JP5159529B2

JP5159529B2 - エアフィルタ用濾材

Info

Publication number: JP5159529B2
Application number: JP2008232966A
Authority: JP
Inventors: 堂照望月; 寿也岡村; 豊大垣; 康裕松井
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: JP2010064010A

Description

本発明は一般ビルの空調設備、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタ、またはマスクなどの用途に好適な極細繊維が用いられたエアフィルタ用濾材に関する。

従来から、一般ビルの空調設備、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタ、またはマスクなどに使用されるエアフィルタ用濾材として、メルトブロー法によって形成された極細繊維からなる濾材が知られており、例えば特許文献１に、メルトブロー法によって形成された平均繊維径１μｍ未満の極細有機繊維と、平均繊維径５〜１００μｍの熱融着性繊維とを混合した繊維ウェブが、熱融着性繊維により結合されている濾材が提案されている。この濾材にあっては、低い圧力損失を維持した状態で高い塵埃捕集効率を得ることができるという利点を有している。すなわち、高い塵埃捕集効率を有しながら濾過寿命を長くすることが可能であるという利点を有している。しかし、当該濾材を実際に使用した場合、濾材の流入側に多くの塵埃が付着するのに対して流出側には塵埃の付着が少ない現象が見られ、濾材全体が有効に利用されておらず、高い塵埃捕集効率を有しながら、より長い濾過寿命を得ることが求められていた。

特開平１１−１０４４１７号公報

本発明は、上記要求に対して、メルトブロー法によって形成された極細有機繊維と、熱融着性繊維とを混合した繊維ウェブが、熱融着性繊維により結合されている濾材において、高い塵埃捕集効率を有しながら、従来と比較してより長い濾過寿命を有するエアフィルタ用濾材を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段は、請求項１に係る発明では、メルトブロー法によって形成された平均繊維径が０．１〜３μｍである第１の極細繊維と、短繊維からなる平均繊維径が１０〜５０μｍである第１の熱融着性繊維とが混合された第１の繊維ウェブと、メルトブロー法によって形成された平均繊維径が０．５〜１０μｍである第２の極細繊維と、短繊維からなる平均繊維径が１５〜１００μｍである第２の熱融着性繊維とが混合された第２の繊維ウェブと、が積層されており、第１の熱融着性繊維と第２の熱融着性繊維によって構成繊維が結合されており、第１の極細繊維の平均繊維径が第２の極細繊維の平均繊維径よりも小さく、且つ第１の熱融着性繊維の平均繊維径が第２の熱融着性繊維の平均繊維径よりも小さいことを特徴とするエアフィルタ用濾材である。このエアフィルタ用濾材によって、高い塵埃捕集効率を有しながら、従来と比較してより長い濾過寿命のエアフィルタ用濾材を提供することが可能となる。
なお、本発明に関して、第１の極細繊維の平均繊維径が第２の極細繊維の平均繊維径よりも小さく、且つ第１の熱融着性繊維の平均繊維径が第２の熱融着性繊維の平均繊維径よりも大きい場合は、本発明の範囲外である。また、第１の極細繊維の平均繊維径が第２の極細繊維の平均繊維径よりも大きく、且つ第１の熱融着性繊維の平均繊維径が第２の熱融着性繊維の平均繊維径よりも小さい場合も、本発明の範囲外である。

また、請求項１に係る発明では、第１の熱融着性繊維の平均繊維径が１０〜５０μｍであり、第２の熱融着性繊維の平均繊維径が１５〜１００μｍであるエアフィルタ用濾材であり、高い塵埃捕集効率を有しながら、従来と比較して特に長い濾過寿命が可能であるという利点を有している。

また、請求項１に係る発明では、第１の極細繊維の平均繊維径が０．１〜３μｍであり、第２の極細繊維の平均繊維径が０．５〜１０μｍであるエアフィルタ用濾材であり、特に高い塵埃捕集効率が可能であるという利点を有している。

請求項２に係る発明では、第１の極細繊維と第１の熱融着性繊維の配合割合（質量比）が、３５：６５〜２：９８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用濾材であり、圧力損失が低く、高効率でありながら濾過寿命が長いという利点を有している。

請求項３に係る発明では、第２の極細繊維と第２の熱融着性繊維の配合割合（質量比）が、３５：６５〜２：９８であることを特徴とする請求項１または２に記載のエアフィルタ用濾材であり、圧力損失が低く、高効率でありながら濾過寿命が長いという利点を有している。

請求項４に係る発明では、第１の繊維ウェブ及び／又は第２の繊維ウェブが密度勾配を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のエアフィルタ用濾材であり、高い塵埃捕集効率を有しながら、従来と比較して特に長い濾過寿命が可能であるという利点を有している。

請求項５に係る発明では、請求項１〜４の何れかに記載のエアフィルタ用濾材にプリーツ加工を施し、更に取付け枠を取付けてなることを特徴とするエアフィルタユニットである。

本発明によって、メルトブロー法によって形成された極細有機繊維と、熱融着性繊維とを混合した繊維ウェブが、熱融着性繊維により結合されている濾材において、高い塵埃捕集効率を有しながら、従来と比較してより長い濾過寿命を有するエアフィルタ用濾材を提供することが可能となった。

以下、本発明に係る不織布の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

本発明のエアフィルタ用濾材は、メルトブロー法によって形成された第１の極細繊維と、短繊維からなる第１の熱融着性繊維とが混合された第１の繊維ウェブと、メルトブロー法によって形成された第２の極細繊維と、短繊維からなる第２の熱融着性繊維とが混合された第２の繊維ウェブと、が積層されている。

メルトブロー法により第１の極細繊維及び第２の極細繊維（以下、第１の極細繊維及び第２の極細繊維を総称して単に極細繊維と称することがある。）を形成する条件は特に限定するものではないが、例えば、次のような条件で形成することができる。例えば、ノズル孔径０．１〜０．５ｍｍで、ピッチ０．３〜１．２ｍｍで配置されたノズルダイを温度１８０〜３７０℃に加熱し、１つのノズル孔あたり０．０２〜１．５ｇ／分の割合で繊維を吐出する。この吐出した繊維に対して、温度１８０〜４００℃、かつ質量比で繊維吐出量の５〜２，０００倍量の空気を作用させて、極細繊維を形成することができる。極細繊維の繊維径はノズル孔径、繊維の吐出する量、及び繊維に作用する空気の量などに大きく依存するので、これらの条件を調整して目的とする繊維の径を得ることができる。

このメルトブロー法により形成される極細繊維を構成する樹脂成分としては、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ウレタン系樹脂など１種類以上からなることができる。これらの中でも、極細繊維を形成しやすく、しかもエレクトレット化しやすいポリオレフィン系樹脂を極細繊維表面に含んでいるのが好ましく、ポリプロピレン系樹脂を極細繊維表面に含んでいるのがより好ましい。

また、前記第１の極細繊維を構成する樹脂成分は、ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることが好ましく、ＭＦＲ５００（ｇ／１０分）以上であることがより好ましく、ＭＦＲ１０００（ｇ／１０分）以上であることが更に好ましい。ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることにより、紡糸時に樹脂の流動性を高めることができるので、紡糸時の極細繊維の劣化を防ぎ、糸切れによるショットの発生を少なくすることができる。つまり、より安定した極細繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ないエアフィルタ用濾材が得られるという利点がある。

また、前記極細繊維を構成する樹脂成分が、熱安定剤を含むことが好ましく、このような熱安定剤としては、特に限定されるものではないが、ヒンダードアミン系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダードフェノール系、フェノール系、硫黄系、燐系のなどの化合物があり、これらの内から選択される１種または２種以上の熱安定剤を用いることが好ましい。

次いで、第１の熱融着性繊維および第２の熱融着性繊維（以下、第１の熱融着性繊維および第２の熱融着性繊維を総称して、単に熱融着性繊維と称することがある。）について説明する。この熱融着性繊維は、前記極細繊維を熱融着することができる繊維である限り、特に限定されることはなく、例えば、繊維ウェブ中に含まれる他の繊維よりも融点が低い樹脂成分が１種類のみから形成された全溶融型の熱融着性繊維であることが可能である。また、低融点成分と高融点成分とからなり、低融点成分が繊維の表面の少なくとも一部に露出している複合繊維からなる熱融着性繊維であることが可能である。このような複合繊維としては、例えば、芯鞘型、サイドバイサイド型、断面が２成分以上の樹脂で分割されたオレンジ型、海島型の複合繊維などがある。複合繊維は融着後も高融点成分の骨格が残り、濾材の空隙を保持できるのでより好ましい。

また、前記熱融着性繊維の材質としても、特に限定されず、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樹脂、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系樹脂およびポリビニルアルコール樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂などを挙げることができる。また、複合繊維の場合、これらの樹脂の中から同じ種類の樹脂成分を選んで構成することも可能であり、異なる樹脂成分を選んで構成することも可能である。

本発明では、前記熱融着性繊維が１種類の樹脂成分からなる全溶融型の熱融着性繊維の場合は、繊維ウェブ中に含まれる他の繊維の中で最も低い融点を有する繊維の融点よりも融点が低いことが必要である。このような、全溶融型の熱融着性繊維または低融点成分と高融点成分とからなり、低融点成分が繊維の表面の少なくとも一部に露出している複合繊維からなる熱融着性繊維を繊維ウェブに含むことによって、当該熱融着性繊維の融点以上の温度で加熱処理することで、熱融着性繊維の低融点成分により他の繊維と接着する際に、極細繊維が溶融したり、フィルム化が生じないため、極細繊維による微細な空隙を有する構造となる。なお、前記熱融着性繊維は他の繊維の融点よりも５℃以上低いことが好ましく、１０℃以上低いことがより好ましく、１５℃以上低いことが更に好ましい。５℃未満であると、加熱温度にばらつきがあると、構成繊維全体が溶融してしまい、極細繊維による微細な空隙を有することができなくなる場合がある。

本発明では、第１の熱融着性繊維と第２の熱融着性繊維によって構成繊維が結合されており、第１の極細繊維の平均繊維径が第２の極細繊維の平均繊維径よりも小さく、且つ第１の熱融着性繊維の平均繊維径が第２の熱融着性繊維の平均繊維径よりも小さいことを必要とする。第１の繊維ウェブに含まれる第１の極細繊維の平均繊維径が第２の繊維ウェブに含まれる第２の極細繊維の平均繊維径よりも小さいか、または第１の繊維ウェブに含まれる第１の熱融着性繊維の平均繊維径が、第２の繊維ウェブに含まれる第２の熱融着性繊維の平均繊維径よりも小さいことによって、第１の繊維ウェブ中の空隙の大きさが、第２の繊維ウェブ中の空隙の大きさよりも小さくなり、第２の繊維ウェブ側から第１の繊維ウェブ側へと空気を流入すると、第２の繊維ウェブで比較的粒径の大きい塵埃が除去された後、第２の繊維ウェブで除去し得なかった比較的粒径の小さい塵埃が第１の繊維ウェブで除去されるという作用が生じる。そして、小さな空隙を有する第１の繊維ウェブが濾材全体の塵埃捕集効率に大きな影響を及ぼすことになる。その一方で、第２の繊維ウェブ中の空隙の大きさが、第１の繊維ウェブ中の空隙の大きさよりも大きいので、第２の繊維ウェブによって多量の塵埃を抱え込むことが可能となり、塵埃保持容量を高くすることが可能となるので、濾過寿命を長くすることが可能となる。その結果、本発明のエアフィルタ用濾材は、高い塵埃捕集効率を保持しながら、濾過寿命が長いという利点を有することが可能となっている。これに対して、仮に第１の繊維ウェブ中の空隙の大きさと第２の繊維ウェブ中の空隙の大きさが等しい場合は、第２の繊維ウェブが早く目詰まりを起こしてしまい、濾過寿命の短い濾材となってしまう。

なお、第１の極細繊維の平均繊維径が第２の極細繊維の平均繊維径よりも小さい場合は、上述の効果に加えて、より高い塵埃捕集効率を得ることができるという利点がある。また、第１の熱融着性繊維の平均繊維径が第２の熱融着性繊維の平均繊維径よりも小さい場合は、第２の熱融着性繊維によって大きな空隙を確保し易く塵埃保持容量を大きくすることが容易であるので、上述の効果に加えて、特に濾過寿命を長くすることができるという利点がある。また、本発明では第１の極細繊維の平均繊維径が第２の極細繊維の平均繊維径よりも小さく、且つ第１の熱融着性繊維の平均繊維径が第２の熱融着性繊維の平均繊維径よりも小さいことがより好ましく、高い塵埃捕集効率を有しながら、従来と比較してより長い濾過寿命を有するという効果を、更に顕著に得ることができる。

このような優れた効果を顕著に得るには、第１の極細繊維の平均繊維径が０．１〜３μｍであり、第２の極細繊維の平均繊維径が０．５〜１０μｍであることが好ましい。第１の極細繊維の平均繊維径が上述の範囲を超えて小さい場合は、紡糸時にノズルが詰まったり、ショットを生じたりする場合がある。また、圧力損失が高くなり、濾過寿命が短くなる場合がある。他方、平均繊維径がこれらの範囲を超えて大きい場合は、計数法で評価しうる大気塵に対して高い塵埃捕集効率が得られなくなる場合がある。また、第２の極細繊維の平均繊維径が上述の範囲を超えて小さい場合は、第２の繊維ウェブへの負担が大きくなり、濾過寿命が長くなる効果が得られない場合がある。他方、平均繊維径がこれらの範囲を超えて大きい場合は、塵埃捕集効率が低下し、第１の繊維ウェブへの負担が大きくなり、濾過寿命が長くなる効果が得られない場合がある。また、第１の極細繊維の平均繊維径が０．３〜１．０μｍであり、第２の極細繊維の平均繊維径が１〜５μｍであることがより好ましい。

また、このような優れた効果を顕著に得るには、第１の熱融着性繊維の平均繊維径が１０〜５０μｍであり、第２の熱融着性繊維の平均繊維径が１５〜１００μｍであることが好ましい。第１の熱融着性繊維の平均繊維径が上述の範囲を超えて小さい場合は、空隙が小さくなるため、塵埃保持容量が小さくなり、濾過寿命が短くなる場合がある。他方、平均繊維径がこれらの範囲を超えて大きい場合は、高い塵埃捕集効率が得られなくなる場合がある。また、第２の熱融着性繊維の平均繊維径が上述の範囲を超えて小さい場合は、空隙が小さくなるため、塵埃保持容量が小さくなり、濾過寿命が長くなる効果が得られない場合がある。他方、平均繊維径がこれらの範囲を超えて大きい場合は、空隙が大きくなり、塵埃捕集効率が低下し、第１の繊維ウェブへの負担が大きくなり、濾過寿命が長くなる効果が得られなくなる場合がある。また、第１の熱融着性繊維の平均繊維径が１０〜２５μｍであり、第２の熱融着性繊維の平均繊維径が２０〜５０μｍであることがより好ましい。

なお、本発明における平均繊維径とは、繊維（例えば、熱融着性繊維または極細繊維）２００点における繊維径の平均値をいう。この繊維径は、例えば、エアフィルタ用濾材の電子顕微鏡写真から容易に計測することができる。

本発明では、第１の極細繊維の平均繊維径が第２の極細繊維の平均繊維径よりも小さく、且つ第１の熱融着性繊維の平均繊維径が第２の熱融着性繊維の平均繊維径よりも小さい構成となっているが、このような構成を得る方法としては、第１の繊維ウェブを形成する第１の装置と、第１の繊維ウェブよりも製造し易く且つ生産速度を早く設定可能な第２の繊維ウェブを形成する第２の装置とを直列に配置して製造する方法を採用する方法がある。このような方法によって、計数法で評価しうる０．３〜０．５μｍの大気塵に対しても、高い塵埃捕集効率を有する濾材を、生産速度を高めながら製造することが可能となり、製造コストを低く抑えることが可能になるという利点がある。

本発明では、前記極細繊維と前記熱融着性繊維の配合割合（質量比）は、３５：６５〜２：９８であることが好ましく、２５：７５〜３：９７であることがより好ましく、１５：７５〜３：９７であることが更に好ましい。極細繊維が２質量％より少ない場合には、塵埃捕集効率が低くなることがあり、一方、熱融着性繊維が６５質量％より少ない場合には、圧力損失が上昇したり、得られる濾材の表面耐性や強度が不足することがある。

本発明では、第１の繊維ウェブ及び第２の繊維ウェブ（以下、第１の繊維ウェブ及び第２の繊維ウェブを総称して、単に繊維ウェブと称することがある。）は、前記極細繊維と前記熱融着性繊維とが混合されて形成されている。このように、極細繊維と熱融着性繊維とを混合して繊維ウェブを形成する方法としては、例えば、メルトブロー法により形成された加熱気体流中の紡糸された繊維流に、開繊された熱融着性繊維を供給して両者を混合し、捕集体上に捕集して繊維ウェブを形成することにより形成することが好ましい。

また、本発明では、第１の繊維ウェブ及び／又は第２の繊維ウェブが密度勾配を有していることが好ましい。ここでいう密度勾配とは、エアフィルタ用濾材の厚さ方向において、繊維によって囲まれる空隙の大きさが徐々に小さくなっている状態を意味する。具体的には、エアフィルタ用濾材を厚さ方向に裁断した裁断面における電子顕微鏡写真において、繊維の中心間距離が空気の流出側方向に徐々に短くなっている状態によって確認することができる。密度勾配を有することによって、高い塵埃捕集効率を有しながら、従来と比較して特に長い濾過寿命が可能であるという利点を有している。このような密度勾配を形成するには、例えばメルトブロー法により形成された加熱気体流中の紡糸された繊維流に、開繊された熱融着性繊維を繊維流の片側に偏在するようにして供給して両者を混合し、捕集体上に捕集して繊維ウェブを形成することにより形成する方法を採用することができる。

本発明では、第１の繊維ウェブと第２の繊維ウェブとが積層されている。このような積層の形態は目的とするエアフィルタ用途に支障が無い限り特に限定されず、例えば、メルトブロー法により形成された加熱気体流中の紡糸された第１の繊維流に、開繊された第１の熱融着性繊維を供給して両者を混合し、移動する捕集体上に捕集して第１の繊維ウェブを形成した後、この第１の繊維ウェブが載置された捕集体を移動させ、次いで、メルトブロー法により形成された加熱気体流中の紡糸された第２の繊維流に、開繊された第２の熱融着性繊維を供給して両者を混合し、第１の繊維ウェブが載置された捕集体上に捕集して第２の繊維ウェブを形成する方法を採用することができる。また、例えば第１の繊維ウェブと第２の繊維ウェブとを別個に形成しておき、その後加熱した凹凸のあるロールによって部分的に熱融着させて積層一体化させた形態がある。また、第１の繊維ウェブと第２の繊維ウェブとの間でホットメルト樹脂をスプレーして直ちに重ね合わせて両層を接着させ積層一体化させた形態がある。

なお、本発明のエアフィルタ用濾材は、第１の極細繊維と第２の極細繊維とを２台のメルトブローダイによって形成することも可能であり、この場合、生産効率が約２倍となり、生産コストを下げることができるので好ましい。

本発明では、第１の繊維ウェブと第２の繊維ウェブとが積層されているが、更にそれ以外の１以上の他の繊維ウェブと積層されていることも可能である。この場合、他の繊維ウェブは第１の繊維ウェブの前後、または第２の繊維ウェブの前後の何れの場所に配置されていることも可能であるが、各繊維ウェブに含まれる極細繊維の平均繊維径又は／及び熱融着性繊維の平均繊維径が順次増加または減少するように配置されていることが好ましい。

本発明のエアフィルタ用濾材はエレクトレット加工されていることも可能である。エレクトレット加工した後に、このエアフィルタ用濾材を中・高性能フィルタとして用いると粉じんの除去効率が非常に優れるという利点がある。エレクトレット加工の方法としては、例えばコロナ放電によってエレクトレット加工する方法や、水などの極性液体を噴霧してエレクトレット加工する方法や、水などの極性液体を介して超音波振動を作用させることによってエレクトレット化させる方法がある。コロナ放電によるエレクトレット加工の場合はエアフィルタ用濾材の表面に表面電荷を有するものとなり、上述の極性液体を用いたエレクトレット加工の場合はエアフィルタ用濾材の表面には表面電荷が生じないという相違がある。

本発明のエアフィルタ用濾材の面密度は３０〜３００ｇ／ｍ²であるのが好ましい。面密度が３０ｇ／ｍ²未満であると、繊維の密度が低くなり過ぎてエアフィルタ用濾材の形態を維持することが困難になる恐れがあり、他方、３００ｇ／ｍ²を超えると、繊維の密度が高くなり過ぎて、例えば粗大な塵埃によりすぐに目詰まりを生じ、長期間使用できなくなる恐れがある。エアフィルタ用濾材の面密度は、５０〜２００ｇ／ｍ²であるのがより好ましく、７０〜１５０ｇ／ｍ²であるのが更に好ましい。

また、本発明のエアフィルタ用濾材の厚さは０．３〜３ｍｍであるのが好ましい。厚さが０．３ｍｍ未満であるとエアフィルタ用濾材の形態を維持することが困難になる恐れがある。他方、３ｍｍを超えると、このエアフィルタ用濾材にプリーツ加工を施してエレメントを形成する際に、エアフィルタ用濾材の折り山部分の面積が大きくなり、その結果フィルタエレメントの間口面積が少なくなるという問題や、プリーツ加工によりエアフィルタ用濾材同士が接触する面積が大きくなりデッドスペースが生じるという問題が生じ、結果として圧力損失が大きくなり、長期間使用できなくなる恐れがある。エアフィルタ用濾材の厚さは、０．５〜２ｍｍであるのがより好ましく、０．７〜１．５ｍｍであるのが更に好ましい。なお、この厚さは単位面積１ｃｍ²あたり２０ｇ荷重時の値をいう。

本発明のエアフィルタ用濾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基材であることも可能である。また、脱臭粒子やガス除去粒子を保持した層を有するガス除去フィルタと積層された複合基材であることも可能である。

本発明のエアフィルタ用濾材の濾過性能は、具体的には、ＪＩＳＢ−９９０８形式１に規定される試験方法において、試験風速１０ｃｍ／ｓｅｃにて、計数法により評価すると、０．３〜０．５μｍの粒子に対する粒子捕集効率を１０〜９０％とすることが可能であり、中性能用としては１０〜６０％とすることが可能である。また、本発明の不織布にエレクトレット加工が施されている場合は、４０〜９８％とすることが可能である。また、ＪＩＳＢ−９９０８形式３に規定される試験方法において、質量法により評価すると、試験風速１０ｃｍ／ｓｅｃの時に、最終の圧力損失３００Ｐａとした場合、粉じん保持容量を１００〜２５０ｇ／ｍ^２とすることが可能である。なお、エアフィルタ用濾材の粒子捕集効率の値を高くしようとすると濾過寿命が短くなり（粉塵捕集量が少なくなり）、濾過寿命を長くしようとすると（粉塵捕集量を多くしようとすると）粒子捕集効率の値が低下することとなるので、上記好ましい範囲の不織布であれば、プリーツ加工やダブルプリーツ加工を施すことにより、中高性能フィルタとしてより好適に用いることができる。

前記プリーツ加工の例を挙げると、例えば、本発明のエアフィルタ用濾材にプリーツ加工を施して、図１に例示するようなフィルタエレメントを形成することができる。図１では、前記エアフィルタ用濾材（１１）がプリーツ加工されており、保形部材（１２ａ）によってプリーツ形状が保持されることによりフィルタエレメント（１０）が形成されている。なお、図１では、プリーツ加工された不織布基材（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。前記不織布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、前記ダブルプリーツ加工の例を挙げると、例えば、本発明のエアフィルタ用濾材にダブルプリーツ加工を施して、図２及び図３に例示するようなエアフィルタユニットを形成することができる。図２では、多数のひだ（２１）と、当該ひだのうち一定数ごとのひだ（２２）の折り角度を１８０度とすることによって形成されたＶ字型が複数連結した形状のダブルプリーツ型の濾材に、剛性のある取付け枠（２３）を取付けることによりエアフィルタユニット（２０）が形成されている。図２のフィルタユニットでは、例えば、前記ひだのピッチＰを３〜１３ｍｍ、ひだの高さｈを１５〜６０ｍｍとすることが可能である。また、取付け枠の外形寸法は、縦Ｈ６１０ｍｍ×横Ｗ６１０ｍｍ×奥行Ｄ２９０ｍｍを標準として、縦Ｈ×横Ｗを、例えば５００×５００等やこれらの半サイズである２５０×２５０等のように縦Ｈ、横Ｗを設置場所などに応じて適宜調整することができる。また、奥行Ｄも設置場所などに応じて適宜調整することができる。

前記エアフィルタユニットの濾過性能は、具体的には、ＪＩＳＢ−９９０８形式２に規定される試験方法において、比色法により評価すると、空気の流入面の寸法を６１０ｍｍ角の場合、試験条件が風量５６ｍ^３／ｍｉｎの時に、平均粒子捕集率を８０〜９８％とすることが可能であり、中性能用としては６０〜９５％とすることが可能である。また、本発明の不織布にエレクトレット加工が施されている場合は、８０〜９９％とすることが可能である。また、最終の圧力損失３００Ｐａとした場合、ユニット当たりの粉じん保持容量を６００〜１２００ｇとすることが可能である。

本発明のエアフィルタ用濾材、このエアフィルタ用濾材を用いたフィルタエレメント及びこのエアフィルタ用濾材を用いたエアフィルタユニットは、一般ビルの空調設備、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタとして、好適に使用される。

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。

（エアフィルタ用濾材の濾過性能試験方法−計数法）
ＪＩＳＢ９９０８形式１に規定される試験方法において、第２の繊維ウェブ側を上流側に配置して、風速１０ｃｍ／ｓｅｃにて、０．３μｍの大気塵を供給して、粒子捕集効率（％）を求める。

（エアフィルタ用濾材の濾過性能試験方法−質量法）
ＪＩＳＢ９９０８形式３に規定される試験方法において、第２の繊維ウェブ側を上流側に配置して、風速１０ｃｍ／ｓｅｃの時に、最終の圧力損失３００Ｐａとした場合、粉じん保持容量（粉塵捕集量）（ｇ／ｍ^２）を求める。また、初期の圧力損失（Ｐａ）は風速１０ｃｍ／ｓｅｃにて測定した値を用いる。

（エアフィルタユニットの濾過性能試験方法−比色法）
ＪＩＳＢ９９０８形式２に規定される試験方法において、第２の繊維ウェブ側を上流側に配置して、空気の流入面の寸法を６１０ｍｍ角として、試験条件が風量５６ｍ^３／ｍｉｎにおける平均粒子捕集率（％）を求める。また、最終の圧力損失３００Ｐａとした場合、ユニット当たりの粉じん保持容量（粉塵捕集量）（ｇ／ユニット）を求める。また、初期の圧力損失（Ｐａ）は風量５６ｍ^３／ｍｉｎにて測定した値を用いる。

（実施例１）
ノズル孔径０．２ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで配置されたメルトブロー用のノズルダイを温度３５０℃に加熱し、ポリプロピレン樹脂（ＭＦＲ：５００ｇ／１０分）を溶融させた状態で、ポリプロピレン繊維を吐出した。この吐出したポリプロピレン繊維に対して、温度３６０℃の加熱気流を作用させて、重力の働く方向と同じ方向に繊維径０．３〜５μｍ（平均繊維径１．０μｍ）の第１の極細繊維の流れを形成した。次いで第１の熱融着性繊維として芯鞘型の複合繊維（繊度：１７μｍ、繊維長：３８ｍｍ、芯の樹脂成分はポリプロピレン樹脂、鞘の樹脂成分はポリエチレン繊維）を開繊機により開繊して、第１の極細繊維の流れに供給して両者を混合し、移動する金網コンベア上に捕集して、面密度が５２．５ｇ／ｍ^２の第１の繊維ウェブ（第１の極細繊維の面密度３．５ｇ／ｍ^２）を形成した。
なお、金網コンベアの捕集面とは反対側から空気を吸引除去し、第１の繊維ウェブの乱れを防いだ。なお、この工程中、ノズルの詰まりや、糸切れの発生などのトラブルはなく、またショットも極めて少なく、安定した第１の極細繊維を形成することができた。
次いで、ノズル孔径０．２ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで配置されたメルトブロー用のノズルダイを温度２９０℃に加熱し、ポリプロピレン樹脂（ＭＦＲ：５００ｇ／１０分）を溶融させた状態で、ポリプロピレン繊維を吐出した。この吐出したポリプロピレン繊維に対して、温度３１０℃の加熱気流を作用させて、重力の働く方向と同じ方向に繊維径０．７〜８．５μｍ（平均繊維径２．７μｍ）の第２の極細繊維の流れを形成した。次いで第２の熱融着性繊維として芯鞘型の複合繊維（繊度：３０μｍ、繊維長：６４ｍｍ、芯の樹脂成分はポリプロピレン樹脂、鞘の樹脂成分はポリエチレン繊維）を開繊機により開繊して、第２の極細繊維の流れに供給して両者を混合し、移動する金網コンベア上に捕集して、面密度が５２．５ｇ／ｍ^２の第２の繊維ウェブ（第２の極細繊維の面密度５．０ｇ／ｍ^２）を形成した。
なお、金網コンベアの捕集面とは反対側から空気を吸引除去し、第２の繊維ウェブの乱れを防いだ。なお、この工程中、ノズルの詰まりや、糸切れの発生などのトラブルはなく、またショットも極めて少なく、安定した第２の極細繊維を形成することができた。
次いで、第１の繊維ウェブの上に第２の繊維ウェブを重ねるようにして積層し、この積層物を一対のベルトの間に挟みながら１３２℃の加熱ゾーンに移動し、熱融着性繊維によって構成繊維を結合して、面密度が１０５ｇ／ｍ^２で、厚さが１．１ｍｍのエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材の物性の評価結果を表１に示す。
次いで、このエアフィルタ用濾材にダブルプリーツ加工を施し、更に取付け枠に取付けて図２及び図３に示すようなエアフィルタユニットを形成した。このエアフィルタユニットは、ひだのピッチＰが６．５ｍｍ、ひだの高さｈが３０ｍｍであり、Ｖ字型が４個連結した形状のダブルプリーツ型の形状をしており、取付け枠の外形寸法は、縦Ｈ６１０ｍｍ×横Ｗ６１０ｍｍ×奥行Ｄ２９０ｍｍであった。このエアフィルタユニットの物性の評価結果を表１に示す。

（実施例２及び３）
金網コンベアーの速度を調整することにより、第１の極細繊維の面密度及び第１の熱融着性繊維の面密度を変えたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２及び３のエアフィルタ用濾材を得た。これらのエアフィルタ用濾材の物性の評価結果を表１に示す。

（実施例４及び５）
第１の極細繊維の流れを形成するにあたり、メルトブロー用のノズルダイの温度を５〜２０℃の範囲で調整したこと、及び金網コンベアーの速度を調整することにより、第１の極細繊維の面密度及び第１の熱融着性繊維の面密度を変えたこと以外は実施例１と同様にして、実施例４及び５のエアフィルタ用濾材を得た。これらのエアフィルタ用濾材の物性の評価結果を表１に示す。

（参考例１）
第２の熱融着性繊維として芯鞘型の複合繊維（繊度：１７μｍ、繊維長：３８ｍｍ、芯の樹脂成分はポリプロピレン樹脂、鞘の樹脂成分はポリエチレン繊維）を開繊機により開繊して、第２の極細繊維の流れに供給して両者を混合し、移動する金網コンベア上に捕集して、面密度が５１ｇ／ｍ^２の第２の繊維ウェブ（第２の極細繊維の面密度３．５ｇ／ｍ^２）を形成したこと以外は実施例１と同様にして、実施例６のエアフィルタ用濾材を得た。これらのエアフィルタ用濾材の物性の評価結果を表１に示す。

（参考例２）
第２の極細繊維の流れを形成するにあたり、ノズル孔径０．２ｍｍ、ピッチ０．８ｍｍで配置されたメルトブロー用のノズルダイを温度３５０℃に加熱し、ポリプロピレン樹脂（ＭＦＲ：５００ｇ／１０分）を溶融させた状態で、ポリプロピレン繊維を吐出した。次いで、この吐出したポリプロピレン繊維に対して、温度３６０℃の加熱気流を作用させて、重力の働く方向と同じ方向に繊維径０．３〜５μｍ（平均繊維径１．０μｍ）の第２の極細繊維の流れを形成した。次いで第２の熱融着性繊維として芯鞘型の複合繊維（繊度：３０μｍ、繊維長：６４ｍｍ、芯の樹脂成分はポリプロピレン樹脂、鞘の樹脂成分はポリエチレン繊維）を開繊機により開繊して、第２の極細繊維の流れに供給して両者を混合し、移動する金網コンベア上に捕集して、面密度が５１ｇ／ｍ^２の第２の繊維ウェブ（第２の極細繊維の面密度３．５ｇ／ｍ^２）を形成したこと以外は実施例１と同様にして、参考例２のエアフィルタ用濾材を得た。これらのエアフィルタ用濾材の物性の評価結果を表１に示す。

（比較例１及び２）
（１）第１の極細繊維の流れを形成するにあたり、メルトブロー用のノズルダイの温度を実施例１の温度に対して５〜２０℃の範囲で上下に調整したこと、（２）金網コンベアーの速度を調整することにより、第１の極細繊維の面密度及び第１の熱融着性繊維の面密度を変えたこと、及び（３）第２繊維ウェブを形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、比較例１及び２のエアフィルタ用濾材を得た。このエアフィルタ用濾材の物性の評価結果を表１に示す。

（表１）

実施例１〜５のエアフィルタ用濾材及びエアフィルタユニットは、比較例１及び２と比較して、粒子捕集効率がやや低下するものはあるものの遜色なく、粉じん保持容量は極めて大きくなっていることが分かる。

以上の説明から明らかなように、本発明によって、メルトブロー法によって形成された極細有機繊維と、熱融着性繊維とを混合した繊維ウェブが、熱融着性繊維により結合されている濾材において、高い塵埃捕集効率を有しながら、従来と比較してより長い濾過寿命を有するエアフィルタ用濾材を提供することが可能となった。

本発明のエアフィルタ用濾材を用いて形成した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。本発明のエアフィルタ用濾材を用いて形成したエアフィルタユニット一例を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。エアフィルタ用濾材の要部拡大図である。

符号の説明

１０フィルタエレメント
１１不織布基材
１２ａ保形部材
１２ｂ保形部材
１３ひだ
１４セパレータ
２０エアフィルタユニット
２１ひだ
２２濾材の表面（折り角度１８０度の面）
２３取付け枠

Claims

メルトブロー法によって形成された平均繊維径が０．１〜３μｍである第１の極細繊維と、短繊維からなる平均繊維径が１０〜５０μｍである第１の熱融着性繊維とが混合された第１の繊維ウェブと、
メルトブロー法によって形成された平均繊維径が０．５〜１０μｍである第２の極細繊維と、短繊維からなる平均繊維径が１５〜１００μｍである第２の熱融着性繊維とが混合された第２の繊維ウェブと、が積層されており、
第１の熱融着性繊維と第２の熱融着性繊維によって構成繊維が結合されており、第１の極細繊維の平均繊維径が第２の極細繊維の平均繊維径よりも小さく、且つ第１の熱融着性繊維の平均繊維径が第２の熱融着性繊維の平均繊維径よりも小さいことを特徴とするエアフィルタ用濾材。
第１の極細繊維と第１の熱融着性繊維の配合割合（質量比）が、３５：６５〜２：９８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用濾材。
第２の極細繊維と第２の熱融着性繊維の配合割合（質量比）が、３５：６５〜２：９８であることを特徴とする請求項１または２に記載のエアフィルタ用濾材。
第１の繊維ウェブ及び／又は第２の繊維ウェブが密度勾配を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のエアフィルタ用濾材。
請求項１〜４の何れかに記載のエアフィルタ用濾材にプリーツ加工を施し、更に取付け枠を取付けてなることを特徴とするエアフィルタユニット。