JP2013173078A - 混紡不織布、フィルタ濾材およびフィルタユニット - Google Patents

混紡不織布、フィルタ濾材およびフィルタユニット Download PDF

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Abstract

【課題】圧力損失が小さいフィルタ濾材を提供する。
【解決手段】フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材であって、当該通気性支持材が、芯にポリエステル、鞘にポリオレフィンを用いた芯鞘繊維（Ａ）、ポリエステル繊維（Ｂ）、および芯にポリエステル、鞘に共重合ポリエステルを用いた芯鞘繊維（Ｃ）を含む混紡不織布であるフィルタ濾材とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、フッ素樹脂多孔質膜と通気性支持材が積層されたフィルタ濾材、当該通気性支持材に用いられる混紡不織布、および当該フィルタ濾材を備えたフィルタユニットに関する。
ガス流から粒子などを濾過するために、フィルタ濾材を有するフィルタユニットが用いられている。高い捕集効率が求められる用途においては、フィルタ濾材には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜等のフッ素樹脂多孔質膜を備える濾材、ガラス繊維にバインダーを加えて抄紙した濾材（ガラス濾材）、メロトブローン不織布をエレクトレット化した濾材（エレクトレット濾材）などが用いられている。
なかでも、フッ素樹脂多孔質膜を備える濾材（フッ素樹脂多孔質膜タイプフィルタ濾材）は、微小繊維の発生や自己発塵といった問題が少なく、使用に伴う圧力損失の上昇が少ないなどの特徴を有している。また、フッ素樹脂の性質として、摩擦係数が小さく滑り性が良好であり、捕集した塵を、多孔質膜に衝撃を与えることにより容易に除塵することができるといった性質なども有している。このような多くの有利な特徴から、フッ素樹脂多孔質膜（特にＰＴＦＥ多孔質膜）を備える濾材は、今後ますます使用量が増大すると期待されている。
フッ素樹脂多孔質膜は、一般に柔軟性に富む材料である。一方で、特に掃除機用フィルタユニットなど、大きな風量が透過するフィルタユニットにおいては、その風量によってフィルタ濾材が大きく変形しないように、フィルタ濾材にある程度の剛性が要求される。このため、フッ素樹脂多孔質膜を備えるフィルタ濾材は、通気部材としてのフッ素樹脂多孔質膜に、補強材としての通気性支持材を積層した構成を有している。通気性支持材には、織布、不織布、金属製または樹脂製のメッシュ、金属製または樹脂製のネット、樹脂発泡体などが用いられており、安価であることから、不織布が多用されている。この不織布には、一般的に、ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレン芯鞘繊維のような、素材の一部にポリエチレン等の低融点の熱可塑性樹脂を用いて熱接着性を持たせた不織布が用いられ、不織布は、熱ラミネートによって、フッ素樹脂多孔質膜と接着されて積層される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２５３７１１号公報
フィルタ濾材を用い、濾過に必要な力を最小にするためには、圧力損失は可能なだけ小さくすることが好ましいところ、特許文献１に記載のフィルタ濾材には、圧力損失に改善の余地があった。
本発明は、圧力損失が小さいフィルタ濾材、当該フィルタ濾材の通気性支持材に用いられる不織布、および当該フィルタ濾材を用いたフィルタユニットを提供することを目的とする。
本発明は、フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材であって、
当該通気性支持材が、芯にポリエステル、鞘にポリオレフィンを用いた芯鞘繊維（Ａ）、ポリエステル繊維（Ｂ）、および芯にポリエステル、鞘に共重合ポリエステルを用いた芯鞘繊維（Ｃ）を含む混紡不織布であるフィルタ濾材である。
本発明のフィルタ濾材においては、前記芯鞘繊維（Ａ）が、芯にポリエチレンテレフタレート、鞘にポリエチレンを用いた芯鞘繊維であり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が、ポリエチレンテレフタレート繊維であり、前記芯鞘繊維（Ｃ）が、芯にポリエチレンテレフタレート、鞘に共重合ポリエチレンテレフタレートを用いた芯鞘繊維であることが好ましい。
前記混紡不織布に、前記芯鞘繊維（Ａ）が１０〜４０重量％、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が２０〜８０重量％、前記芯鞘繊維（Ｃ）が１０〜４０重量％含有されていることが好ましい。
前記芯鞘繊維（Ａ）の繊度が１〜６ｄｔｅｘであり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）の繊度が６〜２５ｄｔｅｘであり、前記芯鞘繊維（Ｃ）の繊度が１〜６ｄｔｅｘであることが好ましい。
前記混紡不織布の空隙率が６５％以上であり、目付量が６０ｇ／ｍ2以上であることが好ましい。
前記フッ素樹脂多孔質膜は、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜であることが好ましい。
前記芯鞘繊維（Ａ）の鞘のポリオレフィンの少なくとも一部が溶融することによって、前記フッ素樹脂多孔質膜と前記混紡不織布とが積層されていることが好ましい。
前記フッ素樹脂多孔質膜の、平均孔径が０．０１〜１００μｍであり、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失が１０〜３００Ｐａであり、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率が６０％以上であることが好ましい。
本発明はまた、上記のフィルタ濾材を備えたフィルタユニットである。本発明のフィルタユニットは、掃除機用途において特に好適に用いることができる。
本発明はまた、フッ素樹脂多孔質膜と、当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材とを有するフィルタ濾材における通気性支持材として用いられる混紡不織布であって、
芯にポリエステル、鞘にポリオレフィンを用いた芯鞘繊維（Ａ）、ポリエステル繊維（Ｂ）、および芯にポリエステル、鞘に共重合ポリエステルを用いた芯鞘繊維（Ｃ）を含む混紡不織布である。
本発明の混紡不織布においては、前記芯鞘繊維（Ａ）が、芯にポリエチレンテレフタレート、鞘にポリエチレンを用いた芯鞘繊維であり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が、ポリエチレンテレフタレート繊維であり、前記芯鞘繊維（Ｃ）が、芯にポリエチレンテレフタレート、鞘に共重合ポリエチレンテレフタレートを用いた芯鞘繊維であることが好ましい。
本発明の混紡不織布は、前記芯鞘繊維（Ａ）を１０〜４０重量％、前記ポリエステル繊維（Ｂ）を２０〜８０重量％、前記芯鞘繊維（Ｃ）を１０〜４０重量％含有することが好ましい。
本発明の混紡不織布においては、前記芯鞘繊維（Ａ）の繊度が１〜６ｄｔｅｘであり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）の繊度が６〜２５ｄｔｅｘであり、前記芯鞘繊維（Ｃ）の繊度が１〜６ｄｔｅｘであることが好ましい。
本発明の混紡不織布においては、空隙率が６５％以上であり、目付量が６０ｇ／ｍ2以上であることが好ましい。
本発明によれば、圧力損失が小さいフィルタ濾材およびフィルタユニットが提供される。
本発明のフィルタユニットの一例を示す斜視図である。 本発明のフィルタ濾材の一例の断面図である。
上述のように、従来のフッ素樹脂多孔質膜と不織布を備えるフィルタ濾材は、熱ラミネートによってフッ素樹脂多孔質膜と不織布とを熱接着させることにより製造されており、本発明者らの詳細な検討では、フッ素樹脂多孔質膜と不織布の界面において接着がなされている部分では、流体の通過が制限されており、これが圧力損失の一因となっていることを見出した。熱ラミネートでは、フッ素樹脂多孔質膜と不織布の全表面に圧力と熱が加えられるため、フッ素樹脂多孔質膜と不織布の界面において、接着がなされている部分が多く生じる。この知見に基づき、本発明者らは、熱ラミネート後のフッ素樹脂多孔質膜と不織布の界面における接着部分を減らすことができれば、圧力損失が小さいフィルタ濾材を構成可能であると考え、フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材であって、
当該通気性支持材が、芯にポリエステル、鞘にポリオレフィンを用いた芯鞘繊維（Ａ）、ポリエステル繊維（Ｂ）、および芯にポリエステル、鞘に共重合ポリエステルを用いた芯鞘繊維（Ｃ）を含む混紡不織布であるフィルタ濾材によってそれを実現した。
なお、本発明において圧力損失とは、流体がフィルタ濾材を通過するときに生じる、通過前後での圧力差のことをいう。
本発明で用いられるフッ素樹脂多孔質膜を構成するフッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−へキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等が挙げられ、中でも、汎用性の観点からＰＴＦＥが最適である。
フッ素樹脂多孔質膜としては、平均孔径が０．０１〜１００μｍであるものが好適に用いられ、０．０１〜５０μｍであるものがより好適に用いられる。
フッ素樹脂多孔質膜としては、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失が１０〜３００Ｐａであるものが好適に用いられ、１０〜１００Ｐａであるものがより好適に用いられる。
フッ素樹脂多孔質膜としては、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率が６０％以上であるものが好適に用いられ、７０〜９９．９９％であるものがより好適に用いられる。
上記の圧力損失および捕集効率を有するフッ素樹脂多孔質膜は、フッ素樹脂多孔質膜の平均孔径、空隙率、および厚さを適切に設定することにより、得ることができる。
フッ素樹脂多孔質膜の厚さとしては、１〜３００μｍが好ましく、２〜１００μｍがより好ましい。
フッ素樹脂多孔質膜は、市販品として入手可能であり、また、公知方法に従い製造することができる。一例として、ＰＴＦＥ多孔質膜は、ＰＴＦＥファインパウダーを原料とするペースト押出しによって得られたＰＴＦＥシートを延伸することによって製造することができる。延伸の際、ＰＴＦＥシートの面積延伸倍率（一軸方向の延伸倍率とそれに垂直な方向の延伸倍率の積算）は、５０〜９００倍程度とすればよい。
次に本発明のフィルタ濾材の通気性支持材として用いられる混紡不織布（本発明の混紡不織布でもある）について説明する。
芯鞘繊維（Ａ）は、不織布に接着性を付与する。芯鞘繊維（Ａ）は、鞘にポリオレフィンを用いている。フッ素樹脂多孔質膜と不織布とを熱ラミネートする際に、当該ポリオレフィンの一部が溶融することによってフッ素樹脂多孔質膜と不織布の界面において、接着部分が形成される。
芯鞘繊維（Ａ）の芯を構成するポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられ、ＰＥＴが好ましい。
芯鞘繊維（Ａ）の鞘を構成するポリオレフィンとしては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、エチレン／プロピレン共重合体等が挙げられ、なかでも、ポリエチレンが好ましい。
芯鞘繊維（Ａ）の繊度としては、１〜１０ｄｔｅｘが好ましく、１〜６ｄｔｅｘがより好ましい。繊度が１ｄｔｅｘ未満だと、不織布の圧力損失が大きくなり過ぎるおそれがあり、繊度が１０ｄｔｅｘを超えると、フッ素樹脂多孔質膜との接着強度が小さくなるとともに捕集効率が低下するおそれがある。芯鞘繊維（Ａ）の繊維長としては、５〜１００ｍｍが好ましく、２０〜８０ｍｍがより好ましい。繊維長が短いものを使用した場合には、フィルタ濾材をプリーツ加工する際の折れ性が向上する。
ポリエステル繊維（Ｂ）は、それ自体の剛性が大きく、不織布に剛性を付与する。ポリエステル繊維（Ｂ）としては、ＰＥＴ繊維、ポリプロピレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリブチレンナフタレート繊維等を用いることができ、なかでも、ＰＥＴ繊維が好適に用いられる。
ポリエステル繊維（Ｂ）の繊度としては、１〜５０ｄｔｅｘが好ましく、６〜２５ｄｔｅｘがより好ましい。繊度が１ｄｔｅｘ未満だと、圧力損失が大きくなり過ぎるおそれがあり、繊度が５０ｄｔｅｘを超えると、捕集効率が低下するおそれがある。ポリエステル繊維（Ｂ）の繊維長としては、５〜１００ｍｍが好ましく、２０〜８０ｍｍがより好ましい。繊維長が短いものを使用した場合には、フィルタ濾材をプリーツ加工する際の折れ性が向上する。
芯鞘繊維（Ｃ）は、ポリエステル繊維（Ｂ）との接着および芯鞘繊維（Ｃ）同士での接着を起こさせることにより不織布により高い剛性を付与する。
芯鞘繊維（Ｃ）の芯を構成するポリエステルとしては、ＰＥＴ、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等が挙げられ、なかでも、ＰＥＴが好ましい。
芯鞘繊維（Ｃ）の鞘を構成する共重合ポリエステルとしては、ＰＥＴ、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリエステルに、フタル酸、イソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ε−カプロラクトン、乳酸等からなる群より選ばれる少なくとも１種を共重合したものが挙げられる。共重合ポリエステルは、共重合ＰＥＴであることが好ましく、ＰＥＴにイソフタル酸を共重合したもの、ＰＥＴに１，４−ブタンジオールを共重合したもの、およびＰＥＴにε−カプロラクトンと１，４−ブタンジオールを共重合したものが、物性および入手の容易さの観点から特に好ましい。なお、当該共重合ポリエステルは、芯鞘繊維（Ｃ）の芯を構成するポリエステルよりも低融点のものを選択するようにする。
芯鞘繊維（Ｃ）の繊度としては、１〜１０ｄｔｅｘが好ましく、１〜６ｄｔｅｘがより好ましい。繊度が１ｄｔｅｘ未満だと、不織布の圧力損失が大きくなり過ぎるおそれがあり、繊度が１０ｄｔｅｘを超えると、繊維間の接着強度が小さくなって不織布の剛性が不十分となるとともに捕集効率が低下するおそれがある。芯鞘繊維（Ｃ）の繊維長としては、５〜１００ｍｍが好ましく、２０〜８０ｍｍがより好ましい。繊維長が短いものを使用した場合には、フィルタ濾材をプリーツ加工する際の折れ性が向上する。
従来は、芯鞘繊維（Ａ）に相当する繊維のみで構成される不織布が用いられたところ、このように本発明の不織布は、芯鞘繊維（Ａ）以外の繊維と混紡することによって芯鞘繊維（Ａ）の含有量を減らし、熱ラミネート後のフッ素樹脂多孔質膜と不織布の界面における接着部分を減らしたものである。単一種類の繊維からなる不織布において、繊度を大きく（＝不織布の目が粗くなる）しても接着部分を減らすことはできるが、この場合、熱ラミネート時に、不織布とフッ素樹脂多孔質膜の接触点が少ないため、各接着部分（接触点）にかかる圧力が大きくなってフッ素樹脂多孔質膜にダメージを与え、捕集効率が低下する。しかし本発明のように混紡不織布によって接着部分を減らした場合には、熱ラミネート温度では溶融しないポリエステル繊維（Ｂ）が介在するように存在するため、熱ラミネート時にフッ素樹脂多孔質膜と不織布との接触点はあまり減少せず、ポリエステル繊維（Ｂ）により圧力が分散される。このため、捕集効率を落とすことなく圧力損失の上昇を低減できるものと推測される。そして、接着部分の減少によりフィルタ濾材の剛性が減少するが、それを、ポリエステル繊維（Ｂ）および芯鞘繊維（Ｃ）と混紡することにより、補ったものである。
これらの繊維（Ａ）〜（Ｃ）に関し、フッ素樹脂多孔質膜との接着性、不織布の剛性、および得られるフィルタ濾材の圧力損失の観点から、不織布中、芯鞘繊維繊維（Ａ）は、１〜８０重量％含有されることが好ましく、１０〜４０重量％含有されることがより好ましい。ポリエステル繊維（Ｂ）は、１０〜９０重量％含有されることが好ましく、２０〜８０重量％含有されることがより好ましい。芯鞘繊維（Ｃ）は、１〜８０重量％含有されることが好ましく、１０〜４０重量％含有されることがより好ましい。
不織布の目付量としては、不織布による補強効果や成型加工性の観点から１０ｇ／ｍ2以上が好ましく、６０ｇ／ｍ2以上がより好ましい。一方、コストや成型加工性の観点からは、１０００ｇ／ｍ2以下が好ましく、４００ｇ／ｍ2以下がより好ましい。
不織布の空隙率としては、圧力損失の観点から、６５％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。一方、捕集効率および不織布の剛性の観点から、９０％以下が好ましく、８５％以下がより好ましい。なお、不織布の空隙率は、不織布に用いられた繊維自体の密度をａ、不織布の目付量をｂ、不織布の厚さをｃとして、下記式より求めることができる。
空隙率（％）＝［１−（ｂ／ａ×ｃ）］×１００
不織布の厚さは、特に制限はないが、不織布の剛性および圧力損失の観点から、２００〜２０００μｍが好ましく、２５０〜１０００μｍがより好ましい。
不織布は、公知方法に従い製造することができる。例えば、繊維（Ａ）〜（Ｃ）に捲縮を付与し、所定の長さにカットした後、用途またはその要求特性により決定した割合にて混綿し、梳綿機やエアレイヤー等でウエブを形成した後、熱処理装置を通して繊維のバインダー成分を溶融させて繊維を点接合させることにより得ることができる。この場合、熱処理の前にニードリング加工を行なってもよい。熱処理装置としては、熱風循環ドライヤー、熱風貫流ドライヤー、サクシヨンドラムドライヤー、ヤンキードラムドライヤー等が用いられ、バインダー成分の融点に応じた処理温度と処理時間を選定して処理を行なえばよい。さらに所望の厚さの不織布を得るために接圧をコントロールした加熱ローラー間で熱圧着処理を行っても良い。
本発明のフィルタ濾材は、撥液処理（撥水処理および／または撥油処理）されていてもよい。この場合、撥液性能を有するフィルタ濾材となる。このようなフィルタ濾材では、フィルタ濾材が捕集した物質を洗浄によって除去したり、機械的に払い落としたりすることが容易となる。
本発明のフィルタ濾材は、抗菌処理されていてもよく、この場合、抗菌性能を有するフィルタ濾材となる。このようなフィルタ濾材では、例えば、掃除機用途においては、掃除機内での菌の増殖を抑制することができる。
本発明のフィルタ濾材は、消臭処理されていてもよく、この場合、消臭性能を有するフィルタ濾材となる。このようなフィルタ濾材では、例えば、掃除機用途においては、掃除機内の臭いを低減することができる。
本発明のフィルタ濾材は、本発明の目的を阻害しない範囲において、必要に応じて、フッ素樹脂多孔質膜および混紡不織布以外のものが積層されていてもよい。
本発明のフィルタ濾材には、複数枚のフッ素樹脂多孔質膜を用いてもよく、同様に、複数枚の混紡不織布を用いてもよい。このとき、フッ素樹脂多孔質膜と混紡不織布のいずれが最表面にあってもよい。
本発明のフィルタ濾材は、必要に応じて、プリーツ加工されていてもよく、プリーツの形状には特に制限はない。プリーツ加工は、平板状のフィルタ濾材を繰り出して連続加工してもよく、適当な寸法に切り出したフィルタ濾材（単板）をプリーツ状に加工してもよい。平板状のフィルタ濾材のプリーツ加工には、公知のプリーツ加工機（ロータリープリーツ機、レシプロプリーツ機、筋付けプリーツ機等）を用いることができる。プリーツ加工時におけるフィルタ濾材へのダメージを抑制する観点からは、レシプロプリーツ機を用いることが好ましい。
本発明のフィルタ濾材においては、フッ素樹脂多孔質膜または不織布が着色されていてもよい。着色は、フッ素樹脂多孔質膜または不織布の原料に顔料を混練する、不織布を染色する、後加工により顔料などを不織布の表面に付着させる等の公知方法により行うことができる。
本発明のフィルタ濾材は、公知方法に従い、フッ素樹脂多孔質膜および上記混紡不織布を積層することにより製造することができ、フッ素樹脂多孔質膜および上記混紡不織布を熱ラミネートすることにより製造することが好ましい。熱ラミネートによれば、芯鞘繊維（Ａ）の鞘のポリオレフィンの少なくとも一部が溶融して、フッ素樹脂多孔質膜と混紡不織布とが接着されて積層される。熱ラミネートは、フッ素樹脂多孔質膜および混紡不織布を重ね合わせた長尺のロールに対して連続的に行ってもよいし、フッ素樹脂多孔質膜および混紡不織布を重ね合わせた短尺のシートに対して個別に行ってもよい。熱ラミネートの方法として具体的には、フッ素樹脂多孔質膜および混紡不織布を重ね合わせ、一対の熱ロール間を通過させて熱と圧力を加えればよい。なお、積層方法としては、接着剤やホットメルト剤を使用する方法も可能であるが、これらを使用する場合、製造工程の増加による歩留まりの低下や、加熱時に接着剤からアウトガスが発生するという不利益がある。
本発明のフィルタ濾材は、圧力損失が小さいという利点を有する。また、本発明のフィルタ濾材は、十分な剛性を有し、またフッ素樹脂多孔質膜の有する利点を有している。本発明のフィルタ濾材は種々の用途に用いることができ、例えば、クリーンルーム用途、マスク用途、家電製品用途等に用いることができる。
本発明はまた、上記のフィルタ濾材を備えたフィルタユニットである。
フィルタユニットの形態としては、フィルタバッグ、フィルタチューブ、フィルタパネルユニット、フィルタカートリッジ等が挙げられる。
フィルタユニットの典型的な構成としては、フィルタユニットは、前述のフィルタ濾材と、支持枠とを有する。フィルタユニットは、公知方法に従い、例えば、フィルタ濾材、および支持枠を構成する樹脂を用いてインサート成形することにより製造することができる。
図１に本発明のフィルタユニットの構成例を示す。プリーツ加工されたフィルタ濾材１の周囲が支持枠２によって支持されてフィルタユニット３が構成されている。フィルタ濾材１は、プリーツ加工されていないものを用いることも可能である。
フィルタ濾材１は、図２に示すように、フッ素樹脂多孔質膜４と混紡不織布５が積層された構造を有している。
支持枠２の材料には、樹脂が用いられており、樹脂としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリプロピレン、各種のエラストマーなどを用いることができ、一般には、ポリプロピレン、ＡＢＳが用いられるが、寸法精度の確保が容易であり、使用時における変形を抑制できることから、ＡＢＳが好適である。また、樹脂は、ガラス繊維などのフィラーを含んでいてもよく、このとき、支持枠２の寸法精度がさらに向上する。
フィルタユニット３を用いれば、フィルタ濾材１のプリーツ形状の谷部において集塵することができ、フィルタユニットの下流側からこの谷部に衝撃を与えることにより、除塵することも容易である。
本発明のフィルタユニットは、圧力損失が小さく、種々の用途に用いることができる。例えば、クリーンルーム用エアフィルタユニット、家電製品用フィルタユニット等として用いることができ、特に好適な用途は、掃除機用フィルタユニットである。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
実施例１
最初に、ＰＴＦＥファインパウダー（商品名「ポリフロンＦ−１０４」、ダイキン工業社製）１００重量部に対し、液状潤滑剤として炭化水素油（商品目「アイソパーＭ」、エッソ石油社製）２５重量部を均一に混合した。次に、得られた混合物を圧力２０ＭＰａで圧縮予備成形した後、予備成形物をロッド状に押出成形し、さらにこのロッド状の押出成形物を一対の金属ロールを通して圧延して、厚さ０．２ｍｍ、幅１５０ｍｍの帯状のＰＴＦＥシートを得た。
次に、得られたシートを２２０℃に加熱して、当該シートに含まれる液状潤滑剤を除去した後、未焼成のまま倍率２０倍でＭＤ方向（機械方向）に延伸し、ついで倍率３０倍でＴＤ方向（横断方向）に延伸し、さらに、寸法を固定した状態でＰＴＦＥの融点以上の温度で焼成して、帯状のＰＴＦＥ多孔質膜を得た。このＰＴＦＥ多孔質膜の平均孔径は、１０μｍであり、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失は、４０Ｐａであり、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率は、８０％であった。
通気性支持材として、厚さ３００μｍの３成分短繊維混紡不織布を用意した。この不織布は、ＰＥＴ／ＰＥ芯鞘繊維（２５重量％、繊度４．４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）、ＰＥＴ繊維（４０重量％、繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）、およびＰＥＴ／イソフタル酸共重合ＰＥＴ芯鞘繊維（３５重量％、繊度４．４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、共重合成分軟化点１１０℃）を成分としている。また目付量は１００ｇ／ｍ2、空隙率は７５％とした。
上記で作製したＰＴＦＥ多孔質膜の両側を２枚の不織布で挟み込み、温度２００℃、圧力約０．１〜０．５ｋＰａで熱ラミネートして３層構造のフィルタ濾材を得た。
実施例２
実施例１で用いた３成分短繊維混紡不織布の厚さを７５０μｍ、目付量を２００ｇ／ｍ2、空隙率を８０％に変更した以外は実施例１と同様にしてフィルタ濾材を得た。
比較例１
３成分混紡不織布を、厚さ３５０μｍの３成分積層不織布に変更した以外は、実施例１と同様にしてフィルタ濾材を製造した。３成分積層不織布は、ＰＥＴ／ＰＥ芯鞘繊維層（２５重量％、繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）、ＰＥＴ繊維層（５０重量％、繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）、ＰＥＴ／イソフタル酸共重合ＰＥＴ芯鞘繊維層（２５重量％、繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）を有し、ＰＥＴ／ＰＥ芯鞘繊維層が積層された面において、ＰＴＦＥ多孔質膜と熱ラミネートした。３成分混紡不織布の目付量は１００ｇ／ｍ2、空隙率は７９％とした。
圧力損失の測定
有効面積１００ｃｍ2の円柱状ホルダーに実施例および比較例のフィルタ濾材をセットし、フィルタ濾材の両面で圧力差を生じさせて当該フィルタ濾材に空気を透過させた。透過する空気の流速を、流量計で５．３ｃｍ／ｓｅｃ（流量３１．８ｍ3／ｍｉｎ）に調整したときの圧力損失を圧力計（マノメータ）で測定した。この測定は、使用した不織布についても行った。また、実施例および比較例のフッ素樹脂多孔質膜と不織布を単に重ね合わせたサンプルについて同様の実験を行った。このサンプルについての測定結果をラミネート前の圧力損失とし、フィルタ濾材の圧力損失の値をラミネート前の圧力損失の値で割ることによって、ラミネート時の圧力損失上昇率を求めた。結果を表１に示す。
Figure 2013173078
表１より、実施例のフィルタ濾材の圧力損失は、比較例の圧力損失と比較して６．５〜１１．４Ｐａ小さかった。また、ラミネート時の圧力損失上昇率を比較すると、実施例は１０〜２８％とラミネートによる圧力損失が小さかった。
これは、不織布をＰＥＴ／ＰＥ芯鞘繊維以外の成分を加えた混紡系にしたために、不織布表面に存在するＰＥの量が少なくなったためと考えられる。これにより、熱ラミネート後において、ＰＴＦＥ多孔質膜と不織布との接着点が少なくなり、ＰＥによって塞がれたＰＴＦＥ多孔質膜の孔の数が減少したためと考えられる。
本発明の混紡不織布は、フッ素樹脂多孔質膜タイプフィルタ濾材の通気性支持材に用いられる。本発明のフィルタ濾材は、クリーンルーム用途、マスク用途、家電製品用途に用いることができる。本発明のフィルタユニットは、クリーンルーム用エアフィルタユニット、家電製品用フィルタユニット等として用いることができ、特に掃除機用フィルタユニットに好適に用いることができる。
１ フィルタ濾材
２ 支持枠
３ フィルタユニット
４ フッ素樹脂多孔質膜
５ 混紡不織布

Claims (15)

  1. フッ素樹脂多孔質膜、および当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材を有するフィルタ濾材であって、
    当該通気性支持材が、芯にポリエステル、鞘にポリオレフィンを用いた芯鞘繊維（Ａ）、ポリエステル繊維（Ｂ）、および芯にポリエステル、鞘に共重合ポリエステルを用いた芯鞘繊維（Ｃ）を含む混紡不織布であるフィルタ濾材。
  2. 前記芯鞘繊維（Ａ）が、芯にポリエチレンテレフタレート、鞘にポリエチレンを用いた芯鞘繊維であり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が、ポリエチレンテレフタレート繊維であり、前記芯鞘繊維（Ｃ）が、芯にポリエチレンテレフタレート、鞘に共重合ポリエチレンテレフタレートを用いた芯鞘繊維である請求項１に記載のフィルタ濾材。
  3. 前記混紡不織布に、前記芯鞘繊維（Ａ）が１０〜４０重量％、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が２０〜８０重量％、前記芯鞘繊維（Ｃ）が１０〜４０重量％含有されている請求項１または２に記載のフィルタ濾材。
  4. 前記芯鞘繊維（Ａ）の繊度が１〜６ｄｔｅｘであり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）の繊度が６〜２５ｄｔｅｘであり、前記芯鞘繊維（Ｃ）の繊度が１〜６ｄｔｅｘである請求項１〜３のいずれかに記載のフィルタ濾材。
  5. 前記混紡不織布の空隙率が６５％以上であり、目付量が６０ｇ／ｍ2以上である請求項１〜４のいずれかに記載のフィルタ濾材。
  6. 前記フッ素樹脂多孔質膜が、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜である請求項１〜５のいずれかに記載のフィルタ濾材。
  7. 前記芯鞘繊維（Ａ）の鞘のポリオレフィンの少なくとも一部が溶融することによって、前記フッ素樹脂多孔質膜と前記混紡不織布とが積層されている請求項１〜６のいずれかに記載のフィルタ濾材。
  8. 前記フッ素樹脂多孔質膜の、平均孔径が０．０１〜１００μｍであり、空気を流速５．３ｃｍ／秒で透過させたときに生じる圧力損失が１０〜３００Ｐａであり、被濾過気体の流速を５．３ｃｍ／秒とし、捕集対象粒子の粒径を０．３〜０．５μｍの範囲としたときの捕集効率が６０％以上である請求項１〜７のいずれかに記載のフィルタ濾材。
  9. 請求項１〜８のいずれかに記載のフィルタ濾材を備えたフィルタユニット。
  10. 掃除機用である請求項９に記載のフィルタユニット。
  11. フッ素樹脂多孔質膜と、当該フッ素樹脂多孔質膜の少なくとも一方の表面上に積層された通気性支持材とを有するフィルタ濾材における通気性支持材として用いられる混紡不織布であって、
    芯にポリエステル、鞘にポリオレフィンを用いた芯鞘繊維（Ａ）、ポリエステル繊維（Ｂ）、および芯にポリエステル、鞘に共重合ポリエステルを用いた芯鞘繊維（Ｃ）を含む混紡不織布。
  12. 前記芯鞘繊維（Ａ）が、芯にポリエチレンテレフタレート、鞘にポリエチレンを用いた芯鞘繊維であり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）が、ポリエチレンテレフタレート繊維であり、前記芯鞘繊維（Ｃ）が、芯にポリエチレンテレフタレート、鞘に共重合ポリエチレンテレフタレートを用いた芯鞘繊維である請求項１１に記載の混紡不織布。
  13. 前記芯鞘繊維（Ａ）を１０〜４０重量％、前記ポリエステル繊維（Ｂ）を２０〜８０重量％、前記芯鞘繊維（Ｃ）を１０〜４０重量％含有する請求項１１または１２に記載の混紡不織布。
  14. 前記芯鞘繊維（Ａ）の繊度が１〜６ｄｔｅｘであり、前記ポリエステル繊維（Ｂ）の繊度が６〜２５ｄｔｅｘであり、前記芯鞘繊維（Ｃ）の繊度が１〜６ｄｔｅｘである請求項１１〜１３のいずれかに記載の混紡不織布。
  15. 空隙率が６５％以上であり、目付量が６０ｇ／ｍ2以上である請求項１１〜１４のいずれかに記載の混紡不織布。
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