JP5720415B2 - 空気清浄用濾材 - Google Patents
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Description
より好ましい態様は、フタロシアニン銅化合物と銀化合物がガラス転移点50℃以上の熱可塑性樹脂によって上流側カバー層中の繊維に担持接着されてなる前記空気清浄用濾材である。
さらに好ましい態様は、前記記載のシートをプリーツ形状に成型してなる車両用空気清浄フィルタである。
本発明の空気清浄用濾材は、上流側カバー層と下流側活性炭層を含んでなる空気清浄用濾材である。活性炭層により臭気成分を吸着除去し、活性炭層より上流側にカバー層を配置することにより、活性炭層からの活性炭粒子の脱落防止が可能となり、さらにダストやミストから活性炭を保護し、活性炭の吸着性能を劣化させない機能がある。
一般的に短繊維からシート状物を作成する場合、短繊維を製造する工程での工程通過性、あるいは短繊維を解繊してシート状物に成形する工程にて繊維同士の凝集や、カード機などの機台への付着を抑制するために短繊維には種々の油剤が付与されている。
短繊維からシート状物を得る代表的な方法としては、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、エアレイド法、レジンボンド法があるが、これらは原料となる短繊維由来の油剤を除去あるいは軽減する工程がなく、得られるシート状物には油剤が残留する。
一方、短繊維を接着性繊維と水中によく分散させた後に脱水、乾燥を経てシート状物を得る湿式抄紙法や、短繊維をカーディング工程などで解繊した後、高圧水流を噴霧し繊維同士を絡合してシート状物を得る水流絡合法であれば、短繊維に含有する油剤成分ばかりか、繊維の外表面に付着している添加物や不純物等を大幅に低減できる作用があり、後述する薬剤の担持を効果的に実施できる。また、カバー層の製法としてスパンボンド法を用いた場合は、繊維に油剤を添加する工程が含まれず、原料となる樹脂から繊維状シート物が得られるため、本発明のカバー層製造により好ましい製法である。
担持後の脱落が懸念される場合はポリエステル系、アクリル系、ウレタン系アバインダーなどのバインダーを適宜混合して使用することができるが、バインダーのガラス転移点が50℃以上であることが好ましい。上流側カバー層に50℃より低いガラス転移点のバインダーが含まれると濾材にプリーツ加工を実施し、加熱セットした際に、プリーツした濾材の山と山との間で接着が起こり、決まった山間隔にプリーツ濾材を開けないという問題がある。
本発明の空気清浄用濾材に用いられる粒状活性炭の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、ヤシガラ系、木質系、石炭系、ピッチ系等が好適に用いられる。また、上記の粒状活性炭は、形状的には破砕炭、造粒炭、ビーズ炭等が好適に用いられる。
その後、シート運搬用無端ベルトで回転乾燥ドラムまで搬送され、回転乾燥ドラムにて接触乾燥して活性炭層とすることができる。この接触乾燥の際に上流側カバー層を活性炭層と乾燥ドラムの間に挟み込むことによって、カバー層と活性炭層を一体化させることもできるし、別工程にて接着剤を用いて活性炭層とカバー層を接着、一体化させることもできるが、前者の方が接着剤による通気抵抗上昇を抑制でき工程数も削減できるのでより好ましい。上記の際、スラリー中に高分子系、無機系の分散剤や凝集剤を適量添加して歩留まりを向上させることもできる。
なお、実施例中の数値は以下のような方法で測定した値である。
荷重15.3gf/cm2の圧力を加えた時の値をシックネスゲージにて測定した。
(通気抵抗)
試料大きさφ75mm、有効濾過面積φ50.5mm、風速10cm/sの条件下で測定した。
(目付)
200mm×200mmの試料を使用し、80℃の恒温槽中に30分放置後、デシケータ(乾燥剤:シリカゲル)中で30分放置する。その後取り出し、感量10mgの化学天秤で測定して、m2当りの重量に換算した。
(平均粒子径)
活性炭等の吸着剤粒子に関してはJIS K 1474記載の粒度分布測定法に従い測定実施し、熱可塑性樹脂に関してはコールター法により測定した粒径で平均粒径を算出した。
(トルエン吸着性能)
80ppmのトルエンガスを用いて線速16cm/sにおいて濾材の上下流の濃度をそれぞれガステック製検知管で測定し、上流側のガス濃度から下流側のガス濃度を減じた値を上流側のガス濃度で除した値の百分率で示した。測定は6cm×6cm角のサンプルで実施し、ガスの負荷開始から1分後の除去率のデータをトルエン吸着性能とした。
(抗菌性)
JIS L 1902 繊維製品の抗菌性試験方法及び抗菌効果 定量試験 菌液吸収法にて実施した。菌種は黄色ぶどう球菌とし、静菌活性値が2.2以上の場合に抗菌性ありと判定した。
(ダスト視認性)
試験サンプルの上流層側をダスト負荷面として、風速30cm/sにてJIS Z 8901記載のJIS15種粉体を供給濃度0.5g/m3にて1分負荷した。粉塵負荷前後の上流層側の色調を比較し、差異のあるものを視認性良好、差異のないものを視認性不良とした。
(耐熱性)
試験サンプルを120℃のオーブンにて36時間放置した後、先述の方法にて抗菌性を評価し、抗菌性を維持しているものは耐熱性ありとした。
(プリーツ加工時の濾材間接着性)
レシプロ折式のプリーツ加工機(ホップテック株式会社製)にてプリーツ折り高さ20mm、折幅200mmm、折速度30山/分にてプリーツ加工を実施後、30山でカットしたプリーツブロックを100℃で3分間加熱し熱セット処理を実施した。常温まで冷却後、プリーツブロックを開いた際、濾材間が接着しているものを濾材間接着ありと、無いものを濾材間接着無しとした。
レーヨン繊維1.7dtex×5mmが24%、ポリプロピレン(芯)/ポリエチレン(鞘)の芯鞘繊維3dtex×10mmが39%、ポリビニルアルコール繊維1.1dtex×3mmが13%、ビニロン繊維2.2dtex×5mmが24%からなる目付16g/m2、厚み0.15mmのシートを湿式抄紙法にて作成した。本シートを酸化銀が0.1g/m2、ピグメントグリーン7が0.05g/m2、アクリルバインダー(ガラス転移点60℃)2g/m2となるよう配合比率を調整した水溶液に浸漬、乾燥して上流側カバー層を作成した。全目付18.15g/m2、厚み0.16mmであった。
次に、平均粒径200μm、JIS K 1474法によって測定したトルエン吸着能が470mg/gである粒状活性炭を60重量部、レーヨン繊維9dtex×8mmを10重量部、レーヨン繊維4.4dtex×4mmを6重量部、ポリビニルアルコール繊維1.1dtex×3mmを14重量部、ビニロン繊維2.2dtex×5mmを10重量部計量し、パルパーで水中に分散して湿式抄紙用原液を調製した。これを長網式抄紙法にて抄紙して湿潤ウェッブをつくり、その後前記上流側カバー層を活性炭リッチ層側に積層した後、プレスローラーで軽く絞り140℃で回転乾燥ドラムにて乾燥して所望の空気清浄用濾材を得た。この濾材は抄紙スクリーン上で粒状活性炭とレーヨン(比重約1.5)、ポリビニルアルコール(比重約1.3)の比重差により、沈降速度の差異が生じ、その結果活性炭リッチ層と支持繊維リッチ層からなっている。この空気清浄用濾材は目付105g/m2、厚み0.4mm、通気抵抗10Pa、トルエン吸着性能は75%であった。上流層側の色調は活性炭の透けがほとんど無く、鮮やかな緑色であった。
ポリプロピレン繊維2.2dtex×51mmをカードにかけウェッブを作製後、水流絡合法にてシート化し、目付40g/m2、厚み0.5mmのスパンレース不織布を得た。本不織布を酸化銀が0.01g/m2、ピグメントグリーン7が0.04g/m2、アクリルバインダー(ガラス転移点60℃)10g/m2となるよう配合比率を調整した水溶液に浸漬、乾燥して上流側カバー層を作成した。全目付50.05g/m2、厚み0.55mm、色調は鮮やかな緑色であった。
次に平均粒径400μm、JIS K 1474法によって測定したトルエン吸着能が35重量%であるヤシガラ系粒状活性炭を1kg、熱可塑性粉末樹脂として住友精化製フロービーズEA209(エチレンーアクリル酸共重合、平均粒径10μm、MI 9g/10min、融点105℃)を0.1kg秤量し、約10分間撹拌混合した。この混合粉粒体を前記上流側カバー層上に総量60g/m2(活性炭55g/m2相当)になるように散布し、更にスパンボンド法により作成したポリエステル長繊維不織布2.2dtex、目付20g/m2、厚み0.18mm(東洋紡績株式会社製エクーレ(登録商標)6201A)を上から重ね合わせテフロン(登録商標)/ガラス製のベルト間に挟み込み、このベルト間隔を0.3mm、圧力100kPaに設定し120℃、30秒間熱プレス加工実施した。その後冷却し所望の空気清浄用濾材を得た。この空気清浄用濾材は目付130g/m2、厚み0.6mm、通気抵抗8Pa、トルエン吸着性能は82%であった。上流層側の色調は活性炭の透けがほとんど無く、鮮やかな緑色であった。
5.5dtexのポリエステル繊維からなる25g/m2、厚み0.2mmのスパンボンド法不織布を酸化銀が0.01g/m2、ピグメントグリーン7が0.05g/m2、アクリルバインダー(ガラス転移点60℃)10g/m2となるよう配合比率を調整した水溶液に浸漬、乾燥して上流側カバー層を作成した。全目付35.05g/m2、厚み0.2mm、色調は鮮やかな緑色であった。
次に平均粒径400μm、JIS K 1474法によって測定したトルエン吸着能が35重量%であるヤシガラ系粒状活性炭にスルファニル酸10重量%を添着しスルファニル酸添着炭を得た。本スルファニル酸添着炭1kgと、熱可塑性粉末樹脂としてエチレン−酢酸ビニル共重合体(平均粒径200μm、MI 12g/10min、融点97℃)を0.3kg秤量し、約10分間撹拌混合した。この混合粉粒体を前記上流側カバー層上に総量100g/m2(活性炭77g/m2相当)になるように散布し、更にスパンボンド法により作成したポリエステル長繊維不織布2.2dtex、目付20g/m2、厚み0.18mm(東洋紡績株式会社製エクーレ(登録商標)6201A)を上から重ね合わせテフロン(登録商標)/ガラス製のベルト間に挟み込み、このベルト間隔を0.2mm、圧力100kPaに設定し140℃、30秒間熱プレス加工実施した。その後冷却し所望の空気清浄用濾材を得た。この空気清浄用濾材は目付155g/m2、厚み0.5mm、通気抵抗7Pa、トルエン吸着性能は80%であった。上流層側の色調は活性炭の透けがほとんど無く、鮮やかな緑色であった。
実施例1の湿式抄紙法シートに薬品添着を行わない以外は、実施例1と同様に活性炭層と貼り合わせ空気清浄用濾材を得た。この空気清浄用濾材は目付103g/m2、厚み0.5mm、通気抵抗9.5Pa、トルエン吸着性能は74%であった。色調は上流層から活性炭色が透けており、グレー色であった。
実施例2のスパンレース不織布に薬品添着を行わない以外は、実施例2と同様に活性炭層と貼り合わせ空気清浄用濾材を得た。この空気清浄用濾材は目付120g/m2、厚み0.6mm、通気抵抗8Pa、トルエン吸着性能は84%であった。色調は上流層から活性炭色が透けており、グレー色であった。
レーヨン繊維1.7dtex×5mmが24%、ポリプロピレン(芯)/ポリエチレン(鞘)の芯鞘繊維3dtex×10mmが39%、ポリビニルアルコール繊維1.1dtex×3mmが13%、ビニロン繊維2.2dtex×5mmが24%からなる目付16g/m2、厚み0.15mmのシートを湿式抄紙法にて作成した。本シートをピグメントグリーン7が0.05g/m2、エチレン−酢酸ビニル共重合体バインダー(ガラス転移点3℃)2g/m2となるよう配合比率を調整した水溶液に浸漬、乾燥して上流側カバー層を作成した。全目付18.05g/m2、厚み0.16mm、色調は鮮やかな緑色であった。
次に、実施例1と同様に湿式抄紙法による活性炭層と上流側カバー層を貼り合わせ空気清浄用濾材を得た。この空気清浄用濾材は目付105g/m2、厚み0.4mm、通気抵抗9.5Pa、トルエン吸着性能は74%であった。上流層側の色調は活性炭の透けがほとんど無く、鮮やかな緑色であった。
ポリエステル(芯)/ポリエチレン(鞘)の芯鞘繊維3.3dtex×51mmを50重量%と、ポリエステル(芯)/ポリエチレン(鞘)の芯鞘繊維2.8dtex×51mmを50重量%とを混繊し、カードにかけウェッブを作製後、サーマルボンド法にてシート化し、目付27g/m2、厚み0.5mmのサーマルボンド不織布を得た。本不織布を酸化銀が0.01g/m2、ピグメントグリーン7が0.04g/m2、アクリルバインダー(ガラス転移点60℃)10g/m2となるよう配合比率を調整した水溶液に浸漬、乾燥して上流側カバー層を作成した。全目付37.04g/m2、厚み0.55mm、色調は鮮やかな緑色であった。
次に実施例2と同様に乾式シート化法にて得られたサーマルボンド不織布と活性炭層を貼り合わせ空気清浄用濾材を得た。この空気清浄用濾材は目付117g/m2、厚み0.6mm、通気抵抗7Pa、トルエン吸着性能は80%であった。上流層側の色調は活性炭の透けがほとんど無く、鮮やかな緑色であった。
2 上流側カバー層
3 活性炭層
Claims (3)
- 上流側カバー層と下流側活性炭層を含む空気清浄用濾材であって、前記上流側カバー層は湿式抄紙法、水流絡合法、スパンボンド法の何れかによって製造された10〜100g/m2のシートにフタロシアニン銅化合物および銀化合物が担持されており、前記フタロシアニン銅化合物の担持量が0.01〜0.1g/m2であり、さらに上流側カバー層が濾材の最外層に配置されてなる空気清浄用濾材。
- フタロシアニン銅化合物と銀化合物がガラス転移点50℃以上の熱可塑性樹脂によって上流側カバー層中の繊維に担持接着されてなる請求項1記載の空気清浄用濾材。
- 請求項1〜2いずれかに記載の濾材をプリーツ形状に成型してなる車両用空気清浄フィルタ。
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