JPH0779934B2 - 成型用フイルタ−材 - Google Patents

成型用フイルタ−材

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JPH0779934B2
JPH0779934B2 JP62032421A JP3242187A JPH0779934B2 JP H0779934 B2 JPH0779934 B2 JP H0779934B2 JP 62032421 A JP62032421 A JP 62032421A JP 3242187 A JP3242187 A JP 3242187A JP H0779934 B2 JPH0779934 B2 JP H0779934B2
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幸政 黒田
武夫 大島
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旭化成工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1692Other shaped material, e.g. perforated or porous sheets

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、立体成型性が必要なフイルターとして使用さ
れる成型用フイルター材に関するものである。
<従来の技術> 近年、衛生理念の高まりにより、マスクや掃除機が巾広
く使用されるようになつてきたが、マスクや掃除機に使
われているフイルターは、取り替え頻度が高い為、製造
が容易で安価なものに対する要望が強い。この要望を満
たす1つの手段として、これらフイルターを一体成型法
によつて製造する方法があり、これらを可能にするに
は、立体成型可能なフイルター材が必要である。
従来、フイルター材としては、紙、織布及び不織シート
で代表されるフイルター材がある。
しかし、紙、織布から成るフイルター材は、立体成型す
ると地割れ、破れなどが生じるため立体成型用のフイル
ター材には使用できない。
さらに、不織シートから成るフイルター材のうち、短繊
維不織シート、ニードルパンチングした不織シートなど
は、立体成型はある程度可能であるが、そのメカニズム
は短繊維同志のずれや構成繊維の一部を切断し、短繊維
化して自由度を高めることによつて立体成型を行つてい
る。このため大変形の成型が出来ないことや均一な立体
成型がむずかしく目付斑などが発生するため、ずれ部分
のフイルター性能が低下し、集塵性が悪くなつたり、保
型性が悪い等の欠点がある。そのため、成型部の保型性
を良くする目的で、樹脂加工を行つている。また、長繊
維不織シートの構成繊維に破断伸度の大きい未延伸糸を
使つた不織シートから成るフイルター材は、立体成型は
可能であるが、そのメカニズムは立体成型時の変形応力
を構成繊維の伸びにより吸収している。このため、保型
性の悪さはある程度改良できるが、前記フイルター材と
同様に集塵性が悪くなる等の欠点がある。
<発明が解決しようとする問題点> 本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、立体
成型によつてフイルター性能が低下しない優れた集塵性
を有する成型用フイルター材を提供することにある。
<問題点を解決するための手段> 本発明は、単繊維直径0.1〜5μm、繊維充填率5〜50
%の繊維シート状物と120℃加熱下の破断伸度が70%以
上で、通気性で沸水収縮性を有する熱可塑性シート状物
とが、投影面積の1〜50%接合され、ついでスチームで
収縮処理され、上記繊維シート状物が上記熱可塑性シー
ト状物上で畝を形成していることを特徴とする成型用フ
イルター材、である。
本発明でいう繊維シート状物としては、単繊維の抄造に
よる不織布、溶融紡糸した長繊維不織布、カーデイング
ウエブのニードルパンチングした不織布,ガラス繊維シ
ート状物,メルトブロー方式によるウエブ等が有るがこ
れらに限定されるものではなく、フイルターとして使用
できる繊維シート状物であればよい。ウエブとしては、
メルトブロー方式による細デニール繊維からなるメルト
ブローウエブを用いた場合に効果が著しい。ウエブの目
付は特に限定されないが、優れたフイルター性能のもの
を得るためには、10〜200g/m2であることが好ましい。
かかるウエブを構成する繊維としては、単繊維直径が0.
1〜5μmの範囲にすることが必要である。すなわち、
0.1μm未満では、単繊維強力が低く以降の取扱い性が
劣る。また、5μmを超えると、優れた集塵性が得られ
ず好ましくない。
繊維シート状物の(ρ′/ρ)×100で表わされる繊維
充填率α(%)〔ρ′は繊維構造物の見掛け密度、ρは
繊維の真の密度。〕は、5≦α≦50にする必要がある。
より好ましくは、10≦α≦30の範囲であるすなわち、繊
維充填率が5%未満であると繊維間隙が大きくなり繊維
シート状物が粗となるため単位面積当りの繊維量が不均
一となり易いだけでなく集塵性も劣つている。また、繊
維充填率が50%を越えると繊維間隙が小さくなり繊維シ
ート状物が密となり通気性が損なわれ、圧力損失が高く
なることなど実用のフイルター材として好ましいものが
得られない。
本発明でいう、熱可塑性シート状物とは、例えば、ポリ
エチレン,ポリプロピレン,ポリ塩化ビニル,ポリエス
テル,ナイロン6,ナイロン66,ポリウレタンなどの繊維
材料及び有穴フイルムがある。好ましくは、未延伸糸か
ら成る編、織物及び不織布などの繊維材料、一軸及び二
軸延伸有穴フイルムなどこれらを加熱収縮させた熱可塑
性シート状物が良い。更に、これら繊維材料、フイルム
の組み合せがある。かかる熱可塑性シート状物は、90〜
200℃の広い温度範囲で立体成型が可能であり、代表的
な立体成型温度120℃加熱化の破断伸度が70%以上であ
り、少なくとも、繊維シート状物より良好な通気性〔JI
S L−1096フラジール法によつて測定される通気量1〜4
00cc/cm2/sec.〕を有することが必要である。好ましく
は、120℃加熱下の破断伸度が100%以上が良い。120℃
加熱下の破断伸度が70%未満では、十分な立体成型性が
得られず、深い凹凸の成型を行うと、編肉現象、破れ等
が起り好ましくない。
本発明でいう投影面積は、繊維シート状物と熱可塑性シ
ート状物とが接合によつて複合化された複合シートの
(S1/(S1+S2))×100で表わされる投影面積A(%)
〔S1は接合部の面積、S2は非接合部の面積。〕であり、
1≦A≦50、好ましくは、5≦A≦30の範囲であること
が必要である。投影面積が1%未満であると繊維シート
状物と熱可塑性シート状物との接合が悪く立体成型時に
層間剥離などが発生し好しくない。投影面積が50%を越
えると、該複合シートを立体成型行うと、成型体の有効
過面積が減少する。その為、圧力損失の上昇と、材
への粉塵の目詰りが発生し、実用のフイルター材として
の性能が劣り好ましくない。又、本発明でいう接合と
は、エンボスロールを使つた部分熱圧着接合、超音波及
び高周波ウエルダー等による部分融着接合、あるいは、
各種接着剤によつて接合された部分接合等がある。好ま
しくは、部分熱圧着接合あるいは、部分融着接合がよ
い。さらに、接合状態としては、接合部が点状(接合部
の形状は円形,長方形,正方形,六角形など特に限定し
ない。)、格子状、直線状などがあり、好ましくは点状
の接合がよく、規則正しく配列していることがよい。
本発明は、上記、特定の繊維シート状物と、通気性を有
し立体成型性を持つた特定の熱可塑性シート状物とが部
分的接合によつて複合化され、該、繊維シート状物が熱
可塑性シート状物上で畝を形成している。これによつて
立体成型性を持たない繊維シート状物を、立体成型可能
にし、成型品が型くずれしにくいように保型性を向上さ
せたものである。
以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
第1図、第2−a図、第2−b図は、本発明に係る成型
用フイルター材をモデル的に説明する概念図で、繊維シ
ート状物が熱塑性シート状物上で畝を形成していること
を示す。即ち、第1図は、本発明に係る成型用フイルタ
ー材の斜視図、第2−a図は成型前の断面図、第2−b
図は成型後の断面図であつて1は畝を形成した繊維シー
ト状物、2は立体成型性を有する熱可塑性シート状物、
3は部分的接合部である。
この様な構造を有する成型用フイルター材においては、
立体成型時に成型用フイルター材を構成する熱可塑性シ
ート状物と、繊維シート状物とが同時に伸ばされる。こ
の時、繊維シート状物は上述の様に畝を形成しているの
で、伸ばされた時畝は消失するが、繊維シート状物内で
は組織のずれが生じないため、繊維シート状物は、延伸
などの変形を受けない。従つて、繊維シート状物は、優
れた集塵性を保持したまま立体成型ができる。この場
合、畝の消失度合、延伸の程度は、実質的に性能が変化
しない程度であればよく、特に限定しない。
次いで、第3−a図及び第3−b図は、本発明でいう立
体成型に用いる成型装置の1例を示すモデル図である。
即ち、第3−a図は、成型前の成型装置、被成型体を表
し、第3−b図は、成型時の成型装置、被成型体が成型
されたもの(成型体)を表した断面の模式図であり、4
は被成型体、5は被成型体を保持する枠、6は上下移動
できる加熱体、4′は成型体である。このように、本発
明の立体成型の形状は、加熱体の形状によつて決まり、
例えば、円柱形状,円錐台形状,直方体形状,半球形状
などの任意の形状が目的によつて選ばれる。
本発明の成型用フイルター材は、必要に応じて透水剤,
撥水剤,帯電防止剤,顔料及び染料による着色などの加
工が行われる。又、用途に応じて繊維シート状物と熱可
塑性シート状物の間に活性炭,吸着剤,吸水性ポリマー
などを封入してもよい。
<実施例> 以下、実施例、比較例により本発明を具体的に説明す
る。
尚、本発明で用いた特性値の測定方法を以下に示す。
150℃加熱下の破断強度; 万能引張り試験機(島津製作所製Auto Graph DSS−2000
型)、引張り試験機用恒温槽を用いて、雰囲気温度120
℃の槽内において、把握長50mm、引張り速度100mm/分の
条件下で測定することによつて得られる荷重−伸長曲線
より評価する。
立体成型性:成型体の最大面積比; 第3−a図,第3−b図に示す成型装置を用いて、加熱
体の温度120℃、成型時間30秒の条件下で成型する時、
成型する前の絞り込み面積(S0)と成型後の絞り込みさ
れた拡大全表面積(S1)との比で表わされる成型体の最
大面積比(S1/S0)で表わす。
立体成型度; 立体成型性の評価と同様の方法によつて、S1/S02,3の時
の成型体の形体を下記判定基準で評価する。
<判定基準> ○:破れ、破壊が生じなかつた。
×:破れ、破壊が生じた。
集塵性:捕集効率; JISK−8901試験用ダクト13種B法の0.3μm平均のステ
アリン酸エアーゾルのダストの捕集効率測定により評価
した。
圧力損失; 捕集効率測定と同様の条件下で測定される圧力損失によ
り評価する。
実施例1 メルトブロー方式により得られた単繊維直径1.7μmを
主体とする目付20g/m2、繊維充填率12%のポリエステル
繊維シート状物と、スパンボンド方式により得られた構
成単繊維の沸水収縮率60%を主体とする目付30g/m2、通
気性300cc/cm2/secのポリエステル長繊維不織シートを
重ね合せて、上部が凸部を有するエンボスロールと表面
が平滑な下部ロールの間で部分熱圧着を行つた。この
時、エンボスロールの凸部の単位面積が2mm2、圧着面積
比率12%であり、上下ロール温度90℃、線圧20kg/cm下
にて部分熱圧着を施し、複合シートを得た。次に該複合
シートをスチーム温度90℃、滞留時間60秒の条件下で収
縮加工(経,緯方向50%)を行つた後、乾燥させ投影面
積12%点接合された複合シートを作成した。得られた複
合シートの性能を表−1に示す。
実施例2,3 メルトブロー方式により得られた単繊維直径5μmを主
体とする目付20g/m2、繊維充填率17%のポリプロピレン
繊維シート状物と、二軸延伸有穴ポリエチレンフイルム
(経,緯方向50%収縮)を重ね合せて、超音波接合によ
つて、融着面積比率15%で格子状,直線状の熱融着を施
し複合シートを得た。以下、実施例1と同様の収縮加工
を行ない、実施例2,3の複合シートを作成した。得られ
た複合シートの性能を表−1に示す。
比較例1 実施例2において、沸水収縮率1%のポリエステル繊維
の糸条50デニール24フイラメントのウーリー加工糸を用
いた以外は、実施例2と同様の操作を行つて収縮加工前
の複合シートを作成した。複合シートの性能を表1に示
す。
表−1に示すごとく、実施例1〜3は、比較例1に比
べ、立体成型性、成型後の集塵性とも優れていることが
判る。
比較例2,3 実施例1において、単繊維直径20μmを主体とする目付
50g/m2、繊維充填率3%(比較例2)55%(比較例3)
になるように加工を施したポリエステル繊維シート状物
を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行なつて複合
シートを作成した。
比較例2は、複合シートの捕集効率が8%と低く集塵性
が悪い。
比較例3は、複合シートの圧力損失が高く実用のフイル
ター材として好ましくない。
比較例4,5 実施例3において、融着面積0.5%点状熱融着(比較例
4)、融着面積55%、格子状熱融着(比較例5)を行つ
た以外は、実施例3と同様の操作を行ない複合シートを
作成した。
比較例4は、立体成型時に繊維シート状物とフイルムと
の間で層間剥離が発生した。
比較例5は、複合シートの圧力損失が高く実用フイルタ
ー材として好ましくなかつた。
<発明の効果> 本発明になる成型用フイルター材は、繊維シート状物の
持つ優れた集塵性を低下させることなく立体成型を可能
にし、成型後のフイルター材の保型性を向上することが
できる。
これによつて、例えば掃除機,マスク,自動車エアーフ
イルター及び油,紅茶,コーヒー,緑茶などの成分抽出
用フイルターなど、広い分野の成型用フイルター材とし
て用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2−a図,第2−b図は、本発明の成型用フ
イルター材をモデル的に説明する概念図であり、第1図
は複合シートの一例を示す斜視図、第2−a図は、複合
シートの基本的構造の一例を示す断面図、第2−b図
は、複合シートの立体成型後の一例を示す断面図であ
る。 第3−a図及び第3−b図は成型前後の成型装置、被成
型体の状態をモデル的に説明するものであり、第3−a
図は、成型前を模式的に示した断面図、第3−b図は、
成型後を模式的に示した断面図である。 1……畝を形成した繊維シート状物、2……熱可塑性シ
ート状物、3……接合部、4……被成型体、4′……成
型体、5……被成型体を保持する枠、6……上下移動で
きる加熱体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単繊維直径0.1〜5μm、繊維充填率5〜5
    0%の繊維シート状物と120℃加熱下の破断伸度が70%以
    上で、通気性で沸水収縮性を有する熱可塑性シート状物
    とが、投影面積の1〜50%接合され、ついでスチームで
    収縮処理され、上記繊維シート状物が上記熱可塑性シー
    ト状物上で畝を形成していることを特徴とする成型用フ
    イルター材
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