JP3991576B2

JP3991576B2 - フィルタ素子、その製造方法及びフィルタ

Info

Publication number: JP3991576B2
Application number: JP2000333220A
Authority: JP
Inventors: 洋神林; 宗敬中尾; 連太郎猪奥
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP2002136814A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフィルタ素子及びフィルタに係り、特にレンジフードや換気扇フィルタ等として好適なフィルタ素子とこのフィルタ素子を用いたフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レンジフードや換気扇には、吸引される空気中の水蒸気やチリ、ホコリ、油分等を捕捉するためにフィルタが取り付けられている。このフィルタの要求特性としては、恒常的にスチームにさらされるため耐スチーム性に優れることが重要であり、また、人目にも触れる可能性があることから、外観もある程度良好であることが望まれる。更に、使用により目詰まりした場合には新品と交換するため、交換時の取り扱い性に優れることが望ましい。
【０００３】
従来、レンジフードや換気扇のフィルタには、ガラス繊維にバインダーを付着させてマット状に成形してなるガラスマットが多用されている。
【０００４】
ところで、ダイカストマシンから発生するミストの濾過用フィルタとしては、微孔径フィルタ層を中間層としてその両面に粗孔径フィルタ層を重ねた三層積層構造のフィルタ素子が提案されている（実開平７−１５１４７号公報）。
【０００５】
即ち、ダイカストマシンから発生するミストは、比較的大粒径のスプレーミストと、蒸発コンデンスした微粒径ミストとの混合ミストであるため、粗孔径フィルタを用いてこの混合ミストを濾過すると、そのうちの大粒径ミストは確実にろ過することができるが微粒径ミストは粗孔径フィルタを通過し的確な濾過ができず、環境悪化等の原因となる。一方、微孔径フィルタを用いてこの混合ミストを濾過すると、大粒径ミストと微粒径ミストをともに充分濾過することができるが、圧力損失が高くなり、濾過能力が低下することになる。このため、この三層積層構造のフィルタ素子は、微孔径層を介して両面に粗孔径層を積層することで、大粒径ミストと微粒径ミストとの混合ミストを的確に濾過捕捉するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、粗孔径層／微孔径層／粗孔径層の三層積層構造の従来のフィルタ素子では、
（１）外観が安っぽい：表面が目の粗い粗孔径層であるため。
（２）取り扱い性が悪い：表面が目の粗い粗孔径層であるため、作業者がフィルタ素子の取り付け作業時に触ると、その表面の繊維が手にまとわりつく。特に、ガラス繊維であると手がチクチクする。
（３）耐スチーム性に劣る：表面が目の粗い粗孔径層であるため、構成繊維間の絡みが弱く、接着剤がスチームで劣化すると、表面の繊維が脱落し易くなる。
といった欠点があり、レンジフードや換気扇等に用いるフィルタ素子としては不適当であった。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、レンジフードや換気扇用フィルタ等として好適な、ミスト等の粒子の捕捉効率が高い上に、耐スチーム性に優れたフィルタ素子及びその製造方法と、このフィルタ素子を用いたフィルタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のフィルタ素子は、２層の表面層間に中間層を介在させた積層構造のフィルタ素子であって、該表面層及び中間層は、単一の平均繊維径のガラス繊維にバインダーを付着させてシート状に成形してなる不織布よりなっており、各表面層は密度０．０２〜０．１ｇ／ｃｍ^３、厚さ０．１〜３ｍｍであり、該中間層は密度０．００１〜０．０１ｇ／ｃｍ^３、厚さ５〜５０ｍｍであることを特徴とする。
【０００９】
本発明のフィルタ素子は、表面層が高密度層であるため、構成繊維の脱落が生じ難く、取り扱い性に優れ、耐スチーム性も良好である。
【００１０】
本発明のフィルタ素子は、特にガラス繊維等の繊維にバインダーを付着させてシート状に成形してなる不織布である。この場合において、表面層の構成繊維はフィルタ素子の表面とほぼ平行に配向していることが好ましい。
【００１１】
このような本発明のフィルタ素子はレンジフードや換気扇用のフィルタ素子として好適である。
【００１２】
本発明のフィルタは、このようなフィルタ素子を備えてなるものである。
【００１３】
本発明のフィルタ素子の製造方法は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のフィルタ素子を製造する方法において、ガラス繊維をドラムの外周面に巻き付ける巻き付け工程と、該ドラムの回転軸と平行にカッターを入れ、方形の繊維体を得る工程と、該繊維体に対し、ドラムの回転軸方向に展綿処理を施し、バルキー化する工程と、該繊維体の両表面にバインダーを塗布し、内部にまでしみ込ませ、圧縮成形してフィルタ素子とする工程とを有するフィルタ素子の製造方法であり、該巻き付け工程において、巻き付け中間段階の綾振りを巻き付け始期及び終期段階よりも速くすることにより、該繊維体を、２層の表面層間に中間層を介在させた積層体とすることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明のフィルタ素子の実施の形態を示す模式的な断面図である。
【００１６】
このフィルタ素子１は、２層の表面層２，２と、この表面層２，２間に介在された中間層３との三層積層構造であり、全体の目付が１５０ｇ／ｍ^２以下であり、中間層３の密度が表面層２の密度よりも小さいものである。
【００１７】
本発明において、フィルタ素子全体の目付が１５０ｇ／ｍ^２より大きいと、圧力損失が大きくなり、好ましくない。特に、本発明のフィルタ素子を後述の如く、ガラス繊維で構成する場合、目付が１５０ｇ／ｍ^２以下であれば、圧力損失を確実に１０Ｐａ以下（風速１．１ｍ／ｓｅｃ）に保つことができ、好ましい。
【００１８】
本発明のフィルタ素子の具体的な構成としては特に制限はないが、表面層及び中間層は、いずれも繊維にバインダーを付着させてシート状に成形してなる不織布よりなることが好ましい。この場合、構成繊維としては特に制限はないが、耐熱性、耐食性、耐湿性等の面からガラス繊維で構成されることが好ましい。
【００１９】
表面層及び中間層を不織布とする場合、表面層の繊維は、フィルタ素子の表面とほぼ平行に配向させることが好ましい。即ち、構成繊維が平行に配向していると、表面が平滑で目がそろって見え、安っぽさがなくなる。また、構成繊維が周囲の構成繊維と多くの点で接し、かつ交わるため、引張り強度が高く、取り付け作業時に強く引っ張られても破れや変形を生じ難いフィルタ素子となる。更に、スチームに長期間さらされ、接着剤としてのバインダーが劣化しても、構成繊維は前記繊維同士の絡みにより、容易に脱落することはないため、耐スチーム性、耐久性に優れたものとなる。
【００２０】
このような表面層は、構成繊維を５０〜５００ｍｍ程度の長さに切断し、これにバインダーを吹き付けつつ分散、落下させ、シート状に成形することにより製造することができる。同様に、上記長さの構成繊維を含有する懸濁液を抄紙することでも製造できる。また、中間層は、このようにしてシート状に成形したものを、公知の展綿処理で低密度化するか、或いは表面を摩擦して毛羽立たせることでバルキー化することにより製造することができる。表面層及び中間層は各々個別に製造して積層しても良く、また表面層の成形、シート化及びバルキー化による中間層の成形、表面層の成形の各工程を一連の製造工程で連続的に製造しても良い。
【００２１】
この一連の製造方法として、次のものを例示することができる。まず、構成繊維を直径０．５〜３．０ｍの円筒形ドラムの外周面に相当厚さ巻き付ける。この時、中間層に該当する部分（巻き付け中間段階）の綾振りを表面層に該当する部分（巻き付けの始期及び終期段階）よりも速くして、円筒形ドラム１回転あたりの中間層部分の構成繊維長さを長くする。巻付終了後、前記ドラムの回転軸と平行にカッターを入れ、方形の構成繊維の積層体を得る。この積層体に対し、ドラムの回転軸方向に公知の展綿処理を施し、バルキー化する。そして、両表面にバインダーを塗布し、中間層にまでしみ込ませて、これを加熱ローラー間に通し、両表面層を圧縮成形する。
【００２２】
本発明において、特にフィルタ素子がガラス繊維の不織布で構成される場合、各表面層及び中間層は次のような構成とされていることが好ましい。
［表面層（各々の値）］
フィルタ素子全体に対する重量割合：２０〜４０重量％
厚さ（圧縮されていない状態）：０．１〜３ｍｍ
密度：０．０２〜０．１ｇ／ｃｍ^３、特に０．０２〜０．０６ｇ／ｃｍ^３
繊維に対するバインダー付着率：２５〜４５重量％、特に３０〜４０重量％
［中間層］
フィルタ素子全体に対する重量割合：２０〜６０重量％
厚さ（圧縮されていない状態）：５〜５０ｍｍ
密度：０．００１〜０．０１ｇ／ｃｍ^３、特に０．００２〜０．００６ｇ／ｃｍ^３
繊維に対するバインダー付着率：２０〜４０重量％、特に３０〜３５重量％
なお、バインダーとしては通常のガラス繊維製フィルタ素子に用いられる接着剤ないし表面処理剤をいずれも好適に使用することができる。
【００２３】
また、フィルタ素子を構成するガラス繊維の平均繊維径は３０〜４０μｍであることが好ましく、この場合、フィルタ素子全体の目付は８０〜１５０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。
【００２４】
なお、図１に示すフィルタ素子は本発明の実施の形態の一例であって、本発明は何ら表面層／中間層／表面層の三層積層構造のものに限らず、中間層として更に密度の異なる層を複数層設けても良い。また、一方の表面層と他方の表面層とで密度、その他の構成が異なるものであっても良い。
【００２５】
本発明のフィルタは、このようなフィルタ素子を、枠体等に取り付けてなるものである。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２７】
実施例１
平均繊維径３３μｍのガラス繊維を直径２ｍの円筒形ドラムの外周面に巻き付けた。この時、巻き付けの始期、終期段階での綾振りを中間段階より遅くして、中間層を構成する部分のガラス繊維が、前記ドラムの一回転あたりの巻付け長さで、表面層を構成する部分のものよりも長くなる様にした。巻付終了後、ガラス繊維の積層体をドラムの回転軸と平行にカッターを入れ切断し、幅６．２８ｍの方形のマットとした。このマットに対し、前記ドラムの回転軸方向に公知の展綿処理を施した。つづいて、このマットの両表面から樹脂バインダー（尿素樹脂＋メラミン樹脂）を噴霧し、さらに加熱したプレスローラーにこのマットを通して、バインダーの溶媒を除去するとともに、両表面を圧縮成形した。このマットを３００ｍｍ×３００ｍｍに切断して、試験用のフィルタ素子を得た。
【００２８】
このフィルタ素子の構成は次の通りである。なお、全体の目付は１４０ｇ／ｍ^２であった。
［表面層］
フィルタ素子全体に対する重量割合：３４重量％
厚さ：１．５ｍｍ
密度：０．０４ｇ／ｃｍ^３
バインダー付着率：３４重量％
［中間層］
フィルタ素子全体に対する重量割合：３２重量％
厚さ：１４ｍｍ
密度：０．００４ｇ／ｃｍ^３
バインダー付着率：３２重量％
【００２９】
このフィルタ素子を２枚の金枠に挟んで固定してエアフィルタとした。そして、このエアフィルタに９０℃の飽和蒸気を２４時間、風速１．１ｍ／ｓで吹き付けた。なお、このフィルタ素子の圧力損失は風速１．１ｍ／ｓで９．８Ｐａである。試験後、このフィルタ素子の表裏面を観察したところ、外観上の変化はなく、指でこすってもガラス繊維が脱落することはなかった。
【００３０】
比較例１
平均繊維径３３μｍのガラス繊維を５０ｍｍに切断し、これを尿素樹脂とメラミン樹脂からなるバインダー溶液中に投入し懸濁させた。この懸濁液から抄紙法により、厚さ３ｍｍ、密度０．０４ｇ／ｃｍ^３、バインダー付着率３４重量％の高密度マットを成形した。また、上記懸濁液を撹拌しながら抄紙して、厚さ１４ｍｍ、密度０．００４ｇ／ｃｍ^３、バインダー付着率３２重量％の低密度のマットを成形した。この２つのマットを重ねて、その他は実施例１と同様にして、低密度層を表面にもつ試験用のフィルタ素子を製造した。このフィルタ素子の全体の目付は、１４０ｇ／ｍ^２であった。
【００３１】
このフィルタ素子を用いて、実施例１と同様にしてエアフィルタを製造し同様に飽和蒸気を低密度のマットの側から吹き付けた。なお、このフィルタ素子を金枠に挟む際には、素手で行ったが、指にガラス繊維がまとわり付き、作業性が悪く非常に不快であった。
【００３２】
試験後、低密度のマットの側を目視観察したが、試験前と比べ明らかに空孔が大きく、さらに粗い目になっていた。また、この面を指でこすったところガラス繊維がボロボロと脱落するのが確認できた。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によればレンジフードや換気扇用フィルタ等に好適なミスト等の粒子の捕捉効率が高く、耐スチーム性に優れたフィルタ素子及びその製造方法と、このフィルタ素子を用いた高特性フィルタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルタ素子の実施の形態を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１フィルタ素子
２表面層
３中間層

Claims

２層の表面層間に中間層を介在させた積層構造のフィルタ素子であって、
該表面層及び中間層は、単一の平均繊維径のガラス繊維にバインダーを付着させてシート状に成形してなる不織布よりなっており、
各表面層は密度０．０２〜０．１ｇ／ｃｍ^３、厚さ０．１〜３ｍｍであり、該中間層は密度０．００１〜０．０１ｇ／ｃｍ^３、厚さ５〜５０ｍｍであることを特徴とするフィルタ素子。
請求項１において、前記ガラス繊維の平均繊維径が３０〜４０μｍであることを特徴とするフィルタ素子。
請求項１又は２において、各表面層は、前記ガラス繊維に対する前記バインダーの付着率が２５〜４５重量％であり、前記中間層は、前記ガラス繊維に対する前記バインダーの付着率が２０〜４０重量％であることを特徴とするフィルタ素子。
請求項１ないし３のいずれか１項において、表面層の構成繊維はフィルタ素子の表面とほぼ平行に配向していることを特徴とするフィルタ素子。
請求項１ないし４のいずれか１項において、レンジフード又は換気扇用のフィルタ素子であることを特徴とするフィルタ素子。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のフィルタ素子を備えてなることを特徴とするフィルタ。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のフィルタ素子を製造する方法において、
ガラス繊維をドラムの外周面に巻き付ける巻き付け工程と、
該ドラムの回転軸と平行にカッターを入れ、方形の繊維体を得る工程と、
該繊維体に対し、ドラムの回転軸方向に展綿処理を施し、バルキー化する工程と、
該繊維体の両表面にバインダーを塗布し、内部にまでしみ込ませ、圧縮成形してフィルタ素子とする工程と
を有するフィルタ素子の製造方法であり、
該巻き付け工程において、巻き付け中間段階の綾振りを巻き付け始期及び終期段階よりも速くすることにより、該繊維体を、２層の表面層間に中間層を介在させた積層体とすることを特徴とするフィルタ素子の製造方法。