JPS6268509A - ろ過材 - 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、濾過材に関する。さらに詳しくは除塵゛・集
塵・脱臭１．脱ガスなど広範囲の空気浄化を効率よく行
なうことを目的とした高性能濾過材に関する。

〔従来技術〕

近年、半導体をはじめとする電子、精密機器工場、食品
・医薬品工場、病院無菌室など極めて高度な空気清浄度
を必要とする空間がますます増えつつある。一方喫煙に
起因する室内汚染は、タバコ−肺ガンという因果関係が
明確になってきたことから社会問題になってきている。

このような状況下で、工業用クリーンエアト’ｆＬ内空
気清浄化の二つの要求を満足さけることができる高性能
濾過材の出現が強く望まれている。

これまで、こ−のような分野に用いられる；濾過材とし
ては、無機質、例えばガラスマイクロウールで構成され
た不織布状濾過材ヤニレフ１〜レツ１〜化された繊維状
；濾過材が使用されている。

しかしながら、メカニカル効果のみの不織布状；濾過材
においては、いわゆる目づまり効果での塵埃補集である
ため、捕集効率を高めるには繊維充填率を高める必要が
あり、更により細い繊維を用い、しかも高い充填率にし
なければならない。この結果、初期の圧力損失が高いこ
とはもちろん、使用経時と共に効率はよくなるものの圧
力損失は急速に上昇する欠点を有している。

一方、エレク１〜レツ１〜化された繊維状；濾過材は、
メカニカル効果のみのフィルタシ戸材の、このような欠
点を少なくするため、繊維を分極帯電させることにより
、分極力又はクーロン力により、微細な粒子を補集しよ
うとするものでおるが、このようなフィルタシ戸材は確
かに高効率で、しかも、圧力損失が低く、経時による圧
力損失の上昇もメカニカル効果のみに頼る不織布状；濾
過材に比べて少ない。しかし使用経時と共に効率が低下
していくことや、水分の多い場所で使用する場合には著
しく性能が低下する。このため、一旦補集した微粒子の
再飛散による二次汚染を招くなどの欠点を有している。

また、これらのシ濾過祠では、分子１ナイスの有害ガス
や臭気物質を補集できないことから、広範囲の空気清浄
化には向かないという欠点も有している。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、このような従来濾過材の欠点を解消する
べく、鋭意検討を重ねた結果、本発明に至った。本発明
は高捕集効率、低圧損で経時変化が少なく、安定した性
能を長時間保持することのできるシ濾過材を提供しよう
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕 すなわち本発明は、 （１）イオン交換繊維シート状物とエレクＩ〜レット化
繊維シート状物またはガラス繊維シート状物が積層され
ていることを特徴とする濾過材である。

本発明でいうイオン交換繊維シート状物を椙成するイオ
ン交換繊維とは、ポリスチレン、ポリビニルアルコール
、ポリアクリル、ポリアミド、ポリフェノール、ポリエ
チレン、セルロースなどのベースポリマに、カチオン交
換基、たとえば、スルホン酸基、ホスホン酸基、カルホ
ン酸基など〜■、アニオン交換基、たとえば、１〜３級
アミノ阜もしくは４級アンモニウム基を導入したもの、
ざらにはアミノカルボン酸基、アミドキシム基、ポリア
ミン基、ジチオカルバミン酸基など各種のキレート基が
導入されたイオン交換繊維がおる。

本発明でいうベースポリマの中でも、ポリ（モノビニル
芳香族化合物〉、特にポリスチレン系ポリマが化学安定
性に優れており好ましい。具体的にはポリスチレン、α
−メチルスチレン、ビニル１〜ルエン、ビニルキシレン
、クロロメチルスチレンなどからなるポリマがあげられ
る。

かかるポリマにイオン交換基を導入してイオン交換繊維
を製造する方法としては、公知の方法、たとえば特開昭
５２−１２０９８６号公報や特開昭５９−１８７３１号
に記載されている方法がおる。たとえば、バラホルムア
ルデヒドと硫酸の共存下で加熱処理することにより、ス
ルホン酸基が導入されたカチオン交換繊維を得ることが
できる。

ポリマに導入するイオン交換基の量は、ポリマの乾燥重
量に対して少なくとも０．１ｍｅＱ／（］以上、好まし
くは０．５ｍ８Ｑ１０以上、さらに好ましくは１　、０
〜１０ｍｅｑ／（］　ｆ７）範囲テアル。

本発明にあけるイオン交換繊維の含水度は通常０．１〜
１０でおるが、あまり小さすぎると捕集性能が低下した
り、吸湿性が悪くなる。逆に大きすぎると、反応工程必
るいは形態付与の工程で取り扱い性が悪くなるので、１
〜５の範囲が好ましい。ここで含水度とはＮａ型（Ｃｕ
型）のカチオン（アニオン）交換繊維を蒸溜水に浸した
後、家庭用遠心脱水機で５分間遠心脱水して表面の水分
を除去し、ただちに重ＦＩＡ　（Ｗ＞を測定し、ざらに
絶乾して重さを測り（Ｗｏ＞、次式より求めた１直でお
る。

含水度＝　（Ｗ−Ｗｏ　＞　／Ｗ。

かかる交換基置市るいは含水度は処理条件や導入プロレ
スなどにより制御できる。ざらにイオン交換繊維の中で
もベース用ポリマと補強用ポリマからなる繊維、好まし
くは、特公昭５６−’１８１３９号公報に記載されてい
るようなベース用ポリマを鞘成分の主成分に、補強用ポ
リマを芯成分にした多芯型混合および複合繊維を基材と
したイオン交換繊維が十分な機械的強度ならびに形態保
持性を有しているので好ましい。特に、多芯型複合繊維
からなるイオン交換繊維をさらにフィブリル化した繊維
は、混紡、交編織、紙状物など種々のイオン交換繊維＋
ＩＩ造物を製造し易いことから好ましく選択される。

又本発明でいうイオン交換繊維とは、カチオン交換繊維
またはアニオン交換繊維、キレ−１・繊維のみからなる
ものおよびこれらを混合したものをいう。

本発明のイオン交換繊維シー１へ状物は通気↑牛が良い
方が好ましいが、必まり良すぎても補集対象物との接触
頻度が小さくなりすぎるので、シート状物の目付は３０
Ｃ７／ｍ２以上、好ましくは５０〜１０００ｇ／ＴＴ１
２である。必まり目付が大きいと、たとえば１５００ｑ
／Ｔｒ１２を越えるようなものは、通気抵抗が大ぎくな
ったり分厚すぎて取り扱い性が問題となる。

次に、本発明でいうエレク１〜レツ１〜化繊維シート状
物とは、エレク１〜レット化可能な高分子物質を繊維化
あるいはフィルム成形後、従来公知の種々の方法、たと
えば熱エレク１〜レツｌ−法、エレク１〜ロエレク１〜
レツ１〜法、ラジオエレク１〜レット法、メカノエレク
１−レツ１〜法、マグネジ１〜エレクトレツ１−法、ホ
１〜エレク１〜レット法等によりエレク１〜レッ１〜化
されたシート状物をいう。

エレクトレフ１〜化される高分子物質としては、ポリオ
レフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の
熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、ホルムアルデヒド樹脂
、尿素・ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂からな
り、これらのなかでもエレク１〜レット性能の優れたエ
チレン、プロピレン等のα−オレフィンを主成分とする
重合体、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−
４−メチル−１−ペンテン、エチレン−プロピレン共重
合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン等
の他、ポリエチレンテレフタシート等のポリエステル樹
脂、ポリカーボネー１〜＠脂等が好ましい。これらは不
飽和カルボン閑及びこれらの無水物等の誘導体を配合あ
るいはグラフト共重合したものを含む。また、これらの
樹脂は従来公知の安定剤、たとえば醸化防止剤、熱安定
斉１を必要に応じて配合してもよい。

次に、本発明でいうガラス繊維シート状物とは、微細な
ガラス繊維からなるガラスマイクロウールを抄造可能な
パルプとし、通常の方法で抄造しシート化したものをい
う。

なお、エレク１〜レツ１〜化繊維シート状物およびガラ
ス繊維シート状物は、市販のものを適宜使用しても勿論
良い。

本発明の濾過材は、イオン交換繊維シート状物とエレク
１−レツ１〜化繊維シート状物またはガラス繊維シート
状物が積層されていなければならない。

たとえば、イオン交換繊維シート状物とエ化繊上レノ１
〜化繊維シート状物またはガラス繊維シート状物を）捏
合したものでは、微粒子捕集性能を向上させる効果が見
られない。

かかる積層形態としては、エレク１−レツ１〜化繊維シ
ート状物またはガラス繊維シート状物がイオン交換繊維
シート状物の少なくとも一面に配層されているのが好ま
しい。

ここでいう、少なくとも一面とは、エレク１−レッ１〜
化シー１へ状物をナンドイツチ状にするか、あるいは、
イオン交換繊維シート状物を表面に配層することをいう
。

本発明のシ濾過材は、個々の長所を残したまま、両者の
相乗効果によってその性能を飛躍的に向上さけることが
できる。

すなわち、イオン交換繊維シート状物とエレク１〜レッ
１〜化繊維シート状物またはガラス繊維シート状物を積
層して使用すると、イオン交換繊維シート状物の層では
、主にガス状物質と一部通常帯電しているといわれる超
微粒子を補集する。またエレク１〜レッド化繊維シーニ
ー状物またはガラス繊維シート状物の層では、塵埃を補
集するため、塵埃とガス状有害物質が混在するような場
所での空気浄化には極めて効率よく行なうことができる
。

さらに特に重要な利点は、水分の多い場所においてイオ
ン交換繊維シート状物をエレク１ヘレツ１〜化繊維シー
ト状物の通気部上流側に配層して使用するとイオン交換
繊維シート状物の層で水分を吸着除去するため、エレク
１−レツ１〜化繊維シート状物の性能を低下ざＩ！ない
ことである。

かかる利点は、原子力発電所での放射性ダストおよび廃
ガス処理や、花粉・ハウスダス１〜などによるアレルギ
ー性の炎の予防用マスクなど、高湿度下で使用するフィ
ルタ素材として用いた場合いかんなく発揮される。

さらに、驚くべきことはイオン交換繊維シート状物をガ
ラス繊維シート状物と積層し、微粒子除去用フィルタと
して用いるとそれぞれ単独でｌした場合に比べて捕集効
率が飛躍的に向上する。

この作用は、次のように考えられる。つまり、イオン交
換繊維シート状物は、電気的な吸引力によって塵埃を補
集するため超微粒子、特に０．１μｍ以下の粒径におけ
る捕集効率が高くなるのに対して通常のガラス繊維シー
ト状物では、機械的な目づまり効果での塵埃補集でおる
ため０．１μｍ以上の粒径における捕集効率が高くなる
という事実から、両繊維構造物を積層した該−過材は、
お互いの欠点を補い合うことによって驚くほど相乗的効
果を発現するのである。

〔実施例〕

以下実施例において本発明を具体的に説明するが、本発
明は以下の実施例に限定されるものではない。

なお、実施例において）濾過材の特性は、下記の方法に
よって測定したものである。

静電気量（ＫＶ）：試料を２０’Ｃ：、３０％Ｒ−Ｈの
部屋で一日調湿後、静電気測定器（大豆商会（株）製回
転セクタ式スタチロン）で測定した。

なお、着用後の試料については着用後、直ちに測定した
。

捕集効率；大気中の塵埃を線速５　ｃｍ／ｓｅｃで濾過
材に）濾過ざじ、その前後での空気一部を採取し塵埃の
個数濃度を日本カッマックス（株）製、　　の凝縮核測
定器（）ＩＯＤＥＬ　３０２０　）および拡散バッテリ
（ＭＯＤＥＬ３０４０〉を用いて測定し次式により求め
た（粒径測定範囲○、ＯＯ５〜１μｍ）。

圧力損失△Ｐ（ｍｍ）ＩｐＯ）　：　’ｔ濾過材に空気
を線速５ｃｍ／ｓｅｃで通気さＶた時の通気抵抗を水柱
マノメータにより求めた。

実施例１ 多芯海島型複合繊維（未延伸糸）〔海成分（ポリスチレ
ンｌポリプロピレン）／島成分（ポリプロピレン＞＝　
（４７／／４）／４９　（席数１６、繊維直径３４μ）
〕を長さ１　ｍｍに切断してカットファイバを得た。該
カッｌ−ファイバ１重量部を市販の１級Ｍ！７．５容足
部とパラホルムアルデヒド０．１５重量部からなる架橋
・スルホン化液に加え８０’Ｃで４時間反応処理した後
、水洗した。次にアルカリで処理してから水洗すること
によってスルホン化液基を有するカチオン交換繊維を得
たく交換容量２．８ミリ当量／Ω−Ｎａ、含水度１゜５
〉。

得られたイオン交換繊維は、ミキサー（日立製、ミキサ
−−ＶＡ−８３５＞を使用し、イオン交換繊維１．０ｇ
（乾燥重重）に対して水４００ｍ１を加えて、３分間処
理した。

海成分が破壊し、枝分れまたは分割されたパルプ状の該
繊維を熊谷理は工業製の角型シートマシンで目付ｍ３０
０Ｑ／Ｔｒ１２になるように抄紙した。

得られたペーパーを５ｋｑ／ｃａでプレスした後、９０
’Ｃのドラム型回転式乾燥間で乾燥した。

該イオン交換繊維ペーパーを市販のエレクトレフ１〜フ
イルタ（住友スリーエム（株）製フィルタレッ１へＧ−
０１３０）と積層した。

この積層品でマスクを作り、該イオン交換繊維ペーパー
が口と接触する側に位置させて温度２０°Ｃ１湿度３０
％Ｒ−Ｈの部屋で、５分間着用し、このマスクのエレク
トレットフィルタについて、直ちに静電気量を測定した
。この時の静電気量は、着用前に近い値を示しく第１表
）、性能の保持性は良好でおった。

実施例１と同じ品種のエレクトレットフィルタのみを用
いて同様にマスクを作り５分間着用してから直ちに静電
気団を測定したところ、静電気量はぼと／νどゼロであ
った（第１表）。

実施例２ 実施例１と同様にして作ったイオン交換繊維ぺ−パーを
、市販のガラス繊維濾紙（東洋濾紙（株）製ＧＡ２００
＞と積層した；濾過材を作り人気塵を：濾過、塵埃の捕
集効率を測定した（第２表）。

比較例２，３．４ 実施例１と同様にして作ったイオン交換繊維ベーパーの
み（比較例２）および実施例２と同品種のガラス繊維濾
紙（比較例３）を用いてそれぞれ実施例２に準じて大気
塵を濾過した時の捕集効率を測定した。ざらに比較例４
として実施例１のイオン交換繊維７０部と実施例２で用
いたガラス繊維濾紙３０部を混ぜて実施例１と同様にし
て、目付！３００ｇ／ｍ２のペーパーを抄造した。これ
を用いて大気塵を濾過した時の捕集効率を測定した（第
２表〉。

第２表 本発明の；濾過側は、イオン交換繊維シート状物とエレ
ク１〜レット化繊維シート状物を積層して水分の多い所
で使用する時、エレクトレット化繊維シート状物の性能
を低下させることなく長期間利用できる。

また、ガラス繊維シート状物のみでは捕集効率を上げよ
うとすると圧力損失の増大を招くが、本発明のイオン交
換繊維シート状物とガラス繊維シート状物の；濾過材を
用いれば、低圧損で高い捕集効率が得られるため省エネ
ルギーにもなる。

ざらに有害ガスと塵埃の両方を含んだ広範囲の気体のシ
濾過に利用できるため、空気清浄化の工程が簡便でおり
、かつ装置も小形化することができるので経演的である
。

本発明は、工業用クリーンエア、苗内空気清浄化、原子
力発電所から出る放射性ジス１〜除去、脱臭用などのフ
ィルタ素材として、ざらにアレルギー性鼻炎防止用マス
クなど広範囲な用途に利用できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン交換繊維シート状物とエレクトレット化繊
   維シート状物またはガラス繊維シート状物が積層されて
   いることを特徴とする濾過材。