(57)【要約】      （修正有）【課題】プリーツ加工されたフィルタにおいて、吸着剤による化学物質の吸着効率を向上させるとともに、圧力損失の増大を抑制するフィルタの提供。【解決手段】繊維を含む繊維層１と、前記繊維に担持され、化学物質を吸着する吸着剤と、を備えるフィルタ１０であって、フィルタ１０は、プリーツ加工されているとともに、前記プリーツ加工の折り目Ｃで複数の区画に区切られており、前記区画は、前記折り目に沿った２つの端部１０１Ｔと、２つの前記端部の間に介在する中央部１０１Ｃと、を備え、中央部１０１Ｃにおける前記吸着剤の密度Ａ１が、前記端部における前記吸着剤の密度Ａ２よりも大きい、フィルタ１０。【選択図】図１
2018051548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維を含む繊維層と、
前記繊維に担持され、化学物質を吸着する吸着剤と、を備えるフィルタであって、
前記フィルタは、プリーツ加工されているとともに、前記プリーツ加工の折り目で複数の区画に区切られており、
前記区画は、前記折り目に沿った２つの端部と、２つの前記端部の間に介在する中央部と、を備え、
前記中央部における前記吸着剤の密度Ａ１が、前記端部における前記吸着剤の密度Ａ２よりも大きい、フィルタ。
【請求項２】
さらに、前記繊維層に積層される多孔質シートと、
前記繊維層と前記多孔質シートとの間に介在する接着剤と、を備え、
前記接着剤は、前記プリーツ加工の前記折り目と交わる方向に、ライン状に配置されている、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記繊維層に含まれる前記繊維の平均繊維径が３μｍ以下である、請求項１または２に記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリーツ加工されたフィルタに関し、例えば、空気清浄機の濾材に用いられるフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気清浄機等に用いられる濾材には、集塵に加えて、空気中の化学物質を吸着する機能が求められる。特に、ホルムアルデヒドは、シックハウス症候群の原因物質とされており、社会問題にもなっている。そこで、特許文献１および２は、基材層と表層との間に、化学物質を吸着する吸着剤を分散させたフィルタを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４８３０９号公報
【特許文献２】特開２００９−１９０２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フィルタは、通常、プリーツ加工されて、例えば空気清浄機の濾材として使用される。プリーツ加工により、フィルタの表面積が増加して、集塵効率が向上するためである。しかし、プリーツ加工により形成された折り目近傍は、通気性が低く、圧力損失が増大する要因となる。折り目近傍に吸着剤が配置されていると、圧力損失はさらに増大する。また、通気性の低い折り目近傍に吸着剤を配置しても、吸着性能は十分に発揮されず、化学物質の吸着効率は低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一局面は、繊維を含む繊維層と、前記繊維に担持され、化学物質を吸着する吸着剤と、を備えるフィルタであって、前記フィルタは、プリーツ加工されているとともに、前記プリーツ加工の折り目で複数の区画に区切られており、前記区画は、前記折り目に沿った２つの端部と、２つの前記端部の間に介在する中央部と、を備え、前記中央部における前記吸着剤の密度Ａ１が、前記端部における前記吸着剤の密度Ａ２よりも大きい、フィルタに関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、プリーツ加工されたフィルタにおいて、吸着剤による化学物質の吸着効率が向上するとともに、圧力損失の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリーツ加工されたフィルタを模式的に示す斜視図（ａ）、および、フィルタに形成された折り目を引き延ばした時の平面図（ｂ）である。
【図２】配置された吸着剤の面積割合Ｒｆ１およびＲｆ２を算出する方法を示すフィルタの上面図である。
【図３】吸着剤の分布を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施形態に係るプリーツ加工されたフィルタを模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るフィルタの製造に用いられる製造システムの一部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施形態に係るフィルタは、繊維を含む繊維層と、上記繊維に担持され、化学物質を吸着する吸着剤と、を備える。繊維に担持されているとは、吸着剤が繊維と接触していることをいう。
【０００９】
フィルタは、プリーツ加工されており、プリーツ加工の折り目によって、複数の区画（通常、矩形）に区切られている。区画の１つを、折り目に沿った２つの端部と、２つの当該端部の間に介在する中央部と、にわけたとき、中央部における繊維層の繊維に担持される吸着剤の単位面積当たりの質量（密度Ａ１）は、端部における繊維層の繊維に担持される吸着剤の単位面積当たりの質量（密度Ａ２）よりも大きい。つまり、吸着剤は、折り目近傍以外の領域である中央部に偏在している。折り目近傍は構造上、通気性が低く、集塵性能および吸着性能には大きく寄与しない。一方、中央部の通気性は高い。通気性の高い中央部に吸着剤を偏在させることにより、吸着剤の吸着性能が効果的に発揮されて、吸着効率が高まる。さらに、折り目近傍に配置される吸着剤を少なくすることにより、吸着剤を配置することによる圧力損失の増大が抑制される。
【００１０】
以下、本実施形態のフィルタについて、図面を参照しながら、空気清浄機の濾材に適する形態として具体的に説明するが、フィルタの用途はこれに限定されるものではない。図１（ａ）は、本実施形態に係るフィルタ１０を模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、フィルタ１０の折り目Ｃを引き延ばした時の平面図である。図１（ｂ）では、便宜上、中央部１０１Ｃを、ハッチングを付して示している。フィルタ１０は、繊維を含む繊維層１と、上記繊維に担持され、化学物質を吸着する吸着剤（図示せず）と、を備える。
【００１１】
（繊維層）
繊維層１は、繊維（以下、第１繊維と称す）により構成されており、ダストを捕捉する機能を備える。第１繊維の平均繊維径Ｄ１は、集塵効率の観点から、３μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましく、５００ｎｍ以下であることが特に好ましい。また、平均繊維径Ｄ１は５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。このような繊維層１は、例えば、電界紡糸法を用いて第１繊維を形成し、ターゲット上に堆積させることにより得られる。この場合、繊維層１は、不織布状に形成される。
【００１２】
平均繊維径Ｄ１とは、第１繊維の直径の平均値である。第１繊維の直径とは、第１繊維の長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、繊維層１を一方の主面の法線方向から見たときの、第１繊維の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、第１繊維の直径と見なしてもよい。平均繊維径Ｄ１は、例えば、繊維層１に含まれる任意の１０本の第１繊維の任意の箇所の直径の平均値である。後述する平均繊維径Ｄ２およびＤ３についても同じである。
【００１３】
繊維層１の単位面積当たりの平均の質量は、０．０１ｇ／ｍ２以上、１．５ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、０．０１ｇ／ｍ２以上、０．５ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、０．０３ｇ／ｍ２以上、０．１ｇ／ｍ２以下であることが特に好ましい。繊維層１の上記質量がこの範囲であると、圧力損失を抑制しながら、高い集塵効率が発揮され易い。
【００１４】
繊維層１の厚みＴ１は、圧力損失の観点から、０．５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上、５μｍ以下であることがより好ましい。繊維層１が不織布状である場合、繊維層１の厚みＴ１とは、例えば、不織布の任意の１０箇所の厚みの平均値である。厚みとは、不織布の２つの主面の間の距離である。不織布である繊維層１の厚みＴ１は、不織布の断面を写真に取り、不織布の一方の主面上にある任意の１地点から他方の主面まで、最も距離の短くなる線を引いたとき、この線上にある繊維のうち、最も離れた位置にある２本の繊維の外側（外法）の距離として求められる。他の任意の複数地点（例えば、９地点）についても同様にして不織布の厚みを算出し、これらを平均化した数値を、不織布の厚みとする。上記厚みの算出に際しては、二値化処理された画像を用いてもよい。後述する厚みＴ２およびＴ３についても同じである。
【００１５】
第１繊維の材質は特に限定されず、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート）、ポリウレタン（ＰＵ）等のポリマーが挙げられる。これらは、単独あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、第１繊維を電界紡糸法により形成する場合、ＰＥＳが好ましく用いられる。また、平均繊維径Ｄ１を細くし易い点で、ＰＶＤＦが好ましく用いられる。
【００１６】
（吸着剤）
吸着剤は、第１繊維に担持されている。吸着剤としては特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン、酢酸エチル等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）のうちの少なくとも１種を吸着することのできる物質が挙げられる。吸着剤としては、具体的には、アジピン酸ジヒドラジド等の有機材料、活性炭、ゼオライト等が挙げられる。
【００１７】
吸着剤の付着量は特に限定されないが、吸着性能および圧力損失の観点から、０．１〜３０ｇ／ｍ２が好ましく、０．５〜２０ｇ／ｍ２がより好ましく、１〜１０ｇ／ｍ２が特に好ましい。
【００１８】
吸着剤は、粒子の形態で第１繊維に担持される。吸着剤の粒子の平均粒径は特に限定されず、例えば、０．１μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。また、吸着剤の粒子の平均粒径は、１０００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以下がより好ましく、２００μｍ以下がさらに好ましく、１００μｍ以下が特に好ましい。平均粒径は、吸着剤を有する繊維層１を一方の主面の法線方向から見たときの、１０個の吸着剤の最大径の平均値である。
【００１９】
繊維層１を、例えば蛇腹状にプリーツ加工することにより、フィルタ１０が形成される。そのため、フィルタ１０は、プリーツ加工の折り目Ｃによって、複数の区画１０１に区切られる。区画１０１は、通常、矩形である。区画１０１の１つを、折り目Ｃに沿った２つの端部１０１Ｔと、２つの端部１０１Ｔの間に介在する中央部１０１Ｃと、にわけたとき、中央部１０１Ｃにおける吸着剤の密度Ａ１は、端部１０１Ｔにおける吸着剤の密度Ａ２よりも大きい。つまり、吸着剤は、中央部１０１Ｃに偏在している。
【００２０】
端部１０１Ｔの１つは、折り目Ｃから区画１０１の幅Ｗ（折り目Ｃに垂直な方向の長さ）の２５％以下の距離までの領域である。言い換えれば、各端部１０１Ｔは、折り目Ｃを含む、区画１０１の面積の２５％以下を占める帯状の領域である。中央部１０１Ｃは、同じ区画１０１内にある２つの端部１０１Ｔの間に介在する領域であり、その幅Ｗｃは幅Ｗの５０％以上である。
【００２１】
なお、端部１０１Ｔの幅Ｗｔは、フィルタ１０の面積の２５％以下であれば特に限定されず、折り目Ｃの数や角度、区画１０１の幅Ｗ等に応じて、適宜設定すればよい。吸着性能の向上の観点から、端部１０１Ｔの幅Ｗｔは、区画１０１の幅Ｗの５％以上であることが好ましい。例えば、区画１０１の幅Ｗが２０ｍｍ以上、３０ｍｍ未満である場合、端部１０１Ｔの幅Ｗｔは、例えば２ｍｍに設定すればよい。また、区画１０１の幅Ｗが３０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下である場合、端部１０１Ｔの幅Ｗｔは、例えば４ｍｍに設定すればよい。区画１０１の幅Ｗが２０ｍｍ未満の場合や６０ｍｍを超える場合にも、端部１０１Ｔの幅Ｗｔは、幅Ｗを考慮して適宜設定すればよい。同じ区画１０１内にある２つの端部１０１Ｔの幅Ｗｔは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２２】
吸着剤の密度Ａ１および密度Ａ２は、例えば、繊維層１の一方の主面の拡大画像から算出される吸着剤の面積割合で代替できる。つまり、繊維層１の中央部１０１Ｃに対応する領域に配置される吸着剤の面積割合Ｒｆ１が、端部１０１Ｔに対応する領域に配置される吸着剤の面積割合Ｒｆ２よりも大きい場合、吸着剤は、中央部１０１Ｃに偏在しているといえる。面積割合Ｒｆ１と面積割合Ｒｆ２との比（Ｒｆ１／Ｒｆ２）は、特に限定されないが、例えば、１．１以上であることが好ましく、１．２５以上であることがより好ましい。
【００２３】
次に、密度Ａ１を代替する吸着剤の面積割合Ｒｆ１の算出方法について、図２を参照しながら説明する。まず、フィルタ１０から任意の区画１０１を１つ選択し、区画１０１の幅Ｗを考慮して、中央部１０１Ｃおよび２つの端部１０１Ｔを決定する。続いて、折り目Ｃの長さを二分する中央線Ｌを含むように、折り目Ｃに垂直な方向に帯状の算出領域Ｒを設定する。算出領域Ｒの折り目Ｃに沿う方向の長さは、折り目Ｃの長さの１／２０にする。図２において、算出領域Ｒを、ハッチングを付して示す。設定された算出領域Ｒのうち、中央部１０１Ｃに対応する領域をマイクロスコープで観察し、観察されるすべての吸着剤の投影面積の当該領域（算出領域Ｒのうち、中央部１０１Ｃに対応する領域）に対する割合を算出する。さらに、フィルタ１０の他のｎ−１個（ｎは、２以上の整数）の区画についても算出領域を決定し、これらの算出領域についても同様に上記吸着剤の面積割合をそれぞれ算出する。これらｎ個の算出領域における上記面積割合の平均値を、吸着剤の面積割合Ｒｆ１とする。なお、ｎは５以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましい。
【００２４】
密度Ａ２を代替する吸着剤の面積割合Ｒｆ２も、同様にして求められる。すなわち、設定された算出領域Ｒのうち、一方の端部１０１Ｔに対応する領域をマイクロスコープで観察し、観察されるすべての吸着剤の投影面積の当該領域（算出領域Ｒのうち、一方の端部１０１Ｔに対応する領域）に対する割合を算出する。同様に、他方の端部１０１Ｔについても、吸着剤の面積割合を算出し、上記で求めた一方の端部１０１Ｔにおける面積割合と平均化する。さらに、フィルタ１０の他のｎ−１個（ｎは、２以上の整数）の区画についても算出領域を決定し、これらの算出領域についても同様に上記吸着剤の面積割合をそれぞれ算出する。これらｎ個の算出領域における上記面積割合の平均値を、吸着剤の面積割合Ｒｆ２とする。なお、後述するように、繊維層１と多孔質シート（第１多孔質シート）とが、ライン状の接着剤（以下、接着剤ラインと称す）を介して積層される場合、第１多孔質シートを剥離して観察してもよい。また、算出領域Ｒは、接着剤ラインを避けて設定すればよい。
【００２５】
吸着剤は、例えば図３に示すような分布を備える。吸着剤の分布のピークは、中央部１０１Ｃにあるものの、吸着剤は端部１０１Ｔに配置されていてもよい。図３において、縦軸は吸着剤の密度である。
【００２６】
（多孔質シート）
フィルタ１０は、さらに多孔質シート２（図４参照。以下、第１多孔質シート２）を備えていてもよい。第１多孔質シート２は、繊維層１に積層される。第１多孔質シート２は、種々の外部負荷から繊維層１を保護する保護材であり得、繊維層１の第１繊維に担持された吸着剤の脱離を抑制するカバーであり得、繊維層１とともにダストを捕捉する集塵体であり得る。
【００２７】
第１多孔質シート２の形態および材質は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。第１多孔質シート２としては、具体的には、織物、編物、不織布等の繊維構造体が例示できる。なかでも、圧力損失の観点から、第１多孔質シート２は不織布であることが好ましい。第１多孔質シート２が不織布である場合、第１多孔質シート２を構成する第２繊維の材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、アクリル樹脂、ＰＰ、ポリエチレン（ＰＥ）、ＰＥＴ、ＰＡ、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。後述するように、第１多孔質シート２を帯電させる場合、帯電し易く、また、帯電性が維持され易い点で、第２繊維の材質はＰＰが好ましい。第１多孔質シート２が不織布である場合、その製造方法も特に限定されず、例えば、スパンボンド法、乾式法（例えば、エアレイド法）、湿式法、メルトブロー法、ニードルパンチ法等が挙げられる。なかでも、フィルタとして適する繊維径の細い不織布が形成され易い点で、第１多孔質シート２は、メルトブロー法により製造されることが好ましい。
【００２８】
第１多孔質シート２は、帯電（永久帯電）していてもよい。すなわち、第１多孔質シート２は、外部電界が存在しない状態において半永久的に電気分極を保持し、周囲に対して電界を形成していてもよい。これにより、ダストの捕捉性能が高まるとともに、吸着剤の脱離が抑制され易くなる。この場合、第１多孔質シート２の表面電位（帯電していない第１多孔質シート２と帯電している第１多孔質シート２との電位差）は特に限定されず、例えば、５ｋＶ以上、１００ｋＶ以下であってもよい。
【００２９】
第２繊維の平均繊維径Ｄ２は、第１繊維よりも大きいことが好ましい。平均繊維径Ｄ２は、例えば、０．５μｍ以上、２０μｍ以下であり、５μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。第１多孔質シート２の厚みＴ２は、圧力損失の観点から、１００μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。
【００３０】
第１多孔質シート２の圧力損失は、特に限定されない。なかでも、第１多孔質シート２の初期の圧力損失は、ＪＩＳＢ９９０８形式１の規格に準拠した測定機を用いて測定した場合、１〜１０Ｐａ程度であることが好ましい。第１多孔質シート２の初期の圧力損失がこの範囲であれば、フィルタ１０全体の圧力損失も抑制される。
【００３１】
第１多孔質シート２の単位面積当たりの質量は、圧力損失の観点から、１０ｇ／ｍ２以上、５０ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、１０ｇ／ｍ２以上、３０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。第１多孔質シート２の空隙率は特に限定されないが、圧力損失の観点から、６０体積％以上、９５体積％以下であることが好ましく、７０体積％以上、９０体積％以下であることがより好ましい。空隙率（体積％）は、例えば、（１−第１多孔質シート２の見かけの単位体積当たりの質量／第２繊維の比重）×１００、で表わされる。
【００３２】
（接着剤）
フィルタ１０が、繊維層１と第１多孔質シート２とを備える場合、両者は、接着剤を介して接着されてもよい。この場合、圧力損失、吸着性能および集塵性能の観点から、接着剤は、ライン状に配置されていることが好ましい。接着剤ライン５Ａ（図４参照）は、例えば、所定の間隔をあけて複数本、配置される。特に、接着剤ライン５Ａは、折り目Ｃと交わる方向に配置されていることが好ましい。フィルタ１０は、折り目Ｃが水平面に対して垂直になるように配置される場合がある。この場合にも、接着剤ライン５Ａによって、吸着剤の折り目Ｃに沿う方向への移動が抑制されて、区画１０１内における吸着性能の面内均一性の低下が抑制される。接着剤ライン５Ａと折り目Ｃとは、垂直に交わっていてもよいし、接着剤ライン５Ａと折り目Ｃとが成す鋭角が、６０度以上、９０度未満になるように交わっていてもよい。
【００３３】
接着剤の種類は特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂を主成分とするホットメルト接着剤等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリウレタン（ＰＵ）、ＰＥＴ等のポリエステル、ウレタン変性共重合ポリエステル等の共重合ポリエステル、ＰＡ、ポリオレフィン（例えば、ＰＰ、ＰＥ）等が例示できる。ホットメルト接着剤は、例えば、加熱により溶融されながら、例えば繊維層１上に接着剤ライン５Ａを形成するように付与される。
【００３４】
接着剤ライン５Ａは、波線状に配置された接着剤により形成されていることが好ましい。これにより、少ない使用量で、幅の広い接着剤ライン５Ａを形成することができる。そのため、圧力損失の増大を抑制しながら、繊維層１と第１多孔質シート２との接合強度を向上させることができる。
【００３５】
接着剤の付着量は特に限定されないが、接合強度および圧力損失の観点から、０．５ｇ／ｍ２以上、１５ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、１ｇ／ｍ２以上、１０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、３ｇ／ｍ２以上、９ｇ／ｍ２以下であることが特に好ましい。
【００３６】
（第２多孔質シート）
フィルタ１０は、さらに、第２多孔質シート３（図４参照）を備えることが好ましい。これにより、プリーツの形状が保持され易くなる。つまり、第２多孔質シート３は、フィルタ１０の形状を保持する基材である。この場合、第２多孔質シート３は、繊維層１の第１多孔質シート２側とは反対側に積層される。電界紡糸法により繊維層１を形成する場合、第２多孔質シート３をターゲットにして、第１繊維を堆積させてもよい。繊維層１と第１多孔質シート２と第２多孔質シート３とを備えるフィルタ１０に対して、第１多孔質シート２側から流体を通過させることが好ましい。大きなダストを先に第１多孔質シート２に捕捉させ、次いで、より細かなダストを繊維層１に捕捉させることにより、集塵効率が高まる。
【００３７】
第２多孔質シート３の形態および材質は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。第２多孔質シート３としては、第１多孔質シート２と同様の繊維構造体が例示できる。なかでも、圧力損失の観点から、第２多孔質シート３は不織布であることが好ましい。特に、第２多孔質シート３は、湿式法により製造された不織布であることが好ましい。
【００３８】
第２多孔質シート３が不織布である場合、第２多孔質シート３を構成する第３繊維の材質は特に限定されず、第２繊維と同じ材質が挙げられる。なかでも、基材として適する点で、第３繊維の材質は、ＰＥＴまたはセルロースが好ましい。特に、第２多孔質シート３は、ＰＥＴおよび／またはセルロースを８０質量％以上の割合で含むことが好ましい。第３繊維の平均繊維径Ｄ３は特に限定されず、例えば、１μｍ以上、４０μｍ以下であってもよく、５μｍ以上、２０μｍ以下であってもよい。第２多孔質シート３の厚みＴ３は、特に限定されず、例えば、５０μｍ以上、５００μｍ以下であってもよく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であってもよい。
【００３９】
第２多孔質シート３の単位面積当たりの質量も特に限定されず、例えば、１０ｇ／ｍ２以上、８０ｇ／ｍ２以下であってもよく、３５ｇ／ｍ２以上、６０ｇ／ｍ２以下であってもよい。第２多孔質シート３の圧力損失は特に限定されない。なかでも、第２多孔質シート３の初期の圧力損失は、ＪＩＳＢ９９０８形式１の規格に準拠した測定機を用いて測定した場合、１Ｐａ以上、１０Ｐａ以下程度であることが好ましい。第２多孔質シート３の初期の圧力損失がこの範囲であれば、フィルタ１０全体の圧力損失も抑制される。第２多孔質シート３の空隙率は特に限定されないが、圧力損失の観点から、６５体積％以上、９８体積％以下であることが好ましい。
【００４０】
（積層体の製造方法）
区画１０１の中央部１０１Ｃに吸着剤が偏在するフィルタ１０は、例えば、プリーツ加工される前のフィルタ１０（以下、積層体）に、折り目Ｃの予定部を避けるように、繊維層１に吸着剤を含む液状物（以下、吸着剤液と称す。後述参照）を散布することにより得られる。
以下、第１多孔質シート２および第２多孔質シート３を備えるフィルタであって、第２多孔質シート３上に、電界紡糸法により第１繊維を堆積させる場合を例に挙げて、本実施形態のフィルタ１０の製造方法を説明する。
【００４１】
フィルタ１０は、例えば、（１）第２多孔質シートを準備する工程と、（２）第２多孔質シートの一方の表面に、電界紡糸法により第１繊維を堆積させて繊維層を形成する工程と、（３）繊維層に吸着剤液を散布する工程と、（４）吸着剤液を乾燥させる工程と、（５）吸着剤が散布された後、繊維層に接着剤をライン状に塗布する工程と、（６）繊維層に、接着剤を介して第１多孔質シートを積層し、積層体を形成する工程と、（７）得られた積層体をプリーツ加工する工程と、を具備する製造方法により得ることができる。吸着剤液を散布する工程（３）では、例えば、折り目Ｃの予定部を避けるように、不連続に吸着剤液を繊維層に散布する。吸着剤液を散布する工程（３）と繊維層に接着剤をライン状に塗布する工程（５）とは、いずれの工程が先であってもよい。また、吸着剤液を乾燥させる工程（４）と繊維層に接着剤をライン状に塗布する工程（５）とは、いずれの工程が先であってもよい。なかでも、繊維層に接着剤をライン状に塗布する工程（５）と積層体を形成する工程（６）とが連続して行われるように、工程（３）、工程（４）および工程（５）の順に行うことが好ましい。以下では、工程（３）、工程（４）および工程（５）の順に実施される場合を示す。
【００４２】
積層体を形成するまでの工程（１）〜（６）は、例えば、ラインの上流から下流に第２多孔質シートを搬送し、搬送される第２多孔質シートの主面に繊維層を形成して、吸着剤を散布し、さらに接着剤をライン状に塗布した後、第１多孔質シートを積層する製造システムにより実施することが可能である。このような製造システムは、例えば、（１）第２多孔質シートを搬送ベルトに供給する第２多孔質シート供給ユニットと、（２）原料液から静電気力により第１繊維を生成させ、搬送中の第２多孔質シートに堆積させる電界紡糸機構を有する電界紡糸ユニットと、（３）電界紡糸ユニットから送り出される第２多孔質シートと繊維層との複合体の繊維層側から、吸着剤を散布する吸着剤散布ユニットと、（４）繊維層に散布された吸着剤液を乾燥させる加熱ユニットと、（５）吸着剤散布ユニットから送り出される複合体の繊維層側から、接着剤をライン状に塗布する接着剤塗布ユニットと、（６）接着剤散布ユニットから送り出される上記複合体の繊維層側から、接着剤を挟むように第１多孔質シートを積層する第１多孔質シート積層ユニットと、を具備する。
【００４３】
以下、図５を参照しながら、フィルタ１０の前駆体である積層体の製造方法およびこれを行う製造システムについて説明するが、以下のシステムおよび製造方法は、本発明を限定するものではない。図５は、積層体の製造システム２００の一例の構成を概略的に示す図である。製造システム２００は、積層体６を製造するための製造ラインを構成している。
【００４４】
まず、第２多孔質シート３を準備する。製造システム２００では、第２多孔質シート３は、製造ラインの上流から下流に搬送される。製造システム２００の最上流には、ロール状に捲回された第２多孔質シート３を内部に収容した第２多孔質シート供給ユニット２０１が設けられている。第２多孔質シート供給ユニット２０１は、モータ１３により第１供給リール１２を回転させて、第１供給リール１２に捲回された第２多孔質シート３を搬送ローラ１１に供給する。
【００４５】
第２多孔質シート３は、搬送ローラ１１により、電界紡糸ユニット２０２に搬送される。電界紡糸ユニット２０２が具備する電界紡糸機構は、ユニット内の上方に設置された第１繊維１Ｆの原料液２２を放出するための放出体２３と、放出された原料液２２をプラスに帯電させる帯電手段（後述参照）と、放出体２３と対向するように配置された第２多孔質シート３を上流側から下流側に搬送する搬送コンベア２１と、を備えている。搬送コンベア２１は、第２多孔質シート３とともに第１繊維１Ｆを収集するコレクタ部として機能する。なお、電界紡糸ユニット２０２の台数は、特に限定されるものではなく、１台でも２台以上でもよい。
【００４６】
電界紡糸ユニット２０２および／または放出体２３が複数ある場合、電界紡糸ユニット２０２ごと、あるいは、放出体２３ごとに、形成される第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１を変化させてもよい。第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１は、原料液２２の吐出圧力、印加電圧、原料液の濃度、放出体２３と第２多孔質シート３との距離、温度、湿度などを調整することにより、変化させることができる。
【００４７】
放出体２３の第２多孔質シート３の主面と対向する側には、原料液２２の放出口（図示せず）が複数箇所設けられている。放出体２３の放出口と、第２多孔質シート３との距離は、電界紡糸ユニット２０２の規模や所望の繊維径にもよるが、例えば、１００〜６００ｍｍであればよい。放出体２３は、電界紡糸ユニット２０２の上方に設置された、第２多孔質シート３の搬送方向と平行な第１支持体２４から下方に延びる第２支持体２５により、自身の長手方向が第２多孔質シート３の主面と平行になるように支持されている。第１支持体２４は、放出体２３を第２多孔質シート３の搬送方向とは垂直な方向に揺動させるように、可動であってもよい。
【００４８】
帯電手段は、放出体２３に電圧を印加する電圧印加装置２６と、搬送コンベア２１と平行に設置された対電極２７とで構成されている。対電極２７は接地（グランド）されている。これにより、放出体２３と対電極２７との間には、電圧印加装置２６により印加される電圧に応じた電位差（例えば２０〜２００ｋＶ）を設けることができる。なお、帯電手段の構成は、特に限定されない。例えば、対電極２７はマイナスに帯電されていてもよい。また、対電極２７を設ける代わりに、搬送コンベア２１のベルト部分を導体から構成してもよい。
【００４９】
放出体２３は、導体で構成されており、長尺の形状を有し、その内部は中空になっている。中空部は原料液２２を収容する収容部となる。原料液２２は、放出体２３の中空部と連通するポンプ２８の圧力により、原料液タンク２９から放出体２３の中空に供給される。そして、原料液２２は、ポンプ２８の圧力により、放出口から第２多孔質シート３の主面に向かって放出される。放出された原料液２２は、帯電した状態で放出体２３と第２多孔質シート３との間の空間（生成空間）を移動中に静電爆発を起し、繊維状物（第１繊維１Ｆ）を生成する。生成した第１繊維１Ｆは第２多孔質シート３上に堆積し、繊維層１を形成する。第１繊維１Ｆの堆積量は、原料液２２の吐出圧力、印加電圧、原料液２２の濃度、第２多孔質シート３の搬送速度などを調整することにより、制御される。
【００５０】
原料液２２に含まれる溶媒としては、原料樹脂の種類や製造条件に応じて、適切なものを選択すればよい。例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド、ピリジン、水等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。なかでも、電界紡糸法に適している点、および、ＰＥＳを含む第１繊維１Ｆを電界紡糸法により形成する場合、ＰＥＳを溶解し易い点で、ＤＭＡｃが好ましい。
【００５１】
原料液２２には、無機質固体材料を添加してもよい。無機質固体材料としては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を挙げることができる。なかでも、加工性などの観点から、酸化物を用いることが好ましい。酸化物としては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2、Ｋ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＺｎＯ、Ｓｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｎｂ2Ｏ5等を例示することができる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
【００５２】
原料液２２における溶媒と原料樹脂との混合比率は、選定される溶媒の種類と原料樹脂の種類により異なる。原料液２２における溶媒の割合は、例えば、６０質量％から９５質量％である。
【００５３】
第１繊維１Ｆを形成する電界紡糸機構は、上記の構成に限定されない。所定の第１繊維１Ｆの生成空間において、原料液２２から静電気力により第１繊維１Ｆを生成させ、生成した第１繊維１Ｆを第２多孔質シート３の主面に堆積させることができる機構であれば、特に限定なく用いることができる。例えば、放出体２３の長手方向に垂直な断面の形状は、上方から下方に向かって次第に小さくなる形状（Ｖ型ノズル）であってもよい。
【００５４】
繊維層１が形成された後、第２多孔質シート３と繊維層１との複合体を、吸着剤散布ユニット２０３に搬送する。吸着剤散布ユニット２０３では、複合体の繊維層１に、吸着剤液４Ａ（例えば、吸着剤の分散液、吸着剤の溶液、あるいは、吸着剤の一部が溶解し、残部が分散した液状物）が、折り目Ｃの予定部を避けるように、不連続に散布される。吸着剤の溶解あるいは分散に用いられる溶媒あるいは分散媒は特に限定されず、吸着剤の種類に応じて、適宜選択すればよい。
【００５５】
散布の方法は特に限定されず、例えば、スプレー法、ふるい落し法、吹き付け法等が挙げられる。吸着剤散布ユニット２０３は、例えば、吸着剤散布ユニット２０３の上方に設置された吸着剤液４Ａを収容する吸着剤タンク３２と、吸着剤液４Ａを散布するための散布部材３３とを備える散布装置３４を具備する。
【００５６】
また、吸着剤を第１繊維１Ｆの原料液２２に分散あるいは溶解させて、電界紡糸法により、第１繊維１Ｆとともに第２多孔質シート３の主面に堆積させてもよい。この方法では、生成空間において、原料液２２から第１繊維１Ｆとともに吸着剤の粒子が生成し、生成空間において、あるいは、第２多孔質シート３の主面に堆積する際に、吸着剤が第１繊維１Ｆに担持される。この場合、例えば、第２多孔質シート３の折り目Ｃの予定部を避けるように、原料液２２を吐出することにより、区画１０１の中央部１０１Ｃに吸着剤が偏在させることができる。
【００５７】
吸着剤液４Ａが散布された後、第１多孔質シート２が積層される前に、複合体を加熱機器４２を備える加熱ユニット２０４に搬送し、第１繊維１Ｆに含まれる溶媒および吸着剤液４の分散媒および／または溶媒の除去を行う。加熱ユニット２０４は、搬送ローラ４１を備える。
【００５８】
加熱機器４２は特に限定されず、公知のものを適宜選択すればよい。加熱温度は、各溶媒や分散媒の沸点に応じて適宜設定すればよく、例えば、第２多孔質シート３の表面が１００〜２００℃程度になるように、加熱すればよい。
【００５９】
続いて、複合体は、接着剤塗布ユニット２０５に搬送される。接着剤は、上記複合体の繊維層に塗布される。接着剤塗布ユニット２０５は、例えば、接着剤塗布ユニット２０５の上方に設置された接着剤５を収容する接着剤タンク５２、および、複合体に接着剤５をライン状の領域を形成するように塗工するためのノズル５３を備えるアプリケータ５４と、複合体を下流に搬送するための搬送ローラ５１と、を備える。接着剤タンク５２あるいはノズル５３は図示しない加熱装置を備えており、例えばホットメルト樹脂である接着剤５は、溶融されながら放出される。
【００６０】
次いで、複合体は、第１多孔質シート積層ユニット２０６に搬送される。第１多孔質シート積層ユニット２０６では、複合体の繊維層１側から、第１多孔質シート２が供給され、吸着剤および接着剤５を介して複合体に積層される。第１多孔質シート２が長尺である場合、第２多孔質シート３と同様に、第１多孔質シート２は第２供給リール６２に巻き取られていてもよい。この場合、第１多孔質シート２は、第２供給リール６２から捲き出されながら、複合体に積層される。
【００６１】
第１多孔質シート２を積層した後、積層体６を挟んで上下に配置された一対の加圧ローラ６３（６３ａおよび６３ｂ）により圧力を加えながら、積層体６を加圧して、上記複合体と第１多孔質シート２とをさらに密着させてもよい。
【００６２】
続いて、第１多孔質シート積層ユニット２０６から積層体６を搬出し、ローラ７１を経由して、より下流側に配置されている回収ユニット２０７に搬送する。回収ユニット２０７は、例えば、搬送されてくる積層体６を捲き取る回収リール７２を内蔵している。回収リール７２はモータ７３により回転駆動される。
【００６３】
回収リール７２に捲き取られた積層体６は、所望の形状に裁断された後、プリーツ加工機内（図示せず）に導入される。プリーツ加工機では、積層体６を蛇腹状に折り曲げて、折り目Ｃを形成する。これにより、プリーツ加工が施されたフィルタ１０が得られる。フィルタ１０には、形成された折り目Ｃと交わるように、ホットメルト樹脂がビード状に塗布される。ホットメルト樹脂によって、隣接するプリーツ同士が部分的に接着されて、プリーツ形状が保持される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の積層体は、吸着剤による吸着効率が高いため、空気清浄機、あるいは空調機の濾材、電池用の分離シート、燃料電池用のメンブレン、妊娠検査シート等の体外検査シート、細胞培養用等の医療用シート、防塵マスク等の防塵布や防塵服、化粧用シート、塵を拭き取る拭取シート等として、好適である。
【符号の説明】
【００６５】
１０：フィルタ
１０１：区画
１０１Ｃ：中央部
１０１Ｔ：端部
１：繊維層
１Ｆ：第１繊維
２：第１多孔質シート
３：第２多孔質シート
４Ａ：吸着剤液
５：接着剤
５Ａ：接着剤ライン
６：積層体
２００：製造システム
２０１：第２多孔質シート供給ユニット
２０２：電界紡糸ユニット
２０３：吸着剤散布ユニット
２０４：加熱ユニット
２０５：接着剤塗布ユニット
２０６：第１多孔質シート積層ユニット
２０７：回収ユニット
１１：搬送ローラ
１２：第１供給リール
１３：モータ
２１：搬送コンベア
２２：原料液
２３：放出体
２４：第１支持体
２５：第２支持体
２６：電圧印加装置
２７：対電極
２８：ポンプ
２９：原料液タンク
３１：搬送ローラ
３２：吸着剤タンク
３３：散布部材
３４：散布装置
４１：搬送ローラ
４２：加熱機器
５１：搬送ローラ
５２：接着剤タンク
５３：ノズル
５４：アプリケータ、
６２：第２供給リール
６３、６３ａ、６３ｂ：加圧ローラ
７１：ローラ
７２：回収リール
７３：モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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