空气过滤材料及空气过滤单元的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种对于PM2.5等粒子状物质的捕集性能优异，抑制了压力损失的增大的空气过滤材料及空气过滤单元。本发明的一个态样是一种捕集气体中的微粒子的空气过滤材料，其特征在于：以5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3μm的粒子的空气时的带电前的捕集效率为15～30％，带电量为5.5×10-10～小于10×10-10C/cm2，过滤材料通过速度为5.3cm/sec时的压力损失为20Pa以下。
【专利说明】空气过滤材料及空气过滤单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空气过滤材料及空气过滤单元。
【背景技术】
[0002]近年来，漂浮在大气中的微小粒子状物质PM2.5的问题在有些地区变得严重。
[0003]存在于大气中的污染物质分为气体状物质和粒子状物质(Particulate Matter)。气体状物质的例子有由碳燃烧所产生的亚硫酸气体(二氧化硫、SO2)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机化合物(VOC)等。粒子状物质有煤尘(例如由碳燃烧所产生的煤)、粉尘(例如因轮胎的磨耗等机械作用而产生的轮胎磨耗粉尘)、土壤粒子(例如黄沙)等直接被释放到大气中的一次产生粒子、及一次产生粒子在大气中利用太阳光和所述气体状物质发生光化学反应而产生的二次产生粒子。二次产生粒子成为光化学烟雾的产生原因。
[0004]粒子状物质根据产生原因而组成或粒径不同。粒子状物质根据粒径而表示为PM2.5或PM10。PM2.5是漂浮在大气中的粒子状物质，是指粒径为2.5μπι以下的粒子。
[0005]关于粒子状物质，在大气中存在组成或粒径不同的粒子状物质。此粒子状物质吸收、散射可见光，会导致烟雾等能见度障害、或地表温度降低。另外，因粒子状物质深入肺的内部，而担忧会对健康产生不良影响。因此，各国规定了环境标准。在日本，规定了年平均值为15 μ g/m3以下且日平均值为35 μ g/m3以下的浓度的标准值。另外，在中国，规定了年平均值为35 μ g/m3以下且日平均值为75 μ g/m3以下的浓度的标准值。
[0006]另外，先前已知有称为HEPA过滤器(HighEfficiency Particulate Air Filter,高效空气微粒过滤器)的捕集性能优异的空气过滤材料。用作HEPA过滤器的空气过滤材料在使用粒径为0.3 μ m的粒子的情况下具有99.97%以上的捕集效率，例如使用包含玻璃纤维或有机纤维的无纺布的过滤材料(例如专利文献I)。
[0007][现有技术文献]
[0008][非专利文献]
[0009][专利文献I]日本专利特开2000-300919号公报
【发明内容】
[0010][发明所要解决的问题]
[0011]作为表示空气过滤材料的性能的指标，常使用所述捕集效率和压力损失。压力损失的值越小，透过过滤材料的空气越容易流通，透过过滤材料的空气的风量较少便足够，因此在用于空气过滤单元的情况下，可抑制过滤所需的电力，而实现节能。
[0012]但是，捕集效率和压力损失存在如果改善其中一个性能则另一性能会变差的倾向，难以同时改善两个性能。捕集性能优异的空气过滤材料由于通常由纤维直径较细的纤维材料所构成，所以被捕集的微粒子容易堆积，压力损失容易增加。如果使用所述HEPA过滤器来捕集PM2.5之类的粒子状物质，则在早期压力损失会增加。另一方面，如果使用捕集性能逊于HEPA过滤器的中性能过滤器，则压力损失虽然维持为较低，但PM2.5之类的粒子状物质的捕集性能不足。
[0013]本发明的目的在于提供一种对于PM2.5等粒子状物质的捕集性能优异，抑制了压力损失的增大的空气过滤材料及空气过滤单元。
[0014][解决问题的技术手段]
[0015]本
【发明者】对所述问题反复进行努力研究，结果发现:通过使捕集效率为特定范围的空气过滤材料带有特定的带电量，可获得比通过仅提高带电前的捕集效率或者缩小空气过滤材料的纤维直径而获得的捕集效率的提高效果更高的捕集效率的提高效果，并且可避免在提高带电前的捕集效率或者缩小空气过滤材料的纤维直径的情况下发生的压力损失的增大，发现特别可较大地改善PM2.5等粒子状物质的捕集效率，从而完成本发明。
[0016]本发明的一个态样是一种捕集气体中的微粒子的空气过滤材料，其特征在于:
[0017]以5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3 μ m的粒子的空气时的带电前的捕集效率为15?30%，
[0018]带电量为5.5 XKTici ?小于 10Xl(TlclC/cm2，
[0019]过滤材料通过速度为5.3cm/sec时的压力损失为20Pa以下。
[0020]优选所述空气过滤材料具有包含平均纤维直径为3.0?3.7 μ m的无纺布的捕集层。
[0021]在所述空气过滤材料中，也可负载抗菌剂0.8X 10_5?1.6X 10_5g/m2及表面活性剂。
[0022]本发明的另一态样是一种空气过滤单元，其特征在于具备:
[0023]空气过滤材料，其捕集气体中的微粒子，且以5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3μπι的粒子的空气时的带电前的捕集效率为15?30%，带电量为5.5 X ICTiq?小于1X l0.C/cm2,过滤材料通过速度为5.3cm/sec时的压力损失为20Pa以下；和
[0024]预滤器，其在透过所述空气过滤材料的气流的方向上配置在所述空气过滤材料的上游侧，且以5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3 μ m的粒子的空气时的捕集效率低于所述空气过滤材料。
[0025]优选所述空气过滤单元还具备包围所述预滤器及所述空气过滤材料的外周部，并将所述预滤器及所述空气过滤材料形成为一体的框材料，
[0026]所述预滤器的上表面及下表面的上游侧端部和所述框材料是利用沿着和上下游方向交叉的方向设置为线状的密封材料而粘接，
[0027]所述空气过滤材料的上表面及下表面的下游侧端部和所述框材料是利用沿着和上下游方向交叉的方向设置为线状的密封材料而粘接。
[0028]本发明的又一态样是一种空气过滤单元，其特征在于具备:
[0029]空气过滤材料，其捕集气体中的微粒子，且以5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3μπι的粒子的空气时的带电前的捕集效率为15?30%，带电量为
5.5 X ICTiq?小于1X l0.C/cm2,过滤材料通过速度为5.3cm/sec时的压力损失为20Pa以下；和
[0030]化学过滤器，其沿着透过所述空气过滤材料的气流的方向和所述空气过滤材料并排配置，且捕集气体中的气体成分。
[0031]在所述空气过滤单元中，优选所述化学过滤器是沿着所述气流的方向配置在所述空气过滤材料的下游侧。
[0032]在所述空气过滤单元中，优选所述化学过滤器的单元密度为40?120个/inch2，在气流方向上的长度为25?70mm。
[0033]优选所述空气过滤单元还具备保持所述空气过滤材料及所述化学过滤器在气流方向上接触的框体。
[0034][发明的效果]
[0035]根据本发明，可获得对于PM2.5等的粒子状物质的捕集性能优异，抑制了压力损失的增大的空气过滤材料及空气过滤单元。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是表示本实施方式的空气过滤材料的层构成的剖视图。
[0037]图2是说明使用了空气过滤材料的空气过滤单元的捕集效率的提高效果的图。
[0038]图3是表示本实施方式的空气过滤单元的一例的图。
[0039]图4是表示图3的空气过滤单元的安装状态的图。
[0040]图5是表示变化例I的空气过滤单元和过滤室的立体图。
[0041]图6是图5的空气过滤单元的分解立体图。
[0042]图7是图5的框材料的展开图。
[0043]图8是将变化例2的空气过滤单元的一例和过滤室一并表示的图。
[0044]图9是表示变化例2的空气过滤单元的另一例的图。
【具体实施方式】
[0045]以下，对本发明的空气过滤材料及空气过滤单元进行说明。
[0046](空气过滤材料)
[0047]本实施方式的空气过滤材料是捕集气体中的微粒子的空气过滤材料，并且以
5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3 μ m的粒子的空气时的带电前的捕集效率为15?30%，带电量为5.5X10_10C/cm2以上且小于10X 10-1QC/cm2，过滤材料通过速度为5.3cm/sec时的压力损失为20Pa以下。
[0048]将本实施方式的空气过滤材料的层构成示于图1。
[0049]空气过滤材料(以下，简称为过滤材料)2包含捕集层3。捕集层3包含无纺布。
[0050]捕集层3所使用的无纺布例如使用熔喷无纺布。熔喷无纺布例如是通过将熔融树脂组合物挤出，制成微细的树脂流，使此树脂流接触高速度的加热气体，制成微细纤维直径的不连续纤维，使这种纤维聚集在多孔性支撑体上而形成。熔喷无纺布的单位面积重量为5?100g/m2,优选10?80g/m2。纤维直径为0.1?10 μ m,优选I?6 μ m,更优选3.0?3.7μπι。在本说明书中，纤维直径表示平均纤维直径。通过使纤维直径为所述范围内，下述捕集效率的提高效果增大，可获得带电后的捕集效率较高的过滤材料，并且将空气过滤材料的压力损失维持在20Pa以下。纤维的平均纤维长度为50?200mm，优选80?150mm。
[0051]熔喷无纺布的材质例如为选自聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物等乙烯系共聚物，聚丙烯或者丙烯共聚物、聚丁烯等聚烯烃，6-尼龙、66-尼龙、6/66共聚合聚酰胺、610-尼龙、11-尼龙、12-尼龙等聚酰胺或者共聚合聚酰胺，聚对苯二甲酸乙二酯、对苯二甲酸乙二酯共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯等聚酯，脂肪族系聚碳酸酯、聚氨酯弹性体、聚氯乙烯或者共聚物、全芳香族聚酯、聚苯硫醚等中的至少I种聚合物。其中，基于熔喷成形性优异，低成本，且在制造熔喷无纺布的过程中混入称为“shot”的无法成为纤维状的聚合物球的可能性极低的理由，优选聚丙烯。
[0052]捕集层3可使用聚丙烯以外的树脂制造的无纺布，也可使用熔喷无纺布以外的无纺布。另外，关于捕集层3，也可包含天然纤维、玻璃纤维等其他材质的无纺布来代替包含合成纤维的无纺布。
[0053]优选过滤材料2还包含积层在捕集层3上的加强层5。加强层5是刚性高于捕集层3的具有通气性的片体，优选使用容易变形，厚度较薄且较轻的片体。加强层5可使用包含纸、聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙等合成树脂的织布或无纺布、网等。无纺布可使用例如纺粘无纺布。在捕集层3的无纺布为熔喷无纺布的情况下，优选加强层5的无纺布为纺粘无纺布。纺粘无纺布可无特别限制地使用公知的纺粘无纺布，例如可使用将经过纺丝、延伸的长丝随机地聚集在多孔性支撑体上而成的纺粘无纺布。这种纺粘无纺布由于包含连续的长丝，通过延伸而被赋予分子配向，因此强度优异，所以优选。纺粘无纺布的材质可列举聚酯、聚丙烯、聚酰胺等。本实施方式中使用聚酯。纺粘无纺布也可为进一步通过针刺、空气吸丝、喷水等方法使纤维彼此交络而成的纺粘无纺布。就加强性和风阻性的观点而言，纺粘无纺布的单位面积重量为10?100g/m2，优选15?50g/m2。优选长丝的细度为I?3旦尼尔。
[0054]加强层5可使用聚酯以外的树脂制的无纺布，亦可使用纺粘无纺布以外的无纺布。加强层5也可积层在捕集层3的单侧或两侧。捕集层3及加强层5也可为单层或多层。此外,过滤材料2也可具备加强层5。
[0055]过滤材料2如上所述，以5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3 μ m的粒子的空气时的带电前的捕集效率为15?30%。所谓带电前的捕集效率，是指在通过下述驻极化处理使之带电前的过滤材料的捕集效率。带电前的捕集效率可使用带电前的过滤材料、或者对带电后的过滤材料实施去静电处理而得的过滤材料而求出。此外，带电前的捕集效率在下文的说明中也称为去静电后的捕集效率。
[0056]通过使带电前的捕集效率为15%以上，可使通过增大带电量而提高捕集效率的效果(捕集效率的提高幅度)增大，而将带电后的捕集效率提高到作为中性能过滤器而较高的范围、即80?95%的范围。换言之，在带电前的捕集效率小于15%的情况下，即便增大带电量，捕集效率的提高效果也较小，所获得的捕集效率产生极限。例如已知，即便使带电前的捕集效率为5?10%的过滤材料和本实施方式的过滤材料2相同程度地带电，带电后的带电量也会停留在60?70%。
[0057]另外，通过使带电前的捕集效率为30%以下，可将过滤材料2的压力损失维持在20Pa以下。
[0058]过滤材料2如上所述,带电量为5.5 X 104°?小于10 X 10_lclC/cm2。通过对过滤材料实施驻极化处理，可使带电量成为所述范围。驻极化处理的具体方法见下文。
[0059]带电量可为例如依据JIS L1094所测得的值(摩擦带电电荷量)，也可为使用根据带电量和捕集效率的关系所求出的近似式而获得的值。例如在温度20°C、湿度40%的环境下是使用JIS规格来测定，在温度20?25°C、湿度20?50%的环境下是使用近似式来测定。
[0060]近似式是基于例如下述要点而求出。首先，对测定对象的过滤材料的捕集效率进行测定。捕集效率的测定方法见下文。其次，将此过滤材料去静电，并测定去静电后的捕集效率。去静电的方法见下文。接着，使去静电后的过滤材料带有2种以上的带电量，在各带电量下测定捕集效率。关于用以使过滤材料带电的操作，例如可通过如下方式进行:将带电电荷量测定装置的电容器的两端短路后，再次开放，手持摩擦棒的两端，针对载置在摩擦台的平台上的试验过滤材料，以重量的一部分作为负重从铅垂上方均匀地施加，根据目标带电量，以I秒钟I次的比例重复进行不使摩擦棒旋转而从里侧拉向近前侧的操作多次，而摩擦过滤材料。重复次数没有特别限定，例如在带有5种带电量的情况下，重复进行2、4、6、8、10次的5种次数。摩擦完毕后，针对带电的过滤材料，可根据和下述依序JIS L1094而进行的带电量测定相同的要点求出带电量。此时的测定是在温度20?25°C、湿度20?50%的环境下进行。接着，对2种以上的带电量和各带电量下的捕集效率的关系的图进行回归，求出回归式作为近似式。将去静电前所测得的捕集效率代入此近似式，由此可推测出过滤材料的带电量。此外，近似式可为直线(I次式)，也可为曲线(例如2次式)。
[0061]测定带电量时的温度优选20?25°C，测定带电量时的湿度优选20%，更优选30%，进而优选40%。在这些测定环境中，过滤材料2的带电量优选6X10,?小于10 X l(T10C/cm2，更优选7 X 1(Γ10?小于10 X l(T10C/cm2，进而优选8 X 10-10?小于1X l(TlclC/cm2，尤其优选 9X 1(T1CI ?小于 10 X l(T10C/cm2。
[0062]已知通过使带电量为5.5X10-10C/cm2以上，带电前的捕集效率为所述范围的情况下的捕集效率的提高效果会增大，即便带电前的捕集效率较低，也会获得充分的捕集效率。换言之，已知为了提高带电后的捕集效率，通过设为所述范围的带电量，可获得超过通过提高带电前的捕集效率或者缩小过滤材料2的纤维直径而获得的捕集效率的提高效果(提高幅度)的捕集效率的提高效果，并且已知可抑制因提高带电前的捕集效率或者缩小过滤材料2的纤维直径而产生的压力损失的上升。另外，通过使带电量为5.5X10-10C/cm2以上、使带电如的捕集效率成为所述范围，下述累计捕集效率会提闻，可更确实地捕集PM2.5等粒子状物质。
[0063]另一方面，如果带电量超过ΙΟΧΙΟ,Ο/ο?2，则对过滤材料2实施下述皱褶加工的情况下的过滤材料2的折痕变得不锐利，导致压力损失上升。其原因为:如果过滤材料2的带电量过大，则会因由静电产生的斥力，使皱褶在折痕附近变形而鼓起成圆弧状，因而无法保持皱褶形状，空气的流道变窄。另外，空气过滤材料由于通常在带电后利用滚筒进行卷取，所以如果带电量较高，则在卷取时会缠在滚筒上，使作业变得困难，并且在使用例如往复式折叠机对过滤材料进行皱褶加工的情况下，将折叠机的刃从折入的过滤材料中抽出时，过滤材料会追随刃，而有变得无法折叠成皱褶形状的担忧。
[0064]过滤材料2在带电后的捕集效率为80?95%。带电后的捕集效率和所述带电前的捕集效率同样地由以5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3 μ m的粒子的空气时的捕集效率所表示。带电后的捕集效率在下文的说明中也称为去静电前的捕集效率。
[0065]本实施方式的过滤材料2通过对带电前的捕集效率为15?30%的空气过滤材料实施驻极化处理而赋予5.5 X 10,?小于1X 10_1(lC/Cm2的高带电量，使带电后的捕集效率大为提高，成为80?95%的范围。根据本
【发明者】的研究发现，通过如此控制带电前的捕集效率和带电量，会提高带电后的捕集效率。带电前的捕集效率为15?30 %的较低值且带电后的捕集效率为80?95%的较高值的空气过滤材料先前并不存在。过滤材料2通过使带电后的捕集效率成为所述范围，而具有作为中性能过滤器相对较高的捕集性能。
[0066]优选过滤材料2对于粒径为0.3 μ m以上且2.5 μ m以下的粒子的累计捕集效率为90%以上。此外，作为和累计捕集效率含义相同的指标，有时称为PM2.5等粒子状物质的捕集效率。
[0067]累计捕集效率例如可通过如下方式测量。具体而言，将供给到过滤材料2的上游侧的空气(上游侧的空气)中的粒径0.3μπι以上且2.5 μ m以下的粉尘加以分级，求出每种粒径的密度(μ g/m3)，并且将通过过滤材料2的空气(下游侧的空气)中的粉尘加以分级，求出每种粒径的粉尘的密度(μ g/m3)。例如将粒径分为0.3 μ m以上且小于0.5 μ m、0.5 μ m以上且小于0.7 μ m、0.7 μ m以上且小于1.0 μ m、1.0 μ m以上且小于2.0 μ m、2.0 μ m以上且2.5μπι以下的5个等级，利用粒子计数器(光散射式空气中粒子计数器，JIS Β9921)进行计数，由此求出每种粒径的粒子数。具体而言，将来自半导体雷射等光源的光以脉冲状对空气中的粒子进行照射，利用发光二极体等的检测装置检测由粒子散射的散射光。根据散射光量计数粒子的大小，由散射光的脉冲数计数粒子的个数。
[0068]其次，基于每种粒径的粒子的个数，累计每种粒径的密度(μ g/m3)，求出上游侧空气中的粒径0.3μπι以上且2.5μπι以下的粉尘整体的密度(A g/m3)及下游侧空气中的粒径0.3 μ m以上且2.5 μ m以下的粉尘整体的密度(B g/m3)。累计捕集效率是由(A-B) /AX 100(%)表示。只要为具有这种特性的过滤材料，则可适宜地用于PM2.5等漂浮在大气中的粒子状物质较多的环境。
[0069]优选过滤材料2负载了抗菌剂0.8X 1(Γ5?1.6X l(T5g/m2。由此,可在不损害过滤材料2的带电性能的情况下充分地发挥出抗菌防臭性。此外，所谓带电性能，是指通过静电作用而比过滤材料本来所具有的捕集性能(带电前的捕集性能)有所提高的捕集性能。
[0070]抗菌剂优选使用具有抗菌性，而且具有防臭性的抗菌剂。作为具有抗菌性及防臭性的抗菌剂，例如可列举以质量比计而含有铁0.0001?0.02、铝0.0002?0.02、钛0.0000008 ?0.000004、及钾 0.000002 ?0.002 的金属组合物。
[0071]根据这种金属组合物，通过使铁、钛等过渡元素成分对空气中的水分子发挥作用，而生成担任分解反应的主角的羟基自由基和过氧化氢，经过反应过程也会由过氧化氢生成羟基自由基。另外，经由氢过氧自由基，会由双氧水生成超氧离子，这种超氧离子也有助于分解反应。认为本发明中的抗菌性的效果是因如下情况而获得:这些自由基或离子的氧化能力等对细菌有效，会抑制金黄色葡萄球菌、肺炎球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、绿脓杆菌、枯草杆菌、嗜肺军团菌、大肠杆菌等杂菌的增殖。
[0072]此外，认为本发明中的防臭性的效果是因如下情况而获得:由于所述金属组合物在阻止以从人体产生的皮肤细胞柏(垢)或汗、油等作为营养源的金黄色葡萄球菌的生长的抑菌作用方面优异，所以会防止因金黄色葡萄球菌分解人的角质废物所含的亮氨酸而产生的恶臭。
[0073]优选抗菌剂在过滤材料2上负载了 0.8X 10_5?1.6X 10_5g/m2。通过负载抗菌剂0.8X l(T5g/m2以上,而获得充分的抗菌防臭性能,通过负载1.6X l(T5g/m2以下,可抑制表面活性剂的使用量，以确保过滤材料的带电性能。本实施方式中例如负载了 1.28X10_5g/m2。
[0074]表面活性剂是使用阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂或者这些的混合物。作为混合物，例如可列举阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的混合物。作为混合物所含的阳离子表面活性剂，例如可列举:烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐等特殊高分子四级铵盐等。作为混合物所含的阴离子表面活性剂，例如可列举:高级醇的环氧烷加成物、高级醇的烷基胺的环氧烷加成物、苯乙烯化苯酚的环氧烷加成物等。在这混合物中，优选阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂是以质量比计为4: 6?6: 4的比例而含有。
[0075]表面活性剂在过滤材料2上负载了 0.004?0.16g/m2。关于表面活性剂，就使抗菌剂均匀地分散到用以使抗菌剂附着在过滤材料上的化学药液中的观点而言，优选负载了0.004g/m2以上，为了避免过滤材料的带电性能的降低，优选负载了 0.16g/m2以下。本实施方式中例如负载了 0.128g/m2。
[0076]关于抗菌剂及表面活性剂，就向抗菌剂的溶液中的分散性的观点而言，优选通过使化学药液附着在过滤材料2上，并使之干燥，而负载在过滤材料2上，这种化学药液是将根据以质量比计为1: 20?1:1的比例将下述T1T1(注册商标)的原液(固体成分
0.004质量％ )和下述NICCANON NS-30的原液(固体成分40质量％ )混合而成。
[0077]抗菌剂及表面活性剂可均匀地负载在整个过滤材料2上，也可仅负载在一部分(例如捕集层)上。
[0078]过滤材料2可在不损害本发明的效果的范围内，还负载防霉剂。防霉剂可使用包含双狐系、醇系、酌■系、酸本胺系、鹏系、味卩坐系、卩Jl卩坐系、异_■氣唾卩坐丽系、二嚷系、氣系、糖质系、环庚三烯酚酮系、有机金属系、无机系等的化合物的防霉剂。其中，由于容许用作食品添加物，所以优选包含咪唑系化合物的防霉剂，其中更优选使用包含噻苯咪唑的防霉剂。
[0079]过滤材料2较理想为在JIS L1902 “纤维制品的抗菌性试验方法”所规定的定量试验中测得的杀菌活性值为O以上，较理想为在所述定量试验中测得的抑菌活性值为2.2以上。通过使抑菌活性值为2.2以上，可满足纤维评价技术协议会所认定的取得SEK标志的必要条件。
[0080]本实施方式的过滤材料2通过使带电前的捕集效率为所述范围，且使带电量为所述范围，可获得高于通过仅提高带电前的捕集效率或者缩小过滤材料的纤维直径而获得的捕集效率的提高效果的捕集效率的提高效果，并且避免在提高带电前的捕集效率或者缩小过滤材料的纤维直径的情况下所发生的压力损失的增大(压力损失成为20Pa以下)，特别是大为改善PM2.5等粒子状物质的捕集效率(累计捕集效率)。
[0081]此处，参照图2，对捕集效率的提高效果进行说明。图2是说明捕集效率的提高效果的图。此外，图中的纵轴及横轴上所示的数值是以降序排列，但为了便于理解，图表上的数值间的间隔和数值彼此的差并不一致。作为过滤材料特性的捕集效率和压力损失一股如图所示，呈比例关系，处于如果改善其中一方则另一方会变差的关系。例如假定捕集效率为70%且压力损失为16Pa的过滤材料的情况下，如果通过在不使之带电的情况下缩小过滤材料的平均纤维直径而设法实现84%的高捕集效率，则压力损失会上升到22Pa而变差。相对于此，如果通过在不改变过滤材料的平均纤维直径的情况下使过滤材料带电而设法实现84%的高捕集效率，则压力损失会被抑制在18Pa。由所述情况得知，为了获得相同的捕集效率的提高效果(捕集效率的提高幅度)而增大的压力损失的程度在使过滤材料带电的情况下，和调整过滤材料的平均纤维直径的情况相比被抑制为较小。换言之，在压力损失的增加程度相同的情况下获得的捕集效率的提高效果在使过滤材料带电的情况下，和调整过滤材料的平均纤维直径的情况相比更大。例如可根据如下情况而理解:在显示压力损失为18Pa的上下方向的虚线上，从点A朝向点B的箭头比从点A朝向点C的箭头位于更高的位置(捕集效率更高)。先前，并无使带电量成为如所述范围的较高值的要求。但是，根据本
【发明者】的研究发现:对于压力损失为20Pa以下的所谓节能型的过滤材料，在将带电前的捕集效率定为所述范围且将带电量定为所述范围的情况下，和以与带电前的捕集效率低于所述范围的情况相同的程度使之带电的情况相比，捕集效率的提高效果增大，并且压力损失的上升得以抑制。
[0082]另外，本实施方式的过滤材料2通过含有包含经过驻极化处理的无纺布的捕集层3，除了无纺布的纤维本身的捕集性能以外，还具有带电性能，并且通过具备抗菌剂，还具有抗菌性能和防臭性能(即，具有抗菌防臭性能)。另外，如果抗菌剂的量较多，则用以使其均匀地附着在过滤材料2上的表面活性剂的量也增多，会使带电性能降低，因而在这过滤材料2中，通过使抗菌剂的量少于特定上限值，表面活性剂的量也会减少而避免带电性能降低。
[0083]此处，对过滤材料的制造方法进行说明。
[0084]过滤材料的制造方法具备驻极化处理、积层、附着化学药液、干燥各步骤。
[0085]在驻极化处理步骤中，对无纺布实施驻极化处理而获得捕集层。无纺布例如使用所述无纺布。
[0086]驻极化处理是通过对无纺布施加直流电压而进行。所施加的直流电压的值是根据电极的形状、电极间距等，还考虑到对驻极体无纺布所要求的带电电荷量、驻极化处理的速度等而适宜决定。例如电极间距为8mm的情况下，是通过对无纺布施加5kV以上、优选6?20kV的直流电压而进行。另外，直流电压的施加可通过任一方法而进行，并无特别限制。例如，可将无纺布通过施加了直流电压的电极间而进行，也可对无纺布的表面实施电晕放电或脉冲状高电压而进行。另外，也可使用利用其他电介质保持无纺布的正反两面并对两面施加直流高电压的方法、或一边对无纺布照射光一边施加电压的方法等。
[0087]在之后的积层步骤中，在驻极化处理步骤后对捕集层积层加强层。
[0088]捕集层和加强层的积层方法并无特别限定，例如可列举:使用粘接剂将2个层贴合的方法；或在通过熔喷法以外的制法所制造的无纺布片体(加强层)上通过熔喷法积层捕集层。另外，作为将2种无纺布贴合的方法，可列举:散布热塑性且低熔点的热熔树脂粉末的方法；或通过喷雾法散布湿气硬化型聚氨酯树脂的方法；或散布热塑性树脂、热熔接纤维并通过热路的方法等。特别是基于减少无纺布彼此的粘接面积而改良通气性的理由，优选散布热塑性且低熔点的热熔树脂粉末的方法。此外，作为热熔树脂，也可使用热塑性-低熔点的聚酯系、聚酰胺系、聚氨酯系、聚烯烃系、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)系的热熔树脂。此外，作为使熔喷无纺布和纺粘无纺布贴合的方法，基于提高过滤材料2的柔软性，显著提高机械强度及耐久性的理由，也可使用加热压纹加工法。由此，在将下述过滤组合件沿着一个方向形成为较长的情况下，可在不使用硬质的加强材的情况下实现过滤材料的轻量化，即使过滤材料较薄，也可充分地赋予针对扭拧等的拉伸强度，可防止操作时的破损。
[0089]积层步骤也可在驻极化处理步骤之前进行。即，也可在将加强层积层在捕集层上之后，对这个积层体实施驻极化处理。
[0090]之后的化学药液附着步骤是使包含抗菌剂和0.1?2.0质量％的表面活性剂的化学药液以10?20g/m2附着在包含捕集层的过滤材料上。
[0091]抗菌剂是以在干燥步骤后的过滤材料上负载0.8X 10_5?1.6X 10_5g/m2的方式附着在过滤材料上。为此，抗菌剂是在水溶液(化学药液)状态下附着在过滤材料上。这种化学药液例如是通过将以纯水进一步稀释包含抗菌剂的水溶液而成的抗菌剂稀释液、和包含表面活性剂的水溶液加以混合，来调节表面活性剂的浓度而制备。化学药液中根据需要可包含浸透剂、增粘剂。抗菌剂例如使用所述金属组合物。作为包含抗菌剂的水溶液，例如使用铁为16 μ g/ml、招为23 μ g/ml、钛为0.08 μ g/ml、钾为0.22 μ g/ml的浓度组成的水溶液。此处，铁、铝、钛的浓度是通过ICP(电感耦合等离子体)发射光谱分析法所求得的值，钾的浓度是通过原子吸光法所求得的值。包含这种组成的抗菌剂的水溶液可使用市售品，例如SUNWARD商会公司制造的T1T1 (注册商标)。作为包含表面活性剂的水溶液，例如使用包含根据以质量比计为1:1的比例混合所述阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂而成的混合物的水溶液、例如日华化学公司制造的NICCANON NS-30。将包含抗菌剂的水溶液和包含表面活性剂的水溶液混合后，以化学药液中表面活性剂的浓度成为0.1?2.0质量％的方式利用纯水进行稀释。关于化学药液中的表面活性剂的浓度，就使抗菌剂均匀地附着在过滤材料上的观点而言，优选0.1质量％以上，就抑制过滤材料的带电性能降低的观点而言，优选2.0质量％以下。其结果为，化学药液中的抗菌剂的浓度例如制备成2.0质量％。
[0092]此外，化学药液还包含防霉剂的情况下的化学药液的制备例如是通过向预先调整了粘度的纯水中添加抗菌剂、表面活性剂和防霉剂并充分地进行搅拌而进行。此外，化学药液也可为包含水以外的溶剂的溶液。
[0093]在化学药液附着步骤中使化学药液附着在过滤材料上的方法并无特别限制，可通过利用喷雾涂布、辊涂布的转印、含浸等公知方法而进行，但就抑制之后的干燥步骤中应除去的水分的量，而防止因被干燥时的热所加热的水分而损害带电性能的方面而言，优选通过喷雾涂布而进行。喷雾涂布可通过公知方法而进行。药剂的附着是控制化学药液相对于过滤材料面积的附着量而进行。就对过滤材料负载充分量的抗菌剂的观点而言，化学药液的附着量为10g/m2以上，优选13g/m2以上，基于将附着在过滤材料上的表面活性剂的量抑制在最小限度的理由，为20g/m2以下,优选19g/m2以下。本实施方式中例如涂布16g/m2。
[0094]在过滤材料为所述熔喷无纺布和纺粘无纺布的2层过滤材料的情况下，可从任一侧进行喷雾涂布，就使化学药液更均匀地附着在整个过滤材料上的观点而言，优选从纺粘无纺布侧进行喷雾。在此情况下，化学药液透过纺粘无纺布而到达熔喷无纺布。
[0095]之后的干燥步骤是在化学药液附着步骤之后使化学药液中的水分蒸发。干燥例如是在加热到130?180度的烘箱中进行5?15秒钟。在其他实施方式中，干燥步骤也可通过自然干燥代替加热干燥而进行。
[0096]在干燥步骤之后，过滤材料负载了抗菌剂0.8X 1(Γ5?1.6Χ l(T5g/m2。在干燥后，过滤材料例如被卷取成辊状。对于被卷取成辊状的过滤材料，实施皱褶加工，根据需要形成间隙保持材料或者通过散布所述热熔树脂粉末进行贴合，而制造过滤组合件。过滤组合件收纳在框体中，而完成下述空气过滤单元。
[0097]根据以上的制造方法，化学药液所含的表面活性剂被抑制在特定浓度范围，因此干燥后负载在过滤材料上的表面活性剂的量得以抑制。由此，过滤材料的带电性能降低被抑制，而维持利用静电的捕集性能。另外，根据此制造方法，由于将化学药液在过滤材料上的附着量抑制在特定范围，所以在化学药液附着步骤之后的干燥步骤中，将被加热的水分对过滤材料的带电性能产生影响的程度抑制在最小限度。
[0098]此外，在以上的制造方法中，也可省略附着化学药液、干燥的各步骤。
[0099](空气过滤单元)
[0100]其次，对本实施方式的空气过滤单元进行说明。
[0101]将本发明的一个实施方式的空气过滤单元50的外观示于图3及图4。图3是表示空气过滤单元的外观的图。图4是表示将空气过滤单元安装在安装框内的安装状态的图。
[0102]空气过滤单元50例如用于一股空调系统，安装在具有开口部31的安装框30上。安装框30埋入到大厦等建筑物中的墙壁、天花板等多处。
[0103]空气过滤单元50是中性能过滤器(主要对粒径小于5 μ m的粒子具有中等程度的粒子捕集率的空气过滤器)，具有通过计数法(使用粒径为0.3 μ m的粒子进行测定的情况下)所测得的80?95%的捕集效率,在过滤材料通过速度为5.3cm/sec时的压力损失为73 ?93Pa。
[0104]空气过滤单元50是具备过滤组合件11和框体21的小皱褶型的空气过滤器。
[0105]过滤组合件11例如是对所述抗菌防臭过滤材料I实施皱褶加工，保持形成在抗菌防臭过滤材料I上的邻接的2个皱褶的间隙而成。皱褶加工可通过例如旋转方式、往复方式等方法而进行。关于保持皱褶的间隙，例如可通过在过滤材料2的表面设置间隙保持材料13而进行，也可通过在过滤材料2上进行利用散布所述热熔树脂粉末的贴合而进行。间隙保持材料13是为了稳定保持邻接的2个皱褶的顶点的间隔而形成在过滤材料2的表面的成为间隔物的树脂制热熔带。热熔带在过滤材料2的两个表面上，例如是以沿着和皱褶的峰折部分的折痕正交的方向延伸的方式形成。热熔带在皱褶的折痕方向上设置了多个，且相互平行地延伸。此外，在图3中，关于热熔带13，除了形成在皱褶的折痕方向两端部附近的热熔带以外，其余省略图示。热熔带13是通过利用热熔涂胶器来涂布聚烯烃、热熔系的聚酰胺树脂或聚酯树脂等而设置。
[0106]在其他实施方式中，也可利用通过所述加热压纹加工而在表面形成了多个压纹的过滤材料代替这种间隙保持材料13，而保持皱褶的间隔。另外，在空气过滤单元并非小皱褶型而为隔板型的空气过滤器的情况下，也可利用插入到翻折成Z字形的过滤材料的被翻折的部分的波型隔板来保持抗菌防臭过滤材料的被翻折的部分彼此的间隔。
[0107]过滤组合件11为了提高密封性，而使用聚氨酯等树脂等将皱褶的折痕方向的过滤组合件11的两端无间隙地固定在框体21上。另外，在皱褶的折痕并排的方向上的过滤组合件11的两端部在本实施方式中根据过滤组合件11的皱褶形状，利用作用于框体21的力而确保密封性，但在其他实施方式中，也可为了进一步提高密封性，而贴附包含聚烯烃等热熔粘接剂的带状粘接剂。
[0108]框体21收纳过滤组合件11，并配置在安装框30的开口部31。框体21是组合金属或塑胶制的板材而制作。作为金属制的板材，就防锈性的观点而言，优选镀锌钢板、不锈钢等。框体21的外周部形成了可在安装框30的开口部31卡止的凸缘23。凸缘23从框体21的气流流入侧的端部向外周侧突出，且遍及框体21的整个外周部而形成，凸缘23的外周侧端部位于开口部31的内周侧端部的外周侧。另外,从凸缘23延伸到气流的流出侧的本体部24具有通过开口部31的大小。利用这种构成,通过使本体部24穿过开口部31并且使凸缘23卡止在开口部31，可将空气过滤单元50安装在安装框30上。
[0109]此外，为了确实地抑制泄漏，框体21的底部也可配置聚氨酯泡沫制的未图示的地板材料。地板材料是以覆盖本体部24的底部的方式沿着平面方向延伸存在的片状构件。在此情况下，过滤组合件11是载置在地板材料上。
[0110]空气过滤单元在其他实施方式中，也可使用隔板型、v-bank型等其他类型的空气过滤器代替小皱褶型的空气过滤器。
[0111](变化例I)
[0112]其次，对本实施方式的空气过滤单元的变化例I进行说明。
[0113]变化例I的空气过滤单元具备过滤组合件和预滤器。预滤器的捕集效率低于用作过滤组合件的空气过滤材料。
[0114]图5是表示变化例I的空气过滤单元I及收纳空气过滤单元I的过滤室100的立体图。
[0115]过滤室100安装在将外部气体导入建筑物内部的空气调节管路中，构成通气管路。过滤室100具备筐体101、盖102、上游侧管路接头103及下游侧管路接头104。
[0116]筐体101上设置了开口 105，如图5所示，从开口 105向筐体101的内部插入空气过滤单元I。开口 105被盖102塞住。筐体101内也可一并收纳本实施方式的空气过滤单元I和其他空气过滤器。
[0117]上游侧管路接头103设置在筐体101的前侧(通过空气过滤单元I的气体的上游侧)。上游侧管路接头103上连接了未图示的上游侧空气调节管路。上游侧空气调节管路是和未图示的室外机连接，从室外机将外部气体供给到筐体101内。
[0118]下游侧管路接头104设置在筐体101的后侧(所述气体的下游侧)。下游侧管路接头104上连接了未图示的下游侧空气调节管路。下游侧空气调节管路是经由未图示的热交换器而和室内机连接，将通过筐体101内的空气供给到室内。
[0119]图6是空气过滤单元I的分解立体图，空气过滤单元I具备预滤器10、过滤组合件
20、框材料 30 及密封材料 41a、41b、42a、42b、43、44。
[0120]预滤器10是设置在前侧，且用于除去粒径为5 μ m以上且浓度为0.4?7mg/m3的粉尘的过滤器。预滤器10的捕集效率为重量法时的70?90%、比色法时的15?40%、计数法时的5?10%中的任一个，压力损失为30?296Pa，粉尘保持容量为500?2000g/m3。在捕集效率的测定中，重量法是使用JIS Z8901所规定的15种粉体、或美国暖房冷冻空调学会(ASHRAE)所规定的粉尘。比色法是使用JIS Z8901所规定的11种粉体。计数法是使用粒径为0.3mm的空气尘埃、聚α-烯烃(PAO)、二氧化硅中的任一种粒子。粉尘保持容量是过滤器达到特定的最终压力损失之前所捕集的粉尘量。预滤器10具体而言是使用包含合成树脂等的纤维的无纺布、垫子、毛毡状的过滤材料。无纺布可通过将例如PET等合成树脂纤维利用例如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)等粘合剂进行粘接的化学粘合法而制造。例如可通过将纤维浸溃在含粘合剂的液体中而将纤维彼此粘接，也可通过将粘合剂吹附到纤维上而将纤维彼此粘接。预滤器10也可经过下述驻极化处理。另外，也可将预滤器10的过滤材料形成为皱褶形状。
[0121]过滤组合件20是设置在预滤器10的后侧，且用于除去粒径为2.5 μ m以下且浓度为0.3mg/m3以下的粉尘(微粒子)的过滤器。作为过滤组合件20的过滤材料，是使用通过计数法测得的捕集效率为80%以上、压力损失为79?420Pa、粉尘保持容量为200?800g/m3的过滤材料。除了以上方面以外，过滤组合件20是使用和上文所说明的过滤组合件11相同的过滤组合件。
[0122]过滤组合件20通过将过滤材料加工成皱褶形状，而使全体形成为近似长方体形状。在本实施方式中，以过滤材料的折痕方向成为上下方向，且折痕交替地朝向气体的流入口侧及流出口 17侧的方式进行配置。
[0123]作为保持过滤组合件20的过滤材料的皱褶形状的方法，有对过滤材料的折痕沿着垂直方向涂布热熔带的方法、对过滤材料的折痕沿着垂直方向设置支柱或梳齿状的条片的方法、在过滤材料中插入波形隔板的方法。另外，也可在折叠过滤材料的状态下，以在对向的面上形成突起的方式对过滤材料实施压纹加工，通过这突起来维持皱褶彼此的间隔。
[0124]框材料30通过将预滤器10及过滤组合件20保持在内部，而将空气过滤单元I形成为一体，并且保护预滤器10及过滤组合件20的外周部。
[0125]图7是框材料30的展开图。框材料30是板纸、纤维板(fiber board)等源于木材的材料，是利用可容易地弯折的材料而形成为一体。如图7所示，框材料30具备天板31、底板32、右侧板33、左侧板34。左侧板34和天板31相连接，天板31和右侧板33相连接，右侧板33和底板32相连接。通过将左侧板34和天板31的连接部、天板31和右侧板33的连接部、右侧板33和底板32的连接部加以弯折，并利用未图示的接合构件(例如胶带等)将底板32和左侧板34接合，而形成矩形的框材料30。
[0126]天板31、底板32、右侧板33、左侧板34的前侧分别设置了上游侧凸缘31a、32a、33a、34a。另外，天板31、底板32、右侧板33、左侧板34的后侧设置了下游侧凸缘31b、32b、33b、34b。
[0127]板纸可为以木材纸浆、废纸等作为原料而制造的厚纸(JIS P0001)、单层抄纸，也可为多层抄纸(积层纸)。板纸的材料不限于木材纸浆、废纸，例如也可使用混合聚酯等合成纤维或活性碳等而制造的混抄纸。为了维持框材料30的强度，板纸的厚度优选0.8mm以上，就框材料30的轻量化的观点而言，优选3.2mm以下。此外，为了使框材料30和密封材料4la、4Ib、42a、42b、43、44的粘接性变得良好，也可利用树脂涂布板纸的表面。
[0128]纤维板主要是利用粘接剂将木材等的植物纤维(废纸或木材纸浆等)成形而成的板，可使用密度小于0.35g/cm3的隔热板、密度为0.35g/cm3以上且小于0.80g/cm3的中密度纤维板(MDF)、密度0.80g/cm3以上的硬质纤维板(均依据JIS A5905)中的任一种。为了维持框材料30的强度，优选使用硬质纤维板。为了维持框材料30的强度，纤维板的厚度优选0.8mm以上，就框材料30的轻量化的观点而言，优选2.5mm以下。
[0129]此外，也可通过积层多层纤维板，并进行压缩成形而形成框材料30。
[0130]另外，在将纤维板用于框材料30的情况下，也可预先将上游侧凸缘31a、32a、33a、34a及下游侧凸缘31b、32b、33b、34b成形为相对于天板31、底板32、右侧板33、左侧板34而弯折为约90度的状态。
[0131]通过将板纸或纤维板用于框材料30，可使整个空气过滤单元I轻量化。在使用板纸、纤维板、不锈钢中的任一种而形成对于例如200mmX600mmX 1mm的预滤器10、200mmX 600mmX 60mm的过滤组合件20具有充分强度的框材料30的情况下，关于框材料30的重量，采用板纸时是50g，采用纤维板时是140g，采用不锈钢时是600g。预滤器10为40g，过滤组合件20为320g，密封材料41a、41b、42a、42b、43、44的合计为20g，这些的合计重量为380g，框材料30的轻量化对于整个空气过滤单元I的轻量化大有帮助，通过将板纸或纤维板用于框材料30，可使整个空气过滤单元I的重量达到500g左右。
[0132]密封材料41a、41b、42a、42b、43、44是例如热熔等的粘接剂。密封材料41a、41b、42a、42b、43、44在将预滤器10及过滤组合件20组装到框材料30上时是涂布在框材料30的内周面。此外，在图2的立体图及图7的框材料30的展开图中，以虚线标出在涂布状态下的密封材料41a、41b、42a、42b、43、44的位置。如图7所示，密封材料41a、41b、42a、42b、43、44是设置在和通气管路的上下游方向交叉的方向(上下方向或左右方向)上。密封材料41a、41b、42a、42b、43、44的涂布宽度(前后方向的宽度)和预滤器10及过滤组合件20的前后方向的长度相比足够窄。为了获得充分的粘接力，密封材料41a、41b、42a、42b、43、44的涂布宽度(前后方向的宽度)优选设为例如4?8mm。
[0133](变化例2)
[0134]其次，对本实施方式的空气过滤单元的变化例2进行说明。
[0135]变化例2的空气过滤单元具备所述变化例I的空气过滤单元I和化学过滤器。另外在此，也将变化例I的空气过滤单元I简称为纸框过滤器，以区别于变化例2的空气过滤单元。此处所谓纸框是指以变化例I所说明的板纸、纤维板等源于木材的材料为材质的框材料。化学过滤器是以沿着透过纸框过滤器的气流的方向和纸框过滤器并排的方式配置，而捕集气体中的气体成分。
[0136]图8是表示收纳在过滤室200内的变化例2的空气过滤单元150的内部构成图。图9是针对表示收纳在过滤室200内的变化例2的空气过滤单元150的内部构成图的图。图8表示纸框过滤器I和化学过滤器110相互空出间隔而配置的例子，图9表示两者相接而配置的例子。
[0137]过滤室200除了形成为可收纳纸框过滤器1、化学过滤器110的形状、尺寸的方面以外，和变化例I的过滤室200同样地构成。另外，过滤室200可与变化例I的过滤室200同样地使用，在上游侧和未图示的室外机连接，在下游侧经由未图示的热交换器而和室内机连接。
[0138]空气过滤单元150具备纸框过滤器1、化学过滤器110及框体130、131、132。
[0139]纸框过滤器I及化学过滤器110如图所示，是在过滤室200内，沿着气体所通过的方向(图8及图9中从右方朝向左方的方向)并排而配置。纸框过滤器I及化学过滤器110也可如图8所示相互空出间隔而配置，还可如图9所示相接而配置。
[0140]如图8所示，在相互空出间隔D而配置的情况下，纸框过滤器I及化学过滤器110是在分别保持在框体130、131上的状态下安装到过滤室200的内壁上。纸框过滤器I及化学过滤器110的间隔优选50mm以内。通过使纸框过滤器I及化学过滤器110如此接近而配置，可获得对通过配置在上游侧的纸框过滤器I的空气进行整流，而对配置在下游侧的化学过滤器110供给风向及风量均匀的空气的层流效果。由此，可有效地发挥化学过滤器110的利用下述吸附剂的吸附效果，并且实现化学过滤器110的低压力损失、长寿命。纸框过滤器I及化学过滤器I1也可沿着气体所通过的方向，调换图8所示的例子的顺序而配置。在此情况下，可发挥利用化学过滤器110对空气进行整流的功能，而实现空气过滤单元150的低压力损失、长寿命。
[0141]如图9所示，在纸框过滤器I及化学过滤器110相接而配置的情况下，优选利用I个框体132进行保持。由此，纸框过滤器I及化学过滤器110在安装、更换到过滤室200内时，可一体化地进行操作，并且谋求降低框体的成本。另外，在过滤室200侧，框体132上所安装的导轨210也可设为I个，而谋求降低成本。
[0142]框体130、131、132只要可保持纸框过滤器1、化学过滤器110的外周部并安装到过滤室200内，则可没有特别限制地使用，例如可将多个板材组合而制作。另外，框体130、
131、132如图8及图9所示，也可为对过滤室200在2个部位进行保持的各I对构件。在此情况下，除了图8及图9所示的纸框过滤器I及化学过滤器110的部位(图中，上下方向的两端)以外的其他外周部不保持在框体上。
[0143]化学过滤器110可没有特别限制地使用公知的化学过滤器，优选亚硫酸气体(二氧化硫、S02)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机化合物(VOC)的吸附性优异的化学过滤器。作为化学过滤器，例如可使用:对将可吸附包含所述亚硫酸气体及氮氧化物的酸性气体的吸附剂夹在无纺布等中的多个片状过滤材料进行皱褶加工而折叠成Z字形，并将这Z字形者和未实施皱褶加工的片状者交替地积层而成瓦楞纸积层构造(蜂窝构造)，再于其上安装框材料而成的化学过滤器。框材料是和纸框过滤器I的框材料同样地使用源于木材的材料。作为化学过滤器所使用的吸附剂，可列举可高效地捕集、除去酸性气体的吸附剂，例如活性碳、沸石、氧化铝、硅胶、玻璃、氟化合物、金属、高分子化合物(苯乙烯系重合金)等，这些吸附剂中，活性碳由于酸性气体的吸附效果较大所以作为吸附剂而优选。活性碳可使用粒状、纤维状、网状、蜂窝状等形状的活性碳。此外，关于化学过滤器所使用的吸附剂，为了提高吸附力及吸附剂的寿命，优选预先除去水分(除湿)。化学过滤器例如在过滤材料通过速度为0.5m/sec时的压力损失为1Pa以下,酸性气体的吸附性能在将过滤材料通过速度设为
0.5±0.lm/sec且将上游侧气体浓度设为6 ± Ippm时为50%以上。
[0144]化学过滤器110优选单元密度为40?120个/inch2，在气流方向上的长度为25?70mm。通过使化学过滤器110在气流方向上的长度为这个范围，可充分地捕集酸性气体，并且抑制压力损失的降低。
[0145](实施例)
[0146]以下，揭示实施例，具体地说明本发明。
[0147](空气过滤材料的制作)
[0148]对平均纤维直径2.7?4.1 μ m、厚度0.1mm、单位面积重量30g/m2的聚丙烯制熔喷无纺布进行驻极化处理。驻极化处理是通过将电极间距设为8mm，对熔喷无纺布施加6?20kV的直流电压而进行，获得表I所示的带电量的捕集层。在所获得的捕集层和平均纤维直径18 μ m、厚度0.53mm、单位面积重量70g/m2的聚酯制纺粘无纺布之间散布包含聚酯系树脂的热熔粉，在160度下进行加热，由此进行积层，获得厚度0.63mm、单位面积重量133g/m2、长度603mmX宽度116mm的过滤材料。此外，所获得的过滤材料依据TAPPI (TheTechnical Associat1n of the Pulp and Paper Industry,美国纸衆与造纸工业技术协会)规格:T-494的MD方向的拉伸强度为200N/50mm。
[0149]接着，混合将包含抗菌剂的水溶液(SUNWARD商会公司制造，T1T1 (注册商标)；固体成分 0.004 质量 ％、铁 16 μ g/ml、铝 23 μ g/ml、钛(λ 08 μ g/ml、钾(λ 22 μ g/ml)进一步以纯水稀释至8倍而成者、和包含表面活性剂的水溶液(日华化学公司制造，NICCAN0NNS-30)，而获得以质量比计为1:1的比例包含T1T1 (注册商标)和NICCANONNS-30的化学药液。此处，调合包含T1T1 (注册商标)2g和NICCANON NS_302g的化学药液100g，而获得抗菌剂2.0质量％ (固体成分0.004质量％ )、表面活性剂2.0质量％ (固体成分40质量％))的化学药液。使用喷雾器，对所述过滤材料以16g/m2的涂布量喷雾涂布所获得的化学药液。在涂布化学药液后，在加热到140度的烘箱中放置12秒钟，使过滤材料干燥。
[0150]利用旋转式织布机，对附着了抗菌剂的过滤材料实施皱褶加工，进一步在表面形成包含聚烯烃的热熔带，获得过滤组合件。接着，组合熔融镀锌钢板制造的具有凸缘的板材，而制作框体，收纳所获得的过滤组合件，将过滤组合件固定在框体内，而制作空气过滤单元。根据下述要点测定所获得的过滤材料、空气过滤单元的各种特性，将评价结果示于下述表I。
[0151](预滤器的制作)
[0152]通过如下而构成的化学粘合法，制作预滤器用的无纺布过滤材料。
[0153]使用PET纤维54重量％作为合成树脂纤维，使用苯乙烯_ 丁二烯橡胶(SBR) 46质量％作为粘合剂。
[0154]关于PET纤维的纤维构成，将纤维直径为12旦尼尔的纤维设为50质量％，将纤维直径为15旦尼尔的纤维设为50质量％。根据所述纤维构成，将平均纤维直径设为13.5旦尼尔(37.6 μ m)。
[0155]使用所述的合成树脂纤维及粘合剂，获得厚度10mm、纤维单位面积重量300g/m2、过滤材料每单位体积的纤维表面积为1490m2/m3的包含化学粘合无纺布的预滤器。
[0156](框材料)
[0157]将使用木材纸浆纤维的厚度1.6±0.13mm、密度1.10±0.15g/cm2的纤维板(PASC0Al，北越纪州制纸股份有限公司制造，未表面加工)弯折而形成框材料，通过热熔(热熔棒，Henkel Japan股份有限公司制造)将所述的预滤器及过滤组合件固定在框材料内，而形成空气过滤单元(纸框过滤器)。
[0158](化学过滤器的制作)
[0159]将作为吸附剂的比表面积为500?2，OOOmVg的粒状活性碳50?95质量％、和包含纸浆、聚酯纤维及聚酯的纤维粘合剂合计50?5质量％加以混抄而制作单位面积重量为150?500g/m2且厚度为0.5?3mm的活性碳混抄片体,再对此活性碳混抄片体进行皱裙加工，将所获得者(中芯)和未进行皱褶加工者(衬垫)交替地积层，并利用丙烯酸系乳胶等水系粘接剂进行粘接，而制作蜂窝构造的化学过滤器本体。对所获得的化学过滤器本体附着碳酸钾系的化学药剂，并固定在框材料内而获得化学过滤器。将所获得的化学过滤器和纸框过滤器一并以下述表2所示的气流方向的顺序、间隔收纳在过滤室内，而构成空气过滤单元。具体而言,如表2所示，以从过滤室内的气流的上游侧起依序排列为顺序1、顺序2、顺序3的方式配置化学过滤器、纸框过滤器。此外，在表2的这些栏目为空白的情况下，表示未配置化学过滤器、纸框过滤器的任一个。另外，表2的“间隔”的栏目表示此栏目左右相邻的栏目的化学过滤器及纸框过滤器的间隔，为图8中D所示的间隔。
[0160]基于下述要点测定纸框过滤器、化学过滤器、及具备这些的空气过滤单元的各种特性，并进行评价。将结果示于下述表2。
[0161](平均纤维直径)
[0162]利用扫描型电子显微镜(SEM)以1000?5000倍拍摄试验过滤材料的表面，在所拍摄的I图像上划出正交的2条线，测定和这些线相交的纤维的图像的粗细作为纤维直径。所测定的纤维数设为200根以上。对于如此获得的纤维直径，以纤维直径作为横轴且以累积频率作为纵轴，作出对数常态分布图，将累积频率成为50%的值设为平均纤维直径。
[0163](单位面积重量)
[0164]采集10mmX 10mm的试验过滤材料,测定重量,换算为每Im2,将其设为单位面积重量。
[0165](带电量)
[0166]依据JIS L1094，在温度20°C、湿度40%的环境下进行测定。具体而言，将依据上述制作要点预先进行了驻极化处理的试验过滤材料的非测定区域即长度方向的一个端部翻折成环状(沿着和长度方向正交的宽度方向延伸的筒状)，将所得者载置在平台上，并且预先将带电电荷量测定装置的电容器的两端短路后，再次开放，使I根绝缘棒通过试验过滤材料的形成为上述环状的部分，以试验过滤材料不会在平台上滑动的方式上提绝缘棒而将试验过滤材料吊起，以约I秒钟剥离试验片，立刻投入到带电电荷量测定装置的法拉第笼中，测定指示电压(V)。重复进行此操作5次，根据下式由5次的平均指示电压(V)求出每单位面积的带电电荷量(C/m2)。
[0167]σ = CV/A
[0168]此处，σ表不每单位面积的带电电荷量(C/m2) ,C表不电容器的静电容量(F), V表示平均指示电压(V)，A表示试验过滤材料的测定区域的面积(m2)。测定区域是预先决定，驻极化处理是对包括此测定区域及非测定区域在内的全部区域而进行。
[0169](去静电处理)
[0170]将加入了异丙醇(IPA) 10mL左右的浅底盘载置在干燥器的底部，将试验过滤材料载置在其上方并放置24小时。在将多块试验过滤材料去静电的情况下，是以相互不重叠的方式载置。
[0171](捕集效率)
[0172]使包含粒径为0.3 μ m (粒径分布0.2?0.5 μ m)的空气尘埃的空气以过滤材料通过风速(过滤材料通过速度)5.3cm/sec、过滤面积10cm2 (直径11.3cm的圆形过滤材料)通过试验过滤材料，使用粒子计数器(R1n公司制造，KC-18)进行取样，同时连续地测定通过前后的粒子数，根据下式求出捕集效率。
[0173]捕集效率)=(通过后的粒子浓度(个数/0.0lCF)-通过前的粒子浓度(个数/0.0lCF))/(通过前的粒子浓度(个数/0.0ICF)) XlOO
[0174]其结果为，关于带电后的过滤材料，将捕集效率为80%以上的过滤材料评价为A，将捕集效率小于80%的过滤材料评价为D，关于带电前的过滤材料，将捕集效率为15?30%的过滤材料评价为A，将捕集效率小于15%及超过30%的过滤材料评价为D。
[0175](压力损失)
[0176]在测定所述捕集效率的同时，利用倾斜管测压测量定试验过滤材料的上游侧及下游侧的静压差，将其设为压力损失(Pa)。其结果为，关于过滤材料，将压力损失为20Pa以下的过滤材料评价为A，将压力损失超过20Pa的过滤材料评价为D，关于空气过滤单元，将压力损失为93Pa以下的过滤材料评价为A，将压力损失超过93Pa的过滤材料评价为D。
[0177](折叠作业性)
[0178]利用往复式折叠机进行皱褶加工，将被折入的试验过滤材料保持皱褶形状的情况评价为A，将皱褶形状变形的情况评价为D。
[0179](综合评价)
[0180]将表I中累计捕集效率为90%以上且折叠作业性的评价为A的过滤材料评价为A，将其以外的过滤材料评价为D。将表2中精简性的评价为B以上、废弃更换性的评价为A、对于NO2及SO2的初期效率为80%以上、化学过滤器寿命的评价为2000小时以上、最终压力损失为10Pa以下的过滤材料评价为A，将其以外的过滤材料评价为D。
[0181](尺寸等)
[0182]利用游标卡尺测定纸框过滤器及化学过滤器在气流方向上的长度(厚度)、纸框过滤器及化学过滤器在气流方向上的间隔。利用游标卡尺测定过滤室内空间在和气流方向正交的方向上的尺寸(内部尺寸厚度)。
[0183](精简性)
[0184]测定将纸框过滤器及化学过滤器的各气流方向长度、以及纸框过滤器和化学过滤器的间隔合计而得的外形尺寸，将外形尺寸超过113_者评价为A，将外形尺寸为113_者评价为B，将外形尺寸小于113mm者评价为D。
[0185](废弃更换性)
[0186]关于空气过滤单元的废弃更换性，将过滤组合件和纸框过滤器之间无间隙地被I个框体保持，而可同时废弃或更换纸框过滤器和化学过滤器的空气过滤单元评价为A，将纸框过滤器和化学过滤器之间有间隔而分别被框体保持从而分别废弃或更换的空气过滤单元评价为D。
[0187](对于N02、SO2的初期效率)
[0188]将化学过滤器的试验样品安装在支持器上，以0.2m/sec的速度流通作为对象气体的浓度30ppm的N02、S02。试验样品是使用尺寸为长度30mmX宽度30mmX厚度1mm且单元密度为40个/inch2的样品。下述表的样品N0.10?N0.14的化学过滤器是使用:利用丙烯酸系乳胶将对安积滤纸制造的DC2416(活性碳混抄纸)进行皱褶加工而成的中芯、和未进行皱褶加工的衬垫进行粘接固定，并积层单面瓦楞纸而制作蜂窝构造，再附着碳酸钾系化学药剂而制造的宽度598?618mm、高度197?277mm、厚度24、48、72mm的化学过滤器。在试验样品的上游侧和下游侧，使用检测管测定对象气体的浓度，算出捕集效率。对3个试验样品同时进行测定，将这些的平均值设为初期效率。其结果为，将捕集效率为90%以上的试验样品评价为A，将捕集效率为80%以上的试验样品评价为B，将捕集效率小于80%的试验样品评价为D。
[0189](累计捕集效率)
[0190]将所述空气过滤单元收纳在过滤室中，以风量56m3/min、面风速2.5m/sec向过滤室供给外部气体，使此外部气体通过空气过滤单元。此时，利用粒子计数器(光散射式空气中粒子计数器，JIS B9921)计数空气过滤单元的上游侧的空气及下游侧的空气中的微粒子，求出每种粒径的粒子数。其次，将每种粒径的每I个粒子的平均质量乘以对每种粒径所计数的粒子数，求出每种粒径的质量浓度。关于分级，将粒径分为0.3μπι以上且小于0.5μ--、0.5μπι以上且小于0.7μ--、0.7μπι以上且小于1.0 μ m、1.0 μ m以上且小于
2.0 μ m、2.0 μ m以上且2.5 μ m以下这5个等级。
[0191]对于分为5个等级的每种粒径，根据(a_b)/aX100(% )，由上游侧空气中的质量浓度(ay g/m3)和下游侧空气中的质量浓度(by g/m3)计算出捕集效率。另外，根据(A-B)/AX100(% )，由上游侧空气的各分区的质量浓度的累计值(Ayg/m3)和下游侧空气的各分区的质量浓度的累计值(By g/m3)计算出累计捕集效率。其结果为，将累计捕集效率为90%以上的空气过滤器评价为A，将累计捕集效率小于90%的空气过滤器评价为D。
[0192](化学过滤器寿命)
[0193]记下效率成为30%以下时的运行时间(h)。其结果为，将运行时间为2500小时以上的化学过滤器评价为A，将运行时间为2000小时以上的化学过滤器评价为B，将运行时间小于2000小时的化学过滤器评价为D。
[0194](最终压力损失)
[0195]依据JIS B9908的形式2,以试验风量56m3/min进行通风,测定在过滤室内流通的气流在纸框过滤器及化学过滤器的上游侧及下游侧的静压差，将其设为压力损失(Pa)。其结果为，将压力损失为10Pa以下的情况评价为A，将压力损失超过10Pa的情况评价为D。
[0196][表 I]0OCOCO
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43.23018 70 10 x 10,A 28A 96A
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83.530 18 70 6 x 1-'0A 21A 80A
23.230 18 70 6 x 10^'°A 28A 84A
73.03018 70 6 x 10—10A 30A 90A ；
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[0201]另外，得知在过滤材料的带电量为5.5X10,?小于10X10_1(lC/Cm2的情况下，且在平均纤维直径为3.0?3.7 μ m的情况下(样品2、3、6、7)，可维持20Pa以下的压力损失，并且将带电后的捕集效率提闻到80?95%,而且将累计捕集效率提闻到90%以上。
[0202]由表2得知，在从上游侧起依序配置纸框过滤器、化学过滤器的情况下，且化学过滤器的厚度为48mm以上的情况下(样品10?13)，化学过滤器寿命得以改善。特别是厚度为72mm时(样品13)寿命最长。另一方面,得知在化学过滤器的厚度为24mm的情况下(样品14)，虽然压力损失被抑制在10Pa以下，但NO2初期效率和SO2初期效率小于80%而变差。
[0203]以上，详细地说明了本发明的空气过滤材料、空气过滤单元，但本发明并不限定于所述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然可进行各种改良或变更。
[0204][附图标记的说明]
[0205]I空气过滤单元(纸框过滤器)
[0206]2过滤材料
[0207]3捕集层
[0208]5加强层
[0209]10预滤器
[0210]21 框体
[0211]30 框材料
[0212]50、150空气过滤单元
[0213]110 化学过滤器
【权利要求】
1.一种空气过滤材料，其是捕集气体中的微粒子的空气过滤材料，其特征在于: 以5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3 μ m的粒子的空气时的带电前的捕集效率为15?30%， 带电量为 5.5Χ1(Γ10 ?小于 10Xl(T10C/cm2， 过滤材料通过速度为5.3cm/sec时的压力损失为20Pa以下。
2.根据权利要求1所述的空气过滤材料，其包含平均纤维直径为3.0?3.7 μ m的无纺布。
3.根据权利要求1或2所述的空气过滤材料，其负载了抗菌剂0.8X10_5?1.6X10_5g/m2及表面活性剂。
4.一种空气过滤单元，其特征在于具备: 根据权利要求1或2所述的空气过滤材料；和 预滤器，其在透过所述空气过滤材料的气流的方向上配置在所述空气过滤材料的上游侦1J,且以5.3cm/sec的过滤材料通过速度流通包含粒径为0.3 μ m的粒子的空气时的捕集效率低于所述空气过滤材料。
5.根据权利要求4所述的空气过滤单元，其还具备包围所述预滤器及所述空气过滤材料的外周部，并将所述预滤器及所述空气过滤材料形成为一体的框材料， 所述预滤器的上表面及下表面的上游侧端部和所述框材料是利用沿着和上下游方向交叉的方向设置为线状的密封材料而粘接， 所述空气过滤材料的上表面及下表面的下游侧端部和所述框材料是利用沿着和上下游方向交叉的方向设置为线状的密封材料而粘接。
6.一种空气过滤单元，其特征在于具备: 根据权利要求1或2所述的空气过滤材料；和 化学过滤器，其沿着透过所述空气过滤材料的气流的方向和所述空气过滤材料并排配置，且捕集气体中的气体成分。
7.根据权利要求6所述的空气过滤单元，其中所述化学过滤器是沿着所述气流的方向配置在所述空气过滤材料的下游侧。
8.根据权利要求6所述的空气过滤单元，其中所述化学过滤器的单元密度为40?120个/inch2,在气流方向上的长度为25?70mm。
9.根据权利要求6所述的空气过滤单元，其还具备保持所述空气过滤材料及所述化学过滤器在气流方向上接触的框体。
【文档编号】B01D39/00GK104147847SQ201410058311
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】杉本数弘, 新舍范一, 三关元 申请人:日本无机株式会社