JPWO2005107920A1

JPWO2005107920A1 - エアーフィルター材

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Publication number: JPWO2005107920A1
Application number: JP2006513038A
Authority: JP
Inventors: 章塩野; 万麿藤原; 茂実上阪; 辰哉松本; 康行山崎
Original assignee: アンビック株式会社; 金星製紙株式会社
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: WO2005107920A1; TW200609029A; JP4569970B2

Abstract

ダスト捕集効率が高く、ロングライフであり、薄くて均一で、環境汚染の無いエアーフィルター材を提供する。繊維長さ１〜１０ｍｍで、分子構造に親水基を有しない熱可塑性ポリマーからなる合成繊維を主成分とするエアレイド不織布を熱溶融接着し、一体化し、かつエレクトレット加工したエレクトレット化エアレイド不織布よりなるエアーフィルター材。

Description

本発明は、ビル空調、自動車用キャビンフィルター、空気清浄器などに使用されるエアーフィルター材に関するものである。

これらのエアーフィルター材は、一般に、永久帯電、すなわちエレクトレット加工を施したポリプロピレン繊維不織布が使用されていて、太さ１０μｍ以下の極細ポリプロピレン繊維（以下「極細ＰＰ」という）からなるメルトブロー不織布（以下「ＭＢ」という）がほとんどである。

従来のＭＢからなる極細ＰＰエレクトレット不織布は、捕集効率を上げるために構成繊維が１０μｍ以下と非常に細い繊維を使用する。このため、圧損が高くなり、また細い繊維を使用しているので剛性不足になり、プリーツ形状にするときに形態保持するための硬いサポート材が必要となる欠点を有している。また、サポート材は、剛性確保、プリーツ加工性の点から、一般に樹脂接着不織布、いわゆるケミカルボンド不織布が使用されている。このため、このサポート材には、ケミカル剤が多く付着しているので、エレクトレットの効果が期待できない。また、プリーツ加工時の加熱処理の工程で、揮散ケミカル剤による匂いなどの作業環境にも問題がある。

特許文献１には、サポート材としてケミカルボンド不織布を使用せずに熱融着繊維を用い厚さ方向に密度勾配を有する構造で、繊維の太さが１デニール(太さ１０．１μｍ)以上のポリエステル不織布を上流側に配置し、下流側に極細ＰＰ繊維不織布エレクトレット化不織布（０．０３デニール、太さポリプロピレン＝２．１μｍ）を熱接着した後、エレクトレット化したろ材が開示されている。このろ材では、本上流側の材質はポリエステルなどの難エレクトレット繊維が使用されているので、剛性は出るが、微細粉塵に対して捕集効率が低く、またダストによっては空気流出側と空気流入側の繊維の太さ比が２．１／１０．１＝０．２１と繊維の太さの差が大きすぎて（比率が小さい）、流入側にダストが捕集されずに下流側の繊維層を早く目詰まりさせる欠点がある。

また、特許文献２には、ケミカルボンド不織布を使用せずに熱融着繊維を用い、厚さ方向に密度勾配を有する構造とし、かつ極細繊維のエレクトレット化繊維と自己融着性繊維と難燃繊維からなるろ材が開示されている。しかしながら、このろ材は、一部の繊維しかエレクトレット化していないので捕集効率が低い欠点がある。

特開昭６２−８３０１７号公報特開平５−６８８２３号公報

本発明は、圧損が低く、ケミカル剤およびサポート材を必要とせず、全体にわたってエレクトレット化しており、捕集効率の高いエアーフィルター材を提供することにある。

本発明は、繊維長さ１〜１０ｍｍで、分子構造に親水基を有しない熱可塑性ポリマーからなる合成繊維（以下「非親水性熱可塑性合成繊維」ともいう）を主成分とするエアレイド不織布を熱溶融接着し、一体化し、かつエレクトレット加工したエレクトレット化エアレイド不織布（以下「エレクトレット化エアレイド不織布」ともいう）よりなるエアーフィルター材に関する。
ここで、上記分子構造に親水基を有しない熱可塑性ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、およびこれらの変性体の群から選ばれた少なくとも１種が好ましい。
非親水性熱可塑性合成繊維は、２種以上を混綿して使用することもできる。
また、これらの非親水性熱可塑性繊維は、融点が異なる２以上の成分からなる複合構造の熱接着性短繊維を主成分とすることが好ましい。
この場合、好ましくは、上記融点が異なり、分子構造に親水基を有しない２以上の成分からなる複合構造の熱接着性短繊維としては、ポリプロピレンとポリエチレン、ポリプロピレンと変性ポリエチレン、またはポリプロピレンと変性ポリプロピレンからなり、サイドバイサイド型、または、芯鞘型の複合短繊維である。
また、本発明のエアーフィルター材は、空気流出側の最下層を細い繊維層とし、空気流入側の上層に向かって順次太い繊維層になるように密度勾配を持たせてエアレイド法で積層した密度勾配型多層エアレイド不織布を用いたものが好ましい。
この密度勾配型多層エアレイド不織布は、好ましくは、空気流出側と空気流入側の繊維の太さ比が０．２５〜０．７の範囲である。

本発明のエレクトレット化エアレイド不織布を用いたエアーフィルター材は、エアレイド法なので低圧損であるのに加え、ケミカルボンド法によらず非親水性熱可塑性合成繊維の熱接着であるのでケミカルボンドより圧損が低く、分子構造に親水基を有しない熱可塑性合成繊維を全体に渡ってエレクトレットしているので、捕集効率が高く、ライフ（ろ過可能時間）の長いエアーフィルター材を供給可能とした。さらに、本発明では比較的に剛性の高いフィルター材が得られるので、サポート材が不要となり、さらにケミカル剤を使用していないので環境にもやさしいフィルター材であると言える。

捕集効率の推移を示すグラフである。圧損の推移を示すグラフである。実施例１のフィルター材（下層部）の電子顕微鏡写真（７５０倍）である。比較例１のフィルター材（サポート材）の電子顕微鏡写真（７５０倍）である。

本発明のエアーフィルター材は、エアレイド不織布製造法によって形成する。すなわち、多孔質ネットコンベアー上に位置する単台または多数台の噴き出し部から、繊維長１〜１０ｍｍの非親水性熱可塑性合成繊維を噴出しネットコンベアー下面に配置した空気サクション部で吸引しながらネットコンベアー上に繊維層を形成する。
このとき、好ましくは、上層側（流体流入側）より下層側（流体流出側）にかけて、太い繊維の層から細い繊維の層となるように順次積層し、この積層された繊維層を熱オーブンに搬入し、熱風で繊維間を結合し不織布として一体化させる。
繊維量、噴き出し条件、空気サクション条件、熱風条件などによって所定の密度、厚さに仕上げて本発明に用いられるエアレイド不織布を得ることができる。熱オーブンにより熱接着する際の温度は、用いる非親水性熱可塑性合成繊維や熱接着性短繊維の種類や、全体の目付により適宜選択されるが、通常、１２０〜２００℃、さらに好ましくは１３０〜１８０℃である。

従来から知られている一般的な乾式不織布製造法、つまり短繊維のカーディング法、あるいは連続繊維のスパンボンド法などによる場合、層を構成する繊維はほぼ面状に配列していて、厚さ方向に配向させることは困難である。従って、本発明が意図するエアーフィルター材に使用した場合、圧力損失が高いという欠点を有する。ニードルパンチやスパンレースのような機械的繊維交絡の方法を加えれば比較的に厚さ方向へ繊維を並び変えることができるものの、ニードルまたはスパンレースの水スジによる貫通孔が残るために微細なダストの捕捉作用に欠けるものとなってしまう。
これに対し、本発明のエアーフィルター材に用いられる不織布は、短い繊維を使用したエアレイド不織布製造法によるものなので、繊維は厚さ方向に配列しやすく、かつ層間において異なる繊維径の繊維どうしの混じり合いも生じ、繊維層間の繊維径勾配は比較的に連続傾斜になる。
従って、圧力損失が小さく、目詰まりも少なくなってライフ（ろ過可能時間）が長くなるうえ、圧損上昇が少ないという大きな特徴を有する。また、このような短繊維を原料繊維とするエアレイド不織布製造法によれば、極めて地合いの良好な、つまり均一性の良好なフィルターが得られるという大きな特徴を有する。均一性は、本発明が意図するエアーフィルター材の用途において極めて重要であり、上記した既存の乾式不織布では得られ難い。
さらに、ニードルを使用していないので、ニードル跡による性能低下の問題も解消される。また、ケミカルバインダーを使用していないので、皮膜形成による圧力損失アップや捕集効率ダウンの弊害が無く、フィルター材から発生するＶＯＣなどの揮発性ガスもなく、環境汚染の恐れも無い。

本発明に使用する繊維は、繊維長１〜１０ｍｍである。１０ｍｍを超える繊維を使用すると、不織布としての均一性が得られ難いばかりか、生産性が低下し、好ましくない。一方、１ｍｍ未満では不織布の強度低下を生じるばかりか、脱落繊維が発生し易くなり好ましく無い。好ましくは２〜７ｍｍ、さらに好ましくは３〜５ｍｍである。

本発明のフィルター材を主として構成する繊維は、分子構造に親水性を有しない、すなわち非親水性で、好ましくはさらに耐化学薬品性、耐熱性、耐久性、強度、硬さなどの特性に優れる熱可塑性ポリマーからなる。
このような非親水性熱可塑性合成ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの含ハロゲン系高分子、およびこれらの変性体などが挙げられるが、コストパフォーマンスの観点から、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン類が好ましい。変性体としては、融点、溶融時の粘度、他の繊維への接着力、などをコントロールする目的で、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸、若しくは不飽和カルボン酸無水物またはその鹸化物等を含む、ビニルモノマーをグラフト重合した変性ポリオレフィン（特開２０００−２１２８６６号公報）、エチレン−プロピレン−ブテン‐１共重合体などが挙げられる。更に、エレクトレット効果などをコントロールする目的でヒンダードアミン系、トリアジン系などの第３成分を添加する（特開２００３−２６０３２１号公報）などの手段を講じてあっても良い。
これらの非親水性熱可塑性合成ポリマーは、１種単独で使用することも、また２種以上を併用することもできる。

また、本発明のフィルター材を構成する非親水性熱可塑性繊維は、融点が異なる２以上の成分からなる複合構造の熱接着性短繊維を主成分とすることが好ましい。
この場合、好ましくは、上記の熱接着性短繊維としては、ポリプロピレンとポリエチレン、ポリプロピレンと変性ポリエチレン、またはポリプロピレンと変性ポリプロピレンからなり、サイドバイサイド型、または芯鞘型の複合短繊維である。この場合、変性体は異性体であっても良い。
全繊維中に占める上記熱接着性複合繊維の比率は、通常、３０重量％以上、好ましくは５０〜１００重量％、さらに好ましくは７０〜１００重量％である。３０重量％未満の場合、脱落繊維が発生し易く、エアーフィルター材として適さなくなる。

本発明のフィルター材には、上記の非親水性の熱可塑性合成繊維のほかに、必要に応じて種々の機能を持たせるため、エレクトレット効果を阻害しない範囲で他の繊維を含んでいてもよい。例えば、ポリエステル、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリビニールアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリアクリルニトリル、ポリフェニレンサルファイトなどの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維などの無機繊維、ポリ乳酸などの生分解性繊維などが挙げられる。この場合、混綿割合は５０重量％以下が好ましく、さらに好ましくは３０重量％以下である。５０重量％を超える場合は、エレクトレット加工が不充分となったり、また、混綿した繊維の脱落が生じたり、強度ダウンしたり、耐熱性がダウンしたりして好ましくない。
なお、上記非親水性の熱可塑性合成繊維より融点の高い繊維、あるいは融点を持たない繊維を混綿した場合は、耐熱性を上げ、熱劣化しにくいというメリットを生じるので好ましい。

さらに、本発明の作用・効果を阻害しない範囲で、親水性の他の低融点バインダー繊維、例えば熱接着性のポリエステル系複合繊維を配合してもよい。このポリエステル系複合繊維としては、芯／鞘型やサイドバイサイド型の複合繊維が好適である。この場合、芯成分あるいは繊維内層部を構成するポリマーとしては、鞘より高融点であり、熱接着処理温度で変質しないポリマーが好ましい。このようなポリマーとしては，脂肪族ジオール単位と芳香族ジカルボン酸単位から主としてなるポリアルキレンアリレートが挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどであり、単独でも２種以上の併用でもよく、必要に応じて共重合成分を含んでいてもよい。また、本発明の作用・効果を阻害しない範囲で変性されていても差し支えがない。

熱接着性成分である鞘あるいは繊維外周部を構成するポリマーとしては、上記芯成分あるいは繊維内層部を構成するポリマーより融点の低いポリマーが用いられる。例えば、上記の芯あるいは繊維内層部に使用される成分に、ジエチレングリコールなどのジオール、イソフタル酸などのジカルボン酸などの共重合成分を含有させたもの、テトラメチレングリコールなどのポリ（アルキレンオキサシド）グリコールなどをソフトセグメントとして共重合したポリエステル系エラストマーなどが挙げられるが、これらに限定されるものでは無い。さらにこれらのポリマーは、本発明の作用・効果を阻害しない範囲で変性されていても差し支えがない。融点は１１０℃以上である必要がある。１１０℃未満の場合は例えば自動車用キャビンエアーフィルター材として耐熱寸法安定性、耐熱変形性などの問題を生じる。
この場合、混綿割合は、１５重量％以下が好ましく、さらに好ましくは１０重量％以下である。１５重量％を超えると耐熱寸法安定性、耐熱変形性に影響が出るので、好ましくない。

さらに、本発明に用いられるエアレイド不織布には、消臭、抗菌、防カビ、撥水、難燃、着色などの効果を有する繊維や物質を含有させても良い。

さらに、本発明に用いられるエアレイド不織布は、２層以上の多層でもよく、また、各層を構成する繊維は、同一でも異なっていてもよい。

例えば、本発明に用いられるエアレイド不織布は、空気流出側（最終流体流出側）の最下層を細い繊維層とし、空気流入側の上層に向かって、順次、太い繊維層になるように、密度勾配を持たせて多層構造で積層することが好ましい。

本発明の繊維径勾配を有するエアーフィルター材の流体の流れ方向は、表面ろ過と異なり、粗層側（太繊度側）からであって、粒径に分布を有するダストなどの被ろ過物を、各層の夫々の繊維の表面でバランス良く捕らえることができる。
例えば、３層構造の場合、上層側の太い繊維層として太さ３０〜５０μｍ、好ましくは３５〜４５μｍ、目付５〜４５ｇ/ｍ^２、好ましくは１０〜３５ｇ/ｍ^２、中層の繊維層として太さ１５〜３５μｍ、好ましくは１８〜２５μｍ、目付５〜４５ｇ/ｍ^２、好ましくは１０〜３５ｇ/ｍ^２、下層側の繊維層として太さ８〜１５μｍ、好ましくは９〜１３μｍ、目付４０〜１１０ｇ/ｍ^２、好ましくは４０〜８０ｇ/ｍ^２の組合せの構造であれば、１μｍ以下の粒子をも効率的にろ過ができ、ライフの長いエアーフィルター材が得られる。

２層構造の場合は、上層の繊維層として太さ１５〜４５μｍ、好ましくは２０〜４０μｍ、目付１０〜６０ｇ/ｍ^２、好ましくは２０〜５０ｇ/ｍ^２、下層側の繊維層として太さ８〜１５μｍ、好ましくは９〜１３μｍ、目付４０〜１４０ｇ/ｍ^２、好ましくは４０〜１００ｇ/ｍ^２の組合せの構造が良い。

また、各層の繊維の太さの比率、すなわち流体流出側の繊維層の繊維／流体流入側の繊維層の繊維の太さ比率は、種々テストした結果、空気流出側と空気流入側の太さ比が０．０．３０〜０．７、好ましくは０．３〜０．６であれば、１μｍ以下の細かなダストも効率よく捕集でき、ライフも長いことが判明した。０．７を超えると、層間の差がなく単一層に近付き、本発明の趣旨に反する。一方０．３０未満であると、細かな粒子の多くが上層に捕集されずに下層に侵入するのでライフが短くなる。

なお、本発明に用いられるエアレイド不織布の目付は、５０〜２００ｇ／ｍ^２であり、好ましくは６０〜１５０ｇ／ｍ^２、さらに好ましくは６０〜１００ｇ／ｍ^２である。目付が５０ｇ／ｍ^２未満では、ダストの保持が少なく、ライフが短くなり、また、プリーツ形状に支障を来たす。一方、２００ｇ／ｍ^２を超えると、圧力損失が大きくなるばかりか、厚くなるので一定の据付面積に多くのプリーツ面積が取れなくなるといった実用上の問題を生じる。また、コストアップにもなるので好ましくない。

また、本発明に用いられるエアレイド不織布の見掛け密度は、０．０４〜０．３ｇ/ｃｍ^３、好ましくは０．０９〜０．２ｇ／ｃｍ^３、さらに好ましくは０．１〜０．１５ｇ／ｃｍ^３である。０．３ｇ／ｃｍ^３を超えると、圧損が高くなり空気清浄機などのフィルター材に使用した場合、騒音が高すぎるなどの実用上の問題が出て好ましくない。一方、０．０４ｇ／ｃｍ^３未満では、嵩高過ぎてフィルター材のプリーツ形状加工性や形状維持が困難となり、ダストの吹き抜けなどで効率低下の要因になりやすい。
なお、見掛け密度とは、エアーフィルター材の目付を厚さで割ったものを意味する。

なお、本発明に用いられるエアレイド不織布を構成することのある熱接着性短繊維がその接着効果を十分に発揮するには、熱接着温度は該熱接着性短繊維の接着成分の融点、または融着可能な温度より５〜４０℃高い温度での加熱処理が好ましい。５℃未満であれば接着不良を生じ、４０℃を超えると繊維収縮や半溶融により均一な不織布が得られない。温度は、通常、１２０〜２００℃、好ましくは１３０〜１８０℃であるが、接着成分のポリマーの融点に応じて適宜選択することができる。
さらに、本発明に用いられるエアレイド不織布は、カレンダー加工を施すことにより、得られる不織布の厚さや密度を調整することもできる。カレンダー加工においては、１対の加熱ローラーの隙間を調整し所望の厚さの不織布に加工する方法が好ましい。この場合、隙間は０.３〜４ｍｍ、さらに好ましくは０.８〜３ｍｍである。温度は、熱接着性短繊維の接着成分の融点、または融着可能な温度より５０〜１１０℃低く設定するのが好ましい。５０℃未満の場合は融点に接近してくるので、表面繊維が変形しはじめ、皮膜が形成されやすくなって圧損増加や捕集性能のダウンを生じる。一方、１１０℃を超える場合は、カレンダー効果が発揮しにくくなる。あらかじめ不織布を予熱してある場合には低温度で加工することもできる。
カレンダーローラーの表面は、フラットでも良いし、凹凸形状を取ることもできる。
これらの条件は所望の厚さ・密度に加工するに適した条件を、本発明の作用・効果を阻害しない範囲で適宜選択することができる。

また、本発明に用いられるエアレイド不織布は、本発明のエアーフィルター材としての捕集効率をさらに万全なものとするために、該エアレイド不織布を２枚以上重ね、積層一体化して使用することもできる。
１枚目（２層以上からなる繊維径勾配構造）で仮に洩れたダストがあれば、さらに２枚目（２層以上からなる繊維径勾配構造）で捕集する効果が期待できるうえ、全体としてフィルター材が硬くなり、よりプリーツ加工が容易になるという利点も生じる。２枚以上を重ねて積層一体化するための作業を効率化するために、あらかじめエアレイド不織布製造法によって各層を順次形成するに際して、２枚以上の層状構造を一挙に形成しても良い。

また、本発明に用いられるエアレイド不織布は、他の通気性シートを複合することにより、ダスト捕集性などの性能改良、フィルター材加工性などの加工適性の改良、耐久性などの実用特性の改良などを図ることができる。例えば、紙、湿式不織布、乾式不織布、スパンボンド、メルトブロー、プラスチックネット、穴あきフィルム、織編物などを、本発明の趣旨の範囲で適宜選択することができる。複合される通気性シートは、別工程において接着剤や軽度のニードルパンチ処理などの方法で一体化しても良いし、繊維積層工程において表面層、裏面層、内層のいずれかに入れてから熱オーブン中で加熱し、一挙に一体化しても良い。
また、下層側に点状の樹脂ブロックを塗布したり、エンボス加工された素材をラミネートして、フィルター材の隣どうしが接触させないことも可能である。

また、必要に応じて、フィルターの流体流入側の層または全体に撥水加工をしたり、難燃加工などを付与することも可能である。撥水加工することにより泥水や雨などでフィルター材が濡れた時の圧損上昇を防ぐことができる。

本発明に用いられるエアレイド不織布は、常法に従い、各種樹脂による射出成型法で枠を作成したり、ウレタン樹脂で枠を固定接着させることができる。
エアーフィルター材としての加工適性を良好にするため、および/またはフィルター材として風圧での変形を防止するために、本発明の作用・効果を阻害しない範囲で、例えばフェノール系やメラミン系などの熱硬化型樹脂、ポリアクリル酸エステル系などの自己架橋型樹脂などで処理しても良い。

以上の本発明に用いられるエアレイド不織布は、エレクトレット加工を施すことにより、本発明のエアーフィルター材として用いられる。
ここで、エレクトレット加工とは、例えば特開昭６１−１８６５６８号公報に開示されている加工方法であり、公知の種々のエレクトレット化の方法、例えば、熱エレクトレット法、エレクトロエレクトレット法、ラジオエレクトレット法、メカノエレクトレット法などを適用することによって、シートなどを荷電状態にする加工方法である。
エレクトレット加工する際には、用いられるエアレイド不織布を構成している繊維に付着している表面油剤などを除去するために、例えば５０〜１００℃の熱水で、５数秒〜１０数分程度洗浄したのち、熱接着性短繊維を構成するポリマーの融点未満の温度、例えば８０〜１４０℃で数十秒〜数十分程度乾燥処理することが好ましい。油剤などの除去には、そのほかウォタージェット処理してもよい。
エレクトレット加工の具体的な一例としての条件は、ポリオレフィン系エアレイド不織布の場合、好ましくは８０〜１５０℃、さらに好ましくは９０℃〜１１０℃程度の加熱ローラー上にて、−３０〜−５ＫＶあるいは＋５〜＋３０ＫＶ、さらに好ましくは−３０〜−５ＫＶ程度の直流電圧を印加し、次に冷却ロール上にてさらに−３０〜−５ＫＶあるいは＋５〜＋３０ＫＶ、さらに好ましくは−３０〜−５ＫＶ程度の直流電圧を印加する方法などが挙げられる。生活空間に存在する微少塵埃の多くはプラス帯電しているものが比較的に多いので、印加電圧はマイナスとする方が好ましい。

実施例１
下層として、繊度１ｄｔ（繊径１１．８μｍ）、繊維長３ｍｍの鞘部ポリエチレン芯部ポリプロピレンからなる熱接着性バインダー複合繊維（チッソ社製、ＥＳＣタイプ）を、Ａ繊維噴射ノズルで目付６０ｇ/ｍ^２となるよう紡出し、ネット上に捕集した。
次に、上層として、繊度３．３ｄｔ（繊径２１．６μｍ）、繊維長３ｍｍの鞘部ポリエチレン芯部ポリプロピレンからなる熱接着性バインダー複合繊維（チッソ社製、ＥＳＣタイプ）を、Ｂ繊維噴射ノズルで目付３０ｇ/ｍ^２となるよう、前記下層の上に紡出し、捕集した。この積層エアレイドウエブをネット状のコンベアー上に運び、１４０℃で熱風処理して、厚さ０．９ｍｍ、目付９０．１ｇ/ｍ^２のフィルター材用エアレイド不織布１を作製した。
次に、本フィルター材用エアレイド不織布１を構成している繊維に付着している油剤を９０℃の湯で洗浄、乾燥した後、−１４ＫＶの直流電圧を掛けてエレクトレット加工し、本発明のエアーフィルター材１を作製した。Ａ繊維噴射ノズルより作成された下層は、繊維の交絡点が熱溶融接着されていて、さらに４０ｇ/ｍ^２以上あるので、プリーツ加工時に充分形態保持が出来るものであった。また、空気流入側と流出側の繊維の太さ比率は１１．８／２１．６＝０．５５であり、その他のろ過試験結果も含めて表１に示す。また、捕集効率の推移を図１に、圧損推移を図２に、さらにこのフィルター材の電子顕微鏡写真（７５０倍）を図３に示す。

実施例２
下層として、繊度１ｄｔ（繊径１１．８μｍ）、繊維長５ｍｍの鞘部ポリエチレン芯部ポリプロピレンからなる熱接着性バインダー複合繊維（チッソ社製、ＥＳＣタイプ）を、Ａ繊維噴射ノズルで目付５０ｇ/ｍ^２となるよう紡出し、ネット上に捕集した。
上層として、繊度１１ｄｔ（繊径３９．２μｍ）、繊維長３ｍｍのサイドバイサイド型からなるポリエチレン−ポリプロピレンの熱接着性バインダー複合繊維（チッソ社製、ＥＳタイプ）を、Ｂ繊維噴射ノズルで目付１０ｇ/ｍ^２となるよう、前記下層の上に紡出し、捕集した。この積層エアレイドエブをネット状のコンベアー上に運び、１４０℃で熱風処理して、厚さ０．５ｍｍ、目付６１．３ｇ/ｍ^２のフィルター材用エアレイド不織布２を作製した。
次に、本フィルター材用エアレイド不織布２を構成している繊維に付着している油剤を９０℃の湯で洗浄、乾燥したる後、−１４ＫＶの直流電圧を掛けてエレクトレット加工し、本発明のエアーフィルター材２を作製した。Ａ繊維噴射ノズルより作成された下層は、繊維の交絡点が熱溶融接着されていて、さらに４０ｇ/ｍ^２以上あるので、プリーツ加工時に充分形態保持が出来るものであった。空気流入側と流出側の繊維比率は１１．８／３９．２＝０．３０であり、その他のろ過試験結果を表１に示す。また、捕集効率の推移を図１に、圧損推移を図２に示す。

比較例１
比色法９０％として市販されている目付２０ｇ/ｍ^２のエレクトレット化極細ＰＰ（繊径５μｍ）からなるＭＢに繊度３．３ｄｔ（繊径１７．５μｍ）のポリエステル繊維を用いた目付７０ｇ/ｍ^２のケミカルボンド不織布をラミネートしたものを比較例１とした。比較例１の空気流入側と流出側の繊維比率は５／１７．５＝０．２９であり、その他のろ過試験結果を表１に示す。また、捕集効率の推移を図１に、圧損推移を図２に示す。さらに、ラミネート品の電子顕微鏡写真（７５０倍）を図４に示す。

＜ろ過試験＞
ろ過試験１は、大気塵(０．３〜５μｍ)を５ｃｍ/ｓｅｃでろ過した時の圧損およびパーティクルカウンターによる捕集効率を示す。
ろ過試験２は、ＴＳＩ試験機を使用して１０．７ｃｍ/ｓｅｃのろ過速度で、ＮａＣｌ(ダスト平均粒径７５ｎｍ)ダストを初期圧損の４０％アップまで供給した時までの捕集効率および圧損上昇を図１，図２に示す。ろ過試験２において実施例１、２のダストの投入は３．３ｄｔ、１１ｄｔ側より、比較例１はポリエステル不織布側より投入された。

表１のＰＦ値は、
ＰＦ＝−ＬＮ(１−捕集効率)／圧損
で表され、ＰＦ値の絶対値が大きいほど高捕集効率で低圧損になる良い空調フィルターであるといえる。
表１より、本発明の実施例１および実施例２のＰＦの絶対値は０．３４と０．２１で比較例１の０．１４に比べて大きいため、優れたフィルター材といえる。

ろ過試験２の結果を示した図１(ダスト負荷による捕集効率の推移)および図２(ダスト負荷による圧損上昇の推移)から次のことがいえる。
すなわち、エレクトレット化フィルターは繊維の表面の静電気でダストを吸着捕集するため、ダストが付着すると繊維の静電気吸着作用が少なくなり、図１に示す如くダストの増加と共に捕集効率は低下し、ある程度フィルターにダストが詰まれば篩目効果により捕集効率は増加するが、この篩目効果が出ると圧損は急上昇し、フィルターとしては使用できなくなる。

実施例１のフィルターは、表１に示す如く初期効率が７５．２％と比較例１の４６．８％に比べて高いにも拘らず、表１に示す初期圧損が１６．９Ｐａと比較例１の２０．６Ｐａに比べて低いことを示している。
図１よりダスト負荷に対しての捕集効率のダウンは、実施例１の場合、比較的ゆるやかなダウンで捕集効率が高い事を示している。
また、図２に見られる如く、比較例１はダスト量と共に圧損が急激に上昇している（すなわち、篩目効果が早く出てライフが短い）のに対して、実施例１，２は圧損上昇が緩やかでライフが比較例１より長いことを示している。
この原因の一つとして、比較例１の圧損の急上昇はダスト側と流出側の繊維太さの比率が０．３０以下のため、細かいダストが流入側の繊維層で捕集されずに、流出側の微細構造である繊維層を早く詰めて圧損が急激に上昇し、最終のダスト量は５．４ｍｇと実施例１、２に比べて１／３〜１／４のライフになることを示している。
一方、実施例１は流入側と流出側の繊維太さの比率が０．５５で繊維太さのバランスが良いため、圧損上昇は少なく最終のダスト量は２２．３ｍｇでライフの長いフィルター材といえる。
また、本発明品（実施例１）は、熱接着性合成繊維によって図３に示す如く繊維の交点が接着されてシートとして一体化されており、ケミカルバインダー樹脂が不要なので、比較例にあるような既存のケミカルボンド不織布によるものに較べて、プリーツ加工時のケミカル剤の揮散がなく作業環境にやさしいフィルター材といえる。さらに、図４に示されている比較例１のサポート材（ケミカルボンド不織布）の繊維交点に形成される水かき状の部分がないので、圧損上昇も緩やかで理想的なエアーフィルター材といえる。

＜圧損（１）、効率（１）＞
パーティクルカウンターでの大気塵(０．３〜５μｍ)を速度５ｃｍ／ｓｅｃでろ過したときの圧損（１）と捕集効率（１）
＜初期圧損、初期効率＞
ＴＳＩ試験機でＮａｃｌ(０．０７５μｍ、１６．５ｍｇ／ｍ^３)を１０．７ｃｍ／ｓｅｃでろ過したときの初期圧損と初期効率
＜最終効率、ダスト量＞
ＴＳＩ試験機でＮａｃｌを負荷させて、圧損が初期圧損の４０％アップしたときまでの最終効率とダスト量

本発明は、ビル空調、自動車用キャビンフィルター、空気清浄器などに使用されるエアーフィルター材に関するものである。
本発明のエアーフィルター材は、環境汚染がなく、ニードル跡がなく、ダスト捕集効率が高く、ロングライフであり、薄くて均一性が高く、ビル空調用フィルター材、自動車キャビンフィルター材、空気清浄機用フィルター材などの用途に有用である。

Claims

繊維長さ１〜１０ｍｍで、分子構造に親水基を有しない熱可塑性ポリマーからなる合成繊維を主成分とするエアレイド不織布を熱溶融接着し、一体化し、かつエレクトレット加工したエレクトレット化エアレイド不織布よりなるエアーフィルター材。
分子構造に親水基を有しない熱可塑性ポリマーが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、およびこれらの変性体の群から選ばれた少なくとも１種である請求項１記載のエアーフィルター材。
上記分子構造に親水基を有しない熱可塑性ポリマーからなる合成繊維が、融点が異なる２以上の成分からなる複合構造の熱接着性短繊維を主成分とする請求項１または２記載のエアーフィルター材。
融点が異なり、分子構造に親水基を有しない２以上の成分からなる複合構造の熱接着性短繊維が、ポリプロピレンとポリエチレン、ポリプロピレンと変性ポリエチレン、またはポリプロピレンと変性ポリプロピレンからなり、サイドバイサイド型、または、芯鞘型の複合短繊維である請求項３記載のエアーフィルター材。
空気流出側の最下層を細い繊維層とし、空気流入側の上層に向かって順次太い繊維層になるように密度勾配を持たせて積層した請求項１〜４いずれかに記載のエアーフィルター材。
空気流出側と空気流入側の繊維の太さ比率が０．３０〜０．７の範囲である請求項５記載のエアーフィルター材