JP2021146251A - エアフィルター用濾材 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失が低く、融着部分の接着強度が十分で且つ積層不織布の浮きやめくれの発生を抑制でき、高風速下で使用した場合に変形し難いエアフィルター用濾材の提供。【解決手段】支持体用不織布と帯電不織布とが貼合された２層以上の積層不織布からなるエアフィルター用濾材であって、貼合が融着によりなされ、融着部分の形状で形成される柄要素は、複数個が一組となって繰り返しパターンを示す柄を形成し、該柄要素１つの面積は平均で、１〜４．２ｍｍ２であり、隣接する柄要素間の最短距離は１０ｍｍ以下であり、柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当する融着部分の閉塞率を、柄要素１つの面積の平均値で除した値が０．８〜１．２％／ｍｍ２であり、風圧耐性が、ＭＤにおいて８〜３３ｇ、ＣＤにおいて６〜２０ｇであることを特徴とするエアフィルター用濾材。【選択図】図１

Description

本発明は、空調機器等に使用されるエアフィルター用濾材に関するものである。以下、「エアフィルター用濾材」を「濾材」と略記する場合がある。

近年、生活環境の変化や健康志向の高まり等により、住居、オフィス、工場、自動車等あらゆる生活空間において、エアコン、空気清浄機、加湿機、除湿機等の空調機器が広く使われている。これらの空調機器では、浄化された空気を得るために種々のエアフィルターがよく使われている。これらの空調機器及びエアフィルターには、年々、高性能化及び多性能化が求められている。

エアフィルターには、集塵性能が求められている。これらの他に、脱臭性能、特定の有害ガスを除去する性能、抗菌性能、抗ウイルス性能、抗アレルゲン性能等が求められる。各性能を単独で実現するエアフィルターを使用し、必要に応じて複数種のエアフィルターを組み合わせて多性能化し、空調機器に搭載することもできる。しかしながら、エアフィルターを搭載するための空間を広く取ることが困難な場合が少なくないので、複数の性能を１つのエアフィルターに複合化することにより、多性能化したエアフィルターが求められている。

エアフィルターには様々な種類があるが、不織布からなるエアフィルター用濾材が広く使われ、用途、性能に応じて様々な不織布が選択されて使用されている。高性能化、多性能化のために各種不織布同士を組み合わせて、更には異なる素材と組み合わせて、濾材を構成している。組み合わせの方法として、複数の不織布や素材を積層し、接着して貼合する方法がよく使われている。

不織布を積層して貼合して積層不織布とする方法として、各種接着剤を用いる方法があるが、接着剤から発生する臭いやアウトガスが問題となる用途では、接着剤が嫌われる場合がある。別の方法として、融着によって貼合する方法があり、接着剤を使用しないため、臭いやアウトガスの発生がなく、好ましい。融着法としては、熱融着、超音波融着等が挙げられる。

融着による貼合の場合、不織布の融着部分は閉塞して通気性が無く、濾材としての性能は失われている。このため、融着部分の面積がなるべく小さい方が、圧力損失が小さくなるので、濾材として好ましい。一方で、融着部分の面積が小さいと、融着部分の接着強度が弱くなる。また、非融着部分の面積が大きいと、積層不織布の層間に浮きが生じたり、後加工で濾材をカットした際に、非融着部分間で不織布のめくれが生じたりして、リークが発生するなどエアフィルターの不良に繋がるので問題である。このため、圧力損失が低く、且つ、融着部分の接着強度が十分であり、且つ、積層不織布の浮きやめくれによるエアフィルターの不良の発生を抑制できる、優れた濾材を得ることが課題であった。

特許文献１は、ビスコースからヒドロキシメチルザンテートを含有する熱融着性セルロース繊維を生成し、前記熱融着性セルロース繊維を湿式下で抄造しながらウエブを形成して、エンボスローラにより前記ウエブを押圧しながら該ウエブ同士を熱融着させてエンボスウエブを形成してなる再生セルロース不織布シートであって、前記エンボスローラが前記ウエブを押圧する際に前記エンボスウエブに転写される模様が、直線状の第１溝部と直線状の第２溝部の組み合わせからなり、前記第１溝部の長さ方向の中間位置近傍の直角位置に前記第２溝部の端部を直角状に配置し、更に、前記第２溝部の長さ方向の中間位置近傍の直角位置に前記第１溝部の端部を直角状に配置することによって前記第１溝部と前記第２溝部を交互に連続して前記エンボスウエブの表面全体に配置したことを特徴とする再生セルロース不織布シートが開示されている。また、非融着部分を背景、エンボス部分（融着部分）を柄と見なしたとき、特許文献３では、正方格子の格子点上に、長方形などの融着部分を、隣接した融着部分に対して９０°向きを変えて配置した柄が提示されている。しかし、特許文献１の柄を、不織布を積層した濾材に適用する場合には、格子が小さいと、閉塞率が高く、圧力損失が高くなり、逆に格子が大きいと、積層不織布の浮きやめくれが生じやすく、改善が必要であった。

また、特許文献２には、使い捨ておむつ等の吸収性物品に使用される外装不織布が開示されていて、この外装不織布は、複数の融着部を有しており、前記複数の融着部が、仮想円に接するように規則性を持って繰り返し配置された柄が開示されている。しかし、仮想円の直径分の非融着部分が生じ、不織布を積層した濾材に吸収性物品の柄を適用する場合には、積層不織布の浮きやめくれが生じやすく、改善が必要であった。

なお、エアフィルター用濾材は、濾材そのものを単板で使用しても良いが、後加工が施されてエアフィルターとして使用することが一般的である。後加工としては、プリーツ加工と呼ばれる山谷状の折り加工、段ボール加工における中芯などと同様の波状加工等が挙げられる。また、巻き取り状に加工したロールフィルターとする後加工がある。このように、濾材に後加工を施してエアフィルターとする場合に、濾材の剛性が低いと、通風量時に濾材が変形する場合がある。例えば、プリーツ加工した濾材が変形すると、山谷状の折山同士が接触して、エアフィルターの圧力損失が高くなる場合があった。そこで、高風速下で使用した場合に変形し難く、圧力損失が低いエアフィルター用濾材として、風圧耐性を有するエアフィルター用濾材が提案されている（例えば、特許文献３及び４参照）。

実用新案登録第３１８０６２６号公報 国際公開第２０１８／１２３６３８号パンフレット 特開２０１９−１６６５１５号公報 特開２０１９−１７１２５０号公報

本発明の課題は、圧力損失が低く、融着部分の接着強度が十分で且つ積層不織布の浮きやめくれの発生を抑制でき、高風速下で使用した場合に変形し難いエアフィルター用濾材を提供することである。

本発明に係る課題は、下記手段によって解決することができる。

２層以上の不織布が貼合された積層不織布からなるエアフィルター用濾材であって、上記貼合が融着によりなされ、融着部分の形状で形成される柄要素は、複数個が一組となって繰り返しパターンを示す柄を形成し、該柄要素１つの面積は平均で、１〜４．２ｍｍ^２であり、隣接する柄要素間の最短距離は１０ｍｍ以下であり、そして柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当する融着部分の閉塞率（百分率）を、柄要素１つの面積の平均値で除した値が０．８〜１．２％／ｍｍ^２であり、積層不織布が支持体用不織布と帯電不織布とが貼合された貼合不織布であり、下記に定義される風圧耐性［単位：ｇ］が、該エアフィルター用濾材のＭＤにおいて８〜３３ｇであり、ＣＤにおいて６〜２０ｇであることを特徴とするエアフィルター用濾材。
風圧耐性：２台の台座（幅５７ｍｍ×奥行き４０ｍｍ超×高さ１５５ｍｍ、ポリスチレン製）を距離５２ｍｍ離して固定し、長辺１４０ｍｍ×短辺４０ｍｍのエアフィルター用濾材を、２台の台座の天板間に長辺方向と台座の幅方向が平行になるように渡し、エアフィルター用濾材の長辺方向の中心線に容器を吊り下げ、該容器内におもりを漸次加え、容器が落下した時点での「容器の質量＋おもりの質量」を「風圧耐性」と定義する。

本発明によれば、圧力損失が低く、融着部分の接着強度が十分で且つ積層不織布の浮きやめくれの発生を抑制でき、高風速下で使用した場合に変形し難いエアフィルター用濾材を提供することができる。

不可視の正三角形ＡＢＣの各辺の中点と、各辺に隣接する正三角形ＡＢＣの各頂点が一致するように、向きを揃えて互いに重ならないように配置された状態（不可視の繰り返しパターン）を示した図。 柄要素の配置を示した図。 風圧耐性の測定方法を示す図。 風圧耐性の測定方法を示す図。

以下、本発明のエアフィルター用濾材について詳細に説明する。本発明のエアフィルター用濾材は、本発明のエアフィルター用濾材は、２層以上の不織布が貼合された積層不織布からなるエアフィルター用濾材であって、上記貼合が融着によりなされ、融着部分の形状で形成される柄要素は、複数個が一組となって繰り返しパターンを示す柄を形成し、該柄要素１つの面積は平均で、１〜４．２ｍｍ^２であり、隣接する柄要素間の最短距離は１０ｍｍ以下であり、そして柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当する融着部分の閉塞率（百分率）を、柄要素１つの面積の平均値で除した値が０．８〜１．２％／ｍｍ^２であり、積層不織布が支持体用不織布と帯電不織布とが貼合された貼合不織布であり、下記に定義される風圧耐性［単位：ｇ］が、該エアフィルター用濾材のＭＤにおいて８〜３３ｇであり、ＣＤにおいて６〜２０ｇであることを特徴とする。

風圧耐性：２台の台座（幅５７ｍｍ×奥行き４０ｍｍ超×高さ１５５ｍｍ、ポリスチレン製）を距離５２ｍｍ離して固定し、長辺１４０ｍｍ×短辺４０ｍｍのエアフィルター用濾材を、２台の台座の天板間に長辺方向と台座の幅方向が平行になるように渡し、エアフィルター用濾材の長辺方向の中心線に容器を吊り下げ、該容器内におもりを漸次加え、容器が落下した時点での「容器の質量＋おもりの質量」を「風圧耐性」と定義する。

濾材を構成する不織布の積層数は、少なくとも２層であればよく、特に制限はないが、積層数が多くなり過ぎると、圧力損失が高くなり、濾材としての通気が確保できない場合があるため、６層以下であることが好ましい。

２層以上の不織布を積層して貼合する方法としては、従来種々の接着剤をスプレーする方法やホットメルトパウダーを接着剤として散布する方法が知られているが、これらの方法は、接着剤からの臭いやアウトガスの発生が問題となることがある。

本発明においては貼合方法として融着が用いられる。融着としては、熱融着、超音波融着等が挙げられる。融着による貼合方法は、接着剤を使用しないため、臭いやアウトガスの発生が無く、好ましい。一方で融着部分は、完全に閉塞し通気性が無く、濾材としての性能は失われている。このため、融着部分の面積がなるべく小さい方が、圧力損失が小さくなり好ましい。一方で、融着部分の面積が小さいと、融着部分の接着強度が弱くなる。また、非融着部分の面積が大きいと、積層不織布の層間に浮きが生じたり、後加工で濾材をカットした際にめくれが生じたりして、リークが発生するなど、エアフィルターの不良に繋がる。このため、融着部分と非融着部分の面積の比率や、融着部の形状や大きさ、配置に工夫が必要である。

各融着部分を「柄」を構成する「柄要素」と見なし、また、非融着部分を「背景」と見なして以下に具体的に説明する。「柄」は、複数個の柄要素が一組となって形成されて繰り返しパターンをなしている。複数個の柄要素と背景からなる繰り返しパターンの１つにおいて、当該繰り返しパターン１つの全面積に占める当該複数個の柄要素の合計面積の割合は、柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当し、本発明では、この割合を「融着部分の閉塞率」又は単に「閉塞率」という。なお、１つの柄要素が隣接する複数個の柄に共通して所属するときには、当該柄要素は隣接する複数個の柄に等しい割合で所属するものと見なす。
閉塞率は圧力損失低減の観点から４．０％未満が好ましい。また、接着強度確保の観点から、閉塞率は０．８％以上であることが好ましい。

柄は１以上の「柄要素」によって構成され、柄要素は非融着部分で囲まれている。複数の柄要素からなる柄を構成する柄要素１つの面積の平均値は、１〜４．２ｍｍ^２である。柄要素１つの面積の平均値が１ｍｍ^２未満の場合、融着部分の接着強度が不足し、濾材の後加工やエアフィルターに使用したときに剥がれて使用できない。一方、４．２ｍｍ^２超の場合、閉塞率が高くなることによって、圧力損失が高くなる。また、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値は、１０ｍｍ以下である。１０ｍｍ超の場合、非融着部分の積層不織布が浮き上がったり、後加工で濾材をカットした際にめくれたりして、リーク等のエアフィルターの不良が発生する。また、隣り合う柄要素間の最短距離の最小値は、７．５ｍｍ以上であることが好ましい。７．５ｍｍ未満の場合、圧力損失が高くなる場合がある。

また、閉塞率を柄要素１つの面積の平均値で除した値が０．８〜１．２％／ｍｍ^２である。この値は、柄要素の密集度を示す。この値が０．８％／ｍｍ^２未満の場合、柄は粗になるため、柄要素の間隔が大きくなり、非融着部分の積層不織布が浮き上がったり、後加工で濾材をカットした際にめくれたりして、リーク等のエアフィルターの不良が発生する。一方、この値が１．２％／ｍｍ^２超の場合、柄は密になるため、圧力損失が高くなる。

柄要素の形状には特に制限は無く、複数種の形状が存在しても構わない。アスペクト比は大きく、概して細長い形状の方が接着強度の観点から好ましい。長方形を例に説明すると、短辺は０．５〜１ｍｍが好ましく、長辺は２〜３ｍｍが好ましい。ただし、短辺が小さすぎると、十分な接着強度が得られない場合がある。

柄要素の配置に特に制限は無い。柄が粗であれば、圧力損失は低くなるが、逆に柄要素の間隔が大きくなり、エアフィルターの不良が発生しやすくなる。柄が密であれば、その逆となる。圧力損失を低くすることと、柄要素の間隔をなるべく小さくすることを両立する柄要素の配置の好ましい具体例として、一辺が２０〜２４ｍｍの不可視の正三角形ＡＢＣが、互いに重ならないように向きを揃えて、且つ、該正三角形ＡＢＣの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置された不可視の繰り返しパターンにおいて、該正三角形ＡＢＣの重心Ｇと各頂点Ａ、Ｂ、Ｃを結んだ線上に、長辺２〜３ｍｍ、短辺０．５〜１ｍｍの長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素が存在している濾材を例示することができる。これは一例であり、これに限定されない。なお、図１は、不可視の正三角形ＡＢＣの各辺の中点と、各辺に隣接する正三角形ＡＢＣの各頂点が一致するように、向きを揃えて互いに重ならないように配置された状態を示した図である。これは不可視の繰り返しパターンともいえる。

融着による不織布の貼合加工、濾材の後加工等の濾材加工は、生産性を重視して、ロール・トゥ・ロールで行われることが多い。柄が繰り返しパターンをなすとき、濾材加工の流れ方向に沿って柄要素が配置される。濾材の後加工では、流れ方向に沿って濾材をスリット加工したり、流れ方向に直行する方向（幅方向）に濾材をカットしたりすることが多い。このとき、スリット線やカット線が、濾材の未融着部分だけを通る場合、帯状の不織布のめくれが生じ、エアフィルターの不良を引き起こすことがあった。この帯状の不織布のめくれを小さくするために、柄を密にしたり、柄要素の間隔を小さくしたり、柄要素を大きくしたりすることができるが、いずれの方法も、圧力損失が上昇する場合がある。濾材加工の流れ方向と、隣り合う不可視の正三角形ＡＢＣの重心Ｇを結んで得られる線とが形成する最小角度が５〜２５°である場合、柄要素の配置を維持したまま、柄全体を流れ方向から傾けることで、帯状の不織布のめくれを抑制し、更に不良の発生を抑制できる、極めて優れた濾材が得られる。

濾材加工の流れ方向に対して、柄全体を傾ける最適な最小角度は、柄によって異なる。本発明で例示した、一辺が２０〜２４ｍｍの不可視の正三角形ＡＢＣを、互いに重ならないように向きを揃えて配置し、且つ、該正三角形ＡＢＣの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置された不可視の繰り返しパターンにおいて、該正三角形ＡＢＣの重心Ｇと各頂点Ａ、Ｂ、Ｃを結んだ線上に、長辺２〜３ｍｍ、短辺０．５〜１ｍｍの長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素が存在している濾材では、濾材加工の流れ方向と、隣り合う不可視の正三角形ＡＢＣの重心Ｇを結んで得られる線とが形成する最小角度は、５〜２５°が好ましく、１０〜２０°がより好ましい。

支持体用不織布の繊維としては、例えば、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリオレフィン系繊維、フェノール系繊維等の合成繊維；ガラス繊維、金属繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、活性炭素繊維等の無機繊維；木材パルプ、竹パルプ、麻パルプ、ケナフパルプ、藁パルプ、バガスパルプ、コットンリンターパルプ、木綿、羊毛、絹等の天然繊維；古紙再生パルプ、レーヨン等の再生セルロース繊維；コラーゲン等のタンパク質、アルギン酸、キチン、キトサン、澱粉等の多糖類等を原料とした再生繊維等が挙げられる。また、これらの繊維に親水性や難燃性等の性能を付与した繊維が挙げられる。これらの繊維は、単独で使用しても良いし、組み合わせて２種以上を使用しても良い。ただし、本発明では、支持体用不織布と帯電不織布とを融着によって貼合するため、支持体用不織布及び帯電不織布の少なくとも１層の不織布が熱可塑性樹脂からなる繊維を含むことが好ましい。また、コストや製造の容易さの観点から、ポリエステル系繊維を中心に、剛直性が比較的高い繊維（例えば、芯鞘構造を有するバインダー合成繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ガラス繊維、金属繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、再生セルロース繊維、竹パルプ、麻パルプなど）を一部配合することによって、良好な風圧耐性を得ることができる。

支持体用不織布に含まれる繊維の平均単繊維径は、特に制限はないが、６〜２５μｍであることが好ましく、８〜２０μｍであることがより好ましく、１０〜１８μｍであることが更に好ましい。平均単繊維径が６μｍ未満の場合には、繊維間の空隙が狭くなり、圧力損失が高くなる場合がある。一方、平均単繊維径が２５μｍを超える場合には、支持体用不織布の繊維間の空隙が大きくなり、風圧耐性に劣る場合がある。

本発明における平均単繊維径は、以下の手順によって算出される。（１）マイクロスコープで５００〜１０００倍の表面写真を撮影し、各サンプルから１０本ずつ、計１００本の繊維の幅を測定する。（２）測定した１００本の値の平均値から平均単繊維径を算出する。

支持体用不織布の目付は、特に制限は無いが、２５〜１３０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、３０〜１００ｇ／ｍ^２であることがより好ましく、４０〜８０ｇ／ｍ^２であることが更に好ましい。目付が２５ｇ／ｍ^２未満の場合には、濾材の強度や風圧耐性が不十分となる場合がある。一方、目付が１３０ｇ／ｍ^２を超える場合には、圧力損失が高くなり過ぎる場合がある。

支持体用不織布の厚さは、０．２〜１．４ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．３〜１．２ｍｍであり、更に好ましくは０．４〜１．０ｍｍである。支持体用不織布の厚さが０．２ｍｍ未満である場合には、加工し難くなると共に、風圧耐性が不十分となる場合がある。一方、厚さが１．４ｍｍを超える場合には、加工し難くなると共に、例えば、プリーツ加工した場合の折山高さが不揃いになる場合がある。

支持体用不織布の製造方法は、特に制限は無く、目的・用途に応じて、乾式法、湿式抄造法、メルトブロー法、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法、エアレイド法等でウエブを製造し、ウエブの強度を発現させる方法を適宜組み合わせて、不織布を製造することができる。ウエブの強度を発現させる方法としては、水流交絡法、ニードルパンチ法、ステッチボンド法等の物理的方法；サーマルボンド法等の熱による接着方法；ケミカルボンド法、レジンボンド法等の接着剤による接着方法；等が挙げられる。支持体用不織布を製造する際に、例えば、乾燥工程における加熱温度や加圧力は高い方が、良好な風圧耐性が得られるが、一方で、加熱温度や加圧力が高過ぎると繊維が潰れ気味になり、通気性が損なわれることがあるため、製造条件は適時調整を行うことが好ましい。

帯電不織布としては、例えばエレクトレット加工されたスパンボンド不織布、エレクトレット加工されたメルトブロー不織布等が用いられる。高い集塵性能が得られることから、エレクトレット加工されたメルトブロー不織布が好ましい。帯電不織布の繊維に使用される樹脂としては、高い電気抵抗率を有する樹脂が好ましく、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；等の合成高分子材料が挙げられる。低融点であり、メルトブロー不織布の製造が容易なポリプロピレンがより好ましい。また、帯電不織布に使用される樹脂に、帯電性、耐候性、熱安定性、機械的特性、着色、表面特性、又はその他の特性を強化し改良するために、各種の添加剤を加えることができる。特に、エレクトレット加工を行うため、帯電性を強化する目的で、エレクトレット添加剤を含むことが好ましい。エレクトレット添加剤としては、ヒンダードアミン系化合物及びトリアジン系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種のエレクトレット添加剤が含まれていることが好ましい。

帯電不織布に含まれる繊維の平均単繊維径は、特に制限は無いが、０．１〜８μｍであることが好ましく、０．５〜６μｍであることがより好ましく、１〜４μｍであることが更に好ましい。平均単繊維径が０．１μｍ未満の場合には、繊維間の空隙が狭くなり、圧力損失が高くなる場合がある。一方、平均単繊維径が８μｍを超える場合には、帯電不織布の繊維間の空隙が大きくなり、集塵性能が低下する場合がある。

帯電不織布の目付は、特に制限は無いが、５〜６０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、１０〜５０ｇ／ｍ^２であることがより好ましく、１５〜４０ｇ／ｍ^２であることが更に好ましい。目付が５ｇ／ｍ^２未満の場合には、集塵性能が低下する場合がある。一方、目付が６０ｇ／ｍ^２を超える場合には、圧力損失が高くなり過ぎる場合がある。

帯電不織布の厚さは、特に制限は無いが、０．０５〜１．０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．６ｍｍ、更に好ましくは０．１５〜０．５ｍｍである。帯電不織布の厚さが０．０５ｍｍ未満の場合には、集塵性能が劣る場合がある。一方、１．０ｍｍを超える場合には、プリーツ加工し難くなると共に、プリーツの折山高さが不揃いになる場合がある。

「風圧耐性」を、図３及び図４を使用して説明する。図３は、風圧耐性の測定方法を示す図であり、図３（Ａ）は横から見た図であり、図３（Ｂ）は上から見た図である。本発明において、２台の台座２を距離Ｌ２が５２ｍｍになるように離して固定し、長辺１４０ｍｍ×短辺４０ｍｍの濾材１を、２台の台座２の天板間に、濾材１の長辺方向と台座２の幅方向が平行になるように渡し、濾材１の長辺方向の中心線に容器３を吊り下げ、図４に示したように、該容器３内におもり４を漸次加え、容器３が落下した時点での「容器３の質量＋おもり４の質量」を「風圧耐性」と定義する。なお、「落下」した時点とは、容器３と濾材１が地面に付いた時点である。台座２には、幅Ｌ１が５７ｍｍ、奥行きが４０ｍｍ超、高さＨが１５５ｍｍのポリスチレン製の箱を使用した。台座２の奥行きは、濾材１の幅４０ｍｍを超えていれば、どのような長さであっても良い。容器３は、外径４ｍｍの樹脂管（ストロー、ポリプロピレン製）５内を通した糸を使用して、濾材１の長辺方向の中心線に吊り下げた。おもり４には、上皿天秤用分銅を使用した。

ＭＤの風圧耐性は、長辺（１４０ｍｍ）がＭＤで、短辺（４０ｍｍ）がＣＤであるエアフィルター用濾材の風圧耐性であり、ＣＤの風圧耐性は、長辺（１４０ｍｍ）がＣＤで、短辺（４０ｍｍ）がＭＤであるエアフィルター用濾材の風圧耐性である。

なお、支持体用不織布側を「オモテ面」とし、帯電不織布側を「ウラ面」として、「オモテ面」が上になるように濾材１を配置して、５枚以上の濾材の風圧耐性を測定した値の平均値である「オモテ面平均値」と、「ウラ面」が上になるように濾材１を配置して、５枚以上の濾材１の風圧耐性を測定した値の平均値である「ウラ面平均値」を算出し、「オモテ面平均値」と「ウラ面平均値」の平均値を「風圧耐性」とした。

エアフィルター用濾材の風圧耐性［単位：ｇ］は、濾材のＭＤにおいて８〜３３ｇであり、より好ましくは１０〜３０ｇであり、更に好ましくは１２〜２０ｇであり、ＣＤにおいて６〜２０ｇであり、より好ましくは９〜１７ｇであり、更に好ましくは１０〜１４ｇである。ＭＤの風圧耐性が８ｇ未満及び／又はＣＤの風圧耐性が６ｇ未満であると、プリーツ加工したエアフィルターを高風速下で使用したときにエアフィルターが変形する場合があり、ＭＤの風圧耐性が３３ｇ超及び／又はＣＤの風圧耐性が２０ｇ超であると、プリーツ加工性の低下や、圧力損失の上昇が起こる。

濾材の風圧耐性を調整する方法としては、不織布を構成する繊維の材質を変更する方法、不織布の目付及び厚さを調整する方法、不織布を構成する繊維の繊維径及び／又は繊維長を調整する方法、不織布を製造する製造条件（加熱温度、加圧力、延伸度、接着剤又はバインダー合成繊維の溶融又は軟化温度、接着剤又はバインダー合成繊維の量等）を調整する方法等が挙げられ、これらの方法の中から適宜選択することができる。

本発明におけるエアフィルター用濾材は、濾材そのものを単板で使用しても良いが、後加工が施されてエアフィルターとして使用することが一般的である。後加工としては、プリーツ加工と呼ばれる山谷状の折り加工、段ボール加工における中芯などと同様の波状加工等が挙げられる。また、巻き取り状に加工したロールフィルターとする後加工がある。なお、一定の通気面積に対して濾材の面積を増やすことができるため、プリーツ加工を施すことが好ましい。なお、プリーツの形状に関しては、特に制限は無く、エアフィルターの用途に合わせて適宜選択することができる。

以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものでない。

〔エアフィルター用濾材の製造〕
＜実施例１＞
支持体用不織布（目付６０ｇ／ｍ^２のポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成されたケミカルボンド不織布）と目付３０ｇ／ｍ^２のポリプロピレン製メルトブロー不織布を永久帯電加工した、５．３ｃｍ／秒条件下での０．３〜０．５μｍ計数法捕集効率が、９９．９７％以上である帯電不織布とを用い、超音波融着による貼合加工を行い、実施例１のエアフィルター用濾材を得た。
実施例１のエアフィルター用濾材のＭＤにおける風圧耐性は１２ｇであり、ＣＤにおける風圧耐性は９ｇであった。

超音波融着による貼合加工に際しては、不可視の正三角形ＡＢＣを互いに重ならないように向きを揃えて配置し、且つ、該正三角形ＡＢＣの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置され（図１）、該正三角形ＡＢＣの重心Ｇと各頂点Ａ、Ｂ、Ｃを結んだ線上に、長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素を配置した（図２）。不可視の正三角形ＡＢＣの一辺の長さは２２ｍｍであり、長方形の長辺が２ｍｍであり、短辺が０．５ｍｍである。

＜実施例２＞
不可視の正三角形ＡＢＣの一辺の長さが２０ｍｍであること以外は実施例１と同じにして、実施例２のエアフィルター用濾材を得た。

＜比較例１＞
不可視の正三角形ＡＢＣの一辺の長さが２５ｍｍであること以外は実施例１と同じにして、比較例１のエアフィルター用濾材を得た。

＜比較例２＞
柄要素の大きさが０．５ｍｍ×１ｍｍであること以外は実施例２と同じにして、比較例２のエアフィルター用濾材を得た。

＜実施例３＞
柄要素の大きさが１．２ｍｍ×３．５ｍｍであり、不可視の正三角形ＡＢＣの一辺の長さが２４ｍｍであること以外は実施例１と同じにして、実施例３のエアフィルター用濾材を得た。

＜比較例３＞
柄要素の大きさが１ｍｍ×３ｍｍであり、不可視の正三角形ＡＢＣの一辺の長さが１９ｍｍであること以外は実施例１と同じにして、比較例３のエアフィルター用濾材を得た。

＜比較例４＞
柄要素の大きさが１．２ｍｍ×４ｍｍであること以外は実施例３と同じにして、比較例４のエアフィルター用濾材を得た。比較例４において、

＜比較例５＞
帯電不織布を使用しない以外は、実施例１と同様の方法により、比較例５のエアフィルター用濾材を得た。比較例５において、支持体用不織布に対してのみ超音波融着を行った。

＜実施例４＞
支持体用不織布がポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成された目付２５ｇ／ｍ^２のケミカルボンド不織布であること以外は実施例１と同じにして、実施例４のエアフィルター用濾材を得た。

＜実施例５＞
支持体用不織布がポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成された目付１３０ｇ／ｍ^２のケミカルボンド不織布であること以外は実施例１と同じにして、実施例５のエアフィルター用濾材を得た。

＜比較例６＞
支持体用不織布がポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成された目付２０ｇ／ｍ^２のケミカルボンド不織布である以外は実施例１と同じにして、比較例６のエアフィルター用濾材を得た。

＜比較例７＞
支持体用不織布がポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成された目付１４５ｇ／ｍ^２のケミカルボンド不織布である以外は実施例１と同じにして、比較例７のエアフィルター用濾材を得た。

実施例１〜５及び比較例１〜７のエアフィルター用濾材について、以下に示す方法により評価を行った。評価結果を表１に示す。

［圧力損失の評価方法］
得られた濾材について、通風サイズ３００×３００ｍｍとなるようにカットした。このカット濾材を一定の風速で空気を導入できる試験風洞に、濾材の周囲からのリークが無いように、且つ、たるみが生じないように設置した。風速０．５ｍ／ｓの条件で濾材の上流側と下流側の差圧をマノメータで測定し圧力損失を測定した。測定値から、以下のように判定した。

○（Ｅｘｅｃｅｌｌｅｎｔ）：圧力損失が５０Ｐａ未満である。
△（Ｇｏｏｄ）：圧力損失が５０Ｐａ以上７０Ｐａ未満である。
×（Ｐｏｏｒ）：圧力損失が７０Ｐａ以上である。

［集塵効率の評価方法］
得られた濾材について、通風サイズ３００×３００ｍｍとなるようにカットした。このカット濾材を一定の風速で空気を導入できる試験風洞に、濾材の周囲からのリークが無いように、且つ、たるみが生じないように設置した。風速０．５ｍ／ｓの条件で濾材の上流側と下流側の０．３〜０．５μｍ粒径の大気塵粒子数をパーティクルカウンターにて測定し、上流側と下流側の測定結果から、集塵効率（％）を算出した。算出値から、以下のように判定した。

○（Ｅｘｅｃｅｌｌｅｎｔ）：集塵効率が９９．９７％以上である。
△（Ｇｏｏｄ）：集塵効率が９９．００％以上９９．９７％未満である。
×（Ｐｏｏｒ）：集塵効率が９９．００％未満である。

［接着強度の評価方法］
得られたエアフィルター用濾材について、レシプロ式プリーツマシンを使い、後加工としてプリーツ加工を施した。プリーツ加工後の濾材を確認し、融着部分の剥がれの有無を確認し、以下のように判定した。

○：剥がれが無く、十分な接着強度があり、良好。
×：剥がれがあり、接着強度が不足し、使用不可。

［接着強度の評価方法］
得られた濾材について、レシプロ式プリーツマシンを使い、後加工としてプリーツ加工を施した。プリーツ加工後の濾材を確認し、融着部分の剥がれの有無を確認し、以下のように判定した。

○（Ｇｏｏｄ）：剥がれが無く、十分な接着強度がある。
×（Ｐｏｏｒ）：剥がれがあり、接着強度が不足している。

［後加工性の評価方法］
前記のプリーツ加工において、幅１８６ｍｍにスリット加工しながらプリーツ加工を行い、プリーツの折山高さを２８ｍｍとし、折山４１山分をエアフィルター１個分として濾材をカットした。プリーツ加工後の濾材を、折山が均等になり、１８６×２００×２８ｍｍの直方体に収まるように保持した状態で、濾材のスリット端面を全て塞ぐように、エチレンビニルアセテート樹脂のホットメルト接着剤を厚さ約２ｍｍに塗布した、幅３０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの帯状の、厚さ１ｍｍで２００ｇ／ｍ^２のポリエステル製スパンボンド不織布を貼り付けて、プリーツ加工後の濾材を固定した。エアフィルターの外形が、２００×２００×３０ｍｍの直方体となるように、余剰の前記スパンボンド不織布をカットし、エアフィルターとした。エアフィルターを１００個作製した。作製したエアフィルターを確認し、貼合した濾材に浮きやめくれが発生した場合やエアフィルターの折山高さが不揃いであった場合を「不良」とし、エアフィルターの不良率を計算し、下記のように後加工性を判定した。

○（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）：不良率が１％以下である。
△（Ｇｏｏｄ）：不良率が１％超５％以下である。
×（Ｐｏｏｒ）：不良率が５％超である。

［高風速下での構造耐久性評価方法］
前記のエアフィルターについて、ＪＩＳ Ｂ ９９０８：２０１１に準じた試験装置を用いて、風速３．０ｍ／ｓにて通風した際のプリーツ形状を目視観察し、下記の判定基準に基づき、高風速下での構造耐久性を判定した。

◎（Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ）：プリーツ間隔に乱れが見られない。
○（Ｇｏｏｄ）：折山間隔が３ｍｍ未満又は７ｍｍ以上となる箇所が１箇所以上３箇所未満見られる。
△（Ａｖｅｒａｇｅ）：折山間隔が３ｍｍ未満又は７ｍｍ以上となる箇所が３箇所以上６箇所未満見られる。
×（Ｐｏｏｒ）：折山間隔が３ｍｍ未満又は７ｍｍ以上となる箇所が６箇所以上見られる。

実施例１〜５と比較例１〜７との評価結果の比較から、２層以上の不織布が貼合された積層不織布からなり、上記貼合が融着によりなされ、融着部分の形状で形成される柄要素は、複数個が一組となって繰り返しパターンを示す柄を形成し、該柄要素１つの面積は平均で、１〜４．２ｍｍ^２であり、隣接する柄要素間の最短距離は１０ｍｍ以下であり、そして柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当する融着部分の閉塞率（百分率）を、柄要素１つの面積の平均値で除した値が０．８〜１．２％／ｍｍ^２であり、積層不織布が支持体用不織布と帯電不織布とが貼合された貼合不織布であり、下記に定義される風圧耐性［単位：ｇ］が、該エアフィルター用濾材のＭＤにおいて８〜３３ｇであり、ＣＤにおいて６〜２０ｇであることを特徴とするエアフィルター用濾材は、圧力損失、集塵効率、接着強度及び後加工性に優れ、高風速下で使用した場合にエアフィルターのプリーツ形状が変化し難いことが判る。

実施例２と比較例２の比較から、柄要素１つの面積の平均値が１ｍｍ^２未満の場合に、後加工で融着部分の剥離が発生し、接着強度が劣ることが判る。

実施例３と比較例４の評価結果の比較から、柄要素１つの面積の平均値が４．２ｍｍ^２超の場合、融着部分が大きく、圧力損失が高くなることが判る。

実施例３と比較例１との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素１つの面積の平均値で除した値が０．８％／ｍｍ^２未満の場合、柄が疎となり、隣り合う柄要素の最短距離の最大値が１０ｍｍ超となり、後加工で、濾材の浮きやめくれが発生し、不良率が高くなることが判る。

実施例２と比較例３との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素１つの面積の平均値で除した値が１．２％／ｍｍ^２超の場合、柄が密となり、圧力損失が高くなることが判る。

実施例１と比較例５の評価結果の比較から、帯電不織布を有してない場合、集塵効率が大きく劣ることが判る。

実施例４と比較例６の評価結果の比較から、風圧耐性が本発明の範囲を下回る場合、高風速下での構造耐久性が大きく劣ることが判る。

実施例５と比較例７の評価結果の比較から、風圧耐性が本発明の範囲を上回る場合、圧力損失及び後加工性が大きく劣ることが判る。

本発明は、空調機器等に使用されるエアフィルター用濾材に利用される。

１ 濾材
２ 台座
３ 容器
４ おもり
５ 樹脂管

Claims (1)

1. ２層以上の不織布が貼合された積層不織布からなるエアフィルター用濾材であって、上記貼合が融着によりなされ、融着部分の形状で形成される柄要素は、複数個が一組となって繰り返しパターンを示す柄を形成し、該柄要素１つの面積は平均で、１〜４．２ｍｍ^２であり、隣接する柄要素間の最短距離は１０ｍｍ以下であり、そして柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当する融着部分の閉塞率（百分率）を、柄要素１つの面積の平均値で除した値が０．８〜１．２％／ｍｍ^２であり、積層不織布が支持体用不織布と帯電不織布とが貼合された貼合不織布であり、下記に定義される風圧耐性［単位：ｇ］が、該エアフィルター用濾材のＭＤにおいて８〜３３ｇであり、ＣＤにおいて６〜２０ｇであることを特徴とするエアフィルター用濾材。
   風圧耐性：２台の台座（幅５７ｍｍ×奥行き４０ｍｍ超×高さ１５５ｍｍ、ポリスチレン製）を距離５２ｍｍ離して固定し、長辺１４０ｍｍ×短辺４０ｍｍのエアフィルター用濾材を、２台の台座の天板間に長辺方向と台座の幅方向が平行になるように渡し、エアフィルター用濾材の長辺方向の中心線に容器を吊り下げ、該容器内におもりを漸次加え、容器が落下した時点での「容器の質量＋おもりの質量」を「風圧耐性」と定義する。

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