JP2013039517A - 難燃性エアフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】難燃剤として、ヒンダードアミン化合物を1〜10重量%含有するポリオレフィン短繊維(a)からなり、熱で溶融させて繊維間結合したサーマルボンド不織布(A)から構成されるプレフィルタであって、該サーマルボンド不織布(A)は、平均繊度が5〜50デシテックス、目付重量が50〜500g/m2、厚みが3〜30mmであり、且つJACA難燃試験法(No.11A−2003)においてクラス3に合格することを特徴とする除塵フィルタなど。
【選択図】なし
Description
また、最近では、リサイクル性などが強く要求されているが、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステルの場合、製造、廃棄、リサイクルにかかるエネルギーが大きく、環境に悪影響を及ぼすため、ポリエチレンテレフタレート(PET)より、リサイクルが容易なポリオレフィン樹脂で上記難燃性フィルタを作ることが求められているが、ポリオレフィン樹脂は、ラジカル重合で作られているため、難燃化が困難であり、前述の様にハロゲン化合物などの難燃剤が用いられてきた。
具体的には、上記特許文献1では、難燃剤としてNOR(N−アルコキシ:アルコキシイミノ基)型の立体障害アミン化合物を、ポリオレフィン樹脂やスチレン性ポリマーなどのポリマー性基材に添加した難燃剤組成物や難燃化方法が提案されている。
また、特許文献2では、ポリオレフィン樹脂に、難燃効果剤としてNOR型の高分子量ヒンダードアミン系安定剤を0.1〜10重量%添加し、オレフィン樹脂に難燃性を付与することで難燃化した繊維及びその組成物が開示されている。
また、特許文献3では、ポリオレフィン樹脂に、NOR型ヒンダードアミン系安定剤を0.5〜3.0重量%と、リン酸エステル系難燃剤を0.5〜3.0重量%とを含有することを特徴とする難燃性ポリプロピレン繊維が開示されている。
さらに、特許文献4では、ポリオレフィン樹脂に、難燃効果剤としてNOR型の高分子量ヒンダードアミン系安定剤と、加工熱安定剤としてリン系酸化防止剤のアリールフォスファイトとを、それぞれ特定量添加されてなる単一繊維および/または複合繊維からなる繊維が開示されている。
またさらに、特許文献5では、ポリオレフィン樹脂に、難燃効果剤(a)としてトリアジン骨格とその近傍に位置する複数のピペリジン基のイミノ基(>N−H)の一部または全部がN−アルコキシ・イミノ基(>N−O−R)に置換されているヒンダードアミン誘導体と、熱安定剤(b)としてリン系酸化防止剤のアリールフォスファイトと、トリアジン骨格とその近傍に位置する複数のピペリジン基を有する分子量が2000以上である高分子量ヒンダードアミン(c)とを、それぞれ特定量含む難燃性ポリオレフィン樹脂成形物や、その成形物を含む積層体、その積層体からなる難燃性エアフィルタが開示されている。
そのため、ビル空調や一般オフィスなどの空調に用いられるエアフィルタにおいて、上記の問題点を解消した不織布からなる難燃性エアフィルタが要望されている。
該サーマルボンド不織布(A)は、平均繊度が5〜50デシテックス、目付重量が50〜500g/m2、厚みが3〜30mmであり、且つJACA難燃試験法(No.11A−2003)においてクラス3に合格することを特徴とする除塵フィルタが提供される。
さらに、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、前記サーマルボンド不織布(A)は、帯電加工が施されてなることを特徴とする除塵フィルタが提供される。
該サーマルボンド不織布(A)は、平均繊度が5〜50デシテックス、目付重量が50〜500g/m2、厚みが3〜30mmであり、且つJACA難燃試験法(No.11A−2003)においてクラス3に合格することを特徴とする。
以下、除塵フィルタなどについて、項目毎に、説明する。
本発明に係るサーマルボンド不織布(A)は、平均繊度が5〜50デシテックス、目付重量が50〜500g/m2、厚みが3〜30mmであり、且つJACA難燃試験法においてクラス3に合格するものであり、難燃剤として、ヒンダードアミン化合物を1〜10重量%含有するポリオレフィン短繊維(a)からなる。
本発明に係るポリオレフィン短繊維(a)は、ポリオレフィン短繊維に、難燃剤として、ヒンダードアミン化合物を1〜10%重量含有するものである。
上記のポリオレフィン短繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、またはポリエチレンとポリプロピレン樹脂の複合型繊維が挙げられる。
複合型繊維の場合、複合の形態は、低融点樹脂と高融点樹脂の融点差のある二種類の樹脂からなる芯鞘型、サイドバイサイド型構造等のいかなる形態でも良い。また、本発明では、芯はポリプロピレン、鞘はポリエチレンの芯鞘構造になる円形同軸断面を有する短繊維が好ましく用いられる。これによって、比較的低温の熱風(およそ140℃)により、繊維の交点が熱融着した、いわゆるサーマルボンド不織布が形成される。
さらに、ヒンダードアミン化合物の含有方法は、ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂いずれか片方、または両方に混合することも可能である。
ここで、不織布の材質をポリオレフィン繊維のみとしたのは、他の素材が混入すると、分別することが困難なため、リサイクルに支障をきたすこと、或いはポリエチレンと他の素材との接着性が弱いため、毛羽立ちや引張強力の低下を起こすため、不織布素材は、ポリオレフィン繊維100%としたものである。
また、サーマルボンド不織布全体の平均繊度は、5〜50デシテックスであり、ポリオレフィン繊維の中から目的の性能に応じて、1種類または2〜3種程度の異なる繊度の繊維が選ばれ、混合使用される。ここで太い側の繊維は、カサ高く、使用中にヘタリのない剛性を有し、数度にわたる再生使用(洗濯)に耐えるための強固な繊維構成を不織布に与え、また、細い側の繊維は、塵埃の捕集効率を高める。
本発明においては、例えば、太い側のポリオレフィン繊維として、33デシテックスの繊維60重量%と、細い繊維として、13デシテックスの繊維40重量%を混合して使用する。
このように、本発明では、数種の繊度の異なるポリオレフィンを混合使用することにより、望ましい厚み(3〜30mm)で好適なフィルタ性能を有する不織布を得ることができる。
具体的に、N−アルコキシ・イミノ基(>N−O−R)を有するヒンダードアミン化合物、すなわち、「NOR型」のヒンダードアミン系光安定化剤としては、例えば、商品名、「チヌビン123」、「同494AR」、「同NOR371FF」、「フレームスタブNOR116FF」(以上、BASF社製)が挙げられる。これらは、1種を単独で、又は2種以上を併用することができる。
上記のN−アルコキシ・イミノ基(>N−O−R)を有するヒンダードアミン化合物の中では、BASF社の商品名「キマソーブ944」(NH型で、N−O−R型でない。)(ポリ[[6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル][(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]ヘキサメチレン[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]]、分子量2000〜3100)などのように、多数のイミノ基が側鎖として存在するタイプの分子量2000以上の高分子量タイプで、トリアジン骨格とこれの近傍に位置する複数のピペリジン基のイミノ基(>N−H)がN−アルコキシ・イミノ基(>N−O−R)に置き換えられている高分子量ヒンダードアミンの誘導体は、ラジカル捕集によって3次元化するので、揮発物を抑制でき、最も好ましい。
尚、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイトは、Irgafos168(商品名、BASF社)、アデカスタブ2112(商品名、(株)ADEKA)、スミライザーP−16(商品名、住友化学(株))等として、また、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジフォスファイトは、アデカスタブPEP−24G(商品名、(株)ADEKA)として、さらに、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジフォスファイトは、アデカスタブPEP−36(商品名、(株)ADEKA)として、市販されている。
本発明に係るポリオレフィン短繊維(b)は、上記のポリオレフィン短繊維(a)において、所望により、難燃剤を含有しないものを用いることができ、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、またはポリエチレンとポリプロピレン樹脂の複合型繊維が挙げられる。
複合型繊維の場合、複合の形態は、低融点樹脂と高融点樹脂の融点差のある二種類の樹脂からなる芯鞘型、サイドバイサイド型構造等のいかなる形態でも良い。
本発明に係るサーマルボンド不織布は、熱で溶融させて繊維間結合されるため、低融点樹脂と高融点樹脂の融点差のある二種類の樹脂からなる芯鞘型、サイドバイサイド型構造等の熱融着性複合繊維、具体的には、ポリエチレンとポリプロピレンとの熱融着性複合繊維が50重量%以上含有していることが好ましく、100%の複合繊維のみでもよい。複合繊維の含有量が50重量%未満であると、繊維間結合力が弱く、洗濯時に毛羽立ちや寸法変化が大きくなり、除塵フィルタとして、適当でない。
繊度が10デシテックス未満では、圧力損失が高くなる、厚みも確保が難しい、といった問題がある。一方、100デシテックスを超えると、捕集効率が低くなるという問題がある。
また、目付重量が50g/m2未満では、満足する濾過性能を得ることができず、または満足したものができても濾過寿命が短くなるので、好ましくない。一方、目付重量が500g/m2を超えると、低初期圧損を得るのが難しい。
また、厚みが3mm未満では、給塵量が少なくなり、濾過寿命が短くなる。一方、厚みが30mmを超えると、ハンドリングが悪くなり、材料コストや輸送コストが上昇するおそれがある。
・5個の試験片のうち4個以上の残炎時間が2s以下。
・全ての試験片の残炎時間が10s以下。
・全ての試験片が、溶融滴下により、試験片が175±25mm下に置いた標識用綿を発火させない。
・全ての試験片の残じん時間が30s以下。
本発明に係るポリオレフィン不織布からなるサーマルボンド不織布に、エレクトレット(帯電)処理を施すことにより、塵埃の捕集効率を高めることが可能である。そのエレクトレット処理は、高電圧(−20〜+30KVの範囲)が負荷されて形成される静電界中を、本発明に係る不織布を通過させることによってなされる(実施例3参照。)。
本発明では、素材がポリオレフィンであるため、帯電しやすく、かつ、ポリマーに配合された、ヒンダードアミン化合物が帯電効果を助長するため、高度のエレクトレット効果を得ることができる。
本発明の除塵フィルタは、上記のサーマルボンド不織布から構成され、サーマルボンド不織布のみで構成されてもよいが、さらに、他の不織布、ネット又は織物を複合してなるものである。
本発明では、サーマルボンド不織布に、別種の基材(不織布、ネット、織物)を積層し貼り合わせることによって、さらに、高度のフィルタ性能を付与することができる。
ここでいう別種の不織布とは、本発明に係る短繊維不織布よりも、細い繊維で構成されるサーマルボンド不織布(エンボス、熱風処理、など)、やポリプロピレン製メルトブロー不織布またはスパンボンド不織布などである。
これらの別種の不織布は、本発明に係るサーマルボンド不織布と熱ロールやホットメルト接着法により、貼り合わせられる。また、これらの別種の不織布がエレクトレット処理されている場合、高度のダスト捕集容量と捕集効率を併せ持つ除塵用フィルタを作製することができる。
また、ここでいうネットとは、合成樹脂ネットをいい、ホットメルト等の接着剤によって不織布と貼り合わせる。大きな通風量のフィルタの補強体として、ネットが使用される。
さらに、織物とは、からみ織りや寒冷紗といった比較的目の粗い織物が張り合わせた方が圧力損失の上昇が少なく望ましいが、目的に応じて、材質や目の粗さは選択される。
芯成分が融点165℃のポリプロピレン樹脂で、鞘成分が融点130℃のポリエチレン樹脂で、芯鞘成分のいずれにもヒンダードアミン系化合物を3%含有する芯鞘型の熱接着性繊維、繊度=22デシテックス、繊維長=76mm、90質量%と、繊度=13デシテックス、繊維長=64mm、10質量%を混合して、カード機でウエブを成型し、そのウエブをコンベアー上に積層させ、140℃の熱風にて鞘部分を溶融させ、面密度(目付重量)が250g/m2、厚みが25mmのサーマルボンド不織布を得た。
このサーマルボンド不織布を、JIS B9908 形式3による試験では、風速が2.5m/sであるときの圧力損失は63Paで、平均粒子捕集率が82.1%であり、濾過寿命は、粉じん捕集量が1100g/m2であった。また、JACA法による難燃試験では、クラス3合格であった。また、この不織布を洗濯試験した場合の寸法変化率は、縦が−0.4%、横が−0.4%であり、好適な粗塵フィルターであった。
芯成分が融点165℃のポリプロピレン樹脂で、鞘成分が融点130℃のポリエチレン樹脂で、芯鞘成分のいずれにもヒンダードアミン系化合物を3%含有する芯鞘型の熱接着性繊維、繊度=22デシテックス、繊維長=76mmを50質量%と繊度=13デシテックス、繊維長=64mmを10質量%と、ヒンダードアミン系化合物を含有しない芯鞘型の熱接着性繊維、繊度=22デシテックス、繊維長=76mm、30質量%とを混合して、カード機でウエブを成型し、そのウエブをコンベアー上に積層させ、140℃の熱風にて鞘部分を溶融させ、面密度(目付重量)が250g/m2、厚みが25mmのサーマルボンド不織布を得た。
このサーマルボンド不織布を、JIS B9908 形式3による試験では、風速が2.5m/sであるときの圧力損失は64Paで、平均粒子捕集率が82.9%であり、濾過寿命は、粉じん捕集量が1020g/m2であった。また、JACA法による難燃試験では、クラス1合格であった。また、この不織布を洗濯試験した場合の寸法変化率は、縦が−0.4%、横が−0.5%であり、難燃性に不適な粗塵フィルターであった。
芯成分が融点165℃のポリプロピレン樹脂で、鞘成分が融点130℃のポリエチレン樹脂で、芯鞘成分のいずれにもヒンダードアミン系化合物を3%含有する芯鞘型の熱接着性繊維、繊度=22デシテックス、繊維長=76mmを30質量%と繊度=13デシテックス、繊維長=64mmを10質量%と、ヒンダードアミン系化合物を3%含有するポリプロピレン樹脂のみからなる繊維、繊度=22デシテックス、繊維長=76mmを60質量%とを混合して、カード機でウエブを成型し、そのウエブをコンベアー上に積層させ、140℃の熱風にて鞘部分を溶融させ、面密度(目付重量)が250g/m2、厚みが25mmのサーマルボンド不織布を得た。
このサーマルボンド不織布を、JIS B9908 形式3による試験では、風速が2.5m/sであるときの圧力損失は68Paで、平均粒子捕集率が82.3%であり、濾過寿命は、粉じん捕集量が980g/m2であった。また、JACA法による難燃試験では、クラス3合格であった。また、この不織布を洗濯試験した場合の寸法変化率は、縦が−3.4%、横が−2.7%であり、洗濯性に不適な粗塵フィルターであった。
尚、洗濯試験は、家庭用洗濯機で各試料30cm角を、15分洗濯し、1分間脱水後、自然乾燥する操作を5回繰り返すものとする。寸法収縮率MD/CDを評価するものとした。寸法収縮率の評価方法は、JIS L1096(一般織物試験方法)のE法に準拠して行った。また、洗濯性の判定基準は、寸法収縮率が2%以下を合格:○とし、2%超を不合格:×とした。
また、フィルタ性能の判定基準は、JIS B9908 形式3で平均捕集効率82%以上、初期圧力損失80Pa以下、給塵量800g/m2以上を判定基準とし、それぞれの判定基準をクリアできるのが合格:○、判定規準をクリアできないのが不合格:×とした。
さらに、難燃性の判定基準は、JACA法 クラス3を合格:○、それ以外を不合格:×とした。
芯成分が融点165℃のポリプロピレン樹脂で、鞘成分が融点130℃のポリエチレン樹脂で、芯鞘成分のいずれにもヒンダードアミン系化合物を3%含有する芯鞘型の熱接着性繊維、繊度=22デシテックス、繊維長=76mmを100質量%で、目付重量が300g/m2、厚みが20mmのサーマルボンド不織布を作製した。
このサーマルボンド不織布を、帯電付加装置によって、高圧電源より直流電圧を印加して電荷を与え、市販されているフィルタ試験機TSI8130を用い、ダストとして平均粒子径0.3μmのNaCl粒子の捕集率を測定した。
その測定条件は、開口面積100cm2の導風路に測定試料を設置し、32L/分のNaClダストを含む空気を通過させて、試料通過前後のダスト捕集量の計測値をもとに捕集率(%)が計測される。なお、この時の通風速度は、5.3cm/secに相当する。その結果、帯電前16.5%であった捕集率が、帯電直後には、49.3%となり、6時間後には37.6%となったが、8日後でも36.1%の捕集率を維持していた。
評価結果を、表2に示す。
芯成分が融点260℃のポリエステル樹脂で、鞘成分が融点110℃の低融点ポリエステル樹脂の芯鞘型の熱接着性繊維、繊度=22デシテックス、繊維長=76mmを100質量%で、目付重量が300g/m2、厚みが20mmのサーマルボンド不織布を作製した。
このサーマルボンド不織布を、実施例2と同様に、帯電付加装置によって、高圧電源より直流電圧を印加して電荷を与え、フィルタ試験機TSI8130を用い、ダストとして平均粒子径0.3μmのNaCl粒子の捕集率を測定した。その結果、帯電前15.2%であった捕集率が、帯電直後には、32.0%となったが、6時間後には15.6%と帯電前の状態に戻った。
評価結果を、表2に示す。
レギュラーポリエステル繊維300g/m2とSBR樹脂、難燃剤等からなるバインダー成分300g/m2からなるケミカルボンドタイプのフィルタ材に、実施例2と同様に、帯電付加装置によって、高圧電源より直流電圧を印加して電荷を与え、フィルタ試験機TSI8130を用い、ダストとして平均粒子径0.3μmのNaCl粒子の捕集率を測定した。帯電前18.3%であった捕集率が、帯電直後には、40.1%となったが、6時間後には、17.4%と帯電前の状態に戻った。
評価結果を、表2に示す。
2 サーマルボンド短繊維不織布
10 カーディング紡出機
11 ニードリング機
12 加熱炉
13 巻き取り製品(ロール)
Claims (4)
- 難燃剤として、ヒンダードアミン化合物を1〜10重量%含有するポリオレフィン短繊維(a)からなり、熱で溶融させて繊維間結合したサーマルボンド不織布(A)から構成されるプレフィルタであって、
該サーマルボンド不織布(A)は、平均繊度が5〜50デシテックス、目付重量が50〜500g/m2、厚みが3〜30mmであり、且つJACA難燃試験法(No.11A−2003)においてクラス3に合格することを特徴とする除塵フィルタ。 - フィルタは、JIS B9908 形式3(重量法)での捕集効率が45〜85%であり、且つ洗濯時の寸法変化率が2%以下であることを特徴とする請求項1に記載の除塵フィルタ。
- 前記サーマルボンド不織布(A)は、帯電加工が施されてなることを特徴とする請求項1に記載の除塵フィルタ。
- 前記サーマルボンド不織布(A)に、さらに、他の不織布、ネット又は織物から選ばれる基材(B)を接合してなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の除塵フィルタ。
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