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JP2672984B2 - エアフィルター▲ろ▼材 - Google Patents

エアフィルター▲ろ▼材

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JP2672984B2
JP2672984B2 JP24907888A JP24907888A JP2672984B2 JP 2672984 B2 JP2672984 B2 JP 2672984B2 JP 24907888 A JP24907888 A JP 24907888A JP 24907888 A JP24907888 A JP 24907888A JP 2672984 B2 JP2672984 B2 JP 2672984B2
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Japan
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fibers
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岳志 山崎
義見 忍足
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Mitsubishi Paper Mills Ltd
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Mitsubishi Paper Mills Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気体中に含有される微粒な粉塵を効率良く
除去し、清浄な気体を得るための高性能材に関するも
のである。更に詳細には、焼却による減容が望まれる放
射性物質含有粉塵過用、フッ酸への暴露の可能性のあ
る半導体製造工程での粉塵過用、微細ガラス粉塵の発
生をきらう場所での粉塵過等に有効な高性能材に関
するものである。
〔従来の技術〕
従来、高性能エアフィルタ(HEPA)用の材には径の
細いものが比較的安価に製造でき、且つ比較的剛値なた
め粉塵捕集効率が高く、且つ、通気抵抗が低くできるこ
とからガラス繊維がおもに用いられてきた。しかしなが
ら、マイクロガラス繊維は製造中に副生する微小粒子を
微量に含有し、又繊維自体の破損等による自己発塵が避
けられず、このためこれらの微小粒子が透過側へ脱落す
ると言う欠点が有る。又、ガラスを用いたものでは、半
導体製造工程で用いられるフッ酸への暴露により劣化し
てしまうためにこのような用途での使用が制限される欠
点が有る。又、空気過の一つの用途である放射性物質
含有粉塵の除去に使用した場合、これらの粉塵を吸着し
た材は燃焼させて容量を小さくして廃棄処分をするの
であるが、ガラス繊維ではこの減容ができないと言う問
題が有る。
これらの問題点を解決する方法として、有機繊維とマ
イクロガラスを組み合わせることで、ガラスの使用量を
減らす試みがされている(特開昭58−205520号公報、特
開昭62−79822号公報、特開昭62−210025号公報)。し
かしながら、これらの方法ではマイクロガラスの使用量
を大幅に減らすと粉塵捕集能が低下し、且つ過抵抗が
増大するため、ガラスの減量に限界が有り目的を十分に
達成できない。また、ガラスを全く含まない材とし
て、フィブリル化された有機繊維を用いた材が開発さ
れている(特開昭59−92011号公報)。しかしながら、
このような繊維を単独で用いた場合には繊維が柔軟であ
り又微細であるために得られる材の密度が高くなり、
その結果、粉塵捕集効率は得られるものの通気抵抗が高
く、実用に適さない。又、これらの微細繊維を用いた場
合には一般の湿式抄紙法により製造しようとした場合に
は、ワイヤーからの損失が大きく、またワイヤーの目づ
まりを生じる等の製造上の問題が避けられない。更に、
通気抵抗を下げようとして比較的径の太いモノフィラメ
ントの繊維を含有した場合には、粉塵捕集効率の低下が
著しく、また過抵抗の低下も小さく、十分な性能が得
られない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記欠点や問題点を解決し、ガラス繊維を含
まず焼却による減容が可能であり、可燃性で耐フッ酸性
等の高い耐薬品性を有し、製造上も問題がなく、従来技
術ではマイクロガラス繊維なしには達成不可能であった
高効率、低圧損の高性能エアフィルター材を提供する
ことを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
これらの課題を解決する方法として種々の繊維のフィ
ルターへの応用を検討した結果、異形断面を有する繊維
を他の細い繊維と組み合わせることで今迄に無い良好な
フィルター特性がガラス繊維なしで得られることを見出
し本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、 1.異形断面を有する繊維最大投影径5μm以上の有機繊
維30〜90重量%、繊維の一部分又は全部が繊維径1μm
以下にフィブリル化された有機繊維5〜40重量%、及び
繊維径1〜5μmの極細有機繊維5〜30重量%、から成
ることを特徴とするエアフィルター材。
2.上記エアフィルター材のシート密度が0.2g/cm3以下
であることを特徴とするエアフィルター材である。
本発明でいう異形断面を有する繊維とは、繊維の断面
は通常円形になるが、紡出金口の孔の形状により非円形
断面のものができ、例えばT型、X型、Y型、星型等の
異形断面を有する繊維を製造し得る、これらは一般的に
シート密度を低下させる効果を有する。これらの断面が
円形でない繊維を異形断面を有する繊維という。また繊
維最大投影径とは、繊維に横から光を当て、投影したと
きに求められる繊維径のうちの最大なものを言う。その
具体的な例としては2デニール及び4デニールのY型断
面を有するビニロン繊維(ビニロン繊維VPY203,クラレ
製)、2デニールのT型断面を有するポリエステル繊維
(ポリエステル繊維T927,クラレ製)等が挙げられる。
これらの繊維の径の上限は特に限定されないが、粉塵捕
集効率の点から、40μm以下が好ましい。これらの異形
断面を有する繊維の使用量は、30〜90重量%が適当であ
り、より好ましくは40〜75重量%であり、配合量が30重
量%未満では通気抵抗が高くなってしまい、又配合量が
90重量%を越えると十分な粉塵捕集効率が得られない。
本発明でいう繊維の一部分又は全部が繊維径1μm以
下にブィブリル化された有機繊維は、例えば、 1)合成高分子溶液を該高分子の貧溶媒中にせん断力を
かけながら流下させ、繊維状フィブリルを沈澱させる方
法(フィブリッド法、特公昭35−11851号公報)、 2)合成モノマーを重合させながらせん断力をかけフィ
ブリルを析出させる方法(重合せん断法、特公昭47−21
898号公報)、 3)二種以上の非相溶性高分子を混合し、溶媒押し出し
又は紡糸し、切断後機械的な手段で繊維状にフィブリル
化する方法)スプリット法、特公昭35−9651号公報)、 4)二種以上の非相溶性高分子を混合し、溶融押し出し
又は紡糸し、切断後溶剤に浸漬して一方の高分子を溶解
し、繊維状にフィブリル化する方法(ポリマーブレンド
溶解法、米国特許3,382,305号公報)、 5)合成高分子をその溶媒の沸点以上でかつ高圧側から
低圧側へ爆発的に噴出させた後、繊維状にフィブリル化
する方法(フラッシュ紡糸法、特公昭36−16460号公
報)、 6)ポリエステル系高分子に該ポリエステルに非相溶の
アルカリ可溶成分をブレンドし、成形後アルカリにより
減量加工後叩解し、繊維状にフィブリル化する方法(ア
ルカリ減量叩解法、特開昭56−315号公報)、 7)ケブラー繊維等の高結晶性、高配向性繊維を適当な
繊維長に切断後、水中に分散させ、ホモジェナイザー、
叩解機等を用いて、フィブリル化する方法(特開昭56−
100801号公報、特開昭59−92011号公報)等の方法によ
って得られる繊維であり、具体的な例としては、ケブラ
ー繊維を均質化装置でフィブリル化したもの(MFC−40
0,ダイセル社製)、アルカリ減量叩解法によって得られ
たポリエステルパルプ等が挙げられる。
これらフィブリル化された有機繊維の配合量は、5〜
40重量%が適当であり、より好ましくは10〜30重量%で
あり、5重量%未満では十分な捕集効率が得られず、ま
た40重量%を越えると過抵抗が高く実用に適さない。
本発明で言う、繊維径1〜5μmの極細有機繊維と
は、例えば0.2デニール以下のポリエステル繊維、PVA繊
維、アクリル繊維等の繊維が挙げられる。これら繊維の
配合量は5〜30重量%が適当であり、5重量%未満では
十、分な粉塵捕集効率が得られず、又湿紙のワイヤーか
らの剥がれが悪い等の製造上の問題を生じ、30重量%を
越えると過抵抗が高くなり実用に適さない。
本発明のエアフィルター材はその密度を0.2g/cm3
下とすることが好ましく、この密度を越えると材の
過抵抗が高くなるため実用上の問題を生じる。
本発明のエアフィルター材は、一般紙や湿式不織布
を製造するための抄紙機、例えば長網抄紙機、丸網抄紙
機、傾斜ワイヤー式抄紙機等により、製造される。
本発明のエアフィルター材には、必要に応じ、材
の特性を阻害しない範囲で、アクリル系エマルジョン等
のバインダーや、揆水剤、分散剤、歩留り向上剤、染料
等の添加剤を配合することができる。
本発明のエアフィルター材の目的は特に限定されな
いが、フィルターユニットの加工性の点から50g/m2〜15
0g/m2の範囲が好ましく、50g/m2未満では折り加工が困
難となり、また150g/m2を越えるとユニットあたりの
過面積が制限されてしまう。
〔作用〕
本発明のエアフィルター材がなぜ有機繊維でありな
がら高い粉塵捕集効率と低い過抵抗の両者を同時に満
足するこは定かでは無いが、繊維径1μm以下の繊維
と、繊維径1〜5μmの極細有機繊維および5μm以上
の異形断面を有する繊維を組み合わせることで、繊維径
1μm以下の繊維の凝集が押さえられ、より均一なネッ
トワークを形成し繊維径1μm以下の有機繊維の単独、
繊維径1μm以下の有機繊維と5μm以上の異形断面を
有する繊維の組み合わせ、および繊維径1μm以下の有
機繊維と繊維径1〜5μmの極細有機繊維の組み合わせ
では得られない潜在的な粉塵捕集能が引き出されるこ
と、異形断面を有する繊維が繊維径の太さにもかかわら
ず高い単繊維捕集効率を示し、同時にシートを低密度化
して過抵抗を低下させること、さらには、繊維径1〜
5μmの極細有機繊維がそれ自身でかなり高い単繊維捕
集効率を有しているためと推定される。また、繊維径、
繊維形状の異なる繊維を組み合わせた本発明の材は、
湿式抄紙法による製造において、微細な繊維の抜けが少
なく、高価な繊維を有効にシートに成形できる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこ
れらに何等限定されるものではない。実施例及び比較例
中の%は重量%を表わす。なお、実施例及び比較例にお
ける圧力損失及び粉塵捕集効率は以下の方法で測定し
た。
圧力損失:材に空気を流速4.75cm/秒で通気させた時
の通気抵抗を水柱マノメーターにより求めた。
粉塵捕集効率:平均粒径0.3μmのジオクチルフタレー
ト粒子を発生させ、この粒子を含有する空気を流速5.3c
m/秒で材を通過させ、材の前後でサンプリングした
空気中の粒子数を光散乱式粒子計数器(KC−11,リオン
株式会社製)を用いて測定し、下記の式を用いて算出し
た。
(実施例1) ケブラー微細繊維(MFC−400,ダイセル社製)20%、
ポリエステル繊維(旭化成社製,0.1デニール×3mm、直
径約3μm)12%、Y型ビニロン繊維(クラレ社製,2デ
ニール×6mm、最大投影径約20μm)68%を混合して水
性スラリーを作成し、このスラリーから標準角形手抄ki
抄紙機を用いて秤量70g/m2となるようにシートを作成し
た後、軽くプレスをし、乾燥して実施例1の材シート
を得た。このシートの物性及び、フィルター性能を表−
1に示す。
得られた材シートはHEPAフィルターとして実用上問
題のないフィルター性能を示し、かつガラスを含まない
ため良好な減容性を示した。
(実施例2) PFIミルでろ水度200csfに叩解したポリエステルパイ
プ(帝人社製)23%、ポリエステル繊維(旭化成社製,
0.1デニール×3mm)12%、T型ポリエステル繊維(クラ
レ社製,2デニール×5mm)65%を混合して水性スラリー
を作成し、このスラリーから実施例1と同様にして秤量
70g/m2の実施例2の材シートを得た。このシートの物
性及び、フィルター性能を表−1に示す。得られた材
シートはHEPAフィルターとして実用上問題のないフィル
ター性能を示し、かつガラスを含まないため良好な減容
性を示した。
(比較例1) 実施例1で用いたケブラー微細繊維100%の水性スラ
リーを用いて秤量70g/m2のシートを実施例1と同様にし
て試作したが、ワイヤー下への抜けが多く、又ワイヤー
からの剥がれが悪くシートが得られなかった。
(比較例2) 実施例2で用いたポリエステルパルプ100%の水性ス
ラリーを用い実施例1と同様にして秤量40g/m2の比較例
2の材シートを得た。このシートの物性及び、フィル
ター性能を表−1に示す、得られた材シートは圧力損
失即ち過抵抗が高く、実用に適さないものであった。
(比較例3) 実施例1のY型ビニロン繊維(クラレ社製,2デニール
×6mm、最大投影径約20μm)を通常の断面を有するポ
リエステル繊維(帝人社製,2デニール×5mm−クリープ
入り、直径約15μm)に置き換えたほかは実施例1と全
く同様にして秤量70g/m2の比較例3の材シートを得
た。このシートの物性及び、フィルター性能を表−1に
示す。得られた材シートは粉塵捕集効率、圧力損失の
いずれも不十分で、実用に適さないものであった。
(比較例4) ケブラー微細繊維(MFC−400,ダイセル社製)50%、
ポリエステル繊維(旭化成社製,0.1デニール×3mm)50
%を混合した水性スラリーを用い実施例1と同様にして
秤量40g/m2の比較例2の材シートを得た。このシート
の物性及び、フィルター性能を表−1に示す。
得られた材シートは粉塵捕集効率は高いものの圧力
損失が非常に高く、実用に適さないものであった。
(実施例3) 実施例1の配合で得た湿紙をプレス圧を強い目にして
プレス掛けを行い、乾燥して密度0.22g/cm3のシートを
得た。このシートの物性及びフィルター性能を表−1に
示す。得られた瀘材シートは圧力損失は63mmAqあり、若
干大きくなったが、粉塵捕集効率は密度0.18g/cm3であ
る実施例1の瀘過シートと同等であった。
〔発明の効果〕 本発明のエアフィルター材は焼却による減容が可能
であり、微細粉塵の捕捉能が高く、且つ、通気抵抗が低
く、又ガラスを含まないためガラス自身の破損による自
己発塵の心配が無く、製造上の問題もない、産業上有用
な高性能エアフィルターである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】異形断面を有する繊維最大投影径5μm以
    上の有機繊維30〜90重量%、繊維の一部分又は全部が繊
    維径1μm以下にフィブリル化された有機繊維5〜40重
    量%、及び繊維径1〜5μmの極細有機繊維5〜30重量
    %、から成ることを特徴とするエアフィルター材。
  2. 【請求項2】シート密度が0.2g/cm3以下であることを特
    徴とする請求項1記載のエアフィルター材。
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