JP4522671B2 - Nonwoven fabric for filter and method for producing the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭や事務所用の空調機用フィルターや産業用の粉塵捕集機用フィルター等に適したフィルター用不織布及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
不織布は、織物等の他の布帛に比べて負荷圧が小さい状態でろ過が可能なため広くフィルター用の材料として用いられてきており、特に長繊維不織布は、短繊維不織布に比べてリントフリー性に優れ、強度的性能の優れたものが得易いので、家庭や事務所用の空調機や産業用の粉塵捕集機等のフィルターとして用いられている。
【０００３】
これらのフィルターは、ろ過面積を大きくして集塵能力を向上させるためにプリーツ加工を施したものが用いられることが多く、プリーツ加工の加工性や加工後の形態保持性を向上させるための検討が行われている。例えば、特許文献１には、高融点重合体のまわりを低融点重合体が被覆してなる芯鞘型フィラメントからなり、部分的に熱圧接された長繊維不織布からなるフィルター基材が提案されている。しかしながらこの不織布は、形態保持性のための剛性は十分に有しているが、部分的に熱圧接された不織布であるために非圧接部分より毛羽が発生しやすく、プリーツ加工時や取扱い時、使用時に毛羽が発生して、長期に亘る使用に問題がある。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３１６１２４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような現状を鑑みてなされたものであり、フィルターへの加工性が良好で、優れた集塵性能を有し、長期に亘る使用によっても毛羽発生の少ないフィルター用不織布及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を達成するものであり、高融点重合体からなる繊維と低融点重合体からなる繊維とが混繊されて構成され、部分熱圧接処理が施されることにより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、前記部分熱圧接処理とは別に、熱ロールに不織布を沿わせて走行させる、あるいは一対のフラットロールからなるカレンダー処理装置にて熱カレンダー処理を施すことにより、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、非圧接部における不織布内層部では、繊維が互いに融着していないことを特徴とするフィルター用不織布を要旨とするものである。
【０００７】
また、本発明は、高融点重合体と低融点重合体とからなる複合繊維で構成され、部分熱圧接処理が施されることにより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、前記部分熱圧接処理とは別に、熱ロールに不織布を沿わせて走行させる、あるいは一対のフラットロールからなるカレンダー処理装置にて熱カレンダー処理を施すことにより、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、非圧接部における不織布内層部では、繊維が互いに融着していないことを特徴とするフィルター用不織布を要旨とするものである。
【０００８】
さらに、本発明は、低融点重合体と高融点重合体とをそれぞれ紡糸口金から紡糸した混繊糸条をエアーサッカーを用いて牽引・延伸し、移動捕集面上に開繊堆積させた後、彫刻ロールとフラットロールからなるエンボス装置を用いて部分熱圧接処理を施して部分熱圧接長繊維不織布とし、次いで一対のフラットロールからなり、かつフラットロール間にクリアランスを設けたカレンダー処理装置を用いて部分熱圧接長繊維不織布に熱カレンダー処理を施して、部分熱圧接長繊維不織布の表層部の低融点重合体を溶融または軟化させて、該表層部の繊維を互いに融着させ、非圧接部における不織布内層部では、繊維が互いに融着させないことを特徴とするフィルター用不織布の製造方法を要旨とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１０】
本発明のフィルター用不織布は、低融点重合体と高融点重合体で構成された長繊維不織布である。この長繊維不織布は、高融点重合体からなる繊維と低融点重合体からなる繊維が混繊されたもの、あるいは、低融点重合体と高融点重合体とが複合してなる複合繊維からなるものである。
【００１１】
高融点重合体と低融点重合体との融点差は、２０℃以上とすることが好ましい。融点差を２０℃以上とすることにより、後述する熱処理の際、低融点重合体のみを溶融または軟化させ、高融点重合体は、熱の影響を受けないようにすることができる。
【００１２】
本発明のフィルター用不織布に用いる低融点重合体および高融点重合体としては、ポリエステル系重合体、ポリアミド系重合体、ポリオレフィン系重合体を挙げることができる。
【００１３】
ポリエステル系重合体としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸またはアジピン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸あるいはこれらのエステル類を酸成分とし、かつエチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどのジオール化合物をジオール成分とするホモポリエステル重合体やこれらを主骨格として第２の酸成分や第２のグリコール成分を共重合したポリエステル共重合体が挙げられる。また、これらのホモポリエステル重合体やポリエステル共重合体に、パラオキシ安息香酸、５−ソジウムスルホイソフタル酸、ポリアルキレングリコール、ペンタエリスリトール、ビスフェノールＡなどが添加あるいは共重合されていてもよい。
【００１４】
ポリアミド系重合体としては、ポリイミノ−１−オキソテトラメチレン（ナイロン４）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリカプラミド（ナイロン６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリウンデカナミド（ナイロン１１）、ポリラウロラクタミド（ナイロン１２）、ポリメタキシレンアジパミド、ポリパラキシレンデカナミド、ポリビスシクロヘキシルメタンデカナミドまたはこれらのモノマーを構成単位とするポリアミド系共重合体が挙げられる。
【００１５】
ポリオレフィン系重合体としては、炭素原子数２〜１８の脂肪族α−モノオレフィン、例えばエチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ドデセン、１−オクタデセンなどからなるホモポリオレフィン重合体が挙げられる。これらの脂肪族α−モノオレフィンは、例えばブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、スチレン、α−メチルスチレンのような他の類似のエチレン系不飽和モノマーが共重合されたポリオレフィン系共重合体であってもよい。
【００１６】
本発明においては、上記の重合体のなかでもポリエステル系重合体を用いることが好ましい。ポリエステル系重合体は、不織布に適度の剛性を付与することができるため、プリーツ加工性およびプリーツ保持性（保型性）に優れるため好ましい。
【００１７】
なお、上記の重合体に、必要に応じて、艶消し剤、顔料、防炎剤、消臭剤、光安定剤、熱安定剤、酸化防止剤等の各種添加剤が、本発明の効果を損なわない範囲内で添加されていてもよい。
【００１８】
本発明のフィルター用不織布は、上記した熱可塑性重合体の中から、融点差を有する２種の熱可塑性重合体（低融点重合体と高融点重合体）を選択し、混繊紡糸あるいは複合紡糸して製造される。具体的には、紡糸口金から紡出され繊維化可能温度に冷却された糸条をエアーサッカーを用いて牽引・延伸し、開繊装置を用いて開繊し、スクリーンコンベアー等の移動捕集面上に堆積させてウェブを得る。
【００１９】
混繊紡糸する場合には、２種の熱可塑性重合体を別々の紡糸口金から紡出して開繊装置を用いて開繊させると共に混繊させる方法や、同一紡糸口金に２種の重合体がそれぞれ別の吐出孔から吐出されるように設計した紡糸口金から混繊状態にて紡出させる方法を採用することができる。この場合の吐出孔の形状は通常円形であるが、非円形として異形断面繊維としてもよい。
【００２０】
複合紡糸する場合には、紡糸口金として複合紡糸口金を用いて紡出する。複合紡糸口金を用いて紡出する際、２種の熱可塑性重合体の配置方法としては、芯部に高融点重合体が配し、鞘部に芯部を覆うように低融点重合体を配した芯鞘型としてもよいが、図１に示すように芯部が繊維表面に一部露出している状態で、鞘部が芯部の一部を覆ってなる偏芯芯鞘型であることが好ましい。この場合、芯部に高融点重合体を配し、鞘部に低融点重合体を配してなるものであっても、また、その逆で、芯部に低融点重合体を配し、鞘部に高融点重合体を配してなるものであってもよい。また、図２に示すような多葉型とすることがより好ましい。図２は、多葉型の一例であって、葉部を６個有する六葉型である。多葉型の場合、葉部に低融点重合体を配し、芯部に高融点重合体を配し、芯部に配した高融点重合体も繊維表面に露出している。
【００２１】
本発明においては、低融点重合体と高融点重合体の両者が繊維表面に露出していることが好ましい。これにより、後の工程である不織布の表層部の繊維を低融点重合体により融着するための熱処理工程において、熱ロールに不織布が密着することによるトラブルの発生を抑えることができ、操業性が良好となる。したがって、不織布の構成繊維として、複合繊維を採用する場合は、上記した図１や図２のごとき複合形態のものが好ましく、図２の多葉型がより好ましい。多葉型のものは、融着成分となる低融点重合体が、不織布全体に低融点重合体が均一に存在し、また多数の葉部に分散しているため、不織布全体にわたって繊維同士の融着性に優れ、かつ均一な融着状態のものが得られる。よって得られた不織布は、毛羽が発生しにくく、プリーツ加工性が良好となる。また、後の工程である不織布の表層部の繊維を低融点重合体により融着するための熱処理工程において、熱ロールに不織布がより密着しにくいため、加工性に優れる。また、ロールに密着しにくいため、ロール表面温度を高く設定することが可能となるので、得られた不織布は、繊維同士の融着性が向上し、毛羽の発生が抑えられ、プリーツ加工性がより良好となる。
【００２２】
長繊維不織布を構成する高融点重合体と低融点重合体との比率（質量比）は、４０／６０〜９５／５であることが好ましい。高融点重合体の比率が４０質量％未満となると、不織布の機械的強力および剛性が低下し、加工性に劣る傾向となる。一方、９５質量％を超えると、低融点重合体の割合が少なくなりすぎて、後述する不織布表層の繊維が低融点重合体によって十分に融着させることができず、本発明の目的が達成されにくい。
【００２３】
本発明の不織布は、部分的に熱圧接された長繊維不織布である。部分的に熱圧接されることにより、機械的強力と剛性を維持することができ、また、非圧接部においては、繊維間空隙を保持することができるため、フィルターとしてのろ過および粉塵捕集性を保つことができる。
【００２４】
部分的に熱圧接するには、上記により得られたウエブに、熱エンボス装置、超音波溶着装置等を使用して、部分熱圧接処理を施すことにより得る。熱エンボス装置を用いる場合は、彫刻模様が刻印された金属製の熱エンボスロールと表面が平滑な金属製の熱ロールとの間にウェブを通すことにより彫刻模様に該当する部分のウェブ構成繊維同士を熱的に融着させる。このときエンボスロールと平滑ロールの表面温度は、低融点重合体の軟化点以上、融点未満の間の温度に設定すればよい。
【００２５】
個々の熱圧接部分の形状は、必ずしも円形である必要はないが、円形もしくは円形に近い形状であって、直径が１ｍｍ未満であるのが好ましい。直径が１ｍｍ以上であると、プリーツ加工を行う場合にプリーツ形状が良好に形成されにくい。不織布の機械的強度、プリーツ加工性を考慮して、個々の熱圧接部分の面積は、０．１ｍｍ2以上１．０ｍｍ2未満であるのが好ましい。また、熱圧接点密度は、４〜８０点／ｃｍ2であるのが好ましく、１０〜６０点／ｃｍ2であるのがより好ましい。熱圧接点密度が４点／ｃｍ2未満であると、不織布の機械的強度や形態保持性が不足して取扱い性が劣るため好ましくない。熱圧接点密度が８０点／ｃｍ2を超えると、不織布の繊維間空隙が少なくなり、フィルターとしてのろ過効率が低下する。不織布の全面積に占める熱圧接部分の面積比率（圧接面積率）は、５〜４０％であるのが好ましく、１０〜３０％であるのがより好ましい。熱圧接部分の面積比率が５％未満であると、不織布の機械的強度や形態保持性が不足して取扱い性が不十分となり好ましくない。熱圧接部分の面積比率が４０％を超えると、不織布の繊維間空間が少なくなり、フィルターとしてのろ過効率が低下する。
【００２６】
本発明のフィルター用不織布は、部分的に熱圧接された長繊維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なる。すなわち、長繊維不織布が、混繊長繊維不織布の場合、不織布の表層部に存在する高融点重合体からなる繊維は、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。また、長繊維不織布が複合繊維で構成されたものである場合、不織布の表層部に存在する繊維は、複合繊維の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。表層部の繊維が互いに融着していると、フィルターを作成する際の取扱い中やフィルターとして使用中に不織布の表面に毛羽が発生するのを防止することができる。本発明のフィルター用不織布は、内層の繊維が融着すると、厚みおよび繊維間空隙が減少するため集塵を捕集する容量が減り、また、ペーパーライクとなるため剛性に劣り、使用の際にプリーツが潰れやすい。このような理由から、長繊維不織布の表層部においては、繊維が互いに低融点重合体により融着しており、非圧接部における不織布内層部においては、繊維が互いに融着していない。なお、本発明において、不織布の表層部とは、表面から目視で認識できる程度の表面部のことをいい、その部分の繊維が互いに融着していればよい。
【００２７】
本発明のフィルター用不織布は、上記した部分的に熱圧接された長繊維不織布に、表層部の低融点重合体を溶融または軟化させて、該表層部の繊維を互いに融着させるための熱処理を施すことによって得ることができる。この熱処理方法としては、熱ロールに不織布を沿わせて走行させる方法、一対のフラットロールからなりクリアランスを設けたカレンダー処理装置に不織布を通布して熱カレンダー処理を施す方法である。後者の熱カレンダー処理を施す方法を採用するのが好ましい。ここで、フラットロール間にクリアランスがないと、ロール表面温度にもよるが、得られる不織布は、ペーパーライクで厚みが薄く、剛性に乏しいものとなり、これにプリーツ加工を施しても、使用の際にプリーツが潰れて捕集性能に劣るため好ましくない。熱カレンダー処理を行なう場合、その条件としては、ロール表面温度が、低融点重合体の融点より１５℃低い温度から低融点重合体の融点より１０℃高い温度の間の温度に設定し、かつフラットロール間のクリアランスを部分的に熱圧接された長繊維不織布の厚さの０．２倍から０．７倍の間に設定するのが好ましい。ロール表面温度が低融点重合体の融点より１０℃高い温度よりも高い温度に設定すると、処理時間にもよるが、溶融した重合体がロールに付着しやすく操業性に劣り、また、高融点重合体も熱の影響を受けやすい。一方、低融点重合体の融点より１５℃低い温度よりも低い温度に設定すると、低融点重合体が十分に溶融または軟化せず、毛羽立ちやすいものとなる。なお、本発明において、低融点重合体が、融点を有しない場合は、軟化点を融点とみなす。クリアランスについては、部分的に熱圧接された長繊維不織布の厚さの０．２倍未満であると、得られる不織布の厚みが薄くなり良好な剛性が得られにくく、一方、厚さの０．７倍を超えると、低融点重合体が十分に溶融または軟化しない傾向となる。
【００２８】
本発明のフィルター用不織布の目付は、ろ過対象となる物質の性状やろ過条件等に適応して選定されればよいが、８０〜４００ｇ／ｍ2であるのが好ましい。目付が８０ｇ／ｍ2未満であると、剛性が低く加工性に劣り、また、フィルター性能にも劣る傾向となる。一方、目付が４００ｇ／ｍ2を超えると、加工時の取扱い性に劣り、コスト的にも不利である。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本実施例中の各特性値は、以下のような方法にて求めた。
（１）融点（℃）
パーキネルマー社製示差走査型熱量計ＤＳＣ−２型を用い、昇温速度２０℃／分で昇温し、得られる融解吸熱曲線において極値を与える温度を融点とした。
（２）相対粘度
ポリエステルの相対粘度は、フェノールと四塩化エタンの等量混合液を溶媒とし、この溶媒１００ｃｍ3に試料０．５ｇを溶解し、温度２０℃の条件で常法により測定した。
（３）不織布の目付（ｇ／ｍ2）
試料の大きさを縦２５ｃｍ、横２０ｃｍとし、ＪＩＳ Ｌ１９０６に準じて、単位面 積（ｍ2）当りの質量（ｇ）を求めた。
（４）不織布の厚さ（ｍｍ）
ＪＩＳ Ｌ１９０６の荷重によって変形しにくい試料の厚さの測定法に準じて測定した。
（５）粉塵捕集性能
平均粒子径０．５μｍまたは平均粒子径０．１μｍのラテックス粉塵を１５ｍｇ／ｍ3の濃度で含む空気を風速３．０ｍ／分で内径１１０ｍｍの筒中を通過させ、この筒中に空気流を遮るように試料を張設して、試料通過前の粉塵濃度（Ａ）と通過後の粉塵濃度（Ｂ）を光学レーザーダイオードを光源とする前方散乱受光式デジタル表示粉塵計により測定し、下式にて粉塵捕集率（％）を算出した。
粉塵捕集率＝（（Ａ−Ｂ）／Ａ）×１００
（６）毛羽立ち性
ＪＩＳ Ｌ１９０６の摩擦強さ測定法のＣ法（テーパ法）に準じて、荷重４．９Ｎの摩擦輪を用い、摩擦回数１００回にて摩擦した後の外観を判定した。なお、試料については、表裏３枚づつ用意し、それらの判定等級数の平均値を算出した。本発明においては、等級が３．５以上のものを耐摩擦性が良好（毛羽立ちにくい）とした。
（７）プリーツ加工性
幅１００ｍｍの試料をプリーツ加工機で、ピッチ２５ｍｍのプリーツ加工を行い、加工後の外観を観察し下記３段階で評価した。
◎：プリーツが鋭角で均一である
○：プリーツがやや不均一である
×：プリーツが極めて不均一である
【００３０】
実施例１
高融点重合体として、融点２５６℃、相対粘度が１．３８のポリエチレンテレフタレートを用い、低融点重合体としてポリエチレンテレフタレートにイソフタル酸を８モル％共重合した融点２２８℃、相対粘度１．４４の共重合ポリエステルを用いて、それぞれの重合体が別の吐出孔から吐出されるように吐出孔を配置した混繊用紡糸口金から、高融点重合体の単孔吐出量を１．７ｇ／分、低融点重合体の単孔吐出量を１．２ｇ／分として紡出し、エアーサッカーを用いて牽引・延伸し、開繊装置を用いて開繊後、スクリーンコンベアー上に堆積させて高融点重合体からなる繊維と低融点重合体からなる繊維とが混繊してなる長繊維不織ウェブを得た。このウェブに０．６ｍｍ2の円形彫刻模様が圧接点密度２５点／ｃｍ2、圧接面積率１５％で配置された金属製のエンボスロールと金属製のフラットロールとからなるエンボス装置を用いて、ロール表面温度２２０℃で部分熱圧接処理を行なって、高融点重合体からなる繊維の単糸繊度が３．５デシテックス、低融点重合体からなる単糸繊度が２．４デシテックス、目付が２６０ｇ／ｍ2、厚さが０．６８ｍｍの部分的に熱圧接された長繊維不織布を得た。
【００３１】
得られた長繊維不織布を、表面温度を２２０℃、ロール間のクリアランスを０．３ｍｍに設定したカレンダー処理装置を用いてカレンダー処理を行なって厚さが０．５６ｍｍで表層部の繊維が低融点重合体で互いに融着している本発明のフィルター用不織布を得た。
【００３２】
比較例１
実施例１におけるカレンダー処理を行なう前の部分的に熱圧接された混繊長繊維不織布を比較例１とした。
【００３３】
比較例２
実施例１において、カレンダー処理装置のロール間のクリアランスを設けず、ロールの表面温度を１８０℃に設定したこと以外は、実施例１と同様にして比較例２の不織布を得た。
【００３４】
実施例２
高融点重合体として、融点２５６℃、相対粘度１．３８のポリエチレンテレフタレートを用い、低融点重合体としてポリエチレンテレフタレートにイソフタル酸を８モル％共重合した融点２２８℃、相対粘度１．４４の共重合ポリエステルを用いて、繊維横断面が図３の多葉型複合断面となるように、芯部に高融点重合体を配し、葉部に低融点重合体を配して、芯／葉の複合比６５／３５、単孔吐出量１．８ｇ／分で複合紡出し、エアーサッカーを用いて牽引・延伸し、開繊装置を用いて開繊後、スクリーンコンベアー上に堆積させて複合長繊維からなる不織ウェブを得た。このウェブに０．１６ｍｍ2の円形彫刻模様が圧接点密度４５点／ｃｍ2、圧接面積率７．２％で配置されたエンボスロールと金属フラットロールとからなるエンボス装置を用いて、温度２１０℃で部分熱圧接処理を行なって、単糸繊度が３．６デシテックス、目付が２６０ｇ／ｍ2、厚さが０．６３ｍｍの部分的に熱圧接された長繊維不織布を得た。
【００３５】
得られた長繊維不織布を、表面温度を２２０℃、ロール間のクリアランスを０．３５ｍｍに設定したカレンダー処理装置を用いてカレンダー処理を行なって、厚さが０．５８ｍｍの不織布の表層部の繊維が低融点重合体で互いに融着している本発明のフィルター用不織布を得た。
【００３６】
比較例３
実施例２におけるカレンダー処理を行なう前の部分的に熱圧接された長繊維不織布を比較例３とした。
【００３７】
比較例４
実施例２において、ロール間のクリアランスを設けなかったこと以外は、実施例２と同様にしたところ、カレンダー処理の際に、溶融した重合体がロールに付着して不織布がロールに取られてしまい、結果、不織布を得ることができなかった。
【００３８】
得られた実施例１〜２及び比較例１〜３の評価結果を併せて表１に示す。
【００３９】
【表１】
表１から明かなように、本発明の実施例１及び実施例２は、毛羽立ちにくく、プリーツ加工性も良好であった。一方、カレンダー処理を行っていない比較例１及び比較例３は、毛羽立ちやすいものであり、また、カレンダー処理の処理温度が低く、かつクリアランスを設けなかった比較例２のものは、不織布表面に毛羽立ちが発生しやすく、また、厚みが薄くペーパーライクとなり、使用時において、プリーツ潰れが発生しやすいものであった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、高融点重合体と低融点重合体からなる不織布で構成され、また、該不織布が部分的に熱圧接されており、かつ不織布の表層部の繊維が低融点重合体により互いに融着しているので、プリーツ加工性が良好で、優れた集塵性能を有し、かつ長期に亘る使用によっても毛羽発生の少ないフィルターを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に用いる複合繊維の横断面形状の一例を示す。
【図２】 本発明に用いる複合繊維の横断面形状の一例を示す。
【符号の説明】
１ 芯部
２ 鞘部
３ 葉部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-woven fabric for a filter suitable for a filter for an air conditioner for a home or office, a filter for an industrial dust collector, and the like, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Nonwoven fabrics have been widely used as filter materials because they can be filtered with a lower load pressure than other fabrics such as woven fabrics. Long fiber nonwoven fabrics are particularly lint-free compared to short fiber nonwoven fabrics. Therefore, it is used as a filter for home and office air conditioners and industrial dust collectors.
[0003]
These filters are often pleated in order to increase the filtration area and improve the dust collection capacity, and studies to improve pleatability and form retention after processing. Has been done. For example,
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3161245 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the current situation as described above, and has a good filter workability, an excellent dust collection performance, and a non-woven fabric for a filter that generates little fuzz even after long-term use. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention achieves the above-mentioned problem, and is configured by mixing fibers made of a high-melting polymer and fibers made of a low-melting polymer, and is partially subjected to a partial heat pressure treatment. A calender treatment apparatus comprising a nonwoven fabric that is heat-welded to a surface, wherein the fibers of the surface layer portion of the nonwoven fabric are run along a non-woven fabric on a heat roll separately from the partial heat-welding treatment, or a pair of flat rolls. For the filter, characterized in that the low-melting polymers are melted or softened by being subjected to a heat calendering process , and the fibers are not fused to each other at the non-woven fabric inner layer part in the non-welded part. The gist of the nonwoven fabric.
[0007]
Further, the present invention is a long-fiber nonwoven fabric composed of a composite fiber composed of a high-melting polymer and a low-melting polymer, and partially heat-welded by being subjected to a partial heat-welding treatment , The low-melting-point polymer is obtained by causing the fibers of the surface layer to run along a non-woven fabric along a heat roll, or to perform a heat calender treatment with a calender treatment device consisting of a pair of flat rolls, in addition to the partial heat pressure treatment. The gist of the present invention is a non-woven fabric for a filter, characterized in that they are fused to each other by melting or softening , and the fibers are not fused to each other in the inner layer portion of the non-welded portion .
[0008]
Furthermore, the present invention is a method in which a mixed yarn obtained by spinning a low-melting-point polymer and a high-melting-point polymer from a spinneret is pulled and drawn using an air soccer ball, and spread and deposited on a moving collection surface. , Using an embossing device consisting of a sculpture roll and a flat roll to give a partial heat pressure welding nonwoven fabric, and then a calendering device consisting of a pair of flat rolls and having a clearance between the flat rolls The partially heat-bonded long-fiber nonwoven fabric is subjected to a heat calender treatment to melt or soften the low melting point polymer of the surface layer portion of the partially heat-bonded long-fiber nonwoven fabric, so that the fibers of the surface layer portion are fused together to form a non-pressure- bonded portion. The gist of the method for producing a nonwoven fabric for a filter is that the fibers are not fused together in the inner layer portion of the nonwoven fabric .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0010]
The nonwoven fabric for filters of the present invention is a long-fiber nonwoven fabric composed of a low-melting polymer and a high-melting polymer. This long fiber nonwoven fabric is a mixture of fibers made of a high melting point polymer and fibers made of a low melting point polymer, or a composite fiber made of a composite of a low melting point polymer and a high melting point polymer. It is.
[0011]
The difference in melting point between the high melting point polymer and the low melting point polymer is preferably 20 ° C. or more. By setting the difference in melting point to 20 ° C. or higher, only the low melting point polymer is melted or softened during the heat treatment described later, and the high melting point polymer can be prevented from being affected by heat.
[0012]
Examples of the low melting point polymer and the high melting point polymer used for the filter nonwoven fabric of the present invention include a polyester polymer, a polyamide polymer, and a polyolefin polymer.
[0013]
As the polyester polymer, an aromatic dicarboxylic acid such as terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid or an aliphatic dicarboxylic acid such as adipic acid or sebacic acid or an ester thereof is used as an acid component, and Homopolyester polymers having a diol component such as ethylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol and the like as a main skeleton and the second acid component or second And a polyester copolymer obtained by copolymerizing the glycol component. Further, p-hydroxybenzoic acid, 5-sodium sulfoisophthalic acid, polyalkylene glycol, pentaerythritol, bisphenol A and the like may be added or copolymerized to these homopolyester polymers and polyester copolymers.
[0014]
Polyamide polymers include polyimino-1-oxotetramethylene (nylon 4), polytetramethylene adipamide (nylon 46), polycoupleramide (nylon 6), polyhexamethylene adipamide (nylon 66), polyundecane Mido (nylon 11), polylauractamide (nylon 12), polymetaxylene adipamide, polyparaxylene decanamide, polybiscyclohexylmethane decanamide, or polyamide-based copolymer containing these monomers as constituent units Is mentioned.
[0015]
Examples of the polyolefin-based polymer include aliphatic α-monoolefins having 2 to 18 carbon atoms, such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 3-methyl-1-butene, 1-hexene, 1-octene, Examples thereof include homopolyolefin polymers composed of 1-dodecene, 1-octadecene and the like. These aliphatic α-monoolefins are polyolefin copolymers in which other similar ethylenically unsaturated monomers such as butadiene, isoprene, 1,3-pentadiene, styrene and α-methylstyrene are copolymerized. There may be.
[0016]
In the present invention, it is preferable to use a polyester polymer among the above-mentioned polymers. Polyester polymers are preferred because they can impart an appropriate rigidity to the nonwoven fabric, and thus are excellent in pleat processability and pleat retention (shape retention).
[0017]
In addition, various additives such as a matting agent, a pigment, a flame retardant, a deodorant, a light stabilizer, a heat stabilizer, and an antioxidant are added to the above-described polymer as necessary. You may add within the range which does not impair.
[0018]
The nonwoven fabric for filter of the present invention is selected from the above-mentioned thermoplastic polymers by selecting two types of thermoplastic polymers having a difference in melting point (low melting point polymer and high melting point polymer), and blended fiber spinning or composite spinning. Manufactured. Specifically, the yarn that has been spun from the spinneret and cooled to a fiberable temperature is pulled and stretched using an air soccer ball, opened using a fiber opening device, and a moving collection surface such as a screen conveyor. Deposit on top to obtain a web.
[0019]
In the case of blended fiber spinning, two types of thermoplastic polymers are spun from different spinnerets, opened using a fiber opening device and mixed, or two polymers are mixed in the same spinneret. A method of spinning in a mixed fiber state from a spinneret designed to be discharged from different discharge holes can be adopted. In this case, the shape of the discharge hole is usually circular, but may be non-circular and have a modified cross-section fiber.
[0020]
In the case of composite spinning, spinning is performed using a composite spinneret as a spinneret. When spinning using a composite spinneret, the two thermoplastic polymers can be arranged by placing a high-melting polymer in the core and a low-melting polymer in the sheath so as to cover the core. It may be a core-sheath type, but it is an eccentric core-sheath type in which the sheath part covers a part of the core part in a state where the core part is partially exposed on the fiber surface as shown in FIG. Is preferred. In this case, even if the high melting point polymer is arranged in the core part and the low melting point polymer is arranged in the sheath part, conversely, the low melting polymer is arranged in the core part and the sheath part is arranged. The high melting point polymer may be disposed in the part. Moreover, it is more preferable to set it as a multileaf type as shown in FIG. FIG. 2 is an example of a multi-leaf type, which is a six-leaf type having six leaves. In the case of the multi-leaf type, a low melting point polymer is disposed on the leaf part, a high melting point polymer is disposed on the core part, and the high melting point polymer disposed on the core part is also exposed on the fiber surface.
[0021]
In the present invention, it is preferable that both the low melting point polymer and the high melting point polymer are exposed on the fiber surface. As a result, in the heat treatment step for fusing the fibers of the surface layer portion of the nonwoven fabric, which is a subsequent step, with the low-melting polymer, it is possible to suppress the occurrence of trouble due to the nonwoven fabric sticking to the heat roll, and the operability is improved. It becomes good. Therefore, when a composite fiber is employed as the constituent fiber of the nonwoven fabric, a composite form such as that shown in FIGS. 1 and 2 is preferable, and the multileaf type shown in FIG. 2 is more preferable. In the multi-leaf type, the low melting point polymer as a fusion component is uniformly present in the entire nonwoven fabric and dispersed in a large number of leaves. Excellent adhesion and uniform fusion can be obtained. Thus, the obtained nonwoven fabric is less likely to generate fuzz and has good pleatability. In addition, in the heat treatment step for fusing the fibers of the surface layer portion of the nonwoven fabric, which is a subsequent step, with the low-melting polymer, the nonwoven fabric is less likely to adhere to the heat roll, so that the workability is excellent. In addition, since the roll surface temperature can be set high because it is difficult to adhere to the roll, the resulting nonwoven fabric has improved fiber-to-fiber fusion, reduced fuzz generation, and pleatability. Better.
[0022]
The ratio (mass ratio) of the high melting point polymer and the low melting point polymer constituting the long fiber nonwoven fabric is preferably 40/60 to 95/5. When the ratio of the high melting point polymer is less than 40% by mass, the mechanical strength and rigidity of the nonwoven fabric are lowered, and the processability tends to be inferior. On the other hand, if it exceeds 95% by mass, the proportion of the low-melting polymer is too small, and the fibers of the nonwoven fabric surface layer described later cannot be sufficiently fused by the low-melting polymer, and the object of the present invention is achieved. Hateful.
[0023]
The non-woven fabric of the present invention is a long-fiber non-woven fabric partially heat-welded. Partially heat-welded to maintain mechanical strength and rigidity, and because non-pressure-welded parts can retain inter-fiber voids, filtration as a filter and dust collection Can keep.
[0024]
In order to perform partial heat pressure welding, the web obtained as described above is obtained by subjecting the web to partial heat pressure treatment using a heat embossing device, an ultrasonic welding device, or the like. When using a hot embossing device, the web constituent fibers of the part corresponding to the engraving pattern are passed between the metal hot embossing roll engraved with the engraving pattern and the metal hot roll with a smooth surface. Is thermally fused. At this time, the surface temperature of the embossing roll and the smooth roll may be set to a temperature between the softening point and the melting point of the low melting point polymer.
[0025]
The shape of each heat-welded part is not necessarily circular, but is preferably circular or nearly circular and has a diameter of less than 1 mm. When the diameter is 1 mm or more, it is difficult to form a pleated shape well when performing pleating. Considering the mechanical strength and pleatability of the nonwoven fabric, it is preferable that the area of each hot press contact portion is 0.1 mm 2 or more and less than 1.0 mm 2 . The hot-press contact density is preferably 4 to 80 points / cm 2 , more preferably 10 to 60 points / cm 2 . If the hot-pressed contact density is less than 4 points / cm 2 , the mechanical strength and form retention of the nonwoven fabric are insufficient and the handling property is inferior, which is not preferable. When the hot-press contact density exceeds 80 points / cm 2 , the inter-fiber voids of the nonwoven fabric decrease, and the filtration efficiency as a filter decreases. The area ratio (pressure contact area ratio) of the heat-welded portion occupying in the entire area of the nonwoven fabric is preferably 5 to 40%, and more preferably 10 to 30%. When the area ratio of the heat-welded part is less than 5%, the mechanical strength and form retention of the nonwoven fabric are insufficient, and the handleability becomes insufficient. If the area ratio of the heat-welded part exceeds 40%, the inter-fiber space of the nonwoven fabric decreases, and the filtration efficiency as a filter decreases.
[0026]
The non-woven fabric for a filter of the present invention is obtained by fusing the fibers of the surface layer portion of a long-fiber non-woven fabric partially heat-welded to each other by melting or softening the low melting point polymer. That is, when the long-fiber non-woven fabric is a mixed fiber long-fiber non-woven fabric, the fibers made of the high-melting point polymer existing in the surface layer portion of the non-woven fabric are fused to each other as the low-melting point polymer melts or softens. When the long-fiber nonwoven fabric is composed of composite fibers, the fibers present in the surface layer of the nonwoven fabric are fused to each other as the low-melting polymer of the composite fibers melts or softens. When the fibers in the surface layer are fused to each other, fluff can be prevented from being generated on the surface of the nonwoven fabric during handling during use of the filter or during use as a filter. The non-woven fabric of the present invention, the fibers of the inner layer is fused, reduces the capacity of collecting dust for thickness and fiber void decreases, also inferior in stiffness for the paper-like, in use The pleats are easily crushed. For these reasons, the fibers are fused to each other by the low melting point polymer in the surface layer portion of the long fiber nonwoven fabric, and the fibers are not fused to each other in the inner layer portion of the nonwoven fabric in the non-pressure contact portion . In addition, in this invention, the surface layer part of a nonwoven fabric means the surface part of the grade which can be recognized visually from the surface, and the fiber of the part should just melt | fuse together.
[0027]
The non-woven fabric for a filter of the present invention is subjected to a heat treatment for melting or softening a low-melting point polymer in the surface layer portion to the above-mentioned partially heated non-woven fabric, and fusing the fibers in the surface layer portion to each other. It can be obtained by applying. As the heat treatment method is a method of travel and along a non-woven fabric to heated roll, by passing the fabric woven to a calendering device having a clearance a pair of flat rolls subjected to a hot calender treatment. It is preferable to employ the latter method of applying a heat calendar process. Here, if there is no clearance between the flat rolls, depending on the roll surface temperature, the resulting nonwoven fabric is paper-like and thin and has poor rigidity. Even if it is pleated, In addition, the pleats are crushed and inferior in the collection performance. When performing the heat calendar treatment, the roll surface temperature is set to a temperature between 15 ° C. lower than the melting point of the low melting point polymer and 10 ° C. higher than the melting point of the low melting point polymer, and flat. It is preferable to set the clearance between the rolls to be 0.2 to 0.7 times the thickness of the long-fiber non-woven fabric partially heat-welded. If the roll surface temperature is set to a temperature higher than the melting point of the low-melting polymer by 10 ° C., depending on the treatment time, the melted polymer tends to adhere to the roll, and the operability is poor. The coalescence is also susceptible to heat. On the other hand, when the temperature is set to a temperature lower than the melting point of the low melting point polymer by 15 ° C., the low melting point polymer is not sufficiently melted or softened and becomes fuzzy. In the present invention, when the low melting point polymer does not have a melting point, the softening point is regarded as the melting point. As for the clearance, if the thickness is less than 0.2 times the thickness of the partially nonwoven fabric that has been partially heat-welded, the thickness of the resulting nonwoven fabric is reduced, making it difficult to obtain good rigidity. If it exceeds 7 times, the low melting point polymer tends not to melt or soften sufficiently.
[0028]
The basis weight of the non-woven fabric for filter of the present invention may be selected according to the properties of the substance to be filtered, the filtration conditions, etc., but is preferably 80 to 400 g / m 2 . If the basis weight is less than 80 g / m 2 , the rigidity is low and the processability is poor, and the filter performance tends to be poor. On the other hand, if the basis weight exceeds 400 g / m 2 , the handleability during processing is inferior, which is disadvantageous in terms of cost.
[0029]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. Each characteristic value in this example was obtained by the following method.
(1) Melting point (° C)
Using a differential scanning calorimeter DSC-2 manufactured by Perkinelmer, the temperature was raised at a rate of temperature rise of 20 ° C./min, and the temperature at which an extreme value was obtained in the melting endothermic curve was defined as the melting point.
(2) Relative Viscosity The relative viscosity of the polyester was measured by a conventional method under the condition of a temperature of 20 ° C. by dissolving 0.5 g of a sample in 100 cm 3 of this solvent using an equal mixture of phenol and ethane tetrachloride as a solvent.
(3) Fabric weight of nonwoven fabric (g / m 2 )
The sample size was 25 cm in length and 20 cm in width, and the mass (g) per unit area (m 2 ) was determined according to JIS L1906.
(4) Non-woven fabric thickness (mm)
It measured according to the measuring method of the thickness of the sample which cannot change easily with the load of JISL1906.
(5) Dust collection performance Air containing latex dust having an average particle size of 0.5 μm or an average particle size of 0.1 μm at a concentration of 15 mg / m 3 is passed through a cylinder having an inner diameter of 110 mm at a wind speed of 3.0 m / min. A sample is stretched so as to block the air flow in the cylinder, and the dust concentration (A) before passing through the sample and the dust concentration (B) after passing through the sample are measured with a forward scattering light receiving digital display dust meter using an optical laser diode as a light source. Measured and the dust collection rate (%) was calculated by the following formula.
Dust collection rate = ((A−B) / A) × 100
(6) Fluffiness According to C method (taper method) of the friction strength measurement method of JIS L1906, the appearance after rubbing at a friction frequency of 100 was determined using a friction wheel with a load of 4.9N. In addition, about the sample, 3 sheets were prepared for each front and back, and the average value of those judgment grades was calculated. In the present invention, those having a grade of 3.5 or more were considered to have good friction resistance (hard to fluff).
(7) Pleated workability A sample with a width of 100 mm was subjected to pleating with a pitch of 25 mm with a pleating machine, and the appearance after processing was observed and evaluated in the following three stages.
A: The pleats are sharp and uniform. ○: The pleats are slightly non-uniform. X: The pleats are extremely non-uniform.
Example 1
As the high melting point polymer, polyethylene terephthalate having a melting point of 256 ° C. and a relative viscosity of 1.38 was used. As the low melting point polymer, polyethylene terephthalate was copolymerized with 8 mol% of isophthalic acid to obtain a copolymer having a melting point of 228 ° C. and a relative viscosity of 1.44. Using a polymerized polyester, the single-hole discharge rate of the high melting point polymer is 1.7 g / min, low from the spinneret for blending fibers in which the discharge holes are arranged so that each polymer is discharged from another discharge hole. Spinning the melting point polymer at a single hole discharge rate of 1.2 g / min, pulling / stretching using air soccer, opening using a fiber opening device, and depositing on a screen conveyor. A long-fiber nonwoven web obtained by mixing fibers and fibers made of a low-melting polymer was obtained. Using an embossing device composed of a metal embossing roll and a metal flat roll in which a 0.6 mm 2 circular sculpture pattern is arranged at a pressure contact density of 25 points / cm 2 and a pressure contact area ratio of 15%, A partial heat pressure treatment is performed at a roll surface temperature of 220 ° C., and the single yarn fineness of the fiber made of the high melting point polymer is 3.5 dtex, the single yarn fineness of the low melting point polymer is 2.4 dtex, and the basis weight is 260 g / m 2, thickness was obtained long-fiber nonwoven fabric is partially thermocompression bonding of 0.68 mm.
[0031]
The obtained long fiber nonwoven fabric is calendered using a calendering apparatus in which the surface temperature is set to 220 ° C. and the clearance between the rolls is set to 0.3 mm. A non-woven fabric for a filter according to the present invention was obtained which was fused with a polymer.
[0032]
Comparative Example 1
The mixed fiber long-fiber nonwoven fabric that was partially heat-pressed before the calendar treatment in Example 1 was referred to as Comparative Example 1.
[0033]
Comparative Example 2
In Example 1, the nonwoven fabric of the comparative example 2 was obtained like Example 1 except not providing the clearance between rolls of a calendar processing apparatus, and setting the surface temperature of the roll to 180 degreeC.
[0034]
Example 2
As the high melting point polymer, polyethylene terephthalate having a melting point of 256 ° C. and a relative viscosity of 1.38 is used. As the low melting point polymer, 8 mol% of isophthalic acid is copolymerized with polyethylene terephthalate, and the copolymer has a melting point of 228 ° C. and a relative viscosity of 1.44. Using polyester, a high melting point polymer is arranged in the core part and a low melting point polymer is arranged in the leaf part so that the fiber cross section becomes the multi-leaf type composite cross section of FIG. Combined spinning at a ratio of 65/35 and single-hole discharge rate of 1.8 g / min, pulled and stretched using air soccer, opened using a fiber opening device, and then deposited on a screen conveyor, Obtained a nonwoven web. A temperature of 210 ° C. was used by using an embossing device comprising an embossing roll and a metal flat roll in which a circular engraving pattern of 0.16 mm 2 was arranged on this web at a pressure contact density of 45 points / cm 2 and a pressure contact area ratio of 7.2%. A partially heat-bonded long fiber nonwoven fabric having a single yarn fineness of 3.6 dtex, a basis weight of 260 g / m 2 and a thickness of 0.63 mm was obtained.
[0035]
The obtained long fiber non-woven fabric is calendered using a calendering device in which the surface temperature is set to 220 ° C. and the clearance between the rolls is set to 0.35 mm, and the surface layer fiber of the non-woven fabric having a thickness of 0.58 mm Obtained a non-woven fabric for a filter according to the present invention which is a low melting point polymer and is fused to each other.
[0036]
Comparative Example 3
The long-fiber nonwoven fabric that was partially heat-pressed before the calendar treatment in Example 2 was referred to as Comparative Example 3.
[0037]
Comparative Example 4
In Example 2, except that the clearance between the rolls was not provided, the same procedure as in Example 2 was performed. However, during the calendering process, the molten polymer adhered to the roll and the nonwoven fabric was taken up by the roll. As a result, a nonwoven fabric could not be obtained.
[0038]
Table 1 shows the evaluation results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 obtained.
[0039]
[Table 1]
As is clear from Table 1, Example 1 and Example 2 of the present invention were less prone to fuzzing and good pleatability. On the other hand, Comparative Example 1 and Comparative Example 3 in which the calendar treatment was not performed are likely to fluff, and those in Comparative Example 2 in which the treatment temperature of the calendar treatment is low and no clearance is provided are fluffed on the nonwoven fabric surface. In addition, the thickness was thin and the paper was like, and the pleats were easily crushed during use.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, the non-woven fabric is composed of a high-melting polymer and a low-melting polymer, the non-woven fabric is partially heat-welded, and the fibers of the surface layer of the non-woven fabric are mutually bonded by the low-melting polymer. Since it is fused, it is possible to obtain a filter having good pleating processability, excellent dust collection performance, and less fluffing even after long-term use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a cross-sectional shape of a composite fiber used in the present invention.
FIG. 2 shows an example of a cross-sectional shape of a composite fiber used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1
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