JP6824476B1 - エアフィルター用濾材 - Google Patents

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Abstract

2層以上の不織布が、融着により貼合され、融着部分の形状で形成される柄要素は、複数個が一組となって繰り返しパターンを示す柄を形成し、柄要素1つの面積は平均で、1〜4.2mm2であり、隣接する柄要素間の最短距離は10mm以下であり、そして柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当する融着部分の閉塞率(百分率)を、柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mm2である、エアフィルター用濾材。

Description

本発明は、空調機器等に使用されるエアフィルター用濾材に関するものである。以下、「エアフィルター用濾材」を「濾材」と略記する場合がある。
近年、生活環境の変化や健康志向の高まり等により、住居、オフィス、工場、自動車等あらゆる生活空間において、エアコン、空気清浄機、加湿機、除湿機等の空調機器が広く使われている。これらの空調機器では、浄化された空気を得るために種々のエアフィルターがよく使われている。これらの空調機器及びエアフィルターには、年々、高機能化及び多機能化が求められている。
エアフィルターには、集塵機能、脱臭機能が求められている。これらの他に、特定の有害ガスを除去する機能、抗菌機能、抗ウイルス機能、抗アレルゲン機能等が求められる。各機能を単独で実現するエアフィルターを使用し、必要に応じて複数種のエアフィルターを組み合わせて多機能化し、空調機器に搭載することもできる。しかしながら、エアフィルターを搭載するための空間を広く取ることが困難な場合が少なくないので、複数の機能を1つのエアフィルターに複合化することにより、多機能化したエアフィルターが求められている。
エアフィルターには様々な種類があるが、不織布からなるエアフィルター用濾材が広く使われ、用途、性能に応じて様々な不織布が選択されて使用されている。高機能化、多機能化のために各種不織布同士を組み合わせて、更には異なる素材と組み合わせて、濾材を構成している。組み合わせの方法として、複数の不織布や素材を積層し、接着して貼合する方法がよく使われている。
不織布を積層して貼合して積層不織布とする方法として、各種接着剤を用いる方法があるが、接着剤から発生する臭いやアウトガスが問題となる用途では、接着剤が嫌われる場合がある。別の方法として、融着によって貼合する方法があり、接着剤を使用しないため、臭いやアウトガスの発生がなく、好ましい。融着法としては、熱融着、超音波融着等が挙げられる。
融着による貼合の場合、不織布の融着部分は閉塞して通気性が無く、濾材としての性能は失われている。このため、融着部分の面積がなるべく小さい方が、圧力損失が小さくなるので、濾材として好ましい。一方で、融着部分の面積が小さいと、融着部分の接着強度が弱くなる。また、非融着部分の面積が大きいと、積層不織布の層間に浮きが生じたり、後加工で濾材をカットした際に、非融着部分間で不織布のめくれが生じたりして、リークが発生するなどエアフィルターの不良に繋がるので問題である。このため、圧力損失が低く、且つ、融着部分の接着強度が十分であり、且つ、積層不織布の浮きやめくれによるエアフィルターの不良の発生を抑制できる、優れた濾材を得ることが課題であった。
特許文献1には、ビスコースからヒドロキシメチルザンテートを含有する熱融着性セルロース繊維を生成し、前記熱融着性セルロース繊維を湿式下で抄造しながらウエブを形成して、エンボスローラにより前記ウエブを押圧しながら該ウエブ同士を熱融着させてエンボスウエブを形成してなる再生セルロース不織布シートであって、前記エンボスローラが前記ウエブを押圧する際に前記エンボスウエブに転写される模様が、直線状の第1溝部と直線状の第2溝部の組み合わせからなり、前記第1溝部の長さ方向の中間位置近傍の直角位置に前記第2溝部の端部を直角状に配置し、更に、前記第2溝部の長さ方向の中間位置近傍の直角位置に前記第1溝部の端部を直角状に配置することによって前記第1溝部と前記第2溝部を交互に連続して前記エンボスウエブの表面全体に配置したことを特徴とする再生セルロース不織布シートが開示されている。また、非融着部分を背景、エンボス部分(融着部分)を柄と見なしたとき、特許文献1では、正方格子の格子点上に、長方形などの融着部分を、隣接した融着部分に対して90°向きを変えて配置した柄が提示されている。しかし、特許文献1の柄を、不織布を積層した濾材に適用する場合には、格子が小さいと、閉塞率が高く、圧力損失が高くなり、逆に格子が大きいと、積層不織布の浮きやめくれが生じやすく、改善が必要であった。
また、特許文献2には、使い捨ておむつ等の吸収性物品に使用される外装不織布が開示されていて、この外装不織布は、複数の融着部分を有しており、前記複数の融着部分が、仮想円に接するように規則性を持って繰り返し配置された柄が開示されている。しかし、仮想円の直径分の非融着部分が生じ、不織布を積層した濾材に吸収性物品の柄を適用する場合には、積層不織布の浮きやめくれが生じやすく、改善が必要であった。
実用新案登録第3180626号公報 国際公開第2018/123638号パンフレット
本発明の課題は、圧力損失が低く、融着部分の接着強度が十分で且つ積層不織布の浮きやめくれの発生を抑制できるエアフィルター用濾材を提供することである。
本発明の他の課題及び利点は以下の説明から明らかになろう。
本発明に係る課題は、下記手段によって解決することができる。
<1>
2層以上の不織布が貼合された積層不織布からなるエアフィルター用濾材であって、上記貼合が融着によりなされ、融着部分の形状で形成される柄要素は、複数個が一組となって繰り返しパターンを示す柄を形成し、該柄要素1つの面積は平均で、1〜4.2mmであり、隣接する柄要素間の最短距離は10mm以下であり、そして柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当する融着部分の閉塞率(百分率)を、柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmであることを特徴とするエアフィルター用濾材。
<2>
上記柄要素が形成する繰り返しパターンの柄が、一辺が20〜24mmの不可視の正三角形ABCが、該正三角形ABCの各辺の中点と各辺に隣接する正三角形ABCの各頂点が一致するように、向きを揃えて互いに重ならないように配置された不可視の繰り返しパターンにおいて、該正三角形ABCの重心Gと該各頂点A、B、Cを結ぶ直線上に、長辺2〜3mm、短辺0.5〜1mmの長方形の柄要素が、該直線と該長方形の長辺とが平行になるように且つ該直線の中点と該長方形の重心が一致するように存在することにより形成されている<1>に記載のエアフィルター用濾材。
<3>
隣接する2つの正三角形ABCの重心Gを結ぶ直線が濾材加工の流れ方向に対し5〜25°の最小角度を形成する<2>に記載のエアフィルター用濾材。
<4>
積層不織布が帯電不織布と保護不織布とが貼合された貼合不織布であり、支持体用不織布と貼合不織布との間に吸着剤が熱可塑性接着剤によって封入されている<1>〜<3>のいずれか記載のエアフィルター用濾材。
<5>
積層不織布が支持体用不織布と帯電不織布とが貼合された積層不織布である<1>〜<3>のいずれか記載のエアフィルター用濾材。
<6>
支持体用不織布が吸着剤を担持している<5>記載のエアフィルター用濾材。
<7>
積層不織布が帯電不織布と保護不織布と支持体用不織布とが貼合された積層不織布であり、外気に接する側に保護不織布が配置されている<1>〜<3>のいずれか記載のエアフィルター用濾材。
本発明のエアフィルター用濾材によれば、圧力損失が低く、融着部分の接着強度が十分で、積層不織布の浮きやめくれの発生を抑制できる。
不可視の正三角形ABCの各辺の中点と、各辺に隣接する正三角形ABCの各頂点が一致するように、向きを揃えて互いに重ならないように配置された状態(不可視の繰り返しパターン)を示した図。 柄要素の配置を示した図。
本発明のエアフィルター用濾材は、2層以上の不織布が貼合された積層不織布からなるエアフィルター用濾材であって、上記貼合が融着によりなされ、融着部分の形状で形成される柄要素は、複数個が一組となって繰り返しパターンを示す柄を形成し、該柄要素1つの面積は平均で、1〜4.2mmであり、隣接する柄要素間の最短距離は10mm以下であり、そして柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当する融着部分の閉塞率(百分率)を、柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmであることを特徴とする。
濾材を構成する不織布の積層数は、少なくとも2層であればよく、特に制限はないが、積層数が多くなり過ぎると、圧力損失が高くなり、濾材としての通気が確保できない場合があるため、6層以下であることが好ましい。
2層以上の不織布を積層して貼り合わせる貼合方法としては、従来種々の接着剤をスプレーする方法やホットメルトパウダーを接着剤として散布する方法が知られているが、これらの方法は、接着剤からの臭いやアウトガスの発生が問題となることがある。
本発明においては貼合方法として融着が用いられる。融着としては、熱融着、超音波融着等が挙げられる。融着による貼合方法は、接着剤を使用しないため、臭いやアウトガスの発生が無く、好ましい。一方で融着部分は、完全に閉塞し通気性が無く、濾材としての性能は失われている。このため、融着部分の面積がなるべく小さい方が、圧力損失が小さくなり好ましい。一方で、融着部分の面積が小さいと、融着部分の接着強度が弱くなる。また、非融着部分の面積が大きいと、積層不織布の層間に浮きが生じたり、後加工で濾材をカットした際にめくれが生じたりして、リークが発生するなど、エアフィルターの不良に繋がる。このため、融着部分と非融着部分の面積の比率や、融着部分の形状や大きさ、配置に工夫が必要である。
各融着部分を「柄」を構成する「柄要素」と見なし、また、非融着部分を「背景」と見なして以下に具体的に説明する。「柄」は、複数個の柄要素が一組となって形成されて繰り返しパターンをなしている。複数個の柄要素と背景からなる繰り返しパターンの1つにおいて、当該繰り返しパターン1つの全面積に占める当該複数個の柄要素の合計面積の割合は、柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当し、本発明では、この割合を「融着部分の閉塞率」又は単に「閉塞率」という。なお、1つの柄要素が隣接する複数個の柄に共通して所属するときには、当該柄要素は隣接する複数個の柄に等しい割合で所属するものと見なす。
閉塞率は圧力損失低減の観点から4.0%未満が好ましい。また、接着強度確保の観点から、閉塞率は0.8%以上であることが好ましい。
柄は1以上の「柄要素」によって構成され、柄要素は非融着部分で囲まれている。複数の柄要素からなる柄を構成する柄要素1つの面積の平均値は、1〜4.2mmである。柄要素1つの面積の平均値が1mm未満の場合、融着部分の接着強度が不足し、濾材の後加工やエアフィルターに使用したときに剥がれて使用できない。一方、4.2mm超の場合、閉塞率が高くなることによって、圧力損失が高くなる。また、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値は、10mm以下である。10mm超の場合、非融着部分の積層不織布が浮き上がったり、後加工で濾材をカットした際にめくれたりして、リーク等のエアフィルターの不良が発生する。また、隣り合う柄要素間の最短距離の最小値は、7.5mm以上であることが好ましい。7.5mm未満の場合、圧力損失が高くなる場合がある。
また、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmである。この値は、柄要素の密集度を示す。この値が0.8%/mm未満の場合、柄は粗になるため、柄要素の間隔が大きくなり、非融着部分の積層不織布が浮き上がったり、後加工で濾材をカットした際にめくれたりして、リーク等のエアフィルターの不良が発生する。一方、この値が1.2%/mm超の場合、柄は密になるため、圧力損失が高くなる。
柄要素の形状には特に制限は無く、複数種の形状が存在しても構わない。アスペクト比は大きく、概して細長い形状の方が接着強度の観点から好ましい。長方形を例に説明すると、短辺は0.5〜1mmが好ましく、長辺は2〜3mmが好ましい。ただし、短辺が小さすぎると、十分な接着強度が得られない場合がある。
柄要素の配置に特に制限は無い。柄が粗であれば、圧力損失は低くなるが、逆に柄要素の間隔が大きくなり、エアフィルターの不良が発生しやすくなる。柄が密であれば、その逆となる。圧力損失を低くすることと、柄要素の間隔をなるべく小さくすることを両立する柄要素の配置の好ましい具体例として、一辺が20〜24mmの不可視の正三角形ABCが、互いに重ならないように向きを揃えて、且つ、該正三角形ABCの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置された不可視の繰り返しパターンにおいて、該正三角形ABCの重心Gと各頂点A、B、Cを結んだ線上に、長辺2〜3mm、短辺0.5〜1mmの長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素が存在している濾材を例示することができる。これは一例であり、これに限定されない。なお、図1は、不可視の正三角形ABCの各辺の中点と、各辺に隣接する正三角形ABCの各頂点が一致するように、向きを揃えて互いに重ならないように配置された状態を示した図である。これは不可視の繰り返しパターンともいえる。
融着による不織布の貼合加工、濾材の後加工等の濾材加工は、生産性を重視して、ロール・トゥ・ロールで行われることが多い。柄が繰り返しパターンをなすとき、濾材加工の流れ方向に沿って柄要素が配置される。濾材の後加工では、流れ方向に沿って濾材をスリット加工したり、流れ方向に直行する方向(幅方向)に濾材をカットしたりすることが多い。このとき、スリット線やカット線が、濾材の未融着部分だけを通る場合、帯状の不織布のめくれが生じ、エアフィルターの不良を引き起こすことがあった。この帯状の不織布のめくれを小さくするために、柄を密にしたり、柄要素の間隔を小さくしたり、柄要素を大きくしたりすることができるが、いずれの方法も、圧力損失が上昇する場合がある。濾材加工の流れ方向と、隣り合う不可視の正三角形ABCの重心Gを結んで得られる線とが形成する最小角度が5〜25°である場合、柄要素の配置を維持したまま、柄全体を流れ方向から傾けることで、帯状の不織布のめくれを抑制し、更に不良の発生を抑制できる、極めて優れた濾材が得られる。
濾材加工の流れ方向に対して、柄全体を傾ける最適な最小角度は、柄によって異なる。本発明で例示した、一辺が20〜24mmの不可視の正三角形ABCを、互いに重ならないように向きを揃えて配置し、且つ、該正三角形ABCの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置された不可視の繰り返しパターンにおいて、該正三角形ABCの重心Gと各頂点A、B、Cを結んだ線上に、長辺2〜3mm、短辺0.5〜1mmの長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素が存在している濾材では、濾材加工の流れ方向と、隣り合う不可視の正三角形ABCの重心Gを結んで得られる線とが形成する最小角度は、5〜25°が好ましく、10〜20°がより好ましい。
不織布の繊維としては、例えばポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリオレフィン系繊維、フェノール系繊維等の合成繊維;ガラス繊維、金属繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、活性炭素繊維等の無機繊維;木材パルプ、竹パルプ、麻パルプ、ケナフパルプ、藁パルプ、バガスパルプ、コットンリンターパルプ、木綿、羊毛、絹等の天然繊維;古紙再生パルプ、レーヨン等の再生セルロース繊維;コラーゲン等のタンパク質、アルギン酸、キチン、キトサン、澱粉等の多糖類等を原料とした再生繊維等が挙げられる。また、これらの繊維に親水性や難燃性等の機能を付与した繊維が挙げられる。これらの繊維は、単独で使用しても良いし、組み合わせて2種以上を使用しても良い。ただし、本発明に係わる不織布は、融着によって貼合するため、少なくとも1層の不織布が熱可塑性樹脂からなる繊維を含むことが好ましい。
不織布の製造方法は、特に制限は無く、目的・用途に応じて、乾式法、湿式抄造法、メルトブロー法、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法、エアレイド法等でウエブを製造し、ウエブの強度を発現させる方法を適宜組み合わせて、不織布を製造することができる。ウエブの強度を発現させる方法としては、水流交絡法、ニードルパンチ法、ステッチボンド法等の物理的方法;サーマルボンド法等の熱による接着方法;ケミカルボンド法、レジンボンド法等の接着剤による接着方法;等が挙げられる。
不織布の目付は、特に制限は無いが、5〜300g/mであることが好ましい。300g/m超では、圧力損失が高くなり、濾材としての通気が確保できない場合がある。また、5g/m未満では、貼合に必要な強度が不足する等の理由で使用できない場合がある。
なお、必要に応じて、抗菌、防カビ、抗ウイルス、抗アレルゲン、防虫、殺虫、脱臭、芳香、感温、保温、蓄温、蓄熱、発熱、吸熱、防水、耐水、撥水、疎水、親水、除湿、調湿、吸湿、撥油、親油、吸油、水や揮発性薬剤等の蒸散又は徐放等の各種機能を不織布に付加しても良い。
以下、2層以上の不織布が融着によって貼合された積層不織布を含有するエアフィルター用濾材の具体例を挙げるが、本発明は、これらの具体例に限定されない。
<濾材A>
濾材Aは、積層不織布が帯電不織布と保護不織布とが貼合された貼合不織布であり、支持体用不織布と貼合不織布との間に吸着剤が熱可塑性接着剤によって封入されているエアフィルター用濾材である。
濾材Aにおける支持体用不織布の繊維としては、上述した不織布の繊維が挙げられる。濾材Aにおける支持体用不織布に含まれる繊維の平均単繊維径は、特に制限はないが、6〜25μmであることが好ましく、8〜20μmであることがより好ましく、10〜18μmであることが更に好ましい。平均単繊維径が6μm未満の場合には、繊維間の空隙が狭くなり、圧力損失が高くなる場合がある。一方、平均単繊維径が25μmを超える場合には、支持体用不織布の繊維間の空隙が大きくなり、封入する吸着剤が脱落する場合がある。
本発明における平均単繊維径は、以下の手順によって算出される。(1)マイクロスコープで500〜1000倍の表面写真を撮影し、各サンプルから10本ずつ、計100本の繊維の幅を測定する。(2)測定した100本の値の平均値から平均単繊維径を算出する。
濾材Aにおける支持体用不織布の目付は、特に制限はないが、10〜300g/mであることが好ましく、30〜150g/mであることがより好ましく、40〜100g/mであることが更に好ましい。目付が10g/m未満の場合には、濾材の強度や剛性が不十分となる場合がある。一方、目付が300g/mを超える場合には、圧力損失が高くなり過ぎる場合がある。
濾材Aにおける支持体用不織布及び保護不織布の製造方法としては、上述した不織布の製造方法と同じ方法が挙げられる。濾材Aにおける支持体用不織布及び保護不織布には、必要に応じて、上述した各種機能を付加しても良い。
濾材Aにおける帯電不織布としては、例えばエレクトレット加工されたスパンボンド不織布、エレクトレット加工されたメルトブロー不織布等が用いられる。高い集塵性能が得られることから、エレクトレット加工されたメルトブロー不織布が好ましい。帯電不織布の繊維に使用される樹脂としては、高い電気抵抗率を有する樹脂が好ましく、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステル系樹脂;ポリカーボネート樹脂;等の合成高分子材料が挙げられる。低融点であり、メルトブロー不織布の製造が容易なポリプロピレンがより好ましい。また、帯電不織布に使用される樹脂に、帯電性、耐候性、熱安定性、機械的特性、着色、表面特性、又はその他の特性を強化し改良するために、各種の添加剤を加えることができる。特に、エレクトレット加工を行うため、帯電性を強化する目的で、エレクトレット添加剤を含むことが好ましい。エレクトレット添加剤としては、ヒンダードアミン系化合物及びトリアジン系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種のエレクトレット添加剤が含まれていることが好ましい。
濾材Aにおける帯電不織布に含まれる繊維の平均単繊維径は、特に制限は無いが、0.1〜8μmであることが好ましく、0.5〜6μmであることがより好ましく、1〜4μmであることが更に好ましい。平均単繊維径が0.1μm未満の場合には、繊維間の空隙が狭くなり、圧力損失が高くなる場合がある。一方、平均単繊維径が8μmを超える場合には、帯電不織布の繊維間の空隙が大きくなり、集塵性能が低下する場合がある。
濾材Aにおける帯電不織布の目付は、特に制限は無いが、5〜60g/mであることが好ましく、10〜50g/mであることがより好ましく、15〜40g/mであることが更に好ましい。目付が5g/m未満の場合には、集塵性能が低下する場合がある。一方、目付が60g/mを超える場合には、圧力損失が高くなり過ぎる場合がある。
濾材Aにおける帯電不織布の厚さは、特に制限は無いが、0.05〜1.0mmであることが好ましく、より好ましくは0.1〜0.6mm、更に好ましくは0.15〜0.5mmである。帯電不織布の厚さが0.05mm未満の場合には、集塵性能が劣る場合がある。一方、1.0mmを超える場合には、プリーツ加工し難くなると共に、プリーツの折山高さが不揃いになる場合がある。
濾材Aにおける保護不織布の繊維としては、上述した不織布の繊維が挙げられる。濾材Aにおける保護不織布に含まれる繊維の平均単繊維径は、特に制限は無いが、6〜20μmであることが好ましく、8〜16μmであることがより好ましく、10〜15μmであることが更に好ましい。平均単繊維径が6μm未満の場合には、繊維間の空隙が狭くなり、圧力損失が高くなる場合がある。一方、平均単繊維径が20μmを超える場合には、保護不織布の繊維同士の接着点が減少して、保護不織布自体の強度が低下し、貼合加工ができない場合がある。
濾材Aにおける保護不織布の目付は、特に制限はないが、5〜60g/mであることが好ましく、8〜40g/mであることがより好ましく、10〜30g/mであることが更に好ましい。目付が5g/m未満の場合には、保護不織布自体の強度不足により、帯電不織布と綺麗に貼合することができない場合がある。一方、目付けが60g/mを超える場合には、圧力損失が高くなり過ぎる場合がある。
濾材Aにおける吸着剤は、主に悪臭を除去する目的で用いられる。具体的には、活性炭、添着活性炭、天然及び合成ゼオライト、セピオライト、活性アルミナ、活性白土、イオン交換樹脂、鉄アスコルビン酸、鉄フタロシアニン誘導体等の吸着剤;マンガン系酸化物やペロブスカイト型触媒等の低温酸化触媒;酸化チタンや酸化亜鉛等の光触媒;カテキン、タンニン、フラボノイド等の植物抽出成分;酸化鉄等の鉄系化合物;酸化亜鉛、酸化マグネシウム、シリカ、シリカ−酸化亜鉛複合物、シリカ−アルミナ酸化亜鉛複合物、二酸化マンガン、複合フィロケイ酸塩、シクロデキストリン、アスコルビン酸と二価鉄塩の混合物、ビタミンB群とリン酸塩の混合物等を挙げることができる。これらの吸着剤の形状は特に限定されるものではないが、粒子状であることが好ましく、比表面積が50〜2000m/gであることが好ましい。例えば、活性炭の場合、JEM 1467−1995などで定める除塵性能の算出、耐久日数の算出で決定する。これらの吸着剤は必要に応じて複数のものを併用しても良く、また、これらの吸着剤を複合化したハイブリッド吸着剤として用いても良い。
濾材Aにおける吸着剤の封入量は、特に制限は無いが、30〜500g/mであることが好ましく、50〜400g/mであることがより好ましく、100〜300g/mであることが更に好ましい。封入量が30g/m未満の場合には、十分な脱臭性能が得られない場合がある。一方、500g/mを超える場合には、圧力損失が高くなり過ぎる場合がある。
濾材Aにおける熱可塑性接着剤は、熱可塑性樹脂を主体とするものであり、熱可塑性樹脂として、エチレン酢酸ビニル共重合体又はこの変性物、エチレンアクリレート共重合体、アイオノマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン系等の樹脂が挙げられる。
熱可塑性接着剤の軟化点又は融点は、特に制限は無いが、濾材の後加工条件や使用環境温度、支持体用不織布、貼合不織布又は吸着剤の耐熱性などを考慮して適宜選択すれば良い。
濾材Aにおける吸着剤又は熱可塑性接着剤の形状は、粉体状、粒状、ウイスカー状又は短繊維状であることが好ましく、濾材中の吸着剤の分布を均一にすることができる。
濾材Aにおける吸着剤又は熱可塑性接着剤が粉体状又は粒状である場合、その粒径は10〜100メッシュであることが好ましく、15〜90メッシュであることがより好ましく、20〜80メッシュであることが更に好ましい。粒径が10メッシュ未満では吸着剤が加圧時に割れたり、支持体用不織布と貼合不織布との接着点が不均一になるなどの問題が生じる場合があり、一方、粒径が100メッシュを超えると濾材の目から離脱するなどの問題が生じる場合がある。
濾材Aにおける吸着剤(S)と熱可塑性接着剤(T)の質量比(S/T)は0.3〜4であることが好ましく、0.4〜2.8であることがより好ましく、0.6〜2.5であることが更に好ましい。質量比(S/T)が0.3より小さいと、熱可塑性接着剤が吸着剤の表面を覆うため著しく脱臭性能が低下すると共に、濾材の通気性が損なわれる場合がある。一方、質量比(S/T)が4より大きいと接着強度が不足し、支持体用不織布と貼合不織布との剥離や吸着剤の離脱が生じやすくなる場合がある。
濾材Aにおいて、濾材は、支持体用不織布の上に吸着剤と熱可塑性接着剤を散布し、更にその上に貼合不織布を重ね合わせ、加熱によって熱可塑性接着剤の接着性を発現させ、一体化して作製される。貼合不織布の帯電不織布側が吸着剤に接することが好ましい。支持体用不織布の上に吸着剤と熱可塑性接着剤を散布する場合には、両者を個別に散布しても良いが、脱臭性などに特に影響がなければ予め混合したものを散布することが好ましい。散布方法としては、ホッパー下部からの自由落下による散布、空気中に分散した送風による散布、水系分散してのスプレー塗工やダイ塗工などが挙げられる。
濾材Aにおいて、吸着剤の封入工程に於ける加熱は、特に限定されるものではないが、基本的には2方式に大別される。すなわち、一つは支持体用不織布上に熱可塑性接着剤、好ましくは吸着剤と熱可塑性接着剤を散布した後に加熱する方式である。もう一つは、支持体用不織布上に吸着剤と熱可塑性接着剤を散布して貼合不織布を重ね合わせた後に加熱する方式である。本発明においては、所望に応じてどちらの加熱方式を用いても良く、また、両方の加熱方式を併用しても良い。
濾材Aにおいて、支持体用不織布と貼合不織布を重ね合わせた後の一体化は、加圧することにより達成でき、例えば加圧したロール間を通す方法などを採用できる。加圧の程度は、接着強度、吸着剤の潰れ、通気性への影響などを考慮して、適宜設定すれば良い。
<濾材B>
濾材Bは、積層不織布が支持体用不織布と帯電不織布とが貼合された積層不織布であるエアフィルター用濾材である。
濾材Bにおいて、支持体用不織布の目付は、20〜120g/mであることが好ましく、30〜100g/mであることがより好ましく、40〜80g/mであることが更に好ましい。目付が20g/m未満の場合には、濾材の強度や剛性が不十分となり、プリーツ加工を施した場合に、濾材が変形する場合がある。一方、目付が120g/mを超える場合には、圧力損失が高くなり過ぎる場合がある。
濾材Bにおける支持体用不織布の繊維間のボンディング方法は、ケミカルボンド法又はサーマルボンド法であることが好ましい。ニードルパンチ法、スパンレース法では、ニードルや水流を用いて繊維を三次元交絡させて強度を発現させており、比較的柔軟で剛直性に劣るため、プリーツ加工を施した場合に、通風量が増大すると、濾材が変形する場合がある。
濾材Bにおける支持体用不織布の繊維としては、上述した不織布の繊維と同じ繊維が挙げられる。支持体用不織布に含まれる繊維の平均単繊維径は、特に制限は無いが、6〜25μmであることが好ましく、8〜20μmであることがより好ましく、10〜18μmであることが更に好ましい。平均単繊維径が6μm未満の場合には、繊維間の空隙が狭くなり、圧力損失が高くなる場合がある。一方、平均単繊維径が25μmを超える場合には、支持体用不織布の繊維間の空隙が大きくなり、剛直性に劣る場合がある。
濾材Bにおける支持体用不織布には、必要に応じて、上述した各種機能を付加しても良い。
濾材Bにおける帯電不織布としては、上述した濾材Aにおける帯電不織布が挙げられる。
<濾材C>
濾材Cは、積層不織布が支持体用不織布と帯電不織布とが貼合された積層不織布であり、支持体用不織布が吸着剤を担持しているエアフィルター用濾材である。
濾材Cにおける支持体用不織布の繊維としては、上述した不織布の繊維が挙げられる。濾材Cにおける支持体用不織布に含まれる繊維の平均単繊維径は、特に制限は無いが、6〜25μmであることが好ましく、8〜20μmであることがより好ましく、10〜18μmであることが更に好ましい。平均単繊維径が6μm未満の場合には、繊維間の空隙が狭くなり、圧力損失が高くなる場合がある。一方、平均単繊維径が25μmを超える場合には、支持体用不織布の繊維間の空隙が大きくなり、剛直性に劣る場合がある。
濾材Cにおける支持体用不織布の製造方法としては、上述した不織布の製造方法と同じ方法が挙げられる。
濾材Cにおける支持体用不織布の目付は、好ましくは25〜130g/mであり、30〜100g/mであることがより好ましく、40〜80g/mであることが更に好ましい。目付が25g/m未満の場合には、濾材の強度や剛性が不十分となる場合がある。目付が130g/mを超える場合には、圧力損失が高くなり過ぎる場合がある。
濾材Cにおける支持体用不織布の厚さは、0.2〜1.4mmであることが好ましく、より好ましくは0.3〜1.2mmであり、更に好ましくは0.4〜1.0mmである。支持体用不織布の厚さが0.2mm未満の場合には、プリーツ加工し難くなると共に、プリーツ加工したエアフィルターを高風速下で使用したときにエアフィルターが変形する場合がある。一方、1.4mmを超える場合には、プリーツ加工し難くなると共に、プリーツの折山高さが不揃いになる場合がある。
濾材Cにおける吸着剤としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類;アンモニア、トリメチルアミン等のアミン類;酢酸、イソ吉草酸等の低級脂肪酸類;メチルメルカプタン等のメルカプタン類;SO、NO;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;等の悪臭ガス成分を吸着する吸着剤が挙げられる。例えば、活性炭、天然ゼオライト、合成ゼオライト、活性アルミナ、活性白土、セピオライト、酸化鉄などの鉄系化合物、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、シリカ、シリカ−酸化亜鉛複合物、シリカ−アルミナ−酸化亜鉛複合物、複合フィロケイ酸塩等が挙げられる。また、これらの混合物などが挙げられる。これらの吸着剤の粒子が対象ガスを化学吸着させられる化合物で修飾されていることがより好ましい。
例えば、対象ガスがアルデヒド類であるアルデヒド吸着剤において、吸着剤の粒子を修飾するアルデヒドを化学吸着させられる化合物としては、アミノ化合物、飽和環状第二アミン化合物(例えばモルホリン等)、アゾール化合物、芳香族アミノ酸酸性塩(例えばo−、m−、p−アミノ安息香酸、o−、m−、p−アミノサリチル酸等)、イミダゾール及び/又はその誘導体、酸ヒドラジド化合物、ポリアミン化合物、アミノグアニジン塩化合物等が挙げられる。
吸着剤は、積算体積百分率D50が1〜100μmであることが好ましく、3〜60μmであることがより好ましく、5〜50μmであることが更に好ましい。吸着剤の積算体積百分率D50が1μm未満又は100μm超の場合、吸着剤の脱落が多くなり、脱臭性能が低下する場合がある。なお、好適な積算体積百分率D50を有する吸着剤は、例えば、粉砕した吸着剤を篩で分級することによって得られる。なお、本発明において、積算体積百分率D50とは、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製 商品名MT30002)を用いて測定された、吸着剤の粒度分布における積算値が50%となる粒度を言う。
本発明における吸着剤の含有量について、よりプリーツ加工しやすい濾材を得るには、4〜40g/mであることが好ましく、5〜25g/mであることがより好ましく、10〜15g/mであることが更に好ましい。
支持体用不織布が吸着剤を担持する方法としては、吸着剤を支持体用不織布にできるだけ均一に担持できる方法であれば、特に制限はない。分散液を塗液として、支持体用不織布に塗工、スプレー塗布などによって付与し、溶媒や分散媒を乾燥などの方法で除去して担持させる方法が例示される。
支持体用不織布が吸着剤を担持する場合に、吸着剤の効果を阻害しない量のバインダーを用いることができる。水溶性のバインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコールやデンプン等が挙げられる。また、水分散性のバインダーとしては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル類、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、スチレン−アクリル樹脂、塩化ビニル−アクリル樹脂、シリコーン樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等が挙げられる。水分散性のバインダーはエマルジョン状であっても良い。バインダーは、これらに限定されるものではない。
バインダー含有量は、特に制限はないが、吸着剤の脱落を防止するには、吸着剤に対し、固形分質量基準で10質量%以上であることが好ましい。また、より高い吸着性能を得るには、50質量%以下であることが好ましい。
濾材Cにおける帯電不織布としては、上述した濾材Aにおける帯電不織布が挙げられる。
<濾材D>
濾材Dは、積層不織布が帯電不織布と保護不織布と支持体用不織布とが貼合された積層不織布であり、外気に接する側に保護不織布が配置されているエアフィルター用濾材である。
具体的な濾材Dの構成は、保護不織布/帯電不織布/支持体用不織布の三層構成、又は、保護不織布/帯電不織布/保護不織布/支持体用不織布の四層構成である。「外気に接する側」とは、エアフィルター用濾材において、空気が流入する面側(上流側)又は空気が流出する面側(下流側)という意味である。濾材Dは、水洗することによって繰り返し使用することができる、すなわち、繰り返し水洗耐性に優れた濾材である。
濾材Dにおける帯電不織布としては、上述した濾材Aにおける帯電不織布が挙げられる。
濾材Dにおける保護不織布は、ポリオレフィン系繊維から構成されることが好ましい。ポリオレフィン系繊維の原料となるポリオレフィン系樹脂としては、プロピレンの単独重合体、プロピレンと各種α−オレフィンの共重合体;ポリエチレン系樹脂としてはエチレンの単独重合体、エチレンと各種α−オレフィンの共重合体などが挙げられる。紡糸性や強度の特性から、特にポリプロピレン系樹脂が好ましく用いられる。また、保護不織布には、繰り返し水洗耐性をより強化し改良するために、撥水性シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの撥水剤を担持させることができる。濾材Dにおける保護不織布には、必要に応じて、上述した各種機能を付加しても良い。
濾材Dにおける保護不織布に含まれる繊維の平均単繊維径は5〜30μmであることが好ましく、より好ましくは8〜20μmであり、更に好ましくは、10〜17μmである。平均単繊維径が30μmを超えると、保護不織布の繊維間の空隙が大きくなり、繰り返し水洗耐性が劣る場合がある。一方、平均単繊維径が5μm未満では、繊維間の空隙が狭くなり、圧力損失が高くなる場合がある。
濾材Dにおける保護不織布の目付は5〜50g/mが好ましく、より好ましくは8〜40g/mであり、更に好ましくは10〜20g/mである。目付が50g/mを超えると、圧力損失が高くなる場合があり、一方、目付が5g/m未満であると、繰り返し水洗耐性が劣る場合がある。
濾材Dにおける保護不織布の厚さは、特に制限はないが、0.05〜1.0mmであることが好ましく、より好ましくは0.1〜0.6mm、更に好ましくは0.15〜0.5mmである。保護不織布の厚さが0.05mm未満の場合には、繰り返し水洗耐性が劣る場合がある。一方、1.0mmを超える場合には、プリーツ加工し難くなると共に、プリーツの折山高さが不揃いになる場合がある。
濾材Dにおける支持体用不織布としては、上述した濾材Cにおける支持体用不織布が挙げられる。
本発明のエアフィルター用濾材は、単板で使用しても良いが、一般にプリーツ加工と呼ばれる山谷状の折り加工や段ボール加工における中芯などの波状加工を施した形状で使用しても良く、また、巻き取り状に加工したロールフィルターとして使用しても良い。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものでない。なお、実施例6〜10、15〜20、29〜30、38〜40、44〜50ならびに比較例5〜10、15〜20、25〜30、35〜40、45〜50は欠番である。
≪評価方法≫
[圧力損失1の評価方法]
得られた濾材について、通風サイズ300×300mmとなるようにカットした。このカット濾材を一定の風速で空気を導入できる試験風洞に、濾材の周囲からのリークが無いように、且つ、たるみが生じないように設置した。風速0.10m/sの条件で濾材の上流側と下流側の差圧をマノメータで測定し圧力損失を測定した。
◎(Execellent):圧力損失が60Pa未満である。
○(Good):圧力損失が60Pa以上、70Pa未満である。
×(Poor):圧力損失が70Pa以上である。
[圧力損失2の評価方法]
得られた濾材について、通風サイズ300×300mmとなるようにカットした。このカット濾材を一定の風速で空気を導入できる試験風洞に、濾材の周囲からのリークが無いように、且つ、たるみが生じないように設置した。風速0.5m/sの条件で濾材の上流側と下流側の差圧をマノメータで測定し圧力損失を測定した。測定値から、以下のように判定した。
○(Execellent):圧力損失が50Pa未満である。
△(Good):圧力損失が50Pa以上70Pa未満である。
×(Poor):圧力損失が70Pa以上である。
[接着強度の評価方法]
得られた濾材について、レシプロ式プリーツマシンを使い、後加工としてプリーツ加工を施した。プリーツ加工後の濾材を確認し、融着部分の剥がれの有無を確認し、以下のように判定した。
○(Good):剥がれが無く、十分な接着強度がある。
×(Poor):剥がれがあり、接着強度が不足している。
[後加工性の評価方法]
前記のプリーツ加工において、幅186mmにスリット加工しながらプリーツ加工を行い、プリーツの折山高さを28mmとし、折山41山分をエアフィルター1個分として濾材をカットした。プリーツ加工後の濾材を、折山が均等になり、186×200×28mmの直方体に収まるように保持した状態で、濾材のスリット端面を全て塞ぐように、エチレンビニルアセテート樹脂のホットメルト接着剤を厚さ約2mmに塗布した、幅30mm×長さ250mmの帯状の、厚さ1mmで200g/mのポリエステル製スパンボンド不織布を貼り付けて、プリーツ加工後の濾材を固定した。エアフィルターの外形が、200×200×30mmの直方体となるように、余剰の前記スパンボンド不織布をカットし、エアフィルターとした。エアフィルターを100個作製した。作製したエアフィルターを確認し、貼合した濾材に浮きやめくれが発生した場合やエアフィルターの折山高さが不揃いであった場合を「不良」とし、エアフィルターの不良率を計算し、下記のように後加工性を判定した。
○(Excellent):不良率が1%以下である。
△(Good):不良率が1%超5%以下である。
×(Poor):不良率が5%超である。
[集塵効率の評価方法]
得られた濾材について、通風サイズ300×300mmとなるようにカットした。このカット濾材を一定の風速で空気を導入できる試験風洞に、濾材の周囲からのリークが無いように、且つ、たるみが生じないように設置した。風速0.5m/sの条件で濾材の上流側と下流側の0.3〜0.5μm粒径の大気塵粒子数をパーティクルカウンターにて測定し、上流側と下流側の測定結果から、集塵効率(%)を算出した。算出値から、以下のように判定した。
○(Execellent):集塵効率が99.97%以上である。
△(Good):集塵効率が99.00%以上99.97%未満である。
×(Poor):集塵効率が99.00%未満である。
[脱臭性能(アルデヒド)の評価方法]
得られた濾材について、100mm×100mmとなるようにカットし、100リットルの密閉容器内に静置した。次いで、容器中にアセトアルデヒドを10ppm注入してから30分後に容器中のアセトアルデヒド濃度(ppm)をガスクロマトグラフで測定した。アセトアルデヒドの初期濃度と測定値から、ガス除去率(%)を算出した。算出値から、以下のように判定した。
◎(Execellent):ガス除去率が80〜100%である。
○(Good):ガス除去率50%以上80%未満である。
△(Average):ガス除去率が20%以上50%未満である。
×(Poor):ガス除去率が20%未満である。
[脱臭性能(二酸化硫黄)の評価方法]
得られた濾材を通風サイズ300×300mmとなるようにカットし、別に検体を用意した。1mのステンレスボックス内に当該検体を装着した空気清浄機(ダイキン製ACEF3DS)を設置し、検体以外の純正フィルターを全て外した。臭気ガス(二酸化硫黄)をボックス内初期濃度が約8.0ppmとなるように注入し、次いで、空気清浄機をターボモードにて運転させて、60分後のボックス内濃度(ppm)を測定した。臭気ガスの初期濃度と測定値から、ガス除去率(%)を算出した。算出値から、以下のように判定した。
○(Excellent):ガス除去率が70%以上である。
△(Good):ガス除去率が30%以上70%未満である。
×(Poor):ガス除去率が30%未満である。
[繰り返し水洗耐性の評価方法]
300×300mmとなるようにカットした濾材の四辺を、ヒートシーラー機を用いて熱溶着してシーリングした。次いで、20分間、水に浸漬した後、流水に1分間さらし、次いで、90℃で1時間乾燥し、これを1サイクルとする。サイクルごとに、上述した方法で、集塵効率を測定し、集塵効率が90%未満になるまで試験を繰り返し、下記の評価基準に基づき結果を判定した。
○(Excellent):サイクル数が60回以上である。
△(Good):サイクル数が40回以上60回未満である。
×(Poor):サイクル数が40回未満である。
実施例1
目付70g/mのポリエステル製スパンボンド不織布と、目付25g/mのポリプロピレン製メルトブローを永久帯電加工した、5.3cm/秒条件下での0.3〜0.5μm計数法捕集効率が、99.97%以上である不織布とを用い、超音波熱融着によって貼合した積層不織布からなる濾材を作製した。このとき、融着部分である柄が繰り返しパターンをなし、柄を構成する柄要素が、以下のように配置される濾材を得た。
[実施例1の柄要素の配置に関する説明]
超音波熱融着加工に際しては、不可視の正三角形ABCは互いに重ならないように向きを揃えて且つ、該正三角形ABCの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置される(図1)。該正三角形ABCの重心Gと各頂点A、B、Cを結んだ3本の線上に、それぞれ別の長方形の柄要素が存在し、該それぞれの線とその上に存在する該各長方形の長辺は平行であり、且つ該各柄要素は、それが存在する該線の中点が該長方形の重心と一致するようにされた(図2)。不可視の正三角形ABCの一辺の長さは22mmであり、長方形の長辺は2mmであり、短辺が0.5mmである。
実施例2、比較例1
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが20mmであること以外は実施例1と同じである実施例2、及び、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが25mmであること以外は実施例1と同じである比較例1の濾材を得た。
実施例3、比較例2
柄要素の大きさが1mm×3mmであること以外は実施例2と同じである実施例3、及び、柄要素の大きさが0.5mm×1mmであること以外は実施例2と同じである比較例2の濾材を得た。
実施例4
柄要素の大きさが1.2mm×3.5mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが24mmであること以外は実施例1と同じにして、実施例4の濾材を得た。
比較例3
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが19mmであること以外は実施例3と同じである比較例3の濾材を得た。
比較例4
柄要素の大きさが1.2mm×4mmであること以外は実施例4と同じである比較例4の濾材を得た。
実施例5
濾材を貼合加工する際の、濾材の流れ方向と、隣り合う不可視の正三角形ABCの重心Gを結んで得られる線とが形成する最小角度が19°となるようにした以外は実施例1と同じである、実施例5の濾材を得た。
実施例1〜5及び比較例1〜4の濾材の評価結果を表1に示した。
実施例1〜5と比較例1〜4との評価結果の比較から、2層以上の不織布が融着によって貼合された積層不織布を含有し、融着部分が作る柄が繰り返しパターンをなし、柄を構成する柄要素1つの面積の平均値が1〜4.2mmであり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm以下であり、融着部分の閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmである濾材は、圧力損失と接着強度のバランスに優れ、後加工性に優れた濾材であることが判る。
実施例2と比較例2の比較から、柄要素1つの面積の平均値が1mm未満の場合に、プリーツ加工で融着部分の剥離が発生し、接着強度が劣ることが判る。
実施例4と比較例4の評価結果の比較から、柄要素1つの面積の平均値が4.2mm超の場合、融着部分が大きく、圧力損失が高くなることが判る。
実施例4と比較例1との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8%/mm未満の場合、柄が疎となり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm超となり、後加工で、濾材の浮きやめくれが発生し、不良率が高くなった。
実施例3と比較例3との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が1.2%/mm超の場合、柄が密となり、圧力損失が高くなることが判る。
実施例1と実施例5の評価結果の比較から、柄を傾けることで、貼合した不織布の浮きやめくれが抑制され、後加工性が良くなり、更に好ましいことが判る。
<濾材A>
〔貼合不織布の製造:帯電不織布と保護不織布の貼合〕
(超音波貼合不織布1)
15g/mのポリプロピレン製スパンボンド不織布(保護不織布)と25g/mのポリプロピレン製メルトブロー不織布を永久帯電加工した、5.3cm/秒条件下での0.3〜0.5μm計数法捕集効率が、99.97%以上である不織布(帯電不織布)とを用い、超音波融着により貼合加工を行い、超音波貼合不織布1を作製した。
超音波貼合加工に際しては、不可視の正三角形ABCを互いに重ならないように向きを揃えて配置し、且つ、該正三角形ABCの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置され(図1)、該正三角形ABCの重心Gと各頂点A、B、Cを結んだ線上に、長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素を配置した(図2)。不可視の正三角形ABCの一辺の長さは22mmであり、長方形の長辺は2mmであり、短辺が0.5mmである。
(超音波貼合不織布2)
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが20mmであること以外は超音波貼合不織布1と同じである超音波貼合不織布2を得た。
(超音波貼合不織布3)
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが25mmであること以外は超音波貼合不織布1と同じである超音波貼合不織布3を得た。
(超音波貼合不織布4)
柄要素の大きさが1mm×3mmであること以外は超音波貼合不織布2と同じである超音波貼合不織布4を得た。

(超音波貼合不織布5)
柄要素の大きさが0.5mm×1mmであること以外は超音波貼合不織布2と同じである超音波貼合不織布5を得た。
(超音波貼合不織布6)
柄要素の大きさが1.2mm×3.5mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが24mmであること以外は超音波貼合不織布1と同じである超音波貼合不織布6を得た。
(超音波貼合不織布7)
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが19mmであること以外は超音波貼合不織布4と同じである超音波貼合不織布7を得た。
(超音波貼合不織布8)
柄要素の大きさが1.2mm×4mmであること以外は超音波貼合不織布6と同じである超音波貼合不織布8を得た。
実施例11
支持体用不織布(60g/mのポリエステル製スパンボンド不織布)の上に、アルデヒド吸着剤(4−アミノ−1,2,4−トリアゾールと塩化第二鉄を添着させた粒状活性炭)100質量部に対して、熱可塑性接着剤(軟化点100℃のエチレン酢酸ビニル共重合体粉体)50質量部を混合した混合粉体300g/mを散布し、散布側から表面温度150℃の赤外線ヒーターを当てて加熱し、次いで、熱可塑性接着剤が可塑化した後に加熱を止め、速やかに支持体用不織布の吸着剤散布側に超音波貼合不織布1の帯電不織布側が接するように重ね合わせて2本の回転ロール間に挟んで加圧し、接着により一体化し、実施例11の濾材を得た。
実施例12
実施例11で用いた超音波貼合不織布1を超音波貼合不織布2に代える以外は、実施例11と同様の方法により、実施例12の濾材を得た。
実施例13
実施例11で用いた超音波貼合不織布1を超音波貼合不織布4に代える以外は、実施例11と同様の方法により、実施例13の濾材を得た。
実施例14
実施例11で用いた超音波貼合不織布1を超音波貼合不織布6に代える以外は、実施例11と同様の方法により、実施例14の濾材を得た。
比較例11
実施例11で用いた超音波貼合不織布1を超音波貼合不織布3に代える以外は、実施例11と同様の方法により、比較例11の濾材を得た。
比較例12
実施例11で用いた超音波貼合不織布1を超音波貼合不織布5に代える以外は、実施例11と同様の方法により、比較例12の濾材を得た。
比較例13
実施例11で用いた超音波貼合不織布1を超音波貼合不織布7に代える以外は、実施例11と同様の方法により、比較例13の濾材を得た。
比較例14
実施例11で用いた超音波貼合不織布1を超音波貼合不織布8に代える以外は、実施例11と同様の方法により、比較例14の濾材を得た。
実施例11〜14及び比較例11〜14の評価結果を表2に示す。
実施例11〜14と比較例11〜14との評価結果の比較から、2層以上の不織布が融着によって貼合された積層不織布を含有し、融着部分が作る柄が繰り返しパターンをなし、柄を構成する柄要素1つの面積の平均値が1〜4.2mmであり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm以下であり、融着部分の閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmである濾材は、圧力損失と接着強度のバランスに優れると共に、集塵効率、脱臭性能に優れ、不良率も低い濾材であることが判る。
実施例12と比較例12の比較から、柄要素1つの面積の平均値が1mm未満の場合に、プリーツ加工で融着部分の剥離が発生し、接着強度が劣ることが判る。
実施例14と比較例14の評価結果の比較から、柄要素1つの面積の平均値が4.2mm超の場合、融着部分が大きく、圧力損失が高くなることが判る。
実施例14と比較例11との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8%/mm未満の場合、柄が疎となり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm超となり、後加工で、濾材の浮きやめくれが発生し、不良率が高くることが判る。
実施例13と比較例13との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が1.2%/mm超の場合、柄が密となり、圧力損失が高くなることが判る。
<濾材B>
実施例21
支持体用不織布(目付50g/mのポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成されたケミカルボンド不織布)と目付30g/mのポリプロピレン製メルトブロー不織布を永久帯電加工した、5.3cm/秒条件下での0.3〜0.5μm計数法捕集効率が、99.97%以上である帯電不織布とを用い、超音波融着による貼合加工(超音波貼合加工)を行って積層不織布とし、実施例21のエアフィルター濾材を得た。
超音波貼合加工に際しては、不可視の正三角形ABCを互いに重ならないように向きを揃えて配置し、且つ、該正三角形ABCの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置され(図1)、該正三角形ABCの重心Gと各頂点A、B、Cを結んだ線上に、長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素を配置した(図2)。不可視の正三角形ABCの一辺の長さは22mmであり、長方形の長辺は2mmであり、短辺が0.5mmである。
実施例22
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが20mmであること以外は実施例21と同じにして、実施例22の濾材を得た。
比較例21
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが25mmであること以外は実施例21と同じにして、比較例21のエアフィルター濾材を得た。
比較例22
柄要素の大きさが0.5mm×1mmであること以外は実施例22と同じにして、比較例22の濾材を得た。
実施例23
柄要素の大きさが1.2mm×3.5mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが24mmであること以外は実施例21と同じにして、実施例23の濾材を得た。
比較例23
柄要素の大きさが1mm×3mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが19mmであること以外は実施例21と同じにして、比較例23の濾材を得た。
比較例24
柄要素の大きさが1.2mm×4mmであること以外は実施例23と同じにして、比較例24の濾材を得た。
実施例24
支持体用不織布が目付20g/mのポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成されたケミカルボンド不織布であること以外は実施例21と同じにして、実施例24の濾材を得た。
実施例25
支持体用不織布が目付120g/mのポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成されたケミカルボンド不織布であること以外は実施例21と同じにして、実施例25の濾材を得た。
実施例26
支持体用不織布が目付50g/mのポリエステル繊維とポリエステルバインダー繊維から構成されたサーマルボンド不織布であること以外は実施例21と同じにして、実施例26の濾材を得た。
実施例27
帯電不織布が目付5g/mのポリプロピレン製メルトブロー不織布を永久帯電加工した、5.3cm/秒条件下での0.3〜0.5μm計数法捕集効率が、99.97%以上である帯電不織布であること以外は実施例21と同じにして、
実施例28
帯電不織布が目付60g/mのポリプロピレン製メルトブロー不織布を永久帯電加工した、5.3cm/秒条件下での0.3〜0.5μm計数法捕集効率が、99.97%以上である帯電不織布であること以外は実施例21と同じにして、実施例28の濾材を得た。
実施例21〜28及び比較例21〜24の評価結果を表3及び表4に示す。
実施例21〜28と比較例21〜24との評価結果の比較から、2層以上の不織布が融着によって貼合された積層不織布を含有し、融着部分が作る柄が繰り返しパターンをなし、柄を構成する柄要素1つの面積の平均値が1〜4.2mmであり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm以下であり、融着部分の閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmである濾材は、圧力損失と接着強度のバランスに優れると共に、集塵効率に優れ、不良率も低い濾材であることが判る。
実施例21と比較例21との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8%/mm未満の場合、柄が疎となり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm超となり、後加工で、濾材の浮きやめくれが発生し、不良率が高くなることが判る。
実施例22と比較例22の比較から、柄要素1つの面積の平均値が1mm未満の場合に、プリーツ加工で融着部分の剥がれが発生し、接着強度が劣ることが判る。
実施例22と比較例23との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が1.2%/mm超の場合、柄が密となり、圧力損失が高くなることが判る。
実施例23と比較例24の評価結果の比較から、柄要素1つの面積の平均値が4.2mm超の場合、融着部分が大きく、圧力損失が高くなることが判る。
実施例31
支持体用不織布にポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成された、目付50g/mのケミカルボンド不織布を用い、この支持体用不織布に、アルデヒド吸着剤(アミノ化合物で修飾されたケイ酸アルミニウム、平均粒子径5μm)を含有量が10g/m、スチレン−アクリル樹脂エマルジョンバインダーを含有量が4g/mとなるように含浸し、120℃で乾燥して、アルデヒド吸着剤を担持させた支持体用不織布を作製した。次いで、当該支持体用不織布と30g/mのポリプロピレン製メルトブロー不織布を永久帯電加工した、5.3cm/秒条件下での0.3〜0.5μm計数法捕集効率が、99.97%以上である帯電不織布とを用い、超音波融着による貼合加工を行い、実施例31の濾材を得た。
超音波融着による貼合加工に際しては、不可視の正三角形ABCを互いに重ならないように向きを揃えて配置し、且つ、該正三角形ABCの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置され(図1)、該正三角形ABCの重心Gと各頂点A、B、Cを結んだ線上に、長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素を配置した(図2)。不可視の正三角形ABCの一辺の長さは22mmであり、長方形の長辺は2mmであり、短辺が0.5mmである。
実施例32
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが20mmであること以外は実施例31と同じにして、実施例32の濾材を得た。
比較例31
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが25mmであること以外は実施例31と同じにして、比較例31の濾材を得た。
比較例32
柄要素の大きさが0.5mm×1mmであること以外は実施例32と同じにして、比較例32の濾材を得た。
実施例33
柄要素の大きさが1.2mm×3.5mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが24mmであること以外は実施例31と同じにして、実施例33の濾材を得た。
比較例33
柄要素の大きさが1mm×3mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが19mmであること以外は実施例31と同じにして、比較例33の濾材を得た。
比較例34
柄要素の大きさが1.2mm×4mmであること以外は実施例33と同じにして、比較例34の濾材を得た。
実施例34
支持体用不織布がポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成された目付25g/mのケミカルボンド不織布であること以外は実施例31と同じにして、実施例34の濾材を得た。
実施例35
支持体用不織布がポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成された130g/mのケミカルボンド不織布であること以外は実施例31と同じにして、実施例35の濾材を得た。
実施例36
アルデヒド吸着剤の平均粒子径が1μmであること以外は実施例31と同じにして、実施例36の濾材を得た。
実施例37
アルデヒド吸着剤の平均粒子径が50μmであること以外は実施例31と同じにして、実施例37の濾材を得た。
実施例31〜37及び比較例31〜34の評価結果を表5及び表6に示す。
実施例31〜37と比較例31〜34との評価結果の比較から、2層以上の不織布が融着によって貼合された積層不織布を含有し、融着部分が作る柄が繰り返しパターンをなし、柄を構成する柄要素1つの面積の平均値が1〜4.2mmであり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm以下であり、融着部分の閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmである濾材は、圧力損失と接着強度のバランスに優れると共に、集塵効率、脱臭性能に優れ、不良率も低い濾材であることが判る。
実施例32と比較例32の比較から、柄要素1つの面積の平均値が1mm未満の場合に、後加工で融着部分の剥離が発生し、接着強度が劣ることが判る。
実施例33と比較例34の評価結果の比較から、柄要素1つの面積の平均値が4.2mm超の場合、融着部分が大きく、圧力損失が高くなることが判る。
実施例33と比較例31との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8%/mm未満の場合、柄が疎となり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm超となり、後加工で、濾材の浮きやめくれが発生し、不良率が高くなることが判る。
実施例32と比較例33との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が1.2%/mm超の場合、柄が密となり、圧力損失が高くなることが判る。
実施例41
支持体用不織布にポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成された、目付50g/mのケミカルボンド不織布を用い、この支持体用不織布に、含有量が12g/mの粉末活性炭(吸着剤、ヤシ殻活性炭、積算体積百分率D50は30μm)と、含有量が4g/mのスチレン−アクリル樹脂エマルジョンバインダーを含浸塗布し、120℃で乾燥して、吸着剤を担持した支持体用不織布を作製した。
次いで、支持体用不織布と30g/mのポリプロピレン製メルトブロー不織布を永久帯電加工した、5.3cm/秒条件下での0.3〜0.5μm計数法捕集効率が、99.97%以上である帯電不織布とを用い、超音波融着による貼合加工を行い、実施例41の濾材を得た。
超音波融着による貼合加工に際しては、不可視の正三角形ABCを互いに重ならないように向きを揃えて配置し、且つ、該正三角形ABCの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置され(図1)、該正三角形ABCの重心Gと各頂点A、B、Cを結んだ線上に、長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素を配置した(図2)。不可視の正三角形ABCの一辺の長さは22mmであり、長方形の長辺が2mmであり、短辺が0.5mmである。
実施例42
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが20mmであること以外は実施例41と同じにして、実施例42の濾材を得た。
比較例41
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが25mmであること以外は実施例41と同じにして、比較例41の濾材を得た。
比較例42
柄要素の大きさが0.5mm×1mmであること以外は実施例42と同じにして、比較例42の濾材を得た。
実施例43
柄要素の大きさが1.2mm×3.5mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが24mmであること以外は実施例41と同じにして、実施例43の濾材を得た。
比較例43
柄要素の大きさが1mm×3mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが19mmであること以外は実施例41と同じにして、比較例43の濾材を得た。
比較例44
柄要素の大きさが1.2mm×4mmであること以外は実施例43と同じにして、比較例44の濾材を得た。
実施例41〜43及び比較例41〜44の評価結果を表7に示す。
実施例41〜43と比較例41〜44との評価結果の比較から、2層以上の不織布が融着によって貼合された積層不織布を含有し、融着部分が作る柄が繰り返しパターンをなし、柄を構成する柄要素1つの面積の平均値が1〜4.2mmであり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm以下であり、融着部分の閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmである濾材は、圧力損失と接着強度のバランスに優れると共に、集塵性能、脱臭性能に優れ、不良率も低い濾材であることが判る。
実施例42と比較例42の比較から、柄要素1つの面積の平均値が1mm未満の場合に、プリーツ加工で融着部分の剥離が発生し、接着強度が劣ることが判る。
実施例43と比較例44の評価結果の比較から、柄要素1つの面積の平均値が4.2mm超の場合、融着部分が大きく、圧力損失が高くなることが判る。
実施例43と比較例41との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8%/mm未満の場合、柄が疎となり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm超となり、濾材の浮きやめくれが発生し、不良率が高く、後加工性が劣ることが判る。
実施例42と比較例43との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が1.2%/mm超の場合、柄が密となり、圧力損失が高くなることが判る。
<濾材D>
実施例51
帯電不織布として、30g/mのポリプロピレン製メルトブロー不織布を永久帯電加工した、5.3cm/秒条件下での0.3〜0.5μm計数法集塵効率が、99.97%以上である不織布を用いた。
保護不織布として、15g/mのポリプロピレン製スパンボンド不織布を用いた。
支持体用不織布として、ポリエステル繊維とアクリル樹脂から構成された、目付50g/mのケミカルボンド不織布を用いた。
保護不織布/帯電不織布/支持体用不織布の三層構成になるように積層した後、超音波融着による貼合加工を行い、実施例51の濾材を得た。
超音波融着による貼合加工に際しては、不可視の正三角形ABCを互いに重ならないように向きを揃えて配置し、且つ、該正三角形ABCの各辺の中点と、隣り合う正三角形の頂点が一致するように配置され(図1)、該正三角形ABCの重心Gと各頂点A、B、Cを結んだ線上に、長方形の柄要素が存在し、該線と該長方形の長辺が平行であり、且つ該線の中点と該長方形の重心が一致するように柄要素を配置した(図2)。不可視の正三角形ABCの一辺の長さは22mmであり、長方形の長辺が2mmであり、短辺が0.5mmである。
実施例52
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが20mmであること以外は実施例51と同じにして、実施例52の濾材を得た。
比較例51
不可視の正三角形ABCの一辺の長さが25mmであること以外は実施例51と同じにして、比較例51の濾材を得た。
比較例52
柄要素の大きさが0.5mm×1mmであること以外は実施例52と同じにして、比較例52の濾材を得た。
実施例53
柄要素の大きさが1.2mm×3.5mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが24mmであること以外は実施例51と同じにして、実施例53の濾材を得た。
比較例53
柄要素の大きさが1mm×3mmであり、不可視の正三角形ABCの一辺の長さが19mmであること以外は実施例51と同じにして、比較例53の濾材を得た。
比較例54
柄要素の大きさが1.2mm×4mmであること以外は実施例53と同じにして、比較例54の濾材を得た。
実施例51〜53及び比較例51〜54の評価結果を表8に示す。
実施例51〜53と比較例51〜54との評価結果の比較から、2層以上の不織布が融着によって貼合された積層不織布を含有し、融着部分が作る柄が繰り返しパターンをなし、柄を構成する柄要素1つの面積の平均値が1〜4.2mmであり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm以下であり、融着部分の閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmであるエアフィルター用濾材は、圧力損失が低く、融着部分の接着強度が十分で、浮きやめくれの発生を抑制でき、集塵性能にも優れると共に、繰り返し水洗後の集塵性能が低下しにくく、後加工性にも優れる濾材であることが判る。
実施例52と比較例52の比較から、柄要素1つの面積の平均値が1mm未満の場合に、融着部分の剥離が発生し、接着強度が劣ることが判る。
実施例53と比較例54の評価結果の比較から、柄要素1つの面積の平均値が4.2mm超の場合、融着部分が大きく、圧力損失が高くなることが判る。
実施例53と比較例51との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8%/mm未満の場合、柄が疎となり、隣り合う柄要素間の最短距離の最大値が10mm超となり、濾材の浮きやめくれが発生し、不良率が高く、後加工性が劣ることが判る。
実施例52と比較例53との評価結果の比較から、閉塞率を柄要素1つの面積の平均値で除した値が1.2%/mm超の場合、柄が密となり、圧力損失が高くなることが判る。
本発明は、空調機器等に使用されるエアフィルター用濾材に利用される。

Claims (2)

  1. 2層以上の不織布が貼合された積層不織布からなるエアフィルター用濾材であって、上記貼合が融着によりなされ、融着部分の形状で形成される柄要素は、複数個が一組となって繰り返しパターンを示す柄を形成し、該柄要素1つの面積は平均で、1〜4.2mmであり、隣接する柄要素間の最短距離は10mm以下であり、そして柄要素が形成する繰り返しパターンの面積に占める該繰り返しパターンに含まれる柄要素の合計面積の割合に相当する融着部分の閉塞率(百分率)を、柄要素1つの面積の平均値で除した値が0.8〜1.2%/mmであることを特徴とするエアフィルター用濾材。
  2. 上記柄要素が形成する繰り返しパターンの柄が、一辺が20〜24mmの不可視の正三角形ABCが、該正三角形ABCの各辺の中点と各辺に隣接する正三角形ABCの各頂点が一致するように、向きを揃えて互いに重ならないように配置された不可視の繰り返しパターンにおいて、該正三角形ABCの重心Gと該各頂点A、B、Cを結ぶ直線上に、長辺2〜3mm、短辺0.5〜1mmの長方形の柄要素が、該直線と該長方形の長辺とが平行になるように且つ該直線の中点と該長方形の重心が一致するように存在することにより形成されている請求項1に記載のエアフィルター用濾材。
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