JP4538728B2 - 耐紫外線性空調フィルター用濾材およびソックフィルター - Google Patents

Description

本発明は、食品加工工場等において大容量の空気を濾過、供給するのに好適な耐紫外線性空調フィルター用濾材であり、更に詳しくは紫外線照射を受けても強度劣化や性能低下が起こりにくく、長期にわたって使用可能な濾材および、該濾材で構成されるソックフィルターに関する。

従来は、ソックフィルターとして織物で構成されたものが知られている。該織物で捕集性能を向上させるには、ポアサイズを小さくするために織目を込ませた構造とする必要があり、結果として、厚くて重い構成になり、コスト高にもなる。このため、経済性を考慮し、洗濯を行い再利用を行っているが、ソックフィルターの長さは、通常５〜２０ｍもあり、洗濯は容易ではなく、その上、機械的捕集のため、特に微塵の捕集性に乏しいという欠点があった。

一方、これらの問題点を解決するため特許文献１では、メルトブロー不織布を濾布とし、スパンボンド不織布を支持体としたソックフィルターが開示され、実施例ではメルトブロー不織布、スパンボンド不織布の素材として何れもポリプロピレンが記載されている。しかし、ソックフィルターは、食品加工工場等においては衛生環境維持の目的で紫外線ランプの近傍で使用されることがあり、その場合、メルトブローやスパンボンド不織布では、紫外線劣化による強度低下が容易に起こるため、フィルターを頻繁に交換しなければならないという問題があった。
特開平１０−２７２３１６号公報

本発明は、低圧力損失で高い粒子捕集効率を発現でき、かつ紫外線照射に対する耐久性を併せ持つ耐紫外線性空調フィルター用濾材およびソックフィルターを提供せんとするものである。

メルトブロー不織布からなる層と、短繊維不織布からなる層との、少なくとも２層で構成されることを特徴とする耐紫外線性空調フィルター用濾材である。
また、前記メルトブロー不織布がポリプロピレン繊維及び／又はポリエステル繊維から構成され、さらにエレクトレット化されていることを特徴とする耐紫外線性空調フィルター用濾材である。
また、前記短繊維不織布がポリエステル繊維、アクリル繊維の何れかを５０％以上含有することを特徴とする耐紫外線性空調フィルター用濾材である。
さらに、前記の耐紫外線性空調フィルター用濾材によって構成され、メルトブロー不織布を内層とし、短繊維不織布を外層とすることを特徴とするソックフィルターである。

本発明の耐紫外線性空調フィルター用濾材およびソックフィルターは、低圧力損失で微細塵に対して高い粒子捕集効率を発現できる。しかも、短繊維不織布からなる最外層を有するため、食品加工工場等において紫外線ランプの近傍で使用されても、紫外線による強度劣化や性能低下が起こりにくく、長期にわたって使用することが可能である。

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明の耐紫外線性空調フィルター用濾材は、メルトブロー不織布からなる層と、短繊維不織布からなる層との、少なくとも２層で構成されることを特徴とする耐紫外線性空調フィルター用濾材であることが好ましい。

本発明におけるメルトブロー不織布を構成する繊維の平均径は０．０２ｄｔｅｘ以上で０．５ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。平均径が０．０２ｄｔｅｘよりも小さいと、圧力損失が大きすぎ、また粒子の目詰まりが早く起こるため、長期の使用に耐えない。また平均径が０．５ｄｔｅｘよりも大きいと、微細塵に対して十分な粒子捕集効率を発現できない。

また、かかるメルトブロー不織布の目付は１０ｇ／ｍ²以上で１００ｇ／ｍ²以下が好ましく、２０ｇ／ｍ²以上で６０ｇ／ｍ²以下がさらに好ましい。ソックフィルターは、食品加工工場等の天井付近に設置されることが多く、目付が大きすぎるとソックフィルター全体が重くなり、設置作業が困難になるという問題がある。目付が小さすぎると微細塵に対して十分な粒子捕集効率を発現できない。

本発明における短繊維不織布とは、短繊維を用いて主に乾式法で製造される不織布である。具体的には短繊維を開繊、カーディングしてウェブを作製し、その後ニードルパンチ加工、あるいはスパンレース加工により接着、交絡させて不織布が得られる。

かかる短繊維不織布を構成する短繊維の平均径は１．１ｄｔｅｘ以上で６．７ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。平均径が１．１ｄｔｅｘよりも小さいと、圧力損失が大きすぎる。また平均径が０．５ｄｔｅｘよりも大きいと、目付にも影響されるが繊維間の空隙が大きくなりすぎて、紫外線が短繊維不織布を透過しやすく、内層のメルトブロー不織布の劣化が起こりやすくなるため好ましくない。

また、かかる短繊維不織布の目付は、３０ｇ／ｍ²以上で１５０ｇ／ｍ²以下が好ましく、５０ｇ／ｍ²以上で１２０ｇ／ｍ²以下がさらに好ましい範囲である。これよりも目付が小さいと強度が弱く、フィルターを袋状に加工する際の加工性が悪いことに加え、紫外線が透過しやすくなるという問題がある。またこれよりも目付が大きいと圧力損失が大きくなり、またソックフィルター全体の重量が重くなるという問題がある。

本発明において、短繊維不織布を使用する理由は紫外線に対する耐久性が優れる点である。内層のメルトブロー不織布や特許文献１で開示されているスパンボンド不織布の構成繊維は実質的に未延伸糸であり、ポリマー鎖中に多数の構造欠陥が残ったままの状態である。これに対して短繊維は、紡糸後に熱ロール等により延伸加工が施されるため、配向結晶化が進み、ポリマー鎖中の構造欠陥はかなり減少している。紫外線劣化のメカニズムは完全に解明されていないが、ポリマー鎖中の構造欠陥が劣化開始点となって劣化が進行することが報告されている。

本発明においてメルトブロー不織布と短繊維不織布の積層は、非接着状態でもよいが、熱エンボス、超音波接着、接着樹脂による接着、熱接着シートによる接着、ウエルダーによる接着などの方法による結合、積層したものが使用される。

本発明の耐紫外線性空調フィルター用濾材にはメルトブロー不織布と短繊維不織布以外にも、本発明の目的を損なわない範囲で他の不織布やネット等を積層しても差し支えない。

本発明の耐紫外線性空調フィルター用濾材において、メルトブロー不織布はポリプロピレン繊維あるいはポリエステル繊維から構成され、さらにエレクトレット化されていることが好ましい。ポリエステルの具体例としては、ポリエチチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸などが挙げられる。またエレクトレット化の方法として、従来公知の電荷付与方法が使用可能である。すなわち、固体もしくは液体との摩擦、接触により電荷を付与する方法、電子線などの荷電粒子を衝突させ電荷を付与する方法、紫外線、Ｘ線等の高エネルギー電磁波を照射することによる光電効果を利用する方法、コロナ放電、プラズマなどにより発生する電離性イオン、電荷を注入、付着させる方法などである。

本発明の耐紫外線性空調フィルター用濾材において、短繊維不織布にはポリエステル繊維、アクリル繊維の何れかを単独、もしくは合計で５０％以上含有していることが好ましい。何れかの繊維が５０％以上含有されていると、紫外線照射時の耐久性がさらに向上するためである。

前記短繊維不織布は、必要に応じて抗菌性、防カビ性、難燃性が付与されていることが好ましい。それらの付与方法としては、不織布の構成繊維として抗菌性や防カビ性、難燃性を有する繊維を混合する方法や、不織布製造後に抗菌性や防カビ性、難燃性を有する薬剤を塗布する方法がある。

本発明のソックフィルターは前記の耐紫外線性空調フィルター用濾材によって構成され、メルトブロー不織布を内層とし、短繊維不織布を外層とすることを特徴とする。ソックフィルターとは、食品加工工場等の空調設備で使用される筒型ダクト状のフィルターであり、工場内の粉塵や細菌を捕集するとともに、吹き出し口の風速を低速かつ均一にして作業者の体感温度の低下を防ぐ効果があるフィルターである。前記の耐紫外線性空調フィルター用濾材を縫製して、所定サイズのソックフィルターを製造することができる。

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。

（濾材の濾過性能の測定）
圧力損失は、濾材試料をダクト内に設置し、空気濾過速度が１０ｃｍ／秒になるようコントロールし、濾材上流、下流の静圧差を圧力計で読み取り求めた。また粒子捕集効率（％）の評価は粒子径０．３μｍのＮａＣｌ粒子を用い、１０ｃｍ／秒にて行った。

（エレクトレット化メルトブロー不織布の製造）
平均繊維径０．０３ｄｔｅｘ、目付３０ｇ／ｍ²のポリプロピレンメルトブロー不織布をアースドラム上に供給しつつ、針電極を用いて＋２０ｋＶ／ｃｍの電界強度にてコロナ放電処理を行ってエレクトレット化処理した。この不織布の１０ｃｍ／秒における圧力損失は６０Ｐａ、０．３〜０．５μｍのＮａＣｌ粒子の捕集効率は９８％であった。

（ソックフィルターの実使用試験）
食品加工工場内にソックフィルターを設置し、送風機で３０Ｎｍ³ ／ｍｉｎ の空気を循環運転させた。このソックフィルターから約３０ｃｍ離れたところに、紫外線殺菌灯（ＧＬ−３０）が、ソックフィルターの長手方向に６台設置されており、工場内に作業者がいない時間（１日あたり８時間）のみ照射された。まずソックフィルターを設置して送風機運転から１時間後に、殺菌灯近くの最外層のごく近傍で空気をサンプリングしてパーティクルカウンターでの大気塵粒子濃度（Ｎ）を測定した。また外気中の０．３〜０．５μｍの大気塵粒子濃度（Ｎ₀）も同様に測定し、数１により粒子捕集効率（％）を算出して初期性能とした。さらにソックフィルターを３ヶ月間運転させた後、初期性能測定時と同じ箇所で空気をサンプリングし、同様に０．３〜０．５μｍの大気塵粒子濃度を測定して粒子捕集効率（％）を算出した。

（数１） 粒子捕集効率（％）＝［１−（Ｎ／Ｎ₀）］×１００

（実施例１）
平均径２．２ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート短繊維を用いて、目付８０ｇ／ｍ²のスパンレース不織布を作製した。この不織布の１０ｃｍ／秒における圧力損失は８Ｐａであった。この不織布と前述のエレクトレット化メルトブロー不織布を熱エンボス加工により接着して濾材とし、エレクトレット化メルトブロー不織布側を内層、短繊維不織布側を最外層となるようにミシン縫製して径３０ｃｍ、長さ１０ｍのソックフィルターを作製し、実使用試験を行った。

（実施例２）
平均径１．７ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート短繊維と、３．３ｄｔｅｘのアクリル短繊維を用いて、両繊維の混合率が５０％ずつで目付１００ｇ／ｍ²のニードルパンチ不織布を作製した。この不織布の１０ｃｍ／秒における圧力損失は１０Ｐａであった。この不織布と前述のエレクトレット化メルトブロー不織布を熱エンボス加工により接着して濾材とし、エレクトレット化メルトブロー不織布側を内層、短繊維不織布側を最外層となるようにミシン縫製して径３０ｃｍ、長さ１０ｍのソックフィルターを作製し、実使用試験を行った。

（比較例１）
前述のエレクトレット化メルトブロー不織布のみをミシン縫製して径３０ｃｍ、長さ１０ｍのソックフィルターを作製し、実使用試験を行った。

（比較例２）
平均径２．２ｄｔｅｘ、目付７０ｇ／ｍ²のポリプロピレンスパンボンド不織布を作製した。この不織布の１０ｃｍ／秒における圧力損失は９Ｐａであった。この不織布と前述のエレクトレット化メルトブロー不織布を熱エンボス加工により接着して濾材とし、エレクトレット化メルトブロー不織布側を内層、短繊維不織布側を最外層となるようにミシン縫製して径３０ｃｍ、長さ１０ｍのソックフィルターを作製し、実使用試験を行った。

実施例および比較例のソックフィルターの実使用試験結果を表１に示した。実施例のソックフィルターでは、初期および３ヶ月運転後ともに優れた粒子捕集効率を示した。紫外線殺菌灯照射箇所は、やや黄色に変色していたが、目立った強度低下は認められなかった。一方、比較例１のソックフィルターは３ヶ月運転後には明らかに穴が開いており、０．３〜０．５μｍの大気塵粒子は全く捕集できなかった。比較例２のソックフィルターは、最外層のスパンボンド不織布の繊維の脱落がみられ、強度がかなり低下していた。また粒子捕集効率も大きく低下していた。

本発明の耐紫外線性空調フィルター用濾材およびソックフィルターは、低圧力損失で微細塵に対して高い粒子捕集効率を発現できる。しかも、食品加工工場等において紫外線ランプの近傍で使用されても、紫外線劣化による強度劣化、性能低下が起こりにくく、長期にわたって使用することが可能である。

Claims (3)

1. メルトブロー不織布からなる内層と、配向結晶化した短繊維を用いた不織布からなる外層との、少なくとも２層で構成されることを特徴とする耐紫外線性空調フィルター用濾材によって構成されたソックフィルター。
2. 前記メルトブロー不織布が、ポリプロピレン繊維及び／ 又はポリエステル繊維から構成され、さらにエレクトレット化されていることを特徴とする請求項１記載のソックフィルター。
3. 前記短繊維を用いた不織布が、ポリエステル繊維、アクリル繊維のうちの何れかを５０％以上含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のソックフィルター。