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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Vliesstoff für Faltenfilter,
die teilweise durch Prägung
druckverbunden sind und ein hohes Gewicht pro Flächeneinheit aufweisen, sowie
ein Verfahren für
dessen Erzeugung.
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Hintergrund
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Es
ist allgemein bekannt, dass Vliesstoffe, die sich aus Endlosfilamenten
zusammensetzen, durch Verstrecken der Endlosfilamente, die mithilfe
einer Spinndüse
mittels einer Gebläseansaugung
oder Ähnlichem gesponnen
wurden, bei hoher Geschwindigkeit, Aufprallenlassen derselben auf
eine Prallplatte, die vorwiegend aus Blei besteht, Elektrifizieren
und Öffnen,
Einfangen auf einem Netzförderband
und partielles thermisches Druckverbinden durch ein Paar geheizter
Prägewalzen,
um einen Vliesstoff zu bilden, oder durch mechanisches Verwirren
des Vlieses, das auf einem Netz gefasst und gestapelt wurde, durch
Nadelstanzen, um einen Vliesstoff zu bilden, erzeugt werden können. Solche
Vliesstoffe finden weit verbreitet Einsatz in industriellen Materialien,
Geotextilien etc.
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Besonders
für Filter
wird großer
Bedarf an Vliesstoffen als Ersatz für konventionelles Filterpapier
erwartet, da diese hohe Leistungsfähigkeit, hervorragende Haltbarkeit
und Verarbeitbarkeit aufweisen. Für den Einsatz in Filtern, da
jeglicher Teildefekt die Leistung der Filter in hohem Ausmaß beeinflusst,
müssen
Vliesstoffe hohe Qualität,
geringere Unregelmäßigkeiten
bei deren Gewicht pro Flächeneinheit
aufweisen und dürfen
keine partielle Folien-Delamination zeigen.
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Die
japanische Patentveröffentlichung
(Kokoku) Nr. 60-4298 offenbart ein Vliesstoffherstellungsverfahren,
in welchem ein Endlosfilamentnetz, bestehend aus zwei oder mehreren
Arten mit verschiedenen Schmelzpunkten, zur Herstellung eines Vliesstoffes
thermisch druckverbunden wird, um die Filamente mit niedrigerem
Schmelzpunkt zu schmelzen.
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Jedoch
ist der Vliesstoff bei der thermischen Druckverbindung in der Dickenrichtung
mangelhaft, auch wenn das thermische Druckverbinden mithilfe eines
Paars Prägerollen
passiert, und das Auftreten von Delamination im Zentrum der Dicke
ist sehr wahrscheinlich. Weiters neigen Filamente mit niedrigerem
Schmelzpunkt zum Anhaften auf den Oberflächen der Prägewalzen, da das thermische
Druckverbinden bei einer höheren
Temperatur als der Schmelztemperatur des Filaments mit niedrigerem
Schmelzpunkt durchgeführt
werden muss, wobei diese Verunreinigung das Anhaften der geprägten Folie
auf den Rollen bewirkt und so unvorteilhafterweise die Oberflächen des
Vliesstoffes partiell delaminieren. Aus diesem Grund kann, wenn
der Vliesstoff für
den Einsatz als Filter gefaltet wird, dieser nicht gut gefaltet
werden, und an den partiell delaminierten Stellen können feine
Partikel durchtreten. Weiters entsteht auf der partiell delaminierten
Oberfläche
eine Aufrauung, die die Entfernung des Staubes erschwert und so
die Filterleistung beeinträchtigt.
Wegen dieser Probleme sind Vliesstoffe für den Einsatz als Filtermedium
unzulänglich.
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Die
japanischen offengelegten Patentanmeldungen (Kokai) Nr. 2-133644,
2-169756 und 3-8856 offenbaren Vliesstoffe bestehend aus Hülle-Kern-Konjugatfilamenten
beziehungsweise bestehend aus einem Polymer mit einem höheren Schmelzpunkt,
das als Kernkomponente eingesetzt wird, und einem Polymer mit niedrigerem
Schmelzpunkt, das als Hüllenkomponente
dient.
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Der
Vliesstoff, offenbart in der japanischen offengelegten Patentanmeldung
(Kokai) Nr. 2-133644, weist über
die gesamte Oberfläche
ein thermisch druckverbundenes Netz auf und weist Glätte und
Leistungsfähigkeit
wie ein Film auf. Das hier spezifizierte Gewicht pro Flächeneinheit
beträgt
höchstens
40 g/m2.
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Die
japanische offengelegte Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2-169756 beabsichtigt
die Bereitstellung eines Vliesstoffes mit nicht schmelzenden und
nicht verbundenen Anteilen, die voluminös gehalten werden, um ihm ein
Gefühl
eines weichen Stoffes zu verleihen, um ihm hervorragenden Abriebswiderstand
und Festigkeit zu verleihen. Das hier spezifizierte Gewicht pro
Flächeneinheit
beträgt
höchstens
40 g/m2.
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Die
japanische offengelegte Patentanmeldung (Kokai) NR. 3-8856 offenbart
einen Vliesstoff, der als Matte in Asphaltstrassenkonstruktionen,
wasserdichtem und schalldichtem Material eingesetzt wird. Das hier spezifizierte
Gewicht pro Flächeneinheit
beträgt
höchstens
100 g/m2.
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Andererseits
werden Vliesstoffe mit mehr als 100 g/m2 Gewicht
pro Flächeneinheit
in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen (Kokai) Nr. 3-137261
und 3-146757 offenbart,
jedoch sind diese für
den Einsatz beim Dachdecken mit Asphalt oder Akrylharz imprägniert.
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Das
Ziel vorliegender Erfindung ist die Bereitstellung eines Filtermediums
mit ausgezeichneter Faltbarkeit, ohne Delamination der Folie und
mit hoher Sammeleffizienz.
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Offenbarung
der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Vliesstoff für Faltenfilter, umfassend Hülle-Kern-Konjugatfilamente,
in denen die Kernkomponente aus einem Polymer mit höherem Schmelzpunkt
und die Hüllenkomponente
aus einem Polymer mit niedrigerem Schmelzpunkt besteht, worin die
Oberflächen
des Vliesstoffes mehrere druckverbundene Abschnitte umfassen, die
punktweise geprägt
sind, und das Gewicht pro Flächeneinheit
X (g/m2) des Vliesstoffes und die Steifigkeit
Y (mp) (9,8 × 10–3 mN),
nach dem Gurley-Verfahren gemäss
JIS L 1096 bestimmt, den folgenden Formeln genügen: Y/X2 ≥ 0,03
(mp)/(g/m2)2 (0,029 × 10–2)
[(mN)/(g/m2)2]X ≥ 120
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Eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Filterelement, welches den Vliesstoff für Faltenfilter
als Filtermedium verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung kann einen Vliesstoff mit ausgezeichnet hoher
Leistungsfähigkeit
für Faltenfilter
bereitstellen, der keine Delamination, angemessene Steifigkeit,
gute Faltbarkeit und Formstabilität aufweist.
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Eine
Ausführungsform
des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung eines Vliesstoffes für Faltenfilter, folgende Schritte
umfassend: Ansaugen und Verstrecken von Endlosfilamenten, die mithilfe
einer Hülle-Kern-Konjugat-Spinndüse gesponnen
werden, Öffnen
der Filamente, Stapeln der Filamente auf ein Laufnetz, um ein Endlosfasernetz
zu bilden, vorläufiges
Druckverbinden des Netzes durch ein Paar erhitzter Flachbahnwalzen
und partielles thermisches Druckverbinden desselben durch ein Paar
Prägewalzen,
um einen Vliesstoff mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von 120 g/m2 oder mehr zu erhalten.
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Gemäß dem Herstellungsverfahren
dieser Ausführungsform
kann ein Hochleistungsvliesstoff für Faltenfilter in einer Abfolge
von Schritten erzeugt werden.
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Beste Methode
zur Ausführung
der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Vliesstoff für Faltenfilter, in welchem
das Gewicht pro Flächeneinheit
X (g/m2) 120 oder größer ist und das Gewicht pro
Flächeneinheit
X und die Steifigkeit Y (mp) (9,8 × 10–3 mN)
und den folgenden Formeln genügen: Y/X2 ≥ 0,03 (mp)/(g/m2)2 (0,029 × 10–2)
[(mN)/(g/m2)2]X ≥ 120
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Die
Steifigkeit, auf die sich diese Spezifikation bezieht, wird nach
dem Gurley-Verfahren
gemäß JIS L 1096
unter Verwendung einer Probe mit 1 Zoll (2,54 cm) in Querrichtung
und 1,5 Zoll (3,81 cm) in Maschinenlaufrichtung bestimmt.
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Bei
dem Vliesstoff der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass der
Wert von Y/X2 = 0;03 (mp)/(g/m2)2 (0,029 × 10–2)
[(mN)/(g/m2)2] oder
mehr beträgt.
Wenn der Wert Y/X2 weniger als 0,3 (mp)/(g/m2)2 (0,029 × 10–2)
[(mN)/(g/m2)2] beträgt, weist
der Vliesstoff unzureichende Steifigkeit auf, weist dadurch keine scharfen
oder gleichmäßigen Falze
und schlechte Faltbarkeit auf, und es wird auch schwierig, den gefalteten Vliesstoff
in die Filtereinheit einzubauen. Der Wert für Y/X2 beträgt vorzugsweise
0,036 (mp)/(g/m2)2 (0,035 × 10–2)
[(mN)/(g/m2)2] oder
mehr.
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Der
Vliesstoff umfasst Hülle-Kern-Konjugatfilamente,
die zwei Komponenten umfassen, ein Polymer mit höherem Schmelzpunkt und ein
Polymer mit niedrigerem Schmelzpunkt.
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Im
Falle von konventionellen Vliesstoffen, bestehend aus einem gemischten
Filament, das eine Filamentkomponente mit höherem Schmelzpunkt und eine
andere Filamentkomponente mit niedrigerem Schmelzpunkt aufweist,
kann das Verhältnis
zwischen Gewicht pro Flächeneinheit
(X) und Steifigkeit (Y) des Vliesstoffes der Formel Y/X2 ≥ 0,03 (mp)/(g/m2)2 (0,029 × 10–2)
[(mN)/(g/m2)2] nicht
genügen,
selbst bei Erhöhung
von Temperatur und Druck der Prägewalzen.
Dadurch wird die Bindungsstärke
unzureichend und verursacht Delamination, wodurch die Filterleistung,
Faltbarkeit etc. verschlechtert wird. Wird der Vliesstoff mit einem
Harz wie Akrylharz imprägniert,
um die Bindungsstärke
der Filamente zu kompensieren, wird die Porosität der den Vliesstoff aufbauenden
Filamente verringert, sodass unvorteilhafterweise der Anfangsdruckabfall
des Filters signifikant erhöht
wird.
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Die
Struktur des Hülle-Kern-Konjugatfilaments
ist am bevorzugtesten konzentrisch, kann aber auch exzentrisch oder
von unregelmäßiger Form
sein. Sie kann ebenfalls konzentrisch mit drei oder mehreren Ringen
mit (einer) Zwischenschichten) zwischen Kern und Hülle sein.
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Das
Polymer mit höherem
Schmelzpunkt und das Polymer mit niedrigerem Schmelzpunkt, die für die Filamente
eingesetzt werden, umfassen Polyester, Nylon, Polypro pylen, ihre
Copolymere, wobei diese Polymere jegliches anderes Polymer und jegliche
andere Additive enthalten.
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Als
Polymer, das als Kernkomponente eingesetzt wird, wird Polyethylenterephthalat
in Bezug auf die Festigkeit und Hitzebeständigkeit des Vliesstoffes bevorzugt.
Als Polymer mit niedrigerem Schmelzpunkt, das als Hüllenkomponente
eingesetzt wird, wird in Bezug auf die Haftungsstärke ein
copolymerisierter Polyester mit einem Schmelzpunkt, der mindestens
20°C unter
dem der Kernkomponente liegt, bevorzugt.
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Die
Hüllenkomponente
trägt in
Bezug auf eine ausreichende Ummantelung der Kernkomponente und Steifigkeit
zu vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-% zu dem Hülle-Kern-Endlosfilament bei.
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Wenn
antistatische Eigenschaften benötigt
werden, enthält
die Kernkomponente bevorzugt elektrisch leitfähige Teilchen. Die leitfähigen Teilchen
können
aus Ruß,
Metallverbindungen, Metalloxiden etc. bestehen. In Bezug auf die
Faserbildung wird Ruß bevorzugt.
In diesem Falle beträgt
das Ausmaß der
durch Reibung verursachten elektrischen Ladung des Vliesstoffes,
bestimmt nach Verfahren C gemäß JIS L
1094, bevorzugt weniger als 10 μC/m2, bevorzugter weniger als 5 μC/m2. Der Anteil an leitfähigen Teilchen beträgt in Bezug
auf Faltbarkeit und bessere antistatische Eigenschaften bevorzugt
2 Gew.-% oder mehr bezogen auf das Gewicht des Filaments.
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Die
Faserfeinheit der den Vliesstoff aufbauenden Filamente beträgt unter
Berücksichtigung
der Spinnstabilität
und -produktivität
bevorzugt mindestens 1 Denier, andererseits bevorzugt maximal 10
Denier in Bezug auf eine höhere
Filtereffizienz.
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Die
Oberflächen
des Vliesstoffes der vorliegenden Erfindung weisen mehrere druckverbundene
Abschnitte auf. Die druckverbundenen Abschnitte sind als Vertiefungen
durch Prägung
der Oberflächen
des Vliesstoffes ausgebildet, und die Filamente, aus denen der Vliesstoff
besteht, sind an den druckverbundenen Abschnitten durch Hitze und
Druck schmelzverbunden. Anders ausgedrückt existieren gepunktete Abschnitte, in
denen die Filamente schmelzverbunden und verglichen mit den anderen
Abschnitten dicht aneinander liegen, auf der Oberfläche des
Vliesstoffes.
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Um
die druckverbundenen, gepunkteten Abschnitte auf den Oberflächen eines
Vliesstoffes zu erhalten, wird üblicherweise
ein Paar beheizter Prägewalzen
verwendet. In vorliegender Erfindung sind Typ, Kombination etc.
der Prägewalzen
nicht speziell beschränkt.
Jedoch wird eine Prägetiefe
der Prägewalzen
von 0,5 bis 1 mm bevorzugt, um ein Verhältnis von Y/X2 ≥ 0,03 (mp)/(g/m2)2 (0,029 × 102) [(mN)/(g/m2)2] zwischen dem Gewicht pro Flächeneinheit
X und der Steifigkeit Y des Vliesstoffes zu erreichen und Vertiefungen
mit einer mittleren Tiefe von 60 μm
oder weniger auszubilden.
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Die
durchschnittliche Tiefe der Vertiefungen beträgt 60 μm oder weniger als durchschnittliche
Rauheit (Ra) gemäß JIS B
0601. Zum Beispiel kann ein Oberflächenrauheitsmesser SE-40 C
(übereinstimmend
mit JIS B 0651 „Instruments
for Measurement of Surface Roughness by the Stylus Method"), hergestellt von
K.K. Kosaka Kenkyujo, der im Allgemeinen für die Messung der Oberflächenrauheit
von Metallen etc. eingesetzt wird, verwendet werden.
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Beträgt die mittlere
Tiefe der Vertiefungen 60 μm
oder weniger, kann die Aufrauung des Filtermediums im Vergleich
zu konventionellen Vliesstoffen erheblich verringert werden. Überschreitet
die mittlere Tiefe der Vertiefungen 60 μm, wächst die Aufrauung des Vliesstoffes
entsprechend einer geometrischen Reihe, wodurch der Vliesstoff als
Filtermedium unbrauchbar wird. Ist die mittlere Tiefe der Vertiefungen
gering, ist die Oberflächenrauheit
des Vliesstoffes gering, und die Abriebbeständigkeit zwischen Staub oder
Filterhalter, wie einem Drahtnetz, und dem Filtermedium kann signifikant
verringert werden. Dadurch kann die Aufrauung des Filtermediums
verhindert werden, und der in der Aufrauung hängen gebliebene Staub kann
reduziert werden, um die Staubabscheidungsfähigkeit nach dem Pulsstrahlen
zu verbessern, wodurch die Standzeit der Beutel verlängert wird.
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Das
Verhältnis
zwischen druckverbundenen Abschnitten auf der gesamten Fläche des
Vliesstoffes ist bevorzugt kleiner, obwohl nicht besonders eingeschränkt, vorzugsweise
5 bis 35 %, bevorzugter 10 bis 30 %. Um die Menge zu spezifizieren,
wenn die Fläche
jedes druckverbundenen Abschnittes 0,5 bis 1,5 mm2 beträgt, ist
die Anzahl der druckverbundenen Abschnitte auf den Oberflächen des
Vliesstoffes vorzugsweise 10 bis 50 pro Quadratzentimeter, bevorzugter
25 bis 35 pro Quadratzentimeter. Die Form der Vertiefungen ist nicht
speziell eingeschränkt,
aber jede Form, die punktweise geprägt werden kann, wie Rechteck,
Parallelogramm, Kreis oder Ellipse etc., wird bevorzugt.
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Die
druckverbundenen Abschnitte, auf die sich diese Spezifikation bezieht,
bezeichnen jene Abschnitte, in denen die Fasern druckverbunden und
die durch die hervorstehenden Abschnitte der Prägewalzen dicht aneinandergepresst
sind. Wenn beispielsweise ein Paar bestehend aus einer oberen Walze
und einer unteren Walze mit mehreren auf deren Oberflächen parallel
ausgerichteten, geraden Rillen, wobei die Rillen der oberen Walze
und die Rillen der unteren Walze in einem bestimmten Winkel zueinander
ausgerichtet sind, als Prägewalzen
verwendet wird, bezeichnen druckverbundene Abschnitte jene Abschnitte,
in denen die Fasern des Vliesstoffes druckverbunden und durch die
hervorstehenden Teile der oberen und die hervorstehenden Teile der
unteren Walze dicht aneinander gepresst sind. In diesem Fall werden
die Abschnitte, gepresst zwischen den Vertiefungen der oberen Walze
und den hervorstehenden Teilen der unteren Walze und zwischen hervorstehenden
Teilen der oberen Walze und Vertiefungen der unteren Walze, nicht
druckverbundene Abschnitte genannt. Wenn nur die obere oder untere
Walze vorgegebene Strukturen aus Vertiefungen und hervorstehenden
Teilen aufweist, während
die andere Walze glatt, ohne Vertiefungen und hervorstehende Teile
ist, bezeichnen druckverbundene Abschnitte jene Abschnitte, in welchen
die Fasern des Vliesstoffes zwischen den hervorstehenden Teilen
der Walze mit hervorstehenden Teilen und Vertiefungen und der Flachbandwalze
druckverbunden und dicht aneinander gepresst sind.
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Die
scheinbare Dichte der druckverbundenen Abschnitte beträgt bevorzugt
0,6 g/cm3 oder mehr in Bezug auf eine bessere
Bindung. Die scheinbare Dichte der nicht- druckverbundenen Abschnitte beträgt bevorzugt
weniger als 0,6 g/cm3, um Filamente unabhängig existieren
zu lassen, um zu verhindern, dass der Vliesstoff wie ein Film gebildet
wird, und um die beabsichtigte Filterleistung zu erreichen.
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Der
Vliesstoff für
Faltenfilter der vorliegenden Erfindung weist charakteristischerweise
ausgezeichnete Faltbarkeit und Formstabilität auf, während hohe Filterleistung erhalten
bleibt, obwohl der Vliesstoff ein Gewicht pro Flächeneinheit von 120 g/m2 oder mehr aufweist, und solche hervorragenden
Eigenschaften konnten mit konventionellen Vliesstoffen nicht erreicht
werden. Weiters kann der Effekt der vorliegenden Erfindung auch
beobachtet werden, wenn das Gewicht pro Flächeneinheit 150 g/m2 oder mehr oder 200 g/m2 oder
mehr beträgt.
Der Effekt der vorliegenden Erfindung kann bemerkenswerterweise
sogar beobachtet werden, wenn der Vliesstoff ein hohes Gewicht pro
Flächeneinheit
von 200 g/m2 hat, da konventionelle Vliesstoffe
im Allgemeinen schlechte Faltbarkeit und Formstabilität aufweisen,
wenn sie ein hohes Gewicht pro Flächeneinheit haben.
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Wenn
der Vliesstoff für
Faltenfilter der vorliegenden Erfindung als Filtermedium verwendet
wird, kann ein Hochleistungsfilterelement bereitgestellt werden.
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Der
Vliesstoff für
Faltenfilter der vorliegenden Erfindung kann durch Ansaugen und
Verstrecken, z.B. mittels eines Luftansaugers, von Endlosfilamenten,
die mithilfe einer Hülle-Kern-Konjugat-Spinndüse gesponnen
werden, Öffnen
der Filamente, Stapeln derselben auf ein Laufnetz, um ein Endlosfasernetz
zu bilden, und thermisches Druckverbinden des Netzes erhalten werden.
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Die
thermische Druckverbindung kann durch partielles Druckverbinden
durch ein Paar erhitzte Prägewalzen,
insbesondere bevorzugt nach vorübergehendem
Druckverbinden durch ein paar Flachbandwalzen, um eine höhere scheinbare
Dichte des Netzes zu erhalten, und anschließende Prägung durch ein Paar Prägewalzen
erreicht werden.
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Beim
thermischen Druckverbinden wird es bevorzugt, die Walzen auf eine
Temperatur, die um 10°C oder
mehr geringer ist als der Schmelzpunkt der Komponente mit dem niedrigeren
Schmelzpunkt, einzustellen, um Verunreinigungen der Walzen zu vermeiden.
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Beispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf Beispiele detaillierter
beschrieben. Die Eigenschaften in den Beispielen wurden nach folgenden
Verfahren bestimmt.
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[Schichtdicke von Vliesstoffen]
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Bestimmt
nach dem Dickenmessverfahren nach JIS L 1906.
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[Gewicht pro Flächeneinheit
(g/m2)]
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Bestimmt
nach dem Verfahren zur Bestimmung des Gewichtes pro Flächeneinheit
nach JIS L 1906.
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(Steifigkeit)
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Eine
Probe von 1 Zoll (2,54 cm) in Querrichtung und 1,5 Zoll (3,31 cm)
in Maschinenlaufrichtung wurde genommen und nach dem Gurley-Verfahren
nach JIS L 1096 bestimmt.
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[Mittlere Tiefe der Vertiefungen]
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Die
mittlere Tiefe der Vertiefungen ist das arithmetische Mittel der
Rauheit (Ra), erhalten nach JIS B 0601 „Surface Roughness" unter Verwendung
eines Oberflächenrauheitsmessgerätes (Model
SE-40C, hergestellt von K.K. Kosaka Kenkyujo, entsprechend JIS B
0651 „Instruments
for Measurement of Surface Roughness by the Stylus Method"). Die arithmetisch
gemittelte Rauheit wurde mit einem Cutoff-Wert von 2,5 mm für eine Länge von
8 mm erhalten.
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[Folien-Delamination]
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Proben
von 20 cm in Querrichtung und 80 cm in Maschinenlaufrichtung wurden
im Allgemeinen in Maschinenlaufrichtung genommen und entsprechend
gebogen, um einen kreisförmigen
Bogen mit 10 cm Durchmesser zu bilden, und die Delaminierung wurde
nach folgenden Kriterien ausgewertet:
Kriterium
o: Keine
Delamination wurde beobachtet
Eine
Probe zeigte Delamination von weniger als 2 cm
X: Zwei oder
mehrere Proben zeigten Delamination
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[Faltbarkeit]
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Eine
Folie von 50 cm Breite und 300 mm Länge wurde in 3-cm-Abständen von
einer rotierenden Plissiermaschine gefaltet und die Faltbarkeit
nach folgenden Kriterien beurteilt:
Kriterien
o: Die Falze
der Faltungen waren scharf und gleichmäßig, und die Folie war nicht
verwunden
Die
Falze der Faltungen waren eher unregelmäßig und das Blatt war leicht
verwunden, allerdings nicht in einem für den praktischen Einsatz nachteiligen
Ausmaß
X:
Die Falze der Faltungen waren in solch einem Ausmaß unregelmäßig und
die Folie verwunden, dass die Installation in die Filtereinheit
erschwert wird
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[Scheinbare Dichte der
druckverbundenen Abschnitte (g/cm3)]
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Ein
Teil eines druckverbundenen Abschnitts wurde 100fach vergrößert mit
einem Rasterelektronenmikroskop fotografiert und die Dimensionen
mithilfe einer Schublehre bestimmt. Über die Vergrößerung wurde die
Dicke berechnet, und die scheinbare Dichte der druckverbundenen
Abschnitte wurde nach folgender Formel berechnet: Scheinbare
Dichte eines druckverbundenen Abschnitts =
Gewicht pro Flächeneinheit/Dicke
des druckverbundenen Abschnitts
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[Scheinbare Dichte von
nicht-druckverbundenen Abschnitten (g/cm3)]
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Die
Schichtdicke von nicht-druckverbundenen Abschnitten wurde nach JIS
L 1906 bestimmt, und die scheinbare Dichte der nicht-druckverbundenen
Abschnitte wurde nach folgender Formel berechnet: Scheinbare
Dichte eines nicht-druckverbundenen Abschnitts =
Gewicht pro
Flächeneinheit/Dicke
des nicht-druckverbundenen Abschnitts
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[Filterleistung]
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< Beurteilung der Aufrauung >
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Beurteilung
nach der Taber-Methode gemäß JIS L
1906 „Abrasion
Test".
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< Sammeleffizienz >
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Eine
Probenscheibe mit 170 mm Durchmesser wurde in einen Luftkanal mit
Gebläse
eingebaut, und die Laborluft wurde mit einer Luftgeschwindigkeit
von 3 m/min vom Gebläse
angesaugt. Der atmosphärische Staub
im Labor wurde für
die Beurteilung herangezogen.
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Die
Partikelanzahl (0,5 μm
bis 1 μm)
im atmosphärischen
Staub des Labors wurde mit einem Partikelzähler (KC01B, hergestellt von
Rion K.K.) gezählt
(dies wird durch a in der folgenden Formel ausgedrückt). Die Anzahl
der Partikel (0,5 μm
bis 1 μm)
der Luft im Kamin, die den Vliesstoff durchströmt hat, wurde durch den Partikelzähler bestimmt
(dies wird durch b in der folgenden Formel ausgedrückt). Die
Sammeleffizienz wurde gemäß der folgenden
Formel erhalten: Sammeleffizienz (%) = 100 × (a – b)/a
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Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel
1
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Polyethylenterephthalat
mit einer Grenzviskosität
von 0,66 und einem Schmelzpunkt von 262°C und mit Isophthalsäure copolymerisierter
Polyester, zusammengesetzt aus vorwiegend Ethylenterephthalat mit
einer Grenzviskosität
von 0,68 und einem Schmelzpunkt vom 228 °C, wurden jeweils durch entsprechende,
verschiedene Extruder geschmolzen und mit Hilfe einer Hülle-Kern-Konjugat-Spinndüse gesponnen,
wobei der Durchsatz so eingestellt war, um eine Filamentfeinheit
von 2,2 dtex (2 Denier) und einen Anteil der Komponente mit dem
niedrigeren Schmelzpunkt von 15 Gew.-% bezogen auf das Gewicht aller
Fasern zu ergeben. Nacheinander wurden die gesponnenen Filamente
bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 5000 m/min mithilfe eines
Ansauggebläses
verstreckt, mit einer Prallplatte, vorwiegend aus Blei bestehend,
zur Kollision gebracht, um sie zu öffnen, einer Strömung zugeführt und
auf einem Laufnetzband gefasst, um ein Vliesstoffnetz zu bilden.
In diesem Fall wurde die Geschwindigkeit des Netzlaufbandes verändert, um
Vliesstoffe mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von 120 g/m2 (0,40 mm dick), 200 g/m2 (0,55
mm dick), 260 g/m2 (0,61 mm dick) bzw. 360
g/m2 (0,75 mm dick) zu erhalten. Jeder der
Vliesstoffe wurde vorübergehend
durch Flachbandwalzen bei 130°C
und 50 kg/cm (490 N/cm) druckverbunden und dann durch ein Paar Prägewalzen,
bestehend aus einer oberen Prägewalze
bzw. einer unteren Prägewalze
mit mehreren geraden Rillen (0,8 mm Prägetiefe), die jeweils parallel
zueinander an der Oberfläche
angeordnet waren, bei einer Temperatur von 220°C mit einem Bindungsdruck der
Prägewalzen,
der wie in Tabelle 1 dargestellt verändert wurde, thermisch druckverbunden.
Die druckverbun denen Abschnitte stellten Parallelogramme mit einer
Fläche
von 0,6 mm2 dar, und die Anzahl der druckverbundenen
Abschnitte betrug 25 pro Quadratzentimeter. Die Gesamtfläche der
druckverbundenen Abschnitte machte 15 % aus. Nacheinander wurde
das geprägte
Blatt in 50 cm breite Abschnitte geschnitten und von einer rotierenden
Plissiermaschine gefaltet. Die Resultate werden in Tabelle 1 gezeigt.
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Wie
in Tabelle 1 gesehen werden kann, verursachten die Vliesstoffe aus
Beispiel 1 keine Delamination der Folie und zeigten gute Faltbarkeit,
Formstabilität
etc. und waren als Filtermedium zufrieden stellend. Weiters kann
gesehen werden, dass die Vliesstoffe, da die Werte von Y/X2 im Allgemeinen 0,036 (mp)/(g/m2)2 (0,035 × 10–2)
[(mN)/(g/m2)2] oder
mehr ausmachen, stabil in Bezug auf Delaminationsbeständigkeit
und Faltbarkeit sind.
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Beispiel 2
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Die
thermische Druckverbindung wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit
der Ausnahme, dass der Vliesstoff ein Gewicht pro Flächeneinheit
von 220 g/m2 aufwies, dass der Verbindungsdruck
60 kg/cm (588 N/cm) betrug und dass die eingesetzten Prägewalzen
5 % (Beispiel 2-(1)), 10 % (Beispiel 2-(2)), 15 % (Beispiel 2-(3)),
20 % (Beispiel 2-(4)), 30 % (Beispiel 2-(5)) oder 40 % (Beispiel
2-(6)) druckverbundene Abschnitte in Bezug auf die Gesamtfläche prägten.
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Die
Steifigkeitswerte der Beispiele 2-(1)~(6) betrugen 1580 mp (15,48
mN), 2030 mp (19,89 mN), 2010 mp (19,70 mN), 1780 mp (17,44 mN),
1630 mp (15,97 mN) bzw. 1490 mp (14,60 mN), und die Werte von Y/X2 betrugen 0,033 (mp)/(g/m2)2 [0,032 × 10–2 (mN)/(g/m2)2], 0,042 (mp)/(g/m2)2 [0,041 × 10–2 (mN)/(g/m2)2], 0,042 (mp)/(g/m2)2 [0,041 × 10–2 (mN)/(g/m2)2], 0,037 (mp)/(g/m2)2 [0,036 × 10–2 (mN)/(g/m2)2], 0,034 (mp)/(g/m2)2 [0,033 × 10–2 (mN)/(g/m2)2] bzw. 0,031 (mp)/(g/m2)2 [0,030 × 10–2 (mN)/(g/m2)2].
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Der
Vliesstoff wurde in 50 cm breite Abschnitte geschnitten und mithilfe
einer rotierenden Plissiermaschine gefaltet.
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Die
gefalteten Filter, die von den Vliesstoffen mit 5 bis 30 % druckverbunden
Abschnitten in Bezug auf die Gesamtfläche in Beispiel 2-(1)~(5) erhalten
wurden, entsprachen Grad 4 oder höher bei der Beurteilung der
Aufrauung und waren hervorragend in Bezug auf die Delaminationsbeständigkeit
und die Faltbarkeit. Der Vliesstoff mit 40 % druckverbunden Abschnitten
in Bezug auf die Gesamtfläche
in Beispiel 2-(6)
entsprach Grad 4 oder höher
bei der Beurteilung der Aufrauung und war hervorragend in Bezug
auf den Delaminationswiderstand, jedoch zeigte er eher ungleichmäßige Falze
in den Faltungen und war leicht verwunden, verursachte aber keine
Probleme im praktischen Einsatz.
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Beispiel 3
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Vliesstoffe
mit einem Gewicht pro Flächeneinheit
von 200 g/m2 wurden wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt,
mit der Ausnahme, dass die Faserfeinheit der. Filamente 2,2 dtex
(2 Denier) betrug und dass der Anteil der Komponente mit dem niedrigeren
Schmelzpunkt am Gesamtgewicht aller Fasern 30 Gew.-% (Beispiel 3-(1)),
20 Gew.-% (Beispiel 3-(2)), 10 Gew.-% (Beispiel 3-(3)) oder 5 Gew.-%
(Beispiel 3-(4))
betrug. Nacheinander wurden sie wie in Beispiel 1 beschrieben thermisch
druckverbunden, mit der Ausnahme, dass die Temperatur der Prägewalzen
200°C und
der Verbindungsdruck 60 kg/cm (588 N/cm) betrug.
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Die
Steifigkeitswerte der Beispiele 3-(1)~(4) betrugen 1380 mp (15,48
mN), 1620 mp (15,88 mN), 1410 mp (13,82 mN) bzw. 1250 mp (12,52
mN), und die Werte von Y/X2 betrugen 0,035
(mp)/(g/m2)2 [0,034 × 10–2 (mN)/(g/m2)2], 0,041 (mp)/(g/m2)2 [0,040 × 10–2 (mN)/(g/m2)2], 0,035 (mp)/(g/m2)2 [0,035 × 10–2 (mN)/(g/m2)2] bzw. 0,031 (mp)/(g/m2)2 [0,030 × 10–2 (mN)/(g/m2)2].
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Der
Vliesstoff wurde in 50 cm breite Abschnitte geschnitten und mithilfe
einer rotierenden Plissiermaschine gefaltet.
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Der
gefaltete Vliesstoff zeigte gute Faltenfiltereigenschaften ohne
Delamination.
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Vergleichsbeispiel 2
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Polyethylenterephthalat
mit einer Grenzviskosität
von 0,66 und einem Schmelzpunkt von 262°C und mit Isophthalsäure copolymerisierter
Polyester, zusammengesetzt aus vorwiegend Ethylenterephthalat mit
einer Grenzviskosität
von 0,68 und einem Schmelzpunkt vom 228°C, wurden jeweils getrennt voneinander
in einem Verhältnis
von 80:20 schmelzgesponnen, die gesponnenen Filamente bei einer
hohen Geschwindigkeit von ungefähr
5000 m/min mithilfe eines Ansauggebläses verstreckt, mit einer Prallplatte,
vorwiegend aus Blei bestehend, zur Kollision gebracht, um sie zu öffnen, einer
Strömung
zugeführt
und auf einem Netzlaufband gefasst, um ein Vliesstoffnetz aus gemischten
Filamenten zu bilden.
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Danach
wurde das Netz mithilfe von auf 130°C erhitzten Flachbandwalzen
bei 50 kg/cm vorübergehend
druckverbunden und unter Verwendung derselben Prägewalzen wie in Beispiel 1
bei einem Verbindungsdruck von 60 kg/cm2 (588
N/cm) und einer Temperatur von 220°C (Vergleichsbeispiel 2-(1))
oder 240°C
(Vergleichsbeispiel 2-2(2)) thermisch druckverbunden, um zwei Vliesstoffe
mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von
260 g/m2 und unterschiedlichen thermischen
Prägungstemperaturen
zu erhalten.
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Der
Vliesstoff, der bei einer Prägungstemperatur
von 220°C
(Vergleichsbeispiel 2-(1))
erhalten wurde, wies ungenügende
thermische Druckverbindungsfestigkeit auf, und im Zentrum der Dicke
trat Delaminierung auf.
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Bei
dem Vliesstoff, der bei einer Prägungstemperatur
von 240°C
(Vergleichsbeispiel 2-(2)) erhalten wurde, trat Oberflächendelamination
in Folge von Verunreinigungen auf den Oberflächen der Prägewalzen auf, und die Aufrauung
wurde als Grad 2 beurteilt. Damit war der Vliesstoff unbrauchbar
als Faltenfilter.
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Beispiel 4
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Polyethylenterephthalat
mit einem Schmelzpunkt von 260°C,
enthaltend Ruß als
elektrisch leitende Partikel in einer Menge von 2 Gew.-% (Beispiel
4-(1)), 3 Gew.-% (Beispiel 4-(2)) oder 4 Gew.-% (Beispiel 4-(3)) bezogen
auf das Gewicht der Konjugatfilamente mit Hülle-Kernstruktur, wurde als
Kernkomponente eingesetzt, und mit Isophthalsäure copolymerisierter Polyester,
hauptsächlich
bestehend aus Ethylenterephthalat mit einem Schmelzpunkt von 230°C, wurde
als Hüllenkomponente
verwendet. Hülle-Kern-Konjugatfilamente bestehend
aus der Kernkomponente und der Hüllenkomponente
in einem Gewichtsverhältnis
von 85:15 wurden zu 2,2 dtex (2 Denier) schmelzgesponnen, bei einer
Geschwindigkeit von ungefähr
4000m/min mithilfe eines Ansauggebläses verstreckt, mit Luftdruck
geöffnet
und auf einem Laufband gestapelt. Das Netz wurde wie in Beispiel
1 beschrieben thermisch druckverbunden mit der Ausnahme, dass die
Temperatur der Prägewalzen 200°C und der
Bindungsdruck 60 kg/cm (588 N/cm) betrug, um einen Vliesstoff mit
einem Gewicht pro Flächeneinheit
von 200 g/m2 und 0,54 mm Dicke zu erhalten.
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Die
Vliesstoffe aus Beispiel 4-(1), 4-(2) und 4-(3) wiesen 7 μC/m2 , 6 μC/m2 bzw. 4 μC/m2 durch Reibung verursachte Ladung, 2500
mp (24,50 mN), 2700 mp (26,46 mN) bzw. 2900 mp (28,42 mN) Steifigkeit
und 0,063 (mp)/(g/m2)2 [0,061 × 10–2 (mN)/(g/m2)2], 0,068 (mp)/(g/m2)2 [0,066 × 10–2 (mN)/(g/m2)2] bzw. 0,073 (mp)/(g/m2)2
[0,071 × 10–2 (mN)/(g/m2)2] Y/X2 auf.
Sie wiesen gute Filterleistung und genügend Steifigkeit auf, um der
Faltung standzuhalten.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung kann einen ausgezeichneten Hochleistungsvliesstoff
für Faltenfilter,
der keine Delamination zeigt und angemessene Steifigkeit, gute Faltbarkeit
und Formstabilität
aufweist, bereitstellen.
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Weiters
kann die vorliegende Erfindung ein Hochleistungsfilterelement unter
Verwendung des Vliesstoffes für
Faltenfilter bereitstellen.
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