JP2015071148A - エアーフィルター及びエアーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 粒状物質の脱落、特にはエアーフィルターの輸送時における粒状物質の脱落を簡易に且つ効果的に防止すること。
【解決手段】 上記課題を解決するエアーフィルターは、通気性基材層並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層を有するフィルター媒体と、フィルター媒体の少なくとも外縁部で剥離可能に仮固定されている樹脂フィルムとを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エアーフィルター及びエアーフィルターの製造方法に関する。

マンション等の住居において、換気口にエアーフィルターを取り付けて外気に含まれる粉塵等を捕集することが行われている。このようなエアーフィルターは、捕集能が落ちたところで新しいものに交換される。

エアーフィルターとしては、吸着性能を向上させるために不織布等から構成されるフィルター基材に活性炭等の粒状物質を設けた活性炭付きエアーフィルターが知られている（例えば、下記特許文献１及び２を参照）。

活性炭等の多孔質粒子は吸着性能に優れるが、粒子の脱落が生じやすいことが指摘されている。このような問題に対し、特許文献１には、オーバーコート剤を塗布することで脱落を防ぐ方法が記載されている。また、特許文献２には、平均繊維径２０〜１００μｍの繊維で構成されるカバー層を使用することで、活性炭粒子の脱落を防ぐ方法が記載されている。

特開２００８-２１２３２５号公報 特開２０１３-４３６７号公報

活性炭等の粒状物質の脱落防止は、それらの機能を維持したうえで、より簡易な方法で効果的に行うことが望まれる。

本発明の課題は、粒状物質の脱落、特にはエアーフィルターの輸送時における粒状物質の脱落を簡易に且つ効果的に防止することにある。

本発明は、一つの態様において、通気性基材層並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層を有するフィルター媒体と、フィルター媒体の少なくとも外縁部で剥離可能に仮固定されている樹脂フィルムとを有するエアーフィルターである。

また、本発明の一側面において、通気性基材層並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層を有するフィルター媒体シートと、フィルター媒体シートの機能層側に設けられた樹脂フィルムシートと、を打ち抜き刃で打ち抜く、エアーフィルターの製造方法が提供される。

本発明のエアーフィルター及びその製造方法によれば、仮固定できる樹脂フィルムで粒子を含む機能層を覆うことができるため、使用時における粒子の機能を維持しながら、輸送時における粒子の脱落を簡易に且つ効果的に防止することができる。

本発明に係るエアーフィルターの一実施形態を示す図である。 図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿ったエアーフィルターの断面図である。 フィルター媒体の製造方法の一実施形態を説明するための図である。 本発明に係るエアーフィルターの製造方法の一実施形態を説明するための図である。

図１は、本発明に係るエアーフィルターの一実施形態を示す図である。図１の（ａ）に示されるエアーフィルター１００は、通気性基材層１０並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層２０を有するフィルター媒体３０と、フィルター媒体３０の外縁部で剥離可能に仮固定されている樹脂フィルム４０とを有する。図１の（ｂ）は、仮固定されている樹脂フィルム４０の一部を剥離したところを示す。本実施形態のエアーフィルター１００は、図１の（ｂ）に示されるように、粒子２２が網目状の樹脂繊維２４によって通気性基材層１０上に保持されている。

図２は、図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿ったエアーフィルターの断面図である。本実施形態のエアーフィルター１００においては、フィルター媒体３０の外縁部にある樹脂繊維２４と樹脂フィルム４０とが剥離可能に仮固定された仮固定部５０を有している。

エアーフィルター１００を構成する各部材について説明する。

通気性基材層１０を構成する材料としては、不織布等が挙げられる。不織布としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、レーヨン、ポリエステル、アクリル等の重合繊維から形成されるものを用いることができる。これらの繊維径は、１５μｍ〜４０μｍとすることができる。

通気性基材層１０は、静電気を帯電するものであってもよい。

通気性基材層１０の坪量は、２０ｇ／ｍ^２〜１５０ｇ／ｍ^２とすることができる。

粒子２２としては、吸着能を有する吸着粒子を用いることができる。この場合、機能層は吸着層として機能することができる。吸着粒子としては、エアーフィルターの用途に応じて、所定のガス、エアロゾル又は液体に対する吸着能を有するものを適宜選択することができる。粒子の形状は、ビーズ状、フレーク状、凝集粒子とすることができる。

吸着粒子としては、活性炭、アルミナなどの金属酸化物、炭酸水素ナトリウム、銀粒子などの金属粒子、ホップカリット、粘土、イオン交換樹脂、モレキュラーシーブなどのゼオライト、シリカ等が挙げられる。

吸着粒子以外の粒子としては、例えば、芳香剤等が挙げられる。

樹脂繊維２４としては、例えば、溶融ポリマーを繊維状に形成したものが挙げられる。溶融時にタック性を持つように設計されている溶融ポリマーを、フィラメント状若しくはファイバー状に押し出し、これを粒子とともに通気性基材層上に吹き付けることで、通気性基材層上に粒子を保持するともに、樹脂フィルム４０の仮固定を可能とする網目状の樹脂繊維２４ウェブが形成される。

溶融ポリマーとしては熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂は、製造工程温度ではタック性があり、使用時はタック性がないものが望ましい。この観点から、熱可塑性樹脂は融点が５０〜２００℃であることが好ましく、７０〜１５０℃であることがより好ましい。

熱可塑性樹脂としては、例えば、モノマー単位としてアクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート及びビニルアセテートのうちのいずれか一種以上を有するオレフィンエラストマー、又は、アクリレート、メタアクリレート、スチレンイソプレンゴム、スチレンブタジエンゴムが挙げられる。

また、熱可塑性樹脂として、オレフィンエラストマー（例えば、「Ｖｉｓｔａｍａｘｘ（商標） ２１２５、エクソンモービル社」、「ＶＥＲＳＩＦＹ（商標） ４３０１、ダウケミカル社」）、ポリウレタンエラストマー（例えば、「ＩＲＯＧＲＡＮ（商標） 熱可塑性ポリウレタン、Huntsman International, LLC, The Woodlands, Tex.」、「ＥＳＴＡＮＥ（商標） 熱可塑性ポリウレタン、Lubrizol Corporation, Cleveland, Ohio.」）、ポリブチレンエラストマー（例えば、「ＣＲＡＳＴＩＮ（商標）、E.I. DuPont de Nemours & Co., Wilmington, Del.」）、ポリエステルエラストマー（例えば、「ＨＹＴＲＥＬ（商標）、E.I. DuPont de Nemours & Co.」）、ポリエーテルブロックコポリアミドエラストマー（例えば、「ＰＥＢＡＸ（商標）、Arkema Inc. Philadelphia, Pa.」）及びスチレンブロック共重合体エラストマー（例えば、「ＫＲＡＴＯＮ（商標）、Kraton Polymers, Houston, Tex.」、「ＳＯＬＰＲＥＮＥ（商標）、Dynasol Elastomers, Houston, Tex.」）などの市販品を用いることができる。また、樹脂繊維２４として、芯鞘複合繊維、分割性又はサイドバイサイド複合繊維、及び海島型繊維などのマルチコンポーネントファイバーを用いることができる。

本実施形態において樹脂繊維２４は、粒子２２を通気性基材層１０に十分保持するとともにフィルター媒体３０の外縁部で樹脂フィルム４０を十分仮固定できるように、通気性基材層１０の全域にわたって網目状に設けられていることが好ましい。

機能層２０は、脱臭効果の観点から、粒子２２を１００ｇ／ｍ^２以上の坪量で含むことが好ましく、脱落を防止する観点から、粒子２２を５００ｇ／ｍ^２以下の坪量で含むことが好ましく、脱臭効果及び脱落の防止を高水準で両立する観点から、粒子２２を２００ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２の坪量で含むことがより好ましい。

機能層２０は、粒子を十分保持する観点から、樹脂繊維２４を粒子の重量に対して２質量％以上の割合で含むことが好ましく、一方、捕集効率と圧力損失の観点から、樹脂繊維２４を粒子の重量に対して２０質量％以下の割合で含むことが好ましく、５〜１５質量％の割合で含むことがより好ましい。

また、本実施形態おいて、粒子２２の坪量は、１００ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２とすることができる。樹脂繊維２４の坪量は、２ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２とすることができる。後述する本実施形態に係るエアーフィルターの製造方法によって、樹脂フィルム４０の仮固定を容易に行う観点から、樹脂繊維２４の坪量は、粒子の重量に対して２質量％〜２０質量％とすることが好ましい。

本実施形態では、通気性基材層１０並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層２０を有するフィルター媒体３０として、以下の方法により製造されたものを用いることができる。図３は、フィルター媒体の製造方法の一実施形態を説明するための図である。

本実施形態では、第１のダイ１の高分子材料のフィラメント２から押し出された繊維３が収集面４に集められ、不織布である通気性基材層１０が形成される。繊維３は、第１のオリフィスと第２のオリフィスとを有するダイによって形成される。そして、第１のオリフィスの大きさが第２のオリフィスよりも２５％以上大きい。この場合、繊維の二峰性分布を有する不織布からなる通気性基材層が形成される。本実施形態においては、通気性基材層に公知の方法によって静電気を帯電するなどの加工を更に行うことができる。

次に、機能層２０は接着性繊維７を細くするフィラメント６を持つ第２のダイ５から高分子材料を形成するために押し出された溶融繊維によって形成される。一方で、粒子２２はシュート８から出て、接着性フィラメントと接着性繊維７の流れの中に落とされる。接着性繊維７と粒子２２の混合物は、先に形成された通気性基材層１０に吹きつけられ、それによりフィルター媒体３０が得られる。フィルター媒体は、公知の方法で、ひだ、スリット、枠などを付ける加工を行うことができる。

樹脂フィルム４０としては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム等の表面が平坦な可とう性を有するフィルムを用いることができる。これらのうち、打ち抜きによる貼りつきが容易である点で、ポリプロピレンフィルムが好ましい。

樹脂フィルム４０の厚みは、十分な可とう性を得る観点から、２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましく、一方、しわがよりにくくハンドリング性を良好にする観点から、２０μｍ以上であることが好ましい。

樹脂フィルムの表面は、樹脂繊維２４との間で十分な保持性が得られるよう、平坦であることが好ましい。

フィルター媒体３０と樹脂フィルム４０とを剥離可能に仮固定する方法としては、後述するフィルター媒体シートと樹脂フィルムシートの積層体を打ち抜き刃で打ち抜く方法が挙げられる。本実施形態においては、打ち抜き時の圧力によって、フィルター媒体３０の外縁部に存在する樹脂繊維２４中に樹脂フィルム４０が変形侵入することで物理的な保持力が得られると考えられ、これにより仮固定部５０が形成される。より容易に仮固定する観点から、積層体の樹脂フィルムシート側から打ち抜くことが好ましい。

本実施形態のエアーフィルターにおいては、上記のように仮固定部がフィルター媒体３０の外縁部のみに形成され、それ以外の部分ではフィルター媒体３０と樹脂フィルム４０とが固定されていないことが剥離容易性の点で好ましい。

本実施形態のエアーフィルターによれば、樹脂フィルム４０が保護フィルターとして機能することで、機能層に含まれる粒子の脱落を有効に抑制することができる。なお、樹脂繊維を増量して粒子の脱落を防止する方法では、フィルターに要求される空気の通気性が低下するなどの問題が生じるが、本実施形態においては、樹脂フィルム４０は使用前に剥離されるので、そのような問題がほとんど生じることがなく、エアーフィルターの輸送中或いは保管中における粒子の脱落を簡易に且つ効果的に低減することができる。

本実施形態のエアーフィルターは、用途に応じて、円形以外にも所定の形状を有することができる。

本実施形態のエアーフィルターの用途としては、換気口、エアコン、空気清浄機、網戸等が挙げられる。なお、使用場所は、家庭内に限らず、それらの機器が用いられる工場、事業所、公共のビル等が挙げられ、特に限定されない。

次に、本発明に係るエアーフィルターの製造方法について説明する。

図４は、本発明に係るエアーフィルターの製造方法の一実施形態を説明するための図である。本実施形態に係る方法は、通気性基材層並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層を有するフィルター媒体シートと、フィルター媒体シートの機能層側に設けられた樹脂フィルムシートと、を打ち抜き刃で打ち抜く工程を備える。

本実施形態においては、図４に示すように、フィルター媒体シート３２及び樹脂フィルムシート４２を積層した積層体６０を、打ち抜き刃を有する打ち抜き機７０で所定の形状に打ち抜くことにより、フィルター媒体と樹脂フィルムシートとを備えるエアーフィルター１００を得る。

フィルター媒体シート３２が有する通気性基材層並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層は、上述した本実施形態に係るフィルター媒体３０と同様にすることができる。また、樹脂フィルムシート４２についても、上述した本実施形態に係る樹脂フィルムと同様にすることができる。更に、フィルター媒体シート３２として、図３で示される方法で製造されるフィルター媒体３０を用いることができる。

打ち抜き機７０としては、びく刃、彫刻刃等を備えるプレス機、ロータリー刃を備えるプレス機を用いることができる。

本実施形態においては、打ち抜き刃にかかる圧力によって、打ち抜かれたフィルター媒体の外縁部に存在する樹脂繊維に、樹脂フィルムが変形侵入すると考えられ、これによりフィルター媒体とフィルター媒体の外縁部で剥離可能に仮固定されている樹脂フィルムとを有するエアーフィルターが得られる。

このような観点から、打ち抜きの条件としては、所定の形状にエアーフィルターを打ち抜くことができるとともに、フィルター媒体と樹脂フィルムとが仮固定されるように、樹脂フィルムの種類、フィルター媒体における樹脂繊維の種類及び坪量等に応じて適宜設定される。また、より容易に仮固定する観点から、積層体６０の樹脂フィルムシート４２側から打ち抜くことが好ましい。

本実施形態では積層体６０が２層構成であるが、樹脂フィルムシートを介在させてフィルター媒体シートを複数積層することにより、打ち抜きによって複数組のエアーフィルターを得ることができる。この場合、フィルター媒体同士が貼り付くことを防止しながら、フィルター媒体と樹脂フィルムとが仮固定されたエアーフィルターを効率よく製造することができる。また、シート幅を増やして、複数列で打ち抜きを行ってもよい。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。

＜フィルター媒体シート＞
図３に示す方法と同様にして、通気性基材層並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層を有するフィルター媒体シートＡを作製した。なお、通気性基材層は、ＦＩＮＡ（商標） ３８６０ ポリプロピレン（メルトフローレートインデックス：７０、Total Petrochemicals, Houston, Tex.）、０．８質量％のＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ（商標） ９４４（Ciba Specialty Chemicals, now part of BASF, Florham Park, N.J.）、及び１．２質量％のＤＸ８２０ ポリメチルペンテン（Mitsui Chemicals America, Rye Brook, N.Y.）を含む材料を用いて形成した。また、樹脂繊維の材料は、Ｖｉｓｔａｍａｘｘ（商標） ２１２５（Ｅｘｘｏｎ社製、プロピレン系エラストマー）及びＶｅｒｓｉｆｔ（商標） ４３０１（Ｄｏｗ社製、エラストマー）を用いた。更に、粒子として、粒子サイズが２０メッシュ×４０メッシュである（２０メッシュ：８４０μｍ以下、４０メッシュ：４２０μｍ以下）活性炭を用いた。

各構成材料の坪量は以下のとおりとした。
通気性基材層：６０ｇ／ｍ^２
粒子（活性炭）：２５０ｇ／ｍ^２
樹脂繊維：粒子に対して１０質量％（２５ｇ／ｍ^２）

＜フィルムシート＞
フィルムシートとして、下記の材質からなるシートを用意した。
シート１：ポリプロピレンフィルム（「トレファン（商標）２５００Ｈ」、東レフィルム加工（株）、厚み６０μｍ）
シート２：コピー紙（「Ｂｉｚｎｅｔ（商標）スタンダードタイプ３１４−０１５ Ａ４」、厚み０．０８ｍｍ）
シート３：ボール紙（「ＬＩＦＥＬＥＸ（商標）」、コーナン、０．５ｍｍ厚×５４０ｍｍ×３９０ｍｍ）

［エアーフィルターの作製１］
（作製例１〜３）
フィルター媒体シートＡの吸着層上に上記のシート１〜３を重ね、更にこの上にフィルター媒体シートＡ及び上記のシート１〜３をこの順にを重ねた積層体をそれぞれ用意し、これを直径１６ｃｍの円形に下記のプレス機を用いてダイカットした。
プレス機メーカー：堀鉄工所
型式：ＨＯＤ−５０ （５０トン・プレス）
使用刃：びく刃
最大加工サイズ：５００ｍｍ×５６０ｍｍ
ダイカット条件：圧力５０トン、室温（２７℃）

（参考作製例１）
フィルター媒体シートＡを２枚重ねたものを上記と同様にしてダイカットした。

［エアーフィルターの評価］
上記で得られたエアーフィルターについて、フィルター媒体とフィルムシートとの貼り付き状態を確認し、下記の判定基準でエアーフィルターの状態を評価した。
（判定基準）
Ｇｏｏｄ：２組のエアーフィルターが１組ずつに分離でき、かつ、フィルター媒体とフィルムシートとが仮固定されている。
ＮＧ１：２組のエアーフィルターが分離できない。
ＮＧ２：フィルター媒体とフィルムシートとが仮固定されていない。

参考作製例１では、フィルター媒体同士が貼り付いてしまい、１枚ずつに分けることができなかった。これに対し、作製例１では、打ち抜き加工後にエアーフィルターを容易に１組ずつに分けることができた。しかし、作製例２、３では、フィルター媒体にフィルムシートを固定することができなかった。

一方、作製例１では、打ち抜き加工後にエアーフィルターを容易に１組ずつに分けることができ、フィルター媒体にフィルムシートが仮固定されたエアーフィルターを得ることができた。また、これらのエアーフィルターでは、フィルムシートを容易に剥離することが可能であった。

［エアーフィルターの作製２］
（作成例４）
フィルター媒体シートＡの吸着層上にシート１を重ねた積層体をそれぞれ用意した。これらの積層体を直径１６ｃｍの円形に上記のプレス機を用いてダイカットし、評価用サンプルをそれぞれ得た。

（参考作製例２）
フィルター媒体シートＡのみを直径１６ｃｍの円形に上記のプレス機を用いてダイカットし、これを評価用サンプルとした。

［活性炭粒子の脱落の評価］
上記で得られたエアーフィルターについて下記の脱落試験を行い、粒子の脱落について評価した。

（脱落試験）
評価用サンプルを２４ｃｍ×３４ｃｍのポリ袋に入れ、この袋を両手で持ち、３分間上下に強く振った。袋の底に落ちた直径２００μｍ以上の活性炭の粒を数えた。この試験を３回行い、その平均値を表に示した。

作製例４では、打ち抜き時の圧力で樹脂フィルムの外周縁部が樹脂繊維に仮固定され、機能層のカバーフィルムとして機能することができ、エアーフィルターから活性炭粒子が脱落するのを低減することができた。したがって、本発明によれば、エアーフィルターの輸送時や保管時において粒子の脱落を抑制することができる。

１０…通気性基材層、２０…機能層、２２…粒子、２４…樹脂繊維、３０…フィルター媒体、３２…フィルター媒体シート、４０…樹脂フィルム、４２…樹脂フィルムシート、５０…仮固定部、６０…積層体、７０…打ち抜き機、１００…エアーフィルター。

Claims (8)

1. 通気性基材層並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層を有するフィルター媒体と、
   前記フィルター媒体の少なくとも外縁部で剥離可能に仮固定されている樹脂フィルムと、
   を有する、エアーフィルター。
2. 前記樹脂繊維が、熱可塑性樹脂である、請求項１に記載のエアーフィルター。
3. 前記粒子が、活性炭である、請求項１又は２に記載のエアーフィルター。
4. 前記樹脂フィルムが、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム又はポリエステルフィルムである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエアーフィルター。
5. 通気性基材層並びに樹脂繊維及び粒子を含む機能層を有するフィルター媒体シートと、前記フィルター媒体シートの前記機能層側に設けられた樹脂フィルムシートと、を打ち抜き刃で打ち抜く、エアーフィルターの製造方法。
6. 前記樹脂繊維が、熱可塑性樹脂である、請求項５に記載のエアーフィルターの製造方法。
7. 前記粒子が、活性炭である、請求項５又は６に記載のエアーフィルターの製造方法。
8. 前記樹脂フィルムシートが、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム又はポリエステルフィルムのシートである、請求項５〜７のいずれか一項に記載のエアーフィルターの製造方法。
   

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