【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、支持基材層と表層から構成される多層不織布からなるダスト捕集容量及び捕集効率に優れた空気中のダストを分離捕集する空気清浄用フィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、主としてクリーンルームおよびビル空調などの分野で室内を循環させる空気をろ過し、室内空気を清浄化する目的で使用されていた空気清浄用フルターは、最近の自動車の増加や環境汚染の拡大に伴い、自動車室内および一般家庭などにおいてエアフィルター、キャビンフィルター等として普及してきている。
【０００３】
これらのエアフィルターは、微粒子の捕集はもとより、比較的大きいダストを効率よく高容量で捕集し、さらにジグザグ折り、プリーツ折り等にした場合の形態保持性が要求されている。さらに、現在の機器・装置の小型化に対応できる、低圧力損失で高い粒子除去性を有するコンパクトなフィルターであることが要求され、比較的大きい粒子を捕集するための不織布と微粒子を捕集するためのエレクトレット処理不織布からなる積層体が開発されてきているが、２種類の不織布の接着工程、あるいはフィルター加工工程でフィルター内部の空隙が圧縮され、ダスト捕集する容量を著しく低下させるという問題があった。
これらの問題点を解決するものとして、極細繊維不織布と繊維シートの積層体を用いた成形フィルター（例えば、特許文献１参照。）、エレクトレット化極細繊維不織布と３種類の繊維径の異なる混合繊維からなる基布との積層体を用いるフィルター（例えば、特許文献２参照。）、極細繊維不織布と異なった樹脂の繊維径の異なる混合繊維からなる繊維シートとの積層体を用いるフィルター（例えば、特許文献３参照。）等が開発されているが、いずれも捕集効率は、優れるものの、目詰まりが早期に起こりやすく、捕集容量が満足出来ない場合があるか、又はその反対に、捕集容量は満足できるものの粒子の捕集効率がそのために低くなり、捕集容量と捕集効率の両方を満足できないというという問題点を有していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−１８０８０８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３７６３０号公報
【特許文献３】
特開２００２−５８９２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、ダスト捕集効率及び捕集容量の双方に優れ、かつ形態保持性に優れた多層不織布からなる空気清浄用フィルターを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、表層にメルトブロー不織布とスパンボンド不織布を積層一体化した複合不織布を用いることにより、ダスト捕集効率及び捕集容量を改良した空気清浄用フィルターが得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、支持基材層と表層から構成される多層不織布からなる空気清浄用フィルターにおいて、表層にスパンボンド／メルトブロー複合不織布を用いることを特徴とする空気清浄用フィルターが提供される。
【０００８】
また、本発明の第２の発明によれば、上記スパンボンド／メルトブロー複合不織布において、スパンボンド不織布の総目付重量が７〜２０ｇ／ｍ２であり、メルトブロー不織布の総目付重量が２〜８ｇ／ｍ２であり、該複合不織布の総目付重量が９〜２８ｇ／ｍ２であることを特徴とする第１の発明に記載の空気清浄用フィルターが提供される。
【０００９】
また、本発明の第３の発明によれば、上記スパンボンド／メルトブロー複合不織布がポリプロピレン製不織布であって、スパンボンド不織布の平均繊維径が１０〜３０μｍであり、メルトブロー不織布の平均繊維径が１〜１５μｍであることを特徴とする第１又は２の発明に記載の空気清浄用フィルターが提供される。
【００１０】
また、本発明の第４の発明によれば、上記スパンボンド／メルトブロー複合不織布の通気度が４０〜２５０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃであることを特徴とする第１〜３のいずれかの発明に記載の空気清浄用フィルターが提供される。
【００１１】
また、本発明の第５の発明によれば、上記支持基材層が、繊維径５〜１０デシテックスの異なる繊維径から選ばれた２種類以上の混合繊維からなる不織布であることを特徴とする第１〜４のいずれかの発明に記載の空気清浄用フィルターが提供される。
【００１２】
また、本発明の第６の発明によれば、上記支持基材層の不織布が、ポリエステル繊維またはポリエステル繊維とビニロン繊維の混合繊維からなる不織布であることを特徴とする第１〜５のいずれかの発明に記載の空気清浄用フィルターが提供される。
【００１３】
また、本発明の第７の発明によれば、上記支持基材層の不織布は、目付重量が５０〜２００ｇ／ｃｍ２であり、ケミカルボンド法またはサーマルボンド法で製造される不織布であることを特徴とする第１〜６のいずれかの発明に記載の空気清浄用フィルターが提供される。
【００１４】
また、本発明の第８の発明によれば、表層不織布のスパンボンド／メルトブロー複合不織布がエレクトレット化されているか、または、支持基材層不織布と表層不織布からなる多層不織布の層全体がエレクトレット処理されていることを特徴とする第１〜７のいずれかの発明に記載の空気清浄用フィルターが提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の空気清浄用フィルターは、表層として、スパンボンド／メルトブロー複合不織布を、支持基材層として、好ましくは、形状保持性にすぐれた異なる繊維径の混合繊維からなる不織布を用いて構成した多層不織布からなる。以下に、各構成について詳細に説明する。
【００１６】
（１）表層
本発明の多層不織布の表層は、主に微粒子を捕集する機能を果たす層であって、スパンボンド／メルトブロー複合不織布を用いる。
スパンボンド／メルトブロー複合不織布とは、スパンボンド不織布（Ｓ）とメルトブロー不織布（Ｍ）とを積層し、両者を一体化した積層多層不織布であり、両不織布が多層に積層されたものであればどのような組合せであっても良い。例えば、スパンボンド不織布からなるＳ層とメルトブロー不織布からなるＭ層を組み合わせて一体化したＳＭ構造の不織布積層体として表すことができ、ＳＭ構造は繰り返されても良い。具体的には、ＳＭ構造、ＳＭＳ構造、ＳＭＭＳ構造、ＳＭＳＭ構造等の態様の積層一体化した複合不織布として表すことができる。
【００１７】
スパンボンド／メルトブロー複合不織布の製造方法は、スパンボンド不織布とメルトブロー不織布とを積層一体化して積層体を形成できる方法であれば、どのような方法であっても良く、特に制限されない。例えば、スパンボンド不織布の上に直接メルトブロー不織布を形成した後、スパンボンド不織布とメルトブロー不織布とを融着させる方法、スパンボンド不織布とメルトブロー不織布とを重ね合わせ、加熱加圧により両不織布を融着させる方法、スパンボンド不織布とメルトブロー不織布とを、ホットメルト接着剤、溶剤系接着剤等の接着剤によって接着する方法等を用いることができるが、これらの中では、スパンボンド不織布の上に直接メルトブロー不織布を形成した後、スパンボンド不織布とメルトブロー不織布とを融着させる方法が、当該発明のメルトブロー不織布２〜８ｇ／ｍ２の円滑なＳ層への積層を実現する上で最も適している。
【００１８】
スパンボンド不織布の上に直接メルトブロー不織布を形成する方法としては、メルトブロー法によって形成される繊維をスパンボンド不織布の上に直接堆積させてメルトブロー不織布を形成させる方法によって行うことができ、このときスパンボンド不織布に対して、繊維状物が吹き付けられる側の反対側を負圧にして、メルトブロー法によって形成される繊維を堆積させると同時にスパンボンド不織布とメルトブロー不織布を一体化させることによりＳＭ構造の不織布が得られる。また、稼働ベルト上に、まず、スパンボンド不織布層を形成し、次にメルトブロー不織布層を形成し、最後に別のスパンボンド不織布層を連続的に堆積させ、ＳＭＳ構造の不織布が得られる。同様にスパンボンド法とメルトブロー法の組合せを繰り返すことにより、ＳＭＭＳ構造、ＳＭＳＭ構造等の複合不織布を形成することができる。これらは、いずれも加熱加圧エンボスロール等により、ウエブを形成後に一体化する処理を行うのが好ましい。
【００１９】
上記のように、直接連続一体化して得られるスパンボンド／メルトブロー複合不織布は、それぞれの不織布を別々に形成した後に積層一体化する複合不織布では得られない性質を有する。すなわち、目付重量２〜８ｇ／ｍ２前後の低目付のメルトブロー不織布は、一般的に極めて強度が弱く、単独で形成されるウエブを巻き取り、あるいは重ね合わせなどの処理ができないが、スパンボンド不織布の上に積層させることによりそれを形成することができる。直接連続一体化して得られるスパンボンド／メルトブロー複合不織布は、メルトブロー法による極細繊維がスパンボンド不織布に絡まった状態で、スパンボンド不織布の上に極薄のメルトブロー不織布が積層されており、その結果、不織布の厚み方向に密度が変化する不織布となり、表層不織布全体の繊維の分散カバー性がメルトブロー不織布と合体することによって向上し、ダストの捕集効率が飛躍的に向上する性質を有するようになる。
【００２０】
本発明で用いる複合不織布におけるスパンボンド不織布部分においては、その平均繊維径は、好ましくは１０〜３０μｍである。また、スパンボンド層の総和した総目付重量は、好ましくは７〜２０ｇ／ｍ２である。平均繊維径が１０μｍ未満では、フィルターとしての圧損が増加し、かつ、微粒子の目詰まりが速く、３０μｍを超えると、微粒子捕集効率が悪くなる。また、総目付重量が７ｇ／ｍ２未満では、強度の低下をきたし、後工程での支持基材不織布との貼合わせにて、加工に耐える抗張力が不足する。一方、２０ｇ／ｍ２を超えても、捕集効率がさほど向上せず、いたずらに圧損が増加し、実用的でなくなる。
【００２１】
また、本発明で用いる複合不織布におけるメルトブロー不織布部分においては、その平均繊維径は、好ましくは１〜１５μｍであり、より好ましくは３〜１０μｍである。また、メルトブロー層の総目付重量は、好ましくは２〜８ｇ／ｍ２であり、より好ましくは２〜５ｇ／ｍ２である。平均繊維径が１μｍ未満では、微粒子の目詰まりが速く、１５μｍを超えると、微粒子捕集効率が悪くなる。また、総目付重量が２ｇ／ｍ２未満では、捕集効率が低下し、メルトブローとしての特質を失い、８ｇ／ｍ２を超えると、圧損の上昇や目詰まりが早くなり、捕集容量が低下する。
【００２２】
さらに、複合不織布全体の通気度は、好ましくは４０〜２５０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃである。通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ未満では、目詰まりが速くなり、２５０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃを超えると、微粒子捕集効率が低くなる。
【００２３】
複合不織布の素材としては、スパンボンド法、メルトブロー法に通常使用できる熱可塑性樹脂が挙げられ、特に、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン、ポリエステル等が好ましい。それらの中では、ポリプロピレン系樹脂の不織布を用いるのが好ましい。ポリプロピレンとしては、プロピレン単独重合体、或いは過半重合割合のプロピレンと他のα−オレフィン（エチレン、ブテン、ヘキセン、４−メチルペンテン、オクテン等）、不飽和カルボン酸又はその誘導体（アクリル酸、無水マレイン酸等）、芳香族ビニル単量体（スチレン等）等とのランダム、ブロック又はグラフト共重合体である。また、ポリプロピレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）は、１０〜２０００ｇ／１０分のものが好ましい。これらプロピレンは、得られた不織布が上記物性を有する範囲であれば、単独でも、或いは複数種類の重合体の混合物としても使用することもできるし、ポリプロピレンを主成分としてなる樹脂でもよい。
なお、本発明で用いる複合不織布においては、スパンボンド不織布とメルトブロー不織布を構成する樹脂材料は、同一であることが好ましく、特にポリプロピレン製であることが好ましい。
【００２４】
また、複合不織布は、微粒子を捕集する機能を向上させるために、エレクトレット化処理をしたものを用いてもよい。エレクトレット化不織布を用いるのは、静電気力によって微細な粉塵を効率良く捕集することができるためであり、このエレクトレット化は、不織布をアースされた電極上を走行させ、この上から針電極又はワイヤー電極に高電圧を印加することによってコロナ放電を行い達成される。このエレクトレット化の程度は、不織布の表面電荷密度を２×１０−１０クーロン／ｃｍ２以上の電荷密度とするのが好ましい。この表面電荷密度が２×１０−１０クーロン／ｃｍ２未満であると、空気中の粉塵等の分離捕集性能が劣るようになるため好ましくない。表面電荷密度が５×１０−１０クーロン／ｃｍ２以上であると、空気中の粉塵等の分離捕集性能が著しく高まるため好ましく用いられる。
なお、本発明の多層フィルターにおいては、表層のスパンボンド／メルトブロー不織布にエレクトレット化処理を行い、しかるのちに支持基材を貼り合わせた後に、フィルター全体をエレクトレット化処理を行っても良い。
【００２５】
（２）支持基材層
本発明の多層不織布における支持基材層は、エアー中の比較的大きい粒子を捕集し、形状を保持するための役割を果たすものであり、５〜１０デシテックスの範囲の繊維径から選択された繊維径の異なる２種類以上の混合繊維から得られる不織布である。
【００２６】
繊維径の異なる２種類以上の繊維とは、例えば、細い繊維径（例えば、５デシテックス）の繊維６０重量％と太い繊維径（例えば、１０デシテックス）の繊維４０重量％の混合繊維のように繊維径が均一でない混合繊維から得られた不織布である。構成繊維径を不均一にすることにより、ダストの保持性、支持基材層の剛性、プリーツ加工性のバランスが向上する。細い繊維径の繊維と太い繊維径の繊維の比率は、細い繊維径の繊維が２０〜９０重量％であることが好ましい。
【００２７】
支持基材層を構成する不織布の素材としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ビニロン、ナイロン、アクリル樹脂、ポリクラール等の樹脂が挙げられる。これらの中では、支持基材層の厚みを保持する効果のあるビニロン、及びプリーツ折り等にした際に剛性を付与することのできるポリエステルが好ましい。
また、支持基材層を構成する繊維は、異なった繊維径を有し、かつ繊維の素材も異なっていることが好ましく、例えば、ポリエステル繊維とビニロン繊維の組合せが好ましい。特に、細い繊維径の樹脂としてビニロンを、太い繊維径の樹脂としてポリエステルを用いるのが好ましい。
細い繊維径のビニロン繊維と太い繊維径のポリエステル繊維を用いることにより、プリーツ折りしてフィルターとした時の剛性が付与されやすい。
【００２８】
また、支持基材層を構成する不織布の目付重量は、５０〜２００ｇ／ｍ２が好ましい。目付重量が５０ｇ／ｍ２未満では、剛性が低く、通風時の変形をきたし好ましくない。一方、２００ｇ／ｍ２を超えると、厚みが上がり、プリーツ加工後の形状保持性の低下及び限られたスペースへの収納に支障をきたし好ましくない。
【００２９】
さらに、支持基材層を構成する不織布の厚みは、０．５〜１．５ｍｍが好ましく、より好ましくは０．６〜１．２ｍｍである。厚みが０．５ｍｍ未満では、充分なダストの捕集容量が得られず、１．５ｍｍを超えると、プリーツ加工におけるスプリングバックや限られたスペースへの収納に支障をきたし好ましくない。
【００３０】
本発明で用いる支持基材層不織布は、上記の物性を満足するものであれば、どのような方法で製造されたものであってもよいが、混合繊維からケミカルボンド法又はサーマルボンド法等によって得られる不織布が好ましい。ケミカルボンド法又はサーマルボンド法による不織布の場合、繊維とバインダーの重量比率が３０：７０〜８０：２０であることが好ましい。繊維とバインダーとの重量比が上記範囲外で、繊維の割合が大きくなると剛性が低くなりプリーツ加工時の繊維の脱離、ケバ立ちが生じ易くなり、またプリーツ形状の保持性が低下する。バインダーの割合が大きくなると圧損が増加し、かつダストの目詰まりが早くなり好ましくない。
【００３１】
（３）多層不織布の製造
本発明の空気清浄用フィルターに用いる多層不織布は、上記表層用不織布と支持基材用不織布を積層して製造される。積層方法は、ホットメルトパウダー法、超音波エンボス接着法、スプレーラミネート法等の一般に用いられている方法により得られる。
【００３２】
積層体の構成としては、表層用不織布／支持基材用不織布、表層用不織布／支持基材用不織布／表層用不織布、支持基材用不織布／表層用不織布／支持基材用不織布のような２層又は３層の構成のいずれでもよく、目的に応じてその構成を変えて用いることができる。
【００３３】
本発明の空気清浄用フィルターに用いる多層不織布は、上記のようにして製造されるが、フィルターとして用いる際に、プリーツ加工、ユニット加工をして使用される場合が多い。プリーツ加工時の成形加工性が優れていると同時に、使用時に空気抵抗を受ける際フィルター基材が変形を受けるとユニットの構造圧損が増すため、これに耐える剛軟度が必要であり、高い剛軟度を有していることが好ましい。
【００３４】
フィルター全体の厚みは、０．５〜１．５ｍｍが好ましく、通気度は、５０〜２００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃが好ましく、線速度が５．３ｃｍ／ｓｅｃ時の圧力損失は、２〜１０Ｐａが好ましい。
【００３５】
以上のような物性を有する本発明の多層不織布からなる空気清浄用フィルターは、表層を構成する複合不織布自体が多層構造を有し、繊維の分散カバー性が向上しており、これによりダストの捕集効率が単層構造のものに比して著しく向上する効果を有している。特に、表層として、スパンボンド不織布の単層を用いた場合に比べて、その傾向が著しく、その高捕集効率ゆえにスパンボンド層の目付重量を大幅に減少させることができる。また、メルトブロー不織布の単層を用いた場合は、通気抵抗（圧損）は著しく高まり、かつ、目詰まりが早期に起こり、捕集容量が低下するが、ＳＭＳまたはＳＭＭＳを用いると、最外層のＳ層が芯層のＭ層のプレフィルタの役目をなし、Ｍ層の目詰まりを抑制する役目を果たすことにより、フィルターの性能のバランスが優れるようになり、捕集効率及び捕集容量が向上するものと考えられる。
【００３６】
以上のような物性を有する本発明の多層不織布からなる空気清浄用フィルターは、ダスト捕集率、形態保持性に優れ、キャビンフィルター、ビル空調用フィルター、一般産業用フィルター、ＨＥＰＡ／ＵＬＰＡのプレフィルター、空気清浄器用フィルター等として用いることができる。
【００３７】
【実施例】
本発明を以下の実施例、比較例によって具体的に説明する。なお、物性の測定は以下の方法を用いて行った。
（１）平均繊維径：試験片の任意な５箇所を電子顕微鏡で５枚の写真撮影を行い、１枚の写真につき２０本の繊維の直径を測定し、これら５枚の写真について行い、合計１００本の繊維径を平均して求めた。
（２）目付重量：試料長さ方向より、１００×１００ｍｍの試験片を採取し、水分平衡状態の重さを測定し、１ｍ２当たりに換算して求めた。
（３）不織布の厚み：試料長さ方向より、１００×１００ｍｍの試験片を採取し、ダイヤルシックネスゲージで測定した。
（４）通気度：試料長さ方向より、１００×１００ｍｍの試験片を採取し、ＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠し、フラジール型試験機を用いて測定した。
（５）圧力損失：ＴＳＩ社製フィルターテスターＭＯＤＥＬ８１３０を用い、その内蔵する差圧計にて、０．３μｍのＮａＣｌ粒子の試験用粉塵含有空気の通過前後の線速度が５．３ｃｍ／ｓｅｃ時の圧力を測定し、その差圧を求めた。
（６）捕集効率（ＮａＣｌ効率）：ＴＳＩ社製フィルターテスターＭＯＤＥＬ８１３０を用い、０．３μｍのＮａＣｌ粒子の試験用粉塵含有空気を線速度が５．３ｃｍ／ｓｅｃとなる流量で通過させ光散乱光量積算方式により、通過前通過後の粉塵濃度を同時に連続的に測定した。
（７）ダスト捕集容量（ＤＨＣ）：エアーフローテスターで試験用粉塵ＪＩＳ１５種を用い、フィルター測定面積３１４ｃｍ２、面風速１０ｃｍ／ｓｅｃ、粉塵濃度１００ｍｇ／ｍ３により、圧力損失が初期圧損＋３０ｍｍＡｑアップ時までの保持した粉塵重量をｇ／ｍ２で求めた。
【００３８】
実施例１
表層のポリプロピレン製ＳＭＭＳ不織布として、Ｓの層の目付重量計＝１３ｇ／ｍ２、Ｍの層の目付重量計＝２ｇ／ｍ２、総目付重量＝１５ｇ／ｍ２、厚み＝０．１２ｍｍ、通気度＝１４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃのＣＯＭＦＯＲＴ Ｗｈｉｔｅ（ＦＩＢＥＲＴＥＸ社製）を用いた。また、支持基材層のケミカルボンド不織布として、５デシテックスのビニロンステープル５０重量％と１０デシテックスのポリエステル繊維（帝人製）５０重量％とからなる混合繊維を用い、繊維とバインダーの重量比を５０：５０にしてケミカルボンド法による不織布（平均繊維径＝７デシテックス、目付重量＝６０ｇ／ｍ２、厚み＝０．８ｍｍ、通気度＝４００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ）を用いた。
上記ＳＭＭＳ不織布と上記ケミカルボンド不織布をホットメルトパウダーで２層に積層し、多層不織布を得た。ホットパウダーの散布量は、１５ｇ／ｍ２とした。得られた多層不織布について、平板状態において、フィルターの性能試験を行った。その結果を表１に示す。
【００３９】
実施例２
ポリプロピレン製スパンボンド不織布（目付重量＝１３ｇ／ｍ２、平均繊維径＝１５μｍ）の上にメルトブロー法によりポリプロピレン製メルトブロー不織布（目付重量＝２ｇ／ｍ２、平均繊維径＝５μｍ）を直接形成し、厚み＝０．１３ｍｍ、通気度＝１５１ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃのＳＭ構造複合不織布を得た。得られた複合不織布を用い、実施例１と同様にしてフィルターを得、性能試験を行った。結果を表１に示す。
【００４０】
比較例１
実施例１のＳＭＭＳの代わりに、目付重量１５ｇ／ｍ２、厚み０．１２ｍｍ、通気度２５０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃのスパンボンド不織布（ＳＢ）を用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルターを得、性能試験を行った。結果を表１に示す。
【００４１】
比較例２
実施例１のＳＭＭＳの代わりに、目付重量４０ｇ／ｍ２、厚み０．２１ｍｍ、通気度１５０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃのスパンボンド不織布（ＳＢ）を用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルターを得、性能試験を行った。結果を表１に示す。
【００４２】
比較例３
実施例１のＳＭＭＳの代わりに、目付重量１５ｇ／ｍ２、厚み０．１５ｍｍ、通気度１００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃのメルトブロー不織布（ＭＢ）を用いる以外は、実施例１と同様にしてフィルターを得、性能試験を行った。結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１から明らかなように、表層にＳＭＭＳ又はＳＭを使用した本発明のフィルターは、フィルター性能として重要な捕集効率、捕集容量において、共に高い性能バランスを示しており、表層を複合化した効果は明らかである（実施例１及び２）。表層にスパンボンド不織布単層を用いた場合には、その目付重量を１５ｇ／ｍ２から４０ｇ／ｍ２に増加させても、捕集効率はさほど増加せず、また、捕集容量も小さい（比較例１及び２）。表層にメルトブロー不織布単層を用いた場合には、捕集効率は高いものの、捕集容量が著しく小さい（比較例３）。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の空気清浄用フィルターは、表層としてスパンボンド／メルトブロー複合不織布を用いた多層不織布からなるので、ダストの捕集効率及び捕集容量が共に向上し、形態保持性に優れ、ビル空調用フィルター、一般産業用フィルター、キャビンフィルター用として有用である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an air cleaning filter for separating and collecting dust in the air, which is made of a multilayer nonwoven fabric composed of a support base material layer and a surface layer, and has excellent dust collection capacity and collection efficiency.
[0002]
[Prior art]
In recent years, air purifying filters, which have been used for the purpose of purifying indoor air by filtering air circulating in the room mainly in fields such as clean rooms and building air conditioning, have recently been used with the increase of automobiles and the spread of environmental pollution. Air filters, cabin filters, and the like have become widespread in automobile interiors and general households.
[0003]
These air filters are required to collect not only fine particles but also relatively large dust efficiently and with high capacity, and to retain shape when zigzag folding or pleating is performed. Furthermore, a compact filter with low pressure loss and high particle removal performance that can respond to the miniaturization of current equipment and devices is required, and non-woven fabric and fine particles for collecting relatively large particles are required. Laminates made of electret-treated nonwoven fabrics have been developed for the purpose of bonding, but the gaps inside the filters are compressed in the bonding process of the two types of nonwoven fabrics or in the filter processing process, which significantly reduces the capacity to collect dust. was there.
As a solution to these problems, a molded filter using a laminate of a microfiber nonwoven fabric and a fiber sheet (for example, see Patent Document 1), an electretized microfiber nonwoven fabric and three types of mixed fibers having different fiber diameters are used. (See, for example, Patent Document 2) and a filter using a laminate of a microfiber nonwoven fabric and a fiber sheet made of mixed fibers of different resins having different fiber diameters (for example, see Patent Document 2). 3) have been developed, but in all cases, although the collection efficiency is excellent, clogging is likely to occur early, and the collection capacity may not be satisfactory, or conversely, the collection capacity. Although it was satisfactory, it had a problem that the collection efficiency of the particles was lowered, and both the collection capacity and the collection efficiency could not be satisfied.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-4-180808 [Patent Document 2]
JP 2001-137630 A [Patent Document 3]
JP-A-2002-58929 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an air cleaning filter made of a multilayer nonwoven fabric which is excellent in both dust collection efficiency and collection capacity and is excellent in shape retention.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, improved the dust collection efficiency and collection capacity by using a composite nonwoven fabric in which a melt-blown nonwoven fabric and a spunbonded nonwoven fabric are integrated into the surface layer. It has been found that a filtered air purifying filter can be obtained, and the present invention has been completed.
[0007]
That is, according to the first aspect of the present invention, in an air purifying filter comprising a multilayer nonwoven fabric composed of a support base material layer and a surface layer, air purifying is characterized by using a spunbond / melt blow composite nonwoven fabric for the surface layer. Filters are provided.
[0008]
According to the second invention of the present invention, in the spunbond / meltblown composite nonwoven fabric, the spunbond nonwoven fabric has a total basis weight of 7 to 20 g / m 2 , and the meltblown nonwoven fabric has a total basis weight of 2 to 8 g / m2. m 2, and the air cleaning filter according to the first invention, wherein the total weight per unit area of the composite nonwoven fabric is 9~28g / m 2 is provided.
[0009]
According to the third aspect of the present invention, the spunbond / meltblown composite nonwoven fabric is a polypropylene nonwoven fabric, the average fiber diameter of the spunbond nonwoven fabric is 10 to 30 μm, and the average fiber diameter of the meltblown nonwoven fabric is 1 The air purifying filter according to the first or second aspect of the present invention, which has a thickness of from 15 to 15 μm.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, the spunbond / meltblown composite nonwoven fabric has an air permeability of 40 to 250 cc / cm 2 / sec. Is provided.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, the support base material layer is a nonwoven fabric composed of two or more types of mixed fibers selected from different fiber diameters of 5 to 10 dtex. An air purifying filter according to any one of the first to fourth inventions is provided.
[0012]
Further, according to the sixth aspect of the present invention, the nonwoven fabric of the supporting base material layer is a nonwoven fabric made of polyester fiber or a mixed fiber of polyester fiber and vinylon fiber, The invention provides an air purification filter according to the invention.
[0013]
According to the seventh invention of the present invention, the nonwoven fabric of the support base material layer has a basis weight of 50 to 200 g / cm 2 and is a nonwoven fabric manufactured by a chemical bond method or a thermal bond method. An air purifying filter according to any one of the first to sixth aspects of the invention is provided.
[0014]
According to the eighth invention of the present invention, the spunbond / meltblown composite nonwoven fabric of the surface nonwoven fabric is electretized, or the entire layer of the multilayer nonwoven fabric composed of the support base layer nonwoven fabric and the surface nonwoven fabric is electret-treated. The air purifying filter according to any one of the first to seventh aspects of the present invention is provided.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The air purifying filter of the present invention has a multilayer structure comprising a spunbond / meltblown composite nonwoven fabric as a surface layer, and a nonwoven fabric composed of mixed fibers having different fiber diameters, preferably having excellent shape retention, as a support base material layer. It is made of non-woven fabric. Hereinafter, each configuration will be described in detail.
[0016]
(1) Surface Layer The surface layer of the multilayer nonwoven fabric of the present invention is a layer that mainly functions to collect fine particles, and uses a spunbond / meltblown composite nonwoven fabric.
The spunbond / meltblown composite nonwoven fabric is a laminated multilayer nonwoven fabric obtained by laminating a spunbond nonwoven fabric (S) and a meltblown nonwoven fabric (M), and integrating both of them. Such a combination may be used. For example, an S layer made of a spunbonded nonwoven fabric and an M layer made of a melt-blown nonwoven fabric can be combined and represented as a nonwoven fabric laminate having an SM structure, and the SM structure may be repeated. Specifically, it can be represented as a laminated and integrated composite nonwoven fabric having an SM structure, an SMS structure, an SMMS structure, an SMSM structure, or the like.
[0017]
The method for producing the spunbond / meltblown composite nonwoven fabric is not particularly limited, as long as the spunbond nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric can be laminated and integrated to form a laminate. For example, after directly forming a melt blown nonwoven fabric on a spunbonded nonwoven fabric, a method of fusing the spunbonded nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric, laminating the spunbonded nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric, and fusing both nonwoven fabrics by applying heat and pressure Method, a method of bonding a spunbonded nonwoven fabric and a meltblown nonwoven fabric with an adhesive such as a hot-melt adhesive or a solvent-based adhesive can be used. Among these, the meltblown nonwoven fabric is directly placed on the spunbonded nonwoven fabric. Is formed, the method of fusing the spunbonded nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric is most suitable for realizing a smooth lamination of the meltblown nonwoven fabric of the present invention on the S layer of 2 to 8 g / m 2 .
[0018]
As a method of forming a melt blown nonwoven fabric directly on a spunbonded nonwoven fabric, a method in which fibers formed by a meltblown method are directly deposited on the spunbonded nonwoven fabric to form a meltblown nonwoven fabric can be performed. With respect to the nonwoven fabric, the negative pressure is applied to the side opposite to the side where the fibrous material is sprayed, and the fibers formed by the meltblowing method are deposited, and at the same time, the spunbonded nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric are integrated to form the SM nonwoven fabric. can get. Further, first, a spunbonded nonwoven fabric layer is formed on the working belt, then a melt-blown nonwoven fabric layer is formed, and finally, another spunbonded nonwoven fabric layer is continuously deposited to obtain a nonwoven fabric having an SMS structure. Similarly, by repeating the combination of the spun bond method and the melt blow method, a composite nonwoven fabric having an SMMS structure, an SMSM structure, or the like can be formed. It is preferable to perform a process of integrating these after forming the web using a heating and pressing embossing roll or the like.
[0019]
As described above, the spunbond / meltblown composite nonwoven fabric obtained by continuous continuous integration has properties that cannot be obtained with a composite nonwoven fabric in which respective nonwoven fabrics are separately formed and then laminated and integrated. In other words, a low-weight melt-blown nonwoven fabric having a basis weight of about 2 to 8 g / m2 generally has extremely low strength and cannot be processed by winding or laminating a single web, but a spunbond nonwoven fabric. It can be formed by stacking on top of The spunbond / meltblown composite nonwoven fabric obtained by continuous continuous integration has an ultrathin meltblown nonwoven fabric laminated on the spunbond nonwoven fabric in a state where the ultrafine fibers obtained by the meltblowing method are entangled with the spunbond nonwoven fabric. The nonwoven fabric has a density that changes in the thickness direction of the nonwoven fabric, and the dispersion coverability of the fibers of the entire surface nonwoven fabric is improved by combining with the melt-blown nonwoven fabric, and the dust collection efficiency is dramatically improved.
[0020]
The average fiber diameter of the spunbonded nonwoven fabric portion in the composite nonwoven fabric used in the present invention is preferably 10 to 30 μm. The total basis weight of that total spunbond layer is preferably 7~20g / m 2. When the average fiber diameter is less than 10 μm, pressure loss as a filter increases, and clogging of fine particles is fast, and when it exceeds 30 μm, the efficiency of collecting fine particles is deteriorated. If the total basis weight is less than 7 g / m 2 , the strength will decrease, and the bonding strength with the supporting substrate nonwoven fabric in a later step will be insufficient in the tensile strength to withstand the processing. On the other hand, if it exceeds 20 g / m 2 , the trapping efficiency does not improve so much, the pressure loss increases unnecessarily, and it becomes impractical.
[0021]
In the melt-blown non-woven fabric portion of the composite non-woven fabric used in the present invention, the average fiber diameter is preferably 1 to 15 μm, more preferably 3 to 10 μm. Further, the total basis weight of the melt blow layer is preferably 2 to 8 g / m 2 , and more preferably 2 to 5 g / m 2 . When the average fiber diameter is less than 1 μm, the clogging of the fine particles is fast, and when it exceeds 15 μm, the efficiency of collecting the fine particles is deteriorated. When the total weight is less than 2 g / m 2 , the collection efficiency is reduced, and the characteristic as a melt blow is lost. When the total weight is more than 8 g / m 2 , the pressure loss increases and clogging is accelerated, and the collection capacity is reduced. I do.
[0022]
Further, the air permeability of the entire composite nonwoven fabric is preferably 40 to 250 cc / cm 2 / sec. If the air permeability is less than 40 cc / cm 2 / sec, clogging will be fast, and if it exceeds 250 cc / cm 2 / sec, the efficiency of collecting fine particles will be low.
[0023]
Examples of the material of the composite nonwoven fabric include thermoplastic resins that can be generally used for spunbonding and meltblowing, and polyolefins such as polyethylene and polypropylene, nylon, and polyester are particularly preferable. Among them, it is preferable to use a polypropylene resin nonwoven fabric. Examples of the polypropylene include a propylene homopolymer, a propylene in a majority polymerization ratio and another α-olefin (ethylene, butene, hexene, 4-methylpentene, octene, etc.), an unsaturated carboxylic acid or a derivative thereof (acrylic acid, maleic anhydride). Acid, etc.), a random, block or graft copolymer with an aromatic vinyl monomer (such as styrene). The polypropylene preferably has a melt flow rate (MFR) of 10 to 2000 g / 10 minutes. These propylenes can be used alone or as a mixture of plural kinds of polymers as long as the obtained nonwoven fabric has the above-mentioned physical properties, or may be a resin containing polypropylene as a main component.
In the composite nonwoven fabric used in the present invention, the resin material constituting the spunbonded nonwoven fabric and the meltblown nonwoven fabric is preferably the same, and particularly preferably made of polypropylene.
[0024]
In addition, the composite nonwoven fabric may be electretized in order to improve the function of collecting fine particles. The electretized nonwoven fabric is used because fine dust can be efficiently collected by electrostatic force. This electretization is performed by running the nonwoven fabric on a grounded electrode, and then using a needle electrode or a wire from above. Corona discharge is achieved by applying a high voltage to the electrodes. The degree of electretization is preferably such that the surface charge density of the nonwoven fabric is 2 × 10 −10 coulomb / cm 2 or more. If the surface charge density is less than 2 × 10 −10 coulomb / cm 2 , the performance of separating and collecting dust and the like in the air deteriorates, which is not preferable. When the surface charge density is 5 × 10 −10 coulomb / cm 2 or more, the performance of separating and collecting dust and the like in the air is remarkably increased, so that it is preferably used.
In the multilayer filter of the present invention, the surface of the spunbond / meltblown nonwoven fabric may be subjected to an electretization process, and then, after the supporting substrate is bonded, the entire filter may be subjected to an electretization process.
[0025]
(2) Support base layer The support base layer in the multilayer nonwoven fabric of the present invention plays a role of collecting relatively large particles in the air and maintaining the shape, and has a range of 5 to 10 dtex. Is a nonwoven fabric obtained from two or more types of mixed fibers having different fiber diameters selected from the fiber diameters of the above.
[0026]
The two or more types of fibers having different fiber diameters include, for example, a fiber such as a mixed fiber of 60% by weight of a fiber having a small fiber diameter (for example, 5 dtex) and 40% by weight of a fiber having a large fiber diameter (for example, 10 dtex). It is a nonwoven fabric obtained from mixed fibers having non-uniform diameters. By making the constituent fiber diameters nonuniform, the balance between dust retention, rigidity of the supporting base material layer, and pleating workability is improved. The ratio of the fine fiber diameter to the large fiber diameter fiber is preferably such that the fine fiber diameter fiber is 20 to 90% by weight.
[0027]
Examples of the material of the nonwoven fabric constituting the supporting base material layer include resins such as polyolefin, polyester, vinylon, nylon, acrylic resin, and polyclar. Among these, preferred are vinylon, which has an effect of maintaining the thickness of the supporting base material layer, and polyester, which can impart rigidity when pleated or the like.
Further, the fibers constituting the supporting base material layer preferably have different fiber diameters and different fiber materials. For example, a combination of polyester fibers and vinylon fibers is preferable. In particular, it is preferable to use vinylon as a resin having a small fiber diameter and polyester as a resin having a large fiber diameter.
By using a vinylon fiber having a small fiber diameter and a polyester fiber having a large fiber diameter, rigidity when pleated and formed into a filter is easily imparted.
[0028]
Further, the basis weight of the nonwoven fabric constituting the supporting base material layer is preferably from 50 to 200 g / m 2 . If the basis weight is less than 50 g / m 2 , the rigidity is low, and deformation at the time of ventilation occurs, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 200 g / m 2 , the thickness is increased, the shape retention after pleating is reduced, and storage in a limited space is hindered, which is not preferable.
[0029]
Further, the thickness of the nonwoven fabric forming the supporting base material layer is preferably 0.5 to 1.5 mm, more preferably 0.6 to 1.2 mm. If the thickness is less than 0.5 mm, a sufficient dust collecting capacity cannot be obtained. If the thickness exceeds 1.5 mm, springback in pleating processing and storage in a limited space are undesirably hindered.
[0030]
The support substrate layer nonwoven fabric used in the present invention may be one produced by any method as long as it satisfies the physical properties described above, but may be prepared from a mixed fiber by a chemical bond method or a thermal bond method. The resulting nonwoven fabric is preferred. In the case of a nonwoven fabric by a chemical bond method or a thermal bond method, the weight ratio of the fiber to the binder is preferably 30:70 to 80:20. If the weight ratio of the fiber and the binder is out of the above range, and the proportion of the fiber is large, the rigidity is reduced, and the detachment and fluffing of the fiber during pleating are likely to occur, and the retention of the pleated shape is reduced. When the proportion of the binder is large, the pressure loss increases, and the clogging of dust is undesirably fast.
[0031]
(3) Production of multilayer nonwoven fabric The multilayer nonwoven fabric used for the air cleaning filter of the present invention is produced by laminating the above-mentioned surface nonwoven fabric and supporting substrate nonwoven fabric. The laminating method is obtained by a generally used method such as a hot melt powder method, an ultrasonic emboss bonding method, a spray laminating method and the like.
[0032]
Examples of the structure of the laminate include nonwoven fabrics for surface layer / nonwoven fabric for support substrate, nonwoven fabric for surface layer / nonwoven fabric for support substrate / nonwoven fabric for surface layer, nonwoven fabric for support substrate / nonwoven fabric for surface layer / nonwoven fabric for support substrate. Any of a layer structure and a three-layer structure may be used, and the structure may be changed according to the purpose.
[0033]
The multilayer nonwoven fabric used for the air purifying filter of the present invention is manufactured as described above, but when used as a filter, it is often used after pleating and unit processing. At the same time, the processing efficiency of the pleating process is excellent, and at the same time, when the filter substrate is deformed when receiving air resistance during use, the structural pressure loss of the unit increases. It preferably has softness.
[0034]
The thickness of the entire filter is preferably 0.5 to 1.5 mm, the air permeability is preferably 50 to 200 cc / cm 2 / sec, and the pressure loss when the linear velocity is 5.3 cm / sec is preferably 2 to 10 Pa. .
[0035]
In the air cleaning filter comprising the multilayer nonwoven fabric of the present invention having the above-described physical properties, the composite nonwoven fabric constituting the surface layer itself has a multilayer structure, and the dispersion coverability of the fibers is improved. This has the effect of significantly improving the collection efficiency as compared with the single-layer structure. In particular, the tendency is remarkable as compared with the case where a single layer of a spun-bonded nonwoven fabric is used as the surface layer, and the basis weight of the spun-bond layer can be significantly reduced due to its high collection efficiency. When a single layer of a melt-blown non-woven fabric is used, the ventilation resistance (pressure loss) is significantly increased, and clogging occurs at an early stage, and the trapping capacity is reduced. The layer functions as a pre-filter of the M layer of the core layer and plays a role of suppressing clogging of the M layer, whereby the balance of the performance of the filter is improved, and the collection efficiency and the collection capacity are improved. It is considered.
[0036]
The filter for air cleaning comprising the multilayer nonwoven fabric of the present invention having the physical properties as described above is excellent in dust collection rate and shape retention, and is used for cabin filters, filters for building air conditioning, general industrial filters, and HEPA / ULPA prefilters. And a filter for an air purifier.
[0037]
【Example】
The present invention will be specifically described by the following examples and comparative examples. In addition, the measurement of the physical properties was performed using the following methods.
(1) Average fiber diameter: Five photographs were taken of five arbitrary points on the test piece with an electron microscope, the diameter of 20 fibers was measured for each photograph, and the measurement was performed on these five photographs. The average fiber diameter of 100 fibers was determined.
(2) a weight per unit area: sample than the length direction, a test piece of 100 × 100 mm was taken to measure the weight of the moisture equilibrium was determined in terms of per 1 m 2.
(3) Thickness of nonwoven fabric: A test piece of 100 × 100 mm was sampled from the sample length direction and measured with a dial thickness gauge.
(4) Air permeability: A test piece of 100 × 100 mm was sampled from the sample length direction, and measured using a Frazier-type testing machine in accordance with JIS L 1096.
(5) Pressure loss: using a filter tester Model 8130 manufactured by TSI, and using a built-in differential pressure gauge, at a linear velocity of 5.3 cm / sec before and after passage of 0.3 μm NaCl particles in air containing test dust. Was measured, and the differential pressure was determined.
(6) Collection Efficiency (NaCl Efficiency): Using a filter tester MODEL8130 manufactured by TSI, passing 0.3 μm NaCl particle test dust-containing air at a flow rate at which the linear velocity becomes 5.3 cm / sec, and the amount of light scattered light The dust concentration before and after the passage was measured simultaneously and continuously by the integrating method.
(7) Dust collection capacity (DHC): The initial pressure loss is increased by +30 mmAq due to the filter measurement area of 314 cm 2 , the surface wind speed of 10 cm / sec, and the dust concentration of 100 mg / m 3 , using a test dust JIS 15 type with an air flow tester. The weight of the dust retained until time was determined in g / m 2 .
[0038]
Example 1
As the surface-layered SMMS nonwoven fabric made of polypropylene, the basis weight of the S layer = 13 g / m 2 , the basis weight of the M layer = 2 g / m 2 , the total basis weight = 15 g / m 2 , the thickness = 0.12 mm, the ventilation Degree = 140 cc / cm 2 / sec COMFORT White (manufactured by FIBERTEX) was used. Further, as the chemical bond nonwoven fabric of the supporting base material layer, a mixed fiber composed of 50% by weight of vinylon staple of 5 dtex and 50% by weight of polyester fiber (manufactured by Teijin) was used, and the weight ratio of the fiber and the binder was 50: A nonwoven fabric (average fiber diameter = 7 decitex, basis weight = 60 g / m 2 , thickness = 0.8 mm, air permeability = 400 cc / cm 2 / sec) by a chemical bond method was used.
The SMMS nonwoven fabric and the chemical bond nonwoven fabric were laminated in two layers with hot melt powder to obtain a multilayer nonwoven fabric. The application amount of the hot powder was 15 g / m 2 . The performance test of the filter was performed on the obtained multilayer nonwoven fabric in a flat state. Table 1 shows the results.
[0039]
Example 2
A polypropylene melt-blown nonwoven fabric (basis weight = 2 g / m 2 , average fiber diameter = 5 μm) is directly formed on a polypropylene spunbond nonwoven fabric (basis weight = 13 g / m 2 , average fiber diameter = 15 μm) by a melt blow method, An SM structure composite nonwoven fabric having a thickness of 0.13 mm and an air permeability of 151 cc / cm 2 / sec was obtained. Using the obtained composite nonwoven fabric, a filter was obtained in the same manner as in Example 1, and a performance test was performed. Table 1 shows the results.
[0040]
Comparative Example 1
A filter was prepared in the same manner as in Example 1 except that a spunbond nonwoven fabric (SB) having a basis weight of 15 g / m 2 , a thickness of 0.12 mm, and a gas permeability of 250 cc / cm 2 / sec was used instead of the SMMS of Example 1. And a performance test was performed. Table 1 shows the results.
[0041]
Comparative Example 2
A filter was prepared in the same manner as in Example 1 except that a spunbond nonwoven fabric (SB) having a basis weight of 40 g / m 2 , a thickness of 0.21 mm, and an air permeability of 150 cc / cm 2 / sec was used instead of the SMMS of Example 1. And a performance test was performed. Table 1 shows the results.
[0042]
Comparative Example 3
A filter was obtained in the same manner as in Example 1 except that a melt-blown nonwoven fabric (MB) having a basis weight of 15 g / m 2 , a thickness of 0.15 mm, and an air permeability of 100 cc / cm 2 / sec was used instead of the SMMS of Example 1. , Performance tests. Table 1 shows the results.
[0043]
[Table 1]
[0044]
As is clear from Table 1, the filter of the present invention using SMMS or SM for the surface layer shows a high performance balance in both the collection efficiency and the collection capacity, which are important as the filter performance, and the surface layer is composited. The effect is clear (Examples 1 and 2). When using a spunbond nonwoven fabric monolayer on the surface layer, increasing the basis weight of the 40 g / m 2 from 15 g / m 2, the collection efficiency is not increased much, and the collection volume is small ( Comparative Examples 1 and 2). When a single layer of the melt-blown nonwoven fabric is used as the surface layer, the collection efficiency is high, but the collection capacity is extremely small (Comparative Example 3).
[0045]
【The invention's effect】
The filter for air cleaning of the present invention is composed of a multilayer nonwoven fabric using a spunbond / meltblown composite nonwoven fabric as the surface layer, so that both the dust collection efficiency and the collection capacity are improved, the form retention is excellent, and the building air conditioning filter is used. Useful for general industrial filters and cabin filters.
