(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１００℃以上、２２０℃以下の温度で溶融開始する接着繊維が２０〜８０％配合され、残りが前記接着繊維の溶融開始温度より３０℃以上高温の融点を有する被接着繊維である繊維が混繊されることにより構成され、処理流体の流入側より流出側に向かって平均デニールが太いものから細いものになるよう２層以上の繊維層が積層され、細い繊維層側からのニードルパンチ加工により構成繊維が互いに絡着された一体型の密度勾配型不織布であって、流体流入側の繊維層は構成繊維の平均デニールが４〜１２デニール、空隙率が９５〜９９％で、流体流出側の繊維層は構成繊維の平均デニールが０．６〜３デニール、繊維密度が０．０７〜０．３５ｇ／ｃｃであり、かつ前記不織布を構成する各繊維層は接着繊維が溶融開始する温度以上の温度で厚さ方向に全体に加熱処理されて接着繊維により被接着繊維が固着されてバインダーが使用されていないことを特徴とするフィルター用不織布。
【請求項２】
接着繊維が高融点成分と低融点成分からなる複合繊維である請求項１記載のフィルター用不織布。
【請求項３】
複合繊維の高融点成分がポリエステルであり、低融点成分が変性ポリエステルである請求項２記載のフィルター用不織布。
【請求項４】
変性ポリエステルが結晶性ポリエステルである請求項３記載のフィルター用不織布。
【請求項５】
接着繊維がポリプロピレン繊維である請求項１記載のフィルター用不織布。
【請求項６】
不織布を構成する繊維層が加熱処理された後、流体流出側の繊維面が接着繊維の溶融開始温度より高い温度で接触加熱処理されて繊維の毛羽だちを防止したと共に密度を上げた請求項１記載のフィルター用不織布。
【請求項７】
不織布を構成する繊維層の流体流出側の繊維面に熱可塑性樹脂が塗布されて繊維毛羽だちを防止したと共に密度を上げた請求項１記載のフィルター用不織布。
【請求項８】
１００℃以上、２２０℃以下の温度で溶融開始する接着繊維が少なくとも２０％配合され、残りが前記接着繊維の溶融開始温度より３０℃以上高温の融点を有する被接着繊維である繊維により構成され、処理流体の流入側より流出側に向かって平均デニールが太いものから細いものになるよう２層以上の繊維層が積層され、細い繊維層側からのニードルパンチ加工により構成繊維が互いに絡着された一体型の密度勾配型不織布であって、流体流入側の繊維層は構成繊維の平均デニールが４〜１２デニール、空隙率が９５〜９９％で、流体流出側の繊維層は構成繊維の平均デニールが０．６〜３デニール、繊維密度が０．０７〜０．３５ｇ／ｃｃであり、かつ前記不織布を構成する各繊維層は接着繊維が溶融開始する温度以上の温度で厚さ方向に全体に加熱処理されて接着繊維により被接着繊維が固着されていると共に、不織布を構成する繊維層の流体流出側の繊維面に熱可塑性樹脂が塗布されて繊維毛羽だちを防止し、密度を上げたことを特徴とする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】
本発明は各種空気清浄機や流体処理装置に用いるフィルター用不織布、特に袋状等に成形されてエレメントとなる成形フィルターに好適な不織布に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車エンジン吸気用クリーナーに用いられる濾材としては、如何にして高い清浄効率を維持しつつ、高いダスト保持量を確保し、寿命を延ばすかという課題に対して、各種密度勾配型不織布材が利用されている。
【０００３】
この密度勾配型不織布は主に繊維径を異ならしめた複数の繊維層を空気の流入側から流出側に向かって順次小さくなるように配列させた構成よりなり、この繊維層構造体は通常、エマルジョン系接着剤や粉末接着剤、更にこれらと接着繊維の複合等により繊維同士が固着され、力学強度等が確保されると共に、密度勾配の度合いが高められている。
【０００４】
この種の部材の製造方法としては、従来乾式不織布と湿式法の紙や不織布がある。
例えば、乾式不織布では、繊維径の異なる複数の繊維層とスパンボンド繊維層を用いたもの（特公昭５９−２３８４７号公報参照）や、繊維層が一部融着用繊維を含む密度勾配を有し、粉末状樹脂を用いたもの（特公平２−４５４８４号公報参照）が知られており、また湿式不織布では繊維層が熱接着繊維と捲縮繊維を有し、樹脂接着剤を用いたもの（特開平４−５９００７号公報参照）が提案されている。
【０００５】
また、自動車エンジン吸気用クリーナーでは限られた容積に収まり、有効な濾過性能を確保するため、濾材にプリーツ状加工を施し、フィルターエレメントとして利用することが行われている。
これらエレメントは濾材を薄くしてプリーツの間隔を狭くし、濾材濾過面積を上げて性能を確保したり、濾材を厚くして濾材自身の単価面積当りの濾過性能を向上させてプリーツ間隔を広げ、濾過面積を低減させてエレメントの性能を確保するという技術が用いられている。
【０００６】
なお、上記の如きプリーツ状濾材は、別部材の側面部やつば部を接合されてエレメントに形成されるため、プリーツ形状等の変形に耐え得る強度と伸度を有し、濾過特性を維持する剛性を有することが肝要である。
【０００７】
一方、上記方法と異なり、製造コスト低減のために同一濾材を用い、プリーツ部と側面部あるいはつば部を熱プレスにより一体成形させることが提案されている。（特開平８−２４５４６号公報参照）
この場合、濾材には熱に対して変形し易く、変形に対して強度と伸びがあり、冷却後は硬いことが要求される。
また、同様の目的で濾材の構成繊維に熱接着繊維を含むものが提案されている。（特開平８−３０９１３６号公報参照）
他方、濾材が超音波ウエルダーにて接合され、エレメント側面部やつば部を形成する技術もある。この場合も濾材には前記同様の要求と共に、超音波ウエルダー加熱による変色耐性が要求される。
【０００８】
以上のような各種既知の技術以外にも更に、複合接着繊維を３０％以上含有し、ニードルパンチを施した後、熱処理した密度勾配型フィルターがある。（特公昭５３−３３７８７号公報参照）
この種の濾材は建造物空気調和用や塗装用フィルターあるいは液体用フィルターとして使用されているが、エレメント成形に関しては全く使用の事実は記載されていない。
【０００９】
また、複合接着繊維が７０％以上含まれた繊維層と、３０％以下含まれた繊維層を一体にニードルパンチし、熱処理後、さらに繊維層の表面を加圧、平滑化した液体用濾材が提案されている。（実開昭６０−１４４９２２号公報参照）
しかし、この濾材は平滑面に除去物を集積させる液体フィルターについてであり、処理流体の流れ方向に粗密の構造を有したものではない。
【００１０】
また別のものとして、濾材の密層面の毛羽の発生を防止するために、芯鞘型の複合繊維を用いることも提案されている（特開昭６１−８２８１９号公報参照）が、未だ十分なものではないので密層側に織物や割布などを張り合わせている現状である。
【００１１】
【発明が解決しよしとする課題】
本発明は上述の如く従来技術が夫々一長一短を有するが全体として成形用フィルター用不織布の適性に未だ十分に満足すべき状態を得るに至らないことに鑑み、その改善を試み、特に従来のバインダータイプの不織布では熱成形性に不具合を起こし、例えば側面部が破れたり、フランジ部の密度が上がらなかったりした事実に着目し、構成繊維の種類ならびに流体流入側と流体流出側の各繊維層の平均デニール及び密度に適性を見出すことにより上記欠点を解消し、熱成形性にすぐれ、成形フィルターへの成形を良好かつ容易ならしめると共に、コストの低減をはかり、経済性を向上せしめることを目的とするものである。
【００１２】
即ち、上記目的に適合する本発明は、１００℃以上、２２０℃以下の温度で溶融開始する接着繊維が２０〜８０％配合され、残りが前記接着繊維の溶融開始温度より３０℃以上高温の融点を有する被接着繊維である繊維が混繊されることにより構成され、処理流体の流入側より流出側に向かって平均デニールが太いものから細いものになるよう２層以上の繊維層が積層され、細い繊維層側からのニードルパンチ加工により構成繊維が互いに絡着された一体型の密度勾配型不織布であって、流体流入側の繊維層が構成繊維の平均デニールが４〜１２デニール、空隙率が９５〜９９％で、流体流出側の繊維層が構成繊維の平均デニールが０．６〜３デニール、繊維密度が０．０７〜０．３５ｇ／ｃｃであり、かつ前記不織布を構成する各繊維層は接着繊維が溶融開始する温度以上の温度で厚さ方向に全体に加熱処理されて接着繊維により被接着繊維が固着されてバインダーが使用されていない不織布である。
【００１３】
上記不織布における接着繊維としてはポリプロピレン繊維か、あるいは高融点成分と、低融点成分が複合された繊維を用いることが好ましく、後者の場合、高融点成分にはポリエステル、一方、低融点成分には変性ポリエステルを用いることが好ましい。低融点成分の変性ポリエステルは非結晶性であってもよいが、結晶性でもよく、むしろ好ましい。
また不織布を構成する繊維層が加熱処理された後、さらに流体流出側の繊維面を接着繊維の溶融開始温度より高い温度で接触加熱処理することにより繊維の毛羽立ちを防止し、密度を上げる場合もあり、不織布を構成する繊維層の流体流出側の繊維面に熱可塑性樹脂を塗布して繊維の毛羽立ちを防止し、密度を上げる場合もある。
【００１４】
【作用】
本発明不織布を用いて成形フィルターに成形するときは、接着繊維の溶融により接着繊維と被接着繊維が固着するのでバインダー使用の如く硬くなることがなく、柔軟性を有して加工性を良好とし、熱プレスによる一工程での成形を容易かつ効率よく行うことを可能とする。
しかも、接着繊維の配合量、繊維デニールを変化させることにより成形フィルターの粗密度合いを適切に調節し高い清浄効率を維持させる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、更に添付図面を参照し、本発明の具体的実施の形態を説明する。
【００１６】
先ず、本発明不織布はバインダーを使用することなく接着繊維を用い、これを溶融せしめて被接着繊維を固着せしめた不織布である。
接着繊維と被接着繊維とは少くとも融点が３０℃以上の差を有し、後者即ち被接着繊維が接着繊維より３０℃以上高温の融点を有する繊維であり、接着繊維は１００℃以上、２２０℃以下の温度で溶融開始する繊維が用いられる。
【００１７】
この接着繊維はポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、エチレン−酢ビ共重合体繊維などの単一繊維でもよいが、高融点成分と低融点成分の２成分からなる複合繊維が好ましく、複合繊維としてはサイドバイサイド型複合繊維と、芯鞘型複合繊維があり、何れでもよい。しかし、一般的には高融点成分を芯とし、低融点成分を鞘とする芯鞘型複合繊維が好ましい。
この場合、低融点成分と高融点成分の組み合わせとしては、ポリエチレンとポリプロピレン、６ナイロンと６６ナイロン、変性ポリエステルとポリエステル等があるが、変性ポリエステルとポリエステルの組み合わせが最も実用的である。
上記変性ポリエステルは非結晶性でもよいが、成形エレメントに耐熱性が要求される場合は結晶性のものがよい。
そして、上記接着繊維は、少くとも２０％以上配合することが必要である。２０％以下では充分な強度の確保が難しい。
また、上限は８０％以下であることが好ましい。８０％以上になれば低融点成分が目開きして清浄効率が低下しがちとなり、コストも高くなる。
【００１８】
一方、被接着繊維としては前記接着繊維との融点差が３０℃以上ある繊維であればよく、接着繊維との組み合わせによって適宜選定するが、使用される被接着繊維としてはナイロン等のポリアミド系繊維、あるいはポリエステル繊維が最も一般的である。しかし接着繊維との組み合わせではポリプロピレン繊維その他の合成繊維も使用可能である。
【００１９】
そして、本発明フィルターは上記繊維からなる繊維層を少くとも２層以上積層し、ニードルパンチ加工によって各層の繊維を互いに絡着し、一体化せしめるが、積層にあたっては、流体流入側から流出側に向かって平均デニールが太いものから細いものになるよう積層することが肝要である。この場合、ニードルパンチ加工は細い平均デニールの繊維層からニードルパンチすることが有効である。
ニードルパンチ加工は通常の打込み本数でよく、略３０〜８０本／ｃｍ2 程度、好ましくは４５〜５５本／ｃｍ2 である。しかし、これに限らないことは勿論である。
積層される上記流体流入側の太い繊維層としては通常、平均デニールが４〜１２デニールで、空隙率９５〜９９％であることが好ましく、一方流体流出側の細い繊維層としては平均デニールが０．６〜３デニールで、繊維密度が０．０７〜０．３５ｇ／ｃｃであることが好適である。
これら繊維の太さと空隙率、密度によって捕集効率を高め、濾過効率を向上させる。特に成形フィルターとして成形の容易性も重要な要素である。
【００２０】
次に上記積層され、ニードルパンチ加工が施された繊維層は、接着繊維の溶融開始温度以上の温度で繊維層の厚さ方向に全体に加熱処理され、接着繊維を溶融させて、被接着繊維を固着せしめ、フィルター用不織布に形成する。
接着繊維の溶融による被接着繊維の固着であるため、別途、バインダーを使用する必要はない。そのため前述の如く接着繊維は２０％以上配合される。
なお、上記の如く得られた不織布は表面毛羽立ちを生ずることがあり、これが流体流出側の繊維面に発生することは好ましくないため、必要に応じ毛羽立ち防止を図ることが有効である。
毛羽立ち防止は前述の如く、繊維層が加熱処理され、接着繊維の溶融により被接着繊維が固着された後に流体流出側の繊維面を接着繊維の溶融開始温度より高い温度で接触加熱処理することによって行うか、あるいは流体流出側の繊維に熱可塑性被膜を形成することによって行われる。こられは何れも平滑化と共に、繊維密度を上げることになる。なお、接触加熱には既知の熱盤が使用される。
【００２１】
本発明は以上のような構成からなり、密度勾配型の一体化されたフィルター用不織布であり、これを成形フィルターとして成形するに際しては前述した特開平８−３０９１３６公報に記載された成形手段等が用いられる。
即ち、先ず、シート状に形成された上記不織布をひだ折りし、波状形態とし、一方、同様にシート状不織布を型抜きしてツバ部と側面部が一体となった外周部材を作成する。このとき、側面部は上記外周部材と波状形態板の接合に先立って予め折り立てておく。
そして、その後、上記波状形態板の側面に対して外周部材の側面部を挿入し、接合することによりフィルターを得る。
しかし、本発明不織布では更に簡単な手段も可能である。
【００２２】
即ち、シート状の本発明不織布を筋付けしてプリーツ加工し、波状形態とした後、該波状形態不織布をその幅より稍狭い幅をもつ外周枠に被着し、外周枠に設けた突部に熱型下部の凹部を嵌合着させて位置を決め、加熱溶融することにより両側面部と、外周枠への固着が同時に行われ、熱型下降による一工程で一挙に成形フィルターに作成することができる。
なお、外周枠の突部をプラスチック化することにより強度の向上も図ることができる。
【００２３】
勿論、本発明不織布は上記の如き成形フィルターに限らず、他の流体処理装置に用いるフィルターや、乾式複写機のトナーカーボンを集積するためのフィルターなどに対しても使用することができ、適用可能であることは言うまでもない。
以下、本発明の実施例を説明する。
【００２４】
【実施例】
先ず、本発明の実施例１〜９ならびに比較例１〜２において用いる繊維層の各構成を表１〜表３に示す。
以下余白
【００２５】
【表１】
0003715396.tif 000002
【００２６】
【表２】
0003715396.tif 000003
【００２８】
次に上記各繊維層による各実施例のフィルター用不織布の形成状況を示す。
実施例１：表１に示す繊維層を積層し密層側より、深さ１１ｍｍ、打ち込み本数５０本／ｃｍ2でニードルパンチを施した後、２００℃熱風のピンテンター式熱処理機で１分間熱処理し、冷却して本発明のフィルター用不織布を得た。
実施例２：実施例１の濾材を、更に、密層面を表面温度が２２０℃の熱ロールに接触させ、粗層面側は常温程度の温度であるロールで、両者のロール間クリアランスは、２ｍｍにして、カレンダー処理し、冷却して本発明のフィルター用不織布を得た。
【００２９】
実施例３：表１に示す繊維層を積層し密層側より、深さ１１ｍｍ、打ち込み本数５０本／ｃｍ2でニードルパンチを施した後、１３０℃の熱風のピンテンター式熱処理機で１分間熱処理し、更に、密層面を表面温度が１５０℃の熱ロールに接触させ、粗層面側は常温程度の温度であるロールで、両者のロール間クリアランスは、２ｍｍにして、カレンダー処理し、冷却して本発明のフィルター用不織布を得た。
【００３０】
実施例４、５：表２の各繊維層を積層し密層側より、深さ１１ｍｍ、打ち込み本数５０本／ｃｍ2でニードルパンチを施した後、２００℃の熱風のピンテンター式熱処理機で３分間熱処理し、更に、実施例２と同様の加工をした。
実施例６：実施例１の混率及び目付を表２の如く変えて、実施例１及び２の加工をした。
実施例７：表２の繊維層を積層し密層側より、深さ１１ｍｍ、打ち込み本数５０本／ｃｍ2でニードルパンチを施した後、密層面に、水分散系のポリエステル共重合体樹脂を発泡させた、泡状物を塗布し、２００℃の熱風のピンテンター式熱処理機で２分間熱処理し、目付３０ｇ/ｍ2のくもの巣状樹脂構造体を形成した。
【００３１】
かくして、以上より得られた各不織布について不織布自身の力学物性と濾過性能を測定した。
濾過性能測定は、ＪＩＳＤ１６１２に順次、試験風速６０ｃｍ／ｓｅｔ、粉体ＪＩＳＺ８９０１Ｎｏ．８で行った。
密層面の毛羽立ちを外観で判断した。
エレメントに成形し熱成形部、主に側面部とその周辺の破れ具合を観察した。
結果は下記表３の如くであった。
以下余白
【００３２】
【表３】
0003715396.tif 000004
【００３４】
上記表より、本発明に係る不織布は成形性がすぐれており、フィルター用として極めて好適であることが分かる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明不織布は以上のように、１００℃以上、２２０℃以下の温度で溶融開始する接着繊維が２０％以上配合され、残りが前記接着繊維の溶融開始温度より３０℃以上高温の融点を有する被接着繊維からなり、前記不織布を構成する接着繊維の溶融開始温度以上の温度で厚さ方向に全体に加熱処理され接着繊維で被接着繊維を固着されており、処理流体の流入側から流出側に向かって平均デニールが太いものから細いものになるよう少なくとも２層以上の繊維層が積層され、主として細い繊維層側からのニードルパンチ加工により各層の繊維が絡着された一体型の密度勾配型であり、流体流入側の繊維層は平均デニールが４〜１２で空隙率が９５〜９９％、流体流出側の繊維層は平均デニールが０．６〜３で繊維密度が０．０７〜０．３５ｇ／ｃｃである不織布よりなるものであるから、接着繊維により被接着繊維が固着され、バインダーが使用されていないため、柔軟性を保持し、成形性が良好であると共に接着繊維を２０％以上配合し、流体流入側及び流体流出側の繊維層の平均デニール、空隙率などを所定の範囲にしているため、成形フィルターとしての強度、伸度も確保され、プリーツ形状などの変形にも充分、耐え得るのみならず、充分な濾過性能を保持し、成形フィルターとしての実用性を向上せしめる顕著な効果が期待される。
また、本発明不織布は再度の加熱平滑化、樹脂塗布により、繊維層の流体流出側繊維面の毛羽を防止することによりダクト捕集効率を阻害することがないと共に、密度を上昇し、形状を保持し、強度を高める効果を有する。