JP5626998B2

JP5626998B2 - 空気処理機用エアフィルタ濾材

Info

Publication number: JP5626998B2
Application number: JP2011043647A
Authority: JP
Inventors: 将明森; 悠一阿部
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2031-03-01
Also published as: JP2012179542A

Description

本発明は、空気処理機用エアフィルタ濾材に関する。

従来から、空気清浄機や空調機などの空気循環型の空気処理機には、空気を濾過するためにエアフィルタ濾材が用いられている。このような空気処理機用エアフィルタ濾材には、例えば特許文献１に開示されるようなポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」という。）多孔質膜がよく用いられる。

ところで、空気処理機は、煙草が吸われる環境下に設置されることもある。この場合、エアフィルタ濾材に煙草のヤニなどが付着してエアフィルタ濾材の通気性が低下する。このため、エアフィルタ濾材を一定期間ごとに交換する必要がある。

あるいは、洗浄によりエアフィルタ濾材の機能を回復させることができれば、エアフィルタ濾材を洗浄して再使用することも可能である。これを実現するためには、ＰＴＦＥ多孔質膜に撥油処理を施して、煙草のヤニが剥がれやすくすることが考えられる。

しかしながら、従来のＰＴＦＥ多孔質膜では、撥油処理を施すと、通気度が大きく低下する。空気処理機では、エアフィルタ濾材を速度の速い空気が通過するため、空気処理機用エアフィルタ濾材には特に高い通気度が要求される。

なお、特許文献２には、撥油処理が施されたＰＴＦＥ多孔質膜を用いた掃除機用エアフィルタ濾材が開示されているが、このエアフィルタ濾材は、ＰＴＦＥ多孔質膜を構成するフィブリルの長さが短く、通気度が低いために、空気処理機用エアフィルタ濾材には適していない。

特公平８−３２７９１号公報特開２００５−２５３７１１号公報

本発明は、このような事情に鑑み、通気度が高くかつ洗浄による機能回復性が良好な空気処理機用エアフィルタ濾材を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、撥油処理が施されたＰＴＦＥ多孔質膜と、前記ＰＴＦＥ多孔質膜の片面に積層された通気性支持材と、を備える空気処理機用エアフィルタ濾材であって、通気度がフラジール数で表示して１０ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ〜１００ｃｍ³／ｃｍ²／ｓの範囲内であり、火のついた４０本の煙草が設置された、ＪＥＭ−１４６７で規定された測定容器内の空気を、前記ＰＴＦＥ多孔質膜側から２ｍ³／分で３０分間通過させた後に、洗剤を吹き付けた上で温水中に浸して洗浄する再生試験を行ったときに、前記再生試験の後に測定したフラジール数が前記再生試験の前に測定したフラジール数の９０％以上である、空気処理機用エアフィルタ濾材を提供する。

ここで、フラジール数とは、ＪＩＳＬ１０９６に規定されるフラジールテスター法を用いて測定される数値である。

本発明によれば、通気度が高くかつ洗浄による機能回復性が良好な空気処理機用エアフィルタ濾材を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る空気処理機用エアフィルタ濾材の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る空気処理機用エアフィルタ濾材１（以下単に「エアフィルタ濾材１」という。）を示す。このエアフィルタ濾材１は、撥油処理が施されたＰＴＦＥ多孔質膜２と、ＰＴＦＥ多孔質膜２の片面（図１では下面）に積層された通気性支持材３とを備えている。

ＰＴＦＥ多孔質膜２は、例えば次のようにして作製される。

まず、ＰＴＦＥ微粉末に液状潤滑剤を加えた混合物を押出法および圧延法の少なくとも１つの方法により未焼成状態で所定方向に延びるシート状に成形してシート状成形体を得る。

ＰＴＦＥ微粉末は、特に制限されるものではなく、種々の市販のものを使用できる。例えば、ポリフロンＦ１０４（ダイキン工業社製）、フルオンＣＤ−１２３（旭硝子社製）、テフロン（登録商標）６Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル社製）などが挙げられる。

液状潤滑剤は、ＰＴＦＥ微粉末を濡らすことができ、蒸発や抽出などの方法によって除去できるものであれば特に制限されるものではない。例えば、炭化水素類の流動パラフィン、ナフサ、トルエン、キシレンが挙げられ、他にもアルコール類、ケトン類、エステル類、フッ素系溶剤が挙げられる。また、これらの２種類以上の混合物を使用してもよい。潤滑剤の添加量は、シート状成形体の成形方法によって異なるが、通常、ＰＴＦＥ微粉末１００重量部に対して約５〜５０重量部である。

ＰＴＦＥ微粉末に液状潤滑剤を加えた混合物をシート状に成形する方法の一例としては、液状潤滑剤を加えたＰＴＦＥ微粉末をシリンダーで圧縮し、ラム押出機で押し出してシート状に成形した後に、ロール対で適当な厚み（通常、０．０５〜０．５ｍｍ）に圧延する。

圧延後は、液状潤滑剤を含んだシート状成形体を、液状潤滑剤が蒸発しない温度、通常は常温でシート状成形体の長手方向と直交する幅方向に予備延伸してもよい。このときの延伸倍率は、１．５〜２０倍が好ましい。なお、予備延伸は、液状潤滑剤で満たされた浴槽中で行ってもよい。

その後、加熱法または抽出法によりシート状成形体から液状潤滑剤を除去してシート状成形体を乾燥させる。

次に、液状潤滑剤が除去されたシート状成形体を、通常３５０〜４００℃で長手方向に延伸する。このときの延伸倍率は、４０〜２００倍が好ましい。４０倍よりも低い倍率では、最終的に得られるＰＴＦＥ多孔質膜中に見られるフィブリル長さが短くなり、平均孔径が小さくなって高い通気性が得られ難くなるからである。また、倍率が高くなりすぎると、シート状成形体の破断が起こり、膜を得ることができない。より好ましい延伸倍率は６０〜１６０倍である。

その後、長手方向に延伸されたシート状成形体を、通常４０〜４００℃で幅方向に延伸する。このときの延伸倍率は、３〜４０倍が好ましい。また、延伸時の温度は、高通気性を得るため、および延伸時の破断を防ぐために、１００〜３００℃がより好ましい。

工業的には、工程数が少ない方が好ましいが、上記の長手方向および幅方向への延伸を複数回に分けて行ってもよい。また、最初に長手方向に延伸すれば、その後の長手方向または幅方向への延伸順序や組み合わせは特に制限されない。

以上の工程により、フィブリルが長手方向に支配的に伸びた膜構造を有するＰＴＦＥ多孔質膜２が得られる。このＰＴＦＥ多孔質膜２では、長手方向におけるフィブリルの長さが１００μｍ以上である。

ＰＴＦＥ多孔質膜２への撥油処理は、表面張力の小さな物質を含む撥油剤をＰＴＦＥ多孔質膜２に塗布し、これを乾燥することにより行うことができる。撥油剤はＰＴＦＥ多孔質膜２より表面張力の低い被膜を形成できればよく、例えば、パーフルオロアルキル基を有する高分子を含む撥油剤が好適である。空気処理機用という用途では、撥油剤として特にフッ化アクリレートを用いることが好ましい。撥油剤の塗布は、含浸やスプレーなどで行うことができる。

ＰＴＦＥ多孔質膜２への撥油剤の塗布は、ＰＴＦＥ多孔質膜２単体に対して行ってもよいし、ＰＴＦＥ多孔質膜２に通気性支持材３を積層した後に行ってもよい。例えば、ＰＴＦＥ多孔質膜２に通気性支持材３を積層した積層体を、撥油剤を希釈剤で希釈した撥油処理液に浸した後に乾燥させてもよい。このように、通気性支持材３にも撥油処理が施されていてもよい。

通気性支持材３は、エアフィルタ濾材１の強度を確保する役割を果たす。通気性支持材３は、材質、構造、形態が特に限定されるものではないが、通気性支持材３には、ＰＴＦＥ多孔質膜２より通気性に優れた材料、例えば、不織布、メッシュ（網目状ネット）、その他の多孔質材を用いることができる。ただし、強度、捕集性、柔軟性、作業性の点からは不織布が好ましい。また、通気性支持材３の材質としては、例えば、ポリオレフィレン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など）、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など）、芳香族ポリアミドあるいはこれらの複合材などを用いることができる。

ＰＴＦＥ多孔質膜２と通気性支持材３とを接合する方法は、特に限定されるものではないが、例えば熱ラミネートにより行うことが好ましい。熱ラミネートによりＰＴＦＥ多孔質膜２上に通気性支持材３を積層するには、熱ロール温度を例えば１３０〜２００℃に加熱し、これを例えば１０〜４０Ｎ／ｍで押し付けることにより、ＰＴＦＥ多孔質膜２と通気性支持材３とを接合することができる。そのときのライン速度は、熱ロール径や加熱温度もしくは加熱方法により異なるが、例えば５．０〜２０．０ｍ／ｍｉｎが好ましい。

さらに、本実施形態のエアフィルタ濾材１は、上述したＰＴＦＥ多孔質膜２の作成時の延伸倍率や撥油処理などにより、通気度がフラジール数で表示して１０ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ〜１００ｃｍ³／ｃｍ²／ｓの範囲内となるように構成されている。より好ましい通気度は、フラジール数で表示して３０ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ〜６６ｃｍ³／ｃｍ²／ｓの範囲内である。

また、本実施形態のエアフィルタ濾材１では、火のついた４０本の煙草が設置された、ＪＥＭ−１４６７で規定された測定容器内の空気を、ＰＴＦＥ多孔質膜２側から２ｍ³／分で３０分間通過させた後に、洗剤を吹き付けた上で温水中に浸して洗浄する再生試験を行ったときに、前記再生試験の後に測定したフラジール数が前記再生試験の前に測定したフラジール数の９０％以上である。

再生試験は、具体的には以下のように行う。

まず、ＪＥＭ−１４６７で規定された測定容器内に、火のついた４０本の煙草を設置するとともに、エアフィルタ濾材１が吸引部に取り付けられた空気清浄機を設置する。ついで、空気洗浄機を稼働させて、エアフィルタ濾材１を通じて測定容器内の煙草の煙を含む空気を２ｍ³／分で３０分間吸引する。その後、エアフィルタ濾材１を空気清浄機から取り外し、取り外したエアフィルタ濾材１を、洗剤（花王社製ハイター）を吹き付けてから１０分経過後に５０℃の温水中に１５分間浸して洗浄する。洗浄後は、エアフィルタ濾材１を乾燥させる。

本実施形態のエアフィルタ濾材１では、長手方向に大きく延伸されたＰＴＦＥ多孔質膜２に撥油処理が施されているので、通気度が高いだけでなく、洗浄したときに煙草のヤニが剥がれやすい。このため、エアフィルタ濾材１を簡単に洗浄するだけで機能を通気度が高い初期状態近くまで回復させることができ、空気処理機での再使用に好適である。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら制限されるものではない。

（実施例１）
ＰＴＦＥ微粉末（ポリフロンＦ−１０４、ダイキン工業社製）１００重量部に対して、液状潤滑剤としての炭化水素油（アイソパーＭ、エッソ石油社製）２５重量部を均一に混合し、この混合物を圧縮して予備成型した後に押出機で押し出して所定方向に延びる幅１５０ｍｍのシート状成形体を得た。このシート状成形体を液状潤滑剤を含んだ状態で金属製圧延ロール間に通して厚さ０．２ｍｍに圧延した。その後、シート状成形体を２２０℃に加熱することにより液状潤滑剤を除去し、シート状成形体を乾燥させた。このシート状成形体を、３６０℃で長手方向に１００倍の倍率で延伸した後に、１５０℃で幅方向に１０倍の倍率で延伸し、さらに寸法を固定した上で焼成して、ＰＴＦＥ多孔質膜を作製した。

その後、作製したＰＴＦＥ多孔質膜に、ＰＥＴおよびＰＥからなる不織布（目付量７０ｇ／ｍ²）を熱ラミネートにより積層した。熱ラミネートでは、熱ロール温度を１８０℃、ライン速度を１０．０ｍ／ｍｉｎとした。

次に、撥油剤として信越化学社製のＸ−７０−０２９Ｂを用い、これを重量％で０．５％になるように希釈剤（ＦＳシンナー、信越化学社製）で希釈して撥油処理液を生成した。そして、この撥油処理液を２０℃に保ち、この中に、上記のようにして得たＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材の積層体を約３秒間完全に浸した後、ゆっくりと引き上げて常温で約１時間放置して乾燥させた。これによりエアフィルタ濾材を得た。

（実施例２）
ＰＴＦＥ多孔質膜を作製する際に、シート状成形体を幅方向に１５倍の倍率で延伸した以外は実施例１と同様にしてエアフィルタ濾材を得た。

（比較例１）
ＰＴＦＥ多孔質膜を作製する際に、シート状成形体を、２８０℃で長手方向に２０倍の倍率で延伸した後に、１５０℃で幅方向に３０倍の倍率で延伸した。また、撥油処理液を生成する際に、撥油剤を０．１重量％となるように希釈剤で希釈した。これら以外は実施例１と同様にしてエアフィルタ濾材を得た。

（試験）
実施例および比較例のエアフィルタ濾材に対して、上述した再生試験を行った。この再生試験では、試験前、空気清浄機からエアフィルタ濾材を取り外した後（洗浄前）、および洗浄後に、フラジール数（通気度）の測定を行った。測定は、任意の５点で行い、その平均値を算出した。測定には、ＪＩＳＬ１０９６に基づくテクステスト社製のフラジール試験機（ＦＸ３３００）を用いた。その結果を表１に示す。なお、表１では、再生試験の前のフラジール数に対する再生試験の後のフラジール数を「回復率」として％で表している。

表１から、フィブリルが長手方向に支配的に伸びた膜構造を有するＰＴＦＥ多孔質膜に撥油処理を施した実施例１，２では、通気度が高いエアフィルタ濾材を得ることができ、このエアフィルタ濾材は洗浄により機能が良好に回復することが分かる。これに対し、フィブリルの長さがそれほど長くない比較例では、得られたエアフィルタ濾材のフラジール数が１０ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ未満と低く、再生試験による通気度の回復率も９０％に遠く及ばなかった。

１空気処理機用エアフィルタ濾材
２ＰＴＦＥ多孔質膜
３通気性支持材

Claims

撥油処理が施されたポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の片面に積層された通気性支持材と、を備える空気処理機用エアフィルタ濾材であって、
前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレン微粉末に液状潤滑剤を加えた混合物をシート状成形体に成形し、前記成形したシート状成形体から前記液状潤滑剤を除去した後、前記シート状成形体を、延伸温度３５０〜４００℃および延伸倍率４０〜２００倍で長手方向に延伸し、延伸温度４０〜４００℃および延伸倍率１０〜１５倍で幅方向に延伸し、さらに撥油処理して得た多孔質膜であり、
通気度がフラジール数で表示して１０ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ〜１００ｃｍ³／ｃｍ²／ｓの範囲内であり、
火のついた４０本の煙草が設置された、ＪＥＭ−１４６７で規定された測定容器内の空気を、前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜側から２ｍ³／分で３０分間通過させた後に、洗剤を吹き付けた上で温水中に浸して洗浄する再生試験を行ったときに、前記再生試験の後に測定したフラジール数が前記再生試験の前に測定したフラジール数の９０％以上である、洗浄により再生可能な空気処理機用エアフィルタ濾材。
前記シート状成形体の幅方向の延伸の延伸温度が１００〜３００℃である、請求項１に記載の空気処理機用エアフィルタ濾材。
前記通気度がフラジール数で示して２６．４ｃｍ ³ ／ｃｍ ² ／ｓ〜８２．３ｃｍ ³ ／ｃｍ ² ／ｓの範囲内である、請求項１または２に記載の空気処理機用エアフィルタ濾材。