JP2002058930A

JP2002058930A - フィルター材

Info

Publication number: JP2002058930A
Application number: JP2000245551A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Mori; 久森
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2002-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】集塵性能と目詰まり性を両立することができ
るフィルター材を提供することを目的とする。【解決手段】フィルター構成材料の一部又は全部に、
セル膜のない三次元網状骨格を有するポリウレタンフォ
ーム使用したフィルター材において、ＪＩＳＺ８９０
１に規定の第１５種試験用粉体を面風速３ｍ／ｓｅｃで
０．４〜０．８ｇ／ｍｉｎ通した場合に、フィルターの
圧力損失値が初期値から１５ｍｍＡｑ上昇した時の集塵
保持容量が２００ｇ／ｍ²以上であることを特徴とする
フィルター材を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気清浄器、エア
ーコンディショナー、換気空調用フィルター、車室内に
外気を導入する際の空気清浄フィルター（キャビンフィ
ルター）、更には燃料電池用に酸素を供給する際に外気
の不純物を除去するためのフィルターなどに好適に用い
られるフィルター材に関する。

【０００２】空気清浄器、エアーコンディショナー、換
気空調用フィルター、車室内に外気を導入する際の空気
清浄フィルター（キャビンフィルター）など、従来から
種々の空気清浄フィルターが用いられており、また例え
ば近年注目されている燃料電池にも、電池に酸素を供給
する際に外気の不純物を除去するためのフィルターが必
要であり、空気清浄フィルターの用途は広がる一方であ
る。

【０００３】従来、このようなフィルターを構成するフ
ィルター材は、その用途に応じて種々のものが提案，実
施されている。例えば、１０μｍ以下の比較的細かい塵
埃を捕集するためのフィルター材としては、ポリプロピ
レン、ポリエステル、ポリアミド、ガラス繊維等をスパ
ンボンド法やメルトブロー法により不織布状に成形した
繊維状フィルターが一般に用いられており、またポリプ
ロピレンなどの帯電しやすいポリマーに電荷を保持さ
せ、クーロン力により集塵する帯電フィルターもある。

【０００４】一方、１０μｍ以上の比較的粗い塵埃を捕
集するフィルター材としては、ポリプロピレンやポリエ
チレンなどの樹脂をネット状に成形加工したものや三次
元網状骨格を有するフラット状のフィルター材が挙げら
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
繊維状フィルターは、微細塵の捕集能力に優れる反面、
目詰まりしやすく、また後者のフィルター材には、目詰
まりの問題は生じにくいものの、同一セルのフラット構
造では微細塵の捕集量が低く、十分な空気清浄効果が得
られにくいという欠点がある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、微細塵の捕集能力向上と目詰まりの問題解消という
二律背反的課題を解決し得、種々の用途に好適に用いる
ことができるフィルター材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及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、集塵に伴う圧力損失と集塵保持容量の変化とを適正
化することにより、微細塵の捕集性能を大きく低下させ
ることなく目詰まりの問題を解消することができ、また
逆に目詰まりの問題を生じることなく微細塵の捕集性能
を向上させることが可能であることを見出した。

【０００８】そこで、更に検討を進めた結果、セル膜の
ない三次元網状骨格を有するポリウレタンフォームを少
なくとも一部に使用してフィルター材を構成する場合
に、ＪＩＳＺ８９０１に規定の第１５種試験用粉体
を面風速３ｍ／ｓｅｃで０．４〜０．８ｇ／ｍｉｎ通し
た際に、フィルターの圧力損失値が初期値から１５ｍｍ
Ａｑ上昇した時の集塵保持容量が２００ｇ／ｍ²以上と
なるようにフィルター材を構成することが、微細塵捕集
性と目詰まり性とを両立するに最適であることを知見
し、本発明を完成したものである。

【０００９】従って、本発明は、フィルター構成材料の
一部又は全部に、セル膜のない三次元網状骨格を有する
ポリウレタンフォーム使用したエアーフィルターにおい
て、ＪＩＳＺ８９０１に規定の第１５種試験用粉体
を面風速３ｍ／ｓｅｃで０．４〜０．８ｇ／ｍｉｎ通し
た場合に、フィルターの圧力損失値が初期値から１５ｍ
ｍＡｑ上昇した時の集塵保持容量が２００ｇ／ｍ²以上
であることを特徴とするフィルター材を提供するもので
ある。

【００１０】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のフィルター材は、上述のように、セル膜のない
三次元網状骨格を有するポリウレタンフォームを用いて
フィルター材を構成する場合に、集塵に伴う圧力損失と
集塵保持容量の変化とを適正化したものである。

【００１１】上記セル膜のない三次元網状骨格を有する
ポリウレタンフォームとしては、市販のものを用いるこ
とができ、例えば株式会社ブリヂストン社製の「エバー
ライトＳＦ」、「ＨＲ−０６〜ＨＲ−５０」などを好適
に用いることができる。

【００１２】このポリウレタンフォームは、特に制限さ
れるものではないが、通常は平均セル数６〜５０ＰＰ
Ｉ、特に１２〜４０ＰＰＩとすることが好ましく、平均
セル数が６ＰＰＩ未満であると、用途にもよるが２００
ｇ／ｍ²以上の集塵保持量を確保するために厚みが厚く
なりすぎ、使用上問題となる場合があり、一方５０ＰＰ
Ｉを超えると、初期の圧力損失が高くなって、用途によ
っては問題となる場合がある。なお、「ＰＰＩ」とは、
１インチ直線上の孔の数を表すｐｏｒｅｓｐｅｒｉ
ｎｃｈの略である。

【００１３】また、このポリウレタンフォームには、必
要に応じて、その骨格にガス吸着性、ガス分解性、化学
的脱臭機能を有する材料を固着させることができ、これ
により集塵性能の向上や脱臭性を付与することができ
る。

【００１４】上記ガス吸着性、ガス分解性、化学的脱臭
機能を有する材料としては、椰子殻活性炭等の各種活性
炭、活性白土、ゼオライト、セピオライト、シリカ、ア
ルミナ、ＳｉＯ₂，ＺｎＯ，ＴｉＯ₂等を原料ベースとし
た無機系合成化学脱臭剤、光励起作用により触媒活性を
生じるＴｉＯ₂系触媒、更にこれらの脱臭剤にＡｕ，Ａ
ｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，アル
カリ金属，アルカリ土類金属などの金属触媒を担持させ
た金属触媒担持型脱臭剤、多孔質体に中和反応及び脱水
縮合反応等の化学反応を利用して対象ガス成分を化学的
に分解脱臭する化合物を担持させたもの、キレート樹脂
や配位結合により金属イオンと結合させたキレート化合
物、スチレン系樹脂やアクリル系樹脂を母体としイオン
交換官能基にスルホン酸基やカルボン酸基を有する陽イ
オン交換樹脂、四級アンモニウム基や三級アミノ基を有
する陰イオン交換樹脂などが挙げられ、更にＺｒ系，Ｓ
ｎ系，Ｓｂ系，Ｔｉ系，Ｚｎ系等の陽イオン交換タイプ
の無機イオン吸着剤や、Ｂｉ系，Ｚｒ系，Ｐｂ系等の陰
イオン交換タイプの無機イオン吸着剤などの無機系合成
化学吸着剤を挙げることができる。

【００１５】上記脱臭剤等をポリウレタンフォームの骨
格に固着させる方法に特に制限はなく、公知の方法を採
用することができ、通常上記脱臭剤等をスラリー状に調
整してポリウレタンフォームに浸漬含浸処理する方法が
好ましく用いられ、また必要により焼成処理を施すこと
もできる。なお、上記脱臭剤をポリウレタンフォームの
骨格に固着せしめるためのバインダーとしては、シリカ
ゾルなどのコロイダルシリカ系無機バインダーや水ガラ
ス（ケイ酸ナトリウムの濃水溶液）などが挙げられ、ま
たフィルターの使用温度が比較的低温である場合には、
アクリル系、ウレタン系、ＳＢＲ系、ＮＢＲ系、クロロ
プレン系の粘着及び接着性を有するバインダーを用いる
こともできる。

【００１６】ここで、特に制限されるものではないが、
ポリウレタンフォームの骨格に固着させる上記脱臭剤等
の粒子径は、ポリウレタンフォームの平均骨格間距離の
１／５０〜１／１．５であることが好ましく、より具体
的には特に制限されるものではないが平均粒子径５００
μｍ以下であることが好ましい。

【００１７】このポリウレタンフォームは、１種類を単
独で用いてもよいが、２種以上を積層して用いることが
好ましく、この場合特に制限されるものではないが、平
均骨格間距離の異なるものを組み合わせて用いることが
好ましい。また、上記ガス吸着性、ガス分解性、化学的
脱臭機能を有する材料を骨格に固着したものと、これら
を固着していない通常のポリウレタンフォームとを積層
して用いることも好ましい。

【００１８】本発明のフィルター材は、上記ポリウレタ
ンフォームに、繊維状材料や通気性フィルムなどの他の
通気性材料を積層して構成することができる。上記繊維
状材料としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ
アミド、ガラス繊維、ポリエチレン、ポリエーテル、ア
クリル樹脂等をスパンボンド法やメルトブロー法により
不織布状に成形したものを例示することができる。この
場合、これら繊維状材料は、特に制限されるものではな
いが、平均目付量１５〜５０ｇ／ｍ²、特に３０〜４０
ｇ／ｍ²であることが好ましく、更にこれらの素材をベ
ースにニードルパンチ法にて通気性を向上させたものも
好ましく用いられる。また、これら繊維状材料には、熱
エレクトレット法などのように素材を軟化点まで加熱
し、これに直流の高電圧を印加しながら冷却することに
より帯電処理を施すこともできる。なお、帯電処理の方
法は、上記熱エレクトレット法以外にもコロナ放電によ
り高電圧を印加する方法や、１０〜４０ｅＶの電子線を
照射する方法、静磁場を作用させる方法などがあり、適
宜な方法を採用することができる。

【００１９】また、上記通気性フィルムとしては、延伸
多孔質ポリテトラフルオロエチレン、延伸多孔質ポリプ
ロピレン、延伸多孔質ポリエチレンなどの延伸加工によ
り多孔質とした多孔質ポリマー等からなる通気性フィル
ムを例示することができる。

【００２０】なお、本発明のフィルター材を、上記複数
の材料を積層して形成する場合、その積層用バインダー
としては特に制限はなく適宜なバインダーを用いること
ができ、例えばアクリル系、ポリウレタン系、ポリアミ
ド系、ＮＢＲ系、ＳＢＲ系、エポキシ系等の非溶剤系エ
マルジョンバインダーを用いることができ、またポリア
ミド、熱可塑性ポリウレタン、エチレン酢酸ビニル樹
脂、オレフィン系やスチレン系のブロックポリマー等の
熱可塑性ゴムなどからなるホットメルト不織布をバイン
ダーとして用いることもできる。

【００２１】本発明のフィルター材は、その圧力損失と
集塵保持容量との関係を適正化することにより、微細塵
の捕集能力と目詰まり性とを両立したものであり、上述
したように、ＪＩＳＺ８９０１に規定の第１５種試
験用粉体を面風速３ｍ／ｓｅｃで０．４〜０．８ｇ／ｍ
ｉｎ通した場合に、フィルターの圧力損失値が初期値か
ら１５ｍｍＡｑ上昇した時の集塵保持容量が２００ｇ／
ｍ²以上、好ましくは３００ｇ／ｍ²以上となるようにし
たものである。

【００２２】この場合、上記集塵保持容量が２００ｇ／
ｍ²未満であると、フィルター表面でのダストの堆積が
早まり、目詰まりによる寿命低下の原因となり、本発明
の目的を達成することができない。

【００２３】また、上記圧力損失の初期値は、低ければ
低いほど通気性に優れ好ましいものではあるが、圧力損
失の初期値が低くくなると微細塵捕集能力が低下する傾
向があり、特に制限されるものではないが、風速３ｍ／
ｓｅｃでの初期圧力損失値は通常３〜３０ｍｍＡｑ、特
に１０〜２０ｍｍＡｑ以下であることが好ましい。

【００２４】上記圧力損失値及び集塵保持容量は、図１
に示した装置により測定することができる。即ち、空気
清浄協会指定の試験方法に準拠した図１の試験機を用
い、該試験機に試験片（２５０ｍｍ×２５０ｍｍ）を試
料としてセットして、オリフィスの差圧計（風量計）で
確認しながらファンを調節して風速を３ｍ／ｓｅｃにセ
ットしする。この状態で、上記第１５種試験用粉体を
０．４〜０．８ｇ／ｍｉｎの条件で試験片に通し、試験
片の重量側と下流側との対風速当たりの圧力効果を差圧
計（マノメータ）で読み取ることにより、圧力損失を測
定することができる。またこのとき、上記試験片を通過
した試験用粉体量から試験片の集塵保持容量（ｇ／
ｍ²）を求めることができる。

【００２５】なお、上記集塵保持容量を上記のように調
整する方法に制限はなく、例えば上述したフィルター材
の層構成、各層の材質，物性，処理などを適宜調整する
ことにより行うことができる。

【００２６】

【実施例】以下、実施例，比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。［実施例１〜４］表１に示した表層，中間層及び下層の
３層を積層し、アコーデオンプリーツマシンにより、表
１に示したピッチ及び山高さのプリーツ状に成形してフ
ィルター材を得た。なお、表１中の表層，中間層及び下
層に記載された「ＲＰＵＦ」、「ＤＥＯ」及び「ＥＬ２
０」は、それぞれ下記の通りである。ＲＰＵＦセル膜のない三次元網状骨格を有するポリウレタンフォ
ーム（４０ＰＰＩ、厚さ１ｍｍ）ＤＥＯセル膜のない三次元網状骨格を有するポリウレタンフォ
ーム（１７ＰＰＩ、厚さ２．３ｍｍ）の骨格に６０メッ
シュの椰子殻活性炭を付着量３００ｇ／ｍ２となるよう
に固着したもの。ＥＬ２０帯電処理された目付２０ｇ／ｍ²のポリプロピレン不織
布。

【００２７】得られた各フィルター材を、図１に示した
装置に装着して、ＪＩＳＺ８９０１に規定の第１５
種試験用粉体を面風速３ｍ／ｓｅｃで０．４〜０．８ｇ
／ｍｉｎ通し、フィルターの圧力損失値及び集塵保持容
量の変化を測定した。圧力損失値及び集塵保持容量の変
化を図２に、初期圧力損失値と圧力損失値が初期値から
１５ｍｍＡｑ上昇した時の集塵保持容量を表１に示す。
なお、比較として、椰子殻活性炭を付着させた厚さ１．
５ｍｍのポリプロピレン製不織布を表１に示したプリー
ツ状に成形したＰＰ製集塵フィルターについて、同様に
圧力損失値及び集塵保持容量を測定した。結果を図２及
び表１に併記する。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明のフィルター材は、圧力損失値と
集塵保持容量との関係を上述した特定の関係に調整した
ことにより、集塵性能と目詰まり性とを両立することを
可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルター材の圧力損失と集塵保持容量を測定
する装置の一例を示す概略図である。

【図２】実施例，比較例で作製した各フィルターの圧力
損失と集塵保持容量との関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０３Ｃ 3/28 Ｂ０３Ｃ 3/28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルター構成材料の一部又は全部に、
セル膜のない三次元網状骨格を有するポリウレタンフォ
ーム使用したフィルター材において、ＪＩＳＺ８９０
１に規定の第１５種試験用粉体を面風速３ｍ／ｓｅｃで
０．４〜０．８ｇ／ｍｉｎ通した場合に、フィルターの
圧力損失値が初期値から１５ｍｍＡｑ上昇した時の集塵
保持容量が２００ｇ／ｍ²以上であることを特徴とする
フィルター材。
【請求項２】ＪＩＳＺ８９０１に規定の第１５種
試験用粉体を面風速３ｍ／ｓｅｃで０．４〜０．８ｇ／
ｍｉｎ通したときの初期圧力損失値が３０ｍｍ／Ａｑ以
下である請求項１記載のフィルター材。
【請求項３】上記セル膜のない三次元網状骨格を有す
るポリウレタンフォームとして、平均骨格間距離の異な
る２種類のポリウレタンフォームを用いると共に、これ
らを積層加工して用いた請求項１又は２記載のフィルタ
ー材。
【請求項４】片面又両面に凹凸を形成し、又はプリー
ツ加工による波状の凹凸を形成し、若しくはこれらの両
方により凹凸を形成した請求項１〜３のいずれか１項に
記載のフィルター材。
【請求項５】上記セル膜のない三次元網状骨格を有す
るポリウレタンフォームの両面又は片面若しくは層間
に、平均目付量１５〜５０ｇ／ｍ²の繊維状材料を１乃
至複数層積層した請求項１〜４のいずれか１項に記載の
フィルター材。
【請求項６】上記繊維状材料が帯電処理を施したもの
である請求項５記載のフィルター材。
【請求項７】セル膜のない三次元網状骨格を有するポ
リウレタンフォームを２種類積層して用い、かつ一方ポ
リウレタンフォームの骨格に、ガス吸着性、ガス分解性
又は化学脱臭性を有する固着した請求項１〜６のいずれ
か１項に記載のフィルター材。
【請求項８】上記セル膜のない三次元網状骨格を有す
るポリウレタンフォームの両面又は片面若しくは層間
に、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンフィルム及
び通気性フィルム１乃至複数層積層した積層材を具備す
る請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルター材。
【請求項９】上記セル膜のない三次元網状骨格を有す
るポリウレタンフォームを含む積層材料を具備し、該積
層材料の積層用バインダーとして、ホットメルト不織布
及び／又は非溶剤系マルジョンバインダーを用いた請求
項１〜７のいずれか１項に記載のフィルター材。