KR20140138943A

KR20140138943A - 부직 섬유 시트 및 그 제조 방법 그리고 필터

Info

Publication number: KR20140138943A
Application number: KR1020147028853A
Authority: KR
Inventors: 야스히코 사카모토; 스미토 기요오카
Original assignee: 가부시키가이샤 구라레
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-12-04
Also published as: JPWO2013147051A1; EP2832409A4; JP6095647B2; EP2832409B1; KR20190124816A; US20150053606A1; TW201402900A; CN104321122B; TWI586863B; WO2013147051A1; EP2832409A1; KR102146642B1; CN104321122A

Abstract

열접착성 섬유를 포함하고, 또한 상기 열접착성 섬유끼리의 융착에 의해 섬유가 고정된 부직 섬유 구조체로 형성된 기재층을 포함하는 부직 섬유 시트에 있어서, 상기 기재층의 평균 두께를 0.2 mm 이상 1 mm 미만으로 조정하고, 상기 기재층의 면방향에서 상기 열접착성 섬유가 대략 균일하게 융착된다. 이 시트는, 상기 기재층의 적어도 일방의 면에, 기재층보다 높은 겉보기 밀도를 갖는 부직 섬유 구조체로 형성된 표층을 가지도 있어도 된다. 상기 표층은 열프레스로 형성된 층이어도 되고, 멜트블로운 부직포로 형성되어 있어도 된다. 상기 기재층의 두께 방향에서 열접착성 섬유는, 대략 균일하게 융착되어 있어도 된다. 상기 열접착성 섬유는, 섬유 표면에 있어서, 길이 방향으로 연속해서 연장되는 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체를 포함하고 있어도 된다. 이 시트는, 얇은 시트임에도 불구하고, 굽힘 강성이 향상되고, 하중이 가해졌을 때에 변형이 적고, 또한 성형성이 우수하다.

Description

부직 섬유 시트 및 그 제조 방법 그리고 필터{NONWOVEN FIBER SHEET, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND FILTER}

본 발명은, 열접착성 섬유를 포함하는 얇은 부직 섬유 시트 및 그 제조 방법 그리고 상기 시트로 형성된 필터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 열접착성을 갖는 섬유로 구성되기 때문에, 두께 방향으로 거의 균일한 밀도로 섬유 접착을 유지함으로써, 섬유 공극에 수지를 충전하거나, 케미컬 바인더나 특수한 약제를 첨가하지 않고, 우수한 굽힘 강성과 통기성, 나아가서는, 우수한 성형성을 갖는 부직 섬유 시트 및 그 제조 방법 그리고 상기 시트로 형성된 필터에 관한 것이다.

부직포는, 건식 부직포, 습식 부직포가 일반적이고, 천연 섬유, 화학 섬유를 원료로 하여, 부직포의 성능을 갖게하는 주체 섬유에, 섬유간을 접착시키기 위한 열용융 섬유를 혼합시켜, 열처리를 실시함으로써, 섬유간을 접착시켜, 부직포를 제조하고 있다. 이들 부직포의 열처리 및 건조는, 롤러 터치 및 열풍로에서의 처리가 일반적이다.

열처리된 부직포는 1 mm 미만의 얇은 부직포가 많아, 접기도 용이하기 때문에, 와이퍼, 위생재 등에 널리 사용되고 있다. 그러나, 얇은 부직포에 강한 충격이나 하중을 가하여 접어 구부리면, 급격하게 파손되기 때문에, 면에 하중을 가하는 가공 방법에는 적합하지 않다. 또한, 얇은 부직포는, 롤 감기에서의 취급이 우수하지만, 절단하여 시트상으로 한 경우, 너무 유연하기 때문에, 보드재와 같은 취급을 할 수 없다.

한편, 판상의 부직포를 제조하기 위해서는, 카드 웨브를 적층시켜, 두꺼운 구조체를 제작한 후, 니들 펀치 등의 방법으로 섬유를 낙합(絡合)함으로써 부직포의 밀도를 높이고, 또한 열처리를 실시하여 제조하는 방법이 있다. 그러나, 두께가 너무 두껍고, 및 밀도가 너무 높으면, 열처리에 있어서 표면의 섬유만이 접착하고, 부직포의 두께 방향 전체에 대한 접착이 불충분해진다. 나아가서는, 양산화도 불가능하다.

예를 들어, 특허 제4522671호 (특허문헌 1) 에는, 고융점 중합체와 저융점 중합체로 이루어지는 섬유로 구성되고, 부분적으로 열압접 처리되고, 비압접부에서는 부직포 내층부에서 섬유를 융착시키지 않는 구조를 갖는 필터용 부직포가 제안되어 있다. 그러나, 이 부직포는, 여과 면적이 커져 먼지 수집 능력은 우수하지만, 섬유가 융착되어 있지 않는 부분 (비압접부) 이 존재하기 때문에, 필터 유닛 등, 슬릿부에 대한 삽입시는, 구조체의 중앙에서 옆으로 어긋남을 일으켜, 박리가 발생하여 부직포가 파손되어, 필터로서의 기능이 결손된다.

또한, 일본 공개특허공보 2004-19061호 (특허문헌 2) 에서는, 장섬유 부직포 A, 저융점 폴리에스테르가 시스 성분의 심초(core/sheath)형 복합 섬유로 이루어지는 부직포 B, 폴리에스테르 부직포 C 를 적층 일체화한 폴리에스테르계 복합 부직포가 제안되어 있다. 이 부직포는, 적층 일체화에 의해 강성을 향상할 수 있고, 또한 필터 성능도 높은 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 이 부직포는, 독립된 3 층 구조이기 때문에 제조 공정이 복잡해지고, 또한 독립된 3 층을 첩합(貼合)시키는 점에서, 층간 박리가 발생하기 쉽다.

특히, 여과 면적의 증대를 목적으로 하여 얇은 시트를 플리트 가공한 필터에서는, 장기간의 사용에 대해 여과 성능을 유지하기 위해서, 장기간 사용해도 플리트 형상을 유지할 수 있는 필터 강도가 요구된다. 그러나, 플리트 가공된 얇은 필터에 있어서, 강도와 여과 성능은, 강도를 올리면, 여과 성능이 저하되는 트레이드 오프의 관계에 있어, 실현이 곤란했다. 그 때문에, 이들의 필터에서도, 플리트 가공된 얇은 필터를 장기간에 걸쳐 여과 성능을 유지하여 사용하는 것은 곤란했다.

또, 일본 공개특허공보 2009-233645호 (특허문헌 3) 에는, 습열 접착성 섬유를 포함하고, 또한 부직 섬유 구조를 갖는 필터로서, 상기 습열 접착성 섬유의 융착에 의해 상기 부직 섬유 구조가 고정된 성형체로 구성되어 있는 필터가 개시되어 있다. 그러나, 이 문헌에서는, 두께가 있는 삼차원 구조임에도 불구하고, 우수한 여과성을 나타냄과 함께, 압력 손실도 적고, 장기간 사용할 수 있는 것을 목적으로 하고 있어, 얇은 필터는 상정되어 있지 않다.

한편, 일본 공개특허공보 2009-84717호 (특허문헌 4) 에는, 습열 접착성 수지로 폴리에스테르계 섬유 또는 폴리올레핀계 섬유의 표면이 피복되고, 또한 섬유 직경 1 ∼ 10 dtex 의 습열 접착 섬유성 섬유를 적어도 80 ％ 이상 포함하는 판상 부직 섬유 구조체로서, 섬유 충전율이 40 ∼ 85 ％ 의 비율로 두께 방향으로 균일하게 접착되어 있음과 함께, 겉보기 밀도가 0.2 ∼ 0.7 g/㎤ 이며, 두께가 0.5 ∼ 5 mm 인 판상 부직 섬유 구조체가 개시되어 있다. 이 문헌에는, 상기 판상 부직 섬유 구조체는, 문, 병풍, 칸막이, 구두, 용기의 뚜껑 등의 시트상 경첩으로서 사용할 수 있는 것이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 2012-77432호 (특허문헌 5) 에는, 습열 접착성 섬유를 포함하고, 이 습열 접착성 섬유의 융착에 의해 섬유가 고정된 부직 섬유 구조체로 구성된 투광성 시트로서, 겉보기 밀도가 10 ∼ 200 kg/㎥ 인 저밀도층과, 이 저밀도층의 적어도 일방의 면에 적층되고, 또한 겉보기 밀도가 상기 저밀도층보다 큰 고밀도층과의 적층 구조를 갖는 투광성 시트가 개시되어 있다. 이 문헌에는, 상기 투광성 시트는, 채광 또는 조광을 목적으로 하여, 주택이나 공공 시설의 건축물의 창, 지붕, 벽재, 천정재, 칸막이, 문, 덧문, 셔터, 병풍, 조명이나 간판, 전기 제품 등의 램프 쉐이드 등에 이용할 수 있는 것이 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 4 및 5 에는, 필터에 대해 기재되어 있지 않다.

특허공보 제4522671호 (제 2 항, 실시예 2) 일본 공개특허공보 2004-19061호 (제 1 항, 실시예) 일본 공개특허공보 2009-233645호 (제 1 항, 단락［0009］) 일본 공개특허공보 2009-84717호 (제 1 항, 단락［0061］) 일본 공개특허공보 2012-77432호 (제 1 항, 단락［0158］)

따라서, 본 발명의 목적은, 얇은 시트임에도 불구하고, 굽힘 강성을 향상할 수 있고, 하중이 가해졌을 때에 변형이 적고, 또한 성형성이 우수한 필터용 부직 섬유 시트 및 그 제조 방법 그리고 상기 시트로 형성된 필터를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 플리트 가공성이 우수하고, 플리트 가공해도, 형태 안정성이 높고, 장기간에 걸쳐 여과 성능을 유지할 수 있는 필터용 부직 섬유 시트 및 그 제조 방법 그리고 상기 시트로 형성된 필터를 제공하는 것에 있다.

본 발명자 등은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 열접착성 섬유끼리를 면방향으로 대략 균일하게 융착시킨 기재층을 형성함으로써 (특히, 밀도 구배를 형성한 적층 구조를 형성함으로써), 얇은 시트임에도 불구하고, 굽힘 강성이 향상되고, 하중이 가해졌을 때에 변형이 적고, 또한 성형성이 우수한 필터용 부직 섬유 시트가 얻어지는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 필터용 부직 섬유 시트는, 열접착성 섬유를 포함하고, 또한 상기 열접착성 섬유끼리의 융착에 의해 섬유가 고정된 부직 섬유 구조체로 형성된 기재층을 포함하는 부직 섬유 시트로서, 상기 기재층의 평균 두께가 0.2 mm 이상 1 mm 미만이며, 상기 기재층의 겉보기 밀도는 30 ∼ 170 kg/㎥ 이며, 또한 상기 기재층의 면방향에서 상기 열접착성 섬유가 대략 균일하게 융착되어 있다. 본 발명의 시트는, 상기 기재층의 적어도 일방의 면에, 기재층보다 높은 겉보기 밀도를 갖는 부직 섬유 구조체로 형성된 표층을 가지고 있어도 된다. 상기 표층은, 열프레스로 형성된 층이어도 된다. 상기 기재층의 겉보기 밀도는 40 ∼ 150 kg/㎥ 이며, 또한 상기 표층의 겉보기 밀도는 80 ∼ 800 kg/㎥ 임과 함께, 양 층의 겉보기 밀도비는, 기재층/표층 = 1/1.2 ∼ 1/15 여도 된다. 또, 상기 표층은, 멜트블로운 부직포로 형성되어 있어도 된다. 또, 상기 표층은, 멜트블로운 부직포를 포함하고, 또한 열프레스된 층이어도 된다. 상기 부직 섬유 시트의 평균 두께는 0.35 ∼ 1.2 mm 이며, 상기 기재층과 상기 표층의 평균 두께비는, 기재층/표층 = 1.2/1 ∼ 30/1 이어도 된다. 상기 기재층의 두께 방향에서 열접착성 섬유는, 대략 균일하게 융착되어 있어도 된다. 상기 열접착성 섬유는, 섬유 표면에 있어서, 길이 방향으로 연속해서 연장되는 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체를 포함하고 있어도 된다. 상기 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체에 있어서의 에틸렌 단위의 함유량은 10 ∼ 60 몰％ 이다. 또, 상기 열접착성 섬유는, 섬유 표면에 있어서, 길이 방향으로 연속해서 연장되는 친수성 폴리에스테르를 포함하고 있어도 된다. 본 발명의 시트는, 25 mm 폭 × 300 mm 길이의 구조체를, 수평대의 단으로부터 100 mm 길이를 수평대의 밖으로 미끄러지기 시작했을 때의 중력에 의한 변위량으로 나타내는 휨 강성이 MD 방향 70 mm 이하, 또한 CD 방향 70 mm 이하여도 된다.

본 발명에는, 열접착성 섬유를 포함하는 부직 섬유 웨브를 가열하여, 상기 열접착성 섬유끼리를 융착하여 판상 부직 섬유 구조체를 얻는 융착 공정을 포함하는 상기 시트의 제조 방법도 포함된다. 상기 융착 공정에 있어서, 고온 수증기로 부직 섬유 웨브를 가열해도 된다. 본 발명의 제조 방법은, 상기 융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체의 적어도 일방의 면을 열프레스하는 열프레스 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다. 또, 본 발명의 제조 방법은, 상기 융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체의 적어도 일방의 면에 멜트블로운 부직포를 적층하여 고온 수증기로 가열하는 멜트블로운 적층 공정을 추가로 포함하고 있어도 된다.

또한, 본 발명에는, 상기 부직 섬유 시트로 형성된 필터도 포함된다. 상기 필터는, 플리트 가공되어 있어도 된다.

본 발명에서는, 열접착성 섬유로 섬유끼리를 면방향으로 대략 균일하게 융착시킨 기재층을 포함하기 때문에, 종래의 부직포와 동등한 얇은 시트여도, 강성을 향상할 수 있다. 그 때문에, 탄성이 작아, 성형할 수 없는 종래의 얇은 부직포와는 달리, 여러 가지 형상으로 성형이 가능하다. 또, 1 mm 보다 두꺼운 섬유계 보드에서는 너무 단단하여, 특정 형상으로 가공할 때에 제한을 받아 여러 가지 형상으로 성형할 수 없지만, 본 발명에 의한 섬유 구조체는, 1 mm 미만의 두께이기 때문에, 성형성이 우수하다. 그 때문에, 필터의 성형에 적합하고, 플리트 가공성이 우수하고, 플리트 가공해도, 형태 안정성이 높고, 장기간에 걸쳐 여과 성능을 유지할 수 있다.

또, 본 발명의 부직 섬유 시트는, 섬유만으로 구성되고, 케미컬 바인더나 특수한 약제를 첨가하지 않고 제조 가능하기 때문에, 포름알데히드 등의 휘발성 유기 화합물을 방출하는 일이 없다.

도 1 은, 본 발명의 부직 섬유 시트의 굽힘 강성의 측정 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 부직 섬유 시트의 플리트 가공품의 하중 변형량의 측정 방법을 나타내는 모식도이다.

［기재층］

본 발명의 부직 섬유 시트는 기재층을 포함한다. 기재층은, 열접착성 섬유를 포함하고, 또한 상기 열접착성 섬유끼리의 융착에 의해 고정된 부직 섬유 구조체로 형성되어 있다. 이 부직 섬유 구조체는, 실질적으로 열접착성 섬유만으로 이루어지는 것이 바람직하고, 열접착성 섬유의 접착성을 저해하지 않는 미량이면, 비열접착성 섬유를 포함하고 있어도 되지만, 열접착성 섬유로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 기재층이 열접착성만으로 이루어지면, 열접착성 섬유끼리가 각 교점에서 강고하게 접착하기 때문에, 부직 섬유 시트를 필터로서 장기간 사용해도, 섬유 구조체의 망목 구조가 변형되어, 여과 성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

(열접착성 섬유)

열접착성 섬유로서는, 열접착성 수지를 포함하고, 가열에 의해 유동 또는 용이하게 변형하여 접착 기능을 발현 가능하면 되고, 비습열 접착성 섬유여도 되지만, 고온 수증기를 이용하여 균일한 융착이 가능하고, 필터로서의 특성도 우수한 점에서, 습열 접착성 섬유가 바람직하다. 기재층은, 열접착성 섬유 (특히 습열 접착성 섬유) 를 원료 섬유로서 사용한 섬유 웨브에 고온 증기를 작용시키고, 각각의 섬유끼리를 열접착성 수지의 건조시에 있어서의 융점 이하의 온도에서, 섬유끼리를 부분적으로 다발상으로 집속시키면, 이들의 단섬유 및 다발상 집속 섬유끼리를 습열하, 적당히 작은 공극을 유지하면서, 말하자면 「스크럼」 을 짜도록, 점접착 또는 부분 접착하여, 목적으로 하는 강성이 있는 얇은 구조체를 실현할 수 있다.

습열 접착성 섬유에 포함되는 습열 접착성 수지로서는, 열수 (예를 들어, 80 ∼ 120 ℃, 특히 95 ∼ 100 ℃ 정도) 로 연화하여 자기 접착 또는 다른 섬유에 접착 가능한 열가소성 수지, 예를 들어, 폴리알킬렌글리콜 수지 (폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드 등의 폴리 C_2-4 알킬렌옥사이드 등), 폴리비닐계 수지 (폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 비닐알코올계 중합체, 폴리비닐아세탈 등), 아크릴계 공중합체 및 그 알칼리 금속염［(메트)아크릴산, (메트)아크릴아미드 등의 아크릴계 단량체로 구성된 단위를 포함하는 공중합체 또는 그 염 등］, 변성 비닐계 공중합체 (이소부틸렌, 스티렌, 에틸렌, 비닐에테르 등의 비닐계 단량체와, 무수 말레산 등의 불포화카르복실산 또는 그 무수물과의 공중합체 또는 그 염 등), 친수성의 치환기를 도입한 폴리머 (술폰산기나 카르복실기, 하이드록실기 등을 도입한 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리스티렌 또는 그 염 등), 지방족 폴리에스테르계 수지 (폴리락트산계 수지 등) 등을 들 수 있다. 또한, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리우레탄계 수지, 열가소성 엘라스토머 또는 고무 (스티렌계 엘라스토머 등) 등 중, 열수 (고온 수증기) 의 온도에서 연화하여 접착 기능을 발현 가능한 수지도 포함된다. 습열 접착성 수지의 융점 또는 연화점은, 예를 들어, 80 ∼ 250 ℃, 바람직하게는 100 ∼ 200 ℃, 더욱 바람직하게는 100 ∼ 180 ℃ (특히 105 ∼ 170 ℃) 정도여도 된다. 이들 중, 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체, 친수성 폴리에스테르가 바람직하다.

에틸렌-비닐 알코올계 공중합체에 있어서, 에틸렌 단위의 비율은, 필터에 대한 가공성의 점에서, 예를 들어, 10 ∼ 60 몰％, 바람직하게는 20 ∼ 55 몰％, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 50 몰％ 정도이다. 에틸렌 단위의 비율이 너무 적으면, 고온 수증기로 가열한 경우, 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체가, 저온의 증기 (물) 로 용이하게 팽윤·겔화되어 버리고, 물에 젖으면 형태가 변화되기 쉽다. 또, 너무 많으면, 흡습성이 저하되고, 습열에 의한 섬유 융착이 발현되기 어려워지기 때문에, 실용성이 있는 경도를 확보할 수 없게 되는 경우가 있다.

에틸렌-비닐 알코올계 공중합체에 있어서의 비닐 알코올 단위의 비누화도는, 예를 들어, 90 ∼ 99.99 몰％ 정도이며, 바람직하게는 95 ∼ 99.98 몰％, 더욱 바람직하게는 96 ∼ 99.97 몰％ 정도이다. 비누화도가 너무 작으면, 열안정성이 저하되고, 열분해나 겔화에 의해 안정성이 저하된다. 한편, 비누화도가 너무 크면, 섬유 자체의 제조가 곤란해진다.

에틸렌-비닐 알코올계 공중합체의 점도 평균 중합도는, 필요에 따라 선택할 수 있지만, 예를 들어, 200 ∼ 2500, 바람직하게는 300 ∼ 2000, 더욱 바람직하게는 400 ∼ 1500 정도이다. 중합도가 이 범위에 있으면, 방사성과 습열 접착성의 밸런스가 우수하다. 에틸렌 단위가 많음으로써, 습열 접착성을 갖지만, 열수용해성은 없다는 특이한 성질이 얻어진다.

친수성 폴리에스테르는, 친수성의 유닛 (예를 들어, 치환기) 을 도입한 공중합 폴리에스테르 (공중합 변성 폴리에스테르) 여도 된다. 공중합 폴리에스테르로서는, 알킬렌아릴레이트 단위를 주성분으로서 포함하는 코폴리에스테르를 들 수 있고, 특히, C_2-6 알킬렌아릴레이트 단위 (예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 C_2-4 알킬렌테레프탈레이트 단위) 를 주성분으로서, 다른 공중합 성분 (변성제) 을 포함하는 코폴리에스테르가 바람직하다. 다른 공중합 성분으로서는, 폴리 C_2-4 알킬렌글리콜 (특히 디에틸렌글리콜) 등의 디올 성분이어도 되지만, 이소프탈산이나 프탈산 등의 비대칭 방향족 디카르복실산 (특히 이소프탈산) 이 바람직하다.

다른 공중합 성분의 비율은, 대응하는 전체 모노머 성분에 대해 (예를 들어, 이소프탈산의 경우, 전체 카르복실산 성분에 대해), 예를 들어, 10 ∼ 60 몰％ (예를 들어, 10 ∼ 50 몰％), 바람직하게는 20 ∼ 55 몰％, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 50 몰％ 정도이다. 다른 공중합 성분의 비율이 너무 적으면, 충분한 섬유 접착이 발현되지 않고, 부직 섬유 구조체의 강성이 저하된다. 다른 공중합 성분의 비율이 너무 많으면, 섬유 접착성은 향상되지만, 방사의 안정성이 저하된다.

친수성의 유닛 (예를 들어, 치환기) 으로서는, 예를 들어, 술폰산기, 카르복실기, 하이드록실기, 폴리옥시에틸렌기 등 들 수 있다. 친수성의 치환기의 도입 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 친수성의 유닛을 갖는 모노머를 공중합하는 방법이어도 된다.

친수성의 유닛을 갖는 모노머로서는, 예를 들어, 5-나트륨술포이소프탈산 등의 디카르복실산류나, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 디올류 등을 들 수 있다. 이들 친수성의 유닛을 갖는 모노머는, 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 5-나트륨술포이소프탈산 등의 술폰산 (염) 기를 갖는 모노머가 바람직하다.

친수성의 유닛을 갖는 모노머 (특히, 치환기로서 술폰산 (염) 기를 갖는 모노머) 의 비율은, 친수성 폴리에스테르 전체에 대해, 0.1 ∼ 5 질량％ (특히 0.5 ∼ 3 질량％) 정도여도 된다. 상기 모노머의 비율이 너무 적으면, 친수성이 불충분해지고, 너무 많으면, 방사시의 예사성(曳絲性)이 저하되고, 단사(單絲) 끊어짐, 단사(斷絲)가 많아진다.

또한, 부직 섬유 시트를 오일 성분 등의 액체용 필터로서 이용하는 경우에는, 친유성의 모노머로서 나프탈렌-2,6-디카르복실산, 4,4'-디페닐카르복실산, 비스(카르복시페닐)에탄 등의 디카르복실산류나, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산-1,4-디메탄올 등의 디올류를 공중합해도 된다.

열접착성 섬유는, 섬유 표면에 상기 열접착성 수지가 존재하고 있으면 되고, 접착성의 점에서, 길이 방향으로 연속해서 연장되어 존재하는 것이 바람직하다. 열접착성 섬유는, 열접착성 수지만으로 형성된 단상 섬유여도 되지만, 형태 유지성 등의 점에서, 표면에 있어서 길이 방향으로 연속해서 존재하는 열접착성 수지와, 열접착을 위한 가열 온도에 있어서 섬유 형태를 유지할 수 있는 섬유 형성성 중합체로 형성된 복합 섬유가 바람직하다. 횡단면 구조로서는, 예를 들어, 심초형, 해도형, 사이드바이사이드형 또는 다층 첩합형, 방사상 첩합형, 랜덤 복합형 등을 들 수 있다. 이들의 횡단면 구조 중, 접착성이 높은 구조인 점에서, 열접착성 수지가 전체 표면을 길이 방향으로 연속해서 차지하는 구조인 심초형 구조 (즉, 시스부가 열접착성 수지로 구성된 심초형 구조) 가 바람직하다. 이와 같은 심초형 복합 섬유에 있어서, 코어부를 고온 수증기 등의 가열 처리로 용융 또는 연화되지 않는 섬유 형성성 중합체로 형성함으로써, 가열 처리해도 코어 성분이 섬유 형태를 유지하기 때문에, 처리 전의 섬유 구조를 유지할 수 있다.

복합 섬유에 있어서, 섬유 형성성 중합체로서는, 폴리올레핀계 수지, (메트)아크릴계 수지, 염화비닐계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리우레탄계 수지, 열가소성 엘라스토머, 셀룰로오스계 수지 등이 범용된다. 이들의 섬유 형성성 중합체는, 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들의 섬유 형성성 중합체 중, 내열성, 치수 안정성 등의 점에서, 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체나 친수성 폴리에스테르보다 융점이 높은 수지, 예를 들어, 폴리프로필렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지가 바람직하고, 내열성이나 섬유 형성성 등의 밸런스가 우수한 점에서, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지가 특히 바람직하다.

폴리에스테르계 수지로서는, 폴리 C_2-4 알킬렌아릴레이트계 수지 등의 방향족 폴리에스테르계 수지 (폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등), 특히, PET 등의 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지가 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지는, 에틸렌테레프탈레이트 단위 외에, 다른 디카르복실산 (예를 들어, 이소프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르복실산, 프탈산, 4,4'-디페닐카르복실산, 비스(카르복시페닐)에탄, 5-나트륨술포이소프탈산 등) 나, 디올 (예를 들어, 디에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산-1,4-디메탄올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등) 로 구성된 단위를 20 몰％ 이하 정도의 비율로 포함하고 있어도 된다.

폴리아미드계 수지로서는, 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 610, 폴리아미드 10, 폴리아미드 12, 폴리아미드 6-12 등의 지방족 폴리아미드 및 그 공중합체, 방향족 디카르복실산과 지방족 디아민으로 합성된 반방향족 폴리아미드 등이 바람직하다. 이들의 폴리아미드계 수지에도, 공중합 가능한 다른 단위가 포함되어 있어도 된다.

복합 섬유에 있어서, 섬유를 구성하는 수지 성분 전체에 대해 열접착성 수지의 비율 (예를 들어, 심초형 복합 섬유의 경우, 시스부의 비율) 은, 예를 들어, 20 ∼ 60 질량％ (특히 30 ∼ 55 질량％) 정도이다. 열접착성 수지의 비율이 너무 많으면, 섬유 형성성 중합체에 의해 형성되는 섬유의 강도를 확보할 수 없게 되기 때문에, 복합 섬유 자체의 강도를 충분히 확보하는 것이 곤란해진다. 또, 반대로 열접착성 수지의 비율이 너무 적으면, 섬유 형태를 유지할 수 없게 되어, 길이 방향으로 연속해서 열접착성 수지를 존재시키는 것이 곤란해질 뿐아니라, 시트 내부에 섬유 다발을 형성하는 것이 곤란해지기 때문에, 충분한 굽힘 강성을 확보하는 것이 곤란해진다.

열접착성 섬유의 횡단면 형상 (섬유의 길이 방향에 수직인 단면 형상) 은, 중공 단면상 등이어도 되지만, 심초형 복합 섬유 등의 복합 섬유에서는, 통상적으로, 일반적인 중실 단면 형상인 환형 단면이나 이형(異型) 단면 등이다.

열접착성 섬유의 평균 섬도는, 예를 들어, 0.5 ∼ 10 dtex, 바람직하게는 1 ∼ 5 dtex, 더욱 바람직하게는 1.5 ∼ 3.5 dtex 정도이다. 섬도가 너무 가늘면, 섬유 자체의 제조가 곤란해지는 것에 더하여, 섬유 강도의 확보도 곤란해진다. 섬도가 너무 굵으면, 얇은 시트의 제조가 곤란해진다.

열접착성 섬유의 평균 섬유 길이는, 예를 들어, 10 ∼ 100 mm, 바람직하게는 25 ∼ 75 mm, 더욱 바람직하게는 40 ∼ 65 mm 정도이다. 섬유 길이가 너무 짧으면, 후의 공정에서의 섬유 웨브 형성이 어려워지고, 섬유끼리의 교락이 충분히 이루어지지 않아, 강도의 확보가 곤란해진다. 또, 섬유 길이가 너무 길면, 균일한 겉보기 중량 (basis weight) 의 섬유 웨브를 형성하는 것이 곤란해진다.

열접착성 섬유는, 또한, 관용의 첨가제, 예를 들어, 안정제 (구리 화합물 등의 열안정제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 산화 방지제 등), 분산제, 증점제, 미립자, 착색제, 대전 방지제, 난연제, 가소제, 윤활제, 결정화 속도 지연제, 활제, 항균제, 방충·진드기 방지제, 곰팡이 방지제, 광택 제거제, 축열제, 향료, 형광 증 백제, 습윤제 등을 함유하고 있어도 된다. 이들의 첨가제는, 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들의 첨가제는, 섬유 표면에 담지되어 있어도 되고, 섬유 중에 포함되어 있어도 된다.

필터에서는, 난연성이 요구되는 경우가 있고, 상기 첨가제 중, 난연제를 첨가해도 된다. 난연제로서는, 난연성이 우수한 점에서, 붕소계 난연제 및/또는 규소계 난연제가 바람직하다. 붕소계 난연제로서는, 예를 들어, 오르토붕산, 메타붕산 등의 붕산, 붕사, 붕산염 (붕산나트륨 등), 축합 붕산 (염) 등을 들 수 있다. 규소계 난연제로서는, 예를 들어, 폴리오르가노실록산 등의 실리콘 화합물, 유기 실리케이트, 실리카 등을 들 수 있다. 이들의 난연제는, 단독으로 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 붕산 및 붕사를 주성분으로 하는 난연제가 바람직하고, 물 100 질량부에 대해, 붕산 10 ∼ 35 질량부 및 붕사 15 ∼ 45 질량부를 용해시킨 수용액으로 이루어지는 난연제가 특히 바람직하다.

난연화의 방법으로서는, 통상적인 딥-닙 가공과 마찬가지로 하여, 부직 섬유 구조체에 난연제의 수용액이나 에멀션을 함침 또는 분무한 후에 건조시키는 방법, 섬유 방사시에 2 축 압출기 등으로 난연제를 혼련한 수지를 압출하여 방사하는 방법 등을 들 수 있다.

난연제의 비율은, 목적의 난연 효과를 얻을 수 있으면 특별히 한정은 없지만, 제특성의 밸런스가 우수한 점에서, 부직 섬유 구조체 전체에 대해 1 ∼ 15 질량％ (특히 3 ∼ 10 질량％) 정도이다.

이들의 난연제에 의한 가공에 의해, 부직 섬유 구조체에 매우 우수한 난연성을 부여할 수 있을 뿐 아니라, 다른 난연제가 갖는 문제, 예를 들어, 할로겐계이면 연소시의 할로겐 가스의 발생에 수반되는 산성비나, 인계의 경우에는 가수 분해에 의한 인 화합물의 유출에 수반되는 호소(湖沼)의 부영양화 등의 문제도 회피할 수 있다.

(부직 섬유 구조체)

기재층을 구성하는 부직 섬유 구조체는, 상기 열접착성 섬유를 포함하는 부직 섬유 웨브를 가열하여, 상기 열접착성 섬유끼리를 융착하여 얻어지고, 면방향에서 상기 열접착성 섬유가 대략 균일하게 융착되어 있다. 이와 같은 섬유 웨브를 제조할 때, 접착성 섬유의 혼율은 100 질량％ 인 것이 바람직하다. 즉, 부직 섬유 구조체는 모두 열접착성 섬유로 구성되어 있으면, 경질인 부직 섬유 구조체로 마무리하는 것이 용이하게 된다. 또, 기재층은, 열접착성 섬유만으로 형성되고, 섬유끼리의 교점에서 확실하게 접착됨으로써, 균일하고 형태 안정성이 높은 필터 구조를 형성할 수 있고, 장기간 사용해도 균일한 구조를 유지할 수 있고, 내구성도 높다. 이 섬유에 다량의 다른 섬유를 혼합하는 경우에는, 충분한 굽힘 강성을 확보하는 것이 곤란해진다. 또한, 성형 가공 후의 구조체 강도가 약해져 성형 구조체를 확보하는 것이 곤란해진다.

이와 같은 섬유 웨브를 사용하여, 얇고 우수한 굽힘 강성을 가짐과 함께, 통기성을 밸런스 좋게 구비한 부직 섬유 구조체를 얻기 위해서는, 상기 웨브를 구성하는 섬유의 배열 상태 및 접착 상태를 적당히 조정할 필요가 있다. 즉, 섬유 웨브를 형성하는데 있어서는, 구성 섬유가 대체로 섬유 웨브면에 대해 평행하게 배열하면서 서로 교차하도록 배열시키는 것이 바람직하다. 그리고, 얻어지는 부직 섬유 구조체에 있어서는, 이 섬유 교점에서 융착되어 있음과 함께, 교점 이외의 섬유가 대략 평행하게 늘어서 있는 부분에 있어서, 수 개 ∼ 수십개 정도로 다발상으로 융착한 다발상 융착 섬유를 형성하고 있는 것이 바람직하다. 이들 섬유가 단섬유끼리의 교점, 다발상 섬유끼리의 교점, 혹은 단섬유와 다발상 섬유의 교점에 있어서 융착한 구조를 부분적으로 형성함으로써, 「스크럼」 을 짜는 구조를 가지며, 목적으로 하는 굽힘 강성을 발현시킬 수 있다. 본 발명에서는, 이러한 구조가 면방향 및 두께 방향을 따라 대체로 균일하게 분포하는 형태가 바람직하다.

본 명세서에 있어서, 「대체로 섬유 웨브면에 대해 평행하게 배열하고 있다」 란, 예를 들어, 니들 펀치 부직포와 같이, 국부적으로 다수의 섬유가 두께 방향을 따라 배열하고 있는 부분이 반복하여 존재하는 일이 없는 상태를 나타낸다. 보다 구체적으로는, 섬유 웨브에 있어서의 임의의 단면을 현미경 관찰했을 때에, 그 두께의 30 ％ 이상에 걸쳐 연속해서 연장되는 섬유의 존재 비율이 10 ％ 이하인 상태를 말한다.

섬유를 섬유 웨브면에 대해 평행하게 배열하는 것은, 두께 방향 (섬유 웨브면에 대해 수직 방향) 을 따라 배향하고 있는 섬유가 많이 존재하면 주변에 섬유 배열의 흐트러짐이 생겨 부직 섬유 구조체 내에 필요 이상으로 큰 공극을 발생하고, 부직 섬유 구조체의 굽힘 강성을 저감시키기 때문이다.

또, 부직 섬유 구조체의 표면에 물체를 두거나 하여, 두께 방향으로 하중을 가한 경우, 큰 공극부가 존재하면, 공극부가 하중에 의해 찌부러져 버려 구조체 표면이 변형되기 쉬워진다. 특히, 이 하중이 구조체 전면에 가해지면 전체적으로 두께를 상실하기 쉬워진다. 구조체 자체를 공극이 없는 수지 충전물로 하면 이와 같은 문제를 회피할 수 있지만, 수지 충전물에서는 통기도, 굽혔을 때의 접히기 어려움을 확보하는 것이 곤란해진다. 한편, 하중에 의한 두께 방향으로의 변형을 작게 하기 위해서, 섬유를 가늘게 하여, 보다 조밀하게 섬유를 충전하는 것이 생각되지만, 가는 섬유만으로 통기성을 확보하고자 하면, 각각의 섬유의 강성이 낮기 때문에, 반대로 굽힘 강성이 불충분해진다. 굽힘 강성을 확보하기 위해서는, 섬유 직경을 어느 정도 굵게 하는 것이 필요하지만, 단순하게 굵은 섬유를 혼합한 것은, 굵은 섬유끼리의 교점 부근에서, 큰 공극이 생기기 쉬워, 두께 방향으로의 변형을 방지하기 어려워진다.

그래서, 본 발명에서는, 부직 섬유 구조체의 구성 섬유를 면방향을 따라 평행하게 늘어놓아 분산시킴으로써, 섬유끼리가 서로 교차하고, 그 교점에서 접착하여, 작은 공극을 만들고, 또한 그 공극이 연속함으로써 적당한 통기도, 굽힘 강성을 확보한다. 또한, 다른 섬유와 교차하지 않고 대체로 평행하게 늘어서 있는 지점에 있어서, 길이 방향으로 병행으로 융착한 다발상 섬유를 형성시킴으로써, 융착되지 않는 단섬유만으로 구성되는 경우에 비해 높은 굽힘 강성을 주로 확보할 수 있다. 그 중에서도, 섬유 한 개 한 개가 교차하는 교점에서 접착하면서, 교차점과 교차점의 사이에 다발상 섬유를 형성하는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 구조는, 구조체 단면을 관찰했을 때의 단섬유의 존재 상태로부터도 확인할 수 있다.

부직 섬유 구조체 (기재층) 는, 그 단면의 임의의 1 ㎟ 에 존재하는 단섬유 단면의 존재 빈도가 100 개/㎟ 이하여도 되고, 바람직하게는 60 개/㎟ 이하, 더욱 바람직하게는 25 개/㎟ 이하이다. 단섬유 단면의 수가 너무 많으면, 섬유의 다발상 융착이 적고, 굽힘 강성의 확보가 곤란해진다. 또한, 다발상 섬유는, 부직 섬유 구조체의 두께 방향으로 얇고, 면방향 (길이 방향 혹은 폭방향) 으로 폭넓은 형태를 가지고 있는 것이 바람직하다.

부직 섬유 구조체는, 다발상 융착 섬유의 존재 상태에 의해 성능이 좌우되지만, 각 섬유가 다발상으로 또는 교점에서 융착되어 있기 때문에, 섬유 단체로서 관찰하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 본 발명에서는, 이 섬유 융착의 정도를 반영하는 값으로서, 가공 후의 구조체 단면에 있어서의 섬유 및 다발상의 섬유 다발이 형성하는 단면이 차지하는 면적 비율, 즉 섬유 단면 충전율을 사용한다. 섬유 단면 충전율은, 예를 들어, 20 ∼ 80 ％, 바람직하게는 20 ∼ 60 ％ 이며, 더욱 바람직하게는 30 ∼ 50 ％ 정도이다. 섬유 단면 충전율이 너무 낮으면, 부직 섬유 구조체 내의 공극이 너무 많아서, 원하는 굽힘 강성을 확보하는 것이 곤란해진다. 반대로, 너무 높으면, 굽힘 강성은 충분히 확보할 수 있지만, 중량이 크고, 통기도가 저하되기 쉬워지는데다 가공성도 저하된다.

또한, 부직 섬유 구조체에 있어서, 충분한 굽힘 강성, 통기성을 보다 높은 차원에서 밸런스시키기 위해서, 구성 섬유가 전술한 다발상 섬유를 포함하고, 단섬유 단면의 존재 빈도가 적고, 각 섬유 (다발상 섬유 및/또는 단섬유) 의 교점에서의 접착이 가능한 한 적은 빈도로 접착되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조에 의해 구조체 내에 미세한 공극과 통로를 확보하여, 통기도를 확보할 수 있다. 따라서, 가능한 한 적은 접점수로 충분한 굽힘 강성 및 통기도를 발현하기 위해서는, 상기 각 섬유의 접착점이 섬유 구조체의 일방의 표면으로부터 내부 (중앙), 그리고 반대측의 표면 (이면) 에 이르기까지, 두께 방향을 따라 균일하게 분포하고 있는 것이 바람직하다. 이 접착점이 표면이나 중앙에 집중하면, 충분한 굽힘 강성과 통기도를 확보하는 것이 곤란해질 뿐만 아니라, 접착점이 적은 지점에서의 형태 안정성이 저하된다.

그래서, 부직 섬유 구조체에 있어서는, 구조체 단면을 두께 방향을 따라 3 등분 했을 때에, 3 등분한 각각의 영역에 있어서의 섬유 단면 충전율, 즉, 구조체 단면에 있어서의 섬유 단면이 차지하는 면적 비율에 있어서, 각 영역에 있어서의 섬유 단면 충전율의 최대치와 최소치에 대한 최소치의 차이는 20 ％ 이하여도 되고, 바람직하게는 15 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ％ 이하이다.

또, 부직 섬유 구조체의 접착점은 섬유 접착율로 평가할 수도 있다. 부직 섬유 구조를 구성하는 열접착성 섬유의 융착에 의한 섬유 접착율은, 예를 들어, 3 ∼ 70 ％, 바람직하게는 5 ∼ 50 ％ (예를 들어, 10 ∼ 40 ％), 더욱 바람직하게는 12 ∼ 35 ％ (특히 15 ∼ 30 ％) 정도이다.

본 발명에 있어서의 섬유 접착율은, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있지만, 부직 섬유 단면에 있어서의 전체 섬유의 단면수에 대해, 2 개 이상 접착된 섬유의 단면수의 비율을 나타낸다. 따라서, 섬유 접착율이 낮은 것은, 복수의 열접착성 섬유끼리가 융착되는 비율 (집속하여 융착된 섬유의 비율) 이 적은 것을 의미한다.

부직 섬유 구조체의 두께 방향의 단면에 있어서, 두께 방향으로 삼등분한 각각의 영역에 있어서의 섬유 접착율이 모두 상기 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 각 영역에 있어서의 섬유 접착율의 최대치에 대한 최소치의 비율 (최소치/최대치) (섬유 접착율이 최대 영역에 대한 최소 영역의 비율) 이, 예를 들어, 50 ％ 이상 (예를 들어, 50 ∼ 100 ％), 바람직하게는 60 ∼ 99.9 ％, 더욱 바람직하게는 70 ∼ 99.5 ％ (특히 80 ∼ 99 ％) 정도이다. 본 발명에서는, 기재층의 섬유 접착율이, 두께 방향에 있어서, 이와 같은 균일성을 가지고 있기 때문에, 섬유의 접착 면적이 낮은데도 불구하고, 플리트 가공된 필터에 있어서의 강도와, 필터에 필요한 통기성을 양립할 수 있다.

섬유 접착율은, 주사형 전자 현미경 (SEM) 을 사용하여, 부직 섬유 구조체의 단면을 확대한 사진을 촬영하고, 소정의 영역에 있어서, 접착한 섬유 단면의 수에 기초하여 간편하게 측정할 수 있다. 그러나, 다발상으로 섬유가 융착되어 있는 경우에는, 각 섬유가 다발상으로 또는 교점에서 융착되어 있기 때문에, 특히 밀도가 높은 경우에는, 섬유 단체로서 관찰하는 것이 곤란해지기 쉽다. 이 경우, 예를 들어, 섬유 구조체가 습열 접착성 섬유로 구성된 시스부와 섬유 형성성 중합체로 구성된 코어부로 형성된 심초형 복합 섬유로 접착되어 있는 경우에는, 융해나 세정 제거 등의 수단으로 접착부의 융착을 해제하고, 해제 전의 절단면과 비교함으로써 섬유 접착율을 측정할 수 있다.

부직 섬유 구조체 (기재층) 의 겉보기 밀도는 30 ∼ 170 kg/㎥ 이며, 예를 들어, 40 ∼ 150 kg/㎥, 바람직하게는 45 ∼ 130 kg/㎥), 더욱 바람직하게는 50 ∼ 120 kg/㎥ (특히 55 ∼ 100 kg/㎥) 정도이다. 겉보기 밀도가 너무 낮으면, 경량성을 갖지만, 충분한 굽힘 강성을 확보하는 것이 어렵고, 반대로 너무 높으면, 경도는 충분히 확보할 수 있지만, 너무 단단하여 성형 가공성이 저하됨과 함께, 여과성도 저하되기 쉽다. 또한, 기재층에서는, 밀도의 분포는 대략 균일하게 분포하고 있고, 밀도 분포가 불균일한 표층이 적층되어 있는 경우라도, 전자 현미경 등으로 관찰함으로써, 양 층의 경계를 확인할 수 있다. 또, 전자 현미경 사진으로부터, 부직 섬유 구조체의 두께 방향을 따라 최대 20 등분하여, 각 영역에 있어서의 섬유 단면 충전율로부터 밀도 분포를 구함으로써 확인할 수도 있다.

부직 섬유 구조체 (기재층) 의 두께 (평균 두께) 는 0.2 mm 이상 1 mm 미만이며, 예를 들어, 0.22 ∼ 0.99 mm, 바람직하게는 0.23 ∼ 0.9 mm (예를 들어, 0.25 ∼ 0.8 mm), 더욱 바람직하게는 0.28 ∼ 0.7 mm (특히 0.3 ∼ 0.6 mm) 정도이다. 두께가 너무 크면, 필터의 경량성 및 박육성이 저하되는 데다가, 플리트 가공 등의 성형 가공성도 저하된다. 또, 두께가 너무 작으면, 필터의 형태 안정성이 저하된다.

［표층］

본 발명의 부직 섬유 시트는, 기재층만으로 형성되어 있어도 되지만, 플리트 가공한 경우의 형태 유지성 및 여과성의 점에서, 기재층의 적어도 일방의 면에, 기재층보다 높은 겉보기 밀도를 갖는 부직 섬유 구조체로 형성된 표층을 갖는 것이 바람직하다. 기재층에 고밀도의 표층을 구비함으로써, 포집 효율 등의 여과 성능을 향상할 수 있음과 함께, 적층 구조에 의해 필터의 강도 및 형태 안정성을 향상할 수 있고, 플리트 가공한 필터여도, 플리트 형상을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.

표층을 구성하는 부직 섬유 구조체도, 기재층과 마찬가지로, 열접착성 섬유를 포함하고, 열접착성 섬유끼리의 융착에 의해 섬유가 고정된 부직 섬유 구조체로 형성되어 있다. 표층의 부직 섬유 구조체도, 기재층과 마찬가지로, 실질적으로 열접착 섬유만으로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 열접착성 섬유만으로 형성되어 있는 것이 특히 바람직하다. 표층의 열접착성 섬유는, 기재층과 다른 열접착성 섬유여도 되지만, 기재층과의 밀착성 등의 점에서, 기재층을 구성하는 열접착성 수지와 동종 또는 동일한 열접착성 수지 (예를 들어, 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체, 친수성 폴리에스테르 등의 습열 접착성 수지 등) 를 포함하는 열접착성 섬유가 바람직하다. 열접착성 수지와 섬유 형성성 중합체로 형성된 복합 섬유 (예를 들어, 습열 접착성 수지로 형성된 시스부를 갖는 심초형 복합 섬유 등) 인 경우, 표층은, 수지 성분으로서 열접착성 수지만으로 이루어지는 열접착성 섬유 (예를 들어, 습열접착성 수지로 형성된 섬유 등) 이어도 된다. 표층을 구성하는 열접착성 섬유도 기재층과 마찬가지로 첨가제를 포함하고 있어도 된다.

표층을 구성하는 열접착성 섬유의 평균 섬도는, 기재층을 구성하는 열접착 섬유와 동일해도 되지만, 표층의 밀도를 향상시키기 위해서, 기재층의 열접착 섬유보다 가는 섬유 직경이어도 되고, 예를 들어, 0.01 ∼ 5.5 dtex, 바람직하게는 0.1 ∼ 3.3 dtex, 더욱 바람직하게는 0.2 ∼ 1.7 dtex 정도이다. 섬도가 가는 열접착성 섬유는, 멜트블로운법에 의해 제조된 열접착성 섬유여도 된다. 섬도가 너무 가늘면, 섬유 자체의 제조가 곤란해지는 것에 더하여 섬유 강도의 확보도 곤란해진다. 열접착성 섬유의 평균 섬유 길이도, 기재층을 구성하는 열접착 섬유와 동일해도 되지만, 장섬유여도 된다.

표층 (부직 섬유 구조체) 의 겉보기 밀도는, 기재층의 겉보기 밀도보다 크면 되고, 50 ∼ 1000 kg/㎥ 정도의 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들어, 80 ∼ 800 kg/㎥, 바람직하게는 90 ∼ 700 kg/㎥ (예를 들어, 100 ∼ 600 kg/㎥), 더욱 바람직하게는 120 ∼ 500 kg/㎥ (특히 150 ∼ 400 kg/㎥) 정도이다. 겉보기 밀도가 너무 낮으면, 굽힘 강성이 불충분해지고, 필터의 형태 안정성, 특히, 플리트 가공된 필터의 형태 안정성이 저하된다. 반대로 너무 높으면, 여과성이 저하된다.

기재층과 표층의 겉보기 밀도비는, 기재층/표층 = 1/1.1 ∼ 1/20 정도의 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들어, 1/1.2 ∼ 1/15, 바람직하게는 1/1.5 ∼ 1/10, 더욱 바람직하게는 1/2 ∼ 1/8 (특히 1/2.5 ∼ 1/5) 정도여도 된다. 본 발명에서는, 양 층의 밀도비를 조정함으로써, 박육성과 형태 안정성과 여과성의 밸런스를 향상할 수 있다.

표층에서는, 두께 방향에 있어서의 밀도 (및 섬유 접착율) 의 분포는 특별히 한정되지 않고, 기재층과 마찬가지로 균일하게 분포해도 되고, 불균일하게 분포해도 된다. 또, 균일하게 분포하고 있는 부분과 불균일하게 분포하고 있는 부분이 혼재하고 있어도 된다. 예를 들어, 후술하는 바와 같이, 부직 섬유 구조체를 열프레스하면, 불균일하게 분포하는 표층을 용이하게 형성할 수 있다. 이들 중, 두께 방향에 있어서 밀도가 불균일하게 분포하고 있는 표층이 바람직하고, 표면에서 중앙부의 방향을 향해 밀도가 점감 또는 감소하듯이 밀도가 분포하고 있는 표층이 특히 바람직하다. 이와 같은 밀도 분포를 갖는 표층을 갖는 부직 섬유 시트는, 기재층과 표층의 밀착성 (내박리성) 도 우수하다. 즉, 표층과 기재층의 사이에 급격한 밀도차가 있는 경우에는, 응력의 변형이 표층과 기재층의 계면에 집중하여 박리되기 쉽지만, 표층에 밀도 구배를 형성하여 저밀도층과의 계면에서의 밀도차를 작게 함으로써, 양 층의 사이에서의 응력의 변형을 두께 방향으로 분산할 수 있기 때문에, 양 층간에서의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 이와 같은 밀도 분포를 갖는 표층은, 표면에 있어서 높은 여과 성능을 가짐과 함께, 내면에서는 투과성이 우수하기 때문에, 필터의 내구성을 향상할 수 있다.

표층의 부직 섬유 구조체를 구성하는 열접착성 섬유의 융착에 의한 섬유 접착율은, 예를 들어, 10 ∼ 99 ％, 바람직하게는 30 ∼ 95 ％, 더욱 바람직하게는 40 ∼ 90 ％ (특히 50 ∼ 85 ％) 정도이다. 기재층과 표층의 섬유 접착율비는, 예를 들어, 기재층/표층 = 1/1.1 ∼ 1/20, 바람직하게는 1/1.3 ∼ 1/10, 더욱 바람직하게는 1/1.4 ∼ 1/5 (특히 1/1.5 ∼ 1/4) 정도여도 된다.

표층의 평균 두께 (표층이 기재층의 양면에 형성되어 있는 경우에는 각 층의 평균 두께) 는, 예를 들어, 0.01 ∼ 0.3 mm, 바람직하게는 0.02 ∼ 0.2 mm (예를 들어, 0.03 ∼ 0.15 mm), 더욱 바람직하게는 0.04 ∼ 0.1 mm (특히 0.05 ∼ 0.08 mm) 정도이다. 두께가 너무 크면, 필터의 경량성 및 박육성이 저하되는 데다가, 플리트 가공 등의 성형 가공성도 저하된다. 또, 두께가 너무 작으면, 필터의 형태 안정성이 저하된다.

또한, 본원 발명에서는, 표층의 밀도 (또는 섬유 접착율) 의 분포에 대해서는, 예를 들어, 단면의 전자 현미경 사진을 촬영하여 평가할 수 있다. 또한, 사진으로부터 계면이 불명확할 때 등, 후술하는 실시예에 기재된 방법으로 평가할 수 있다. 즉, 본원 발명에서는, 표층이, 두께 방향에 있어서, 그 표면에서 중앙부의 방향을 향해 밀도가 감소하고 있는 경우, 기재층은 균일한 밀도 분포를 가지고 있다. 그 때문에, 섬유 구조체의 종단면 (두께 방향 단면) 에 있어서, 표층에서 중앙부에 이르는 밀도 구배를 측정하여, 변곡점을 구하면, 이 변곡점이, 기재층과 표층의 계면 또는 경계로 간주할 수 있다. 또한, 변곡점이 없는 경우에는, 중간을 기재층과 표층의 계면 또는 경계로 간주할 수도 있다. 구체적으로는, 전자 현미경 사진에 있어서, 소정 범위의 섬유수를 측정하는 방법 (분획한 구역의 섬유수를 측정한 두께 방향에 있어서의 밀도의 추이를 보는 방법) 등에 의해, 밀도 분포가 불균일한 표층을 특정할 수 있고, 그 두께를 결정할 수 있다. 또한, 변곡점을 엄밀하게 구하는 경우에는, 분획하는 구역을 한층 더 세분화함과 함께, 그래프화하여 구해도 된다.

기재층과 표층의 두께비 (표층이 기재층의 양면에 형성되어 있는 경우에는 각 층의 두께비) 는, 기재층/표층 = 1/1 ∼ 100/1 정도의 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들어, 1.2/1 ∼ 30/1, 바람직하게는 1.5/1 ∼ 20/1 (예를 들어, 2/1 ∼ 15/1), 더욱 바람직하게는 3/1 ∼ 10/1 (특히 3.5/1 ∼ 8/1) 정도이다. 표층의 두께비가 너무 크면, 필터가 막히기 쉬워지고, 표층의 두께비가 너무 작으면, 필터 포집 효율이 저하됨과 함께, 형태 안정성도 저하된다.

［부직 섬유 시트］

본 발명의 부직 섬유 시트는, 우수한 굽힘 강성을 가지며, 형태 안정성이 우수하다. 구체적으로는, 부직 섬유 시트의 종방향 (MD 방향) 및 횡방향 (CD 방향) 의 굽힘 강성이, 각각 70 mm 이하 (예를 들어, 65 mm 이하) 이며, 예를 들어, 60 mm 이하 (예를 들어, 50 mm 이하), 바람직하게는 40 mm 이하 (예를 들어, 30 mm 이하), 더욱 바람직하게는 27 mm 이하 (특히 15 mm 이하) 이다. 이 굽힘 강성이 너무 크면, 너무 유연하여, 성형 가공할 때에 자중과 가해진 약간의 하중에 의해 간단하게 접혀 버리기 때문에, 취급성이 저하된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 굽힘 강성은, 후술하는 실시예의 기재된 방법으로 측정할 수 있고, 25 mm 폭 × 300 mm 길이의 구조체를, 수평대의 단으로부터 100 mm 길이를 수평대의 밖으로 미끄러지기 시작했을 때의 중력에 의한 변위량에 의해 구해진다.

부직 섬유 시트는, 구성 섬유간에 생기는 공극에 의해 우수한 경량성을 확보할 수 있다. 또, 이들의 공극은, 스펀지와 같은 수지 발포체와 달리 각각이 독립된 공극은 아니고 연속하고 있기 때문에, 통기성도 가지고 있다. 이와 같은 구조는, 수지를 함침하거나, 표면 부분을 조밀하게 접착시켜 필름상 구조를 형성하는 종래의 일반적인 경질화 수법에서는 제조하는 것이 매우 곤란한 구조이다.

부직 섬유 시트의 겉보기 밀도는 200 kg/㎥ 미만이며, 예를 들어, 30 ∼ 195 kg/㎥, 바람직하게는 35 ∼ 190 kg/㎥ (예를 들어, 40 ∼ 190 kg/㎥), 더욱 바람직하게는 50 ∼ 185 kg/㎥ (특히 60 ∼ 180 kg/㎥) 정도이다. 겉보기 밀도가 너무 낮으면, 경량성을 갖지만, 충분한 굽힘 강성을 확보하는 것이 어렵고, 반대로 너무 높으면, 경도는 충분히 확보할 수 있지만, 여과성이 저하된다.

부직 섬유 시트의 겉보기 중량은, 예를 들어, 20 ∼ 500 g/㎡, 바람직하게는 30 ∼ 300 g/㎡ (예를 들어, 35 ∼ 250 g/㎡), 더욱 바람직하게 40 ∼ 200 g/㎡ (특히 45 ∼ 100 g/㎡) 정도이다. 겉보기 중량이 너무 작으면, 경도를 확보하는 것이 어렵고, 또, 겉보기 중량이 너무 크면, 필터의 경량성 및 박육성이 저하하는 데다가, 플리트 가공 등의 성형 가공성도 저하된다.

부직 섬유 시트의 두께 (평균 두께) 는 0.35 ∼ 1.2 mm 정도의 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들어, 0.38 ∼ 1 mm, 바람직하게는 0.4 ∼ 0.95 mm (예를 들어, 0.42 ∼ 0.9 mm), 더욱 바람직하게는 0.43 ∼ 0.8 mm (특히 0.45 ∼ 0.7 mm) 정도이다. 두께가 너무 크면, 필터의 경량성 및 박육성이 저하되는 데다가, 플리트 가공 등의 성형 가공성도 저하된다. 또, 두께가 너무 작으면, 필터의 형태 안정성이 저하된다.

본 발명의 부직 섬유 시트는, 부직 섬유 구조체가 갖는 통기성에 의해, 필터 용도에 있어서, 부직 섬유 구조체에 통기성을 갖는 화장 필름을 붙이는 케이스의 경우, 필름과 부직 섬유 구조체의 사이에 둘러싸인 공기가 반대측으로 빠지기 때문에, 필름 첩부에 수반되는 필름의 들뜸, 박리를 회피할 수 있다는 장점을 들 수 있다. 또, 첩부한 필름의 점착제가 부직 섬유 구조체 표면의 구성 섬유에 첩부함과 함께, 섬유 공극에 쐐기와 같이 파고 들어감으로써 강고한 접착을 실현할 수 있다는 장점도 있다.

부직 섬유 시트는, 형태 안정성이 우수함에도 불구하고, 통기성도 높다. 구체적으로는, 부직 섬유 시트의 통기도는 10 cc/c㎡/초 이상이며, 예를 들어, 20 ∼ 400 cc/c㎡/초 (예를 들어, 50 ∼ 250 cc/c㎡·초), 바람직하게는 30 ∼ 350 cc/c㎡/초 (예를 들어, 50 ∼ 200 cc/c㎡·초), 더욱 바람직하게는 50 ∼ 350 cc/c㎡/초 (특히 100 ∼ 300 cc/c㎡/초) 정도이다. 통기도가 너무 작으면, 부직 섬유 시트에 공기를 통과시키기 위해서 외부로부터 압력을 가할 필요가 생기고, 자연스런 공기의 출입을 실시할 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 통기도가 너무 크면, 통기성이 높아지지만, 부직 섬유 시트 내의 섬유 공극이 너무 커져 충분한 굽힘 강성의 확보가 곤란해진다.

본 발명의 부직 섬유 시트는, 필터로서 사용되지만, 통기 저항은, 필터 성능 시험시의 압손으로 30 Pa 이하여도 되고, 예를 들어, 25 Pa 이하, 바람직하게는 20 Pa 이하 (예를 들어, 3 ∼ 18 Pa), 더욱 바람직하게는 4 ∼ 15 Pa (특히 5 ∼ 15 Pa) 정도이다. 또, 통기 저항은 용도에 따라 선택할 수 있고, 기체용 필터에 있어서, 내구성 (필터 수명) 이 요구되는 용도에서는, 통기 저항은 10 Pa 이하, 바람직하게는 0 ∼ 8 MPa, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 5 Pa 정도여도 된다. 통기 저항이 너무 크면, 필터가 막히기 쉬운 상태가 된다. 한편 너무 작으면, 분진의 포집을 할 수 없어, 필터 효과를 확보할 수 없는 상태가 되기 쉽다.

부직 섬유 시트는, 기재층과 표층의 적층 구조인 경우, 관용의 접착제로 양 층이 일체화되어 있어도 되지만, 형태 안정성이 우수한 점에서, 접착제를 개재하지 않고 양 층이 직접 접촉하여 적층된 구조 (후술하는 바와 같이 열프레스나 고온 수증기를 사용하여 일체화한 구조) 가 바람직하다.

［부직 섬유 시트의 제조 방법］

본 발명의 부직 섬유 시트의 제조 방법으로서는, 열접착성 섬유로 이루어지는 부직 섬유 웨브를 가열하고, 상기 열접착성 섬유끼리를 융착하여 판상 부직 섬유 구조체를 얻는 융착 공정을 포함하고 있으면 되고, 기재층 단독으로 형성하는 경우에는, 실질적으로 융착 공정만으로 부직 섬유 시트를 제조해도 된다.

융착 공정에 있어서, 열접착성 섬유로 이루어지는 부직 섬유 웨브 (섬유 웨브) 는, 스판본드법, 멜트블로우법 등의 직접법으로 형성해도 되고, 스테이풀 섬유를 사용하여 카드법, 에어레이법 등의 건식법으로 형성해도 된다. 스테이풀 섬유 웨브로서는, 랜덤 웨브, 세미 랜덤 웨브, 패러렐 웨브, 크로스랩 웨브 등이 사용되지만, 그 중에서도, 본 발명에서 필요한 다발상 섬유 융착의 확보가 용이한 점에서, 세미 랜덤 웨브, 패러렐 웨브 또는 크로스 랩 웨브가 바람직하다.

얻어진 섬유 웨브는, 열접착성 섬유의 융점 또는 연화점 이상의 온도에서 가열하여 열접착성 섬유끼리를 융착하여 고정할 수 있으면 되고, 열풍, 가열판, 열롤러 등을 사용하여, 예를 들어, 100 ℃ 이상, 바람직하게는 120 ∼ 250 ℃, 더욱 바람직하게는 150 ∼ 200 ℃ 정도의 온도에서 가열 (건열) 하는 방법이어도 되지만, 부직 섬유 구조체의 두께 방향으로 균일한 융착을 실현할 수 있는 점에서, 고온 수증기로 부직포 섬유 웨브를 가열하는 방법이 바람직하다.

고온 수증기로 부직포 섬유 웨브를 가열하는 방법에 있어서, 얻어진 섬유 웨브는, 벨트 컨베이어에 의해 다음 공정으로 보내지고, 이어서 고온 증기 (고압 스팀) 류에 노출됨으로써, 부직 섬유 구조체가 얻어진다. 여기서 사용하는 벨트 컨베이어는, 기본적으로는 가공에 사용하는 섬유 웨브를 목적의 밀도로 압축하면서 고온 증기 처리할 수 있는 것이면, 특별히 한정되는 것이 아니고, 엔드리스 컨베이어가 바람직하게 사용된다.

섬유 웨브 (이하, 웨브로 약기한다) 에 증기를 공급하기 위한 증기 분사 장치는, 일방의 컨베이어 내에 장착되고, 컨베이어 네트를 통하여 웨브에 증기를 공급할 수 있으면 되고, 반대측의 컨베이어에는, 석션 박스를 장착해도 된다. 석션 박스를 장착하면, 웨브를 통과한 과잉 증기를 흡인 배출할 수 있다. 나아가서는, 웨브의 겉과 안을 한 번에 증기 처리하기 위해서, 증기 분사 장치를 설치한 컨베이어의 하류측에 석션 박스를 장착하고, 반대측의 컨베이어 내에 증기 분사 장치를 설치해도 된다. 하류부의 증기 분사 장치와 석션 박스가 없는 경우, 섬유 구조체의 겉과 안을 증기 처리하기 위해서, 한 번 처리한 부직 섬유 구조체의 표리를 반전시켜 재차 처리 장치 내를 통과시켜도 된다.

컨베이어에 사용하는 엔드리스 벨트는, 웨브의 운반이나 고온 증기 처리의 방해가 되지 않으면, 특별히 한정되지 않지만, 고온 수증기 처리를 한 경우, 조건에 따라 부직 섬유 구조체 표면에 벨트의 표면 형상이 전사되는 경우가 발생하기 때문에, 적절히 선택해도 되고, 예를 들어, 표면의 평탄한 부직 섬유 구조체를 얻고자 하는 경우에는, 메시가 미세한 네트를 사용하면 된다. 이 경우, 90 메시 정도가 상한이다. 이 이상의 메시가 미세한 네트는, 통기성이 낮아, 수증기가 통과하기 어려워 바람직하지 않다. 또, 벨트의 재질은, 수증기 처리에 대한 내열성 등의 관점에서, 금속, 내열 처리한 폴리에스테르, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아릴레이트, 전체 방향족계 폴리에스테르 등의 내열성 수지로 이루어지는 메시 벨트가 바람직하게 사용된다.

이 고온 수증기는, 기류이기 때문에 피처리체인 웨브 중의 섬유를 (수류 낙합 처리나, 니들 펀치 처리와 같이) 크게 이동시키는 일 없이, 웨브 내부에 진입한다. 이 웨브 중으로의 수증기류의 진입 작용 및 습열 작용에 의해, 수증기류가 웨브 내에 존재하는 각 섬유의 표면을 습열 상태로 효율적으로 덮어, 균일한 열접착이 가능해진다고 생각된다. 또, 이 처리는 고속 기류하에서 매우 단시간에 실시되기 때문에, 수증기의 섬유 표면으로의 열전도는 빠르지만, 섬유 내부로의 열전도는 그다지 빠르지 않고, 그 때문에 고온 수증기의 압력이나 열에 의해, 처리되는 섬유 전체가 찌부러지는 변형이 생기기 전에 습열 접착이 완료된다.

부직 섬유 구조체의 굽힘 강성을 확보하기 위해서는, 웨브에 고온 수증기를 공급하여 처리할 때에, 처리되는 웨브를, 컨베이어 벨트 또는 롤러의 사이에서 목적의 겉보기 밀도, 즉 200 kg/㎥ 미만의 밀도로 압축한 상태로 고온 수증기에 노출하는 것이 중요하다. 특히 고밀도의 부직 섬유 구조체를 얻고자 하는 경우에는, 고온 수증기로 처리할 때에, 충분한 압력으로 섬유 웨브를 압축할 필요가 있다. 또한, 롤러간 또는 컨베이어간에 적당한 클리어런스를 확보함으로써, 목적의 두께나 밀도에 맞추는 것이 가능하다. 컨베이어의 경우에는, 단번에 웨브를 압축하는 것이 곤란하므로, 벨트의 장력을 가능한 한 높게 설정하여, 증기 처리 지점의 상류로부터 서서히 클리어런스를 좁혀가는 것이 바람직하다. 또, 증기 압력, 처리 속도를 조정함으로써, 원하는 굽힘 강성, 통기도를 갖는 부직 섬유 구조체로 가공해도 된다.

부직 섬유 구조체의 경도를 올리고자 하는 경우에는, 웨브를 사이에 두어 노즐과 반대측의 엔드리스 벨트의 안쪽을 스테인리스판 등으로 형성하여, 수증기가 통과할 수 없는 구조로 조정해도 된다. 이와 같은 구조로 조정하면, 피처리체인 웨브를 통과한 증기가 벨트의 안쪽에서 반사하기 때문에, 수증기의 보온 효과에 의해 보다 강고하게 접착된다. 반대로, 경도의 접착이 필요한 경우에는, 석션 박스를 배치하여, 여분의 수증기를 실외로 배출해도 된다.

고온 수증기를 분사하기 위한 노즐은, 소정의 오리피스가 폭방향으로 연속적으로 늘어선 플레이트나 다이스를 사용하고, 이 플레이트나 다이스가 공급되는 웨브의 폭방향으로 오리피스가 늘어서도록 배치하면 된다. 오리피스열은, 1 열 이상이면 되고, 복수열이 병행한 배열이어도 되고, 1 열의 오리피스열을 갖는 노즐 다이를 복수대 병렬로 설치해도 된다.

플레이트의 두께는, 노즐의 타입에 따라 선택할 수 있고, 예를 들어, 플레이트에 오리피스를 연 타입의 노즐을 사용하는 경우, 0.5 ∼ 1.0 mm 정도여도 된다. 이 타입에 있어서, 오리피스의 직경이나 피치는, 목적으로 하는 섬유 고정을 할 수 있는 조건이면 특별히 제한은 없지만, 직경은, 예를 들어, 0.05 ∼ 2.0 mm, 바람직하게는 0.1 ∼ 1.0 mm, 더욱 바람직하게는 0.2 ∼ 0.5 mm 정도이며, 피치는, 예를 들어, 0.5 ∼ 3.0 mm, 바람직하게는 1.0 ∼ 2.5 mm, 더욱 바람직하게는 1.0 ∼ 1.5 mm 정도이다. 오리피스의 직경이 너무 작으면, 노즐의 가공 정밀도가 낮아져, 가공이 곤란해지는 데다가, 막힘을 일으키기 쉬워진다. 반대로, 직경이 너무 크면, 충분한 수증기 분사력을 얻는 것 곤란해진다. 한편, 피치가 너무 작으면, 노즐 구멍이 너무 조밀해지기 때문에, 노즐 자체의 강도가 저하된다. 한편, 피치가 너무 크면, 고온 수증기가 웨브에 충분히 닿지 않게 되는 케이스가 나오기 때문에, 웨브 강도의 확보가 곤란해진다.

고온 수증기의 온도는, 예를 들어, 70 ∼ 150 ℃, 바람직하게는 80 ∼ 120 ℃, 더욱 바람직하게는 90 ∼ 110 ℃ 정도여도 된다. 고온 수증기의 압력 (분사 압력) 은, 목적으로 하는 섬유 고정을 실현할 수 있으면 특별히 한정은 없고, 사용하는 섬유의 재질이나 형태에 따라 설정하면 되지만, 예를 들어, 0.1 MPa ∼ 2.0 MPa, 바람직하게는 0.2 ∼ 1.5 MPa, 더욱 바람직하게는 0.3 ∼ 1.0 MPa 정도이다. 압력이 너무 높으면, 웨브를 형성하는 섬유가 움직여, 지합(地合)의 흐트러짐을 발생하거나, 섬유가 너무 용융되어 버려 부분적으로 섬유 형상을 소실하기 쉽다. 또, 압력이 너무 낮으면, 섬유의 융착에 필요한 열량을 피처리물에 부여할 수 없게 되거나, 수증기가 웨브를 관통할 수 없고, 두께 방향으로 섬유 융착 불균일을 발생하기 쉬운 데다가, 노즐로부터의 수증기를 균일하게 분출하기 위한 제어도 곤란해진다.

얇은 판상 부직 섬유 구조체를 제조하기 위한 제법 상의 특징은, 상류부로부터 서서히 컨베이어의 클리어런스를 좁혀가는 것도 가능하지만, 상류부로부터 목표 두께로 설정하고, 또한 증기 압력, 처리 속도를 조정함으로써, 얇은 부직 섬유 구조체를 제조해도 된다.

이와 같은 방법에 의해 웨브 중의 섬유를 부분적으로 습열 접착한 후, 얻어지는 부직 섬유 구조체에는 수분이 잔류하는 경우가 있으므로, 필요에 따라 건조시켜도 된다. 건조에 있어서는, 건조용 가열체에 접촉한 보드 표면이, 건조 후에 필름화되지 않고 섬유 형태를 유지하고 있으면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 건조 방법으로서는, 예를 들어, 부직포의 건조에 사용되는 실린더 건조기나 텐터와 같은 대규모인 건조 설비를 사용해도 되지만, 잔류하고 있는 수분은 미량인 경우가 많고, 비교적 경도인 건조 수단에 의해 건조 가능한 레벨인 경우, 원적외선 조사, 마이크로파 조사, 전자선 조사 등의 비접촉법이나 열풍을 사용하는 방법 등이 바람직하다.

또, 필요에 따라, 컨베이어 벨트에 소정의 요철 무늬나 문자나 그림 등의 형을 부여해 두고, 이 형을 전사시켜 부직 섬유 구조체에 의장성을 부여해도 된다. 또, 다른 자재와 적층하거나 성형 가공에 의해 원하는 형태로 조제해도 된다.

상기 융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체는, 단독으로 부직 섬유 시트로서 사용해도 되지만, 기재층의 적어도 일방의 면에, 기재층보다 고밀도의 부직 섬유 구조체로 형성된 표층을 갖는 적층 구조를 형성해도 된다. 이와 같은 적층 구조를 갖는 부직 섬유 시트는, 융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체를 기재층과, 별도 제작한 표층을, 접착제 또는 점착제나 고정구를 개재하여 일체화하는 방법이어도 되지만, 층간의 밀착성을 향상할 수 있는 점에서, 상기 융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체의 적어도 일방의 면을 열프레스하는 열프레스 공정을 포함하는 방법, 상기 융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체의 적어도 일방의 면에 열접착성 섬유로 이루어지는 다른 판상 부직 섬유 구조체를 적층하고, 가열하여 열접착하는 적층 공정을 포함하는 방법이 바람직하다.

전자의 열프레스 공정을 포함하는 방법에 있어서, 열프레스 방법으로서는, 관용의 방법, 예를 들어, 열롤러를 사용하는 방법, 가열판으로 가압하는 방법 등을 들 수 있다. 또, 열프레스는 습열프레스 성형이어도 된다. 또한, 기재층의 양면에 표층을 형성하는 경우, 생산성 등의 점에서, 판상 부직 섬유 구조체의 양면을 열롤러로 가압하는 방법이어도 된다.

열프레스의 조건으로서 가열 온도는, 판상 부직 섬유 구조체에 표면 근방의 밀도를 향상할 수 있으면 되고, 열접착성 섬유의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 예를 들어, 50 ∼ 150 ℃, 바람직하게는 55 ∼ 120 ℃, 더욱 바람직하게는 60 ∼ 100 ℃ (특히 70 ∼ 90 ℃) 정도이다. 프레스 압력은, 100 MPa 이하 정도에서 선택할 수 있고, 예를 들어, 0.01 ∼ 10 MPa, 바람직하게는 0.05 ∼ 5 MPa, 더욱 바람직하게는 0.1 ∼ 1 MPa (특히 0.15 ∼ 0.8 MPa) 정도이다. 열롤을 사용하는 경우, 열프레스 후의 두께가 열프레스 전의 두께에 대해, 예를 들어, 1/1.1 ∼ 1/3 배, 바람직하게는 1/1.2 ∼ 1/2.5 배, 더욱 바람직하게는 1/1.3 ∼ 1/2 배 정도가 되도록 압축해도 된다. 프레스 시간은, 예를 들어, 3 초 ∼ 3 시간, 바람직하게는 10 초 ∼ 1 시간, 더욱 바람직하게는 30 초 ∼ 20 분 정도이다.

후자의 적층 공정을 포함하는 방법에서는, 다른 부직 섬유 구조체는, 열접착성 섬유로 이루어지는 부직 섬유 구조체이면 되지만, 융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체와의 밀착성이 우수한 점에서, 상기 판상 부직 섬유 구조체를 구성하는 열접착성 섬유와 동종 또는 동일한 열접착성 섬유로 이루어지는 부직 섬유 구조체가 바람직하다. 다른 부직 섬유 구조체의 겉보기 중량이나 밀도는, 목적으로 하는 표층의 밀도에 따라 적절히 선택하면 되지만, 밀도가 높은 표층을 형성하기 쉬운 점에서, 멜트블로운 부직포가 바람직하다.

적층체를 가열하여 열접착하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 열접착성 섬유의 종류에 따라, 열풍 등을 사용하여 건열 접착하는 방법, 고온 수증기를 사용하여 습열 접착하는 방법 등을 이용할 수 있다. 이들 중, 여과 성능을 저하시키지 않고, 높은 밀착성으로 접착할 수 있는 점에서, 고온 수증기로 가열하는 방법이 바람직하고, 상기 융착 공정과 동일한 조건으로 가열 처리함으로써, 적층체를 접착할 수 있다. 적층 공정에서 얻어진 적층체는, 전술한 열프레스 공정에 제공하여, 부직 섬유 구조체의 밀도를 고밀도로 조정해도 된다.

또한, 본 발명에서는, 상기 융착 공정에 있어서, 부직 섬유 구조체의 적어도 일방의 표면을 열프레스하여 융착함으로써, 적층 구조를 갖는 부직 섬유 시트를 형성해도 된다. 열프레스 방법으로서는, 관용의 방법, 예를 들어, 열롤러를 사용하는 방법, 가열판으로 가압하는 방법 등을 들 수 있다. 또, 열프레스는 습열프레스 성형이어도 된다. 또한, 기재층의 양면에 표층을 형성하는 경우, 생산성 등의 점에서, 부직 섬유 구조체의 양면을 열롤러로 가압하는 방법이어도 된다.

열프레스의 조건으로서 가열 온도는, 열접착성 섬유의 융점 또는 연화점 이상이면 되지만, 구조체 내부의 섬유도 융착하기 위해서, 예를 들어, 100 ∼ 250 ℃, 바람직하게는 130 ∼ 230 ℃, 더욱 바람직하게는 150 ∼ 200 ℃ (특히 160 ∼ 180 ℃) 정도이다. 프레스 압력은, 100 MPa 이하 정도에서 선택할 수 있고, 예를 들어, 0.01 ∼ 10 MPa, 바람직하게는 0.05 ∼ 5 MPa, 더욱 바람직하게는 0.1 ∼ 1 MPa (특히 0.15 ∼ 0.8 MPa) 정도이다. 열롤을 사용하는 경우, 열프레스 후의 두께가 열프레스 전의 두께에 대해, 예를 들어, 1/1.1 ∼ 1/3 배, 바람직하게는 1/1.2 ∼ 1/2.5 배, 더욱 바람직하게는 1/1.3 ∼ 1/2 배 정도가 되도록 압축해도 된다. 프레스 시간은, 예를 들어, 1 초 ∼ 1 시간, 바람직하게는 3 초 ∼ 10 분, 더욱 바람직하게는 5 초 ∼ 1 분 (특히 10 ∼ 30 초) 정도이다.

이들 방법 중, 형태 안정성이 우수한 점에서, 상기 융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체의 적어도 일방의 면을 열프레스하는 열프레스 공정을 포함하는 방법이 특히 바람직하다.

이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 부직 섬유 시트는, 일반적인 부직포와 동일한 정도의 두께이면서, 우수한 굽힘 강성을 가지며, 성형성이 우수하다. 또한, 통기성도 가지며, 통기 저항이 작기 때문에, 이와 같은 성능을 이용하여, 필터재로 이용된다. 그 중에서도, 얇은 두께에서의 형태 안정성 및 성형성과 여과성을 양립할 수 있기 때문에, 플리트 가공된 필터에 적합하다.

플리트 가공된 필터 (플리트 형상의 필터) 에 있어서, 각 산형상 (단면 삼각형상) 의 피치 (인접하는 정부(頂部)의 거리 또는 간격) 는, 필터의 종류에 따라 선택할 수 있지만, 예를 들어, 5 ∼ 50 mm, 바람직하게는 10 ∼ 40 mm, 더욱 바람직하게는 15 ∼ 30 mm 정도이다. 각 산형상의 높이는, 예를 들어, 5 ∼ 60 mm, 바람직하게는 10 ∼ 50 mm, 더욱 바람직하게는 15 ∼ 40 mm 정도이다. 산형상의 정부의 각도 (정각) 는, 예를 들어, 3 ∼ 70 °, 바람직하게는 5 ∼ 60 °, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 50 °정도이다. 본 발명에서는, 이와 같은 정각을 갖는 플리트 형상이어도, 장기간에 걸쳐, 형태 안정성을 유지할 수 있고, 예를 들어, 각 산형상이 변형되거나, 쓰러져 인접하는 정부가 접촉하는 것을 억제하여 플리트 형상을 유지할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해, 본 발명을 한층 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서의 각 물성치는, 이하의 방법에 의해 측정했다.

(1) 겉보기 중량, 두께, 겉보기 밀도

JIS L1913 에 준하여 겉보기 중량 및 두께를 측정하고, 이들의 값으로부터 겉보기 밀도를 산출했다.

또한, 열프레스법으로 조제된 시트의 표층의 두께에 대해서는, 주사형 전자 현미경 (SEM) 을 사용하여, 육안 관찰로 측정했다.

(2) 통기도

JIS L1096 에 기재된 일반 직물 시험 방법 중, A 법 (프라지르형법) 에 준하여, 포백의 통기성 측정기 ((주) 도요 정기 제작소 제조, 프라지르·퍼미어미터) 를 사용하여, 압력 125 Pa 의 조건하, 100 c㎡ 의 크기의 샘플에 대해 통기도를 측정했다.

(3) 굽힘 강성

굽힘 강성의 측정 방법을 도 1 에 나타내지만, 도 1(a) 는, 측정한 샘플 1 의 조제 방법을 나타내는 평면도이다. CD 방향의 샘플 1a 로서, 길이 방향이 CD 방향이 되도록, 25 mm 폭 × 300 mm 길이의 샘플을 조제하고, MD 방향의 샘플 1b 로서, 길이 방향이 MD 방향이 되도록, 25 mm 폭 × 300 mm 길이의 샘플을 조제했다.

도 1(b) 및 도 1(c) 는, 각각, 굽힘 강성의 측정 방법을 나타내기 위한 개략 사시도 및 개략 측면도이다. 측정 샘플 (1) 은, 수평의 대 (2) 로부터 100 mm 길이를 대의 밖으로 미끄러지기 시작하여, 그 때의 선단의 늘어진 정도 (수평대면으로부터 늘어진 선단까지의 거리 d) 를 측정했다. 또한, 측정 샘플은, 뒤집어 양면에 대해, 각각 굽힘 강성을 측정하여, 평균화했다.

(4) 성형 가공성

세로 30 cm × 가로 30 cm 의 샘플을 조제하고, 열풍로로 120 ℃ × 60 초 예열한 후, 상온의 금형으로 에어압 5.5 kg/c㎡ 로 10 초간 프레스 성형했다. 성형 샘플에 대해, 성형 후 상태, 성형품의 높이, 및 원단의 슬리피지를 측정했다. 성형 상태는, 육안으로 관찰하고, 이하의 기준으로 평가했다.

○ ： 성형할 수 있다

△ ： 성형할 수 있지만 원단의 금형 내로의 슬리피지 있음

× ： 성형한 형상이 되지 않는다.

(5) 포집 효율 및 통기 저항

필터 성능 시험 장치를 사용하여, 석영 (입경 ： 1.0 ㎛) 을 면속 8.6 cm/초로 샘플을 통과시키고, 측정 셀의 상류측, 하류측간에 미차압계를 배치하고, 유량 30 리터/분에 있어서의 차압 (압력 손실) 을 측정했다. 포집 효율은, 통기 저항과 동일한 조건으로, 측정 셀의 상류측, 하류측의 분진 농도를 광 산란 질량 농도계를 사용하여 측정하고, 측정 셀의 상류측, 하류측의 농도차로부터 구했다.

(6) 섬유 접착율

주사형 전자 현미경 (SEM) 을 사용하여, 구조체 단면을 100 배로 확대한 사진을 촬영했다. 촬영한 구조체의 두께 방향에 있어서의 단면 사진을 두께 방향으로 삼등분하고, 삼등분한 각 영역 (표면, 내부 (중앙), 이면) 에 있어서, 그곳에 발견되는 섬유 절단면 (섬유 단면) 의 수에 대해 섬유끼리가 접착하고 있는 절단면의 수의 비율을 구했다. 각 영역에 발견되는 전체 섬유 단면수 중, 2 개 이상의 섬유가 접착된 상태의 단면의 수가 차지하는 비율을 이하의 식에 기초하여 백분율로 나타냈다. 또한, 섬유끼리가 접촉하는 부분에는, 융착되지 않고 단순히 접촉되어 있는 부분과, 융착에 의해 접착되어 있는 부분이 있다. 단, 현미경 촬영을 위해서 구조체를 절단함으로써, 구조체의 절단면에 있어서는, 각 섬유가 갖는 응력에 의해, 단순히 접촉되어 있는 섬유끼리는 분리된다. 따라서, 단면 사진에 있어서, 접촉되어 있는 섬유끼리는, 접착되어 있다고 판단할 수 있다.

섬유 접착율 (％) = (2 개 이상 접착된 섬유의 단면수)/(전체 섬유 단면수) × 100

단, 각 사진에 대해, 단면이 보이는 섬유는 모두 계수(計數)하여, 섬유 단면수 100 이하의 경우에는, 관찰하는 사진을 추가하여 전체 섬유 단면수가 100 을 초과하도록 했다. 또한, 삼등분한 각 영역에 대해 각각 섬유 접착율을 구하고, 그 최대치에 대한 최소치의 비율 (최소치/최대치) 도 아울러 구했다.

(7) 플리트 가공성

폭 10 cm 의 부직 섬유 시트를 길이 방향으로 3 cm 간격으로, 산, 골짜기가 되도록 교대로 구부려, 접어 구부림 가공의 가부를 이하의 기준으로 평가했다.

A ： 용이하게 접어 구부림 가공할 수 있다

B ： 두꺼워서 접어 구부림 가공할 수 없다

C ： 단단해서 접어 구부림 가공할 수 없다

D ： 용이하게 접어 구부러지지만, 두꺼워서 굽힘 가공할 수 없다.

(8) 플리트 가공품의 하중 변형량

도 2 에 나타내는 바와 같이, (7) 플리트 가공성의 평가에서 플리트 가공한 샘플 (11) 을 사용하여, 테이블 상에 3 산을 2.5 cm 간격으로 골짜기부를 고정하고 (산형상의 높이 28 mm, 산형상의 정부의 각도 50 °), 3 산 상에 13 cm × 13 cm 의 아크릴판 (12) 에 분동 (13) 을 재치한 합계 100 g 의 하중판을 실어, 3 산의 높이 (테이블로부터 산의 정상까지의 거리) 의 가라앉음 변형량을 측정했다.

(8) 통액성

물 100 cc 가 φ 21.8 mm 의 여과 면적의 부직포 샘플을 통과하는 시간을 측정했다.

(9) 내마찰성

JIS L0849 에 준하여, 마찰 시험기 II 형 (학진형) 을 사용하여 백면포 카네킨 3 호로 부직 섬유 시트의 표면을 문질러, 부직 섬유 시트 표면이 박리된 횟수를 측정했다.

［실시예 1］

습열성 접착성 섬유로서, 코어 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 시스 성분이 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 (에틸렌 함유량 44 몰％, 비누화도 98.4 몰％, 심초 질량비 = 50/50) 인 심초형 복합 스테이풀 섬유 ((주) 쿠라레 제조 「소피스타」, 3.3 dtex, 51 mm 길이) 를 준비했다.

이 심초형 복합 스테이풀 섬유 100 질량％ 를 사용하여, 세미 랜덤 카드법에 의해 4 매 겹쳐 합계 겉보기 중량 약 125 g/㎡ 의 카드 웨브를 제작했다.

이 카드 웨브를, 50 메시, 폭 500 mm 의 스테인리스제 엔드리스 네트를 장비한 벨트 컨베이어에 이송했다.

또한, 이 벨트 컨베이어는 하측 컨베이어와 상측 컨베이어의 한 쌍의 컨베이어로 이루어지고, 하측 상측 모두 컨베이어 벨트의 중간부에 위치하는 증기 분사 노즐로부터 상류측에 웨브 두께 조정용의 금속 롤 (이하, 「웨브 두께 조정용 롤」 이라고 약기하는 경우가 있다) 이 각각 설치되어 있다. 하측 컨베이어는, 상면 (즉 웨브의 통과하는 면) 이 플랫인 형상이며, 일방의 상측 컨베이어는, 하면이 웨브 두께 조정용 롤을 따라 굴곡한 형상을 이루고, 상측 컨베이어의 웨브 두께 조정용 롤이 하측 컨베이어의 웨브 두께 조정용 롤과 쌍을 이루도록 배치되어 있다.

또, 상측 컨베이어는, 상하로 이동 가능하고, 이로써 상측 컨베이어와 하측 컨베이어의 웨브 두께 조정용 롤간을 소정의 간격으로 조정 가능하다. 또한, 상측 컨베이어의 공정 상류측은, 하류부에 대해 웨브 두께 조정용 롤을 기점으로 (상측 컨베이어의 공정 하류측의 하면에 대해) 30 도의 각도로 굴곡되어 있고, 하류부는 하측 컨베이어와 평행하게 배치되어 있다. 또한, 상측 컨베이어가 오르내리는 경우에는, 이 평행을 유지하면서 이동한다.

이들의 벨트 컨베이어는, 각각이 동일한 속도로 동방향으로 회전하고, 이들의 양 컨베이어 벨트끼리 및 웨브 두께 조정용 롤끼리가 소정의 클리어런스를 유지하면서 가압 가능한 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조에 의해, 이른바 캘린더 공정과 같이 작용하여 수증기 처리 전의 웨브 두께를 조정할 수 있다. 즉, 상류측에서 이송되어 온 카드 웨브는, 하측 컨베이어 상을 주행하지만, 웨브 두께 조정용 롤에 도달할 때까지의 사이에 상측 컨베이어와의 간격이 서서히 좁아진다. 그리고, 이 간격이 웨브 두께보다 좁아졌을 때에, 웨브는 상하 컨베이어 벨트의 사이에 끼워져 서서히 압축되면서 주행한다. 이 웨브는, 웨브 두께 조정용 롤에 형성된 클리어런스와 거의 동등한 두께가 될 때까지 압축되고, 그 두께의 상태에서 수증기 처리되고, 그 후도 컨베이어 하류부에 있어서 상기 두께를 유지하면서 주행하는 구조로 되어 있다. 여기서는, 웨브 두께 조정용의 롤이 선압 50 kg/cm 가 되도록 조정했다.

이어서, 하측 컨베이어에 구비된 수증기 분사 장치에 카드 웨브를 도입하고, 이 장치로부터 온도 80 ℃, 0.2 MPa 의 고온 수증기를 카드 웨브의 두께 방향을 향해 통과하도록 분출하여 수증기 처리를 실시하여, 부직 섬유 구조체를 얻었다. 이 수증기 분사 장치는, 하측의 컨베이어 내에, 컨베이어 네트를 개재하여 고온 수증기를 웨브를 향해 내뿜도록 노즐이 설치되고, 상측의 컨베이어에 석션 장치가 설치되어 있었다. 또, 이 분사 장치의 웨브 진행 방향에 있어서의 하류측에는, 노즐과 석션 장치의 배치가 역전된 조합인 분사 장치가 또 1 대 설치되어 있고, 그 웨브의 표리 양면에 대해 수증기 처리를 실시했다.

또한, 수증기 분사 노즐의 구멍 직경은 0.3 mm 이며, 노즐이 컨베이어 폭방향으로 1 mm 피치로 1 열로 늘어놓아진 수증기 분사 장치를 사용했다. 가공 속도는 5 m/분이며, 노즐과 석션측의 컨베이어 벨트와의 거리는 1 mm 로 했다.

얻어진 부직 섬유 구조체 (기재층 단독으로 형성된 부직 섬유 시트) 는, 두께 0.85 mm 의 매우 얇은 판형상을 이루고, 또한 통기성이 우수하고, 굽힘에 대한 강성을 가지며, 나아가서는 성형 가공도 양호했다.

［실시예 2］

섬도가 2.2 dtex 인 것 이외에는 실시예 1 에서 사용한 심초형 복합 스테이풀 섬유와 동일한 습열 접착성 섬유를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 구조체를 얻었다. 얻어진 부직 섬유 구조체는, 두께 0.92 mm 의 매우 얇은 판형상을 가지고 있고, 실시예 1 의 부직 섬유 구조체와 동일한 굽힘 강성 및 양호한 성형 가공성을 나타내고 있었다.

［실시예 3］

섬도가 1.7 dtex 인 것 이외에는 실시예 1 에서 사용한 심초형 복합 스테이풀 섬유와 동일한 습열 접착성 섬유를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 구조체를 얻었다. 얻어진 부직 섬유 구조체는, 두께 0.99 mm 의 매우 얇은 판형상을 가지고 있고, 실시예 1 의 부직 섬유 구조체와 동일한 굽힘 강성 및 양호한 성형 가공성을 나타내고 있었다.

［실시예 4］

습열 접착성 섬유로서, 코어 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 시스 성분이 이소프탈산 45 몰％ 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 (심초 질량비 = 50/50) 인 심초형 복합 스테이풀 섬유 ((주) 쿠라레 제조 「소핏트 PN-720」, 2.2 dtex, 51 mm 길이) 를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 구조체를 얻었다. 얻어진 부직 섬유 구조체는, 두께 0.78 mm 의 매우 얇은 판형상을 가지고 있고, 실시예 1 의 부직 섬유 구조체와 동일한 굽힘 강성 및 양호한 성형 가공성을 나타내고 있었다.

［비교예 1］

실시예 1 에서 얻은 겉보기 중량 약 125 g/㎡ 의 카드 웨브를 3 매 겹치고, 웨브 두께 조정용 롤간 및 그 하류에 있어서의 컨베이어 간격을 3 mm 로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 구조체를 얻었다. 얻어진 부직 섬유 구조체는, 실시예 1 ∼ 4 에서 얻어진 구조체에 비해, 두께가 3.05 mm 로 두껍고, 매우 단단한 보드상의 것이며, 굽힘 강성은 있지만, 성형 가공시의 원단의 슬리피지가 크고 성형 가공성이 낮았다.

［비교예 2］

실시예 4 에서 사용한 습열 접착성 섬유를 100 질량％ 사용하여 겉보기 중량 약 20 g/㎡ 의 카드 웨브를 제작하고, 열풍로를 통과시켜 서멀 본드 부직포 시트를 얻었다. 얻어진 부직포 시트는, 실시예 1 ∼ 4 에서 얻어진 구조체에 비해, 구조체의 굽힘 강성이 충분하지 않고, 또한 성형 가공성을 가지지 않았다.

［비교예 3］

시판되는 카피 용지 (후지 제록스 (주) 제조) 를 평가했다. 시판되는 카피 용지는, 굽힘 강성은 비교예 2 의 부직포 시트보다 크지만, 성형 가공시에 찢어짐이 발생하는 등 성형 가공성을 가지지 않았다.

실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 3 의 부직 섬유 시트에 대해 평가한 결과를 표 1 에 나타낸다.

［실시예 5］

2 매 겹쳐 합계 겉보기 중량 약 50 g/㎡ 의 카드 웨브를 사용함과 함께, 컨베이어간의 거리를 두께 0.8 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하는 것 이외에는 실시예 1 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 구조체를 제조했다.

［비교예 4］

60 ℃ 로 가열한 플랫 엠보스 롤의 간극을 0.2 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하고, 실시예 5 에서 얻어진 부직 섬유 구조체를 프레스 처리함으로써 3 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 6］

80 ℃ 로 가열한 플랫 엠보스 롤의 간극을 0.4 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하고, 실시예 5 에서 얻어진 부직 섬유 구조체를 프레스 처리함으로써 3 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 7］

80 ℃ 로 가열한 플랫 엠보스 롤의 간극을 0.7 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하고, 실시예 5 에서 얻어진 부직 섬유 구조체를 프레스 처리함으로써 3 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［비교예 5］

4 매 겹쳐 합계 겉보기 중량 약 100 g/㎡ 의 카드 웨브를 사용함과 함께, 컨베이어간의 거리를 두께 0.8 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하는 것 이외에는 실시예 1 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 구조체를 제조했다. 80 ℃ 로 가열한 플랫 엠보스 롤의 간극을 0.2 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하고, 얻어진 부직 섬유 구조체를 프레스 처리함으로써 3 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 8］

플랫 엠보스 롤의 간극을 0.4 mm 로 조정하는 것 이외에는 비교예 5 와 마찬가지로 하여 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 9］

플랫 엠보스 롤의 간극을 0.5 mm 로 조정하는 것 이외에는 비교예 5 와 마찬가지로 하여 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 10］

섬도가 1.7 dtex 인 것 이외에는 실시예 1 에서 사용한 심초형 복합 스테이풀 섬유와 동일한 습열 접착성 섬유를 사용하는 것 이외에는 실시예 6 과 마찬가지로 (컨베이어간 거리 ： 0.8 mm, 플랫 엠보스 롤 간극 ： 0.4 mm) 하여 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 11］

4 매 겹쳐서 합계 겉보기 중량 약 100 g/㎡ 의 카드 웨브를 사용하는 것 이외에는 실시예 10 과 마찬가지로 (컨베이어간 거리 ： 0.8 mm, 플랫 엠보스 롤 간극 ： 0.4 mm) 하여 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 12］

플랫 엠보스 롤의 간극을 0.7 mm 로 조정하는 것 이외에는 실시예 11 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 13］

습열 접착성 섬유로서, 코어 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 시스 성분이 이소프탈산 45 몰％ 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 (심초 질량비 = 50/50) 인 심초형 복합 스테이풀 섬유 (소핏트 PN-720) 를 사용하는 것 이외에는, 실시예 6 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 14］

4 매 겹쳐서 합계 겉보기 중량 약 100 g/㎡ 의 카드 웨브를 사용하는 것 이외에는 실시예 13 과 마찬가지로 (컨베이어간 거리 ： 0.8 mm, 플랫 엠보스 롤 간극 ： 0.4 mm) 하여 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 15］

플랫 엠보스 롤의 간극을 0.7 mm 로 조정하는 것 이외에는 실시예 14 와 마찬가지로 하여 부직 섬유 시트를 제조했다.

［비교예 6］

16 매 겹쳐서 합계 겉보기 중량 약 400 g/㎡ 의 카드 웨브를 사용함과 함께, 컨베이어간의 거리를 두께 3.0 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하는 것 이외에는 실시예 1 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 구조체를 제조했다.

［실시예 16］

편측만 80 ℃ 로 가열한 플랫 엠보스 롤의 간극을 0.4 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하고, 비교예 6 에서 얻어진 부직 섬유 구조체를 프레스 처리함으로써 2 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 17］

실시예 5 에서 얻어진 부직 섬유 구조체의 일방의 면에, 멜트블로운 부직포［(주) 쿠라레, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 (에틸렌 함유량 44 몰％, 비누화도 98.4 몰％) 섬유로 형성되고, 또한 평균 섬유 길이 6 ㎛ 의 섬유로 형성된 부직포, 겉보기 중량 50 g/㎡, 두께 0.5 mm］를 적층하고, 컨베이어간의 거리를 두께 0.8 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정한 후, 실시예 1 과 마찬가지로 0.2 MPa 의 고온 수증기로 처리하여, 2 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 18］

80 ℃ 로 가열한 플랫 엠보스 롤의 간극을 0.4 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하고, 실시예 17 에서 얻어진 부직 섬유 시트를 프레스 처리함으로써 3 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 19］

실시예 5 에서 얻어진 부직 섬유 구조체 대신에, 비교예 5 에서 얻어진 부직 섬유 구조체 (4 매 겹쳐서 합계 겉보기 중량 약 100 g/㎡ 의 카드 웨브를 사용함과 함께, 컨베이어간의 거리를 두께 0.8 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하는 것 이외에는 실시예 1 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 구조체) 를 사용하는 것 이외에는 실시예 17 과 마찬가지로 하여, 2 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 20］

80 ℃ 로 가열한 플랫 엠보스 롤의 간극을 0.5 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하고, 실시예 19 에서 얻어진 부직 섬유 시트를 프레스 처리함으로써 3 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 21］

습열성 접착성 섬유로서, 코어 성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 시스 성분이 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 (에틸렌 함유량 44 몰％, 비누화도 98.4 몰％, 심초 질량비 = 50/50) 인 심초형 복합 스테이풀 섬유 ((주) 쿠라레 제조 「소피스타」, 3.3 dtex, 51 mm 길이) 를 준비했다. 이 심초형 복합 스테이풀 섬유 100 질량％ 를 사용하여, 세미 랜덤 카드법에 의해 카드 웨브를 2 매 겹쳐서 겉보기 중량 약 50 g/㎡ 의 카드 웨브를 제작했다. 이 카드 웨브를, 두께 0.5 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하고, 온도 170 ℃, 압력 0.4 MPa 의 건열프레스판으로 10 초 압축하여, 부직 섬유 시트를 제조했다.

［실시예 22］

4 매 겹쳐서 합계 겉보기 중량 약 100 g/㎡ 의 카드 웨브를 사용하는 것 이외에는 실시예 21 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 시트를 제조했다.

［비교예 7］

8 매 겹쳐서 합계 겉보기 중량 약 200 g/㎡ 의 카드 웨브를 사용함과 함께, 컨베이어간의 거리를 두께 0.8 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하는 것 이외에는 실시예 1 과 마찬가지로 하여 부직 섬유 구조체를 제조했다.

［비교예 8］

80 ℃ 로 가열한 플랫 엠보스 롤의 간극을 0.6 mm 의 구조체가 얻어지도록 조정하고, 비교예 23 에서 얻어진 부직 섬유 구조체를 프레스 처리함으로써 3 층 구조의 부직 섬유 시트를 제조했다.

［비교예 9］

시판되는 공기 청정기용 집진 필터 ((주) 히타치 제작소 제조 「EPF-DV1000H」) 를 부직 섬유 시트로서 사용했다.

［비교예 10］

시판되는 공기 청정기용 집진 필터 ((주) 히타치 제작소 제조 「EPF-DV1000H」) 로부터 고밀도의 표층을 박리하여, 기재층만으로 하고, 부직 섬유 시트로서 사용했다.

［비교예 11］

시판되는 수조용 여과 필터 (에이하임사 제조 「2213 용 필터」) 를 부직 섬유 시트로서 사용했다.

실시예 5 ∼ 22 및 비교예 4 ∼ 11 의 부직 섬유 시트에 대해 평가한 결과를 표 2 및 3 에 나타낸다.

표 2 및 3 의 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예의 부직 섬유 시트는, 강성, 플리트 가공성, 여과성이 우수한 것에 대해, 비교예의 부직 섬유 시트는, 강성이 불충분하고, 플리트 가공성도 낮다.

산업상 이용가능성

본 발명의 부직 섬유 시트는, 일반적인 부직포와 동일한 정도의 두께이면서, 우수한 굽힘 강성을 가짐과 함께, 성형 가공에 의한 우수한 가공성도 갖기 때문에, 각종의 기체 및 액체용 필터, 예를 들어, 가전용 분야, 제약 공업 분야, 전자 공업 분야, 식품 공업 분야, 자동차 공업 분야 등의 액체 필터나, 가전용 분야, 자동차 등의 캐빈용 분야 등의 기체 필터로서 폭넓게 이용할 수 있다. 특히, 습열 접착성 섬유로 형성된 필터는, 흡수 속도나 보수율(保水率)이 높은 점에서, 물이나 수증기를 여과하기 위한 필터, 예를 들어, 가정용 또는 공업용 정수기, 가습기 등의 필터로서도 유용하다. 또, 본 발명의 부직 섬유 시트는, 열접착성 섬유끼리가 균일하고 또한 강고하게 접착되어, 튼실한 망목 구조를 형성하고 있기 때문에, 점성이 높은 액체용 필터에 유용하고, 특히, 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체를 포함하는 열접착 섬유로 형성된 부직 섬유 시트는, 친수성이 높고, 오일 성분과도 친화성을 갖기 때문에, 물이나 오일 성분 등의 액체용 필터로서 유용하다. 또한, 본 발명의 부직 섬유 시트는, 프레스 가공, 코러게이트 가공, 플리트 가공, 엠보스 가공되는 필터 재료에 적합하고, 특히, 얇은 두께에서의 형태 안정성과 여과성을 양립할 수 있는 점에서, 플리트 가공된 필터에 특히 적합하다.

1 : 샘플
2 : 수평대
11 : 플리트 가공한 샘플
12 : 아크릴판
13 : 분동

Claims

열접착성 섬유를 포함하고, 또한 상기 열접착성 섬유끼리의 융착에 의해 섬유가 고정된 부직 섬유 구조체로 형성된 기재층을 포함하는 부직 섬유 시트로서, 상기 기재층의 평균 두께가 0.2 mm 이상 1 mm 미만이며, 상기 기재층의 겉보기 밀도가 30 ∼ 170 kg/㎥ 이며, 또한 상기 기재층의 면방향에서 상기 열접착성 섬유가 대략 균일하게 융착되어 있는 필터용 부직 섬유 시트.
제 1 항에 있어서,
기재층의 적어도 일방의 면에, 기재층보다 높은 겉보기 밀도를 갖는 부직 섬유 구조체로 형성된 표층을 갖는 필터용 부직 섬유 시트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
기재층의 겉보기 밀도가 40 ∼ 150 kg/㎥ 이며, 또한 표층의 겉보기 밀도가 80 ∼ 800 kg/㎥ 임과 함께, 양 층의 겉보기 밀도비가, 기재층/표층 = 1/1.2 ∼ 1/15 인 필터용 부직 섬유 시트.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
표층이, 열프레스로 형성된 층인 필터용 부직 섬유 시트.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
표층이, 멜트블로운 부직포로 형성되어 있는 필터용 부직 섬유 시트.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
표층이, 멜트블로운 부직포를 포함하고, 또한 열프레스된 층인 필터용 부직 섬유 시트.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
부직 섬유 시트의 평균 두께가 0.35 ∼ 1.2 mm 이며, 기재층과 표층의 평균 두께비가, 기재층/표층 = 1.2/1 ∼ 30/1 인 필터용 부직 섬유 시트.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
기재층의 두께 방향에서 열접착성 섬유가 대략 균일하게 융착되어 있는 필터용 부직 섬유 시트.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
열접착성 섬유가, 섬유 표면에 있어서, 길이 방향으로 연속해서 연장되는 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체를 포함하고, 상기 에틸렌-비닐 알코올계 공중합체에 있어서의 에틸렌 단위의 함유량이 10 ∼ 60 몰％ 인 필터용 부직 섬유 시트.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
열접착성 섬유가, 섬유 표면에 있어서, 길이 방향으로 연속해서 연장되는 친수성 폴리에스테르를 포함하는 필터용 부직 섬유 시트.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
25 mm 폭 × 300 mm 길이의 구조체를, 수평대의 단으로부터 100 mm 길이를 수평대의 밖으로 미끄러지기 시작했을 때의 중력에 의한 변위량으로 나타내는 굽힘 강성이 MD 방향 70 mm 이하, 또한 CD 방향 70 mm 이하인 필터용 부직 섬유 시트.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
열접착성 섬유를 포함하는 부직 섬유 웨브를 가열하고, 상기 열접착성 섬유끼리를 융착하여 판상 부직 섬유 구조체를 얻는 융착 공정을 포함하는 필터용 부직 섬유 시트의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
고온 수증기로 부직포 섬유 웨브를 가열하는 제조 방법.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체의 적어도 일방의 면을 열프레스하는 열프레스 공정을 포함하는 제조 방법.
제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
융착 공정에서 얻어진 판상 부직 섬유 구조체의 적어도 일방의 면에 멜트블로운 부직포를 적층하여 고온 수증기로 가열하는 멜트블로운 적층 공정을 포함하는 제조 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 부직 섬유 시트로 형성된 필터.
제 16 항에 있어서,
플리트 가공된 필터.