JP2000093719A - エアフィルタ - Google Patents

エアフィルタ

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JP2000093719A JP11267327A JP26732799A JP2000093719A JP 2000093719 A JP2000093719 A JP 2000093719A JP 11267327 A JP11267327 A JP 11267327A JP 26732799 A JP26732799 A JP 26732799A JP 2000093719 A JP2000093719 A JP 2000093719A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な剛性を備えるフィルタ材料を有するエ
アフィルタを提供する。 【解決手段】 本発明のエアフィルタは、粗空気側
（７）と純空気側（８）とを有する不織布（５）を含む
底部フィルタ材料（２）からなるエアフィルタであっ
て、不織布（５）が接着結合及び／又は凝集結合した繊
維（６）から構成され、繊維（６）が、接着結合及び／
又は凝集結合される前に、純空気側（８）からの液体噴
射によって形成されるからみ合い状態を有し、かつ液体
噴射によって、繊維（６）が粗空気側（７）から純空気
側（８）へ漸次的に密になり、それによって大きさの異
なる粒子を分離可能な、圧縮度の異なる範囲（Ａ，Ｂ，
Ｃ）が形成されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粗空気側と純空気
側とを有する不織布を含む底部フィルタ材料を有するエ
アフィルタに関し、より詳細には本発明は、不織布が接
着結合及び／又は凝集結合した繊維から構成される底部
フィルタ材料を有するエアフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のエアフィルタは、ドイツ特許第
4427817号から公知である。
【０００３】底部フィルタ材料を有するフィルタの場
合、分離すべき粒子は、主にフィルタ材料内において分
離される。これに反して、表面フィルタの場合は、粒子
は主にフィルタ材料表面に濾しかす、フィルタケーキと
して捕捉される。
【０００４】２つの不織布層、フリース層の積層体から
なるエアフィルタ材料は、ドイツ特許公開第4125250号
から公知である。純空気側に向く層は、噴流水によって
硬化され、2.2dtexよりも小さい平均繊度の繊維を有す
る。粗空気側に向く不織布層は、純空気側の層と比較し
てより粗い繊維を有する。双方の層は、機械的ニードリ
ングによって相互に結合されている。このようなフィル
タ媒体は、単に機械的にピンで止めた不織布に比較して
優れた効果を有する。しかしニードリングによる積層時
に、純空気側層にも、小さい粒子に対する濾過効果にマ
イナスに作用する針穴が形成されるという欠点がある。
【０００５】不織布は、エアフィルタのフィルタ材料と
して認められており、優れた濾過性質を保証する。しか
しながら公知のフィルタ材料は、フィルタ材料の安定性
及び剛性に関するすべての要望を必ずしも満足するもの
ではない。これは一方では、エアフィルタの製造時、場
合によっては適合した大きなフィルタ表面を有するヒダ
を付けた又は折畳んだフィルタの製造時に重要である。
しかも剛性は、使用中のフィルタ材料の過度の変形を阻
止するため、エアフィルタの機能についても重要であ
る。変形は、フィルタ材料の付着を招き、エアフィルタ
の圧力差が極めて大きくなり、その結果エアフィルタの
寿命が短くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特に
良好な剛性を備えるフィルタ材料を有するエアフィルタ
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、冒頭に述べ
たエアフィルタにおいて、接着結合及び／又は凝集結合
前に、純空気側からの液体噴射によって繊維をからみ合
わせ、繊維のからみ合った状態を形成し、液体噴射によ
って繊維を粗空気側から純空気側へ漸次的に密にし、そ
れによって大きさの異なる粒子を分離できる圧縮度の異
なる範囲を形成することによって、解決される。ここで
純空気側及び粗空気側とは、エアフィルタの使用に際し
て、空気がエアフィルタから吐き出される側及び空気が
エアフィルタに吸い込まれる側を意味する。
【０００８】液体噴射は、特に不織布製造において知ら
れている高圧水噴射処理とすることができる。
【０００９】不織布を貫通して透液性基材にぶつかる鋭
く集束された高圧水流によって、繊維はうず流動され
る。これによって液流によって把持された繊維は、から
み合った配置を取る。この場合本発明にもとづき、単位
時間当りの液体質量及び液圧によって決まる噴射エネル
ギは、繊維が粗空気側から純空気側へ漸次的に密になる
よう選択される。これによって大きさの異なる粒子を分
離できる圧縮範囲が形成される。
【００１０】繊維の接着結合及び／又は凝集結合と組合
せて実施される純空気側の液体噴射処理によって、驚く
ほど大きな剛性を有し、同時に優れたフィルタ性質を有
する不織布が得られる。これは驚きに値する。なぜなら
ば、柔らかい織物の手触りを有する不織布を形成するた
めに、不織布製造時に高圧液流を使用するからである。
更に液体噴射処理によって得られる厚み５mm以下のフィ
ルタ材料は、エアフィルタに好適であり、カレンダー操
作を補足する必要はないという利点も得られる。更に一
つの処理工程で圧縮度のことなる領域を有する１層の不
織布を形成することができるため、製造費を減少でき
る。
【００１１】接着結合及び／又は凝集結合する前に、粗
空気側からの液体噴射によって繊維をからみ合わせれば
有利である。好ましくは、純空気側からの液体噴射とは
異なる噴射エネルギで行う粗空気側からの補足の液体噴
射によって、特に強固な底部フィルタ材料が得られる。
【００１２】有利な構成においては、繊維は0.05から50
dtexの範囲の繊度を有する。
【００１３】繊維が粗大繊維及び微細繊維を含むことに
よって、フィルタ性質が更に改善される。この場合には
粗大繊維の繊度は、微細繊維の繊度の少なくとも６倍で
ある。即ちエアフィルタは、例えば約１dtexの繊度の微
細繊維と、約６dtex以上の繊度の粗大繊維とから構成さ
れる。
【００１４】微細繊維を、少なくとも部分的に引裂いた
スプリット繊維から構成すれば、エアフィルタにおい
て、特に小さい粒子を分離できる。スプリット繊維は、
カーディング可能な通常の繊度の、簡単に加工できる比
較的粗い多成分繊維である。スプリット繊維を分割する
ことにより、すなわち引き裂くことにより、比較的微細
な繊維を得ることができる。これによって従来の方法に
より、微小繊維構造の平構成体を得ることもできる。
【００１５】スプリット繊維を液体噴射処理によって分
割することによって、エアフィルタの製造が特に簡単に
なる。
【００１６】不織布の媒体密度を流体の流れる方向に漸
増させることによって、フィルタ材料の特に良好なダス
ト蓄積能が得られる。従ってエアフィルタは、粗空気側
に小さい繊維密度及び大きいフィルタ気孔を有する。こ
の範囲において、分離すべきより大きい粒子が捕捉され
る。繊維密度は、エアフィルタの純空気側へ向かって漸
増する。この場合、繊維によって形成される気孔は、繊
維密度の増加に対応して小さくなる。分離すべきより小
さい粒子は、まず粗空気側にある繊維密度の小さい範囲
を通過し、次いで繊維密度のより大きい範囲において分
離される。このようにしてエアフィルタには、フィルタ
材料の全厚みにわたって、分離すべき粒子が装荷でき
る。つまり分離すべき粒子の大きさに相応する繊維密度
を備えるフィルタ材料の範囲で、その粒子は捕捉され
る。従って長期のフィルタ使用時間及び全フィルタ寿命
にわたって、一様に小さい圧損を達成できる。
【００１７】本発明の実施例にもとづき、不織布は、粗
空気側に向く少なくとも１つの第１繊維層と、純空気側
に向く第２繊維層とを有する。
【００１８】少なくとも１つの繊維層を、実質的にあら
かじめ硬化させた不織布層から構成し、少なくとも１つ
の他の繊維層を、実質的に不織布層に重ね合わせた繊維
クレープ、縮緬繊維から形成し、繊維クレープ及び不織
布層を液体噴射によって相互に結合することによって、
製造が特に簡単になる。
【００１９】繊維クレープから形成した繊維層を不織布
層の純空気側に設ければ、特に良好なフィルタ性能が得
られる。
【００２０】繊維クレープから形成した繊維層がスプリ
ット繊維を含んでいれば、フィルタ内で特に小さな粒子
を分離することができる。
【００２１】本発明の実施例にもとづき、粗空気側に向
く繊維層は、純空気側に向く繊維層よりも多量の粗大繊
維を含む。粗空気側に向く繊維層の粗大繊維の割合がよ
り大きいことによって、この層にはより大きい気孔が形
成される。この場合粗空気側に向く繊維層にのみ粗大繊
維を設けることもできる。
【００２２】繊維を静電帯電させれば、フィルタ性能が
更に改善される。これは特にエレクトレット処理（例え
ば、コロナ処理）によって実施可能である。
【００２３】繊維の凝集結合は、繊維の一部の溶融によ
って特に有利な態様で実施される。
【００２４】接着結合は、結合剤による繊維の接着によ
って特に簡単に実施できる。２成分結合繊維、２成分結
合剤を使用するのが好ましい。
【００２５】フィルタ材料の全横断面に液体噴射を行え
ば、エアフィルタの製造費を特に低く抑えることができ
る。
【００２６】底部フィルタ材料がヒダを形成されていれ
ば、特に大きいフィルタ表面が得られる。なお本発明で
使用されるヒダを形成された底部フィルタ材料とは、折
り畳みパックとも称される。このようなヒダを形成され
た底部フィルタ材料は、細長く形成された柔軟なフィル
タマットを部分片が連続した形となるようにジグザグに
折り畳み、その順次続く部分片の隣接する部分が対称形
状で構成された突出部を備えているものを例示すること
ができ、例えば欧州特許出願第0382329号に記載され
る。 〔発明の詳細な説明〕
【００２７】以下に、図面を参照して本発明の対象を詳
細に説明する。
【００２８】図１に、フィルタカセットとして構成され
た本発明に係るエアフィルタ１を示す。このエアフィル
タは、側縁に平行にヒダを付けたフィルタ材料２を有す
る。フィルタ材料２の周縁は、密封ストリップ３によっ
て囲まれている。
【００２９】フィルタ材料２は、図２に示した不織布５
からなる。この不織布は、0.05から50dtexの範囲の繊度
の合成繊維６から構成され、カーディング機（例えば梳
綿機）によって製造される。図２において、粗空気側は
７で、純空気側は８で示され、フィルタの使用に際して
の空気の流れはＲで示される。
【００３０】高圧水噴射処理によって、不織布５内に繊
維６のからみ合い状態が形成される。
【００３１】不織布５は、流体の流れる方向すなわち空
気の流動方向Ｒに、性質の異なる範囲Ａ、Ｂ、Ｃを有
し、各範囲Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、大きさの異なる粒子を
分離することができる。図２に示した実施例の場合、繊
維密度を流動方向Ｒに粗空気側７から純空気側８へ漸増
することによって、フィルタにおいて範囲Ａ、Ｂ、Ｃで
異なる性質が達成される。不織布５を純空気側８から水
噴射処理することによって、繊維密度を増大することが
できる。このような片側からの水噴射処理によって、不
織布５の繊維６は、純空気側８において、水噴射される
側とは反対側の粗空気側、すなわち供給側７よりも強く
圧縮される。すなわち粗空気側７に面する範囲Ａの繊維
密度は、中央範囲Ｂ及び純空気側８に面する範囲Ｃの繊
維密度よりも小さい。同様に繊維６によって画定される
領域、すなわち不織布５の気孔の大きさは、範囲Ａから
範囲Ｃへ向かうにつれ小さくなる。したがってエアフィ
ルタの運転中、より大きな粒子はエアフィルタの範囲Ａ
において分離され、より小さな粒子は範囲Ｂにおいて分
離され、さらに小さな微小粒子は範囲Ｃにおいて分離さ
れる。
【００３２】不織布５の繊維６は、液体噴射処理後、接
着結合及び／又は凝集結合される。凝集結合は溶接によ
って実施され、この場合繊維６は高温において一時的に
軟化し、隣接の繊維６がその互いの接触点において、場
合によっては加圧下において結合される。接着結合は、
結合剤による繊維６の接着によって実施される。結合剤
は、不織布５の製造前に、いわゆる結合繊維の形で添加
混合できる。結合は、例えば熱処理によって行われ、こ
の場合結合繊維の外被が軟化し、隣接の繊維６は局部的
に相互に結合する。接着結合は、液状ポリマー結合剤を
塗布し、次いで熱処理によって硬化させることによって
行うこともできる。
【００３３】さらに繊維クレープから形成した繊維層を
不織布層５の純空気側８に設けることができ、またこの
繊維クレープから形成した繊維層がスプリット繊維を含
むことが好ましい。
【００３４】図３には不織布５の他の実施例を示す。繊
維６は、粗大繊維６'と微細繊維６''とを有し、この場
合粗大繊維６'の繊度は、微細繊維６''の繊度の６倍で
ある。流動方向Ｒに異なる性質を有する不織布５の範囲
Ａ'、Ｂ'は、繊維組成の異なる少なくとも２つの繊維層
を設けることによって得られる。範囲Ａ'に配置され粗
空気側７に面する繊維層は、範囲Ｂ'に配置され純空気
側８に面する繊維層よりも多量の粗大繊維６'を有す
る。この場合不織布５の微細繊維と粗大繊維との比は、
５：95〜40：60である。液体噴射によって繊維６'、
６''のからみ合い状態が形成され、繊維層が結合する。
【００３５】粒子分離特性の改善のため、繊維を静電帯
電させることができる。これは、エレクトレット処理、
特にコロナ処理によって行うことができる。
【００３６】微細繊維６''は、少なくとも部分的に、ヒ
ダ付きスプリット繊維９から構成することができる。図
４に、この種のスプリット繊維９の略横断面図を示す。
図示のスプリット繊維９は、第１ポリマーから形成され
た第１成分10と、第２ポリマーから形成された第２成分
11とを有する。図４に示した実施例の場合、８つのセグ
メントが第１成分10から構成されており、セグメントの
間には、それぞれ第２成分11が層状に設けられる。スプ
リット繊維９を分割又は分離すれば、８つの第１成分10
が、それぞれ図２、３に示した繊維６、６''を形成す
る。スプリット繊維９の分割によって形成された微細繊
維６''の繊度は、0.05dtex以下である。一方未分割のス
プリット繊維９は、明らかに粗大であり、従って簡単に
加工でき、不織布５に添加混合できる。スプリット繊維
９の分割は、水流処理、液体噴射処理にもとづいてスプ
リット繊維９に加えられる圧力によって行われる。
【００３７】以下に、２つの実施例を参照して、本発明
に係るエアフィルタ及びその製造法の利点を説明する。
【００３８】実施例１ 実施例１の不織布は、300g/m2の質量及び３mmの厚み（D
IN53855にもとづき測定）を有する。この不織布は、カ
ーデッドステープルファイバから製造される。２成分繊
維の組成は、0.9dtexのポリエステル繊維40％、6.7dtex
のポリエステル繊維10％及び2.2dtexのポリエステル50
％からなる。繊維のからみ合い状態は、50〜100barの水
圧における片側の水流噴射によって形成された。次いで
不織布を熱溶融炉において乾燥し、結合繊維を活性化し
て結合した。
【００３９】この不織布は、120N・m2の縦方向剛性（DIN
53350にもとづき20°の曲げ角度で測定）を示した。こ
の数値は、繊維組成、重量及び厚みは同一であるが液体
噴射処理を行わずに形成した不織布の場合の約３倍であ
った。
【００４０】実施例２ 実施例２の不織布は、170g/m2の質量及び0.9mmの厚み
（DIN53855にもとづき測定）を有する。この不織布は、
カーデッドステープルファイバの２つのクレープから製
造される。全重量の17％をなす第１クレープは、2.2dte
xのポリオレフィンスプリット繊維（未分割）50％と、
6.7dtexのポリプロピレン繊維50％とを含む。第２クレ
ープの繊維組成は、36dtexのポリオレフィン２成分繊維
100％を含む。含まれる繊維のからみ合いによるクレー
プの結合は、50〜150barの水圧における水噴射によって
形成され、その直後に熱溶融炉において乾燥され、結合
繊維の活性化によって結合された。こうして得られた不
織布構造体は、微細繊維側から粗大繊維側へ微細繊維の
連続的な減少を示す。
【００４１】不織布構造体は、製造方向へ38.0N・mm2の
剛性（DIN53350にもとづき20°の曲げ角度で測定）を示
した。この数値は、異なる作業工程において液体噴射を
行わずカレンダー法で製造した３つの層からなる、重量
及び厚みが同一の対照フィルタ材料の場合の約３倍であ
った。
【００４２】次いで、本発明により得られた不織布構造
体を静電帯電させた。静電帯電させた微粒分離度（EN14
3参照）及びダスト蓄積能が同一となる条件において、
３層の対照フィルタ媒体と本発明による不織布構造体を
比較すると、本発明の不織布構造体は通気性（DIN53887
参照）において78％大きいフィルタ能が得られた。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、粗空気側（７）と純空
気側（８）とを有する不織布（５）を含む底部フィルタ
材料（２）からなるエアフィルタであって、不織布
（５）が接着結合及び／又は凝集結合した繊維（６）か
ら構成され、繊維（６）が、接着結合及び／又は凝集結
合される前に、純空気側（８）からの液体噴射によって
形成されるからみ合い状態を有し、かつ液体噴射によっ
て、繊維（６）が粗空気側（７）から純空気側（８）へ
漸次的に密になり、それによって大きさの異なる粒子を
分離可能な、圧縮度の異なる範囲（Ａ，Ｂ，Ｃ）が形成
されることを特徴とするエアフィルタが提供される。本
発明の構成によれば、良好な剛性を備えるフィルタ材料
を有するエアフィルタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエアフィルタの図面である。
【図２】フィルタ材料の第１実施例の略横断面図であ
る。
【図３】フィルタ材料の第２実施例の略横断面図であ
る。
【図４】スプリット繊維の横断面図である。
【符号の説明】
１ エアフィルタ ２ フィルタ材料 ３ 密封ストリップ ５ 不織布 ６ 繊維 ７ 粗空気側 ８ 純空気側 ９ スプリット繊維 10 第１成分 11 第２成分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ・ベーケマン ドイツ国69509モーレンバッハ，イム・ク リンゲナカー・11

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粗空気側（７）と純空気側（８）とを有
    する不織布（５）を含む底部フィルタ材料（２）からな
    るエアフィルタであって、不織布（５）が接着結合及び
    ／又は凝集結合した繊維（６）から構成され、 繊維（６）が、接着結合及び／又は凝集結合される前
    に、純空気側（８）からの液体噴射によって形成される
    からみ合い状態を有し、かつ液体噴射によって、繊維
    （６）が粗空気側（７）から純空気側（８）へ漸次的に
    密になり、それによって大きさの異なる粒子を分離可能
    な、圧縮度の異なる範囲（Ａ，Ｂ，Ｃ）が形成されるこ
    とを特徴とするエアフィルタ。
  2. 【請求項２】 繊維（６）が、接着結合及び／又は凝集
    結合される前に、粗空気側（７）からの液体噴射によっ
    て形成されるからみ合い状態を有することを特徴とする
    請求項１のエアフィルタ。
  3. 【請求項３】 繊維（６）が、0.05から50dtexの範囲の
    繊度を有することを特徴とする請求項１又は２のエアフ
    ィルタ。
  4. 【請求項４】 繊維（６）が、粗大繊維（６'）及び微
    細繊維（６''）を含み、粗大繊維（６'）の繊度が、微
    細繊維（６''）の繊度の少なくとも６倍であることを特
    徴とする請求項１〜３の１つに記載のエアフィルタ。
  5. 【請求項５】 微細繊維（６''）が、少なくとも部分的
    に、引裂いたスプリット繊維（９）からなることを特徴
    とする請求項４のエアフィルタ。
  6. 【請求項６】 スプリット繊維（９）が液体噴射処理に
    よって分割されることを特徴とする請求項５のエアフィ
    ルタ。
  7. 【請求項７】 不織布（５）の媒体密度が空気の流動方
    向（Ｒ）へ漸増していることを特徴とする請求項１〜６
    の１つに記載のエアフィルタ。
  8. 【請求項８】 不織布（５）が、粗空気側（７）に向く
    少なくとも１つの第１繊維層（Ａ'）と、純空気側
    （８）に向く第２繊維層（Ｂ'）とを有することを特徴
    とする請求項１〜７の１つに記載のエアフィルタ。
  9. 【請求項９】 繊維層（Ａ'，Ｂ'）の少なくとも１つ
    が、実質的にあらかじめ硬化された不織布層からなり、
    少なくとも１つの他の繊維層が、実質的に不織布層に重
    ね合わせた繊維クレープから形成されており、繊維クレ
    ープ及び不織布層が、液体噴射によって相互に結合され
    ていることを特徴とする請求項８のエアフィルタ。
  10. 【請求項１０】 繊維クレープから形成した繊維層が不
    織布層の純空気側（８）に設けられていることを特徴と
    する請求項９のエアフィルタ。
  11. 【請求項１１】 繊維クレープから形成した繊維層がス
    プリット繊維を含むことを特徴とする請求項９又は１０
    のエアフィルタ。
  12. 【請求項１２】 粗空気側（７）に向く第１繊維層
    （Ａ'）が、純空気側（８）に向く第２繊維層（Ｂ'）よ
    りも多量の粗大繊維（６'）を含むことを特徴とする請
    求項７〜１１の１つに記載のエアフィルタ。
  13. 【請求項１３】 繊維（６）が静電帯電されていること
    を特徴とする請求項１〜１２の１つに記載のエアフィル
    タ。
  14. 【請求項１４】 繊維（６）の溶融によって凝集結合を
    行うことを特徴とする請求項１〜１３の１つに記載のエ
    アフィルタ。
  15. 【請求項１５】 結合剤による繊維（６）の接着によっ
    て接着結合を行うことを特徴とする請求項１〜１４の１
    つに記載のエアフィルタ。
  16. 【請求項１６】 フィルタ材料の全横断面に液体噴射を
    行うことを特徴とする請求項１〜１５の１つに記載のエ
    アフィルタ。
  17. 【請求項１７】 底部フィルタ材料がヒダを形成されて
    いることを特徴とするクレーム１〜１６の１つに記載の
    エアフィルタ。
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