JP3201168B2 - フィルター基材およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも２層構造を
有する高目付不織布で、かつ、プリーツ加工性良好で、
シート剥離がなく、高捕集性能を有するフィルター基材
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】口金から紡出した連続フィラメントをエ
アーサッカー等により高速牽引した後、鉛を主体とした
衝突板に衝突帯電させ、フィラメントを開繊した後、移
動するネットコンベアー上に捕集、加熱したエンボスロ
ールにより部分的に熱圧着し不織布とする方法、あるい
はネット上に捕集した積層ウェブをニードルパンチによ
り機械的に絡合させ不織布とする方法が一般的であり、
工業資材、土木資材など用途は広く、特にフィルター用
途においては、高性能で、かつ、耐久性、加工性に優れ
ていることからロ紙フィルター代替品として、需要は益
々旺盛である。

【０００３】フィルター基材は、部分的な欠陥がフィル
ターの性能を大きく左右するため、目付斑が少なく、シ
ートの部分的剥離欠点のない高品質である不織布の要求
が強い。このため従来からシート目付が１２０ｇ／ｍ²
以上である高目付フィルター基材としては、エンボスロ
ールによる熱接着性にすぐれ、剥離欠点に有利で、かつ
高捕集性能を有する高融点成分と低融点成分との混繊方
式により製造した不織布が使用されていた。しかしなが
ら、不織布を構成するフィラメントが高融点成分と低融
点成分との混繊方式であり、かつシート目付が１２０ｇ
／ｍ² 以上の高目付であるという不織布をエンボスロー
ルで熱接着しても、厚み方向での熱圧着性が不十分とな
り易く、特に厚み中央部での層間剥離がしやすくなるた
め、該エンボスロール温度は低融点ポリマーの融点に近
い温度条件で熱圧着する方法が採用されているのが現状
であった。

【０００４】このような過酷な条件では、エンボスロー
ル表面が汚れ、粘着性をおびるため圧着後の不織布シー
トのロール離れが悪く、不織布の表層が部分的に剥離す
るという欠点を惹起していた。

【０００５】従ってこのような部分的に欠陥のある不織
布をフィルター用としてプリーツ加工しても、プリーツ
性が不良となるばかりか、部分剥離した箇所からの微細
粒子の洩れが発生するなどフィルター基材として満足で
きる物性を有するものを提供することができないのが実
情であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな欠点を有しない、プリーツ加工性にすぐれ、かつ、
高性能であるフィルター基材を提供せんとするものであ
り、また、その製造方法を提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
達成するために、つぎのような構成を採用する。すなわ
ち、本発明のフィルター基材は、高融点ポリマーが芯成
分で、低融点ポリマーが鞘成分である芯鞘複合フィラメ
ントで構成された不織布層（Ａ）と、前記低融点ポリマ
ーからなるフィラメントと高融点ポリマーからなるフィ
ラメントとの混繊フィラメントで構成された不織布層
（Ｂ）とからなる積層体であって、かつ低融点ポリマー
の融点と高融点ポリマーの融点差が３０〜６０℃の範囲
にあることを特徴とするものである。

【０００８】また、かかる基材の製造方法は、複数列の
エアーサッカーを配置してなるスパンボンド不織布製造
装置を用いて、１列目に芯鞘型複合口金または混繊型口
金のいずれかの口金を配置し、２列目には前記口金のう
ち１列目に使用しなかった口金を配置する方式で互いに
異種の口金を交互に配置させた後、それぞれの口金に、
所定の高融点ポリマーおよび低融点ポリマーを供給し、
押出して得られる芯鞘複合フィラメントおよび混繊フィ
ラメントを、エアーサッカーにより高速牽引して得られ
たフィラメントを、移動する捕集ネットに積層捕集し
て、前記芯鞘複合フィラメントからなる不織布層（Ａ）
と、前記低融点ポリマーフィラメントと高融点ポリマー
フィラメントとの混繊フィラメントからなる不織布層
（Ｂ）とからなる、少なくとも２層の積層シートを形成
させた後、表面がフラットであるカレンダーロールで厚
みを調整し、エンボスロールの上下ロールが、低融点ポ
リマー成分の融点以下の温度に設定されているエンボス
ロールで熱圧着することを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明における基本的思想は、不織布層（Ａ）
を構成するフィラメントに高融点ポリマーのまわりを低
融点ポリマーが全面的におおっている芯鞘型フィラメン
トを使用することで、フィラメント同志の接着力アップ
と高密度化をはかり、不織布に発生する剥離を防止し、
かつ、不織布の剛性をアップし、さらにプリーツ加工性
と捕集したダストの離脱性向上効果をもたらしめ、一方
不織布層（Ｂ）を構成するフィラメントとして、低融点
ポリマーフィラメントと高融点ポリマーフィラメントの
２種のフィラメントを混繊したことで、ダスト捕集性と
プリーツ加工性を、接着性を維持しながら高い水準まで
引上げるという補助効果を発揮せしめ得たものであり、
これら２種の不織布層の相乗効果により、それぞれ２層
が単独で有する機能に比して著しく優れたフィルター機
能、プリーツ加工性ならびに耐久性を達成するフィルタ
ー基材を、目付に左右されることなく提供し得たもので
ある。

【００１０】本発明のフィルター基材における不織布エ
ンボス圧着部の見掛密度は、好ましくは０．６ｇ／ｃｍ
³ 以上であるのがよい。すなわち、０．６ｇ／ｃｍ³ 未
満である場合は接着不良にとなり易く、不織布の層間剥
離が発生し易く、さらに、プリーツ加工後のシートも蛇
行し易く、仮にフィルターとして使用するにしてもフィ
ルターユニットとして組込む際の作業性やユニットに組
込む際の樹脂止め不良によるシール性不良などの欠陥が
発生し易いものができる。

【００１１】一方、非圧着部の見掛密度は０．６ｇ／ｃ
ｍ³ 未満とすることが好ましい。すなわち、この部分の
見掛密度が０．６ｇ／ｃｍ³ 以上であった場合、フィラ
メント同士の接着が強すぎて、不織布自体がフィルム状
となり易く、独立したフィラメントが存在しにくくな
り、その結果、ダストの捕集効率が低下し、フィルター
性能の満足しないものができ易くなる傾向がでてくる。
すなわち、本発明は、かかる問題を、捕集効率の面か
ら、非圧着部の見掛密度は極力低くすることで克服し、
また、不織布層（Ａ）を構成するフィラメントを芯鞘型
フィラメントとすることにより、エンボスロールでの接
着性ならびにシート特性などの問題を克服したものであ
る。

【００１２】本発明の不織布層（Ｂ）を構成するフィラ
メントは、該芯鞘フィラメントを構成する高融点ポリマ
ーと低融点ポリマーからなる、それぞれのフィラメント
の混繊フィラメントで構成することが重要である。低融
点ポリマーフィラメントを使用しない場合は、（Ｂ）層
の不織布密度を高くすることができず、接着性も不十分
であり、プリーツ加工時の層間剥離が発生し易くなり、
とてもフィルター用基材として使用できないものとな
る。

【００１３】かかる不織布層（Ｂ）を構成するフィラメ
ントに使用する高融点ポリマーおよび低融点ポリマー
は、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレンあるいは
それらの共重合物などいずれの樹脂を使用してもよいこ
とは言うまでもない。

【００１４】本発明でいう低融点成分（ポリマー）の融
点と高融点成分（ポリマー）の融点差は、３０〜６０℃
の範囲にあることが必要であり、融点差が３０℃未満で
あった場合、フィラメントの接着力が低下する傾向とな
り、融点差が６０℃を越える場合は、高融点フィラメン
トと低融点フィラメントの紡出時の不安定さからくる単
糸切れなど欠点が発生しやすくなる。

【００１５】高融点成分と低融点成分の比率は、不織布
層（Ａ）を構成する芯鞘型フィラメントの場合８０：２
０から９５：５であることが好ましい。高融点成分の比
率が９５を越えると、低融点成分が高融点成分のまわり
を完全に被覆し得ないフィラメントが発生、紡糸性が不
安定となる上に、部分的に接着不十分な不織布が発生し
易くなる。また、不織布層（Ｂ）を構成する混繊フィラ
メントにおける高融点ポリマーフィラメントと低融点ポ
リマーフィラメントの混繊比率は７０：３０から９０：
１０であることが好ましい。すなわち、低融点ポリマー
フィラメントの比率が１０以下である場合は、シートの
接着不良が発生し易く、３０以上である場合はエンボス
接着時のロール汚れ発生がし易く、それに起因する不織
布の剥離が部分的に発生し易い。

【００１６】本発明のフィルター基材としてのプリーツ
加工時の加工性、形態保持性、捕集性能などの性能を勘
案すると、フィルター基材を構成する不織布の目付は１
２０ｇ／ｍ² 以上であることが好ましい。１２０ｇ／ｍ
² 未満であった場合は不織布層（Ａ）を形成する芯鞘型
フィラメントが不織布層（Ｂ）を形成する面へ、あるい
は不織布層（Ｂ）を形成する混繊フィラメントが不織布
層（Ａ）を形成する面に出てくる場合があり、実質的に
不織布層（Ａ）と不織布層（Ｂ）の積層構造を形成しに
くくなる傾向がでてくる。

【００１７】かかる本発明のフィルター基材の不織布を
構成するフィラメントの繊度は、フィルターの用途ある
いは要求性能によって決定されるが、１〜１０デニール
であることが好ましく、繊度が１０デニールを越える場
合、単位目付当りの構成繊維本数が少なく、フィルター
性能が満足しにくいものとなり、また、１デニール未満
では、紡糸速度５０００ｍ／分レベルの高速紡糸に耐え
られず、収率生産性も極めて低いものとなるため採算に
あわないものとなる可能性が高くなる。不織布層（Ａ）
を構成するフィラメントと不織布層（Ｂ）を構成するフ
ィラメントのデニールは同一であっても異なっていても
よく、要求されるフィルター性能によって決定すればよ
い。

【００１８】本発明のフィルター基材を構成する不織布
は複数列のエアーサッカーを配置してなる通常の２成分
系複合紡糸装置であれば容易に製造することができ、そ
の１列目に芯鞘型複合口金または混繊型口金のいずれか
を、２列目には前記口金の内１列目に使用しなかった口
金を配置し、それぞれのエアーサッカーで高速牽引し、
エアーとともに噴射、開繊して移動するネット上に捕
集、不織布ウェブを得る。このようにして不織布層
（Ａ）が芯鞘、不織布層（Ｂ）が混繊であるフィラメン
トの２層構造とすることができる。引続きエンボスロー
ルにより熱圧着するに際し、芯鞘フィラメントに接する
上ロールはフィラメント表面の全てが低融点成分でおお
われているため、低融点成分の融点より１０℃以上低い
温度に設定することが望ましく、これ以上ロール温度が
高い場合は、ロール汚れがしやすく長時間にわたって安
定生産することが難かしくなる。一方混繊フィラメント
が接する下ロールは低融点成分の融点以下の温度であれ
ば、製造上の問題もなく安定生産することができる。

【００１９】以上のように本発明の不織布は、従来から
公知の複合紡糸装置を用いて製造することが出来、また
不織布層（Ａ）が低融点成分を鞘成分とする芯鞘型フィ
ラメントで構成されているためフィラメント同志の接着
力が強くシート表層部での剥離欠点の発生もなく、適度
な剛性を有しているためプリーツ加工性が極めて良好で
あり、不織布層（Ｂ）は高融点成分と低融点成分との混
繊フィラメントで構成されており層剥離することなく適
度な見掛密度が維持できるためダストの捕集性能が良好
である、いわゆる高性能フィルター用基材を提供するこ
とができる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例によって更に詳細に説明する
が、実施例の中に示す特性値の測定方法は次の通りであ
る。

【００２１】融点（℃）：パーキンエルマー社製ＤＳＣ
−２Ｃ型の示差走査熱量計を用い、昇温速度２０℃／分
で測定した。

【００２２】（目付；ｇ／ｍ² ）：タテ１ｍ、ヨコ１ｍ
の不織布の重量を測定した。

【００２３】（見掛密度；ｇ／ｃｍ³ ）：圧着部の厚さ
は走査型電子顕微鏡を用い拡大倍率１００倍で圧着部の
断面写真を撮影、ノギスにより寸法チェックをした後、
倍率から厚みを逆算し次式により圧着部の見掛密度を算
出した。

【００２４】見掛密度＝目付／圧着部のシート厚さ （非圧着部の厚さ）：ＪＩＳ１０８５ダイヤルゲージ法
に準じてディスク径が１０ｍｍであるＴＥＣＲＯＣ厚み
計で測定し、非圧着部の見掛密度を次式により算出し
た。

【００２５】見掛密度＝目付／非圧着部のシート厚さ （層間剥離）：幅方向２０ｃｍ、長さ方向８０ｃｍのサ
ンプルを長さ方向全体にわたって半径が１０ｃｍの円弧
状に折曲げ、剥離の状況を観察して評価した。

【００２６】 評価基準： ○：剥離の全く認められないもの △：２ｃｍ未満の剥離が１個あるもの ×：剥離個数が２個以上か、２ｃｍ以上の剥離があるも
の （プリーツ加工性）：幅が５０ｃｍ、長さが３００ｍで
あるシートをロータリー式プリーツ加工機で折曲げピッ
チ３ｃｍとなるようにプリーツ加工し、プリーツ加工の
状態を観察して評価した。

【００２７】評価基準： ○：プリーツが鋭角で均一で
あり、プリーツ後のシートに蛇行が見られないもの △：プリーツがやや不均一でわずかに蛇行が認められる
が、フィルターユニット組込みなど使用上問題ないもの ×：プリーツが不均一でプリーツ後の反に蛇行が見られ
フィルターユニット組込みに際して作業上問題あるもの （捕集効率）：リオン社製ダストカウンター（ＫＣ−０
１Ｂ）を使用し、評価風速３ｍ／分にて不織布上流側の
大気塵数（Ｄ1 ）と下流側の０．３から０．５μの粒子
の数（Ｄ2 ）を測定し、次式により算出した。

【００２８】 捕集効率（％）＝（１−Ｄ2 ／Ｄ1 ）１００ 実施例１ 固有粘度が０．６６、融点が２６２℃であるポリエチレ
ンテレフタレートと固有粘度が０．６８、融点が２２８
℃であるイソフタール酸共重合ポリエステルを別々の押
出機で溶融した後、幅方向にエアサッカーの間隔が２０
cmであって前後２列に配置された紡糸装置の前後に、１
口金当りのフィラメント数が２２０本である芯鞘口金
を、後列に口金当りのフィラメント数が同数である混繊
型口金を取付け、それぞれ吐出量２５０ g／分で押出し
た。引き続き紡出フィラメントを冷却した後、紡出速度
５０００ｍ／分となる様エアーサッカーを調整高速牽引
し、鉛を主体とした衝突板に衝突させフィラメントを開
繊、移動するネットコンベア上に噴射、捕集、不織布ウ
ェブとした。この際不織布層（Ａ）を形成する芯鞘型フ
ィラメント、不織布層（Ｂ）を形成する混繊型フィラメ
ントともデニールが約２デニール、高融点成分と低融点
成分の比率が８０：２０であって、それぞれの目付が１
３０ｇ／ｍ² となる様調整、引続き芯鞘フィラメントが
接する上部エンボスロール温度を２１０℃、２００℃、
１９０℃、混繊フィラメントが接する下ロールの温度を
２２８℃、２２３℃、２１８℃の組合せにより熱圧着し
た不織布を採取した。得られた不織布の特性を表１に示
した。

【００２９】

【表１】 表１から明らかなように、得られた不織布はいずれも層
間剥離の問題もなくダスト捕集性能も良好なものであっ
た。引続きシート幅が５０ｃｍのシートをロータリー式
プリーツ加工機で加工した結果、プリーツ加工性良好で
あり、プリーツ部も均一でシャープなものであった。

【００３０】比較例１ 実施例１と同一の原料を用い前後２列ともに混繊型口金
を取付け、高融点成分と低融点成分の比率が８５：１５
であって、繊度が２デニール、不織布の目付を２６０ｇ
／ｍ² とし、上下エンボスロールの温度を２２５℃とし
熱圧着した。得られた不織布のダスト捕集効率は５５％
を満足されるものであったが、プリーツ加工後のプリー
ツ性が不良であり、プリーツ部に部分的にシート剥離す
るなどフィルター基材として十分なものでなかった。

【００３１】実施例２ 実施例１と同様の原料を用い、芯鞘型フィラメントと混
繊フィラメントの高融点成分と低融点成分の比率および
フィラメントのデニールを変更し検討した。芯鞘フィラ
メント、混繊フィラメントとも１デニール以下では紡糸
糸切れがはげしく、欠点が多発シート化困難であり、ま
た１０デニール以上では紡出フィラメントの冷却不十分
により、エアーサッカーまでの間に冷却しきれず、紡糸
不可能であり、本発明の１デニールから１０デニールの
紡糸性が良好であった。また高融点成分と低融点成分の
比率は、芯鞘型フィラメントの場合９５：５まで紡糸性
良好であり、混繊フィラメントでは７０：３０、８０：
２０、９０：１０といずれも紡糸性接着性とも良好で、
フィルター基材として欠点もなく良好なものであった。

【００３２】実施例３ 実施例１と同様、前列に芯鞘口金を、後列に混繊口金を
取付け、いずれも繊度が２デニールとなる様吐出量とエ
アーサッカー圧力を調整、高融点成分と低融点成分の比
率が８０：２０であるフィラメントをネット上に捕集
し、不織布層（Ａ）および不織布層（Ｂ）のそれぞれの
目付が８０ｇ／ｍ² 、１００ｇ／ｍ² 、１２０ｇ／
ｍ² 、１５０ｇ／ｍ² となるようネット速度を調整、引
続き芯鞘フィラメントが接する上部エンボスロール温度
が２００℃、混繊フィラメントが接する下ロール温度が
２２３℃であるエンボスロールで熱圧着し不織布を採取
した。得られた不織布をロータリー式プリーツ加工機で
プリーツ加工した結果、本発明品である目付１２０ｇ／
ｍ² 以上のものは、加工性、プリーツ形態保持性良好で
あり、フィルター基材として良好な特性を示した。

【００３３】比較例２ 実施例３において、不織布（Ａ）および（Ｂ）をそれぞ
れ目付４０ｇ／ｍ² とする以外は同一条件で、エンボス
加工して熱圧着までの工程に通した。

【００３４】この不織布積層ウェブシートは、薄すぎ
て、該エンボス加工中に、不織布層（Ａ）を構成する芯
鞘フィラメントが部分的に不織布層（Ｂ）の表面に混在
する箇所がエンボスロールにくっついてとられてしま
い、安定な生産が不可能であった。

【００３５】実施例４ 高融点成分として、固有粘度が０．６６、融点が２６２
℃であるポリエチレンテレフタレートを用い、低融点成
分として、イソフタール酸共重合ポリエステルのイソフ
タル酸の共重合比率を変更して、融点が、２３８℃、２
２８℃、２０５℃の３水準のものを用意した。これらの
ポリマを使用して、実施例１と同様にして、前列に芯鞘
型口金を、後列に混繊型口金を配置した紡糸装置によ
り、フィラメントの繊度が２デニールとなる条件で紡糸
し、ネットコンベア上に噴射、捕集、目付２２０ｇ／ｍ
² の不織布ウェブとし、引続き芯鞘フィラメントが接す
る上部エンボスロール温度を２１０℃、混繊フィラメン
トが接する下ロールの温度を２２０℃として熱圧着し
た。これらの熱圧着不織布シートのうち、融点が２３８
℃である低融点成分を使用したシートは、層間剥離がと
ころどころにみられるものであった。

【００３６】実施例５ 実施例１において、３列目に、さらに１列目のエアサッ
カーを配列させ、かつ、それぞれの目付を１００ｇ／ｍ
² とする以外は同一条件、方法で積層不織布シートを作
成した。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、片面が見掛密度と裏層の見掛
密度が異なる２層構造を有するため、プリーツ加工性良
好であり、またシートの層間剥離、表層剥離のない、ダ
スト捕集性能良好なフィルター基材の要求特性を満足で
きる優れた性質をもった高性能フィルター基材を提供す
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 39/00 - 39/20

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高融点ポリマーが芯成分で、低融点ポリ
   マーが鞘成分である芯鞘複合フィラメントで構成された
   不織布層（Ａ）と、低融点ポリマーからなるフィラメン
   トと高融点ポリマーからなるフィラメントとの混繊フィ
   ラメントで構成された不織布層（Ｂ）とからなる積層体
   であって、かつ低融点ポリマーの融点と高融点ポリマー
   の融点差が３０〜６０℃の範囲にあることを特徴とする
   フィルター基材。
2. 【請求項２】 該基材の圧着部分の見掛密度が０．６ｇ
   ／ｃｍ3 以上で、非圧着部分の見掛密度が０．６ｇ／ｃ
   ｍ3 未満であり、かつ、該基材の厚み方向の見掛密度
   が、不織布層（Ａ）の方が不織布層（Ｂ）より高い請求
   項１記載のフィルター基材。
3. 【請求項３】 該基材の目付が１２０ｇ／ｍ2 以上であ
   り、かつ、該基材を構成するフィラメントの繊度が１〜
   １０デニールの範囲にある請求項１記載のフィルター基
   材。
4. 【請求項４】芯鞘複合フィラメントの高融点ポリマー成
   分と低融点ポリマー成分の比率が、８０：２０から９
   ５：５の範囲にあり、また、混繊フィラメントの高融点
   ポリマーからなるフィラメント成分と低融点ポリマーか
   らなるフィラメント成分の混繊比率が７０：３０から９
   ０：１０の範囲にある請求項１記載のフィルター基材。
5. 【請求項５】 高融点ポリマーがポリエチレンテレフタ
   レートであって、低融点ポリマーが共重合ポリエステル
   である請求項４記載のフィルター基材。
6. 【請求項６】 複数列のエアーサッカーを配置してなる
   スパンボンド不織布製造装置を用いて、１列目に芯鞘型
   複合口金または混繊型口金のいずれかの口金を配置し、
   ２列目には前記口金のうち１列目に使用しなかった口金
   を配置する方式で互いに異種の口金を配置させた後、そ
   れぞれの口金に、所定の高融点ポリマーおよび低融点ポ
   リマーを供給し、押出して得られる芯鞘複合フィラメン
   トおよび混繊フィラメントを、エアーサッカーにより高
   速牽引して得られたフィラメントを、移動する捕集ネッ
   トに積層捕集して、前記芯鞘複合フィラメントからなる
   不織布層（Ａ）と、前記低融点ポリマーフィラメントと
   高融点ポリマーフィラメントとの混繊フィラメントから
   なる不織布層（Ｂ）とからなる、少なくとも２層の積層
   シートを形成させた後、表面がフラットであるカレンダ
   ーロールで厚みを調整し、エンボスロールの上下ロール
   が、低融点ポリマー成分の融点以下の温度に設定されて
   いるエンボスロールで熱圧着することを特徴とするフィ
   ルター基材の製造方法。
7. 【請求項７】 該口金が、３列以上配置させたスパンボ
   ンド不織布製造装置を用いることを特徴とする請求項６
   記載のフィルター基材の製造方法。
8. 【請求項８】 該エンボスロールで熱圧着する前に、ニ
   ードルパンチ処理して交絡させることを特徴とする請求
   項６記載のフィルター基材の製造方法。