JPH07504121A - スクリム挿入静電繊維フィルターウェブ - 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】 スクリム挿入静電繊維フィルターウェブ発明の背景と技術分野 本発明はエレクトレット不織フィルターの製造方法およびその製造方法による製 品に関する。

エレクトレット繊維の不織ウェブは一般に粗く連係している繊維で形成されてい る。そのフィルターは不織ウェブを形成する前、形成中または形成後に静電気を 帯電させることができる。例えば成形後帯電（ｐｏｓｔ−ｆｏｒ■ａｔｉｏｎ　 ｃｈａｒｇｉｎｇ）法は米国特許第４．５８８．５３７号に記載されているが、 この方法は、カーディングおよびメルトブローイング（■ｅｆｔ　ｂｌｏｗｉｎ ｇ）を含む各種の方法で製造されたかさ高で弾力のある不織ウェブを帯電させる 。これらのウェブは圧縮下で帯電され、次いで元の厚みに戻させる。この特許に は、予め帯電させた繊維は、この特許の帯電法を用いるとき、予めけん縮するこ とによって回避されるけん縮に抵抗するように双極性のものが好ましいと述べら れている。

また繊維は形成中に帯電させることもできる。この方法はクビク（Ｋｕｂｉｋ） らの米国特許第４．２１５．６８２号に開示されているが、この特許ではメルト ブローされた繊維が、メルトブローオリフィスから押し出されて直ちにイオンま たは電子でボンバード（ｂｏｍｂａｒｄ）される。この繊維は大気中で極めて迅 速に凝固し、からみあった微細繊維の半凝集性の素材として集められている。そ のウェブは、そのフィルターを液体が通過する場合の圧力低下が低いように粗い 方がよいと述べられている。

エレクトレット不織繊維フィルターの特に有効な製造方法が米国の再発行特許第 ３０．７８２号（パン・ターンアウト（Ｖａｎ　Ｔｕｒｎｏｕｔ）ら）に記載さ れている。この特許のエレクトレット繊維は、コロナで帯電させたフィルムで製 造され、このフィルムはフィブリル化され帯電繊維が製造される。したがってそ の帯電繊維は、カーディングまたはエアレイング法（ａｉｒ　ｌａｙｉｎｇ）の ような普通の方法によって不織ウェブに成形することができる。この帯電法は特 に高密度の射出電荷を与える。

しかしこれらの予め帯電させた繊維からウェブを成形するときには問題が起こる 。

これらの繊維は一般に極めて大きくかつけん縮されていない。また曲げに対して 抵抗性がある。いくぶんこのような特性が原因で、この繊維は、特に低い基本重 量の場合に、均一な凝集ウェブの形成に対して抵抗性がある。この問題は特に米 国特許第４．３６３．６８２号に述べられており、このようなフィブリル化繊維 のウェブはフェースマスクの用途に使用することが提案されている。より凝集し たウェブならびに繊維の脱落に抵抗性があるウェブを提供するため、この特許は エンボス加工後の処理を提案している。このエンボス加工後の方法では外面の繊 維が溶着され、フェースマスクとして使用するのにより凝集した快適なウェブが 提供されると主張されている。しかしこの処理法も一層圧縮されたウェブが形成 される傾向があり、フィルターとしては圧力損失が増大する。

発明の詳細な説明 帯電繊維製のウェブを製造し、その帯電繊維ウェブを、粗（て実質的に非伸長性 のスクリム支持材料上に置き、次いでその複合材料をニードルパンチして、高度 に均一なフィルターウェブを提供することによって、均一なエレクトレット繊維 ウェブフィルターが得られる。

図面の簡単な説明 図１は本発明の方法の好ましい工程配置の概略説明図である。

図２は本発明のフィルターおよびスクリムを使用していない比較可能なフィルタ ーについての見かけ基本重量に対する３種の特性値の変動係数の減少％をプロッ １−したグラフである。

好ましい実施態様の詳細な説明 図１は本発明を実施するのに用いる装置配［１を示す。フィブリル化された繊維 がカード２によって不織ウェブ１０に成形される。次いでそのウェブはランダマ イザー（ｒａｎｄｏ■１ｚｅｒ）　３に送られ基本重量を増やすことができる。

このランダマイザーは一般的に、−組の互いにかみあう金属ワイヤー（例えばＶ 溝（Ｖ−ｇｒｏｏｖｅ））ローラである。さらに、第二ウェブ（図示せず）をカ ード２から出して同様に処理してウェブ１０に合わせてもよい。このようにする ことによって、基本重量を選択する場合の融通性をより大きくすることができる 。スクリム１１は繰出しロール４からフィルターウェブ１０の上に送られる。し かしスクリム１１はカード２′の上流に供給してもよく、そうするとウェブＩＯ ′はスクリム１１の上に配置される。好ましい配置では、第二カード２°が用い られ、その結果スクリムは二つの外側の不織フィルター層間の中心層になる。こ の配置は同じ番号をつけた第二カードの配置で図１に示す。同様に第二ウェブを カー・ド２′から出してウェブ１０’に合わせてもよい。これらの二つのウェブ １０と１０゛は基本重量が異なっていてもよい。二つのウェブを使用することに よって変動が少ない特に均一なフィルターウェブが提供される。

前帯電繊維（ｐｒｅｃｈａｒｇｅｄ　ｆｉｂｅｒｓ）は米国再発行特許第３０． ７８２号および同第３１゜２８５号に記載の方法で製造することが好ましい。こ の繊維自体は、静電気を帯電させた（例えばコロナ放電電極によって）フィルム をフィブリル化して実質的に長方形の断面を有する繊維にして製造される。

次いでウェブ１０とスクリム１１は二一ドリングステーション５に送られ、そこ でウェブｌＯは、ニードルの作用によってスクリムに接合されてフィルターウェ ブ１２が形成される。このニードルは、まず、ウェブ層を貫通して、繊維を横断 させて、スクリム中にしっかりと変位させて繊維のスクリムへのからみ合いを促 進し、下にあるウェブ１０゛の繊維と好ましい配置になるようにする。これらニ ードルは、フィルターウェブ１２の複合体を約１０〜３００貫通数／ｃＩＩ＋２ で貫通するよう配置することができる。しかしニードリング密度が高くなるほど フィルターウェブ１２が緻密になって、フィルターとしては圧力損失が増大する 傾向がある。ニードリングは７５貫通数／Ｃ１１２より少ない方が好ましい。次 いで、このニードルパンチで接合された複合体は、次の加工を行うために巻取り ロール６に集められる。

一般にカーディング操作によって製造されたウェブは、大量の繊維が機械の方向 に配向しているので異方性であるため、一般に機械方向へのウェブの取扱いは安 定している。しかし低基本重量のウェブは取扱いはあまり容易ではない。不織ウ ェブの取扱い適性を改善する従来の方法は、ウェブをニードルパンチして繊維間 の結合を増大させる方法であった。しかし、一般にこの方法は、エレク）・レッ トウェブの均一性を破壊することが分かっている。このウェブ均一性の破壊は、 ランダマイザーを使用してウェブの見かけ基本重量を増大させる場合に特に問題 があることが分かっている。

予想外のことであるが、エレクトレットフィブリル化不織ウェブにニードルパン チ処理を使用すると、ウェブが下方に位置するスクリム支持体にニードルされる 場合、エレクトレットウェブの均一性を著しく増大させることができることが見 いだされたのである。二つのウェブを、そのウェブの間のスクリムに対してニー ドリングする場合に特に優れた均一性が得られる。これらのスクリムで支持され たフィルターウェブの変動係数は、スクリム支持体なしで製造された類似のウェ ブに比べて著しく減少する。

スクリムの材料は、織布もしくは不織布の公知のいずれの補強スクリムでもよい 。不織布のスクリムは、経費と開放度（ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｏｐｅｎｎｅｓｓ ）の点で一般に好ましい。スクリムの原料は、ポリマーの原料が好ましく、リサ イクル性のため、エレクトレット不織ウェブの原料と相容性のポリマーで製造す ることが好ましい。

不織布材料のスクリムは、一般に、引張り特性を増大するために、例えば熱エン ボス加工、カレンダー加工、音波結合（ｓｏｎｉｃ　ｂｏｎｄｉｎｇ）　、バイ ンダー繊維などによって処理される。代表的なスクリムの材料はポリプロピレン のスパンボンド（ｓｐｕｎｂｏｎｄ）不織ウニブチアル。

前帯電エレクトレット繊維は、コロナで帯電させ次いでフィブリル化させること ができる誘電フィルムで製造することが好ましい。適切なフィルム形成材料とし ては、ポリプロピレン、線状低密度ポリエチレン、ポリ−１−ブテン、ポリテト ラフルオロエチレン、ポリトリフルオロクロロエチレンのようなポリオレフィン 類；ポリ塩化ビニル；ポリスチレンのような芳香族ボリアレーン類（ａｒｏｍａ ｔｉｃ　ｐｏｌｙａｒｅｎｅｓ）　；ポリカーボネート類；ポリエステル類；お よびこれらのコポリマーおよびポリマーブレンドがある。好ましいのは分枝アル カリラジカルのないポリオレフィン類およびそのコポリマー類である。特に好ま しいのは、ポリプロピレンおよびポリプロピレンのコポリマーである。当該技術 分野で公知の各種の機能性添加剤は、上記の誘電ポリマーもしくはコポリマーと 混合することができる。

このような添加剤としては、米国特許第４．８７４．３９９号に教示されている ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、米国特許第４．７８９．５０４号に開示さ れている脂肪酸の金属塩、または米国特許第４．４５６．６４８号に記載されて いる粒体などがある。

さきに開示した工程は、エアーレイング法、静電デポジション法、ランドウェブ （ｒａｎｄｏ　ｗｅｂ）などを含む、帯電繊維をウェブに成形する他の方法にも 利用できることは明らかである。これらのウェブ製造法には、帯電繊維を均一な ウェブに成形する場合と同様の問題がある。

衷塵堡 フィブリル化不織繊維ウェブを、ランダマイザーとスクリムを用い、図１に示す 装置によって製造した（実施例Ｃ１〜Ｃ５）。スクリムは、カード２と２゛がら 出る二つのウェブの間にサンドイッチした。繊維は、米国再発行特許第３０．７ ８２号にしたがって製造したポリプロピレン製フィブリル化エレクトレットであ った。

これらのウェブを、挿入ウェブなしの類似のウェブと比較した。挿入したスクリ ムは市販のスパンポンドフリースで基本重量が約１０ｇ／ｌ”のものである［Ｌ ｕｔｒａｓｉＬ（登録商標）、ドイツ、カイザースロイターン（Ｋａｆｓｅｒｓ ｌａｕｔｅｒｎ）所在のカール・フロイデンバーグ（Ｋａｒｌ　Ｆｒｅｕｄｅｎ ｂｅｒｇ）社から入手テキル］。

これらウェブの基本重量（ＢＷ）は、面積がｌ００ｃｕ”のディスクの重量を測 定しｇ／ｍ　２に変換することによって測定した。媒体の透過度と圧力降下は、 米国、ミネソタ州、ミネアポリス所在のＴＳＩ　Ｉｎｃ、社のＴＳＩ自動フィル ター試験機（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＦｊｌｔｅｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　１ｌｌａｃｈ ｉｎｅ）　８１１０型で、試験面積５０ｃｍ”および空気速度０．２ｍ／ｓに基 づいて測定した。使用した空気がＮａＣ１のエーロゾルを含有していて、透過度 はフィルターの下流と上流でのＮａＣ１ａ度の比を１００で割算した値である。

変動係数（ＣＯＶ）は、標準偏差と基本重量の比と定義されているが、ウェブの 少なくとも７ケ所のウェブ特性をサンプリングして計算した。試験結果を表１と 表２に示す。

品質係数Ｑ　（Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｆａｃｔｏｒ　Ｑ）は、下記式によって数学的 に定義されている。

ユニで％Ｐは透過百分率であり、△Ｐは圧力降下（パスカル単位）およびｉｎは 自然対数を示す。この値は常に正の値であり透過度が低下するにつれて増大する 。逆に圧力降下が増大するにつれてＱ値は減少する。Ｑは一般に基本重量には無 関係な指数である。したがってＱは、異なる基本重量のウェブのろ過特性を比較 するのに使用することができる。

［表１］ ［表２１ 注：　１基本重量は不織布スクリムを除いて調節した。

比較可能な基本重量の場合のｃｏｖ値は、本発明の実施例１〜１１のウェブが補 強スクリムなしで製造した類似のウェブ（比較実施例０１〜Ｃ５）に比べて著し く減少した。ｃｏｖｍの最も著しい減少は基本重量が低い方のウェブに（例えば 約１２０ｇ／■２より小さいウェブ）認められた。この改善は図２にグラフで要 約した。このグラフでは、ｙ軸がスクリム挿入実施例のスクリムなし比較実施例 に対するｃｏｖの減少％を示す。Ｘ軸は比較されたウェブの見かけ基本重量を表 す。Ａカラムは基本重量を示し、Ｂカラム透過度を示し、およびＣカラムは圧力 降下を下す。

本発明の各種の変形は、本発明の適用範囲と思想を逸脱しない場合、当該技術分 野の当業者にとって明らかであろう。そして本発明は本願に例示を目的としで記 載された実施例に限定すべきではない。

〉 国際調査報告 −、−−−＾ニー−０ｍ　ＰＣＴ／ＩＪＳ　９２／１０４１６Ａ　Ｎ）−１１６ １ＮＧ　ＡＮＮＩＥＸ　４Ｎ　ＮＥＸＥＥＰＯＴ／ｌＪ９９２／１０４１６　Ｓ Ａε６７９６１フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，’　識別記号　庁内整理番号ＤＯ４Ｈ１／４６　Ｃ ７１９９−３Ｂ ５１０２　Ｚ　７１９９−３Ｂ （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＰＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ 、ＴＤ。

ＴＧ）、ＡＴ、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＣＡ、ＣＨ。

Ｃ３，ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、 ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎ。

、ＰＬ、ＰＴ、Ｒ○、ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＵＡＩ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ）静電気を帯電させた誘電性繊維を提供する工程、ｂ）その静電気を帯電 させた繊維を少なくとも一つの不織フィルターウェブ（１０）に形成する工程、 ｃ）上記少なくとも一つのフィルターウェブを補強スクリム（１１）に重ねる工 程、そして ｄ）上記の少なくとも一つのフィルターウェブ（１０）と補強スクリム（１１） とをニードルパンチ（５）してウェブ全体にわたって均一な特性を有するフィル ターウェブ（１２）を製造する工程、 を包含し、ｃ）およびｄ）の工程を特徴とするエレクトレット不織フィルターウ ェブの製造方法。 ２．前記静電気を帯電させた繊維が静電気を帯電させたウェブをフィブリル化さ せることによって製造される請求項１記載の方法。 ３．前記繊維の断面がほぼ長方形である請求項２記載の方法。 ４．前記補強スクリム（１１）が、二つの外側のフィルターウェブ層（１０，１ ０′）の間の内部層である請求項１記載の方法。 ５．少なくとも一つの不織フィルターウェブ（１０）がカーディングで形成され る請求項１記載の方法。 ６．スクリム補強材（１２）と重ねる前にカードされたフィルターウェブ（１０ ）をランダマイズする工程をさらに包含する請求項５記載の方法。 ７．前記繊維がポリプロピレンのポリマーまたはコポリマー製の繊維であり、か つスクリム補強材がポリプロピレンのポリマーまたはコポリマー製のスパンポン ド不織布である請求項１記載の方法。 ８．静電気を帯電させた誘電性繊維製の少なくとも一つの不織フィルターウェブ （１０）を有する均一なエレクトレット不織フィルターであって、ウェブ（１０ ）が補強スクリム（１１）にニードルパンチングによって接合されていることを 特徴とするフィルター。 ９．前記誘電性繊維が、フィルム形成性ポリマー製の静電気を帯電させたフィル ムからフィブリル化される請求項８記載のエレクトレット不織フィルター。 １０．前記繊維がポリプロピレンのポリマーまたはコポリマー製である請求項９ 記載のエレクトレット不織フィルター。 １１．前記補強スクリム（１１）が、不織フィルターウェブの二つの外側層（１ ０，１０′）の間の中心層である請求項８記載のエレクトレット不織フィルター 。 １２．前記不織フィルターウェブ（１０）がカードされたウェブである請求項８ 記載のエレクトレット不織フィルター。 １３．前記不織フィルターウェブ（１０）がランダマイズされている請求項１２ 記載のエレクトレット不織フィルター。 １４．前記不織ウェブ材料の合計基本重量が１２０ｇｍ／ｍ２より小さい請求項 ８記載のエレクトレット不織フィルター。