CN108367219B - 过滤器用纺粘无纺布及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有高刚性和高透气性、并且灰尘掸落性也优异的过滤器用纺粘无纺布。本发明的过滤器用纺粘无纺布为包含复合型聚酯纤维的纺粘无纺布，所述复合型聚酯纤维是在高熔点聚酯的周围配置低熔点聚酯而形成的，所述低熔点聚脂具有比所述高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点，上述复合型聚酯纤维的单纤维纤度为1.5dtex以上且小于5.0dtex，上述纺粘无纺布的单位面积重量为150～300g/m2、表观密度为0.25～0.40g/cm3、每单位面积重量的透气率为0.05～0.45(cm3/cm2·秒)/(g/m2)，并且每单位面积重量的硬挺度在纵向及横向中的至少一者上为0.09～0.32(mN)/(g/m2)。

Description

过滤器用纺粘无纺布及其制造方法
技术领域
本发明涉及在褶皱式过滤器(pleated filter)中、或者在与PTFE膜、纳米纤维等过滤材料贴合的褶皱式过滤器基材中使用的过滤器用纺粘无纺布及其制造方法。
背景技术
针对产生粉尘的作业环境，一直以来，为了除去及回收粉尘而使用了集尘机。作为该集尘机的过滤器，以褶皱形状使用是已知的，通过形成褶皱，从而使过滤面积大幅提高，能够降低压力损失(pressure drop)、提高捕集效率。另外，对于集尘机的过滤器而言，通常，当达到某一定的压力损失时，压缩空气等会从内侧喷射，从而将附着于过滤材料表面的灰尘掸落，即发生所谓的反洗。
因此，关于作为褶皱式过滤器使用的无纺布所需要的特性，以下性质是重要的，即，用于形成褶皱的高刚性、及用于降低压力损失的透气性、以及在表层将灰尘过滤来提高掸落性的致密性，目前为止提出了各种织布及无纺布。
具体而言，提出了使用以压花辊进行热粘接得到的类型的长纤维无纺布作为褶皱式过滤器(参见专利文献1)。然而，如该提案这样利用压花辊进行热粘接时，热粘接部分变得像膜一样，透气性消失，压力损失变高。另外，关于灰尘掸落性，灰尘容易堆积在没有透气性的热粘接部分上，存在寿命变短这样的课题。
另一方面，作为不同于压花辊的热粘接方法，提出了使热风从无纺布中通过从而将其热粘接的所谓的通风(air-through)方式(参见专利文献2)。若为该提案这样的通风方式，则不存在如压花辊那样的热粘接部，不存在损害透气性这样的课题，但是，在制备方法方面，通风方式由于致密性差，所以灰尘容易进入内部，无法利用反洗将灰尘掸落，存在寿命变短这样的课题。
另外，还提出了在通风后利用压延辊进行热粘接的方法(参见专利文献3的实施例)。然而，在该提案的实施例中，利用温度远高于构成无纺布的纤维的熔点的热风进行热处理，因而纤维全部熔化而形成像膜一样的片材，缺乏透气性，作为褶皱式过滤器并不理想。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第3534043号公报
专利文献2：日本特开平7-157960号公报
专利文献3：日本特开2009-6318号公报
发明内容
发明要解决的课题
因此，鉴于上述课题，本发明的目的在于提供具有高刚性和高透气性、并且灰尘掸落性也优异的过滤器用纺粘无纺布。
本发明的另一目的是提供高效且稳定地制造具有上述性能的过滤器用纺粘无纺布的方法。
用于解决课题的手段
本发明致力于解决上述课题，本发明的过滤器用纺粘无纺布的特征在于，其为包含复合型聚酯纤维的纺粘无纺布，所述复合型聚酯纤维是在高熔点聚酯的周围配置低熔点聚酯而形成的，所述低熔点聚酯具有比上述高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点，上述复合型聚酯纤维的单纤维纤度为1.5dtex以上且小于5.0dtex，上述的纺粘无纺布的单位面积重量为150～300g/m2、表观密度为0.25～0.40g/cm3、每单位面积重量的透气率为0.05～0.45(cm3/cm2·秒)/(g/m2)，并且每单位面积重量的硬挺度在纵向及横向中的至少一者上为0.09～0.32(mN)/(g/m2)。
根据本发明的过滤器用纺粘无纺布的优选方式，上述复合型聚酯纤维的复合形态为以上述高熔点聚酯为芯成分、以上述低熔点聚酯为鞘成分的芯鞘型，并且上述芯成分与上述鞘成分的芯鞘成分质量比率为90∶10～60∶40。
根据本发明的过滤器用纺粘无纺布的优选方式，上述每单位面积重量的纵向的拉伸强度为3.2(N/5cm)/(g/m2)以上。
根据本发明的过滤器用纺粘无纺布的优选方式，在上述过滤器用纺粘无纺布的至少一个表面上不具有深度为0.10mm以上的局部凹部。
根据本发明的过滤器用纺粘无纺布的优选方式，上述高熔点聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，并且低熔点聚酯为共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明的过滤器用纺粘无纺布的制造方法的特征在于，依次实施下述工序(a)～工序(d)。
工序(a)，从喷丝头纺出复合型聚酯纤维，其中，所述复合型聚酯纤维是在高熔点聚酯的周围配置低熔点聚酯而形成的，所述低熔点聚酯具有比该高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点。
工序(b)，利用高速吸引气体对纺出的复合型聚酯纤维进行吸引拉伸并捕集至移动的网式输送机上，从而得到纤维网，所述纤维网包含单纤维纤度为1.5dtex以上且小于5.0dtex的复合型聚酯纤维。
工序(c)，使温度高于低熔点聚酯的熔点且低于高熔点聚酯的熔点的热风从所得纤维网中通过，从而进行通风热粘接。
工序(d)，将进行了上述通风热粘接的纤维网夹持在一对平面压辊或两台带式输送机之间，于比上述低熔点聚酯的熔点低5～65℃的温度进行热处理，从而得到单位面积重量为150～300g/m2的纺粘无纺布。
根据本发明的过滤器用纺粘无纺布制造方法的优选方式，上述复合型聚酯纤维的复合形态为以上述高熔点聚酯为芯成分、以上述低熔点聚酯为鞘成分的芯鞘型，并且，上述芯成分与上述鞘成分的芯鞘成分质量比率为90∶10～60∶40。
根据本发明的过滤器用纺粘无纺布制造方法的优选方式，上述高熔点聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，并且低熔点聚酯为共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯。
发明的效果
根据本发明，可得到具有高刚性和高透气性并且灰尘掸落性也优异的过滤器用纺粘无纺布。因此，本发明的过滤器用纺粘无纺布可合适地用作褶皱式过滤器、或者与PTFE膜、纳米纤维等过滤材料贴合的褶皱式过滤器基材。
另外，根据本发明的过滤器用纺粘无纺布的制造方法，能够高效且稳定地制造具有上述性能的过滤器用纺粘无纺布。
附图说明
[图1]图1为用于说明灰尘掸落性评价装置的概略侧视图。
具体实施方式
接着，对本发明的过滤器用纺粘无纺布详细地进行说明。
本发明的过滤器用纺粘无纺布为包含复合型聚酯纤维的纺粘无纺布，所述复合型聚酯纤维是在高熔点聚酯的周围配置低熔点聚酯而形成的，所述低熔点聚酯具有比上述高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点，上述复合型聚酯纤维的单纤维纤度为1.5dtex以上且小于5.0dtex，上述纺粘无纺布的单位面积重量为150～300g/m2、表观密度为0.25～0.40g/cm3、每单位面积重量的透气率为0.05～0.45(cm3/cm2·秒)/(g/m2)，并且每单位面积重量的硬挺度在纵向及横向中的至少一者上为0.09～0.32(mN)/(g/m2)。
作为构成本发明的过滤器用纺粘无纺布的合成纤维的原料树脂，可使用聚酯。聚酯是以酸成分和醇成分作为单体而形成的高分子聚合物。作为酸成分，可使用对苯二甲酸、间苯二甲酸及邻苯二甲酸等芳香族羧酸、己二酸、癸二酸等脂肪族二羧酸、及环己甲酸等脂环族二羧酸等。另外，作为醇成分，可使用乙二醇、二乙二醇及聚乙二醇等。
另外，作为聚酯的例子，可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸及聚丁二酸丁二醇酯等，作为高熔点聚酯，最优选使用熔点高、耐热性优异、并且刚性也优异的PET。
作为本发明中使用的高熔点聚酯与低熔点聚酯的组合(高熔点聚酯/低熔点聚酯)，例如可举出PET/PBT、PET/PTT、PET/聚乳酸、及PET/共聚PET等组合，这些中，从纺丝性优异的方面考虑，优选使用PET/共聚PET的组合。另外，作为共聚PET的共聚成分，从纺丝性优异的方面考虑，特别优选使用间苯二甲酸共聚PET。
另外，在不损害本发明的效果的范围内，也可以在聚酯原料中添加晶核剂、消光剂、颜料、杀霉菌剂、抗菌剂、阻燃剂、及亲水剂等。其中，氧化钛等金属氧化物具有下述效果：降低纤维的表面摩擦并防止纤维彼此的熔接，从而提高纺丝性；另外，在利用热辊对无纺布进行热压接成型时增加导热性，从而使无纺布的粘接性提高。另外，亚乙基双硬脂酰胺等脂肪族二酰胺及/或烷基取代型脂肪族单酰胺通过提高热辊与无纺布网间的脱模性，从而具有使输送性提高的效果。
另外，构成本发明的过滤器用纺粘无纺布的聚酯纤维是在高熔点聚酯的周围配置低熔点聚酯而形成的复合型聚酯纤维，所述低熔点聚酯具有比该高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点。通过在高熔点聚酯的周围配置具有比该高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点的低熔点聚酯，从而当利用热粘接来形成纺粘无纺布并使用时，构成纺粘无纺布的复合型聚酯纤维(长丝(filament))彼此牢固地粘接，因此过滤器用纺粘无纺布的机械强度优异，能够充分耐受反复的反洗。
另一方面，也存在将高熔点聚酯纤维与低熔点聚酯纤维混纤的方法，但采用混纤的方法时，难以进行均匀的热粘接，例如，在高熔点聚酯纤维密集的地方，热粘接变弱，机械强度、刚性差，作为褶皱式过滤器并不优选。另外，即使为同样的复合型聚酯纤维，在不是由长丝(长纤维)形成的纺粘无纺布、而是由短纤维形成的纺粘无纺布的情况下，因为由非连续的纤维形成，因此刚性、机械强度差，作为褶皱式过滤器并不优选。此外，还存在通过浸渍、喷雾等来赋予粘接成分而非低熔点成分的方法，但均难以在表层、厚度方向上均匀地赋予，机械强度、刚性差，作为褶皱式过滤器并不优选。
对于本发明中的高熔点聚酯与低熔点聚酯的熔点差而言，若为10℃以上则可得到期望的热粘接性，若为140℃以下则可抑制耐热性的降低。本发明中使用的高熔点聚酯与低熔点聚酯的熔点差的更优选的范围为20～120℃，进一步优选的范围为30～100℃。
高熔点聚酯的熔点优选在200～320℃的范围内。通过使高熔点聚酯的熔点优选为200℃以上、更优选为210℃以上、进一步优选为220℃以上，能够得到耐热性优异的过滤器。另一方面，通过使高熔点聚酯的熔点优选为320℃以下、更优选为300℃以下、进一步优选为280℃以下，从而能够抑制在制造无纺布时为了熔融而大量消耗热能、抑制生产率降低。
另外，低熔点聚酯的熔点优选在160～250℃的范围内。通过使低熔点聚酯的熔点优选为160℃以上、更优选为170℃以上、进一步优选为180℃以上，即使经历褶皱式过滤器制造时的加热工序(褶皱加工时的热定型(heat setting)等)，形态稳定性也仍然优异。另一方面，通过使低熔点聚酯的熔点优选为250℃以下、更优选为240℃以下，从而能够得到无纺布制造时的热粘接性优异、机械强度优异的过滤器。
另外，高熔点聚酯与低熔点聚酯的含有比率以质量比计优选在90∶10～60∶40的范围内，85∶15～70∶30的范围是更优选方式。通过使高熔点聚酯为60～90质量％，刚性和耐热性优异。另一方面，通过使低熔点聚酯为10～40质量％，从而在利用热粘接形成纺粘无纺布并使用时，构成纺粘无纺布的复合型聚酯纤维(长丝)彼此能够牢固地粘接，机械强度优异、能够充分耐受反复的反洗。
关于复合型聚酯纤维的复合形态，例如可举出同心芯鞘型、偏心芯鞘型及海岛型等，此外作为该长丝(单纤维)的截面形状，可举出圆形截面、扁平截面、多边形截面、多叶(multi-lobed)截面及中空截面等形状。其中，从能够使长丝彼此均匀且牢固地粘接的方面考虑，优选的方式是：作为复合形态使用同心芯鞘型，作为长丝(单纤维)的截面形状使用圆形截面的形状。
本发明的过滤器用纺粘无纺布优选在至少一个表面上不具有深度为0.10mm以上的局部凹部，更优选的方式是在两个表面上均不具有深度为0.10mm以上的局部凹部。局部凹部是通过压花辊、基于超声波粘接的部分热压接等而使得纤维在厚度方向上紧密地填充而产生的。深度为0.10mm以上的局部凹部是指，从垂直方向观察纺粘无纺布表面时，在长度为3～10mm的直线上测得的表面形状中，将起毛等单纤维凸出的部分排除，以其高度最高的部分作为基准点(深度0mm)，在厚度方向上深度为0.10mm以上的凹陷部分在面方向上连续0.20mm以上的部位。
该局部凹部可利用下述方式测定：使用形状分析激光显微镜、3D形状测定机等非接触式形状测定设备对表面形状进行测定；或者使用扫描电子显微镜对纺粘无纺布的截面的厚度进行测定。通过不具有这样的局部凹部，从而能够使灰尘的掸落性提高，能够形成寿命更长的过滤器。
不具有局部凹部的纺粘无纺布可通过下述方式得到：针对包含复合型聚酯纤维(所述复合型聚酯纤维是在高熔点聚酯的周围配置具有比该高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点的低熔点聚酯而形成的)的纤维网，使温度高于低熔点聚酯的熔点且低于高熔点聚酯的熔点的热风从上述纤维网中通过，进行通风热粘接，然后夹持在一对平面压辊或两台带式输送机之间，于比低熔点聚酯的熔点低5～65℃的温度进行热处理。
本发明中，构成过滤器用纺粘无纺布的复合型聚酯纤维的单纤维纤度在1.5dtex以上且小于5.0dtex的范围内。复合型聚酯纤维的单纤维纤度小于1.5dtex时，存在伴随纺粘无纺布的透气性降低而压力损失变高的趋势，此外从生产时容易发生断纱等生产稳定性方面考虑也并不优选。另外，复合型聚酯纤维的单纤维纤度为5.0dtex以上时，存在伴随纺粘无纺布的均匀性降低而捕集性能降低的趋势，此外从生产时容易发生由长丝的冷却不良导致的断纱等生产稳定性方面考虑也并不优选。
复合型聚酯纤维的更优选的单纤维纤度的范围为2.0dtex以上且4.0dtex以下的范围。通过使单纤维纤度为2.0dtex以上，从而能够形成透气性更优异、压力损失低的纺粘无纺布。另外，通过使单纤维纤度为4.0dtex以下，从而能够使无纺布表面致密化，容易在表层将灰尘过滤。通过上述方式，能够使集尘性能提高，并且灰尘掸落性也提高，因此能够延长过滤器寿命。
此处所称的单纤维纤度是指以下述方式求出的值。即，从纺粘无纺布中随机地采集10个小片样品，利用扫描电子显微镜等拍摄500～3000倍的照片，从各样品中任意地选出共计100根(每个样品10根)的纤维，测定其粗细程度。纤维的截面假定为圆形，将粗细程度作为纤维直径。将它们的平均值的小数点后第一位进行四舍五入而算出纤维直径，由该纤维直径和聚合物的密度来计算纤度，将小数点后第一位进行四舍五入而求出。
本发明中的过滤器用纺粘无纺布的单位面积重量在150～300g/m2的范围内。单位面积重量为150g/m2以上时，可得到褶皱所需的刚性。另外，单位面积重量为300g/m2以下时，能够抑制压力损失上升，此外从成本方面考虑也是优选的方式。更优选的单位面积重量的范围为150～260g/m2，进一步优选为180～230g/m2。
此处所称的单位面积重量利用下述方式求出：采集3个纵50cm×横50cm的尺寸的试样，分别测定各自质量，将所得值的平均值换算为每单位面积的值，并将小数点后第一位进行四舍五入。
本发明中的过滤器用纺粘无纺布的厚度优选为0.35～1.2mm，更优选为0.40～1.0mm，进一步优选为0.45～0.8mm。通过使厚度为0.35mm以上，从而能够使刚性提高，能够形成适合作为过滤器使用的无纺布。另外，通过使厚度为1.2mm以下，从而能够形成制成过滤器时的操作性、加工性优异的无纺布。
本发明中的过滤器用纺粘无纺布的表观密度为0.25～0.40g/cm3。表观密度为0.25～0.40g/cm3时，纺粘无纺布形成致密的结构，灰尘不易进入内部，灰尘掸落性优异。更优选的表观密度的范围为0.27～0.40g/cm3，进一步优选为0.30～0.40g/cm3的范围。此处，表观密度利用下式算出。
·表观密度(g/cm3)＝单位面积重量(g/m2)/厚度(mm)/1000。
本发明中的过滤器用纺粘无纺布的每单位面积重量的透气率为0.05～0.45((cm3/cm2·秒)/(g/m2))。每单位面积重量的透气率小于0.05((cm3/cm2·秒)/(g/m2))时，压力损失增大。另外，每单位面积重量的透气率大于0.45((cm3/cm2·秒)/(g/m2))时，灰尘容易滞留在内部，导致灰尘掸落性变差。优选的每单位面积重量的透气率为0.10～0.40((cm3/cm2·秒)/(g/m2))，进一步优选的每单位面积重量的透气率为0.15～0.35((cm3/cm2·秒)/(g/m2))。
此处，每单位面积重量的透气率利用下式算出。
·每单位面积重量的透气率((cm3/cm2·秒)/(g/m2))＝透气率(cm3/cm2·秒)/单位面积重量(g/m2)。
本发明中的过滤器用纺粘无纺布的每单位面积重量的硬挺度在纵向及横向中的至少一者上为0.09～0.32((mN)/(g/m2))。若每单位面积重量的硬挺度小于0.09((mN)/(g/m2))，则有褶皱性变差的趋势，另外，反洗时，过滤器用纺粘无纺布容易变形。另外，若每单位面积重量的硬挺度大于0.32(mN)/(g/m2))，则在卷绕过滤器用纺粘无纺布时，容易附着折痕，在品质方面并不优选。
此处，每单位面积重量的硬挺度利用下式算出。
·每单位面积重量的硬挺度((mN)/(g/m2))＝硬挺度(mN)/单位面积重量(g/m2)。
此处，通常而言，所谓纵向是指，与过滤器用纺粘无纺布的片材宽度的方向正交的方向、即过滤器用无纺布卷的卷绕方向，所谓横向是指过滤器用纺粘无纺布的片材宽度的方向、即无纺布卷的宽度方向，本发明中也采用该定义。但是，重要的是，本发明的纺粘无纺布的每单位面积重量的硬挺度在纵向及横向中的至少一者上为0.09～0.32((mN)/(g/m2))，当可进行两个方向的测定时，则没有必要区分片材的纵向、横向。
本发明的过滤器用纺粘无纺布的每单位面积重量的纵向的拉伸强度(以下，有时表述为每单位面积重量的纵拉伸强度)优选为3.2(N/5cm)/(g/m2)以上，更优选为3.5(N/5cm)/(g/m2)以上，进一步优选为3.8(N/5cm)/(g/m2)以上。另外，每单位面积重量的横向的拉伸强度(以下，有时表述为每单位面积重量的横拉伸强度)优选为2.0(N/5em)/(g/m2)以上，更优选为2.3(N/5cm)/(g/m2)以上，进一步优选为2.6(N/5cm)/(g/m2)以上。
通过按上述方式设置纵拉伸强度和横拉伸强度，从而能够赋予可作为过滤器而供于实用的机械强度，能够形成耐久性优异的过滤器。此处，每单位面积重量的拉伸强度利用下式算出。
·每单位面积重量的拉伸强度((N/5cm)/(g/m2))＝拉伸强度(N/5cm)/单位面积重量(g/m2)。
如上所述，通过使本发明的过滤器用纺粘无纺布为上述那样的特定的单位面积重量、单纤维纤度、表观密度、透气率及硬挺度，从而能够得到压力损失低、且灰尘掸落性也优异、并且具有以往技术未曾实现的长寿命的、适合用作过滤器的、有用的过滤器用纺粘无纺布。
接着，对本发明的过滤器用纺粘无纺布的制造方法进行说明。本发明的过滤器用纺粘无纺布可通过依次实施下述工序(a)～工序(d)来制造。
工序(a)，从喷丝头纺出复合型聚酯纤维，其中，所述复合型聚酯纤维是在高熔点聚酯的周围配置低熔点聚酯而形成的，所述低熔点聚酯具有比该高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点。
工序(b)，利用高速吸引气体对纺出的复合型聚酯纤维进行吸引拉伸并捕集至移动的网式输送机上，从而得到纤维网，所述纤维网包含单纤维纤度为1.5dtex以上且小于5.0dtex的复合型聚酯纤维。
工序(c)，使温度高于低熔点聚酯的熔点且低于高熔点聚酯的熔点的热风从所得纤维网中通过，从而进行通风热粘接。
工序(d)，将进行了上述通风热粘接的纤维网夹持在一对平面压辊或两台带式输送机之间，于比上述低熔点聚酯的熔点低5～65℃的温度进行热处理，从而得到单位面积重量为150～300g/m2的纺粘无纺布。
本发明的过滤器用纺粘无纺布是利用所谓的纺粘法得到的，可适用下述方法：利用通风法将由纺粘法采集的纤维网中的低熔点聚酯熔融，使纤维彼此粘接，然后进一步实施用于致密化的热处理。
本发明的过滤器用纺粘无纺布的制造方法中，将捕集至网式输送机上的纤维网进行临时粘接(temporal adhering)是优选的方式。临时粘接优选使用下述方法：利用一对平面压辊将捕集的纤维网热压接；或者在网式输送机上设置平面压辊，在网式输送机与该平面压辊之间进行热压接。热压接的温度优选为比低熔点聚酯的熔点低70～120℃的温度。通过设定为这样的温度，从而不会使纤维彼此过度地粘接，能够改善输送性。
本发明中的利用热粘接进行的一体化处理中，优选不使用压花辊。在使用压花辊进行热粘接的情况下，如前所述，热粘接部的纤维熔融从而变得像膜一样，不仅透气性消失，而且捕集性也降低。此外，关于灰尘掸落性，灰尘堆积在没有透气性的热粘接部中，存在寿命变短这样的课题。
本发明中的通风法是指使热风从由纺粘法得到的纤维网中通过，此时，热风的温度高于低熔点聚酯的熔点、且低于高熔点聚酯的熔点是重要的。热风温度的范围优选为低熔点聚酯的熔点+5℃～高熔点聚酯的熔点-5℃。热风温度低于低熔点聚酯时，难以将纤维彼此熔接，机械强度差，因此不优选。另外，热风温度高于高熔点聚酯时，构成纺粘无纺布的全部纤维熔融，成为像膜一样的片材，缺乏透气性，作为褶皱式过滤器并不优选。
本发明中，重要的是，将利用通风法进行热粘接而得到的纤维进一步致密化。利用通风法而得到的纤维网形成体积大且密度低的结构，用作褶皱式过滤器时，透气性高，灰尘进入内部且无法利用压缩空气将其掸落，具有寿命变短这样的课题，本发明中，通过尤其将纤维片材的表面致密化，从而能够在维持作为通风法的特征的透气性的同时、在纤维网的表层实现过滤，使掸落性提高。
本发明的通风热粘接优选在将纤维网整面进行把持的状态下进行。通过这样的方式，能够防止：在热粘接过程中纤维网收缩，产生褶皱；或者品质恶化。对于将纤维网整面进行把持的方法而言，优选使用下述方法：从位于上下的一组网式输送机之间通过，使网式输送机与纤维网的两面接触的方法；在施加有张力的状态下与通风鼓接触，利用与鼓的摩擦力进行把持的方法。
作为致密化的方法，可举出：使用一对平面压辊将纤维网的表面的纤维彼此热粘接而进行致密化的方法；另外，将纤维片材夹入由树脂带形成的两台带式输送机之间并进行热处理的方法。特别是对于将纤维网夹入带式输送机之间并进行热处理的方法而言，能够在不主动施加压力的情况下经较长时间进行热处理，因此能够仅将纤维网的表面致密化，是优选的方法。
对于本发明中的利用平面压辊进行的热粘接的温度而言，重要的是，比存在于纺粘无纺布的纤维表面的低熔点聚酯的熔点低5～65℃，优选低10～60℃，低20～50℃是更优选的方式。利用热压花辊进行的热粘接的温度、与存在于纺粘无纺布的纤维表面的低熔点聚酯的熔点的温度差小于5℃时，热粘接过度，导致小于本发明中规定的特定密度范围的下限。另外，温度差大于65℃时，热粘接较弱，表面的致密化不充分，导致大于本发明中规定的特定密度范围的上限。
重要的是，对于本发明中的将纤维网夹入由树脂带形成的两台带式输送机之间并进行热处理的方法的温度而言，比存在于纺粘无纺布的纤维表面的低熔点聚酯的熔点低5～65℃，优选低10～60℃，低20～50℃是更优选的方式。热处理的温度、与存在于纺粘无纺布的纤维表面的低熔点聚酯的熔点的温度差小于5℃时，热粘接过度，导致小于本发明中规定的特定密度范围的下限。另外，温度差大于65℃时，热粘接变弱，表面的致密化不充分，导致大于本发明中规定的特定密度范围的上限。
如上所述，本发明的过滤器用纺粘无纺布具有优异的刚性、透气性及灰尘掸落性，因此可合适地用作褶皱式过滤器。此外，有效利用其优异的刚性和透气性，还可合适地用作与PTFE膜、纳米纤维这样的过滤材料贴合的褶皱式过滤器基材。
实施例
接着，基于实施例对本发明的过滤器用纺粘无纺布及其制造方法具体地进行说明。下述的实施例中的各特性值是利用以下的方法进行测定的。
(1)聚酯的熔点(℃)：
使用PerkinElmer公司制差示扫描量热仪DSC-2型，在升温速度为20℃/分钟的条件下进行测定，将得到的熔解吸热曲线中显示出极值的温度作为聚酯的熔点。另外，对于差示扫描量热仪中熔解吸热曲线不显示极值的树脂而言，在加热板上进行加热，利用显微镜观察，将树脂熔融的温度作为熔点。
(2)聚酯的特性粘度IV：
聚酯的特性粘度利用以下方法进行测定。
将8g试样溶解于100ml的邻氯苯酚中，于25℃的温度使用奥斯特瓦尔德粘度计并利用下式求出相对粘度ηr。
·ηr＝η/η0＝(t×d)/(t0×d0)
(此处，分别地，η表示聚合物溶液的粘度，η0表示邻氯苯酚的粘度，t表示溶液的下落时间(秒)，d表示溶液的密度(g/cm3)，t0表示邻氯苯酚的下落时间(dropping time)(秒)，d0表示邻氯苯酚的密度(g/cm3))
接着，利用下式，由相对粘度ηr算出特性粘度IV。
·IV＝0.0242ηr+0.2634。
(3)单纤维纤度(分特)：
从纺粘无纺布中随机地采集10个小片样品，利用扫描电子显微镜拍摄500～3000倍的照片，从各小片样品中任意地选取出共计100根(每个样品10根)纤维，测定其粗细程度。纤维的截面假定为圆形，将其粗细程度作为纤维直径。将它们的平均值的小数点后第一位进行四舍五入而算出纤维直径，由该纤维直径和聚合物的密度计算单纤维纤度，将小数点后第一位进行四舍五入而求出。
(4)无纺布的单位面积重量(g/m2)：
采集3个纵向50cm×横向50cm的试样，分别测定各试样的质量，将得到的值的平均值换算为每单位面积的值，将小数点后第一位进行四舍五入。
(5)无纺布的厚度(mm)：
使用厚度计(TECLOCK公司制“TECLOCK”(注册商标)SM-114)，沿宽度方向等间隔地测定10个点的无纺布的厚度，将其平均值的小数点后第3位进行四舍五入，作为厚度。
(6)无纺布的表观密度(g/cm3)：
使用上述(5)中得到的厚度与上述(4)中得到的单位面积重量，利用下式算出表观密度，将小数点后第3位进行四舍五入。
·表观密度(g/cm3)＝单位面积重量(g/m2)/厚度(mm)/1000。
(7)无纺布的透气率(cm3/cm2·秒)：
从纺粘无纺布的任意的部分采集10个10cm×10cm的样品，基于JIS-L1913(2010年度版)，利用弗雷泽法(Frazier method)进行测定。测定时的设定压力为125Pa。透气率是将得到的10个点的透气率的平均值的小数点后第一位进行四舍五入而算出的。
(8)无纺布的每单位面积重量的透气率((cm3/cm2·秒)/(g/m2))：
将上述(7)的透气率中得到的透气率的值除以上述(4)的单位面积重量中得到的单位面积重量的值，将小数点后第四位进行四舍五入，从而算出每单位面积重量的透气率。
(9)无纺布的硬挺度(mN)：
硬挺度按照JIS-L1913(2010年度版)的6.7.4中记载的Gurley法进行测定而求出。
(10)无纺布的每单位面积重量的硬挺度((mN)/(g/m2))：
将上述(9)的硬挺度中得到的硬挺度的值除以上述(4)的单位面积重量中得到的单位面积重量的值，并将所得值的小数点后第四位进行四舍五入，从而算出每单位面积重量的硬挺度。
(11)无纺布的拉伸强度(N/5cm)：
对于无纺布的拉伸强度而言，基于JIS L1913(2010年版)的6.3.1，分别从宽度方向上每1m等间隔的3点采集以纵向或横向为长边的5cm×30cm的试验片，使用定速伸长型拉伸试验机，在夹具间隔为20cm、拉伸速度为10cm/分钟的条件下实施拉伸试验。读取断裂时的强度，将小数点后第一位进行四舍五入而得到的值作为拉伸强度(N/5cm)。
(12)无纺布的每单位面积重量的拉伸强度((mN)/(g/m2))：
将上述(11)的拉伸强度中得到的拉伸强度的值除以上述(4)的单位面积重量中得到的单位面积重量的值，对于纵向和横向，将小数点后第二位进行四舍五入，从而算出各自的每单位面积重量的拉伸强度。
(13)无纺布的灰尘掸落试验：
从无纺布的任意部分采集3个15cm×15cm的样品，各试验装置的构成如下：在设置试验样品M的样品架1的上游侧连接灰尘供给装置5，在下游侧连接流量计2、流量调节阀3、鼓风机4、及脉冲射流装置6。试验样品的评价面积设为0.01m2。另外，样品架1还连接压力计7，从而能够测定试验样品M的压力损失。在掸落性的试验中，从灰尘供给装置5以浓度成为205g/m3的方式供给JIS15类的标准粉体，以过滤器通过速度成为1.5m/分钟的方式利用流量调节阀3调节风量，以一定浓度连续地供给灰尘，试验样品M的压力损失达到1500Pa后，从脉冲射流装置6喷射0.5MPa的压缩空气0.1秒，将附着于试验样品M的粉尘(灰尘)掸落。分别对该掸落次数达到200次为止的运转时间(hr)进行测定，求出3次试验结果的平均值，将个位进行四舍五入，从而求出运转时间(hr)。
(14)无纺布的集尘性能试验：
从无纺布的任意部分采集3个15cm×15cm的试验样品，以VDI/DIN 3926作为参考标准实施集尘性能试验。试验样品的过滤面积为0.016m2，过滤风速为2.0m/分钟。灰尘粉尘使用氧化铝粒子(Dp50：10.5μm)，以试验样品上游的粉尘浓度成为5g/m3的方式以恒定浓度进行供给。
首先，以5秒的间隔实施5000次下述经时循环(aging cycle)，所述经时循环为从脉冲射流装置喷射0.5MPa的压缩空气1秒。接下来，作为经时后的性能评价，当压力损失达到1000Pa后，重复30次下述掸落循环(其中，在距上一次的掸落不足5秒、压力损失达到1000Pa的情况下，进行灰尘负载至距上一次的掸落达5秒，然后喷射压缩空气)，所述掸落循环是喷射0.5MPa的压缩空气1秒，根据试验中的漏粉浓度并基于下式来计算集尘率，取3次测定的平均值，将小数点后第四位进行四舍五入。
·集尘率(％)＝(1-漏粉浓度(g/m3)/上游的粉尘浓度(g/m3))×100。
另外，对第30次掸落循环的、在喷射脉冲射流完成5秒后的压力损失进行测定，取3次测定的平均值，将小数点后第一位进行四舍五入。
(15)无纺布的局部凹部：
从纺粘无纺布随机地采集5个10mm见方的小片样品，使用Keyence公司制One-shot3D形状测定器VR-3000，对各小片样品进行宽度方向4.5mm以上×长度方向4.5mm以上的3D形状测定。接下来，对于各小片样品的两个面，将面内的高度最高的位置作为基准点(深度0mm)，关于从基准点通过的宽度方向4.5mm及长度方向4.5mm的直线，针对在直线上深度为0.10mm以上的部分在面方向上连续0.20mm以上的部位(即，深度为0.10mm以上的局部凹部)的有无进行调查。表1中，将任意小片样品中均不存在这样的深度为0.10mm以上的局部凹部的情况记载为“无”，将仅在一面、至少一个小片样品中存在深度为0.10mm以上的局部凹部的情况记载为“一面具有”，将在各个面、在至少一个小片样品中存在深度为0.10mm以上的局部凹部的情况记载为“两面具有”。
[实施例1]
将已干燥至水分率为50ppm以下、特性粘度IV为0.65、且熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、和已干燥至水分率为50质量ppm以下、特性粘度IV为0.64、间苯二甲酸共聚率为11摩尔％、且熔点为230℃的共聚聚酯(CO-PET)分别于295℃和280℃的温度进行熔融，将聚对苯二甲酸乙二醇酯作为芯成分，将共聚聚酯作为鞘成分，以295℃的口模温度、且芯∶鞘＝80∶20的质量比率从细孔纺出，然后，利用吸气装置以4300m/分钟的纺丝速度，纺成截面形状为圆形的长丝，并以纤维网的形式捕集至移动的网式输送机上。使热风温度为250℃的空气从捕集的纤维网中通过，然后利用包含一对平面压辊的压延辊，在温度为180℃、且线压为50kg/cm的条件下进行热粘接，从而得到由单纤维纤度为2.7分特(dtex)的纤维形成的、单位面积重量为200g/m2的纺粘无纺布。得到的纺粘无纺布的每单位面积重量的纵拉伸强度为4.0(N/5cm)/(g/m2)，每单位面积重量的横拉伸强度为2.7(N/5cm)/(g/m2)。将结果示于表1。
[实施例2]
除了调节网式输送机速度的速度而使单位面积重量变更为260g/m2以外，在与实施例1相同的条件下，得到由单纤维纤度为2.7分特的纤维形成的、单位面积重量为260g/m2的纺粘无纺布。将结果示于表1。
[实施例3]
除了调节排出量而使单纤维纤度变更为4.0dtex以外，在与实施例1相同的条件下，得到由单纤维纤度为4.0分特的纤维形成的、单位面积重量为200g/m2的纺粘无纺布。将结果示于表1。
[实施例4]
除了变更为芯∶鞘＝70∶30的质量比率以外，在与实施例1相同的条件下，得到由单纤维纤度为2.7分特的纤维形成的、单位面积重量为200g/m2的纺粘无纺布。将结果示于表1。
[实施例5]
将已干燥至水分率为50质量ppm以下、特性粘度IV为0.65、且熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、和已干燥至水分率为50质量ppm以下、特性粘度IV为0.64、间苯二甲酸共聚率为11摩尔％、且熔点为230℃的共聚聚酯(CO-PET)分别于295℃和280℃的温度进行熔融，将聚对苯二甲酸乙二醇酯作为芯成分，将共聚聚酯作为鞘成分，以295℃的口模温度、芯∶鞘＝80∶20的质量比率从细孔纺出，然后利用吸气装置以4300m/分钟的纺丝速度，纺成截面形状为圆形的长丝，并以纤维网的形式捕集至移动的网式输送机上。使热风温度为250℃的空气从纤维片材中通过，然后将捕集的纤维网夹持在由树脂带形成的两台带式输送机之间，在温度为180℃的条件下进行热处理，从而得到由单纤维纤度为2.7分特的纤维形成的、单位面积重量为200g/m2的纺粘无纺布。得到的纺粘无纺布的每单位面积重量的纵拉伸强度为4.1(N/5cm)/(g/m2)，每单位面积重量的横拉伸强度为2.7(N/5cm)/(g/m2)。
得到的无纺布的特性如表1所示，对于实施例1、2、3、4及5的纺粘无纺布而言，均具有优异的透气性和刚性，另外，灰尘掸落试验后的过滤器虽然在表面附着有灰尘，但是没有发生堵塞等，均良好。将结果示于表1。
Figure BDA0001700345930000201
[比较例1]
除了使热风温度为300℃以外，在与实施例1相同的条件下，得到由单纤维纤度为2.7分特的纤维形成的、单位面积重量为200g/m2的纺粘无纺布。得到的纺粘无纺布的每单位面积重量的纵拉伸强度为3.0(N/5cm)/(g/m2)，每单位面积重量的横拉伸强度为1.8(N/5cm)/(g/m2)。将结果示于表2。
[比较例2]
除了使压延辊的温度为160℃以外，在与实施例1相同的条件下，得到由单纤维纤度为2.7分特的纤维形成的、单位面积重量为200g/m2的纺粘无纺布。根据本发明的过滤器用纺粘无纺布的制造方法，重要的是，将进行了通风热粘接的纤维网夹入一对平面压辊或两台带式输送机之间并于比熔点为230℃的共聚聚酯(低熔点聚酯)的熔点低5～65℃的温度(即，温度165～225℃)进行热处理，但本比较例2中，并不满足该温度条件。得到的无纺布的表观密度低，为0.22g/cm3，卷绕时产生皱褶(wrinkle)，品质差。将结果示于表2。
[比较例3]
除了调节网式输送机的速度而将单位面积重量变更为400g/m2以外，在与实施例1相同的条件下，得到由单纤维纤度为2.7分特的纤维形成的、单位面积重量为400g/m2的纺粘无纺布。将结果示于表2。
[比较例4]
除了调节排出量而将单纤维纤度变更为8.0dtex以外，在与实施例1相同的条件下，得到由单纤维纤度为8.0分特的纤维形成的、单位面积重量为200g/m2的纺粘无纺布。得到的纺粘无纺布的每单位面积重量的纵拉伸强度为2.7(N/5cm)/(g/m2)，每单位面积重量的横拉伸强度为2.4(N/5cm)/(g/m2)。将结果示于表2。
[比较例5]
将已干燥至水分率为50质量ppm以下、特性粘度IV为0.65、且熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、和已干燥至水分率为50质量ppm以下、特性粘度IV为0.64、间苯二甲酸共聚率为11摩尔％且熔点为230℃的共聚聚酯(CO-PET)分别于295℃和280℃的温度进行熔融，将聚对苯二甲酸乙二醇酯作为芯成分，将共聚聚酯作为鞘成分，以295℃的口模温度、芯∶鞘＝80∶20的质量比率从细孔纺出，然后利用压接面积率为18％的压花辊，在温度为200℃且线压为60kg/cm的条件下进行热粘接，从而得到由单纤维纤度为2.7分特的纤维形成的、单位面积重量为200g/m2的纺粘无纺布。将结果示于表2。
[比较例6]
将已干燥至水分率为50质量ppm以下、特性粘度IV为0.65、且熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行纺丝，使用单纤维纤度为2分特、切割长度为51mm、卷缩数(number of crimps)为14个/2.54cm的聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维，得到单丝支数为20s、并纱根数为2根的纺纱。将其制成平纹织物，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯纺纱织物。接着，于120℃的温度一边施以过量进料(overfeeding)一边进行热定型45秒，从而制成经纱密度为26根/2.54cm且纬纱密度为18根/2.54cm的基布。在以上述方式得到的基布上层叠使用下述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维所得到的纤维网，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的单纤维纤度为2.0d、切割长度为51mm、卷缩数为14个/2.54cm且具有圆形截面，利用针刺使基布与纤维网缠结，从而得到针刺毛毡。此外，利用燃烧器火焰对该针刺毛毡进行烧毛处理，接着使用表面温度为200℃的热辊进行加压，由此得到单位面积重量为200g/m2且厚度为0.69mm的短纤维无纺布。将结果示于表2。
Figure BDA0001700345930000231
得到的无纺布的特性如表1和表2所示，比较例1中，熔融过度且片材整体成为高密度，透气性低，另外，硬挺度、灰尘掸落性也不良。另外，比较例2中，由于致密性不足，灰尘容易发生堵塞，并且灰尘掸落性不良。另外，比较例3中，存在单位面积重量高且透气性低、灰尘掸落性也不良这样的问题。另外，比较例4中，单纤维纤度粗，灰尘掸落性不良。另外，比较例5中，硬挺度低，灰尘掸落性也差。此外，比较例6中，虽然透气性高，但硬挺度非常小，灰尘掸落性也不良，不适用于褶皱式过滤器。
另外，集尘性能试验的结果如下：与比较例1、3及5的纺粘无纺布相比，本发明的过滤器用纺粘无纺布的压力损失小并且集尘率也优异，此外与比较例2和4的无纺布相比，本发明的过滤器用纺粘无纺布在集尘率方面优异。
附图标记说明
1：样品架
2：流量计
3：流量调节阀
4：鼓风机
5：灰尘供给装置
6：脉冲射流装置
7：压力计
M：测定样品

Claims (8)

1.过滤器用纺粘无纺布，其特征在于，所述纺粘无纺布包含复合型聚酯纤维，所述复合型聚酯纤维是在高熔点聚酯的周围配置低熔点聚酯而形成的，所述低熔点聚酯具有比所述高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点，所述复合型聚酯纤维的单纤维纤度为1.5dtex以上且小于5.0dtex，
所述纺粘无纺布是通过下述方式得到的：
使温度高于所述低熔点聚酯的熔点且低于所述高熔点聚酯的熔点的热风从包含所述复合型聚酯纤维的纤维网中通过，从而进行通风热粘接，所述纤维网是通过利用高速吸引气体对纺出的复合型聚酯纤维进行吸引拉伸并捕集至移动的网式输送机上从而得到的；
将进行了所述通风热粘接的纤维网夹持在一对平面轧辊或两台带式输送机之间，于比所述低熔点聚酯的熔点低5～65℃的温度进行热处理，
其中，所述纺粘无纺布的单位面积重量为150～300g/m2、表观密度为0.25～0.40g/cm3、每单位面积重量的透气率为0.05～0.45(cm3/cm2·秒)/(g/m2)，并且每单位面积重量的硬挺度在纵向及横向中的至少一者上为0.09～0.32(mN)/(g/m2)。
2.如权利要求1所述的过滤器用纺粘无纺布，其特征在于，复合型聚酯纤维的复合形态是以高熔点聚酯为芯成分、以低熔点聚酯为鞘成分的芯鞘型，并且所述芯成分与所述鞘成分的芯鞘成分质量比率为90:10～60:40。
3.如权利要求1或2所述的过滤器用纺粘无纺布，其特征在于，每单位面积重量的纵向的拉伸强度为3.2(N/5cm)/(g/m2)以上。
4.如权利要求1或2所述的过滤器用纺粘无纺布，其特征在于，在至少一个表面上不具有深度为0.10mm以上的局部凹部。
5.如权利要求1或2所述的过滤器用纺粘无纺布，其特征在于，高熔点聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，并且低熔点聚酯为共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯。
6.过滤器用纺粘无纺布的制造方法，其特征在于，依次实施下述工序(a)～工序(d)，
工序(a)，从喷丝头纺出复合型聚酯纤维，其中，所述复合型聚酯纤维是在高熔点聚酯的周围配置低熔点聚酯而形成的，所述低熔点聚酯具有比所述高熔点聚酯的熔点低10～140℃的熔点；
工序(b)，利用高速吸引气体对纺出的复合型聚酯纤维进行吸引拉伸并捕集至移动的网式输送机上，从而得到纤维网，所述纤维网包含单纤维纤度为1.5dtex以上且小于5.0dtex的复合型聚酯纤维；
工序(c)，使温度高于所述低熔点聚酯的熔点且低于所述高熔点聚酯的熔点的热风从所得纤维网中通过，从而进行通风热粘接；
工序(d)，将进行了所述通风热粘接的纤维网夹持在一对平面轧辊或两台带式输送机之间，于比所述低熔点聚酯的熔点低5～65℃的温度进行热处理，从而得到单位面积重量为150～300g/m2的纺粘无纺布。
7.如权利要求6所述的过滤器用纺粘无纺布的制造方法，其特征在于，复合型聚酯纤维的复合形态为以高熔点聚酯为芯成分、以低熔点聚酯为鞘成分的芯鞘型，并且，所述芯成分与所述鞘成分的芯鞘成分质量比率为90:10～60:40。
8.如权利要求6或7所述的过滤器用纺粘无纺布的制造方法，其特征在于，高熔点聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，并且低熔点聚酯为共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯。
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