JP2012197971A - 加湿エレメントおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】繊維が湿熱接着性繊維により適度に接着された不織繊維構造を有する成形体を空気流が通過するための空隙を有するように該成形体中に空隙を形成させ、さらに該成形体同士を隣接させるように配置することにより、吸液性、湿潤時の剛性に優れ、かつコンパクトな加湿エレメントが製造できる。また、湿熱接着性繊維同士の交点が強固であるため、加湿エレメント体積当りの湿潤面積を有効利用するスリット加工などの加工が容易である。
【選択図】図3
Description
一方、水性液体の放湿性を重視する場合には、吸湿性の低い疎水性繊維、例えば、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、特に、諸特性のバランスに優れるポリエステル系繊維(ポリエチレンテレフタレート繊維など)を使用するのが好ましい。これらの疎水性繊維をエチレン−ビニルアルコール共重合体を含む湿熱接着性繊維と組み合わせると、疎水性及び水性液体の排液性に優れた加湿エレメント用の不織繊維構造を有する成形体が得られる。
より具体的には、成形体の繊維ウェブにおける任意の断面を顕微鏡観察した際に、繊維ウェブでの厚みの30%以上に亘り、厚み方向に連続して延びる繊維の存在割合(本数割合)が、その断面における全繊維に対して10%以下(特に5%以下)である状態をいう。
本発明においては、まず、前記湿熱接着性繊維を含む繊維をウェブ化する。ウェブの形成方法としては、慣用の方法、例えば、スパンボンド法、メルトブロー法などの直接法、メルトブロー繊維やステープル繊維などを用いたカード法、エアレイ法などの乾式法などを利用できる。
これらの方法のうち、メルトブロー繊維やステープル繊維を用いたカード法、特にステープル繊維を用いたカード法が汎用される。ステープル繊維を用いて得られたウェブとしては、例えば、ランダムウェブ、セミランダムウェブ、パラレルウェブ、クロスラップウェブなどが挙げられる。これらのウェブのうち、束状融着繊維の割合を多くする場合には、セミランダムウェブ、パラレルウェブが好ましい。
このとき、硬度を上げたい場合には、ウェブを挟んでノズルと反対側のエンドレスベルトの裏側をステンレス板などにし、蒸気が通過できない構造とすれば、被処理体であるウェブを通過した蒸気がここで反射するので、蒸気の保温効果によってより強固に接着される。逆に、軽度の接着が必要な場合には、サクションボックスを配置し、余分な水蒸気を室外へ排出してもよい。
さらに、加湿エレメント体積当りの湿潤面積を大きくするために、加湿エレメントを厚さ方向に切断した断面が波形に形成させ、さらには吸水方向と平行に複数個所スリット切断加工し、スリット面の表面積を増加させることで、加湿エレメントとしての形態を保持しつつ、高い加湿性能を得ることができる。
加湿エレメント体積当りの湿潤面積は、例えば、1cm2/cm3以上が好ましくは1.3cm2/cm3以上、さらに好ましくは1.5cm2/cm3以上である。この値が小さすぎると、加湿性能が低下し、また加湿エレメントのサイズが大きくなってしまう。
スリット加工は、吸水方向と平行にスリットすることで、吸水経路を遮断せず、かつ切断面分の表面積を増加させることができる。吸水方向と垂直にスリット加工すると、切断面分の表面積は増加するものの、吸水経路を遮断してしまう。
スリット幅は、加湿エレメントの自立性が保てる範囲であれば特に限定されないが、例えば1〜15mm、好ましくは2〜10mm、さらに好ましくは3〜7mmである。スリット幅が狭すぎると剛性が低下し、広すぎるとスリット加工による表面積の増加が減少してしまう。
なお、実施例中の「%」はことわりのない限り、質量基準である。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて測定した。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて厚みを測定し、測定した厚みと目付けの値とから見かけ密度を算出した。
JIS L1015「化学繊維ステープル試験方法」(8.12.1)に準じて評価した。
JIS K7017に記載の方法のうちA法(3点曲げ法)に準じて測定した。このとき、測定サンプルは水道水の入ったビーカー中に5分浸した後、1分間風乾した、25mm幅×80mm長のサンプルを用い、支点間距離を50mmとし、試験速度を2mm/分として測定を行った。本発明では、この測定結果チャートにおける最大応力(ピーク応力)を最大曲げ応力とした。なお、曲げ応力の測定は、MD方向およびCD方向について測定した。ここで、MD方向とは、測定サンプルの長辺に対しウェブ流れ方向(MD)が平行となるように測定サンプルを採取した状態をいい、一方、CD方向とは、測定サンプルの長辺に対しウェブ幅方向(CD)が平行となるように測定サンプルを採取した状態をいう。
JIS−L1907「繊維製品の吸水性試験法」に準じて、吸水速度を測定した。サンプル上に、0.05g/滴の水滴を10mmの高さから1滴滴下し、その水滴がサンプルに吸い込まれるまでの時間を測定した。
JIS−L1907「繊維製品の吸水性試験法」に準じて、吸上げ長を測定した。測定は、10秒、60秒、600秒と測定した。
JIS L1907「吸水率」に準じて測定した。5cm×5cm角サイズのサンプルを調製し、質量(成形体質量)を測定する。このサンプルを水中に30秒間沈めておき、その後引き上げて、空気中に1つの角を上にした状態で1分間吊して表面の水を切った後、質量(吸水後質量)を測定し、以下の式に基づいて算出した。
吸水率(質量%)=<(吸水後質量−成形体質量)/成形体質量>×100
サンプルを保水率試験と同じサイズにカットし、同じ条件下で24時間放置した後に、MD方向、CD方向、厚み方向について、標準状態下寸法(L1)をそれぞれ測定し、このサンプルを完全に覆うことのできる量の蒸留水中に5分間浸漬した後、これを引き上げ、1分間、垂直に吊り下げる事により水切りした後、同様に試料の長さ方向、幅方向そして厚みについて吸水後の寸法(L2)を測定し、次式に従い寸法変化率を算出した。各測定値は、5サンプルについて測定した値の平均値を用いた。
寸法変化率(%)=[(L2)−(L1)]/(L1)×100
加湿エレメント用基材が水に濡れており、かつ空気と接触している面積を算出し湿潤面積とした。次式にスリット加工などの表面積増加加工無しの場合の算出方法を示す。吸上げ長e)の高さにより、式1)、式2)のいずれかを選択して算出する。
式1) 吸上げ長e) > 加湿エレメント用基材高さa) − 水深d)の場合(図4)
湿潤面積=[加湿エレメント用基材高さa)−水深d)]×2[加湿エレメント用基材の厚みb) +加湿エレメント用基材の幅c)]×加湿エレメント枚数f)
式2) 吸上げ長e) ≦ 加湿エレメント用基材高さa) − 水深d)の場合(図5)
湿潤面積=[(e)]×2[b)+c)]×f)
なお、スリット加工などにより、表面積が増える場合は、表面積増加に伴う湿潤面積増加分を加算する。
下式から算出した。
加湿エレメント体積当りの湿潤面積
=加湿エレメントの湿潤面積 / 加湿エレメントを設置する装置の体積(内寸)
15cm(幅)×15cm(高さ)の不織繊維構造からなる成形体を複数枚作成し、図6に示すように30cm(タテ)×15cm(ヨコ)×20cm(高さ)のポリプロピレン製の加湿量測定装置内に、任意の間隔で挿入したあと、装置内に水深3cmになるように水道水を充填し、加湿測定装置の重量(W1)を測定した。次に、装置内に空気を熱風発生機で送り、1時間加湿した。さらに直径10cmの空気穴に風量150m3/hr、温度35℃、相対湿度15%の空気を熱風発生機で送り、1時間加湿後、再度実験装置の重量(W2)を測定した。下記式から加湿性能を算出した。
加湿性能=W2−W1
加湿性能試験後の加湿エレメント用の不織繊維構造からなる成形体をサンプルとし、市販の家庭用洗濯機で10回洗濯した。その後、再度、加湿量測定試験で行ったのと同様の方法で、加湿エレメントを組立て、水道水を充填した後に、加湿エレメントの形態を目視で観察し、以下濃基準に従って3段階評価した。
◎:ほぼ洗濯前の形状を保持している。
○:大きな形状変化はないが、一部加湿エレメント用基材が曲がったりしていて、加湿エレメント用基材同士が接触し、空気流通用の空隙が減少している。
×:大きく形状が変形しており、空気流通用の空隙が著しく低下している。
(1)湿熱接着性繊維として、芯成分がポリエチレンテレフタレート、鞘成分がエチレン−ビニルアルコール共重合体(エチレン含有量44モル%、ケン化度98.4モル%)である芯鞘型複合ステープル繊維((株)クラレ製「ソフィスタ」、繊度2.2dtex、繊維長51mm、芯鞘質量比=50/50、捲縮数21個/25mm、捲縮率13.5%)を準備した。
(2)この芯鞘型複合ステープル繊維を用いて、カード法により目付100g/m2のカードウェブを作製し、このウェブを5枚重ねて合計目付500g/m2のカードウェブとし、さらにこのカードウェブを、50メッシュ、幅500mmのステンレス製エンドレスネットを装備したベルトコンベアに移送した。尚、このベルトコンベアの金網の上部には同じ金網を有するベルトコンベアが装備されており、それぞれが同じ速度で同方向に回転し、これら両金網の間隔を任意に調整可能なベルトコンベアを使用した。
(3)次いで、下側コンベアに備えられた水蒸気噴射装置ヘカードウェブを導入し、この装置から0.4MPaの高温水蒸気をカードウェブの厚み方向に向けて通過するように(垂直に)噴出して水蒸気処理を施し、不織繊維構造を有する成形体を得た。この水蒸気噴射装置は、下側のコンベア内に、コンベアネットを介して高温水蒸気をウェブに向かって吹き付けるようにノズルが設置され、上側のコンベアにサクション装置が設置されていた。また、この噴射装置のウェブ進行方向における下流側には、ノズルとサクション装置との配置が逆転した組合せである噴射装置がもう一台設置されており、ウェブの表裏両面に対して蒸気処理を施した。
なお、水蒸気噴射ノズルの孔径は0.3mmであり、ノズルがコンベアの幅方向に沿って1mmピッチで1列に並べられた蒸気噴射装置を使用した。加工速度は3m/分であり、ノズル側とサクション側の上下コンベアベルト間の間隔(距離)は2mmとした。ノズルはコンベアベルトの裏側にベルトとほぼ接するように配置した。
(4)得られた成形体は、ボード状の形態を有していた。これをベルトコンベアの流れ方向(MD方向)1500mm、幅方向(CD方向)400mmに切断した。また得られた成形体から評価用サンプルを切り出した。
(5)次に、上記成形体を20cm(幅)×15cm(高さ)に切断し、その切断サンプルを5mm幅で13cmのスリット加工を行った。スリット加工したサンプルを図3の形態になるように熱成形して、加湿エレメント評価用のサンプルを得た。なお、隣接する加湿エレメント同士の隙間が4mmになるようにした。評価結果を表1に示す。
目付100g/m2のカードウェブを作製し、これを7枚重ねとする以外は実施例1と同様にして加湿エレメントを製造した。評価結果を表1に示す。
芯鞘型複合ステープル繊維((株)クラレ製、「ソフィスタ」)とレーヨン繊維(繊度1.4dtex、繊維長44mm)とを80/20(質量比)の割合で混綿して目付約100g/m2のカードウェブを作製し、これを5枚重ねする以外は、実施例1と同様にして加湿エレメントを製造した。評価結果を表1に示す。
不織繊維構造成形体にスリット加工しない以外は、実施例1と同様にして加湿エレメントを製造した。評価結果を表1に示す。
隣接する加湿エレメント同士の隙間が20mmにする以外は、実施例1と同様にして加湿エレメントを製造した。評価結果を表1に示す。
隣接する加湿エレメント同士の隙間を0mmにする以外は、実施例4と同様にして加湿エレメントを製造した。評価結果を表1に示す。
Claims (3)
- 湿熱接着性繊維により接着された、不織繊維構造体からなる成形体において、空気流が通過するための空隙を有するように成形体中に空隙が形成されてなり、かつ該成形体同士の隙間間隔が0.5〜15mmとなるように隣接して配置されてなる加湿エレメント。
- 加湿エレメントを厚さ方向に切断した断面が波形に形成されていることを特徴とする請求項1記載の加湿エレメント。
- 吸水方向と平行に複数箇所スリット切断し、スリット切断面が重ならないように波状に成形されていることを特徴とする請求項1または2記載の加湿エレメント。
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