WO2009119054A1

WO2009119054A1 - エアフィルタ用濾材

Info

Publication number: WO2009119054A1
Application number: PCT/JP2009/001259
Authority: WO
Inventors: 楚山智彦; 桑野浩
Original assignee: 北越製紙株式会社
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2009-10-01
Also published as: US20090320428A1; JPWO2009119054A1; KR20160116012A; EP2275186B1; CN101896244A; KR101688015B1; JP5579055B2; EP2848295A1; EP2275186A1; CN101896244B; EP2275186A4; KR20110008153A; EP2848295B1

Abstract

【課題】　現行のエアフィルタ用濾材に比べ低圧損化・高捕集効率化したエアフィルタ用濾材の提供。【解決手段】　この課題は、ガラス短繊維を主体繊維としたエアフィルタ用濾材において、構成繊維の繊維分散性が均一で、かつ、構成繊維の平均繊維長の指標となる構成繊維の沈降容積が希釈濃度０．０４質量％で１２時間放置したとき４５０ｃｍ^３／ｇ以上であることを特徴とするエアフィルタ用濾材によって解決される。

Description

エアフィルタ用濾材

　本発明は、エアフィルタ用濾材、特に半導体、液晶、バイオ・食品工業関係のクリーンルーム、クリーンベンチなど又はビル空調用エアフィルタ、空気清浄機用途などにおいて、気体中の微粒子を濾過するために使用される準高性能又は高性能エアフィルタ用濾材である。

　従来、空気中のサブミクロン又はミクロン単位の粒子を効率的に捕集するために、エアフィルタの捕集技術が用いられている。エアフィルタは、その対象とする粒子径や除塵効率の違いによって粗塵用フィルタ、中性能フィルタ、準高性能フィルタ、高性能フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ）などに大別される。このうち、準高性能フィルタ、高性能フィルタの規格としては、欧州規格のＥＮ１８２２がある。このＥＮ１８２２においては、最大透過粒径（ＭＰＰＳ）における捕集効率のレベルによって、Ｕ１６からＨ１０まで７段階に分類されている。その他、高性能フィルタの規格としては、米国のＩＥＳＴ－ＲＰ－ＣＣ００１、日本のＪＩＳ　Ｚ　４８１２などがある。そして、準高性能フィルタ、高性能フィルタに使用される濾材としては、これらの規格をエアフィルタとして満足するものが使用されている。濾材の素材としては、不織布状のガラス繊維を用いて製造したエアフィルタ用濾材が多く使われている。主要構成物として平均繊維径が１００ｎｍ（サブミクロン）～数１０μｍ（ミクロン）のガラス繊維が用いられており、前述の最大透過粒径（ＭＰＰＳ）が０．１～０．２μｍの間である。

　エアフィルタ用濾材の主要な要求特性として、捕集効率以外に濾材の空気抵抗を示す圧力損失がある。濾材の捕集効率を高めるには、細径のガラス繊維の配合を増やす必要がある。しかし、同時に濾材の圧力損失が高くなる問題が発生する。高い圧力損失は、吸気ファンの運転負荷が高くなるため電力費のランニングコストがかかる問題があり、省エネの観点から濾材の低圧力損失化が求められている。特に近年、エアフィルタの多風量化に伴い、濾過性能面においてクリーンルーム、クリーンベンチ等に使用される送風機のランニングコスト低減の目的で、濾材の低圧損化・高捕集効率化の要望が強まっている。

　これを解決する手段として、シリコーン樹脂を含有することによって濾材に付与されたバインダーの表面張力を低下させ、その結果としてバインダーの水掻き状膜を解消又は減少させる方法（特許文献１、特許文献２）が提案されている。しかし近年、特に半導体分野において、シリコーン樹脂に含有される微量の低分子シロキサンのクリーンルーム内への放散が大規模集積回路（ＬＳＩ）の生産歩留に影響を与えることが分かり、シリコーン樹脂の使用自体が難しくなっている。

　本発明者らは、以前、濾材を構成するガラス繊維にバインダーと２５℃純水中に添加したときの最低表面張力が２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であるフッ素系界面活性剤とを付着させたエアフィルタ用濾材を提案した（特許文献３）。この発明は、前記問題点を解決するものとして効果を上げた。しかし、フッ素系界面活性剤の付着にともない、バインダー樹脂表面の濡れ性をより高めてしまい、濾材の撥水性の低下を起こすものもあった。これを改良するために、本発明者らは、平均粒子径が１００ｎｍ以下であるポリマーディスパージョンと、２５℃純水中に添加したときの最低表面張力が２０ｍＮ／ｍ以下であるフッ素系界面活性剤とを付着させる濾材を提案した（特許文献４）。これらは、濾材に付着させるバインダーに関するものに限定されている。

　また、ベースのガラス繊維シートに関しては、ガラス繊維を中性水にて離解後にＮ－アルキルベタイン型両性界面活性剤を添加した水を用いて中性抄紙する製造方法の提案（特許文献５）や、ガラス繊維を中性水にて離解後にポリエチレングリコール脂肪酸エステル型ノニオン性界面活性剤を添加した水を用いて中性抄紙する製造方法の提案（特許文献６）がある。しかし、これらは、濾材内に残留の界面活性剤を多く含有するため、濾材強度が弱い問題があった。また、繊維径０．０５～０．２μｍのガラス繊維５～１５重量％とこれと異なる繊維径のガラス繊維９５～８５重量％との配合からなる超高性能エアフィルタ用ガラス繊維濾紙（特許文献７）が提案されているが、繊維径０．０５～０．２μｍのガラス繊維のコストが高すぎて商業ベースの濾材にはならない問題があった。

　しかし、これら方法は、あくまでバインダー樹脂と、ガラス繊維のシート化、ガラス繊維の配合組み合わせからの観点であり、主要構成材料であるガラス繊維自体の特性については、ほとんど検討されてこなかった。
特開平２－４１４９９号公報特開平２－１７５９９７号公報特開平１０－１５６１１６号公報参照特開２００４－１６０３６１号公報特開昭６２－２１８９９号公報特開昭６１－２６６７００号公報特開昭６２－４４１８号公報

　本発明の課題は、現行のエアフィルタ用濾材に比べ低圧損化・高捕集効率化したエアフィルタ用濾材を提供することである。

　この課題は、ガラス短繊維を主体繊維としたエアフィルタ用濾材において、構成繊維の繊維分散性が均一で、かつ、構成繊維の沈降容積が希釈濃度０．０４質量％で１２時間放置したとき４５０ｃｍ^３／ｇ以上であることを特徴とするエアフィルタ用濾材によって解決される。なお、構成繊維の沈降容積は、構成繊維の平均繊維長の指標となる。

　本発明のエアフィルタ用濾材を使用することによって、従来に比べ圧力損失を低くさせること及び捕集効率を向上させることができる。また、バインダー付着後の濾材強度を向上できる。

　本発明で主体繊維として使用するものは、ガラス短繊維と称される。ガラス短繊維は、必要とする濾過性能、その他物性に応じて、種々の繊維径を有するガラス短繊維の中から自由に選ぶことができる。特に、ガラス短繊維は、火焔延伸法、ロータリー法などで製造されるウール状のガラス繊維であり、濾材の圧力損失を所定の値に保ち、適正な捕集効率とするための必須成分である。繊維径が細くなるほど捕集効率は、高くなるので、高性能の濾材を得るためには、平均繊維径の細かい極細ガラス繊維を配合する必要がある。ただし、繊維径が細くなると圧力損失が上昇しすぎる場合があるので、圧力損失との兼合いで適正な繊維径のものを選択すべきである。なお、数種の異なる繊維径のものをブレンドして配合しても構わない。繊維径としては、一般に５μｍ未満のものが使われる。ガラス組成としては、エアフィルタ用途の大半がボロシリケートガラスであり、この中には耐酸性を有するＣガラス、電気絶縁性を有するＥガラス（無アルカリガラス）なども含まれる。また、半導体工程などにおけるボロン汚染を防止する目的で、ローボロンガラス短繊維、シリカガラス短繊維などを使用することもできる。さらに、本願発明の目的に支障が無い限り、副資材として、ガラス短繊維より太い５μｍ以上の繊維径を有するチョップドガラス繊維、天然繊維、有機合成繊維などをガラス短繊維中に３０質量％以下配合しても差し支えない。なお、本願発明における主体繊維とは、全原料繊維配合の７０質量％より多くを占める繊維のことを指す。

　本発明者らは、このガラス短繊維の平均繊維長とエアフィルタ用濾材の捕集特性との関係について、鋭意検討を行い、本発明に至った。ガラス短繊維の平均繊維長は、その製法上管理が難しく、幅広い分布を有している。また、一般的にガラス短繊維の繊維長と繊維径の比は、約５００／１～３０００／１といわれている。従来、繊維長の測定は、顕微鏡下で行われてきたが、他の繊維に比べガラス短繊維の繊維径が細いので、精度よく迅速に測定することが大変困難であった。ところが、検討の結果、本発明の沈降容積法を用いれば、間接的にガラス短繊維の平均繊維長の情報を得られることが分かった。すなわち、ガラス短繊維の比重は、約２．５であり、水中分散した後、静置すると水分散体から遊離し沈降してくる。ところが、平均繊維長が長いと繊維が互いに水中で保持しあうなど影響しあって、沈降しにくい現象がおこる。本発明の沈降容積は、この現象を利用し、一定条件でガラス短繊維を分散した後の沈降の状態を数値化したものであり、この数値が高いほど、ガラス短繊維の平均繊維長が長いことを示す平均繊維長の指標となる。

　本発明における具体的な沈降容積の測定方法としては、常温（２３℃）条件で分散した原料スラリー液を分取し、これを常温（２３℃）の純水に希釈して０．０４質量％とし、この希釈液を内径３８ｍｍの２５０ｍ　Ｌメスシリンダー内に入れて１２時間放置する。そして、沈降容積は、次の数式２によって求めた。

ここで、放置時間を１２時間としたのは、原料の沈降現象がある程度安定する条件であるからである。本発明の沈降容積の値は、希釈濃度によって大きく変動するものではないが、多少の影響はあるので、０．０４質量％に限定した。測定に使用する容器は、読み取り精度を高めるため、本発明では目盛付のメスシリンダーを使用しているが、シリンダー状の形状を有するものであれば、トールビーカー、試験管なども使用でき、特に限定するものではない。

　本発明者らは、この沈降容積と濾材のフィルタ特性、すなわち、ＰＦ値との関係を調べた結果、この沈降容積が大きいほど捕集特性が高くなることが新たに分かった。すなわち、ガラス短繊維の平均繊維長が長いほど、ＰＦ値が高くなることが新たに分かった。特に、沈降容積が４５０ｃｍ^３／ｇ以上になるとＰＦ値が急激に向上する。この原因について詳細は不明であるが、平均繊維長が短いと濾材を構成する繊維ネットワークの空隙に短いガラス繊維が侵入してネットワーク構成を乱して不均一な濾材となるためフィルタ性能が低下する。しかし、逆に平均繊維長が長いと沈降容積が４５０ｃｍ^３／ｇ以上になって、ネットワークを乱す短い繊維が減り、濾材がより均一となるため粒子捕捉性能が高まると考えられる。また、実質的に平均繊維長が長くなるため、濾材構成繊維の絡み合いが良好となり、バインダー付与後の濾材強度、例えば、引張強さなどが向上する効果もある。沈降容積と濾材のＰＦ値及び濾材強度との関係は、主体繊維であるガラス短繊維が１００質量％だけでなく、主体繊維が７０質量％以上であれば、同様に成り立つ。

　本願発明の沈降容積を具現化するためには、第一に、平均繊維長の長いガラス短繊維を選択することである。第二に、濾材シート化時の離解・分散工程でガラス短繊維を破壊し平均繊維長を短くさせないことである。第一の観点については、特に限定するものでは無いが、ガラス短繊維メーカーにおける製造方法、条件の違いによって平均繊維長の特性が異なるので、最適メーカーを選別することが重要である。また、同じメーカー内で工程条件を制御しながら最適条件を見出す方法も挙げられる。第二の観点は、特に重要である。すなわち、第一の観点で最適のガラス短繊維を選択したとしても、繊維の破壊によってその特徴を生かせなくなってしまうからである。繊維の分散方法としては、例えば、パルパー、アジテーター、ミキサー、ビーター、ナギナタビーターなどを用いて水中で攪拌しながら機械的に分散させる方法、超音波振動子などを用いて水中の振動エネルギーを用いて分散させる方法などが挙げられる。後者のほうが繊維破壊に対しては比較的有利であるものの分散時間がかかるなど、いずれも一長一短があり、一つの方法に限定できるものではない。繊維破壊に対しては、例えばアジテーターの回転数を低減するか、分散時間を短くするなどして分散エネルギーを低減させることで緩和できるが、逆に繊維分散性が悪くなり、結果として濾材シートの繊維ネットワークが不均一となりＰＦ値が低下してしまう。各分散方法において、構成繊維の繊維分散性が均一な状態で、かつ、本願発明の沈降容積以上である最適条件を見出さなければならない。ここで、「構成繊維の繊維分散性が均一」な状態とは、分散後の原料スラリーを５０ｍ採取し、これを１Ｌのメスシリンダー内で２０倍に軽く振とうしながら水希釈した後、目視観察した状態で繊維の固まり、繊維結束が観察されず均一分散している状態をいう。原料繊維を分散する水の条件としては、分散性を良くするために、硫酸酸性でｐＨ２～４の範囲で調整する方法をとるが、ｐＨ中性で分散剤などの界面活性剤を使用してもよい。分散時の原料固形分濃度は、０．２～１．５質量％が望ましい。０．２質量％未満では繊維破壊が起こる可能性が増し、１．５質量％を超えると繊維分散性が悪化する。より好ましくは、０．４～１．０質量％である。

　ガラス短繊維の中でも特にローボロンガラス短繊維は、離解・分散工程で注意が必要である。すなわち、ローボロンガラス短繊維は、繊維に強度を付与する酸化ボロンＢ_２Ｏ_３がほとんど配合されていないので、脆く切断されやすいために、注意が必要である。このため、工程の条件設定は、厳重な管理が必要である。

　本願発明の沈降容積を有するガラス短繊維原料を用いることによって、ローボロンガラス短繊維を除くガラス短繊維においては、バインダーが全く付着していないノーバインダー状態の濾材で、０．１－０．１５μｍ粒子に関するＰＦ値が少なくとも９．９以上の濾材をつくることが可能となる。また、ローボロンガラス短繊維においては、同ＰＦ値が少なくとも９．０以上の濾材をつくることが可能である。従来は、ガラス短繊維の平均繊維長、すなわち、沈降容積を制御する技術が無かったため、前述のＰＦ値以上の濾材をつくることができなかった。特にローボロンガラス短繊維は、これまでＰＦ値レベルが他のガラス短繊維に比べ低くこれ以上の濾材をつくることはできなかったが、これは先述のとおり繊維が脆くて折れやすく繊維長が短くなっていたためと考えられる。ただし、ガラスの表面性がボロシリケートガラスと異なるため、改善後においてもボロシリケートガラス短繊維並みまでＰＦ値を向上させることは難しい。

　ここで、ＰＦ値をノーバインダー状態の濾材に限定した理由は、ガラス繊維を用いて製造したエアフィルタ用濾材（以下、「ガラス繊維濾材」又は単に「濾材」と略すこともある。）のフィルタ特性ＰＦ値が濾材に強度特性を付与させるための有機バインダー薬品、助剤の影響を大きく受けるためである。繊維同士の交点を接着する有機バインダーが繊維ネットワーク間で皮膜化すれば濾材の圧力損失が高まり、ＰＦ値が低下する。また、有機バインダー薬品、助剤などの影響で逆にＰＦ値が増加、場合によってはノーバインダー状態の濾材以上のＰＦ値となることもある。しかし、ノーバインダー状態の濾材のＰＦ値が改善されれば、トータル的に有機バインダー付与後の濾材ＰＦ値の底上げが期待できるので、ノーバインダー状態濾材のＰＦ値に着眼する必然性は十分にある。

　なお、有機バインダーを付与したガラス繊維濾材について、次の方法をとることによって、ノーバインダー状態のＰＦ値を調べることが可能である。すなわち、濾材を４５０℃の加熱炉で２時間加熱することによって有機バインダー分を焼成除去することによってほぼ完全にノーバインダー状態にできる（ただし、４５０℃の温度で消散する助剤もある。）。その他の方法として、濾材に使用している有機バインダー分を溶出させる溶剤、例えば熱水、又はトルエン、アセトン、メチルエチルケトン、四塩化炭素、クロロホルムなどの有機溶剤、又は超臨界二酸化炭素、超臨界水などの超臨界流体を使用して、濾材から有機バインダー分を抽出することでノーバインダー状態にすることも可能である。また、これを繊維破壊しない条件で水中にて分散させることによって、本願発明の沈降容積を測定することも可能である。

　また、ノーバインダー状態の濾材においても、シート化するときの湿式シート抄紙条件が適正でなければ、繊維ネットワークが不均一となり、前述のＰＦ値を達成することができない。しかし、不均一なシートにおいても、本願発明の沈降容積を有するガラス繊維原料を用いれば、ＰＦ値の底上げが十分期待できる。

　ここで、本発明で使用できる有機バインダーとしては、特に限定するものではないが、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂などの合成樹脂が広く用いられる。一般的に、これらのバインダー樹脂は、水溶液又は水系エマルジョンの形のものが、浸漬又はスプレーなどの含浸、塗布処理することによって濾材に付与される。また、これらバインダー液の表面張力を低下させるために、アセチレン系、フッ素系の界面活性剤を添加することも可能である。さらに、濾材に実用上必要とされる撥水性を付与するために、撥水剤が付与されることもある。これら撥水剤も、一般的に、バインダー樹脂と同様に、浸漬又はスプレーなどの処理をされることによって濾材に付与される。

　また、シート化後の水分及び有機バインダー液付与後の水分をシートから除去するため、熱風乾燥機、ロールドライヤーなどを使用し、１１０～１５０℃で乾燥することが望ましい。

実施例１：
　平均繊維径０．６５μｍのボロシリケートガラス短繊維（ジョンズマンビル社製１０６－４７５）９０質量％、平均繊維径２．７０μｍのボロシリケートガラス短繊維（ジョンズマンビル社製１１０Ｘ－４７５）１０質量％に硫酸酸性ｐＨ２．５の酸性水を加えて濃度０．５質量％とし、これら原料を食品用ミキサー（松下電器産業社製；品番ＭＸ－Ｖ２００。以下、単に「ミキサー」と略すこともある。）内でミキサーへの供給電圧（以下、「ミキサー電圧」と略す。）を変圧器によって定格の１００Ｖから７０Ｖ（電流値実測２．９Ａ）に低下させた状態で１分間離解した。この離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、離解後の原料を同じ酸性水で濃度０．１質量％まで希釈し、手抄装置を用いて抄紙することによって湿紙を得た。これを１３０℃のロールドライヤーで乾燥し、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

実施例２：
　実施例１において、ミキサー電圧を６０Ｖ（電流値実測２．９Ａ）とした以外は実施例１と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

実施例３：
　実施例１において、ミキサー電圧を５０Ｖ（電流値実測２．８Ａ）とした以外は実施例１と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

実施例４：
　平均繊維径０．６５μｍのローボロンガラス短繊維（ラウシャ社製Ａ０６Ｆ）９０質量％、平均繊維径２．７０μｍのローボロンガラス短繊維（ラウシャ社製Ａ２６Ｆ）１０質量％に硫酸酸性ｐＨ２．５の酸性水を加えて濃度０．５質量％とし、ミキサー電圧を定格の１００Ｖから６０Ｖ（電流値実測３．０Ａ）に落としてこれら原料をミキサー内で１分間離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、離解後の原料を同じ酸性水で濃度０．１質量％まで希釈し、手抄装置を用いて抄紙することによって湿紙を得た。これを１３０℃のロールドライヤーで乾燥し、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

実施例５：
　実施例４において、ミキサー電圧を５０Ｖ（電流値実測２．９Ａ）とした以外は実施例４と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例４と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

実施例６：
　実施例１において、離解装置をミキサーの代わりに標準離解機とし、原料を定格電圧１００Ｖにて標準離解機（ＪＩＳ　Ｐ　８２２０：１９９８に規定したもの）内で１分間離解した以外は実施例１と同様とした。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

実施例７：
　実施例４において、離解装置をミキサーの代わりに標準離解機とし、原料を定格電圧１００Ｖにて標準離解機内で３０秒間離解した以外は実施例１と同様とした。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

実施例８：
　実施例１とはメーカーの異なるボロシリケートガラス短繊維、平均繊維径０．６５μｍの極細ガラス繊維（ラウシャ社製Ｂ０６Ｆ）９０質量％、平均繊維径２．７０μｍの極細ガラス繊維（ラウシャ社製Ｂ２６Ｒ）１０質量％を硫酸酸性ｐＨ２．５の酸性水を加えて濃度０．５質量％とし、ミキサー電圧を定格の１００Ｖから８０Ｖ（電流値実測２．９Ａ）に落としてこれら原料をミキサー内で１分離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、離解後の原料を同じ酸性水で濃度０．１質量％まで希釈し、手抄装置を用いて抄紙することによって湿紙を得た。これを１３０℃のロールドライヤーで乾燥し、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

実施例９：
　実施例８において、ミキサー電圧を７０Ｖ（電流値実測２．９Ａ）とした以外は実施例８と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例８と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

実施例１０：
　実施例４において、得られた湿紙に対し、アクリル系ラテックス（商品名：ボンコートＡＮ－１５５、製造元：大日本インキ化学工業社製）と、フッ素系撥水剤（商品名：ライトガードＴ－１０、製造元：共栄社化学社製）とを、固形分質量比１００／５となるように混合したバインダー液を浸漬によって湿紙に付与し、その後、１３０℃のロールドライヤーで乾燥し、坪量７０ｇ／ｍ^２、バインダー固形分付着量５．５質量％の濾材を得た。

比較例１：
　実施例１において、ミキサー電圧を定格の１００Ｖ（電流値実測２．９Ａ）とした以外は実施例１と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

比較例２：
　実施例１において、ミキサー電圧を８０Ｖ（電流値実測２．９Ａ）とした以外は実施例１と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

比較例３：
　実施例１において、ミキサー電圧を４０Ｖ（電流値実測２．６Ａ）とした以外は実施例１と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、不均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

比較例４：
　実施例４において、ミキサー電圧を定格の１００Ｖ（電流値実測３．０Ａ）とした以外は実施例４と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

比較例５：
　実施例４において、ミキサー電圧を７０Ｖ（電流値実測３．０Ａ）とした以外は実施例４と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例４と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

比較例６：
　実施例４において、ミキサー電圧を４０Ｖ（電流値実測２．６Ａ）とした以外は実施例４と同様にして、１分間離解した。離解された分散物は、不均一な分散状態であった。次いで、実施例４と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

比較例７：
　実施例１において、離解装置をミキサーの代わりに標準離解機とし、原料を定格電圧１００Ｖにて標準離解機内で２分間離解した以外は実施例１と同様とした。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

比較例８：
　実施例４において、離解装置をミキサーの代わりに標準離解機とし、原料を定格電圧１００Ｖにて標準離解機内で１分間離解した以外は実施例１と同様とした。離解された分散物は、均一な分散状態であった。次いで、実施例１と同様にして、坪量７０ｇ／ｍ^２の濾材を得た。

比較例９：
　比較例５において得られた湿紙に対し、アクリル系ラテックス（商品名：ボンコートＡＮ－１５５、製造元：大日本インキ化学工業社製）と、フッ素系撥水剤（商品名：ライトガードＴ－１０、製造元：共栄社化学社製）とを、固形分質量比１００／５となるように混合したバインダー液をスプレーによって湿紙に付与し、その後、１３０℃のロールドライヤーで乾燥し、坪量７０ｇ／ｍ^２、バインダー固形分付着量５．５質量％の濾材を得た。

　実施例及び比較例の濾材について、次に示す試験を行った。

（１）圧力損失
　自製の装置を用いて、有効面積１００ｃｍ^２の濾材に面風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通風したときの圧力損失を微差圧計で測定した。

（２）ＤＯＰ捕集効率
　ラスキンノズルで発生させた多分散ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）粒子を含む空気を、有効面積１００ｃｍ^２の濾材に面風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通風したときの上流及び下流の個数比からＤＯＰの透過率を、リオン社製レーザーパーティクルカウンターによって測定した。
なお、対象粒径は、０．１－０．１５μｍとした。ＤＯＰ捕集効率（％）は、１００－（ＤＯＰ透過率）の式から求めた。

（３）ＰＦ値
　濾材のフィルタ性能の指標となるＰＦ値は、次の数式１によって求めた。ＰＦ値が高いほど、同一圧力損失で高捕集効率又は同一捕集効率で低圧力損失を示す。

※　数式１中の圧力損失は、濾材に対し５．３ｃｍ／ｓの面風速で空気を通過させたときのもの（単位：Ｐａ）。

（４）引張強さ
　バインダーを付着させた濾材から１インチ幅×１３０ｍｍ長にカットした試験片を採取し、スパン長さ１００ｍｍ、引張速度１５ｍｍ／分で定速引張試験機（東洋精機製作所社製－ストログラフＭ１）を用い測定した。

（５）沈降容積
　００１３段落に記載の方法によって求めた。

（６）分散性評価
　構成繊維の繊維分散性の評価は、分散後の原料スラリーを５０ｍ採取し、これを１Ｌのメスシリンダー内で２０倍に、軽く振とうしながら水希釈した後、目視観察する。繊維の固まり及び繊維結束が観察されず均一分散している状態を分散性良好とする。分散性良好であれば○、不良ならば×とした。

（７）バインダー除去処理
　バインダーを付着させた濾材について、５００℃の電気炉内で３０分保持し、バインダー分を焼成処理した。バインダー除去後の圧力損失、ＤＯＰ捕集効率、ＰＦ値を、前記（１）、（２）及び（３）の試験によって測定した。また、バインダー除去後の沈降容積については、除去処理した濾材の一部を常温（２３℃）の純水に入れて超音波振動処理を３時間行って分散させ、濃度０．０４質量％とした液を用いて、００１３段落記載の方法にて測定した。

　以上の試験の測定結果を表１～５に示す。

　表１においては、ミキサー電圧を低下させてミキサー羽根の回転数を低減した条件で濾材を作成した結果である。定格１００Ｖから８０Ｖでは、沈降容積が低くＰＦ値レベルも低い。これは、高回転数のミキサー処理によってガラス繊維が切断され、繊維長が短くなっていることを示している。７０～５０Ｖ条件では、沈降容積が４５０ｃｍ^３／ｇ以上となり、ＰＦ値が９．９以上となっている。回転数の低減によって繊維切断が緩和され、フィルタ特性が格段に改善されていることを示している。しかし、４０Ｖ条件では回転数が低すぎて繊維分散性が悪化し、沈降容積が高くてもＰＦ値は逆に低下してしまう。

　表２は、ローボロンガラス短繊維の例である。ボロシリケートガラス短繊維の場合と同様に、ミキサー羽根回転数の低減によって、沈降容積を４５０ｃｍ^３／ｇ以上とすることでＰＦ値は９以上に向上する。４０Ｖ条件で繊維分散性が悪化してＰＦ値が低下することも同様である。しかし、ローボロンガラス短繊維は、ボロシリケートガラス短繊維より脆いので適性回転数の範囲が狭くなっており、繊維自体の特性で改善後のＰＦ値レベルもボロシリケートガラス短繊維より低くなっている。

　表３は、食品用ミキサーの代わりに標準離解機を用いた例である。標準離解機は、ミキサーと比べ羽根形状、攪拌状態などが異なるが、適正な離解時間によって沈降容積を４５０ｃｍ^３／ｇ以上にすれば、ＰＦ値を向上させることができる。また、離解時間が長すぎる場合は、繊維の切断が多量に進んでいることを示している。

　表４は、同じボロシリケートガラス短繊維で異なるメーカーのものを使用した例である。実施例８と９は、比較例２と同離解条件でも沈降容積を４５０ｃｍ^３／ｇ以上となり、ＰＦ値が９．９以上となっている。実施例８と９のガラス短繊維は、実施例１と比較例２の繊維と比べて、もともと平均繊維長が長いものと推定される。

　表５は、ローボロンガラス短繊維を使用した実施例４及び比較例５と同条件で離解してバインダーを付着させた濾材の例である。バインダーを付着させると、いずれの例も圧力損失が上昇してＰＦ値が低下するが、その低下割合は同様である。すなわち、ベースのノーバインダー状態の濾材のフィルタ特性がそのままバインダー付着後においても反映されていることを示している。この裏付けとして、バインダー除去後の沈降容積、圧力損失、捕集効率、ＰＦ値は、ほぼノーバインダー状態の濾材の物性値が再現されている。

Claims

ガラス短繊維を主体繊維としたエアフィルタ用濾材において、構成繊維の繊維分散性が均一で、かつ、構成繊維の沈降容積が希釈濃度０．０４質量％で１２時間放置したとき４５０ｃｍ^３／ｇ以上であることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
前記請求項１のエアフィルタ用濾材の下記式（１）に規定したＰＦ値が、ノーバインダー状態において９．９以上であることを特徴とする請求項１記載のエアフィルタ用濾材。

捕集効率の対象粒径は０．１－０．１５μｍ、面風速は５．３ｃｍ／秒とする。
前記請求項１のガラス短繊維がローボロンガラス短繊維であり、エアフィルタ用濾材の下記式（１）に規定したＰＦ値が、ノーバインダー状態において９．０以上であることを特徴とする請求項１記載のエアフィルタ用濾材。

捕集効率の対象粒径は０．１－０．１５μｍ、面風速は５．３ｃｍ／秒とする。