(57)【要約】【課題】補強材の特性を低下させずに、不織布の補強材として使用可能で、難燃性に優れ、毒性が低く、更に、難燃化に伴う圧力損失の上昇を防いだ難燃濾材を提供する。【解決手段】エレクトレット化不織布とノンハロゲン系難燃剤を含有する難燃ネットを積層してなる濾材において、難燃ネットの経緯糸の少なくとも一方が波形構造からなるネットであって、経緯糸が熱可塑性樹脂からなるモノフィラメントで、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、ノンハロゲン系難燃剤を１〜１５重量部含むことを特徴する難燃濾材。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトレット化不織布とノンハロゲン系難燃剤を含有する難燃ネットを積層してなる濾材において、難燃ネットを構成する経緯糸の少なくとも一方が波形構造からなり、かつ難燃ネットを構成する経緯糸が熱可塑性樹脂からなるモノフィラメントであり、さらに該熱可塑性樹脂１００重量部に対して、ノンハロゲン系難燃剤を１〜１５重量部含むことを特徴する難燃濾材。
【請求項２】
ノンハロゲン系難燃剤が窒素系難燃剤、リン−窒素系難燃剤の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の難燃濾材。
【請求項３】
モノフィラメントが芯鞘構造であって、経緯糸交差部が鞘層で融着されていることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の難燃濾材。
【請求項４】
モノフィラメントの繊度が４００〜２０００ｄｔｅｘであること特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の難燃濾材。
【請求項５】
ネット目合いが２〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の難燃濾材。
【請求項６】
ネットの開口率が５０〜９６％であることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の難燃濾材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリーツ加工や打抜加工が行える濾材剛性を有し、難燃性に優れ、且つ毒性が少ない難燃濾材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スパンボンド、メルトブロー、フィルムスプリット等のエレクトレット化不織布は剛性が低いため、エレクトレット化不織布単体ではプリーツ加工が行えず、更に打抜加工時の寸法安定性が低い等の問題がある。この問題を改善するには、補強材との積層が有効な手段である。補強材としては、不織布形状、ネット形状等が使用できるが、圧力損失を考慮するとネット形状が最適である。
【０００３】
近年、除塵フィルタの安全性の観点から難燃性の付与の要望が高く、更に、難燃剤については、ハロゲン系難燃剤は、燃焼時に発生する臭化水素、塩化水素などの酸性ガスだけでなく、最近はダイオキシンの発生についても問題視されており、ノンハロゲン難燃剤に関して種々の検討が実施されている。
【０００４】
ノンハロゲン系難燃剤は、毒性は低いものの、難燃化するためには大量に配合しなければならず、樹脂の特性を損なうといった問題を有している。特許文献１には、ネット状の繊維基布の表面に、多量の難燃剤を樹脂層として添着する手法が開示されている。
【０００５】
一方、特許文献２では、除塵性濾材と通気性濾材との間に難燃剤を含有する難燃濾材が開示されている。しかし、難燃剤を除塵性濾材と通気性濾材の間に含有させているため、難燃化に伴う余分な圧力損失の上昇を引き起こす問題を有している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１１８３７号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９２２１４号報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、補強材の特性を低下させずに、不織布との積層可能で、プリーツ加工や打抜加工が行える濾材剛性を有し、難燃性に優れ、毒性が低く、更に、難燃化に伴う圧力損失の上昇を防いだ難燃濾材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、エレクトレット化不織布とノンハロゲン系難燃剤を含有する難燃ネットを積層してなる濾材において、難燃ネットの経緯糸の少なくとも一方が波形構造からなるネットであって、経緯糸が熱可塑性樹脂からなるモノフィラメントで、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、ノンハロゲン系難燃剤を１〜１５重量部含んでなることを特徴とする難燃濾材を提供するものである。
【０００９】
前記ネットのモノフィラメントが芯鞘構造であって、経緯糸交差部が鞘層で融着されていることにより、経緯糸の目合い間隔が一定となり、形状保持性が向上する。
【００１０】
さらに、モノフィラメントの繊度が４００〜２０００ｄｔｅｘで、経緯糸目合いが２〜１０ｍｍであることにより、不織布の補強材としての剛性を保ち、更に高開口率を維持し、補強材による圧力損失の上昇を防ぎ、難燃剤を練り込んでいるため、難燃化に伴う圧力損失の上昇も防ぐことが可能となった。
【００１１】
【発明の実施の形態】
難燃剤の添加による熱可塑性樹脂の強度低下等の悪影響を防止し、不織布用補強材の特徴を満足させる目的で、ネット構造に関して鋭意検討を行った結果、経緯糸の少なくとも一方が波形構造からなるネットにより、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、難燃剤を１５重量部以下まで低減する事が可能となり、熱可塑性樹脂の特性を維持した状態で、難燃性を付与する事が可能となった。以下、本発明の作用について説明する。
【００１２】
本発明に用いられる芯鞘構造のモノフィラメントとしては、少なくとも２種以上の熱可塑性樹脂を複合紡糸法により紡糸した芯鞘構造のモノフィラメントである。芯層の熱可塑性樹脂の延伸効果を失うことなく、鞘層の熱可塑性樹脂により経緯交差部を強固に熱接着するため、芯層の熱可塑性樹脂と鞘層の熱可塑性樹脂の融点差は５℃以上あることが必要であり、好ましくは１０℃以上、より好ましくは１５℃以上である。
【００１３】
熱可塑性樹脂として、公知のものが制限なく使用できるが、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂などのような熱可塑性樹脂や、これらを変性した各種樹脂を挙げることができる。特に汎用的であり、耐薬品性に優れるという理由から、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。芯層のポリオレフィン系樹脂としては、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、ポリ−４−メチルペンテン−１などが挙げられ、鞘層のポリオレフィン系樹脂として、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体などのエチレン系樹脂や、プロピレンーエチレンランダム共重合体などのプロピレン系樹脂や、軟化点が１００℃以下の軟質プロピレン系重合体等が挙げられる。
【００１４】
モノフィラメントの繊度としては、４００〜２０００ｄｔｅｘが好ましく、５００〜１５００ｄｔｅｘがさらに好ましい。４００ｄｔｅｘ未満であれば、剛性が低く不織布の補強材として使用できなくなる。一方、２０００ｄｔｅｘを越える場合は、ネットと不織布の積層濾材をジグザグ形状にするプリーツ加工時に、折れ癖が付きにくくなる恐れがある。
【００１５】
本発明に用いられるノンハロゲン系難燃剤としては、窒素系難燃剤、リン系難燃剤、リン−窒素系難燃剤が挙げられる。
窒素系難燃剤としては、公知のものを制限なく使用できるが、脂肪族アミン化合物、芳香族アミン化合物、含窒素複素環化合物、脂肪族アミド、芳香族アミド、メラミン化合物、尿素、チオ尿素等が挙げられる。上記のノンハロゲン系難燃剤は、１種または２種以上を混合して使用できる。
【００１６】
リン系難燃剤としては、公知のものを制限なく使用できるが、赤リンのようなリン単体；リン酸カルシウム、リン酸チタニウム等のようなリン酸塩；トリブチルホスフェート、トリフェニルホスフェート等のようなリン酸エステル；ポリリン酸；ポリリン酸カルシウムのようなポリリン酸塩；ポリ（ジフェニルリン酸）のようなポリリン酸エステル；トリフェニルホスフィンオキサイドのようなホスフィンオキサイド；フェニルホスフォランのようなホスフォラン；ジフェニルホスホン酸のようなホスホン酸；ホスフィンスルフィド等が挙げられる。
【００１７】
リン−窒素系難燃剤としては、公知のものを制限なく使用できるが、リン酸アンモニウム、エチレンジアミンリン酸塩、メラミンリン酸塩、ポリリン酸アンモニウム、エチレンジアミンポリリン酸塩等を挙げることができる。
【００１８】
ノンハロゲン系難燃剤の中でも、特に窒素系、リン−窒素系難燃剤は難燃効果が高く、リン系難燃剤よりも難燃剤量を低減することが可能である。窒素系、リン−窒素系難燃剤は燃焼時にアンモニアガス等が発生し、酸素遮断が行えるために、難燃効果が高くなっていると思われる。
【００１９】
ノンハロゲン系難燃剤は、ネットを構成する熱可塑性樹脂１００重量部に対して、１５重量部以下であることが望ましく、さらに望ましくは１０重量部以下であり、より望ましくは７重量部以下である。ノンハロゲン系難燃剤が、１５重量部を超えた場合、樹脂の強度低下を招く可能性がある。また、ノンハロゲン系難燃剤は、ネットを構成する熱可塑性樹脂１００重量部に対して、１重量部以上であることが望ましく、さらに望ましくは２重量部以上である。ノンハロゲン系難燃剤が、１重量部未満の場合、十分な難燃性能が得られない可能性がある。
【００２０】
ネット構造に関して鋭意研究を進めた結果、難燃剤を含有しないネットでは、波形、非波形ネットに関わらず、燃焼性は高く、両者に差は殆ど無い。しかし、ノンハロゲン系難燃剤を含有させた場合は、波形構造を有するネットは経緯糸の交差部で燃焼時の溶融玉の分散が確実に起こり、高い難燃性が得られる事が分かった。一方、非波形構造のネットでは、難燃性は十分ではなかった。主要因は明確ではないが、経緯糸の交点を接着しない場合でも、高い難燃性が得られるため、ネットの波形構造とノンハロゲン系難燃剤の組合せによる効果が高いためと推定される。
【００２１】
波形構造のネットに関して、詳しく説明すると、経糸が波形構造を有する場合については、経糸は目合い間隔毎に緯糸と交差する。この経糸が交差部を緯糸の上部、下部と繰り返して織ることにより、経糸は波形となる。この波形構造により、燃焼時の溶融玉の分散が確実で行われ、更に燃焼速度を低下することができる。波形構造のネットを作製する方法は、平織り加工、絡み織り加工等で行え、経緯糸を波形構造にするには平織りで行え、経糸のみを波形構造にするには絡み織りで行える。ネットの生産性、製造価格等から平織りネットがより好ましい。
【００２２】
経緯糸交差部の接着方法としては、公知の熱板式、熱風式、熱ロール式等の方法が使用できる。鞘部のみを融着させるため、加工温度は芯部の熱可塑性樹脂の融点未満で行う必要がある。
【００２３】
エレクトレット化不織布用の繊維としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ−３−メチル−１−ブテン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリ弗化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリサルホン、ポリフェニレンオキサイド、等の絶縁性有機繊維や、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、等の絶縁性無機質繊維を挙げることができる。特に、ポリプロピレン、ポリ−３−メチル−１−ブテン、ポリ−４−メチル−１−ペンテン、ポリ弗化ビニリデン、ポリカーボネート等は蓄積電荷量を大きくできて好ましい。とりわけ、ポリプロピレンは工業的にエレクトレット化し易く、かつコスト的にも安価であって好ましい。
【００２４】
不織布の製造方法や形態は特に限定されないが、繊維は短繊維と長繊維のいずれでもよく、その集合形態として織物、編み物、不織布など種々のものを使用できるが、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、メルトブローン不織布またはフィルムスプリット不織布であることがより好ましい。更に、繊維の断面も円形、三角形、矩形、異形など種々の形状のものを使用できる。繊維径は、１００μｍ以下のものを使用でき、好ましくは０．１〜１００μｍ、特に０．５〜７０μｍのものが好ましい。製造容易で、かつ空気清浄フィルタとしての使用に適するからである。又、不織布の目付けとしては、１〜２００ｇ／ｍ２  のものを使用でき、５〜１００ｇ／ｍ２  のものが好ましく、１０〜５０ｇ／ｍ２  のものが一層好ましい。
【００２５】
上記不織布をエレクトレット化することにより、低圧損で、高効率の除塵特性が得られる。不織布にエレクトレット化する方法としては、例えば、コロナ荷電、電界荷電、熱間電界荷電、電子線照射などを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、高帯電量で電荷が安定的に保持されるのであれば他の荷電方法を用いてもよい。コロナ荷電、電界荷電で行う場合は、１０ｋＶ／ｃｍ以上で電界強度が好ましく、１５ｋＶ／ｃｍ以上の電界強度が一層好ましい。電子線照射の場合は、０．１〜１Ｍｒａｄ程度で照射することが好ましい。
【００２６】
ネットと不織布の積層方法としては、公知のものを制限なく使用できるが、例えば、熱融着を利用したカレンダー加工方法、ニードルパンチにてネットに繊維を交絡させる方法が挙げられる。
【００２７】
ネット目合いとしては、経糸の間隔および緯糸の間隔であり、両間隔共に２〜１０ｍｍが好ましい。この範囲内であれば、経糸の間隔、緯糸の間隔が異なっても良い。目合いが２ｍｍ未満の場合は、空隙率が小さくなり、ネットの圧力損失が上昇する。一方、１０ｍｍを越える場合は、剛性が低下する恐れがある。
【００２８】
開口率はネット目合いとモノフィラメントの繊維径から計算でき、５０〜９５％が好ましい。開口率が５０％未満の場合は、圧力損失の上昇が大きく、一方、９５％を越える場合は、剛性が低下する恐れがある。
【００２９】
以下、実施例をあげて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何等限定されるものではない。
【００３０】
まず、本実施例で用いたフィルタの試験方法を以下に示す。
【００３１】
（難燃性）
積層濾材をＵＬで定めるＵＬ９４ＨＦ試験法に基づいて評価した（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｏｒＴｅｓｔ  ｆｏｒ  Ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  Ｐａｒｔｓ  ｉｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ．  Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｂｕｒｎｉｎｇ  Ｔｅｓｔ  ；ＨＦ−１，ＨＦ−２）。そして、ＵＬ９４試験法に定められた有炎燃焼時間、無炎燃焼時間、破損距離から燃焼性のグレードを求め、定められた基準に基づいて判定した。
【００３２】
（圧力損失）
直径４７ｍｍの円板状積層濾材試料を濾過面積１２．５ｃｍ２のステンレス製フィルターホルダーに装着し、その下流側にブロワーを接続し、空気を導入しつつ、その上流側と下流側の圧力損失をマノスターゲージにより測定した。通過風速は１０ｃｍ／ｓｅｃとした。
【００３３】
（大気塵粒子除去性能）
直径４７ｍｍの円板状積層濾材試料を濾過面積１２．５ｃｍ２のステンレス性フィルターホルダーに装着した。このフィルターホルダーには濾材の上流側と下流側にサンプリング管が取りつけられており、空気をサンプリングしてパーティクルカウンターＫＣ−０１（ＲＩＯＮ製）で粒子個数濃度が測定できるようにした。フィルターホルダーの下流側に真空ポンプを接続し、積層濾材に通過風速１０ｃｍ／ｓｅｃで空気を導入しつつ、濾材の上流側の０．３μｍの粒子個数濃度（Ｃｉｎ）と下流側の０．３μｍの粒子個数濃度（Ｃｏｕｔ）を計測し、（Ｃｉｎ−Ｃｏｕｔ）／Ｃｉｎ×１００（％）により粒子捕集効率を求めた。
【００３４】
（実施例１）
融点１６４℃のポリプロピレンが芯層成分（３重量％のメラミンリン酸塩を添加）、融点１２４℃の低密度ポリエチレンが鞘層成分（３重量％のメラミンリン酸塩を添加）、芯／鞘複合比＝６０／４０（重量比）、繊度６００ｄｔｅｘのモノフィラメントを作製した。このモノフィラメントを目合い４ｍｍで平織りを行い、その後、テンタ−型加熱機を用いて温度１３５℃で加熱し、モノフィラメントの交点を熱融着させたネットを作製した。このネットの開口率は８６％であった。
繊維径２．３μｍ、厚み０．３ｍｍ、目付３０ｇ／ｍ２  のポリプロピレン製メルトブローン不織布とネットを１１０℃のカレンダーロールに通過させ、熱融着による積層濾材を作製した。その後、１０ｋＶの印可電圧下でアース板に接触させながら走行荷電処理を行い、積層濾材を作製した。
【００３５】
（実施例２）
融点が１１０℃である共重合ポリエステル系熱融着性繊維を開綿、梳綿して目付１０ｇ／ｍ２の熱融着性繊維層ウェブ（Ａ）を作製した。また厚さ８μｍ、平均幅８０μｍのポリプロピレン製エレクトレット化スプリット繊維を７５ｍｍ長さの短繊維状に切断し、梳綿して目付３０ｇ／ｍ２のエレクトレット化スプリット繊維層ウェブ（Ｂ）を作製した。実施例１の難燃ネット（Ｃ）、繊度４．５ｄｔｅｘ、目付１５ｇ／ｍ２のポリエステル製スパンボンド不織布（Ｄ）をそれぞれ準備し、上から（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順番で積層した。この積層体を４０パンチ／ｃｍ２でニードルパンチ加工して繊維を交絡させ、次いで１２０℃の熱風オーブン中を通過させて積層濾材を作製した。
【００３６】
（比較例１）
実施例１のモノフィラメントを目合い４ｍｍで、経糸の上部のみに緯糸を重ね合わせたネットを作製した。このネットは経緯糸が波形構造を有していないネットである。その他は全て実施例１と同一の方法で、積層濾材を作製した。
【００３７】
（比較例２）
実施例２の難燃ネットを比較例１の経緯糸が波形構造を有していないネットに変更する以外は、全て実施例２同一の方法で、積層濾材を作製した。
【００３８】
（比較例３）
融点１６４℃のポリプロピレンが芯層成分で、融点１２４℃の低密度ポリエチレンが鞘層成分で、複合比６０／４０（重量比）、繊度６００ｄｔｅｘのモノフィラメントを作製した。その他は全て実施例１と同一の方法で、積層濾材を作製した。
【００３９】
上述した積層濾材について、先に説明した方法により難燃性及び圧力損失、ネットの剛性の測定を実施した。結果を第１表に示す。
【００４０】
【表１】
2004181354.tif 000002
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、補強材の特性を低下させずに、不織布の補強材として使用可能で、難燃性に優れ、毒性が低く、更に、難燃化に伴う圧力損失の上昇を防いだ難燃濾材を提供することを可能とする。