空气过滤器过滤件、空气过滤器、安装有该空气过滤器的空气净化装置和带加湿功能的空 ...的制作方法
【专利摘要】本发明的空气过滤器过滤件具备：由平均纤维直径为100nm～1000nm的细纤维构成的细纤维层；和用于保持细纤维层的基材。细纤维是由纤维和珠构成的念珠状纤维，细纤维和基材通过珠的表层的熔融而接合。
【专利说明】空气过滤器过滤件、空气过滤器、安装有该空气过滤器的空气净化装置和带加湿功能的空气净化装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及空气过滤器过滤件、空气过滤器、安装有该空气过滤器的空气净化装置和带加湿功能的空气净化装置。
【背景技术】
[0002]以往，组装在空调机等中的空气过滤器过滤件，叠层有细纤维层和基材(例如参照专利文献I)。以下，参照图21对该空气过滤器过滤件进行说明。
[0003]图21是以往的空气过滤器过滤件的概略截面图。如图21所示，空气过滤器过滤件101在灰尘负荷方向、即空气流入方向上依次设置有具有0.05 μ m?I μ m的平均纤维直径的细纤维层102、和基材层103。细纤维层102和基材层103通过利用纤维的熔融固化进行的接合、或利用另外添加的粘合剂成分进行的接合而固定化。
[0004]在这样的以往的空气过滤器过滤件101中，为了通过打褶加工或其他的成形得到空气过滤器，细纤维层102和基材层103需要更牢固地接合。因此，必须确保细纤维层102与基材层103的接合面积，存在妨碍空气过滤器过滤件101的透气性、集尘效果降低的技术问题。
[0005]另外，空气过滤器过滤件在初期压力损失低，具有非常高的集尘效率。但是，细纤维的强度非常弱。另外，细纤维层与基材层、以及细纤维间的接合力也弱，因此，在褶形状加工时，会产生由细纤维的切断、细纤维层与基材层以及细纤维间的剥离引起的细纤维的分布不均。其结果，存在导致细孔破损、集尘效率降低的技术问题。
[0006]因此，提出了通过热熔类树脂层将细纤维层与热熔接性纤维层热接合的热接合性复合片(例如参照专利文献2)。
[0007]但是，这样的热接合性复合片，热熔类树脂进入构成细纤维层的细纤维层的细孔中的比例多，因此，存在细纤维层中的压力损失的上升大的技术问题。
[0008]另外，为了提高基材层与细纤维层的结合强度，基材层和细纤维层如上所述通过接合剂接合。但是，需要利用该接合剂进行的接合工序，生产率降低相应的量。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2010-274144号公报
[0012]专利文献2:日本特许第4748838号公报
【发明内容】
[0013]本发明的空气过滤器过滤件具备:由平均纤维直径为IOOnm?IOOOnm的细纤维构成的细纤维层；和用于保持细纤维层的基材。细纤维是由纤维和珠构成的念珠状纤维，细纤维和基材通过珠的表层的熔融而接合。
[0014]这样的结构的空气过滤器过滤件，珠变得扁平，细纤维与基材的接合面积增大，因此，与使用没有珠的细纤维的情况相比，能够将细纤维和基材更牢固地接合。另外，仅在细纤维与基材的接点发生熔融，由此，不会堵塞空气过滤器过滤件的开口部，透气性也不会受到妨碍。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示本发明的实施方式I的空气过滤器过滤件的概略截面图。
[0016]图2是该空气过滤器过滤件的念珠状纤维的放大图。
[0017]图3A是表示该空气过滤器过滤件的熔融前的珠的状态的显微镜照片的图。
[0018]图3B是表示该空气过滤器过滤件的熔融前的珠的状态的概略图。
[0019]图4A是表示该空气过滤器过滤件的熔融后的珠与基材的接触状态的显微镜照片的图。
[0020]图4B是表示该空气过滤器过滤件的熔融后的珠与基材的接触状态的概略图。
[0021]图5是表示本发明的实施方式2的空气过滤器过滤件的概略截面图。
[0022]图6是使用该空气过滤器过滤件的空气过滤器的概略立体图。
[0023]图7是本发明的实施方式3的空气过滤器过滤件的截面图。
[0024]图8A是表示该空气过滤器过滤件的接合成分熔融前的显微镜照片的图。
[0025]图SB是该空气过滤器过滤件的接合成分熔融前的概略截面图。
[0026]图9A是表示该空气过滤器过滤件的接合成分熔融后的显微镜照片的图。
[0027]图9B是该空气过滤器过滤件的接合成分熔融后的概略截面图。
[0028]图10是表示该空气过滤器过滤件的制造方法的概略图。
[0029]图11是该空气过滤器的立体图。
[0030]图12是表示该带加湿功能的空气净化装置的主体结构的概略截面图。
[0031]图13是具备本发明的实施方式4的空气过滤器的空气净化装置的截面图。
[0032]图14是该空气过滤器的立体图。
[0033]图15是该空气过滤器的放大立体图。
[0034]图16是该空气过滤器过滤件的放大截面图。
[0035]图17是表示该空气过滤器的纳米纤维与基材的接合面部分的图。
[0036]图18是表示该空气过滤器过滤件的制造方法的概略图。
[0037]图19是表示该不同的空气过滤器过滤件的概略截面图。
[0038]图20是表示该空气过滤器过滤件的实施例的每种纤维直径的压力损失变化的图。
[0039]图21是以往的空气过滤器过滤件的概略截面图。
【具体实施方式】
[0040]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0041](实施方式I)
[0042]图1是表示本发明的实施方式I的空气过滤器过滤件的概略截面图，图2是该空气过滤器过滤件的念珠状纤维的放大图。如图1和图2所示，空气过滤器过滤件11包括:由细纤维12构成的细纤维层12a ;和用于保持细纤维层12a的基材13。细纤维12平均纤维直径为IOOnm?lOOOnm，是由纤维(fiber)14和珠(beads)15构成的念珠状纤维16。细纤维12与基材13通过珠的表层15a的熔融而接合。
[0043]如图2所示，细纤维12的珠15为纺锤形。通过使珠15与纤维的边界23为曲线，能够预防纤维14与珠15的边界的切断。其结果，能够稳定地得到空气过滤器过滤件11的过滤件性能。
[0044]细纤维12能够通过例如静电纺丝法制作。在通过例如静电纺丝法制作细纤维12的情况下，能够利用向未图示的注射针(syringe needle)施加的电压与接地板的电位差使珠15的形状变化。即，该电位差越大，被拉向接地板的速度越快，因此，珠15成为更接近纤维14的纺锤形。另外，在该电位差小时，可得到接近球形的珠15。
[0045]图3A是表示本发明的实施方式I的空气过滤器过滤件的熔融前的珠的状态的显微镜照片的图，图3B是表示该空气过滤器过滤件的熔融前的珠的状态的概略图。如图3A、图3B所示，熔融前的细纤维12附着在纤维状的基材13的表面。
[0046]图4A是表示本发明的实施方式I的空气过滤器过滤件的熔融后的珠与基材的接触状态的显微镜照片的图，图4B是表示该空气过滤器过滤件的熔融后的珠与基材的接触状态的概略图。熔融前的珠15，如图4A、图4B所示通过被加热而熔融后变得扁平，细纤维12与基材13的接合面积增大。因此，细纤维12与基材13更牢固地接合。
[0047]另外，仅在细纤维12与基材13的接触部发生熔融，因此，图1的空气过滤器过滤件11的开口部不会被堵塞，透气性不会受到妨碍。
[0048]另外，图1、图2所示的细纤维12与基材13也可以通过珠的表层15a的熔融和压接而接合。通过使细纤维12和基材13压接，除了珠的表层15a的熔融以外，细纤维12与基材13表面的形状相应地结合，细纤维12与基材13更牢固地接合。作为熔融和压接的方法，可以像熨斗那样将未图示的加热面按压在空气过滤器过滤件11上。另外，也可以将细纤维12和基材13夹在未图示的具有一定间隔的2根加热辊之间进行搬送。
[0049]在通常的静电纺丝法(未图示)中，将作为细纤维12的原料的聚合物溶解在适当的溶剂中而得到的溶液，从施加有高电压的注射针向接地板喷雾。其结果，溶液分裂，溶剂挥发，由此得到比注射针细的纤维直径的纤维14。通过使向注射针施加的电压变化、或者对接地板赋予电位，能够使纤维14与珠15的平衡变化。
[0050]此时，如图3B所示，珠的直径15b优选为构成基材的纤维的直径13a的5%?20%。在珠的直径15b小于构成基材的纤维的直径13a的5%的情况下，珠15成为更接近纤维14的形状。为了得到细纤维12与基材13牢固接合的效果，基材13表面必须存在大量的珠15。当基材13表面存在大量的珠15时，作为细纤维12的每单位面积的重量的单位面积重量增大，图1所示的空气过滤器过滤件11的透气性变差。另外，在珠的直径15b大于构成基材的纤维的直径13a的20%的情况下，珠15在基材13上大量叠层，因此，难以进行均匀的加热熔融和压接，难以得到牢固的接合效果。
[0051]作为基材13的例子，为了作为空气过滤器过滤件11发挥作用，需要具有透气性，因此，例如为纺粘无纺布、热粘无纺布或纸类等。
[0052]细纤维12的材质只要能够溶液化即可。例如,只要将PAN (polyacrylonitrile:聚丙烯腈)、PVDF (polyvinylidene difluoride:聚偏氟乙烯)、PVA (polyvinyl alcohol:聚乙烯醇)、PVAc (polyvinyl acetate:聚乙酸乙烯酯)、PES (polyethersulphone:聚醚砜)、聚氨酯、尼龙等聚合物溶解在适当的有机溶剂中溶液化即可。另外，也可以使氧化铝或氧化钛等无机材料溶胶化，使用静电纺丝法制作细纤维12。特别是在细纤维12是由聚合物构成的合成纤维的情况下，其溶液化容易，因此容易制作细纤维12。
[0053]作为细纤维12的材质，当聚合物中含有软化点为150°C以下的低熔点树脂材料时，珠15会通过低温加热而熔融。因此，对基材13的温度影响减小，能够稳定地得到空气过滤器过滤件11的透气性和过滤件性能。例如，以玻璃化转变温度作为参考，可以使用PAN (polyacrylonitrile:聚丙烯腈,玻璃化转变温度为104°C)。另外，目的是珠的表层15a的熔融，因此珠15不需要完全熔融。例如，在使用玻璃化转变温度为230°C的PES(polyethersulphone:聚醚砜)时，当达到120°C时,珠15软化,通过与基材13 —起被压接，珠15变得扁平。
[0054]就加热条件而言，不仅温度重要，时间也重要。在比1000cm2/min短时间的加热的情况下，珠15不会充分熔融。另外，在比200cm2/min长时间的加热的情况下，不仅珠的表层15a熔融，而且连纤维14也熔融，根据材质的不同，有可能连基材13也熔融，不能保持整体的形状。因此，只要在这些温度和时间的范围内选定最佳的条件即可。
[0055](实施方式2)
[0056]在本发明的实施方式2中,对于与实施方式I相同的构成要素标注相同的符号，省略其详细说明。图5是表示本发明的实施方式2的空气过滤器过滤件的概略截面图。
[0057]如图5所示，空气过滤器过滤件Ila包括:由细纤维12构成的细纤维层12a ;基材13 ;和用于保护细纤维12的保护层17。细纤维12和保护层17通过珠的表层15a的熔融而接合。
[0058]在这样的空气过滤器过滤件Ila中，能够防止由外部接触引起的细纤维12的破损。另外，珠15变得扁平，细纤维12与基材13、以及细纤维12与保护层17的接合面积增大。因此，与使用没有珠15的细纤维12的情况相比，细纤维12与基材13、以及细纤维12与保护层17更牢固地接合。另外，仅在细纤维12与基材13、以及细纤维12与保护层17的接点发生熔融，由此，空气过滤器过滤件Ila的开口部不会被堵塞，透气性不会受到妨碍。
[0059]只要基材13和保护层17中的至少一个在与细纤维12的接触面24含有软化点为150°C以下的低熔点树脂材料即可。通过低温加热，基材13和保护层17中的至少一个熔融，与细纤维12的接合变得更牢固。作为含有低熔点树脂材料的基材13和保护层17中的至少一个的材料，需要具有透气性，因此，例如可以为含有低熔点树脂材料的纺粘无纺布、热粘无纺布、或使用低熔点树脂材料作为粘合剂的纸类等。此时，如果细纤维12也含有低熔点树脂材料，则细纤维12会与基材13和保护层17中的至少一个相互熔融，从而更牢固地接合。
[0060]图6是使用本发明的实施方式2的空气过滤器过滤件的空气过滤器的概略立体图。如图6所示，空气过滤器18中，空气过滤器过滤件Ila被实施打褶加工，形状被固定。在打褶加工的形状固定中，例如通过热熔树脂19或各种接合剂仅将褶的顶点连接固定。其结果，在确保空气过滤器过滤件Ila的表面积的同时，将形状固定。在空气过滤器18中，细纤维12与基材13牢固地接合。因此，在加工、成形和使用的各过程中，细纤维12不会破损，能够确保稳定的空气过滤器过滤件Ila的性能。
[0061](实施例)[0062]对将PES(polyethersulphone:聚醚讽)20wt*%溶解在 DMAc(dimethylacetamide:二甲基乙酰胺)中而得到的溶液进行静电纺丝，得到图2所示的由纤维14和珠15构成的念珠状纤维16。此时，在接地板上粘贴有具有透气性的玻璃纸，因此截面成为图1所示的结构。
[0063]在这样得到的空气过滤器过滤件11的细纤维面上覆盖作为保护层17的含有低熔点树脂材料的无纺布片，以约800cm2/min的速度、120°C的温度进行加热。制作无纺布片不同的2种样品，将在面风速5.3cm/sec下使空气通过空气过滤器过滤件Ila时的压力损失示于表1。2种样品的压力损失均稍微上升，但是其上升幅度在5%以内，作为空气过滤器过滤件Ila不是有意义的差异，确认了加热熔融不会妨碍透气性。
[0064][表 I]
[0065]
【权利要求】
1.一种空气过滤器过滤件，其特征在于，具备: 由平均纤维直径为IOOnm~1000nm的细纤维构成的细纤维层；和 用于保持所述细纤维层的基材， 所述细纤维是由纤维和珠构成的念珠状纤维，所述细纤维和所述基材通过所述珠的表层的熔融而接合。
2.如权利要求1所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述细纤维和所述基材通过所述珠表层的熔融和压接而接合。
3.如权利要求1所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 还具备用于保护所述细纤维的保护层，所述细纤维和所述保护层通过所述珠的表层的溶融而接合。
4.如权利要求1所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述细纤维含有软化点为150°C以下的低熔点树脂材料。
5.如权利要求1所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述珠的直径是构成所述基材的纤维的直径的5%~20%。
6.如权利要求1所述的 空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述珠为纺锤形，所述珠与所述纤维的边界为曲线。
7.如权利要求3所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述基材和所述保护层中的至少一个，在与所述细纤维的接触面含有软化点为150°C以下的低熔点树脂材料。
8.一种空气过滤器过滤件，其特征在于，包括: 由平均纤维直径为IOOnm~1000nm的细纤维构成的细纤维层； 用于保持所述细纤维层的基材； 在所述基材与所述细纤维层之间的所述基材的表面设置的接合成分；和 用于保护所述细纤维层的保护层， 所述基材和所述细纤维通过所述接合成分的熔融而接合。
9.如权利要求8所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述基材、所述细纤维层和所述保护层通过热压接而接合。
10.如权利要求8所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述接合成分分散存在于所述基材的表面。
11.一种空气过滤器,其特征在于: 通过对权利要求8所述的空气过滤器过滤件进行打褶加工，将所述空气过滤器过滤件的形状固定。
12.一种空气净化装置，其特征在于，具备: 具备吸气口和排气口的主体外壳；和 设置在所述主体外壳内的送风部， 在所述吸气口安装有权利要求11所述的空气过滤器。
13.—种带加湿功能的空气净化装置，其特征在于: 在权利要求12所述的空气净化装置的所述空气过滤器与所述排气口之间具备加湿部。
14.一种空气过滤器过滤件，其特征在于，具备: 由纤维的集合体构成的基材；和 与所述基材接合的由纳米纤维的集合体构成的细纤维层， 所述纳米纤维的第一尺寸大于所述纳米纤维的第二尺寸，其中，所述第一尺寸为所述纳米纤维与所述基材的接合面部分的宽度方向的长度，所述第二尺寸为所述纳米纤维与所述基材的非接合面部分的宽度方向的长度。
15.如权利要求14所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述细纤维层由所述第二尺寸不同的所述纳米纤维的集合体构成。
16.如权利要求15所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述细纤维层包括:所述第二尺寸为IOOnm~200nm的所述纳米纤维的集合体；和所述第二尺寸为500nm~650nm的所述纳米纤维的集合体。
17.如权利要求15所述的空气过滤器过滤件，其特征在于: 所述第二尺寸小的所述纳米纤维的集合体的单位面积重量比所述第二尺寸大的所述纳米纤维的集合体的单位面积重量少`。
【文档编号】F24D7/00GK103732302SQ201280037834
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2011年10月3日
【发明者】织部美绪, 稻垣纯, 高桥庆太, 黑川崇裕, 住田宽人, 山口贵义 申请人:松下电器产业株式会社