JPS62197118A - 積層エレクトレツトフイルタ - 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〕 低圧損、高捕集効率に優れた積層エレクトレットフィル
タに関するものである。

〔従来の技術〕

実公昭５８−５１９２９号公報に記載のごとく、エレク
トレット化フィルムをスプリット化して、フィルタ材と
して用い、それにスパンボンド不織布を積層したエアー
フィルタがある。

このエアフィルタは、スパンボンド不織布をエアー中の
粒子との摩擦で帯電した粒子を補集するものである。

またこのフィルムから形成されたエレクトレットフィル
タは、エレクトレット化したスプリットファイバーがラ
ンダムにシート内で配列して構成されているため、フィ
ルタ内での電気分極の向きは第６図に示すようにランダ
ム構成となっている。

このため内部で相互にキャンセルして、外部へ電気力を
及ぼさない。

したがって、捕集粒子が、エレクトレットフィルタ内に
入ってこないと、電気力による捕集ができない。故に、
捕集効率の向上もできないし、又、エレクトレットフィ
ルタ内にダスト付着が集中するため、圧力損失の上昇を
きたす欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、上述の欠点を解消し、長期に亘って高
捕集効率と低圧力損失を維持するフィルタを提供するも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は表面電荷密度の異なる繊維状シート
が少なくとも２枚積層されてなるフィルタであって、表
面電荷密度の高い繊維状シートは細繊度で構成され、か
つ表面電荷密度の低い繊維状シートは太繊度で構成され
ていることを特徴とする積層エレクトレットフィルタに
関するものである。

本発明の実施態様を図示する。

第１図は太繊度、低表面電荷密度からなる不織布２と、
細繊度、高表面電荷密度からなる不織布３からなる積層
エレクトレットフィルタ１ａである。

第２図は、本発明に係る他の一例を示すもので太繊度、
低表面電荷密度からなる織物４と、細繊度、高表面電荷
密度からなる不織布３とからなる積層エレクトレットフ
ィルタ１ｂである。

第３図は、本発明に係るさらに他の一例を示すもので、
太繊度、低表面電荷密度からなる不織布２と中繊度、中
表面電荷密度からなる不織布５と、細繊度、高表面、電
荷密度からなる不織布３とからなる積層エレクトレット
フィルタ１Ｃである。

本発明の積層エレクトレットフィルタは表層部が太繊度
で構成されているため気孔径が大きくまた、繊維は低い
表面電荷を持つため、機械的捕集と静電気捕集併用効果
によって、大きなダストを捕集し、かつ静電気力によっ
て、一度付管したダストは強固に付着し、再飛散を防ぐ
。

また表層部を通過した細いダストは細繊度で緻密で気孔
径が小さく、高い表面電荷密度による機械的捕集及び静
電気捕集の相乗効果で、高捕集効率で捕集する。

また、表層部で粗い又は中程度のダストが捕集されるた
め、内部での圧力損失め上昇を防止することがモきる。

高い表面電荷密度は１　Ｘ　’Ｉ　０−１０Ｃ／ａ４以
上であるので外部に対して強い電気力を及ぼすことがで
きるため好ましい。ざらに好ましくは３×１０”Ｃ４以
上が良い。

又、低い表面電荷密度は、１　Ｘ　１０”　ｃ／ｒｉ未
満であるのが好ましい。あまり強い表面電荷密度を持つ
と、表層部でのダスト付着が多くなり、目詰りの原因と
なる。

積層後の積層エレクトレットフィルタの表層部の表面電
荷密度は２　Ｘ　１０”　Ｃ／ｃｎｆ以上が好ましい。

あまり表面電荷密度が低いと静電気力による捕集効果が
失われるためである。

このため積層する低い表面電荷密度の繊維状シートの目
付、厚みなど適切に選定する必要がある。

目付などは３００ｇ／Ｔ１１２以下が好ましい。

エアーフィルタの性能から、太繊度とは１ｄ以上、細繊
度とは１ｄ未満で、特に０．５ｄ以下が高捕集効率から
好ましい。

見掛密度も、太繊度で粗構造、細繊度で密構造にすれば
さらに効果的である。

繊維状シートの形態は、不織布、編織物、紙、など通気
性のあるものである。

高い表面電荷密度を有する繊維状シート素材は、ポリオ
レフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレ
ン）弗素系樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリカー
ボネート、ポリアクリロニトリル、塩ビ、など体積抵抗
率が１０１２Ω・ｃｍ以上のものが使用できる。

低い表面電荷密度を有する繊維状シートとして上記素材
の外、天然繊維が使用できる。また、導電性繊維も使用
できる。

高性能フィルタとして繊維状シート形態として不織布が
特に好ましい。

また高い表面電荷密度を示す不織布としてメルトブロー
不織布が好ましい。

これは、平均繊度が０．５ｄ以下と細く、かつ、密構造
で表面電荷の維持性に優れている。

このため、低目付でも、８０　ｇ／　ｍ２以下でも高い
表面電荷密度を示し、圧力損失を低くするのでフィルタ
として好ましい。

積層エレクトレットフィルタの積層方法は、第１〜３図
に示す以外にさらに多層化しても良い。

また、高い表面電荷密度を示す繊維状シートとして、そ
れ同志の多層の組合せも利用できる。又、高い表面電荷
密度を持つシートを両面より低い表面電荷密度を示すシ
ートではさむことも可能である。

積層の接合方法として、単なる積層の場合もあるし、接
着剤、融着剤による接合、機械的接合として、ニードル
パンチ、ウォーターパンチによる場合、縫製による接合
などもある。

次に表面電荷密度を有する繊維状シートの製造方法を述
べる。

第４図に示す方法で、アース電極６上に半導体材料７を
置き、その上にエレクトレット化する繊維状シート８を
配置して、針状電極９により、高圧発生機１０を通して
直流高電圧印加を行なってエレクトレット化する。

エレクトレット化する雰囲気温度は、繊維状シートの材
質によって適当に変えて行なう。でき上ったエレクトレ
ット繊維状シートの電気分極の向きは、第５図に示すモ
デル図のごとく、シートの厚み方向に配向している。

表面電荷密度の大きさは、印加電圧の大小によってコン
トロールする。

又、１　Ｘ　１０−１０ｃ／−以下の繊維状シートには
、エレクトレット化しない繊維状シートを使用しても差
支えない。

測定法について説明する。

（１）　　見掛密度は、Ｊ　ｌ５−Ｌ１０７９に記載の
見掛比重に準じて行なった。但し、厚み測定は、ＪＩＳ
−Ｌ１０８５に準じた。

（２）　　体積抵抗率は、ＪＩｓ−Ｃ−２３１８に準じ
て行なった。表面電荷密度は第７図に示す装置で行なっ
た。

即ち、測定すべき繊維状シート１１をアースした金属板
のアース電極１２の上に置き、他の金属電極（４ｃｍ径
）１３を上方から試料に接触せしめて、試料表面に存在
する電荷を静電誘導で金属電極１３に生じせしめ、この
電荷をコンデンサー１４にためて電位計１５でその電位
を測定し、下式から表面電荷密度を求める。

表面電位密度（ｃ／ｒｉ）＝ＣｘＶ／ＳＣ：コンデンサ
ー容最（ファラッド） ■：電位（ボルト） Ｓ：電極面積（ＣＸＫ） 〔実施例〕 実施例１ 表面電荷密度が高い不織布として８Ｘ１０−１０Ｃ／−
を有するポリプロピレンメルトプロー不織布を用いた。

構成平均繊度０．０３ｄ、目付４０ｇ／Ｔｎ２、見掛密
度０．１５１０／ｃｉであった。

表面電荷密度の低い不織布として５Ｘ１０−１２Ｃ／−
を有するポリエステルスパンボンド不織布を用いた。

構成繊度５ｄ、目付４０Ｃ１、見掛密度０．１３９ｇ／
ａｎｔであった。

積層後の表面電荷密度（表層側）は９．５Ｘ１０”　Ｃ
１０＃であった。

表面電荷密度の低い不織布を風上にして本積層エレクト
レットフィルタをフィルタ評価装置で大気塵を吸入して
、面風速’ｌ、　５ｍ、／ｍｔｎで１力月間テストを行
なった。

この結果、初期捕集効率は９９．６％で、１力月間その
性能をほとんど維持し、かつ圧力損失の上昇も０．５ｍ
ｍａｑ以下であった。

捕集効率は凝縮核測定器（ＴＳＩ社製）を用いて粒子カ
ウントして求めた。

実施例２ 表面電荷密度の高い不織布として８．２×１０”　Ｃ／
ＣＸＫを有するポリプロピレンメルトブロー不織布を用
いた。構成平均繊度は０．０１ｄ、目付３０ｇ／Ｗ１２
、見掛密度０．１５５ｇ／−であった。　表面電荷密度
の低い織物として、１Ｘ１０”　Ｃ／ｒｉを有するポリ
エステルタフタ（単糸繊度３ｄ、タテ、ヨコ糸繊度１０
０Ｄ）、タテ糸密度１１２本／ｉｎ、ヨコ糸密度８９本
／　ｉｎ）を用いた。

積層方法は、表面電荷密度の高いメルトブロー不織布を
２枚積層した後に、表面電荷密度の低い織物を１枚積層
した。

積層後の表面電荷密度（織物表面）は１．８Ｘｉｏ”’
１００層であった。

本発明のフィルタをフィルタ評価装置に取りつけて、２
週間、大気塵を用いてテストを実施した。

面風速は１．５ｍ／ｍｉｎで行なった。

この結果、初期捕集効率は９９．９２％、２週間後も性
能はほとんど変らなかった。

また圧力損失の上昇は１．２ｍｍａＱ以下であつた。

実施例３ 表面電荷密度の高い不織布として１．２Ｘ１０’ｃ／ｃ
Ｊを有するポリプロピレンメルトブロー不織布を用いた
。構成平均繊度は０．０１ｄ、目付４０ｇ／Ｔｎ２、見
掛密度０．１５２ｇ１０／であった。

次いで、表面電荷密度の高い不織布として、３Ｘ　１０
”　ｃ／ａ＋ｆを有するポリプロピレンメルトブロー不
織布を用いた。

構成平均繊度０．２ｄ、目付４０　Ｑ　／　＊２、見掛
密度０．１２８ｇ／ｃｎｆであった。

表面電荷密度の低い不織布として３×１Ｏ−１２Ｃ／ｃ
Ｊのポリエステルスパンボンド不織布を用いた。

繊度３．５ｄ、目付５０ｇ／Ｔｎ２、見掛密度０．２５
ａ／ａ（であった。

積層後の表面電荷密度は９．２Ｘ　１０−１１ｃ１０＋
ｆでめった。

本発明シートをフィルタ評価装置に取りつけて、大気塵
を用いて、１力月間、面風速１．５ｍ／ｍｉｎでテスト
した。

この結果、初期捕集効率９９．９４％で１力月間もほと
んど変化なかった。

また圧力損失の変化も０．５ｍｍａｑ以下であった。

実施例４ 表面電荷密度の高い不織布として６．０Ｘ１０−１０Ｃ
／ｃｎｆを有するポリプロピレンメルトブロー不織布を
用いた。構成平均繊度０．０１ｄ、目付５０ｑ／ＴｌＮ
２、見掛密度０．１４８ｇ／ｃｍであった。

表面電荷密度の低い不織布として３Ｘ１０−１２Ｃ／−
のガラス不織布を用いた。平均繊度０，５ｄ。

日付、７０ｇ／１ＴＩ２、見掛密度０．１４ｇ／ａｎｔ
であった。

積層後の表面電荷密度（ガラス不織布表面〉は９．１　
Ｘ　１０−１１ｃ／ｃｄであった。

本発明のフィルタを実施例１に示すフィルタ装置で２遍
間テストした。

初期捕集効率は９９．８％で、２週間後もほとんど変化
がなかった。また圧力損失も０．７ｎｗｎａｑ以下であ
った。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく、本発明に係る積層フィルタは、低圧
力損失、高捕集効率に優れている。このため、各種用途
に用いることができる。例えば、掃除機用フィルタ、ク
リーンルーム用フィルタ、医療用マスク、産業用フィル
タ、空気清浄機用フィルタとして長期間使用できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明に係る積層エレクトレットフィ
ルタを表わす模式図、第４図は表面電荷密度を有する繊
維状シートの製造方法をあられす説明図、第５図は本発
明の繊維状シートの電気分極の向きをは表わす模式図、
第６図は従来の繊維状シートの電気分極の向きを表わす
模式図、第７図は表面電荷密度の測定装置を表わす説明
図である。 ’ｌａ、１ｂ、１ｃ：エレクトレットフィルタ２：太繊
度、低表面電荷密度の不織布 ３：細繊度、高表面電荷密度の不織布 ４：太繊度、低表面電荷密度の織物 ５：中繊度、中表面電荷密度の不織布 ６：アース電極 ７：半導体材料 ｓ：ｍ雄状シート ９：針状電極 １０：高圧発生機 １１：表面電荷密度を持つ繊維状シート１２：アース電
極 １３：金属電極 １４：コンデンサー １５：電位計 特許出願人　　東　し　株　式　会　社第３図 一二一 第４図 第５図 第６図 フ 第７桶

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面電荷密度の異なる繊維状シートが少なくとも
   ２枚積層されてなるフィルタであつて表面電荷密度の高
   い繊維状シートは細繊度で構成され、かつ表面電荷密度
   の低い繊維状シートは太繊度で構成されていることを特
   徴とする積層エレクトレットフィルタ。
2. （２）表面電荷密度の高い繊維状シートの表面電荷密度
   が１×１０＾−＾１＾０ｃ／ｃｍ＾２以上である特許請
   求の範囲第（１）項記載の積層エレクトレットフィルタ
   。
3. （３）積層後の表面電荷密度が２×１０＾−＾１＾１ｃ
   ／ｃｍ＾２以上である特許請求の範囲第（１）項記載の
   積層エレクトレットフィルタ。
4. （４）表面電荷密度の高い繊維状シートの見掛密度が大
   きく、表面電荷密度の低い繊維状シートの見掛密度が小
   さい特許請求の範囲第（１）項記載の積層エレクトレッ
   トフィルタ。
5. （５）表面電荷密度の高い繊維状シートが不織布である
   特許請求の範囲第（１）項記載の積層エレクトレットフ
   ィルタ。
6. （６）表面電荷密度の高い繊維状シートがメルトブロー
   不織布である特許請求の範囲第（１）項記載の積層エレ
   クトレットフィルタ。