JPH031046B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 低圧損、高捕集効率に優れた積層エレクトレツ
トフイルタに関するものである。

〔従来の技術〕

実公昭58−51929号公報に記載のごとく、エレ
クトレツト化フイルムをスプリツト化して、フイ
ルタ材として用い、それにスパンボンド不織布を
積層したエアーフイルタがある。

このエアフイルタは、スパンボンド不織布をエ
アー中の粒子との摩擦で帯電した粒子を補集する
ものである。

またこのフイルムから形成されたエレクトレツ
トフイルタは、エレクトレツト化したスプリツト
フアイバーがランダムにシート内で配列して構成
されているため、フイルタ内での電気分極の向き
は第６図に示すようにランダム構成となつてい
る。このため内部で相互にキヤンセルして、外部
へ電気力を及ぼさない。

したがつて、捕集粒子が、エレクトレツトフイ
ルタ内に入つてこないと、電気力による捕集がで
きない。故に、捕集効率の向上もできないし、
又、エレクトレツトフイルタ内にダスト付着が集
中するため、圧力損失の上昇をきたす欠点があつ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、上述の欠点を解消し、長期に
亘つて高捕集効率と低圧損失を維持するフイルタ
を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は表面電荷密度の異なる繊維
状シートが少なくとも２枚積層されてなるフイル
タであつて、表面電荷密度の高い繊維状シートは
細繊度で構成され、かつ表面電荷密度の低い繊維
状シートは太繊度で構成されていることを特徴と
する積層エレクトレツトフイルタに関するもので
ある。

本発明の実施態様を図示する。

第１図は太繊度、低表面電荷密度からなる不織
布２と、細繊度、高表面電荷密度からなる不織布
３からなる積層エレクトレツトフイルタ１ａであ
る。

第２図は、本発明に係る他の一例を示すもので
太繊度、低表面電荷密度からなる織物４と、細繊
度、高表面電荷密度からなる不織布３とからなる
積層エレクトレツトフイルタ１ｂである。

第３図は、本発明に係るさらに他の一例を示す
もので、太繊度、低表面電荷密度からなる不織布
２と中繊度、中表面電荷密度からなる不織布５
と、細繊度、高表面、電荷密度からなる不織布３
とからなる積層エレクトレツトフイルタ１ｃであ
る。

本発明の積層エレクトレツトフイルタは表層部
が太繊度で構成されているため気孔径が大きくま
た、繊維は低い表面電荷を持つため、機械的捕集
と静電気捕集併用効果によつて、大きなダストを
捕集し、かつ静電気力によつて、一度付着したダ
ストは強固に付着し、再飛散を防ぐ。

また表層部を通過した細いダストは細繊度で緻
密で気孔径が小さく、高い表面電荷密度による機
械的捕集及び静電気捕集の相乗効果で、高捕集効
率で捕集する。

また、表層部で粗い又は中程度のダストが捕集
されるため、内部での圧力損失の上昇を防止する
ことができる。

高い表面電荷密度は１×10^-10c／cm²以上である
ので外部に対して強い電気力を及ぼすことができ
るため好ましい。さらに好ましくは３×10^-10c／
cm²以上が良い。

又、低い表面電荷密度は、１×10^-10c／cm²未満
であるのが好ましい。あまり強い表面電荷密度を
持つと、表層部でのダスト付着が多くなり、目詰
りの原因となる。

積層後の積層エレクトレツトフイルタの表層部
の表面電荷密度は２×10^-11c／cm²以上が好まし
い。

あまり表面電荷密度が低いと静電気力による捕
集効果が失われるためである。

このため積層する低い表面電荷密度の繊維状シ
ートの目付、厚みなど適切に選定する必要があ
る。

目付などは300ｇ／m²以下が好ましい。

エアーフイルタの性能から、太繊度とは1d以
上、細繊度とは1d未満で、特に0.5d以下が高捕集
効率から好ましい。

見掛密度も、太繊度で粗構造、細繊度で密構造
にすればさらに効果的である。

繊維状シートの形態は、不織布、編織布、紙、
など通気性のあるものである。

高い表面電荷密度を有する繊維状シート素材
は、ポリオレフイン（ポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリスチレン）弗素系樹脂、ポリエステ
ル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアクリ
ロニトリル、塩ビ、など体積抵抗率が10¹²Ω・cm
以上のものが使用できる。

低い表面電荷密度を有する繊維状シートとして
上記素材の外、天然繊維が使用できる。また、導
電性繊維も使用できる。

高性能フイルタとして繊維状シート形態として
不織布が特に好ましい。

また高い表面電荷密度を示す不織布としてメル
トブロー不織布が好ましい。

これは、平均繊度が0.5d以下と細く、かつ、密
構造で表面電荷の維持性に優れている。

このため、低目付でも、80ｇ／m²以下でも高い
表面電荷密度を示し、圧力損失を低くするのでフ
イルタとして好ましい。

積層エレクトレツトフイルタの積層方法は、第
１〜３図に示す以外にさらに多層化しても良い。
また、高い表面電荷密度を示す繊維状シートとし
て、それ同志の多層の組合せも利用できる。又、
高い表面電荷密度を持つシートを両面より低い表
面電荷密度を示すシートではさむことも可能であ
る。

積層の接合方法として、単なる積層の場合もあ
るし、接着剤、融着剤による接合、機械的接合と
して、ニードルパンチ、ウオーターパンチによる
場合、縫製による接合などもある。

次に表面電荷密度を有する繊維状シートの製造
方法を述べる。

第４図に示す方法で、アース電極６上に半導体
材料７を置き、その上にエレクトレツト化する繊
維状シート８を配置して、針状電極９により、高
圧発生機１０を通して直流高電圧印加を行なつて
エレクトレツト化する。

エレクトレツト化する雰囲気温度は、繊維状シ
ートの材質によつて適当に変えて行なう。でき上
つたエレクトレツト繊維状シートの電気分極の向
きは、第５図に示すモデル図のごとく、シートの
厚み方向に配向している。

表面電荷密度の大きさは、印加電圧の大小によ
つてコントロールする。

又、１×10^-10c／cm²以下の繊維状シートには、
エレクトレツト化しない繊維状シートを使用して
も差支えない。

測定法について説明する。

(1) 見掛密度は、JIS−L1079に記載の見掛比重
に準じて行なつた。但し、厚み測定は、JIS−
L1085に準じた。

(2) 体積抵抗率は、JIS−Ｃ−2318に準じて行な
つた。表面電荷密度は第７図に示す装置で行な
つた。

即ち、測定すべき繊維状シート１１をアースし
た金属板のアース電極１２の上に置き、他の金属
電極（４cm位）１３を上方から試料に接触せしめ
て、試料表面に存在する電荷を静電誘導で金属電
極１３に生じせしめ、この電荷をコンデンサー１
４にためて電位計１５でその電位を測定し、下式
から表面電荷密度を求める。

表面電位密度（ｃ／cm²）＝Ｃ×Ｖ／Ｓ Ｃ：コンデンサー容量（フアラツド） Ｖ：電位（ボルト） Ｓ：電極面積（cm²） 〔実施例〕 実施例 １ 表面電荷密度が高い不織布として８×10^-10c／
cm²を有するポリプロピレンメルトブロー不織布を
用いた。

構成平均繊度0.03d、目付40ｇ／m²、見掛密度
0.151ｇ／cm³であつた。

表面電荷密度の低い不織布として５×10^-12c／
cm²を有するポリエステルスパンボンド不織布を用
いた。

構成繊度5d、目付40ｇ、見掛密度0.139ｇ／cm³
であつた。

積層後の表面電荷密度（表層側）は9.5×．
10^-11c／cm²であつた。

表面電荷密度の低い不織布を風上にして本積層
エレクトレツトフイルタをフイルタ評価装置で大
気塵を吸入して、面風速1.5ｍ／minで１カ月間
テストを行なつた。

この結果、初期捕集効率は99.6％で、１ケ月間
その性能をほとんど維持し、かつ圧力損失の上昇
も0.5mmaq以下であつた。

捕集効率は凝縮核測定器（TSI社製）を用いて
粒子カウントして求めた。

実施例 ２ 表面電荷密度の高い不織布として8.2×
10^-10c／cm²を有するポリプロピレンメルトブロー
不織布を用いた。構成平均繊度は0.01d、目付30
ｇ／m²、見掛密度0.155ｇ／cm³であつた。表面電
荷密度の低い織物として、１×10^-11c／cm²を有す
るポリエステルタフタ（単糸繊度3d、タテ、ヨ
コ糸繊度100D）、タテ糸密度112本／in、ヨコ糸
密度89本／in）を用いた。

積層方法は、表面電荷密度の高いメルトブロー
不織布を２枚積層した後に、表面電荷密度の低い
織物を１枚積層した。

積層後の表面電荷密度（織物表面）は1.8×
10^-10c／cm²であつた。

本発明のフイルタをフイルタ評価装置に取りつ
けて、２週間、大気塵を用いてテストを実施し
た。

面風速は1.5ｍ／minで行なつた。

この結果、初期捕集効率は99.92％、２週間後
も性能はほとんど変らなかつた。

また圧力損失の上昇は1.2mmaq以下であつた。

実施例 ３ 表面電荷密度の高い不織布として1.2×10^-9c／
cm²を有するポリプロピレンメルトブロー不織布を
用いた。構成平均繊度は0.01d、目付40ｇ／m²、
見掛密度0.152ｇ／cm³であつた。

次いで、表面電荷密度の高い不織布として、３
×10^-10c／cm²を有するポリプロピレンメルトブロ
ー不織布を用いた。

構成平均繊度0.2d、目付40ｇ／m²、見掛密度
0.128ｇ／cm³であつた。

表面電荷密度の低い不織布として３×10^-12c／
cm²のポリエステルスパンボンド不織布を用いた。
繊度3.5d、目付50ｇ／m²、見掛密度0.25ｇ／cm³で
あつた。

積層後の表面電荷密度は9.2×10^-11c／cm²であ
つた。

本発明シートをフイルタ評価装置に取りつけ
て、大気塵を用いて、１カ月間、面風速1.5ｍ／
minでテストした。

この結果、初期捕集効率99.94％で１カ月間も
ほとんど変化なかつた。

また圧力損失の変化も0.5mmaq以下であつた。

実施例 ４ 表面電荷密度の高い不織布として6.0×
10^-10c／cm²を有するポリプロピレンメルトブロー
不織布を用いた。構成平均繊度0.01d、目付50
ｇ／m²、見掛密度0.148ｇ／cm³であつた。

表面電荷密度の低い不織布として３×10^-12c／
cm²のガラス不織布を用いた。平均繊度0.5d、目
付、70ｇ／m²、見掛密度0.14ｇ／cm³であつた。

積層後の表面電荷密度（ガラス不織布表面）は
9.1×10^-11c／cm²であつた 本発明のフイルタを実施例１に示すフイルタ装
置で２週間テストした。

初期捕集効率は99.8％で、２週間後もほとんど
変化がなかつた。また、圧力損失も0.7mmaq以下
であつた。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく、本発明に係る積層フイルタ
は、低圧力損失、高捕集効率に優れている。この
ため、各種用途に用いることができる。例えば、
掃除機用フイルタ、クリールーム用フイルタ、医
療用マスク、産業用フイルタ、空気清浄機用フイ
ルタとして長期間使用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明に係る積層エレクトレ
ツトフイルタを表わす模式図、第４図は表面電荷
密度を有する繊維状シートの製造方法をあらわす
説明図、第５図は本発明の繊維状シートの電気分
極の向きをは表わす模式図、第６図は従来の繊維
状シートの電気分極の向きを表わす模式図、第７
図は表面電荷密度の測定装置を表わす説明図であ
る。 １ａ，１ｂ，１ｃ：エレクトレツトフイルタ、
２：太繊度、低表面電荷密度の不織布、３：細繊
度、高表面電荷密度の不織布、４：太繊度、低表
面電荷密度の織物、５：中繊度、中表面電荷密度
の不織布、６：アース電極、７：半導体材料、
８：繊維状シート、９：針状電極、１０：高圧発
生機、１１：表面電荷密度を持つ繊維状シート、
１２：アース電極、１３：金属電極、１４：コン
デンサー、１５：電位計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面電荷密度の異なる繊維状シートが少なく
   とも２枚積層されてなるフイルタであつて表面電
   荷密度の高い繊維状シートは細繊度で構成され、
   かつ表面電荷密度の低い繊維状シートは太繊度で
   構成されていることを特徴とする積層エレクトレ
   ツトフイルタ。 ２ 表面電荷密度の高い繊維状シートの表面電荷
   密度が１×10^-10c／cm²以上である特許請求の範囲
   第１項記載の積層エレクトレツトフイルタ。 ３ 積層後の表面電荷密度が２×10^-11c／cm²以上
   である特許請求の範囲第１項記載の積層エレクト
   レツトフイルタ。 ４ 表面電荷密度の高い繊維状シートの見掛密度
   が大きく、表面電荷密度の低い繊維状シートの見
   掛密度が小さい特許請求の範囲第１項記載の積層
   エレクトレツトフイルタ。 ５ 表面電荷密度の高い繊維状シートが不織布で
   ある特許請求の範囲第１項記載の積層エレクトレ
   ツトフイルタ。 ６ 表面電荷密度の高い繊維状シートがメルトブ
   ロー不織布である特許請求の範囲第１項記載の積
   層エレクトレツトフイルタ。