JP2018058004A - フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタにおいて、吸着剤の脱落を長期的に抑制する。
【解決手段】繊維を含む繊維層と、前記繊維に担持され、化学物質を吸着する吸着剤と、を備えるフィルタであって、前記吸着剤が、前記繊維により捲回されている前記吸着剤の粒子を含む、フィルタである。さらに、前記吸着剤は、前記繊維と点接触する前記吸着剤の粒子を含んでいてもよい。この場合、前記繊維に捲回されている前記吸着剤の粒子の個数は、前記繊維に点接触している前記吸着剤の粒子の個数よりも多いことが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィルタに関し、例えば、空気清浄機の濾材に用いられるフィルタに関する。

近年、空気清浄機等に用いられる濾材には、集塵に加えて、空気中の化学物質を吸着する機能が求められる。特に、ホルムアルデヒドは、シックハウス症候群の原因物質とされており、社会問題にもなっている。そこで、特許文献１および２は、基材層と表層との間に、化学物質を吸着する吸着剤を分散させたフィルタを開示している。

特開２００２−２４８３０９号公報 特開２００９−１９０２６９号公報

特許文献１および２では、吸着剤をホットメルト接着剤と混合した後、基材層に散布している。この場合、吸着剤の表面がホットメルト接着剤で覆われてしまい、吸着剤の機能が十分に発揮されない。一方、接着剤を用いないと、吸着剤が脱落してしまう。

本発明の一局面は、繊維を含む繊維層と、前記繊維に担持され、化学物質を吸着する吸着剤と、を備えるフィルタであって、前記吸着剤が、前記繊維により捲回されている前記吸着剤の粒子を含む、フィルタに関する。

本発明によれば、吸着剤の周囲が繊維で捲回されているため、吸着剤の脱落が長期的に抑制される。

本発明の一実施形態に係るフィルタを模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る繊維およびこれに担持される吸着剤を模式的に示す上面図である。 本発明の一実施形態に係るフィルタの製造に用いられる製造システムの構成例を示す図である。

本実施形態に係るフィルタは、繊維を含む繊維層と、上記繊維に担持され、化学物質を吸着する吸着剤と、を備える。吸着剤は粒子状である。繊維に担持されているとは、吸着剤が、少なくとも繊維と接触していることをいう。

粒子状の吸着剤（以下、吸着剤粒子と称する。）は、繊維によって周囲が捲回されている吸着剤粒子（以下、捲回粒子と称する。）を含む。通常、フィルタに付着している吸着剤粒子は、その表面が繊維と点接触することにより繊維に担持されている。そのため、吸着剤粒子は脱落し易い。一方、本実施形態では、吸着剤粒子の周囲を繊維が捲回しているため、吸着剤粒子の脱落が抑制される。

以下、本実施形態のフィルタについて、図面を参照しながら、空気清浄機の濾材に適する形態として具体的に説明するが、フィルタの用途はこれに限定されるものではない。図１は、本実施形態に係るフィルタ１０を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る繊維（以下、第１繊維１Ｆと称す）および第１繊維１Ｆに担持される吸着剤粒子４を模式的に示す上面図である。フィルタ１０は、第１繊維１Ｆを含む繊維層１と、第１繊維１Ｆに担持され、化学物質を吸着する吸着剤粒子４と、を備える。

（繊維層）
繊維層１は、第１繊維１Ｆにより構成されており、ダストを捕捉する機能を備える。第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１は、３μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましく、５００ｎｍ以下であることが特に好ましい。これにより、表面積が大きくなるため、集塵効率が高まる。また、平均繊維径Ｄ１は５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。このような繊維層１は、例えば、電界紡糸法を用いて第１繊維１Ｆを形成し、ターゲット上に堆積させることにより得られる。この場合、繊維層１は、不織布状に形成される。

平均繊維径Ｄ１とは、第１繊維１Ｆの直径の平均値である。第１繊維１Ｆの直径とは、第１繊維１Ｆの長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、繊維層１を一方の主面の法線方向から見たときの、第１繊維１Ｆの長さ方向に対して垂直な方向の幅を、第１繊維１Ｆの直径と見なしてもよい。平均繊維径Ｄ１は、例えば、繊維層１に含まれる任意の１０本の第１繊維１Ｆの任意の箇所の直径の平均値である。後述する平均繊維径Ｄ２およびＤ３についても同じである。

繊維層１の単位面積当たりの平均の質量は、０．０１ｇ／ｍ^２以上、１．５ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、０．０１ｇ／ｍ^２以上、０．５ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、０．０３ｇ／ｍ^２以上、０．１ｇ／ｍ^２以下であることが特に好ましい。繊維層１の上記質量がこの範囲であると、圧力損失を抑制しながら、高い集塵効率が発揮され易い。

繊維層１の厚みＴ１は、圧力損失の観点から、０．５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上、５μｍ以下であることがより好ましい。繊維層１が不織布状である場合、繊維層１の厚みＴ１とは、例えば、不織布の任意の１０箇所の厚みの平均値である。厚みとは、不織布の２つの主面の間の距離である。不織布である繊維層１の厚みＴ１は、不織布の断面を写真に撮り、不織布の一方の主面上にある任意の１地点から他方の主面まで、最も距離の短くなる線を引いたとき、この線上にある繊維のうち、最も離れた位置にある２本の繊維の外側（外法）の距離として求められる。他の任意の複数地点（例えば、９地点）についても同様にして不織布の厚みを算出し、これらを平均化した数値を、不織布の厚みとする。上記厚みの算出に際しては、二値化処理された画像を用いてもよい。後述する厚みＴ２およびＴ３についても同じである。

第１繊維１Ｆの材質は特に限定されず、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート）、ポリウレタン（ＰＵ）等のポリマーが挙げられる。これらは、単独あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、第１繊維１Ｆを電界紡糸法により形成する場合、ＰＥＳが好ましく用いられる。また、平均繊維径Ｄ１を細くし易い点で、ＰＶＤＦが好ましく用いられる。

（吸着剤）
吸着剤粒子４は、第１繊維１Ｆに担持されている。吸着剤粒子４は、第１繊維１Ｆによりその周囲が捲回されている吸着剤粒子（捲回粒子４ｃ）を含む。この捲回粒子４ｃは、繊維層１から脱落し難いため、長期間にわたって、吸着剤粒子４による吸着性能が維持される。捲回粒子４ｃは、第１繊維１Ｆによって、例えば螺旋状に１周以上捲回されていればよく、捲回数は特に限定されない。

吸着剤粒子４は、さらに、第１繊維１Ｆに貫かれている吸着剤粒子（以下、貫通粒子４ａと称する。）を含んでいてもよい。貫通粒子４ａも繊維層１から脱落し難いため、長期間にわたって、吸着剤粒子４による吸着性能が維持され易くなる。さらに、貫通粒子４ａは、その表面が接着剤や第１繊維１Ｆによって被覆されることなく、脱落が抑制されるため、吸着性能が高い。ただし、貫通粒子４ａの表面が、接着剤や第１繊維１Ｆで被覆されていてもよい。ここで、１本の第１繊維１Ｆのうち、任意の長さを有する部分の周囲が吸着剤粒子４で覆われている場合、この第１繊維１Ｆは吸着剤粒子４を貫通しており、この吸着剤粒子４は貫通粒子４ａである。第１繊維１Ｆが、吸着剤粒子４の内部のどの部分を通っているかは問わない。

吸着剤粒子４は、さらに、第１繊維１Ｆと点接触する接触粒子４ｂを含んでいてもよい。接触粒子４ｂの第１繊維１Ｆとの接点は、複数であってもよい。言い換えれば、接触粒子４ｂは、複数の第１繊維１Ｆと接触していてもよい。第１繊維１Ｆの平均繊維径が３μｍ以下であると、吸着剤粒子４に接触する第１繊維１Ｆの本数が増加するため、吸着剤粒子４（接触粒子４ｂ）の脱落は抑制され易くなる。

捲回粒子４ｃの個数は、接触粒子４ｂの個数よりも多いことが好ましい。これにより、吸着剤粒子４の脱落が抑制されるため、長期間にわたる吸着剤粒子４による吸着性能が維持され易くなる。

捲回粒子４ｃおよび接触粒子４ｂの個数の算出方法について、図２を参照しながら説明する。まず、フィルタ１０から、少なくとも５個の吸着剤粒子４を含む正方形の領域Ｒ１０を決定する。領域Ｒ１０全体をＳＥＭで観察し、第１繊維１Ｆに捲回されている捲回粒子４ｃの個数をカウントする。同様に、表面で第１繊維１Ｆと点接触している接触粒子４ｂの個数をカウントする。１つの吸着剤粒子４が、第１繊維１Ｆに捲回されているとともに、他の第１繊維１Ｆと点接触する場合あるいは他の第１繊維１Ｆに貫かれている場合、この吸着剤粒子４は捲回粒子４ｃとしてカウントする。このとき、外縁が明確である吸着剤粒子４を、カウントの対象とする。さらに、フィルタ１０から、領域Ｒ１０と同様の他の９つの領域（Ｒ１１〜Ｒ１９）を決定し、これらの領域についても同様に捲回粒子４ｃおよび接触粒子４ｂの個数をカウントする。これら１０の領域Ｒ１０〜Ｒ１９における各個数の平均値を、捲回粒子４ｃおよび接触粒子４ｂの各個数として、比較する。

捲回粒子４ｃの個数は、貫通粒子４ａの個数よりも多いことが好ましい。吸着剤として結晶性の高い材料を用いると、外部応力によって吸着剤が粉砕する場合がある。吸着剤が粉砕すると、吸着剤自体が発塵源になり得る。しかし、捲回粒子４ｃの個数が多いと、外部応力による吸着剤の粉砕が抑制される。よって、フィルタ１０の適用範囲を、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）や、さらにはＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetration Air Filter）に広げることができる。貫通粒子４ａの個数も、上記と同様に算出できる。

なお、後述するように、繊維層１と第１多孔質シートとが、ライン状の接着剤（以下、接着剤ラインと称す）を介して積層される場合、第１多孔質シートを剥離して観察してもよい。また、領域Ｒ１０〜１９は、接着剤ラインを避けて設定すればよい。

吸着剤粒子４としては特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン、酢酸エチル等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）のうちの少なくとも１種を吸着することのできる物質が挙げられる。吸着剤粒子４としては、具体的には、アジピン酸ジヒドラジド等の有機材料、活性炭、ゼオライト等が挙げられる。

吸着剤粒子４の付着量は特に限定されないが、吸着性能および圧力損失の観点から、０．１〜３０ｇ／ｍ^２が好ましく、０．５〜２０ｇ／ｍ^２がより好ましく、１〜１０ｇ／ｍ^２が特に好ましい。吸着剤粒子４の平均粒径は特に限定されず、例えば、０．１μｍ以上、１００μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上、２０μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以上、１０μｍ以下である。平均粒径は、吸着剤粒子４を有する繊維層１を一方の主面の法線方向から見たときの、１０個の吸着剤粒子４の最大径の平均値である。

（多孔質シート）
フィルタ１０は、さらに第１多孔質シート２（図１参照）を備えていてもよい。第１多孔質シート２は、繊維層１に積層される。第１多孔質シート２は、種々の外部負荷から繊維層１を保護する保護材であり得、第１繊維１Ｆに担持された吸着剤粒子４の脱落を抑制するカバーであり得、繊維層１とともにダストを捕捉する集塵体であり得る。

第１多孔質シート２の形態および材質は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。第１多孔質シート２としては、具体的には、織物、編物、不織布等の繊維構造体が例示できる。なかでも、圧力損失の観点から、第１多孔質シート２は不織布であることが好ましい。第１多孔質シート２が不織布である場合、第１多孔質シート２を構成する第２繊維の材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、アクリル樹脂、ＰＰ、ポリエチレン（ＰＥ）、ＰＥＴ、ＰＡ、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。後述するように、第１多孔質シート２を帯電させる場合、帯電し易く、また、帯電性が維持され易い点で、第２繊維の材質はＰＰが好ましい。第１多孔質シート２が不織布である場合、その製造方法も特に限定されず、例えば、スパンボンド法、乾式法（例えば、エアレイド法）、湿式法、メルトブロー法、ニードルパンチ法等が挙げられる。なかでも、フィルタとして適する繊維径の細い不織布が形成され易い点で、第１多孔質シート２は、メルトブロー法により製造されることが好ましい。

第１多孔質シート２は、帯電（永久帯電）していてもよい。すなわち、第１多孔質シート２は、外部電界が存在しない状態において半永久的に電気分極を保持し、周囲に対して電界を形成していてもよい。これにより、ダストの捕捉性能が高まるとともに、吸着剤粒子４の脱落が抑制され易くなる。この場合、第１多孔質シート２の表面電位（帯電していない第１多孔質シート２と帯電している第１多孔質シート２との電位差）は特に限定されず、例えば、５ｋＶ以上、１００ｋＶ以下であってもよい。

第２繊維の平均繊維径Ｄ２は、第１繊維１Ｆよりも大きいことが好ましい。平均繊維径Ｄ２は、例えば、０．５μｍ以上、２０μｍ以下であり、５μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。第１多孔質シート２の厚みＴ２は、圧力損失の観点から、１００μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。

第１多孔質シート２の圧力損失は、特に限定されない。なかでも、第１多孔質シート２の初期の圧力損失は、ＪＩＳＢ９９０８形式１の規格に準拠した測定機を用いて測定した場合、１〜１０Ｐａ程度であることが好ましい。第１多孔質シート２の初期の圧力損失がこの範囲であれば、フィルタ１０全体の圧力損失も抑制される。

第１多孔質シート２の単位面積当たりの質量は、圧力損失の観点から、１０ｇ／ｍ^２以上、５０ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、１０ｇ／ｍ^２以上、３０ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。第１多孔質シート２の空隙率は特に限定されないが、圧力損失の観点から、６０体積％以上、９５体積％以下であることが好ましく、７０体積％以上、９０体積％以下であることがより好ましい。空隙率（体積％）は、例えば、（１−第１多孔質シート２の見かけの単位体積当たりの質量／第２繊維の比重）×１００、で表わされる。

（接着剤）
フィルタ１０が、繊維層１と第１多孔質シート２とを備える場合、両者は、接着剤を介して接着されてもよい。この場合、圧力損失、吸着性能および集塵性能の観点から、接着剤は、ライン状に配置されていることが好ましい。接着剤ラインは、例えば、所定の間隔をあけて複数本、配置される。

接着剤の種類は特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂を主成分とするホットメルト接着剤等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリウレタン（ＰＵ）、ＰＥＴ等のポリエステル、ウレタン変性共重合ポリエステル等の共重合ポリエステル、ＰＡ、ポリオレフィン（例えば、ＰＰ、ＰＥ）等が例示できる。ホットメルト接着剤は、例えば、加熱により溶融されながら、例えば繊維層１上に接着剤ラインを形成するように付与される。

接着剤の付着量は特に限定されないが、接合強度および圧力損失の観点から、０．５ｇ／ｍ^２以上、１５ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、１ｇ／ｍ^２以上、１０ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、２ｇ／ｍ^２以上、６ｇ／ｍ^２以下であることが特に好ましい。

（第２多孔質シート）
フィルタ１０は、さらに、第２多孔質シート３（図１参照）を備えることが好ましい。これにより、フィルタ１０の強度が高まる。つまり、第２多孔質シート３は、フィルタ１０の形状を保持する基材であり得る。この場合、第２多孔質シート３は、繊維層１の第１多孔質シート２側とは反対側に積層される。電界紡糸法により繊維層１を形成する場合、第２多孔質シート３をターゲットにして、第１繊維１Ｆを堆積させてもよい。繊維層１と第１多孔質シート２と第２多孔質シート３とを備えるフィルタ１０に対して、第１多孔質シート２側から流体を通過させることが好ましい。大きなダストを先に第１多孔質シート２に捕捉させ、次いで、より細かなダストを繊維層１に捕捉させることにより、集塵効率が高まる。

第２多孔質シート３の形態および材質は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。第２多孔質シート３としては、第１多孔質シート２と同様の繊維構造体が例示できる。なかでも、圧力損失の観点から、第２多孔質シート３は不織布であることが好ましい。特に、第２多孔質シート３は、湿式法により製造された不織布であることが好ましい。

第２多孔質シート３が不織布である場合、第２多孔質シート３を構成する第３繊維の材質は特に限定されず、第２繊維と同じ材質が挙げられる。なかでも、基材として適する点で、第３繊維の材質は、ＰＥＴまたはセルロースが好ましい。特に、第２多孔質シート３は、ＰＥＴおよび／またはセルロースを８０質量％以上の割合で含むことが好ましい。第３繊維の平均繊維径Ｄ３は特に限定されず、例えば、１μｍ以上、４０μｍ以下であってもよく、５μｍ以上、２０μｍ以下であってもよい。第２多孔質シート３の厚みＴ３は、特に限定されず、例えば、５０μｍ以上、５００μｍ以下であってもよく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であってもよい。

第２多孔質シート３の単位面積当たりの質量も特に限定されず、例えば、１０ｇ／ｍ^２以上、８０ｇ／ｍ^２以下であってもよく、３５ｇ／ｍ^２以上、６０ｇ／ｍ^２以下であってもよい。第２多孔質シート３の圧力損失は特に限定されない。なかでも、第２多孔質シート３の初期の圧力損失は、ＪＩＳＢ９９０８形式１の規格に準拠した測定機を用いて測定した場合、１Ｐａ以上、１０Ｐａ以下程度であることが好ましい。第２多孔質シート３の初期の圧力損失がこの範囲であれば、フィルタ１０全体の圧力損失も抑制される。第２多孔質シート３の空隙率は特に限定されないが、圧力損失の観点から、６５体積％以上、９８体積％以下であることが好ましい。

フィルタ１０は、例えば、蛇腹状にプリーツ加工されて、濾材として空気清浄機に配置される。この場合、集塵効率の点で、フィルタ１０は、第１多孔質シート２が大気の吸気口側に位置するように、吸気口と排気口との間に配置されることが好ましい。

（フィルタの製造方法）
捲回粒子４ｃを備えるフィルタ１０は、例えば、第１繊維１Ｆの原料樹脂と吸着剤（吸着剤粒子４および／またはその溶解物）とを混合した混合液を、紡糸することにより形成される。
以下、第１多孔質シート２および第２多孔質シート３を備えるフィルタであって、電界紡糸法により、第１繊維１Ｆの原料樹脂と吸着剤とを混合した混合液を紡糸して、第２多孔質シート３上に堆積させる場合を例に挙げて、本実施形態のフィルタ１０の製造方法を説明する。

フィルタ１０は、例えば、（１）第１繊維の原料樹脂と吸着剤とを含む混合液を調製する工程と、（２）第２多孔質シートを準備する工程と、（３）第２多孔質シートの一方の表面に、電界紡糸法により第１繊維を堆積させて繊維層を形成する工程と、（４）繊維層に第１多孔質シートを積層し、フィルタを形成する工程と、を具備する製造方法により得ることができる。工程（３）において、第１繊維１Ｆとともに、捲回粒子４ｃ、さらには、接触粒子４ｂおよび貫通粒子４ａが形成される。

上記のようなフィルタの製造方法は、例えば、ラインの上流から下流に第２多孔質シートを搬送し、搬送される第２多孔質シートの主面に繊維層を形成した後、第１多孔質シートを積層する製造システムにより実施することが可能である。このような製造システムは、例えば、（１）第２多孔質シートを搬送ベルトに供給する第２多孔質シート供給ユニットと、（２）静電気力により、上記混合液から第１繊維および捲回粒子（さらには接触粒子、貫通粒子）を生成させ、搬送中の第２多孔質シートに堆積させる電界紡糸機構を有する電界紡糸ユニットと、（３）電界紡糸ユニットから送り出される第２多孔質シートと繊維層との複合体の繊維層側から、第１多孔質シートを積層する第１多孔質シート積層ユニットと、を具備する。

以下、図３を参照しながら、フィルタの製造方法およびこれを行う製造システムについて説明するが、以下のシステムおよび製造方法は、本発明を限定するものではない。図３は、フィルタ１０の製造システム２００の一例の構成を概略的に示す図である。製造システム２００は、フィルタ１０を製造するための製造ラインを構成している。

まず、第１繊維１Ｆの原料樹脂と吸着剤とを含む混合液２２を調製する。混合液２２において、吸着剤は、粒子として分散していてもよいし、混合液２２に含まれる溶媒に溶解していてもよいし、一部が分散し、残部が溶解していてもよい。なかでも、捲回粒子４ｃが形成され易い点で、吸着剤の少なくとも一部は、混合液２２中に分散した状態で含まれることが好ましい。

吸着剤を含む混合液２２の調製方法は、特に制限されない。混合液２２は、例えば、第１繊維１Ｆの原料樹脂が溶媒（第１溶媒）に溶解したポリマー溶液に、吸着剤を粉末の状態で混合して溶解あるいは分散させてもよい。また、ポリマー溶液に、吸着剤が溶媒（第２溶媒）に溶解した吸着剤溶液、あるいは、吸着剤が分散媒に分散した吸着剤分散液を混合することにより調製してもよい。なかでも、ポリマー溶液と吸着剤とが均一に混合され易い点で、吸着剤溶液あるいは吸着剤分散液とポリマー溶液とを混合することが好ましい。

混合液２２における第１繊維１Ｆの原料樹脂の濃度は、特に限定されない。原料樹脂の濃度は、例えば、５〜３０質量％であり、１０〜２０質量％であることが好ましい。混合液２２における吸着剤の濃度は、捲回粒子４ｃが生成し易い点で、５〜５０質量％であることが好ましく、１０〜２０質量％であることがより好ましい。

第１溶媒としては、原料樹脂の種類や製造条件に応じて、適切なものを選択すればよい。例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド、ピリジン、水等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。なかでも、電界紡糸法に適している点、および、ＰＥＳを含む第１繊維１Ｆを電界紡糸法により形成する場合、ＰＥＳを溶解し易い点で、ＤＭＡｃが好ましい。

第２溶媒および分散媒も特に限定されず、吸着剤の種類や濃度に応じて、適切なものを選択すればよい。第２溶媒および分散媒としては、上記で例示したポリマー溶液に用いられる溶媒から適宜選択すればよい。第１溶媒と、第２溶媒もしくは分散媒とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。なかでも、均一な混合液２２が得られる点から、第１溶媒と、第２溶媒もしくは分散媒とは互いに相溶であることが好ましく、同じ液状物を含んでいることがより好ましい。

別途、第２多孔質シート３を準備する。製造システム２００では、第２多孔質シート３は、製造ラインの上流から下流に搬送される。製造システム２００の最上流には、ローラ状に捲回された第２多孔質シート３を内部に収容した第２多孔質シート供給ユニット２０１が設けられている。第２多孔質シート供給ユニット２０１は、モータ１３により第１供給リール１２を回転させて、第１供給リール１２に捲回された第２多孔質シート３を搬送ローラ１１に供給する。

第２多孔質シート３は、搬送ローラ１１により、電界紡糸ユニット２０２に搬送される。電界紡糸ユニット２０２が具備する電界紡糸機構は、ユニット内の上方に設置された第１繊維１Ｆの混合液２２を放出するための放出体２３と、放出された混合液２２をプラスに帯電させる帯電手段（後述参照）と、放出体２３と対向するように配置された第２多孔質シート３を上流側から下流側に搬送する搬送コンベア２１と、を備えている。搬送コンベア２１は、第２多孔質シート３とともに第１繊維１Ｆを収集するコレクタ部として機能する。なお、電界紡糸ユニット２０２の台数は、特に限定されるものではなく、１台でも２台以上でもよい。

電界紡糸ユニット２０２および／または放出体２３が複数ある場合、電界紡糸ユニット２０２ごと、あるいは、放出体２３ごとに、形成される第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１を変化させてもよい。第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１は、混合液２２の吐出圧力、印加電圧、混合液２２における原料樹脂の濃度、放出体２３と第２多孔質シート３との距離、温度、湿度などを調整することにより、変化させることができる。

放出体２３の第２多孔質シート３の主面と対向する側には、混合液２２の放出口（図示せず）が複数箇所設けられている。放出体２３の放出口と、第２多孔質シート３との距離は、電界紡糸ユニット２０２の規模や所望の繊維径にもよるが、例えば、１００〜６００ｍｍであればよい。放出体２３は、電界紡糸ユニット２０２の上方に設置された、第２多孔質シート３の搬送方向と平行な第１支持体２４から下方に延びる第２支持体２５により、自身の長手方向が第２多孔質シート３の主面と平行になるように支持されている。第１支持体２４は、放出体２３を第２多孔質シート３の搬送方向とは垂直な方向に揺動させるように、可動であってもよい。

帯電手段は、放出体２３に電圧を印加する電圧印加装置２６と、搬送コンベア２１と平行に設置された対電極２７とで構成されている。対電極２７は接地（グランド）されている。これにより、放出体２３と対電極２７との間には、電圧印加装置２６により印加される電圧に応じた電位差（例えば２０〜２００ｋＶ）を設けることができる。なお、帯電手段の構成は、特に限定されない。例えば、対電極２７はマイナスに帯電されていてもよい。また、対電極２７を設ける代わりに、搬送コンベア２１のベルト部分を導体から構成してもよい。

放出体２３は、導体で構成されており、長尺の形状を有し、その内部は中空になっている。中空部は混合液２２を収容する収容部となる。混合液２２は、放出体２３の中空部と連通するポンプ２８の圧力により、混合液タンク２９から放出体２３の中空に供給される。そして、混合液２２は、ポンプ２８の圧力により、放出口から第２多孔質シート３の主面に向かって放出される。放出された混合液２２は、帯電した状態で放出体２３と第２多孔質シート３との間の空間（生成空間）を移動中に静電爆発を起し、繊維状物（第１繊維１Ｆ）および吸着剤粒子４を生成する。生成した第１繊維１Ｆおよびこれに担持された吸着剤粒子４は、第２多孔質シート３上に堆積し、繊維層１を形成する。第１繊維１Ｆの堆積量は、混合液２２の吐出圧力、印加電圧、混合液２２における原料樹脂の濃度、第２多孔質シート３の搬送速度などを調整することにより、制御される。

混合液２２が放出されると、第１繊維１Ｆの原料樹脂は繊維状に成形される一方、吸着剤は粒子状に成形される。吸着剤は、第１繊維１Ｆの原料樹脂に比べて紡糸性が低いためである。このとき、吸着剤と第１繊維１Ｆの原料樹脂とが近接するように放出されると、原料樹脂は吸着剤を捲回するように繊維状に形成されるとともに、吸着剤は粒子状になる。これにより、捲回粒子４ｃが生成する。このとき、原料樹脂が吸着剤を十分に捲回できないまま繊維状に形成されると、第１繊維１Ｆと吸着剤粒子４とは点接触するように、それぞれ成形されて、接触粒子４ｂが生成する。また、吸着剤が、第１繊維１Ｆの原料樹脂を包み込みながら放出されることにより、第１繊維１Ｆの原料樹脂を包み込んでいた吸着剤は粒子状になって、第１繊維１Ｆは吸着剤粒子４を貫通したような状態に成形される。これにより、貫通粒子４ａが生成する。なお、原料樹脂と吸着剤との紡糸性の違いは、例えば、分子量、溶媒への溶解性、分子間の相互作用力等により生じるものと考えられる。

捲回粒子４ｃ（さらには接触粒子４ｂ）と、貫通粒子４ａとの生成割合は、例えば、混合液２２における吸着剤の濃度および原料樹脂の濃度、吸着剤の混合液２２中での形態（分散しているか、溶解しているか、さらには、分散している吸着剤粒子と溶解している吸着剤との質量割合）、放出口の大きさ、印加電圧、吐出圧力等を調整することにより、制御される。捲回粒子４ｃの生成割合を貫通粒子４ａよりも多くする場合、例えば、混合液２２における吸着剤の濃度を、原料樹脂の濃度の０．８倍未満にしたり、放出口の口径を吸着剤の溶解前の平均粒径よりも十分に大きく（例えば、放出口の口径を粒子径の１００倍以上にする）したりすればよい。

捲回粒子４ｃと接触粒子４ｂとの生成割合は、例えば、混合液２２における吸着剤の濃度と原料樹脂の濃度を調整することにより、制御される。捲回粒子４ｃの生成割合を接触粒子４ｂよりも多くする場合、例えば、混合液２２における吸着剤の濃度を、原料樹脂の濃度よりも低く（例えば、吸着剤の濃度を、原料樹脂の濃度の０．１〜０．３倍にする）にすればよい。

第１繊維１Ｆを形成する電界紡糸機構は、上記の構成に限定されない。所定の第１繊維１Ｆの生成空間において、原料液から第１繊維１Ｆおよび吸着剤粒子４を生成させ、第２多孔質シート３の主面に堆積させることができる機構であれば、特に限定なく用いることができる。例えば、放出体２３の長手方向に垂直な断面の形状は、上方から下方に向かって次第に小さくなる形状（Ｖ型ノズル）であってもよい。

繊維層１が形成された後、複合体に第１多孔質シート２が積層される前に、複合体を加熱して、第１繊維１Ｆおよび／または吸着剤粒子４に含まれる溶媒の除去を行ってもよい。加熱機器は特に限定されず、公知のものを適宜選択すればよい。加熱温度は、各溶媒の沸点に応じて適宜設定すればよく、例えば、第２多孔質シート３の表面が１００〜２００℃程度になるように、加熱すればよい。繊維層１が形成された後、第２多孔質シート３と繊維層１との複合体に、接着剤をライン状に塗布してもよい。

次いで、複合体は、第１多孔質シート積層ユニット２０３に搬送される。第１多孔質シート積層ユニット２０３では、複合体の上方から、第１多孔質シート２が供給され、接着剤を介して複合体に積層される。第１多孔質シート２が長尺である場合、第２多孔質シート３と同様に、第１多孔質シート２は第２供給リール３２に巻き取られていてもよい。この場合、第１多孔質シート２は、第２供給リール３２から捲き出されながら、複合体に積層される。

第１多孔質シート２を積層した後、フィルタ１０を挟んで上下に配置された一対の加圧ローラ３３（３３ａおよび３３ｂ）により圧力を加えながら、フィルタ１０を加圧して、上記複合体と第１多孔質シート２とをさらに密着させてもよい。

最後に、第１多孔質シート積層ユニット２０３からフィルタ１０を搬出し、ローラ４１を経由して、より下流側に配置されている回収ユニット２０４に搬送する。回収ユニット２０４は、例えば、搬送されてくるフィルタ１０を捲き取る回収リール４２を内蔵している。回収リール４２はモータ４３により回転駆動される。

本発明のフィルタは、吸着剤の脱落が抑制されるため、空気清浄機、あるいは空調機の濾材、電池用の分離シート、燃料電池用のメンブレン、妊娠検査シート等の体外検査シート、細胞培養用等の医療用シート、防塵マスク等の防塵布や防塵服、化粧用シート、塵を拭き取る拭取シート等として、好適である。

１０：フィルタ
１：繊維層
１Ｆ：第１繊維
２：第１多孔質シート
３：第２多孔質シート
４：吸着剤粒子
４ａ：貫通粒子
４ｂ：接触粒子
４ｃ：捲回粒子
２００：製造システム
２０１：第２多孔質シート供給ユニット
２０２：電界紡糸ユニット
２０３：第１多孔質シート積層ユニット
２０４：回収ユニット
１１：搬送ローラ
１２：第１供給リール
１３：モータ
２１：搬送コンベア
２２：混合液
２３：放出体
２４：第１支持体
２５：第２支持体
２６：電圧印加装置
２７：対電極
２８：ポンプ
２９：混合液タンク
３１：搬送ローラ
３２：第２供給リール
３３、３３ａ、３３ｂ：加圧ローラ
４１：ローラ
４２：回収リール
４３：モータ

Claims (4)

1. 繊維を含む繊維層と、
   前記繊維に担持され、化学物質を吸着する吸着剤と、を備えるフィルタであって、
   前記吸着剤が、前記繊維により捲回されている前記吸着剤の粒子を含む、フィルタ。
2. さらに、前記吸着剤が、前記繊維と点接触する前記吸着剤の粒子を含み、
   前記繊維に捲回されている前記吸着剤の粒子の個数が、前記繊維に点接触している前記吸着剤の粒子の個数よりも多い、請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記繊維の平均繊維径が３μｍ以下である、請求項１または２に記載のフィルタ。
4. さらに、前記吸着剤が、前記繊維に貫かれている前記吸着剤の粒子を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタ。
   

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