JP3238954U - ナノファイバーを含むエアフィルター部材 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧損のエアフィルター部材を提供する。【解決手段】基材Ｎ１をモノフィラメントで粗い目の強度のある織編物とし、織編物に高分子接着剤Ｎ２をファイバー状にして基材に吹き付けマイクロファイバー積層体からなる補強基材を形成し、該補強基材に１００ｎｍから１０μｍのナノファイバーを含むファイバー紡糸剤を網目の隙間を塞がないように、フィルター構成高分子樹脂Ｎ４をファイバー状にして、吹き付けナノファイバー層を形成する。高分子接着剤は１０μｍから１００μｍのマイクロファイバーを基材に吹き付けてマイクロファイバー積層体を形成し、マイクロファイバー積層体の上面に離型紙Ｎ７を貼り付けた。【選択図】図７

Description

本考案は、エアフィルター部材であって、特に、ナノファイバーを含むファイバー層を用いたエアフィルター部材であり、きわめて良好な低圧損のエアフィルター部材に関する。

近時、一般的に直径が１マイクロオーダー以下の太さの繊維のファイバーの製造法としては、ＥＳＤ（Electro－Spray Depositioｎ）法、或いは、エレクトロ・スピニング法と呼ばれる技法が最も注目され、その技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、エレクトロ・スピニング法での製造では高圧の電圧が必要となることから、危険であり、取り扱いが厄介であった。

また、高圧電極を使用しない従来の合成繊維であるマイクロオーダーの製造法として、非特許文献１には、前掲のエレクトロ・スピニング法の他に、現在、海島複合紡糸法、低粘度の溶融ポリマーを吹き飛ばすメルトブロー紡糸法、ポリマー溶液を急激に膨脹させてポリマーを吹き飛ばしながら固化・繊維化させるフラッシュ紡糸法が開発されていることが開示されている。この溶融だけの極細繊維の製造方法として、上記の非特許文献１には、溶液に溶かして紡糸する方法としてポリマーブレンド紡糸法があり、これは２種のポリマーをブレンドしておき、これを繊維化した後に、海ポリマーを溶出する極細紡糸法であり、μｍオーダーの太さが限界とされている。
そこで、本考案者らは、特許文献２に示すように高分子を溶剤に溶かして低粘度にし、さらに極細径のノズルから噴射空気とともに吹き出して延伸し、ナノファイバーを製造することに成功した。これを利用して、呼吸器系に沈着して健康に影響を及ぼす大気中に浮遊する微小粒子状物質ＰＭ２.５を捕捉する薄膜防臭遮蔽部材を製造している。

ところで、低圧損で通気性を保ちつつ、微小ダストを捕捉するナノファイバーを使用したエアフィルター又はマスク用不織布基材は、本考案者らが開発した考案が特許文献３として開示されている。

特開２０１１－１２７２３４号公報 特開２０１４－１４４５７９号公報 特開２０１９－３７９６３号公報

SEN'I GAKKAISHI(繊維と工業)Vol.63,No.12(2007)423～425P[溶融紡糸型ナノファイバーの開発]越智隆志

しかしながら、上述した特許文献２は、ナノファイバー積層体を用いた遮蔽部材であるが、大気中に浮遊する微小粒子状物質ＰＭ２.５を捕捉するための薄膜防臭遮蔽部材であるため、ナノファイバーの積層体だけだと製造コストが嵩み、また、若干、通気性で圧損が高いという問題点があった。また、特許文献３のエアフィルター又はマスク用不織布基材も同様な問題点があった。
本考案の課題は、このような問題点に鑑みてなされたもので、主材がナノファイバーを含む不織布を使用した低圧損のエアフィルター部材及びその製造方法で、極めて簡単に製造できるにも拘わらず、十分に空気中に浮遊するゴミの捕捉が可能であり、ナノファイバーを含む不織布層と基材との接着が強個で、洗浄に対しても堅牢であり、安価なエアフィルターを提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、本考案は、基材をモノフィラメントで粗い目の強度のある織編物とし、該織編物に高分子接着剤をファイバー状にして前記基材に吹き付け補強基材とし、該補強基材に高分子紡糸剤を１００nmから１０μmのナノファイバーを含むファイバー状とした接着剤を網目の隙間を塞がないように吹き付け、前記高分子紡糸剤は１０μmから１００μmのマイクロファイバー状の径としたファイバーを基材に吹き付けてマイクロファイバー層を形成し、マイクロファイバー層の上面に離型紙を貼り付けたことを特徴とするエアフィルター部材である。
前記高分子紡糸剤は、製造過程で高分子接着剤に接着性がよければ、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から選択する長分子配列を有する高分子材料であればよい。
ここで、前記モノフィラメントは０.１～０.５mm径のポリプロピレン(ＰＰ)であり、モノフィラメントによる織編物の粗い目はメッシュ１５～３０であることを特徴とし、前記高分子接着剤は、１０μmから１００μmのマイクロファイバーを基材に吹き付けることを特徴とし、更に、前記高分子接着剤は基材の網目を固定するとともに、前記高分子紡糸剤に接着性を有し、且つ粗い目を塞ぐフィルム状にならないように接着することを特徴とする。
さらに、前記ナノファイバーを含むエアフィルター部材を所望の形状に切断し、切断した形状のエアフィルター部材から前記離型紙を剥がし、該切断した形状の外周に沿って、所定幅の両面粘着テープに貼り付け、使用に際しては前記両面粘着テープの剥離紙を剥がしてエアコンの吸入開口に貼り付けることを特徴とするエアフィルター部材である。

本考案のエアフィルター部材によれば、表面基材とナノファイバー層の組み合わせであるので低圧損であり、十分な通気性を有し、エアコンやコンピューターのファン回りに用いるエアフィルターとしてファンの効率が向上し、且つ、きわめて薄く軽量である。
また、薄いナノファイバーを含むファイバー層の部材であるのにも拘わらず、微粒子捕捉効率も高く、十分な強度を有し耐久性を増してナノファイバーを含むファイバー積層体と基材の剥離が少なく、フィルターの掃除でも耐久性があり、堅牢であるので、洗浄も簡単に行える。
更に、製造工程で比較的に簡単で安価に製造できる。

本考案における実施例のエアフィルター部材を製造する製造方法の全体概念概略図、 図１の高分子接着剤（高分子紡糸剤）ノズルの断面図、 図２のノズル及びその先端部分の噴射空気吹出ノズルの拡大図、 図４(ａ)は、溶融樹脂導入管２３の側面図、図４(ｂ)は図４(ａ)のＸ１－Ｘ１線での溶融樹脂導入管２３の断面図、 図１の補強基材形成部２と接着材捕集部３と第１冷却装置４と拡大図、 図５のペルチェディバイスの説明図、 本実施例の離型紙付きフィルター部材Ｎ８の模擬断面図、 実施例１の表面基材Ｎ１の５０倍の顕微鏡写真図、 実施例１の補強基材Ｎ２の５０倍の顕微鏡写真図、 実施例１のフィルター積層体Ｎ５の５０倍の顕微鏡写真図、 高分子紡糸剤にポリオレフィンホットメルト接着剤を使用したフィルター積層体Ｎ５だけの５０倍の顕微鏡写真図である。

[実施例１]
本考案のエアフィルター部材、及びその製造手段の好適な実施例１の図面を参照して説明する。
本実施例１は、１μｍ(ミクロン)以下の高分子素材の目付重量３０ｇ／ｍ² 程度の粗い目の網の目の織布の基材にマイクロファイバーを付着固定した低圧損のエアフィルター、及びその製造手段であり、更に詳しくは、前記高分子素材としては縦糸と横糸がともにポリプロピレン（ＰＰ）の通気性のある織布である。
なお、本実施例の目付重量は３０ｇ／ｍ²としたが、この目付重量は２０～４０ｇ／ｍ² が良好であり、これ以上の目付重量であると空気通過の際の圧損が増え好ましくはなく、ファン等の効率が低下し、これ以下の目付重量だと圧損は小さくなり材料が少なくなって安価となるが、表面基材としての強度が弱まり好ましくない。

[全体構成]
ここで先ず、図面に沿って、織布に粘着剤で補強した基材に、フィルター積層体を付着するエアフィルター部材の製造方法の概略を説明する。
本実施例の全体構成は、図１に示すように、表面基材Ｎ１を基材(Ｎ１)供給部から供給し、補強基材形成部２で高分子樹脂接着剤Ｎ３を表面基材Ｎ１に吹付け、表面基材Ｎ１の裏側で不必要な高分子樹脂接着剤Ｎ３を接着材捕集部３で捕集するとともに、高分子樹脂接着剤Ｎ２を硬化するために第１冷却装置を通過させ、次に、フィルター積層体形成部５に移送して、フィルター構成高分子樹脂Ｎ４をファイバー状にして補強基材Ｎ３に吹き付けフィルター積層体Ｎ５に形成するとともに、不必要なファイバーをファイバー捕集部６で捕集し、フィルター構成高分子樹脂Ｎ４を硬化するために第２冷却装置７を通過させ、比較的長い距離の移送距離を経て、さらに、完全に硬化する前に、フィルター積層体Ｎ５に消臭付与装置８により消臭作用を付与し、完全に硬化した後に離型紙Ｎ７をフィルター積層体Ｎ５の表面に貼り付け、最後にマイクロファイバー積層体巻取部８に製品の離型紙付きフィルター部材Ｎ８を巻き取る。

[基材供給部１]
図１において、基材Ｎ１であるモノフィラメントで粗い目の強度のある織布を基材供給部１にはロール状の巻取ロッド１１がセットされ、この巻取ロッド１１からは下側に圧接するフィードローラ１２により複数の案内ローラ１３と張力調整機構１４とを経て次工程の[補強基材形成部２]に送られる。
本実施例１の表面基材Ｎ１の単体は、５０倍の顕微鏡写真の図８に示すようなもので、通常の０.２５ｍｍ径のＰＰ(ポリプロピレン)の織布であり、厚さは１２５μｍ、目付３０g/ｍ²であって十分に通気性があり、この表面基材Ｎ１は建材や送風機のエアフィルターのフィルターとして使用するには十分に強度がある。なお、表面基材Ｎ１としては、上記のＰＰ(ポリプロピレン)以外として、例えば、ポリエチレン(ＰＥ）、ポリエステル(ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)、グラスファイバー等を用いてもよい。

[補強基材形成部２]
網状の補強繊維形成部２は、送り出される表面基材Ｎ１に高分子樹脂接着剤吹付け部で高分子樹脂接着剤Ｎ２を吹き付けて初期の中間製品(Ｎ３)を形成するが、これは蜘蛛の巣状或いはジグザグ状のマイクロファイバーで架橋して網目を形成し、表面基材Ｎ１の織り成した網目がずれるのを防止するとともに、更に、表面基材Ｎ１の網目の空間にさらに細かい網目を形成して、後工程での積層する薄いマイクロファイバー積層体の強度を補強して、マイクロファイバー積層体(Ｎ５)層が破れることを防止する。
この表面基材Ｎ１に空間部分を高分子樹脂接着剤Ｎ２が平均で太い１０～１００μｍであるが、やや太い繊維で、蜘蛛の巣状或いはジグザグ状のファイバーを架橋し張り巡らせてより細かい網目を形成し、この細かい網目に後工程でのナノファイバーを含むファイバー積層体Ｎ５を高分子樹脂接着剤Ｎ２により接着してナノファイバーを含むファイバー積層体Ｎ５の強度を向上させている。
すなわち、ここで使用する高分子樹脂接着剤は、表面基材Ｎ１に対して接着性が強く、また、ナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４に対しても接着性が高く、表面基材Ｎ１の織布のモノフィラメントに絡みつき、硬化した際には強固に互い固定し、基材を補強するのである。

この高分子樹脂の高分子樹脂接着剤Ｎ２は、架橋及び補強用の高分子樹脂接着剤(株式会社製；クライベリットＰＵＲ反応性ホットメルト(品番：Ｎo.703.5)で、蜘蛛の巣状に糸を引くように延びる性質があり、細かい架橋した網目を形成するには好都合である。また、この高分子樹脂接着剤の接着剤は加熱する必要がなく、室温で徐々に硬化(数秒)するので、の表面基材Ｎ１やフィルター構成高分子樹脂Ｎ４に変質を与えることがない。
ただし、高分子樹脂接着剤Ｎ２は、速乾性であっても硬化が完全ではないと、つまり、表面基材Ｎ１と後工程でフィルター構成高分子樹脂Ｎ４との固着が十分でなく剥離することが多かった。
このため、高分子樹脂接着剤Ｎ２は、速乾性であっても次工程に移行するまでにより固化(硬化)を完全に終了することが必要であり、このために次工程で詳細に説明するが高分子樹脂接着剤Ｎ２を吹付た高分子樹脂接着剤を冷却する工程の[第１冷却装置４]を設けている。
また、この高分子樹脂接着剤Ｎ２で表面基材Ｎ１における正方形の網目の空間部に蜘蛛の巣状或いはジグザグ状の網目を形成する理由は、フィルター構成高分子樹脂Ｎ４が形成する空間を塞ぐことを少なくするためで、表面基材Ｎ１のモノフィラメント自体で網の目の空間を小さくすると、遮蔽部材の重量も増すという不都合が生じるからである。

この蜘蛛の巣状或いはジグザグ状のファイバーを張り巡らせる網状の補強基材形成部２を図１、図２及び図３で説明する。
図１に示すように、補強基材形成部２は、[基材供給部１]と[第１冷却装置４]との間に位置し、ポリプロピレン(或いはポリプロエチレン）の表面基材Ｎ１の織布の表面に、高分子樹脂接着剤Ｎ２を吹き付けて表面基材Ｎ１の正方形の空間に細かい網目を形成するものであるので、フィルター構成高分子樹脂Ｎ４が表面基材Ｎ１に吹き付けられる前に、図２、図３に示すように、ノズル部２２からナノファイバーよりも若干太く強度もある繊維状にして表面基材Ｎ１に吹き付ける。
なお、本実施例では基材を図７に示すように縦糸Ｎ１’と横糸Ｎ１’’からなる織布を用いたが、編布でもよく、要は大きな空間を有する基材であれば良い。

実施例１で用いた高分子樹脂接着剤Ｎ２は、株式会社クライベリットジャパン製のポリウレタンホットメルト高分子樹脂接着剤(湿気硬化型)(ＰＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎo.703.5)であり物性は以下の[表１]ようなものである。
[表１]
（Ａ）主成分 ポリウレタン
粘度
120℃：11.000 ｍPas
140℃： 6.000 ｍPas
オープンタイム(溶剤を蒸発させる所用(硬化)時間)φ３ｍｍビード：３０sec オープンタイム90μｍ：３０sec
特徴：耐熱、耐水、耐寒性、低温塗工、弾性タイプ・糸引き性

この高分子樹脂接着剤Ｎ２を表面基材Ｎ１に吹き付けるに際しては、表面基材Ｎ１の比較的粗い隙間を埋めてしまうと、折角の良好な通気性が阻害されてしまうので、高分子樹脂接着剤Ｎ２の噴射ではできるだけ細く、蜘蛛の巣状或いはジグザグ状の網を形成するように、表面基材１の隙間を埋めることがないように形成することが重要である。
付言すれば、高分子樹脂接着剤Ｎ２はＰＵＲ反応性ホットメルト((品番)Ｎo.703.5)としたがその選定条件は、次のようなものである。
（１）表面基材Ｎ１の網目空間（メッシュ間）の補強、及び、後述するフィルター構成高分子樹脂Ｎ４の高分子樹脂接着剤の塗布面の拡大（接着面積の拡大）が計れること、
（２）ファイバー状になり糸引き性が強く、架橋性に優れていること、
（３）補強基材形成部２の吹付け工程から、ナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４の吹付け工程までの距離が短いので、高分子樹脂接着剤Ｎ２の塗布後、なるべく速く表面が硬化することが必要である。
なお、前記の他の高分子樹脂接着剤Ｎ２としては、株式会社クライベリットジャパン製の無黄色変色タイプ(透明又は白色)の品番VP9484/10のポリウレタンホットメルト高分子樹脂接着剤(湿気硬化型)でも同様の結果が得られた。

図１において、補強基材形成部２の高分子樹脂接着剤Ｎ２の高分子樹脂接着剤吹付け部２１は、下部案内ローラ１３eから中間案内ローラ１３fまでの表面基材Ｎ１が移動する所定の位置に配置され、ノズル部２２が表面基材Ｎ１の面に対して平行な距離１１０cｍ(エアフィルター部材の生成幅)を往復移動させている。これは、高分子樹脂接着剤Ｎ２は積層させる必要がなく、表面基材Ｎ１の強度が補強されればよく、むしろ少ないほうが良いからである。
上記の高分子樹脂接着剤Ｎ２は高温で粘度が低くなり、１４０℃での粘度は6000(ｍPa・s）であるので、この状態で使用できるようにするため、ノズル部２２には加熱器(ヒータ)２６４を設けてある。なお、高分子樹脂接着剤Ｎ２は後述するナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４と全体が溶けて融合しないよう速乾性(数秒)のものを用いる必要がある。

ここで、高分子樹脂接着剤Ｎ２の高分子樹脂吹付け部２１とノズル部２２の詳細を、図１、図２及び図３に沿って説明するが、１４０℃程度に加熱した高分子樹脂接着剤Ｎ２の供給部２４から供給ポンプ２４２によって、高分子樹脂接着剤Ｎ２の供給管２４１から先端ノズル直径が０.１５ｍｍの中心ノズル２２１に供給される。この中心ノズル２２１の先端の外筒の外周部２２２４を包むように筒状の熱風吹出部２６を設け、この熱風吹出部２６の熱風吹出ノズル部２６１から高速加熱空気Ｈを噴射して中心ノズル２２１から溶融した高分子樹脂接着剤Ｎ２を引き抜くようにファイバー状にして表面基材Ｎ１に向かって噴射する。
このとき、熱風吹出ノズル部２６１に供給する高速加熱空気Ｈを送風するエアポンプ２８で５０リットル／分で加熱空気発生器２８１、加熱空気供給管２８２、加熱空気導入部枠体２７２を介して加熱空気路形成キャップ２７と溶融樹脂導入管２３の間に形成される高速風吹出通路に導入され、高温高速の吹出通路に連なる加熱された高速風吹出口２６３先端の熱風吹出ノズル部２６１から高速加熱空気Ｈが噴出される。
この空気吹出ノズル部２６１の噴出面積２ｍｍ^２程度とし、ノズル部２２全体を約１４０℃にヒータ２６４で高温に調整しつつ、噴出空気も１４０℃程度に加熱して噴出し、高分子樹脂接着剤がノズル部２２先端でも１４０℃を維持するようにしている。なお、必要に応じて、ノズル部２２の先端近傍で外部から噴射空気が乱流にならないように、加熱空気路形成キャップ２７の先端の雄ネジ部２７１にノズル風洞を設けても良い。

また、前述したように高分子樹脂接着剤Ｎ２のノズル部２２に連なる溶融樹脂導入路２３４を中心に有する、溶融樹脂導入管２３の下流側の外周部２３１には、ノズル部２２に連なる複数の熱風導入溝２３２が設けられ、この熱風導入溝２３２には他端には熱風発生器２８１に連通している。
この熱風導入溝２３２は、図４（ａ）,（ｂ）に示すように、断面円形の溶融樹脂導入管２３の外周部２３１に複数の熱風導入溝２３２(８本)を切削したもので、本実施例では８本の長い熱風導入溝２３２を形成している。この熱風導入溝２３２は外周に均一間隔で構成が良く、これは高速風吹出口２６３から対向する熱風が交差するように吹き出すので、高分子樹脂接着剤を延伸するように作用する。また、長い導入路が形成されるので、高速風吹出口２６３から熱風が整然と吹き出される。
このような構成により、高分子樹脂接着剤Ｎ２が繊維径１００ｎｍ～５００μｍのファイバー状で大量に生成されることが判明し、この内１０μｍから１００μｍのマイクロファイバー状に溶融した高分子樹脂接着剤Ｎ２がポリプロピレンの表面基材Ｎ１に蜘蛛の巣状、或いはジグザグ状に貼り付くよう吹き付けられ、全体に均一に塗布される。

ノズル本体２２１は中心軸孔２２１１の周りには、中心軸孔２２１１を包むように同軸状にリング状の高速熱風の吹出通路２６２が設けられ、高速熱風の吹出通路２６２の先端には所定の吹出角度を有したリング状の高速風吹出口２６３が設けられ、ノズル本体２２１の吐出口２２１２は高速風吹出口２６３より僅かにＸ＝３ｍｍ程度(２～４ｍｍ)突出して、整流が生じるようにしている。
この吐出口２２１２の高速風吹出口２６３からの突出量Ｘは、図３に示されるように、加熱空気路形成キャップ２７の高速熱風の吹出通路２６２が斜行しており、中心のノズル本体２２１の外周も斜行しているので、加熱空気路形成キャップ２７と加熱空気導入部枠体２７２の間に熱風吹出口の微調整用ワッシャー２７３を介在させ、この微調整用ワッシャー２７３の異なった厚さのものを選択するか、枚数を調整することによって、前記突出量Ｘを調整することができる。これは、突出量Ｘを調整すると同時に、高速熱風の吹出通路２６２の熱風吹出通路の内壁とノズル本体２２１の外周と間、すなわち、熱風吹出ノズル部２６１の開口面積も微調整することができる。
このように、熱風吹出ノズル部２６１の熱風吹出量を微調整することができるので、図１に示すように、複数のノズル部２２の熱風吹出量を同じにすることができ、より均一な高分子樹脂接着剤及び分子材料のマイクロファイバー状の接着材Ｎ２を製造することができる。

また、ノズル部２２は主にノズル本体２２１とノズル支持体２２２とからなり、図３における吐出口２２１２の近傍の拡大図に示すように、ノズル本体２２１には長手方向に溶融高分子が噴出する中心軸孔２２１１が設けられるが、この中心軸孔２２１１の下流側の先端部には吐出口２２１２が設けられる。ここで重要なのはノズル本体２２１の材質であるが、本考案の紡糸ノズル部２２におけるノズル本体２２１の材質はセラミック又はルビーが最適で、本実施例ではルビーである。
この吐出口２２１２であるノズル内径は０.１３ｍｍから０.１８ｍｍとしたが、０.１８ｍｍ以上だとナノ或いはマイクロ単位の繊維が生成しづらく、０.１３ｍｍ以下だとノズル内径に溶融した高分子樹脂接着剤が詰まってしまうので、本実施例では０.１５ｍｍ程度とした。また、従来の前掲の特許文献４では、ノズル内径を０.１５ｍｍとしたが、材質を金属のステンレスとしたため、すぐに太いファイバーに変質してしまうことが判明した。これは繰り返し加重や圧力の為にステンレスのノズル内径が拡がってしまうことに起因することが判った。
このため、耐熱性や対摩耗性に優れ高温下でも変形しないルビー(セラミック)を使用すると、長時間連続稼働させても、高品質の高分子マイクロファイバー積層体Ｎ５を生成することができた。[ノズル部２]

[ノズル部２２]
ところで、ネジ等を設けた金属のノズル支持体２２２にノズル吐出口２２１２をネジ等で固着することが困難であり、図３に示すように、ノズル本体２２１の上流の末端に外側に突出した肉厚の鍔部２２１３を設け、対応するノズル支持体２２２の内孔２２２１の下流の末端に内側に突出する係止部２２２２を設けて、ノズル本体２２１をノズル支持体２２２の内孔２２２１の上流の開口２２２３から挿入して、前記鍔部２２１３を係止部２２２２に密着嵌合させて固着する。このような構造なので、下流側に高い圧力で溶融高分子が挿入されてもノズル本体２２１がノズル支持体２２２から離脱することがない。この場合、内孔２２２１の内径はノズル本体２２１の外径および鍔部２２１３の外径よりも大きく、ノズル支持体２２２の先端係止部２２２２の内径はノズル本体２２１の外径よりも小さく、鍔部２２１３の外径よりも小さくする必要がある。
また、ノズル部２２に連通する溶融樹脂導入管２３には、適宜の手段により溶融樹脂が供給されるが、例えば、図２に示されるように、高分子樹脂接着剤Ｎ２の供給部２４から供給ポンプ２４２及び高分子樹脂接着剤供給管２４１により接続され供給される。
このノズル本体２２１は、必要に応じて表面基材Ｎ１に対して水平方向に同じ距離を保って移動するようにすれば、ノズル本体２２１の数を少なくすることが可能となる。

[接着剤捕集部３]
ここで、表面基材Ｎ１は目が粗く、高分子樹脂接着剤Ｎ２が表面基材Ｎ１を通過するので、背後に接着剤捕集部３を設けて捕集している。
この接着剤捕集部３は、図５に示すようなもので、捕集面３１の裏側には、吸引室３２と吸引ダクトとこれらに連なる空気の吸引機構３３が設けられ、該吸引ダクト３３にはそれぞれ風量を調整する風量調整シャッター３４が付随して設けられ、捕集面３１から不必要な繊維Ｎ２を吸い寄せて破棄する。
捕集面３１を平面に保つためにその裏面に合成樹脂等の平面保持部材等が間隔を隔てて設けられている。
吸引ダクトにはそれぞれ風量を調整する風量調整シャッター３４が付随して設けられているが、捕集面３１での高分子樹脂接着剤Ｎ２や後述するナノフィルターを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４の吸い付き量は、吸引ダクトの開口面積が同じであると、表面基材Ｎ１の移動の上流(下方側)ほどファイバーの積層量は少なくなり風速は速くなるので、捕集面３１の平面の全面で風速をほぼ均一にするために、開口面積を調整するためである。

次に、高分子樹脂接着Ｎ２を硬化のために冷却する[第１冷却装置]に移行する。
[高分子樹脂接着剤Ｎ２の第１冷却装置４]
本実施例１でファイバー状の高分子樹脂接着剤Ｎ２の第１冷却装置４での冷却は、ペルチェ素子を使用したものである。
アルミ板の冷却板４１は、図５に示すように、表面温度を－１０℃～－２０℃に冷却し、冷却板４１に対向して断熱板４２を配置してその間隔区を５ｍｍ以下とし、前工程で表面基材Ｎ１に高分子樹脂接着剤Ｎ２を塗布した補強基材Ｎ３と冷却板４１との間隔は１.５ｍｍ以下にすることが、高分子樹脂接着剤Ｎ２の硬化の促進や省エネの観点からも好ましい。
冷却板４１の背後にはペルチェ素子の冷却機構４３が組み込まれているが、ペルチェ素子の原理は図６に示すように、ペルチェディバイス４４は、例えば、複数のペルチェ素子から構成され、複数のＮ型熱電半導体(ｎ)４４１とＰ型熱電半導体(ｐ)４４２とが交互に並べられ、それらを金属電極４４３で千鳥状に接続して両端に直流電源４４５からの電流を供給する構成となっている。この接続状態では、図６で右向きの矢印に示すように、半導体中の電子やホールが熱を下側に運ぶので、左側の金属電極４４３uが冷え、右側の金属電極４４３dが加熱される。
この左側金属電極４４３uの複数の上面を連ねて薄板状の絶縁材４４４で覆われ、その絶縁材４４４を介して冷暖房する冷却板４１に熱が効率よく伝導するように密接接触するように重ねられている。また、同様に右側金属電極４４３ｄの複数の上面を連ねて薄い絶縁材４４４で覆われ、その絶縁材４４４を介して冷却(吸熱）(発熱）する冷却板４１へ熱が効率よく伝導するように密接接触するように重ねられている。
この[第１冷却装置４]は非常に重要であって、この高分子樹脂接着剤Ｎ２は冷却装置４を通過させた場合の顕微鏡写真図の図９はナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４のファイバーが綺麗に蜘蛛の巣状の網目で補強されている。この網状補強された表面基材Ｎ１の補強基材Ｎ３は高分子樹脂接着剤Ｎ２の固化(硬化)が促進されて、次の[フィルター積層体形成部５]、[ファイバー捕集部６]、[第２冷却装置７]の順に移行する。

[フィルター積層体形成部５、ファイバー捕集部６、第２冷却装置７]
まず、[フィルター積層体形成部５]では、フィルター積層体のナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４をファイバー状にして補強基材Ｎ３にフィルター用高分子樹脂吹付け部５１により吹き付けるが、ノズル以下の構成は、高分子樹脂接着剤吹付け部２１と同じであるので説明は省略する（ノズルの符号２２以下は語頭の２を５に読みかえる。例えば２２は５２)。同様に、これに続くファイバー捕集部６も接着剤捕集部３の構成と同じであるので説明は省略する（捕集面の符号３１以下は語頭の３を６に読みかえる。例えば３１は６１)。同様に、更に続く第２冷却装置７も第１冷却装置４の構成と同じであるので説明は省略する（第１冷却装置４の符号４１以下は語頭の４を７に読みかえる。例えば４１は７１)。
ただし、使用するフィルター構成高分子樹脂Ｎ４は主にナノファイバーを含むファイバー積層体Ｎ５を形成する樹脂で、高分子樹脂接着時とは異なるので、この点を以下に詳しく説明する。
フィルター構成高分子樹脂Ｎ４は、株式会社クライベリットジャパン製のポリウレタンホットメルト高分子樹脂紡糸（接着）剤(湿気硬化型)(ＰＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎo.701.1又は701.2)、及び、積水フーラー株式会社製のポリオレフィンホットメルト接着剤（製品番号JM-5013-F）であり、物性は以下の[表２]のようなものである。なお、実施例１ではＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎo.701.2を使用した。また、他のフィルター積層体高分子樹脂Ｎ４としては、株式会社ヘンケル製の無黄色変色タイプ(透明又は白色)の品番LA7575UVのポリウレタンホットメルト高分子樹脂接着剤(湿気硬化型)でも同様の結果が得られた。
[表２]
（Ｂ）ＰＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎo.701.1 主成分 ポリウレタン
粘度
80℃：12.000 ｍPas
100℃：4.000 ｍPas
120℃：2.000 ｍPas
オープンタイム：＞１hour
グリーン強度：強
特徴：低温塗工・工耐加水分解性
（Ｃ）ＰＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎo.701.2 主成分 ポリウレタン
粘度(製造時)
brookfield HBTD 10rpｍ 100℃ 約5.000 ±1.500ｍPas 120℃ 約3.000 ±1.000ｍPas オープンタイム.φ３ｍｍビード：３～４sec、
（Ｄ）ポリオレフィンホットメルト接着剤
（積水フーラー株式会社製：製品番号JM-5013-F）
粘度：160℃：18.600mPa’s
170℃：6.540mPa’s
180℃：4.990mPa’s）
軟化点：150±5℃
なお、実際の図1使用条件は、Ｎ４でのノズル部22の温度は180℃であった。

ナノファバーを含むフィルター積層体高分子樹脂Ｎ４はＰＵＲ反応性ホットメルト(品番:Ｎo.701.1又は701.2)、及び、ポリオリフィンホットメルト（フーラー株式会社製：製品番号JM-5013-F）としたがその選定条件は、下記のようなものである。
（１）表面基材Ｎ１の織布表面と高分子樹脂接着剤Ｎ２の架橋で作った補強網目の表面基材Ｎ１との接着性が良好なこと、
（２）織布の通気空間を塞ぐことがなく、変形が少ないこと、
（３）フィルター積層体高分子樹脂Ｎ４を塗布後の表面が硬化するまでの時間が長く、表面が硬化するまでの比較的長時間(３分～１時間)ので、第２冷却装置７の他にも、巻き取りまでの移動距離を長くして硬化を促進させ、完全に硬化する前に消臭作用のある酸化チタンをイソプロピルアルコール等で溶かして酸化チタン溶液にしフィルター積体Ｎ５に散布して、その後に離型紙を貼付することが必要である。したがって、これらの条件を満たし、１００ｎｍから１０μｍの繊維径としたナノファイバー含むファイバー層を形成することができる高分子樹脂紡糸（接着）剤であれば他の高分子高分子樹脂剤でも良い。

[消臭付与装置]
上記の消臭付与装置８を説明すると、消臭作用のある酸化チタンをフィルター積層体高分子樹脂Ｎ４にスプレする構成で、図１に示すように、酸化チタンの溶液を密閉した加圧タンク８３に貯留し、この加圧タンク８３には外部８４から圧縮空気を挿入し酸化チタン溶液８３を酸化チタンの散布ノズル８１から散布する。この際、この散布ノズル８１からフィルター積層体高分子樹脂Ｎ４へ満遍なく酸化チタンを散布するために、散布ノズル８１を左右トラバースさせるノズル移動装置８２によってフィルター積層体高分子樹脂Ｎ４へ満遍なく酸化チタンをフィルター積層体高分子樹脂Ｎ４が硬化する前に完了する。

[ナノファイバーを含むファイバー積層体巻取部]
このため、ナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４は表面基材Ｎ１や高分子樹脂接着剤Ｎ２との接着する機能を高め、十分な接着時間を維持し、比較的ゆっくり硬化するものが望ましい。実施例１も図１に示すように、フィルター構成高分子樹脂Ｎ４をマイクロファイバー積層体巻取部８の巻取ロッドまでに十分に長い距離を移行する構成になっている。
すなわち、通常、表面基材Ｎ１の移動速度９０ｍｍ/１２secから９０ｍｍ/６secであるが、実施例１においてはフィルター積層体形成部５から巻取ロッド８１までの距離は１５ｍで、表面基材Ｎ１の移動速度９０ｍｍ/９secとし、フィルター構成高分子樹脂Ｎ４がゆっくりと硬化するのに十分な時間を保つようにしている。
上記数値の９０ｍｍ/９secの意味は、表面基材Ｎ１が上下距離「９０ｍｍ」を、９sec」かけて移動することを意味し、ノズル先端も巾１ｍをトラバースする。

[製品：離型紙付きナノファイバーを含むフィルター部材]
ここで、ナノファイバーを含むフィルター積層体Ｎ５の出来上がった離型紙付きフィルター部材Ｎ８は模擬的示す図７の断面図に示すように、表面基材Ｎ１の粗く織られた縦糸Ｎ１’と横糸Ｎ１’’からなる表面基材Ｎ１に縦横糸の交差点に高分子樹脂接着材Ｎ２が絡みつき、その上にナノファイバーを含むフィルター積層体Ｎ４が貼り付き表面基材Ｎ１の裏面に離型紙が添えられる。
この離型紙は、型崩れしない表面基材Ｎ１に直接貼り付いているので、空気の出入り口に使用に際しては、簡単に離型紙を剥がして出入り口の外周近傍に貼り付ければよい。
この表面基板Ｎ１の顕微鏡写真が図８で、高分子樹脂接着材Ｎ２を吹き付けた補強基材Ｎの顕微鏡写真が図９で、表面基材Ｎ１＋高分子樹脂接着剤Ｎ２＋フィルター構成高分子樹脂Ｎ４のナノファイバーを含むフィルター積層体Ｎ５の顕微鏡写真が図１０である。
このように高分子樹脂接着剤Ｎ２よりも更に細めの１００ｎｍから１０μｍ(好ましくは５０ｎｍ～１０μｍ)の繊維径としたフィルター構成高分子樹脂Ｎ４を網状の表面基材Ｎ１に薄く吹き付けて蜘蛛の巣状に隙間を塞がないように収縮させてある。このように、高分子樹脂接着剤Ｎ２が表面基材Ｎ１にまとわり付いた状態に、ナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４が付着収縮する。
したがって、図９の高分子樹脂接着剤Ｎ２(表面基材Ｎ１＋高分子樹脂接着剤Ｎ２)の状態に比べて、図１０の顕微鏡写真は、ナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４が、網目の隙間を塞がないように薄く吹き付けられ、比較的大径の花粉やＰ２.５を捕捉するフィルター機能を有している。
図１１は、高分子紡糸剤のナノファイバー層と紡糸樹脂として、ポリオレフィンホットメルト接着剤（Ｄ）を平面板に吹き付けたナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ５の５０倍の顕微鏡写真で網目の隙間を塞がないように薄く吹き付けられている。
なお、高分子樹脂接着剤Ｎ２とフィルター構成高分子樹脂Ｎ３の厚さについては、高分子樹脂接着剤Ｎ１は速乾性ですぐに固化するので厚さの測定は可能であるが、本実施例１では、高分子樹脂接着剤Ｎ２＋ナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂Ｎ４の厚さは、８０μｍで、目付は４７g/ｍ² であった。フィルター構成高分子樹脂Ｎ４の粘性が低く、これらの高分子樹脂接着剤Ｎ２とフィルター構成高分子樹脂Ｎ４の厚さは表面基材Ｎ１や高分子樹脂接着剤Ｎ２に浸み込むので正確な厚さ測定は難しいが、図１０に示すように全体として極めて薄い層である。なお、図８、図９、図１０、及び図１１（Ｎ５だけ）は、それぞれ表面基材Ｎ１、補強基材Ｎ３、フィルター積層体Ｎ５の５０倍の顕微鏡写真図である。

[圧損試験等の性能テスト]
次に、実施例１のフィルター積層体Ｎ５の圧損試験と花粉粒子の捕集濾過効率を測定した。
圧損は、１Ｐａ以下(６５.６７５Ｌ／min)
花粉粒子の捕集濾過効率は、６８％(一般財団法人カケンテストセンターの調べ).
なお、花粉粒子の捕集濾過効率は、５０％以上であれば通常問題はない。

[実施例２]
実施例２は、実施例１のＮ２の高分子樹脂接着剤と、Ｎ４の高分子樹脂接着剤を以下のような組成に代え、フィルター積層体Ｎ５を作成してゴミ捕捉、圧損を試験した。
Ｎ２高分子接着剤としてＰＵＲ反応性ホットメルト（品番：ＮＨ７０３（ＤＩＣ株式会社）
Ｎ４高分子紡糸剤としてＰＵＲ反応性ホットメルト（品番：ＮＥ２１０（ＤＩＣ株式会社）
上記Ｎ２、Ｎ４のナノファイバーを含む高分子紡糸（紡糸）剤（ＰＵＲ反応性ホットメルト）を使用して、フィルター積層体を作成して、圧損試験と花粉粒子の捕集濾過効率を測定した。
圧損は、１Ｐａ以下(６５.６７５Ｌ／min)
花粉粒子の捕集濾過効率は、７５％(一般財団法人カケンテストセンターの調べ)
実施例２において、Ｎ２、Ｎ４を代えることによって花粉粒子の捕集濾過効率は、７５％に向上した。

以上のように、本考案の各実施例のエアフィルター部材は、ナノファイバーを含むファイバー使用により低圧損であるのでエアコンやコンピューターのファン回りに用いると効率が向上し、微粒子捕捉効率も高く、且つ、きわめて薄く軽量である。なお、実施例では紡糸ファイバーの樹脂をポリウレタン及びポリオレフィンにして１００nm程度のナノファイバーを含む積層体を製造できたが、加熱で粘性を有するものでナノファイバー積層体ができる高分子であれば、長分子配列を有する高分子材料であるポリプロピレン又はナイロン又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）でもよく、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)とすれば、耐侯性にも優れており、放射線にも強い樹脂であるので、戸外に配備するエアコンの空気吸入口のファイルターとしても使用できる。
また、簡単製造工程で安価に製造でき。且つ堅牢であるので、洗浄も簡単に行える。
なお、本考案の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。

Ｎ１・・表面基材、Ｎ２・・高分子樹脂接着剤、Ｎ３・・補強基材、
Ｎ４・・ナノファイバーを含むフィルター構成高分子樹脂、
Ｎ５・・フィルター積層体、Ｎ６・・酸化チタンが付着したフィルター積層体、
Ｎ７・・離型紙、Ｎ８・・離型紙付きフィルター部材、
Ｈ・・高速加熱空気
１・・基材(Ｎ１)供給部、１１・・巻取ロッド、１２・・フィードローラ、
１３(a,～ｈ)・・案内ローラ、１４（ａ，ｂ）・・張力調整機構、
２・・補強基材形成部、
２１・・高分子樹脂接着剤吹付け部
２２・・ノズル部、
２２１・・ノズル本体、２２１１・・中心軸孔、
２２１２・・吐出口、２２１３・・鍔部、２２２・・ノズル支持体、
２２２１・・内孔、２２２２・・係止部、２２２３・・開口、
２２２４・・外周部、
２３・・溶融樹脂導入管、２３１・・外周部、２３２・・熱風導入溝、
２３４・・溶融樹脂導入路、２４・・接着剤供給部、２４１・・接着剤供給管、
２４２・・供給ポンプ、２５・・接着剤捕集部、
２６・・熱風吹出部、２６１・・熱風吹出ノズル部、
２６２・・高速熱風の吹出通路、２６３・・高速風吹出口、
２６４・・加熱器（ヒータ）、
２７・・加熱空気路形成キャップ、２７１・・雄ネジ部、
２７２・・加熱空気導入部枠体、２７３・・微調整用ワッシャー、
２８・・エアポンプ、２８１・・熱風発生器、２８２・・空気供給管、
３・・接着剤捕集部、３１・・捕集面、３２・・吸引室、３３・・吸引機構、
３４・・風量調整シャッター、
４・・第１冷却装置、４１・・冷却板、４２・・断熱板、４３・・冷却機構、
４４・・ペルチェディバイス、４４１・・Ｎ型熱電半導体、
４４２・・Ｐ型熱電半導体、４４３,４４３u,４４３d・・金属電極、
４４４・・絶縁材、４４５・・直流電源
５・・フィルター積層体形成部
５１・・フィルター用高分子樹脂吹付け部、
６・・ファイバー捕集部
７・・第２冷却装置、
８・・消臭付与装置、８１・・酸化チタン散布ノズル、８２・・ノズル移動装置
８３・・加圧タンク、８４・・圧縮空気、８５・・酸化チタン溶液、
９・・（ナノファイバーを含む）ファイバー積層体巻取部、９１・・巻取ロッド、
９２・・フィードローラ、
９３・・離型紙供給ロッド

Claims (6)

1. 基材をモノフィラメントで粗い目の強度のある織編物とし、
   該織編物に高分子接着剤を１００nmから１０μmのナノファイバーを含むファイバー状にして前記基材に吹き付け補強基材とし、
   前記基剤と前記高分子接着剤の補強材の上に１００nmから１０μmを径とした高分子紡糸剤のナノファイバー層を、前記基材と前記高分子接着剤で形成する網目の隙間を塞がないように吹き付け、
   前記基材の上面に離型紙を貼り付けたことを特徴とするエアフィルター部材。
2. 前記高分子紡糸剤は、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から選択する長分子配列を有する高分子材料であることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルター部材。
3. 前記モノフィラメントは０.１～０.５mm径のポリプロピレン(ＰＰ)であり、モノフィラメントによる織編物の粗い目はメッシュ１５～３０であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアフィルター部材。
4. 前記高分子接着剤は、１０μmから１００μmのファイバー状の径としたマイクロファイバーを基材に吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルター部材。
5. 前記高分子接着剤は基材の網目を固定するとともに、前記高分子紡糸剤は接着性を有し、且つ粗い目を塞ぐフィルム状にならないように接着することを特徴とする請求項１に記載のエアフィルター部材。
6. 前記請求項１のエアフィルター部材を所望の形状に切断し、切断した形状のエアフィルター部材から前記離型紙を剥がし、該切断した形状の外周に沿って、所定幅の両面粘着テープに貼り付け、使用に際しては前記両面粘着テープの剥離紙を剥がしてエアコンの吸入開口に貼り付けることを特徴とする請求項１に記載のエアフィルター部材。

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