JPH11226329A

JPH11226329A - フィルター用不織布マット

Info

Publication number: JPH11226329A
Application number: JP10034817A
Authority: JP
Inventors: Hisami Tahira; 久美田平; Hiroshi Shinozuka; 啓篠塚
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】強度が高く、通気性がありかつ補集効率が高い
フィルター用不織布マットを提供すること。【解決手段】単独で不織布を形成したときその密度が
０．２(ｇ/cｍ³)以下となる嵩高なセルロース系繊維２
０〜９０重量％と、繊維径が０．１〜３(μｍ)でフリー
ネスが４００(ｍｌ)以下のセルロース微細繊維１０〜８
０重量％を混抄してなる不織布であり、その通気量が２
０〜１００(ｌ/ｃｍ²/ｍｉｎ)でＤＯＰ補集率が３０〜
８０(％) であるフィルター用不織布マット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフィルター用不織布
マットに関するものであり、中でも空気用として有用な
低密度フィルター用の不織布マットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来空調用を主目的とする空気用フィル
ターとして、絡み合った繊維のみで構成される網目構造
のものが多く、この繊維層によるメカニカルな濾過機能
によって塵芥が捕集される仕組みのものが主流である。

【０００３】空気用フィルターに工夫を加えた例とし
て、集塵用のフィルターの分野で、合成樹脂繊維の不織
布を帯電化させたり、粘着性物質を担持させるなどして
捕集効果を高めたもの、臭気またはガス吸着用フィルタ
ーの分野で、活性炭に代表される高比表面積の吸着剤を
添加するものがあった。

【０００４】中性能フィルターとしては、マイクロガラ
ス等を主体とする無機繊維不織布マット、或いはオレフ
ィン繊維等を主体とする合成繊維不織布マットが利用さ
れてきた。しかし、マイクロガラスに代表される無機繊
維は廃棄上の不都合がある上、健康上の問題も指摘され
ており、環境上好ましい材料であるとはいえない。帯電
化させて捕集効率を高める合成樹脂繊維の不織布も廃棄
上の問題があり、また水分の付着等によって永久帯電が
解消され、捕集効率が低下してしまうという欠点も有し
ている。

【０００５】捕集効率を高める手段として、極細繊維の
濾過層をフィルター中に設ける手法がある。特開昭58-8
8019、特開平01-155920、特開平01-43323、特公平07-96
089、特許登録1824672号公報等に記載された多くの技術
にみられるように、嵩高で形態保持能・強度向上を目的
とする低密度補強層と、極細繊維よりなる緻密な高密度
捕捉層とを積層することにより、フィルターの強度向
上、濾過効率の向上、目詰まり減少、長寿命化を図る工
夫が為されている。しかしこの様な構造体の場合、２層
以上のシートを加工、接着しなければならず、構造が複
雑で工程が多くなるという欠点がある。

【０００６】一方、特開平03-279452号公報には、PEとP
Pからなる極細繊維と、これよりも太い繊維径を有し、
かつPE或いはPPを含む繊維とが部分的に熱結合してい
る、フィルター性能等に優れた高強力不織シートが提案
されている。これは主体となる太い繊維径の中に極細繊
維を配置するという点で、構造の単純化と工程の短縮化
を図れるため、上記のシート接着式のフィルターと比べ
てメリットが大きい。しかしながら、表面積を拡大する
ためにプリーツ状に加工する際、オレフィンは加工性が
劣るという欠点がある。また、使用している繊維がオレ
フィン系であるため、微細繊維にしたときの繊維径がセ
ルロース等に比べて十分細くなく、非水素結合性である
ため、セルロース微細繊維のように丈夫な極微細ネット
ワークを形成しにくい。さらに素材自体の特性から、リ
サイクルや廃棄を含めた環境上の問題が残る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、空気用低
密度フィルターに要求される条件として、以下の項目が
考えられる。・廃棄上無害であること・通気性に優れているにも関わらず、補集効率が高いこ
と・使用中にフィルター自体がへたらないこと本発明は、これらの課題を解決するフィルター用不織布
マットを得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、主体とな
る嵩高のセルロース系繊維の骨組みの中に、濾過機能を
目的とするセルロース微細繊維を配置したフィルター用
不織布マットを検討した結果、構成成分が生分解性であ
るため廃棄上の問題もなく、微細繊維の特性からこの不
織布マットを用いたフィルターが通常のセルロースパル
プ微細繊維を使用した場合と比較して補集効率が著しく
高く、かつ配合比または叩解度の調整によって通気度や
孔径の制御が可能であり、主体繊維の特性から高強度で
へたらず低密度であるため捕捉用スペースが十分にあ
り、加工性に優れていることを見出して本発明に到達し
た。

【０００９】すなわち本発明の第１の発明は、単独で不
織布を形成したときその密度が０．２(ｇ/cｍ³)以下と
なる嵩高なセルロース系繊維２０〜９０重量％と、繊維
径が０．１〜３(μｍ)でフリーネスが４００(ｍｌ)以下
のセルロース微細繊維１０〜８０重量％を混抄してなる
不織布であり、その通気量が２０〜１００(ｌ/ｃｍ²/ｍ
ｉｎ)でＤＯＰ補集率が３０〜８０(％) であるフィルタ
ー用不織布マットに関するものである。また本発明の第
２の発明は、第１の発明に記載された嵩高なセルロース
系繊維が、セルロース繊維に湾曲性を持たせたカールド
ファイバーである不織布マットに関するものである。さ
らにまた、本発明の第３の発明は、上記第１又は第２の
発明に記載されたセルロース微細繊維が、アルカリ溶液
から紡糸した再生セルロース繊維を微細化したアルカリ
再生セルロース微細繊維である不織布マットに関するも
のである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の不織布マットを得るため
には、単に嵩高なセルロース系繊維とセルロース微細繊
維を組み合わせてフィルター用不織布マットとするだけ
では目的を達成することができず、限定された密度を有
する嵩高なセルロース系繊維と、限定されたフリーネス
を有するセルロース微細繊維を一定割合に混合すること
によって初めてこの目的が達成される。本発明による不
織布マットは、嵩高なセルロース系繊維を骨組みとして
構成される不織布中に、通常のセルロースパルプと比較
して高濾過機能を有するセルロース微細繊維を配置する
ことによって、フィルターとして使用した場合、低密度
のため通気性が大きいにもかかわらず高補足率で、か
つ、フィルター全体が生分解性となることが最大の特徴
である。製法は湿式または乾式法でマット化するのが一
般的であるが、溶剤系を用いるなど特殊な形成法を用い
ることも可能である。結果として本特許で要求する構
造、即ち嵩高なセルロース系繊維からなる不織布中の繊
維ネットワーク中に平均的にセルロース微細繊維が均一
に存在する構造であることが重要である。

【００１１】本発明で使用する嵩高なセルロース系繊維
とは、セルロース系繊維単独の不織布を形成したときの
密度（以下単独の密度という）が0.２ｇ／cｍ³以下とな
る繊維をいい、具体的には天然セルロースを分子内架橋
剤により化学修飾して繊維に湾曲性を持たせたカールド
ファイバー等が該当する。この方法による低密度セルロ
ース系繊維は、含水しても乾燥すると再び低密度になる
などの優れた特徴を有し、通常のセルロース繊維と比較
してへたりに代表される劣化現象が少ない。

【００１２】本発明のセルロース微細繊維とはJIS P812
1「パルプの濾水度試験方法、カナダ標準型」に規定す
るパルプの濾水度(以下単にフリーネスという)が４００
ml以下のセルロース系繊維をいう。セルロース微細繊維
は最初から微細なものを用いても良いが、そうでない場
合には加工によって微細にする。微細加工するための手
法は、リファイナー等の回転刃を用いるか、ビーターの
ような装置で高叩解するのが一般的であるが、その他の
手法を用いても良い。この際フリーネスを４00ml以
下、好ましくは３０mlないし３００ml に調整すること
が肝要である。

【００１３】本発明のセルロース微細繊維としては、ア
ルカリ溶液から紡糸した再生セルロース繊維を微細化し
たものを用いるのが好ましい。なぜならば、嵩高なカー
ルドファイバーを70%用い微細化したセルロースを30%用
いた場合、アルカリ再生セルロースを微細化したものは
通常の木材パルプを微細化したものと比較して、DOP補
集効率がシート目付け80〜180(g/ｍ²)の範囲において平
均20%程度高いため、アルカリ再生セルロースは特に空
気用フィルターとして優れるからである。本発明のセル
ロース微細繊維は、その繊維径が0.1〜3μmであること
が好ましく、この目的を達成するためにはアルカリ再生
セルロースを微細化して使用するのが適している。この
理由は、通常の木材パルプを微細化して用いると、通気
量が20〜100 (l/cｍ²/min)の範囲のものを作るとＤＯ
Ｐ補集率が不十分となり、ＤＯＰ補集率30〜80(％)のも
のを作ると通気量が不十分となるからである。この現象
は微細繊維の形状によるところが大きい。即ち、アルカ
リ再生セルロースは微細繊維の断面の形状が円形に近
く、非常に細く加工して補集効率を高めても通気性は十
分に確保されるのに対して、通常の木材パルプを微細化
したものは断面の形状が偏平であり、非常に細く加工す
ると補集効率は高まるものの通気に必要な繊維間の隙間
が塞がってしまい、通気性が著しく低下するためであ
る。アルカリ再生セルロースを用いる場合でも、繊維径
を0.1μm未満にしてしまうと通気性が低下してくるため
好ましくない。また繊維径を3μmより大きくしてしまう
と補集効率が低下してくるため好ましくない。

【００１４】本発明におけるフィルター用不織布マット
の配合比として、嵩高なセルロース系繊維は合計重量に
対して20％以上90％以下であり、またセルロース微細繊
維は合計重量に対して10％以上80％以下ある。嵩高なセ
ルロース系繊維の配合比が20％に満たないと、シートと
しての強度を十分に発現できないばかりか嵩高にならな
いため、捕捉用スペースも少なくなり、目詰まりを起こ
しやすく通気度も低下しがちとなる。逆に９０％を超え
ると微細有機繊維の割合が少なすぎてフイルターとして
の機能が低下する。またセルロース微細繊維の配合比が
１０％に満たないと十分に塵芥を捕捉できなくなり、フ
ィルターとしての捕集効率が低下してしまう。逆に８０
％を超えると密度が高くなりすぎて通気性が低下し、や
はりフイルター機能が低下する。

【００１５】これらの範囲内で用途にあった配合比を決
定する際、フリーネスの調整が不可欠である。例えば、
嵩高なセルロース系繊維とセルロース微細繊維を用いた
場合、フリーネス100ｍｌのセルロース微細繊維３０％
配合程度が良好である。上記のような配合比とフリーネ
スの調整を行うと、通気量数百ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ
(0.1ｋｇ／ｃｍ²時)、孔径8〜30μｍ程度にすることが
でき、フイルターとして使用した場合に捕集効率が高
く、通気量が損なわれない不織布マットを得ることが出
来る。

【００１６】本来、嵩高なセルロース系繊維とセルロー
ス微細繊維を湿式抄紙する場合には、自己の水素結合に
よって繊維間の結合が可能であるため、バインダーを用
いなくてもある程度の強度が出るが、本発明においては
より強力なマットを得るためにバインダーまたは紙力剤
を用いてもよい。バインダーまたは紙力剤の添加量は要
求される品質にもよるが、嵩高なセルロース系繊維とセ
ルロース微細繊維の合計重量１００に対して０．０１〜
５重量％、好ましくは０．１〜２．０重量％である。

【００１７】バインダーの添加方法は嵩高なセルロース
系繊維とセルロース微細繊維からなるマットにスプレー
法、含浸法、塗工法等によって行うのがよいが、スラリ
ー中に添加する場合には、はじめから嵩高なセルロース
系繊維とセルロース微細繊維に混合し、抄紙してもよ
い。乾燥温度はバインダーの種類によるが、マット強度
が十分に得られる100℃付近から150℃付近に設定するの
がよい。

【００１８】

【実施例】以下に本発明を実施例にしたがって更に具体
的に説明する。

【００１９】実施例1 嵩高なセルロース系繊維としてカールドファイバー（NB
KPに繊維内架橋させたもの、単独の密度が０．１２ｇ/c
ｍ³）５５%、リファイナーによりフリーネス５０ｍｌに
叩解したアルカリ再生セルロース微細繊維 (原形繊維長
６ｍｍ、繊維径１．５ｄ)４５％及び紙力増強剤（ナシ
ョナルスタ−チアンドケミカル社製ケイトF）を対繊維
１％添加し、湿式抄紙して米坪５０ｇ／ｍ²の本発明の
フィルター用不織布マットを得た。この不織布マットに
ついて孔径・通気度を測定した。結果を表１に示す。ま
たこの不織布マットをフィルターとして使用した試験を
おこない、DOP補集率を測定した結果を表１に示す。

【００２０】実施例２嵩高なセルロース系繊維としてカールドファイバー（NB
KPに繊維内架橋させたもの、単独の密度が０．１２ｇ/c
ｍ³）７０％、リファイナーによりフリーネス１５０ｍ
ｌに叩解したアルカリ再生セルロース微細繊維 (原形繊
維長６ｍｍ、繊維径１．５ｄ) ３０％及び紙力増強剤
（ナショナルスタ−チアンドケミカル社製ケイトF）を
対繊維１％添加し、湿式抄紙して米坪５０ｇ／ｍ²の本
発明のフィルター用不織布マットを得た。この不織布マ
ットについて孔径・通気度を測定した。結果を表１に示
す。またこの不織布マットをフィルターとして使用した
試験をおこない、DOP補集率を測定した結果を表１に示
す。

【００２１】比較例1 嵩高なセルロース系繊維として実施例１と同様のカール
ドファイバー９５％、リファイナーによりフリーネス１
００ｍｌに叩解したアルカリ再生セルロース微細繊維
(原形繊維長６ｍｍ、繊維径１．５ｄ)５％、および紙
力増強剤（ナショナルスタ−チアンドケミカル社製ケイ
トF）を対繊維１％添加して米坪５０ｇ／ｍ²の比較用の
フィルター用不織布マットを得た。この不織布マットに
ついて孔径・通気度を測定した。結果を表１に示す。ま
たこの不織布マットをフィルターとして使用した試験を
おこない、DOP補集率を測定した結果を表１に示す。

【００２２】比較例２嵩高なセルロース系繊維として実施例１と同様のカール
ドファイバー１０％、リファイナーによりフリーネス１
００ｍｌに叩解したアルカリ再生セルロース微細繊維
(原形繊維長６ｍｍ、繊維径１．５ｄ)９０％および紙
力増強剤（ナショナルスタ−チアンドケミカル社製ケイ
トF）を対繊維１％添加して湿式抄紙し、米坪５０ｇ／
ｍ²の比較用のフィルター用不織布マットを得た。この
不織布マットについて孔径・通気度を測定した。結果を
表１に示す。またこの不織布マットをフィルターとして
使用した試験をおこない、DOP補集率を測定した結果を
表１に示す。

【００２３】比較例３嵩高なセルロース系繊維として実施例１と同様のカール
ドファイバー７０％、リファイナーによりフリーネス６
００ｍｌに叩解したアルカリ再生セルロース微細繊維
(原形繊維長６ｍｍ、繊維径１．５ｄ)３０％および紙
力増強剤（ナショナルスタ−チアンドケミカル社製ケイ
トF）を対繊維１％添加して湿式抄紙し、米坪５０ｇ／
ｍ²の比較用のフィルター用不織布マットを得た。この
不織布マットについて孔径・通気度を測定した。結果を
表１に示す。またこの不織布マットをフィルターとして
使用した試験をおこない、DOP補集率を測定した結果を
表１に示す。

【００２４】比較例４嵩高なセルロース系繊維として実施例１と同様のカール
ドファイバー７０％、リファイナーによりフリーネス１
２０ｍｌに叩解したＮＢＫＰ３０％および紙力増強剤
（ナショナルスタ−チアンドケミカル社製ケイトF）を
対繊維１％添加して、湿式抄紙して米坪５０ｇ／ｍ²の
比較用のフィルター用不織布マットを得た。この不織布
マットについて孔径・通気度を測定した。結果を表１に
示す。またこの不織布マットをフィルターとして使用し
た試験をおこない、DOP補集率を測定した結果を表１に
示す。

【００２５】比較例５嵩高なセルロース系繊維としてＬＢＫＰ（単独の密度が
０．３５ｇ/cｍ³）７０％、リファイナーによりフリー
ネス１００ｍｌに叩解したアルカリ再生セルロース微細
繊維 (原形繊維長６ｍｍ、繊維径１．５ｄ)３０％およ
び紙力増強剤（ナショナルスタ−チアンドケミカル社製
ケイトF）を対繊維１％添加し、湿式抄紙して米坪５０
ｇ／ｍ²の比較用のフィルター用不織布マットを得た。
この不織布マットについて孔径・通気度を測定した。結
果を表１に示す。またこの不織布マットをフィルターと
して使用した試験をおこない、DOP補集率を測定した結
果を表１に示す。

【００２６】DOP補集率はASTM D-2986-71に準拠して測
定した。圧力損失は通常、DOP補集率が大きくなる（DOP
透過率が小さくなる）ほど大きくなるが、DOP補集率が
同じならば圧力損失は小さいほどフィルターとしての性
能に優れる。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から示されるように、嵩高なセルロー
ス系繊維とセルロース微細繊維の配合比或いはセルロー
ス微細繊維の叩解度によってフィルターの用途に合わせ
孔径及び通気量を自由にコントロールすることが出来
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明によるフィルター用不織布マット
は、嵩高なセルロース系繊維を骨格としており、フィル
ター強度が十分にあること、通気性がありかつ補集効率
が高いこと、配合比とフリーネスの調整によって孔径と
通気量のコントロールが可能であること、フィルター内
部に捕捉用スペースを持ち目詰まりしにくいことから長
寿命であること、主体とする嵩高なセルロース系繊維自
体が加工性に優れかつへたらないこと、セルロース系繊
維でマット全体が構成されることから廃棄上無害であり
焼却可能で有毒ガスの発生もないこと等の諸条件が得ら
れており、主体となる嵩高のセルロース系繊維とセルロ
ース微細繊維を不織布シートとして一括成形することで
フィルター性能自体のみならず、微細繊維層と支持層を
接着する工程も簡略化する効果も得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単独で不織布を形成したときその密度が
０．２(ｇ/cｍ³)以下となる嵩高なセルロース系繊維２
０〜９０重量％と、繊維径が０．１〜３(μｍ)でフリー
ネスが４００(ｍｌ)以下のセルロース微細繊維１０〜８
０重量％を混抄してなる不織布であり、その通気量が２
０〜１００(ｌ/ｃｍ²/ｍｉｎ)でＤＯＰ補集率が３０〜
８０(％) であるフィルター用不織布マット。
【請求項２】嵩高なセルロース系繊維が、セルロース繊
維に湾曲性を持たせたカールドファイバーである請求項
１に記載の不織布マット。
【請求項３】セルロース微細繊維が、アルカリ溶液から
紡糸した再生セルロース繊維を微細化したアルカリ再生
セルロース微細繊維である請求項１又は２に記載の不織
布マット。