CN109069965A - 液体过滤器用滤材和液体过滤器 - Google Patents

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神山三枝
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Abstract

本发明的课题是提供低克重且具有高强度、高捕集性、长寿命的液体过滤器用滤材和液体过滤器,解决方法是使用纤维直径为4.0μm以下且长宽比为100~2500的主体纤维和纤维直径为3.0μm以下且长宽比为100~2500的粘合纤维,能够得到上述粘合纤维的重量比率相对于滤材重量为10~50重量%且克重在5~80g/m2的范围内的液体过滤器用滤材和液体过滤器。

Description

液体过滤器用滤材和液体过滤器
技术领域
本发明涉及低克重且具有高强度、高捕集性、长寿命的液体过滤器用滤材和液体过滤器。
背景技术
在食品·饮料·制药·电子等工业制品的制造工艺中,过滤工序是重要的工序。过滤工序不仅提高过滤后的液体的品质、生产率,在制品的保护、环境保护方面也重要。
以往,作为在制造工艺的过滤工序中使用的液体过滤器,有微滤过滤器、超滤过滤器、反渗透膜等。微滤过滤器作为对象的粒子的粒径为0.5~10μm。
作为该微滤过滤器用滤材,一直以来,使用了纺粘无纺布、熔喷无纺布,但纺粘无纺布、熔喷无纺布存在如下问题:由于纤维的直径大而无纺布的孔径变大的问题;由于纤维的直径不均匀而无纺布的孔径不均匀的问题。
为了解决该问题而提出了在制作克重大的无纺布后,在压延加工等热处理工序等中,在厚度方向进行压缩,从而使孔径小且使孔径均匀的对策。(例如,参照专利文献1)。
然而,在该方法中,由于克重增加的问题、想通过压缩将大的孔径变小,因此存在虽然提高捕集性能但压力损失(压损)增加的问题。其结果,存在过滤器寿命降低,或者由于在高压力下过滤而凝胶状物变形而通过,进而灰尘粒子被压入无纺布内而堵塞等问题。
此外,还提出了将熔喷的喷嘴变小而将孔径变小的对策(例如,参照专利文献2),但还不能说得到了满足。
此外,作为制作包含超细纤维的滤材的方法,有静电纺丝法(例如,参照专利文献3),但通过该方法得到的滤材,滤材的强度弱,滤芯制作的加工性极低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-159033号公报
专利文献2:日本特开2013-147771号公报
专利文献3:日本特开2005-218909号公报
发明内容
本发明是基于上述背景而完成的,其目的在于,提供低克重且具有高强度、高捕集性、长寿命的液体过滤器用滤材和液体过滤器。
本发明人为了实现上述课题而进行了深入研究,结果发现,通过使用纤维直径小的纤维作为主体纤维和粘合纤维时,能够得到低克重且具有高强度、高捕集性、长寿命的液体过滤器用滤材,通过进一步反复认真研究而完成了本发明。
因此,根据本发明可提供“一种液体过滤器用滤材,其特征在于,包含纤维直径为4.0μm以下且长宽比为100~2500的主体纤维和纤维直径为3.0μm以下且长宽比为100~2500的粘合纤维,并且上述粘合纤维的重量比率相对于滤材重量为10~50重量%,并且克重在5~80g/m2的范围内”。
这时,上述主体纤维优选包含聚酯纤维或聚苯硫醚纤维或聚烯烃纤维或尼龙纤维。此外,上述粘合纤维优选包含复合纤维或未拉伸纤维。此外,液体过滤器用滤材优选由湿式无纺布形成。
在本发明的液体过滤器用滤材中,厚度优选在10~100μm的范围内。此外,孔隙率优选在50~90%的范围内。此外,拉伸强度优选在MD方向为8N/15mm以上且在CD方向为3N/15mm以上。此外,拉伸伸长度优选在MD方向为10%以上且在CD方向为10%以上。此外,平均孔径优选为2.0μm以下。
此外,根据本发明,提供一种液体过滤器,其使用上述液体过滤器用滤材而成,且为滤芯(カートリッジ)型。
根据本发明,可以得到低克重且具有高强度、高捕集性、长寿命的液体过滤器用滤材和液体过滤器。
附图说明
图1是示意性地表示在本发明中可以采用的滤芯型液体过滤器的横截面的图。
图2是褶皱的折叠间距(峰和谷之间的间距)的说明图。
具体实施方式
下面,对本发明的实施方式详细地进行说明。首先,本发明的液体过滤器用滤材包含纤维直径为4.0μm以下(优选为0.1~4.0μm、更优选为0.1~2.0μm、特别优选为0.1~0.8μm)且长宽比为100~2500的主体纤维和纤维直径为3.0μm以下(优选为0.1~3.0μm、更优选为0.1~1.8μm、特别优选为1.0~1.8μm)且长宽比为100~2500的粘合纤维。
此处,上述的纤维直径可以用透射电子显微镜TEM以倍率30000倍拍摄单纤维截面照片而进行测定。这时,在具有长度测量功能的TEM中,可以应用长度测量功能而进行测定。此外,在没有长度测量功能的TEM中,将拍摄的照片放大复制,在考虑缩小比例的基础上使用尺子进行测量即可。当单纤维的横截面形状为圆形截面以外的异形截面的情况下,纤维直径使用单纤维的横截面的外接圆的直径。
此外,长宽比是指纤维长度L相对于纤维直径D的比L/D。
在上述主体纤维中,当纤维直径大于4.0μm时,滤材的孔径大且不均匀,捕集性能降低而不优选。相反,当该纤维直径小于0.1μm(100nm)时,在抄纸时,有可能纤维容易从抄纸网的孔脱落。此外,当上述主体纤维的长宽比大于2500时,抄纸时可能纤维彼此缠绕而成为结块的原因。相反,当上述主体纤维的长宽比小于100时,由于纤维的切割困难,因此偏差变大而分散性降低,或者纤维容易从抄纸网脱落,从而抄纸性可能降低。
作为上述主体纤维的纤维种类,没有特别地限定,但优选为聚酯纤维或聚苯硫醚(PPS)纤维或聚烯烃纤维或尼龙(Ny)纤维。
作为形成聚酯纤维的聚酯,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、将这些作为主要的重复单元的、与间苯二甲酸或5-磺基间苯二甲酸金属盐等芳香二羧酸或己二酸、癸二酸等脂肪族二羧酸或ε-己内酯等羟基羧酸缩合物、二甘醇或三亚甲基二醇、四亚甲基二醇、六亚甲基二醇等二元醇成分等的共聚物。还可以为材料回收或化学回收的聚酯、或使用日本特开2009-091694号公报中记载的将生物质即来自生物的物质作为原材料而得到的单体成分而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯。另外,还可以为如日本特开2004-270097号公报、日本特开2004-211268号公报中记载的使用包含特定的磷化合物和钛化合物的催化剂而得到的聚酯。
作为形成聚苯硫醚(PPS)纤维的聚芳硫醚树脂,只要是属于被称为聚芳硫醚树脂的范畴的树脂,则可以使用任意的树脂。作为聚芳硫醚树脂,例如可举出包含对苯硫醚单元、间苯硫醚单元、邻苯硫醚单元、苯硫醚砜单元、苯硫醚酮单元、苯硫醚醚单元、二苯硫醚单元、含有取代基的苯硫醚单元、含有支链结构的苯硫醚单元等作为其结构单元而成的树脂。其中,优选对苯硫醚单元含有70摩尔%以上、特别优选含有90摩尔%以上的树脂,更优选为聚(对苯硫醚)。
此外,聚烯烃纤维中包含聚丙烯纤维和聚乙烯纤维。
此外,尼龙纤维中包含尼龙6纤维和尼龙66纤维。
作为上述主体纤维的制造方法,没有特别限定,但优选为国际公开第2005/095686号小册子中公开的方法。即,从纤维直径和其均匀性方面来看,优选如下制造方法:对具有岛成分和海成分的复合纤维实施碱减量加工,溶解去除上述海成分,上述岛成分包含纤维形成性热塑性聚合物,上述海成分包含相比于上述纤维形成性热塑性聚合物更容易溶解于碱水溶液的聚合物(以下,有时也称为“易溶解性聚合物”)。
此处,形成海成分的碱水溶液易溶解性聚合物相对于形成岛成分的纤维形成性热塑性聚合物的溶解速度比为100以上(优选为300~3000)时,岛分离性良好而优选。当溶解速度小于200倍的情况下,在对纤维截面中央部的海成分进行溶解的期间,分离的纤维截面表层部的岛成分由于纤维直径小而被溶解,因此尽管海对应部分减量,但无法完全溶解去除纤维截面中央部的海成分,导致岛成分的粗细不均、岛成分本身的溶剂侵蚀,可能得不到均匀的纤维直径的纤维。
作为形成海成分的易溶解性聚合物,作为优选例子可举出纤维形成性特别好的聚酯类、脂肪族聚酰胺类、聚乙烯或聚苯乙烯等聚烯烃类。进一步举出具体例,聚乳酸、超高分子量聚环氧烷缩合系聚合物、聚亚烷基二醇系化合物与间苯二甲酸-5-磺酸钠的共聚聚酯容易溶解于碱水溶液而优选。此处,碱水溶液是指氢氧化钾、氢氧化钠水溶液等。除此以外,作为海成分和溶解该海成分的溶液的组合,可举出尼龙6或尼龙66等脂肪族聚酰胺与甲酸、聚苯乙烯与三氯乙烯等或聚乙烯(特别是高压法低密度聚乙烯或直链低密度聚乙烯)与热甲苯或二甲苯等烃系溶剂、聚乙烯醇或乙烯改性乙烯醇系聚合物与热水作为例子。
在聚酯系聚合物中,优选将间苯二甲酸-5-磺酸钠6~12摩尔%与分子量4000~12000的聚乙二醇共聚了3~10重量%的固有粘度为0.4~0.6的聚对苯二甲酸乙二酯系共聚聚酯。此处,间苯二甲酸-5-磺酸钠有助于提高亲水性和熔融粘度,聚乙二醇(PEG)提高亲水性。此外,PEG的分子量越大,越具有被认为由其高次结构引起的亲水性增加作用,但反应性变差而成为混合体系,因此在耐热性或纺丝稳定性方面可能产生问题。此外,当共聚量成为10重量%以上时,熔融粘度可能降低。
另一方面,作为形成岛成分的难溶性聚合物,可举出聚酰胺类、聚酯类、聚苯硫醚类、聚烯烃类等作为优选例子。具体而言,在要求机械强度、耐热性的用途方面,就聚酯类而言,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、将这些作为主要的重复单元的、与间苯二甲酸或5-磺基间苯二甲酸金属盐等芳香二羧酸或己二酸、癸二酸等脂肪族二羧酸或ε-己内酯等羟基羧酸缩合物、二甘醇或三亚甲基二醇、四亚甲基二醇、六亚甲基二醇等二元醇成分等的共聚物。此外,就聚酰胺类而言,优选尼龙6(Ny-6)、尼龙66(Ny-66)等脂肪族聚酰胺类。此外,聚烯烃类有不容易被酸或碱等侵蚀、由于熔点比较低而作为以超细纤维的形式取出后的粘合成分使用等特点,可举出高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高压法低密度聚乙烯、直链低密度聚乙烯、等规聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、马来酸酐等乙烯基单体的乙烯共聚物等作为优选例子。尤其是由于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、间苯二甲酸共聚率为20摩尔%以下的聚对苯二甲酸乙二醇酯间苯二甲酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯类;或者尼龙6、尼龙66等脂肪族聚酰胺类具备由高熔点带来的耐热性或力学性特性,因此与包含聚乙烯醇/聚丙烯腈混合纺丝纤维的超细原纤维化纤维相比,可以应用于要求耐热性、强度的用途而优选。另外,岛成分不限定于圆形截面,还可以为三角截面、扁平截面等异形截面。
对于形成上述海成分的聚合物和形成岛成分的聚合物,在不影响制丝性和萃取后的主体纤维的物性的范围内,根据需要,包含消光剂、有机填充剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、润滑剂、抗静电剂、防锈剂、交联剂、发泡剂、荧光剂、表面平滑剂、表面光泽改良剂、氟树脂等脱模改良剂等各种添加剂也无妨。
在上述的海岛型复合纤维中,优选熔融纺丝时的海成分的熔融粘度比岛成分聚合物的熔融粘度更大。只要有这种关系的情况下,即使海成分的复合重量比率变少而小于40%,也不容易成为岛彼此接合、或岛成分的大部分接合而与海岛型复合纤维不同的材料。
优选熔融粘度比(海/岛)为1.1~2.0,特别是在1.3~1.5的范围。该比小于1.1倍的情况下,熔融纺丝时岛成分容易接合,另一方面在超过2.0倍的情况下,由于粘度差过大而纺丝情况容易降低。
接着,岛数优选为100以上(更优选为300~1000)。此外,该海岛复合重量比(海:岛)优选在20:80~80:20的范围。只要是在该范围内,则能够使岛之间的海成分的厚度变薄,海成分的溶解除去变得容易,岛成分向超细纤维的转换容易而优选。此处,当海成分的比例超过80%的情况下,海成分的厚度过厚,另一方面,小于20%的情况下,海成分的量过少,岛之间容易发生接合。
作为用于熔融纺丝的喷丝头,可以使用用于形成岛成分的具有空心针组或具有微孔组的喷丝头等任意的喷丝头。例如,还可以为所谓的纺丝喷丝头,其通过将通过空心针或微细孔挤出的岛成分与以埋入其间的形式设计其流道的海成分流汇聚,并将其压缩而形成海岛截面。被喷出的海岛型复合纤维通过冷却风而被固化,通过设定为预定的牵引速度的旋转辊或者喷射器牵引,从而得到未拉伸丝。该牵引速度没有特别限定,但期望为200~5000m/分钟。在200m/分钟以下生产率可能变差。此外,在5000m/分钟以上,纺丝稳定性可能变差。
得到的纤维根据萃取海成分后得到的超细纤维的用途、目的,可以直接供给到切割工序或者之后的萃取工序,为了符合作为目的的强度、伸长度、热收缩特性,可以经由拉伸工序、热处理工序而供给到切割工序或者之后的萃取工序。拉伸工序可以为将纺丝和拉伸在不同步骤进行的单独拉伸方式,也可以为在一个工序内纺丝后直接进行拉伸的直接拉伸方式。
接着,将该复合纤维以纤维长度L相对于岛径D的比L/D成为100~2500的范围内的方式进行切割。该切割优选制成捆扎成数十根~数百万根单位的丝束,用切纸机或旋转切割机等进行切割。
具有上述的纤维直径D的纤维可以通过对上述复合纤维实施碱减量加工而得到。这时,在碱减量加工中,纤维与碱液的比率(浴比)优选为0.1~5%,进一步优选为0.4~3%。小于0.1%时虽然纤维与碱液的接触多,但有可能排水等工序性变得困难。另一方面,在5%以上时纤维量过多,因此碱减量加工时可能发生纤维彼此的缠结。另外,浴比由下述式定义。
浴比(%)=(纤维质量(gr)/碱水溶液质量(gr)×100)
此外,碱减量加工的处理时间优选为5~60分钟,进一步优选为10~30分钟。在小于5分钟时碱减量可能不充分。另一方面,60分钟以上时岛成分也可能减量。
此外,在碱减量加工中,碱浓度优选为2~10%。当小于2%时,成为碱不足,减量速度可能变得非常慢。另一方面,当超过10%时碱减量过多,有可能岛部分也减量。
这样得到的主体纤维中,当主体纤维是被拉伸的聚酯纤维的情况下,双折射率(Δn)大于0.05。
另外,可以使上述的切割工序和碱减量工序的顺序相反,先进行碱减量加工后,再进行切割。
另一方面,在上述粘合纤维中,当纤维直径大于3.0μm时,滤材的孔径大且不均匀,捕集性能可能降低而不优选。相反,该纤维直径小于0.1μm(100nm)时,有可能抄纸时纤维容易从抄纸网的孔脱落。此外,当上述粘合纤维的长宽比大于2500时,抄纸时纤维彼此缠绕而可能成为结块(纤维块)的原因。相反,上述主体纤维的长宽比小于100时,纤维的切割变得困难,偏差大而分散性降低,或者纤维容易从抄纸网脱落,可能使抄纸性降低。
作为该粘合纤维,优选为复合纤维或未拉伸纤维。在未拉伸纤维的情况下,双折射率Δn通常成为0.05以下。此外,未拉伸纤维的拉伸度通常成为100%以上(优选为100~800%)。
此处,作为复合纤维,优选为如下的芯鞘型复合纤维,即,通过在抄纸后实施80~170℃的热处理熔合而体现粘合效果的聚合物成分(例如,非晶性共聚聚酯)配置在鞘部,与这些聚合物相比熔点高20℃以上的其他聚合物(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等通常的聚酯)配置于芯部的芯鞘型复合纤维。
另外,粘合纤维可以为粘合成分(低熔点成分)形成单纤维的表面的全部或部分的公知的粘合纤维。例如,可例示芯鞘型复合纤维、偏心芯鞘型复合纤维、并列型复合纤维等。
此处,上述非晶性共聚聚酯以对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、间苯二甲酸-5-磺酸钠、己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷酸、1,4-环己烷二羧酸等酸成分与乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二甘醇、1,4-环己烷二醇、1,4-环己烷二甲醇等二醇成分的无规共聚物或嵌段共聚物的形式而得到。其中,从成本方面考虑,优选使用以往广泛使用的对苯二甲酸、间苯二甲酸、乙二醇和二甘醇作为主要成分。这种共聚聚酯的玻璃化转变温度在50~100℃的范围,未显示明确的结晶熔点。
此外,作为未拉伸纤维,可举出以优选为800~1500m/分钟(进一步优选为900~1150m/分钟)的纺丝速度进行纺丝的未拉伸纤维。此处,未拉伸纤维优选为将用于上述海岛型复合纤维的岛成分或海成分的聚酯作为至少一种成分使用的未拉伸纤维。特别优选为使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯作为至少一种成分的未拉伸聚酯纤维,或使用聚苯硫醚(PPS)作为至少一种成分的未拉伸聚苯硫醚(PPS)粘合纤维,使用尼龙6、尼龙66等尼龙作为至少一种成分的未拉伸尼龙纤维,或者使用聚丙烯、聚乙烯等烯烃作为至少一种成分的未拉伸聚烯烃纤维。还可以使用海岛型复合纤维的未拉伸丝。
作为形成未拉伸聚苯硫醚(PPS)粘合纤维的聚芳硫醚树脂,只要是属于被称为聚芳硫醚树脂的范畴的树脂,则可以使用任意的树脂。作为聚芳硫醚树脂,例如可举出包含对苯硫醚单元、间苯硫醚单元、邻苯硫醚单元、苯硫醚砜单元、苯硫醚酮单元、苯硫醚醚单元、二苯硫醚单元、含有取代基的苯硫醚单元、含有支链结构的苯硫醚单元等作为其结构单元而构成的树脂,其中,优选对苯硫醚单元含有70摩尔%以上、特别优选含有90摩尔%以上的树脂,更优选为聚(对苯硫醚)。
在本发明的液体过滤器用滤材中,构造和制造方法没有特别限定,但优选为湿式无纺布。此外,还可以使用上述主体纤维和上述粘合纤维以外的纤维。
这时,上述粘合纤维的重量比率相对于滤材重量在10~50重量%的范围内是重要的。当该粘合纤维的重量比率小于10重量%时,强度、伸长度小,在折褶等组装加工工序中,可能会发生处理速度降低等问题。相反地,当该粘合纤维的重量比率大于50重量%时,相对地主体纤维的含有量变小而捕集性能可能降低。
作为制造湿式无纺布的方法,优选如下的方法:用通常的长网抄纸机、短网抄纸机、圆网抄纸机、或者组合它们中多台抄纸机而以多层抄造等的方式进行抄纸后,进行热处理的制造方法。这时,作为热处理工序,可以为抄纸工序后,利用扬基烘干机、透气烘干机中的任一种。此外,在热处理后,可以实施金属/金属辊、金属/纸辊、金属/弹性辊等压延加工或压花加工。特别地,当在无纺布中实施压延加工或压花加工时,起到表面平滑性提高(厚度均匀化)、形成粘接点而提高强度的效果。此外,在使用包含未拉伸纤维的粘合纤维的情况下,由于热压粘合工序很重要,因此该压延加工或压花加工非常重要。
这样得到的液体过滤器用滤材中,克重在5~80g/m2(优选为5~40g/m2)的范围内是重要的。克重很大程度地影响液体过滤器的滤材的有效面积、通水量、捕集效率、压力损失等。当克重小于5g/m2的情况下,滤材的强度弱,可能难以形成片材本身和将其作为滤材使用的液体过滤器。相反,克重大于80g/m2时,厚度变厚,或压力损失变大,进一步使用液体过滤器用滤材而构成滤芯型液体过滤器的情况下,能够搭载的滤材面积可能变小。
此外,作为液体过滤器用滤材的厚度,优选在10~100μm(更优选为10~60μm)的范围内。当厚度小于10μm的情况下,滤材的强度弱,可能难以形成片材本身和将其作为滤材使用的液体过滤器。相反,厚度大于100μm时,液体渗透时的压力损失(压损)变大,进一步在使用液体过滤器用滤材构成了滤芯型液体过滤器的情况下,能够搭载的滤材面积可能变小。
此外,液体过滤器用滤材的孔隙率优选在50~90%的范围内。当该孔隙率小于50%时液体渗透时的压力损失(压损)可能变大。相反地,当该孔隙率大于90%时,厚度变厚,能够搭载于滤芯的滤材面积可能变小。
此外,液体过滤器用滤材的Gurley透气度优选为10sec/100cc以下。当Gurley透气度大于10sec/100cc时,可能难以喷出充分的处理流量,压力损失有可能进一步变大。
此外,在液体过滤器用滤材中,当拉伸强度在MD方向为8N/15mm以上(更优选为8~50N/15mm)且在CD方向为3N/15mm以上(更优选为8~50N/15mm)时,操作性和组装性提高而优选。此外,拉伸伸长度在MD方向为10%以上(优选为10~50%)且在CD方向为10%以上(优选为10~50%)时,操作性和组装性提高而优选。当强度或伸长度小于该范围的情况下,在构成滤芯型液体过滤器时,由于褶皱形成工艺时的张力而可能产生裂纹,需要减少折叠速度,工序性降低。
此外,在液体过滤器用滤材中,当平均孔径为2.0μm以下(优选为0.1~2.0μm)时,可以捕集微小的粒子,这时,由于高孔隙率性和低克重(厚度小)而实现低压力损失,在捕集微小粒子时,存留时间长或会发生变形的凝胶化物无法透过而能够捕集,因而优选。
在本发明的液体过滤器用滤材中,不仅是主体纤维,粘合纤维的纤维直径也小,因此低克重(厚度小)且具有高强度、高捕集性、长寿命。
接下来,本发明的液体过滤器是使用上述的液体过滤器用滤材而成的、滤芯型液体过滤器。由于该液体过滤器使用上述的液体过滤器用滤材,因而具有高强度、高捕集性、长寿命,因此可以很好地用于食品、饮料、制药、电子等工业制品的制造工艺等中。
在该滤芯型液体过滤器中,形状没有特别限定,但如图1中示意性地示出的那样,优选将滤芯型液体过滤器设为圆筒状,并将上述的液体过滤器用滤材以褶皱状配置在最内层的芯材与最外层的保护层之间。
这时,作为褶皱的折叠间距(峰与谷之间的间距),优选在5~30mm的范围内。此外,作为芯材的直径,优选在10~200mm的范围内。
实施例
接着,对本发明的实施例和比较例详细叙述,但本发明并不限定于此。此外,实施例中的各个测定项目通过下述的方法进行测定。
(1)纤维直径
使用透射电子显微镜TEM(带有长度测量功能),在倍率30000倍下拍摄纤维截面照片并进行测定。其中,纤维直径使用了单纤维横截面的其外接圆的直径(n为5的平均值)。
(2)纤维长度
通过扫描电子显微镜(SEM),在将海成分溶解除去前的超细短纤维(短纤维A)平放在基盘上的状态下,用20~500倍测定了纤维长度L(n为5的平均值)。这时,应用SEM的长度测量功能测定了纤维长度L。
(3)克重
基于JIS P8124(纸的每平米重量测量方法)测定了克重。
(4)厚度
基于JIS P8118(纸和板纸的厚度与密度的测定方法)测定了厚度。测定载重为75g/cm2,以n=5进行测定而求出了平均值。
(5)孔隙率
基于上述克重、厚度、纤维密度在下述式中进行计算。此外,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维的纤维密度为1.36g/cm3
孔隙率(%)=100-((克重)/(厚度)/纤维密度×100)
(6)拉伸强度
基于JIS P8113(纸和板纸的拉伸强度与试验方法)实施。
(7)平均孔径
通过PMI公司制Perm-Porometer进行测定。
(8)Gurley透气度
基于JIS P8117(纸和板纸的透气度试验方法)实施。
(8)熔融粘度
将干燥处理后的聚合物安置在设定为纺丝时的挤制机温度的孔口,熔融并保持5分钟后,施加数水平的载重并挤出,绘制此时的剪切速度和熔融粘度。基于该数据制作剪切速度-熔融粘度曲线,读取剪切速度为1000sec-1时的熔融粘度。
(9)碱减量速度比
将海成分和岛成分的聚合物分别从具有24个直径0.3mm、长度0.6mm的圆孔的喷丝头进行喷出,并以1000~2000m/分钟的纺丝速度牵引而得到的未拉伸丝,将该未拉伸丝以残留伸长度成为30~60%的范围的方式进行拉伸而制作了83dtex/24长丝的复丝。将其使用80℃的1.5wt%NAOH(氢氧化钠)水溶液,设定浴比100,由溶解时间和溶解量计算出减量速度。
[实施例1]
岛成分使用285℃下的熔融粘度为120Pa·sec的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),海成分使用285℃下的熔融粘度为135Pa·sec的平均分子量4000的聚乙二醇4重量%、间苯二甲酸-5-磺酸钠9mol%共聚而成的改性聚对苯二甲酸乙二醇酯,以海:岛=10:90的重量比,使用岛数400的喷丝头进行纺丝,以纺丝速度1500m/分钟进行牵引。碱减量速度差为1000倍。将其拉伸3.9倍后,用切纸机切割为0.5mm,得到了海岛型复合纤维。将其用4%的NaOH水溶液在75℃减量10%,将该纤维作为主体纤维1(经拉伸的聚酯纤维,纤维直径700nm,纤维长度0.5mm,长宽比714,圆形截面,双折射率Δn大于0.05)。
另一方面,准备将聚对苯二甲酸乙二醇酯通过常规方法进行纺丝而得到的未拉伸聚酯纤维,作为粘合纤维1(纤维直径1.2μm,纤维长度0.4mm,长宽比333,圆形截面,双折射率Δn为0.05以下,伸长度为200~400%)。
接下来,将上述主体纤维1(60重量%)和粘合纤维1(40重量%)混合搅拌后,用倾斜短网抄纸机进行湿式抄纸,用扬基烘干机在140℃进行干燥而得到了湿式无纺布。对该湿式无纺布在185℃实施压延热处理而制作了过滤器用滤材。将评价结果示于表1。
接下来,使用该过滤器用滤材得到如图1所示的滤芯型液体过滤器(折叠间距P为11mm,芯材的直径为40mm),结果具有高强度、高捕集性、长寿命。
[实施例2]
岛成分使用在285℃下的熔融粘度为120Pa·sec的聚对苯二甲酸乙二醇酯,海成分使用在285℃下的熔融粘度为135Pa·sec的平均分子量4000的聚乙二醇4重量%、间苯二甲酸-5-磺酸钠9mol%共聚而成的改性聚对苯二甲酸乙二醇酯,以海:岛=10:90的重量比,使用岛数400的喷丝头进行纺丝,以纺丝速度1500m/分钟进行牵引。碱减量速度差为1000倍。将其拉伸3.9倍后,用切纸机切割为0.4mm,得到了海岛型复合纤维。将其用4%的NaOH水溶液在75℃减量10%,将该纤维作为主体纤维2(经拉伸的聚酯纤维,纤维直径400nm,纤维长度0.4mm,长宽比1000,圆形截面,双折射率Δn大于0.05)。
另一方面,准备了与实施例1相同的粘合纤维1。此外,准备将聚对苯二甲酸乙二醇酯通过常规方法进行纺丝而得到的未拉伸聚酯纤维作为粘合纤维2(单纤维纤度0.2dtex,纤维直径4.3μm,纤维长度3mm,长宽比697,圆形截面,双折射率Δn为0.05以下,伸长度为200~400%)。
接下来,将上述主体纤维2(60重量%)、粘合纤维1(30重量%)和粘合纤维2(10重量%)进行混合搅拌后,通过与实施例1相同的方法制作了过滤器用滤材。将评价结果示于表1。
[实施例3]
准备将聚对苯二甲酸乙二醇酯通过常规方法进行纺丝、拉伸而得到的拉伸聚酯纤维作为主体纤维3(单纤维纤度0.1dtex,纤维直径3.05μm,纤维长度3mm,长宽比983,圆形截面,双折射率Δn大于0.05)。
接下来,将上述主体纤维3(60重量%)和与实施例1相同的粘合纤维1(40重量%)混合搅拌后,通过与实施例1相同的方法制作了过滤器用滤材。将评价结果示于表1。
[实施例4]
将与实施例1相同的主体纤维1(30重量%)、与实施例2相同的主体纤维2(30重量%)、与实施例3相同的主体纤维3(20重量%)和与实施例1相同的粘合主体纤维1(20重量%)混合搅拌后,通过与实施例1相同的方法制作了过滤器用滤材。将评价结果示于表1。
[实施例5]
岛成分使用在295℃下的熔融粘度为130Pa·sec的聚苯硫醚(PPS)、海成分使用在295℃下的熔融粘度为145Pa·sec的平均分子量4000的聚乙二醇4重量%、间苯二甲酸-5-磺酸钠9mol%共聚而成的改性聚对苯二甲酸乙二醇酯,以海:岛=30:70的重量比,使用岛数400的喷丝头进行纺丝,以纺丝速度1500m/分钟进行牵引。碱减量速度差为1000倍。将其拉伸3.5倍后,用切纸机切割为0.5mm,得到了海岛型复合纤维。将其用4%的NaOH水溶液在75℃减量10%,将该纤维作为主体纤维4(经拉伸的聚苯硫醚纤维,纤维直径700nm,纤维长度0.5mm,长宽比714、圆形截面,双折射率Δn大于0.05)。
另一方面,准备将聚苯硫醚通过常规方法进行纺丝而得到的未拉伸聚苯硫醚纤维作为粘合纤维3(纤维直径1.2μm,纤维长度0.4mm,长宽比333,圆形截面,双折射率Δn为0.05以下)。
接下来,将上述主体纤维4(60重量%)和粘合纤维2(40重量%)混合搅拌后,用倾斜短网抄纸机进行湿式抄纸,用扬基烘干机在150℃进行干燥而得到了湿式无纺布。对该湿式无纺布实施压延加工(热处理温度200℃),制作了过滤器用滤材。将评价结果示于表1。
接下来,用该过滤器用滤材得到滤芯型液体过滤器,结果具有高强度、高捕集性、长寿命。
[实施例6]
岛成分使用在285℃下的熔融粘度为125Pa·sec的尼龙6(Ny-6),海成分使用在285℃下的熔融粘度为135Pa·sec的平均分子量4000的聚乙二醇4重量%、间苯二甲酸-5-磺酸钠9mol%共聚而成的改性聚对苯二甲酸乙二醇酯,以海:岛=30:70的重量比,使用岛数800的喷丝头进行纺丝,以纺丝速度1500m/分钟牵引。碱减量速度差为1000倍以上。将其拉伸了3.2倍后,用切纸机切割为0.5mm,得到了海岛型复合纤维。将其用4%的NaOH水溶液在75℃减量10%,将该纤维作为主体纤维5(经拉伸的尼龙6纤维,纤维直径400nm,纤维长度0.5mm,长宽比714,圆形截面、双折射率Δn大于0.05)。
另一方面,准备将尼龙6通过常规方法进行纺丝而得到的未拉伸尼龙6纤维作为粘合纤维4(纤维直径1.2μm,纤维长度0.4mm,长宽比333,圆形截面,双折射率Δn为0.05以下,伸长度为200~400%)。
接下来,将上述主体纤维5(60重量%)和粘合纤维4(40重量%)混合搅拌后,用倾斜短网抄纸机进行湿式抄纸,用扬基烘干机在130℃进行干燥而得到了湿式无纺布。对该湿式无纺布实施压延加工(热处理温度180℃),制作了过滤器用滤材。将评价结果示于表1。
接下来,使用该过滤器用滤材得到滤芯型液体过滤器,结果具有高强度、高捕集性、长寿命。
[比较例1~8]
如表1所示选择主体纤维和粘合纤维并混合搅拌后,通过与实施例1相同的方法制作了过滤器用滤材。将评价结果示于表1。
在比较例1~3中,由于不包含纤维直径为3.0μm以下的超细粘合纤维,因此强度、伸长度小,在折褶等组装加工工序中,存在处理速度降低等问题。在比较例4中,由于纤维直径为3.0μm以下的超细粘合纤维的量少,因此强度、伸长度小,在折褶等组装加工工序中,存在处理速度降低等问题。在比较例5中,由于克重小,因此无法形成均匀的片材。此外,在比较例6中,由于克重大于90g/m2,因此具有微小孔径,强度、伸长度也示出大的值,但是由于Gurley透气度大且厚度也大,因此在制作过滤器滤芯的情况下,难以喷出充分的处理流量,并且压力损失大,因此微粒、凝胶化物等不容易透过。在比较例7中,由于主体纤维的长宽比大,因此抄纸浆中的分散性不良,成为均匀性差的片材,成为强度、伸长度小的结果。此外,在比较例8中,超细粘合纤维的长宽比小,推测这是从抄纸网透过的原因,但与投入纤维量相比,克重小,且强度、伸长度都不充分。
另外,表中的()内是长宽比。
产业上的利用可能性
根据本发明,提供低克重且具有高强度、高捕集性、长寿命的液体过滤器用滤材和液体过滤器,其工业价值非常大。
符号说明
1:芯材
2:滤材
3:保护层。

Claims (10)

1.一种液体过滤器用滤材,其特征在于,包含纤维直径为4.0μm以下且长宽比为100~2500的主体纤维和纤维直径为3.0μm以下且长宽比为100~2500的粘合纤维,并且所述粘合纤维的重量比率相对于滤材重量为10~50重量%,且克重在5~80g/m2的范围内。
2.根据权利要求1所述的液体过滤器用滤材,其中,所述主体纤维包含聚酯纤维或聚苯硫醚纤维或聚烯烃纤维或尼龙纤维。
3.根据权利要求1或2所述的液体过滤器用滤材,其中,所述粘合纤维包含复合纤维或未拉伸纤维。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的液体过滤器用滤材,其中,液体过滤器用滤材由湿式无纺布形成。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的液体过滤器用滤材,其中,厚度在10~100μm的范围内。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的液体过滤器用滤材,其中,孔隙率在50~90%的范围内。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的液体过滤器用滤材,其中,拉伸强度在MD方向为8N/15mm以上且在CD方向为3N/15mm以上。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的液体过滤器用滤材,其中,拉伸伸长度在MD方向为10%以上且在CD方向为10%以上。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的液体过滤器用滤材,其中,平均孔径为2.0μm以下。
10.一种液体过滤器,其使用权利要求1~9中任一项所述的液体过滤器用滤材而成,且为滤芯型。
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