JP2000218113A - フィルター用積層不織布及びそれを用いて濾過する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形態保持性が良く、かつフィルター濾過精度
と濾過ライフとのバランスに優れた高精度濾過フィルタ
ーおよび濾過方法を提供すること。 【解決手段】 繊維径が0.1〜6μｍ、目付が15〜100ｇ
／ｍ²である不織布が少なくとも２層以上積層されてお
り、上層側の不織布の充填率が0.3〜0.8であり、下層側
の不織布の充填率が0.01〜0.25であることを特徴とする
フィルター用積層不織布。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフィルター用途に好
適な不織布積層体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より合成繊維などの極細繊維よりな
る不織布は、小さいポアーサイズを有する特性から気液
フィルターとして利用されてきた。

【０００３】昨今のフィルター精度の向上の要求に応え
るため、メルトブロー法や分割繊維で得られる極細繊維
を用いられている。さらに濾過精度を向上させるために
カレンダー加工などにより充填率を高くしてポアサイズ
を小さくして濾過精度をあげるなどの工夫もされてい
る。しかしながら、不織布の充填率を高くしても孔径の
バラツキが大きく濾過精度が上げにくいという問題があ
った。濾過精度を上げるために充填率を高くすると不織
布の地合のバラツキにより、局所的に繊維の存在率が高
い部分で繊維が潰れてフィルム化して濾材として有効に
利用されない部分がでるという問題があった。また、濾
過精度を上げるために濾材を積層して用いることも実施
されるが、濾過操作時に濾過圧により不織布の各層が崩
れてしまうという問題点があった。このような問題の解
決手段として特公平5-41284号公報には、不織布を積層
状体で加熱一体化する手段が提示されている。これによ
り単層不織布を用いた場合、孔径がより均一になり、ま
た型くずれをおこしにくくなるが、濾過ライフ及び濾過
精度はともに不充分であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、フィルター
濾過精度と濾過ライフとのバランスに優れた高精度濾過
フィルターの提供を可能にすることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべく鋭意研究を重ねた結果達成されたものであり、
フィルターとして特に好適な下記の不織布構造をとる。

【０００６】即ち、第１の発明は、繊維径が0.1〜6μ
ｍ、目付が15〜100ｇ／ｍ²である不織布が少なくとも２
層以上積層されており、上層（上流）側の不織布の充填
率が0.3〜0.8であり、下層（下流）側の不織布の充填率
が0.01〜0.25であることを特徴とするフィルター用積層
不織布である。また第２の発明は、第１の発明において
上層側と下層側の不織布の充填率の比上流側の方が大き
く、その比が3〜10であることを特徴とするフィルター
用積層不織布である。更に第３の発明は、前記第１ある
いは２の発明において上層側の不織布の平均孔径が0.2
〜5.0μｍであり、下層側の不織布の平均孔径が0.5〜30
μｍであることを特徴とするフィルター用積層不織布で
ある。第４の発明は、積層される不織布の少なくとも１
層がフィブリル状繊維を５〜３０重量％含有する前記第
1〜３の発明に記載のフィルター用積層不織布である。
また、第５の発明は、２ないし５層隣接して積層される
各不織布が目付の変動率が１０％以下であるメルトブロ
ー法により得られた不織布であって、隣接する不織布の
上層側の不織布の充填率が0.4〜0.6であり、下層側の不
織布の充填率が0.01〜0.25である積層部を少なくとも１
カ所以上有することを特徴とする前記第１〜４の発明に
記載のフィルター用積層不織布である。更に、第６の発
明は、前記第１〜６の発明の何れかに記載の積層不織布
をフィルターに用いて、粘度が2〜1000ｃｐ（センチポ
イズ）の液体を濾過速度0.1〜50ｃｍ／分の濾過速度で
濾過する方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の積層不織布に用いられる
不織布は、繊維径が0.1〜6μｍ、目付が15〜100ｇ／ｍ²
の不織布であることが必要である。繊維径が0.1μｍよ
り細いと不織布を加熱して充填率を高くしても不織布の
剛性が低く、濾過圧によって型くずれが起こりやすくな
るとともに濾過ライフが短くなってしまう。繊維径が６
μｍより大きいと、濾過ライフを改善することができな
い。また、目付が15ｇ／ｍ²より小さいと不織布の強度
が小さく、剛性も小さいので加熱成形での加工性が悪
く、皺がはいったりシートが切断されるなどの問題を生
じやすい。目付が100ｇ／ｍ²より大きいと、本発明の積
層構造をとっても濾過ライフなどがあまり向上しない。

【０００８】本発明に用いられる不織布の素材は特に規
定されないが、ポリオレフィンやポリエステルが加工性
や、型くずれに対する形態安定性が高く好ましい。ポリ
オレフィンとしてはポリエチレンやポリプロピレンが一
般的であり、ポリエステルでは、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリトリメチレンテレフタレートポリブチレン
テレフタレートなどがあげられる。

【０００９】本発明では不織布が２層以上積層されてい
ることが必要であり、好ましくは３〜５層積層する事が
好ましい。積層される不織布は以下の構成をとることが
必要である。すなわち、上層（上流）側の不織布の（体
積）充填率が0.3〜0.8であることが重要である。上層
（上流）側の不織布は、紡糸条件の選定を行うことや熱
成形などの手段をとることにより充填率を0.3〜0.8に調
整する。充填率をこの範囲にすることで、不織布のフィ
ルム化をできるだけ起こさない範囲で濾過精度を高め、
サブミクロン粒子などを効率よく濾過することが可能に
なる。充填率が0.3未満では３μｍ以下の微小粒子を高
い濾過精度で取ることが難しく、充填率が0.8より大き
いと、繊維が潰れすぎてフィルム化する問題が生じる。

【００１０】このように充填率を高くした不織布をその
ままでフィルターとして用いると、表面がかなり平滑で
あるため、通常サボート部材として用いられる多孔プラ
スチック成形体や太い繊維の不織布に濾材が濾過圧によ
ってめり込み、その接触面がサポート材面で蓋をされる
形になってしまうため、濾過に使用されない箇所が増加
して濾過ライフを長くすることが困難になる。たとえ
ば、着色粒子濾過後のフィルターを観察すると、粒子捕
集部は粒子に覆われて表面の色が粒子の色に見えるが、
部分的にフィルターの表面が白っぽく残り濾過に利用さ
れない部分が分散し、この部分が濾過に利用されないこ
とになる。本発明で規定するように下流側に充填率が0.
01〜0.25の不織布を設置すると、驚くべき事に濾過ライ
フは約２倍以上に改善される。

【００１１】この範囲の充填率の不織布は表面に適度な
凹凸があり、サポート材との接触面で微小な空間を保持
して開口部が蓋されるのを防止するのに役立っていると
推定される。着色粒子濾過後のフィルターは全面に渡り
粒子に覆われ白く残った部分はほとんどなく、フィルタ
ー面全面が利用される。また、下流側の不織布は、フィ
ルター全体の変形を緩和するクッション材として作用し
ていると推定される。

【００１２】充填率が0.01未満の不織布を下流側に設置
すると、極細繊維不織布の場合は毛羽立ちやすくハンド
リングに問題があり、また、強力も弱く加工工程の通過
性が著しく低下する。充填率が0.25より大きいと、濾過
に供されない部分が増えて濾過ライフが短くなる。

【００１３】本発明では不織布を３層以上積層しても同
様の効果が認められ、規定された充填率の上層側の不織
布と下層側の不織布が必ずしも隣接しなくてもよいが、
隣接していることが特に好ましい。また、間に不織布を
挟む場合は、２枚の不織布の充填率の中間の充填率を持
つことが好ましい。

【００１４】積層される不織布の繊維径は、本発明要件
を満たしていれば良いが、同じ平均繊維径あるいは、下
層側をより細い繊維径にすることが好ましい。

【００１５】本発明において、不織布の充填率は上層側
の方が高く、上層側と下層側の充填率の比が3〜10であ
ることが好ましく、特に好ましくは4〜６である。この
理由は明らかではないが、充填率の比が３〜１０の範囲
をはずれると、下層側に規定の充填率の不織布を置くこ
とによる改善効果が小さくなる。

【００１６】また、上層側の不織布の平均孔径が0.2〜
5.0μｍであり、下層側の不織布の平均孔径が0.5〜30μ
ｍである場合が濾過ライフ改善の点でより効果的であ
る。

【００１７】積層される不織布の少なくとも１層にフィ
ブリル状繊維を５〜３０重量％含有されている事が好ま
しい。フィブリル状繊維は、幹の部分の繊維が太く、濾
過操作時の濾過圧による圧縮によりシートがへたって充
填率が高くなりすぎたり、型くずれするのを防止するの
に効果がある。フィブリル状繊維は、熱可塑性であると
熱融着処理により更に形態保持性を改善することが可能
であり好ましい。

【００１８】フィブリル状繊維の例として、例えば繊維
長0.5〜3.0mm程度のフィブリル化繊維であるポリオレフ
ィンの合成パルプで、融点が１１０℃以下のものを用い
ると、熱処理などで繊維相互の接着ができるため、不織
布に熱的なダメージが与えても熱収縮の問題を起こすこ
とがないので特に好ましい。フィブリル化繊維長は80mm
以下であることが好ましく、抄紙法を用いるときは、20
mm以下であることが特に好ましい。

【００１９】本発明の積層不織布の好ましい実施形態と
しては、不織布が２ないし５層隣接して積層され、この
積層される各不織布の目付変動率が１０％以下であるメ
ルトブロー法により得られたものであって、隣接する不
織布の上流側の不織布の充填率が0.4〜0.6であり、下流
側の不織布の充填率が0.01〜0.25である積層部を少なく
とも１カ所以上有することが特に好ましい。

【００２０】メルトブロー法により得られる不織布は繊
維がランダムに配列されているため濾過精度（効率）を
高くすることが可能である。その際、充填率が0.4〜0.6
であると濾過精度とライフのバランスがよくなり、さら
に形態安定性が良くなる。下層の不織布の充填率が、0.
01〜0.25であることが濾過ライフ改善の点で効果的であ
る。

【００２１】本発明の積層不織布をフィルターとして用
いる際は、粘度が2〜1000ｃｐ（センチポイズ）の液体
を濾過速度0.1〜50ｃｍ／分の濾過速度で濾過に適用す
るのが特に好適である。液体の粘度が高くなると濾過圧
による型くずれの問題や圧縮による濾材の変形が大きく
なりやすいので、下層側に充填率の小さい不織布を設置
すると平面の凹凸による閉塞防止効果やクッション効果
が大きくなる。また、濾過流体はガスや水などの低粘度
の流体でも本発明の効果はあるが、粘度が高い液体ほど
本発明の構成の積層不織布を用いたフィルターは濾過ラ
イフの改善効果が顕著である。

【００２２】本発明の積層不織布をフィルターとして用
いる際には、積層された不織布の厚みは５0〜300μｍで
あることが望ましい。厚みが5０μｍより小さいとフィ
ルター性能が低下する傾向がある。また、不織布強度も
小さくなって好ましくない。逆に300μｍより大きくし
てもフィルター性能はあまり向上されない。また、積層
された不織布の目付は30〜2００ｇ／ｍ²であることが望
ましく、特に20〜100ｇ／ｍ²が好ましい。

【００２３】さらに、本発明の積層不織布の引張強力は
１．５〜３０ｋｇ／５ｃｍ巾であることが好ましい。
１．５ｋｇ／５ｃｍ巾ｇより小さいと強度向上のための
カレンダー加工工程などで不織布切断が生じやすくな
る。

【００２４】本発明の積層不織布は、カレンダー加工な
どの熱融着手段により繊維間の接着を強化して、不織布
の強度をより高くなるように改善することが好ましい。
また、別の不織布と積層などにより複合化することも好
ましい。また、引っ張り強度が７ｋｇ／５ｃｍ以上のス
パンボンド不織布やネット状のフィルムと積層すること
も好ましい。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明の積層不織布の実施例を記載
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。本発明で用いた測定方法を以下に示す。 イ．目付（ｇ／ｍ²） 不織布の長手方向を縦方向として、縦20ｃｍ横５ｃｍの
矩形シートの全幅で切り出して、精密天秤で秤量し、測
定値を算術平均して、１ｍ²あたりに換算して目付とし
た。また、目付の標準偏差を平均値で除して目付変動率
（％）を得た。

【００２６】ロ．厚み（μｍ）および充填率 各不織布シートの中央部で２０ｇ／ｃｍ²荷重下での厚
みを５点測定し、算術平均を不織布の厚みとした。目付
を厚みと不織布素材自身の密度で除して体積充填率を求
めた。

【００２７】ハ．平均孔径（μｍ） コールター社のポロメータIIにより測定した。試験液は
同社のプロフィル液を使用した。

【００２８】ニ．濾過精度（％） 不織布を直径４７ｍｍφの多孔金属板をサポート材とす
るフォルダーにセットして、粒径0.6μｍのアルミナ粒
子を50ｐｐｍ分散させた粘度5ｃｐの水飴（マルトー
ス）の水溶液を用いて濾過試験を行った。入口濃度と試
験開始2分後の出口濃度を測定して初期の捕集効率を測
定した。圧力が2ｋｇｆ／ｃｍ²になるまでの時間を濾過
ライフとした。 濾過精度（％）＝［1-（出口濃度／入口濃度）］×１０
０

【００２９】（比較例１）平均繊維径1.5μｍ、目付30
ｇ／ｍ²のポリプロピレン製メルトブローン不織布（ポ
リプロピレン樹脂比重0.9g/cm³）を２枚積層して１１０
℃でカレンダー処理して繊維を融着させ、充填率0.51の
積層不織布を得た。フィルター性能を評価したところ、
濾過精度は72％であったが、ライフが2分17秒と短かっ
た。濾過後の積層不織布の表面は白色で粒子の捕集に役
立っていないところが多数認められた。

【００３０】（比較例２）比較例１で用いたポリプロピ
レン製メルトブローン積層不織布に繊維径15μｍ、目付
30ｇ／ｍ²、充填率0.15のポリプロピレン製のスパンボ
ンド不織布を積層して、フィルター性能を評価した。濾
過精度は70％と比較例１と差がなく、濾過ライフも2分2
0秒と短かった。濾過後の不織布の表面も、比較例１と
同様であり、白色で粒子の捕集に役立っていないところ
が多数認められた。

【００３１】（実施例１）比較例１で用いた充填率が0.
51のポリプロピレン製メルトブローン積層不織布に繊維
径1.5μｍ、目付30ｇ／ｍ²、充填率0.10のポリプロピレ
ン製のメルトブローン不織布を積層して、フィルター性
能を評価した。濾過精度は87％と比較例１より向上した
うえに、濾過ライフも6分46秒と長くなった。濾過後の
積層不織布の表面は、ほぼ全面がアルミナ粒子で覆われ
ており、白色で粒子の捕集に役立っていないところはほ
とんど数認められた。

【００３２】（実施例2）平均繊維径1.5μｍ、目付30ｇ
／ｍ²のポリプロピレン製メルトブローン不織布（ポリ
プロピレン比重0.9g/cm³）を単層で１１０℃でカレンダ
ー処理して繊維を融着させ充填率0.50の不織布を得た。
この不織布を２枚積層して、その下に実施例１で使用し
た繊維径1.5μｍ、目付30ｇ／ｍ²、充填率0.10のポリプ
ロピレン製のメルトブローン不織布を積層して、フィル
ター性能を評価した。液体フィルターの性能を測定した
ところ、濾過精度が91％と高く濾過ライフも7分5７秒と
長かった。フィルター上面の外観も実施例１と同様に均
一でデッド部はあまり認められなかった。

【００３３】（実施例３）比較例１と同じ平均繊維径1.
5μｍのポリプロピレン製メルトブローン不織布（ポリ
プロピレン比重0.9g/cm³）を製造する際に反毛機により
２ｄの捲縮ポリエステル繊維（東洋紡績株式会社製ＭＳ
７）を開繊して吹き込むことにより目付40ｇ／ｍ2複合
不織布を得た（短繊維分の重量分10ｇ／ｍ²相当）。こ
の不織布を２枚積層して１１０℃でカレンダー処理して
充填率0.50の不織布を得た。この不織布を２枚積層し
て、その下にさらに繊維径1.5μｍ、目付30ｇ／ｍ²、充
填率0.10のポリプロピレン製のメルトブローン不織布を
積層して、フィルター性能を評価した。液体フィルター
の性能を測定したところ、濾過精度が90％と高く濾過ラ
イフも8分13秒と長かった。フィルター上面の外観も実
施例１と同様に均一でデッド部はほとんど認められなか
った。

【００３４】

【発明の効果】本発明によると、寸法安定性や形態保持
性に優れ、濾過精度と濾過ライフとのバランスに優れた
気液フィルターに好適な積層不織布を提供することがで
きる。また、高粘度の液を用いても濾過精度や濾過ライ
フに優れる濾過方法が提供可能である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維径が0.1〜6μｍ、目付が15〜100ｇ
   ／ｍ²である不織布が少なくとも２層以上積層されてお
   り、上層側の不織布の充填率が0.3〜0.8であり、下層側
   の不織布の充填率が0.01〜0.25であることを特徴とする
   フィルター用積層不織布。
2. 【請求項２】 上層側と下層側の不織布の充填率の比が
   3〜10であることを特徴とする請求項１に記載のフィル
   ター用積層不織布。
3. 【請求項３】 上層側の不織布の平均孔径が0.2〜5.0μ
   ｍの間にあり、下層側の不織布の平均孔径が0.5〜30μ
   ｍであることを特徴とする請求項１〜２記載のフィルタ
   ー用積層不織布。
4. 【請求項４】 積層される不織布の少なくとも１層がフ
   ィブリル状繊維を５〜３０重量％含有する請求項1〜３
   に記載のフィルター用積層不織布。
5. 【請求項５】 隣接して積層される不織布が目付の変動
   率が１０％以下であるメルトブロー法により得られた不
   織布であって、隣接する不織布の上層側の不織布の充填
   率が0.4〜0.6であり、下層側の不織布の充填率が0.01〜
   0.25である積層部を少なくとも１カ所以上有することを
   特徴とする請求項１〜４に記載のフィルター用積層不織
   布。
6. 【請求項６】 請求項１〜６の何れかに記載の積層不織
   布をフィルターに用いて、粘度が2〜1000センチポイズ
   の液体を濾過速度0.1〜50ｃｍ／分の濾過速度で濾過す
   る方法。