(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布の長手方向に対して直交する方向にプリーツ筋を有するプリーツ加工されたフィルター用スパンボンド不織布であって、該不織布を構成する繊維が高融点成分を低融点成分が被覆してなる芯鞘型ポリエステル系フィラメントであり、かつ、該不織布の幅方向と長手方向の透過マイクロ波強度比と目付との関係が次式を満足し、目付が、１５０ｇ／ｍ2以上である不織布からなることを特徴とするフィルター基材。
（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘ≧０．０５
式中  ＴＤ：幅方向の透過マイクロ波強度
ＭＤ：長手方向の透過マイクロ波強度
Ｘ  ：不織布の目付（ｇ／ｍ２）
【請求項２】
該フィルター基材の耐折強さが、ＪＩＳ Ｐ−８１１５のＭＩＴ形試験器による耐折強さ試験に基づいて測定される耐折強さが４万回以上である請求項１記載のフィルター基材。
【請求項３】
該芯鞘型ポリエステル系フィラメントが、１〜８デニールの繊度を有するものである請求項１または２記載のフィルター基材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のフィルター基材を、フィルター装置のフィルター部材として組み込んだことを特徴とするフィルター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリーツフィルターとして優れた性能を有するフィルター基材及びこれを使用したフィルター装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、スパンボンド、メルトブローなどの合繊不織布を基材とした新規フィルターが相次いで開発され、中性能フィルター、高性能フィルターの分野で種々の新製品が上市されている。特に集塵機、液体浄化用などの中性能フィルターの分野では、スパンボンド不織布の特徴を生かした開発が進んでいる。
【０００３】
たとえば集塵機用フィルターは、金属の研削工場や粉塵が多く発生する工場での労働環境の改善に、比較的高価な有価物の回収にと幅広く用いられている。これらの用途においては大部分でバグフィルターが使用され、フィルター基材としては、織物、ニードルパンチした不織布が使用されている。しかし近年、集塵機の高速化・低負荷化および小型化への動きに伴い、フィルターのタイプも、取替えや取付けが容易で、かつコンパクトなカートリッジフィルターへ転向されつつある。
【０００４】
該カートリッジフィルターに使用されるフィルター基材は、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て濾過機能を高めたものが使用される。
【０００５】
かかるフィルター基材には、プリーツ加工が可能で、そのために不織布を部分的に圧着し、ある程度の硬さや強力を持たせたり、濾過性能を満足させるために、不織布の見掛密度を高めたり、目付の高い不織布が使用される。また該フィルター基材を得る手段として、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部分的に圧着した不織布を用いる事が知られている。
【０００６】
また、近年、このようなプリーツ加工用フィルター基材において、フィルターユニットの長寿命化を図るため、低目付化によってフィルター基材の厚みを薄くし、ユニット中の濾材量を多くする動きがあり、今後より低目付でかつプリーツ加工が容易なフィルター基材の開発が求められている。更に低目付化に伴い、不織布を構成する繊維径を小さくし、孔径を小さくすることによって、フィルターとして優れた捕集性能を達成させることも必須となる。
【０００７】
また、一般に集塵機用フィルター用途においては、フィルター基材の表面上に捕集された粉塵を逆流エアーによって間欠に払い落としながら使用するパルスジェット方式が、フィルター寿命の延長を図るために採用されている。この場合、該カートリッジフィルターは、プリーツ山谷部分での耐折強さがフィルター寿命の延長を図る上で重要となる。それは「粉塵捕集−逆流エアーによる粉塵の払い落とし」の工程が繰り返される中で、プリーツの山谷部分でエアーの圧力により何度も屈曲させられる状態になる。そこで、もしエアーフィルターとして、十分な耐折強さがない場合、山谷部分から粉塵が漏れ、満足するフィルター寿命が得られない。また、前述したように、フィルター基材の低目付化またそれに伴う低繊度化の動きの中で、満足する耐折強さを有するフィルター基材を得ることは困難であった。すなわち、目付が低くなればなるほど、また、繊度が細くなればなるほど、耐折強さは低下する傾向にあり、よって集塵機用フィルターとして満足する寿命性能を有したプリーツ加工用フィルター基材を得ることは非常に困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、プリーツフィルターとして優れた性能を有するフィルター基材及びフィルター装置を提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明のフィルター基材は、不織布の長手方向に対して直交する方向にプリーツ筋を有するプリーツ加工されたフィルター用スパンボンド不織布であって、該不織布を構成する繊維が高融点成分を低融点成分が被覆してなる芯鞘型ポリエステル系フィラメントであり、かつ、該不織布の幅方向と長手方向の透過マイクロ波強度比と目付との関係が次式を満足し、目付が、１５０ｇ／ｍ２以上である不織布からなることを特徴とするものである。
【００１０】
（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘ≧０．０５
式中  ＴＤ：幅方向の透過マイクロ波強度
ＭＤ：長手方向の透過マイクロ波強度
Ｘ  ：不織布の目付（ｇ／ｍ２）
また、本発明のフィルター装置は、かかるフィルター基材を、フィルター装置のフィルター部材として組み込んだことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、プリーツ加工用フィルター基材として使用するスパンボンド不織布の繊維の配向を長手方向（プリーツ山谷の筋と直交する方向）に配列させたとき、その長手方向と幅方向の透過マイクロ波強度比と目付との関係が、プリーツ用フィルターとして重要な耐折強さに大きく影響を与えることを究明したものである。すなわち、スパンボンド不織布を構成する繊維が幅方向に比して、長手方向に高度に配向されていることが重要で、すなわち、プリーツ加工されたフィルター用スパンボンド不織布において、該不織布の長手方向（プリーツ山谷の筋と直交する方向）と幅方向（プリーツ山谷の筋と平行方向）の透過マイクロ波強度比と、目付との関係が次式を満足し、目付が、１５０ｇ／ｍ２以上である不織布からなるものである場合、前記課題を一挙に解決することを究明したものである。
【００１２】
（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘ≧０．０５
式中  ＴＤ：幅方向の透過マイクロ波強度（プリーツ山谷の筋と平行方向の透過マイクロ波強度）
ＭＤ：長手方向の透過マイクロ波強度（プリーツ山谷の筋と直交する方向の透過マイクロ波強度）
Ｘ  ：不織布の目付（ｇ／ｍ２）
すなわち、かかるスパンボンド不織布の上記関係式と、プリーツを有するフィルター基材の寿命性能に大きく影響する耐折強さの関係を検討したところ、該関係式が該耐折強さと関係が深く、さらには、マイクロ波分子配向計にて測定されるＴＤ／ＭＤ、たとえば、一般に、不織布、フィルム等の分子の配向性を確認するために使用されるＫＳシステムズ株式会社製のマイクロ波分子配向計ＭＯＡ−２００１Ａを用いて測定されるＴＤ／ＭＤと目付Ｘと関係が、密接に関係することを究明したものである。つまり、該不織布の繊維配向は、ランダムに分散せず、長手方向（プリーツ山谷の筋と直交する方向）に沿って配向している。
【００１３】
かかる不織布の長手方向を山谷に屈曲させ、プリーツ加工してフィルターユニットにする場合、より耐折強さを高めるには、不織布を構成する繊維が長手方向に沿って配向していれば、ランダムに分散しているものよりも、山谷部を支える繊維総数が大きくなり、よって優れた耐折強さを有するものが得られる。
【００１４】
また、このように不織布の長手方向（プリーツ山谷の筋と直交する方向）に沿って繊維を配向させると、たとえば低目付化と同時に低繊度化を実施しても、ランダムに分散された繊維のものよりも、優れた耐折強さを有した不織布を提供することができるものである。
【００１５】
本発明の繊維配向としては、マイクロ波分子配向計にて測定される透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤ（ＴＤ：幅方向の透過マイクロ波強度、ＭＤ：長手方向の透過マイクロ波強度）と目付Ｘとの関係式：（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘが、０．０５以上、更に好ましくは０．０６以上であるものが、優れた耐折強さを有するフィルター基材を提供することを究明したものである。ここでいう透過マイクロ波強度比（ＴＤ／ＭＤ）は、該不織布の長手方向（プリーツ山谷の筋と直交する方向）の繊維の配向が大きくなればなるほど値が大きくなり、また、この透過マイクロ波強度比と目付Ｘは、比例関係にあり、目付Ｘが大きくなればなるほど（ＴＤ／ＭＤ）の値は大きくなる。
【００１６】
つまり、透過マイクロ波強度比（ＴＤ／ＭＤ）と目付Ｘとの関係式（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘの値が大きくなればなるほど、該不織布の長手方向の分子配向度合いが大きくなり、この値を０．０５以上にすることで、目付１５０ｇ／ｍ２であっても耐折強さが４万回以上である本発明の課題とする不織布が得られる。
【００１７】
本発明の不織布は、耐折強さが、ＪＩＳ Ｐ−８１１５のＭＩＴ形試験器による耐折強さ試験に基づいて測定される耐折強さで表したとき、好ましくは３万回以上、より好ましくは４万回以上、特に好ましくは５万回以上であるものがよい。すなわち、３万回未満であると、集塵機用フィルター用途において、フィルター基材の表面上に捕集された粉塵を逆流エアーによって間欠に払い落としながら使用するパルスジェット方式が採用された場合、プリーツ山谷部分での耐折強さが不足し、満足するフィルター寿命が得られない傾向がある。
【００１８】
本発明の不織布は、さらに好ましくは１５０ｇ／ｍ２以上であるものがよい。
【００１９】
本発明のスパンボンド不織布は、芯鞘構造を有する複合ポリエステル系フィラメントで構成されているものが使用される。かかる芯鞘型複合ポリエステル系フィラメントとしては、鞘成分が芯成分に対し、２０℃以上低い融点を持つ共重合ポリエステルからなることが、目付の高い不織布を得る上で非常に好ましい。更に、芯鞘構造とは、一般的な同心円が最も好ましいが、偏芯円形、異型断面型であってもよい。また、かかるポリエステル系フィラメントには、酸化チタン、カーボンブラック等の添加剤が含まれていてもよい。本発明において、共重合ポリエステル成分とは、アジピン酸、イソフタル酸、等を共重合したポリエステルであり、酸化チタン、カーボンブラック等の添加剤が含まれていてもよい。
【００２０】
かかる芯鞘型複合ポリエステル系フィラメントの芯成分と鞘成分の複合比は、芯成分が少なくとも７０重量％、好ましくは芯成分８０〜９０重量％に対して鞘成分２０〜１０重量％の比率で複合されているものがよい。
【００２１】
また、本発明の不織布の製造方法については、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、移動するネット上に開繊堆積させ連続フィラメントウェブとし、次いで同ウェブを熱圧着するスパンボンド法である。かかる熱圧着させる方法としては、一対のエンボスロール（凹凸ロール）、またはエンボスロールとフラットロールで部分的に熱圧着する方法を用いることができる。エンボスロールの形態、組み合わせ等については特に規制するものではない。
【００２２】
本発明のフィルター基材を構成する不織布において、圧着部の不織布全体の面積に占める割合も特に規制するものではないが、好ましくは３５％以下、より好ましくは３０％以下で占めるのがよい。熱圧着部分が３５％を超えると、不織布を構成する繊維の融着部分（フィルム化した部分）が多くなり、内層濾過に必要なフィルター内層部の繊維表面積が減少、満足する捕集性能が得られない。
【００２３】
本発明のフィルター基材を構成する不織布の芯鞘型複合ポリエステル系フィラメントの繊度は、好ましくは１〜８デニール、より好ましくは１〜５デニールであるのがよい。８デニールを超えると不織布の耐折強さは向上するものの、孔径が大きくなり、満足する捕集性能が得られない。１デニール未満であった場合、紡糸性不調により安定して不織布を製造できない。
【００２４】
本発明のかかるフィルター基材を、フィルター装置のフィルター部材、特にプリーツ加工用フィルター材として組み込むと、一般に集塵機用途で使用するパルスジェット方式において、プリーツ山谷部分でエアーの圧力により何度も屈曲させられる状態でも、優れた耐折強さを有しているため、高寿命のフィルター装置を提供することができる。
【００２５】
【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。
＜透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤ＞
ＫＳシステムズ株式会社製のマイクロ波分子配向計ＭＯＡ−２００１Ａを用いて透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤ（ＴＤ：幅方向の透過マイクロ波強度、ＭＤ：長手方向の透過マイクロ波強度）を測定した。
＜目付Ｘ（ｇ／ｍ２）＞
ＪＩＳ Ｌ１９０６に準じ、単位面積（１ｍ２）当たりの質量を求めた。
＜耐折強さ（回）＞
ＪＩＳ Ｐ８１１５ＭＩＴ形試験器による耐折強さ試験方法に準じた。不織布の長手方向（プリーツ山谷の筋と直交する方向）に幅１５ｍｍ×長さ１１０ｍｍの試験片をシート５０ｃｍ幅から等間隔３個採取、張力２ｋｇｆでシートが切断するまでの往復折り曲げの回数を記録、その平均値を求めた。
実施例１（１）〜（３）
融点が２６０℃のポリエチレンテレフタレートを芯成分、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それぞれ、８５：１５とした複合連続フィラメントを単糸繊度２．５ｄで溶融紡出した。引き続き紡出フィラメントをエアーサッカーで約５０００ｍ／分で高速牽引し、次に得られる不織布の透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤと目付Ｘとの関係式（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘが０．０７〜０．０８に入る様調整した鉛を主体とした衝突板に衝突させ、移動するネット上に噴射、捕集しウェブとした。この際、ネットの速度を変更し、目付を２５０、２００、１５０ｇ／ｍ２とし、圧着部面積が２０％の一対の加熱エンボスロールを使用し、表面温度２１０℃、線圧を６０ｋｇ／ｃｍで圧着し不織布を得た。結果を表１に示した。
実施例２（１）〜（３）
得られる不織布の透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤと目付Ｘとの関係式（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘが０．０６〜０．０７に入るよう調整した鉛を主体とした衝突板を使用した以外は、全て実施例１に準じた方法で目付２５０、２００、１５０ｇ／ｍ２の不織布を得た。結果を表１に示した。
実施例３（１）〜（３）
得られる不織布の透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤと目付Ｘとの関係式（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘが０．０５〜０．０６に入るよう調整した鉛を主体とした衝突板を使用した以外は、全て実施例１に準じた方法で目付２５０、２００、１５０ｇ／ｍ２の不織布を得た。結果を表１に示した。
比較例１（１）〜（４）
得られる不織布の透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤと目付Ｘとの関係式（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘが０．０２〜０．０３に入るよう調整した鉛を主体とした衝突板を使用した以外は、全て実施例１に準じた方法で目付２５０、２００、１５０ｇ／ｍ２の不織布を得た。結果を表１に示した。
【００２６】
【表１】
0004023042.tif 000002
実施例１〜３のものは本発明の目的とする耐折強さ、４万回以上を十分に満足するものであった。
【００２７】
比較例１は２５０，２００ｇ／ｍ２は耐折強さ４万回未満であり、本発明の目的とする耐折強さが得られなかった。
実施例４（１）〜（３）
融点が２６０℃のポリエチレンテレフタレートを芯成分、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それぞれ、８５：１５とした複合連続フィラメントを単糸繊度１．２ｄで溶融紡出した。引き続き紡出フィラメントをエアーサッカーで約５０００ｍ／分で高速牽引し、次に得られる不織布の透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤと目付Ｘとの関係式（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘが０．０７〜０．０８に入る様調整した鉛を主体とした衝突板に衝突させ、移動するネット上に噴射、捕集しウェブとした。この際、ネットの速度を変更し、目付を２５０、２００、１５０ｇ／ｍ２とし、圧着部面積が２０％の一対の加熱エンボスロールを使用し、表面温度２００℃、線圧を６０ｋｇ／ｃｍで圧着し不織布を得た。結果を表２に示した。
実施例５（１）〜（３）
得られる不織布の透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤと目付Ｘとの関係式（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘが０．０６〜０．０７に入るよう調整した鉛を主体とした衝突板を使用した以外は、全て実施例５に準じた方法で目付２５０、２００、１５０ｇ／ｍ２の不織布を得た。結果を表２に示した。
実施例６（１）〜（３）
得られる不織布の透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤと目付Ｘとの関係式（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘが０．０５〜０．０６に入るよう調整した鉛を主体とした衝突板を使用した以外は、全て実施例５に準じた方法で目付２５０、２００、１５０ｇ／ｍ２の不織布を得た。結果を表２に示した。
比較例２（１）〜（４）
得られる不織布の透過マイクロ波強度比ＴＤ／ＭＤと目付Ｘとの関係式（ＴＤ／ＭＤ）／Ｘが０．０２〜０．０３に入るよう調整した鉛を主体とした衝突板を使用した以外は、全て実施例５に準じた方法で目付２５０、２００、１５０、１００ｇ／ｍ２の不織布を得た。結果を表２に示した。
【００２８】
【表２】
0004023042.tif 000003
実施例４〜６のものは本発明の目的とする耐折強さ、４万回以上を十分に満足した。
【００２９】
比較例２は低繊度化の影響により、すべての目付において満足する耐折強さのものが得られなかった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、低目付で、かつ、低繊度化されたスパンボンド不織布であっても、優れた耐折強さを有するフィルター基材を提供することができ、もって高寿命のフィルター装置を提供することができる。