エアフィルター及びこのエアフィルターを用いた掃除機用エアフィルター
【課題】ｅＰＴＦＥ膜と通気性支持材との密着性を向上させつつも、通気性支持材の機械的強度や通気性能を損なうことのないエアフィルターを提供することを目的とする。
【解決手段】繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有する通気性支持材１と、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜２とが積層されたエアフィルターであって、通気性支持材１において多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜２が積層された側の表面の平均繊維径は、通気性支持材１の裏面の平均繊維径よりも小さいエアフィルターを構成する。
【解決手段】繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有する通気性支持材１と、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜２とが積層されたエアフィルターであって、通気性支持材１において多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜２が積層された側の表面の平均繊維径は、通気性支持材１の裏面の平均繊維径よりも小さいエアフィルターを構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフィルターに関し、例えば、掃除機等において主として異物の除去を目的として使用されるエアフィルターの材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、集塵機や、エアクリーナー等の掃除機に用いられるエアフィルターの濾材として、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜（以下、「ｅＰＴＦＥ膜」と記載する。なお、下記特許文献の説明には、そこで使用されている用語に従うこととする。）が使用されている。これは、ｅＰＴＦＥ膜が、圧力損失特性や捕集効率に優れているとともに、塵や埃等の異物によってエアフィルターの目詰まりが起きた場合、エアフィルターに振動を与えること等により、容易に異物を脱離させることができるためである。
【０００３】
また、エアフィルターの低圧力損失と高捕集効率を両立させるため、ｅＰＴＦＥ膜は、ごく薄く、かつ結節点の比較的少ない長いフィブリルで構成されたものが用いられている。そのため、ｅＰＴＦＥ膜は外力に対して非常に弱く、簡単に穴が開いてしまう。これを防ぐためには、通気性を有する支持材をｅＰＴＦＥ膜にラミネートする等して、ｅＰＴＦＥ膜を補強する必要がある。
【０００４】
しかし、上述のように、エアフィルターには周期的に圧力や振動が与えられるため、支持材にラミネートされたｅＰＴＦＥ膜は剥離が生じ易い。
この対策として特許文献１には、ＰＴＦＥ多孔質膜と補強材である通気性基材とを含み、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性基材との間に、通気性基材よりも平滑な通気性保護層を介在させ、この剥離を抑える技術が記載されている。すなわち、特許文献１に記載された発明では、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性基材の接点を増やすことにより、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材を強固に結合させるものであり、また、強度の弱いＰＴＦＥ多孔質膜を確実に保護することができ、耐久性も向上するものである。
【０００５】
また、特許文献２でも同様の技術が記載されている。すなわち、特許文献２には、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と貼り合わされた、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上の第１の通気性支持材と、第１の通気性支持材のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜が貼り合わされた面と反対側の面に貼り合わされた、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材とを、ダストを含むエアーの流入側からこの順に含む集塵機用フィルターが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１７６２２６号公報
【特許文献２】特開２００４−０９７９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２のように、２枚の通気性基材（或いは通気性支持材）を貼り合わせると、通気性基材同士の密着性が弱い。また、加熱等により密着性を向上させようとすると、通気性基材の通気性能が低下するという問題がある。
【０００７】
特許文献２では、第１の通気性支持材とポリテトラフルオロエチレン多孔質膜を貼り合わせた後に、さらに第２の通気性支持材を貼り合わせるものであるが、このような後工程を追加させることは、フィルター材料のコストアップとなる。また、２種類の通気性支持材を後工程で強固に接着させることは困難で、構成する繊維を溶かすことによる熱融着では十分な強度が得られず、例えば濾材に射出成型等でフレームを形成する際の熱や圧力により層間が剥離し、漏れが生じる場合がある。そのような場合、強固に接着させようとすると通気性支持材自体を多く溶融する必要があり、通気性支持材の通気性能が損なわれてしまいエアフィルター（濾材）としての所定の性能が出せない。
【０００８】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、通気性支持材とｅＰＴＦＥ膜との間の接点を増やすことによりｅＰＴＦＥ膜と通気性支持材との密着性を向上させつつも、通気性支持材の機械的強度や通気性能を損なうことのないエアフィルターを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成し得た本発明のエアフィルターは、
繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有する通気性支持材と、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜とが積層されたエアフィルターであって、前記通気性支持材において前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜が積層された側の表面の平均繊維径は、前記通気性支持材の裏面の平均繊維径よりも小さいものである。
【００１０】
前記通気性支持材において、繊維が交絡する領域の平均繊維径が、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜側に向かって減少する構成とすることが好ましい。
【００１１】
前記通気性支持材において、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜が積層された側の表面における平均繊維径を、前記通気性支持材の裏面における平均繊維径の０．８倍以下とすることが好ましい。
【００１２】
前記通気性支持材を熱可塑性樹脂により構成することが好ましい。
前記通気性支持材が、繊維径の異なる繊維が水流または気流により交絡された領域を有することが好ましい。
【００１３】
前記エアフィルターが、掃除機用エアフィルターに使用されることが一つの好ましい使用態様である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、通気性支持材においてｅＰＴＦＥ膜が積層された側の表面の平均繊維径を、通気性支持材の裏面の平均繊維径よりも小さくすることにより、通気性支持材の表面を平坦化することができる。そのため、ｅＰＴＦＥ膜と通気性支持材との接点が増加し、密着性を向上させることができる。また、通気性支持材は、繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有するため、通気性支持材内部での耐剥離性は極めて高い。
【００１５】
従って、本発明は、ｅＰＴＦＥ膜と通気性支持材との剥離強度を向上させつつ、通気性支持材の機械的強度や通気性能を損なうことのないエアフィルターを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態におけるエアフィルターについて、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（１）エアフィルターの構成
図１は、本実施の形態におけるエアフィルターの断面を示すものである。図１において、通気性支持材１上に多孔質ポリテトラフルオロエチレンで構成されるｅＰＴＦＥ膜２が積層されている。
【００１８】
通気性支持材１においてｅＰＴＦＥ膜２が積層された側の表面の平均繊維径は、通気性支持材１の裏面の平均繊維径よりも小さい。すなわち、通気性支持材１の表面のうち、ｅＰＴＦＥ膜２側に対向する表面に存在する繊維の径は、通気性支持材１の裏面に存在する繊維の径よりも小さい。そのため、繊維がｅＰＴＦＥ膜２に接する点が多くなり、通気性支持材１とｅＰＴＦＥ膜２との密着性が向上する。
【００１９】
ここで、通気性支持材１の「平均繊維径」は、通気性支持材１を５０〜３００倍に拡大して撮影した写真（例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真）に１本の対角線を入れ、その線を横切る繊維の径を２０本以上読み取り、その算術平均値を平均繊維径とする。
【００２０】
通気性支持材１において、ｅＰＴＦＥ膜２が積層される側の表面における平均繊維径が、通気性支持材１の裏面における平均繊維径の０．８倍以下であることが、通気性支持材１とｅＰＴＦＥ膜２の接点を増やす意味で好ましい実施態様であり、より好ましくは０．７１倍以下、さらに好ましくは０．５８倍以下である。
【００２１】
また、通気性支持材１は、繊維径の大きい繊維と、繊維径の小さい繊維とが交絡する領域を有する。このような交絡により通気性支持材１の表面側と裏面側は強固に固定されているため、従来のように繊維を加熱により融着する必要はない。
【００２２】
繊維自体を溶かすことがないので、通気性支持材１の通気性は損なわれない。ただし、繊維径の大きい繊維と、繊維径の小さい繊維とを交絡させた上で、両者の接合力を一層高めるため、補助的に加熱を加えることは可能である。
【００２３】
通気性支持材１において、繊維が交絡する領域の平均繊維径が、ｅＰＴＦＥ膜２側に向かって減少する態様とした場合、通気性支持材１の厚さ方向の密度が連続的につながり、構造上の急変点がないため、通気性支持材１自体の剥離又は分裂を防ぐ上で有利である。
【００２４】
使用されるｅＰＴＦＥ膜２は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン材料（ｅＰＴＦＥ：ｅｘｐａｎｄｅｄ ｐｏｒｏｕｓ ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）を使用することができ、厚さや空孔率に特に制限されることはないが、好ましい厚さは、１〜５０μｍ（さらに好ましくは２〜４０μｍ）、好ましい空孔率は、８０〜９９％（さらに好ましくは８５〜９８％）である。
【００２５】
多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、ＰＴＦＥのファインパウダーと成形助剤を混合成形し、成形助剤を除去した後、高温高速度で延伸し、さらに必要に応じて焼成することによって得られる。このｅＰＴＦＥは、１軸延伸されたものであってもよいが、好ましくは２軸延伸されたものである。１軸延伸ＰＴＦＥは、ミクロ的には、延伸方向と略直交する細い島状のノード（折り畳み結晶）が存在し、このノード間を繋ぐようなすだれ状のフィブリル（前記折り畳み結晶が延伸により解けて引出された直鎖状の分子束）が延伸方向に配向している点にミクロ的な特徴がある。また２軸延伸ＰＴＦＥは、フィブリルが放射状に広がり、フィブリルを繋ぐノードが島状に点在して、フィブリルとノードとで画された空間が多数存在するクモの巣状の繊維質構造となっている点にミクロ的な特徴がある。
【００２６】
多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、圧力損失特性や捕集効率に優れているとともに、塵や埃等の異物によってエアフィルターの目詰まりが起きた場合、エアフィルターに振動を与えること等により、容易に異物を脱離させることができる。このため、掃除機に用いるエアフィルターの材料として優れている。
【００２７】
（２）エアフィルターの製造例
以下、上記のようなエアフィルターの製造例について説明する。
通気性支持材１は、繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有するものであるが、このような通気性支持材１は、繊維径の異なる２枚のウエブ状態の繊維シートを重ね合わせ、互いの繊維を交絡させることにより製造することができる。従って、まず、ウエブ状態の繊維シートを製造する方法について説明する。
【００２８】
図２は、不織布を製造する一般的な設備の一部を示す鳥瞰図である。図２において、撹拌スペース３に原料となる短繊維を供給し、気流により開繊する。開繊された原料繊維４はカード機５により一定量・一定方向に送り出される。カード機５から送り出されるのは、ウエブ状態の繊維シート６である。
【００２９】
不織布を製造する通常の工程であれば、ウエブ状態の繊維シート６を更に熱ロール７に通して不織布を形成し、巻取りロール８により巻き取られるが、本実施の形態におけるエアフィルターの製造例では、繊維径の異なるウエブ状態の繊維シート６を２種類用意し、これらの繊維シート６をウエブ状態のまま重ね合わせ、後述する方法により、双方の繊維が互いに交絡する領域を形成するものである。
【００３０】
図３は、本実施の形態にかかるエアフィルターの製造工程例を示す図である。図３において、撹拌スペース３ａに原料となる平均繊維径の小さい短繊維を供給し、気流により撹拌することにより短繊維を開繊する。開繊された原料繊維４ａはカード機５ａにより一定量・一定方向に送り出される。カード機５ａから送り出されるのは、ウエブ状態の繊維シート６ａである。
【００３１】
同様に、撹拌スペース３ｂに、撹拌スペース３ａに供給した短繊維と比較して平均繊維径の大きい短繊維を供給することにより、ウエブ状態の繊維シート６ｂを得る。
【００３２】
そして、ウエブ状態の繊維シート６ａ及び６ｂを重ね合わせた状態でウォータージェット装置９に送給される。ウォータージェット装置９は、主として繊維シートを運ぶコンベア１０、繊維シートに水を吹き付けるジェット水流発生部１１、及びジェット水流発生部１１から放出された水を回収するための水回収部１２から構成される。コンベア１０は、ワイヤーメッシュのような通気性材料からなる無端縁ベルト１３と、この無端縁ベルト１３を回転させるための回転軸１４及び１５を有しており、無端縁ベルト１３がエンドレスに回転している。無端縁ベルト１３は、水流を十分透過できる程度に網目の粗いものである。
【００３３】
ウォータージェット装置９中では、繊維シート６ａ側からジェット水流を噴射することにより、繊維シート６ａの繊維と繊維シート６ｂの繊維が互いに交絡される。
【００３４】
さらに必要に応じて、カレンダー部１６により繊維シート６ａの繊維と繊維シート６ｂの繊維とを熱プレスし、繊維シート６ａと繊維シート６ｂとの接合を強固にすることが好ましい。
以上の工程により、通気性支持材１が完成し、巻取りロール１７により巻き取られる。
【００３５】
図４は、図３に示したウォータージェット装置９の付近の拡大図である。図４において、ウエブ状態の繊維シート６ａ及び６ｂがウォータージェット装置９に入る前には、単に重ね合わされた状態であるが、ウォータージェット装置９から出てきた後には、ジェット水流の作用により、繊維シート６ａ及び６ｂの繊維が互いに交絡している領域が形成される。
【００３６】
最後に、巻取りロール１７から通気性支持材１を送給し、別途用意したｅＰＴＦＥ膜２と熱及び圧力により融着させ、エアフィルターを作製する。
【００３７】
図５は、作製された通気性支持材１を繊維シート６ａ側から観察したＳＥＭ画像であり、図６は、通気性支持材１を繊維シート６ｂ側から観察したＳＥＭ画像である。通気性支持材１の断面拡大画像は、後述する実施例にて示す。
【００３８】
本実施の形態では、ウォータージェットによる繊維の交絡について説明したが、ウォータージェットの方法の他、気流（好ましくは熱風）、ニードルパンチ、またはこれらの工程を複数組み合わせて、繊維シート６ａの繊維と繊維シート６ｂの繊維を交絡させることもできる。熱風により繊維同士を交絡させる場合は、熱により繊維が軟化或いは溶融し、繊維同士の交点が結合する。
また、カレンダー部１６により繊維シート６ａの繊維と繊維シート６ｂの繊維とを熱プレスする方法について説明したが、その他にも、バインダ樹脂を含む液を含浸させ乾燥させる工程を必要に応じて追加することにより、繊維同士をより強固に固定することができる。
【００３９】
また、繊維シート６ａを構成するウエブに替えて、ネット素材や不織布、織布なども用いることができる。ただし、これらの素材を用いる場合は、繊維シート６ａと繊維シート６ｂとの間での繊維同士の絡み合いが起こり難くなり、層間剥離を起こし易いので、単にカレンダ加工をするだけではなく、ウォータージェット、気流（好ましくは熱風）、ニードルパンチなどにより、確実に交絡領域を形成することが望ましい。
【００４０】
用いられる短繊維、ネット素材、不織布、織布の素材は限定されるものではないが、ｅＰＴＦＥ膜２との接着面となる側には、熱可塑性の樹脂によりなる繊維を用いることにより、ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材を通気性支持材の繊維を溶かすことにより融着を行う、熱融着法を用いることができる。この方法によると、接着剤を用いずに通気性支持材１にｅＰＴＦＥ膜２を装着させることができ、製造費を削減できる。また、ヒータロールとニップロール（ゴムロール）等といった汎用装置で加工ができるため、設備費を削減できる。
【００４１】
熱可塑性樹脂繊維とは、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはこれらの樹脂を複数組み合わせた、たとえば芯鞘構造などによりなる繊維を用いることができる。
【００４２】
通気性支持材１の表裏の繊維密度を変えるには、繊維の本数や、繊維径を変えることにより実現できるが、後者の方法の具体的な方法を述べる。カード機は、通常、ある一定重量の繊維を供給することができるように設計されており、繊維径が大きいと繊維本数が少なく、また繊維径が小さいと繊維本数が多くなり、繊維密度差を作ることができる。したがって、後者の方法が現実的な方法である。
【００４３】
繊維シート６ａの平均繊維径と繊維シート６ｂの平均繊維径に差を設ける方法としては、繊維径の異なる２種類の短繊維材料α（繊維径小）、β（繊維径大）をそれぞれ撹拌スペース３ａ、撹拌スペース３ｂに供給する方法の他、撹拌スペース３ａ、撹拌スペース３ｂに短繊維材料α、βの双方をブレンドして供給し、ブレンド割合に違いを持たせることにより、作製される繊維シート６ａの平均繊維径と繊維シート６ｂの平均繊維径に差を設ける方法も実施することができる。
【００４４】
繊維は、断面が単純な円形のものばかりではないため、原料に用いる短繊維の繊維径に関する指標として、繊維１０，０００ｍあたりの質量［ｇ］（ｄｔｅｘ：デシテックス）を用いることが多い。ｅＰＴＦＥ膜２と繊維シート６ａとの接点を増すためには、繊維シート６ａはｄｔｅｘ値で繊維シート６ｂの１／２以下であることが望ましい。より望ましくは１／３以下である。
【００４５】
これらの望ましい繊維重量の範囲から、繊維シート６ａは、平均繊維径を指標とした場合、繊維シート６ｂの１／１．４１以下（０．７１以下）が望ましく、より望ましくは１／１．７３以下（０．５８以下）である。繊維径は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や光学顕微鏡による観察により、確かめることが可能である。
【００４６】
ｅＰＴＦＥ膜２の性能は、エアフィルターに求められる圧力損失、捕集効率、耐久性等を考慮して用途により適宜決められる。エアフィルターにおいて中性能と呼ばれる性能であれば、捕集効率は５０％〜９９．９％（粒子径：０．３μｍ、通風速度：５．３ｃｍ／ｓｅｃ）であり、圧力損失は１５０Ｐａ以下、望ましくは１００Ｐａ以下である。
【００４７】
ＨＥＰＡフィルター（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）であれば、９９．９％〜９９．９９９５％の捕集効率（粒子径：０．３μｍ、通風速度：５．３ｃｍ／ｓｅｃ）で圧力損失は３００Ｐａ以下、望ましくは２５０Ｐａ以下である。
【００４８】
ＵＬＰＡフィルター（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）であれば、捕集効率は９９．９９９５％以上（粒子径：０．１〜０．２μｍ）、圧力損失は４００Ｐａ以下、望ましくは３５０Ｐａ以下である。
【００４９】
ｅＰＴＦＥ膜２の厚さは、エアフィルターの耐久性、性能および信頼性を考慮して決定されるが、上記したように、１〜５０μｍ、望ましくは２〜４０μｍとする。厚さの測定には、１／１０００ダイヤルシックネスゲージ（テクロック社製ＳＭ１２０１）を使用することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、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勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００５１】
（実施例１）
繊維シート６ａの原料にｄｔｅｘ値が２．２の繊維を使用し、繊維シート６ｂの原料にｄｔｅｘ値が１６の繊維を使用して、目付け１００ｇ／ｍ２の通気性支持材１を作製した。使用した繊維は、芯鞘構造を持ったポリエステル繊維（ユニチカファイバー社製：メルティー）である。ｄｔｅｘ値が小さければ平均繊維径も小さくなる。
【００５２】
具体的には、図３に示すように２台のカード機５ａ、５ｂを用い、カード機５ａでウエブ状態の繊維シート６ａを、もう一台のカード機５ｂでウエブ状態の繊維シート６ｂを作製し、これらを重ねてウォータージェットにより、互いの繊維を交絡させた。その後、コーティング法により着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施した。
【００５３】
ｅＰＴＦＥ膜２には、孔径５μｍ、厚さ１０μｍ、空孔率が９５．５％のもの（ジャパンゴアテックス社製Ｓ２−Ａ１００１２Ｍ）を用いた。これを上記の通気性支持材１と熱及び圧力により融着させ、エアフィルター試料を作製した。このフィルター試料の圧力損失は４２．２Ｐａ、捕集効率９５％であった。
【００５４】
なお、繊維シート６ａ、繊維シート６ｂの繊維を交絡させ、コーティング法により着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施した後に、乾燥を兼ねた加熱により繊維間結合を行なってもよい。加熱により繊維シート６ａ、６ｂ間の耐剥離性が一層向上する。
【００５５】
図７は、実施例１におけるエアフィルター試料の断面ＳＥＭ画像（１５０倍）である。図７から、通気性支持材１において、繊維径が小さい側にｅＰＴＦＥ膜２が貼り付けられており、通気性支持材１の裏面側の繊維径は大きい。そして、通気性支持材１の内部には、細い繊維と太い繊維が交絡した領域が形成されていることがわかる。
【００５６】
繊維シート６ａと繊維シート６ｂとを引き剥がすことによる剥離強度の測定を試みたが、繊維シート６ａ及び繊維シート６ｂに掴み代（両者を剥がすきっかけとする部分）を作製することができない程、両者が強固に一体化していた。
【００５７】
また、ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材１の剥離試験では、ｅＰＴＦＥ膜２に粘着させた剥離テープの端部より先でｅＰＴＦＥ膜２が破断した。このことから、ｅＰＴＦＥ膜２が十分に接着されており、ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材１の界面では剥離し難いことが確認された。
【００５８】
（実施例２）
繊維シート６ａの原料にｄｔｅｘ値が４．４の繊維を使用し、繊維シート６ｂの原料にｄｔｅｘ値が１６の繊維を使用して、目付け１００ｇ／ｍ２の通気性支持材１を作製した。使用した繊維は、芯鞘構造を持ったポリエステル繊維（ユニチカファイバー社製：メルティー）である。
【００５９】
実施例１と同様に、２台のカード機５ａ、５ｂを用い、カード機５ａでウエブ状態の繊維シート６ａを、もう一台のカード機５ｂでウエブ状態の繊維シート６ｂを作製し、これらを重ねてウォータージェットにより、互いの繊維を交絡させた。その後、コーティング法により着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施した。
【００６０】
ｅＰＴＦＥ膜２には、実施例１と同じものを用いた。これを上記の通気性支持材１と、熱と圧力により融着させ、エアフィルター試料を作製した。このフィルター試料の圧力損失は３２Ｐａ、捕集効率は９６．４％であった。
【００６１】
図８は、実施例２におけるエアフィルター試料の断面ＳＥＭ画像（１５０倍）である。図８においても、図７と同様に、通気性支持材１の内部には細い繊維と太い繊維が交絡した領域が形成されていることがわかる。
【００６２】
繊維シート６ａと繊維シート６ｂとを引き剥がすことによる剥離強度試験を試みたが、繊維シート６ａ及び繊維シート６ｂに掴み代を作製することができないほど両者が一体化しており、測定ができなかった。
【００６３】
また、ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材１の剥離性試験では、剥離テープの端部より先でｅＰＴＦＥ膜２が破断した。このことから、実施例１と同様に、ｅＰＴＦＥ膜２が通気性支持材１に強固に接着されていることが確認された。
【００６４】
（比較例１）
ポリエステル繊維を用いたサーマルボンド不織布（倉敷繊維加工社製、ＴＫＣ９５）に着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施し、芯鞘構造を持ったＰＥ／ＰＥＴ（ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレート）のスパンボンド積層不織布（ユニチカ社製、エルベス（３０ｇ／ｍ２））と熱融着により張り合わせることにより２層構造の不織布を作製した。
【００６５】
この２層構造の不織布のエルベス側に、実施例１で使用したｅＰＴＦＥ膜２を熱と圧力で融着させ、エアフィルター試料を作製した。この試料の圧力損失は４１Ｐａ、捕集効率は９７．９％であった。２層構造の不織布自体の剥離強度は０．２３Ｎ／１０ｍｍであった。また、ｅＰＴＦＥ膜２と不織布の剥離試験では、剥離テープ端部より先でｅＰＴＦＥ膜２が破断しており、ｅＰＴＦＥ膜２は不織布に十分に接着されており、ｅＰＴＦＥ膜２と不織布の界面では剥離しないことが確認された。
【００６６】
（比較例２）
ユニチカ製エルベス（目付け：３０ｇ／ｍ２）に着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施し、これに倉敷繊維加工製ＴＫＣ９５を熱融着により張り合わせて２層構造の不織布を作製した。
【００６７】
この２層構造の不織布のエルベス側に、実施例１で使用したＰＴＦＥ膜２を熱と圧力で融着させ、エアフィルター試料を作製した。この試料の圧力損失は４５Ｐａ、捕集効率は９７．０％であった。２層構造の不織布自体の剥離強度は０．０６２Ｎ／１０ｍｍであった。
【００６８】
また、ＳＥＭ撮影のため、このサンプルを５ｍｍ角にカットしたところ、２層構造の不織布間で剥離が生じた。また、ｅＰＴＦＥ膜２と不織布の剥離試験では、ｅＰＴＦＥ膜２に粘着した剥離テープの端部より先でｅＰＴＦＥ膜２が破断しており、ｅＰＴＦＥ膜２が不織布に十分に接着されており、剥離しないことが確認された。
【００６９】
（比較例３）
実施例１で使用した繊維シート６ｂ（太い繊維で構成したもの）を熱ロールに通して形成した不織布に、実施例１で使用したｅＰＴＦＥ膜２を熱と圧力により融着させることによりエアフィルター試料を作製した。ｅＰＴＦＥ膜２と不織布の剥離試験では、剥離テープ端部より先でさらに１０ｍｍ以上ｅＰＴＦＥ膜のみ剥離し続け、ｅＰＴＦＥ膜２の接着が十分ではないことが確認された。
【００７０】
なお、上記何れの実施例、比較例においても、捕集効率の測定には、ＤＯＰ（ｄｉ−ｏｃｔｙｌ−ｐｈｔｈａｌａｔｅ）法を使用した。ＤＯＰ法では、ＤＯＰ粒子を５．３ｃｍ／ｓの流速で、エアフィルター試料の上流側から供給し、エアフィルター試料の上流側のＤＯＰ粒子の濃度（粉じん濃度Ｃ１）と、エアフィルター試料の下流側のＤＯＰ粒子の濃度（粉じん濃度Ｃ２）を計測することにより行なうものである。
【００７１】
具体的には、捕集効率η［％］＝１００−（Ｃ２／Ｃ１）×１００により算出される。粉じんの濃度は、パーティクルカウンターにより測定される。
【００７２】
圧力損失は、エアフィルター試料に面風速５．３ｃｍ／ｓの風速を与えた時の上流側と下流側の差圧を圧力メーターにより測定する。
【００７３】
通気性支持材１（比較例では、２層不織布）の表面側と裏面側を剥離する試験は、エアフィルター試料から切り出した幅３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形のサンプル片を用いて行なった。このサンプル片の端部に掴み代（両者を剥がすきっかけとする部分）を作り、剥離テープを用い、これを２００ｍｍ／分の速度で剥がしていくときの引張応力を測定することにより行なう。なお、サンプル片の長辺方向と、通気性支持材１の長さ方向を一致させた。
【００７４】
ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材１（比較例では、２層不織布）と間の耐剥離性測定には、リンテック製ネオクラフトテープを使用した。クラフトテープを５０ｍｍ幅、長さ１００ｍｍ以上の面積にて、ｅＰＴＦＥ膜２にエアフィルター試料の長さ方向および幅方向に貼り付けた後、２００ｍｍ／分以下の速度で引き剥がす。その際に、クラフトテープを剥がし終わった後にも、さらにｅＰＴＦＥ膜２が通気性支持材１（比較例では、２層不織布）から剥離するかを観察する。ｅＰＴＦＥ膜２が剥離する場合は、接着が十分ではないと判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、本実施の形態にかかるエアフィルターの断面図である。
【図２】図２は、不織布を製造する一般的な設備の一部を示す鳥瞰図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかるエアフィルターの製造工程例を示す図である。
【図４】図４は、図３に示した製造工程例の要部拡大図である。
【図５】図５は、作製された通気性支持材１を繊維シート６ａ側から観察したＳＥＭ画像である。
【図６】図６は、通気性支持材１を繊維シート６ｂ側から観察したＳＥＭ画像である。
【図７】図７は、実施例１における通気性支持材１の断面ＳＥＭ画像である。
【図８】図８は、実施例２における通気性支持材１の断面ＳＥＭ画像である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 通気性支持材
２ ｅＰＴＦＥ膜
３ 撹拌スペース
４ 原料繊維
５ カード機
６ 繊維シート
７ 熱ロール
８ 巻取りロール
９ ウォータージェット装置
１０ コンベア
１１ ジェット水流発生部
１２ 水回収部
１３ 無端縁ベルト
１４、１５ 回転軸
１６ カレンダー部
１７ 巻取りロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフィルターに関し、例えば、掃除機等において主として異物の除去を目的として使用されるエアフィルターの材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、集塵機や、エアクリーナー等の掃除機に用いられるエアフィルターの濾材として、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜（以下、「ｅＰＴＦＥ膜」と記載する。なお、下記特許文献の説明には、そこで使用されている用語に従うこととする。）が使用されている。これは、ｅＰＴＦＥ膜が、圧力損失特性や捕集効率に優れているとともに、塵や埃等の異物によってエアフィルターの目詰まりが起きた場合、エアフィルターに振動を与えること等により、容易に異物を脱離させることができるためである。
【０００３】
また、エアフィルターの低圧力損失と高捕集効率を両立させるため、ｅＰＴＦＥ膜は、ごく薄く、かつ結節点の比較的少ない長いフィブリルで構成されたものが用いられている。そのため、ｅＰＴＦＥ膜は外力に対して非常に弱く、簡単に穴が開いてしまう。これを防ぐためには、通気性を有する支持材をｅＰＴＦＥ膜にラミネートする等して、ｅＰＴＦＥ膜を補強する必要がある。
【０００４】
しかし、上述のように、エアフィルターには周期的に圧力や振動が与えられるため、支持材にラミネートされたｅＰＴＦＥ膜は剥離が生じ易い。
この対策として特許文献１には、ＰＴＦＥ多孔質膜と補強材である通気性基材とを含み、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性基材との間に、通気性基材よりも平滑な通気性保護層を介在させ、この剥離を抑える技術が記載されている。すなわち、特許文献１に記載された発明では、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性基材の接点を増やすことにより、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材を強固に結合させるものであり、また、強度の弱いＰＴＦＥ多孔質膜を確実に保護することができ、耐久性も向上するものである。
【０００５】
また、特許文献２でも同様の技術が記載されている。すなわち、特許文献２には、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と貼り合わされた、任意の方向における引張強度が１．５Ｎ／ｃｍ以上の第１の通気性支持材と、第１の通気性支持材のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜が貼り合わされた面と反対側の面に貼り合わされた、表面に凹凸形状を含む第２の通気性支持材とを、ダストを含むエアーの流入側からこの順に含む集塵機用フィルターが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１７６２２６号公報
【特許文献２】特開２００４−０９７９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２のように、２枚の通気性基材（或いは通気性支持材）を貼り合わせると、通気性基材同士の密着性が弱い。また、加熱等により密着性を向上させようとすると、通気性基材の通気性能が低下するという問題がある。
【０００７】
特許文献２では、第１の通気性支持材とポリテトラフルオロエチレン多孔質膜を貼り合わせた後に、さらに第２の通気性支持材を貼り合わせるものであるが、このような後工程を追加させることは、フィルター材料のコストアップとなる。また、２種類の通気性支持材を後工程で強固に接着させることは困難で、構成する繊維を溶かすことによる熱融着では十分な強度が得られず、例えば濾材に射出成型等でフレームを形成する際の熱や圧力により層間が剥離し、漏れが生じる場合がある。そのような場合、強固に接着させようとすると通気性支持材自体を多く溶融する必要があり、通気性支持材の通気性能が損なわれてしまいエアフィルター（濾材）としての所定の性能が出せない。
【０００８】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、通気性支持材とｅＰＴＦＥ膜との間の接点を増やすことによりｅＰＴＦＥ膜と通気性支持材との密着性を向上させつつも、通気性支持材の機械的強度や通気性能を損なうことのないエアフィルターを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成し得た本発明のエアフィルターは、
繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有する通気性支持材と、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜とが積層されたエアフィルターであって、前記通気性支持材において前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜が積層された側の表面の平均繊維径は、前記通気性支持材の裏面の平均繊維径よりも小さいものである。
【００１０】
前記通気性支持材において、繊維が交絡する領域の平均繊維径が、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜側に向かって減少する構成とすることが好ましい。
【００１１】
前記通気性支持材において、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜が積層された側の表面における平均繊維径を、前記通気性支持材の裏面における平均繊維径の０．８倍以下とすることが好ましい。
【００１２】
前記通気性支持材を熱可塑性樹脂により構成することが好ましい。
前記通気性支持材が、繊維径の異なる繊維が水流または気流により交絡された領域を有することが好ましい。
【００１３】
前記エアフィルターが、掃除機用エアフィルターに使用されることが一つの好ましい使用態様である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、通気性支持材においてｅＰＴＦＥ膜が積層された側の表面の平均繊維径を、通気性支持材の裏面の平均繊維径よりも小さくすることにより、通気性支持材の表面を平坦化することができる。そのため、ｅＰＴＦＥ膜と通気性支持材との接点が増加し、密着性を向上させることができる。また、通気性支持材は、繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有するため、通気性支持材内部での耐剥離性は極めて高い。
【００１５】
従って、本発明は、ｅＰＴＦＥ膜と通気性支持材との剥離強度を向上させつつ、通気性支持材の機械的強度や通気性能を損なうことのないエアフィルターを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態におけるエアフィルターについて、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（１）エアフィルターの構成
図１は、本実施の形態におけるエアフィルターの断面を示すものである。図１において、通気性支持材１上に多孔質ポリテトラフルオロエチレンで構成されるｅＰＴＦＥ膜２が積層されている。
【００１８】
通気性支持材１においてｅＰＴＦＥ膜２が積層された側の表面の平均繊維径は、通気性支持材１の裏面の平均繊維径よりも小さい。すなわち、通気性支持材１の表面のうち、ｅＰＴＦＥ膜２側に対向する表面に存在する繊維の径は、通気性支持材１の裏面に存在する繊維の径よりも小さい。そのため、繊維がｅＰＴＦＥ膜２に接する点が多くなり、通気性支持材１とｅＰＴＦＥ膜２との密着性が向上する。
【００１９】
ここで、通気性支持材１の「平均繊維径」は、通気性支持材１を５０〜３００倍に拡大して撮影した写真（例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真）に１本の対角線を入れ、その線を横切る繊維の径を２０本以上読み取り、その算術平均値を平均繊維径とする。
【００２０】
通気性支持材１において、ｅＰＴＦＥ膜２が積層される側の表面における平均繊維径が、通気性支持材１の裏面における平均繊維径の０．８倍以下であることが、通気性支持材１とｅＰＴＦＥ膜２の接点を増やす意味で好ましい実施態様であり、より好ましくは０．７１倍以下、さらに好ましくは０．５８倍以下である。
【００２１】
また、通気性支持材１は、繊維径の大きい繊維と、繊維径の小さい繊維とが交絡する領域を有する。このような交絡により通気性支持材１の表面側と裏面側は強固に固定されているため、従来のように繊維を加熱により融着する必要はない。
【００２２】
繊維自体を溶かすことがないので、通気性支持材１の通気性は損なわれない。ただし、繊維径の大きい繊維と、繊維径の小さい繊維とを交絡させた上で、両者の接合力を一層高めるため、補助的に加熱を加えることは可能である。
【００２３】
通気性支持材１において、繊維が交絡する領域の平均繊維径が、ｅＰＴＦＥ膜２側に向かって減少する態様とした場合、通気性支持材１の厚さ方向の密度が連続的につながり、構造上の急変点がないため、通気性支持材１自体の剥離又は分裂を防ぐ上で有利である。
【００２４】
使用されるｅＰＴＦＥ膜２は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン材料（ｅＰＴＦＥ：ｅｘｐａｎｄｅｄ ｐｏｒｏｕｓ ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）を使用することができ、厚さや空孔率に特に制限されることはないが、好ましい厚さは、１〜５０μｍ（さらに好ましくは２〜４０μｍ）、好ましい空孔率は、８０〜９９％（さらに好ましくは８５〜９８％）である。
【００２５】
多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、ＰＴＦＥのファインパウダーと成形助剤を混合成形し、成形助剤を除去した後、高温高速度で延伸し、さらに必要に応じて焼成することによって得られる。このｅＰＴＦＥは、１軸延伸されたものであってもよいが、好ましくは２軸延伸されたものである。１軸延伸ＰＴＦＥは、ミクロ的には、延伸方向と略直交する細い島状のノード（折り畳み結晶）が存在し、このノード間を繋ぐようなすだれ状のフィブリル（前記折り畳み結晶が延伸により解けて引出された直鎖状の分子束）が延伸方向に配向している点にミクロ的な特徴がある。また２軸延伸ＰＴＦＥは、フィブリルが放射状に広がり、フィブリルを繋ぐノードが島状に点在して、フィブリルとノードとで画された空間が多数存在するクモの巣状の繊維質構造となっている点にミクロ的な特徴がある。
【００２６】
多孔質ポリテトラフルオロエチレンは、圧力損失特性や捕集効率に優れているとともに、塵や埃等の異物によってエアフィルターの目詰まりが起きた場合、エアフィルターに振動を与えること等により、容易に異物を脱離させることができる。このため、掃除機に用いるエアフィルターの材料として優れている。
【００２７】
（２）エアフィルターの製造例
以下、上記のようなエアフィルターの製造例について説明する。
通気性支持材１は、繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有するものであるが、このような通気性支持材１は、繊維径の異なる２枚のウエブ状態の繊維シートを重ね合わせ、互いの繊維を交絡させることにより製造することができる。従って、まず、ウエブ状態の繊維シートを製造する方法について説明する。
【００２８】
図２は、不織布を製造する一般的な設備の一部を示す鳥瞰図である。図２において、撹拌スペース３に原料となる短繊維を供給し、気流により開繊する。開繊された原料繊維４はカード機５により一定量・一定方向に送り出される。カード機５から送り出されるのは、ウエブ状態の繊維シート６である。
【００２９】
不織布を製造する通常の工程であれば、ウエブ状態の繊維シート６を更に熱ロール７に通して不織布を形成し、巻取りロール８により巻き取られるが、本実施の形態におけるエアフィルターの製造例では、繊維径の異なるウエブ状態の繊維シート６を２種類用意し、これらの繊維シート６をウエブ状態のまま重ね合わせ、後述する方法により、双方の繊維が互いに交絡する領域を形成するものである。
【００３０】
図３は、本実施の形態にかかるエアフィルターの製造工程例を示す図である。図３において、撹拌スペース３ａに原料となる平均繊維径の小さい短繊維を供給し、気流により撹拌することにより短繊維を開繊する。開繊された原料繊維４ａはカード機５ａにより一定量・一定方向に送り出される。カード機５ａから送り出されるのは、ウエブ状態の繊維シート６ａである。
【００３１】
同様に、撹拌スペース３ｂに、撹拌スペース３ａに供給した短繊維と比較して平均繊維径の大きい短繊維を供給することにより、ウエブ状態の繊維シート６ｂを得る。
【００３２】
そして、ウエブ状態の繊維シート６ａ及び６ｂを重ね合わせた状態でウォータージェット装置９に送給される。ウォータージェット装置９は、主として繊維シートを運ぶコンベア１０、繊維シートに水を吹き付けるジェット水流発生部１１、及びジェット水流発生部１１から放出された水を回収するための水回収部１２から構成される。コンベア１０は、ワイヤーメッシュのような通気性材料からなる無端縁ベルト１３と、この無端縁ベルト１３を回転させるための回転軸１４及び１５を有しており、無端縁ベルト１３がエンドレスに回転している。無端縁ベルト１３は、水流を十分透過できる程度に網目の粗いものである。
【００３３】
ウォータージェット装置９中では、繊維シート６ａ側からジェット水流を噴射することにより、繊維シート６ａの繊維と繊維シート６ｂの繊維が互いに交絡される。
【００３４】
さらに必要に応じて、カレンダー部１６により繊維シート６ａの繊維と繊維シート６ｂの繊維とを熱プレスし、繊維シート６ａと繊維シート６ｂとの接合を強固にすることが好ましい。
以上の工程により、通気性支持材１が完成し、巻取りロール１７により巻き取られる。
【００３５】
図４は、図３に示したウォータージェット装置９の付近の拡大図である。図４において、ウエブ状態の繊維シート６ａ及び６ｂがウォータージェット装置９に入る前には、単に重ね合わされた状態であるが、ウォータージェット装置９から出てきた後には、ジェット水流の作用により、繊維シート６ａ及び６ｂの繊維が互いに交絡している領域が形成される。
【００３６】
最後に、巻取りロール１７から通気性支持材１を送給し、別途用意したｅＰＴＦＥ膜２と熱及び圧力により融着させ、エアフィルターを作製する。
【００３７】
図５は、作製された通気性支持材１を繊維シート６ａ側から観察したＳＥＭ画像であり、図６は、通気性支持材１を繊維シート６ｂ側から観察したＳＥＭ画像である。通気性支持材１の断面拡大画像は、後述する実施例にて示す。
【００３８】
本実施の形態では、ウォータージェットによる繊維の交絡について説明したが、ウォータージェットの方法の他、気流（好ましくは熱風）、ニードルパンチ、またはこれらの工程を複数組み合わせて、繊維シート６ａの繊維と繊維シート６ｂの繊維を交絡させることもできる。熱風により繊維同士を交絡させる場合は、熱により繊維が軟化或いは溶融し、繊維同士の交点が結合する。
また、カレンダー部１６により繊維シート６ａの繊維と繊維シート６ｂの繊維とを熱プレスする方法について説明したが、その他にも、バインダ樹脂を含む液を含浸させ乾燥させる工程を必要に応じて追加することにより、繊維同士をより強固に固定することができる。
【００３９】
また、繊維シート６ａを構成するウエブに替えて、ネット素材や不織布、織布なども用いることができる。ただし、これらの素材を用いる場合は、繊維シート６ａと繊維シート６ｂとの間での繊維同士の絡み合いが起こり難くなり、層間剥離を起こし易いので、単にカレンダ加工をするだけではなく、ウォータージェット、気流（好ましくは熱風）、ニードルパンチなどにより、確実に交絡領域を形成することが望ましい。
【００４０】
用いられる短繊維、ネット素材、不織布、織布の素材は限定されるものではないが、ｅＰＴＦＥ膜２との接着面となる側には、熱可塑性の樹脂によりなる繊維を用いることにより、ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材を通気性支持材の繊維を溶かすことにより融着を行う、熱融着法を用いることができる。この方法によると、接着剤を用いずに通気性支持材１にｅＰＴＦＥ膜２を装着させることができ、製造費を削減できる。また、ヒータロールとニップロール（ゴムロール）等といった汎用装置で加工ができるため、設備費を削減できる。
【００４１】
熱可塑性樹脂繊維とは、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはこれらの樹脂を複数組み合わせた、たとえば芯鞘構造などによりなる繊維を用いることができる。
【００４２】
通気性支持材１の表裏の繊維密度を変えるには、繊維の本数や、繊維径を変えることにより実現できるが、後者の方法の具体的な方法を述べる。カード機は、通常、ある一定重量の繊維を供給することができるように設計されており、繊維径が大きいと繊維本数が少なく、また繊維径が小さいと繊維本数が多くなり、繊維密度差を作ることができる。したがって、後者の方法が現実的な方法である。
【００４３】
繊維シート６ａの平均繊維径と繊維シート６ｂの平均繊維径に差を設ける方法としては、繊維径の異なる２種類の短繊維材料α（繊維径小）、β（繊維径大）をそれぞれ撹拌スペース３ａ、撹拌スペース３ｂに供給する方法の他、撹拌スペース３ａ、撹拌スペース３ｂに短繊維材料α、βの双方をブレンドして供給し、ブレンド割合に違いを持たせることにより、作製される繊維シート６ａの平均繊維径と繊維シート６ｂの平均繊維径に差を設ける方法も実施することができる。
【００４４】
繊維は、断面が単純な円形のものばかりではないため、原料に用いる短繊維の繊維径に関する指標として、繊維１０，０００ｍあたりの質量［ｇ］（ｄｔｅｘ：デシテックス）を用いることが多い。ｅＰＴＦＥ膜２と繊維シート６ａとの接点を増すためには、繊維シート６ａはｄｔｅｘ値で繊維シート６ｂの１／２以下であることが望ましい。より望ましくは１／３以下である。
【００４５】
これらの望ましい繊維重量の範囲から、繊維シート６ａは、平均繊維径を指標とした場合、繊維シート６ｂの１／１．４１以下（０．７１以下）が望ましく、より望ましくは１／１．７３以下（０．５８以下）である。繊維径は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や光学顕微鏡による観察により、確かめることが可能である。
【００４６】
ｅＰＴＦＥ膜２の性能は、エアフィルターに求められる圧力損失、捕集効率、耐久性等を考慮して用途により適宜決められる。エアフィルターにおいて中性能と呼ばれる性能であれば、捕集効率は５０％〜９９．９％（粒子径：０．３μｍ、通風速度：５．３ｃｍ／ｓｅｃ）であり、圧力損失は１５０Ｐａ以下、望ましくは１００Ｐａ以下である。
【００４７】
ＨＥＰＡフィルター（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）であれば、９９．９％〜９９．９９９５％の捕集効率（粒子径：０．３μｍ、通風速度：５．３ｃｍ／ｓｅｃ）で圧力損失は３００Ｐａ以下、望ましくは２５０Ｐａ以下である。
【００４８】
ＵＬＰＡフィルター（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）であれば、捕集効率は９９．９９９５％以上（粒子径：０．１〜０．２μｍ）、圧力損失は４００Ｐａ以下、望ましくは３５０Ｐａ以下である。
【００４９】
ｅＰＴＦＥ膜２の厚さは、エアフィルターの耐久性、性能および信頼性を考慮して決定されるが、上記したように、１〜５０μｍ、望ましくは２〜４０μｍとする。厚さの測定には、１／１０００ダイヤルシックネスゲージ（テクロック社製ＳＭ１２０１）を使用することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、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勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００５１】
（実施例１）
繊維シート６ａの原料にｄｔｅｘ値が２．２の繊維を使用し、繊維シート６ｂの原料にｄｔｅｘ値が１６の繊維を使用して、目付け１００ｇ／ｍ２の通気性支持材１を作製した。使用した繊維は、芯鞘構造を持ったポリエステル繊維（ユニチカファイバー社製：メルティー）である。ｄｔｅｘ値が小さければ平均繊維径も小さくなる。
【００５２】
具体的には、図３に示すように２台のカード機５ａ、５ｂを用い、カード機５ａでウエブ状態の繊維シート６ａを、もう一台のカード機５ｂでウエブ状態の繊維シート６ｂを作製し、これらを重ねてウォータージェットにより、互いの繊維を交絡させた。その後、コーティング法により着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施した。
【００５３】
ｅＰＴＦＥ膜２には、孔径５μｍ、厚さ１０μｍ、空孔率が９５．５％のもの（ジャパンゴアテックス社製Ｓ２−Ａ１００１２Ｍ）を用いた。これを上記の通気性支持材１と熱及び圧力により融着させ、エアフィルター試料を作製した。このフィルター試料の圧力損失は４２．２Ｐａ、捕集効率９５％であった。
【００５４】
なお、繊維シート６ａ、繊維シート６ｂの繊維を交絡させ、コーティング法により着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施した後に、乾燥を兼ねた加熱により繊維間結合を行なってもよい。加熱により繊維シート６ａ、６ｂ間の耐剥離性が一層向上する。
【００５５】
図７は、実施例１におけるエアフィルター試料の断面ＳＥＭ画像（１５０倍）である。図７から、通気性支持材１において、繊維径が小さい側にｅＰＴＦＥ膜２が貼り付けられており、通気性支持材１の裏面側の繊維径は大きい。そして、通気性支持材１の内部には、細い繊維と太い繊維が交絡した領域が形成されていることがわかる。
【００５６】
繊維シート６ａと繊維シート６ｂとを引き剥がすことによる剥離強度の測定を試みたが、繊維シート６ａ及び繊維シート６ｂに掴み代（両者を剥がすきっかけとする部分）を作製することができない程、両者が強固に一体化していた。
【００５７】
また、ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材１の剥離試験では、ｅＰＴＦＥ膜２に粘着させた剥離テープの端部より先でｅＰＴＦＥ膜２が破断した。このことから、ｅＰＴＦＥ膜２が十分に接着されており、ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材１の界面では剥離し難いことが確認された。
【００５８】
（実施例２）
繊維シート６ａの原料にｄｔｅｘ値が４．４の繊維を使用し、繊維シート６ｂの原料にｄｔｅｘ値が１６の繊維を使用して、目付け１００ｇ／ｍ２の通気性支持材１を作製した。使用した繊維は、芯鞘構造を持ったポリエステル繊維（ユニチカファイバー社製：メルティー）である。
【００５９】
実施例１と同様に、２台のカード機５ａ、５ｂを用い、カード機５ａでウエブ状態の繊維シート６ａを、もう一台のカード機５ｂでウエブ状態の繊維シート６ｂを作製し、これらを重ねてウォータージェットにより、互いの繊維を交絡させた。その後、コーティング法により着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施した。
【００６０】
ｅＰＴＦＥ膜２には、実施例１と同じものを用いた。これを上記の通気性支持材１と、熱と圧力により融着させ、エアフィルター試料を作製した。このフィルター試料の圧力損失は３２Ｐａ、捕集効率は９６．４％であった。
【００６１】
図８は、実施例２におけるエアフィルター試料の断面ＳＥＭ画像（１５０倍）である。図８においても、図７と同様に、通気性支持材１の内部には細い繊維と太い繊維が交絡した領域が形成されていることがわかる。
【００６２】
繊維シート６ａと繊維シート６ｂとを引き剥がすことによる剥離強度試験を試みたが、繊維シート６ａ及び繊維シート６ｂに掴み代を作製することができないほど両者が一体化しており、測定ができなかった。
【００６３】
また、ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材１の剥離性試験では、剥離テープの端部より先でｅＰＴＦＥ膜２が破断した。このことから、実施例１と同様に、ｅＰＴＦＥ膜２が通気性支持材１に強固に接着されていることが確認された。
【００６４】
（比較例１）
ポリエステル繊維を用いたサーマルボンド不織布（倉敷繊維加工社製、ＴＫＣ９５）に着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施し、芯鞘構造を持ったＰＥ／ＰＥＴ（ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレート）のスパンボンド積層不織布（ユニチカ社製、エルベス（３０ｇ／ｍ２））と熱融着により張り合わせることにより２層構造の不織布を作製した。
【００６５】
この２層構造の不織布のエルベス側に、実施例１で使用したｅＰＴＦＥ膜２を熱と圧力で融着させ、エアフィルター試料を作製した。この試料の圧力損失は４１Ｐａ、捕集効率は９７．９％であった。２層構造の不織布自体の剥離強度は０．２３Ｎ／１０ｍｍであった。また、ｅＰＴＦＥ膜２と不織布の剥離試験では、剥離テープ端部より先でｅＰＴＦＥ膜２が破断しており、ｅＰＴＦＥ膜２は不織布に十分に接着されており、ｅＰＴＦＥ膜２と不織布の界面では剥離しないことが確認された。
【００６６】
（比較例２）
ユニチカ製エルベス（目付け：３０ｇ／ｍ２）に着色、撥水、抗菌、防カビ処理を実施し、これに倉敷繊維加工製ＴＫＣ９５を熱融着により張り合わせて２層構造の不織布を作製した。
【００６７】
この２層構造の不織布のエルベス側に、実施例１で使用したＰＴＦＥ膜２を熱と圧力で融着させ、エアフィルター試料を作製した。この試料の圧力損失は４５Ｐａ、捕集効率は９７．０％であった。２層構造の不織布自体の剥離強度は０．０６２Ｎ／１０ｍｍであった。
【００６８】
また、ＳＥＭ撮影のため、このサンプルを５ｍｍ角にカットしたところ、２層構造の不織布間で剥離が生じた。また、ｅＰＴＦＥ膜２と不織布の剥離試験では、ｅＰＴＦＥ膜２に粘着した剥離テープの端部より先でｅＰＴＦＥ膜２が破断しており、ｅＰＴＦＥ膜２が不織布に十分に接着されており、剥離しないことが確認された。
【００６９】
（比較例３）
実施例１で使用した繊維シート６ｂ（太い繊維で構成したもの）を熱ロールに通して形成した不織布に、実施例１で使用したｅＰＴＦＥ膜２を熱と圧力により融着させることによりエアフィルター試料を作製した。ｅＰＴＦＥ膜２と不織布の剥離試験では、剥離テープ端部より先でさらに１０ｍｍ以上ｅＰＴＦＥ膜のみ剥離し続け、ｅＰＴＦＥ膜２の接着が十分ではないことが確認された。
【００７０】
なお、上記何れの実施例、比較例においても、捕集効率の測定には、ＤＯＰ（ｄｉ−ｏｃｔｙｌ−ｐｈｔｈａｌａｔｅ）法を使用した。ＤＯＰ法では、ＤＯＰ粒子を５．３ｃｍ／ｓの流速で、エアフィルター試料の上流側から供給し、エアフィルター試料の上流側のＤＯＰ粒子の濃度（粉じん濃度Ｃ１）と、エアフィルター試料の下流側のＤＯＰ粒子の濃度（粉じん濃度Ｃ２）を計測することにより行なうものである。
【００７１】
具体的には、捕集効率η［％］＝１００−（Ｃ２／Ｃ１）×１００により算出される。粉じんの濃度は、パーティクルカウンターにより測定される。
【００７２】
圧力損失は、エアフィルター試料に面風速５．３ｃｍ／ｓの風速を与えた時の上流側と下流側の差圧を圧力メーターにより測定する。
【００７３】
通気性支持材１（比較例では、２層不織布）の表面側と裏面側を剥離する試験は、エアフィルター試料から切り出した幅３０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形のサンプル片を用いて行なった。このサンプル片の端部に掴み代（両者を剥がすきっかけとする部分）を作り、剥離テープを用い、これを２００ｍｍ／分の速度で剥がしていくときの引張応力を測定することにより行なう。なお、サンプル片の長辺方向と、通気性支持材１の長さ方向を一致させた。
【００７４】
ｅＰＴＦＥ膜２と通気性支持材１（比較例では、２層不織布）と間の耐剥離性測定には、リンテック製ネオクラフトテープを使用した。クラフトテープを５０ｍｍ幅、長さ１００ｍｍ以上の面積にて、ｅＰＴＦＥ膜２にエアフィルター試料の長さ方向および幅方向に貼り付けた後、２００ｍｍ／分以下の速度で引き剥がす。その際に、クラフトテープを剥がし終わった後にも、さらにｅＰＴＦＥ膜２が通気性支持材１（比較例では、２層不織布）から剥離するかを観察する。ｅＰＴＦＥ膜２が剥離する場合は、接着が十分ではないと判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、本実施の形態にかかるエアフィルターの断面図である。
【図２】図２は、不織布を製造する一般的な設備の一部を示す鳥瞰図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかるエアフィルターの製造工程例を示す図である。
【図４】図４は、図３に示した製造工程例の要部拡大図である。
【図５】図５は、作製された通気性支持材１を繊維シート６ａ側から観察したＳＥＭ画像である。
【図６】図６は、通気性支持材１を繊維シート６ｂ側から観察したＳＥＭ画像である。
【図７】図７は、実施例１における通気性支持材１の断面ＳＥＭ画像である。
【図８】図８は、実施例２における通気性支持材１の断面ＳＥＭ画像である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 通気性支持材
２ ｅＰＴＦＥ膜
３ 撹拌スペース
４ 原料繊維
５ カード機
６ 繊維シート
７ 熱ロール
８ 巻取りロール
９ ウォータージェット装置
１０ コンベア
１１ ジェット水流発生部
１２ 水回収部
１３ 無端縁ベルト
１４、１５ 回転軸
１６ カレンダー部
１７ 巻取りロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有する通気性支持材と、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜とが積層されたエアフィルターであって、前記通気性支持材において前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜が積層された側の表面の平均繊維径は、前記通気性支持材の裏面の平均繊維径よりも小さいことを特徴とするエアフィルター。
【請求項２】
前記通気性支持材において、繊維が交絡する領域の平均繊維径が、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜側に向かって減少する請求項１に記載のエアフィルター。
【請求項３】
前記通気性支持材において、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜が積層された側の表面における平均繊維径が、前記通気性支持材の裏面における平均繊維径の０．８倍以下である請求項１又は２に記載のエアフィルター。
【請求項４】
前記通気性支持材が熱可塑性樹脂により構成される請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエアフィルター。
【請求項５】
前記通気性支持材が、繊維径の異なる繊維が水流または気流により交絡された領域を有する請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエアフィルター。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のエアフィルターを用いた掃除機用エアフィルター。
【請求項１】
繊維径の異なる繊維が交絡する領域を有する通気性支持材と、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜とが積層されたエアフィルターであって、前記通気性支持材において前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜が積層された側の表面の平均繊維径は、前記通気性支持材の裏面の平均繊維径よりも小さいことを特徴とするエアフィルター。
【請求項２】
前記通気性支持材において、繊維が交絡する領域の平均繊維径が、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜側に向かって減少する請求項１に記載のエアフィルター。
【請求項３】
前記通気性支持材において、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜が積層された側の表面における平均繊維径が、前記通気性支持材の裏面における平均繊維径の０．８倍以下である請求項１又は２に記載のエアフィルター。
【請求項４】
前記通気性支持材が熱可塑性樹脂により構成される請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエアフィルター。
【請求項５】
前記通気性支持材が、繊維径の異なる繊維が水流または気流により交絡された領域を有する請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエアフィルター。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のエアフィルターを用いた掃除機用エアフィルター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１０１２５４（Ｐ２００９−１０１２５４Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７３１１１（Ｐ２００７−２７３１１１）
【出願日】平成１９年１０月１９日（２００７．１０．１９）
【出願人】（０００１０７３８７）ジャパンゴアテックス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１９日（２００７．１０．１９）
【出願人】（０００１０７３８７）ジャパンゴアテックス株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
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