WO2005058458A1 - 低圧力損失積層不織布およびフィルター - Google Patents

低圧力損失積層不織布およびフィルター Download PDF

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polyester
filter
woven fabric
laminated
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PCT/JP2004/018799
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Inventor
Hiroyuki Sakamoto
Original Assignee
Toyo Boseki Kabushiki Kaisha
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D04H1/559—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving the fibres being within layered webs

Definitions

  • the present invention relates to a nonwoven fabric having low pressure loss and high shielding properties and excellent filter characteristics, and a filter using the same.
  • the present invention relates to a filter for performing cartridge drawing after pleating.
  • Nonwoven fabrics are widely used as filter media for filter products.
  • a roll-type filter in which a nonwoven fabric is wound concentrically around a core member or a pleated-type filter subjected to a fold processing is used as a liquid filter or an air filter.
  • a one-pass filter reduces the fiber density on the particle inflow side to collect particles in the depth direction of the filter medium.
  • Patent Document 1 For filter media that shakes particles with vibration or air pressure and performs filtration many times, the above-mentioned method is preferable because it causes clogging. It ’s not. Therefore, a measure is taken to smooth the surface of the filter medium to improve the releasability of the particles. For example, a method of calendering the filter medium to smooth it, or covering the surface of the filter medium with a polytetraethylene microporous membrane has been adopted. However, in the case of calendering, there is a problem that the airflow resistance increases, and the cost of coating with a microporous membrane increases.
  • Non-Patent Document 1 Textile Research Jounal, 48,309, 1978
  • Patent document 1 Republished patent W098Z13123
  • the first invention is characterized in that the flexural rigidity is 0.10-1.50N / 2cm, and the final pressure loss is 600Pa or less according to the following load test. It is a non-woven fabric.
  • Pulse control Time control
  • Pulse conditions pressure 0.3MPa, interval 2min, injection time 0. Is
  • Test powder 10 kinds of JIS test dust
  • the second invention the fiber diameter of 7 20 xm fiber strength, Rannahli, basis weight of 10- 100 g / m 2 of port Riesuteru based nonwoven A, the melting point of the sheath component is 110 ° C- 250 ° C Intermediate polyester with a core component melting point of 185 ° C to 300 ° C, with a fiber diameter of 20 50 ⁇ m A core-sheath composite fiber is basis weight containing 50% or more is 15-200 g / m 2 nonwoven B, the laminated nonwoven polyester nonwoven C having a basis weight is 30- 200 g / m 2 are laminated and integrated, total basis weight Is 400 g / m 2 or less.
  • a third invention is the laminated nonwoven fabric according to the first or second invention, wherein the polyester-based nonwoven fabric is made of a polyester obtained by copolymerizing a phosphorus-based flame retardant. is there.
  • a fourth invention is the laminated nonwoven fabric according to any one of the first to third inventions, wherein the polyester nonwoven fabric is a polyester-based nonwoven fabric on which metal deposition has been performed.
  • a fifth invention is a laminated nonwoven fabric characterized in that a microporous membrane is disposed on a filtration surface of the laminated nonwoven fabric according to any one of the first to third inventions.
  • a sixth invention is a low pressure loss filter using the laminated nonwoven fabric according to any one of the first to fifth inventions.
  • a seventh invention is a low pressure loss filter of a cartridge type incorporating the pleated laminated nonwoven fabric in the low pressure loss filter according to the sixth invention.
  • the laminated nonwoven fabric which is flame-retardant and has high rigidity and excellent filter characteristics.
  • the deformation due to the fluid resistance during the filtration operation is small, and the laminated nonwoven fabric is suitable as a filter.
  • the laminated nonwoven fabric can be used as a filter with good dust removal and removability.
  • the laminated nonwoven fabric of the present invention preferably has a final pressure loss in a load test of 600 Pa or less. More preferably, it is 500 Pa or less.
  • a non-woven fabric with a final pressure loss of more than 600 Pa causes a problem that the life of the filter is short.
  • the flexural rigidity of the laminated nonwoven fabric is desirably between 0.10 and 1.50NZ2cm. Oka IJ If the property is less than 0.1 nN / 2 cm, problems such as pleating and use as a filter or non-woven fabric as a part of the structure tend to cause deformation such as bending will occur. . Even if the flexural rigidity is 1.5 N / 2 cm or more, there is no major problem in practicing the present invention, but it is presumed that it is sufficient if it is within the scope of the present invention.
  • a means for laminating and bonding nonwoven fabrics may be used. By laminating and bonding non-woven fabrics, it is possible to achieve both high rigidity and extended filter life.
  • the surface material of the laminated nonwoven fabric is preferably a polyester spunbonded nonwoven fabric.
  • a short-fiber nonwoven fabric When a short-fiber nonwoven fabric is used as the surface layer material, the cost increases because more processes are required than a spunbond nonwoven fabric, which is a long-fiber nonwoven fabric, and there is a problem that an inexpensive nonwoven fabric cannot be provided. Further, even with spunbonded nonwoven fabrics, polyolefins have problems with heat resistance, and polyamides have problems with operability. In contrast, polyester-based spanbond nonwoven fabrics have excellent mechanical and chemical properties and can be used for a wide range of applications.
  • the raw material of the nonwoven fabric A of the surface layer is a flame retardant polyester obtained by copolymerizing a phosphorus-based flame retardant.
  • a flame retardant polyester obtained by copolymerizing a phosphorus-based flame retardant.
  • Phosphorus-based flame retardants include (2-carboxyethyl) methylphosphinic acid, (2-carboxyethynole) phenylphosphinic acid, (2-methoxycarboxylechinole) phenylphosphinic acid, and (2-hydroxyethyl).
  • Preferred are (2-carboxyethyl) methylphosphinic acid and (2-carboxyethyl) phenylphosphinic acid.
  • the amount of phosphorus added to the phosphorus-based flame retardant is preferably such that the phosphorus atom content in the polymer is 0.1 to 4.0% by weight. More preferably, it is 0.3-3.0%. Caro with phosphorus-based flame retardant If the amount is less than this range, sufficient flame retardancy will not be exhibited, and if the amount is too large, the operability of nonwoven fabric production which reduces the physical properties inherent in polyester and reduces force will be reduced. Not preferred.
  • the nonwoven fabric as the surface material is preferably a polyester-based nonwoven fabric obtained by depositing or sputtering metal on the fiber surface.
  • Common metals such as aluminum, chromium, titanium, and SUS can be used as the metal deposited on the fiber surface. It is desirable that the thickness of the deposited metal be 100 1000A. More preferably, it is 200 500A. If the thickness of the vapor-deposited metal is less than 100 A, it does not exhibit sufficient flame retardancy, and if it is more than 100 A, it has flame retardancy. If the thickness of the deposited metal exceeds 1000A, the performance will not be much different and will only increase the price.
  • the surface of the fiber constituting the nonwoven fabric with metal, it is possible to suppress not only the flame retardancy but also the decrease in dust releasability due to the electrification of the particles.
  • the nonwoven fabric A which is a component of the composite nonwoven fabric used in the present invention, is preferably made of fibers having a fiber diameter of 7 to 20 ⁇ m. Since the fiber diameter is between 7 and 20 ⁇ , high filtration accuracy can be achieved without setting a high packing density. If the fiber diameter is smaller than 7 / m, there is a problem that fluff is likely to occur due to abrasion and the like. In addition, if the fiber diameter is increased to increase the rigidity, when used as a filter, the filling rate must be increased, and the filtration accuracy cannot be set high, resulting in an increase in fluid permeation resistance. .
  • the composite nonwoven fabric of the present invention When used as a filter, it is generally considered that the composite nonwoven fabric is used as a surface filtration material having the nonwoven fabric A as a filtration surface.Thus, the smaller the fiber diameter, the higher the filtration accuracy. In addition, the surface is easily smoothed, so that the cake releasability is improved and the filtration life can be extended.
  • a composite structure is not employed as in the present invention, it is considered extremely difficult to obtain a nonwoven fabric having a high rigidity with a good balance between filtration accuracy and filtration life. It is particularly preferable that the nonwoven fabric is a long-fiber nonwoven fabric because there is no fear of the fibers falling off when used as a filter or a shielding material.
  • the nonwoven fabric A is preferably a nonwoven fabric having a basis weight of 10 to 100 g / m 2 . More preferably, it is in the range of 20-80 g / m 2 .
  • Basis weight is fiber interstices of the surface is less than 10 g / m 2 It becomes large and dust penetrates into the inside of the non-woven fabric, causing clogging.
  • Nonwoven fabric B which is a component of the composite nonwoven fabric used in the present invention, has a sheath component having a melting point of 110. It is desirable that the core-sheath type conjugate fiber be a polyester having a low melting point between C and 250 ° C and a polyester having a core component having a melting point of 180 ° C and 300 ° C. With this configuration, it is possible to provide a rigid nonwoven fabric and a filter using the same, which are the objects of the present invention. If the nonwoven fabric is a long-fiber nonwoven fabric, it is necessary to apply a process oil agent, so that it is possible to eliminate foreign matter.
  • long-fiber nonwoven fabrics are particularly suitable for applications such as filters because they have excellent lint-free properties and do not fall off the fibers.
  • the polymer used for the sheath component is desirably a low melting point polyester having a melting point between 110 ° C and 250 ° C.
  • a melting point of 110 ° C. or less is not preferred because, even at room temperature, there is a possibility that the adhesive strength may be reduced, or the tackiness may be caused to cause problems such as blocking.
  • the melting point is higher than 250 ° C, a high bonding temperature is required, and if the surface temperature of the object to be bonded is low, solidification may start immediately and the adhesiveness may decrease or the operability may deteriorate. Less desirable for ,.
  • Polyester-based resins are particularly suitable for the market for filter-related applications because they generally generate less foreign matter.
  • polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, aliphatic polyester or block copolymerized polyester, and a copolymer having any of them as a part of the basic skeleton can be suitably used.
  • the polymer of the core component is desirably polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polylactic acid or a copolymer partially containing any of them. It is particularly preferable that the melting point of these polyester resins is between 180 ° C. and 300 ° C. because of their excellent dimensional stability and mechanical strength at high temperatures. Recently, it has become possible to obtain raw materials from natural ingredients or biotechnology, which is particularly preferable from the viewpoint of environmental conservation. In particular, when a resin having a form stability such as a liquid filter is used, the high rigidity of the polyester fiber is effective.
  • the rimer is preferably at least 20 ° C higher than the melting point or softening point of the polymer of the sheath component in view of the operability of the bonding process. If the difference between the melting points is small, it is necessary to strictly control the processing temperature, which requires sophisticated temperature control equipment, and the processing speed must be reduced, which is not preferable.
  • the weight ratio of the core component and the sheath component of the composite fiber is preferably about 20:80 70:30, more preferably between 30:70 60:40, and particularly preferably 40:60 55: Between 45. If the sheath component, which is an adhesive component, is less than 30%, it will be difficult to obtain sufficient adhesive strength. On the other hand, if it exceeds 70%, it becomes difficult to control the temperature during the bonding process, and it is not preferable because it causes problems such as the mechanical strength characteristics being easily lowered.
  • the fiber diameter of the main fiber constituting the nonwoven fabric B is between 20 and 50 ⁇ m, more preferably between 25 and 50 ⁇ m, particularly preferably between 30 and 50 ⁇ m. 50 zm. If the fiber diameter is smaller than 20 ⁇ m, the area of the bonded portion becomes smaller, and the adhesive strength tends to be reduced, which is not preferable. On the other hand, if the fiber diameter is larger than 50 ⁇ , the unevenness of the formation of the nonwoven fabric increases, which is not preferable.
  • nonwoven fabric when the nonwoven fabric is manufactured by the spunbond method, problems such as thread breakage during the spinning process, and fibers adhering or clogging in the ejector for pulling the fiber are liable to occur, causing problems in operability. There were many things.
  • non-woven fabrics made of excessively thick fibers have a small amount of fibers, so that unevenness in formation is conspicuous and leads to variations in physical properties. Where the fiber content is low, the rigidity of the nonwoven fabric is insufficient, and the adhesive strength of the nonwoven fabric is undesirably reduced.
  • the basis weight of the nonwoven fabric B is between 15 and 200 g / m 2 .
  • the basis weight is between 1570 gZm 2 . If the basis weight is less than 15 g / m 2, it is not preferable because it is difficult to obtain an appropriate adhesive force or the shape retention is deteriorated for the above-mentioned reason.
  • the basis weight of 7 be greater than Og / m 2 can be high adhesive strength can not be expected so much, when used in the support of the separation membrane, the thickness and weight is large Do connection handleability is lowered, This is less preferable because it tends to cause a problem of increased pressure loss. Also, if the thickness is large, the pleated type fill When used in filters, the number of weave folds is reduced, resulting in a reduced effective filtration area.
  • the nonwoven fabric C used in the present invention is desirably a polyester nonwoven fabric having a basis weight of 30 to 200 g / m 2 . More preferably, it is 40-180 g / m 2 , more preferably 100 180 g / m 2 .
  • the method for producing the nonwoven fabric is not particularly limited, but a polyester long-fiber nonwoven fabric having high heat resistance and excellent cost performance can be used. Since the nonwoven fabric C is often thicker and has a higher basis weight than other nonwoven fabrics, heat transfer failure may occur when nonwoven fabrics are bonded to each other by heat calendering or the like. In order to prevent this, it is also desirable to preheat the nonwoven fabric C with a rough force and an infrared heater.
  • the filter using the composite nonwoven fabric of the present invention has high rigidity, it is desirable that the filter be pleated and then formed into a cartridge. Bending rigidity can be set high by laminating.
  • the non-woven fabric B has a low melting point component, the formability of the pleating process is improved, and high-speed rotary fold folding, which is said to be difficult to process with conventional spunbonded non-woven fabrics, as well as reciprocating processing, becomes possible. .
  • Pulse control Time control
  • Pulse conditions pressure 0.3MPa, interval 2min, injection time 0 Is
  • Test powder 10 kinds of JIS test dust
  • the evaluation was performed at a heating rate of 20 ° C / min using DSC7 manufactured by PERKIN-ELMER.
  • the peak value of the crystal melting at this time is defined as the melting point.
  • a non-woven fabric A was a polyethylene terephthalate spunbond non-woven fabric (Toyobo Co., Ltd. 6701 A) having a fiber diameter of about 14 / im and a basis weight of 70 g / m 2 . It is composed of a core-in-sheath composite fiber with isophthalic acid-introduced copolymer (melting point about 130 ° C) as sheath and polyethylene terephthalate with melting point of about 270 ° C as core.
  • Spunbond nonwoven fabric ⁇ (basis weight 40 g / m 2 ) was prepared. The core / sheath ratio was 50:50 on a weight basis.
  • non-woven fabric C a polyethylene terephthalate spunbond non-woven fabric (6 A31AD manufactured by Toyobo Co., Ltd.) with a fiber diameter of 14 zm and a basis weight of 130 g / m 2 is used as non-woven fabric C. Bonding was performed at 25 kgZcm at a speed of 10 mZ. The bending stiffness of the laminated nonwoven fabric was 0.50 N / 2 cm. The final pressure loss of the laminated nonwoven fabric was 430 Pa. It was processed with a rotary fold folding machine so that non-woven fabric A was on top. It was possible to process without problems at this time.
  • Non-woven fabric B was changed to a non-woven fabric with a basis weight of 40 g / m 2 consisting of core-sheath short fibers (Melty 2080 (trade name) manufactured by Nippon Ester Co., Ltd., core melting point of about 200 ° C) with a fiber diameter of about 35 ⁇ m. Except for this, a laminated nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1. The bending rigidity of the laminated nonwoven fabric was 0.47 NZ2 cm. The final pressure loss of the laminated nonwoven fabric was 440 Pa. When the nonwoven fabric A was treated with a rotary fold folding machine so that the nonwoven fabric A was on the upper surface, it could be treated without any problem.
  • Non-woven fabric A is a polyethylene terephthalate spunbond nonwoven fabric (H6701A, manufactured by Toyo Boseki Co., Ltd.) containing 3000 ppm of a phosphorus-based flame retardant (2-carboxyethyl) phenylphosphinic acid with a fiber diameter of 14 ⁇ m and a basis weight of 70 g / m 2.
  • a laminated nonwoven fabric was obtained.
  • the bending stiffness of the laminated nonwoven fabric was 0.55 N / 2 cm.
  • the final pressure loss of the laminated nonwoven fabric was 440 Pa.
  • the flexural rigidity of the laminated nonwoven fabric was 0.49 N / 2 cm.
  • the final pressure loss of the laminated nonwoven fabric was 400 Pa.
  • the result of self-extinguishing was shown in the evaluation of flame retardancy by L-1096 micro burner method. Further, the removability of dust was good.
  • Fiber diameter 14 mu m a polyethylene terephthalate spunbond nonwoven fabric blended with a phosphorus-based flame retardant having a basis weight of 70 g / m 2 (manufactured by Toyobo Co., Ltd. H6701 A) and non-woven fabric A, that the non-woven fabric was deposited to a thickness of 300A by SUS Other than that, a laminated nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1. It was. The bending rigidity of the laminated nonwoven fabric was 0.53 N / 2 cm. The final pressure loss of the laminated nonwoven fabric was 400 Pa. When processed by a rotary fold folding machine with nonwoven fabric A facing up, processing was possible without any problems. In addition, the result of self-extinguishing was shown in the evaluation of flame retardancy by the JIS L-1096 micro burner method. Furthermore, the exfoliation of dust was good.
  • Copolymerized polyester with isophthalic acid has a sheath component and a melting point of approx. 270.
  • a spunbond nonwoven fabric having a fiber diameter of 17 ⁇ m and a basis weight of 240 gZm 2 using polyethylene terephthalate of C as a core component was prepared. This non-woven fabric was adjusted to a fiber filling rate of 30% by a plain calendar at 100 ° C, a set linear pressure of about 25 kgZcm, and a speed of 10 mZ. The bending stiffness of the nonwoven fabric was 0.3 NZ2 cm. The final pressure loss of the nonwoven fabric was 720 Pa, and the life was short.
  • a polyethylene terephthalate nonwoven fabric having a fiber diameter of 14 / im and a basis weight of 240 g / m 2 was prepared. This was calendered under the same conditions as in Comparative Example 1. When processed with a rotary fold folding machine where the adhesion of the fibers constituting the nonwoven fabric was weak, delamination occurred and no addition was possible.
  • the laminated nonwoven fabric and the filter according to the present invention can provide high rigidity and an improved filter life, can be widely used in all filter applications, and greatly contribute to the industry. is there.

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Abstract

【課題】 剛性が高く遮蔽性やフィルター特性に優れた不織布および濾過操作時の流体抵抗により変形することの小さいフィルターを提供する。また、ダスト払い落とし性の良く濾過ライフの長いうえに濾過精度の高い性能バランスの良いフィルターを提供する。 【解決手段】 　少なくとも片方の表面がポリエステル系不織布である積層不織布である。その構成としては、繊維径が７～１５μｍの繊維の間にあり目付が１０～１００ｇ／ｍ2の不織布Ａと、鞘成分の融点が１１０°C～２５０°Cの間にある低融点ポリエステルであって、芯成分の融点が１８０°C～３００°Cのポリエステルである繊維径が２０～５０μｍの芯鞘型複合繊維よりなり目付が１５～２７０ｇ／ｍ2であることを特徴とする不織布Ｂ、目付が３０～２００ｇ／ｍ2のポリエステル不織布Ｃが積層一体化したポリエステル系積層不織布とする。またこれらをプリーツ加工したりしてフィルターとして用いる。フィルターとして用いる際には濾過面を難燃性不織布とする。

Description

明 細 書
低圧力損失積層不織布およびフィルター
技術分野
[0001] 本発明は、低圧損で高い遮蔽性を有するフィルター特性に優れた不織布、および それを用いたフィルターに関する。特に、プリーツ加工後にカートリッジィ匕するフィル ターに関する。
背景技術
[0002] 不織布はフィルター製品の濾材として広範囲に使用されている。例えば、不織布を 同心円状にコア部材に卷きつけて使用するロールタイプのフィルターや、襞折加工 を施したプリーツタイプのフィルターなどが液体フィルターやエアーフィルタ一として 用いられている。
[0003] これらの濾材は高い捕集性能と長寿命が要求されており、更にプリーツタイプのェ ァーフィルターでは襞折加工を施すためにその加工性と、使用時の風圧で変形しな い剛性も要求される。高い捕集性能を得るためには、メルトブロー不織布のような細 い繊維からなる不織布が適している力 これらの不織布は剛性が低ぐ全ての要求特 性を満足することができない。
[0004] 不織布に剛性を付与する方法としては 1)繊維間を樹脂で固める、 2)太い繊維で 構成する、 3)目付を大きくする、 4)密度を上げる、などが一般的に知られている（例 えば非特許文献 1参照）。しかしながら、繊維間を樹脂で固めた場合は樹脂によりポ ァが小さくなつて通気抵抗が大きくなり、太い繊維で構成した場合はポアが大きく捕 集性能が低くなり、 目付を大きくした場合は厚みが大きくなつてプリーツ加工性が低 下し、密度を上げる場合は通気抵抗が大きくなり、濾過材として好ましくないという問 題があった。
[0005] また、濾材に要求される長寿命の対策としては、ワンパスのフィルターでは粒子流 入側の繊維密度を低下させて粒子を濾材の深さ方向に捕集するという手段が取られ ている（例えば特許文献 1参照）。しかし、振動やエアー圧力で粒子を振るい落として 何度も濾過を行なう濾材に対しては、上述の手法では目詰まりを起こすために好まし くない。そこで、濾材表面を平滑化させて粒子の剥離性を向上させる手段が取られる 。例えば、濾材をカレンダー処理して平滑化する、ポリテトラエチレン微多孔膜で濾 材表面を被覆する等の手段が取られている。し力しながら、カレンダー処理の場合は 通気抵抗が高くなり、微多孔膜被覆ではコストが高くなるという問題があった。
非特許文献 1 : Textile Research Jounal, 48,309, 1978
特許文献 1 :再公表特許 W098Z13123
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解決した優れたプリーツ加工性と高 い剛性および低圧力損失とを備えた不織布を安価に提供することにある。また、高い 捕集性能を有しながら、低圧力損失で長寿命のフィルターを提供することである。 課題を解決するための手段
[0007] 本発明は、上記の課題を解決するべく鋭意検討した結果到達したものであり、以下 の手段をとる。
[0008] すなわち、第一の発明は、曲げ剛性が 0. 10-1. 50N/2cmであり、下記の負荷 試験にぉレ、て、最終圧力損失が 600Pa以下であることを特徴とする積層不織布であ る。
負荷試験方法：濾過速度 ：3. Om/min
濾過風量 ：1. 98m3/min
入口ダスト濃度： 2· 5g/m3
濾過面積 ：0. 66m2
パルス制御 ：時間制御
パルス条件 ：圧力 0. 3MPa、間隔 2min、噴射時間 0. Is
試験粉体 ： JIS試験用ダスト 10種
評価時間 ： 7hr
[0009] 第二の発明は、繊維径が 7 20 x mの繊維力、らなり、 目付が 10— 100g/m2のポ リエステル系不織布 A、鞘成分の融点が 110°C— 250°Cの間にあるポリエステルであ つて、芯成分の融点が 185°C— 300°Cのポリエステルである繊維径が 20 50 μ m の芯鞘型複合繊維を 50%以上含む目付が 15— 200g/m2である不織布 B、 目付が 30— 200g/m2のポリエステル不織布 Cが積層一体化された積層不織布であって、 トータル目付が 400g/m2以下であることを特徴とする第一の発明に記載の積層不 織布である。
[0010] 第三の発明は、ポリエステル系不織布がリン系難燃剤を共重合したポリエステルか らなることを特徴とする第一又は二の発明いずれかに記載の発明に記載の積層不織 布である。
[0011] 第四の発明は、ポリエステル不織布が金属蒸着を施したポリエステル系不織布であ ることを特徴とする第一乃至第三の発明いずれかに記載の積層不織布である。
[0012] 第五の発明は、第一乃至第三の発明いずれかに記載の積層不織布の濾過面に微 多孔膜を配置したことを特徴とする積層不織布である。
[0013] 第六の発明は、第一乃至五の発明いずれかに記載の積層不織布を用いた低圧力 損失のフィルターである。
[0014] 第七の発明は第六の発明に記載の低圧力損失のフィルターにおいて、プリーツ加 ェを施した積層不織布を組み込んだカートリッジタイプの低圧力損失のフィルターで ある。
発明の効果
[0015] 本発明によれば、難燃性で剛性が高ぐフィルター特性に優れた積層不織布を得 ること力 Sできる。特に濾過操作時の流体抵抗による変形が小さレ、フィルタ一として好 適な積層不織布となる。さらに、ダスト払い落とレ性の良いフィルターにとして使用しう る。また、プリーツ加工されてのちカートリッジィ匕して使用される高性能のフィルターを 提供することを可能となる。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の積層不織布は負荷試験における最 終圧力損失が 600Pa以下であることが望ましい。より望ましくは 500Pa以下である。 最終圧力損失が 600Paを超える不織布では、フィルターの寿命が低いという問題を 生じる。
[0017] 積層不織布の曲げ剛性は、 0. 10- 1. 50NZ2cmの間にあることが望ましい。岡 IJ 性が 0. lN/2cm未満の場合、プリーツ加工してフィルターに用いる場合や、構造 体の一部として不織布を用いた場合にたわみなどの変形を生じやすくなる等の不具 合を生じるからである。曲げ剛性が 1. 50N/2cm以上であっても本発明を実施する 上で大きな問題を生ずることはないが、本発明の範囲で有れば十分であると推定さ れる。
高い剛性を得るためには、不織布を重ねて貼り合わせる手段をとつてもよい。不織 布を重ねて貼り合わせることにより、高い剛性とフィルター寿命延長を両立することが 可能となるからである。
[0018] 積層不織布の表層材はポリエステル系スパンボンド不織布であることが望ましい。
短繊維系の不織布を表層材として用いると、長繊維不織布であるスパンボンド不織 布より多くの工程を経るためにコストアップとなり、安価な不織布を提供できないという 問題を生じる。また、スパンボンド不織布であってもポリオレフイン系では耐熱性に問 題があり、ポリアミド系では操業性に問題がある。それに対して、ポリエステル系スパ ンボンド不織布は機械的特性'化学的特性に優れ、広範囲の用途に展開が可能で ある。
[0019] 用途によっては、難燃性を要求される分野があるため、表層材の不織布 Aの原料 は、リン系の難燃剤を共重合した難燃性ポリエステルであることが望ましい。難燃剤を 共重合させることで、原料であるポリマー中の難燃性成分を均一に分散することが容 易であり、不織布としての難燃性を均一にコントロールしやすくなる。リン系難燃剤と しては、 （2—カルボキシェチル）メチルホスフィン酸、（2—カルボキシェチノレ）フエニル ホスフィン酸、 （2—メトキシカルボ二ルェチノレ）フエニルホスフィン酸、（2—ヒドロキシェ トキシカルボ二ルェチノレ）フエニルホスフィン酸、 p_ (2—カルボキシェチノレ）クロ口フエ ニルホスフィン酸、（2—フエノキシカルボニルェチル）へキシルホスフィン酸などが挙 げられる。好ましくは、（2—カルボキシェチル）メチルホスフィン酸、 （2—カルボキシェ チル）フエニルホスフィン酸である。これらリン系難燃剤はポリエステルの製造時に添 加してもよい。
[0020] また、リン系難燃剤の添カ卩量は、ポリマー中のリン原子含有量が 0. 1-4. 0重量％ であることが望ましい。さらに好ましくは、 0. 3-3. 0%である。リン系難燃剤の添カロ 量がこの範囲より少ない場合には十分な難燃性を発現せず、また逆に多い場合には 、ポリエステルが本来持つ物理特性を損なうば力りでなぐ不織布製造の操業性も低 下するので好ましくない。
[0021] また表層材である不織布は、金属を繊維表面に蒸着あるいはスパッタリングしたポリ エステル系不織布であることが望ましい。繊維表面に蒸着する金属としては、アルミ 二ゥム、クロム、チタン、 SUS等の一般的な金属を用いることが出来る。蒸着金属の 厚みは 100 1000Aであることが望ましレ、。より望ましくは、 200 500Aである。蒸 着金属の厚みが 100 A未満の場合には十分な難燃性を発現せず、 100A以上もあ れば難燃性を有する。蒸着金属の厚みが 1000Aを超えると性能には大差なぐ価 格増大の要因となるだけである。
さらに不織布を構成する繊維表面に金属を被覆することによって難燃性だけでなく 、粒子の帯電によるダスト剥離性の低下を抑制することが可能となる。
[0022] 本発明で用いられる複合不織布の構成要素である不織布 Aは、繊維径が 7— 20 μ mの繊維よりなることが望ましい。繊維径が 7— 20 μ ΐηの間にあることで、充填密度を 高く設定しなくても高い濾過精度を達成することが可能となる。繊維径が 7 / mより細 すぎると摩耗などにより毛羽だちが発生しやすいという問題点が生じる。また、剛性を 高くするために繊維径を太くすると、フィルタ一として用いた場合に充填率を高くしな レ、と濾過精度が高く設定できなくなり、その結果流体透過抵抗が増加するという問題 を生じる。本発明の複合不織布をフィルタ一として用いる場合は、不織布 Aを濾過面 とするサーフェース濾過材として用いられることが一般的であると考えられるので、細 い繊維径であるほど濾過精度が高くなり、かつ表面が平滑化されやすくその結果ケ ーキ剥離性が良くなつて濾過ライフも長くすることが可能となる。本発明のように複合 構造をとらない場合は、濾過精度と濾過ライフの性能バランスを良くして、かつ剛性 の高い不織布を得ることは極めて困難と考えられる。不織布が長繊維不織布であると 、フィルターや遮蔽材として用いた場合に繊維の脱落の心配がないために特に好ま しい。
[0023] また、不織布 Aは目付が 10— 100g/m2の不織布であることが望ましい。より望まし くは、 20— 80g/m2の範囲である。 目付が 10g/m2未満であると表面の繊維間隙が 大きくなり、ダストが不織布内部まで侵入し、 目詰まりを生じやすくなる。一方、 目付が
100g/m2を超えると繊維間隙に大差なぐ単に価格増大の要因となるだけである。
[0024] 本発明で用いられる複合不織布の構成要素である不織布 Bは、鞘成分の融点が 1 10。C一 250°Cの間にある低融点ポリエステルであり、芯成分の融点が 180°C 300 °Cのポリエステルである芯鞘型複合繊維であることが望ましい。この構成により、本発 明の目的である剛性の高い不織布およびそれを用いたフィルターを提供することが 可能となる。不織布の形態は、長繊維不織布であればプロセス油剤を付与する必要 カ¾いため異物を無くすることが可能である。また、長繊維不織布はリントフリー性に もすぐれるため繊維の脱落が無いのでフィルターなどの用途に特に好適である。発 明者らの検討の範囲では各ポリマーの融点が高いほど良好な剛性を得ることが可能 であった。
[0025] 鞘成分に用いるポリマーは、融点が 110°Cから 250°Cの間にある低融点ポリエステ ルであることが望ましい。融点が 110°C以下であると、室温に於いても接着力が低下 したり、粘着性が発現してブロッキングなどの問題が生じるおそれがあるため好ましく ない。一方、融点が 250°Cより高ければ、高い接着加工温度が必要となり、また接着 対象物の表面温度が低いとすぐに固化が始まり接着性が低下したり操業性が悪くな る可能性があるためあまり好ましくなレ、。ポリエステル系樹脂は、一般に異物の発生 が少ないためフィルター関連用途への市場に特に好適である。用いる樹脂としては、 ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、脂肪族ポリエステルあるい はブロック共重合ポリエステルおよびそれらのいずれかを基本骨格の一分とする共重 合ポリマーなどが好適に利用できる。
[0026] また、芯成分のポリマーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレー ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸あるいはそれらのいずれかを一部に含む共 重合体であることが望ましい。これらのポリエステル系樹脂は、融点が 180°C— 300 °Cの間にあれば高温時の寸法安定性や機械的強度特性に優れるため特に好ましい 。最近、 自然成分由来やバイオテクノロジーで原料を得ることが可能となってきており 、環境保全の観点からも特に好ましい。特に、液体フィルターなどとして形態安定性 を樹脂されるときには、ポリエステル繊維のもつ高い剛性が有効になる。芯成分のポ リマーは、鞘成分のポリマーの融点あるいは軟化点より少なくとも 20°C以上高い温度 であることが、接着加工の操業性を考えると好ましい。融点の差が小さいと、加工温 度のコントロールを厳密にする必要があるため高度な温度制御設備が必要にとなり、 また加工速度が低速にせざるをえなくなるためあまり好ましくない。
[0027] 複合繊維の芯成分と鞘成分の重量比は 20 : 80 70 : 30程度であることが望ましく 、さらに望ましくは 30 : 70 60 : 40の間であり、特に好ましくは 40 : 60 55 : 45の間 である。接着成分である鞘成分が 30%より少ないと十分な接着力を得ることが難しく なる。一方、 70%を超えると、接着加工時の温度コントロールが困難となり、また機械 的強度特性が低下しやすいなど問題を生じるためあまり好ましくない。
[0028] また、該不織布 Bを構成する主な繊維の繊維径が 20— 50 μ mの間にあることが望 ましく、より望ましくは 25 50 μ ΐηの間であり、特に望ましくは 30— 50 z mである。繊 維径が 20 μ mより小さいと接着部面積が小さくなり、接着力が低下しやすくなり好ま しくなレ、。一方、繊維径が 50 μ ΐηより大きくなると不織布の地合の斑が大きくなり好ま しくなレ、。また、スパンボンド法で該不織布を製造する場合には紡糸過程で糸切れを 生じたり、繊維牽引のェジェクタ一に繊維が付着したり詰まったりするなどの問題点を 生じやすく操業性に問題を生じることも少なくなかった。また、太すぎる繊維よりなる 不織布は繊維量が少ないために地合の斑が目立ちやすぐ物性のバラツキにつなが る。繊維の少ないところは、不織布の剛性不足ゃ不織布の接着強度の低下を招き好 ましくない。
[0029] さらに、不織布 Bの目付が 15— 200g/m2の間であることが望ましい。また、 目付が 200g/m2より大きレ、と熱エンボス加工を行うときに、エンボスロールでの伝熱性の問 題力 接着強度が低くなると言う問題を生じやすくあまり望ましくない。本発明の不織 布を、分離膜支持体として利用した場合には、 目付が 15 70gZm2の間であること が望ましレ、。 目付が 15g/m2より小さレ、と先述の理由から適切な接着力を得ることが 困難となったり、形態保持性が低下したりするためあまり好ましくない。一方、 目付が 7 Og/m2より大きくても接着力が高くなることはあまり期待できず、分離膜の支持体とし て用いる際に、厚みや重量が大きくなつて取り扱い性が低下したり、圧力損失が大き くなるという問題を生じやすくあまり好ましくなレ、。また、厚みが厚いとプリーツ型フィル ターに用いる場合に織り込み襞折り数が少なくなり結果として有効濾過面積が少なく なる。
[0030] 本発明で用いる不織布 Cは、 目付が 30— 200g/m2のポリエステル不織布である ことが望ましレ、。より望ましくは 40— 180g/m2、さらに望ましくは 100 180g/m2で ある。不織布の製造方法は特に規定されないが、耐熱性が高くコストパフォーマンス にすぐれたポリエステル長繊維不織布を用いることができる。不織布 Cは他の不織布 に比べて厚みや目付が高い場合が多いので、熱カレンダー処理などで不織布相互 を貼り合わせる際に伝熱不良を生じる恐れがある。その防止のためには、不織布 Cを あら力、じめ赤外線ヒータなどで予熱することも望ましい。
[0031] 本発明の複合不織布を用いたフィルタ一は剛性が高いためにプリーツ加工されて のちカートリッジにされることが望ましい。積層加工していることで曲げ剛性を高く設 定することが可能である。また、不織布 Bが低融点成分を持つことで、プリーツ加工の 成形性が良好となり、レシプロ加工はもとより従来のスパンボンド不織布では加工が 困難といわれていた高速ロータリー方式の襞折り加工が可能となる。
実施例
[0032] 以下に実施例を用いて本発明を説明するが、これに限定されるものではなレ、。下記 に評価方法を記述する。
[0033] (最終圧力損失）
下記の負荷試験条件において、 7時間経過後の最終圧力を求める。
濾過速度 ：3. OmZmin
濾過風量 ：1. 98m3/min
入口ダスト濃度：2. 5g/m3
濾過面積 ：0. 66m
パルス制御 ：時間制御
パルス条件 ：圧力 0· 3MPa、間隔 2min、噴射時間 0· Is
試験粉体 ： JIS試験用ダスト 10種
評価時間 ： 7hr
[0034] (目付） 製品幅方向に 5cm幅、 20cm長の試料片を採取し、その重量の算術平均値を lm2 当たりに換算する。
[0035] (厚み）
製品幅方向に 5cm間隔で、荷重 20gf/cm2にて評価し、その算術平均値を厚みと する。
[0036] (繊維径）
走查型電子顕微鏡（SEM)により、不織布表面および繊維の拡大写真を撮影し、 10 0本以上の繊維を読み取り、その算術平均値を繊維径とした。読み取り方法は、写真 に対角線を引き、その対角線に交差する繊維の幅を読み取る。このとき、互いに融着 している繊維は除外する。
[0037] (融点）
PERKIN—ELMER社製 DSC7を使用し、昇温速度 20°C/分で評価した。このと きの結晶融解ピーク値を融点とする。
[0038] (曲げ剛性）
幅 2cm、長さ 10cmのサンプル片を支持間隔 5cmでセットし、 JIS_L_1096 ループ 圧縮法で使用する加圧子を用いて、変形速度 5cm/minで圧縮変形時の応力を曲 げ剛性とする。
[0039] (実施例 1)
繊維径約 14 /i m、 目付 70g/m2のポリエチレンテレフタレートスパンボンド不織布（ 東洋紡績株式会社製 6701 A)を不織布 Aとした。イソフタル酸を導入した共重合ポリ エステル（融点約 130°C)を鞘成分に、融点が約 270°Cのポリエチレンテレフタレート を芯成分とした繊維径が約 40 μ mの芯鞘型複合繊維よりなるスパンボンド不織布 Β ( 目付 40g/m2)を作成した。芯鞘比は重量ベースで 50 : 50であった。不織布 Cとして 繊維径 14 z m、 目付 130g/m2のポリエチレンテレフタレートスパンボンド不織布（東 洋紡績株式会社製 6 A31AD)を不織布 Cとして、 3枚の不織布をプレーンカレンダ 一により 220°C、設定線圧約 25kgZcm、速度 10mZ分で貼り合わせた。積層不織 布の曲げ剛性は 0. 50N/2cmであった。積層不織布の最終圧力損失は 430Paで あった。不織布 Aが上面になるようにしてロータリー方式の襞折り加工機で処理したと ころ問題なく処理することが可能であった。
[0040] (実施例 2)
不織布 Bが、繊維径約 35 μ mの芯鞘型短繊維 (日本エステル株式会社製メルティー 2080 (商品名）、芯部融点約 200°C)よりなる目付 40g/m2の不織布に変更した以 外は実施例 1と同じ方法にて積層不織布を作成した。積層不織布の曲げ剛性は 0. 4 7NZ2cmであった。積層不織布の最終圧力損失は 440Paであった。不織布 Aが上 面になるようにしてロータリー方式の襞折り加工機で処理したところ問題なく処理する ことが可能であった。
[0041] (実施例 3)
繊維径 14 μ m、 目付 70g/m2のリン系難燃剤（2—カルボキシェチル）フエニルホス フィン酸 3000ppmを配合したポリエチレンテレフタレートスパンボンド不織布（東洋 紡績株式会社製 H6701A)を不織布 Aとしたこと以外は実施例 1と同じ方法にて積 層不織布を得た。積層不織布の曲げ剛性は 0. 55N/2cmであった。積層不織布の 最終圧力損失は 440Paであった。不織布 Aが上面になるようにしてロータリー方式の 襞折り加工機で処理したところ問題なく処理することが可能であった。また JIS L-1096 ミクロバーナー法による難燃性評価において自消性という結果を示した。
[0042] (実施例 4)
繊維径 14 /i m、 目付 70g/m2のポリエチレンテレフタレートスパンボンド不織布（東 洋紡績株式会社製 H6701 A)を不織布 Aとし、その不織布を SUSで 300 Aの厚み で蒸着したこと以外は実施例 1と同じ方法にて積層不織布を得た。積層不織布の曲 げ剛性は 0. 49N/2cmであった。積層不織布の最終圧力損失は 400Paであった。 不織布 Aが上面になるようにしてロータリー方式の襞折り加工機で処理したところ問 題なく処理することが可能であった。また L-1096ミクロバーナー法による難燃性 評価において自消性という結果を示した。さらには、ダストの剥離性が良好であった。
[0043] (実施例 5)
繊維径 14 μ m、 目付 70g/m2のリン系難燃剤を配合したポリエチレンテレフタレート スパンボンド不織布 (東洋紡績株式会社製 H6701 A)を不織布 Aとし、その不織布を SUSで 300Aの厚みで蒸着したこと以外は実施例 1と同じ方法にて積層不織布を得 た。積層不織布の曲げ剛性は 0. 53N/2cmであった。積層不織布の最終圧力損 失は 400Paであった。不織布 Aが上面になるようにしてロータリー方式の襞折り加工 機で処理したところ問題なく処理することが可能であった。また JIS L-1096ミクロバー ナ一法による難燃性評価において自消性という結果を示した。さらには、ダストの剥 離十生が良好であった。
[0044] (比較例 1)
イソフタル酸を導入した共重合ポリエステル (融点約 130°C)を鞘成分に、融点が約 2 70。Cのポリエチレンテレフタレートを芯成分とした繊維径が 17 μ m、 目付 240gZm2 、のスパンボンド不織布を作成した。この不織布をプレーンカレンダ一により 100°C、 設定線圧約 25kgZcm、速度 10mZ分で繊維充填率 30%に調整した。不織布の 曲げ剛性は 0. 3NZ2cmであった。不織布の最終圧力損失は 720Paであり、寿命 が短かった。
[0045] (比較例 2)
繊維径 14 /i m、 目付 240g/m2のポリエチレンテレフタレート不織布を作成した。こ れを比較例 1と同様の加ェ条件でカレンダー加ェした。不織布を構成する繊維同士 の接着が弱ぐロータリー方式の襞折り加工機で処理したところ、層間剥離を生じ、加 ェが出来なかった。
産業上の利用可能性
[0046] 本発明にかかる積層不織布及びフィルタ一は、高い剛性とフィルタ寿命向上を得る ことができるものであり、フィルター用途全般に広く利用することができ、産業界に寄 与することが大である。

Claims

請求の範囲
[1] 曲げ剛性が 0. 10- 1. 50N/2cmであり、下記の負荷試験において、最終圧力損 失が 600Pa以下であることを特徴とする積層不織布。
負荷試験方法：
濾過速度 ：3. OmZmin
濾過風量 ：1. 98m3/min
入口ダスト濃度： 2· 5g/m3
濾過面積 ：0. 66m2
パルス制御 ：時間制御
パルス条件 ：圧力 0· 3MPa、間隔 2min、噴射時間 0· Is
試験粉体 ： JIS試験用ダスト 10種
評価時間 ： 7hr
[2] 繊維径が 7— 20 μ ΐηの繊維からなり、 目付が 10— 100g/m2のポリエステル系不 織布 A、鞘成分の融点が 110°C— 250°Cの間にあるポリエステルであって、芯成分 の融点が 185°C— 300°Cのポリエステルである繊維径が 20— 50 μ mの芯鞘型複合 繊維を 50%以上含む目付が 15 200gZm2である不織布 B、 目付力 0— 200g /m2のポリエステル不織布 Cが積層一体化された積層不織布であって、トータノレ目 付が 400g/m2以下であることを特徴とする請求項 1記載の積層不織布。
[3] ポリエステル系不織布力 Sリン系難燃剤を共重合したポリエステルからなることを特徴と する請求項 1又は 2に記載の積層不織布。
[4] ポリエステル不織布が金属蒸着を施したポリエステル系不織布であることを特徴とす る請求項 1乃至 3のいずれかに記載の積層不織布。
[5] 請求項 1乃至 3いずれかに記載の積層不織布の濾過面に微多孔膜を配置したことを 特徴とする積層不織布。
[6] 請求項 1乃至 5いずれかに記載の積層不織布を用いたフィルター。
[7] 請求項 6に記載の低圧力損失のフィルターにおいて、プリーツ加工を施した積層不 織布を組み込んだカートリッジタイプのフィルター。
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