JP5765054B2 - プリーツ状エアフィルター - Google Patents
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Description
本発明は、プリーツ加工性が良好で、通気性に優れたプリーツ状エアフィルターに関する。
エアフィルターの形状は用途によって様々だが、例えば自動車エアコン用フィルターにおいてはプリーツ状に成型していることが好ましい。比較的狭い容積に広い面積の濾材を収納することが出来るため、通気性能の向上、長寿命化が可能となるからである。
プリーツ加工を施す場合、プリーツ時の変形、通風時のひだ密着による通気抵抗の上昇を防ぐため、例えば通気性の良いメッシュ状の補強ネットが用いられる。特許文献１はさらに、プリーツの山高さとピッチの関係を規制することで通気性に優れたエアフィルターを提供するものであるが、使用する補強ネットの緯糸のピッチとプリーツの山高さに関しては言及されていない。プリーツ状フィルターにおいて、補強ネットの緯糸の上に筋付けプリーツ加工機の筋が連続して入った場合、緯糸が潰れ、プリーツ頂点の形状が著しく変形し、外観不良や通気抵抗の増加、さらには粉塵負荷時の通気抵抗の上昇が早くなり、フィルターとしての寿命が短くなるという問題に関しても言及されていない。
本発明は、プリーツ加工性が良好で、通気性に優れたプリーツ状エアフィルターを提供するものである。
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。本発明は以下のとおりである。
（１）少なくとも２層からなるプリーツ状フィルターにおいて、１層がメッシュ状の補強ネットを含む層であり、プリーツ山高さＨ（ｍｍ）とプリーツ巾Ｗ（ｍｍ）、筋付け式プリーツの筋の長さＬ（ｍｍ）および補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θから得られるｔａｎθとの関係が、Ｌ／Ｗ＜ｔａｎθ＜Ｈ／Ｗであるエアフィルター。
（１）少なくとも２層からなるプリーツ状フィルターにおいて、１層がメッシュ状の補強ネットを含む層であり、プリーツ山高さＨ（ｍｍ）とプリーツ巾Ｗ（ｍｍ）、筋付け式プリーツの筋の長さＬ（ｍｍ）および補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θから得られるｔａｎθとの関係が、Ｌ／Ｗ＜ｔａｎθ＜Ｈ／Ｗであるエアフィルター。
本発明は、プリーツ加工性が良好で、通気性に優れたプリーツ状エアフィルターを提供するものである。
本発明のフィルターは除塵、脱臭、抗ウィルス、抗菌性などの機能性を有する層と通気性の優れた補強ネットを含む層からなり、各層間が一体化されている少なくとも２層以上からなるフィルターである。
本発明の除塵、脱臭、抗ウィルス、抗菌性などの機能性を有する層（以下、「機能性層」という）は、不織布層であることが好ましい。不織布層は、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリウレタン系繊維等の繊維からなることが好ましい。製造方法は特に限定されず、メルトブローン法、スパンボンド法、エアレイド法、ニードルパンチ法、水流交絡法、サーマルボンド法、ケミカルボンド法を単独あるいは組み合わせて利用できる。
本発明の補強ネットを含む層（以下、「補強層」という）に用いられるメッシュ状の補強ネットは、フィルターに剛性を付与する役割があり、合成繊維、無機繊維、金属繊維の何れでも良い。また補強ネットの種類は織物、不織布、フィルムあるいは押出成型物が挙げられる。織物の場合、補強ネットの織り構造は、平織り、綾織り、ラッセル織り等が挙げられる。繊維径は０．０４以上０．４ｍｍ以下が好ましく、目開きは１ｍｍ２以上１００ｍｍ２未満が好ましく、９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満がさらに好ましい。繊維径、目開きがこの範囲であれば補強効果は十分であり、また通気抵抗に対しても有利である。
本発明の補強層に用いられるメッシュ状の補強ネットは、単一成分の樹脂でもよく、複数成分からなるものでもあってもよいが、低融点樹脂と高融点樹脂を含むサイドバイサイド構造やシースコア構造からなる複合繊維が好ましい。シースコア構造の組み合わせとしては、例えばシースをポリエチレンや低融点ポリプロピレン、コアをポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートとする組み合わせ等が考えられる。かかる繊維の組み合わせであれば、経糸と緯糸の熱接着が可能であるため、交点の接着強度に優れた補強ネットを得ることが出来る。
機能性層と補強層の積層方法は特に限定されず、ニードルパンチ法、水流交絡法などの物理的方法、サーマルボンド法、エンボスロールを用いた加熱圧着などの熱による接着方法等が挙げられる。機能性層と補強層の二層構造となる場合は、エンボスロールを用いた熱接着が好ましい。比較的繊維量が少なくても各層間が強く接着されるためである。三層以上となる場合は、補強層の両側に機能性層を配置するのが好ましい。両側から機能性層の繊維をニードルパンチ法で絡合出来るため、補強層をより強固に一体化できる。また、熱接着による繊維の溶融に伴う繊維有効表面積の減少も起こらないため、通気性に優れ、また粉塵供給量に対しても有利である。
本発明のフィルターは、補強層に補強用ネットを含んでいるのでプリーツ加工が容易である。プリーツ加工により、同じ通風開口部でもろ過面積を大幅に増大することができ、フィルターの捕集効率の向上と、低圧損化が可能となる。そのため自動車エアコン用フィルターとして使用することが出来る。プリーツ加工されたフィルターは枠体にて保持される。枠体としては紙や段ボール、不織布あるいは金属が挙げられる。
本発明に係わるプリーツ加工の方法としては、上下に１枚ずつ配置された刃が交互に運動することで濾材を挟みこんでいくレシプロ式や、濾材を高速で搬送させながら一定間隔の筋をつけていく筋付け式が挙げられる。筋付け式には一定間隔ごとに溝の入ったロールと同間隔で突起の付いたロールが上下で回転し、その間に濾材を挟み込みながら筋を付ける、いわゆる回転式プリーツ方式と濾材の進行方向に対して垂直に上下運動する鉄版によって筋を付ける、いわゆるストライピング方式が挙げられる。筋付け式と異なりレシプロ式の場合、プリーツの頂点は左右対称に湾曲しているだけであり、緯糸が潰れてプリーツ形状が変形することはないが、プリーツ癖の悪い濾材でもプリーツ化が可能であり、また高速化も容易である筋付け式の方が好ましい。
本発明における筋付け式プリーツの筋の巾は１００〜３００ｍｍ、長さは０．５〜５ｍｍが好ましい。かかる範囲であれば、濾材をプリーツ加工するのに十分な筋をつけることが可能だからである。
本発明の補強層に用いられるメッシュ状の補強ネットの経糸とは、濾材の進行方向（以下、「ＭＤ方向」という）に対して平行であり、また筋付けプリーツ機の刃に対して直交するメッシュ状補強ネットの糸である。そのため補強ネットの経糸の濾材の進行方向に直行する方向（以下、「ＴＤ方向」という）に対する傾き角度θ１は常に９０°である。９０°であればＭＤ方向へ十分な濾材強度が得られる。緯糸はＬ／Ｗ＜ｔａｎθ＜Ｈ／Ｗの関係式を満たす範囲内でＴＤ方向に対して傾いている糸である。緯糸を傾かせる方法は特に限定されず、緯糸を斜めに織り込んだ後に緯糸と経糸を熱接着する方法や複数のノズルを用いて樹脂を押し出しながら製造する方法が挙げられる。ｔａｎθがＬ／Ｗ以下であれば緯糸が潰れてプリーツ形状が変形し、外観不良や通気抵抗が増大する。またｔａｎθがＨ／Ｗ以上であれば緯糸に対するプリーツの筋付きによるダメージが大きくなるため濾材強度が低下し、同様に外観不良や通気抵抗が増大する。
本発明における補強ネットのプリーツ山高さＨとは、プリーツ状の濾材の山から谷までの高さであり、またプリーツ巾Ｗは濾材の端部からもう一方の端部までの距離である。
本発明のプリーツ状フィルターとは、メッシュ状の補強ネットを含む少なくとも２層の濾材からなるプリーツ状フィルターにおいて、プリーツ山高さＨ（ｍｍ）とプリーツ巾Ｗ（ｍｍ）、筋付け式プリーツの筋の長さＬ（ｍｍ）および補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θから得られるｔａｎθとの関係がＬ／Ｗ＜ｔａｎθ＜Ｈ／Ｗであることを特徴とするエアフィルターである。かかる範囲であれば緯糸が潰れてプリーツ形状が変形、またはＴＤ方向の濾材強度が低下し、外観不良や通気抵抗の増大およびフィルターとしての寿命が低下することは無い。
以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。実施例中に示した特性は以下の方法で測定した。
（通気抵抗）
フィルターをダクト内に設置し、空気濾過速度が３．９ｍ／秒になるよう大気を通気させ、エアフィルターの通気抵抗（Ｐａ）を測定した。
（粉塵供給量）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が３．９／秒になるように大気を通気させ、濾材上流側からＪＩＳ１５種粉塵を０．５ｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａ上昇するまで粉塵を負荷した。この時の試験時間中に投入した粉塵供給量を計測し、粉塵供給量（ｇ／個）とした。
（ひだ密着）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が３．９／秒になるように大気を通気させ、濾材上流側からＪＩＳ１５種粉塵を０．５ｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａ上昇するまで粉塵を負荷した。粉塵負荷後のフィルターを目視観察し、プリーツの山と山が密着しているものを、ひだ密着有りと判断した。
（補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度）
濾材のプリーツ巾Ｗと緯糸のＴＤ方向に対する傾き距離Ａを測定し、補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを算出した。測定は任意の位置１０点にて実施し、その平均値を用いた。
（通気抵抗）
フィルターをダクト内に設置し、空気濾過速度が３．９ｍ／秒になるよう大気を通気させ、エアフィルターの通気抵抗（Ｐａ）を測定した。
（粉塵供給量）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が３．９／秒になるように大気を通気させ、濾材上流側からＪＩＳ１５種粉塵を０．５ｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａ上昇するまで粉塵を負荷した。この時の試験時間中に投入した粉塵供給量を計測し、粉塵供給量（ｇ／個）とした。
（ひだ密着）
濾材をダクト内に設置し、空気濾過速度が３．９／秒になるように大気を通気させ、濾材上流側からＪＩＳ１５種粉塵を０．５ｇ／ｍ３の濃度にて負荷し、通気抵抗が初期から１５０Ｐａ上昇するまで粉塵を負荷した。粉塵負荷後のフィルターを目視観察し、プリーツの山と山が密着しているものを、ひだ密着有りと判断した。
（補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度）
濾材のプリーツ巾Ｗと緯糸のＴＤ方向に対する傾き距離Ａを測定し、補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを算出した。測定は任意の位置１０点にて実施し、その平均値を用いた。
［実施例１］
円形断面ポリプロピレン繊維（宇部日東化成株式会社製、２．２ｄｔｅｘ、５１ｍｍ）と、リンを含有する難燃性の円形断面ポリエステル繊維（東洋紡績株式会社製、１．７ｄｔｅｘ、４４ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングして目付３５ｇ／ｍ２の混繊ウェブを作製し、これに１５ｇ／ｍ２のポリプロピレンスパンボンド不織布Ａ（ＰＫ−１０３、三井化学株式会社製）を積層後３ＭＰａの高圧水を連続的に噴霧して交絡、乾燥し積層体Ｃを作成した。前記積層体Ｃのスパンボンド不織布Ａの反対側に、補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θが３°のポリプロピレン／ポリプロピレン製芯鞘ネット（１３００デニール、６０ｇ／ｍ２）とポリプロピレンスパンボンド不織布Ａをポリプロピレンスパンボンド不織布Ｂが最外層に来るように積層し、針密度３１本／ｃｍ２にてニードルパンチ処理を行い、全目付１２５ｇ／ｍ２の濾材を得た。
円形断面ポリプロピレン繊維（宇部日東化成株式会社製、２．２ｄｔｅｘ、５１ｍｍ）と、リンを含有する難燃性の円形断面ポリエステル繊維（東洋紡績株式会社製、１．７ｄｔｅｘ、４４ｍｍ）を１：１の重量比で混綿、カーディングして目付３５ｇ／ｍ２の混繊ウェブを作製し、これに１５ｇ／ｍ２のポリプロピレンスパンボンド不織布Ａ（ＰＫ−１０３、三井化学株式会社製）を積層後３ＭＰａの高圧水を連続的に噴霧して交絡、乾燥し積層体Ｃを作成した。前記積層体Ｃのスパンボンド不織布Ａの反対側に、補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θが３°のポリプロピレン／ポリプロピレン製芯鞘ネット（１３００デニール、６０ｇ／ｍ２）とポリプロピレンスパンボンド不織布Ａをポリプロピレンスパンボンド不織布Ｂが最外層に来るように積層し、針密度３１本／ｃｍ２にてニードルパンチ処理を行い、全目付１２５ｇ／ｍ２の濾材を得た。
この濾材をプリーツ筋の長さ３ｍｍに設定した筋付け式プリーツ機を用いて、加工速度１００山／分で山高さ２６ｍｍ、ピッチ４ｍｍのプリーツ状に加工し、外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られなかった。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは３°であった。このフィルターの評価結果を表1に示す。
以下の実施例は、実施例１と芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θおよび経糸のＴＤ方向に対する傾き角度θ１とプリーツの山高さが異なるのみで作製条件は同様である。
［実施例２］
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを３°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られなかった。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは３°であった。
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを３°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られなかった。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは３°であった。
［実施例３］
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを６°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られなかった。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは６°であった。
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを６°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られなかった。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは６°であった。
［比較例１］
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを０°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られた。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは０°であった。
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを０°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られた。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは０°であった。
［比較例２］
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを１°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られた。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは１°であった。
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを１°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られた。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは１°であった。
［比較例３］
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを３０°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られた。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは３０°であった。
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを３０°、プリーツの山高さを２７ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られた。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは３０°であった。
［比較例４］
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを３０°、縦糸のＴＤ方向に対する傾き角度θ１を１００°、プリーツの山高さを２６ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られた。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは３０°であった。
芯鞘ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θを３０°、縦糸のＴＤ方向に対する傾き角度θ１を１００°、プリーツの山高さを２６ｍｍとして実施例１と同様の製法で外形２００ｍｍ×２００ｍｍのフィルターを作製した。このフィルターの評価結果を表1に示す。
得られたフィルターの外観を目視確認したところ、プリーツ形状の変形は見られた。また本フィルターの補強ネットの緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θは３０°であった。
本発明のエアフィルターは、プリーツ加工性が良好であり、また低通気抵抗であるため長時間使用可能であり、産業界に寄与すること大である。
１：プリーツ山高さＨ（ｍｍ）
２：プリーツ巾Ｗ（ｍｍ）
３：緯糸
４：経糸
５：筋付け式プリーツの筋
６：筋付け式プリーツの筋の長さＬ（ｍｍ）
７：緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θ（°）
８：緯糸のＴＤ方向に対する傾き距離Ａ（ｍｍ）
２：プリーツ巾Ｗ（ｍｍ）
３：緯糸
４：経糸
５：筋付け式プリーツの筋
６：筋付け式プリーツの筋の長さＬ（ｍｍ）
７：緯糸のＴＤ方向に対する傾き角度θ（°）
８：緯糸のＴＤ方向に対する傾き距離Ａ（ｍｍ）
Claims (1)
- 不織布層とメッシュ状の補強ネットを含む層の少なくとも２層からなる濾材を筋付け式プリーツ加工したプリーツ状フィルターにおいて、プリーツ加工された濾材の隣接する山と谷の長さであるプリーツ山高さＨ（ｍｍ）とプリーツ加工された濾材のプリーツの折り目に沿った方向の端部からもう一方の端部までの距離であるプリーツ巾Ｗ（ｍｍ）、筋付け式プリーツの筋のプリーツの折り目に垂直の方向の長さＬ（ｍｍ）および補強ネットの緯糸のプリーツ加工時の濾材の進行方向に直交する方向に対する傾き角度θから得られるｔａｎθとの関係が、Ｌ／Ｗ＜ｔａｎθ＜Ｈ／Ｗであるプリーツ状フィルターからなるエアフィルター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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