JPH0530481B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は濾材に関し、詳細には各種空調設備に
用いられ低圧力損失で且つ高粉塵保持量の特性を
有する中性能エアーフイルタ用濾材に関するもの
である。 ［従来の技術］ 多種空調設備に用いられる中性能エアーフイル
タ用濾材として、極細繊維から成るガラス繊維製
濾紙や合成繊維不織布等が知られている。それら
はいずれも繊維充填密度を大きくした原料を用い
て濾材を作成するものである為、粉塵の除去効率
は高いものの濾材の圧力損失も極めて高く、且つ
粉塵の大部分は濾材表面付近で捕集されるので早
期に目詰まりが発生し易く粉塵保持量が小さいと
いう問題が指摘される。 ［発明が解決しようとする問題点］ 上記問題を解決する為には、低圧力損失で且つ
粉塵保持量の大きな濾材が必要であり、永久帯電
させた所謂エレクトレツト繊維濾材が注目されて
いる。該濾材では繊維充填密度を低くすることに
よつて圧力損失を著しく低下させることができる
にもかかわらず、エレクトレツト繊維による強い
静電気的吸引力によつて粉塵除去効率は従来のガ
ラス繊維濾紙よりも格段に高い値を示すという特
性が知られている。しかしながら当該濾材におい
ても、エレクトレツト繊維に対する粉塵付着が進
行するにつれ静電気力の低下が生じ除去効率が低
下するという問題があり、更に高性能の濾材の実
現が望まれている。 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであ
つて、低圧力損失で且つ高粉塵保持量性能を有す
る改良された中性能エアーフイルタ用濾材を提供
しようとするものである。 ［問題点を解決する為の手段］ 上記問題点を解決し得た本発明とは、上流側に
エレクトレツト繊維層を配し、下流側に非エレク
トレツト繊維層を配して構成されており、上記エ
レクトレツト繊維層は、繊維充填密度：0.03〜
0.10c.c.／c.c.、構成繊維の直径：20〜60μｍによつ
て構成し、他方上記非エレクトレツト繊維層は、
繊維充填密度：0.10〜0.20c.c.／c.c.、構成繊維の直
径：10〜30μｍによつて構成する点に要旨を有す
るものである。 ［作用］ 本発明においては、上流側にエレクトレツト繊
維層を配し、且つ下流側に非エレクトレツト繊維
層を配して両者を積層することにより、粉塵負荷
による前記エレクトレツト繊維層の粉塵除去効率
の低下を、粉塵負荷による前記非エレクトレツト
繊維層の粉塵除去効率の増大によつて補償しよう
とするものである。更に本発明においては特定さ
れた繊維充填密度及び繊維直径を満足する濾材構
成を採用することにより、従来では得られなかつ
た低圧力損失で且つ高粉塵保持量を有するエアー
フイルタ用濾材を得ようとするものである。 以下本発明の構成を詳述することにより本発明
の作用を更に明確にする。 本発明においては、既述の如くエレクトレツト
繊維層の繊維充填密度は0.03〜0.10c.c.／c.c.、及び
構成繊維の直径は20〜60μｍに特定される。エレ
クトレツト繊維層の繊維密度を低密度な上記範囲
に特定した１つの理由は、低圧力損失を図る為で
あり、他の理由は高粉塵保持量を得る上で粉塵負
荷による圧力損失の増大を抑制するのに有効であ
るからである。エレクトレツト繊維層の繊維充填
密度が0.10c.c.／c.c.を超えると、粉塵負荷による圧
力損失の増加が大きくなり、粉塵保持量が低下し
てしまい好ましくない。しかして粉塵負荷による
圧力損失の増加の程度は濾材の厚み方向における
粉塵に対する捕集能力の分布によつて左右され、
粉塵が濾材の厚みに広い範囲で捕捉されると圧力
損失の増加の程度は小さく、狭い範囲で捕捉され
ると圧力損失の増加の程度は大きくなる。又エレ
クトレツト繊維層の繊維充填密度が0.03c.c.／c.c.未
満であると、下流側に配置される非エレクトレツ
ト繊維層への粉塵負荷が大きくなりすぎ、濾材全
体の粉塵保持量が低下する。以上の様な理由か
ら、エレクトレツト繊維層の繊維充填密度を上記
特定範囲に定めた。 一方、本発明においてエレクトレツト繊維層の
構成繊維の直径を20〜60μｍの特定範囲に定めた
理由は、空調用の中性能エアーフイルタ用濾材と
して使用し得る高粉塵保持量を確保する為であ
る。しかして構成繊維の直径が20μｍ未満である
と、空調用の中性能エアーフイルタとしての除去
効率を超えてしまい、逆に高性能エアーフイルタ
としての除去効率よりも低いと言つた中途半端な
除去効率となり、使用目的に沿つた濾材が実現で
きない。又構成繊維の直径が60μｍを超えると、
粉塵負荷によるエレクトレツト繊維層の除去効率
の低下が著しく早期に発生し、且つ極めて低い除
去効率にまで下降する。 本発明におけるエレクトレツト繊維層の繊維原
料としてはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリ弗化ビニリデン等が挙げられ、
それらの１種若しくは２種以上をエレクトレツト
化するものである。ここでエレクトレツト化とは
外部電場を取り去つても正負の帯電が残存してい
る状態にすることを意味しており、エレクトレツ
ト化の方法としては熱エレクトレツト法、ラジオ
エレクトレツト法、マグネエレクトレツト法、メ
カノエレクトレツト法、エレクトロエレクトレツ
ト法等の種々の方法が挙げられる。 一方、エレクトレツト繊維層の下流側に配置さ
れる非エレクトレツト繊維層の繊維充填密度は
0.10〜0.20c.c.／c.c.、構成繊維の直径は10〜30μｍ
に特定される。しかして非エレクトレツト繊維層
の繊維充填密度が0.10c.c.／c.c.未満であつたり或は
構成繊維の直径が30μｍを超えたりすると、上流
側のエレクトレツト繊維層における粉塵負荷によ
る除去効率の低下分を下流側の非エレクトレツト
繊維層で補償することができず、中性能エアーフ
イルタとしての性能を発揮することができない。
又非エレクトレツト繊維層の繊維充填密度が0.20
c.c.／c.c.を超えたり或は構成繊維の直径が10μｍ未
満であつたりすると、非エレクトレツト繊維層で
の粉塵の捕捉が上流側にかたよつてしまい非エレ
クトレツト層における粉塵保持量の低下を招くと
言つた問題が生じる。 非エレクトレツト繊維層の繊維充填密度が0.10
〜0.20c.c.／c.c.で且つ構成繊維の直径が10〜30μｍ
であることによつて、上流側のエレクトレツト繊
維層の粉塵負荷による除去効率の低下分を下流側
の非エレクトレツト繊維層で補償することが可能
となると共に、該非エレクトレツト繊維層におけ
る粉塵負荷による圧力損失の増加を極力小さく抑
えることができる。即ち上流側のエレクトレツト
繊維層を通過して漏出する粉塵のサイズは、エレ
クトレツト繊維の静電気力の強い従つて粉塵負荷
の少ない初期の期間においては比較的大きな粒径
であり、その後粉塵負荷の増大によつてエレクト
レツト繊維層の静電気力が弱くなるにつれて小さ
い粒径へと変化する。従つて非エレクトレツト繊
維層では、まず比較的大きな粒径の粉塵を非エレ
クトレツト繊維層の上流側で捕捉し、粒径が小さ
くなるにつれて捕捉領域が下流側へ移動するので
捕捉による粉塵の偏在は発生しにくい。 非エレクトレツト繊維層の繊維としては、ポリ
エステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、レーヨン及びパルプ等が挙げられ、これ
らの繊維層としてはスパンボンド不織布、短繊維
ウエツブを接着固化した不織布、湿式抄紙等が挙
げられる。 更に本発明においては、上記エレクトレツト繊
維層及び非エレクトレツト繊維層は相互に密接し
ていることが重要であり、その方法としてはニー
ドルパンチング処理法や点溶着処理法、その他、
繊維層間での繊維の交絡を発生させるための押圧
処理法等が挙げられる。 尚本発明において繊維層の繊維充填密度とは、
繊維層の目付けＷ（ｇ／m²）、顕微鏡による無負荷
時の厚さＴ（cm）を測定し、下記(1)式で計算され
る値である。 繊維充填密度（c.c.／c.c.）＝Ｗ×10^-4／Ｔ×ρ……
(1) ［但し、ρ：繊維の密度（ｇ／c.c.）］ エレクトレツト繊維層及び非エレクトレツト繊
維層は、夫々単体では除去効率が不足するので空
調用の中性能エアーフイルタ用濾材として使用で
きなかつたのであるが、既述の構成を採用するこ
とによつて除去効率の向上が図れると共に高粉塵
保持量を有する濾材が実現できる。この様な本発
明の優秀性は前記繊維充填密度及び構成繊維の直
径を既述の特定範囲に限定することによつて初め
て実現できるものである。 ［実施例］ 実施例 １ 繊維直径40μｍのポリプロピレン繊維製のスパ
ンボンド不織布に、直流印加電圧20KVで且つ電
極間20mmの条件で60秒間コロナ放電による荷電処
理を施し、繊維充填密度0.06c.c.／c.c.のエレクトレ
ツト繊維層を作成した。 次に上記エレクトレツト繊維層に各種の非エレ
クトレツト繊維層を点溶着し、実施例Ａ及び比較
例Ａ〜Ｄの濾材を作成して夫々について集塵性能
試験を行なつた。又比較の為に、空調用の中性能
エアーフイルタ用ガラス繊維濾紙（比較例Ｅ）、
実施例Ａのエレクトレツト層のみの単一層（比較
例Ｆ）及び実施例Ａの非エレクトレツト層のみの
単一層についても同様の集塵性能試験を行なつ
た。それらの結果を第１表に総括して示す。 尚試験条件は下記の通りである。除去効率は
JIS11種粉塵を使用し、濾材をはさんで上流側及
び下流側にデジタル粉塵計（柴田科学製 Ｐ−
5H2型）を設置して散乱光量の比から求めた。粉
塵保持量については、JIS 15種粉塵を使用し、圧
力損失30mmH₂Oになつた時点を寿命と判断し、
該時点において濾材に堆積した粉塵量を天秤で秤
量した値である。又試験の通過線速は10cm／sec
であり、試験用濾材の大きさは500×500（mm）の
ものである。 更に実施例Ａ及び比較例Ａ〜Ｇの各試験におけ
る粉塵供給量に対する除去効率及び圧力損失の変
化を第１図に示した。

【表】

【表】 第１表及び第１図から下記の事が理解される。
即ち実施例Ａは空調用の中性能エアーフイルタ用
濾材である比較例Ｅと比較して、ほぼ同じ初期除
去効率でありながら、低圧力損で且つ３倍強もの
粉塵保持量を発揮する。又実施例Ａの除去効率の
変化は比較例Ｆ、Ｇの相乗的効果が発揮されてい
るのが予測されているのであるが、圧力損失の変
化については比較例Ｆに近い挙動を示している。
これはポリエステルパンボンドの繊維層（非エレ
クトレツト繊維層）の粉塵負荷が与える圧力損失
の少ないことを示している。 更に非エレクトレツト繊維層における繊維充填
密度及び構成繊維の直径が、本発明で開示した特
定範囲を外れると除去効率の低下或は粉塵保持量
の減少が認められる。 実施例 ２ 非エレクトレツト繊維層として繊維直径15μ
ｍ、充填密度0.15c.c.／c.c.、目付け量85ｇ／m²のポ
リエステル繊維スパンボンドを使用した。エレク
トレツト繊維層としては第２表に示す各種のポリ
プロピレン繊維スパンボンドを直流印加電圧
20KVで電極間距離15mmの条件で60秒間コロナ放
電処理を施したものを用いた。そして上記両繊維
層を積層し、ニードルパンチング処理をして実施
例Ｂ及び比較例Ｈ〜Ｋの各種の濾材を作成した。 得られた各種の濾材の夫々について実施例１と
同様な集塵性能試験を行なつた。その結果第２表
及び第２図に示す。

【表】 第２表及び第２図から明らかな様に、実施例Ｂ
の場合においても実施例Ａと同様に低圧力損失で
且つ高粉塵保持量を示すのが理解される。又エレ
クトレツト繊維層の繊維充填密度及び構成繊維の
直径が、本発明の特定範囲を外れると、除去効率
の低下が生じたり或は粉塵保持量が減少する。 ［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、既述の構成を
採用することによつて除去効率の向上及び高粉塵
保持量を達成した濾材が実現できた。又本発明に
係る濾材は空調用の中性能エアーフイルタに用い
ることによつて該エアーフイルタの長寿命化が可
能となり、エアーフイルタの交換頻度の減少やそ
れに伴なうメンテナンスの省力化が達成されるも
のと期待できる。更に本発明に係る濾材は空調用
の中性能エアーフイルタ用として好適であるが、
そればかりでなく産業用エアーフイルタ、マスク
用フイルタ等と言つた広い分野に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例Ａ及び比較例Ａ〜Ｇの濾材を用
いて行なつた集塵性能試験の結果を示すグラフ、
第２図は実施例Ｂ及び比較例Ｈ〜Ｋの濾材を用い
て行なつた集塵性能試験を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上流側にエレクトレツト繊維層を配し、下流
   側に非エレクトレツト繊維層を配して構成されて
   おり、上記エレクトレツト繊維層は、繊維充填密
   度：0.03〜0.10c.c.／c.c.、構成繊維の直径：20〜
   60μｍによつて構成し、他方上記非エレクトレツ
   ト繊維層は、繊維充填密度：0.10〜0.20c.c.／c.c.、
   構成繊維の直径：10〜30μｍによつて構成するこ
   とを特徴とする濾材。