JPH03249250A - 耐熱性不織布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ポリフェニレンサルファイド（以下ｒＰＰｓ
Ｊと言う）からなる繊維を融着成分とし、厚み方向に密
度が連続的に変化してなる耐熱性不織布に関する。

本発明の不織布は、耐熱性フィルターの用途に利用する
ことができる。

［従来技術］ 耐熱性不織布としては、全芳香族ポリアミド類ＳａＷと
全芳香族ポリアミド系バルブとを水中に分散させた後、
抄造した湿式不織布が一般に知られており、また未延伸
の全芳香族ポリアミド繊維を融着成分として熱圧着する
耐熱性不織布も知られている（特公昭５９−１８１８号
公報）。

また、ＰＰＳに７関しては特公昭５８−３１１１２号公
報に繊維化が示されており、耐熱性フェルトや、スパン
ボンド不織布、あるいは未延伸ポリフェニレンサルファ
イド繊維を融着成分として低温（１８３〜２５７℃）か
つ高線圧（３０〜２７０に９／α）でプレスする方法等
が特開昭５７−１６９５４号公報、特開昭６１−２８９
１６２号公報等に示されている。

一方、不織布に密度勾配を付与する方法としては密度の
異なる不織布を積層する方法、熱可塑性ＩＩＩ！を混合
集積した不織布を適当な温度差のある上下２本のロール
間に通す方法、単糸繊度が１．２倍以上異なり細デニー
ル糸の一部は熱溶融性繊維からなり細デニール糸のみを
ニードリングしたのち熱処理する方法などが提案されて
いる。

しかしながら湿式不織布や、熱圧着不織布では不織布の
密度が高く、フィルターに用いたとき塵埃の表面捕集が
著しく、通気における圧力損失が著しく大きくなり好ま
しくない。又耐熱性繊雑のフェルトにおいても密度が高
く、同様に圧力損失が大きくなる傾向にあり、ニードル
パンチにより機械的に交絡したフェルトでは熱融着結合
点がないため、形態保持性が充分ではない。

またスパンボンド法による不織布の繊維間結合は短繊維
によるニードリングフェルトと同様に機械的結合である
ため不織布の形態保持性は、やはり充分ではなく、捲縮
のない繊維で構成されているために低密度の不織布が得
られず熱圧着された不織布と同様に圧力損失が著しい。

一方、密度の異なる不織布を積層する方法では２工程を
組合せる必要がありコスト増をさけられない。しかも接
合部の集中的な目づまりが発生するため圧力損失が著し
くなる。またこれらの不織布は厚み方向に連続的な密度
勾配をもたないためそれぞれの層で分別濾過の傾向が出
やすく好ましくない。また、２本の温度差ロールを通す
方法では、高温ロール面に接する側のごく表面層のみが
極端に高密度化するので、高密度化部分での塵埃の集中
的な目詰まりが起こりやすい。

また単糸繊度の低い繊維のみニードルバンチする方法で
はニードリングによって厚み方向に連続的に密度を変化
させることは困難である。適当な繊維量の押込みと交絡
とを達成するにはニードリング密度を＾めにする必要が
あり低密度の不織布での密度勾配は得られにくい。

そこで本発明者らは、耐熱性繊雑とＰＰＳ繊維とで構成
され、高温耐熱性、ｌｌ燃性に優れ、短い工程で製造可
能であって、しかも低密度で、厚み方向に連続的な密度
変化をもつ耐熱性不織布を得るべく検討した結果、本発
明に到達したものである。

［発明の構成］ すなわち本発明は 「（１）耐熱性繊雑とポリフェニレンサルファイド繊維
とからなる不織布において、ポリフェニレンサルファイ
ド繊維の混率が５〜５０重置％であり、ポリフェニレン
サルファイドｉａ＊溶融塊が繊維間を熱接合しており、
不織布密度が０．００５〜０．０５ｇ／ａｉであってか
つ下記範囲内の密度勾配を有していることを特徴とする
耐熱性不織布。

０．０１４Ｎ２−０．１８３Ｎ　＋１．１６９＞ＷＮ　
／Ｗ＋　＞０．０４５Ｎ２−０．４９０Ｎ＋　１，４４
５Ｗ１　：不織布の面と並行に５等分割したときの最下
層の重量 ＷＮ：不織布の面と並行に５等分割したときの最下層よ
りＮ番目の層の重量 Ｎ　：不織布の面と並行に５等分割したときの最下層か
らの順番 （２耐熱性ＩＮが全芳香族ポリアミドＩ［Ｉ／！１であ
る請求項（１）に記載の耐熱性不織布。

（３）耐熱性繊雑の繊維径がポリフェニレンサルファイ
ド繊維の繊維径より大きい請求項（１）または］２）に
記載の耐熱性不織布。

Ｇ４）　　Ｉ！請求項１）〜（３）のいずれかに記載の
耐熱性不織布からなるエアフィルター。」 である。

本発明に利用される耐熱性繊雑としては、耐熱性のある
樹脂から得られた繊維であればいかなるものでもよい、
例えば全芳香族ポリアミド、ポリエーテルエーテルケト
ン、全芳香族ポリエステル、フェノール系等のＩＩ及び
ガラスやセラミックス、金属などの繊維などが考えられ
る。しかし、コストや量産化を考えた場合、全芳香族ポ
リアミド繊維を利用することが最適である。ここでいう
全芳香族ポリアミド繊維とは、ボリーーーフェニレンイ
ソフタルアミドＩｌｌ及びその変成品、ポリ−ローフェ
ニレンテレフタルアミド繊維及びその変成品などである
。特にポリーーーフエニレンイソフタルアミド繊維が好
ましい。

次に、本発明に利用されるＰＰ５ＩｉＮの素材であるポ
リ−ｐ−フェニレンサルラフイド樹脂は、ＡＳＴＭの−
１２３８（Ｅ　）の方法で測定したＭ　ｅｆｔＦｌｏｗ
　Ｒａｔｉｏ（ＭＦＲ）が２８０ｇ／１０分以下（７）
ものが好ましい。２８０９７１０分を越えると溶融紡糸
の糸切れが多発し！１Ｍ形成が困難となる。また、熱圧
着により充分に強固な結合点を作り不織布の強度及び形
態を保持するためには高温でのＰＰＳの粘度が低く耐熱
性繊雑に良くぬれることが必要であり、そのためにはＶ
ＦＲが７０９７１０分以上であることが好ましい。７０
ｇ／１０分未満になるとぬれが悪く不織布の強度が低く
形態の保持が悪くなる。より好ましくはＶＦＲは１５０
〜２５０ｇ／１０分である。

ＰＰ５ＩＩＷは、未延伸糸、延伸糸のいずれでもよいが
熱特性からみて２５０℃での収縮率（以下Ｓａｎという
）が１５％以下、切断強度が４，５９／ｄ以上のものが
不織布の厚み方向に連続的な密度勾配を得るうえで好ま
しい。切断強度が４．５ｇ／ｄｅ未満では接着強度が低
く、またカーデイングの際、カード通過性が低く生産性
が低下する。

Ｓコ如が１５％を越えると繊維間結合が発生する前に急
激に収縮するために、不織布の厚み方向に連続的な密度
勾配を得ることが難しく、また接着点の数が不足するた
め不織布の強力が不充分となる。

またＰＰＳ繊維を融着させる熱処理温度はＰＰＳの融点
よりある程度高い温度で適当な収縮を起こしながら溶融
する温度であることが必要でＰＰＳの融点＋１５℃〜＋
６０℃の範囲が好ましく、更に好ましくはＰＰＳの融点
＋２０℃〜＋４０℃である。

熱処理後のＰＰ５Ｉ雑のほとんどは繊維形状をとどめな
いで塊状で耐熱性ｍ雑に固着している。

耐熱性ｌｌ１１の繊維径はＰＰ５Ｉ！雑の繊維径より大
きいことが好ましい。小さい場合にはＰＰＳ繊維の収縮
・溶融と耐熱性繊雑の熱処理における高温での柔軟化の
バランスがくずれ、厚み方向の連続した密度勾配が得ら
れにくい。

一方このようにして得られる不織布の密度は繊維の捲縮
度、単糸繊度、熱処理前の予備加圧、ニードルパンチン
グ等により調整できるが、耐熱性不織布の密度は０．０
０５〜０．０５９／ｃｉの範囲が好ましい。密度が０．
００５　ｇ／　ｔ：４未満では連続した好ましい密度勾
配が得られにくい。また０、０５９７ｄを越えると形態
保持性も低く、不織布の目開きも大きすぎ耐熱性フィル
ターとして用いた場合、塵埃捕集効率は著しく低い。

また不織布密度が０．０５よりも高くなると繊維密度が
高すぎるためＰＰ５Ｉ！雑の収縮溶融や耐熱性繊雑の高
温での柔軟化によるバランスが悪化するため、連続的な
好ましい密度勾配が得られにくい。またこのような高密
度では通気における空気の抵抗が高くなりすぎるととも
に塵埃捕集による圧損の上昇が著しくなり好ましくない
。

これらによって得られる好ましい連続的な厚み方向での
密度勾配は ０．０１４Ｎ２−０．１８３Ｎ　＋　１．１６９＞ＷＮ
　／Ｗ＋　＞０．０４５Ｎ２−０．４９０Ｎ＋　１．４
４５Ｗ１　：不織布の面と並行に５等分割したときの最
下層の重量 ＷＮ：不織布の面と並行に５等分割したときの最下層よ
りＮ番目の層の重置 Ｎ　：不織布の面と並行に５等分割したときの最下層か
らの順番 の範囲内である。上記範囲を第１図に示す。横軸はスラ
イスした数（Ｎ）であり、縦軸は第１４１と各層との重
量比である。この厚み方向の連続的な密度勾配がこの範
囲からはずれると耐熱性フィルターとして用いた場合、
層内金体で均一に塵埃を捕集することが難しくなり、厚
み方向で一部に集巾約な塵埃捕集が起こり圧力損失の上
昇が著しくなる。

不織布の製造方法は通常のカーデイング法やエアレイ法
などを用いてウェッブ化することができる。取扱性向上
の目的で軽いプレスやニードルパンチを施してもよい。

熱処理はネットコンベア式の乾燥機や、オーブンなどに
より行うことが出来る。またこのようにして得られた不
織布は他の不織布と積層しても効果があり有用であり、
本発明の不織布を多層化して用いてもよい。

［発明の効果］ 本発明の耐熱性不織布は、耐熱性エアフィルターとして
用いた場合、圧力損失に対する塵埃の捕集効率に優れ塵
埃捕集による圧力損失の上昇も小さく、かつ耐熱性にす
ぐれ、強度も高く高温で物性の変化も小さく耐炎性にも
優れ、しかも製造に対する制約が少なく容易に製造する
ことができるので広範囲の利用が可能である。

［実施例］ 次に実施例により本発明を具体的に説明する。

なお実施例における評価は下記の方法に従った。

く密度勾配〉 不織布の厚みを０．５ｇ／ａｉの荷重にて測定し不織布
の厚みとする。パラフィンにて不織布がその厚みになる
ように固め、タテ１ａｌヨコ１αの試料を２０ケ作成す
る。そして試料の厚み方向へ不織布平面に平行に密度の
高い方より鋭利な刃物で５等分にスライスし、０−ヘキ
サンにてパラフィンを溶かして除去しスライスされた不
織布の重量を計測する。

〈フィルター性能〉 フィルター性能はＪ（Ｓ　　ＺＪ９０１のダスト１５種
を１００η／ＴｒＬ３のダスト濃度になるよう発塵分散
させた塵埃を含んだ空気を１ＴｒＬ／ｓｅｃの風速で試
料不織布を通して濾過させ、濾過された空気を更にダス
ト１５種の塵埃の１ｍ／Ｓｅｃでの捕集効率が９９．５
％以上である高密度フェルトで濾過して未濾過の塵埃を
補集した。

ここで試料不織布前後の静圧差をΔＰ（厘Ｈ２０）とし
、フィルター性能実験は差圧がΔＰの２倍になるまで継
続した。サンプルに捕集された塵埃量をω＋　　（ｇ）
とし、高密度フェルトによって捕集された塵埃量をω２
　（ｇ）として 補集効率（η）＝ ω１／（ω］＋ω２）ｘｌｏｏ（％） フィルター寿命の尺度となる塵埃保持容量（ＤＨＣ）は ＤＨＣ＝ωＩ　　（ｇ）／フィルターの面積（ゴ）で算
出した。

実施例１ 耐熱性繊雑として単糸繊度１３デニール、繊維長７６ａ
ｍの全芳香族ポリアミド繊維（余人■製、商品名コーネ
ックス■）８０％とＡＳＴＭの１２３８　（Ｅ　）の方
法で測定したＶＦＲが１００のＰＰ５ｌｉ雑（単糸繊度
２デニール　ａｔ雑長７６履、　８２ｍ１２％、破断強
度５．７ｇ／ｄ　）　２０％とを開繊機にて混綿し、０
−ラカードにてウェッブ化しクロスレイヤーにてウェッ
ブを積層し目付１１０ｇ／　ｄのウェッブを得た。

このウェッブをコンベア式の乾熱風乾燥機にて温度３１
０℃、供給速度１ｙｙｔ／ｓｅｃ、加熱時間５分間で熱
処理を行い、目付１２０ｇ／　Ｔｄ、厚さ１５，５＃Ｉ
ｌｌ。

密度０．０２２９　／ｃｉ！の不織布を得た。

また不織布を厚み方向に５等分にスライスした試料の重
量比を第１図に示す。その不織布のフィルター性能を表
１に示す。

この不織布の濾過性能は圧力損失が３．１馴Ｈ２０であ
ったが塵埃の捕集効率は６８％と高く塵埃保持容量も２
８０ｇ／　ｒｄと非常に高くフィルター寿命も長く有用
であった。Ｕ　Ｌ−４７８法による難燃性評価結果は９
４Ｖ−０が合格し、難燃性は高レベルにあった。また１
８０℃の熱風で２ケ月間暴露したが変化はほとんどなく
耐熱性は高かった。

比較例１ 実施例１の繊維構成でウェッブを作成し弱いニードルパ
ンチを付与した後プレスをしながら２９０℃で加熱し目
付１１９５Ｆ／Ｔｄ、厚み５，４．、密度０．０２２９
／ａｌの不織布を得た。得られた不織布の断面はほぼ均
一で密度勾配はほとんどなかった。

この不織布の濾過性能は、圧力損失が３．０ｓＨ２０と
実施例１とほぼ同様のレベルにあるにもかかわらず、捕
集効率は５９％と低く、保持容量は１８０ｇ／ｍと著し
く低くフィルター寿命の短いものであった。

実施例２ 耐熱性繊雑として単糸繊度６デニール、繊維長７６履の
ポリバラフェニレンテレフタルアミド繊維を６０％ＰＰ
Ｓ繊維を４０％とした以外は実施例１と同様に実施して
不織布を試作した。

この不織布の目付は１００ｇ／　ｙｄ厚みは５．２厘密
度０．０１９ｇ／ｃｉであり、密度勾配は（１）式の範
囲内にあり濾過性能は圧力損失が４．０ｍｇ＋８２０で
捕集効率は６６％と＾く保持容量も１８０ｇ／尻と高か
った。

比較例２ 単糸繊度６デニール、繊維長７６履のポリエチレンテレ
フタレート繊維のみをウェッブ化し、弱いニードルパン
チを施し８０９／Ｔｄのウェッブシートを得た。このウ
ェッブに乾燥後１００ｇ／　７４になるように両面より
アクリル配エステル樹脂溶液をスプレーし乾燥した。得
られた不織布は厚み５．ｌａｍ。

密度０．０２０ｇ／　ｃＩＩで両面に樹脂が多く中央部
の結合が弱い不均一な不織布であった。

この不織布の濾過性能は圧力損失が４．１ａａ＋Ｈ２０
で捕集効率は６４％であったが保持容量は１００ｇ／尻
と著しく低かった。

ＵＬ−４７８法でテストしたところ、非常に燃えやすり
９４Ｕ−２に不合格であり難燃レベルは低いものであっ
た。

また　１８０℃の熱風に２ケ月間暴露したところ形態が
くずれはじめ強度も低下した。

実施例３ 耐熱性繊雑として実施例１と同様に耐熱性繊雑の単糸繊
度を３デニールとし、ｐｐｓｉｍｅｉの単糸繊度を１．
５デニールとした以外は実施例１と同様に実施してウェ
ッブとし、ニードルパンチで交絡させ３１０℃で熱処理
を行った。

得られた不織布は実施例１と同様にＰＰ５ｌｉ雑がｌ！
維形状をとどめない形で固着され、密度勾配は（１）式
を満たす範囲内にあり、この場合は塵埃の捕集効果も保
持容量も高い値を示した。

比較例３〜８ 比較例３としてＰＰＳ繊維の混率を５５％とし、ポリ−
１−７エニレンイソフタルアミド繊維の混率を４５％と
して実施した。１？られた不織布は厚み方向の密度勾配
が小さく塵埃保持容量も小さく空隙が大きすぎ塵埃捕集
効率も低いものであった。

一方比較例４としてＰＰ５ＩＩＩ＠の混率を２％として
実施した。得られた不織布はＰＰ５ｌｉｌｌｉの溶融固
着が充分でなく密度勾配がほとんどなくフィルターとし
ての形態保持性の低いものであり実用上不充分なもので
あった。

また比較例５としてプレスを行いながら加熱成型した不
織布は密度勾配がほとんどなく、ＰＰＳ繊維の溶融によ
る目詰まりのため通気抵抗が高く塵埃保持容量も小さく
フィルター寿命の短いものであった。

一方比較例６では出来るだけウェッブを嵩高にし熱風を
弱く当て嵩高成型したがこの場合は圧力損失は著しく低
いが密度勾配は（１）式の範囲外にあり、この場合は空
隙が大きすぎるために塵埃捕集効率が著しく低く、フィ
ルターとしては不充分なものであった。比較例７は処理
温度を高くした場合であるが厚み方向に連続した密度勾
配は形成されたが、勾配が急で塵埃保持容量が小さかっ
た。

方ＰＰ５ＩＩＩｉの単糸繊度を耐熱性繊雑より太くした
場合には、密度勾配は（１）式の範囲外にあり、この場
合、塵埃保持容量は小さいものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図はスライスした数（Ｎ）と第１層に対する各層の
重量比との関係（密度勾配範囲）を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）耐熱性繊雑とポリフエニレンサルフアイド繊維とか
   らなる不織布において、ポリフエニレンサルフアイド繊
   維の混率が５〜５０重量％であり、ポリフエニレンサル
   フアイド繊維溶融塊が繊維間を熱接合しており、不織布
   密度が０．００５〜０．０５ｇ／ｃｍ＾３であってかつ
   下記範囲内の密度勾配を有していることを特徴とする耐
   熱性不織布。 ０．０１４Ｎ＾２−０．１８３Ｎ＋１．１６９＞ＷＮ／
   Ｗ＿１＞０．０４５Ｎ＾２−０．４９０Ｎ＋１．４４５
   Ｗ＿１：不織布の面と並行に５等分割したときの最下層
   の重量 Ｗ＿Ｎ：不織布の面と並行に５等分割したときの最下層
   よりＮ番目の層の重量 Ｎ：不織布の面と並行に５等分割したとき の最下層からの順番 （２）耐熱性繊雑が全芳香族ポリアミド繊維である請求
   項（１）に記載の耐熱性不織布。 （３）耐熱性繊雑の繊雑径がポリフエニレンサルフアイ
   ド繊維の繊維径より大きい請求項（１）または（２）に
   記載の耐熱性不織布。 （４）請求項（１）〜（３）のいずれかに記載の耐熱性
   不織布からなるエアフィルター。