JP2015140495A - Wet nonwoven fabric and filter medium for air filter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリーツ性および耐風圧変形性に優れる低圧損・高捕集性能をもつエアフィルター用濾材を得ることが可能な湿式不織布およびエアフィルター用濾材に関する。 The present invention relates to a wet non-woven fabric and an air filter filter medium capable of obtaining a filter medium for air filter having a low pressure loss and a high collection performance, which is excellent in pleatability and wind pressure deformation resistance.
従来、空気清浄などを目的とするフィルター濾材として、ポリプロピレンなどの合成繊維の不織布を備える静電式フィルター濾材、あるいはガラス繊維からなるメカニカルフィルター濾材などが知られている。しかし、静電式フィルター濾材では、気体中のオイルミストや水分により、静電性能が劣化し、捕集効率が低下することがある。また、ガラス繊維からなるメカニカルフィルター濾材では、高捕集性能の実現には高圧損が避けがたいことと、廃棄残差の問題がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, as filter media for the purpose of air purification or the like, electrostatic filter media including synthetic fiber nonwoven fabrics such as polypropylene, or mechanical filter media made of glass fibers are known. However, in an electrostatic filter medium, electrostatic performance may be degraded due to oil mist or moisture in the gas, and the collection efficiency may be reduced. In addition, a mechanical filter medium made of glass fiber has a problem of high pressure loss in order to realize high collection performance and a problem of residual waste.
また、有機繊維を用いて、不織布の密度勾配による低圧損・高捕集性能に関する技術が提案されているが、密度差をつけるためには、繊度の異なる短繊維からなる不織布を積層したり（例えば特許文献１）平均孔径の異なる２層のエレクトレットメルトブロー不織布を用いたり（例えば特許文献２，３）、乾式不織布工程でウェブを作成して熱処理によるバインダー間のサーマルボンドの程度にグラデーションをつけたり（例えば特許文献４）などの手法が提案されている。しかしながら、厚みが２ｍｍ程度と厚い点が問題であり、プリーツフィルターのような省スペースを指向した、フィルターユニットには不向きであったり（例えば特許文献５）、エレクトレットによる高捕集性能であるため、捕集性能の安定性に問題があるなど、不満足なものであった。 In addition, technologies related to low pressure loss and high collection performance due to the density gradient of nonwoven fabrics have been proposed using organic fibers, but in order to make a difference in density, nonwoven fabrics made of short fibers of different fineness can be laminated ( For example, Patent Document 1) Uses two layers of electret meltblown nonwoven fabrics with different average pore diameters (for example, Patent Documents 2 and 3), or creates a web in a dry nonwoven fabric process and adds gradation to the degree of thermal bond between binders by heat treatment ( For example, a technique such as Patent Document 4) has been proposed. However, the thick point of about 2 mm is a problem, because it is not suitable for a filter unit oriented to save space like a pleated filter (for example, Patent Document 5), or because of high collection performance by electrets, It was unsatisfactory because there was a problem in the stability of the collection performance.
また、メルトブローやスパンボンドなどの長繊維不織布では、繊度の異なるブレンド繊維から不織布を構成することが難しく、空隙率が小さくなることから、表面濾過タイプとなり寿命面に問題がある。 Also, long-fiber nonwoven fabrics such as meltblown and spunbond are difficult to form a nonwoven fabric from blended fibers with different finenesses, and the porosity is reduced, so there is a problem in terms of life because it becomes a surface filtration type.
本発明は上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、プリーツ性および耐風圧変形性に優れる低圧損・高捕集性能をもつエアフィルター用濾材を得ることが可能な湿式不織布およびエアフィルター用濾材を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described background, and its purpose is to provide a wet nonwoven fabric and an air filter capable of obtaining a filter medium for air filter having low pressure loss and high collection performance that is excellent in pleatability and wind pressure deformation resistance. It is to provide a filter medium for a filter.
本発明者は上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、ナノファイバー繊維と該繊維よりも太い繊維とバインダー繊維とを用い、空隙率を大きくすることによりプリーツ性および耐風圧変形性に優れる低圧損・高捕集性能をもつエアフィルター用濾材を得ることが可能な湿式不織布およびエアフィルター用濾材が得られることを見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventor uses nanofiber fibers, fibers thicker than the fibers, and binder fibers, and by increasing the porosity, the low pressure is excellent in pleatability and wind pressure deformation resistance. The present inventors have found that a wet nonwoven fabric and an air filter medium capable of obtaining a filter medium for air filter having a high loss and high collection performance can be obtained, and have further completed the present invention by intensive studies.
かくして、本発明によれば「繊維直径が２００〜８００ｎｍで、繊維長さが０．４〜１．５ｍｍのナノファイバー繊維Ａと、それよりも太い繊維Ｂ、およびサーマルボンド性のあるバインダー繊維Ｃを含み、Ａ＋Ｂ：Ｃの重量比率が５０：５０〜７０：３０で、空隙率が９０％以上であることを特徴とする湿式不織布。」が提供される。 Thus, according to the present invention, “a nanofiber fiber A having a fiber diameter of 200 to 800 nm and a fiber length of 0.4 to 1.5 mm, a fiber B thicker than that, and a binder fiber C having a thermal bond property. And a weight ratio of A + B: C is 50:50 to 70:30, and a porosity is 90% or more.
その際、繊維Ａが、海／島溶融粘度比が１．１〜２．０で島数が５００以上、かつ海／島のアルカリ加水分解速度比が２００以上の海島断面繊維をカットし、アルカリ加水分解により海ポリマーを除去することで作成する均一な繊維直径をもち、残留伸度が６０％以下の延伸糸ナノファイバーであることが好ましい。また、サーマルボンド性のあるバインダー繊維Ｃが、１００〜２００℃の熱処理で荷重５０ｍｇ／ｄｔｅｘ下での収縮率が１０％以上であることが好ましい。 At that time, the fiber A cuts sea-island cross-section fibers having a sea / island melt viscosity ratio of 1.1 to 2.0, an island number of 500 or more, and a sea / island alkali hydrolysis rate ratio of 200 or more. A drawn yarn nanofiber having a uniform fiber diameter prepared by removing the sea polymer by hydrolysis and having a residual elongation of 60% or less is preferable. Moreover, it is preferable that the binder fiber C with thermal bond property has a shrinkage rate of 10% or more under a load of 50 mg / dtex by heat treatment at 100 to 200 ° C.
また、本発明によれば、前記の湿式不織布と基材層とを貼り合わせ、または、前記に記載の湿式不織布を樹脂含浸硬化により得られたエアフィルター用濾材が提供される。 Moreover, according to this invention, the filter medium for air filters obtained by bonding together the said wet nonwoven fabric and a base material layer, or obtained by wet impregnation hardening of the above-mentioned wet nonwoven fabric is provided.
その際、ガーレ式剛軟度が２０００ｍＮ以上かつ厚み２．５ｍｍ以下であることが好ましい。また、基材層が、スパンボンド不織布、ニードルパンチ不織布、メルトブロー不織布、カードウェブ不織布、エアレイドウエブ不織布、スパンレースウエブ不織布からなる群より選択され、かつ厚みが２．０ｍｍ以下であることが好ましい。また、前記樹脂含浸硬化に用いる含浸樹脂が、アクリルアミド系またはウレタン系またはエポキシ系であることが好ましい、また、自動車用または家電用またはクリーンルーム用フィルターに使用することが好ましい。 In that case, it is preferable that the Gurley type bending resistance is 2000 mN or more and thickness 2.5 mm or less. Moreover, it is preferable that a base material layer is selected from the group which consists of a spun bond nonwoven fabric, a needle punch nonwoven fabric, a melt blown nonwoven fabric, a card web nonwoven fabric, an airlaid web nonwoven fabric, and a spunlace web nonwoven fabric, and a thickness is 2.0 mm or less. Moreover, it is preferable that the impregnation resin used for the resin impregnation curing is an acrylamide type, a urethane type, or an epoxy type, and it is preferably used for a filter for automobiles, home appliances, or clean rooms.
本発明によれば、プリーツ性および耐風圧変形性に優れる低圧損・高捕集性能をもつエアフィルター用濾材を得ることが可能な湿式不織布およびエアフィルター用濾材が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wet nonwoven fabric and the filter material for air filters which can obtain the filter material for air filters which has the low pressure loss and the high collection performance which are excellent in pleat property and wind-pressure deformation property are obtained.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下、本発明のエアフィルター用不織布について具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Hereinafter, the nonwoven fabric for air filter of the present invention will be specifically described.
本発明においてナノファイバー繊維Ａは、繊維直径が２００〜８００ｎｍで、繊維長さが０．４〜１．５ｍｍのナノファイバーである。繊維直径は、ナノファイバー単繊維どうしの凝集がなく、極細繊維由来の高捕集効率を達成するために、２００ｎｍ〜８００ｎｍが肝要である。特に、４００ｎｍ〜８００ｎｍが分散性や抄紙工程における網上でのスラリー濾水性の点から好ましい。また、長さについては、０．４〜１．５ｍｍ(好ましくは０．４〜０．７ｍｍ)が繊維の絡み凝集の抑制の点から重要である。好ましくは、Ｌ／Ｄが１０００以下になるよう、繊維直径と長さから決定するとよい。かかるナノファイバーの製造方法は、国際公開第２００５／０９５６８６号パンフレットに開示された方法が、単繊維径が均一となり好ましい。 In the present invention, the nanofiber fiber A is a nanofiber having a fiber diameter of 200 to 800 nm and a fiber length of 0.4 to 1.5 mm. A fiber diameter of 200 nm to 800 nm is essential in order to achieve high collection efficiency derived from ultrafine fibers without aggregation of single nanofibers. In particular, 400 nm to 800 nm is preferable from the viewpoint of dispersibility and slurry drainage on a net in a papermaking process. Moreover, about length, 0.4-1.5 mm (preferably 0.4-0.7 mm) is important from the point of suppression of the tangle of fibers. Preferably, the L / D is determined from the fiber diameter and length so as to be 1000 or less. As a method for producing such a nanofiber, the method disclosed in International Publication No. 2005/095686 is preferable because the single fiber diameter is uniform.
すなわち、ポリエステルポリマーからなりかつその島径（Ｄ）が２００〜８００ｎｍである島成分と、前記のポリエステルポリマーよりもアルカリ易溶解性ポリマーかなる海成分とを有する複合繊維を、海島型複合繊維用口金を用いて紡糸、延伸した後にアルカリ減量加工を施し、前記海成分を溶解除去したものであることが好ましい。 That is, a composite fiber having an island component made of a polyester polymer and having an island diameter (D) of 200 to 800 nm and a sea component made of an alkali-soluble polymer than the polyester polymer is used for the sea-island type composite fiber. It is preferable that the sea component is dissolved and removed by performing alkali weight reduction after spinning and drawing using a die.
ここで、海成分と島成分の溶解速度比が２００以上、好ましくは３００〜３０００であると、島分離性が良好となり好ましい。海成分は、ポリ乳酸、超高分子量ポリアルキレンオキサイド縮合系ポリマー、ポリアルキレングリコール系化合物と５-ナトリウムスルホイソフタル酸の共重合ポリエステルが最適である。ここでアルカリアルカリ水溶液とは、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム水溶液などである。これ以外にも、ナイロン６やナイロン６６等の脂肪酸ポリアミドに対するギ酸、ポリスチレンに対するトリクロロエチレン等やポリエチレンに対する熱エチレンやキシレン等の溶剤、ポリビニールアルコールやエチレン変形ビニルアルコール系ポリマーに対する熱水をそれぞれのケースで使用することができる。 Here, when the dissolution rate ratio between the sea component and the island component is 200 or more, preferably 300 to 3000, the island separability is good, which is preferable. As the sea component, polylactic acid, an ultrahigh molecular weight polyalkylene oxide condensation polymer, a copolymer polyester of polyalkylene glycol compound and 5-sodium sulfoisophthalic acid is optimal. Here, the alkali alkali aqueous solution is potassium hydroxide, sodium hydroxide aqueous solution or the like. In addition, formic acid for fatty acid polyamides such as nylon 6 and nylon 66, trichlorethylene for polystyrene, solvents such as hot ethylene and xylene for polyethylene, and hot water for polyvinyl alcohol and ethylene-modified vinyl alcohol polymers in each case. Can be used.
海島型複合繊維において、溶融紡糸時における海成分に溶融粘度が島成分ポリマーの溶融粘度よりも大きいことが好ましい。これにより、５００島以上の島成分をもち、海成分比率が３０％以下のケースでも、海島構造が乱れずに、薄層海部位形成することができる。 In the sea-island composite fiber, it is preferable that the melt viscosity of the sea component during melt spinning is larger than the melt viscosity of the island component polymer. As a result, even when the island has 500 or more island components and the sea component ratio is 30% or less, the sea-island structure can be formed without disturbing the sea-island structure.
溶融紡糸に用いられる海島型複合繊維用口金としては、島成分を形成するための中空ピン群や微細孔群を有するものなど任意のものを用いることができる。吐出された海島型複合繊維は冷却風により固化され、所定の引き取り速度に設定した回転ローラーにより引き取られ、未延伸糸を得る。 As the die for the sea-island type composite fiber used for melt spinning, an arbitrary one such as a hollow pin group or a fine hole group for forming an island component can be used. The discharged sea-island type composite fiber is solidified by cooling air and taken up by a rotating roller set at a predetermined take-up speed to obtain an undrawn yarn.
得られた未延伸糸は、海成分を抽出後に得られる極細繊維の用途・目的に応じて、そのままカット工程あるいはその後の海成分溶解工程に供してもよい。目的とする強度・伸度・熱収縮特性に合わせるために、延伸工程や熱処理工程を経由して、カット工程あるいはその後の減量工程に供することができる。 The obtained undrawn yarn may be subjected to the cutting step or the subsequent sea component dissolving step as it is, depending on the use and purpose of the ultrafine fiber obtained after extracting the sea component. In order to match the intended strength, elongation, and heat shrinkage characteristics, it can be subjected to a cutting step or a subsequent weight loss step via a stretching step or a heat treatment step.
次に、かかる複合繊維を、カットした後、アルカリ減量加工を施すことにより前記海成分を溶解除去する。このようにして得られたナノファイバー繊維を湿式抄紙工程に用いる。 Next, after cutting the composite fiber, the sea component is dissolved and removed by performing an alkali weight reduction process. The nanofiber fibers thus obtained are used in the wet papermaking process.
本発明におけるバインダー繊維Ｃは熱接着性繊維であって、不織布の強度やネットワーク構造および収縮による嵩向上などの役割がある。繊維径が３μｍ以上の、未延伸糸または複合繊維が好ましい。単繊維繊度は、０．１〜３．３ｄｔｅｘであることが好ましい。このましくは、０．２〜１．７ｄｔｅｘである。繊維長は、３〜１０ｍｍであることが好ましい。 The binder fiber C in the present invention is a heat-bonding fiber, and has a role of improving the bulk of the nonwoven fabric due to strength, network structure and shrinkage. An undrawn yarn or a composite fiber having a fiber diameter of 3 μm or more is preferable. The single fiber fineness is preferably 0.1 to 3.3 dtex. This is preferably 0.2 to 1.7 dtex. The fiber length is preferably 3 to 10 mm.
バインダー繊維のうち、未延伸繊維としては、紡糸速度が６００〜１５００ｍ／ｍｉｎで紡糸された未延伸ポリエステル繊維が好ましい。ポリエステルとは、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレタレート、ポリブチレンテレフタレートが挙げられ、好ましくは生産性、水への分散性などの理由から、ポリエチレンテレフタレートやそれを主成分とする共重合ポリエステルが好ましい。 Among the binder fibers, the unstretched fibers are preferably unstretched polyester fibers spun at a spinning speed of 600 to 1500 m / min. Examples of the polyester include polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate. Preferably, polyethylene terephthalate and a copolymer polyester containing the same as a main component are preferable for reasons such as productivity and dispersibility in water.
また、バインダー繊維のうち、複合繊維としては、抄紙時のドライヤー温度により融着接着効果を発現するポリマー成分、たとえば非結晶性共重合ポリエステルが鞘部に配置され、これらのポリマーより融点が２０℃以上高い他のポリマーが芯部に配置された芯鞘型複合繊維が好ましい。また、偏心芯鞘型複合繊維、サイドバイサイド型複合繊維などの形態も使用できる。 Among the binder fibers, as the composite fiber, a polymer component that exhibits a fusion bonding effect depending on the dryer temperature at the time of papermaking, for example, an amorphous copolyester, is disposed in the sheath, and the melting point of these polymers is 20 ° C. A core-sheath type composite fiber in which another polymer higher than the above is disposed in the core is preferred. Moreover, forms, such as an eccentric core-sheath-type composite fiber and a side-by-side type composite fiber, can also be used.
ここで、上記の非結晶性共重合ポリエステルは、テレフタル酸、イソフタル酸、エチレングリコールおよびジエチレングリコールを主成分として用いることがコスト面からも好ましい。 Here, it is preferable from the viewpoint of cost that the above-mentioned non-crystalline copolymer polyester uses terephthalic acid, isophthalic acid, ethylene glycol and diethylene glycol as main components.
さらに、ナノファイバーの分散を助けるとともに、空隙率の向上にも寄与する非バインダー繊維であり、ナノファイバーよりも太い繊維Ｂについては、繊維径が均一で分散性のよいポリエステル繊維が最もよい。ただし、少量および目的に応じて、種々の紙用繊維素材が使用可能であり、たとえば、木材パルプ、天然パルプ、アラミドやポリエチレンを主成分とする合成パルプ、ナイロン、アクリル、ビニロン、レーヨン等の成分を含む合成繊維または半合成繊維を混合、添加してもよい。 Further, the non-binder fiber that helps disperse the nanofibers and contributes to the improvement of the void ratio. For the fiber B that is thicker than the nanofibers, a polyester fiber having a uniform fiber diameter and good dispersibility is the best. However, various paper fiber materials can be used depending on the amount and purpose. For example, wood pulp, natural pulp, synthetic pulp mainly composed of aramid or polyethylene, nylon, acrylic, vinylon, rayon, etc. Synthetic fibers or semi-synthetic fibers containing may be mixed and added.
Ａ＋Ｂ：Ｃの重量比率が＝５０：５０〜７０：３０であることが必要である。バインダー繊維Ｃは、バインダー繊維どうしの融着ネットワークをつくり、不織布構造の骨格や不織布自身の強度を担う。バインダー繊維Ｃが５０％より大であると、熱処理斑により粗密や凹凸が発生し、地合いや厚みの不均一、また平均孔径など微細なサイズ領域でばらつきが増加し、フィルター性能にばらつきが発生しやすい。一方、３０％未満の場合は、十分な嵩高構造を形成できにくく、また不織布強度不足となり、好ましくない。 The weight ratio of A + B: C needs to be = 50: 50 to 70:30. The binder fiber C forms a fusion network between the binder fibers, and bears the skeleton of the nonwoven fabric structure and the strength of the nonwoven fabric itself. When the binder fiber C is larger than 50%, unevenness and unevenness are generated due to unevenness of heat treatment, unevenness of texture and thickness, and variation in a fine size region such as average pore diameter increase, resulting in variation in filter performance. Cheap. On the other hand, when it is less than 30%, it is difficult to form a sufficiently bulky structure, and the strength of the nonwoven fabric is insufficient.
本発明において空隙率が９０％以上である。該空隙率が９０％未満では圧損が大きくなり好ましくない。 In the present invention, the porosity is 90% or more. If the porosity is less than 90%, the pressure loss increases, which is not preferable.
本発明の湿式不織布は、前記の繊維を用いて通常の長網抄紙機、短網抄紙機、丸網抄紙機などを用いて抄紙した後、バインダー繊維Ｃを熱接着することにより得られる。 The wet nonwoven fabric of the present invention is obtained by heat-bonding the binder fiber C after paper making using the above-mentioned fibers using a normal long paper machine, a short paper machine, a round paper machine, or the like.
ここで、前記高空隙構造は、非接触あるいは低テンション乾燥工程による収縮を伴う嵩高加工によるものであることが好ましい。ヤンキードライヤーによる高熱ドラムへの転写乾燥工程は、厚みの均一性をもたらすが、一方でシートの厚み方向を圧縮作用が働き、ポリエステル繊維等の有機繊維抄紙の場合、空隙率が８５％以下と小さくなるおそれがある。一方、エアースルー方式と呼ばれる熱風による乾燥やベルト乾燥機などの低テンション熱処理工程を通すと、前記のバインダー繊維が加熱により収縮力は、厚み方向へその応力を緩和させることにより、厚みが増す。そのことにより、空隙率はポリステルのような低比重繊維を用いても、９０％以上となる。その際、サーマルボンド性のあるバインダー繊維は、１００〜２００℃の熱処理工程において収縮率が１０％以上であることが好ましい。収縮率が１０％未満の場合は、短繊維どうしの拘束力により、収縮が抑制され、十分な嵩高構造が得られないので、好ましくない。高空隙構造の形成により、ダスト捕集効率が格段に上昇し、同時に圧損の低下を実現する。さらに、ナノファイバーが含まれることにより、ダストの衝突確率が祖増加するとともに、ブラウン運動効果による捕集効果が高まり、より高捕集となる。 Here, the high void structure is preferably formed by a bulky process accompanied by shrinkage in a non-contact or low tension drying process. The transfer drying process to a high heat drum by a Yankee dryer brings thickness uniformity, but on the other hand, the compressive action works in the thickness direction of the sheet, and in the case of organic fiber papermaking such as polyester fiber, the porosity is as small as 85% or less. There is a risk. On the other hand, when passing through a low-tension heat treatment step such as drying with hot air or a belt dryer called an air-through method, the shrinkage of the binder fiber due to heating increases the thickness by relaxing the stress in the thickness direction. As a result, the porosity becomes 90% or more even when a low specific gravity fiber such as polyester is used. In that case, it is preferable that the binder fiber with thermal bond property has a shrinkage rate of 10% or more in a heat treatment step of 100 to 200 ° C. When the shrinkage rate is less than 10%, the shrinkage is suppressed by the restraining force between the short fibers, and a sufficient bulky structure cannot be obtained. Due to the formation of the high void structure, the dust collection efficiency is dramatically increased and at the same time the pressure loss is reduced. Furthermore, the inclusion of nanofibers increases the probability of dust collision and increases the collection effect due to the Brownian motion effect, resulting in higher collection.
次に、本発明のエアフィルター用濾材は前記の湿式不織布と基材層とを貼り合わせ、または、前記の湿式不織布を樹脂含浸硬化により得られたエアフィルター用濾材である。 Next, the air filter medium of the present invention is an air filter medium obtained by laminating the wet nonwoven fabric and the base material layer or by resin impregnating and curing the wet nonwoven fabric.
ここで、嵩高構造をその後の加工工程、また送風圧に対しても維持するために、基材をラミネートして補強したり、また不織布繊維の表面に付着して、ネットワークを形成して強固な三次元構造をつくる樹脂含浸プロセスにより、保たれることが好ましい。基材は、スパンボンド不織布、ニードルパンチ不織布をはじめとする、曲げ剛性の高い不織布が好ましい。厚みは２．０ｍｍ以下のものが好ましい。２．０ｍｍを超える厚みの場合、後述するが、限られたフィルター面積へのプリーツ折込数の関係から、プリーツどうしが密着するなど、十分な面積を取れないケースがあるので、２．０ｍｍの厚み以下が好ましい。また、樹脂含浸手法により、湿式不織布そのものを硬化させるための含浸樹脂は、片面、両面コート、あるいは含浸のいずれでもよい。含浸樹脂は、アクリルアミド系、ウレタン系、エポキシ系が好ましい。 Here, in order to maintain the bulky structure against the subsequent processing steps and also against the blowing pressure, the base material is laminated and reinforced, or adheres to the surface of the nonwoven fiber to form a strong network. It is preferably maintained by a resin impregnation process that creates a three-dimensional structure. The substrate is preferably a nonwoven fabric with high bending rigidity, such as a spunbond nonwoven fabric or a needle punched nonwoven fabric. The thickness is preferably 2.0 mm or less. In the case of a thickness exceeding 2.0 mm, as will be described later, there is a case where a sufficient area cannot be taken, such as pleats closely contacting each other due to the relationship of the number of pleat folds to a limited filter area, so a thickness of 2.0 mm The following is preferred. Further, the impregnating resin for curing the wet nonwoven fabric itself by the resin impregnation method may be either single-sided, double-sided coating, or impregnation. The impregnating resin is preferably an acrylamide type, a urethane type or an epoxy type.
このようにして得られたエアフィルター用濾材において、曲げ硬さはガーレ測定方法で２０００ｍｇｆ以上が好ましい。２０００ｍｇｆ以上の場合は、プリーツ賦型が十分であり、風圧などのよる変形・密着がない。一方、２０００ｍｇｆ未満の場合は、変形・密着により、デッドスペースができ、圧損が高くなってしまい、また有効にフィルター面積を利用していないので、目詰まり・寿命も早くなるおそれがある。 In the air filter medium thus obtained, the bending hardness is preferably 2000 mgf or more by the Gurley measurement method. In the case of 2000 mgf or more, pleat shaping is sufficient, and there is no deformation or adhesion due to wind pressure or the like. On the other hand, when the amount is less than 2000 mgf, a dead space is formed due to deformation and adhesion, pressure loss becomes high, and the filter area is not effectively used, so that clogging and life may be shortened.
厚みは２．５ｍｍ以下が好ましい。フィルターカートリッジサイズは、多くの場合、サイズに制限があり、ＤＨＣが大きい場合は、フィルターのプリーツ数を低減して、十分なプリーツ間距離をとることができる可能性もあるが、２．５ｍｍより大の場合は、プリーツ間の距離が小さく、密着の懸念があり。またそれを予防するためのサポートを挿入するとなると、コスト高を招きやすい。従って、厚みは２．５ｍｍ以下が好ましい。 The thickness is preferably 2.5 mm or less. The filter cartridge size is often limited in size, and if the DHC is large, there is a possibility that the number of pleats of the filter can be reduced and a sufficient distance between pleats can be taken, but from 2.5 mm If it is large, the distance between the pleats is small, and there is a concern about adhesion. Further, if a support for preventing this is inserted, the cost is likely to increase. Accordingly, the thickness is preferably 2.5 mm or less.
以上の結果、フィルター効率インデックスであるＰＦ値が１５以上のフィルター濾材が得られ、高捕集と低圧損をもたらし、省エネ・寿命ともに優れるフィルター濾材となる。かかるエアフィルター用濾材は、自動車用フィルター、家電用フィルター、クリーンルーム用フィルターなどとして好適に用いられる。 As a result, a filter medium having a filter efficiency index PF value of 15 or more is obtained, resulting in high collection and low pressure loss, and a filter medium having excellent energy saving and long life. Such a filter medium for an air filter is suitably used as an automobile filter, a household appliance filter, a clean room filter, or the like.
次に本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
（１）繊維直径・繊度
繊維断面を鋭利な刃物でカットして、その断面を２０００倍のＳＥＭで観察する。１００個の平均を繊維直径とする。また繊度は、1万メートルあたりの重量ｄｔｅｘ：デシテックス表示とする。
（２）目付
ＪＩＳ ８１２４（紙のメートル坪量測定方法）に基づいて目付を測定した。
（３）厚さ
ＪＩＳ Ｐ８１１８（紙及び板紙の厚さと密度の測定方法）に基づいて厚みを測定した。測定荷重は７５ｇ／ｃｍ２にて、Ｎ＝５で測定し、平均値を求めた。
（４）空隙率
上記目付と厚さ、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維の密度を１．３６ｇ／ｃｍ３として、下記式から計算した。
空隙率＝１００−（目付）／（厚さ）／１．３６ × １００（％）
（５）ＰＦ値
圧損と捕集率から以下の式により、フィルターの高性能性指標を算出する。
ＰＦ値=-LOG(0.3μ透過率(%)/100)/(圧損（Pa）/9.8)×100
（６）ダスト保持量：ＤＨＣ・ＤＨＣ分配率
ＪＩＳ８種ダストを濃度１ｇ／ｍ２、流入速度１０ｃｍ／ｓｅｃにてフィルターに導入し、圧損が２ｋＰａに達するまでの時間とその際にフィルターに保持されているダスト重量を測定し、１ｍ２あたりのダスト保持量に換算した。
（７）収縮率
荷重０．０５ｇ／ｄｔｅｘ下にて乾熱処理を行い、収縮率を測定した。
収縮熱処理前の長さ（Ｌ０）−熱処理後の長さ（Ｌ１）／（Ｌ０）×１００（％）
（８）剛軟度
ＪＩＳ Ｌ１９１３ 一般短繊維不織布試験方法の剛軟度・ガーレ法に基づいて、測定し、剛軟度ｍｇｆを算出した。
（９）溶融粘度
乾燥処理後のポリマーを紡糸時のルーダー温度に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットする。そのデータをもとに、せん断速度−溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が１０００ｓｅｃ−１の時の溶融粘度を読み取った。
（１０）アルカリ減量速度
海成分および島成分のポリマーを、それぞれ、径0.3mm、長さ0.6mmの円孔を２４孔持つ口金から吐出し、１０００〜２０００ｍ／ｍｉｎの紡糸速度で引き取って得た未延伸糸を残留伸度が30〜60%の範囲となるように延伸して、８３ｄｔｅｘ／２４フィラメントのマルチフィラメントを作成した。これを１．５ｗｔ％ＮａＯＨ水溶液８０℃を用い、浴比１００として、溶解時間と溶解量から減量速度を算出した。
Next, although the Example and comparative example of this invention are explained in full detail, this invention is not limited by these. In addition, each measurement item in an Example was measured with the following method.
(1) Fiber diameter and fineness A fiber cross section is cut with a sharp blade, and the cross section is observed with a 2000 times SEM. The average of 100 is defined as the fiber diameter. Further, the fineness is represented by weight dtex per 10,000 meters: decitex.
(2) Weight per unit area The basis weight was measured based on JIS 8124 (Measuring basis weight of paper).
(3) Thickness Thickness was measured based on JIS P8118 (Method for measuring thickness and density of paper and paperboard). The measurement load was 75 g / cm 2 and N = 5, and the average value was obtained.
(4) Porosity The above-mentioned basis weight, thickness, and density of PET (polyethylene terephthalate) fiber were set to 1.36 g / cm 3 and calculated from the following formula.
Porosity = 100− (weight per unit area) / (thickness) /1.36×100 (%)
(5) PF value The high performance index of the filter is calculated from the pressure loss and the collection rate according to the following formula.
PF value = -LOG (0.3μ transmittance (%) / 100) / (pressure loss (Pa) /9.8) × 100
(6) Dust retention amount: DHC / DHC distribution rate JIS 8 type dust is introduced into the filter at a concentration of 1 g / m 2 and an inflow rate of 10 cm / sec, and the time until the pressure loss reaches 2 kPa and is retained in the filter at that time. The measured dust weight was converted into the amount of dust retained per 1 m 2 .
(7) Shrinkage rate Dry heat treatment was performed under a load of 0.05 g / dtex, and the shrinkage rate was measured.
Length before shrink heat treatment (L0) −Length after heat treatment (L1) / (L0) × 100 (%)
(8) Bending softness Measured based on the bending softness / Gurley method of JIS L1913 General Short Fiber Nonwoven Fabric Test Method, the bending softness mgf was calculated.
(9) Melt viscosity The polymer after drying is set in the orifice set to the rudder temperature at the time of spinning, melted and held for 5 minutes, extruded under several levels of load, and the shear rate and melt viscosity at that time are plotted. To do. Based on the data, a shear rate-melt viscosity curve was prepared, and the melt viscosity at a shear rate of 1000 sec-1 was read.
(10) Alkali weight loss rate Obtained by discharging the sea component and island component polymers from a die having 24 circular holes each having a diameter of 0.3 mm and a length of 0.6 mm, and withdrawing at a spinning speed of 1000 to 2000 m / min. The undrawn yarn was drawn so that the residual elongation was in the range of 30 to 60% to prepare a multifilament of 83 dtex / 24 filament. The weight reduction rate was calculated from the dissolution time and the dissolution amount using a 1.5 wt% NaOH aqueous solution at 80 ° C. and a bath ratio of 100.
［実施例１］
繊維直径７００ｎｍ×長さ０．５ｍｍ（アスペクト比＝７００）のナノファイバー繊維Ａと、繊度１．７ｄｔｅｘ×長さ５ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維Ｂと、熱接着繊維Ｃとして芯鞘複合型熱接着性繊維で、繊度１．７ｄｔｅｘ×長さ５ｍｍ、芯ポリマーと鞘ポリマーは、それぞれ融点２５６℃のポリエチレンテレフタレート、テレフタル酸、イソフタル酸、エチレングリコールおよびジエチレングリコールを主成分とする非晶性共重合ポリエステルを５０／５０ｗｔ％の割合で断面形成したものである。
これらをＡ：Ｂ：Ｃ＝３０：４０：３０の割合で配合し、分散剤・消泡剤を適量添加して、分散させたスラリーを円網で湿式抄紙し、ニップローラーでの脱水後、巻き取った。引き続いて、ベルト式乾燥機に巻出しながら導入し、加熱収縮によりバインダー間のネットワークを形成して構造固定したのち、一定の張力にて巻き取った。
[Example 1]
Nanofiber fiber A having a fiber diameter of 700 nm × length of 0.5 mm (aspect ratio = 700), polyethylene terephthalate fiber B having a fineness of 1.7 dtex × 5 mm in length, and a core-sheath composite heat-bonding fiber as a heat-bonding fiber C The core polymer and the sheath polymer have a fineness of 1.7 dtex × 5 mm in length, and each of the core polymer and the sheath polymer is made of 50 / The cross section is formed at a ratio of 50 wt%.
These are blended at a ratio of A: B: C = 30: 40: 30, an appropriate amount of a dispersant / antifoaming agent is added, and the dispersed slurry is wet-paper-made with a circular net, and after dehydration with a nip roller, Winded up. Subsequently, it was introduced while being unwound into a belt-type dryer, and the structure was fixed by forming a network between binders by heat shrinkage, and then wound with a constant tension.
［実施例２〜４、比較例１〜５］
ナノファイバー繊維Ａ：延伸糸繊維Ｂ：バインダー繊維Ｃの配合比を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様な方法で不織布を作成した。
[Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 5]
A nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compounding ratio of nanofiber fiber A: drawn yarn fiber B: binder fiber C was changed as shown in Table 1.
［比較例６］
実施例１と同様に湿紙を形成させたのち、ドライヤーに導入して乾燥熱処理して抄紙工程を完了した。
[Comparative Example 6]
A wet paper was formed in the same manner as in Example 1, and then introduced into a dryer and heat-treated by drying to complete the paper making process.
［実施例５］
基材として、目付80g/m2のポリエステルスパンドンドシートを接着樹脂スプレーにて基材に噴霧し、実施例１の湿式不織布をラミネートした。
[Example 5]
As a base material, a polyester spanned sheet having a basis weight of 80 g / m 2 was sprayed on the base material with an adhesive resin spray, and the wet nonwoven fabric of Example 1 was laminated.
［実施例６］
実施例１の湿式不織布に、アクリルアミド樹脂を片面にナイフコートし、乾燥硬化させた。
[Example 6]
The wet nonwoven fabric of Example 1 was knife coated with acrylamide resin on one side and dried and cured.
以下、結果を説明する。実施例１は、空隙率９０％以上を達成し、フィルター性能が高い。また、実施例２〜４は、ナノファイバー添加量がことなるが、高空隙率を達成し、捕集率・ＤＨＣともに良好な結果を示した。一方、比較例１は、バインダー繊維量が少ないために、空隙率が９０％未満であり、圧損が高い。また、比較例２は、バインダー繊維比率が大きいために、収縮斑が発生し、捕集率が低い。比較例３は、ナノファイバー繊維直径が１５０ｎｍと小さいため、抄紙工程にて凝集し、地合い斑が発生し、捕集率の低下が見られた。比較例４は、繊維直径が１μと大きいために、捕集率が小さい。比較例５は、ナノファイバー繊維長が長いために、絡みにより、分散性不良となり、捕集率が低い。比較例６では、ヤンキードライヤー乾燥熱処理を行ったために、空隙率が９０％未満となり、圧損が高い。 Hereinafter, the results will be described. Example 1 achieves a porosity of 90% or more and has high filter performance. In Examples 2 to 4, although the amount of nanofiber added was different, a high porosity was achieved, and both the collection rate and DHC showed good results. On the other hand, in Comparative Example 1, since the amount of the binder fiber is small, the porosity is less than 90% and the pressure loss is high. Moreover, since the comparative example 2 has a large binder fiber ratio, shrinkage spots are generated and the collection rate is low. In Comparative Example 3, since the nanofiber fiber diameter was as small as 150 nm, it aggregated in the paper making process, textured spots were generated, and the collection rate was reduced. Since the comparative example 4 has a large fiber diameter of 1 μm, the collection rate is small. In Comparative Example 5, since the nanofiber fiber length is long, the dispersibility is poor due to entanglement, and the collection rate is low. In Comparative Example 6, since the Yankee dryer dry heat treatment was performed, the porosity was less than 90% and the pressure loss was high.
実施例５は、基材ＰＥＴスパンボンドを貼りあわせて、プリーツ性に優れたフィルター濾材となった。実施性６は、フィルター硬さを増加させるために、熱硬化性樹脂を含浸させて、フィルター性能とプリーツ性にも優れる。 In Example 5, a base material PET spunbond was bonded to obtain a filter medium excellent in pleatability. Example 6 is excellent in filter performance and pleatability by impregnating a thermosetting resin in order to increase the filter hardness.
本発明によれば、プリーツ性および耐風圧変形性に優れる低圧損・高捕集性能をもつエアフィルター用濾材を得ることが可能な湿式不織布およびエアフィルター用濾材が提供され、その工業的価値は極めて大である。 According to the present invention, there are provided a wet nonwoven fabric and an air filter filter medium capable of obtaining a filter medium for air filter having low pressure loss and high collection performance that is excellent in pleatability and wind pressure deformation resistance, and its industrial value is It is extremely large.
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