(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜と通気性繊維層とが積層されたフィルタ層と、
前記フィルタ層の片面に積層されたプレフィルタ層と、
前記フィルタ層と前記プレフィルタ層との間に設けられた接着層と、
の積層体を含み、
前記フィルタ層における両方の最外層が前記通気性繊維層であり、
前記プレフィルタ層を構成する繊維の平均繊維径が０．６〜１５μｍであり、
前記通気性繊維層を構成する繊維の平均繊維径が１０〜３０μｍであり、
前記通気性繊維層を構成する繊維の平均繊維径は前記プレフィルタ層を構成する繊維の平均繊維径よりも大きく、
前記接着層は、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い芯鞘構造を有する複合繊維により構成された、目付量５〜１０ｇ／ｍ2の繊維層であり、
前記接着層を構成する前記繊維層の平均繊維径が１５〜６０μｍである、
エアフィルタ濾材。
【請求項２】
前記接着層を構成する繊維の平均繊維径が１５〜４０μｍである請求項１に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項３】
前記接着層の厚みが３０〜７０μｍである請求項１または２に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項４】
前記接着層が、前記フィルタ層の最外層であって前記接着層に接する前記通気性繊維層に含まれる材料と同じ材料を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のエアフィルタ濾材。
【請求項５】
前記接着層が、エアレイド法により形成された繊維層である、請求項１〜４のいずれかに記載のエアフィルタ濾材。
【請求項６】
前記フィルタ層における前記通気性繊維層が、芯鞘構造を有し、芯部分がポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製であり鞘部分がポリエチレン（ＰＥ）製である、複合繊維で構成される請求項１〜５のいずれかに記載のエアフィルタ濾材。
【請求項７】
前記接着層を構成する前記複合繊維の前記芯鞘構造の芯部分がＰＥＴ製であり鞘部分がＰＥ製である、複合繊維で構成される請求項６に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項８】
前記プレフィルタ層がポリプロピレン（ＰＰ）製の繊維で構成され、
前記接着層が２層からなり、
前記２層のうち、前記フィルタ層に接した第一の接着層は、
芯鞘構造を有し、芯部分がＰＥＴ製であり鞘部分がＰＥ製である、複合繊維
で構成され、
前記２層のうち、前記プレフィルタ層に接した第二の接着層は、
芯鞘構造を有し、芯部分がＰＥＴ製であり鞘部分がＰＰ製である、複合繊維
で構成される、請求項６に記載のエアフィルタ濾材。
【請求項９】
前記フィルタ層が、通気性繊維層／ＰＴＦＥ多孔質膜／通気性繊維層の積層構造を有する請求項１〜８のいずれかに記載のエアフィルタ濾材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜を用いたエアフィルタ濾材に関し、特に、タービン用吸気フィルタ濾材およびマスク用フィルタ濾材等、気体中の浮遊粒子の捕捉または除去のために用いられるエアフィルタ濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タービンの吸気等に用いられるエアフィルタ濾材としては、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙したガラス製フィルタ濾材が多く用いられてきた。このようなガラス製フィルタ濾材には、いくつかの問題点がある。例えば、ガラス製フィルタ濾材には、その中に付着小繊維が存在するため、折り曲げ等の加工が行われた時に自己発塵するという問題があった。
【０００３】
近年、ＰＴＦＥ多孔質膜を含むフィルタ濾材が、半導体工業のクリーンルーム用の高性能エアフィルタ濾材として使用され始めている。特許文献１に記載されているフィルタ濾材はその一例である。ＰＴＦＥ多孔質膜を含むフィルタ濾材は、高い捕集効率および低い圧力損失を有するため、エアフィルタ濾材として適している。しかし、高捕集効率ゆえに、早期に目詰まりが生じて圧力損失が上昇するため、ＰＴＦＥ多孔質膜を含むフィルタ濾材はその寿命の点で問題があった。
【０００４】
ＰＴＦＥ多孔質膜の目詰まりを防止してエアフィルタ濾材を長寿命化するために、種々の検討がなされている。例えば、特許文献２および特許文献３は、ＰＴＦＥ多孔質膜に対して空気の流れの上流側に、大きな粉塵を予め捕集できるプレフィルタ層を設けることを開示している。プレフィルタ層としては、繊維からなる不織布等の通気性支持材が用いられている。特許文献４には、径の異なる繊維からなる２種類の通気性支持材とＰＴＦＥ多孔質膜とを積層した濾材が開示されている。特許文献５には、捕集効率の異なる２種類のＰＴＦＥ多孔質膜を積層した濾材が開示されている。
【０００５】
これらの技術は、ＰＴＦＥ多孔質膜とプレフィルタ層等の他の層との積層構造および濾材の構成について、特に制限していない。しかし、積層構造および構成がエアフィルタ濾材の性能に与える影響は大きく、場合によっては、プレフィルタ層を設ける等の工夫をしても濾材の寿命が大きく延びない結果となる。積層構造および構成によっては、濾材のハンドリング性が悪くなる。例えば、ＰＴＦＥ多孔質膜が最外層に設けられた濾材に対してプリーツ加工を行うと、ＰＴＦＥ多孔質膜がダメージを受けやすい。このように、ＰＴＦＥ多孔質膜とその他の層との最適な積層構造や、ＰＴＦＥ多孔質膜を含むエアフィルタ濾材の最適な構成についての知見は十分ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６１２８０号公報
【特許文献２】特開２００２−３７０００９号公報
【特許文献３】特開２０００−３００９２１号公報
【特許文献４】特開２００２−３７００２０号公報
【特許文献５】特開２００５−２０５３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高い捕集効率を有し、圧力損失の上昇が抑制され、寿命が長いエアフィルタ濾材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は、
ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性繊維層とが積層されたフィルタ層と、
前記フィルタ層の片面に積層されたプレフィルタ層と、
前記フィルタ層と前記プレフィルタ層との間に設けられた接着層と、
の積層体を含み、
前記フィルタ層における両方の最外層が前記通気性繊維層であり、
前記プレフィルタ層を構成する繊維の平均繊維径が０．６〜１５μｍであり、
前記通気性繊維層を構成する繊維の平均繊維径が１０〜３０μｍであり、
前記通気性繊維層を構成する繊維の平均繊維径は前記プレフィルタ層を構成する繊維の平均繊維径よりも大きく、
前記接着層が目付量５〜１０ｇ／ｍ2の繊維層である、
エアフィルタ濾材を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエアフィルタ濾材は、プレフィルタ層と接着層とフィルタ層との積層体を含む。プレフィルタ層は、平均繊維径が０．６〜１５μｍである繊維で構成され、フィルタ層の片面側に設けられている。これにより、エアフィルタ濾材の使用に伴う圧力損失の上昇を抑制することができる。フィルタ層は、通気性繊維層とともにＰＴＦＥ多孔質膜を含む。これにより、高い捕集効率を有するエアフィルタ濾材を得ることができる。通気性繊維層を構成する繊維の平均繊維径は１０〜３０μｍであり、プレフィルタ層を構成する繊維の平均繊維径よりも大きい。これにより、フィルタ層は高い通気性を有することができる。接着層は、フィルタ層とプレフィルタ層との間に設けられている。接着層は、目付量５〜１０ｇ／ｍ2の繊維層である。フィルタ層の最外層であって接着層に接した層は、通気性繊維層である。これらにより、ＰＴＦＥ多孔質膜とプレフィルタ層との間における目詰まりが抑制され、ＰＴＦＥ多孔質膜とプレフィルタ層とが強固に一体化された、エアフィルタ濾材を得ることができる。フィルタ層の最外層であって接着層からより遠い側にある層も、通気性繊維層である。これにより、エアフィルタ濾材に対してプリーツ加工等の加工を行う際にＰＴＦＥ多孔質膜を保護するとともに、エアフィルタ濾材の使用に伴うＰＴＦＥ多孔質膜へのダメージを防ぐことができる。したがって、本発明により、高い捕集効率を有し、圧力損失の上昇が抑制され、寿命が長いエアフィルタ濾材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態であるエアフィルタ濾材を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態であるエアフィルタ濾材を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であるエアフィルタ濾材を示す、模式的な断面図である。図２は、本発明の別の実施形態であるエアフィルタ濾材を示す、模式的な断面図である。なお、いずれの図面においても、使用時には、図面上方を気流の上流側としてエアフィルタ濾材を配置するものとする。また、これ以降、気流の上流側を、単に「上側」と記載することがある。
【００１２】
図１に示すエアフィルタ濾材１００は、フィルタ層１０と、フィルタ層１０の片面に接するように積層された接着層２０と、接着層２０のもう一方の面に接するように積層されたプレフィルタ層３０とを含む。フィルタ層１０は、ＰＴＦＥ多孔質膜１１と通気性繊維層１２とが積層されてなる積層体である。図１に示すように、フィルタ層１０における両方の最外層は通気性繊維層１２である。濾材１００において、フィルタ層１０は、通気性繊維層１２／ＰＴＦＥ多孔質膜１１／通気性繊維層１２、の積層構造を有する。濾材１００において、接着層２０は単一の層からなっている。このように、濾材１００は、上側から順に、プレフィルタ層３０／接着層２０／通気性繊維層１２／ＰＴＦＥ多孔質膜１１／通気性繊維層１２、の積層構造を有する。
【００１３】
図２に示すエアフィルタ濾材２００は、図１に示すエアフィルタ濾材１００と比べて、接着層２０が二つの層の積層体である点のみが異なる。濾材２００における接着層２０は、通気性繊維層１２に接する第一の接着層２１とプレフィルタ層３０に接する第二の接着層２２とが積層されてなる。このように、濾材２００は、上側から順に、プレフィルタ層３０／第二の接着層２２／第一の接着層２１／通気性繊維層１２／ＰＴＦＥ多孔質膜１１／通気性繊維層１２、の積層構造を有する。
【００１４】
以下、エアフィルタ濾材１００，２００を構成する各層について説明する。
【００１５】
〈プレフィルタ層〉
プレフィルタ層３０は、フィルタ層１０に対して気流の上流側に設けられている。プレフィルタ層３０は、接着層２０の片方の面に接するように積層されている。プレフィルタ層３０は、適度に通気性を有しながら、大気中の比較的大きな粉塵を予め捕集することにより、ＰＴＦＥ多孔質膜１１の目詰まりを防止する機能を有する。プレフィルタ層３０により、濾材１００，２００の使用に伴う圧力損失の上昇が抑制されるため、濾材１００，２００の寿命が長くなる。ＰＴＦＥ多孔質膜１１は、延伸によりその厚みが薄いため強度が弱く、それ単独ではエアフィルタ濾材としての使用が困難である。プレフィルタ層３０は、ＰＴＦＥ多孔質膜１１を補強する機能をも有している。
【００１６】
プレフィルタ層３０としては、短繊維やフィラメント等の繊維で構成された、ＰＴＦＥ多孔質膜よりも通気性に優れる材料、例えば、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）およびその他の多孔質材料を用いることができる。中でも、強度、柔軟性および作業性の点で優れることから、不織布が好ましい。
【００１７】
プレフィルタ層３０を構成する繊維の平均繊維径が０．６μｍ以上であれば、プレフィルタ層３０は十分な強度および通気性を有することができる。プレフィルタ層３０を構成する繊維の平均繊維径が１５μｍ以下であれば、プレフィルタ層３０は大気中の比較的大きな粉塵を捕集するのに十分な捕集効率を有することができる。したがって、プレフィルタ層３０を構成する繊維の平均繊維径は、０．６〜１５μｍであり、０．６〜３．０μｍが好ましい。
【００１８】
なお、本明細書における平均繊維径は、後述するとおり、光学顕微鏡を用いて測定することができる。
【００１９】
層を構成する繊維の平均繊維径が小さいほど、当該層が粉塵を捕集する性能は向上する。それゆえ、プレフィルタ層３０を構成する繊維の平均繊維径は、通気性繊維層１２を構成する繊維の平均繊維径よりも小さいことが好ましい。これにより、気流の上流側ではプレフィルタ層３０が大気中の比較的大きな粉塵を予め捕集し、気流の下流側ではＰＴＦＥ多孔質膜１１がより微細な粉塵を捕集する、という構成を有する濾材１００，２００を実現できる。同様の観点から、プレフィルタ層３０を構成する繊維の平均繊維径は、接着層２０を構成する繊維の平均繊維径よりも小さいことが好ましい。
【００２０】
プレフィルタ層３０の厚みは、例えば、０．１２〜０．３５ｍｍである。プレフィルタ層３０を構成する繊維の材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等のポリエステル、芯部分がＰＥＴ製で、鞘部分がポリエチレン（ＰＥ）製である芯鞘構造を有する繊維（ＰＥＴ／ＰＥ繊維）、ポリアミド、ナイロン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が挙げられる。プレフィルタ層３０を構成する繊維の材料は、高い耐薬品性を備えるとともに、製造上の観点から融点の低さと耐熱性とのバランスが良いことが好ましい。これらの理由から、プレフィルタ層３０はＰＰ製の繊維で構成されることが好ましい。プレフィルタ層３０の目付量は、ハンドリング性や圧力損失、捕集性能の観点から、５〜１００ｇ／ｍ2が好ましい。
【００２１】
〈フィルタ層〉
フィルタ層１０は、通気性繊維層１２とＰＴＦＥ多孔質膜１１との積層体で構成される。フィルタ層１０におけるＰＴＦＥ多孔質膜１１としては、濾材１００の使用用途に応じた捕集性能が発揮されるものであれば、孔径、厚さ、気孔率等を特に限定することなく用いることができる。
【００２２】
ＰＴＦＥ多孔質膜１１の厚みは、作製する濾材の大きさ等により適宜決定され、例えば、２〜１００μｍである。ＰＴＦＥ多孔質膜１１の平均孔径は、例えば、０．５〜５０μｍである。
【００２３】
ＰＴＦＥ多孔質膜１１の製造方法としては、濾材１００の使用用途に応じた捕集性能が発揮されるものであれば、特に制限されない。ＰＴＦＥ多孔質膜１１の製造方法として、例えば、特開平１０−０３００３１号公報、国際公開第９４／１６８０２号パンフレット等に記載されている製造方法が挙げられる。ＰＴＦＥ多孔質膜１１の製造方法の一例を以下に示す。
【００２４】
まず、未焼成のＰＴＦＥ微粉末に液状潤滑剤を加えて混合する。ＰＴＦＥ微粉末（ＰＴＦＥファインパウダー）としては、特に制限されず、市販のものが使用できる。液状潤滑剤としては、ＰＴＦＥ微粉末の表面を濡らすことができ、後で除去できるものであれば特に制限されず、ナフサ、ホワイトオイル、流動パラフィン、トルエン、キシレン等の炭化水素油、アルコール類、ケトン類、エステル類等が使用できる。２種以上の液状潤滑剤を併用してもよい。
【００２５】
ＰＴＦＥ微粉末に対する液状潤滑剤の添加割合は、ＰＴＦＥ微粉末の種類、液状潤滑油の種類および後述するシート成形の条件等により適宜決定されるが、例えば、ＰＴＦＥ微粉末１００重量部に対して、液状潤滑剤１５〜３５重量部である。
【００２６】
次に、未焼成のＰＴＦＥ微粉末と液状潤滑剤との混合物を、未焼成状態でシート状に成形することにより、シート状成形体を得る。シート成形の方法としては、例えば、混合物をロッド状に押し出した後、対になったロールにより圧延する圧延法や、混合物を板状に押し出してシート状にする押し出し法が挙げられる。２種以上の方法を組み合せてシート成型を行ってもよい。シート状成形体の厚みは、後に行う延伸の条件等により適宜決定されるが、例えば、０．１〜０．５ｍｍである。
【００２７】
シート状成形体に含まれる液状潤滑剤は、続いて行う延伸工程の前に、加熱法または抽出法等により除去しておくことが好ましい。抽出法に使用する溶媒としては、特に制限されないが、例えば、ノルマルデカン、ドデカン、ナフサ、ケロシン、スモイル等が挙げられる。
【００２８】
次に、シート状成形物に対して延伸を行う。延伸方法としては、二軸延伸が好ましい。例えば、シート状成形物を、その長手方向の長さが２〜６０倍になるように、温度１５０〜３９０℃で延伸した後、幅方向の長さが１０〜６０倍になるように、温度４０〜１５０℃で延伸することにより、ＰＴＦＥ多孔質膜１１が得られる。なお、延伸後にＰＴＦＥの融点以上に加熱して焼成してもよい。
【００２９】
フィルタ層１０における通気性繊維層１２は、ＰＴＦＥ多孔質膜１１およびプレフィルタ層３０の性能を維持し、かつ、濾材１００，２００の製造、加工、および使用に伴って生じうる不具合を防止する機能を有する。通気性繊維層１２としては、十分な通気性を有する材料が用いられる。具体的には、通気性繊維層１２としては、短繊維やフィラメント等の繊維で構成された、ＰＴＦＥ多孔質膜１１よりも通気性に優れる材料、例えば、不織布、織布、メッシュ（網目状シート）およびその他の多孔質材料を用いることができる。中でも、強度、柔軟性および作業性の点で優れることから、不織布が好ましい。
【００３０】
従来、ＰＴＦＥ多孔質膜に接するようにプレフィルタ層を重ねて得られる積層体を一体化させることにより、濾材が製造されていた。しかし、このような場合、一体化の際にプレフィルタ層とＰＴＦＥ多孔質膜との間の界面において目詰まりが生じるため、濾材の圧力損失が大きくなり、濾材の使用に伴う圧力損失の上昇も大きくなり易い。
【００３１】
これに対し、本実施形態によれば、ＰＴＦＥ多孔質膜１１は、フィルタ層１０における２枚の通気性繊維層１２の間に位置する。上述したように、通気性繊維層１２を構成する繊維の平均繊維径は、プレフィルタ層３０を構成する繊維の平均繊維径よりも大きい。すなわち、通気性繊維層１２はプレフィルタ層３０よりも高い通気性を有する。それゆえ、通気性繊維層１２はＰＴＦＥ多孔質膜１１と接するように積層されても目詰まりを生じにくい。特に、フィルタ層１０の最外層であってプレフィルタ層３０側にある層（接着層２０に接した層）は、通気性繊維層１２である。言い換えれば、フィルタ層１０の最上層（気流の上流側におけるフィルタ層１０の最外層）は、通気性繊維層１２である。それゆえ、プレフィルタ層３０との一体化に関与するのは、ＰＴＦＥ多孔質膜１１の表面ではなく、フィルタ層１０の最上層であり通気性の高い通気性繊維層１２の表面である。プレフィルタ層３０が直接ＰＴＦＥ多孔質膜１１上に積層されないため、上述したような不具合を抑制することができる。したがって、圧力損失の上昇が抑制され、長寿命であり、かつ、ＰＴＦＥ多孔質膜１１とプレフィルタ層３０とが強固に一体化した濾材１００，２００を実現できる。
【００３２】
さらに、フィルタ層１０の最外層であってプレフィルタ層３０からより遠い側にある層も、通気性繊維層１２である。言い換えれば、フィルタ層１０の最下層（気流の下流側におけるフィルタ層１０の最外層）は、通気性繊維層１２である。よって、濾材１００，２００におけるＰＴＦＥ多孔質膜１１は両側から通気性繊維層１２により保護されている。それゆえ、濾材１００，２００に対してプリーツ加工等の加工が行われても、ＰＴＦＥ多孔質膜１１は損傷を受けずに済む。したがって、プリーツ加工等の加工時におけるハンドリング性に優れた濾材１００，２００を実現できる。
【００３３】
ＰＴＦＥ多孔質膜１１の面に接する通気性繊維層１２は、濾材１００，２００の使用時にＰＴＦＥ多孔質膜１１を支える機能を有する。通気性繊維層１２を構成する繊維の平均繊維径が大き過ぎる場合、通気性繊維層１２を構成する繊維とＰＴＦＥ多孔質膜１１との接点間の距離が長くなるため、ＰＴＦＥ多孔質膜１１が通気性繊維層１２によって十分に支えられていない部分が生じる。ＰＴＦＥ多孔質膜１１が十分に支えられていないと、濾材１００，２００のプリーツ加工や、プリーツ加工後の濾材１００，２００の使用に伴って、ＰＴＦＥ多孔質膜１１が損傷を受け易い。ＰＴＦＥ多孔質膜１１が損傷を受けると、リークの発生により濾材１００，２００の捕集効率が低下し、濾材１００，２００の寿命も短くなる。他方、通気性繊維層１２における平均繊維径が小さ過ぎる場合、濾材１００，２００の圧力損失が大きくなり易い。これらの理由から、通気性繊維層１２を構成する繊維の平均繊維径は、１０〜３０μｍであり、１５〜２５μｍが好ましい。通気性繊維層１２を構成する繊維の平均繊維径がこの範囲にあることにより、高い捕集効率を有し、圧力損失の上昇が抑制され、寿命が長い濾材１００，２００を実現できる。
【００３４】
以上のとおり、ＰＴＦＥ多孔質膜１１を通気性繊維層１２と積層してフィルタ層１０とすることにより、ＰＴＦＥ多孔質膜１１の優れた性能が十分に発揮される濾材１００，２００を実現できる。
【００３５】
フィルタ層１０における両方の最外層、すなわち、フィルタ層１０における最上層および最下層が、ともに通気性繊維層１２である限り、フィルタ層１０における通気性繊維層１２およびＰＴＦＥ多孔質膜１１の積層の順序は制限されない。フィルタ層１０において、ＰＴＦＥ多孔質膜１１と通気性繊維層１２とが交互に積層されていてもよいし、ＰＴＦＥ多孔質膜１１および通気性繊維層１２のいずれか一方もしくは両方が連続して積層されている部分があってもよい。フィルタ層１０における複数の通気性繊維層１２は、互いに同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。フィルタ層１０は、通気性繊維層１２／ＰＴＦＥ多孔質膜１１／通気性繊維層１２、の積層構造を有することが好ましい。フィルタ層１０は、図１，２に示すように、これら３つの層のみからなっていてもよい。
【００３６】
通気性繊維層１２の目付量は、濾材１００，２００の通気性等の観点から、１５〜３０ｇ／ｍ2が好ましい。通気性繊維層１２の厚みは、濾材１００，２００の通気性や、プリーツ加工等におけるハンドリング性、濾材１００，２００の全体としての厚みの観点から、１３０〜２００μｍが好ましい。
【００３７】
通気性繊維層１２を構成する繊維の材料としては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、ポリアミド、ならびにこれらの複合材等が挙げられる。ＰＴＦＥ多孔質膜１１と通気性繊維層１２とを容易かつ良好に接着できるという観点から、通気性繊維層１２を構成する繊維は、融点が低いポリオレフィン、特に、ポリプロピレンまたはポリエチレンを含むことが好ましい。
【００３８】
通気性繊維層１２は、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い芯鞘構造を有する複合繊維からなることが好ましい。芯成分としては、ＰＥＴ等、比較的融点の高い材料が用いられ、鞘成分としては、ポリオレフィン等、比較的融点の低い材料が用いられる。具体的には、芯鞘構造を有する繊維として、芯部分がＰＥＴ製で、鞘部分がＰＥ製であるもの（ＰＥＴ／ＰＥ繊維）や、芯部分がＰＰ製で、鞘部分がＰＥ製であるもの（ＰＰ／ＰＥ繊維）が挙げられる。芯鞘構造の繊維からなる通気性繊維層１２を用いた場合、加熱により通気性繊維層１２とＰＴＦＥ多孔質膜１１とをラミネートしても、通気性繊維層１２の構造および厚みの熱による変化を抑制するとともに、通気性繊維層１２の収縮によるＰＴＦＥ多孔質膜１１へのダメージを防止することができる。ＰＴＦＥ多孔質膜１１と通気性繊維層１２とを容易かつ良好に接着できるという観点から、通気性繊維層１２、特に、ＰＴＦＥ多孔質膜１１に接する通気性繊維層１２は、ＰＥＴ／ＰＥ繊維からなることが好ましい。
【００３９】
ＰＴＦＥ多孔質膜１１と通気性繊維層１２との積層体を一体化させてフィルタ層１０を製造するための方法としては、熱によるニップラミネート、赤外線ヒータを用いるラミネート（特許第３６７２８６８号公報を参照）等が挙げられる。中でも、各層の厚みをつぶすことなく強固な接着を実現できるという観点から、赤外線ヒータを用いるラミネートが好ましい。なお、通気性繊維層１２が芯鞘構造の繊維からなる場合、通気性繊維層１２の加熱温度は鞘成分の軟化点以上（好ましくは融点以上）で芯成分の融点よりも低く設定することが好ましい。
【００４０】
〈接着層〉
接着層２０は、フィルタ層１０の上面に接するように積層されている。接着層２０は、フィルタ層１０の最上層にある通気性繊維層１２とプレフィルタ層３０との間に介在することにより、フィルタ層１０とプレフィルタ層３０とを一体化させる。接着層２０は、目付量５〜１０ｇ／ｍ2の繊維層である。接着層２０の目付量が１０ｇ／ｍ2以下であることにより、フィルタ層１０とプレフィルタ層３０との一体化に伴う通気性の低下および濾材１００，２００の使用に伴う圧力損失の上昇を防ぐことができる。接着層２０の目付量が５ｇ／ｍ2以上であることにより、接着層２０を介してプレフィルタ層３０とフィルタ層１０とを強固に一体化させることができる。
【００４１】
接着層２０は、エアレイド法により形成された繊維層であることが好ましい。エアレイド法（エアレイ法）とは、開繊した繊維群を空気中に分散させ、それを空気流に乗せて搬送し、キャリア上に堆積させることで繊維層を形成する方法であり、不織布の製造等に用いられている方法である（例えば、特開２００６−８１７７９号公報、特開２００６−８３４９６号公報、特開２００６−８３４９７号公報等を参照）。エアレイド法を用いることにより、得られる繊維層の目付量を容易に制御することができる。また、エアレイド法を用いることにより、接着層の目付量を極力少なくすることができる。具体的には、接着層２０の目付量を、５〜１０ｇ／ｍ2に制御することが容易にできる。
【００４２】
通常、２つの層を一体化させる方法として、２つの層を互いに接するように重ね合わせた後、熱により両層の表面を溶かす方法や、２つの層の間にホットメルト等の接着剤を塗布する方法等が採用される。しかし、このような方法を用いて、平均繊維径の比較的小さい繊維からなる（捕集効率の比較的高い）プレフィルタ層とその他の層とを一体化させた場合、両層の間の界面において目詰まりが生じ易い。その結果、得られた濾材の圧力損失が大きくなり、濾材の使用に伴う圧力損失の上昇も大きくなり、濾材の寿命が短くなる。
【００４３】
これに対し、本実施形態では、フィルタ層１０およびプレフィルタ層３０が、目付量５〜１０ｇ／ｍ2の繊維層である接着層２０を介して一体化されているため、フィルタ層１０とプレフィルタ層３０との間において目詰まりが生じ難い。それゆえ、圧力損失の上昇が抑制された、寿命の長い濾材１００，２００を実現することができる。
【００４４】
接着層２０の厚みは、例えば、３０〜７０μｍである。接着層２０の厚みが３０μｍ以上であれば、プレフィルタ層３０と接着層２０との間および接着層２０とフィルタ層１０との間の接着を良好とすることができる。接着層２０の厚みが７０μｍ以下であれば、接着層２０における通気性を高くすることができる。
【００４５】
接着層２０を構成する繊維の平均繊維径は、例えば、１０〜６０μｍであり、１５〜４０μｍが好ましい。接着層２０を構成する繊維の平均繊維径が１０μｍ以上であれば、接着層２０における通気性を高くすることができる。接着層２０を構成する繊維の平均繊維径が６０μｍ以下であれば、プレフィルタ層３０と接着層２０との間および接着層２０とフィルタ層１０との間の接着を良好とすることができる。
【００４６】
接着層２０を構成する繊維の平均繊維径は、フィルタ層１０における通気性繊維層１２を構成する繊維の平均繊維径よりも大きいことが好ましい。これにより、フィルタ層１０に接着層２０を接着した際に、フィルタ層１０と接着層２０との間の界面における目詰まりを抑制し、濾材１００，２００の圧力損失の上昇を抑制することができる。同様の観点から、接着層２０を構成する繊維の平均繊維径は、プレフィルタ層３０を構成する繊維の平均繊維径よりも大きいことが好ましい。
【００４７】
接着層２０は、接着層２０が接する通気性繊維層１２および／またはプレフィルタ層３０に含まれる材料と同じ材料を含むことが好ましい。これにより、接着層２０はフィルタ層１０とプレフィルタ層３０とをより強固に接着させることができ、剥がれの生じにくい濾材１００，２００を得ることができる。接着層２０は、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い芯鞘構造を有する複合繊維からなることが好ましい。芯鞘構造を有する複合繊維として、芯部分がＰＥＴ製で、鞘部分がＰＰ製であるもの（ＰＥＴ／ＰＰ繊維）、芯部分がＰＥＴ製で、鞘部分がＰＥ製であるもの（ＰＥＴ／ＰＥ繊維）等が挙げられる。
【００４８】
接着層２０は２つ以上の層からなっていてもよい。フィルタ層１０の最上層にある通気性繊維層１２とプレフィルタ層３０とで互いに材料が異なっている場合、２つ以上の層からなる接着層２０における各層の材料を適切に選択することにより、フィルタ層１０、接着層２０およびプレフィルタ層３０が互いに強固に接着した濾材２００を容易に得ることができる。例えば、２つの層、すなわち、第一の接着層２１と第二の接着層２２との積層体からなる接着層２０を備えた濾材２００において、フィルタ層１０の最上層にある通気性繊維層１２が材料Ａを含み、プレフィルタ層３０が材料Ｂを含むとする。この場合、第一の接着層２１として、材料Ａを含むものを選択することにより、フィルタ層１０と第一の接着層２１との間において強固な接着を実現できる。さらに、第二の接着層２２として、材料Ｂを含むものを選択することにより、第二の接着層２２とプレフィルタ層３０との間において強固な接着を実現できる。その結果、全体として隣り合う層同士が強固に一体化された濾材２００が得られる。
【００４９】
フィルタ層１０、接着層２０およびプレフィルタ層３０の積層方法は、特に限定されない。例えば、フィルタ層１０、接着層２０およびプレフィルタ層３０をそれぞれ個別に作製し、これら３つの層１０，２０，３０をこの順に重ね合わせた後、一体化することにより濾材１００，２００を製造できる。
【００５０】
あるいは、接着層２０とプレフィルタ層３０との接合体を予め作製し、接合体における接着層２０の上にフィルタ層１０を重ね合わせた後、一体化することにより濾材１００，２００を製造してもよい。接着層２０とプレフィルタ層３０との接合体は、例えば、予め製造されたプレフィルタ層３０と、エアレイド法等を用いて単独で製造された接着層２０とを重ね合わせた後、一体化することにより製造できる。あるいは、エアレイド法等を用いて単独で製造された接着層２０の上に、通常の方法を用いてプレフィルタ層３０を形成することにより、接合体を製造してもよい。またあるいは、予め製造されたプレフィルタ層３０の上に、エアレイド法等を用いて接着層２０を形成することにより、接合体を製造してもよい。この場合、例えば、プレフィルタ層３０の上面に繊維群を堆積させると同時に、プレフィルタ層３０の下面側から空気の吸引を行う。これにより、プレフィルタ層３０の上面から下面へと流れる空気流に乗って繊維群がプレフィルタ層３０の内部へ侵入し、プレフィルタ層３０の上面の繊維に絡まるため、プレフィルタ層３０と接合した接着層２０を形成することができる。単独で製造された接着層２０に対して、または、プレフィルタ層３０上に形成された接着層２０に対して、サーマルボンド法を用いて接着層２０における繊維群を互いに結着させる工程をさらに加えてもよい。これにより、後の工程における接着層２０のハンドリング性を向上させることができる。
【００５１】
フィルタ層１０と接着層２０とプレフィルタ層３０との一体化、接着層２０とプレフィルタ層３０との一体化、接着層２０とプレフィルタ層３０との接合体とフィルタ層１０との一体化等、層同士の一体化には、熱または赤外線が用いられる。具体的には、一体化の方法として、熱によるニップラミネート、赤外線ヒータを用いるラミネート等が挙げられる。中でも、各層の厚みをつぶすことなく強固な接着を実現し、目詰まりの抑制された、寿命の長い濾材１００，２００を実現し易いという観点から、赤外線ヒータを用いるラミネートが好ましい。なお、通気性繊維層１２、接着層２０および／またはプレフィルタ層３０が芯鞘構造の繊維からなる場合、これらの層の加熱温度は鞘成分の軟化点以上（好ましくは融点以上）で芯成分の融点よりも低く設定することが好ましい。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に制限されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
実施例１では、図１に示す積層構造を有するエアフィルタ濾材を作製した。
【００５４】
プレフィルタ層としては、ＰＰ製の繊維からなり、平均繊維径３μｍ、厚み０．２６ｍｍ、目付量４０ｇ／ｍ2である不織布（シンテックス、三井化学社製）を用いた。まず、プレフィルタ層の上に、エアレイド法を用いて接着層を形成することにより、プレフィルタ層と接着層との接合体を作製した。なお、接着層を構成する繊維は、芯鞘構造を有し、芯部分がＰＥＴ製で鞘部分がＰＥ製である、ＰＥＴ／ＰＥ繊維であった。ＰＥＴ／ＰＥ繊維の平均繊維径は３０μｍであった。接着層の厚みは４０μｍ、目付量は５ｇ／ｍ2であった。
【００５５】
次に、フィルタ層を作製した。ＰＴＦＥファインパウダ−（フルオンＣＤ−１２３、旭・ＩＣＩフロロポリマーズ社製）１００重量部に対して、液状潤滑剤としての流動パラフィン２０重量部を均一に混合した。得られた混合物を圧力２０ｋｇ／ｃｍ2で予備成形した。得られた予備成型物をシート状に押出成形した。得られたシート状物を一対の金属製圧延ロール間に通すことにより、厚さ０．２ｍｍの長尺フィルムとしてのシート状成形体を得た。トリクレンを用いた抽出法によって、シート状成形体に含まれる液状潤滑剤を除去した。このシート状成形体を管状芯体にロール状に巻き取った。ロール延伸法により、巻き取ったシート状成形体を２８０℃で長手方向へ１５倍に一軸延伸した。さらに、これを１２０℃で幅方向へ３０倍に延伸した後、４００℃で３０秒間熱処理を加えることにより、厚み１０μｍ、平均孔径０．６μｍのＰＴＦＥ多孔質膜を得た。
【００５６】
通気性繊維層としては、不織布（エルベスＴ０３０３ＷＤＯ、ユニチカ社製）を用いた。通気性繊維層を構成する繊維は、芯鞘構造を有し、芯部分がＰＥＴ製で鞘部分がＰＥ製である、ＰＥＴ／ＰＥ繊維であった。ＰＥＴ／ＰＥ繊維の平均繊維径は２０μｍであった。通気性繊維層の厚みは１５０μｍ、目付量は３０ｇ／ｍ2であった。
【００５７】
ＰＴＦＥ多孔質膜の両面に通気性繊維層が積層した３層構造となるように、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性繊維層とを赤外線ラミネートによって一体化させることにより、フィルタ層を作製した。なお、通気性繊維層の加熱温度は１６０℃であった。
【００５８】
図１に示した積層構造となるように、プレフィルタ層と接着層との接合体をフィルタ層に重ねることにより積層体を得た。この積層体を赤外線ラミネートによって１６０℃で一体化させることにより、エアフィルタ濾材を作製した。
【００５９】
（実施例２）
実施例２では、図２に示す積層構造を有するエアフィルタ濾材を作製した。
【００６０】
プレフィルタ層としては、実施例１と同じものを用いた。フィルタ層としては、実施例１と同じものを作製した。
【００６１】
プレフィルタ層の上に、エアレイド法を用いて第二の接着層を形成し、さらに、第二の接着層の上に、エアレイド法を用いて第一の接着層を形成した。これにより、（プレフィルタ層／第二の接着層／第一の接着層）の積層構造を有する、プレフィルタ層と接着層との接合体が得られた。なお、第一の接着層を構成する繊維は、芯鞘構造を有し、芯部分がＰＥＴ製で鞘部分がＰＥ製である、ＰＥＴ／ＰＥ繊維であった。ＰＥＴ／ＰＥ繊維の平均繊維径は６０μｍであった。第一の接着層の厚みは１５μｍ、目付量は５ｇ／ｍ2であった。第二の接着層を構成する繊維は、芯鞘構造を有し、芯部分がＰＥＴ製で鞘部分がＰＰ製である、ＰＥＴ／ＰＰ繊維であった。ＰＥＴ／ＰＰ繊維の平均繊維径は６０μｍであった。第二の接着層の厚みは１５μｍ、目付量は５ｇ／ｍ2であった。したがって、第一の接着層および第二の接着層からなる接着層は、全体として、平均繊維径６０μｍの繊維からなり、厚みは３０μｍ、目付量は１０ｇ／ｍ2であった。
【００６２】
図２に示した積層構造となるように、得られたプレフィルタ層と接着層との接合体をフィルタ層に重ねることにより、積層体を得た。この積層体を実施例１と同様の方法で一体化することにより、エアフィルタ濾材を作製した。
【００６３】
（実施例３）
実施例１と同様にして、プレフィルタ層と接着層との接合体にフィルタ層が重ねられた積層体を作製した。この積層体を、加熱したカレンダーロールを用いた熱ロールニップによって一体化させることにより、図１に示す積層構造を有するエアフィルタ濾材を作製した。
【００６４】
（比較例１）
プレフィルタ層としては、実施例１と同じものを用いた。フィルタ層としては、実施例１と同じものを作製した。プレフィルタ層の上に、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）系ホットメルト接着剤を目付量１０ｇ／ｍ2で塗布した。プレフィルタ層において接着剤が塗布された面の上にフィルタ層を重ねることにより、プレフィルタ層とフィルタ層とが接着剤を介して一体化したエアフィルタ濾材を作製した。
【００６５】
（比較例２）
プレフィルタ層としては、実施例１と同じものを用いた。フィルタ層としては、実施例１と同じものを作製した。プレフィルタ層の上に、フィルタ層を直接重ねることにより、積層体を得た。この積層体を、加熱したカレンダーロールを用いた熱ロールニップによって一体化させることにより、エアフィルタ濾材を作製した。
【００６６】
（比較例３）
接着層を構成する繊維の平均繊維径を１０μｍとし、通気性繊維層を構成する繊維の平均繊維径を５０μｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、図１と同様の積層構造を有するエアフィルタ濾材を作製した。
【００６７】
（比較例４）
接着層の目付量を３０ｇ／ｍ2とし、接着層を構成する繊維の平均繊維径を６０μｍとした以外は実施例１と同様にして、図１と同様の積層構造を有するエアフィルタ濾材を作製した。
【００６８】
（比較例５）
通気性繊維層を構成する繊維の平均繊維径を５０μｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、図１と同様の積層構造を有するエアフィルタ濾材を作製した。
【００６９】
なお、層を構成する繊維の平均繊維径は、光学顕微鏡（レーザーテック社製）を用いて求めた。すなわち、層から採取した少量の繊維を光学顕微鏡で観察し、３０本の繊維について真円換算繊維径を測定した。測定された繊維の真円換算繊維径の合計を、測定した繊維の本数で除することにより、平均繊維径を求めた。
【００７０】
実施例１〜３および比較例１〜５で得られたエアフィルタ濾材の圧力損失および捕集効率を測定した。さらに、実施例１〜３および比較例１〜５で得られたエアフィルタ濾材に対してプリーツ加工を行い、プリーツ加工後のエアフィルタ濾材の捕集効率およびＤＨＣ（Ｄｕｓｔ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）を測定した。これらの測定方法を以下に説明する。なお、プリーツ加工は、プリーツ機（ＴＫ−１１、東洋工機社製）を用い、プリーツの山高さを２０ｍｍとして行った。
【００７１】
〈圧力損失〉
エアフィルタ濾材を有効面積１００ｃｍ2の円形ホルダーにセットした。セットした濾材に気体を透過させ、入り口側と出口側とで圧力差を印加した。濾材を通過する気体の線速度を５．３ｃｍ／秒に調整したときの圧力損失を、圧力計（マノメータ）で測定した。
【００７２】
〈ＤＨＣ〉
プリーツ加工後のエアフィルタ濾材を、上記圧力損失の測定と同様の装置にセットした。セットした濾材に、線速度３０ｃｍ／秒で１４日間、空気（大気）を透過させ、１４日経過後の圧力損失を圧力計（マノメータ）で測定した。
【００７３】
〈捕集効率〉
エアフィルタ濾材（または、プリーツ加工後のエアフィルタ濾材）を、上記圧力損失の測定と同様の装置にセットし、濾材を通過する気体の線速度を５．３ｃｍ／秒に調整した。次いで、濾材の上流側から、０．３〜０．５μｍのＤＯＰ粒子の濃度が約１０7個／Ｌとなるように多分散ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）を流した。濾材の下流側における上記ＤＯＰ粒子の濃度をパーティクルカウンターで測定し、以下の式（１）により捕集効率を求めた。
【００７４】
【数１】
0005784458.tif 000002
【００７５】
これらの測定の結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
0005784458.tif 000003
【００７７】
実施例１〜３で得られたエアフィルタ濾材は、高い捕集効率を示した。実施例１〜３で得られたエアフィルタ濾材は、プリーツ加工後においても、高い捕集効率を示した。実施例１〜３で得られたエアフィルタ濾材の圧力損失およびＤＨＣ圧力損失はいずれも小さかった。実施例１〜３で得られたエアフィルタ濾材は、圧力損失とＤＨＣ圧力損失との差も小さかった。このように、実施例１〜３では、高い捕集効率を有し、濾材の使用に伴う圧力損失の上昇が抑制された、長寿命なエアフィルタ濾材が得られた。
【００７８】
実施例１と実施例３とを比較すると、実施例１で得られたエアフィルタ濾材の方が、圧力損失およびＤＨＣ圧力損失が小さかった。圧力損失とＤＨＣ圧力損失との差は、実施例１において１１０Ｐａ、実施例３において１８０Ｐａであった。このように、実施例３に比べて、実施例１では、濾材の使用に伴う圧力損失の上昇がより効果的に抑制された。実施例３と異なり、実施例１では、接着層を介してプレフィルタ層とフィルタ層とを一体化させる方法として、赤外ラミネート法が採用された。それゆえ、実施例３に比べて、実施例１では、一体化に伴う濾材の目詰まりがより効果的に抑制されたと考えられる。
【００７９】
比較例１では、実施例１〜３に比べてＤＨＣ圧力損失が大きく、圧力損失とＤＨＣ圧力損失との差も大きかった。このように、比較例１では、エアフィルタ濾材の使用に伴う圧力損失の上昇を十分に抑制できなかった。比較例１では、接着層の代わりにホットメルト接着剤を用いてプレフィルタ層とフィルタ層とが一体化されたため、使用に伴って目詰まりの生じ易いエアフィルタ濾材が得られたと考えられる。
【００８０】
比較例２では、実施例３に比べて、圧力損失およびＤＨＣ圧力損失が大きく、圧力損失とＤＨＣ圧力損失との差も大きかった。このように、比較例２で得られた濾材は圧力損失が大きく、濾材の使用に伴う圧力損失の上昇も大きかった。比較例２では、プレフィルタ層とフィルタ層とを直接に重ね合わせた状態で一体化させることにより濾材を作製した。このため、通気性の低い濾材が得られ、濾材の使用に伴いプレフィルタ層とフィルタ層との間で目詰まりが生じたと考えられる。
【００８１】
比較例３および５では、実施例１に比べて、プリーツ加工後の捕集効率が低かった。比較例３および５では、通気性繊維層を構成する繊維の平均繊維径が５０μｍと大きかった。このため、比較例３および５で得られた濾材では、通気性繊維層を構成する繊維によってＰＴＦＥ多孔質膜が十分に支えられておらず、プリーツ加工や濾材の使用（ＤＨＣ測定）に伴ってリークが生じたと考えられる。
【００８２】
比較例４では、実施例１に比べて、圧力損失およびＤＨＣ圧力損失が大きく、圧力損失とＤＨＣ圧力損失との差も大きかった。比較例４では、接着層の目付量が３０ｇ／ｍ2と大きかった。このため、比較例４では、通気性の低い濾材が得られ、プリーツ加工後の濾材の使用（ＤＨＣ測定）に伴って目詰まりが生じたと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のエアフィルタ濾材は、タービン用吸気フィルタ濾材、クリーンルーム用エアフィルタ濾材、マスク用フィルタ濾材、家電全般に使用されるフィルタ濾材等、様々な用途に用いることができる。本発明のエアフィルタ濾材は、特に、プリーツ加工等の加工が施されるエアフィルタ濾材としての使用に適している。
【符号の説明】
【００８４】
１０  フィルタ層
１１  ＰＴＦＥ多孔質膜
１２  通気性繊維層
２０  接着層
２１  第一の接着層
２２  第二の接着層
３０  プレフィルタ層
１００，２００  エアフィルタ濾材
【図１】
0005784458.tif 000004
【図２】
0005784458.tif 000005