JPH04370260A - 特に濾過特性を長期間有する二層又はそれ以上の層からなる不織布材料及びその製法 - Google Patents

特に濾過特性を長期間有する二層又はそれ以上の層からなる不織布材料及びその製法

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JPH04370260A
JPH04370260A JP2400391A JP40039190A JPH04370260A JP H04370260 A JPH04370260 A JP H04370260A JP 2400391 A JP2400391 A JP 2400391A JP 40039190 A JP40039190 A JP 40039190A JP H04370260 A JPH04370260 A JP H04370260A
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multilayer filtration
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Kurt Seiler
クルト・ザイラー
Peter Heidel
ペーター・ハイデル
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Hoechst AG
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、濾過特性を長期間有し
、かつ深層濾材（ｄｅｐｔｈ　　ｆｉｌｔｅｒ）と細目
濾材（ｆｉｎｅ　　ｆｉｌｔｅｒ）より形成される多層
濾過材料に関するものであり、さらに該多層濾過材料を
効果的にかつ経済的に製造する方法に関するものである
。
【０００２】
【従来の技術】多層濾過材料、特に気体の集塵のための
多層濾過材料は従来技術として既に公知のものである。 例えば濾過用ホースを製造するには、濾過用ホースにか
かる機械的な又は空気圧による応力に耐え得る安定な形
状を保つための機械的特性を有する繊維シート材料が必
要である。例えば、ＤＥ−Ａ−１　　６０７６６９には
格子状支持体を有する毛糸のフエルトが開示されている
。 該毛糸のフエルトは、織物若しくは編物またはフィラメ
ントが交叉状に積層されたものからなり、格子状支持体
に該毛糸のフエルトをニードリングする。同様に、例え
ばクリンプしたステープルファイバーからなるウエブは
、支持体の遠い側のウエブ上にループパイルが形成する
ように格子状支持体にニードリングすることができる。 そのような濾過材料の製造には常に付属の支持体を必要
とするため、製造コストが割高になる。
【０００３】本発明と対照的に対照的に、ＪＡ−５９　
　０８０　　３１３では、密度勾配を有する単層濾過材
料が開示されている。しかし、単層濾過材料に密度勾配
をもうけるには紡糸装置およびフィラメントの開繊装置
に特別の手段が必要であり、かつそのような装置は安定
運転が困難であるため、密度勾配を有する濾過材料の製
造は困難であり、コスト高になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、長期
間機械的応力を受けても高い強度と良好な寸法安定性を
有する濾過材料であって、特殊な装置を用いることなく
簡便にかつ経済的に製造可能な濾過材料を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的は、本発明にお
いて貼合せ材料を形成する二種類の不織布を組み合わせ
ることにより達成される。本発明の濾材は、単層または
多層であって高い充填密度を有しその結果厚い不織布の
上または下に配置される細目濾材として機能する薄い不
織布と、単層または多層である緊密に充填されていない
不織布であってその結果深層濾材として機能する不織布
からなる。細目濾材および深層濾材用の不織布は好まし
くは単層である。多層細目濾材および多層深層濾材を使
用することは特殊な場合には有効なものである。本発明
の濾材は、細目濾材を有するためにプリーツ性（ｐｌｅ
ａｔａｂｉｌｉｔｙ）が高く、かつ強度が非常に高い。 二種類の濾材ウエブは均一な構造をしている。すなわち
濾材表面に垂直な方向にわたって、繊維の密度は均一で
ある。本発明の濾過材料を製造するには特殊な装置を必
要としないため、製造工程は、簡単かつ経済的なものと
なる。本発明の濾過材料に用いられる不織布は、異なる
高分子原料を組合わせることも含めて、直線的な繊維ま
たはクリンプした繊維からなっていてもよい。それらは
例えばステープルファイバー又は高分子のフィラメント
である。本発明の濾材に用いられる細目濾材および深層
濾材は不織布からなっている。不織布はフィラメントか
ら製造されることが特に好ましい。例えば、細目濾材シ
ート材料は、繊維状の又は粉状の熱的又は接着による結
合剤によってウエブが固定化されたフィラメントから製
造される不織布であることが好ましい。深層濾材シート
材料はフエルト状不織布またはニードルパンチされたフ
ィラメントから製造される不織布である。
【０００６】驚くべきことに、異なる充填密度を有する
二種類の不織布層を組み合わせることにより、特に高い
濾過速度を達成できることが見い出された。充填密度の
定義として一般に認知されているのは、シート材料の目
付と厚さの比である。二種類のウエブは、例えばニード
リングによって機械的に保持されるか、又は貼合わされ
た後でも十分な空気の透過度を維持する程度に融着され
るか若しくは接着される。融着又は接着の程度は、接着
点によって覆われる面積が７５％を越えないように、好
ましくは５０％を越えないようにする。本発明の濾材に
おいては、接着点によって占められる面積の上限値は、
必要とする空気透過度より決定される。一方、接着点に
よって占められる面積の下限値は、二種類の不織布層を
貼合わせる場合に、低い剥離性、高い機械的強度および
高い機械的剛性が必要であるという観点から決定される
。
【０００７】微細な塵を効率よく除去するには、細目濾
材を清浄な空気の側に配置し、気体流は本発明の深層濾
材側から流れ込むようにする。深層濾材は塵を保持する
容量が大きく、かつ大きな塵を捕集することが可能であ
る。これは下流に配置されている細目濾材が目詰まりを
起こす事がないようにするためである。
【０００８】本発明の濾材を製造するにあたっては、細
目濾材および深層濾材用の不織布は別個に製造され、通
常の機械的または化学的方法で固定化される。その後、
互いの上面を向き合わせて機械的に又は溶融させて若し
くは接着させて両者を接合する。二種類の層は例えばホ
ットメルト接着剤によって接合される。ホットメルト接
着剤は粉末または繊状の形態で供給される。またニード
リングによって二種類の層を接合してもよい。好ましい
具体例としては、フィルム状のホットメルト接着剤によ
って二種類の層を接合してもよい。さらに特に具体的な
事項については後述する。
【０００９】濾材繊維および繊維を接着して成るウエブ
に最も要求されることは、塵を保持する能力と共に空気
透過度が非常に高いことである。これらの要求を満足す
るための条件は、深層濾材の厚さが細目濾材の厚さの２
乃至２０倍、好ましくは３乃至１０倍であることが判明
した。細目濾材の厚さは一般に０．２乃至０．６ｍｍで
ある。一方で十分な空気の透過度と濾材が目詰まりしな
いことを保証し、他方で気体中の塵の除去効率を最大に
するには、細目濾材の充填密度を０．１０乃至０．２０
ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．１２乃至０．１６ｇ／ｃｍ
３とし、深層濾材の充填密度を０．０８乃至０．１５ｇ
／ｃｍ３、好ましくは０．１０乃至０．１３ｇ／ｃｍ３
とする。
【００１０】具体的には、本発明の濾材においては、二
種類の不織布を形成するフィラメントは異なる線密度を
もつ。深層濾材の線密度は一般には４乃至２０ｄｔｅｘ
、好ましくは８乃至１２ｄｔｅｘである。細目濾材の線
密度は深層濾材の線密度よりも小さいことが好ましく、
１乃至６ｄｔｅｘであり、好ましくは２乃至４ｄｔｅｘ
である。本発明の濾材は通例の濾材に比して長期間使用
し得る。これは細目濾材の安定性効果によるものである
。細目濾材は貼合わせをする場合に良好なプリーツ性を
示し、その結果単位体積当たりの濾過面積が増加し、長
期間の使用が可能となり、かつ高い濾過速度を得ること
ができる。かかる目的のために、細目濾材の目付は３０
乃至１００ｇ／ｍ２の範囲内であることが好ましく、こ
れは深層濾材の目付よりも小さいものである。深層濾材
の目付は１５０乃至５００ｇ／ｍ２である。
【００１１】繊度、繊維材料の密度および充填密度を正
しく選択することにより、本発明の濾材を種々の用途に
適合するような構成にすることができる。
【００１２】ウエブは主に繊維から製造することができ
る。その繊維長は数ミリメートルから通例の紡績繊維の
長さにわたる。また、ウエブは連続フィラメントからも
製造することができる。ウエブに使用する繊維材料とし
てはジュートや動物性繊維、例えば毛糸のようなタンパ
ク質繊維のみならず、天然または合成高分子からなる人
工繊維も使用可能である。天然繊維よりも人工繊維の方
が、その品質の点から好ましい。例えば、合成高分子を
原料とするフィラメントの線密度を様々に変化させて、
機械的特性を最適なものにすることが可能である。そし
て、合成高分子を原料とするフィラメントは耐熱性、耐
化学薬品性が高いため、このようなフィラメントから成
るウエブは高温における濾過材料としてふさわしいほか
、活発な気体の排塵用にも用い得る。例えば、毛糸を濾
材材料として用いて排塵する場合には気体の温度は１０
０℃を越えてはならないが、合成高分子の繊維を用いた
場合は１５０℃まで可能である。ポリテトラフルオロエ
チレン（Ｈｏｓｔａｆｌｏｎ（登録商標））では、２２
０℃以上でさえ可能である。
【００１３】ウエブに用い得るにふさわしい合成高分子
は、例えばポリオレフン類、ポリアクリロニトリル、ポ
リアミドおよびポリエステルであり、好ましい特性をも
つものとしてはポリアミドおよびポリエステルがあり、
特に後者が好ましい。好ましいポリエステルはポリエチ
レンテレフタレートである。ウエブは連続フィラメント
またはステープルファイバーのいずれより製造してもよ
い。特に合成高分子を溶融紡糸して成るスパンボンドウ
エブが好ましい。合成高分子としてはポリエステル樹脂
が好ましく、特にポリエチレンテレフタレートが好まし
い。
【００１４】ウエブの形成には通常の種々の方法を用い
ることができる。機械的に、空気を利用して、又は水を
利用してウエブを形成させる方法は、天然または合成の
繊維またはフィラメントからのウエブ形成に使用できる
。細繊度の繊維に対しては、静電的にウエブ形成をする
。スパンボンドウエブは、好ましくは熱可塑性樹脂を溶
融紡糸したフィラメントから形成する。熱可塑性樹脂と
しては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリア
ミドまたはポリエステルがあり、ポリエチレンテレフタ
レートが好ましい。その後に、ニードリングによるウエ
ブの固定化および収縮処理またはバインダーの添加がな
される。スパンボンド工程は、一工程の溶融紡糸、空気
流による冷却、延伸およびウエブの直接形成からなるこ
とが好ましい。スパンボンド不織布は、他の不織布に比
して経済的および品質的に優れているため本発明の濾材
の原材料として用いることが特に好ましい。
【００１５】本発明の濾材を製造するために用いられる
不織布は、固定化された状態で使用することが好ましい
。ウエブは通常の方法により固定化することができる。 例えばカレンダー処理において圧をかけられた状態での
熱接着や、ニードリングまたはバインダーを用いた熱接
着などの方法がある。バインダーを用いた熱接着として
は、例えば繊維状または粉状のホットメルト接着が好ま
しい。この場合には接着剤の融点はウエブの繊維材料の
融点よりも低くなくてはならない。または上述の方法と
組合わせる場合には予め固定化をする必要がある。
【００１６】不織布を互いに貼合わせて融着または接着
させる際には、通常の程度の応力では剥がれないような
構造とする必要がある。この熱的または接着剤による貼
合わせを行うには、接着点がランダムに又は規則的にあ
る間隔をおいてあらわれ、二層間での接合が均一になる
ようにしてもよい。しかしながら、二層を貼合わせる場
合に、接着点が連続した直線的にあらわれ、それが二層
間において平行に又は交叉した状態に接合させることも
できる。融着により接合される場合、上述のように点状
に接合されるか又は直線的に接合されることがよい。特
にエンボスカレンダーによる方法がよい。同様に接着剤
による接合では上述のように、個々の接着点を複数形成
した点状の接合をしてもよい。または直線的としてそれ
を平行に又は交叉させて接合したり、若しくは幾何学的
模様に接合してもよい。このような場合、接着点には例
えばスクリーン印刷を施してもよい。接着剤を二層の接
合面に導入するには、点状にまたは直線的に接合される
ように導入する。接着剤としてふさわしいものは例えば
ホットメルト接着剤である。ホットメルト接着剤は二層
の接合面に粉状、ペースト状、または種々のホモ重合体
若しくは共重合体の高濃度分散液の状態で、点状にまた
は直線状に施される。それらは溶媒の蒸発によって固化
されるか、又は例えば架橋等の方法によって固化される
。そして二層の接合面の接着は強固なものとなる。
【００１７】二種類の不織布ウエブを接合するに際して
は、接合面が均一に又は完全に覆われず、接合後も高い
空気透過度が維持されるような接合方法を選択する必要
がある。
【００１８】この方法も貼合わせ法の一種であるが、接
合面全体を貼合わせることを意味するものではない。個
々の層を接合するために特に好ましい方法はホットメル
ト接着剤を用いることである。ホットメルト接着剤を用
いれば、溶媒の蒸発操作や化学薬品の添加の必要がない
からである。接着剤としてふさわしいものは上述した既
知の接着剤であって、十分な接着力の得られるものであ
る。接着剤は二層を接着により接合する場合にのみ必要
であって、融着により接合する場合にはもちろん必要な
い。
【００１９】火炎貼合わせにおいては、ポリエステル、
ポリエーテル又はポリウレタンのフォームの表面はガス
炎によって軟化されているため、フォーム密度および炎
の強度を適宜選択することにより接合面の強度を調節す
ることができる。
【００２０】フィラメントより製造される不織布の層間
を接着剤によって接合する代わりに、不織布繊維の融点
よりも低い融点をもつ通常のフィルム状のホットメルト
接着剤を用いて接着することもできる。そのような特に
好ましい貼合わせ方法は、例えば種々の高分子から成る
スリット状のフィルムを用いることで可能となる。そし
て、必要な量の空気透過度を得ることができる。この貼
合わせ工程においては、スリット状のフィルムは二種類
の不織布ウエブのうちの一方の上面に配置され赤外線ラ
ンプからの照射を受ける。スリット状のフィルムは照射
によって広がり、粘り気のある網目状構造となる。二種
類の不織布ウエブを互いに接合させてロール圧をかける
ことで、二種類の不織布ウエブ間に空気透過性をもつ接
合が形成される。同様に特に好ましい貼合わせ工程では
、フィラメントから成る二種類の不織布間にバインダー
繊維の不織布からなる層を導入して両者を接合させるこ
とができる。
【００２１】そのようなバインダー繊維から成る不織布
は、一般に比較的粗繊度のポリオレフィン類繊維から成
る。この繊維の融点は、接合させようとする不織布フィ
ラメントの融点よりも低い。そして、三種類の層は同時
に熱を受ける。受ける熱の量は、バインダー繊維が軟化
するために十分な量であって、しかも接合される二種類
の不織布フィラメントが軟化しない程度の量である。
【００２２】二種類の不織布層を強固に接合させるため
の熱による処理、または熱と圧力による処理の種類によ
って接着の方法を選択する必要がある。接着剤を用いず
に二種類の不織布層を接合させようとするときは、熱と
圧力によって点状または線状の状態で接着するようにす
る。好ましくは熱カレンダーによって接着する。特にエ
ンボスロールのカレンダーを用いる。この熱カレンダー
による工程においては、好ましくは貼合わせの表面に規
則的な繰り返し模様が施されるようにする。このような
模様を施すことで二種類の不織布フィラメントの機械的
絡み合いと、フィラメント表面の部分的な融着によって
接合が形成される。このような模様を施すことで、不織
布層を貼合わせた場合の結合を非常に強固なものとする
ことができることが判明した。接着剤を用いる上述の方
法のうちの一つの方法による場合には、比較的軽い圧力
をかけて不織布層を接合させてもよい。その場合の圧力
は気泡が発生しないか又は接着され残しがない程度で十
分である。熱をかける場合は接着剤の性質を考慮するこ
とが必要である。すなわち、ホットメルト接着剤を用い
る場合には、その融点以上の熱をかける必要がある。接
着剤を用いて接合を効果的に行うには、必要な温度をか
けることができ、かつ二種類の不織布層の表面を十分に
接触させることができる装置であれば、いかなる装置で
も基本的に使用可能である。特に好ましい装置は熱カレ
ンダーであり、具体的にはフエルトカレンダーである。
【００２３】本発明の濾材は、その優れた長期間にわた
るフィルター特性およびプリーツ性によって、フィルタ
ーカセットおよびフィルターカートリッジ用の折り畳み
濾材として特にふさわしいものである。
【００２４】
【実施例】種々のポリエチレンテレフタレートウエブを
製造するために、押出機、紡糸口金を備えた紡糸パック
、圧空引取装置およびコンベアベルトからなるスパンボ
ンドウエブ製造装置を用いた。
【００２５】深層濾材の目付は３００ｇ／ｍ２であり、
細目濾材の目付は８０ｇ／ｍ２である。線密度は、それ
ぞれ８ｄｔｅｘおよび３ｄｔｅｘである。
【００２６】フエルト針を用いて機械的にウエブを固定
化した深層濾材を１８０℃以上の温度で熱セットする。 エンボスカレンダーを用いて予め固定化しておいた細目
濾材に高分子分散液を付与し、これを乾燥させて、縮合
反応を起こさせた。
【００２７】二種類の不織布は、例えばＸＩＲＯ　　Ａ
Ｇの変性ポリオレフィンからなるスリット状のフィルム
を用いて互いに貼合わせる。このスリット状のフィルム
は粘着性が著しいものである。その目付は３０ｇ／ｍ２
であり、１ｍ２当たり６６，０００個のスリットを有す
る。
【００２８】その高分子の融点は９０℃であるため、赤
外線ランプを用いて平均温度１７０℃で二種類の不織布
の貼合わせを行った。
【００２９】以下の空気透過度が得られた。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　同一または異なる高分子を原料とする
    繊維またはフィラメントから製造される不織布からなる
    多層濾過材料であって、表面に垂直な方向にわたって均
    一な密度を有し、かつ接着点によって覆われる面積が７
    ５％を越えないように接合されている深層濾材および細
    目濾材からなる前記多層濾過材料。
  2. 【請求項２】　　気体流は最初に深層濾材を通過する請
    求項１に記載の多層濾過材料。
  3. 【請求項３】　　細目濾材はフィラメントから製造され
    る不織布である請求項１および２の少なくとも一つに記
    載の多層濾過材料。
  4. 【請求項４】　　深層濾材は、フエルトの特徴をもつか
    又はフエルトの特徴をもたないフィラメントから製造さ
    れる不織布である請求項１乃至３の少なくとも一つに記
    載の多層濾過材料。
  5. 【請求項５】　　深層濾材は細目濾材の２乃至２０倍の
    厚さを有する請求項１乃至４の少なくとも一つに記載の
    多層濾過材料。
  6. 【請求項６】　　個々の層は異なる充填密度をもつ請求
    項１乃至５の少なくとも一つに記載の多層濾過材料。
  7. 【請求項７】　　個々の層は異なる繊度をもつ請求項１
    乃至６の少なくとも一つに記載の濾過材料。
  8. 【請求項８】　　多層濾材は熱可塑性のスリット状のフ
    ィルムによって保持されている請求項１乃至７の少なく
    とも一つに記載の多層濾過材料。
  9. 【請求項９】　　接着点によって覆われる面積が５０％
    より少ない請求項１乃至８の少なくとも一つに記載の多
    層濾過材料。
  10. 【請求項１０】　　細目濾材の厚さは０．２乃至０．６
    ｍｍである請求項１乃至８の少なくとも一つに記載の多
    層濾過材料
  11. 【請求項１１】　　深層濾材の充填密度は０．０８乃至
    ０．１５ｇ／ｃｍ３である請求項１乃至１０の少なくと
    も一つに記載の多層濾過材料。
  12. 【請求項１２】　　細目濾材の充填密度は０．１０乃至
    ０．２０ｇ／ｃｍ３である請求項１乃至１１の少なくと
    も一つに記載の多層濾過材料。
  13. 【請求項１３】　　深層濾材の繊度は４乃至２０ｄｔｅ
    ｘである請求項１乃至１２の少なくとも一つに記載の多
    層濾過材料。
  14. 【請求項１４】　　細目濾材の繊度は１乃至６ｄｔｅｘ
    である請求項１乃至１３の少なくとも一つに記載の多層
    濾過材料。
  15. 【請求項１５】　　深層濾材の目付は１５０ｇ／ｍ２乃
    至５００ｇ／ｍ２である請求項１乃至１４の少なくとも
    一つに記載の多層濾過材料。
  16. 【請求項１６】　　細目濾材の目付は３０ｇ／ｍ２乃至
    １００ｇ／ｍ２である請求項１乃至１５の少なくとも一
    つに記載の多層濾過材料。
  17. 【請求項１７】　　プリーツ性を有する請求項１乃至１
    ６の少なくとも一つに記載の多層濾過材料。
  18. 【請求項１８】　　深層濾材用不織布と細目濾材用不織
    布は別個に製造され、そして通常の機械的又は化学的方
    法によって固定化され、その後、互いの上面を向き合わ
    せて機械的に又は溶融させて若しくは接着させて接合さ
    せることからなる請求項１に記載の多層濾過材料の製造
    方法。
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