JP6614919B2 - Method for producing nonwoven filter material - Google Patents

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本発明は、不織布製の濾過材に関する。特に空気中の塵埃のろ過に使用される不織布濾過材に関する。 The present invention relates to a non-woven filter medium. It is related with the nonwoven fabric filter material especially used for filtration of the dust in the air.

不織布濾過材は、自動車等に使用される内燃機関や各種通気装置等のエアフィルタなどとして、空気のろ過に使用されている。このような用途においては、多量の空気から細かな塵埃を効率的に除去することが求められる。そして、不織布濾過材には、高い清浄効率と、長期間にわたって目詰まりせずにダストを除去しうる長寿命性、及び、限られた空間で十分なろ過性能を発揮しうるコンパクト性が求められる。 Nonwoven fabric filter materials are used for air filtration as air filters for internal combustion engines and various ventilation devices used in automobiles and the like. In such applications, it is required to efficiently remove fine dust from a large amount of air. Nonwoven filter media are required to have high cleaning efficiency, long life that can remove dust without clogging over a long period of time, and compactness that can exhibit sufficient filtration performance in a limited space. .

特に近年では、これらエアフィルタにおいて、カーボンダストのような微細なダストを除去する性能の向上が求められている。カーボンダストのような微細なダストの除去が不十分であると、濾過材(フィルタエレメント)の下流側に配置された流量センサなどの検出装置にダストが堆積し、検出装置の出力の正確さや安定性が不十分となりうるからである。 Particularly in recent years, these air filters are required to have improved performance for removing fine dust such as carbon dust. If the removal of fine dust such as carbon dust is insufficient, dust accumulates on the detection device such as a flow sensor arranged downstream of the filter medium (filter element), and the accuracy and stability of the output of the detection device This is because the sex may be insufficient.

従来周知の不織布濾過材においては、多層からなる濾材構成であれば、カーボンダストのような微粒子ダストは、もっとも密度が高く繊維径が小さい層で捕捉されることが多い。そのため、カーボンダストが捕捉されると濾過材の圧力損失が上昇しやすく、寿命が短くなる。特に、密層の密度を高くするなどして、微粒子ダストの捕捉効率(清浄効率)を高めると、濾過材がより目詰まりしやすくなる。すなわち、不織布濾過材においては、微粒子ダストについて、清浄効率と濾過材の寿命との間にトレードオフ関係がある。 In a conventionally known non-woven filter medium, fine particle dust such as carbon dust is often captured in a layer having the highest density and a small fiber diameter as long as the filter medium has a multilayer structure. Therefore, when carbon dust is captured, the pressure loss of the filter medium is likely to increase, and the life is shortened. In particular, if the trapping efficiency (cleaning efficiency) of the fine particle dust is increased by increasing the density of the dense layer, the filter medium is more easily clogged. That is, in the nonwoven fabric filtering material, there is a trade-off relationship between the cleaning efficiency and the life of the filtering material for the fine particle dust.

空調装置の分野においては、いわゆるキャビンフィルタやHEPAフィルタといった濾過材が、微細なダスト(微粒子ダスト)を捕捉する目的で使用されている。こうしたフィルタにおいては、微粒子ダストの捕捉性能を上げるために、電荷を与えた繊維や極細繊維を用い、密度を高めた薄い繊維層で構成された濾材を使用する。こうした濾材は、空気が通りにくいので、ピッチ間隔を縮めた襞折構造を取るなどして、ろ過面積を大きくしてフィルタが構成されている。しかしながら、これらの濾材を、自動車エンジン用のエアクリーナの濾過材に使用するには、これら用途における流量が大きいため、フィルタエレメントが巨大化する傾向を否めない。また、こうした濾過材は繊維層が薄いため、金型に嵌めて樹脂成形することがむずかしく、所定の襞織形状を維持する上での制約も多い。 In the field of air conditioners, filter media such as so-called cabin filters and HEPA filters are used for the purpose of capturing fine dust (particulate dust). In such a filter, in order to improve the trapping performance of the particulate dust, a filter medium composed of a thin fiber layer using a charged fiber or ultrafine fiber and having a high density is used. Since such a filter medium is difficult for air to pass through, a filter is configured with a large filtration area by taking a folded structure with a reduced pitch interval. However, in order to use these filter media as filter media for air cleaners for automobile engines, the flow rate in these applications is large, and thus the filter element tends to be enlarged. In addition, since such a filter medium has a thin fiber layer, it is difficult to be resin-molded by fitting it in a mold, and there are many restrictions in maintaining a predetermined weave shape.

微粒子ダストの捕捉に有利な極細繊維により不織布を構成する試みがいろいろ行われているが、汎用されるメルトブロー法で得られるような極細繊維不織布では、極細繊維が平面的に配置されてしまい、立体的構造を有する厚みのある不織布の製造は困難である。また、従来の乾式製法による不織布作成方法では、分散や断裂などの問題から、極細繊維を紡出し混紡して濾材の厚みを取ることが困難であり、湿式製法やエアレイド法でも、濾材の厚みを取ることが困難である。 Various attempts have been made to construct nonwoven fabrics with ultrafine fibers that are advantageous for capturing fine particle dust. However, in the ultrafine fiber nonwoven fabrics obtained by a general-purpose melt-blowing method, the ultrafine fibers are arranged in a plane and are three-dimensional. It is difficult to produce a thick nonwoven fabric having a mechanical structure. In addition, the conventional dry manufacturing method for nonwoven fabrics makes it difficult to spin and mix ultrafine fibers due to problems such as dispersion and tearing, and the thickness of the filter media can also be reduced by wet manufacturing and airlaid methods. It is difficult to take.

微細粒子の捕捉特性に優れる極細繊維不織布と他の繊維からなる不織布を組み合わせた技術も知られている。
例えば、特許文献1には、平均繊維径1〜8μmのメルトブロー不織布と、平均繊維径10〜30μmのスパンボンド不織布とを接着して積層一体化した不織布濾過材が開示されており、当該不織布濾過材によれば、粉じんの捕捉性能や機械的特性に優れるエアフィルター用不織布濾過材が得られることが開示されている。
A technique in which an ultrafine fiber nonwoven fabric excellent in capturing characteristics of fine particles and a nonwoven fabric composed of other fibers is also known.
For example, Patent Document 1 discloses a nonwoven fabric filtering material in which a melt blown nonwoven fabric having an average fiber diameter of 1 to 8 μm and a spunbond nonwoven fabric having an average fiber diameter of 10 to 30 μm are bonded and integrated, and the nonwoven fabric filtration is performed. According to the material, it is disclosed that a nonwoven fabric filtering material for air filters having excellent dust capturing performance and mechanical properties can be obtained.

特開2007−125546号公報JP 2007-125546 A

特許文献1に開示された不織布濾過材は、平均繊維径1〜8μmのメルトブロー不織布の層により、微粒子ダストを捕捉しようするものであるが、微粒子ダストの捕捉性能(清浄効率)を高めようとすれば、このメルトブロー不織布の密度を高めざるを得ず、その結果、濾過材の寿命が犠牲にならざるを得ない。すなわち、特許文献1に開示された不織布濾過材も、微粒子ダストに関する捕捉性能と寿命のトレードオフ関係を本質的に解決するものではなかった。また、特許文献1に開示された不織布濾過材においては、微粒子ダストの捕捉性能(清浄効率)を高めるべく、メルトブロー不織布の密度を高めると、不織布濾過材の通気抵抗も上昇してしまうというトレードオフも生ずる。 The nonwoven fabric filtering material disclosed in Patent Document 1 is intended to capture fine particle dust by a layer of melt blown nonwoven fabric having an average fiber diameter of 1 to 8 μm, but it is intended to improve the capture performance (cleaning efficiency) of fine particle dust. For example, the density of the meltblown nonwoven fabric must be increased, and as a result, the life of the filter medium must be sacrificed. That is, the nonwoven fabric filtering material disclosed in Patent Document 1 also does not essentially solve the trade-off relationship between the capture performance and the life regarding the fine particle dust. Moreover, in the nonwoven fabric filtering material disclosed in Patent Document 1, increasing the density of the melt blown nonwoven fabric to increase the particulate dust capturing performance (cleaning efficiency) increases the airflow resistance of the nonwoven fabric filtering material. Also occurs.

本発明の目的は、微粒子ダストの捕捉性能(清浄効率)と、長寿命性、通気抵抗をバランスよく備えうる不織布濾過材を製造できる製造方法を提供することにある。
The objective of this invention is providing the manufacturing method which can manufacture the nonwoven fabric filtration material which can be equipped with the capture | acquisition performance (cleaning efficiency) of fine particle dust, long lifetime, and ventilation resistance with sufficient balance.

発明者は、鋭意検討の結果、従来の不織布濾過材においては、微粒子ダストを捕捉するための極細繊維が、極薄い層状に配置されていて、それゆえに、清浄効率を高めるためには極細繊維層の密度を高めざるを得ず、その結果、寿命と通気抵抗が悪化する関係になってしまっていることに気付いた。極細繊維がごく薄い層状に配置されるのは、極細繊維の製法による制約が大きく、極細繊維を所定の厚みにわたって立体的に配置するのは、通常の製法では難しかったのである。 As a result of intensive studies, the inventor has found that in the conventional nonwoven fabric filtering material, the ultrafine fibers for capturing the particulate dust are arranged in an extremely thin layer, and therefore, in order to increase the cleaning efficiency, the ultrafine fiber layer As a result, it was found that the relationship between the life and the ventilation resistance deteriorated. The ultrafine fibers are arranged in a very thin layer because there are great restrictions due to the production method of the ultrafine fibers, and it is difficult to arrange the ultrafine fibers in a three-dimensional manner over a predetermined thickness.

そして、発明者は、さらに鋭意検討を重ね、極細繊維を主体とする繊維集合体と、粗層部となるべき繊維集合体とを隣接させて積層し、極細繊維を主体とする繊維集合体から粗層部となるべき繊維集合体に向かう方向にニードルパンチもしくは水流交絡して、極細繊維を粗層部に入り込ませると、極細繊維を所定の厚みにわたって立体的に配置できて、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。 And the inventor repeated further diligent examination, laminated the fiber aggregate mainly composed of ultrafine fibers and the fiber aggregate to be the coarse layer portion adjacent to each other, and from the fiber aggregate mainly composed of ultrafine fibers. When needle punching or hydroentanglement is performed in the direction toward the fiber assembly to be the coarse layer portion, and the ultrafine fibers are allowed to enter the coarse layer portion, the ultrafine fibers can be arranged three-dimensionally over a predetermined thickness, thereby solving the above-mentioned problem. As a result, the present invention has been completed.

本発明は、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により製造された極細繊維を主体とする繊維集合体と、平均繊維径が15ないし35μmの粗層部となるべき繊維集合体と、平均繊維径が5ないし20μmの密層部となるべき繊維集合体とを含むように、かつ、粗層部となるべき繊維集合体の繊維が密層部となるべき繊維集合体の繊維よりも太くなるように、これら層状の繊維集合体を積層し、粗層部となるべき繊維集合体に極細繊維を主体とする繊維集合体を隣接させる第1の工程、第1の工程に引き続き、極細繊維を主体とする繊維集合体から粗層部となるべき繊維集合体に向かう方向にニードルパンチもしくは水流交絡して、極細繊維を粗層部に入り込ませながら、積層された繊維集合体を一体化し、粗層部と密層部を有する不織布濾過材とする第2の工程、を含む不織布濾過材の製造方法である(第1発明)。 The present invention relates to a fiber assembly mainly composed of ultrafine fibers produced by a melt-blowing method or an electrospinning method, a fiber assembly to be a coarse layer portion having an average fiber diameter of 15 to 35 μm, and an average fiber diameter of 5 to So that the fibers of the fiber assembly to be the dense layer portion are thicker than the fibers of the fiber assembly to be the dense layer portion. 1st process of laminating a layered fiber assembly, and adhering a fiber assembly mainly composed of ultrafine fibers to a fiber assembly to be a coarse layer portion, a fiber composed mainly of ultrafine fibers following the first step A needle punch or hydroentanglement is performed in a direction from the aggregate toward the fiber aggregate to be the coarse layer portion, and the laminated fiber aggregate is integrated while the ultrafine fiber is allowed to enter the coarse layer portion. With layer It is a manufacturing method of the nonwoven fabric filter material containing the 2nd process made into a nonwoven fabric filter material (1st invention).

第1発明においては、第2の工程において、ニードルパンチにより、極細繊維を主体とする繊維集合体を断片状にして、断片の少なくとも一部を粗層部に入り込ませることが好ましい(第2発明)。または、第1発明においては、第1の工程において、極細繊維を主体とする繊維集合体が、粗層部となるべき繊維集合体と他の繊維集合体との間に挟まれるように積層することが好ましい(第3発明)。または、第1発明においては、極細繊維を主体とする繊維集合体が、メルトブロー不織布もしくはエレクトロスピニング法により製造された不織布であることが好ましい(第4発明)。 In the first invention, in the second step, it is preferable that the fiber aggregate mainly composed of ultrafine fibers is fragmented by needle punching so that at least a part of the fragments enters the coarse layer portion (second invention). ). Alternatively, in the first invention, in the first step, the fiber assembly mainly composed of ultrafine fibers is laminated so as to be sandwiched between the fiber assembly to be the coarse layer portion and another fiber assembly. It is preferable (third invention). Alternatively, in the first invention, it is preferable that the fiber assembly mainly composed of ultrafine fibers is a melt blown nonwoven fabric or a nonwoven fabric produced by an electrospinning method (fourth invention).

本発明の不織布濾過材の製造方法(第1発明)によれば、不織布濾過材の粗層部に極細繊維を立体的に配置することができ、不織布濾過材を効率的に製造できる。また、得られる不織布濾過材はカーボンダストのような微粒子ダストに対する捕捉性能と長寿命性と通気抵抗をバランスよく備えている。 According to the manufacturing method (the 1st invention) of the nonwoven fabric filter material of the present invention, an ultrafine fiber can be arranged three-dimensionally in the coarse layer part of a nonwoven fabric filter material, and a nonwoven fabric filter material can be manufactured efficiently. Moreover, the obtained non-woven filter material has a well-balanced capture performance, long life and ventilation resistance against fine particle dust such as carbon dust.

さらに、第2発明や第3発明のようにされていると、より効果的に極細繊維が粗層部内部に立体的に配置されるようになって、微粒子ダストに対する捕捉性能と長寿命性と通気抵抗がより良好となる。また、さらに第4発明のようにされていれば、不織布濾過材の製造過程における極細繊維の取り扱い性が良くなると共に、不織布濾過材の全面にわたって極細繊維をより均一に分布させることができ、不織布濾過材の品質が向上する。
Furthermore, if it is made like 2nd invention or 3rd invention, an ultrafine fiber will come to be arranged three-dimensionally inside a coarse layer part more effectively, and capture performance and long-life property to particulate dust Ventilation resistance is better. Furthermore, if it is made like 4th invention, while being able to improve the handleability of the ultrafine fiber in the manufacturing process of the nonwoven fabric filter material, the ultrafine fiber can be more uniformly distributed over the entire surface of the nonwoven fabric filter material. The quality of the filter media is improved.

発明の第1実施形態の不織布濾過材の断面構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-section of the nonwoven fabric filter material of 1st Embodiment of invention. 発明の第2実施形態の不織布濾過材の断面構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-section of the nonwoven fabric filter material of 2nd Embodiment of invention. 発明の第1実施形態の不織布濾過材の製造工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the nonwoven fabric filter material of 1st Embodiment of invention. 発明の第2実施形態の不織布濾過材の製造工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the nonwoven fabric filter material of 2nd Embodiment of invention.

以下図面を参照しながら、自動車エンジンに供給する空気をろ過するためのエアクリーナのフィルタ材として利用可能な不織布濾過材を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a non-woven filter material that can be used as a filter material of an air cleaner for filtering air supplied to an automobile engine. The invention is not limited to the individual embodiments shown below, and can be carried out by changing the form.

図1は、発明の第1実施形態の不織布濾過材の断面構造を示す模式図である。本実施形態の不織布濾過材はシート状の不織布であって、自動車エンジンのエアクリーナ用に供される場合には、通常襞折りされた状態で枠に固定されたフィルタエレメント部材として使用される。 Drawing 1 is a mimetic diagram showing the section structure of the nonwoven fabric filter material of a 1st embodiment of the invention. The nonwoven fabric filtering material of this embodiment is a sheet-like nonwoven fabric, and when used for an air cleaner of an automobile engine, it is usually used as a filter element member fixed to a frame in a folded state.

不織布濾過材1は、上流側に位置する粗層部2と下流側に位置する密層部3とを有する密度勾配を持った多層構造の不織布濾過材である。密度の変化は層ごとに不連続に変化していてもよいし、上流側から下流側に向かって連続的に変化していてもよい。また、本実施形態では、不織布濾過材1は粗層部2と密層部3の2層構造であるが、3層、もしくはそれ以上の層構造であってもよい。3層以上の多層構造である場合には、他の層を、粗層部の上流側や、粗層部と密層部の間や、密層部の下流側に設けることができる。好ましくは、各層が、上流側から下流側に向かって徐々に密になっていくように積層される。また、好ましくは、粗層部2が最も上流側に位置するように設けられる。なお、図1では、図の上側を上流側、図の下側を下流側としている。図2、図3、図4も同様である。 The nonwoven fabric filtering material 1 is a nonwoven fabric filtering material having a multi-layer structure having a density gradient having a rough layer portion 2 located on the upstream side and a dense layer portion 3 located on the downstream side. The change in density may change discontinuously for each layer, or may change continuously from the upstream side toward the downstream side. Moreover, in this embodiment, the nonwoven fabric filter material 1 has a two-layer structure of the rough layer portion 2 and the dense layer portion 3, but may have a three-layer structure or more. In the case of a multilayer structure of three or more layers, other layers can be provided on the upstream side of the coarse layer portion, between the coarse layer portion and the dense layer portion, or on the downstream side of the dense layer portion. Preferably, each layer is laminated so as to gradually become dense from the upstream side toward the downstream side. Preferably, the coarse layer portion 2 is provided so as to be located on the most upstream side. In FIG. 1, the upper side of the figure is the upstream side, and the lower side of the figure is the downstream side. The same applies to FIG. 2, FIG. 3, and FIG.

粗層部2は密層部3に比べ不織布の密度が粗くされた層である。粗層部2により、JIS8ダストのようなダストの大部分が捕捉される。粗層部2は不織布濾過材の一般ダストに対するダスト捕捉量(濾過材の寿命)の向上に寄与する。粗層部2の好ましい空間率は90〜99%程度である。ここで不織布層の空間率とは、不織布層の単位体積当たりに占める空間体積(不織布層全体が占める体積から繊維が占める体積を除いた体積)を百分率で示した値である。不織布層が粗であるとは、空間率が大きいことを意味し、不織布層が密であるとは、空間率が小さいことを意味する。 The coarse layer portion 2 is a layer in which the density of the nonwoven fabric is made coarser than that of the dense layer portion 3. The coarse layer portion 2 captures most of the dust such as JIS8 dust. The coarse layer portion 2 contributes to an improvement in the amount of dust trapped with respect to the general dust of the nonwoven fabric filter material (lifetime of the filter material). A preferable space ratio of the coarse layer portion 2 is about 90 to 99%. Here, the space ratio of the nonwoven fabric layer is a value indicating the volume of space per unit volume of the nonwoven fabric layer (volume obtained by subtracting the volume occupied by fibers from the volume occupied by the whole nonwoven fabric layer). That the nonwoven fabric layer is coarse means that the space ratio is large, and that the nonwoven fabric layer is dense means that the space ratio is small.

密層部3は粗層部2に比べ不織布の密度が密にされた層である。密層部3により、JIS8ダストのようなダストが不織布濾過材1を通過してしまうことが阻止される。すなわち密層部3は不織布濾過材の一般ダストに対する清浄効率の向上に寄与する。密層部3の好ましい空間率は80〜95%程度である。 The dense layer portion 3 is a layer in which the density of the nonwoven fabric is made denser than that of the coarse layer portion 2. The dense layer portion 3 prevents dust such as JIS8 dust from passing through the nonwoven fabric filtering material 1. That is, the dense layer part 3 contributes to the improvement of the cleaning efficiency with respect to the general dust of the nonwoven fabric filtering material. A preferable space ratio of the dense layer portion 3 is about 80 to 95%.

粗層部2や密層部3を構成する繊維としては、天然繊維でもよいが、合成繊維が好ましく使用される。合成繊維としては、例えばPET(ポリエチレンテフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)及びPTT(ポリトリメチレンテレフタレート)のようなポリエステル、PP(ポリプロピレン)及びPE(ポリエチレン)のようなポリオレフィン、6−ナイロン及び66−ナイロンのようなPA(ポリアミド)、ポリアクリルなどの樹脂原料から製造された繊維や、レーヨン繊維などをあげることができる。これら合成繊維は、単独で、もしくは他の繊維と混紡して、粗層部2や密層部3を構成する。粗層部2や密層部3には、サーマルボンド法が利用できるようにいわゆる低融点繊維を含ませてもよい。 The fibers constituting the coarse layer portion 2 and the dense layer portion 3 may be natural fibers, but synthetic fibers are preferably used. Synthetic fibers include, for example, polyesters such as PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate) and PTT (polytrimethylene terephthalate), polyolefins such as PP (polypropylene) and PE (polyethylene), 6-nylon and Examples thereof include fibers manufactured from resin raw materials such as PA (polyamide) such as 66-nylon and polyacrylic, and rayon fibers. These synthetic fibers constitute the rough layer portion 2 and the dense layer portion 3 alone or in combination with other fibers. The coarse layer portion 2 and the dense layer portion 3 may contain so-called low melting point fibers so that the thermal bond method can be used.

粗層部2や密層部3を構成する繊維の太さは、特に限定されないが、好ましくは、粗層部2を構成する繊維の平均繊維径が15〜35μmとなるように、密層部3を構成する繊維の平均繊維径が5〜20μmとなるようにされる。粗層部2が密層部3に比べかさ高となるように、粗層部の繊維が密層部の繊維よりも太くなるように構成されることが好ましい。 The thickness of the fibers constituting the coarse layer portion 2 and the dense layer portion 3 is not particularly limited, but preferably the dense layer portion so that the average fiber diameter of the fibers constituting the coarse layer portion 2 is 15 to 35 μm. 3 is made to have an average fiber diameter of 5 to 20 μm. It is preferable that the coarse layer portion 2 is thicker than the dense layer portion so that the coarse layer portion 2 is bulkier than the dense layer portion 3.

粗層部2や密層部3のその他の具体的仕様や特性は特に限定されるものではないが、以下の範囲にあることが好ましい。粗層部2の目付は30〜150g/平方m、密層部3の目付は100〜250g/平方mであることが好ましい。 Other specific specifications and characteristics of the coarse layer portion 2 and the dense layer portion 3 are not particularly limited, but are preferably in the following ranges. The basis weight of the coarse layer portion 2 is preferably 30 to 150 g / square m, and the basis weight of the dense layer portion 3 is preferably 100 to 250 g / square m.

さらに、不織布濾過材1には、極細繊維41を主体とする極細繊維集合体4、4が一体化されている。ここで、本発明において極細繊維とは、繊維径が5μm以下の繊維をいう。極細繊維は、典型的にはメルトブロー法やエレクトロスピニング法により得られる。極細繊維を構成する樹脂は、ポリプロピレン樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂などが例示される。極細繊維集合体4は、極細繊維を主体として構成され、極細繊維が不織布状にからみあって集まったものである。後述するように、メルトブロー法により製造された極細繊維のメルトブロー不織布や、エレクトロスピニング法による極細繊維を不織布化したものが、ニードルパンチなどによってほぐされることにより、極細繊維41を主体とする極細繊維集合体4となって、不織布濾過材1に極細繊維集合体4が一体化されている。図1(図2,3,4も同様)においては、極細繊維集合体4を厚みのあるものとしてその断面の輪郭を示し、極細繊維41は繊維の一部を実線で示している。 Furthermore, ultrafine fiber aggregates 4, 4 mainly composed of ultrafine fibers 41 are integrated with the nonwoven fabric filtering material 1. Here, in the present invention, the ultrafine fiber means a fiber having a fiber diameter of 5 μm or less. The ultrafine fiber is typically obtained by a melt blow method or an electrospinning method. Examples of the resin constituting the ultrafine fiber include polypropylene resin and polyethylene terephthalate resin. The ultrafine fiber assembly 4 is mainly composed of ultrafine fibers, and the ultrafine fibers are gathered by being entangled in a non-woven fabric. As will be described later, a melt blown nonwoven fabric of ultrafine fibers produced by a meltblowing method or a non-woven fabric of ultrafine fibers produced by an electrospinning method is loosened by a needle punch or the like, thereby gathering ultrafine fibers mainly composed of ultrafine fibers 41 The ultrafine fiber assembly 4 is integrated with the nonwoven fabric filtering material 1. In FIG. 1 (the same applies to FIGS. 2, 3, and 4), the cross-sectional outline is shown on the assumption that the ultrafine fiber assembly 4 is thick, and a part of the fine fiber 41 is indicated by a solid line.

不織布濾過材1においては、極細繊維集合体4、4や極細繊維41,41がカーボンダストのような微粒子ダストの捕捉に寄与する。微粒子ダストの捕捉性能を高める観点から、極細繊維集合体4、4や極細繊維41,41にエレクトレット処理などを施してもよい。 In the nonwoven fabric filtering material 1, the ultrafine fiber aggregates 4 and 4 and the ultrafine fibers 41 and 41 contribute to capturing fine particle dust such as carbon dust. From the viewpoint of improving the capturing performance of the fine particle dust, the ultrafine fiber aggregates 4 and 4 and the ultrafine fibers 41 and 41 may be subjected to electret treatment or the like.

極細繊維集合体4、4は、粗層部2の中に、もしくは粗層部2に隣接して、粗層部2に一体化されている。極細繊維集合体4が小さく断片化されている場合には、断片化された極細繊維集合体が粗層部2の中に入り込んで一体化する場合もある。極細繊維集合体4が一定の大きさを持つ面状である場合には、極細繊維集合体が粗層部2に隣接して一体化する。極細繊維集合体が大きめに断片化されている場合には、当該極細繊維集合体の一部が粗層部に隣接して存在しつつ、当該極細繊維集合体の一部が粗層部の中に入り込んで、一体化する場合もある。 The ultrafine fiber assemblies 4 and 4 are integrated into the coarse layer portion 2 in the coarse layer portion 2 or adjacent to the coarse layer portion 2. When the ultrafine fiber assembly 4 is small and fragmented, the fragmented ultrafine fiber assembly may enter the rough layer portion 2 and be integrated. When the ultrafine fiber assembly 4 has a planar shape with a certain size, the ultrafine fiber assembly is integrated adjacent to the coarse layer portion 2. When the ultrafine fiber assembly is fragmented to a large size, a part of the ultrafine fiber assembly exists adjacent to the coarse layer part, but a part of the ultrafine fiber assembly is in the coarse layer part. In some cases, it can be integrated.

極細繊維集合体4、4と粗層部2の一体化は、極細繊維集合体4,4を構成する極細繊維41,41の少なくとも一部が前記粗層部2に入り込んで、粗層部を構成する繊維と入り込んだ極細繊維とが交絡することによりなされる。製造方法を後述するように、極細繊維41は、ニードルパンチのニードルにより引っ張られて粗層部2の中に導かれ、粗層部を構成する繊維と交絡する。したがって、粗層部2中には、極細繊維41,41が、不織布の層と直交する方向にも延在して存在している。また、極細繊維集合体4の一部が粗層部2に入り込んだ部分では、極細繊維集合体のその部分は、不織布の層と交わる方向に延在することになる。この場合、粗層部を構成する繊維が、粗層部に入り込んだ極細繊維集合体に引っかかることも、極細繊維集合体4の固定に寄与する。以上のように、不織布濾過材1の粗層部2においては、極細繊維41が粗層部中に所定の厚さにわたって立体的に配置されている。 The integration of the ultrafine fiber assemblies 4, 4 and the coarse layer portion 2 is such that at least a part of the ultrafine fibers 41, 41 constituting the ultrafine fiber assemblies 4, 4 enters the coarse layer portion 2 to form the coarse layer portion. This is done by entanglement of the constituent fibers and the ultrafine fibers that have entered. As will be described later in the manufacturing method, the ultrafine fibers 41 are pulled by the needle of the needle punch, guided into the coarse layer portion 2, and entangled with the fibers constituting the coarse layer portion. Therefore, in the coarse layer part 2, the ultrafine fibers 41 and 41 are also extended in the direction orthogonal to the nonwoven fabric layer. Further, in a portion where a part of the ultrafine fiber assembly 4 has entered the coarse layer portion 2, the portion of the ultrafine fiber assembly extends in a direction intersecting with the nonwoven fabric layer. In this case, the fibers constituting the coarse layer portion being caught by the ultrafine fiber assembly that has entered the coarse layer portion also contributes to the fixation of the ultrafine fiber assembly 4. As described above, in the coarse layer portion 2 of the nonwoven fabric filtering material 1, the ultrafine fibers 41 are three-dimensionally arranged in the coarse layer portion over a predetermined thickness.

粗層部2に極細繊維集合体4が一体化される形態は、極細繊維集合体4がメルトブロー不織布の面状の形態を維持しながら、極細繊維集合体4から伸びる極細繊維41が粗層部2に入り込んで交絡する形態であってもよい。このような形態は、ニードルパンチが少なめである場合に実現されやすい。より好ましくは、ニードルパンチをより多く行って、メルトブロー不織布の断片化を促し、極細繊維集合体の少なくとも一部が、断片状になって粗層部に対し島状に一体化されているようにすると良い。また、極細繊維集合体の断片化に伴い、極細繊維集合体の一部が粗層部の内部に入り込んでいるようにすることが好ましい。極細繊維集合体が断片化され粗層部中に入り込むことにより、極細繊維のより好ましい立体配置が実現されうる。 The form in which the ultrafine fiber assembly 4 is integrated with the coarse layer portion 2 is that the ultrafine fiber 41 extending from the ultrafine fiber assembly 4 is the coarse layer portion while the ultrafine fiber assembly 4 maintains the surface shape of the melt blown nonwoven fabric. It may be in the form of entering 2 and entangled. Such a form is easy to be realized when there are few needle punches. More preferably, more needle punches are performed to promote fragmentation of the melt-blown nonwoven fabric so that at least a part of the ultrafine fiber aggregate is fragmented and integrated into an island shape with respect to the coarse layer portion. Good. In addition, it is preferable that a part of the ultrafine fiber assembly enters the inside of the coarse layer portion with the fragmentation of the ultrafine fiber assembly. A more preferable configuration of the ultrafine fibers can be realized by fragmenting the ultrafine fiber aggregate and entering the coarse layer portion.

極細繊維集合体4は、極細繊維でない繊維を含んでいてもよいが、極細繊維集合体は実質的に極細繊維のみにより構成された繊維集合体であることが好ましい。極細繊維集合体における極細繊維の割合が高いほど、微粒子ダストの捕捉性能が向上する。また、極細繊維集合体における極細繊維の割合が高いほど、極細繊維集合体がほぐれて断片化しやすくなり、粗層部2の中に、極細繊維集合体4、4や極細繊維41,41を立体的に配置しやすくなる。 Although the ultrafine fiber assembly 4 may include fibers that are not ultrafine fibers, the ultrafine fiber assembly is preferably a fiber assembly that is substantially composed of only ultrafine fibers. The higher the proportion of the ultrafine fibers in the ultrafine fiber assembly, the better the particulate dust capturing performance. Further, the higher the proportion of the ultrafine fibers in the ultrafine fiber assembly, the more easily the ultrafine fiber assembly is loosened and fragmented, and the ultrafine fiber assemblies 4 and 4 and the ultrafine fibers 41 and 41 are three-dimensionally in the coarse layer portion 2. Easier to place.

また、極細繊維41,41を、粗層部2には入り込ませつつも、密層部3には極細繊維が実質的に入り込んでいないようにすることが好ましい。密層部に極細繊維を設けると、カーボンダストにより密層部が目詰まりしやすくなるからである。ニードルパンチの深さや方向を調整することにより、このような構成にすることができる。 In addition, it is preferable that the ultrafine fibers 41 and 41 are allowed to enter the coarse layer portion 2 while the dense fiber portion 3 does not substantially enter the dense layer portion 3. This is because if the fine fiber is provided in the dense layer portion, the dense layer portion is easily clogged with carbon dust. Such a configuration can be achieved by adjusting the depth and direction of the needle punch.

具体的には、第1実施形態においては、不織布濾過材1はPET繊維製の粗層部2と密層部3の2層構造であり、上流側に粗層部2が位置し、下流側に密層部3が位置する。粗層部2における平均繊維径は23μm、空間率は96%、目付は75g/平方mであり、密層部3における平均繊維径は13μm、空間率は92%、目付は160g/平方mである。さらに、極細繊維集合体4、4として、PP樹脂製の平均繊維径3μmのメルトブロー不織布に由来する極細繊維集合体が、粗層部2の上流側に一体化されている。 Specifically, in the first embodiment, the nonwoven fabric filtering material 1 has a two-layer structure of a coarse layer portion 2 and a dense layer portion 3 made of PET fiber, the coarse layer portion 2 is located on the upstream side, and the downstream side. The dense layer portion 3 is located in the middle. The average fiber diameter in the coarse layer portion 2 is 23 μm, the space ratio is 96%, and the basis weight is 75 g / square m. The average fiber diameter in the dense layer portion 3 is 13 μm, the space ratio is 92%, and the basis weight is 160 g / square m. is there. Further, as the ultrafine fiber aggregates 4 and 4, ultrafine fiber aggregates derived from a melt blown nonwoven fabric made of PP resin and having an average fiber diameter of 3 μm are integrated on the upstream side of the coarse layer portion 2.

不織布濾過材1は、油などを付けずにいわゆるドライ濾材として、空気のろ過に使用できる。油などを付けたいわゆるウェット濾材、ビスカス濾材とすることも可能であるが、カーボンダストのような微粒子ダストの捕捉に寄与する極細繊維に油が付着すると、微粒子ダストの捕捉性能が低下するので、少なくとも粗層部2や極細繊維集合体4の部分には油を付けずにドライ濾材として使用することが好ましい。 The non-woven filter medium 1 can be used for air filtration as a so-called dry filter medium without oil. It is also possible to use so-called wet filter media and viscous filter media with oil, etc., but if oil adheres to ultrafine fibers that contribute to capturing particulate dust such as carbon dust, the particulate dust capturing performance will decline, It is preferable to use at least the coarse layer portion 2 and the ultrafine fiber assembly 4 as a dry filter medium without oil.

第1実施形態の不織布濾過材1の製造方法について、図3により説明する。不織布濾過材1は、極細繊維集合体4、粗層部2、密層部3になるべきそれぞれの繊維集合体を積層させる第1の工程と、その積層体に特定のニードルパンチもしくは水流交絡処理を施して極細繊維を粗層部に入り込ませる第2の工程を含む、不織布製造方法により製造される。 The manufacturing method of the nonwoven fabric filter material 1 of 1st Embodiment is demonstrated with FIG. The nonwoven fabric filtering material 1 includes a first step of laminating the respective fiber aggregates to be the ultrafine fiber aggregate 4, the coarse layer portion 2, and the dense layer portion 3, and a specific needle punch or hydroentanglement treatment on the laminate. It is manufactured by the nonwoven fabric manufacturing method including the 2nd process of giving ultrafine fiber to a rough layer part by giving.

第1の工程について詳述する。第1工程では、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により製造された極細繊維を主体とする繊維集合体6と、粗層部となるべき繊維集合体21と、密層部となるべき繊維集合体31とを含むように、これら層状の繊維集合体を積層し、粗層部となるべき繊維集合体21に極細繊維を主体とする繊維集合体6を隣接させる。 The first step will be described in detail. In the first step, a fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers manufactured by a melt blow method or an electrospinning method, a fiber assembly 21 to be a coarse layer portion, and a fiber assembly 31 to be a dense layer portion These layered fiber assemblies are laminated so as to include the fiber assembly 6, and the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers is adjacent to the fiber assembly 21 to be the coarse layer portion.

極細繊維を主体とする繊維集合体6としては、極細繊維を不織布化した物、例えば極細繊維のメルトブロー不織布等が使用できる。あるいは、粗層部となるべき繊維集合体21の上に直接極細繊維を積層し極細繊維のウェブを形成させてもよい。本実施形態においてはPP樹脂製の極細繊維のメルトブロー不織布を、極細繊維を主体とする繊維集合体6として用いた。極細繊維が不織布化されたものを用いると、取り扱い性に優れる。また、取り扱いにくい極細繊維であっても、均質に配分しやすくなる。また、極細繊維を主体とする繊維集合体6において、極細繊維同士の結合が強すぎると、極細繊維集合体6を断片化して、極細繊維を粗層部の中に入り込ませにくくなるので、むしろ、極細繊維同士の結合が弱めのものを準備することが好ましい。同様の理由から、極細繊維を主体とする繊維集合体6(極細繊維製不織布)の目付は50g/平方m以下であることが好ましく、目付が大きすぎると、第2工程におけるニードルパンチ工程が難しくなる。本実施形態においては目付が5g/平方mのPP樹脂製の極細繊維のメルトブロー不織布を用いた。 As the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers, a non-woven fabric of ultrafine fibers such as a melt blown nonwoven fabric of ultrafine fibers can be used. Alternatively, ultrafine fibers may be directly laminated on the fiber assembly 21 to be the coarse layer portion to form a web of ultrafine fibers. In the present embodiment, a melt blown nonwoven fabric of ultrafine fibers made of PP resin is used as the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers. Use of a non-woven fabric made of ultrafine fibers is excellent in handleability. In addition, even fine fibers that are difficult to handle are easily distributed uniformly. In addition, in the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers, if the coupling between the ultrafine fibers is too strong, the ultrafine fiber assembly 6 is fragmented and it is difficult for the ultrafine fibers to enter the coarse layer portion. It is preferable to prepare one having a weak bond between ultrafine fibers. For the same reason, the basis weight of the fiber aggregate 6 (extra fine fiber nonwoven fabric) mainly composed of ultrafine fibers is preferably 50 g / square m or less. If the basis weight is too large, the needle punching process in the second step is difficult. Become. In this embodiment, a melt blown nonwoven fabric of ultrafine fibers made of PP resin having a basis weight of 5 g / square m was used.

粗層部となるべき繊維集合体21と、密層部となるべき繊維集合体31としては、それぞれの層を不織布あるいはウェブとして準備すればよい。本実施形態においては、PET繊維製の粗層部と密層部の2層構造の不織布を、粗層部となるべき繊維集合体21及び密層部となるべき繊維集合体31として用いた。 As the fiber assembly 21 to be the coarse layer portion and the fiber assembly 31 to be the dense layer portion, each layer may be prepared as a nonwoven fabric or a web. In the present embodiment, a nonwoven fabric having a two-layer structure of a coarse layer portion and a dense layer portion made of PET fibers was used as the fiber assembly 21 to be the coarse layer portion and the fiber assembly 31 to be the dense layer portion.

粗層部となるべき繊維集合体21に極細繊維を主体とする繊維集合体(極細繊維メルトブロー不織布)6が隣接するように、これら繊維集合体の層を積層する。粗層部となるべき繊維集合体21と極細繊維を主体とする繊維集合体6の位置関係は、いずれが上流側であってもよい。本実施形態においては、上流側から下流側に向かって、極細繊維を主体とする繊維集合体6、粗層部となるべき繊維集合体21、密層部となるべき繊維集合体31の順序となるように各層を積層した。 Layers of these fiber assemblies are laminated so that a fiber assembly (ultrafine fiber melt blown nonwoven fabric) 6 mainly composed of ultrafine fibers is adjacent to the fiber assembly 21 to be the coarse layer portion. Any of the positional relationship between the fiber assembly 21 to be the coarse layer portion and the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers may be upstream. In this embodiment, from the upstream side toward the downstream side, the order of the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers, the fiber assembly 21 to be a coarse layer portion, and the fiber assembly 31 to be a dense layer portion Each layer was laminated so as to be.

第1工程に引き続き行われる第2の工程について詳述する。第2工程では、極細繊維を主体とする繊維集合体6から粗層部となるべき繊維集合体21に向かう方向にニードルパンチもしくは水流交絡して、極細繊維を粗層部に入り込ませながら、積層された繊維集合体を一体化し、第1工程で得られた繊維集合体の積層体を、粗層部と密層部を有する不織布とする。すなわち、第2工程では、ニードルパンチもしくは水流交絡により、極細繊維を主体とする繊維集合体6に含まれる極細繊維を、粗層部となるべき繊維集合体21の内部に入り込ませて、極細繊維集合体4を粗層部2に一体化する。 The 2nd process performed following the 1st process is explained in full detail. In the second step, needle punching or hydroentanglement is performed in a direction from the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers to the fiber assembly 21 to be the coarse layer portion, and the ultrafine fibers are allowed to enter the coarse layer portion while being laminated. The obtained fiber assembly is integrated, and the laminate of the fiber assembly obtained in the first step is used as a nonwoven fabric having a rough layer portion and a dense layer portion. That is, in the second step, the ultrafine fibers contained in the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers are caused to enter the interior of the fiber assembly 21 to be the coarse layer portion by needle punching or hydroentanglement, and the ultrafine fibers The assembly 4 is integrated with the coarse layer portion 2.

ニードルパンチ工程においてニードルNが突き出される方向や、水流交絡工程において水流が噴射される方向は、極細繊維を主体とする繊維集合体6から粗層部となるべき繊維集合体21に向かう方向である。本実施形態であれば、粗層部の上流側に極細繊維集合体が配されるので、上流側から下流側に向かってニードルもしくは水流が打たれる。 The direction in which the needle N is protruded in the needle punching process and the direction in which the water stream is jetted in the hydroentanglement process are directions from the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers toward the fiber assembly 21 to be a coarse layer portion. is there. In the present embodiment, since the ultrafine fiber assembly is disposed on the upstream side of the coarse layer portion, a needle or a water flow is applied from the upstream side toward the downstream side.

図3には、第2工程をニードルパンチで行った例を示す。図3(a)には、第1工程により、上流側から下流側に向かって、極細繊維を主体とする繊維集合体6、粗層部となるべき繊維集合体21、密層部となるべき繊維集合体31が順次積層された状態が示されている。極細繊維を主体とする繊維集合体6が配された上流側からニードルN,Nを打つ。 In FIG. 3, the example which performed the 2nd process with the needle punch is shown. In FIG. 3A, from the upstream side toward the downstream side, the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers, the fiber assembly 21 to be a coarse layer portion, and the dense layer portion are to be formed by the first step. A state in which the fiber assemblies 31 are sequentially laminated is shown. Needles N and N are hit from the upstream side where the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers is disposed.

ニードルパンチの過程で、ニードルNに設けられたバーブにより、極細繊維を主体とする繊維集合体6中の極細繊維が引っ掛けられて、粗層部となるべき繊維集合体21の中に打ち込まれていく。また、ニードルNにより、極細繊維が引っ張られるため、極細繊維の一部が切れたり、極細繊維集合体がほぐれたり、極細繊維集合体に穴が開いたり裂けたりする。すなわち、ニードルパンチをすることにより、極細繊維を主体とする繊維集合体6(極細繊維のメルトブロー不織布)が、穴あき状になり、断片化し、徐々に細かくなっていくと同時に、極細繊維集合体から極細繊維41が粗層部中に引き出されることになる(図3(b))。 In the process of needle punching, the ultrafine fibers in the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers are hooked by the barbs provided in the needle N and driven into the fiber assembly 21 to be the coarse layer portion. Go. In addition, since the ultrafine fibers are pulled by the needle N, a part of the ultrafine fibers are cut, the ultrafine fiber aggregate is loosened, or a hole is opened or broken in the ultrafine fiber aggregate. That is, by performing needle punching, the fiber assembly 6 (melt blown nonwoven fabric of ultrafine fibers) mainly composed of ultrafine fibers becomes perforated, fragmented, and gradually becomes finer. From this, the ultrafine fibers 41 are drawn into the coarse layer portion (FIG. 3B).

この様にして、ニードルパンチを極細繊維集合体6に施すことにより、極細繊維集合体の極細繊維や、極細繊維集合体そのものが、粗層部2にすき込まれ混合されることになる。そして、粗層部2に極細繊維集合体4が一体化され、極細繊維41が粗層部2中に立体的に配置された、不織布濾過材1の特徴的な構造が実現される(図3(c))なお、上記第2工程の説明では、ニードルパンチする場合を中心に説明したが、水流交絡する場合でも同様である。 In this way, by applying the needle punch to the ultrafine fiber assembly 6, the ultrafine fiber of the ultrafine fiber assembly or the ultrafine fiber assembly itself is inserted into the coarse layer portion 2 and mixed. And the characteristic structure of the nonwoven fabric filter material 1 by which the ultrafine fiber assembly 4 was integrated with the coarse layer part 2, and the ultrafine fiber 41 was arrange | positioned three-dimensionally in the coarse layer part 2 (FIG. 3). (C)) In the description of the second step, the case of needle punching has been mainly described, but the same applies to the case of hydroentanglement.

なお、粗層部となるべき繊維集合体21や密層部となるべき繊維集合体31を、それぞれ粗層部や密層部にするための工程については、必要に応じて、ニードルパンチや熱プレスの工程などの公知の工程を追加して実現すればよい。 In addition, about the process for making the fiber assembly 21 which should become a coarse layer part, and the fiber assembly 31 which should become a dense layer part into a coarse layer part and a dense layer part, respectively, a needle punch or heat What is necessary is just to add and implement | achieve well-known processes, such as the process of a press.

発明の作用及び効果について説明する。
上記第1実施形態の不織布濾過材によれば、粗層部2の中に、もしくは粗層部2に隣接して、極細繊維を主体とする極細繊維集合体4が一体化されており、極細繊維集合体4の極細繊維41の少なくとも一部が前記粗層部2に入り込んで、粗層部2を構成する繊維と入り込んだ極細繊維41とが交絡しているため、極細繊維41が粗層部2の中に立体的に配置されている。これにより、極細繊維により微粒子ダストを空間率の高い部分で捕捉することが可能となり、微粒子ダストの捕捉効率(清浄効率)を高めても、なかなか目詰まりしない(長寿命の)濾過材となる。また、極細繊維を空間率の高い部分に立体的に配置できれば、通気抵抗の増加も抑えることができる。
The operation and effect of the invention will be described.
According to the nonwoven fabric filtering material of the first embodiment, the ultrafine fiber assembly 4 mainly composed of ultrafine fibers is integrated in the coarse layer portion 2 or adjacent to the coarse layer portion 2. Since at least a part of the ultrafine fibers 41 of the fiber assembly 4 enter the coarse layer portion 2 and the fibers constituting the coarse layer portion 2 and the ultrafine fibers 41 that have entered are entangled, the ultrafine fibers 41 are coarse layers. It is arranged three-dimensionally in the part 2. Thereby, it becomes possible to capture the particulate dust at a portion with a high space ratio by the ultrafine fiber, and even if the capturing efficiency (cleaning efficiency) of the particulate dust is increased, it becomes a filter material that is not easily clogged (long life). Further, if the ultrafine fibers can be three-dimensionally arranged in a portion having a high space ratio, an increase in ventilation resistance can be suppressed.

従来技術、例えば、特許文献1に記載された技術においては、極細繊維はメルトブロー不織布の形態のままで不織布濾過材に一体化されていた。極細繊維は細いためにメルトブロー不織布にしても、通常は、ごく薄い、平面的に繊維が配された構造のものしかできなかった。そのため、従来技術においては、極細繊維による微粒子ダストの捕捉がごく薄い層により行われる濾過形態にならざるを得ず、極細繊維の高密度化による清浄効率の向上と、長寿命化・低圧損化とがトレードオフにならざるを得なかった。
一方、上記第1実施形態の不織布濾過材1においては、極細繊維41が粗層部2の中に立体的に配置されていて、粗層部の中で分散して微粒子ダストを捕捉することができるようになっている。
In the prior art, for example, the technique described in Patent Document 1, the ultrafine fibers are integrated with the nonwoven fabric filtering material in the form of a melt blown nonwoven fabric. Since the ultrafine fiber is thin, even if it is a melt blown nonwoven fabric, it is usually only possible to have a very thin structure in which the fibers are arranged in a plane. Therefore, in the prior art, it is necessary to adopt a filtration form in which fine dust is captured by a very thin layer, and the cleaning efficiency is improved by increasing the density of the ultrafine fibers, and the service life and pressure loss are reduced. And had to be a trade-off.
On the other hand, in the nonwoven fabric filtering material 1 of the first embodiment, the ultrafine fibers 41 are three-dimensionally arranged in the coarse layer portion 2 and can be dispersed in the coarse layer portion to capture fine particle dust. It can be done.

第1実施形態の不織布濾過材1においては、清浄効率と長寿命化と低圧損化を向上させる観点から、極細繊維集合体が実質的に極細繊維のみにより構成された繊維集合体であることが好ましい。極細繊維は切れやすく、不織布濾過材1を製造する過程でニードルパンチなどをする際に、極細繊維集合体がばらけたり、断片化しやすくなり、粗層部2の中に入り込みやすくなって、極細繊維の配置がより立体的な構造となりやすいからである。 In the nonwoven fabric filtering material 1 of the first embodiment, from the viewpoint of improving cleaning efficiency, long life, and low pressure loss, the ultrafine fiber aggregate may be a fiber aggregate substantially composed of only ultrafine fibers. preferable. The ultrafine fibers are easy to cut, and when the needle punching or the like is performed in the process of manufacturing the non-woven filter material 1, the ultrafine fiber aggregates are likely to be scattered or fragmented, and easily enter the coarse layer portion 2. This is because the arrangement of the fibers tends to have a more three-dimensional structure.

同様の理由により、第1実施形態の不織布濾過材1においては、極細繊維集合体4の少なくとも一部は、断片状になって粗層部2に対し島状に一体化されており、極細繊維集合体4の一部が粗層部2の内部に入り込んでいる形態とされることが好ましい。かかる形態とされていると、極細繊維集合体の一部が粗層部2の厚み方向に分散して、極細繊維がより立体的に配置されるようになる。 For the same reason, in the nonwoven fabric filtering material 1 of the first embodiment, at least a part of the ultrafine fiber aggregate 4 is fragmented and integrated with the coarse layer portion 2 in an island shape. It is preferable that a part of the aggregate 4 is in the coarse layer portion 2. If it is set as this form, a part of ultrafine fiber aggregate will disperse | distribute in the thickness direction of the coarse layer part 2, and an ultrafine fiber will come to be arrange | positioned more three-dimensionally.

また、密層部3に極細繊維41が入り込むと、密層部3が目詰まりしやすくなるため、密層部には極細繊維が実質的に入り込んでいないようにした方が、清浄効率と長寿命化と低圧損化をバランスよく向上でき、特に長寿命化に効果的である。 In addition, if the ultrafine fibers 41 enter the dense layer portion 3, the dense layer portion 3 is likely to be clogged. Therefore, it is preferable to prevent the ultrafine fibers from substantially entering the dense layer portion. It is possible to improve the life and low pressure loss in a well-balanced manner, and is particularly effective for extending the life.

また、上記製造方法によれば、極細繊維を立体的に配置するための特殊な装置を使うことなく、従来からある装置や工程の組み合わせによって、極細繊維が立体的に配置された不織布濾過材を得ることができる。例えば、従来の多層構造の積層不織布を製造するのとほぼ同じ設備を用いて、立体的に極細繊維が配置された不織布濾過材を得ることができる。 Moreover, according to the said manufacturing method, without using the special apparatus for arrange | positioning an ultrafine fiber in three dimensions, the nonwoven fabric filtration material by which the ultrafine fiber was arrange | positioned three-dimensionally by the combination of a conventional apparatus and process is obtained. Can be obtained. For example, it is possible to obtain a nonwoven fabric filtering material in which ultrafine fibers are three-dimensionally arranged using almost the same equipment as that for manufacturing a conventional laminated nonwoven fabric having a multilayer structure.

従来技術においては、極細繊維集合体といえば、通常、ごく薄い平面状に繊維が配置された物しか得ることができなかった。一方、上記製造方法によれば、そのような薄い極細繊維の繊維集合体を中間材料として利用し、粗層部に隣接させて、ニードルパンチもしくは水流交絡することによって、極細繊維集合体から極細繊維41を引き出して粗層部2中に立体的に配置することができる。また、ニードルパンチもしくは水流交絡により極細繊維集合体をほぐして、好ましくはその一部を断片化して、粗層部2の中にはいりこませるようにすれば、粗層部2中により多くの極細繊維を、複雑な配置形態で立体配置することができ、不織布濾過材の清浄効率向上、長寿命化、低圧損化のさらなる向上に寄与する。 In the prior art, it has been possible to obtain only an extremely fine fiber aggregate in which fibers are arranged in a very thin plane. On the other hand, according to the above production method, such a thin ultrafine fiber assembly is used as an intermediate material, and is adjacent to the coarse layer portion and needle punched or hydroentangled to form the ultrafine fiber from the ultrafine fiber assembly. 41 can be pulled out and arranged three-dimensionally in the coarse layer portion 2. Further, if the ultrafine fiber aggregate is loosened by needle punching or hydroentanglement, and preferably a part thereof is fragmented so as to be inserted into the coarse layer portion 2, more fine fine particles are contained in the coarse layer portion 2. The fibers can be three-dimensionally arranged in a complicated arrangement form, which contributes to the improvement of the cleaning efficiency of the nonwoven fabric filter material, the extension of the service life, and the reduction of the low pressure loss.

従来技術、例えば、特許文献1に記載された技術では、薄い平面状の極細繊維のメルトブロー不織布を、密層側の不織布層に積層して接着もしくは融着により一体化していた。これでは、極細繊維を平面状に配置することしかできなかった。また、従来技術においては、極細繊維のメルトブロー不織布はニードルパンチすべきでない物と考えられていた。これは、従来は、極細繊維メルトブロー不織布による濾過が、面により濾しとるような思想であったためである。極細繊維のメルトブロー不織布に対して、ニードルパンチや水流交絡を施すと、不織布に穴が開いてしまうため、その穴から微粒子ダストが素通りしてしまい、微粒子ダストの捕捉効率が低下すると考えられていた。発明者はこの技術的偏見を克服し、かつ、粗層部に極細繊維を立体配置するという飛躍した発想により、本発明の完成に至っている。 In the prior art, for example, the technique described in Patent Document 1, a melt-blown nonwoven fabric made of thin flat ultrafine fibers is laminated on a dense nonwoven fabric layer and integrated by adhesion or fusion. With this, it was only possible to arrange the ultrafine fibers in a planar shape. Further, in the prior art, it was considered that the melt blown nonwoven fabric of ultrafine fibers should not be needle punched. This is because, conventionally, it has been the idea that filtration with an ultrafine fiber meltblown nonwoven fabric is filtered by the surface. It was thought that when needle punching or hydroentanglement was applied to a melt blown nonwoven fabric of ultrafine fibers, a hole was opened in the nonwoven fabric, so that fine particle dust would pass through the hole and the particulate dust capture efficiency would be reduced. . The inventor has overcome the technical prejudice, and has completed the present invention by a leap of idea that three-dimensionally arranges ultrafine fibers in the coarse layer portion.

また、上記製造方法において使用する極細繊維を主体とする繊維集合体6が、メルトブロー不織布もしくはエレクトロスピニング法により製造された不織布であれば、繊維集合体6が実質的に極細繊維のみからなるものとなって、得られる不織布濾過材のろ過性能がより高められる。また、取り扱いが難しい極細繊維であっても、不織布状になっていれば、製造工程の中で取り扱いしやすくなり、他の層との積層作業がやりやすくなる。また、粗層部となるべき繊維集合体に積層する際にも、均一に極細繊維を分布させて配置し積層することができ、得られる不織布の品質が安定する。 Further, if the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers used in the above production method is a melt blown nonwoven fabric or a nonwoven fabric produced by an electrospinning method, the fiber assembly 6 is substantially composed only of ultrafine fibers. Thus, the filtration performance of the obtained non-woven filter material is further improved. Moreover, even if it is a very fine fiber which is difficult to handle, if it is in the form of a nonwoven fabric, it will be easy to handle in the manufacturing process, and the lamination work with other layers will be easy. Moreover, when laminating | stacking on the fiber assembly which should become a coarse layer part, an ultrafine fiber can be uniformly distributed and laminated | stacked, and the quality of the obtained nonwoven fabric is stabilized.

発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を互いに置き換えて実施できる。 The invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented with various modifications. Although other embodiments of the invention will be described below, in the following description, portions different from the above-described embodiment will be mainly described, and detailed descriptions of the same portions will be omitted. In addition, the embodiments described below can be implemented by combining some of them or replacing some of them.

図2は、発明の第2実施形態の不織布濾過材7の断面構造を示す模式図である。本実施形態において、粗層部2や密層部3を有する点、粗層部2に極細繊維集合体4、4が一体化されている点、及び、粗層部2に極細繊維41が入り込んで、粗層部2の繊維に極細繊維41が交絡して極細繊維集合体4、4が一体化される点等は、第1実施形態の不織布濾過材1と同様である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a nonwoven fabric filtering material 7 according to a second embodiment of the invention. In this embodiment, the point which has the coarse layer part 2 and the dense layer part 3, the point where the ultrafine fiber aggregates 4 and 4 are integrated in the coarse layer part 2, and the ultrafine fiber 41 enters the coarse layer part 2. And the point etc. by which the ultrafine fiber 41 is entangled with the fiber of the coarse layer part 2, and the ultrafine fiber aggregates 4 and 4 are integrated are the same as that of the nonwoven fabric filter material 1 of 1st Embodiment.

第2実施形態の不織布濾過材7は、粗層部2と密層部3の間に、中間層部5を有している。中間層部5は、粗層部と密層部と比べて空間率や繊維径が中間になるようにされた層である。このように、中間層を設けると、一般的なダストの捕捉性能の向上や長寿命化が図られて好都合である。 The nonwoven fabric filtering material 7 of the second embodiment has an intermediate layer portion 5 between the coarse layer portion 2 and the dense layer portion 3. The intermediate layer part 5 is a layer in which the spatial rate and the fiber diameter are intermediate compared to the coarse layer part and the dense layer part. Thus, the provision of an intermediate layer is advantageous because it improves general dust capturing performance and extends the life.

また、第2実施形態の不織布濾過材7では極細繊維集合体4,4は、粗層部2の中及び、中間層部5と粗層部2に挟まれる位置、すなわち、粗層部の下流側に隣接して一体化されている。 Further, in the nonwoven fabric filtering material 7 of the second embodiment, the ultrafine fiber aggregates 4 and 4 are located in the coarse layer portion 2 and between the intermediate layer portion 5 and the coarse layer portion 2, that is, downstream of the coarse layer portion. Integrated adjacent to the side.

この様な実施形態の不織布濾過材7は、図4に示すような製造工程により製造できる。まず、第1工程において、上流側から下流側に向かって、粗層部となるべき繊維集合体21、極細繊維を主体とする繊維集合体6、中間層部となるべき繊維集合体51、密層部となるべき繊維集合体31を、この順序となるように各層を積層する(図4(a)) The nonwoven fabric filtering material 7 of such embodiment can be manufactured by a manufacturing process as shown in FIG. First, in the first step, from the upstream side toward the downstream side, the fiber assembly 21 to be a coarse layer portion, the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers, the fiber assembly 51 to be an intermediate layer portion, Each layer is laminated so that the fiber assembly 31 to be the layer portion is in this order (FIG. 4A).

そして、極細繊維を主体とする繊維集合体6から粗層部となるべき繊維集合体21に向かう方向に、すなわち、下流側から上流側に向かって、バーブを設けたニードルNによりニードルパンチする(図4(b))。すると、ニードルにより、極細繊維41が粗層部2に引き込まれて交絡し、極細繊維集合体4と粗層部2が一体化されて、第2実施形態の不織布濾過材7が製造される(図4(c))。 Then, needle punching is performed with a needle N provided with a barb in a direction from the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers to the fiber assembly 21 to be a coarse layer portion, that is, from the downstream side to the upstream side ( FIG. 4 (b)). Then, with the needle, the ultrafine fibers 41 are drawn into the coarse layer portion 2 and entangled, and the ultrafine fiber assembly 4 and the coarse layer portion 2 are integrated to produce the nonwoven fabric filtering material 7 of the second embodiment ( FIG. 4 (c)).

この実施形態においては、積層する第1工程において、極細繊維を主体とする繊維集合体6が、粗層部となるべき繊維集合体21と他の繊維集合体(本実施形態においては中間層となるべき繊維集合体51)との間に挟まれるように積層される。このことによって、ニードルパンチ工程の過程で、ニードルNは、中間層51を構成する繊維を引っ掛けて引っ張りながら、極細繊維を主体とする繊維集合体6を貫通し、粗層部となるべき繊維集合体21に達することになる。すると、ニードルNにより引っ張られた中間層51を構成する繊維によって、極細繊維を主体とする繊維集合体6が、粗層部となるべき繊維集合体21に引き込まれるようになる。その結果、極細繊維を主体とする繊維集合体6がほぐされやすくなり、断片化されやすくなると共に、極細繊維を主体とする繊維集合体6が粗層部となるべき繊維集合体21に入り込みやすくなって、粗層部2における極細繊維の立体構造化がより促進されやすくなる。 In this embodiment, in the first step of laminating, the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers is composed of a fiber assembly 21 to be a coarse layer portion and other fiber assemblies (in this embodiment, an intermediate layer and Laminated so as to be sandwiched between the fiber assemblies 51) to be formed. Thus, in the course of the needle punching process, the needle N passes through the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers while pulling and pulling the fibers constituting the intermediate layer 51, and the fiber assembly to be the coarse layer portion. The body 21 will be reached. Then, the fiber aggregate 6 mainly composed of ultrafine fibers is drawn into the fiber aggregate 21 to be the coarse layer portion by the fibers constituting the intermediate layer 51 pulled by the needle N. As a result, the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers is easily loosened and easily fragmented, and the fiber assembly 6 mainly composed of ultrafine fibers is likely to enter the fiber assembly 21 to be a coarse layer portion. Thus, the three-dimensional structure of the ultrafine fibers in the coarse layer portion 2 is more easily promoted.

ニードルパンチや水流交絡の工程で極細繊維が切れやすい場合には特に、このようにすることにより、極細繊維集合体の粗層部への一体化と立体構造の配置が効果的に行われる。また、図1や図3に示した第1実施形態のような不織布濾過材を製造する場合においても、極薄い不織布状の繊維層を、図3(a)における極細繊維集合体6よりも上流側に配置するようにしてニードルパンチ工程を実施すれば、第2実施形態と同様に、極薄い不織布状の繊維層に含まれる繊維を利用して、極細繊維や極細繊維集合体を粗層部2に入り込ませることができる。 In particular, when the ultrafine fibers are easily cut by the needle punching or hydroentanglement process, the integration of the ultrafine fiber assembly into the coarse layer portion and the arrangement of the three-dimensional structure are effectively performed. Moreover, also in the case of manufacturing the nonwoven fabric filtering material as in the first embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 3, the ultrathin nonwoven fiber layer is upstream of the ultrafine fiber assembly 6 in FIG. If the needle punching process is carried out so as to be arranged on the side, as in the second embodiment, the fibers contained in the ultrathin non-woven fiber layer are used to form the ultrafine fibers and the ultrafine fiber aggregate into the coarse layer portion. 2 can enter.

上記実施形態の説明は、自動車エンジンに供給される空気をろ過するエアクリーナに使用される不織布濾過材を例として説明したが、不織布濾過材の用途は、これに限定されるものではなく、発電機や燃料電池に供給する空気をろ過する用途に使用してもよいし、空調用のエアクリーナに使用してもよい。 In the above description of the embodiment, the nonwoven fabric filtering material used for the air cleaner that filters the air supplied to the automobile engine has been described as an example. However, the use of the nonwoven fabric filtering material is not limited to this, and the generator It may be used for the purpose of filtering air supplied to a fuel cell, or may be used for an air cleaner for air conditioning.

以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited by these Examples.

以下に示す実施例と比較例において、いずれの例における濾過材も、基本的な繊維の材質や厚みや目付け量、積層された層の間の密度勾配等は実質的に同じであり、試験に供する際に成形したフィルタエレメントの形状や襞折りの仕様も同一としている。   In the examples and comparative examples shown below, the filter material in any of the examples is substantially the same in basic fiber material, thickness, basis weight, density gradient between laminated layers, etc. The shape of the filter element and the specifications of the folding are also the same.

(実施例1)
平均繊維径3μmのポリプロピレン樹脂製の極細繊維によって構成された目付量5g/平方mのメルトブロー不織布と、粗層部の空間率が96%、目付75g/平方m、平均繊維径が23μmであり、密層部の空間率が92%、目付160g/平方m、平均繊維径が13μmである、厚さ3mmの2層構造のPET不織布を準備した。これらを、極細繊維メルトブロー不織布、粗層部、密層部の順番となるように積層して、メルトブロー不織布の側からニードルパンチを行い、図1に示した第1実施形態の不織布濾過材1に対応する不織布濾過材を得た(実施例1)。この不織布を襞折り構造に形成して枠体を取り付けて試験に供した。
Example 1
A melt-blown nonwoven fabric with a basis weight of 5 g / square m, composed of ultrafine fibers made of polypropylene resin having an average fiber diameter of 3 μm, a spatial rate of the coarse layer portion of 96%, a basis weight of 75 g / square m, and an average fiber diameter of 23 μm, A PET non-woven fabric having a two-layer structure having a thickness of 3 mm and a space ratio of the dense layer portion of 92%, a basis weight of 160 g / square m, and an average fiber diameter of 13 μm was prepared. These are laminated so that the melt blown nonwoven fabric, the coarse layer portion, and the dense layer portion are in this order, needle punching is performed from the melt blown nonwoven fabric side, and the nonwoven fabric filtering material 1 of the first embodiment shown in FIG. A corresponding nonwoven filter material was obtained (Example 1). This nonwoven fabric was formed into a folded structure and a frame was attached for the test.

(実施例2)
実施例1と比べ、積層に使用される不織布各層の仕様を共通させつつ、粗層部と密層部の間に、極細繊維のメルトブロー不織布が挟み込まれるように積層し、密層部の側から粗層部に向かってニードルパンチを行い、実施例2の不織布濾過材を得た。実施例2は、図2に示した第2実施形態の不織布濾過材7から中間層部5をなくしたものに対応する。
(Example 2)
Compared to Example 1, while making the specifications of each layer of nonwoven fabric used for lamination common, the laminate is so that the meltblown nonwoven fabric of ultrafine fibers is sandwiched between the coarse layer portion and the dense layer portion, from the dense layer portion side. Needle punching was performed toward the coarse layer portion to obtain a nonwoven fabric filter material of Example 2. Example 2 corresponds to a structure in which the intermediate layer portion 5 is omitted from the nonwoven fabric filtering material 7 of the second embodiment shown in FIG.

(比較例1)
極細繊維を含まない不織布濾過材の例として、実施例1の製造に使用した2層構造のPET不織布を、極細繊維のメルトブロー不織布がない状態で不織布濾過材として、比較例1として試験に供した。
(Comparative Example 1)
As an example of a non-woven filter material containing no ultrafine fibers, the PET non-woven fabric having a two-layer structure used in the production of Example 1 was subjected to a test as Comparative Example 1 as a non-woven filter material without a melt blown non-woven fabric of ultrafine fibers. .

(比較例2)
極細繊維を備える不織布濾過材の従来技術の例として、実施例1の製造に使用した2層構造のPET不織布の粗層部の上流側に、極細繊維のメルトブロー不織布を熱接着して、比較例2として試験に供した。
(Comparative Example 2)
As an example of the prior art of a nonwoven fabric filtering material having ultrafine fibers, a melt blown nonwoven fabric of ultrafine fibers is thermally bonded to the upstream side of the rough layer portion of the PET nonwoven fabric having a two-layer structure used in the manufacture of Example 1, and a comparative example 2 was used for the test.

(比較例3)
極細繊維を備える不織布濾過材の従来技術の他の例として、実施例1の製造に使用した2層構造のPET不織布の密層部の下流側に、極細繊維のメルトブロー不織布を熱接着して、比較例3として試験に供した。
(Comparative Example 3)
As another example of the prior art of the nonwoven fabric filtering material comprising ultrafine fibers, a melt blown nonwoven fabric of ultrafine fibers is thermally bonded to the downstream side of the dense layer portion of the PET nonwoven fabric having a two-layer structure used in the production of Example 1, The test was conducted as Comparative Example 3.

実験:微粒子ダスト(カーボンダスト)についての性能評価
得られた上記フィルタエレメントについて、JISD1612(自動車用エアクリーナ試験方法)に準じて、カーボンダストについてフルライフの清浄効率(捕捉効率)試験、ダスト捕捉量試験、及び通気抵抗試験を行った。その試験条件を下記に示す。
Experiment: Performance Evaluation for Fine Particle Dust (Carbon Dust) About the obtained filter element, full-life clean efficiency (capture efficiency) test and dust capture amount test for carbon dust according to JIS D1612 (Automobile Air Cleaner Test Method) And the ventilation resistance test was conducted. The test conditions are shown below.

濾過材有効濾過面積:0.18平方m
試験ダスト:カーボンダスト(軽油燃焼カーボン)
ダスト供給量:カーボンダスト(0.10g/分)
試験流量:4.2立方m/分
通気抵抗:濾過材の上流と下流の間の差圧(試験開始時)
増加通気抵抗が2.94kPaに達したときをフルライフとし、それまでに捕捉したダストの量をフルライフ捕捉量とする。
Filter material effective filtration area: 0.18 square m
Test dust: Carbon dust (light oil combustion carbon)
Dust supply amount: Carbon dust (0.10 g / min)
Test flow rate: 4.2 cubic m / min Ventilation resistance: Differential pressure between upstream and downstream of filter medium (at start of test)
When the increased ventilation resistance reaches 2.94 kPa, it is defined as full life, and the amount of dust captured so far is defined as the full life capture amount.

Figure 0006614919
Figure 0006614919

試験結果を表1に示す。
極細繊維を含まない比較例1は、通気抵抗が最も低いが、微粒子(カーボン)ダストの捕捉効率(清浄効率)が70%程度であり、微粒子ダストの清浄効率の向上がより望まれる水準である。
The test results are shown in Table 1.
Comparative Example 1 that does not contain ultrafine fibers has the lowest ventilation resistance, but the capture efficiency (cleaning efficiency) of the fine particle (carbon) dust is about 70%, which is a level where improvement in the cleaning efficiency of the fine particle dust is more desired. .

極細繊維のメルトブロー不織布を貼り合わせた比較例2及び比較例3については、カーボンダストの清浄効率こそ80%を超え、比較例1に比べ改善を示すものの、通気抵抗が160Pa程度まで上昇しており、清浄効率を向上させるために通気抵抗がかなり上昇する結果となった。また、カーボンダストのフルライフ捕捉量は、比較例1と比べても、5割ないし7割に減少してしまっており、カーボンダストに対する濾過材の寿命が短いものとなってしまった。すなわち、比較例2、3のような、従来構造で極細繊維不織布を一体化すると、清浄効率を上げるために、極細繊維不織布部分の高密度化を行わざるを得ず、その結果、通気抵抗の上昇代が大きく、カーボンダストに対する濾過材の寿命が短くなるという結果を招くことが確認された。 In Comparative Example 2 and Comparative Example 3 in which melt blown nonwoven fabrics of ultrafine fibers were bonded together, the cleaning efficiency of carbon dust exceeded 80% and improved compared to Comparative Example 1, but the airflow resistance increased to about 160 Pa. In order to improve the cleaning efficiency, the ventilation resistance was considerably increased. Further, the carbon dust full life trapping amount is reduced to 50% to 70% compared to Comparative Example 1, and the life of the filter medium with respect to the carbon dust is short. That is, when the ultrafine fiber nonwoven fabric is integrated with the conventional structure as in Comparative Examples 2 and 3, in order to increase the cleaning efficiency, it is necessary to increase the density of the ultrafine fiber nonwoven fabric portion. It was confirmed that the ascending allowance was large, resulting in a shortened filter material life against carbon dust.

発明の第1実施形態や第2実施形態に対応する実施例1、2においては、極細繊維が粗層部に立体配置されることにより、カーボンダストの清浄効率が80%強になっており、比較例2,3と同水準の清浄効率の改善がみられる。
一方で、実施例1,2では、通気抵抗は、比較例1に対し若干の増加がみられるものの、比較例2,3では20Pa強通気抵抗が増加しているのに比べ、実施例1,2では10Pa程度の通気抵抗増加に抑えられており、実施例1,2における通気抵抗増加は、比較例2,3と比べれば、半減できている。
さらに、実施例1,2では、カーボンダストのフルライフ捕捉量は、比較例1の1.5倍程度に増加しており、カーボンダストに対する清浄効率を向上させつつ濾過材の長寿命化が実現されている。
In Examples 1 and 2 corresponding to the first embodiment and the second embodiment of the invention, the ultrafine fibers are three-dimensionally arranged in the coarse layer portion, so that the cleaning efficiency of the carbon dust is over 80%, The same improvement in cleaning efficiency as in Comparative Examples 2 and 3 is observed.
On the other hand, in Examples 1 and 2, although the air resistance slightly increased compared to Comparative Example 1, in Comparative Examples 2 and 3, the 20 Pa strong air resistance was increased, compared to Examples 1 and 2. 2, the increase in the airflow resistance of about 10 Pa is suppressed, and the increase in the airflow resistance in Examples 1 and 2 can be halved compared to Comparative Examples 2 and 3.
Furthermore, in Examples 1 and 2, the carbon dust full life trapping amount has increased to about 1.5 times that of Comparative Example 1, and the life of the filter media has been extended while improving the cleaning efficiency against carbon dust. Has been.

以上のように、実施例1、2と比較例2,3を比べると、極細繊維によりカーボンダストの清浄効率を向上させるという点では、共通して性能向上できる上に、実施例1,2では、極細繊維が粗層部に立体的に配置されていることにより、通気抵抗の増加が抑えられ、濾過材の長寿命化が実現されたことが理解される。 As described above, when Examples 1 and 2 are compared with Comparative Examples 2 and 3, the performance can be improved in common in terms of improving the cleaning efficiency of carbon dust by ultrafine fibers. In addition, it is understood that the increase in ventilation resistance is suppressed and the life of the filter medium is extended by the three-dimensional arrangement of the ultrafine fibers in the coarse layer portion.

また、実施例1と実施例2を比べると、実施例2の方が、清浄効率、フルライフ捕捉量、通気抵抗のいずれの点でも優れる結果となっている。これは、極細繊維メルトブロー不織布を粗層部と密層部で挟み込んだ状態で密層部の側からニードルパンチすることによって、密層部の繊維によって極細繊維メルトブロー不織布の断片化と粗層部への引き込みが起こり、極細繊維の立体的な配置がより促された結果ではないかと推測される。 Moreover, when Example 1 and Example 2 are compared, the result of Example 2 is excellent in any point of clean efficiency, full life capture amount, and ventilation resistance. This is because the fine-fiber melt-blown nonwoven fabric is needle-punched from the dense-layer portion side with the coarse-layer portion and the dense-layer portion sandwiched between the fine-layer fiber-blown nonwoven fabric and the fine-fiber melt-blown nonwoven fabric is fragmented and into the coarse-layer portion. It is presumed that this is a result of the pull-in of the fibers and the three-dimensional arrangement of the fine fibers.

本発明に係る不織布濾過材は、例えば自動車用エンジンに供給する空気を濾過する用途に使用でき、特にカーボンダストのような微粒子ダストのろ過性能に優れており、産業上の利用価値が高い。 The nonwoven fabric filtering material according to the present invention can be used, for example, for the purpose of filtering air supplied to an automobile engine, and is particularly excellent in the filtration performance of fine particle dust such as carbon dust, and has high industrial utility value.

1、7 不織布濾過材
2 粗層部
3 密層部
4 極細繊維集合体
41 極細繊維
5 中間層部
6 極細繊維メルトブロー不織布
21 粗層部となる繊維集合体
31 密層部となる繊維集合体
51 中間層部となる繊維集合体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 7 Nonwoven fabric filter material 2 Coarse layer part 3 Dense layer part 4 Ultrafine fiber aggregate 41 Ultrafine fiber 5 Intermediate layer part 6 Ultrafine fiber melt blown nonwoven fabric 21 Fiber aggregate which becomes a coarse layer part 31 Fiber aggregate 51 which becomes a dense layer part Fiber assembly to be the intermediate layer

Claims (4)

メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により製造された極細繊維を主体とする繊維集合体と、平均繊維径が15ないし35μmの粗層部となるべき繊維集合体と、平均繊維径が5ないし20μmの密層部となるべき繊維集合体とを含むように、かつ、粗層部となるべき繊維集合体の繊維が密層部となるべき繊維集合体の繊維よりも太くなるように、これら層状の繊維集合体を積層し、粗層部となるべき繊維集合体に極細繊維を主体とする繊維集合体を隣接させる第1の工程、
第1の工程に引き続き、極細繊維を主体とする繊維集合体から粗層部となるべき繊維集合体に向かう方向にニードルパンチもしくは水流交絡して、極細繊維を粗層部に入り込ませながら、積層された繊維集合体を一体化し、粗層部と密層部を有する不織布濾過材とする第2の工程、
を含む不織布濾過材の製造方法。
A fiber assembly mainly composed of ultrafine fibers manufactured by a melt blow method or an electrospinning method, a fiber assembly to be a coarse layer portion having an average fiber diameter of 15 to 35 μm, and a dense layer having an average fiber diameter of 5 to 20 μm The layered fiber assembly so that the fibers of the fiber assembly to be the coarse layer portion are thicker than the fibers of the fiber assembly to be the dense layer portion. A first step of laminating a body and adjoining a fiber assembly mainly composed of ultrafine fibers to a fiber assembly to be a coarse layer part;
Continuing from the first step, lamination is carried out while needle punching or hydroentanglement is performed in the direction from the fiber assembly mainly composed of ultrafine fibers toward the fiber assembly to be the coarse layer portion, and the ultrafine fibers are allowed to enter the coarse layer portion. A second step of integrating the resulting fiber assembly into a nonwoven fabric filtering material having a coarse layer portion and a dense layer portion,
The manufacturing method of the nonwoven fabric filter material containing this.
第2の工程において、ニードルパンチにより、極細繊維を主体とする繊維集合体を断片状にして、断片の少なくとも一部を粗層部に入り込ませる、請求項1に記載の不織布濾過材の製造方法。 The method for producing a nonwoven fabric filtering material according to claim 1, wherein, in the second step, a fiber assembly mainly composed of ultrafine fibers is fragmented by needle punching, and at least a part of the fragments is allowed to enter the coarse layer portion. . 第1の工程において、極細繊維を主体とする繊維集合体が、粗層部となるべき繊維集合体と他の繊維集合体との間に挟まれるように積層する、請求項1または請求項2に記載の不織布濾過材の製造方法。 The fiber assembly mainly composed of ultrafine fibers is laminated in the first step so as to be sandwiched between a fiber assembly to be a coarse layer portion and another fiber assembly. The manufacturing method of the nonwoven fabric filter material of description. 極細繊維を主体とする繊維集合体が、メルトブロー不織布もしくはエレクトロスピニング法により製造された不織布である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の不織布濾過材の製造方法。 The method for producing a nonwoven fabric filtering material according to any one of claims 1 to 3, wherein the fiber aggregate mainly composed of ultrafine fibers is a melt blown nonwoven fabric or a nonwoven fabric produced by an electrospinning method.
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