JP6159664B2 - 通気抵抗が少ないプリーツタイプのフィルタ用不織布製濾材並びにその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリーツタイプフィルタ用の不織布製濾材に関し、特に通気抵抗の少ない濾材に関するものである。

従来より、各種フィルタ用濾材には、通気抵抗が少なく、微細ダストに対する高い捕集効率と長時間のフィルタ寿命を発揮する材料が求められている。一般に、高い捕集効率を発揮させようとすると、使用する繊維の繊維径を細くしたり、繊維の本数を多くして、ダストを捕捉するための空隙をより小さくすることが行われている。しかし、繊維本数が増え、繊維間空隙が小さくなればなるほど通気抵抗が大きくなり、結果としてフィルタライフが短くなってしまい捕集できるトータルのダスト量が減少するという問題が生じてしまう。

一方で、濾材の繊維径を太くすると通気抵抗は小さくなるが、繊維間空隙が大きくなってしまい、微小なダストを捕捉することができず捕集効率を高めることができない。そこで、濾材にプリーツ加工を施し、濾過面積を増加させるという方法が採用されている。しかしプリーツ加工した濾材であっても、捕集量を更に増量しようとすると、繊維量を増やして濾材を厚くする必要がある。そのため、このような厚い濾材は、プリーツを施した際にプリーツが隣接するプリーツと面で接触してしまい、通気抵抗が増大するという新たな問題を生じてしまう。

この問題を解決すべく各種の改良が試みられている。例えば、特許文献１では濾材にスペーサーを装備し、スペーサー同士が接触し、濾材同士が接触しないという方法が開示されている。また特許文献２においては、プリーツ形状の山部及び谷部に櫛上の板を挿入することにより形状を維持するという方法が開示されている。また、特許文献３〜４には、濾材にエンボス加工を施し、エンボス加工された突部同士が接触し、面接触を防止し通気抵抗の増加を防止するという方法が開示されている。

特開２０００−１０７５２６号公報 特開２０１２−１２５６８３号公報 特開２００９−１１８８７号公報 特開２０１３−５２３２１号公報

しかしながら、通気性のないスペーサーや櫛を濾材に装着するとその部分だけ濾過面積が減少し捕集効率と捕集量の低下という問題があり、また櫛などを挿入するとフィルタの製造が複雑になってしまうなどの問題がある。更に、エンボス加工を施した濾材は、プリーツ加工を施した場合に確実に突起部同士を接触させることが難しい。また、突起部においては、エンボス加工により繊維が高密度になっているため、エアが流出し難く、通気抵抗の上昇を招く虞がある。しかも、前述したいずれの方法も、新たな工程の追加や、濾材製造装置以外の加工設備が必要となるため、コストアップを招く虞もある。

この様な状況下、本発明は、新たな工程の追加を必要とせず、プリーツの形態を長期に亘って維持することができ、且つこのプリーツの長期維持を可能にする構成を、簡便な方法で付与できる濾材及び方法の提供を課題として掲げた。

本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、不織布から構成される濾材において、エア流出側の表面に繊維束が盛り上がった凸部又は畝を複数形成し、これをプリーツ加工した際に向かい合う凸部が接触するように配置するという構成により、この濾材を各凸部が向かい合うようにプリーツ加工すると、この凸部（畝）がプリーツの支えとなって、濾過時の風圧に耐え、プリーツの形態を長期に亘って維持できることを見出し本発明を完成した。

すなわち、本発明に係る濾材は、第１の不織布層を有する濾材であって、前記不織布層の片面に、不織布の繊維束が部分的に盛り上がった凸部又は前記凸部が１列に複数個並び形成された畝が複数規則的に存在し、前記各凸部の高さが１．２〜５．５ｍｍであり、目付が１８０〜５５０ｇ／ｍ²であることを特徴とする。前記畝は、濾材幅方向に１０ｃｍあたり０．８〜４．７列となるように存在するか、あるいは、プリーツ加工したときに向かい合う凸部同士が接触するようにして存在していることが好ましい。また、前記第１の不織布層の凸部が形成されていない側に、前記不織布層よりも繊維の密度が低い第２の不織布層が積層されている、異なる２層以上の積層構造を有することが好ましい。更に、第１の不織布層が、第１の繊維と、この第１の繊維よりも融点の低い繊維とを含み、前記低融点繊維の配合比率が、濾材１００重量％中４０〜１００重量％であることが好ましい。加えて、前記凸部又は畝を構成する第１の繊維が、低融点繊維を介して融着されていることが好ましく、前記凸部の数が、畝長さ１ｃｍ当たり２〜６個であり、前記凸部の断面積が２〜１０ｍｍ²であり、各凸部が、向かい合う凸部と接触するようにプリーツ加工されていることがより好ましい態様である。
更に本発明は、前記濾材の製造方法であって、基材となる不織布に、畝出加工を行う工程を含むことを特徴とする濾材の製造方法も包含する。前記畝出加工において、針番手２５〜４０番のフォークニードルを用いて、ニードルパンチ加工を行うことが好ましく、ニードルの針深さが５．２〜９．５ｍｍであることがより望ましい態様である。

本発明によれば、濾材の片面に、不織布の繊維束が部分的に盛り上がった凸部（畝）がプリーツ加工したときにこれらが向かい合うようにして存在しているため、プリーツ加工したときに、この凸部（畝）がプリーツの支えとなって、プリーツの形態を維持できるため、通気抵抗を低いレベルで抑えることができ、これにより濾材の長寿命化が可能になる。また、濾材に低融点繊維を混綿しておくと、凸部（畝）の強度を更に高めることができる。

本発明において「凸部」とは、繊維束が不織布表面よりも突き出た状態であり、より具体的にはフォークニードルで１回突いた状態をいう。また「畝」とは、前記凸部が複数個連続したものである。なお「畝」は、無制限に凸部が連続することにより形成される場合と、所定の周期及び所定の間隔で凸部を現出させる場合とがある。理論的には凸部が２個存在すれば、濾材の面接触を回避できるものの、凸部を複数個（例えば、プリーツを形成したときに、一山当たり６〜１０個、もしくはそれ以上存在するように）形成しておくことが好ましい。また、前記「凸部」「畝」は、コードカーペットのコードを小さくしたような形状を有する繊維束、又はこの繊維束が連続して形成されたものが好ましい。

本発明に係る濾材の実施態様の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る濾材のプリーツ加工前の斜視図である。 プリーツ加工後の本発明に係る濾材の一例を示す概略断面図である。 プリーツ加工後の本発明に係る濾材の一例を示す概略断面図である。 プリーツ加工後の従来タイプの濾材の一例を示す概略断面図である。

以下、本発明に係る濾材に関して、実施例を示す図面を参照しつつ具体的に説明するが、本発明はもとより図示例に限定される訳ではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

＜濾材＞
図１は、本発明に係る濾材の実施態様の一例を示す概略断面図である（矢印は、濾材にエアを流入する方向を示す）。濾材１０は、第１の不織布層を有する濾材であって、前記不織布層１の片面に、不織布の繊維束が部分的に盛り上がった凸部３ａが複数存在する点に特徴を有する。図１に示すように、前記凸部３ａは、複数個の凸部３ａが集まって列を形成していてもよい（本発明では、複数個の凸部３ａが形成する列を「畝」と称する）。また前記凸部３ａは、濾材１０をプリーツ加工した際に、折り曲げられた濾材の対向する面にそれぞれ存在する凸部３ａが、互いの頂部で接触できるような間隔で濾材１０の片面に形成されていてもよい。前記凸部３ａは、繊維束の中心が最も盛り上がった形態であり、特に凸部３ａは、円を底面とし繊維束がループ状の釣鐘状もしくはお椀状（半月型に盛り上がった形）であることが好ましい。隣り合う凸部３ａは、凸部３ａの根元が一部重なっていてもよいが、重なっていなくてもよい。

凸部３ａは、濾材を構成する繊維からなる。凸部３ａの製造方法は特に限定されないが、例えば、濾材１０を構成する各層の繊維を押し出すことによって形成され得る。このように繊維を押し出して凸部３ａを形成した場合、凸部３ａを剛直に仕上げているため、十分な強度を発揮できる。またエンボス加工等の濾材を圧縮加工して突き出し部を形成する方法と異なり、本発明のように繊維を押し出して凸部３ａを形成すると、凸部の存在によって通気度を低下させることがないため特に好ましい。

図２に、本発明に係る濾材１０のプリーツ加工前の斜視図を示す。図２では、濾材１０に畝３ｂが、エアの流出側の表面に３列形成されている。濾材１０をプリーツ加工するときは、濾材１０を、濾材１０の端部から、畝３ｂが一列に並ぶ方向（畝出方向ｘと称す）に折り曲げていき、襞を形成する。

このようにして形成されたプリーツ加工後の濾材１０を図３に示す。図３に示すように、濾材１０は、各畝が、自らと対向するようにプリーツ加工されているため、谷折り（濾材１０の畝が形成されている畝出加工面が表）の畝出加工面には、一つの畝に存在する凸部同士が接触する接触点４が存在することになる。この接触点４が存在することで、濾材１０に空気を流入しても、接触点４がプリーツの支えとなり、風圧に耐えて濾材１０のプリーツ形状を保つことが可能となる。

また図４は、凸部３ａを濾材１０の片面に部分的に形成し、凸部同士が向かい合って接触するようにしてプリーツ加工を施した例である。このように向かい合う凸部３ａ同士が接触しさえすれば、この接触点４がプリーツの支えとしての役割を果たすため、凸部をプリーツの山折り側（濾材１０の畝が形成されている畝出加工面が表）に形成しなくても、十分に効果が発揮される。凸部間の間隔はプリーツ幅に応じて適宜調整されるが、例えば、接触する凸部３ａの頂部間隔は、凸部の底面幅±１〜５ｍｍが好ましい。

一方、図５は、プリーツ加工後の従来タイプの濾材の一例を示す概略断面図である。従来タイプの濾材には畝出加工が施されていないため、向かい合う凸部同士が接触する接触点４が存在しない。そのため、矢印で示す方向でエアを濾材に流入すると、濾材の繊維間が密であるため、エア流入側には空気が滞留してしまい、濾材が隣り合うプリーツと面で接触したり、プリーツがＶ字状からＵ字状に開く虞がある。プリーツ形状がＵ字状になると、Ｕ字底部でのみ濾過が行われるようになり、濾材全面を使っての濾過が難しくなる。また通気抵抗が大きくなる等の不具合が生じる。そうすると、捕集効率が低下しフィルタライフを長くすることが困難となってしまうため、通常は、プリーツの山なりに沿ってホットメルト樹脂を線状に吐出してビードを形成したり、リブ等の固定具を設けてプリーツを固定している。

すなわち本発明によれば、濾材１０に凸部３ａが形成されているため、濾材１０は固定具なしでも接触点４の存在によって、流入する風圧で、隣り合うプリーツが面接触することなく、プリーツが開くことを抑制できるため、プリーツの形状を長期に亘って維持することが可能となる。そのため、濾材１０のフィルタライフを長くできたり、リサイクルが容易になる、といった様々な利点が期待できる。

畝出加工により形成される凸部は、高さが１．２〜５．５ｍｍであり、より好ましくは１．５〜４．５ｍｍであり、更に好ましくは１．７〜３ｍｍである。凸部の高さが１．２ｍｍを下回ると、プリーツ加工しても凸部の接触点が明確にならず、プリーツが開き通気抵抗が大きくなるため好ましくない。一方、凸部の高さが５．５ｍｍを超えると、凸部の接触面積が増大し、凸部が倒れたり、凸部が、該凸部と接触する他の凸部に押されて潰れてしまう虞がある。

また複数の凸部が畝を形成する場合、畝の数は、例えば、０．８〜４．７列／１０ｃｍであり、より好ましくは１．５〜４列／１０ｃｍであり、更に好ましくは２〜３列／１０ｃｍである。１０ｃｍ当たりの畝数が０．８列未満になると、畝の間隔が広くなりすぎてしまい、濾材が面接触を起こしやすくなるため好ましくない。また、１０ｃｍ当たりの畝数が４．７列を超えると、畝の占める面積が増大し、却って通気抵抗が大きくなる虞がある。通気抵抗が大きくなると、エアが通過できる小さな繊維間の空隙から、圧力差により勢いよく被濾過流体が通過することとなり、捕集効率の低下を招く虞があるため好ましくない。

また、畝出方向に占める凸部の数は、凸部の断面積との関係から、２〜６個／ｃｍが好ましく、より好ましくは３〜５個／ｃｍである。畝出方向に占める凸部の個数が２個／ｃｍを下回ると、濾材にプリーツ加工を施す際に、凸部同士が突き合わせた状態にならず、接触点が生じない虞がある。また、６個／ｃｍを上回ると、濾材が機械的強さを損ない、更に畝出加工により繊維間に貫通孔が多数形成され、捕集効率を下げてしまう虞があるため好ましくない。

また、凸部の断面積は２〜１０ｍｍ²が好ましく、より好ましくは３〜８ｍｍ²である。凸部の断面積が前記範囲内であれば、倒れにくい剛直な凸部が形成できるため好ましい。なお、凸部の断面積は、実施例の欄で示す方法により測定できる。

次に、濾材１０の構成について説明する。高い捕集効率や細かな塵埃の捕集が要求されない用途では、濾材を構成する層の複層化は必須ではなく、濾材は単一層であってもよい。しかし、濾材としての性能を高める場合は、図１に示すように、濾材１０は、前記第１の不織布層１の凸部が形成されていない側に、前記第１の不織布層よりも繊維の密度が低い第２の不織布層２が積層されている異なる２層以上の積層構造を有することが好ましい。第１の不織布層と第２の不織布層は一体化されていることが特に好ましい。

２層以上の不織布層を積層する場合、第１の不織布層は、エアの流出側に設けられる層である。第１の不織布層には、細繊維を混綿しているため高密度であり（密層）、第２の不織布層で捕捉できなかった細かな粒子を濾過することができる。一方、第２の不織布層は、濾材１０のエア流入側に設けられる層である。第２の不織布層には太繊維が混綿されているため、第１の不織布層に比べて低密度の層（粗層）となっている。なお、本発明では、濾材１０を構成する層は２層に限定されず、濾材は、異なる３層以上の層から形成されていてもよい。このように３層以上の層を積層するときも、各層はエアの流入側から流出側に向かって順に、繊維の密度が高くなるような積層構造にするとよい。基材となる不織布は、異なる２〜５層の積層構造を有していることが好ましい。

濾材の構成（目付、厚さ、繊維の繊度、層の粗密の程度等）に関しては、対象となる塵埃の大きさ、数、用途に応じて、適宜変更可能であり、特に限定されるものではない。しかしながら、本発明に係る濾材は、プリーツ加工されることが必須であるため、自ずから、濾材の構成などは、従来より汎用される範囲に含まれることが好ましい。

また濾材１０の目付は、例えば、１８０〜５５０ｇ／ｍ²が好ましく、より好ましくは２３０〜５００ｇ／ｍ²であり、更に好ましくは２８０〜４５０ｇ／ｍ²である。濾材１０の目付が前記範囲内であれば、適度な通気度を有する濾材が得られ、捕集効率とフィルタライフを両立できるため好ましい。１８０ｇ／ｍ²を下回ると、ダストの捕集効率が下がり、また畝出加工のための繊維量が乏しく所望の剛直な畝（凸部）を形成し難くなる虞がある。一方、５５０ｇ／ｍ²を上回ると、濾材が厚くなりすぎてしまい、プリーツの山・谷をシャープに折ることができず、畝出加工による効果が十分に発揮されない虞がある。

例えば、濾材１０の厚さは、０．７〜８．５ｍｍが好ましく、より好ましくは２〜８ｍｍであり、更に好ましくは４〜８ｍｍである。濾材１０の厚さが０．７ｍｍを下回ると濾材１０の剛性が十分なものとならず、プリーツが変形したり、破損しやすくなることが懸念される。また、８．５ｍｍを上回ると、濾材１０が厚すぎてプリーツを形成し難くなる虞がある。

また濾材１０は、濾材として必要な剛性を有している必要がある。プリーツ加工を考慮した場合、濾材１０が硬いほど、プリーツ形成後の濾材形状がシャープなものとなり、また使用時の風圧による膨らみも低減できるため好ましい。そのため、ＪＩＳ Ｌ１９１３ ６．７．１カンチレバー法にて測定される濾材１０の曲げ硬さは、１２０ｍｍ以上が好ましく、１５０ｍｍ以上であることがより好ましい。

このような濾材にプリーツ加工を施し、エレメントを作製して測定される、ＪＩＳ Ｄ１６１２に記載の通気抵抗は、１００〜６００Ｐａが好ましく、より好ましくは１５０〜５００Ｐａであり、更に好ましくは２００〜３４０Ｐａである。濾材の通気抵抗は、製品サイズに応じて適宜調整する必要があり、例えば、略厚さ４ｍｍ品以下においては２００Ｐａ以下、略厚さ６ｍｍ品においては３３０Ｐａ以下、略厚さ８ｍｍ品以上においては６００Ｐａ以下程度とするとよい。

以下、濾材１０の各構成及び濾材１０の製造方法を詳述する。

＜不織布＞
濾材の基材となる不織布について説明する。基材となる不織布の構成は、特に限定されるものではなく、得られる濾材の用途や、要求される性能（被濾過物の大きさ）等により適宜変更可能である。基材は、単一の不織布層であってもよく、繊度の異なる繊維の配合比率あるいは絡合度（緻密度）や圧密度が異なる２種以上の層からなる積層体であってもよい。

第１の不織布層の繊維は、繊度が例えば、０．８〜５ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは１〜４ｄｔｅｘであり、更に好ましくは１．５〜３ｄｔｅｘである。第１の不織布層用繊維の繊度が前記範囲内であれば、濾材を高密度にできる。更に濾材を２層以上の積層体とするときには、第２の不織布層で捕集できなかった細かな塵埃の回収が可能となる上、凸部を剛直にできるため、濾材１０のプリーツが開くことを抑制できる。しかしながら、第１の不織布層の繊度が０．８ｄｔｅｘを下回ると、凸部の剛性が乏しくなり、剛直な凸部を形成することが困難となる。そのため接触点が形成されず、濾材１０が面接触を起こし、プリーツが開きやすくなるため好ましくない。

また、第２の不織布層用の繊維は、繊度が例えば、２〜３３ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは３〜２７ｄｔｅｘであり、更に好ましくは４〜２２ｄｔｅｘである。第２の不織布層用繊維の繊度が前記範囲内であれば、比較的粒径の大きな塵埃を濾過しながら、濾材の圧力損失を必要以上に高めることなくエアを通過させることができるため、捕集効率の向上と濾材の長寿命化を両立することができる。しかし３３ｄｔｅｘを超えると、繊維が絡み難くなってしまうため捕集効率が悪くなると共に、繊維束からなる凸部や畝を一様に形成することが難しくなる虞がある。

濾材を構成する繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリ乳酸繊維、ポリアリレート等のポリエステル繊維；ナイロン６、ナイロン６６、アラミド繊維（パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維等）等のポリアミド繊維；ポリアクリロニトリル繊維、ポリアクリロニトリル−塩化ビニル共重合体繊維等のアクリル繊維；ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等のポリオレフィン繊維；ポリフェニレンサルファイド繊維；等の各種合成繊維、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、リヨセル等の再生繊維；綿、パルプ、カポック、麻、毛、絹等の天然繊維；等を使用することができる。中でも、性能と価格のバランスが良いことから、ポリエステル繊維が好ましく用いられ、特にポリエチレンテレフタレート繊維が好ましい。なお、濾材１０を２層以上の密度の異なる層を積層して形成する場合、濾材１０を構成する層は、同一種の繊維から構成されていてもよく、層間で異なっていてもよい。本発明では使用後の処分が容易なことから、濾材１０を構成する層は全て同一種の繊維からなることが好ましい。

また濾材を構成する繊維は、中実繊維、中空繊維の何れも使用できる。また繊維の断面形状も特に限定されるものではなく、丸断面；三角断面、星型断面、Ｙ字断面、十字断面等の異型断面；等も使用できる。異型断面繊維は、濾材の密度を調整する手段として有効である。

また、ニードルパンチ加工時の繊維の絡合を促進するため、及び繊維の切断を防止するために、各種油剤を付与した繊維も使用できる。繊維間の滑りを促すため、シリコンを含有する油剤の使用は特に有効である。また要求品質に応じて難燃化、抗菌化、防汚化された繊維を使用することも可能である。このような各種機能の付与は、濾材を製造した後に行ってもよいが、各種処理を施された繊維を使用することで、不織布製造の段階から効果を享受できるため好ましい。

また、濾材に寸法安定性と必要な剛性を付与するために、濾材を構成する繊維は、濾材の骨格を形成する繊維と、該繊維よりも融点の低い繊維（低融点繊維。例えば、低融点部を有する複合繊維等）を混綿してもよい。低融点繊維は、熱処理により繊維の一部又は全部が溶融するため、この溶融した繊維（樹脂）が、濾材を構成する繊維を接着する。熱処理後の冷却により、溶融した低融点繊維は固化して、繊維の接着強度を高めると共に、濾材に適度な強度を付与することができるため、濾材の寸法が安定し、且つ濾材に適度な剛性を付与することが可能となる。なお、濾材を密度勾配のある２層以上の不織布から形成する場合、低融点繊維は少なくとも１層に含まれていることが好ましく、濾材を構成する全ての不織布層に含まれていることがより好ましい。

本発明では、凸部が倒れたり凹んだりすることを防ぐため、凸部を剛直なものとすることが重要である。低融点繊維の配合比率は、濾材１００重量％中、４０〜１００重量％が好ましく、より好ましくは６０〜９５重量％であり、更に好ましくは７０〜９０重量％である。低融点繊維の配合比率が前記範囲内であれば、溶融・固化した低融点繊維により濾材の通気度を必要以上に低下させることがない上、凸部を剛直なものにできるため好ましい。

前記低融点繊維の融点は、例えば、上限値が濾材の骨格を形成する繊維の融点から３０℃以下が好ましい。融点差が小さく（例えば、３０℃以下に）なると、低融点繊維を溶融すべく熱処理を施した際に、何らかのトラブルによって温度に異常が生じた場合に、繊維が軟化又は溶融する等の熱劣化を起こす可能性があるため好ましくない。低融点繊維の融点の上限値は、繊維の融点から５０℃以下がより好ましい。一方、低融点繊維が十分に軟化又は溶融するよう、低融点繊維の融点の下限値は、繊維の融点から１５０℃以下が好ましく、より好ましくは繊維の融点から１００℃以下である。低融点繊維の融点は、例えば、５０〜１５０℃であることが好ましく、より好ましくは７０〜１２０℃である。

また低融点繊維としては、例えば、ポリエチレン−ポリプロピレン、ポリエステル−低融点ポリエステル等の融点の異なる複数の樹脂からなる芯鞘構造、偏心構造、あるいはサイドバイサイド構造を有する複合繊維；変性ポリエステル繊維；変性ポリアミド繊維；変性ポリプロピレン繊維等の変性ポリオレフィン繊維；等が使用できる。本発明においては、低融点部分の樹脂が溶融して接着剤として働き、高融点部分の繊維が濾材を構成する繊維として機能するよう複合繊維が好ましく、特に芯鞘構造を有するものが好ましい。

低融点繊維の繊度は、例えば、１〜１５ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは１．５〜１０ｄｔｅｘである。低融点繊維の繊度が前記範囲内であれば、低融点繊維が容易に溶融し、加熱処理時間を短縮できる。
なお、濾材を密度勾配のある２層の不織布層から形成する場合、第１の不織布層の低融点繊維は１〜５ｄｔｅｘが好ましく、より好ましくは１．５〜３ｄｔｅｘ未満である。また第２の不織布層の低融点繊維は２〜１５ｄｔｅｘが好ましく、より好ましくは３〜１０ｄｔｅｘである。

基材の目付は、例えば、１８０〜５５０ｇ／ｍ²が好ましく、より好ましくは２３０〜５００ｇ／ｍ²であり、更に好ましくは２８０〜４５０ｇ／ｍ²である。目付が前記範囲内であれば、濾材１０の目付が前記範囲内であれば、適度な通気度を有する濾材が得られ、捕集効率とフィルタライフの両立が可能である。なお、濾材を密度勾配のある２層の不織布層から形成する場合、第１の不織布層の目付は、１００〜３３０ｇ／ｍ²が好ましく、１５０〜３００ｇ／ｍ²がより好ましい。また第２の不織布層の目付は、６０〜２４０ｇ／ｍ²が好ましく、１００〜２００ｇ／ｍ²がより好ましい。また、目付の重量比率は、第２の不織布層１００重量％に対し、第１の不織布層が８０〜４００重量％が好ましく、より好ましくは１００〜３００重量％であり、更に好ましくは１１０〜２４０重量％である。第１の不織布層の重量比を高めることにより、細かな塵埃の捕集効率が更に向上する。

＜濾材の製造方法＞
次に濾材の製造方法について説明する。濾材の製造方法は、
基材となる不織布を製造する工程（不織布製造工程）、
前記不織布製造工程により得られた不織布に、畝出加工を行う工程（畝出工程）、
必要に応じて、畝出工程で得た濾材を加熱する工程（加熱処理工程）、
を含む点に特徴を有する。このように本発明に係る濾材の製造方法は、畝出加工を含む点に特徴を有する。
畝出加工とは、コードカーペットにおけるコードを形成する方法に類似し、具体的には、濾材の幅方向及び長さ方向に、不織布を構成する繊維が複数個連続して集束及び突き出された凸部（畝）を形成する加工法をいう。なお、本発明において、凸部（畝）は不織布前面に亘って形成する必要はない。畝出加工は、基材のエア流出側表面に、繊維が高く突き出た突起を形成できるものであれば特に限定されるものではない。

畝出加工に供する不織布の製造方法は、特に限定されるものではない。例えば、乾式不織布、湿式不織布、スパンボンド不織布等の不織布が適宜使用できる。ウェブの結合方法も特に限定されるものではなく、例えば、ニードルパンチ法、スパンレース法（水流絡合法）等の機械的絡合法；不織布層に予め低融点繊維を混繊しておき、この低融点繊維の一部又は全部を熱溶融させて、繊維交点を固着する方法（サーマルボンド法）；等の各種結合方法を採用できる。中でも、ニードルパンチ法により繊維を交絡させて、その後加熱処理を行うニードルパンチ法及びサーマルボンド法の併用タイプが好ましい。

濾材を２層以上のウェブの積層体とするときには、予め第１の不織布層用ウェブと第２の不織布層用ウェブをそれぞれ製造しておき、これらを積層後、ニードルパンチ加工を施すとよい。なお、複数のウェブを一体化する際のニードルパンチ加工は、第１の不織布層側（エア流出側）から針を刺し込むことが好ましい。第１の不織布層側からニードルパンチ加工を行うと、ウェブ中の繊維が第２の不織布層側に突き出すようにして交絡されるため、塵埃の通過を抑制できるためである。このときのニードルパンチ加工は、ニードルパンチ針番手３６〜４２番、針深さ７〜１２ｍｍ、ペネ数５０〜７０ケ／ｃｍ²の条件が好ましい。

凸部を形成する方法としては、凸部を形成できる方法であれば、特に限定されるものではない。中でも、ニードルパンチ加工は、エンボス加工の表面加工に比べ、不織布製造用の装置を転用できることから、不織布製造装置以外の装置の導入が不要となるため簡便な加工方法と言える。また、エンボス加工とは異なり、ニードルパンチ加工であれば凸部を圧密化しないため、繊維間空隙が必要以上に高密度なものとならず、通気抵抗を低く維持できるため好ましい。

ニードルパンチ加工により畝出加工を行う際には、針番手２５〜４０番（好ましくは３０〜３６番）のニードルを用いて行うとよい。４０番を超えると凸部が小さくなり、凸部突き合わせの効果が乏しくなる。また、２５番を下回ると、針が太すぎて、貫通孔ができやすくなり、捕集効率が低下したり、濾材の表面が荒れ、均一な濾過を実施し難くなるため好ましくない。またニードルは、繊維束を突き出し可能なニードルであれば特に限定されるものではないが、フォークニードルやクラウンニードルが好ましく、特にフォークニードルが好ましい。

濾材の凸部高さは、畝出加工の針深さとベースとなる不織布の厚さに依存するものである。凸部の高さを所望の範囲に調整するため、ニードルの針深さは、例えば、５．２〜９．５ｍｍが好ましく、より好ましくは５．５〜９ｍｍであり、更に好ましくは５．７〜７．５ｍｍである。

更にニードルは、ニードルボードに固定しておくと広範の畝出加工が可能となる。ボードには、畝数及び凸部間隔を考慮して、凸部で畝を形成する場合には、畝数が濾材幅１０ｃｍ当たり０．８〜４．７列、及び一列の畝に針が５〜１５本（より好ましくは６〜１０本）となるように固定しておくと所望の畝を形成し易く好ましい。なお、ペネ数は３〜１０ケ／ｃｍ²（より好ましくは４〜８ケ／ｃｍ²）が好ましい。畝出加工は、第２の不織布層側から針を刺して実施する。

濾材の風合いをより硬くし濾材の強度を向上し、形成した凸部をより剛直なものとするために、低融点繊維を配合する場合には、畝出加工を実施した後に、加熱処理を行う。加熱温度は、混綿している低融点繊維の融点Ｔ_Lに対し、Ｔ_L＋３５（℃）〜Ｔ_L＋１１０（℃）が好ましく、より好ましくはＴ_L＋５５（℃）〜Ｔ_L＋９０（℃）である。具体的には、１７５〜２２５℃が好ましく、より好ましくは１９０〜２２０℃である。加熱温度が前記範囲内であれば、低融点繊維を適度に溶融することができるため好ましい。加熱時間は、混綿する低融点繊維の融点や配合比率を考慮して適宜設定するとよいが、例えば、１５〜１８０秒が好ましく、より好ましくは４０〜１２０秒である。本発明では畝出加工の後に加熱処理を行っているため、前記凸部又は畝を構成する第１の繊維は、畝出加工後、低融点繊維を介して融着された状態になる。

形成された濾材は、所望の温度に調整した熱処理機（例えば、循環式熱風乾燥機）内を通過させて加熱処理するとよい。このとき、濾材の寸法を整えるため、濾材の端部（好ましくは両端部）及び濾材の上下面（好ましくは、表面と裏面の両方）を固定し得るエンドレスのベルトコンベアで挟み混みながら、幅及び厚さを保ちながら加熱処理することが好ましい。

濾材にプリーツ加工を施すときは、前述した方法によって得られた濾材を、その用途に応じて所定の大きさにカットした後に実施する。プリーツ加工法は特に限定されないが、濾材の凸部形成面を内側にして、プリーツ加工すると、凸部の突き合わせを確認しやすいため好ましい。ピッチと山高さは、ピッチは１０〜２５ｍｍが好ましく、山高さは３０〜１００ｍｍが好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

実施例での測定方法は以下の通りである。
１．目付； ＪＩＳ Ｌ１９１３ ６．２に準じた。
２．畝出加工前・後の厚さ； ＪＩＳ Ｌ１９１３ ６．１に準じた。
３．凸部面積；ＪＩＳ鋼尺あるいはノギスにて凸部の底部長さを計測し、底部形状を円形断面と仮定して、計測した長さを円形断面の直径とし、この値を元に円の面積を計算した。
４．通気抵抗；
ＪＩＳ Ｄ１６１２（自動車用エアクリーナ試験方法）に準じ、以下の条件で通気抵抗試験を実施した。
有効濾過面積：１７６０ｃｍ²
投影面積：２８１ｃｍ²
空気量：５．７ｃｍ³／分
空気速度：５４ｃｍ／秒
濾材の有無による空気の流れにくさをＰａで表す。

なおエレメントは以下の方法で作成した。
エレメントの作成；実施例及び比較例に記載の方法で得られた濾材を、幅１１０ｍｍで切断した後、濾材の凸部形成面を内側にして、高さ５０ｍｍ、ピッチ１６ｍｍでプリーツ加工を行った。このようにして得られたプリーツ後の濾材の周囲をシーリング材を用いてプラスチックボードに密封固定し、エレメントを作成した（幅１１０ｍｍ×長さ２５５ｍｍ×高さ５０ｍｍ）。

実施例１
（１）ニードルパンチ不織布の作製
繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのレギュラーポリエステル１０重量％と、繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、融点１６０℃で芯鞘タイプのポリエステル複合繊維９０重量％からなる密層（第１の不織布層）用ウェブを作製した。また同様の方法で、繊度１７ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍのレギュラーポリエステル１０重量％と、繊度４．４ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ、融点１６０℃で芯鞘タイプのポリエステル複合繊維９０重量％を、計量後、混綿、カーディング、ラッピングを行い、粗層（第２の不織布層）用ウェブを作製した。
密層用ウェブと粗層用ウェブを積層後、密層側からニードルパンチ針番手４０番（オルガン製ＦＰＤ１−４０）で針深さ８．５ｍｍ、ペネ数６０ケ／ｃｍ²にてニードルパンチ加工を行いニードルパンチ不織布を得た。
（２）畝出加工
次いで、得られたニードルパンチ不織布を、針番手３２番のフォークニードル（オルガン製ＦＰＫ２−２５）を用い、幅方向に２本／１０ｃｍ、流れ方向一列に８本植えた畝出専用のボードを用いて、粗層側から針深さ５．５ｍｍ、ペネ数６ケ／ｃｍ²の畝出加工を行った。これにより、綺麗なコード調のニードルパンチ不織布からなる濾材を製造した。
（３）加熱処理
次いで熱風の温度２１５℃に保ったコンベア式連続熱処理機の中にて４７秒間加熱処理を行い、低融点繊維を融解・固着し、濾材を製造した。この濾材を用いてエレメントを作製し、通気抵抗を測定した。

比較例１
畝出加工を行わず、表に示す条件で加熱処理を行ったこと以外は、実施例１と同様の方法で濾材を作製した。

実施例２〜３、比較例２〜３
畝出加工の条件を表に示すように変更して凸部高さを変え、加熱処理を表に示す条件で行ったこと以外は、実施例１と同様の方法で濾材を製造した。なお、（１）工程で得られる畝出加工前のニードルパンチ不織布は、目付が同じであっても、厚さにバラツキが出る場合がある。

実施例４〜６、比較例４
畝出加工の条件を表に示すように変更して畝数を変え、加熱処理を表に示す条件で行ったこと以外は、実施例１と同様の方法で濾材を製造した。なお、（１）工程で得られる畝出加工前のニードルパンチ不織布は、目付が同じであっても、厚さにバラツキが出る場合がある。

実施例７〜８、比較例５〜６
密層・粗層ウェブの目付を変更し、畝出加工及び加熱処理を表に示す条件で行ったこと以外は、実施例１と同様の方法で濾材を作製した。

比較例１では、畝出加工を行わなかったため、通気抵抗の値が大きくなっている。
比較例２では、凸部が低すぎて濾材が面同士で接触したため、通気抵抗の値が大きくなった。
比較例３では、凸部が高すぎて、凸部が、接触する他の凸部により倒れてしまった。
比較例４では、別途測定した引張強さの値が下がってしまい、強度の点で問題があった。
比較例５では、目付が小さく濾材が薄いため、十分に粒子を捕集できなかった。
比較例６では、目付が大きすぎたため、通気抵抗が大きくなってしまった。

本発明に係る濾材は、プリーツして用いる各種プリーツ加工用フィルタの濾材として好ましく用いられ、例えば、エンジン用フィルタ、空調機用フィルタ等の濾材として特に好ましく用いられる。

１ 第１の不織布層（密層）
２ 第２の不織布層（粗層）
３ａ 凸部
３ｂ 畝
４ 接触点
１０ 濾材
ｘ 畝出方向

Claims (10)

1. 第１の不織布層を有する濾材であって、
   前記不織布層の片面に、不織布の繊維束が部分的に盛り上がった凸部又は前記凸部が１列に複数個並び形成された畝が複数規則的に存在し、
   前記各凸部の高さが１．２〜５．５ｍｍであり、目付が１８０〜５５０ｇ／ｍ²であることを特徴とする濾材。
2. 前記畝は、濾材幅方向に１０ｃｍあたり０．８〜４．７列となるように存在するか、あるいは、
   プリーツ加工したときに向かい合う凸部同士が接触するようにして存在している請求項１に記載の濾材。
3. 前記第１の不織布層の凸部が形成されていない側に、前記不織布層よりも繊維の密度が低い第２の不織布層が積層されている、異なる２層以上の積層構造を有する請求項１又は２に記載の濾材。
4. 第１の不織布層が、第１の繊維と、この第１の繊維よりも融点の低い繊維とを含み、前記低融点繊維の配合比率が、濾材１００重量％中４０〜１００重量％である請求項１〜３のいずれか１項に記載の濾材。
5. 前記凸部又は畝を構成する第１の繊維が、前記低融点繊維を介して融着されている請求項４に記載の濾材。
6. 前記凸部の数が、畝長さ１ｃｍ当たり２〜６個であり、前記凸部の断面積が２〜１０ｍｍ²である請求項１〜５のいずれか１項に記載の濾材。
7. 各凸部が、向かい合う凸部と接触するようにプリーツ加工されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の濾材。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の濾材の製造方法であって、
   基材となる不織布に、畝出加工を行う工程を含むことを特徴とする濾材の製造方法。
9. 前記畝出加工において、針番手２５〜４０番のフォークニードルを用いて、ニードルパンチ加工を行う請求項８に記載の濾材の製造方法。
10. ニードルの針深さが５．２〜９．５ｍｍである請求項８又は９に記載の濾材の製造方法。