(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル連続フィラメントからなる部分的に圧着された不織布であって、該ポリエステル連続フィラメントが高融点成分と低融点成分とで構成されている芯鞘構造を有する複合繊維であり、鞘成分を構成する該低融点成分が該高融点成分に対し２０℃以上低い融点を持つポリマからなり、さらに該低融点成分の該ポリエステル連続フィラメントに占める割合が重量比で５％以上４０％以下、該圧着部の空隙率が１０％以上４０％以下、該圧着部面積の不織布表面に占める割合が５％以上３０％以下、かつ該圧着部を構成するフィラメント群の少なくとも一部が扁平率１．５以下のフィラメントであることを特徴とするフィルター用不織布。
【請求項２】
該ポリエステル連続フィラメントの低融点成分が共重合ポリエステルからなる請求項１に記載のフィルター用不織布。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルター性能、強度に優れ、すなわち、高捕集効率と低圧損のフィルター性能を兼ね備えた、高強力なフィルター用不織布に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フィルター材として使用される不織布は、一般に、プリーツ加工を施し、フィルターユニット中での表面積を大きくし、濾過機能を高めたものが使用される。そこで、不織布に要求される特性の一つとして、プリーツ加工性があり、不織布には、ある程度の硬さや強力のある高目付のものが必要となる。
【０００３】
そこで従来から、この機能を満足させるために、フィルター用不織布として、一部、共重合ポリエステル成分を含むポリエステル連続フィラメントからなる高目付不織布を使用することが知られている。
【０００４】
この不織布は通常紡糸口金から、溶融紡出された連続フィラメントをエアーサッカー等の手段により吸引延伸し、移動する網状体の上に開繊堆積させ連続フィラメントウェブとし、次いで同ウェブを部分的に圧着するという方法で得られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のフィルター用不織布では、高目付の不織布を圧着することに主眼が置かれて製造されたものであり、フィルター性能の不十分なものであった。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決し、高捕集効率と低圧損のフィルター性能を兼ね備えた、高強力なフィルター用不織布を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる問題を解決するために、つぎのような手段を採用する。すなわち、本発明のフィルター用不織布は、ポリエステル連続フィラメントからなる部分的に圧着された不織布であって、該ポリエステル連続フィラメントが高融点成分と低融点成分で構成されている芯鞘構造を有する複合繊維であり、鞘成分を構成する該低融点成分が該高融点成分に対し２０℃以上低い融点を持つ共重合ポリエステルからなり、さらに該低融点成分の該ポリエステル連続フィラメントに占める割合が重量比で５％以上４０％以下、該圧着部の空隙率が１０％以上４０％以下、該圧着部面積の不織布表面に占める割合が５％以上３０％以下、かつ該圧着部を構成するフィラメント群の少なくとも一部が扁平率１．５以下のフィラメントであることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、高捕集効率と低圧損という相反するフィルター性能を兼ね備えたフィルターを提供することについて鋭意検討したところ、高融点成分と低融点成分で構成されている芯鞘構造を有する複合繊維をフィルター構成繊維に用いて、接着成分を必要最小限に制御し、さらに扁平率をできるだけ抑えたシート構造を採用することで、意外にもかかる課題をクリアすることができることを究明したものである。しかも、フィルター構成繊維として、芯鞘構造の複合繊維を使用すると、扁平率を抑えても強度的にも優れたフィルターを提供し得ることを究明したものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、不織布を構成するポリエステル連続フィラメントの接着成分、つまり低融点成分、さらに具体的には共重合ポリエステル成分のみに、フィラメント間の接着機能をもたせ、高融点成分、つまりポリエチレンテレフタレート成分には、圧着部分においても、フィラメントの変形を極力抑えることでフィルター機能を高めることを究明したものである。
【００１０】
従って、本発明においては、圧着部の構造が重要であり、具体的には、圧着部の空隙率が１０％以上４０％以下であり、かつ圧着部を構成するフィラメント群の少なくとも一部が扁平率１．５以下のフィラメントであるという構造が重要な基本要件である。
【００１１】
本発明でいう部分的に圧着された不織布とは、不織布中に圧着部と非圧着部が存在し、圧着部と非圧着部の間には、中間圧着部が存在するものをいう。図１に部分的に圧着された不織布断面の模式図を示す。この図において  （ａ）は圧着部、  （ｂ）は非圧着部、  （ｃ）は中間圧着部を示す。圧着部（ａ）  は、不織布を構成している連続フィラメント間が熱と圧力によって融着し、フィラメント密度が高くなった部分である。かかる部分的に圧着された不織布を製造するのに、通常、加熱した一対のエンボスロールが使用されることが多い。
【００１２】
本発明においては、エンボスロールの形態、組合わせ等について特に規制するものではないが、圧着部面積の不織布表面に占める割合が、５％以上３０％以下の範囲に制御する。すなわち、５％より小さい場合は、不織布の強力が非常に弱く、プリーツ加工に耐える強力と硬さのものが得られにくくなる傾向が出現する。また、３０％を越えるとフィルターの初期圧損が非常に大きくなり、目的とするフィルターとしての機能を果たさない。
【００１３】
本発明でいう圧着部の空隙率とは、圧着部の状態を示す指標であり、空隙率が大きい程圧着部に空間が存在することを意味し、フィルターとして圧損を小さくできることを意味する。かかる空隙率は、具体的には、圧着部断面の厚みと不織布の目付から圧着部の密度を求め、その密度のポリエステルの密度に対する百分率（％）を計算することで求められ、１０％以上４０％以下の範囲の空隙率を有する場合に本発明で目標とするフィルター機能を達成することができる。空隙率１０％未満では、フィルター性能の初期圧損が高いばかりでなく、捕集効率も悪くフィルターとしては不十分なものである。また、空隙率が４０％を越えると、不織布の接着が不十分となり、プリーツ加工可能な強力を持った不織布を提供しにくくなる。
【００１４】
本発明でいう圧着部を構成するフィラメント群の少なくとも一部が扁平率１．５以下のフィラメントであるとは、圧着部のフィラメント間の密度、空隙および接着状態をも意味するものであり、これをフィラメントの変形状態で間接的に表現したものである。変形が大きいと、密度が大きく、接着状態も良好であるが、空隙が小さくなり、フィルターとして圧損が大きくなり好ましくないことを意味する。したがって、いたずらに高接着力を求めるのではなく、より小さいフィラメントの変形で圧着することがフィルター機能を高める上で重要である。
【００１５】
図２に扁平率１．５以下のフィラメントを含んだ場合の圧着部の模式図を示した。また、図３に扁平率１．５以下のフィラメントを含まない場合の圧着部の模式図を示した。図２の扁平率１．５以下のフィラメントを含んだ場合は、フィラメント間の圧着（接着）がその表層部分で行われており、強力が強くかつフィルター性能が高い不織布を得るために非常に有効であることがわかる。
【００１６】
また、本発明でいうフィラメントの扁平率は、不織布の圧着部断面の走査型電子顕微鏡写真等から、圧着部を構成するフィラメント断面の長径及び短径を測定し、扁平率＝（長径）／（短径）で算出することができる。このとき、圧着部断面が必ずしもすべてのフィラメント横断面となるように切断することはできないが、連続フィラメント不織布においては、フィラメントの配向がランダムであることや扁平率の小さいものが少なくとも一部に存在すれば良いという本発明の主旨から、任意の圧着部断面で測定、計算することで確認できる。扁平率が１．５以下のものを含まない場合は、圧着部を構成するフィラメントの変形が非常に大きく、圧着の程度が強すぎることを示し、フィルター性能の初期圧損が大幅に高くなるばかりでなく捕集効率も悪く、目的とするフィルター性能の不織布を提供することができない。
【００１７】
本発明でいうポリエステル連続フィラメントは、低融点成分と高融点成分とで構成されており、かつ芯鞘構造を有する複合繊維で構成されているのが、強度、空隙率の調整のし易さ上から重要である。低融点成分は、高融点成分に対し２０℃以上低い融点を持つポリマ、好ましくは共重合ポリエステルであることが、圧着部におけるフィラメントの変形を抑え、扁平率１．５以下のフィラメントが得易く、フィラメント間の接着を効率良く達成し、本発明の目的である高性能、高強力なフィルター用不織布を得る上で重要である。さらに、上述芯鞘構造を有する複合繊維としては、一般的な同心円が最も好ましいが、偏芯円形、異型断面型の複合繊維でもさしつかえない。いずれの場合においても、鞘成分を構成する低融点成分は、後述する如くできるだけ少量に止めるのが好ましい。
【００１８】
本発明の低融点成分、好ましくは共重合ポリエステル成分としては、アジピン酸、イソフタル酸等を共重合したポリエステルを使用することができる。かかる低融点成分（鞘成分）は、全ポリエステル連続フィラメント中に重量比で、５％以上４０％以下とすることが重要であり、５〜３０％の割合で占めるのが好ましい。すなわち、５％より少ない場合は不織布の強力が非常に弱く、プリーツ加工に耐える強力と硬さのものが得られにくい。また、４０％を越えると圧着部でのフィラメントの変形が大きくなり、フィルター性能の初期圧損が大幅に高くなるばかりでなく捕集効率も悪く、目的とするフィルター性能のものが得られにくくなる傾向がでてくる。
【００１９】
また、ポリエステル連続フィラメントの高融点成分、低融点成分のいずれにおいても酸化チタン、カーボンブラック等の添加剤を含んでもよいことはいうまでもない。
【００２０】
本発明の不織布は、部分的に圧着された不織布であり、該圧着部におけるフィラメントの変形を抑えることにより、初期圧損が低く、高い捕集効率を有するフィルター用不織布を提供できる。
【００２１】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。なお、実施例における各種特性は次の方法により測定した。
【００２２】
圧着部の空隙率：
下記の方法で厚み及び目付を測定し、計算により求めた。
【００２３】
厚み  ：    不織布断面の走査型電子顕微鏡写真から圧着部の厚みを測定
目付  ：    不織布１  ｍ２  当たりの重量を測定
密度  ：    （厚み）／（目付）
空隙率：    （１−（（密度／１．３８））×１００
フィラメントの扁平率：
不織布断面の走査型電子顕微鏡写真から圧着部を構成するフィラメント断面の長径及び短径を測定し、扁平率＝（長径）／（短径）で計算した。
【００２４】
引張強さ（ストリップ法）：
幅１．５ｃｍ×長さ２５ｃｍの試料片をつかみ間隔１５ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分により測定した。
【００２５】
初期ダスト捕集効率（計数法）、初期圧損
ブロアが装着されているダクトに１７０ｍｍ径の平板状サンプルを装着し、試験室にて大気をブロアにより風速３ｍ／分で吸引した。ダストは、試験室内の大気塵で評価した。
【００２６】
サンプル上流側（ａ）及び下流側（ｂ）のダスト（０．５〜１μｍ）個数をパーティクルカウンター（リオン株式会社製ＫＣＯ１Ｂ）にて計測し、次式で捕集効率を求めた。
【００２７】
捕集効率（％）＝［（ａ−ｂ）／ａ］×１００
同時に初期圧損は、マノスターゲージ（ヤマモト電気株式会社製ＷＯ−８０）にて測定した。
【００２８】
実施例１、２、３
融点が２６０℃のポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、融点が２３０℃のイソフタル酸共重合ポリエステルを鞘成分とし、芯成分と鞘成分の重量比を８：２とした複合連続フィラメントを単糸繊度２ｄで溶融紡出し、空気圧により開繊した後、移動するネット上に堆積させ、１対の加熱エンボスロールを使用し、表面温度１９０℃、それぞれ線圧４０、６０、８０Ｋｇ／ｃｍで圧着し、目付２６０ｇ／  ｍ２  、厚さ０．６ｍｍの不織布を得た。
【００２９】
得られた不織布は、それぞれ初期ダスト捕集効率が高くかつ初期圧損の低いフィルター性能の優れたものが得られた。また、引張強さも十分に強く、プリーツ加工に耐えられるものであった。この不織布の特性を表１に示す。
【００３０】
比較例１
融点が２６０℃のポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、融点が２３０℃のイソフタル酸共重合ポリエステルを鞘成分とし、芯成分と鞘成分の重量比を８：２とした複合連続フィラメントを単糸繊度２ｄで溶融紡出し、空気圧により開繊した後、移動するネット上に堆積させ、１対の加熱エンボスロールを使用し、表面温度２２０℃、線圧８０Ｋｇ／ｃｍで圧着し、目付２６０ｇ／  ｍ２  、厚さ０．６ｍｍの不織布を得た。
【００３１】
得られた不織布は、圧着部の空隙率が８％と低く引張強さは非常に強く接着は強固であるが、フィルター性能については不十分なものであった。この不織布の特性を表１に示す。
【００３２】
比較例２、３
融点が２６０℃のポリエチレンテレフタレートと融点が２３０℃のイソフタル酸共重合ポリエステルの連続フィラメントを、それぞれ単糸繊度２ｄで、重量比８：２となるよう紡糸混繊し、空気圧により開繊した後、移動するネット上に堆積させ、１対の加熱エンボスロールを使用し、表面温度２３０℃、それぞれ線圧６０、８０Ｋｇ／ｃｍで圧着し、目付２６０ｇ／  ｍ２  、厚さ０．６ｍｍの不織布を得た。
【００３３】
得られた不織布は、圧着部を構成するフィラメントが変形し、扁平率が１．５より大きいものしかなく、フィルター性能について不十分なものであった。この不織布の特性を表１に示す。
【００３４】
【表１】
0003622334.tif 000002
【００３５】
【発明の効果】
本発明のフィルター用不織布は、不織布を構成するポリエステル連続フィラメントの共重合ポリエステル成分にのみ、フィラメント間の接着機能をもたせ、ポリエチレンテレフタレート成分は圧着部分においても、フィラメントの変形を抑えフィルター機能を高めることにより、高捕集効率と低圧損の性能を兼ね備えたものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この図は、本発明のフィルター用不織布の一例を示す断面の模式図である。
【図２】この図は、扁平率１．５以下のフィラメントを含んだ場合の圧着部の模式図を示す。
【図３】この図、扁平率１．５以下のフィラメントを含まない場合の圧着部の模式図を示す。
【符号の説明】
（ａ）：圧着部
（ｂ）：非圧着部
（ｃ）：中間圧着部
【図１】
0003622334.tif 000003
【図２】
0003622334.tif 000004
【図３】
0003622334.tif 000005