JP4648725B2

JP4648725B2 - エアーフィルター材用補強材

Info

Publication number: JP4648725B2
Application number: JP2005049330A
Authority: JP
Inventors: 圭永峰; 忠田村
Original assignee: Shinwa Corp
Current assignee: Shinwa Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: JP2006233358A

Description

本発明は、エアーフィルタ材本体を補強するために用いられる補強材に関し、高剛性で難燃性に優れたエアーフィルター材用補強材に関するものである。

従来より、中高性能エアーフィルター材本体、ＨＥＰＡフィルター材本体又はエレクトレットフィルター材本体として、ポリプロピレン極細繊維等の各種極細繊維が集積されてなるメルトブロー不織布が用いられている。このメルトブロー不織布製エアーフィルター材本体は、極細繊維で構成されているため、強度や剛性が低い。したがって、この本体を補強するために、高強度及び高剛性の補強材が、エアーフィルター材本体に貼合することが行われている。

高強度及び高剛性の補強材としては、ネット、編織物又は不織布等が用いられている。その中でも、不織布はネットや編織物に比べて、比較的細かな間隙を均一に持っていると共に、通気性にも優れているため、プレフィルター材としても機能しうるものである。したがって、補強材として、スパンボンド不織布、バインダーボンド不織布、ファイバーボンド不織布等の各種の不織布が用いられている。

ところで、エアーフィルター材本体にはポリプロピレン極細繊維等が集積されてなる剛性の殆ど無い不織布が用いられているので、火炎が近づいたとき、その箇所がドロップアウト（極細繊維が溶融して脱落すること）して、炎が付きにくく、延焼を生じにくいものとなっている。一方、補強材としての不織布は、高剛性であるため、火炎が近づいても、その箇所が容易にドロップアウトせず、炎が補強材に付き、延焼しやすいということがあった。

このため、補強材としての不織布は、難燃剤を含有する構成繊維よりなるものが用いられたり、あるいは、不織布に後加工で難燃剤を添着させたものを用いることが行われている（特許文献１）。しかしながら、難燃剤としては、一般にハロゲン系化合物やリン系化合物が用いられているが、これらの化合物は環境に悪影響を与えるという点で問題視されている。

特開平８−２８１０３０号公報（段落番号０００８）

そこで、本発明者等は、補強材としての不織布に、難燃剤を用いることなく、所定の難燃性を与えるべく、種々検討していたところ、構成繊維として短繊維を用い、かつ、構成繊維相互間を融着して不織布に高剛性を与えるための融着成分を一定量以上用いれば、火炎が近づいたときに、ドロップアウトが生じやすいことを見出した。本発明は、このような知見に基づくものである。

すなわち、本発明は、鞘部が低融点重合体で芯部が高融点重合体で形成されている芯鞘型複合短繊維を構成繊維とし、難燃剤及び難燃性繊維のいずれをも含有しない短繊維不織布よりなるエアーフィルター材用補強材であって、該短繊維不織布中に低融点重合体は３７．５質量％以上含有されており、かつ、該芯鞘型複合短繊維相互間は絡合されていると共に、該低融点重合体の融着によって結合されていることを特徴とするエアーフィルター材用補強材に関するものである。

本発明に係るエアーフィルター材用補強材は、鞘部が低融点重合体で芯部が高融点重合体で形成されている芯鞘型複合短繊維を構成繊維とする短繊維不織布よりなるものである。鞘部を形成している低融点重合体と、芯部を形成している高融点重合体との組み合わせとしては、ポリエチレン／ポリプロピレン、低融点ポリエステル／高融点ポリエステル、ポリオレフィン／高融点ポリエステル等を挙げることができる。また、鞘部と芯部の質量比は、鞘部：芯部＝３０〜７０：７０〜３０程度である。本発明においては、低融点重合体の含有量をなるべく多くするのが好ましいので、鞘部：芯部＝５０以上：５０未満であるのがより好ましい。

本発明で用いる不織布の構成繊維は、短繊維である。短繊維とは、紡績しうる程度の繊維長を持つもののことを意味し、一般的に、１０〜１００ｍｍ程度である。たとえば、連続繊維である長繊維を使用すると、火炎が近づいたとき、繊維軸方向に延焼が生じやすくなるので、好ましくない。

本発明における短繊維不織布は、構成繊維として芯鞘型複合短繊維１００質量％からなるものであってもよいし、構成繊維として芯鞘型複合短繊維の他に異種の短繊維が混合されていてもよい。異種の短繊維としては、単相のポリオレフィン短繊維やポリエステル短繊維が用いられる。しかしながら、本発明においては、芯鞘型複合短繊維中の低融点重合体が、短繊維不織布全体の質量に対して、３７．５質量％以上含有されている必要がある。低融点重合体が３７．５質量％未満であると、火炎が近づいたとき、その箇所がドロップアウトしにくく、延焼が生じやすくなるので、好ましくない。

また、本発明における短繊維不織布は、芯鞘型複合短繊維等の構成繊維相互間が絡合されている。この絡合は、不織布に高強度及び高剛性を与えるためである。すなわち、構成繊維相互間が絡合していないと、構成繊維相互の結合が弱くなり、高強度及び高剛性を与えにくくなる。構成繊維相互間は、従来公知の水流絡合法やニードルパンチ法で絡合することができる。

絡合している芯鞘型複合短繊維等の構成繊維相互間は、また同時に、鞘部を形成している低融点重合体で、融着されている。この融着も、不織布に高強度及び高剛性を与えるものである。低融点重合体による融着は、低融点重合体が溶融又は軟化する温度で加熱処理することによって行われる。

本発明に係る短繊維不織布よりなるエアーフィルター材用補強材は、以下のような方法で製造することができる。すなわち、カード法により、芯鞘型複合短繊維を含む構成繊維を開繊し、繊維ウェブを作成する。この繊維ウェブに、水流絡合法又はニードルパンチ法を適用し、構成繊維相互間を絡合させる。水流絡合法としては、従来公知の方法が用いられる。具体的には、孔径０．０５〜０．５ｍｍのオリフィスが０．５〜１．５ｍｍの間隔で列をなして設けられたノズルダイを用い、このオレフィスから水圧３〜４０ＭＰａ（より好ましくは５〜１８ＭＰａ）で水流を噴射し、この水流を繊維ウェブに衝突させるという方法である。また、ニードルパンチ法も従来公知の方法が用いられ、多数の刺付き針で繊維ウェブを何度も突き刺して、構成繊維相互間を絡合させる方法である。その後、低融点重合体が溶融又は軟化する温度で、加熱処理を行えば、本発明に係る短繊維不織布よりなるエアーフィルター材用補強材を容易に得ることができる。

本発明に係る短繊維不織布よりなるエアーフィルター材用補強材は、エアーフィルター材本体に貼合されて用いられる。エアーフィルター材本体への貼合は種々の態様及び手段で行われる。たとえば、エアーフィルター材本体の片面に、接着剤等で補強材を接着貼合してもよい。また、エアーフィルター材本体の両面に、接着剤等で補強材を接着貼合してもよい。さらに、両面に貼合する場合には、接着剤等で接着せずに、単に積層しただけで貼合してもよい。このようにして、全体として、高強度及び高剛性のエアーフィルター材が得られるのである。このエアーフィルター材には、プリーツ加工等の従来公知の加工が施され、枠等に組み込まれて、エアーフィルターとして用いられるのである。

本発明に係る補強材は、構成繊維が長繊維ではなく短繊維よりなる不織布であるので、火炎が近づいたとき、繊維の軸方向に伝わって火炎が延焼しにくくなる。しかも、本発明に係る補強材は、低融点重合体を３７．５質量％以上含有しているので、この低融点重合体が溶融又は軟化して、火炎が近づいた箇所で、容易にドロップアウトする。したがって、火炎による延焼を防止しうるという効果を奏する。

また、本発明に係る補強材は、構成繊維である短繊維相互間が絡合及び融着しているので、高強度で高剛性である。したがって、低強度で低剛性のエアーフィルター材本体と貼合すれば、全体として、高強度で高剛性のエアーフィルター材を得ることができるという効果を奏する。さらに、本発明に係る補強材は、ハロゲン系やリン系の難燃剤を用いなくてよいので、環境に悪影響を与えることも少ない。

以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明は、特定の短繊維不織布をエアーフィルター材用補強材とすれば、火炎が近づいたときに、その箇所でドロップアウトしやすく、延焼を防止しうるとの知見に基づくものとして、解釈されるべきである。

実施例１
以下の芯鞘型複合短繊維（１）１００質量％を、カード法で開繊し、目付１００ｇ／ｍ²の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブに、水流絡合処理を施した後、１３０℃に加熱されたキャンドライヤーを通して、短繊維不織布を得た。
［芯鞘型複合短繊維（１）］
鞘部；融点１１０℃の低融点ポリエステル
芯部；融点２６５℃の高融点ポリエステル
芯鞘比；芯：鞘＝５０：５０（質量比）
繊度；４．４デシテックス
繊維長；５１ｍｍ

実施例２
実施例１で用いた芯鞘型複合短繊維（１）７５質量％と、以下の単相短繊維（１）２５質量％を混合して、カード法で開繊し、目付１００ｇ／ｍ²の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブに、実施例１と同一の方法で処理を施して短繊維不織布を得た。
［単相短繊維（１）］
素材；融点２６５℃の高融点ポリエステル
繊度；３．３デシテックス
繊維長；５１ｍｍ

実施例３
以下の芯鞘型複合短繊維（４）１００質量％を、カード法で開繊し、目付１００ｇ／ｍ²の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブに、水流絡合処理を施した後、１８０℃に加熱されたキャンドライヤーを通して、短繊維不織布を得た。
［芯鞘型複合短繊維（４）］
鞘部；融点１６０℃の低融点ポリエステル
芯部；融点２６５℃の高融点ポリエステル
芯鞘比；芯：鞘＝５０：５０（質量比）
繊度；４．４デシテックス
繊維長；５１ｍｍ

実施例４
実施例１で用いた芯鞘型複合短繊維（１）６０質量％、以下の芯鞘型複合短繊維（２）２０質量％及び以下の芯鞘型複合短繊維（３）２０質量％を混合して、カード法で開繊し、目付１００ｇ／ｍ²の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブに、実施例１と同一の方法で処理を施して短繊維不織布を得た。
［芯鞘型複合短繊維（２）］
繊度が２．２デシテックスとなっている他は、全て芯鞘型複合短繊維（１）と同一の構成になっているものである。
［芯鞘型複合短繊維（３）］
繊度が６．６デシテックスとなっている他は、全て芯鞘型複合短繊維（１）と同一の構成になっているものである。

比較例１
実施例１で用いた芯鞘型複合短繊維（１）５０質量％と、実施例２で用いた単相短繊維（１）５０質量％を混合して、カード法で開繊し、目付１００ｇ／ｍ²の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブに、実施例１と同一の方法で処理を施して短繊維不織布を得た。

比較例２
実施例１で用いた芯鞘型複合短繊維（１）２５質量％と、実施例２で用いた単相短繊維（１）７５質量％を混合して、カード法で開繊し、目付１００ｇ／ｍ²の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブに、実施例１と同一の方法で処理を施して短繊維不織布を得た。

比較例３
実施例２で用いた単相短繊維（１）１００質量％を、カード法で開繊し、目付１００ｇ／ｍ²の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブに、実施例１と同一の方法で処理を施して短繊維不織布を得た。

比較例４
以下の芯鞘型複合長繊維（１）が集積されてなるスパンボンド不織布（ユニチカ社製「エルベスＴ１００３ＷＤＯ」）を得た。
［芯鞘型複合長繊維（１）］
鞘部；融点１３０℃のポリエチレン
芯部；融点２６５℃の高融点ポリエステル
芯鞘比；芯：鞘＝５０：５０（質量比）
繊維長；連続

比較例５
実施例１で用いた芯鞘型複合短繊維（１）１００質量％を、カード法で開繊し、目付１００ｇ／ｍ²の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブに、水流絡合処理を施して、短繊維不織布を得た。なお、水流絡合処理の後、キャンドライヤーを通す加熱処理は行わなかった。

比較例６
実施例１で用いた芯鞘型複合短繊維（１）１００質量％を、カード法で開繊し、目付１００ｇ／ｍ²の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブに、水流絡合処理を施さずに、１１０℃に加熱されたカレンダーロールを通して、短繊維不織布を得た。

実施例１〜４及び比較例１〜６に係る方法で得られた各不織布は、以下のようなものである。すなわち、実施例１〜４及び比較例１、２に係る方法で得られた短繊維不織布は、構成繊維である短繊維相互間が水流絡合処理によって絡合しており、かつ、芯鞘型複合短繊維中の低融点ポリエステルの融着によって構成繊維相互間が結合されているものである。また、比較例３に係る方法で得られた短繊維不織布は、芯鞘型複合短繊維を用いずに、高融点ポリエステルのみからなる単相短繊維を用いているので、構成繊維相互間が融着によって結合していないものである。比較例４に係る長繊維不織布は、構成繊維が短繊維ではなく長繊維（連続繊維）となっているものである。比較例５に係る方法で得られた短繊維不織布は、構成繊維相互間が融着によって結合していないものである。比較例６に係る短繊維不織布は、水流絡合処理を施していないので、構成繊維相互間が絡合していないものである。

実施例１〜４及び比較例１〜６に係る方法で得られた各不織布が、エアーフィルター材用補強材として適しているか否かを検討するため、以下の方法で剛軟度及び燃焼性の試験を行った。この結果を表１に示した。なお、表１中には、各不織布中の低融点ポリエステルの質量％を記載しておいた。
［剛軟度］
ＪＩＳＰ８１２５に記載された「紙及び板紙」のこわさ試験方法中、テーバーこわさ試験法に準拠して、剛軟度（ｇｆ・ｍｍ）を測定した。
［燃焼性］
ＪＩＳＬ１０９１に記載された「繊維製品の燃焼性試験方法」に準拠して、燃焼性の試験を行い、合否の判定を行った。

［表１］
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低融点ポリエス剛軟度
テルの質量％ ━━━━━━━━━━━ 燃焼性
タテヨコ
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実施例１５０７．０６．５合格
実施例２３７．５５．１４．８合格
実施例３５０６．８６．４合格
実施例４５０１２．０１１．５合格
比較例１２５３．８３．９不合格
比較例２１２．５ − − 不合格
比較例３０ − − 合格
比較例４５０４．８４．０不合格
比較例５５０ − − 合格
比較例６５０３．８３．２合格
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注）表中、剛軟度が「−」となっているのは、剛性が低すぎて、測定不能であることを示している。

表１の結果から明らかなように、実施例１〜４に係る短繊維不織布は、剛軟度も高く、燃焼性も合格と判定しうるものであり、エアーフィルター材用補強材として好適に用いられるものである。一方、比較例１に係る短繊維不織布は、不織布中の低融点ポリエステルの含有量が２５質量％となっているため、火炎が近づいたときにドロップアウトしにくく、延焼しやすいものであり、燃焼性が不合格と判定されるものである。比較例２に係る短繊維不織布も、低融点ポリエステルの含有量が１２．５質量％と少なくなっているので、燃焼性が不合格と判定されるものである。また、融着結合に寄与する低融点ポリエステルの含有量が少ないので、剛性も低すぎて、エアーフィルター材用補強材としては不適当である。比較例３に係る短繊維不織布は、低融点ポリエステルを用いていないため、構成繊維相互間が融着結合されておらず、剛性が低すぎて、エアーフィルター材用補強材としては不適当である。比較例４に係る不織布は、長繊維（連続繊維）を構成繊維とするため、火炎が近づいたときに、長繊維の繊維軸方向に沿って延焼しやすく、燃焼性が不合格と判定されるものである。比較例５に係る短繊維不織布は、低融点ポリエステルを含んでいるが、融着処理を行っていないため、剛性が低すぎて、エアーフィルター材用補強材としては不適当である。比較例６に係る短繊維不織布は、絡合処理を行っていないため、剛性が若干低く、やはりエアーフィルター材用補強材として不適当である。

Claims

鞘部が低融点重合体で芯部が高融点重合体で形成されている芯鞘型複合短繊維を構成繊維とし、難燃剤及び難燃性繊維のいずれをも含有しない短繊維不織布よりなるエアーフィルター材用補強材であって、該短繊維不織布中に該低融点重合体は３７．５質量％以上含有されており、かつ、該芯鞘型複合短繊維相互間は絡合されていると共に、該低融点重合体の融着によって結合されていることを特徴とするエアーフィルター材用補強材。
鞘部が低融点ポリエステルで芯部が高融点ポリエステルで形成されている芯鞘型複合短繊維を用いる請求項１記載のエアーフィルター材用補強材。
芯鞘型複合短繊維中の鞘部が、５０質量％以上である請求項１又は２記載のエアーフィルター材用補強材。
芯鞘型複合短繊維の繊維長が、１０〜１００ｍｍである請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエアーフィルター材用補強材。
エアーフィルター材本体に、請求項１記載のエアーフィルター材用補強材を貼合してなるエアーフィルター材。