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JP7216322B2 - Filter medium and filter using the same - Google Patents
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Description

本発明は、ダストを捕集するためのフィルター濾材、およびこれを用いたフィルターに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a filter medium for collecting dust and a filter using the same.

High Efficiency Particulate Air(HEPA)フィルターをはじめとする高性能フィルターは高い捕集効率を有することから、クリーンルーム用のフィルター、掃除機や空気清浄機用などの家電フィルター、ビル空調用のフィルター、産業用のフィルター、自動車のキャビンフィルターなどに使われている。高性能フィルターの使用において、ダストの目詰まりによって圧力損失が既定値まで達した場合には新品に交換するが、省資源化やランニングコスト抑制のために、洗浄して再使用できる高性能フィルターが望まれている。 High-performance filters such as High Efficiency Particulate Air (HEPA) filters have high collection efficiency, so they are used in clean room filters, home appliance filters for vacuum cleaners and air purifiers, building air conditioning filters, and industrial filters. It is used in filters for automobiles, cabin filters for automobiles, etc. When using a high-performance filter, if the pressure loss reaches the specified value due to clogging with dust, it is replaced with a new one, but in order to save resources and reduce running costs, a high-performance filter that can be washed and reused is recommended. Desired.

このようなフィルターの例として、特許文献1には、高性能フィルターの低圧損化を図るためのガラス繊維濾材が提案されている。特許文献1の濾材は、平均繊維径0.2~0.6μmの極細ガラス短繊維と平均繊維径3~5μmの合繊とを配合し、抄造することによって、厚み方向に組成の勾配を有する濾材を得るものである。また、特許文献2には、粉塵保持量の増加を図るためのエレクトレット濾材が提案されている。特許文献2の濾材は、ポリプロピレンのメルトブロー不織布と支持層とが接合された積層構造で、メルトブロー不織布は繊維径が5μm程度であり、孔径が1.0mm以下の小孔が多数形成されている。特許文献2の濾材は、折り畳まれてプリーツフィルターとして用いられる。 As an example of such a filter, Patent Literature 1 proposes a glass fiber filter medium for reducing the pressure loss of a high-performance filter. The filter medium of Patent Document 1 has a composition gradient in the thickness direction by blending ultrafine short glass fibers with an average fiber diameter of 0.2 to 0.6 μm and synthetic fibers with an average fiber diameter of 3 to 5 μm and making paper. is obtained. Further, Patent Document 2 proposes an electret filter medium for increasing the amount of dust retained. The filter material of Patent Document 2 has a laminated structure in which a polypropylene melt-blown nonwoven fabric and a support layer are joined together. The filter medium of Patent Document 2 is folded and used as a pleated filter.

一方、特許文献3には、ダストを容易に除去できるPTFE微多孔膜を表面に配置した積層体であるフィルター濾材が提案されている。PTFE微多孔膜は、ノードと呼ばれる樹脂塊の間に非常に細いフィブリルが形成された緻密膜であるため、捕集されたダストは膜の表面に堆積され易くなり、このようなフィルター濾材からは比較的容易にダストを洗い流すことができる。 On the other hand, Patent Literature 3 proposes a filter material which is a laminate having a PTFE microporous membrane on the surface thereof, which can easily remove dust. Since the PTFE microporous membrane is a dense membrane in which very fine fibrils are formed between resin masses called nodes, the collected dust tends to accumulate on the surface of the membrane. Dust can be washed away relatively easily.

特開2012-077400号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-077400 特開2014-226629号公報JP 2014-226629 A 特開2016-209870号公報JP 2016-209870 A

しかしながら、特許文献1,2のようなガラス繊維濾材やエレクトレット濾材は、濾材を構成する繊維の間に形成される孔の大きさ(平均流量孔径)が比較的大きく、捕集されたダストが濾材の内部まで入り込む。このため、捕集されたダストを容易に取り除くことができず、場合によっては化学薬品などを用いて洗浄する必要があるため、環境面やコスト面に問題があった。 However, the glass fiber filter media and electret filter media such as those disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a relatively large pore size (average flow pore size) formed between the fibers that make up the filter media, and the collected dust is removed from the filter media. enter the interior of For this reason, the collected dust cannot be easily removed, and depending on the situation, it is necessary to clean it using a chemical or the like, which causes environmental and cost problems.

一方、特許文献3のフィルター濾材では、濾材の表面に付着したダストを除去するために水洗いする場合があるが、PTFE微多孔膜は液滴除去性が必ずしも十分ではなく、ダストを含んだ水が表面上に一部残ることがあり、自浄性や速乾性の点で課題があった。 On the other hand, the filter medium of Patent Document 3 may be washed with water to remove dust adhering to the surface of the filter medium. A part of it may remain on the surface, and there was a problem in terms of self-cleaning and quick-drying.

本発明の課題は、上記の問題を解決し、ダストの捕集効率が高く、圧力損失が低く、かつ、化学薬品等を使用せずに水で容易にダストを除去でき、速乾性に優れるフィルター濾材、および当該フィルター濾材を用いてなるフィルターを提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a filter that has high dust collection efficiency, low pressure loss, can easily remove dust with water without using chemicals, etc., and is excellent in quick drying. An object of the present invention is to provide a filter medium and a filter using the filter medium.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、静電紡糸等の方法で得られる極めて細い繊維を用いて、平均流量細孔径を一定以下とすることによって、低い圧力損失と高い捕集効率とを高いレベルで両立できることを確認した。また、このような極細繊維に撥水性を付与すると、濾材表面の撥水性が向上し、洗浄後に表面の液滴が除去しやすくなるため速乾性が向上する一方で、濾材の中に水が浸入しにくくなり洗浄性が損なわれることを見出した。そこで発明者らは速乾性と洗浄性を両立するためにさらに検討を重ね、濾材表面の水の付着エネルギーをパラメータとすることで、速乾性と洗浄性とを表すことが可能で、さらに、濾材表面の水の付着エネルギーを一定値以下とすることによって、ダストの捕集効率、圧力損失に加えて、洗浄性および速乾性を両立する濾材を得られることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems. As a result, it was confirmed that both low pressure loss and high collection efficiency can be achieved at a high level by using extremely fine fibers obtained by methods such as electrostatic spinning and by setting the average flow pore size to a certain value or less. In addition, by imparting water repellency to such ultrafine fibers, the water repellency of the surface of the filter medium is improved, making it easier to remove droplets on the surface after washing, improving quick-drying properties. It was found that it becomes difficult to clean and washability is impaired. Therefore, the inventors have made further studies to achieve both quick-drying and cleansing properties. The present inventors have found that by reducing the surface water adhesion energy to a certain value or less, it is possible to obtain a filter medium that achieves not only dust collection efficiency and pressure loss, but also cleanability and quick-drying properties, and completed the present invention.

すなわち本発明は、上記の課題を解決する以下の構成を有する。 That is, the present invention has the following configurations for solving the above problems.

[1]極細繊維層と基材層とを含むフィルター濾材であって、前記フィルター濾材の平均流量孔径が3.0μm以下であり、かつ前記極細繊維層の表面における水の付着エネルギーが3.0mJ/m以下である、フィルター濾材。
[2]前記極細繊維層を構成する極細繊維に、撥水剤が含有される、前記[1]に記載のフィルター濾材。
[3]前記撥水剤にフッ素が含有される、前記[2]に記載のフィルター濾材。
[4]前記極細繊維層の目付けが、0.1~20.0g/mである、[1]~[3]のいずれか1項に記載のフィルター濾材。
[5]前記基材層が、平均繊維径が1~30μmである不織布で構成される、[1]~[4]のいずれか1項に記載のフィルター濾材。
[6]前記[1]~[5]のいずれか1項に記載のフィルター濾材を含む、フィルター。
[1] A filter medium comprising an ultrafine fiber layer and a substrate layer, wherein the average flow pore diameter of the filter medium is 3.0 μm or less, and the adhesion energy of water on the surface of the ultrafine fiber layer is 3.0 mJ. /m 2 or less.
[2] The filter medium according to [1] above, wherein the microfibers constituting the microfiber layer contain a water-repellent agent.
[3] The filter medium according to [2] above, wherein the water repellent agent contains fluorine.
[4] The filter medium according to any one of [1] to [3], wherein the ultrafine fiber layer has a basis weight of 0.1 to 20.0 g/m 2 .
[5] The filter medium according to any one of [1] to [4], wherein the substrate layer is composed of a nonwoven fabric having an average fiber diameter of 1 to 30 μm.
[6] A filter comprising the filter medium according to any one of [1] to [5] above.

以上の構成を有する本発明によれば、ダストの捕集効率が高く、圧力損失が低く、化学薬品等を使用せずに水で容易にダストを除去でき、速乾性にも優れるフィルター濾材を提供することが可能となる。特に、掃除機や空気清浄機用などの家電フィルター、ビル空調用のエアフィルター、産業用の中・高性能フィルター、クリーンルーム用のHEPAフィルターやULPAフィルター、自動車用のエアフィルター等に好適なフィルター濾材を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention having the above configuration, there is provided a filter medium that has high dust collection efficiency, low pressure loss, can easily remove dust with water without using chemicals, etc., and is excellent in quick drying. It becomes possible to In particular, filter media suitable for household appliance filters for vacuum cleaners and air purifiers, air filters for building air conditioning, medium and high performance filters for industrial use, HEPA and ULPA filters for clean rooms, air filters for automobiles, etc. can be provided.

実施例1のフィルター濾材の洗浄性評価後の光学写真である。1 is an optical photograph of the filter medium of Example 1 after evaluation of washability. 比較例1のフィルター濾材の洗浄性評価後の光学写真である。4 is an optical photograph of the filter medium of Comparative Example 1 after evaluation of washability.

以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.

本発明のフィルター濾材は、極細繊維層と基材層とを含むフィルター濾材であって、フィルター濾材の平均流量孔径が3.0μm以下であり、また、極細繊維層の表面における水の付着エネルギーが3.0mJ/m以下であることを特徴とする。このような特徴を有することで、ダストの捕集効率が高く、圧力損失が低く、化学薬品等を使用せずに水で容易にダストを除去でき、速乾性に優れるフィルター濾材を提供することが可能となる。 The filter medium of the present invention is a filter medium comprising an ultrafine fiber layer and a base material layer, the average flow pore diameter of the filter medium is 3.0 μm or less, and the adhesion energy of water on the surface of the ultrafine fiber layer is It is characterized by being 3.0 mJ/m 2 or less. By having such characteristics, it is possible to provide a filter medium that has high dust collection efficiency, low pressure loss, can easily remove dust with water without using chemicals, etc., and is excellent in quick drying. It becomes possible.

<極細繊維層>
本発明のフィルター濾材は極細繊維層を含む。なお、本明細書において、極細繊維とは、平均繊維径が1μm未満である繊維を意味する。このような極細繊維層を構成する極細繊維としては、特に限定されないが、平均繊維径が10~999.9nmの範囲であることが好ましく、50~200nmであることがより好ましく、80~150nmの範囲であることがさらに好ましい。極細繊維の平均繊維径が小さくなると、比表面積が大きくなるため、高捕集効率かつ低圧力損失といった高いフィルター特性が得られやすくなる。また、濾材を構成する繊維間に形成される孔径が小さくなるため、濾材の表面でダストが捕集されやすくなり、洗浄が容易になる。一方、繊維径の減少とともに繊維1本当たりの力学強度が低下し、フィルター加工時や使用時において繊維破断を引き起こす可能性があるが、極細繊維の平均繊維径が10nm以上であれば満足できる単糸強度が得られる。極細繊維の繊維径の変動係数は、特に限定されないが、0.5以下であることが好ましく、0.3以下であればさらに好ましい。第一の繊維の変動係数が0.5以下であれば優れたフィルター特性と易洗浄性を得ることが可能である。平均繊維径は公知の方法で測定することができ、例えば、走査型電子顕微鏡を使用して、極細繊維を観察し、画像解析ソフトを用いて極細繊維50本の直径を測定し、その平均値を平均繊維径とすることなどが挙げられる。
<Ultrafine fiber layer>
The filter media of the present invention includes a microfiber layer. In this specification, ultrafine fibers mean fibers having an average fiber diameter of less than 1 μm. The ultrafine fibers constituting such an ultrafine fiber layer are not particularly limited, but the average fiber diameter is preferably in the range of 10 to 999.9 nm, more preferably 50 to 200 nm, and more preferably 80 to 150 nm. A range is more preferred. As the average fiber diameter of the ultrafine fibers becomes smaller, the specific surface area becomes larger, so it becomes easier to obtain high filter properties such as high collection efficiency and low pressure loss. In addition, since the pore diameter formed between the fibers constituting the filter medium is small, dust is easily collected on the surface of the filter medium, which facilitates cleaning. On the other hand, as the fiber diameter decreases, the mechanical strength per fiber decreases, which may cause fiber breakage during filter processing or use. Yarn strength is obtained. Although the coefficient of variation of the fiber diameter of the ultrafine fibers is not particularly limited, it is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less. If the coefficient of variation of the first fiber is 0.5 or less, it is possible to obtain excellent filter properties and easy washability. The average fiber diameter can be measured by a known method, for example, using a scanning electron microscope, observing the ultrafine fibers, measuring the diameter of 50 ultrafine fibers using image analysis software, and calculating the average as the average fiber diameter.

極細繊維を構成する樹脂は、特に限定されず、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、セルロース、セルロース誘導体、キチン、キトサン、コラーゲン、ゼラチン及びこれらの共重合体などの高分子材料を例示できる。水の付着エネルギーの低減という観点から、極細繊維を構成する樹脂は、疎水性樹脂であることが好ましく、例えば、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂であることがより好ましく、ポリフッ化ビニリデン系樹脂であることがさらに好ましい。ポリフッ化ビニリデン系樹脂としては、特に限定されないが、フッ化ビニリデン重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体などを例示できる。極細繊維を構成する樹脂の重量平均分子量としては、特に限定されないが、10,000~10,000,000の範囲であることが好ましく、50,000~5,000,000の範囲であることがより好ましく、100,000~1,000,000であることがさらに好ましい。重量平均分子量が10,000以上であれば、極細繊維の繊維形成性に優れ、平均繊維径の小さい極細繊維が得られ易くなるため好ましく、10,000,000以下であれば、溶解性や熱可塑性に優れ、加工が容易になるため好ましい。 The resin constituting the ultrafine fiber is not particularly limited, and may be polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polylactic acid, polyamide, polyurethane, polystyrene, polysulfone, polyethersulfone, polyvinylidene fluoride. , polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyglycolic acid, polycaprolactone, polyvinyl acetate, polycarbonate, polyimide, polyetherimide, cellulose, cellulose derivatives, chitin, chitosan, collagen, gelatin, and copolymers thereof Materials can be exemplified. From the viewpoint of reducing the adhesion energy of water, the resin constituting the ultrafine fiber is preferably a hydrophobic resin, for example, more preferably a polyolefin resin, a fluorine resin, or a polyvinylidene fluoride resin. is more preferred. Examples of the polyvinylidene fluoride-based resin include, but are not particularly limited to, vinylidene fluoride polymers, copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, and copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene. The weight-average molecular weight of the resin constituting the ultrafine fibers is not particularly limited, but is preferably in the range of 10,000 to 10,000,000, more preferably in the range of 50,000 to 5,000,000. More preferably, it is from 100,000 to 1,000,000. If the weight average molecular weight is 10,000 or more, it is preferable because it is excellent in the fiber formation property of ultrafine fibers and it becomes easy to obtain ultrafine fibers with a small average fiber diameter. It is preferable because it has excellent plasticity and facilitates processing.

極細繊維層を構成する極細繊維には、撥水剤が含有されることが好ましい。撥水剤を含有することで、フィルター濾材表面の水の付着エネルギーを下げ、洗浄性、速乾性を向上させることが可能となる。撥水剤としては、水の付着エネルギーを下げる効果を奏するものであれば、特に限定されず、シリコン系シラン化合物、フッ素系シラン化合物、フッ素含有かご型シルセスキオキサン、フッ素変性ポリウレタン、シリコン変性ポリウレタンを例示できる。中でも、フッ素含有かご型シルセスキオキサンまたはフッ素変性ポリウレタン等のフッ素を含む撥水剤を用いることが、撥水性、作業性、価格の観点から好ましい。撥水剤の含有割合は特に限定されないが、極細繊維及び静電紡糸法による紡糸の際に生じる微粒子に対して、0.1~20重量%の範囲であることが好ましく、1~15重量%であることがより好ましい。撥水剤の濃度が0.1重量%以上であれば、水の付着エネルギーを下げる効果が得ることができ、20重量%以下であれば、使用量に見合う効果の向上が得られるため好ましい。 It is preferable that the ultrafine fibers constituting the ultrafine fiber layer contain a water-repellent agent. By containing a water repellent agent, it is possible to reduce the adhesion energy of water on the surface of the filter medium and to improve the washability and quick-drying properties. The water repellent is not particularly limited as long as it has the effect of lowering the adhesion energy of water, and includes silicon-based silane compounds, fluorine-based silane compounds, fluorine-containing cage-type silsesquioxanes, fluorine-modified polyurethanes, and silicon-modified water repellents. Polyurethane can be exemplified. Among them, it is preferable to use a fluorine-containing water repellent such as fluorine-containing cage silsesquioxane or fluorine-modified polyurethane from the viewpoint of water repellency, workability and cost. The content of the water repellent agent is not particularly limited, but it is preferably in the range of 0.1 to 20% by weight, preferably 1 to 15% by weight, based on the microfibers and fine particles generated during spinning by the electrostatic spinning method. is more preferable. If the concentration of the water repellent agent is 0.1% by weight or more, the effect of lowering the adhesion energy of water can be obtained, and if it is 20% by weight or less, an improvement in the effect corresponding to the amount used can be obtained, which is preferable.

本発明のフィルター濾材は、極細繊維層の表面における水の付着エネルギーが3.0mJ/m以下であることを特徴とするところ、水の付着エネルギーは、表面からの水の滑落しやすさを表す指標である。水の付着エネルギー(E)は、極細繊維層上に水を滴下したフィルター濾材を傾け、水が滑落し始める時の滑落角(α)、その時点の水の接触半径(r)と液滴の質量(m)を用いて、以下の式(1)より算出される。具体的な測定方法は実施例に示される。

Figure 0007216322000001
The filter medium of the present invention is characterized in that the adhesion energy of water on the surface of the ultrafine fiber layer is 3.0 mJ/m 2 or less. It is an index that represents The adhesion energy of water (E) is determined by tilting the filter medium with water dropped on the ultrafine fiber layer, sliding down angle (α) when water starts to slide down, contact radius of water at that time (r) and drop It is calculated from the following formula (1) using the mass (m). A specific measuring method is shown in Examples.
Figure 0007216322000001

特に理論に拘束されるものではないが、極細繊維層における水の付着エネルギーは、極細繊維によって形成される表面の微細な凹凸構造、極細繊維の撥水性、その他の性質によって左右されるものと考えられている。表面の撥水性の評価指標としては、接触角の値を用いることが一般的であるが、表面の液滴除去性能を評価するには接触角だけでは不十分で、水の付着エネルギーの値を用いることが好ましい。本発明のフィルター濾材は、極細繊維層の表面の水の付着エネルギーが3.0mJ/m以下であることが肝要であり、2.0mJ/m以下であればより好ましい。下限は特に制限されるものではないが、工業的な合理性を考慮すると0.1mJ/m以上とすることができる。水の付着エネルギーが3.0mJ/m以下であれば、洗浄中に水が極細繊維層を滑落しやすくなり、フィルターを水洗いした後の水切れが良く、速乾性が得られる。 Although it is not bound by any particular theory, it is believed that the adhesion energy of water in the ultrafine fiber layer is influenced by the fine uneven structure of the surface formed by the ultrafine fibers, the water repellency of the ultrafine fibers, and other properties. It is It is common to use the value of the contact angle as an index for evaluating the water repellency of a surface. It is preferable to use In the filter medium of the present invention, it is essential that the adhesion energy of water on the surface of the ultrafine fiber layer is 3.0 mJ/m 2 or less, and more preferably 2.0 mJ/m 2 or less. Although the lower limit is not particularly limited, it can be set to 0.1 mJ/m 2 or more in consideration of industrial rationality. When the adhesion energy of water is 3.0 mJ/m 2 or less, water easily slides down the ultrafine fiber layer during washing, and the filter can be easily drained after washing with water, and can be dried quickly.

極細繊維層の目付は、求められるフィルター性能、洗浄性、速乾性などによって適宜選択可能であるが、例えば、0.1~20.0g/mの範囲を例示できる。目付が0.1g/m以上であれば、極細繊維が構成する繊維マトリクスが十分緻密となり、捕集効率や洗浄性を向上させることができ、20.0g/m以下であれば、圧力損失を低くすることができる。このような観点から、極細繊維層の目付けとしては、0.2~10.0g/mの範囲であることがより好ましく、0.5~5.0g/mの範囲であることがさらに好ましい。 The basis weight of the ultrafine fiber layer can be appropriately selected according to the required filter performance, washability, quick drying property, etc., and can be exemplified in the range of 0.1 to 20.0 g/m 2 . If the basis weight is 0.1 g/ m 2 or more, the fiber matrix composed of the ultrafine fibers will be sufficiently dense, and the collection efficiency and washability can be improved. loss can be reduced. From such a viewpoint, the basis weight of the ultrafine fiber layer is more preferably in the range of 0.2 to 10.0 g/m 2 , more preferably in the range of 0.5 to 5.0 g/m 2 preferable.

極細繊維層は、本発明の効果を著しく損なわない範囲であれば、上記以外の成分を含んでいてもよい。 The ultrafine fiber layer may contain components other than the above as long as they do not significantly impair the effects of the present invention.

極細繊維層の製造方法としては、特に限定されないが、静電紡糸法で製造されることが好ましい。静電紡糸法を用いることで、極細繊維を均一に紡糸することが可能であり、優れたフィルター特性を得ることができる。 Although the method for producing the ultrafine fiber layer is not particularly limited, it is preferably produced by an electrostatic spinning method. By using the electrostatic spinning method, it is possible to uniformly spin ultrafine fibers, and excellent filter properties can be obtained.

静電紡糸法とは、紡糸溶液を吐出させるとともに、電界を作用させて、吐出された紡溶液を繊維化し、コレクター上にサブミクロンオーダーのナノ繊維を不織布状に捕集する方法である。静電紡糸の方式は特に限定されず、一般的に知られている方式、例えば、1本もしくは複数のニードルを使用するニードル方式、ニードル先端に気流を噴き付けることでニードル1本あたりの生産性を向上させるエアブロー方式、1つのスピナレットに複数の溶液吐出孔を設けた多孔スピナレット方式、溶液槽に半浸漬させた円柱状や螺旋ワイヤ状の回転電極を用いるフリーサーフェス方式、供給エアによってポリマー溶液表面に発生したバブルを起点に静電紡糸するエレクトロバブル方式などが挙げられ、求めるナノ繊維の繊維径や物性に応じて選択することができる。 The electrostatic spinning method is a method in which a spinning solution is discharged and an electric field is applied to convert the discharged spinning solution into fibers, and nanofibers of submicron order are collected on a collector in the form of a non-woven fabric. The method of electrostatic spinning is not particularly limited, and generally known methods, for example, a needle method using one or more needles, and the productivity per needle by blowing an air flow to the tip of the needle A multi-hole spinneret method in which multiple solution ejection holes are provided in one spinneret. There is an electro-bubble method in which electrostatic spinning is performed using bubbles generated in the inner layer as a starting point, and the method can be selected according to the fiber diameter and physical properties of the desired nanofibers.

紡糸溶液としては、曳糸性を有するものであれば特に限定されないが、樹脂を溶媒に分散させたもの、樹脂を溶媒に溶解させたもの、樹脂を熱やレーザー照射によって溶融させたものなどを用いることができる。本発明においては、非常に細く均一な繊維を得るために、樹脂を溶媒に溶解させたものを紡糸溶液として用いることが好ましい。 The spinning solution is not particularly limited as long as it has spinnability, and may be a resin dispersed in a solvent, a resin dissolved in a solvent, or a resin melted by heat or laser irradiation. can be used. In the present invention, it is preferable to use a spinning solution prepared by dissolving a resin in a solvent in order to obtain very fine and uniform fibers.

樹脂を分散または溶解させる溶媒としては、特に限定されず、水、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、トルエン、キシレン、ピリジン、蟻酸、酢酸、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホルム、1,1,2,2-テトラクロロエタン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール、トリフルオロ酢酸及びこれらの混合物などを例示できる。混合して使用する場合の混合率は、特に限定されるものではなく、求める曳糸性や分散性、得られる繊維やフィルター濾材の物性を鑑みて、適宜設定することができる。 The solvent for dispersing or dissolving the resin is not particularly limited, and water, methanol, ethanol, propanol, acetone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, Toluene, xylene, pyridine, formic acid, acetic acid, tetrahydrofuran, dichloromethane, chloroform, 1,1,2,2-tetrachloroethane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol, trifluoroacetic acid and mixtures thereof etc. can be exemplified. The mixing ratio in the case of using a mixture is not particularly limited, and can be appropriately set in consideration of the desired spinnability and dispersibility, and the physical properties of the obtained fiber and filter medium.

極細繊維が撥水剤を含有する場合、特に限定されないが、紡糸溶液に樹脂とともに撥水剤を混合させることが好ましい。混合方法は特に限定されず、攪拌や超音波処理などの方法を例示できる。また、混合順序も特に限定されず、同時に混合しても、逐次に混合してもよい。混合時間は、撥水剤が紡糸溶液中に均一に分散または溶解していれば特に限定されず、1~24時間、攪拌や超音波処理をしてもよい。 When the ultrafine fiber contains a water repellent agent, it is not particularly limited, but it is preferable to mix the water repellent agent with the resin in the spinning solution. The mixing method is not particularly limited, and methods such as stirring and ultrasonic treatment can be exemplified. Also, the order of mixing is not particularly limited, and they may be mixed simultaneously or sequentially. The mixing time is not particularly limited as long as the water repellent agent is uniformly dispersed or dissolved in the spinning solution, and stirring or ultrasonic treatment may be performed for 1 to 24 hours.

静電紡糸の安定性や繊維形成性を向上させる目的で、紡糸溶液中にさらに界面活性剤を含有させてもよい。界面活性剤は、例えば、ドデシル硫酸ナトリウムなどの陰イオン性界面活性剤、臭化テトラブチルアンモニウムなどの陽イオン界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビタモンモノラウレートなどの非イオン性界面活性剤などを挙げることができる。界面活性剤の濃度は、紡糸溶液に対して5重量%以下の範囲であることが好ましい。5重量%以下であれば、使用に見合う効果の向上が得られるため好ましい。 A surfactant may be added to the spinning solution for the purpose of improving the stability of electrospinning and fiber formation. Surfactants include, for example, anionic surfactants such as sodium dodecyl sulfate, cationic surfactants such as tetrabutylammonium bromide, and nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitamon monolaurate. can be mentioned. The surfactant concentration is preferably in the range of 5% by weight or less relative to the spinning solution. If it is 5% by weight or less, it is preferable because the improvement of the effect corresponding to the use can be obtained.

本発明の効果を著しく損なわない範囲であれば、上記以外の成分も紡糸溶液の成分として含んでもよい。 Components other than those described above may be included as components of the spinning solution as long as they do not significantly impair the effects of the present invention.

静電紡糸により極細繊維を得るためには、紡糸溶液の粘度を、10~10,000cPの範囲に調製することが好ましく、50~8,000cPの範囲であることがより好ましい。粘度が10cP以上であると、繊維を形成するための曳糸性が得られ、10,000cP以下であると、紡糸溶液を吐出させるのが容易となる。粘度が50~8,000cPの範囲であれば、広い紡糸条件範囲で良好な曳糸性が得られるのでより好ましい。紡糸溶液の粘度は、繊維形成性材料の分子量、濃度や溶媒の種類や混合率を適宜変更することで、調整することができる。 In order to obtain ultrafine fibers by electrostatic spinning, the spinning solution preferably has a viscosity of 10 to 10,000 cP, more preferably 50 to 8,000 cP. When the viscosity is 10 cP or more, spinnability for forming fibers can be obtained, and when it is 10,000 cP or less, the spinning solution can be easily discharged. If the viscosity is in the range of 50 to 8,000 cP, good spinnability can be obtained over a wide range of spinning conditions, which is more preferable. The viscosity of the spinning solution can be adjusted by appropriately changing the molecular weight and concentration of the fiber-forming material and the type and mixing ratio of the solvent.

紡糸溶液の温度は、常温で紡糸することもできるし、加熱・冷却して紡糸してもよい。紡糸溶液を吐出させる方法としては、例えば、ポンプを用いてシリンジに充填した紡糸溶液をノズルから吐出させる方法などが挙げられる。ノズルの内径としては、特に限定されないが、0.1~1.5mmの範囲であるのが好ましい。また吐出量としては、特に限定されないが、0.1~10mL/hrであるのが好ましい。 As for the temperature of the spinning solution, the spinning can be carried out at room temperature, or the spinning can be carried out by heating and cooling. Examples of the method for discharging the spinning solution include a method for discharging the spinning solution filled in a syringe from a nozzle using a pump. Although the inner diameter of the nozzle is not particularly limited, it is preferably in the range of 0.1 to 1.5 mm. The discharge rate is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 mL/hr.

電界を作用させる方法としては、ノズルとコレクターに電界を形成させることができれば特に限定されるものではなく、例えば、ノズルに高電圧を印加し、コレクターを接地してもよい。印加する電圧は、繊維が形成されれば特に限定されないが、5~100kVの範囲であるのが好ましい。また、ノズルとコレクターとの距離は、繊維が形成されれば特に限定されないが、5~50cmの範囲であるのが好ましい。コレクターは、紡糸された繊維を捕集できるものであればよく、その素材や形状などは特に限定させるものではない。コレクターの素材としては、金属等の導電性材料が好適に用いられる。コレクターの形状としては、特に限定されないが、例えば、平板状、シャフト状、コンベア状などを挙げることができる。コレクターが平板状であると、シート状に繊維集合体を捕集することができ、シャフト状であると、チューブ状に繊維集合体を捕集することができる。コンベア状であれば、シート状に捕集された繊維集合体を連続的に製造することができる。本発明では、コレクター上に基材層を載置してその上に紡糸することによって、基材層の上に直接、極細繊維層を形成させることが好ましい。 The method for applying an electric field is not particularly limited as long as the electric field can be formed between the nozzle and the collector. For example, a high voltage may be applied to the nozzle and the collector may be grounded. The applied voltage is not particularly limited as long as fibers are formed, but is preferably in the range of 5 to 100 kV. Also, the distance between the nozzle and the collector is not particularly limited as long as the fibers are formed, but it is preferably in the range of 5 to 50 cm. The collector is not particularly limited as long as it can collect the spun fibers, and its material and shape are not particularly limited. As the material of the collector, a conductive material such as metal is preferably used. The shape of the collector is not particularly limited, but examples thereof include a plate shape, a shaft shape, a conveyor shape, and the like. If the collector has a flat plate shape, it can collect the fiber aggregates in a sheet shape, and if it has a shaft shape, it can collect the fiber aggregates in a tubular shape. If it is conveyer-shaped, it is possible to continuously produce fiber aggregates collected in a sheet-like form. In the present invention, it is preferable to form the ultrafine fiber layer directly on the substrate layer by placing the substrate layer on a collector and spinning thereon.

<基材層>
本発明のフィルター濾材は基材層を含む。基材層を含むことで、極細繊維層の特性に、力学強度、耐久性、プリーツ加工性、接着特性などを付与することができる。基材層としては、フィルター濾材の要求特性や形態に応じて、適宜選択することができ、例えば、不織布、織布、ネットまたは微多孔フィルムなどを例示できる。
<Base material layer>
The filter medium of the present invention includes a substrate layer. By including the base material layer, the properties of the ultrafine fiber layer, such as mechanical strength, durability, pleating workability, and adhesive properties, can be imparted. The base material layer can be appropriately selected according to the required properties and form of the filter medium, and examples thereof include nonwoven fabric, woven fabric, net, and microporous film.

基材層を構成する素材は、特に限定されないが、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン系素材を用いた基材層の場合には、耐薬品性に優れるという特徴があり、耐薬品性が必要な液体フィルターなどの用途で好適に使用できる。ポリエチレンテレフタレート、ポリブチテレフタレート、ポリ乳酸、またはこれらを主成分とする共重合体などのポリエステル系素材を用いた基材層の場合には、プリーツ特性に優れるので、プリーツ加工が必要なエアフィルターなどの用途で好適に使用できる。 The material constituting the base material layer is not particularly limited, but in the case of a base material layer using a polyolefin material such as polypropylene or polyethylene, it is characterized by excellent chemical resistance, and it is suitable for liquids that require chemical resistance. It can be suitably used for applications such as filters. In the case of a substrate layer using a polyester-based material such as polyethylene terephthalate, polybutyl terephthalate, polylactic acid, or a copolymer containing these as the main component, it has excellent pleat characteristics, so it is suitable for air filters, etc. that require pleating. It can be suitably used for the purpose of

フィルター濾材の加工性や通気性の観点から、基材層として不織布を用いることが好ましい。不織布としては、特に限定されず、不織布としては、スルーエアー不織布、エアレイド不織布、スパンレース不織布、湿式不織布、スパンボンド不織布、メルトブローン不織布、ケミカルボンド不織布、フラッシュ紡糸不織布、静電紡糸不織布等を挙げることができる。 From the viewpoint of the workability and air permeability of the filter medium, it is preferable to use a nonwoven fabric as the base material layer. The nonwoven fabric is not particularly limited, and nonwoven fabrics include through air nonwoven fabrics, airlaid nonwoven fabrics, spunlaced nonwoven fabrics, wet nonwoven fabrics, spunbond nonwoven fabrics, meltblown nonwoven fabrics, chemical bond nonwoven fabrics, flash spun nonwoven fabrics, electrostatic spun nonwoven fabrics, and the like. can be done.

本発明のフィルター濾材は、極細繊維層と基材層とが一体化していることが好ましい。一体化する方法としては、特に限定されないが、別々製造された極細繊維層と基材層とを接着剤や熱融着により一体化しても良いし、基材層上に極細繊維層を直接紡糸することにより一体化してもよく、基材層上に極細繊維層を直接紡糸した後、さらに熱による接着加工を施してもよい。 In the filter medium of the present invention, it is preferable that the ultrafine fiber layer and the substrate layer are integrated. The method of integration is not particularly limited, but the separately manufactured ultrafine fiber layer and base layer may be integrated by adhesive or heat fusion, or the ultrafine fiber layer may be directly spun onto the base material layer. Alternatively, the ultrafine fiber layer may be directly spun onto the base material layer, and then heat-bonded.

熱による接着加工を実施する場合には、特に限定されないが、低融点成分と高融点成分で構成される熱融着性複合繊維からなる不織布を基材層として使用することが好ましい。熱融着性複合繊維の素材構成、複合形態、断面形状は特に限定されず、公知のものを使用できる。素材構成としては、共重合ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンテレフタレート、共重合ポリエチレンテレフタレートとポリプロピレン、高密度ポリエチレンとポリプロピレン、高密度ポリエチレンとポリエチレンテレフタレート、共重合ポリプロピレンとポリプロピレン、共重合ポリプロピレンとポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンとポリエチレンテレフタレートなどの組み合わせが例示できる。さらに素材の入手容易性などを考慮すると、好ましくは、共重合ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンテレフタレート、高密度ポリエチレンとポリプロピレン、高密度ポリエチレンとポリエチレンテレフタレートのいずれかの組み合わせが例示できる。 Although there is no particular limitation when heat bonding is performed, it is preferable to use a nonwoven fabric made of heat-fusible conjugate fibers composed of a low-melting point component and a high-melting point component as the base material layer. The material configuration, composite form, and cross-sectional shape of the heat-fusible conjugate fiber are not particularly limited, and known ones can be used. The material composition includes copolymerized polyethylene terephthalate and polyethylene terephthalate, copolymerized polyethylene terephthalate and polypropylene, high-density polyethylene and polypropylene, high-density polyethylene and polyethylene terephthalate, copolymerized polypropylene and polypropylene, copolymerized polypropylene and polyethylene terephthalate, polypropylene and polyethylene terephthalate. A combination such as Furthermore, considering the availability of raw materials, combinations of copolymer polyethylene terephthalate and polyethylene terephthalate, high-density polyethylene and polypropylene, and high-density polyethylene and polyethylene terephthalate are preferable examples.

断面の複合形態としては、例えば、鞘芯型、偏心鞘芯型、または並列型などが例示できる。繊維の断面形状も特に限定されず、一般的な丸形の他に、楕円形、中空形、三角形、四角形、八用形などの異型断面など、あらゆる断面形状を採用することができるが、極細繊維層と基材層との密着性を高めるという観点から、極細繊維層表面に対して略平行な扁平形状を有していることが好ましい。このような断面形状の繊維を有する基材層は、例えば、楕円形、扁平形、半円形の繊維をウェブ状に加工した後、熱や接着剤により接着する方法や、円形の繊維から構成される不織布を熱ロールによって圧密加工することによって得ることができる。 Examples of the composite form of the cross section include a sheath-core type, an eccentric sheath-core type, and a side-by-side type. The cross-sectional shape of the fiber is also not particularly limited, and any cross-sectional shape such as an elliptical, hollow, triangular, quadrangular, eight-shaped cross section, etc. can be adopted in addition to the general round shape. From the viewpoint of enhancing the adhesion between the fiber layer and the substrate layer, it is preferable to have a flat shape substantially parallel to the surface of the ultrafine fiber layer. The substrate layer having fibers with such a cross-sectional shape can be formed, for example, by processing elliptical, flattened, or semicircular fibers into a web and then bonding them with heat or an adhesive, or by using circular fibers. It can be obtained by consolidating a nonwoven fabric with a hot roll.

上記熱融着性複合繊維からなる不織布を製造する方法は、特に限定されず、カーディング法、抄紙法、エアレイド法、メルトブローン法、またはスパンボンド法などの公知の製造方法が使用できる。不織布に加工する際の繊維接着方法についても、特に限定されず、例えば、エアスルー加工による熱融着やエンボス加工による熱圧着、ニードルパンチやスパンレース加工による繊維交絡、接着剤によるケミカルボンドなどが挙げられる。 A method for producing a nonwoven fabric composed of the heat-fusible conjugate fibers is not particularly limited, and known production methods such as carding, papermaking, airlaid, meltblown, and spunbonding can be used. There are no particular restrictions on the method of bonding fibers when processing into a nonwoven fabric, and examples include thermal fusion bonding by air-through processing, thermocompression bonding by embossing, fiber entanglement by needle punching or spunlace processing, and chemical bonding with an adhesive. be done.

基材層を構成する繊維の太さは、特に制限されないが、例えば、平均繊維径が1~100μmのものを用いることができ、5~50μmであれば好ましく、10~30μmであればより好ましい。平均繊維径が1μm以上であれば基材層の圧力損失を抑制することができ、平均繊維径が100μm以下であれば極細繊維層を均一に捕集することができる。 The thickness of the fibers constituting the base material layer is not particularly limited, but for example, those having an average fiber diameter of 1 to 100 μm can be used, preferably 5 to 50 μm, and more preferably 10 to 30 μm. . When the average fiber diameter is 1 μm or more, the pressure loss of the substrate layer can be suppressed, and when the average fiber diameter is 100 μm or less, the ultrafine fiber layer can be collected uniformly.

基材層の目付としては、特に限定されず、15g/m以上であることが好ましく、30g/m以上であることがより好ましく、60g/m以上であることがさらに好ましい。基材層の目付が15g/m以上であれば、極細繊維層の収縮、皺入り、カール等を抑制し、加工強度を付与することが可能となる。基材層の比容積は特に限定されず、5cm/g以下であることが好ましく、3cm/g以下であることがさらに好ましい。基材層の比容積が5cm/g以下であれば、極細繊維層の剥離強度、耐摩耗性が向上し、繰り返し洗浄した際の捕集効率の低下が小さくなるため好ましい。基材層の厚みは、特に制限されず、所望のフィルター物性や用途に応じて適宜選択できるが、例えば、0.05~10mmとすることができ、0.1~5mmであれば好ましい。例えば、プリーツフィルターとして用いる場合、基材層を0.1~5mmとすることでプリーツ加工適性が向上するため好ましい。 The basis weight of the base material layer is not particularly limited, and is preferably 15 g/m 2 or more, more preferably 30 g/m 2 or more, and even more preferably 60 g/m 2 or more. If the basis weight of the base material layer is 15 g/m 2 or more, shrinkage, wrinkling, curling, etc. of the ultrafine fiber layer can be suppressed, and processing strength can be imparted. The specific volume of the substrate layer is not particularly limited, and is preferably 5 cm 3 /g or less, more preferably 3 cm 3 /g or less. When the specific volume of the base material layer is 5 cm 3 /g or less, the peel strength and wear resistance of the ultrafine fiber layer are improved, and the reduction in collection efficiency during repeated washing is reduced, which is preferable. The thickness of the substrate layer is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the desired filter properties and application. For example, when used as a pleated filter, it is preferable that the substrate layer has a thickness of 0.1 to 5 mm to improve suitability for pleating.

基材層の通気度としては、特に限定されないが、10cc/cm/秒以上であることが好ましく、100cc/cm/秒以上であることがより好ましく、200cc/cm/秒以上であることがさらに好ましい。通気度が、10cc/cm/秒以上であれば、圧力損失を低くすることができるため好ましい。 The air permeability of the base layer is not particularly limited, but is preferably 10 cc/cm 2 /sec or more, more preferably 100 cc/cm 2 /sec or more, and 200 cc/cm 2 /sec or more. is more preferred. Air permeability of 10 cc/cm 2 /sec or more is preferable because pressure loss can be reduced.

極細繊維層を静電紡糸法により、基材層に直接紡糸することでフィルター濾材を製造する場合、基材層の電気漏洩抵抗値としては、電気漏洩抵抗値が1010Ω以下であることが好ましく、10Ω以下であることがより好ましい。電気漏洩抵抗値が1010Ω以下であれば、極細繊維層が基材層上に電気的に反発することをなく安定に堆積させることが可能となり、密着性を高めることができる。基材層の縦方向と横方向の引張強度の平均値は、特に限定されないが、強度や剛性、加工性付与の観点から、30N/50mm以上であることが好ましく、60N/50mm以上であることがより好ましい。 When a filter medium is produced by directly spinning an ultrafine fiber layer on a substrate layer by an electrostatic spinning method, the electrical leakage resistance value of the substrate layer should be 10 10 Ω or less. It is preferably 10 7 Ω or less, and more preferably 10 7 Ω or less. If the electric leakage resistance value is 10 10 Ω or less, the ultrafine fiber layer can be stably deposited on the base material layer without electrical repulsion, and adhesion can be enhanced. The average value of the tensile strength in the longitudinal direction and the transverse direction of the base material layer is not particularly limited, but from the viewpoint of imparting strength, rigidity, and workability, it is preferably 30 N/50 mm or more, and 60 N/50 mm or more. is more preferred.

基材層は、本発明の効果を著しく損なわない範囲であれば、エレクトレット加工、制電加工、撥水加工、抗菌加工、紫外線吸収加工、近赤外吸収加工、防汚加工、着色加工などを施されていてもよいが、洗浄性の観点から、撥水加工が施されていることが好ましい。 The substrate layer may be subjected to electret processing, antistatic processing, water repellent processing, antibacterial processing, ultraviolet absorption processing, near-infrared absorption processing, antifouling processing, coloring processing, etc., as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. Although it may be applied, from the viewpoint of washability, it is preferable to apply a water-repellent finish.

<フィルター濾材>
本発明のフィルター濾材は、前述の極細繊維層および基材層を含むが、その極細繊維層の表面側にさらに、不織布、織布、ネットおよび微多孔フィルムからなる群から選ばれる少なくとも1つの層を、積層一体化してもよい。積層一体化することで、極細繊維層面が表面に露出しにくくなり、耐摩耗性、耐久性、加工強度を向上させることができる。洗浄性の観点から、ネットが積層一体化されていることが好ましい。一体化方法としては、特に限定されず、加熱したフラットロールやエンボスロールによる熱圧着処理、ホットメルト剤や化学接着剤による接着処理、循環熱風もしくは輻射熱による熱接着処理などを採用することができる。
<Filter material>
The filter medium of the present invention includes the above-described ultrafine fiber layer and substrate layer, and on the surface side of the ultrafine fiber layer is further at least one layer selected from the group consisting of nonwoven fabrics, woven fabrics, nets and microporous films. may be laminated and integrated. By laminating and integrating, the surface of the ultrafine fiber layer becomes less likely to be exposed on the surface, and abrasion resistance, durability, and processing strength can be improved. From the viewpoint of washability, it is preferable that the net is laminated and integrated. The integration method is not particularly limited, and may be thermocompression bonding using a heated flat roll or embossing roll, bonding using a hot melt agent or chemical adhesive, or thermal bonding using circulating hot air or radiant heat.

本発明のフィルター濾材は、平均流量孔径が3.0μm以下であることを特徴とする。本明細書において、フィルター濾材の平均流量孔径とは、極細繊維層と基材層とを含むフィルター濾材全体の平均流量孔径をいう。平均流量孔径は、濾材を構成する繊維の間に形成される孔の大きさの指標であり、公知の方法で測定することができる。例えば、細孔径分布測定器等によって測定でき、詳細は実施例に示される。平均流量孔径が3.0μm以下であれば、捕集効率と圧力損失を両立させ、かつ、ダストが濾材内部に進入しにくくなり、洗浄性を向上させることができると考えられている。平均流量孔径の下限は、フィルター濾材の圧力損失の観点からは0.1μm以上であることが好ましい。フィルター濾材の平均流量孔径は、極細繊維の平均繊維径、目付などを適宜変更することで調整可能である。基材層は、平均流量孔径には大きく寄与しないと考えられている。 The filter medium of the present invention is characterized by having an average flow pore size of 3.0 μm or less. In the present specification, the average flow pore size of the filter medium refers to the average flow pore size of the entire filter medium including the ultrafine fiber layer and the substrate layer. The average flow pore size is an index of the size of the pores formed between the fibers that make up the filter medium, and can be measured by a known method. For example, it can be measured with a pore size distribution analyzer or the like, and the details are shown in Examples. If the average flow pore diameter is 3.0 μm or less, it is believed that both collection efficiency and pressure loss can be achieved, and dust is less likely to enter the inside of the filter medium, thereby improving washability. The lower limit of the average flow pore diameter is preferably 0.1 μm or more from the viewpoint of pressure loss of the filter medium. The average flow pore diameter of the filter medium can be adjusted by appropriately changing the average fiber diameter, basis weight, etc. of the ultrafine fibers. It is believed that the substrate layer does not contribute significantly to the mean flow pore size.

本発明のフィルター濾材におけるダストの捕集効率は、特に限定されないが、90%以上であることが好ましく、99%以上であることがより好ましく、99.97%以上であることがさらに好ましい。また、圧力損失は、特に限定されないが、300Pa以下であることが好ましく、180Pa以下であることがより好ましく、160Pa以下であることがさらに好ましい。ここで、ダストの捕集効率および圧力損失は、粒子径:0.07μm(個数中央径)、粒子濃度:10~25mg/mの粒子を、流速5.3cm/秒でサンプルを通過させたときの測定値である。ダストの捕集効率と圧力損失は、極細繊維の平均繊維径や目付を適宜変更して調整することが可能である。 The dust collection efficiency of the filter medium of the present invention is not particularly limited, but is preferably 90% or higher, more preferably 99% or higher, and even more preferably 99.97% or higher. The pressure loss is not particularly limited, but is preferably 300 Pa or less, more preferably 180 Pa or less, and even more preferably 160 Pa or less. Here, dust collection efficiency and pressure loss were measured by passing particles with a particle diameter of 0.07 μm (number median diameter) and a particle concentration of 10 to 25 mg/m 3 at a flow rate of 5.3 cm/sec. It is the measured value when The dust collection efficiency and pressure loss can be adjusted by appropriately changing the average fiber diameter and basis weight of the ultrafine fibers.

本発明のフィルター濾材は、枠、補強材、本発明以外のフィルター濾材等の公知の構成と組み合わされて、フィルターとして利用される。フィルターは、プリーツフィルター、平板状フィルター、円筒状フィルター、等のいずれの形態であってもよいが、プリーツフィルターとして好適に用いることができる。フィルターとして利用する際、フィルター濾材の極細繊維層側を、フィルターの表面側(吸気側)として用いることが好ましい。フィルターの用途としては、特に制限されないが、掃除機や空気清浄機用などの家電フィルター、ビル空調用のエアフィルター、産業用の中・高性能フィルター、クリーンルーム用のHEPAフィルターやULPAフィルター、自動車用のキャビンフィルターなどであることが好ましい。 The filter medium of the present invention is used as a filter in combination with known structures such as a frame, reinforcing material, filter medium other than the present invention, and the like. The filter may be in any form such as a pleated filter, a flat filter, a cylindrical filter, etc., but it can be suitably used as a pleated filter. When used as a filter, it is preferable to use the ultrafine fiber layer side of the filter medium as the surface side (intake side) of the filter. The application of the filter is not particularly limited, but home appliance filters for vacuum cleaners and air purifiers, air filters for building air conditioning, medium- and high-performance filters for industrial use, HEPA filters and ULPA filters for clean rooms, and automobile filters. is preferably a cabin filter or the like.

下記の実施例は、例示を目的としたものに過ぎない。本発明の範囲は、本実施例に限定されない。 The following examples are for illustrative purposes only. The scope of the invention is not limited to this example.

[実施例1]
ポリフッ化ビニリデンホモポリマー(重量平均分子量:30万)をN,N-ジメチルアセトアミドに18重量%の濃度で溶解し、導電助剤としてラウリル硫酸ナトリウムを全溶液重量に対して0.025重量%、撥水剤としてフルオロオクチルシルセスキオキサン(エヌビーディナノテクノロジーズ社製)をポリフッ化ビニリデンの重量に対して10重量%の濃度で添加し、紡糸溶液を調製した。次に、共重合ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンテレフタレートを含む熱接着性複合繊維からなるスルーエアー不織布(繊維径:10μm、厚み:60μm、目付:18g/m)を基材として、この上に前記紡糸溶液を注射針(テルモ社製、ゲージ:27G、針長:19mm)から紡出して静電紡糸をし、極細繊維層の目付が0.5g/mとなるように作製した。本実施例の紡糸条件は、単孔溶液供給量は1.0mL/hr、印加電圧は30kV、紡糸距離は150mm、紡糸空間は気温25度および湿度30%であった。
[Example 1]
Polyvinylidene fluoride homopolymer (weight average molecular weight: 300,000) was dissolved in N,N-dimethylacetamide at a concentration of 18% by weight, and sodium lauryl sulfate was added as a conductive aid to the total solution weight at 0.025% by weight. A spinning solution was prepared by adding fluorooctylsilsesquioxane (manufactured by ND Nanotechnologies Co., Ltd.) as a water-repellent agent at a concentration of 10% by weight with respect to the weight of polyvinylidene fluoride. Next, a through-air nonwoven fabric (fiber diameter: 10 μm, thickness: 60 μm, basis weight: 18 g/m 2 ) made of copolymerized polyethylene terephthalate and heat-adhesive composite fibers containing polyethylene terephthalate is used as a base material, and the spinning solution is applied thereon. was spun from an injection needle (manufactured by Terumo Corporation, gauge: 27G, needle length: 19 mm) and electrostatically spun to prepare an ultrafine fiber layer having a basis weight of 0.5 g/m 2 . The spinning conditions in this example were as follows: single hole solution supply rate: 1.0 mL/hr, applied voltage: 30 kV, spinning distance: 150 mm, temperature in the spinning space: 25°C, humidity: 30%.

[実施例2]
ポリフッ化ビニリデンホモポリマー(重量平均分子量:30万)をN,N-ジメチルアセトアミドに18重量%の濃度で溶解し、導電助剤としてラウリル硫酸ナトリウムを全溶液重量に対して0.025重量%、撥水剤としてフルオロオクチルシルセスキオキサン(エヌビーディナノテクノロジーズ社製)をポリフッ化ビニリデンの重量に対して10重量%の濃度で添加し、紡糸溶液を調製した。次に、実施例1に記載のスルーエアー不織布を基材として、この上に前記紡糸溶液を注射針(テルモ社製、ゲージ:27G、針長:19mm)から紡出して静電紡糸をし、極細繊維層の目付が1.5g/mとなるように作製した。本実施例の紡糸条件は、実施例1に記載の条件であった。
[Example 2]
Polyvinylidene fluoride homopolymer (weight average molecular weight: 300,000) was dissolved in N,N-dimethylacetamide at a concentration of 18% by weight, and sodium lauryl sulfate was added as a conductive aid to the total solution weight at 0.025% by weight. A spinning solution was prepared by adding fluorooctylsilsesquioxane (manufactured by ND Nanotechnologies Co., Ltd.) as a water-repellent agent at a concentration of 10% by weight with respect to the weight of polyvinylidene fluoride. Next, the through-air nonwoven fabric described in Example 1 is used as a base material, and the spinning solution is spun onto the base material from an injection needle (manufactured by Terumo Corporation, gauge: 27G, needle length: 19mm) for electrostatic spinning, It was produced so that the fabric weight of the ultrafine fiber layer was 1.5 g/m 2 . The spinning conditions for this example were those described in Example 1.

[実施例3]
ポリフッ化ビニリデンホモポリマー(重量平均分子量:30万)をN,N-ジメチルアセトアミドに18重量%の濃度で溶解し、導電助剤としてラウリル硫酸ナトリウムを全溶液重量に対して0.025重量%、撥水剤としてフッ素系共重合体(大日精化社製、ダイアロマーFF129D)をポリフッ化ビニリデンの重量に対して10重量%の濃度で添加し、紡糸溶液を調製した。次に、実施例1に記載のスルーエアー不織布を基材として、この上に前記紡糸溶液を注射針(テルモ社製、ゲージ:27G、針長:19mm)から紡出して静電紡糸をし、極細繊維層の目付が1.5g/mとなるように作製した。本実施例の紡糸条件は、実施例1に記載の条件であった。
[Example 3]
Polyvinylidene fluoride homopolymer (weight average molecular weight: 300,000) was dissolved in N,N-dimethylacetamide at a concentration of 18% by weight, and sodium lauryl sulfate was added as a conductive aid to the total solution weight at 0.025% by weight. A fluorine-based copolymer (Dialomar FF129D, manufactured by Dainichiseika Co., Ltd.) was added as a water repellent at a concentration of 10% by weight based on the weight of polyvinylidene fluoride to prepare a spinning solution. Next, the through-air nonwoven fabric described in Example 1 is used as a base material, and the spinning solution is spun onto the base material from an injection needle (manufactured by Terumo Corporation, gauge: 27G, needle length: 19mm) for electrostatic spinning, It was produced so that the fabric weight of the ultrafine fiber layer was 1.5 g/m 2 . The spinning conditions for this example were those described in Example 1.

[実施例4]
熱可塑性ポリウレタンエラストマー(ディーアイシーコベストロポリマー社製、T1190)を混合溶媒(N,N-ジメチルホルムアミド:テトラヒドロフラン=60重量%:40重量%)に12重量%の濃度で溶解し、導電助剤としてラウリル硫酸ナトリウムを全溶液重量に対して0.025重量%、撥水剤としてフルオロオクチルシルセスキオキサン(エヌビーディナノテクノロジーズ社製)を熱可塑性ポリウレタンエラストマーの重量に対して10重量%の濃度で添加し、紡糸溶液を調製した。次に、実施例1に記載のスルーエアー不織布を基材として、この上に前記紡糸溶液を注射針(テルモ社製、ゲージ:27G、針長:19mm)から紡出して静電紡糸をし、極細繊維層の目付が3.0g/mとなるように作製した。本実施例の紡糸条件は、実施例1に記載の条件であった。
[Example 4]
A thermoplastic polyurethane elastomer (manufactured by DIC Covestro Polymer Co., Ltd., T1190) was dissolved in a mixed solvent (N,N-dimethylformamide: tetrahydrofuran = 60% by weight: 40% by weight) at a concentration of 12% by weight, and used as a conductive aid. 0.025% by weight of sodium lauryl sulfate with respect to the total weight of the solution, and 10% by weight of fluorooctylsilsesquioxane (manufactured by NVIDIA Nanotechnologies Co., Ltd.) as a water repellent with respect to the weight of the thermoplastic polyurethane elastomer. was added to prepare the spinning solution. Next, the through-air nonwoven fabric described in Example 1 is used as a base material, and the spinning solution is spun onto the base material from an injection needle (manufactured by Terumo Corporation, gauge: 27G, needle length: 19mm) for electrostatic spinning, It was produced so that the fabric weight of the ultrafine fiber layer was 3.0 g/m 2 . The spinning conditions for this example were those described in Example 1.

[比較例1]
ポリフッ化ビニリデンホモポリマー(重量平均分子量:30万)をN,N-ジメチルアセトアミドに18重量%の濃度で溶解し、導電助剤としてラウリル硫酸ナトリウムを全溶液重量に対して0.025重量%、撥水剤としてフルオロオクチルシルセスキオキサン(エヌビーディナノテクノロジーズ社製)をポリフッ化ビニリデンの重量に対して10重量%の濃度で添加し、紡糸溶液を調製した。次に、実施例1に記載のスルーエアー不織布を基材として、この上に前記紡糸溶液を実施例1に記載の注射針から紡出して静電紡糸をし、極細繊維層の目付が0.1g/mとなるように作製した。本比較例の紡糸条件は、実施例1に記載の条件であった。
[Comparative Example 1]
Polyvinylidene fluoride homopolymer (weight average molecular weight: 300,000) was dissolved in N,N-dimethylacetamide at a concentration of 18% by weight, and sodium lauryl sulfate was added as a conductive aid to the total solution weight at 0.025% by weight. A spinning solution was prepared by adding fluorooctylsilsesquioxane (manufactured by ND Nanotechnologies Co., Ltd.) as a water-repellent agent at a concentration of 10% by weight with respect to the weight of polyvinylidene fluoride. Next, the through-air nonwoven fabric described in Example 1 is used as a base material, and the spinning solution is spun thereon from the injection needle described in Example 1 to perform electrostatic spinning. It was made to be 1 g/m 2 . The spinning conditions for this comparative example were those described in Example 1.

[比較例2]
ポリフッ化ビニリデンホモポリマー(重量平均分子量:30万)をN,N-ジメチルアセトアミドに18重量%の濃度で溶解し、導電助剤としてラウリル硫酸ナトリウムを全溶液重量に対して0.025重量%の濃度で添加し、紡糸溶液を調製した。次に、実施例1に記載のスルーエアー不織布を基材として、この上に前記紡糸溶液を実施例1に記載の注射針から紡出して静電紡糸をし、極細繊維層の目付が1.2g/mとなるように作製した。本比較例の紡糸条件は、実施例1に記載の条件であった。
[Comparative Example 2]
Polyvinylidene fluoride homopolymer (weight average molecular weight: 300,000) is dissolved in N,N-dimethylacetamide at a concentration of 18% by weight, and sodium lauryl sulfate as a conductive agent is added at 0.025% by weight based on the total solution weight. concentrations were added to prepare spinning solutions. Next, the through-air nonwoven fabric described in Example 1 is used as a base material, and the spinning solution is spun thereon from the injection needle described in Example 1 to perform electrostatic spinning. It was made to be 2 g/m 2 . The spinning conditions for this comparative example were those described in Example 1.

実施例中に示した物性値の測定方法と定義を以下に示す。 The measurement methods and definitions of the physical properties shown in the examples are shown below.

<平均流量孔径>
Porous Materials社製のAutometed Perm Porometerを用いて、浸液にPorous Materials社製のガルウィック(表面張力=15.6dynes/cm)を用い、JIS K3832(バブルポイント法)に準拠して測定した。結果を表1に示す。
<Average flow pore size>
Using an Automated Perm Porometer manufactured by Porous Materials, Gullwick manufactured by Porous Materials (surface tension = 15.6 dynes/cm) was used as an immersion liquid, and measurement was performed according to JIS K3832 (bubble point method). Table 1 shows the results.

<フィルター濾材の圧力損失>
TSI社製のフィルター効率自動検出装置(Model8130)を使用して、流速5.3cm/秒に設定して圧力損失を測定した。結果を表1に示す。
<Pressure loss of filter media>
Pressure loss was measured using an automatic filter efficiency detector (Model 8130) manufactured by TSI at a flow rate of 5.3 cm/sec. Table 1 shows the results.

<フィルター濾材の極細繊維面における水の付着エネルギー>
協和界面科学株式会社製の接触角測定装置DM-500を用いて、平坦なガラス基板上にフィルター濾材を静止させた。ガラス基板の傾きを0度の状態で4.0μLの水の液滴をフィルター濾材表面上に滴下し、液滴が静止した3秒後に静的接触角を測定した。その後、ガラス基板を0.5度/秒の速さで傾斜させ、液滴の端点が静止位置から離れたときの液滴の滑落角をα、着液半径をr、液滴質量をm、重力加速度をgとし、下記の式(1)から付着エネルギーE(mJ/m)を求めた。結果を表1に示す。
<Adhesion energy of water on the ultrafine fiber surface of the filter material>
Using a contact angle measurement device DM-500 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., the filter medium was allowed to rest on a flat glass substrate. A 4.0 μL water droplet was dropped on the surface of the filter medium with the glass substrate tilted at 0 degrees, and the static contact angle was measured 3 seconds after the droplet stopped. After that, the glass substrate is tilted at a speed of 0.5 degrees/second, and α is the sliding angle of the droplet when the end point of the droplet separates from the stationary position, r is the landing radius, m is the droplet mass, Denoting the gravitational acceleration as g, the adhesion energy E (mJ/m 2 ) was obtained from the following formula (1). Table 1 shows the results.

Figure 0007216322000002
Figure 0007216322000002

<洗浄性の評価>
JIS試験用粉体8種関東ローム1.0gをフィルター濾材面(100cm)に均一に負荷し、粉体を負荷した面と反対側から1m/秒の風速で1分間吸引した。粉体を負荷したフィルター濾材を40°の角度に傾け、濾材面から5cmの高さから、400mLの純水を落下させて洗浄した。その後、乾燥機内に70℃で1時間静置して乾燥させた。乾燥後、前記フィルター濾材の圧力損失の方法に則して測定した。この操作を計5回繰り返した。初期圧力損失をP、洗浄性の評価終了後の圧力損失をPとし、下記の式(2)から圧力損失上昇率Rを算出した。洗浄性は、圧力損失上昇率Rが0%以上5%未満の場合は◎、5%以上10%未満の場合は〇、10%以上の場合は×とした。結果を表1に示す。
<Evaluation of washability>
1.0 g of JIS test powder Class 8 Kanto loam was uniformly loaded on the surface of the filter medium (100 cm 2 ) and sucked from the side opposite to the powder-loaded surface at a wind speed of 1 m/sec for 1 minute. The filter medium loaded with the powder was tilted at an angle of 40°, and washed by dropping 400 mL of pure water from a height of 5 cm from the surface of the filter medium. After that, it was dried by leaving it in a dryer at 70° C. for 1 hour. After drying, it was measured according to the method of pressure drop of the filter media. This operation was repeated a total of 5 times. The initial pressure loss was P 0 , the pressure loss after the evaluation of detergency was P 1 , and the pressure loss increase rate R was calculated from the following equation (2). Detergency was evaluated as ⊚ when the pressure loss increase rate R was 0% or more and less than 5%, ∘ when it was 5% or more and less than 10%, and x when it was 10% or more. Table 1 shows the results.

Figure 0007216322000003
Figure 0007216322000003

Figure 0007216322000004
Figure 0007216322000004

実施例1~4と比較例1を比較すると、平均流量孔径が3.0μm以下である実施例1~4は高い洗浄性を示したが、平均流量孔径が3.0μmを越える比較例1は低い洗浄性を示した。比較例1は、付着エネルギーについては、実施例1~4より劣るものではないにも関わらず、洗浄性が得られなかった。これは、平均流量孔径が3.0μm以下である実施例1~4のフィルター濾材では、ダストが濾材内部に進入しにくくなり、洗浄性が向上したためであると考えられた。 Comparing Examples 1 to 4 with Comparative Example 1, Examples 1 to 4 with an average flow pore size of 3.0 μm or less showed high detergency, but Comparative Example 1 with an average flow pore size of more than 3.0 μm showed high detergency. It showed low detergency. Although Comparative Example 1 was not inferior to Examples 1 to 4 in terms of adhesion energy, cleanability was not obtained. It is believed that this is because the filter media of Examples 1 to 4, in which the average flow pore size is 3.0 μm or less, makes it difficult for dust to enter the inside of the filter media, thereby improving washability.

実施例1~4と比較例2は充分なダスト捕集性を備えていた。しかし、実施例1~4と比較例2を比較すると、付着エネルギーが3.0mJ/m以下である実施例1~4は洗浄性が高いが、付着エネルギーが3.0mJ/mを超える比較例2は、洗浄性が低かった。比較例2は、平均流量孔径については、実施例1~4より劣るものではないにも関わらず、洗浄性が得られなかった。これは、付着エネルギーが3.0mJ/m以下であると、ダストを含んだ液滴が濾材表面から除去されやすくなったためであると考えられた。 Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 had sufficient dust trapping properties. However, when comparing Examples 1 to 4 and Comparative Example 2, Examples 1 to 4 with an adhesion energy of 3.0 mJ/m 2 or less have high detergency, but the adhesion energy exceeds 3.0 mJ/m 2 Comparative Example 2 had low washability. Comparative Example 2 was not inferior to Examples 1 to 4 in average flow pore diameter, but was not cleanable. This is considered to be because droplets containing dust are easily removed from the surface of the filter medium when the adhesion energy is 3.0 mJ/m 2 or less.

図1、2に、洗浄性評価後の実施例1及び比較例1のフィルター濾材の光学写真を示す。図1(実施例1)のフィルター濾材は、視覚的にほぼ確認できない程度までダストが洗浄除去された。一方、図2(比較例1)のフィルター濾材は、フィルター表面に残存するダストが視認できた。 1 and 2 show optical photographs of the filter media of Example 1 and Comparative Example 1 after evaluation of cleaning properties. 1 (Example 1), the dust was washed and removed to the extent that it could hardly be visually confirmed. On the other hand, in the filter medium of FIG. 2 (Comparative Example 1), dust remaining on the filter surface was visible.

本発明のフィルター濾材は、ダストの捕集効率が高く、圧力損失が低く、化学薬品等を使用せずに水で容易にダストを除去できるため、掃除機や空気清浄機用などの家電フィルター、ビル空調用のエアフィルター、産業用の中・高性能フィルター、クリーンルーム用のHEPAフィルターやULPAフィルター、自動車用のキャビンフィルターなどに好適に用いることが可能である。 The filter medium of the present invention has high dust collection efficiency, low pressure loss, and can easily remove dust with water without using chemicals, etc. It can be suitably used as an air filter for building air conditioning, a medium/high performance filter for industrial use, a HEPA filter or ULPA filter for clean rooms, a cabin filter for automobiles, and the like.

Claims (9)

極細繊維層と基材層とを含むフィルター濾材であって、
前記フィルター濾材の平均流量孔径が3.0μm以下であり、かつ前記極細繊維層の表面における水の付着エネルギーが3.0mJ/m以下である、
フィルター濾材。
A filter medium comprising an ultrafine fiber layer and a base material layer,
The average flow pore size of the filter medium is 3.0 μm or less, and the adhesion energy of water on the surface of the ultrafine fiber layer is 3.0 mJ/m 2 or less.
filter media.
前記極細繊維層を構成する極細繊維に、撥水剤が含有される、請求項1に記載のフィルター濾材。 2. The filter medium according to claim 1, wherein the ultrafine fibers constituting said ultrafine fiber layer contain a water-repellent agent. 前記極細繊維層を構成する極細繊維に、前記撥水剤が混合されている、請求項2に記載のフィルター濾材。3. The filter medium according to claim 2, wherein said water repellent agent is mixed with said ultrafine fibers constituting said ultrafine fiber layer. 前記撥水剤にフッ素が含有される、請求項2または3に記載のフィルター濾材。 The filter medium according to claim 2 or 3 , wherein the water repellent agent contains fluorine. 前記極細繊維層の目付けが、0.1~20.0g/mである、請求項1~のいずれか1項に記載のフィルター濾材。 The filter medium according to any one of claims 1 to 4 , wherein the ultrafine fiber layer has a basis weight of 0.1 to 20.0 g/ m2 . 前記基材層が、平均繊維径が1~30μmである不織布で構成される、請求項1~のいずれか1項に記載のフィルター濾材。 The filter medium according to any one of claims 1 to 5 , wherein the base material layer is composed of a nonwoven fabric having an average fiber diameter of 1 to 30 µm. 前記極細繊維層を構成する極細繊維は、フッ素を含む撥水剤を含有させた疎水性樹脂である、
請求項1~のいずれか1項に記載のフィルター濾材。
The ultrafine fibers constituting the ultrafine fiber layer are hydrophobic resins containing a fluorine-containing water repellent agent,
The filter medium according to any one of claims 1-6 .
前記疎水性樹脂がフッ素系樹脂である、
請求項に記載のフィルター濾材。
The hydrophobic resin is a fluororesin,
The filter media according to claim 7 .
請求項1~のいずれかに記載のフィルター濾材を含む、フィルター。 A filter comprising the filter media of any one of claims 1-8 .
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