(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス除去粒子を挟み込んだ濾材においてプリーツ加工しても破れがなく高い捕集効率を有する複合濾材、およびその濾材がプリーツ加工されてなるエアフィルターユニットに好適に用いられるメルトブロー不織布の提供。【解決手段】熱可塑性樹脂からなる平均単繊維径が０．１μｍ〜８．０μｍである長繊維からなる不織布であって、前記の不織布の平均繊維配向度が４０〜８０度、見掛け密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３であり、エレクトレット加工されてなるメルトブロー不織布である。メルトブロー不織布は、口金１４下の鉛直方向に対して、シート進行方向の前方に捕集ドラム１５の中心が配されるように調整し、口金１４から熱可塑性樹脂をメルトブロー繊維流として噴射し、前記のメルトブロー繊維流を、捕集ドラム１５に垂直に捕集するように噴射流量を調整することにより、好適に製造することができる。【選択図】図５
2015183327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる平均単繊維径が０．１μｍ〜８．０μｍである長繊維からなる不織布であって、前記不織布の平均繊維配向度が４０〜８０度、見掛け密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３であり、エレクトレット加工されてなることを特徴とするメルトブロー不織布。
【請求項２】
引張強力のタテ／ヨコ比が０．７〜１．３であり、テープ接着引張試験時の１％伸長時応力が１.０Ｎ／５ｃｍ〜１２.０Ｎ／５ｃｍである請求項１記載のメルトブロー不織布。
【請求項３】
少なくとも２層の基材層からなり、そのうち少なくとも１層に請求項１または２記載のメルトブロー不織布が用いられており、そして前記少なくとも２層の基材層間にガス除去粒子が挟み込まれてなる複合濾材。
【請求項４】
ガス除去粒子が１００ｇ／ｍ２〜１０００ｇ／ｍ２挟み込まれてなる請求項３記載の複合濾材。
【請求項５】
請求項３または４記載の複合濾材がプリーツ加工され、その周囲が枠体で画設されてなることを特徴とするエアフィルターユニット。
【請求項６】
請求項３または４記載の複合濾材がプリーツ加工され、その周囲が枠体で画設されてなることを特徴とする空気清浄機用エアフィルターユニット。
【請求項７】
請求項３または４記載の複合濾材がプリーツ加工され、その周囲が枠体で画設されてなることを特徴とする自動車用キャビンフィルターユニット。
【請求項８】
口金下の鉛直方向に対して、シート進行方向の前方に捕集ドラムの中心が配されるように調整し、前記口金から溶融された熱可塑性樹脂をメルトブロー繊維流として噴射し、前記メルトブロー繊維流を、その捕集ドラムに垂直に捕集するように噴射流量を調整することを特徴とする請求項１または２記載のメルトブロー不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に空気清浄機用フィルターとして好適に用いられる、集塵および脱臭の両方の性能を兼ね備えた複合濾材およびエアフィルターユニットに好適に用いられるメルトブロー不織布と、そのメルトブロー不織布を用いてなる複合濾材およびエアフィルターユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭や居室内において用いられる空気清浄機エアフィルターや、自動車の外気取り込み部分に設置されるキャビンフィルターには、花粉などの固体粒子を捕集する集塵フィルターと、アンモニア、アルデヒド類などのガス状粒子を吸着や科学反応作用により分解する脱臭フィルターがセットで搭載されることが一般的である。
【０００３】
従来、メルトブロー不織布の２％伸長時応力を規定し、活性炭を挟み込み時に破れにくいフィルターが提案されている（特許文献１参照。）。しかしながら、この提案では、活性炭の挟み込める量は１２０ｇ／ｍ２程度であり、脱臭効果はなお不十分である。
【０００４】
また、特許文献２には、柔軟性に優れたメルトブロー不織布について提案されているが、シートが柔軟過ぎると、プリーツ加工時に、プリーツ山頂部のメルトブローが素抜けてしまい、目開きしてしまうという課題がある。
【０００５】
また、メルトブロー不織布にウォータージェットパンチ加工を施し、柔軟性に優れるメルトブロー不織布についての提案されている（特許文献３参照。）。しかしながらこの提案では、ウォータージェット加工により、シートに空隙が出来てしまい、フィルターとしては適用できない。
【０００６】
また、メルトブロー不織布の繊維配向を、製造時の長手方向に配向することで、シートの剛性が向上し、プリーツ性が向上するフィルターについて提案されているが（特許文献４参照。）、繊維がタテ方向に揃うことにより、ガス吸着粒子を挟み込むフィルターに用いる場合、タテ方向をプリーツ加工方向とすると、シートを構成する繊維が、固着された状態で成形されているため、繊維の伸びしろがなく、破れが発生するという課題がある。
【０００７】
また、ガス吸着粒子を大量に含有する不織布についての提案があるが（特許文献５参照。）、不織布内部に、ガス吸着粒子を含む際、余計な空隙が出来ることにより、ダストが通過しやすくなり、捕集効率に優れるものではない。
【０００８】
また、不織布の繊維径を規定して、ガス吸着粒子を大量に挟み込む方法があるが（特許文献６参照。）、繊維が１０μｍ以上と太いため、捕集効率に優れるもではない。
【０００９】
さらに、２層のメルトブローを積層させるフィルターについて提案されているが（特許文献７参照。）、積層させるため、製造コストが高くなることや、工程で積層する際に剥離したり、シワが入るという課題がある。
【００１０】
また、メルトブロー不織布の繊維配向を３０度以下にしたシートに、３５〜６５度にしたシートを積層させる筒状フィルターについて提案されているが（特許文献８参照。）、３５〜６５度に配向させたシートは、目が粗く、フィルター単層としては、使用できない。
【００１１】
さらに、シートの表裏に差をつけ、さらに繊維配向を、製造時の長手方向にする製造方法について提案されているが（特許文献９参照。）、繊維配向を、製造時の長手方向にするため、活性炭を挟み込み、プリーツ加工する方法に用いる場合、破れが発生するという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−２１２６３６号公報
【特許文献２】特開２０００−８２５９号公報
【特許文献３】特開平１０−８８４５８号公報
【特許文献４】特開平８−２２４４１２号公報
【特許文献５】特開２００１−２２６８６０号公報
【特許文献６】特表２００８−５３１２８０号公報
【特許文献７】特開２０１０−２３４２８５号公報
【特許文献８】再公表０１／５２９６９号公報
【特許文献９】特許第４１１０６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、ガス除去粒子を挟み込んだ濾材においてプリーツ加工しても破れがなく高い捕集効率を有する複合濾材、およびその濾材がプリーツ加工されてなるエアフィルターユニットに好適に用いられるメルトブロー不織布を提供することにある。
【００１４】
また発明の他の目的は、ガス除去粒子を挟み込んだ濾材において、プリーツ加工しても破れがなく高い捕集効率を有する、上記のメルトブロー不織布を用いた複合濾材およびその濾材がプリーツ加工されてなるエア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】
【００１５】
本発明は、前記課題を解決せんとするものであって、本発明のメルトブロー不織布は、熱可塑性樹脂からなる平均単繊維径が０．１μｍ〜８．０μｍである、長繊維からなる不織布であって、前記の不織布の平均繊維配向度が４０〜８０度、見掛け密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３であり、エレクトレット加工されてなるメルトブロー不織布である。
【００１６】
本発明のメルトブロー不織布の好ましい態様によれば、前記のメルトブロー不織布の引張強力のタテ／ヨコ比は０．７〜１．３であり、テープ接着引張試験時の１％伸長時応力は.０Ｎ／５ｃｍ〜１２.０Ｎ／５ｃｍである。
【００１７】
本発明の複合濾材は、少なくとも２層の基材層からなり、そのうち少なくとも１層に前記のメルトブロー不織布が用いられており、そして前記の少なくとも２層の基材層間にガス除去粒子が挟み込まれてなる複合濾材である。
【００１８】
本発明の複合濾材の好ましい態様によれば、前記の基材層間に挟み込まれてなるガス除去粒子は１００ｇ／ｍ２〜１０００ｇ／ｍ２である。
【００１９】
本発明のエアフィルターユニットは、前記の複合濾材がプリーツ加工され、その周囲が枠体で画設されてなるものである。
【００２０】
本発明の空気清浄用エアフィルターユニットは、前記の複合濾材がプリーツ加工され、その周囲が枠体で画設されてなるものである。
【００２１】
本発明の自動車用キャビンフィルターユニットは、前記の複合濾材がプリーツ加工され、その周囲が枠体で画設されてなるものである。
【００２２】
本発明のメルトブロー不織布の製造方法は、口金下の鉛直方向に対して、シート進行方向の前方に捕集ドラムの中心が配されるように調整し、前記口金から溶融された熱可塑性樹脂をメルトブロー繊維流として噴射し、前記メルトブロー繊維流を、その捕集ドラムに垂直に捕集するように噴射流量を調整するメルトブロー不織布の製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、優れた機械的強度を有し、高い捕集効率を有するエレクトレット不織布が得られる。
【００２４】
本発明によれば、プリーツ加工してもエレクトレット不織布の破れが発生しないため、高い微細塵の捕集性能を有し、かつガス除去粒子による脱臭効果も有する薄型のフィルターユニットが得られる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、捕集効率測定装置を説明するための側面図である。
【図２】図２は、テープ接着引張試験の試験サンプルを示す側面図である。
【図３】図３は、本発明の挟み込み複合濾材を示す側面図である。
【図４】図４は、テープ接着引張試験のＳＳカーブを示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のメルトブロー不織布の製造方法の工程を説明するための側面図である。
【図６】図６は、従来のメルトブロー不織布の製造方法の工程を説明するための側面図である。
【図７】図７は、平均繊維配向度の測定方法を説明するための、メルトブロー表面のＳＥＭ観察画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、ガス除去粒子を挟み込んだ複合濾材において、プリーツ加工時の不織布シートの破れを防止し高い捕集効率を有するフィルターユニットを得る方法ついて鋭意検討した結果、到達したものである。以下、本発明について詳細に検討する。
【００２７】
本発明のメルトブロー不織布は、熱可塑性樹脂からなる平均単繊維径が０．１μｍ〜８．０μｍである長繊維からなる不織布であって、前記の不織布の平均繊維配向度が４０〜８０度、見掛け密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３であり、エレクトレット加工されてなるメルトブロー不織布である。
【００２８】
メルトブロー不織布を構成する原料は、紡糸可能な熱可塑性樹脂であり、紡糸性の点からポリオレフィン樹脂が好ましく用いられ、特にポリプロピレンが適している。
【００２９】
メルトブロー不織布の平均単繊維径は、高い捕集効率を有しかつガス除去粒子による破れを防止するため、０．１〜８．０μｍであることが好ましく、より好ましくは０．５〜６．０μｍであり、さらに好ましくは、１．０〜４．０μｍである。平均単繊維径が８．０μｍを超えると、メルトブロー不織布のポアサイズが大きくなり捕集効率が低下する。逆に、平均単繊維径が０．１μｍ未満では、繊維１本あたりの破断強度が著しく低くプリーツ加工時の破れが発生しやすくなる。
【００３０】
上記の平均単繊維径と同じ目的において、メルトブロー不織布の目付は、１０〜５０ｇ／ｍ２であることが好ましく、より好ましくは１５〜４０ｇ／ｍ２である。目付が高すぎると、複合濾材の厚みが増しフィルター圧損を上げる傾向にある。逆に、目付が低すぎると、捕集効率の低下が起こる傾向がある。
【００３１】
本発明のメルトブロー不織布の平均繊維配向度は、４０〜８０度であることが好ましく、より好ましくは４２〜６５度であり、さらに好ましくは４３度〜６０度である。平均繊維配向度が４０度未満では、繊維がタテ方向に揃うことにより、ガス吸着粒子を挟み込むフィルターに用いる場合、タテ方向をプリーツ加工方向とすると、メルトブロー不織布を構成する繊維が、固着された状態で成形されているため、繊維の伸びしろがなく、破れが発生しやすくなる。また、平均繊維配向度が８０度よりも大きくなると、タテ方向の強力が著しく低下し、シート搬送時に破れが発生することがある。
【００３２】
本発明のメルトブロー不織布の見掛け密度は、０．１０〜０．５０ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは０．１１〜０．３０であり、さらに好ましくは０．１２〜０．２０である。見掛け密度が０．１０ｇ／ｃｍ３未満では、メルトブロー不織布を構成する繊維同士の融着が甘すぎ、毛羽立ちや、加工時にメルトブロー不織布の破れが発生することがある。また、見掛け密度が０．５０ｇ／ｃｍ３よりも大きい場合、メルトブロー不織布が高密度化しており、通気性が悪くフィルターとして使用できないこと、メルトブロー不織布が硬く加工時に破れが発生することがある。
【００３３】
本発明におけるメルトブロー不織布は、メルトブロー不織布の表面および内部に電荷を付与したもの、いわゆるエレクトレット加工を施したものが好ましい態様である。メルトブロー不織布に電荷を付与する方法としては、コロナ放電法、純水サクション法、および摩擦帯電法等の方法が挙げられる。
【００３４】
本発明のメルトブロー不織布のシート引張試験における引張強力のタテ／ヨコ比は、０．７〜１．６であることが好ましく、より好ましくは０．８〜１．５であり、さらに好ましくは０．９〜１．４である。引張強力のタテ／ヨコ比が０．７未満の場合は、メルトブロー不織布のタテ方向の強力が低いため、工程通過性に劣ることになる。また、引張強力のタテ／ヨコ比が１．６よりも大きい場合は、繊維がメルトブロー不織布のタテ方向に引き揃っているため、活性炭を挟み込みプリーツ加工する際に、破れやすくなるという課題がある。
【００３５】
ここで、上記のテープ接着引張試験について説明する。従来から不織布の強力を表す指標として、ＪＩＳ−Ｌ１９１３（２０１０）で規定される引張試験が広く使用されているが、この試験方法では、試験片の幅が伸長時に細く変形しながら引き伸ばされる。そのため、ガス吸着粒子を挟み込み、シートを構成する繊維が、固着された状態で成形された複合濾材でのプリーツ加工時の破れやすさを表す指標としては不適切であった。
【００３６】
そこで、プリーツ加工時における不織布の破れ易さについて検討したところ、図２に示すように、得られた不織布９の試験片の片面に、テープ突合せ位置１１を設けるため、試験片の中央部分のみ接着テープ１０が接着されていない状態として接着テープ１０を貼り合わせ、引張試験をすることにより得られる１％伸長時応力が重要であることを見出した。テープ突合せ位置１１は、０〜１ｍｍ間隔で設置することが好ましい。使用する接着テープは、ＪＩＳ−Ｚ０２３７（２００９）１０．４．１  方法１：試験板に対する１８０°引き剥がし粘着力で測定した粘着力が、４．０Ｎ／１０ｍｍ以上あるものを用いることが好ましい。また、試験片に接着テープを接着させる際は、不織布が破れないように貼り合わせ、接着テープ全体に２ｋｇ／（５×３０ｃｍ）の荷重をかけて貼りあわせる。
【００３７】
本発明のメルトブロー不織布のテープ接着引張試験時の１％伸長時応力は、１．０〜１２．０Ｎ／５ｃｍであることが好ましく、より好ましくは２．０〜１０．０Ｎ／５ｃｍであり、さらに好ましくは３．０〜６．０Ｎ／５ｃｍである。上記の１％伸長時応力が１．０Ｎ／５ｃｍ未満の場合、メルトブロー不織布の強度が弱すぎるため、プリーツ加工時に容易に破れが発生してしまうことがある。また、上記の１％伸長時応力が１２Ｎ／５ｃｍよりも大きい場合、メルトブロー不織布のルーズ性が失われており、メルトブロー不織布を構成する繊維が、固着された状態で成形された複合濾材でのプリーツ加工時に、破れが発生することがある。
【００３８】
本発明のメルトブロー不織布を構成する熱可塑性樹脂に、帯電性、耐候性、熱安定性、機械的特性、着色、表面特性、またはその他の特性を強化し改良するために、各種の添加剤を加えることができる。特に、メルトブロー不織布にエレクトレット加工を行う場合には、帯電性を強化する目的で、エレクトレット添加剤を含むことが好ましい態様である。
【００３９】
特に、エレクトレット添加剤として、ヒンダードアミン系化合物およびトリアジン系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種のエレクトレット添加剤が含まれていることが好ましい態様である。
【００４０】
ヒンダードアミン系化合物としては、ポリ［（６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル）（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）］（ＢＡＳＦ・ジャパン社製、“キマソーブ”（登録商標）９４４ＬＤ）、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物（ＢＡＳＦ・ジャパン社製、“チヌビン”（登録商標）６２２ＬＤ）、および２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）（ＢＡＳＦ・ジャパン社製、“チヌビン”（登録商標）１４４）などが挙げられる。
【００４１】
また、トリアジン系化合物としては、前述のポリ［（６−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル）（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ）］（ＢＡＳＦ・ジャパン社製、“キマソーブ”（登録商標）９４４ＬＤ）、および２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−（（ヘキシル）オキシ）−フェノール（ＢＡＳＦ・ジャパン社製、“チヌビン”（登録商標）１５７７ＦＦ）などを挙げることができる。
【００４２】
これらのエレクトレット添加剤の中でも、特にヒンダードアミン系化合物が好ましく用いられる。
【００４３】
熱可塑性樹脂に添加される、ヒンダードアミン系化合物および／またはトリアジン系化合物の含有量は、メルトブロー不織布全質量に対して０．１〜５．０質量％の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．５〜３質量％の範囲であり、さらに好ましくは０．８〜２．０質量％の範囲である。また、これらのヒンダードアミン系化合物やトリアジン系化合物を、不織布もしくは繊維表面に付着させるなどの場合は、メルトブロー不織布全質量に対して０．１〜５．０質量％の範囲で付着させることが好ましい。
【００４４】
また、本発明のメルトブロー不織布には、上記の化合物の他に、熱安定剤、耐候剤および重合禁止剤等の一般にエレクトレット加工品の不織布に使用されている通常の添加剤を添加することもできる。
【００４５】
図３は、本発明の挟み込み複合濾材を示す側面図である。本発明における複合濾材は、図３に示すように、不織布（メルトブロー不織布）９と他の基材１３との間にガス除去粒子１２を挟み込むことが好ましい態様である。他の基材１３としては、不織布、織物およびニットなど任意に選択することができるが、通気性が高くかつプリーツ形状の保持性に優れている不織布を用いることが好ましい。その素材としては、合成樹脂、合成繊維、天然繊維、無機繊維および金属繊維などを用いることできる。
【００４６】
本発明の複合濾材に用いられるメルトブロー不織布は、１層で用いることが好ましい態様である。他の基材をメルトブロー不織布に貼り合わせると、プリーツ加工時に破れにくくなるが、フィルターとしての通気性が失われる。
【００４７】
本発明の複合濾材において用いられるガス除去粒子としては、例えば、アンモニアやアルデヒド類のようなガス成分を吸着したり、反応などにより除去する性質を有する粒子状物質である。その種類としては、活性炭、多孔質シリカ、ゼオライトおよびセピオライトなどが挙げられる。中でも、活性炭は細孔容積が大きく、幅広い径の細孔を有しているため、様々なガスの除去が可能であり好ましく用いられる。
【００４８】
本発明で用いられるガス除去粒子の平均粒子径は、１００〜３００μｍであることが好ましく、より好ましくは１５０〜２６０μｍである。平均粒子径が３００μｍを超えると複合濾材の厚みが増し、プリーツ加工後の隣接する山同士の間隔、すなわち通風面積が狭くなり、圧力損失の上昇を引き起こすことがある。逆に、平均粒子径が１００μｍ未満では、基材の開孔部から流出する可能性が高くなる。ここで言う平均粒子径とは、粒子をふるい分け法によって測定した粒径分布において、その蓄積質量が半分となる粒径を意味する。
【００４９】
本発明で用いられるガス吸着粒子の使用量は、ガス吸着性能の効率および耐久性の面から１２０〜１０００ｇ／ｍ２であることが好ましく、より好ましくは１５０〜８００ｇ／ｍ２であり、さらに好ましくは４２０〜６００ｇ／ｍ２である。使用量が１２０ｇ／ｍ２未満では、吸着性能の耐久性が低く、フィルター寿命が短いものになってしまう。逆に、使用量が１０００ｇ／ｍ２を超えると、複合濾材が著しく厚くなり、フィルターに収納できる濾材料が少なくなってしまう。
【００５０】
本発明で用いられるガス除去粒子には、除去対象とするガス成分との反応性を高める目的で薬剤を添着させることができる。その場合の薬剤としては、例えば、酸化反応を発生させアンモニアなどのアルカリ系のガスの除去を行うリン酸や塩酸、アルカリ反応を発生させ酢酸など酸系ガスの除去を行う水酸化カリウム、炭酸カリウムおよび炭酸水素ナトリウム、アルデヒド類との反応を発生させる第１級から第３級アミン化合物であるアジピン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジドおよびコハク酸ジヒドラジドなどのヒドラジド化合物、ｐ−アミノベンゼンスルホン酸、およびエチレン尿素縮合体薬剤などが挙げられる。薬剤の添着量は、ガス除去粒子の質量に対して３〜３０質量％が好ましく、より好ましくは５〜２０質量％である。
【００５１】
本発明の複合濾材において、図３のようにガス除去粒子が挟み込まれた状態としては、基材表面に対しポリエチレンやポリオレフィン系の熱融着の接着パウダーなどの接着剤を介しての接着、および基材の一部を熱によって溶融させたものに粒子を接着させたものなど任意に選択することができる。この際、不織布（メルトブロー不織布）９と異なる側の基材１３にガス除去粒子１２を接着させ、後からメルトブロー不織布シートを貼り合せて挟み込む方法が好ましい。
【００５２】
本発明におけるメルトブロー不織布の厚みは、０．１〜１．０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。本発明における基材の厚みは、０．１〜１．０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。本発明における複合濾材の厚みは、０．２〜８．０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．４〜５．０ｍｍである。複合濾材の厚みが大きすぎると、プリーツ加工によるフィルターユニット加工後の通風間隔が狭くなり、望まれない圧力損失の上昇を引き起こす傾向がある。逆に厚みが小さすぎると、ガス吸着粒子の挟み込み量が十分でなく短寿命となってしまう傾向がある。
【００５３】
本発明における複合濾材は、例えば、プリーツ加工やコルゲート加工を施す、あるいは枠体に収納（すなわち画設）することにより、エアフィルターユニットとして使用することができる。得られるエアフィルターユニットは、上記した複合濾材と同様の効果を奏する。そのため、複合濾材はプリーツ加工し周囲を枠体にて接合することにより、各種空気清浄機や自動車用キャビンフィルターにおいて好ましく利用される。本発明における空気清浄機とは、主に一般住宅やホテルなどの居室内空気を清浄する目的に使用されるものである。枠体との接合においては接着剤等を使用することもできる。また、必要により、その他の部材を配置する。ここで言う、その他の部材とは、プリーツ加工後、プリーツ部における山谷が、フィルターとして使用する際に、風圧で変形することを防ぐため、樹脂にて山谷方向と垂直に交わる方向に、熱可塑性樹脂を、線状に塗布するビード加工を施すことや、プリーツ加工後の山谷部へ挿入するために、山谷の形に成型した櫛型の熱可塑性樹脂や紙の板を言うものである。枠体やその他の部材については、公知の形状のものと素材のものを使用することができる。
【００５４】
図５は、本発明のメルトブロー不織布の製造方法の工程を説明するための側面図である。
【００５５】
本発明によるメルトブロー不織布の製造方法の一例としては、紡糸孔群を１．０ｍｍ以下の孔ピッチで配列した口金から、熱可塑性合成樹脂を０．２ｇ／孔・分以上の吐出量で、図５に示されるように、口金１４下の鉛直方向に対して、シート進行方向の前方に円筒状の捕集ドラム１５の中心が配されるように調整し、メルトブロー繊維流として噴射し、そのメルトブロー繊維流を、その捕集ドラム１５の進行方向後方側の捕集ドラム円周上に、垂直に捕集するように噴射を調整することを特徴とするものである。捕集ドラムに対し垂直にメルトブロー繊維流が噴射されることにより、繊維がシート進行方向に対し、ヨコ方向に分散しやすくなり、平均繊維配向度が、４０〜８０°のメルトブロー不織布が得られるものである。捕集ドラム１５にて捕集されたメルトブロー繊維流は、繊維同士が、お互いに自己融着により接着し、シート状となり、巻取機１６にて、巻き取られる。
【００５６】
また、図６は、従来のメルトブロー不織布の製造方法の工程を説明するための側面図である。図６に示されるように、口金１４下の鉛直方向に対して、シート進行方向の後方に捕集ドラム１５の中心が配されるように調整し、メルトブロー繊維流として噴射し、そのメルトブロー繊維流を、捕集ドラム１５対して、垂直に捕集されない場合は、円周上に沿って繊維がタテ配向となり好ましくない。捕集ドラム１５にて捕集されたメルトブロー繊維流は、繊維同士が、お互いに自己融着により接着し、シート状となり、巻取機１６にて、巻き取られる。また、口金１４下の鉛直方向と捕集ドラム１５の中心が同一線上に配されるように調整し、メルトブロー繊維流として噴射し、そのメルトブロー繊維流が、捕集ドラム１５の頂点に垂直に噴射する場合も、繊維が前後に吹き流れ、タテ配向となるため好ましくない。捕集ドラム１５にて捕集されたメルトブロー繊維流は、繊維同士が、お互いに自己融着により接着し、シート状となり、巻取機１６にて、巻き取られる。
【００５７】
本発明によるエアフィルターユニットは、主に家庭用空気清浄機エアフィルターの空気を正常化するためのエアフィルターに使用される。さらにはエアコン用エアフィルター、ＯＡ機器の吸気・廃棄フィルター、ビル空調、個別空調用エアフィルター、産業用クリーンルーム用エアフィルター、自動車や鉄道車両などの車室内等のエアフィルターとして好ましく利用される。
【実施例】
【００５８】
次に、実施例によって本発明のメルトブロー不織布と複合濾材およびその作用効果についてより具体的に示すが、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
【００５９】
［測定方法］
（１）メルトブロー不織布の厚み（ｍｍ）
２０ｃｍ×２０ｃｍにカットしたメルトブロー不織布について、厚み計（テクロック社製“ＴＥＣＬＯＣＫ”（登録商標）ＳＭ−１１４）を使用しランダムに１０点測定し、平均値から小数点以下第３位を四捨五入し、厚みとした。
【００６０】
また、ガス吸着粒子を挟み込み、積層加工した複合濾材のメルトブロー不織布の厚みを測定する場合は、ＳＥＭによる断面観察写真から、測定し求めることができる。この場合、メルトブロー不織布の任意の場所から、サンプルを１０個採取し、走査型電子顕微鏡で倍率を調節して、採取したサンプルの断面写真を各１枚ずつ、計１０枚を撮影した。倍率は、５０〜５００倍において任意で設定した。写真の中のメルトブロー不織布の厚みを測定する。この値を合計し、測定数で割った値の小数点以下第３位を四捨五入し、厚みとした。
【００６１】
（２）メルトブロー不織布の目付（ｇ／ｍ２）
２５ｃｍ×２５ｃｍにカットしたメルトブロー不織布の質量を質量計（エー・アンド・ディ社製ＦＹ−３００）を用いて４枚分計測し、その平均値から１ｍ２あたりの質量に換算し、小数点以下第２位を四捨五入し、目付とした。ガス吸着粒子を挟み込み、積層加工した複合濾材のメルトブロー不織布の厚みを測定する場合は、複合濾材を分解し、その質量を計測する。
【００６２】
（３）メルトブロー不織布の見掛け密度（ｇ／ｃｍ３）
得られた厚みと目付を用いて、次の式により、見掛け密度を算出し、小数点第３位を四捨五入した。
・見掛け密度（ｇ／ｃｍ３）＝目付（ｇ／ｍ２）／厚み（ｍｍ）／１０００
（４）平均単繊維径（μｍ）
メルトブロー不織布の任意の場所から、タテ×ヨコ＝３ｍｍ×３ｍｍの測定サンプルを１２個採取し、走査型電子顕微鏡で倍率を調節して、採取したサンプルから繊維表面写真を各１枚ずつ、計１２枚を撮影した。倍率は、２００〜３０００倍において任意で設定した。写真の中の繊維直径がはっきり確認できる繊維について、すべて繊維径を測定した。各繊維径は、有効数字０．１μｍの測定精度にて行った。この値を合計し、測定した繊維本数で割った値の小数点以下第２位を四捨五入し、平均繊維径とした。
【００６３】
（５）平均繊維配向度（°）
図７に示すとおり、メルトブロー不織布を、その製造時の方向から特定される長さ方向をタテ方向１７とし、タテ×ヨコ＝３ｍｍ×３ｍｍの測定サンプルをメルトブロー不織布の幅方向に表裏各々を測定面となるように、各３個採取し、画面の上下方向とメルトブロー不織布を、その製造時の方向から特定される長さ方向であるタテ方向１７を揃え、ＳＥＭによって平均繊維径測定同様に、採取したサンプルから繊維表面写真を各１枚ずつ、計６枚を撮影した。２０００倍に設定した倍率で撮影し、分散した繊維の画面の上下方向を０度とし、繊維１本の中心線１８と、画面の上下方向の垂直線１７、すなわち０度となる基準線となす角度１９を０度〜９０度の範囲で測定し写真１枚あたり１０点測定し、得られた値から平均値を算出し小数点以下第２位を四捨五入した。繊維は、一直線上ではなく途中で角度が変っている部位が含まれるが、その場合は、最も角度が大きくなる箇所を選択し、測定した。また、角度を測定する繊維１本の箇所としては、中心線の長さが、直線で、その繊維径の２倍以上の直線が得られる部分を測定した。
【００６４】
（６）メルトブロー不織布の引張強度（Ｎ／５ｃｍ）と伸度（％）
メルトブロー不織布を、その製造時の方向から特定される長さ方向をタテ方向、長さ方向と直角の巾方向をヨコ方向とし、試験片サイズ５ｃｍ幅×３０ｃｍ長にタテ方向、ヨコ方向、各３枚ずつ採取し、引張試験機を使用し、つかみ巾５ｃｍ、つかみ間隔２０ｃｍ、引張速度１０ｃｍ／分で引張試験を実施し、最大値を引張強力、その時の伸びを伸度とし、それぞれ３点の平均値を算出し小数点以下第２位を四捨五入した。得られたタテとヨコの引張強力値からタテ／ヨコによってタテ／ヨコ比を算出し、小数点以下第２位を四捨五入した。
【００６５】
（７）テープ接着引張試験時１％伸長時応力（Ｎ／５ｃｍ）
メルトブロー不織布を、その製造時の方向から特定される長さ方向をタテ方向とし、ヨコ５ｃｍ×タテ２０ｃｍに３枚採取し、片面全体にヨコ５ｃｍ×タテ１０ｃｍのテープ（ニチバン株式会社製  布粘着テープＬＳ（５ｃｍ幅、粘着力４．７４Ｎ／１０ｍｍ）を試験片の中央部で、テープの端部が重ならないようテープ全体に２ｋｇ／（５×３０ｃｍ）の荷重をかけて貼り合わせ、引張試験機を使用し、つかみ巾５ｃｍ、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度１０ｃｍ／分で引張試験を実施し、１％伸長時の強力を、テープ接着引張試験時１％伸長時応力とし、それぞれ３点の平均値を算出し小数点以下第２位を四捨五入した。
【００６６】
（８）捕集効率および圧力損失
メルトブロー不織布の縦方向５カ所でタテ×ヨコ＝１５ｃｍ×１５ｃｍの測定用サンプルを採取し、それぞれのサンプルについて、図１に示す捕集効率測定装置で測定した。この捕集効率測定装置は、測定サンプルＭをセットするサンプルホルダー１の上流側にダスト収納箱２を連結され、下流側に流量計３、流量調整バルブ４、およびブロワ５を連結されている。また、サンプルホルダー１にパーティクルカウンター６を使用し、切替コック７を介して、測定サンプルＭの上流側のダスト個数と下流側のダスト個数とをそれぞれ測定することができる。さらに、サンプルホルダー１は圧力計８を備え、測定サンプルＭの上流と下流での静圧差を読み取ることができる。
【００６７】
捕集効率の測定にあたっては、ポリスチレン０．３０９Ｕ  １０％溶液（メーカー：ナカライテスク(株)）を蒸留水で２００倍まで希釈し、ダスト収納箱２に充填する。次に、測定サンプルＭをサンプルホルダー１にセットし、風量をフィルター通過速度が４．５ｍ／分になるように流量調整バルブ４で調整し、ダスト濃度を１万〜４万個／２．８３×１０−４ｍ３（０．０１ｆｔ３）の範囲で安定させ、測定サンプルＭの上流のダスト個数Ｄおよび下流のダスト個数ｄを、パーティクルカウンター６（リオン社製、ＫＣ−０１Ｂ）で１個の測定サンプル当り３回測定し、ＪＩＳ Ｋ ０９０１：１９９１「気体中のダスト試料捕集用ろ過材の形状、寸法並びに性能試験方法」に基づいて、下記計算式を用いて、０．３〜０．５μｍ粒子の捕集効率（％）を求めた。５個の測定サンプルの平均値から小数点以下第２位を四捨五入し、最終的な捕集効率とした。
・捕集効率（％）＝〔１−（ｄ／Ｄ）〕×１００
ただし、
ｄ：下流ダストの３回測定トータル個数
Ｄ：上流のダストの３回測定トータル個数
高捕集のメルトブロー不織布ほど、下流のダスト個数が少なくなるため、捕集効率の値は高くなる。
【００６８】
また、圧力損失は、捕集効率測定時の測定サンプルＭの上流と下流の静圧差を圧力計８で読み取り求めた。５個の測定サンプルの平均値から小数点以下第２位を四捨五入し、最終的な圧力損失とした。
【００６９】
（９）プリーツ頂点穴あき（個）
複合濾材を山高さが２９．５〜３０．０ｍｍになるように、レシプロプリーツ機でエレクトレット加工されたメルトブロー不織布のタテ方向に連続４００山分プリーツ加工したときの、メルトブロー不織布の穴あきを外観判定者が以下の定義を基に判定し平均を算出した。レシプロプリーツ機の運転条件として、加熱ヒータの熱版温度は上面および下面とも８０℃とし、熱版の間隔は３１．２ｍｍとし、濾材への圧力は６ｋｇとした。
＜穴あきの定義＞：エレクトレット加工されたメルトブロー不織布が長さ１ｍｍ以上で破れており、挟み込んだガス吸着粒子（図３の１２）もしくは他の基材（図３の１３）も層が見えるもの。
【００７０】
［実施例１］
熱可塑性樹脂として、温度２３０℃で２１．１８Ｎ負荷時におけるＭＦＲが８６０ｇ／１０分、融点１６３℃のポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を用い、これに、“キマソーブ”（登録商標）９４４（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製）を１質量％添加したポリプロピレン樹脂組成物を使用し、押出機およびギヤポンプ、メルトブロー口金（孔ピッチ：１．０ｍｍ、孔径：０．３０ｍｍ、孔深度：３．０ｍｍ）、圧縮空気発生装置および空気加熱機、捕集コンベア、および巻取機からなる装置を用いて、メルトブロー不織布の製造を行った。
【００７１】
押出機に、上記のポリプロピレン樹脂組成物を投入し、加熱溶融させ、ギヤポンプを用いて一定量で計量し、メルトブロー口金に導き吐出した。図５示すように、この口金下の鉛直方向に対して、シート進行方向の前方に捕集ドラムの中心が配されるように調整し、メルトブロー口金から、高温熱風とともに繊維流として噴射し、そのメルトブロー繊維流を、その捕集ドラムの進行方向の後方側に垂直に捕集し、シート化した。捕集ドラム速度を調整し、目付が４０．９ｇ／ｍ２、平均単繊維径が４．８μｍ、厚みが０．３２ｍｍ、見かけ密度が０．１３ｇ／ｃｍ３、平均繊維配向度が４７．６度のメルトブロー不織布を得た。
【００７２】
得られたメルトブロー不織布を、純水サクション法によってエレクトレット加工した。このメルトブロー不織布の圧力損失は７．３Ｐａであり、捕集効率は９４．７％であった。また、テープ接着引張試験時の１％伸長時応力は、５．０Ｎ／５ｃｍであった。
【００７３】
さらに、複合濾材を作成するため、他の基材として、ポリエステルサーマルボンド不織布シート（４７ｇ／ｍ２）上に、ガス吸着粒子として粒状活性炭（平均粒子径２４０μｍ）１００ｇ／ｍ２、およびリン酸を１０質量％添着させた活性炭（平均粒径１５０μｍ）を２５ｇ／ｍ２、炭酸カルシウムを１０質量％添着させた活性炭を１２５ｇ／ｍ２、エチレン−酢酸ビニル系熱接着パウダーを７５ｇ／ｍ２均一に散布し、加熱により接着パウダーを溶融させ、その表面に、上記で得られたエレクトレット化メルトブロー不織布を積層後、ニップロールによって加圧して、貼り合せて複合濾材を得た。
【００７４】
得られた複合濾材をエレクトレット加工されたメルトブロー不織布のタテ方向にプリーツ加工したところ、穴あきは０個であった。結果を表１に示す。
【００７５】
［実施例２］
実施例１と同じ方法によって、捕集ドラム速度を調整し、目付が３４．８ｇ／ｍ２、平均繊維径が３．６μｍ、厚みが０．２５ｍｍ、見かけ密度が０．１４ｇ／ｃｍ３、平均繊維配向度が４３．７度のメルトブロー不織布を得た。得られたメルトブロー不織布を、純水サクション法によってエレクトレット加工した。このメルトブロー不織布の圧力損失は３２．９Ｐａであり、捕集効率は９９．９％であった。また、テープ接着引張試験時の１％伸長時応力は、５．２Ｎ／５ｃｍであった。
【００７６】
さらに、複合濾材を作成するため、実施例１と同様にして、基材、ガス吸着粒子と貼り合わせを行い、複合濾材を得た。得られた複合濾材を、エレクトレット加工されたメルトブロー不織布のタテ方向にプリーツ加工したところ、穴あきは０個であった。結果を表１に示す。
【００７７】
［実施例３］
実施例１と同じ方法によって、捕集ドラム速度を調整し、目付が３０．０ｇ／ｍ２、平均繊維径が５．１μｍ、厚みが０．２４ｍｍ、見かけ密度が０．１３ｇ／ｃｍ３、平均繊維配向度が４５．８度のメルトブロー不織布を得た。得られたメルトブロー不織布を、純水サクション法によってエレクトレット加工した。このメルトブロー不織布の圧力損失は５．９Ｐａであり、捕集効率は９２．７％であった。また、テープ接着引張試験時の１％伸長時応力は、５．９Ｎ／５ｃｍであった。
【００７８】
さらに、実施例１と同様にして、基材、ガス吸着粒子と貼り合わせを行い、複合濾材を得た。得られた複合濾材を、エレクトレット加工されたメルトブロー不織布のタテ方向にプリーツ加工したところ、穴あきは０個であった。結果を表１に示す。
【００７９】
［比較例１］
実施例１と同じ方法によって押出機に、上記のポリプロピレン樹脂組成物を投入し、加熱溶融させ、ギヤポンプを用いて一定量で計量し、メルトブロー口金に導き吐出した。図６に示すように、口金下の鉛直方向に対して、シート進行方向の後方に捕集ドラムの中心が配されるように調整し、メルトブロー口金から、高温熱風とともに、繊維流として噴射し、そのメルトブロー繊維流を、その捕集ドラムの進行方向の円周上に捕集し、シート化した。捕集ドラム速度を調整し、目付が３０．０ｇ／ｍ２、平均繊維径が５．４μｍ、厚みが０．２５ｍｍ、見かけ密度が０．１２ｇ／ｃｍ３、平均繊維配向度が２３．１度のメルトブロー不織布を得た。得られたメルトブロー不織布を、純水サクション法によってエレクトレット加工した。このメルトブロー不織布の圧力損失は６．３Ｐａであり、捕集効率は９２．０％であった。また、テープ接着引張試験時の１％伸長時応力は、１２．５Ｎ／５ｃｍであった。
【００８０】
さらに、実施例１と同様に、基材、ガス吸着粒子と貼り合わせを行い、複合濾材を得た。得られた複合濾材を、エレクトレットメルトブロー不織布のタテ方向にプリーツ加工したところ、穴あきは１０個であった。結果を表１に示す。
【００８１】
表１に示すように、平均繊維配向度が、４０〜８０°の範囲内にある実施例１〜３は、プリーツ加工時の破れは無かったが、平均繊維配向度が、４０°よりも低い、２３．１°である比較例１は、プリーツ加工時に破れが見られた。これは、比較例１の繊維がタテ方向に配向した状態で、ガス吸着粒子を挟み込み、繊維とガス吸着粒子とが、接着剤で固着されたため、繊維の伸びしろが無くなり、プリーツ加工時に破れが発生したのに対し、実施例１〜４では、繊維がヨコ方向に配向しているため、繊維の伸びしろを有しており、プリーツ加工時に破れが発生しなかったものである。
【００８２】
さらに、図４に、上記の実施例１〜３および比較例１のテープ接着引張試験のＳＳカーブのグラフを示す。図４から、実施例１〜３では、１％伸長時の応力は低くなっており、プリーツ加工時におけるメルトブロー不織布の曲げ追従性がよいことがわかる。
【００８３】
これに対し、比較例１では、１％伸長時の応力が高く、プリーツ加工時に、メルトブロー不織布の曲げ追従性が悪く、破れが発生したものである。
【００８４】
【表１】
2015183327.tif 000003
【符号の説明】
【００８５】
１：サンプルホルダー
２：ダスト収納箱
３：流量計
４：流量調整バルブ
５：ブロワ
６：パーティクルカウンター
７：切替コック
８：圧力計
Ｍ：測定サンプル
９：不織布
１０：接着テープ
１１：テープ突合せ位置
１２：ガス吸着粒子
１３：基材
１４：口金
１５：捕集ドラム
１６：巻取機
１７：メルトブロー不織布の製造時の方向から特定される長さ方向
１８：繊維１本の中心線
１９：繊維配向度
【図１】
2015183327.tif 000004
【図２】
2015183327.tif 000005
【図３】
2015183327.tif 000006
【図４】
2015183327.tif 000007
【図５】
2015183327.tif 000008
【図６】
2015183327.tif 000009
【図７】
2015183327.tif 000010