JP3635609B2 - フィルターおよび該フィルターを使用した物品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉じん捕集性能に優れたフィルターおよび該フィルターを使用した物品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉じん捕集用フィルターの性能は、粉じん捕集効率や通気抵抗値の経時的変化によって評価されることがある。そして、これらの粉じん捕集効率を向上させ、通気抵抗値の上昇を抑えようとするときには、例えばフィルターの取り付け面積に制約があれば、その面積の範囲内でフィルターのろ過面積を極力大きくするための努力が払われる。
【０００３】
図７は、フィルター用基材１０１がシート状のものであって、フィルター１０２のろ過面積を大きくするために、その基材１０１が折曲されて複数本のひだ１０３が形成されている従来技術のフィルター１０２の斜視図である。基材１０１は、山の頂部１０６と谷の底部１０７とで折曲されてひだ１０３が形成されており、交互に反復する幅Ａの帯状部分と幅Ｂの帯状部分とを有している。頂部１０６と底部１０７とは、それぞれ図示の開角ＣとＣ’とを有している。
【０００４】
かかるフィルター１０２で、幅ＡとＢとが等しく、また開角ＣとＣ’とが等しくて０°よりも大きく、１８０°よりも小さいときのものは、アコーデオン型フィルターとして周知である。また、幅ＡがＢよりも大きく、開角ＣとＣ’とが実質的に０°であるフィルターの一例が、実用新案登録第３０２７２２２号公報に開示されている。同公報の記載によれば、そのフィルターをマスクに使用すると、ひだが伸びてマスク着用者の口とその周辺とによくなじみ、ひだが伸びることによってろ過面積が増大すると教示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記周知のアコーデオン型フィルターの厚みは、頂部１０６と底部１０７との間の垂直距離であるひだ山の高さＨとなるから、このフィルターを使用した防じんマスクの吸気部は嵩張ったものになりがちで、外形が比較的小さくまとまっているマスクに比べると、その嵩張った吸気部が視界の妨げになったり、頭部を自由に動かすことの妨げになったりすることがある。
【０００６】
一方、前記公知のフィルターでは、ひだとひだとが密着するように重なり合うことによって比較的薄いものになり、前記アコーデオン型フィルターほどの厚みにはならないが、ひだの重なり合う部分が、フィルターとして殆ど機能しない。このフィルターは、ひだが伸びて、重なり合う部分がなくなったときに、はじめてろ過面積が大きくなる。
【０００７】
このように、ひだが形成されている従来のフィルターでは、ひだが折り畳まれていなければ、フィルターが厚いものになり、ひだが折り畳まれていて、比較的薄い状態にあれば、フィルターのろ過面積が大きくはならないという難点がある。
【０００８】
この発明が課題とするところは、ひだを有する従来技術のフィルターの、そうした難点を解消することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、この発明のうちの第１発明が前提とするのは、 通気性シート状基材が、交互に反復する互いに実質的に平行な各複数状の第１折曲線と第２折曲線とのそれぞれにおいて、ひだの底部と頂部とをつくるように折曲されて、複数本の第１ひだが形成されているフィルターである。
【００１０】
かかる前提において、第１発明が特徴とするところは、前記第１，２折曲線のそれぞれが、一定のピッチで反復するとともに、隣り合う２条の前記第１折曲線間に位置する前記第２折曲線が、前記２条の第１折曲線のいずれかへ偏倚しており、隣り合う前記第１折曲線間には前記第２折曲線と交差する方向へ延在していて、前記第２折曲線が延在する方向で反復する互いに並行な複数本の第２ひだが形成されており、前記シート状基材を前記複数本の第１ひだが伸びてほぼ平面状に展開した状態でみたときに、前記第２ひだが前記第１折曲線に関してほぼ対称に配設されていること、にある。
【００１１】
この発明の好ましい実施態様には、次のような例がある。
（１）前記基材が、静電フィルター機能を有している。
（２）前記基材が、静電フィルター機能を有するメルトブローン不織布である。
（３）前記基材が、熱可塑性合成繊維を含んでいて、該繊維に対する熱賦型によって、前記第１，２ひだのうちの少なくとも第１ひだが形成されている。
【００１２】
この発明のうちの第２発明が前提とするのは、前記第１発明に係るフィルターを使用した物品である。
【００１３】
かかる前提において、第２発明が特徴とするところは、前記第１，２ひだが部分的に伸びた状態の前記フィルターで、三次元の立体的表面が形成されている前記物品、にある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
添付の図面を参照して、この発明に係るフィルターの詳細を説明すると、以下のとおりである。
【００１５】
図１に部分破断斜視図で示されたフィルター１はシート状基材２からなるもので、各複数本の第１ひだ８と第２ひだ９とを有する。シート状基材２は、表裏面２Ａ，２Ｂを有し、図の上下方向へ斜めに延在している互いに実質的に平行で交互に並ぶ各複数条の第１折曲線３と第２折曲線４とにおいて折曲されており、第１折曲線３が第１ひだ８の谷の底部５Ｂを形成し、第２折曲線４が第１ひだ８の山の頂部５Ａを形成している。隣り合う第１折曲線３のそれぞれと、それら第１折曲線３間に位置する第２折曲線４との間には、比較的広い幅Ａを有する第１ひだ部６と、狭い幅Ｂを有する第２ひだ部７とが存在している。これら第１，２ひだ部６と７とによって、図の左右方向で反復する多数の第１ひだ８が形成されている。各第１，２ひだ部６，７には、第２折曲線４と斜めに交差している互いに並行な複数本の第２ひだ９が延在している。
【００１６】
図２は、図１において第１，２折曲線３，４に直交しているＩＩ−ＩＩ線に沿った切断面を示している。第１，２ひだ部６，７それぞれの断面には、第２ひだ９によって多数の不規則な凹凸が形成されている。第２ひだ部７と、その第２ひだ部７に覆われている第１ひだ部６のひだ陰部分６Ａとは、第２ひだ９によって図の上下方向へ互いに離間してポケットＰを形成している。フィルター１が常態にあるときのポケットＰは、図示例のように開口している。フィルター１が図の上下方向から挟圧されて、第２ひだ９が圧潰しない限り、ポケットＰは閉じることがない。また、フィルター１が双頭矢印Ｓ方向へ引っ張られると、第１ひだ８が次第に伸びて、ポケットＰの開口角度Ｗが大きくなる。第１ひだ８が伸びきって、フィルター１がほぼ平坦な状態になったときには、角度Ｗがほぼ１８０°となり、ポケットＰが実質的に消失する。
【００１７】
図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った切断面における第２ひだ９の山の頂部９Ａと谷の底部９Ｂとを示している。底部９Ｂから頂部９Ａまでの第２ひだ９の高さは、ｈである。
【００１８】
図４は、図１におけるＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。図において第２ひだ９が第１ひだ８の第１ひだ部６の上面２Ａから立ち上がる寸法である高さｈは、図の左方へ向かうにつれて小さくなり、やがて消失する。第２ひだ９には、このように第１ひだ８の底部５Ｂと頂部５Ａとの間で消失するものと、底部５Ｂの極く近傍にまで延在していて、そこで消失するものとがある。第１ひだ部６に延在している第２ひだ９は、第１ひだ８の頂部５Ａにおいて折曲され、第２ひだ部７へと延びている。図１の第２ひだ部７に延在している第２ひだ９は、そのようにして第１ひだ部６に延在するものとつながっている。
【００１９】
図５では、図１のフィルター１が（Ａ）で示されており、フィルター１が双頭矢印Ｓ方向へ、すなわち図１のＩＩ−ＩＩ線方向へ引っ張られてほぼ平坦に、ただし、第１，２折曲線３，４と第２ひだ９との痕跡が認識される程度に展開したときのフィルター１’の平面図が（Ｂ）で示されている。図の（Ａ）と（Ｂ）とにおいて、対応する第１折曲線３どうしと、第２折曲線４どうしとが矢印Ｐ，Ｑで示されている。図の（Ｂ）には、第１ひだ８の第１，２折曲線３，４と第２ひだ９の頂部９Ａの痕跡とが示されている。隣り合う第１折曲線３間に存在している第２ひだ９では、頂部９Ａが互いにほぼ並行し、第２折曲線４とは斜めに交差するようにおおむね直線状に延びている。展開したフィルター１’の全体をみたときには、第２ひだ９とその頂部９Ａとが第１折曲線３に関してほぼ左右対称に配設されている。頂部９Ａが第２折曲線４と交差する角度は、Ｅである。
【００２０】
このように構成されるフィルター１の基材２には、熱可塑性合成繊維を６０〜１００重量％含む不織布であって、好ましくはメルトブローン不織布、スパンボンド不織布、メルトボンド不織布、スパンレース不織布等が使用される。より好ましくは、これらの不織布であって、坪量３０〜３００ｇ／ｍ²を有し、帯電処理が施されて静電フィルターとしての機能を備えているものが使用される。なかでも、繊径０．５〜１０ミクロンの極細繊維で構成されていて、例えばエレクトレットタイプの帯電処理が施されているメルトブローン不織布は、通気抵抗を低く抑えながら、高い粉じん捕集効率を達成することができる優れた基材である。
【００２１】
これらの不織布に対して形成される第１ひだ８において、第１ひだ部６の幅Ａは第２ひだ部７の幅Ｂよりも２ｍｍ以上大きく、かつ、第１ひだ部６の幅Ａは５〜４０ｍｍ，第２ひだ部７の幅Ｂは３〜２０ｍｍの範囲にある。第２ひだ９は、その交差角度Ｅが５〜６０°、好ましくは１５〜３０°の範囲にあり、第２折曲線４の長さ４０ｍｍ当りについて、少なくとも一つの第２ひだ９が交差している。図１，２のように第１ひだ８が折り畳まれている状態にあるときに、第２ひだ９の底部９Ｂから頂部９Ａまでの高さｈは、７ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
第１，２ひだ８，９のそれぞれは、シート状基材２を加熱賦型することによって得ることができる。例えば、基材２には、予め第１，２ひだ８，９に対応するひだを形成しておき、この基材２を２枚の加熱された板で挟圧して、基材２の熱可塑性合成繊維をそれぞれのひだに倣った形状に変化させればよい。
【００２３】
図６は、この発明に係るフィルター１が使用されている使い捨て防じんマスク３１の斜視図である。防じんマスク３１は通気性の保形部材３２と、顔面当接用パッド３３と、フィルター１と、上下一対の着用バンド３４とによって構成されている。保形部材３２は、椀状を呈していて、周縁部に顔面当接用パッド３３が接合している。保形部材３２の前面は、フィルター１で被覆されており、このフィルター１が保形部材３２の周縁部に対し接合線３８において接合している。
【００２４】
かかる保形部材３２は、熱可塑性合成繊維からなる不織布の賦型品である。パッド３３は、柔軟にして弾性を有する発泡ポリエチレン製のものであり、中央に吸排気孔３６を有する。バンド３４は、伸縮性のもので、各端部が取り付け部材３７を介して長さ調節可能にパッド３３の周縁部に固定されている。
【００２５】
フィルター１は、第１，２折曲線３，４が防じんマスク３１の上下方向へ延在し、保形部材３２の形状によくなじむように、第１，２ひだ８，９が局部的に伸ばされている。その伸ばされている部分の状態は、図５の（Ｂ）と同様である。このように、フィルター１は、第１ひだ８や第２ひだ９を部分的に伸ばすことにより、三次元の立体的器物の表面を比較的容易に被覆することができる。かかる被覆を一層容易にするために、フィルター１の基材２には、少なくとも一方向への若干の伸長性、より好ましくは互いに直交する２方向への伸長性、さらに好ましくは、それらの方向への弾性伸縮性を有している不織布を使用することができる。そのような不織布の好ましい伸度は、７〜８０％である。
【００２６】
この発明に係るフィルター１の詳細を実施例と比較例とによって説明すると、以下のとおりである。
（実施例１）
シート状基材２として繊径約２ミクロン、坪量５０ｇ／ｍ²のメルトブローン不織布からなる静電フィルターシートを使用し、図１における第１ひだ８の第１，２ひだ部６，７の幅がＡ＝１５ｍｍ，Ｂ＝１０ｍｍ，第２ひだ９の交差角度がＥ＝２０°，第１ひだ８の頂部５Ａを横切る第２ひだ９の本数が頂部５Ａの長さ４０ｍｍ当りについて平均２本となるように基材２に第１，２ひだ８，９を賦型してフィルターＮｏ．１を得た。
（実施例２）
実施例１と同じ静電フィルターシートを使用し、第１，２ひだ部６，７の幅をＡ＝１４ｍｍ，Ｂ＝６ｍｍとした以外は実施例１と同様にして、フィルターＮｏ．２を得た。このフィルターＮｏ．２を使用して、その第１，２ひだ８，９を部分的に伸ばしながら、直径約１２０ｍｍ，高さ約４５ｍｍを有する図６の保形部材３２の外面を覆い、これらフィルターＮｏ．２と保形部材３２とを保形部材３２の周縁部で溶着して使い捨ての防じんマスクＮｏ．１を得た。
（比較例１）
実施例１で使用した静電フィルターシートを賦型することなく、該シートそのままを比較例フィルターとした。
（比較例２）
比較例１のフィルターを使用して、このフィルターに適宜のしわを入れながら実施例２の保形部材３２を覆い、比較例としての使い捨て防じんマスクを得た。
【００２７】
実施例と比較例のフィルターおよびマスクについて、初期吸気抵抗と、粉じん捕集効率と、吸気抵抗上昇値とを測定した結果は、表１のとおりである。
【００２８】
なお、準拠した測定方法は、労働省告示第１９号第６条「吸気抵抗試験」、同条「粉じん捕集効率試験」、および同第７条「吸気抵抗上昇値」に記載された方法である。フィルターＮｏ．１と比較例フィルターとの吸気面は、それぞれ直径９４ｍｍの円形である。実施例と比較例のフィルターおよびマスクの通気抵抗については、準拠した測定方法の名称に倣い吸気抵抗と呼ぶこととした。
【００２９】
また、フィルターＮｏ．１，２については、四辺のそれぞれが第１，２折曲線３，４と平行または直交している１００×１００ｍｍの試片について、それら第１，２折曲線３，４が延在している方向（縦方向）と、その方向に直交する方向（横方向）との引張り荷重２００ｇｆにおける伸長量を測定し、第１，２ひだ８，９が賦型されていないシート状基材２、すなわち比較例フィルターについて測定した同様の伸長量と対比した。その結果をフィルターＮｏ．１，２のクレープ率として表１に示した。表１では、比較例フィルターの縦横それぞれの伸長量が１としてある。
【００３０】
表１には、フィルターＮｏ．１，２と、比較例フィルターとの１００×１００ｍｍ当りの質量も併せて示した。
【００３１】
【表１】

表１の結果から、実施例のフィルターは、吸気抵抗上昇値や初期吸気抵抗を低く抑えることに効果的であることが分かる。その効果は、フィルターの取り付け面積が一定である場合に、実施例のフィルターを使用すると、比較的広い吸気可能な面積が得られることによるのであろう。フィルターＮｏ．１の第１ひだ８では、第２ひだ部７や第２ひだ部７に覆われている第１ひだ部６のひだ陰の部分６Ａが、従来技術のフィルターと異なり、吸気可能な部分として作用している。また、第２ひだ９は、第１，２ひだ部６，７を離間させることに役立つばかりでなく、第２ひだ９自身が、フィルター１の吸気面積を大きくすることに寄与している。
【００３２】
【発明の効果】
この発明に係るフィルターでは、互いに重なり合うように形成されている第１ひだに、その重なり合う部分を互いに離間させることが可能な第２ひだが形成されているから、重なり合う部分が、重なり合っていない部分と同様に通気性を有し、重なり合う部分での粉じんの捕集が可能になる。それゆえ、このフィルターは、フィルターの取り付け面積に制約がある場合でも、通気抵抗の上昇を抑えながら、高い粉じん捕集効率を達成することができる。
【００３３】
また、この発明に係るフィルターは、第１ひだや第２ひだを適宜伸ばすことによって、三次元の立体的形状を有する物品の表面を比較的容易に覆うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィルターの部分破断斜視図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った切断面を示す図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った切断面を示す図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図。
【図５】（Ａ）は、図１と同様に折り畳まれているフィルターを示し、（Ｂ）は、そのフィルターのひだを伸ばして平面状に展開したときの状態を示す。
【図６】使い捨て防じんマスクの部分破断斜視図。
【図７】従来技術のフィルターの斜視図。
【符号の説明】
１ フィルター
２ 基材
３ 第１折曲線
４ 第２折曲線
５Ａ 頂部
５Ｂ 底部
６ 第１ひだ部
７ 第２ひだ部
８ 第１ひだ
９ 第２ひだ

Claims (5)

1. 通気性シート状基材が、交互に反復する互いに実質的に平行な各複数条の第１折曲線と第２折曲線とのそれぞれにおいてひだの底部と頂部とをつくるように折曲されて、複数本の第１ひだが形成されているフィルターであって、
   前記第１，２折曲線のそれぞれが、一定のピッチで反復するとともに、隣り合う２条の前記第１折曲線間に位置する前記第２折曲線が、前記２条の第１折曲線のいずれかへ偏倚しており、隣り合う前記第１折曲線間には前記第２折曲線と交差する方向へ延在していて、前記第２折曲線が延在する方向で反復する互いに並行な複数本の第２ひだが形成されており、前記シート状基材を前記複数本の第１ひだが伸びてほぼ平面状に展開した状態でみたときに、前記第２ひだが前記第１折曲線に関してほぼ対称に配設されていることを特徴とする前記フィルター。
2. 前記基材が、静電フィルター機能を有している請求項１に記載のフィルター。
3. 前記基材が、静電フィルター機能を有するメルトブローン不織布である請求項２に記載のフィルター。
4. 前記基材が、熱可塑性合成繊維を含んでいて、該繊維に対する熱賦型によって、前記第１，２ひだのうちの少なくとも第１ひだが形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター。
5. 通気性シート状基材が、交互に反復する互いに実質的に平行な各複数条の第１折曲線と第２折曲線とのそれぞれにおいてひだの底部と頂部とをつくるように折曲されて、複数本の第１ひだが形成されているフィルターを使用した物品であって、
   前記フィルターは、前記第１，２折曲線のそれぞれが、一定のピッチで反復するとともに、隣り合う２条の前記第１折曲線間に位置する前記第２折曲線が、前記２条の第１折曲線のいずれかへ偏倚しており、隣り合う前記第１折曲線間には前記第２折曲線と交差する方向へ延在していて、前記第２折曲線が延在する方向で反復する互いに実質的に並行な複数本の第２ひだが形成されており、前記シート状基材を前記複数本の第１ひだが伸びてほぼ平面状に展開した状態でみたときに、前記第２ひだが前記第１折曲線に関してほぼ対称に配設されており、
   前記第１，２ひだが部分的に伸びた状態の前記フィルターで、三次元の立体的表面が形成されていることを特徴とする前記物品。

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