JP2018171582A - エアフィルタ用濾材並びにエアフィルタ - Google Patents
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これを解決する手段として、国際特許公開WO2009/119054号において、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を希釈濃度0.04質量%で12時間放置したとき450cm3/g以上とするとともにPF値を9.9以上としたエアフィルタ用濾材が提案されている。
本発明のエアフィルタ用濾材は前記知見に基づきなされたもので、請求項1に記載の通り、短繊維からなるエアフィルタ用濾材において前記短繊維を骨格短繊維とこれより細径の捕集短繊維と、有機バインダー繊維で構成しこれらが均一に分散され、下記式(1)で表されるPF値が11以上であることを特徴とする。
PF値=log10(1-捕集効率[%]/100)/(圧力損失[Pa]/9.8)×(-100) (1)
捕集効率の粒径は0.1〜0.15μm、面風速は5.3cm/秒とする。
また、請求項2記載のエアフィルタ用濾材は請求項1に記載のフィルタ用濾材において、前記骨格短繊維が45〜80質量%、前記捕集短繊維が5〜30質量%、前記有機バインダー繊維が15〜25質量%からなることを特徴とする。
また、請求項3記載のエアフィルタ用濾材は請求項1または2の何れか1項に記載のエアフィルタ用濾材において、前記骨格短繊維の繊維長が1〜5mmで平均繊維径が9〜13μm、前記捕集短繊維の繊維長が0.05mm〜0.5mmで平均繊維径が0.05〜0.5μm、前記有機バインダー繊維の繊維長が1.0〜4.0mmで平均繊維径が6.0〜16.5μmであることを特徴とする。
また、請求項4記載のエアフィルタ用濾材は請求項1乃至3の何れか1項に記載エアフィルタ用濾材において、前記捕集短繊維の平均繊維径が0.2μm以下のものが濾材の5〜10質量%の範囲内及び/または前記短繊維の平均繊維径0.2μmを越えるものが濾材の10〜15質量%の範囲内であることを特徴とする。
また、請求項5記載のエアフィルタ用濾材は請求項1乃至4の何れか1項に記載のエアフィルタ用濾材において、前記骨格短繊維及び捕集短繊維がガラス短繊維であることを特徴とする。
また、請求項6記載のエアフィルタ用濾材は請求項1乃至5記載の何れか1項に記載のエアフィルタ用濾材において、前記有機バインダー繊維がポリビニルアルコール繊維であることを特徴とする。
また、本発明のエアフィルタは、請求項7記載の通り、前記請求項1乃至6の何れか1項に記載のエアフィルタ用濾材を用いたことを特徴とする。
但し、耐熱性や経済性を考慮するとボロシリケートガラス繊維のようなガラス短繊維の使用が好ましい。
但し、低温で乾燥した時に、バインダ繊維の繊維形状を保て、繊維状結着しやすいという観点からポリビニルアルコール(PVA)のような有機繊維の使用が好ましい。
尚、有機繊維バインダーが溶融して膜化してしまうと圧力損失増加の原因となるので余り低融点のものの使用は好ましくなく、また、製造工程における抄紙工程に続く乾燥工程の乾燥温度を有機繊維バインダーの融点以下にする必要がある。
また、前記有機バインダー繊維は、繊維長が1.0〜4.0mmで平均繊維径が6.0〜16.5μmであることが好ましい
尚、この製造において、前記ミキサーの回転数が速い場合は、捕集繊維の骨格繊維への分散が良くなり、高いPF値が得られるが、繊維が切れて繊維長さが短くなるので、短寿命の懸念のある、へたった濾材材しか得られない。また、回転数が遅い場合は、繊維長さが保たれるので、長寿命を期待できる嵩高な濾材が得られるが、捕集繊維の骨格繊維への分散が悪くなり、高いPF値が得られない。そこで、鋭意検討した結果、ミキシング条件等を検討すれば、例えば回転数が6,000rmp程度だと、捕集繊維の骨格繊維への分散が良くでき、高いPF値が得られると共に、繊維長さも調整でき、長寿命が期待できる嵩高の濾材を作成できることを見い出した。
また、ロールドライヤーでの乾燥温度は、有機バインダー繊維をその繊維形状を保持した状態で捕集短繊維と骨格短繊維を結着できる程度の温度とすることが好ましい。
捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm以下、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)70質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)5質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)75質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm以下、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)70質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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120℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm以下、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)70質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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150℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)5質量%、骨格短繊維として繊維長4mm以下、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)75質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集効率
0.1〜0.15μmのPAO粒子を含む気流を濾過速度5.3cm/秒で通過させ、JIS Z8813に準じた光散乱積算法により、通過前後の粉じん濃度を測定し、次式にて求める。
圧力損失
捕集効率の測定と並行して風速5.3cm/秒の気流を通過させた時の上下流の静圧差を測定し、それを圧力損失とする。
得られた中性能フィルタについて以下のようにして捕集効率(%)と圧力損失(Pa)を求め、それらからPF値を求め図1に示した。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)70質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのボロシリケートガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)5質量%と、捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)65質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)5質量%と、捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)65質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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120℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)20質量%、骨格短繊維として繊維長4mm以下、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)60質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.195mm、平均繊維径0.195μmのPET短繊維5質量%と、繊維長0.395mm、平均繊維径0.395μmのPET短繊維10質量%、骨格短繊維として繊維長5mm以下、平均繊維径12.5μmのPET短繊維(帝人社製 TT04PN)65質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)5質量%と、捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのボロシリケートガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)65質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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150℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
得られた中性能フィルタについて上記と同様にして捕集効率(%)と圧力損失(Pa)を求め、それらからPF値を求め図2に示した。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)10質量%と、捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)60質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)5質量%と、捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)15質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)60質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)30質量%、骨格短繊維として繊維長4mm以下、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)50質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)10質量%と、捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)60質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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120℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.195mm、平均繊維径0.195μmのPET短繊維10質量%と、繊維長0.395mm、平均繊維径0.395μmのPET短繊維10質量%、骨格短繊維として繊維長5mm以下、平均繊維径12.5μmのPET短繊維(帝人社製 TT04PN)60質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.195mm、平均繊維径0.195μmのPET短繊維5質量%と、繊維長0.125mm、平均繊維径0.125μmのPET短繊維10質量%、骨格短繊維として繊維長5mm以下、平均繊維径12.5μmのPET短繊維(帝人社製 TT04PN)65質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)10質量%と、捕集短繊維として繊維長0.284mm、平均繊維径0.284μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code104)10質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)60質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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150℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
捕集短繊維として繊維長0.175mm、平均繊維径0.175μmのガラス短繊維(ジョンズマンビル社製 Code90)30質量%、骨格短繊維として繊維長4mm、平均繊維径10.5μmのガラス短繊維(ニットーボー社製 チョップドスラント)50質量%、有機バインダー繊維として平均繊維径7μmのPVA繊維(クラレ社製 VPB041)20質量%をミキサー(6,000rpm)で離解した。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80℃のロールドライヤーで乾燥し、濾材を得た。
得られた中性能フィルタについて上記と同様にして捕集効率(%)と圧力損失(Pa)を求め、それらからPF値を求め図3に示した。
比較例1乃至5以外の本願発明実施例の場合は、中性能フィルタ、準HEPAフィルタ、HEPAフィルタと全てのグレードにおいて、PF値が11以上で、低圧損化・高捕集効率化が実現されていた。
Claims (7)
- 短繊維からなるエアフィルタ用濾材において前記短繊維を骨格短繊維とこれより細径の捕集短繊維と、有機バインダー繊維で構成しこれらが均一に分散され、下記式(1)で表されるPF値が11以上であることを特徴とするエアフィルタ用濾材。
PF値=log10(1-捕集効率[%]/100)/(圧力損失[Pa]/9.8)×(-100) (1)
捕集効率の粒径は0.1〜0.15μm、面風速は5.3cm/秒とする。 - 前記骨格短繊維が45〜80質量%、前記捕集短繊維が5〜30質量%、前記有機バインダー繊維が15〜25質量%からな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。
- 前記骨格短繊維の繊維長が1〜5mmで平均繊維径が9〜13μm、前記捕集短繊維の繊維長が0.05mm〜0.5mmで平均繊維径が0.05〜0.5μm、前記有機バインダー繊維の繊維長が1.0〜4.0mmで平均繊維径が6.0〜16.5μmであることを特徴とする請求項1または2の何れか1項に記載のエアフィルタ用濾材。
- 前記捕集短繊維の平均繊維径が0.2μm以下のものが濾材の5〜10質量%の範囲内及び/または前記短繊維の平均繊維径0.2μmを越えるものが濾材の10〜15質量%の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載エアフィルタ用濾材。
- 前記骨格短繊維及び捕集短繊維がガラス短繊維であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のエアフィルタ用濾材。
- 前記有機バインダー繊維はポリビニルアルコール繊維であることを特徴とする請求1乃至5の何れか1項に記載のエアフィルタ用濾材。
- 前記請求項1乃至6の何れか1項に記載のエアフィルタ用濾材を用いたことを特徴とするエアフィルタ。
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