CN1895734B - 滤芯、及其制造方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种滤芯、及其制造方法和使用方法。此滤芯能确保压力损失小且能量消耗降低、以及高空气流速，并且在保持高除尘效率的同时，过滤寿命长。此滤芯(10)，是褶皱加工具有由热塑性树脂构成的纤维的无纺布基材(11)，通过保形装置(12a)保持褶皱形状而形成的滤芯，该无纺布基材(11)通过在60℃加热其厚度可增大5％以上。
Description
技术领域
本发明通常涉及一种滤芯，该滤芯用于空气净化设备，如机动车的空气调节器和工业或家庭用空气调节器以及其它空气净化器。特别是涉及具有较长的过滤寿命的滤芯。
背景技术
一直以来，家庭用空气净化器和设置于汽车车内的空调内部、净化外部空气及内部空气的室内过滤器、在车内天窗或者后座背后的面板上等设置的净化内部空气的空气净化器中，都是使用将空气过滤器基材进行褶皱的方式的灰尘除去用的滤芯或者用计量法评价的性能高的滤芯。此种滤芯，例如，公知的专利文献1中空气过滤器及其框体、以及滤芯的安装方法。而且，在大厦、工厂、事务所等设置的空气净化装置中，安装封装式过滤器、风机盘管装置、中央空调用过滤器装置等，也可以根据需要安装在这些过滤器中安装将空气过滤器基材进行褶皱弯折加工的灰尘除去用滤芯。而且，在此滤芯中，为了减少能量成本消耗，要求不但要尽可能的减少压力损失，确保高空气流速，而且还要求尽可能的具有高除尘效率以及尽可能的延长过滤寿命。
对此要求，如果使用厚度薄的空气过滤器基材，则具有滤芯压力损失变小，确保高空气流速的优点，但是反过来却出现了保持灰尘的空隙减少，滤芯过滤寿命变短的问题，而且，相反的，如果使用厚度厚的空气过滤器基材，则具有保持灰尘的空隙增多，滤芯过滤寿命变长的优点，但是反过来却出现了滤芯压力损失变高，能量消耗增加和不能确保高空气流速的问题。
【专利文献1】日本特开2001-46824号公报
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种滤芯、及其制造方法和使用方法，其能够减少初压损失、缩减能量消耗和确保高空气流速，并且，保持高除尘效率的同时，延长过滤寿命。
为了解决上述问题，如图1所示，根据本发明第一至第六方面所涉及的发明，将无纺布基材11进行褶皱加工，此无纺布基材11具有由热塑性树脂构成的纤维，通过保形装置如保形部件12a保持褶皱形状的滤芯10，其特征在于，上述无纺布基材11通过在60℃的加热厚度可增大5％以上。
根据本发明第七方面所涉及的滤芯的制造方法，其中，向具有由热塑性树脂构成的纤维的纤维网通入大于等于热塑性树脂的熔点的加热空气，上述纤维网的构成纤维相互结合后，以使上述纤维网处于挤压状态的方式，以大于上述加热空气的通过速度向纤维网通入小于热塑性树脂的熔点温度的加热空气，从而形成无纺布基材，之后，对上述无纺布基材进行褶皱加工，再通过保形装置保持上述无纺布基材的褶皱形状。
根据本发明第八方面所涉及的滤芯的使用方法，其中，通过在50至80℃中的任一温度环境中使用此滤芯，使上述无纺布基材的厚度恢复5％以上而使用.其中，上述滤芯是对具有由热塑性树脂构成的纤维的无纺布基材进行褶皱加工，通过保形装置保持褶皱形状而得到的滤芯.
根据本发明，可提供一种滤芯，能够减少初压损失、降低能量消耗和确保高空气流速，并且，保持高除尘效率的同时，延长过滤寿命。
附图说明
图1示出本发明的滤芯的一例的立体图，而且，示出在箭头A方向上安装保形装置的状态图。
图2是本发明的滤芯的要部放大图。
图3是本发明的滤芯的模式截面图。
具体实施方式
以下，对于本发明涉及的滤芯、其制造方法及使用方法的优选实施例进行详细说明。另外，关于本发明的滤芯的制造方法及使用方法，在滤芯的说明中进行说明。本发明的滤芯是褶皱加工具有由热塑性树脂构成的纤维的无纺布基材，并保持褶皱形状而形成的滤芯。
根据本发明的滤芯，构成无纺布基材的纤维必须具有由热塑性树脂构成的纤维，作为由热塑性树脂构成的纤维可以列举通常在无纺布制造中使用的合成纤维，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等的聚酯纤维、尼龙6、尼龙66等的聚酰胺纤维、聚丙烯、聚乙烯等的聚烯烃纤维、聚丙烯腈等的丙烯酸类纤维及聚乙烯醇纤维等。在这些纤维中，为了提高滤芯的过滤性能，优选带电性卓越的聚烯烃纤维。
而且，由热塑性树脂构成的纤维也可能是热粘着性的纤维。作为热粘着性的纤维，例如，由单一树脂成分构成的纤维，可粘着于比其他纤维熔点低的其他纤维；复合纤维，在纤维表面上具有低熔点成分，此低熔点成分能粘着于比其他纤维熔点低的其他纤维。如此复合纤维中，其截面的形状是例如，在纤维表面具有低熔点成分的芯鞘型和并列型等的复合纤维，而且其材质是例如，共聚聚酯/聚酯、共聚聚丙烯/聚丙烯、聚丙烯/聚酰胺、聚乙烯/聚丙烯、聚丙烯/聚酯、聚乙烯/聚酯等的包括纤维形成性聚合物的组合的复合纤维。为了提高滤芯的过滤性能，在这些纤维中，优选带电性卓越的聚烯烃纤维。
而且，由热塑性树脂构成的纤维应优选具有纤维长为15至100mm，每英寸具有5至30个卷缩数的短纤维。因为短纤维利用卡片机等实施卷缩加工以使其开纤，所以形成容积大的无纺布基材，且具有这样的效果：对于在厚度方向上的挤压有卓越的推斥力，也容易消除在无纺布基材上产生的纤维的变形。
另外，构成上述无纺布基材的纤维除了由热塑性树脂构成的纤维以外，为了提升滤芯的功能，还可以包括人造丝等的半合成纤维、或者棉及纸浆纤维等的天然纤维.但是，其他纤维的混入比率，应该保持在不丧失滤芯特性的范围内，相对无纺布基材整体优选小于等于30质量％，更优选小于等于15质量％.而且.上述热粘着性纤维占无纺布基材整体的比率优选为100至5质量％，100至50质量％更好，100至75质量％最好.热粘着性纤维的比率小于5质量％的话，会有热粘着的结合力减弱，在风压的作用下滤芯在厚度方向容易破裂，缩短过滤寿命的情况.而且，上述无纺布基材中的纤维的平均纤度优选0.1至30分特，0.5至20分特更好，1至10分特最好.
上述无纺布基材可应用，通过在60℃加热使其厚度限定增大5％以上，没有特别的限定的、通过通常的无纺布的制法、即干式法、湿式法、网状结合法、融喷法、静电纺丝法、闪蒸纺丝法等形成的无纺布。在这些制法中，一般优选通过干式法得到的无纺布，所谓干式法是短纤维使用卡片机和空气排放设备等，形成纤维网后，使用粘胶纤维或者粘着剂，通过粘着构成纤维而结合的方法。通过干式法得到的无纺布，因为在厚度方向上排列了很多纤维，所以厚度变大，而且在厚度方向上难以破损，并且对于在厚度方向上的挤压有卓越的推斥力，也容易消除由无纺布基材产生的纤维的变形。另外，当为网状结合法和融喷法的情况，也可以是这样的方法：将由热塑性树脂构成的纤维从管口纺出，形成由长纤维构成的纤维棉网的时候，将由热塑性树脂构成的粘性短纤维注入，得到长纤维和短纤维一体化的纤维棉网后，通过粘着构成纤维而结合。
作为更优选的无纺布基材，可列举使用卡片机和空气排放设备，将包括上述热塑性树脂构成的纤维的构成纤维形成为纤维网，接下来，通过向此纤维网通入加热空气，使上述纤维网的构成纤维相互结合的无纺布基材，该加热空气是温度大于此纤维网中所具有的由热塑性树脂构成的纤维的热塑性树脂的熔点的加热空气。
而且，在上述无纺布基材的制法中，可以同时使用在形成的纤维网上通过针束打孔以缠绕各纤维的方式结合各纤维的方法。
本发明的滤芯具有这样的特性：上述无纺布基材通过在60℃的加热厚度增大5％以上的特性。无纺布基材厚度的增大可以是向滤芯或者无纺布基材以表面速度25cm/秒的速度通入加热空气(60℃)100个小时的方法来确定。由于本发明的滤芯具有这样的通过在60℃的加热厚度增大5％以上的特性，所以通过在60℃以上的加热环境中使用此滤芯，无纺布的厚度增大5％以上，据此具有延长滤芯寿命的优点。
在此，所谓加热并不只限于人为的加热，也指非人为的加热无纺布。例如包括，在汽车车内的空调内部安装空气过滤器装置，此空气过滤器装置将滤芯安装于刚性框中，通过将汽车放置在例如夏天酷热的温度下，进行非人为加热。如此，当通过在大于等于60℃的环境中使用滤芯而加热的时候，不用使用特别的加热装置和操作，也具有可延长滤芯寿命的优点。
上述无纺布基材通过在60℃的加热厚度增大5％以上，厚度的增大比率限制为大于等于5％，而且只要不损失作为滤芯的功能，没有特别的限制，但为了确实得到延长滤芯寿命的效果，优选5至65％的范围。厚度的增大小于5％的时候，会有这样的问题：与用于添加此功能的成本相比，延长滤芯寿命的效果较小。而且，作为厚度增大的上限，因为通过厚度的增大，空气的非通过部分过大，反而往往使滤芯的寿命降低，所以厚度的增大优选小于等于100％，小于等于65％更好，小于等于50％最好。
具有通过在60℃的加热厚度增大5％以上特性的无纺布基材，例如可这样得到.在无纺布基材上，在挤压的状态下，以比构成无纺布基材的纤维的熔点低的温度进行加热处理，该无纺布基材包括在上述无纺布基材的构造中已经说明的、根据无纺布的制法得到的由热塑性树脂构成的纤维.更优选的是，在通过使大于等于热塑性树脂的熔点的温度的加热空气通入而使构成纤维相互结合形成的纤维网中，为使该纤维网成挤压状态，以超过上述加热空气的第一通过速度，使小于上述热塑性树脂的熔点温度的加热空气通过上述纤维网.在这种情况下，优选比由上述热塑性树脂构成的纤维的熔点中最低熔点还低5至100℃的温度进行加热，低5至60℃的温度进行加热更好，低5至30℃的温度进行加热最好.
通过使大于等于热塑性树脂的熔点温度的加热空气通过，在结合构成纤维形成的纤维网中，为使该纤维网成挤压状态，以超过上述加热空气的第一通过速度的第二速度，使低于上述热塑性树脂的熔点温度的加热空气通过上述纤维网的、作为上述的方法，具体的说，是这样的方法：例如，形成由复合纤维构成的纤维网，此复合纤维在鞘成分中具有熔点在140℃的热塑性树脂，使用通气型的干燥机，利用140℃的热空气，在热空气的通过速度为6m/秒的条件下，对此纤维网进行加热粘着处理，使构成纤维彼此结合形成纤维粘着网，接下来，使用其他通气型的干燥机，利用130℃的热空气，在热空气的通过速度为10m/秒的条件下，对此纤维粘着网进行加热挤压处理，从而得到无纺布基材。另外，在此方法中，并不必须有二台通风型干燥机，例如，在通风型干燥机的前段部分形成结合各构成纤维的纤维粘着网，也可以在相同干燥机的后段部分进行加热挤压处理，如此一来，更优选用一台通风型干燥机就可以解决的方法。
通过进行如此处理，会在无纺布基材的构成纤维上残留变形。其结果，其后通过在60℃加热可消除变形，起到恢复该无纺布基材的容积(厚度)的效果。而且，根据上述方法，由于通过无纺布基材下面部分受到风压的挤压效果更大，所以无纺布上面的纤维密度变大，下面的纤维密度上升而形成密度梯度的构造。如果形成如此密度梯度，则可得到延长滤芯过滤寿命的效果。
无纺布基材的每单位面积的质量优选20至350g/m2，20至250g/m2更好，30至150g/m2最好。而且，上述无纺布基材的厚度，考虑到要实施褶皱加工，优选为0.3至5mm，0.5至3mm更好，0.7至2mm最好。小于0.3mm的时候，会有过滤寿命变短得不到作为目的的过滤性能的情况。而且，如果超过5mm的话，实施褶皱加工的时候，往往会有对气体的过滤没有贡献或者贡献极少的部分(以下称死区)的情况，反而会有过滤寿命变短得不到作为目的的过滤性能的情况。
而且作为增强的目的，无纺布基材也可以是例如，无纺布、织物、编织物、或者网状物等其他材料层压的复合基材。而且，也可以是与气体除去过滤器层压在一起的复合基材，此气体除去过滤器具有保持有除臭剂微粒和气体除去微粒的层。
无纺布基材的过滤性能优选作为灰尘除去用过滤器的功能，具体的说，在ASHRAE52.1-1992(美国冷暖空调工程协会规范)所规定的试验方法中，使用SAE AC FINE粉尘，根据质量法评价，当试验条件的表面速度为0.25m/秒时，优选平均重量分析效率(average gravimetric efficiency)为50至99％，平均重量分析效率为60至99％更好，平均重量分析效率为70至99％最好。平均重量分析效率小于50％的时候灰尘除去不充分，平均重量分析效率超过99％的时候，可能会有由于无纺布基材的开孔径过细，很快达到无纺布基材前后压力损失的限度从而缩短寿命，无法使用灰尘除去用过滤器的情况。另外，所谓SAE AC FINE粉尘就是与ISO12103-1(1997)(道路车辆用于滤清器评价的粉尘试验)的A2(fine)中所规定的试验用粉尘符合的粉尘。
而且，当试验条件的表面速度为0.1m/秒时，无纺布基材初压损失优选小于等于30Pa，小于等于20Pa更好，小于等于10Pa最好.而且，无纺布基材的过滤寿命在表面速度为0.25m/秒时，最终压力损失为200Pa的情况，容尘量优选大于等于5g/m2，大于等于10g/m2更好，大于等于15g/m2最好。另外，当无纺布基材的平均重量分析效率的值变高则过滤寿命变短(容尘量变少)，当过滤寿命变长(容尘量变多)则平均重量分析效率值降低，所以如果是上述的优选范围的无纺布的话，通过实施褶皱加工，可以更好的用作灰尘除去用过滤器。
在使无纺布基材的过滤性能更加提高，不只比色法，计量法也可评价的方法中有这样的方法：在无纺布基材上实施带电加工，使构成纤维带电。公知的，如此驻极体化的纤维经比较高的温度加热后会丧失驻极体效果，因此优选通过加热处理后成为无纺布基材后再进行带电加工处理。
另外，无纺布基材带电之前，优选洗净除去附着的油剂，通过水流作用除去构成纤维缠绕的同时除去油剂成分。但是，根据这样的方法，会有必须增加工序和新的设备，制造费用变高的问题。所以，例如特开2002-339256号公报所揭示的那样，优选由附着油剂0.2至0.6质量％的聚烯烃系热粘着纤维构成，通过加热处理进行无纺布化时(使大于等于热塑性树脂熔点的加热空气通过时)及/或者无纺布化后的加热处理(使低于热塑性树脂的熔点的加热空气通过时)，无纺布的油剂附着量减少到0.001至0.2质量％，可使用油剂附着量的减少率大于等于60％的聚烯烃系热粘着纤维，形成无纺布基材，其后实施带电加工将构成纤维带电。另外，如此的聚烯烃系热粘着纤维是被附着油剂的纤维，该油剂以例如，分子量400至800的聚乙二醇和炭元素个数为10至20的脂肪酸的酯为主要成分的油剂。
优选实施无纺布基材的带电加工后的过滤性能作为灰尘除去用的过滤器发挥作用，具体的说，在ASHRAE52.1-1992所规定的试验方法中，使用SAE AC FINE粉尘，根据质量法评价，当试验条件的表面速度为0.25m/秒时，优选平均重量分析效率为50至99％，平均重量分析效率为60至99％更好，平均重量分析效率为70至99％最好。平均重量分析效率小于50％的时候灰尘除去不充分，平均重量分析效率超过99％的时候，可能会有由于无纺布基材的开孔径过细，很快达到无纺布基材前后压力损失的限度，从而缩短寿命无法用作灰尘除去用过滤器的情况。而且，在JIS B9908形式1所规定的试验方法中，使用0.3μm的大气尘，通过计量法评价，当试验条件的表面速度为0.1m/秒时，优选平均重量分析效率为5至50％，平均重量分析效率为10至50％更好，平均重量分析效率为20至50％最好。
如图1所示，本发明的滤芯10是褶皱加工无纺布基材11，并且根据保形部件12a保持褶皱形状而形成的滤芯。另外，在图1中，示出了在被褶皱加工的无纺布基材11的、与褶皱的峰线方向交叉的端面上，保形部件12a沿箭头A方向安装的状态。无纺布基材的褶皱加工，并不只限于成锯齿形的弯折，此弯折加工方法可以是通过褶皱加工机的往复式和旋转式等的方法，以及，使用形成有褶皱形状的压模挤压的挤压方法。
而且，作为保形部件只要能够保持褶皱状形状，没有特别的限制，例如，针织织物、无纺布、合成树脂片材、发泡片材、纸、金属材料或者这些的复合物等的片状物都适用。其中特别优选无纺布，其强度卓越，将滤芯安装在刚性框上的缓冲性卓越，与刚性框之间的密封性卓越。具体的说，使这些片状物热溶化，通过粘着剂和粘着性片材粘着，可以安装在与褶皱的峰线方向交叉的端面上。另外，作为保形部件不仅限于片状物，也可以附着发泡性树脂等，并使其发泡形成。而且，保形部件除了与褶皱的峰线方向交叉的端面以外，还可以安装在与峰线方向平行的端面上。
如图1或者图2所示，上述褶皱加工前，或者褶皱加工后，在无纺布基材11上，在与褶皱的峰线方向交叉的方向上，优选隔开间隔平行地设置附着有线状树脂的隔离物14，接触褶皱的牙的侧面，防止成为死区。如这些图所示，线状树脂的附着优选设在断续的褶皱的牙峰，而不在褶皱的根底部设置，而且优选在无纺布基材的两面上都设置的方式。
而且，上述滤芯，如图1所例示，优选褶13形成为多个。具体地，如图3所示，褶13的高度H优选5至150mm，8至100mm更好，15至50mm最好。而且，褶皱的牙间隔即褶13的间距P优选1至20mm，2至15mm更好，3至10mm最好。而且，间隔P(mm)与高度H(mm)的比P/H优选0.05至0.7，0.05至0.5更好，0.05至0.3最好。P/H小于0.05的话，则会有由于褶的角度太小，会导致在风压的作用下褶的角度扩大，附着到邻接的褶上形成为死区，使粉尘保持容量降低的情况。而且，P/H大于0.5的话，会出现褶数变少，滤材整体的面积变小，降低粉尘保持容量的情况。而且，褶的高度小于5mm的话，则过滤面积减少，从而发生容尘量降低的情况。褶的高度超过150mm的话，尽管过滤面积变大，褶的角度变小并使褶与另一个褶接触，产生死区，从而发生容尘量降低的情况。
而且，如图3所示，优选褶皱的牙间隔，即褶的间隔设定为P(mm)，无纺布基材的厚度设定为T(mm)，由公式：a＝(1-2T/P)×100算出的开口率“a”为10至80％，15至75％更好，20至70％最好。如图3明示，褶的间距P(mm)与高度H(mm)的比P/H的值变小的情况下，相当于约2倍的无纺布基材厚度T(mm)的长度的宽度与死区的宽度D(mm)大致相同。
为此，滤芯的牙数越多，而且无纺布基材的厚度越厚，会有死区越多，作为空气过滤器装置的处理空气流速降低，过滤寿命缩短的倾向。另一方面，滤芯的牙数越多，而且无纺布基材的厚度越厚，会有无纺布基材的过滤面积增加，过滤寿命越长的倾向。因此，上记的公式可以说是表示使这些两方面的倾向平衡，过滤寿命变长的最优选公式。因此上述开口率“a”小于10％的话，会有空气过滤器装置的初压损失大幅上升，过滤寿命变短，粉尘保持容量降低的情况。而且，开口率“a”超过80％的话，会出现无纺布基材的过滤面积变少，空气过滤器装置的过滤寿命变短，粉尘保持容量降低的情况。
另外，当上述无纺布基材是无纺布、织物、编织物、或者网状物等其他材料层压而得的复合基材的情况和层压气体除去过滤器的复合基材的情况，此气体除去过滤器包括保持有除臭剂微粒和气体除去微粒的层，在上述计算开口率“a”的公式中，作为无纺布基材的厚度T(mm)，可以使用复合基材的厚度。
而且，当安装并使用于汽车用和家庭用空气净化器等的生活环境中的空调设备中的滤芯的情况，滤芯整体的大小，其空气的流入面一边的尺寸优选80至500mm，100至400mm更好，150至300mm最好。而且，深度优选5至100mm，10至50mm更好，15至30mm最好。而且，大厦、工厂、事务所等设置的空气净化装置中，封装式过滤器、风机盘管装置、中央空调用过滤器元件等中的作为灰尘除去用过滤器所使用的滤芯的情况，空气的流入面一边的尺寸优选200至1500mm，300至1000mm更好，400至700mm最好。而且，深度优选10至500mm，200至400mm更好，30至300mm最好。
上述滤芯应用于空调装置的时候，可将滤芯安装于刚性框中进行使用。此刚性框不仅限于具有刚性的材料，木材、金属、塑料等都适用，数回洗涤再生后烧毁、废弃的情况优选木材。
上述滤芯的过滤性能，优选作为灰尘除去用的过滤器发挥作用，具体的说，在ASHRAE52.1-1992所规定的试验方法中，使用SAE AC FINE粉尘，根据质量法评价，当空气的流入面至少有一边的尺寸为80至500mm时，试验条件的表面速度为550m3/hr的时候，优选平均重量分析效率为50至99％，平均重量分析效率为60至99％更好，平均重量分析效率为70至99％最好。平均重量分析效率小于50％的时候灰尘除去不充分，平均重量分析效率超过99％的时候，可能会有由于无纺布基材的开孔径过细，很快达到无纺布基材前后的压力损失的极限，减短寿命无法使用灰尘除去用过滤器的情况。另外，当空气的流入面的所有的边的尺寸超过500mm时，作为试验条件可以采用空气流速为1100m3/hr。
而且，空气的流入面至少一边的尺寸为80至500mm的情况，试验条件的表面速度为550m3/hr的时候，上述滤芯的初压损失优选小于等于150Pa，小于等于120Pa更好，小于等于100Pa最好。而且，上述滤芯的过滤寿命在最终压力损失为200Pa的情况，优选容尘量大于等于10g，大于等于15g更好，大于等于20g最好。另外，当上述无纺布基材是与无纺布、织物、编织物、或者网状物等其他材料层压的复合基材的情况，以及是与具有保持有脱臭粒子或气体除去粒子的气体除去过滤器层压的复合基材的情况，上述的各压力损失是层压的其他材料或过滤器的压力损失相加算出的压力损失。另外，空气的流入面的所有的边的尺寸超过500mm的情况，作为试验条件可以采用空气流速为1100m3/hr。
如上述，本发明的滤芯是将无纺布基材褶皱加工得到的滤芯，通过在60℃的加热，上述无纺布基材的厚度增大5％以上。因此，此滤芯或者在刚性框中安装有滤芯的空气过滤器装置暴露在60℃加热状态的话，滤芯的过滤性能将变化。详细的说，平均重量分析效率几乎不变化，因为在无纺布基材的褶的顶点部分的死区增加，所以压力损失增加，但由于无纺布基材整体的容尘量的增加，作为综合结果，可以带来过滤寿命的大幅增加的效果。此增加比率，对于原滤芯的过滤寿命，优选大于等于5％，大于等于10％更好，大于等于15％最好。
接下来，对本发明的滤芯的使用方法进行说明。根据本发明的滤芯的使用方法，其中，通过在50至80℃中任一个温度环境中使滤芯，使上述无纺布基材的厚度恢复大于等于5％而进行使用，该滤芯是褶皱加工具有由热塑性树脂构成的纤维的无纺布基材，并通过保形部件保持褶皱形状的滤芯。
在本发明的滤芯的使用方法中，作为滤芯，优选使用本发明的滤芯，即无纺布基材通过在60℃的加热厚度增大5％以上的滤芯。以下，举例说明使用本发明的滤芯的情况。
如上所述，因为本发明的滤芯具有通过在60℃的加热厚度增大5％以上的特性，所以通过在60℃以上温度环境中使用此滤芯，具有能延长滤芯寿命的优点。但是，实施并使用本发明的滤芯的时候，有在非人为温度环境中小于60℃的温度环境中使用的情况，例如，在50℃的温度环境中使用一个月的情况，这样，即使在小于60℃的温度环境中，如果是长时间的话，厚度可增大5％以上。所谓这样的温度环境是指50至80℃中任一温度。即如果该滤芯被暴露于小于50℃的温度环境中的话，会有不能使无纺布基材的厚度增大5％以上的情况，大于等于80℃的时候，滤芯的构成部件有变形，变质的危险。而且为了不产生上述缺陷，并且为了确保厚度增大5％以上的效果，优选60至80℃中任一温度。
而且，作为上述50至80℃中的任一温度，优选小于构成纤维的热塑性树脂的熔点的温度，该纤维包含于构成滤芯的无纺布基材中，详细的说，优选等于或低于比由上述热塑性树脂构成的纤维的熔点中最低熔点还低10℃的温度，更优选等于或低于比由上述热塑性树脂构成的纤维的熔点中最低熔点还低30℃的温度，最优选等于或低于比由上述热塑性树脂构成的纤维的熔点中最低熔点还低50℃的温度.
在此，所谓加热并不只限于人为的加热，也表示非人为的加热无纺布基材的意思。例如包括以下情况：将在刚性框中安装有滤芯而形成的空气过滤器装置设置在汽车室内的空调内部，将汽车放置在例如夏天酷热天气中进行非人为的加热。即，意为在50至80℃中任一温度环境中使用。
另外，本发明的使用方法中，也可能人为加热并使用无纺布基材。例如，将在刚性框中安装了滤芯的空气过滤器装置设置在家庭用空气净化器和事务所用空调装置中，在某些时期作为空气过滤器使用，附着尘埃后，将空气过滤器装置取出，或者如原样设置，通过将滤芯暴露于加热的环境中或者通入加热空气，可以使无纺布基材恢复厚度，进行使用。
如上述，根据本发明的滤芯，在例如50至80℃中任一温度环境中使用滤芯，可使上述无纺布基材的厚度恢复5％以上并使用，至少从开始使用到被加热的期间，可以确保压力损失小且降低能量消耗、高空气流速，经过一定的期间后，通过加热或者故意加热，最终，保持高除尘效率的同时，延长过滤寿命，该滤芯是褶皱加工具有由热塑性树脂形成的纤维的无纺布基材，并通过保形部件保持褶皱形状而形成的滤芯。
以下，对于本发明的实施例进行说明，这只是用于方便理解发明的优选实施例，本发明不只仅限于这些实施例的内容。
【实施例】
(无纺布基材厚度的试验方法)
从加热前或者加热后的无纺布基材切取10cm四方形的试验片，将试验片放置的水平板上。接下来，将质量为50g的10cm四方形的平板放置于此试验片上，测量水平板与平板之间的距离。测量的时候，测量平板的4个角部和平板各边中央部共计8个地方，得到的值的平均值作为无纺布基材的厚度。另外，当是加工为滤芯的无纺布基材时，从滤芯中取出无纺布基材，除去褶皱形状的牙部和根部，有隔离物的时候，也除去隔离物，可将几个小片组合配置成10cm四方形作为试验片。
(无纺布基材的过滤性能试验方法-质量法)
ASHRAE52.1-1992中所规定的试验方法中，表面速度为0.25m/秒，直到压力损失为200Pa，供给SAE AC FINE粉尘后，计算(微粒捕集)平均重量分析效率(％)及过滤寿命(容尘量)(g/m2)。而且，初压损失(Pa)采用在表面速度为0.1m/秒时测量的值。
(无纺布基材的过滤性能试验方法-计量法)
JIS B9908(通风用空气过滤装置和电动空气清洁器的试验方法)形式1中所规定的试验方法中，在表面速度为0.1m/秒，供给0.3μm的大气尘，计算平均重量分析效率(％)。
(滤芯的过滤性能试验方法-质量法)
ASHRAE52.1-1992(美国大气尘污点测试法)中所规定的试验方法中，以空气流速550m3/hr，直到压力损失为200Pa，供给SAE ACFINE粉尘后，计算平均重量分析效率(％)及过滤寿命(容尘量)(g)。而且，初压损失(Pa)使用在空气流速为550m3/hr下测量的值。
(实施例1)
芯成分是熔点160℃的聚丙烯树脂，鞘成分是熔点140℃的聚乙烯树脂构成的复合纤维(纤度6.6分特、纤维长64mm)构成的短纤维80质量％，与芯成分是熔点160℃的聚丙烯树脂，鞘成分是熔点140℃的聚乙烯树脂构成的复合纤维(纤度2.2分特、纤维长51mm)的形成的短纤维20质量％进行混合，使用卡片机形成纤维网.
接下来，使用通气型干燥机，利用140℃的热空气，在热空气的通过速度为6m/秒的条件下，对此纤维网进行加热粘着处理，形成每单位面积质量为85g/m2，厚度为1.3mm的纤维粘着网。接下来，使用其他通气型干燥机，利用130℃的热空气，在热空气的通过速度为10m/秒的条件下，对此纤维粘着网进行加热挤压(压实)处理，制作每单位面积质量为85g/m2，厚度为1.0mm的无纺布基材。得到的无纺布基材的过滤性能的评价结果如表1中所示。
(实施例2)
使用芯成分是熔点160℃的聚丙烯树脂，鞘成分是熔点140℃的聚乙烯树脂构成的复合纤维(纤度6.6分特、纤维长64mm)构成的短纤维20质量％，使用卡片机(card machine)形成纤维网。接下来，使用通气型干燥机，利用140℃的热空气，在热空气的通过速度为10m/秒的条件下，对此纤维网进行加热粘着处理，形成每单位面积质量为85g/m2，厚度为1.4mm的纤维粘着网。接下来，使用其他通气型干燥机，利用130℃的热空气，在热空气的通过速度为10m/秒的条件下，对此纤维粘着网进行加热粘着处理，制作每单位面积质量为85g/m2，厚度为1.1mm的无纺布基材。得到的无纺布基材的过滤性能的评价结果如表1中所示。
(实施例3)
芯成分是熔点160℃的聚丙烯树脂，鞘成分是熔点140℃的聚乙烯树脂构成的复合纤维(纤度6.6分特、纤维长64mm)构成的短纤维80质量％，与芯成分是熔点160℃的聚丙烯树脂，鞘成分是熔点140℃的聚乙烯树脂构成的复合纤维(纤度2.2分特、纤维长51mm)构成的短纤维20质量％进行混合，使用卡片机形成纤维网。接下来，使用通气型干燥机，利用140℃的热空气，在热空气的通过速度为6m/秒的条件下，对此纤维网进行加热粘着处理，形成每单位面积质量为85g/m2，厚度为1.3mm的纤维粘着网。接下来，使用其他通气型干燥机，利用130℃的热空气，在热空气的通过速度为10m/秒的条件下，对此纤维粘着网进行加热挤压处理，制作每单位面积质量为85g/m2，厚度为1.0mm的无纺布基材。接下来，在此无纺布基材中进行电晕放电处理，制造构成纤维驻极体化得到的无纺布基布。另外，所使用的复合纤维是上述的“由附着有油剂0.2至0.6质量％的聚烯烃系热粘着纤维构成，通过加热处理无纺布化时及/或者无纺布化后，无纺布的油剂附着量减少到0.001至0.2质量％，油剂附着量的减少率为大于等于60％而得到的聚烯烃系热粘着纤维”，得到的无纺布基布的过滤性能的评价结果在表1中示出。
(实施例4至7)
与实施例3一样，形成纤维网，接下来，使用通气型干燥机，利用140℃的热空气，在热空气的通过速度分别为9m/秒、7.5m/秒、4m/秒、2m/秒的条件下，对此纤维网进行加热粘着处理，形成每单位面积质量为85g/m2，厚度分别为1.05mm、1.15mm、1.5mm、1.65mm的纤维粘着网，除此之外，则与实施例3相同制造实施例4、5、6、7的无纺布基布。得到的无纺布基布的过滤性能的评价结果如表1中所示。
(实施例8)
由实施例1所得到的无纺布基材，实施褶皱加工使褶的高度为29mm，褶的间距(牙间隔)为5mm，接下来，在与褶皱的峰线方向交叉的端面上，通过热溶化薄片附着由具有刚性的无纺布构成的保形装置，制造整体大小是保形装置侧225m×与保形装置垂直侧235mm的滤芯.得到的滤芯的过滤性能的评价结果如表3中所示.而且，向得到的滤芯以空气流速550m3/hr通100小时的加热空气(60℃)后的过滤性能评价结果也如表3所示。另外，汽车用空调一般最大空气流速为550m3/hr，在此实施例中，对于无纺布基材的表面表面速度约相当于25cm/秒。而且，由于此表面速度为极小值，所以没有挤压无纺布基材厚度的效果，而且确认没有妨碍无纺布基材恢复厚度的效果。
(实施例9至13)
在实施例3至7所得到的无纺布基材中，除实施褶皱加工以外，与实施例8相同制造滤芯。得到的滤芯的过滤性能的评价结果如表3及表4中所示。而且，向得到的滤芯以空气流速为550m3/hr通入100小时加热空气(60℃)后的过滤性能的评价结果如表3及表4中所示。
(比较例1)
与实施例1一样，形成纤维网，接下来，使用通气型干燥机，利用140℃的热空气，在热空气的通过速度为6m/秒的条件下，对此纤维网进行加热粘着处理，形成每单位面积质量为85g/m2，厚度为1.3mm的纤维粘着网后，不对此纤维粘着网进行加热挤压处理，将此纤维粘着网(每单位面积质量为85g/m2、厚度为1.3mm)作为无纺布基材。得到的无纺布基材的过滤性能的评价结果在表1中示出。
(比较例2)
与实施例2一样，形成纤维网，接下来，使用通气型干燥机，利用140℃的热空气，在热空气的通过速度为10m/秒的条件下，对此纤维网进行加热粘着处理，形成每单位面积质量为85g/m2、厚度为1.4mm的纤维粘着网后，不对此纤维粘着网进行加热挤压处理，将此纤维粘着网(每单位面积质量为85g/m2、厚度为1.4mm)作为无纺布基材。得到的无纺布基材的过滤性能的评价结果在表2中示出。
(比较例3)
与实施例3一样，形成纤维网，接下来，使用通气型干燥机，利用140℃的热空气，在热空气的通过速度为6m/秒的条件下，对此纤维网进行加热粘着处理，形成每单位面积质量为85g/m2，厚度为1.3mm的纤维粘着网后，不对此纤维粘着网进行加热挤压处理，将此纤维粘着网(每单位面积质量为85g/m2、厚度为1.3mm)作为无纺布基材。接下来，在此无纺布基材中进行电晕放电处理，制造构成纤维驻极体化的无纺布基材。得到的无纺布基材的过滤性能的评价结果在表2中示出。
(比较例4至7)
与实施例3一样，形成纤维网，接下来，使用通气型干燥机，利用140℃的热空气，在热空气的通过速度分别为9m/秒、7.5m/秒、4m/秒、2m/秒的条件下，对此纤维网不进行加热粘着处理，形成每单位面积质量分别为85g/m2，厚度分别为1.05mm、1.15mm、1.5mm、1.65mm的纤维粘着网后，不进行对此纤维粘着网的加热挤压处理，将此纤维粘着网作为无纺布基材。接下来，在此无纺布基材中进行电晕放电处理，制造构成纤维驻极体化的无纺布基材。得到的无纺布基材的过滤性能的评价结果在表2中示出。
(比较例8)
除对比较例1所得到无纺布基材实施褶皱加工以外，与实施例8相同制造滤芯。得到的滤芯的过滤性能的评价结果在表2中示出。而且，向得到的滤芯以空气流速为550m3/hr通入加热空气(60℃)100个小时后的过滤性能的评价结果在表5中示出。
(比较例9至13)
除向比较例3至7所得到无纺布基材实施褶皱加工以外，与实施例8相同制造滤芯。得到的滤芯的过滤性能的评价结果在表5及表6中示出。而且，向得到的滤芯以空气流速为550m3/hr通入加热空气(60℃)100个小时后的过滤性能的评价结果在表5及表6中示出。
【表1】
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
| 每单位面积质量(g/m<sup>2</sup>) | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 |
| 厚度(mm) | 1.0 | 1.1 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 初压损失(Pa) | 3.2 | 3.0 | 3.2 | 3.2 | 3.2 | 3.2 | 3.2 |
| 计量法效率(％) | 0 | 0 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 质量法效率(％) | 97 | 95 | 97 | 97 | 97 | 97 | 97 |
| 过滤寿命(容尘量)(g/m<sup>2</sup>) | 108 | 120 | 108 | 108 | 108 | 108 | 108 |
| 热空气通过速度(粘着处理)(m/s) | 6 | 6 | 6 | 9 | 7.5 | 4 | 2 |
| 热空气通过速度(挤压处理)(m/s) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
【表2】
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
| 每单位面积质量(g/m<sup>2</sup>) | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 | 85 |
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
| 厚度(mm) | 1.3 | 1.4 | 1.3 | 1.05 | 1.15 | 1.5 | 1.65 |
| 初压损失(Pa) | 3.0 | 2.8 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 2.9 | 2.8 |
| 计量法效率(％) | 0 | 0 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 质量法效率(％) | 97 | 95 | 97 | 97 | 97 | 96 | 95 |
| 过滤寿命(容尘量)(g/m<sup>2</sup>) | 164 | 180 | 164 | 120 | 132 | 200 | 260 |
| 热空气通过速度(粘着处理)(m/s) | 6 | 6 | 6 | 9 | 7.5 | 4 | 2 |
| 热空气通过速度(挤压处理)(m/s) | - | - | - | - | - | - | - |
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
如表1至6所明示，可知实施例8至13的滤芯，在加热到60℃前的状态下，初压损失降低，在加热到60℃后过滤寿命延长。如此，本发明的滤芯的特征在于，在至少从开始使用到被加热的期间，可以确保压力损失小且能量消耗降低或高空气流速，经过一定的期间后，通过被非人为或者人为的加热，最终保持高除尘效率的同时，延长过滤寿命。
符号说明
10滤芯 11无纺布基材
12a保形部件 12b保形部件
13褶皱 14隔离物
Claims (8)
1.一种滤芯，所述滤芯由包含热塑性树脂纤维的褶皱无纺布基材以及保形部件构成，其中，当加热至60℃时，所述无纺布基材厚度至少增大5％。
2.根据权利要求1所述的滤芯，其中，当加热至60℃时，所述基材增大厚度在5与65％之间。
3.根据权利要求1或2所述的滤芯，其中，在ASHRAE52.1-1992试验条件下，使用SAE AC FINE粉尘，表面风速为0.25m/秒时，提供平均重量分析效率以重量计在50与99％之间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的滤芯，其中，所述基材是带电的。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的滤芯，其中，“(1-2T/P)×100”的值(a)为10(％)至80(％)，
6.根据权利要求1-5中任一项所述的滤芯，其中，当加热至60℃时，滤芯的容尘量增加至少5％。
7.一种滤芯的制造方法，其包括以下步骤：
制备包含由热塑性树脂构成的纤维的网；
以第一速度将温度在所述树脂的熔点之上的加热空气通过所述网以粘接所述纤维；
通过以大于所述第一速度的第二速度将温度低于所述树脂熔点的加热空气通入所述网并且挤压所述网来制备无纺布基材；
褶皱加工所述基材；以及
使用保形装置对经过褶皱加工的无纺布基材进行处理，以保持褶皱。
8.由包含热塑性树脂纤维的无纺布基材构成的滤芯的应用，所述纤维经过褶皱加工以及使用保形装置处理，在50至80℃的环境中，使所述基材的厚度增大至少5％。
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