JP3203760B2 - 成形濾材およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気清浄や液体浄化に
用いられるプリーツ付与された濾材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気清浄用フィルタや液体浄化用
フィルタにおいて、使用時の圧力損失を小さくし、高い
捕集効率および長寿命を得るために、濾材は、ジグザグ
状にプリーツ加工され、所定の開口面積内により多くの
濾材が組込まれるよう工夫される。また同時に、プリー
ツ加工される結果隣り合う濾材同士が接触することを防
止するため、たとえば、波型セパレータや櫛状の分離材
を挿入したフィルタユニットが考案されている。

【０００３】たとえば、図２に示されるフィルタユニッ
ト２０は、セパレータを用いた従来のフィルタユニット
であり、プリーツ加工された濾材２１の間に、アルミセ
パレータ２２がはさみ込まれた構造を有している。

【０００４】また、図３に示されるフィルタユニット３
０は、櫛状の分離材を用いたものである。プリーツ加工
された濾材３１は、折り畳まれた結果隣り合う濾材同士
が接触しないよう、適当な間隔で複数設けられた櫛状の
分離材３２で固定されている。

【０００５】しかしながら、所定の開口面積内により多
くの濾材を組込むために、隣り合うプリーツの間隔を小
さくしようとした場合、図２に示すような構造ではより
細かな波型セパレータが必要となる。より細かな波型セ
パレータを準備するのは、加工上の問題より限界があ
り、セパレータを細くするために製造コストも上昇す
る。

【０００６】また、図３に示すような構造では、櫛状の
分離材のために、高い強度のユニットを得ることが困難
であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、上記問題点を解
決するため、図４に示すように紐状の分離材４２をプリ
ーツ加工した濾材４１の間にはさみ込んだフィルタユニ
ット４０や、図５に示すようにフィルタ濾材５１にホッ
トメルト樹脂をビート状に塗布することで分離材５２と
したフィルタユニット５０も考案されてきている。

【０００８】図４に示すような紐状の分離材を用いる場
合、分離材と濾材を重ね合わせた状態で濾材をジグザグ
状にプリーツ加工する必要がある。このため、プリーツ
加工時の山部および谷部において紐状の分離材と濾材と
の曲げ半径に差が生じる結果、濾材に圧縮応力や引張応
力がかかり、濾材が損傷したり、皺が寄ったりするとい
う問題があった。

【０００９】また、分離材としてホットメルト樹脂をビ
ート状に塗布する場合、予めプリーツ加工された濾材を
延ばした状態でホットメルト樹脂をビート状に塗布す
る。ついで、ホットメルト樹脂を冷却固化させた後、濾
材を再び折り畳む。

【００１０】このような工程をとるため、紐状の分離材
を用いた場合と同様に、濾材が損傷したり、皺が寄った
りするばかりでなく、濾材の一部または全部が高分子物
質よりなる繊維で構成されている場合には、塗布するホ
ットメルト樹脂の熱により、濾材の一部が溶融し、穴が
あくことがしばしばあった。このような穴は、フィルタ
の捕集効率を著しく低下させた。

【００１１】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、濾材に損傷および皺を生じさせること
なく成形を行ない、圧力損失が低く、高い捕集効率を長
期にわたって維持することができるフィルタユニット用
の成形濾材を提供しようというものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明に従って、高
分子物質よりなる１種類以上の繊維状物を少なくとも５
重量％以上含有し、プリーツ加工された濾材に、ホット
メルト樹脂を塗布してなる成形濾材が提供される。この
成形濾材において、濾材の剛軟度は、ＪＩＳＬ １０９
６「一般織物試験方法」剛軟性Ａ法に基づく測定におい
て１００ｍｍ以上である。またホットメルト樹脂の軟化
点は、日本接着剤工業規格ＪＡＩ−７−１９９１に基づ
く測定において、９０℃以上であり、かつ上記高分子物
質よりなる１種類以上の繊維状物の中で最も高い融点を
有するものの融点より１０℃以上低い。ホットメルト樹
脂の溶融粘度は、日本接着剤工業規格ＪＡＩ−７−１９
９１に基づいて測定した軟化点より２０℃高い温度と、
上記高分子物質よりなる１種類以上の繊維状物の中で最
も高い融点を有するものの融点より３０℃高い温度との
間において２０００センチポイズ以上２００００センチ
ポイズ以下である。さらに、ホットメルト樹脂の２０℃
における伸びは、日本接着剤工業規格ＪＡＩ−７−１９
９１に基づく測定において２００％以上である。また、
ホットメルト樹脂は、濾材の少なくとも片面においてプ
リーツの稜線と略垂直な方向に、１０ｍｍ以上１００ｍ
ｍ以下の間隔で複数本、ビート状に０．５ｍｍ以上５ｍ
ｍ以下の幅で塗布されている。さらにまた、ホットメル
ト樹脂の塗布量は、ビート１本あたり１０ｇ／ｍ以下で
ある。

【００１３】以上の特徴を有する成形濾材において、折
り返しが形成されるひだ頂部の表側にホットメルト樹脂
が塗布されているものを提供することができる。

【００１４】上述した特徴を備える成形濾材は、次に示
す第２の発明に従って製造することができる。

【００１５】第２の発明に従う成形濾材の製造方法にお
いて、まず、高分子物質よりなる１種類以上の繊維状物
を少なくとも５重量％以上含有し、ＪＩＳ Ｌ １０９
６「一般織物試験方法」剛軟性Ａ法に基づく測定におけ
る剛軟度が１００ｍｍ以上のプリーツ加工された濾材を
準備する。次に、 （１） 日本接着剤工業規格ＪＡＩ−７−１９９１に基
づいて測定した軟化点が、９０℃以上であり、かつ上記
高分子物質よりなる１種類以上の繊維状物の中で最も高
い融点を有するものの融点より１０℃以上低く、 （２） 溶融粘度が、日本接着剤工業規格ＪＡＩ−７−
１９９１に基づいて測定した上記軟化点より２０℃高い
温度と、上記高分子物質よりなる１種類以上の繊維状物
の中で最も高い融点を有するものの融点より３０℃高い
温度との間で２０００センチポイズ以上２００００セン
チポイズ以下であり、かつ （３） 日本接着剤工業規格ＪＡＩ−７−１９９１に基
づいて測定した２０℃における伸びが２００％以上であ
るホットメルト樹脂を、その軟化点よりも２０℃以上高
い温度で溶融する。ついで、濾材のプリーツを延ばした
状態で、濾材の少なくとも片面において１０ｍｍ以上１
００ｍｍ以下の間隔で互いに隔てられる複数の領域に、
溶融されたホットメルト樹脂をプリーツの稜線と略直角
な方向に塗布量１０ｇ／ｍ以下で０．５ｍｍ以上５ｍｍ
以下の幅で線状に塗布する。次に、ホットメルト樹脂を
冷却固化させた後、プリーツにしたがって濾材を折り畳
む。

【００１６】以上の工程を有する製造方法において、濾
材が折り畳まれる際に谷部となる領域には、ホットメル
ト樹脂の塗布を行なわないことがより好ましい。

【００１７】第１および第２の発明において、濾材に含
有される高分子物質には、たとえば、ポリエチレン系、
ポリプロピレン系、ポリエステル系、塩化ビニリデン
系、ポリクラール系およびレーヨン系等の樹脂が含まれ
る。濾材における高分子物質の含有量は、５重量％以上
である。

【００１８】第１および第２の発明において使用される
濾材は、高分子物質以外に、ガラス繊維、金繊維などの
無機繊維、パルプ、麻などの天然繊維等をその材料とし
て含むことができる。

【００１９】上記濾材には、長尺シート状のものが好ま
しく用いられる。濾材は、その長手方向において適当な
間隔をおいて折り曲げられ、プリーツが形成される。長
尺方向において折り曲げられる間隔（プリーツ幅）は、
任意であり、その用途および濾材の材質に応じて決める
ことができる。

【００２０】第１および第２の発明に従うホットメルト
樹脂として、たとえばポリオレフィン系、ポリアミド
系、エチレン酢酸ビニル共重合体系、合成ゴム系、およ
び湿気硬化型ポリウレタン系等のものを挙げることがで
きる。

【００２１】ホットメルト樹脂の軟化点、粘度、伸び等
を調整する方法として、たとえば、分子量のコントロー
ル、ならびに使用するワックスの種類選定および混入量
の調節等の方法がある。

【００２２】また、本発明に従うホットメルト樹脂に
は、難燃材、消臭剤、抗菌材および抗黴材等を混入させ
ることもできる。

【００２３】なお、本発明に従う成形濾材は、所定の開
口面積を有する枠内に組込んで、フィルタユニットとす
ることができる。

【００２４】

【作用】本発明者は、高分子物質よりなる１種類以上の
繊維状物を少なくとも重量比で５％以上含有するプリー
ツ付与された濾材について、隣り合う濾材同士が接触す
るのを防止するため、ホットメルト樹脂をビート状に塗
布して形成される分離材について検討を重ねてきた。

【００２５】その結果、ホットメルト樹脂の軟化点、溶
融粘度および伸び、ホットメルト樹脂による分離材の設
け方、ならびにホットメルト樹脂の使用量が、高性能の
成形濾材を提供する上で重要であることを見出し、本発
明を完成させるに至った。

【００２６】ホットメルト樹脂は、一般にその軟化点よ
りも２０℃以上高い温度で加熱溶融され、塗布時にノズ
ル等より吐出される。このとき、吐出による断熱膨脹効
果および濾材への塗布に至るまでの冷却効果により、溶
融されたホットメルト樹脂の温度は、塗布にあたって約
１０〜３０℃低下する。

【００２７】そこで、本発明に従って軟化点が濾材に含
有される高分子物質の繊維状物で最も高い融点を有する
ものの融点より１０℃以上低い温度のホットメルト樹脂
を用いれば、濾材に塗布された際のホットメルト樹脂の
温度を高分子物質よりなる繊維状物のなかで最も高い融
点を有するものの融点より低くすることができ、これに
よりホットメルト樹脂の塗布による濾材の溶融を防止す
ることができる。

【００２８】しかしながら、ホットメルト樹脂の塗布に
より形成される分離材１本当りについて、ホットメルト
樹脂の量が１０ｇ／ｍを越えると、ノズルより吐出され
たホットメルト樹脂の表面部は、空気との接触により冷
却される一方、空気と接触することのない内部は温度低
下が少なく、高分子物質の繊維状物の中で最も高い融点
を有するものの融点より高い温度を維持するようにな
る。このため、ホットメルト樹脂の塗布時に、濾材が溶
融するおそれが生じる。また、このような樹脂量の条件
から、線状に塗布する樹脂の幅は、０．５ｍｍ以上５ｍ
ｍ以下とすることが望ましい。

【００２９】また、ホットメルト樹脂の軟化点が９０℃
未満である場合、濾材を溶融することなく塗布を行なう
ことができるものの、得られる成形濾材が耐熱性に劣る
ため好ましくない。

【００３０】本発明において、ホットメルト樹脂の溶融
粘度は、２０００センチポイズ以上２００００センチポ
イズ以下であることが好ましく、より好ましくは３００
０センチポイズ以上１５０００センチポイズ以下であ
る。

【００３１】溶融粘度が２０００センチポイズ未満であ
る場合、塗布されたホットメルト樹脂は平面状に広がり
十分な高さの分離材が得られない。さらに、毛細管現象
によりホットメルト樹脂が濾材の繊維間に浸透して冷却
固化するため、その部分の通気性が失われ圧力損失が高
くなる。

【００３２】溶融粘度が２００００センチポイズを越え
る場合には、十分な高さの分離材を得ることができ、圧
力損失も小さくすることができるものの、ホットメルト
樹脂からなる分離材と濾材との接触面積が小さくなり、
濾材から分離材が剥離するという問題が生じる。

【００３３】さらに、高分子物質よりなる１種以上の繊
維状物を重量比で５％以上含有する濾材の剛軟度は１０
０ｍｍ以上であり、かつプリーツ稜線と略垂直な方向に
複数形成された分離材同士の間隔は１０ｍｍ以上１００
ｍｍ以下であることが重要である。

【００３４】濾材の剛軟度が１００ｍｍ未満の場合、濾
材の剛性が不十分であり、プリーツ加工された濾材を引
伸ばした状態でホットメルト樹脂を塗布した後、濾材を
再び折り畳むことが困難になる。

【００３５】また、分離材同士の間隔が１００ｍｍを越
える場合、濾材の剛軟度が１００ｍｍ以上である場合に
おいても、使用時に流体が濾材を通過するときの差圧に
より、隣り合う濾材同士が接触し、圧力損失が上昇す
る。

【００３６】一方、分離材同士の間隔が１０ｍｍ未満で
ある場合、濾材同士の接触は分離材によって確実に防止
することができるものの、濾材に占めるホットメルト樹
脂の塗布面積が大きくなって通気性が低下する結果、フ
ィルタとしての圧力損失の上昇が顕著になる。

【００３７】さらに、ホットメルト樹脂の２０℃におけ
る伸びが２００％以上であることが重要である。この伸
びが２００％未満である場合、ホットメルト樹脂を塗布
した後、濾材を折り畳むに際して、山となる部分におい
てホットメルト樹脂の伸び量が不足し、濾材に圧縮力が
かかるようになる。その結果、濾材に皺や損傷を与える
ようになる。

【００３８】一方、濾材を折り畳むに際し谷となる部分
においては、ホットメルト樹脂の収縮量が不足し、濾材
に引張力が加わって濾材を損傷させることがある。

【００３９】このような理由から、ホットメルト樹脂の
２０℃における伸びは２００％以上であり、より好まし
くは３００％以上である。

【００４０】さらに、樹脂を塗布した後、折り畳むに際
して谷となる部分でホットメルト樹脂の収縮量が不足す
るのを解消させるため、この谷部にはホットメルト樹脂
を付着しないようにすることができる。このように谷部
に塗布を行なわないことで、濾材に引張力がかかるのを
回避することができ、濾材の損傷を防止することができ
る。

【００４１】また、以下の実施例においてさらに示され
るように、ホットメルト樹脂の軟化点、溶融粘度および
伸び、ホットメルト樹脂による分離材の濾材における配
置、ならびに分離材におけるホットメルト樹脂の量を上
述したように制限することによって、圧力損失が低く、
高い捕集効率を長期間維持することができる成形濾材が
達成される。

【００４２】

【実施例】まず、表１に示すＡ、Ｂ、Ｃの３種類の濾材
を準備し、それぞれについてプリーツ幅６０ｍｍでプリ
ーツ加工した。

【００４３】

【表１】

【００４４】次に、プリーツ加工されたそれぞれの濾材
について、表２に示すイ〜ホの５種類のホットメルト樹
脂をそれぞれ塗布して成形濾材を形成した。

【００４５】

【表２】

【００４６】ホットメルト樹脂の塗布に際しては、図１
に示すように、まず、プリーツ加工した濾材１をセット
した後、プリーツを延ばした状態で図の矢印の方向に濾
材１を送り出した。

【００４７】送り出された濾材１は、ホットメルト樹脂
用のノズル５の下を通過するようになり、このとき、溶
融されたホットメルト樹脂３がノズル５から吐出され、
延ばされた状態の濾材１上に塗布された。

【００４８】図に示すように、ホットメルト樹脂は濾材
１において適当な間隔（ｄ）をあけて複数の箇所に塗布
された。また、塗布にあたって濾材１は、その長手方向
（矢印方向）に移動されるため、ホットメルト樹脂３は
プリーツの稜線と垂直な方向にビート状に塗布されてい
った。

【００４９】ホットメルト樹脂が冷却・固化した後、濾
材１は再び折り畳まれ、プリーツ６を有する成形濾材
１′とされた。図に示されるように、成形濾材１′にお
いて、隣り合う濾材同士は、ホットメルト樹脂の分離材
２によって接触が食い止められている。

【００５０】なお、図１では、樹脂の塗布後、折り曲げ
により谷となる部分７にホットメルト樹脂を塗布しない
方法を示したが、実施例においてはこの部分に樹脂を塗
布した例も示している。

【００５１】上述した３種類の濾材と５種類のホットメ
ルト樹脂との組合せにおいて、表３に示す１２種類の例
を実施した。

【００５２】

【表３】

【００５３】また、表３に示すとおり、１２種類の例に
は、成形される分離材の間隔（ｄ）を変えたもの（Ｎ
ｏ．４および８）、ホットメルト樹脂の塗布量（形成さ
れる分離材１ｍ当りのホットメルト樹脂の量）を変えて
実施したもの（Ｎｏ．３）およびプリーツの谷部にホッ
トメルト樹脂を塗布したもの（Ｎｏ．２）も含まれてい
る。

【００５４】例Ｎｏ．１〜１２について、ビート成形後
の折り畳み性、外観、耐熱性、ならびにフィルタユニッ
トとしての性能である圧力損失および捕集効率を評価し
た。その結果を併せて表３に示す。

【００５５】なお、それぞれの評価は以下の方法に従っ
て実施した。 耐熱性：８０℃の恒温槽内に６０分放置した後の形状保
持性を目視して調べた。

【００５６】捕集効率：厚さ１２ｍｍの合板枠内に隣り
合うプリーツ同士の間隔が５ｍｍとなるよう組込み、Ｊ
ＩＳ Ｂ ９９０８「換気用エアフィルタユニット」、
８．１．１項の「粒子捕集試験」に基づき、５６ｍ³ ／
ｍｉｎの空気を通過させたときの０．３μｍＤＯＰ粒子
に対する捕集効率を求めた。

【００５７】圧力損失：捕集効率の評価と同じサンプル
を用い、ＪＩＳ Ｂ ９９０８「換気用エアフィルタユ
ニット」、８．１．２項の「圧力損失試験」に基づき、
５６ｍ³ ／ｍｉｎの空気を通過させたときの圧力損失を
求めた。

【００５８】表３により明らかなように、Ｎｏ．１、
２、１１が耐熱性を有し、圧力損失および捕集効率にお
いて優れた性能を有するものであった。これらの例は、
すべて上述した本発明の条件を満足するものである。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、濾材に皺や損傷等を与
えることなく、所定の開口面積内により多くの濾材を組
込むことが可能になる。

【００６０】したがって、本発明による成形濾材を用い
れば、圧力損失が低く、高い捕集効率および長寿命を保
持するフィルタユニットを得ることができる。

【００６１】また、本発明の製造方法は、自動化に最適
であり、安価なフィルタユニットを大量に提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う成形濾材を製造するため、ホット
メルト樹脂を塗布する様子を示す斜視図である。

【図２】従来の成形濾材についてその一例を示す斜視図
である。

【図３】従来の成形濾材について他の例を示す斜視図で
ある。

【図４】従来の成形濾材について他の例を示す斜視図で
ある。

【図５】従来の成形濾材について他の例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１、２１、３１、４１、５１ 濾材 ２、３２、４２、５２ 分離材 ３ ホットメルト樹脂 ５ ノズル ６ プリーツ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子物質よりなる１種類以上の繊維状
   物を少なくとも５重量％以上含有し、プリーツ加工され
   た濾材に、ホットメルト樹脂をビート状に塗布してなる
   成形濾材において、 前記濾材の剛軟度が、ＪＩＳ Ｌ １０９６「一般織物
   試験法」剛軟性Ａ法に基づく測定において１００ｍｍ以
   上であり、 前記ホットメルト樹脂の軟化点が、日本接着剤工業規格
   ＪＡＩ−７−１９９１に基づく測定において、９０℃以
   上でありかつ前記高分子物質よりなる１種類以上の繊維
   状物の中で最も高い融点を有するものの融点より１０℃
   以上低く、 前記ホットメルト樹脂の溶融粘度が、日本接着剤工業規
   格ＪＡＩ−７−１９９１に基づいて測定した前記軟化点
   より２０℃高い温度と、前記高分子物質よりなる１種類
   以上の繊維状物質の中で最も高い融点を有するものの融
   点より３０℃高い温度との間において２０００センチポ
   イズ以上２００００センチポイズ以下であり、 前記ホットメルト樹脂の２０℃における伸びが、日本接
   着剤工業規格ＪＡＩ−７−１９９１に基づく測定におい
   て２００％以上であり、 前記ホットメルト樹脂は、前記濾材の少なくとも片面に
   おいてプリーツの稜線と略垂直な方向に１０ｍｍ以上１
   ００ｍｍ以下の間隔で複数本、ビート状に０．５ｍｍ以
   上５ｍｍ以下の幅で塗布されており、かつ前記ホットメ
   ルト樹脂の塗布量は、ビート１本あたり１０ｇ／ｍ以下
   である、成形濾材。
2. 【請求項２】 高分子物質よりなる１種類以上の繊維状
   物を少なくとも５重量％以上含有し、ＪＩＳ Ｌ １０
   ９６「一般織物試験方法」剛軟性Ａ法に基づく測定にお
   ける剛軟度が１００ｍｍ以上のプリーツ加工された濾材
   を準備する工程と、 （１） 日本接着剤工業規格ＪＡＩ−７−１９９１に基
   づいて測定した軟化点が、９０℃以上でありかつ前記高
   分子物質よりなる１種類以上の繊維状物の中で最も高い
   融点を有するものの融点より１０℃以上低く、 （２） 溶融粘度が、日本接着剤工業規格ＪＡＩ−７−
   １９９１に基づいて測定した前記軟化点より２０℃高い
   温度と、前記高分子物質よりなる１種類以上の繊維状物
   の中で最も高い融点を有するものの融点より３０℃高い
   温度との間で２０００センチポイズ以上２００００セン
   チポイズ以下であり、かつ （３） 日本接着剤工業規格ＪＡＩ−７−１９９１に基
   づいて測定した２０℃における伸びが２００％以上であ
   るホットメルト樹脂を、その軟化点よりも２０℃以上高
   い温度で溶融する工程と、 前記濾材のプリーツを延ばした状態で、前記濾材の少な
   くとも片面において１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の間隔
   で互いに隔てられる複数の領域に、溶融された前記ホッ
   トメルト樹脂を、前記プリーツの稜線と略直角な方向に
   塗布量１０ｇ／ｍ以下で０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の幅
   で線状に塗布する工程と、 前記ホットメルト樹脂を冷却固化させた後、前記プリー
   ツにしたがって前記濾材を折り畳む工程とを備える、成
   形濾材の製造方法。