(57)【要約】【課題】本発明は高い効率で粒子状物質を除去でき、圧力損失や粉塵保持量に優れた濾材を提供する。【解決手段】本発明の濾材は、エレクトレット不織布層を備えた濾材であって、前記エレクトレット不織布層は、単独で荷電された複数のメルトブロー不織布が熱可塑性樹脂を介して積層されている積層体である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトレット不織布層を備えた濾材であって、
前記エレクトレット不織布層は、単独で荷電された複数のメルトブロー不織布が熱可塑性樹脂を介して積層されている積層体であることを特徴とする濾材。
【請求項２】
前記複数のメルトブロー不織布は、不織布間でいずれも同じ繊維径であることを特徴とする請求項１に記載の濾材。
【請求項３】
前記エレクトレット不織布層は、補強層に熱可塑性樹脂を介して積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載の濾材。
【請求項４】
前記補強層は、レジンボンド不織布であることを特徴とする請求項３に記載の濾材。
【請求項５】
前記エレクトレット不織布層は、前記補強層よりも通気流の下流側に配置されることを特徴とする請求項３または４に記載の濾材。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の濾材を備え、プリーツ形状を有することを特徴とするフィルター。
【請求項７】
複数の荷電されたメルトブロー不織布が熱可塑性樹脂を介して積層されているエレクトレット不織布層を備えた濾材の製造方法であって、
前記複数のメルトブロー不織布を単独で荷電する荷電工程を含むことを特徴とする濾材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物内に外気を入れる際、あるいは建物内空気を循環させながら空気調和を行う際に使用されるフィルターや、自動車、列車等の車両用や家庭用、業務用の空気清浄機などに用いられるフィルター用途に好適な濾材等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物内や、自動車、列車等の車両室内等の人が生活する空間内の粒子状物質を除去するフィルターには、ガラス繊維濾紙や合成繊維からなる不織布が濾材として一般に使用されている。特に最近は、合成繊維からなるエレクトレット化された不織布（エレクトレット不織布）と強度付与および粉塵保持の役目を果たす補強層とを積層し、濾過面積を大きくするためプリーツ形状にしたものが使用されている。
【０００３】
エレクトレット不織布として使用される不織布としては、スパンボンド不織布やメルトブロー不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布等があり、単層あるいは積層にて用いられる。ここで、不織布において、一般に粒子捕集効率は、目付量、繊維径等により調整が可能である。
【０００４】
しかしながら、単層構造で目付量を増やすと、高密度化により圧力損失が増大する。また、目詰まりにより粉塵保持量が低下する。更には、荷電処理を行った場合、高厚み化により濾材内部の繊維まで荷電することができないといった問題がある。
【０００５】
一方で、積層構造としては、例えば、特許文献１にメルトブロー不織布の積層体について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３１９１５３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の積層体は、下流側のメルトブロー不織布に上流側のメルトブロー繊維を噴射することで積層されている。そのため、繊維同士が密になりやすく、圧力損失の増大、粉塵保持量の低下を引き起こす可能性がある。また下流側のメルトブロー不織布は繊維径が細い必要があるため、単層構造と同様に圧力損失の増大等を招く恐れがある。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、高い効率で粒子状物質を除去でき、圧力損失が低く粉塵保持量に優れた濾材およびそれを用いた高性能なフィルター、また、濾材の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す構成により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。本発明は以下のとおりである。
（１）エレクトレット不織布層を備えた濾材であって、前記エレクトレット不織布層は、単独で荷電された複数のメルトブロー不織布が熱可塑性樹脂を介して積層されている積層体であることを特徴とする濾材。
【００１０】
本発明の上記構成によると、エレクトレット不織布層に含まれる複数のメルトブロー不織布が単独で荷電されているため、エレクトレット不織布層の内部においても荷電されており、帯電性に優れる。よって、高い効率で粒子状物質を除去でき、寿命が長い。また、単独で荷電された複数のメルトブロー不織布が熱可塑性樹脂を介して積層されているため、他の方法による積層に比べて、繊維同士が密になるのを防ぐことができ、また、嵩高性を維持することができる。よって、圧力損失を増大し難く、また、粉塵保持量の低下を引き起こすのを防ぐことができる。
【００１１】
以上から分かるように、本発明の上記構成によると、高い効率で粒子状物質を除去でき、圧力損失や粉塵保持量に優れた濾材を提供することができる。
【００１２】
また、本発明は以下の構成であってもよい。
（２）前記複数のメルトブロー不織布は、不織布間でいずれも同じ繊維径であることを特徴とする（１）に記載の濾材。
（３）前記エレクトレット不織布層は、補強層に熱可塑性樹脂を介して積層されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の濾材。
（４）前記補強層は、レジンボンド不織布であることを特徴とする（３）に記載の濾材。
（５）前記エレクトレット不織布層は、前記補強層よりも通気流の下流側に配置されることを特徴とする（３）または（４）に記載の濾材。
（６）（１）から（５）のいずれか１項に記載の濾材を備え、プリーツ形状を有することを特徴とするフィルター。（７）複数の荷電されたメルトブロー不織布が熱可塑性樹脂を介して積層されているエレクトレット不織布層を備えた濾材の製造方法であって、前記複数のメルトブロー不織布を単独で荷電する荷電工程を含むことを特徴とする濾材の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、高い効率で粒子状物質を除去でき、圧力損失や粉塵保持量に優れた濾材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の濾材は、エレクトレット不織布層を備えた濾材であって、エレクトレット不織布層は、単独で荷電された複数のメルトブロー不織布が熱可塑性樹脂を介して積層されている積層体である。さらに、本実施形態の濾材では、補強層にエレクトレット不織布層が積層されている。
【００１５】
メルトブロー不織布の荷電方法は特に限定されるものではないが、コロナ荷電、水流荷電が好適に用いられる。ここで、荷電処理は、メルトブロー不織布と補強層とを積層した後に行うこともできるが、積層後は荷電に影響の少ない補強層の厚みが加わるため、濾材としての厚みが大きくなる。そのため、コロナ荷電の場合、濾材内部の繊維まで荷電することができない。また水流荷電の場合は、一般に濾材内部まで均一に荷電することができるが、補強層がメルトブロー不織布の繊維と水との接触を阻害するため、十分に荷電することができない。以上の理由から、本実施形態の通り、複数のメルトブロー不織布を単独で荷電し（荷電工程）、これらを積層して用いることで、より高い粒子捕集効率を得る濾材にすることができる。
【００１６】
本実施形態にて使用するメルトブロー不織布の材質は、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸等のポリエステルが好ましい。中でもポリプロピレンが、エレクトレット化が容易である点で特に好ましい。
【００１７】
また、本実施形態にて使用するメルトブロー不織布の繊維径は０．１μｍ〜５０μｍであることが好ましい。それは、繊維径が０．１μｍよりも小さいと通気抵抗が増加し、またシートとしての剛性が不足するからである。かつ、繊維径が５０μｍよりも大きいと、繊維表面積が小さくなるため、粒子捕集効率が著しく低下するからである。また、目付は。５〜１００ｇ／ｍ２であることが好ましい。それは、目付が５ｇ／ｍ２よりも小さいと、シートとしての剛性が不足し、また目付が１００ｇ／ｍ２よりも大きいと、通気抵抗が増加するからである。
【００１８】
本実施形態において、メルトブロー不織布同士の積層は熱可塑性樹脂を用いて行う。他の積層方法として、メルトブロー不織布の上に、直接メルトブロー繊維を噴出する方法、超音波による方法、エンボス加工による方法等が挙げられるが、いずれも濾材が緻密になり、圧力損失の増大、粉塵保持量の低下を引き起こす可能性がある。特に超音波積層においては、超音波融着部分は通気性がないため、圧力損失が極端に増加する。また超音波積層した後に水流荷電を行う場合、通水することが出来ないため、十分に荷電することができない。
【００１９】
熱可塑性樹脂にて積層した複数のメルトブロー不織布は、繊維間が熱可塑性樹脂にて融着される程度であるため、上記積層方法のように、完全に厚みが潰れる部分がなく、嵩高性を維持することができる。このため圧力損失と粉塵保持性に優れた濾材を得ることが出来る。
【００２０】
メルトブロー不織布単独では腰強度が弱く、プリーツ加工が困難である。そのため、エレクトレット不織布層を補強層と貼り合わせることが好ましい。本実形態では、補強層の製法としては、サーマルボンド法、レジンボンド法、スパンボンド法が挙げられるが、レジンボンド法が好ましい。サーマルボンド法により製造される補強層は、補強層内に熱融着繊維が含まれているため、プリーツ加工時の加熱により一時的に剛性が弱まり、メルトブロー不織布が熱収縮した場合にカーリングを引き起こす可能性がある。一方で、レジンボンド法により製造される補強層は、繊維間の接着固定に接着剤を用いており、一般に耐熱性を有しているため、プリーツ加熱時に剛性が低下し、カーリングを引き起こすことはない。
【００２１】
エレクトレット不織布層と補強層との積層は、熱可塑性樹脂を用いて行うのが好ましい。エレクトレット不織布層と補強層との積層は、コストの観点から、複数の材料の同時積層が容易な超音波積層も考えられるが、超音波積層は上述の理由から、圧力損失、粉塵保持性の点で好ましくない。そこで、熱可塑性樹脂を用いた積層を行うことで、濾材の嵩高性を維持することができ、また十分な接着強度を得ることができる。
【００２２】
本実施形態では、単独で荷電（エレクトレット化）したメルトブロー不織布に補強層を積層してから、さらにエレクトレット化したメルブロー不織布を、メルトブロー不織布同士が隣り合うように積層して濾材を形成する。それは、予め補強層で補強した方が扱いやすいからである。形成された濾材においては、単独で荷電された複数のメルトブロー不織布が熱可塑性樹脂を介して積層されている積層体となっている。
なお、単独で荷電した複数のメルトブロー不織布を積層してエレクトレット不織布層を形成してから、このエレクトレット不織布層に補強層を積層して濾材を形成しても構わない。
【００２３】
本実施形態のフィルターは、本実施形態の濾材を用いるものであり、例えば、プリーツ加工や、枠への取付加工または枠との一体加工、などが施されていてもよい。また、本実施形態のフィルターは、本実施形態の濾材に他の材料を組み合わせて形成されていてもよい。フィルターの使用時には、エレクトレット不織布層を補強層よりも通気流の下流側に配置させる。
【実施例】
【００２４】
以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。もちろん、本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更することも可能である。そして、それら適宜変更したものも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００２５】
まず、後述の実施例および比較例により作成した濾材の特性の測定方法について説明する。
【００２６】
（圧力損失）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が１０ｃｍ／秒になるよう大気を通気させ、濾材の上流と下流との静圧差を差圧計にて読み取り、圧力損失（Ｐａ）を測定した。
【００２７】
（粒子捕集効率）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が１０ｃｍ／秒になるよう大気を通気させ、濾材の上流と下流とにおける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、次式にて粒子捕集効率を算出した。
粒子捕集効率（％）＝｛１−（下流側濃度／上流側濃度）｝×１００
【００２８】
（剛性）
ＪＩＳ  Ｌ−１０９６  Ａ法（ガーレ法）に準拠し、ＭＤ方向の剛軟度を測定した。
【００２９】
（ＪＩＳ１５種粉塵供給量）
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、濾材上流側から、ＪＩＳ１５種粉塵を０．５ｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａ上昇するまで粉塵を負荷した。この時の試験時間中に投入した粉塵供給量を計測し、粉塵供給量（ｇ／ｍ２）とした。
【００３０】
〔実施例１〕
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付１０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）と
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｂ（目付１０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）とを、それぞれ単独で水流荷電方式にてエレクトレット化した。
エレクトレット化したメルトブロー不織布Ａとレジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ）とを、１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、補強層付きメルトブロー不織布Ａを得た。
次に、補強層付きメルトブロー不織布Ａとエレクトレット化したメルトブロー不織布Ｂとを、メルトブロー不織布Ａとメルトブロー不織部Ｂとが隣接するように、同じく１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、目付６４ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。なお、本実施例では、メルトブロー不織布Ａとメルトブロー不織部Ｂとが熱可塑性樹脂を介して積層された積層体であるエレクトレット不織布層が形成されており、このエレクトレット不織布層とレジンボンド不織布である補強層とにより濾材が形成されている。以下の実施例２〜６も同様である。
上記のように得られた濾材について、上記各特性の測定を、エレクトレット不織布層を補強層よりも通気流の下流側に配置して行った。この配置については他の実施例および比較例についても同様である。
【００３１】
〔実施例２〕
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付１５ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）と
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｂ（目付１５ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）とを、それぞれ単独で水流荷電方式にてエレクトレット化した。
エレクトレット化したメルトブロー不織布Ａとレジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを、１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、補強層付きメルトブロー不織布Ａを得た。次に、補強層付きメルトブロー不織布Ａとエレクトレット化したメルトブロー不織布Ｂとを、メルトブロー不織布Ａとメルトブロー不織布Ｂとが隣接するように、同じく１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、目付７４ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３２】
〔実施例３〕
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付３０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）と
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｂ（目付３０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）とを、それぞれ単独で水流荷電方式にてエレクトレット化した。
エレクトレット化したメルトブロー不織布Ａとレジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを、１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、補強層付きメルトブロー不織布Ａを得た。次に、補強層付きメルトブロー不織布Ａとエレクトレット化したメルトブロー不織布Ｂとを、メルトブロー不織布Ａとメルトブロー不織布Ｂとが隣接するように、同じく１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、目付１０４ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３３】
〔実施例４〕
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付１０ｇ／ｍ２、繊維径６．５μｍ）と
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｂ（目付１０ｇ／ｍ２、繊維径６．５μｍ）とを、それぞれ単独で水流荷電方式にてエレクトレット化した。
エレクトレット化したメルトブロー不織布Ａとレジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを、１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、補強層付きメルトブロー不織布Ａを得た。次に、補強層付きメルトブロー不織布Ａとエレクトレット化したメルトブロー不織布Ｂとを、メルトブロー不織布Ａとメルトブロー不織布Ｂとが隣接するように、同じく１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、目付６４ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３４】
〔実施例５〕
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付１５ｇ／ｍ２、繊維径６．５μｍ）と
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｂ（目付１５ｇ／ｍ２、繊維径６．５μｍ）とを、それぞれ単独で水流荷電方式にてエレクトレット化した。
エレクトレット化したメルトブロー不織布Ａとレジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを、１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、補強層付きメルトブロー不織布Ａを得た。次に、補強層付きメルトブロー不織布Ａとエレクトレット化したメルトブロー不織布Ｂとを、メルトブロー不織布Ａとメルトブロー不織布Ｂとが隣接するように、同じく１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、目付７４ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３５】
〔実施例６〕
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付３０ｇ／ｍ２、繊維径６．５μｍ）と
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｂ（目付３０ｇ／ｍ２、繊維径６．５μｍ）とを、それぞれ単独で水流荷電方式にてエレクトレット化した。
エレクトレット化したメルトブロー不織布Ａとレジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを、１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、補強層付きメルトブロー不織布Ａを得た。次に、補強層付きメルトブロー不織布Ａとエレクトレット化したメルトブロー不織布Ｂとを、メルトブロー不織布Ａとメルトブロー不織部Ｂとが隣接するように、同じく１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、目付１０４ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３６】
〔比較例１〕
水流荷電方式にてエレクトレット化したポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付６０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）と、レジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを、１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、目付１０２ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３７】
〔比較例２〕
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付１０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）とレジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを、１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ補強層付きメルトブロー不織布Ａを得た。次に、補強層付きメルトブロー不織布Ａとポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｂ（目付１０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）とを、メルトブロー不織布Ａとメルトブロー不織布Ｂとが隣接するように、同じく１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせた。更に、これを、水流荷電方式にてエレクトレット化し、目付６３ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３８】
〔比較例３〕
ポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付１０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）とポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｂ（目付１０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）とを、１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、水流荷電方式にてエレクトレット化した。次に、これとレジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを１６０℃で溶融させたホットメルト接着剤２ｇ／ｍ２を用いて貼りあわせ、目付６２ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００３９】
〔比較例４〕
水流荷電方式にてエレクトレット化したポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付６０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）と、レジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを超音波により貼りあわせ、目付１００ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００４０】
〔比較例５〕
水流荷電方式にてエレクトレット化したポリプロピレン製メルトブロー不織布Ａ（目付３０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）と、レジンボンド不織布（目付４０ｇ／ｍ２、繊維径２０μｍ））とを超音波により貼りあわせ、補強層付きメルトブロー不織布Ａを得た。次に、補強層付きメルトブロー不織布Ａと、水流荷電方式にてエレクトレット化したポリプロピレン製メルトブロー不織布Ｂ（目付３０ｇ／ｍ２、繊維径２．０μｍ）とを、メルトブロー不織布Ａとメルトブロー不織布Ｂとが隣接するように、同じく超音波により貼りあわせ、目付１００ｇ／ｍ２の積層濾材を得た。
【００４１】
上記実施例１〜６および比較例１〜５にて作成した濾材について、特性に関する各種測定を行った。その結果を表1に示す。また、表１には、濾材の構成についても示す。
【表１】
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表１より、複数のメルトブロー不織布を単独で荷電し、熱可塑性接着剤で接合することにより、単層のメルトブロー不織布の場合や、複数のメルトブロー不織布をまとめて荷電した場合や、超音波で接合する場合に比べて、高い効率で粒子状物質を除去でき、圧力損失が低く粉塵保持量に優れていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、圧力損失や粉塵保持量に優れた濾材であるため、長時間使用可能であり、特に、フィルター分野での産業上の有用性は高い。