(57)【要約】【課題】  本発明は、プリーツ濾材と枠材との接着不良、接着ずれによるフィルタの性能の低下や外観不良を防ぎ、歩留まり向上させることを課題とする。【解決手段】  プリーツ加工された濾材の端面の少なくとも一部が枠材によりシールされており、前記枠材が光透過性を有する布帛からなり、前記濾材と前記枠材を光硬化性樹脂を含む接着剤により接着する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリーツ加工された濾材の端面の少なくとも一部が枠材によりシールされており、前記枠材が光透過性を有する布帛からなり、前記濾材と前記枠材とが光硬化性樹脂を含む接着剤により接着されてなることを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記枠材が不織布である請求項１記載のフィルタ。
【請求項３】
前記不織布が平均繊維径１μｍ以上の繊維からなりかつ目付２０〜２００ｇ／ｍ２である、請求項２記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄に用いられるプリーツ加工された濾材に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気清浄に使用されるフィルタにおいて、使用時の圧力損失を小さくし、高い捕集効率および長寿命を得るために、濾材は山谷折りにプリーツ加工されるものが主流となっている。またプリーツ加工された濾材は、その交換作業を容易にするために、枠材により固定され、プリーツ形状が保持されている。
【０００３】
このようなフィルタは、たとえば、図１に示すように、予め加熱溶融された熱接着樹脂により、プリーツ濾材と枠材とを接着して固定する（特許文献１）。しかしながら、枠材に不織布を用いた場合、熱接着樹脂を加熱溶融するため、枠材を高温下にさらす必要があり、温度、加熱時間によっては枠材が熱変形し、濾材端面からずれ、エア漏れによるフィルタの性能低下、または外観不良による歩留まり低下といった問題が生じていた。また、熱接着樹脂は高温にて活性させ、接合後、冷却する必要があるため、熱接着樹脂を活性化させるための設備と時間、および活性化させた後、不活性状態とするまでの時間が必要であり、製造に長時間を要していた。
【特許文献１】特開平８−２１５５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、プリーツ濾材と枠材との接着不良、接着ずれによるフィルタの性能の低下や外観不良を防ぎ、歩留まり向上させることを課題とする。
さらに、工程を容易化し、ラインスピードを上げ製造時間を短縮することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
即ち、本発明のフィルターユニットは、プリーツ加工された濾材の端面の少なくとも一部が枠材によりシールされており、前記枠材が光透過性を有する布帛からなり、前記濾材と前記枠材が光硬化性樹脂を含む接着剤により接着されてなることを特徴とするフィルタである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、プリーツ加工された濾材とシール部材を接着するための接着剤として光硬化性樹脂を用いることにより、加熱による枠材の変形を防ぎ、ひいてはフィルタの性能低下や外観不良を防ぐことができる。また、製造時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に係るフィルタの基本的な構成は、プリーツ濾材、枠材、接着剤からなる。
【０００８】
本発明における濾材としては、紙、合成繊維不織布、ガラス繊維不織布、プラスチック等を用いることができる。これらの中でも不織布からなる濾材が集塵性能を高める点で好ましい。
【０００９】
また、これらを重ね合わせて用いてもよい。とくに、メルトブロー不織布や分割繊維を構成繊維として用いた不織布などの微細な繊維からなる不織布と、これより目が粗く、保形性を持つ、水流絡合不織布、繊維接着不織布、バインダー接着不織布などの不織布を積層したものが好ましい。
【００１０】
また、集塵性能を高めるためには、濾材表面に１０−１０〜１０−７Ｃ／ｃｍ２程度の電荷を有するエレクトレット合成繊維不織布を用いることが好ましい。    
【００１１】
本発明における濾材は、プリーツ加工されてなる。そうすることで、一定開口面積内の濾材面積を大きくすることができ、高い捕集効率および長寿命が可能となる。
【００１２】
濾材をプリーツ加工する手段としては、例えばレシプロ機による方法やロータリープリーツ機による方法を採用することができる。
【００１３】
本発明における枠材としては、光透過性を有する布帛を用いる。布帛は、繊維材料を使用したシート状物一般をいい、フィルタ用枠材として使用できるものであれば、特に制限がなく、例えば、不織布、織物、編み物等を挙げることができる。
【００１４】
また、本発明における枠材を構成する布帛は、光透過性を有することが重要である。光硬化性樹脂が硬化するための必要光量を確保するためである。その点では、枠材を構成する布帛の光透過率としては、光硬化性樹脂が硬化する波長における光透過率が３０％以上であることが好ましい。
【００１５】
なかでも、光透過性を発現させるための繊維間隙の調整が容易である点で、不織布を用いることがより好ましい。
【００１６】
枠材を構成する不織布の繊維としては、天然繊維、合成繊維、ガラス繊維、金属繊維、セラミックス繊維、炭素繊維等を採用することができる。光透過性を有する材料という点では、ガラス繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、ポリアセタール繊維などが好ましい。
【００１７】
枠材の不織布は、平均繊維径１μｍ以上の繊維からなりかつ目付が２０〜２００ｇ／ｍ２であることが好ましい。構成する繊維の平均繊維径を１μｍ以上とし、且つ目付を２００ｇ／ｍ２以下とすることで、光透過性が確保される。また、目付を２０ｇ／ｍ２以上とすることで、フィルタの形状を保持する強度を確保することができる。
【００１８】
枠材の形状としては、濾材の山高さ以上の幅を有し、プリーツ加工された濾材の長さ以上の長さを有することが好ましい。そうすることで、エア漏れの発生を防ぐことができる。
【００１９】
濾材と枠材とを接着する接着剤としては、光硬化性樹脂を含む接着剤を用いることが重要である。光硬化性樹脂は紫外線などの光に反応して硬化するので、熱を加えることなくプリーツ濾材と枠材とを接着することができる。そのため、接着剤として熱可塑性樹脂を用いた場合に生じる、枠材の熱変形のおそれがない。また、光硬化性樹脂は、短時間に液体状態から固体状態へ変化するため、接着剤として光硬化性樹脂を用いることで、作業時間の短縮が可能となる。
【００２０】
光硬化性樹脂は、例えば、光重合性オリゴマー、光重合性モノマー、光重合開始剤、その他添加剤からなる。光照射により光重合開始剤が分解して、光重合性オリゴマー、光重合性モノマーの重合反応が開始し、硬化する。
【００２１】
光硬化性樹脂の反応機構としては、ラジカル重合型とイオン（カチオン）重合型とがある。一般的に、イオン重合型よりもラジカル重合型が反応速度が速いため、製造時間の短縮の点からはラジカル重合型が好ましい。
【００２２】
光硬化性樹脂の粘度としては、塗布温度において１０００〜２００００ｍＰａ・ｓが好ましい。塗布温度とは、布帛に光硬化性樹脂を塗布する際の光硬化性樹脂の温度である。当該範囲内とすることで、塗布する布帛に樹脂を適度に染み込ませることができる。また、１０００  ｍＰａ・ｓ以上とすることで、塗布した不織布から流れ落ちにくくなり、作業性の点からも好ましい。
【００２３】
光硬化性樹脂の塗布厚さとしては、１０００μｍ以下が好ましい。１０００μｍ以下とすることで、硬化に必要な時間が短くすむ。また、４００〜１０００μｍがより好ましい。４００μｍ以上とすることで、プリーツ濾材と光硬化性樹脂の接着部分を十分に確保することができる。
【００２４】
光硬化性樹脂の硬化後の硬さは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３で規定されるゴム硬さが５０以上であることが好ましい。そうすることで、フィルタの形状を保持する枠材を補強することができ、フィルタ交換時にフィルタが折れ曲がることを防ぐことができる。さらに、当該ゴム硬さが７５以上であるとより好ましい。ゴム硬さを７５以上とすることで、不織布の目付を下げた場合でも、フィルター形状を保持するための枠材の強度を満たすことができる。不織布の目付を下げることは、材料費の節約に有効であり、さらに光透過率が大きくなるため、必要な光強度が下がるかあるいは光照射時間が短縮されるため、生産性が向上する。また、ゴム硬さの上限値としては、９５以下が好ましい。ゴム硬さを９５以下とすることで、適度な伸縮性を持たせることができ、フィルタ交換時の作業が行いやすくなる。
【００２５】
接着剤が塗布され硬化された状態の枠材強度としては、引張り強度が４０Ｎ／５ｃｍ以上であることが好ましい。引張強度を４０Ｎ／５ｃｍ以上とすることで、フィルタ交換時などフィルタに力が加わった場合のフィルタの変形を防ぐことができる。
【００２６】
本発明のフィルタを製造する方法としては例えば、前記枠材に前記接着剤を塗布し、次いで、プリーツ加工された端面に枠材をあて、この状態で光硬化性樹脂を光硬化させ、プリーツ濾材の端面と枠材を接着するとよい。例えば、四角形のフィルタであれば、プリーツ加工された濾材の少なくとも折り目に直交する２辺の端面に枠材をあて、プリーツ濾材の端面と枠材を接着するとよい。また、円形あるいは楕円形などのフィルタの場合は、プリーツ加工された濾材の端面一周と枠材を接着するとよい。
【実施例】
【００２７】
［測定方法］
（１）不織布の光透過性
可視紫外分光光度計（日立製作所製  型式  Ｕ−３４１０）を用いて、スキャンスピードを１２０ｍｍ／ｍｉｎ、測定範囲を３００．０〜９００．０ｎｍ、試料を置かない状態（空気の透過率）をブランク状態とし、測定した。
【００２８】
（２）不織布の平均繊維径
不織布試料の１００μｍ×８０μｍを３５０倍に拡大した電子顕微鏡写真を撮り、無作為に１０点抽出して測定した繊維径の平均値を算出し、少数点以下１桁に丸めた。
【００２９】
（３）不織布の目付
ＪＩＳ  Ｌ  １０９６：１９９９に準じて測定した。端末から１０００ｍｍ以上離れた位置の加工幅×１ｍのサンプルを縦／横の四つ折りし、その中央部を２００ｍｍ×２００ｍｍで試験片を採取した。同じ方法で計３枚の試料片を採種した。それぞれの標準状態（温度２０±２℃、相対湿度６５±４％）における質量（ｇ）を量り、次の式によって１ｍ２あたりの質量（ｇ／ｍ２）を求め、その平均値を算出し、小数点以下１桁に丸めた。
ＳＷ＝Ｗ／Ａ
ここに、ＳＷ：不織布の標準状態における単位面積あたりの質量（目付け）（ｇ／ｍ２）
Ｗ：標準状態における試験片の質量（ｇ）
Ａ：試験片の面積（ｍ２）。
【００３０】
（４）不織布の引張強さ
ＪＩＳ  Ｌ  １０９６：１９９９  Ａ法（ストリップ法）に準じて測定した。測定装置として織物引張試験機（定速伸張形試験機）を用いた。試料は、たて糸方向およびよこ糸方向を１組とし、５組採取した。試料の幅は、５０ｍｍとし、長さはつかみ間隔が２００ｍｍとなる長さとした。次の式によって平均引張強さを算出し、有効数字３桁に丸めた。
Ｆ＝ＳＦｉ／ｎ
ここに、Ｆ：平均引張強さ（Ｎ）
ＳＦｉ：引張強さの総和（Ｎ）
ｎ：測定枚数（ｎ＝５）。
【００３１】
（５）接着剤の粘度
ＪＩＳ  Ｋ  ６８３３−１９９４に準じて測定した。測定装置として単一円筒回転粘度計を用い、回転数は１０回／分とした。測定は、新しい試料を用いて２回行い、次の式によって粘度を算出し、有効数字２桁に丸めた。
η＝Ｋｎ／θ
ここに、η：粘度（ｍＰａ・ｓ）
Ｋｎ：粘度計に添付されている換算乗数
θ：２回の測定の粘度計指示値の平均。
【００３２】
（６）接着剤の塗布厚さ
ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−１−７：１９９９  方法５Ｂ（くさび形切削法）に準じて測定した。測定は、接着剤を硬化させて状態で行なった。次の式によって膜厚を算出し、小数点以下１桁に丸めた。
ｔ＝ｂ／ｔａｎα
ここに、ｔ：膜厚（μｍ）
ｂ：顕微鏡で測定された切削部の投影幅（μｍ）
α：切削工具の切削角度（度）。
【００３３】
（７）接着剤のゴム硬さ
ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３：２００６  デュロメータ硬さ試験  に準じて測定した。測定装置としてタイプＡデュロメータを用いた。試験片は硬化後の接着剤から採取し、測定時間は１５秒、測定点数は５点とした。５回の測定値の中央値を丸めの幅１（ＪＩＳ  Ｚ  ８４０１）とした。
尚、タイプＡデュロメータでの測定値が９０を超える場合は、タイプＤデュロメータを用いる。
【００３４】
（８）捕集効率
ＪＩＳ  Ｂ  ９９２７：１９９９を準用し、ダストとして粒径０．３０５μｍ、粒径標準偏差０．００８４のポリスチレン標準粒子（セラダイン社製“ユニフォーム・ラテックス粒子”）を用い、フィルタ通過流量１０ｍ３／分で、パーティクルカウンター（リオン社製  ＫＣ−２２Ａ）を用いて測定し、次式により捕集効率を算出した。
捕集効率（％）＝（１―Ｃ２／Ｃ１）×１００
ここに、Ｃ１：フィルタの上流側ダスト個数
Ｃ２：フィルタの下流側ダスト個数。
【００３５】
（９）外観
プリーツ加工された濾材の折り目に直交する２辺の端面が枠材からでておらず、プリーツ加工された濾材の折り目に直交する２辺の端面と枠材の間に隙間がなく、且つ手で持ったときに隙間のできる箇所がないフィルタを合格とした。
【００３６】
［実施例１］
（プリーツ濾材）
ポリプロピレン繊維からなるエレクトレット不織布（東レ製“トレミクロン”、品番  ＥＭ０５０１０、平均繊維径２．５μｍ、目付５０．０ｇ／ｍ２）と支持体としてポリエステル繊維およびビニロン繊維からなる短繊維不織布（平均繊維径３０．０μｍ、目付７０．０ｇ／ｍ２）とを貼り合わせた濾材を、ロータリープリーツ機を用い山高さ４０ｍｍ、幅３０６ｍｍ、長さ３８８ｍｍ、ピッチ間隔４ｍｍにプリーツ加工し、プリーツ濾材とした。
【００３７】
（枠材）
ポリエステル繊維およびレーヨン繊維からなるスパンボンド不織布（平均繊維径１３．０μｍ、目付７０．０ｇ／ｍ２、厚さ０．３５ｍｍ、幅４２ｍｍ、長さ３９０ｍｍ）を枠材とした。この枠材の引張強度は長さ方向２０２Ｎ／５ｃｍ、幅方向  ５８．０Ｎ／５ｃｍ、波長３６５．０ｎｍにおける光透過性は４９．９％であった。
【００３８】
（接着剤）
ラジカル重合型光硬化性樹脂（スリーボンド社製、品番３０１４、粘度１７０００ｍＰａ・ｓ、硬度Ａ８０）を接着剤として用い、上記枠材へ厚さ６００μｍとなるようにロールコーターを用いて塗布した。
尚、接着剤が塗布され硬化された状態の枠材の引張強度は、長さ方向２１４．７Ｎ／５ｃｍ、幅方向６９．７Ｎ／５ｃｍであった。
【００３９】
（接着）
上記接着剤を塗布した上記枠材を、上記接着剤がプリーツ濾材側に面するように配置し押し当てた状態で、紫外線硬化装置（松下電工社、“Ａｉｃｕｒｅ  ＡＮＵＰ８０００”、光源４．０ｋＷ、発光長５００ｍｍ、管径２４ｍｍの高圧水銀ランプ（主波長３６５ｎｍ））を用いて光照射距離を１５０ｍｍとし、光照射による硬化を行いフィルタを得た。光照射時間は７秒とした。
【００４０】
（評価）
得られたフィルタは、外観検査は合格であった。
また、捕集効率は９９．９％であった。
【００４１】
［実施例２］
（プリーツ濾材）
実施例１で用いたのと同様のものを用いた。
【００４２】
（枠材）
ポリエステル繊維およびレーヨン繊維からなるスパンボンド不織布（平均繊維径１３．０μｍ、目付３０．０ｇ／ｍ２、厚さ０．１６ｍｍ、幅４２ｍｍ、長さ３９０ｍｍ）を枠材とした。この枠材の引張強度は長さ方向  ８８．０Ｎ／５ｃｍ、幅方向  １６．０Ｎ／５ｃｍ、波長３６５．０ｎｍにおける光透過性は７４．７％であった。
【００４３】
（接着剤）
ラジカル重合型光硬化性樹脂（スリーボンド社製、品番３０１３、粘度６０００ｍＰａ・ｓ、硬度Ａ９０）を接着剤として用い、上記枠材に厚さ６００μｍとなるようにロールコーターを用いて塗布した。
尚、接着剤が塗布され硬化された状態の枠材の引張強度は、長さ方向１１５Ｎ／５ｃｍ、幅方向４２．３Ｎ／５ｃｍであった。枠材として目付けの低い不織布を用いたが、接着剤として硬度の高い光硬化性樹脂を用いたため、必要な枠材強度を満たすことができた。
【００４４】
（接着）
上記接着剤を塗布した上記枠材を用いた以外は実施例１と同様にして、光照射により光硬化性樹脂を硬化しフィルタを得た。
【００４５】
（評価）
得られたフィルタは、外観検査は合格であった。
また、捕集効率は９９．９％であった。
【００４６】
［実施例３］
（プリーツ濾材）
実施例１で用いたのと同様のものを用いた。
【００４７】
（枠材）
ガラス繊維からなる平織物（平均繊維径１２．０μｍ、経糸密度５本／２５．４ｍｍ、緯糸密度６本／２５．４ｍｍ、目付１０５．０ｇ／ｍ２、幅４２ｍｍ、長さ３９０ｍｍ）を枠材とした。この枠材の引張強度は長さ方向１７５．０Ｎ／５ｃｍ、幅方向  ４１．０Ｎ／５ｃｍ、波長３６５．０ｎｍにおける光透過性は５０．５％であった。
【００４８】
（接着剤）
ラジカル重合型光硬化性樹脂（スリーボンド社製、品番３０１４、粘度１７０００ｍＰａ・ｓ、硬度Ａ８０）を接着剤として用い、上記枠材へ厚さ６００μｍとなるようにロールコーターを用いて塗布した。
尚、接着剤が塗布され硬化された状態の枠材の引張強度は、長さ方向２０２Ｎ／５ｃｍ、幅方向７８．６Ｎ／５ｃｍであった。
【００４９】
（接着）
上記接着剤を塗布した上記枠材を用いた以外は実施例１と同様にして、光照射により光硬化性樹脂を硬化しフィルタを得た。
【００５０】
（評価）
得られたフィルタは、外観検査は合格であった。
また、捕集効率は９９．９％であった。
【００５１】
［比較例１］
（プリーツ濾材）
実施例１で用いたのと同様のものを用いた。
【００５２】
（接着剤付き枠材）
実施例１で用いたのと同様の枠材に、予め、ホットメルト樹脂（日立化成ポリマー製、 “ハイボン”９５００、軟化点１４１℃、１８０℃における粘度４５００ｍＰａ・ｓ）を厚さ６００μｍに塗布したものを用いた。
【００５３】
（接着）
上記接着剤付き枠材を、１８０℃の赤外線ヒーターを用いて加熱した。加熱開始から２０秒後に樹脂が完全に溶融した。樹脂が完全に溶融したのを確認した後、上記接着剤がプリーツ濾材側に面するように配置し押し当てた状態で冷却硬化した。接着剤が完全に硬化するまで３０秒かかった。
【００５４】
（評価）
得られたフィルタは、外観検査は合格であった。
また、捕集効率は９９．９％であった。
ただし、実施例１および２に比較して、接着剤の加熱・冷却が必要であり、製造に要する時間が大幅に長くなった。
【００５５】
［比較例２］
（プリーツ濾材）
実施例１で用いたのと同様のものを用いた。
【００５６】
（接着剤付き枠材）
比較例１で用いたのと同様のものを用いた。
【００５７】
（接着）
上記接着剤付き枠材を、２６０℃の赤外線ヒーターを用いて加熱した。加熱開始から７秒後に樹脂が完全に溶融した。しかし、枠材が熱変形を生じ枠材端部から接着剤側へ収縮したため、プリーツ濾材への貼り付けすることができなかった。
【００５８】
［比較例３］
（プリーツ濾材）
実施例１で用いたのと同様のものを用いた。
【００５９】
（枠材）
スパンボンド不織布（平均繊維径１３．０μｍ、目付３００．０ｇ／ｍ２、厚さ１．０８ｍｍ、幅４２ｍｍ、長さ３９０ｍｍ）を枠材とした。この枠材の引張強度は長さ方向６０２Ｎ／５ｃｍ、幅方向１８７Ｎ／５ｃｍ、波長３６５．０ｎｍにおける光透過性は４．８％であった。
【００６０】
（接着剤）
実施例１で用いたのと同様のものを用いた。
尚、接着剤が塗布され硬化された状態の枠材の引張強度は、長さ方向６１７Ｎ／５ｃｍ、幅方向２０２Ｎ／５ｃｍであった。
【００６１】
（接着）
上記接着剤を塗布した上記枠材を用いた以外は実施例１と同様にして、光照射による硬化を試みた。
枠材の光透過性が低く照射時間が十分でなかったため、プリーツ濾材への貼り付けをすることができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によるフィルタは、ビル空調用、クリーンルーム用、家庭空気清浄機用、車載用、機器用などに好ましく使用される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の技術を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  プリーツ濾材
２  枠材
３  押さえ
【図１】
2009220024.tif 000002