WO2022097532A1

WO2022097532A1 - フィルター及びフィルターの成形方法

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Publication number: WO2022097532A1
Application number: PCT/JP2021/039416
Authority: WO
Inventors: 伸一郎稲富; 慎一峯村
Original assignee: 東洋紡株式会社
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2022-05-12
Also published as: JPWO2022097532A1

Abstract

本発明のフィルター（１）は、スパンボンド不織布から成形され、流体が流れる方向に平行な断面において、複数の頂部（１０）と、上記頂部（１０）と頂部（１０）との間に存在する傾斜部（２０）とを有し、第１の測定方法によって測定される上記頂部（１０）の厚みＸと、第２の測定方法によって測定される上記傾斜部（２０）の厚みＹとが、Ｘ≦Ｙ×０．９の関係を満たすことを特徴とするものである。

Description

フィルター及びフィルターの成形方法

　本発明は、フィルター及びフィルターの成形方法に関する。

　従来技術としては、例えば、原料繊維と接着ファイバーとを混合して綿状の濾材中間体となし、次いで成形型を用いて該濾材中間体を加熱成形することにより、複数のひだ山より構成されてなるひだ状の濾過部を成形することを特徴とするフィルタの製造方法が知られている（特許文献１）。

　他にも、波板状の濾過部と、この濾過部の各山部の側面を閉塞する閉塞部と、濾過部を取り囲んで取付け平面に沿って広がり、濾過部を支持するつば部とを有するフィルタエレメントの製造方法において、濾材を波板状の中間体に加工する第１工程と、中間体の両方の側部を変形させて波の側部を閉塞するとともに、側部の閉塞に要する濾材よりさらに外側に位置する濾材を変形させてつば部を成形する第２工程とを有することを特徴とするフィルタエレメントの製造方法が知られている（特許文献２）。

特開平８－２５７３３５号公報特開平８－３０９１３６号公報

　しかし、特許文献１に記載の方法は、ひだ状の濾材中間体が中央又は端部など一部のひだ山より順次成形していくもので、最初に中央のひだ山を成形し、次いで該中央のひだ山と隣接するひだ山を成形し、最後に最も端部のひだ山を成形する、又は、一端のひだ山から他端のひだ山まで順次成形する方法である。上記方法で形成されたひだ状の濾材中間体の頂部において、折り畳みによるシワが生じることで繊維密度が高くなる部分が生じ、当該部分で空気の通りが悪くなることがあった。頂部で空気の通りが悪くなると、傾斜部に過剰な量の空気が流れ込みやすくなるため、傾斜部が空圧によって押し込まれやすくなることによってフィルターが変形し、濾過面積が小さくなるという問題があった。

　特許文献２に記載のフィルタエレメントの製造方法は、折り曲げることで波板状の中間体を形成した後、中間体の側部を変形させて波板状の側部を閉塞するものである。上記方法で形成された波板状の中間部の山部及び谷部においては、折り畳みによるシワが生じることで繊維密度が高くなる部分が生じ、当該部分で空気の通りが悪くなることがあった。中間部の山部及び谷部で空気の通りが悪くなると、中間部の斜面に過剰な量の空気が流れ込みやすくなるため、斜面が空圧によって押し込まれやすくなることによってフィルターが変形し、濾過面積が小さくなるという問題があった。

　本発明は上記従来技術の課題を背景になされたもので、その目的は、頂部においてシワが生じにくく、空圧によってフィルターの変形が起こりにくい、フィルター及びフィルターの成形方法を提供することにある。

　上記課題を解決できた本発明のフィルターとは、スパンボンド不織布から成形されるフィルターであって、上記フィルターは、流体が流れる方向に平行な断面において、複数の頂部と、上記頂部と頂部との間に存在する傾斜部とを有し、下記第１の測定方法によって測定される上記頂部の厚みＸと、下記第２の測定方法によって測定される上記傾斜部の厚みＹとが、Ｘ≦Ｙ×０．９の関係を満たすことを特徴とするものである。
　第１の測定方法
（１）一辺の断面に上記頂部の断面が露出するように、一辺が１ｃｍの正方形のサンプルを前記フィルターから切り出す。
（２）上記頂部の断面を走査型電磁顕微鏡で撮影し、スケール付きの写真を印刷する。
（３）印刷した上記写真上で、上記頂部の厚みと上記スケールの長さＬ１を測定する。
（４）上記スケールが表示している実際の長さとスケールの長さＬ１から上記写真における拡大率を求め、上記写真上において測定した上記頂部の厚みと上記拡大率から換算して実際の上記頂部の厚みを求める。
　第２の測定方法
（１）一辺の断面に上記傾斜部のうちの最も厚い部分の断面が露出するように、一辺が１ｃｍの正方形のサンプルを上記フィルターから切り出す。
（２）上記傾斜部のうちの最も厚い部分の断面を走査型電磁顕微鏡で撮影し、スケール付きの写真を印刷する。
（３）印刷した上記写真上で、上記傾斜部のうちの最も厚い部分の厚みと上記スケールの長さＬ２を測定する。
（４）上記スケールが表示している実際の長さとスケールの長さＬ２から上記写真における拡大率を求め、上記写真上において測定した上記傾斜部のうちの最も厚い部分の厚みと上記拡大率から換算して実際の上記傾斜部のうちの最も厚い部分の厚みを求める。

　従来のフィルターは、平らに成形された不織布を折畳むことによってプリーツ形状にしているため、当該フィルターの頂部と傾斜部の厚みは同じである。このため、従来のフィルターは、頂部において折り畳みによるシワが生じることで繊維密度が高くなり、当該部分で空気の通りが悪くなることがあった。当該部分で空気の通りが悪くなると、傾斜部に過剰な量の空気が流れ込みやすくなるため、傾斜部が空圧によって押し込まれやすくなることによってフィルターが変形し、濾過面積が小さくなるという問題があった。しかし、本発明のフィルターは、傾斜部の厚みよりも頂部の厚みを薄く成形することによって、頂部における通気性を向上させることができ、傾斜部に過剰な量の空気が流れ込むことを抑制することができる。これにより、傾斜部が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。

　上記フィルターの剛性が０．０７Ｎ／（ｇ／ｍ^２）以上であることが好ましい。

　上記フィルターは、下記記載の式で計算される強力比が１．０未満であることが好ましい。
　強力比＝（頂部の長手方向の強力）÷（流体が流れる方向と垂直で、かつ、頂部の長手方向とも垂直な方向の強力）

　上記スパンボンド不織布を構成している繊維は、樹脂を含む素材で構成されており、上記樹脂の少なくとも９０％がポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。

　上記フィルターは粗塵フィルターとして好適に用いられる。

　上記課題を解決できた本発明のフィルターの成形方法とは、スパンボンド不織布から、流体が流れる方向に平行な断面において、複数の頂部と、上記頂部と頂部との間に存在する傾斜部と、上記頂部または上記傾斜部の側面に存在する側部とを有するフィルターを一体成形する方法であって、上記スパンボンド不織布に上記頂部、上記傾斜部、上記側部を一体成形する金型を準備するステップと、上記金型に上記スパンボンド不織布を配置するステップと、上記金型で上記スパンボンド不織布をプレスするステップと、を有することを特徴とするものである。

　従来のフィルターの成形方法は、平らに成形された不織布を折畳むことによってプリーツ形状に成形するものであるため、当該方法で成形されるフィルターの頂部と傾斜部の厚みは同じである。従来の方法で成形されたフィルターは、頂部において折り畳みによるシワが生じることで繊維密度が高くなり、当該部分で空気の通りが悪くなることがあった。頂部で空気の通りが悪くなると、傾斜部に過剰な量の空気が流れ込みやすくなるため、傾斜部が空圧によって押し込まれやすくなることによってフィルターが変形し、濾過面積が小さくなるという問題があった。しかし、本発明のフィルターの成形方法は、スパンボンド不織布をプレスすることによって頂部、傾斜部、側部を有するフィルターを一体成形するものであるため、頂部に存在する繊維が伸ばされやすくなる。これにより、頂部に存在する繊維の繊維径が傾斜部に存在する繊維の繊維径よりも小さくなりやすく、頂部の厚みが傾斜部の厚みよりも薄く成形されやすくなる。これによって、頂部における通気性を向上させることができるため、傾斜部に過剰な量の空気が流れ込むことを抑制することができ、傾斜部が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。また、従来の方法でフィルターを成形する場合、平面形状の不織布を製造した後で当該不織布を折畳んで頂部と傾斜部を有する形に成形し、その後に側部を取付け、または、側部を成形するという二段階の工程を経ていた。これに対し、本発明のフィルターの成形方法は、スパンボンド不織布を金型でプレスするだけで、頂部、傾斜部、側部を有するフィルターを一体成形することができる。このようにすることで、側部の後付けにかかる時間やコストを削減することができるうえ、側部の後付けに必要であった材料を使用する必要がなくなるため、環境に対する負荷も低減させることができる。

　上記スパンボンド不織布の１３０℃雰囲気下１５０％伸長時の伸長方向長さに対する、上記伸長後の２０℃雰囲気下３０分放置後の伸長方向長さの収縮率は、５％以下であることが好ましい。

　上記フィルターの成形方法は、不規則な形状のフィルターを成形する際に好適に用いられる。

　本発明は、頂部においてシワが生じにくく、空圧によってフィルターの変形が起こりにくい、フィルター及びフィルターの成形方法を提供することにある。

本発明の実施の形態に係るフィルターの断面図を表す。本発明の実施の形態に係るフィルターの斜視図を表す。

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

　まず、図１、図２を用いて、本発明の実施の形態に係るフィルターについて説明する。図１は本発明の実施の形態に係るフィルターの断面図を表し、図２は本発明の実施の形態に係るフィルターの斜視図を表す。図１及び図２の矢印Ａは流体が流れる方向を示す。

　本発明のフィルター１とは、スパンボンド不織布から成形されるフィルターであって、上記フィルターは、流体が流れる方向に平行な断面において、複数の頂部１０と、上記頂部１０と頂部１０との間に存在する傾斜部２０とを有し、下記第１の測定方法によって測定される上記頂部１０の厚みＸと、下記第２の測定方法によって測定される上記傾斜部２０の厚みＹとが、Ｘ≦Ｙ×０．９の関係を満たすことを特徴とするものである。
　第１の測定方法
（１）一辺の断面に上記頂部１０の断面が露出するように、一辺が１ｃｍの正方形のサンプルを上記フィルター１から切り出す。
（２）上記頂部１０の断面を走査型電磁顕微鏡で撮影し、スケール付きの写真を印刷する。
（３）印刷した上記写真上で、上記頂部１０の厚みと上記スケールの長さＬ１を測定する。
（４）上記スケールが表示している実際の長さとスケールの長さＬ１から上記写真における拡大率を求め、上記写真上において測定した上記頂部１０の厚みと上記拡大率から換算して実際の上記頂部１０の厚みＸを求める。
　第２の測定方法
（１）一辺の断面に上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の断面が露出するように、一辺が１ｃｍの正方形のサンプルを上記フィルター１から切り出す。
（２）上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の断面を走査型電磁顕微鏡で撮影し、スケール付きの写真を印刷する。
（３）印刷した上記写真上で、上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の厚みと上記スケールの長さＬ２を測定する。
（４）上記スケールが表示している実際の長さとスケールの長さＬ２から上記写真における拡大率を求め、上記写真上において測定した上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の厚みと上記拡大率から換算して実際の上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の厚みＹを求める。

　図１に示すように、フィルター１は、流体が流れる方向（矢印Ａ）に平行な断面において、複数の頂部１０と、上記頂部１０と頂部１０との間に存在する傾斜部２０とを有する。ここで流体とは、フィルター１による浄化対称となる流体を指し、例えば、浄化対称が空気である場合は、空気を指す。なお、フィルター１において考え得る、流体が流れる方向に平行な断面の全てにおいて頂部１０及び傾斜部２０が存在している必要はなく、少なくとも一の断面において、複数の頂部１０と、上記頂部１０と頂部１０との間に存在する傾斜部２０とを有していればよい。

　上記フィルター１は、第１の測定方法によって測定される上記頂部１０の厚みＸと、第２の測定方法によって測定される上記傾斜部２０の厚みＹとが、Ｘ≦Ｙ×０．９の関係を満たすものである。

　第１の測定方法は、下記（１）～（４）に記載の通りである。（１）一辺の断面に上記頂部１０の断面が露出するように、一辺が１ｃｍの正方形のサンプルを上記フィルター１から切り出す。（２）上記頂部１０の断面を走査型電磁顕微鏡で撮影し、スケール付きの写真を印刷する。（３）印刷した上記写真上で、上記頂部１０の厚みと上記スケールの長さＬ１を測定する。（４）上記スケールが表示している実際の長さとスケールの長さＬ１から上記写真における拡大率を求め、上記写真上において測定した上記頂部１０の厚みと上記拡大率から換算して実際の上記頂部１０の厚みＸを求める。

　第２の測定方法は、下記（１）～（４）に記載の通りである。（１）一辺の断面に上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の断面が露出するように、一辺が１ｃｍの正方形のサンプルを上記フィルター１から切り出す。（２）上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の断面を走査型電磁顕微鏡で撮影し、スケール付きの写真を印刷する。（３）印刷した上記写真上で、上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の厚みと上記スケールの長さＬ２を測定する。（４）上記スケールが表示している実際の長さとスケールの長さＬ２から上記写真における拡大率を求め、上記写真上において測定した上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の厚みと上記拡大率から換算して実際の上記傾斜部２０のうちの最も厚い部分の厚みＹを求める。

　上記フィルター１は、複数の頂部１０のうち少なくとも一部の厚みＸ、及び、複数の傾斜部２０のうち少なくとも一部の厚みＹについて、Ｘ≦Ｙ×０．９の関係を満たしていればよい。上記フィルター１が有する全ての頂部１０の厚みＸ、全ての傾斜部２０の厚みＹについてＸ≦Ｙ×０．９の関係を満たしていることがより好ましい。このように、フィルター１の傾斜部２０の厚みＹよりも頂部１０の厚みＸを薄く成形することによって、頂部１０における通気性を向上させることができ、傾斜部２０に過剰な量の空気が流れ込むことを抑制することができる。これにより、傾斜部２０が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。

　上記フィルター１は、スパンボンド不織布から成形される。スパンボンド不織布は、公知の方法によって製造されればよいが、スパンボンド不織布は、例えば、特許第６６６８９６５号に記載の方法で製造されていることが好ましい。

　上記頂部１０と傾斜部２０は、頂部１０と傾斜部２０を成形するための形状を有する金型でプレスすることによって成形されることが好ましい。また、頂部１０と傾斜部２０を成形するための形状を有する金型で加熱プレスすることによって成形されることがより好ましい。頂部１０と傾斜部２０を成形するための形状を有する金型でスパンボンド不織布を加熱プレスすることによって頂部１０と傾斜部２０を成形すれば、頂部１０に存在する繊維が伸ばされやすくなることで頂部１０に存在する繊維の繊維径が傾斜部２０に存在する繊維の繊維径よりも小さくなりやすく、頂部１０の厚みを傾斜部２０の厚みよりも薄く成形することができる。従来のように、スパンボンド不織布を折畳んで頂部１０と傾斜部２０を成形するよりも、スパンボンド不織布を金型で一度プレスすることによって成形するほうが成形に要する時間が短くなるため、生産性を向上させることができる。このように、Ｘ≦Ｙ×０．９の式を満たすように頂部１０と傾斜部２０を成形することで、頂部１０における通気性を向上させることができるため、傾斜部２０に過剰な量の空気が流れ込むことを抑制することができ、傾斜部２０が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。

　図２に示すように、上記フィルター１は、頂部１０または傾斜部２０の側面に側部３０を備えていることが好ましい。フィルター１が側部３０を有することによって、上記頂部１０または上記傾斜部２０の側面から流体が漏れ出ることを抑制することができる。

　上記側部３０は、スパンボンド不織布を折畳んで頂部１０と傾斜部２０を成形した後に、その側面に側部３０を取り付けてもよいし、頂部１０と傾斜部２０と側部３０を成形するための形状を有する金型でスパンボンド不織布をプレスすることによって頂部１０と傾斜部２０と側部３０が一時に成形されてもよいが、頂部１０と傾斜部２０と側部３０を成形するための形状を有する金型でスパンボンド不織布をプレスすることによって成形されることが好ましい。また、頂部１０と傾斜部２０と側部３０を成形するための形状を有する金型でスパンボンド不織布を加熱プレスすることによって成形されることがより好ましい。上記のような金型を使用すれば、当該金型でスパンボンド不織布をプレスするだけで、頂部１０、傾斜部２０、側部３０を有するフィルター１を一体成形することができるため、側部３０の後付けにかかる時間やコストを削減することができるうえ、側部３０の後付けに必要であった材料を使う必要がなくなるため、環境に対する負荷も低減させることができる。さらに、後付けによって側部３０を貼り付けた場合は、接着剤の塗布や不織布同士の重なりが生じることによって貼り付け部分の圧力損失が高くなる傾向にある。フィルター１の一部で圧損が高くなると、フィルター１の他の領域に流体の流れ込みが生じやすくなるため、フィルター１の変形が起こりやすくなり、結果として濾過面積が小さくなる可能性がある。頂部１０、傾斜部２０、側部３０を有するフィルター１を一体成形すれば、このような濾過面積の低下を防ぐことができる。

　上記スパンボンド不織布を構成している繊維は、樹脂を含む素材で構成されていると好ましく、上記スパンボンド不織布を構成している繊維を構成する素材としては、例えば、ポリエステル・ポリエチレン・ポリプロピレン・ナイロン等の合成樹脂が挙げられる。これら合成樹脂の中から１の樹脂を選択してスパンボンド不織布を構成してもよいし、２以上の樹脂を混合したものを使用してスパンボンド不織布を構成してもよい。

　上記スパンボンド不織布を構成する繊維に使用する樹脂には、ポリエチレンテレフタレートが含まれていることが好ましい。これにより、スパンボンド不織布の耐久性を向上させることができる。ポリエチレンテレフタレートは、比較的耐熱性や形態保持性に優れるため、成形されたフィルター１の傾斜部２０が空圧によって押し込まれることによって濾過面積が小さくなることを抑制することができる。特に、上記スパンボンド不織布を構成している繊維は、樹脂を含む素材で構成されており、上記樹脂の少なくとも９０％がポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。樹脂の少なくとも９０％がポリエチレンテレフタレートであることにより、耐久性を向上させることができ、形態保持性を向上させることができる。これにより、傾斜部２０が空圧によって押し込まれることによって濾過面積が小さくなることを抑制しやすくすることができる。

　上記スパンボンド不織布を構成する繊維に使用するポリエチレンテレフタレートは、固有粘度が、０．５０ｄＬ／ｇ以上であることが好ましく、０．５３ｄＬ／ｇ以上であることがより好ましく、０．５５ｄＬ／ｇ以上であることがさらに好ましい。また、ポリエチレンテレフタレートの固有粘度は、０．７０ｄＬ／ｇ以下であることが好ましく、０．６８ｄＬ／ｇ以下であることがより好ましく、０．６５ｄＬ／ｇ以下であることがさらに好ましい。固有粘度が０．５０ｄＬ／ｇ未満の場合、樹脂が熱によって劣化しやすくなることがあり、スパンボンド不織布の耐久性が低いものになりやすくなる。固有粘度が０．７０ｄＬ／ｇを超える場合、スパンボンド不織布からフィルターを成形する際の変型時の応力が高くなりやすく、所望の形に成形しにくくなることがある。なお、本明細書内において、ポリエチレンテレフタレートの固有粘度とは、３０度の温度条件下でポリエチレンテレフタレート樹脂０．１ｇを２５ｍｌのフェノール／テトラクロロエタン＝６０／４０（質量比）の混合溶媒に溶解したものをオストワルド粘度計を用いて３回測定した値の平均値のことをいう。

　上記スパンボンド不織布を構成する繊維に使用する樹脂として、ポリエチレンテレフタレートと、全体の０．０５重量％以上、５重量％以下の熱可塑性ポリスチレン系共重合体を混合した樹脂を使用することが好ましい。熱可塑性ポリスチレン系共重合体としては、スチレン・マレイン酸共重合体やスチレン・メタクリル酸メチル・無水マレイン酸共重合体を使用することが好ましい。ポリエチレンテレフタレートの軟化点は１００～１６０℃である。また、熱可塑性ポリスチレン系共重合体は、ポリエチレンテレフタレートに非相溶で、軟化点が１００～１６０℃である。このようにポリエチレンテレフタレートの軟化点と同程度の軟化点を有する熱可塑性ポリスチレン系共重合体を使用することによって、ポリエチレンテレフタレートを紡糸時に冷却する際に熱可塑性ポリスチレン系共重合体が固化することでポリエチレンテレフタレート分子鎖の配向結晶化を抑制することができる。これによって、複屈折率の低い繊維を得ることができる。複屈折率が低い繊維は、伸縮性がよく、成形性が良好であり、熱圧着性がよく、表面毛羽たちも少ないものであるため、上記のような樹脂を使用することによって所望の形状に成形しやすく、磨耗しにくいスパンボンド不織布を得ることができる。なお、熱可塑性ポリスチレン系共重合体の添加率が０．０５重量％未満の場合、上記の効果が得られないことがある。添加率が５重量％を超えた場合、ポリエチレンテレフタレートとの樹脂の延伸性の違いによって繊維が破断しやすくなるため、所望のフィルター形状に成形しにくいスパンボンド不織布になる可能性がある。

　スパンボンド不織布は一般的に、溶解した樹脂が口金より押し出され、牽引エアーによって延伸されて繊維となり、コンベアーネットに捕集されてシート化され、シート化された繊維が熱圧着されることによって作られる。

　上記スパンボンド不織布を構成する繊維の複屈折率（Δｎ）は、０．０５以下であることが好ましく、０．０２以下であることがより好ましく、０．０１５以下であることがさらに好ましい。このようにすることで、伸縮性がよく、成形性が良好であり、熱圧着性がよく、表面毛羽たちも少ない繊維を得ることができるため、当該繊維で構成されているスパンボンド不織布は所望の形状に成形しやすく、磨耗しにくいものになる。繊維の複屈折率（Δｎ）が０．０５を超える場合、シート化された繊維が熱圧着される工程でなさせる繊維同士の接着が不十分となりやすい。また、繊維の伸び率が低くなりやすく、低応力で破断する可能性が比較的高くなる。複屈折率（Δｎ）は牽引エアー速度を変更することによって調節することができる。スパンボンド不織布を構成する繊維の複屈折率（Δｎ）の下限は、例えば、０．００５以上、０．００７以上などにすることができる。

　上記スパンボンド不織布を構成する樹脂には、物性の低下に影響を及ぼさない程度に、必要に応じて、抗酸化剤、耐光剤、着色剤、抗菌剤、難燃剤などの改質剤を添加することができる。

　上記スパンボンド不織布の目付は成形されたフィルターの剛性や濾過特性に影響する。スパンボンド不織布の目付については、求める性能に応じて任意に設定することができるが、１００ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、１５０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましく、２００ｇ／ｍ^２以上であることがさらに好ましい。また、スパンボンド不織布の目付は、４００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、３５０ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、３００ｇ／ｍ^２以下であることがさらに好ましい。スパンボンド不織布の目付が１００ｇ／ｍ^２未満である場合、当該スパンボンド不織布から成形されたフィルターが埃やゴミを回収しにくくなる。また、スパンボンド不織布の目付が４００ｇ／ｍ^２より大きくなると、当該スパンボンド不織布から成形されたフィルターの目が小さくなって空気が通りにくくなるために空圧によってフィルターが変形し、濾過面積が小さくなる可能性がある。なお、目付はＪＩＳ　Ｌ　１９１３に沿って測定を行う。

　金型によってスパンボンド不織布を加熱プレスしてフィルターを成型する際の加熱温度におけるスパンボンド不織布の縦方向における伸度は、１００％以上であることが好ましく、１５０％以上であることがより好ましい。また、上記加熱温度におけるスパンボンド不織布の横方向における伸度は、１００％以上であることが好ましく、１５０％以上であることがより好ましい。

　スパンボンド不織布を予熱した後に金型でコールドプレスしてフィルターを成形する際の予熱温度におけるスパンボンド不織布の縦方向における伸度は、１００％以上であることが好ましく、１５０％以上であることがより好ましい。また、上記予熱温度におけるスパンボンド不織布の横方向における伸度は、１００％以上であることが好ましく、１５０％以上であることがより好ましい。

　上記スパンボンド不織布は、１３０℃雰囲気下１５０％伸長時の伸長方向長さに対する、上記伸長後の２０℃雰囲気下３０分放置後の伸長方向長さの収縮率は、５％以下であることが好ましい。このような性質を持つスパンボンド不織布は、適度な伸縮率と強度を有するため、変形させやすく、複雑な形状のフィルターを成形する際に好適である。なお、１３０℃雰囲気下１５０％伸長時の伸長方向長さに対する、伸長終了後の２０℃雰囲気下３０分放置後の伸長方向長さの収縮率は、次のようにして求める。試料幅５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試料片をスパンボンド不織布から切り出し、試料片の中心に、伸長方向（長さ方向）に５０ｍｍの測定線を記入した。測定線がチャック間の中心に位置するようにチャック間距離を５０ｍｍとして引張試験機（株式会社オリエンテック製、「テンシロン万能材料試験機」）にセットした。次いで、１３０℃雰囲気下で１分間予熱して、引張速度１００ｍｍ／分で伸長し、チャック間距離が１２５ｍｍの長さになった時、すなわち１５０％伸長完了時に伸長を停止して、速やかに炉を開放して、固定されたまま１分間冷却後、伸長を終了し、サンプル採取をして、２０℃の部屋に放置して、３０分±１分経過後、測定線をノギスにて観察して測定線の長さを測定した。１回／１枚の測定で、下記式に基づき収縮率（％）を算出し、計５回の平均値を測定値とした。
　収縮率（％）＝１００×（１５０％伸長時の測定線の長さ（１２５ｍｍ）－伸長終了後の２０℃雰囲気下３０分放置後の測定線の長さ）／（１５０％伸長時の測定線の長さ（１２５ｍｍ））

　フィルター成形前のスパンボンド不織布を構成する繊維の繊維径は、１４μｍ以上であることが好ましく、４０μｍ以上であることがより好ましく、６０μｍ以上であることがさらに好ましい。繊維径が１４μｍ未満の場合、スパンボンド不織布を加熱プレスによって変型させた際に繊維径が細くなりやすく、成形後のフィルターの耐久性が低くなりやすい。繊維径の上限は濾過したい物質により任意に設定すればよいが、例えば、１２０μｍ以下、１００μｍ以下などにすることができる。なお、繊維径は単繊維の直径を意味し、スパンボンド不織布から任意の場所５点を選び、単繊維の直径を光学顕微鏡を用いてｎ＝２０で測定し、平均値を求めた。

　上記フィルター１の剛性が０．０７Ｎ／（ｇ／ｍ^２）以上であることが好ましく、０．１Ｎ／（ｇ／ｍ^２）以上であることがより好ましく、０．１５Ｎ／（ｇ／ｍ^２）以上であることがさらに好ましい。図１で示す波型状のフィルター１のうちの波３つ分、即ち、図１のＢで示す部分を幅３５ｍｍの平チャックで１０ｍｍ／分の速度で圧縮して測定した最大荷重［Ｎ］を求め、その値をフィルターの目付［ｇ／ｍ^２］で割った値［Ｎ／（ｇ／ｍ^２）］を、本明細書内ではフィルターの剛性と定義する。上記フィルターの剛性が０．０７Ｎ／（ｇ／ｍ^２）未満の場合、使用時の空圧によって生じるフィルターの変形が大きくなったり、圧損が高くなったりすることで、フィルターとしての寿命が短くなる可能性がある。フィルターの剛性を０．０７Ｎ／（ｇ／ｍ^２）以上にすることによって、フィルターの耐久性を向上させることができ、傾斜部が空圧によって押し込まれることによって濾過面積が小さくなることを抑制することができる。フィルターの剛性の上限は、例えば、１Ｎ／（ｇ／ｍ^２）以下などにすることができる。

　上記フィルター１は、下記記載の式で計算される強力比が１．０未満であることが好ましい。強力比は、（頂部１０の長手方向の強力）÷（流体が流れる方向と垂直で、かつ、頂部１０の長手方向とも垂直な方向の強力）によって求められる。

　頂部１０の長手方向の強力は以下の手順によって求める。（１）上記フィルター１から縦３ｃｍ、横１ｃｍのサンプルを切り出す。（２）上記サンプルを、つかみ幅１ｃｍ、つかみ間隔１ｃｍで、頂部の長手方向と引っ張る方向とが平行となるように引張試験機に取り付ける。（３）引張試験機によって上記サンプルを２ｃｍ／分の速度で引っ張り、当該サンプルが破断した時の最大荷重［Ｎ］を頂部の長手方向の強力とする。

　流体が流れる方向と垂直で、かつ、頂部１０の長手方向とも垂直な方向の強力は以下の手順によって求める。（１）上記フィルター１から縦３ｃｍ、横１ｃｍのサンプルを切り出す。（２）上記サンプルを、つかみ幅１ｃｍ、つかみ間隔１ｃｍで、流体が流れる方向と垂直で、かつ、頂部１０の長手方向とも垂直な方向と引っ張る方向とが平行となるように引張試験機に取り付ける。（３）引張試験機によって上記サンプルを２ｃｍ／分の速度で引っ張り、当該サンプルが破断した時の最大荷重［Ｎ］を流体が流れる方向と垂直で、かつ、頂部１０の長手方向とも垂直な方向の強力とする。

　上記フィルターにおける強力比は、０．９５以下であることがより好ましく、０．９以下であることがさらに好ましい。上記のような構成とすることにより、フィルターの剛性を高めることができる。これによって、傾斜部２０が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。

　上記フィルター１において、頂部１０に存在する繊維の繊維径の少なくとも一部が傾斜部２０に存在する繊維の繊維径よりも小さいことが好ましく、頂部１０に存在する繊維の繊維径の全てが傾斜部２０に存在する繊維の繊維径よりも小さいことがより好ましい。当該構成とすることで、頂部１０における通気性を向上させることができ、傾斜部２０に過剰な量の空気が流れ込むことを抑制することができる。これにより、傾斜部２０が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。なお、繊維径は単繊維の直径を意味し、頂部１０の繊維径は、フィルター１の頂部１０から任意の場所５点を選び、単繊維の直径をｎ＝２０で測定し、平均値を求める。傾斜部２０の繊維径についても同様の方法で測定する。

　上記フィルター１は、傾斜部２０を構成するスパンボンド不織布の目付が頂部１０を構成するスパンボンド不織布の目付よりも高いことが好ましい。これによって、頂部１０における空気の滞りや、それに伴う傾斜部２０への過剰な量の空気の流入を抑制するため、傾斜部２０が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。

　上記フィルター１は粗塵フィルターとして好適に用いられる。本発明の実施の形態に係る粗塵フィルターは、例えば、空気中からゴミ、塵、埃などを取り除き、空気をきれいにする目的で使用すると好ましい。

　上記のように本発明の実施の形態に係るフィルター１は、傾斜部２０の厚みよりも頂部１０の厚みを薄く成形することによって、頂部１０における通気性を向上させることができ、傾斜部２０に過剰な量の空気が流れ込むことを抑制することができるものである。これにより、傾斜部２０が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。

　ここまで、本発明の実施の形態に係るフィルターについて説明した。次に、本発明の実施の形態に係るフィルターの成形方法について説明する。ただし、以下の段落では、これまでで既に説明した構成についての説明は省略する。

　上記本発明のフィルターの成形方法とは、スパンボンド不織布から、流体が流れる方向に平行な断面において複数の頂部と上記頂部と頂部との間に存在する傾斜部と、上記頂部または上記傾斜部の側面に存在する側部とを有するフィルターを一体成形する方法であって、上記スパンボンド不織布に上記頂部、上記傾斜部、上記側部を一体成形する金型を準備するステップＳ１と、上記金型に上記スパンボンド不織布を配置するステップＳ２と、上記金型で上記スパンボンド不織布をプレスするステップＳ３と、を有することを特徴とするものである。

　上記ステップＳ１では、スパンボンド不織布に、図２に示すような頂部１０、傾斜部２０、側部３０を一体成形するための金型を準備する。上記金型については、フィルター１における頂部１０の少なくとも一部と傾斜部２０の少なくとも一部と側部３０の少なくとも一部を一体成形するための金型であることが好ましく、フィルター１における頂部１０の全てと傾斜部２０の全てと側部３０の全てを一体成形するための金型であることがより好ましい。ここで、一体成形とは、継ぎ目等のない、一連のスパンボンド不織布から成形されることを意味する。上記金型は、スパンボンド不織布の一方の主面に配置される第１の金型と、当該スパンボンド不織布の他方の主面に配置される第２の金型を有していることが好ましい。

　上記ステップＳ２では、ステップＳ１で準備した金型に上記スパンボンド不織布を配置する。このとき、上記金型が第１の金型と第２の金型を有している場合、第１の金型と第２の金型の間にスパンボンド不織布が配置されることが好ましい。

　上記ステップＳ３では、ステップＳ１で準備した金型でスパンボンド不織布をプレスする。上記金型が第１の金型と第２の金型を有している場合、第１の金型と第２の金型でスパンボンド不織布が有する主面を両側から挟み込み、変形させることが好ましい。金型によるプレスを行う際は、加熱した金型によるプレスを行ってもよいし、コールドプレスや真空成型を行ってもよい。コールドプレスの場合には、スパンボンド不織布を予熱してから常温の金型で挟むため、スパンボンド不織布を余熱した際に一部が収縮することによってシワとなり、プレス後にもシワとして残ることがある。このため、スパンボンド不織布を金型によってプレスする際には加熱プレスすることが好ましい。

　上記ステップＳ３で、スパンボンド不織布を加熱プレスする場合の温度は、１５０℃以下であることが好ましく、１４５℃以下であることがより好ましく、１４０℃以下であることがさらに好ましい。また、スパンボンド不織布を加熱プレスする際の温度は、１１５℃以上であることが好ましく、１２０℃以上であることがより好ましく、１２５℃以上であることがさらに好ましい。

　スパンボンド不織布が上記のような金型で加熱プレスされることによって、頂部１０に存在する繊維が伸ばされやすくなる。これにより、頂部１０に存在する繊維の繊維径が傾斜部２０に存在する繊維の繊維径よりも小さくなりやすく、頂部１０の厚みが傾斜部２０の厚みよりも薄く成形されやすくなる。これによって、頂部１０における通気性を向上させることができるため、傾斜部２０に過剰な量の空気が流れ込むことを抑制することができ、傾斜部２０が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。また、従来の方法でフィルター１を成形する場合は、平面形状の不織布を製造した後で折畳んで頂部１０と傾斜部２０を有する形に成形し、その後に側部３０を取付けるという二段階の工程を経ていた。これに対し、本発明のフィルター１の成形方法は、スパンボンド不織布を金型でプレスするだけで、頂部１０、傾斜部２０、側部３０を有するフィルター１を一体成形することができる。このように成形することで、側部３０の後付けにかかる時間やコストを削減することができるうえ、側部３０の後付けに必要であった材料を使う必要がなくなるため、環境に対する負荷も低減させることができる。

　上記スパンボンド不織布の１３０℃雰囲気下１５０％伸長時の伸長方向長さに対する、上記伸長後の２０℃雰囲気下３０分放置後の伸長方向長さの収縮率は、５％以下であることが好ましい。上記フィルターの成形方法において、１３０℃雰囲気下１５０％伸長時の伸長方向長さに対する、上記伸長後の２０℃雰囲気下３０分放置後の伸長方向長さの収縮率が５％以下であるスパンボンド不織布を使用することで、ステップＳ３において、金型を用いてスパンボンド不織布をプレスする際に、スパンボンド不織布が金型の形状に追従して変形しやすくなる。これにより、プレスするステップＳ３においてスパンボンド不織布が破損しにくくなる。

　成形されるフィルターの形状は、当該フィルターを取付ける位置に合わせて適宜設計されればよいが、上記フィルターの成形方法は、不規則な形状のフィルターを成形する際に好適に用いられる。正方形や長方形、正三角形等のように規則的な形状ではなく、例えば、線対称でない形や、ひしゃげた形若しくは歪んだ形などが不規則な形状としてあげられる。例えば、ある機械にフィルターを取付ける際に、他の主要な部品を取付けた後の残りのスペースにフィルターを取付けることがある。このような残りのスペースは、正方形や長方形などの規則的な形ではなく、不規則な形であったり、いびつな形になることがある。従来は、このような不規則な形状のフィルターを作成するには、側部の取付や形成が煩雑で、手間がかかるうえ、コストも余分にかかっていた。しかし、本発明の実施の形態に係るフィルターの成形方法であれば、このように、不規則な形のスペースであってもそのスペースに適合したフィルターの形状を成形させるための金型を準備することにより、当該スペースに対応するフィルターを容易に大量生産することが可能になる。

　本願は、２０２０年１１月５日に出願された日本国特許出願第２０２０－１８４８０７号に基づく優先権の利益を主張するものである。２０２０年１１月５日に出願された日本国特許出願第２０２０－１８４８０７号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。

　以下に本発明の実施例を示すが、本発明は実施例に限定されるものではない。実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明するが実施例および比較例中の物性値は、上述した方法によって測定した。

（実施例１）
　スパンボンド紡糸設備を用い、固有粘度０．６３ｄＬ／ｇのポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」という）に、スチレン・メタクリル酸メチル・無水マレイン酸共重合体（Ｒｏｈｍ　ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧのＰＬＥＸＩＧＬＡＳ　ＨＷ５５）を０．４％添加し、オリフィス径０．２３ｍｍの紡糸口金より単孔吐出量０．９ｇ／ｍｉｎで紡出し、エジェクターに１．０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で乾燥エアーを供給し、１段階で延伸させ、下方のコンベアー上へ繊維を開繊させつつ捕集し長繊維フリースを得た。複屈折率（Δｎ）は０．０１９、換算した紡糸速度は２２１７ｍ／ｍｉｎであった。その後、温度８０℃で仮圧着し、１４５℃×８．４ｍ／ｍｉｎの条件でフェルトカレンダー加工を実施した。得られたスパンボンド不織布に頂部、傾斜部、側部を一体成形する金型を準備するステップＳ１と、上記金型に上記スパンボンド不織布を配置するステップＳ２と、上記金型で上記スパンボンド不織布を加熱プレスするステップＳ３とを行い、図２に示すような形状のフィルターを成形した。実施例１では、ＭＤ方向とフィルターの頂部の長手方向とが垂直になるように成形されている。

（実施例２）
　実施例１で得られたスパンボンド不織布を、ＣＤ方向とフィルターの頂部の長手方向とが平行になるように、実施例１に記載の方法でフィルター形状に成形した。

（比較例１）
　スパンボンド不織布として、東洋紡株式会社製ポリエステルスパンボンド「エクーレ（登録商標）」３Ａ０１Ａ（１００ｇ／ｍ^２）を使用した。このスパンボンド不織布を折り畳むことによって、実施例１と同じ形状になるよう加工したが、その形状を維持できずに崩れたため、比較例１については表１において成形後の測定データは記載していない。

（比較例２）
　スパンボンド不織布として、東洋紡株式会社製ポリエステルスパンボンド「エクーレ（登録商標）」３Ａ０１Ａ（１００ｇ／ｍ^２）を使用し、実施例１に記載の方法でフィルター形状に成形しようとしたが、金型によるプレス加工中に破損した。このため、比較例２については表１において成形後の測定データは記載していない。

（比較例３）
　４．４Ｄｔｅｘ、５１ｍｍのポリエチレンテレフタレート／イソフタル酸変性ポリエステル＝５０／５０の芯鞘繊維３０％、２．２Ｄｔｅｘ、５１ｍｍのポリエチレンテレフタレート短繊維２５％、３．３Ｄｔｅｘ、５１ｍｍのポリエチレンテレフタレート短繊維４５％を混綿してカードウェッブとし、ニードルパンチ加工した後に１１５℃で３０秒熱ロールで製造した不織布（１４０ｇ／ｍ^２）を得た。同不織布を実施例１と同様フィルター形状に成形した。

　下記表１にて、上記実施例１、２、比較例１、２、３で得られたフィルターの第１の測定方法によって測定される頂部の厚みＸ、第２の測定方法によって測定される傾斜部の厚みＹ、フィルターの剛性、フィルターの成形方向、フィルターを構成する不織布の種類、フィルターを構成する不織布の目付について示す。

　上記表１の比較例１で示す通り、従来のように折畳んで成形されたフィルターは、上記第１の測定方法によって測定される上記頂部の厚みＸと、上記第２の測定方法によって測定される上記傾斜部の厚みＹとが、同じ値である。一方で、上記表１の実施例１、２に示すように、スパンボンド不織布に頂部、傾斜部、側部を一体成形する金型を準備するステップＳ１と、上記金型に上記スパンボンド不織布を配置するステップＳ２と、上記金型で上記スパンボンド不織布を加熱プレスするステップＳ３とを行うことで、上記第１の測定方法によって測定される上記頂部の厚みＸと、上記第２の測定方法によって測定される上記傾斜部の厚みＹとが、Ｘ≦Ｙ×０．９の関係を満たすフィルターを成形することができる。

　上記のように本発明の実施の形態に係るフィルターの成形方法で成形されたフィルターは、金型でプレスされることによって頂部に存在するスパンボンド不織布の繊維が伸ばされやすくなる。これによって頂部に存在する繊維の繊維径が傾斜部に存在する繊維の繊維径よりも小さくなりやすく、頂部の厚みが傾斜部の厚みよりも薄く成形されやすくなる。これによって、頂部における通気性を向上させることができるため、傾斜部に過剰な量の空気が流れ込むことを抑制することができ、傾斜部が空圧によって押し込まれることで濾過面積が小さくなることを抑制することができる。また、本発明の方法は、スパンボンド不織布を金型でプレスするだけで、頂部、傾斜部、側部を有するフィルターを成形することができるため、側部の後付けにかかる時間やコストを削減することができるうえ、側部の後付けに必要であった材料を使う必要がなくなるため、環境に対する負荷も低減させることができる。

　１：　　フィルター
　１０：　頂部
　２０：　傾斜部
　３０：　側部

Claims

　スパンボンド不織布から成形されるフィルターであって、
　前記フィルターは、流体が流れる方向に平行な断面において、複数の頂部と、前記頂部と頂部との間に存在する傾斜部とを有し、
　下記第１の測定方法によって測定される前記頂部の厚みＸと、下記第２の測定方法によって測定される前記傾斜部の厚みＹとが、
　Ｘ≦Ｙ×０．９
の関係を満たすことを特徴とするフィルター。
　第１の測定方法
（１）一辺の断面に前記頂部の断面が露出するように、一辺が１ｃｍの正方形のサンプルを前記フィルターから切り出す。
（２）前記頂部の断面を走査型電磁顕微鏡で撮影し、スケール付きの写真を印刷する。
（３）印刷した前記写真上で、前記頂部の厚みと前記スケールの長さＬ１を測定する。
（４）前記スケールが表示している実際の長さとスケールの長さＬ１から前記写真における拡大率を求め、前記写真上において測定した前記頂部の厚みと前記拡大率から換算して実際の前記頂部の厚みを求める。
　第２の測定方法
（１）一辺の断面に前記傾斜部のうちの最も厚い部分の断面が露出するように、一辺が１ｃｍの正方形のサンプルを前記フィルターから切り出す。
（２）前記傾斜部のうちの最も厚い部分の断面を走査型電磁顕微鏡で撮影し、スケール付きの写真を印刷する。
（３）印刷した前記写真上で、前記傾斜部のうちの最も厚い部分の厚みと前記スケールの長さＬ２を測定する。
（４）前記スケールが表示している実際の長さとスケールの長さＬ２から前記写真における拡大率を求め、前記写真上において測定した前記傾斜部のうちの最も厚い部分の厚みと前記拡大率から換算して実際の前記傾斜部のうちの最も厚い部分の厚みを求める。
　前記フィルターの剛性が０．０７Ｎ／（ｇ／ｍ^２）以上である請求項１に記載のフィルター。
　下記記載の式で計算される強力比が１．０未満である請求項１または２に記載のフィルター。
　強力比＝（頂部の長手方向の強力）÷（流体が流れる方向と垂直で、かつ、頂部の長手方向とも垂直な方向の強力）
　前記スパンボンド不織布を構成している繊維は、樹脂を含む素材で構成されており、
　前記樹脂の少なくとも９０％がポリエチレンテレフタレートである請求項１～３のいずれか一項に記載のフィルター。
　前記フィルターは粗塵フィルターである請求項１～４のいずれか一項に記載のフィルター。
　スパンボンド不織布から、流体が流れる方向に平行な断面において複数の頂部と前記頂部と頂部との間に存在する傾斜部と、前記頂部または前記傾斜部の側面に存在する側部とを有するフィルターを一体成形する方法であって、
　前記スパンボンド不織布に前記頂部、前記傾斜部、前記側部を一体成形する金型を準備するステップＳ１と、
　前記金型に前記スパンボンド不織布を配置するステップＳ２と、
　前記金型で前記スパンボンド不織布をプレスするステップＳ３と、を有することを特徴とするフィルターの成形方法。
　前記スパンボンド不織布の１３０℃雰囲気下１５０％伸長時の伸長方向長さに対する、前記伸長後の２０℃雰囲気下３０分放置後の伸長方向長さの収縮率は、５％以下である請求項６に記載のフィルターの成形方法。
　前記フィルターの成形方法は、不規則な形状のフィルターを成形する方法である請求項６または７に記載のフィルターの成形方法。