(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側層が撥水処理を施されたスパンボンド不織布であり、中間層が疎水性繊維と親水性繊維からなる繊維層で、内側層が疎水性繊維と親水性繊維と熱接着繊維からなる繊維層である三層構造繊維積層体を内側層から外側層方向に向けて物理的交絡処理を行って、一体化してなると共に、該三層構造繊維積層体全体を樹脂ボンディングし、かつ更に、波形加工処理を施すことにより密度勾配型となしたことを特徴とする形態保持性とフィルター性能に優れた薄型フィルター。
【請求項２】
スパンボンド不織布がポリエステル繊維よりなる請求項１記載の形態保持性とフィルター性能に優れた薄型フィルター。
【請求項３】
スパンボンド不織布のポリエステル繊維が撥水処理されている請求項１または２に記載の形態保持性とフィルター性能に優れた薄型フィルター。
【請求項４】
疎水性繊維がポリエステル繊維であり、親水性繊維がレイヨンであり、熱接着繊維がポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維である請求項１，２または３に記載の形態保持性とフィルター性能に優れた薄型フィルター。
【請求項５】
積層されている繊維層がニードルパンチまたはウオータージェットで物理的に交絡処理されている請求項１，２，３または４に記載の形態保持性とフィルター性能に優れた薄型フィルター。
【請求項６】
フィルターの厚さが０．８ｍｍ以下である請求項１〜５の何れかの項に記載の形態保持性とフィルター性能に優れた薄型フィルター。
【請求項７】
フィルター波形の山と山の間の水平距離が３．０ｍｍから５．０ｍｍの範囲であり、山と谷の間の波高さが１．０ｍｍから２．０ｍｍの範囲である請求項１〜６の何れかの項に記載の形態保持性とフィルター性能に優れた薄型フィルター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種空気清浄機や流体処理装置に用いるフィルター、特に自動車，トラック等のクリーナー用フィルターに好適な不織布製薄型フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車エンジン吸気用クリーナーは外気中の塵埃を十分に捕集した後で、清浄化空気をエンジンルームに導入するために用いられているが、トラックのディーゼル車においては、現在のところ濾紙が主流を占めている。
【０００３】
しかし、濾紙はうすくて、濾過面積を大きくすることができるという利点はあるが、反面、濾紙は強度が弱く、耐水性が低い等のために破れ易く、水に濡れた場合に更に弱くなるという欠点がある。
また、濾過効率はよい反面、濾過寿命が比較的短いという問題もある。従って、濾材の加工時、又は使用時に難があり、これら欠陥を改善するために種々の提案がなされている。
例えば、特開平６−２６２０１２号公報では、スパンボンド不織布と疎水性繊維と親水性繊維の組み合わせによって、濾紙に比較してフィルター性能に優れ、フィルター強度にも優れたものが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記提案に係るフィルターは、フィルター性能に優れ、フィルター強度にも優れている反面、フィルター性能と形態保持性面になお改善の余地を残している。
【０００５】
本発明者らは、上記の課題に鑑み、その改善を達成するため鋭意検討を行い、その結果、フィルター性能はスパンボンド不織布と三層構造積層繊維層全体が樹脂接着剤の親水性と関係していること、また、形態保持性は内側層の接着繊維が成型加工に関係し、有利であることを知見し、本発明に到達した。
【０００６】
かくて本発明は上記のような従来技術の問題に対処し、これを解決し、耐水性に優れ、かつ、フィルター性能として塵埃、特にカーボン粒子に対する初期捕集効率を向上させるとともに、目詰まりしにくく、処理量が大きく、結果として使用寿命が長く、かつ細かい加工（コルゲート加工）の形態保持性に優れた薄型フィルターを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、上記目的に適合する本発明は、外側層が撥水処理されたスパンボンド不織布であり、中間層が疎水性繊維と親水性繊維である繊維層で、内側層が疎水性繊維と親水性繊維と熱接着繊維である繊維層からなり、該繊維層の三層構造繊維積層体の内側層から外側層方向に向けて物理的交絡処理を行って、一体化した後、該三層構造全体を樹脂ボンディングし、かつ更に、波形加工処理を施すことにより密度勾配型となした薄型フィルターにより達成することができる。
【０００８】
請求項２〜４は、上記本発明構成のより具体的な態様であり、スパンボンド不織布にはポリエステル繊維が用いられること、しかも、該ポリエステル繊維は撥水処理されていること、また前記フィルターの中間層，内側層における疎水性繊維としてはポリエステル繊維，親水性繊維としてはレイヨン，熱接着繊維としてはポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維を用いることが夫々、好ましい態様であることが提起されている。
また、請求項５では積層される繊維層の交絡処理には、ニードルパンチあるいはウオータージェットによる方式が用いられることが述べられている。
【０００９】
請求項６，７は薄型フィルターの好ましい形態であり、厚みが０．８ｍｍ以下であること、フィルター波形の山と山の間が３．０ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲であり、山と谷の間が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であり、山と谷の間の波高さが１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であることが夫々提起されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、更に本発明の実施の形態について順次、詳述する。
本発明は前記課題、つまり、塵埃、特にカーボン粒子に対する織捕集効率を向上させると共に、目詰まりしにくく処理量が大きく、結果として使用寿命が長く、かつコルゲート加工における形態保持性にすぐれたフィルター用不織布に係り、特に撥水加工されたスパンボンド不織布はフィルター性能を向上し、また、内側層に熱接着繊維と非熱接着繊維が存在することにより、構成される繊維層がコルゲート加工時に加熱ローラーにより熱接着繊維が形態保持性を保つ良い結合をすることに基づいて薄型フィルター用不織布を提供するものである。
【００１１】
ここで、上記撥水加工されたスパンボンド不織布とは、予め、シリコン系の樹脂剤、あるいはフッ素系の樹脂剤をスパンボンド不織布に付与することにより得ることができる。
そして、本発明は得られた上記撥水処理されたスパンボンド不織布を外側層とし、中間層が疎水性繊維と親水性繊維である繊維層と、内側層に疎水性繊維と親水性繊維と熱接着繊維からなる繊維層とをそれぞれ積層して、三層構造とした繊維積層体を作り、これを内側層から外側層方向に向けて物理的交絡処理することによって一体化した後、該三層構造繊維積層体全体を樹脂ボンディングすることによって基本形態を構成する。
【００１２】
上記の樹脂ボンディングする過程で撥水加工されていない不織布では繊維の交絡や交差で作られている小さな細孔が樹脂ボンディングによって、撥水加工していないために容易に樹脂溶液に濡れてつぶされてしまうのに対し、撥水加工されたスパンボンド不織布は樹脂溶液がはじかれて細孔の確保がなされる。
【００１３】
撥水処理されるスパンボンド不織布に対する樹脂量の付着量は１ｗｔ％から２ｗｔ％を付与したものがよく、１ｗｔ％以下０．５ｗｔ％の少量では撥水加工の効果が十分発揮できず、また、３ｗｔ％から４ｗｔ％以上では撥水の効果が十分すぎるため、かえってスパンボンド不織布と内側層の繊維積層体との接着を悪くする。
これらはスパンボンド不織布を単独でフッ素系の撥水剤で処理したものを水に浸漬して引き出し１分後の含水率を測定することにより判断することができる。
【００１４】
かくして、以上の撥水処理されたスパンボンド不織布を外側層に、そして、後述する疎水性繊維と親水性繊維からなる繊維層を積層して、その繊維層の三層構造の繊維積層体の内側層から外側層方向に向けて物理的交絡処理を行って一体化すると共に、更に該三層構造繊維積層体全体を樹脂によりボンディングすることによって濾過性能に優れた本発明の一次濾材が得られる。
【００１５】
次に得られた一次濾材を凹凸を有する片面を加熱した一対のローラーに内側層面が加熱したローラーに接するように供給し処理をして、厚さ０．８ｍｍ以下、好ましくは０．４５ｍｍのコルゲート加工された製品を得る。
この処理によって内側層に含まれている接着繊維は溶融し、繊維間に融着接着した構造を有する繊維層が得られ、その結果、内側層が密度の高い繊維層に形成することができる。
なお、上記コルゲート加工されて波形が付与されたフィルターにおいて、波形の山と山の間の水平距離は３．０ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲が好ましく、また山と谷との間の波高さは１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１６】
山と山との間の水平距離が３．０ｍｍ以下では波形効果が十分に得られず、５．０ｍｍ以上では余り長すぎて濾過効率上、効果が薄れる。
また、山と谷との間の波高さも１．０ｍｍ以下では余りに重なりすぎて空気の流通効率が十分でなく、また２．０ｍｍ以上になれば通気抵抗が小さく、所期の濾過効果を得ることができない。
【００１７】
以上のフィルター構成において、スパンボンド不織布は、その構成繊維に特に制約はないが、ポリエステル繊維を用いることが最も有効であり、スパンボンド不織布は好ましい態様として、このポリエステル繊維が撥水処理されて不織布に形成される。
また、上記スパンボンド不織布に積層し、三層構造繊維積層体を形成する中間層及び内側層に用いられる疎水性繊維としては、ポリエステル繊維，ポリオレフィン系繊維などが使用可能であるが、ポリエステル繊維が実用上、好適であり、また親水性繊維としては一般にレイヨン繊維が好ましく使用される。
更に熱融着接着される内側層の熱接着繊維としては、芯鞘構造又はサイドバイサイド構造のポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維が好ましく使用される。
しかし、必らずしも複合繊維に制約されるものではなく、他の低融点繊維を用いることも可能である。
【００１８】
以下、更に実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、勿論、これらは本発明を限定するものではない。
【００１９】
【実施例】
実施例１
繊度１．４デニール、繊維長４４ｍｍのポリエステル繊維（融点：２６０℃）５５重量％と、繊度４．４デニール、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：１１０℃）１５重量％と、１デニール、繊維長３８ｍｍのレイヨン繊維３０重量％からなる目付４２ｇ／ｍ２の内側層用繊維層（平均繊度：１．７６デニール）と、繊度１．４デニール、繊維長４４ｍｍのポリエステル繊維（融点：２６０℃）５０重量％と、繊度１．１デニール、繊維長３８ｍｍのレイヨン繊維５０重量％とからなる目付５０ｇ／ｍ２の中間層用繊維層（平均繊度：１．２５デニール）と、繊度０．５から２．０デニールの範囲にあるポリエステル繊維（融点：２６０℃）にシリコン系の撥水剤を１重量％付与した目付２５ｇ／ｍ２の外側層用繊維とを積層してニードルパンチ処理を施し、引き続き酢酸ビニル・アクリル樹脂を主成分とするバインダーを濃度２０重量パーセントの水溶液に浸漬し、２１０ｇ／ｍ２含浸させた後、乾燥して４２ｇ／ｍ２の付与を行って一次濾材を得た。
【００２０】
この一次濾材である繊維積層体を次に凹凸を有する片面を加熱した一対のローラーに内側層面が加熱したローラーに接するように供給し処理をして厚さ０．４５ｍｍのコルゲート加工された構造を有する繊維層を作り、内側層の密度の高い繊維層を得た。
【００２１】
比較例１
実施例１に使用した外側層の撥水加工したスパンボンド不織布を撥水加工をしていないスパンボンド不織布を用いた以外はすべて同じ構成，工程処理を行ってコルゲート加工を施して濾材を得た。
【００２２】
比較例２
実施例１に使用した内側層の繊度４．４デニール、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：１１０℃）１５重量％のかわりに４．０デニール、繊維長５１ｍｍのポリエステル繊維を１５重量％を使用した以外は、すべて同じ構成，工程処理をおこなってコルゲート加工を施して濾材を得た。
【００２３】
比較例３
セルロース製の濾紙にフェノール樹脂を含浸した市販の自動車用エアーフィルターにより、厚さ０．３５ｍｍでコルゲート加工の波型高さ０．６４ｍｍの濾材を得た。
【００２４】
かくして、以上のようにして得た実施例１，比較例１〜３の各濾材について濾過性能や形態保持性の評価を行った。
得られた濾材の特性評価として目付はＪＩＳ  Ｌ１９０６の４．２に記載の方法に準処して求め、厚さはＪＩＳ  Ｌ１９０６の４．１に記載の方法に従って荷重２ＫＰａで測定した。
【００２５】
撥水性の評価は試料９０ｇを蒸留水に１分間浸漬し、水から取り出し表面の水切りをして重量を測定した。
即ち、塵埃捕集性能の試験は、ＪＩＳ  Ｄ１６１２の自動車用エアクリーナー試験法に準じて行った。但し、試験用のエアーフィルターは有効面積１０００ｃｍ２の円板濾材を使用した。
実験条件は、濾材通過見掛け風量を３０／ｓｅｃとし、ＪＩＳ  Ｚ８９０１で指定の８種粉体の塵埃濃度は１ｇ／ｍ３とし、初期捕集効率は濾過面積１０００ｃｍ２に対し１１ｇ供給した時点での捕集効率とし、フルライフ捕集効率及びＤＨＣは増加抵抗３００ｍｍＡｑ時における捕集効率及び塵埃保持量とした。
【００２６】
カーボンのＤＨＣ試験はカーボンスーツ発生装置によるスモーク濃度１６５ｍｇ／ｍ３に変更した以外はフルライフ捕集効率の測定と同様に行った。
【００２７】
上記各測定の測定結果について、先ずスパンボンド不織布に対してフッ素系の撥水剤を付与した効果を下記表１に示す。
【００２８】
【表１】
0003777126.tif 000002
【００２９】
上記表１より撥水加工していないスパンボンド不織布は、水によく濡れることを示しているが、１ｗｔ％，４ｗｔ％付与したものについては良好な撥水効果を示しているのが分かる。
【００３０】
次に形態保持性の評価結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
0003777126.tif 000003
【００３２】
上記表２よ本発明の実施例１と比較例１は、内装に熱接着繊維を含んでいるために、コルゲートの波形高さが加重に対して変化が少なく良好であることを示している。
それに対し、内側層に熱接着繊維を含んでいない比較例２は、荷重に対しての変形が大きいことが分かる。また、比較例３の濾紙については、著しく変形が大きい。
このことは、本発明品にあっては濾材使用中の安定な濾過性能を発現させることが期待できる。
【００３３】
更に実施例１と比較例１，３について夫々の濾過性能の評価を下記表３に示す。
【００３４】
【表３】
0003777126.tif 000004
【００３５】
上記表３から明らかなように実施例１はフルライフ捕集効率もよく、ＤＨＣ（塵埃保持量）については比較例１のスパンボンド不織布に撥水処理を施していないものと比較して遙かに優れていることが分かる。
またカーボンのＤＨＣ（塵埃保持量）も比較例１より優れ、比較例３の濾紙と比較すると２倍ほどの好結果を示している。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上のような構成からなり、外側層に用いるスパンボンド不織布を撥水加工することと、内側層に接着繊維を用いることにより、薄型フィルターとして従来品に比較し濾過性能が高く、また製品の形態保持性にすぐれた濾材を得ることができる。