JP2981533B2

JP2981533B2 - 成形フィルター

Info

Publication number: JP2981533B2
Application number: JP30377490A
Authority: JP
Inventors: 岩崎　　博文
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JPH04180808A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明の成形フィルターは、空気清浄機、掃除機等の
フィルターとして利用できる。

更に詳しくは、本発明は凹凸形状に成形され、フィル
ター寿命性、除塵性、保形性に優れている成形フィルタ
ーである。

（従来技術）従来のフィルターは、樹脂加工した紙、不織布等が利
用されている。しかし、フィルターの表面積を拡大させ
る目的で、プリーツ加工等の成形を行う時、発煙、刺激
臭などの問題が起きる。

また、除塵性を向上させる目的で、極細繊維シートを
利用したフィルターがある。例えば、特開昭62−241519
号公報に、エレクトレット不織布と脱臭材が積層されて
いるフィルターがある。しかし、平面使用のみで、凹凸
形状の成形品としての利用には難しい。

（発明が解決しようとする課題）本発明者等は、上述したフィルターの問題点を鋭意検
討した結果、除塵性に優れている極細不織布と、比較的
低温加熱下で変形できる繊維シートとを積層し、成形加
工できることを見出し、本発明に到達した。

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明は；平均繊径0.5〜6.0μｍ、嵩密度0.05〜0.50g/cm³の
極細不織布と、該極細不織布の片面又は両面が平均繊径
10〜60μｍ、嵩密度0.05〜0.50g/cm³の繊維シートとを
積層し、高さ３〜100mmの凹凸形状に成形されている成
形フィルターであり、さらに繊維シートの少なくとも一方が、100℃温度下の破
断伸度が70％以上である点に特徴を有し、また繊維シートが芳香族ポリエステル長繊維からなる点
にも、熱融着及び接着剤によって接合されてなる点にも、
また機能性付与加工してなる点に特徴を有する。

以下、本発明の実施態様を示し、具体的に説明する。

第１図は、本発明の成形フィルターの断面模式図であ
る。第１図において、ｂは極細不織布であり、ａ、ｃは
繊維シートを示す。極細不織布ｂの両面に繊維シート
ａ、ｃを積層し、高さｈの凹凸形状に成形した成形フィ
ルターである。

第１図の繊維シートａは空気流入口側として考える
と、比較的粒子の大きいものを捕集するプレフィルター
材の役割が大きい。また、プレフィルターの役割を効果
的に行う方法として、粗密構造の繊維シートａが用いら
れる。例えば、嵩密度0.01〜0.05g/cm³と、嵩密度0.05
〜0.50g/cm³の粗密構造繊維シートが好ましく用いられ
る。

一方、繊維シートｃは空気流出口側となり、使用状態
の流量で、成形フィルターが変形しないで保形されるこ
とが重要となる。更に、繊維シートｃは一般プラスチッ
ク補強材と異なり、全面を有効面積として使用できる特
徴がある。

第１図の成形フィルターは、極細不織布ｂの両面に繊
維シートａ、ｃを重ね、三枚積層させながら温度60〜15
0℃に加熱し、折り畳み方式、凹凸ロール方式等のプリ
ーツ成形機で得られる。

第２図は、本発明の成形フィルターの部分接合部を有
する断面模式図である。

第２図のｄは部分接合部を示す。接合方法としては、
エンボスロールを使った部分熱圧着接合、超音波ウェル
ダー等による部分融着整合等の熱融着接合、及びグラビ
ヤロール等により、部分的に接着剤を付着し、接合させ
る接着剤接合などがある。この時、接合面積はフィルタ
ー性能を損なわないために、１〜15％の範囲が好まし
い。

第３図は、本発明の成形フィルターを枠組みした斜視
図である。

第３図ｅは、枠を示す。枠ｅは、紙、木、プラスチッ
ク等目的に応じて選択できる。この時、枠組みは、成形
フィルターと枠を一体化させ、空気のもれを防ぐため
に、接着剤、発泡体、クッション材等を利用して作られ
る。

第４図は、繊維シートａ、極細不織布ｂの二層構造の
成形フィルター断面模式図である。

第４図において、空気流入口側がａ方向の場合、第１
図と同様に、繊維シートａはプレフィルターの役割が大
きい。しかし、繊維シートが片面であるために、保形性
を得る補強材としての役割も重要となる。

上述したように、本発明の成形フィルターは、比較的
大きい粒子の捕集を目的としたプレフィルター、及び保
形性を得る補強材の役割を兼ねている繊維シートと、微
粒子の捕集性能に優れている極細不織布の構成から成る
積層シートを、濾過面積の拡大、密達性等を考えて、凹
凸形状に成形されたフィルターである。

本発明において、平均繊径0.5〜6.0μｍ極細不織布
は、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリエステル
系、ポリアミド系、ポリウレタン系などの１種又は２種
以上のポリマー、及びスチレン−ブタジンエン系共重合
体などの共重合ポリマーをメルトブロー法、直接紡糸後
抄造法でシート化する方法、割繊繊維のシート化する方
法等により得られる。

上記極細不織布は、本発明の成形フィルターの除塵性
にとって重要であり、0.5〜6.0μｍ平均繊径範囲にする
ことが必要である。0.5μｍ以下であると単繊維強力が
低く、取扱い性が劣る。また、6.0μｍ以上では本発明
の目的とする優れた除塵性が得られない。

さらに、本発明の極細不織布は、空気流量に対する抵
抗、つまり圧力損失が小さいことが重要である。そこ
で、圧力損失を小さくするためには、嵩密度を0.05〜0.
50g/cm³の範囲とすることが重要である。0.05g/cm³以下
では、シート状態の取扱い性が悪くなり、繊維間隔が大
きくなり除塵性に劣る。他方、0.50g/cm³以上では、繊
維間隔が緻密化され、圧力損失が大となり、空気抵抗が
大きくなる。

本発明の極細不織布の目付は特に限定されないが、10
〜100g/m²が好ましい。

更に、除塵性能を向上させる目的で繊維に帯電加工を
施すが、エレクトレット加工などを行うことができる。

本発明の繊維シートは、平均繊径が10〜60μｍの範囲
から成る、ポリエチレン系繊維、ポリプロピレン系繊
維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリ塩化
ビニル系繊維、ポリエチレン／ポリプロピレン複合繊
維、熱融着性繊維、接着性繊維などの短繊維、又は長繊
維の１種又は２種以上の混繊、積層によって得られるシ
ート状物である。

繊維シート状物は、公知の方法、例えばスパンボント
方式、ニードルパンチ方式等により得られる。平均繊径
が10〜60μｍの範囲が必要であり、且つ、嵩密度が0.05
〜0.50g/cm³の範囲が必要である。繊径が10μｍ以下で
は、粒子の捕集による目詰まりし易くなり、プレフィル
ターの役割が劣り、更に成形品の保形性に劣る。一方、
60μｍ以上では粒子の捕集性が劣り、プレフィルターの
役割が劣る。また、嵩密度が0.05g/cm³以下では、繊維
間隔が大となり、粒子の捕集性が劣り、更に成形品の保
形性にも劣る。一方、0.50g/cm³以上では繊維間隔が小
となり、粒子の捕集による目詰まりがし易くなり、圧力
損失の高い物となる。

本発明の極細不織布と繊維シートとの積層シート状物
は、高さ３〜100mmの凹凸形状に成形されることを特徴
としている。高さ3mm以下では凹凸形状の目的とする濾
過面積拡大の効果が少ない物となる。高さ100mm以上で
は成形品の保形性に劣る物となり、空気流量により変形
し易くなる。

本発明の凹凸形状に成形する方法は、前述したプリー
ツ加工機、及び凸形、凹凸形などのプレス成形による加
工方法によって得られる。この成形加工条件は、生産
性、作業性などから、60〜150℃温度雰囲気で加工でき
ることが好ましい。従って、本発明に用いられる繊維シ
ートは、100℃加熱下での破断伸度が70％以上である
と、成形加工の時変形し易くなり、成形加工を良好に行
える。

特に、単糸破断伸度100％以上の芳香族ポリエステル
長繊維不織布は、耐熱性、強度、成形性、保形性などに
優れているため、本発明の繊維シートとして好ましく用
いられる。

さらに、本発明の繊維シート、及び積層シート状物
は、目的に応じて、捕集した菌、カビ、虫などの繁殖を
防ぐため、抗菌剤、防カビ剤、防臭剤などの機能性付与
加工が行える。

（実施例）以下、実施例、比較例により本発明を具体的に説明す
るがこれらは本発明の範囲を制限しない。

なお、本発明で用いた特性値の測定方法を以下に示
す。

目付（g/m²）：試料20cm角の重量を測定し、目付に換算して求める。

嵩密度（g/cm³）：目付と、厚みをダイヤルゲージで測定し、単位容積当
たりの重量を求める。

強伸度：引張試験機により、把握長10cm、引張速度20cm/分で
雰囲気温度を変え測定する。

除塵性：リオン（株）製パーティクルカウンターKC−01Bに
て、ブランクとサンプルのパーティクル数のの差から求
める。（パーティクルサイズ:0.3μｍ以上、流量0.5/
min）圧力損失：ブランクとサンプルの圧力差。

実施例１メルトブロー方式により得られた平均繊径1.7μｍ、
嵩密度0.16g/cm³、目付30g/m²のエレクトレット加工し
たポリプロピレン極細不織布（ｂ）と、スパンボンド方
式で孔径0.25mm、孔数1000個の矩形型紡糸口を用い、吐
出量2000g/分で固有粘度0.75のポリエチレンテレフタレ
ートを溶融温度290℃で紡出させ、紡速1900m/分で長繊
維ウェブ（単糸破断伸度330％）を温度75℃で部分熱圧
着（圧着面積比率18％）した後、温度100℃のフェルト
カレンダー熱処理を行い、繊維シート（ａ）、（ｃ）と
を得た。

繊維シート（ａ）は、平均繊径32μｍ、嵩密度0.31g/
cm³、目付50g/m²、温度100℃の破断伸度が550％であ
る。繊維シート（ｃ）は、平均繊径33μｍ、嵩密度0.33
g/cm³、目付100g/m²、温度100℃の破断伸度が490％であ
る。

上述、繊維シートと極細不織布とを（ａ）（ｂ）
（ｃ）の順に重ね合わせて、温度80℃、高さｈ＝30mmの
条件で、折り畳みプリーツ機で凹凸成形を行った。３枚
の積層シートは一体化されて成形でき、成形品の保形性
も十分な成形フィルターが得られた。

次に、第３図のような枠組みをして、フィルター性能
を測定した結果、圧力損失1.5mmH₂O、除塵率98％と優れ
た性能の成形フィルターが得られた。

比較例１スパンボンド方式で孔径0.25mm、孔数1000個の矩型紡
糸口を用い、吐出量850g/分で固有粘度0.75のポリエチ
レンテレフタレートを溶融温度290℃で紡出し、紡速520
0m/分で長繊維ウェブ（単糸破断伸度65％）を、温度235
℃の部分熱圧着（圧着面積比率18％）し、繊維シート
（ａ）（ｃ）を得た。

繊維シート（ａ）は、平均繊径13μｍ、嵩密度0.19g/
cm³、目付50g/m²、温度100℃の破断伸度35％である。繊
維シート（ｃ）は、平均繊径14μｍ、嵩密度0.21g/c
m³、目付100g/m²、温度100℃の破断伸度30％である。

上記繊維シートと実施例１と極細不織布とを用い、実
施例１と同様に凹凸成形加工を行った。その結果、成形
性が悪く、目的とする凹凸形状の成形フィルターが得ら
れなかった。

実施例２スパンボンド方式で孔径0.25mm、孔数1000個の矩型紡
糸口を用い、吐出量2000g/分で、固有粘度0.75のポリエ
チレンテレフタレートを溶融温度290℃で紡出し、紡速1
700m/分で長繊維ウェブ（単糸破断伸度450％）を、温度
70℃の部分熱圧着（圧着面積比率18％）し、平均繊径32
μｍ、嵩密度0.23g/cm³、目付100g/m²の長繊維シートを
得た。

この長繊維と繊維長73mm、平均繊径20μｍのポリエチ
レン−ポリプロピレン複合繊維のカードウェブから成る
短繊維シートとを二枚重ねて、針40番、パンチ密度100
回/cm²の条件でニードルパンチ加工を行い、粗い密度と
比較的密度高い構造からなる粗密構造の繊維シートを得
た。得られた繊維シート（ａ）は、嵩密度0.13g/cm³、
温度100℃の破断伸度が230％、目付200g/m²である。

メルトブロー方式により、平均繊径1.8μｍ、嵩密度
0.30g/cm³、目付65g/m²のポリエステル極細不織布
（ｂ）と、上記、繊維シート（ａ）とを積層し、凸部の
単位面積が0.6mm²、圧着面積比率６％で、上下温度ロー
ル180℃、線圧20kg/cmのエンボスロールを用いて部分熱
圧着により、熱融着接合を行った。

次に、得られたシートを、第４図に示すような形状の
凹凸型を用い、高さ50mm、温度110℃でプレス成形し、
第４図に示す成形フィルターが得られた。その成形品
は、外力に対する保持形性に優れ、圧力損失5.4mmH₂O、
除塵性79％と優れた性能の成形フィルターである。

（発明の効果）フィルターの必要条件として、微細な粒子の捕集ができる、除塵性に優れているこ
と、優れた除塵性能をいかに長く継続でき、フィルター寿
命に優れていること、公害問題等の問題が生じず、成形加工性に優れている
こと、等のことがある。

本発明の成形フィルターは、上記条件を満足できるフ
ィルターである。従って、空気清浄機、掃除機、自動
車、マスクなどのエアーフィルター、及び油、紅茶、コ
ーヒーなどの成分抽出フィルターなどに広い分野に利用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、三層構造から成る本発明の成形フィルターの
断面模式図である。第２図は、部分接合を有する三層構造から成る本発明の
成形フィルターの断面模式図である。第３図は、枠組みされている本発明の成形フィルターの
斜視図である。第４図は、二層構造から成る本発明の成形フィルターの
断面模式図である。（ａ）：繊維シート（ｂ）：極細不織布（ｃ）：繊維シート（ｄ）：接合部（ｅ）：枠 h :凹凸高さ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平均繊径が0.5〜6.0μｍ、嵩密度0.05〜0.
50g/cm³の極細不織布と、該極細不織布の片面又は両面
が平均繊径10〜60μｍ、嵩密度0.05〜0.50g/cm³の繊維
シートとを積層し、高さ３〜100mmの凹凸形状に成形さ
れていることを特徴とする、成形フィルター。
【請求項２】繊維シートの少なくとも一方が、100℃温
度下の破断伸度が70％以上である請求項（１）記載の成
形フィルター。
【請求項３】繊維シートが、芳香族ポリエステル長繊維
からなる請求項（１）、（２）のいずれかに記載の成形
フィルター。
【請求項４】熱融着及び接着剤によって接合されてなる
請求項（１）〜（３）のいずれかに記載の成形フィルタ
ー。
【請求項５】機能性付与加工してなる請求項（１）〜
（４）のいずれかに記載の成形フィルター。