JP2021006337A

JP2021006337A - フィルタおよびフィルタエレメント

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Publication number: JP2021006337A
Application number: JP2019120843A
Authority: JP
Inventors: 津田　統; Osamu Tsuda; 統津田; 克弘奥川; Katsuhiro Okugawa
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2021-01-21
Anticipated expiration: 2039-06-28
Also published as: JP7295719B2

Abstract

【課題】吸着性能が高く、吸着剤に由来するダストが生じ難いフィルタの提供。【解決手段】吸着性粒子および前記吸着性粒子に絡まり前記吸着性粒子を固定する第１繊維からなる吸着層が、第２繊維を含む２枚の繊維層によって挟まれており、前記繊維層と前記吸着層とが前記第２繊維によって結合されているフィルタ。【選択図】図１

Description

本発明はフィルタおよびフィルタエレメントに関する。

従来、種々の分野において、気体中の不純物等を除去するためにフィルタが用いられている。
例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等、各種デバイスの製造プロセスのフォトリソグラフィー工程では、不純物をほとんど含まない空間内で露光する必要があるため、高度なフィルタを用い、これを通過させた空気を露光装置内へ導入している。
また、例えば一般に使用される空気清浄装置でも、気体浄化用フィルタが用いられている。
このようなフィルタによって、微細なダストや揮発性有機物質（ＶＯＣ）等を除去することもできる。

このようなフィルタに関する従来法として、例えば特許文献１には、塵埃除去のための上流側および下流側の不織布の間に、少なくとも２種の粒径が異なる吸着材を混合して粉体状ホットメルト結着剤とともに配置し、加熱かつ加圧してシート状に一体化したことを特徴とする脱臭濾材が記載されている。そして、このような脱臭濾材によれば、吸着材充填量が大きい場合でも活性炭等の吸着材粒子を確実に固着保持でき、かつ濾材剛性や折り加工の際の加工性に優れ、しかも通気抵抗の低い脱臭濾材および脱臭フィルタを得ることができると記載されている。

また、特許文献２には、気体を浄化する濾材であって、有機物を吸着する活性炭と、酸性ガスまたはアルカリ性ガスを吸着するゼオライトと、複数の不織布とを備え、前記活性炭及び前記ゼオライトを前記複数の不織布の間に配置したことを特徴とする濾材が記載されている。ここで、活性炭およびゼオライトはバインダ剤（ポリエチレンやＰＥＴ等）により不織布等に固定されると記載されている。そして、このような濾材によれば、湿度が低い雰囲気中で用いることができ、かつ複数の除去機能を持ち、しかも圧力損失が少ない濾材及び該濾材を備えたフィルタユニットを提供することができると記載されている。

さらに特許文献３には、粒子状又は粉末状の吸着剤と、前記吸着剤を結合して保持するバインダとしての繊維と、で主体が構成されるフィルタであって、前記吸着剤を結合して保持した繊維が粒子状に絡まってなる造粒フィルタ複数からなることを特徴とするフィルタが記載されている。そして、このようなフィルタによれば、圧縮成型や抄造といった製造法によって板状又はシート状に形成することで密度が高い状態となってしまい、密度を低くしたり調節することができず、例えば油がフィルタを通過するのに時間がかかってしまう、といったことのないフィルタを提供できると記載されている。

特開２００３−３２０２０９号公報特開２００６−０００７４４号公報特開２００８−８６８６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の脱臭フィルタは、吸着剤を粉体状ホットメルト結着剤よって固定しているため、吸着剤における粉体状ホットメルト結着材が粘着した部分が吸着剤として機能しなくなり、脱臭フィルタとしての性能が低下してしまう。
また、特許文献２に記載の濾材は、活性炭およびゼオライトをバインダ剤（ポリエチレンやＰＥＴ等）によって不織布等に固定しているため、活性炭およびゼオライトにおけるバインダが粘着した部分が活性炭およびゼオライトとして機能しなくなり、濾材としての性能が低下してしまう。
さらに、特許文献３に記載のフィルタでは吸着剤がフィルタ内で固定されていないため、吸着剤に由来するダスト（脱離物等）がフィルタ外へ排出されてしまう。この場合、高度に浄化された気体が必要な分野においては、利用することはできない。

本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は吸着性能が高く、吸着剤に由来するダストが外部へ排出され難いフィルタおよびそれを含むフィルタエレメントを提供することを目的とする。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の（１）〜（１０）である。
（１）吸着性粒子および前記吸着性粒子に絡まり前記吸着性粒子を固定する第１繊維を主として含む吸着層が、第２繊維を含む２枚の繊維層によって挟まれており、前記繊維層と前記吸着層とが前記第２繊維によって結合されているフィルタ。
（２）前記吸着層において、
前記第１繊維と前記吸着性粒子とが造粒体を形成しており、前記造粒体同士が前記第１繊維によって繋がっている、上記（１）に記載のフィルタ。
（３）前記吸着層において、
前記第１繊維と前記吸着性粒子とからなる複数のシートが積層し、前記シート同士が前記第１繊維によって繋がり積層体を形成している、上記（１）に記載のフィルタ。
（４）２枚の前記繊維層の端部同士が溶着されている、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のフィルタ。
（５）前記吸着性粒子が炭素粒子である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のフィルタ。
（６）前記第１繊維および前記第２繊維からなる群から選ばれる少なくとも１つがフィブリル化繊維である、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のフィルタ。
（７）前記繊維層を構成する２つの繊維層構成用繊維の主面に第２繊維を含むスラリーを塗布し、そのうちの１つの繊維層構成用繊維の主面の前記スラリーの上へ、前記第１繊維と前記吸着性粒子との混合物を塗布し、さらにその上へ別の繊維層構成用繊維を、そのスラリーを塗布した面が前記混合物と接するように重ね、それらを密着させた状態を保ったまま乾燥させることで上記（１）〜（６）のいずれかに記載のフィルタを得る、フィルタの製造方法。
（８）前記繊維層を構成する２つの繊維層構成用繊維の主面に第２繊維を含むスラリーを塗布し、そのうちの１つの繊維層構成用繊維の主面の前記スラリーの上へ前記吸着層を配置し、さらにその上へ別の繊維層構成用繊維を、そのスラリーを塗布した面が前記混合物と接するように重ね、それらを密着させた状態を保ったまま乾燥させることで上記（１）〜（６）のいずれかに記載のフィルタを得る、フィルタの製造方法。
（９）上記（７）または（８）に記載の製造方法によって得られるフィルタ。
（１０）上記（１）〜（６）のいずれか、または上記（９）に記載のフィルタを内部に含み、内部を流れるガスが各フィルタを通過するように前記フィルタが冶具に固定され配置されている、フィルタエレメント。

本発明によれば、吸着性能が高く、吸着剤に由来するダストが外部へ排出され難いフィルタおよびそれを含むフィルタエレメントを提供することができる。

本発明のフィルタを主面に垂直な方向で切った概略断面図である。好適例である本発明のフィルタを主面に垂直な方向で切った概略断面図である。別の好適例である本発明のフィルタを主面に垂直な方向で切った概略断面図である。複数の本発明のフィルタを内部に含むフィルタエレメントの概略一部断面図である。実施例１で得られた造粒体を走査型電子顕微鏡で観察して得た拡大写真である。実施例１における本発明のフィルタの作成手順を示す図である。実施例２で得られた本発明のフィルタを走査型電子顕微鏡で観察して得た拡大断面写真である。

本発明のフィルタについて説明する。
本発明は、吸着性粒子および前記吸着性粒子に絡まり前記吸着性粒子を固定する第１繊維を主として含む吸着層が、第２繊維を含む２枚の繊維層によって挟まれており、前記繊維層と前記吸着層とが前記第２繊維によって結合されているフィルタである。

本発明のフィルタについて図を用いて説明する。
図１は、本発明のフィルタ２０を主面に垂直な方向で切った概略断面図である。

＜吸着層＞
本発明のフィルタ２０は吸着層２１が、２枚の繊維層（繊維層２３、繊維層２５）によって挟まれた構成を備えている。

吸着層２１は、吸着性粒子２１１および第１繊維２１３を主として含む。
ここで、「主として」とは含有率が５０質量％以上であることを意味する。すなわち、吸着層２１における吸着性粒子２１１および第１繊維２１３の合計含有率は５０質量％以上であり、６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがより好ましく、９９質量％以上であることがより好ましく、実質的に１００質量％であることがさらに好ましい。ここで「実質的に１００質量％である」とは、製造工程や原料等から不可避的に含まれてしまう不純物（不可避的不純物）以外は含まないことを意味する。

吸着層２１に含まれる第１繊維２１３の体積比率は特に限定されないが、吸着層２１に占める第１繊維の体積比率は（つまり、第１繊維２１３の体積／吸着層２１の体積×１００が）、０．１〜１０％であることが好ましく、０．５〜５％であることがより好ましい。

吸着層２１は吸着性粒子２１１および第１繊維２１３以外のものとして、例えば、ガラス繊維、セラミック繊維等の無機繊維やこれらの粒子など、吸着性粒子の吸着性能に影響を及ぼさない無機材料などからなる繊維が挙げられる。

吸着層における吸着性粒子、第１繊維などの含有率（体積比率）は、図７（ｂ）に示すような断面写真（走査型電子顕微鏡を用いて６０倍で観察して得る写真）において、吸着層の観察視野における各要素の面積を測定し、体積換算（２分の３乗）して求めるものとする。また、吸着層における吸着性粒子、第１繊維などの質量比率は、求めた体積比率に各要素の比重を乗じて各要素の質量を求めた後、比率を算出して求めるものとする。

そして、図１に示すように第１繊維２１３は吸着性粒子２１１に絡まっていて、これによって吸着性粒子２１１は固定されているので、一方の繊維層から入ったガスが吸着層を通過して他方の繊維層から系外へ排出される際、吸着性粒子２１１は流動し難く、また、吸着性粒子２１１に由来するダストが合わせて系外に排出されてしまうことが、ほとんどない。

吸着層２１の厚さは特に限定されないが、０．５〜５ｍｍであることが好ましく、１〜２ｍｍであることがより好ましい。
なお、吸着層の厚さは、次のように求めるものとする。
本発明のフィルタの主面に垂直な方向における断面（図７のような断面）の拡大写真（６０倍）を得た後、その断面の拡大写真において吸着層の厚さを無作為に選択した１０か所にて測定し、それらの単純平均値を求める。そして、得られた平均値をその吸着層の厚さとする。

吸着層２１の密度は特に限定されないが、０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ³であることが好ましく、０．０５〜０．２ｇ／ｃｍ³であることがより好ましい。
なお、吸着層の密度は、次のように求めるものとする。
本発明のフィルタの主面に垂直な方向における断面（図７のような断面）の拡大写真（６０倍）を得た後、その断面の拡大写真において吸着層の厚さを無作為に選択した１０か所にて測定し、それらの単純平均値を吸着層の厚さとし、特定面積の吸着層の重量を測定し、その厚さと面積より体積を求め、吸着層の重量と体積から密度を求める。

吸着性粒子について説明する。
吸着性粒子２１１は、本発明のフィルタを通過する気体中に含まれるダスト等を吸着する性能を有する粒子であれば特に限定されない。吸着性粒子として、セピオライト、ゼオライト、ベントナイト、アタパルジャイト、珪藻土、珪藻土頁岩、活性炭等の炭素粒子、多孔質シリカ、水酸化アルミニウム、繊維状酸化チタン、アロフェン、イモゴライト、非晶質アルミニウム珪酸塩、低結晶性層状粘土鉱物と非晶質アルミニウム珪酸塩からなるアルミニウム珪酸塩複合体等の無機系吸着剤、ポリアクリル酸系に代表される吸水性高分子、カルボキシメチルセルロース等の有機系吸着剤等、公知のものを用いることができる。

吸着性粒子は炭素粒子であることが好ましく、活性炭からなる粒子であることが好ましい。
活性炭としては、竹活性炭の他、例えば、他の植物系活性炭（例えばヤシ殻、木粉、素灰などを原料とする活性炭）、鉱物系活性炭（例えばピート炭、レキ炭、ピッチ、コークスなどを原料とする活性炭）、樹脂系活性炭（例えばフェノール樹脂、アクリル樹脂などを原料とする活性炭）などが挙げられ、これらを単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。

吸着性粒子２１１は比表面積が１００〜５０００ｍ²／ｇであることが好ましく、３００〜３０００ｍ²／ｇであることがより好ましい。

吸着性粒子２１１は平均細孔径が１〜１００Åであることが好ましく、５〜２０Åであることがより好ましい。

なお、吸着性粒子２１１の比表面積は、窒素吸着法で得た吸着等温線から求めた値を意味するものとする。
また、吸着性粒子２１１の平均細孔径は、ＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ）法における脱着等温線から求めた値を意味する。
ここで、窒素吸着法について説明する。
まず、測定対象物を乾燥させたものを試料として測定セルに入れ、窒素ガス気流中、２５０℃で４０分間脱ガス処理を行い、その上で試料を窒素３０体積％とヘリウム７０体積％の混合ガス気流中で液体窒素温度に保ち、窒素を試料に吸着させて窒素吸着等温線・脱着等温線を得る。この窒素吸着等温線を用いてＢＥＴ理論により比表面積を求める。また、脱着等温線を用いてＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ）法により、試料の細孔径分布曲線を得て、その曲線に現れるメソ孔（粒子表面の細孔）側およびマクロ孔（粒子間細孔）側のピークのうち、メソ孔側のピークの細孔径を平均細孔径として求める。この窒素吸着法は、例えば従来公知の細孔分布測定装置を用いて行うことができる。

吸着性粒子２１１は平均粒子径が０．１〜１０００μｍであることが好ましく、１〜１００μｍであることがより好ましく、３０μｍ程度であることがさらに好ましい。
なお、吸着性粒子の平均粒子径は、測定対象物（担体）をヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液へ添加し、超音波分散および攪拌によって分散させて、透過率が７０〜９０％となるように調節した後、従来公知のレーザ散乱法を用いて粒度分布を測定し算出した値（メジアン径）を意味するものとする。

第１繊維について説明する。
第１繊維は、木材繊維、天然繊維または合成繊維などであってよく、木材繊維、天然繊維または合成繊維などを叩解機等によってフィブリル化したもの（フィブリル化繊維）であることが好ましい。第１繊維がフィブリル化繊維であると、層間の結合強度が高めやすく、また、後述する粒子の造粒が容易になるからである。ここでフィブリル化とは、繊維が毛羽立ち、ささくれ等を生じさせることを意味する。
第１繊維は複数の種類のものからなってよい。後述する第２繊維についても同様である。
なお、第１繊維は無機繊維を含まない。ただし、前述のように、吸着層２１は吸着性粒子２１１および第１繊維２１３以外のものとして無機繊維を含んでもよい。

ここで木材繊維としては針葉樹、広葉樹からなるＭＰ、ＣＰ、ＧＰ、ＲＧＰ、ＣＧＰ、ＳＰ、ＡＰ、ＫＰ、ＳＣＰ等が挙げられ、これらは未晒しパルプでも晒しパルプでもよい。
また、天然繊維としては、木綿、わら、竹、エスパルト、バガス、リンター、マニラ麻、亜麻、麻、黄麻、雁皮等のパルプ化繊維がある。
さらに、合成繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等のオレフィン樹脂繊維等の合成高分子繊維の他、ポリアセタール、ポリイミド、ＰＢＯ、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂、スチレン及びその共重合体、アクリル酸エステル及びその共重合体等が挙げられる。
叩解機として、例えば、ＳＤＲ、ＤＤＲ、ビーター等で適宜行なうことができ、繊維の叩解度としては、カナダ標準濾水度（ＪＩＳＰ８１２１）で、７５０ＣＳＦ〜５０ＣＳＦとすることが好ましく、５００ＣＳＦ〜１００ＣＳＦとすることがより好ましい。

第１繊維の繊維長は０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．３〜２ｍｍであることがより好ましい。
第１繊維の繊維長は、図７に示すような断面写真（走査型電子顕微鏡を用いて３０倍で観察して得る写真）において、吸着層の観察視野における全ての第１繊維の繊維長を測定し、それらを単純平均して求めるものとする。

第１繊維の繊維径は０．０１〜１００μｍであることが好ましく、０．１〜５μｍ未満であることがより好ましい。

第１繊維の繊維径は、図７に示すような断面写真（走査型電子顕微鏡を用いて３０倍で観察して得る写真）において、吸着層の観察視野における全ての第１繊維の太さを測定し、その単純平均値を第１繊維の繊維径とする。

＜繊維層＞
本発明のフィルタ２０は２枚の繊維層（繊維層２３、繊維層２５）が吸着層２１を挟んだ構成を備えている。
繊維層２３と繊維層２５とは同じものであっても、異なるものであってもよい。

繊維層２３、２５は、有機物および／または無機物の繊維からなるものであることが好ましく、有機繊維からなる層であることがより好ましく、有機物からなる不織布であることがさらに好ましい。

なお、繊維層を構成する有機物や無機物等の繊維（フィブリル化繊維等の第１繊維および第２繊維は含まない）を、以下では「繊維層構成用繊維」という場合もある。

繊維層構成用繊維として、具体的には、例えば、ポリクラール繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリプロピレン織維、ポリエチレン繊維、あるいは複数の樹脂成分からなる複合繊維などの合成繊維や、これら合成繊維に芳香剤、抗菌剤や抗かび剤などを混入し、芳香性、抗菌性や抗かび性などの機能を有する繊維や、レーヨン、ビスコースなどの再生繊維や、アセテートなどの半合成繊維や、炭素繊維、ガラス繊維などの無機繊維などを使用できる。これらの中でも、ポリクラール繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維は難燃性に優れており、ポリエステル繊維は耐薬品性、耐熱性に優れているため好ましく使用できる。
繊維層構成用繊維は複数の種類のものからなってよい。

また、不織布とは、一本一本の繊維をシート状に集積した後、その繊維同士を高分子樹脂等のバインダで化学的に結合させる（ラテックスボンド法）、あるいは熱により繊維同士を圧着させる（サーマルボンド法）、または機械的に繊維同士を絡ませる（ニードルパンチ法，水流絡合法）等によってできる布のことをいい、繊維をシート状に集積する方法としては、繊維の元の原料自体から直に繊維を紡糸するスパンボンド法，メルトブロー法，フラッシュスピニング法、または繊維を紡績に似たカードで機械的に並べてつくるカード法、あるいは紙を漉す方法と同様にして漉し上げる湿式法等が挙げられる。

ここで不織布（好ましくは有機物からなる不織布、より好ましくはＰＥＴ製不織布）の坪量は１０〜３００ｇ／ｍ²であることが好ましく、２０〜１００ｇ／ｍ²であることがより好ましい。

繊維層の厚さは特に限定されないが、０．０５〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１〜５ｍｍであることがより好ましい。
繊維層の厚さは、次のように求めるものとする。
本発明のフィルタの主面に垂直な方向における断面（図７（ｂ）のような断面）の拡大写真（６０倍）を得た後、その断面の拡大写真において繊維層の厚さを無作為に選択した１０か所にて測定し、それらの単純平均値を求める。そして、得られた平均値をその繊維層の厚さとする。

繊維層の密度は特に限定されないが、０．０１〜１ｇ／ｃｍ³であることが好ましく、０．１〜０．５ｇ／ｃｍ³であることがより好ましい。
なお、繊維層の密度は、次のように求めるものとする。
本発明のフィルタの主面に垂直な方向における断面（図７のような断面）の拡大写真（６０倍）を得た後、その断面の拡大写真において繊維層の厚さを無作為に選択した１０か所にて測定し、それらの単純平均値を吸着層の厚さとし、特定面積の繊維層の重量を測定し、その厚さと面積より体積を求め、繊維層重量を体積で割って求める。

繊維層構成用繊維の長さは特に限定されないが、１〜５０ｍｍであることが好ましく、３〜１０ｍｍであることがより好ましい。
繊維層構成用繊維の長さは、図１に示すような断面写真（走査型電子顕微鏡を用いて３０倍で観察して得る写真）において、繊維層の観察視野における全ての繊維の長さを測定し、それらを単純平均して求めるものとする。

繊維層構成用繊維の繊維径は０．１〜３００μｍであることが好ましく、５〜１００μｍであることがより好ましい。

繊維層構成用繊維の繊維径は、図１に示すような断面写真（走査型電子顕微鏡を用いて３０倍で観察して得る写真）において、繊維層の観察視野における全ての繊維層構成用繊維の太さを測定し、その単純平均値を繊維層構成用繊維の繊維径とする。

繊維層２３、２５は、繊維層構成用繊維および第２繊維２１５を主として含む。
ここで、「主として」とは含有率が５０質量％以上であることを意味する。すなわち、繊維層２３、２５における、繊維層構成用繊維および第２繊維２１５の合計含有率は５０質量％以上であり、６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがより好ましく、９９質量％以上であることがより好ましく、実質的に１００質量％であることがさらに好ましい。ここで「実質的に１００質量％である」とは、製造工程や原料等から不可避的に含まれてしまう不純物（不可避的不純物）以外は含まないことを意味する。

繊維層２３、２５に含まれる第２繊維２１５の体積比は特に限定されないが、繊維層に占める第２繊維の体積比率は（つまり、第２繊維の体積／繊維層の体積×１００が）、０．５〜５％であることが好ましく、１〜３％であることがより好ましい。

繊維層２３、２５が含んでもよい第２繊維２１５以外のものとして、例えば、セラミック繊維、金属繊維等の無機繊維などが挙げられる。

繊維層２３、２５における繊維層構成用繊維および第２繊維等の含有率（体積比率）は、図７（ｂ）に示すような断面写真（走査型電子顕微鏡を用いて６０倍で観察して得る写真）において、繊維層２３、２５の観察視野における各要素の面積を測定し、体積換算（２分の３乗）して求めるものとする。また、繊維層２３、２５における繊維層構成用繊維および第２繊維等の質量比率は、求めた体積比率に各要素の比重を乗じて各要素の質量を求めた後、比率を算出して求めるものとする。
なお、繊維層２３、２５において第２繊維は、吸着層２１と接する主面に近い部位ほど、その含有率が高いことが好ましい。したがって、上記のように断面写真を用いて第２繊維の含有率を求める場合、繊維層における吸着層２１と近い部位および遠い部位を含む、多くの観察視野（概ね十か所以上の視野）において各要素の含有率を測定し、得られた値の平均値を求め、それを各要素の含有率とする。

第２繊維は前述の第１繊維と同じものであってもよい。
第２繊維として、第１繊維と同じものを用いることが好ましい。
第２繊維はフィブリル化繊維であることがより好ましい。

第１繊維と第２繊維とは、その少なくとも一部が繊維層に存在しているか否かによって区別するものとする。つまり、繊維層内にその少なくとも一部が存在しているものが第２繊維であり、その全てが吸着層内に存在しているものを第１繊維とする。

本発明のフィルタ２０は上記のような吸着層２１が、上記のような２枚の繊維層（繊維層２３、繊維層２５）によって挟まれた構成を備え、さらに、繊維層２３、２５と吸着層２１とが、第２繊維２１５によって結合されている。つまり、図１に示すように、繊維層２３、２５に含まれている第２繊維２１５が、吸着層２１の吸着性粒子２１１や第１繊維２１３に絡まっている。このような構成であるため、樹脂等のバインダを用いることなく、吸着層２１と繊維層２３、２５とを結合させることができる。バインダを用いると、吸着性粒子におけるバインダが粘着した部分が吸着性粒子（吸着剤）として機能しなくなってしまうため、フィルタとしての性能（吸着能）が低下してしまう。しかし、本発明のフィルタではバインダを用いる必要がないので、本発明のフィルタは性能（吸着性能）が高い。また、第１繊維および第２繊維が吸着性粒子を強固に固定しているため、一方の繊維層から入ったガスが吸着層を通過して他方の繊維層から系外へ排出される際、吸着性粒子２１１は流動し難く、また、吸着性粒子２１１に由来するダストが合わせて系外に排出されてしまうことが、ほとんどない。

本発明のフィルタの製造方法は特に限定されない。
例えば、２つの繊維層構成用繊維の主面に第２繊維を含むスラリーを塗布し、そのうちの１つの繊維層構成用繊維の主面のスラリーの上へ、第１繊維と吸着性粒子との混合物を塗布し、さらにその上へ別の繊維層構成用繊維を、そのスラリーを塗布した面が前記混合物と接するように重ね、各層を密着させた状態を保ったまま乾燥させることで形成することができる。
また、２つの繊維層構成用繊維の主面に第２繊維を含むスラリーを塗布し、そのうちの１つの繊維層構成用繊維の主面のスラリーの上へ、予め作成した第１繊維と吸着性粒子とからなる吸着層を配置し、さらにその上へ別の繊維層構成用繊維を、そのスラリーを塗布した面が吸着層と接するように重ね、各層を密着させた状態を保ったまま乾燥させることで形成することができる。

また、本発明のフィルタに用いられる繊維（第１繊維および第２繊維からなる群から選ばれる少なくとも１つ）が天然繊維を含む場合には、容易にプリーツ加工することができる。水（蒸気）で湿らせることで、パルプが膨潤して柔らかくなるので、加工形状のまま乾燥させて形状を維持することができる。

本発明のフィルタの好適態様について、図２を用いて説明する。
図２に示す本発明のフィルタ３０は、本発明のフィルタの好適態様であり、図１に示した本発明のフィルタ２０とは吸着層が異なる。その他の部分は原則、同じである。

図２に示す本発明のフィルタ３０において、吸着層３１では第１繊維２１３と吸着性粒子２１１とが造粒体３３を形成している。そして、この造粒体３３の内部において第１繊維２１３は吸着性粒子２１１に絡まり固定するので、造粒体としての形状を維持することができる。
なお、図２では、造粒体３３の内部に存在し吸着性粒子２１１を固定しているものを第１繊維２１３と表し、造粒体３３同士を繋げているものを第１繊維２１７と表して区別しているが、これらはいずれも第１繊維である。

造粒体３３の形状は特に限定されない。
造粒体３３の大きさも特に限定されないが、平均粒子径が０．０５〜３ｍｍであることが好ましく、０．１〜１ｍｍであることがより好ましい。
ここで造粒体の平均粒子径は、初めに、走査型電子顕微鏡を用いて３０倍に拡大して写真撮影する。次に、得られた写真において造粒体の最大径を長軸とし、また、長軸上にて長軸を２等分する点を定め、それに直交する直線が粒子の外縁と交わる２点を求め、同２点間の距離を測定して短径とする。そして、長径と短径との平均値を求め、その粒子の粒子径とする。このようにして５０個の粒子について粒子径を測定し、それらの個数平均値を算出して得た値を造粒体の平均粒子径とする。

造粒体３３に含まれる第１繊維２１３の体積比は特に限定されないが、造粒体３３を構成する吸着性粒子２１１の体積に対して（つまり、第１繊維の体積／造粒体３３を構成する吸着性粒子２１１の体積×１００が）、０．０５〜０．５％であることが好ましく、０．０７〜０．２％であることがより好ましい。

なお、造粒体３３に含まれる第１繊維２１３の含有率（体積比率）は、前述のように、図７（ｂ）に示すような断面写真（走査型電子顕微鏡を用いて６０倍で観察して得る写真）において、吸着層の観察視野における各要素の面積を測定し、体積換算（２分の３乗）して求めるものとする。また、吸着層における造粒体３３、第１繊維２１３の質量比率は、求めた体積比率に各要素の比重を乗じて各要素の質量を求めた後、比率を算出して求めるものとする。

造粒体３３の製造方法は特に限定されない。
例えば、攪拌混合容器内に、吸着性粒子２１１と、第１繊維２１３と、水とを投入する。投入する際はこれらを別々に投入してもよく、内部に収容された際に混合された状態となればよい。
次に、攪拌混合手段によって攪拌混合を行う。そして、攪拌混合しながら同時にまたは攪拌混合をした後で混合物の脱水を行うことで、吸着性粒子２１１に第１繊維２１３が絡みついた状態となる。
次に、得られたスラリーをパンチングメタルの表面に塗布し、加熱乾燥により水分含有率が１〜１０質量％となるように乾燥させる。ここでパンチングメタルは、例えばその主面に直径５００μｍの略円形の貫通孔が多数形成されたものである。
その後、乾燥したスラリーをヘラでパンチングメタルへ押し付けることで貫通孔を通過させて、直径が約５００μｍの造粒体を得ることができる。
その他、回転容器に吸着性粒子を入れて回転させている最中に、第1繊維を水に分散させた水分散液をスプレーなどで吹きかけると同時に、熱風を吹きかけるという方法によって造粒体３３を製造することもできる。

図２に示した好適態様では、上記のような造粒体３３が別の造粒体３３と第１繊維２１７によって繋がっている。つまり、第１繊維２１７が複数の造粒体３３に絡まって、これらを繋げている。

好適態様である本発明のフィルタ３０は、上記のような吸着層３１が、上記のような２枚の繊維層（繊維層２３、繊維層２５）によって挟まれた構成を備え、さらに、繊維層２３、２５と吸着層３１とが、第２繊維２１５によって結合されている。つまり、図２に示すように、繊維層２３、２５に含まれている第２繊維２１５が、吸着層３１の造粒体３３に絡まっている。このような構成であるため、バインダを用いることなく、吸着層３１と繊維層２３、２５とを結合させることができる。バインダを用いると、吸着性粒子におけるバインダが粘着した部分が吸着性粒子（吸着剤）として機能しなくなってしまうため、フィルタとしての吸着能が低下してしまう。しかし、本発明のフィルタではバインダを用いる必要がないので、本発明のフィルタは吸着性能が高い。また、第１繊維２１３が吸着性粒子２１１と共に造粒体３３を構成し、その造粒体３３を第１繊維２１７および第２繊維２１５が強固に固定しているため、一方の繊維層から入ったガスが吸着層を通過して他方の繊維層から系外へ排出される際、吸着性粒子２１１は流動し難く、また、吸着性粒子２１１に由来するダストが合わせて系外に排出されてしまうことが、ほとんどない。

本発明のフィルタの好適態様について、図３を用いて説明する。
図３に示す本発明のフィルタ４０は、本発明のフィルタの好適態様であり、図１に示した本発明のフィルタ２０とは吸着層が異なる。その他の部分は原則、同じである。

図３に示す本発明のフィルタ４０において、吸着層４１では第１繊維２１３と吸着性粒子２１１とがシートを形成している。第１繊維２１３が吸着性粒子２１１に絡まり固定しているので、シートとしての形状を維持することができる。
図３では例として３枚のシート（シート４１１、シート４１３、シート４１５）を示しているが、シートの枚数は限定されない。例えば２〜５枚のシートが積層していることが好ましい。
そして、これら複数のシート同士が第１繊維２１７によって繋がっていて積層体を構成している。
なお、図３では、シートの内部に存在し吸着性粒子２１１を固定しているものを第１繊維２１３と表し、シート同士を繋げているものを第１繊維２１７と表して区別しているが、これらはいずれも第１繊維である。

積層体は、例えば、各シートの主面に第１繊維を含むスラリーを塗布し、各シートを密着させた状態を保ったまま乾燥させることで形成することができる。

シート４１１、４１３、４１５の厚さは特に限定されないが、各々、０．１〜３ｍｍであることが好ましく、０．５〜１ｍｍであることがより好ましい。
ここでシート４１１、４１３、４１５の厚さは、次のように求めるものとする。
本発明のフィルタの主面に垂直な方向における断面（図３のような断面）の走査型電子顕微鏡による拡大写真（６０倍）を得た後、その断面の拡大写真においてシートの厚さを無作為に選択した１０か所にて測定し、それらの単純平均値を求める。そして、得られた平均値をそのシートの厚さとする。
シートが積層してなる積層体としての厚さも、同様にして求めるものとする。

シート４１１、４１３、４１５に含まれる第１繊維の体積比は特に限定されないが、１枚のシート（例えばシート４１１）を構成する吸着性粒子２１１の体積に対して（つまり、第１繊維の体積／シート４１１を構成する吸着性粒子２１１の体積×１００が）、０．１〜１０％であることが好ましく、０．５〜５％であることがより好ましい。

なお、シート４１１、４１３、４１５に含まれる第１繊維の含有率（体積比率）は、前述のように、図７（ｂ）に示すような断面写真（走査型電子顕微鏡を用いて６０倍で観察して得る写真）において、吸着層の観察視野における各要素の面積を測定し、体積換算（２分の３乗）して求めるものとする。

シートの製造方法は特に限定されない。
例えば、攪拌混合容器内に、吸着性粒子２１１と、第１繊維２１３と、溶媒（水や有機溶媒）とを投入する。投入する際はこれらを別々に投入してもよく、内部に収容された際に混合された状態となればよい。
次に、攪拌混合手段による混合物の攪拌混合を行う。そして、従来公知の抄造方法によってシートを得ることができる。シート内では吸着性粒子２１１に第１繊維２１３が絡みついた状態となる。
その他、吸着性粒子２１１と第１繊維２１３と、溶媒（水や有機溶剤）とを混合した塗料を基材に塗工して、乾燥で溶媒を除去して、最後に基材からはがしてシートを得るという方法によってシートを製造することもできる。

図３に示した好適態様では、上記のようなシート（例えばシート４１１）が別のシート（例えばシート４１３）と第１繊維２１７によって繋がっている。つまり、第１繊維２１３がシート４１１とシート４１３と繋げている。同様に、第１繊維２１３がシート４１３とシート４１５と繋げている。

好適態様である本発明のフィルタ４０は、上記のような吸着層４１が、上記のような２枚の繊維層（繊維層２３、繊維層２５）によって挟まれた構成を備え、さらに、繊維層２３、２５と吸着層４１とが、第２繊維２１５によって結合されている。つまり、図３に示すように、繊維層２３、２５に含まれている第２繊維２１５が、吸着層４１のシート４１１、４１５に絡まっている。このような構成であるため、バインダを用いることなく、吸着層４１と繊維層２３、２５とを結合させることができる。バインダを用いると、吸着性粒子におけるバインダが粘着した部分が吸着性粒子（吸着剤）として機能しなくなってしまうため、フィルタとしての吸着能が低下してしまう。しかし、本発明のフィルタではバインダを用いる必要がないので、本発明のフィルタは吸着性能が高い。また、第１繊維２１３が吸着性粒子２１１と共にシート４１１、４１３、４１５を構成し、そのシートを第１繊維２１７および第２繊維２１５が強固に固定しているため、一方の繊維層から入ったガスが吸着層を通過して他方の繊維層から系外へ排出される際、吸着性粒子２１１は流動し難く、また、吸着性粒子２１１に由来するダストが合わせて系外に排出されてしまうことが、ほとんどない。

本発明のフィルタでは、２枚の繊維層２３、２５の端部同士が溶着されていることが好ましい。例えば図１において、繊維層２３と繊維層２５との間には吸着層２１が存在しているが、端部のみは２枚の繊維層の間に吸着層が存在せずに、これらが溶着されていることが好ましい。
２枚の繊維層同士を直接接触（密着）させて、これらを容易に溶着させることができる。繊維層が有機物を含む場合（または有機物からなる場合）、２枚の繊維層同士を密着させた状態で熱を加えることで、これらを溶着することができる。つまり、ヒートシールを施すことができる。

次に、本発明のフィルタを内部に含み、内部を流れるガスが各フィルタを通過するように本発明のフィルタが冶具に固定され配置されているフィルタエレメントについて、図４を用いて説明する。

図４は、複数の本発明のフィルタを内部に含むフィルタエレメント６０の概略断面の一部を示す図である。

図４では、２枚の繊維層の端部同士が溶着されている本発明のフィルタ５０が４つ示されている。
そして、その溶着された端部５１が、冶具６１に差し込まれることで、本発明のフィルタ５０がフィルタエレメント６０の内部において固定されている。

例えば図４に示すように本発明のフィルタ５０を冶具６１に固定して配置することで、フィルタエレメント６０の内部を流れるガス７０が、各フィルタを通過する。そして、ガスの流れを想定通りにすることができる。

＜実施例１＞
ビーカー内に４９．５ｇのイオン交換水を用意し、ここへ３ｇの炭素粒子（東洋炭素社製、クノーベル（登録商標）、グレード：MH、平均粒子径：３０μｍ）と、０．５ｇのパルプ（ダイセルファインケム社製、KY100G）とを加え、十分に撹拌することでスラリーを得た。
そして、得られたスラリーをパンチングメタルの表面に塗布し、８０℃の乾燥機１時間乾燥し、水分含有率を１〜１０質量％とした。ここでパンチングメタルは、厚さが５００μｍであり、その主面に直径５００μｍの略円形の貫通孔が多数形成されたものである。

その後、乾燥したスラリーをヘラでパンチングメタルへ押し付けることで貫通孔を通過させて、直径が約５００μｍの造粒体を得た。
この造粒体の拡大写真を図５に示す。図５（ａ）が３０倍、（ｂ）が１００倍、（ｃ）が４００倍の拡大写真である。

このようにして得た造粒体を用い、図６に示す手順で本発明のフィルタを作成した。

まず、ＰＥＴ製不織布１（宇部エクシモ社製、リモレイ、目付３０ｇ／ｍ²）を２枚用意した（図６（ａ））。

次に、ビーカー内に９９ｇのイオン交換水を用意し、ここへ１ｇのパルプ（ダイセルファインケム社製、KY100G）を加え、十分に撹拌してパルプスラリー３を得た。

次に、得られたパルプスラリー３を２枚のＰＥＴ製不織布の各々の主面に塗布した（図６（ｂ））。塗布量は、ＰＥＴ製不織布の質量に対するパルプスラリー３に含まれるフィブリル化繊維の質量が１０％となる塗布量とした。

次に、塗布したパルプスラリー３が造粒体５に接するように、２枚のＰＥＴ製不織布で造粒体を挟み込んだ（図６（ｃ））。そして、水平面上に置き、上部からおもりを乗せた状態８０℃の乾燥機で乾燥させた（図６（ｄ））。

次に、２枚のＰＥＴ製不織布の端部同士を密着させた状態で、端部に熱を加えることで、これらを接着させた（図６（ｅ））。
このようにして本発明のフィルタ１０を得た。なお、図６（ｆ）は本発明のフィルタの例を示す写真である。

このようにして得られた本発明のフィルタは、その内部の炭素材が流動し難く、炭素材の細粒（ダスト）がＰＥＴ製不織布を通過して外部へ排出され難い。
また、このような本発明のフィルタについて通気性を測定したところ、良好な通気度を示した。

＜実施例２＞
ビーカー内に４９．５ｇのＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用意し、ここへ３ｇの炭素粒子（東洋炭素社製、クノーベル（登録商標）、グレード：MH、平均粒子径：３０μｍ）と、０．５ｇのパルプ（ダイセルファインケム社製、KY１００G）とを加え、十分に撹拌した後、これを用いて炭素粒子担持シートを複数枚、抄造した。
得られた炭素粒子担持シートは、坪量１３０ｇ／ｍ²、厚さ１．８ｍｍであった。

次に、ビーカー内に９９ｇの（イオン交換水）を用意し、ここへ１ｇのパルプ（ダイセルファインケム社製、KY100G）を加え、十分に撹拌してパルプスラリーＸを得た。

次に、得られたパルプスラリーＸを複数枚の炭素粒子担持シートの各々の主面に塗布した後、積層することで積層体を得た。
ここでパルプスラリーＸの塗布量は、炭素粒子担持シートの質量に対するパルプスラリーＸに含まれるフィブリル化繊維の質量が１０％となる塗布量とした。

次に、ＰＥＴ製不織布（宇部エクシモ社製、リモレイ、目付３０ｇ／ｍ²）を２枚用意した。

次に、得られたパルプスラリーＸを２枚のＰＥＴ製不織布の各々の主面に塗布した。塗布量は、ＰＥＴ製不織布の質量に対するパルプスラリーＸに含まれるフィブリル化繊維の質量が５％となる塗布量とした。

次に、塗布したパルプスラリーＸが積層体に接するように、２枚のＰＥＴ製不織布で積層体を挟み込んだ。そして、水平面上に置き、上部からおもりを乗せた状態で８０℃の乾燥機で乾燥させて、本発明のフィルタＹを得た。

このようにして得られた本発明のフィルタＹの表面写真を図７（ａ）、断面写真を図７（ｂ）に示す。なお、積層した炭素粒子担持シートの枚数が１枚（１層）の場合、２枚（２層）の場合、３枚（３層）の場合、各々について、表面写真および断面写真を示す。

このようにして得られた本発明のフィルタＹは、その内部の炭素材が流動し難く、炭素材の細粒（ダスト）がＰＥＴ製不織布を通過して外部へ排出され難い。
また、このような本発明のフィルタＹについて通気性を測定したところ、良好な通気度を示した。

本発明のフィルタはクリーンルームの清浄装置用フィルタとして用いることができる。その他の用途として、空気清浄用のエアーフィルター、各種マスク、脱臭フィルター、等が挙げられる。

１ＰＥＴ製不織布（繊維層）
３パルプスラリー
５造粒体
９おもり
１０本発明のフィルタ
２０本発明のフィルタ
２１吸着層
２１１吸着性粒子
２１３第１繊維
２３、２５繊維層
２１５第２繊維
３０本発明のフィルタ
３１吸着層
３３造粒体
２１７第１繊維
４０本発明のフィルタ
４１吸着層
４１１、４１３、４１５シート
５０本発明のフィルタ
５１端部
６０フィルタエレメント
６１冶具
７０ガス

Claims

吸着性粒子および前記吸着性粒子に絡まり前記吸着性粒子を固定する第１繊維を主として含む吸着層が、第２繊維を含む２枚の繊維層によって挟まれており、前記繊維層と前記吸着層とが前記第２繊維によって結合されているフィルタ。
前記吸着層において、
前記第１繊維と前記吸着性粒子とが造粒体を形成しており、前記造粒体同士が前記第１繊維によって繋がっている、請求項１に記載のフィルタ。
前記吸着層において、
前記第１繊維と前記吸着性粒子とからなる複数のシートが積層し、前記シート同士が前記第１繊維によって繋がり積層体を形成している、請求項１に記載のフィルタ。
２枚の前記繊維層の端部同士が溶着されている、請求項１〜３のいずれかに記載のフィルタ。
前記吸着性粒子が炭素粒子である、請求項１〜４のいずれかに記載のフィルタ。
前記第１繊維および前記第２繊維からなる群から選ばれる少なくとも１つがフィブリル化繊維である、請求項１〜５のいずれかに記載のフィルタ。
前記繊維層を構成する２つの繊維層構成用繊維の主面に第２繊維を含むスラリーを塗布し、そのうちの１つの繊維層構成用繊維の主面の前記スラリーの上へ、前記第１繊維と前記吸着性粒子との混合物を塗布し、さらにその上へ別の繊維層構成用繊維を、そのスラリーを塗布した面が前記混合物と接するように重ね、それらを密着させた状態を保ったまま乾燥させることで請求項１〜６のいずれかに記載のフィルタを得る、フィルタの製造方法。
前記繊維層を構成する２つの繊維層構成用繊維の主面に第２繊維を含むスラリーを塗布し、そのうちの１つの繊維層構成用繊維の主面の前記スラリーの上へ前記吸着層を配置し、さらにその上へ別の繊維層構成用繊維を、そのスラリーを塗布した面が前記混合物と接するように重ね、それらを密着させた状態を保ったまま乾燥させることで請求項１〜６のいずれかに記載のフィルタを得る、フィルタの製造方法。
請求項７または請求項８に記載の製造方法によって得られるフィルタ。
請求項１〜６のいずれか、または請求項９に記載のフィルタを内部に含み、内部を流れるガスが各フィルタを通過するように前記フィルタが冶具に固定され配置されている、フィルタエレメント。