CN105771426B - 层叠无纺布及空气净化器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有高集尘效率和低压力损失的层叠无纺布。所述层叠无纺布具有包含第一纤维的第一无纺布和层叠于所述第一无纺布的包含第二纤维的第二无纺布，而且，所述第一纤维的平均纤维径D1和所述第二纤维的平均纤维径D2满足D1＞D2的关系，从所述第二无纺布的不与所述第一无纺布相向的主面2A侧观察时，在规定区域，与所述第一纤维重叠而且存在于所述第一纤维上面的所述第二纤维的部分2Fa的合计面积大于与由所述第一纤维形成的所述第一无纺布的空隙S重叠地存在的所述第二纤维的部分2Fb的合计面积。

Description

层叠无纺布及空气净化器
技术领域
本发明涉及层叠无纺布，例如，空气净化器的滤材中使用的层叠无纺布。
背景技术
对于作为空气净化器等的滤材中使用的无纺布，作为基本性能，要求保持长时间的高集尘效率(灰尘的捕捉能力)和低压力损失(流体通过无纺布时的阻力)。但是，上述指标具有相反的性质而难以共存。例如，为了提高集尘效率，只需增加无纺布的单位面积重量(密度)即可。但是，若单位面积重量增加，则流体的流路变小，对流体的阻力增大，压力损失增大。此外，伴随着集尘进入而无纺布的空隙变小，虽然集尘效率进一步提高，但压力损失也增大。集尘是含有灰尘的流体通过无纺布的内部从而进行的，因此，为了使流体通过压力损失大的无纺布的内部，需要提高空气净化器等的发动机输出(吸引力)。因此，产生使用的电力增大或者噪音增大这样的问题。作为家用而在室内设置空气净化器等时，对噪音的考虑更加重要。
为了提高集尘效率，专利文献1中教导了均匀地交织两种平均纤维径不同的纤维的方法。
另外，在专利文献2中，教导有如下所述的方法：利用平均纤维径大的第一纳米纤维和平均纤维径小于所述第一纳米纤维的第二纳米纤维，以第一纳米纤维的单位面积重量小于第二纳米纤维的单位面积重量的方式，将二者配置在基材上。由此，在提高集尘效率的同时，抑制了压力损失的增大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2008/130019
专利文献2：WO2013/121733
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在专利文献1的方法中，压力损失容易增大。在专利文献2的方法中，也不能够说充分地同时实现了高集尘效率和低压力损失。
用于解决问题的方法
本发明的一个形态涉及一种层叠无纺布，所述层叠无纺布具有包含第一纤维的第一无纺布和层叠于所述第一无纺布的包含第二纤维的第二无纺布，所述第一纤维的平均纤维径D1与所述第二纤维的平均纤维径D2满足D1＞D2的关系，从所述第二无纺布的不与所述第一无纺布相向的主面2A侧观察时，在规定区域，与所述第一纤维重叠且存在于所述第一纤维上面的所述第二纤维的部分2Fa的合计面积大于与由所述第一纤维形成的所述第一无纺布的空隙S重叠地存在的所述第二纤维的部分2Fb的合计面积。
本发明的另一个形态涉及一种空气净化器，所述空气净化器具有气体的吸入部、所述气体的喷出部、和所述的层叠无纺布，所述层叠无纺布以所述主面2A与所述吸入部相向的方式配置在所述吸入部与所述喷出部之间。
发明效果
根据本发明，可以提供具有高集尘效率和低压力损失的层叠无纺布。
附图说明
图1是示意地示出本发明的一个实施方式的层叠无纺布的截面图。
图2是示意地示出本发明的一个实施方式的层叠无纺布的俯视图。
图3是省略了图2中的第二纤维2F的俯视图。
图4是放大了图2的一部分的俯视图。
图5是示意地示出本发明的另一个实施方式的层叠无纺布的截面图。
图6是示意地示出本发明的再一个实施方式的层叠无纺布的截面图。
图7是示出层叠无纺布的制造系统的一个例子的构成的图。
图8是示出本发明的一个实施方式的空气净化器的截面图。
图9是示出实施例中的评价结果的图表。
图10是在实施例1中制作的层叠无纺布的电子显微镜照片。
图11是在比较例1中制作的层叠无纺布的电子显微镜照片。
具体实施方式
本发明的层叠无纺布具有包含第一纤维的第一无纺布和层叠于第一无纺布的包含第二纤维的第二无纺布，第一纤维的平均纤维径D1与第二纤维的平均纤维径D2满足D1＞D2的关系，从第二无纺布的不与第一无纺布相向的主面2A侧观察时，在规定区域，与第一纤维重叠且存在于第一纤维上面的第二纤维的部分2Fa的合计面积大于与由第一纤维形成的第一无纺布的空隙S重叠地存在的第二纤维的部分2Fb的合计面积。由此，平均纤维径小的第二纤维在第一纤维的附近捕捉粉尘，因此，即使在长期使用的情况下，也能够保持第一无纺布的空隙。因此，抑制了压力损失的增大，层叠无纺布的耐用时间增长。此外，由于包含平均纤维径更小的第二纤维，集尘效率提高。
优选第二纤维的部分2Fa中，沿第一纤维的长度方向配置的第二纤维的部分的合计面积大于沿与第一纤维的长度方向垂直的方向配置的第二纤维的部分的合计面积。这是因为压力损失增大的抑制效果更容易增高。
优选D1与D2满足D2≤D1/10的关系。尤其优选D2小于1μm。这是因为第二无纺布的表面积进一步增大，从而集尘效率进一步提高。另外，当利用静电力在第一无纺布上堆积第二纤维时，第二纤维变轻，从而容易与第一纤维相重叠地配置第二纤维。
第二无纺布也可以还包含第三纤维。在该情况下，优选第三纤维的平均纤维径D3满足D2＜D3＜D1的关系，第二纤维配置在第一纤维与第三纤维之间。另外，从主面2A侧观察时，在规定区域，优选与第一纤维重叠且存在于第一纤维上面的第三纤维的部分的合计面积小于与第一无纺布的空隙S重叠地存在的第三纤维的部分的合计面积。通过以与空隙S相重叠的方式配置比第二纤维粗的第三纤维，想要通过空隙S的粉尘能够在通过前被第三纤维捕捉。由此，即使在长期使用的情况下，因为容易保持空隙S，所以容易抑制压力损失的增大和集尘效率的降低。结果，层叠无纺布的耐用时间变得更长。
优选D2为100nm以上且小于500nm，D3为500nm以上且小于1000nm。这是因为第二无纺布的表面积增大，从而集尘效率进一步提高。
优选层叠无纺布在主面2A侧还具备多孔质的保护层。这是为了进一步提高层叠无纺布的耐用时间。
另外，本发明的空气净化器具有气体的吸入部、气体的喷出部、和所述层叠无纺布，层叠无纺布以主面2A与所述吸入部相向的方式配置在吸入部与喷出部之间。这样的空气净化器的工作声音小，集尘效率优异。
以下，参照附图，说明本发明的层叠无纺布的具体形态。
图1是示意地示出本发明的一个实施方式的层叠无纺布的截面图。层叠无纺布10具有包含第一纤维1F的第一无纺布1和层叠于第一无纺布1的表面而且包含第二纤维2F的第二无纺布2。即，第一纤维1F和第二纤维2F作为各纤维的集合体构成第一无纺布和第二无纺布。第一无纺布1与第二无纺布2可以分别作为一张布而能够分离，也可以不能分离。
在第一无纺布1中，例如，优选第一纤维1F占全体质量的95％以上，剩余的小于全体质量的5％的部分可以被其他纤维占据。作为其他纤维，可以是第二纤维2F，也可以是除了第一纤维1F与第二纤维2F之外的纤维。第二无纺布2也同样，例如，优选第二纤维2F与后述的第三纤维3F的合计占全体质量的95％以上，剩余的小于全体质量的5％的部分可以被其他纤维占据。作为其他纤维，可以是第一纤维1F，也可以是除了第一纤维1F、第二纤维2F、以及第三纤维3F以外的纤维。换而言之，可以在层叠无纺布10的厚度方向上，将第一纤维1F占例如质量的95％以上的区域视作第一无纺布，将第二纤维2F与第三纤维3F的合计占例如质量的95％以上的区域视作第二无纺布。
第一纤维1F的平均纤维径D1大于第二纤维2F的平均纤维径D2，满足D1＞D2的关系。即，在层叠无纺布10中，平均纤维径小的第二纤维2F偏重存在于第一无纺布的一个主面侧，因此该一个主面侧的表面积增大。因此，使粉尘从第二无纺布侧通过时，与第二纤维2F混杂在第一无纺布的内部的情况相比，集尘效率提高。
在此，平均纤维径通过例如针对10根任意纤维分别测定出一个位置的直径然后计算它们的平均值而求得。纤维的直径是指与纤维的长度方向垂直的截面的直径。当这样的截面不是圆形时，可以将最大径看作直径。
此外，在层叠无纺布10中，从所述第二无纺布2的不与第一无纺布1相向的主面2A侧观察时，在规定区域，与第一纤维1F重叠且存在于第一纤维1F前的第二纤维的部分2Fa的合计面积A2a大于与由第一纤维1F形成的第一无纺布1的空隙S重叠地存在的第二纤维的部分2Fb的合计面积A2b(参照图2)。即，从主面2A侧观察时，第二纤维2F按照在第1纤维1F的第一无纺布的一个主面侧重叠的方式偏重存在。
规定区域是指例如从主面2A侧观察层叠无纺布10时，至少包含第一纤维1F与第二纤维2F的区域。具体而言，从主面2A的法线方向拍摄层叠无纺布10的主面2A的照片。可以从拍摄到的照片的范围中，以由一条边具有D1的5～10倍左右的长度的正方形包围的区域R为规定区域。
即，本发明的层叠无纺布的特征在于，与以横截第一无纺布的空隙S的方式存在的第二纤维的部分2Fb相比，与第一纤维1F重叠且存在于第一纤维1F前的第二纤维的部分2Fa更多(2Fa＞2Fb)。因为大量粉尘被与第一纤维1F重叠地存在的第二纤维2Fa所吸附，所以即使在长期使用的情况下，空隙S也保持原状，压力损失的增大得到抑制。此外，层叠无纺布10的初始压力损失在使用以JISB9908形式1的规格为基准的测定机进行测定时，优选为例如5～50Pa左右。
从抑制压力损失的增大的观点出发，优选面积A2a和面积A2b满足A2a＞2×A2b的关系，更加优选满足A2a＞7×A2b的关系。需要说明的是，优选面积A2b满足A2b＞0。这是因为：当如后面所述进一步配置第三纤维时，容易抑制第三纤维侵入到空隙S的内部。第二纤维的部分2Fa可以与第一纤维1F相接，也可以不与第一纤维1F相接。
空隙S被规定为从主面2A观察时呈二维状态，也是粉尘通过第一无纺布的缝隙时的最初入口。空隙S例如可以遵循下述定义。
首先，从由上述方法确定的规定区域R中包含的第一纤维1F中，选择一根以上外缘清晰的纤维。此时，使所选择的第一纤维1F的合计面积占区域R的例如50％以下。当以第二纤维2F为不存在而进行观察时，区域R可以划分为所选择的第一纤维1F与所述所选择的第一纤维1F以外的区域。将该第一纤维1F以外的区域定义为空隙S。
具体而言，例如，如图2所示，确定一条边具有D1的约7倍的长度的正方形的规定区域R。从区域R中所包含的第一纤维1F中，选择四根外缘清晰而且合计面积为区域R的50％以下的第一纤维1FA～1FD。由此，区域R可以大致划分为第一纤维1FA～1FD以及所述第一纤维1FA～1FD以外的部分。而且，将第一纤维1FA～1FD以外的部分作为空隙S1～S4。此时，可以将非常狭小的空隙不看作空隙。
面积A2a和A2b可以通过以下方法求得：划分成与第一纤维1FA～1FD重叠且存在于第一纤维上面的第二纤维的部分2Fa和与空隙S1～S4重叠地存在的第二纤维的部分2Fb，然后计算出各自的合计面积。
优选第二纤维的部分2Fa中，沿第一纤维1F的长度方向配置的第二纤维的部分2Fap的合计面积A2ap大于沿与第一纤维1F的长度方向垂直的方向配置的第二纤维的部分2Fav的合计面积A2av(A2ap＞A2av)。在该情况下，能够减少以横截空隙S的方式存在的第二纤维，从而即使在长期使用的情况下也容易保持空隙S，进一步抑制压力损失的增大。优选面积A2ap和面积A2av满足A2ap＞5×A2av的关系。
第二纤维的部分2Fap与2Fav可以参照图3和图4以下述方式定义。图3是省略了图2的第二纤维2F而示出的图。图4是只示出图2中示出的纤维中，第一纤维1FA和1FB以及与第一纤维1FA重叠地存在的第二纤维2FA的图。
首先，在区域R中的第一纤维1F的端部附近，确定二等分第一纤维1F的宽度(与长度方向垂直的方向的长度)的点。在图3中，是A1和A2、B1和B2、C1和C2、以及D1和D2。引出将它们分别连接的直线L(直线LA～LD)。当将与第一纤维1F相重叠地存在的第二纤维的部分2Fa视作一条曲线而引出其接线时，将接线与直线L所成的角度θ在0～40°之间的第二纤维的部分2Fa定义为沿第一纤维1F的长度方向配置的第二纤维的部分2Fap。
另一方面，将角度θ大于40°的第二纤维的部分2Fa定义为沿与第一纤维1F的长度方向垂直的方向配置的第二纤维的部分2Fav。当如同第二纤维的部分2Fa而跨越第一纤维1FA和1FB地存在时(参照图4)，关于最近的第一纤维，适用上述定义。在图4的情况下，第二纤维的部分2Fa包含沿第一纤维1FA的长度方向配置的部分2Fap、和沿与第一纤维1FB的长度方向垂直的方向配置的部分2Fav。
另外，作为本发明的层叠无纺布的特征的2Fa＞2Fb这一关系也可以在从与层叠无纺布的主面垂直的截面观察时，参照图5，以下述方式规定。
针对与层叠无纺布的主面垂直的截面，确定宽度W为D1的5～10倍的规定区域X。在区域X中，包含有至少一根第一纤维1F。接下来，设定包围第一纤维1F的截面的周围而且具有固定宽度d的面包圈状的区域Xf。宽度d例如为D1的1/5。区域X中，以除了第一纤维1F的截面以及区域Xf以外的区域为区域Xs。
在此，可以规定：当在区域Xf中单位面积中所占的第二纤维的面积的比例Rf大于单位面积中所占的第二纤维的面积的比例Rs时，满足2Fa＞2Fb的关系。即，在区域Xf中，第二纤维以密的状态存在，在区域Xs中，第二纤维以相对稀疏的状态存在。从抑制压力损失的增大的观点出发，更优选比例Rf与比例Rs满足Rf＞2×Rs的关系。另外，由于与上述相同的理由，优选比例Rs满足Rs＞0。
此外，当将区域Xf划分为主面2A侧的区域Xfa与除所述主面2A侧的区域Xfa以外的区域Xfb时，从集尘效率的观点出发，优选在区域Xfa中单位面积中所占的第二纤维的面积的比例Rfa大于在区域Xfb中单位面积中所占的第二纤维的面积的比例Rfb。即，优选在主面2A侧存在更多第二纤维。区域Xfa可以以如下方式规定。首先，引出垂直于主面2A而且与第一纤维相接的直线L1和L2。接下来，连结直线L1和L2与第一纤维的接触点a和b，在主面2A侧引出曲线c。以包含该曲线c的区域作为区域Xfa。
优选第二无纺布2还包含平均纤维径D3满足D2＜D3＜D1的关系的第三纤维3F(参照图6)。在该情况下，优选在第一纤维1F与第三纤维3F之间配置更多的第二纤维2F。换而言之，优选第2纤维2F的分布的峰值在第一纤维1F与第三纤维3F之间。
优选从主面2A侧观察时，在规定区域R，与第一纤维1F相重叠地存在的第三纤维3Fa的合计面积A3a小于与第一无纺布的空隙S重叠地存在的第三纤维3Fb的合计面积A3b(A3a＜A3b)。面积A3a和面积A3b可以将第二纤维置换成第三纤维，通过与上述相同的方法计算。更优选面积A3a和面积A3b满足3×A3a＜A3b的关系。
换而言之，在第三纤维3F中，相比于与第一纤维1F相重叠地存在的第三纤维的部分3Fa，以横截第一无纺布的空隙S的方式存在的第三纤维的部分3Fb更多(3Fa＜3Fb)。另一方面，优选尽量不在第一纤维1F的彼此之间、即第一无纺布的缝隙内部配置第三纤维3F。这是为了容易抑制压力损失的增大。第三纤维3F也可以与第一纤维1F相接。
需要说明的是，允许第二纤维2F配置在第一纤维1F的彼此之间(第一无纺布的缝隙的内部)。这样的第二无纺布2可以通过以下方式获得：例如，在将第二纤维2F配置在第一无纺布的一个主面后，进一步将第三纤维3F配置于所述主面。
虽然与空隙S相重叠地存在，但是通过包含大量未配置在第一无纺布的缝隙内部的第三纤维，想要通过第一无纺布的缝隙的粉尘能够在通过前被第三纤维捕捉。由此，即使在长期使用的情况下，也容易保持空隙S，容易抑制压力损失的增大。
另外，第三纤维3F具有大于第二纤维2F的平均纤维径D3，因此，能够捕捉到不能够由第二纤维2F捕捉到的大的粉尘。因此，第二纤维2F的集尘负担减小，集尘效率进一步提高。
以下，针对各纤维和各无纺布等，详细进行说明。
第一纤维
第一纤维1F的材质没有特殊限定，例如，可以举出纤维素、玻璃纤维等。第一纤维1F的平均纤维径D1大于第二纤维2F的平均纤维径D2。平均纤维径D1为例如0.5μm～20μm，优选为10μm～20μm。
第一无纺布
第一无纺布1具有作为保持层叠无纺布10的形状的基材的功能。例如，当对层叠无纺布10进行褶皱加工时，第一无纺布成为基材，保持褶皱的形状。
使用以JISB9908形式1的规格为基准的测定机进行测定时，第一无纺布的初始压力损失优选为1～10Pa左右。若第一无纺布的初始压力损失为该范围，层叠无纺布整体的初始压力损失也得到抑制，因此，更容易发挥使第二纤维进而第三纤维偏重存在的效果。
第一无纺布1中包含第一纤维。如上所述，优选在第一无纺布1中，第一纤维占整体质量的95％以上。即，在第一无纺布1可以包含以质量计小于5％的第一纤维以外的纤维、例如第二纤维2F或除第一纤维1F及第二纤维2F以外的纤维。作为除第一纤维1F及第二纤维2F以外的纤维，没有特别限定，可以适当选择。
关于第一无纺布1的平均厚度，从压力损失的观点出发，优选为20～500μm，更加优选为50～400μm。平均厚度例如是无纺布的任意十个位置的厚度的平均值。厚度是指无纺布的两个主面之间的距离。第一无纺布1的单位面积重量从压力损失的观点出发优选为10～100g/m2，更加优选为30～50g/m2。
第一无纺布具有三维连通的缝隙。空隙S如上所述被定义为由多个第一纤维形成的二维间隙，第一无纺布的缝隙比例(缝隙率)是示出空隙S的大小的一个指标。即，可以认为缝隙率越大，空隙S越大。优选缝隙率为40～70％。缝隙率例如可以由第一无纺布的单位面积重量、厚度、以及构成第一无纺布的纤维的比重算出。例如，当第一无纺布仅由第一纤维构成时，由缝隙率＝(1－单位面积重量/第一纤维的比重×厚度)×100来表示。
第二纤维
第二纤维2F的材质没有特别限定，例如，可以举出聚丙烯腈(PAN)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯酯(PVAC)、聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氨酯、尼龙等聚合物。这些化合物可以单独使用，也可以对两种以上进行组合而使用。其中，优选适合电纺织法的聚合物。
第二纤维的平均纤维径D2小于第一纤维的平均纤维径D1。其中，优选D2为D1的1/10以下(D2≤D1/10)。另外，优选D2为D1的1/2000以上。若D2为该范围，则更容易将第二纤维2F与第一纤维1F重叠地配置，而且能够增大第二无纺布的表面积。具体而言，优选平均纤维径D2小于1μm，更加优选平均纤维径D2小于500nm。另外，平均纤维径D2优选为50nm以上，更加优选为100nm以上。
第三纤维
第三纤维3F的材质没有特别限定，例如，可以例示出与在第二纤维中举出的材质相同的材质。
优选第三纤维的平均纤维径D3满足D2＜D3＜D1的关系。若D3为该范围，则能够捕捉第二纤维2F所难以捕捉到的大小的粉尘，而且能够增大第二无纺布的表面积。例如，可以是：D2为100nm以上且小于500nm，D3为500nm以上且小于1000nm，D1为1000nm以上。其中，优选D3小于D1的1/5(D3＜D1/5)而大于D2的2倍(D3＞2×D2)。
第二无纺布
第二无纺布2具有捕捉粉尘的功能。从主面2A侧观察时，构成第二无纺布2的第二纤维2F与第一纤维1F重叠地偏重存在。即，第二纤维不堵塞作为粉尘入口的空隙S地与第一无纺布重叠配置，因此，即使在长期使用的情况下，也能够抑制压力损失的增大。此外，第二纤维具有小于第一纤维的平均纤维径，因此，能够发挥高的集尘效率。
第二无纺布2也可以包含第三纤维3F。优选第三纤维的比例相对于第二纤维与第三纤维的合计质量为10～80％，更优选为10～50％。若第三纤维的比例为该范围，则容易抑制压力损失的增大。
另外，如上所述，在第二无纺布2中，优选第二纤维2F与第三纤维3F的合计质量占整体的95％以上。即，在第二无纺布2中，除第二纤维2F与第三纤维3F以外的纤维，例如第一纤维1F或除第一纤维1F、第二纤维2F和第三纤维3F以外的纤维可以以质量计包含小于5％。除第一纤维1F、第二纤维2F和第三纤维3F以外的纤维没有特别限定，可以适当选择。
第二无纺布2的单位面积重量优选为0.1～1.5g/m2，更优选为0.3～1.1g/m2。若第二无纺布的单位面积重量为该范围，则容易不堵塞空隙S地与第一无纺布重叠地配置。因此，容易在抑制压力损失的增大的同时，维持高的集尘效率。需要说明的是，优选第二无纺布的初始压力损失为5～40Pa左右。
保护层
层叠无纺布10可以在主面2A侧具有用于保护第二无纺布的保护层。保护层只要是多孔质的则没有特别限定，可以举出例如无纺布等。
保护层的材质没有特别限定，例如，可以例示出与第一纤维相同的材质。保护层的初始压力损失在使用以JISB9908形式1的规格为基准的测定机进行测定时优选为1～10Pa左右。若保护层的初始压力损失为该范围，则层叠无纺布整体的压力损失也得到抑制，因此，更容易发挥使第二纤维进而第三纤维偏重存在的效果。
从压力损失的观点出发，优选保护层的平均厚度为100～500μm。保护层的单位面积重量优选为10～50g/m2，更优选为10～30g/m2。若保护层由无纺布等纤维构成时，纤维的平均纤维径例如为0.5μm～20μm。
层叠无纺布的制造方法
层叠无纺布10可以通过例如电纺织法等制造。在电纺织法中，使作为目标的第一无纺布接地或者带负电，然后，从喷嘴向其喷射溶解有经施加正电压的第二纤维的原料的溶液(原料液)。在到达第一无纺布的过程中，原料液的溶剂挥发，原料的纤维状物(第二纤维)堆积至第一无纺布。第一无纺布与第二纤维通过静电力相互吸引，因此，第二纤维容易堆积在第一无纺布的第一纤维上。
以下，参照图7对使用了电纺织法的层叠无纺布10的制造方法进行具体说明。图7是示意地示出层叠无纺布10的制造系统200的一个例子的构成的图。
首先，准备包含第一纤维的第一无纺布1。第一无纺布1使用形成第一纤维的高分子或玻璃纤维等，通过纺粘法、干式法(例如，气流成网法)、湿式法、熔喷法等制造。在制造系统200中，第一无纺布1从生产线的上游被搬送到下游。
在制造系统200的最上游，设置有将卷绕成卷状的第一无纺布1容纳在内部的第一无纺布供给装置20。供给装置20利用发动机24旋转供给卷盘22，将卷绕于供给卷盘22的第一无纺布1供给至第一搬送机21。
第一无纺布1通过搬送机21移送至电纺单元25。电纺单元25所具有的电纺织机构具有设置在装置内的上方的用于排出原料液的排出体26、使排出的原料液带正电的带电装置(参照下述)、以及与排出体26相向地配置的从上游侧向下游侧搬送第一无纺布1的第二搬送机28。第二搬送机28作为收集第一无纺布1和第二纤维2F的捕集部发挥作用。需要说明的是，电纺单元25的台数虽然在图6中为2台(25a、25b)，但是并没有特别限定，也可以是1台，也可以是3台以上。
在排出体26的与第一无纺布1的主面相向的一侧，在多个位置设置有原料液的排出口(未图示)。排出体26的排出口与第一无纺布1之间的距离需要参考制造系统的规模，例如为100～600mm即可。排出体26通过设置在电纺单元25a和25b的上方的、从与第一无纺布1的搬送方向平行的第一支承体41向下方延伸的第二支承体42，以自身的长度方向与第一无纺布1的主面平行的方式被支承。
带电装置由向排出体26施加电压的电压施加装置29和与第二搬送机28(28a、28b)平行地设置的对电极30构成。对电极30接地(ground)。由此，可以在排出体26与对电极30之间，设定与由电压施加装置29施加的电压对应的电位差(例如20～200kV)。需要说明的是，带电装置的构成没有特别限定。例如，对电极30也可以带负电。另外，可以代替设置对电极30而由导体构成第二搬送机28的带部分。
排出体26由导体构成，具有长条的形状，其内部中空。中空部成为容纳原料液32(32a、32b)的容纳部。原料液32利用与排出体26的中空部连通的泵33(33a、33b)的压力，从原料液罐34(34a、34b)供给至排出体26的中空。而且，原料液32利用泵33的压力，从排出口向第一无纺布1的主面排出。排出的原料液在处于带电状态下在排出体26与第二搬送机28之间的缝隙移动的过程中发生静电爆炸，生成纤维状物(第二纤维)。这样生成的第二纤维的平均纤维径例如小于1μm。
如上所述，第一无纺布与第二纤维通过静电力相互吸引，因此，第二纤维优先堆积在第一无纺布的第一纤维附近。此外，若继续排出原料液32，则第二纤维以与空隙S重叠的方式堆积。即，本发明的层叠无纺布可以通过控制第二纤维的堆积量获得。具体而言，可以通过以下方式获得：即，在从主面2A侧观察时，与空隙S重叠地存在的第二纤维2Fb的合计面积A2b大于与第一纤维1F相重叠地存在的第二纤维2Fa的合计面积A2a之前，停止原料液32的排出。
进一步堆积第三纤维时，例如，可以使用电纺单元25b来堆积第三纤维。在该情况下，在原料液罐34b中容纳第三纤维的原料液32b。第三纤维也首先优先堆积在第一无纺布的第一纤维附近，接下来与空隙S相重叠地堆积。因此，与第二纤维的情况不同，只需在从主面2A侧观察时，与空隙S相重叠地存在的第三纤维3Fb的合计面积A3b大于与第一纤维1F相重叠地存在的第三纤维3Fa的合计面积A3a之后，停止原料液32b的排出即可。
可以通过调整原料液的喷出压力、施加电压、原料液的浓度、排出口与第一无纺布1之间的距离、温度、以及湿度等，来改变堆积的纤维的平均纤维径。为了使第三纤维的平均纤维径D3满足D2＜D3＜D1的关系，设定喷出条件即可。
从电纺单元25搬出的第一无纺布1与第二无纺布2的层叠体(即层叠无纺布10)经由搬送辊子36回收至配置于更下游侧的回收装置37。回收装置37中内置有用于卷曲搬送来的膜的回收卷盘38。回收卷盘38通过发动机39被旋转驱动。
回收的层叠无纺布10可以进一步供给至对保护层进行层叠的工序。保护层例如是通过纺粘法、干式法(例如气流成网法)、湿式法、熔喷法等制造出的无纺布。层叠无纺布10与保护层例如通过利用粘接剂进行的粘接、加热处理等而接合。其中，从容易减小初始压力损失的观点出发，优选使用粘接剂进行粘接的方法。
作为第二纤维和/或第三纤维的原料液中包含的溶剂，可以根据作为原料的高分子的种类，选择出合适的化合物。例如，可以使用甲醇、乙醇、1－丙醇、2－丙醇、六氟异丙醇、四甘醇、三甘醇、二苄基醇、1，3－二氧戊环、1，4－二噁烷、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲基正己基酮、甲基正丙基酮、二异丙基酮、二异丁基酮、丙酮、六氟丙酮、苯酚、甲酸、甲基甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、邻氯甲苯、对氯甲苯、四氯化碳、1，1－二氯乙烷、1，2－二氯乙烷、三氯乙烷、二氯丙烷、二溴乙烷、二溴丙烷、溴甲烷、溴乙烷、溴丙烷、乙酸、苯、甲苯、己烷、环己烷、环己酮、环戊烷、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙腈、四氢呋喃、N,N－二甲基甲酰胺、N,N－二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜、吡啶、水等。这些化合物可以单独使用，也可以组合多种而使用。
空气净化器
本发明的空气净化器100具备作为滤材使用的层叠无纺布10、气体的吸入部60、以及气体的喷出部61。层叠无纺布10以主面2A与吸入部60相向的方式配置在吸入部60与喷出部61之间(参照图8)。层叠无纺布10可以褶皱加工成波纹状地配置。
空气净化器100将外部大气从吸入部60取入到空气净化器100内部。取入的大气在通过层叠无纺布10等的期间被集尘，而被净化的大气从喷出部61再次排出到外部。
空气净化器100还可以在吸入部60与层叠无纺布10之间具有捕捉大的灰尘等的预过滤器62等。另外，也可以在层叠无纺布10与喷出部61之间具备除臭过滤器63、加湿过滤器(未图示)等。
实施例
以下，针对本发明的实施例进行具体说明，但是本发明不受到这些实施例的限定。
评价方法
(1)集尘效率(计数法)
将具有通过电纺织工序而带电的保护层的层叠无纺布裁剪成12cm×12cm而作为样品。使通过燃烧三根香烟(日本烟草产业株式会社的MEVIUS(注册商标)、焦油10mg)产生的烟和大气中的粉尘以5.3cm/sec的表面风速向该样品吸引(吸引试验)。将样品的上游侧的大气中的粉尘(直径约0.3μm)浓度(个数)设为C0，将下游侧的粉尘(直径约0.3μm)浓度(个数)设为C1，计算出集尘效率(＝1－C1/C0)×100(％)。个数浓度利用光散射式自动粒子计数器求出。连续进行四次上述吸引试验。需要说明的是，将第二无纺布面向上游侧配置。
(2)压力损失
在测定上述粉尘浓度时，一并测定样品的上游侧的空气压P0和下游侧的空气压P1，算出压力损失(＝P0－P1)。在空气压的测定中，使用以JISB9908的规格为基准的测定机(测压计)。
实施例1
使用以纤维素为主体的基材(厚度：300μm、D1：15μm、单位面积重量：42g/m2、缝隙率：61％)作为第一无纺布。利用如图7所示的制造系统在第一无纺布上层叠包含第二纤维的第二无纺布，制作层叠无纺布。作为第二纤维的原料液，使用包含20质量％的PES的DMAc溶液。D2为273nm，在第一无纺布上堆积有0.69g/m2第二纤维。此外，利用粉末状的热固性粘接剂在主面2A上粘接作为保护层的熔喷无纺布(厚度：152μm、平均纤维径：5μm、单位面积重量：18g/m2)。评价结果如图9所示。横轴为压力损失，纵轴为集尘效率。
面积A2a和A2b的计算
针对对保护层进行层叠前的层叠无纺布10，利用电子显微镜拍摄100μm四方的区域R，然后按照上述方法，计算出面积A2a和A2b。结果，A2a的大小为A2b的约10倍。电子显微镜照片如图10所示。
在图10中，看起来如同发出白光的细丝状的部分为第二纤维，具有相同粗细而拍摄效果稍暗的丝状的部分也是第二纤维。另外，具有有些发白而且比第二纤维粗的丝状的拍摄效果的部分是所选择的第一纤维。将被第一纤维包围而且呈黑色的部分规定为空隙S。
面积A2ap和A2av的计算
按照上述方法，确定部分2Fap和2Fav，计算出面积A2ap和A2av。结果，A2ap的大小为A2av的约7倍。
比例Rf和Rs的计算
按照上述方法，计算出比例Rf(Rfa+Rfb)和Rs。结果，Rfa＞Rfb，Rf是Rs的约3倍。
实施例2
利用图7所示的制造系统，在与实施例1相同的第一无纺布上层叠包含第二纤维和第三纤维的第二无纺布，制造出层叠无纺布。第二纤维的单位面积重量(堆积量)为0.67g/m2，第三纤维的单位面积重量(堆积量)为0.35g/m2。作为第二纤维的原料液，使用包含20质量％的PES的DMAc溶液。在第三纤维的原料液中，使用包含25质量％的PES的DMAc溶液。改变第二纤维的原料液和第三纤维的原料液的喷出条件，使得D2为273nm，D3为609nm。此外，利用粉末状的热固性粘接剂在主面2A上粘接作为保护层的熔喷无纺布(厚度：152μm、平均纤维径：5μm、单位面积重量：18g/m2)。评价结果如图9所示。
进行与实施例1相同的计算的结果是，A2a的大小为A2b的约10倍，A2ap的大小为A2av的约7倍，Rfa＞Rfb，Rf是Rs的约3倍。此外，同样地，计算面积A3a和A3b的结果是，A3b的大小为A3a的约4倍。
比较例1
利用针刺法(Needle-punch Method)在与实施例1相同的第一无纺布上交织聚酯纤维的短纤维(平均纤维径：5.3μm)，制作无纺布。短纤维的单位面积重量为1.1g/m2。评价结果如图9所示。进行与实施例1相同的计算的结果是，A2a的大小为A2b的约0.8倍，A2ap的大小为A2av的约1.2倍，Rfa＜Rfb，Rf为Rs的约0.6倍。电子显微镜照片如图11所示。
比较例2
利用针刺法在与实施例1相同的第一无纺布上交织聚酯纤维的短纤维(平均纤维径：5.3μm)，制作无纺布。短纤维的单位面积重量为2.0g/m2。评价结果如图9所示。进行与实施例1相同的计算的结果是，A2a的大小为A2b的约0.7倍，A2ap的大小为A2av的约1.4倍，Rfa＜Rfb，Rf为Rs的约0.5倍。
比较例3
与实施例1相同地，在与实施例1相同的第一无纺布上堆积平均纤维径为295nm的PES纤维。PES纤维的单位面积重量(堆积量)为2.7g/m2。此外，与实施例1相同地，在主面2A上层叠熔喷无纺布(保护层)，制作层叠无纺布。评价结果如图9所示。进行与实施例1相同的计算的结果是，A2a的大小为A2b的约0.2倍，A2ap的大小为A2av的约1.2倍，Rfa＜Rfb，Rf为Rs的约0.5倍。
在比较例1和2中，初始(第一次)集尘效率虽高，但是在第二次以后的吸引试验中，集尘效率大幅降低。另一方面，压力损失未发生大的变化。在比较例1和2中，由于随意地交织短纤维，所以纤维间的空隙的大小各种各样。通过集尘，比较小的空隙被堵塞，而大于此的空隙得到保持，因此，压力损失未大幅增加。但是，因为粉尘容易从大的空隙穿过，所以可以认为集尘效率发生了降低。
另一方面，在实施例1和2中，由于包含平均纤维径更小的纤维，所以集尘效率未大幅降低。另外，不但初始压力损失小，即使在进行了第四次吸引试验后，压力损失也被抑制得较小。在比较例3中，也同样地由于包含平均纤维径小的纤维，所以抑制了集尘效率的降低。但是，初始压力损失大，而且伴随着吸引试验，压力损失进一步增大。
产业上的可利用性
本发明的层叠无纺布即使在长期使用的情况下也具有高的集尘效率，能够抑制压力损失的增大，因此，可以适用于要求静音性的家用或者办公室用等的空气净化器。需要说明的是，本发明的层叠无纺布的用途不仅限于空气净化器的滤材，也能够适用于例如电池用的分离片、验孕片等体外检查片、拭擦灰尘的拭擦片等其他用途。
标号说明
1：第一无纺布；
1F：第一纤维；
2：第二无纺布；
2F：第二纤维；
3F：第三纤维；
10：层叠无纺布；
20：第一无纺布供给装置；
21：第一搬送机；
22：供给卷盘；
24：发动机；
25a、25b：电纺单元；
26：排出体；
28、28a、28b：第二搬送机；
29：电压施加装置；
30：对电极；
32a、32b：原料液；
33a、33b：泵；
34a、34b：原料液罐；
36：搬送辊子；
37：回收装置；
38：回收卷盘；
39：发动机；
41：第一支承体；
42：第二支承体；
60；吸入部；
61；喷出部；
62：预过滤器；
63：除臭过滤器；
100：空气净化器；
200：制造系统。

Claims (7)

1.一种层叠无纺布，其具有包含第一纤维的第一无纺布、和
层叠于所述第一无纺布的包含第二纤维和第三纤维的第二无纺布，
所述第一纤维的平均纤维径D1、所述第二纤维的平均纤维径D2以及所述第三纤维的平均纤维径D3满足D2＜D3＜D1的关系，
所述第二纤维配置在所述第一纤维与所述第三纤维之间，
从所述第二无纺布的不与所述第一无纺布相向的主面2A侧观察时，在规定区域，与所述第一纤维重叠且存在于所述第一纤维上面的所述第二纤维的部分2Fa的合计面积，大于与由所述第一纤维形成的所述第一无纺布的空隙S重叠地存在的所述第二纤维的部分2Fb的合计面积，并且
从所述主面2A侧观察时，在规定区域，与所述第一纤维重叠且存在于所述第一纤维上面的所述第三纤维的部分的合计面积，小于与所述第一无纺布的所述空隙S重叠地存在的所述第三纤维的部分的合计面积，
与由所述第一纤维形成的第一无纺布的空隙S重叠地存在的所述第二纤维的部分2Fb的合计面积大于0。
2.如权利要求1所述的层叠无纺布，其中，
所述第二纤维的部分2Fa中，沿所述第一纤维的长度方向配置的所述第二纤维的部分的合计面积大于沿与所述第一纤维的长度方向垂直的方向配置的所述第二纤维的部分的合计面积。
3.如权利要求1或2所述的层叠无纺布，其中，
所述D1与所述D2满足D2≤D1/10的关系。
4.如权利要求1或2所述的层叠无纺布，其中，
所述D2小于1μm。
5.如权利要求1或2所述的层叠无纺布，其中，
所述D2为100nm以上且小于500nm，所述D3为500nm以上且小于1000nm。
6.如权利要求1或2所述的层叠无纺布，其中，
在所述主面2A侧还具备多孔质的保护层。
7.一种空气净化器，其具有：
气体的吸入部、
所述气体的喷出部、和
权利要求1～6中任一项所述的层叠无纺布，
所述层叠无纺布以所述主面2A与所述吸入部相向的方式配置在所述吸入部与所述喷出部之间。
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