JP2017031530A - 積層不織布および空気清浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】剥離不良の少ない積層不織布を提供する。【解決手段】第１繊維１Ｆを含む第１不織布１と、前記第１不織布１に積層され、第２繊維２Ｆを含む第２不織布２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３と、第１不織布１と第３不織布３との間に介在する接着剤４と、を備えており、第２繊維２Ｆの平均繊維径Ｄ２が、３μｍ以下であり、第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１及び平均繊維径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たし、第３不織布３が、第２不織布に対向する主面に、互いに交絡する複数の前記第３繊維を含む突出部Ｐを備え、接着剤４の少なくとも一部が、突出部Ｐと第１不織布１との間に介在している、積層不織布。【選択図】図３

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２Ａ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３不織布が、前記第２不織布に対向する主面に、互いに交絡する複数の前記第３繊維を含む突出部を備え、前記接着剤の少なくとも一部が、前記突出部と前記第１不織布との間に介在している、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、前記第３不織布が、前記第２不織布に対向する主面に、互いに交絡する複数の前記第３繊維を含む突出部を備え、前記接着剤の少なくとも一部が、前記突出部と前記第１ａ不織布との間に介在している、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。

（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不織布との間に介在する接着剤と、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繊維を含む。第１繊維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繊維の材質はＰＥＴまたはセルロースが好ましい。第１繊維の平均繊維径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繊維の直径の平均値である。第１繊維の直径とは、第１繊維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繊維の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、第１繊維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≦Ｄ１／１００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１／１０００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Ｄ２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。なお、第２繊維の少なくとも一部は、第１不織布を構成する第１繊維同士の間隙に入り込んでいても良い。このとき、第２不織布は、第１繊維および第２繊維により形成される複合層を含む。この場合、厚みＴ２とは、複合層を含む第２不織布の厚みを指す。

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繊維を含む。第３繊維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不織布は、第２不織布に対向する主面に、互いに交絡する複数の第３繊維を含む突出部Ｐを備える。突出部Ｐの形状や形成方法等については、後述する。第３不織布自体の製造方法は特に限定されず、第１不織布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。突出部Ｐは、例えばメルトブロー法により製造された第３不織布の上記主面に、後述する後加工を施すことにより形成することができる。

第３不織布の圧力損失は、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２不織布と第３不織布とは、接着剤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、加熱装置を用いて溶融させる。次いで、第３不織布を、積層体の接着剤が散布された面に積層し、圧着する。

このとき、積層体と第３不織布との接着が不十分であると、第３不織布が剥離する場合がある。第３不織布が剥離するとき、第２不織布も第１不織布から剥離してしまう。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ためである。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。すなわち、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ため、第１不織布と第２不織布との間では、剥離が生じ易い。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。

第３不織布の剥離を抑制するために積層体と第３不織布とを大きな荷重をかけて圧着させると、得られる積層不織布の圧力損失が非常に大きくなる。これは、平均繊維径の小さな第２繊維が、圧力によって変形し、第２不織布自身の空隙を減少させてしまうためであると考えられる。

そこで、本発明では、第３不織布の第２不織布に対向する主面に、互いに交絡する複数の第３繊維を含む突出部を配置することにより、第３不織布の剥離を抑制する。

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不織布との間に介在する接着剤と、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の関係を満たし、第３不織布が、第２不織布に対向する主面に、互いに交絡する複数の第３繊維を含む突出部を備え、接着剤の少なくとも一部が、突出部と第１不織布との間に介在している。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３不織布３は、第２不織布２に対向する主面３Ａに突出部Ｐを備える。突出部Ｐは、第３不織布３を構成する複数の第３繊維（図示せず）が互いに交絡することにより形成された、第３繊維の集合体である。突出部Ｐは、いわゆる毛玉と同質のものである。突出部Ｐの形状は特に限定されない。例えば、突出部Ｐの主面３Ａの法線方向からみた形状は、円形であっても良いし、線形であっても良いし、図示例のように形状の定まらない不定形であっても良い。

突出部Ｐは、圧着工程において、第３不織布３の他の部分よりも優先的に第１不織布に押し付けられる。そのため、突出部Ｐ以外の部分に対向する第２繊維には、大きな荷重がかからず、変形が抑制される。さらに、優先的に加圧される突出部Ｐと第１不織布１との間には、接着剤４が介在する。これにより、第３不織布３と第１不織布１とを確実に接着することができる。すなわち、第３不織布３に突出部Ｐが配置されていることにより、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不織布の剥離を抑制することができる。なお、接着剤４は、図示例のように第２不織布２に接していても良いし、第１不織布１に直接に接していても良い。また、接着剤４は、突出部Ｐが配置されていない部分の第３不織布３と第１不織布１との間に介在していても良い。

突出部Ｐは、主面３Ａの全体に配置されていても良いが、圧力損失を抑制する観点から、少なくとも、第２繊維２Ｆの変形が起こり易い部分に配置されていることが好ましい。例えば、接着剤の溶融工程では、加熱装置の特性上、積層体の加熱装置の中央に対向する部分（中央部）が、特に加熱され易くなる。そのため、続いて行われる圧着工程では、十分に加熱されている中央部に位置する第２繊維２Ｆは、それ以外の部分よりも特に変形し易い。よって、特に上記中央部では、圧力損失が増大する傾向にある。この傾向は、生産ロット数が増えるとともに顕著になる。この場合、突出部Ｐは、少なくとも、第３不織布の上記中央部に対応する部分に配置されていることが好ましい。例えば、第３不織布３が長尺体である場合、第３不織布３の長手方向に沿って形成され、第３不織布３の短手方向の中心と同じ中心を有し、第３不織布３の面積の５０〜７５％を占める帯状の領域（中央領域）に、突出部Ｐが配置されていることが好ましい。

また、突出部Ｐが配置される第３不織布３の厚みを、突出部Ｐが配置されない部分に対して、相対的に薄くすることが好ましい。言い換えれば、第３不織布３が、厚みの相対的に薄い領域（第２領域Ｒ２）と厚い領域（第１領域Ｒ１）とを備えており、突出部Ｐは第２領域Ｒ２に配置されていることが好ましい。これにより、第２領域Ｒ２では、突出部Ｐと第１不織布１とが確実に接着されるとともに、第２繊維２Ｆの変形が抑制される。第１領域Ｒ１においても、第３不織布３と第１不織布１との接着が確保し易くなる。そのため、接着強度がさらに向上される。なお、第１領域Ｒ１が突出部Ｐを備えていても良いが、その高さは、第２領域Ｒ２に配置される突出部Ｐの高さよりも低いことが好ましい。第２領域Ｒ２に突出部Ｐを配置することによる効果が小さくなるためである。

第３不織布３が長尺体である場合、第２繊維２Ｆが変形し易い中央領域の厚みを相対的に薄くするとともに、中央領域に突出部Ｐを配置することが好ましい。つまり、第３不織布３の中央領域を第２領域Ｒ２として、中央領域以外の領域を第１領域Ｒ１とする。これにより、圧力損失の増大がさらに抑制される。

第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２と、突出部Ｐとは、第３不織布３の主面３Ａあるいは断面を観察することにより明瞭に区別できる。突出部Ｐは、第３不織布３の主面の一部から引き出された第３繊維が絡まりあって形成されているため、各領域とは様相（例えば、第３繊維の密度や組織等）が異なる。また、積層不織布１０を光に透かすことでも突出部Ｐを識別することができる。突出部Ｐは、他の部分よりも影が濃くなって見える。

第３不織布３の突出部Ｐが配置されている領域が、相対的に薄い第２領域Ｒ２であるかどうかは、以下のようにして判断することができる。例えば、第３不織布３から、突出部Ｐが配置される領域（配置領域）の一部（例えば、１２ｃｍ×１２ｃｍ）およびその他の領域（非配置領域）の一部を切り出す。切り出された配置領域について、突出部Ｐを上記の方法により特定し、これ以外の部分の任意の１０箇所の厚みを計測した後、これらの平均値を算出する。同様に、非配置領域についても、任意の１０箇所の厚みを計測して、平均値を算出する。配置領域の厚みの平均値が非配置領域の厚み平均値よりも小さく、得られた平均値同士の差ｄが非配置領域の厚みの平均値の２０％以上である場合、突出部Ｐは、第２領域Ｒ２に形成されていると判断する。一方、差ｄが、非配置領域の厚みの平均値の２０％未満である場合、第３不織布３は、ほぼ均一な厚みを有しているとみなす。

上記のようにして算出される第１領域Ｒ１の平均の厚みＴ３₁に対する第２領域Ｒ２の平均の厚みＴ３₂の比（Ｔ３₂／Ｔ３₁）は特に限定されないが、例えば、０．６０〜０．９８であっても良いし、０．７０〜０．９５であっても良い。圧力損失の観点から、厚みＴ３₁は、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。厚みＴ３₂は、１００μｍ以上、４００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上、３００μｍ以下であることがより好ましい。

突出部Ｐの高さＨｐは、上記差ｄより大きいことが好ましい（図１（ｂ）参照）。高さＨｐは、主面３Ａとは反対の主面３Ｂから突出部Ｐの頂部までの距離Ｔ３_Pと、第２領域Ｒ２の厚みＴ３₂との差として算出することができる。差ｄに対する高さＨｐの比（Ｈｐ／ｄ）は、１〜１００であることが好ましく、１０〜５０であることがより好ましい。距離Ｔ３_Pも、厚みＴ３₁等と同様にして、突出部Ｐを備える部分の任意の１０箇所の厚みを平均化することにより、得ることができる。高さＨｐは、具体的には、５０μｍ以上、２０００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上、１０００μｍ以下であることがより好ましい。

第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の単位面積当たりの質量は、特に限定されない。なかでも、圧力損失の観点から、第１領域Ｒ１の単位面積当たりの質量は、１５ｇ／ｍ²以上、５０ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、１５ｇ／ｍ²以上、３０ｇ／ｍ²以下であることがより好ましい。第２領域Ｒ２の単位面積当たりの質量は、１０ｇ／ｍ²以上、２５ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、１０ｇ／ｍ²以上、２０ｇ／ｍ²以下であることがより好ましい。

なお、第３不織布３の厚みが均一である場合、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。上記の場合、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。

突出部Ｐの質量割合（言い換えれば、突出部Ｐを構成する第３繊維の質量割合）は、剥離強度の観点から、突出部Ｐを含む領域の１〜２０質量％であることが好ましく、１〜１０質量％であることがより好ましい。これにより、突出部Ｐと第１不織布１との間に接着剤４が介在し易くなる。なお、突出部Ｐを含む領域とは、第３不織布３の全面であり得るし、第２領域Ｒ２や中央領域であり得る。突出部Ｐの質量割合は、例えば、以下のようにして算出できる。まず、第３不織布３から、突出部Ｐを含む領域の一部（例えば、１２ｃｍ×１２ｃｍ）を切り取る。第３不織布３の全面に突出部Ｐが形成されている場合、切り取る領域は限定されない。切り取られた部分の質量を計測した後、さらに、突出部Ｐをすべて切り取る。切り取られた突出部Ｐの質量を計測し、これを、先に計測した上記部分の質量で除すことにより算出できる。

突出部Ｐの面積割合は、特に限定されない。なかでも、上記と同様の観点から、突出部Ｐを含む領域の１〜４０％であることが好ましく、５〜２０％であることがより好ましい。突出部Ｐの面積割合は、例えば、突出部Ｐを含む領域の一部をその法線方向から撮影し、撮影された画像を処理して、突出部Ｐが占める部分を特定することにより、算出することができる。

突出部Ｐを形成する方法は、特に限定されない。第３不織布３の一方の主面３Ａを、例えばゴム製のロールやへら等によって摩擦して、第３繊維を毛羽立たせることにより、第３繊維同士が絡み合い、突出部Ｐを形成することができる。

積層不織布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。

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により供給リール１２を回転させて、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４の散布量は特に限定されないが、接着性の観点から、０．５ｇ／ｍ²以上、１５ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、１ｇ／ｍ²以上、１０ｇ／ｍ²以下であることがより好ましく、３ｇ／ｍ²以上、９ｇ／ｍ²以下であることが特に好ましい。

突出部Ｐと第１不織布１との間に接着剤４を介在させ易い点で、接着剤４は固形の状態で散布されることが好ましい。固形とは、一定の形状を保持した状態であって、例えば、粒子状である。粉末状の接着剤４の平均粒径Ｄ５０は特に限定されず、例えば、１５０〜３５０μｍであり、１８０〜３００μｍである。平均粒径Ｄ５０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である（以下、同じ）。

接着剤４の種類は特に限定されず、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、例えば、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４の融点は、６０〜１４０℃程度であることが好ましい。

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を溶融させる。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。

次いで、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、突出部Ｐを備える第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、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に対向する主面に、互いに交絡する複数の第３繊維を含む突出部Ｐを備え、接着剤４の少なくとも一部は、突出部Ｐと第１ａ不織布５との間に介在している。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３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）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。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。平均繊維径Ｄ２は、２７３ｎｍであった。

次いで、積層体の第２不織布側から、粒子状の接着剤（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５．７ｇ／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不織布側から、第３不織布を積層した。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。

第３不織布としては、ＰＰ繊維を主体とする長尺のメルトブロー不織布（Ｄ３：５μｍ）の帯状の中央領域を、ゴム製のロールを用いて摩擦し、突出部Ｐを形成させたものを用いた。これによって、中央領域の厚みは、その他の部分よりも相対的に薄くなっていた。中央領域（第２領域Ｒ２）の厚みＴ３₂は１７８μｍであり、単位面積当たりの質量は１９ｇ／ｍ²であった。それ以外の領域（第１領域Ｒ１）の厚みＴ３₁は２１２μｍであり、単位面積当たりの質量は２１ｇ／ｍ²であった。突出部Ｐについて、高さＨｐは４４６μｍ、第２領域Ｒ２に対する割合は３質量％、第２領域Ｒ２に対する面積割合は８％であった。また、積層不織布の断面を観察し、突出部Ｐと第１不織布との間に接着剤が介在していることを確認した。

［評価］
（１）剥離強度
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。試料として、第３不織布の第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２が含まれるように裁断した積層不織布（幅２０ｍｍ×長さ２００ｍｍ）を用いた。結果を表１に示す。なお、評価に用いた試料は、生産開始後、１時間以上経過した時点で生産された積層不織布から裁断した（以下、同じ）。

（２）圧力損失
別途、積層不織布を、第３不織布の第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２を含むように１２ｃｍ×１２ｃｍに裁断して試料を作成し、面風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで吸引試験を行った。試料の上流側の空気圧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。

［比較例１］
第３不織布として、ゴム製のロールによる摩擦処理を行わなかったメルトブロー不織布（Ｄ３：５μｍ、Ｔ３：１８７μｍ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、積層不織布を作成し、評価した。結果を表１に示す。なお、第３不織布は、均一な厚みを有しており、突出部Ｐを備えていなかった。

［比較例２］
第３不織布として、ゴム製のロールによる摩擦処理を行なって突出部Ｐを形成した後、突出部Ｐのみを切り取ったメルトブロー不織布（Ｄ３：５μｍ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、積層不織布を作成し、評価した。結果を表１に示す。なお、第３不織布は、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２を備えるが、突出部Ｐを備えていなかった。

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４：接着剤、５：第１ａ不織布、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 (6)

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２Ａ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３不織布が、前記第２不織布に対向する主面に、互いに交絡する複数の前記第３繊維を含む突出部を備え、
   前記接着剤の少なくとも一部が、前記突出部と前記第１不織布との間に介在している、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、
   前記第３不織布が、前記第１ａ不織布に対向する主面に、互いに交絡する複数の前記第３繊維を含む突出部を備え、
   前記接着剤の少なくとも一部が、前記突出部と前記第１ａ不織布との間に介在している、積層不織布。
3. 前記第３不織布が、第１領域と、前記第１領域の厚みよりも厚みの薄い第２領域と、を備え、
   前記突出部が、前記第２領域の前記第２不織布に対向する主面に位置する、請求項１または２に記載の積層不織布。
4. 前記突出部の高さが、前記第１領域の厚みと前記第２領域の厚みとの差より大きい、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。

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