WO2020004007A1 - フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法 - Google Patents

フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法 Download PDF

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filter
spunbonded nonwoven
less
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溝上仁
松浦博幸
羽根亮一
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東レ株式会社
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Definitions

  • the present invention is bonded to a pleated filter or a filter medium such as a polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane or nanofiber, which is excellent in rigidity, folding resistance, uniform weight per unit area, and excellent in dust collecting performance and mechanical properties.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the present invention relates to a spunbonded nonwoven fabric for a filter used for a pleated filter substrate and a method for producing the same.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a nonwoven fabric in which thermoplastic continuous filaments are partially thermocompression-bonded and integrated.
  • Patent Literature 3 discloses a filter base material that is thermocompression-bonded to a relatively high-weight spunbonded nonwoven fabric by a pair of an engraving roll and a flat metal roll.
  • Patent Document 4 discloses a long-fiber nonwoven fabric composed of a composite fiber composed of a fiber composed of a high-melting-point polymer and a low-melting-point polymer, and partially heat-welded to a long-fiber nonwoven fabric.
  • Patent Document 5 discloses an attempt to increase the bending strength by bending the longitudinal direction of the nonwoven fabric into valleys and pleating to form a filter unit and orienting the fibers constituting the nonwoven fabric along the longitudinal direction. Is disclosed.
  • JP 2007-231500 A JP 2010-12241 A JP 2012-17529 A JP 2005-7268 A JP 2001-62217 A
  • thermocompression bonding using an engraving roll and a metal roll is disclosed.
  • the mechanical strength of a thermally bonded portion is not sufficient, and peeling at a pleated portion occurs. There is a problem that it is easy.
  • an object of the present invention is to provide a spunbonded nonwoven fabric for a filter having rigidity, high folding resistance, and uniform weight per unit area, and also having excellent dust collecting performance and mechanical properties. It is in.
  • Another object of the present invention is to provide a method for efficiently and stably producing a spunbonded nonwoven fabric for a filter having the above performance.
  • the present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, in the step of forming a fibrous web, found a method of obtaining a filter substrate by opening thermoplastic continuous filaments by a specific method. It has been found that the folding resistance of the filter substrate can be remarkably improved. Furthermore, it has been found that this nonwoven fabric can achieve both mechanical properties such as rigidity, folding resistance, and uniform weight per unit area and dust collecting performance.
  • the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention is composed of thermoplastic continuous filaments and has a partially fused portion.
  • the nonwoven fabric has a stiffness of 2 mN to 100 mN and a basis weight CV value of 5%.
  • the basis weight is 150 g / m 2 or more and 300 g / m 2 or less.
  • the bending strength measured according to JIS P8115: 2001 "Paper and paperboard-Folding strength test method-@MIT test machine method” is 100,000 times. That is all.
  • the thermoplastic continuous filament has a polyester-based low-melting point polymer having a melting point lower than the melting point of the polyester-based high-melting polymer around the polyester-based high-melting polymer. It is a composite filament in which coalescence is arranged.
  • the spunbonded nonwoven fabric is partially fused by thermocompression bonding, and has a compression area ratio of 5% or more and 15% or less.
  • the vertical softness is 10 mN or more and 100 mN or less, and the vertical softness / width ratio is 3 or more.
  • the bending strength is 150,000 times or more.
  • the basis weight CV value is 4.5% or less.
  • the single filament diameter of the thermoplastic continuous filament is 10.0 ⁇ m or more and 22.0 ⁇ m or less.
  • the spunbonded nonwoven fabric is processed into a pleated shape.
  • thermoplastic continuous filament A step of melt-extruding a thermoplastic polymer from a spinneret, and then drawing and stretching the same by air sucker to obtain a thermoplastic continuous filament.
  • (B) a step of regulating the fiber arrangement with a spreader plate and depositing the obtained filaments on a net conveyor which moves the obtained filaments to form a fiber web.
  • a spunbonded nonwoven fabric for a filter having an excellent balance between dust collection performance and pressure loss, and having excellent mechanical strength, high rigidity, high folding resistance, and uniform basis weight can be obtained.
  • a spunbonded nonwoven fabric for a filter having the above performance can be produced efficiently and stably.
  • the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention is a long-fiber nonwoven fabric having a partially fused portion composed of thermoplastic continuous filaments, wherein the nonwoven fabric has a softness of 2 mN or more and 100 mN or less and a basis weight CV of 5 mN or less. % And a basis weight of 150 g / m 2 or more and 300 g / m 2 or less. The details will be described below.
  • polyester As the thermoplastic resin which is a raw material of the thermoplastic continuous filament constituting the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention, polyester is particularly preferably used. Polyester is a high molecular polymer obtained by polymerizing an acid component and an alcohol component as monomers.
  • acid component aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid and phthalic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid, and alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid can be used.
  • the alcohol component ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol and the like can be used.
  • polyesters examples include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate, polylactic acid, and polybutylene succinate.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PTT polytrimethylene terephthalate
  • PET polyethylene naphthalate
  • polylactic acid and polybutylene succinate.
  • polyester used as the polymer PET having a high melting point, excellent heat resistance, and excellent rigidity is most preferably used.
  • a crystal nucleating agent, a matting agent, a pigment, a fungicide, an antibacterial agent, a flame retardant, a hydrophilic agent and the like can be added to these polyester raw materials as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • metal oxides such as titanium oxide improve spinnability by reducing the surface friction of the fibers and preventing fusion between the fibers, and also increase the thermal conductivity during thermocompression molding of the non-woven fabric with a hot roll. This has the effect of improving the adhesiveness of the nonwoven fabric.
  • aliphatic bisamides such as ethylenebisstearic acid amide and / or alkyl-substituted aliphatic monoamides have the effect of increasing the releasability between the hot roll and the nonwoven web and improving the transportability.
  • thermoplastic continuous filaments constituting the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention are around the polyester-based high-melting-point polymer and lower by 10 ° C or more and 140 ° C or less with respect to the melting point of the polyester-based high-melting-point polymer.
  • a preferred embodiment is a composite filament in which a polyester-based low-melting polymer having a melting point is arranged. In this way, when the spunbonded nonwoven fabric is formed and used by thermal bonding, the composite polyester fibers (filaments) constituting the spunbonded nonwoven fabric are firmly bonded to each other. Excellent and can withstand repeated backwashing.
  • the melting point of the polyester-based low-melting polymer in the present invention is lower than the melting point of the polyester-based high-melting polymer by 10 ° C. or more, more preferably 20 ° C. or more, and still more preferably 30 ° C. or more.
  • a suitable thermal adhesiveness can be obtained in the bonded nonwoven fabric.
  • by lowering the temperature to 140 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, and still more preferably 100 ° C. or lower it is possible to suppress a decrease in heat resistance of the spunbonded nonwoven fabric for a filter.
  • the melting point of the polyester-based high melting point polymer in the present invention is preferably in the range of 200 ° C to 320 ° C.
  • the melting point of the polyester-based high melting point polymer is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 210 ° C. or higher, and still more preferably 220 ° C. or higher.
  • a filter having excellent heat resistance can be obtained.
  • the melting point of the polyester-based high melting point polymer to preferably 320 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower, and still more preferably 280 ° C. or lower, heat energy for melting at the time of nonwoven fabric production is greatly consumed and production is performed. It can suppress that the property falls.
  • the melting point of the polyester-based low melting point polymer in the present invention is preferably in the range of 160 ° C to 250 ° C.
  • the melting point of the polyester-based low-melting polyester By setting the melting point of the polyester-based low-melting polyester to preferably 160 ° C. or higher, more preferably 170 ° C. or higher, and still more preferably 180 ° C. or higher, it passes through a process in which heat is applied during pleated filter manufacturing, such as heat setting during pleating. However, it has excellent morphological stability.
  • the melting point of the polyester-based low-melting polymer to preferably 250 ° C. or lower, more preferably 240 ° C. or lower, it is possible to obtain a filter having excellent thermal adhesiveness and excellent mechanical strength during nonwoven fabric production.
  • the melting point of the thermoplastic resin is determined by using a differential scanning calorimeter (for example, “DSC-2” manufactured by PerkinElmer) at a heating rate of 20 ° C./min and a measuring temperature range of 30 ° C. to 300 ° C.
  • the temperature at which an extreme value is measured in the obtained melting endothermic curve under the condition of ° C. is defined as the melting point of the thermoplastic resin.
  • a resin whose melting endothermic curve does not show an extreme value in a differential scanning calorimeter is heated on a hot plate, and the temperature at which the resin is melted by microscopic observation is defined as a melting point.
  • thermoplastic resin is polyester
  • a combination of a polyester-based high-melting polymer and a polyester-based low-melting polymer to be paired (hereinafter, may be described in the order of polyester-based high-melting polymer / polyester-based low-melting polymer).
  • examples thereof include combinations of PET / PBT, PET / PTT, PET / polylactic acid, and PET / copolymerized PET.
  • the combination of PET / copolymerized PET is excellent because of excellent spinnability. Is preferably used.
  • isophthalic acid copolymerized PET is preferably used because it is particularly excellent in spinnability.
  • the composite form of the composite filament for example, concentric core-sheath type, eccentric core-sheath type, sea-island type and the like can be mentioned.
  • the concentric core is used for the composite form because the filaments can be uniformly and firmly adhered to each other.
  • a sheath type is preferred.
  • examples of the cross-sectional shape of the composite filament include circular cross-section, flat cross-section, polygonal cross-section, multi-lobal cross-section, and hollow cross-section. Among them, it is a preferred embodiment to use a filament having a circular cross section.
  • the composite filament for example, there is also a method of blending a fiber composed of a polyester-based high melting point polymer and a fiber composed of a polyester-based low melting point polymer.
  • a fiber composed of a polyester-based high melting point polymer are dense, the thermal adhesion is weak, and the mechanical strength and rigidity are poor, making the filter unsuitable as a pleated filter.
  • a low-melting polymer to a fiber composed of a polyester-based high-melting polymer by dipping or spraying, but it is difficult to uniformly apply the low-melting polymer in the surface layer or the thickness direction, and the mechanical strength and rigidity are low. Inferior and unfavorable as a pleated filter.
  • the content ratio of the polyester-based high melting point polymer to the polyester-based low melting point polymer is preferably in the range of 90:10 to 60:40 by mass, more preferably in the range of 85:15 to 70:30. This is a preferred embodiment.
  • the polyester-based high-melting polymer By setting the polyester-based high-melting polymer to 60% by mass or more and 90% by mass or less, the rigidity and heat resistance of the spunbonded nonwoven fabric for a filter can be improved.
  • the polyester-based low-melting-point polymer to 10% by mass or more and 40% by mass or less, when the spunbonded nonwoven fabric for a filter is formed by thermal bonding and used, the composite filaments constituting the spunbonded nonwoven fabric are firmly bonded to each other. It can be bonded, has excellent mechanical strength, and can withstand repeated backwashing.
  • the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention is manufactured by sequentially performing the following steps (a) to (c).
  • thermoplastic Continuous Filament Forming Step First, a thermoplastic polymer is melt-extruded from a spinneret. Then, it is drawn and drawn by air soccer to obtain a thermoplastic continuous filament.
  • a thermoplastic continuous filament when using a composite filament having a polyester-based low-melting polymer having a melting point lower than the melting point of the polyester-based high-melting polymer around the polyester-based high-melting polymer, Melting the polyester-based high-melting polymer and the polyester-based low-melting polymer at the melting point or higher and (melting point + 70 ° C) or lower, respectively, and forming the polyester-based high-melting polymer around the polyester-based high-melting polymer.
  • a composite filament having a polyester-based low-melting polymer having a low melting point of 10 ° C. or more and 140 ° C. or less after spinning from a fine hole with a spinneret having a die temperature of not less than the melting point and (melting point + 70 ° C.) , Drawn by air soccer at a spinning speed of 4000 m / min or more and 6000 m / min or less, drawn and drawn into a filament with a circular cross section Spinning thermoplastic continuous filaments.
  • the single filament diameter of the thermoplastic continuous filament constituting the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention is in a range of 10.0 ⁇ m or more and 22.0 ⁇ m or less.
  • the single fiber diameter of the thermoplastic continuous filament is 10.0 ⁇ m or more, preferably 12.0 ⁇ m or more, more preferably 13.0 ⁇ m or more, the air permeability of the spunbonded nonwoven fabric for a filter is improved, and the pressure loss is reduced. be able to. Further, it is also possible to reduce the number of yarn breaks when forming a thermoplastic continuous filament, thereby improving the stability during production.
  • the single fiber diameter of the thermoplastic continuous filament is 22.0 ⁇ m or less, preferably 20.0 ⁇ m or less, more preferably 17.0 ⁇ m or less
  • the uniformity of the spunbonded nonwoven fabric for a filter is improved, and the surface of the nonwoven fabric is reduced. It is possible to improve the trapping performance, for example, by making the material finer and making it easier to filter dust on the surface layer. As a result, dust can be easily removed and the life of the filter can be extended.
  • required by the following method shall employ
  • (I) Ten small piece samples are randomly collected from the spunbonded nonwoven fabric for the filter.
  • Photographs of 500 to 2000 times are taken with a scanning electron microscope or the like.
  • (Iii) A total of 100 fibers are arbitrarily selected from each sample, and the thickness thereof is measured. The fiber is assumed to have a circular cross section, and the thickness is defined as the fiber diameter.
  • the arithmetic mean value is calculated by rounding off the second decimal place.
  • the nonwoven fabric of the present invention is a so-called spunbonded nonwoven fabric for a filter, and the fiber arrangement is regulated and deposited by a spreader plate on a net conveyor that moves spun thermoplastic continuous filaments. Forming a web. Specifically, a thermoplastic continuous filament is sucked by an ejector, and the thermoplastic continuous filament and compressed air (air) are ejected from a slit-shaped spreader plate at a lower portion of the ejector to regulate the fiber arrangement and to move the net. Depositing on a conveyor to obtain a fibrous web.
  • a method is used in which the fiber web collected by the spunbond method is heat-treated by a pair of engraved embossing rolls.
  • Temporary bonding is preferably performed using a method in which the collected fiber web is thermocompression-bonded with a pair of flat rolls, or a method in which a flat roll is installed on a net conveyor and thermocompression-bonded between the net conveyor and the flat roll. .
  • the temperature of the thermocompression bonding for temporary bonding is preferably a temperature lower than the melting point of the polyester-based low-melting polymer by 70 ° C. or more and 120 ° C. or less. By setting the temperature in this manner, the transportability can be improved without excessively adhering the fibers.
  • step (c) Partial heat bonding step Since the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention has a partially fused portion, it is obtained in the step (b) in order to form a partially fused portion.
  • a step of performing a partial thermocompression bonding on the obtained fiber web is performed.
  • the preferred embodiment of the partially fused portion is a partially thermocompression bonded method, but the method of partially thermocompression bonding is not particularly limited. Adhesion with a hot embossing roll or adhesion with a combination of an ultrasonic oscillator and an embossing roll is preferred. In particular, bonding with an embossing roll is the most preferable from the viewpoint of improving the strength of the nonwoven fabric.
  • the temperature of the thermal bonding by the hot embossing roll is preferably lower than the melting point of the lowest melting point polymer present on the fiber surface of the nonwoven fabric by 5 ° C or more and 60 ° C or less, more preferably 10 ° C or more and 50 ° C or less.
  • the temperature difference between the temperature of the heat bonding by the hot embossing roll and the melting point of the lowest melting point polymer present on the fiber surface of the nonwoven fabric to 5 ° C. or more, more preferably 10 ° C. or more, excessive heat bonding can be prevented. it can.
  • the temperature difference to 60 ° C. or less, more preferably 50 ° C. or less, uniform thermal bonding can be performed in the nonwoven fabric.
  • the compression bonding area ratio of the partial thermocompression bonding of the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention is a ratio of the thermocompression bonding portion to the entire nonwoven fabric area, and is preferably 5% or more and 15% or less based on the entire nonwoven fabric area. Range.
  • the compression area ratio is 5% or more, more preferably 6% or more, and still more preferably 8% or more, the strength of the nonwoven fabric is sufficiently obtained, and the surface is not easily fluffed.
  • the crimping area ratio is 15% or less, more preferably 14% or less, and still more preferably 13% or less, the gap between the fibers is reduced, the pressure loss increases, and the trapping performance does not decrease. .
  • the thermocompression bonding portion has a depression, and the thermoplastic continuous filaments constituting the nonwoven fabric are formed by fusing with heat and pressure. That is, the portion where the thermoplastic continuous filaments are fused and agglomerated is the thermocompression bonding portion as compared with the other portions.
  • the bonding using a hot embossing roll is adopted as a method of thermocompression bonding, a portion where the thermoplastic continuous filaments are fused and aggregated by the convex portion of the embossing roll becomes a thermocompression bonding portion.
  • the thermocompression bonding part is a convex roll of the concavo-convex roll and a flat roll.
  • a pair of upper rolls and lower rolls having a plurality of linear grooves arranged in parallel on the surface is formed, and the groove of the upper roll and the groove of the lower roll intersect at an angle.
  • thermocompression bonding portion refers to a portion in which thermoplastic continuous filaments of a nonwoven fabric are thermocompression-bonded between the convex portion of the upper roll and the convex portion of the lower roll.
  • a portion pressed by the upper convex portion and the lower concave portion or the upper concave portion and the lower convex portion is not included in the thermocompression bonding portion.
  • thermocompression bonding part in the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention is not particularly limited, and a roll having a predetermined pattern of irregularities only on the upper side or the lower side is used, and the other rolls are flat rolls without irregularities. Or a pair of upper rolls and lower rolls having a plurality of parallel linear grooves formed on the surface, and the upper roll groove and the lower roll groove intersect at an angle.
  • thermocompression bonding portion is circular, triangular, square, parallelogram, An elliptical shape, a diamond shape, and the like may be used.
  • the arrangement of these thermocompression-bonded portions is not particularly limited, and may be arranged regularly at regular intervals, randomly arranged, or a mixture of different shapes. Above all, it is preferable that the thermocompression-bonded portions are arranged at equal intervals from the viewpoint of uniformity of the nonwoven fabric.
  • the upper roll has a pair of upper and lower rolls having a plurality of parallel linear grooves formed on the surface, and the groove of the upper roll is provided. And a groove of the lower roll using an embossing roll provided so as to intersect at a certain angle, and a parallelogram heat formed by thermocompression bonding between the convex portion of the upper roll and the convex portion of the lower roll.
  • a crimp section is preferred.
  • the crimping area ratio in the present invention is a value obtained as follows.
  • thermocompression bonding portion per 1 cm 2 of the nonwoven fabric was calculated, and the value obtained by rounding off the first decimal place was defined as the compression area ratio.
  • the present invention after performing the above-mentioned steps (a) to (c), it is preferable to further process into a pleated shape.
  • the pleating process can be performed by a usual method.
  • the spunbonded nonwoven fabric for filter of the present invention has a softness of 2 mN or more and 100 mN or less.
  • the bending resistance is 2 mN or more, more preferably 3 mN or more, and still more preferably 5 mN or more
  • pleating can be performed while maintaining the strength and shape retention of the nonwoven fabric.
  • it is 100 mN or less, preferably 80 mN or less, more preferably 60 mN or less, and still more preferably 50 mN or less, the folding resistance at the time of pleating is not large, and the unevenness is sharply finished.
  • the bending resistance in the present invention is defined as 6.7.4 “Gurley method (JIS method)” of JIS L1913: 2010 “General nonwoven fabric test method” 6.7 “Rigid softness (JIS method and ISO method)”. According to this, it is assumed that the value is obtained as follows.
  • the longitudinal direction of the nonwoven fabric is defined as the vertical direction of the sample.
  • the softness may be any one of the vertical softness and the horizontal softness, and may satisfy the above range. However, at least the vertical softness preferably satisfies the above range, and the vertical softness, horizontal It is more preferable that both the stiffness and softness satisfy the above range.
  • the spunbonded nonwoven fabric for filters of the present invention preferably has a vertical softness of 10 mN or more and 100 mN or less. It is more preferably at least 10 mN, even more preferably at least 12 mN. The above range is preferable because the pleated form retention can be maintained. When it is 100 mN or less, preferably 80 mN or less, and more preferably 60 mN or less, the folding resistance at the time of pleating is not large, and the finished state of the pleated shape is sharp, which is preferable.
  • the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention has a bending softness length / width ratio of 3 or more.
  • the pleated shape retention is dominated by the rigidity in the vertical direction, which is the folding direction, and the rigidity in the horizontal direction is not particularly limited, but is 2 mN or more, preferably 3 mN or more, and the preferred vertical / horizontal ratio is 3.0 or more. And particularly preferably 3.5 or more.
  • the basis weight of the spunbonded nonwoven fabric for a filter in the present invention is in a range of 150 g / m 2 or more and 300 g / m 2 or less. If the basis weight is 150 g / m 2 or more, the rigidity required for pleats can be obtained, which is preferable. On the other hand, if the basis weight is 300 g / m 2 or less, preferably 270 g / m 2 or less, more preferably 260 g / m 2 or less, it is possible to suppress an increase in pressure loss, and it is also preferable in terms of cost.
  • the basis weight referred to here is to collect three samples having a size of 50 cm in length x 50 cm in width, measure their respective masses, convert the average value of the obtained values per unit area, and place the first decimal place. Required by rounding.
  • the spunbonded nonwoven fabric for filters of the present invention has a basis weight CV value of 5% or less.
  • the basis weight CV value of the spunbonded nonwoven fabric for a filter a value measured and obtained as follows is adopted.
  • (Iii) The arithmetic average value (g) of the obtained values is converted per unit area (1 m 2 ), and the first unit after the decimal point is rounded off, thereby obtaining the basis weight of the spunbonded nonwoven fabric for a filter.
  • -Weight CV (%) (standard deviation of weight) / (average value of weight) x 100.
  • the spunbonded nonwoven fabric for filters of the present invention preferably has a basis weight CV value of 5.0% or less. More preferably, it is 4.5% or less, and still more preferably, it is 4.0% or less. Within such a range, the nonwoven fabric can be made denser with the improvement of the uniformity of the nonwoven fabric, so that the collection efficiency can be easily improved and a satisfactory filter life can be easily obtained. On the other hand, it is more preferable that the basis weight CV value is 1.0% or more in order to secure a certain amount of ventilation of the spunbonded nonwoven fabric for the filter and reduce the pressure loss to easily extend the life of the filter.
  • the bending strength of the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention is represented by a bending strength measured according to JIS P8115: 2001 "Paper and paperboard-Folding strength test method-@MIT testing machine method". 100,000 times or more, preferably 150,000 times or more, more preferably 200,000 times or more. If the above-mentioned bending strength is within the above range, in the case of a filter for a dust collector, when a pulse jet method is used in which dust collected on the surface of the filter substrate is intermittently brushed off by backflow air and used. Sufficient bending strength at pleated valleys and satisfactorily long filter life.
  • the bending strength of the spunbonded nonwoven fabric for a filter which is measured in accordance with JIS P8115: 2001 “Paper and paperboard-Folding strength test method-MIT tester method”, is measured by the following method. The value obtained by the calculation is adopted.
  • the thickness of the spunbonded nonwoven fabric for a filter in the present invention is preferably 0.50 mm or more and 0.80 mm or less, more preferably 0.51 mm or more and 0.78 mm or less.
  • the thickness is 0.50 mm or more, rigidity can be improved and a nonwoven fabric suitable for use as a filter can be obtained.
  • the thickness is 0.80 mm or less, a spunbonded nonwoven fabric for a filter having excellent handleability and processability as a filter can be obtained.
  • the thickness (mm) of the spunbonded nonwoven fabric for a filter employs a value measured by the following method.
  • a thickness gauge for example, “TECLOCK” (registered trademark) SM-114, manufactured by Teklock
  • the thickness of the nonwoven fabric is measured at 10 points at equal intervals in the width direction.
  • the apparent density of the spunbonded nonwoven fabric for a filter in the present invention is preferably 0.25 g / cm 3 or more and 0.40 g / cm 3 or less.
  • the apparent density is 0.25 or more and 0.40 g / cm 3 or less, the spunbonded nonwoven fabric has a dense structure, so that dust does not easily enter the inside and is excellent in dust removal properties.
  • a more preferable range of the apparent density is a range of 0.26 g / cm 3 or more and 0.38 g / cm 3 or less.
  • the apparent density (g / cm 3 ) of the spunbonded nonwoven fabric for a filter adopts a value obtained by the following formula from the values of the basis weight and the thickness of the spunbonded nonwoven fabric for a filter.
  • Apparent density (g / cm 3 ) weight (g / m 2 ) / thickness (mm) / 1000
  • the air permeability per unit weight of the spunbonded nonwoven fabric for a filter in the present invention is 0.04 ((cm 3 / (cm 2 ⁇ second)) / (g / m 2 )) or more and 0.50 ((cm 3 / (cm 3 )). 2 ) /) / (g / m 2 )).
  • the ventilation rate per unit area is 0.04 ((cm 3 / (cm 2 ⁇ second)) / (g / m 2 )) or more, preferably 0.05 ((cm 3 / (cm 2 ⁇ second)) / (G / m 2 )), it is possible to suppress an increase in pressure loss.
  • the ventilation rate per unit weight is 0.50 ((cm 3 / (cm 2 ⁇ second)) / (g / m 2 )) or less, preferably 0.48 ((cm 3 / (cm 2 ⁇ second)). ) / (G / m 2 )) or less, the dust is less likely to stay inside, so that the dust removing property is good.
  • the air permeability per unit weight ((cm 3 / (cm 2 ⁇ second)) / (g / m 2 ) of the spun-bonded non-woven fabric for filter is as follows according to JIS L1913: 2010 “General non-woven fabric test”. Method ”6.8“ Breathability (JIS method) ”6.8.1“ Fragile form method ”The value obtained by dividing the value measured by the above basis weight shall be adopted. (I) Ten test pieces of 150 mm ⁇ 150 mm are sampled at equal intervals in the width direction of the spunbonded nonwoven fabric for a filter.
  • the tensile strength in the vertical direction per unit weight (hereinafter, sometimes referred to as vertical tensile strength per unit area) of the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention is 3.8 (N / 5 cm) / (g / m 2). ) Or more, more preferably 4.0. (N / 5 cm) / (g / m 2 ) or more.
  • the tensile strength in the horizontal direction per unit weight (hereinafter, sometimes referred to as horizontal tensile strength per unit area) is preferably 2.0 (N / 5 cm) / (g / m 2 ) or more. , More preferably 2.3 (N / 5 cm) / (g / m 2 ) or more.
  • the tensile strength per unit weight is calculated by the following equation.
  • the vertical direction refers to the sheet conveying direction at the time of manufacturing the spunbonded nonwoven fabric for the filter, that is, the winding direction in the nonwoven fabric roll
  • the horizontal direction is orthogonal to the sheet conveying direction at the time of manufacturing the spunbonded nonwoven fabric for the filter.
  • Direction that is, the width direction of the nonwoven fabric roll.
  • the tensile strength of the spunbonded nonwoven fabric for a filter is as follows, as specified in JIS L1913: 2010 “General nonwoven fabric test method”, 6.3 “Tensile strength and elongation (ISO method)”, 6.3.1. A value obtained by dividing a value measured based on “standard time” by the above-mentioned basis weight is adopted.
  • (I) Three test pieces of 30 cm ⁇ 5 cm each having a long side in the vertical direction are sampled at equal intervals in the width direction, each at 1 m.
  • Three test pieces of 5 cm ⁇ 30 cm each having the horizontal direction as the long side are sampled at equal intervals in the width direction, each at 1 m.
  • is the viscosity of the polymer solution
  • ⁇ 0 is the viscosity of orthochlorophenol
  • t is the fall time of the solution (seconds)
  • d is the density of the solution (g / cm 3 )
  • t 0 is the fall of orthochlorophenol. time (sec)
  • d 0 is the density of ortho-chlorophenol (g / cm 3), representing respectively.
  • Thickness (mm) of spunbonded nonwoven fabric for filter As a thickness gauge, "TECLOCK” (registered trademark) SM-114 manufactured by Teklock Corporation was used.
  • Air permeability of spunbonded non-woven fabric for filter (cm 3 / (cm 2 ⁇ second)) The air permeability was measured using a texturizing tester “FX3300-III” manufactured by Textest.
  • Compression area ratio (%) of spunbonded nonwoven fabric for filter A digital microscope “VHX-5000” manufactured by KEYENCE was used to measure the compression area ratio of the spunbonded nonwoven fabric for a filter. From an arbitrary portion of the nonwoven fabric, three rectangular frames of 1.0 cm ⁇ 1.0 cm parallel to the longitudinal direction and the width direction of the nonwoven fabric at a magnification of 20 times of a microscope are taken, and each of the three positions is within the rectangular frame with respect to the area. The area of the thermocompression bonding portion was measured and averaged, and the value obtained by rounding off the first decimal place was defined as the compression area ratio.
  • Dust collection performance test of spunbonded nonwoven fabric for filter Three test samples of 15 cm x 15 cm were collected from an arbitrary portion of the nonwoven fabric, and a dust collection performance test was performed using VDI / DIN 3926 as a reference standard. Filtration area of the test sample and 0.016 M 2, filtered air velocity was 2.0 m / min. Dust dust was supplied using aluminum oxide particles (Dp50: 10.5 ⁇ m) at a constant concentration so that the dust concentration upstream of the test sample was 5 g / m 3 .
  • Dp50 aluminum oxide particles
  • an aging cycle of injecting 0.5 MPa compressed air for 1 second every 5 seconds from a pulse jet device was performed 5000 times. Subsequently, as a performance evaluation after aging, after the pressure loss reaches 1000 Pa, a sweeping cycle of injecting 0.5 MPa compressed air for 1 second (however, the pressure loss reaches 1000 Pa in less than 5 seconds from the previous sweeping). If it has reached the point, dust is loaded until 5 seconds later, and then compressed air is injected.) Is repeated 30 times, and the dust collection rate is calculated from the powder leakage concentration during the test based on the following equation, and the measurement is performed three times. The average was taken and rounded to the fourth decimal place.
  • Atsumarichiriritsu (%) (1 - Powder Leakage concentration (g / m 3) / upstream dust concentration (g / m 3)) ⁇ 100
  • the pressure loss at 5 seconds after the injection of the pulse jet in the 30th cleaning cycle was measured, the average of three measurements was taken, and the value obtained by rounding off the first decimal place was obtained.
  • the pressure loss of the spunbonded nonwoven fabric for the filter was used.
  • Polyester resin A Polyethylene terephthalate (PET) dried to a water content of 50 mass ppm or less, having an intrinsic viscosity (IV) of 0.65 and a melting point of 260 ° C.
  • Polyester resin B Copolymerized polyester (CO-PET) dried to a water content of 50 mass ppm or less, having an intrinsic viscosity (IV) of 0.64, a copolymerization ratio of isophthalic acid of 11 mol%, and a melting point of 230 ° C.
  • Example 1 The polyester resin A and the polyester resin B were melted at 295 ° C. and 280 ° C., respectively.
  • the polyester resin A is used as a core component
  • the polyester resin B is used as a sheath component.
  • the spinning temperature is 295 ° C.
  • the core: sheath 80: 20
  • spinning is performed by air soccer.
  • a filament having a circular cross-sectional shape is spun at a speed of 4900 m / min
  • the fiber arrangement is regulated and deposited by a spreader plate having a slit on a moving net conveyor, and a fiber web composed of fibers having a single fiber diameter of 14.8 ⁇ m is captured. Gathered. Temporarily bonded to the collected fiber web with a calender roll composed of a pair of flat rolls at a temperature of 140 ° C. and a linear pressure of 50 kg / cm.
  • a spun bond for a filter having a basis weight of 260 g / m 2 was thermally bonded at a temperature of 200 ° C. and a linear pressure of 70 kg / cm by an embossing roll composed of a pair of engraving rolls having a compression area ratio of 10%.
  • a non-woven fabric was obtained.
  • the apparent density of the obtained spunbonded nonwoven fabric for a filter is 0.35 g / cm 3
  • the air flow rate is 13 cm 3 / (cm 2 ⁇ second)
  • the air flow rate per unit weight is 0.050 (cm 3 / (cm 2 ⁇ second).
  • Example 2 While the spinning speed was changed so that the single fiber diameter became 14.4 ⁇ m, the basis weight was 260 g under the same conditions as in Example 1 except that the speed of the net conveyor was changed to make the basis weight the same as in Example 1.
  • / M 2 for a spunbonded nonwoven fabric for a filter The apparent density of the obtained spunbonded nonwoven fabric for a filter is 0.36 g / cm 3 , the air permeability is 12 cm 3 / (cm 2 ⁇ second), and the air permeability per unit weight is 0.046 (cm 3 / (cm 2 ⁇ second).
  • Example 3 Except for changing the basis weight to 200 g / m 2 by adjusting the speed of the net conveyor, under the same conditions as in Example 1 for a filter having a basis weight of 200 g / m 2 consisting of fibers having a single fiber diameter of 14.8 ⁇ m.
  • a spunbonded nonwoven fabric was obtained.
  • the apparent density of the obtained spunbonded nonwoven fabric for a filter is 0.32 g / cm 3
  • the air permeability is 22 cm 3 / (cm 2 ⁇ second)
  • the air permeability per unit weight is 0.110 (cm 3 / (cm 2 ⁇ second).
  • Example 4 Except for changing the basis weight to 150 g / m 2 by adjusting the speed of the net conveyor, under the same conditions as in Example 1 for a filter having a basis weight of 150 g / m 2 consisting of fibers having a single fiber diameter of 14.8 ⁇ m. A spunbonded nonwoven fabric was obtained. The resulting spunbonded nonwoven fabric for a filter has an apparent density of 0.28 g / cm 3 , a gas permeability of 36 cm 3 / (cm 2 ⁇ second), and a gas per mass of 0.240 (cm 3 / (cm 2 ⁇ second).
  • the properties of the obtained nonwoven fabric are as shown in Table 1.
  • the spunbonded nonwoven fabrics for filters of Examples 1, 2, 3, and 4 each have a vertical softness of 10 mN or more and a vertical softness / softness.
  • the ratio is 3.5 or more
  • the bending strength is 250,000 times or more
  • the basis weight CV is 3.5% or less
  • it has excellent rigidity, high folding resistance, and uniform basis weight, and is good as a spunbond nonwoven fabric for filters. Characteristics.
  • the results of the dust collection performance test also showed that the dust collection rate was 99.9% or more, the pressure loss was 500 Pa or less, and the circulation time was 1000 seconds or more. Table 1 shows the results.
  • an embossing roll consisting of a pair of engraving rolls having a pressing area ratio of 18% is thermally bonded at a temperature of 200 ° C. and a linear pressure of 60 kg / cm, and a fiber having a single fiber diameter of 16.5 ⁇ m is formed.
  • a spunbond nonwoven fabric having a basis weight of 260 g / m 2 was obtained.
  • the apparent density of the obtained spunbonded nonwoven fabric is 0.42 g / cm 3
  • the air flow rate is 11 cm 3 / (cm 2 ⁇ second)
  • the air flow rate per unit weight is 0.042 (cm 3 / (cm 2 ⁇ second)).
  • Comparative Example 2 A spunbond having a single fiber diameter of 16.5 ⁇ m and a basis weight of 200 g / m 2 under the same conditions as in Comparative Example 1 except that the basis weight was changed to 200 g / m 2 by adjusting the speed of the net conveyor. A non-woven fabric was obtained. The apparent density of the obtained spunbonded nonwoven fabric is 0.37 g / cm 3 , the air flow rate is 18 cm 3 / (cm 2 ⁇ second), and the air flow rate per unit weight is 0.090 (cm 3 / (cm 2 ⁇ second)).
  • Example 5 Except that the single fiber diameter was changed by adjusting the discharge amount and the speed of the net conveyor speed was changed, the basis weight of the single fiber diameter of 12.0 ⁇ m fiber was 260 g / m 2 under the same conditions as in Example 1. A spunbonded nonwoven fabric was obtained. The apparent density of the obtained spunbonded nonwoven fabric is 0.37 g / cm 3 , the air flow rate is 7 cm 3 / (cm 2 ⁇ second), and the air flow rate per unit weight is 0.027 (cm 3 / (cm 2 ⁇ second)).
  • the single fiber diameter is changed by adjusting the discharge amount, and a fiber web having a single fiber diameter of 14.0 ⁇ m is collected on a net conveyor, and then a fiber web having a single fiber diameter of 18.0 ⁇ m is laminated thereon and collected. Then, under the same conditions as in Comparative Example 1 except that the speed of the net conveyor was changed and an embossing roll having a compression area ratio of 10% was used, the single fiber diameter of the surface layer was 14.0 ⁇ m and the single fiber of the back layer was A spunbond nonwoven fabric having a basis weight of 260 g / m 2 and a fiber having a fiber diameter of 18.0 ⁇ m was obtained.
  • the apparent density of the obtained spunbonded nonwoven fabric is 0.33 g / cm 3
  • the air permeability is 15 cm 3 / (cm 2 ⁇ second)
  • the air permeability per unit weight is 0.058 (cm 3 / (cm 2 ⁇ second)).
  • / (G / m 2 ) vertical softness is 28 mN
  • horizontal softness is 11 mN
  • vertical softness / width ratio is 2.5
  • bending strength by MIT test is 1,89081 times
  • basis weight CV is It was 6.6%. Table 1 shows the results.
  • Example 5 The properties of the obtained non-woven fabric are as shown in Table 1, but Comparative Examples 1, 2, and 3 have the same air permeability as Examples 1, 3, and 4, but are liable to be clogged with dust because of the high density. Due to the high pressure loss, the dust collecting performance was inferior, and the softness, folding resistance, and uniformity of the basis weight were also inferior.
  • Example 5 the diameter of the single fiber was reduced under the same conditions as in Example 1. Although the basis weight uniformity was superior, the air permeability was low, and the dust was superior to Comparative Examples 1 to 5. It was inferior to Examples 1 to 4 in terms of easiness of clogging, pressure loss, and dust collecting performance, and also inferior in folding resistance to Examples 1 to 4.
  • Comparative Example 4 Although the crimping area ratio was 10% due to the composition of different fineness, the basis weight CV value was inferior, dust was easily clogged, the pressure loss was high, and the dust collecting performance was inferior. The degree and folding resistance were also inferior.
  • Comparative Example 5 when the diameter of the single fiber was large, the air permeability was high, but the basis weight CV value was inferior, so that dust was easily clogged, the pressure loss was high, and the dust collecting performance was also inferior.
  • the use application of the spunbonded nonwoven fabric for a filter of the present invention is not particularly limited, but since it has excellent rigidity and folding resistance, uniform weight per unit area and air permeability and dust removal properties, it is preferably used as an industrial filter. used.
  • a pleated cylindrical unit is used for a bag filter such as a dust collector or a liquid filter such as an electric discharge machine, and an intake air used for cleaning intake air of a gas turbine or an automobile engine. It can be used as a pleat filter.
  • the excellent rigidity and air permeability it can be suitably used as a pleated filter substrate bonded to a filter medium such as a PTFE membrane or nanofiber.

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Abstract

剛性や耐折性、目付均一性に優れ、かつ粉塵の捕集性能や機械的特性にも優れたフィルター用スパンボンド不織布を提供するため、熱可塑性連続フィラメントより構成され、部分的融着部を有するスパンボンド不織布であって、前記不織布の剛軟度が2mN以上100mN以下、目付CV値が5%以下、目付が150g/m以上300g/m以下である、フィルター用スパンボンド不織布とする。

Description

フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法
 本発明は、剛性や耐折性、目付均一性に優れ、かつ粉塵の捕集性能や機械的特性にも優れたプリーツフィルターまたはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜やナノファイバー等の濾材と貼り合わせるプリーツフィルター基材に用いられるフィルター用スパンボンド不織布とその製造方法に関するものである。
 従来から、粉塵の発生する作業環境に対し、粉塵の除去および回収を目的とする集塵機が用いられてきた。この集塵機のフィルターとしては、プリーツされた形状で使用されることが知られており、プリーツすることにより濾過面積を大幅に向上させ、圧損を低減させたり、捕集効率を高めたりすることを可能としている。
 ところでこのような集塵機のフィルターでは、ある一定の圧損に達したところで内側から圧縮エアー等を噴射し、濾材表面に付着したダストを払い落とす、いわゆる逆洗が一般的となっている。特に、プリーツフィルターは、「粉塵捕集-逆流エアーによる粉塵の払い落とし」の工程が繰り返される中で、プリーツの山谷部分でエアーの圧力により何度も屈曲させられる状態になるため、プリーツ山谷部分での耐折強さがフィルター寿命の延長を図る上で重要となる。したがって、仮にエアーフィルターとして十分な耐折強さがない場合においては、山谷部分から粉塵が漏れ、満足するフィルター寿命が得られない。
 このような問題を解決しようとして、これまでに種々の不織布基材が提案されている。例えば、特許文献1や2には、熱可塑性連続フィラメントが部分的に熱圧着されて一体化した不織布が開示されている。また、特許文献3には、比較的高目付のスパンボンド不織布に対し、対を成す彫刻ロールとフラットな金属ロールにより熱圧着されたフィルター基材が開示されている。さらに、特許文献4には、高融点重合体からなる繊維と低融点重合体とからなる複合繊維で構成され、部分的に熱圧接された長繊維不織布であって、不織布の表層部の繊維が、低融点重合体が溶融または軟化することにより互いに融着していることを特徴とするフィルター用不織布が開示されている。一方、特許文献5には、不織布の長手方向を山谷に屈曲させ、プリーツ加工してフィルターユニットにするに際し、不織布を構成する繊維を長手方向に沿って配向させて、耐折強さを高める試みが開示されている。
特開2007-231500号公報 特開2010-121241号公報 特開2012-17529号公報 特開2005-7268号公報 特開2001-62217号公報
 一方、近年、粒径数μm以下と細かな粉塵を十分に捕集出来ることが求められるため、フィルター基材を構成する繊維をより低繊度として低目付なものが要求されている。しかしながら、目付が低くなればなるほど、また、繊度が細くなればなるほど、耐折強さは低下する傾向にあるため、満足する耐折強さを有するフィルター基材を得ることは困難であった。
 例えば、特許文献1や4、5に開示された技術においては、熱処理によって構成する繊維、あるいは、不織布が融着してしまい、フィルター性能と十分な剛性を両立することが困難であった。場合によっては、圧着部の面積割合が多い場合、圧着させた部分がフィルム化して亀裂が生じやすくなり、長期の使用には不適であるという課題がある。また、特許文献2に開示された技術においては、繊維を摩擦帯電によって開繊させているため、不織布が空隙の多いものとなり、毛羽立ちが発生しやすいという課題がある。
 一方、特許文献3に開示された技術において、彫刻ロールと金属ロールによる熱圧着が開示されているが、熱接着している部分の機械的強度が十分でなく、プリーツ部での剥離が発生しやすいという課題がある。
 そこで本発明の目的は、上記課題を鑑み、剛性や高い耐折性と目付均一性を有しながら、かつ粉塵の捕集性能や機械的特性にも優れたフィルター用スパンボンド不織布を提供することにある。
 本発明の他の目的は、上記の性能を有するフィルター用スパンボンド不織布を効率的に、かつ安定して製造する製造方法を提供することにある。
 本発明者らは、上記目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、繊維ウェブを形成する工程において、特定の方法で熱可塑性連続フィラメントを開繊しフィルター用基材を得る方法を見出し、これによってフィルター用基材の耐折性を顕著に向上できるという知見を得た。さらにこの不織布が、剛性や耐折性、目付均一性等の機械的特性と粉塵の捕集性能との両立を可能とすることも判明した。
 本発明は、これら知見に基づいて完成に至ったものであり、本発明によれば、以下の発明が提供される。
 すなわち、本発明のフィルター用スパンボンド不織布は、熱可塑性連続フィラメントより構成され、部分的融着部を有するものであって、前記不織布の剛軟度が2mN以上100mN以下、目付CV値が5%以下、目付が150g/m以上300g/m以下である。
  本発明のフィルター用スパンボンド不織布の好ましい様態によれば、JIS P8115:2001「紙及び板紙-耐折強さ試験方法- MIT試験機法」に準じて測定される耐折強さが10万回以上である。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の好ましい様態によれば、熱可塑性連続フィラメントが、ポリエステル系高融点重合体の周りに当該ポリエステル系高融点重合体の融点よりも低い融点を有するポリエステル系低融点重合体を配した複合型フィラメントである。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の好ましい様態によれば、部分的熱圧着により融着されてなり、圧着面積率が5%以上15%以下である。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の好ましい様態によれば、タテ剛軟度が10mN以上100mN以下、かつ剛軟度タテ/ヨコ比が3以上である。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の好ましい様態によれば、耐折強さが15万回以上である。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の好ましい様態によれば、目付CV値が4.5%以下である。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の好ましい様態によれば、熱可塑性連続フィラメントの単繊維径が10.0μm以上22.0μm以下である。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の好ましい様態によれば、プリーツ形状に加工されてなる。
 さらに、上記本発明のフィルター用スパンボンド不織布の製造方法は、下記(a)~(c)の工程を順次施す。
 (a)熱可塑性重合体を紡糸口金から溶融押出した後、これをエアサッカーにより牽引、延伸して熱可塑性連続フィラメントを得る工程。
 (b)得られたフィラメントを移動するネットコンベアー上に開繊板により繊維配列を規制し堆積させ繊維ウェブを形成する工程。
 (c)得られた繊維ウェブに部分的熱圧着を施す工程。
 上記製造方法は、上記(a)~(c)の工程を施した後、さらにプリーツ形状に加工することが好ましい。
 本発明によれば、粉塵の捕集性能と圧力損失のバランスに優れ、かつ機械的強度や高い剛性と高い耐折性、目付均一性に優れたフィルター用スパンボンド不織布が得られる。また本発明のフィルター用スパンボンド不織布の製造方法によれば、効率的に、かつ安定して上記の性能を有するフィルター用スパンボンド不織布を製造することができる。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布は、熱可塑性連続フィラメントより構成される部分的融着部を有した長繊維不織布であって、前記不織布の剛軟度が2mN以上100mN以下、目付CV値が5%以下、目付が150g/m以上300g/m以下であることを特徴とするフィルター用スパンボンド不織布である。以下に、この詳細について説明する。
 (熱可塑性連続フィラメント)
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布を構成する熱可塑性連続フィラメントの原料となる熱可塑性樹脂としては、特に、ポリエステルが好ましく用いられる。ポリエステルは、酸成分とアルコール成分をモノマーとして重合してなる高分子重合体である。酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸およびフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸やセバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、およびシクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸等を用いることができる。また、アルコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコールおよびポリエチレングリコール等を用いることができる。
 また、ポリエステルの例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸およびポリブチレンサクシネート等が挙げられるが、後述する高融点重合体として用いられるポリエステルとしては、融点が高く耐熱性に優れ、かつ剛性にも優れたPETが最も好ましく用いられる。
 また、これらのポリエステル原料には、本発明の効果を損なわない範囲で、結晶核剤、艶消し剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤、難燃剤、および親水剤等を添加することができる。中でも、酸化チタン等の金属酸化物は、繊維の表面摩擦を低減し繊維同士の融着を防ぐことにより紡糸性を向上し、また不織布の熱ロールによる熱圧着成形の際、熱伝導性を増すことにより不織布の接着性を向上させる効果がある。また、エチレンビスステアリン酸アミド等の脂肪族ビスアミドおよび/またはアルキル置換型の脂肪族モノアミドは、熱ロールと不織布ウェブ間の離型性を高め、搬送性を向上させる効果がある。
 次に、本発明のフィルター用スパンボンド不織布を構成する熱可塑性連続フィラメントは、ポリエステル系高融点重合体の周りに、そのポリエステル系高融点重合体の融点に対して、10℃以上140℃以下低い融点を有するポリエステル系低融点重合体を配した複合型フィラメントである態様が好ましい。このようにすることで、熱接着によりスパンボンド不織布を形成し使用した際、スパンボンド不織布を構成する複合型ポリエステル繊維(フィラメント)同士が強固に接着するため、フィルター用スパンボンド不織布は機械強度に優れ、繰り返しの逆洗に十分耐えることができる。
 本発明におけるポリエステル系低融点重合体の融点は、ポリエステル系高融点重合体の融点に対して、10℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上低くすることで、フィルター用スパンボンド不織布において適度な熱接着性を得ることができる。一方、140℃以下、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは100℃以下低くすることでフィルター用スパンボンド不織布の耐熱性の低下を抑制することができる。
 本発明におけるポリエステル系高融点重合体の融点は、200℃以上320℃以下の範囲であることが好ましい。ポリエステル系高融点重合体の融点を好ましくは200℃以上、より好ましくは210℃以上、さらに好ましくは220℃以上とすることにより、耐熱性に優れるフィルターを得ることができる。一方、ポリエステル系高融点重合体の融点を好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下、さらに好ましくは280℃以下とすることにより、不織布製造時に溶融するための熱エネルギーを多大に消費し生産性が低下することを抑制することができる。
 本発明におけるポリエステル系低融点重合体の融点は、160℃以上250℃以下の範囲であることが好ましい。ポリエステル系低融点ポリエステルの融点を好ましくは160℃以上、より好ましくは170℃以上、さらに好ましくは180℃以上とすることにより、プリーツ加工時の熱セット等、プリーツフィルター製造時に熱が加わる工程を通過しても形態安定性に優れる。一方、ポリエステル系低融点重合体の融点を好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下とすることにより、不織布製造時の熱接着性に優れ、機械的強度に優れるフィルターを得ることができる。
 なお、本発明において、熱可塑性樹脂の融点は、示差走査型熱量計(例えば、パーキンエルマー社製「DSC-2」型)を用い、昇温速度20℃/分、測定温度範囲30℃から300℃の条件で測定し、得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度を当該熱可塑性樹脂の融点とする。また、示差走査型熱量計において融解吸熱曲線が極値を示さない樹脂については、ホットプレート上で加熱し、顕微鏡観察により樹脂が溶融した温度を融点とする。
 熱可塑性樹脂がポリエステルの場合、対となるポリエステル系高融点重合体とポリエステル系低融点重合体の組み合わせ(以下、ポリエステル系高融点重合体/ポリエステル系低融点重合体の順に記載することがある)としては、例えば、PET/PBT、PET/PTT、PET/ポリ乳酸、およびPET/共重合PET等の組み合わせを挙げることができ、これらの中でも、紡糸性に優れることからPET/共重合PETの組み合わせが好ましく用いられる。また、共重合PETの共重合成分としては、特に紡糸性に優れることから、イソフタル酸共重合PETが好ましく用いられる。
 複合型フィラメントの複合形態については、例えば、同心芯鞘型、偏心芯鞘型および海島型等が挙げられ、なかでも、フィラメント同士を均一かつ強固に接着させることができることから複合形態については同心芯鞘型のものが好ましい。さらにその複合型フィラメントの断面形状としては、円形断面、扁平断面、多角形断面、多葉断面および中空断面等の形状が挙げられる。なかでも、フィラメントの断面形状としては円形断面の形状のものを用いることが好ましい態様である。
 ところで、前記の複合型フィラメントの形態には、例えば、ポリエステル系高融点重合体からなる繊維とポリエステル系低融点重合体からなる繊維を混繊させる方法もあるが、混繊させる方法の場合、均一な熱接着が難しく、例えば、ポリエステル系高融点重合体からなる繊維が密集しているところでは熱接着が弱くなり、機械的強度や剛性が劣り、プリーツフィルターとして適さないものとなる。一方、ポリエステル系高融点重合体からなる繊維に対し、低融点重合体を浸漬やスプレー等で付与する方法もあるが、いずれも表層や厚み方向で均一な付与が難しく、機械的強度や剛性が劣り、プリーツフィルターとして好ましくないものとなる。
 また、ポリエステル系高融点重合体とポリエステル系低融点重合体との含有比率は、質量比で90:10~60:40の範囲であることが好ましく、85:15~70:30の範囲がより好ましい態様である。ポリエステル系高融点重合体を60質量%以上90質量%以下とすることにより、フィルター用スパンボンド不織布の剛性と耐熱性を優れたものとすることができる。一方、ポリエステル系低融点重合体を10質量%以上40質量%以下とすることにより、熱接着によりフィルター用スパンボンド不織布を形成し使用した際、スパンボンド不織布を構成する複合型フィラメント同士が強固に接着でき、機械強度に優れ、繰り返しの逆洗に十分耐えることができる。
 (フィルター用スパンボンド不織布、フィルター用スパンボンド不織布の製造方法)
 次に、本発明のフィルター用スパンボンド不織布、および、その製造方法について説明する。本発明のフィルター用スパンボンド不織布は、下記(a)~(c)の工程を順次施すことによって製造される。
(a)熱可塑性重合体を紡糸口金から溶融押出した後、これをエアサッカーにより牽引、延伸して熱可塑性連続フィラメントを得る工程。
(b)得られたフィラメントを移動するネットコンベアー上に開繊板により繊維配列を規制し堆積させ繊維ウェブを形成する工程。
(c)得られた繊維ウェブに部分的熱接着を施す工程。
 本発明においては上記(a)~(c)の工程を施した後、さらにプリーツ形状に加工することが好ましい。
以下にこれらについて、さらに詳細を説明する。
 (1)(a)熱可塑性連続フィラメント形成工程
 まず、熱可塑性重合体を紡糸口金から溶融押出する。その後、これをエアサッカーにより牽引、延伸して熱可塑性連続フィラメントを得る。特に、熱可塑性連続フィラメントとして、ポリエステル系高融点重合体の周りに当該ポリエステル系高融点重合体の融点よりも低い融点を有するポリエステル系低融点重合体を配した複合型フィラメントを用いる場合には、ポリエステル系高融点重合体と、ポリエステル系低融点重合体を、それぞれ融点以上、(融点+70℃)以下で溶融し、ポリエステル系高融点重合体の周りに、そのポリエステル系高融点重合体の融点に対して、10℃以上140℃以下低い融点を有するポリエステル系低融点重合体を配した複合型フィラメントとして、口金温度が融点以上、(融点+70℃)以下の紡糸口金で細孔から紡出した後、エアサッカーにより紡糸速度4000m/分以上6000m/分以下で牽引、延伸して円形断面形状のフィラメント等の熱可塑性連続フィラメントを紡糸する。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布を構成する熱可塑性連続フィラメントの単繊維径は、10.0μm以上22.0μm以下の範囲である。熱可塑性連続フィラメントの単繊維径を10.0μm以上、好ましくは12.0μm以上、より好ましくは13.0μm以上とすることで、フィルター用スパンボンド不織布の通気性を向上させ、圧力損失を低減させることができる。また、熱可塑性連続フィラメントを形成する際に糸切れ回数を低下させ、生産時の安定性を向上させることもできる。一方、熱可塑性連続フィラメントの単繊維径が22.0μm以下、好ましくは20.0μm以下、より好ましくは17.0μm以下とすることで、フィルター用スパンボンド不織布の均一性を向上させ、不織布表面を緻密なものとすることができ、ダストを表層で濾過しやすくするなど、捕集性能を向上させることができる。これによって、ダストの払い落としも容易にすることができるため、フィルターの寿命を長くすることができる。
 なお、本発明において、フィルター用スパンボンド不織布の単繊維径(μm)は、以下の方法によって求められる値を採用することとする。
(i)フィルター用スパンボンド不織布からランダムに小片サンプル10個を採取する。
(ii)走査型電子顕微鏡等で500~2000倍の写真を撮影する。
(iii)各サンプルから10本ずつ、計100本の繊維を任意に選び出して、その太さを測定する。繊維は断面が円形と仮定し、太さを繊維径とする。
(iv)それらの算術平均値の小数点以下第二位を四捨五入して算出する。
 (2)(b)繊維ウェブ形成工程
 本発明の不織布は、いわゆるフィルター用スパンボンド不織布であり、紡糸した熱可塑性連続フィラメントを移動するネットコンベアー上に開繊板により繊維配列を規制し堆積させ繊維ウェブを形成する工程を有する。具体的には熱可塑性連続フィラメントをエジェクターにて吸引し、エジェクターの下部にスリット状を有する開繊板から前記熱可塑性連続フィラメントと圧空(エアー)を噴射して繊維配列を規制し、移動するネットコンベアー上に堆積させ繊維ウェブを得る工程を有する。
 好ましくは、スパンボンド法で採取した繊維ウェブを、一対の彫刻エンボスロールによって熱処理を実施する方法が適用される。
 なお、複合型ポリエステル繊維を用いた場合であっても、前記のフィラメント(長繊維)からなるフィルター用スパンボンド不織布であることが重要である。このようにすることで、非連続の繊維で構成された短繊維からなる不織布である場合に比べて、剛性や機械的強度を高めることができ、プリーツフィルターとして好ましいものとすることができる。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の製造方法では、ネットコンベアー上に捕集した繊維ウェブを、仮接着することも好ましい態様である。仮接着は、捕集した繊維ウェブを一対のフラットロールにより熱圧着したり、ネットコンベアー上にフラットロールを設置し、ネットコンベアーと当該フラットロールとの間で熱圧着したりする方法が好ましく用いられる。
 仮接着するための熱圧着の温度は、ポリエステル系低融点重合体の融点に対して70℃以上120℃以下低い温度であることが好ましい。このように温度設定することにより、繊維同士を過度に接着させることなく、搬送性を改善することができる。
 (3)(c)部分的熱接着工程
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布は部分的融着部を有するものであるので、部分的融着部を形成するために前記(b)の工程で得られた繊維ウェブに部分的熱圧着を施す工程を行う。部分的融着部の好ましい態様は部分的に熱圧着されたものであるが、部分的に熱圧着する方法は特に限定されるものではない。熱エンボスロールによる接着、あるいは超音波発振装置とエンボスロールとの組み合わせによる接着が好ましいものである。特にエンボスロールによる接着は、不織布の強度を向上させる点から最も好ましいものである。熱エンボスロールによる熱接着の温度は、不織布の繊維表面に存在する最も融点の低いポリマーの融点に対して5℃以上60℃以下低いことが好ましく、10℃以上50℃以下低いことがより好ましい。熱エンボスロールによる熱接着の温度と不織布の繊維表面に存在する最も融点の低いポリマーの融点の温度差を5℃以上、より好ましくは10℃以上とすることで、過度の熱接着を防ぐことができる。一方、前記の温度差を60℃以下、より好ましくは50℃以下とすることによって、不織布内において均一な熱接着を行うことができる。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の部分的な熱圧着の圧着面積率は、熱圧着部の不織布全体の面積に占める割合のことであり、不織布全面積に対して5%以上15%以下が好ましい範囲である。前記圧着面積率が5%以上、より好ましくは6%以上、さらに好ましくは8%以上であれば、不織布の強度が十分に得られ、さらに表面が毛羽立ちやすくなることがない。一方、圧着面積率が15%以下、より好ましくは14%以下、さらに好ましくは13%以下であれば、繊維間の空隙が少なくなって圧力損失が上昇し、捕集性能が低下することもない。
 熱圧着部はくぼみを形成しており、不織布を構成する熱可塑性連続フィラメント同士が熱と圧力によって融着して形成されている。すなわち、他の部分に比べて熱可塑性連続フィラメントが融着して凝集している部分が熱圧着部である。熱圧着する方法として熱エンボスロールによる接着を採用した場合には、エンボスロールの凸部により熱可塑性連続フィラメントが融着して凝集している部分が熱圧着部となる。例えば、上側または下側のみに所定のパターンの凹凸を有するロールを用いて、他のロールは凹凸の無いフラットロールを用いる場合においては、熱圧着部とは凹凸を有するロールの凸部とフラットロールとで熱圧着されて不織布の熱可塑性連続フィラメントが凝集された部分をいう。また、例えば、表面に複数の平行に配置された直線的溝が形成されている一対の上側ロールと下側ロールからなり、その上側ロールの溝とその下側ロールの溝とがある角度で交叉するように設けられているエンボスロールを用いる場合、熱圧着部とは上側ロールの凸部と下側ロールの凸部とで熱圧着されて不織布の熱可塑性連続フィラメントが凝集された部分をいう。この場合、上側の凸部と下側の凹部あるいは上側の凹部と下側の凸部とで圧接される部分はここでいう熱圧着部には含まれない。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布における熱圧着部の形状は特に規定されるものではなく、上側または下側のみに所定のパターンの凹凸を有するロールを用いて、他のロールは凹凸の無いフラットロールを用いる場合や表面に複数の平行に配置された直線的溝が形成されている一対の上側ロールと下側ロールからなり、その上側ロールの溝とその下側ロールの溝とがある角度で交叉するように設けられているエンボスロールにおいて、上側ロールの凸部と下側ロールの凸部とで熱圧着された場合においても、その熱圧着部の形状は円形、三角形、四角形、平行四辺形、楕円形、菱形などでもよい。これらの熱圧着部分の配列は、特に規定されるものではなく、等間隔に規則的に配されたもの、ランダムに配されたもの、異なる形状が混在したものでもよい。なかでも、不織布の均一性の点から、熱圧着部分が等間隔に配されるものが好ましい。さらに不織布を剥離することなく部分的な熱圧着をする点で、表面に複数の平行に配置された直線的溝が形成されている一対の上側ロールと下側ロールからなり、その上側ロールの溝とその下側ロールの溝とがある角度で交叉するように設けられているエンボスロールを用い、上側ロールの凸部と下側ロールの凸部とで熱圧着され形成される平行四辺形の熱圧着部が好ましい。
 ここで本発明における圧着面積率は、以下のように得られた値とする。
 不織布1cmあたりの熱圧着部の面積を算出し、小数点第一位を四捨五入したものを圧着面積率とした。
 本発明においては、上記(a)~(c)の工程を施した後、さらにプリーツ形状に加工することが好ましい。なお、プリーツ加工は通常の方法で行うことができる。
 (4)フィルター用スパンボンド不織布
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布は、2mN以上100mN以下の剛軟度を有する。剛軟度が2mN以上、より好ましくは3mN以上、さらに好ましくは5mN以上であれば、不織布の強度や形態保持性を保ちつつプリーツ加工ができる。一方、100mN以下、好ましくは80mN以下、より好ましくは60mN以下、さらに好ましくは50mN以下であれば、プリーツ加工時の折たたみ抵抗が大きくなく、凹凸がシャープに仕上がる。
 ここで本発明における剛軟度は、JIS L1913:2010「一般不織布試験方法」6.7「剛軟度(JIS法及びISO法)」の6.7.4「ガーレ法(JIS法)」に準じて、以下のようにされて得られた値とする。
(i)試料から長さ38.1mm(有効試料長L=25.4mm)、幅d=25.4mmの試験片を試料の任意の5点から採取する。ここで本発明においては、不織布の長手方向を試料のタテ方向とする。
(ii)採取した試験片をそれぞれチャックに取り付け、可動アームA上の目盛り1-1/2”(1.5インチ=38.1mm)に合わせてチャックを固定する。この場合、試料長の1/2”(0.5インチ=12.7mm)はチャックに1/4”(0.25インチ=6.35mm)、試料の自由端にて振子の先端に1/4”(0.25インチ=6.35mm)がかかるため測定にかかる有効試料長Lは試験片長さから1/2”(0.5インチ=12.7mm)差し引いたものとなる。
(iii)次に振り子Bの支点から下部のおもり取付孔a、b、c(mm)に適当なおもりW、W、W(g)を取り付けて可動アームAを定速回転させ、試験片が振り子Bから離れるときの目盛りRG(mgf)を読む。目盛りは小数点以下第一位の桁で読む。ここでおもり取付孔に取り付けるおもりは適宜選択できるものであるが、目盛りRGが4~6になるよう設定するのが好ましい。
(iv)測定は試験片5点につき表裏各5回、合計50回実施する。
(v)得られた目盛りRGの値から下記式を用いて剛軟度の値は小数点以下第二位を四捨五入してそれぞれ求める。試料の剛軟度(mN)は、50回の測定の平均値を、小数点以下第二位を四捨五入して算出するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 なお、上記において、タテ剛軟度の測定には、試料の長手方向がタテ方向となるように採取した試験片を用い、ヨコ剛軟度の測定には、試料の長手方向がヨコ方向となるように採取した試験片を用いる。
 本発明における上記剛軟度は、タテ剛軟度、ヨコ剛軟度の何れかで上記範囲を満たせばよいが、少なくともタテ剛軟度が上記範囲を満たすことが好ましく、タテ剛軟度、ヨコ剛軟度とも上記範囲を満たすことがより好ましい。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布のタテ剛軟度は10mN以上100mN以下であることが好ましい。より好ましくは10mN以上、さらに好ましくは12mN以上である。上記範囲とすることによりプリーツ形態保持性を保つことができるので好ましい。100mN以下、好ましくは80mN以下、より好ましくは60mN以下であれば、プリーツ加工時の折りたたみ抵抗が大きくなく、プリーツ形状の凹凸仕上がり状態がシャープにでき好ましい。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の剛軟度タテ/ヨコ比は3以上である。プリーツ形状保持性は折りたたみ方向であるタテ方向の剛性が支配的であり、ヨコ方向の剛性は特に限定されないが、2mN以上、好ましくは3mN以上であり、好ましいタテ/ヨコ比は、3.0以上、特に好ましくは3.5以上である。
 本発明におけるフィルター用スパンボンド不織布の目付は、150g/m以上300g/m以下の範囲である。目付が150g/m以上であれば、プリーツに必要な剛性を得ることができ好ましい。一方、目付が300g/m以下、好ましくは270g/m以下、より好ましくは260g/m以下であれば、圧力損失が上昇するのを抑制でき、さらにはコスト面でも好ましい。
 ここでいう目付は、縦50cm×横50cmのサイズの試料を、3個採取して各質量をそれぞれ測定し、得られた値の平均値を単位面積当たりに換算し、小数点以下第一位を四捨五入することにより求められる。
 また、本発明のフィルター用スパンボンド不織布の目付CV値は5%以下である。
 本発明において、フィルター用スパンボンド不織布の目付CV値は、次のようにして測定されて得られる値を採用することとする。
(i)フィルター用スパンボンド不織布からタテ方向、ヨコ方向に5cm×5cmの小片をそれぞれ20個ずつ、合計400個採取する。
(ii)各試料(不織布)の質量をそれぞれ測定する。
(iii)得られた値の算術平均値(g)を単位面積(1m)当たりに換算し、小数点以下第一位を四捨五入することで、フィルター用スパンボンド不織布の目付を求める。
(iv)(i)~(iii)の結果を基に、以下の式によりCV値を計算し、小数点以下第二位を四捨五入する。
・目付CV(%)=(目付の標準偏差)/(目付の平均値)×100。
 また、本発明のフィルター用スパンボンド不織布の目付CV値は5.0%以下であることが好ましい。より好ましくは4.5%以下であり、さらに好ましくは4.0%以下である。このような範囲であれば、不織布の均一性向上に伴って不織布を緻密なものとすることができるため、捕集効率が向上しやすくなり、満足するフィルター寿命が得られやすくなるため、好ましい。一方、フィルター用スパンボンド不織布の通気量を一定量確保し、圧力損失を小さくすることでフィルターの寿命を長くしやすくするため、目付CV値が1.0%以上であることがより好ましい。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の耐折強さは、JIS P8115:2001「紙及び板紙-耐折強さ試験方法- MIT試験機法」に準じて測定される耐折強さで表した時、10万回以上、好ましくは15万回以上、より好ましくは20万回以上である。上記耐折強さが上記範囲にあれば、集塵機用フィルター用途において、フィルター基材の表面上に捕集された粉塵を逆流エアーによって間欠に払い落としながら使用するパルスジェット方式が採用された場合、プリーツ山谷部分での耐折強さとして十分であり、満足するフィルター寿命が得られる。
 なお、本発明において、JIS P8115:2001「紙及び板紙-耐折強さ試験方法- MIT試験機法」に準じて測定されるフィルター用スパンボンド不織布の耐折強さは、以下の方法によって測定されて得られる値を採用することとする。
(i)50cm幅のシートから、等間隔に3個、フィルター用スパンボンド不織布の長手方向(プリーツ山谷の筋と直交する方向)に幅15mm×長さ110mmの試験片を採取する。
(ii)張力2kgf、速度175回/min、角度±135°でシートが切断するまでの往復折り曲げの回数を記録する。
(iii)3個の試験片の算術平均値を求め、小数点以下第一位を四捨五入した値をフィルター用スパンボンド不織布の耐折強さ(回)とする。
 本発明におけるフィルター用スパンボンド不織布の厚みは、0.50mm以上0.80mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.51mm以上0.78mm以下である。厚みを0.50mm以上とすることにより、剛性を向上させ、フィルターとしての使用に適した不織布とすることができる。また、厚みを0.80mm以下とすることにより、フィルターとしてのハンドリング性や加工性に優れたフィルター用スパンボンド不織布とすることができる。
 なお、本発明において、フィルター用スパンボンド不織布の厚み(mm)は、以下の方法によって測定されて得られる値を採用することとする。
(i)厚み計(例えば、テクロック社製“TECLOCK”(登録商標)SM-114等)を使用して、不織布の厚みを幅方向等間隔に10点測定する。
(ii)上記算術平均値から小数点以下第3位を四捨五入し、不織布の厚み(mm)とする。
 本発明におけるフィルター用スパンボンド不織布の見掛け密度は、0.25g/cm以上0.40g/cm以下であることが好ましい。見掛け密度が0.25以上0.40g/cm以下であると、スパンボンド不織布は緻密な構造となりダストが内部に入りにくく、ダスト払い落とし性に優れる。より好ましい見掛け密度の範囲は、0.26g/cm以上0.38g/cm以下の範囲である。
 なお、本発明において、フィルター用スパンボンド不織布の見かけ密度(g/cm)は、前記のフィルター用スパンボンド不織布の目付、厚みの値から以下の式によって求められる値を採用することとする。
・見掛け密度(g/cm)=目付(g/m)/厚み(mm)/1000
 本発明におけるフィルター用スパンボンド不織布の目付あたりの通気量は、0.04((cm/(cm・秒))/(g/m))以上0.50((cm/(cm・秒))/(g/m))以下であることが好ましい。目付あたりの通気量が0.04((cm/(cm・秒))/(g/m))以上、好ましくは、0.05((cm/(cm・秒))/(g/m))以上であると、圧力損失が上昇するのを抑制できる。また、目付あたりの通気量が0.50((cm/(cm・秒))/(g/m))以下、好ましくは、0.48((cm/(cm・秒))/(g/m))以下であると、ダストが内部に滞留しにくいことによりダスト払い落とし性が良好である。
 なお、本発明において、フィルター用スパンボンド不織布の目付当たりの通気量((cm/(cm・秒))/(g/m))は、以下のとおりJIS L1913:2010「一般不織布試験方法」6.8「通気性(JIS法)」の6.8.1「フラジール形法」に基いて測定される値を前記の目付で除して得られる値を採用することとする。
(i)フィルター用スパンボンド不織布の幅方向等間隔に150mm×150mmの試験片を10枚採取する。
(ii)試験機の円筒の一端に試験片を取り付けた後、下限抵抗器によって傾斜型気圧計が125Paの圧力を示すように、吸込みファン及び空気孔を調整し、その時の垂直型気圧計の示す圧力を測る。
(iii)測定した圧力と使用した空気孔の種類とから、試験機に付属の換算表によって試験片を通過する空気量(cm/(cm・秒))を求める。
(iv)得られた10点の試験片の通気量の算術平均値を、小数点以下第一位を四捨五入して、フィルター用スパンボンド不織布の通気量(cm/(cm・秒))を算出する。
(v)以下の式によって、目付当たりの通気量を算出し、小数点以下第四位を四捨五入して、フィルター用スパンボンド不織布の目付あたりの通気量((cm/(cm・秒))/(g/m))を算出する。
・目付あたりの通気量((cm/cm・sec)/(g/m))=通気量(cm/cm・sec)/目付(g/m
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の目付あたりのタテ方向の引張強力(以降、目付あたりのタテ引張強力と表記することがある。)は、3.8(N/5cm)/(g/m)以上であることが好ましく、より好ましくは4.0.(N/5cm)/(g/m)以上である。また、目付あたりのヨコ方向の引張強力(以降、目付あたりのヨコ引張強力と表記することがある。)は、2.0(N/5cm)/(g/m)以上であることが好ましく、より好ましくは2.3(N/5cm)/(g/m)以上である。
 タテ引張強力とヨコ引張強力を、このようにすることにより、フィルターとして実用に供しうる機械強度を付与し、耐久性に優れたフィルターとすることができる。ここで、目付あたりの引張強力は、次式で算出される。
・目付あたりの引張強力((N/5cm)/(g/m))=引張強力(N/5cm)/目付(g/m
 ここで、本発明において、タテ方向とはフィルター用スパンボンド不織布製造時のシート搬送方向、すなわち不織布ロールにおける巻き取り方向を指し、ヨコ方向とはフィルター用スパンボンド不織布製造時のシート搬送方向と直交する方向、すなわち不織布ロールにおける幅方向を指すものである。
 なお、本発明において、フィルター用スパンボンド不織布の引張強力は、以下のとおりJIS L1913:2010「一般不織布試験方法」6.3「引張強さ及び伸び率(ISO法)」の6.3.1「標準時」に基づいて測定される値を前記の目付で除して得られる値を採用することとする。
(i)タテ方向を長辺とした30cm×5cmの試験片を、それぞれ幅方向等間隔に1mあたり3点採取する。
(ii)ヨコ方向を長辺とした5cm×30cmの試験片を、それぞれ幅方向等間隔に1mあたり3点採取する。
(iii)定速伸長型引張試験機を用いて、つかみ間隔が20cmで、引張速度が10cm/分の条件で引張試験を実施する。
(iv)破断したときの強力を読み取り、小数点以下第一位を四捨五入した値を引張強力(N/5cm)とする。
(v)前記の(iv)で得られた引張強力(N/5cm)の値を、上記の目付(g/m)の値で除し、タテ方向とヨコ方向について、それぞれの目付あたりの引張強度を、小数点以下第二位を四捨五入し、算出する。
 次に、実施例に基づき本発明のフィルター用スパンボンド不織布とその製造方法について具体的に説明する。
 (測定方法)
 下記の実施例における各特性値は、次の方法で測定したものである。ただし、各物性の測定において、特段の記載がないものは、前記の方法に基づいて測定を行ったものである。
 (1)ポリエステルの融点(℃)
 示差走査型熱量計として、パーキンエルマー社製「DSC-2型」を用いた。
 (2)ポリエステルの固有粘度(IV)
 ポリエステルの固有粘度(IV)は、次の方法で測定した。
 オルソクロロフェノール100mLに対し試料8gを溶解し、温度25℃においてオストワルド粘度計を用いて相対粘度ηを、下記式により求めた。
 η=η/η=(t×d)/(t×d
(ここで、ηはポリマー溶液の粘度、ηはオルソクロロフェノールの粘度、tは溶液の落下時間(秒)、dは溶液の密度(g/cm)、tはオルソクロロフェノールの落下時間(秒)、dはオルソクロロフェノールの密度(g/cm)を、それぞれ表す。)
次いで、相対粘度ηから、下記式により固有粘度(IV)を算出した。
・固有粘度(IV)=0.0242η+0.2634。
 (3)フィルター用スパンボンド不織布の厚み(mm)
 厚み計として、テクロック社製“TECLOCK”(登録商標)SM-114を使用した。
 (4)フィルター用スパンボンド不織布の通気量(cm/(cm・秒))
 通気量の測定には、テクステスト社製通気性試験機「FX3300-III」を用いて測定した。
 (5)フィルター用スパンボンド不織布の剛軟度(mN)
 剛軟度は、株式会社大栄精機製作所製ガーレ・柔軟度試験機「GAS-10」を用いて測定した。
 (6)フィルター用スパンボンド不織布の引張強力(N/5cm)
 定速伸長型引張試験機として、東洋ボールドウィン社製テンシロン「RTC-1250A」を用いた。
 (7)フィルター用スパンボンド不織布のMIT試験による耐折強さ(回)
 フィルター用スパンボンド不織布のMIT試験による耐折強さの測定には、東洋精機製作所製MIT耐折疲労試験機「D型」を用いた。
 (8)フィルター用スパンボンド不織布の圧着面積率(%)
 フィルター用スパンボンド不織布の圧着面積率の測定には、KEYENCE製デジタルマイクロスコープ「VHX-5000」を用いた。不織布の任意の部分から、マイクロスコープの倍率20倍で不織布の長手方向および幅方向に平行な1.0cm×1.0cmの矩形枠を3箇所とり、3箇所それぞれについて当該面積に対する矩形枠内の熱圧着部の面積を測定して平均値をとり、小数点以下第一位を四捨五入したものを圧着面積率とした。
 (9)フィルター用スパンボンド不織布の集塵性能試験
 不織布の任意の部分から、15cm×15cmの試験サンプルを3個採取し、VDI/DIN 3926を参考標準として集塵性能試験を実施した。試験サンプルの濾過面積は0.016mとし、濾過風速は2.0m/分とした。ダスト粉塵は、酸化アルミニウム粒子(Dp50:10.5μm)を使用し、試験サンプル上流の粉塵濃度が5g/mとなるよう一定濃度で供給した。
 まず、パルスジェット装置から、5秒おきに、0.5MPaの圧縮空気を1秒間噴射するエージングサイクルを5000回実施した。続いて、エージング後の性能評価として、圧力損失が1000Paに達した後、0.5MPaの圧縮空気を1秒間噴射する払い落としサイクル(ただし、前回の払い落としから5秒未満で圧力損失が1000Paに達した場合は、5秒後までダスト負荷した後に圧縮空気を噴射する。)を30回繰り返し、試験中の粉漏れ濃度から次の式に基づいて集塵率を計算し、3回の測定の平均をとり、小数点以下第四位を四捨五入した。
・集塵率(%)=(1-粉漏れ濃度(g/m)/上流の粉塵濃度(g/m))×100
 また、30回目の払い落としサイクルの、パルスジェットを噴射してから5秒後の圧力損失を測定し、3回の測定の平均をとり、小数点以下第一位を四捨五入して得た値を当該フィルター用スパンボンド不織布の圧力損失とした。
 そして、30回の払い落としサイクルに要した時間を循環時間(秒)とした。
 (使用した樹脂)
 次に、実施例・比較例において使用した樹脂について、その詳細を記載する。
・ポリエステル系樹脂A:水分率50質量ppm以下に乾燥した、固有粘度(IV)が0.65で融点が260℃の、ポリエチレンテレフタレート(PET)。
・ポリエステル系樹脂B:水分率50質量ppm以下に乾燥した、固有粘度(IV)が0.64、イソフタル酸共重合率が11mol%で融点が230℃の、共重合ポリエステル(CO-PET)
 [実施例1]
 前記のポリエステル系樹脂Aと前記のポリエステル系樹脂Bを、それぞれ295℃と280℃の温度で溶融させた。その後、ポリエステル系樹脂Aを芯成分とし、ポリエステル系樹脂Bを鞘成分として、口金温度が295℃で、芯:鞘=80:20の質量比率で細孔から紡出した後、エアサッカーにより紡糸速度4900m/分で円形断面形状のフィラメントを紡糸し、移動するネットコンベアー上にスリットを有する開繊板により繊維配列を規制し堆積させ、単繊維径が14.8μmの繊維からなる繊維ウェブを捕集した。捕集した繊維ウェブに、一対のフラットロールからなるカレンダーロールによって、温度が140℃で、線圧が50kg/cmの条件で仮接着した。さらに引き続いて、圧着面積率10%となる一対の彫刻ロールからなるエンボスロールによって、温度200℃で、線圧が70kg/cmの条件で熱接着し、目付が260g/mのフィルター用スパンボンド不織布を得た。得られたフィルター用スパンボンド不織布の見掛け密度は0.35g/cm、通気量は13cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.050(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は45mN、ヨコ剛軟度は11mN、剛軟度タテ/ヨコ比は4.1であり、MIT試験による耐折強さは257936回、目付CVは2.8%であった。結果を表1に示す。
 [実施例2]
 単繊維径が14.4μmとなるよう紡出速度を変更した一方、目付を実施例1と同じにするためネットコンベアーの速度を変更したこと以外は、実施例1と同じ条件で、目付が260g/mのフィルター用スパンボンド不織布を得た。得られたフィルター用スパンボンド不織布の見掛け密度は0.36g/cm、通気量は12cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.046(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は46mN、ヨコ剛軟度は13mN、剛軟度タテ/ヨコ比は3.5であり、MIT試験による耐折強さは362779回、目付CVは2.7%であった。結果を表1に示す。
 [実施例3]
 ネットコンベアーの速度を調整して目付を200g/mに変更したこと以外は、実施例1と同じ条件で、単繊維径が14.8μmの繊維からなる、目付が200g/mのフィルター用スパンボンド不織布を得た。得られたフィルター用スパンボンド不織布の見掛け密度は0.32g/cm、通気量は22cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.110(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は26mN、ヨコ剛軟度は7mN、剛軟度タテ/ヨコ比は3.7であり、MIT試験による耐折強さは449155回、目付CVは3.0%であった。結果を表1に示す。
 [実施例4]
 ネットコンベアーの速度を調整して目付を150g/mに変更したこと以外は、実施例1と同じ条件で、単繊維径が14.8μmの繊維からなる、目付が150g/mのフィルター用スパンボンド不織布を得た。得られたフィルター用スパンボンド不織布の見掛け密度は0.28g/cm、通気量は36cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.240(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は12mN、ヨコ剛軟度は3mN、剛軟度タテ/ヨコ比は4.0であり、MIT試験による耐折強さは427542回、目付CVは3.4%であった。結果を表1に示す。
 得られた不織布の特性は表1に示したとおりであり、実施例1、2、3、4のフィルター用スパンボンド不織布は、いずれもタテ剛軟度が10mN以上、剛軟度のタテ/ヨコ比が3.5以上、耐折強さが25万回以上、目付CVが3.5%以下であり、剛性や高い耐折性、目付均一性に優れており、フィルター用スパンボンド不織布として良好な特性を示したものであった。また、集塵性能試験の結果も、集塵率は99.9%以上、圧力損失も500Pa以下、循環時間も1000秒以上と、いずれも良好であった。結果を表1に示す。
 [比較例1]
 前記のポリエステル系樹脂Aと前記のポリエステル系樹脂Bを、それぞれ295℃と280℃の温度で溶融させた。その後、ポリエステル系樹脂Aを芯成分とし、ポリエステル系樹脂Bを鞘成分として、口金温度295℃、芯:鞘=80:20の質量比率で細孔から紡出した後、金属衝突板へフィラメントを衝突させ、摩擦帯電により繊維を帯電して開繊させ繊維ウェブを捕集した。捕集した繊維ウェブに、一対のフラットロールからなるカレンダーロールによって、温度が140℃で、線圧が50kg/cmの条件で仮接着した。さらに引き続いて、圧着面積率18%となる一対の彫刻ロールからなるエンボスロールで、温度が200℃で、線圧が60kg/cmの条件で熱接着し、単繊維径が16.5μmの繊維からなる、目付が260g/mのスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の見掛け密度は0.42g/cm、通気量は11cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.042(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は25mN、ヨコ剛軟度は11mN、剛軟度タテ/ヨコ比は2.3であり、MIT試験による耐折強さは21139回、目付CVは6.0%であった。結果を表1に示す。
 [比較例2]
 ネットコンベアーの速度を調整して目付を200g/mに変更したこと以外は、比較例1と同じ条件で、単繊維径が16.5μmの繊維からなる、目付が200g/mのスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の見掛け密度は0.37g/cm、通気量は18cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.090(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は15mN、ヨコ剛軟度は6mN、剛軟度タテ/ヨコ比は2.5であり、MIT試験による耐折強さは20591回、目付CVは6.2%であった。結果を表1に示す。
 [比較例3]
 ネットコンベアーの速度を調整して目付を150g/mに変更したこと以外は、比較例1と同じ条件で、単繊維径が16.5μmの繊維からなる、目付が150g/mのスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の見掛け密度は0.35g/cm、通気量は30cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.200(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は8mN、ヨコ剛軟度は3mN、剛軟度タテ/ヨコ比は2.7であり、MIT試験による耐折強さは18687回、目付CVは6.4%であった。結果を表1に示す。
 [実施例5]
 吐出量を調整して単繊維径を変更し、ネットコンベアー速度の速度を変更したこと以外は、実施例1と同じ条件で、単繊維径が12.0μm繊維からなる目付が260g/mのスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の見掛け密度は0.37g/cm、通気量は7cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.027(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は47mN、ヨコ剛軟度は13mN、剛軟度タテ/ヨコ比は3.6であり、MIT試験による耐折強さは77011回、目付CVは2.2%であった。結果を表1に示す。
 [比較例4]
 吐出量を調整して単繊維径を変更し、ネットコンベアー上に単繊維径14.0μmの繊維ウェブを捕集した後、その上に単繊維径18.0μmの繊維ウェブを積層して捕集し、ネットコンベアーの速度を変更し、圧着面積率10%となるエンボスロールを使用したこと以外は、比較例1と同じ条件で、表層部の単繊維径が14.0μm、裏層部の単繊維径が18.0μmの繊維からなる、目付が260g/mのスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の見掛け密度は0.33g/cm、通気量は15cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.058(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は28mN、ヨコ剛軟度は11mN、剛軟度タテ/ヨコ比は2.5であり、MIT試験による耐折強さは189081回、目付CVは6.6%であった。結果を表1に示す。
 [比較例5]
 圧着面積率10%となるエンボスロールを使用したこと以外は、比較例3と同じ条件で、単繊維径が16.5μmの繊維からなる、目付が150g/mのスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の見掛け密度は0.29g/cm、通気量は40cm/(cm・秒)、目付当たりの通気量は0.267(cm/(cm・秒))/(g/m)、タテ剛軟度は12mN、ヨコ剛軟度は5mN、剛軟度タテ/ヨコ比は2.4であり、MIT試験による耐折強さは193583回、目付CVは6.3%であった。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 得られた不織布の特性は、表1に示したとおりであるが、比較例1、2、3は、実施例1、3、4と通気量が同等であるものの高密度のためダストが詰まりやすく、圧力損失が高くなるため、集塵性能も劣位であり、剛軟度、耐折性、目付均一性についても劣位であった。また、実施例5は、実施例1と同条件で単繊維径を細くしたものであり、目付均一性が優位であるが通気量が低くなり、比較例1~5よりは優れるものの、ダストが詰まりやすさ、圧力損失、集塵性能の点で実施例1~4よりは劣位であり、耐折性についても実施例1~4より劣位であった。比較例4は、異繊度の構成で圧着面積率を10%としたものの、目付CV値が劣位であり、ダストが詰まりやすく、圧力損失が高くなるため、集塵性能も劣位であり、剛軟度、耐折性についても劣位であった。比較例5は、単繊維径を太くしたものでは、通気量が高いが、目付CV値が劣るため、ダストが詰まりやすく圧力損失が高くなり、集塵性能も劣位であった。
 本発明のフィルター用スパンボンド不織布の使用用途は何ら制限されるものではないが、優れた剛性や耐折性、目付均一性と通気性およびダスト払い落とし性を有するため、工業用のフィルターとして好ましく使用される。
 特に好ましくは、プリーツ形状の円筒型ユニットとして、集塵機等のバグフィルターや放電加工機等の液体フィルター用途に使用されるもの、ガスタービンや自動車エンジン等の吸気エアーを清浄にするために用いられる吸気用フィルターに使用され、プリーツフィルターとして好適に用いることができる。
 さらに、優れた剛性と通気性を活かし、PTFE膜やナノファイバーのような濾材と貼り合わせるプリーツフィルター基材としても好適に用いることができる。

Claims (11)

  1.  熱可塑性連続フィラメントより構成され、部分的融着部を有するフィルター用スパンボンド不織布であって、前記不織布の剛軟度が2mN以上100mN以下、目付CV値が5%以下、目付が150g/m以上300g/m以下である、フィルター用スパンボンド不織布。
  2.  JIS P8115:2001「紙及び板紙-耐折強さ試験方法- MIT試験機法」に準じて測定される耐折強さが10万回以上である請求項1に記載のフィルター用スパンボンド不織布。
  3.  熱可塑性連続フィラメントが、ポリエステル系高融点重合体の周りに当該ポリエステル系高融点重合体の融点よりも低い融点を有するポリエステル系低融点重合体を配した複合型フィラメントである、請求項1または2に記載のフィルター用スパンボンド不織布。
  4.  部分的熱圧着により融着されてなり、圧着面積率が5%以上15%以下である、請求項1~3のいずれかに記載のフィルター用スパンボンド不織布。
  5.  タテ剛軟度が10mN以上100mN以下、かつ剛軟度タテ/ヨコ比が3以上である、請求項1~4のいずれかに記載のフィルター用スパンボンド不織布。
  6.  耐折強さが15万回以上である、請求項2~5のいずれかに記載のフィルター用スパンボンド不織布。
  7.  目付CV値が4.5%以下である、請求項1~6のいずれかに記載のフィルター用スパンボンド不織布。
  8.  熱可塑性連続フィラメントの単繊維径が10.0μm以上22.0μm以下である、請求項1~7のいずれかに記載のフィルター用スパンボンド不織布。
  9.  プリーツ形状に加工されてなる、請求項1~8のいずれかに記載のフィルター用スパンボンド不織布。
  10.  下記(a)~(c)の工程を順次施す、請求項1~8のいずれか記載のフィルター用スパンボンド不織布の製造方法。
     (a)熱可塑性重合体を紡糸口金から溶融押出した後、これをエアサッカーにより牽引、延伸して熱可塑性連続フィラメントを得る工程。
     (b)得られたフィラメントを移動するネットコンベアー上に開繊板により繊維配列を規制し堆積させ繊維ウェブを形成する工程。
     (c)得られた繊維ウェブに部分的熱圧着を施す工程。
  11.  上記(a)~(c)の工程を施した後、さらにプリーツ形状に加工する請求項10記載の製造方法。
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