JP3960440B2 - 空気清浄フィルター用濾紙、その製造方法及びその濾紙を用いた空気清浄フィルター - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気清浄フィルター用濾紙、その製造方法およびその濾紙を用いた空気清浄フィルターに関し、更に詳しくはクリーンルーム等に用いられる高性能空気浄化用フィルター用濾紙、その製造方法及びその濾紙を用いた空気清浄フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クリーンルーム、クリーンベンチ、無菌室などの高度な清浄環境を要求されている超微粉塵などを除去する必要のある分野に、ガラス繊維製のいわゆる「高性能空気清浄フィルター用濾紙」が用いられている。該「高性能空気清浄フィルター用濾紙」は、ＭＩＬ−ＳＴＤ ＭＩＬ−Ｆ−５１０７９Ｃに規定されており、０．３μｍのフタル酸ジオクチル粒子（略語：ＤＯＰ粒子）の捕集効率が面風速５．３３ｃｍ／秒の条件下で９９．９７％以上の性質を示し、通常ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air filter) と呼ばれているガラス繊維濾紙であると規定されている。
【０００３】
特開平４−２８４８０３号公報には、従来のＨＥＰＡ用ガラス繊維濾紙の捕集効率を維持し、且つ従来のＨＥＰＡ用ガラス繊維濾紙の圧力損失が高いという欠点を改良した高性能空気清浄フィルター用濾紙が示されている。該公報に記載の高性能空気清浄フィルター用濾紙は、ガラス繊維の組成が、１０〜５０重量％の繊維径１０μｍ以下のガラスチョップドストランド繊維、及び９０〜５０重量％の極細ガラス繊維からなり、上記ＨＥＰＡの特性を有し且つ圧力損失の少ないガラス繊維濾紙である。しかしながら、前記従来の「高性能空気浄化用フィルター濾紙」（ＨＥＰＡ）は除塵機能を有しているが脱臭機能は無いという問題があった。
【０００４】
一方、特開平２−１１５０１３号公報には、活性炭素繊維を４０〜７０重量％、ガラス繊維を２０〜４０重量％、接着剤を１〜４重量％含有させて混抄することにより、従来の中性能空気浄化用フィルター濾紙と同様の除塵機能を有し、圧力損失が小さく、且つ脱臭機能を付与した中性能フィルター用濾紙を得たことが示されている。しかしながら、該公報の空気浄化用フィルター濾紙は中性能であり、超微粉塵などの捕集効率が高性能空気浄化用フィルター濾紙に比べて低いという問題があった。
【０００５】
また、特開平７−２８９８２８号公報には、活性炭素繊維を１０〜４０重量％、平均繊維径２〜３μｍのガラス繊維を１０重量％以上、接着剤を４〜６重量％含有させて混抄することにより、引っ張り強度を確保でき、圧力損失を低く抑えることができ、且つ脱臭機能を付与した中性能フィルター用濾紙を得たことが示されている。しかしながら、該公報の空気浄化用フィルター濾紙は中性能であり、超微粉塵などの捕集効率が高性能空気浄化用フィルター濾紙に比べて低いという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ＭＩＬ−ＳＴＤ ＭＩＬ−Ｆ−５１０７９Ｃに規定される「高性能空気浄化用フィルター濾紙」（ＨＥＰＡ）の除塵性能を有し且つ脱臭等の吸着機能を付与した、空気清浄フィルター用濾紙、その製造方法及びその濾紙を用いた空気清浄フィルターを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した問題点を解決するために、本発明の空気清浄フィルター用濾紙は、
（１）平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維１００重量部に対して、
（２）比表面積５００〜１３００ｍ2 ／ｇ、繊維径５μｍ以上１５μｍ未満、繊維長１〜２０ｍｍの活性炭素繊維を５〜４０重量部、及び
（３）接着剤を１〜７重量部
の割合で含ませている。
【０００８】
上記構成のガラス繊維、活性炭素繊維及び接着剤の組み合わせとすることにより、ＭＩＬ−ＳＴＤ ＭＩＬ−Ｆ−５１０７９Ｃに規定される「高性能空気浄化用フィルター濾紙」（ＨＥＰＡ）とすることができ、且つ脱臭性能を付加することができる。即ち、０．３μｍ粒子の捕集効率が９９．９７％以上で、且つトルエンの吸着能が１％以上の空気清浄フィルター用濾紙とすることができる。
【０００９】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙に使用されるガラス繊維は、平均繊維径０．３〜２．０μｍのマイクロファイバーを含むことが「高性能空気浄化用フィルター濾紙」とするためには重要な要件である。しかしながら、ガラス繊維全体の平均径が０．３〜２．０μｍの範囲であるならば、濾紙の強度付与のため、太径のチョップドストランドガラス繊維を数％配合しても構わない。濾紙の捕集性能は圧力損失と捕集効率によって決定され、圧力損失が高いほど捕集効率の高い濾紙となるが、圧力損失が高くなるとフィルターを運転する送風機の負荷が高くなりエネルギーコストがかかるので好ましくない。通常、使用目的に合わせた濾材設計を行うために、ガラス繊維の平均繊維径が決定される。ガラス繊維の平均繊維径２．０μｍ以上では捕集効率９９．９７％未満となり、ＨＥＰＡとしての捕集性能が満たせず、逆に０．３μｍ以下では圧力損失が高くなりすぎて好ましくはない。
【００１０】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、活性炭素繊維の径を５μｍ以上１５μｍ未満と限定した理由は、５μｍ未満だと活性炭素繊維の製造が困難となり、また１５μｍを超えると得られた濾紙の加工性が悪くなり、フィルター製作時のプリーツ加工が困難となるからである。
【００１１】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、活性炭素繊維の比表面積を５００〜１３００ｍ2 ／ｇとした理由は、５００ｍ2 ／ｇ未満だと脱臭性能等の吸着性能が十分ではなく、また１３００ｍ2 ／ｇを超えると、活性炭素繊維の強度が不十分となり、取り扱い性が悪くなる。
【００１２】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、活性炭素繊維の繊維長を１ｍｍ〜２０ｍｍとする理由は、１ｍｍ未満にすることは困難で、価格が高くなり、工業的に不適であるからであり、また２０ｍｍを超えると活性炭素繊維の水分散性が悪くなり、均一な濾紙を得ることが困難となるからである。
【００１３】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、相対湿度３７％における活性炭素繊維の平衡水分率を１０％以上とする理由は、１０％未満では、湿式抄紙時に分散性が悪く、均一な濾紙を得ることが困難となるからである。
【００１４】
極細ガラス繊維を使用した空気清浄フィルター用濾紙において捕集性能は、濾紙を構成するガラス繊維の充填ばらつきに影響されることが経験的に分かっている。すなわち、充填のばらつきが大きければ、これに伴ってガラス繊維相互により形成される細孔のばらつきが大きくなり、最大径が大きくなり、そのため捕集効率が低下することになり、ＨＥＰＡとはならない。したがって、本発明においては、極細ガラス繊維に対して添加する活性炭素繊維を均一に分散させることは、捕集効率を低下させないために重要な要件である。
【００１５】
本発明に使用される活性炭素繊維（ＡＣＦ）は、ポリアクリロニトリル系繊維、セルロース系繊維、フェノール系繊維、ピッチ系繊維を原料として既知の方法で賦活してつくられる比表面積５００〜１３００ｍ2 ／ｇの繊維状活性炭である。これらの活性炭素繊維の中でも、特に、ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維は、水分散性において特に優れており、均一に分布した濾紙となるので、極細ガラス繊維の除塵機能を損なうことが無い。また、湿式抄紙時に分散性が良いので、ダマとならず、活性炭素繊維自体の吸着性能を損なうことはない。
【００１６】
本発明に使用される活性炭素繊維は、上記各特性を併せ持つことが、捕集性能が良好なＨＥＰＡとする上で重要である。特に、活性炭素繊維の分散性は、捕集性能に大いに影響を与え、分散不良だと、活性炭素繊維の塊部分よりリークが発生し、ＨＥＰＡとしての除塵性能を達成することができない。
【００１７】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、接着剤（バインダー）としては、アクリル系、酢ビ系、ウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系、ＳＢＲ系、ＮＢＲ系ラテックス或いはポリビニルアルコール、澱粉などの製紙工程で一般的に用いられる紙力剤、或いは湿熱溶融タイプのポリビニルアルコール繊維状バインダー、鞘部に低融点のポリエチレンテレフタレート、変成ポリプロピレン、変成ポリエステルを用いた芯鞘繊維などの繊維状バインダー等が、単独或いは組み合わせて用いられる。また、濾紙に撥水性を付与するため、シリコン系、フッ素系、パラフィン系等の撥水剤を併用しても良い。
【００１８】
接着剤の添加量については、平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維を１００重量部に対して、１〜７重量部が望ましく、１重量部以下では濾紙に十分な実用強度が付与できず、７重量部以上では濾紙の構成繊維間に接着剤の水かき状態が増えるため、圧力損失が高くなりすぎて好ましくない。
【００１９】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙の第一番目の製造方法は、平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維１００重量部に対して比表面積５００〜１３００ｍ2 ／ｇ、繊維径５μｍ以上１５μｍ未満、繊維長１〜２０ｍｍの活性炭素繊維を５〜４０重量部、接着剤を１〜７重量部の割合で含む水懸濁液を湿式にて抄紙した後、乾燥することを特徴とする。
【００２０】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙の第二番目の製造方法は、平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維１００重量部に対して比表面積５００〜１３００ｍ2 ／ｇ、繊維径５μｍ以上１５μｍ未満、繊維長１〜２０ｍｍの活性炭素繊維を５〜４０重量部の割合で含む水懸濁液を湿式にて抄紙した湿紙に接着剤１〜７重量部を付着させ、その後に乾燥することを特徴とする。
【００２１】
すなわち、本発明の空気清浄フィルター用濾紙は、前記濾紙構成繊維をパルパーなどを用いて水中に分散させ、このスラリーを抄紙機で湿式抄紙して湿紙を得て、その後乾燥させる方法である。原料繊維の分散工程で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中性で分散剤等の界面活性剤を使用しても良い。
【００２２】
また接着剤の付与方法としては、接着剤を分散時に配合する内添法と、抄紙機により得られ湿紙に接着剤を付着させその後乾燥させる外添法とがあり、いずれの方法を採用しても本発明の効果に変わりはなく、接着剤のトータル量が１重量部以上７重量部以下であるならば、内添法と外添法を併用しても良い。外添法での付与方法としては特に限定されるものではないが、湿紙を付着液に浸漬する方法、湿紙にスプレーで吹き付ける方法、ロールに付着液を付着させ湿紙に転写する方法などが用いられる。
【００２３】
乾燥方法としては、熱風乾燥機、ロールドライヤーなどを利用し、１１０〜１５０℃で乾燥することが望ましい。
【００２４】
【実施例】
以下の各実施例で用いた試験法は次のようにして行った。
【００２５】
圧力損失
有効面積１００ｃｍ2 の濾紙に面風速５．３３ｃｍ／秒で空気を通過させ、そのときの差圧を微差圧計で測定した。
【００２６】
ＤＯＰ捕集効率
ラスキンノズルで発生させた多分散ＤＯＰ粒子を含む空気を、有効面積１００ｃｍ2 の濾紙に面風速５．３３ｃｍ／秒で通風した時のＤＯＰ捕集効率をリオン社製レーザーパーティクルカウンターにて測定した。尚、対象粒径は０．３μｍで測定した。
【００２７】
ＰＦ値
濾材の濾過性能の指標となるＰＦ値は、上記圧力損失と捕集効率の測定値に基づき次式より求めた。（ＰＦ値の高い方が同一圧力損失で高捕集効率を示す。）
【００２８】
【数１】
【００２９】
引張強度
濾紙の縦方向より１インチ巾にカットした試験片をスパン長１００ｍｍ、引張速度１５ｍｍ／分で定速引張試験機を用い測定した。
【００３０】
トルエン吸着能
１ｇのサンプルを１０５℃で１時間乾燥後、ＪＩＳ−Ｋ １４７７−９５に準拠してトルエン吸着能を測定した。
【００３１】
平衡水分率
２５℃、ＲＨ３７％にて、ＪＩＳに準拠して測定した。
【００３２】
活性炭素繊維の分散性
濾紙における活性炭素繊維の分散性は、目視にて、分散性が良好なものを〇、ダマが明らかに確認され分散性が悪いものを×、分散性がいずれともいえないものを△の評価で示した。
【００３３】
〔実施例１〕
平均繊維径１．４１μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積７５０ｍ2 ／ｇ、繊維径１２μｍ、繊維長５ｍｍ、平衡水分率（ＲＨ３７％下）１６％のＰＡＮ系ＡＣＦ（商品名：ファインガード、製造元：東邦レーヨン（株））１１重量部を配合し、濃度０．５％、硫酸酸性ｐＨ３．５でパルパーで離解し、次いで抄紙機にて抄紙して湿紙を得た。次いで、接着剤組成としてアクリル系ラテックス（商品名：プライマルＥ−３５８、製造元：日本アクリル化学）１．８５重量部、フッ素系撥水剤（商品名：ライトガードＦＲＧ−１、製造元：共栄社化学）０．１６重量部の接着剤を外添法により湿紙に付与し、その後１３０℃のロールドライヤーで乾燥し、目付７０ｇ／ｍ2 、接着剤付着量６．２重量部の濾紙を得た。
【００３４】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３５】
〔実施例２〕
平均繊維径１．２５μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積９００ｍ2 ／ｇ、繊維径１０μｍ、繊維長８ｍｍ、平衡水分率１３％（ＲＨ３７％下）のＰＡＮ系ＡＣＦ（商品名：ファインガード、製造元：東邦レーヨン（株））２５重量部を配合した以外は、前記実施例１と同様にして目付７０ｇ／ｍ2 、接着剤付着量６．２重量部の濾紙を得た。
【００３６】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３７】
〔実施例３〕
平均繊維径１．４１μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積８００ｍ2 ／ｇ、繊維径１２μｍ、繊維長１０ｍｍ、平衡水分率１４％（ＲＨ３７％下）のＰＡＮ系ＡＣＦ（商品名：ファインガード、製造元：東邦レーヨン（株））１１重量部、内添系接着剤として湿熱溶解タイプのポリビニルアルコール繊維状バインダー（商品名：ＶＰＢ１０７−２、製造元：クラレ（株））３．３重量部を配合し、濃度０．５％、硫酸酸性ｐＨ３．５でパルパーで離解し、次いで抄紙機にて抄紙して湿紙を得た。次いで、液濃度０．０１４重量％のフッ素系撥水剤を外添法により湿紙に付与し、その後１３０℃のロールドライヤーで乾燥し、目付７０ｇ／ｍ2 、接着剤付着量３．０重量部の濾紙を得た。
【００３８】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３９】
〔実施例４〕
平均繊維径１．２５μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積１０００ｍ2 ／ｇ、繊維径１０μｍ、繊維長７ｍｍ、平衡水分率１２％のＰＡＮ系ＡＣＦ（商品名：ファインガード、製造元：東邦レーヨン（株））２５重量部を配合した以外は、前記実施例３と同様にして接着剤付着量３．０重量部の濾紙を得た。
【００４０】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００４１】
〔比較例〕
平均繊維径１．４１μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積１０００ｍ2 ／ｇ、繊維径１８μｍ、繊維長５ｍｍ、平衡水分率５％（ＲＨ３７％下）のピッチ系活性炭素繊維（商品名：リノベス、製造元：大阪ガス（株））１１重量部を配合した以外は前記実施例１と同様にして目付７０ｇ／ｍ2 、接着剤付着量６．２重量部の濾紙を得た。
【００４２】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１によれば、繊維径が１５μｍ以上の、平衡水分率が１０％未満の活性炭素繊維を使用したピッチ系活性炭素繊維を使用した濾紙は、分散性が悪く、捕集効率が低く、脱臭成分等の吸着率が低いのに対して、本発明の空気清浄フィルター用濾紙は、活性炭素繊維の分散性がよく、従って、捕集効率が高く、脱臭成分等の吸着率が高いことが分かる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙は、ＭＩＬ−ＳＴＤ ＭＩＬ−Ｆ−５１０７９Ｃに規定される「高性能空気浄化用フィルター濾紙」（ＨＥＰＡ）の除塵性能と脱臭等の吸着機能を同時に有する。
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気清浄フィルター用濾紙、その製造方法およびその濾紙を用いた空気清浄フィルターに関し、更に詳しくはクリーンルーム等に用いられる高性能空気浄化用フィルター用濾紙、その製造方法及びその濾紙を用いた空気清浄フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クリーンルーム、クリーンベンチ、無菌室などの高度な清浄環境を要求されている超微粉塵などを除去する必要のある分野に、ガラス繊維製のいわゆる「高性能空気清浄フィルター用濾紙」が用いられている。該「高性能空気清浄フィルター用濾紙」は、ＭＩＬ−ＳＴＤ ＭＩＬ−Ｆ−５１０７９Ｃに規定されており、０．３μｍのフタル酸ジオクチル粒子（略語：ＤＯＰ粒子）の捕集効率が面風速５．３３ｃｍ／秒の条件下で９９．９７％以上の性質を示し、通常ＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air filter) と呼ばれているガラス繊維濾紙であると規定されている。
【０００３】
特開平４−２８４８０３号公報には、従来のＨＥＰＡ用ガラス繊維濾紙の捕集効率を維持し、且つ従来のＨＥＰＡ用ガラス繊維濾紙の圧力損失が高いという欠点を改良した高性能空気清浄フィルター用濾紙が示されている。該公報に記載の高性能空気清浄フィルター用濾紙は、ガラス繊維の組成が、１０〜５０重量％の繊維径１０μｍ以下のガラスチョップドストランド繊維、及び９０〜５０重量％の極細ガラス繊維からなり、上記ＨＥＰＡの特性を有し且つ圧力損失の少ないガラス繊維濾紙である。しかしながら、前記従来の「高性能空気浄化用フィルター濾紙」（ＨＥＰＡ）は除塵機能を有しているが脱臭機能は無いという問題があった。
【０００４】
一方、特開平２−１１５０１３号公報には、活性炭素繊維を４０〜７０重量％、ガラス繊維を２０〜４０重量％、接着剤を１〜４重量％含有させて混抄することにより、従来の中性能空気浄化用フィルター濾紙と同様の除塵機能を有し、圧力損失が小さく、且つ脱臭機能を付与した中性能フィルター用濾紙を得たことが示されている。しかしながら、該公報の空気浄化用フィルター濾紙は中性能であり、超微粉塵などの捕集効率が高性能空気浄化用フィルター濾紙に比べて低いという問題があった。
【０００５】
また、特開平７−２８９８２８号公報には、活性炭素繊維を１０〜４０重量％、平均繊維径２〜３μｍのガラス繊維を１０重量％以上、接着剤を４〜６重量％含有させて混抄することにより、引っ張り強度を確保でき、圧力損失を低く抑えることができ、且つ脱臭機能を付与した中性能フィルター用濾紙を得たことが示されている。しかしながら、該公報の空気浄化用フィルター濾紙は中性能であり、超微粉塵などの捕集効率が高性能空気浄化用フィルター濾紙に比べて低いという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ＭＩＬ−ＳＴＤ ＭＩＬ−Ｆ−５１０７９Ｃに規定される「高性能空気浄化用フィルター濾紙」（ＨＥＰＡ）の除塵性能を有し且つ脱臭等の吸着機能を付与した、空気清浄フィルター用濾紙、その製造方法及びその濾紙を用いた空気清浄フィルターを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した問題点を解決するために、本発明の空気清浄フィルター用濾紙は、
（１）平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維１００重量部に対して、
（２）比表面積５００〜１３００ｍ2 ／ｇ、繊維径５μｍ以上１５μｍ未満、繊維長１〜２０ｍｍの活性炭素繊維を５〜４０重量部、及び
（３）接着剤を１〜７重量部
の割合で含ませている。
【０００８】
上記構成のガラス繊維、活性炭素繊維及び接着剤の組み合わせとすることにより、ＭＩＬ−ＳＴＤ ＭＩＬ−Ｆ−５１０７９Ｃに規定される「高性能空気浄化用フィルター濾紙」（ＨＥＰＡ）とすることができ、且つ脱臭性能を付加することができる。即ち、０．３μｍ粒子の捕集効率が９９．９７％以上で、且つトルエンの吸着能が１％以上の空気清浄フィルター用濾紙とすることができる。
【０００９】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙に使用されるガラス繊維は、平均繊維径０．３〜２．０μｍのマイクロファイバーを含むことが「高性能空気浄化用フィルター濾紙」とするためには重要な要件である。しかしながら、ガラス繊維全体の平均径が０．３〜２．０μｍの範囲であるならば、濾紙の強度付与のため、太径のチョップドストランドガラス繊維を数％配合しても構わない。濾紙の捕集性能は圧力損失と捕集効率によって決定され、圧力損失が高いほど捕集効率の高い濾紙となるが、圧力損失が高くなるとフィルターを運転する送風機の負荷が高くなりエネルギーコストがかかるので好ましくない。通常、使用目的に合わせた濾材設計を行うために、ガラス繊維の平均繊維径が決定される。ガラス繊維の平均繊維径２．０μｍ以上では捕集効率９９．９７％未満となり、ＨＥＰＡとしての捕集性能が満たせず、逆に０．３μｍ以下では圧力損失が高くなりすぎて好ましくはない。
【００１０】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、活性炭素繊維の径を５μｍ以上１５μｍ未満と限定した理由は、５μｍ未満だと活性炭素繊維の製造が困難となり、また１５μｍを超えると得られた濾紙の加工性が悪くなり、フィルター製作時のプリーツ加工が困難となるからである。
【００１１】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、活性炭素繊維の比表面積を５００〜１３００ｍ2 ／ｇとした理由は、５００ｍ2 ／ｇ未満だと脱臭性能等の吸着性能が十分ではなく、また１３００ｍ2 ／ｇを超えると、活性炭素繊維の強度が不十分となり、取り扱い性が悪くなる。
【００１２】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、活性炭素繊維の繊維長を１ｍｍ〜２０ｍｍとする理由は、１ｍｍ未満にすることは困難で、価格が高くなり、工業的に不適であるからであり、また２０ｍｍを超えると活性炭素繊維の水分散性が悪くなり、均一な濾紙を得ることが困難となるからである。
【００１３】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、相対湿度３７％における活性炭素繊維の平衡水分率を１０％以上とする理由は、１０％未満では、湿式抄紙時に分散性が悪く、均一な濾紙を得ることが困難となるからである。
【００１４】
極細ガラス繊維を使用した空気清浄フィルター用濾紙において捕集性能は、濾紙を構成するガラス繊維の充填ばらつきに影響されることが経験的に分かっている。すなわち、充填のばらつきが大きければ、これに伴ってガラス繊維相互により形成される細孔のばらつきが大きくなり、最大径が大きくなり、そのため捕集効率が低下することになり、ＨＥＰＡとはならない。したがって、本発明においては、極細ガラス繊維に対して添加する活性炭素繊維を均一に分散させることは、捕集効率を低下させないために重要な要件である。
【００１５】
本発明に使用される活性炭素繊維（ＡＣＦ）は、ポリアクリロニトリル系繊維、セルロース系繊維、フェノール系繊維、ピッチ系繊維を原料として既知の方法で賦活してつくられる比表面積５００〜１３００ｍ2 ／ｇの繊維状活性炭である。これらの活性炭素繊維の中でも、特に、ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維は、水分散性において特に優れており、均一に分布した濾紙となるので、極細ガラス繊維の除塵機能を損なうことが無い。また、湿式抄紙時に分散性が良いので、ダマとならず、活性炭素繊維自体の吸着性能を損なうことはない。
【００１６】
本発明に使用される活性炭素繊維は、上記各特性を併せ持つことが、捕集性能が良好なＨＥＰＡとする上で重要である。特に、活性炭素繊維の分散性は、捕集性能に大いに影響を与え、分散不良だと、活性炭素繊維の塊部分よりリークが発生し、ＨＥＰＡとしての除塵性能を達成することができない。
【００１７】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙において、接着剤（バインダー）としては、アクリル系、酢ビ系、ウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系、ＳＢＲ系、ＮＢＲ系ラテックス或いはポリビニルアルコール、澱粉などの製紙工程で一般的に用いられる紙力剤、或いは湿熱溶融タイプのポリビニルアルコール繊維状バインダー、鞘部に低融点のポリエチレンテレフタレート、変成ポリプロピレン、変成ポリエステルを用いた芯鞘繊維などの繊維状バインダー等が、単独或いは組み合わせて用いられる。また、濾紙に撥水性を付与するため、シリコン系、フッ素系、パラフィン系等の撥水剤を併用しても良い。
【００１８】
接着剤の添加量については、平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維を１００重量部に対して、１〜７重量部が望ましく、１重量部以下では濾紙に十分な実用強度が付与できず、７重量部以上では濾紙の構成繊維間に接着剤の水かき状態が増えるため、圧力損失が高くなりすぎて好ましくない。
【００１９】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙の第一番目の製造方法は、平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維１００重量部に対して比表面積５００〜１３００ｍ2 ／ｇ、繊維径５μｍ以上１５μｍ未満、繊維長１〜２０ｍｍの活性炭素繊維を５〜４０重量部、接着剤を１〜７重量部の割合で含む水懸濁液を湿式にて抄紙した後、乾燥することを特徴とする。
【００２０】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙の第二番目の製造方法は、平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維１００重量部に対して比表面積５００〜１３００ｍ2 ／ｇ、繊維径５μｍ以上１５μｍ未満、繊維長１〜２０ｍｍの活性炭素繊維を５〜４０重量部の割合で含む水懸濁液を湿式にて抄紙した湿紙に接着剤１〜７重量部を付着させ、その後に乾燥することを特徴とする。
【００２１】
すなわち、本発明の空気清浄フィルター用濾紙は、前記濾紙構成繊維をパルパーなどを用いて水中に分散させ、このスラリーを抄紙機で湿式抄紙して湿紙を得て、その後乾燥させる方法である。原料繊維の分散工程で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中性で分散剤等の界面活性剤を使用しても良い。
【００２２】
また接着剤の付与方法としては、接着剤を分散時に配合する内添法と、抄紙機により得られ湿紙に接着剤を付着させその後乾燥させる外添法とがあり、いずれの方法を採用しても本発明の効果に変わりはなく、接着剤のトータル量が１重量部以上７重量部以下であるならば、内添法と外添法を併用しても良い。外添法での付与方法としては特に限定されるものではないが、湿紙を付着液に浸漬する方法、湿紙にスプレーで吹き付ける方法、ロールに付着液を付着させ湿紙に転写する方法などが用いられる。
【００２３】
乾燥方法としては、熱風乾燥機、ロールドライヤーなどを利用し、１１０〜１５０℃で乾燥することが望ましい。
【００２４】
【実施例】
以下の各実施例で用いた試験法は次のようにして行った。
【００２５】
圧力損失
有効面積１００ｃｍ2 の濾紙に面風速５．３３ｃｍ／秒で空気を通過させ、そのときの差圧を微差圧計で測定した。
【００２６】
ＤＯＰ捕集効率
ラスキンノズルで発生させた多分散ＤＯＰ粒子を含む空気を、有効面積１００ｃｍ2 の濾紙に面風速５．３３ｃｍ／秒で通風した時のＤＯＰ捕集効率をリオン社製レーザーパーティクルカウンターにて測定した。尚、対象粒径は０．３μｍで測定した。
【００２７】
ＰＦ値
濾材の濾過性能の指標となるＰＦ値は、上記圧力損失と捕集効率の測定値に基づき次式より求めた。（ＰＦ値の高い方が同一圧力損失で高捕集効率を示す。）
【００２８】
【数１】
引張強度
濾紙の縦方向より１インチ巾にカットした試験片をスパン長１００ｍｍ、引張速度１５ｍｍ／分で定速引張試験機を用い測定した。
【００３０】
トルエン吸着能
１ｇのサンプルを１０５℃で１時間乾燥後、ＪＩＳ−Ｋ １４７７−９５に準拠してトルエン吸着能を測定した。
【００３１】
平衡水分率
２５℃、ＲＨ３７％にて、ＪＩＳに準拠して測定した。
【００３２】
活性炭素繊維の分散性
濾紙における活性炭素繊維の分散性は、目視にて、分散性が良好なものを〇、ダマが明らかに確認され分散性が悪いものを×、分散性がいずれともいえないものを△の評価で示した。
【００３３】
〔実施例１〕
平均繊維径１．４１μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積７５０ｍ2 ／ｇ、繊維径１２μｍ、繊維長５ｍｍ、平衡水分率（ＲＨ３７％下）１６％のＰＡＮ系ＡＣＦ（商品名：ファインガード、製造元：東邦レーヨン（株））１１重量部を配合し、濃度０．５％、硫酸酸性ｐＨ３．５でパルパーで離解し、次いで抄紙機にて抄紙して湿紙を得た。次いで、接着剤組成としてアクリル系ラテックス（商品名：プライマルＥ−３５８、製造元：日本アクリル化学）１．８５重量部、フッ素系撥水剤（商品名：ライトガードＦＲＧ−１、製造元：共栄社化学）０．１６重量部の接着剤を外添法により湿紙に付与し、その後１３０℃のロールドライヤーで乾燥し、目付７０ｇ／ｍ2 、接着剤付着量６．２重量部の濾紙を得た。
【００３４】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３５】
〔実施例２〕
平均繊維径１．２５μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積９００ｍ2 ／ｇ、繊維径１０μｍ、繊維長８ｍｍ、平衡水分率１３％（ＲＨ３７％下）のＰＡＮ系ＡＣＦ（商品名：ファインガード、製造元：東邦レーヨン（株））２５重量部を配合した以外は、前記実施例１と同様にして目付７０ｇ／ｍ2 、接着剤付着量６．２重量部の濾紙を得た。
【００３６】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３７】
〔実施例３〕
平均繊維径１．４１μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積８００ｍ2 ／ｇ、繊維径１２μｍ、繊維長１０ｍｍ、平衡水分率１４％（ＲＨ３７％下）のＰＡＮ系ＡＣＦ（商品名：ファインガード、製造元：東邦レーヨン（株））１１重量部、内添系接着剤として湿熱溶解タイプのポリビニルアルコール繊維状バインダー（商品名：ＶＰＢ１０７−２、製造元：クラレ（株））３．３重量部を配合し、濃度０．５％、硫酸酸性ｐＨ３．５でパルパーで離解し、次いで抄紙機にて抄紙して湿紙を得た。次いで、液濃度０．０１４重量％のフッ素系撥水剤を外添法により湿紙に付与し、その後１３０℃のロールドライヤーで乾燥し、目付７０ｇ／ｍ2 、接着剤付着量３．０重量部の濾紙を得た。
【００３８】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００３９】
〔実施例４〕
平均繊維径１．２５μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積１０００ｍ2 ／ｇ、繊維径１０μｍ、繊維長７ｍｍ、平衡水分率１２％のＰＡＮ系ＡＣＦ（商品名：ファインガード、製造元：東邦レーヨン（株））２５重量部を配合した以外は、前記実施例３と同様にして接着剤付着量３．０重量部の濾紙を得た。
【００４０】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００４１】
〔比較例〕
平均繊維径１．４１μｍのガラス繊維１００重量部に対して、比表面積１０００ｍ2 ／ｇ、繊維径１８μｍ、繊維長５ｍｍ、平衡水分率５％（ＲＨ３７％下）のピッチ系活性炭素繊維（商品名：リノベス、製造元：大阪ガス（株））１１重量部を配合した以外は前記実施例１と同様にして目付７０ｇ／ｍ2 、接着剤付着量６．２重量部の濾紙を得た。
【００４２】
得られた濾紙の圧力損失、捕集効率、ＰＦ値、引張強度、トルエン吸着能を測定し、その結果を下記の表１に示す。
【００４３】
【表１】
表１によれば、繊維径が１５μｍ以上の、平衡水分率が１０％未満の活性炭素繊維を使用したピッチ系活性炭素繊維を使用した濾紙は、分散性が悪く、捕集効率が低く、脱臭成分等の吸着率が低いのに対して、本発明の空気清浄フィルター用濾紙は、活性炭素繊維の分散性がよく、従って、捕集効率が高く、脱臭成分等の吸着率が高いことが分かる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の空気清浄フィルター用濾紙は、ＭＩＬ−ＳＴＤ ＭＩＬ−Ｆ−５１０７９Ｃに規定される「高性能空気浄化用フィルター濾紙」（ＨＥＰＡ）の除塵性能と脱臭等の吸着機能を同時に有する。
Claims (7)
- （１）平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維１００重量部に対して、
（２）比表面積５００〜１３００ｍ2 ／ｇ、繊維径５μｍ以上１５μｍ未満、繊維長１〜２０ｍｍの活性炭素繊維を５〜４０重量部、及び
（３）接着剤を１〜７重量部
の割合で含む空気清浄フィルター用濾紙であって、
（４）０．３μｍ粒子の捕集効率が９９．９７％以上で、且つトルエンの吸着能が１％以上の空気清浄フィルター用濾紙。 - 該活性炭素繊維が、相対湿度３７％における平衡水分率が１０％以上である請求項１記載の空気清浄フィルター用濾紙。
- 該活性炭素繊維がＰＡＮ系である請求項１又は２記載の空気清浄フィルター用濾紙。
- 湿式抄紙により得られた請求項１、２又は３記載の空気清浄フィルター用濾紙。
- 平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維１００重量部に対して比表面積５００〜１３００ｍ 2 ／ｇ、繊維径５μｍ以上１５μｍ未満、繊維長１〜２０ｍｍの活性炭素繊維を５〜４０重量部、接着剤を１〜７重量部の割合で含む水懸濁液を湿式にて抄紙した後、乾燥することを特徴とする空気清浄フィルター用濾紙の製造方法。
- 平均繊維径０．３μｍ以上２．０μｍ未満のガラス繊維１００重量部に対して比表面積５００〜１３００ｍ 2 ／ｇ、繊維径５μｍ以上１５μｍ未満、繊維長１〜２０ｍｍの活性炭素繊維を５〜４０重量部の割合で含む水懸濁液を湿式にて抄紙した湿紙に接着剤１〜７重量部を付着させ、その後に乾燥することを特徴とする空気清浄フィルター用濾紙の製造方法。
- 請求項１、２、３又は４記載の空気清浄フィルター用濾紙を用いた空気清浄フィルター。
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