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特許7631789スパンボンド不織布、集塵機プリーツフィルター用濾材、集塵機プリーツフィルターおよび大風量パルスジェットタイプ集塵機
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-10
(45)【発行日】2025-02-19
(54)【発明の名称】スパンボンド不織布、集塵機プリーツフィルター用濾材、集塵機プリーツフィルターおよび大風量パルスジェットタイプ集塵機
(51)【国際特許分類】
   D04H 3/16 20060101AFI20250212BHJP
   D04H 3/147 20120101ALI20250212BHJP
   B01D 39/16 20060101ALI20250212BHJP
【FI】
D04H3/16
D04H3/147
B01D39/16 A
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2020214240
(22)【出願日】2020-12-23
(65)【公開番号】P2021098930
(43)【公開日】2021-07-01
【審査請求日】2023-07-03
(31)【優先権主張番号】P 2019232136
(32)【優先日】2019-12-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】北村 幸司
(72)【発明者】
【氏名】大森 美佐男
(72)【発明者】
【氏名】吉田 潤
【審査官】澤村 茂実
(56)【参考文献】
【文献】特開平9-192426(JP,A)
【文献】特開2021-098929(JP,A)
【文献】特開平8-100372(JP,A)
【文献】特許第6962495(JP,B1)
【文献】特許第6669315(JP,B1)
【文献】特許第6962496(JP,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
D04H 1/00-18/04
B01D 39/00-41/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
高融点成分と低融点成分とからなる熱可塑性連続フィラメントから構成され、
前記熱可塑性連続フィラメントは、平均単繊維直径が12μm以上26μm以下であり、
部分的に融着された融着部と、融着されていない非融着部とを有し、
目付CV値が5%以下であり、
前記融着部の面積の割合は、5%以上20%以下であり、
当該スパンボンド不織布の見掛け密度は、0.25g/cm 以上0.40g/cm 以下であり、
前記融着部前記非融着部との境界表面のなす角度であって、互いに異なる表面の角度R1、R2において、角度R1は15°以上31°以下、角度R2は45°以上75°以下である、スパンボンド不織布。
【請求項2】
前記熱可塑性連続フィラメントは、前記高融点成分としてポリエチレンテレフタレートを用い、前記低融点成分として共重合ポリエステルまたはポリブチレンテレフタレートを用いてなる、請求項1に記載のスパンボンド不織布。
【請求項3】
前記融着部が、当該スパンボンド不織布の上下両側から融着されてなる、請求項1または2に記載のスパンボンド不織布。
【請求項4】
請求項1~のいずれかに記載のスパンボンド不織布を用いてなる、集塵機プリーツフィルター用濾材。
【請求項5】
請求項に記載の集塵機プリーツフィルター用濾材を用いてなる、集塵機プリーツフィルター。
【請求項6】
請求項に記載の集塵機プリーツフィルターを使用した大風量パルスジェットタイプ集塵機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリーツフィルター基材等に用いられるスパンボンド不織布、とその不織布を用いてなる集塵機プリーツフィルター用濾材、集塵機プリーツフィルターおよび大風量パルスジェットタイプ集塵機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、粉塵の発生する作業環境に対し、粉塵の除去および回収を目的とする集塵機が用いられており、中でもフィルターの交換頻度を低減できるパルスジェットタイプの集塵機が知られている。このパルスジェットタイプの集塵機ではフィルターの外側が濾過面となり、フィルターがフィルターゲージに装着されて運転される。パルスジェットタイプの集塵機は、フィルターが一定圧力に達した際にフィルター内部に圧縮空気を送る、逆洗を行うことができる機構を有している。フィルターは、逆洗によって当該フィルターの外側表面に堆積した粉塵を払い落とし、繰り返し使用される。また、このパルスジェットタイプの集塵機のフィルターは、プリーツ状に折りたたまれた形状で使用されることが知られており、プリーツ形状とすることにより濾過面積を大幅に向上させ、圧力損失を低減させたり、捕集性能を高めたりすることを可能としている。したがって、プリーツフィルターとして使用される不織布に必要な特性としては、プリーツ加工を施すための高い剛性と、圧力損失を抑制するための通気性、およびダストを表層で濾過でき、かつ払い落とし性を有するものであることが重要であり、これまで種々の織布および不織布が提案されている。
【0003】
例えば、エンボスロールで熱融着されたタイプの長繊維不織布を、プリーツフィルターとして使用することが提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
一方、エンボスロールとは別の熱融着方法として、不織布に熱風を通過させることにより熱融着させる、いわゆるエアスルー方式も提案されている(特許文献2参照)。
【0005】
また、不織布を積層する方法(特許文献3参照)や、不織布と極細繊維混在層(濾材)を組み合わせる方法(特許文献4参照)についても提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第3534043号公報
【文献】特開平7-157960号公報
【文献】特許第4543332号公報
【文献】特許第5918641号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1に開示されるような、エンボスロールで熱融着する技術では、通気性が無い熱融着部分にダストが堆積しやすく、低寿命となるという課題がある。また、特許文献2に開示されるような、エアスルー方式によって得られる不織布の場合、エンボスロールのような熱融着部が無く、通気性を損なうという課題はないものの、製法上、緻密性に劣ることからダストが内部に入り込みやすく、逆洗ではダストの払い落としができず低寿命となるという課題がある。さらに、特許文献3や4で開示されるような技術においても、圧力損失を下げることはできても、蓄積されるダストの払い落しを十分に行うことができず、使用寿命を伸ばすことが困難であるという課題がある。
【0008】
ところで、前記のパルスジェットタイプの集塵機で、化学工場のように微粉体の粉塵を含んだ大量の空気を1分間あたり300~1500Lで処理をする必要があるような場所では、大風量パルスジェットタイプ集塵機が使用されている。集塵機のフィルターの捕集性能等を向上させるために、ポリテトラフルオロエチレン(以下、「PTFE」と表記することがある)からなる多孔質膜と不織布とを貼り合わせたフィルターも知られているが、大風量パルスジェットタイプ集塵機に使用されるフィルターには大風量と繰り返しの逆洗が行われるため、剥離等の懸念があるPTFE膜などの基材は貼り合わせず、スパンボンド不織布単体がフィルター用スパンボンド不織布として使用されている。また、使用されるフィルター用スパンボンド不織布は、大風量下での粉塵捕集と繰り返し行われる逆洗に耐えるためのプリーツ形状保持性を有した剛性が必要である。ところが、従来の集塵除去に使用されるフィルター用スパンボンド不織布では、粉塵捕集性能と通気性とを両立しながら、大風量下でプリーツ形状保持とプリーツ加工性とに十分な剛性を有するものが得られていない。すなわち捕集性能を向上させようと、繊維同士の融着を強固にすると目開きが小さくなり、通気性の低下につながり、一方で通気性を向上させようと、繊維同士の融着を緩くすると目開きが大きくなり、粉塵の捕集性能が低下してしまうだけでなく、剛性の低下により大風量下ではプリーツ形状が保持できなくなるとともに、毛羽が発生し、外観上も問題となる、という課題がある。
【0009】
そこで本発明の目的は、上記課題を鑑み、粉塵の捕集性能と通気性のバランスを両立しながら、かつ大容量下でのプリーツ形状保持性とプリーツ加工性に優れた高い剛性を有し、ダスト払い落とし性にも優れたスパンボンド不織布、集塵機プリーツフィルターおよび大風量パルスジェットタイプ集塵機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、上記の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、本発明のスパンボンド不織布は、高融点成分と低融点成分からなる熱可塑性連続フィラメントから構成され、部分的に融着された融着部と、融着されていない非融着部とを有し、目付CV値が5%以下であり、前記融着部から前記非融着部にかけた曲線の角度であって、互いに異なる表面の角度R1、R2が、いずれも15°以上で、かつR1<R2である。
【0011】
本発明のスパンボンド不織布の好ましい態様としては、前記の熱可塑性連続フィラメントは、前記の高融点成分としてポリエチレンテレフタレートを用い、前記の低融点成分として共重合ポリエステルまたはポリブチレンテレフタレートを用いる。
【0012】
本発明のスパンボンド不織布の好ましい態様としては、前記の融着部の面積の割合は5%~20%の範囲にある。
【0013】
本発明のスパンボンド不織布の好ましい態様としては、前記熱可塑性連続フィラメントは、平均単繊維直径が12μm以上26μm以下である。
【0014】
前記の融着部が、当該スパンボンド不織布の上下両側から融着されてなる。
【0015】
また、本発明の集塵機プリーツフィルター用濾材は、前記のスパンボンド不織布を用いてなる。
【0016】
本発明の集塵機プリーツフィルターは、前記の集塵機プリーツフィルター用濾材を用いてなる。
【0017】
本発明の大風量パルスジェットタイプ集塵機の好ましい態様としては、上記に記載の集塵機プリーツフィルター用濾材を使用する。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、粉塵の捕集性能と通気性のバランスに優れ、プリーツ加工性、プリーツ形状保持性に優れた高い剛性を有し、ダスト払い落とし性にも優れたスパンボンド不織布が得られる。このため、本発明のスパンボンド不織布は、プリーツフィルターやPTFE膜やナノファイバー等と貼り合わせて用いられるプリーツフィルター用濾材として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1図1は、本発明の一実施の形態にかかるスパンボンド不織布の断面図である。
図2図2は、本発明の集塵機プリーツフィルター用濾材の一例を示す概要斜視図である。
図3図3は、本発明の実施例にかかる捕集性能試験を実施する試験システムの構成を説明するための図である。
図4図4は、本発明の実施例にかかるダスト払い落とし性試験を実施する試験システムの構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明のスパンボンド不織布は、高融点成分と低融点成分からなる熱可塑性連続フィラメントから構成され、部分的に融着された融着部と、融着されていない非融着部とを有し、目付CV値が5%以下であり、前記融着部から前記非融着部にかけた曲線の角度であって、互いに異なる表面の角度R1、R2が、いずれも15°以上で、かつR1<R2である。以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【0021】
(熱可塑性連続フィラメント)
本発明のスパンボンド不織布を構成する熱可塑性連続フィラメントの原料となる熱可塑性樹脂としては、特に、ポリエステルが好ましく用いられる。ポリエステルは、酸成分とアルコール成分とをモノマーとする高分子重合体である。酸成分としては、フタル酸(オルト体)、イソフタル酸およびテレフタル酸等の芳香族カルボン酸、アジピン酸やセバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、およびシクロヘキサンカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸等を用いることができる。また、アルコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコールおよびポリエチレングリコール等を用いることができる。
【0022】
また、ポリエステルの例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸およびポリブチレンサクシネート等が挙げられる。後述する高融点重合体として用いられるポリエステルとしては、融点が高く耐熱性に優れ、かつ剛性にも優れたPETが最も好ましく用いられる。
【0023】
これらのポリエステル原料には、本発明の効果を損なわない範囲で、結晶核剤、艶消し剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤、難燃剤、金属酸化物、脂肪族ビスアミドおよび/または脂肪族モノアミド、ならびに親水剤等の添加材を添加することができる。中でも、酸化チタン等の金属酸化物は、繊維の表面摩擦を低減し繊維同士の融着を防ぐことにより紡糸性を向上し、また不織布の熱ロールによる融着成形の際、熱伝導性を増すことにより不織布の融着性を向上させる効果がある。また、エチレンビスステアリン酸アミド等の脂肪族ビスアミドおよび/またはアルキル置換型の脂肪族モノアミドは、熱ロールと不織布ウェブとの間の離型性を高め、搬送性を向上させる効果がある。
【0024】
次に、本発明のフィルター用スパンボンド不織布を構成する熱可塑性連続フィラメントは、高融点成分と低融点成分とからなる。好ましくは、高融点成分がポリエチレンテレフタレート、低融点成分が共重合ポリエステルまたはポリブチレンテレフタレートで構成される態様である。熱可塑性連続フィラメントは、高融点成分であるポリエステル系高融点重合体の周りに、そのポリエステル系高融点重合体の融点に対して、10℃以上140℃以下低い融点を有する低融点成分であるポリエステル系低融点重合体を配した複合型フィラメントである態様が好ましい。このようにすることで、融着によりスパンボンド不織布を形成した際、スパンボンド不織布を構成する複合型ポリエステル繊維(フィラメント)同士が強固に融着するため、フィルター用スパンボンド不織布は機械強度に優れ、高風量下での粉塵処理にも十分耐えることができる。
【0025】
なお、本発明において、熱可塑性樹脂の融点は、示差走査型熱量計(例えば、株式会社パーキンエルマージャパン製「DSC-2」型)を用い、昇温速度20℃/分、測定温度範囲30℃から300℃の条件で測定し、得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度を当該熱可塑性樹脂の融点とする。また、示差走査型熱量計において融解吸熱曲線が極値を示さない樹脂については、ホットプレート上で加熱し、顕微鏡観察により樹脂が溶融した温度を融点とする。
【0026】
熱可塑性樹脂がポリエステルの場合、対となるポリエステル系高融点重合体とポリエステル系低融点重合体との組み合わせ(以下、ポリエステル系高融点重合体/ポリエステル系低融点重合体の順に記載することがある)としては、例えば、PET/PBT、PET/PTT、PET/ポリ乳酸、およびPET/共重合PET等の組み合わせを挙げることができ、これらの中でも、紡糸性に優れることからPET/共重合PETの組み合わせが好ましく用いられる。また、共重合PETの共重合成分としては、特に紡糸性に優れることから、イソフタル酸共重合PETが好ましく用いられる。
【0027】
複合型フィラメントの複合形態については、例えば、同心芯鞘型、偏心芯鞘型および海島型等が挙げられ、なかでも、フィラメント同士を均一かつ強固に融着させることができることから同心芯鞘型のものが好ましい。さらにその複合型フィラメントの断面形状としては、円形断面、扁平断面、多角形断面、多葉断面および中空断面等の形状が挙げられる。なかでも、フィラメントの断面形状としては円形断面の形状のものを用いることが好ましい態様である。
【0028】
ところで、前記の複合型フィラメントの形態には、例えば、ポリエステル系高融点重合体からなる繊維とポリエステル系低融点重合体からなる繊維とを混繊させる方法もあるが、混繊させる方法の場合、均一な融着が難しく、例えば、ポリエステル系高融点重合体からなる繊維が密集しているところでは融着が弱くなり、機械的強度や剛性が劣り、フィルター用スパンボンド不織布として適さないものとなる。一方、ポリエステル系高融点重合体からなる繊維に対し、低融点重合体を浸漬やスプレー等で付与する方法もあるが、いずれも表層や厚さ方向で均一な付与が難しく、機械的強度や剛性が劣り、フィルター用スパンボンド不織布として好ましくないものとなる。
【0029】
本発明におけるポリエステル系低融点重合体の融点は、ポリエステル系高融点重合体の融点に対し、10℃以上140℃以下低いことが好ましい。10℃以上、好ましくは20℃以上、より好ましくは30℃以上低くすることで、スパンボンド不織布において適度な融着性を得ることができる。一方、ポリエステル系低融点重合体の融点を、ポリエステル系高融点重合体の融点より140℃以下、好ましくは120℃以下、より好ましくは100℃以下低くすることで、スパンボンド不織布の耐熱性の低下を抑制することができる。
【0030】
なお、ポリエステル系高融点重合体の融点は、200℃以上320℃以下の範囲であることが好ましい。ポリエステル系高融点重合体の融点を好ましくは200℃以上、より好ましくは210℃以上、さらに好ましくは220℃以上とすることにより、耐熱性に優れるフィルターを得ることができる。一方、ポリエステル系高融点重合体の融点を好ましくは320℃以下、より好ましくは300℃以下、さらに好ましくは280℃以下とすることにより、不織布製造時に溶融するための熱エネルギーを多大に消費し生産性が低下することを抑制することができる。
【0031】
また、ポリエステル系低融点重合体の融点は、160℃以上250℃以下の範囲であることが好ましい。ポリエステル系低融点重合体の融点を好ましくは160℃以上、より好ましくは170℃以上、さらに好ましくは180℃以上とすることにより、プリーツ加工時の熱セット等、プリーツフィルター製造時に熱が加わる工程を通過しても形状保持性に優れる。一方、ポリエステル系低融点重合体の融点を好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下とすることにより、不織布製造時の融着性に優れ、機械的強度に優れるフィルターを得ることができる。
【0032】
また、ポリエステル系高融点重合体とポリエステル系低融点重合体との含有比率は、質量比で90:10~60:40の範囲であることが好ましく、85:15~70:30の範囲がより好ましい態様である。ポリエステル系高融点重合体を60質量%以上90質量%以下とすることにより、スパンボンド不織布の剛性と耐熱性を優れたものとすることができる。一方、低融点ポリエステルを10質量%以上40質量%以下とすることにより、融着によりスパンボンド不織布を形成し使用した際、スパンボンド不織布を構成する複合型ポリエステル繊維(フィラメント)同士を強固に融着でき、機械強度に優れ、中風量下での粉塵捕集に十分耐えることができる。
【0033】
複合型ポリエステル繊維の複合形態についても、例えば、同心芯鞘型、偏心芯鞘型および海島型等が挙げられ、なかでも、フィラメント同士を均一かつ強固に融着させることができることから同心芯鞘型のものが好ましい。さらにそのフィラメント(単繊維)の断面形状としては、円形断面、扁平断面、多角形断面、多葉断面および中空断面等の形状が挙げられる。なかでも、フィラメント(単繊維)の断面形状としては円形断面の形状のものを用いることが好ましい態様である。
【0034】
本発明のスパンボンド不織布を構成する熱可塑性連続フィラメントの平均単繊維直径は、12μm以上26μm以下の範囲であることが好ましい。熱可塑性連続フィラメントの平均単繊維直径を12μm以上、好ましくは13μm以上、より好ましくは14μm以上とすることで、スパンボンド不織布の通気性を向上させ、圧力損失を低減させることができる。また、熱可塑性連続フィラメントを形成する際に糸切れ回数を低下させ、生産時の安定性を向上させることもできる。一方、熱可塑性連続フィラメントの平均単繊維直径が26μm以下、好ましくは25μm以下、より好ましくは24μm以下とすることで、スパンボンド不織布の均一性を向上させ、不織布表面を緻密なものとすることができ、ダストを表層で濾過しやすくするなど、捕集性能を向上させることができる。
【0035】
なお、本発明において、スパンボンド不織布の平均単繊維直径(μm)は、以下の方法によって求められる値を採用することとする。
(i)スパンボンド不織布からランダムに小片サンプル10個を採取する。
(ii)採取した小片サンプルの表面を走査型電子顕微鏡等で500~2000倍の範囲で繊維の太さを計測することが可能な写真を撮影する。
(iii)各小片サンプルから撮影した写真から10本ずつ、計100本の繊維を任意に選び出して、その太さを測定する。繊維は断面が円形と仮定し、太さを繊維直径とする。
(iv)それらの算術平均値の小数点以下第一位を四捨五入して算出した値を平均単繊維直径とする。
【0036】
(スパンボンド不織布の製造方法)
次に、本発明のスパンボンド不織布の製造方法について説明する。本発明のスパンボンド不織布は、下記(a)~(c)の工程を順次施すことによって製造される。
(a)熱可塑性重合体を紡糸口金から溶融押出した後、これをエアサッカーにより牽引、延伸して熱可塑性連続フィラメントを得る工程。
(b)得られたフィラメントを開繊し、移動するネットコンベアー上に堆積させ繊維ウェブを形成する工程。
(c)得られた繊維ウェブに部分的融着を施す工程。
以下に上記の各工程について、さらに詳細を説明する。
【0037】
(a)熱可塑性連続フィラメント形成工程
まず、熱可塑性重合体を紡糸口金から溶融押出する。特に、熱可塑性連続フィラメントとして、ポリエステル系高融点重合体の周りに当該ポリエステル系高融点重合体の融点よりも低い融点を有するポリエステル系低融点重合体を配した複合型フィラメントを用いる場合には、ポリエステル系高融点重合体と、ポリエステル系低融点重合体を、それぞれ融点以上、(融点+70℃)以下で溶融し、ポリエステル系高融点重合体の周りに、そのポリエステル系高融点重合体の融点に対して、10℃以上140℃以下低い融点を有するポリエステル系低融点重合体を配した複合型フィラメントとして、口金温度が融点以上(融点+70℃)以下の紡糸口金で細孔から紡出した後、エアサッカーにより紡糸速度4000m/分以上、6000m/分以下で牽引、延伸して円形断面形状のフィラメントを紡糸する。
【0038】
(b)繊維ウェブ形成工程
本発明のスパンボンド不織布は、紡糸した熱可塑性連続フィラメントを開繊、噴射した後、移動するネットコンベアー上に堆積させ繊維ウェブを得る工程を有する。開繊方法としては、例えば帯電開繊による開繊方法や開繊板を使用する方法があり、特に開繊板によるものが好ましい。開繊板を使用することで不織布の均一性が高くなり、フィルター性能に優れる。
【0039】
なお、複合型ポリエステル繊維を用いた場合であっても、前記のフィラメント(長繊維)からなるスパンボンド不織布であることが重要である。このようにすることで、非連続の繊維で構成された短繊維不織布の場合に比べて、剛性や機械的強度を高めることができ、プリーツフィルターとして好ましいものとすることができる。
【0040】
本発明のスパンボンド不織布の製造方法では、ネットコンベアー上に捕集した繊維ウェブを、仮融着することも好ましい態様である。仮融着は、捕集した繊維ウェブを一対のフラットロールにより融着したり、ネットコンベアー上にフラットロールを設置し、ネットコンベアーと当該フラットロールとの間で融着したりする方法が好ましく用いられる。フラットロールによる融着は、フラットロールからなるカレンダーロールにS字で添わせて行うことが好ましい。そうすることで、不織布の厚さを担保でき、高通気量であるフィルターを得ることができる。
【0041】
また、仮融着するための線圧は30kg/cm以上70kg/cm以下であることが好ましい。仮融着するための線圧を30kg/cm以上、より好ましくは40kg/cm以上とすることでフィルター用スパンボンド不織布として用いた際にプリーツ加工性に必要な強度を不織布に付与することができる。融着するための線圧を70kg/cm以下、より好ましくは60kg/cm以下とすることで、適度な厚さとなり、フィルターとしての通気性を確保できる。
【0042】
仮融着するための融着の温度は、ポリエステル系低融点重合体の融点に対して70℃以上120℃以下低い温度であることが好ましい。このように温度設定することにより、繊維同士を過度に融着させることなく、搬送性を改善することができる。
【0043】
(c)部分的融着工程
本発明のフィルター用スパンボンド不織布は部分的に融着されたものであるが、部分的に融着する方法は特に限定されるものではない。ここで、フィルター用スパンボンド不織布の融着されている部分を融着部、それ以外の融着されていない部分を非融着部と称する。熱エンボスロールによる融着、あるいは超音波発振装置とエンボスロールとの組み合わせによる融着が好ましいものである。特に熱エンボスロールによる融着は、不織布の強度を向上させる点から最も好ましいものである。部分的融着工程は前記ウェブ形成工程から続けて加工されることが好ましい。前記ウェブ形成工程から続けて加工することで、融着部の密度を高くし、フィルター用スパンボンド不織布としてプリーツ成型性に優れた腰強度の不織布を得ることができる。熱エンボスロールによる融着の温度は、不織布の繊維表面に存在する最も融点の低いポリマーの融点に対して5℃以上60℃以下低いことが好ましく、10℃以上50℃以下低いことがより好ましい。熱エンボスロールによる不織布の繊維表面に存在する最も融点の低いポリマーの融点の温度差を5℃以上、より好ましくは10℃以上とすることで、過度の融着を防ぐことができる。一方、融点の温度差を60℃以下、より好ましくは50℃以下とすることによって、不織布内において均一な融着を行うことができる。
【0044】
また、融着するための線圧は30kg/cm以上90kg/cm以下であることが好ましい。融着するための線圧を30kg/cm以上、より好ましくは40kg/cm以上とすることでフィルター用スパンボンド不織布として用いた際にプリーツ加工性に必要な強度を不織布に付与することができる。融着するための線圧を90kg/cm以下、より好ましくは80kg/cm以下とすることで、過度の融着を防ぐことができる。
【0045】
本発明のスパンボンド不織布の融着部の面積の割合(以下、単に融着面積率と記載することがある)は、融着部(凹部)の不織布全体の面積に占める割合のことであり、不織布全面積に対して5%以上20%以下が好ましい範囲である。前記融着面積率が5%以上、より好ましくは6%以上、さらに好ましくは8%以上であれば、不織布の機械的強度が十分に得られ、さらに表面が毛羽立ちやすくなることがない。一方、融着面積率が20%以下、より好ましくは19.5%以下、さらに好ましくは19%以下であれば、繊維間の空隙が少なくなって圧力損失が上昇し、捕集性能が低下することもない。
【0046】
なお、スパンボンド不織布の融着面積率の測定には、デジタルマイクロスコープ(例えば、株式会社キーエンス製「VHX-5000」)を用い、スパンボンド不織布の任意の部分から、マイクロスコープの倍率20倍で不織布の長手方向および幅方向に平行な1.0cm×1.0cmの矩形枠を100箇所とり、100箇所それぞれについて当該面積に対する矩形枠内の融着部の面積を測定して平均値をとり、百分率にして小数点以下第一位を四捨五入したものを融着面積率(%)とする。なお、百分率として表記しない場合は、前記矩形枠内の融着部の面積(cm)を矩形枠の面積である1.0cmで除した後、小数点以下第三位を四捨五入することで融着面積率を算出することができる。
【0047】
融着部はくぼみを形成しており、不織布を構成する熱可塑性連続フィラメント同士が熱と圧力とによって融着して形成されている。すなわち、他の部分に比べて熱可塑性連続フィラメントが融着して凝集している部分が融着部である。融着する方法として熱エンボスロールによる融着を採用した場合には、エンボスロールの凸部により熱可塑性連続フィラメントが融着して凝集している部分が融着部となる。例えば、上側または下側のみに所定のパターンの凹凸を有するロールを用いて、他のロールは凹凸の無いフラットロールを用いる場合においては、融着部とは凹凸を有するロールの凸部とフラットロールとで融着されて不織布の熱可塑性連続フィラメントが凝集された部分をいう。また、例えば、表面に複数の平行に配置された直線的溝が形成されている一対の上側ロールと下側ロールからなり、その上側ロールの溝とその下側ロールの溝とがある角度で交叉するように設けられているエンボスロールを用いる場合、融着部とは上側ロールの凸部と下側ロールの凸部とで融着されて不織布の熱可塑性連続フィラメントが凝集された部分をいう。この場合、上側の凸部と下側の凹部あるいは上側の凹部と下側の凸部とで融着される部分はここでいう融着部には含まれない。
【0048】
融着部の1個あたりの面積としては、0.3mm以上5.0mm以下が好ましい。0.3mm以上とすることで、フィルター用スパンボンド不織布として十分な機械的強度が得られ、さらに不織布表面の毛羽立ちを押さえることができる。5.0mm以下とすることで、フィルター用スパンボンド不織布としての機械的強度に加え通気性が保持することができ、十分な捕集性能が得られる。
【0049】
融着部の形状は特に規定されるものではなく、上側または下側のみに所定のパターンの凹凸を有するロールを用いて、他のロールは凹凸の無いフラットロールを用いる場合や表面に複数の平行に配置された直線的溝が形成されている一対の上側ロールと下側ロールとからなり、その上側ロールの溝とその下側ロールの溝とがある角度で交叉するように設けられているエンボスロールにおいて、上側ロールの凸部と下側ロールの凸部とで融着された場合においても、その融着部の形状は円形、三角形、四角形、平行四辺形、楕円形、菱形などでもよい。これらの融着部分の配列は、特に規定されるものではなく、等間隔に規則的に配されたもの、ランダムに配されたもの、異なる形状が混在したものでもよい。なかでも、不織布の均一性の点から、融着部分が等間隔に配されるものが好ましい。さらに不織布を剥離することなく部分的な融着をする点で、表面に複数の平行に配置された直線的溝が形成されている一対の上側ロールと下側ロールとからなり、その上側ロールの溝とその下側ロールの溝とがある角度で交叉するように設けられているエンボスロールを用い、上側ロールの凸部と下側ロールの凸部とで融着され形成される平行四辺形の融着部が好ましい。
【0050】
(スパンボンド不織布)
次に、本発明のスパンボンド不織布について説明する。
本発明のスパンボンド不織布は、前記の熱可塑性連続フィラメントから構成され、部分的に融着された融着部と、融着されていない非融着部とを有してなる。図1は、本発明の一実施の形態にかかるスパンボンド不織布の断面図である。なお、図1に示すスパンボンド不織布は、使用時、上から下に向かって通気する。スパンボンド不織布は、部分的に融着されている。具体的に、スパンボンド不織布は、不織布が融着されてなる融着部101と、非融着の非融着部102とを有する。
【0051】
さらに、本発明のスパンボンド不織布は、融着部101から非融着部102にかけた曲線の、互いにことなる表面における角度(融着部101と非融着部102との境界表面のなす角度)R1、R2がいずれも15°以上で、かつR1<R2である。
【0052】
このようにして融着された融着部から非融着部にかけた上下両側の曲線角度をR1、R2とした場合、曲線角度R1および曲線角度R2のいずれも15°以上で、かつR1<R2となる必要がある。ここで、曲線角度R1、R2は、互いに異なる表面において、融着部と非融着部との境界表面のなす角度である。曲線角度R1もしくはR2のいずれか一方が15°以下であると十分なダスト払い出し性が得られず、また、R1=R2であっても十分なダスト払い出し性が得られず、かつ不織布の剛性、強度が低下するおそれがある。十分な払い出し性と不織布の剛性、強度を得るためには、曲線角度R1および曲線角度R2のいずれも15°以上で、かつ曲線角度R1<R2となる必要がある。より好ましくは曲線角度R1が15°以上30°以下となり、曲線角度R2が45°以上75°以下となることである。なお、曲線角度R1は、濾過前の空気を取り込む側の面の角度であり、曲線角度R2は、濾過後(不織布通過後)の空気を放出する側の面の角度である。
なお、本発明におけるスパンボンド不織布の融着部の凹部から凸部にかける曲線の角度R1、R2(°)は、以下のようにして測定・算出される値を採用することとする。
(i)任意の融着部において、MD方向の中心線とCD方向の中心線との交点を融着部の中心点とする。
(ii)前記の融着部の中心点を通り、CD方向と平行な直線を引く。
(iii)前記の融着部の中心点から0.5cm離れた当該直線上の2点を起点として、MD方向に沿って直線を1.0cm引き、その端点同士を結ぶ直線を引く。
(iv)(i)~(iii)で形成された1.0cm×1.0cmの正方形によって囲まれた領域をカミソリ刃で切り取る。
(v)同様にして、スパンボンド不織布内の任意の場所から1.0cm×1.0cmの融着部用測定サンプルを計100個採取する。
(vi)走査型電子顕微鏡(SEM)(例えば、株式会社キーエンス製「VHX-D500」)を用いて、融着部用測定サンプル内の融着部の断面を、倍率を100倍に調節し観察する。
(vii)隣接する融着部(凹部)の底部2点より接線を引く。
(viii)融着部(凹部)と非融着部(凸部)の境界から(vii)で引いた接線を起点として非融着部に沿って接線を引く。
(ix)(vii)と(viii)で形成された角度を測定し、得られた平均値の小数点以下第一位を四捨五入した値をスパンボンド不織布の凹部から凸部にかける曲線の角度(°)とする。
(x)前記の(vii)から(ix)をスパンボンド不織布の一方と他方よりそれぞれ行い、それぞれ得られた角度をR1、R2(R1<R2)とする。
ここで、本発明において、MD方向とは粉体塗装フィルター用スパンボンド不織布製造時のシート搬送方向、すなわち不織布ロールにおける巻き取り方向を指すものであり、CD方向はシート搬送方向、すなわち不織布ロールにおける巻き取り方向において垂直に交差する方向を指すものである。なお、スパンボンド不織布が切断された場合などでロール状態にない場合は、以下の手順によってMD方向、CD方向を決定することとする。
(a) スパンボンド不織布の面内において、任意の1方向を定め、その方向に沿って、長さ38.1mm、幅25.4mmの試験片を採取する。
(b) 採取した方向から30度、60度、90度回転させた方向においても、同様に長さ38.1mm、幅25.4mmの試験片を採取する。
(c) 各方向の試験片について後述するスパンボンド不織布の剛軟度の測定方法に基づいて、各試験片の剛軟度を測定する。
(d) 測定により得られた値が最も高い方向をそのスパンボンド不織布のMD方向とし、これに直交する方向をCD方向とする。
【0053】
本発明におけるスパンボンド不織布の目付は、150~300g/mの範囲であることが好ましい。目付が150g/m以上であると、プリーツに必要な剛性を得ることができる。また、目付が300g/m以下であれば、圧力損失が上昇するのを抑制することができ、さらにはコスト面からも好ましい態様である。より好ましい目付の範囲は、150~260g/mであり、さらに好ましくは180~230g/mである。
【0054】
ここでいう目付は、縦50cm×横50cmサイズの試料を、3個採取して各質量をそれぞれ測定し、得られた値の平均値(g)を単位面積(1m)当たりの質量に換算し、小数点以下第一位を四捨五入することにより求められる。
【0055】
また、本発明のスパンボンド不織布の目付CV値は5%以下である。好ましくは4.5%以下であり、さらに好ましくは4%以下であれば、不織布の均一性向上に伴って不織布を緻密なものとすることができるため、捕集性能が向上し、満足するフィルター寿命が得られやすくなるため、好ましい。一方、スパンボンド不織布の通気量を一定量確保し、圧力損失を小さくすることでフィルター寿命を長くするために、目付CV値が1%以上であることがより好ましい。
本発明において、スパンボンド不織布の目付CV値(%)は、次のようにして測定されて得られる値を採用することとする。
(i)スパンボンド不織布から5cm×5cmの小片を計100個採取する。
(ii)各小片の質量(g)をそれぞれ測定し、単位面積(1m)当たりに換算する。
(iii)(ii)の換算結果の平均値(Wave)、標準偏差(Wsdv)をそれぞれ算出する。
(iv)(i)~(iii)の結果を基に、以下の式により目付CV値(%)を計算し、小数点以下第二位を四捨五入する。
目付CV値(%)=Wsdv/ave×100
【0056】
本発明におけるスパンボンド不織布の厚さは、0.50mm以上0.80mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.51mm以上0.78mm以下である。厚さを0.50mm以上とすることにより、剛性を向上させ、フィルターとしての使用に適した不織布とすることができる。また、厚さを0.80mm以下とすることにより、フィルターとしてのハンドリング性や加工性に優れたスパンボンド不織布とすることができる。
【0057】
なお、本発明において、スパンボンド不織布の厚さ(mm)は、以下の方法によって測定されて得られる値を採用することとする。
(i)厚さ計(例えば、株式会社テクロック製“TECLOCK”(登録商標)SM-114等)を使用して、不織布の厚さをCD方向で等間隔に10点測定する。
(ii)上記算術平均値から小数点以下第3位を四捨五入し、不織布の厚さ(mm)とする。
【0058】
本発明におけるスパンボンド不織布の見掛け密度は、0.25g/cm以上0.40g/cm以下であることが好ましい。見掛け密度が0.25g/cm以上0.40g/cm以下であると、スパンボンド不織布は緻密な構造となりダストが内部に入りにくく、ダスト払い落とし性に優れる。より好ましい見掛け密度の範囲は、0.26g/cm以上0.38g/cm以下の範囲である。
【0059】
なお、本発明において、スパンボンド不織布の見かけ密度(g/cm)は、前記のスパンボンド不織布の目付、厚さの値から以下の式によって求められた値の小数点以下第三位を四捨五入し、見掛け密度とする。
見掛け密度(g/cm)=目付(g/m)/厚さ(mm)/1000
【0060】
本発明におけるスパンボンド不織布の通気量は、10(cm/(cm・秒))以上130(cm/(cm・秒))以下であることが好ましい。通気量が10(cm/(cm・秒))以上、好ましくは、13(cm/(cm・秒))以上であると、圧力損失が上昇するのを抑制できる。また、通気量が130(cm/(cm・秒))以下、好ましくは、105(cm/(cm・秒))以下であると、ダストが内部に滞留しにくいことによりフィルターとして捕集性能が良好である。
【0061】
なお、本発明において、スパンボンド不織布の通気量(cm/(cm・秒))は、以下のとおりJIS L1913:2010「一般不織布試験方法」6.8「通気性(JIS法)」の6.8.1「フラジール形法」に基づいて測定される値を採用することとする。
(i)スパンボンド不織布のCD方向で等間隔に縦150mm×横150mmの試験片を10枚採取する。
(ii)試験機の円筒の一端に試験片を取り付けた後、下限抵抗器によって傾斜型気圧計が125Paの圧力を示すように、吸込みファン及び空気孔を調整し、その時の垂直型気圧計の示す圧力を測る。
(iii)測定した圧力と使用した空気孔の種類とから、試験機に付属の換算表によって試験片を通過する空気量(cm/(cm・秒))を求める。
(iv)得られた10点の試験片の通気量の算術平均値を、小数点以下第一位を四捨五入して、スパンボンド不織布の通気量(cm/(cm・秒))を算出する。
【0062】
本発明のスパンボンド不織布は、不織布のMD方向で40mN以上80mN以下の剛軟度を有する。剛軟度が40mN以上、より好ましくは45mN以上、さらに好ましくは50mN以上であれば、不織布の強度や形態保持性を保ちつつプリーツ加工ができる。一方、80mN以下、より好ましくは75mN以下、さらに好ましくは70mN以下であれば、プリーツ加工時の折たたみ抵抗を緩和し、プリーツの山谷型形状がシャープに仕上がる。
【0063】
本発明における剛軟度は、JIS L1913:2010「一般不織布試験方法」6.7「剛軟度(JIS法及びISO法)」の6.7.4「ガーレ法(JIS法)」に準じて、以下のようにされて得られた値とする。
(i)試料から長さ38.1mm(有効試料長L=25.4mm)、幅d=25.4mmの試験片を試料の任意の5点から採取する。ここで本発明においては、不織布の長手方向を試料のたて方向とする。
(ii)採取した試験片をそれぞれチャックに取り付け、可動アームA上の目盛り1-1/2”(1.5インチ=38.1mm)に合わせてチャックを固定する。この場合、試料長の1/2”(0.5インチ=12.7mm)はチャックに1/4”(0.25インチ=6.35mm)、試料の自由端にて振子の先端に1/4”(0.25インチ=6.35mm)がかかるため測定にかかる有効試料長Lは試験片長さから1/2”(0.5インチ=12.7mm)差し引いたものとなる。
(iii)次に振り子Bの支点から下部のおもり取付孔a、b、c(mm)に適当なおもりW、W、W(g)を取り付けて可動アームAを定速回転させ、試験片が振り子Bから離れるときの目盛りRG(mgf)を読む。目盛りは小数点以下第一位の桁で読む。ここでおもり取付孔に取り付けるおもりは適宜選択できるものであるが、目盛りRGが4~6になるよう設定するのが好ましい。
(iv)測定は試験片5点につき表裏各5回、合計50回実施する。
(v)得られた目盛りRGの値から下記式(3)を用いて剛軟度の値を小数点以下第二位で四捨五入してそれぞれ求める。50回の測定の平均値を、小数点以下第一位を四捨五入して算出した値をMD方向の剛軟度とした。
【数1】
【0064】
以上説明したように、本発明のスパンボンド不織布は、粉塵の捕集性能と通気性のバランスを両立し、かつ剛性、およびプリーツ加工性に優れるため、集塵機プリーツフィルター用濾材、集塵機プリーツフィルターとして好適に用いることができる。中でも、不織布単体で、流量が300L/分を超えるような大風量下での粉塵捕集と繰り返しの逆洗とに耐えうるプリーツ形状保持性が必要とされる、大風量パルスジェットタイプ集塵機用プリーツフィルター用濾材、大風量パルスジェットタイプ集塵機用フィルターとして、特に好適に用いることができる。このような集塵機プリーツフィルター用濾材は、例えば、前記のスパンボンド不織布をプリーツ形状とすることで得られる。
【0065】
図2は、本発明の集塵機プリーツフィルター用濾材の一例を示す概要斜視図である。図2に示す集塵機プリーツフィルター用濾材1は、スパンボンド不織布を折り返してなる山部2および谷部3を有する。プリーツ加工が行われた集塵機プリーツフィルター用濾材などからMD方向、CD方向を決定する時において、図2に例示するような集塵機プリーツフィルター用濾材1の場合には、山部2の稜線と平行な方向(破線矢印5)がCD方向、CD方向と直交する方向(破線矢印4)がMD方向であるとする。
【0066】
また、この集塵機プリーツフィルター用濾材は、その全体を円筒状にした後に、円筒の上端と下端とが固定されてなる、円筒型集塵機フィルター、または、金属材料や高分子樹脂材料からなる角型や丸型といった枠材の内壁に集塵機プリーツフィルター用濾材の端部が固定されてなる、パネル型集塵機フィルターとすることができる。
【0067】
本発明のパルスジェットタイプ集塵機は、前記の集塵機用プリーツフィルターを使用したものであり、特に、流量300L/分を超えるような大風量下での粉塵捕集と繰り返しの逆洗を行う、大風量パルスジェットタイプ集塵機である。この大風量パルスジェットタイプの集塵機において前記の前記の集塵機フィルターは1つの集塵機フィルターあたりの流量が3.0L/分以上5.0L/分以下、1つの集塵機フィルターにかかる処理空気の圧力が0.5MPa以上0.7MPa以下の雰囲気下で用いられる。
【0068】
本発明のパルスジェットタイプ集塵機は、集塵対象設備からの集塵を濾過する少なくとも1つの集塵機フィルターを備え、集塵機フィルターの内側面に圧縮空気をパルス状に噴射してフィルターの外側面に付着した粉塵を払い落とすパルスジェット機構を備えている。なお、このパルスジェット機構は、集塵機の送風機用モーターが運転している間に稼働することができる、オンラインパルス方式の機構としてもよいし、集塵を中断した状態の間稼働することができる、オフラインパルス方式の機構としてもよい。
【実施例
【0069】
次に、実施例に基づき本発明のスパンボンド不織布について具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【0070】
(測定方法)
下記の実施例における各特性値は、次の方法で測定したものである。ただし、各物性の測定において、特段の記載がないものは、前記の方法に基づいて測定を行ったものである。
【0071】
(1)ポリエステルの融点(℃)
示差走査型熱量計として、株式会社パーキンエルマージャパン製「DSC-2型」を用い、昇温速度20℃/分、測定温度範囲30℃から300℃の条件で測定し、得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度を当該熱可塑性樹脂の融点とした。また、示差走査型熱量計において融解吸熱曲線が極値を示さない樹脂については、ホットプレート上で加熱し、顕微鏡観察により樹脂が溶融した温度を融点とした。
【0072】
(2)ポリエステルの固有粘度(IV)
ポリエステルの固有粘度(IV)は、次の方法で測定した。
オルソクロロフェノール100mLに対し試料8gを溶解し、温度25℃においてオストワルド粘度計を用いて相対粘度ηを、下記式により求めた。
η=η/η=(t×d)/(t×d
(ここで、ηはポリマー溶液の粘度、ηはオルソクロロフェノールの粘度、tは溶液の落下時間(秒)、dは溶液の密度(g/cm)、tはオルソクロロフェノールの落下時間(秒)、dはオルソクロロフェノールの密度(g/cm)を、それぞれ表す。)
次いで、相対粘度ηから、下記式により固有粘度(IV)を算出した。
固有粘度(IV)=0.0242η+0.2634
【0073】
(3)スパンボンド不織布の目付(g/m)、目付CV値(%)
スパンボンド不織布の目付、目付CV値は前記の方法で算出した。
【0074】
(4)スパンボンド不織布の厚さ(mm)
スパンボンド不織布の厚さは厚さ計として、株式会社テクロック製“TECLOCK”(登録商標)SM-114を使用し、前記の方法で測定、算出した。
【0075】
(5)スパンボンド不織布の見かけ密度(g/cm
スパンボンド不織布の見かけ密度は「(3)スパンボンド不織布の目付(g/m)、目付CV値(%)」で得られたスパンボンド不織布の目付と「(4)スパンボンド不織布の厚さ(mm)」で得られたスパンボンド不織布の厚さより前記の方法で算出した。
【0076】
(6)スパンボンド不織布の剛軟度(mN)
スパンボンド不織布の剛軟度は、株式会社大栄精機製作所製ガーレ・柔軟度試験機「GAS-10」を用いて、前記の方法で測定・算出した。
【0077】
(7)スパンボンド不織布の融着部の凹部から凸部にかける曲線の角度(°)
走査型電子顕微鏡として、株式会社キーエンス製「VHX-D500」を用いて、前記の方法で測定・算出した。
【0078】
(8)スパンボンド不織布の融着面積率(%)
スパンボンド不織布の融着面積率の測定には、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープ「VHX-5000」を用い、前記の方法で測定・算出した。
【0079】
(9)スパンボンド不織布のプリーツ加工性
幅50cm×長さ1mの試料を、ロータリー式プリーツ加工機で、ピッチが3cmとなるようプリーツ加工し、以下の基準で評価した。
A:プリーツが鋭角で均一であり、シートに蛇行の見られないもの
B:プリーツがやや不均一であり、シートに僅かな蛇行が見られるもの
C:プリーツが不均一で、シートに蛇行が見られるもの
【0080】
(10)スパンボンド不織布の通気量(cm/(cm・秒))
スパンボンド不織布の通気量はスイス・テクステスト社製通気性試験機「FX3300-III」を用いて測定した。
【0081】
(11)スパンボンド不織布の捕集性能(%)
図3は本発明の実施例にかかる捕集性能試験を実施する試験システムの構成を説明するための図である。図3に示す試験システム6は、試験サンプルMをセットするサンプルホルダー7と、流量計8と、流量調整バルブ9と、ブロワ10と、ダスト供給装置11と、切替コック12と、パーティクルカウンター13を備える。ダスト供給装置11、流量計8、流量調整バルブ9、ブロワ10およびダスト供給装置11は、サンプルホルダー7と連結している。流量計8は、流量調整バルブ9を介してブロワ10に接続している。サンプルホルダー7には、ブロワ10の吸気によって、ダスト供給装置11からダストが供給される。サンプルホルダー7にパーティクルカウンター13を接続し、切替コック12を介して、試験サンプルMの上流側のダスト個数と下流側のダスト個数とをそれぞれ測定することができる。まず、不織布の任意の部分から、15cm×15cmのサンプルを3個採取し、採取した試験サンプルMをサンプルホルダー7にセットする。試験サンプルの評価面積は、115cmとした。捕集性能の測定にあたっては、ポリスチレン0.309U 10重量%溶液(ナカライテスク株式会社製)を蒸留水で200倍まで希釈し、ダスト供給装置11に充填した。風量をフィルター通過速度が3.0m/minになるように流量調整バルブ9で調整し、ダスト濃度を2万~7万個/(2.83×10-4(0.01ft))の範囲で安定させ、試験サンプルMの上流のダスト個数および下流のダスト個数をパーティクルカウンター13(リオン株式会社製、KC-01D)でダスト粒径0.3~0.5μmの範囲についてそれぞれ測定した。得られた値を下記計算式に代入して求めた数値の小数点以下第一位を四捨五入し捕集性能(%)を求めた。
捕集性能(%)=〔1-(D1/D2)〕×100
ここで、D1:下流のダスト個数(3回の合計)、D2:上流のダスト個数(3回の合計)である。
【0082】
(11)スパンボンド不織布のダスト払い落とし性
図4は、本発明の実施例にかかるダスト払い落とし性試験を実施する試験システムの構成を説明するための図である。なお、図3と同じ構成には同一の符号を付している。図4に示す試験システム14は、試験サンプルMをセットするサンプルホルダー7と、流量計8と、流量調整バルブ9と、ブロワ10と、ダスト供給装置11と、パルスジェット装置15と、圧力計16とを備える。流量計8、ダスト供給装置11、パルスジェット装置15および圧力計16は、サンプルホルダー7と連結している。流量計8は、流量調整バルブ9を介してブロワ10に接続している。サンプルホルダー7には、ブロワ10の吸気によって、ダスト供給装置11からダストが供給される。また、パルスジェット装置15は、圧縮空気を噴射して、試験サンプルMに付着したダストを除去する。まず、不織布の任意の部分から、15cm×15cmのサンプルを3個採取し、採取した試験サンプルMをサンプルホルダー7にセットする。試験サンプルの評価面積は、115cmとした。この際、サンプルホルダー7に圧力計16が接続されており、試験サンプルMの圧力損失が測定できるようになっている。払い落とし性の試験にあたっては、ダスト供給装置11からJISで規定される15種の標準粉体を205g/mの濃度になるように供給し、フィルター通過速度が1.5m/分になるように流量調整バルブ9で風量を調整して、ダストを一定濃度で連続供給し、試験サンプルMの圧力損失が1500Paに到達した後、パルスジェット装置15から、0.5MPaの圧縮空気を0.1sec噴射し、試験サンプルMに付着した粉塵(ダスト)を払い落とした。
この払い落とし回数が200回に到達するまでの運転時間(hr)をそれぞれ測定し、3回の試験結果の平均値を求め、一の位を四捨五入して運転時間(hr)を求めた。
【0083】
(使用した樹脂)
実施例・比較例において使用した樹脂は下記の通りである。
・ポリエステル系樹脂A:水分率50質量ppm以下乾燥した、固有粘度(IV)が0.66で融点が260℃の、ポリエチレンテレフタレート(PET)。
・ポリエステル系樹脂B:水分率50質量ppm以下に乾燥した、固有粘度(IV)が0.68、イソフタル酸共重合率が11mol%で融点が230℃の、共重合ポリエチレンテレフタレート(CO-PET)
【0084】
(実施例1)
前記のポリエステル系樹脂Aと前記のポリエステル系樹脂Bを、それぞれ295℃と280℃の温度で溶融させた。その後、ポリエステル系樹脂Aを芯成分とし、ポリエステル系樹脂Bを鞘成分として、口金温度が300℃で、芯:鞘=80:20の質量比率で、芯鞘型のフィラメントを平均単繊維直径17μmとなるように吐出量を設定して溶融紡出し、連続して空気圧にて約5000m/minの高速牽引を実施した。引き続き、フィラメントを空気圧にて噴射、開繊し、移動するネット上に堆積させ不織布ウェブとし、これを一対の加熱エンボスロールにより線圧60kg/cm、ロール表面温度200℃、融着面積率10%の条件で融着し、目付が150、200、250g/mの不織布をそれぞれ得た。実施例1の構成および結果を表1に示す。
【表1】
【0085】
(実施例2)
芯鞘型フィラメントの平均単繊維直径を24μmとなるよう吐出量を設定し、加熱エンボスロールの融着条件を、線圧70kg/cm、ロール表面温度205℃、融着面積率20%とし、その他の条件は全て実施例1と同じ条件で、目付150、200、250g/mの不織布をそれぞれ得た。実施例2の構成および結果を表1に示す。
【0086】
(実施例3)
前記のポリエステル系樹脂Aを平均単繊維直径17μmとなるように吐出量を調整して、単成分フィラメントを得た。さらに前記のポリエステル系樹脂Bを平均単繊維直径17μmとなるように吐出量を調整して、単成分フィラメントを得た。ポリエステル系樹脂Aからなる単成分フィラメントとポリエステル系樹脂Bからなる単成分フィラメントを紡糸混繊し、連続して空気圧にて約5000m/minの高速牽引を行った。引き続きフィラメントを噴射、開繊し、移動するネット上に堆積させ、不織布ウェブとし、これを一対の加熱エンボスロールにより線圧60kg/cm、ロール表面温度200℃、融着面積率18%の条件で融着し、目付が150g/m、200g/m、250g/mのポリエステル樹脂Aからなる単成分フィラメントとポリエステル樹脂Bからなる単成分フィラメントからなる混繊不織布をそれぞれ得た。実施例3の構成および結果を表1に示す。
【0087】
実施例1~3に記載した不織布の剛軟度、目付CV値、融着部から非融着部にかける曲線の角度、さらにプリーツ加工性の評価結果を表1に示した。表1から明らかなように、実施例1~3の不織布はいずれも剛軟度が25mN以上、目付CV値が5%以下であり、プリーツ加工性およびダスト払い落とし性も良好で、フィルター基材として満足できる特性を有するものであった。
【0088】
(比較例1)
芯鞘型フィラメントの平均単繊維直径が27μmとなるよう吐出量を設定し、加熱エンボスロールの融着条件を、線圧70kg/cm、ロール表面温度205℃、融着面積率23%とし、その他の条件は全て実施例1と同じ条件で、目付150、200、250g/mの不織布をそれぞれ得た。この不織布の各種特性の評価結果を表1に示した。表1から明らかなように、この不織布は、目付150g/mでプリーツ加工性がやや不均一となり、ダスト払い落とし性については全ての目付で不十分であった。また、不織布の厚さが低く、見かけ密度が高いため、フィルター基材とした場合、通気量が低く、ダストの経時的な付着により、圧力上昇が起こるため、捕集性能も好ましくないものであった。
【0089】
(比較例2)
前記のポリエステル系樹脂Aを平均単繊維直径11μmとなるように吐出量を調整し、前記のポリエステル系樹脂Bを平均単繊維直径11μmとなるように吐出量を調整し、それぞれ単成分フィラメントを得て、混繊して不織布を得たこと以外は、その他の条件は全て実施例3と同じ条件で、目付150、200、250g/mの不織布をそれぞれ得た。この不織布の各種特性の評価結果を表1に示した。表1から明らかなように、この不織布は、目付150g/mではプリーツ加工性が不均一でシートに蛇行が見られ、200g/mにおいてもプリーツ加工性がやや不均一となり、ダスト払い落とし性については全ての目付で不十分であった。また、不織布の厚さが低く、見かけ密度が高いため、フィルター基材とした場合、通気量が低く、ダストの経時的な付着により圧力上昇が起こり、捕集性能も劣位となり、プリーツ加工性も劣るため好ましくないものであった。
【符号の説明】
【0090】
1 集塵機プリーツフィルター用濾材
2 山部
3 谷部
4 MD方向を示す矢印(破線矢印)
5 CD方向を示す矢印(破線矢印)
6、14 試験システム
7 サンプルホルダー
8 流量計
9 流量調整バルブ
10 ブロワ
11 ダスト供給装置
12 切替コック
13 パーティクルカウンター
15 パルスジェット装置
16 圧力計
101 融着部
102 非融着部
M 試験サンプル
図1
図2
図3
図4