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JP7702782B2 - Filter substrate - Google Patents
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JP7702782B2 - Filter substrate - Google Patents

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Description

本発明は、洗浄して再使用できるフィルタを構成する、繊維層を備えたフィルタ用基材に関するものである。 The present invention relates to a filter substrate having a fiber layer that constitutes a filter that can be washed and reused.

従来からエアフィルタやマスクには、圧力損失が低く通気性に優れ、大気塵やPM2.5などの塵埃ならびに花粉などの捕集性能に優れるという性能が求められている。そして、このような要望を満たすため、以下の従来技術が検討されている。 Conventionally, air filters and masks have been required to have low pressure loss, excellent breathability, and excellent collection performance for atmospheric dust, PM2.5 dust, and pollen. In order to meet these demands, the following conventional technologies have been considered.

特開2014-114521(特許文献1)には、大気中の微小ダストを効率よく捕集するため、平均繊維径が50~400nmのナノファイバー不織布層を備えたエアフィルター又はマスク用不織布基材が検討されている。なお、その具体的な態様として、実施例1~2および実施例6~9には、平均繊維径が110nmあるいは126nmであるホモポリマーのポリフッ化ビニリデンからなるナノファイバー不織布層が開示されている。 JP 2014-114521 A (Patent Document 1) discusses a nonwoven fabric substrate for air filters or masks that has a nanofiber nonwoven fabric layer with an average fiber diameter of 50 to 400 nm in order to efficiently capture minute dust particles in the air. As a specific embodiment, Examples 1-2 and Examples 6-9 disclose a nanofiber nonwoven fabric layer made of homopolymer polyvinylidene fluoride with an average fiber diameter of 110 nm or 126 nm.

特開2017-166106(特許文献2)には、微粒子を捕捉でき圧力損失を低減するフィルタを実現するため、単位体積当たりの表面積が大きい、フッ素系樹脂繊維を主体とする不織布などの繊維集合体が検討されている。なお、当該フッ素系樹脂繊維としてポリフッ化ビニリデン繊維を採用できること、更に、当該繊維集合体の平均繊維径の下限値は0.2μm程度であることが開示されている。また、当該繊維集合体は防水性に優れるフッ素系樹脂繊維で構成されているため、洗浄や蒸気または煮沸による滅菌が行えることが開示されている。 JP 2017-166106 A (Patent Document 2) studies a fiber assembly such as a nonwoven fabric mainly made of fluororesin fibers that has a large surface area per unit volume in order to realize a filter that can capture fine particles and reduce pressure loss. It also discloses that polyvinylidene fluoride fibers can be used as the fluororesin fibers, and that the lower limit of the average fiber diameter of the fiber assembly is about 0.2 μm. It also discloses that the fiber assembly is made of fluororesin fibers that have excellent waterproof properties, and therefore can be sterilized by washing or steam or boiling.

特開2014-114521(特許請求の範囲、0028-0033、0043-0052など)JP 2014-114521 (claims, 0028-0033, 0043-0052, etc.) 特開2017-166106(特許請求の範囲、0039、0045、0068、0072など)JP 2017-166106 (claims, 0039, 0045, 0068, 0072, etc.)

近年、空調機などに設けられたエアフィルタの寿命を長くするため、エアフィルタに付着した塵埃を除去して繰り返し使用できることが求められている。また、感染症対策などでマスクを日常的に着用する習慣が生まれており、マスクを衛生的に繰り返し使用できることが求められている。そして、このような要望に応え付着した塵埃を除去し衛生的に繰り返し使用できるように、エアフィルタやマスクには洗濯など洗浄できることが求められている。 In recent years, in order to extend the lifespan of air filters installed in air conditioners and the like, there has been a demand for air filters that can be reused by removing dust that has adhered to them. In addition, the habit of wearing masks daily as a measure against infectious diseases has emerged, and there is a demand for masks that can be reused hygienically. In response to this demand, there is a demand for air filters and masks that can be washed, for example, so that adhered dust can be removed and they can be reused hygienically.

本願出願人はこのような要望に応えるエアフィルタやマスクを提供する為、上述したような、従来技術にかかる繊維層を備えたフィルタ用基材を用いて、エアフィルタやマスクを調製することを検討した。しかし、調製したエアフィルタやマスクは、洗浄後に捕集効率が劣るという問題を有していた。 In order to provide air filters and masks that meet these demands, the applicant considered preparing air filters and masks using filter substrates equipped with a fiber layer according to the conventional technology described above. However, the prepared air filters and masks had a problem in that they had poor collection efficiency after washing.

本願出願人は、洗浄後であっても捕集効率に富むフィルタを提供可能な、フィルタ用基材の提供を目的とする。 The applicant's objective is to provide a filter substrate that can provide a filter with high collection efficiency even after cleaning.

本発明は、
「洗浄して再使用できるフィルタを構成するための、繊維層と芯鞘型繊維からなる油剤が付与されているスパンボンド不織布とが積層してなるフィルタ用基材であって、
前記繊維層の構成繊維は連続繊維のみであり、
前記繊維層は構成繊維として、ポリフッ化ビニリデンのホモポリマーを含有した連続繊維を含んでおり、
前記繊維層を構成する連続繊維の平均繊維径が、130nmより大きく450nm未満であり、
前記芯鞘型繊維の鞘成分によって前記繊維層と前記スパンボンド不織布が溶融接着している、
フィルタ用基材(但し、前記繊維層の構成繊維がイオン性界面活性剤を含有しているものを除く)。」
である。
The present invention relates to
"A filter substrate for constructing a filter that can be washed and reused, which is made by laminating a fiber layer and a spunbond nonwoven fabric having an oil agent applied thereto and made of a core-sheath type fiber,
The fiber layer is made up of only continuous fibers,
The fiber layer includes, as a constituent fiber, a continuous fiber containing a homopolymer of polyvinylidene fluoride,
The average fiber diameter of the continuous fibers constituting the fiber layer is greater than 130 nm and less than 450 nm;
The fiber layer and the spunbonded nonwoven fabric are melt-bonded by the sheath component of the core-sheath type fiber.
Filter substrates (excluding those in which the constituent fibers of the fiber layer contain an ionic surfactant)
It is.

従来技術にかかるフィルタ用基材を用いて調製したエアフィルタやマスクは、洗浄後に捕集効率が劣るという問題の発生原因を明らかにするため、本願出願人は洗浄前後におけるフィルタ用基材の構造を確認した。確認の結果、洗浄後のフィルタ用基材では、フィルタ用基材を構成する繊維層に破断や亀裂が発生しており、捕集効率の低下を招く原因になっていると考えられた。 In order to clarify the cause of the problem that air filters and masks prepared using filter substrates according to the conventional technology have poor collection efficiency after cleaning, the applicant of the present application checked the structure of the filter substrate before and after cleaning. As a result of the check, it was found that the fiber layer that constitutes the filter substrate had breaks and cracks in the filter substrate after cleaning, which was thought to be the cause of the decrease in collection efficiency.

本願出願人は検討を続けた結果、本発明にかかる構成を満足する繊維層を備えたフィルタ用基材であることによって、課題を解決できることを見出した。 As a result of continued research, the applicant has discovered that the problem can be solved by providing a filter substrate with a fiber layer that satisfies the configuration of the present invention.

本発明に係るフィルタ用基材が備える繊維層は、構成繊維として強度に優れるポリフッ化ビニリデンのホモポリマーを含有した繊維を含んでいる。そのため、当該繊維が繊維層の骨格となり、洗浄時に繊維層の形状が維持され構成繊維が切断され難い。それに加え、繊維層の平均繊維径が130nmより大きいため、更に構成繊維が切断され難い。その結果、洗浄しても繊維層に破断や亀裂が発生し難い。 The fiber layer of the filter substrate according to the present invention contains fibers that contain a homopolymer of polyvinylidene fluoride, which has excellent strength as a constituent fiber. Therefore, the fibers become the skeleton of the fiber layer, and the shape of the fiber layer is maintained during cleaning, making the constituent fibers less likely to be cut. In addition, since the average fiber diameter of the fiber layer is greater than 130 nm, the constituent fibers are even less likely to be cut. As a result, breaks and cracks are less likely to occur in the fiber layer even when cleaned.

更に、繊維層の平均繊維径が450nm未満であることによって繊維層が緻密な構造を有している。そのため、例え洗浄中に繊維層に破断や亀裂が発生することで、当該繊維層を備えたフィルタ用基材の捕集効率が低下したとしても、当該繊維層を備えたフィルタ用基材はなおも高い捕集効率を有している。 Furthermore, because the average fiber diameter of the fiber layer is less than 450 nm, the fiber layer has a dense structure. Therefore, even if the fiber layer breaks or cracks during cleaning, causing a decrease in the collection efficiency of the filter substrate having the fiber layer, the filter substrate having the fiber layer still has a high collection efficiency.

以上から、本発明によって、洗浄後であっても捕集効率に富むフィルタを提供可能な、フィルタ用基材を提供できる。 As a result, the present invention can provide a filter substrate that can provide a filter with high collection efficiency even after cleaning.

本発明では、例えば以下の構成など、各種構成を適宜選択できる。なお、本発明で説明する各種測定は特に記載や規定のない限り、大気下である常圧25℃温度条件下で測定を行った。そして、本発明で説明する各種測定結果は特に記載や規定のない限り、求める値よりも一桁小さな値まで測定で求め、当該一桁小さな値を四捨五入することで求める値を算出した。具体例として、小数第一位までが求める値である場合、測定によって小数第二位まで値を求め、得られた小数第二位の値を四捨五入することで小数第一位までの値を算出し、この値を求める値とした。また、本発明で例示する各上限値および各下限値は、任意に組み合わせることができる。 In the present invention, various configurations can be appropriately selected, such as the following configurations. The various measurements described in the present invention were performed under atmospheric conditions of normal pressure and temperature of 25°C, unless otherwise specified. The results of the various measurements described in the present invention were obtained by measurement to a value one digit smaller than the desired value, and the desired value was calculated by rounding off the value one digit smaller, unless otherwise specified. As a specific example, when the desired value is to one decimal place, the value was obtained to the second decimal place by measurement, and the obtained value to the first decimal place was rounded off to the first decimal place, and this value was used as the desired value. The upper and lower limits exemplified in the present invention can be combined in any combination.

本発明のフィルタ用基材は繊維層を備えている。当該繊維層はフィルタ用基材において粒子を捕集し保持する役割を担うと共に、フィルタ用基材の骨格を成す役割を担う。 The filter substrate of the present invention includes a fiber layer. The fiber layer serves to capture and hold particles in the filter substrate, and also serves to form the framework of the filter substrate.

本発明でいう繊維層とは繊維で構成された層を指し、例えば、繊維ウェブや不織布、あるいは、織物や編み物などのシート状の布帛由来の層であることができる。特に、繊維ウェブや不織布由来の繊維層など、繊維同士がランダムに絡合してなる繊維層であると、繊維同士がなす空隙の形状や大きさが均一なものとなることで、濾過性能に富むフィルタを提供可能なフィルタ用基材を実現でき好ましい。 The fiber layer in the present invention refers to a layer composed of fibers, and can be, for example, a layer derived from a fiber web or nonwoven fabric, or a sheet-like fabric such as a woven fabric or knitted fabric. In particular, a fiber layer in which fibers are randomly entangled, such as a fiber layer derived from a fiber web or nonwoven fabric, is preferable because it allows the shape and size of the gaps between the fibers to be uniform, thereby realizing a filter substrate that can provide a filter with excellent filtering performance.

本発明のフィルタ用基材は、繊維層の構成繊維(以降、構成繊維と略することがある)としてポリフッ化ビニリデンのホモポリマーを含有した繊維を含んでいる。ここでいうポリフッ化ビニリデンとは、構造中に-(CHCF)-構造を備えるポリマーを指す。また、ポリフッ化ビニリデンのホモポリマーとは、当該構造が連続して構成された分子構造を有していることを指す。 The filter substrate of the present invention contains fibers containing a polyvinylidene fluoride homopolymer as the constituent fibers of the fiber layer (hereinafter, sometimes abbreviated as constituent fibers). Polyvinylidene fluoride as used herein refers to a polymer having a -(CH 2 CF 2 )- structure in its structure. Moreover, polyvinylidene fluoride homopolymer refers to a molecular structure in which the structure is continuously formed.

本発明に係るフィルタ用基材が備える繊維層は、構成繊維として強度に優れるポリフッ化ビニリデンのホモポリマーを含有した繊維を含んでいる。ポリフッ化ビニリデンのなかでもホモポリマーはポリフッ化ビニリデンの共重合体と比較して強度が高いことが知られている。そのため、当該繊維が繊維層の骨格となり、洗浄時でも繊維層の形状が維持され構成繊維が洗浄により切断され難い。 The fiber layer of the filter substrate according to the present invention contains fibers containing a homopolymer of polyvinylidene fluoride, which has excellent strength as a constituent fiber. Among polyvinylidene fluorides, homopolymers are known to have higher strength than copolymers of polyvinylidene fluoride. Therefore, the fibers become the skeleton of the fiber layer, and the shape of the fiber layer is maintained even during cleaning, and the constituent fibers are less likely to be cut by cleaning.

以降、ポリフッ化ビニリデンのホモポリマーを「PVDFホモポリマー」と称し、ポリフッ化ビニリデンのホモポリマーを含有した繊維を「PVDFホモポリマー繊維」と略することがある。 Hereinafter, polyvinylidene fluoride homopolymer will be referred to as "PVDF homopolymer", and fibers containing polyvinylidene fluoride homopolymer will be abbreviated to "PVDF homopolymer fiber".

PVDFホモポリマーの分子量は適宜選択できる。分子量は30万以上であってもよく、38万以上であってもよく、57万以上であってもよく、75万以上であってもよく、78万以上であってもよい。また、分子量が異なるPVDFホモポリマーが混合してなるPVDFホモポリマー繊維であってもよい。本発明でいう「分子量」とは、ゲル浸透クロマトグラフィーに基づき測定した値である。なお、カタログや論文などに採用するPVDFホモポリマーの分子量が記載されている場合には、その分子量を当該PVDFホモポリマーの分子量とできる。 The molecular weight of the PVDF homopolymer can be appropriately selected. The molecular weight may be 300,000 or more, 380,000 or more, 570,000 or more, 750,000 or more, or 780,000 or more. The PVDF homopolymer fiber may also be a mixture of PVDF homopolymers with different molecular weights. The "molecular weight" in the present invention is a value measured based on gel permeation chromatography. In addition, when the molecular weight of the PVDF homopolymer used is described in a catalog or paper, the molecular weight can be the molecular weight of the PVDF homopolymer.

PVDFホモポリマーの強度は、適宜選択できる。しかし、PVDFホモポリマーの強度が高いほど、洗浄後であっても捕集効率に富むフィルタを提供可能な、フィルタ用基材を実現できる傾向がある。そのため、ASTM D638プラスチック引張試験方法の標準法に基づき測定される破断強度が、30MPa以上のフィルムを調製可能なPVDFホモポリマーを採用するのが好ましく、40MPa以上のフィルムを調製可能なPVDFホモポリマーを採用するのが好ましく、50MPa以上のフィルムを調製可能なPVDFホモポリマーを採用するのが好ましい。 The strength of the PVDF homopolymer can be appropriately selected. However, the higher the strength of the PVDF homopolymer, the more likely it is that a filter substrate can be realized that can provide a filter with high collection efficiency even after washing. For this reason, it is preferable to use a PVDF homopolymer that can be used to prepare a film having a breaking strength of 30 MPa or more, as measured based on the standard method of ASTM D638 plastic tensile testing method, more preferably a PVDF homopolymer that can be used to prepare a film having a breaking strength of 40 MPa or more, and more preferably a PVDF homopolymer that can be used to prepare a film having a breaking strength of 50 MPa or more.

構成繊維はPVDFホモポリマー以外にも、次に説明する他の樹脂を含有してもよい。他の樹脂は適宜選択できるが、例えば、ポリエーテル系樹脂(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、芳香族ポリエーテルケトンなど)、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂(例えば、アラミド樹脂などの芳香族ポリアミド樹脂、芳香族ポリエーテルアミド樹脂、ナイロン樹脂など)、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスルホン系樹脂(ポリスルホンなど)、ポリエーテルスルホン系樹脂(ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルスルホンなど)、フッ素系樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、PVDFの共重合体、パーフルオロスルホン酸樹脂など)、ビニルアルコール系樹脂(ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルなど)、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリビニルピロリドン、ポリベンゾイミダゾール樹脂、アクリル系樹脂(例えば、アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルなどを共重合したポリアクリロニトリル系樹脂、アクリロニトリルと塩化ビニルまたは塩化ビニリデンを共重合したモダアクリル系樹脂など)など、公知の樹脂であることができ、一種類の樹脂のみであっても、混合樹脂など複数種類の樹脂であってもよい。 In addition to the PVDF homopolymer, the constituent fibers may contain other resins, which will be described below. The other resins can be selected as appropriate, but examples include polyether-based resins (polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyether ether ketone, polyacetal, modified polyphenylene ether, aromatic polyether ketone, etc.), phenol-based resins, epoxy-based resins, polyimide-based resins, polyamideimide-based resins, polyamide-based resins (e.g., aromatic polyamide resins such as aramid resins, aromatic polyether amide resins, nylon resins, etc.), urethane-based resins, epoxy-based resins, polysulfone-based resins (polysulfone, etc.), polyethersulfone-based resins (polyethersulfone, sulfonated polyethersulfone, etc.), etc. ), fluorine-based resins (polytetrafluoroethylene, PVDF copolymers, perfluorosulfonic acid resins, etc.), vinyl alcohol-based resins (polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, etc.), polycaprolactone, polyglycolic acid, polyvinylpyrrolidone, polybenzimidazole resins, acrylic resins (for example, polyacrylonitrile-based resins copolymerized with acrylic acid esters or methacrylic acid esters, modacrylic resins copolymerized with acrylonitrile and vinyl chloride or vinylidene chloride, etc.), and other known resins may be used. They may be one type of resin or multiple types of resins, such as a mixed resin.

これらの樹脂は、直鎖状ポリマーまたは分岐状ポリマーのいずれからなるものでも構わず、また樹脂がブロック共重合体やランダム共重合体でもよい。また、樹脂の立体構造や結晶性の有無がいかなるものでもよい。 These resins may be either linear or branched polymers, and may be block or random copolymers. The resins may have any three-dimensional structure or may be crystalline or non-crystalline.

しかし、構成繊維の強度がより高いことで、洗浄時でも繊維層の形状が変化するのを防止して、繊維層に破断や亀裂が発生し難いフィルタ用基材を実現できるように、構成繊維を構成するポリマーはPVDFホモポリマーのみであるのが好ましい。 However, it is preferable that the polymer constituting the constituent fibers is only PVDF homopolymer, so that the strength of the constituent fibers is higher, which prevents the shape of the fiber layer from changing even during cleaning and realizes a filter substrate in which breaks and cracks are less likely to occur in the fiber layer.

構成繊維に含まれるPVDFホモポリマー繊維の平均繊維径が細いことによって、濾過性能に富むフィルタを提供可能なフィルタ用基材を実現することに寄与できる。この観点から、構成繊維に含まれるPVDFホモポリマー繊維の平均繊維径は450nm未満であり、400nm以下であるのが好ましい。一方、構成繊維に含まれるPVDFホモポリマー繊維の平均繊維径が細過ぎると、洗浄時に繊維層の構成繊維が切断され易く、多くの破断や亀裂が発生して、濾過性能に富むフィルタを提供可能なフィルタ用基材を実現し難くなる。この観点から、構成繊維に含まれるPVDFホモポリマー繊維の平均繊維径は130nmより大きく、150nm以上であるのが好ましい。本発明でいう「平均繊維径」は、測定対象物の断面や表面などを撮影した5000倍の電子顕微鏡写真をもとに測定した、50点の繊維における各繊維径の算術平均値をいう。また、繊維径が細過ぎて測定が困難である場合には、5000倍よりも高い倍率の電子顕微鏡写真をもとに測定できる。なお、繊維の断面形状が非円形である場合には、断面積と同じ面積の円の直径を繊維径とみなす。 The small average fiber diameter of the PVDF homopolymer fibers contained in the constituent fibers can contribute to the realization of a filter substrate capable of providing a filter with excellent filtering performance. From this viewpoint, the average fiber diameter of the PVDF homopolymer fibers contained in the constituent fibers is less than 450 nm, and preferably 400 nm or less. On the other hand, if the average fiber diameter of the PVDF homopolymer fibers contained in the constituent fibers is too small, the constituent fibers of the fiber layer are easily cut during cleaning, and many breaks and cracks occur, making it difficult to realize a filter substrate capable of providing a filter with excellent filtering performance. From this viewpoint, the average fiber diameter of the PVDF homopolymer fibers contained in the constituent fibers is preferably greater than 130 nm, and 150 nm or more. The "average fiber diameter" in the present invention refers to the arithmetic average value of each fiber diameter in 50 fibers measured based on an electron microscope photograph of a cross section or surface of the measurement object at a magnification of 5000 times. In addition, if the fiber diameter is too small to measure, it can be measured based on an electron microscope photograph at a magnification of more than 5000 times. In addition, if the cross-sectional shape of the fiber is non-circular, the diameter of a circle with the same area as the cross-sectional area is considered to be the fiber diameter.

構成繊維の質量に占める、PVDFホモポリマー繊維の質量の百分率は適宜調整できる。構成繊維はPVDFホモポリマー繊維以外に、上述した他の樹脂で構成された繊維を含んでいても良い。しかし、構成繊維の質量に占める、PVDFホモポリマー繊維の質量の百分率が高いほど、洗浄時でも繊維層の形状が維持され構成繊維が洗浄により切断され難いフィルタ用基材を実現できることから、当該百分率は10質量%以上であるのが好ましく、20質量%以上であるのが好ましく、30質量%以上であるのが好ましく、40質量%以上であるのが好ましく、50質量%以上であるのが好ましく、60質量%以上であるのが好ましく、70質量%以上であるのが好ましく、80質量%以上であるのが好ましく、90質量%以上であるのが好ましく、繊維層の構成繊維がPVDFホモポリマー繊維のみであるのが最も好ましい。 The percentage of the mass of the PVDF homopolymer fiber in the mass of the constituent fibers can be adjusted as appropriate. The constituent fibers may contain fibers composed of other resins as described above in addition to the PVDF homopolymer fiber. However, the higher the percentage of the mass of the PVDF homopolymer fiber in the mass of the constituent fibers, the more likely it is that the shape of the fiber layer will be maintained even during cleaning, and the constituent fibers will be less likely to be cut by cleaning. Therefore, the percentage is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more, and it is most preferable that the constituent fibers of the fiber layer are only PVDF homopolymer fibers.

構成繊維の繊維長は適宜選択するが、特定長を有する短繊維や長繊維、あるいは、実質的に繊維長を測定することが困難な程度の長さの繊維長を有する連続繊維であることができる。繊維層における繊維端部の数が少ないことで、表面が平滑で厚さが均一かつ機械的強度などの各種物性に優れる結果、より濾過性能に富むフィルタを提供可能なフィルタ用基材を実現できることから、構成繊維として連続長を有する繊維を含んでいるのが好ましく、構成繊維は連続繊維のみであるのがより好ましい。本発明でいう「繊維長」は、測定対象物の断面や表面などを撮影した5000倍の電子顕微鏡写真をもとに測定できる。繊維の繊維長が長すぎて測定が困難である場合には、5000倍より低い倍率の電子顕微鏡写真をもとに測定できる。 The fiber length of the constituent fibers is appropriately selected, but they can be short or long fibers having a specific length, or continuous fibers having a length that makes it difficult to actually measure the fiber length. Since the number of fiber ends in the fiber layer is small, the surface is smooth, the thickness is uniform, and various physical properties such as mechanical strength are excellent, and a filter substrate that can provide a filter with better filtering performance can be realized. Therefore, it is preferable that the constituent fibers contain fibers having a continuous length, and it is more preferable that the constituent fibers are only continuous fibers. The "fiber length" referred to in the present invention can be measured based on an electron microscope photograph of the cross section or surface of the measurement object at a magnification of 5000 times. If the fiber length is too long and measurement is difficult, it can be measured based on an electron microscope photograph at a magnification of less than 5000 times.

構成繊維は単繊維以外にも、フィブリル状の繊維や複合繊維でもよい。複合繊維として、例えば、芯鞘型、海島型、サイドバイサイド型、オレンジ型、バイメタル型などの繊維であることができる。構成繊維は横断面の形状が、略円形の繊維や楕円形の繊維以外にも異形断面繊維であってもよい。なお、異形断面繊維として、中空形状、三角形形状などの多角形形状、Y字形状などのアルファベット文字型形状、不定形形状、多葉形状、アスタリスク形状などの記号型形状、あるいはこれらの形状が複数結合した形状などの繊維断面を有する繊維を例示できる。 The constituent fibers may be single fibers, fibrillated fibers, or composite fibers. Composite fibers may be, for example, core-sheath, sea-island, side-by-side, orange, or bimetal fibers. The constituent fibers may have a cross-sectional shape that is not only approximately circular or elliptical, but also irregular. Examples of irregular cross-sectional fibers include fibers with a fiber cross section that is hollow, polygonal such as a triangular shape, alphabetic such as a Y-shape, irregular, multi-lobed, or symbolic such as an asterisk shape, or a shape in which multiple of these shapes are combined.

構成繊維の調製方法は適宜選択できるが、例えば、溶融紡糸法、乾式紡糸法、湿式紡糸法、直接紡糸法(メルトブロー法、スパンボンド法、紡糸液に電界を作用させ紡糸する方法である静電紡糸法、遠心力を用いて紡糸する方法、特開2011-012372号公報などに記載の随伴気流を用いて紡糸する方法、特開2005-264374号公報などに記載の静電紡糸法の一種である中和紡糸法など)、複合繊維から一種類以上の樹脂成分を除去することで繊維径が細い繊維を抽出する方法など公知の方法を使用できる。 The method for preparing the constituent fibers can be appropriately selected, but known methods such as melt spinning, dry spinning, wet spinning, direct spinning (melt blowing, spunbonding, electrostatic spinning in which an electric field is applied to the spinning solution to spin, spinning using centrifugal force, spinning using an accompanying airflow as described in JP 2011-012372 A, neutralization spinning, which is a type of electrostatic spinning as described in JP 2005-264374 A, etc.), and methods for extracting fibers with a narrow fiber diameter by removing one or more resin components from composite fibers can be used.

上述した方法を用いて調製した繊維を、例えば、乾式法、湿式法へ供することで繊維ウェブを調製でき、調製した繊維ウェブの構成繊維を絡合および/または一体化させて不織布を調製できる。構成繊維同士を絡合および/または一体化させる方法として、例えば、ニードルや水流あるいは水蒸気/気体などの流体流によって絡合する方法、繊維ウエブを加熱処理へ供するなどしてバインダあるいは接着繊維によって構成繊維同士を接着一体化あるいは溶融一体化させる方法などを挙げることができる。加熱処理の方法は適宜選択できるが、例えば、カレンダーロールにより加熱加圧する方法、熱風乾燥機により加熱する方法、無圧下で赤外線を照射して含まれているポリマーを加熱する方法などを用いることができる。 The fibers prepared using the above-mentioned method can be subjected to, for example, a dry method or a wet method to prepare a fiber web, and the constituent fibers of the prepared fiber web can be entangled and/or integrated to prepare a nonwoven fabric. Examples of methods for entangling and/or integrating the constituent fibers include a method of entangling the constituent fibers using a needle, a water flow, or a fluid flow such as steam/gas, and a method of subjecting the fiber web to a heat treatment to bond or melt the constituent fibers together using a binder or adhesive fiber. The heat treatment method can be appropriately selected, and examples of the method that can be used include a method of heating and pressurizing using a calendar roll, a method of heating using a hot air dryer, and a method of heating the polymer contained therein by irradiating infrared rays without pressure.

なお、繊維ウェブ以外にも不織布を、上述した構成繊維同士を絡合および/または一体化させる方法へ供しても良い。 In addition to fiber webs, nonwoven fabrics may also be subjected to the above-mentioned methods of entangling and/or integrating the constituent fibers.

また、直接紡糸法(特に、静電紡糸法)を用いて紡糸した繊維を捕集することで、連続繊維のみで構成された繊維ウェブや不織布を調製できる。なお、直接紡糸法を用いて調製される繊維ウェブや不織布には、その紡糸条件によっては主面上にショットと称されるフィルム様あるいは顆粒状の非繊維状物が付着していることがある。繊維層の主面に非繊維状物が存在するか否かは適宜調整できるものであり、主面に非繊維状物が存在する繊維層を備えたフィルタ用基材を調製しても、主面に非繊維状物が存在しない繊維層を備えたフィルタ用基材を調製してもよい。 Furthermore, by collecting fibers spun using a direct spinning method (particularly an electrostatic spinning method), a fiber web or nonwoven fabric composed only of continuous fibers can be prepared. Note that, depending on the spinning conditions, a film-like or granular nonfibrous material called shot may be attached to the main surface of the fiber web or nonwoven fabric prepared using the direct spinning method. The presence or absence of nonfibrous material on the main surface of the fiber layer can be appropriately adjusted, and a filter substrate may be prepared with a fiber layer having nonfibrous material on its main surface, or a filter substrate may be prepared with a fiber layer having no nonfibrous material on its main surface.

なお、直接紡糸法(特に、静電紡糸法)を用いて紡糸した繊維を、スパンボンド不織布などの他の基材上に捕集することで、積層構造を有するフィルタ用基材を調製してもよい。このとき、他の基材(特に、スパンボンド不織布)が油剤(特に、ノニオン系界面活性剤)を含んでいると、直接紡糸(特に、静電紡糸)した繊維が均一的に分散した捕集効率に優れるフィルタ用基材を調製でき好ましい。なお、この際に使用する油剤を備える他の基材について、その主面の表面抵抗が5.0×1013Ω以下となるように、油剤の種類や油剤の存在量を調整するのが好ましい。また、表面抵抗は5.0×1013Ω以下 が好ましく、1.0×1013Ωが好ましく、5.0×1012Ω以下が更に好ましい。このような主面の表面抵抗を有する他の基材上に直接紡糸(特に、静電紡糸)することで、紡糸された繊維が当該他の基材上に均一的に分散して堆積できる。その結果、捕集効率に優れるフィルタ用基材を調製でき好ましい。 In addition, a filter substrate having a laminated structure may be prepared by collecting fibers spun using a direct spinning method (particularly, electrostatic spinning method) on another substrate such as a spunbonded nonwoven fabric. In this case, if the other substrate (particularly, the spunbonded nonwoven fabric) contains an oil (particularly, a nonionic surfactant), a filter substrate having excellent collection efficiency in which the directly spun (particularly, electrostatically spun) fibers are uniformly dispersed can be prepared, which is preferable. In addition, for the other substrate having the oil used in this case, it is preferable to adjust the type of oil and the amount of oil present so that the surface resistance of the main surface is 5.0 x 10 13 Ω or less. In addition, the surface resistance is preferably 5.0 x 10 13 Ω or less, preferably 1.0 x 10 13 Ω or less, and more preferably 5.0 x 10 12 Ω or less. By directly spinning (particularly, electrostatic spinning) on another substrate having such a surface resistance of the main surface, the spun fibers can be uniformly dispersed and deposited on the other substrate. As a result, a filter substrate with excellent collection efficiency can be prepared, which is preferable.

本発明にかかるフィルタ用基材が備える繊維層は、その平均繊維径が130nmより大きく450nm未満であることを特徴とする。 The fiber layer of the filter substrate of the present invention is characterized in that its average fiber diameter is greater than 130 nm and less than 450 nm.

繊維層の平均繊維径が130nmより大きいため、構成繊維が洗浄により切断され難い。その結果、洗浄しても繊維層に破断や亀裂が発生し難い。繊維層の平均繊維径が大きいほど当該効果が効果的に発揮され易いことから、繊維層の平均繊維径は140nm以上であるのが好ましく、150nm以上であるのが好ましい。 Because the average fiber diameter of the fiber layer is greater than 130 nm, the constituent fibers are less likely to be cut by cleaning. As a result, the fiber layer is less likely to break or crack even after cleaning. The larger the average fiber diameter of the fiber layer, the more effectively the effect is exerted, so the average fiber diameter of the fiber layer is preferably 140 nm or more, and more preferably 150 nm or more.

そして、繊維層の平均繊維径が450nm未満であることによって繊維層が緻密な構造を有している。そのため、例え洗浄中に繊維層に破断や亀裂が発生することで、当該繊維層を備えたフィルタ用基材の捕集効率が低下したとしても、当該繊維層を備えたフィルタ用基材はなおも高い捕集効率を有している。繊維層の平均繊維径が小さいほど当該効果が効果的に発揮され易いことから、繊維層の平均繊維径は440nm以下であるのが好ましく、430nm以下であるのが好ましく、420nm以下であるのが好ましく、410nm以下であるのが好ましく、400nm以下であるのが好ましい。 The fiber layer has a dense structure because the average fiber diameter of the fiber layer is less than 450 nm. Therefore, even if the fiber layer breaks or cracks during cleaning, causing the collection efficiency of the filter substrate including the fiber layer to decrease, the filter substrate including the fiber layer still has a high collection efficiency. The smaller the average fiber diameter of the fiber layer, the more effectively the effect is exerted, so the average fiber diameter of the fiber layer is preferably 440 nm or less, preferably 430 nm or less, preferably 420 nm or less, preferably 410 nm or less, and preferably 400 nm or less.

繊維層の目付、厚さなど各種物性は、適宜選択できる。 Various physical properties such as the fiber layer's basis weight and thickness can be selected appropriately.

まず、フィルタ用基材を構成する層(繊維層など)を容易に取得できる場合(例えば、フィルタ用基材から当該層を容易に剥離して取得できる場合)には、取得した層のうち、繊維ウェブや不織布の層といった繊維で構成された層を繊維層とし、当該繊維層の厚さや目付を直接測定し、フィルタ用基材を構成している繊維層の厚さや目付を求める。
例えば、厚さは0.1μm~200μmであることができ、0.2μm~150μmであることができ、0.2μm~100μmであることができ、0.2μm~50μmであることができる。なお、本発明でいう「厚さ」は、JIS B7502:1994に規定されている外側マイクロメーター(0~25mm)を用いて、JIS C2111 5.1(1)の測定法で、無作為に選んで測定した10点の平均値をいう。
例えば、目付は0.05~50g/mであることができ、0.1~30g/mであることができ、0.1~20g/mであることができ、0.1~10g/mであることができる。なお、本発明の「目付」は、JIS L1085に準じて10cm×10cmとして測定した値を意味する。
First, when a layer (such as a fiber layer) constituting the filter substrate can be easily obtained (for example, when the layer can be easily peeled off from the filter substrate), a layer made of fibers, such as a fiber web or nonwoven fabric layer, is selected from the obtained layers as the fiber layer, and the thickness and basis weight of the fiber layer are directly measured to determine the thickness and basis weight of the fiber layer constituting the filter substrate.
For example, the thickness can be 0.1 μm to 200 μm, 0.2 μm to 150 μm, 0.2 μm to 100 μm, or 0.2 μm to 50 μm. Note that the "thickness" in the present invention refers to the average value of 10 randomly selected points measured using an outside micrometer (0 to 25 mm) specified in JIS B7502:1994, according to the measurement method of JIS C2111 5.1(1).
For example, the basis weight can be 0.05 to 50 g/ m2 , 0.1 to 30 g/ m2 , 0.1 to 20 g/ m2 , or 0.1 to 10 g/ m2 . The "basis weight" in the present invention means a value measured on a 10 cm x 10 cm area in accordance with JIS L1085.

一方、フィルタ用基材を構成する各層(繊維層など)を容易に取得できない場合(例えば、フィルタ用基材から当該層を容易に剥離できない場合)、繊維層の厚さは以下の方法で求めることができる。
(1)フィルタ用基材を厚さ方向に切断した断面の、電子顕微鏡写真(倍率:2000倍)を撮影する。
(2)撮影された電子顕微鏡写真を目視で確認し、フィルタ用基材を構成する各層が有する厚さを測る。なお、ここでいう厚さとは、撮影された電子顕微鏡写真に写るフィルタ用基材の両主面を最短距離で結ぶ線分と、各層における一方の主面との交点(A)からもう一方の主面との交点(B)までの最短距離の長さを指す。
(3)各層のうち、繊維ウェブや不織布の層といった繊維で構成された層を繊維層とし、上述した(2)工程の方法を用いて当該繊維層の交点(A)と交点(B)間の最短距離の長さを求め、これを繊維層の厚さとする。
On the other hand, when each layer (such as a fiber layer) constituting the filter substrate cannot be easily obtained (for example, when the layer cannot be easily peeled off from the filter substrate), the thickness of the fiber layer can be determined by the following method.
(1) An electron microscope photograph (magnification: 2000 times) of a cross section of a filter substrate cut in the thickness direction is taken.
(2) The electron microscope photograph is visually inspected to measure the thickness of each layer constituting the filter substrate. The thickness here refers to the length of the shortest distance from the intersection (A) of a line segment connecting both main surfaces of the filter substrate in the electron microscope photograph to the intersection (B) of the line segment connecting one main surface of each layer with the other main surface.
(3) Among the layers, a layer composed of fibers, such as a fiber web or nonwoven fabric layer, is defined as a fiber layer, and the length of the shortest distance between intersection point (A) and intersection point (B) of the fiber layer is calculated using the method of step (2) described above, and this is defined as the thickness of the fiber layer.

また、フィルタ用基材を構成する各層(繊維層など)を容易に取得できない場合、繊維層の目付は以下の方法で求めることができる。
(1)フィルタ用基材を厚さ方向に切断した断面の、電子顕微鏡写真(倍率:2000倍)を撮影する。
(2)撮影された電子顕微鏡写真を目視で確認し、フィルタ用基材が繊維層を有しているか否か確認する。
(3)フィルタ用基材が繊維層を有している場合には、当該繊維層や他の層を構成する成分を確認する。なお、繊維層を構成する成分(例えば、繊維層を構成している繊維の構成樹脂の種類や構成繊維同士を接着しているバインダの種類)や他の層を構成する成分は、フィルタ用基材から採取した繊維層や他の層をIR、DSC、NMR、MS、ラマン分光、元素分析、燃焼試験など公知の各種分析装置や分析方法へ供することで求めることができる。
(4)繊維層を溶解することなく繊維層以外の層(他の層)を溶解可能な溶媒(例えば、極性溶媒であるDMF、DMAc、NMPなどを使用し得る)を選出し、当該溶媒にフィルタ用基材を浸漬することで繊維層以外を当該溶媒に溶解させる。溶媒から残留物を取り出し、溶媒除去後における残留物の目付を繊維層の目付とする。なお、繊維層を溶解することなく繊維層以外の層(他の層)を溶解可能な溶媒が存在しない場合には、繊維層のみを溶解可能な溶媒を選出し、当該溶媒にフィルタ用基材を浸漬することで繊維層のみを当該溶媒に溶解させる。溶媒から残留物を取り出し、溶媒除去後における残留物の目付をフィルタ用基材の目付から引き、算出された値を繊維層の目付とする。
When each layer (such as a fiber layer) constituting the filter substrate cannot be easily obtained, the basis weight of the fiber layer can be determined by the following method.
(1) An electron microscope photograph (magnification: 2000 times) of a cross section of a filter substrate cut in the thickness direction is taken.
(2) The electron microscope photograph is visually inspected to determine whether the filter substrate has a fiber layer.
(3) In the case where the filter substrate has a fiber layer, the components constituting the fiber layer and other layers are confirmed. The components constituting the fiber layer (for example, the type of resin constituting the fibers constituting the fiber layer and the type of binder bonding the constituent fibers together) and the components constituting the other layers can be determined by subjecting the fiber layer and other layers sampled from the filter substrate to various known analytical devices and analytical methods such as IR, DSC, NMR, MS, Raman spectroscopy, elemental analysis, and combustion tests.
(4) A solvent capable of dissolving layers (other layers) other than the fiber layer without dissolving the fiber layer (for example, polar solvents such as DMF, DMAc, and NMP can be used) is selected, and the filter substrate is immersed in the solvent to dissolve the layers other than the fiber layer in the solvent. The residue is removed from the solvent, and the basis weight of the residue after the solvent is removed is taken as the basis weight of the fiber layer. In addition, if there is no solvent capable of dissolving layers (other layers) other than the fiber layer without dissolving the fiber layer, a solvent capable of dissolving only the fiber layer is selected, and the filter substrate is immersed in the solvent to dissolve only the fiber layer in the solvent. The residue is removed from the solvent, and the basis weight of the residue after the solvent is removed is subtracted from the basis weight of the filter substrate, and the calculated value is taken as the basis weight of the fiber layer.

また、フィルタ用基材を調製するため用いる各材料のうち、繊維層を構成するため用いる材料以外の他材料が判明している場合には、当該他材料の厚さや目付を上述した「フィルタ用基材を構成する各層(繊維層など)を容易に剥離して取得できる場合」と同様に直接測定し、フィルタ用基材の厚さや目付から測定により得られた値を引くことで、繊維層を構成するため用いる材料の厚さや目付を算出する。そして、当該算出値を、フィルタ用基材を構成している繊維層の厚さや目付とみなしてもよい。 In addition, when the materials used to prepare the filter substrate are known to include materials other than those used to form the fiber layers, the thickness and basis weight of the other materials are directly measured in the same manner as described above for "when each layer (such as the fiber layer) that constitutes the filter substrate can be easily peeled off and obtained," and the thickness and basis weight of the materials used to form the fiber layers are calculated by subtracting the measured values from the thickness and basis weight of the filter substrate. The calculated values may then be regarded as the thickness and basis weight of the fiber layers that constitute the filter substrate.

本発明にかかる繊維層は単体でフィルタ用基材として使用できるが、必要であれば、繊維層に別途用意した基材(例えば、スパンボンド不織布などシート状の布帛、多孔フィルムなど)を積層して、フィルタ用基材を調製してもよい。 The fiber layer of the present invention can be used alone as a filter substrate, but if necessary, a filter substrate can be prepared by laminating a separately prepared substrate (e.g., a sheet-like fabric such as a spunbond nonwoven fabric, a porous film, etc.) to the fiber layer.

繊維層と基材の積層方法は適宜選択できるが、ただ重ね合せる方法、繊維層および/または基材の構成成分を一部溶融接着させることによって、あるいは、バインダによって積層一体化する方法、基材の主面上に紡糸した繊維を集積させ基材上に繊維層を形成し積層体を調製する方法などを採用できる。 The method of laminating the fiber layer and the substrate can be selected as appropriate, but it is possible to simply overlap them, to partially melt-bond the components of the fiber layer and/or the substrate, or to laminate them together using a binder, or to prepare a laminate by accumulating spun fibers on the main surface of the substrate to form a fiber layer on the substrate.

特に、基材が芯鞘型繊維を含んでいると、当該芯鞘型繊維の鞘成分によって繊維層と基材を強固に溶融接着でき好ましい。そして、繊維層と基材を備えるフィルタ用基材から基材が脱落し難いことから、繊維層を基材により効果的に保護できる。その結果、繊維層に破断や亀裂が発生するのを効果的に防止して、洗浄後であっても捕集効率に富むフィルタを提供でき好ましい。このような基材として、芯鞘型繊維からなるスパンボンド不織布や乾式不織布ほかにも湿式不織布を例示できる。 In particular, it is preferable that the substrate contains core-sheath fibers, because the sheath component of the core-sheath fibers can strongly melt and bond the fiber layer to the substrate. In addition, the substrate is unlikely to fall off from the filter substrate that includes the fiber layer and substrate, so the fiber layer can be effectively protected by the substrate. As a result, it is preferable that the fiber layer can be effectively prevented from breaking or cracking, and a filter with high collection efficiency can be provided even after cleaning. Examples of such substrates include spunbond nonwoven fabrics and dry nonwoven fabrics made of core-sheath fibers, as well as wet nonwoven fabrics.

また、繊維層を基材により効果的に保護できるよう、基材の強度は高いのが好ましい。本発明の「強度」は、以下に述べる方法へ繊維集合体を供することで測定できる。具体的には、洗濯耐性を向上できるようMD方向とCD方向双方の強度が2N/50mm以上の基材であるのが好ましく、3N/50mm以上の基材であるのが好ましく、10N/50mm以上の基材であるのが好ましく、15N/50mm以上の基材であるのが好ましい。一方、その上限値は適宜調整できるが、強度が高過ぎる基材を備えている場合には、マスクの通気度が低下する恐れがある。そのため、強度が500N/50mm未満の基材を採用するのが好ましい。 In addition, it is preferable that the strength of the substrate is high so that the fiber layer can be effectively protected by the substrate. The "strength" of the present invention can be measured by subjecting the fiber assembly to the method described below. Specifically, in order to improve washing resistance, the substrate preferably has a strength of 2N/50mm or more in both the MD and CD directions, preferably a substrate of 3N/50mm or more, preferably a substrate of 10N/50mm or more, and preferably a substrate of 15N/50mm or more. On the other hand, the upper limit can be adjusted as appropriate, but if the substrate has too high a strength, the breathability of the mask may decrease. Therefore, it is preferable to use a substrate with a strength of less than 500N/50mm.

なお、基材におけるMD方向とCD方向の強度は以下の方法で求めることができる。
(強度の測定方法)
(1)測定対象から長方形の試料(短辺:50mm、長辺:200mm)を採取した。このとき、測定対象の生産方向が判明している場合には、当該生産方向と測定対象の長辺方向が平行を成すようにして、試料を採取した。なお、測定対象の生産方向が判明していない場合には、測定対象の主面と試料の長辺が平行をなすようにして、測定対象の様々な方向から複数の試料を採取し、次に説明する最大応力の測定へ各試料を供した結果、最も高い最大応力を示した試料における長辺と平行をなす測定対象の方向を、測定対象の生産方向とした。
(2)引張り試験機(オリエンテック社製、商品名:テンシロン(登録商標)、TM-111-100)を使用し、つかみ間隔100mm、引張り速度50mm/min.の条件で、試料に破断が生じるまで長辺方向へ引張った。
(3)試料が破断するまでに測定される最大応力を「強度」とした。このようにして、測定対象における試料の長辺方向と平行を成す方向(MD方向)の強度(N/50mm)を測定した。
(4)測定対象から、測定対象における前記試料の長辺方向と平行を成す方向に対し、短辺方向が平行を成すようにして新たに長方形の試料(短辺:50mm、長辺:200mm)を採取した。このとき、測定対象の生産方向が判明している場合には、当該生産方向と測定対象の短辺方向が平行を成すようにして、試料を採取した。
(5)上述した(4)の工程で採取した試料を(2)~(3)の工程へ供することで、測定対象における試料の長辺方向と平行を成す方向(CD方向)の強度(N/50mm)を測定した。
The strength of the substrate in the MD and CD directions can be determined by the following method.
(Method of measuring strength)
(1) A rectangular sample (short side: 50 mm, long side: 200 mm) was taken from the object to be measured. In this case, when the production direction of the object to be measured was known, the sample was taken so that the production direction and the long side direction of the object to be measured were parallel. In addition, when the production direction of the object to be measured was not known, multiple samples were taken from various directions of the object to be measured so that the main surface of the object to be measured and the long side of the sample were parallel, and each sample was subjected to the measurement of maximum stress described below. As a result, the direction of the object to be measured that was parallel to the long side of the sample that showed the highest maximum stress was determined to be the production direction of the object to be measured.
(2) Using a tensile tester (manufactured by Orientec Co., Ltd., product name: Tensilon (registered trademark), TM-111-100), the sample was pulled in the long side direction until it broke under conditions of a gripping distance of 100 mm and a pulling speed of 50 mm/min.
(3) The maximum stress measured until the sample broke was taken as the "strength." In this manner, the strength (N/50 mm) in the direction parallel to the long side direction of the sample (MD direction) was measured.
(4) A new rectangular sample (short side: 50 mm, long side: 200 mm) was taken from the measurement object so that the short side direction was parallel to the direction parallel to the long side direction of the sample in the measurement object. In this case, if the production direction of the measurement object was known, the sample was taken so that the production direction and the short side direction of the measurement object were parallel.
(5) The sample taken in the above-mentioned step (4) was subjected to steps (2) to (3) to measure the strength (N/50 mm) in the direction parallel to the long side direction of the sample (CD direction) in the measurement target.

以上のようにして製造した繊維層あるいは繊維層の積層体は、その用途や使用態様に合わせて、リライアントプレス処理などの加圧処理する工程へ供し厚さを調整する、スルホン化処理やプラズマ処理あるいはフッ素ガス処理などの親水化処理へ供する、形状を打ち抜く、成型するなどの各種二次工程へ供しても良い。 The fiber layer or fiber layer laminate produced in the above manner may be subjected to a pressure treatment such as a reliant press treatment to adjust the thickness, a hydrophilic treatment such as a sulfonation treatment, plasma treatment or fluorine gas treatment, or various secondary processes such as punching or molding to a shape, depending on the application or mode of use.

次いで、本発明にかかるフィルタ用基材の製造方法について、一製造例を挙げ説明する。なお、上述した項目と構成を同じくする点については説明を省略する。
(1)PVDFホモポリマーを溶媒へ溶解させて調製した紡糸液、あるいは、PVDFホモポリマーを分散媒へ分散させて調製した紡糸液を用意する工程、
(2)紡糸液を静電紡糸装置へ供し細径化することで紡糸し、捕集して繊維ウェブを調製する工程、
(3)繊維ウェブに残留する溶媒あるいは分散媒を除去して、PVDFホモポリマー繊維を含んだ平均繊維径が130nmよりも大きく450nm未満である繊維層を調製する工程、
を備えるフィルタ用基材の製造方法を用いることができる。
Next, a method for producing a filter substrate according to the present invention will be described by way of an example, with the explanation being omitted for the same configuration as that described above.
(1) preparing a spinning solution prepared by dissolving a PVDF homopolymer in a solvent, or preparing a spinning solution prepared by dispersing a PVDF homopolymer in a dispersion medium;
(2) feeding the spinning solution to an electrostatic spinning apparatus, spinning the resulting fibers into fine fibers, and collecting the fibers to prepare a fiber web;
(3) removing the solvent or dispersion medium remaining in the fiber web to prepare a fiber layer containing PVDF homopolymer fibers and having an average fiber diameter of more than 130 nm and less than 450 nm;
It is possible to use a method for manufacturing a filter substrate comprising the steps of:

まず、工程(1)について説明する。
溶媒あるいは分散媒の種類は適宜選択するものであるが、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、1,4-ジオキサン、ピリジン、ギ酸、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートなどを挙げることができる。なお、溶媒あるいは分散媒は一種類であっても、複数種類混合してなる混合溶媒あるいは混合分散媒であってもよい。
First, step (1) will be described.
The type of solvent or dispersion medium is appropriately selected, but examples thereof include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, 1,4-dioxane, pyridine, formic acid, toluene, benzene, cyclohexane, cyclohexanone, carbon tetrachloride, methylene chloride, chloroform, trichloroethane, ethylene carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, etc. The solvent or dispersion medium may be one type, or a mixed solvent or mixed dispersion medium in which a plurality of types are mixed.

紡糸液中に含まれるPVDFホモポリマーの濃度やPVDFホモポリマーの種類は、本発明にかかるフィルタ用基材を調製できるよう適宜調整する。 The concentration of the PVDF homopolymer and the type of PVDF homopolymer contained in the spinning solution are appropriately adjusted so as to prepare the filter substrate of the present invention.

紡糸液の温度や粘度は求める繊維層を調製できるよう、適宜選択する。紡糸液の温度は5~40℃であることができ、10~35℃であることができ、15~30℃であることができる。また、紡糸液の粘度は0.05~8Pa・sであることができ、0.1~6Pa・sであることができ、0.2~5Pa・sであることができる。なお、この「粘度」は粘度測定装置を用い、温度25℃で測定したシェアレート100s-1時の値をいう。 The temperature and viscosity of the spinning solution are appropriately selected so as to prepare the desired fiber layer. The temperature of the spinning solution can be 5 to 40°C, 10 to 35°C, or 15 to 30°C. The viscosity of the spinning solution can be 0.05 to 8 Pa·s, 0.1 to 6 Pa·s, or 0.2 to 5 Pa·s. This "viscosity" refers to the value measured using a viscosity measuring device at a temperature of 25°C and a shear rate of 100 s-1.

次いで、工程(2)について説明する。
紡糸液を細径化することで紡糸する方法は、求める繊維層を調製できるよう適宜選択するが、例えば、直接紡糸法を採用できる。静電紡糸法を採用する場合、紡糸液に電圧を付与すると共に、該紡糸液の吐出部分と離間させ設けた金属板などの対抗電極へ該電圧と反対の電圧を付与することで、紡糸液を対抗電極へ向け飛翔させ細径化させる。そして、細径化した紡糸液を捕集体へ捕集することで、捕集体上に繊維ウェブを形成する。なお、上述した金属板などの対向電極を捕集体としてもよいが、対向電極上に敷いたスパンボンド不織布などの基材上に繊維ウェブを形成することで、基材と繊維ウェブの積層体を調製できる。このようにして調製した基材と繊維ウェブの積層体を次の工程へ供することで、基材と繊維層の積層体からなるフィルタ用基材を容易に調製でき好ましい。
Next, the step (2) will be described.
The method of spinning by thinning the spinning solution is appropriately selected so as to prepare the desired fiber layer, and for example, a direct spinning method can be adopted. When electrostatic spinning is adopted, a voltage is applied to the spinning solution, and a voltage opposite to the voltage is applied to a counter electrode such as a metal plate provided at a distance from the discharge portion of the spinning solution, so that the spinning solution flies toward the counter electrode and is thinned. Then, the thinned spinning solution is collected in a collector to form a fiber web on the collector. Note that the counter electrode such as the above-mentioned metal plate may be used as the collector, but a laminate of the substrate and the fiber web can be prepared by forming a fiber web on a substrate such as a spunbond nonwoven fabric laid on the counter electrode. By subjecting the substrate and fiber web laminate prepared in this way to the next step, a filter substrate consisting of a substrate and a fiber layer laminate can be easily prepared, which is preferable.

そして、工程(3)について説明する。
繊維ウェブに残留する溶媒あるいは分散媒を除去する方法は適宜選択できるが、一例として、繊維ウェブを加熱装置へ供する方法を採用できる。なお、加熱装置の種類は適宜選択でき、例えば、ロールにより加熱または加熱加圧する装置、オーブンドライヤー、遠赤外線ヒーター、乾熱乾燥機、熱風乾燥機、赤外線を照射し加熱できる装置などを用いた方法を採用できる。加熱装置による加熱温度は適宜選択するが、残留している溶媒あるいは分散媒を揮発させ除去可能であると共に、構成繊維などの構成成分が意図せず分解や変性しない温度であるように適宜調整する。
Next, step (3) will be described.
The method for removing the solvent or dispersion medium remaining in the fiber web can be appropriately selected, and as an example, a method of subjecting the fiber web to a heating device can be adopted. The type of heating device can be appropriately selected, and for example, a method using a device for heating or heating and pressing with a roll, an oven dryer, a far-infrared heater, a dry heat dryer, a hot air dryer, a device for heating by irradiating infrared rays, etc. can be adopted. The heating temperature by the heating device is appropriately selected, and is appropriately adjusted so that the remaining solvent or dispersion medium can be volatilized and removed, and the constituent components such as the constituent fibers do not unintentionally decompose or denature.

なお、繊維ウェブの構成繊維中に接着成分や架橋可能な樹脂が存在する場合は、加熱装置へ供することで接着成分による繊維接着を行っても、当該架橋可能な樹脂を架橋させても良い。 If an adhesive component or a crosslinkable resin is present in the constituent fibers of the fiber web, the fibers may be bonded by the adhesive component or the crosslinkable resin may be crosslinked by subjecting the web to a heating device.

また、上述したフィルタ用基材体の製造方法では、使用するPVDFホモポリマーの分子量、PVDFホモポリマーの配合(例えば、分子量の大きいPVDFホモポリマーと分子量の小さいPVDFホモポリマーを混合した紡糸液を用いる)、紡糸液の組成や粘度、紡糸液に含まれるPVDFホモポリマーの固形分濃度、紡糸条件、溶媒あるいは分散媒の除去方法や除去条件などを調整することで、繊維層を構成する繊維の平均繊維径を調整可能であり、本発明にかかる構成を満足するフィルタ用基材を製造できる。 In addition, in the above-mentioned method for manufacturing a filter substrate, the average fiber diameter of the fibers constituting the fiber layer can be adjusted by adjusting the molecular weight of the PVDF homopolymer used, the blending of the PVDF homopolymer (for example, using a spinning solution that is a mixture of a PVDF homopolymer with a high molecular weight and a PVDF homopolymer with a low molecular weight), the composition and viscosity of the spinning solution, the solids concentration of the PVDF homopolymer contained in the spinning solution, the spinning conditions, the method and conditions for removing the solvent or dispersion medium, etc., and a filter substrate that satisfies the configuration of the present invention can be manufactured.

調製した繊維層は単体でフィルタ用基材として使用できるが、必要であれば、繊維層に別途用意した基材(例えば、スパンボンド不織布などシート状の布帛、多孔フィルムなど)を積層して、フィルタ用基材を調製してもよい。 The prepared fiber layer can be used alone as a filter substrate, but if necessary, a filter substrate can be prepared by laminating a separately prepared substrate (e.g., a sheet-like fabric such as a spunbond nonwoven fabric, a porous film, etc.) to the fiber layer.

繊維層と基材の積層方法は適宜選択できるが、ただ重ね合せる方法、繊維層および/または基材の構成成分を一部溶融接着させることによって、あるいは、バインダによって積層一体化する方法、基材の主面上に紡糸した繊維を集積させ基材上に繊維層を形成し積層体を調製する方法などを採用できる。 The method of laminating the fiber layer and the substrate can be selected as appropriate, but it is possible to simply overlap them, to partially melt-bond the components of the fiber layer and/or the substrate, or to laminate them together using a binder, or to prepare a laminate by accumulating spun fibers on the main surface of the substrate to form a fiber layer on the substrate.

なお、繊維層の両主面に基材を積層することで、洗浄後であっても捕集効率に富むフィルタを提供可能なフィルタ用基材を調製でき好ましい。 It is preferable to laminate substrates on both main surfaces of the fiber layer, as this allows the preparation of a filter substrate that can provide a filter with high collection efficiency even after cleaning.

以上のようにして製造した繊維層あるいは繊維層の積層体は、その用途や使用態様に合わせて、リライアントプレス処理などの加圧処理する工程へ供し厚さを調整する、スルホン化処理やプラズマ処理あるいはフッ素ガス処理などの親水化処理へ供する、形状を打ち抜く、成型するなどの各種二次工程へ供しても良い。 The fiber layer or fiber layer laminate produced in the above manner may be subjected to a pressure treatment such as a reliant press treatment to adjust the thickness, a hydrophilic treatment such as a sulfonation treatment, plasma treatment or fluorine gas treatment, or various secondary processes such as punching or molding to a shape, depending on the application or mode of use.

以上のようにして製造したフィルタ用基材を用いて、洗浄して再使用できるフィルタを調製できる。具体的には、織物や編み物同士の間にフィルタ用基材を設けた3層構造のフィルタを調製し、当該3層構造のフィルタを面体に採用したマスクを調製できる。あるいは、フィルタ用基材を備えたフィルタを用いて、エアフィルタを調製できる。 The filter substrate manufactured in the above manner can be used to prepare a filter that can be washed and reused. Specifically, a three-layer filter can be prepared in which a filter substrate is provided between woven or knitted fabrics, and a mask can be prepared in which the three-layer filter is used in the facepiece. Alternatively, an air filter can be prepared using a filter equipped with a filter substrate.

以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The following describes examples of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

(紡糸液)
以下のポリマーをジメチルホルムアミド(沸点:153℃)に溶解させ、固形分濃度が14質量%の紡糸液A~Bを調製した。各紡糸液に含まれているポリマーの種類は以下の通りである。なお、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重体は、PVDFホモポリマーではない。
・紡糸液A:フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重体(ASTM D638プラスチック引張試験方法の標準法に基づき測定される破断強度が、25MPaのフィルムを調製可能な樹脂)
・紡糸液B:PVDFホモポリマー(ASTM D638プラスチック引張試験方法の標準法に基づき測定される破断強度が、45MPaのフィルムを調製可能な樹脂)
(Spinning solution)
The following polymers were dissolved in dimethylformamide (boiling point: 153° C.) to prepare spinning solutions A to B with a solid content of 14% by mass. The types of polymers contained in each spinning solution are as follows. Note that vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer is not a PVDF homopolymer.
Spinning solution A: vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (a resin capable of preparing a film having a breaking strength of 25 MPa as measured according to the standard method of ASTM D638 plastic tensile testing method)
Spinning solution B: PVDF homopolymer (a resin capable of preparing a film having a breaking strength of 45 MPa as measured according to the standard method of ASTM D638 plastic tensile testing method)

(比較例1)
紡糸液Aを以下の紡糸条件へ供することで静電紡糸し、基材上に捕集することで、連続繊維からなる繊維ウェブと基材が積層してなる積層ウェブを調製した。
・金属製ノズル(紡糸液吐出部分)における、紡糸液吐出部分の形状:内径0.44mmの円形状
・金属製ノズルの先端と、捕集体(金属板)との距離:10cm
・紡糸液へ印加した電圧:15kV
・金属製ノズルから吐出された紡糸液:1g/時間
・静電紡糸環境の雰囲気:温度25℃、湿度30%RH
・基材:芯部がポリエステル(融点:260℃)、鞘部がポリエチレン(融点:130℃)の芯鞘型繊維からなるスパンボンド不織布(目付:15g/m、MD方向の強度:38N/50mm、CD方向の強度:16N/50mm、油剤が付与されており繊維捕集面側の主面における表面抵抗は3.5×1012Ω)
そして、調製した積層ウェブを、表面温度を130℃に調整した加熱ロールと接触させ、積層ウェブに残留する溶媒を除去すると共に、スパンボンド不織布における芯鞘型繊維の鞘成分を融解させることで繊維ウェブと基材を接着一体化して、不織布を調製した。
(Comparative Example 1)
The spinning solution A was subjected to electrostatic spinning under the following spinning conditions, and collected on a substrate to prepare a laminated web in which a fiber web made of continuous fibers and the substrate were laminated.
The shape of the spinning solution discharge part of the metal nozzle (spinning solution discharge part): circular with an inner diameter of 0.44 mm. The distance between the tip of the metal nozzle and the collector (metal plate): 10 cm.
Voltage applied to spinning solution: 15 kV
Spinning solution discharged from a metal nozzle: 1 g/hour Electrostatic spinning environment: Temperature 25° C., humidity 30% RH
Substrate: Spunbond nonwoven fabric consisting of core-sheath fibers with a core of polyester (melting point: 260°C) and a sheath of polyethylene (melting point: 130°C) (basis weight: 15 g/ m2 , strength in MD: 38 N/50 mm, strength in CD: 16 N/50 mm, oil agent applied, surface resistance of the main surface on the fiber collecting side is 3.5 x 1012 Ω)
The prepared laminated web was then brought into contact with a heating roll whose surface temperature was adjusted to 130°C to remove any solvent remaining in the laminated web and to melt the sheath component of the core-sheath fibers in the spunbonded nonwoven fabric, thereby bonding and integrating the fiber web and the substrate to prepare a nonwoven fabric.

(実施例1)
紡糸液Aの代わりに紡糸液Bを用いたこと以外は、比較例1と同様にして不織布を調製した。
Example 1
A nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that spinning solution B was used instead of spinning solution A.

調製した各不織布をフィルタ用基材として、その構成と、洗濯前後における初期圧力損失と捕集効率を、表1にまとめた。なお、表中ではフィルタ用基材における繊維ウェブ由来の部分(以降、繊維層と称することがある)の構成繊維を成すポリマーの種類について、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重体を「共重合体」、PVDFホモポリマーを「ホモ」と記載している。 The nonwoven fabrics prepared were used as filter substrates, and their configurations, initial pressure loss before and after washing, and collection efficiency are summarized in Table 1. In the table, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer is described as "copolymer" and PVDF homopolymer as "homo" for the type of polymer that constitutes the constituent fibers of the fiber web-derived portion of the filter substrate (hereinafter sometimes referred to as the fiber layer).

また、洗濯前後における初期圧力損失と捕集効率は、以下の測定方法を用いて求めた。 In addition, the initial pressure loss and collection efficiency before and after washing were determined using the following measurement method.

(洗濯前の捕集効率と初期圧力損失の測定方法)
フィルタ用基材から試験片を採取した。そして、採取した試験片を柴田科学株式会社製の測定装置「AP-9000」に装着した。なお、フィルタ用基材における繊維層側の主面が上流側に面するようにして、試験片を測定装置に装着した。
まず、試験片の有効ろ過面積44cmあたり毎分40リットルとなるよう試験流量を調整(例えば、有効ろ過面積が4.4cmの試験片へ供給する試験流量は毎分4リットル)し、試験片における上流と下流との差圧を測定し、測定された差圧から試験片の初期圧力損失(単位:Pa)を求めた。なお、初期圧力損失の値が低いフィルタ用基材であるほど、通気性に優れるフィルタやマスクを提供できる。
次いで、試験片の有効ろ過面積44cmあたり毎分30リットルとなるよう試験流量を調整(例えば、有効ろ過面積が4.4cmの試験片へ供給する試験流量は毎分3リットル)すると共に、塩化ナトリウム粒子(粒径分布の中央値:0.06~0.10μm、幾何標準偏差:1.8以下)が、濃度50mg/m以下(濃度変動:±15%以下)含有されている試験気流を、試験片の上流側へ供給した。試験気流を1分間供給した後の、試験片における上流側と下流側に存在する当該塩化ナトリウム粒子の濃度を、光散乱式粉じん濃度計を用いて測定し、測定された両濃度から試験片に捕集されている塩化ナトリウム粒子の濃度を算出した。
そして、試験片の上流側へ供給された塩化ナトリウム粒子の濃度に占める、試験片に捕集されている塩化ナトリウム粒子の濃度の百分率を算出し、その値を試験片の捕集効率(単位:%)とした。なお、捕集効率の値が高いフィルタ用基材であるほど、塵埃の捕集性能に優れるフィルタやマスクを提供できる。
以上のようにして測定した初期圧力損失と捕集効率を、フィルタ用基材における洗濯前の初期圧力損失と捕集効率とした。
(Method of measuring collection efficiency and initial pressure loss before washing)
A test piece was taken from the filter substrate. The taken test piece was then attached to a measuring device "AP-9000" manufactured by Shibata Scientific Co., Ltd. The test piece was attached to the measuring device so that the main surface of the filter substrate on the fiber layer side faced the upstream side.
First, the test flow rate was adjusted to 40 liters per minute per 44 cm2 effective filtration area of the test piece (for example, the test flow rate supplied to a test piece with an effective filtration area of 4.4 cm2 was 4 liters per minute), the differential pressure between the upstream and downstream of the test piece was measured, and the initial pressure loss (unit: Pa) of the test piece was calculated from the measured differential pressure. Note that the lower the initial pressure loss value of a filter substrate, the more breathable a filter or mask can be provided.
Next, the test flow rate was adjusted to 30 liters per minute per 44 cm2 effective filtration area of the test piece (for example, the test flow rate supplied to a test piece with an effective filtration area of 4.4 cm2 was 3 liters per minute), and a test airflow containing sodium chloride particles (median particle size distribution: 0.06 to 0.10 μm, geometric standard deviation: 1.8 or less) at a concentration of 50 mg/ m3 or less (concentration fluctuation: ±15% or less) was supplied to the upstream side of the test piece. After supplying the test airflow for 1 minute, the concentrations of the sodium chloride particles present on the upstream and downstream sides of the test piece were measured using a light scattering dust concentration meter, and the concentration of sodium chloride particles captured by the test piece was calculated from both measured concentrations.
The percentage of the concentration of sodium chloride particles trapped by the test piece relative to the concentration of sodium chloride particles supplied to the upstream side of the test piece was calculated, and this value was taken as the collection efficiency (unit: %) of the test piece. Note that the higher the collection efficiency value of a filter substrate, the more excellent the dust collection performance of a filter or mask that can be provided.
The initial pressure loss and collection efficiency measured as described above were taken as the initial pressure loss and collection efficiency of the filter substrate before washing.

(洗濯後における捕集効率と初期圧力損失の測定方法)
フィルタ用基材から別の試験片を採取した。そして、採取した別の試験片をポリエステル製の吸水速乾ニットの間に挟み、周辺を溶着して3層構造のマスクを調製した。調製したマスクを、市販の衣類用洗濯洗剤と共に家庭用洗濯機へ投入し洗濯した後に脱水を行った。このようにしてマスクの洗浄を10回繰り返し、最後に脱水した後のマスクを自然乾燥した。
自然乾燥した後のマスクから前記別の試験片を取り出し、上述の(洗濯前の捕集効率と初期圧力損失の測定方法)へ供することで、同様にして初期圧力損失(単位:Pa)と捕集効率(単位:%)を求めた。
(Method for measuring collection efficiency and initial pressure loss after washing)
Another test piece was taken from the filter substrate. The other test piece was sandwiched between polyester water-absorbing and quick-drying knits, and the periphery was welded to prepare a three-layer mask. The prepared mask was put into a home washing machine together with a commercially available laundry detergent, washed, and then dehydrated. In this way, the mask was washed 10 times, and the mask after dehydration was air-dried.
After air drying, the other test piece was removed from the mask and subjected to the above-mentioned (Method for measuring collection efficiency and initial pressure loss before washing) to similarly determine the initial pressure loss (unit: Pa) and collection efficiency (unit: %).

以上のようにして測定した初期圧力損失と捕集効率を、フィルタ用基材における洗濯後の初期圧力損失と捕集効率とした。 The initial pressure loss and collection efficiency measured in the above manner were taken as the initial pressure loss and collection efficiency of the filter substrate after washing.

Figure 0007702782000001
Figure 0007702782000001

実施例1のフィルタ用基材は、比較例1のフィルタ用基材よりも、洗濯後の捕集効率に優れていた。
なお、比較例1のフィルタ用基材では、洗濯後に捕集効率が大きく低下していた。この理由として、洗浄時に構成繊維(フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重体で構成された繊維)が切断され、繊維層に破断や亀裂が発生したためだと考えられた。それに比べ、実施例1のフィルタ用基材では、洗濯後に捕集効率がそれほど低下していなかった。この理由として、構成繊維として強度に優れるPVDFホモポリマー繊維を含んでいることで、当該繊維が繊維層の骨格となり、洗浄時に繊維層の形状が維持され構成繊維が切断され難く、繊維層に破断や亀裂が発生するのが防止されているためだと考えられた。
The filter substrate of Example 1 was superior to the filter substrate of Comparative Example 1 in terms of collection efficiency after washing.
In addition, in the filter substrate of Comparative Example 1, the collection efficiency was greatly reduced after washing. The reason for this was thought to be that the constituent fibers (fibers composed of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) were cut during washing, causing breaks and cracks in the fiber layer. In contrast, in the filter substrate of Example 1, the collection efficiency was not so reduced after washing. The reason for this was thought to be that the constituent fibers contained PVDF homopolymer fibers, which have excellent strength, became the skeleton of the fiber layer, and the shape of the fiber layer was maintained during washing, making it difficult for the constituent fibers to be cut, and preventing breaks and cracks from occurring in the fiber layer.

(比較例2、実施例2~3)
紡糸液BにおけるPVDFホモポリマーの固形分濃度を、比較例2では8質量%、実施例2では15質量%、実施例3では17質量%に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各不織布を調製した。
(Comparative Example 2, Examples 2 to 3)
Each nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1, except that the solids concentration of the PVDF homopolymer in the spinning solution B was changed to 8 mass% in Comparative Example 2, 15 mass% in Example 2, and 17 mass% in Example 3.

(比較例3~4)
紡糸液BにおけるPVDFホモポリマーの固形分濃度を、比較例3~4では17.5質量%に変更すると共に、基材上に捕集する繊維の量を変更したこと以外は、実施例1と同様にして各不織布を調製した。
(Comparative Examples 3 to 4)
Each nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1, except that the solid content concentration of the PVDF homopolymer in the spinning solution B was changed to 17.5 mass% in Comparative Examples 3 and 4, and the amount of fibers collected on the substrate was changed.

調製した各不織布をフィルタ用基材として、その構成と、洗濯前後における初期圧力損失と捕集効率を、表2にまとめた。なお、表中ではフィルタ用基材における繊維ウェブ由来の部分(以降、繊維層と称することがある)の構成繊維を成すポリマーの種類について、PVDFホモポリマーを「ホモ」と記載している。 The nonwoven fabrics prepared were used as filter substrates, and their configurations, initial pressure loss before and after washing, and collection efficiency are summarized in Table 2. In the table, PVDF homopolymer is listed as "homo" for the type of polymer that constitutes the fibers of the fiber web-derived portion of the filter substrate (hereinafter sometimes referred to as the fiber layer).

Figure 0007702782000002
Figure 0007702782000002

繊維層の平均繊維径が450nmであり目付が0.5g/mである比較例3のフィルタ用基材は、その洗濯後の捕集効率が64.9%であった。また、繊維層の平均繊維径が450nmであり目付が0.9g/mである比較例4のフィルタ用基材は、その洗濯後の捕集効率が72.0%であった。比較例3および比較例4の結果から、仮に、平均繊維径が450nmであり目付が0.8g/mである繊維層を備えたフィルタ用基材を調製した場合、その洗濯後の捕集効率は64.9%から72.0%の間の性能を有していると考えられた。つまり、その洗濯後の捕集効率は72.0%を超えられないと推測された。この理由として、繊維層の平均繊維径が450nmと大きく、繊維層が緻密な構造を有することができないためだと考えられた。 The filter substrate of Comparative Example 3, in which the average fiber diameter of the fiber layer is 450 nm and the basis weight is 0.5 g/m 2 , had a collection efficiency of 64.9% after washing. The filter substrate of Comparative Example 4, in which the average fiber diameter of the fiber layer is 450 nm and the basis weight is 0.9 g/m 2 , had a collection efficiency of 72.0% after washing. From the results of Comparative Example 3 and Comparative Example 4, if a filter substrate with a fiber layer having an average fiber diameter of 450 nm and a basis weight of 0.8 g/m 2 is prepared, it was considered that the collection efficiency after washing has a performance between 64.9% and 72.0%. In other words, it was presumed that the collection efficiency after washing could not exceed 72.0%. The reason for this was thought to be that the average fiber diameter of the fiber layer was as large as 450 nm, and the fiber layer could not have a dense structure.

また、捕集性能に優れるフィルタ用基材を提供するためには、繊維層が緻密な構造を有していることが望ましい。そのため、フィルタ用基材を構成する繊維層の平均繊維径を小さくすることで、洗濯後の捕集効率にも優れるフィルタ用基材を提供できると考えられた。しかしながら、目付が0.8g/mであり平均繊維径が130nmである比較例2のフィルタ用基材は、その洗濯後の捕集効率が72.0%を超えるものではなかった。この理由として、繊維層の平均繊維径が130nmと小さく、構成繊維が切断され難いためだと考えられた。 In addition, in order to provide a filter substrate with excellent collection performance, it is desirable that the fiber layer has a dense structure. Therefore, it was thought that by reducing the average fiber diameter of the fiber layer constituting the filter substrate, a filter substrate with excellent collection efficiency after washing could be provided. However, the filter substrate of Comparative Example 2, which has a basis weight of 0.8 g/ m2 and an average fiber diameter of 130 nm, did not have a collection efficiency of more than 72.0% after washing. The reason for this was thought to be that the average fiber diameter of the fiber layer was as small as 130 nm, making it difficult for the constituent fibers to be cut.

一方、目付が0.8g/mであり平均繊維径が130nmよりも大きく450nm未満である実施例1~3のフィルタ用基材はいずれも、その洗濯後の捕集効率が72.0%を超えるものであった。 On the other hand, the filter substrates of Examples 1 to 3, which had a basis weight of 0.8 g/ m2 and an average fiber diameter of more than 130 nm and less than 450 nm, all had a collection efficiency after washing of more than 72.0%.

以上から、構成繊維として強度に優れるPVDFホモポリマー繊維を含んでいると共に、平均繊維径が130nmより大きく450nm未満である繊維層を備えるフィルタ用基材によって、洗浄後であっても捕集効率に富むフィルタを提供可能な、フィルタ用基材を提供できることが判明した。 From the above, it was found that a filter substrate containing PVDF homopolymer fibers with excellent strength as a constituent fiber and having a fiber layer with an average fiber diameter of more than 130 nm and less than 450 nm can provide a filter substrate that can provide a filter with high collection efficiency even after cleaning.

本発明は、洗浄して再使用できるフィルタを構成する、繊維層を備えたフィルタ用基材に関するものである。当該フィルタ用基材を用いることで、洗浄して再使用できるマスク(例えば、二次元的なシート形状のマスク、三次元的なコルゲート形状やプリーツ形状のマスク、二つ折り形状のマスク、カップ型形状のマスク)や、洗浄して使用できる空気清浄用や空調機用のエアフィルタ(例えば、二次元的なシート形状のフィルタ、三次元的なコルゲート形状やプリーツ形状のフィルタ、デプス型フィルタ)などを提供できる。なお、本発明に係るフィルタ用基材を用いて、液体フィルタを調製してもよい。 The present invention relates to a filter substrate having a fiber layer that constitutes a washable and reusable filter. By using the filter substrate, it is possible to provide masks that can be washed and reused (e.g., masks with a two-dimensional sheet shape, masks with a three-dimensional corrugated or pleated shape, masks with a folded shape, and masks with a cup shape), and air filters for air purifiers and air conditioners that can be washed and reused (e.g., filters with a two-dimensional sheet shape, filters with a three-dimensional corrugated or pleated shape, and depth filters). The filter substrate according to the present invention may also be used to prepare a liquid filter.

Claims (1)

洗浄して再使用できるフィルタを構成するための、繊維層と芯鞘型繊維からなる油剤が付与されているスパンボンド不織布とが積層してなるフィルタ用基材であって、
前記繊維層の構成繊維は連続繊維のみであり、
前記繊維層は構成繊維として、ポリフッ化ビニリデンのホモポリマーを含有した連続繊維を含んでおり、
前記繊維層を構成する連続繊維の平均繊維径が、130nmより大きく450nm未満であり、
前記芯鞘型繊維の鞘成分によって前記繊維層と前記スパンボンド不織布が溶融接着している、
フィルタ用基材(但し、前記繊維層の構成繊維がイオン性界面活性剤を含有しているものを除く)。
A filter substrate for constructing a filter that can be washed and reused, the filter substrate being formed by laminating a fiber layer and a spunbond nonwoven fabric having a core-sheath type fiber and an oil agent applied thereto ,
The fiber layer is made up of only continuous fibers,
The fiber layer includes, as a constituent fiber, a continuous fiber containing a homopolymer of polyvinylidene fluoride,
The average fiber diameter of the continuous fibers constituting the fiber layer is greater than 130 nm and less than 450 nm;
The fiber layer and the spunbonded nonwoven fabric are melt-bonded by the sheath component of the core-sheath type fiber.
A filter substrate (excluding those in which the constituent fibers of the fiber layer contain an ionic surfactant).
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