）等の有機化合物であってもよい。好ましくは、バインダ成分がウレタン系、アクリル系、エポキシ系の少なくとも１種を含有する方がよい。これらの樹脂は汎用性が高く、容易に入手可能なためコストを抑えることができる上、柔軟性と高い強度を持つことから、さらに耐摩耗に優れた塗膜を得ることができる。

また、これらのバインダ成分はＯＨ基等の反応基を有し、硬化剤としてイソシアネート、エポキシ、メラミン等と反応させてもよい。

例えば、硬化剤として使用するイソシアネートはＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）、ＴＤＩ（トルエンジイソシアネート）、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）、ＸＤＩ（キシリレンジイソシアネート）、ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）、あるいはそれらの変性体、あるいはブロックイソシアネート等、特に指定するものではなく、用途に応じて使用することができる。

防汚被覆膜において、全重量を１００重量％としたときに、バインダ成分は０．１〜５０重量％の範囲内で含有されている構成がよい。これにより、被覆膜表面において、ナノ粒子に由来する微細な凹凸の実現とバインダ成分による高強度とを両立することができる。

諸条件にもよるが、バインダ成分が０．１重量％未満であると、バインダ成分による密着性向上に伴う、強度と耐久性に優れた被覆膜が十分に得られない可能性がある。また、５０重量％を超えると、ナノ粒子に対してバインダ成分が過剰になってしまうため、被覆膜表面に微細な凹凸が得られない可能性がある。なお、バインダ成分は３０重量％以下の範囲内で含有されていることがより好ましい。

なお、重量比ではなく、体積比で構成してもよい。体積比に基づけば、メッシュ基材３に防汚被覆膜４が形成された際に、ナノ粒子による凹凸の程度が予想しやすい。一般的な球の充填率は最密の場合で７４％、緩い場合でも５５％と言われている。本発明の防汚被覆膜は最表面に粒子が凹凸を形成していれば良く、内部はバインダで満たされていてもよい。そのためバインダの含有率は４５ｖｏｌ％以下であればよく、より好ましくは２６〜４５ｖｏｌ％がよい。
［防汚被覆膜］
本実施例の防汚被覆膜は、上述したように少なくともナノ粒子およびバインダ成分により構成される。例えば、防汚被覆膜４の膜厚は特に限定されないが、一般的に１０ｎｍ〜１μｍで構成されるとよい。特に１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であると好ましい。

防汚被覆膜の膜厚が１μｍ未満であれば、相対的に膜厚が小さくなるため防汚被覆膜４の帯電性を良好に軽減できる。防汚被覆膜４の帯電性を軽減できるため、乾性の汚れの付着を良好に抑制することができる。加えて、防汚被覆膜４の透明性を向上することができる。

また、膜厚が１０〜５００ｎｍの範囲内であれば、透明性の向上および帯電性のさらなる軽減を実現でき、乾性の汚れの付着をより一層良好に抑制または防止することができる。なお、１０ｎｍより小さくなると膜として維持しにくくなる。

防汚被覆膜の膜厚が５００ｎｍ以下であると、ナノ粒子、あるいは導電性粒子を含有している場合でも被膜表面にナノ粒子、あるいは導電性粒子が表面に露出し、表面の凹凸形成もしくは静電引力低減が良好にでき、塵埃付着性能防止性能が良好となる。

膜厚の測定方法は特に限定されないが、例えば、電子顕微鏡等により被覆断面を観察し、複数点測定した膜厚の平均値を算出することにより測定できる。

防汚被覆膜の具体的な形成方法（製造方法）は特に限定されず、ナノ粒子による微細な凹凸を形成することが可能であれば、公知のさまざまな方法を用いることができる。代表的な形成方法としては、ナノ粒子を含む塗工液（コーティング剤）を調製してこれを塗工する公知の塗工方法、例えばスプレーコート、スピンコート、ディップコート、ロールコート、バーコート、グラビアコート、ハケ塗り、スポンジ塗り等を挙げることができる。

防汚被覆膜が防汚性以外の機能、例えば耐擦傷性、高硬度付与、耐候性、自己修復性、光学機能付与、加飾性、触感付与、等を有していてもよい。
［集塵性能及び除去性能評価］
本実施例のフィルタは集塵性能を低下させずに付着した塵埃の除去性能を向上させることができる。集塵性と除去性の評価は一定風速下にて、一定時間塵埃を通過させた後のフィルタの重量増加から集塵量を集塵後のフィルタから塵埃を振るい落とした後のフィルタ重量から除去量を算出した。

ここでそれぞれの評価に用いられる塵埃は特に限定されないが、有機系および無機系の塵埃およびその混合物が好適に使用される。

具体的にはＪＩＳＺ８９０１に規定に沿った、けい砂、タルク、フライアッシュ、関東ローム、カーボンブラック、炭酸カルシウム等やその混合物を用いることができる。

また、風速についても特に限定するものではなくフィルタが適用される環境に応じて好適に設定してよい。
［模擬塵埃を用いたフィルタ評価］
模擬塵埃として公益社団法人日本空気清浄協会（ＪＡＣＡ）により試験用粉体として販売されているコットンリンタを用いた。閉空間にて送風機を用いて風速が３．５ｍ／ｓとなるように調整し、風向に垂直になるようにフィルタを設置した。その後、模擬塵埃を５ｇはかりとり、フィルタの風上から流し、３０秒後にフィルタの重量を測定した。その重量変化から集塵量を算出した。また、集塵後のフィルタについては模擬塵埃を振るい落としたあとの重量も測定し、その重量変化から除去量も算出した。

ここでの振るい落としは、フィルタを垂直に立てた状態で２ｃｍの高さまで持ち上げ、２回自重による落下を繰り返して行った。なお、振るい落としの方法をこの方法に限定しない。
（評価１）
平均粒径が１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のシリカ粒子のＭＥＫ（メチルエチルケトン）分散液（日産化学株式会社製、オルガノシリカゾル）を粒子分散液とした。次に有機溶剤を用いて全体の固形分量が５％になるように調整し、コーティング液を作製した。

基材として目開きＡが１００μｍのＰＰメッシュを用いて、スプレーにてコーティング液を塗布し、６５℃で１５分間乾燥し、被覆体１を得た。

このフィルタについて性能評価を行ったところ、集塵量が６９．８ｍｇ、除去量が６８．９ｍｇとなった。比較例１と比較すると集塵量は同等であるのに対し、除去量が大幅に増加し、除去性能が向上しているといえる。
（評価２）
平均粒径が１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のシリカ粒子のＭＥＫ分散液と平均粒径１５ｎｍのＡＴＯ粒子のＭＭＢ（メトキシメチルブタノール）分散液（三菱マテリアル株式会社製、ＡＴＯ分散液）を混合し、粒子分散液とした。また、ＯＨ基を有するフッ素ワニスの酢酸ブチル分散液とＨＤＩ系ポリイソシアネートの酢酸ブチル分散液を混合し、バインダ成分分散液とした。次に粒子とバインダ成分の固形分重量比が８０：２０となるよう、また、有機溶剤を用いて全体として固形分量が５％になるように混合し、コーティング液を作製した。

基材として目開きＡが２５０μｍのＰＰメッシュを用いて、スプレーにてコーティング液を塗布し、６５℃で１５分間乾燥し、被覆体１を得た。

このフィルタ成分について性能評価を行ったところ、集塵量が２３．８ｍｇ、除去量が２３．３ｍｇとなった。比較例２と比較すると集塵量は同等であるのに対し、除去量が大幅に増加し、除去性能が向上しているといえる。
（評価３）
平均粒径が１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のシリカ粒子のＭＥＫ（メチルエチルケトン）分散液を粒子分散液とした。次に有機溶剤を用いて全体の固形分量が５％になるように調整し、コーティング液を作製した。

基材として目開きＡが５００μｍのＰＰメッシュを用いて、スプレーにてコーティング液を塗布し、６５℃で１５分間乾燥し、被覆体１を得た。

このフィルタ成分について性能評価を行ったところ、集塵量が２．１ｍｇ、除去量が１．５ｍｇとなった。比較例３と比較すると集塵量は同等であるのに対し、除去量が大幅に増加し、除去性能が向上しているといえる。
（評価４）
平均粒径が７０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のシリカ粒子のＭＥＫ（メチルエチルケトン）分散液を粒子分散液とした。次に有機溶剤を用いて全体の固形分量が５％になるように調整し、コーティング液を作製した。

このフィルタ成分について性能評価を行ったところ、集塵量が１．９ｍｇ、除去量が１．３ｍｇとなった。比較例３と比較すると集塵量は同等であるのに対し、除去量が大幅に増加し、除去性能が向上しているといえる。

また、この被覆膜について走査型電子顕微鏡を用いて表面観察を行った結果を図３、図４に示す。図３が５万倍、図４が１０万倍の写真である。図３、図４より、表面に１００ｎｍ以下の凹凸があることを確認した。
（評価５）
平均粒径が７０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のシリカ粒子のＭＥＫ分散液を粒子分散液とした。また、アクリルを酢酸ブチルに分散し、バインダ成分分散液とした。次に粒子とバインダ成分の固形分重量比が７０：３０となるよう、また、有機溶剤を用いて全体として固形分量が５％になるように混合し、コーティング液を作製した。

基材として目開きＡが１０００μｍのＰＰメッシュを用いて、スプレーにてコーティング液を塗布し、６５℃で１５分間乾燥し、被覆体１を得た。

このフィルタについて性能評価を行ったところ、集塵量が１．６ｍｇ、除去量が０．９ｍｇとなった。比較例４と比較すると集塵量は同等であるのに対し、除去量が増加し、除去性能が向上しているといえる。ただし、他の例と比較して除去性の差が小さいのはバインダ成分比率が増加して表面の凹凸が出にくくなったためだと考えられる。
（評価６）
平均粒径が７０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のシリカ粒子のＭＥＫ分散液を粒子分散液とした。また、アクリルを酢酸ブチルに分散し、バインダ成分分散液とした。次に粒子とバインダ成分の固形分重量比が９０：１０となるよう、また、有機溶剤を用いて全体として固形分量が５％になるように混合し、コーティング液を作製した。

このフィルタについて性能評価を行ったところ、集塵量が１．７ｍｇ、除去量が１．５ｍｇとなった。比較例４と比較すると集塵量は同等であるのに対し、除去量が大幅に増加し、除去性能が向上しているといえる。
（評価７）
平均粒径が１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のＡＴＯ粒子のＭＭＢ分散液を粒子分散液とした。次に有機溶剤を用いて全体の固形分量が５％になるように調整し、コーティング液を作製した。

基材として目開きＡが１２００μｍのＰＰメッシュを用いて、スプレーにてコーティング液を塗布し、６５℃で１５分間乾燥し、被覆体１を得た。

このフィルタについて性能評価を行ったところ、集塵量が０．２ｍｇ、除去量が０．１ｍｇとなった。比較例５と比較すると集塵量が大幅に低下しておりフィルタとしての性能はほとんどないといえる。
（比較例１）
防汚被覆膜なしの目開きＡが１００μｍのＰＰメッシュを用いて性能評価を行ったところ、集塵量が６４．６ｍｇ、除去量が２８．３ｍｇとなった。
（比較例２）
防汚被覆膜なしの目開きＡが２５０μｍのＰＰメッシュを用いて性能評価を行ったところ、集塵量が２２．８ｍｇ、除去量が７．８ｍｇとなった。
（比較例３）
防汚被覆膜なしの目開きＡが５００μｍのＰＰメッシュを用いて性能評価を行ったところ、集塵量が２．０ｍｇ、除去量が０．１ｍｇとなった。
（比較例４）
防汚被覆膜なしの目開きＡが１０００μｍのＰＰメッシュを用いて性能評価を行ったところ、集塵量が１．５ｍｇ、除去量が０．４ｍｇとなった。
（比較例５）
防汚被覆膜なしの目開きＡが１２００μｍのＰＰメッシュを用いて性能評価を行ったところ、集塵量が０．８ｍｇ、除去量が０．２ｍｇとなった。

これらの評価結果について表１に記載し、表１の記載に基づき集塵性能及び除去性能について図５Ａ及びＢのグラフにまとめた。以下、表１及び図５について詳細に述べる。

集塵量について、評価１と比較例１とを比較する。評価１及び比較例１は、繊維６の目開きＡの大きさが１００μｍである点が共通している。評価１の集塵量は６９．８ｍｇであり、比較例１の集塵量は６４．６ｍｇである。集塵量の差は、５．２ｍｇであり、集塵性能は、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されることで向上している。目開きＡが１００μｍの場合、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されても、十分な集塵量を保証できる。

評価２と比較例２とを比較する。評価２及び比較例２は、繊維６の目開きＡの大きさが２５０μｍである点が共通している。評価２の集塵量は２３．８ｍｇであり、比較例２の集塵量は２２．８ｍｇである。したがって、集塵量の差は１．０ｍｇであり、集塵性能は、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されることで向上している。目開きＡが２５０μｍの場合、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されても、十分な集塵量を保証できる。

評価３及び評価４並びに比較例３を比較する。評価３及び評価４並びに比較例３は、繊維６の目開きＡの大きさが５００μｍである点が共通している。評価３の集塵量は２．１ｍｇであり、評価４の集塵量は１．９ｍｇであり、比較例３の集塵量は２．０ｍｇである。したがって、評価３と比較例３との集塵量の差は、０．１ｍｇであり、評価４と比較例３との集塵量の差は、−０．１ｍｇである。これより、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されることによる集塵性能の低下が抑制されることが分かる。また、シリカ粒子の粒径が１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であれば、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されることによる集塵性能の低下が抑制されることが分かる。以上より、目開きＡが５００μｍの場合、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されても、十分な集塵量を保証できる。

評価５及び評価６並びに比較例４を比較する。評価５及び評価６並びに比較例４は、繊維６の目開きＡの大きさが１０００μｍである点が共通している。評価５の集塵量は１．６ｍｇであり、評価６の集塵量は１．７ｍｇであり、比較例４の集塵量は１．５ｍｇである。したがって、評価５と比較例４との集塵量の差は、０．１ｍｇであり、評価６と比較例４との集塵量の差は、０．２ｍｇである。これより、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されることによる集塵性能の低下が抑制されることが分かる。以上より、目開きＡが１０００μｍの場合、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されても、十分な集塵量を保証できる。

評価７と比較例５とを比較する。評価７の集塵量は０．２ｍｇであり、比較例５の集塵量は０．８ｍｇである。したがって、評価７と比較例５との集塵量の差は−０．６ｍｇである。これより防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されることによる集塵性能の低下が顕著であり、防汚被覆膜４がない場合の集塵性能を確保することができない。以上より、目開きＡが１０００μｍを越えると、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されたことによる除去の容易性よりも、集塵性能の低下の要素が強くなる。そのため、目開きＡが１０００μｍ以下の繊維６の表面に防汚被覆膜４を形成することが好ましい。

また、除去量を集塵量で除した除去率は、防汚被覆膜４がない比較例１〜４では大きくても比較例１の４０％程度である。一方、防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成された評価１〜７では、除去量が５０％を上回る。

図５Ａは、目開きに対して集塵性能を示すグラフである。集塵性能は、評価の集塵量を比較例の集塵量で除して百分率で示している。したがって、集塵性能が１００％に近ければ、防汚被覆膜を塗布したことによる集塵性の低下が少ないことを表している。なお、図５Ａには、目開きＡが１００μｍの評価１と比較例１とから求め、目開きＡが２５０μｍの評価２と比較例２とから求め、目開きＡが５００μｍの評価３と比較例３とから求め、目開きＡが１０００μｍの評価６と比較例４とから求め、目開きＡが１００μｍの評価７と比較例５とから求めた。

図５Ｂは、目開きに対して除去性能を示すグラフである。除去性能は、除去量を集塵量で除して百分率で示している。したがって、除去性能が１００％に近ければ、フィルタに付着した塵埃のほとんどが除去されていることを示している。なお、図５Ａには、目開きＡの大きさが１００μｍの評価１と比較例１、目開きＡの大きさが２５０μｍの評価２と比較例２、目開きＡの大きさが５００μｍの評価３と比較例３、目開きＡの大きさが１０００μｍの評価６と比較例４、目開きＡの大きさが１２００μｍとして評価７と比較例５の除去性能を並べて示している。

図５Ａに示すように、繊維６の目開きＡが１０００μｍ以下であれば、集塵性能は１００％程度である。そのため、本発明に係る防汚被覆膜４を塗布したフィルタにおいても、防汚被覆膜なしのフィルタと同程度の集塵性能を保証できる。しかし、目開きＡが１２００μｍでは、集塵性能は２５％と低下する。これは、メッシュ基材３である繊維６の表面に防汚被覆膜４が形成されることで、繊維６に本来付着する塵埃が、フィルタを通り抜けていることを示している。したがって、目開きＡが１０００μｍ以下であれば、本発明に係る防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されたフィルタにおいても、防汚被覆膜なしのフィルタと同程度の集塵性能を保証できる。

図５Ｂに示すように、評価１〜３、６及び７のいずれの「防汚被覆膜あり」の除去性能の方が、それらに対応する比較例１〜５である「防汚被覆膜なし」の除去性能よりも高い。これは、本発明に係る防汚被覆膜４をメッシュ基材３である繊維６に塗布することにより、塵埃２とフィルタとの密着度、結合力が低下することを示している。そのため、塵埃２はフィルタから容易に除去することができる。なお、目開きＡが５００μｍの場合、比較例と比べて除去性能が最も向上している。

図５Ｂに基づくと、本発明に係る防汚被覆膜４が繊維６の表面に形成されることによる除去性能の向上は目開きＡが１２００μｍ以下で確認できる。しかし、図５Ａに基づき、集塵性能を考慮すると目開きＡは１０００μｍ以下であることが好ましい。したがって、フィルタの繊維６の間の最も近接する距離の大きさである目開きＡが１００μｍ以上１０００μｍ以下であるフィルタが好ましい。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

例えば、本実施例の代表的な用途としては家庭用および業務用空気調和機、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、空気清浄機、加湿器、除湿器、脱臭機、集塵機、掃除機、換気扇、ヘアドライヤ、プロジェクタ、あるいは自動車もしくは航空機などのエンジンに用いられる吸気フィルタ、クリーンルーム、局所排気装置、ドラフトチャンバ、網戸、不織布などにも利用できる。これらに適用することで空気中の浮遊物質を捕集する集塵性を低下させることなく、集塵した塵埃を容易に除去することができる。そのため機器の特性を低下させることなくメンテナンスの手間を軽減させることができる。

例えば、エアフィルタの清掃にはブラシや掃除機、汚れがひどい場合には洗剤を用いた洗浄が行われるが、本実施例ではフィルタをはたく程度で除去することができる。

本発明は、集塵を目的とするフィルタを使用している製品に関与し、例えば空気調和機や掃除機等に幅広く好適に用いることができる。

１被覆体
２塵埃
３メッシュ基材
４防汚被覆膜
５凸部
６繊維
Ａ目開き

Claims

フィルタの繊維に少なくとも１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下の粒径を有するナノ粒子を含有する被膜を有し、前記フィルタの前記繊維間の最も近接する距離が１００μｍ以上１０００μｍ以下であるフィルタ。
前記被膜はバインダ成分を含む請求項１に記載のフィルタ。
前記ナノ粒子が金属ナノ粒子、無機酸化物ナノ粒子、無機窒化物ナノ粒子、ポリマーナノ粒子のうち少なくとも一種のナノ粒子を含有する請求項１または２に記載のフィルタ。
前記バインダ成分がウレタン系、アクリル系、エポキシ系の少なくとも一種を含有する請求項２〜３のいずれか１項に記載のフィルタ。
前記バインダ成分は、前記被膜の重量に対して０．１％以上５０％以下である請求項２〜４のいずれか１項に記載のフィルタ。
前記バインダ成分は、前記被膜の重量に対して０．１％以上３０％以下である請求項２〜４のいずれか１項に記載のフィルタ。
前記被膜の厚みは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルタ。