JP2008151980A - トナーフィルター用濾材とその濾材を用いたカセットフィルター - Google Patents

Abstract

【課題】濾過性能を低下させることなく、且つ無害な難燃剤を使用した上で、難燃基準を満たすことができるトナー捕集用フィルターとして好適な濾材を提供する。
【解決手段】上層３と中間層４とからなり且つ繊維密度勾配を持つ上流側不織布層２を、リンまたは窒素系の難燃剤をもって難燃処理を施したＰＰ繊維を芯とし鞘部をＰＥとした芯鞘構造の熱融着性繊維をもって構成する。その一方、下流側不織布層としての下層５を、ＰＥＴ繊維を芯として鞘部をＰＥとした芯鞘構造の熱融着性繊維をもって構成する。各層３，４，５同士が熱融着性繊維の熱融着をもって積層一体化されて濾材１形成しているとともに、濾材１全体にエレクトレット化処理を施してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電複写印刷方式の複写機またはプリンタ等において、機器からの排気中に含まれるトナーの捕集を目的としたトナーフィルター用濾材とその濾材を用いたカセットフィルターに関するものである。

汎用のエアフィルター用濾材として不織布にエレクトレット処理を施したものが特許文献１および特許文献２等で提案されているが、上記のように複写機等の排気中に含まれるトナーの捕集を目的としたものでは、濾材の要求仕様として難燃性の基準（例えばＵＬ規格）を満たす必要があり、そのために濾材中に少量の難燃剤（例えばハロゲン系のもの）を添加することが有効であるとされている。
実公昭５８−５１９２９号公報 特開昭６２−８３０１７号公報

しかしながら、有害物質の量的制限の観点からはハロゲン系の難燃剤の使用は必ずしも好ましくなく、代わって濾過性能を低下させることなく且つ無害な難燃剤を使用した上で難燃基準を満たすことができる濾材の製品化が望まれている。

本発明はこのような要請に応えるべくなされたものである。

請求項１に記載の発明は、静電複写印刷に用いられるトナーの捕集を目的とした少なくとも二層構造のトナーフィルター用濾材であって、上流側の不織布層が、ハロゲン系以外の難燃剤をもって難燃処理を施したポリプロピレン（ＰＰ）繊維を芯とし鞘部をポリエチレン（ＰＥ）とした芯鞘構造の熱融着性繊維をもって構成されている一方、下流側の不織布層が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を芯として鞘部をポリエチレン（ＰＥ）とした芯鞘構造の熱融着性繊維をもって構成されていて、上流側および下流側の不織布層同士が熱融着性繊維の熱融着をもって積層一体化されているとともに、不織布層全体にエレクトレット化処理を施してあることを特徴とする。

この場合、濾材の長寿命化を図る上では、請求項２，３に記載のように、上流側の不織布層のうちその上流側となる部分を太い繊維で且つ繊維充填密度を小さく形成する一方、逆に下流側となる部分を細い繊維で且つ繊維充填密度を大きく形成して、上流側の不織布層に繊維密度勾配を持たせてあることが望ましい。

また、請求項４に記載のように、濾材全体の総目付け量を１００〜１４０ｇ／ｍ²とし、総厚みを０．８〜１．２ｍｍとすることが難燃性基準を満たす上で望ましい。これは、総目付け量が１４５ｇ／ｍ²を超えると、難燃性のないＰＥの量が増え、難燃性基準を満たすことができなくなるからである。

この場合、下流側の不織布層の目付け量は、鋭意研究の結果、総目付け量の１／５〜１／７とし、数値的には２０ｇ／ｍ²を上限とする。これは、ＰＥＴ不織布層の目付け量を増やすと、成形性（枠体との接合性を含む）は良好になるものの、上記と同様に難燃性基準を満たすことができなくなるためである。

さらに、請求項５に記載のように、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維は無害なリンまたは窒素系の難燃剤をもって難燃処理を施してあるものとする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の濾材を用いたカセットフィルターとして特定したものであって、濾材をプリーツ折りしてフィルターエレメントとした上で、そのフィルターエレメントをインサートするインサート成形法により、フィルターエレメントの下流側の不織布層を接合面として樹脂製の枠体と一体成形したことを特徴とする。

上記枠体は、請求項７に記載のように例えばＡＢＳ樹脂製のものとする。

したがって、少なくとも請求項１，７に記載の発明では、圧損等によって濾過性能の低下をもたらすことなく、しかも有害物質を使用することなしに濾材あるいはフィルターとしての難燃基準を満たすことができるようになる。

請求項１，４および請求項５，７に記載の発明によれば、、濾過性能の低下をもたらすことなく、しかも有害物質を使用することなしに濾材あるいはフィルターとしての難燃基準を満たすことができる。また、下流側の不織布層をポリエチレンテレフタレート繊維を芯として鞘部をポリエチレンとした熱融着性繊維をもって形成してあるため、濾材の剛性が向上し、例えばプリーツ折り加工する際の加工性が良好なものとなる。

請求項２，３に記載の発明によれば、上流側の不織布層に繊維密度勾配を持たせてあることにより、早期目詰まりを招くことなく、濾材の長寿命化を図ることができる。

図１は本発明のより具体的な実施の形態として濾材１の拡大断面図を示している。

同図に示すように、濾材１は繊維密度勾配を持たせるべく上層３と中間層４とで形成された上流側不織布層２と、下流側不織布層としての下層５とで実質的に三層構造のものとして構成してあり、いずれの層３，４，５も芯鞘構造の熱融着性繊維（サーマルボンド繊維）の不織布をもって構成してある。

より詳しくは、図１のほか図２に示すように、上層３はハロゲン系以外の難燃剤、例えばリンや窒素系の難燃剤をもって難燃処理を施したポリプロピレン繊維（以下、ＰＰ繊維と言う）を芯６とし鞘部７をポリエチレン（以下、ＰＥと言う）とした芯鞘構造の熱融着性繊維をもって構成してある。繊維の太さは３．３デシテックス（図１ではデシテックスをｄｔと表示）とし、目付け量は３０〜８０ｇ／ｍ²の範囲で、ここでは５０ｇ／ｍ²としてある。なお、芯６と鞘部７の重量比率は５０％：５０％である。

また、中間層４も上層３と同じ芯鞘構造の熱融着性繊維をもって構成してある。ただし、繊維の太さは１．７デシテックスとし、目付け量は３０〜９０ｇ／ｍ²の範囲で、ここでは７０ｇ／ｍ²としてある。なお、芯６と鞘部７の重量比率は５０％：５０％である。

他方、下層５は図１のほか図３に示すように、難燃処理を施してないポリエチレンテレフタレート繊維（以下、ＰＥＴ繊維と言う）を芯８とし鞘部９をポリエチレン（以下、ＰＥと言う）とした芯鞘構造の熱融着性繊維をもって構成してある。繊維の太さは２．２デシテックスとし、目付け量は２０ｇ／ｍ²としてある。なお、芯８と鞘部９の重量比率は５０％：５０％である。

ここで、濾過性能だけに着目すれば濾材１全体としての総目付け量は１００ｇ／ｍ²以上であればよいが、その総目付け量が１４５ｇ／ｍ²を超えると難燃性のないＰＥ繊維の量が増え、難燃性が低下して難燃性基準を満たさなくなる。同様に、下層５であるＰＥＴ繊維不織布層の目付け量を増やすと、成形性（枠体との接合性を含む）は良好になるものの、上記と同様に難燃性基準を満たすことができなくなる。そこで、下層５の目付け量を濾材全体の目付け量の１／５〜１／７、ここでは２０ｇ／ｍ²に限定した上で、濾材１全体の総目付け量が１００〜１４０ｇ／ｍ²の範囲となるように、上層３の目付け量を３０〜８０ｇ／ｍ²の範囲で、且つ中間層４の目付け量を３０〜９０ｇ／ｍ²の範囲で性能を見極めながらそれぞれ調整してある。

そして、これら上層３と中間層４および下層５とを相互に重ね合わせた上で、表裏両面から熱を加えながら圧着することによりいわゆる熱融着をもって積層一体化し、厚みが０．８〜１．２ｍｍ程度の濾材１としてある。なお、それぞれの層３，４，５を形成している繊維同士の接触部で融着するだけであるので、実際には各層３，４，５の層間に境界がないことになる。

さらに、こうして得られた濾材１に例えばコロナ放電等による荷電処理を施して、濾材１全体をいわゆるエレクトレット化してある。

このような本実施の形態の濾材１によれば、有害物質を使用することなしに所定の難燃性基準を持たすことができ、しかも圧損等によって濾過性能の低下をもたらすことがないことが確認できた。また、下層５としてＰＥＴ繊維不織布層を配したことにより濾材１の剛性が向上し、例えばプリーツ折り加工する際の加工性も良好なものとなる。

加えて、上流側不織布層２のうちその上流側となる上層３を太い繊維で且つ繊維充填密度を小さく形成する一方、逆に下流側となる中間層４を細い繊維で且つ繊維充填密度を大きく形成して、上流側不織布層２に繊維密度勾配を持たせてあることから、早期目詰まりによって寿命が短くなることがなく、長寿命化の上で有利となる。

図４，５は上記濾材１をフィルターエレメント１０として用いたカセットフィルター１１の一例を示している。

このカセットフィルター１１は、上記濾材１にプリーツ折り加工（山部と谷部の関係をもってアコーディオンプリーツ状に折り曲げる加工）を施してフィルターエレメント１０とした上で、インサート成形法により例えばＡＢＳ樹脂製の枠体１２と一体化したものである。

プリーツ折り加工を施した濾材１で形成したフィルターエレメント１０を枠体１２成形用の金型にインサートとして櫛歯にて固定した上で、ＡＢＳ樹脂材料を射出して枠体１２を成形しつつフィルターエレメント１０と一体化する。この場合、フィルターエレメント１０の山部あるいは谷部の長手方向両端面ではその山部の内側に微小突起１３が成形されることで隣接する山部同士の位置決めがなされ、プリーツとプリーツの密着防止効果が得られる一方、山部あるいは谷部と直交する長手方向両端面では、濾材１の下層５であるＰＥＴ繊維不織布層を枠体１２との接触面１４として強固に接合される。

すなわち、枠体１２の材質であるＡＢＳ樹脂の融点は２２０℃であり、またＰＥＴ繊維不織布層５の繊維の芯８も融点は２６０℃であるから、樹脂温度でＰＥＴ繊維の芯８が溶けることなく、ＡＢＳ樹脂が下層５であるＰＥＴ繊維不織布層５の中に入り込んで両者が接合される。

ちなみに、上層３であるＰＰ繊維不織布層側を枠体１２との接合面とした場合には、ＰＰ繊維の芯６の融点は１６０℃（鞘部７のＰＥの融点はさらに低く１３０℃）でＡＢＳ樹脂のそれよりも低いことから、上層３であるＰＰ繊維不織布層がＡＢＳ樹脂温で溶けてフィルム化し、両者の間に明確なる境界面ができて接合できないことになる。

こうして得られたカセットフィルター１１は、例えばトナーを使用する静電複写印刷方式の複写機の排気口に着脱可能に装着され、定期的に交換される。

本発明に係る濾材の模式的な拡大断面図。 図１の上層３を形成している熱融着性繊維の拡大断面図。 図１の下層５を形成している熱融着性繊維の拡大断面図。 図１の濾材をフィルターエレメントとして用いたカセットフィルターの一例を示す斜視図。 図４のＡ−Ａ線の沿う拡大断面図。

符号の説明

１…濾材
２…上流側不織布層
３…上層
４…中間層
５…下層（下流側不織布層）
６…芯
７…鞘部
８…芯
９…鞘部
１０…フィルターエレメント
１１…カセットフィルター
１２…枠体

Claims (7)

1. 静電複写印刷に用いられるトナーの捕集を目的とした少なくとも二層構造のトナーフィルター用濾材であって、
   上流側の不織布層が、ハロゲン系以外の難燃剤をもって難燃処理を施したポリプロピレン（ＰＰ）繊維を芯とし鞘部をポリエチレン（ＰＥ）とした芯鞘構造の熱融着性繊維をもって構成されている一方、
   下流側の不織布層が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を芯として鞘部をポリエチレン（ＰＥ）とした芯鞘構造の熱融着性繊維をもって構成されていて、
   上流側および下流側の不織布層同士が熱融着性繊維の熱融着をもって積層一体化されているとともに、不織布層全体にエレクトレット化処理を施してあることを特徴とするトナーフィルター用濾材。
2. 上流側の不織布層に繊維密度勾配を持たせてあることを特徴とする請求項１に記載のトナーフィルター用濾材。
3. 上流側の不織布層のうちその上流側となる部分が、下流側となる部分に比べて太い繊維で且つ繊維充填密度が小さく形成されていることを特徴とする請求項２に記載のトナーフィルター用濾材。
4. 濾材全体の総目付け量を１００〜１４０ｇ／ｍ²とし、総厚みを０．８〜１．２ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトナーフィルター用濾材。
5. ポリプロピレン（ＰＰ）繊維はリンまたは窒素系の難燃剤をもって難燃処理を施してあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトナーフィルター用濾材。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の濾材を用いたカセットフィルターであって、
   濾材をプリーツ折りしてフィルターエレメントとした上で、そのフィルターエレメントをインサートとするインサート成形法により、フィルターエレメントの外周に下流側の不織布層を接合面として樹脂製の枠体を一体成形したことを特徴とするカセットフィルター。
7. 枠体がＡＢＳ樹脂をもって形成されていることを特徴とする請求項６に記載のカセットフィルター。

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