JP7322457B2 - 多層積層濾材 - Google Patents
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Description
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。本発明は以下のとおりである。
(1)少なくとも不織布B,不織布Aおよび不織布Cをこの順に備え、前記不織布Bと前記不織布Aとで形成される層間に機能性粒子Aが配置されており、
前記不織布Cと前記不織布Aとで形成される層間に機能性粒子Bが配置されており、下記式(1)を満たす、多層積層濾材、
不織布Bの最頻値ポアサイズ<機能性粒子Aの50%粒子径(D50)<不織布Aの最頻値ポアサイズ<機能性粒子Bの50%粒子径(D50) (1)
(2)下記式(2)を満たす(1)の多層積層濾材、
不織布Bの最頻値ポアサイズ<機能性粒子Aの粒子径の10%粒子径(D10) (2)
(3)前記不織布Aおよび前記不織布Bの最頻値ポアサイズをDp(μm)とした場合、前記ポアサイズが0.8Dp~1.2Dpである孔の細孔径分布の合計値が孔全体の40%以上である(1)または(2)の多層積層濾材。
(4)(1)~(3)のいずれかの多層積層濾材の製造方法であって、
前記不織布Bを前記不織布Aの鉛直下方に配置する工程と、
前記積層体の不織布A側の上方から、前記積層体に前記機能性粒子Aと前記機能性粒子Bとを含有する混合物を散布するとの工程とをこの順に有する、多層積層濾材の製造方法である。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の多層積層濾材に用いる機能性粒子は、特に限定されるものではなく、脱臭剤、芳香剤、抗菌剤、防カビ剤、難燃剤等が使用できる。特に脱臭剤として機能する機能性粒子としては、活性炭、無機多孔質体、イオン交換樹脂等が挙げられ、これらの機能性粒子は単独で用いることもできるし、複合して用いることもできる。また、脱臭剤として機能する機能性粒子は除去対象とするガス成分との反応性を高める目的で薬剤が添着されたものであってもよい。その場合の薬剤としては特に限定されるものではないが、例えばアンモニアなどの塩基性ガスを除去する場合はリン酸や塩酸などが挙げられ、酢酸や二酸化硫黄などの酸性ガスを除去する場合は水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが挙げられる。さらにアルデヒド系のガスに対しては第一級から第三級アミン化合物であるアジピン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、カルボジヒドラジドなどのヒドラジド化合物やp-アミノベンゼンスルホン酸、エチレン尿素縮合体薬剤などが挙げられる。薬剤の添着量としては脱臭剤の質量に対して1.5~30質量%が好ましく、より好ましくは2~20質量%である。
不織布Bの最頻値ポアサイズ<機能性粒子Aの粒子径の10%粒子径(D10)
ここで、機能性粒子のD10およびD50はそれぞれ、100個の機能性粒子について、機能性粒子の粒子径(Feret径)を測定して得られる粒子径個数分布において、粒子径の小さい方から累積して10個数%および50個数%になる点における粒子径をいう。 また、不織布の最頻値ポアサイズとは、バブルポイント法(ASTMF-316-86に基づく)によって算出される不織布の最頻値ポアサイズをいう。
多層積層濾材の不織布を単離し、不織布上の機能性粒子を光学顕微鏡(デジタルマクロスコープ(KEYENCE製 型番VHX-6000))を用いて、視野のサイズ1700μm×1300μmを倍率200倍、解像度1600ピクセル×1200ピクセルで観察し、撮影を行う。次に、上記の光学顕微鏡の計測モードにより、粒子をはさむ一定方向の二本の平行性の間隔を計測し機能性粒子の粒子径とする(Feret径)。上記の操作を、不織布上に存在する機能性粒子のうちから無作為に選出する100個の機能性粒子ついて行い、機能性粒子の粒子径個数分布を得る。この作業を、不織布層上から無作為に選出した10点の観測部位について行う。そして、得た粒子径個数分布より、D10およびD50はそれぞれ、粒子径分布において粒子径の小さい方から累積して10個数%および50個数%になる点における粒子径とする。
濾材の不織布層を単離し、 「多孔質材料自動細孔測定システム Perm-Porometer」(PMI社製、型番CFP-1200AEX)を用いて、バブルポイント法(ASTMF-316-86に基づく)によって最頻値ポアサイズを算出する。測定サンプル径を25mmとし、測定液としては、Galwickを使用して、細孔径分布測定を行う。得られた細孔径分布曲線において最大ピークとなるポアサイズを最頻値ポアサイズとする。
平面状の濾材を有効間口面積0.1m2のホルダーにセットし、面風速4.5m/minで鉛直方向に空気を通過させ、フィルター上下流の圧力差を差圧計(山本電気製作所製MANOSTAR W081FN100DV)で測定する。測定は1検体から任意に5箇所をサンプリングして行い、その平均値を用いる。室温20℃で実施する。
10cm角のホルダー2個、30cm×30cmの紙、12cm×12cmの不織布を準備する。2個のホルダーで12cm角(0,01m2)の不織布を挟む。機能性粒子を10g秤量し、不織布の鉛直方向上方から散布する。その後、2個のホルダー毎、10回往復で振ったときに紙の上に脱落した機能性粒子の質量を測定する。機能性粒子の質量が0.5~0.1gの場合、脱落が少ないとし、0.1g未満の場合は、脱落が極めて少ないとする。
最頻値ポアサイズが82μmのガラス繊維製湿式抄紙不織布の鉛直方向下方に最頻値ポアサイズが20μmのPP製エレクトレットメルトブロー不織布を配置し、前記ガラス繊維製湿式抄紙不織布の鉛直方向上方から、混合粒子として、50%透過粒子径が75μmおよび10%透過粒子径が30μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が75μmのポリエチレン接着剤、50%透過粒子径が350μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が350μmのポリエチレン接着剤を3:1:3:1の割合で混合したものを100g/m2散布し、散布後、平均ポアサイズ120μmの湿式抄紙不織布を積層し、加熱により熱可塑性樹脂を溶融させ、濾材を得た。ここで、透過粒子径とは、機能性粒子の粒子径分布をふるい分け法(JIS-Z-8815:1994)によって測定し、機能性粒子の総質量の10質量%が通過するふるい目の大きさに相当する粒子径を粒子径の10%透過粒子径とし、機能性粒子の総質量の50質量%が通過するふるい目の大きさに相当する粒子径を粒子径の50%透過粒子径とした。濾材の圧力損失は25Paとなった。
機能粒子Aとして、50%透過粒子径が75μmおよび10%透過粒子径が15μmの多孔質シリカを用いること以外は、実施例1と同様に濾材を得た。濾材の圧力損失は26Paとなった。
混合粒子として、50%透過粒子径が75μmおよび10%透過粒子径が30μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が75μmのポリエチレン接着剤、50%透過粒子径が350μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が350μmのポリエチレン接着剤を3:1:6:2の割合で混合したものを240g/m2散布すること以外は、実施例1と同様に濾材を得た。濾材の圧力損失は28Paとなった。
(実施例4)
混合粒子として、50%透過粒子径が75μmおよび10%透過粒子径が30μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が75μmのポリエチレン接着剤、50%透過粒子径が350μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が350μmのポリエチレン接着剤を6:2:3:1の割合で混合したものを240g/m2散布すること以外は、実施例1と同様に濾材を得た。濾材の圧力損失は31Paとなった。
最頻値ポアサイズが20μmのPP製エレクトレットメルトブロー不織布の鉛直方向上方から、機能性粒子として、50%透過粒子径が75μmおよび10%透過粒子径が15μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が75μmのポリエチレン接着剤を3:1の割合で混合したものを50g/m2散布し、散布後、平均ポアサイズ40μmのガラス繊維製湿式抄紙不織布を積層し、前記ガラス繊維製湿式抄紙不織布上の鉛直方向上方から、機能性粒子として、50%透過粒子径が350μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が350μmのポリエチレン接着剤を3:1の割合で混合したものを50g/m2散布し、散布後、最頻値ポアサイズが120μmの湿式抄紙不織布を積層し、加熱により接着パウダーを溶融させ、濾材を得た。圧力損失は27Paとなった。
最頻値ポアサイズが40μmのガラス繊維製湿式抄紙不織布の鉛直方向下方に最頻値ポアサイズが20μmのPP製エレクトレットメルトブロー不織布上を配置し、前記ガラス繊維製湿式抄紙不織布の鉛直方向上方から、機能性粒子として、50%透過粒子径が75μmおよび10%透過粒子径が15μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が75μmのポリエチレン接着剤、50%透過粒子径が350μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が350μmのポリエチレン接着剤を3:1:3:1の割合で混合したものを100g/m2散布し、散布後、最頻値ポアサイズが120μmの湿式抄紙不織布を積層し、加熱により接着パウダーを溶融させ、濾材を得た。濾材の圧力損失は34Paとなった。
最頻値ポアサイズが80μmのガラス繊維製湿式抄紙不織布の鉛直方向下方に最頻値ポアサイズが80μmのPP製エレクトレットメルトブロー不織布上を配置し、前記ガラス繊維製湿式抄紙不織布の鉛直方向上方から、機能性粒子として、50%透過粒子径が75μmおよび10%透過粒子径が15μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が75μmのポリエチレン接着剤、50%透過粒子径が350μmの多孔質シリカ、50%透過粒子径が350μmのポリエチレン接着剤を3:1:3:1の割合で混合したものを100g/m2散布し、散布後、最頻値ポアサイズが120μmの湿式抄紙不織布を積層し、加熱により接着パウダーを溶融させ、濾材を得た。機能性粒子の一部が前記PP製エレクトレットメルトブロー不織布から抜け落ち、濾材の加工はできなかった。
得られた濾材から不織布および不織布の層間に配置された粒子を、それぞれ単離した。そして、上記の不織布については、その最頻値ポアサイズを「(2)不織布の最頻値ポアサイズ(μm)」の項に記載の方法で測定し、上記の粒子については、そのD10およびD50を「(1)10%粒子径(D10)および50%粒子径(D50)」の項に記載の方法で測定した。次に、上記の測定で得られた不織布の最頻値ポアサイズおよび粒子のD50を対比し、さらに、「不織布Bの最頻値ポアサイズ<機能性粒子Aの50%粒子径(D50)<不織布Aの最頻値ポアサイズ<機能性粒子Bの50%粒子径(D50)」との関係性を考慮し、不織布A、不織布B、不織布C、機能性粒子Aおよび機能性粒子Bを特定した。そして、上記の分析結果を表1にまとめた。また、不織布Bと機能性粒子Aを用いて、粒子の脱落を確認した。
Claims (4)
- 少なくとも不織布B,不織布Aおよび不織布Cをこの順に備え、
前記不織布Bと前記不織布Aとで形成される層間に機能性粒子Aが配置されており、
前記不織布Cと前記不織布Aとで形成される層間に機能性粒子Bが配置されており、
下記式(1)を満たす、多層積層濾材。
不織布Bの最頻値ポアサイズ<機能性粒子Aの50%粒子径(D50)<不織布Aの最頻値ポアサイズ<機能性粒子Bの50%粒子径(D50) (1) - 下記式(2)を満たす請求項1に記載の多層積層濾材。
不織布Bの最頻値ポアサイズ<機能性粒子Aの粒子径の10%粒子径(D10) (2) - 前記機能性粒子Aの50%粒子径(D50)が、100μm以下であり、かつ、
前記機能性粒子Aの目付が、5~100g/m2である、請求項1または2に記載の多層積層濾材。 - 請求項1~3のいずれかに記載の多層積層濾材の製造方法であって、
前記不織布Bを前記不織布Aの鉛直方向下方に配置する工程と、
前記不織布A側の上方から、前記機能性粒子Aと前記機能性粒子Bとを含有する混合物を散布する工程とをこの順に有する、多層積層濾材の製造方法。
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