(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向された合成繊維及び結合剤からなる繊維ウェブ（１）を、結合剤の軟化温度範囲にて加熱し、互いが結合した合成繊維とし、続いて前記繊維ウェブ（１）を、溝付きカレンダーロール（３）の間で成形し同時に冷却することによってプリーツ加工用スペーサーを備えるプリーツ加工可能なフィルター材料を不織布から製造する方法であって、
前記結合剤が、熱可塑性繊維成分を含む二成分繊維からなる熱可塑性結合剤又は熱架橋性結合剤であり、
前記加熱が炉（２）の中で実施され、前記溝付きカレンダーロール（３）が前記結合剤の軟化温度より低い温度にあることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記二成分繊維が、前記熱可塑性繊維成分の混合又は紡糸によって、前記繊維ウェブに加えられるか、又は前記繊維ウェブ（１）に紡糸される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱可塑性の結合剤又は前記熱架橋性の結合剤が、前記繊維ウェブ（１）に吹き付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記熱可塑性の結合剤又は前記熱架橋性の結合剤が、浸漬又は含浸によって前記繊維ウェブ（１）に加えられる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
熱可塑性結合剤と熱架橋性結合剤の組合せを結合剤として用いることを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記繊維ウェブ（１）が、前記炉（２）の中で、前記結合剤の溶融温度領域の温度まで加熱される、請求項１から５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記炉の温度が、100℃と240℃の間の温度、特に200℃である、請求項１から６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記カレンダーロールの温度が70℃と150℃の間の温度、特に80℃と90℃の間の温度である、請求項１から７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記繊維ウェブ（１）が、前記カレンダーロール（３）によって、その指定された断面領域（６）に強化された圧力を加えられる、請求項１から８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記カレンダーロールの間で成形し同時に冷却する工程が、前記繊維ウェブの寸法補正をともなう、請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
単位面積当たりの重量が60〜400ｇ／ｍ２、特に200ｇ／ｍ２の繊維ウェブ（１）を使用する、請求項１から１０の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルター材料自体から形成された、プリーツ加工用のスペーサーを備えるプリーツ加工可能なフィルター材料を、不織布（フリース）から製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
USP-3,531,920には、型押しされたバルジ、突起を持つプリーツ加工されたフィルター媒体を製造する方法が記載されている。この方法では、フィルター材料が巻きだしロールからプレス機に導かれるが、このプレス機は、たがいに反対方向に回転可能な、２つの加熱されたシリンダーからなる。これらのシリンダーは、たがいに相手に噛み込むバルジと、それに対応するくぼみを設けられ、その間を通過するフィルター材料は深絞り加工により永続的に維持される変形を受ける。この変形過程は、深絞りされた領域のフィルター材料の構造に影響をあたえ、そのためフィルター作用に対して重要な領域のフィルター特性が当初から変化、低下する。すなわち当初から所望のフィルター特性を得ることができない。
【０００３】
前記の方法は、EP 0 429 805 A2に記載の方法によって改善される。EP 0 429 805 A2の記載によれば、平らなフィルター媒体が、ロールによって走行方向に対して斜めにひだ寄せされ、このひだ寄せされた材料は、続いて成形装置のフォロワーにより縦長のバルジを型押しされる。このひだ寄せは、バルジの型押しによって付加的な材料を必要とすることにより、材料中に張力が生じたり、フィルター媒体の深絞りされた領域の構造が変化したりするのを防止する。しかし、この方法にもまた欠点があり、プレス操作によって形成されるスペーサーは、フィルター面の一部分にしか型押しされない。
【０００４】
さらにDE 196 30 522 A1には、配向性のある合成繊維又は配向性のない合成繊維からなる繊維ウェブに、独特の輪郭を持った、すなわち溝付きのカレンダーロールの間で溝付けを行い、剛性をあたえることが記載されている。この方法によって、不織布の均質性に変化を生じることなく、不織布からなるフィルター材料を製造することができる。しかしながら、これらフィルター材料はカレンダーロールの外において、材料搬送のための引張力によって、その一部がふたたび平坦に戻るので、その限りにおいて要求される溝は完全に満足されなかった、すなわち製造されたフィルター材料は、所望の溝を完全に備えるものではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、安定性の高いフィルター材料が製造されるようなフィルター材料の製造方法を生み出すことである。形成されるスペーサーは、製造過程や後のフィルター運用の際に機械的及び／又は熱的な負荷の影響を受けても、その形状を保持し、高い安定性を示さなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、冒頭に述べた種類の製造方法において、次のようにして解決される。すなわち、まず配向性のある合成繊維と、熱可塑性及び／又は熱架橋性がある結合剤とからなる繊維ウェブを、少なくとも結合剤の軟化温度及び／又は架橋温度まで、炉の中で加熱する。これに続いて繊維ウェブに対して、独特の輪郭を持った、すなわち溝付きカレンダーロールの間において、成形と冷却を同時に行う。この手順により、非常に高い安定性と高い形状維持能力を有し、すなわち安定性が高くかつ形状を長く維持することができ、それによって濾過特性が高度に維持される、フィルター材料が得られる。
【０００７】
フィルター材料のすべてにおしなべて所望の強さをあたえるには、配向性のある合成繊維が必要である。繊維相互間の安定した構造を得るために、結合剤を使用する。このとき、結合剤は、熱可塑性のある結合剤として機能するものでも、熱架橋性のある結合剤として機能するものでもよい。繊維ウェブを炉の中で処理する温度は、熱可塑性の結合剤を含む繊維ウェブの場合、少なくとも結合剤の軟化温度領域に達するように設定される。これにより個々の繊維は、熱可塑性の結合剤を介して互いに結合される。
【０００８】
熱架橋性の結合剤を使用する場合、制御された架橋が生じる架橋温度領域に達するまで、炉の中の温度が上昇される。繊維ウェブの安定した構造が得られるまで、架橋を行う。このように処理された繊維ウェブは、その後カレンダーロールに導かれるが、このカレンダーロールの温度は炉の温度より低く設定される。カレンダー処理の間、繊維ウェブは冷却され同時に成形される。つまり繊維ウェブは成形されたスペーサーを持つようになる。この繊維ウェブは、カレンダーロールを出た後、永続的で非常に高い安定性を持つ。
【０００９】
この繊維ウェブを製造し、熱可塑性の結合剤を加える非常に有利な方法は、不織布を製造する間に、熱可塑性繊維成分を含む二成分繊維を不織布に加えるという方法である。この方法に適する二成分繊維は、心材−表面材構造、島構造、並列（side by side）構造を持つ繊維である。この二成分繊維を、繊維成分の混合又は紡糸によって加えることができる。炉中における加熱によって、二成分繊維の熱可塑性成分が軟化又は溶融し、繊維ウェブ中で繊維の所望の結合が生じる。
【００１０】
炉の温度は、結合剤成分の少なくとも軟化又は溶融が生じるような温度が選択される。これは一般に、90℃と240℃の範囲で得られる。カレンダーにおける温度低下の間に、ポリマーが溶融、再硬化することにより、所望の繊維の結合が得られる。
【００１１】
熱可塑性の結合剤又は架橋性の結合剤は、他の形態（粉末、分散系、溶液）のものを使用することも可能であり、他の形態のものを繊維ウェブに加え、又は繊維ウェブに塗布することができる。後者、すなわち塗布する場合には、例えば結合剤を繊維ウェブに吹き付けることによって行うことができる。結合剤を浸漬又は含浸によって繊維ウェブに加えるという方法も可能である。
【００１２】
炉の中の温度は、結合過程が信頼性をもって可能な限り短時間で行われるように設定される。熱可塑性結合剤の種類に応じて、温度はその結合剤の軟化温度領域又は溶融温度領域に設定される。一般的に炉の中の温度は、使用される結合剤の種類に応じて、100℃と240℃の間、好ましくは200℃に設定される。二成分繊維の心材−表面材構造の場合、心材の溶融温度以下の温度が選択される。しかしこの場合、心材成分の融点を25℃以上下回らないようにしなければならない。表面材はその溶融温度まで加熱され、これによって表面層の良好な接着が得られる。
【００１３】
カレンダーロールの温度は、結合剤の軟化温度領域以下の温度となるように、選択される。一般的にこの温度は約70℃〜150℃の範囲にある。処理過程をできるだけ単純に構成するには、80℃〜90℃の温度領域が好ましい。ロールの温度は、永続的な変形、すなわち永続的に変形が維持されることが可能となる程度に、繊維ウェブを冷却できなければならない。カレンダーロールの温度と、カレンダーロール間における繊維ウェブの滞留時間は、それぞれの結合剤に応じて設定される。
【００１４】
融着していない繊維ウェブを三次元的構造に形成するだけでなく、カレンダーの中では繊維ウェブを均一な厚みに補正することも同時に行う。すなわちカレンダーロールは、繊維ウェブをバルジを有する三次元構造に形成すると同時に、繊維ウェブの厚みが一様になるように機能する。繊維ウェブはすでに炉中の熱の作用のもとで体積が減少するが、最終的な厚みの補正はカレンダーロールの間で初めて行われる。
【００１５】
好ましい実施形態では、その表面に不均一性を生じることなく、繊維ウェブをカレンダーロールによって一様に圧縮することを意図する。所望のスペーサーは、さまざまな実施形態とすることができる。しかし好ましい実施形態では、フィルター材料中の正弦波状の波形によりスペーサーを形成することが意図される。波の山と谷は走行方向に沿って配置されて延伸する。すなわち長手方向に垂直のフィルター材料の断面は、正弦波状であり、この正弦波状の波形によりスペーサが形成される。
【００１６】
本発明のフィルター材料をプリーツ加工することによって、折り畳み体を形成することができる。このときフィルター材料の溝は、折り畳み体においてスペーサーとして機能する。このようなフィルター材料の溝によって、フィルター材料をプリーツ加工した際に、折り畳まれた、隣り合うフィルター材料部分が、全面に亘って接するがことなく、部分的に接し、部分的に離れた状態を保つことができる。
【００１７】
このために使用されるのが、たとえばDE 196 30 522 A1に示されている溝付きのカレンダーロールである。この溝付けは全断面にわたって一様であり、フィルター材料も一様な厚みを持つ。すなわちカレンダーロールの表面には、軸方向に一様に溝が設けられ、しかも対向するロールの表面間の間隔が全体に亘って同様となるように構成されている。しかしカレンダーロールが対応する形状であれば、繊維ウェブの指定された断面領域に圧力、プレスを強化して加えることが可能であり、その結果フィルター材料のこれらの箇所により大きな剛性をもたらすことができる。
【００１８】
本発明のフィルター材料をプリーツ加工して、折り畳みパックもしくは折り畳み体が形成される。一例として、折り畳みパックは、スペーサーを備える、細長く形成されたフィルター材料を、部分片が連続した形となるようにジグザグに折り畳む、プリーツ加工によって形成される。このとき、その順次続く部分片の隣接する部分は、スペーサーの凸部同士、凹部同士、もしくは波の山、谷が対向するように構成される。このような折り畳みパックは、例えば欧州特許出願第0382329号に記載され、そこでは折り畳みパックは全体として直方体に形成されている。
【００１９】
当然のことながら、たがいに間隔を取る隆起又はくぼみによって、スペーサーを形成することも可能である。これにより特定のフィルター材料を形成することができる。フィルター材料の断面形状、スペーサーの形状として、さまざまな幾何学形状、ジオメトリーを考えることができる。
【００２０】
フィルター材料にみぞと隆起、突起のどちらを設けるかは、フィルター材料の後の用途を考慮して選択することができる。一般的にその高さは、フィルター材料の厚みの少なくとも４分の１に相当する必要がある。
【００２１】
使用される繊維ウェブは、単位面積当たりの重量が60〜400ｇ／ｍ2であることが好ましく、より好ましくは200ｇ／ｍ2である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
添付の図面を用いて本発明をさらに詳しく説明する。
【００２３】
図１は本発明の方法の概略図である。繊維ウェブ１は炉２に導かれ、そこで加熱される。繊維ウェブの進行方向は、図１において矢印で示される。加熱は、たとえば空気などの高温ガスにより、赤外線輻射装置又はそのほかの装置により、また必要ならばこれらの組合せにより行うことができる。加熱工程によって、繊維ウェブ１に含まれている熱可塑性の結合剤が、少なくともその軟化温度に達するまで加熱される。このとき炉の温度は、100℃から240℃、好ましくは200℃に設定される。次には図１に示すように、繊維ウェブ１の圧縮が行われて、繊維ウェブ１は厚みが減少する。カレンダーロール３は、互いに反対方向に回転し、互いに相補する表面みぞ４を備えている。カレンダーロール３の温度は、70℃から150℃、好ましくは80℃から90℃に設定される。
【００２４】
この実施例では、単位面積当たりの重量が200ｇ／ｍ2であり、熱可塑性繊維成分を含む二成分繊維からなる熱可塑性の結合剤を含む繊維ウェブに対して波形の溝付けが行われる。このとき結合剤は、繊維成分の混合によって付加されている。この実施例では、一方のカレンダーロール３の波の山が、他方のカレンダーロール３の波の谷と相対し、繊維ウェブに対して、その長手方向垂直断面が波形となるように、カレンダーロールが構成されている。このカレンダーロール３同士の間隔、すなわちカレンダーロールの表面間の間隔は、繊維ウェブ１を完全に押しつぶしてしまわず、繊維ウェブ１が通過するための空間、自由空間がロール３の間に存在するように選択される。繊維ウェブ１がカレンダーロール３を出てフィルター材料５となるとき、フィルタ材料の厚みをこの間隔が決定する。
【００２５】
図２は、フィルター材料５の一部分の断面図を示す。この拡大概略図は、フィルター材料５がカレンダーロール３により溝のついた構造、波形の構造を付与され、この構造がフィルター材料５の全断面にわたって一様であることを示す。このフィルター材料５を折り畳んで、プリーツ加工されたフィルター、折り畳み体が製造され、その際にこの溝はスペーサーとして機能する。このときフィルター材料の波形の構造は、溝又は突起の高さがフィルター材料の４分の１となっている。
【００２６】
図３は、図２と同様に、フィルター材料５の一部の断面図を示す。このフィルター材料５には、圧力を強化して加えられた、より強い圧力を加えられた横断面領域６が存在する。このような構造は、たとえば一方のカレンダーロールの波形フレームを、反対方向に回る他方のカレンダーロールの波形フレームよりも、そのカレンダーロールに向かって大きく突き出すことによって得ることができる。
【００２７】
図４は、図２に示したフィルター材料５をプリーツ加工したものの一部分の断面図を示す。この場合フィルター材料５は、長手方向垂直断面が波形、溝の付いた構造を示すように形成され、長手方向を横断する方向に折り目を付けられて、プリーツ加工されている。すなわち、この実施例では、隣り合う部分片の溝の凸部同士、凹部同士が互いに対向するように、フィルタ材料５がプリーツ加工されている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、フィルター材料自体から形成されたプリーツ加工用のスペーサーを備える、プリーツ加工可能なフィルター材料を、不織布から製造する方法に関する。この方法では、配向された合成繊維と、熱可塑性結合剤及び／又は熱架橋性の結合剤とからなる繊維ウェブ（１）が、炉（２）の中で、少なくとも結合剤の軟化温度及び／又は架橋温度に加熱される。それに続き繊維ウェブ（１）が、溝付きカレンダーロール（３）の間で成形され、同時に冷却される。
【００２９】
このような方法で製造されたフィルター材料は、機械的及び／又は熱的な負荷の影響を受けても、その形状を保持し、高い安定性を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】繊維ウェブが通過する、カレーダーロールを備える炉の概略図である。
【図２】溝付きフィルター材料の横断面図である。
【図３】別の形態の溝付きフィルター材料の横断面図である。
【図４】図２に示すフィルター材料をプリーツ加工したものの断面図である。
【符号の説明】
１      繊維ウェブ
２      炉
３      溝付きカレンダーロール
４      表面溝
５      フィルター材料
【図１】
0003660602.tif 000002
【図２】
0003660602.tif 000003
【図３】
0003660602.tif 000004
【図４】
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