(57)【要約】【課題】  繊維径が１μｍ以下の超極細繊維シートを、合成繊維あるいはグラスファイバーで構成されたフィルタ基材の上に剥離しないように積層して固定させたエアフィルタろ材を折り畳むことによりフィルタを製作する際に、超極細繊維効果を遺憾なく発揮させ、高性能で品質上安定したフィルタを低コストで製作することが課題であった。【解決手段】  本発明の解決手段は電界紡糸発生部、基材供給部、融着部材供給部、カバー材供給部、加熱・乾燥部、巻き取り部、揮発性溶媒除去装置とから構成したエアフィルタろ材の製造装置によりエアフィルタろ材を製造するようにしたもので、特にフィルタ基材と超極細繊維シートと融着部材およびカバー材の４つの組み合わせからなるエアフィルタろ材を、電界紡糸発生装置と揮発性溶媒除去装置の間で空気を循環させてエネルギーロスを低減させながら連続生産することにより低コストで提供しょうとしたものである。【選択図】図１
2011000580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ基材と超極細繊維シートと融着部材およびカバー材の４つの組み合わせから構成したことを特徴としたエアフィルタろ材。
【請求項２】
電界紡糸発生装置、基材供給部、融着部材供給部、カバー材供給部、加熱・乾燥部、巻き取り部、揮発性溶媒除去装置とから構成したことを特徴としたエアフィルタろ材の製造装置。
【請求項３】
揮発性溶媒除去装置には揮発性溶媒を吸着除去する機能を持った吸着剤が内蔵されていることを特徴とした請求項２のエアフィルタろ材の製造装置。
【請求項４】
揮発性溶媒除去装置に空気調和装置を接続したことを特徴とした請求項２のエアフィルタろ材の製造装置。
【請求項５】
揮発性溶媒除去装置と電界紡糸発生装置を循環空気ダクトにて接続したことを特徴とした請求項２のエアフィルタろ材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  電界紡糸法により製造された超極細繊維シートをフィルタ基材に組み込んだエアフィルタろ材およびその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  半導体分野、バイオケミカル分野などのクリーンルームや一般空調などに使用される一般的なエアフィルタは捕集効率を高め、目詰まりの減少あるいは長寿命化を計るためエアフィルタろ材に種々工夫が試みられている。【０００３】  そこで、近年超極細繊維の製造方法が開発され、超極細繊維の集合体からなるシートは、従来の繊維からなるシートに比べて比表面積が高く、均一で小さい空孔径を有していることがわかり、超極細繊維を利用したフィルタろ材が開発されるようになってきた。【０００４】  その１つとして、超極細繊維シートを損傷せずに製品化するために超極細繊維シートをフィルタ基材に組み込むことが考えられている。しかし超極細繊維シートをフィルタ基材に低コストで連続的に組み込む手法が難しく最適な製法が強く望まれている。【０００５】  一方、超極細繊維をフィルタろ材として使用するために、電界紡糸法が採用されている。この電界紡糸法は、超極細繊維となりうるポリマー材を揮発性溶媒で溶解した紡糸溶液をノズルから押し出すとともに電界を作用させて繊維化し、フィルタ基材などの積層体上に超極細繊維シートとして形成される方法である。この時、揮発性溶媒は揮発するが、高濃度になると爆発の危険性があったり、外気に飛散すると環境を汚染してしまうためスクラバー等を経由して外気に放出されていた。【０００６】  ここで、電界紡糸法では装置内の温湿度をある一定の範囲に設定する必要があるが、上記の方法では折角一定温湿度にコントロールされた空気は廃棄されるためエネルギーコストのロスの問題が懸念されていた。
【発明の概要】
【発明が解決しょうとする課題】
【０００７】  そこで本発明はこれらの課題を解決しょうとしたもので本発明の第１の目的は電界紡糸法により製造された超極細繊維シートをフィルタ基材に組み込んだ際に生じる従来の不利益を解決しようとしたものである。
【０００８】  本発明の第２の目的は電界紡糸法により製造された超極細繊維シートをフィルタ基材に組み込んで、低い圧力損失でありながら高効率のエアフィルタろ材を提供しようとしたものである。
【０００９】  本発明の第３の目的は揮発性溶媒による環境の汚染を防止すると共に装置内温湿度調整に係るエネルギーコストを低減しようとしたものである。
【００１０】  本発明の第４の目的はフィルタろ材を安価に製造しようとしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明の第１の解決手段は、フィルタろ材をフィルタ基材と超極細繊維シートと融着繊維シートとカバー材の４つの組み合わせから構成したことを特徴としたものである。
【００１２】  本発明の第２の解決手段は、フィルタろ材の製造装置を電界紡糸発生装置、基材供給部、融着部材供給部、カバー材供給部、加熱・乾燥部、巻き取り部、揮発性溶媒除去装置とから構成したことを特徴としたものである。
【００１３】  本発明の第３の解決手段は、揮発性溶媒除去装置には揮発性溶媒を吸着除去する機能を持った吸着剤が内蔵されていることを特徴としたものである。
【００１４】  本発明の第４の解決手段は、揮発性溶媒除去装置に空気調和装置を接続したことを特徴とするものである。
【００１５】  本発明の第５の解決手段は揮発性溶媒除去装置と電界紡糸発生装置を循環空気ダクトにて接続したことを特徴とするものである。
【００１６】  ここで、フィルタ基材は目付４０〜１００ｇ／ｍ２の合成繊維あるいはグラスファイバーから構成されている。
【００１７】  また、カバー材は目付２０〜１００ｇ／ｍ２の合成繊維あるいはグラスファイバーから構成されている。
【００１８】  さらに、極細繊維シートは電界紡糸により形成したもので、具体的にはノズルから供給した紡糸溶液に対して電界を作用させることにより、延伸して繊維化し、分散した状態でフィルタ基材の表面に吹き付けて極細繊維シートにしたものである。
【００１９】  そして、この紡糸溶液はポリマー材を溶解させた溶液である。ポリマー材は、例えば、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリアクリルニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエチレン、アラミド、ポリエーテルサルフオン、ポリプロピレンなどが使用される。また紡糸溶液の溶媒は、例えば、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドなどの揮発性溶媒が使用される。しかしポリマー材も揮発性溶媒も上記例に限定される事なく種々のものが使用される。
【００２０】  融着部材には加熱により接着の効果を持つ部材、例えば融着繊維シート等が使用される。融着繊維シートはポリアミド、ポリエステル、ポリオレフイン、特殊オレフイン、ポリウレタン、アラミドなどの熱接着シートが使用される。また融着繊維シートに代えてホットメルトパウダー等の融着部材を使用しても何ら本発明の要旨を変更するものではない。
【００２１】  次に、電界紡糸発生装置はボックス形状となっており、内部にポリマー材を揮発性溶媒で溶解した紡糸溶液を噴射するノズルが配置されている。ノズル前方の上部と下部に対向して切り欠を設け、その間隙にフィルタ基材が通過するように形成されている。電界紡糸発生装置には給気接続口と排気接続口が形成されている。
【００２２】  基材供給部、カバー材供給部はフィルタ基材とカバー材をそれぞれの紙管に巻き取ったものである。
【００２３】  融着部材供給部は、融着繊維シート等のシート形状の場合はシートを紙管に巻き取ったものである。またホットメルトパウダー等の融着部材の場合は定量供給装置等を用いて均一に分散させるようにしたものである。
【００２４】  巻き取り部はフィルタ基材とカバー材および融着部材を巻き取る機能を備えている。
【００２５】  加熱・乾燥部はボックス形状となっており、内部にヒータを備え両側面に入口開口部と出口開口部を形成している。また加熱・乾燥部は加熱ロール等を用いても何ら本発明の要旨を変更するものではない。
【００２６】  揮発性溶媒除去装置は内部に揮発性溶媒を吸着除去する機能を持った吸着剤、例えば活性炭フィルタ及びブロワが内蔵されている。揮発性溶媒除去装置には空気調和装置が接続され、また一部の空気を外部へ排気できるようになっている。
【００２７】  上記課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、電界紡糸発生装置のノズルから紡糸溶液を噴射する際に、揮発性溶媒除去装置のブロワおよび巻き取り部を駆動する。これにより噴射された紡糸溶液は超極細繊維化されフィルタ基材に連続的に積層されて超極細繊維シートとして形成される。次に超極細繊維シートを積層したフィルタ基材は融着部材、カバー材と重ね合わさり加熱・乾燥部内に入り、融着部材の熱溶融によって、超極細繊維シート、フィルタ基材、カバー材が一体に合体され、エアフィルタろ材として巻き取り部に巻き取られる。
【００２８】  このとき、電界紡糸発生装置から排気された空気は、排気接続口に接続された循環空気ダクトを通って揮発性溶媒除去装置に入り、揮発性溶媒除去装置に設置した吸着材にて揮発性溶媒が除去される。そして揮発性溶媒が除去された空気は、空気調和装置から送られた一定温湿度に維持された少量の空気と混合され、電界紡糸発生装置の給気接続口より温湿度が調整された空気として電界紡糸発生装置に供給される。このように揮発性溶媒が除去された空気は再利用されることから、エネルギーコストの低減がはかられる。なお、空気調和装置から取り入れた空気と同等量を外部へ排気し、循環空気の入れ換えを行うこともできる。
【００２９】  そして、前記エアフィルタろ材は所定寸法に切断された後ジグザグ状に折り畳んでひだ折り加工され、ろ材間に適宜材質のセパレータまたはビード接着剤を挟み込んで四方形枠に気密に取り付け、エアフィルタとして利用される。
【００３０】  なお、前記エアフィルタろ材はフィルタ基材と超極細繊維シートのみの組合せ、またはフィルタ基材と超極細繊維シートと融着部材の組合せ、フィルタ基材と超極細繊維シートとカバー材の組合せとしても何ら本発明の要旨を変更するものではない。
【発明の効果】
【００３１】  本発明に基づいて作られたエアフィルタろ材をエアフィルタとして用いた時に得られる効果および本発明に基づく製造装置を用いた時に得られる効果は次のようになる。
（１）電界紡糸法により製造された超極細繊維シートをフィルタろ材に組み込んだので、超極細繊維シートにより効率的に細かな粒子を精度よく捕集することができ、低い圧力損失でありながら高効率のフィルタろ材を提供できる。
（２）フィルタろ材の寿命が延びることから、取り替え費の低減が計れる。
（３）圧力損失の極端な増加を抑えることができることから、ファンなど駆動運転の省エネ化を計ることができる。
（４）フィルタろ材は各層を一体化して１枚のシートにしたので、フィルタろ材を中高性能フィルタ、準ＨＥＰＡフィルタ、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタとして組み立てる際、超極細繊維シートの割れ、折れ山不良などのトラブルを起こすことがない。
（５）揮発性溶媒を含む循環空気は揮発性溶媒除去装置を経由して再利用されるシステムとなっているので、温湿度調整された空気生成のためのエネルギーコストを低減できる。
（６）本発明のフィルタろ材の製造装置は、超極細繊維を積層したフィルタろ材を連続的に生産でき、エネルギーコストを低減できるので、フィルタろ材を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のエアフィルタろ材の製造装置を示す概略図。
【図２】本発明のエアフィルタろ材を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】  以下、本発明の実施形態に係るフィルタろ材およびその製造装置について図１および２に基づいて説明する。
【実施例】  図１はフィルタろ材の製造装置の全体構成図である。１はフィルタ基材供給部であり、このフィルタ基材供給部１にはシート状のフィルタ基材２がロール状に巻回されて回転自在に支持されている。そしてフィルタ基材２はフィルタ基材供給部１から繰り出されるようになっている。【００３４】  ３は電界紡糸発生装置、内部にポリマー材を揮発性溶媒で溶解した紡糸溶液を噴射するノズル４が配置されている。ノズル４前方の上部と下部に対向して切り欠５、６を設け、その間隙にフィルタ基材２が通過するように形成されている。電界紡糸発生装置の底部には給気接続口７が、側部には排気接続口８が形成されている。【００３５】  ９はカバー材供給部でカバー材１０がロール状に巻回されて回転自在に支持されている。【００３６】  １１は融着部材供給部で本例では融着繊維シート１２がロール状に巻回されて回転自在に支持されている。【００３７】  １３は巻き取り部でフィルタ基材２とカバー材１０および融着繊維シート１２を巻き取る機能を備えている。【００３８】  １４は加熱・乾燥部で、内部にヒータを備え両側面にシート入口開口部と出口開口部を形成している。【００３９】  １５は揮発性溶媒除去装置で内部に揮発性溶媒を吸着除去する機能を備えた吸着材、本例では活性炭フィルタ１６とブロワ１７が内蔵され、装置１５には給気ダクト１８と循環空気ダクト１９と調和空気ダクト２０の各一端が接続されている。調和空気ダクト２０の末端には空気調和装置２１が取り付けられている。また給気ダクト１８から排気ダクト２２が分岐して接続されている。【００４０】  給気ダクト１８の他端は電界紡糸発生装置３の給気接続口７に接続されている。また、循環空気ダクト１９の他端は電界紡糸発生装置３の排気接続口８に接続され、電界紡糸発生装置と揮発性溶媒除去装置の間で空気が循環できるようになっている。【００４１】  ２３は給気ダクト１８と調和空気ダクト２０と排気ダクト２１に取り付けられた風量調整用ダンパーである。【００４２】  次に前記フィルタろ材の製造装置を使用したフィルタろ材の製造方法について説明する。【００４３】  まず、揮発性溶媒除去装置１５のブロワ１７を起動し、電界紡糸発生装置３と揮発性溶媒除去装置１５の間で空気を循環させる。このとき、空気調和装置２１も起動させ、調和空気ダクト２０を通して揮発性溶媒除去装置１５に導入し、電界紡糸法で必要な装置内の温湿度条件となるように、循環空気の温湿度条件を調整する。【００４４】  次に、電界紡糸発生装置３のノズル４から紡糸溶液の噴射を開始し、巻き取り部１３を駆動する。これによりフィルタ基材２が電界紡糸発生装置３の切り欠５を通過するようになると共に噴射された紡糸溶液は超極細繊維化されフィルタ基材２に連続的に積層されて超極細繊維シート２４として形成される。【００４５】  次に超極細繊維シートを積層したフィルタ基材２は融着繊維シート１２およびカバー材１０と重ね合わさり、加熱・乾燥部内に入り融着繊維シート１２の熱溶融によって、フィルタ基材２、超極細繊維シート２４、カバー材１０が一体に合体され、エアフィルタろ材２５として巻き取り部１３にて巻き取られる。【００４６】  そして、前記製造方法により製作さ��たエアフィルタろ材２５は所定幅寸法に切断された後ジグザグ状に折り畳んでひだ折り加工され、ろ材間に適宜材質のセパレータまたはビード接着剤を挟み込んで四方形枠に気密に取り付け、中高性能フィルタ、準ＨＥＰＡフィルタ、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタが形成される。【００４７】  なお、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化でき、また前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】  空調用フィルタを扱っている業界においては、低い圧力損失で且つ高い捕集効率および長寿命の性能を持ったフィルタを従来から追い求めている。しかしこれらの性能は相反する性能を持ったものであることなどからなかなか理想とするものが生まれてこなかった。そこで近年繊維業界の技術開発により、超極細繊維などが開発されてきたのをきっかけにフィルタ業界でも理想の性能をもった空調用フィルタの開発が注目されている。しかし、超極細繊維を生成する際に必要な温湿度条件を維持しつつ連続的に生産することが難しく、コストが高いことが問題となっていた。そこで本発明はこれらの問題を解決し、その超極細繊維効果を遺憾無く発揮し低圧力損失で高捕集率・長寿命の性能を持ったエアフィルタろ材およびその製造装置を提供しようとしたもので本発明は産業上極めて利用価値の高いものである。
【符号の説明】
【００４９】１・・・フィルタ基材供給部    ２・・・フィルタ基材
３・・・電界紡糸発生装置      ４・・・ノズル      ５、６・・・切り欠
７・・・給気接続口      ８・・・排気接続口      ９・・・カバー材供給部
１０・・・カバー材      １１・・・融着部材供給部
１２・・・融着繊維シート      １３・・・巻き取り部
１４・・・加熱・乾燥部      １５・・・揮発性溶媒除去装置
１６・・・活性炭フィルタ      １７・・・ブロワ      １８・・・給気ダクト
１９・・・循環空気ダクト      ２０・・・調和空気ダクト
２１・・・空気調和装置      ２２・・・排気ダクト
２３・・・風量調整用ダンパー      ２４・・・超極細繊維シート
２５・・・エアフィルタろ材
【図１】
2011000580.tif 000003
【図２】
2011000580.tif 000004