(57)【要約】【課題】荷電処理を利用し、極細不織層と補強用基材を積層した極細繊維濾材を用いることによって、高いフィルタ性能を有するフィルタを提供する。【解決手段】荷電紡糸法により紡糸された繊維径が０．００１〜１μｍの高分子繊維からなる極細不織布層と補強用基材が積層された極細繊維濾材であって、前記補強用基材の極細不織布層側の表面の平均繊維径が５〜５０μｍであり、かつ、前記補強用基材のガーレ法剛軟度が１５０ｍｇ以上であることを特徴とする極細繊維濾材。【選択図】図１
2008221073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電紡糸法により紡糸された平均繊維径が０．００１〜１μｍの高分子繊維からなる極細不織布層と補強用基材が積層された極細繊維濾材であって、
前記補強用基材の極細不織布層側の表面の平均繊維径が５〜５０μｍであり、かつ、前記補強用基材のガーレ法剛軟度が１５０ｍｇ以上であることを特徴とする極細繊維濾材。
【請求項２】
前記補強用基材の目付量が３０ｇ／ｍ２以上であることを特徴とする請求項１記載の極細繊維濾材。
【請求項３】
高分子重合体と有機溶媒とを主成分とする高分子重合体溶液を製造する工程と、
前記高分子重合体溶液を荷電紡糸法を用いて紡糸する工程と、
前記紡糸工程により得られた平均繊維径が０．００１〜１μｍの高分子繊維を捕集基板に捕集して極細不織布層を形成する工程と、
前記極細不織布層と補強用基材を積層する工程とを含み、
前記補強用基材の平均繊維径が５〜５０μｍであり、かつ、前記補強用基材のガーレ法剛軟度が１５０ｍｇ以上であることを特徴とする極細繊維濾材の製造方法。
【請求項４】
前記極細不織布層と補強用基材を積層する工程が、高分子重合体溶液を荷電紡糸法を用いて、補強用基材上に紡糸し、積層することを特徴とする請求項３記載の極細繊維濾材の製造方法。
【請求項５】
前記補強用基材の目付量が３０ｇ／ｍ２以上であることを特徴とする請求項３又は４記載の極細繊維濾材の製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電紡糸法により紡糸された高分子繊維からなる極細不織布層と補強用基材が積層された極細繊維濾材およびその製造方法、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷電処理されたフィルタは、メルトブロー装置を用いて製造されたポリプロピレンウェブに荷電処理したものや、荷電処理されたポリプロピレンフィルムを開繊したものが用いられてきた。荷電処理された微粒異物を濾過する用途、例えば、呼吸マスク、空気清浄機用エアフィルタ、水フィルタ、防音材、断熱材等に広く利用させている。また、捕集効率の向上を目的に、フィルタに用いられる不織布中の繊維径または繊維幅を特定分布にすることも提案されている。
【０００３】
しかし、これまでの不織布の繊維径またはスリット幅は、数μｍのものであったため、荷電処理された不織布フィルタを製造する際には、一般的に目付量を多くすることにより捕集効率を上げているが、目付量を多くすると不織布の厚みが大きくなり、加工性が低下するという問題があった。
【０００４】
また、繊維径や繊維幅が大きいものが含まれるため、フィルタのポアサイズが大きくなり、さえぎり、慣性衝突などの物理的捕集が寄与せず、粉塵を負荷すると静電気による捕集効果が小さくなり、捕集効率が低下する問題があった。
【０００５】
また、近年、繊維径が1μｍ以下のナノオーダー繊維（ナノファイバー）が広く検討されている。繊維径の小さい繊維の集合体を製造する方法として、複合紡糸法、高速紡糸法、荷電紡糸法などが挙げられる。そのうち、荷電紡糸法は、他の方法より簡便に、少ない工数で紡糸することが可能である。これは、液体（例えば繊維を形成する高分子を含有する溶液、溶融させた高分子）に高電圧をかけることで液体に電荷を与え、液体を対極物質に向かって曳かせ、繊維を形成させるものである。通常、繊維を形成する高分子は溶液から曳き出され、対極物質に捕捉されるまでの間に繊維を形成する。繊維形成は、例えば、繊維を形成する高分子を含有する溶液を用いた場合は溶媒蒸発によって、また、溶融させた高分子を用いた場合は冷却によって、または、化学的硬化（硬化用蒸気による処理）により行われる。得られた繊維は、必要に応じ配置した捕集体上に捕集され、さらに必要であれば、捕集体上から剥離し、繊維の集合体として利用することも可能である。また、不織布状の繊維の集合体を直接得ることが可能なため、一旦繊維を紡糸した後、繊維の集合体を形成する必要がなく、操作が簡便である（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００６】
また、特許文献４には、静電紡糸法により製造された平均繊維径が０．０１μｍ以上、０．５μｍ未満の極細繊維集合体層と、平均繊維径が０．５μｍ以上、５μｍ以下の細繊維集合体層とを備えていることを特徴とする濾過材が提案されている。しかし、前記濾過材は細繊維集合体である為、プリーツ加工を施した際にプリーツを保持できるだけの十分な強度を有しておらず、強度を向上させるには、さらなる補強層を積層する必要があった。
【０００７】
【特許文献１】特公昭４８−１４６６号公報
【特許文献２】特開昭６３−１４５４６５号公報
【特許文献３】特開２００２−２４９９６６号公報
【特許文献４】特開２００５−２１８９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような問題点を解決するために行われたものであり、荷電紡糸法を利用し、極細不織層と補強用基材を積層した極細繊維濾材を用いることによって、高いフィルタ性能とプリーツ強度を有する極細繊維濾材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、荷電紡糸法により紡糸された平均繊維径が０．００１〜１μｍの高分子繊維からなる極細不織布層と補強用基材が積層されてなる極細繊維濾材であって、前記補強用基材が不織布層からなり、前記補強用基材の極細不織布層側の表面の不織布層の平均繊維径が５〜５０μｍであり、かつ、前記補強用基材のガーレ法剛軟度が１５０ｍｇ以上であることを特徴とする。
【００１０】
本発明に用いられる補強用基材の目付量は、３０ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明の極細繊維濾材の製造方法は、高分子重合体と有機溶媒とを主成分とする高分子重合体溶液を製造する工程と、前記高分子重合体溶液を荷電紡糸法を用いて紡糸する工程と、前記紡糸工程により得られた平均繊維径が０．００１〜１μｍの高分子繊維を捕集基板に捕集して極細不織布層を形成する工程と、前記極細不織布層と補強用基材を積層する工程とを含み、前記補強用基材である不織布層の平均繊維径が５〜５０μｍであり、かつ、前記補強用基材のガーレ法剛軟度が１５０ｍｇ以上の不織布層であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の極細不織布層と補強用基材を積層する工程は、高分子重合体溶液を荷電紡糸法を用いて、補強用基材上に紡糸し、積層することが好ましい。
【００１３】
本発明の極細繊維濾材の製造方法に用いられる補強用基材の目付量は、３０ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の極細繊維濾材は、平均繊維径が０．００１〜１μｍの高分子繊維からなる極細不織布層を有し、その極細不織布層の表面側の補強用基材の平均繊維径が５〜５０μｍであり、かつ、補強用基材のガーレ法剛軟度が１５０ｍｇ以上であるため、非常に大きな表面積を有し、濾過性能、耐熱性、機械的物性、熱寸法安定性に優れている。また、補強用基材の目付量が３０ｇ／ｍ２以上であるため、大きな空隙が存在せず、濾過性能や強度の点で優れている。さらに、本発明の極細繊維濾材の製造方法を用いることにより、濾過性能、耐熱性、機械的物性、熱寸法安定性に優れた極細繊維濾材を得ることができ、有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に使用する極細不織布を構成する高分子重合体は、荷電処理により高い静電気永久帯電性を保持するものであれば、特に限定されるものではない。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ−４メチル−１ペンテン、ポリ−３メチル−１ブテン、ポリフェニルサルファイド、ポリエーテルＩ−テルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、全芳香族ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体やそれらの混合物が用いられる。荷電処理後、電荷の熱的安定度を増加させるため、また製造、使用環境での熱的な寸法安定性を増加させるためにも、使用する高分子重合物の融点が高い、または融点を有しないものが好ましい。このようなものの好ましい一つとしてポリアミドイミドが挙げられる。以下、ポリアミドイミドに関して詳細に説明する。
【００１６】
ポリアミドイミドはトリメリット酸クロリドとジアミンを用いる酸クロリド法や、トリメリット酸無水物とジイソシアネートを用いるジイソシアネート法等の通常の方法で合成されるが、製造コストの点からジイソシアネート法が好ましい。
【００１７】
ポリアミドイミドの合成に用いられる酸成分は、トリメリット酸無水物またはトリメリット酸クロリドであるが、その一部を他の多塩基酸またはその無水物または酸クロリドに置き換えることができる。例えば、ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ビフェニルスルホンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルエーテルテトラカルボン酸、エチレングリコールビストリメリテート、プロピレングリコールビストリメリテート等のテトラカルボン酸及びこれらの無水物または酸クロリド、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、セバチン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、ジカルボキシポリブタジエン、ジカルボキシポリ（アクリロニトリル−ブタジエン）、ジカルボキシポリ（スチレンーブタジエン）等の脂肪族ジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジカルボン酸、ダイマー酸等の脂環族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。
【００１８】
また、トリメリット酸化合物の一部をグリコールに置き換えることもできる。グリコールとしてはエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、等のアルキレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコールや上記ジカルボン酸の１種又は２種以上と上記グリコールの１種又は２種以上とから合成される、末端水酸基のポリエステル等が挙げられる。
【００１９】
ポリアミドイミドの合成に用いられるジアミン成分としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、１，４−シクロヘキサンジアミン、１，３−シクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、４，４’ −ジシクロヘキシルメタンジアミン等の脂環族ジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、４，４’ −ジアミノジフェニルメタン、４，４’ −ジアミノジフェニルエーテル、４，４’ −ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、ｏ−トリジン、２，４−トリレンジアミン、２，６−トリレンジアミン、キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン及びこれらのジイソシアネート等が挙げられる。これらの中では反応性、コストの点から４，４’ −ジアミノジフェニルメタン、ｏ−トリジンが好ましい。
【００２０】
ポリアミドイミドの合成に用いられるジイソシアネート成分としては、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、１，３−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４’ −ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネートや、４，４’ −ジアミノジフェニルメタン、４，４’ −ジアミノジフェニルエーテル、４，４’ −ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、ｏ−トリジンのジイソシアネート化合物、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。これらの中では反応性、コストの点から４，４’ −ジフェニルメタン及びｏ−トリジンのジイソシアネート化合物が好ましい。
【００２１】
ポリアミドイミドの重合に用いられる溶媒としては、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、γ―ブチロラクトン、Ｎ−メチルカプロラクタム等の有機極性アミド系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の水溶性エーテル化合物、アセトン、メチルエチルケトン等の水溶性ケトン系化合物、アセトニトリル、プロピオニトリル等の水溶性ニトリル化合物等があげられる。これらの溶媒は２種以上の混合溶媒として使用することも可能であり、特に制限されることはない。
【００２２】
ポリアミドイミドを得るためには前記溶媒中、ジアミン成分の使用量が、酸成分のモル数に対する比として好ましくは０．９０〜１．２０であり、より好ましくは０．９５〜１．０５である。
【００２３】
ポリアミドイミドを得るためには前記溶媒中、ジイシシアネート成分の使用量が、酸成分のモル数に対する比として好ましくは０．９０〜１．２０であり、より好ましくは０．９５〜１．０５である。
【００２４】
ポリアミドイミドの重合条件として、上記溶剤中、不活性ガス雰囲気下で６０〜２００℃に加熱しながら攪拌することで容易に製造することができる。必要に応じてトリエチルアミン、ジエチレントリアミン、１，８−ジアザビシクロ[５，４，０]−７−ウンデセン（ＤＢＵ）等のアミン類、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、ナトリウムメトキシド等のアルカリ金属塩等を触媒として用いることもできる。
【００２５】
ポリアミドイミド溶液中のポリマー濃度としては、固形分濃度として０．１〜３０重量％、特に好ましくは１〜２５重量％である。
【００２６】
本発明においては、紡糸によって得られる高分子繊維からなる極細不織布の種々の特性を改善する目的で、無機もしくは有機フィラー等の添加剤を配合することもできる。ポリアミドイミドと親和性の低い添加剤の場合、その大きさは、得られるポリアミドイミド繊維の直径より小さいものが好ましい。大きいものであると、荷電紡糸中に添加剤が析出し、糸切れを起こす原因となる。添加剤を配合する方法としては、例えば、必要量の添加剤をポリアミドイミド重合の反応系中にあらかじめ添加しておく方法と、ポリアミドイミド重合の反応終了後に必要量の添加剤を添加する方法が挙げられる。重合阻害をしない添加剤の場合は、前者の方が均一に添加剤が分散した不織布が得られるので、好ましい。
【００２７】
ポリアミドイミドの重合反応終了後に、必要量の添加剤を添加する方法の場合、超音波による攪拌、ホモジナイザーなどによる機械的な強制攪拌が用いられる。
【００２８】
本発明の高分子繊維からなる極細不織布は、平均繊維径が０．００１〜１μｍである繊維より形成される。平均繊維径が０．００１μｍより小さいと、自己支持性が乏しく、強度の低下や、ハンドリング性の低下などの問題が生じ、好ましくない。また平均繊維径が１μｍより大きいと、表面積が小さくなり好ましくない。より好ましい平均繊維径は０．００５〜０．８μｍであり、特に好ましい平均繊維径は０．０１〜０．５μｍである。
【００２９】
本発明の高分子繊維からなる極細不織布の目付量は、使用用途に応じて決められるものでり、特に限定されるものではないが、０．０１〜３．０ｇ／ｍ２であるのが好ましい。ここでいう目付量は、ＪＩＳ−Ｌ１０８５に準じたものである。０．０１ｇ／ｍ２未満であると、フィルタ捕集効率が低く、好ましくない。３．０ｇ／ｍ２を超えると、フィルタ通気抵抗が高くなりすぎるので、好ましくない。
【００３０】
本発明の高分子繊維からなる極細不織布の厚みは、使用用途に応じて決められるものであり、特に限定されるものではないが、１〜１００μｍであるのが好ましい。ここでいう厚みはマイクロメータで測定したものである。
【００３１】
本発明の高分子繊維からなる極細不織布を製造する方法としては、０．００１〜１μｍの平均繊維径の繊維等が得られる手法である荷電紡糸法を用いる。以下、荷電紡糸法により製造する方法について詳細に説明する。
【００３２】
本発明で用いる荷電紡糸法とは、溶液紡糸の一種であり、一般的には、ポリマー溶液にプラスの高電圧を与え、それがアースやマイナスに帯電した表面にスプレーされる過程で繊維化を起こさせる手法である。荷電紡糸装置の一例を図１に示す。図１において、荷電紡糸装置１には、繊維の原料となるポリマーを吐出する紡糸ノズル２と、紡糸ノズル２に対向して、対向電極５が配置されている。この対向電極５はアースされている。高電圧をかけ荷電したポリマー溶液は、紡糸ノズル２から対極電極５に向けて飛び出し、その際、繊維化される。ポリアミドイミドを有機溶媒に溶解した溶液を電極間で形成された静電場中に吐出し、溶液を対向電極に向けて曳糸し、形成される繊維状物質を捕集基板に累積することによって不織布を得ることができる。ここでいう不織布とは、既に溶液の溶媒が留去され、不織布となっている状態のみならず、溶液の溶媒を含んでいる状態も示している。
【００３３】
溶媒を含んだ不織布の場合、荷電紡糸後に、溶剤除去を行う。溶剤を除去する方法としては、例えば、貧溶媒中に浸漬させ、溶剤を抽出する方法や、熱処理により残存溶剤を蒸発させる方法などが挙げられる。
【００３４】
溶液槽３としては、材質は使用する有機溶剤に対し耐性のあるものあれば特に限定されない。また、溶液槽３中の溶液は、機械的に押し出される方式やポンプなどにより吸い出される方式などによって、電場内に吐出することができる。
【００３５】
紡糸ノズル２としては、内径０．１〜３ｍｍ程度のものが望ましい。ノズル材質としては、金属製であっても、非金属製であっても良い。ノズルが金属製であれば、ノズルを一方の電極として使用することができ、ノズル２が非金属製である場合には、ノズルの内部に電極を設置することにより、押し出した溶解液に電界を作用させることができる。生産効率を考慮し、ノズルを複数本使用することも可能である。また、通常、ノズル形状としては、円形断面のものを使用するが、ポリマー種や使用用途に応じて、異型断面のノズル形状を用いることも可能である。
【００３６】
対向電極５としては、図１に示すロール状の電極や、平板状、ベルト状の金属製電極など用途に応じて、種々の形状の電極を使用することができる。
【００３７】
また、これまでの説明は、電極が繊維を捕集する基板を兼ねる場合であるが、電極間に捕集する基板となる物を設置することで、そこにポリアミドイミド繊維を捕集してもよい。この場合、例えばベルト状の基板を電極間に設置することで、連続的な生産も可能となる。
【００３８】
また、一対の電極で形成されているのが一般的ではあるが、さらに異なる電極を導入することも可能である。一対の電極で紡糸を行い、さらに導入した電位の異なる電極によって、電場状態を制御し、紡糸状態を制御することも可能である。
【００３９】
電圧印加装置４は特に限定されるものではないが、直流高電圧発生装置を使用できるほか、ヴァン・デ・グラフ起電機を用いることもできる。また、印加電圧は特に限定するものではないが、一般に３〜１００ｋＶ、好ましくは５〜５０ｋＶ、一層好ましくは５〜３０ｋＶである。なお、印加電圧の極性はプラスとマイナスのいずれであっても良い。
【００４０】
電極間の距離は、荷電量、ノズル寸法、紡糸液流量、紡糸液濃度等に依存するが、５〜１２０ｋＶのときには５〜２０ｃｍの距離が適切である。
【００４１】
次に、高分子重合体としてポリアミドイミドを用い荷電紡糸法による本発明の製造手法について詳細に説明する。
【００４２】
まず、ポリアミドイミドを有機溶媒に溶解した溶液を製造する。本発明の製造方法における溶液中のポリアミドイミドの濃度は０．１〜３０重量％であることが好ましい。ポリアミドイミドの濃度が０．１重量％より小さいと、濃度が低すぎるため不織布を形成することが困難となり好ましくない。また、３０重量％より大きいと得られる不織布の繊維径が大きくなり好ましくない。より好ましいポリアミドイミドのポリマー濃度は１〜２０重量％である。
【００４３】
ポリアミドイミド溶液を形成する有機溶媒とは、ポリアミドイミドを上記濃度内に溶解すれば特に限定されない。紡糸を行う際、ポリアミドイミドを製造した重合溶液のまま使用することも可能であり、また、ポリマーの貧溶媒を用い、ポリアミドイミドを析出、洗浄を行い、精製したものをポリマーの良溶媒に再溶解させ溶液として使用することも可能である。得られたポリアミドイミド繊維に支障がない場合は、重合溶媒をそのまま使用することが好ましい。
【００４４】
前記ポリマーの析出等に用いる貧溶媒には、例えば、アセトン、クロロホルム、エタノール、イソプロパノール、メタノール、トルエン、テトラヒドロフラン、水、ベンゼン、ベンジルアルコール、１，４−ジオキサン、プロパノール、四塩化炭素、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、塩化メチレン、フェノール、ピリジン、トリクロロエタン、酢酸などの揮発性の高い溶媒や、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、アセトニトリル、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジエチルカーボネート、ジエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、１，３−ジオキソラン、エチルメチルカーボネート、メチルホルマート、３−メチルオキサゾリジン−２−オン、メチルプロピオネート、２−メチルテトラヒドロフラン、スルホランなどの揮発性が相対的に低い溶媒が挙げられる。または、上記溶剤を２種以上混合させて用いることも可能である。
【００４５】
紡糸をする雰囲気として、一般的には空気中で行うが、二酸化炭素などの空気よりも放電開始電圧の高い気体中で荷電紡糸を行うことで、低電圧での紡糸が可能となり、コロナ放電などの異常放電を防ぐこともできる。また、水がポリマーの貧溶媒である場合、紡糸ノズル近傍でのポリマー析出が起こる場合がある。そのため、空気中の水分を低下させるために、乾燥ユニットを通過させた空気中で行うことが好ましい。
【００４６】
繊維径のバラツキの抑制や、紡糸状態を安定化させる上で、紡糸環境空間の水分量（絶対湿度）は、２ｇ／ｍ３〜１２ｇ／ｍ３であることが好ましい。
【００４７】
次に、捕集基板に累積される高分子繊維からなる極細不織布を得る段階について、説明する。本発明においては、該溶液を捕集基板に向けて曳糸する間に、条件に応じて溶媒が蒸発して繊維状物質が形成される。通常の室温であれば捕集基板上に捕集されるまでの間に溶媒は完全に蒸発するが、もし溶媒蒸発が不十分な場合は減圧条件下で曳糸しても良い。この捕集基板上に捕集された時点で遅くとも本発明の繊維が形成されている。また、曳糸する温度は溶媒の蒸発挙動や紡糸液の粘度に依存するが、通常は、０〜５０℃である。そして多孔質繊維がさらに捕集基板に累積されて不織布が製造される。
【００４８】
本発明に用いられる極細不織布は、荷電処理することによりフィルタ性能を格段に向上させることができる。荷電処理の方法は、特に限定されないが、コロナ放電による荷電、電子線照射による荷電、高電界下における荷電、十分な圧力による水流衝突による荷電などが挙げられる。例えば、ポリアミドイミドを主成分とする極細不織布は、これらの荷電処理によりエレクトレット化され、捕集性能が大幅に向上する。
【００４９】
本発明の高分子繊維からなる極細不織布は、必要であれば、各種用途に適合するように、後処理を実施することができる。例えば、緻密化または厚み精度を整えるためのカレンダー処理、親水処理、撥水処理、界面活性剤付着処理、純水洗浄処理などを実施することができる。
【００５０】
本発明の高分子繊維からなる極細不織布は、補強用基材と組み合わせて極細繊維濾材を構成する。補強用基材として、例えば、布帛（不織布、織物、編物）やフィルム、ドラム、ネット、平板、ベルト形状を有する、金属やカーボンなどからなる導電性材料、有機高分子などからなる非導電性材料を使用することができる。その上に高分子繊維からなる極細不織布を形成することで、補強用基材と極細不織布を組み合わせた極細繊維濾材を作成することが出来る。
【００５１】
上記布帛としては、経済的観点から不織布が最も好適に使用可能である。補強用基材の不織布を構成する平均繊維径は、荷電処理された本発明の不織布の平均繊維径より大きな平均繊維径を持つことが望ましい。補強用基材の不織布は、フィルタとしての剛性を高めフィルタの変形を防ぐのに有効である。
【００５２】
補強用基材の不織布は、特に限定されないが、例えば、サーマルボンド法、エアレイド法、湿式抄紙法、スパンボンド法、メルトブローン法不織布などが挙げられる。特に、サーマルボンド法不織布、スパンボンド法不織布を使用することが好ましい態様である。
【００５３】
補強用不織布の繊維としては、特に限定されないが、ポリオレフィン、ポリエステル等の高分子からなる短繊維、長繊維を広く使用することができ、芯鞘型複合繊維、異種の繊維混合体としても使用することができる。特に、ポリエステル繊維を主体とする繊維であれば、プリーツ加工性の強度が優れるので好ましい態様である。
【００５４】
本発明に用いる補強用基材を構成する極細不織布表面側の不織布の平均繊維径は、５〜５０μｍであり、好ましくは、１０〜４５μｍであり、より好ましくは、１５〜４０μｍである。５μｍ未満であると通気抵抗が高くなり、５０μｍを越えると荷電紡糸時に極細繊維が補強用基材の繊維間に入り込んでしまうので、極細繊維層が凹凸状となり均一にならないばかりか、空隙ができるので捕集効率が低下する。なお、極細不織布表面と反対側の不織布の平均繊維径は、特に限定されないが、好ましくは、２０〜１００μｍである。
【００５５】
また、補強用基材の不織布の平均繊維径は、極細不織布の平均繊維径の１０００倍以下が望ましく、さらに望ましくは７００倍以下、特に望ましくは５００倍以下の繊維径である。繊維径が１０００倍を越えると、紡糸時に極細繊維が補強用不織布の繊維間内に入り込み、均一な極細繊維を得るのが困難になる場合がある。
【００５６】
補強用基材の目付量は、３０ｇ／ｍ２以上であることが好ましく、より好ましくは、６０〜２００ｇ／ｍ２である。目付量が３０ｇ／ｍ２未満であると、プリーツ加工時の腰強度が低下するので、好ましくない。ここでいう目付量は、ＪＩＳ−Ｌ１０８５に準じたものである。
【００５７】
補強用基材の厚みは、使用用途に応じて決められるものであり、特に限定されるものではないが、１００〜２０００μｍであるのが好ましい。１００μｍ未満であると、補強材としての強度が不十分となり、２０００μｍを越えるとプリーツ加工時の構造的な通気抵抗が高くなり、好ましくない。
【００５８】
本発明の補強用基材のガーレ法剛軟度は、１５０ｍｇ以上であり、好ましくは２００〜１００００ｍｇであり、より好ましくは３００〜５０００ｍｇである。１５０ｍｇ未満であるとプリーツ加工後にプリーツ形状が維持できず好ましくない。１００００ｍｇを超えると、プリーツ加工時に濾材に負荷がかかり、好ましくない。本発明におけるガーレ法剛軟度とは、ＪＩＳ  Ｌ−１０９６  Ａ法（ガーレ法)に準拠して、測定したものをいう。
【００５９】
本発明の極細繊維濾材の製造方法における極細不織布層と補強用基材を積層する工程は、補強用基材上に、高分子重合体溶液を荷電紡糸法を用いて、補強用基材上に紡糸し、積層することが好ましい態様である。具体的には、例えば図１に示す装置を用いて、補強用基材を捕集電極５に巻き付け、高分子重合体溶液を溶液槽３に充填し高電圧をかける。すると紡糸ノズル２から捕集電極５に向かって極細繊維が紡糸されると共に、極細繊維は捕集電極５に巻き付けた補強用基材上に堆積し積層される。
【００６０】
本発明によって得られる極細繊維濾材の用途は、濾材単板あるいはプリーツ形状に加工する事によって、空気清浄機用フィルタ、精密機器用フィルタ、自動車、列車等のキャビンフィルタ、エンジンフィルタ、およびビル空調用フィルタなど、各種エアフィルタ用途に用いることが出来る。特に耐熱性、機械的強度、熱寸法安定性が求められる空気浄化用途に好適である。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。また以下の各実験例における評価項目は、以下のとおりの手法にて実施した。
【００６２】
［平均繊維径］
補強用基材については、極細繊維と接触する側の表面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて、撮影を行い、ＳＥＭ画像に映し出された多数の繊維からランダムに２０本の繊維を選び、繊維径を測定した。
極細繊維については、補強用基材と積層した状態について、ＳＥＭ撮影を行い、ＳＥＭ画像に映し出された多数の繊維からランダムに２０本の繊維を選び、繊維径を測定した。測定した繊維径の平均値を算出し、平均繊維径とした。
【００６３】
［剛軟度］
ＪＩＳ  Ｌ−１０９６  Ａ法（ガーレ法)に準拠して、測定した。  
【００６４】
［フィルタ性能の評価］
（通気抵抗）不織布試料をダクト内に設置し、フィルタ通過線速度が１０ｃｍ／秒になるようコントロールし、フィルタ上流、下流の静圧差を圧力計で読み取り求めた。
（粒子捕集効率）大気塵を１０ｃｍ／秒にてフィルタに通気した際の粒子径０．３〜０．５μｍの粒子濃度を、パーティクルカウンター（リオン社製  ＫＣ０１−Ｃ）にてフィルタの上下流を測定し、上流側と下流側の粒子濃度の比率から捕集効率を求めた。
【００６５】
［穴あき］
極細繊維表面をＳＥＭにて、倍率１０００倍で観察し、極細繊維に空隙が存在するか観察した。
【００６６】
［プリーツ性］
極細繊維濾材を折り高さ３０ｍｍ、プリーツセット温度８０℃にてレシプロ式プリーツ機を用いてプリーツ加工を実施した。プリーツ加工後、室温に３０分放置し、プリーツ形状が保持されているかどうか観察した。ここで保持されているとは、プリーツ折り癖がついており、プリーツを少し広げても山が倒れてこない状態をいう。
【００６７】
［実施例１］
温度計、冷却管、窒素ガス導入管のついた４ツ口フラスコにトリメリット酸無水物（ＴＭＡ）１モル、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）０．９９５モル、フッ化カリウム０．０１モルを固形分濃度が２５％となるようにＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミドと共に仕込み、９０℃に昇温して約３時間攪拌を行い、ポリアミドイミドを合成した。得られたポリアミドイミド溶液にＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミドを加え、固形分濃度を８重量％にした。このポリアミドイミド溶液を図１に示す装置を用いて、該溶液を繊維状物質捕集電極５に目付量１００ｇ/ｍ２、表面繊維径２５μｍ、厚み０．２ｍｍ、剛軟度１５４０ｍｇのポリエステルサーマルボンド不織布（補強用基材）を貼り付け、ポリアミドイミド溶液を３０分間吐出した。紡糸ノズル２に１８Ｇ（内径：０．８ｍｍ）の針を使用し、電圧は１５ｋＶ、紡糸ノズル２から繊維を捕集する対向電極５までの距離は１０ｃｍであった。
得られた不織布の平均繊維径は１２７ｎｍであった。目付量３．２ｇ／ｍ２であった。フィルタ性能を測定した結果、通気抵抗は７．６ｍｍＡｑ、捕集効率は９１．８％であった。極細繊維部には穴あきは見られず、均一に極細繊維が存在していた。プリーツ加工性は良好であり、加工後のプリーツ形状を強固に保持していた。
【００６８】
［実施例２］
繊維状物質捕集電極５に目付量６４ｇ/ｍ２、表面繊維径１５μｍ、厚み０．６ｍｍ、剛軟度２９３４ｍｇのポリエステルレジンボンド不織布を用いた以外は、実験例１と同様にして極細繊維濾材を作製した。
得られた不織布の平均繊維径は１３３ｎｍであった。フィルタ性能を測定した結果、通気抵抗は７．８ｍｍＡｑ、捕集効率は９３．１％であった。極細繊維部には穴あきは見られず、均一に極細繊維が存在していた。プリーツ加工性は良好であり、加工後のプリーツ形状を強固に保持していた。
【００６９】
［実施例３］
繊維状物質捕集電極５に平均繊維径２５μｍのポリエステル繊維と平均繊維径４０μｍのポリエステル繊維の層構造からなる目付量８０ｇ/ｍ２、厚み０．３ｍｍ、剛軟度９３３ｍｇのポリエステルサーマルボンド不織布を用い、平均繊維径２５μｍ側からポリアミドイミド溶液を吐出した以外は、実験例１と同様にして極細繊維濾材を作製した。
得られた極細繊維の平均径繊維径は１２０ｎｍであった。フィルタ性能を測定した結果、通気抵抗は６．８ｍｍＡｑ、捕集効率は９１．９％であった。極細繊維部には穴あきは見られず、均一に極細繊維が存在していた。プリーツ加工性は良好であり、加工後のプリーツ形状を強固に保持していた。
【００７０】
［実施例４］
繊維状物質捕集電極５に目付量８０ｇ/ｍ２、表面繊維径４０μｍ、厚み０．２ｍｍ、剛軟度５２０ｍｇのポリエステルサーマルボンド不織布を用いた以外は、実験例１と同様にして極細繊維濾材を作製した。
得られた不織布の平均繊維径は２０７ｎｍであった。フィルタ性能を測定した結果、通気抵抗は６．１ｍｍＡｑ、捕集効率は９０．９％であった。極細繊維部には穴あきは見られず、均一に極細繊維が存在していた。プリーツ加工性は良好であり、加工後のプリーツ形状を強固に保持していた。
［比較例１］
繊維状物質捕集電極５に目付量９０ｇ/ｍ２、表面繊維径６３μｍ、厚み０．２ｍｍ、剛軟度８８２ｍｇのポリエステルサーマルボンド不織布を用いた以外は、実験例１と同様にして極細繊維濾材を作製した。
得られた不織布の平均繊維径は２２１ｎｍであった。フィルタ性能を測定した結果、通気抵抗は１．６ｍｍＡｑ、捕集効率は５０．９％であった。極細繊維部には穴あきが数多く見られた。プリーツ加工性は良好であり、加工後のプリーツ形状を強固に保持していた。
【００７１】
［比較例２］
繊維状物質捕集電極５に目付量３０ｇ/ｍ２、表面繊維径８．５μｍ、厚み０．２ｍｍ、剛軟度８９ｍｇのポリプロピレンメルトブローン不織布を用いた以外は、実験例１と同様にして極細繊維濾材を作製した。
得られた不織布の平均繊維径は１２１ｎｍであった。フィルタ性能を測定した結果、通気抵抗は１０．２ｍｍＡｑ、捕集効率は９２．５％であった。極細繊維部には穴あきは見られず、均一に極細繊維が存在していた。プリーツ加工を実施したが、加工後にプリーツ形状が崩れてしまい、プリーツフィルターとして用いることができなかった。
【００７２】
【表１】
2008221073.tif 000003
【００７３】
表１の結果より、実施例においては、所定の高分子繊維からなる極細不織布層及び補強用基材を用いることにより、通気抵抗及び捕集効率に優れ、穴あきのないプリーツ性に優れた極細繊維濾材を得られることが確認できた。一方、比較例１では、補強用基材の平均繊維径が所定の値より大きいため、穴あきが見られ、捕集効率の低下がみとめられた。また、比較例２では、補強用基材の剛軟度が、所定の値より小さいため、プリーツ加工後に、プリーツ形状を維持することができず、プリーツ性に劣ることが確認された。 
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】荷電紡糸装置の模式的な断面図
【符号の説明】
【００７５】
１  荷電紡糸装置
２  紡糸ノズル
３  溶液槽
４  高電圧電源
５  対向電極（捕集基板）
【図１】
2008221073.tif 000004