JP6076077B2 - エアフィルター - Google Patents
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Description
また、通風性能および粉塵の捕集性能に優れるだけでなく、優れた紫外線遮蔽性と高い可視光透過率を備える、エアフィルターを提供することを課題とする。
さらにまた、通風性能および粉塵の捕集性能に優れるとともに、優れた紫外線遮蔽性と高い可視光透過率を備え、しかも、抗菌性、防かび性及び消臭性等も具備する、エアフィルターを提供することを課題とする。
[1] 複数の穴部が平面全体に形成された、JIS K3832で測定される通気量が200ml/cm2・sec以上、500ml/cm2・sec以下の穴あき状湿式不織布を基材とし、
該基材の片側面に、JIS K3832で測定される通気量が200ml/cm2・sec以上、600ml/cm2・sec以下のエアレイド不織布層が配設されてなることを特徴とする、エアフィルター。
[2] 穴あき状湿式不織布における個々の穴部の面積が0.8mm2以上、30mm2以下であり、個々の隣接する2つの穴部の離間距離が0.5mm以上、5mm以下である、上記[1]記載のエアフィルター。
[3] 穴あき状湿式不織布における実部の坪量が15g/m2以上、30g/m2以下であり、個々の穴部の坪量が0g/m2以上、5g/m2以下であり、当該不織布全体に対する穴部の面積比率が20%以上、60%以下である、上記[1]または[2]記載のエアフィルター。
[4] 穴あき状湿式不織布およびエアレイド不織布層の少なくとも一方が合成繊維を含み、該合成繊維の熱融着によって、基材とエアレイド不織布層とが結合されている、上記[1]〜[3]のいずれか一つに記載のエアフィルター。
[5] 合成繊維がポリエステル繊維を含む、上記[4]記載のエアフィルター。
[6] 穴あき状湿式不織布が、親水性高分子がその実体内に金属担持無機多孔結晶を有する金属担持無機多孔結晶−親水性高分子複合体から造られる繊維を含む、上記[1]〜[5]のいずれか一つに記載のエアフィルター。
[7] エアレイド不織布層が、繊度が2.2dtex以上、22dtex以下の繊維で形成されたものである、上記[1]〜[6]のいずれか一つに記載のエアフィルター。
[8] プリーツ加工を施してなる、上記[1]〜[7]のいずれか一つに記載のエアフィルター。
図1は本発明の一例によるエアフィルターの模式断面図を示す。
本発明のエアフィルターは、当該一例のエアフィルター10に示されるように、穴あき状湿式不織布からなる基材1と、該基材1の片側面に配設されたエアレイド不織布層2とを有することが主たる特徴である。
基材1に用いる穴あき状湿式不織布は、JIS K3832で測定される通気量が200ml/cm2・sec以上、500ml/cm2・sec以下の通気性を有するものが使用される。穴あき状湿式不織布の通気量が200ml/cm2・sec未満では、エアフィルターの圧力損失が大きくなり、エアコンや網戸等に適用した場合に十分な通風性能が得られない。また、穴あき状湿式不織布の通気量が500ml/cm2・secを超える場合、エアフィルター内における空気の滞留時間が減少して、優れた粉塵の捕集性能が得られなくなる。基材1に用いる穴あき状湿式不織布の通気量は、好ましくは250ml/cm2・sec以上であり、より好ましくは300ml/cm2・sec以上である。また、好ましくは450ml/cm2・sec以下であり、より好ましくは400ml/cm2・sec以下である。
金属担持無機多孔結晶−親水性高分子複合体は、その母材となる無機多孔結晶−親水性高分子複合体を触媒機能を有する金属塩の水溶液に浸漬することにより得られる。
(無機多孔結晶−親水性高分子複合体)
無機多孔結晶−親水性高分子複合体における無機多孔結晶としては、イオン交換能を有する無機イオン交換体結晶および多孔部分に吸着能を有する吸着体結晶が挙げられ、親水性高分子を溶解、分解または崩壊させないものであれば特に制限はなく、例えば、ゼオライト、ハイドロタルサイト、ハイドロキシアパタイト、粘土鉱物類等が挙げられる。中でも、最も用途が広いという点からゼオライトが好ましく、その中でも比較的合成が容易であるという点から4Aゼオライト〔Na12Si12Al12O48・27H2O〕が特に好ましい。
上記の無機多孔結晶−親水性高分子複合体を、触媒機能を有する金属塩の水溶液に浸漬することにより、金属担持無機多孔結晶−親水性高分子複合体が得られる。金属塩の水溶液における金属としては、例えば、銀、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、コバルト、パラジウムおよび白金等が挙げられ、これらの金属を複数併用してもよい。金属塩の水溶液の濃度に特に制限はないが、好ましくは1.0〜100mmol/lであり、浸漬する温度や時間にも特に制限はない。この時、親水性高分子は水溶液を浸透させ得るので、親水性高分子の実体内の無機多孔結晶全体に無駄なく金属を担持させることができる。金属担持無機多孔結晶−親水性高分子複合体中の金属の量は特に制限されないが、好ましくは0.001〜10.0重量%、特に好ましくは0.01〜1.0重量%である。
(1)ポリエステル繊維の単体(単一繊維)、
(2)低融点に変性されたポリエステル(変性ポリエステル)−ポリエステルの芯鞘繊維の単体(単一繊維)、
(3)銅含有ゼオライト−パルプ複合体とポリエステル繊維との組み合わせ(2種混合)、
(4)銅含有ゼオライト−パルプ複合体と、低融点に変性されたポリエステル(変性ポリエステル)−ポリエステルの芯鞘繊維との組み合わせ(2種混合)、
(5)銅含有ゼオライト−パルプ複合体と、低融点に変性されたポリエステル(変性ポリエステル)−ポリエステルの芯鞘繊維と、ポリエステル繊維との組み合わせ(3種混合)等が挙げられる。
エアレイド不織布は、その製造方法に起因して、バルキーで繊維間空隙が大きいため、メルトブロー不織布やスパンボンド不織布等に比べて通気性に優れるが、それ単体では、粉塵の捕集性能は低い。本発明のエアフィルターでは、エアレイド不織布層2を穴あき状湿式不織布(基材)1との積層体にして使用することで、粉塵の捕集性能を向上させている。また、エアレイド不織布は、その製造方法に起因して、その構成繊維の先端部が、表面及びその近傍に無数存在しているとともに、その構成繊維が三次元的にランダムな状態で分散している。このため、穴あき状湿式不織布(基材)1との積層体とすることによって、エアレイド不織布層2内に前述の傾斜気流が生じると、粉塵が効果的に捕集される。
本発明のエアフィルターにおいて、穴あき状湿式不織布(基材)1とエアレイド不織布層2との結合形態は特に限定されず、双方の繊維交点を熱処理や機械交絡によって結合する態様、液状のバインダー成分を噴霧して結合する態様等が挙げられる。中でも、穴あき状湿式不織布(基材)1およびエアレイド不織布層2の少なくとも一方を、合成繊維(熱可塑性繊維)を含む不織布に形成し、穴あき状湿式不織布(基材)1の構成繊維の一部とエアレイド不織布層2の構成繊維の一部とを熱融着して結合する態様が好ましい。こうすることで、穴あき状湿式不織布(基材)1及びエアレイド不織布層2の少なくとも一方が金属担持無機多孔結晶−親水性高分子複合体から造られる繊維を含む場合、かかる繊維が有する抗菌性、防かび性、消臭性、アレルゲン不活化性、ウイルス不活化性等の機能が低下または消失することを防止することができる。熱処理は合成繊維(熱可塑性繊維)を構成する樹脂の軟化点または融点以上に加熱して繊維の交点を融着する装置を用いて行うことができる。例えば、エアースルー型熱処理機、エンボスロール型熱処理機、フラットロール型熱処理機等が使用できる。
(実施例1)
直径4mmの円形の穴部(面積:12.56mm2)が千鳥状に配列した(隣接する穴部の離間距離:4mm)、実部の坪量が20g/m2で、穴部の不織布全体に対する面積比率が25%である、ポリエステル繊維(繊度:1.7dtex)からなる、通気量が473ml/cm2・secの穴あき状湿式不織布(全体の坪量:16g/m2、厚み0.08mm)を基材として、この基材上に、ポリエステル繊維(繊維長:5.0mm、繊度:2.2dtex)からなる、それ単体での通気量が486ml/cm2・secのエアレイド不織布層を形成し、150℃の熱風で加熱して基材とエアレイド不織布層を一体化して、エアフィルター(坪量:55g/m2、厚み1.1mm)を得た。
直径2mmの円形の穴部(面積:3.14mm2)が正方行列に配列した(隣接する穴部の離間距離:0.8mm)、実部の坪量が25g/m2で、穴部の不織布全体に対する面積比率が50%である、材質が変性ポリエステル繊維(繊度:1.1dtex)からなる、通気量が294ml/cm2・secの穴あき状湿式不織布(全体の坪量:12g/m2、厚み0.07mm)を基材として、この基材上に、材質がポリエステル繊維(繊維長:5.0mm、繊度:2.2dtex)からなる、それ単体での通気量が473ml/cm2・secであるエアレイド不織布層を形成し、180℃の熱風で加熱して基材とエアレイド不織布層とを一体化して、エアフィルター(坪量:51g/m2、厚み1.0mm)を得た。
直径1.5mmの円形の穴部(面積:1.77mm2)が正方行列に配列した(隣接する穴部の離間距離:0.6mm)、実部の坪量が30g/m2で、穴部の不織布全体に対する面積比率が21%である、材質がポリエステル繊維(繊度:1.7dtex)からなる、それ単体での通気量が210ml/cm2・secの穴あき状湿式不織布(全体の坪量:20g/m2、厚み0.08mm)を基材として、この基材上に、材質がポリエステル繊維(繊維長:7.0mm、繊度:22dtex)からなる、それ単体での通気量が243ml/cm2・secであるエアレイド不織布層を形成し、150℃の熱風で加熱して基材と一体化して、エアフィルター(坪量:120g/m2、厚み1.5mm)を得た。
直径6mmの円形の穴部(面積:28.26mm2)が千鳥状に配列した(隣接する穴部の離間距離:5mm)、実部の坪量が15g/m2で、穴部の不織布全体に対する面積比率が35%である、材質が変性ポリエステル−ポリエステル芯鞘繊維(繊度:1.1dtex)からなる、それ単体での通気量が643ml/cm2・secの穴あき状湿式不織布(全体の坪量:8g/m2、厚み0.07mm)、を基材として、この基材上に、材質がポリエステル繊維(繊維長:5.0mm、繊度:2.2dtex:22dtex=50:50の配合比)からなる、それ単体での通気量が643ml/cm2・secであるエアレイド不織布層を形成し、180℃の熱風で加熱して基材と一体化して、エアフィルターを得た(坪量:60g/m2、厚み3.0mm)。
直径約30μm、繊維長約5mmの銅含有ゼオライト−パルプ複合体(銅含有量45mg/g(銅含有ゼオライトとして450mg/g))を製造した。その後、これを原料の一部に使用して、その他は実施例1と同様にして、直径4mmの円形の穴部(面積:12.56mm2)が千鳥状に配列した(隣接する穴部の離間距離:4mm)、実部の坪量が20g/m2で。穴部の不織布全体に対する面積比率が25%、材質がポリエステル繊維(繊度:1.7dtex)90%と銅含有ゼオライト−パルプ複合体10%からなる、通気量が294ml/cm2・secの穴あき状不織布(全体の坪量:16g/m2)を作製し、これを基材として、その上に、材質がポリエステル繊維(繊維長:5.0mm、繊度:2.2dtex)とポリエチレン繊維(繊維長:7.0mm、繊度:2.2dtex)からなる、それ単体での通気量が476ml/cm2・secであるエアレイド不織布層を形成し、180℃の熱風で加熱して基材と一体化して、エアフィルターを得た。
直径4mmの円形の穴部(面積:12.56mm2)が千鳥状に配列した(隣接する穴部の離間距離:4mm)、実部の坪量が20g/m2で、穴部の不織布全体に対する面積比率が25%、材質がポリエステル繊維(繊度:1.7dtex)90%と銅含有ゼオライト−パルプ複合体10%からなる、通気量が294ml/cm2・secの穴あき状不織布(全体の坪量:16g/m2、厚み0.08mm)を作製し、これを基材として、この上に材質がポリエステル繊維(繊維長:5.0mm、繊度:2.2dtex)からなる、それ単体での通気量が486ml/cm2・secであるエアレイド不織布層をホットメルト系接着剤を用いて形成し、一体化したエアフィルターを得た(坪量:55g/m2、厚み1.1mm)。
通気量が752ml/cm2・secの網戸20メッシュを基材として、この上に、材質がポリエステル繊維(繊維長:5.0mm、繊度:2.2dtex)からなる、それ単体での通気量が486ml/cm2・secのエアレイド不織布層をホットメルト系接着剤を用いて形成し、エアフィルター(坪量:70g/m2、厚み0.8mm)を得た。
材質が変性ポリエステル−ポリエステル芯鞘繊維(繊度:1.7dtex)からなる、通気量が45ml/cm2・sec、坪量が50g/m2の湿式不織布を基材として、この上に材質がポリエステル繊維(繊維長:5.0mm、繊度:2.2dtex)からなる、それ単体での通気量が473ml/cm2・secのエアレイド不織布層を形成し、180℃の熱風で加熱して一体化し、エアフィルター(坪量:90g/m2、厚み1.5mm)を得た。
実施例1〜4および比較例1〜2のエアフィルターのフィルター性能を下記の表1に示す。
なお、フィルター性能試験はJIS B 9908重量法に準拠して測定した。フィルターユニットの外寸法は460×460mmの平版状で、風量19.0m3/min、風速は1.5m/secとした。
実施例1〜2および比較例2の紫外線遮蔽率および可視光透過率を下記の表2に示す。なお、測定方法は以下の通りである。
測定波長領域280〜400nmにおいて、分光光度計(島津 UV−3600PC)を用いて、試験片に照射下紫外線の透過率(%)を測定する。下記の式に従い遮断率(%)を算出する。
遮断率(%)=100−透過率(%)(測定波長領域における平均値として算出)
測定波長領域380〜780nmにおいて、分光光度計(島津 UV−3600PC)を用いて、試験片に照射下紫外線の透過率(%)を測定する。下記の式に従い遮断率(%)を算出する。
遮断率(%)=100−透過率(%)(測定波長領域における平均値として算出)
実施例5、実施例6、比較例2の抗菌性、防カビ性、消臭性の試験結果を下記の表3に示す。なお、試験方法は以下の通りである。
菌種:黄色ブドウ球菌(NBRC 12732)、大腸菌(NBRC 3301)
乾式法:下記4菌株の胞子を付着乾燥した素焼き板を試料に載せ、26±2℃で28日間培養
菌種:クロコウジカビ(NBRC 105649)、アオカビ(NBRC 6352)、ケタマカビ(NBRC 6347)、クワ暗班病菌(NBRC 6113)
10cm角 ガス容量3L
ガス種:アンモニア(初期濃度100ppm)、硫化水素(初期濃度4ppm)
2時間後のガス濃度を測定
※2:N.D.…検出限界以下
実施例1、2、比較例1の消音性能試験結果を以下に示す。
試験機器:騒音計…リオン(株)積分型騒音計
風速計…TSI社 VELOCICALC8345−M−GB
試験方法:シャープ(株)社製プラズマクラスターイオン発生器(IG−A100)を風量「弱」で運転、それぞれのフィルターを給気部にセットした時の、風の出口直後の風速と騒音値を測定した。
1A 実部
1B 穴部
2 エアレイド不織布層
10 エアフィルター
Claims (9)
- 複数の穴部が平面全体に形成され、JIS K3832で測定される通気量が200ml/cm2・sec以上、500ml/cm2・sec以下であり、厚みが0.05〜0.2mmである、穴あき状湿式不織布を基材とし、
該基材の片側面に、JIS K3832で測定される通気量が200ml/cm2・sec以上、600ml/cm2・sec以下のエアレイド不織布層が配設されてなることを特徴とする、エアフィルター。 - 穴あき状湿式不織布における個々の穴部の面積が0.8mm2以上、30mm2以下であり、個々の隣接する2つの穴部の離間距離が0.5mm以上、5mm以下である、請求項1記載のエアフィルター。
- 穴あき状湿式不織布における実部の坪量が15g/m2以上、30g/m2以下であり、個々の穴部の坪量が0g/m2以上、5g/m2以下であり、当該不織布全体に対する穴部の面積比率が20%以上、60%以下である、請求項1または2記載のエアフィルター。
- 穴あき状湿式不織布およびエアレイド不織布層の少なくとも一方が合成繊維を含み、該合成繊維の熱融着によって、基材とエアレイド不織布層とが結合されている、請求項1〜3のいずれか1項記載のエアフィルター。
- 合成繊維がポリエステル繊維を含む、請求項4記載のエアフィルター。
- 穴あき状湿式不織布が、親水性高分子がその実体内に金属担持無機多孔結晶を有する金属担持無機多孔結晶−親水性高分子複合体から造られる繊維を含む、請求項1〜5のいずれか1項記載のエアフィルター。
- エアレイド不織布層が、繊度が2.2dtex以上、22dtex以下の繊維で形成されたものである、請求項1〜6のいずれか1項記載のエアフィルター。
- プリーツ加工を施してなる、請求項1〜7のいずれか1項記載のエアフィルター。
- エアレイド不織布層の厚みが、0.5〜5mmであり、
穴あき状湿式不織布の個々の穴部の面積が、0.8mm 2 以上、30mm 2 以下であり、かつ、該穴あき状湿式不織布の平面面積に対する複数の穴部の総面積の割合が、20%以上、60%以下である、
請求項1〜8のいずれか1項記載のエアフィルター。
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