JP3334830B2 - エアコン用フィルター - Google Patents

エアコン用フィルター

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は低圧力損失、高捕集効率
で繊維脱落のない交換取扱い性のよいエアコン用フィル
ターに関する。
【0002】
【従来の技術】エレクトレットフィルターは永久帯電さ
せた繊維の静電気力作用で0.01μm程度のタバコの
煙のような微粒子を効率よく捕集することができ、空気
清浄機をはじめ空調システム、エアコンや電気掃除機等
のフィルターに広く利用されている。特にエアコン用フ
ィルターには冷房能力を維持するために極低圧力損失が
要求され、そのためにフィルターの容積あたりの濾過面
積を大きくとれるように濾材にコルゲート加工やプリー
ツ加工を施したフィルターが用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低圧力
損失性を優先するあまり、フィルター用濾材の充填密度
が小さいことと、熱融着繊維を用いずにエレクトレット
繊維のみのウエブをエンボス加工により熱融着接合する
ため繊維1本1本の接合が完全でなく、繊維の脱落があ
ったり、フィルターの腰が弱いためにエアコンへの装着
交換取扱い性が悪いという問題があった。本発明はかか
る問題点に鑑み、鋭意検討した結果本発明に到達したも
のであり、低圧力損失、高捕集効率で繊維脱落のない交
換取扱い性のよいエアコン用フィルターを提供すること
を目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するべくなされたもので、その要旨はエレクトレット繊
維と熱融着繊維とから成る混合繊維ウエブの両面を網状
シートでサンドイッチし一体化したことを特徴とするエ
アコン用フィルターに関する。本発明は熱融着繊維によ
って熱融着結合したエレクトレット繊維からなる混合繊
維ウエブを作ることにより、両繊維のウエブからの脱落
をなくし、かつこの混合繊維ウエブの表裏両面に網状シ
ートを積層することにより、フィルターの圧力損失を上
げることなく繊維脱落を防止し、腰の強さを上げること
でエアコンへの装着交換の取扱い作業性を工場させたと
ころに特徴がある。
【0005】本発明のエレクトレット繊維はフィルムを
スプリットして作られるエレクトレットスプリット繊維
であり、詳しくはポリプロピレン、ポリエチレン、シン
ジオタクチックポリスチレンなどのポリオレフィン系ポ
リマー、ポリ−4−メチル−1−ペンテンなどのα−ポ
リオレフィン系ポリマー、テフロン等のフッ素系ポリマ
ー、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートな
どのポリマーから溶融押出により未延伸フィルムを作製
し、次いでこの未延伸フィルムを5〜10倍に縦又は横
方向に延伸することにより延伸フィルムを形成する。そ
の後、荷電によりエレクトレットフィルムとし、開繊カ
ッターでスプリットして繊維とすれば、エレクトレット
フィルムスウプリット繊維が得られる。フィルムのエレ
クトレット化はコロナ放電、電界放電、電子線照射、摩
擦帯電などの荷電法によって行うことができ、またこれ
らの荷電法を組合わせてもよい。
【0006】エレクトレットフィルムスプリット繊維は
120℃の雰囲気温度において初期表面電荷密度の値に
対し70%以上の保持率で表面電荷密度を維持している
ことが望ましい。なぜなら、熱融着繊維の融着成分を熱
で溶解させ繊維間の結合を達成させた後にも、十分な捕
集効率を有していることが必須であるからである。した
がって、例えば、ポリオレフィン系がポリマーにエレク
トレット耐熱性を付与するため、添加剤を用いることが
好ましい。このような添加剤として、リン酸ビス(4−
t−ブチルフェニル)ナトリウム、ソディウム2,2’
−エチリデンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェイル)
ホスフェートのような樹脂改良剤、トリス(3,5−ジ
−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレ
ート、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキ
シ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,1ビス
(2’−メチル−4’−ヒドロキシ−5’−t−ブチル
ブェニル)ブタン、2,2−チオ−ジエチレンビス〔3
−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)ブロピオネート〕、3,9−ビス〔2−{3−(3
−t−ブチル−4−ヒドロキ−5−メチルフェニル)プ
ロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル〕−2,
8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデン、ビ
ス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリ
トールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル
−4−メチルフェイル)ペンタエリスリトールジホスフ
ァイト、エチリデンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェ
ニル)オクチルホスファイト、トリス−(2,4−ジ−
t−ブチルフェニル)ホスファイトのような抗酸化剤、
3−(Nサリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾ
ール、デカンジカルボン酸ジサリチロイルヒドラジドの
ような重金属不活性剤、2−(2’−ヒドロキシ−5’
−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−
ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニ
ル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2,2’−メチ
レンビス〔4−(1,1,3,3,−テトラメチルブチ
ル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−2−イル)フ
ェノール〕、ビス(5−ベンゾイル−4−ヒドロキシ−
2−メトキシフェニル)メタン、テトラキス(2,2,
6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,
3,4−ブタンテトラカルボキシレート、1,2,2,
6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル/β,β,β',
β’−テトラメチル−3,9−〔2,4,8,10−テ
トラオキサスピロ(5,5)ウンデカン〕ジエチル(混
合)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート
のような光安定剤、ステアリン酸マグネシウム、ステア
リン酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウムのような
脂肪酸金属塩などを挙げることができる。これらの添加
量は、添加剤の種類によっても異なるが、0.05〜5
重量%の範囲が効果的である。
【0007】エレクトレットフィルムからスプリット繊
維を作るスプリット法には、針式カッター、ねぎ式カッ
ター、ブレード式カッターなどによりフィルムをスプリ
ットする方法があり、スプリットされた小繊維状のスプ
リット繊維は連絡したネット状の繊維であったり、この
繊維を繊維長30〜100mmに切断したフィブリル化
短繊維の形態であってもよい。本発明に用いる繊維の平
均繊度は1〜50デニールである。なお、エレクトレッ
トフィルムスプリット繊維の表面電荷密度はルース(R
oos)の式で示される最大表面電荷密度を有すること
が好ましいが、それに限定されるものではない。なお、
表面電荷密度(C/cm2)は下記式により求められる。 表面電荷密度(C/cm2)=100×ε0[20+SQR(3×ε/t)]^2 ここで、ε0:真空の誘電率(8.85E−14F/cm) ε :ポリマーの比誘電率 t :フィルムの厚み なお、上記で、C、FはそれぞれSI単位系のクーロン
(電荷)、ファラッド(電気容量)を示す。本発明の熱
融着繊維は融点の異なる二種のポリマーからなる複合繊
維であり、熱によって溶融するポリマー成分としては、
ポリエチレン、変性ポリエチレン、共重合ポリエステ
ル、共重合ナイロン、エチレン酢酸ビニル共重合体など
を挙げることができ、これらポリマー成分中に脱臭剤を
含有させることもできる。
【0008】本発明の熱融着繊維の繊度は10〜300
デニール、好ましくは20〜100デニール、より好ま
しくは30〜80デニールである。この繊度が小さいと
圧力損失が高くなり易く、繊度がこれより大きいと繊維
間の交絡点が小さくなりすぎ、繊維の脱落を助長するの
である。又、熱融着繊維は機械捲縮、スパイラル捲縮の
いずれでもよいが嵩高の混合繊維ウエブのためにはスパ
イラル捲縮が好ましい。本発明のエレクトレット繊維と
熱融着繊維とから成る混合繊維ウエブは二種の繊維の均
一混合のウエブであっても、多層に交互に積層されたウ
エブであってもかまわない。又、これらの混合ウエブの
目付は5〜500g/m2 であり、その充填密度は0.
05〜0.005g/ccが好ましい。
【0009】本発明における混合繊維ウエブの充填密度
は圧縮弾性試験器(前田工業(株)製)を用いて、1.
25g/cm2 の押圧でウエブの厚さを測定し、そのウ
エブの目付(g/m2 )をこの厚さで除して充填密度
(g/cc)を求める。本発明における網状シートはそ
の目付が5〜300g/m2 で見開きが1〜20mmの
ネット、乾式不織布や湿式不織布が挙げられ、その材質
にはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボ
ネート、木綿、レーヨンなどの合成繊維や天然繊維材
料、カーボン、金属などの無機材料などが挙げられる。
これらの網状シートはそれ自身が脱臭機能、抗菌機能や
芳香機能を有していたり、これらの網状シートに脱臭剤
などを付着させて用いることもできる。
【0010】本発明において、エレクトレット繊維と熱
融着繊維の混合繊維ウエブは一般の不織布製造設備で作
製される。それら繊維の混合は混綿機や梳綿機などで行
なわれる。梳綿機から吐出されるフリースはそのままか
あるいは多層に重ねた後2枚の網状シートで表裏両面を
サンドイッチして熱処理し、フィルターとすることがで
きる。又、先じめニードルパンチング加工で混合繊維ウ
エブを網状シートに繊維交絡させた後、熱処理すると層
間の剥離強度の向上により、一層腰の強いフィルターと
なる。又、混合繊維ウエブと網状シートとの一体化はニ
ードルパンチング加工に加えて熱エンボスロール加工、
超音波融着エンボス加工、高周波融着エンボス加工やエ
アースルによる熱処理等も用いることができる。一体化
を更に強化するために先じめ網状シートに接着剤をコー
ティングしておくこともできる。本発明においてエレク
トレット繊維と熱融着繊維との混合比は特に限定されな
い。たとえば軟い接合状態の混合繊維ウエブのフィルタ
ーから硬い接合状態の混合繊維ウエブのフィルターま
で、所望するフィルターの状態に応じて混合比を設定で
きる。以下、実施例において本発明をさらに詳細に説明
する。
【0011】
【実施例】平均繊度5デニールのエレクトレットポリプ
ロピレンフィルムスプリット繊維(ステアリン酸アルミ
ニウム0.3%含有)と18デニールの熱融着繊維(チ
ッソ株式会社製、ES繊維)とから成る均一な混合繊維
ウエブ(エレクトレットフィルムスプリット繊維30
%、熱融着繊維70%、目付30g/m2 、厚さ15m
m)の表面に目付60g/m2 のポリプロピレンネット
(日石コーンウェッド株式会社製ON5340)を重ね
て針密度10ペネ/cm2 でニードルパンチング加工を
施し、次いで混合繊維ウエブの裏面に目付7g/m2
接着剤付ポリプロピレンネット(日石コーンウェッド株
式会社製、ON5050)を重ねて、130℃の熱風オ
ーブン中で1分間、熱処理して一体化させ実施例1を得
た。この実施例1の混合繊維ウエブのみを取り出して、
厚さと目付との値からこのウエブの充填密度を求めたと
ころ、0.01g/ccであった。次に、この実施例1
を直径73mmの大きさに打ち抜き、外周を5mm幅で
ヒートシールして後、図1に示すフィルター試験機で圧
力損失と粒子捕集効率を測定した。測定に用いた試験粒
子はアトマイザー2で発生させた多分散NaCl粒子を
静電エアロゾル分級器(TSI製 モデル3071)で
0.01μm粒子のみ下流側へ送り、試験ダクト6にセ
ットした試料7に1m/秒の速度で供給し、試料7の
上、下流側の0.01μm粒子の個数濃度を凝縮核粒子
計測器(TSI製 モデル3020)で計測して捕集効
率を求めた。
【0012】比較のため、市販品である熱エンボスロー
ル加工したエレクトレットポリプロピレンフィルムスプ
リット繊維のエアコン用フィルター(三井石油化学製、
コルゲート深さ5mm)を実施例と同一条件で圧力損失
と粒子捕集効率を測定した。以上の結果を表1にまとめ
た。本発明の実施例1は比較例1に比べて同一圧力損失
にもかかわらず、高い捕集効率を示した。このことは、
タバコの煙のような超微粒子を極めて効率よく捕集する
ことが期待できる。フィルターからの繊維の脱落につい
ては黒色厚紙上に実施例1と比較例1を置き、これらを
繰り返し5回、10cmの高さから落として繊維脱落の
有無を目視で判定した結果、比較例1は5本の繊維の脱
落があったが、実施例1は皆無であった。エアコンへの
装着交換を試みた結果、腰の強い実施例1は明らかに比
較例1より交換取扱い性がよかった。
【0013】実施例2 実施例1の表面のポリプロピレンネットの代わりに、活
性炭粉末を接着剤で付着させたポリプロピレンネットを
使用し、実施例1と同じ方法で実施例2を作製した。実
施例2は除塵性能に加えて脱臭性能も兼ね備えたエアコ
ン用フィルターとして優れていた。
【0014】
【発明の効果】以上示してきたように、本発明に従って
エレクトレット繊維を熱融着繊維で融着結合したウエブ
を表裏両面に網状ネットを積層することにより、従来問
題であった繊維の脱落やエアコンへの装着交換取扱い性
の優れた低圧力損失で高捕集効率のエアコン用フィルタ
ーを提供することができる。
【0015】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるエアコン用フィルターの圧力損
失と捕集効率を測定するためのフィルター試験機を示
す。
【符号の説明】
1.HEPAフィルター 2.アトマイザー(NaCl水溶液) 3.拡散ドライヤー 4.静電エアロゾル分級器 5.中和器( 241Am) 6.試験ダクト 7.試料 8.圧力計 9.凝縮核粒子計測器 10.流量計 11.ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−68821(JP,A) 特開 平7−88312(JP,A) 特開 平6−17307(JP,A) 特開 平4−213335(JP,A) 特開 平4−60320(JP,A) 特開 平6−134225(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 39/00 - 39/20

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エレクトレット繊維と熱融着繊維を主た
    る成分とする混合繊維ウェブの両面を網状シートでサン
    ドイッチした一体化したフィルターであって、前記熱融
    着繊維が複合型繊維であってかつその繊度が10乃至3
    00デニールであることを特徴とするエアコン用フィル
    ター。
  2. 【請求項2】前記エレクトレット繊維がエレクトレット
    フィルムスプリット繊維であり、その平均繊度が1〜5
    0デニールである請求項1記載のエアコン用フィルタ
    ー。
  3. 【請求項3】 前記熱融着繊維と前記網状シートの少な
    くとも一方が脱臭機能を有する請求項1記載のエアコン
    用フィルター。
  4. 【請求項4】 エレクトレット繊維と熱融着繊維から成
    る前記混合ウエブの充填密度が0.05〜0.005g
    /ccである請求項1記載のエアコン用フィルター。
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