JPH07251015A - エレクトレットフィルターおよびその製造方法 - Google Patents
エレクトレットフィルターおよびその製造方法Info
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- JPH07251015A JPH07251015A JP4581894A JP4581894A JPH07251015A JP H07251015 A JPH07251015 A JP H07251015A JP 4581894 A JP4581894 A JP 4581894A JP 4581894 A JP4581894 A JP 4581894A JP H07251015 A JPH07251015 A JP H07251015A
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Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 繊維脱落がなく、高風速下でも異常な圧力損
失の上昇を起こさず高捕集効率を保持することができる
エレクトレットフィルターを提供する。 【構成】 エレクトレットフィルムスプリット繊維1
と、熱融着繊維22とを集合し、該スプリット繊維1と
該熱融着繊維22とが融着した混合繊維ウェブからなる
エレクトレットフィルター。
失の上昇を起こさず高捕集効率を保持することができる
エレクトレットフィルターを提供する。 【構成】 エレクトレットフィルムスプリット繊維1
と、熱融着繊維22とを集合し、該スプリット繊維1と
該熱融着繊維22とが融着した混合繊維ウェブからなる
エレクトレットフィルター。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気体または液体中に混
入している微粒子の捕足に用いられる濾材に関し、特
に、濾材を構成する繊維の脱落がなく、高流体圧下で異
常な圧力損失の上昇もなく、しかも高い捕集効率を有す
るエレクトレットフィルターに関する。
入している微粒子の捕足に用いられる濾材に関し、特
に、濾材を構成する繊維の脱落がなく、高流体圧下で異
常な圧力損失の上昇もなく、しかも高い捕集効率を有す
るエレクトレットフィルターに関する。
【0002】
【従来の技術】特公昭56−47299号公報および特
開昭57−105217号公報は、それぞれフィルムス
プリット繊維からなるエレクトレットフィルターを開示
する。
開昭57−105217号公報は、それぞれフィルムス
プリット繊維からなるエレクトレットフィルターを開示
する。
【0003】前者の公報は、荷電されたスプリット繊維
のみを集合してなるエレクトレットフィルターを開示す
る。同公報の開示から、その実施例において作製される
フィルターは、0.05g/cc程度の比較的小さい嵩
密度を有すると推定される。一方、同公報の技術におい
て、フィルターの目付けを増大したり、高風速下にフィ
ルターを置くと、嵩密度は大きくなる。この場合、フィ
ルター性能を測定すると、目付け当たりの捕集効率の減
少や圧力損失の増大が見られる。さりとて、このような
不都合を回避すべく、嵩密度を小さくする加工を施す
と、繊維が脱落しやすいとか、取扱い時に寸法の伸縮変
形が生じて一定の形態を保持しにくいといった問題が生
じた。
のみを集合してなるエレクトレットフィルターを開示す
る。同公報の開示から、その実施例において作製される
フィルターは、0.05g/cc程度の比較的小さい嵩
密度を有すると推定される。一方、同公報の技術におい
て、フィルターの目付けを増大したり、高風速下にフィ
ルターを置くと、嵩密度は大きくなる。この場合、フィ
ルター性能を測定すると、目付け当たりの捕集効率の減
少や圧力損失の増大が見られる。さりとて、このような
不都合を回避すべく、嵩密度を小さくする加工を施す
と、繊維が脱落しやすいとか、取扱い時に寸法の伸縮変
形が生じて一定の形態を保持しにくいといった問題が生
じた。
【0004】後者の公報は、エレクトレットフィルムス
プリット繊維と、これより細い非エレクトレットフィル
ムスプリット繊維とを単に混合してなるエレクトレット
フィルターを開示する。この技術では、エレクトレット
繊維に細い非エレクトレット繊維を混在させることによ
り、機械的捕集効果を向上させ、使用時におけるフィル
ターの捕集効率の低下を防ごうとしている。しかしなが
ら、同公報によるフィルターにおいても、繊維の脱落が
顕著であり、高風速下において圧力損失は異常に上昇す
る。
プリット繊維と、これより細い非エレクトレットフィル
ムスプリット繊維とを単に混合してなるエレクトレット
フィルターを開示する。この技術では、エレクトレット
繊維に細い非エレクトレット繊維を混在させることによ
り、機械的捕集効果を向上させ、使用時におけるフィル
ターの捕集効率の低下を防ごうとしている。しかしなが
ら、同公報によるフィルターにおいても、繊維の脱落が
顕著であり、高風速下において圧力損失は異常に上昇す
る。
【0005】また、帯電したエレクトレット繊維を開綿
や梳綿において積層する操作では、トラブルが多く発生
し、製造されるフィルターの濾過性能がばらついたり、
性能の低いフィルターしか得られなかったりするという
問題があった。
や梳綿において積層する操作では、トラブルが多く発生
し、製造されるフィルターの濾過性能がばらついたり、
性能の低いフィルターしか得られなかったりするという
問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の1つの目的
は、従来のエレクトレットフィルターにおいて発生して
いた繊維の脱落および高風速下における圧力損失の異常
な上昇が同時に解消されたエレクトレットフィルターを
提供することである。
は、従来のエレクトレットフィルターにおいて発生して
いた繊維の脱落および高風速下における圧力損失の異常
な上昇が同時に解消されたエレクトレットフィルターを
提供することである。
【0007】本発明のさらなる目的は、所望の性能を有
するエレクトレットフィルターを、より再現性よく、容
易に製造できる技術を提供することにある。
するエレクトレットフィルターを、より再現性よく、容
易に製造できる技術を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に従うエレクトレ
ットフィルターは、エレクトレットフィルムスプリット
繊維が集合され、かつ該繊維同士が熱融着ポリマーによ
り結合されたウェブからなることを特徴とする。
ットフィルターは、エレクトレットフィルムスプリット
繊維が集合され、かつ該繊維同士が熱融着ポリマーによ
り結合されたウェブからなることを特徴とする。
【0009】本発明において、スプリット繊維同士の結
合は、たとえば図1に示すような態様で施すことができ
る。図1(a)に示すウェブでは、積層されたスプリッ
ト繊維1が交差する部分に熱融着ポリマー粒子2が介在
し、繊維間を該ポリマー粒子が結合している。ポリマー
粒子は、繊維に融着している。図1(b)に示すウェブ
では、スプリット繊維1に、熱融着ポリマーを少なくと
も表面に含む短繊維12が融着することによって、スプ
リット繊維同士が結合されている。これらのウェブは、
たとえば、積層されたスプリット繊維間に該粒子または
短繊維を介在させ(たとえば半溶融の状態で付着させる
ことによって介在させ)、その後、熱処理により該粒子
または短繊維の表面を溶融させてスプリット繊維に融着
させることによって形成することができる。
合は、たとえば図1に示すような態様で施すことができ
る。図1(a)に示すウェブでは、積層されたスプリッ
ト繊維1が交差する部分に熱融着ポリマー粒子2が介在
し、繊維間を該ポリマー粒子が結合している。ポリマー
粒子は、繊維に融着している。図1(b)に示すウェブ
では、スプリット繊維1に、熱融着ポリマーを少なくと
も表面に含む短繊維12が融着することによって、スプ
リット繊維同士が結合されている。これらのウェブは、
たとえば、積層されたスプリット繊維間に該粒子または
短繊維を介在させ(たとえば半溶融の状態で付着させる
ことによって介在させ)、その後、熱処理により該粒子
または短繊維の表面を溶融させてスプリット繊維に融着
させることによって形成することができる。
【0010】一方、製造プロセスの容易さや、所望の性
能を有するフィルターを再現性よく形成する点からは、
図1(c)に示すように、スプリット繊維1間を熱融着
繊維22によって結合することが好ましい。フィルター
を形成するウェブは、スプリット繊維1と熱融着繊維2
2とが混合されてなり、繊維1と繊維22とは融着され
ている。
能を有するフィルターを再現性よく形成する点からは、
図1(c)に示すように、スプリット繊維1間を熱融着
繊維22によって結合することが好ましい。フィルター
を形成するウェブは、スプリット繊維1と熱融着繊維2
2とが混合されてなり、繊維1と繊維22とは融着され
ている。
【0011】このように熱融着ポリマーを用いて繊維同
士を融着させることにより、多くの効果をもたらすこと
ができる。まず、繊維同士が結合されるため、従来のエ
レクトレットフィルターにおいて顕著であった繊維の脱
落が防止される。また、融着材料によって、フィルター
における繊維の3次元的な配置がかなり固定されるた
め、フィルターが高い流体圧(風圧、液圧)を受けて
も、フィルターの網目構造は保持される。このため、高
流体圧下においてフィルターの圧密化が起こり、また圧
力損失が異常に上昇するという事態が回避される。さら
に、融着材料によってエレクトレットフィルターの性能
を幅広くしかも再現性高くコントロールすることが可能
となる。たとえば、融着材料の混合比や融着の程度、融
着材料の形状などを変えることによって、繊維間の接合
点の数、繊維の3次元的配置、繊維によって形成される
網目の大きさ(孔径)などをコントロールすることがで
きる。したがって、たとえば、繊維間の接合点を減らせ
ば、より嵩高なウェブを形成することができ、これによ
り捕集効率に対して圧力損失の低いフィルターを提供す
ることができる。また、フィルターの厚みに応じて、接
合点の数を調節し、それぞれの厚みにおいて捕集効率と
圧力損失とのバランスが取れたフィルターを提供するこ
ともできる。本発明は、特に、これまで得られなかった
嵩密度が高く、かつ網目構造が固定されたエレクトレッ
トフィルターを提供するものである。
士を融着させることにより、多くの効果をもたらすこと
ができる。まず、繊維同士が結合されるため、従来のエ
レクトレットフィルターにおいて顕著であった繊維の脱
落が防止される。また、融着材料によって、フィルター
における繊維の3次元的な配置がかなり固定されるた
め、フィルターが高い流体圧(風圧、液圧)を受けて
も、フィルターの網目構造は保持される。このため、高
流体圧下においてフィルターの圧密化が起こり、また圧
力損失が異常に上昇するという事態が回避される。さら
に、融着材料によってエレクトレットフィルターの性能
を幅広くしかも再現性高くコントロールすることが可能
となる。たとえば、融着材料の混合比や融着の程度、融
着材料の形状などを変えることによって、繊維間の接合
点の数、繊維の3次元的配置、繊維によって形成される
網目の大きさ(孔径)などをコントロールすることがで
きる。したがって、たとえば、繊維間の接合点を減らせ
ば、より嵩高なウェブを形成することができ、これによ
り捕集効率に対して圧力損失の低いフィルターを提供す
ることができる。また、フィルターの厚みに応じて、接
合点の数を調節し、それぞれの厚みにおいて捕集効率と
圧力損失とのバランスが取れたフィルターを提供するこ
ともできる。本発明は、特に、これまで得られなかった
嵩密度が高く、かつ網目構造が固定されたエレクトレッ
トフィルターを提供するものである。
【0012】本発明におけるエレクトレットフィルムス
プリット繊維の材料として、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、シンジオクタチックポリスチレンなどのポリオレ
フィン系ポリマー、ポリ−4−メチル−1−ペンテンな
どのα−ポリオレフィン系ポリマー、テフロン等のフッ
素系ポリマー、ポリカーボネート、ポリエステルなどが
挙げられる。これらのポリマーから溶融押出により未延
伸フィルムを作製し、次いでこの延伸フィルムを5〜1
0倍に縦または横方向に延伸することにより延伸フィル
ムを形成する。その後、荷電によりエレクトレットフィ
ルムとし、開繊カッターでスプリットして繊維とすれ
ば、エレクトレットフィルムスプリット繊維が得られ
る。フィルムのエレクトレット化は、コロナ放電、電界
放電、電子線照射、摩擦帯電などの荷電法によって行な
うことができ、またこれらの荷電法を組合わせてもよ
い。
プリット繊維の材料として、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、シンジオクタチックポリスチレンなどのポリオレ
フィン系ポリマー、ポリ−4−メチル−1−ペンテンな
どのα−ポリオレフィン系ポリマー、テフロン等のフッ
素系ポリマー、ポリカーボネート、ポリエステルなどが
挙げられる。これらのポリマーから溶融押出により未延
伸フィルムを作製し、次いでこの延伸フィルムを5〜1
0倍に縦または横方向に延伸することにより延伸フィル
ムを形成する。その後、荷電によりエレクトレットフィ
ルムとし、開繊カッターでスプリットして繊維とすれ
ば、エレクトレットフィルムスプリット繊維が得られ
る。フィルムのエレクトレット化は、コロナ放電、電界
放電、電子線照射、摩擦帯電などの荷電法によって行な
うことができ、またこれらの荷電法を組合わせてもよ
い。
【0013】エレクトレットフィルターのスプリット繊
維は、120℃の雰囲気温度において、初期表面荷電密
度の値に対し70%以上の保持率で表面電荷密度を維持
していることが望ましい。なぜなら、融着成分であるポ
リマーを熱で溶解させ繊維間の結合を達成させた後に
も、十分な捕集効率を有していることが必須であるから
である。したがって、たとえば、ポリオレフィン系ポリ
マーにエレクトレット耐熱性を付与するため、添加剤を
用いることが好ましい。このような添加剤として、リン
酸ビス(4−t−ブチルフェニル)ナトリウム、ソディ
ウム2,2′−エチリデンビス(4,6−ジ−t−ブチ
ルフェニル)ホスフェートのような樹脂改良剤、トリス
(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)
イソシアヌレート、1,1,3−トリス(2−メチル−
4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、
1,1ビス(2′−メチル−4′−ヒドロキシ−5′−
t−ブチルブェニル)ブタン、2,2−チオ−ジエチレ
ンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキ
シフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス[2−
{3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチル
フェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエ
チル]−2,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]
ウンデカン、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)
ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−
ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリ
トールジホスファイト、エチリデンビス(4,6−ジ−
t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、トリス−
(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトのよ
うな抗酸化剤、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,
2,4−トリアゾール、デカンジカルボン酸ジサリチロ
イルヒドラジドのような重金属不活性剤、2−(2′−
ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾー
ル、2−(2′−ヒドロキシ−3′−t−ブチル−5′
−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、
2,2′−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テト
ラメチルブチル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−
2−イル)フェノール]、ビス(5−ベンゾイル−4−
ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタン、テトラキ
ス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)
−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル/
β,β,β′,β′−テトラメチル−3,9−[2,
4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカ
ン]ジエチル(混合)−1,2,3,4−ブタンテトラ
カルボキシレートのような光安定剤、ステアリン酸マグ
ネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸アル
ミニウムのような脂肪酸金属塩などを挙げることができ
る。これらの添加量は、添加剤の種類によっても異なる
が、0.05〜5重量%の範囲が効果的である。
維は、120℃の雰囲気温度において、初期表面荷電密
度の値に対し70%以上の保持率で表面電荷密度を維持
していることが望ましい。なぜなら、融着成分であるポ
リマーを熱で溶解させ繊維間の結合を達成させた後に
も、十分な捕集効率を有していることが必須であるから
である。したがって、たとえば、ポリオレフィン系ポリ
マーにエレクトレット耐熱性を付与するため、添加剤を
用いることが好ましい。このような添加剤として、リン
酸ビス(4−t−ブチルフェニル)ナトリウム、ソディ
ウム2,2′−エチリデンビス(4,6−ジ−t−ブチ
ルフェニル)ホスフェートのような樹脂改良剤、トリス
(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)
イソシアヌレート、1,1,3−トリス(2−メチル−
4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、
1,1ビス(2′−メチル−4′−ヒドロキシ−5′−
t−ブチルブェニル)ブタン、2,2−チオ−ジエチレ
ンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキ
シフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス[2−
{3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチル
フェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエ
チル]−2,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]
ウンデカン、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)
ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−
ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリ
トールジホスファイト、エチリデンビス(4,6−ジ−
t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、トリス−
(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトのよ
うな抗酸化剤、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,
2,4−トリアゾール、デカンジカルボン酸ジサリチロ
イルヒドラジドのような重金属不活性剤、2−(2′−
ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾー
ル、2−(2′−ヒドロキシ−3′−t−ブチル−5′
−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、
2,2′−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テト
ラメチルブチル)−6−(2N−ベンゾトリアゾール−
2−イル)フェノール]、ビス(5−ベンゾイル−4−
ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタン、テトラキ
ス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)
−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、
1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル/
β,β,β′,β′−テトラメチル−3,9−[2,
4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカ
ン]ジエチル(混合)−1,2,3,4−ブタンテトラ
カルボキシレートのような光安定剤、ステアリン酸マグ
ネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ラウリン酸アル
ミニウムのような脂肪酸金属塩などを挙げることができ
る。これらの添加量は、添加剤の種類によっても異なる
が、0.05〜5重量%の範囲が効果的である。
【0014】エレクトレットフィルムからスプリット繊
維を作るスプリット法には、針式カッター、ねじ式カッ
ター、ブレード式カッターなどによりフィルムをスプリ
ットする方法があり、スプリットされた小繊維状のスプ
リット繊維は、連絡したネット状態の繊維であったり、
この繊維を繊維長30〜80mmに切断したフィブリル
化短繊維の形態であってもよい。本発明に用いる繊維の
平均スプリット幅は10μm〜500μmが好ましく、
より好ましくは20μm〜300μm、最も好ましくは
40μm〜100μmである。なお、該エレクトレット
フィルムの厚さは3μm〜30μmが好ましい。エレク
トレットフィルムスプリット繊維の表面電荷密度はルー
ツの式で示される最大表面電荷密度を有することが好ま
しいが、それに限定されるものではない。
維を作るスプリット法には、針式カッター、ねじ式カッ
ター、ブレード式カッターなどによりフィルムをスプリ
ットする方法があり、スプリットされた小繊維状のスプ
リット繊維は、連絡したネット状態の繊維であったり、
この繊維を繊維長30〜80mmに切断したフィブリル
化短繊維の形態であってもよい。本発明に用いる繊維の
平均スプリット幅は10μm〜500μmが好ましく、
より好ましくは20μm〜300μm、最も好ましくは
40μm〜100μmである。なお、該エレクトレット
フィルムの厚さは3μm〜30μmが好ましい。エレク
トレットフィルムスプリット繊維の表面電荷密度はルー
ツの式で示される最大表面電荷密度を有することが好ま
しいが、それに限定されるものではない。
【0015】本発明において熱融着ポリマーとは、加熱
によって溶融する成分を含んだポリマーであり、熱融着
繊維とは、加熱によって溶融するポリマー成分を含んだ
繊維を指す。熱融着成分として、ポリエチレン、変性ポ
リエチレン、共重合ポリエステル、共重合ナイロン、エ
チレン酢酸ビニル共重合体などを挙げることができる。
によって溶融する成分を含んだポリマーであり、熱融着
繊維とは、加熱によって溶融するポリマー成分を含んだ
繊維を指す。熱融着成分として、ポリエチレン、変性ポ
リエチレン、共重合ポリエステル、共重合ナイロン、エ
チレン酢酸ビニル共重合体などを挙げることができる。
【0016】熱融着繊維の繊度は、1〜100デニー
ル、好ましくは3〜50デニール、より好ましくは5〜
30デニールであり、エレクトレットフィルムスプリッ
ト繊維の繊度より大きいことが望ましい。熱融着繊維の
断面は、丸断面、矩形断面等、種々の形状のものを用い
ることができる。熱融着繊維は、単一の熱融着ポリマー
成分からなってもよく、複数の成分からなるものであっ
てもよい。多成分からなる熱融着繊維として、サイドバ
イサイド構造やシースコア構造を有するものが挙げられ
る。たとえば、シースコア構造を有するものについて
は、図2に示すようにコア31とシース32からなる断
面構造において、シース材料のほうがコア材料よりも溶
融温度が低いものを用いることができる。このような組
合わせとして、たとえば、コアをポリエチレン、シース
をポリプロピレンとする組合わせ、コアをポリエステ
ル、シースを溶融温度の低い共重合ポリエステルとする
組合わせ等を挙げることができる。このように溶融温度
の異なる材料を組合わせ、繊維の表面に溶融温度の低い
材料を用いることで、所定の温度において表面部分だけ
を溶融させ、内部の繊維の形状はそのまま保持すること
ができる。溶融しない内部の繊維によって、ウェブには
確実に網目構造が付与される。
ル、好ましくは3〜50デニール、より好ましくは5〜
30デニールであり、エレクトレットフィルムスプリッ
ト繊維の繊度より大きいことが望ましい。熱融着繊維の
断面は、丸断面、矩形断面等、種々の形状のものを用い
ることができる。熱融着繊維は、単一の熱融着ポリマー
成分からなってもよく、複数の成分からなるものであっ
てもよい。多成分からなる熱融着繊維として、サイドバ
イサイド構造やシースコア構造を有するものが挙げられ
る。たとえば、シースコア構造を有するものについて
は、図2に示すようにコア31とシース32からなる断
面構造において、シース材料のほうがコア材料よりも溶
融温度が低いものを用いることができる。このような組
合わせとして、たとえば、コアをポリエチレン、シース
をポリプロピレンとする組合わせ、コアをポリエステ
ル、シースを溶融温度の低い共重合ポリエステルとする
組合わせ等を挙げることができる。このように溶融温度
の異なる材料を組合わせ、繊維の表面に溶融温度の低い
材料を用いることで、所定の温度において表面部分だけ
を溶融させ、内部の繊維の形状はそのまま保持すること
ができる。溶融しない内部の繊維によって、ウェブには
確実に網目構造が付与される。
【0017】なお、熱融着繊維の繊度が、エレクトレッ
トフィルムスプリット繊維の繊度より大きければ、混合
繊維ウェブにおいて融着による繊維間接合点を少なくす
ることができ、嵩高なウェブをもたらすことができる。
これにより、捕集効率に対して圧力損失の低いフィルタ
ーが得られる。
トフィルムスプリット繊維の繊度より大きければ、混合
繊維ウェブにおいて融着による繊維間接合点を少なくす
ることができ、嵩高なウェブをもたらすことができる。
これにより、捕集効率に対して圧力損失の低いフィルタ
ーが得られる。
【0018】本発明のより好ましい態様において、エレ
クトレットフィルターは、エレクトレットフィルムスプ
リット繊維と、実質的に荷電されておらずかつ油剤が
0.01〜5重量%付着した熱融着繊維とが集合され、
かつエレクトレットフィルムスプリット繊維と熱融着繊
維とが融着した混合繊維ウェブからなることを特徴とす
る。後述する実施例においてより明らかにされるよう
に、油剤が0.01〜5重量%付着した熱融着繊維を用
いることにより、油剤を付着していない繊維を用いる場
合よりも捕集効率の高いフィルタが再現性よく得られ
る。
クトレットフィルターは、エレクトレットフィルムスプ
リット繊維と、実質的に荷電されておらずかつ油剤が
0.01〜5重量%付着した熱融着繊維とが集合され、
かつエレクトレットフィルムスプリット繊維と熱融着繊
維とが融着した混合繊維ウェブからなることを特徴とす
る。後述する実施例においてより明らかにされるよう
に、油剤が0.01〜5重量%付着した熱融着繊維を用
いることにより、油剤を付着していない繊維を用いる場
合よりも捕集効率の高いフィルタが再現性よく得られ
る。
【0019】従来、エレクトレットフィルターを製作す
る際、繊維に油剤を付着させるとエレクトレット特性が
低下するため、一般には油剤を用いずにフィルターを形
成するのが常識であった。本発明者は、このような常識
に反し、エレクトレットフィルターのためのウェブ形成
において、油剤が0.01%〜5%付着した熱融着繊維
を用いることにより、捕集効率が高く、優れた性能を備
えるエレクトレットフィルター用ウェブを再現性よく形
成できることを見い出した。
る際、繊維に油剤を付着させるとエレクトレット特性が
低下するため、一般には油剤を用いずにフィルターを形
成するのが常識であった。本発明者は、このような常識
に反し、エレクトレットフィルターのためのウェブ形成
において、油剤が0.01%〜5%付着した熱融着繊維
を用いることにより、捕集効率が高く、優れた性能を備
えるエレクトレットフィルター用ウェブを再現性よく形
成できることを見い出した。
【0020】そして、本発明に従うエレクトレットフィ
ルターの製造方法は、荷電された高分子フィルムを小繊
維状にして得られるエレクトレットフィルムスプリット
繊維を準備する工程と、該スプリット繊維よりも融点が
低い熱融着ポリマーを少なくとも表面に含み、実質的に
荷電されておらず、かつ表面に油剤が0.01〜5重量
%付着した熱融着繊維を準備する工程と、該スプリット
繊維と該熱融着繊維とを集合させてウェブを形成する工
程と、該スプリット繊維を溶融させずに該熱融着ポリマ
ーを溶融させるような所定の温度で熱処理してスプリッ
ト繊維に熱融着繊維を融着させる工程とを備える。これ
により、摩擦帯電を防いで、開綿、梳綿工程においてエ
レクトレットフィルムスプリット繊維と熱融着繊維を均
一に混合することができ、均質で高捕集効率のフィルタ
ーを容易に得ることが可能になった。
ルターの製造方法は、荷電された高分子フィルムを小繊
維状にして得られるエレクトレットフィルムスプリット
繊維を準備する工程と、該スプリット繊維よりも融点が
低い熱融着ポリマーを少なくとも表面に含み、実質的に
荷電されておらず、かつ表面に油剤が0.01〜5重量
%付着した熱融着繊維を準備する工程と、該スプリット
繊維と該熱融着繊維とを集合させてウェブを形成する工
程と、該スプリット繊維を溶融させずに該熱融着ポリマ
ーを溶融させるような所定の温度で熱処理してスプリッ
ト繊維に熱融着繊維を融着させる工程とを備える。これ
により、摩擦帯電を防いで、開綿、梳綿工程においてエ
レクトレットフィルムスプリット繊維と熱融着繊維を均
一に混合することができ、均質で高捕集効率のフィルタ
ーを容易に得ることが可能になった。
【0021】熱融着繊維への油剤付着量は、5%を超え
るとエレクトレットフィルムスプリット繊維に油剤が移
行し、エレクトレットの静電気特性を低下させるので好
ましくなく、一方0.01%未満であると静電気帯電防
止効果が低いため、開綿、梳綿など積層工程で静電気的
トラブルが発生しやすくなり好ましくない。本発明にお
いて油剤には、アニオン性、カチオン性、ノニオン性お
よびノニオンアニオン等の両性の外部用帯電防止剤等を
用いることができる。なお、熱融着繊維に付着している
油剤の量は、石油エーテルを洗浄液として用い、ソック
スレー抽出器で3時間洗浄した後、熱融着繊維の重量減
少量から求めることができる。
るとエレクトレットフィルムスプリット繊維に油剤が移
行し、エレクトレットの静電気特性を低下させるので好
ましくなく、一方0.01%未満であると静電気帯電防
止効果が低いため、開綿、梳綿など積層工程で静電気的
トラブルが発生しやすくなり好ましくない。本発明にお
いて油剤には、アニオン性、カチオン性、ノニオン性お
よびノニオンアニオン等の両性の外部用帯電防止剤等を
用いることができる。なお、熱融着繊維に付着している
油剤の量は、石油エーテルを洗浄液として用い、ソック
スレー抽出器で3時間洗浄した後、熱融着繊維の重量減
少量から求めることができる。
【0022】本発明において、エレクトレットフィルム
スプリット繊維と熱融着繊維の混合繊維ウェブは、一般
の布帛製造設備で作製される。それら繊維の混合は、開
綿機や梳綿機などで行なわれる。梳綿機から吐出された
フリースは、そのまま熱処理されフィルタとすることが
できる。また、ウェブレイヤーで積層した後、熱処理し
てフィルタとすることもできる。この際、スパンボン
ド、湿式不織布、乾式不織布、ネットなどの補強材シー
トや、活性炭シート、活性炭繊維シート等の脱臭材シー
ト、抗菌剤シートなどと貼り合わせることもできる。
スプリット繊維と熱融着繊維の混合繊維ウェブは、一般
の布帛製造設備で作製される。それら繊維の混合は、開
綿機や梳綿機などで行なわれる。梳綿機から吐出された
フリースは、そのまま熱処理されフィルタとすることが
できる。また、ウェブレイヤーで積層した後、熱処理し
てフィルタとすることもできる。この際、スパンボン
ド、湿式不織布、乾式不織布、ネットなどの補強材シー
トや、活性炭シート、活性炭繊維シート等の脱臭材シー
ト、抗菌剤シートなどと貼り合わせることもできる。
【0023】本発明においてエレクトレットフィルムス
プリット繊維と熱融着繊維との混合比は特に限定されな
い。たとえば、緩い接合状態の繊維集合体のフィルター
から硬い接合状態の繊維集合体のフィルターまで、所望
するフィルターの状態に応じて混合比を設定することが
できる。
プリット繊維と熱融着繊維との混合比は特に限定されな
い。たとえば、緩い接合状態の繊維集合体のフィルター
から硬い接合状態の繊維集合体のフィルターまで、所望
するフィルターの状態に応じて混合比を設定することが
できる。
【0024】本発明において、エレクトレットフィルム
スプリット繊維と熱融着繊維の混合比の異なる複数の混
合繊維ウェブを積層したエレクトレットフィルターを提
供することもできる。係る積層エレクトレットフィルタ
ーについて、上流側に熱融着繊維の混合比の小さい層を
配し、下流側に熱融着繊維の混合比の大きな層を配し
て、上流層でダスト保持能を持たせ、下流層で耐風圧能
を持たせたフィルターとし、全層で高い捕集効率を発揮
させることができる。
スプリット繊維と熱融着繊維の混合比の異なる複数の混
合繊維ウェブを積層したエレクトレットフィルターを提
供することもできる。係る積層エレクトレットフィルタ
ーについて、上流側に熱融着繊維の混合比の小さい層を
配し、下流側に熱融着繊維の混合比の大きな層を配し
て、上流層でダスト保持能を持たせ、下流層で耐風圧能
を持たせたフィルターとし、全層で高い捕集効率を発揮
させることができる。
【0025】エレクトレットフィルムスプリット繊維と
熱融着繊維とからなる混合繊維ウェブの熱処理には、熱
カレンダーロール、熱エンボスロール、熱風オーブン、
エアースルーオーブン、超音波溶着機、高周波溶着機な
どを用いることができる。加熱により、繊維が相互に熱
融着され、繊維脱落のないエレクトレットフィルターが
得られる。この際、ウェブの成形温度は、ウェブの材料
によって異なり、たとえば、スプリット繊維がポリプロ
ピレンであれば100〜140℃が好ましく、より好ま
しくは110〜120℃である。また、成形温度に併わ
せて、熱融着繊維を選定することもできる。
熱融着繊維とからなる混合繊維ウェブの熱処理には、熱
カレンダーロール、熱エンボスロール、熱風オーブン、
エアースルーオーブン、超音波溶着機、高周波溶着機な
どを用いることができる。加熱により、繊維が相互に熱
融着され、繊維脱落のないエレクトレットフィルターが
得られる。この際、ウェブの成形温度は、ウェブの材料
によって異なり、たとえば、スプリット繊維がポリプロ
ピレンであれば100〜140℃が好ましく、より好ま
しくは110〜120℃である。また、成形温度に併わ
せて、熱融着繊維を選定することもできる。
【0026】以下、実施例において本発明をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【0027】
実施例1〜5 厚さ7μm、平均スプリット幅50μmのポリプロピレ
ン製(ステアリン酸アルミニウム0.5%含有)エレク
トレットフィルムスプリット繊維(A)と、融点110
℃の共重合ポリエステルからなり、油剤付着量が1%で
繊度が8デニールである熱融着繊維(B)とを用いて混
合繊維ウェブを作製した。油剤としては、ポリエチレン
グリコール系ノニオン性活性剤水溶液を用いた。A/B
の混合比として、80/20、60/40、40/60
および20/80をそれぞれ用い、それぞれの混合比
で、開綿機と梳綿機においてウェブを作製した。その
後、得られたウェブを110℃の熱風オーブン内で5分
間熱処理し、混合比または厚みの異なる実施例1〜5の
エレクトレットフィルターを作製した。
ン製(ステアリン酸アルミニウム0.5%含有)エレク
トレットフィルムスプリット繊維(A)と、融点110
℃の共重合ポリエステルからなり、油剤付着量が1%で
繊度が8デニールである熱融着繊維(B)とを用いて混
合繊維ウェブを作製した。油剤としては、ポリエチレン
グリコール系ノニオン性活性剤水溶液を用いた。A/B
の混合比として、80/20、60/40、40/60
および20/80をそれぞれ用い、それぞれの混合比
で、開綿機と梳綿機においてウェブを作製した。その
後、得られたウェブを110℃の熱風オーブン内で5分
間熱処理し、混合比または厚みの異なる実施例1〜5の
エレクトレットフィルターを作製した。
【0028】得られたフィルターに、フィルター通過風
速10cm/秒で空気を流しながら、フィルターの上流
側と下流側で0.3μm直径の粒子の大気塵濃度を粒子
計測器(R10N)により計測し、粒子捕集効率を求め
た。また、マノスターゲージにより圧力損失を求めた。
フィルターからの繊維脱落は20cm角のサンプルに1
00gの板を10cmの高さから3回繰返して落下させ
た後、サンプル下面に脱落した繊維の有無を目視するこ
とによって判定した。
速10cm/秒で空気を流しながら、フィルターの上流
側と下流側で0.3μm直径の粒子の大気塵濃度を粒子
計測器(R10N)により計測し、粒子捕集効率を求め
た。また、マノスターゲージにより圧力損失を求めた。
フィルターからの繊維脱落は20cm角のサンプルに1
00gの板を10cmの高さから3回繰返して落下させ
た後、サンプル下面に脱落した繊維の有無を目視するこ
とによって判定した。
【0029】比較例1および2 比較例として、実施例と同じ繊維を用い、A/Bの混合
比が100/0のウェブを梳綿機で作製した後、ニード
ルパンチ加工により針密度を変えて比較例1および2の
ウェブを作製し、評価した。
比が100/0のウェブを梳綿機で作製した後、ニード
ルパンチ加工により針密度を変えて比較例1および2の
ウェブを作製し、評価した。
【0030】以上の結果を表1にまとめた。熱融着繊維
を混合して作製した実施例1〜5は、比較例1および2
と比べて繊維脱落はなく、加えて捕集効率も高い。実施
例1〜3は嵩高なエレクトレットフィルターであり、一
方、実施例4および5は繊維充填密度の高い剛性を有す
るプリーツ加工性のよいフィルターであった。
を混合して作製した実施例1〜5は、比較例1および2
と比べて繊維脱落はなく、加えて捕集効率も高い。実施
例1〜3は嵩高なエレクトレットフィルターであり、一
方、実施例4および5は繊維充填密度の高い剛性を有す
るプリーツ加工性のよいフィルターであった。
【0031】
【表1】
【0032】表2は、実施例3と比較例2について、フ
ィルター通過風速100cm/秒で空気を流しながら、
捕集効率と圧力損失を測定した結果を示すものである。
圧力損失について、フィルター通過風速10cm/秒に
対する100cm/秒の比を求めると、比較例2では2
0倍の圧力損失上昇が見られるのに対し、実施例3で
は、13倍であり、フィルター通過風速比10倍に近い
値を示した。この結果より、本発明に従うフィルターが
高風圧下でもフィルターの圧密化が生じていないことが
推定された。
ィルター通過風速100cm/秒で空気を流しながら、
捕集効率と圧力損失を測定した結果を示すものである。
圧力損失について、フィルター通過風速10cm/秒に
対する100cm/秒の比を求めると、比較例2では2
0倍の圧力損失上昇が見られるのに対し、実施例3で
は、13倍であり、フィルター通過風速比10倍に近い
値を示した。この結果より、本発明に従うフィルターが
高風圧下でもフィルターの圧密化が生じていないことが
推定された。
【0033】
【表2】
【0034】実施例6〜9 実施例1と同じエレクトレットフィルムスプリット繊維
50%と、油剤付着量の異なる共重合ポリエステルから
なる8デニールの熱融着繊維50%とからなる混合繊維
ウェブ(100g/m2 )を140℃のカレンダーロー
ルで熱処理して実施例6〜9のフィルターを作製した。
次いで、実施例1と同じ条件で、捕集効率、圧力損失お
よび繊維の脱落について測定を行なった。
50%と、油剤付着量の異なる共重合ポリエステルから
なる8デニールの熱融着繊維50%とからなる混合繊維
ウェブ(100g/m2 )を140℃のカレンダーロー
ルで熱処理して実施例6〜9のフィルターを作製した。
次いで、実施例1と同じ条件で、捕集効率、圧力損失お
よび繊維の脱落について測定を行なった。
【0035】比較例3および4 比較例として、実施例6と同じ繊維構成で、熱融着繊維
の油剤付着量のみを変えたウェブを作製し、ニードルパ
ンチ加工でフィルターを形成した。次いで、実施例6と
同様に捕集効率、圧力損失および繊維脱落について測定
を行なった。
の油剤付着量のみを変えたウェブを作製し、ニードルパ
ンチ加工でフィルターを形成した。次いで、実施例6と
同様に捕集効率、圧力損失および繊維脱落について測定
を行なった。
【0036】これらの結果を表3に示す。実施例6〜9
は繊維脱落性がなく、加えて捕集効率は比較例3および
4より高かった。この理由は、油剤付着による梳綿性が
向上し、均質なウェブができ上がったためであった。梳
綿性の悪い比較例3は捕集効率が低く、油剤付着量10
%の比較例4はエレクトレットフィルムスプリット繊維
の油剤によるエレクトレット性の低下のため、著しく捕
集効率が低かった。
は繊維脱落性がなく、加えて捕集効率は比較例3および
4より高かった。この理由は、油剤付着による梳綿性が
向上し、均質なウェブができ上がったためであった。梳
綿性の悪い比較例3は捕集効率が低く、油剤付着量10
%の比較例4はエレクトレットフィルムスプリット繊維
の油剤によるエレクトレット性の低下のため、著しく捕
集効率が低かった。
【0037】
【表3】
【0038】実施例10 上流側に実施例1、下流側に実施例4のウェブを配し
て、熱風オーブン内で熱処理し、複層エレクトレットフ
ィルターとしての実施例10を作製した。このフィルタ
ーをプリーツ加工してエレメント(サイズ:縦100m
m、横300mm、奥行き30mm)に成形した。この
エレメントに風量として10m3 /分の空気を流し、大
気塵による粒子の捕集効率と圧力損失を測定した。次
に、JIS15種ダストによるダスト保持量を最終圧力
損失30mmH2 Oで測定した。
て、熱風オーブン内で熱処理し、複層エレクトレットフ
ィルターとしての実施例10を作製した。このフィルタ
ーをプリーツ加工してエレメント(サイズ:縦100m
m、横300mm、奥行き30mm)に成形した。この
エレメントに風量として10m3 /分の空気を流し、大
気塵による粒子の捕集効率と圧力損失を測定した。次
に、JIS15種ダストによるダスト保持量を最終圧力
損失30mmH2 Oで測定した。
【0039】比較例5 静電防止繊維からなる市販フィルムエレメント(サイ
ズ:縦100mm、横300mm、奥行き30mm)に
ついて、実施例10と同じ条件で捕集効率、圧力損失お
よびダスト保持量を測定した。
ズ:縦100mm、横300mm、奥行き30mm)に
ついて、実施例10と同じ条件で捕集効率、圧力損失お
よびダスト保持量を測定した。
【0040】これらの結果を表4に示す。実施例10は
比較例5に比べて低圧力損失、高捕集効率で、加えて使
用寿命が長いという特徴を有していた。
比較例5に比べて低圧力損失、高捕集効率で、加えて使
用寿命が長いという特徴を有していた。
【0041】
【表4】
【0042】
【発明の効果】以上示してきたように、本発明に従って
エレクトレットフィルムスプリット繊維を熱融着ポリマ
ーで結合することにより、従来問題であった繊維の脱落
や高流体圧下での異常な圧力損失の上昇が起こらないエ
レクトレットフィルターを提供することができた。
エレクトレットフィルムスプリット繊維を熱融着ポリマ
ーで結合することにより、従来問題であった繊維の脱落
や高流体圧下での異常な圧力損失の上昇が起こらないエ
レクトレットフィルターを提供することができた。
【0043】また、本発明に従って油剤を付着させた熱
融着繊維とエレクトレットフィルムスプリット繊維とを
混合し、熱融着させることにより、繊維の脱落や高流体
圧下での異常な圧力損失の発生を防止するとともに、均
質なウェブをより容易に再現性よく作製することが可能
になり、高い捕集効率を有する高性能のエレクトレット
フィルターをスムーズに提供することが可能になった。
融着繊維とエレクトレットフィルムスプリット繊維とを
混合し、熱融着させることにより、繊維の脱落や高流体
圧下での異常な圧力損失の発生を防止するとともに、均
質なウェブをより容易に再現性よく作製することが可能
になり、高い捕集効率を有する高性能のエレクトレット
フィルターをスムーズに提供することが可能になった。
【図1】本発明に従うエレクトレットフィルターの形態
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図2】本発明に用いる熱融着繊維の一具体例について
材料構成を示す断面図である。
材料構成を示す断面図である。
1 スプリット繊維 2 熱融着ポリマー粒子 12 短繊維 22 熱融着繊維
Claims (5)
- 【請求項1】 エレクトレットフィルムスプリット繊維
が集合され、かつ該繊維同士が熱融着ポリマーにより結
合されたウェブからなることを特徴とする、エレクトレ
ットフィルター。 - 【請求項2】 前記熱融着ポリマーは、熱融着繊維を構
成するものである、請求項1記載のエレクトレットフィ
ルター。 - 【請求項3】 エレクトレットフィルムスプリット繊維
と、実質的に荷電されておらずかつ油剤が0.01〜5
重量%付着した熱融着繊維とが集合され、かつ前記エレ
クトレットフィルムスプリット繊維と前記熱融着繊維と
が融着した混合繊維ウェブからなることを特徴とする、
エレクトレットフィルター。 - 【請求項4】 前記エレクトレットフィルムスプリット
繊維と前記熱融着繊維との混合比の異なる複数の混合繊
維ウェブを積層したことを特徴とする、請求項3記載の
エレクトレットフィルター。 - 【請求項5】 荷電された高分子フィルムを小繊維状に
して得られるエレクトレットフィルムスプリット繊維を
準備する工程と、 前記スプリット繊維よりも融点が低い熱融着ポリマーを
少なくとも表面に含み、実質的に荷電されておらず、か
つ表面に油剤が0.01〜5重量%付着した熱融着繊維
を準備する工程と、 前記スプリット繊維と前記熱融着繊維とを集合させてウ
ェブを形成する工程と、 前記スプリット繊維を溶融させずに前記熱融着ポリマー
を溶融させるような所定の温度で、得られたウェブを熱
処理して、前記スプリット繊維に前記熱融着繊維を融着
させる工程とを備える、エレクトレットフィルターの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4581894A JPH07251015A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | エレクトレットフィルターおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4581894A JPH07251015A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | エレクトレットフィルターおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07251015A true JPH07251015A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12729836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4581894A Pending JPH07251015A (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | エレクトレットフィルターおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07251015A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010077545A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Toray Ind Inc | エレクトレット繊維構造体 |
| JP2014188467A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Japan Vilene Co Ltd | エレクトレットフィルタ |
| EP3666360B1 (de) | 2016-03-17 | 2021-09-15 | Eurofilters N.V. | Bikomponentfaser mit recyclierten kunststoffen |
| CN115958855A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-04-14 | 浙江恒泽环境科技有限公司 | 一种自摩擦持久驻极高温空气过滤针刺复合材料制备方法 |
| US11896922B2 (en) | 2016-03-17 | 2024-02-13 | Eurofilters N.V. | Vacuum cleaner filter bag with powdery and/or fibrous recycled material |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP4581894A patent/JPH07251015A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010077545A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Toray Ind Inc | エレクトレット繊維構造体 |
| JP2014188467A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Japan Vilene Co Ltd | エレクトレットフィルタ |
| EP3666360B1 (de) | 2016-03-17 | 2021-09-15 | Eurofilters N.V. | Bikomponentfaser mit recyclierten kunststoffen |
| US11896922B2 (en) | 2016-03-17 | 2024-02-13 | Eurofilters N.V. | Vacuum cleaner filter bag with powdery and/or fibrous recycled material |
| US12016515B2 (en) | 2016-03-17 | 2024-06-25 | Eurofilters N.V. | Vacuum cleaner filter bag with recycled textile materials and/or cotton liners |
| CN115958855A (zh) * | 2023-01-05 | 2023-04-14 | 浙江恒泽环境科技有限公司 | 一种自摩擦持久驻极高温空气过滤针刺复合材料制备方法 |
| CN115958855B (zh) * | 2023-01-05 | 2025-09-26 | 浙江恒泽环境科技有限公司 | 一种自摩擦持久驻极高温空气过滤针刺复合材料制备方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040120 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |