JP4458805B2 - 成型フィルター - Google Patents

Description

本発明は、主に家庭用換気システム用の外気取り入れ部や室内給気用空調フィルターで外気から流入する花粉、土砂、カーボン類、室内で発生する糸、綿、ダニなどのいわゆるハウスダストをカットし、快適環境を保つための空調用フィルターに関するものである。

建築基準法の改定におけるシックハウス対策で居室の換気率が建築材料に基づき設定されるなど、快適環境を保つための技術開発が進められている。

このため、マンション、アパートなど建家の外気の吸気穴に、はめ込みタイプのフィルターや全館冷暖房の２４時間計画換気システム、顕熱交換型の２４時間計画換気システムを配した住宅が建設されるようなった。

これらの濾材として、一般に粗塵用と呼ばれている非常に密度の低いカード綿を樹脂で接着したシート状物、樹脂の代わりに熱接着繊維をブレンドし熱接着でシート状化をし濾材として、これらを縫製してなるフィルターが使用されている。

しかしながら、これらを使用した設備の設置場所は限られたスペースで、濾材の使用量に限りがあり、一方で換気率の縛りから圧力損失の低い材料として選定する必要があり結果として、荒ゴミは捕集するが、花粉、土砂、カーボン類等ダストを効率よく除去する能力に乏しいフィルターであるのが現状である。

花粉、土砂、カーボン類等ダストを効率よく除去するには、濾材自身のダスト捕集能力の高い濾材を使用することが好ましいが、これらは一般的に圧損の高い濾材であり、換気効率を上げるための動力を大きくする必要があり、経済的ではなかった。

いずれにしても、成型フィルターに関する公知例は見出されていない。

本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、ダスト捕集能力が高く、濾材抵抗が少なく、形態安定性の良い成型フィルターを効率よく、安定して提供せんとするものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。
すなわち、本発明の成型フィルターは、底部が成型枠体で構成され、かつ、その底部および胴部がエレクトレット加工が施されたメルトブロー不織布からなるとともにプリーツの山高さが５〜２０ｍｍ、ピッチが２〜１０ｍｍでプリーツ加工が施されているフィルターパーツが接着固定されて構成され、かつ、前記成型枠体および該フィルターパーツが、いずれもポリプロピレン系樹脂で構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、家庭用換気システム用の外気取り入れ部や室内給気用空調フィルターで外気から流入する花粉、土砂、カーボン類、室内で発生する糸、綿、ダニなどのいわゆるハウスダストをカットし、快適環境を保つための空調用フィルターを提供することができる。

本発明は、前記課題、すなわちダスト捕集能力が高く、濾材抵抗が少なく、形態の安定性の良い成型フィルターについて、鋭意検討し、特定な樹脂で、かつ、特定な成型枠体と不織布からなるフィルターパーツとを用いてバケツ型フィルターを作ってみたところ、前記課題を一挙に解決することを究明したものである。

本発明の成型フィルターは、底部が成型枠体で構成されていることが重要である。かかる成型枠体を用いたことにより、フィルター全体の形態を安定した形状に形成することができる上に、形態安定性が良く、フイルター機能に優れたフィルターを効率よく、安定して成形することができる。

かかる成型枠体は、フィルターパーツと同じ樹脂で、特にポリプロピレンを主体とした樹脂で形成されていることが重要である。かかる構成を採用したことにより、各部材との接着性に優れた丈夫なフィルターであって、さらに建築材料として難燃性材料の要請にも応えられる上に、使用後に焼却しても、ダイオキシンを生じることがなく、環境によい成型フィルターを提供することができるものである。

かかる成型枠体は、好ましくは、成型フィルターの胴部を構成するフィルターパーツが接着固定されるための溝を有する枠体であって、その内側に、該成型フィルターの底部を構成するフィルターパーツが接着固定される縁部を有する成型枠体である。かかる成型枠体は、別に如何なる形状でもよいが、好ましくは円形状であるのが、形態安定性、フィルター機能の上からよい。かかる円形状の中でも、より好ましくは楕円形状、特に好ましくは円形半径の１．５倍程度の縦長の楕円形状が、形態安定性に優れていてよい。つまり、該縦長の楕円形状の成型枠体を、縦長に取り付けることにより、成型フィルターの胴部の形状を安定して保持する効果を奏するものである。

かかる成型枠体は、該成型フィルターのサイズに合わせ、たとえばポリプロピレンを主体とした樹脂などを用いて射出成型して成形される。かかる射出成型手段を採用することにより、形態安定性の良い成型フィルターの製造を効率良く、安定して低コストで提供できる。

すなわち、成型枠体は、底部フィルターパーツをセットし、オレフィン系接着剤を流し込める縁部と、胴部フィルターパーツをセットし、オレフィン系接着剤を流し込める溝部を有するものであるが、かかる形態は、簡単な形状であるために、射出成型金型を一度作ることで、安定した形状で、安く、大量に供給することが出来るので好ましい。

本発明の成型フィルターは、バケツ型成型フィルターで、つまり、その底部周縁部が成型枠体で構成されており、この成型枠体に、該成型フィルターの胴部および底部を構成する不織布からなるフィルターパーツが接着固定されてなるものである。

このフィルターパーツは、エレクトレット加工が施されたメルトブロー不織布で構成されていることが重要である。すなわち、このエレクトレット加工が施されたメルトブロー不織布が、本発明の成型フィルターのフィルター機能を左右するものである。かかるエレクトレット加工が施されたメルトブロー不織布は、好ましくはネットとの積層体をなして該フィルターパーツを構成するのが、形態安定性および強度補強の上からよい。

かかる不織布およびネットを構成する素材としては、ポリプロピレンを主体とした不織布とポリプロピレンを主体としたネットから構成されていることが、前記成型枠体と同様の理由から好ましい。すなわち、各部材との接着性、難燃性および環境衛生の上から好ましく採用される。

不織布は、本来、ほとんどのものがフィルター機能を有し得るので、本発明の濾材の対象となり得るのであるが、機械的フィルター機能と静電気によるフィルター機能の双方による精緻なフィルター機能を、より小さな圧力損失のもので良好に発揮させる上で、ポリプロピレンを主体としかつエレクトレット加工が施されたメルトブロー不織布が、これら条件（機械的フィルター機能と、エレクトレット加工によってもたらされる静電気によるフィルター機能の双方を発揮させること。低圧力損失であること）を満たし特に好ましい。

スパンポンド不織布は、繊維が太く、製法上、後述する好ましい通気量の範囲で不織シートに形成した場合ではムラが多く、性能にバラツキが生じる。

また、スパンレースは、不織布の形態安定性を確保すると繊維間空隙が小さくなりすぎ、カード綿は、繊維間空隙が大きくなってしまう。

ポリプロピレンを主体とした不織布を選定した理由は、ポリプロピレンは繊維に電荷を付与するのに非常に適した繊維素材であり、特に本発明の濾材が捕集対象とするハウスダスト等の捕集にはエレクトレット加工濾材が最適だからである。 このエレクトレット加工の方法は米国特許第５０５７７１０号記載の方法など定法で行うことができる。

フィルターの通気性能は圧力損失の大小に直接に関わる。被捕集物がハウスダクト等であるという前提で高捕集率かつ低圧損という優れた機械的フィルター機能を発揮させる上で、メルトブロー法により形成された不織布を使用することは重要であり、特に、該メルトブロー不織布、または該メルトブロー不織布とネットの積層体のいずれかで構成されるフィルターパーツの通気性能として、繊維間空隙が比較的小さく、均一なものが良く、フラジール法による通気量が１００〜６００ｃｃ／ｃｍ² ．ｓｅｃであるものが好ましく使用される。

１００ｃｃ／ｃｍ² ．ｓｅｃより通気量が少ないと、成型フィルターの圧損抵抗を小さくして全体の通過空気量を大きくするために濾材面積を過大に増す必要があり、設備的に制限のある場所には不向きである。また、６００ｃｃ／ｃｍ² ．ｓｅｃを超える通気量となると、繊維間の空隙が大きくなり、ダストの濾材からの漏れ率が増すのでフィルターには好ましくない。

かかるフィルターパーツとしては、プリーツ加工が施されたものが、ダスト捕集能力が高く、濾材抵抗が少ないという効果の上から、好ましく採用される。

かかるプリーツ加工は、プリーツの山高さが５〜２０ｍｍで、ピッチが２〜１０ｍｍ程度であるのがよく、また、腰、強度を持たせるネットは、目合が３×３ｍｍ以上で１０×１０ｍｍ以下であり、目付が１５〜５０ｇ／ｍ² 程度であるのがよい。

すなわち、プリーツの山高さは、２０ｍｍを越えて高ければ高いだけ濾材量が増え、濾材の通過風速が遅くなり、ダストの捕集性は向上するが、形態の安定性が低下するのでこのましくない。逆に５ｍｍ未満とすると、成型フィルターのサイズアップが必要となり、設備的に制限のある場所には不向きである。また、プリーツのピッチが２ｍｍ未満の場合、濾材の厚みにもよるが、濾材間隔が狭く構造圧損が生じ好ましくない。また、１０ｍｍを越えては、低い山高さの場合と同様に成型フィルターのサイズアップが必要となり、設備的に制限のある場所には不向きである。さらに好ましいプリーツの山高さの範囲は、４〜８ｍｍピッチである。

次に、該ネットにおいて、目合いが３×３ｍｍ未満と小さいと、濾材抵抗の上昇の要因となり、１０×１０ｍｍを越えて大きすぎる場合、部分的に腰、強度の弱い部分が生じる。かかるネットの目付としては、１５〜５０ｇ／ｍ² であることが、ネットを構成する繊維の太さをコントロールし、結果としてプリーツ形状の安定性につながるので好ましい。かかるネットの目付の、さらに好ましい範囲は、１８〜４０ｇ／ｍ² である。

かくして、得られたフィルターパーツを成型フィルターの胴部と底部に用いるが、所定の成型フィルターサイズに合わせて打ち抜く。打ち抜き方法には種々の方法があり、いかなる方法でも良いが、好ましくはトムソン型の打ち抜き機、超音波の打ち抜き機が好ましく使用される。

プリーツタイプのフィルターパーツの場合、所定の山ピッチにセットし、不織布、織物、紙等からなるテープや、ビード材に使用される樹脂等で固定してから、打ち抜くと形状が安定するだけでなく、使用時の風圧に対する補強体の役目、成型枠体に胴部フィルターパーツを接着剤で固定する場合に、作業性、接着強度を高める効果も果たし、生産上、使用時耐久性の観点から好ましい。かかるプリーツ補強用テープは、幅５〜１２ｍｍのものが好ましく使用される。

かかるプリーツ補強用テープは、特に胴部フィルターパーツを成形枠体に接着せしめるときに大きな効果を奏する。すなわち、胴部フィルターパーツの成形枠体に挿入接着せしめる側の端部を、予め該プリーツ補強用テープを貼り付けて安定化させておくと、作業性はもとより、その後の接着性を大幅にアップさせる利点がある。

このプリーツ山のピッチを該プリーツ補強用テープで固定するときの、その間隔は、３〜１５ｃｍとするのが、形態安定性の上からよい。なお、このときネットは、フィルターパーツの外側に設置されているのが、使用時の形態安定上から好ましい。

得られたフィルターパーツの胴部を構成するものは、成型工程の前に筒状に形成されるが、この場合、端面同士を０．５〜２ｃｍ前後重ねて、熱付与あるいは超音波の方法で融着する方法や、糊材、オレフィン系接着剤で接着する方法で筒状に形成することができるが、製法の容易性、スピードから、接着剤で接着する方法が、ポリプロピレンを主体とした樹脂からなる不織布、ネットからなる場合には、十分な接着強度が得られるので、特に好ましい。

本発明の成型フィルターは、ポリプロピレン樹脂を主体とした素材からなるものであり、つまり、ここでいう主体とは、ポリプロピレンのホモポリマ、ポリプロピレンと他のオレフィンとの共重合体、さらには１−メチルペンテン等の他のオレフィンとのブレンド樹脂を意味する。

次に、本発明の成型フィルターを図面により説明する。図１は、本発明の成型フィルターの開口部から見た底部フィルターパーツの一例を示す概略図である。成型枠体１、１’、１”は、Ｆ型、つまりＦを寝かした形態の枠体で、外側の壁１が内側の壁１’より高く、その内側の壁１’の内側に、さらに縁１”が設けられた形態を有する枠体である。

かかる成型枠体の外側の壁１と内側の壁１'の間の溝部に胴部フィルターパーツ２が挿入接着されている。なお、この成型枠体の内側の壁１'の内側には、縁部１"が設けられており、ここに底部フィルターパーツ３が貼り付けられて、本発明の成型フィルターは完成される。

この成型フィルターの胴部フィルターパーツ２には、２箇所にプリーツ補強用テープ４が貼り付けられているが、さらに胴部フィルターパーツ２の成形枠体に挿入接着せしめる側の端部を、予め該プリーツ補強用テープ４を貼り付けて安定化させておくと、作業性も接着性も大幅にアップさせる利点があるものである。

以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されない。

実施例１
東レ・ファインケミカル（株）製のポリプロピレン製メルトブロー不織布「トレミクロン」ＣＥＳ０２０４０（フラジール法による通気量が５００ｃｃ／ｃｍ² ．ｓｅｃ）と、新日石プラスト（株）のポリプロピレン製ネット（目付：２２ｇ／ｍ² 、目合い：６ｍｍ×６ｍｍ）を積層して接着しフィルターパーツを形成した。このフィルターパーツに、さらに高さ９ミリ山でプリーツ加工を施し、プリーツを有したフィルターパーツを準備した。

一方、図１に示すポリプロピレン製の射出成型してなる成形枠体を準備し、その底部の縁部１”に、前記プリーツしたフィルターパーツを、５ミリピッチにプリーツ山の間隙を調節した、底部フィルターパーツをセットし、ホットメルト接着剤日立化成ポリマ（株）ホットメルトハイボン（Ｒ）ＸＨ４９４−３で成形枠体と一体化した。

次いで、前記プリーツしたフィルターパーツを、バケツ型成型フィルターの径（プリーツを含む全長：４７３ｍｍ）に合わせて裁断し、これを筒状に成形したときの筒長さ２３０ｍｍに合わせて、さらに裁断した後、この裁断後のフィルターパーツを、５ミリピッチにプリーツ山の間隙を調節して胴部フィルターパーツを形成した。その胴部フィルターパーツの成型フィルターでの外側に相当する面の２カ所に、１０ｍｍ幅のプリーツ補強用テープとして、綿バイアステープをホットメルト接着剤（日立化成ポリマ（株）ホットメルトハイボン（Ｒ）ＸＨ４９４−３）を用いて、ほぼ等間隔に貼り付けた。次いで胴部フィルターパーツの成形枠体への挿入部分である端部に、該綿バイアステープを同様にして貼り付けた。

次いで、平面状の該胴部フィルターパーツを円筒状に形成し、その両端を重合させて前記接着剤を用いて接着し、併せて胴部フィルター径より少し長めの綿バイアステープ同士も接着し、最終的に３本の綿バイアステープで胴部フィルターパーツが安定化されたものを形成した。このフィルターパーツのプリーツ間隔は、該綿バイアステープにより、一定化されると共に形態の安定化もなされていた。

該成型枠体の外側の壁１と内側の壁１'の間の溝部に、ホットメルト接着剤（日立化成ポリマ（株）ホットメルトハイボン（Ｒ）ＸＨ４９４−３）を流し込み、胴部フィルターパーツの綿バイアステープを接着した端部側を挿入して嵌め込み、成型枠体と接着一体化した。

かくして得られるバケツ型成型フィルターの性能は表１に示すように計画換気システム空調での外気取り入れフィルターとして好適なものであった。

なお、この性能評価は、大気塵を、ＭＥＴ ＯＮＥ製機器番３３１５にて、通過風量を２００立方メートル／時間として評価した。

比較例１
ポリエステル系樹脂綿（ダイニック社製ＭＬ−３００ＲＦ）の目付３００ｇ／ｍ² 、厚み１４ｍｍのものを実施例１の成型フィルターと同径、同長さに調整して縫製して、ソックフィルターを形成した。このソック状フィルターの評価を実施例１と同様にして行った。

表１から明らかなように、実施例１のものは、比較例１のものに比して、除去目的とする花粉、土砂、カーボン類等のいずれのものに対しても優れたカット性能を示したが、比較例のものは１０〜２５μｍ以上の粒子に対してもカット性能（捕集性能）に劣るもので実用性に乏しいものであった。

この図は、本発明の成型フィルターの開口部から見た底部フィルターパーツの一例を示す概略図である。 この図は、図１の成型フィルターの側面を見たものを一部切り込みを入れて図示したものである。

符号の説明

１、１’、１”：成型枠体
２：胴部フィルターパーツ
３：底部フィルターパーツ
４：プリーツ補強用テープ

Claims (9)

1. 底部が成型枠体で構成され、かつ、その底部および胴部がエレクトレット加工が施されたメルトブロー不織布からなるとともにプリーツの山高さが５〜２０ｍｍ、ピッチが２〜１０ｍｍでプリーツ加工が施されているフィルターパーツが接着固定されて構成され、かつ、前記成型枠体および該フィルターパーツが、いずれもポリプロピレン系樹脂で構成されていることを特徴とする成型フィルター。
2. 前記成型枠体が、胴部を構成する前記フィルターパーツが接着固定される溝を有する枠体であって、その内側に底部を構成する前記フィルターパーツが接着固定される縁部を有する円形状の成型枠体である請求項１に記載の成型フィルター。
3. 前記フィルターパーツが、前記メルトブロー不織布とネットとの積層体からなる請求項１または２に記載の成型フィルター。
4. 前記フィルターパーツが、フラジール法による通気量が１００〜６００ｃｃ／ｃｍ² ．ｓｅｃである通気性を有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の成型フィルター。
5. 前記メルトブロー不織布が、抗菌加工を施されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の成型フィルター。
6. 前記ネットが、３×３ｍｍ以上で１０×１０ｍｍ以下の目合を有し、かつ、目付が１５〜５０ｇ／ｍ² であることを特徴とする請求項３に記載の成型フィルター。
7. 前記胴部を構成する前記フィルターパーツのプリーツ山に、３〜１５ｃｍ間隔で、山頂点に補強体を設置してプリーツ形態を安定化させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成型フィルター。
8. 前記接着固定が接着剤を用いてなされていて、該接着剤がオレフィン系接着剤である請求項１〜７のいずれかに記載の成型フィルター。
9. 前記成型フィルターが、計画換気システム空調での外気取り入れ用及び室内給気用から選ばれた少なくとも一方に使用するものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の成型フィルター。

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