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JPH0510962B2 - - Google Patents
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JPH0510962B2 - - Google Patents

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JPH0510962B2
JPH0510962B2 JP61002703A JP270386A JPH0510962B2 JP H0510962 B2 JPH0510962 B2 JP H0510962B2 JP 61002703 A JP61002703 A JP 61002703A JP 270386 A JP270386 A JP 270386A JP H0510962 B2 JPH0510962 B2 JP H0510962B2
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JP
Japan
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dust
structure layer
filter
electret
layer
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JP61002703A
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Japanese (ja)
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Inventor
Ryoichi Togashi
Katsutoshi Ando
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPS62160118A publication Critical patent/JPS62160118A/en
Publication of JPH0510962B2 publication Critical patent/JPH0510962B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/28Plant or installations without electricity supply, e.g. using electrets

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規なフイルターに関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a novel filter.

更に詳しくは、フイルター使用時の圧力損失上
昇をスムーズにし、かつダスト捕集性能を維持す
るのに優れた、高性能エレクトレツトフイルター
に関する。
More specifically, the present invention relates to a high-performance electret filter that smooths the increase in pressure loss during use of the filter and is excellent in maintaining dust collection performance.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の機械的捕集原理を用いたエアーフイルタ
ーとして、例えば、極細繊維を用いたエアーフイ
ルターが特開昭57−147412号公報に開示されてい
る。この公報記載のエアーフイルターの条件を参
考にして繊維径1.9μm、気孔容積92.5%(繊維充
填率7.5%)、不織布目付100g/m2、圧力損失7
mmAqの条件で作つたエレクトレツト不織布を用
いて、フリルター性能を評価したところ、次の問
題が発生し実用に供し得ないことがわかつた。
As an air filter using a conventional mechanical collection principle, for example, an air filter using ultrafine fibers is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 147412/1983. Referring to the air filter conditions described in this publication, fiber diameter 1.9 μm, pore volume 92.5% (fiber filling rate 7.5%), nonwoven fabric weight 100 g/m 2 , pressure loss 7
When the frilter performance was evaluated using an electret nonwoven fabric made under mmAq conditions, it was found that the following problem occurred and it could not be put to practical use.

即ち、フイルター表面に付着したダストが、ダ
スト層を形成して行く過程で、ある量に達すると
ダスト層が崩壊し、より緻密なダスト層が形成さ
れる。そのとき、圧力損失が急上昇すること。又
ダスト洩れが生じ一時的に捕集性能が低下するこ
とが判明した。
That is, in the process of forming a dust layer, when the dust adhering to the filter surface reaches a certain amount, the dust layer collapses and a more dense dust layer is formed. At that time, the pressure loss will rise rapidly. It was also found that dust leakage occurred and the collection performance was temporarily reduced.

この現象は、エレクトレツト不織布を用いたフ
イルターでは特に顕著であり、十分満足すべき物
が得られない。
This phenomenon is particularly noticeable in filters using electret nonwoven fabrics, making it impossible to obtain a fully satisfactory filter.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明者らは、上記欠点のないエレクトレツト
フイルターを得ることを目的に鋭意検討した結
果、本発明に到達した。
The present inventors have arrived at the present invention as a result of extensive studies aimed at obtaining an electret filter free of the above-mentioned drawbacks.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、次の構成を有する。 The present invention has the following configuration.

上述の目的を達成する本発明のフイルターは、
粗構造層と密構造層が並列配置された2層構造か
らなるフイルターであつて、少なくとも該密構造
層が、エレクトレツト不織布でありかつ繊維充填
率Y%と繊維中位直径Xμmが、下記(1)〜(4)式を
満足するものよりなることを特徴とするフイルタ
ーである。
The filter of the present invention that achieves the above objects is:
A filter consisting of a two-layer structure in which a coarse structure layer and a dense structure layer are arranged in parallel, wherein at least the dense structure layer is an electret nonwoven fabric, and the fiber filling rate Y% and the fiber median diameter X μm are as follows ( The present invention is a filter that satisfies formulas 1) to (4).

Y≧12.5X−15 ……(1) Y≦12.5X+10 ……(2) 3≦Y<25 ……(3) 0.3≦X<2.5 ……(4) また、かかる本発明のフイルターにおいて、好
ましくは、密構造層がエレクトレツトメルトブロ
ー不織布であることを特徴とするものである。
Y ≧ 12.5 is characterized in that the dense structure layer is an electret melt-blown nonwoven fabric.

あるいはまた、かかる本発明のフイルターにお
いて、好ましくは、密構造層が熱刺激脱分極電荷
量1.4×10-10クーロン/m2以上のものであること
を特徴とするものである。
Alternatively, the filter of the present invention is preferably characterized in that the dense structure layer has a thermally stimulated depolarization charge amount of 1.4×10 −10 coulombs/m 2 or more.

あるいはまた、かかる本発明のフイルターにお
いて、好ましくは、密構造層の不織布がシート状
態でエレクトレツト化されてなるものであること
を特徴とするものである。
Alternatively, the filter of the present invention is preferably characterized in that the nonwoven fabric of the dense structure layer is electretized in the form of a sheet.

第1図は本発明に係るフイルターの一例を表わ
す一部切欠き断面模式図である。
FIG. 1 is a partially cutaway schematic cross-sectional view showing an example of a filter according to the present invention.

1はフイルター、2はエレクトレツト繊維、3
は非エレクトレツト繊維、4はエレクトレツト繊
維から成る繊維充填率の高い密構造層、5は非エ
レクトレツト繊維から成る繊維充填率の低い粗構
造層、矢印A,A′はダストを含む空気の流れ方
向をあらわす。密構造層4は少なくともエレクト
レツト化された不織布から構成されている。
1 is a filter, 2 is an electret fiber, 3
4 is a dense structure layer with a high fiber filling rate made of electret fibers, 5 is a coarse structure layer with a low fiber filling rate made of non-electret fibers, and arrows A and A' are the layers of air containing dust. Indicates the flow direction. The dense structure layer 4 is made of at least an electret nonwoven fabric.

密構造層4を構成する不織布は、エレクトレツ
ト不織布であつて、かつ、繊維充填率をY%と繊
維中位直径をXμmとして、それらXとYとが、、
下記(1)〜(4)式を満足するであることが重要であ
る。
The nonwoven fabric constituting the dense structure layer 4 is an electret nonwoven fabric, and the fiber filling rate is Y% and the fiber median diameter is X μm, where X and Y are as follows.
It is important that the following formulas (1) to (4) are satisfied.

Y≧12.5X−15 ……(1) Y≦12.5X+10 ……(2) 3≦Y<25 ……(3) 0.3≦X<2.5 ……(4) 繊維充填率Y%とは、単位体積中に占める繊維
だけの割合を表わす数値である。求め方は、次の
式に従つて行なう。
Y ≧ 12.5 This is a numerical value that represents the proportion of fiber alone. The calculation method is according to the following formula.

Y=〔(ω/ρ)÷(T×104)〕×100% Y:繊維充填率(%) ω:密構造層の目付(g/m2) ρ:繊維の比重(g/cm3) T:密構造層の厚さ(cm) (密構造層の厚さは、1平方センチ当り0.2gの
荷重を掛けてダイヤルゲージで求める。) 又、繊維中位直径とは、繊維径分布が正規分布
に従わないメルトブロー不織布などの平均特性を
表わす数値である。求め方は、不織布表面の
SEM写真から200本以上の繊維を無差別に選び、
正確に繊維直径を測定し、繊維直径の度数分布を
求める。次に度数分布曲線と横軸(繊維直径)に
よつて囲まれた面積部分が正確に1:1の割合に
区分される繊維直径をプラニメータによつて求め
る。求めた繊維直径が繊維中位直径を表わす。
Y = [(ω/ρ) ÷ (T x 10 4 )] x 100% Y: Fiber filling rate (%) ω: Fabric weight of dense structure layer (g/m 2 ) ρ: Specific gravity of fiber (g/cm 3 ) T: Thickness of the dense structure layer (cm) (The thickness of the dense structure layer is determined using a dial gauge by applying a load of 0.2 g per square centimeter.) Also, the fiber median diameter is the fiber diameter distribution. is a numerical value that represents the average characteristics of melt-blown nonwoven fabrics that do not follow a normal distribution. The method of finding is the surface of the nonwoven fabric.
More than 200 fibers were randomly selected from SEM photographs,
Accurately measure the fiber diameter and find the frequency distribution of the fiber diameter. Next, the fiber diameter at which the area surrounded by the frequency distribution curve and the horizontal axis (fiber diameter) is divided into exactly 1:1 ratio is determined using a planimeter. The determined fiber diameter represents the fiber median diameter.

他方、粗構造層は、密構造層より繊維充填率が
小さく作られている。
On the other hand, the coarse structure layer is made to have a smaller fiber filling rate than the dense structure layer.

粗構造層の素材としては特に限定されない。例
えばエレクトレツト繊維または非エレクトレツト
繊維からなる不織布あるいは、これらの両者が混
繊した不織布層や、さらには金属製またはプラス
チツク製の金網やネツト状物、多孔質体に代えて
使用する場合もある。
The material for the rough structure layer is not particularly limited. For example, it may be used in place of a non-woven fabric made of electret fibers or non-electret fibers, a non-woven fabric layer made of a mixture of both, metal or plastic wire mesh, net-like material, or porous material. .

次に、密構造層の粗構造層の位置関係は、密構
造層側をダスト捕集層にするのが高性能エアーフ
イルターとして使用する場合特に好ましい。一
方、中性能フイルターの様に高速過エアーフイ
ルターとして使用する場合には、逆に粗構造層側
より捕集するのがロングライフ化のため好まし
い。
Next, regarding the positional relationship between the dense structure layer and the coarse structure layer, it is particularly preferable that the dense structure layer side is used as the dust collection layer when used as a high performance air filter. On the other hand, when used as a high-speed excess air filter such as a medium-performance filter, it is preferable to collect from the rough structure layer side to prolong the life.

更に詳細に密構造層について説明する。 The dense structure layer will be explained in more detail.

特開昭57−147142号公報に示された設計条件で
エレクトレツトフイルターを設計すると、使用中
の圧力損失上昇が不連続な段階上昇や、ダスト洩
れによる捕集性能の低下が発生して問題である。
If an electret filter is designed using the design conditions shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 57-147142, there will be problems such as a discontinuous step increase in pressure loss during use and a decrease in collection performance due to dust leakage. be.

この原因について詳細に検討した結果、従来の
機械的捕集原理のみを用いたエアーフイルターと
エレクトレツトフイルターでは、ダストの堆積状
態のメカニズムが異なることが判明した。
As a result of a detailed investigation into the cause of this problem, it was found that the mechanisms of dust accumulation are different between air filters that use only conventional mechanical collection principles and electric filters.

第2図aはエレクトレツト不織布層のダスト付
着初期状態をあらわす模式図である。又、第2図
bは第2図aのダスト付着量が増えた状態を示
す。又第3図aは、非エレクトレツト不織布層の
ダスト付着の初期状態を表わす模式図である。ま
た、第3図bは第3図aのダスト付着量が増えた
状態を示す。
FIG. 2a is a schematic diagram showing the initial state of dust adhesion to the electret nonwoven fabric layer. Moreover, FIG. 2b shows a state in which the amount of dust adhesion increases as shown in FIG. 2a. FIG. 3a is a schematic diagram showing the initial state of dust adhesion to the non-electret nonwoven fabric layer. Moreover, FIG. 3b shows a state in which the amount of dust adhesion increases as shown in FIG. 3a.

6はエレクトレツト繊維、7は付着したダス
ト、8は非エレクトレツト繊維、矢印A,A′は
ダストを含む空気の流れ方向を示す。
Reference numeral 6 indicates electret fibers, 7 indicates attached dust, 8 indicates non-electret fibers, and arrows A and A' indicate the flow direction of air containing dust.

即ち、機械的捕集原理のみを用いたフイルター
では、第3図aに示すように、空気流れが直接当
たる繊維上面から付着し始め、第3図bに示すよ
うに、繊維上面にほぼ集中して堆積して行く。
That is, in a filter that uses only the mechanical collection principle, as shown in Figure 3a, the airflow starts to adhere from the top of the fibers that are directly hit, and as shown in Figure 3b, it is almost concentrated on the top of the fibers. It continues to accumulate.

一方エレクトレツトフイルターでは、第2図a
に示すように、静電気力による吸着力が働いてい
るので繊維上面のみならず下面にも付着する。ダ
ストの供給が更に続けば第2図bに示すように、
繊維の全周囲に付着する様になり、更にはダスト
の樹状突起が伸長し、繊維間の支持材の無い空間
にも粗なダスト層が形成される。これは、エレク
トレツト繊維の表面電荷がダストを介して外部に
及ぶためと推察される。
On the other hand, in the case of an electric filter, Fig. 2a
As shown in Figure 2, because of the adsorption force due to electrostatic force, it adheres not only to the upper surface of the fiber but also to the lower surface. If the supply of dust continues, as shown in Figure 2b,
The dust begins to adhere to the entire periphery of the fibers, and furthermore, the dendrites of the dust extend, and a rough dust layer is formed even in the spaces where there is no support material between the fibers. This is presumed to be because the surface charge of the electret fibers is transferred to the outside through the dust.

樹状に伸長した粗なダスト層は、やがてあるダ
スト量に達すると風圧のため崩壊し、やや緻密度
の高いダスト層が形成され、繊維間を塞ぐので圧
力損失を急激に上昇させるのである。又このとき
一時的にダスト洩れが生じ捕集性能を低下させる
場合も生じる。更には内層のエレクトレツト繊維
にもダストが付着する結果、表面電荷が低下して
フイルター寿命を短いものにしてしまう場合もあ
る。
When the coarse dust layer that extends like a tree eventually reaches a certain amount of dust, it collapses due to wind pressure, forming a slightly denser dust layer that closes the gaps between the fibers, causing a sudden increase in pressure loss. Further, at this time, dust may temporarily leak, reducing the collection performance. Furthermore, as a result of dust adhering to the electret fibers in the inner layer, the surface charge may decrease and the life of the filter may be shortened.

これらのトラブル発生を防止するためには、ガ
ラス製超極細繊維で作られたHEPAフイルター
やULPAフイルターのように極めて細い繊維で設
計すれば防止効果は得られるが、反面、圧力損失
の上昇を招きエレクトレツトフイルターの特徴が
損われてしまう。
In order to prevent these troubles from occurring, designing with extremely thin fibers such as HEPA filters and ULPA filters made of ultra-fine glass fibers can provide a preventive effect, but on the other hand, this can lead to an increase in pressure loss. The characteristics of the electric filter will be lost.

本発明では、これらの問題解決のため鋭意検討
した結果、ダスト捕集面には密構造のエレクトレ
ツト不織布層を適当量配置し、空気流れの下流側
には、これより粗な構造を持つた不織布層を並列
配置した構成とすることにより、ダスト保持性、
圧力損失の連続上昇性、初期圧力損失低下、ダス
ト捕集性能の維持性の点で、極めて優れているこ
とを確認した。
In the present invention, as a result of intensive studies to solve these problems, an appropriate amount of a densely structured electret nonwoven fabric layer is placed on the dust collection surface, and a coarser structure is placed on the downstream side of the air flow. By arranging non-woven fabric layers in parallel, dust retention and
It was confirmed that the system is extremely superior in terms of continuous increase in pressure loss, reduction in initial pressure loss, and maintenance of dust collection performance.

即ち、密構造層の要件は、第4図に示す様に、
維持充填率Yと繊維中位直径Xの関係において、
下記(1)〜(4)式を満足することが必要である。
In other words, the requirements for the dense structure layer are as shown in Figure 4.
In the relationship between the maintenance filling rate Y and the fiber median diameter X,
It is necessary to satisfy the following formulas (1) to (4).

Y≧12.5X−15 ……(1) Y≦12.5X+10 ……(2) 3≦Y<25 ……(3) 0.3≦X<2.5 ……(4) 第4図中の斜線Aの条件範囲内が初期圧力損失
と捕集性能を満足し、かつ圧力損失を連続的とし
得る好ましい条件である。この条件範囲内で作ら
れた不織布の密構造層をダスト捕集面として用い
たとき、捕集されたダストは、密構造層の極表面
層にダスト層を形成する。
Y ≧ 12.5 The conditions in which the initial pressure loss and collection performance are satisfied and the pressure loss can be made continuous are preferable conditions. When a dense structure layer of nonwoven fabric made within this range of conditions is used as a dust collection surface, the collected dust forms a dust layer on the extreme surface layer of the dense structure layer.

繊維間にも樹状のダスト層が形成されるが、繊
維充填率と繊維径がバランス良く設計されている
ので急激なダスト層の崩壊は起こらない。
A dendritic dust layer is also formed between the fibers, but because the fiber filling rate and fiber diameter are designed in a well-balanced manner, sudden collapse of the dust layer does not occur.

この結果、圧力損失の上昇は好ましい連続的と
なる。更には、密構造層の表面近くにダストが捕
集される結果、ダストがダストを捕集する様にな
るので、捕集効率が更に向上する様になる。又、
ダストが下流側には、ほとんど達しないのでエレ
クトレツトフイルターの寿命が極めて長くなる。
As a result, the increase in pressure drop becomes favorable and continuous. Furthermore, as a result of the dust being collected near the surface of the dense structure layer, dust collects dust, so that the collection efficiency is further improved. or,
Since almost no dust reaches the downstream side, the life of the electret filter is extremely long.

これに対し、第4図中のBの範囲内では、フイ
ルターの初期圧力損失が高くなり過ぎ、エアーフ
イルターとして適当でない。一方、第4図中のC
の範囲内では捕集性能が高性能フイルターとして
満足しない、又圧力損失が段階上昇するので好ま
しくない。
On the other hand, within the range B in FIG. 4, the initial pressure loss of the filter becomes too high and is not suitable as an air filter. On the other hand, C in Figure 4
Within this range, the collection performance is not satisfactory as a high-performance filter, and the pressure loss increases step by step, which is not preferable.

したがつて、第4図中のAの範囲内が適当であ
る。又、より好ましい範囲は、第4図中のDの条
件範囲内であつて、下記(5)〜(8)式を満足する範囲
内である。
Therefore, the range A in FIG. 4 is appropriate. Further, a more preferable range is within the condition range D in FIG. 4 and is within a range that satisfies the following formulas (5) to (8).

Y≧12.5X−2.5 ……(5) Y≦12.5X+6 ……(6) 3≦Y<22.5 ……(7) 0.4≦X<2 ……(8) 以上の要件を満たす密構造層は、メルトブロー
方式で作られたエレクトレツトメルトブロー不織
布が最適である。
Y ≧ 12.5 Electret melt-blown nonwoven fabric made using the melt-blown method is most suitable.

それはメルトブロー方式による不織布が、一般
的に繊維径分布が広い。例えば0.2〜30μmの広範
囲にわたる繊維径分布の不織布が製造可能である
ので、不織布形態の保持性に優れ、又、広範囲の
粒子径からなる大気塵の捕集にも適しているから
である。
Nonwoven fabrics made using the melt-blown method generally have a wide fiber diameter distribution. This is because it is possible to manufacture nonwoven fabrics with a wide range of fiber diameter distributions, for example from 0.2 to 30 μm, which provides excellent retention of the nonwoven fabric form and is also suitable for collecting atmospheric dust having a wide range of particle diameters.

又、メルトブロー方式以外の不織布製造方法で
は、分割型繊維からなるスパンボンド不織布や、
バーストフアイバー方式による不織布なども次に
適している。
In addition, nonwoven fabric manufacturing methods other than the melt blow method include spunbond nonwoven fabrics made of split fibers,
Non-woven fabrics using the burst fiber method are also suitable.

又、密構造層のエレクトレツト特性は、熱刺激
脱分極電荷量が1.4×10-10クーロン/cm2以上の電
荷量を有する。
Further, the electret characteristic of the dense structure layer has a thermally stimulated depolarization charge amount of 1.4×10 −10 coulombs/cm 2 or more.

これは、高性能フイルターとしての捕集性能を
長期にわたつて維持する上で必要な電荷量であ
る。
This is the amount of charge necessary to maintain the collection performance as a high-performance filter over a long period of time.

又、密構造層の目付は、商品上必要とする捕集
性能や圧力損失を満足するように自由に選定出来
るが、好ましくは概略10〜180g/m2程度である。
Further, the basis weight of the dense structure layer can be freely selected so as to satisfy the collection performance and pressure loss required for the product, but is preferably about 10 to 180 g/m 2 .

密構造層に用いる不織布のエレクトレツト化の
方法は、第5図に示すように、接地した金属性電
極9上に体積固有抵抗値102〜106Ωcm又は1013
1018Ωcm範囲の半導体シート又は誘電体シート1
0を置き、この上に、繊維シート例えばメルトブ
ロー不織布11を置く、直流高電圧発生機12に
接続された印加電極13によりコロナ放電処理を
行なう方法、またはこの方法にグリツド電極を併
用する方法、あるいは、平板電極間にメルトブロ
ー不織布を両面とも接触させた状態で直流高電圧
を印加する方法などで行なうことが出来る。
As shown in FIG . 5, the method of electretizing the nonwoven fabric used for the dense structure layer is as shown in FIG .
Semiconductor sheet or dielectric sheet in the 10 18 Ωcm range 1
A method in which a fiber sheet, for example, a melt-blown nonwoven fabric 11 is placed on top of the fiber sheet 0, and a corona discharge treatment is performed using an application electrode 13 connected to a DC high voltage generator 12, or a method in which a grid electrode is used in combination with this method, or This can be carried out by applying a DC high voltage while both sides of the melt-blown nonwoven fabric are in contact between flat plate electrodes.

この様にして作られたエレクトレツト不織布
は、表面と裏面で極性が異なり、電界の向きが一
方向(厚さ方向)に揃つている。この様な不織布
の電界構造の不織布は、ランダム電界構造の不織
布より捕集性能が高く優れている。
The electret nonwoven fabric made in this way has different polarities on the front and back sides, and the electric field is aligned in one direction (thickness direction). A nonwoven fabric with such a nonwoven electric field structure has a higher trapping performance than a nonwoven fabric with a random electric field structure.

次に粗構造層について説明する。 Next, the rough structure layer will be explained.

本発明において粗構造層を設ける目的は次の二
つのことが主である。
In the present invention, the purpose of providing the rough structure layer is mainly for the following two reasons.

(1) 密構造層から洩れたダストを捕集すること。(1) To collect dust leaking from the dense structure layer.

(2) 支持材兼補強材としての使用。(2) Use as a support and reinforcement material.

密構造層は繊維充填率が高いので圧力損失が高
い。そこで要求される捕集性能が得られる程度ま
で密構造層の目付を少なくして圧力損失を下げる
ように設計することが考えられる。
The dense structure layer has a high fiber filling rate and therefore has a high pressure loss. Therefore, it is conceivable to design the dense structure layer to reduce the area weight to the extent that the required collection performance can be obtained to lower the pressure loss.

そうした場合、少量のダスト洩れが生じたり、
又密構造層が風圧によつて変形したりすることも
ある。
In such a case, a small amount of dust may leak,
Also, the dense structure layer may be deformed by wind pressure.

そのために圧力損失が低く、補強支持効果のあ
る粗構造層によつて捕集性能と圧力損失のバラン
スを調整し、かつ風圧に耐えられるようにする。
For this purpose, the balance between collection performance and pressure loss is adjusted by the coarse structure layer, which has low pressure loss and has a reinforcing and supporting effect, and is able to withstand wind pressure.

構造的には、前記密構造層と粗構造層を並列配
置する。
Structurally, the dense structure layer and the coarse structure layer are arranged in parallel.

従つて、粗構造層は密構造層よりも充填率が低
い。
Therefore, the coarse structure layer has a lower filling factor than the dense structure layer.

なお本発明のフイルターは、密構造層と粗構造
層を並列配置するが、捕集性能の超高性能化を目
的として設計する場合には、密構造層と粗構造層
の間に、前記密構造層より繊維充填率を高めたエ
レクトレツトメルトブロー不織布層を設けると捕
集性能がより一層向上し、かつロングライフ化が
図れる。
Note that the filter of the present invention has a dense structure layer and a coarse structure layer arranged in parallel, but when designing for the purpose of ultra-high collection performance, the dense structure layer and the coarse structure layer are arranged in parallel. By providing an electret melt blown nonwoven fabric layer with a higher fiber filling rate than the structural layer, the collection performance can be further improved and the product life can be extended.

熱刺激脱分極電荷量の求め方は、エレクトレツ
トシートを東洋精器(製)のTSC装置に設置し、
5℃/分で昇温した時の熱刺激脱分極電流を求
め、温度と熱刺激脱分極電流によつて囲まれた面
積(脱分極電荷量)を試料の面積で割つて、熱刺
激脱分極電荷量(クーロン/cm2)を求める。
To determine the heat-stimulated depolarization charge, place the electret sheet in a TSC device manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.
Calculate the heat-stimulated depolarization current when the temperature is raised at 5°C/min, and divide the area surrounded by the temperature and heat-stimulated depolarization current (depolarization charge amount) by the area of the sample to determine the heat-stimulated depolarization. Find the amount of charge (coulombs/cm 2 ).

〔作用〕[Effect]

圧力損失が不連続上昇するトラブル原因は、エ
レクトレツト繊維と非エレクトレツト繊維との捕
集機構が異なるため生じる。
The problem of discontinuous increase in pressure loss arises because the collection mechanisms of electret fibers and non-electret fibers are different.

エレクトレツトフイルターにおいては、繊維間
の支持材の無い空間にもダストの樹状突起が極め
て早い時期に形成される。又繊維の全周囲にもダ
ストが付着するので粗なダスト層が形成される。
In an electret filter, dust dendrites are formed at an extremely early stage even in spaces where there is no supporting material between the fibers. Further, since dust adheres to the entire periphery of the fibers, a rough dust layer is formed.

このダスト層が崩壊したときに、圧力損失が急
激に上昇したり、一時的に捕集性能を低下させる
のである。
When this dust layer collapses, the pressure loss increases rapidly and the collection performance temporarily decreases.

そこで、本発明では、安定でかつ粗なダスト層
を形成させ、かつ初期圧力損失を下げて、捕集性
能を満足させるために、繊維充填率と繊維中位直
径をバランス良く選定した密構造層を捕集面に用
いた。この結果繊維とダスト粒子間距離のバラン
スが良くなり、安定で、かつ粗なダスト層の形成
に役立ち、トラブル解決に成功した。
Therefore, in the present invention, in order to form a stable and coarse dust layer, lower the initial pressure loss, and satisfy the collection performance, we have developed a dense structure layer with a well-balanced fiber filling rate and fiber median diameter. was used as the collection surface. As a result, the distance between fibers and dust particles was better balanced, helping to form a stable and coarse dust layer, and successfully solving the problem.

更には、ダストが密構造層の表層近くに堆積す
るようになつたので、ダストがダストを捕習する
効果が著しくなり、捕集性能の向上とロングライ
フ化にも作用した。
Furthermore, since the dust started to accumulate near the surface of the dense structure layer, the effect of dust trapping dust became remarkable, and this also worked to improve the trapping performance and extend the life.

又、粗構造層を密構造層に並列配置したので、
初期圧力損失の低下が可能となつた。又粗構造層
の補強支持効果により圧力損失上昇に耐えること
が出来るロングライフフイルターとなつた。
Also, since the coarse structure layer is arranged in parallel to the dense structure layer,
It became possible to reduce the initial pressure loss. Also, due to the reinforcement and support effect of the coarse structure layer, it has become a long-life filter that can withstand increased pressure loss.

〔実施例〕〔Example〕

本発明をさらに実施例によつて詳細に説明する
が、これら実施例のみに限定されるものではな
い。
The present invention will be further explained in detail with reference to Examples, but is not limited to these Examples.

実施例 1 密構造層に繊維中位直径0.8μm、繊維充填率12
%、シート目付40g/m2、初期圧力損失2.5mmAq
(エアー過速度2.5cm/sec)、熱刺激脱分極電荷
量4.0×10-10クーロン/cm2であるエレクトレツト
ポリプロピレンメルトブロー不織布を用いた。
Example 1 Dense structure layer with fiber median diameter of 0.8 μm and fiber filling rate of 12
%, sheet weight 40g/m 2 , initial pressure loss 2.5mmAq
(air overspeed 2.5 cm/sec) and heat-stimulated depolarization charge amount 4.0×10 −10 coulombs/cm 2 electret polypropylene melt-blown nonwoven fabric was used.

また粗構造層に繊維中位直径が1.5μm、繊維充
填率10%、シート目付60g/m2、初期圧力損失
2.0mmAq(エアー過速度2.5cm/sec)、熱刺激脱
分極電荷量2.0×10-10クーロン/cm2であるポリプ
ロピレンメルトブロー不織布を用いた。この両者
を積層して本発明のフイルターを形成し、密構造
層側よりエアーを通し捕集性能と圧力損失を検討
した。
In addition, the coarse structure layer has a fiber median diameter of 1.5 μm, a fiber filling rate of 10%, a sheet weight of 60 g/m 2 , and an initial pressure loss.
A polypropylene melt-blown nonwoven fabric with a heat-induced depolarization charge of 2.0 mmAq (air overspeed 2.5 cm/sec) and a heat-stimulated depolarization charge of 2.0×10 −10 coulombs/cm 2 was used. The filter of the present invention was formed by laminating these two layers, and air was passed from the dense structure layer side to examine the collection performance and pressure loss.

初期圧力損失4.7mmAq(エアー過速度2.5cm/
sec)、捕集性能は99.99%以上であつた。(捕集性
能は大気塵0.3μ以上の粒子を日立製エアロゾルモ
ニターAN105型で行なつた)。
Initial pressure loss 4.7mmAq (air overspeed 2.5cm/
sec), and the collection performance was 99.99% or higher. (Catching performance was measured using Hitachi Aerosol Monitor Model AN105 for atmospheric dust particles larger than 0.3μ).

2000時間の連続捕集テストの結果、圧力損失は
連続上昇し、段階上昇は認められなかつた。又、
捕集性能は、初期と全く変わらない99.99%以上
を示した。本発明の目的とする効果が認められ
た。
As a result of a 2000 hour continuous collection test, the pressure drop increased continuously and no step increase was observed. or,
The collection performance was 99.99% or higher, which is completely unchanged from the initial stage. The desired effects of the present invention were observed.

実施例 2 密構造層に、実施例1と全く同じエレクトレツ
トメルトブロー不織布を用いた。
Example 2 The same electret melt-blown nonwoven fabric as in Example 1 was used for the dense structure layer.

粗構造層に、ポリエステル長繊維不織布を用い
た。これら両者を熱接着し、シート目付70g/
m2、繊維充填率12%、初期圧力損失0.5mm/Aqを
積層して成るフイルターを形成した。
A polyester long fiber nonwoven fabric was used for the rough structure layer. Both of these are thermally bonded and the sheet weight is 70g/
m 2 , a fiber filling rate of 12%, and an initial pressure loss of 0.5 mm/Aq were laminated to form a filter.

2000時間のエアーによる捕集テストを行なつ
た。
A 2000 hour air collection test was conducted.

初期圧力損失3、1mmAq、初期捕集性能は
99.98%以上であつた。(捕集性能は大気塵0.3μm
以上の粒子で行なつた) 圧力損失は連続上昇し、段階上昇は認められな
かつた。また捕集性能は99.99%以上に向上して
いた。
Initial pressure loss: 3.1 mmAq, initial collection performance:
It was over 99.98%. (Catching performance is 0.3 μm of atmospheric dust.
(The pressure drop was continuously increased, and no stepwise increase was observed. In addition, the collection performance was improved to over 99.99%.

更に4000時間の捕集テストを実施したが、全く
問題が発生しなかつた。
A further 4,000 hours of collection tests were conducted, and no problems occurred.

比較例 1 繊維中位直径1.9μm、繊維充填率7.5%、シー
ト目付20g/m2を有するエレクトレツトポリプロ
ピレンメルトブロー不織布を、接地された金属性
アース板上に置き、直流コロナ放電処理を電界強
度+7KV/cmで行なつた。このシートの熱刺激
脱分極電荷量は4×10-10クーロン/cm2であつた。
このシートを7枚積層し、エアーフイルターとし
て4000時間の連続捕集テストを実施した。
Comparative Example 1 An electret polypropylene melt-blown nonwoven fabric having a median fiber diameter of 1.9 μm, a fiber filling rate of 7.5%, and a sheet weight of 20 g/m 2 was placed on a grounded metal ground plate, and subjected to DC corona discharge treatment at an electric field strength of +7 KV. /cm was used. The heat-stimulated depolarization charge amount of this sheet was 4×10 −10 coulombs/cm 2 .
Seven of these sheets were stacked and used as an air filter for a continuous collection test of 4,000 hours.

初期圧力損失9.5mmAq(エアー過速度2.5cm/
sec)、初期捕集性能は0.3μm以上の大気塵で
99.99%以上であつた。
Initial pressure loss 9.5mmAq (air overspeed 2.5cm/
sec), the initial collection performance is for atmospheric dust of 0.3 μm or more.
It was over 99.99%.

テストの結果、圧力損失が段階上昇し、一時的
に捕集性能も低下した。
As a result of the test, the pressure drop increased step by step, and the collection performance also temporarily decreased.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のフイルターは、繊維充填率、繊維径が
バランス良く選定されている。
In the filter of the present invention, the fiber filling rate and fiber diameter are selected in a well-balanced manner.

このため、従来のHEPAフイルターより極め
て低圧損で優れた捕集性能を有する。
Therefore, it has extremely low pressure loss and excellent collection performance compared to conventional HEPA filters.

圧力損失の上昇も連続的で緩慢であるので、ク
リーンルーム等で使用した場合には、室内の気流
速度の変化が小さいので、気流速度の調整も容易
である。このため、室内のクリーン度を維持する
上で最適である。
The increase in pressure loss is also continuous and slow, so when used in a clean room, etc., the change in the airflow velocity in the room is small, making it easy to adjust the airflow velocity. Therefore, it is optimal for maintaining indoor cleanliness.

又、安定なダスト層が、主にフイルター表層に
形成され成長するので、内層のエレクトレツト繊
維にはほとんどダストが付着しない。このためエ
レクトレツト性が長期間維持されフイルターの寿
命が極めて長くなる。
Furthermore, since a stable dust layer is formed and grows mainly on the surface layer of the filter, hardly any dust adheres to the electret fibers in the inner layer. Therefore, the electrification is maintained for a long period of time, and the life of the filter is extremely long.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に係るフイルターの1例をあ
らわす一部切欠き断面模式図で、第2図aは、エ
レクトレツト不織布層のダスト付着初期状態をあ
らわす模式図、第2図bは、第2図aのダスト付
着量が増した状態をあらわす模式図、第3図a
は、非エレクトレツト不織布層のダスト付着初期
状態をあらわす模式図、第3図bは、第3図aの
ダスト付着量が増した状態をあらわす模式図、第
4図は、繊維充填率Yと繊維中位直径Xとの関係
を示すグラフ、第5図は、本発明のフイルターに
用いるエレクトレツト不織布のエレクトレツト化
方法をあらわす模式説明図である。 1:フイルター、2,6:エレクトレツト繊
維、3,8:非エレクトレツト繊維、4:エレク
トレツト繊維からなる密構造層、5:非エレクト
レツト繊維からなる粗構造層、7:ダスト、9:
接地された金属性電極板、10:半導体シート又
は誘電体シート、11:メルトブロー不織布、1
2:直流高電圧発生機、13:電極。
FIG. 1 is a partially cutaway cross-sectional schematic diagram showing an example of a filter according to the present invention, FIG. 2 a is a schematic diagram showing the initial state of dust adhesion on the electret nonwoven fabric layer, and FIG. Schematic diagram showing the state where the amount of dust adhesion has increased in Figure 2a, Figure 3a
is a schematic diagram showing the initial state of dust adhesion on the non-electret nonwoven fabric layer, FIG. 3b is a schematic diagram showing the state in which the amount of dust adhesion in FIG. FIG. 5, a graph showing the relationship with the fiber median diameter X, is a schematic explanatory diagram showing the method for converting the electret nonwoven fabric used in the filter of the present invention into electret. 1: filter, 2, 6: electret fibers, 3, 8: non-electret fibers, 4: dense structure layer consisting of electret fibers, 5: coarse structure layer consisting of non-electret fibers, 7: dust, 9:
Grounded metallic electrode plate, 10: Semiconductor sheet or dielectric sheet, 11: Melt-blown nonwoven fabric, 1
2: DC high voltage generator, 13: Electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 粗構造層と密構造層が並列配置された2層構
造からなるフイルターであつて、少なくとも該密
構造層が、エレクトレツト不織布でありかつ繊維
充填率Y%と繊維中位直径Xμmが、下記(1)〜(4)
式を満足するものよりなることを特徴とするフイ
ルター。 Y≧12.5X−15 ……(1) Y≦12.5X+10 ……(2) 3≦Y<25 ……(3) 0.3≦X<2.5 ……(4) 2 密構造層が、エレクトレツトメルトブロー不
織布であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のフイルター。 3 密構造層が、熱刺激脱分極電荷量1.4×10-10
クーロン/m2以上のものであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項または第2項記載のフイル
ター。 4 密構造層の不織布が、シート状態でエレクト
レツト化されてなるものであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載
のフイルター。
[Scope of Claims] 1. A filter having a two-layer structure in which a coarse structure layer and a dense structure layer are arranged in parallel, wherein at least the dense structure layer is an electret nonwoven fabric and has a fiber filling rate of Y% in the fibers. The diameter Xμm is as shown in (1) to (4) below.
A filter characterized by comprising more than one that satisfies the formula. Y ≧ 12.5 Claim 1 characterized in that
Filter as described in section. 3 The dense structure layer has a heat-stimulated depolarization charge amount of 1.4×10 -10
3. The filter according to claim 1 or 2, wherein the filter has a coulomb/m 2 or more. 4. The filter according to claim 1, 2, or 3, wherein the nonwoven fabric of the dense structure layer is electrified in a sheet state.
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