JP2022124201A - エアフィルタ用濾材 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示の目的は、低い圧力損失及び高い捕集効率を有するとともに、高いダスト保持容量を有するエアフィルタ用濾材を提供することである。【解決手段】本開示に係るエアフィルタ用濾材は、ガラス繊維を主体とする湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材において、ＦＮ１は数１により定義され、ＦＮ２は数２～数５により定義され、ＦＮ１を基準とするＦＮ２の割合であるＦＮ１／ＦＮ２が２．５０以上であり、且つ、前記濾材の密度が０．１７～０．２０ｇ／ｃｍ３の範囲にあることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本開示は、気体、特に空気中のダストを濾過するための除塵エアフィルタ用濾材に関し、特に、低い圧力損失及び高い捕集効率を有するとともに、高いダスト保持容量を有することを特徴とするエアフィルタ用濾材に関する。

近年、環境の変化や個人レベルでの住室内住環境に対する関心の高まりと共に、オフィスや居住空間の空気の清浄化が求められている。空気中の浮遊塵を除去する方法としては、除塵エアフィルタを用いる方法が一般的であり、種々の除塵エアフィルタ用濾材が存在している。それらのうち、大きいものはビルや工場等のシステム空調に使用され、小さいものは空気清浄機やエアコン等で広く使用されている。除塵エアフィルタ用濾材には、コスト及び環境負荷を低減する観点から、少ないエネルギー消費でダストを除去できる低い圧力損失と高い捕集効率を合わせ持つ濾材が求められているとともに、メンテナンスと濾材自体の両方のコストを低減できる、高寿命すなわち高いダスト保持容量を有する濾材が強く求められている

ダスト保持容量を上昇させるために、上流側に粗い層、下流側に緻密な層を配して密度勾配を有した、少なくとも２層以上の層を合わせ持つエアフィルタ用濾材が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。又、別の方法として、発泡性粒子を破裂させた破片で繊維を接着する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２０１５－１３９７３９号公報 特開２００６－７２０９号公報

Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ７８，Ｉｓｓｕｅ １－２，ｐ．４２－４５，１９９９

前記の通り、エアフィルタ用濾材のダスト保持容量を上昇させる方法として、特許文献１の技術が提案されているが、この方法では製造の手間やコストがかかる問題とともに、濾材が厚くなるためにプリーツ加工フィルタユニットにおいて折込み山数が制限されて濾材面積が小さくなり、フィルタユニットの圧力損失が高くなる問題がある。又、特許文献２の技術も提案されているが、この方法では発泡性粒子の作る空隙が大きすぎるために、濾材の均一性及び捕集効率を低くする問題がある。

エアフィルタ用濾材には、低い圧力損失、高い捕集効率及び高いダスト保持容量を合わせ持つことが求められているが、従来の技術ではこれらの特性の全てを合わせ持つ濾材を得ることができなかった。したがって、本発明の課題は、低い圧力損失及び高い捕集効率を有するとともに、高いダスト保持容量を有するエアフィルタ用濾材を提供することである。

本発明者らは、本発明のエアフィルタ用濾材における適切なガラス繊維の配合比率を記述するために、ガラス繊維の繊維径と該繊維から形成されたシートを通過する圧力損失の関係性を示すＦｉｂｅｒ Ｎｕｍｂｅｒ（以下、ＦＮと略す）を用いることで上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るエアフィルタ用濾材は、ガラス繊維を主体とする湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材において、ＦＮ１は数１により定義され、ＦＮ２は数２～数５により定義され、ＦＮ１を基準とするＦＮ２の割合であるＦＮ１／ＦＮ２が２．５０以上であり、且つ、前記濾材の密度が０．１７～０．２０ｇ／ｃｍ^３の範囲にあることを特徴とする。

ここで、
ｄ_ｉ ： ｉ番目の階級の繊維の繊維径［μｍ］
ｘ_ｉ ： ｉ番目の階級の繊維の配合比率［質量％］

ここで、
ｄ_{ｔｏｔａｌ} ： 濾材全体の比表面積より計算した濾材全体の平均繊維径［μｍ］

ここで、
Ｓ_{ｔｏｔａｌ} ： 各繊維の比表面積より計算した濾材全体の比表面積［ｍ^２／ｇ］

ここで、
Ｓ_ｉ ： ｉ番目の繊維の繊維径より計算した比表面積［ｍ^２／ｇ］

ここで、
ρ ： ガラスの密度 ２．４９［ｇ／ｃｍ^３］

ただし、数１及び数５のｄ_ｉは数８によって定義され、数１及び数４のｘ_ｉは数９によって定義される。

ここで、
Ｎ_ｉ ： ｉ番目の階級の繊維の本数

ただし、数８の_ｉおよび数９のｘ_ｉは、以下の方法により決定される。まず、ＣＤ方向（濾材ロールの幅方向）に沿って切断した濾材断面の電子顕微鏡等の画像を撮影し、繊維径の測定を行う。その時の倍率については特に限定はしないが、３０００倍以上が望ましく、同じ濾材中に使用されている全繊維の繊維径は同じ倍率で撮影する。前記の濾材断面の画像で確認できるガラス繊維の断面が楕円の場合はその短径を繊維径とする。前記の濾材断面の厚さ方向において、濾材の表面から裏面まで厚さ全体にわたるように必要に応じて複数枚の電子顕微鏡写真を撮影し、これら１組の写真を最低単位として各繊維の繊維径を測定する。繊維径の測定点数は４００点以上とし、全測定点数が４００点未満の場合は、厚さ全体にわたる複数組の写真より測定する。前記の方法により計測した繊維径を０μｍから０．１μｍ刻みで階級分けして、１番目の階級を０μｍ以上～０．１μｍ未満、２番目の階級を０．１μｍ以上～０．２μｍ未満、最後のｎ番目の階級を０．１（ｎ－１）μｍ以上～０．１ｎμｍ未満とする。ここで、ｉ番目の階級の繊維径は、数８の式により計算される各階級の中央値とする。次に、電子顕微鏡写真より各階級の繊維の本数を計数し、ｉ番目の階級の繊維の本数をＮ_ｉとして、ｉ番目の階級の繊維の配合比率ｘ_ｉを数９の式により計算する。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、前記濾材中に含まれるガラス繊維は、ガラスウール繊維及びチョップドガラス繊維を含み、前記ガラスウール繊維は、各々が異なる平均繊維径を有する少なくとも２種のガラスウール繊維を含むことが好ましい。濾材の強度及び剛度が付与され、ＦＮ１／ＦＮ２と濾材の密度の調整が行いやすい。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、前記濾材中に含まれる全ガラス繊維のうち、５．５μｍ未満の平均繊維径を有するガラスウール繊維の比率が６０～９５質量％であり、５．５μｍ以上の平均繊維径を有するチョップドガラス繊維の配合比率が５～４０質量％であることが好ましい。必要とする捕集効率と濾材の強度及び剛度と濾材のダスト保持容量とのバランスが良好となる。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、濾材中に含まれるガラス繊維のうち、５．５μｍ未満の平均繊維径を有するガラスウール繊維が、１．０μｍ未満の平均繊維径を有するガラスウール繊維と２．０μｍ以上５．５μｍ未満の平均繊維径を有するガラスウール繊維とを含むことが好ましい。濾材の均一性が良好となる。

本発明に係るエアフィルタ用濾材では、前記濾材は、副資材としてバインダー及び撥水剤を含有することが好ましい。濾材の強度及び剛度を高め、撥水性を持たせることができる。

本開示の効果は、低い圧力損失及び高い捕集効率を有するとともに、高いダスト保持容量を有するエアフィルタ用濾材が得られることである。

実施例及び比較例における圧力損失とダスト保持容量の関係を示す図である。

以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。

本発明者らは、本実施形態のエアフィルタ用濾材における適切なガラス繊維の配合比率を記述するために、ガラス繊維の繊維径と該繊維から形成されたシートを通過する圧力損失の関係性を示すＦｉｂｅｒ Ｎｕｍｂｅｒを用いた。ＦＮは、０．０１６７ｍ／秒の気流負荷時における９０ｇ／ｍ^２のシートを通過する圧力損失［Ｐａ］の１０分の１の値として定義され、数６に示した経験式により表される（例えば、非特許文献１を参照）。

ここで、
ｄ ： ガラス繊維の繊維径［μｍ］

ＦＮを、各々が異なる繊維径を有する複数のガラス繊維を含む濾材に適用する場合には、以下の２つの計算方法が考えられる。
（１）各繊維のＦＮを個別に計算した後、各繊維のＦＮに該繊維の配合比率を乗じて積算する（以下、ＦＮ１と称する）。
（２）濾材全体の平均繊維径からＦＮを計算する（以下、ＦＮ２と称する）。
ここで、ＦＮ１は、実際に作製した濾材の圧力損失に近い値となるが、ＦＮ２は、太径繊維の濾材全体の圧力損失に対する寄与が、濾材全体の平均繊維径に及ぼす寄与に比べて小さいために、実際の圧力損失よりも小さくなる。ＦＮ２の値は、各繊維の繊維径の差が大きい場合及び／又は太径繊維の相対的な配合比率が高い場合において、より小さくなる。なお、ここでいうＦＮ１は数１により定義され、ＦＮ２は数２～数５の式により定義される。

本発明者らは、ＦＮ１／ＦＮ２の比率が２．５０以上となるように、濾材中のガラス繊維の繊維径及び配合比率を調整することにより、濾材のダスト保持容量が高くなることを見出した。これはすなわち、濾材中に含まれる繊維の繊維径の差が大きい及び／又は太径繊維の相対的な配合比率が高いことを意味する。詳細な機構は明らかではないが、太径繊維が形成する粗い繊維ネットワーク構造が、ダスト保持容量に寄与しているものと推定される。ＦＮ１／ＦＮ２の比率が２．６０以上であることがより好ましく、２．７０以上であることがさらに好ましい。ＦＮ１／ＦＮ２の比率の上限は、特に制限はないが、３．５０であることが好ましい。

本実施形態における濾材の密度は、０．１７～０．２０ｇ／ｃｍ^３の範囲であり、より好ましくは０．１７～０．１９ｇ／ｃｍ^３である。濾材の密度が０．２０ｇ／ｃｍ^３を超えると、高いダスト保持量を得るために必要な濾材中の空隙の大きさが十分でなくなる。０．１７ｇ／ｃｍ^３未満であると濾材の均一性が低くなり、捕集効率が低くなるおそれがある。

本実施形態のエアフィルタ用濾材は、ガラスウール繊維とチョップドガラス繊維を含む。ここで言うガラスウール繊維は、火焔延伸法又はロータリー法により延伸されて製造される、繊維径がある程度の分布幅を有する不定形で不連続なウール状のガラス繊維である。繊維径の範囲は一般的に約０．２～約１０μｍであり、ある程度の分布幅を有することから繊維径の値は一般的に平均繊維径として表される。平均繊維径の値によってガラスウールの繊維のグレードが異なっている。一方で、チョップドガラス繊維は、所定の直径を有する口金から紡糸された連続したガラス繊維を所定の繊維長に切断した定形で直線状のガラス繊維であり、繊維径の範囲は一般的に約４～約３０μｍ、繊維長の範囲は一般的に約１．５～約２５ｍｍである。本実施形態の濾材において、繊維径が細く不定形のガラスウール繊維は、捕集効率を高くするとともに濾材中の空隙を保持する効果を有する。繊維径が太く直線状のチョップドガラス繊維は、フィルタユニットの加工時及び使用時に必要とされる強度及び剛度を付与する効果を有するが、一方で、濾材の製造中にウェブ平面方向に配向した状態で堆積しやすいため、チョップドガラス繊維の配合比率が高いと、濾材の密度を高くする。

本実施形態に使用する５．５μｍ未満の平均繊維径を有するガラスウール繊維とは、１．０μｍ未満の平均繊維径を有する極細のガラスウール繊維と２．０μｍ以上５．５μｍ未満の平均繊維径を有する細いガラスウール繊維との両方を含むことが好ましく、０．３μｍ以上１．０μｍ未満の平均繊維径を有する極細のガラスウール繊維と２．０μｍ以上５．５μｍ未満の平均繊維径を有する細いガラスウール繊維との両方を含むことがより好ましく、０．３μｍ以上０．７μｍ未満の平均繊維径を有する極細のガラスウール繊維と３．０μｍ以上５．５μｍ未満の平均繊維径を有する細いガラスウール繊維との両方を含むことがさらに好ましく、０．３μｍ以上０．６μｍ未満の平均繊維径を有する極細のガラスウール繊維と３．０μｍ以上５．５μｍ未満の平均繊維径を有する細いガラスウール繊維との両方を含むことが最も好ましい。配合するガラスウール繊維の平均繊維径の差が大きい方が比率ＦＮ１／ＦＮ２が大きくなるが、ガラスウール繊維の平均繊維径の差が大きくなりすぎる、言い換えれば極細のガラスウール繊維が細くなりすぎると所定の圧力損失とするための該繊維の配合比率が低くなりすぎて濾材の均一性を損なう。

濾材中のガラスウール繊維の配合比率は６０～９５質量％であることが好ましく、より好ましくは７０～９０質量％である。配合比率が６０質量％未満と低すぎると、必要とする捕集効率が得られなくなる場合がある。配合比率が９５質量％超と高すぎると、チョップドガラス繊維の配合比率が相対的に低くなり必要とする強度及び剛度が得られなくなる場合がある。

本実施形態に使用するチョップドガラス繊維の平均繊維径は、５．５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは５．５～１１μｍ、更に好ましくは６～９μｍの範囲である。繊維径が５．５μｍ未満と細すぎると、強度及び剛度に対する効果が十分でなくなる。繊維径が太すぎると、フィルタユニットのプリーツ加工において割れを生じるので、チョップドガラス繊維の平均繊維径の上限は例えば１３μｍである。又、チョップドガラス繊維の繊維長は３～１０ｍｍが好ましい。繊維長が３ｍｍ未満と短すぎると、強度及び剛度に対する効果が十分でなくなる場合がある。繊維長が１０ｍｍ超と長すぎると、湿式抄紙工程において水中に分散してスラリーを形成させる際の分散性が悪くなり濾材の均一性を損なう場合がある。

濾材中のチョップドガラス繊維の配合比率は５～４０質量％であることが好ましく、より好ましくは１０～３０質量％である。配合比率が５質量％未満と低すぎると、必要とする強度及び剛度が得られなくなる場合がある。配合比率が４０質量％超と高すぎると、濾材の密度が高くなりダスト保持容量を低くするとともに、ガラスウール繊維の配合比率が相対的に低くなり必要とする捕集効率が得られなくなる場合がある。

本実施形態のエアフィルタ用濾材は、ガラスウール繊維が、各々が異なる平均繊維径を有するガラスウール繊維を２種類以上含むことが好ましい。これは、本実施形態の濾材を設計する際に、先ず用途に応じて必要とされる強度及び剛度に合わせてチョップドガラス繊維の配合比率を固定し、その後で２種類以上からなるガラスウール繊維の平均繊維径及び／又は配合比率を変化させることで、ＦＮ１／ＦＮ２の比率を調整することが好ましいためである。ガラスウール繊維とチョップドガラス繊維が各々１種類のみの場合、各繊維の配合比率を変化させた時に複数の物性が同時に影響を受けるためバランスを取りにくい場合がある。

本実施形態のエアフィルタ用濾材を設計するにあたり、ガラスウール繊維の平均繊維径は、製造元の公称値を用いることができるが、この他にも、電子顕微鏡等を用いて実測した値や、ＢＥＴ法により測定した比表面積の値より数７の式より計算した値を用いることもできる。

ここで、
ｄ ： 繊維径［μｍ］
Ｓ ： 繊維の比表面積［ｍ^２／ｇ］
ρ ： ガラスの密度 ２．４９［ｇ／ｃｍ^３］

本実施形態において定義されたＦＮ１／ＦＮ２の計算に用いるｄ_ｉおよびｘ_ｉは、以下の方法により決定される。まず、ＣＤ方向（濾材ロールの幅方向）に沿って切断した濾材断面の電子顕微鏡等の画像を撮影し、繊維径の測定を行う。その時の倍率については特に限定はしないが、３０００倍以上が望ましく、同じ濾材中に使用されている全繊維の繊維径は同じ倍率で撮影する。前記の濾材断面の画像で確認できるガラス繊維の断面が楕円の場合はその短径を繊維径とする。前記の濾材断面の厚さ方向において、濾材の表面から裏面まで厚さ全体にわたるように必要に応じて複数枚の電子顕微鏡写真を撮影し、これら１組の写真を最低単位として各繊維の繊維径を測定する。繊維径の測定点数は４００点以上とし、全測定点数が４００点未満の場合は、厚さ全体にわたる複数組の写真より測定する。前記の方法により計測した繊維径を０μｍから０．１μｍ刻みで階級分けして、１番目の階級を０μｍ以上～０．１μｍ未満、２番目の階級を０．１μｍ以上～０．２μｍ未満、最後のｎ番目の階級を０．１（ｎ－１）μｍ以上～０．１ｎμｍ未満とする。ここで、ｉ番目の階級の繊維径は、数８の式により計算される各階級の中央値とする。次に、電子顕微鏡写真より各階級の繊維の本数を計数し、ｉ番目の階級の繊維の本数をＮ_ｉとして、ｉ番目の階級の繊維の配合比率ｘ_ｉを数９の式により計算する。

ここで、
ｄ_ｉ ： ｉ番目の階級の繊維の繊維径［μｍ］

ここで、
ｘ_ｉ ： ｉ番目の階級の繊維の配合比率［質量％］
Ｎ_ｉ ： ｉ番目の階級の繊維の本数

本実施形態のエアフィルタ用濾材の坪量は、１０～１００ｇ／ｍ^２の範囲であることが好ましく、より好ましくは５０～９０ｇ／ｍ^２である。坪量が１０ｇ／ｍ^２未満と低すぎると、濾材の強度及び剛度が不足して、フィルタユニットの加工時又は使用時に裂けや割れを発生したり、通風時に変形して圧力損失の上昇を引き起こしたりする場合がある。坪量が１００ｇ／ｍ^２超と高すぎると、フィルタユニット中の濾材面積が小さくなり、圧力損失が高くなる場合がある。なお、坪量は求められる規格により適宜変更されうる。

圧力損失は小さい方が好ましいが、一般に圧力損失が小さいとＰＡＯ透過率が上昇するため、求められるＰＡＯ透過率に応じて圧力損失も適宜変更される。

本実施形態においては、エアフィルタ用濾材に必要とされる物性を持たせるために、ガラス繊維以外の副資材を含有させることができる。このような副資材としては、強度及び剛度を持たせるためのバインダー及び撥水性を持たせるための撥水剤等が挙げられる。これらの副資材は、本発明の効果を阻害しない範囲で資材の種類及びその含有率を適宜選択できる。バインダーとしては、バインダー繊維及び非繊維状のバインダー樹脂を用いることができ、主にはバインダー樹脂が用いられる。バインダー樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレンブタジエン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂等が用いられる。撥水剤としては、例えば、フルオロアルキル樹脂、シリコーン樹脂、パラフィンワックス等が用いられる。これらの副資材は、ガラス繊維とともに水中に分散されるか、又は湿式抄紙された湿潤状態のシートに対して水性分散液の状態で含浸することにより付与される。バインダーと撥水剤との固形分質量比は１００／０～８０／２０であることが好ましい。また、バインダー及び撥水剤の濾材中の含有率は２．０～１０．０質量％であることが好ましい。

本実施形態において、濾材はガラス繊維を主体とする湿式不織布からなるが、濾材中の全繊維分におけるガラス繊維の割合は５０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、１００質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態のエアフィルタ用濾材の製造方法は湿式抄紙法である。ここでは、ガラス繊維及び必要に応じて副資材を水中で分散して原料スラリーを得て、これを湿式抄紙によりシート化して湿潤状態のシートを得て、ここに必要に応じて副資材を含浸することにより付与し、その後乾燥して、目的とするエアフィルタ用濾材を得る。

次に、実施例及び比較例によって本発明を更に詳しく説明する。ただし、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。また、例中の「部」、「％」は、特に断らない限りそれぞれ固形分換算での「質量部」、「質量％」を示す。

ガラスウール繊維とチョップドガラス繊維を表１～表４に示した配合比率で混合し、パルパーにおいてｐＨ３．０の硫酸酸性の水を用いて、スラリー濃度０．５質量％で離解した後、得られたスラリーを手抄装置において抄紙して湿紙を得た。次に、アクリル樹脂バインダー（商品名：ボンコートＡＮ－１５５－Ｅ、製造元：ＤＩＣ（株））及びフッ素系撥水剤（商品名：ＮＫガードＳ－０７、製造元：日華化学（株））を固形分比率９５／５となる様に混合した含浸液を湿紙に含浸することで付与して、１３０℃のロータリードライヤーにおいて乾燥して、各実施例及び比較例のエアフィルタ用濾材を得た。尚、含浸液の固形分濃度は、濾材中の含浸成分の含有率が６質量％となる様に調整した。

本実施例において用いたガラスウール繊維Ｂ－０４－Ｆ、Ｂ－０６－Ｆ、Ｂ－０８－Ｆ、Ｂ－１５－Ｆ、Ｂ－２６－Ｒ、Ｂ－３９－Ｒ、Ｂ－５０－Ｒ及びチョップドガラス繊維ＥＣ６－６ＳＰは、全てＵｎｉｆｒａｘ社製であり、これらの繊維の平均繊維径の値は、製造元の公称値を用いた。

実施例及び比較例における繊維配合比率及び物性測定結果を、表１～表８に示した。

実施例及び比較例において得られたエアフィルタ用濾材の評価は、以下に示す方法を用いて行った。

（１）圧力損失［Ｐａ］
有効面積１００ｃｍ^２のエアフィルタ用濾材に５．３ｃｍ／秒で通風した時の差圧を微差圧計で測定した。

（２）ＰＡＯ透過率［％］
ラスキンノズルで発生させた多分散ポリアルファオレフィン（以下、ＰＡＯと略す）粒子を含む空気を、有効面積０．０１ｍ^２のエアフィルタ用濾材に、面風速５．３ｃｍ／秒で通風した時の濾材の上流及び下流におけるＰＡＯ粒子の個数を、レーザーパーティクルカウンターＫＣ－１８（リオン社製）を使用して測定し、下流個数／上流個数×１００の式より透過率を計算した。尚、対象粒子径は０．３～０．４μｍとした。

（３）ＰＦ値
ＰＦ値は、圧力損失とＰＡＯ透過率の測定値より、数１０の式より求めた。ＰＦ値が高いほど、低い圧力損失で高い捕集効率（すなわち低い透過率）を有する濾材であることを意味する。

（４）坪量［ｇ／ｍ^２］
ＪＩＳ Ｐ ８１２４：２０１１にしたがって測定した。

（５）厚さ［ｍｍ］
ＪＩＳ Ｐ ８１１８；１９９８にしたがって測定した。なお、測定圧力は５０ｋＰａとした。

（６）密度［ｇ／ｃｍ^３］
ＪＩＳ Ｐ ８１１８；１９９８にしたがって測定した。

（７）ダスト保持容量［ｇ／ｍ^２］
ダスト保持容量は、エアロゾルジェネレーターＲＢＧ－１０００（ＰＡＬＡＳ社製）で発生させた試験ダストを含む空気を、荷電粒子中和装置ＣＤ２０００（ＰＡＬＡＳ社製）を用いて試験ダストの電荷を中和した後、有効面積０．０１ｍ^２のエアフィルタ用濾材に、面風速１０ｃｍ／秒で通風し続け、１０ｃｍ／秒における圧力損失が２５０Ｐａに到達した時に濾材に付着した粒子の質量をダスト付着前後の濾材の質量の差より求め、これを有効面積で除してダスト保持容量を求めた。なお、試験ダストにはＪＩＳ１１種関東ローム層粉体を用い、試験ダストの発生濃度は１４．５ｍｇ／ｍ^３とした。

表１及び表２に示した実施例１～６及び比較例１～４は、坪量が約８５ｇ／ｍ^２で、圧力損失が約４０Ｐａとなるように、チョップドガラス繊維の配合比率を３０質量％一定として、ガラスウール繊維の繊維径及び配合比率を変化させた。全ての実施例及び比較例において、濾材の密度は０．２０ｇ／ｃｍ^３よりも低かったが、ＦＮ１／ＦＮ２が２．５０以上である実施例は、ダスト保持容量が９ｇ／ｍ^２以上であるのに対して、ＦＮ１／ＦＮ２が２．５０未満である比較例は、ダスト保持容量が８．００ｇ／ｍ^２未満であり、実施例に比べて低かった。

表３及び表４に示した実施例２、５、７～１３及び比較例５、６は、坪量が約８５ｇ／ｍ^２で圧力損失が約４０Ｐａとなるように、チョップドガラス繊維とガラスウール繊維の配合比率を変化させた。全ての実施例及び比較例において、ＦＮ１／ＦＮ２は２．５０以上であったが、濾材の密度が０．２０ｇ／ｃｍ^３未満である実施例は、ダスト保持容量が９ｇ／ｍ^２以上であるのに対して、濾材の密度が０．２０ｇ／ｃｍ^３を超えている比較例は、ダスト保持容量が８．１５ｇ／ｍ^２未満であり、実施例に比べて低かった。

表５に示した実施例１４及び比較例７は、坪量が約３０ｇ／ｍ^２で、圧力損失が約４０Ｐａとなるように、各々の坪量においてガラスウール繊維の繊維径及び配合比率を変化させた。また、表６に示した実施例１５及び比較例８は、坪量が約１００ｇ／ｍ^２で、圧力損失が約４０Ｐａとなるように、各々の坪量においてガラスウール繊維の繊維径及び配合比率を変化させた。実施例１４と比較例７、又は実施例１５と比較例８を比較すると、ＦＮ１／ＦＮ２が２．５０以上で且つ濾材の密度が０．２０ｇ／ｃｍ^３以下である実施例は、比較例に比べてダスト保持容量が高かった。

表７に示した実施例１６及び比較例９は、坪量が約８５ｇ／ｍ^２で、圧力損失が約２５Ｐａとなるようにガラスウール繊維の平均繊維径及びガラスウール繊維とチョップドガラス繊維の配合比率を変化させた。また、表８に示した実施例１７～１９及び比較例１０は、坪量が約８５ｇ／ｍ^２で、圧力損失が約７５Ｐａとなるようにガラスウール繊維の平均繊維径及びガラスウール繊維とチョップドガラス繊維の配合比率を変化させた。実施例１６と比較例９、又は実施例１７～１９と比較例９を比較すると、ＦＮ１／ＦＮ２が２．５０以上で且つ濾材の密度が０．２０ｇ／ｃｍ^３以下である実施例は、比較例に比べてダスト保持容量が高かった。

実施例及び比較例における圧力損失とダスト保持容量の関係を図１に示す。

図１に示す通り、同じ坪量で比較した場合、ＦＮ１／ＦＮ２が２．５０以上で且つ濾材の密度が０．２０ｇ／ｃｍ^３以下である実施例は、比較例に比べてダスト保持容量が高かった。

更に、全ての実施例において、ＰＦ値は１２以上であり、低い圧力損失と低い透過率、すなわち高い捕集効率を合わせ持つ濾材を得ることができた。

本発明は、気体、特には空気中のダストを濾過するための除塵エアフィルタ用濾材に関して、低い圧力損失及び高い捕集効率を有するとともに、高いダスト保持容量すなわち高寿命を有することから、ビル又は工場等のシステム空調、空気清浄機、エアコン等に利用可能である。

Claims (5)

1. ガラス繊維を主体とする湿式不織布からなるエアフィルタ用濾材において、
   ＦＮ１は数１により定義され、
   ＦＮ２は数２～数５により定義され、
   ＦＮ１を基準とするＦＮ２の割合であるＦＮ１／ＦＮ２が２．５０以上であり、且つ、
   前記濾材の密度が０．１７～０．２０ｇ／ｃｍ^３の範囲にあることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
   

   

   ここで、
   ｄ_ｉ ： ｉ番目の階級の繊維の繊維径［μｍ］
   ｘ_ｉ ： ｉ番目の階級の繊維の配合比率［質量％］
   

   

   ここで、
   ｄ_{ｔｏｔａｌ} ： 濾材全体の比表面積より計算した濾材全体の平均繊維径［μｍ］
   

   

   ここで、
   Ｓ_{ｔｏｔａｌ} ： 各繊維の比表面積より計算した濾材全体の比表面積［ｍ^２／ｇ］
   

   

   ここで、
   Ｓ_ｉ ： ｉ番目の繊維の繊維径より計算した比表面積［ｍ^２／ｇ］
   

   

   ここで、
   ρ ： ガラスの密度 ２．４９［ｇ／ｃｍ^３］
   ただし、数１及び数５のｄ_ｉは数８によって定義され、数１及び数４のｘ_ｉは数９によって定義される。
   

   

   

   ここで、
   Ｎ_ｉ ： ｉ番目の階級の繊維の本数
   ただし、数８の_ｉおよび数９のｘ_ｉは、以下の方法により決定される。まず、ＣＤ方向（濾材ロールの幅方向）に沿って切断した濾材断面の電子顕微鏡等の画像を撮影し、繊維径の測定を行う。その時の倍率については特に限定はしないが、３０００倍以上が望ましく、同じ濾材中に使用されている全繊維の繊維径は同じ倍率で撮影する。前記の濾材断面の画像で確認できるガラス繊維の断面が楕円の場合はその短径を繊維径とする。前記の濾材断面の厚さ方向において、濾材の表面から裏面まで厚さ全体にわたるように必要に応じて複数枚の電子顕微鏡写真を撮影し、これら１組の写真を最低単位として各繊維の繊維径を測定する。繊維径の測定点数は４００点以上とし、全測定点数が４００点未満の場合は、厚さ全体にわたる複数組の写真より測定する。前記の方法により計測した繊維径を０μｍから０．１μｍ刻みで階級分けして、１番目の階級を０μｍ以上～０．１μｍ未満、２番目の階級を０．１μｍ以上～０．２μｍ未満、最後のｎ番目の階級を０．１（ｎ－１）μｍ以上～０．１ｎμｍ未満とする。ここで、ｉ番目の階級の繊維径は、数８の式により計算される各階級の中央値とする。次に、電子顕微鏡写真より各階級の繊維の本数を計数し、ｉ番目の階級の繊維の本数をＮ_ｉとして、ｉ番目の階級の繊維の配合比率ｘ_ｉを数９の式により計算する。
2. 前記濾材中に含まれるガラス繊維は、ガラスウール繊維及びチョップドガラス繊維を含み、前記ガラスウール繊維は、各々が異なる平均繊維径を有する少なくとも２種のガラスウール繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載のエアフィルタ用濾材。
3. 前記濾材中に含まれる全ガラス繊維のうち、５．５μｍ未満の平均繊維径を有するガラスウール繊維の比率が６０～９５質量％であり、５．５μｍ以上の平均繊維径を有するチョップドガラス繊維の配合比率が５～４０質量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアフィルタ用濾材。
4. 濾材中に含まれるガラス繊維のうち、５．５μｍ未満の平均繊維径を有するガラスウール繊維が、１．０μｍ未満の平均繊維径を有するガラスウール繊維と２．０μｍ以上５．５μｍ未満の平均繊維径を有するガラスウール繊維とを含むことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載のエアフィルタ用濾材。
5. 前記濾材は、副資材としてバインダー及び撥水剤を含有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のエアフィルタ用濾材。
   
   

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