JP6590312B2 - 積層不織布および空気清浄機、ならびに積層不織布の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層不織布に関し、例えば、空気清浄機の濾材に用いられる積層不織布に関する。

空気清浄機等に用いられる濾材として、基材として機能する不織布（第１不織布）に、これよりも平均繊維径の小さな繊維を含み、集塵機能を有する不織布（第２不織布）と、これを保護するとともに集塵機能を有する他の不織布（第３不織布）とが積層された、積層不織布を用いることが提案されている（特許文献１）。

国際公開第２０１３／１２１７３３号パンフレット

しかし、特許文献１の積層不織布は、プリーツ形状に成形する際、第１不織布から第２不織布および第３不織布が剥離する場合がある。第２不織布および第３不織布が剥離すると、積層不織布を濾材として用いる場合、集塵効率が著しく低下する。

本発明の一局面は、第１繊維を含む第１不織布と、前記第１不織布に積層され、第２繊維を含む第２不織布と、前記第２不織布の前記第１不織布に対向しない主面側に積層され、かつ、第３繊維を含む第３不織布と、前記第１不織布と前記第３不織布との間に点在する接着剤と、を備えており、前記第２繊維の平均繊維径Ｄ２が、３μｍ以下であり、前記第１繊維の平均繊維径Ｄ１および前記平均繊維径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たし、前記接着剤が、複数のドット領域を形成しており、前記ドット領域が、前記接着剤の単独の粒子により形成される第１ドットと、前記接着剤の２以上の粒子の融着体により形成される第２ドットと、を含み、前記第２不織布の前記主面に対して垂直な断面から見たとき、前記第２ドットの前記第２不織布の前記第３不織布側の表面からの高さは、前記第１ドットの前記第２不織布の前記第３不織布側の表面からの高さよりも大きい、積層不織布に関する。

本発明の他の一局面は、第１繊維および第２繊維を含む第１ａ不織布と、前記第１ａ不織布に積層され、第３繊維を含む第３不織布と、前記第１ａ不織布と前記第３不織布との間に介在する接着剤と、を備えており、前記第２繊維の平均繊維径Ｄ２が、３μｍ以下であり、前記第１繊維の平均繊維径Ｄ１および前記平均繊維径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たし、前記第１ａ不織布が、前記第１繊維を含む基材層と、前記第３不織布に対向する主面側に配置される、前記第１繊維および前記第２繊維を含む複合層と、を含み、前記接着剤が、複数のドット領域を形成しており、前記ドット領域が、前記接着剤の単独の粒子により形成される第１ドットと、前記接着剤の２以上の粒子の融着体により形成される第２ドットと、を含み、前記１ａ不織布の前記第３不織布に対向する前記主面に対して垂直な断面から見たとき、前記第２ドットの前記複合層の前記第３不織布側の表面からの高さは、前記第１ドットの前記複合層の前記第３不織布側の表面からの高さよりも大きい、積層不織布に関する。

本発明のさらに他の一局面は、気体の吸い込み部と、前記気体の吐き出し部と、前記吸い込み部と前記吐き出し部との間に配置される、上記積層不織布と、を備える、空気清浄機に関する。

本発明のさらに他の一局面は、第１繊維を含む第１不織布を準備する第１準備工程と、第２繊維の原料となる原料樹脂および前記原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液を準備する第２準備工程と、第３繊維を含む第３不織布を準備する第３準備工程と、前記第１不織布上で前記原料液を噴射して、前記原料液から第２繊維を生成させ、前記第１不織布の一方の主面に前記第２繊維を堆積させる不織布形成工程と、前記第２繊維を堆積させた前記第１不織布の前記主面に、接着剤の粒子を散布する接着剤散布工程と、前記主面に散布された前記接着剤を溶融させる加熱工程と、前記溶融した接着剤を有する前記第１不織布に、前記第２繊維を介して前記第３不織布を積層させる積層工程と、を具備し、前記接着剤の散布量が、５ｇ／ｍ²より大きく、前記接着剤の平均粒径が、１５０μｍ以上、２００μｍ未満である、積層不織布の製造方法に関する。

本発明によれば、積層不織布において、不織布間の剥離を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る積層不織布の要部を模式的に示す上面図（ａ）および断面図（ｂ）である。 本発明の一実施形態に係る積層不織布の製造に用いられる製造システムの構成例を示す図である。 本発明の他の一実施形態に係る積層不織布の要部を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る空気清浄機を模式的に示す斜視図である。 実施例１に係る第２不織布側の表面の顕微鏡写真である。 比較例１に係る第２不織布側の表面の顕微鏡写真である。

（第１実施形態）
本実施形態に係る積層不織布は、第１繊維を含む第１不織布と、第１不織布に積層され、第２繊維を含む第２不織布と、第２不織布の第１不織布に対向しない主面２Ａ側に積層され、かつ、第３繊維を含む第３不織布と、第１不織布と第３不織布との間に点在する接着剤と、を備える。以下、積層不織布について、空気清浄機の濾材に適する形態として、具体的に説明するが、積層不織布の用途はこれに限定されるものではない。

第１不織布は、積層不織布の形状を保持する基材として機能する。積層不織布をプリーツ加工する場合、第１不織布が基材となって、プリーツの形状を保持する。

第１不織布は、第１繊維１Ｆを含む。第１繊維１Ｆの材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、アクリル樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート）、ポリアミド（ＰＡ）、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。なかでも、形状保持の観点から、第１繊維１Ｆの材質はＰＥＴまたはセルロースが好ましい。第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１は特に限定されず、例えば、１μｍ以上、４０μｍ以下であっても良く、５μｍ以上、２０μｍ以下であっても良い。

平均繊維径Ｄ１とは、第１繊維１Ｆの直径の平均値である。第１繊維１Ｆの直径とは、第１繊維１Ｆの長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、第１不織布の一方の主面の法線方向から見たときの、第１繊維１Ｆの長さ方向に対して垂直な方向の幅を、第１繊維１Ｆの直径と見なしても良い。平均繊維径Ｄ１は、例えば、第１不織布に含まれる任意の１０本の第１繊維１Ｆの任意の箇所の直径の平均値である。後述する平均繊維径Ｄ２およびＤ３についても同じである。

第１不織布は、例えば、スパンボンド法、乾式法（例えば、エアレイド法）、湿式法、メルトブロー法、ニードルパンチ法等により製造された不織布であり、その製造方法は特に限定されない。なかでも、基材として適する不織布が形成され易い点で、第１不織布１は、湿式法により製造されることが好ましい。

第１不織布の圧力損失も特に限定されない。なかでも、第１不織布の初期の圧力損失は、ＪＩＳＢ９９０８形式１の規格に準拠した測定機を用いて測定した場合、１Ｐａ以上、１０Ｐａ以下程度であることが好ましい。第１不織布の初期の圧力損失がこの範囲であれば、積層不織布全体の圧力損失も抑制される。

第１不織布の厚みＴ１は、圧力損失の観点から、５０μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。不織布の厚みＴとは、例えば、不織布の任意の１０箇所の厚みの平均値である（以下、同じ）。厚みとは、不織布の２つの主面の間の距離である。不織布の厚みＴは、具体的には、不織布の断面を写真に取り、不織布の一方の主面上にある任意の１地点から他方の主面まで、一方の表面に対して垂直な線を引いたとき、この線上にある繊維のうち、最も離れた位置にある２本の繊維の外側（外法）の距離として求められる。他の任意の複数地点（例えば、９地点）についても同様にして不織布の厚みを算出し、これらを平均化した数値を、不織布の厚みＴとする。上記厚みＴの算出に際しては、二値化処理された画像を用いても良い。

同様の観点から、第１不織布の単位面積当たりの質量は、１０ｇ／ｍ²以上、８０ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、３５ｇ／ｍ²以上、６０ｇ／ｍ²以下であることがより好ましい。

第２不織布は、第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１よりも小さい平均繊維径Ｄ２を有する第２繊維２Ｆを備えており、ダストを捕捉する機能を有する。平均繊維径Ｄ２は、平均繊維径Ｄ１の１／１０以下（Ｄ２≦Ｄ１／１０）であることが好ましく、Ｄ２≦Ｄ１／１０であることがより好ましい。また、平均繊維径Ｄ２は、平均繊維径Ｄ１の１／１００以上であることが好ましい。平均繊維径Ｄ２がこの範囲であれば、圧力損失が抑制されるとともに集塵効率が高くなり易い。具体的には、平均繊維径Ｄ２は３μｍ以下である。平均繊維径Ｄ２は、１μｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、平均繊維径Ｄ２は３０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。

第２不織布の単位面積当たりの質量は、０．０１ｇ／ｍ²以上、１．５ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、０．０１ｇ／ｍ²以上、０．５ｇ／ｍ²以下であることがより好ましく、０．０３ｇ／ｍ²以上、０．１ｇ／ｍ²以下であることが特に好ましい。第２不織布の上記質量がこの範囲であると、圧力損失を抑制しながら、高い集塵効率を発揮し易い。

第２繊維２Ｆの材質は特に限定されず、例えば、ＰＡ、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ＰＰ、ＰＥＴ、ポリウレタン（ＰＵ）等のポリマーが挙げられる。これらは、単独あるいは２種以上を組み合わせて用いても良い。なかでも、第２繊維２Ｆを電界紡糸法により形成する場合、ＰＥＳが好ましく用いられる。また、平均繊維径を細くし易い点で、ＰＶＤＦが好ましく用いられる。

第２不織布の厚みＴ２は、圧力損失の観点から、０．５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上、５μｍ以下であることがより好ましい。なお、第２不織布２の初期の圧力損失は、上記と同様の条件で測定する場合、５Ｐａ以上、４０Ｐａ以下程度であることが好ましい。

第３不織布は、比較的大きなダストを集塵する機能を有するとともに、種々の外部負荷から第２不織布を保護する保護材として機能する。集塵効率の観点から、第３不織布３には帯電処理が施されていることが好ましい。

第３不織布は、第３繊維３Ｆを含む。第３繊維３Ｆの材質は特に限定されず、第１不織布と同じ材質が例示できる。なかでも、帯電され易い点で、ＰＰが好ましい。第３繊維３Ｆの平均繊維径Ｄ３は、特に限定されない。平均繊維径Ｄ３は、例えば、０．５μｍ以上、２０μｍ以下であり、５μｍ以上、２０μｍ以下である。

第３不織布３の製造方法は特に限定されず、第１不織布１で例示した方法が同じく例示できる。なかでも、濾材として適する繊維径の細い不織布が形成され易い点で、第３不織布は、メルトブロー法により製造されることが好ましい。

第３不織布の圧力損失も、特に限定されない。なかでも、第３不織布の初期の圧力損失は、上記と同様の条件で測定する場合、１０Ｐａ以上、５０Ｐａ以下程度であることが好ましい。第３不織布の初期の圧力損失がこの範囲であれば、積層不織布全体の圧力損失も抑制される。

第３不織布の厚みＴ３は、圧力損失の観点から、１００μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。第３不織布の単位面積当たりの質量は、圧力損失の観点から、１０ｇ／ｍ²以上、５０ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、１０ｇ／ｍ²以上、３０ｇ／ｍ²以下であることがより好ましい。

第２不織布と第３不織布とは、接着剤の粒子を用いて接着されている。例えば、第１不織布と第２不織布との積層体の第２不織布側に、接着剤として粒子状の熱可塑性樹脂を散布し、溶融させた後、第３不織布が積層される。

一方、第１不織布と第２不織布とは、接着剤を介さずに積層される。第２不織布は、例えば、電界紡糸法により第１不織布上に形成される。電界紡糸法では、第２不織布を構成する第２繊維の原料である樹脂（原料樹脂）を溶媒に溶解させた原料液に、高電圧を印加し、電荷をもった原料液をノズルから噴射することにより、第２繊維が形成される。第２繊維は、溶媒を含んだ状態で第１不織布上に堆積し、第２不織布を形成する。このとき、溶媒を含んだ第２繊維が、第１不織布を構成する第１繊維と密着することで、両者は接合される。

上記の場合、第１不織布と第２不織布とは、繊維同士の点接着によって接着されている。そのため、第１不織布と第２不織布との間では、剥離が生じ易く、第３不織布が剥離するとき、第３不織布に接着剤を介して接着している第２不織布は、第３不織布とともに第１不織布から剥離してしまう。第２不織布および第３不織布が剥離すると、積層不織布を濾材として用いる場合、集塵効率が著しく低下する。

接着剤は粒子状であるため、接着剤の溶融が不十分であると、積層不織布からの脱落や、第２不織布と第３不織布との接着に寄与しない接着剤の割合が増加する。そのため、第３不織布の剥離を抑制するために、接着剤を十分に溶融させることが考えられる。しかし、接着剤を十分に溶融させるために加熱条件を厳しくすると、得られる積層不織布の圧力損失は非常に大きくなる。接着剤を散布せずに加熱下で各不織布の圧着を行った場合にも、圧力損失は増大することから、積層不織布の圧力損失が増大する主な要因は、接着剤を溶融するための熱によって、平均繊維径の小さな第２繊維が変形し、第２不織布および第３不織布の空隙を減少させてしまうことにあると考えられる。そこで、本発明では、積層体の第２不織布側に、２以上の接着剤の粒子を含む融着体を形成することにより、第３不織布の剥離を抑制する。

ところで、従来、圧力損失が増大する要因の一つは、接着剤であると考えられている。そのため、接着剤は、２ｇ／ｍ²程度を上限に散布されることが一般的である。しかし、このような散布量では、融着体を形成することは困難である。一方、融着体を形成し得る程度に接着剤の散布量を増加しても、圧力損失は大きくは増えない。

すなわち、本発明に係る積層不織布は、第１繊維を含む第１不織布と、第１不織布に積層され、第２繊維を含む第２不織布と、第２不織布の第１不織布に対向しない主面２Ａ側に積層され、かつ、第３繊維を含む第３不織布と、第１不織布と第３不織布との間に点在する接着剤と、を備えており、第１繊維の平均繊維径Ｄ１および第２繊維の平均繊維径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす。このとき、接着剤は、複数のドット領域を形成しており、ドット領域が、接着剤の単独の粒子により形成される第１ドットと、接着剤の２以上の粒子の融着体により形成される第２ドットと、を含む。これにより、圧力損失を増加させることなく、第３不織布、さらには第２不織布の剥離が抑制される。

以下、本発明に係る積層不織布を、図１を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る積層不織布１０Ａの要部を模式的に示す上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。

第１不織布１と第３不織布３との間に点在する接着剤４は、複数のドット領域を形成している。言い換えれば、接着剤４を第２不織布２の第１不織布１に対向しない主面から見た形状は、ドット状である。ドット領域の少なくとも一部は、接着剤の粒子が２以上融着することにより形成される融着体である。つまり、接着剤４により形成されるドット領域は、接着剤の単独の粒子により形成される第１ドットＡ１と、接着剤の２以上の粒子の融着体により形成される第２ドットＡ２と、を含む。

複数の粒子の融着体である第２ドットＡ２の上記主面から見た最大径および１つ当たりの面積Ｓ２は、単独の粒子から形成される第１ドットＡ１の上記主面から見た最大径および１つ当たりの面積Ｓ１よりも大きい。そのため、第２ドットＡ２により、第１不織布１および第２不織布２の積層体と第３不織布３とは、より大きな面積で接着される。また、第２ドットＡ２の上記主面に対して垂直な断面から見た高さＨ２は、第１ドットＡ１の当該断面から見た高さＨ１よりも大きい。すなわち、接着剤の粒子は、第３不織布３および積層体の表面だけではなく、これらの内部にまで侵入して、第３不織布３と積層体とを接着している。そのため、第３不織布３の剥離は生じ難い。

ここで、第２ドットＡ２の最大径および高さに相当する径を備えるドット領域を、単独の接着剤の粒子で形成することも考えられる。この場合、第２ドットＡ２を形成するのに使用されるよりも大きな粒径を有する接着剤の粒子を使用すれば良い。しかし、大きな接着剤の粒子を溶融させるには、より大きな熱量が必要である。そのため、加熱条件を厳しくすると、上記のとおり、第２繊維２Ｆの変形が生じ、圧力損失の上昇を招く。また、接着剤の溶融が不十分であると、積層不織布から脱落する。すなわち、比較的粒径の小さな接着剤粒子を用いて、これを積層体上で融着させることにより、熱による第２繊維２Ｆの変形および圧力損失の上昇が抑制されるとともに、接着強度を高めることができる。

第１ドットおよび第２ドットの形成に用いられる接着剤粒子の平均粒径は、１５０〜３５０μｍであることが好ましく、１８０〜３００μｍであることがより好ましい。接着剤の平均粒径がこの範囲であると、第２繊維２Ｆの変形を生じさせない加熱条件での溶融が可能であるとともに、第２ドットＡ２が形成され易い。平均粒径とは、レーザー回折式の粒度分布測定装置により求められる体積粒度分布におけるメディアン径（Ｄ５０）である（以下、同じ）。

接着剤の粒子の種類は特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂を主成分とするホットメルト接着剤等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ＰＵ、ＰＥＴ等のポリエステル、ウレタン変性共重合ポリエステル等の共重合ポリエステル、ＰＡ、ポリオレフィン（例えば、ＰＰ、ＰＥ）等が例示できる。接着剤の融点は、６０〜１４０℃程度であることが好ましい。

第２ドットＡ２は、例えば、接着剤の粒子が２以上、１０以下融着することにより形成されており、通常、不定形である。このとき、接着剤粒子同士は、その界面が確認できる程度に融着していても良いし、上記界面は確認できなくても良い。

第２ドットＡ２の１つ当たりの面積Ｓ２は特に限定されず、粒子の重なり具合や、粒径に応じて決定される。面積Ｓ２は、例えば、第１ドットＡ１の１つ当たりの面積Ｓ１の１．３倍以上である。上記面積Ｓ１は、例えば、０．０２〜０．２０ｍｍ²であり、好ましくは０．０３〜０．１０ｍｍ²である。

第２ドットＡ２の最大径は、例えば、２００μｍ以上であり、好ましくは３００μｍ以上である。第１ドットＡ１の径は、例えば、５０〜５００μｍであり、好ましくは１５００〜３００μｍである。なお、第１ドットＡ１の径は、第１ドットＡ１が円形である場合にはその直径であり、第１ドットＡ１が不定形である場合には、その最大径の平均値である。

第２ドットＡ２の上記高さＨ２は特に限定されない。例えば、第１ドットＡ１の上記高さＨ１の１．３倍以上である。第１ドットＡ１の高さＨ１は、例えば、５０〜３００μｍであり、好ましくは１００〜２００μｍである。各ドットの高さＨは、当該ドットと第１不織布１あるいは第２不織布２との接点を通り、第１不織布に垂直な直線と、当該ドットの外表面とが交わる２点を結んだ距離の平均値として求められる。

第１ドットＡ１と第２ドットＡ２との割合は、特に限定されない。なかでも、剥離抑制の観点から、第１ドットＡ１と第２ドットＡ２との合計数に対する第２ドットＡ２の割合は、上記合計数の５０％より大きいことが好ましい。また、第２ドットＡ２の割合は、上記合計数の８０％より小さいことが好ましい。第２ドットＡ２の単位面積当たりの個数も特に限定されないが、剥離抑制の観点から、５０〜２５０個／ｃｍ²であることが好ましい。

なお、第１ドットＡ１の面積Ｓ１等の物性値は、第１ドットＡ１が複数ある場合、それらの平均値である。第２ドットＡ２の面積Ｓ２等の物性値も同様に、第２ドットＡ２が複数ある場合、それらの平均値である。

第２ドットＡ２および第１ドットＡ１の各物性値は、例えば、第２ドットＡ２および第１ドットＡ１を合計で２０個以上含む領域Ｒから算出できる。すなわち、第１不織布１および第２不織布２の積層体を上記主面の法線方向から写真に撮り、第２ドットＡ２および第１ドットＡ１を合計で２０個以上含む領域Ｒを決定した後、各ドットについての物性値を算出する。ドットの高さについては、領域Ｒに含まれる各ドットを切断するような断面を写真に撮って、計測すれば良い。

第２ドットＡ２を形成する方法は、特に限定されない。例えば、第１不織布１と第２不織布２との積層体の第２不織布２側（上記主面側）に、接着剤の粒子を５ｇ／ｍ²より多く散布する方法が挙げられる。これにより、少なくとも一部の接着剤の粒子同士は、互いにその一部が重なるように積層体の表面に付着される。その後、接着剤を溶融することにより、重なりあった接着剤の粒子同士は融着し、第２ドットＡ２が形成される。

すなわち、積層不織布１０Ａ（１０）は、第１繊維を含む第１不織布を準備する第１準備工程と、第２繊維の原料となる原料樹脂および原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液を準備する第２準備工程と、第３繊維を含む第３不織布を準備する第３準備工程と、第１不織布上で原料液を噴射して、原料液から第２繊維を生成させ、第１不織布の一方の主面に第２繊維を堆積させる不織布形成工程と、第２繊維を堆積させた第１不織布の上記主面に、接着剤の粒子を散布する接着剤散布工程と、上記主面に散布された接着剤を溶融させる加熱工程と、溶融した接着剤を有する第１不織布に、第２繊維を介して第３不織布を積層させる積層工程と、を具備する製造方法により得ることができる。このとき、接着剤の散布量を５ｇ／ｍ²より大きくする。

接着剤の散布量は、第２ドットＡ２が形成され易い点で、５．５ｇ／ｍ²より多いことが好ましい。一方、接着剤の散布量は、２０ｇ／ｍ²より少ないことが好ましい。接着剤の散布量がこの範囲を超えると、製造コストの上昇や、積層不織布の質量が増加することによる、輸送費用等の増加が懸念される。

加熱工程により、互いにその一部が重なるように積層体の表面に付着した複数の接着剤粒子は溶融し、融着する。融着した接着剤粒子（融着粒子）は、積層工程で押しつぶされて、第２ドットＡ２を形成する。このとき、融着粒子の第２不織布２あるいは第１不織布１からの高さは、単独の粒子の高さよりも高い。そのため、融着粒子は、単独粒子に対して優先的に加圧される。よって、融着粒子と第１不織布１との間にある第２繊維以外の第２繊維には、大きな荷重がかからず、変形が抑制される。融着粒子（第２ドットＡ２）と第１不織布１との間にある第２繊維は集塵効率への寄与が小さい一方、この第２繊維以外の第２繊維は、集塵効率に大きく寄与する。集塵効率に寄与する第２繊維の変形が抑制されるため、集塵効率はより向上し易い。

上記のような積層不織布の製造方法は、例えば、ラインの上流から下流に第１不織布１を搬送し、搬送される第１不織布の主面に第２不織布を形成した後、第３不織布を積層する製造システムにより実施することが可能である。このような製造システムは、例えば、（１）第１不織布を搬送ベルトに供給する第１不織布供給装置と、（２）原料液から静電気力により第２繊維を生成させる電界紡糸機構を有する第２不織布形成装置と、（３）第２不織布形成装置から送り出される第２不織布の上方から、接着剤を散布する接着剤散布装置と、（４）散布された接着剤を溶融する加熱装置と、（５）加熱装置から送り出される第２不織布の上方から、第３不織布を積層する第３不織布積層装置を具備する。

以下、図２を参照しながら、積層不織布の製造方法およびこれを行う製造システムについて説明するが、以下のシステムおよび製造方法は、本発明を限定するものではない。図２は、積層不織布１０の製造システムの一例の構成を概略的に示す図である。製造システム２００は、積層不織布１０を製造するための製造ラインを構成している。

まず、第１不織布１を準備する。製造システム２００では、第１不織布１は、各搬送ロール１１、３１、４１、５１および搬送コンベア２１により、製造ラインの上流から下流に搬送される。製造システム２００の最上流には、ロール状に捲回された第１不織布１を内部に収容した第１不織布供給装置２０１が設けられている。供給装置２０１は、モータ１３により第１供給リール１２を回転させて、第１供給リール１２に捲回された第１不織布１を搬送ロール１１に供給する。

第１不織布１は、搬送ロール１１により、電界紡糸ユニット２０２に搬送される。電界紡糸ユニット２０２が具備する電界紡糸機構は、装置内の上方に設置された第２繊維２Ｆの原料液を放出するための放出体２３と、放出された原料液をプラスに帯電させる帯電手段（後述参照）と、放出体２３と対向するように配置された第１不織布１を上流側から下流側に搬送する搬送コンベア２１と、を備えている。搬送コンベア２１は、第１不織布１とともに第２繊維２Ｆを収集するコレクタ部として機能する。なお、電界紡糸ユニット２０２の台数は、特に限定されるものではなく、１台でも２台以上でもよい。

電界紡糸ユニット２０２および／または放出体２３が複数ある場合、電界紡糸ユニット２０２ごと、あるいは、放出体２３ごとに、形成される第２繊維２Ｆの平均繊維径を変化させても良い。第２繊維２Ｆの平均繊維径は、後述する原料液の吐出圧力、印加電圧、原料液の濃度、放出体２３と第１不織布１との距離、温度、湿度などを調整することにより、変化させることができる。また、第２繊維２Ｆの堆積量は、原料液の吐出圧力、印加電圧、原料液の濃度、第１不織布１の搬送速度などを調整することにより、制御される。

放出体２３の第１不織布１の主面と対向する側には、原料液の放出口（図示せず）が複数箇所設けられている。放出体２３の放出口と、第１不織布１との距離は、製造システムの規模や所望の繊維径にもよるが、例えば、１００〜６００ｍｍであればよい。放出体２３は、電界紡糸ユニット２０２の上方に設置された、第１不織布１の搬送方向と平行な第１支持体２４から下方に延びる第２支持体２５により、自身の長手方向が第１不織布１の主面と平行になるように支持されている。第１支持体２４は、放出体２３を第１不織布１の搬送方向とは垂直な方向に揺動させるように、可動であっても良い。

帯電手段は、放出体２３に電圧を印加する電圧印加装置２６と、搬送コンベア２１と平行に設置された対電極２７とで構成されている。対電極２７は接地（グランド）されている。これにより、放出体２３と対電極２７との間には、電圧印加装置２６により印加される電圧に応じた電位差（例えば２０〜２００ｋＶ）を設けることができる。なお、帯電手段の構成は、特に限定されない。例えば、対電極２７はマイナスに帯電されていても良い。また、対電極２７を設ける代わりに、搬送コンベア２１のベルト部分を導体から構成してもよい。

放出体２３は、導体で構成されており、長尺の形状を有し、その内部は中空になっている。中空部は原料液２２を収容する収容部となる。原料液２２は、放出体２３の中空部と連通するポンプ２８の圧力により、原料液タンク２９から放出体２３の中空に供給される。そして、原料液２２は、ポンプ２８の圧力により、放出口から第１不織布１の主面に向かって放出される。放出された原料液２２は、帯電した状態で放出体２３と第１不織布１との間の空間（生成空間）を移動中に静電爆発を起し、繊維状物（第２繊維２Ｆ）を生成する。

原料液２２に含まれる溶媒としては、原料樹脂の種類や製造条件に応じて、適切なものを選択すればよい。例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド、ピリジン、水等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。なかでも、後述するようにポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）を含む第２繊維２Ｆを電界紡糸法により形成する場合、電界紡糸法に適している点およびＰＥＳを溶解し易い点で、ＤＭＡｃが好ましい。

原料液２２には、無機質固体材料を添加してもよい。無機質固体材料としては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を挙げることができる。なかでも、加工性などの観点から、酸化物を用いることが好ましい。酸化物としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、ＳｎＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏ、ＺｎＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｓ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｌｕ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅等を例示することができる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。

原料液２２における溶媒と原料樹脂との混合比率は、選定される溶媒の種類と原料樹脂の種類により異なる。原料液２２における溶媒の割合は、例えば、６０質量％から９５質量％である。

第２繊維２Ｆを形成する電界紡糸機構は、上記の構成に限定されない。所定の第２繊維２Ｆの生成空間において、原料液から静電気力により第２繊維２Ｆを生成させ、生成した第２繊維２Ｆを第１不織布１の主面に堆積させることができる機構であれば、特に限定なく用いることができる。例えば、放出体２３の長手方向に垂直な断面の形状は、上方から下方に向かって次第に小さくなる形状（Ｖ型ノズル）であってもよい。

第２不織布２が形成された後、第１不織布１と第２不織布２との積層体を、接着剤散布装置２０３に搬送する。接着剤散布装置２０３では、第２不織布２の上方から、接着剤粒子４が散布される。接着剤４は、例えば、スプレー法、自由落下等により散布される。

接着剤散布装置２０３は、例えば、接着剤散布装置２０３の上方に設置された接着剤４を収容する接着剤タンク３２と、接着剤４を散布するための散布部材３３とを備える散布装置３４を具備する。

接着剤４が散布された後、積層体に第３不織布３が積層される前に、加熱機器４２を備える加熱装置２０４により、接着剤４が加熱される。これにより、一部が重なり合って付着していた接着剤粒子は融着する。加熱装置２０４では、第２不織布２に含まれる溶媒の除去も行われる。

加熱機器４２は特に限定されず、公知のものを適宜選択すれば良い。加熱温度は、溶媒の沸点および接着剤４の融点に応じて適宜設定すれば良い。加熱温度は、積層体の表面が好ましくは１００〜２００℃、より好ましくは１２０〜１７０℃になるように、調整される。なお、第２繊維の材質の一つであるＰＥＳの軟化温度は、２００〜２３０℃である。

次いで、融着した接着剤粒子を備える積層体は、第３不織布積層装置２０５に搬送される。第３不織布積層装置２０５では、積層体の上方から、第３不織布３が供給され、接着剤４を介して積層体に積層される。第３不織布３が長尺である場合、第１不織布１と同様に、第３不織布３は第２リール５２に巻き取られていても良い。この場合、第３不織布３は、第２リール５２から捲き出されながら、積層体に積層される。

第３不織布３を積層した後、積層不織布１０を挟んで上下に配置された一対の加圧ロール５３（５３ａおよび５３ｂ）により圧力を加えながら、積層不織布１０を加圧して積層体と第３不織布３とをさらに密着させても良い。

最後に、第３不織布積層装置２０５から積層不織布１０を搬出し、ロール６１を経由して、より下流側に配置されている回収装置２０６に搬送する。回収装置２０６は、例えば、搬送されてくる積層不織布１０を捲き取る回収リール６２を内蔵している。回収リール６２はモータ６３により回転駆動される。

（第２実施形態）
本実施形態に係る積層不織布１０Ｂは、図３に示すように、上記第１不織布および第２不織布に替えて、第１繊維１Ｆを含む基材層５ａと、第１繊維１Ｆおよび第２繊維２Ｆを含む複合層５ｂとを含む第１ａ不織布５を備えること以外、第１実施形態と同様である。この場合、第３不織布３は、第１ａ不織布５の複合層５ｂに対向するように積層され、接着剤４は、複合層５ｂと第３不織布３との間に介在する。基材層５ａは上記第１不織布１に相当し、積層不織布１０Ｂの形状を保持する機能を有する。例えば、積層不織布をプリーツ加工する場合、基材層によってプリーツの形状は保持される。複合層は、上記第２不織布に相当し、集塵効果を発揮する。

このような第１ａ不織布５は、上記第１不織布および第２不織布の積層体を得る方法と同様に、第１繊維１Ｆを含む基材上に、例えば電界紡糸法を用いて第２繊維２Ｆを堆積させることにより得ることができる。このとき、例えば、第２繊維２Ｆの堆積量を少なくする。これにより、基材に堆積する第２繊維２Ｆのほとんど（例えば、９０質量％以上）は第１繊維１Ｆ同士の間隙に埋没して、上記複合層５ｂを形成する。そのため、第１繊維１Ｆと第２繊維２Ｆとが分離することが抑制される。また、複合層５ｂの第２繊維２Ｆは、自己支持性を備える層を形成していない。そのため、第２繊維２Ｆの一部が第１繊維１Ｆから分離しても、他の第２繊維２Ｆが連鎖的に分離するという事態は生じ難い。よって、第３不織布３の剥離はさらに抑制され易くなる。

第１ａ不織布５（基材層５ａと複合層５ｂとの合計）の厚みは、圧力損失の観点から、５０μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。

第２繊維２Ｆは、集塵効率の観点から、第１ａ不織布５の厚み方向に、第１ａ不織布５の一方の主面から２μｍまでの領域に配置されることが好ましく、第１ａ不織布５の一方の主面から１μｍまでの領域に配置されることがより好ましい。言い換えれば、複合層５ｂの厚みは、０．１μｍ以上、２μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上、１μｍ以下であることがより好ましい。

［空気清浄機］
本発明に係る空気清浄機１００は、図４に例示されるように、気体の吸い込み部１０１と、気体の吐き出し部１０２と、これらの間に配置される積層不織布１０と、を備える。積層不織布１０は、蛇腹状にプリーツ加工されて配置されても良い。積層不織布１０は、大気中のダストを捕捉する濾材である。積層不織布１０を備える空気清浄機は、長期間にわたって、圧力損失が小さく抑えられる。集塵効率の点で、積層不織布１０は、第３不織布３が吸い込み部１０１側に位置するように、吸い込み部１０１と吐き出し部１０２との間に配置されることが好ましい。

空気清浄機１００は、外部の大気を吸い込み部１０１から空気清浄機１００内部に取り込む。取り込まれた大気に含まれるダストは、積層不織布１０等を通過する間に捕捉され、清浄化された大気が吐き出し部１０２から外部に放出される。空気清浄機１００は、さらに、吸い込み部１０１と積層不織布１０との間に、大きな塵等を捕捉するプレフィルタ１０３等を備えても良い。また、積層不織布１０と吐き出し部１０２との間に消臭フィルタ１０４や加湿フィルタ（図示せず）等が備えられても良い。

［実施例］
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
第１不織布としてセルロースを主体とする基材（厚みＴ１：３００μｍ、Ｄ１：１５μｍ、単位面積当たりの質量：４２ｇ／ｍ²、空隙率Ｐ１：６１％）を使用した。図２に示すような製造システムを用いて、搬送される第１不織布１に第２繊維を堆積させて第２不織布を形成し、積層体を得た。このとき、放出体を連続的に搬送方向とは垂直な方向に揺動させるとともに、生成空間において、ガス流を第１不織布の上流側から第２繊維に衝突させた。第２繊維の原料液としては、ＰＥＳを２０質量％含むＤＭＡｃ溶液を用いた。Ｄ２は、２７３ｎｍであった。

次いで、積層体の第２不織布２側から、粉末状の接着剤（ポリエステル系ホットメルト樹脂、融点：約１００℃）を自由落下により散布した。接着剤の散布量は６ｇ／ｍ²であり、平均粒径は２１５μｍであった。積層体の表面が１５８℃になるように加熱した後、第２不織布２側から、第３不織布を積層した。第３不織布として、ポリプロピレン繊維を主体とするメルトブロー不織布（Ｔ３：１６５μｍ、Ｄ３：５μｍ、Ｐ３：６１体積％、単位面積当たりの質量：１８ｇ／ｍ²）を用いた。続いて、加圧ロールにより圧着して、積層不織布を得た。圧着の圧力は５ｋＰａとした。

得られた積層不織布の第３不織布を、接着剤が第３不織布側に残らないように剥離した。残った積層体について、第２不織布側から顕微鏡を用いて観察し、ドット状の接着剤を２０個以上含む領域Ｒを決定した。図５に領域Ｒの一部の顕微鏡写真（５０倍）を示す。

領域Ｒには、単独の接着剤粒子により形成されたとみられる第１ドット、および、複数の接着剤粒子が２〜８個融着したとみられる第２ドットが含まれていた。領域Ｒにおける第１ドットと第２ドットとの合計数に対する第２ドットの割合は６２％であり、第２ドットは９８個／ｃｍ²含まれていた。第１ドットの平均の径は１７９μｍであり、第２ドットの平均の最大径は３１３μｍであった。さらに、各ドットの中心付近を通る直線により各ドットを切断し、これらの断面を確認した。第１ドットの高さは１２１μｍであり、第２ドットの高さは２２５μｍであった。

（圧力損失の評価）
別途、積層不織布を１２ｃｍ×１２ｃｍに裁断し、面風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで吸引試験を行った。サンプルの上流側の空気圧Ｐ₀および下流側の空気圧Ｐ₁を測定し、圧力損失（＝Ｐ₀−Ｐ₁）を算出した。空気圧の測定には、ＪＩＳＢ９９０８の規格に準拠した測定機（マノメータ）を使用した。結果を表１に示す。

（接着強度の評価）
さらに、別途、積層不織布を幅３０ｍｍ、長さ１８０ｍｍに裁断し、ＪＩＳＺ０２３７に準拠した方法により、第１不織布と第３不織布との間の剥離強度を測定した。具体的には、第1不織布側を両面テープで台座に貼り付けて、はさみ冶具により第３不織布を９０°方向に５ｍｍ／ｓｅｃで引張り、剥離強度を測定した。

［比較例１］
接着剤の散布量を２ｇ／ｍ²としたこと以外は、実施例１と同様にして、積層不織布を作成し、領域Ｒを決定した。領域Ｒには、単独の接着剤粒子により形成されたとみられる第１ドットが確認されたが、複数の接着剤粒子が２個以上融着したとみられる第２ドットは確認されなかった。図６に領域Ｒの一部の顕微鏡写真（５０倍）を示す。別途、得られた積層不織布について、実施例１と同様にして、圧力損失および剥離強度の評価を行った。結果を表１に示す。

［比較例２］
平均粒径が３３４μｍである接着剤を用いたこと、接着剤の散布量を２ｇ／ｍ²としたこと、および、積層体の表面が１７７℃になるように加熱したこと以外は、実施例１と同様にして、積層不織布を作成し、領域Ｒを決定した。領域Ｒには、単独の接着剤粒子により形成されたとみられる第１ドットが確認されたが、複数の接着剤粒子が２個以上融着したとみられる第２ドットは確認されなかった。第１ドットの粒径は４１２μｍであった。別途、得られた積層不織布について、実施例１と同様にして、圧力損失および剥離強度の評価を行った。結果を表１に示す。

本発明の積層不織布は、平均繊維径の小さな繊維を備える不織布の剥離が抑制されるため、空気清浄機、あるいは空調機の濾材、電池用の分離シート、燃料電池用のメンブレン、妊娠検査シート等の体外検査シート、細胞培養用等の医療用シート、防塵マスク等の防塵布や防塵服、化粧用シート、塵を拭き取る拭取シート等として、好適である。

１：第１不織布、１Ｆ：第１繊維、２：第２不織布、２Ｆ：第２繊維、３：第３不織布３Ｆ：第３繊維、４：接着剤、５：第１ａ不織布、５ａ：基材層、５ｂ：複合層、１０、１０Ａ、１０Ｂ：積層不織布、１１：搬送ロール、１２：第１供給リール、１３：モータ、２１：搬送コンベア、２２：原料液、２３：放出体、２４：第１支持体、２５：第２支持体、２６：電圧印加装置、２７：対電極、２８：ポンプ、２９：原料液タンク、３１：搬送ロール、３２：接着剤タンク、３３：散布部材、３４：散布装置、４１：搬送ロール、４２：加熱機器、５１：搬送ロール、５２：第２供給リール、５３、５３ａ、５３ｂ：加圧ロール、６１：ロール、６２：回収リール、６３：モータ、１００：空気清浄機、１０１：吸い込み部、１０２：吐き出し部、１０３：プレフィルタ、１０４：消臭フィルタ、２００：製造システム、２０１：第１不織布供給装置、２０２：電界紡糸ユニット、２０３：接着剤散布装置、２０４：加熱装置、２０５：第３不織布積層装置、２０６：回収装置

Claims (7)

1. 第１繊維を含む第１不織布と、
   前記第１不織布に積層され、第２繊維を含む第２不織布と、
   前記第２不織布の前記第１不織布に対向しない主面側に積層され、かつ、第３繊維を含む第３不織布と、
   前記第１不織布と前記第３不織布との間に点在する接着剤と、を備えており、
   前記第２繊維の平均繊維径Ｄ２が、３μｍ以下であり、
   前記第１繊維の平均繊維径Ｄ１および前記平均繊維径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たし、
   前記接着剤が、複数のドット領域を形成しており、
   前記ドット領域が、前記接着剤の単独の粒子により形成される第１ドットと、前記接着剤の２以上の粒子の融着体により形成される第２ドットと、を含み、
   前記第２不織布の前記主面に対して垂直な断面から見たとき、前記第２ドットの前記第２不織布の前記第３不織布側の表面からの高さは、前記第１ドットの前記第２不織布の前記第３不織布側の表面からの高さよりも大きい、積層不織布。
2. 第１繊維および第２繊維を含む第１ａ不織布と、
   前記第１ａ不織布に積層され、第３繊維を含む第３不織布と、
   前記第１ａ不織布と前記第３不織布との間に介在する接着剤と、を備えており、
   前記第２繊維の平均繊維径Ｄ２が、３μｍ以下であり、
   前記第１繊維の平均繊維径Ｄ１および前記平均繊維径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たし、
   前記第１ａ不織布が、前記第１繊維を含む基材層と、前記第３不織布に対向する主面側に配置される、前記第１繊維および前記第２繊維を含む複合層と、を含み、
   前記接着剤が、複数のドット領域を形成しており、
   前記ドット領域が、前記接着剤の単独の粒子により形成される第１ドットと、前記接着剤の２以上の粒子の融着体により形成される第２ドットと、を含み、
   前記１ａ不織布の前記第３不織布に対向する前記主面に対して垂直な断面から見たとき、前記第２ドットの前記複合層の前記第３不織布側の表面からの高さは、前記第１ドットの前記複合層の前記第３不織布側の表面からの高さよりも大きい、積層不織布。
3. 前記第２ドットの数が、前記第１ドットの数より多い、請求項１または請求項２に記載の積層不織布。
4. 前記接着剤の単位面積当たりの質量が、５ｇ／ｍ²より大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層不織布。
5. 前記平均繊維径Ｄ２が、１μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層不織布。
6. 気体の吸い込み部と、
   前記気体の吐き出し部と、
   前記吸い込み部と前記吐き出し部との間に配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層不織布と、を備える、空気清浄機。
7. 第１繊維を含む第１不織布を準備する第１準備工程と、
   第２繊維の原料となる原料樹脂および前記原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液を準備する第２準備工程と、
   第３繊維を含む第３不織布を準備する第３準備工程と、
   前記第１不織布上で前記原料液を噴射して、前記原料液から第２繊維を生成させ、前記第１不織布の一方の主面に前記第２繊維を堆積させる不織布形成工程と、
   前記第２繊維を堆積させた前記第１不織布の前記主面に、接着剤の粒子を散布する接着剤散布工程と、
   前記主面に散布された前記接着剤を溶融させる加熱工程と、
   前記溶融した接着剤を有する前記第１不織布に、前記第２繊維を介して前記第３不織布を積層させる積層工程と、を具備し、
   前記接着剤の散布量が、５ｇ／ｍ²より大きく、
   前記接着剤の平均粒径が、１５０μｍ以上、２００μｍ未満である、積層不織布の製造方法。