JPH08281030A

JPH08281030A - 空気清浄用フィルターシート

Info

Publication number: JPH08281030A
Application number: JP7093555A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Minemura; 慎一峯村; Nobuo Ishizaki; 信男石崎; Hiroyuki Koyanagi; 寛幸小柳
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】【構成】シート状エレクトレットフィルターを補強材
シートを積層したものにエレクトレットフィルター側に
吸着性シートを積層した空気清浄用フィルターシート。【効果】低通気抵抗性でプリーツ加工性、脱臭効果に
優れた空気清浄フィルターシート及びユニットを提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気清浄機に使用するフ
ィルターエレメントに関するものである。空気中に浮遊
する粉塵と悪臭を併せて除去する機能を有するが、更に
難燃性を有し通気抵抗、プリーツ加工性、強度面でも特
筆すべき機能を有するフィルターエレメントである。

【０００２】

【従来の技術】一般に室内や車内で使用されている空気
清浄機は比較的低濃度の粉塵や臭気を効率よく除外する
ために、静電式空気清浄機あるいは電気集塵機と活性炭
充填層を組み合わせることにより実用化されてきてい
る。従来の静電式空気清浄機或いは電気集塵機は含塵空
気を通過させてコロナ放電により粉塵粒子を荷電させ、
この粉塵を反対電極又は電極により挟まれた濾材で除去
することを目的としている。このためこれらの装置は数
ｋｖから数１０ｋｖの高電圧を必要として、取扱上危険
をともなうことが多く、高電圧を必要としない集塵装置
としては一般エアフィルター濾材が使用されるが、室内
或いは車内空気の９０％以上を占める１．０μｍ以下の
サブミクロン粒子に対して高い捕集効率を出すためには
細いガラス繊維からできた密度の高いＨＥＰＡフィルタ
ーが使用されねばならず、高い圧力損失に悩まされるこ
とになる。一方サブミクロン粒子は何らかの電荷を所有
していることは明らかであり、例えばタバコの煙は正電
荷をもつと言われている。その為高い捕集効率と低い通
気抵抗の相反する性能を満たすためには、静電気力を利
用して捕集する新しいファクターがエアーフィルターに
必要となる。一方、空気中の臭気成分を除去するために
使用されている粒状活性炭の充填層は吸着速度が遅いた
め吸着帯厚みが相当に大きく、かなりの層長が必要とな
り、通気抵抗が高くなる。吸着速度をあげるために活性
炭粒径を小さくすると必然的に通気抵抗は上がり、又繊
維状の活性炭からなるフェルトを使用すれば速い吸着速
度を利用できるが、かさ密度が一般に非常に小さいた
め、一定容積あたりの吸着容量を考えると圧力損失の改
善は困難であり、両者の性質を同時に改善することは困
難であった。

【０００３】これらの問題点を克服するために特開平４
−７４５０５には除塵機能を有するエレクトレットフィ
ルターと脱臭シートをプリーツ状に一体成形した低通気
抵抗型空気清浄フィルターが開示されているが、除塵部
としてエレクトレットフィルターのみを脱臭シートとプ
リーツ状に一体成形する方法では、脱臭シート部が強
度、腰の弱いものであれば、エレクトレットフィルター
自身は一般に腰がないので一体成形品も腰がなく取扱性
に問題のあるフィルターとなる。また、エレクトレット
フィルターは一般に難燃性が弱いため一体成形品も難燃
性が弱く安全性の面で問題がある。更にエレクトレット
フィルターが表面に剥き出しになった状態では機械的強
度が弱いため毛羽立ち等の発生によりきれいに折れない
という問題もある。また、一般にエレクトレットフィル
ターは微粒子にたいして除去効率が優れているが直接エ
レクトレットフィルターに粉塵を作用させると目詰まり
等により本来のエレクトレットフィルターの特徴である
微粒子に対する除去能力を短期間で低下させてしまうと
いう問題点があった。上記問題点を解決する方法として
実開昭５７−１１９７１９にはエレクトレットフィルタ
ーの補強材シートとしてエレクトレット化されていない
有機または無機繊維よりなる不織布濾材が提案されてい
るが、一般にエレクトレットフィルターとの接着には新
たに接着剤等の使用が必要となるため通気抵抗の大幅上
昇は免れないという問題があった。更には、製造工程が
複雑になるためコストが高くなるといった問題もあっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようする課題】従来技術の問題点を解決
した、サブミクロン粒子を除く除塵能、臭気物質の脱臭
能を有し、低圧損で、かつプリーツ加工性に優れるフィ
ルターシートの提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、シート状のエ
レクトレットフィルターと補強材シートを積層したもの
のエレクトレットフィルター側に吸着性シートを積層し
た空気清浄フィルターシートである。

【０００６】以下詳しく本発明について説明する。本発
明のシート状のエレクトレットフィルターは電気的に分
極されていて、換言すれば常に一定の静電荷をもった状
態となっている。分極電荷量はシートがもつ表面電荷を
静電誘導法でコンデンサーに貯め、電位計で測定する表
面電荷密度測定法で２××１０^-11クローン／ｃｍ²以
上、好ましくは１×１０^-10クローン／ｃｍ²以上であ
り、シートの一方がプラス、他方がマイナスに荷電され
ているシートが好ましい。フィルム状で荷電しこれを割
繊（スプリット）してウエブとなしたものは前記方法で
は荷電量として測定不能であるが繊維は明らかに帯電し
ておりかかるエレクトレットシートも本発明では好まし
いエレクトレットシートである。

【０００７】エレクトレットフィルターは絶縁性物質、
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステ
ル、ポリフッ化ビニル等のポリマーよりつくられる繊維
又は繊維からなるシート状ウエブを高電圧で荷電処理す
るか、フィルム状で荷電してスプリットしてウエブとす
る方法によりつくられる。本発明におけるエレクトレッ
トフィルターの基材は０．０１〜０．１デニールの平均
繊度を有する極細繊維で構成される不織布であることが
好ましい。これ高性能エアーフィルター用濾材として使
用するために粒子除去効率を可及的に増大させる必要が
あるからであり、上記範囲よりも大きい繊度では粒子除
去効率が不十分となる。また、この不織布の厚みは通気
性、加工性を考慮すれば厚みは０．１〜０．６ｍｍ、坪
量は１０〜６０ｇ／ｍ²の範囲が好ましい。前記の永久
的に分極化する荷電方法としては熱エレクトレット、エ
レクトロエレクトレット、ホトエレクトレット等があ
り、そのうち熱エレクトレットは誘電体を電極板にはさ
み、軟化温度に近い高温度に保ち、これに直流高電圧を
印加しながら室温に冷やす方法で操作が簡単なため従来
から広く使用されている。またこの分極状態は数年間は
持続されるため長期間にわたって極微粒子の除去機能を
有するが、一般に難燃性が弱く難燃性の付与には何らか
の処置が必要である。

【０００８】エレクトレットフィルターの補強材シート
としてはシート状にできるものであれば湿式、乾式の製
法を問わないが、好ましくは難燃性を有し、プリーツ加
工性にすぐれ、かつ積層体全体で腰をもたせプレフィル
ターの役目を果たし低通気抵抗のものであることが重要
である。難燃化法は繊維自身に難燃性を有するものを使
用する方法、また予めシート状のものを形成しておき、
後加工で難燃剤を添着する方法等難燃化できる方法であ
ればいずれでもよい。低通気抵抗であるためにはエレク
トレットフィルターとの接着に接着樹脂等を新たに使用
せず熱融着繊維で構成された補強材シートを使用するの
がよい。熱融着繊維としては例えば芯鞘構造を有する繊
維が挙げられる。芯鞘構造の熱融着繊維を含有する不織
布もしくはその前駆段階であるウエブは、極細繊維の不
織布と重ね合わせて熱圧着すると重ね合わせ面の全面に
至って熱融着繊維の鞘部が点状或いは線状に極めて細か
い間隔で接着が行われて強力な層間融着が得られる。当
該層間融着は従来の液状又は粉状接着剤で接着した場合
と比較して極細繊維の接着剤による目詰まりが発生する
ことなく、初期圧損の増大が生じないという効果が得ら
れる。熱融着繊維として芯鞘構造の複合繊維が望ましい
が、必ずしも芯鞘構造に限定するものではなく、熱融着
成分が液滴下や流出を起こさない構造の複合繊維であれ
ばよく、例えばサイドバイサイド型構造の複合繊維であ
ってもよい。

【０００９】上記趣旨から明らかであるが、本発明にお
ける熱融着繊維の含有量は少なくとも３０％程度以上必
要であり、より好ましくは５０％以上であり、１００％
であってもよい。本発明においては熱融着繊維含有不織
布の繊度は０．５〜６デニールであることが奨励され
る。しかして繊度が上記範囲を越えると濾過されるべき
粉塵が当該不織布で捕集されず、下流側のエレクトレッ
ト化された極細繊維の不織布上に堆積してしまい、早期
に目詰まりを生じ濾材の使用寿命の伸長が望めないとい
う結果になってしまう。目付は１０〜１００ｇ／ｍ²の
範囲がよい。好ましくは３０〜８０ｇ／ｍ²程度が通気
抵抗、強度面からも実用的である。またこの熱融着繊維
含有不織布は特開昭６２−８３０１７記載の繊維充填密
度勾配を付与した不織布であってもよい。極細繊維不織
布のエレクトレット化は熱融着繊維含有不織布と熱融着
する前もしくは後のいずれであってもよい。

【００１０】吸着性シートは、平均粒子径が６０〜１５
０μｍの微粒子状活性炭を１０〜８０重量部含有する吸
着性シートが望ましい。尚、この吸着性シートの厚みは
通気性や加工性を考慮すれば０．３〜１．２ｍｍ程度の
ものが好ましい。また、坪量は吸着性の点から５０ｇ／
ｍ²以上が好ましい。更に酸性及びアルカリ性臭気成分
のいずれをも効率よく吸着できかつ空気清浄機の運転開
始時にこの吸着性シートに吸着されているタバコ煙のよ
うな臭気性物質が脱離しにくくするため、あるいはアン
モニア臭を吸着しやすい薬品、例えばリンゴ酸の様な酸
性物質、ポリアルキレンイミンの様な塩基性物質が添着
されたシートがより好ましい。

【００１１】本発明の空気清浄フィルターシートはシー
ト状のエレクトレットフィルターと補強材シートを前述
した方法にて積層して更にエレクトレットフィルター側
に吸着性シートを積層したものである。吸着性シートを
積層するとき、少量のホットメルト接着剤系シートを併
用すれば堅牢な積層化が可能である。

【００１２】本発明のフィルターシートはプリーツ加工
したひだ折り状で用いるのが好ましい。プリーツ加工は
折り目をつけて熱板の間を通す等の方法により実施する
ことができる。また、プリーツした後、形が崩れるのを
防ぐために、高分子材料又はその他の紐状補強材で各山
の頂点を連結し、プリーツのピッチが乱れないようにす
ることも出来る。

【００１３】本発明は空気清浄機に使用するためのフィ
ルターシート及びユニットである。前記のようにして、
一体成形したフィルターユニットは空気清浄機のサイズ
に合わせて、所要の大きさに裁断して装着される。空気
清浄機は特に限定せず、ビルの室内用、家庭用、車内用
等に使用するものが広く含まれる。

【００１４】以下実施例によって本発明を更に詳述する
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・
後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て
本発明の技術範囲に包含される。尚、実施例、比較例中
の積層シートでの通気抵抗は風速３．８ｃｍ／ｓ時の
値、燃焼性はＦＭＶＳＳＮｏ．３０２の試験法で評価
（自消性、遅燃性、易燃性に分類され自消性であれば難
燃性の評価と同等）した結果を示す。また、積層シート
をプリーツ巾２４５ｍｍ、山高さ５０ｍｍ、山数３３、
山ピッチ５ｍｍにユニット化し、このサイズで丁度組み
込み可能な空気清浄機に装着し通過風量１１０ｍ³／ｈ
ｒでユニット状態での通気抵抗を測定した。更に、タバ
コの除煙性能の測定は２．７ｍ³アクリル製ボックス内
でタバコを１５０本分機械喫煙させ除煙性能を測定し
た。

【００１５】

【実施例１】ＴＡＰＰＩ式抄紙機で平均粒子径：１０５
μｍ、トルエン吸着量：４７重量％の微粒子状活性炭を
５１重量％、外表面積：０．８ｍ²／ｇのレーヨンを３
６重量％、バインダーとしてポリビニルアルコール繊維
を１３重量％からなる目付１０８ｇ／ｍ²、厚み０．６
ｍｍの吸着性シートを作製した。上記のように作製した
吸着性シートの片面に酸性物質用吸着剤として平均分子
量３００のポリエチレンイミン（日本触媒化学工業
（株）、ＳＰ−００３）を１５重量％含有したペースト
系の添着液を用いて添着乾燥を行い、ペースト粘度は１
０００ｃｐｓで、９重量％添着した。その後、反対面に
アルカリ性物質用吸着剤としてリンゴ酸を１０重量％含
有したペースト系添着液を用いて添着乾燥を行いペース
ト粘度は１０００ｃｐｓで１７重量％添着し、目付１２
８ｇ／ｍ²の吸着性シートを作製した。この吸着性シー
トを（３）とする。シート状のエレクトレットフィルタ
ーはポリプロピレン不織布（平均繊維系約２．３μｍ、
目付３０ｇ／ｍ²、厚さ０．２５ｍｍ）の材質のものを
使用した。このシートを荷電してエレクトレット化した
ものを（１）とする。

【００１６】補強材シートは以下の様にして作製した。
チッソポリプロ（株）製のポリプロピレン（芯部分、融
点１６３℃）とポリエチレン（外側部分、融点１３０
℃）よりなる熱接着性複合繊維（芯部のポリプロピレン
部に難燃剤が混入されたもの（実施例１イ）と混入され
ていないもの（次子例１イ）の２種類、３ｄ×５１）を
原料とし厚み０．３ｍｍ、目付５０ｇ／ｍ²、通気抵抗
０．２ｍｍＡｑの不織布（２）を作製しこれを（１）と
約１３０℃で熱圧着により接着した。この接着されたシ
ートの通気抵抗は接着樹脂等の接着剤を新たに使用して
接着していないため２．２ｍｍＡｑと非常に低い値とな
った。更に、このシートのエレクトレットフィルター側
と吸着性シートをホットメルト接着剤（４）（商品名メ
ルトロンソフ、見付１５ｇ／ｍ²、ダイアボンド（株）
製）により接着し積層シートを作製した（図１ａ）。積
層シートでの厚みは１．１ｍｍ、通気抵抗は３．２ｍｍ
Ａｑ、燃焼製は自消性であった。一方、ユニット状態で
の抵抗は３．４ｍｍＡｑ、タバコの除煙性能は初期８３
％、１５０本耐久後７２％であった。

【００１７】

【実施例２】難燃性を有するポリクラール系の繊維であ
るコーデラン（７ｄ×５）を主体に湿式抄紙にて厚み
０．３ｍｍ、目付５０ｇ／ｍ²、通気抵抗０．２ｍｍＡ
ｑのシート（３）を製造した。このシート（３）とホッ
トメルト接着剤（４）（メルトロンソフ）で接着した。
この接着されたシートの通気抵抗は実施例１で使用した
補強材シートと同じ通気抵抗の補強材シートを使用して
いるにもかかわらず、新たに接着剤を使用してエレクト
レットフィルターと接着したため通気抵抗が３．１ｍｍ
Ａｑと高くなった。更にこのシートのエレクトレットフ
ィルター側と（３）の吸着性シートをホットメルト接着
剤（４）（メルトロンソフ）で接着し積層シートを作製
した。積層シートでの厚みは１．１ｍｍ、通気抵抗は
４．０ｍｍＡｑ、燃焼性は自消性であった。一方、ユニ
ット状態での通気抵抗は４．３ｍｍＡｑ、タバコの除煙
性能は初期８１％、１５０本耐久後７１％であった。

【００１８】

【比較例１】吸着性シート（ａ）エレクトレットフィル
ター（ｂ）をホットメルト接着剤（ｄ）（メルトロンソ
フ）で接着し積層シートを作製した。積層シートでの厚
みは０．８ｍｍ、通気抵抗は２．９ｍｍＡｑ、燃焼性は
難燃性補強シートを使用した場合より悪く遅燃性という
結果が得られた。一方、この積層シートをユニット化し
ようとプリーツ加工を試みたところエレクトレットフィ
ルター部は強度が弱く柔らかい素材のため毛羽立ちが多
々発生した。このためユニット状態での通気抵抗は単板
での通気抵抗は低かったにもかかわらず、エレメント状
態では構造抵抗が大きくなったため４．２ｍｍＡｑと補
強材シートを使用したものより大きくなってしまった。
またタバコの除煙性能はプレフィルターの役目も有する
補強材シートがないため初期７６％、１５０本耐久後６
６％と補強材シートを使用した場合よりかなり悪くなっ
た。その他、得られた結果を表１に併記した。またエレ
クトレットフィルター（１）と補強シード（２：難燃剤
を含まないポププロピレン／ポリエチレン芯鞘繊状使
用）をホットメルト接着剤（４）で接着した積層シート
を比較２として評価した。吸着シート（３）がないため
タバコ煙除去性能は殆どなかった。

【００１９】実施例１，２及び比較例１，２の結果を表
１に示す。表における○：優れる、×：劣る、△：中位
の結果を示す。

【表１】

【００２０】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、低通気
抵抗で、プリーツ加工性、脱臭効果でもすぐれた空気清
浄フィルターシート及びプリーツ状に折り込み加工した
ユニットを実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施態様及び比較例の態様を模
式的に示したもので、ａは実施例１、ｂは実施例２、ｃ
は比較例１を、ｄは比較例２の態様を示す。

【符号の説明】

１．シート状エレクトレットフィルター２．補強材シート３．吸着性シート４．ホットメルト接着剤層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 46/52 9441−4ＤＢ０１Ｄ 46/52 Ｚ 53/38 Ｂ０１Ｊ 20/20 Ｂ 53/81 Ｂ０１Ｄ 53/34 １１６ＪＢ０１Ｊ 20/20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート状のエレクトレットフィルターと補
強材シートを積層したもののエレクトレットフィルター
側に吸着性シートを積層した空気清浄フィルターシー
ト。
【請求項２】補強材シートが難燃性を有した芯鞘構造を
有する熱融着性繊維を含有する特許請求の範囲第１項の
記載空気清浄フィルターシート。
【請求項３】吸着性シートが微粒子状活性炭含有シート
から構成されていることを特徴とした特許請求の範囲第
１項の記載空気清浄フィルターシート。
【請求項４】請求項１に記載の積層空気清浄フィルター
シートをプリーツ状に折り込み加工した空気清浄フィル
ターニユット。