(57)【要約】（ｉ）結合剤の液滴を開繊維マトリックス（１０）の層の少なくとも一部分に適用して、前記マトリックス層の前記繊維の少なくとも数本にそれぞれ接着剤接触領域を形成する工程と、（ｉｉ）吸着質フィルタ媒体を前記一部分の少なくとも一部に適用して、前記吸着質媒体の少なくともある部分を、前記接着剤接触領域により前記マトリックス層の定位置に実質的に固定されるようにして、前記マトリックス層の実質的に開繊維構造を維持しながら、前記吸着質媒体を定位置に固定する工程とを含むフィルタ材料の製造方法が開示される。吸着質フィルタ媒体を組み込み、上流側で支持層に結合された開繊維マトリックス層（１０）を含み、前記吸着質フィルタ媒体が、前記マトリックス層の繊維のそれぞれに結合された適用結合剤の液滴により前記マトリックス層（１０）の定位置に保持され、前記結合剤が前記マトリックス層の開繊維構造に実質的に影響しないことを特徴とするフィルタ材料も開示される。
2005517516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合剤の液滴を開繊維マトリックス（１０）の層の少なくとも一部分に適用して、前記マトリックス層の前記繊維の少なくとも数本にそれぞれ分配および結合された複数の別個の接着剤接触領域を形成する工程と、
活性微粒子フィルタ媒体を前記一部分の少なくとも一部に適用して、前記活性微粒子フィルタ媒体の少なくともある部分を、前記接着剤接触領域により前記マトリックス層の定位置に実質的に固定されるようにして、前記マトリックス層の実質的に開繊維構造を維持しながら、前記活性微粒子フィルタ媒体を定位置に固定する工程と
を含むフィルタ材料の製造方法。
【請求項２】
前記接着剤接触領域の密度勾配が前記マトリックス層（１０）を通る通路の少なくとも一部分に形成されるようなやり方で前記結合剤を適用する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記マトリックス層（１０）を圧縮するのを実質的に排除するようなやり方で前記結合剤を適用する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
適用される前記結合剤の粘度が３００〜８００センチポイズ、好ましくは４００〜６５０センチポイズである請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記結合剤がアクリレート系接着剤を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記マトリックス層（１０）の少なくとも一部分を帯電繊維から形成する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記マトリックス層（１０）の第１の側に透気性のカバーウェブ（１４）を適用する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記マトリックス層（１０）の第２の側に支持層（１２）を適用する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記フィルタ材料（１０、１２）のプリーツ加工をする工程および切込みを入れる工程の少なくとも１つを含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記活性微粒子フィルタ媒体が、活性炭／木炭、活性化アルミナ、シリカゲル、フーラー土、ゼオライト、ソーダ石灰、塩化カルシウムまたは例えば金属酸化物を含む触媒のうち少なくとも１種類を含む請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記結合剤および活性微粒子フィルタ媒体を提供されずにフィルタ材料へと形成されるとき、前記開繊維マトリックス層の、ＤＩＮ７１４６０、パート１に従って求められた粒子効率が、２μｍ以上のサイズの粒子について少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８５％である請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記結合剤および活性微粒子フィルタ媒体を提供されずにフィルタ材料へと形成され、プリーツ高さが３０ｍｍ、プリーツ距離が１３ｍｍ、表面積が５００ｃｍ2のプリーツ加工されたフィルタへと形成されるとき、前記開繊維マトリックス層は、面速２ｍ／ｓでＤＩＮ７１４６０、パート１に従って測定したときの圧力降下が２５０Ｐａ以下である請求項１記載の方法。
【請求項１３】
活性微粒子フィルタ媒体を組み込み、片側で支持層に結合された開繊維マトリックス層を含むフィルタ材料であって、前記活性微粒子フィルタ媒体の少なくともある部分が、適用された結合剤の別個の接着剤接触領域により、前記マトリックス層の定位置に保持され、前記別個の接着剤接触領域が前記マトリックス層の繊維のそれぞれに分配および結合されているフィルタ材料。
【請求項１４】
前記結合剤がアクリレート系接着剤を含む請求項１３記載のフィルタ材料。
【請求項１５】
前記支持層から離れた前記開繊維マトリックス層（１０）の片側に適用された透気性のカバーウェブ（１４）をさらに含む請求項１３記載のフィルタ材料。
【請求項１６】
前記支持層（１２）が、ニードリングおよび超音波溶接の少なくとも１つにより前記マトリックス層（１０）に結合している請求項１３記載のフィルタ材料。
【請求項１７】
前記マトリックス層（１０）が帯電繊維を含む請求項１３記載のフィルタ材料。
【請求項１８】
前記フィルタ材料の、ＤＩＮ７１４６０、パート１に従って求められた粒子効率が、２μｍ以上のサイズの粒子について少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８５％である請求項１３記載のフィルタ材料。
【請求項１９】
プリーツ高さが３０ｍｍ、プリーツ距離が１３ｍｍ、表面積が５００ｃｍ2のプリーツ加工されたフィルタへと形成された前記フィルタ材料の、面速２ｍ／ｓでＤＩＮ７１４６０、パート１に従って測定したときの圧力降下が２５０Ｐａ以下である請求項１８記載のフィルタ材料。
【請求項２０】
前記フィルタ材料の、ｎ−ブタン、ＳＯ2およびトルエンの少なくとも１種に対する初期吸着効率が少なくとも５０％である請求項１３記載のフィルタ材料。
【請求項２１】
前記フィルタ材料がプリーツ加工されたフィルタ材料として提供される請求項１３記載のフィルタ材料。
【請求項２２】
車両客室へ入る空気をろ過するための請求項１３記載のフィルタ材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタ材料、フィルタ要素およびフィルタに係り、特に、流体をろ過すること、特に、浮遊微粒子およびガス状汚染物質をろ過することに好適なかかる材料、要素またはフィルタ、およびかかる材料、要素またはフィルタの製造方法に関する。フィルタ材料、要素およびフィルタは、特に、車両の室内エアフィルタとして、またはその中で使用するのに有利である。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染については長く認識されており、かかる汚染は健康を害する恐れがある。微粒子汚染および／またはガス状汚染物質の両方が健康問題を引き起こす恐れがある。
【０００３】
点検しないままにしておくと、暖房および換気システムを通して、客車、航空機、潜水艦のような車両の室内、例えば、ビルの空調システムに両方の形態の汚染がなされてしまう。汚染は環境から、例えば、花粉や排気から引き起こされ、交通渋滞のひどいところやトンネルでは特にこの問題は顕著となっている。内部空気品質の更なる劣化は、車両そのもののから、例えば、使用者の衣類、皮膚粒子、毛髪やタバコの煙から生じる恐れがある。多くの従来技術の構成では、この状況が緩和されておらず、好ましくない。これらの問題は認識されてきており、車両製造業者、ユーザーおよび取締り機関の間では期待が高まり続けている。
【０００４】
これまで、客室領域に入り込んだり、室内で再循環される汚染の量を減じるためにフィルタ構成を備えた車両暖房および換気システムを供給するのが車両製造業者にとって一般的な手法となってきている。かかる従来技術の構成の一つは、定期刊行物「自動車技術インターナショナル‘９２（Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ‘９２）」（ＩＳＳＮ  ０９５０−４４００）の３１９頁〜のゲプハルドシュバイツァー（Ｇｅｂｈａｒｄ  Ｓｃｈｗｅｉｚｅｒ）およびケイザイデンスティッカー（Ｋａｙ  Ｓｅｉｄｅｎｓｔｉｃｋｅｒ）による「車両における内部空気の浄化（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  ａｉｒ  ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｍｏｔｏｒ  ｖｅｈｉｃｌｅｓ）」という題名の記事の中で一般的な問題として論じられている。
【０００５】
多くの車両の室内エアフィルタについて用いることのできるフィルタ吸気領域またはフード下の空間は、これらコンポーネントの設計、特にサイズや位置において制限されている。フィルタの構造および操作に避けられない結果をもたらす。いくつかのパラメータの間で性能が損なわれることが多く、以下に短く説明してある通り、いくつかが競合し合うのである。
【０００６】
フィルタの圧力降下、すなわち厚さも最低に維持されるのが望ましい。圧力降下は、付随の空気誘導ファンのサイズおよび後の電力消費および雑音発生に直接関係しているためである。しかしながら、空間がないと、フィルタ要素の前面領域が低くなる傾向があり、設計者によれば、適切なろ過性能を得るためには要素を厚くしなければならないという結論に達することとなる。フィルタ領域が低くなり、フィルタ要素が厚くなると、圧力降下が増大する。
【０００７】
第２の設計要件は、室内に入る前に含気粒子を捕捉する必要性である。このため、アブソリュートと非アブソリュートの２種類のフィルタが利用される。両方とも気流の中の粒子に対する機械的な障害物となる。
【０００８】
アブソリュート粒子トラップフィルタは、除去される粒子より小さな孔径を有している。主な機構は、粒子をスクリーニングするものであるが、高価であり、流体抵抗性が高い。さらに、すぐに詰まってしまい、許容レベルを超えて車両の整備コストを増大させないよう、フィルタ要素の有用な特性を十分長く維持させなければならない、という車両要件とは相反するものである。
【０００９】
非アブソリュートフィルタは、除去される粒子より数倍も大きな孔径を有しており、動く気流の中で粒子がどのように挙動するかを考慮に入れて性能を発揮するものである。可動粒子の経路に多くの小さな繊維を配置することによって目標が示され、これらの繊維のサイズおよび分布を変えることによって、様々なサイズの粒子を捕捉しながら、良好な空気の流れおよび粒子充填を維持する迷路が形成される。この種の粒子フィルタが、車両室内空気清浄フィルタ要素にとって、現在好ましいものである。
【００１０】
フィルタ媒体の粒子捕捉効率は、粒子捕捉機構として、不織帯電繊維から形成された媒体を用いることによって大幅に改善することができる。かかる媒体は、業界では「エレクトレット」媒体として知られており、例えば、ミネソタマイニング・アンド・マニュファクチュアリングカンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「３Ｍフィルトレット（３Ｍ  Ｆｉｌｔｒｅｔｅ）」という商品名で現在入手できる。
【００１１】
エレクトレット繊維は様々な方法により製造することができる。フィブリル化繊維は、フィルムをフィブリル化することにより生成され、実質的に永続的な静電荷を保持することから、断面が矩形になる傾向がある。繊維の矩形断面および電荷の二極性によって、不均一な電界が周囲に生成される。これによって、帯電していない粒子が双極子となり、クローン力のために繊維に引き付けられる。このやり方で、空気の流れが高度に維持でき、フィルタ要素の圧力降下を最低に保持し、同時に浮遊微粒子の高効率捕捉機構が与えられる。
【００１２】
第３の設計要件は、車両室内に入る望ましくないガス状材料の量を最低に保持することである。これを行う機構の一般的な用語は「収着（ｓｏｒｐｔｉｏｎ）」であり、具体的には「吸収（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）」と「吸着（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）」に分けられる。「吸着」は、第２の相の表面での物質の濃縮である。基材が収着材料のバルクで濃縮される場合、用いられる用語は「吸収」である。第２の相に堆積する物質の名称は、「被吸着体（ａｄｓｏｒｂｅｎｓ）」であり、被吸着体を吸着する材料は「吸着質（ａｄｓｏｒｂａｔｅ）」と呼ばれる。操作について、この機構は吸着質と被吸着体の間の親和性に頼るものであり、物理か化学収着のいずれかとなる。吸着質媒体は、活性炭のような材料を含んでいることが多く、気流に対して最も広い表面積を与えるために、顆粒または粉末形態で一般的に用いられる。
【００１３】
いくつかの刊行物が、吸着質フィルタ層を製造する方法を開示している。例えば、米国特許第４，７９３，８３７号において、不規則配向合成繊維のフィルタパッドを溶液中に異臭吸着粒子を含むスラリーに通過させて、これらの粒子をパッドに分配している。この構成だと、スラリー浴を与えることが必要であり、環境問題が生じてくる。さらに、過剰のスラリーをパッドから除去するために浸漬した後、パッドを一組のローラに通過させる必要もある。
【００１４】
米国特許第４，４３３，０２４号において、吸着質粒子は、繊維マトリックス中に含まれており、これを接着剤で予めコートされた２枚のシートの材料の間に挟む。この構成は保護布帛に関して開示されている。しかしながら、材料に大きな振動を与える場合には、吸着質媒体の粒子が移動する恐れがある。
【００１５】
国際公開（ＷＯ）第９８／４２９０３号パンフレットにおいて、吸着質粒子を不織材料に導入および分配し、それらを定位置に固定する試みが提案されている。提案された固定方法は、フィルタ材料を加熱して、炭素粒子を繊維と共に溶融して、材料を冷却するものである。この構成だと、フィルタ媒体間の溶融に用いる熱を制御するために、温度制御プロセスが必要である。
【００１６】
国際公開（ＷＯ）第００／２００９９号パンフレットにおいて、ホットメルト繊維を含む微粒子フィルタ層をノズルを通して遠い支持層へ押出すことにより、フィルタ層を製造する方法が開示されている。押出し中、ホットメルト繊維は、結合特性が活性化され、押出し物が吸着質粒子と衝突して、これらの大量の粒子が繊維に固着する。まだ粘着性で、吸着質粒子に分散した押出し物が、裏材／支持層へ堆積して固着する。押出し物を冷却すると、ホットメルト繊維が、それらに固定された吸着質媒体の粒子を保持して、さらに、ホットメルトがハイブリッドフィルタ層を裏材層に固定する。この構成だと、ホットメルトベースの押出しプロセスの適切な操作に必要な程度の温度制御を行うためには、特別な製造プラントおよびプロセス制御が必要である。
【００１７】
国際公開（ＷＯ）第００／２００９９号パンフレットには、かかる吸着質フィルタ層はまた、フィルタ粒子に対してある能力も与えてもよいが、かかる能力は通常限定されているため、このＰＣＴ出願においては、吸着質フィルタ層を更にフィルタ層と組み合わせて、所望の微粒子フィルタ能力を与えることを推奨している。
【００１８】
組み合わせフィルタの構成はＥＰ０３８３２３６号に開示されており、別個の層の粒子フィルタ媒体および吸着質フィルタ媒体が一方が他方の背後になるように配置されている。層の数のために、これだと厚いフィルタ要素となる傾向がある。この結果、かかる組み合わせフィルタは通常圧力降下が高い。さらに、かかるフィルタの製造コストは通常高い。
【００１９】
従って、低コストおよび簡便な方法で製造できる組み合わせフィルタがあると望ましい。かかる組み合わせフィルタの圧力降下は、微粒子ろ過効率およびガス状汚染物質をろ過する効率を実質的に犠牲にすることなく、減じられるのが望ましい。車両、特に、車やトラックのようなモータ車両に用いて、車両の客室に入る空気をろ過するのに好適な組み合わせフィルタがあると特に望ましい。従って、組み合わせフィルタは、特に、安全および耐久性に関して、車両のかかる用途に課される要件を満たすのが望ましい。組み合わせフィルタはプリーツ加工されて、プリーツ加工された組み合わせフィルタとするのが望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、（ｉ）結合剤の液滴を開繊維マトリックス（１０）の層の少なくとも一部分に適用して、前記マトリックス層の繊維の少なくとも数本にそれぞれ分配および結合された複数の別個、例えば、点状接着剤接触領域を形成する工程と、（ｉｉ）活性微粒子フィルタ媒体を前記一部分の少なくとも一部に適用して、前記活性微粒子フィルタの少なくともある部分を、前記接着剤接触領域により前記マトリックス層の定位置に実質的に固定されるようにして、前記マトリックス層の実質的に開繊維構造を維持しながら、前記活性微粒子フィルタ媒体を定位置に固定する工程とを含むフィルタ材料の製造方法を提供する。
【００２１】
この方法によれば、簡便かつコスト有効なやり方で組み合わせフィルタを製造できることが判明した。さらに、得られたフィルタ材料は、通常、ガス状汚染物質をろ過するのに良好な効率と組み合わせて、良好な微粒子フィルタ効率を有している。特に、本発明の方法によって、業界に公知の別個の吸着質フィルタ層と粒子フィルタ層を有する組み合わせフィルタに比べて低い圧力降下を有し、一方で、同様の粒子ろ過効率とガス状汚染物質のろ過または吸着効率を維持する組み合わせフィルタを得ることができる。
【００２２】
製造されたフィルタ材料は透気性であり、プリーツ加工可能なフィルタとして提供することができる。本発明に従って製造されたフィルタ材料は、一般に、燃え難い。一般的に、標準ＦＭＶＳＳ−３０２により試験した燃焼レートは１００ｍｍ／分未満、好ましくは５０ｍｍ／分未満である。従って、材料の低燃焼能力に関して、自動車業界の安全要件に適合するフィルタ材料が得られる。
【００２３】
開繊維マトリックス（１０）は、一般的に、結合剤および活性微粒子フィルタ媒体を入れずにフィルタ層に形成したとき、平均サイズが少なくとも２μｍの粒子をろ過する能力を有する、好ましくは平均サイズ０．２μｍ〜１μｍの粒子をろ過する能力を有する、より好ましくは平均サイズが０．１μｍと小さな粒子をろ過する能力を有するマトリックスである。例えば、一実施形態において、結合剤および活性微粒子フィルタ媒体なしで提供される開繊維マトリックス（１０）は、ＤＩＮ７１４６０、パート１に従って求められた粒子効率が、２μｍ以上のサイズの粒子について少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８５％である。更なる実施形態において、開繊維マトリックス（１０）は、０．２〜１μｍのサイズの粒子について少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも４０％〜７０％の粒子効率を有している。更なる実施形態において、開繊維マトリックス（１０）は、０．１μｍのサイズの粒子について少なくとも１０％、好ましくは少なくとも１５％、より好ましくは少なくとも２０〜３０％の粒子効率を有している。
【００２４】
プリーツ高さが３０ｍｍ、プリーツ距離（ピークからピーク）が１３ｍｍおよび表面積が５００ｃｍ2のプリーツ加工されたフィルタへと形成された、結合剤および活性微粒子フィルタ媒体なしで提供された開繊維マトリックス（１０）は、面速２ｍ／ｓでＤＩＮ７１４６０、パート１に従って測定したときの圧力降下が２５０Ｐａ以下、好ましくは２００Ｐａ以下、最も好ましくは１８０Ｐａ以下である。
【００２５】
開繊維マトリックス（１０）は、一般的に、緩く合体した繊維の不織ウェブである。繊維は、カーディング、空気堆積またはその他のウェブ形成プロセスにより不織ウェブ層へと形成することができる。不織ウェブ層に寸法安定性を与えるために、繊維を併せて結合し、任意で、ニードリングおよび超音波溶接により支持スクリムに結合してもよい。本発明の好ましい実施形態において、開繊維マトリックス（１０）は、帯電ポリマー繊維、例えば、ポリプロピレンのようなポリオレフィンの繊維の不織ウェブである。
【００２６】
帯電繊維は、米国再発行特許第３０，７８２号および米国再発行特許第３１，２８５号に記載された方法により製造することができる。これらの特許に記載された方法は、高分子量非極性物質のフィルムを提供し、このフィルムを伸張し、伸張したフィルムをコロナ要素を用いて等極帯電させ、伸張させ帯電させたフィルムをフィブリル化するものである。好適なフィルム形成材料としては、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、鎖状低密度ポリエチレン、ポリ−１−ブテン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロクロロエチレンまたはポリ塩化ビニル、ポリスチレンのような芳香族ポリアレーン、ポリカーボネート、ポリエステルおよびこれらのコポリマーおよびブレンドが挙げられる。好ましいのは、分岐アルキルラジカルおよびそのコポリマーを含まないポリオレフィンである。特に好ましいのは、ポリプロピレンおよびポリプロピレンコポリマーである。業界に公知の様々な機能性添加剤は、米国特許第４，８７４，３９９号に教示されたポリ（４−メチル−１−ペンテン）、米国特許第４，７８９，５０４号に開示された脂肪酸金属塩または米国特許第４，４５６，６４８号の微粒子のような誘電体ポリマーまたはコポリマーとブレンドすることができる。
【００２７】
フィルムは公知のやり方のいずれかにより帯電させてもよい。例えば、フィルムは、フィルムのいずれかの側に等しいが逆向きの電位を与えるコロナ要素により局所的に両側を帯電させてもよい。これによって、一つの同じコロナ電圧で、片側帯電によるよりもほぼ２倍の電圧までフィルムが帯電される。帯電ポリマーフィルム材料は、いくつかの方法でフィブリル化することができる。例えば、フィルムに対向して動く金属ニードルを備えたニードルローラを用いることができる。その後、連続繊維を所望の長さまで切断してもよい。
【００２８】
フィルタ材料を作成する方法に用いる結合剤を、開繊マトリックス層が液滴フィルタとして作用し、マトリックス中の実質的に全ての結合剤液滴をトラップし、好ましくはそれによって、実質的に液滴が開繊マトリックス層全体に確実に浸透しないようにするようにして適用してもよい。
【００２９】
一実施形態において、結合剤を、結合剤液滴が開繊マトリックス層を通る通路の少なくとも一部で液滴勾配を形成するように適用してもよい。
【００３０】
さらに、結合剤は開繊マトリックス層を実質的に圧縮しないように適用されるのが一般的に好ましい。例えば、結合剤は、スプレーおよびインクジェット印刷のうち少なくとも１つを用いて適用してもよい。結合剤はさらに、結合液滴が、マトリックス層の繊維と接触した際に実質的にその形状を維持し、フィルムへ広がらないように適用してもよい。さらに、結合剤は、好ましくは、結合剤を実質的に含まない開繊維マトリックスの少なくとも１つの領域、セルまたはパッチを残すようにして、開繊維マトリックスの１箇所以上の所定の領域に適用するということも考えられる。特に、この方法には、結合剤、領域、セルまたは例えば、約５ｍｍといった面積の小さなパッチを実質的に含まない開繊維マトリックスの複数の領域、セルまたはパッチを残すことが含まれていてもよい。
【００３１】
さらに、適用される結合剤の粘度は３００〜８００センチポイズ、好ましくは４００〜６５０センチポイズであるのが一般的に好ましい。粘度が低すぎると、流体の結合剤による活性微粒子フィルタ媒体が不活性化されるため、フィルタがガス状汚染物質を気流から除去する効率が減じる恐れがある。同様に、結合剤の粘度が低すぎると、開繊維マトリックスの開放度が減じて、圧力降下が増大する恐れがある。
【００３２】
フィルタ材料を製造する方法に関連して用いられる結合剤は、一般的に接着剤である。接着剤は室温では粘着性で、熱活性化を必要としないのが好ましい。しかしながら、熱活性化接着剤を結合剤として用いることも考えられる。熱活性化接着剤を用いる場合には、帯電繊維を開繊維マトリックスに用いるときは特に、繊維の軟化点より低い活性化温度を有しているのが好ましい。好ましくは、本発明に用いられる熱活性化接着剤の活性温度は９０℃未満、好ましくは７０℃未満である。熱活性化接着剤の活性化は、気流中で乾燥する、オーブンのような温度制御装置に入れる、赤外線技術を用いて活性化する、の少なくとも１つにより行ってよい。
【００３３】
別の結合剤の例としては、特に、感圧接着剤および接触接着剤が包含される。フィルタ材料を、車両、特に、モータ車両の客室に入る空気のろ過に用いるつもりであるときは、結合剤は、臭わない、または健康を害さない接着剤であるのが望ましい。特に好ましい接着剤は、水系接着剤である。ただし、溶剤系接着剤も用いることができるが、溶剤蒸気が活性微粒子フィルタ材料を不活性化しないよう注意が必要である。接着剤は、例えば、含水のアクリレート系接着剤であってもよい。特定の実施形態によれば、少なくとも３０％、好ましくは少なくとも４０％、より好ましくは少なくとも５０％の固体含量である接着剤溶液を結合剤として用いてもよい。
【００３４】
活性微粒子フィルタ媒体は、開繊維マトリックス層の外側表面の領域に層を形成するように適用してもよいし、前記マトリックス層に浸透し、好ましくは開繊マトリックス層を通る少なくとも一部の通路で活性微粒子フィルタ媒体勾配を好ましくは形成するように適用してもよい。活性微粒子フィルタ媒体はさらに、ストリップコーティングにより適用されてもよい。微粒子フィルタ媒体が開繊マトリックス層に浸透できるよう振動を与えてもよい。
【００３５】
製造されるフィルタ材料は、追加の層を含んでいてもよく、従って、かかるフィルタ材料を製造する方法は、かかる追加の１もしくはそれ以上の層を適用する工程も含んでいてよい。例えば、透気性カバーウェブを開繊マトリックス層の第１の側に、かつ／または支持層を開繊マトリックス層の第２の側に適用してもよい。結合剤を適用したり、開繊マトリックス層または大半の活性微粒子フィルタ媒体へ組み込む前に開繊維マトリックス層に支持層を適用してもよい。支持層および／またはカバーウェブを、ニードリングおよび超音波溶接の少なくとも１つにより開繊維マトリックス層に適用してもよい。
【００３６】
含めてよいさらに追加の層は、開繊維マトリックス層を含んでいてもよく、かつフィルタ材料の少なくとも片側に適用される、例えば、追加のフィルタ層である。更なる支持層を、追加のフィルタ層の外側に適用してもよい。同様に、所望であれば、フィルタ材料の２層以上の層を併せてラミネートしてもよい。
【００３７】
好ましい実施形態において、フィルタ材料をさらにプリーツ加工する。また、フィルタ材料の製造方法は、フィルタ材料に切込みを入れる工程を含んでいてもよい。
【００３８】
開繊マトリックス層に組み込まれる活性微粒子フィルタ媒体の量は、開繊維マトリックス層の秤量および活性微粒子フィルタ媒体の粒径のうち少なくとも１つに応じて異なる。用いる活性微粒子フィルタ媒体は、活性炭／木炭、活性化アルミナ、シリカゲル、フーラー土、ゼオライト、ソーダ石灰、塩化カルシウムまたは例えば金属酸化物を含む触媒のうち少なくとも１種類を含んでいてもよい。活性微粒子フィルタ材料としては、吸収と吸着材料の両方であるべきと考えられる。
【００３９】
本方法は、低温、例えば室温で行ってもよい。
【００４０】
本方法には、フィルタ材料を車両空気浄化システムに用いるのに好適なフィルタ要素へと形成することが含まれる。
【００４１】
本発明の方法により得られるフィルタ材料は、活性微粒子フィルタを組み込み、片側で支持層に結合された開繊維マトリックス層を含み、前記活性微粒子フィルタの少なくとも一部分が、適用された結合剤の別個の接着剤接触領域により、前記マトリックス層の定位置に保持され、別個の接着剤接触領域がマトリックス層の繊維のそれぞれに分配および結合されている。
【００４２】
本発明によるフィルタ材料は、透気性であり、平均サイズが少なくとも２μｍの粒子をろ過する能力を有する、好ましくは平均サイズ０．２μｍ〜１μｍの粒子をろ過する能力を有する、より好ましくは平均サイズが０．１μｍと小さな粒子をろ過する能力を有している。例えば、一実施形態において、フィルタ材料の、ＤＩＮ７１４６０、パート１に従って求められた粒子効率が、２μｍ以上のサイズの粒子について少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８５％である。更なる実施形態において、フィルタ材料は、０．２〜１μｍのサイズの粒子について少なくとも１０％、好ましくは少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも４０％〜７０％の粒子効率を有している。更なる実施形態において、フィルタ材料は、０．１μｍのサイズの粒子について少なくとも１０％、好ましくは少なくとも１５％、より好ましくは少なくとも２０〜３０％の粒子効率を有している。フィルタ材料の、ｎ−ブタンについての初期吸着効率は少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８０％である。フィルタ材料の、ＳＯ2についての初期吸着効率は少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８０％である。フィルタ材料の、トルエンについての初期吸着効率は少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８０％である。これらの吸着効率はＤＩＮ７１４６０、パート１に従って求められる。
【００４３】
プリーツ高さが３０ｍｍ、プリーツ距離が１３ｍｍ、表面積が５００ｃｍ2のプリーツ加工されたフィルタへと形成されたとき、本発明のフィルタ材料の、面速２ｍ／ｓでＤＩＮ７１４６０、パート１に従って測定したときの圧力降下は、一般的には２５０Ｐａ以下であろう。
【００４４】
本発明のフィルタ材料は、一般的に、微粒子フィルタ材料および接着剤なしの同じフィルタ材料と同様の微粒子フィルタ効率と圧力降下を有している。本明細書において「同様」という用語は、同じ性能であるかもしくは１５％以下、好ましくは１０％以下の性能減少があるということを意味する。
【００４５】
本発明のフィルタ材料を用いて、粒子のろ過およびガス状汚染物質のろ過が望まれる用途において、気流をろ過してもよい。フィルタ材料は、車両、特に、例えば、車やトラックのようなモータ車両の客室に入る空気のろ過に特に好適である。従って、更なる態様において、本発明は、車両の客室に入る空気をろ過するフィルタ材料の使用も提供する。さらに提供されるのはまた、客室と、車両の客室に入る空気をろ過するための本発明のフィルタ材料とを含む車両、特にモータ車両である。
【００４６】
本発明を例を挙げて、添付の図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
特定の実施形態および図面を参照して本発明を説明するが、本発明はそれに限定されるものではなく、請求項によってのみ規定される。本発明をプリーツ加工されたフィルタ材料を参照して説明する。通常、シート材料とは、厚板、木材またはガラス窓のような剛性体、ガラス繊維強化プラスチックシートのような半剛性体、またはテキスタイル材料のような軟性体と説明することができる。本発明は、フィルタ〜テキスタイル品質を有する軟性材料に関する。
【００４８】
図面を参照すると、本発明の実施形態によるフィルタ材料を生成するために、微粒子物質をトラップするためにフィルタ層として用いられる好適な媒体を選ぶ。空気の流れが最もよい場合には、緩いメッシュの繊維から形成された開繊維マトリックスが好ましい。現在の最良の手法では、エレクトレット繊維として業界に知られているような帯電繊維から形成されたメッシュが推奨される。エレクトレット繊維は、実質的に矩形の断面を有する、フィブリル化フィルム帯電繊維であるのが好ましい。開繊維マトリックスの典型的な秤量は２０〜２００ｇ／ｍ2である。
【００４９】
微粒子フィルタ層１０を安定形態に維持するには、スクリム１２のような支持層に載せるのが好ましいと考えられる。かかるスクリムの付いた粒子フィルタ層は国際公開（ＷＯ）第９３／１６７８３号パンフレットに開示されている。その出願において、スクリムを微粒子フィルタ層に結合する特別のやり方が開示されており、２つを併せてニードリングするものである。この種類の好適な組み合わせエレクトレット粒子フィルタ層１０および支持層１２は、ミネソタマイニング・アンド・マニュファクチュアリングカンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ）より「３Ｍフィルトレット（３Ｍ  Ｆｉｌｔｒｅｔｅ）」という商品名で入手可能である。
【００５０】
微粒子フィルタ層１０を支持層、スクリム１２に固定する更なるやり方は超音波溶接によるものである。フィルタ層１０はスクリム１２に広がり、点状超音波技術を用いて併せて溶接される。これは、エレクトレット繊維の開繊維マトリックスに損傷を与えるものではなく、接着剤を用いないため、プロセスのこの段階で過剰のグルーから生じる通気道の障害を下げ続ける補助となる。かかる技術は、例えば、米国特許第４，４３３，０２４号に記載されている。
【００５１】
本発明の方法において、結合剤を微粒子フィルタ層１０の開繊維マトリックスに適用する。本発明の一実施形態において、微粒子フィルタ層１０は、結合剤の微細スプレーがスプレーされるノズル２ａ下のロール１から供給される。ある状況下では、微粒子フィルタ層１０は、微粒子トラップとして作用し、結合剤の液滴をスプレーミストから除去して繊維の上に堆積させ、全体の層１０を実質的に透過させることはない。しかしながら、通り抜けることは可能性としては無視されない。液滴は、マトリックスの個々の繊維に接合して、個々の繊維に分配された別個の接触領域を形成する。接着剤接触領域は、繊維のエレクトレット動作を完全に排除しないのが好ましい。接着剤領域は、好ましくは繊維の表面積の最大で５０％、より好ましくは最大で４０％、最も好ましくは最大で３０％をカバーする。一般的に、乾燥接着剤重量は、繊維マトリックス層の秤量の５０％以下、より好ましくは３０％以下である。
【００５２】
好ましい接合剤は、水系アクリレート接着剤であり、室温で用いられ、特別の排煙プラントを必要としない特性を有している。かかる化合物は、固体含量が少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも４０％、最も好ましくは少なくとも５０％である。一実施形態において、接着剤溶液のポリマー含量は５０〜６０％であり、基準は５５％となる。適用される流体接着剤材料の粘度は、特定のグルーの選択に応じて、２００〜３０００センチポイズである。出願人は、３００〜８００、好ましくは４００〜６５０センチポイズの範囲が有用であることを見出した。
【００５３】
更なる実施形態において、吸着質媒体の収着能力は損なわれる可能性はあるが、例えば、ベンゾール（ベンゼン−トルエン等）に基づくような有機溶剤系接着剤を用いることができることを見出した。
【００５４】
接着剤は感圧接着剤および／または接触接着剤であってもよい。結合剤の他の選択肢としては、ホットメルトまたは熱活性接着剤がある。ただし、これは、現在のところ、上述したように水系としては、あまり好ましくないと考えられている。これは、水系アクリルタイプと比べると、かかる接着剤は大きなサイズの液滴を生成するのが観察されており、コストを増大させる傾向もあるためである。
【００５５】
微細スプレーが、微粒子フィルタ層１０の繊維に接着剤液滴を分配し、これらは水が蒸発してしまえばそこに留まる。液滴はマトリックスの個々の繊維に付加する。分配は小液滴またはノジュールの形態であり、これは開繊維マトリックスの繊維の多数の点の周囲およびその間に広がり、ここでは簡単にするために点状分配と呼ぶ。微粒子フィルタ層１０の開繊維マトリックスを大幅に圧縮しないようなやり方で液滴を適用する。例えば、空気のような圧縮ガスを用いて接着剤をノズル２ａに推進する場合には、推進剤が繊維マトリックスを平坦化または押し潰して、開放性を減じ、圧力降下が高くなる可能性がある。このため、推進ブラストが実質的に消失して、フィルタ層１０に到達しないノズルの高さを微粒子フィルタ層１０の上に設定するのが好ましい。例えば、インクジェット印刷やポンピング構成のような、結合剤を適用するその他の方法も予測される。
【００５６】
液滴の点状適用は、繊維上である形態で保持される、例えば、３次元のノジュールとして留まってフィルムへと広がらない、または湿潤剤となって、マトリックスの大部分が浸漬する可能性を排除するのが確実になるような構成とする。従って、接着剤は、微粒子フィルタ層１０の開放気孔性を詰まらせず、エレクトレット繊維の特性を損なうことはない。
【００５７】
微粒子フィルタ層を巻き出し（１）、結合剤を適用したら（２ａ）、活性微粒子フィルタ媒体を加える。これは収着粒子３の形態であってもよい。収着フィルタ材料とは、吸収または吸着微粒子物質のいずれかのことを意味する。以下、吸着質という用語のみを用いるが、本発明には、全ての場合において、吸収体材料も含まれる。吸着質粒子３の適用は、振動技術を用いて実施してよい。ただし、ストリップコーティングのようなその他の技術も等しく好ましいことが分かっている。
【００５８】
業界に知られたその他の好適な吸着質フィルタ媒体は活性炭であるが、当業者であれば、業界に知られた等価物および／または代替物を用いることができる。代替または追加の吸着質媒体は、例えば、米国特許第５，３３２，４２６号、第４，０６１，８０７号および第３，０１９，１２７号に記載されている。ろ過流体に応じた、好ましい吸着質媒体としては、例えば、活性炭／木炭、活性化アルミナ、シリカゲル、フーラー土、ゼオライト、ソーダ石灰、塩化カルシウムまたは例えば、金属酸化物を含む触媒のうち１種類以上を含む。
【００５９】
活性炭を一例とすると、好適な粒子は１５０〜２０００μｍの範囲にある。全範囲が１種類の材料ではなく、１５０〜４２５、２５００〜６００、３５５〜７１０および５００〜２０００μｍといった異なった重なるサイズ範囲が好ましい。粒子は６０〜９０％のＣＴＣ値（四塩化炭素の容量）を有している。用いる活性炭の秤量は１００〜１０００ｇ／ｍ2であるが、添加の好適なレートは３００ｇ／ｍ2である。
【００６０】
粒子フィルタ層１０の秤量および／または粒子サイズに応じて、微粒子フィルタ層１０に保持される吸着質媒体の量は可変である。例えば、用いることのできる一般的な粒子サイズは、１６×３５メッシュおよび２５×４５〜４０×１００メッシュである。
【００６１】
特に図２を参照すると、活性炭の粒子が、接着剤の液滴と接触して、接着剤の微細液滴と接触する点により定位置に保持されているのが分かる。スプレーの微細性によって、非常に僅かの接着剤を適用して、微粒子フィルタ層１０を通過する通気道をブロックしたり、エレクトレット効率に影響する過剰な接着剤はほとんどなくすことができる。
【００６２】
このように、吸着質媒体は、フィルタの圧力降下の増大を最小にしながら実質的に定位置に固定することができることが分かる。しかしながら、吸着質媒体全てが確実に微粒子フィルタ層１０に分配され、接着剤が液滴に結合するのは起こりそうにないことに留意しなければならない。接着剤により積極的に固定させずに、単にトラップするだけで、微粒子フィルタ層１０を通して緩く位置付けられる大量の吸着質媒体があるのも許容される。
【００６３】
非常に遠くの微粒子フィルタ層１０へ全く浸透せずに、吸収体媒体が微粒子フィルタ層１０の外側表面内で層を形成するよう結合剤を適用してもよい。しかしながら、吸収質容量が大きい方が望ましい場合には、微粒子フィルタ層の少なくとも一部分を通して接着剤勾配を作成するように結合剤を適用するのが好ましいことが分かる。これによって、対応の吸着質媒体勾配が確立される。
【００６４】
通常の環境下では、吸着質媒体で最も濃縮された微粒子フィルタ層１０の領域は、ろ過されていない気流の下流である最終ろ過材料の片側であるのが好ましい。これによって、吸着に用いる材料の領域に達する前にエレクトレット繊維が微粒子汚染をろ過することができる。同様のやり方で、吸着質媒体勾配は、ろ過材料を通って下流へ進むにつれて、気流の上流に向かって傾斜しているのが好ましい。しかしながら、特定の状況においては、吸着質媒体を多く充填した側がろ過されていない空気の上流にあって、気流が繊維マトリックス１０を通過するにつれて吸着質媒体勾配が次第に小さくなるように、ろ過材料を配置するのも等しく有効であり、さらには好ましいことが分かる。
【００６５】
接着剤液滴を塗布した後、空気中、オーブンのような温度制御装置にて、または赤外技術により乾燥することにより溶剤を除去して活性化させてもよい。開繊維マトリックスが使用中の微粒子汚染をトラップする能力を損なわない温度で接着剤の活性化が行えなければならない。例えば、エレクトレット繊維のような帯電繊維の場合には、９０℃以下の硬化温度が推奨され、これに合う結合剤を選択しなければならない。
【００６６】
プロセスのこの段階で、透気性、好ましくはプリーツ加工性カバーウェブ１４を微粒子フィルタ層１０の第１の側に適用し、スクリム１２をもう一方の方に対向させる。好適なカバーウェブ１４は、コルベック（Ｃｏｌｂｅｃｋ）７５Ｗやメルファブ（Ｍｅｌｆａｂ）という商品名で市販されているようなポリエステル／ナイロン二成分繊維から形成される。その他のカバーウェブ材料も好ましいことが認められており、主な問題は、微粒子フィルタの定位置に接着剤液滴を保持するのを補助するために吸着質媒体に更なる支持を与えることである。最終製品が、媒体を緩める振動が加わる車両のような環境で用いるのに好適なフィルタまたはフィルタ要素へ形成される場合には、これは特に当てはまる。カバーウェブの秤量は２５〜５００ｇ／ｍ2、より好ましくは５０〜２００ｇ／ｍ2である。カバーウェブ１４を適用するために、結合剤をスプレーステーション２ａで微粒子フィルタ層１０に適用するのと同じようなやり方で、例えば、ノズル２ｂ下でスプレーすることにより、まず結合剤でコートする。微粒子フィルタ層１０をスプレーする２ａのに用いるのと同種の水系アクリル接着剤を用いるのが好ましいことが分かっている。例えば、共通の活性化構成を用いることができる。カバーウェブの秤量に基づいて５０％未満、より好ましくは３０％未満の秤量の接着剤を適用してもよい。
【００６７】
接着剤を吸着質材料に適用する同様のやり方において、カバーウェブ１４に適用された接着剤は、例えば、空気乾燥、オーブンまたは赤外線ランプの何らかの好適な手段により乾燥させてもよい。
【００６８】
スプレーしたカバーウェブ１４を一連のローラ５により供給して微粒子フィルタ層１０と一体化させる。スプレーされ、吸着媒体が充填された微粒子フィルタ層１０へカバーウェブ１４を結合させるのに好ましいやり方はラミネーションによるものである。
【００６９】
この段階で、図１ａに見られるようなフィルタ材料を本発明の一実施形態に従って形成しておく。フィルタ材料は、後の処理のために巻いておいたり、あるいは、プリーツ加工したり、使用可能片へと切込みを入れることにより即時に処理してフィルタ要素へと形成することができる。
【００７０】
図１ａによる、ジグザグに折り畳まれたり、プリーツ加工されて、車両の空調システム等のフィルタ要素を形成する最終フィルタ材料１０、１２、１４の片は一例と考えられる。かかる構成は、図４に一例が示されているが、示された気流は逆向きであってもよいものと考えられる。この例では、フィルタ材料をジグザグに折り畳み、空気清浄器ボックスの前面で利用できる空間について、気流に対する前面領域を大幅に増大させてある。これは、本発明によるフィルタを、国際公開（ＷＯ）第９４／０１２００号パンフレットに開示された構成にどのようにして適合させるかを示すものである。
【００７１】
この例によれば、使用中、ろ過されていない空気がスクリム１２を通してフィルタ材料に入って、微粒子フィルタ層１０を通過し、そこで、エレクトレット繊維メッシュにより微粒子物質が機械的および／または静電的に清浄にされる。
【００７２】
実質的に微粒子を含まない空気が、固定された顆粒とルーズな顆粒の両方を含む繊維マトリックスの一部を通って下流へ向かい、吸着質媒体によりガス状汚染物質がさらに清浄にされる。勾配が傾斜して上がるにつれて、増大したレベルの吸着質媒体を気流に与える。清浄にした空気がカバーウェブ１４から下ヘ通って使用者へ達する。
【００７３】
製造中に、本発明によるフィルタ材料にさらに層を加えることができる。特に、図１ｂを参照すると、この例では、微粒子フィルタ繊維の追加の層１４を含むフィルタ媒体繊維の追加の層を適用することにより図１ａによるフィルタ材料が修正されている。示した例において、この追加の層は、基本フィルタ構造１０、１２、１４のスクリム１２の外側、または離れたところに配置されている。
【００７４】
特に図１ｃを参照すると、フィルタ構造のさらなる修正が考えられる。これは、追加のスクリム１２層の更なる微粒子フィルタ層１４の外側に適用することにより行われる。この構造は、組み合わせスクリム１２および微粒子フィルタ層１０（「３Ｍフィルトレット（３Ｍ  Ｆｉｌｔｒｅｔｅ）」（登録商標））を図１ａの構造に適用すると最も容易に得ることができる。
【００７５】
図１ｂか図１ｃのいずれかのフィルタ材料を、図１ａのフィルタ材料に関して図４の例に示すような配向で用いると、いずれの場合においてもエレクトレット繊維の追加の層が吸着質媒体を充填しておいた層に対してプレフィルタとして作用する。図４に示すのと逆の方向に空気が流れる場合には、第２の段階の微粒子またはポストフィラーとして作用する。
【００７６】
図１ｂの構成の場合には、エレクトレット繊維の追加の層を、吸着質媒体充填層１０、１２、１４のスクリム１２へ結合するのが望ましい場合があることを注記できるであろう。図１ｃの構成の場合には、エレクトレット繊維の追加の層を、それを挟むスクリム層のいずれか、または両方に結合させることができる。
【００７７】
エレクトレット繊維の追加の層およびその関連スクリムをカバーウェブ１４の外側に配置した構成を作成することができるのは明らかである。このやり方で、フィルタ材料の吸着質媒体が充填された部分のいずれかの側に、微粒子フィルタトラップを与えると、保護衣類やガスマスクとして用いる場合に有用となるように、両方向性を補助することが分かる。図１ａ〜図１ｃおよび図４と同じ符号を用いた、図７ａおよび図７ｂを参照すると、外側スクリム１２のあるものとないものでかかる構成の概略が示されている。
【００７８】
本発明の１修正例である図６を参照すると、結合剤が微粒子フィルタ層１０の１つ以上の所定の領域に適用されたフィルタ構造が開示されている。微粒子フィルタ層１０の所定の領域は実質的に結合剤がないままとなっている。接着剤のない、または接着剤含有領域のいずれかをいくつかの小さな領域へと分割すると、平面図で見えるところにパッチとして現れてくる。
【００７９】
フィルタ材料は実質的に平面構造であるが、積層という意味では、三次元構造として扱わなければならない。乾燥パッチが、その中を通る結合剤を実質的に含まないフィルタ材料の部分を表すため、フィルタ材料のこれらの部分は、フィルタ材料を通る気流のより自由な通路を与える接着剤のないセルとして考えるのが好ましい。これらのパッチまたはセルにおいて、定位置に接合された吸収体媒体はほとんどない、または全くないが、開繊維マトリックスにトラップされた緩い吸収体媒体のままであり、カバーウェブ１４により少なくとも部分的に定位置に保持され、ある程度の吸収体保護を与えている。
【００８０】
本実施形態に含まれる折衷案においては、本発明において用いる結合剤が低レベルであっても、結合剤はエレクトレット繊維の効率にある程度影響するということが分かる。しかしながら、セルにおいては、エレクトレット活性が全能力を発揮するという点で逆のことが当てはまり、これを行えるようにしなければならないのは吸着質媒体の接着剤固定である。セルへの入口／出口である二次元表面（すなわち、パッチ）は面積が小さいのが好ましい。形状は重要ではないが、例えば、四角や円に近似の形状については、一つの寸法において約５ｍｍのサイズが好適と考えられる。このような構成を用いると、接着剤によりエレクトレット繊維の適用範囲を、５０％までさらに減じることによって、減じたレベルの結合剤を補うことができる。図６は、接着剤を充填していないマトリックス領域により結び付けられたパッチ／セルが示されているが、接着剤の充填されたエレクトレットマトリックスのセル／パッチが、接着剤結合吸着質媒体が充填されていない１箇所以上の領域を結び付けられた同じ構成が生成されることが明らかである。
【００８１】
上記実施形態の製造方法の概略を図８に示す。図５に示したのと同じ参照番号の部材は同じ部材を示す。主な違いは、スプレー構成２Ａとコートされる繊維マトリックスのウェブの間を動くマスク１６を含めたことである。マスクは、接着剤液滴のミストがウェブを透過できるように、例えば、スタンピングにより孔の配列が製造された薄いステンレス鋼シートのような好適な材料で作成されていてよい。マスクの上部に落ちる接着剤は、マスクをクリーニング浴２０に通過させることにより除去することができる。マスク１６は、ウェブの別個の領域が接着剤ミストと接触するように繊維のウェブと同じ速度で動かす。
【実施例】
【００８２】
以下の実施例は、本発明をさらに説明するものであるが、本発明を限定しようとするものではない。
【００８３】
比較例１
微粒子フィルタ層と活性炭層の組み合わせフィルタを作成した。組み合わせフィルタは、重量１０ｇ／ｍ2のカバーウェブ、重量４０ｇ／ｍ2のエレクトレット繊維の不織層、１００ｇ／ｍ2の網状結に結合した４００ｇ／ｍ2の炭素を含む炭素層、２０ｇ／ｍ2のポリプロピレンからなっていた。組み合わせフィルタに、プリーツ高さ３０ｍｍ、プリーツ距離１３ｍｍでプリーツ加工した。この試料をＡとする。
【００８４】
実施例１
比較例１と直接比較するために本発明によるフィルタ材料を作成した。１０ｇ／ｍ2のカバーウェブ、４０ｇ／ｍ2のエレクトレット繊維の不織層に提供することによりこのフィルタ材料を作成した。繊維層に、アクリル接着剤の水性分散液をエレクトレット繊維にスプレーすることにより、１０ｇ／ｍ2の重量でアクリル接着剤を与えた。４００ｇ／ｍ2の活性炭を不織層に広げ、２０ｇ／ｍ2のアクリル接着剤をスプレーしたカバーウェブをそこにラミネートした。活性炭を与えた不織層は、厚さに沿って炭素勾配を示した。このようにして得られたフィルタに、プリーツ高さ３０ｍｍ、プリーツ距離１３ｍｍでプリーツ加工した。この試料をＢとする。
【００８５】
比較例２
３４０ｇ／ｍ2の活性炭と６０ｇ／ｍ2のバインダーの層をプリーツ加工裏材に提供することにより組み合わせフィルタを作成し、このようにして得られた層を焼成して活性炭凝集体層を形成した。この層の上に、４０ｇ／ｍ2の重量のエレクトレット繊維の不織層と、１０ｇ／ｍ2のカバーウェブを与えた。この層の組み合わせに、プリーツ高さ１８ｍｍ、プリーツ距離１３ｍｍでプリーツ加工した。この試料をＣとする。
【００８６】
実施例２
比較例２と直接比較するために本発明によるフィルタ材料を作成した。活性炭の量を３００ｇ／ｍ2まで減じた以外は実施例１と同様にしてこのフィルタ材料を作成した。フィルタ材料に、プリーツ高さ１８ｍｍ、プリーツ距離１３ｍｍでプリーツ加工した。この試料をＤとする。
【００８７】
試料Ａ〜Ｄに一連の試験を行って、各フィルタ材料の性能を求めた。
【００８８】
用いた試験パラメータはドラフトＤＩＮ７１４６０パーツ１および２、完全フィルタのための試験に従ったものであった。測定したパラメータは、ｎ−ブタン、ＳＯ2およびトルエンについての初期使用での吸着効率であった。同じく測定したのは、所定のサイズ、すなわち、０．２５〜０．３５、０．７５〜１．０および２．０〜３．０μｍの粒子をトラップする効率であった。様々な気流レートについての圧力降下（パスカル）である、（ｇ）での充填部もまた測定した。
【００８９】
得られた結果を以下の第１表に示す。ガス吸着能力と本発明のフィルタの圧力降下の両方において良好な改善が観察できる。
【００９０】
【表１】
2005517516.tif 000003
【００９１】
さらに、ラミネートしたフィルタ材料の剛性について試験を行った。フィルタ材料は、軟性テキスタイル状材料であるのが好ましい。幅３．５ｃｍ、長さ３．５ｃｍの試験片を、０．０〜１．０単位超感度範囲付属装置を備えたテーバーＶ−５剛性試験機に取り付けた。感圧テープの試験方法、第６版（１９７０年）（Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｔａｐｅｓ，  ６th  Ｅｄｉｔｉｏｎ  （１９７０））に記載された試験ＰＳＴＣ−３７に従って機械方向および交差方向に試料を±１５°曲げる、曲げモーメントを求めた。平均値は９０ｇ−ｃｍであった。本発明による材料は軟性であり扱いやすかった。かなり剛性の材料は、フィルタ構成、曲げモーメントが５０００以下、２０００以下、１０００以下または５００ｇ−ｃｍ以下の材料に用いることができる。プリーツ加工材料については、３００ｇ−ｃｍ以下が好適である。
【００９２】
従って、本発明による、または本発明の方法に従って製造されたフィルタは、材料を良好に用い、性能が改善され、耐用年数が改善される。同時に、排煙または煩わしい温度制御を必要としない環境でのフィルタの製造に向いている。比較的低温環境でフィルタを製造すると、スクリム１２材料の幅広い選択が可能である。
【００９３】
本発明を、好ましい実施形態に関して示し、記載してきたが、形態および詳細における様々な変更または変更を、本発明の範囲および技術思想から逸脱することなく行えることは当業者には明白であるものと考えられる。例えば、本発明によるフィルタ材料を用いて、車両の客室エアフィルタ、空調装置、ガス案すくおよび保護衣類といった様々な装置におけるフィルタ要素を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１ａ】本発明の１実施形態によるフィルタ構造を示す。
【図１ｂ】本発明の１実施形態によるフィルタ構造を示す。
【図１ｃ】本発明の１実施形態によるフィルタ構造を示す。
【図２】本発明の１実施形態によるフィルタ層の構造をスケッチで示す。
【図３】本発明の１実施形態によりフィルタを製造するプロセスのフローチャートである。
【図４】本発明の１実施形態による、または本発明のプロセスにより製造された、フィルタ材料をフィルタ要素へ形成する方法を示した図である。
【図５】本発明の製造方法を実施するのに、または本発明の少なくとも一面によりフィルタ材料を製造するのに好適な本発明の１実施形態による製造装置の概略図である。
【図６】本発明の更なる実施形態の図である。
【図７ａ】本発明のさらなる実施形態の図である。
【図７ｂ】本発明のさらなる実施形態の図である。
【図８】本発明の製造方法を実施するのに、または本発明の少なくとも一面によりフィルタ材料を製造するのに好適な本発明の１実施形態による更なる製造装置の概略図である。
【図１ａ】
2005517516.tif 000004
【図１ｂ】
2005517516.tif 000005
【図１ｃ】
2005517516.tif 000006
【図２】
2005517516.tif 000007
【図３】
2005517516.tif 000008
【図４】
2005517516.tif 000009
【図５】
2005517516.tif 000010
【図６】
2005517516.tif 000011
【図７ａ】
2005517516.tif 000012
【図７ｂ】
2005517516.tif 000013
【図８】
2005517516.tif 000014
【国際調査報告】
2005517516.tif 000015
2005517516.tif 000016
2005517516.tif 000017