JP4900675B2 - エアフィルター用複合不織布 - Google Patents
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Description
これを解決する方法として、既にスパンボンド不織布やメルトブロー不織布のような合繊不織布によるものが提案されている。例えば、特許文献1(特開2003−135333号公報)には、内袋、または外袋がメルトブロー不織布とスパンボンド不織布の積層体からなり、集塵性能に優れ、かつ湿潤強度にも優れるという電気掃除機用集塵バッグが提案されている。しかしながら、この集塵バッグに用いられているメルトブロー不織布は、基本的に濾過性能が優れるものの、通気性が劣るので圧損が高いという欠点を有する。また、この集塵バッグに用いられるスパンボンド不織布も、繊維間結合に必要な熱圧カレンダー処理が必要なために、圧損が高い傾向が否めない。かつ、メルトブロー不織布もスパンボンド不織布も、地合いの均一性が劣り、性能の不安定さがおきやすい。
本発明のエアフィルター用複合不織布は、上記(B)エアレイド不織布の両面に、上記(A)(A−1)スパンボンド不織布と(A−2)メルトブロー不織布とが積層一体化されてなる、または(A−2)メルトブロー不織布単体からなる、合繊不織布が積層されてなるものが挙げられる。
また、本発明のエアフィルター用複合不織布は、上記(A)(A−1)スパンボンド不織布と(A−2)メルトブロー不織布とが積層一体化されてなる、または(A−2)メルトブロー不織布単体からなる、合繊不織布の両面に、上記(B)エアレイド不織布が積層されてなるものも挙げられる。
ここで、(A)合繊不織布を構成する、(A−1)スパンボンドは、繊維の平均繊度が1.5〜5dtex、目付が0〜20g/m2であり、(A−2)メルトブロー不織布は、繊維の平均繊度が0.02〜1dtex、目付が2〜20g/m2であり、(B)エアレイド不織布は、繊維の繊度が0.8〜6dtex、目付30〜100g/m2であることが好ましい。
また、(A)合繊不織布としては、(A−1)スパンボンド不織布/(A−2)メルトブロー不織布/(A−1)スパンボンド不織布の順に積層一体化されているものが挙げられる。
さらに、(A)合繊不織布としては、(A−2)メルトブロー不織布のみのものも挙げられる。
本発明のエアフィルター用複合不織布は、電気掃除機用集塵バッグの用途に好適である。
次に、本発明は、(A)合繊不織布をキャリアシートとして用い、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、しかるのち加熱して繊維間結合を形成し一体化することを特徴とする、上記エアフィルター用複合不織布の製造方法に関する。
また、本発明は、(A)合繊不織布をキャリアシートとして用い、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、さらにこの上に、(A)合繊不織布を積層し、しかるのち加熱して繊維間結合を形成し一体化することを特徴とする、上記エアフィルター用複合不織布の製造方法に関する。
さらに、本発明は、多孔質ネットコンベア上に、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、この上に、(A)合繊不織布を積層し、さらにこの上に、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、しかるのち加熱して繊維間結合を形成し一体化することを特徴とする、上記エアフィルター用複合不織布の製造方法に関する。
(1)エアレイド不織布は、通気性が良く、エアフィルターに適した構造体であり、さらにスパンボンド不織布の高強度、メルトブロー不織布の細繊度によるダスト集塵性を組み合わせることにより、優れた性能を発揮する。
(2)エアレイド不織布単独では、メルトブロー不織布のような微細繊度の繊維が適用できず、メルトブロー不織布の高集塵性は期待できない。しかしながら、エアレイド不織布製造時に、メルトブロー不織布、またはSMS(スパンボンド不織布/メルトブロー不織布/スパンボンド不織布からなる複合不織布)、SMMS(上記SMSのM層を、2層で形成したもの)などの積層一体化不織布をキャリアシートとして使用することにより、容易に複合体を作製することができる。
(3)本発明のエアフィルター用複合不織布は、すべて合成繊維製の場合には、集塵バッグに製袋する場合、ヒートシール、超音波シールなどが可能で、ケミカル系接着剤を使用しないで済むので、モノマー、ホルマリンなどの微量残存の恐れが全くない。
(4)本発明に用いられるエアレイド不織布は、均一性が良いので、単なるスパンボンド不織布/メルトブロー不織布の組み合わせよりもフィルター性能が安定する。
本発明に用いられる(A)合繊不織布は、(A−1)スパンボンド不織布と(A−2)メルトブロー不織布とが積層一体化された複合不織布か、または(A−2)メルトブロー不織布単体からなる。
ここで、(A−1)スパンボンド不織布と(A−2)メルトブロー不織布の組み合わせの場合は、SM(スパンボンド不織布/メルトブロー不織布)でも、SMS(スパンボンド不織布/メルトブロー不織布/スパンボンド不織布)でも、さらにはSMMS(スパンボンド不織布/メルトブロー不織布/メルトブロー不織布/スパンボンド不織布)でもよく、特に限定されない。
本発明に用いられる(A−1)スパンボンド不織布は、本発明のエアフィルター用複合不織布において、粉塵の捕集能力に優れる微細繊維集合体であるメルトブロー不織布の表面保護、および引張り強度補強などの役目を果たすものである。
また、(A−1)スパンボンド不織布の目付けが20g/m2を超えると、通気性が悪化するので、好ましくない。
本発明に用いられる(A−2)メルトブロー不織布は、本発明のエアフィルター用複合不織布において、10μm以下の微細粒子の捕集の役目を果たすものである。
(A−2)メルトブロー不織布に用いられる熱可塑性ポリマーは、特に限定されることなく、用途に応じて、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ゴム弾性を有するポリウレタン、ポリエステルエーテル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマーなどメルトブロー法により不織布を形成できるものであれば任意に使用できる。しかしながら、汎用性に優れ、また、エレクトレット化が可能なことから、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン類が好ましい。これらのポリマーには、通常の艶消剤、熱安定剤、顔料、消臭剤、抗菌剤、防ダニ剤、防カビ剤、芳香剤などの添加剤が添加されていてもよい。
また、(A−2)メルトブロー不織布の目付けは、2g/m2未満では、微細粉塵の集塵性能が保てなくなり、一方、20g/m2を超えると、通気性が悪化して好ましくない。
本発明に用いられる(B)エアレイド不織布は、低圧損であり、これは、シートの厚さ方向に空気を貫通させながらシート化するという製法上の特徴に起因する。結果的に、構成する繊維が面方向のみならず厚さ方向にも配列し、良好な通気性を示す。従って、使用する繊維の適正化をすれば、良好なダスト集塵性を有するエアフィルターとして有効である。この場合、適正化の例としては、細繊度を使う(例えば0.8〜1.2dtexなど)、あるいは、異繊度の多層で粗密構造化を図ることもできる。
また、(B)エアレイド不織布は、地合いが良好であり、メルトブロー不織布やスパンボンド不織布よりも地合いの均一性が良い。従って、品質の安定性につながる。
さらに、(B)エアレイド不織布は、複合化が容易であり、エアレイド法で該エアレイド不織布を製造するに際し、(A)合繊不織布をキャリアシートとして使うことができ、容易に積層・一体化が図れる。
また、後述するように、複数の繊維噴き出し部を使用してネットコンベア上にエアレイド不織布を形成するに際して、それらの間に(A)合繊不織布を入れていけば、内層部に(A)合繊不織布を挟み込んだ複合積層体も容易に作ることができる。
すなわち、エアレイド不織布単体では得られにくい優れた集塵性が得られる。ここで、メルトブロー不織布は極細繊維なので、微細ダストの集塵に有効である(エアレイドに適用可能な合繊よりも一般的に細い)。
このとき、上層側(流体流入側)より下層側(流体流出側)にかけて、太い繊維の層から細い繊維の層となるように、順次、積層し、この積層された繊維層を熱オーブンに搬入し、熱風で繊維間を結合し不織布として一体化させてもよい。
なお、(B)エアレイド不織布の製法がエアレイド法であるので、熱接着性繊維は、繊維長が3〜10mmであることが好ましく、さらに好ましくは3〜7mmである。繊維長が3mm未満の場合は、強度アップなどの効果が十分で無く、一方、10mmを超えると、繊維どうしが絡まり易くなり、工程性や地合いの悪化につながりやすい。
これに対し、本発明に用いられるエアレイ不織布は、短い繊維を使用したエアレイド不織布製造法によるものなので、単層のみならず、多層の場合でも、繊維は厚さ方向に配列しやすく、かつ層間において異なる繊維径の繊維どうしの混じり合いも生じ、繊維層間の繊維径勾配は比較的に連続傾斜になる。
従って、圧力損失が小さく、目詰まりも少なくなってライフ(ろ過可能時間)が長くなるうえ、圧損上昇が少ないという大きな特徴を有する。また、このような短繊維を原料繊維とするエアレイド不織布製造法によれば、極めて地合いの良好な、つまり均一性の良好なフィルターが得られるという大きな特徴を有する。均一性は、本発明が意図するエアフィルター材の用途において極めて重要であり、上記した既存の乾式不織布では得られ難い。
さらに、ニードルを使用していないので、ニードル跡による性能低下の問題も解消される。また、ケミカルバインダーを使用していないので、皮膜形成による圧力損失アップや捕集効率ダウンの弊害が無く、環境汚染の恐れも無い。
(A)合繊不織布と(B)エアレイド不織布とを積層・一体化して複合シートとするには、インラインでもアウトラインでも可能である。
インラインの場合、あらかじめ(A)合繊不織布を多孔質ネットコンベア上に載置し、このコンベア上に位置する単台または多数台の噴き出し部から、繊維長3〜10mmの熱接着性繊維を噴出しネットコンベア下面に配置した空気サクション部で吸引しながらネットコンベア上に繊維層を形成させ、この積層された繊維層を熱オーブンに搬入し、熱風で繊維間を結合し不織布として一体化させ、必要に応じて、カレンダー加工して、複合不織布を得る。
なお、本発明の複合不織布において、(B)エアレイド不織布の両面に(A)合繊不織布が積層一体化されたものは、例えば、(A)合繊不織布をキャリアシートとして用い、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、さらにこの上に、(A)合繊不織布を積層し、しかるのち加熱して繊維間結合を形成し一体化することによって、インラインで製造することができる。
また、本発明の複合不織布において、(A)合繊不織布の両面に(B)エアレイド不織布が積層一体化されたものは、例えば、多孔質ネットコンベア上に、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、この上に、(A)合繊不織布を積層し、さらにこの上に、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、しかるのち加熱して繊維間結合を形成し一体化することによって、インラインで製造することができる。
一方、アウトラインの場合には、例えば、あらかじめ作製された、(A)合繊不織布と(B)エアレイド不織布とを積層し、熱風処理により一体化すればよい。必要に応じて、液状接着剤を用いても良いし、さらにカレンダー加工、またはエンボス加工を施しても良い。
本発明のエアフィルター用複合不織布は、以上のようにして得られる不織布積層体を熱処理することが好ましい。熱処理としては、熱風処理および/または熱圧処理が挙げられる。
このうち、繊維間結合を形成するための熱風処理としては、熱接着性複合繊維の低融点成分の融点以上の温度が必要である。しかしながら、低融点成分の融点よりも30℃以上高い場合、あるいは高融点成分(芯鞘型複合繊維の芯成分、あるいはサイドバイサイド型複合繊維の高融点成分)の融点以上の場合は、繊維の熱収縮が大きくなり易く、地合いの悪化を招いたり、はなはだしい場合は繊維の劣化を生じるので好ましくない。
熱風処理温度は、通常、110〜190℃、好ましくは120〜175℃である。
繊維間結合を補強する場合の熱処理温度は、通常、110〜190℃、好ましくは120〜175℃である。
以上の本発明に用いられるエアフィルター用複合不織布は、エレクトレット加工を施してもよい。
ここで、エレクトレット加工とは、例えば特開昭61−186568号公報に開示されている加工方法であり、公知の種々のエレクトレット化の方法、例えば、熱エレクトレット法、エレクトロエレクトレット法、ラジオエレクトレット法、メカノエレクトレット法などを適用することによって、シートなどを荷電状態にする加工方法である。
エレクトレット加工する際には、用いられる不織布を構成している繊維に付着している表面油剤などを除去するために、例えば50〜100℃の熱水で、5数秒〜10数分程度洗浄したのち、熱接着性短繊維を構成するポリマーの融点未満の温度、例えば80〜140℃で数十秒〜数十分程度乾燥処理することが好ましい。油剤などの除去には、そのほかウォタージェット処理してもよい。
エレクトレット加工の具体的な一例としての条件は、ポリオレフィン系複合不織布の場合、好ましくは80〜150℃、さらに好ましくは90℃〜110℃程度の加熱ローラー上にて、−30〜−5KVあるいは+5〜+30KV、さらに好ましくは−30〜−5KV程度の直流電圧を印加し、次に冷却ロール上にてさらに−30〜−5KVあるいは+5〜+30KV、さらに好ましくは−30〜−5KV程度の直流電圧を印加する方法などが挙げられる。生活空間に存在する微少塵埃の多くはプラス帯電しているものが比較的に多いので、印加電圧はマイナスとする方が好ましい。
ここで、上記したように、本発明のエアフィルター用複合不織布は、(A)合繊不織布側が空気流入の上流側でもよく、あるいは、(B)エアレイド不織布側が空気の流入側でもよく、電気掃除機の集塵バッグなどの用途によって使い分けすることができる。
なお、実施例中、圧力損失、集塵率、強度は、次のようにして測定した。
(1)圧力損失
初期圧力損失は、試料の断面積10cm2に対して、大気塵を含んだ空気を流量50リッター/分で通気したときの、試料前後の圧力を測定して、差圧をmmAqとして表した。
終期圧力損失は、初期圧力損失測定後、流量50リッター/分の大気塵を含んだ空気にJIS試験用粉体(4種)1gを混ぜながら1分間で全量を送り込み、終了後の圧力損失を測定した。
(2)集塵率
上記終期圧力損失の試験において、粉体捕集前後の試料の重さを計量して、捕集された粉体量を求め、次式により集塵率を計算した。
集塵率(%)=〔捕集された粉体量(g)/投入した粉体量(g)〕×100
(3)強度
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に拠った。ただし、試料の幅は25mmとした。
(4)平均繊度
スパンボンド不織布やメルトブロー不織布の平均繊度は、SEM写真により繊維を拡大し、写真上に任意の角度で多数の線を描き、線と交差する繊維の幅をそれぞれ測定して、n=50本のデータを得て、平均直径を求め、これを平均繊度(dtex)に換算した。
(A)合繊不織布として、目付けが20g/m2のポリプロピレンからなるメルトブロー不織布(平均繊度:0.3dtex)をキャリアシートとして用い、この上に、鞘部がポリエチレンで、芯部がポリプロピレンからなる芯鞘型複合繊維(熱接着性ポリオレフィン系繊維)として、チッソ(株)製、ESCタイプ(ポリエチレンとポリプロピレンの重量比率=50:50、繊度1.7dtex、繊維長5mm)55g/m2をエアレイド法により積層ウェブを作成した。次に、このウェブに135℃の熱風を吹き付け、該繊維間、およびキャリアシートとエアレイドウエブ間を熱融着させ、厚さ0.72mm、目付75g/m2の複合不織布を作製した。
この複合不織布を用いて、圧力損失、集塵率、強度を測定した。結果を表1に示す。
(A)合繊不織布として、目付けが20g/m2のSMS(ポリプロピレンスパンボンド不織布:8g/m2、平均繊度2.2dtex+ポリプロピレンメルトブロー不織布:4g/m2、平均繊度0.2dtex+ポリプロピレンスパンボンド不織布:8g/m2、平均繊度2.2dtexからなる、旭化成せんい社製、PMA020)をキャリアシートとして用い、この上に、鞘部がポリエチレンで、芯部がポリプロピレンからなる芯鞘型複合繊維(熱接着性ポリオレフィン系繊維)として、チッソ(株)製、ESCタイプ(ポリエチレンとポリプロピレンの重量比率=50:50、繊度1dtex、繊維長5mm)15g/m2をエアレイド法により積層ウェブを形成し、さらにこの上に、鞘部がポリエチレンで、芯部がポリエチレンテレフタレートからなる芯鞘型複合繊維(繊度4.4dtex、繊維長5mm、ポリエチレンとポリエチレンテレフタレートの重量比率=50:50、帝人ファイバー(株)製)25g/m2をエアレイド法でウェブを形成させて、積層ウェブを作成した。
次に、このウェブに135℃の熱風を吹き付け、該繊維間、および各層間を熱融着させ、厚さ0.69mm、目付60g/m2の複合不織布を作製した。
この複合不織布を用いて、圧力損失、集塵率、強度を測定した。結果を表1に示す。
(A)合繊不織布として、目付けが15g/m2のSMS(ポリプロピレンスパンボンド不織布:6g/m2、平均繊度2.2dtex+ポリプロピレンメルトブロー不織布:3g/m2、平均繊度0.2dtex+ポリプロピレンスパンボンド不織布:6g/m2、平均繊度2.2dtexからなる、旭化成せんい社製、PMA015)をキャリアシートとして用い、この上に、鞘部がポリエチレンで、芯部がポリプロピレンからなる芯鞘型複合繊維(熱接着性ポリオレフィン系繊維)として、チッソ(株)製、ESCタイプ(ポリエチレンとポリプロピレンの重量比率=50:50、繊度1dtex、繊維長5mm)35g/m2をエアレイド法により積層ウェブを形成し、さらにこの上に、上記の目付が15g/m2のSMSを積層した。
次に、このウェブに135℃の熱風を吹き付け、該繊維間、および各層間を熱融着させ、厚さ0.64mm、目付65g/m2の複合不織布を作製した。
この複合不織布を用いて、圧力損失、集塵率、強度を測定した。結果を表1に示す。
エアレイド法により、鞘部がポリエチレンで、芯部がポリエチレンテレフタレートからなる芯鞘型複合繊維(繊度2.2dtex、繊維長5mm、ポリエチレンとポリエチレンテレフタレートの重量比率=50:50、帝人ファイバー(株)製)25g/m2をエアレイド法により積層ウェブを作成し、この上に、目付けが20g/m2のポリプロピレンからなるメルトブロー不織布(平均繊度:0.3dtex)を積層し、さらにこの上に鞘部がポリエチレンで、芯部がポリエチレンテレフタレートからなる芯鞘型複合繊維(繊度2.2dtex、繊維長5mm、ポリエチレンとポリエチレンテレフタレートの重量比率=50:50、帝人ファイバー(株)製)20g/m2をエアレイド法により積層した。
次に、このウェブに135℃の熱風を吹き付け、該繊維間、および各層間を熱融着させ、厚さ0.75mm、目付65g/m2の複合不織布を作製した。
この複合不織布を用いて、圧力損失、集塵率、強度を測定した。結果を表1に示す。
エアレイド法により、鞘部がポリエチレンで、芯部がポリプロピレンからなる芯鞘型複合繊維(熱接着性ポリオレフィン系繊維)として、チッソ(株)製、ESCタイプ(ポリエチレンとポリプロピレンの重量比率=50:50、繊度1dtex、繊維長5mm)65g/m2をエアレイド法により積層ウェブを作成した。次に、このウェブに135℃の熱風を吹き付け、該繊維間を熱融着させ、厚さ0.63mm、目付65g/m2のエアレイド不織布を作製した。
この複合不織布を用いて、圧力損失、集塵率、強度を測定した。結果を表1に示す。
(A)合繊不織布として、目付けが60g/m2のSMS(ポリプロピレンスパンボンド不織布:20g/m2、平均繊度2.2dtex+ポリプロピレンメルトブロー不織布:20g/m2、平均繊度0.2dtex+ポリプロピレンスパンボンド不織布:20g/m2、平均繊度2.2dtexからなるSMS)を用い、圧力損失、集塵率、強度を測定した。結果を表1に示す。
Claims (8)
- (A)(A−1)平均繊度が1.5〜5dtex、目付が6〜20g/m2のスパンボンド不織布と(A−2)繊維の平均繊度が0.02〜1dtex、目付が2〜20g/m2のメルトブロー不織布とが積層一体化されてなる合繊不織布をキャリアシートとして用い、(B)主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で目付が30〜100g/m2であるエアレイド不織布として積層し、しかるのち加熱して繊維間結合を形成し一体化してなる、エアフィルター用複合不織布。
- (B)エアレイド不織布の両面に、(A)(A−1)スパンボンド不織布と(A−2)メルトブロー不織布とが積層一体化されてなる合繊不織布が積層されてなる、請求項1記載のエアフィルター用複合不織布。
- (A)(A−1)スパンボンド不織布と(A−2)メルトブロー不織布とが積層一体化されてなる合繊不織布の両面に、(B)エアレイド不織布が積層されてなる、請求項1記載のエアフィルター用複合不織布。
- (A)合繊不織布が、(A−1)スパンボンド不織布/(A−2)メルトブロー不織布/(A−1)スパンボンド不織布の順に積層一体化されている請求項1〜3いずれかに記載のエアフィルター用複合不織布。
- 電気掃除機用集塵バッグに用いる請求項1〜4いずれかに記載のエアフィルター用複合不織布。
- (A)合繊不織布をキャリアシートとして用い、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、しかるのち加熱して繊維間結合を形成し一体化することを特徴とする、請求項1に記載のエアフィルター用複合不織布の製造方法。
- (A)合繊不織布をキャリアシートとして用い、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、さらにこの上に(A)合繊不織布を積層し、しかるのち加熱して繊維間結合を形成し一体化することを特徴とする、請求項2に記載のエアフィルター用複合不織布の製造方法。
- 多孔質ネットコンベア上に、主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、この上に(A)合繊不織布を積層し、さらにこの上に主として繊維長3〜10mm、繊度0.8〜6dtexの熱接着性繊維をエアレイド法で(B)エアレイド不織布として積層し、しかるのち加熱して繊維間結合を形成し一体化することを特徴とする、請求項3に記載のエアフィルター用複合不織布の製造方法。
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