JP4944540B2 - フィルタエレメント、その製造方法、並びに使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用や家庭用空気清浄機などの生活環境における空調機器に装着して使用されるフィルタエレメントのみならず、ビル、工場、事務所などに設置される空気清浄装置に、パッケージフィルター、ファンコイルユニット、中央空調用フィルタユニット等のガス除去用フィルタとして使用されるフィルタエレメント、その製造方法並びに使用方法に関し、特にはガス除去能力とガス除去寿命に優れるとともに、濾過寿命或いは塵埃保持容量に優れ、且つ初期圧力損失の少ないフィルタエレメント、その製造方法並びに使用方法に関する。

従来から、家庭用空気清浄機や自動車車室内のエアコン内部に設置して、外気及び内気を清浄化するキャビンフィルタや、車室内の天井または後部座席の背後のパネル上などに設置して内気を清浄化する空気清浄機に、ガス除去粒子であるガス分解粒子またはガス吸着粒子を含むエアフィルタ基材がプリーツ折りされた形態のフィルタエレメントが使用されている。

このようなフィルタエレメントの場合、ガス除去粒子が塵埃などで覆われてしまうと、ガス除去能力が低下してしまい、ガス除去寿命も短くなってしまうという問題があった。このため、粗塵除去用の濾材とガス除去粒子を含む基材とを積層または一体化することにより、粗塵除去用の濾材で予め除塵した後にガス除去粒子によって脱臭機能や有害ガス除去機能を効率よく働かす工夫がなされている。このようなフィルタエレメントとしては、例えば、特許文献１の脱臭濾材ユニットが知られている。

しかし、ガス除去粒子を含む基材に粗塵除去用の濾材が積層されると、フィルタエレメント前後の圧力損失が大きくなり過ぎて、空気清浄機などのエネルギーコストが高くなったり、ガス除去機能が十分に発揮できないという問題があり、このため、この粗塵除去用の濾材には、できる限り圧力損失を少なくして、高風量を確保することのみならず、できる限り高い除塵効率を有すること、およびできる限り濾過寿命が長いことが要求されている。

このような要求に対して、厚さの少ない粗塵除去用の濾材を用いると、フィルタエレメントの圧力損失が少なくなり、高風量を確保することができるという利点がある。しかしその反面、塵埃を保持する空隙が少なくなりフィルタエレメントの濾過寿命が短くなるという問題があった。

また、逆に厚さの大きい粗塵除去用の濾材を用いると、塵埃を保持する空隙が多くなり濾過寿命が長くなるという利点がある。しかしその反面、フィルタエレメントの圧力損失が高くなりエネルギーコストの増加や高風量を確保できないという問題があった。

特開平１１−２５４９５８号公報

本発明は、上記の問題を解決し、初期圧力損失が少なくエネルギーコストの削減や高風量を確保することができるフィルタエレメントであり且つ、高いガス除去能力と高い除塵効率を保持しつつ、ガス除去寿命と濾過寿命の長いフィルタエレメント、その製造方法並びに使用方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１〜６に係る発明は、図１に例示するように、熱可塑性樹脂からなる熱接着性のポリオレフィン繊維であって、その繊維長が１５−１００ｍｍのステープル繊維を含む不織布基材とガス除去基材とが積層されてなる複合基材１１がプリーツ加工されており、前記複合基材１１のプリーツ形状が保形部材１２ａによって保持されてなるフィルタエレメント１０において、
前記不織布基材は、前記ポリオレフィン繊維の加熱によって構成繊維同士が結合しており、さらに圧縮状態で加熱することで厚さが減少すると共に構成繊維に歪みが残留しており、６０℃の加熱によって前記構成繊維の歪みが解消されて、その厚さが５％以上増大することが可能であることを特徴とするフィルタエレメント１０をその要旨とした。

請求項７に係る発明は、熱可塑性樹脂からなる熱接着性のポリオレフィン繊維であって、その繊維長が１５−１００ｍｍのステープル繊維を含む繊維ウェブに、前記ポリオレフィン繊維の融点以上の加熱空気を通過させることにより、前記繊維ウェブの構成繊維相互を結合した後、前記繊維ウェブが圧縮状態となるように、前記加熱空気の通過速度を超える速度で前記ポリオレフィン繊維の融点未満の温度の加熱空気を前記繊維ウェブに通過させることにより、厚さを減少させると共に構成繊維に歪みが残留した不織布基材を形成し、
ただし、前記歪みとは、６０℃の加熱によって前記構成繊維の歪みが解消されて前記不織布基材の厚さが５％以上増大することが可能である歪みであり、
次いで、前記不織布基材にガス除去基材を積層一体化して複合基材を形成し、この後、前記複合基材をプリーツ加工し、さらに保形部材によって前記複合基材のプリーツ形状を保持することを特徴とするフィルタエレメントの製造方法をその要旨とした。

請求項８に係る発明は、熱可塑性樹脂からなる熱接着性のポリオレフィン繊維であって、その繊維長が１５−１００ｍｍのステープル繊維を含む不織布基材と、ガス除去基材とが積層されてなる複合基材がプリーツ加工されており、
前記不織布基材は、前記ポリオレフィン繊維の加熱によって構成繊維同士が結合しており、さらに圧縮状態で加熱することで厚さが減少すると共に構成繊維に歪みが残留しており、
前記複合基材のプリーツ形状が保形部材によって保持されてなるフィルタエレメントを、５０〜８０℃の温度のいずれかの温度雰囲気中で使用することにより、前記不織布基材の構成繊維の歪みを解消させて該不織布基材の厚さを５％以上回復させて用いることを特徴とするフィルタエレメントの使用方法をその要旨とした。

本発明によって、初期圧力損失が少なくエネルギーコストの削減や高風量を確保することができるフィルタエレメントであり且つ、高いガス除去能力と高い除塵効率を保持しつつ、ガス除去寿命と濾過寿命の長いフィルタエレメントを提供することが可能となった。

以下、本発明に係るフィルタエレメント、その製造方法及び使用方法の好ましい実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明のフィルタエレメントの製造方法及び使用方法については、フィルタエレメントの説明の中で説明する。図１〜図７に示すように、本発明のフィルタエレメント１０は熱可塑性樹脂からなる繊維を含む不織布基材２０とガス除去基材３０とが積層されてなる複合基材１１がプリーツ加工されており、そのプリーツ形状が保形部材１２ａによって保持されてなるものである。

本発明のフィルタエレメントは、不織布基材を構成する繊維が熱可塑性樹脂からなる繊維を含むことが必要である。熱可塑性樹脂からなる繊維としては、、不織布の製造で一般的に用いられる合成繊維があり、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系繊維、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系繊維およびポリビニルアルコール系繊維などを挙げることができる。本発明では、これらの繊維の中でも、フィルタエレメントの濾過性能を向上させる上で、帯電性に優れるポリオレフィン系繊維を採用する。

また、不織布基材を構成するポリオレフィン系繊維は熱接着性の繊維であることも必要である。熱接着性のポリオレフィン系繊維としては、例えば他の繊維よりも融点が低く他の繊維を熱接着することのできる単一樹脂成分からなる繊維や、他の繊維よりも融点が低く他の繊維を熱接着することのできる低融点成分を繊維表面に有する複合繊維がある。このような複合繊維には、低融点成分を繊維表面に有する芯鞘型やサイドバイサイド型等の複合繊維があり、例えば共重合ポリプロピレン/ポリプロピレン、ポリプロピレン/ポリアミド、ポリエチレン/ポリプロピレン、ポリプロピレン/ポリエステル、ポリエチレン/ポリエステルなどの繊維形成性重合体の組み合わせからなる複合繊維を挙げることができる。

また、ポリオレフィン系繊維には繊維長１５〜１００ｍｍで、捲縮数５〜３０個／インチを有するステープル繊維を使用することができる。ステープル繊維には、カード機などで開繊可能なように捲縮加工が施されているので、嵩高な不織布基材となり、且つ圧縮に対しても厚さ方向の反発力に優れ、不織布基材に生じた繊維の歪も解消され易いという効果がある。

なお、前記不織布基材を構成する繊維はポリオレフィン系繊維以外にも、フィルタエレメントとしての機能向上のために、ポリオレフィン系繊維以外の合成繊維、レーヨンなどの半合成繊維、あるいは綿およびパルプ繊維などの天然繊維を含むことも可能である。しかし、他の繊維の混入比率は、フィルタエレメントとしての特性を失わない範囲に留めるべきであり、不織布基材全体に対して３０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましい。また。前記熱接着性繊維の不織布基材全体に占める割合は好ましくは１００〜５重量％であり、より好ましくは１００〜５０重量％であり、更に好ましくは１００〜７５重量％である。熱接着性繊維の割合が５量量％未満であると熱接着による結合力が弱く、フィルタエレメントが、風圧で容易に厚みがつぶれてしまい、濾過寿命が短くなってしまう場合がある。また、前記不織布基材における繊維の平均繊度は、０．１〜３０デシテックスが好ましく、０．５〜２０デシテックスがより好ましく、１〜１０デシテックスが更に好ましい。

前記不織布基材は、その厚さが６０℃の加熱によって５％以上増大する限り、特に限定されることはなく、通常の不織布の製法である、乾式法、湿式法、スパンボンド法、メルトブロー法、静電紡糸法又はフラッシュ紡糸法などによって形成される不織布を適用することができる。これらの製法の中でも、ステープル繊維をカード機やエアレイ装置などを使用して、繊維ウェブに形成した後、接着性繊維または接着剤を用いて構成繊維を接着によって結合する方法による、一般的に乾式法と呼ばれる製法によって得られる不織布が好ましい。乾式法による不織布は、厚さ方向に多数の繊維が配向しているので、厚さが大きく、且つ厚さがつぶれ難く、且つ圧縮に対しても厚さ方向の反発力に優れ、不織布基材に生じた繊維の歪も解消され易いからである。なお、スパンボンド法やメルトブロー法による場合は、熱可塑性樹脂からなる繊維をノズルより紡出させて長繊維からなる繊維フリースとする際に、熱可塑性樹脂からなる接着性のステープル繊維を吹き込み長繊維と短繊維とが一体化した繊維フリースとした後、構成繊維を接着によって結合する方法も可能である。

より好ましい不織布基材としては、上記熱可塑性樹脂からなる繊維を含む構成繊維をカード機やエアレイ装置などを使用して繊維ウェブに形成し、次いで、この繊維ウェブに含まれる熱可塑性樹脂からなる繊維の熱可塑性樹脂の融点以上の加熱空気を通過させることにより、前記繊維ウェブの構成繊維相互を結合させた不織布基材を挙げることができる。

また、上記不織布基材の製法において、形成される繊維ウェブにニードルパンチにより繊維同士を絡合させて繊維同士を結合する方法を併用することも可能である。

本発明のフィルタエレメントは、前記不織布基材が６０℃での加熱によって厚さが５％以上増大する特性を有している。不織布基材の厚さの増大は、フィルタエレメント又は不織布基材に、加熱空気(６０℃)を面風速２５ｃｍ／秒で１００時間流すことによって確認することができる。本発明のフィルタエレメントはこのように６０℃の加熱によって厚さが５％以上増大する特性を有しているので、このフィルタエレメントを６０℃以上の加熱雰囲気中で使用することにより、不織布基材の厚さが５％以上増大し、それによってフィルタエレメントの寿命を延長することができるという利点がある。

ここで、加熱とは人為的に加熱することのみならず、非人為的に不織布基材を加熱することも意味している。例えばフィルタエレメントを剛性枠に装着してなるエアフィルタユニツトを、自動車室内のエアコン内部に設置して、自動車を例えば夏の炎天化に放置することにより、非人為的に加熱することを含む。このように、フィルタエレメントを６０℃以上の雰囲気中で使用することにより加熱する場合、特別な加熱装置や操作も使用せずに、フィルタエレメントの寿命を延長することができるという利点がある。

前記不織布基材は６０℃の加熱によって厚さが５％以上増大するが、厚さの増大の割合は５％以上である限り、またフィルタエレメントとしての機能が損なわれない限り、特に限定されないが、フィルタエレメントの寿命を延長する効果を確実に得るには、５〜６５％の範囲が好ましい。厚さの増大が５％未満の場合は、この機能を付加するためのコストの割には、フィルタエレメントの寿命を延長する効果が少ないという問題がある。また、厚さの増大の上限としては、厚さが増大することによる空気の非通過部分が多くなり過ぎて、フィルタエレメントの寿命がかえって低下することがあるため、厚さの増大は１００％以下が好ましく、６５％以下がより好ましく、５０％以下が最適である。

６０℃の加熱によって厚さが５％以上増大する特性を有する不織布基材は、例えば次のようにして得ることができる。前述の不織布基材の構造で説明した、不織布基材の製法によって得られた、熱可塑性樹脂からなる繊維を含む不織布基材に、圧縮状態で、不織布基材を構成する織維の融点より低い温度で加熱処理を行うのである。より好ましくは、熱可塑性樹脂の融点以上の温度の加熱空気を通過させることで構成繊維相互を結合させた繊維ウェブに、当該繊維ウェブが圧縮状態となるように、前記加熱空気の通過速度を超える速度で前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度の加熱空気を前記繊維ウェブに通過させるのである。この場合、前記熱可塑性樹脂からなる繊維の融点の中で最も低い融点よりも５〜１００℃低い温度で加熱することが好ましく、５〜６０℃低い温度で加熱することがより好ましく、５〜３０℃低い温度で加熱することが更に好ましい。

前述の、熱可塑性樹脂の融点以上の温度の加熱空気を通過させることで構成繊維同士を結合させた繊維ウェブに、当該繊維ウェブが圧縮状態となるように、前記加熱空気の通過速度を超える速度で前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度の加熱空気を前記繊維ウェブに通過させる方法としては、具体的には、例えば、融点が１４０℃の熱可塑性樹脂を鞘成分に有する複合繊維からなる繊維ウェブを形成し、この繊維ウェブをエアスルー型の乾燥機を用いて、１４０℃の熱風により、熱風通過速度６ｍ／秒の条件下で、加熱接着処理を行い、構成繊維同士を結合させた繊維接着ウェブを形成し、次いで、この繊維接着ウェブを別のエアスルー型の乾燥機を用いて、１３０℃の熱風により、熱風通過速度１０ｍ／秒の条件下で、加熱圧縮処理を行い、不織布基材を得る方法がある。なお、この方法では、エアスルー型の乾燥機２台を必ずしも必要とせず、例えば、エアスルー型の乾燥機の前段部分で構成繊維同士を結合させた繊維接着ウェブを形成し、同じエアスルー型の乾燥機の後段部分で加熱圧縮処理を行なうことも可能であり、このようにすれば、エアスルー型の乾燥機が1台で済むのでより好ましい方法である。

このような処理を行うことにより、不織布基材の構成繊維に歪みが残留することになる。この結果、その後の６０℃の加熱によって歪みが解消され、当該不織布基材の嵩（厚さ）が回復するという効果を奏することになる。また、上記方法によれば、不織布基材の下面になるほど風圧による圧縮効果を受けるので、不織布基材の上面の繊維密度が粗く、下面になるほど繊維密度が上昇して密度勾配を形成した構造とすることができる。このような密度勾配が形成されると、フィルタエレメントの濾過寿命を長くする効果が得られる。

前記不織布基材の面密度は１５〜３５０ｇ／ｍ² であることが好ましく、１５〜２５０ｇ／ｍ²であることがより好ましく、２０〜１５０ｇ／ｍ² であることが更に好ましい。また、前記不織布基材の厚さは、プリーツ加工を施すことを考慮すると、０．２〜５ｍｍであることが好ましく、０．３〜３ｍｍであることがより好ましく、０．４〜２ｍｍであることが更に好ましい。０．２ｍｍ未満であると、濾過寿命が短くなり目的とする濾過性能が得られない場含がある。また、５ｍｍを超えると、プリーツ加工を施したときに、気体の濾過に寄与しないか又は寄与が極めて少ない部分(以下、デッドスペースと称する)が多くなり、かえって濾過寿命が短くなり目的とする濾過性能が得られない場合がある。

本発明のフィルタエレメントにおける不織布基材は、補強などを目的として、例えば不織布、織物、編物またはネットなどの他の素材と積層された複合形態を採ることも可能である。

不織布基材の濾過性能は、粗塵除去用のフィルタとして機能することが好ましく、具体的には、ＡＳＨＲＡＥ５２．１−１９９２に規定される試験方法において、ＳＡＥ ＡＣ ＦＩＮＥダストを用いて、質量法により評価すると、試験条件が風速０．２５ｍ／秒の時に、粒子捕集平均効率が５０〜９９％であることが好ましく、粒子捕集平均効率が６０〜９９％であることが好ましく、粒子捕集平均効率が７０〜９９％であることが更に好ましい。粒子捕集平均効率が５０％未満である場合は粗塵除去が不十分であり、粒子捕集平均効率が９９％を超える場合は、不織布基材の開孔径が細かくなり過ぎるため、すぐに不織布基材前後の圧力損失が限界に達して寿命が短くなり粗塵除去用のフィルタとして使用できない場合がある。なお、ＳＡＥ ＡＣ ＦＩＮＥダストとは、ＩＳＯ１２１０３−１（１９９７）のＡ２（ｆｉｎｅ）に規定される試験用ダストに適合するダストである。

また、不織布基材の初期の圧力損失は、試験条件が風速０．１ｍ／秒の時に、３０Ｐａ以下が好ましく、２０Ｐａ以下がより好ましく、１０Ｐａ以下が更に好ましい。また、不織布基材の濾過寿命は風速０．２５ｍ／秒の時に、最終の圧力損失２００Ｐａとした場合、塵埃保持容量５ｇ/ｍ²以上が好ましく、１０ｇ/ｍ²以上がより好ましく、１５ｇ/ｍ²以上が更に好ましい。なお、不織布基材の粒子捕集平均効率の値を高くしようとすると濾過寿命が短くなり(塵埃保持容量が少なくなり)、濾過寿命を長くしようとすると(塵埃保持容量を多くしようとすると）粒子捕集平均効率の値が低下することとなるので、上記の好ましい範囲の不識布であれば、プリーツ加工を施すことにより、粗塵除去用フィルタとしてより好適に用いることができる。

不織布基材の濾過性能をより向上させ、比色法のみならず計数法でも評価できる濾過性能を有するものとするには、不織布基材に帯電加工を施し、構成繊維をエレクトレツト化する方法がある。このようなエレクトレット化した繊維は、比較的高温の加熱によってエレクトレットの効果が失われることが知られており、このため加熱処理によって不織布基材とした後に帯電加工処理が行うことが好ましい。

尚、不織布基材をエレクトレット化する前に、付着している油剤を洗浄除去したり、水流の作用によって構成繊維の交絡と同時に油剤成分を除去したりすることが好ましい。しかし、このような方法によれば、工程の増加や新たな設備が必要であり、製造コストが高くつくなどの課題がある。そこで、例えば特開２００２−３３９２５６号公報に開示されるような、油剤０．２〜０．６重量％が付着してなるポリオレフィン系熱接着繊維からなり、加熱処理による不織布化時（熱可塑性樹脂の融点以上の加熱空気を通過させる時）および/または不織布化後の加熱処理（熱可塑性樹脂の融点未満の加熱空気を通過させる時）で、不織布の油剤付着量が０．００１〜０．２重量％に減少し、油剤付着量の減少率が６０％以上となり得るポリオレフィン系熱接着繊維を用いて、不織布基材を形成し、その後帯電加工を施し構成繊維をエレクトレット化することがより好ましい。なお、このようなポリオレフィン系熱接着繊維は、油剤として例えば分子量４００〜８００のポリエチレングリコールと炭素数１０〜２０の脂肪酸とのエステルを主成分とする油剤が付着してなる繊維である。

不織布基材の帯電加工が施された後の濾過性能は、微塵除去用のフィルタとして機能することが好ましく、具体的には、ＡＳＨＲＡＥ５２．１−１９９２に規定される試験方法において、ＳＡＥ ＡＣ ＦＩＮＥダストを用いて、質量法により評価すると、試験条件が風速０．２５ｍ／秒の時に、粒子捕集平均効率が５０〜９９％であることが好ましく、粒子捕集平均効率が６０〜９９％であることが好ましく、粒子捕集平均効率が７０〜９９％であることが更に好ましい。粒子捕集平均効率が５０％未満である場合は粗塵除去が不十分であり、粒子捕集平均効率が９９％を超える場合は、不織布基材の開孔径が細かくなり過ぎるため、すぐに不織布基材前後の圧力損失が限界に達して寿命が短くなり粗塵除去用のフィルタとして使用できない場合がある。また、ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、０．３μｍの大気塵を用いて、計数法により評価すると、試験条件が風速０．１ｍ／秒の時に、粒子捕集平均効率が５〜５０％であることが好ましく、粒子捕集平均効率が１０〜５０％であることが好ましく、粒子捕集平均効率が２０〜５０％であることが更に好ましい。

次に、上記不織布基材に積層されるガス除去基材について説明する。ガス除去基材としては、通気性のあるシート状又はマット状の基材にガス分解粒子またはガス吸着粒子などのガス除去粒子を含ませた形態や、ガス除去粒子が樹脂によって連結された形態のものを挙げることができる。

前記通気性のあるシート状又はマット状の基材としては、不織布、織物、膜、ろ紙、スポンジなどの多孔質体などが挙げられ、なかでも不織布は通気性が高いので好ましい。

前記ガス除去粒子は、生活環境での不快な臭気物質の除去などに用いる、或いは半導体や液晶の生産施設やクリーンルームなどにおいて空気や雰囲気中に含まれるガス状汚染物質を除去するために用いる、ガス状物質を吸着したり、ガス状物質を吸着しやすい物質に変化させたり、ガス状物質を分解することのできる固体粒子である。このような固体粒子としては、例えば活性炭やゼオライト、種々の化学吸着剤、イオン交換樹脂、光触媒などの触媒などがあり、これらの中から一種又は二種以上を適宜選択して用いることができる。上記ガス除去粒子の中でも、多様なガス状物質を吸着する能力に優れる活性炭が好ましい。活性炭を用いる場合、その比表面積が２００ｍ²／ｇ以上の多孔質のものが好ましく、５００ｍ²／ｇ以上のものがより好ましく、８００ｍ²／ｇ以上のものが更に好ましい。

また、前記ガス除去粒子の粒径は、高効率と底圧損とを共に実現するために平均粒径を０．１４７ｍｍ（１００メッシュ）〜１．６５ｍｍ（１０メッシュ）であることが好ましい。また、平均粒径を０．２１２ｍｍ（７０メッシュ）〜０．８５ｍｍ（２０メッシュ）とすることがより好ましい。平均粒径が０．１４７ｍｍ（１００メッシュ）未満の細かい平均粒径のガス除去粒子を用いると、初期のガス除去効率を高く採れる反面、圧力損失が大きくなってしまうという問題が生じる場合がある。また、平均粒径が１．６５ｍｍ（１０メッシュ）を超える粗い平均粒径のガス除去粒子を用いると、初期のガス除去効率が不十分になるという問題が生じる場合がある。

前記ガス除去基材の好ましい形態としては、通気性を有し且つ熱溶融性を有する樹脂成分からなるマット状物の空隙にガス除去粒子を保持しておき、その後、加熱処理によって、マット状物を溶融させ、ガス除去粒子を保持させて得られるガス除去用濾材がある。このような通気性を有するマット状物としては、不織布、織物、膜、ろ紙、スポンジなどの多孔質体などが挙げられ、なかでも不織布は通気性が高いので好ましい。不織布の場合は、例えば１６０℃以下の融点を有する一成分からなる接着性繊維、或いは１６０℃以下の低融点成分を含む二成分以上からなる接着性複合繊維などを含む不織布を適用することができる。

図４には、ガス除去粒子３が熱接着性の繊維からなる不織布５の構成繊維間によって保持されてマット状になったガス除去粒子層４の両面に通気性のカバー材７、７を貼り合わしたガス除去基材２の形態を示した。このような構造のガス除去粒子層４は、例えば、通気性を有し且つ熱接着性の繊維からなる不織布５（マット状物）の構成繊維間の空隙にガス除去粒子３を保持しておき、その後、加熱処理によって不織布３を構成する熱接着性繊維を熱溶融させて前記ガス除去粒子を繊維間または繊維表面に接着させることで得ることができる。また図４には、上記ガス除去基材２のカバー材７の一方表面に不織布基材１が接着された複合基材１１の形態を示した。

前記ガス除去基材の好ましい別の形態としては、通気性を有し且つ熱溶融性を有する樹脂成分からならマット状物を可塑化溶融することで、連結部と樹脂凝集部とで構成されたウェブを形成し、前記ウェブに前記樹脂凝集部を介してガス除去粒子を固着させてなるマット状のガス除去粒子層の両面に、通気性のカバー材が積層一体化されているガス除去用濾材がある。このような通気性を有するマット状物としては、不織布、織物、膜、ろ紙、スポンジなどの多孔質体などが挙げられ、なかでも不織布は通気性が高いので好ましい。不織布の場合は、例えば１６０℃以下の融点を有する一成分からなる接着性繊維、或いは１６０℃以下の低融点成分を含む二成分以上からなる接着性複合繊維などを含む不織布を適用することができる。

図５には、ガス除去粒子３と、ホットメルト不織布を可塑化溶融して形成されるホットメルト樹脂からなる連結部６ａと樹脂凝集部６ｂとで構成されたウェブとからなり、前記樹脂凝集部６ｂを介してガス除去粒子３が固着されたマット状のガス除去粒子層４の一方表面に、通気性のカバー材７を積層一体化したガス除去基材２の形態を示した。このような構造のガス除去粒子層４は、例えば、ホットメルト不織布の表面にガス除去粒子３を配した後、加熱処理によって該ホットメルト不織布を可塑化溶融させて、前記ガス除去粒子３を固着する樹脂凝集部６ｂと該樹脂凝集部６ｂ間を結ぶ連結部６ａとを有するウェブを形成することにより得られる。

前記ガス除去基材の好ましいさらに別の形態としては、例えば図６に例示するように、通気性を有し且つ熱溶融性を有する樹脂成分からなるマット状物を可塑化溶融することで、連結部と樹脂凝集部とで構成されたウェブを形成し、前記ウェブに前記樹脂凝集部を介してガス除去粒子を固着させてなるマット状のガス除去粒子層の前記ガス除去粒子の固着側面に、連結部と樹脂凝集部とで構成されたウェブの前記樹脂凝集部を介してガス除去粒子を固着させてなるマット状のガス除去粒子層を配し、前記一方のガス除去粒子層に通気性のカバー材が積層一体化されているガス除去用濾材がある。

このような通気性を有するマット状物としては、不織布、織物、膜、ろ紙、スポンジなどの多孔質体などが挙げられ、なかでも不織布は通気性が高いので好ましい。不織布の場合は、例えば１６０℃以下の融点を有する一成分からなる接着性繊維、或いは１６０℃以下の低融点成分を含む二成分以上からなる接着性複合繊維などを含む不織布を適用することができる。

図６には、ガス除去粒子３及び３’と、連結部６ａ、６ａ’と凝集部６ｂ、６ｂ’とを有するウェブとからなり、前記凝集部６ｂ、６ｂ’によってガス除去粒子３及び３’が固着されてなるマット状のガス除去粒子層４、４’であって、前記ガス除去粒子層４の表面に通気性のカバー材７が積層一体化されているガス除去基材２の形態を示した。この例では、凝集部６ｂによってガス除去粒子３が固着されてなるマット状のガス除去粒子層４と、凝集部６ｂ’によってガス除去粒子３’が固着されてなるマット状のガス除去粒子層４’とが積層配置されており、さらにこの積層物に、通気性のカバー材７が連結部６ａ及び凝集部６ｂによって積層一体化されている。

より具体的には、複数の積層単位４、４’で構成され、積層単位４、４’がホットメルト樹脂から成る連結部６ａ、６ａ’と樹脂凝集部６ｂ、６ｂ’とで構成されたウエブの一方の表面に、樹脂凝集部６ｂ、６ｂ’を介してガス除去粒子３、３’が固着されており、またホットメルト樹脂から成る連結部６ａと樹脂凝集部６ｂとを有するウェブを形成するためのホットメルト不織布の片面には、通気性のカバー材７が積層され、該ホットメルト不織布を可塑化溶融させたときに形成される連結部６ａと樹脂凝集部６ｂによってカバー材７が積層一体化されているのである。

このような構造のガス除去粒子層４、４’を得る方法としては、例えば、図６に示すように、ホットメルト不織布の表面にガス除去粒子３を配した後、加熱処理によって該ホットメルト不織布を可塑化溶融させて、連結部６ａと樹脂凝集部６ｂとを有するウェブを形成し、前記樹脂凝集部６ｂによってガス除去粒子３を固着させ、この後、ガス除去粒子３に接してホットメルト不織布を積層し、次いで、ホットメルト不織布の表面にガス除去粒子３’を配した後、該ホットメルト不織布を可塑化溶融させて、連結部６ａ’と樹脂凝集部６ｂ’とを有するウェブを形成し、前記樹脂凝集部６ｂ’によってガス除去粒子３’を固着させるという方法がある。

前記ガス除去基材の面密度は５０〜７００ｇ／ｍ²であることが好ましく、１００〜５５０ｇ／ｍ²であることがより好ましく、１５０〜４５０ｇ／ｍ²であることが更に好ましい。また、前記ガス除去基材の厚さは、プリーツ加工を施すことを考慮すると、０．２〜３ｍｍであることが好ましく、０．３〜２ｍｍであることがより好ましく、０．４〜１ｍｍであることが更に好ましい。０．２ｍｍ未満であると、目的とするガス除去能力やガス除去寿命が得られない場合がある。また、３ｍｍをこえると、プリーツ加工が困難になったり、プリーツ加工を施したときに、ガス除去基材が破損する場合がある。

上述のように不織布基材とガス除去基材とが積層されて複合基材が構成されている。不織布基材とガス除去基材の積層形態としては、それぞれの基材が剥離しないように積層されている限り特に限定されない。例えば接着剤を用いて不織布基材とガス除去基材の両基材を積層一体化する場合、通気性を保つため粉末状の熱可塑性樹脂と増粘材とを水に分散させてペースト状にしてからドット状に基材に塗布し、その後加熱により積層一体化する方法や、ホットメルト樹脂の粒子を基布に散布してから加熱により積層一体化する方法などがある。また、ホットメルト不織布を介して加熱により積層一体化する方法などもある。また、不織布基材と前記ガス除去基材とを重ねてから、表面がフラットなロールと表面に凹凸のある加熱ロールとの間に通して、不織布基材に含まれる熱可塑性樹脂からなる繊維を部分的に溶融して、部分的に積層一体化する方法などもある。この場合、融着部分は全体の面積の３０％以下に留めるべきであり、好ましくは、２０％以下である。

前述のように、前記不織布基材と前記ガス除去基材との積層には、加熱加工が必要となるが、本発明では加熱により不織布基材の厚さが回復してしまうリスクがある。また、不織布基材に帯電加工が施され、構成繊維をエレクトレット化している場合は、加熱によりエレクトレット化の効果が失われるリスクがある。そこで、本願発明では、前記不織布基材と前記ガス除去基材の積層形態として、より好ましい形態を以下に提案する。すなわちその形態は、前記不織布基材と前記ガス除去基材のそれぞれの貼り合わせ面に、両面同時にホットメルト樹脂をホットメルトスプレーにより塗布し、次いで２枚の基材を塗布面が互いに内側になるように積層し、この後、積層した２枚の基材を例えば加熱しない１対のロールの間に通すことにより加圧して、２枚の基材を接着一体化するという方法により得られる積層形態である。このような方法によれば、塗布されたホットメルト樹脂が有する熱量は僅かであるので、ホットメルト樹脂の熱によって、不織布基材の厚さが回復することもなく、またエレクトレット化の効果が失われることもない。また、同じ剥離強度を得る場合、ホットメルト不織布の面密度と比較して、ホットメルト樹脂の量を少なくすることが可能であり、例えば３〜１５ｇ／ｍ²とすることが可能であり、より好ましくは５〜１０ｇ／ｍ²とすることが可能であり、圧力損失を低くできるのみならず材料コストも低くすることができるという利点がある。

図５に示す形態では、ガス除去基材２のガス除去粒子３側面と、不織布基材１の一方面とに、それぞれホットメルト樹脂８をホットメルトスプレーにより塗布し、次いでガス除去基材２と不織布基材１の塗布面が互いに内側になるように積層し加圧して、両基材１、２をホットメルト樹脂８を介して接着一体化した複合基材１１の例を示した。

また図６及び図７には、上記ガス除去基材２のガス除去粒子３’側面と、不織布基材１の一方面とに、それぞれホットメルト樹脂８をホットメルトスプレーにより塗布し、次いでガス除去基材２と不織布基材１の塗布面が互いに内側になるように積層して加圧し、両基材１、２をホットメルト樹脂８を介して接着一体化した複合基材１１の例を示した。

前記不織布基材と前記ガス除去基材を積層してなる複合基材の面密度としては６５〜１０００ｇ／ｍ²であることが好ましく、１５０〜８００ｇ／ｍ²であることがより好ましく、１７０〜６００ｇ／ｍ²であることが更に好ましい。また、前記複合基材の厚さは、プリーツ加工を施すことを考慮すると、０．４〜６ｍｍであることが好ましく、０．６〜４ｍｍであることがより好ましく、０．７〜３ｍｍであることが更に好ましい。０．４ｍｍ未満であると、濾過寿命が短くなり目的とする濾過性能が得られない場合がある。また、５ｍｍを超えると、プリーツ加工を施したときに、気体の濾過に寄与しないか又は寄与が極めて少ない部分（以下、デッドスペースと称する）が多くなり、かえってガス除去寿命及び濾過寿命が短くなり目的とするガス除去能力及び濾過性能が得られない恐れがある。

上記のように熱可塑性樹脂からなる繊維を含む不織布基材とガス除去基材とが積層されてなる複合基材をプリーツ加工し、そのプリーツ形状を保形部材によって保持することで、本発明のフィルタエレメントを得ることができるのである。なお、図１では、プリーツ加工された複合基材１１の、プリーツの峰線方向と交叉する端面に、保形部材１２ｂが矢印Ａの方向に装着する態様も例示している。複合基材のプリーツ加工は、ジグザグ形状に折られている限り限定されず、この折り加工方法としてはレシプロ式やロータリー式などのプリーツ加工機による方法や、ジグザグ形状に成形された押型でプレスする方法などがある。

また、保形部材としては、プリーツ形状を保持することができる限り、特に限定されず、例えば織編物、不織布、合成樹脂シート、発泡シート、紙、金属材料またはこれらの複合物などのシート状物を適用することができる。このうち特に不織布であれば、強度に優れると共に、フィルタエレメントを剛性枠に装着する際にクッション性に優れ、剛性枠との間のシール性に優れるので好ましい。具体的には、これらのシート状物を、熱融着させたり、接着剤や接着性シートを介して接着することにより、プリーツの峰線方向と交叉する端面に、装着することができる。なお、保形部材としては、シート状物に限らず、発泡性樹脂等を付着させて発泡して形成することなども可能である。また、保形部材は、プリーツの峰線方向と交叉する端面以外にも、峰線方向と平行な端面にも装着することが可能である。

また、プリーツ加工前に、或いはプリーツ加工後に、図１又は図２に例示するように、複合基材１１に、プリーツの峰線方向と交叉する方向に、間隔をおいて平行に、線状の樹脂を付着させたセパレータ１４を設けて、プリーツの山の斜面が接触してデッドスペースとなることを防ぐことも好ましい。線状の樹脂の付着は、これらの図のように、断続的としてプリーツの山の峰に設けて、プリーツの谷部には設けないようにすることも好ましく、また複合基材の両面に設けることも好ましい態様である。

またフィルタエレメントは、図１に例示するように、ひだ１３が多数形成されていることが好ましく、具体的には、図３に示すように、ひだ１３の高さＨは５〜１５０ｍｍが好ましく、８〜１００ｍｍがより好ましく、１５〜５０ｍｍが更に好ましい。また、プリーツの山間隔であるひだ１３のピッチＰは１〜２０ｍｍが好ましく、２〜１５ｍｍがより好ましく、３〜１０ｍｍが更に好ましい。また、ピッチＰ（ｍｍ）と高さＨ（ｍｍ）との比Ｐ／Ｈが０．０５〜０．７であることが好ましく、０．０５〜０．５であることがより好ましく、０．０５〜０．３であることが更に好ましい。Ｐ／Ｈが０．０５未満であると、ひだの角度が小さくなり過ぎるので、風圧でひだの角度が広がり隣接するひだと接触してしまいデッドスペースとなり、塵埃保持容量が低下してしまう場合がある。また、Ｐ／Ｈが０．５を超えると、ひだの高さが少なくなり濾材全体の面積が少なくなり、塵埃保持容量が低下してしまう場合がある。また、ひだの高さが５ｍｍ未満であると濾材全体の面積が少なくなり、塵埃保持容量が低下してしまう場合がある。ひだの高さが1５０ｍｍを超えると濾材全体の面積が大きくなるものの、ひだの角度が小さくなりすぎるので、隣接するひだと接触してしまい、デッドスペースとなり、かえって塵埃保持容量が低下してしまう場合がある。

また、図３に示すように、プリーツの山間隔、すなわちひだのピッチをＰ（ｍｍ）、複合基材の厚さをＴ（ｍｍ）とすると、
式 ： ａ ＝ （１−２Ｔ／Ｐ）×１００
から算出した開ロ率ａが１０〜８０％であることが好ましく、１５〜７５％であることがより好ましく、２０〜７０％であることが更に好ましい。図３から明らかなように、ひだのピッチＰ（ｍｍ）と高さＨ（ｍｍ）との比Ｐ／Ｈの値が少ない場合、複合基材の厚さＴ（ｍｍ）の約２倍に相当する長さの幅がデッドスペースの巾Ｄ（ｍｍ）とほぼ等しくなる。

そのため、フィルタエレメントの山数が多くなるほど、また複合基材の厚さが厚くなるほどデッドスペースが多くなり、エアフィルタユニットとしての処理風量が低下して、濾過寿命が少なくなる傾向がある。その一方、フィルタエレメントの山数が多くなるほど、また複合基材の厚さが厚くなるほど複合基材の濾過面積が増加して濾過寿命が長くなる傾向がある。したがって、上記の式は、これら両傾向のバランスがとれ、濾過寿命が長くなる最も好ましい状態を表す式といえる。それゆえ前記開口率ａが１０％未満であると、エアフィルタユニットの初期の圧力損失が大きく上昇してしまい、濾過寿命が短くなり、塵埃保持容量が低下してしまう場合がある。また、開口率ａが８０％を超えると複合基材の濾過面積が少なくなり、エアフィルタユニットの濾過寿命が短くなり、塵埃保持容量が低下してしまう場合がある。

また、フィルタエレメントの全体の大きさは、自動車用や家庭用空気清浄機などの生活環境における空調機器に装着して使用されるフィルタエレメントの場合、空気の流入面の一辺の寸法が８０〜５００ｍｍが好ましく、１００〜４００ｍｍより好ましく、１５０〜３００ｍｍが更に好ましい。また、奥行は５〜１００ｍｍが好ましく、１０〜５０ｍｍがより好ましく、１５〜３０ｍｍが更に好ましい。また、ビル、工場、事務所などに設置される空気清浄装置に、パッケージフィルター、ファンコイルユニット、中央空調用フィルタユニット等の粗塵除去用フィルタとして使用されるフィルタエレメントの場合、空気の流入面の一辺の寸法が２００〜１５００ｍｍが好ましく、３００〜１０００ｍｍがより好ましく、４００〜７００ｍｍが更に好ましい。また、奥行は１０〜５００ｍｍが好ましく、２０〜４００ｍｍがより好ましく、３０〜３００ｍｍが更に好ましい。

前記フィルタエレメントを空調装置に適用する場合はフィルタエレメントを剛性枠に装着して用いることができる。この剛性枠は剛性のある材質である限り特に限定されず、木材、金属、プラスチック等が適用され、数回の洗浄再生の後に焼却、廃棄される場合は木材が好ましい。

前記フィルタエレメントの濾過性能は、粗塵除去用のフィルタとして機能することが好ましく具体的には、ＡＳＨＲＡＥ５２．１−１９９２に規定される試験方法において、ＳＡＥ ＡＣ ＦＩＮＥダストを用いて、質量法により評価すると、空気の流入面の少なくとも一辺の寸法が８０〜５００ｍｍの場含、試験条件が風量５５０ｍ³／ｈｒの時に、粒子捕集平均効率が５０〜９９％であることが好ましく、粒子捕集平均効率が６０〜９９％であることが好ましく、粒子捕集平均効率が７０〜９９％であることが更に好ましい。粒子捕集平均効率が５０％未満である場合は粗塵除去が不十分であり、粒子捕集平均効率が９９％を超える場合は、複合基材の開孔径が細かくなり過ぎるため、すぐに複合基材前後の圧力損失が限界に達して寿命が短くなり粗塵除去用のフィルタとして使用できない場合がある。なお、空気の流入面の全ての辺の寸法が５００ｍｍを超える場合は、試験条件として風量１１００ｍ³／ｈｒを採用することができる。

また、前記フィルタエレメントの初期の圧力損失は、空気の流入面の少なくとも一辺の寸法が８０〜５００ｍｍの場合、試験条件が風量５５０ｍ³／ｈｒの時に、1５０Ｐａ以下が好ましく、１２０Ｐａ以下がより好ましく、１００Ｐａ以下が更に好ましい。また、前記フィルタエレメントの濾過寿命は、最終の圧力損失２００Ｐａとした場合、塵埃保持容量１０ｇ以上が好ましく、１５ｇ以上がより好ましく、２０ｇ以上が更に好ましい。なお、前記複合基材の各圧力損失は、積層された不織布基材とガス除去基材の圧力損失を加算したものである。なお、空気の流入面の全ての辺の寸法が５００ｍｍを超える場合は、試験条件として風量１１００ｍ³／ｈｒを採用することができる。

本発明のフィルタエレメントは、前述のように、熱可塑性樹脂からなる熱接着性のポリオレフィン系繊維であって、その繊維長が１５−１００ｍｍのステープル繊維を含む不織布基材とガス除去基材とが積層されてなる複合基材がプリーツ加工されてなるフィルタエレメントであって、前記不織布基材は、前記ポリオレフィン系繊維の加熱によって構成繊維同士が結合しており、さらに圧縮状態で加熱することで厚さが減少すると共に構成繊維に歪みが残留しており、６０℃の加熱によって前記不織布基材の構成繊維の歪みが解消されて、その厚さが５％以上増大するようになっている。したがって、このフィルタエレメント、またはこのフィルタエレメントを剛性枠に装着してなるエアフィルタユニットを６０℃の加熱状態に曝すとフィルタエレメントの濾過性能が変化する。詳細には、粒子捕集平均効率は殆んど変化せず、複合基材のひだの頂点部分でのデッドスペースが増加するため圧力損失が増加するものの、不織布基材全体の塵埃保持容量が増加するため、総合的な結果として、濾過寿命が大きく増加するという効果をもたらす。この増加の割合は、もとのフィルタエレメントの濾過寿命に対して、５％以上であることが好ましく、１０％以上であることがより好ましく、１５％以上であることが更に好ましい。

次に、本発明のフィルタエレメントの使用方法を説明する。本発明のフィルタエレメントの使用方法は、熱可塑性樹脂からなる熱接着性のポリオレフィン系繊維であって、その繊維長が１５−１００ｍｍのステープル繊維を含む不織布基材と、ガス除去基材とが積層されてなる複合基材がプリーツ加工されており、
前記不織布基材は、前記ポリオレフィン系繊維の加熱によって構成繊維同士が結合しており、さらに圧縮状態で加熱することで厚さが減少すると共に構成繊維に歪みが残留しており、
前記複合基材のプリーツ形状が保形部材によって保持されてなるフィルタエレメントを、５０〜８０℃の温度のいずれかの温度雰囲気中で使用することにより、前記不織布基材の構成繊維の歪みを解消させて該前記不織布基材の厚さを５％以上回復させて用いることで特徴付けられたものである。

本発明のフィルタエレメントの使用方法では、フィルタエレメントとして、本発明のフィルタエレメント、すなわち不織布基材の厚さが６０℃の加熱によって厚さが５％以上増大するようにしたものを使用することが好ましい。以下、本発明のフィルタエレメントを使用する場合を例に挙げて説明する。

前述のように、本発明のフィルタエレメントは、該フィルタエレメントを構成する不織布基材の厚さが６０℃の加熱によって５％以上増大する特性を有しているので、このフィルタエレメントを６０℃以上の温度雰囲気中で使用することにより、該フィルタエレメントの寿命を延長することができるという利点がある。しかし、本発明のフィルタエレメントを実際に使用する際には、非人為的な温度雰囲気中で６０℃未満の温度雰囲気中で使用することがあり、例えば５０℃の温度雰囲気で一ヶ月間使用することがあり、このような６０℃未満の温度雰囲気中であっても、長時間であれば厚さが５％以上増大することがある。このような温度雰囲気とは、５０〜８０℃のいずれかの温度である。すなわち当該フィルタエレメントが曝される温度雰囲気が５０℃未満であると、不織布基材の厚さを５％以上増大させることができなくなる場合があり、８０℃以上の場合には、フィルタエレメントの構成部材が変形したり、変質したりする恐れがあるからである。また上述の不具合を生じることがなく、しかも確実に厚さが５％以上増大する効果を確保するためには、６０〜８０℃のいずれかの温度雰囲気であることが望ましい。

また、上記の５０〜８０℃のいずれかの温度としては、フィルタエレメントを構成する不織布基材を構成する熱可塑性樹脂の融点未満であることが好ましく、詳細には、前記熱可塑性樹脂からなる繊維の融点の中で最も低い融点よりも１０℃以下の温度であることが好ましく、３０℃以下の温度であることがより好ましく、５０℃以下の温度であることが更に好ましい。

ここで、加熱とは人為的に加熱することのみならず、非人為的に不織布基材を加熱することを意味している。例えばフィルタエレメントを剛性枠に装着してなるエアフィルタユニットを、自動車室内のエアコン内部に設置して、自動車を例えば夏の炎天化に放置することにより、非人為的に加熱することを含む。すなわち、５０〜８０℃のいずれかの温度雰囲気中で使用することを意味している。

なお、本発明の使用方法では、人為的に不織布基材を加熱して使用することも可能である。例えば、フィルタエレメントを剛性枠に装着してなるエアフィルタユニットを、家庭用空気清浄機や事務所用空調装置に設置して、エアフィルタとしてある程度使用して、塵埃が付着した後に、エアフィルタユニットを取外し、または設置したまま、フィルタエレメントを加熱した雰囲気中に曝すかまたは加熱空気を通過させることにより、不織布基材の厚さを回復させて使用することも可能である。

以上説明したように、本発明のフィルタエレメントは、熱可塑性樹脂からなる繊維を含む不織布基材とガス除去基材とが積層一体化されてなる複合基材がプリーツ加工されており、該複合基材のプリーツ形状が保形部材によって保持されてなるフィルタエレメントを、例えば５０〜８０℃のいずれかの温度雰囲気中で使用することにより、前記不織布基材の厚さを５％以上回復させて用いることができ、少なくとも使い始めから加熱されるまでの期間においては、圧力損失が少なくエネルギーコストの削減や高風量を確保することができ、ある程度の期間が経過した後に加熱されるか又は故意に加熱することにより、最終的には、高い除塵効率を保持しつつ、濾過寿命が長くなるという特性を有している。

以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。

(不織布基材又は複合基材の厚さの試験方法)
加熱前、又は加熱後の不織布基材又は複合基材から１０ｃｍ角の試験片を切り取り、複合基材の場合は、不織布基材が上になるようにして試験片を水平板の上に載置する。次いで、この試験片の上に質量が５０ｇの１０ｃｍ角の平板を載せて、水平板と平板の間の距離を測定する。測定に際しては、平板の４隅部と平板の各辺の中央部の合計８ヶ所で測定し、得られた値の平均値を不織布基材又は複合基材の厚さとする。なお、複合基材の場合は、不織布基材の下面と平板の間の距離を測定することにより、不織布基材の厚さも測定する。また、フィルタエレメントに加工された複合基材の場合は、フィルタエレメントから複合基材を取り出し、プリーツ形状の山部と谷部を除去し、セパレータがある場合は、セパレータも除去して、幾つかの小片となったものを合わせて１０ｃｍ角となるように配置したものを試験片とすることができる。

(不織布基材の濾過性能試験方法−質量法)
ＡＳＨＲＡＥ５２．１−１９９２に規定される試験方法において、風速０．２５ｍ／秒にて、圧力損失が２００ＰａになるまでＳＡＥ ＡＣ ＦＩＮＥダストを供給した後、粒子捕集平均効率（％）及び濾過寿命(塵埃保持容量)(ｇ／ｍ²)を求める。また、初期の圧力損失（Ｐａ）は風速０．１ｍ／秒にて測定した値を用いる。

(不織布基材の濾過性能試験方法−計数法)
ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、風速０．１ｍ／秒にて、０．３μｍの大気塵を供給して、粒子捕集平均効率（％）を求める。

(フィルタエレメントの濾過性能試験方法−質量法〉
ＡＳＨＲＡＥ５２．１−１９９２に規定される試験方法において、風量５５０ｍ³／ｈｒにて、圧力損失が２００ＰａになるまでＳＡＥ ＡＣ ＦＩＮＥダストを供給した後、粒子捕集平均効率（％）及び濾過寿命(塵埃保持容量)（ｇ）を求める。また、初期の圧力損失（Ｐａ）は風量５５０ｍ³／ｈｒにて測定した値を用いる。

(実施例１)
芯成分が融点１６０℃のポリプロピレン樹脂であり。鞘成分が融点１４０℃のポリエチレン樹脂からなる複合繊維(繊度６．６デシテックス、繊維長６４ｍｍ)からなるステープル繊維８０質量％と、芯成分が融点１６０℃のポリプロピレン樹脂であり、鞘成分が融点１４０℃のポリエチレン樹脂からなる複合繊維(繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍ)からなるステープル繊維２０質量％とを混合して、カード機を使用して繊維ウェブを形成した。

次いで、この繊維ウェブをエアスルー型の乾燥機を用いて、１４０℃の熱風により、熱風通過速度６ｍ／秒の条件下で、加熱接着処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．６５ｍｍの繊維接着ウェブを形成した。次いで、この繊維接着ウエブを別のエアスルー型の乾燥機を用いて、１３０℃の熱風により、熱風通過速度１０ｍ／秒の条件下で、加熱圧縮処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．５ｍｍの不織布基材を作製した。

次いで、図６に示すように、面密度２０ｇ／ｍ²のホットメルト不織布が面密度２０ｇ／ｍ²のポリエステル繊維からなるスパンポンド不織布に付着した面密度４０ｇ／ｍ2のカバー材７の前記ホットメルト不織布の表面に、粒径０．３〜０．５ｍｍに分級した（平均粒径０．４ｍｍ）市販の活性炭粒子からなるガス除去粒子３を面密度１１５ｇ／ｍ2となるように散布する。続いて、約５ｋｇ／ｃｍ2の水蒸気処理をカバー材７側（ホットメルト不織布側）から約７秒間行い、ホットメルト不織布を可塑化溶融させて、ホットメルト樹脂からなる連結部６ａと樹脂凝集部６ｂとで構成されたウェブを形成し、前記樹脂凝集部６ｂを介してガス除去粒子３を固着させた。続いて、固着したガス除去粒子３以外のガス除去粒子を除去することにより、ガス除去粒子３が各々の粒径に応じて固着され、しかもカバー材５と接着されたガス除去粒子層４を構成する１層目の積層単位を得た。さらに、この状態のガス除去粒子層４（積層単位）に面密度２０ｇ／ｍ²のホットメルト不織布を積層し、面密度１１５ｇ／ｍ²となるようにしてガス除去粒子３’を散布、水蒸気処理、並びに念のため固着されていないガス除去粒子の除去を経てガス除去粒子層４’となる２層目の積層単位を形成し、面密度２９０ｇ／ｍ²、厚さ０．７ｍｍのガス除去基材２を作製した。

次いで、図７に示すように、このガス除去基材２と前述の不織布基材１のそれぞれの貼り合わせ面に、両面同時に面密度１０ｇ／ｍ²となるようにホットメルト樹脂をホットメルトスプレーにより塗布し、次いで２枚の基材１、２を塗布面が互いに内側になるように積層し、次いでこの積層した２枚の基材１、２を加熱しない一対のロールの間に通すことにより加圧して、２枚の基材１、２をホットメルト樹脂８を介して接着一体化し、面密度３５０ｇ／ｍ²、厚さ１．２ｍｍの複合基材１１を作製した。得られた複合基材を評価した結果を表１に示す。

（実施例２）
芯成分が融点１６０℃のポリプロピレン樹脂であり、鞘成分が融点１４０℃のポリエチレン樹脂からなる複合繊維(繊度６．６デシテックス、繊維長６４ｍｍ)からなるステープル繊維１００質量％を用い、カード機を使用して繊維ウェブを形成した。次いで、この繊維ウェブをエアスルー型の乾燥機を用いて、１４０℃の熱風により、熱風通過速度６ｍ／秒の条件下で、加熱接着処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．７ｍｍの繊維接着ウェブを形成した。次いで、この繊維接着ウェブを別のエアスルー型の乾燥機を用いて、１３０℃の熱風により、熱風通過速度１０ｍ／秒の条件下で、加熱圧縮処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．５５ｍｍの不織布基材を作製した。次いで、実施例１と同様にして、面密度２９０ｇ／ｍ²、厚さ０．７ｍｍのガス除去基材を積層一体化して、面密度３５０ｇ／ｍ²、厚さ１．２５ｍｍの複合基材１１を作製した。得られた複合基材を評価した結果を表１に示す。

(実施例３)
芯成分が融点１６０℃のポリプロピレン樹脂であり、鞘成分が融点１４０℃のポリエチレン樹脂からなる複合繊維(繊度６．６デシテックス、繊維長６４ｍｍ)からなるステープル繊維８０質量％と、芯成分が融点１６０℃のポリプロピレン樹脂であり、鞘成分が融点１４０℃のポリエチレン樹脂からなる複合繊維(繊度２．２デシテックス、繊維長５１ｍｍ)からなるステーブル繊維２０質量％とを混合して、カード機を使用して繊維ウェブを形成した。次いで、この繊維ウェブをエアスルー型の乾燥機を用いて、１４０℃の熱風により、熱風通過速度６ｍ／秒の条件下で、加熱接着処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．６５ｍｍの繊維接着ウェブを形成した。次いで、この繊維接着ウェブを別のエアスルー型の乾燥機を用いて、１３０℃の熱風により、熱風通過速度１０ｍ／秒の条件下で、加熱圧縮処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．５ｍｍの不織布基材を作製した。次いで、この不織布基材にコロナ放電加工を行い、構成繊維がエレクトレット化した不織布基材を作製した。なお、使用した複合繊維は、前述の『油剤０．２〜０．６重量％が付着してなるポリオレフィン系熱接着繊維からなり、加熱処理による不織布化時および/または不織布化後の加熱処理で、不織布の油剤付着量が０．００１〜０．２重量％に減少し、油剤付着量の減少率が６０％以上となり得るポリオレフィン系熱接着繊維』である。次いで、実施例１と同様にして、面密度２９０ｇ／ｍ²、厚さ０．７ｍｍのガス除去基材を積層一体化して、面密度３５０ｇ／ｍ²、厚さ１．２ｍｍの複合基材１１を作製した。得られた複合基材を評価した結果を表１に示す。

(実施例４〜７)
実施例３と同様にして、繊維ウエブを形成し、次いで、この繊維ウェブをエアスルー型の乾燥機を用いて、１４０℃の熱風により、それぞれ熱風通過速度９ｍ／秒、７．５ｍ／秒、４ｍ／秒、２ｍ／秒の条件下で、加熱接着処理を行ない、それぞれ面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．５５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍの繊維接着ウェブを形成したこと以外は実施例３と同様にしてそれぞれ面密度３５０ｇ／ｍ²で、厚さ１．２ｍｍの実施例４、５、６、７の複合基材１１を作製した。得られた複合基材を評価した結果を表１に示す。

(実施例８)
実施例１で得られた複合基材に、ひだの高さが２９ｍｍ、ひだのピッチ(山間隔）が６ｍｍとなるようにプリーツ加工を施し、次いでプリーツの峰線方向と交叉する端面に、剛性のある不織布からなる保形部材をホットメルトシートを介して貼り付けて、全体の大きさが保形部材側２２５ｍｍ×保形部材と垂直な側２３５ｍｍのフィルタエレメントを作製した。得られたフィルタエレメントの濾過性能を評価した結果を表３に示す。また、得られたフィルタエレメントに、風量５５０ｍ³／ｈｒの加熱空気（６０℃）を１００時間流した後の濾過性能を評価した結果も表３に示す。なお、自動車用エアコンでは、一般的に最大風量が５５０ｍ³／ｈｒであり、この実施例では複合基材に対して面風速が約２５ｃｍ／秒に相当する。そして、この面風速が極めて小さい値であるため、不織布基材の厚さを圧縮する効果はなく、また不織布基材が厚さを回復することを妨げる効果もないことが確認されている。

(実施例９〜１３）
実施例３〜７で得られた複合基材に、プリーツ加工を施したこと以外は、実施例８と同様にしてフィルタエレメントを作製した。得られたフィルタエレメントの濾過性能を評価した結果を表３及び４に示す。また、得られたフィルタエレメントに、風量５５０ｍ³／ｈｒの加熱空気（６０℃）を１００時間流した後の濾過性能を評価した結果も表３及び４に示す。

(比較例１)
実施例１と同様にして、繊維ウェブを形成し、次いで、この繊維ウェブをエアスルー型の乾燥機を用いて、１４０℃の熱風により。熱風通過速度６ｍ／秒の条件下で、加熱接着処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．６５ｍｍの繊維接着ウェブを形成した後、この繊維接着ウェブに加熱圧縮処理は行なわず、この繊維接着ウェブ(面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．６５ｍｍ)を不織布基材とした。次いで、実施例１と同様にして、面密度３５０ｇ／ｍ²、厚さ１．３５ｍｍの複合基材を作製した。得られた複合基材を評価した結果を表２に示す。

（比較例２）
実施例２と同様にして、繊維ウェブを形成し、次いで、この繊維ウェブをエアスルー型の乾燥機を用いて、１４０℃の熱風により、熱風通過速度６ｍ／秒の条件下で、加熱接着処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．７ｍｍの繊維接着ウェブを形成した後、この繊維接着ウェブに加熱圧縮処理は行なわず、この繊維接着ウェブ(面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．７ｍｍ)を不織布基材とした。次いで、実施例２と同様にして、面密度２９０ｇ／ｍ²、厚さ０．７ｍｍのガス除去基材を積層一体化して、面密度３５０ｇ／ｍ²、厚さ１．４ｍｍの複合基材を作製した。得られた複合基材を評価した結果を表２に示す。

(比較例３)
実施例３と同様にして、繊維ウェブを形成し、次いで、この繊維ウェブをエアスルー型の乾燥機を用いて、１４０℃の熱風により、熱風通過速度６ｍ／秒の条件下で、加熱接着処理を行い、面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．６５ｍｍの繊維接着ウェブを形成した後、この繊維接着ウェブに加熱圧縮処理は行なわず、この繊維接着ウェブ(面密度５０ｇ／ｍ²、厚さ０．６５ｍｍ)を不織布基材とした。次いで、この不織布基材にコロナ放電加工を行い、構成繊維がエレクトレット化した不織布基材を作製した。次いで、実施例３と同様にして、面密度２９０ｇ／ｍ²、厚さ０．７ｍｍのガス除去基材を積層一体化して、面密度３５０ｇ／ｍ²、厚さ１．３５ｍｍの複合基材を作製した。得られた複合基材を評価した結果を表２に示す。

（比較例４〜７）
実施例３と同様にして、繊維ウェブを形成し、次いで、この繊維ウェブをエアスルー型の乾燥機を用いて、１４０℃の熱風により、それぞれ熱風通過速度９ｍ／秒、７．５ｍ／秒、４ｍ／秒、２ｍ／秒の条件下で、加熱接着処理を行ない、それぞれ面密度５０ｇ／ｍ²で、厚さ０．５５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍの繊維接着ウェブを形成した後、これらの繊維接着ウェブに加熱圧縮処理は行わず、これらの繊維接着ウェブを不織布基材とした。次いで、これらの不織布にコロナ放電加工を行い、構成繊維がエレクトレット化した不織布基材を作製した。次いで、実施例３と同様にして、面密度２９０ｇ／ｍ²、厚さ０．７ｍｍのガス除去基材を積層一体化して、面密度３５０ｇ／ｍ²、厚さ１．２５ｍｍ、１．３ｍｍ、１．４ｍｍ、１．５ｍｍの複合基材を作製した。得られた複合基材を評価した結果を表２に示す。

(比較例８)
比較例１で得られた複合基材に、プリーツ加工を施したこと以外は、実施例８と同様にしてフィルタエレメントを作製した。得られたフィルタエレメントの濾過性能を評価した結果を表２に示す。また、得られたフィルタエレメントに、風量５５０ｍ³／ｈｒの加熱空気（６０℃）を１００時間流した後の濾過性能を評価した結果も表５に示す。

(比較例９〜１３)
比較例３〜７で得られた複合基材に、プリーツ加工を施したこと以外は、実施例８と同様にしてフィルタエレメントを作製した。得られたフィルタエレメントの濾過性能を評価した結果を表５及び６に示す。また、得られたフィルタエレメントに、風量５５０ｍ³／ｈｒの加熱空気（６０℃）を１００時間流した後の濾過性能を評価した結果も表５及び６に示す。

表１〜６から明らかなように、実施例８〜１３のフィルタエレメントは、６０℃に加熱される前の状態では、初期圧力損失が少なく、６０℃に加熱された後には濾過寿命が長くなっていることが分かる。このように、本発明のフィルタエレメントは、少なくとも使い始めから加熱されるまでの期間においては、圧力損失が少なくエネルギーコストの削減や高風量を確保することができ、ある程度の期間が経過した後に非人為的に又は人為的に加熱することにより、最終的には、高い除塵効率及びガス除去能力を保持しつつ、濾過寿命及びガス除去寿命が長くなるという特性を有している。

本発明のフィルタエレメントの一例を示す斜視図である。また、保形部材を矢印Ａの方向に装着する態様を例示する図である。 本発明のフィルタエレメントの要部拡大図である。 本発明のフィルタエレメントの模式断面図である。 本発明のフィルタエレメントの複合基材を示す要部拡大断面図である。 本発明のフィルタエレメントの複合基材の別例を示す要部拡大断面図である。 本発明のフィルタエレメントのガス除去基材のさらに別例を示す要部拡大断面図である。 図６に示すガス除去基材に不織布基材を積層一体化した複合基材を示す要部拡大断面図である。

１０ ・・・フィルタエレメント
１１ ・・・複合基材
１２ａ、１２ｂ ・・・保形部材
１３ ・・・ひだ
１４ ・・・セパレータ
１ ・・・不織布基材
２ ・・・ガス除去基材
４ ・・・ガス除去粒子層
３ ・・・ガス除去粒子
５ ・・・繊維体
６ａ ・・・連結部
６ｂ ・・・樹脂凝集部
７ ・・・カバー材
８ ・・・ホットメルト樹脂

Claims (8)

1. 熱可塑性樹脂からなる熱接着性のポリオレフィン繊維であって、その繊維長が１５−１００ｍｍのステープル繊維を含む不織布基材とガス除去基材とが積層されてなる複合基材がプリーツ加工されており、前記複合基材のプリーツ形状が保形部材によって保持されてなるフィルタエレメントにおいて、
   前記不織布基材は、前記ポリオレフィン繊維の加熱によって構成繊維同士が結合しており、さらに圧縮状態で加熱することで厚さが減少すると共に構成繊維に歪みが残留しており、６０℃の加熱によって前記構成繊維の歪みが解消されて、その厚さが５％以上増大することが可能であることを特徴とするフィルタエレメント。
2. 不織布基材の厚さが６０℃の加熱によって５〜６５％増大することを特徴とする請求項１に記載のフィルタエレメント。
3. 不織布基材の濾過性能は、ＡＳＨＲＡＥ ５２．１−１９９２に規定される試験方法において、ＳＡＥ ＦＩＮＥ ダストを用いて、質量法により評価すると、試験条件が風速０．２５ｍ／ｓｅｃの時に、粒子捕集平均効率が５０〜９９％である請求項１または２のいずれかに記載のフィルタエレメント。
4. 不織布基材が帯電加工されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィルタエレメント。
5. 下記式により算出した開口率ａが２０〜８０％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フィルタエレメント。
   式 ａ＝（１−２Ｔ／Ｐ）×１００
   尚、式中Ｐはプリーツの山間隔（ｍｍ）、Ｔは複合基材の厚さ（ｍｍ）である。
6. ６０℃の加熱によって、前記フィルタエレメントの塵埃保持容量が、加熱前の塵埃保持容量に対して５％以上増大することを特徴とする１〜５のいずれかに記載のフィルタエレメント。
7. 熱可塑性樹脂からなる熱接着性のポリオレフィン繊維であって、その繊維長が１５−１００ｍｍのステープル繊維を含む繊維ウェブに、前記ポリオレフィン繊維の融点以上の加熱空気を通過させることにより、前記繊維ウェブの構成繊維相互を結合した後、前記繊維ウェブが圧縮状態となるように、前記加熱空気の通過速度を超える速度で前記ポリオレフィン繊維の融点未満の温度の加熱空気を前記繊維ウェブに通過させることにより、厚さを減少させると共に構成繊維に歪みが残留した不織布基材を形成し、
   ただし、前記歪みとは、６０℃の加熱によって前記構成繊維の歪みが解消されて前記不織布基材の厚さが５％以上増大することが可能である歪みであり、
   次いで、前記不織布基材にガス除去基材を積層一体化して複合基材を形成し、この後、前記複合基材をプリーツ加工し、さらに保形部材によって前記複合基材のプリーツ形状を保持することを特徴とするフィルタエレメントの製造方法。
8. 熱可塑性樹脂からなる熱接着性のポリオレフィン繊維であって、その繊維長が１５−１００ｍｍのステープル繊維を含む不織布基材と、ガス除去基材とが積層されてなる複合基材がプリーツ加工されており、
   前記不織布基材は、前記ポリオレフィン繊維の加熱によって構成繊維同士が結合しており、さらに圧縮状態で加熱することで厚さが減少すると共に構成繊維に歪みが残留しており、
   前記複合基材のプリーツ形状が保形部材によって保持されてなるフィルタエレメントを、５０〜８０℃の温度のいずれかの温度雰囲気中で使用することにより、前記不織布基材の構成繊維の歪みを解消させて該不織布基材の厚さを５％以上回復させて用いることを特徴とするフィルタエレメントの使用方法。

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