JP2010194489A - 濾材及び濾材用の不織布の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で濾過効率を向上させることができるとともに、製造工程を削減して、製造コストを低減することができる濾材及び濾材用の不織布の製造方法を提供する。
【解決手段】不織布２２により襞状の濾材２１を形成する。不織布２２上には、襞２３の列設方向へ延びるように厚肉部２４を形成する。その厚肉部２４により、襞２３が密着することを防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば空調装置において、空調エア浄化用のエアクリーナのフィルタエレメント等に用いられる濾材、及びその濾材を形成するための不織布の製造方法に関するものである。

従来、この種のフィルタエレメント４１用の濾材としては、例えば図１２〜図１４に示すような構成が知られている。この従来構成のフィルタエレメント４１の濾材４２は、不織布により襞状に折り曲げ形成されている。濾材４２の両端縁には端板４３が接着固定され、これらの端板４３により濾材４２の襞の両端縁が閉塞されている。

このように、襞状の濾材４２を用いたフィルタエレメント４１においては、図１３に矢印で示すように、エアが濾材４２を通過すると、端板４３から離れた襞延長方向の中間部において同図に鎖線で示すように、エアの圧力により濾材４２の襞が膨出して襞の側壁同士が相互に密着またはそれに近い状態になるおそれがある。このような状態になると、エアがフィルタエレメント４１を通過しにくくなり、濾過効率の低下を招くことにある。ちなみに、フィルタエレメント４１を通過するエアはそのほとんどが山部と谷部とを除く側壁を通過するため、側壁同士が密着すると、前述の事態となる。このような不具合に対処するため、図１２及び図１４に示すように、端板４３から濾材４２の襞の延長方向の中間部において、襞間には固定層４４が充填材のホットメルト等により形成されている。そして、この固定層４４の存在により、濾材４２の襞が相互に密着しないように保持されている。

また、従来の濾材の製造方法としては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような方法が提案されている。特許文献１に記載の従来方法においては、図１５に示すように、シート状の不織布４５を加熱してそれに含まれるバインダを軟化させた状態で、その不織布４５上に折り目線４６を所定間隔おきに形成している。それとともに、各折り目線４６間の不織布４５上には、膨出状の突出部４７を成形している。そして、不織布４５を折り目線４６において交互に山形状及び谷形状に折り曲げることにより、全体として襞状の濾材４２が形成されている。この状態で、図１６に示すように、隣接する突出部４７が互いに当接することにより、濾材４２の襞の密着が防止されるようになっている。

さらに、特許文献２に記載の従来方法においては、図１７に示すように、シート状の不織布４５上に折り目線４６を所定間隔おきに形成し、その後、各折り目線４６間の不織布４５上に接着剤を間欠的に供給することにより、突片状のスペーサ４８を形成している。そして、不織布４５を折り目線４６において折り曲げることにより、襞状の濾材４２が形成されている。この状態で、図１８に示すように、隣接するスペーサ４８が互いに当接され、この当接により、濾材４２の襞の密着が防止されるようになっている。

特開平９−２２０４２７号公報 特表２００１−５２４３７３号公報

ところが、前述した従来の濾材及びその製造方法においては、次のような問題があった。
図１２〜図１４に示す従来構成においては、濾材４２の製造工程において、襞状の濾材４２を形成した後、濾材４２の襞の谷部内に固定層４４を形成する必要がある。このため、濾材４２の製造工程が増加して、製造コストが高くなるとともに、固定層４４の形成部分においては濾材４２の通気性が失われて、濾過効率が低下するという問題があった。また、充実体よりなる固定層４４が形成されているため、フィルタエレメント４１の重量が増してしまい、フィルタエレメント４１を重量管理の厳重な車両に搭載する場合には都合が悪い。

また、図１５及び図１６に示す特許文献１に記載の従来方法では、シート状の不織布４５上に小さな突出部４７を膨出により形成しているため、その突出部４７の角部等が突出部４７の成形時に破れやすいという問題があった。このように、不織布４５に破れが生じると、フィルタエレメントとしての機能が著しく損なわれる。

さらに、図１７及び図１８に示す特許文献２に記載の従来方法では、シート状の不織布４５上にスペーサ４８のための接着剤を間欠的に供給する必要がある。このため、前述した図１２〜図１４に示す従来構成の場合と同様に、濾材４２の製造工程が増加して、製造コストが高くなるとともに、スペーサ４８の形成部分において濾材４２の通気性が失われて、濾過効率が低下するという問題があった。さらに、特許文献２の従来技術においては、スペーサ４８が粘性を有する接着剤の塗布に形成されるようになっているため、スペーサとして所要の形状を得ることはきわめて困難であり、その形状を得ることが出来ない場合は、襞の密着防止機能を確保できないおそれが多分にある。しかも、この特許文献２の構成は、図１２〜図１４の従来構成と同様に、充実体よりなるスペーサ４８が設けられるため、重量増の問題もあった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。この発明の主な目的は、構造が簡単であるとともに、濾過効率を向上させることができる濾材を提供することにある。この発明の他の目的は、製造工程を削減して、製造コストを低減することができる濾材用の不織布の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、不織布により襞状に形成された濾材において、不織布上に厚肉部を形成し、その厚肉部により襞の密着を防止するようにしたことを特徴としている。

従って、この発明の濾材においては、不織布上に厚肉部を形成するという簡単な構造により、襞の密着を防止することができる。よって、濾材の襞間に固定層や突出部やスペーサを形成した従来構成に比較して、濾材の構造を簡略化することができるとともに、固定層やスペーサを形成した従来構成とは異なり、濾過効率の低下を招くおそれを抑制することができる。なお、ここで、厚肉部とは、不織布を構成する繊維により不織布の厚肉部以外の部分と一体に形成された構成を指すものとする。

前記濾材の構成において、前記厚肉部を襞の列設方向へ延びるように形成するとよい。このように構成した場合には、厚肉部を襞の延長方向の中央部付近において、襞の列設方向へ延びるように形成すれば、襞がその延長方向の中央部付近において互いに密着することを防止できる。

前記濾材の構成において、前記厚肉部上に複数の凹部を所定間隔おきに形成し、それらの凹部を襞の山部及び谷部に位置させるように構成するとよい。このように構成した場合には、厚肉部を形成した不織布を山形状及び谷形状に折り曲げて襞状の濾材を形成する際に、厚肉部上の凹部において不織布を容易に折り曲げることができる。

前記濾材の構成において、前記厚肉部を襞の谷部に沿って延びるように形成するとよい。このように構成した場合には、襞の各谷部に設けられた厚肉部により、襞が互いに密着することを防止できる。

また、この発明は、前記のような構成の濾材となる不織布をメルトブローにより製造する製造方法において、前記厚肉部を、他の部分より大きな径のノズル孔から繊維を噴出させることにより形成することを特徴としている。

従って、この発明の製造方法においては、不織布をメルトブローにより製造する際に、不織布上に厚肉部を同時に一体形成することができる。よって、濾材の襞間に固定層を形成したり、不織布上に突出部やスペーサを形成する従来の製造方法に比較して、製造工程を削減することができて、製造コストを低減することができる。

前記の不織布の製造方法において、前記厚肉部を所定間隔で圧潰することにより厚肉部に複数の凹部を形成するとよい。このようにした場合には、厚肉部上に複数の凹部を所定間隔おきで容易に形成することができる。

以上のように、この発明によれば、濾材の構造が簡単で濾過効率を向上させることができるとともに、製造工程を削減して、製造コストを低減することができるという効果を発揮する。

第１実施形態の濾材を示す要部斜視図。 図１の２−２線における部分拡大断面図。 図１の濾材を形成するための不織布の製造方法を示す斜視図。 図３の製造方法におけるメルトブロー装置を拡大して示す底面図。 図３の５−５線における部分拡大断面図。 第２実施形態の濾材を示す部分断面図。 図６の濾材を形成するための不織布の製造方法を示す斜視図。 図７の製造方法により製造された不織布の要部拡大斜視図。 第３実施形態の濾材を形成するための不織布を示す部分断面図。 第４実施形態の濾材を示す要部斜視図。 図１０の濾材を形成するための不織布の製造方法を示す斜視図。 従来の濾材を用いたフィルタエレメントを示す斜視図。 図１２の１３−１３線における部分拡大断面図。 図１２の１４−１４線における部分拡大断面図。 特許文献１に記載の従来の濾材の製造方法を示す斜視図。 図１５の１６−１６線における部分拡大断面図。 特許文献２に記載の従来の濾材の製造方法を示す斜視図。 図１７の１８−１８線における部分拡大断面図。

（第１実施形態）
以下に、この発明を具体化した濾材の第１実施形態を、図１〜図５に従って説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態の濾材２１は、熱可塑性繊維よりなる不織布２２により構成され、山部２３ａ及び谷部２３ｂが備えられた複数の襞２３を有するように折り曲げ形成されている。不織布２２上には一対の厚肉部２４が、襞２３の延長方向の中央部付近においてその延長方向に所定間隔をおくとともに、襞２３の列設方向へ連続して延びるように形成されている。そして、この厚肉部２４により、濾材２１の襞２３の剛性が高められている。その結果、この濾材２１を用いたフィルタエレメントの使用時において、図２に矢印で示すように、エアが濾材２１を通過する際に、そのエアの圧力によって濾材２１の襞２３が膨出することが防止され、その結果、襞２３が互いに密着することが防止される。

なお、図示はしないが、この濾材２１を空調装置において空調エアの浄化に用いる場合は、濾材２１を空調経路のケース内に収容するために、濾材２１の襞２３の延長方向両端部に図１３に示すような端板が接着により固定される。

次に、前記のように構成された濾材２１の不織布２２を製造するための製造方法を、図３〜図５に従って説明する。
さて、この不織布の製造方法においては、水平面上に配置された金網，パンチングメタル等の通気性シートよりなるコンベア３１が図３の矢印方向に走行される。そして、この走行中において、メルトブロー装置のヘッド３２の下面に列設された複数のノズル孔３３からコンベア３１上に溶融状態の樹脂繊維が噴出される。このとき、コンベア３１を挟んでメルトブローヘッド３２の下方に配置された図示しない空気吸引装置により、図５に矢印で示すように、コンベア３１を通して空気が下方に吸引される。その結果、コンベア３１上にシート状の不織布２２が形成される。

この場合、図４に示すように、メルトブローヘッド３２の下面に列設された複数のノズル孔３３のうちで、中央部付近に配置された２つのノズル孔３３ａの径が、他のノズル孔３３ｂの径よりも大きくなるように形成されている。このため、大径のノズル孔３３ａから噴出される樹脂繊維量が小径のノズル孔３３ｂから噴出される樹脂繊維量よりも多くなって、不織布２２の幅方向の中央部付近に２条の厚肉部２４が形成される。なお、前記ノズル孔３３は、実際にはもっと数が多く、高い密度で配列されている。

そして、大径のノズル孔３３ａから噴出される大径の繊維は剛性が高いために、繊維噴出とともにヘッド３２からブローされるエアの影響を受けにくく、ノズル孔３３ａの直下に集積されて、山状の厚肉部２４となる。しかも、コンベア３１を下方に通る吸引流により、コンベア３１の上面に接する不織布２２の底部側の部分の繊維密度は高くなるが、厚肉部２４の繊維は、前記吸引流の影響を受けにくく、高剛性で曲がりにくいことも相まって、比較的低密度となる。従って、不織布２２に厚肉部２４を形成したことによって、不織布２２の通気性が低下するおそれはほとんどない。なお、径の小さなノズル孔３３ｂは、その直径が３〜５μｍ程度であり、径の大きなノズル孔３３ａは、その直径が５０〜１５０μｍ程度である。

そして、図３に示すように、シート状の不織布２２が厚肉部２４の延長方向と直交する方向において、所定間隔おきで交互に山部２３ａ及び谷部２３ｂとが形成されるように加熱雰囲気下で折り曲げられることにより、襞２３を有する濾材２１が形成される。この状態で、厚肉部２４が濾材２１の幅方向の中央部付近において、襞２３の列設方向へ延びるように配置される。

以上のように、この実施形態の濾材においては、襞状の濾材２１を構成する不織布２２上に、厚肉部２４が襞２３の列設方向へ延びるように形成され、この厚肉部２４により濾材２１の襞２３，とりわけその襞２３の側壁の剛性が高められている。このため、この濾材２１を用いたフィルタエレメントの使用時に、エアの圧力によって濾材２１の襞２３の傾斜している側壁がエアの下流側に向かって膨出することを抑制できる。従って、濾材２１の襞２３が互いに密着するおそれを防止することができる。

よって、この第１実施形態においては、以下の効果がある。
（１） この実施形態においては、濾材の襞間に固定層や突出部やスペーサを形成した図１２〜図１８に示す従来構成に比較して、濾材の構造を簡略化することができるとともに、通気性を有しない固定層やスペーサを形成した従来構成とは異なり、濾過効率の低下を招くおそれを抑制することができる。

（２） 厚肉部２４の部分も不織布の一部を構成するとともに、厚肉部２４を構成する繊維が太くてもその部分は繊維密度が低いために、厚肉部２４が形成されていても、高い濾過効率を確保できる。

（３） 図１５及び図１６に示す特許文献１の構成とは異なり、密着防止のための厚肉部２４が破れるおそれはないため、フィルタエレメントとしての機能が損なわれるおそれはない。

（４） 厚肉部２４が接着剤等の充実体よりなる密着防止構造ではなく、この厚肉部２４もフィルタエレメントの他の部分と同様にメルトブローによって形成されるため、しかも、厚肉部２４は繊維密度が低いために、厚肉部２４のための重量増加はごくわずかであり、この実施形態の構成は、車両の空調用のフィルタエレメントとして好適である。

（５） この実施形態の濾材用の不織布の製造方法においては、不織布２２をメルトブローにより製造し、不織布２２上の厚肉部２４を、他の部分のノズル孔３３ｂよりも大きな径のノズル孔３３ａから樹脂繊維を噴出させることにより形成している。このため、不織布２２をメルトブローにより製造する際に、その不織布２２上に厚肉部２４を同時に一体形成することができる。よって、濾材の襞間に固定層を形成したり、不織布上に突出部やスペーサを形成したりする従来の製造方法に比較して、製造工程を削減することができて、製造コストを低減することができる。

（６） しかも、厚肉部２４を形成するために、ノズル孔の径を広げただけであるから、装置部品が増えることはなく、製造装置の複雑化を避けて、簡素化することができる。
（第２実施形態）
次に、この発明を具体化した濾材及び濾材用の不織布の製造方法の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第２実施形態の濾材２１においては、図６〜図８に示すように、不織布２２の厚肉部２４上に複数の凹部２５が所定間隔おきに形成されている。そして、それらの凹部２５が襞２３の山部２３ａ及び谷部２３ｂに位置するように、襞２３が折り曲げ形成されている。

この第２実施形態の濾材用の不織布２２の製造方法においては、図７に示すように、メルトブローヘッド３２に隣接して圧潰部材３６が上下動可能に配置されている。この圧潰部材３６は、ヒータ（図示しない）を内蔵し、不織布繊維の溶融温度以上に加熱される。そして、前記第１実施形態の場合と同様に、メルトブローヘッド３２のノズル孔３３ａ，３３ｂからコンベア３１上に樹脂繊維が噴出されることにより、シート状の不織布２２及びその不織布２２上の厚肉部２４が形成される。そして、不織布２２の搬送にともない圧潰部材３６が厚肉部２４上に所定時間毎に下降される。この圧潰部材３６によって、厚肉部２４の上面が加熱されて圧潰され、図７及び図８に示すように、厚肉部２４上に複数の凹部２５が所定間隔おきに形成される。

その後、図７に示すように、シート状の不織布２２が厚肉部２４の延長方向と直交する方向において、所定間隔おきに折り曲げられることにより、襞２３を有する濾材２１が形成される。このとき、厚肉部２４上に複数の凹部２５が形成されているので、それらの凹部２５が襞２３の山部２３ａ及び谷部２３ｂに位置するように、不織布２２の折り曲げ位置が決定される。

従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果と同様な効果を得ることができる。また、この第２実施形態においては、以下の効果を得ることができる。

（７） 厚肉部２４上に複数の凹部２５が所定間隔おきに形成されているため、それらの凹部２５を襞２３の山部２３ａ及び谷部２３ｂに位置させれば、不織布２２を容易に折り曲げて襞状の濾材２１を形成することができる。そして、襞２３の山部２３ａ及び谷部２３ｂはもともと通気性をほとんど持たず、エアのほとんどは山部２３ａと谷部２３ｂとの間の側壁を通過するので、山部２３ａ及び谷部２３ｂの厚肉部２４が圧潰されて、繊維密度が増していても通気上の問題は生じない。

（第３実施形態）
次に、この発明を具体化した濾材用の不織布の第３実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第３実施形態においては、図９に示すように、不織布２２が、一定厚さの下部不織布層２６と、その下部不織布層２６上に積層固定された粒状の活性炭２７を含むバインダ層２８と、そのバインダ層２８上に積層固定された上部不織布層２９とより構成されている。そして、上部不織布層２９の上面に、前記第１実施形態と同様な２条の厚肉部２４が形成されている。

従って、この第３実施形態においては、前記活性炭２７により脱臭機能を備えられている。それ以外の効果は、前記第１実施形態と同様である。ただし、前記活性炭２７や、その他の芳香剤等の機能部品を不織布２２の全体に漉き込むようにして混入させる場合は、厚肉部２４が存在するために、多量の機能部品を混入させることができる。

（第４実施形態）
次に、この発明を具体化した濾材及び濾材用の不織布の製造方法の第４実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第４実施形態の濾材２１においては、図１０及び図１１に示すように、厚肉部２４が襞２３の谷部２３ｂに沿って延びるように形成されている。そして、この厚肉部２４により、濾材２１の剛性が襞２３の谷部２３ｂに沿って高められて、襞２３の密着が防止されるようになっている。

また、この第４実施形態の濾材用の不織布２２の製造方法においては、図１１に示すように、メルトブローヘッド３２の下面に大径ノズル孔３３ａが一定ピッチごとに列設されている。そして、これらのノズル孔３３ａ，３３ｂから樹脂繊維が噴出されることにより、シート状の不織布２２が形成されるとともに、その不織布２２上に複数の厚肉部２４が所定間隔おきで一体に形成される。

その後、図１１に示すように、シート状の不織布２２が厚肉部２４の延長方向沿って、各厚肉部２４を谷部２３ｂに位置させるように折り曲げることにより、襞２３を有する濾材２１が形成される。この状態で、各厚肉部２４が襞２３の各谷部２３ｂにおいてその延長方向に沿って配置される。

従って、この第４実施形態においても、前記第１実施形態に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 前記第３実施形態の多層構造の濾材用の不織布２２において、上部不織布層２９上の厚肉部２４に、前記第２実施形態と同様な所定間隔ごとの凹部２５を所定間隔おきに形成すること。

・ 前記第１〜第３実施形態において、厚肉部２４を１条または３条設けること。

２１…濾材、２２…不織布、２３…襞、２３ａ…山部、２３ｂ…谷部、２４…厚肉部、２５…凹部、３２…メルトブロー装置、３３…ノズル孔、３３ａ…大径ノズル孔、３３ｂ…小径ノズル孔、３６…圧潰部材。

Claims (6)

1. 不織布により襞状に形成された濾材において、
   不織布上に厚肉部を形成し、その厚肉部により襞の密着を防止するようにしたことを特徴とする濾材。
2. 前記厚肉部を襞の列設方向へ延びるように形成したことを特徴とする請求項１に記載の濾材。
3. 前記厚肉部上に複数の凹部を所定間隔おきに形成し、それらの凹部を襞の山部及び谷部に位置させたことを特徴とする請求項２に記載の濾材。
4. 前記厚肉部を襞の谷部に沿って延びるように形成したことを特徴とする請求項１に記載の濾材。
5. 請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の濾材となる不織布をメルトブローにより製造する製造方法において、前記厚肉部を、他の部分より大きな径のノズル孔から繊維を噴出させることにより形成することを特徴とする不織布の製造方法。
6. 前記厚肉部を所定間隔で圧潰することにより厚肉部に複数の凹部を形成することを特徴とする請求項５に記載の不織布の製造方法。

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