JPS61421A - 空気清浄器用濾材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本ツを明は自動車１ンジン用空気清汗器、空調用空気清
浄器に用いる濾材に関づるもので、詳細には該濾材を構
成するＩＩｉ帷集積体の結合剤による結合方法の改良に
関づろものである。

〔従来技術〕

従来濾材の結合剤も８めＩこ見かりの繊維密度の変化は
、流入側て粗であり、流出側て密となるような粗密勾配
の形で、流、入側と流出側を結ぶ曲線か、大略、第６図
に示づような指数関数的変化を示すのが好ましいとされ
τいる。これ（よ流入側の兄か【）の繊Ｎ密度が密であ
るとダスト保持量の低下を招くことになり、一方流出側
の見かけの繊維密度が小さいと捕集効率の低下が生じる
からである。

この種の濾材としては例えば公開特許公報昭和５６−１
２４−４１３の如く密度勾配型不織布■が知られでいる
。この密度勾配型不織布は密度の異なる複数個のＩＭ緒
層を積層し、′濾材の厚さ方向に密度勾配を形成してい
る。また例えば公開特許公報昭和５７−７５１１７の如
く繊維集積体に粉末状の結合剤を絨１１層の厚さ方向に
貧富の付着量勾配をつ（ブて分散させ、しかる後、熱圧
着して結合す（る濾材か知られＣいる。この方法では繊
維密度が密Ｃあると結合剤粒子が目づまりを起こし、繊
維密度が相であると結合剤粒子は繊維層を通り抜し〕て
しまうという問題点かあり、繊維密度又は結合剤粒子径
に制限が必要であった。

（発明の目的〕 本発明は上記した従来の方法とは異なり、繊維を結合づ
る結合剤に液状の結合剤を用い、繊Ｎｍの厚さ方向に結
合剤の組成割合の勾配をつ（プ、ずなわら厚さ方向の繊
維間の空隙率に高低の勾配をつ【プた、濾過性能の優れ
た濾材の製造方法を提供することを目的とする。

〔発明の要旨〕

本発明の空気清浄器用源側の！ｌｉ造方法は、単層、も
しくは二層以上の繊維層から成る繊維集積体において、
結合剤の溶液またはリスペンション及びエマルション（
以下特にことわらない限り溶液と表現）の含浸した該繊
維集積体の一面側の溶媒または分散Ｗ、（以下特にこと
わらない限り溶媒と表現）の蒸発速度を他面側の溶媒の
蒸発速度より早くすることにより、一面側の結合剤の組
成割合か高く、他面側の結合剤の組成割合が低くなるよ
うな組成割合の勾配を形成づることを特徴とする。

づなわら結合剤による繊維間の結合を維持しなからＮさ
方向の繊維間の空隙率に高から低へ連続的な勾配をイ」
与することを特徴とづるものである。

〔発明の構成の訂細な説明〕

本発明の製造方法において使用される繊郭集積体は、例
えばポリ二「スプル、レー」ン、ライ１コン等の長′ｆ
Ｊ：ｉＨａ帷を一定方向に配列あるいはランタムに集積
したシート状のつ１ブあるいはスパンボンド型繊維集積
体等がある。ここでスパンボンド型繊維集積体どは、例
えばポリエステルのような熱融着できる熱可塑性繊維を
用い、部分的に熱融着にＪζり繊麓間どうしが固定され
たシート状のものを言う。なお、繊維集積体は従来のも
のを使用することができる。また従来と同様に繊維径の
異なる２種類以上の繊維集積層で繊維集積体を構成して
もよい。二種以上の繊維層を積層するにあたっては、例
えばニードルパンチ法、ステッチ法、ジＴツ１−ボンド
法、熱や高周波、超音波によるポインＩ〜ポンド法等の
物理的結合方法によつ（結合し−Ｃもよい。なお、濾過
性能の向−トを図るには二種以上の繊維径の異なる繊維
層を使用し、流入側に繊維径が人なる繊維層、すなわち
大きな空隙が形成されやずいｌｌｉ帷層、流出側に繊維
径が小なる繊維層、づなわち小さな空隙が形成されやづ
いＭ＆維層となるように厚み方向に空隙の大きさに勾配
をつけて積層したものを使用するとよい。特にスパンボ
ンド型繊維層は繊維どうしの結合か強く、濾材自体の強
度も上がるためこれを使用すると層厚を薄くづることが
でき、さらに結合剤の■が少なくてすむという利点があ
る。

本発明の製造方法において使用される結合剤は、アクリ
ル酸エステル、水溶性フェノール、これらの混合物、１
ボキシ樹脂等、熱可塑性、熱硬化性サスマ〜′、ニーＩ
ン＆９ 樹脂を溶媒に溶解した溶液、まＩＣ＋；ｔ７．ｈ　７　
／Ｌ／　＞ヨンを使用てきる。この結合剤は浸漬法、ロ
ーラ法、スプレー法、圧入法等の従来の方法て゛上記Ｉ
Ｉｉ帷集積体に含浸される。

本発明の製造方法の特色をなす結合剤の乾燥は、結合剤
溶液の含浸した繊維集積体の一面側の溶媒の蒸発速度を
他面側の溶媒の蒸発速度より早くし、一面側の溶液の濃
度を高め、他面側の溶液を一面側に部分的に移動させつ
つ繊維集積体より溶媒を蒸発させ、一面側の結合剤の組
成割合を高くすることを特徴とするものである。具体的
には、第一の方法どし−（一面側に溶媒を含まない乾燥
気体、一般には溶媒蒸気を除いた乾燥、空気を吹きつけ
る方ｖ１がある。この方法は一面側に乾燥気体を吹ぎつ
（〕ることにより、表面の溶媒蒸気を積極的に人気中に
拡散さけ、蒸発速度を高めることを目的とじている。そ
の結果一面側の溶液淵７８が高まり、繊維集積体内部の
溶液濃度に勾配が生じる。溶液自体にはｍ度勾配を平坦
化しようどＪる性質がある為溶液は他面側から一面側へ
部分的に移１ＦＩＩりる。

この作用の連続的な繰り返しにより、溶媒が完全に蒸発
Ｊると繊維集積体内部には結合剤の組成割合の勾配が生
ずることになる。

第二の方法には、一面側を加熱する方法がある。

１　　　　　　これは温度を上げることにより結合剤の
溶媒の蒸気圧を高め、一面側表面からの溶媒蒸気の拡散
を上記第一の方法と同様に促進するものである。この方
法の加熱媒体としては温度制御のできる熱媒体であれば
特に制限は無いが、一面側表面においては溶媒の蒸発に
より気化熱が奪われるので迅速に加熱できる熱媒体が望
ましい。この意味に、ｌ１３いて溶媒並びにＩｌＭの構
成分子の熱運動を励起する赤外線加熱が特に好ましい。

第三の方法には、他面側を冷却する方法がある。

これは一面側の結合剤の溶媒の蒸発速度はそのままで、
他面側の溶媒の蒸発速度を極力小さくして結合剤の組成
割合の勾配をイ」与しようどする方法である。冷却の方
法としては水冷、空冷、冷媒による冷却などの方ｄ１が
ある。

ト記三種類の方法はそれぞれ単独でも用いられるが、二
種類もしくは三種類を（７１用すると望ましい。さらに
結合剤溶液及び結合剤の溶媒蒸気の空気に対する比重に
より、蒸発速度を高める一面側を空気より重い場合は下
方に、空気より軽い場合は上方に、他面側を空気より重
い場合は上方に、空気より軽い場合は下方に位置覆るこ
とも好ましい。

さらに他面側の溶媒蒸気の拡散を防ぐため溶媒蒸気が通
過しにくい物質Ｃ゛他面側を覆うことも一方法である。

。 厚み方向に繊＃ＩＩ密度に勾配をつけて積層した繊維集
積体に本発明の製造方法を適用する場合におい−では、
原則として繊維径が小さい、すなわら繊ｔｆｆ１密麿が
密な側を溶媒の蒸発速度を高める一面側に、繊維径が人
さい、ずなわち繊維密度が祖な側を溶媒の蒸発速度の小
ざい他面側に配する必要がある。この結果ｍ紺密度が密
な側に結合剤の組成割合か高く、繊維密度が粗な側に結
合剤の組成割合が低くなる。そのため、ｌｌ１Ｉｌｔ密
度と結合剤の組成割合とが一致した勾配が生じ、その相
乗効果により児かｃ）の密度勾配が高まり、濾過性能の
優れた濾材が得られる。

〔発明の効果〕

本発明の製造方法で使用される液状結合剤は従来の固形
成分１００％の粉状結合剤とは異なり、その結合剤潤度
を適当な範囲で調節できるという利点がある。８１　Ｈ
どうしを結合剤で結合するということは、極く隣り合う
繊維間が結合剤で架橋することを意味りる。架橋を行う
場合、液状結合剤は粉末状結合剤に比較し、細い架橋が
できる。すなわち架橋点の数が同じど仮定覆ると、上記
の理由により、液体結合剤を使用場合の繊維間の空隙の
全容積は粉末状結合剤に比べて大ぎくできる。

その上、結合剤の濃度により空隙率の調節もできる。ま
た繊維間の空隙が部分的に結合剤で完全に塞がれるとい
う危険性も減少する。従って空気の濾過抵抗を小さくで
きる点で液体結合剤の方が有利である。また粉末状結合
剤を使用する場合には繊維径及び結合剤の粒子径に制限
が必要であったが、液体結合剤では特に必要とはされず
、繊Ｍ組織内への含浸、強化の作用も強く濾材としての
寸法安定性等の諸性能も改善される。

さらに水元’′ＪＪの波及効果として濾材の密度勾配が
促進される為、濾過性能を低下させることなく濾材の層
厚を薄くすることが可能になり、空気清浄器とし−Ｃあ
る一定体積中に、にり面積の広い濾材を入れることがで
き、さらに必要に応じて、従来からのコルグー１〜加工
を行なって使用することｂ可１１ヒであり、空気清）■
器としての濾過性Ｏ１８が向上する。

〔実施　１列　〕 第１図に本発明の第１実施例の製造方法により！！ｉ８
１造された濾材の縦断面図を示す。この実施例ではａ利
の流入側にあたる上層１を形成する１１紺層として繊維
径０．７〜３デニール、空隙率約８８％、＋］（すｆ？
１５０（］／ｍ２のポリコニスチルＡＭ　Ｍｅからなる
スパンボンド型繊維層を用いた。また中間層２を形成づ
る繊結層どじでは、ｍ組径１テニールのレーヨン５０％
、繊維径１．２５デニールのポリエステル３５％、繊維
径１．５デニールのポリオレフィン１５％からなる目位
置４０す、７ｍ２の泥合繊Ｎ層を用いた。流出側にあた
る下層３を形成する繊維層としてｆ；Ｊｌ、繊維径１デ
ニールのレーヨン４０％、繊耗径１．２５デニールのポ
リエステル６０％ｆ’ｓ　＋らなる目イ」吊５０ｇ／ｍ
　ｔの混合繊維層を用いた。これら３３種類の繊維層を
」、中、ｊ　　　エ□９ユゎ１．。、２−１、／ＬＩ　
Ｒ＞ア２□１．。、ＩＩ　Ｍｔ集積イ４−としｌこ３．
この１！１らねｌこ繊粁（集積体の〃さは約６ｍｍであ
った。次にこの繊維集積体に結合剤としてアクリル酸エ
ステル−酢酸ビニル共重合物を用い、溶媒に水を用いた
ｉｌ！度２０％の結合剤を浸漬法にて１７５ｑ／ｍ２含
浸した。その後下層３の表面側より垂直の方向に温石１
１０℃、湿度１０％の乾燥空気を下層３の表面１ｍ２あ
たり２２ｍ３／分の旭川て０．１時間吹きつ番）、溶媒
を蒸散させた。これにより濾材を製造した。この１１！
材の厚さはＱ、７ｍｍであり、その下層１の空隙率は９
２％であった。また中間層２の空隙率は９３．４％であ
り、下層３の空隙率は７８％であっ１、：。

得られた瀘ＨについてＪＩＳＤ１６１２により、実Ｍ条
件トＬ　−Ｃ、ＩＭｉｌｆｆｌ　１　、２ｍ　３　／分
、タスｔ−′ａ度１＋　、−′ｌＩ＋　３　（Ｊ　ｌ５
Ｚ８９０１．８種籾体）とし、増加通気抵抗３００ｍｍ
Ａｑ時におりるゲス１−保Ｆｊ石を測定した。さらに実
験条件どして、ｌｌ１ｆｆｉ１．２ｍ３／分、ノコ−ボ
ン１ｔｆｌ＋ｆ１７７ｍｏ／ｍ３とし、増加通気抵抗３
００ｍｍΔｑ時にｄ５＃プるカーボン保持量を測定した
。比較のために第１実茄例ど同一の繊組集積体及び同一
の結合剤をｌ１ｒｌ　ｆｆｌ使用し、従来の乾燥り法、
！Ｊなりち土層１のスパンボンド型繊維層の表面側より
垂直の方向に温度１１０℃、湿１σ１０％の乾燥空気を
１層１の表面１川２あたり２２ｍ３／分の風量で０．１
時間吹きつけ、溶媒を蒸散さＵ、これにＪ、り比較例１
の濾４Ａを製造した。この濾材の厚さは０．７ｍ＋ｎで
あり、その上層１の空隙率は７７％であった。また中間
層２の空隙率は７３％であり、下層３の空隙率は８１％
であっ１＝、ｉＦＪられた比較例１の濾材のゲス１〜保
持酊及びカーボン保持量を前記と同−条イ１て測定した
。上記の測定結果を１表に示した。この結果から明らか
なように、本発明の製造方法の実施例は比較例に比へ１
．８倍〜２．６倍の性能を発揮した。

第２図に本発明の第２実施例の製造方法により製造され
た濾材の縦断面図を示す。この実施例では濾材の流入側
にあたる」二層１を形成づ゛る繊ｆ（１層として、繊維
径０．７〜５デニール、空隙率約８８％、目イτ１ｆｆ
ｉ　５０　ａ　／　ｍ　２のポリエステル繊組かうなる
スパンボンド’Ｊ’！　ｍ　Ｉ　層を用いた。また中間
層２を形成覆る繊維層としては、繊維径１デニールの１
ノ一ヨン７０％〜４０％、繊維径１．２５デニールのポ
リニスデル３０％〜６０％からなる目位置５０ｏ／ｍ２
の混合繊維層を用いた。流出側にあたる下層３を形成す
る繊維層としては、繊維径１テニールのレーヨン６０％
〜Ｏ％、繊維径１゜２５デニールのポリエステル４０％
〜１００％からなる目Ｍｆｆｉ４５ｇ／ｍ２の混合繊維
層を用いた。

これら３種類の繊維層を上、中、下のＥ層に積層し、ニ
ードルパンチ法で結合して繊維集積体とした。この得ら
れた繊維集積体の厚さは５．！ＪｍであっＩＣ６次にこ
の繊維集積体に結合剤としてアクリル醗ニスアルー酢酸
ビニル共重合物を用い、溶媒に水を用いた濃度２０％の
結合剤を浸漬法にて２００ｇ／ｍ　３含浸した。その後
赤外線ヒーターを使用し、下＠３の表面側より垂直の方
向に１００ｍの距前から下層３の表面湿度が１２０℃ど
なるにうに赤外線を０．２時間照射した。これど同時に
下層１の表面側より垂直の方向に空気流を使用し下層１
の表面温度が５０℃となるように冷却を同時間行った。

この方法により溶媒を蒸散させ濾材を製造した。この濾
材の厚さはＱ、（３ｍｍであり、その上層１の空隙率は
８６％であった。また中間層２の空隙率は７７％であり
、下層３の空隙率は６８％であった。

得らねた濾材についてＪＩＳＤ１６１２により、実験条
件どして、風（イ）１．２ｍ３／分、ダス１−′ａ１１
ｇ／ｍ　３　（Ｊ　ｌ５Ｚ８９０１−．８種籾体）とし
、増加通気抵抗３００ｍｍＡｑ時におけるタスト保持（
６）を測定した。さらに実験条件として、風ｍ１．２ｍ
３／分、カーボン濃度１７ｊｍｑ／ｍ３とし、増加通気
抵抗３００ｍｍＡＱ時にお（）るカーボン保持量を測定
した。比較のために第２実施例と同一の繊維集積体及び
同一の結合剤を同量使用し、従来の乾燥方法、寸なわら
上層１のスパンボンド型繊維層の表面側より垂直の方向
に副１１０℃、湿度１０％の乾燥空気を−１一層１の表
面１ｍ２あたり２２ｍ３／／分の用量で０．１時間吹き
つ【ノ、溶媒を蒸散さけ、これにより比較例２の濾材を
製造した。この濾材の厚さはＱ、５１１１ｍであり、そ
の上層１の空隙率は７８％であった。また中間層２の空
隙率は７８％であり、下層３の空隙率は７４％Ｃ゛あっ
た。得られた比較例２の濾材のダメ１〜保持聞及びノＪ
−ボン保持０ｉを前記と同一条件で測定した。

−Ｆ記の測定【こより得られた結果を第３図と第４図に
示した。ここで第３図〜第５図の符号△は実施例２で製
造された濾材を、符＠Ｂは比較例２で製造された濾材を
示１゜第３図はダスト保持量を表す棒グラフである。こ
のタスト保持剤にｄ５いて実施例ΔＧ、１１６　ｇであ
り、比較例Ｂは１０（］ど、実施例２の濾材の方が比較
例２より１．６倍上まわっていた。第４図はカーボン保
持量を表わづ棒グラフである。このカーボン保持量にａ
′３いて実施例Ａは０．４３ｇであり、比較例１３は０
．１９＋Ｉ＋と実施例２の濾材の方が比較例２の濾材よ
り２倍以上性能が向上していた。

第５５図は実施例２及び比較例２の方法で製造した各Ｉ
！ｉ祠について、゛横軸の濾材厚み方向に対り′る縦軸
の結合剤の組成割合の分布を示した図である。

この図より（１）の流入側で実施例へが比較例ＢＪ：り
組成割合が小さく、（［）の流出側−（実施例△が比較
例Ｂより組成割合が人きい。づなわら実施例２の方が比
較例２より結合剤の組成割合の勾配が大きいことが明ら
かであり、理想の密度勾配とされる第６図により近つい
でいるごとが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例で処理さね１、：痢
祠の断面図、第３図、第４図は本発明の実施例によるＭ
Ｊ　ＩＩ及び従来例による濾ＩＪのジス１保持剤吊とカ
ーボン保持量を示づ棒グラフ、第５図は本発明の実施例
による濾材及び従来例による濾材の厚さ方向に対重る結
合剤の組成υｊ合の分布を示す線図、第６図

【よ理想ど
される濾材厚さ方向に刻する児か（〕の繊卸密度の分イ
１】を示づ線図である。 １・・・上層 ２・・・中間層 ３・・・下層 （Ａ＞・・・本発明の第２実施例の濾材（Ｂ）・・・比
較例２の濾材 （Ｉ）・・・流入側 （ｆｆ＞・・・流出側 特許出願人　　日本電装株式会社 同　　　　呉羽センイ株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）シート状の繊維集積体に結合剤が溶媒または分散
   媒に溶解または懸濁した溶液またはサスペンジョン及び
   エマルションを含浸する工程と、溶液またはサスペンジ
   ョン及びエマルションの含浸したシート状の繊維集積体
   の一面側の溶媒または分散媒の蒸発速度を他面側の溶媒
   または分散媒の蒸発速度より早くし、一面側の溶液また
   はサスペンジョン及びエマルションの濃度を高め、他面
   側の溶液またはサスペンジヨン及びエマルションを一面
   側に部分的に移動させつつ繊維集積体より溶媒または分
   散媒を蒸発させ、繊維集積体を構成する繊維を結合剤で
   結合する工程とよりなることを特徴とする空気清浄器用
   濾材の製造方法。
2. （２）一面側に溶媒または分散媒を含まない気体を吹き
   つけ、一面側の溶媒または分散媒の蒸発を早くする特許
   請求の範囲第１項記載の空気清浄器用濾材の製造方法。
3. （３）一面側を他面側より高温に保ち、一面側の溶媒ま
   たは分散媒の蒸発を早くする特許請求の範囲第１項記載
   の空気清浄器用濾材の製造方法。
4. （４）繊維集積体は、繊維径の異なる少なくとも２種類
   の繊維層で構成され、繊維径が小さい繊維層は一面側に
   、繊維径が大きい繊維層は他面側に位置している特許請
   求の範囲第１項記載の空気清浄器用濾材の製造方法。
5. （５）繊維集積体は部分的に熱融着により繊維間どうし
   が固定されたスパンボンド型繊維層を含む特許請求の範
   囲第１項記載の空気清浄器用濾材の製造方法。