JP2004181401A

JP2004181401A - フィルター

Info

Publication number: JP2004181401A
Application number: JP2002353191A
Authority: JP
Inventors: Takashi Katayama; 隆片山; Shuhei Yorimitsu; 周平頼光
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】耐薬品性、耐熱性、親水性、軽量性に優れたフィルターを提供する。
【解決手段】テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，９−ノナンジアミンと２−メチル−１，８−オクタンジアミンを主成分とするジアミン成分とから合成されるポリアミドを鞘成分とし、ポリプロピレンを芯成分とする芯鞘型複合繊維を構成繊維として含むフィルター。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアフィルター、液体フィルター、バッグフィルター、精密ろ過フィルター等に適したフィルターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィルターには繊維製のものが多く使用され、その繊維素材としては従来、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維などが多く使用されてきた。一般に繊維を素材とするフィルターは安価であり、構成繊維の繊維径を選択することによってろ過精度をコントロールでき、またフィルター表面だけでなく、繊維間の空隙部に多くの粒子を捕捉することができるためにろ過ライフが長いという長所を有している。しかしながら、そのフィルターの耐熱性や耐薬品性は構成繊維の特性に依存するため、これまでのポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維などを素材とするフィルターでは高温溶液、高温酸性溶液、高温アルカリ溶液などの、溶解性、反応性の高い溶液によっては問題を生じることがあった。
ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン系繊維は耐熱性が低く、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系繊維は耐アルカリ性が低い。またポリアミド系は耐酸性が低い。これらの繊維はそれぞれ短所と長所を併せ持っているが、耐熱性、耐薬品性、価格の面でバランスの取れた素材を用いたフィルターがなく、その開発が望まれている。
【０００３】
本出願人は、耐熱性、耐薬品性、価格の面でバランスの取れたフィルター用繊維、セパレータ用繊維、フィルター、セパレータおよびシート状物を提案してきた（特許文献１〜４参照）。しかしながら、さらに親水性を有しかつ軽量であるフィルターは得られていなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−２５６２１９
【特許文献２】特開平０９−２５９８５６
【特許文献３】特開平０９−３１６７３１
【特許文献４】特開２０００−１７５２４
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐熱性、耐薬品性、価格の面でバランスが取れ、かつ親水性と軽量性を備えたフィルターを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、６０モル％以上が芳香族ジカルボン酸であるジカルボン酸成分と６０モル％以上が炭素数６〜１２の脂肪族アルキレンジアミンであるジアミン成分とから合成されるポリアミド（ａ）を鞘成分とし、ポリオレフィンを芯成分とする芯鞘型複合繊維（Ａ）を構成繊維として含むことを特徴とするフィルターである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のフィルターを構成するポリアミド（ａ）はジカルボン酸成分とジアミン成分とからなり、ジカルボン酸成分の６０モル％以上が芳香族ジカルボン酸であること、およびジアミン成分の６０モル％以上が炭素数６〜１２の脂肪族アルキレンジアミンであることが重要である。
【０００８】
芳香族ジカルボン酸としては、フィルターの耐熱性、耐薬品性の点でテレフタル酸が好ましく、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，４−フェニレンジオキシジ酢酸、１，３−フェニレンジオキシジ酢酸、ジフェン酸、ジ安息香酸、４，４’−オキシジ安息香酸、ジフェニルメタン−４，４’−ジカルボン酸、ジフェニルスルホン−４，４’−ジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸を１種類以上併用して使用することもできる。かかる芳香族ジカルボン酸の含有量はジカルボン酸成分の６０モル％以上であり、７５モル％以上であることが好ましい。
【０００９】
上記芳香族ジカルボン酸以外のジカルボン酸としてはマロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、３，３−ジエチルコハク酸、グルタル酸、２，２−ジメチルグルタル酸、アジピン酸、２−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸などの脂肪族ジカルボン酸；１，３−シクロペンタンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸を挙げることができ、これらの酸は１種類のみならず２種類以上用いることができる。
なかでも不織布の強度、耐薬品性、耐熱性等の点でジカルボン酸成分が１００％芳香族ジカルボン酸であることが好ましい。
さらにトリメトリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等の多価カルボン酸を繊維化・不織布化が容易な範囲内で含有させることもできる。
【００１０】
また、ジアミン成分の６０モル％以上は炭素数が６〜１２のアルキレンジアミンで構成され、かかる脂肪族アルキレンジアミンとしては、１，６−ヘキサンジアミン、１，８−オクタンジアミン、１，９−ノナンジアミン、１，１０−デカンジアミン、１，１１−ウンデカンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、３−メチル−１，５−ペンタンジアミン、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、２，４，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、２−メチル−１，８−オクタンジアミン、５−メチル−１，９−ノナンジアミン、等の直鎖または側鎖を有する脂肪族ジアミンなどを挙げることができる。
なかでも耐薬品性の点で１，９−ノナンジアミン、１，９−ノナンジアミンと２−メチル−１，８−オクタンジアミンとの併用が好ましい。
この脂肪族アルキレンジアミンの含有量はジアミン成分の６０モル％以上であるが、７５モル％以上、特に９０モル％以上であることが、耐熱性の点で好ましい。
【００１１】
上述の脂肪族アルキレンジアミン以外のジアミンとしてはエチレンジアミン、１，４−ブタンジアミン等の脂肪族ジアミン；シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジメチルジアミン、トリシクロデカンジメチルジアミン等の脂環式ジアミン；ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、キシレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル等の芳香族ジアミン、あるいはこれらの混合物を挙げることができ、これらは１種類にみならず２種類以上を用いることができる。
【００１２】
脂肪族アルキレンジアミンとして１，９−ノナンジアミンと２−メチル−１，８−オクタンジアミンとを併用する場合、ジアミン成分の６０〜１００モル％が１，９−ノナンジアミンと２−メチル−１，８−オクタンジアミンからなり、そのモル比は前者：後者＝３０：７０〜９９：１、とくに前者：後者＝４０：６０〜９５：５であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に使用されるポリアミドはその分子鎖における〔ＣＯＮＨ／ＣＨ_２〕の比が１／２〜１／８、とくに１／３〜１／５であることが好ましい。この範囲のポリアミドを使用することにより耐薬品性および耐熱性に優れたフィルターが得られるのである。
【００１４】
上述のポリアミドの極限粘度（濃硫酸３０℃で測定した値）は０．６〜２．０ｄｌ／ｇであることが好ましく、とくに０．６〜１．８ｄｌ／ｇ、０．７〜１．６ｄｌ／ｇが好ましい。該極限粘度の範囲内のポリアミドは、繊維化および不織布化する際の溶融粘度特性が良好であり、さらに得られるフィルターの強度、耐薬品性、耐熱性が優れたものとなる。
【００１５】
さらに上述のポリアミドはその分子鎖の末端基の１０％以上が末端封止剤により封止されていることが好ましく、末端の４０％以上、さらには末端の７０％以上が封止されていることが好ましい。分子鎖の末端を封止することにより、得られるセパレータの強度、耐薬品性、耐熱性等が優れたものとなる。
末端封止剤としては、ポリアミド末端のアミノ基またはカルボキシル基と反応性を有する単官能性の化合物であればとくに制限はないが、反応性および封止末端の安定性などの点からモノカルボン酸、モノアミンが好ましい。取り扱いの容易さ、反応性、封止末端の安定性、価格の点でモノカルボン酸が好ましい。モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、安息香酸などを挙げることができる。なお、末端の封止率は１Ｈ−ＮＭＲにより、各末端基に対応する特性シグナルの積分値より求めることができる。
【００１６】
本発明に係わるポリアミドの製造方法は特に限定されず、結晶性ポリアミドを製造する方法として公知の任意の方法を用いることができる。たとえば、酸クロライドとジアミンとを原料とする溶液重合法あるいは界面重合法、ジカルボン酸またはジカルボン酸のアルキルエステルとジアミンとを原料とする溶融重合法、固相重合法などの方法により製造できる。
【００１７】
一例を挙げると、末端封止剤、触媒、ジアミン成分およびジカルボン酸成分を一括して反応させ、ナイロン塩を製造した後、一旦２８０℃以下の温度において極限粘度が０．１５〜０．３０ｄｌ／ｇのプレポリマーとし、さらに固相重合するか、あるいは溶融押出機を用いて重合を行うことにより容易に製造することができる。重合の最終段階を固相重合により行う場合、減圧下または不活性ガス流通下に行うのが好ましく、重合温度が２００〜２５０℃の範囲であれば、重合速度が大きく、生産性に優れ、着色やゲル化を有効に抑制することができるので好ましい。重合の最終段階を溶融押出機により行う場合、重合温度が３７０℃以下であるとポリアミドの分解がほとんどなく、劣化の少ないポリアミドが得られるので好ましい。
【００１８】
重合触媒としてはリン酸、亜リン酸、次亜リン酸またはそれらのアンモニウム塩、それらの金属塩、それらのエステル類を挙げることができ、なかでも次亜リン酸ナトリウムが入手のし易さ、取扱性の点で好ましい。
また、必要に応じて銅化合物等の安定剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、可塑剤、潤滑剤、結晶化速度遅延剤などを重縮合反応時、またはその後に添加することができる。特に熱安定剤としてヒンダードフェノール等の有機系安定剤、ヨウ化銅等のハロゲン化銅化合物、ヨウ化カリウム等のハロゲン化アルカリ金属化合物を添加すると、繊維化の際の溶融滞留安定性が向上し、またフィルターとして用いる場合の耐熱性が向上するので好ましい。
【００１９】
本発明に用いられるポリオレフィンとは、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、エチレン共重合ポリプロピレンなどをあげることができる。なかでもポリプロピレンは比重が軽いため好ましい。
本発明のポリアミド（ａ）を用いた芯鞘型複合繊維（Ａ）の製造には、公知の溶融紡糸装置を用いることができる。たとえば、ポリアミド（ａ）とポリオレフィンとを夫々別の押出機で溶融混練し、ポリアミド（ａ）が鞘成分に、ポリオレフィンが芯成分になるように同一の紡糸ノズルから吐出させればよい。
【００２０】
また、本発明においては、芯鞘型複合繊維（Ａ）以外に他の繊維を配合してフィルターを得てもかまわない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、全芳香族ポリエステルなどのポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン６、ナイロン６６等の脂肪族ポリアミド、アラミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、エチレン−ビニルアルコール系共重合体、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体などのポリオレフィンからなる単独繊維またはこれらの２種類以上からなる複合形態の繊維；天然セルロース繊維をマーセル化したセルロース系繊維；マーセル化されたパルプ、繊度の異なるポリアミド（ａ）からなる繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維などを挙げることができる。また、公知の熱溶融性バインダー、特にバインダー繊維、糊剤等を使用することにより、不織布の形態安定性を向上させることも可能である。
【００２１】
さらにフィルターの強力・形態安定性等を高めるために、バインダー、特にバインダー繊維をさらに配合してもよい。繊維状バインダーを配合した場合にはろ過抵抗を必要以上に高めることなく上記の効果が得られる。フィルター強力、均質性、製造工程性等の点からはバインダー繊維の繊度は０．５〜６ｄｔｅｘ程度であるのが好ましい。なお、繊維状バインダーは不織布化した後に繊維の形状を明確に保持している必要はなく、繊維状バインダーを用いて不織布を製造することにより上記の効果が得られる。
【００２２】
バインダー繊維は単一成分により構成されていてもよいが、接着効果を奏すると同時に十分な強力を保持できることから、２以上の成分により構成されているのが好ましい。芯鞘型、サイドバイサイド型、層状分割型、放射状分割型等の複合繊維や海島繊維が好適に使用できる。繊維横断面は丸型、偏平型、繭型、中空型，Ｔ型等特に限定されるものではない。
【００２３】
このようにして得られる芯鞘型複合繊維（Ａ）を繊維化し、フィルター用部材として用いることにより、耐薬品性、耐熱性等の点で顕著な効果が得られる。フィルターの製造に際しては、かかる繊維を用いてシート化すればよく、織編物、乾式不織布、湿式不織布等のシートにすることができる。またメルトブローン法やスパンボンド法により繊維化後すぐにシート化することも可能である。さらにはワインドカートリッジフィルターのように繊維を多孔支持体に巻き付けた繊維形態でも良い。異物の補集性、通水抵抗、通気抵抗、機械的性能等の点からフィルターの形態は適宜決めることができる。
【００２４】
かかるフィルター用シートをそのまま用いて、またはプリーツ状、筒状、袋状や渦巻状等の所望の形状に加工することによりフィルターとすることができる。もちろん該シート以外のものと組み合せてフィルターを製造してもよい。たとえば他のシート（不織布、フィルム等）と積層したり、継ぎ合せることができる。しかしながら、本発明の効果を効率的に得る点からは実質的に前述のシート、特に不織布のみからフィルターを製造するのが好ましい。本発明のフィルターを組込むことによって諸性能に優れたろ過機が得られる。
【００２５】
このようなフィルターは、エアフィルター、液体フィルター、バッグフィルター、精密ろ過フィルター等のフィルターのみならず、篩、電池セパレータ、キャパシタセパレータ、電機絶縁材料、プリント基板基材、ワイパー、ガスケット、摺動部材、断熱材、抄紙用キャンバス、樹脂補強材、ゴム補強材、セメント補強材、包装材、スクリーンメッシュ、音響振動板、研磨材、人工皮革用基布等に用いることができる。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例により本発明を説明するが、本実施例により何等限定されるものではない。なお実施例中の各測定値は以下の方法により測定された値である。
［厚み（ｍｍ）］
ＪＩＳＬ１０８６「接着しん地試験方法」に準じて測定した。
［目付（ｇ／ｍ^２）］
ＪＩＳＬ１０８６「接着しん地試験方法」に準じて測定した。
［比重］
目付÷厚み÷１０００より算出した。
［強度］
ＪＩＳＬ１０８６「接着しん地試験方法」に準じて測定した。
［耐薬品性（％）］
ＪＩＳＬ１０８６「接着しん地試験方法」に準じて、薬品処理前後の試験片の強力（Ｎ／５０ｍｍ）を測定し、その強力保持率で表した。
［通気度（ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓｅｃ）］
ＪＩＳＬ１０９６―１９９６「一般織物試験方法」の通気度測定方法に準じ、株式会社東洋精機製作所製フラジール型通気度試験機により測定した。
【００２７】
［参考例１］
［１，９−ノナンジアミンと２−メチル−１，８−オクタンジアミンをジアミン成分とし、テレフタル酸をジカルボン酸成分とするポリアミド（ａ）の製造］
テレフタル酸１９．５モル、１，９−ノナンジアミン１０．０モル、２−メチル−１，８−オクタンジアミン１０．０モル、安息香酸１．０モル、次亜リン酸ナトリウム−水和物０．０６モルおよび蒸留水２．２リットルを、内容積２０リットルのオートクレーブに添加し、窒素置換を行った。ついで１００℃で３０分間攪拌し、２時間かけて内温を２１０℃に昇温した。この時、オートクレーブは２．２ＭＰａまで昇圧した。そのまま１時間反応を続けた後、２３０℃に昇温し、その後２時間２３０℃に保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を２．２ＭＰａに保持しながら反応を続けた。次に、３０分かけて圧力を１．０ＭＰａまで下げ、さらに１時間反応を続けてプレポリマーを得た。このプレポリマーを１００℃、減圧下で１２時間乾燥し、２ｍｍ以下の大きさまで粉砕した。
この粉砕物を２３０℃、１０Ｐａ下にて１０時間固相重合することによりポリマーを得た。得られたポリマーの極限粘度は０．９ｄｌ／ｇであった。
【００２８】
［実施例１］
参考例１で製造したポリアミド（ａ）を押出機を用いて溶融押出しし鞘成分となるように紡糸頭に導き、別の押し出し機でポリプロピレン（ニホンポリケム製ＳＡ０１）を溶融押し出しして芯成分となるように紡糸頭に導き、同一のノズルより吐出し、巻取速度１，０００ｍ／分で巻き取り、未延伸糸を得た。ついで、水浴温度９０℃の水浴を用いて未延伸糸を延伸し、引き続き捲縮・カットして、繊度１．７ｄｔｅｘ、カット長３８ｍｍの芯鞘型複合繊維（Ａ）の原綿とした。この原綿をカーディング、ニードリングして目付１００ｇ／ｍ^２のフェルト状のフィルターを作製した。得られたフィルターは、軽量で耐薬品性、軽量性、親水性、強度に優れた性能を有するものであった。性能を表１に示す。
【００２９】
［実施例２］
実施例１の原綿を用いて目付４５ｇ／ｍ^２の乾式スパンレースのフィルターを作製した。得られたフィルターは耐薬品性、軽量性、親水性、強度に優れた性能を有するものであった。性能を表１に示す。
［実施例３］
実施例１と同様にして得られた芯鞘型複合繊維の未延伸糸をローラー温度１００℃、プレート温度２００℃で延伸し、さらに経糸、緯糸に用いて平織りにした。さらに実施例１で得られた原綿を２４０ｇ／ｍ^２のカードウエッブにし平織物の上下から挟んでニードリングし、表面を毛焼きしてフィルターを作製した。得られたフィルターは耐薬品性、軽量性、親水性、強度に優れた性能を有するものであった。性能を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【発明の効果】
本発明により、軽量性、耐薬品性、親水性に優れたフィルターを提供することができる。

Claims

６０モル％以上が芳香族ジカルボン酸であるジカルボン酸成分と６０モル％以上が炭素数６〜１２の脂肪族アルキレンジアミンであるジアミン成分とから合成されるポリアミド（ａ）を鞘成分とし、ポリオレフィンを芯成分とする芯鞘型複合繊維（Ａ）を構成繊維として含むことを特徴とするフィルター。
請求項１に記載のフィルターを用いたろ過機。