JPH01224021A

JPH01224021A - フイルターエレメント

Info

Publication number: JPH01224021A
Application number: JP4739988A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Togashi; 良一富樫; Katsutoshi Ando; 勝敏安藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-03-02
Filing date: 1988-03-02
Publication date: 1989-09-07

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、従来のガラス繊維を主体として用いたフィル
ターエレメントに代わる、メルトブロー不織布からなる
高性能、低圧損フィルター等のフィルター分野で有用な
フィルターエレメントに関するものである。

（従来技術〕特開昭６１−２３０７１１号公報には、エレクトレッド
メルトブロー不織布を尋パレータ−を介して山谷折りし
たフィルターエレメントが開示されいる。

このような山谷折りしたフィルターエレメントを得んと
する場合、ガラス繊維からなるＨＥＰＡフィルターなど
のように、賦形性が良い場合は、特別な問題なしに上記
山谷折りすることができ、機械作業で行うことができる
。しかしながら、有機重合体からなるメルトブロー不織
布の場合は、材料が柔らく、かつ曲げ反発性を有するの
で賦形性が極めて悪く、山谷折りしても形状が安定化せ
ず、機械作業で山谷折りを行うことが困難であったばか
りか、手作業で山谷折り作業を行う場合も、かなり作業
能率の悪いものであった。

さらにセパレーターを介して山谷折りし、フィルターを
製作すると、フィルター（濾材）が柔らかいためセパレ
ーターに食い込み、予想以上に接触面積が増える。その
結果、その通気抵抗が濾材単独について計測した場合の
３〜１０倍も高くなり、エレクトレットフィルターとし
ての特徴である低通気抵抗性が十分活かされなかった・〔発明が解決しようとする課題〕本発明は、賦形性の改善されたメルトブロー不織布濾材
を用いて、セパレートレスフィルター化し、優れた捕集
効率と低通気抵抗性を有するフィルターエレメントを提
供するものである。

〔課題を解決する手段〕

本発明は、目付が５　ｇ／ｍ２〜２００ｇ／＋ｎ２であ
る合成繊維メルトブロー不織布層が少なくとも１層用い
られてなる不織布層と、該合成繊維メルトブロー不織布
層の布面に対し実質的に平行に存在する賦形物とからな
り、該賦形物が山谷折りされてなることにより前記合成
繊維メルトブロー不織布層が実質的に山谷折り状に賦形
されてなるフィルターエレメントを要旨とする。

工に≧　リ三だ：ミ１．ト　　フ′、ろ　；く１徂フビ
■グ　、、；　、　　？−、二　よ証　枚　を有してい
る。

目付が５〜２００ｇ／ｍ２範囲のポリオレフィン系、ポ
リエステル系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、芳
香族系などの各種素材によって構成されるメルトブロー
不織布層が少なくとも一層用いられる。このメルトブロ
ー不織布層の目付が５　ｇ／ｍ”よりも小さいと強力が
小さく、フィルターとしての耐久性が十分でないし、ま
た、２００ｇ／ｍ”よりも大きい場合には、フィルター
圧力損失が大きくなり好ましくない。

また、本発明において、ポリオレフィン系、ポリエステ
ル系、ポリアミド系ポリマーからなるスパンボンド不織
布層が該メルトブロー不織布層と併用されていてもよい
。すなわち、通常、平均繊度が０．００５デニ一ル以上
、１デニール以下などの細い繊維で構成されている該メ
ルトブロー不織布層は、ダスト付着による目詰りを生じ
易く、フィルターの寿命を短（するが、エアー上流側に
カサ高なニードルパンチタイプのスフ・°ンホンー”　
’；　罐’ｊ５　層を１２７るニー・二郵り、上記欠点
を解消し、フィルターの長寿命化を図ることができる。

このような観点から、上記併用されるスパンボンド不織
布としては、繊度は０゜１〜８デニ一ル程度、気孔容積
が８０％以上のものを用いるのが好ましい。

また、メルトブロー不織布層は、通常破断強力が弱いの
で、これを補強するために、熱接着タイプのスパンボン
ド不織布をエアー流最下流側にまたはメルトブロー不織
布層の内層に用いることができる。この目的に用いられ
るスパンボンド不織布は、通気量が１００ｃｃ／ｍ”・
ｓｅｃ以上で、破断強力が１ｋｇ１５ｃ＋＋＋巾以上の
ものであることが好ましい。

また、前記それぞれの不織布層については、表面電荷密
度１．ＯＸｌ０−Ｉ０クローン／ｄ以上のエレクトレフ
ト不織布が少なくとも一層以上使用されて濾材が構成さ
れるようにすることが好ましく、このようにすることに
よって、より高性能なフィルターエレメントの製造が可
能になる。例えば、本発明者らの知見によれば、繊度０
．００５〜０．５デニール、目イ寸６０〜１６０ｇ／ｍ
２（２０ｇ／ｍ２×３〜８層）、気孔容積８０％以上の
エレクトレットメルトブロー不織布を用いれば、ＨＥＰ
Ａクラス以上の高性能のフィルターエレメントも十分に
製造可能である。もちろん、目付を少なくすれば、性能
が中程度のフィルターも製造することが可能であるから
、用途によっては適宜、上記以外の条件を選定すること
ができる。

エレクトレフト不織布を特に用いる場合、繊維素材とし
ては、−ｇ使用条件での安定性が高い、ポリプロピレン
系やポリカーボネート系が最適である。また耐熱性を要
求される用途には、ポリフェニレンサルファイドやポリ
ビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）　、ポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）　、ポリ弗化エチレン（Ｆ
ＥＰ）などをエレクトレット材料として用いるのが好ま
しい。

次に、不織布層内に複数の不織布が用いられているとき
には、相互の不織布間において接合部分を有し、該接合
によって不織布層全体の一体性が保たれているのがよい
。但しカサ高なスパンボンド不織布が上流側に積層され
ているような場合には、特にスパンボンド不織布層内の
みで接合されている場合もある。たとえばカサ高な１０
０〜２００ｇ／ｍ”　、厚さ１〜２ｍｍのスパンボンド
不織布と、６０〜１６０ｇ／ｍ”のメルトブロー不織布
とを一体に接合しようとすると、厚さが２〜３ｍｍとな
り、その場合全体の接合が難しくなるので、その場合は
スパンボンド不織布層だけで接合せしめる程度でよい。

該接合は、超音波による融着接合か、熱エンボスによっ
て行なわれればよい。但し、エレクトレフト不織布を接
合する場合には超音波による接合がエレクトレット性を
低下させないので好ましい。

接合面積は、不織布層の一体性が保たれればよいが、で
きる限りこの接合面積を小さくすることが望ましく、大
概１０％以下、好ましくは５％以下にするのがよい。

また、不織布層を一体化するために行う接合は、賦形物
の形状の影響を受ける。たとえば、賦形物が線状、また
は板状物を不織布内に挿入して用いる場合には、賦形物
の両脇を筋状に接合して不織布の接合と同時に賦形物と
不織布との一体化を行うのが好ましい。また、賦形物が
プラスチック材料単独または金属との複合材で形状が線
状、板状、網状などのものを不織布の表層または内層に
用いる場合には、賦形物の一部分または全部と不織布の
一部を接合して、不織布と賦形物との一体化を行わせし
める方法が山谷折りし易いので好ましい方法である。

賦形物の材質は、防錆加工されているか、本質的に腐食
の発生しない材料、例えばステンレスやアルミニウムや
メンキされた鉄材など、またはプラスチック等で被覆さ
れた材料でかつ可撓性を有するものが適している。特に
好適な材料はアルミニウムで、可撓性があり、柔らかい
ので好ましい。この賦形物の材質が錆びるものは、フィ
ルターの商品価値を低下させ、フィルター性能を低下さ
せるので好ましくなく、また該賦形物が曲げ易くないと
フィルターの賦形性をかえって阻害するので、適切な材
料を選ぶことが重要である。

また、賦形物を不織布のどの位置に、どの程度の量でど
のようにして一体化せしめるかについては、不織布の目
付によっても異ならしめるべきものであり、例えば不織
布−層で構成されたフィルターエレメントでは、表層に
賦形物を融着接合するのが好ましく、２Ｎ以上の不織布
を積層して構成する場合には、フィルターへの賦形性付
与の点から、表層又は内層に該賦形物を融着又は挿入す
ることが好ましい。不織布の目付が大きくなると、表層
に融着したものの場合は、山谷折り加工時に内外層の目
付差に起因するトラブルが生じ易（なるから、好ましく
は内層に挿入するのがよい。

第１図は、本発明のフィルターエレメントの一例を模式
的に示した一部切開斜視図である。

図中、１はフィルターエレメント、２は賦形物を有する
合成繊維メルトブロー不織布を用いてなる不織布層、３
は賦形物（この場合は金属線）、４は枠材である。

図に示す通り、不織布層２の端は枠材４の内面に樹脂に
よって接着され、かつエアーの洩れがないようにシール
されている。不織布層２はセパレーターを介することな
く山谷折りされており、枠材に接着されている。もちろ
んセパレーターを介して山谷折りしてもかまわない。し
かし、その場合、セパレーターと不織布層２が接する部
分で孔面積が発生し、通気抵抗が増すのであまり好まし
くはないものの、形態の安定化の点からは有効といえる
。

第２図は、第１図の不織布層２の拡大断面図である。図
中、５はカサ高な不織布、６はメルトブロー不織布、７
は薄くて強力の強い熱接着タイプのスパンボンド不織布
、８は接合部、９は金属線を示す。

不織布層２は、上記カサ高な不織布５とメルトブロー不
織布６、更に熱接着タイプのスパンボンド不織布８の３
種類の使用からなるもののみに何ら限定されるものでは
ない。メルトブロー不織布６だけで構成される場合もも
ちろんある。接合部は賦形物を間に挟んで設けであるが
、賦形物と接合部を同一場所に設けてもかまわない。

又、第３図は本発明のフィルターエレメントの他の例を
示す模式正面図であり、図中、不織布層２は、その両面
に金属材とプラスチックからなる複合材１０を有してい
る。山谷折りされた不織布層２の端面を枠材４内面に樹
脂１３によって接着し、エアーのリークするのを防止し
ている。図中、２と２′は同一不織布層を示しているが
、２と２゛の関係は前面に見える不織布層面中央が２で
山谷折りの山に相当する、また後面に見える不織布層中
央が２°で山谷折りの谷に相当する部分を示している。

第４図は、第３図のフィルターエレメントの上方向から
みた模式部分断面図である。不織布層２は金属線９とプ
ラスチック材１１とからなる複合材１０を介して山谷折
りされて濾材を形成している。このようなエレメントは
山−山間ピッチが一定となるのでエアーの流れが等速と
なり、捕集性能バラツキのないフィルターエレメントに
することができ、極めて有利である。

なお、本発明において、前述表面電荷密度の測定は第５
図に示す方法で行なうものである。

すなわち、第５図において、接地された金属製箱１４と
金属性平板電極（面積：１００ｃ＋Ｊ、材質：真鍮）１
５の間に試料１６を挟み、静電誘導によって発生した電
荷をコンデンサー１７を介してエレクトロメーター１８
によって電圧を測定し、該測定した電位から次の計算式
によって表面電荷密度を求めるものである。

Ｑ＝ＣＸＶ／ＳＱ：表面電荷密度（クローン／ａｄ）Ｃ：コンデンサー容量 ■：電圧Ｓ：試料の面積（ｃｊ）なお、不織布層と賦形物とが実質的に一体［しされてい
る状態には、賦形物と不織布層の少なくとも一部が接合
された状態または賦形物が不織布層中に挿入されている
状態等があるが、−体上された後の賦形物の動きには、
山谷折りに際して不織布と賦形物とが実質的に一体化さ
れた動きをし、山谷折り作業のトラブルにならない程度
に自由度があってもかまわない。

また、どのような形状の賦形物を選定するかについては
、不織布層の目付によって異なり一部には決定されない
が、目付が５０ｇ／ｍ”以下の場合には網状体が適し、
目付が１００ｇ／ｍ”程度になると線状物でも使用出来
るようになる。これはメルトブロー不織布の柔軟性が極
めて高いため、その保形性が乏しいから、該メルトブロ
ー不織布の目付が少ない場合には、不織布全面を支える
必要があるのである。

〔実施例〕

本発明を更に詳し〈実施例をもって説明する。

実施例１ポリプロピレンメルトブローエレクトレフト不織布（平
均繊維直径１．６μｍ、目付２０ｇ／ｍ”、厚さ０．１
２ミリ、表面電荷密度６．０　×１０−１０クローン／
ｃｆｌｌ’）を６層と、ポリプロピレンスパンボンドエ
レクトレット不織布（繊度２デニール、目付２０ｇ／ｍ
２、熱接着タイプ）−層を積層し７層重ねとし、スパン
ボンド不織布の上に金属線（ステンレス製１５０μｍ）
を５ｃｍ間隔に配列し、不織布全体を接合し、金属線と
不織布を実質的に一体化した不織布とした。

この不織布を山谷折り加工をして、山田間ピッチ６ｎで
３０５　ｘ　３０５　ｘ　１５０ミリのフィルターエレ
メントを作成した。

このフィルターエレメントをＪＩＳ−Ｂ−９９０８の方
法でフィルター性能を評価したところ、０．３μｍ粒子
に対して捕集効率９９．９９９％以上の性能を示し、圧
力損失は８＋＋ｎＡｑを示した。ＨＥＰＡ以上の性能を
示し。かつ極めて低い通気抵抗であることが分かる。

比較例１実施例１で使用したものと同じ不織布層を金属線を用い
ないで接合一体上した不織布を作った。

この不織布を、アルミセパレーター（０，１５ミリ）を
介して山田間ピッチ６ミリで３０５　Ｘ　３０５×１５
０　ミリのフィルターエレメントを作成した。

このフィルターエレメントをＪ　ｌ５−Ｂ−９９０８の
方法で実施例１と同様性能評価をすると、０．３μｍ粒
子に対して、捕集効率９９．９８％であった。

また圧力損失は１８ｍＡｑで、捕集効率が低く、かつ通
気抵抗が高いことがわかる。

〔発明の効果〕

目付が５〜２００ｇ／ｍ”である合成繊維メルトブロー
不織布層は、賦形性が非常に乏しく、かつ柔うカイので
フィルターエレメントを製造すべく山谷折りを機械作業
で進めることは困難であった。

また、セパレーターを介して山谷折りをすると、不織布
層がセパレーターに食い込むように接触し、死面積を増
やすので通気抵抗が大幅に増える欠点があったが、賦形
物を不織布層の表層又は内層に接着、融着又は挿入して
用いることにより賦形性が良くなるので山谷折りを機械
作業で行うことが出来る。このためフィルター製作作業
を能率良く行うことが出来る。

また、セパレーターを介することなく山谷折りしてもフ
ィルター構造が十分に安定しているので、セパレートフ
ィルターの製作も可能である。このため従来のものに比
べて通気抵抗が下がるばかりでなく、通過風速分布が一
定化するので優れた捕集効率を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィルターエレメントの一例を模式的
に示す一部切開斜視図、第２図は第１図の不織布２の拡
大断面図、第３図は本発明のフィルターエレメントの他
の例を模式的に示す正面図、第４図は第３図のフィルタ
ーエレメントの上方向からみた構造を模式的に示す部分
断面図および第５図は表面電荷密度の測定方法を説明す
るための模式図である。１・・・フィルターエレメント、２・・・不織布層、３
・・・賦形物、４・・・枠材、５・・・カサ高な不織布
、６・・・メルトブロー不織布、７・・・スパンボンド
不織布、８・・・接着接合部、９・・・賦形物、１０・
・・金属線とプラスチックからなる複合材、１１・・・
プラスチック、１２・・・フィルターエレメント、１３
・・・接着剤、１４・・・金属製箱、１５・・・金属性
平板電極、１６・・・試料、１７・・コンデンサー、１
８・・・エレクトロメーター。代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）目付が５ｇ／ｍ＾２〜２００ｇ／ｍ＾２である合
成繊維メルトブロー不織布層が少なくとも１層用いられ
てなる不織布層と、該合成繊維メルトブロー不織布層の
布面に対し実質的に平行に存在する賦形物とからなり、
該賦形物が山谷折りされてなることにより前記合成繊維
メルトブロー不織布が実質的に山谷折り状に賦形されて
なることを特徴とするフィルターエレメント。
（２）不織布層と賦形物とが実質的に一体化されている
ものであることを特徴とする請求項１記載のフィルター
エレメント。
（３）賦形物が、金属製の線状物よりなることを特徴と
する請求項１または２記載のフィルターエレメント。
（４）賦形物が、金属製の網状物よりなることを特徴と
する請求項１または２記載のフィルターエレメント。
（５）金属製の線状物が合成樹脂で被覆されてなること
を特徴とする請求項３記載のフィルターエレメント。
（６）金属製の網状物が合成樹脂で被覆されてなること
を特徴とする請求項４記載のフィルターエレメント。
（７）賦形物が、合成樹脂製の線状物よりなることを特
徴とする請求項１または２記載のフィルターエレメント
。
（８）賦形物が、合成樹脂製の網状物よりなることを特
徴とする請求項１または２記載のフィルターエレメント
。
（９）合成繊維メルトブロー不織布が、表面電荷密度１
×１０＾−＾１＾０クローン／ｃｍ＾２以上のエレクト
レット不織布であることを特徴とする請求項１、２、３
、４、５、６、７または８記載のフィルターエレメント
。
（１０）不織布層中に、スパンボンド不織布が併用され
てなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６
、７、８または９記載のフィルターエレメント。
（１１）不織布層中に、表面電荷密度１．０×１０＾−
＾１＾０クローン／ｃｍ＾２以上のエレクトレットスパ
ンボンド不繊布が併用されてなることを特徴とする請求
項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載
のフィルターエレメント。