JP2755425B2

JP2755425B2 - 高性能エアフィルタ用瀘材

Info

Publication number: JP2755425B2
Application number: JP1126357A
Authority: JP
Inventors: 岳志山崎
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1989-05-18
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JPH02303509A

Description

【発明の詳細な説明】（Ａ）産業上の利用分野本発明は、気体中に含有される微粒な粉塵を効率良く
除去し、清浄な気体を得るための高性能エアフィルタ
（HEPAフィルタ）に関するものである。

更に詳細にはガラスを含まず、弗酸等の薬品蒸気との
接触による性能の劣化が無く、ガラスの発塵の危険の無
い、また焼却による減容が可能なHEPAフィルタに関する
ものである。

（Ｂ）従来の技術および課題気体中に含まれる微粒子を除去するための高性能フィ
ルタ用濾材としては、径の細いものが比較的安価に製造
できること等の理由から、ガラスが多く使われている。
しかしガラスの極細繊維を用いた濾材では、使用時に濾
材中に含まれる微細なガラス繊維の脱落が避けられず、
濾材の振動等による濾材自体からの発塵が避けられない
ため発塵を嫌う高性能濾材や食品用途等安全衛生上問題
となる用途での使用が制限されること、ガラスが弗酸等
の薬品に対して耐性を有しないため素酸蒸気にさらされ
る可能性のある用途での使用が制限されること、焼却に
よる減容ができない為原子力用途等での利用に限界があ
ること等の問題があった。

このため、上記ガラスの極細繊維を用いた瀘材の欠点
を解決するものとしてフィブリル化された有機繊維を用
いた瀘材が開発されている（特開昭59-92011号公報、特
開昭63-232814号公報、特開昭63-236512号公報、特願昭
63-249078号、特願昭63-306363号）。これらフィブリル
化された有機繊維を用いた瀘材ではフィブリル化繊維の
絡みのため瀘材として十分なシート強度を有するもの
の、フィルタユニット製造時の擦れ等に対する強度は十
分とは言えず、擦れによる繊維の剥落や起毛が避けられ
ない。

マイクロガラスを用いたHEPAフィルタ用瀘材において
もフィルタユニット加工時の擦れ等に起因する繊維の剥
落や起毛が有り、ラテックスバインダーの付与によりこ
の欠点を回避している。

しかしながら、フィブリル化された有機繊維を含有す
るHEPAフィルタ用瀘材においてはラテックスバインダー
付与による繊維の剥落や起毛の防止では、たとえバイン
ダー付着量を最小限に留めた場合においても圧力損失の
大幅な増加及び捕集効率の低下が避けられない。

本発明は、フィブリル化された有機繊維を用いたHEPA
フィルタの加工時等での擦れ等による繊維の剥落や起毛
を防止し、かつ圧力損失の増加を最小限に留める目的で
成されたものである。

（Ｃ）課題を解決するための手段これら課題を解決する方法として種々の検討を行なっ
た結果、部分融着性の繊維を配合した薄い多孔性シート
から成る保護層を設けることで上記課題を解決できるこ
とを見出し本発明を完成した。

即ち、本発明は、繊維の一部分又は全部が繊維径１μ
ｍ以下にフィブリル化された有機繊維を含有してなる濾
過層の少なくとも濾過下流側に直径２μｍ以上の部分融
着性繊維を30重量％以上含有する5g/m²以上の坪量を有
する保護層を設けて成ることを特徴とする高性能エアフ
ィルタ用瀘材である。

本発明の瀘過層に用いられる繊維の一部分又は全部が
繊維径１μｍ以下のフィブリル化された有機繊維は例え
ば、１）合成高分子溶液を該高分子の貧溶媒中にせん断力を
かけながら流下させ、繊維状フィブリルを沈澱させる方
法（フィブリッド法、特公昭35-11851号公報）、２）合成モノマーを重合させながらせん断をかけフィブ
リルを折出させる方法（重合せん断法、特公昭47-21898
号公報）、３）二種以上の非相溶性高分子を混合し、溶融押し出し
又は紡糸し、切断後機械的な手段で繊維状にフィブリル
化する方法（スプリット法、特公昭35-9651号公報）、４）二種以上の非相溶性高分子を混合し、溶融押し出し
又は紡糸し、切断後溶剤に浸漬して一方の高分子を溶解
し、繊維状にフィブリル化する方法（ポリマーブレンド
溶解法、米国特許3,382,305）、５）合成高分子をその溶媒の沸点以上でかつ高圧側から
低圧側へ爆発的に噴出させた後、繊維状にフィブリル化
する方法（フラッシュ紡糸法、特公昭36-16460号公
報）、６）ポリエステル系高分子に該ポリエステルに非相溶の
アルカリ可溶成分をブレンドし、成形後アルカリにより
減量加工後叩解し、繊維状にフィブリル化する方法（ア
ルカリ減量叩解法、特開昭56-315号公報）、７）ケブラー繊維等の高結晶性、高配向性繊維を適当な
繊維長に切断後、水中に分散させ、ホモジェナイザー、
叩解機、サンドミル等を用いて、フィブリル化する方法
（特開昭56-100801号公報、特開昭59-92011号公報、US
−4761203）等の方法によって得られる繊維であり、具
体的な例としては、ケブラー繊維を均質化装置でフィブ
リル化したもの（MFC−400、ダイセル社製）、アクリロ
ニトリルホモポリマーから成るフィブリル繊維（カシミ
ロンFCA,旭化成工業社製）をリファイナー等により叩解
したもの、アルカリ減量叩解法によって得られたポリエ
ステルパルプ等が挙げられる。

本発明の瀘過層に用いられる上記フィブリル化された
有機繊維以外の繊維としては、木材パルプ、麻パルプ、
エスパルト、木綿繊維や、ポリエステル繊維、ビニロン
繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレ
ン繊維、ポリアミド繊維、レーヨン繊維等の合成繊維
や、再生繊維等が例示される。これら繊維のうち発塵
性、耐薬品性等の点から、合成繊維が好ましく用いられ
る。

本発明の瀘過層としては本発明者が発明者の一部とし
て出願している特願昭63-249078号及び、特願昭63-3063
63号に示された瀘材が好適に使用される。

本発明の保護層に用いられる直径２μｍ以上の部分融
着性の繊維とは加熱処理、熱水処理等により溶融接着す
る成分とこれら処理により溶融しない成分との２成分か
ら成る複合型繊維であり、芯鞘型（Sheath and core ty
pe）、並列型（Side by side type）等の構造を有する
繊維であり、具体例としては、芯鞘型バインダー繊維
（タイプ4080、タイプ2080（以上ユニチカ社製）、ダイ
ワボウNBF、ダイワボウUBF（以下大和紡績社製）、ET繊
維（チッソ社製））、並列型バインダー繊維（ES繊維、
EA繊維（以上チッソ社製））等が挙げられる。

これら部分融着性の繊維の配合量は表面強度及び瀘過
層との接着強度の点から30重量％以上が必要であり、こ
れ以下では十分な表面強度、接着強度が得られない。又
保護層の坪量は製造上最低5g/m²必要である。保護層の
坪量の上限には特に制限は無いがコスト、圧力損失、加
工性の点から50g/m²以下であることが好ましい。

本発明の保護層に用いられる部分融着性の繊維以外の
繊維としては、ポリエステル繊維、ビニロン繊維、ナイ
ロン繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロ
ピレン繊維、ポリアミド繊維、レーヨン繊維等の合成繊
維や、木材パルプ、麻パルプ、エスパルト、木綿繊維等
の天然繊維、レーヨン繊維、アセテート繊維等の再生及
び半合成繊維等が挙げられる。

これら繊維のうち発塵性、耐薬品性等の点から、合成
繊維が好ましく用いられる。また、フィブリル化繊維の
脱落防止の点から１〜５μｍの繊維径を有する極細繊維
を３〜30重量％含有することが好ましい。

本発明の瀘材には製造、加工、及び使用時に折れた
り、割れたりして非常に微細な粉塵を発生するガラス繊
維等の無機繊維は好ましくなく、瀘材の構成繊維成分が
全て有機繊維であることが好ましく、更には全て合成繊
維であることが好ましい。

本発明の瀘材には、必要に応じ、瀘材の特性を阻害し
ない範囲で、フッ素系、シリコン系等の撥水剤、粘剤、
歩留り向上剤、界面活性剤、染科等の添加剤を配合する
ことができる。

本発明の瀘材は撥水処理されていることが好ましく、
例えば瀘材にスプレー、含浸等の方法により撥水剤分散
液を付与し乾燥させることが好ましい。

本発明の瀘材は、一般紙や湿式不織布を製造するため
の抄紙機、例えば長網抄紙機、丸網抄紙機、傾斜ワイヤ
ー式抄紙機等により、製造される。

本発明の瀘材の瀘過層と保護層を貼り合わせて一体化
する方法は特に限定はされないが例えば、湿紙状態で２
層を重ね（抄き合わせ）て乾燥加熱処理を行なうか、ま
たは瀘過層と保護層をそれぞれ別に抄造、乾燥し、それ
らを重ね合わせて熱ロール間を通して接着する等の方法
で一体化される。

保護層は瀘過層中の繊維の瀘過下流側への剥落を防止
する点からは瀘過そう下流側のみで良いが、加工上問題
が有れば、上流側、下流側の両側に設けても差し支えな
い。

（Ｄ）作用本発明の瀘材は瀘過層が造膜性を有するラテックスバ
インダーその他の接着剤をいっさい含有しないため、バ
インダーの造膜に起因する圧力損失の増加及び、捕集効
率の低下が無い。

又本発明の瀘材は全て有機繊維から成るため繊維の破
損等が無く、内部からの発塵もない、又保護層が瀘過性
能を阻害せず、かつ瀘過層と保護層が保護層中の部分融
着性繊維により点接着し完全に一体化されているため、
瀘過性能の低下なしに加工時の擦れ等による瀘材繊維の
剥落や毛羽立ちを防止することが出来る。

（Ｅ）実施例以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこ
れらに何等限定されるものではない。

実施例、比較例中の％、部はそれぞれ重量％、重量部
を意味する。なお、実施例及び比較例における圧力損失
及び粉塵捕集効率は保護層のある側を下流側とし、以下
の方法で測定した。

圧力損失：瀘材に空気を流速4.75cm/秒で通気させた
時の通気抵抗を水柱マノメーターにより求めた。

粉塵捕集効率：平均粒径0.3μｍのジオクチルフタレ
ート粒子を発生させ、この粒子を含有する空気を流速5.
3cm/秒で瀘材を通過させ、瀘材の前後でサンプリングし
た空気中の粒子数を光散乱式粒子計数器（KC−11,リオ
ン株式会社製）を用いて測定し、下記の式を用いて算出
した。

実施例１、２ノニオン性界面活性剤（エマノーン3299、ポリオキシ
エチレン脂肪酸エステル系、花王社製）を全繊維重量に
対して3.0％となるように溶解した水溶液に繊維径１μ
ｍ以下にフィブリル化された有機繊維としてケブラー微
細繊維（MFC−400,ダイセル社製）18％、ポリエステル
繊維（旭化成社製,0.1デニール×3mm、直径約３μｍ）
８％、Ｙ型ビニロン繊維（クラレ社製,2デニール×6m
m、最大投影径約20μｍ）74％を混合して水性スラリー
を作成し、このスラリーから標準角形手抄き抄紙機を用
いて坪量75g/m²となるようにシートを形成した後、軽く
プレスをし、乾燥して瀘過層とした。部分融着性繊維と
してポリエステルバインダー繊維（タイプ4080、２デニ
ール×5mm、ユニチカ社製）100％から成る水性スラリー
を作成し、このスラリーから標準角形手抄き抄紙機を用
いてそれぞれ坪量25g/m²、50g/m²となるようにシートを
形成した後、軽くプレスをし、乾燥してそれぞれ実施例
１及び実施例２の保護層とした。

上記瀘過層と保護層を重ね合わせ熱ロールで軽く熱圧
し、それぞれ実施例１及び実施例２の瀘材シートを得
た。このシートの物性及び、フィルタ性能を第１表に示
す。得られた瀘材シートはHEPAフィルタとして実用上問
題のないフィルタ性能を示し、保護層を設けた面では繊
維の毛羽立ちや剥落は認められなかった。

比較例１上記実施例１の瀘過層のみから成る瀘材を作成し、比
較例１の瀘材シートを得た。この瀘材の物性及び瀘過性
能を第１表に示す。得られた瀘材シートは実施例１と同
等の瀘過性能、減容性を示したが、指による擦れで容易
に表面の繊維が起毛し、繊維の剥落が認められた。

比較例２上記比較例１の瀘材にアクリルバインダー（HA-16、
ローム＆ハース社製）希釈液を固形分で0.5g/m²となる
ように含浸乾燥して比較例２の瀘材シートを得た。この
瀘材の物性及び濾過性能を第１表に示す。得られた瀘材
シートは表面の繊維の毛羽立ちが防止され、又繊維の剥
落も認められなかったが、実施例１、比較例１の瀘材に
比べ捕集効率が低下し、また圧力損失の上昇も著しく、
性能的に劣ったものであった。

実施例３ポリエステルバインダー繊維（タイプ4080、２デニー
ル×5mm、ユニチカ社製）70％、ポリエステル繊維（テ
ピルスTM04N SD、0.5デニール×5mm、帝人社製）25％、
及びポリエステル繊維（テピルスTK04N SD、0.1デニー
ル×3mm、帝人社製）５％から成る水性スラリーを作成
し、このスラリーから標準角形手抄き抄紙機を用いて坪
量10g/m²となるようにシートを形成した後、軽くプレス
をし、乾燥して保護層とした以外は実施例１と同様にし
て、実施例３の瀘材シートを得た。このシートの物性及
び、濾過性能を第１表に示す。得られた瀘材シートは比
較例２の瀘材シートに比べ、圧力損失が低く、かつ捕集
効率も高く、保護層を設けた面では繊維の毛羽立ちや剥
落は認められなかった。

実施例４実施例３の瀘材シートに弗素系撥水撥油剤（スミレー
ズ FP210、住友化学工業社製）の水分散液を固形分で
0.5g/m²となるように含浸し、乾燥させて実施例４の瀘
材シートを得た。このシートの物性及び、瀘過性能を第
１表に示す。得られた瀘材シートは比較例２の瀘材シー
トに比べ、圧力損失が低く、かつ捕集効率も高く、保護
層を設けた面では繊維の毛羽立ちや剥落は認められなか
った。また、撥水性も十分であった。

実施例５ノニオン性界面活性剤（エマノーン3299、ポリオキシ
エチレン脂肪酸エステル系、花王社製）を全繊維重量に
対して3.0％となるように溶解した水溶液にケブラー微
細繊維（MFC-400,ダイセル社製）18％、ポリエステル繊
維（旭化成社製,0.1デニール×3mm、直径約３μｍ）８
％、Ｙ型ビニロン繊維（クラレ社製,2デニール×6mm、
最大投影径約20μｍ）74％を混合して水性スラリーを作
成し、このスラリーから標準角形手抄き抄紙機を用いて
坪量75g/m²となるように瀘過層シートを形成し、これに
ポリエステルバインダー繊維（タイプ4080、２デニール
×5mm、ユニチカ社製）70％、ポリエステル繊維（テピ
ルスTM04N SD、0.5デニール×5mm、帝人社製）25％、及
びポリエステル繊維（テピルスTK04N SD、0.1デニール
×3mm、帝人社製）５％から成る水性スラリーから標準
角形手抄き抄紙機を用いて坪量10g/m²となるように作成
した保護層シートシートを湿潤状態のまま重ね合わせ、
シリンダードライヤーで乾燥して実施例５の瀘材シート
を得た。このシートの物性及び、瀘過性能を第１表に示
す。得られた瀘材シートは比較例２の瀘材シートに比
べ、圧力損失が低く、かつ捕集効率も高く保護層を設け
た面では繊維の毛羽立ちや剥落は認められなかった。

実施例６実施例５の瀘材シートの保護層を設けない側に実施例
１の保護層を重ね合わせ熱ロールで軽く熱圧し、両面に
保護層を有する実施例６の瀘材シートを得た。このシー
トの物性及び、瀘過性能を第１表に示す。得られた瀘材
シートはHEPAフィルタとして実用上問題のないフィルタ
性能を示し、保護層を設けた面では繊維の毛羽立ちや剥
落は認められなかった。

（Ｆ）発明の効果本発明の瀘材は柔軟な有機繊維のみから構成されてい
るためガラス繊維を用いた瀘材の欠点である、自己発塵
性や、微細ガラスの瀘過体への混入、焼却減容性が低
い、フッ酸に弱い等の問題を回避でき、かつ、加工時の
擦れ等による繊維の毛羽立ちや剥落がなくかつ圧力損
失、捕集効率の良好なHEPAフィルタ用瀘材である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維の一部分又は全部が繊維径１μｍ以下
にフィブリル化された有機繊維を含有してなる濾過層の
少なくとも濾過下流側に直径２μｍ以上の部分融着性繊
維を30重量％以上含有する5g/m2以上の坪量を有する保
護層を設けて成ることを特徴とするガラス繊維を含まな
い高性能エアフィルタ用濾材。