(57)【要約】【課題】  エアブロー試験時でも層間剥離を生じない、補強ネット層と不織布層を積層された摩擦帯電濾材を提供する。【解決手段】  ポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維を含む繊維混合層の片面に補強ネット層を設け、さらに最外層に油剤付着量が０．１重量％未満の不織布層を設けてなり、補強ネット層及び／又は不織布層には熱融着成分が含まれており、これらの各層間が絡合および熱融着成分による熱接着により一体化されていることを特徴とする摩擦帯電濾材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維を含む繊維混合層の片面に補強ネット層を設け、さらに最外層に油剤付着量が０．１重量％未満の不織布層を設けてなり、補強ネット層及び／又は不織布層には熱融着成分が含まれており、これらの各層間が絡合および熱融着成分による熱接着により一体化されていることを特徴とする摩擦帯電濾材。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦帯電濾材にプリーツ加工を施し、これを枠体に保持してなることを特徴とするフィルターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理的絡合と熱接着によって構成層を一体化することにより層間剥離を防止した摩擦帯電濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、平板で取扱いが容易で、さらにプリーツ加工が可能な剛性を有する摩擦帯電濾材が多数提案されている（特許文献１〜４参照）。
【０００３】
これらの特許文献の摩擦帯電濾材は、剛性を確保するために補強ネット層や不織布層が積層されるが、積層された各層の一体化及び接着性が不十分なために容易に層間剥離が生じていた。
【０００４】
これに対して各層を接着バインダーで結合することも提案されているが、濾材カット時にカット面で層間剥離したり、エアブロー試験時にユニットの層間剥離を生じる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４７９８８５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１７００６８号公報
【特許文献３】特表２００３−５１２１４７号公報
【特許文献４】特開２００５−２９６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み創案されたものであり、その目的は、濾材カット時やエアブロー試験時でも層間剥離を生じない、補強ネット層と不織布層を積層された摩擦帯電濾材、及びそれを使用したフィルターユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、摩擦帯電濾材を構成する各層を物理的な絡合で一体化するとともに、特定の層に熱融着成分を含有させて各層を熱接着させることにより、各層間を強固に接着一体化できることを見出した。また、不織布層の油剤を存在させないか又は減少させることによって各層間の接着性や捕集効率が向上することも見出した。本発明は、これらの知見に基づいて完成に至った。
【０００８】
即ち、本発明は、ポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維を含む繊維混合層の片面に補強ネット層を設け、さらに最外層に油剤付着量が０．１重量％未満の不織布層を設けてなり、補強ネット層及び／又は不織布層には熱融着成分が含まれており、これらの各層間が絡合および熱融着成分による熱接着により一体化されていることを特徴とする摩擦帯電濾材である。
【０００９】
また、本発明は、上記摩擦帯電濾材にプリーツ加工を施し、これを枠体に保持してなることを特徴とするフィルターユニットである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の摩擦帯電濾材は、帯電列が異なるポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維からなる繊維を含有しているため、低圧力損失で高い粒子捕集効率を実現でき、さらに繊維混合層に補強ネット層を設け、最外層に不織布層を設けて、これらの各層を絡合により一体化し、補強ネット層及び／又は不織布層に含有させた熱融着成分の熱接着により接着しているので、層間の接着性が良好で、濾材カット時やエアブロー試験時でも層間剥離がなく、しかも剛性が高く、プリーツ加工性に優れ、フィルターユニット加工時の圧力損失やダスト保持性に優れる。また、最外層を構成する不織布層の油剤付着量を０．１重量％未満にしているので、各層間の接着性や捕集効率に悪影響を及ぼさない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の摩擦帯電濾材の層構成の例を示す。
【図２】本発明のフィルターユニットの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の摩擦帯電濾材を詳細に説明する。
【００１３】
本発明の摩擦帯電濾材は、ポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維を含む繊維混合層の片面に補強ネット層を設け、さらに最外層に油剤付着量が０．１重量％未満の不織布層を設けた構成を採用し、特にこれらの各層間が絡合と熱融着成分による熱接着により強固に一体化されていることを特徴とする。
【００１４】
繊維混合層に使用されるポリオレフィン系繊維としては、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維が挙げられ、特にポリプロピレン繊維が好ましい。また、繊維混合層に使用されるポリエステル系繊維としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、芳香族ポリエステル繊維が挙げられ、特にポリエチレンテレフタレート繊維が好ましい。ポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維の繊維径は１０〜４０μｍであることが好ましい。かかる範囲であれば、低圧力損失であり、かつ微細塵を十分に除去できるためである。ポリオレフィン系繊維とポリエステル系繊維の混合割合（質量比）は２０：８０〜８０：２０であることが好ましい。かかる範囲であれば、繊維を有効に荷電することができるためである。ポリオレフィン系繊維もポリエステル系繊維も上記の繊維径及び混合割合を満足する限り、複数種の繊維径のものを使用することができる。
【００１５】
繊維混合層を構成する繊維は、いずれも丸断面の短繊維から構成されていることが好ましい。繊維同士の接触を最小限に抑え、有効濾過面積及び粉塵負荷時の粉塵保持空間を十分に確保するためである。ここで丸断面とは、真円に限定されず楕円形を含む概念であり、断面形状中に直線部を含まないことが望ましい。繊維混合層を構成する繊維は、難燃性を向上するためにリン系難燃剤を含有することが望ましい。
【００１６】
上記の構成繊維を混繊、カーディングし、ウェブ化して繊維混合層が得られる。得られた繊維混合層は、摩擦帯電を容易にするために繊維表面の油剤付着量を０．１重量％未満になるように油剤を除去することが好ましい。油剤の除去方法としては、例えば繊維混合層を溶剤や界面活性剤等の槽に浸漬した後にすすぎ処理する方法や高圧水を繊維混合層に噴射する方法などが挙げられる。高圧水を噴射する場合は構成繊維間の交絡も同時に行うことができるので好ましい。
【００１７】
繊維混合層の目付は好ましくは５〜１０００ｇ／ｍ２であり、より好ましくは１０〜５００ｇ／ｍ２である。かかる範囲であれば、濾材の圧力損失や微細塵捕集効率を満足することができるためである。また、繊維混合層の厚みは好ましくは０．１〜３．０ｍｍ、より好ましくは０．５〜２．０ｍｍである。厚さが上記範囲未満であると、プリーツ加工時の圧力損失が高く、上記範囲を越えると、剛性が不足するためにシートとして取扱うのが困難である。
【００１８】
本発明の摩擦帯電濾材は、上記の繊維混合層の片面に補強ネット層を設け、さらに最外層に不織布層を設けた構成を採用する。かかる摩擦帯電濾材の層構成の例としては、図１（ａ），（ｂ）が挙げられる。図１（ａ）は、繊維混合層の上面に補強ネット層を設け、さらに補強ネット層の上面に不織布層を設けた構成を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）の構成に加えて、さらに繊維混合層の下面に不織布層を設けた構成を示し、これらの各層が絡合及び熱接着により一体化されている。
【００１９】
補強ネット層は、濾材に剛性を付与し、形状保持性を向上させるためのものであり、合成繊維、無機繊維、金属繊維のいずれかのものから構成されてもよいが、プリーツ加工性の点で合成繊維から構成されることが好ましい。補強ネット層の繊度及び目開きは補強効果及び通気抵抗の点でそれぞれ１０〜１５００ｄｔｅｘ，１〜１００ｍｍ２であることが好ましい。また、補強ネット層の厚みは同様の理由から好ましくは０．１〜３．０ｍｍであり、より好ましくは０．３〜１．５ｍｍである。
【００２０】
不織布層は、濾材に剛性を付与するため、及び、繊維混合層と絡合させ、その間の補強ネット層を固定するためのものである。その素材は特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂などからなることができ、これらを用い、スパンボンド法やメルトブロー法等で得られる長繊維不織布、エアースルー法、サーマルボンド法、ウォーターパンチ法やニードルパンチ法等で得られる短繊維不織布が例示できる。不織布は、濾過性能を阻害しない程度に低圧損であることが好ましく、その繊維径は１０〜５０μｍが好ましく、２０〜３５μｍがより好ましく、目付は５〜５０ｇ／ｍ２が好ましく、１０〜３０ｇ／ｍ２がより好ましい。繊維径が小さく目付が大きいと通気抵抗が高くなり、逆に繊維径が大きく目付が小さいと繊維混合層との絡合が弱くなり好ましくない。
【００２１】
不織布層は、油剤付着量を０．１重量％未満にすることが必要である。不織布層中の油剤はできるだけ少ないことが好ましく、油剤を不織布層に存在させないことがより好ましい。不織布が長繊維からなる場合は、油剤が存在しないためそのまま使用できるが、短繊維からなる場合は、油剤付着量を０．１重量％未満にするように除去することが必要である。不織布層に油剤が０．１重量％以上存在すると、ニードルパンチ法で各層間の物理的絡合と繊維混合層の摩擦帯電を同時に実施した場合に、油剤が繊維混合層に浸透して摩擦帯電が十分に行えないために濾材の捕集効率に影響が出るとともに、各層間の熱融着成分による熱接着にも悪影響を及ぼすため好ましくない。不織布層からの油剤の除去方法は繊維混合層と同様の方法で行うことができる。
【００２２】
本発明の摩擦帯電濾材は、上記の繊維混合層、補強ネット層及び不織布層を積層したものを絡合によって物理的に一体化するとともに、補強ネット層及び／又は不織布層に含まれる熱融着成分の溶融によって各層間の熱接着を図ることを特徴とする。
【００２３】
絡合による各層の一体化は、ニードルパンチ法やウォーターパンチ法などの方法を単独で又は組み合わせて絡合することにより行われる。この絡合処理は、各層間の繊維同士の物理的な絡みを強め、結果として各層間の接着強度及び剥離強度を著しく向上させる。ニードルパンチ法は摩擦帯電と絡合を同時に行うことができる。なお、ウォーターパンチ法を行う時は帯電の消失を避けるために摩擦帯電する工程の前に実施することが好ましい。
【００２４】
熱融着成分による熱接着は、積層された構成層を例えば空気循環型オーブンや遠赤外線ヒーターなどによって３０秒〜１０分間、熱接着成分の融点以上に加熱して熱融着成分を溶融させ、隣接する繊維間及び層間を融着することによって行われる。熱融着成分は、熱により溶融して接着に寄与する限り、いかなる公知のものでもよいが、例えば低融点ポリプロピレンが使用できる。熱融着成分は、単一成分でも複数成分からなる繊維でもよく、複数成分からなる場合、芯鞘構造やサイドバイサイド構造を採用することができる。芯鞘構造は、鞘部に芯部より融点が低い樹脂を使用することが好ましく、例えば鞘部に低融点ポリプロピレン、芯部に高融点ポリプロピレンを使用する組み合わせや、鞘部にポリエチレン、芯部にポリエチレンテレフタレートを使用する組み合わせが挙げられる。
【００２５】
熱融着成分は、補強ネット層と不織布層のいずれか又は両方に含有され、繊維混合層には含有されないことが必要である。繊維混合層に熱融着成分を入れると摩擦帯電が阻害される可能性があるからである。熱融着成分を不織布層に含有させる場合は、その含有量は好ましくは１〜４０重量％、より好ましくは３〜３０重量％である。含有量が少なすぎると十分な接着効果が発揮されず、逆に多すぎると微細塵の捕集効率が低下するからである。また、熱融着成分を補強ネット層に含有させる場合は、その含有量は好ましくは１〜４０重量％、より好ましくは３〜３０重量％である。捕集効率の低下を抑えながら十分な接着効果を発揮するためである。
【００２６】
本発明の摩擦帯電濾材の摩擦帯電は、油剤を除去された繊維混合層だけに直接行うか、又は各層を積層してから行うことができる。摩擦帯電の方法としては、例えば二つのギアロール間に繊維混合層を噛み合わせて通過させながら摩擦を行う方法やニードルパンチ処理によって積層された層の交絡と摩擦を同時に行う方法などが挙げられる。
【００２７】
本発明の摩擦帯電濾材は、図２のように、プリーツ加工を施し、これを枠体に保持することによりフィルターユニットとして使用することができる。プリーツ加工を施すことにより、同じ通風開口部でも濾過面積を大幅に増大することができ、フィルターの捕集効率の向上と低圧力損失化、及びダスト負荷時の圧損上昇の抑制が可能である。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明の摩擦帯電濾材の優れた効果を示すが、本発明はこれらに限定されない。なお、実施例中で測定した特性値は以下の方法で評価された。
【００２９】
（エアブロー耐性）
濾材（１０×１０ｃｍ）により３ｃｍ離れた距離から、０．４ＭＰａの圧縮空気を連続で３分間、濾材に均一にエアブローした時の剥離強度を弱・中・強の３段階で評価した。
【００３０】
（０．３μｍ粒子捕集効率）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が３０ｃｍ／秒になるよう大気を通気させ、濾材上流、下流の０．３〜０．５μｍ粒子の個数濃度をパーティクルカウンターにて計測し、次式にて捕集効率を算出した。
０．３μｍ粒子捕集効率（％）＝[１−（下流側濃度／上流側濃度）]×１００
【００３１】
〔実施例１〕
円形断面ポリプロピレン繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５１ｍｍ）と、円形断面ポリエステル繊維（繊維径１３μｍ、繊維長４４ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングし、ウェブ化して目付１５ｇ／ｍ２、厚み０．６ｍｍの混繊ウェブを作製した。これに目付１５ｇ／ｍ２、繊維径３０μｍ、融点１６４℃のポリプロピレンスパンボンド長繊維不織布Ａを積層した後３ＭＰａの高圧水を連続的に噴霧して交絡させると同時に油剤を除去、乾燥し、積層体を作成した。
【００３２】
前記積層体のスパンボンド不織布Ａとは反対側に、ポリプロピレン／ポリプロピレン製芯鞘ネット（１３００ｄｔｅｘ、目開き３×５ｍｍ、目付６０ｇ／ｍ２、融点１６４℃（芯）／１２５℃（鞘）、鞘成分２０重量％）と、ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレン芯鞘繊維スパンボンド不織布Ｂ（目付１５ｇ／ｍ２、融点２６０℃（芯）／１３０℃（鞘）、鞘成分２０重量％）とをポリエチレンテレフタレート／ポリエチレン芯鞘繊維スパンボンド不織布Ｂが最外層に来るように積層し、針密度３１本／ｃｍ２にてニードルパンチ処理を行い、摩擦帯電と交絡を同時に行って、全目付１０２ｇ／ｍ２の摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材を空気循環型オーブンにて、１４０℃で５分間加熱した。この摩擦帯電濾材の構成の詳細と評価結果を表１に示す。
【００３３】
〔実施例２〕
ポリプロピレン／ポリプロピレン製芯鞘ネットの代わりにポリプロピレン製ネット（１３００ｄｔｅｘ、目開き３×５ｍｍ、目付６０ｇ／ｍ２、融点１６４℃）を使用した以外は、実施例１と同様に摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材を空気循環型オーブンにて、１４０℃で５分間加熱した。この摩擦帯電濾材の構成の詳細と評価結果を表１に示す。
【００３４】
〔実施例３〕
ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレン芯鞘繊維スパンボンド不織布Ｂの代わりにポリプロピレン製スパンボンド不織布（目付１５ｇ／ｍ２、融点１６４℃）を使用した以外は、実施例１と同様に摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材を空気循環型オーブンにて、１４０℃で５分間加熱した。この摩擦帯電濾材の構成の詳細と評価結果を表１に示す。
【００３５】
〔実施例４〕
ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレン芯鞘繊維スパンボンド不織布Ｂの代わりに高圧水を噴射することによって油剤付着量を０．０１重量％まで低減したポリエチレンテレフタレート／共重合ポリエステル芯鞘繊維使用短繊維不織布（目付１５ｇ／ｍ２、融点    ℃（芯）２６０／１１０℃（鞘）、鞘成分２０重量％）を使用した以外は、実施例１と同様に摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材を空気循環型オーブンにて、１２０℃で５分間加熱した。この摩擦帯電濾材の構成の詳細と評価結果を表１に示す。
【００３６】
〔比較例１〕
ポリプロピレン／ポリプロピレン製芯鞘ネットの代わりにポリプロピレン製ネット（１３００ｄｔｅｘ、目開き３×５ｍｍ、目付６０ｇ／ｍ２、融点１６４℃）を使用し、ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレン芯鞘繊維スパンボンド不織布Ｂの代わりにポリプロピレン製スパンボンド不織布（目付１５ｇ／ｍ２、融点１６４℃）を使用した以外は、実施例１と同様に摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材を空気循環型オーブンにて、１４０℃で５分間加熱した。この摩擦帯電濾材の構成の詳細と評価結果を表１に示す。
【００３７】
〔比較例２〕
ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレン芯鞘繊維スパンボンド不織布Ｂの代わりに油剤付着量０．１３重量％のポリエチレンテレフタレート／共重合ポリエステル芯鞘繊維使用短繊維不織布（目付１５ｇ／ｍ２、融点２６０℃（芯）／１１０℃（鞘）、鞘成分２０重量％）を使用した以外は、実施例１と同様に摩擦帯電濾材を得た。この摩擦帯電濾材を空気循環型オーブンにて、１２０℃で５分間加熱した。この摩擦帯電濾材の構成の詳細と評価結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2011005398.tif 000002
【００３９】
表１から明らかなように、不織布層及び／又は補強ネット層に熱融着成分を入れて各層を熱接着させ絡合したものは、エアブロー耐性及び０．３μｍ粒子捕集効率が良好であった。これに対して熱融着成分による各層の熱接着がない比較例１、油剤を十分に除去していない不織布層を使用した比較例２はそれぞれ、エアブロー耐性、０．３μｍ粒子捕集効率に問題があった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の摩擦帯電濾材は、エアブロー試験時でも層間剥離を生じないので再生利用が容易であり、産業界の濾材に対するコストの低減に寄与することができる。
【図１】
2011005398.tif 000003
【図２】
2011005398.tif 000004