JPS62160118A - Filter - Google Patents

Filter

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JPS62160118A
JPS62160118A JP270386A JP270386A JPS62160118A JP S62160118 A JPS62160118 A JP S62160118A JP 270386 A JP270386 A JP 270386A JP 270386 A JP270386 A JP 270386A JP S62160118 A JPS62160118 A JP S62160118A
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JP
Japan
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electret
structure layer
dust
dense structure
filter
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JP270386A
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JPH0510962B2 (en
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Ryoichi Togashi
良一 富樫
Katsutoshi Ando
勝敏 安藤
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Publication of JPH0510962B2 publication Critical patent/JPH0510962B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/28Plant or installations without electricity supply, e.g. using electrets

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prepare a filter having a very low pressure loss and superb collecting performance compared with the existing HEPA filter by providing an electret non-woven cloth layer of dense structure on the dust collecting face and a non-woven cloth of rough structure on the downstream side. CONSTITUTION:An electret non-woven cloth 4 of dense structure is provided on the dust collecting face by the relationship of fiber filling rate Y and fiber medium diameter X which satisfies formulas I-IV. The non-woven cloth is preferably of melt-blow method having a 0.2-30mum fiber diameter distribution. Electret characteristics should be more than 1.4X10<-10> coulomb/cm<2> of ther mostimulating depolarized charge amount. Weight per unit area is around 10-180g/m<2>. Collecting performance is superbly enhanced by providing in paral lel the electret non-woven cloth layer and the non-woven cloth layer 5 of rough structure. The non-woven cloth of rough structure having a low pressure loss and high reinforcing support effect should be selected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規なフィルターに関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a novel filter.

更に詳しくは、フィルター使用時の圧力損失上昇をスム
ーズにし、かつダスト捕集性能を維持するのに優れた、
高性能エレクトレットフィル−ターに関する。
In more detail, it is excellent in smoothing the increase in pressure loss when using a filter and maintaining dust collection performance.
Related to high performance electret filters.

(従来の技術〕 従来の機械的捕集原理を用いたエアーフィルターとして
、例えば、極細繊維を用いたエアーフィルターが特開昭
57−147412号公報に開示されている。この公報
記載のエアーフィルターの条件を参考にして繊維径1.
9μm気孔容積92゜5%(繊維充填率7.5%)、不
織布目付100q/T112、圧力損失7mmAQの条
件で作ったエレクトレット不織布を用いて、フィルター
性能を評価したところ、次の問題が発生し実用に供し得
ないことがわかった。
(Prior Art) As an air filter using a conventional mechanical collection principle, for example, an air filter using ultrafine fibers is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 147412/1983. Based on the conditions, the fiber diameter is 1.
When the filter performance was evaluated using an electret nonwoven fabric made under the conditions of 9μm pore volume 92.5% (fiber filling rate 7.5%), nonwoven fabric weight 100q/T112, and pressure loss 7mmAQ, the following problems occurred. It turned out that it could not be put to practical use.

即ち、フィルター表面に付着したダストが、ダスト層を
形成して行く過程で、ある同に達するとダスト層が崩壊
し、より緻密なダスト層が形成される。その時、圧力損
失が急上昇すること。又ダスト洩れが生じ一時的に捕集
性能が低下することが判明した。
That is, in the process of the dust adhering to the filter surface forming a dust layer, when it reaches a certain point, the dust layer collapses and a more dense dust layer is formed. At that time, the pressure loss will rise rapidly. It was also found that dust leakage occurred and the collection performance was temporarily reduced.

この現象は、エレクトレット不織布を用いたフィルター
では特に顕著であり、十分満足すべき物が得られない。
This phenomenon is particularly noticeable in filters using electret nonwoven fabric, and a fully satisfactory filter cannot be obtained.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明者らは、上記欠点のないエレクトレットフィルタ
ーについて鋭意検討した結果、本発明に到達した。
[Problems to be Solved by the Invention] The present inventors have arrived at the present invention as a result of intensive studies on electret filters that do not have the above-mentioned drawbacks.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、次の構成を有する。 The present invention has the following configuration.

(1)  粗密構造層が並列配置された2層構造から成
るフィルターであって、少なくとも該密構造層がエレク
トレット不織布であるフィルター。
(1) A filter having a two-layer structure in which coarse and dense structure layers are arranged in parallel, and at least the dense structure layer is an electret nonwoven fabric.

(2)密構造層が、繊維充填率(Y)%と繊維中位直径
(X>μmの関係において下記(1)〜(4)式を満足
する特許請求の範囲第(1)項記載のフィルター。
(2) The dense structure layer satisfies the following formulas (1) to (4) in the relationship between the fiber filling rate (Y)% and the fiber median diameter (X>μm). filter.

Y=12.5X−15・−・・・−・−・<1>Y=1
2.5X+10・・・・・・・・・(2)3≦Yく25
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)0
.3≦X<2.5・・・・・・・・・・・・(4)(3
)密構造層が、エレクトレットメルトブロー不織布であ
る特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載のフィ
ルター。
Y=12.5X-15・−・−・−・<1>Y=1
2.5X+10・・・・・・・・・(2)3≦Yku25
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)0
.. 3≦X<2.5・・・・・・・・・・・・(4)(3
) The filter according to claim (1) or (2), wherein the dense structure layer is an electret melt-blown nonwoven fabric.

(4)  密構造層が熱刺激脱分慟電荷量1.4X10
−10クーロン/Tr12以上である特許請求の範囲第
(1)項〜第(3)項のいずれかに記載のフィルター。
(4) The dense structure layer has a heat-stimulated deseparation charge amount of 1.4×10
-10 coulombs/Tr12 or more, the filter according to any one of claims (1) to (3).

(5)  密構造層の不織布が、シート状態でエレクト
レット化されてなる特許請求の範囲第(1)項〜第(4
)項のいずれかに記載のフィルター。
(5) Claims (1) to (4) in which the nonwoven fabric of the dense structure layer is made into an electret in a sheet state.
) The filter described in any of the above.

第1図は本発明に係るフィルターの一例を表わす一部切
欠き断面模式図で示す。
FIG. 1 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an example of a filter according to the present invention.

1はフィルター、2はエレクトレット繊維、3は非エレ
クトレット繊維、4はエレクトレット繊維から成るI!
維充填率の高い密構造層、5は非エレクトレット繊維か
ら成る繊維充填率の低い粗構造層、矢印A、A’ はダ
ストを含む空気の流れ方向を必られす。密構造層4は少
なくともエレクトレット化された不織布から構成されて
いる。
1 is a filter, 2 is an electret fiber, 3 is a non-electret fiber, and 4 is an electret fiber.
A dense structure layer with a high fiber filling rate, 5 a coarse structure layer with a low fiber filling rate made of non-electret fibers, and arrows A and A' indicate the flow direction of air containing dust. The dense structure layer 4 is made of at least an electret nonwoven fabric.

密構造層4の不織布は、繊維充填率(Y)%と繊維中位
直径(X)μm関係において下記(1)〜(4)式を満
足するエレクトレット化メルトブロー不織布であること
が好ましい。
The nonwoven fabric of the dense structure layer 4 is preferably an electret melt-blown nonwoven fabric that satisfies the following formulas (1) to (4) in terms of the fiber filling rate (Y)% and fiber median diameter (X) μm.

Y=12.5X−15・・・・・・・・・(1)Y=1
2.5X+10・・−・−・−<2)3≦Yく25・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)0.3
≦X<2.5・・・・・・・・・・・・(4)繊維充填
率(Y)とは、単位体積中に占める繊維だけの割合を表
わす数値である。求め方は、次の式に従って行なう。
Y=12.5X-15 (1) Y=1
2.5X+10・・−・−・−<2)3≦Yku25・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)0.3
≦X<2.5 (4) Fiber filling rate (Y) is a numerical value representing the proportion of only fibers in a unit volume. The calculation method is according to the following formula.

Y−〔(ω/ρ)÷(Tx104))x100%Y:繊
維充填率(%) ω:密構造層の目付(g/Tn2) ρ:i1維の比重(Q/cr+f) T:密構造層の厚さくcm) (密構造層の厚さは、1平方センチ当り0.2C]の荷
重を掛けてダイヤルゲージで求める。)又、繊維中位直
径とは、繊維径分布が正規分布に従わないメルトブロー
不織布などの平均特性を表わす数値である。求め方は、
不織布表面のSEM写真から200本以上の繊維を無差
別に選び、正確に繊維直径を測定し、繊維直径の度数分
布を求める。次に度数分布曲線と横軸(繊維直径)によ
って囲まれた面積部分が正確に1:1の割合に区分され
る繊維直径をプラニメータによって求める。求めた繊維
直径が繊維中位直径を表わす。
Y - [(ω/ρ) ÷ (Tx104)) x 100% Y: Fiber filling rate (%) ω: Weigh of dense structure layer (g/Tn2) ρ: Specific gravity of i1 fiber (Q/cr+f) T: Dense structure layer thickness (cm) (The thickness of a dense structure layer is determined using a dial gauge by applying a load of 0.2 C per square centimeter.) In addition, the fiber median diameter is defined as the thickness of a dense structure layer when the fiber diameter distribution is normally distributed. This value represents the average properties of melt-blown nonwoven fabrics, etc. that do not comply with the above criteria. How to find it is
More than 200 fibers are randomly selected from an SEM photograph of the surface of a nonwoven fabric, the fiber diameters are accurately measured, and the frequency distribution of fiber diameters is determined. Next, the fiber diameter in which the area surrounded by the frequency distribution curve and the horizontal axis (fiber diameter) is divided into exactly 1:1 ratio is determined using a planimeter. The determined fiber diameter represents the fiber median diameter.

他方、粗構造層は、密構造層より繊維充填率が小さく作
られている。
On the other hand, the coarse structure layer is made to have a smaller fiber filling rate than the dense structure layer.

粗Itf造層の素材としては特に限定されない。例えば
エレクトレット繊維または非エレクトレツ1へ繊維から
なる不織布あるいは、これらの両者が混繊した不織布層
や、さらには金属製またはプラスチック製の金網やネッ
ト状物、多孔質体に変えて使用する場合もある。
The material for the coarse Itf layering is not particularly limited. For example, a non-woven fabric made of electret fibers or non-electret fibers, a non-woven fabric layer made of a mixture of both, metal or plastic wire gauze, net-like material, or porous material may also be used. .

次に、密構造層と粗構造層の位置関係は、密溝造層側を
ダスト捕集層にするのが高性能エアーフィルターとして
使用する場合特に好ましい。一方の中性能フィルターの
様に高速)濾過エアーフィルターとして使用する場合に
は、逆に粗構造層側より補集するのがロングライフ化の
ために好ましい。
Next, regarding the positional relationship between the dense structure layer and the coarse structure layer, it is particularly preferable to use the dense groove layer side as the dust collection layer when used as a high performance air filter. When used as a medium-performance (high-speed) filtration air filter, on the other hand, it is preferable to collect from the coarse structure layer side for a longer life.

更に詳細に密構造層について説明する。The dense structure layer will be explained in more detail.

特開昭57−’147142号公報に示された設計条件
でエレクトレットフィルターを設計すると、使用中の圧
力損失上昇が不連続な段階上昇や、ダスト洩れによる捕
集性能の低下が発生して問題である。
If an electret filter is designed under the design conditions shown in JP-A-57-147142, there will be problems such as a discontinuous step increase in pressure loss during use and a decrease in collection performance due to dust leakage. be.

この原因について詳細に検討した結果、従来の機械的捕
集原理のみを用いたエアーフィルターとエレクトレット
フィルターでは、ダストの堆積状態のメカニズムが異な
ることが判明した。
As a result of a detailed study of the cause of this problem, it was found that the mechanisms of dust accumulation are different between air filters that use only conventional mechanical collection principles and electret filters.

第2図(a)はエレクトレット不織布層のダスト付着初
期状態をあられす模式図である。又、第2図(b)は第
2図(a)のダスト付着量が増えた状態を示す。又第3
図(a>は、非エレクトレット不織布層のダスト付着の
初期状態を表わす模式図である。また、第3図(b)は
第3図(a)のダスト付着量が増えた状態を示す。
FIG. 2(a) is a schematic diagram showing the initial state of dust adhesion on the electret nonwoven fabric layer. Moreover, FIG. 2(b) shows a state in which the amount of dust adhesion increases as shown in FIG. 2(a). Also the third
Figure (a) is a schematic diagram showing the initial state of dust adhesion on the non-electret nonwoven fabric layer.Furthermore, Fig. 3(b) shows the state in which the amount of dust adhesion has increased as shown in Fig. 3(a).

6はエレクトレット繊維、7は付着したダスト、8は非
エレクトレット繊維、矢印A、A’ はダストを含む空
気の流れ方向を示す。
Reference numeral 6 indicates electret fibers, 7 indicates attached dust, 8 indicates non-electret fibers, and arrows A and A' indicate the flow direction of air containing dust.

即ち、機械的捕集原理のみを用いたフィルターでは、第
3図(a)に示すように、空気流れが直接光たる繊維上
面から付着し始め、第3図(b)に示すように、繊維上
面にほぼ集中して堆積して行く。
That is, in a filter that uses only the mechanical collection principle, the air flow starts to adhere directly to the top surface of the fibers, as shown in FIG. It accumulates almost concentrated on the upper surface.

一方エレクトレットフィルターでは、第2図(a)に示
すように、静電気力による吸着力が働いていないので繊
維上面のみならず下面にも付着する。ダストの供給が更
に続けば第2図(b)に示すように、繊維の全周囲に付
着する様になり、更にはダストの樹状突起が伸長し、繊
維間の支持材の無い空間にも粗なダスト層が形成される
。これは、エレクトレット繊維の表面電荷がダストを介
して外部に及ぶためと推察される。
On the other hand, in the case of an electret filter, as shown in FIG. 2(a), since the adsorption force due to electrostatic force is not working, the particles adhere not only to the upper surface of the fibers but also to the lower surface thereof. If the supply of dust continues, as shown in Figure 2 (b), the dust will adhere to the entire periphery of the fibers, and the dendrites of the dust will extend, even into the spaces where there is no supporting material between the fibers. A coarse dust layer forms. This is presumed to be due to the surface charge of the electret fibers reaching the outside through dust.

樹状に伸長した粗なダスト層は、やがであるダスト量に
達すると風圧のため崩壊し、やや緻密度の高いダスト層
が形成され、繊維間を塞ぐので圧力損失を急激に上昇さ
せるのである。又この時一時的にダスト洩れが生じ捕集
性能を低下させる場合も生じる。更には内層のエレクト
レット繊維にもダストが付着する結果、表面電荷が低下
してフィルター寿命を短い物にしてしまう場合もある。
When the coarse dust layer that extends like a tree eventually reaches a certain amount of dust, it collapses due to wind pressure, forming a slightly denser dust layer that closes the gaps between the fibers, causing a sudden increase in pressure loss. be. Further, at this time, dust may temporarily leak, reducing the collection performance. Furthermore, as a result of dust adhering to the electret fibers in the inner layer, the surface charge may decrease and the life of the filter may be shortened.

これらのトラブル発生を防止するためには、ガラス製超
極細繊維で作られたHEPAやULPAフィルターのよ
うに極めて細い繊維で設計すれば防止効果は得られるが
、反面、圧力損失の上昇を招きエレクトレットフィルタ
ーの特徴が損われてしまう。
In order to prevent these troubles from occurring, designing with extremely thin fibers such as HEPA and ULPA filters made of ultra-fine glass fibers can provide a preventive effect, but on the other hand, this can lead to an increase in pressure loss and the use of electret filters. The characteristics of the filter will be lost.

本発明では、これらの問題解決のため鋭意検討した結果
、ダスト捕集面には密構造のエレクトレット不織布層を
適当量配置し、空気流れの下流側には、これより粗な構
造を持った不織布層を並列配置した構成とすることによ
り、ダスト保持性、圧力Jfi失の連続上背性、初期圧
力損失低下、ダスト捕集性能の維持性の点で、極めて優
れていることを確認した。
In the present invention, as a result of intensive studies to solve these problems, an appropriate amount of densely structured electret nonwoven fabric layer is placed on the dust collection surface, and a nonwoven fabric layer with a coarser structure is placed on the downstream side of the air flow. It was confirmed that the configuration in which the layers are arranged in parallel is extremely excellent in terms of dust retention, continuous pressure Jfi loss, initial pressure drop reduction, and maintenance of dust collection performance.

即ち、密構造層の要件は、第4図に示す様に、繊維充填
率(Y)と繊維中位直径(X>の関係において、下記(
1)〜(4)式を満足することが好ましい。
That is, as shown in Figure 4, the requirements for the dense structure layer are as follows (in the relationship between fiber filling rate (Y) and fiber median diameter (X>):
It is preferable that formulas 1) to (4) are satisfied.

Y=12.5X−15・・・・・・・・・(1)Y=1
2.5X+10・・・・・・・・・(2)3≦Yく25
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3〉0
.3≦X<2.5・・・・・・・・・・・・(4)第4
図中の斜線Aの条件範囲内が初期圧力損失と捕集性能を
満足し、かつ圧力損失を連続的とし得る好ましい条件で
ある。この条件範囲内で作られた不織布の密構造層をダ
スト捕集面として用いた時、補集されたダストは、密構
造層の極表面層にダスト層を形成・する。
Y=12.5X-15 (1) Y=1
2.5X+10・・・・・・・・・(2)3≦Yku25
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3〉0
.. 3≦X<2.5・・・・・・・・・・・・(4) Fourth
The range of conditions indicated by the diagonal line A in the figure is a preferable condition that satisfies the initial pressure loss and collection performance and allows the pressure loss to be continuous. When a dense structure layer of nonwoven fabric made within this range of conditions is used as a dust collection surface, the collected dust forms a dust layer on the extreme surface layer of the dense structure layer.

繊維間にも樹状のダスト層が形成されるが、繊維充填率
と繊維径がバランス良く設計されているので急激なダス
ト層の崩壊は起こらない。
A dendritic dust layer is also formed between the fibers, but because the fiber filling rate and fiber diameter are designed in a well-balanced manner, sudden collapse of the dust layer does not occur.

この結果、圧力損失の上昇は好ましい連続的となる。更
には、密構造層の表面近くにダストが補集される結果、
ダストがダストを補集する様になるので、補集効率が更
に向上する様になる。又、ダストが下流側には、はとん
ど達しないのでエレクトレットフィルターの寿命が極め
て長くなる。
As a result, the increase in pressure drop becomes favorable and continuous. Furthermore, as a result of dust being collected near the surface of the dense structure layer,
Since dust collects dust, the collection efficiency is further improved. Further, since the dust hardly reaches the downstream side, the life of the electret filter becomes extremely long.

これに対し、第4図中のBの範囲内では、フィルターの
初期圧力損失が高くなり過ぎ、エアーフィルターとして
適当でない。一方、第4図中のCの範囲内では捕集性能
が高性能フィルターとして満足しない、又圧力損失が段
階上昇するので好ましくない。
On the other hand, within the range B in FIG. 4, the initial pressure loss of the filter becomes too high and is not suitable as an air filter. On the other hand, within the range C in FIG. 4, the collection performance is not satisfactory as a high-performance filter, and the pressure loss increases step by step, which is not preferable.

したがって、第4図中のAの範囲内が適当である。又、
より好ましい範囲は、第4図中のDの条件範囲内であっ
て、下記(5)〜(8)式を満足する範囲内である。
Therefore, a range of A in FIG. 4 is appropriate. or,
A more preferable range is within the condition range D in FIG. 4, and is within a range that satisfies the following formulas (5) to (8).

Y=12.5X−2,5・・・・・・(5)Y=12.
5X+5・・・・・・・・・・・・(6)3≦Y<22
.5・・・・・・・・・・・・・・・(7)0.4≦X
<2・・・・・・・・・・・・・・・・・・(8)以上
の要件を満たす密構造層は、メルトブロ一方式で作られ
たエレクトレットメルトブロー不織布が最適である。
Y=12.5X-2,5...(5) Y=12.
5X+5・・・・・・・・・・・・(6) 3≦Y<22
.. 5・・・・・・・・・・・・・・・(7) 0.4≦X
<2...(8) For the dense structure layer that satisfies the above requirements, an electret melt-blown nonwoven fabric made by one melt-blowing method is optimal.

それはメルトブロ一方式による不織布が、一般的に戴維
径分イ「が広い。例えば0.2〜30timの広範囲に
渡る繊維径分布の不織布が製造可能であるので、不織イ
5形態の保持性に優れ、又、広範囲の粒子径からなる大
気塵の補集にも適しているからである。
The reason is that nonwoven fabrics produced by one-method meltblowing generally have a wide fiber diameter.For example, nonwoven fabrics with a wide range of fiber diameter distributions from 0.2 to 30tim can be manufactured, so the retention of five types of nonwoven fabrics is This is because it has excellent properties and is also suitable for collecting atmospheric dust consisting of a wide range of particle sizes.

又、メルトブロ一方式以外の不織布製造方法では、分割
型繊維からなるスパンポンド不織布や、バーストファイ
バ一方式による不織布なども次に適している。
In addition, for nonwoven fabric manufacturing methods other than the melt blow one-way method, spunpond nonwoven fabrics made of split fibers and nonwoven fabrics using one burst fiber method are also suitable.

又、密構造層のエレクトレット特性は、熱刺激脱分極電
荷量が1.4X10−10クーロン/−以上の電荷向を
有する。
Further, the electret characteristic of the dense structure layer has a charge direction in which the thermally stimulated depolarization charge amount is 1.4×10 −10 coulombs/− or more.

これは、高性能フィルターとしての捕集性能を長期に渡
って維持する上で必要な電荷量である。
This is the amount of charge necessary to maintain the collection performance as a high-performance filter over a long period of time.

又、密構造層の目付は、商品上必要とする捕集性能や圧
力損失を満足するように自由に選定出来るが、好ましく
は概略10〜180Cl/m2程度である。
Further, the basis weight of the dense structure layer can be freely selected so as to satisfy the collection performance and pressure loss required for the product, but is preferably about 10 to 180 Cl/m2.

密構造層に用いる不織布のエレクトレット化の方法は、
第5図に示すように、接地した金属性電極9上に体積固
有抵抗値102〜106Ωcm又は10〜10180c
m範囲の半導体シート又は誘電体シート10を置き、こ
の上に、繊維シー[・例えばメルトブロー不織子511
を置く、直流高電圧発生機12に接続された印加電極1
3によりコロナ放電処理を行なう方法、またはこの方法
にグリッド電極を併用する方法、あるいは、平板電極間
にメルトブロー不織布を両面とも接触させた状態で直流
高電圧を印加する方法などで行なうことが出来る。
The method of converting the nonwoven fabric used for the dense structure layer into electret is as follows:
As shown in FIG.
A semiconductor sheet or dielectric sheet 10 having a diameter of
An application electrode 1 connected to a DC high voltage generator 12
This can be carried out by a method of performing corona discharge treatment according to No. 3, a method of using a grid electrode in combination with this method, or a method of applying a DC high voltage with both sides of the melt-blown nonwoven fabric in contact between flat electrodes.

この様にして作られたエレクトレット不織布は、表面と
裏面で極性が異なり、電界の向きが一方向(厚さ方向)
に揃っている。この様な不織布の電界@造の不織布は、
ランダム電界構造の不織布より捕集性能が高く優れてい
る。
The electret nonwoven fabric made in this way has different polarities on the front and back sides, and the electric field is oriented in one direction (thickness direction).
are available. This type of nonwoven fabric created by the electric field @
It has higher collection performance than non-woven fabrics with random electric field structure.

次に粗構造層について説明する。Next, the coarse structure layer will be explained.

本発明において粗構造層を設ける目的は次の二つが有す
る。
In the present invention, the rough structure layer is provided for the following two purposes.

(1)密構造層から洩れたダストを補集すること。(1) To collect dust leaked from the dense structure layer.

(2)  支持材兼補強材としての使用。(2) Use as a support and reinforcement material.

密構造層はali維充填率が高いので圧力損失が高い。Since the dense structure layer has a high ali fiber filling rate, the pressure loss is high.

そこで要求される捕集性能が得られる程度まで密構造層
の目付を少なくして圧力損失を下げるように設計するこ
とが考えられる。
Therefore, it is conceivable to design the dense structure layer to reduce the weight loss to the extent that the required collection performance can be obtained to lower the pressure loss.

そうした場合、少量のダスト洩れが生じたり、又密構造
層が風圧によって変形したりする事もある。
In such a case, a small amount of dust may leak, and the dense structure layer may be deformed by wind pressure.

そのために圧力損失が低く、補強支持効果のある粗構造
層によって捕集性能と圧力損失のバランスを調整し、か
つ風圧に耐えられるようにする。
Therefore, the pressure loss is low, and the balance between collection performance and pressure loss is adjusted by a coarse structure layer that has a reinforcing and supporting effect, and it is made to be able to withstand wind pressure.

構造的には、前記密構造層と粗構造層を並列配置する。Structurally, the dense structure layer and the coarse structure layer are arranged in parallel.

従って、粗構造層は密構造層よりも充填率が低い。Therefore, the coarse structure layer has a lower filling factor than the dense structure layer.

なお本発明のフィルターは、密構造層と粗構造層を並列
配置するが、捕集性能の超高性能化を目的として設計す
る場合には、密構造層と粗構造層の間に、前記密構造層
より繊維充填率を高めたエレクトレットメルトブロー不
織布層を設けると捕集性能がより一層向上し、かつロン
グライフ化が図れる。
Note that the filter of the present invention has a dense structure layer and a coarse structure layer arranged in parallel, but when designing for the purpose of ultra-high collection performance, the dense structure layer and the coarse structure layer are arranged in parallel. By providing an electret melt-blown nonwoven fabric layer with a higher fiber filling rate than the structural layer, the collection performance can be further improved and the life can be extended.

熱刺激脱分極電荷量の求め方は、エレクトレットシート
を東洋精器(製)のTSC装置に設置し、5°C/分で
昇温した時の熱刺激脱分極電流を求め、温度と熱刺激脱
分極電流によって囲まれた面積(脱分極電荷量)を試料
の面積で割って、熱刺激脱分極電荷量(クーロン/鼠)
を求める。
To determine the amount of heat-stimulated depolarization charge, place the electret sheet in a TSC device manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., and calculate the heat-stimulated depolarization current when the temperature is raised at 5°C/min. The area surrounded by the depolarizing current (depolarizing charge amount) is divided by the area of the sample to calculate the thermally stimulated depolarizing charge amount (coulombs/mouse).
seek.

(作用〕 圧力屓失が不連続上昇するトラブル原因は、エレクトレ
ット繊維と非エレクトレット繊維との補集機構が異なる
ため生じる。
(Operation) The cause of the trouble in which the pressure loss increases discontinuously occurs because the collecting mechanisms of electret fibers and non-electret fibers are different.

エレクトレットフィルターにおいては、繊維間の支持材
の無い空間にもダストの樹状突起が極めて速い時期に形
成される。又繊維の全周囲にもダストが付着するので粗
なダスト層が形成される。
In an electret filter, dust dendrites are formed extremely quickly even in the spaces without supporting material between the fibers. Further, since dust adheres to the entire periphery of the fibers, a rough dust layer is formed.

このダスト層が崩壊した時に、圧力損失が急激に上昇し
たり、一時的に捕集性能を低下させるのである。
When this dust layer collapses, the pressure loss increases rapidly and the collection performance temporarily decreases.

そこで、本発明では、安定でかつ粗なダスト層を形成さ
せ、かつ初期圧力損失を下げて、捕集性能を満足させる
ために、繊維充填率と繊維中位直径をバランス良く選定
した密構造層を捕集面に用いた。この結果繊維とダスト
粒子間距離のバランスが良くなり、安定で、かつ粗なダ
スト層の形成に役立ち、トラブル解決に成功した。
Therefore, in the present invention, in order to form a stable and coarse dust layer, lower the initial pressure loss, and satisfy the collection performance, we have developed a dense structure layer with a well-balanced fiber filling rate and fiber median diameter. was used as the collection surface. As a result, the distance between fibers and dust particles was better balanced, helping to form a stable and coarse dust layer, and successfully solving the problem.

更には、ダストが密構造層の表層近くに堆積するように
なったので、ダストがダストを補集する効果が著しくな
り、捕集性能の向上とロングライン化にも作用した。
Furthermore, since the dust began to accumulate near the surface of the dense structure layer, the effect of collecting dust became remarkable, and this also worked to improve the collection performance and make the line longer.

又、粗構造層を密構造層に並列配置したので、初期圧力
損失の低下が可能となった、又粗構造層の補強支持効果
により圧力損失上界に耐えることが出来るロングライフ
フィルターとなった。
In addition, since the coarse structure layer is arranged in parallel with the dense structure layer, it is possible to reduce the initial pressure loss, and the reinforcement and support effect of the coarse structure layer creates a long-life filter that can withstand the upper limit of pressure loss. .

(実施例〕 本発明をざらに実施例によって詳細に説明するが、これ
ら実施例のみに限定されるものではない。
(Examples) The present invention will be roughly explained in detail by examples, but it is not limited to these examples only.

実施例1 密構造層に繊維中位直径0.8μm、繊維充填率12%
、シート目付40Q/m2、初期圧力損失2.5n+m
AQ(エアー濾過速度2.5cm/5ec) 、熱刺激
脱分極電荷量4.0X10−10クーロン/dであるエ
レクトレットポリプロピレンメルトブロー不織布を用い
た。
Example 1 Dense structure layer with fiber median diameter of 0.8 μm and fiber filling rate of 12%
, sheet weight 40Q/m2, initial pressure loss 2.5n+m
An electret polypropylene melt-blown nonwoven fabric having an AQ (air filtration rate of 2.5 cm/5 ec) and a heat-stimulated depolarization charge amount of 4.0×10 −10 coulombs/d was used.

また粗構造層に繊維中位直径が1.5μm1繊維充填率
10%、シート目付60 g/ Tl12、初期圧力損
失2.0rrIrnAQ  (エアー−過速度2.5C
m/5ec) 、熱刺激脱分極電荷量2.0X10−1
0クーロン/iであるポリプロピレンメルトブロー不織
布を用いた。この両者を積層して本発明のフィルターを
形成し、密構造層側よりエアーを通し捕集性能と圧力損
失を検討した。
In addition, the coarse structure layer has a fiber median diameter of 1.5 μm, a fiber filling rate of 10%, a sheet weight of 60 g/Tl12, an initial pressure loss of 2.0 rrIrnAQ (air-overspeed 2.5C)
m/5ec), heat-stimulated depolarization charge amount 2.0X10-1
A polypropylene melt-blown nonwoven fabric having a coefficient of 0 coulomb/i was used. The filter of the present invention was formed by laminating these two layers, and air was passed through from the dense structure layer side to examine the collection performance and pressure loss.

初期圧力損失4.7mmAQ(エアー濾過速度2゜5c
m/sec> 、捕集性能は99.99%以上でめった
。(捕集性能は大気便0.3μ以上の粒子を日立製エア
ロゾルモニターAN’105型で行なった)2000時
間の連続捕集テストの結果、圧力損失は連続上背し、段
階上昇は認められなかった。
Initial pressure loss 4.7mmAQ (air filtration rate 2°5c)
m/sec>, the collection performance was 99.99% or more. (The collection performance was measured using a Hitachi Aerosol Monitor AN'105 model for particles larger than 0.3μ in atmospheric air.) As a result of a 2000-hour continuous collection test, the pressure drop continued to rise, and no step increase was observed. Ta.

又、捕集性能は、初期と全く変わらない99.99%以
上を示した。本発明の目的とする効果が認められた。
In addition, the collection performance was 99.99% or more, which was completely unchanged from the initial stage. The desired effects of the present invention were observed.

実施例2 密構造層に、実施例1と全く同じエレクトレットメルト
ブロー不織布を用いた。
Example 2 The same electret melt-blown nonwoven fabric as in Example 1 was used for the dense structure layer.

粗構造層に、ポリエステル長繊維不織布を用いた。これ
ら両者を熱接着し、シート目付700/ln2、繊維充
填率12%、初期圧力損失0.5mm/^qを積層して
成るフィルターを形成した。
A polyester long fiber nonwoven fabric was used for the rough structure layer. Both of these were thermally bonded to form a laminated filter having a sheet weight of 700/ln2, a fiber filling rate of 12%, and an initial pressure loss of 0.5 mm/^q.

2000時間のエアーによる補集テストを行なった。A 2000 hour air collection test was conducted.

初期圧力損失3.1mmAq、初期捕集性能は99゜9
8%以上であった。(補集性能は大気[0,3μm以上
の粒子で行なった) 圧力損失は連続上昇し、段階上昇は認められなかった。
Initial pressure loss: 3.1 mmAq, initial collection performance: 99°9
It was 8% or more. (The collection performance was measured in the atmosphere [with particles of 0.3 μm or larger)] The pressure loss increased continuously, and no stepwise increase was observed.

また捕集性能は99.99%以上に向上していた。Moreover, the collection performance was improved to 99.99% or more.

更に4000時間の補集テストを実施したが、全く問題
が発生しなかった。
A further 4,000 hours of supplementary testing was conducted, but no problems occurred.

比較1例1 繊維中位直径1.9μm、@維充填率7.5%、シート
目付20 Cl / m2を有するエレクトレットポリ
プロピレンメルトブロー不織布を、接地された金属性ア
ース板上に置き、直流コロナ放電処理を電界強度+7K
V/Cmで行なった。このシートの熱刺激脱分極電荷量
は4X10−10クーロン/dでめった。このシートを
7枚積層し、エアーフィルターとして4000時間の連
続捕集テストを実施した。
Comparison 1 Example 1 An electret polypropylene melt-blown nonwoven fabric having a median fiber diameter of 1.9 μm, @fiber filling rate of 7.5%, and a sheet basis weight of 20 Cl/m2 was placed on a grounded metal ground plate and subjected to DC corona discharge treatment. The electric field strength +7K
It was performed at V/Cm. The thermally stimulated depolarization charge amount of this sheet was 4×10 −10 coulombs/d. Seven of these sheets were stacked and used as an air filter for a continuous collection test for 4000 hours.

初期圧力損失(9,5mmAQ、エアー−過速度2゜5
m/SeC) 、初期捕集性能は0.3μm以上の大気
塵で99.99%以上であった。
Initial pressure loss (9.5mmAQ, air-overspeed 2°5
m/SeC), the initial collection performance was 99.99% or more for atmospheric dust of 0.3 μm or more.

テストの結果、圧力損失が段階上昇し、一時的に捕集性
能も゛低下した。
As a result of the test, the pressure drop increased step by step, and the collection performance also temporarily decreased.

(発明の効果) 本発明のフィルターは、繊維充填率、繊維径がバランス
良く選定されている。
(Effects of the Invention) In the filter of the present invention, the fiber filling rate and fiber diameter are selected in a well-balanced manner.

このため、従来のHEPAフィルターより極めて低圧損
で優れた捕集性能を有する。
Therefore, it has extremely low pressure loss and excellent collection performance compared to conventional HEPA filters.

圧力損失の上昇も連続的で緩慢であるので、クリーンル
ーム等で使用した場合には、室内の気流速度の変化が小
さいので、気流速度の調整も容易である。このため、室
内のクリーン度を維持する上で最適である。
The increase in pressure loss is also continuous and slow, so when used in a clean room, etc., the change in the airflow velocity in the room is small, making it easy to adjust the airflow velocity. Therefore, it is optimal for maintaining indoor cleanliness.

又、安定なダスト層が、主にフィルター表層に形成され
成長するので、内層のエレクトレット繊維にはほとんど
ダストが付着しない。このためエレクトレット性が長期
間維持されフィルターの寿命が極めて長くなる。
Furthermore, since a stable dust layer is formed and grows mainly on the surface layer of the filter, hardly any dust adheres to the electret fibers in the inner layer. Therefore, the electret property is maintained for a long period of time, and the life of the filter is extremely long.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に係るフィルターの1例を必られす一
部切欠き断面模式図で、第2図(a>は、エレクトレッ
ト不織布層のダスト付着初期状態をあられす模式図、第
2図(b)は、第2図(a)のダスト付着量が増した状
態をあられす模式図、第3図(a>は、非エレクトレッ
ト不織布層のダスト付着初期状態をあられす模式図、第
3図(b)は、第3図(a)のダスト付着量が増した状
態をあられす模式図、第4図は、繊維充填率(Y)と繊
維中位直径(X>との関係を示すグラフ、第5図は、本
発明のフィルターに用いるエレクトレット不織布のエレ
クトレット化方法をあられす模式説明図である。 1  :フィルター 2.6:エレクトレット繊維 3.8:非エレクトレット繊維 4 :エレクトレット繊維からなる密構造層5 :非エ
レクトレット繊維からなる粗構造層7 :ダスト 9 :接地された金属性電極板 10:半導体シート又は誘電体シート 11:メルトブロー不織イh 12:直流高電圧発生機 13:電極 特許出願人  東 し 株 式 会 社オダ1コ Y 才4目
FIG. 1 is a partially cutaway schematic cross-sectional view of an example of a filter according to the present invention, and FIG. Figure (b) is a schematic diagram showing the state in which the amount of dust adhesion in Figure 2 (a) has increased; Figure 3 (a) is a schematic diagram showing the initial state of dust adhesion on the non-electret nonwoven fabric layer; Figure 3 (b) is a schematic diagram showing the state of Figure 3 (a) where the amount of dust adhesion has increased, and Figure 4 shows the relationship between fiber filling rate (Y) and fiber median diameter (X>). The graph shown in FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing the method for converting the electret nonwoven fabric used in the filter of the present invention into electret. 1: Filter 2.6: Electret fiber 3.8: Non-electret fiber 4: From electret fiber Dense structure layer 5: Rough structure layer 7 made of non-electret fibers: Dust 9: Grounded metal electrode plate 10: Semiconductor sheet or dielectric sheet 11: Melt-blown non-woven fabric 12: DC high voltage generator 13: Electrode patent applicant Azuma Shi Co., Ltd. Oda1ko Y 4 years old

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)粗密構造層が並列配置された2層構造から成るフ
ィルターであって、少なくとも該密構造層がエレクトレ
ット不織布であるフィルター。 (2)密構造層が、繊維充填率(Y)%と繊維中位直径
(X)μmの関係において下記(1)〜(4)式を満足
する特許請求の範囲第(1)項記載のフィルター。 Y=12.5X−15………(1) Y=12.5X+10………(2) 3≦Y<25…………………(3) 0.3≦X<2.5…………(4) (3)密構造層が、エレクトレットメルトブロー不織布
である特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載の
フィルター。 (4)密構造層が熱刺激脱分極電荷量1.4×10^−
^1^0クーロン/m^2以上である特許請求の範囲第
(1)項〜第(3)項のいずれかに記載のフィルター。 (5)密構造層の不織布が、シート状態でエレクトレッ
ト化されてなる特許請求の範囲第(1)項〜第(4)項
のいずれかに記載のフィルター。
Claims: (1) A filter consisting of a two-layer structure in which coarse and dense structure layers are arranged in parallel, wherein at least the dense structure layer is an electret nonwoven fabric. (2) The dense structure layer satisfies the following formulas (1) to (4) in the relationship between the fiber filling rate (Y)% and the fiber median diameter (X) μm. filter. Y=12.5X-15......(1) Y=12.5X+10......(2) 3≦Y<25......(3) 0.3≦X<2.5... ...(4) The filter according to claim (1) or (2), wherein the (3) dense structure layer is an electret melt-blown nonwoven fabric. (4) The dense structure layer has a heat-stimulated depolarization charge amount of 1.4 × 10^-
The filter according to any one of claims (1) to (3), which is ^1^0 coulomb/m^2 or more. (5) The filter according to any one of claims (1) to (4), wherein the nonwoven fabric of the dense structure layer is made into an electret in a sheet state.
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