KR102636943B1 - 에어 필터용 여과재 - Google Patents

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켄고 미요시
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도레이 카부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 소량의 첨가량으로 우수한 난연성을 에어 필터용 여과재에 부여하는 가열 팽창성 입자를 갖고, 난연성이 우수하고, 압력 손실이 낮은 에어 필터용 여과재를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은 적층된 복수의 섬유 시트를 갖고, 인접하는 상기 섬유 시트의 층간 중 적어도 1개의 층간이 가열 팽창성 입자 및 바인더를 갖는 에어 필터용 여과재이다.

Description

에어 필터용 여과재
본 발명은 에어 필터용 여과재에 관한 것이다.
최근, 주택환경의 고기밀도화에 따라, 신변의 생활환경이 대폭 변화되어 오고 있고, 공기환경의 개선 요구가 증대하고 있다. 그래서, 공기환경의 개선책으로서 주거 등의 실내에 에어 필터를 설치해서 실내공기에 포함되는 진애나 연기 등, 실내환경에 있어서 유해하며 불필요한 물질을 포집하고, 악취 등에 대해서는 흡착 제거해서 공기를 정화하는 것이 행해지고 있다.
또한, 상기 에어 필터에는 에어 필터용 여과재가 사용되고 있다. 에어 필터용 여과재의 제조 방법으로서는 예를 들면 열가소성 수지인 폴리에틸렌 수지 등으로 활성탄 등의 흡착제를 고착시켜서 탈취층을 형성하고, 그 양면을 부직포, 직포 또는 편포 등의 포백으로 협지해서 에어 필터용 여과재로 하는 방법이 일반적으로 널리 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 그런데, 이러한 구성에서는 포백 자체가 가연성인 경우가 많아 에어 필터용 여과재의 난연성이 불충분하다는 과제가 있었다.
그래서, 에어 필터용 여과재에 사용되는 포백 자체의 난연성을 향상시키기 위해서, 특허문헌 2에서는 상기 포백에 난연성이 우수한 섬유로서 폴리염화비닐계 섬유를 사용하고, 섬유기재에 대해서 60∼80중량% 사용하고 있는 흡착 분해 시트가 개시되어 있다. 그러나, 최근으로 되어 할로겐 (특히 염소)계 화합물은 소각 등에 의해 다이옥신 등의 유해물질이 발생하는 것이 알려져 왔다. 이 때문에, 이들의 화합물을 사용 금지로 하는 방향으로 세계적으로 진행해 오고 있다.
그래서, 상기 포백에 함유시키는 난연제로서는 인계나 무기계의 난연제 등이 여러가지 검토되고 있고, 예를 들면 특허문헌 3에는 인계 난연제를 사용하는 난연성 필터가 기재되어 있다.
일본국 특허공개 2004-358389호 공보 일본국 특허공개 평 10-212685호 공보 일본국 특허공개 2000-126523호 공보
그런데, 상기한 바와 같이 특허문헌 3에 개시된 난연성 필터에 대해서는 인계나 무기계의 난연제는 단위부착 질량당 난연효과가 낮아 충분한 난연성을 얻기 위해서는 많은 난연제를 함유시킬 필요가 있고, 그것에 따라 난연제를 포백에 부착시키기 위한 바인더도 많이 함유시킬 필요가 있다. 그 경우, 우수한 난연성이 얻어졌다해도 통기성이 저하되어 압력 손실이 높은 난연성 필터가 된다. 또한, 상기 경우에는 바인더도 가연성이기 때문에, 그것을 많이 함유시킴으로써 난연성 조차 충분히 발휘되지 않을 가능성이 있다.
그래서, 상기 사정을 감안하여, 본 발명은 난연성이 우수하고, 또한, 압력 손실이 낮은 에어 필터용 여과재를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 에어 필터용 여과재는 적층된 복수의 섬유 시트를 갖고, 인접하는 상기 섬유 시트의 층간 중 적어도 1개의 층간이 가열 팽창성 입자 및 바인더를 갖는 것이다.
본 발명의 에어 필터용 여과재에 의하면, 적층된 복수의 섬유 시트를 갖고, 인접하는 상기 섬유 시트의 층간 중 적어도 1개의 층간이 가열 팽창성 입자 및 바인더를 가지므로, 난연성이 우수하고, 압력 손실이 낮은 에어 필터용 여과재를 제공할 수 있다.
도 1은 에어 필터용 여과재의 일부가 연소해서 가열 팽창성 입자가 팽창한 본 발명의 에어 필터용 여과재의 일례의 사시 개념도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 에어 필터용 여과재의 A-A에서의 단면 개념도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한, 이하에 설명하는 범위에 조금도 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 에어 필터용 여과재는 적층된 복수의 섬유 시트를 갖고, 인접하는 상기 섬유 시트의 층간 중 적어도 1개의 층간이 가열 팽창성 입자 및 바인더를 갖는 것이다.
상세한 것은 후술하지만, 가열 팽창성 입자는 소량의 첨가량으로 에어 필터용 여과재의 난연성을 우수한 것으로 할 수 있다. 또한, 그것에 의해, 가열 팽창성 입자를 에어 필터용 여과재에 첨착시키는데에 대량의 바인더를 필요로 하지 않으므로, 에어 필터용 여과재로서 중요한 특성인 통기특성을 저하시키지 않고, 에어 필터용 여과재에 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
또한, 본 발명의 에어 필터용 여과재는 그 더스트 포집 효율을 우수한 것으로 하기 위해서, 적층된 복수의 섬유 시트를 갖고 있다. 여기에서, 상기 섬유 시트는 후술하는 바와 같이 천연 섬유나 합성 섬유를 포함하고 있기 때문에 가연성임과 동시에, 상기 섬유 시트를 구성하는 섬유는 방사성이 저하하는 등의 이유에 의해 난연제를 첨가하는 것이 곤란한 경우나, 난연제를 첨가할 수 있어도 그 함유량이 적은 경우가 많다.
또한, 본 발명의 에어 필터용 여과재에서는 적어도 일부의 섬유 시트를 접착시키는데에 가연성의 바인더를 사용하고 있다. 그러나, 이러한 구성의 본 발명의 에어 필터용 여과재이어도, 가열 팽창성 입자를 사용함으로써 우수한 난연성을 갖게 된다.
우선, 본 발명의 에어 필터용 여과재에 사용하는 가열 팽창성 입자에 대해서 설명한다. 여기에서, 가열 팽창성 입자란 그 자신이 난연성을 갖고, 가열됨으로써 팽창하는 입자상의 물질을 말하고, 구체적으로는 층상 무기 화합물, 난연화 마이크로캡슐 또는 함수광물 등을 들 수 있다. 팽창성이 우수하고, 가연성 수지를 포함하지 않는다는 관점으로부터, 가열 팽창성 입자로서는 층상 무기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
여기에서, 층상 무기 화합물이란 층간 화합물을 갖는 층상 무기물을 말하고, 구체적으로는 팽창성 흑연, 몬모릴로나이트 또는 층상 페로브스카이트 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 층상 무기물로서는 흑연, 금속산화물, 금속인산염, 점토광물, 규산염 등을 들 수 있다. 또한, 층간 화합물로서는 황산이나 질산 등의 가열시에 가스화하는 화합물을 들 수 있다.
가열 팽창성 입자 중에서도, 팽창 개시 온도나 팽창 배율을 높게 설계하는 것이 가능한 팽창성 흑연이 바람직하다. 팽창 개시 온도를 높게 함으로써 에어 필터용 여과재의 제조시의 가열에서는 팽창하지 않고 연소시의 가열에서만 팽창하므로 에어 필터용 여과재의 제조시 등의 취급성이 우수하고, 팽창 배율을 높게 함으로써 난연성을 향상시키는 것이 가능하다.
여기에서, 팽창성 흑연이란 흑연에 황산이나 질산 등을 인터칼레이션한 것을 말한다. 또한, 원료의 흑연에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 천연흑연, 키쉬흑연, 열분해흑연 등과 같이 고도로 결정이 발달한 흑연이 바람직하다. 에어 필터용 여과재에 사용했을 때의 난연성 부여능과 경제성의 밸런스로부터 그 중에서도 천연흑연이 바람직하다.
천연흑연으로서는 예를 들면 인편상의 천연흑연이 있다. 이 천연흑연을 사용한 팽창성 흑연에서는 천연흑연의 인편의 층 사이에 가열에 의해 가스의 발생이 일어나는 층간 화합물이 삽입된다. 상세한 것은 후술하지만, 상기 천연흑연을 사용한 팽창성 흑연에 열이 가해지면 상기 층간 화합물로부터 가스가 발생하고, 발생한 가스로부터 인편상의 천연흑연이 팽창해서 열에 대해서 안정된 탄화벽을 형성한다. 그리고, 상기 탄화벽이 불꽃이나 열의 연소 대역으로부터 비연소 대역으로의 전달을 차단함으로써 본 발명의 에어 필터용 여과재에 우수한 난연성을 가져오는 것으로 추측된다.
또한, 소량의 가열 팽창성 입자의 첨가량에서도 에어 필터용 여과재의 난연성을 충분한 것으로 할 수 있는 점에서 소량의 가열 팽창성 입자의 첨가량이어도 불꽃이나 열의 연소 대역으로부터 비연소 대역으로의 전달을 차단하는데에 적합한 크기의 탄화벽이 형성되는 것으로 추측된다.
또한, 본 발명의 에어 필터용 여과재에 사용되는 가열 팽창성 입자의 팽창 개시 온도로서는 150℃ 이상이 바람직하고, 200℃ 이상이 보다 바람직하고, 300℃ 이상이 특히 바람직하다. 상기 범위로 함으로써 에어 필터용 여과재의 제조시의 가열에서는 팽창하지 않고, 연소시 등 적절한 장면에서만 팽창하는 가열 팽창성 입자로 할 수 있다. 또한, 상한에 대해서는 특별히 한정은 되지 않지만, 연소온도 부근에서의 가열에 의해 팽창이 개시될 필요가 있으므로 800℃ 이하가 바람직하다. 또한, 가열 팽창성 입자의 팽창 개시 온도는 층간 화합물의 선정 등의 수단에 의해 조정할 수 있다.
다음에 가열 팽창성 입자는 가열(구체적으로는 800∼1000℃)되었을 때에 흑연의 벽개면에 직각 방향인 C축 방향에 대해서 50배 이상의 팽창 배율을 갖는 것이 바람직하고, 100배 이상의 팽창 배율을 갖는 것이 보다 바람직하고, 또한, 150배 이상의 팽창 배율을 갖는 것이 특히 바람직하다.
가열 팽창성 입자의 팽창 배율을 50배 이상으로 함으로써 상기 가열 팽창성 입자를 갖는 에어 필터용 여과재의 난연성이 보다 향상된다. 또한, 상한에 대해서는 특별히 한정은 되지 않지만, 입수가 용이하게 되는 관점으로부터 500배 이하가 바람직하다. 또한, 가열 팽창성 입자의 팽창 배율은 층간 화합물의 함유 비율을 변경하는 등의 수단에 의해 조정할 수 있다. 여기에서, 팽창 개시 온도란 가열 팽창성 입자를 일정 조건으로 가열했을 때에, 가열 팽창성 입자의 체적이 그 원래의 체적의 1.1배가 되는 온도이다.
다음에 가열 팽창성 입자의 팽창 전의 수 평균 입경은 100㎛ 이상 800㎛ 이하인 것이 바람직하다. 하한으로서 200㎛ 이상이 보다 바람직하고, 상한으로서는 600㎛ 이하가 보다 바람직하다.
가열 팽창성 입자의 팽창 전의 수 평균 입경을 100㎛ 이상으로 함으로써 에어 필터용 여과재에 충분한 난연성을 부여할 수 있다. 특히 입자지름 100㎛ 미만의 입자의 함유 비율을 줄임으로써 분진의 비산이 방지되기 쉽기 때문에, 작업환경 상 바람직하다. 또한, 가열 팽창성 입자의 팽창 전의 수 평균 입경을 800㎛ 이하로 함으로써 가열 팽창성 입자의 산포시의 산포 불균일이 보다 경감할 수 있고, 그것에 의해 에어 필터용 여과재로 했을 때의 압력 손실을 저감하는 것이 가능하다.
여기에서, 상기 수 평균 입경은 입자를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 입자의 최대 지름과 최소 지름을 측정하고, 이들의 평균값을 입자지름으로 해서 입자 100개의 입자지름을 산술 평균한 값이다.
다음에 가열 팽창성 입자의 함유량으로서는 에어 필터용 여과재 전체 100질량%에 대해서 0.5∼30질량%가 바람직하다. 가열 팽창성 입자의 함유량을 0.5질량% 이상으로 함으로써 에어 필터용 여과재의 연소 부분으로부터 에어 필터용 여과재의 미연소 부분을 격리하는데에 보다 적합한 크기의 탄화층을 형성할 수 있어 에어 필터용 여과재의 난연성이 보다 우수한 것이 된다. 이 관점으로부터, 하한으로서는 1질량% 이상이 보다 바람직하고, 3질량% 이상이 특히 바람직하다.
또한, 가열 팽창성 입자의 함유량을 30질량% 이하로 함으로써 가열 팽창성 입자를 에어 필터용 여과재에 첨가하는데에 필요한 바인더의 양을 보다 저감할 수 있고, 난연성이 우수하고, 압력 손실이 낮은 에어 필터용 여과재로 할 수 있다. 이 관점으로부터, 상한으로서는 20질량% 이하가 보다 바람직하고, 15질량% 이하가 더욱 바람직하고, 10질량% 이하가 더욱 바람직하다. 상기 범위로 함으로써 높은 난연성 및 낮은 압력 손실을 갖는 에어 필터용 여과재로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 에어 필터용 여과재는 적층된 복수의 섬유 시트를 갖고, 인접하는 상기 섬유 시트의 층간 중 적어도 1개의 층간이 가열 팽창성 입자 및 바인더를 갖는 것이 필요하다. 상기와 같은 형태의 에어 필터용 여과재에서는 가열 팽창성 입자는 섬유 시트에 의해 끼워져 있고, 또한, 가열 팽창성 입자는 바인더에 의해 에어 필터용 여과재에 고정되어 있으므로, 가열 팽창성 입자가 에어 필터용 여과재로부터 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
여기에서, 본 발명의 에어 필터용 여과재에서는 층간만이 가열 팽창성 입자를 함유하고 있어도 좋고, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에 있어서 상기 층간 이외에, 예를 들면 섬유 시트도 그 내부에 가열 팽창성 입자를 함유하고 있어도 좋다.
또한, 상세한 것은 후술하지만, 에어 필터용 여과재가 적층된 3매 이상의 섬유 시트를 갖고 있고, 2개 이상의 층간을 갖는 경우에 있어서는 이들 2개 이상의 층간 중 적어도 1개가 가열 팽창성 입자 및 바인더를 가져도 모든 층간이 가열 팽창성 입자 및 바인더를 갖고 있어도 좋다.
본 발명의 에어 필터용 여과재가 우수한 난연성을 발휘하는 메커니즘에 대해서 상세한 것은 불분명하지만, 추측되는 난연성 발현의 메커니즘을 도면을 사용하여 설명한다.
도 1은 일부가 연소해서 가열 팽창성 입자가 팽창한 에어 필터용 여과재의 사시도를 나타낸다. 또 도 2는 도 1에 나타내는 에어 필터용 여과재의 A-A에서의 단면도를 나타낸다. 본 발명의 에어 필터용 여과재(1)의 일부에 착화한 경우, 에어 필터용 여과재(1)의 착화된 부분, 및, 그 주변부분의 가열 팽창성 입자가 불의 열에 의해 팽창하고, 착화된 부분을 둘러싸도록 탄화벽(4)이 형성된다. 그러면, 이 탄화벽(4)이 에어 필터용 여과재(1)의 연소 부분(3)으로부터 에어 필터용 여과재의 미연소 부분(2)을 격리하고, 에어 필터용 여과재의 연소가 억제됨으로써 우수한 난연성이 발휘되는 것으로 추측된다.
다음에 본 발명의 에어 필터용 여과재에 대해서 설명한다. 본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 강연도는 0.1mN 이상 20mN 이하인 것이 바람직하다. 강연도를 0.1mN 이상으로 함으로써 플리츠 가공성이 우수하고, 풍압에 의한 플리츠 형상의 변형을 억제할 수 있으므로 압력 손실이 낮은 에어 필터를 얻을 수 있다. 또한, 20mN 이하로 함으로써 플리츠형상으로 절곡하는 것을 용이하게 할 수 있다. 하한으로서는 1mN 이상인 것이 보다 바람직하고, 상한으로서는 15mN 이하인 것이 보다 바람직하다.
또 강연도는 섬유의 제조 방법, 섬유지름의 선정, 또는 바인더의 사용량 등에 따라, 또는 이들의 방법을 복수 조합해서 행함으로써 소망의 것으로 할 수 있다. 여기에서, 강연도란 JIS L1096A법(2010년)(걸리법)에 규정하는 걸리법에 의한 강연도를 나타낸다.
본 발명의 에어 필터용 여과재의 두께는 0.1mm 이상 3mm 이하인 것이 바람직하다. 하한으로서는 0.3mm 이상이 보다 바람직하고, 0.5mm 이상이 특히 바람직하다. 상한으로서는 2.5mm 이하가 보다 바람직하고, 2.0mm 이하가 특히 바람직하다. 상기 범위로 함으로써 에어 필터용 여과재의 압력 손실을 보다 저감할 수 있고, 또 플리츠 가공 등의 가공성도 보다 우수한 것이 된다.
면풍속 10.8cm/초일 때의 본 발명의 에어 필터용 여과재의 압력 손실은 150Pa 이하인 것이 바람직하고, 100Pa 이하인 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 면풍속 10.8cm/초일 때의 본 발명의 에어 필터용 여과재의 압력 손실을 상기 범위로 하기 위해서는 에어 필터용 여과재의 단위중량, 섬유 시트의 형태, 사용하는 섬유의 섬유지름 등을 적당하게 선택함으로써, 또는 이들의 방법을 복수 조합해서 행함으로써 소망의 것으로 할 수 있다.
다음에 본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 섬유 시트에 대해서 설명한다. 본 발명의 에어 필터용 여과재는 적층된 복수의 섬유 시트를 갖고 있다. 따라서, 본 발명의 에어 필터용 여과재는 3매의 섬유 시트가 적층되어 2개의 층간을 갖는 형태, 4매의 섬유 시트가 적층되어 3개의 층간을 갖는 형태, 또는 5매의 섬유 시트가 적층되어 4개의 층간을 갖는 형태 등을 취할 수 있다. 또, 상기 복수의 섬유 시트는 같은 것이어도 좋고, 다른 것이어도 좋다. 또한, 섬유 시트간의 접착력을 보다 우수한 것으로 하는 관점으로부터 상기 층간은 바인더로 고정되어 있는 것이 바람직하다.
여기에서, 본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 섬유 시트의 형태로서는 부직포, 직포, 네트 또는 종이 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 더스트의 포집 효율 및 플리츠 가공성이 우수하다는 관점으로부터, 본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 복수의 섬유 시트는 모두 부직포인 것이 바람직하다.
본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 섬유 시트에 사용하는 섬유로서는 종래부터 공지의 천연 섬유, 합성 섬유를 넓게 사용할 수 있고, 그 중에서도 용해방사가 가능한 열가소성 섬유가 바람직하다. 합성 섬유를 형성하는 열가소성 수지의 예로서는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀, 아크릴, 비닐론, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리유산 등을 들 수 있고, 용도 등에 따라 선택할 수 있다. 또한, 복수종을 조합해서 사용해도 좋다.
열가소성 섬유는 용해방사가 가능하며 방사성이 우수하다는 관점으로부터, 에어 필터 여과재가 갖는 섬유 시트의 적어도 1매가 열가소성 섬유를 주성분으로 하는 부직포인 것이 바람직하다. 여기에서, 주성분이란 부직포 전체 100질량%에 대해서 열가소성 섬유를 50질량%를 초과해서 갖는 것을 말하고, 60질량% 이상을 갖는 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상을 갖는 것이 더욱 바람직하고, 100질량%로 하는 것이 특히 바람직하다.
에어 필터용 여과재의 더스트 포집 효율을 보다 우수한 것으로 하는 관점으로부터, 에어 필터용 여과재가 갖는 섬유 시트의 적어도 1매가 일렉트릿 부직포인 것이 바람직하다.
본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 섬유 시트에 사용하는 섬유의 구성은 단일형, 심초형 복합 섬유, 병렬형 복합 섬유 등의 어떠한 구성의 것도 사용할 수 있다. 섬유의 단면형상도 특별히 제한은 없고, 원형 뿐만 아니라 타원형, 삼각형, 별형, T형, Y형, 엽상 등 소위 이형 단면형상의 것이어도 좋다. 또한, 표면에 공극을 갖는 것, 또는 갈라져 나온 구조를 갖는 것도 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 상기 섬유를 2종류 이상 혼합해서 사용할 수도 있다. 통기성을 높게 하기 위해서 권축성 섬유를 사용해도 좋다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 복수의 섬유 시트는 같은 것이어도 좋지만, 이들의 섬유 시트를 서로 다른 특성을 갖는 서로 다른 섬유 시트인 쪽이 에어 필터용 여과재의 더스트 포집 효율이나 압력 손실 등을 보다 우수한 것으로 할 수 있으므로 바람직하다.
여기에서, 본 발명의 에어 필터용 여과재의 일형태로서, 서로 다른 적층된 2매의 섬유 시트를 갖고, 이들의 섬유 시트의 층간이 가열 팽창성 입자 및 바인더를 갖는 에어 필터용 여과재를 예시하고, 본 발명의 에어 필터용 여과재에 사용할 수 있는 2매의 서로 다른 섬유 시트의 설명을 한다.
또한, 이 경우, 편의 상, 통풍 방향에 대해서 상류측에 위치하는 섬유 시트를 섬유 시트 A, 섬유 시트 A로부터 하류측에 위치하는 섬유 시트를 섬유 시트 B와 구별해서 설명한다. 이 경우, 섬유 시트 A 및/또는 섬유 시트 B 자체가 2매 이상의 부직포의 적층체이어도 좋다. 여기에서, 통풍 방향이란 에어 필터용 여과재를 필터 유닛으로서, 예를 들면 공기청정기에 탑재하고, 통풍했을 때의 바람의 유입측을 상류측, 유출측을 하류측으로 정의한다.
이 에어 필터용 여과재에서는 섬유 시트 A와 섬유 시트 B의 층간에 가열 팽창성 입자가 배치되어 있기 때문에, 가열 팽창성 입자가 에어 필터용 여과재로부터 탈락하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 섬유 시트 B와 섬유 시트 A는 서로 다른 성능이나 특성을 갖는 것이므로, 본 발명의 에어 필터용 여과재는 더스트 포집 효율 등의 성능이 보다 우수한 것이 된다. 구체적으로는 섬유 시트 B보다 강성이 높고, 부피가 크고 눈이 거친 섬유 시트 A를 섬유 시트 B와 적층하고, 그 에어 필터용 여과재를 섬유 시트 A가 통풍 방향의 상류측이 되도록 공기청정기 등에 셋트함으로써 섬유 시트 A의 높은 강성에 의해 고풍량 하에서도 에어 필터용 여과재의 변형은 보다 억제되어 압력 손실을 의해 낮게 할 수 있다.
또한, 섬유 시트 B를 섬유 시트 A보다 눈이 가는 섬유 시트로서 섬유 시트 A와 적층하고, 그 적층체인 에어 필터용 여과재를 섬유 시트 B가 통풍 방향의 하류측이 되도록 공기청정기 등에 셋트함으로써 섬유 시트 A에서는 포집할 수 없는 작은 더스트도 섬유 시트 B에 의해 포집하는 것이 가능해지고 에어 필터용 여과재의 더스트 포집 효율을 보다 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 이 경우, 섬유 시트 B의 구멍을 막히게 해버리는 큰 더스트를 부피가 크고 눈이 거친 섬유 시트 A가 섬유 시트 B에 도달하기 전에 포집함으로써 섬유 시트 B의 막힘이 억제되므로, 에어 필터용 여과재의 제품수명을 보다 길게 하는 것이 가능해진다.
여기에서, 섬유 시트 A는 부직포, 직포, 네트 또는 종이 등이어도 좋다. 이들 중에서도, 더스트의 포집 효율 및 플리츠 가공성이 우수하다는 관점으로부터 섬유 시트 A는 부직포인 것이 바람직하다. 또한, 그 부직포는 종래의 부직포의 제조 방법 등에 의해 얻을 수 있다.
여기에서, 섬유 시트 A에 사용할 수 있는 부직포로서는 습식 초지법 또는 건식법에 의해 얻어진 섬유 웹에 대해서 케미컬 본드법, 서멀 본드법 또는 니들 펀치법, 워터 제트 펀치법 등에 의해 섬유끼리를 결합시킴으로써 얻어지는 부직포나, 스펀 본드법, 멜트 블로우법 등의 직접 방사법에 의해 얻어지는 부직포를 들 수 있다. 특히 습식 초지법은 건식법에 비해 섬유를 분산시키고 나서 초지하므로, 부직포의 눈크기의 불균일이 적고, 섬유 특성이 다른 복수의 섬유군을 임의로 혼합해서 부직포 제조가 가능해서, 에어 필터용 여과재의 기본요구 특성인 통기성을 우수한 것으로 할 수 있는 섬유 시트 A를 얻을 수 있다.
상기 관점으로부터, 섬유 시트 A는 습식 초지 부직포인 것이 보다 바람직하다. 또한, 섬유 시트 A를 강성이 높은 섬유 시트로 하는 관점으로부터는 습식 초지법에 의해 얻어진 섬유 웹에 대해서 케미컬 본드법으로 섬유끼리를 결합시켜서 얻어지는 습식 초지 케미컬 본드 부직포가 특히 바람직하다.
섬유 시트 A에 포함되는 섬유로서는 천연 섬유 및 합성 섬유를 들 수 있고, 그 중에서도, 용해방사가 가능하며 방사성이 우수하다는 관점으로부터, 합성 섬유의 1종인 열가소성 섬유인 것이 바람직하다. 여기에서, 섬유 시트 A는 열가소성 섬유를 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 주성분이란 섬유 시트 A 전체 100질량%에 대해서 열가소성 섬유를 50질량%를 초과해서 갖는 것을 말하고, 60질량% 이상을 갖는 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상을 갖는 것이 더욱 바람직하고, 100질량%로 하는 것이 특히 바람직하다.
열가소성 섬유를 형성하는 열가소성 수지의 예로서는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀, 아크릴, 비닐론, 폴리스티렌, 폴리유산 등을 들 수 있고, 용도 등에 따라 선택할 수 있다. 또한, 복수종을 조합해서 사용해도 좋다.
섬유 시트 A에 사용하는 섬유의 섬유지름으로서는 에어 필터용 여과재를 에어 필터로서 사용하는 용도에 있어서 목표로 하는 통기성이나 포집 효율에 따라 선택하면 좋지만, 상기와 같이 섬유 시트 A는 높은 강성을 갖는 것이 바람직하고, 그 때문 섬유 시트 A에 사용하는 섬유의 섬유지름은 바람직하게는 0.1∼500㎛이다. 하한으로서 1㎛ 이상이 보다 바람직하다. 상한으로서 300㎛ 이하가 보다 바람직하고, 100㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 상기 범위로 함으로써 통기성의 저하를 막을 수 있고, 섬유 시트 A의 강성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 섬유 시트 A의 단위중량으로서는 5∼500g/㎡가 바람직하다. 하한으로서는 10g/㎡ 이상이 보다 바람직하고, 상한으로서는 200g/㎡ 이하가 보다 바람직하다.
섬유 시트 A의 단위중량을 5g/㎡ 이상으로 함으로써 섬유 시트 A의 강도가 보다 높아지고, 플리츠 가공이나 허니콤 가공 등의 가공성이 우수하고, 압력 손실이 낮은 에어 필터용 여과재를 얻을 수 있다. 한편, 섬유 시트 A의 단위중량을 500g/㎡ 이하로 함으로써 에어 필터용 여과재의 두께를 억제하고, 그 에어 필터용 여과재를 플리츠상 필터 등에 사용했을 때에, 여과재 두께에 기인하는 플리츠상 필터의 압력 손실의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 플리츠 가공 등의 가공성도 우수한 에어 필터용 여과재가 된다.
본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 섬유 시트 A의 인장강도(파단강도)는 임의의 방향, 및, 상기 임의의 방향에 수직인 방향 모두 10∼250N/5cm 폭이 바람직하다. 또한, 그 하한으로서는 20N/5cm 폭 이상이 보다 바람직하고, 30N/5cm 폭 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 그 상한으로서는 200N/5cm 폭 이하가 보다 바람직하다.
섬유 시트 A의 인장강도(파단강도)를 10N/5cm 폭 이상으로 함으로써 에어 필터용 여과재의 파단을 막을 수 있고, 섬유 시트 A의 인장강도(파단강도)를 250N/5cm 폭 이하로 함으로써 에어 필터용 여과재로 했을 때에 플리츠상으로 절곡하는 것을 쉽게 할 수 있다. 여기에서, 인장강도(파단강도)는 JIS L1913(2010년)에 준해서 측정한 값이다.
이하에, 섬유 시트 B에 대해서 설명한다. 섬유 시트 B는 부직포, 직포, 네트 또는 종이 등이어도 좋다. 이 중에서도 더스트의 포집 효율 및 플리츠 가공성이 우수하다는 관점으로부터, 섬유 시트 B는 부직포인 것이 바람직하다. 또한, 그 부직포는 종래의 부직포의 제조 방법 등에 얻을 수 있다.
여기에서, 섬유 시트 B에 적합한 부직포로서는 습식 초지법 또는 건식법에 의해 얻어진 섬유 웹에 대해서 케미컬 본드법, 서멀 본드법 또는 니들 펀치법, 워터젯 펀치법 등에 의해 섬유끼리를 결합시킴으로써 얻어지는 부직포나, 스펀 본드법, 멜트 블로우법 등의 직접 방사법에 의해 얻어지는 부직포를 들 수 있지만, 멜트 블로우식으로 얻어지는 부직포는 극히 박형이며 섬유지름이 가는 섬유를 갖고, 상기와 같이 더스트 포집 효율도 우수한 것이므로 특히 바람직하다. 또, 상기 부직포는 종래의 제조 방법 등에 의해 제조할 수 있다.
섬유 시트 B에 포함되는 섬유로서는 천연 섬유 및 합성 섬유를 들 수 있고, 그 중에서도, 용해방사가 가능하며 방사성이 우수하다는 관점으로부터, 합성 섬유의 1종인 열가소성 섬유인 것이 바람직하다. 여기에서, 섬유 시트 B는 열가소성 섬유를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 주성분이란 섬유 시트 B 전체 100질량%에 대해서 열가소성 섬유를 50질량%를 초과해서 갖는 것을 말하고, 60질량% 이상을 갖는 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상을 갖는 것이 더욱 바람직하고, 100질량%로 하는 것이 특히 바람직하다.
열가소성 섬유를 형성하는 열가소성 수지의 예로서는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀, 아크릴, 비닐론, 폴리스티렌, 폴리유산 등을 들 수 있고, 용도 등에 따라 선택할 수 있다. 또한, 복수종을 조합해서 사용해도 좋다.
섬유 시트 B에 사용하는 섬유의 섬유지름으로서는 에어 필터용 여과재를 에어 필터로서 사용하는 용도에 있어서 목표로 하는 통기성이나 포집 효율에 따라 선택하면 좋지만, 바람직하게는 0.1∼500㎛이다. 하한으로서 1㎛ 이상이 보다 바람직하다. 상한으로서 300㎛ 이하가 보다 바람직하고, 100㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
상기 범위로 함으로써 통기성의 저하를 막을 수 있고, 섬유 시트 B의 강도를 높일 수 있다. 또한, 더스트 포집 효율을 매우 우수한 것으로 할 수 있다라는 관점으로부터는 섬유 시트 B에 사용하는 섬유의 섬유지름은 20㎛ 이하인 것이 바람직하고, 10㎛ 이하가 특히 바람직하다.
또한, 섬유 시트 B의 단위중량으로서는 5∼500g/㎡가 바람직하다. 하한으로서 10g/㎡ 이상이 바람직하고, 상한으로서 200g/㎡ 이하가 보다 바람직하고, 100g/㎡ 이하가 특히 바람직하다.
섬유 시트 B의 단위중량을 5g/㎡ 이상으로 함으로써 섬유 시트 B의 포집 효율이 보다 향상되고, 또한, 에어 필터용 여과재의 제품수명도 보다 우수한 것이 된다. 한편, 섬유 시트 B의 단위중량을 500g/㎡ 이하로 함으로써 에어 필터용 여과재의 두께를 억제할 수 있고, 그것을 플리츠상 필터 등으로 했을 때에, 에어 필터용 여과재의 두께에 기인하는 플리츠상 필터의 압력 손실의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 플리츠 가공 등의 가공성도 우수한 에어 필터용 여과재로 할 수도 있다.
또한, 섬유 시트 B는 일렉트릿 부직포인 것이 바람직하다. 섬유 시트 B가 일렉트릿 부직포인 것으로써 정전기력에 의한 더스트의 포집 효과가 부가되어 포집 효율이 매우 우수한 에어 필터용 여과재로 할 수 있다.
또한, 섬유 시트 B가 일렉트릿 부직포인 경우, 섬유 시트 B에 사용되는 섬유는 대전하기 쉽다는 관점으로부터 열가소성 섬유가 주성분인 것이 바람직하다. 여기에서, 주성분이란 섬유 시트 B를 구성하는 섬유 전체 100질량%에 대해서 열가소성 섬유를 50질량%를 초과해서 갖는 것을 말하고, 60질량% 이상을 갖는 것이 보다 바람직하고, 80질량% 이상을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 상한에 대해서는 특별히 제한은 없고, 일렉트릿 부직포를 구성하는 섬유 전체가 열가소성 섬유이어도 좋다.
상기 섬유 시트 B를 구성하는 섬유에 포함되는 열가소성 섬유에 사용되는 열가소성 수지는 높은 전기저항율을 갖고, 대전하기 쉽다라는 관점으로부터 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지인 것이 바람직하다.
다음에 섬유 시트 B에 대전 가공을 실시하는 방법으로서는 특별히 한정되지 않고, 코로나 방전 방식, 순수 접촉 방식 등 공지의 방법으로부터 임의로 선택할 수 있다. 여기에서, 정전기력이 높고 압력 손실이 낮은 섬유 시트를 얻을 수 있으므로, 순수 접촉 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 에어 필터용 여과재의 포집 효율을 보다 한층 향상시키기 위해서는 섬유 시트 B를 폴리올레핀계의 열가소성 섬유로 이루어지는 일렉트릿화 멜트 블로우 부직포로 하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 상기 일렉트릿화 멜트 블로우 부직포는 가연성의 폴리올레핀계의 열가소성 섬유로 이루어지고, 그 섬유의 섬유지름은 매우 가늘고, 또한, 일렉트릿성을 저하시키지 않도록, 보통은 난연제를 함유시키지 않으므로 상기에 열거한 부직포 중에서도 특히 타기 쉬운 것이 된다. 따라서, 일렉트릿화 멜트 블로우 부직포를 사용한 에어 필터용 여과재는 매우 우수한 포집 효율을 갖지만, 그 난연성은 저하하는 경향이 있다.
그러나, 본 발명의 에어 필터용 여과재는 소량의 첨가량으로 에어 필터용 여과재에 우수한 난연성을 부여할 수 있는 가열 팽창성 입자를 이용하고 있으므로 섬유 시트 B를 폴리올레핀계의 열가소성 섬유를 주체로 하는 일렉트릿화 멜트 블로우 부직포로 한 경우이어도 그 포집 효율을 우수한 것으로 하면서, 우수한 난연성을 갖는 것이 된다.
즉, 섬유 시트 B를 폴리올레핀계의 열가소성 섬유로 이루어지는 일렉트릿화 멜트 블로우 부직포로 한 본 발명의 에어 필터용 여과재는 우수한 포집 효율, 낮은 압력 손실 및 우수한 난연성을 갖는 것이 된다.
여기에서, 섬유 시트 B가 2매의 부직포로 구성되는 경우에 있어서 설명한다. 2매의 부직포 중 1매의 부직포는 섬유지름이 가는 섬유로 구성되는 부직포(이하, 세섬유층이라고 한다)인 것이 바람직하고, 2매의 부직포 중 나머지 부직포는 세섬유층을 구성하는 섬유의 섬유지름보다 큰 섬유지름의 섬유로 구성되는 부직포(이하, 태섬유층이라고 한다)인 것이 바람직하다.
세섬유층은 마찰 등의 외력에 의해 손상되기 쉬운 것이므로, 세섬유층의 섬유 시트 A와 접하는 면의 반대측의 면에 마찰 등의 외력에 의해 손상되기 어려운 태섬유층을 적층한 에어 필터용 여과재로 함으로써 세섬유층의 섬유 시트 A와 접하는 면의 반대측의 면의 보풀이나 찢어짐을 억제할 수 있다.
또한, 세섬유층과 섬유 시트 A 사이에 태섬유층을 적층함으로써 큰 사이즈의 더스트에 의한 세섬유층의 눈막힘을 억제할 수 있고, 에어 필터용 여과재의 제품수명을 보다 우수한 것으로 할 수 있다. 상기 2개의 효과를 동시에 발휘하기 위해, 섬유 시트 B를 세섬유층의 양면에 태섬유층을 적층한 3층 구조로 해도 좋다.
다음에 본 발명의 에어 필터용 여과재에 사용하는 바인더에 대해서 설명한다. 본 발명의 에어 필터용 여과재는 바인더로 고정된 층간을 적어도 1개 갖는다. 층간이 바인더로 고정됨으로써 섬유 시트간의 접착력이 우수한 것이 됨과 아울러, 바인더에 포함되어 있는 가열 팽창성 입자가 바인더에 의해 에어 필터용 여과재에 고정되므로, 에어 필터용 여과재로부터의 가열 팽창성 입자의 탈락이 억제된다. 또한, 본 발명의 에어 필터용 여과재가 2 이상의 층간을 갖는 경우에는 섬유 시트간의 접착력을 보다 우수한 것으로 할 수 있는 등의 관점으로부터 모든 층간이 바인더로 고정되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 에어 필터용 여과재에 사용하는 바인더는 열접착성 입자 또는 열접착성 섬유로 하는 것이 바람직하다. 이들 형태의 바인더를 사용함으로써 접착되는 복수의 섬유 시트의 층간에 존재하는 접착점이 적어지고, 통기성을 손상하지 않고 적층체로 할 수 있다. 또한, 열접착성 입자나 열접착성 섬유는 종래 공지의 합성수지로 이루어지는 것을 사용할 수 있다.
또한, 바인더가 열접착성 입자인 경우, 열접착성 입자의 평균 입자지름은 50㎛∼800㎛가 바람직하다. 하한으로서는 100㎛ 이상이 보다 바람직하고, 200㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 상한으로서는 600㎛ 이하가 바람직하고, 400㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 상기 범위로 함으로써 미분말의 발생이 억제되어서 취급성이 좋아지고, 또한 양호한 접착성을 유지할 수 있다.
또한, 바인더가 열접착성 섬유인 경우, 열접착성 섬유는 예를 들면 다른 섬유보다 융점이 낮은 단일의 수지 성분으로 이루어지는 열가소성 섬유나, 다른 섬유보다 융점이 낮은 단일의 수지 성분을 섬유표면에 갖는 복합 섬유를 들 수 있다.
상기 복합 섬유에 대해서, 그 횡단면형상이, 예를 들면 저융점의 수지 성분을 섬유 표면에 갖는 심초형이나 사이드바이사이드형 등의 복합 섬유가 있고, 또 그 재질은 예를 들면 공중합 폴리에스테르/폴리에스테르, 공중합 폴리프로필렌/폴리프로필렌, 폴리프로필렌/폴리아미드, 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리프로필렌/폴리에스테르, 또는 폴리에틸렌/폴리에스테르 등의 섬유 형성성 중합체의 조합으로 이루어지는 복합 섬유가 있다. 또, 상기 열접착성 섬유의 에어 필터용 여과재 전체에 차지하는 비율은 본 발명의 효과를 손상하지 않는 한 임의의 비율로 사용할 수 있다.
또한, 바인더에 포함되는 저융점의 수지 성분은 열가소성 수지나 열경화성 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 등의 폴리올레핀의 단체 및 각종 공중합체; 에틸렌과 탄소수가 4 이상인 α-올레핀의 공중합체(선상 저밀도 폴리에틸렌), 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌-아크릴산 에틸 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체 등의 에틸렌-(메타)아크릴산계 공중합체, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 비누화물 내지 아이오노머, 또는 이들의 혼합 수지; 폴리염화비닐계 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(ABS 수지), 아크릴로니트릴-스티렌계 공중합체, 나일론, 폴리아세탈계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아세트산 비닐계 수지, 폴리비닐알콜계 수지, 폴리우레탄계 수지 등의 열가소성 수지의 단체 및 공중합체 등이나 이들의 혼합 수지 등을 들 수 있다.
성막성, 유연성, 저온에서의 가공성을 부여하고, 또 비교적 저비용으로 할 수 있고, 또 범용성의 관점으로부터 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(EVA)가 바람직하고, 특히 폴리올레핀계 수지가 보다 바람직하다.
또한, 바인더로서 합성수지의 수용액, 또는 수계 에멀젼의 형태의 것도 사용할 수 있지만, 이들의 형태의 바인더를 사용한 경우에는 섬유 시트가 갖는 구멍이 바인더에 의해 막혀져 버려, 본 발명의 에어 필터용 여과재의 특징인 낮은 압력 손실이 손상되는 경향이 있으므로 바람직하지 못하다.
또한, 상기 바인더가 포함하는 저융점의 수지 성분의 용융 유동성을 나타내는 멜트 플로우 레이트(MFR:g/10min)는 30∼300g/10min인 것이 바람직하다. 하한으로서는 50g/10min 이상이 보다 바람직하고, 80g/10min 이상이 더욱 바람직하다. 상한으로서는 200g/10min 이하인 것이 보다 바람직하다. 멜트 플로우 레이트를 상기 범위로 함으로써 바인더에 가열 팽창성 입자의 유지를 담당하게 할 경우에, 가열 팽창성 입자의 에어 필터용 여과재에의 고착이 보다 강해진다.
여기에서 상기 멜트 플로우 레이트(MFR:g/10min)는 JIS K 7210(2014년)에 준한 방법으로 측정한 값을 나타낸다. 상기 측정 방법의 대표예는 폴리에틸렌(온도:190℃, 하중:2.16kgf), 폴리프로필렌(온도:230℃, 하중:2.16kgf)이다.
인접하는 섬유 시트의 층간을 바인더로 고정하는 방법으로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 종래 공지의 방법을 사용할 수 있다. 예로서, 열접착성 수지로 이루어지는 입자(열접착성 입자)를 인접하는 섬유 시트의 층간에 배치하고, 그 섬유 시트의 적층체를 가열해서 압착하는 방법이나, 열접착성 수지로 이루어지는 섬유(열접착성 섬유)를 섬유 시트에 함유시켜서 엠보스롤에 의한 접착 방법 등을 들 수 있다.
다음에 본 발명의 에어 필터용 여과재에 사용할 수 있는 기능성 입자에 대해서 설명한다. 에어 필터용 여과재는 기능성 입자를 가짐으로써 에어 필터용 여과재에 불쾌한 악취의 제거 기능이나, 항균성·방미성 등의 기능을 부여하는 것이 가능하다. 이 점에서, 에어 필터용 여과재는 인접하는 상기 섬유 시트의 층간 중 적어도 1개의 층간에 기능성 입자를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 그 경우, 기능성 입자는 인접하는 섬유 시트의 층간에 배치되어 있으므로, 기능성 입자가 에어 필터용 여과재로부터 탈락하는 것을 보다 억제할 수 있다. 또한, 에어 필터용 여과재가 적층된 3매 이상의 섬유 시트를 갖는 경우에는 에어 필터용 여과재는 2개 이상의 층간을 갖지만, 제조과정에 있어서 가열 팽창성 입자와 기능성 입자를 혼합한 것을 에어 필터용 여과재에 일괄로 부여할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있으므로, 기능성 입자는 가열 팽창성 입자 및 바인더를 갖는 층간에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
여기에서, 기능성 입자란 탈취 입자, 광촉매 입자, 항균제 입자, 방미제 입자, 항바이러스제 입자, 방충제 입자, 해충기피제 입자, 방향제 입자 등이 예시된다. 또한, 상기에 예시한 기능성 입자 중, 2종류 이상의 기능성 입자를 병용해도 좋다. 기능성 입자의 단위중량은 그 기능이 발현되도록 적당하게 설계가 가능하다.
기능성 입자로서, 예를 들면 탈취 입자를 사용한 경우, 휘발성 유기 화합물 등 실내환경에 있어서 유해가 될 수 있는 악취를 흡착 제거하는 것이 가능하여 바람직하다. 탈취 입자로서는 각종 유기소재, 무기소재 또는 유기무기 복합물로 이루어지는 것을 1종류 또는 2종류 이상 조합해서 사용할 수 있다.
유기소재로서는 각종 고분자로 이루어지는 합성물 탈취 입자, 멤브레인, 수지 발포체, 다공질 섬유 등이며, 무기소재로서는 카본블랙, 탄, 활성탄, 각종 제올라이트, 각종 실리카겔, 알루미나, 메소포러스 실리카, 실리코알루미노인산형 몰레큘러시브, 알루미노인산형 몰레큘러시브, 기타 발포 금속, 다공성 금속산화물, 금속염, 점토광물 등을 예시할 수 있다. 유기무기 복합물로서는 MOF로 칭해지는 금속-유기 화합물 골격을 갖는 것, 층간 화합물 중에 유기분자를 배치한 것 등을 들 수 있다.
이들 중에서도 특히, 활성탄이나 다공질 실리카겔이 유용하다. 활성탄은 매우 폭넓은 가스에 대해서 흡착 효과를 나타내고, 또한, 우수한 흡착속도를 갖는 점에서 바람직하다. 활성탄은 유해가스 성분을 제거할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 활성탄의 탄소질 재료로서는 예를 들면 과실쉘(야자쉘, 호두쉘 등), 목재, 톱밥, 목탄, 과실종자, 펄프 제조 부생성물, 리가닌, 폐당밀 등의 식물계 재료; 이탄, 초탄, 아탄, 갈탄, 레키청탄, 무연탄, 코크스, 콜타르, 석탄피치, 석유 증류 잔사 등의 광물계 재료; 야자 찌꺼기계 활성탄, 목질계 활성탄; 페놀 수지, 사란 수지, 아크릴 수지 등의 합성계 재료; 재생 섬유(레이온 등) 등의 섬유계 재료 등을 사용할 수 있다.
이들 중에서도, 경도가 높고, 미크로 구멍이 많은 야자쉘 활성탄을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
여기에서 경도란 JIS K 1474(2014년) 활성탄 시험 방법에 의한 경도를 나타내고, 90% 이상인 것이 바람직하고, 95% 이상이 특히 바람직하다. 상기 범위로 함으로써 시트 가공시나 플리츠 가공시의 활성탄의 미분말화가 억제되어 여과재 표면이나 플리츠 정점으로부터의 활성탄 미분말의 탈락을 방지할 수 있다.
활성탄 입자의 BET 비표면적은 바람직하게는 500㎡/g 이상, 더 바람직하게는 1000㎡/g 이상이다. 상기 범위로 함으로써 여과재로서의 가스의 제거 성능이 향상되어 통기 저항의 상승을 막을 수 있다. 활성탄의 형상은 특별히 제한되지 않고, 입상(분립상), 섬유상 등이어도 좋다.
또, 활성탄 입자의 BET 비표면적의 측정 방법으로서는 종래 공지의 방법을 사용할 수 있다. 이하에 그 일례를 들어서 설명한다. 우선, 활성탄 입자의 샘플을 약 100mg 채취하고, 180℃에서 2시간 진공 건조후, 칭량한다. 다음에 마이크로 메리틱스사제 자동 비표면적 장치, 장치명 제미니 2375를 사용하고, 액체 질소의 비점(-195.8℃)에 있어서의 질소 가스의 흡착량을 상대압 0.02∼1.00의 범위에서 서서히 높이면서 40점 측정하고, 상기 샘플의 질소 흡착 등온선을 제작하고, 상대 압 0.02∼1.00에서의 결과를 BET 플롯한다. 이에 따라 활성탄 입자의 중량당 BET 비표면적(㎡/g)을 구할 수 있다.
상기 탈취 입자는 약품으로 첨착 처리를 실시한 것도 바람직하다. 예를 들면 산성, 염기성 가스에 대한 흡착 성능을 향상시키는 것을 목적으로, 에탄올아민, 폴리에틸렌이민, 아닐린, 히드라진 등의 아민계 약제나, 수산화나트륨, 탄산칼륨, 인산 구아니딘 등의 알칼리 성분을 탈취 입자에 담지 또는 첨착시킴으로써, 알데히드계 가스, 질소산화물, 황산화물, 아세트산 등의 산성 가스에 대한 흡착 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 인산, 시트르산, 말산, 아스코르브산 등의 산성 약제를 탈취 입자에 담지 또는 첨착시킴으로써, 암모니아, 메틸아민, 트리메틸아민 등의 염기성 가스에 대한 흡착 성능을 향상시킬 수 있다.
약품의 담지 방법에는 특별히 제한이 없고, 통상의 방법으로 담지 가능하다. 담지시키는 약품을 포함하는 수용액에 탈취 입자를 담그는 방법이나, 첨착하는 약품을 포함하는 수용액을 분무하는 방법, 첨착하는 약품을 포함하는 가스에 접촉시키는 방법 등, 첨착하는 약품에 따라 선택할 수 있다. 탈취 입자에 담지시키는 약품은 2종류 이상이어도 상관없다. 또한, 이들 약품을 담지시킨 탈취 입자를 2종류 이상 혼합해서 사용해도 상관없다. 이들은 제거 대상 가스의 종류·조성에 따라 선택할 수 있다.
탈취 입자의 수 평균 입경으로서는 100∼800㎛가 바람직하고, 하한으로서 150㎛ 이상이 보다 바람직하고, 200㎛ 이상이 특히 바람직하다. 상한으로서 500㎛ 이하가 보다 바람직하다. 상기 범위로 함으로써 탈취 입자의 섬유 시트로부터의 탈락을 방지할 수 있고, 또한, 압력 손실의 증대를 막을 수 있다. 또한, 에어 필터용 여과재로서의 두께를 억제하고, 플리츠상 필터 등으로 했을 때에, 여과재 두께에 기인하는 필터 압력 손실의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 플리츠 가공 등의 후가공성도 우수하다.
여기에서, 탈취 입자의 수 평균 입경은 입자를 주사형 전자현미경(SEM)으로 관찰하고, 입자의 최대 지름과 최소 지름을 측정하고, 이들의 평균값을 입자지름으로 해서 입자 100개의 입자지름을 산술 평균한 값이다.
또한, 저압력 손실, 탈취 성능의 유효 발현성을 위해서는 탈취 입자의 입자지름의 분포를 샤프한 것으로 하는 것도 바람직하다.
기능성 입자로서 탈취 입자를 에어 필터용 여과재에 사용할 경우에는 탈취 입자의 단위중량로서는 10∼1000g/㎡가 바람직하다. 하한으로서 20g/㎡ 이상이 바람직하다. 상한으로서는 800g/㎡ 이하가 바람직하고, 600g/㎡ 이하가 보다 바람직하다.
10g/㎡ 이상으로 함으로써 에어 필터용 여과재로 했을 때에 탈취 기능을 부여할 수 있는 경우가 많다. 한편, 탈취 입자의 단위중량을 1000g/㎡ 이하로 함으로써 에어 필터용 여과재로 했을 때에 압력 손실의 상승이 억제되고, 또 두께를 더 억제할 수 있고, 그것을 플리츠상 필터 등으로 했을 때에, 에어 필터용 여과재의 두께에 기인하는 플리츠상 필터의 압력 손실의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 플리츠 가공 등의 가공성도 우수한 에어 필터용 여과재로 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 에어 필터용 여과재에서는 인접하는 상기 섬유 시트의 층간 중 적어도 1개의 층간이 가열 팽창성 입자 및 바인더를 갖고 있고, 그 층간에 있어서는 바인더가 가열 팽창성 입자를 강고하게 에어 필터용 여과재에 고정하고, 에어 필터용 여과재로부터의 가열 팽창성 입자의 탈락을 억제한다. 따라서, 그 층간에 기능성 입자가 더 배치되어 있으면, 그 기능성 입자도 가열 팽창성 입자와 마찬가지로 바인더에 의해 에어 필터용 여과재에 고정되고, 에어 필터용 여과재로부터의 기능성 입자의 탈락도 억제된다.
또한, 에어 필터용 여과재가 적층된 3매 이상의 섬유 시트를 갖고, 2개 이상의 층간을 갖는 경우로서, 기능성 입자가 가열 팽창성 입자 및 바인더를 갖는 층간 이외의 층간에 배치되어 있는 경우에는 그 기능성 입자가 배치된 층간도 바인더로 고정되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 형태로 함으로써 기능성 입자가 배치되어 있는 층간에서 기능성 입자는 바인더에 의해 에어 필터용 여과재에 고정되므로, 에어 필터용 여과재로부터의 기능성 입자의 탈락이 억제된다.
상기 가열 팽창성 입자나 기능성 입자의 에어 필터 여과재로부터의 탈락의 억제의 관점으로부터, 에어 필터용 여과재가 갖는 1개의 층간에 있어서의 바인더의 함유량은 가열 팽창성 입자, 기능성 입자, 바인더나 난연제 등의 그 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대해서 10질량% 이상 100질량% 미만인 것이 바람직하다.
그 함유량을 10질량% 이상으로 함으로써 가열 팽창성 입자나 기능성 입자 등을 에어 필터용 여과재에 고정할 수 있어 가열 팽창성 입자 및 기능성 입자 등이 에어 필터용 여과재로부터 탈락을 보다 억제할 수 있다. 한편, 그 함유량을 100질량% 미만으로 함으로써 가연성의 바인더의 함유량을 줄일 수 있고, 에어 필터용 여과재의 난연성을 보다 우수한 것으로 할 수 있다. 하한으로서는 20질량% 이상이 보다 바람직하다. 상한으로서는 50질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
다음에 에어 필터용 여과재에 사용할 수 있는 가열 팽창성 입자 이외의 난연제에 대해서 설명한다. 에어 필터용 여과재는 가열 팽창성 입자 이외에 난연제를 갖는 것이 바람직하고, 난연성이 더 우수한 에어 필터용 여과재를 얻을 수 있다.
여기에서, 난연제로서는 인계 난연제, 질소계 난연제, 할로겐계 난연제 및 이들의 복합계 등의 유기계 난연제와, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 안티몬계, 실리콘계 등의 무기계 난연제를 들 수 있다.
환경 적합성 등의 관점으로부터 상기 난연제 중에서도 인계 난연제를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 인계 난연제로서는 예를 들면 인산 외에, 인산 에스테르, 인산 암모늄, 인산 구아니딘, 인산 멜라민, 인산 구아닐 요소 및 이들의 화합물의 폴리 화합물 등을 들 수 있다.
난연성 향상의 관점으로부터, 에어 필터용 여과재가 갖는 섬유 시트 중 적어도 1매가 난연제를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 섬유 시트의 막힘을 억제해서 압력 손실을 경감하는 관점으로부터는 섬유 시트 내가 아닌 에어 필터용 여과재가 갖는 층간에 난연제를 배치하는 것이 바람직하다.
여기에서, 섬유 시트에의 난연제의 부여 방법으로서는 난연제를 갖는 난연섬유를 사용하는 방법, 섬유 시트를 구성하는 섬유간을 결합하는 바인더 중에 난연제를 함유시키는 방법 등 공지의 방법으로부터 임의로 선택할 수 있다. 이들 중 하나의 방법으로 난연성을 달성해도 상관없지만, 2개 이상의 방법을 병용해도 상관없다.
섬유 시트에 포함되는 난연제의 함유량은 난연제를 포함하는 섬유 시트 100질량%에 대해서 1질량% 이상 30질량% 이하의 범위인 것이 바람직하다. 하한으로서는 5질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 10질량% 이상이 특히 바람직하다. 또한, 상한으로서는 20질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
상기 범위로 함으로써 난연성을 향상시키고, 섬유 시트의 강성을 유지할 수 있고, 또한, 환기저항의 상승을 억제할 수 있다.
상기 난연제를 가열 팽창성 입자나 기능성 입자가 배치되어 있는 층간에 함유시키는 형태의 경우, 난연제의 함유량은 그 층간에 배치되는 가열 팽창성 입자, 바인더 및 난연제 등의 합계 100질량%에 대해서 상기 난연제가 3∼10질량%의 범위인 것이 바람직하다. 상기 범위로 함으로써 난연성을 향상시켜 환기저항의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 에어 필터용 여과재가 갖는 섬유 시트는 소망에 의해 항균, 방미, 항바이러스, 방충, 살충, 해충기피 등의 기능을 부여한 기능성의 것으로 하는 것이 가능하다. 섬유 시트에 이들 기능을 부여시키는 방법으로서는 섬유 시트의 원료에 혼련하는 방법, 섬유 시트의 습식초조에 있어서 혼초하는 방법, 섬유 시트에 도포, 인쇄, 함침 등 하는 방법 등을 사용할 수 있다.
다음에 본 발명의 에어 필터용 여과재의 제조 방법에 대해서 설명한다. 그 제조 방법의 일례는 적어도 1매의 섬유 시트를 갖는 제 1 포백의 한쪽의 면 위에 가열 팽창성 입자와 바인더를 포함하는 혼합물을 배치하는 공정과, 상기 제 1 포백의 상기 혼합물이 배치된 측의 면 위에 적어도 1매의 섬유 시트를 갖는 제 2 포백을 겹쳐서 적층체를 얻는 공정과, 상기 바인더의 융점 이상, 또한, 상기 가열 팽창성 입자의 팽창 개시 온도 이하의 온도에서 상기 적층체를 가열하고, 압착하는 공정을 갖는다.
여기에서, 제 1 포백의 한쪽의 면 위에 가열 팽창성 입자와 바인더의 혼합물을 배치하는 방법, 제 1 포백과 제 2 포백을 겹쳐서 적층체를 얻는 방법, 및, 그 적층체를 가열하고, 압착하는 방법은 당업자가 통상 행하는 방법을 사용할 수 있다.
또한, 상기 제 1 포백 및 상기 제 2 포백은 각각 섬유 시트를 1매만 갖고 있어도 좋고, 적층된 복수의 섬유 시트를 갖고 있어도 좋다. 제 1 포백 또는 제 2 포백이 적층된 복수의 섬유 시트를 갖는 경우, 이들은 적어도 1개가 인접하는 섬유 시트의 층간을 갖는다. 또한, 그 층간은 섬유 시트간의 접착력 향상의 관점으로부터 바인더를 갖고 있는 것이 바람직하다. 또한, 그 층간은 바인더에 추가해서 가열 팽창성 입자 및/또는 기능성 입자를 갖고 있어도 좋다.
또한, 에어 필터용 여과재의 제조 방법에서 사용되는 바인더는 상기한 바와 같이, 열접착성 입자 또는 열접착성 섬유인 것이 바람직하다.
실시예
이하 본 발명을 실시예에 의해 더 상세하게 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 한정하는 성질의 것이 아닌, 본 명세서에 기재된 취지에 따라 설계 변경하는 것은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
[측정 방법]
(1)가열 팽창성 입자 또는 기능성 입자의 수 평균 입경[㎛]
가열 팽창성 입자 또는 기능성 입자를 현미경(SEM)으로 관찰하고, 상기 입자의 최대 지름과 최소 지름을 측정하고, 이들의 평균값을 입자지름으로 해서 입자 100개의 입자지름의 산술 평균값을 수 평균 입경으로 했다.
(2)에어 필터용 여과재의 두께[㎜]
JIS L 1913(2010년) 6.1항에 기재된 방법에 의해 측정했다.
(3)에어 필터용 여과재 또는 섬유 시트의 단위중량[g/㎡]
JIS L 1913(2010년) 6.2항에 기재된 방법에 의해 측정했다.
(4)평균 섬유지름[㎛]
현미경으로 부직시트의 표면을 촬영하고, 섬유개수 100개의 섬유폭을 측정해서 산술 평균한 것을 평균 섬유지름으로 했다.
(5)에어 필터용 여과재의 압력 손실[Pa]
평판상의 에어 필터용 여과재를 유효 간구 면적 0.03㎡의 풍동의 통풍로에 셋트하고, 풍속 10.8cm/초로 공기를 투과시켰을 때의 시트의 상류측 및 하류측의 차압을 마노스타 게이지를 이용하여 측정했다.
(6)에어 필터용 여과재의 더스트 포집 효율[%]
평판상의 에어 필터용 여과재를 유효 간구 면적 0.1㎡의 홀더에 셋트하고, 면풍속 10.8cm/초로 연직 방향으로 공기를 통과시켜서 상류측으로부터 JIS Z 8901(2006년)에 15종으로서 규정되는 혼합 더스트를 농도 70mg/㎥로 공급했을 때의 필터 상하류의 압력차를 차압계로 측정하고, 초기 압력 손실로부터 150Pa 상승할 때까지 공급된 더스트 공급량 W1과, 그 사이의 에어 필터용 여과재의 질량변화 W2로부터 더스트 포집 효율을 다음 식으로부터 산출했다. 측정은 1검체로부터 임의로 5개소를 샘플링해서 행하고, 그 평균값을 사용했다.
더스트 포집 효율(%)=(W2/W1)×100
(7)에어 필터용 여과재의 탈취 효율[%]
평판상의 에어 필터용 여과재를 실험용의 덕트에 부착하고, 덕트에 온도 23℃, 습도 50% RH의 공기를 0.1m/sec의 속도로 송풍했다. 또한, 상류측으로부터 표준 가스 봄베에 의해 톨루엔을 상류농도 70ppm이 되도록 첨가하고, 시트의 상류측과 하류측에 있어서 에어를 샘플링하고, 적외 흡광식 연속 모니터를 사용해서 각각의 톨루엔 농도를 경시적으로 측정하고, 이것으로부터 톨루엔의 탈취 효율 및 흡착 용량을 구했다.
탈취 효율(%)=[(C0-C)/C0]×100
여기에서, C0:상류측의 톨루엔 농도(=80ppm), C:하류측의 톨루엔 농도(ppm)이다. 톨루엔의 첨가 개시로부터 3분후의 탈취 효율을 초기 탈취 효율로 했다. 실시예에서는 탈취 효율 60% 이상의 경우에 탈취 성능이 높다고 판단했다.
(8)에어 필터용 여과재의 난연성
FMVSS 302(JIS D1201(1998년)) 「내장재료의 가연성」의 난연 레벨을 기준으로 해서 실시예에서는 표선에 도달하지 않은 경우에 「A」, 표선에 도달하고, 또한, 연소속도가 100mm/min 이하가 되었을 경우에 「B」, 표선에 도달하고, 또한, 연소속도가 100mm/min을 초과한 경우에는 「C」로 표기했다.
(섬유 시트 I)
섬도 3dtex의 폴리에스테르 단섬유 10질량%, 섬도 1.3dtex의 폴리에스테르 단섬유 10질량%, 섬도 6.7dtex의 비닐론 단섬유 15질량%, 섬도 17.0dtex의 비닐론 단섬유 36질량% 및 인산 멜라민 함유 아크릴 수지 바인더 30질량%로 이루어지는 단위중량 46g/㎡의 습식 초지 부직포를 섬유 시트 I로서 얻었다. 이 때 인산 멜라민의 함유량은 섬유 시트 I 전체에 대해서 15질량%였다. 즉, 섬유 시트 I는 후술하는 섬유 시트 III와 비교해서 포함되는 난연제의 양이 적은 저난연 지지체이다.
(섬유 시트 II)
섬도 3dtex의 폴리에스테르 단섬유 12.5질량%, 섬도 1.3dtex의 폴리에스테르 단섬유 12.5질량%, 섬도 6.7dtex의 비닐론 단섬유 17질량%, 섬도 17.0dtex의 비닐론 단섬유 45질량% 및 아크릴 수지 바인더 13질량%로 이루어지는 단위중량 37g/㎡의 습식 초지 부직포를 섬유 시트 II로서 얻었다. 즉, 섬유 시트 II는 난연제를 포함하지 않는 비난연 지지체이다.
(섬유 시트 III)
섬도 3dtex의 폴리에스테르 단섬유 7.5질량%, 섬도 1.3dtex의 폴리에스테르 단섬유 7.5질량%, 섬도 6.7dtex의 비닐론 단섬유 9질량%, 섬도 17.0dtex의 비닐론 단섬유 27질량% 및 인산 멜라민 함유 아크릴 수지 바인더 49질량%로 이루어지는 단위중량 62g/㎡의 습식 초지 부직포를 섬유 시트 III으로서 얻었다. 이 때 인산 멜라민의 함유량은 섬유 시트 III 전체에 대해서 30질량%였다. 즉, 섬유 시트 III는 섬유 시트 I과 비교해서 포함되는 난연제의 양이 많은 고난연 지지체이다.
(섬유 시트 IV)
폴리프로필렌 수지를 스펀 본드법에 의해 평균 섬유지름 20㎛, 단위중량 15g/㎡, 두께 0.15mm가 되도록 제포했다. 즉, 섬유 시트 IV는 스펀 본드 부직포(SB)이다.
(섬유 시트 V)
폴리프로필렌 섬유로 이루어지는 평균 섬유지름 6㎛, 단위중량 30g/㎡, 두께 0.20mm의 일렉트렛 멜트 블로우 부직포(도레이 파인케미컬사제 "트레미크론(R)")를 사용했다. 즉, 섬유 시트 V는 멜트 블로우 부직포(MB)이다.
[실시예 1]
(섬유 시트 A)섬유 시트 I
(섬유 시트 B)섬유 시트 IV
(가열 팽창성 입자)
수 평균 입경 300㎛, 팽창 개시 온도 300℃의 팽창성 흑연을 가열 팽창성 입자로서 사용했다.
(에어 필터용 여과재)
상기 섬유 시트 A 상에 폴리에틸렌제의 열접착성 입자(이하, 폴리에틸렌 입자로 한다) 5g/㎡와 상기 가열 팽창성 입자 8g/㎡를 산포하고, 그 위에 상기 섬유 시트 B를 겹치고, 120℃로 가열한 2개의 회전 롤 사이에 끼워서 게이지 사이를 0.7mm로 설정함으로써, 단위중량 74g/㎡, 두께 0.65mm의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 이 때, 에어 필터용 여과재 전체에 대한 가열 팽창성 입자의 함유량은 11질량%이며, 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 38질량%였다.
[실시예 2]
섬유 시트 B에 섬유 시트 V를 사용한 이외는 실시예 1과 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 89g/㎡, 두께 0.66mm였다. 이 때, 에어 필터용 여과재 전체에 대한 가열 팽창성 입자의 함유량은 9질량%이며, 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 38질량%였다.
[실시예 3]
(섬유 시트 A)섬유 시트 I
(섬유 시트 B)섬유 시트 IV
(기능성 입자)
수 평균 입경 270㎛의 입상 활성탄을 기능성 입자로서 사용했다.
(가열 팽창성 입자)
수 평균 입경 300㎛, 팽창 개시 온도 300℃의 팽창성 흑연을 가열 팽창성 입자로서 사용했다.
(에어 필터용 여과재)
상기 섬유 시트 A 상에 상기 기능성 입자 200g/㎡와 폴리에틸렌 입자 60g/㎡와 상기 가열 팽창성 입자 8g/㎡를 산포하고, 그 위에 상기 섬유 시트 B를 겹치고, 120℃로 가열한 2개의 회전롤 사이에 끼워서 게이지 사이를 0.9mm로 설정함으로써, 단위중량 329g/㎡, 두께 0.95mm의 에어 필터용 여과재를 얻었다. 이 때, 에어 필터용 여과재 전체에 대한 가열 팽창성 입자의 함유량은 2질량%이며, 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 22질량%였다.
[실시예 4]
섬유 시트 B에 섬유 시트 V를 사용한 이외는 실시예 3과 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 344g/㎡, 두께 1.01mm였다. 이 때, 에어 필터용 여과재 전체에 대한 가열 팽창성 입자의 함유량은 2질량%이며, 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 22질량%였다.
[실시예 5]
섬유 시트 A에 섬유 시트 II를 사용한 이외는 실시예 4와 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 335g/㎡, 두께 1.02mm였다. 이 때, 에어 필터용 여과재 전체에 대한 가열 팽창성 입자의 함유량은 2질량%이며, 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 22질량%였다.
[실시예 6]
가열 팽창성 입자를 16g/㎡로 한 것 외에는 실시예 4와 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 352g/㎡, 두께 1.04mm였다. 이 때, 에어 필터용 여과재 전체에 대한 가열 팽창성 입자의 함유량은 5질량%이며, 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 22질량%였다.
[실시예 7]
가열 팽창성 입자를 2g/㎡로 한 것 외에는 실시예 4와 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 338g/㎡, 두께 0.99mm였다. 이 때, 에어 필터용 여과재 전체에 대한 가열 팽창성 입자의 함유량은 1질량%이며, 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 23질량%였다.
[실시예 8]
수 평균 입경 150㎛, 팽창 개시 온도 180℃의 팽창성 흑연을 가열 팽창성 입자로서 사용한 이외는 실시예 4와 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 344g/㎡, 두께 1.01mm였다. 이 때, 에어 필터용 여과재 전체에 대한 가열 팽창성 입자의 함유량은 2질량%이며, 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 22질량%였다.
[비교예 1]
가열 팽창성 입자를 사용하지 않는 이외는 실시예 1과 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 66g/㎡, 두께 0.65mm였다. 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 100질량%였다.
[비교예 2]
가열 팽창성 입자를 사용하지 않는 이외는 실시예 2와 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 81g/㎡, 두께 0.65mm였다. 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 100질량%였다.
[비교예 3]
가열 팽창성 입자를 사용하지 않는 이외는 실시예 3과 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 321g/㎡, 두께 1.01mm였다. 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 23질량%였다.
[비교예 4]
가열 팽창성 입자를 사용하지 않는 이외는 실시예 4와 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 336g/㎡, 두께 1.02mm였다. 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 23질량%였다.
[비교예 5]
섬유 시트 A에 섬유 시트 III를 사용하고, 가열 팽창성 입자를 사용하지 않는 이외는 실시예 4와 동일하게 해서 에어 필터용 여과재를 제작했다. 단위중량 352g/㎡, 두께 1.10mm였다. 층간에 배치되는 것의 합계 100질량%에 대한 층간의 바인더의 함유량은 23질량%였다.
실시예 1∼8 및 비교예 1∼5의 에어 필터용 여과재의 구성 및 평가 결과를 표 1, 2 및 3에 나타낸다.
섬유 시트 A와 섬유 시트 B의 층간에 가열 팽창성 입자를 배치한 실시예 1 및 2의 에어 필터용 여과재에서는 난연성이 우수한 결과가 되었다. 한편, 같은 구성으로 가열 팽창성 입자를 사용하지 않은 비교예 1 및 2의 에어 필터용 여과재에서는 난연성이 실시예 1 및 2의 에어 필터용 여과재의 그것에 비해 뒤떨어지는 결과였다.
섬유 시트 A와 섬유 시트 B의 층간에 기능성 입자인 탈취 입자와 가열 팽창성 입자와 바인더를 배치한 구성의 실시예 3∼8의 에어 필터용 여과재에서는 탈취 기능이 부여되어 있다. 또한, 이들의 에어 필터용 여과재에서는 탈취 입자를 고착시키기 위해서 탈취 입자가 배치되어 있는 층간(섬유 시트 A와 섬유 시트 B의 층간)에 있어서의 가연물인 바인더의 함유량(절대량)이 많아지고 있다. 그러나, 실시예 3∼8의 에어 필터용 여과재는 상기 층간에 가열 팽창성 입자를 가지므로, 난연성이 우수한 결과가 되었다.
한편, 같은 구성으로 가열 팽창성 입자를 사용하지 않은 비교예 3 및 4의 에어 필터용 여과재에서는 그 난연성이 실시예 3∼8의 에어 필터용 여과재의 그것에 비해 뒤떨어지는 결과였다. 또한, 비교예 5에서는 섬유 시트 A에 난연제를 다량 첨가했기 때문에, 그 난연성은 비교예 3 및 4의 에어 필터용 여과재의 난연성과 비교해서 우수한 것이었지만, 섬유 시트 A에 다량의 난연제를 고정하기 위한 바인더의 함유량이 커지고, 그 결과, 에어 필터용 여과재의 압력 손실이 상승하는 결과가 되었다.
이상의 결과로부터, 본 발명의 에어 필터용 여과재는 압력 손실을 상승시키지 않아 우수한 난연성을 부여할 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 에어 필터용 여과재는 필터 용도, 특히 난연성이 요구되는 캐빈 필터 용도에 적합하다고 할 수 있다.
본 발명을 특정 형태를 이용하여 상세하게 설명했지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러가지 변경 및 변형이 가능한 것은 당업자에게 있어서 명확하다. 또 본 출원은 2015년 3월 26일자로 출원된 일본 특허출원(특원 2015-064009)에 의거하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
본 발명의 난연성 탈취 여과재는 자동차나 철도차량 등의 차 실내의 공기를 청정화하기 위한 에어 필터, 건강 주택, 애완동물 대응 맨션, 고령자 입소 시설, 병원, 오피스 등에서 사용되는 공기청정기용 필터, 에어컨용 필터, OA기기의 흡기·배기 필터, 빌딩 공조용 필터, 산업용 클린룸용 필터 등의 에어 필터용 여과재로서 바람직하게 사용된다.
1: 에어 필터용 여과재
2: 미연소 부분
3: 연소 부분
4: 탄화벽

Claims (12)

  1. 적층된 복수의 섬유 시트를 갖고,
    인접하는 상기 섬유 시트의 층간 중 적어도 1개의 층간이 가열 팽창성 입자, 기능성 입자 및 바인더를 가지며,
    상기 가열 팽창성 입자의 팽창 전의 수 평균 입경이 100~800㎛이고,
    상기 기능성 입자가 수 평균 입경이 100∼800㎛의 탈취 입자인 에어 필터용 여과재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더가 열접착성 입자 또는 열접착성 섬유인 에어 필터용 여과재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 팽창성 입자가 팽창성 흑연인 에어 필터용 여과재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 팽창성 입자의 팽창 전의 수 평균 입경이 200∼800㎛이며, 상기 가열 팽창성 입자가 팽창성 흑연인 에어 필터용 여과재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유 시트 중 적어도 1매가 열가소성 섬유를 주성분으로 하는 부직포인 에어 필터용 여과재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유 시트 중 적어도 1매가 일렉트릿 부직포인 에어 필터용 여과재.
  7. 적어도 1매의 섬유 시트를 갖는 제 1 포백의 한쪽의 면 위에 가열 팽창성 입자, 기능성 입자 및 바인더를 포함하는 혼합물을 배치하는 공정과,
    상기 제 1 포백의 상기 혼합물이 배치된 측의 면 위에 적어도 1매의 섬유 시트를 갖는 제 2 포백을 겹쳐서 적층체를 얻는 공정과,
    상기 바인더의 융점 이상이며, 또한, 상기 가열 팽창성 입자의 팽창 개시 온도 이하의 온도에서 상기 적층체를 가열하고, 압착하는 공정을 가지며,
    상기 가열 팽창성 입자의 팽창 전의 수 평균 입경이 100~800㎛이고,
    상기 기능성 입자가 수 평균 입경이 100∼800㎛의 탈취 입자인 에어 필터용 여과재의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 바인더가 열접착성 입자 또는 열접착성 섬유인 에어 필터용 여과재의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 팽창성 입자가 팽창성 흑연인 에어 필터용 여과재의 제조 방법.
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  11. 삭제
  12. 삭제
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