JPH03270703A - 気体用濾材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は気体用濾材に係り、更に詳細には気体中の微粒
子を高精度且つ効率よく捕捉し、耐久性。

加工性にすぐれた、ポリビニルアセタール系多孔体より
なる気体用濾材に関する。

（従来の技術） 近年、クリーンルームに対する要求も益々高度なものと
なり、そのため気体を濾過する際の通気抵抗（圧力損失
）が低く、シかもより微細な粒子を捕捉し且つその保持
容量が大きく耐久性のよいものが望まれている。従来、
空気中の微細粉塵を除去する方法として濾紙状のフィル
ターが使用されてきた。このフィルターは極微細なガラ
ス繊維または合成繊維の不織布よりなり、中でも比較的
剛直なため捕捉性能を上げることができる割には通気抵
抗が上がりにくいガラス繊維の不織布が主として使用さ
れてきた。しかしながらガラス繊維を濾紙状にしたもの
は、濾過精度は高いが高性能品を得ようとすると空気抵
抗が高くなり、更に機械的強度や耐水性の不足により一
般に再生使用できない。又、合成繊維の不織布や合成樹
脂の多孔体をシート状にしたものは、気孔径が大きく濾
過精度の高いものが得られない、一方、ガラス繊維を濾
紙状にしたものは濾過精度は高いが、機械的強度、耐水
性が不足しており、再生使用はできないものである。

（発明が解決しようとする課Ｂ） 本発明者等は鋭意研究した結果、ポリビニルアセクール
系多孔体に特定のガラス繊維を分散含有させることで濾
過精度が向上することを見出し本発明を完成したもので
あり、本発明の目的は低圧力損失で高い濾過精度を有し
、加工性にすぐれ、更に回収再生利用も可能なポリビニ
ルアセクール系多孔体よりなる気体用濾材を提供するに
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的は、微細連続気孔を有するポリビニルアセター
ル系気体用濾材において、平均繊維径が高々１．２μｍ
のガラス繊維を５重量％以上分散配合し、且つ気孔率を
８０容量％以上としたことを特徴とする気体用濾材によ
って達威される。

本発明の気体用濾材はＰＶＡｔ系多孔体に特定のガラス
繊維を均一に分散配合させることにより、気孔率が高く
均−且つ微細な連続気孔構造とすることを特徴とし、ガ
ラス繊維と微細連続気孔の相互作用によって高精度の濾
過を行い、更に良好なる加工性や再生使用が可能である
ことを特長としている。

本発明においてＰＶＡｔ系多孔体に分散含有されるガラ
ス繊維は平均繊維径が好ましくは０．１〜１．２μｍ、
更に好ましくは０．３〜０．９μｍであり、平均繊維径
が１．２μｍより大きい場合には、濾過精度を向上させ
る効果がなく、また本発明においてガラス繊維は平均繊
維径の異なる大小二種類以上のガラス繊維を混合したも
のであってもよい。

又、上記ガラス繊維の含有量はＰＶＡｔ系樹脂重量に対
し５重量％以上、好ましくは１０重量％以上である。ガ
ラス繊維の含有量が５重量％より少ない場合は、濾過精
度の向上がなく、上記ガラス繊維を多く分散配合せしめ
た方が濾過精度が向上し、その上限については特に限定
されるものではないが、ガラス繊維の配合量が多過ぎる
と、機械的強度が脆弱且つ可撓性を欠くものとなり、加
工性の良さや再生使用可能といった本発明の目的を達威
しにくくなり、更に製造時においては繊維同士が絡み合
い易く均一に分散させるのが容易でなく、通常は５０重
量％程度までである。又、ガラス繊維は繊維長が２〜１
００μｍが多孔体より脱落しにくく且つ分散性も良好で
あり好ましく、そのアスペクト比は好ましくは５〜２０
０で、更に好ましくは６〜１００である。繊維長が短か
過ぎる場合は、多孔体から脱落し易いものとなり、長過
ぎる場合は、製造の際繊維同士が絡み合い易く均一に分
散しにくいものとなる。

上記ガラス繊維はＰＶＡｔ系樹脂中に埋設されているの
ではなく、多孔体の気孔中に架設あるいは突設状態で分
散固着されており、ガラス繊維はその一部又は全体にＰ
ＶＡｔ系樹脂の薄い皮膜が付着したものもある０本発明
の気体用濾材は上記ガラス繊維が上述の如き形態で分散
配合されることにより濾過精度を向上させる効果を奏す
るものである。

本発明に用いられるガラス繊維は一般のガラス質原料を
溶融し遠心法による繊維化などで得られるものではなく
、ガラス質原料を溶融し一部フィラメント状に整え、次
いでフィラメントを高温・高速流の気体に挿入し繊維化
したものを原料とし、これをボールミル、ターボ逅ル等
で粉砕することにより得られる。又、上記ガラス繊維は
、アセタール化反応の際、酸触媒が使用されるので耐酸
性物質で、かつ材表面が平滑、Ｓｔ水性でありＣガラス
組成のものが好適である。

本発明においてＰＶＡｔ系多孔体とは、ポリビニルアル
コール（以下、ｒＰＶＡＪと略記する）を気孔形成材と
ともに触媒の存在下でアルデヒド類と架橋反応させ、連
続気孔を有する多孔体としまたものであり、アセタール
化度の低いものは乾燥状態では硬化体であるが、湿潤状
態では柔軟な物性のものである。従って、アセタール化
度の低いＰＶＡｔ系多孔体を素材とした気体用濾材は湿
度の低い気体の濾過には十分性能を発揮するが、湿度の
高い気体を濾過した場合、濾材が吸湿して柔軟な物性と
なり寸法安定性に欠は変形しゃすいものとなる。このた
め本発明に係るＰＶＡｔ系多孔体としては、アセタール
化度が好ましくは７５モル％以上、更に好ましくは８０
モル％以上の高アセタール化物が、耐水性２機械的強度
にすぐれ、寸法安定性がよく好適である。

本発明の気体用濾材は、気孔率が８０容量％以上、好ま
しくは９０容量％稈度の微細連続気孔構造を有するもの
である。気孔率が８０容量％より小さい場合は濾過時の
圧力損失が大きく、目詰り現象が比較的早く発生し、濾
過効率および耐久性の悪いものとなる。又、本発明の濾
材は平均気孔径が小さいものほど濾過精度が向上し、好
ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは４０μｍ以下で
ある。

本発明の気体用濾材のすぐれた濾過精度はおよそ次のよ
うな作用によるものと考えられる。即ち、濾材中に導入
された微細粒子が多孔体の気孔を形状する隔壁に遮られ
、衝突してそのエネルギーを失って失速し、多孔体中の
気孔に捕捉される。このとき、気孔中に突設あるいは架
設されたガラス繊維により気体の流れが乱され、上述の
遮り効果。

慣性効果、拡散効果２重力効果が更に増大するとともに
静電効果等の相互作用により微細粒子が捕捉される。こ
のため濾材の気孔径よりもはるかに小さい粒径の微細粒
子も捕捉され、高い濾過精度を得ることができ、加えて
気孔率が高いので低圧損で耐久性にすぐれた濾材となる
。

尚、本発明においてガラス繊維に替えて他の繊維を用い
ることも考えられるが、天然繊維には上述の如き微細な
繊維はなく、また合成繊維の場合では繊維長の短かいも
のを得に＜＜、その分散が極めて難しいものであって、
更に粘稠なＰＶＡ水溶液に添加混練してもその細片が抱
き込んだ気泡を除することが難しく、均質な多孔体を形
状するのが極めて困難である。特にポリオレフィン系等
の合成繊維ではその表面形状が平滑であるためＰＶＡｔ
系樹脂に強固に固着されず、抜は落ち易すくフィルター
として用いた場合は、逆汚染につながる可能性があり好
ましくない。また、チタン酸カリウム繊維を用いる方法
も考えられるが、微細気孔のポリビニルアセタール系多
孔体を製造する際に、ガラス繊維の如き復元性がなく、
気孔径。

気孔率の制御が難しく実用的でない。

一方、ガラス繊維の場合は、比較的濡れ性がよく、しか
も分散性にすぐれているため、上述の合成繊維等に見ら
れる欠点はあられれず、更にＰＶＡとのなしみが良いの
でＰＶＡｔ系樹脂と強固に固着し、脱落や逆汚染の虞が
ない、又、製造に際しては復元性がよいため、気孔径、
気孔率の安定した品質のものが得られる。即ち、本発明
のように微細繊維としてガラス繊維を用いることではし
めて、本発明の目的が遠戚されるのである。

本発明の気体用濾材は例えば次のようにして製造するこ
とができる。即ち、上記ガラス繊維を水に分散し、これ
にＰＶＡを加え溶解した後、澱粉を水に分散した液を加
え、続いて架橋剤としてのアルデヒド類、触媒としての
＃類を加えて均一に撹拌混合し、この混合液を型枠に注
型して例えば５０〜８０℃に加熱しアセタール化反応を
させる。

得られた反応生成物を水洗して残存する澱粉及び未反応
の架橋剤、触媒等を除去してＰＶＡｔ系多孔体とする。

上述の方法で用いる澱粉は特に限定されるものではない
が、小さな気孔径を得る点で粒径の小さい米または小麦
の澱粉が好ましい。

ここで得られたＰＶＡｔ系多孔体は通常アセタール化度
が５０〜７０モル％程度であり、湿潤時に柔軟な物性の
ものである。高アセタール化物を得たい場合には、引き
続き架橋剤と触媒との高濃度混合液中に該ＰＶＡｔ系多
孔体を浸漬し、長時間加熱して更にアセタール化反応を
すすめればよい （発明の効果） 本発明の気体用濾材を用いると、低い圧力損失で粒径０
．５μｍ以上の夾雑微粒子を効率よく捕捉除去すること
ができる０本発明の気体用濾材は、従来用いられている
ガラス繊維製の高性能濾材に比べ、同し圧力損失ではよ
り高精度の濾過が可能である。

また本発明の気体用濾材は自己発塵性がなく、加工性に
すぐれ、カッターにより容易に切ることができ、且つ折
り込みもできる。

更に、気孔率が高いので耐久性がよく、目詰りした際に
は回収して洗浄等の手段により、その性能を回復させれ
ば、再び濾材として使用することができる。

以下、実施例により本発明を詳述する。なおその前に本
明細書における種々の特性値の測定法について記述する
。

〈圧力損失〉 試験濾材に２．５ｃｍ／秒の流量で空気を通過させた時
の上流および下流の全圧差を鋭敏型傾斜管マノメーター
によって求めた。

＜ＤＯＰ初期捕集率〉 ＪＩＳ　　Ｂ１２Ｏ３に採用されているＤＯＰ試験に準
して計数法で行った。希釈器（バイアツク／ロイコ社製
）で発生させたＤＯＰを試験濾材に２．５ｃｍ／秒の流
量で通過させた時の上流側及び下流側の個数濃度を粒径
０．３〜０．５μｍについてレーザーパーティクルカウ
ンターＫＣ−１４型（リオン社製）で測定した。ＤＯＰ
初期捕集率は上流側個数濃度Ｑ、と下流側個数濃度Ｑ２
から次式によって求めた。

ＤＯＰ初期捕集率（％） 〈α値〉 ＤＯＰ初期補集率をＡ（％）、初期圧力損失をＲ（ｍｍ
Ｈ２○）としたとき、α値は次式より求める。

α　イ直　＝　　　　１００　１ｏｇ　　（（１００−
Ａ）／１００　　）　　／Ｒα値は、初期圧力損失に対
する初期捕集率を表わす値であり、α値が高いほど低い
圧力損失で高い捕集率が得られる性能のよい濾材である
。

（実施例１） 平均重合度１４００．ケン化度９９モル％のＰＶＡを溶
解した濃度７！量％のＰＶＡ水溶液を８００重量部用意
した。これに平均繊維径０．６μｍのガラス繊維（平均
繊維長４０〜７０μｍ。

日本無機■製）をＰＶＡ重量に対し３〜３０重量％添加
し、撹拌して均一に混合分散した０次に、米澱粉２０重
量部を水６０重量部に分散させた分散液を加え撹拌混合
した。この混合液を一旦８０℃に加熱し：Ｒ粉を膨潤糊
化したのち冷却し、３７％ホルムアルデヒド水溶液１５
０重量部と５０％硫！１５０重量部を加え、更に水を加
えて全量をほぼ１００重量部に調整し均一に撹拌混合し
反応原液を得た。

得られた反応原液を型枠に流し込み５８±２°Ｃの温度
で１５０時間加熱して反応生成物とした。

これを充分水洗し、澱粉及び残存するホルムアルデヒド
、硫酸等を除去しガラス繊維が分散含有されたＰＶＡｔ
系多孔体を得た。続いてこれを２ｍｍ及び３ｍｍの厚さ
にスライスして気体用濾材とした。このものの性能は第
１表の通りであった。

ガラス繊維が３重量％の場合は、ＤＯＰ初期捕集率が低
いものであった。

比軟のために、ガラス繊維濾紙ＧＣ−８０とＧＣ−９０
（いずれも日本無機■製）についても（実施例２〜４） 実施例１で用いた平均直径０．６μｍのガラス繊１に代
えて平均直径０．３．ｃ＋ｍ、　　０．８．ｃ＋ｍ、　
　１．５μｍのガラス繊維をＰＶＡに対して２０重量％
添加均一分散せしめるほかは実施例１と同様にして厚さ
２ｍｍの気体用濾材を得た。

得られた濾材の性能は第２表の通りであった。

繊維径が１．５μｍのものはＤＯＰ初期捕集率が低いも
のであった。

〈回収再生試験〉 実施例１の弘７で得た濾材を使用してＪＩＳＢ９９０８
規定の６００ｘ６００Ｘ１００ｍｍのエアーフィルター
を作製した。これを都心のビルの空調機に取り付は長期
間実用試験をした場合の捕集率及び圧力損失の変化を測
定し、約１ケ月ごとにエレメントを取外し洗浄再生し、
くり返し使用した。

洗浄は０．２％の市販洗剤を溶かした温湯中に、フレー
ムより取外したエレメントを浸漬し、手で２０〜３０回
振盪し汚れを落した後、清水をスプレーして約１日風乾
する方法で行った。結果は第１図、第２図の通りであっ
た。

粉塵濃度は、濾過前０．２〜０．３　（ｍｇ／ｍ’　）
で濾過後０．００４〜０．０６　（ｍｇ／ｍ”　）であ
った、使用時間の経過とともに濾材の目詰まりのため、
圧力損失は次第に上昇し、捕集率も増加した。

濾材は、洗浄によって再使用が可能であることがわかっ
た。一般の不織布状の濾材では、負荷が一定値をこえる
と捕集率及び圧力損失がともに低下するが、本発明品は
捕集粉塵を再飛散せず、又、濾材自身の脱落もないから
このような現象は見られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は気体用濾材の長期使用と回収再生による捕集率
の変化を示すグラフであり、第２図はその際の圧力損失
の変化を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 微細連続気孔を有するポリビニルアセタール系気体用濾
   材において、平均繊維径が高々１．２μｍのガラス繊維
   を５重量％以上分散配合し、且つ気孔率を８０容量％以
   上としたことを特徴とする気体用濾材。