JP2006006399A

JP2006006399A - 掃除機用集塵袋体

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Publication number: JP2006006399A
Application number: JP2004183970A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Iwasaki; 岩崎　　博文; Hirohiko Nagao; 博彦長尾
Original assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-22
Also published as: JP4856365B2

Abstract

【課題】高い集塵効率と高い通気性を維持し、圧力損失の上昇を防止でき、良好なフィルター性能を備えた低コストの掃除機用集塵袋体を提供する。
【解決手段】(1) 平均繊維径１０〜３０μｍの合成連続長繊維層と、平均繊維径０．５〜７μｍのメルトブロー微細繊維層が熱圧着により一体化された積層不織布を備えた袋体であって、前記メルトブロー微細繊維層の目付が２０ｇ／ｍ²以下で、該積層不織布のメルトブロー微細繊維層の重量割合が１〜３０％である掃除機用集塵袋体。(2) 前記積層不織布が上層、中間層および下層の３層構造を有し、上層および下層が前記合成連続長繊維層で構成され、中間層が前記メルトブロー微細繊維層で構成されている掃除機用集塵袋体。(3) 外袋を前記積層不織布で構成し、該外袋の内側に、目付けが１０〜３０ｇ／ｍ²で通気性が５０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上である紙または不織布を積層した掃除機用集塵袋体。
【選択図】なし

Description

本発明は、破裂強力および形態安定性に優れ、さらに通気性と大気塵埃の捕集性に優れた低コストの掃除機用集塵袋体に関する。

家庭用電気掃除機や業務用電気掃除機には、ごみ収集後のごみ廃棄処理を容易にするために使い捨ての紙パックフイルターが内装されている。紙パックフィルターは、空気の吸引によって収集されたごみで一杯になると、掃除機から取り外されて焼却または廃棄される。このような紙パックフイルターには、掃除機の吸引力を低下させない良好な通気性と、大気塵埃などの微細なごみを捕集する高集塵性が要求されるが、これらの特性を得るために種々のフィルターが提案されている。
例えば、特許文献１には、古紙と合成繊維からなる湿式不織布を利用した掃除機フイルターが提案されている。しかし、このフィルターは、通気性と集塵率のバランスが充分でないなどの問題があった。また特許文献２には、湿式不織布とメルトブロー不織布とを積層一体化した掃除機フイルターが提案されている。しかし、このフィルターでは微細なごみを捕集する集塵率は向上するが、通気性が低下するなどの問題があった。さらに特許文献３〜７には、エレクトレットメルトブロー不織布と強度と曲げ剛性に優れた不織布とを積層一体化した低圧力損失で高捕集性の掃除機フイルターが提案されている。しかし、この場合も微細なごみを捕集する集塵率は向上するが、通気性が低下し、さらにメルトブロー不織布にエレクトレット化するための加工処理を施す必要があり、コストが高く経済性の面で問題があった。
特開平５−２２２６９８号公報特開２０００−０００１９５号公報特開２０００−１５２９００号公報特開２０００−２０１８６９号公報特開２０００−２０１８７０号公報特開２０００−２２５０８１号公報特開２００１−１２０４７６号公報

本発明の課題は、上記の従来技術の問題点を解決し、高い集塵効率と高い通気性を維持し、圧力損失が少なく、良好なフィルター性能を備えた低コストの掃除機用集塵袋体を提供することにある。

本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意検討した結果、繊維径の太い合成連続長繊維層と繊維径の微細なメルトブロー微細繊維層とを熱圧着により一体化し、該メルトブロー微細繊維層の目付および全体に占めるメルトブロー微細繊維層の重量割合を少なくすることにより、上記課題を達成できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本願で特許請求される発明は以下のとおりである。

（１）平均繊維径１０〜３０μｍの合成連続長繊維層と、平均繊維径０．５〜７μｍのメルトブロー微細繊維層が熱圧着により一体化された積層不織布を備えた袋体であって、前記メルトブロー微細繊維層の目付が２０ｇ／ｍ²以下で、該積層不織布に占めるメルトブロー微細繊維層の重量割合が１〜３０％であることを特徴とする掃除機用集塵袋体。
（２）前記積層不織布を備えた袋体の目付が３０〜１００ｇ／ｍ²、平均見かけ密度が０．１〜０．３ｇ／ｃｍ³、剛軟度が５以上、通気性が１０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上、平均孔径が５０μｍ以下、および２μｍ以上の大気塵埃の捕集効率が３０％以上であることを特徴とする（１）に記載の掃除機用集塵袋体。
（３）前記積層不織布が上層、中間層および下層の３層構造を有し、上層および下層が前記合成連続長繊維層で構成され、中間層が前記メルトブロー微細繊維層で構成されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の掃除機用集塵袋体。
（４）前記合成連続長繊維層とメルトブロー微細繊維層の部分熱圧着率が３〜３０％であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の掃除機用集塵袋体。
（５）前記積層不織布を構成する繊維が、ポリエステル系繊維、ポリエステル系共重合繊維およびポリプロピレン系繊維の少なくとも１種であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の掃除機用集塵袋体。
（６）外袋を前記積層不織布で構成し、該外袋の内側に、目付けが１０〜３０ｇ／ｍ²で通気性が５０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上である紙または不織布を積層したことを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の掃除機用集塵袋体。
（７）前記袋体の２μｍ以上の大気塵埃の捕集効率が５０％以上で、通気性が３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の掃除機用集塵袋体。

本発明によれば、特定のメルトブロー微細繊維層と合成連続長繊維層を熱圧着により一体化した積層不織布が用いられ、かつメルトブロー微細繊維層が薄く、緻密な構造を有しているため、強度に優れ、袋体形状保持性および通気性が良好で、圧力損失が少なく、さらに大気塵埃の捕集性能に優れた掃除機用集塵袋体を低コストで提供することができる。また上記積層不織布の厚み方向に繊維密度の勾配が形成されているため、比較的間隙の大きい合成連続長繊維層で大きい粒子を捕集し、間隙が小さく緻密なメルトブロー微細繊維層で小さい粒子を捕集できるため、フイルター寿命を長くすることができる。

以下に、本発明について詳しく説明する。
本発明の掃除機用集塵袋体には、平均繊維径１０〜３０μｍ、好ましくは１２〜２５μｍの合成連続長繊維層と、平均繊維径０．５〜７μｍ、好ましくは０．７〜５μｍのメルトブロー微細繊維層が熱圧着により一体化された積層不織布が用いられる。
合成連続長繊維層の平均繊維径が１０〜３０μｍの範囲外では連続長繊維のカバリング性、強度、紡糸安定性などが低下する。
またメルトブロー微細繊維層の平均粒子径が０．５μｍ未満ではメルトブロー法の紡糸条件が過酷になり、安定した紡糸ができず、また７μｍを超えると連続長繊維との繊径差が少なくなり、高フィルター性能やバリア性の発現が得られない。一般的に要求される良好なフィルター性能やバリア性を考慮するとメルトブローの平均繊維径を５μｍ以下とするのが好ましい。

本発明に用いられる積層不織布を構成する繊維素材には特に制限はなく、一般的な熱可塑性樹脂が用いられる。例えば、ポリエステル、その共重合体、これらの混合物などのポリエステル系樹脂、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、ポリトリメチレンテレフタレートまたはイソフタル酸やフタル酸等が重合されたものが挙げられる。またポリアミド、その共重合体、これらの混合物などのポリアミド系樹脂であってもよい。さらにポリプロピレン、その共重合体、これらの混合物、またはポリエチレン、ホモポリプロピレン、α−オレフィン、エチレンをランダム共重合したポリプロピレン系樹脂であってもよい。さらに上記ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂を混合した樹脂でもよい。優れた強力、剛性、フイルター性等が得られる点からはポリエステル系樹脂が好ましい。また本発明を阻害しない範囲で顔料、酸化チタン、熱安定剤、酸化防止剤等の任意の添加剤が添加されてもよい。

合成連続長繊維は公知の方法により紡糸することができるが、延伸による充分な強力が発現できるよう、紡糸速度等を適切に設定するのが好ましい。例えば、紡糸速度３０００ｍ／ｍｉｎ以上、好ましくは３５００ｍ／ｍｉｎ以上で延伸紡糸することが好ましい。
また合成連続長繊維ウェブは、摩擦帯電やコロナ帯電などの糸条を均一に分散させる公知の方法でスパンボンド法により形成することができる。この方法は、未結合状態のウェブを生成しやすく、また経済性の点でも好ましい。合成連続長繊維ウェブは単層でまたは複層重ねて用いてもよい。
メルトブロー微細繊維およびそのウエブも公知の方法により得ることができる。該メルトブロー微細繊維ウエブを単層でまたは複層重ねて用いてもよいが、本発明においては、圧力損失が少なく、良好な通気性を確保するために、メルトブロー微細繊維層を均一に低目付化すること、具体的にはメルトブロー微細繊維層の目付を２０ｇ／ｍ²以下、好ましくは１〜１５ｇ／ｍ²、より好ましくは２〜１２ｇ／ｍ²とすることが必要である。メルトブロー微細繊維層の目付が２０ｇ／ｍ²を超えると、大気塵埃粒子の捕集性能は向上するが、緻密な構成部分が多くなり、通気性が急激に低下し、圧力損失が上昇する。

本発明に用いられる積層不織布は、上記合成連続長繊維ウエブとメルトブロー微細繊維ウエブを積層し、これらを熱圧着により一体化して得ることができるが、各ウエブを別々に不織シートとした後、これらを重ね合わせてさらに熱圧着して一体化してもよい。
特に合成連続長繊維ウエブ上に直接メルトブロー微細繊維を堆積させてメルトブロー微細繊維層を形成させることにより、合成連続長繊維層の表面繊維開口部に微細繊維を折り重なるように進入させ、被覆させながら均一に積層することができ、該開口部分での微細繊維による目詰め作用が働くため、通気性を損なうことなく、高い捕集性能を得ることができる。
本発明において、積層不織布に占めるメルトブロー微細繊維層の重量割合は、繊維間隙のカバーリング性の点から１〜３０％であることが必要であり、好ましくは２〜２５％である。

熱圧着は、得られる積層不織布の強度、剛性、摩擦毛羽強度の点から部分熱圧着するのが好ましい。不織布の表面積に対する部分熱圧着率は３〜３０％が好ましく、より好ましくは５〜２５％である。部分熱圧着率が３％未満では、積層不織布の強力が低下して破れやすくなり、また３０％を超えると、熱圧着部分が多くなり、通気性が低下する場合がある。熱圧着は、例えば、積層する不織布を重ね合わせ、加熱した凹凸の金属エンボスロールと金属フラットロールの間を通過させることにより行うことができる。熱圧着条件は、合成連続長繊維素材（熱可塑性樹脂）の融点より１５〜８０℃低い温度とし、線圧を１００〜１０００Ｎ／ｃｍの範囲で選択するのが好ましい。熱圧着時の線圧や温度が低いと各繊維層の接合が弱くなり、層間剥離が生じ易く、摩擦毛羽強さが低下する。従って、取り扱い性などから、摩擦毛羽強さが３級以上となるように熱圧着条件を選定するのが好ましい。

積層不織布の各層の積層形態は、掃除機の空気吸引方向に対して粗密の密度勾配が形成されるように積層することが好ましい。例えば、比較的繊維が太く、通気性、繊維間隙の大きい合成連続長繊維層（Ｓ）を内層とし、比較的繊維が細く、緻密なメルトブロー微細繊維層（Ｍ）を外層としたＳ／Ｍ積層形態が挙げられる。また、Ｓ／Ｍ／Ｓや、Ｓ／Ｍ／Ｍ／Ｓなどのようにメルトブロー微細繊維層を合成連続長繊維層で挟む構成とすることにより、緻密なメルトブロー微細繊維層の目付をより小さくできるため、大気塵埃の捕集に伴う通気性の低下、圧力損失の上昇を防止することができる。

本発明の掃除機用集塵袋体は、上記積層不織布を用いて袋体とすることにより得られるが、袋体は下記の特性を備えていることが必要である。
すなわち、袋体の目付は、袋体の強度、剛性、集塵性能などの点から、３０〜１００ｇ／ｍ²、好ましくは４０〜８０ｇ／ｍ²である。袋体の目付が３０ｇ／ｍ²未満では、強度が低下し、繊維間隙が大きくなり、捕集効率が低下する。また１００ｇ／ｍ²を超えると、強度が高く、繊維間隙が小さくなり、捕集効率が高くなるが、通気性が低下して圧力損失が大きくなる。
平均見かけ密度は、集塵捕集性および通気性などのフィルター性の点から、０．１〜０．３ｇ／ｃｍ³、好ましくは０．１５〜０．２５ｇ／ｃｍ³である。
剛軟度は、５以上、好ましくは７以上、より好ましくは９〜１５である。掃除機用集塵袋体は、空気の吸引によりその容積が拡大されるため、容積拡大時の形状保持性とごみ等を捕集できる剛性を有していることが必要となる。剛軟度が５未満では、空気吸引による袋体の広がりや保形性が低下する。

通気性は、１０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上、好ましくは２０〜１００ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃである。通気性が１０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ未満では、掃除機の通気性が不足し、モーター負荷が大きくなり、ごみの捕集力が低下する。
平均孔径は、集塵捕集性および通気性などのフィルター特性の点から、５０μｍ以下、好ましくは５〜４５μｍである。
さらに袋体の２μｍ以上の大気塵埃の捕集効率が３０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上である。この捕集効率が３０％未満では、掃除機から空気とともに排出される粒子が多くなり、掃除効果が低下する。
また本発明の袋体の破裂強度は１００ｋＰａ以上が好ましく、より好ましくは１５０ｋＰａ以上である。該破裂強度が１００ｋＰａ未満では、袋体の破れが生じやすくなる。

本発明の掃除機用集塵袋体は、外袋を前記積層不織布で構成し、該外袋の内側に内袋を積層してもよい。この内袋としては紙または他の不織布が用いるられるが、該内袋の目付けは１０〜３０ｇ／ｍ²、通気性が５０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上であることが好ましい。内袋を空気吸引方向の前流（空気入り口側）に配置することにより、該内袋で粒子の大きいごみを捕集することができるため、後段に配置した外袋表面の目詰まり防止ができ、フイルター寿命を長くすることができる。
内袋と外袋は、袋体全体が接合されている必要はない。例えば、開口部分または開口部分と端部などを部分的に接合し、他の部分は接合せずに単に重ね合わせ、内袋と外袋の間に空気層を形成させることにより、外装表面の目詰まりを効率よく防止できる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。
なお、例中の各特性は下記の方法により測定した。
１）繊径（μｍ）：拡大写真で繊維の直径を１０個以上測定し、その平均値で示した。
２）目付け（ｇ／ｍ²）：ＪＩＳ−Ｌ−１９０６に準じ、縦２０ｃｍ×横２５ｃｍの試料を３ヶ所切り取り、質量を測定し、その平均値を単位面積当たりの質量に換算して求めた。
３）厚み（mm）：ＪＩＳ−Ｌ−１９０６に準じ、荷重１０ｋＰａで、５箇所以上測定し、その平均値で示した。
４）平均みかけ密度（ｇ／ｃｍ³）：上記で測定した厚みを目付けで除して（目付／厚み）で求めた。
５）通気性（ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ）：ＪＩＳ−Ｌ−１９０６、フラジュール法に準じて３ヶ所以上測定し、その平均値で示した。
６）破裂強度（ｋＰａ）：ＪＩＳ−Ｌ−１９０６に準じ、ミューレン型試験機で３ヶ所以上測定し、その平均値で示した。
７）大気塵捕集効率（％）：測定面積７８．５ｃｍ²（直径１０ｃｍ）、風速５０ｃｍ／ｓｅｃとして、測定機を通過する前後の大気を捕集し、捕集大気中の２μｍ以上の粒子（塵埃）をパーテクルカウンター（リオン製）で測定し、下記式により求めた。
大気塵捕集効率＝［１−（下流粒子数／上流粒子数）］×１００
８）剛軟性：ＪＩＳ−１９０６、４１度カンチレバー法に準じて測定し、縦、横の平均値で示した。
９）平均孔径：ＪＩＳ−Ｋ−３８３２、バブルポント法に準じて平均孔径を算出した。この時の試料は直径４０ｍｍの円形とした。

［実施例１〜４、比較例１〜３］
表１に示す内袋と外袋（積層不織布）を用いて集塵袋体を作製した。なお、内袋と外袋はその周辺部分と吸引口の開口部周囲のみを接合した。
外袋の積層不織布は、上下層に合成連続長繊維ウエブを、中間層にメルトブロー微細繊維ウエブを用いた３層構造とし、コンベア捕集ネット上に順に各ウエブを積層した後、表１に記載の面積率の異なる熱エンボスロールとフラットロール間で、線圧３５０Ｎ／ｃｍの条件で熱圧着し、積層不織布とした。また熱圧着温度は合成連続長繊維の融点より２０℃低い温度とした。
合成連続長繊維ウエブは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：オルソクロロフェノールを用いた２５℃の溶液粘度ηsp/c ０．７７）またはポリプロピレン（ＰＰ：粘度ＭＦＲ５０）を用い、公知のスパンボンド法により所定の紡糸温度（ＰＥＴ：３００℃、ＰＰ：２４０℃）で紡糸し、表１に示す平均繊径、目付の未結合ウェブを捕集ネット上に形成した。
メルトーブロー微細繊維ウェブは、ポリエチレンテレフタレート（同上の溶液粘度０．５０）またはポリプロピレン（ＰＰ粘度ＭＦＲ７００）を用い、公知のメルトブロー法により、紡糸温度３００℃、加熱空気は３２０℃で１０００Ｎｍ３／ｈｒで紡糸し、表１に示す平均繊径、目付のウエブを形成した。

また実施例１では、内袋を使用せず、外袋の積層不織布のみの構成とし、実施例２〜４では、内袋と外袋の重ねて集塵袋体とした。
一方、比較例１および２では、外袋として合成連続長繊維ウェブのみを熱圧着した不織布を用い、比較例３では、メルトブロー微細繊維層３０ｇ／ｍ²とし、表１に示す条件の集塵袋体とした。
得られた集塵袋体の各特性を調べ、その結果を表１に示したが、実施例１〜４で得られた集塵袋体は、破裂強度に優れ、通気性も良好であり、かつ、２μｍ以上の大気集塵の捕集効率が５０％以上であり、フイルター性能に優れたものであった。また、内袋を重ね合わせた実施例２〜４では、フイルター寿命に優れることがわかった。
一方、比較例１および２では、微細繊維が使用されていないため、集塵効率の低いものとなった。また比較例３では、メルトブロー微細繊維層の目付が大きいため、通気性の低下し、圧力損失の大きいものであった。

［実施例５、６］
実施例１において、外装の積層不織布の作製時に、合成連続長繊維ウエブおよびメルトブロー微細繊維ウエブを別々に不織シートとした後、積層し、部分熱圧着して一体化した以外は実施例１と同様にして集塵袋体を作製した。なお、実施例５ではメルトブロー微細繊維としてポリプロピレン繊維を、実施例６ではポリエステル繊維を使用した。
得られた集塵袋体の測定を調べ、その結果を表１に示したが、いずれの集塵袋体も、破裂強度に優れ、通気性も良好であり、かつ、２μｍ以上の大気集塵の捕集効率が５０％以上であり、フイルター性能に優れたものであった。

本発明の掃除機用集塵袋体は、破裂強力および形態安定性に優れ、さらに通気性と大気塵埃の捕集性に優れ、かつ低コストであるため、掃除機の使い捨て紙パックフィルターとして有用である。

Claims

平均繊維径１０〜３０μｍの合成連続長繊維層と、平均繊維径０．５〜７μｍのメルトブロー微細繊維層が熱圧着により一体化された積層不織布を備えた袋体であって、前記メルトブロー微細繊維層の目付が２０ｇ／ｍ²以下で、該積層不織布に占めるメルトブロー微細繊維層の重量割合が１〜３０％であることを特徴とする掃除機用集塵袋体。
前記積層不織布を備えた袋体の目付が３０〜１００ｇ／ｍ²、平均見かけ密度が０．１〜０．３ｇ／ｃｍ³、剛軟度が５以上、通気性が１０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上、平均孔径が５０μｍ以下、および２μｍ以上の大気塵埃の捕集効率が３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の掃除機用集塵袋体。
前記積層不織布が上層、中間層および下層の３層構造を有し、上層および下層が前記合成連続長繊維層で構成され、中間層が前記メルトブロー微細繊維層で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の掃除機用集塵袋体。
前記合成連続長繊維層とメルトブロー微細繊維層の部分熱圧着率が３〜３０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の掃除機用集塵袋体。
前記積層不織布を構成する繊維が、ポリエステル系繊維、ポリエステル系共重合繊維およびポリプロピレン系繊維の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の掃除機用集塵袋体。
外袋を前記積層不織布で構成し、該外袋の内側に、目付けが１０〜３０ｇ／ｍ²で通気性が５０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上である紙または不織布を積層したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の掃除機用集塵袋体。
前記袋体の２μｍ以上の大気塵埃の捕集効率が５０％以上で、通気性が３０ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の掃除機用集塵袋体。