專利名稱：濾芯、及其制造方法和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種濾芯，該濾芯用于空氣凈化設(shè)備，如機動車的空氣調(diào)節(jié)器和工業(yè)或家庭用空氣調(diào)節(jié)器以及其它空氣凈化器。特別是涉及具有較長的過濾壽命的濾芯。
背景技術(shù)：
一直以來，家庭用空氣凈化器和設(shè)置于汽車車內(nèi)的空調(diào)內(nèi)部、凈化外部空氣及內(nèi)部空氣的室內(nèi)過濾器、在車內(nèi)天窗或者后座背后的面板上等設(shè)置的凈化內(nèi)部空氣的空氣凈化器中，都是使用將空氣過濾器基材進行褶皺的方式的灰塵除去用的濾芯或者用計量法評價的性能高的濾芯。此種濾芯，例如，公知的專利文獻1中空氣過濾器及其框體、以及濾芯的安裝方法。而且，在大廈、工廠、事務(wù)所等設(shè)置的空氣凈化裝置中，安裝封裝式過濾器、風機盤管裝置、中央空調(diào)用過濾器裝置等，也可以根據(jù)需要安裝在這些過濾器中安裝將空氣過濾器基材進行褶皺彎折加工的灰塵除去用濾芯。而且，在此濾芯中，為了減少能量成本消耗，要求不但要盡可能的減少壓力損失，確保高空氣流速，而且還要求盡可能的具有高除塵效率以及盡可能的延長過濾壽命。
對此要求，如果使用厚度薄的空氣過濾器基材，則具有濾芯壓力損失變小，確保高空氣流速的優(yōu)點，但是反過來卻出現(xiàn)了保持灰塵的空隙減少，濾芯過濾壽命變短的問題，而且，相反的，如果使用厚度厚的空氣過濾器基材，則具有保持灰塵的空隙增多，濾芯過濾壽命變長的優(yōu)點，但是反過來卻出現(xiàn)了濾芯壓力損失變高，能量消耗增加和不能確保高空氣流速的問題。
專利文獻1日本特開2001-46824號公報發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種濾芯、及其制造方法和使用方法，其能夠減少初壓損失、縮減能量消耗和確保高空氣流速，并且，保持高除塵效率的同時，延長過濾壽命。
為了解決上述問題，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明第一至第六方面所涉及的發(fā)明，將無紡布基材11進行褶皺加工，此無紡布基材11具有由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維，通過保形裝置如保形部件12a保持褶皺形狀的濾芯10，其特征在于，上述無紡布基材11通過在60℃的加熱厚度可增大5％以上。
根據(jù)本發(fā)明第七方面所涉及的濾芯的制造方法，其中，向具有由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的纖維網(wǎng)通入大于等于熱塑性樹脂的熔點的加熱空氣，上述纖維網(wǎng)的構(gòu)成纖維相互結(jié)合后，以使上述纖維網(wǎng)處于擠壓狀態(tài)的方式，以大于上述加熱空氣的通過速度向纖維網(wǎng)通入小于熱塑性樹脂的熔點溫度的加熱空氣，從而形成無紡布基材，之后，對上述無紡布基材進行褶皺加工，再通過保形裝置保持上述無紡布基材的褶皺形狀。
根據(jù)本發(fā)明第八方面所涉及的濾芯的使用方法，其中，通過在50至80℃中的任一溫度環(huán)境中使用此濾芯，使上述無紡布基材的厚度恢復5％以上而使用。其中，上述濾芯是對具有由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的無紡布基材進行褶皺加工，通過保形裝置保持褶皺形狀而得到的濾芯。
根據(jù)本發(fā)明，可提供一種濾芯，能夠減少初壓損失、降低能量消耗和確保高空氣流速，并且，保持高除塵效率的同時，延長過濾壽命。


圖1示出本發(fā)明的濾芯的一例的立體圖，而且，示出在箭頭A方向上安裝保形裝置的狀態(tài)圖。
圖2是本發(fā)明的濾芯的要部放大圖。
圖3是本發(fā)明的濾芯的模式截面圖。
具體實施例方式
以下，對于本發(fā)明涉及的濾芯、其制造方法及使用方法的優(yōu)選實施例進行詳細說明。另外，關(guān)于本發(fā)明的濾芯的制造方法及使用方法，在濾芯的說明中進行說明。本發(fā)明的濾芯是褶皺加工具有由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的無紡布基材，并保持褶皺形狀而形成的濾芯。
根據(jù)本發(fā)明的濾芯，構(gòu)成無紡布基材的纖維必須具有由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維，作為由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維可以列舉通常在無紡布制造中使用的合成纖維，例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯等的聚酯纖維、尼龍6、尼龍66等的聚酰胺纖維、聚丙烯、聚乙烯等的聚烯烴纖維、聚丙烯腈等的丙烯酸類纖維及聚乙烯醇纖維等。在這些纖維中，為了提高濾芯的過濾性能，優(yōu)選帶電性卓越的聚烯烴纖維。
而且，由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維也可能是熱粘著性的纖維。作為熱粘著性的纖維，例如，由單一樹脂成分構(gòu)成的纖維，可粘著于比其他纖維熔點低的其他纖維；復合纖維，在纖維表面上具有低熔點成分，此低熔點成分能粘著于比其他纖維熔點低的其他纖維。如此復合纖維中，其截面的形狀是例如，在纖維表面具有低熔點成分的芯鞘型和并列型等的復合纖維，而且其材質(zhì)是例如，共聚聚酯/聚酯、共聚聚丙烯/聚丙烯、聚丙烯/聚酰胺、聚乙烯/聚丙烯、聚丙烯/聚酯、聚乙烯/聚酯等的包括纖維形成性聚合物的組合的復合纖維。為了提高濾芯的過濾性能，在這些纖維中，優(yōu)選帶電性卓越的聚烯烴纖維。
而且，由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維應優(yōu)選具有纖維長為15至100mm，每英寸具有5至30個卷縮數(shù)的短纖維。因為短纖維利用卡片機等實施卷縮加工以使其開纖，所以形成容積大的無紡布基材，且具有這樣的效果對于在厚度方向上的擠壓有卓越的推斥力，也容易消除在無紡布基材上產(chǎn)生的纖維的變形。
另外，構(gòu)成上述無紡布基材的纖維除了由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維以外，為了提升濾芯的功能，還可以包括人造絲等的半合成纖維、或者棉及紙漿纖維等的天然纖維。但是，其他纖維的混入比率，應該保持在不喪失濾芯特性的范圍內(nèi)，相對無紡布基材整體優(yōu)選小于等于30質(zhì)量％，更優(yōu)選小于等于15質(zhì)量％。而且。上述熱粘著性纖維占無紡布基材整體的比率優(yōu)選為100至5質(zhì)量％，100至50質(zhì)量％更好，100至75質(zhì)量％最好。熱粘著性纖維的比率小于5質(zhì)量％的話，會有熱粘著的結(jié)合力減弱，在風壓的作用下濾芯在厚度方向容易破裂，縮短過濾壽命的情況。而且，上述無紡布基材中的纖維的平均纖度優(yōu)選0.1至30分特，0.5至20分特更好，1至10分特最好。
上述無紡布基材可應用，通過在60℃加熱使其厚度限定增大5％以上，沒有特別的限定的、通過通常的無紡布的制法、即干式法、濕式法、網(wǎng)狀結(jié)合法、融噴法、靜電紡絲法、閃蒸紡絲法等形成的無紡布。在這些制法中，一般優(yōu)選通過干式法得到的無紡布，所謂干式法是短纖維使用卡片機和空氣排放設(shè)備等，形成纖維網(wǎng)后，使用粘膠纖維或者粘著劑，通過粘著構(gòu)成纖維而結(jié)合的方法。通過干式法得到的無紡布，因為在厚度方向上排列了很多纖維，所以厚度變大，而且在厚度方向上難以破損，并且對于在厚度方向上的擠壓有卓越的推斥力，也容易消除由無紡布基材產(chǎn)生的纖維的變形。另外，當為網(wǎng)狀結(jié)合法和融噴法的情況，也可以是這樣的方法將由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維從管口紡出，形成由長纖維構(gòu)成的纖維棉網(wǎng)的時候，將由熱塑性樹脂構(gòu)成的粘性短纖維注入，得到長纖維和短纖維一體化的纖維棉網(wǎng)后，通過粘著構(gòu)成纖維而結(jié)合。
作為更優(yōu)選的無紡布基材，可列舉使用卡片機和空氣排放設(shè)備，將包括上述熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的構(gòu)成纖維形成為纖維網(wǎng)，接下來，通過向此纖維網(wǎng)通入加熱空氣，使上述纖維網(wǎng)的構(gòu)成纖維相互結(jié)合的無紡布基材，該加熱空氣是溫度大于此纖維網(wǎng)中所具有的由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的熱塑性樹脂的熔點的加熱空氣。
而且，在上述無紡布基材的制法中，可以同時使用在形成的纖維網(wǎng)上通過針束打孔以纏繞各纖維的方式結(jié)合各纖維的方法。
本發(fā)明的濾芯具有這樣的特性上述無紡布基材通過在60℃的加熱厚度增大5％以上的特性。無紡布基材厚度的增大可以是向濾芯或者無紡布基材以表面速度25cm/秒的速度通入加熱空氣(60℃)100個小時的方法來確定。由于本發(fā)明的濾芯具有這樣的通過在60℃的加熱厚度增大5％以上的特性，所以通過在60℃以上的加熱環(huán)境中使用此濾芯，無紡布的厚度增大5％以上，據(jù)此具有延長濾芯壽命的優(yōu)點。
在此，所謂加熱并不只限于人為的加熱，也指非人為的加熱無紡布。例如包括，在汽車車內(nèi)的空調(diào)內(nèi)部安裝空氣過濾器裝置，此空氣過濾器裝置將濾芯安裝于剛性框中，通過將汽車放置在例如夏天酷熱的溫度下，進行非人為加熱。如此，當通過在大于等于60℃的環(huán)境中使用濾芯而加熱的時候，不用使用特別的加熱裝置和操作，也具有可延長濾芯壽命的優(yōu)點。
上述無紡布基材通過在60℃的加熱厚度增大5％以上，厚度的增大比率限制為大于等于5％，而且只要不損失作為濾芯的功能，沒有特別的限制，但為了確實得到延長濾芯壽命的效果，優(yōu)選5至65％的范圍。厚度的增大小于5％的時候，會有這樣的問題與用于添加此功能的成本相比，延長濾芯壽命的效果較小。而且，作為厚度增大的上限，因為通過厚度的增大，空氣的非通過部分過大，反而往往使濾芯的壽命降低，所以厚度的增大優(yōu)選小于等于100％，小于等于65％更好，小于等于50％最好。
具有通過在60℃的加熱厚度增大5％以上特性的無紡布基材，例如可這樣得到。在無紡布基材上，在擠壓的狀態(tài)下，以比構(gòu)成無紡布基材的纖維的熔點低的溫度進行加熱處理，該無紡布基材包括在上述無紡布基材的構(gòu)造中已經(jīng)說明的、根據(jù)無紡布的制法得到的由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維。更優(yōu)選的是，在通過使大于等于熱塑性樹脂的熔點的溫度的加熱空氣通入而使構(gòu)成纖維相互結(jié)合形成的纖維網(wǎng)中，為使該纖維網(wǎng)成擠壓狀態(tài)，以超過上述加熱空氣的第一通過速度，使小于上述熱塑性樹脂的熔點溫度的加熱空氣通過上述纖維網(wǎng)。在這種情況下，優(yōu)選比由上述熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的熔點中最低熔點還低5至100℃的溫度進行加熱，低5至60℃的溫度進行加熱更好，低5至30℃的溫度進行加熱最好。
通過使大于等于熱塑性樹脂的熔點溫度的加熱空氣通過，在結(jié)合構(gòu)成纖維形成的纖維網(wǎng)中，為使該纖維網(wǎng)成擠壓狀態(tài)，以超過上述加熱空氣的第一通過速度的第二速度，使低于上述熱塑性樹脂的熔點溫度的加熱空氣通過上述纖維網(wǎng)的、作為上述的方法，具體的說，是這樣的方法例如，形成由復合纖維構(gòu)成的纖維網(wǎng)，此復合纖維在鞘成分中具有熔點在140℃的熱塑性樹脂，使用通氣型的干燥機，利用140℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為6m/秒的條件下，對此纖維網(wǎng)進行加熱粘著處理，使構(gòu)成纖維彼此結(jié)合形成纖維粘著網(wǎng)，接下來，使用其他通氣型的干燥機，利用130℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為10m/秒的條件下，對此纖維粘著網(wǎng)進行加熱擠壓處理，從而得到無紡布基材。另外，在此方法中，并不必須有二臺通風型干燥機，例如，在通風型干燥機的前段部分形成結(jié)合各構(gòu)成纖維的纖維粘著網(wǎng)，也可以在相同干燥機的后段部分進行加熱擠壓處理，如此一來，更優(yōu)選用一臺通風型干燥機就可以解決的方法。
通過進行如此處理，會在無紡布基材的構(gòu)成纖維上殘留變形。其結(jié)果，其后通過在60℃加熱可消除變形，起到恢復該無紡布基材的容積(厚度)的效果。而且，根據(jù)上述方法，由于通過無紡布基材下面部分受到風壓的擠壓效果更大，所以無紡布上面的纖維密度變大，下面的纖維密度上升而形成密度梯度的構(gòu)造。如果形成如此密度梯度，則可得到延長濾芯過濾壽命的效果。
無紡布基材的每單位面積的質(zhì)量優(yōu)選20至350g/m2，20至250g/m2更好，30至150g/m2最好。而且，上述無紡布基材的厚度，考慮到要實施褶皺加工，優(yōu)選為0.3至5mm，0.5至3mm更好，0.7至2mm最好。小于0.3mm的時候，會有過濾壽命變短得不到作為目的的過濾性能的情況。而且，如果超過5mm的話，實施褶皺加工的時候，往往會有對氣體的過濾沒有貢獻或者貢獻極少的部分(以下稱死區(qū))的情況，反而會有過濾壽命變短得不到作為目的的過濾性能的情況。
而且作為增強的目的，無紡布基材也可以是例如，無紡布、織物、編織物、或者網(wǎng)狀物等其他材料層壓的復合基材。而且，也可以是與氣體除去過濾器層壓在一起的復合基材，此氣體除去過濾器具有保持有除臭劑微粒和氣體除去微粒的層。
無紡布基材的過濾性能優(yōu)選作為灰塵除去用過濾器的功能，具體的說，在ASHRAE52.1-1992(美國冷暖空調(diào)工程協(xié)會規(guī)范)所規(guī)定的試驗方法中，使用SAE AC FINE粉塵，根據(jù)質(zhì)量法評價，當試驗條件的表面速度為0.25m/秒時，優(yōu)選平均重量分析效率(average gravimetric efficiency)為50至99％，平均重量分析效率為60至99％更好，平均重量分析效率為70至99％最好。平均重量分析效率小于50％的時候灰塵除去不充分，平均重量分析效率超過99％的時候，可能會有由于無紡布基材的開孔徑過細，很快達到無紡布基材前后壓力損失的限度從而縮短壽命，無法使用灰塵除去用過濾器的情況。另外，所謂SAE AC FINE粉塵就是與ISO 12103-1(1997)(道路車輛用于濾清器評價的粉塵試驗)的A2(fine)中所規(guī)定的試驗用粉塵符合的粉塵。
而且，當試驗條件的表面速度為0.1m/秒時，無紡布基材初壓損失優(yōu)選小于等于30Pa，小于等于20Pa更好，小于等于10Pa最好。而且，無紡布基材的過濾壽命在表面速度為0.25m/秒時，最終壓力損失為200Pa的情況，容塵量優(yōu)選大于等于5g/m2，大于等于10g/m2更好，大于等于15g/m2最好。另外，當無紡布基材的平均重量分析效率的值變高則過濾壽命變短(容塵量變少)，當過濾壽命變長(容塵量變多)則平均重量分析效率值降低，所以如果是上述的優(yōu)選范圍的無紡布的話，通過實施褶皺加工，可以更好的用作灰塵除去用過濾器。
在使無紡布基材的過濾性能更加提高，不只比色法，計量法也可評價的方法中有這樣的方法在無紡布基材上實施帶電加工，使構(gòu)成纖維帶電。公知的，如此駐極體化的纖維經(jīng)比較高的溫度加熱后會喪失駐極體效果，因此優(yōu)選通過加熱處理后成為無紡布基材后再進行帶電加工處理。
另外，無紡布基材帶電之前，優(yōu)選洗凈除去附著的油劑，通過水流作用除去構(gòu)成纖維纏繞的同時除去油劑成分。但是，根據(jù)這樣的方法，會有必須增加工序和新的設(shè)備，制造費用變高的問題。所以，例如特開2002-339256號公報所揭示的那樣，優(yōu)選由附著油劑0.2至0.6質(zhì)量％的聚烯烴系熱粘著纖維構(gòu)成，通過加熱處理進行無紡布化時(使大于等于熱塑性樹脂熔點的加熱空氣通過時)及/或者無紡布化后的加熱處理(使低于熱塑性樹脂的熔點的加熱空氣通過時)，無紡布的油劑附著量減少到0.001至0.2質(zhì)量％，可使用油劑附著量的減少率大于等于60％的聚烯烴系熱粘著纖維，形成無紡布基材，其后實施帶電加工將構(gòu)成纖維帶電。另外，如此的聚烯烴系熱粘著纖維是被附著油劑的纖維，該油劑以例如，分子量400至800的聚乙二醇和炭元素個數(shù)為10至20的脂肪酸的酯為主要成分的油劑。
優(yōu)選實施無紡布基材的帶電加工后的過濾性能作為灰塵除去用的過濾器發(fā)揮作用，具體的說，在ASHRAE52.1-1992所規(guī)定的試驗方法中，使用SAE AC FINE粉塵，根據(jù)質(zhì)量法評價，當試驗條件的表面速度為0.25m/秒時，優(yōu)選平均重量分析效率為50至99％，平均重量分析效率為60至99％更好，平均重量分析效率為70至99％最好。平均重量分析效率小于50％的時候灰塵除去不充分，平均重量分析效率超過99％的時候，可能會有由于無紡布基材的開孔徑過細，很快達到無紡布基材前后壓力損失的限度，從而縮短壽命無法用作灰塵除去用過濾器的情況。而且，在JIS B9908形式1所規(guī)定的試驗方法中，使用0.3μm的大氣塵，通過計量法評價，當試驗條件的表面速度為0.1m/秒時，優(yōu)選平均重量分析效率為5至50％，平均重量分析效率為10至50％更好，平均重量分析效率為20至50％最好。
如圖1所示，本發(fā)明的濾芯10是褶皺加工無紡布基材11，并且根據(jù)保形部件12a保持褶皺形狀而形成的濾芯。另外，在圖1中，示出了在被褶皺加工的無紡布基材11的、與褶皺的峰線方向交叉的端面上，保形部件12a沿箭頭A方向安裝的狀態(tài)。無紡布基材的褶皺加工，并不只限于成鋸齒形的彎折，此彎折加工方法可以是通過褶皺加工機的往復式和旋轉(zhuǎn)式等的方法，以及，使用形成有褶皺形狀的壓模擠壓的擠壓方法。
而且，作為保形部件只要能夠保持褶皺狀形狀，沒有特別的限制，例如，針織織物、無紡布、合成樹脂片材、發(fā)泡片材、紙、金屬材料或者這些的復合物等的片狀物都適用。其中特別優(yōu)選無紡布，其強度卓越，將濾芯安裝在剛性框上的緩沖性卓越，與剛性框之間的密封性卓越。具體的說，使這些片狀物熱溶化，通過粘著劑和粘著性片材粘著，可以安裝在與褶皺的峰線方向交叉的端面上。另外，作為保形部件不僅限于片狀物，也可以附著發(fā)泡性樹脂等，并使其發(fā)泡形成。而且，保形部件除了與褶皺的峰線方向交叉的端面以外，還可以安裝在與峰線方向平行的端面上。
如圖1或者圖2所示，上述褶皺加工前，或者褶皺加工后，在無紡布基材11上，在與褶皺的峰線方向交叉的方向上，優(yōu)選隔開間隔平行地設(shè)置附著有線狀樹脂的隔離物14，接觸褶皺的牙的側(cè)面，防止成為死區(qū)。如這些圖所示，線狀樹脂的附著優(yōu)選設(shè)在斷續(xù)的褶皺的牙峰，而不在褶皺的根底部設(shè)置，而且優(yōu)選在無紡布基材的兩面上都設(shè)置的方式。
而且，上述濾芯，如圖1所例示，優(yōu)選褶13形成為多個。具體地，如圖3所示，褶13的高度H優(yōu)選5至150mm，8至100mm更好，15至50mm最好。而且，褶皺的牙間隔即褶13的間距P優(yōu)選1至20mm，2至15mm更好，3至10mm最好。而且，間隔P(mm)與高度H(mm)的比P/H優(yōu)選0.05至0.7，0.05至0.5更好，0.05至0.3最好。P/H小于0.05的話，則會有由于褶的角度太小，會導致在風壓的作用下褶的角度擴大，附著到鄰接的褶上形成為死區(qū)，使粉塵保持容量降低的情況。而且，P/H大于0.5的話，會出現(xiàn)褶數(shù)變少，濾材整體的面積變小，降低粉塵保持容量的情況。而且，褶的高度小于5mm的話，則過濾面積減少，從而發(fā)生容塵量降低的情況。褶的高度超過150mm的話，盡管過濾面積變大，褶的角度變小并使褶與另一個褶接觸，產(chǎn)生死區(qū)，從而發(fā)生容塵量降低的情況。
而且，如圖3所示，優(yōu)選褶皺的牙間隔，即褶的間隔設(shè)定為P(mm)，無紡布基材的厚度設(shè)定為T(mm)，由公式a＝(1-2T/P)×100算出的開口率“a”為10至80％，15至75％更好，20至70％最好。如圖3明示，褶的間距P(mm)與高度H(mm)的比P/H的值變小的情況下，相當于約2倍的無紡布基材厚度T(mm)的長度的寬度與死區(qū)的寬度D(mm)大致相同。
為此，濾芯的牙數(shù)越多，而且無紡布基材的厚度越厚，會有死區(qū)越多，作為空氣過濾器裝置的處理空氣流速降低，過濾壽命縮短的傾向。另一方面，濾芯的牙數(shù)越多，而且無紡布基材的厚度越厚，會有無紡布基材的過濾面積增加，過濾壽命越長的傾向。因此，上記的公式可以說是表示使這些兩方面的傾向平衡，過濾壽命變長的最優(yōu)選公式。因此上述開口率“a”小于10％的話，會有空氣過濾器裝置的初壓損失大幅上升，過濾壽命變短，粉塵保持容量降低的情況。而且，開口率“a”超過80％的話，會出現(xiàn)無紡布基材的過濾面積變少，空氣過濾器裝置的過濾壽命變短，粉塵保持容量降低的情況。
另外，當上述無紡布基材是無紡布、織物、編織物、或者網(wǎng)狀物等其他材料層壓而得的復合基材的情況和層壓氣體除去過濾器的復合基材的情況，此氣體除去過濾器包括保持有除臭劑微粒和氣體除去微粒的層，在上述計算開口率“a”的公式中，作為無紡布基材的厚度T(mm)，可以使用復合基材的厚度。
而且，當安裝并使用于汽車用和家庭用空氣凈化器等的生活環(huán)境中的空調(diào)設(shè)備中的濾芯的情況，濾芯整體的大小，其空氣的流入面一邊的尺寸優(yōu)選80至500mm，100至400mm更好，150至300mm最好。而且，深度優(yōu)選5至100mm，10至50mm更好，15至30mm最好。而且，大廈、工廠、事務(wù)所等設(shè)置的空氣凈化裝置中，封裝式過濾器、風機盤管裝置、中央空調(diào)用過濾器元件等中的作為灰塵除去用過濾器所使用的濾芯的情況，空氣的流入面一邊的尺寸優(yōu)選200至1500mm，300至1000mm更好，400至700mm最好。而且，深度優(yōu)選10至500mm，200至400mm更好，30至300mm最好。
上述濾芯應用于空調(diào)裝置的時候，可將濾芯安裝于剛性框中進行使用。此剛性框不僅限于具有剛性的材料，木材、金屬、塑料等都適用，數(shù)回洗滌再生后燒毀、廢棄的情況優(yōu)選木材。
上述濾芯的過濾性能，優(yōu)選作為灰塵除去用的過濾器發(fā)揮作用，具體的說，在ASHRAE52.1-1992所規(guī)定的試驗方法中，使用SAE AC FINE粉塵，根據(jù)質(zhì)量法評價，當空氣的流入面至少有一邊的尺寸為80至500mm時，試驗條件的表面速度為550m3/hr的時候，優(yōu)選平均重量分析效率為50至99％，平均重量分析效率為60至99％更好，平均重量分析效率為70至99％最好。平均重量分析效率小于50％的時候灰塵除去不充分，平均重量分析效率超過99％的時候，可能會有由于無紡布基材的開孔徑過細，很快達到無紡布基材前后的壓力損失的極限，減短壽命無法使用灰塵除去用過濾器的情況。另外，當空氣的流入面的所有的邊的尺寸超過500mm時，作為試驗條件可以采用空氣流速為1100m3/hr。
而且，空氣的流入面至少一邊的尺寸為80至500mm的情況，試驗條件的表面速度為550m3/hr的時候，上述濾芯的初壓損失優(yōu)選小于等于150Pa，小于等于120Pa更好，小于等于100Pa最好。而且，上述濾芯的過濾壽命在最終壓力損失為200Pa的情況，優(yōu)選容塵量大于等于10g，大于等于15g更好，大于等于20g最好。另外，當上述無紡布基材是與無紡布、織物、編織物、或者網(wǎng)狀物等其他材料層壓的復合基材的情況，以及是與具有保持有脫臭粒子或氣體除去粒子的氣體除去過濾器層壓的復合基材的情況，上述的各壓力損失是層壓的其他材料或過濾器的壓力損失相加算出的壓力損失。另外，空氣的流入面的所有的邊的尺寸超過500mm的情況，作為試驗條件可以采用空氣流速為1100m3/hr。
如上述，本發(fā)明的濾芯是將無紡布基材褶皺加工得到的濾芯，通過在60℃的加熱，上述無紡布基材的厚度增大5％以上。因此，此濾芯或者在剛性框中安裝有濾芯的空氣過濾器裝置暴露在60℃加熱狀態(tài)的話，濾芯的過濾性能將變化。詳細的說，平均重量分析效率幾乎不變化，因為在無紡布基材的褶的頂點部分的死區(qū)增加，所以壓力損失增加，但由于無紡布基材整體的容塵量的增加，作為綜合結(jié)果，可以帶來過濾壽命的大幅增加的效果。此增加比率，對于原濾芯的過濾壽命，優(yōu)選大于等于5％，大于等于10％更好，大于等于15％最好。
接下來，對本發(fā)明的濾芯的使用方法進行說明。根據(jù)本發(fā)明的濾芯的使用方法，其中，通過在50至80℃中任一個溫度環(huán)境中使濾芯，使上述無紡布基材的厚度恢復大于等于5％而進行使用，該濾芯是褶皺加工具有由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的無紡布基材，并通過保形部件保持褶皺形狀的濾芯。
在本發(fā)明的濾芯的使用方法中，作為濾芯，優(yōu)選使用本發(fā)明的濾芯，即無紡布基材通過在60℃的加熱厚度增大5％以上的濾芯。以下，舉例說明使用本發(fā)明的濾芯的情況。
如上所述，因為本發(fā)明的濾芯具有通過在60℃的加熱厚度增大5％以上的特性，所以通過在60℃以上溫度環(huán)境中使用此濾芯，具有能延長濾芯壽命的優(yōu)點。但是，實施并使用本發(fā)明的濾芯的時候，有在非人為溫度環(huán)境中小于60℃的溫度環(huán)境中使用的情況，例如，在50℃的溫度環(huán)境中使用一個月的情況，這樣，即使在小于60℃的溫度環(huán)境中，如果是長時間的話，厚度可增大5％以上。所謂這樣的溫度環(huán)境是指50至80℃中任一溫度。即如果該濾芯被暴露于小于50℃的溫度環(huán)境中的話，會有不能使無紡布基材的厚度增大5％以上的情況，大于等于80℃的時候，濾芯的構(gòu)成部件有變形，變質(zhì)的危險。而且為了不產(chǎn)生上述缺陷，并且為了確保厚度增大5％以上的效果，優(yōu)選60至80℃中任一溫度。
而且，作為上述50至80℃中的任一溫度，優(yōu)選小于構(gòu)成纖維的熱塑性樹脂的熔點的溫度，該纖維包含于構(gòu)成濾芯的無紡布基材中，詳細的說，優(yōu)選等于或低于比由上述熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的熔點中最低熔點還低10℃的溫度，更優(yōu)選等于或低于比由上述熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的熔點中最低熔點還低30℃的溫度，最優(yōu)選等于或低于比由上述熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的熔點中最低熔點還低50℃的溫度。
在此，所謂加熱并不只限于人為的加熱，也表示非人為的加熱無紡布基材的意思。例如包括以下情況將在剛性框中安裝有濾芯而形成的空氣過濾器裝置設(shè)置在汽車室內(nèi)的空調(diào)內(nèi)部，將汽車放置在例如夏天酷熱天氣中進行非人為的加熱。即，意為在50至80℃中任一溫度環(huán)境中使用。
另外，本發(fā)明的使用方法中，也可能人為加熱并使用無紡布基材。例如，將在剛性框中安裝了濾芯的空氣過濾器裝置設(shè)置在家庭用空氣凈化器和事務(wù)所用空調(diào)裝置中，在某些時期作為空氣過濾器使用，附著塵埃后，將空氣過濾器裝置取出，或者如原樣設(shè)置，通過將濾芯暴露于加熱的環(huán)境中或者通入加熱空氣，可以使無紡布基材恢復厚度，進行使用。
如上述，根據(jù)本發(fā)明的濾芯，在例如50至80℃中任一溫度環(huán)境中使用濾芯，可使上述無紡布基材的厚度恢復5％以上并使用，至少從開始使用到被加熱的期間，可以確保壓力損失小且降低能量消耗、高空氣流速，經(jīng)過一定的期間后，通過加熱或者故意加熱，最終，保持高除塵效率的同時，延長過濾壽命，該濾芯是褶皺加工具有由熱塑性樹脂形成的纖維的無紡布基材，并通過保形部件保持褶皺形狀而形成的濾芯。
以下，對于本發(fā)明的實施例進行說明，這只是用于方便理解發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明不只僅限于這些實施例的內(nèi)容。
實施例(無紡布基材厚度的試驗方法)從加熱前或者加熱后的無紡布基材切取10cm四方形的試驗片，將試驗片放置的水平板上。接下來，將質(zhì)量為50g的10cm四方形的平板放置于此試驗片上，測量水平板與平板之間的距離。測量的時候，測量平板的4個角部和平板各邊中央部共計8個地方，得到的值的平均值作為無紡布基材的厚度。另外，當是加工為濾芯的無紡布基材時，從濾芯中取出無紡布基材，除去褶皺形狀的牙部和根部，有隔離物的時候，也除去隔離物，可將幾個小片組合配置成10cm四方形作為試驗片。
(無紡布基材的過濾性能試驗方法-質(zhì)量法)ASHRAE52.1-1992中所規(guī)定的試驗方法中，表面速度為0.25m/秒，直到壓力損失為200Pa，供給SAE AC FINE粉塵后，計算(微粒捕集)平均重量分析效率(％)及過濾壽命(容塵量)(g/m2)。而且，初壓損失(Pa)采用在表面速度為0.1m/秒時測量的值。
(無紡布基材的過濾性能試驗方法-計量法)JIS B9908(通風用空氣過濾裝置和電動空氣清潔器的試驗方法)形式1中所規(guī)定的試驗方法中，在表面速度為0.1m/秒，供給0.3μm的大氣塵，計算平均重量分析效率(％)。
(濾芯的過濾性能試驗方法-質(zhì)量法)ASHRAE52.1-1992(美國大氣塵污點測試法)中所規(guī)定的試驗方法中，以空氣流速550m3/hr，直到壓力損失為200Pa，供給SAE ACFINE粉塵后，計算平均重量分析效率(％)及過濾壽命(容塵量)(g)。而且，初壓損失(Pa)使用在空氣流速為550m3/hr下測量的值。
(實施例1)芯成分是熔點160℃的聚丙烯樹脂，鞘成分是熔點140℃的聚乙烯樹脂構(gòu)成的復合纖維(纖度6.6分特、纖維長64mm)構(gòu)成的短纖維80質(zhì)量％，與芯成分是熔點160℃的聚丙烯樹脂，鞘成分是熔點140℃的聚乙烯樹脂構(gòu)成的復合纖維(纖度2.2分特、纖維長51mm)的形成的短纖維20質(zhì)量％進行混合，使用卡片機形成纖維網(wǎng)。
接下來，使用通氣型干燥機，利用140℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為6m/秒的條件下，對此纖維網(wǎng)進行加熱粘著處理，形成每單位面積質(zhì)量為85g/m2，厚度為1.3mm的纖維粘著網(wǎng)。接下來，使用其他通氣型干燥機，利用130℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為10m/秒的條件下，對此纖維粘著網(wǎng)進行加熱擠壓(壓實)處理，制作每單位面積質(zhì)量為85g/m2，厚度為1.0mm的無紡布基材。得到的無紡布基材的過濾性能的評價結(jié)果如表1中所示。
(實施例2)使用芯成分是熔點160℃的聚丙烯樹脂，鞘成分是熔點140℃的聚乙烯樹脂構(gòu)成的復合纖維(纖度6.6分特、纖維長64mm)構(gòu)成的短纖維20質(zhì)量％，使用卡片機(card machine)形成纖維網(wǎng)。接下來，使用通氣型干燥機，利用140℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為10m/秒的條件下，對此纖維網(wǎng)進行加熱粘著處理，形成每單位面積質(zhì)量為85g/m2，厚度為1.4mm的纖維粘著網(wǎng)。接下來，使用其他通氣型干燥機，利用130℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為10m/秒的條件下，對此纖維粘著網(wǎng)進行加熱粘著處理，制作每單位面積質(zhì)量為85g/m2，厚度為1.1mm的無紡布基材。得到的無紡布基材的過濾性能的評價結(jié)果如表1中所示。
(實施例3)芯成分是熔點160℃的聚丙烯樹脂，鞘成分是熔點140℃的聚乙烯樹脂構(gòu)成的復合纖維(纖度6.6分特、纖維長64mm)構(gòu)成的短纖維80質(zhì)量％，與芯成分是熔點160℃的聚丙烯樹脂，鞘成分是熔點140℃的聚乙烯樹脂構(gòu)成的復合纖維(纖度2.2分特、纖維長51mm)構(gòu)成的短纖維20質(zhì)量％進行混合，使用卡片機形成纖維網(wǎng)。接下來，使用通氣型干燥機，利用140℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為6m/秒的條件下，對此纖維網(wǎng)進行加熱粘著處理，形成每單位面積質(zhì)量為85g/m2，厚度為1.3mm的纖維粘著網(wǎng)。接下來，使用其他通氣型干燥機，利用130℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為10m/秒的條件下，對此纖維粘著網(wǎng)進行加熱擠壓處理，制作每單位面積質(zhì)量為85g/m2，厚度為1.0mm的無紡布基材。接下來，在此無紡布基材中進行電暈放電處理，制造構(gòu)成纖維駐極體化得到的無紡布基布。另外，所使用的復合纖維是上述的“由附著有油劑0.2至0.6質(zhì)量％的聚烯烴系熱粘著纖維構(gòu)成，通過加熱處理無紡布化時及/或者無紡布化后，無紡布的油劑附著量減少到0.001至0.2質(zhì)量％，油劑附著量的減少率為大于等于60％而得到的聚烯烴系熱粘著纖維”，得到的無紡布基布的過濾性能的評價結(jié)果在表1中示出。
(實施例4至7)與實施例3一樣，形成纖維網(wǎng)，接下來，使用通氣型干燥機，利用140℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度分別為9m/秒、7.5m/秒、4m/秒、2m/秒的條件下，對此纖維網(wǎng)進行加熱粘著處理，形成每單位面積質(zhì)量為85g/m2，厚度分別為1.05mm、1.15mm、1.5mm、1.65mm的纖維粘著網(wǎng)，除此之外，則與實施例3相同制造實施例4、5、6、7的無紡布基布。得到的無紡布基布的過濾性能的評價結(jié)果如表1中所示。
(實施例8)由實施例1所得到的無紡布基材，實施褶皺加工使褶的高度為29mm，褶的間距(牙間隔)為5mm，接下來，在與褶皺的峰線方向交叉的端面上，通過熱溶化薄片附著由具有剛性的無紡布構(gòu)成的保形裝置，制造整體大小是保形裝置側(cè)225m×與保形裝置垂直側(cè)235mm的濾芯。得到的濾芯的過濾性能的評價結(jié)果如表3中所示。而且，向得到的濾芯以空氣流速550m3/hr通100小時的加熱空氣(60℃)后的過濾性能評價結(jié)果也如表3所示。另外，汽車用空調(diào)一般最大空氣流速為550m3/hr，在此實施例中，對于無紡布基材的表面表面速度約相當于25cm/秒。而且，由于此表面速度為極小值，所以沒有擠壓無紡布基材厚度的效果，而且確認沒有妨礙無紡布基材恢復厚度的效果。
(實施例9至13)在實施例3至7所得到的無紡布基材中，除實施褶皺加工以外，與實施例8相同制造濾芯。得到的濾芯的過濾性能的評價結(jié)果如表3及表4中所示。而且，向得到的濾芯以空氣流速為550m3/hr通入100小時加熱空氣(60℃)后的過濾性能的評價結(jié)果如表3及表4中所示。
(比較例1)與實施例1一樣，形成纖維網(wǎng)，接下來，使用通氣型干燥機，利用140℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為6m/秒的條件下，對此纖維網(wǎng)進行加熱粘著處理，形成每單位面積質(zhì)量為85g/m2，厚度為1.3mm的纖維粘著網(wǎng)后，不對此纖維粘著網(wǎng)進行加熱擠壓處理，將此纖維粘著網(wǎng)(每單位面積質(zhì)量為85g/m2、厚度為1.3mm)作為無紡布基材。得到的無紡布基材的過濾性能的評價結(jié)果在表1中示出。
(比較例2)與實施例2一樣，形成纖維網(wǎng)，接下來，使用通氣型干燥機，利用140℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為10m/秒的條件下，對此纖維網(wǎng)進行加熱粘著處理，形成每單位面積質(zhì)量為85g/m2、厚度為1.4mm的纖維粘著網(wǎng)后，不對此纖維粘著網(wǎng)進行加熱擠壓處理，將此纖維粘著網(wǎng)(每單位面積質(zhì)量為85g/m2、厚度為1.4mm)作為無紡布基材。得到的無紡布基材的過濾性能的評價結(jié)果在表2中示出。
(比較例3)與實施例3一樣，形成纖維網(wǎng)，接下來，使用通氣型干燥機，利用140℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度為6m/秒的條件下，對此纖維網(wǎng)進行加熱粘著處理，形成每單位面積質(zhì)量為85g/m2，厚度為1.3mm的纖維粘著網(wǎng)后，不對此纖維粘著網(wǎng)進行加熱擠壓處理，將此纖維粘著網(wǎng)(每單位面積質(zhì)量為85g/m2、厚度為1.3mm)作為無紡布基材。接下來，在此無紡布基材中進行電暈放電處理，制造構(gòu)成纖維駐極體化的無紡布基材。得到的無紡布基材的過濾性能的評價結(jié)果在表2中示出。
(比較例4至7)與實施例3一樣，形成纖維網(wǎng)，接下來，使用通氣型干燥機，利用140℃的熱空氣，在熱空氣的通過速度分別為9m/秒、7.5m/秒、4m/秒、2m/秒的條件下，對此纖維網(wǎng)不進行加熱粘著處理，形成每單位面積質(zhì)量分別為85g/m2，厚度分別為1.05mm、1.15mm、1.5mm、1.65mm的纖維粘著網(wǎng)后，不進行對此纖維粘著網(wǎng)的加熱擠壓處理，將此纖維粘著網(wǎng)作為無紡布基材。接下來，在此無紡布基材中進行電暈放電處理，制造構(gòu)成纖維駐極體化的無紡布基材。得到的無紡布基材的過濾性能的評價結(jié)果在表2中示出。
(比較例8)除對比較例1所得到無紡布基材實施褶皺加工以外，與實施例8相同制造濾芯。得到的濾芯的過濾性能的評價結(jié)果在表2中示出。而且，向得到的濾芯以空氣流速為550m3/hr通入加熱空氣(60℃)100個小時后的過濾性能的評價結(jié)果在表5中示出。
(比較例9至13)除向比較例3至7所得到無紡布基材實施褶皺加工以外，與實施例8相同制造濾芯。得到的濾芯的過濾性能的評價結(jié)果在表5及表6中示出。而且，向得到的濾芯以空氣流速為550m3/hr通入加熱空氣(60℃)100個小時后的過濾性能的評價結(jié)果在表5及表6中示出。
表1


表2


表3


表4


表5


表6


如表1至6所明示，可知實施例8至13的濾芯，在加熱到60℃前的狀態(tài)下，初壓損失降低，在加熱到60℃后過濾壽命延長。如此，本發(fā)明的濾芯的特征在于，在至少從開始使用到被加熱的期間，可以確保壓力損失小且能量消耗降低或高空氣流速，經(jīng)過一定的期間后，通過被非人為或者人為的加熱，最終保持高除塵效率的同時，延長過濾壽命。
符號說明10濾芯 11無紡布基材12a保形部件12b保形部件13褶皺 14隔離物
權(quán)利要求
1.一種濾芯，所述濾芯由包含熱塑性樹脂纖維的褶皺無紡布基材以及保形部件構(gòu)成，其中，當加熱至60℃時，所述無紡布基材厚度至少增大5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾芯，其中，當加熱至60℃時，所述基材增大厚度在5與65％之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濾芯，其中，在ASHRAE52.1-1992試驗條件下，使用SAE AC FINE粉塵，表面風速為0.25m/秒時，提供平均重量分析效率以重量計在50與99％之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的濾芯，其中，所述基材是帶電的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的濾芯，其中，“(1-2T/P)×100”的值(a)為10(％)至80(％)，
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的濾芯，其中，當加熱至60℃時，濾芯的容塵量增加至少5％。
7.一種濾芯的制造方法，其包括以下步驟制備包含由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的網(wǎng)；以第一速度將溫度在所述樹脂的熔點之上的加熱空氣通過所述網(wǎng)以粘接所述纖維；通過以大于所述第一速度的第二速度將溫度低于所述樹脂熔點的加熱空氣通入所述網(wǎng)并且擠壓所述網(wǎng)來制備無紡布基材；褶皺加工所述基材；以及使用保形裝置對經(jīng)過褶皺加工的無紡布基材進行處理，以保持褶皺。
8.由包含熱塑性樹脂纖維的無紡布基材構(gòu)成的濾芯的應用，所述纖維經(jīng)過褶皺加工以及使用保形裝置處理，在50至80℃的環(huán)境中，使所述基材的厚度增大至少5％。
全文摘要
本發(fā)明提供一種濾芯、及其制造方法和使用方法。此濾芯能確保壓力損失小且能量消耗降低、以及高空氣流速，并且在保持高除塵效率的同時，過濾壽命長。此濾芯(10)，是褶皺加工具有由熱塑性樹脂構(gòu)成的纖維的無紡布基材(11)，通過保形裝置(12a)保持褶皺形狀而形成的濾芯，該無紡布基材(11)通過在60℃加熱其厚度可增大5％以上。
文檔編號B01D46/52GK1895734SQ20061008669
公開日2007年1月17日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者小堀曉 申請人:日本寶翎株式會社