JP2020176346A

JP2020176346A - ニードルパンチ不織布構造体

Info

Publication number: JP2020176346A
Application number: JP2019080029A
Authority: JP
Inventors: 光規田邨; Koki Tamura; 三枝神山; Mitsue Kamiyama
Original assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2020-10-29

Abstract

【課題】ニードルパンチが施されたニードルパンチ不織布構造体であって、高強力であり、好ましくは捕集性にも優れたニードルパンチ不織布構造体を提供する。【解決手段】ニードルパンチ不織が施されたニードルパンチ不織布構造体において、油剤の付着量を、不織布構造体質量対比０．３質量％以下とする。【選択図】なし

Description

本発明は、ニードルパンチが施されたニードルパンチ不織布構造体であって、高強力であり、好ましくは捕集性にも優れたニードルパンチ不織布構造体に関する。

一般的にニードルパンチ不織布は、カード工程で開繊、シート状のウエブを作製し、クロスレイ工程にてウエブを積層させ、ニードルパンチを施し形成される。ニードルパンチ工程後に撥水処理やカレンダー加工等の処理をすることもある。

カード工程では、静電気抑制だけでなく、繊維−金属摩擦性および繊維−繊維摩擦性が重要であり、不織布材料である繊維表面の油剤種と油剤付着量を適宜調整して、カード工程を通過させる（例えば、特許文献１〜６）。クロスレイ工程ではウエブを積層し、ニードルパンチ工程で厚さ方向に上下に針刺してウエブを交絡処理することで不織布の密度を上げて形態を保持させる。ニードルパンチ工程で交絡（繊維同士の絡み合い）して不織布の引張強力を高めることが狙いでもあるが、一方で針刺しにより、繊維自体は切断される場合もある。特に繊維が細くなると繊維１本１本の強力が小さくなって切れやすくなり不織布強力が低くなる傾向がある。

一方、細繊度材料を用いて不織布を作ると、捕集性が高く優れたフィルターが得やすいことが知られている（たとえば特許文献７）。

しかしながら、前記の通り構成する繊維の繊度が小さいほど、不織布の強力が低下する傾向にあり、特に高い強力が必要な用途、例えばバグフィルターとして用いられた場合は実装時に破れやすくなるという問題があった。

特開２０１２−８２５３５号公報特開２０００−２６５３５０号公報特開２０１２−７７３８９号公報特開２００４−２３２１３５号公報特開２００９−８４７６０号公報特開２０１１−７４５４６号公報特開平９−３１３８３２号公報

本発明は上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、ニードルパンチが施されたニードルパンチ不織布構造体であって、高強力であり、好ましくは捕集性にも優れたニードルパンチ不織布構造体を提供することである。

本発明者らは上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、不織布構造体作製後に油剤を脱脂処理すれば、高強力なニードルパンチ不織布構造体が得られることを見出し、さらに鋭意検討することにより、本発明を完成するに至った。

かくして、本発明によれば「ニードルパンチが施されたニードルパンチ不織布構造体であって、油剤の付着量が、不織布構造体質量対比０．３質量％以下であることを特徴とするニードルパンチ不織布構造体。」が提供される。

その際、ニードルパンチ不織布構造体が脱油処理が施されていることが好ましい。また、ニードルパンチ不織布構造体が、単繊維繊度０．３〜０．９ｄｔｅｘの短繊維ａを含むウエブＡと、基布と、単繊維繊度０．３〜４．０ｄｔｅｘの短繊維ｂを含むウエブＢをこの順に積層し、ニードルパンチ加工を施したものであることが好ましい。また、前記ウエブＡまたは基布またはウエブＢにアラミド短繊維が含まれることが好ましい。

本発明のニードルパンチ不織布構造体において、引張強力がＭＤ方向６００Ｎ／５ｃｍ以上かつＣＤ方向１０００Ｎ／５ｃｍ以上であることが好ましい。また、ニードルパンチ不織布構造体がバグフィルター用ろ過布であることが好ましい。

本発明によれば、ニードルパンチが施されたニードルパンチ不織布構造体であって、高強力かつ捕集性に優れたニードルパンチ不織布構造体が提供される。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、本発明はニードルパンチ不織布を含むニードルパンチ不織布構造体（「不織布構造体」ということもある。）であって、油剤の付着量が、不織布構造体質量対比０．３質量％以下である。不織布構造体重量対比０．３質量％より高いと、繊維間の摩擦力が小さくなって不織布の強力が低下するおそれがあり、好ましくない。

繊維には通常、油剤が付着しており、ニードルパンチ不織布構造体に脱油処理を施すことにより油剤の付着量を前記範囲とすることができる。脱脂処理の方法としては特に限定されず、撥水（ディップ、スプレー、ナイフコーティングなど）、染色（液流染色など）、高温処理（カレンダー、毛焼処理など）、水洗、湯洗など脱油されうる全ての方法を含む。

ここで、油剤としては特に限定されないが、炭素数８〜１８のアルキルホスフェートアルカリ金属塩が６０〜９０ｗｔ％、炭素数８〜１８の高級アルコール及び／または高級脂肪酸に、エチレンオキサイドを５〜２０モル付加したノニオン化合物が１０〜４０ｗｔ％であることが好ましい。ここで主成分として好ましく用いられるアルキルホスフェートアルカリ金属塩は、不織布とするためのカード工程で静電気の発生を防止し、均一なウエブを得るのに有効である。また好ましく用いられるノニオン化合物は液状成分であることが好ましく、集束性を向上させることにより工程中のフライの発生が抑制され、工程通過性が安定する。

アルカリ金属塩としてはナトリウム塩、カリ塩、リチウム塩を挙げることができ、より具体的には、オクチルホスフェートのカリ塩、ラウリルホスフェートのカリ塩、ラウリルホスフェートのナトリウム塩、セチルホスフェートのカリ塩、オレイルホスフェートのカリ塩、ステアリルホスフェートのカリ塩等を挙げることができる。ステープル油剤中の燐酸エステル塩の含有量としては、６０〜１００ｗｔ％の範囲であることが好ましい。含有量が少なすぎる場合には制電性が低下し、カードで静電気が発生しやすくなり、ウエブの均一性を保つことが困難な傾向にある。逆に含有量が多すぎる場合には、固状の燐酸エステル塩の含有量が増えることにより、集束性が低下する傾向にあり、不織布の製造工程であるカード工程での原綿を開繊する際にも、単糸のバラケが多くなり、不良品発生率が増加する傾向にある。また、この単糸のバラケは、フライとなって室内を汚染したり、シリンダーやドッファーの軸への付着、捲き付きの要因となり、カード工程の運転停止の原因となる。また好ましくはステープル油剤に使用されるノニオン成分は、燐酸エステル塩との併用が有効であり、集束剤として働きを持つものである。具体的には、炭素数８〜１８の高級アルコールや高級脂肪酸にエチレンオキサイドを５〜２０モル付加したものであることが好ましい。通常の環境下ではこのような成分は液状であり、より好ましい。より具体的には、ラウリルアルコールやオレイルアルコールのエチレンオキサイド付加物、ラウリン酸やステアリン酸のエチレンオキサイド付加物であることが好ましい。必要に応じて、抗菌剤、防腐剤、紫外線吸収剤等を本発明の目的を損なわない程度に適宜選択使用できることは言うまでも無い。

本発明のニードルパンチ不織布構造体は、ニードルパンチ不織布を含むものであれば特に限定はないが、優れた強力や捕集性を得る上で、単繊維繊度０．３〜０．９ｄｔｅｘの短繊維ａを含むウエブＡと、基布と、単繊維繊度０．３〜４．０ｄｔｅｘの短繊維ｂを含むウエブＢをこの順に積層し、ニードルパンチ加工を施したものであることが好ましい。

ここで、短繊維ａにおいて、単繊維繊度が０．３〜０．９ｄｔｅｘ（より好ましくは０．３〜０．８ｄｔｅｘ、特に好ましくは０．３〜０．６ｄｔｅｘ）の範囲内であることが好ましい。該単繊維繊度が０．３ｄｔｅｘよりも小さいと、繊維自体の強度が小さくなりやすく、ろ過布を製造する際に交絡処理などにより繊維が断裂しやすく不織布強度が低下するおそれがある。逆に、該単繊維繊度が０．９ｄｔｅｘよりも大きいと、不織布構造体をバグフィルターとして用いた場合にダストの捕集性が低下しダストがろ過布内部まで進入しやすくなるおそがある。前記短繊維ａにおいて、伸度が２５％以上（より好ましくは２５〜５０％）であることが好ましい。伸度が２５％より小さいと、ろ過布を製造する際に交絡処理などにより繊維が断裂しやすく不織布強度が低下するおそれがある。

前記短繊維ａにおいて、捲縮が付与されているとダストを捕集しやすく好ましい。その際、捲縮数が１〜３０ケ／２．５４ｃｍの範囲内であることが好ましい。また、捲縮率が８〜４０％の範囲内であることが好ましい。

前記短繊維ａにおいて、繊維長が２０〜８０ｍｍの範囲内であることが好ましい。

前記短繊維ａの繊維種類としては特に限定されず、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）繊維、アラミド繊維（全芳香族ポリアミド繊維）、ガラス繊維等が例示される。なかでも耐熱性の点でメタ型アラミド繊維（メタ型全芳香族ポリアミド繊維）が好ましい。メタ型アラミド繊維は、その繰返し単位の８５モル％以上がｍ−フェニレンイソフタルアミドであるポリマーからなる繊維である。かかるメタ型全芳香族ポリアミドは、１５モル％未満の範囲内で第３成分を含んだ共重合体であっても差しつかえない。

このようなメタ型全芳香族ポリアミドは、従来から公知の界面重合法により製造することができ、そのポリマーの重合度としては、０．５ｇ／１００ｍｌの濃度のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液で測定した固有粘度（Ｉ．Ｖ．）が１．３〜１．９ｄｌ／ｇの範囲のものが好ましく用いられる。メタ型アラミド繊維の市販品としては、コーネックス（商標名）、コーネックスネオ（商標名）、ノーメックス（商標名）などが例示される。

一方、短繊維ｂにおいて、単繊維繊度が０．９〜４．０ｄｔｅｘ（より好ましくは１．０〜３．２ｄｔｅｘ、特に好ましくは１．２〜２．５ｄｔｅｘ）の範囲内であることが好ましい。該単繊維繊度が０．９ｄｔｅｘよりも小さいと、繊維自体の強度が小さくなりやすく、ろ過布を製造する際に交絡処理などにより繊維が断裂しやすく不織布強度が低下するおそれがある。逆に、該単繊維繊度が４．０ｄｔｅｘよりも大きいと、ダストの捕集性能が低下するおそれがある。

また、短繊維ｂにおいて、引張強度が２．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上（より好ましくは２．２〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ）であることが好ましい。該引張強度が２．２ｃＮ／ｄｔｅｘよりも小さいと、繊維自体の強度が小さくなりやすく、ろ過布を製造する際に交絡処理などにより繊維が断裂しやすく不織布強度が低下するおそれがある。

前記短繊維ｂにおいて、伸度が２５％以上（より好ましくは２５〜５０％）であることが好ましい。伸度が２５％より小さいと、ろ過布を製造する際に交絡処理などにより繊維が断裂しやすく不織布強度が低下するおそれがある。

前記短繊維ｂにおいて、捲縮が付与されているとダストを捕集しやすく好ましい。その際、捲縮数が１〜３０ケ／２．５４ｃｍの範囲内であることが好ましい。また、捲縮率が８〜４０％の範囲内であることが好ましい。

前記短繊維ｂにおいて、繊維長が２０〜８０ｍｍの範囲内であることが好ましい。

前記短繊維ｂの繊維種類としては特に限定されず、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等が例示される。なかでも耐熱性の点でメタ型アラミド繊維（メタ型全芳香族ポリアミド繊維）が好ましい。メタ型アラミド繊維は、その繰返し単位の８５モル％以上がｍ−フェニレンイソフタルアミドであるポリマーからなる繊維である。かかるメタ型全芳香族ポリアミドは、１５モル％未満の範囲内で第３成分を含んだ共重合体であっても差しつかえない。

ここで、前記短繊維ａおよび／または前記短繊維ｂが染色可能な繊維であると、適宜、異なる色に染色することにより、混繊斑を感知可能となり好ましい。その際、前記短繊維ａおよび／または前記短繊維ｂが染色可能なアラミド繊維（例えば、コーネックスネオ（商標名））であることが好ましい。

本発明の不織布構造体の製造方法としては、不織布Ａと、基布と、不織布Ｂとをこの順で積層した後、ニードルパンチを施すことが好ましい。また、次いでカレンダー加工を施すことが好ましい。

その際、カレンダー加工は、上下メタルローラーの仕様であるものを用いることが好ましい。温度としては上下ともに１００〜３３０℃、線圧５０〜２００ｋｇ／ｃｍの範囲内であることが好ましい。
また、カレンダー加工の前か後の工程で前記のような脱油処理を施すことが好ましい。

かくして得られたニードルパンチ不織布構造体は高強力である。その理由は、油剤の付着量を低下させることにより繊維間摩擦力が大きくなるためであろうと推定している。その際、引張強力がＭＤ方向６００Ｎ／５ｃｍ以上（より好ましくは６００〜２０００Ｎ／５ｃｍ）かつＣＤ方向１０００Ｎ／５ｃｍ以上（より好ましくは１０００〜３０００Ｎ／５ｃｍ）であることが好ましい。また、油剤の付着量を低下させることにより大気塵が通過し難くなり捕集効率も向上する。

本発明のニードルパンチ不織布構造体の用途としては特に限定されないが、バグフィルター用ろ過布が好適である。もちろん、エアーフィルター、液体フィルターなど他の用途に用いてもよい。

次に本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
（１）ニードルパンチ不織布構造体の油剤の付着量
サンプル２ｇ（Ｗ１）及びアルミ皿（Ｗ２）秤量後、迅速抽出機を用いて、エタノール１５ｍｌの溶媒に浸漬、押し付けて、油剤をアルミ皿に抽出した。アルミ皿上のエタノールのみを蒸発乾固後、アルミ皿（Ｗ３）を秤量し、次式より油剤付着量（ｏｐｕ、単位；％）を求めた。
ｏｐｕ（％）＝（（Ｗ３−Ｗ２）／Ｗ１）×１００
（２）目付け、厚さ
ＪＩＳＬ１０９６により評価した。厚さについては、荷重５ｇ／ｍ^２で評価した。
（３）大気塵捕集率
風速５．１ｃｍ／ｓｅｃとなるように調整し、試料前後の大気塵をパーティクルカウンターでカウントし、その比によって捕集効率を算出した。
大気塵捕集効率（％）＝（１−（試料通過後大気塵数／試料通過前大気塵数））×１００
（４）圧力損失（圧損）
大気塵捕集効率測定時に試験片通過前後の圧力を測定しその圧力差を圧力損失として求めた。
（５）通気度
ＪＩＳＬ１０９６８．２６Ａ法（フラジール形法）により通気度を測定した。
（６）引張強力
ＪＩＳＬ１０９６に準拠、サンプル幅５０ｍｍ、つかみ間隔１００ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎにて実施し、最大引張強力を測定した。

（スクリム）
メタ型アラミド繊維（帝人株式会社製、コーネックス（商品名）、単繊維繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ）からなり、経糸は１０番手双糸を用い、織密度：２０本／２．５４ｃｍ、緯糸は２０番単糸を用い、織密度１４本／２．５４ｃｍの平織物である。

（カレンダー加工）
上下メタルローラーの仕様であるものを用い、上下ともに温度約２００℃〜３３０℃で、線圧約１００ｋｇ／ｃｍで狙いの厚さ、空隙率となるように上下ローラーの間隔を適宜調整して実施した。

（油剤）
不織布の油剤は材料である原綿の油剤が繊維表面に付着しており、各原綿の油剤の種類及び付着量は下記の通りである。

スクリムに用いたメタ型アラミド繊維からなる原綿２．２ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍの油剤種は炭素数８〜１８のアルキルホスフェートアルカリ金属塩を付与した。繊維の油剤付着量は０．４〜１．０％であった。

ウエブに用いたメタ型アラミド繊維からなる原綿２．２ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍの油剤種は炭素数８〜１８のアルキルホスフェートアルカリ金属塩が６０〜９０ｗｔ％、炭素数８〜１８の高級アルコール及び／または高級脂肪酸に、エチレンオキサイドを５〜２０モル付加したノニオン化合物が１０〜４０ｗｔ％を付与した。この時、繊維の油剤付着量は０．４〜１．０％であった。

ウエブに用いたメタ型アラミド繊維からなる原綿０．５ｄｔｅｘ、カット長５１ｍｍの油剤種は炭素数８〜１８のアルキルホスフェートアルカリ金属塩を付与した。繊維の油剤付着量は０．４〜１．０％であった。

［実施例１］
素材は、メタ型アラミド繊維からなる原綿２．２ｄｔｅｘ（表１では「２．２Ｔ」と表示）でカット長５１ｍｍと、メタ型アラミド繊維からなる原綿２．２ｄｔｅｘでカット長５１ｍｍをそれぞれ単独でカーディング後、濾過物捕集面側の不織布目付け約２００ｇ／ｍ^２、その反対側の不織布目付け約２００ｇ／ｍ^２で、目付け７０ｇ／ｍ^２のスクリムを基布として中間に積層させてニードルパンチを行い、２００℃でカレンダー加工を施した。その後、不織布構造体が油剤の付着量０．３％以下となるまでエタノールで洗浄した。エタノール洗浄方法は、２Ｌの容器に約５００ｍＬのエタノールと、サンプル１５ｃｍ角を入れ、１００回振とうした。

得られたサンプルの油剤の付着量、目付、厚さ、大気塵捕集率、圧損、通気度、引張強力を評価した。評価結果を表１に示す。

［実施例２］
素材は、メタ型アラミド繊維からなる原綿０．５ｄｔｅｘ（表１では「０．５Ｔ」と表示）でカット長５１ｍｍと、メタ型アラミド繊維からなる原綿２．２ｄｔｅｘでカット長５１ｍｍをそれぞれ単独でカーディング後、濾過物捕集面側の不織布目付け約２００ｇ／ｍ^２、その反対側の不織布目付け約２００ｇ／ｍ^２で、目付け７０ｇ／ｍ^２のスクリムを基布として中間に積層させてニードルパンチを行い、２００℃でカレンダー加工を施した。その後、不織布構造体が油剤の付着量０．３％以下となるまでエタノールで不織布を洗浄した。エタノール洗浄方法は、２Ｌの容器に約５００ｍＬのエタノールと、サンプル１５ｃｍ角を入れ、１００回振とうした。

［比較例１］
素材は、メタ型アラミド繊維からなる原綿２．２ｄｔｅｘ（表１では「２．２Ｔ」と表示）でカット長５１ｍｍと、メタ型アラミド繊維からなる原綿２．２ｄｔｅｘでカット長５１ｍｍをそれぞれ単独でカーディング後、濾過物捕集面側の不織布目付け約２００ｇ／ｍ^２、その反対側の不織布目付け約２００ｇ／ｍ^２で、目付け７０ｇ／ｍ^２のスクリムを基布として中間に積層させてニードルパンチを行い、２００℃でカレンダー加工を施した。

［比較例２］
素材は、メタ型アラミド繊維からなる原綿０．５ｄｔｅｘ（表１では「０．５Ｔ」と表示）でカット長５１ｍｍと、メタ型アラミド繊維からなる原綿２．２ｄｔｅｘでカット長５１ｍｍをそれぞれ単独でカーディング後、濾過物捕集面側の不織布目付け約２００ｇ／ｍ^２、その反対側の不織布目付け約２００ｇ／ｍ^２で、目付け７０ｇ／ｍ^２のスクリムを基布として中間に積層させてニードルパンチを行い、２００℃でカレンダー加工を施した。

本発明によれば、ニードルパンチが施されたニードルパンチ不織布構造体であって、高強力かつ捕集性に優れたニードルパンチ不織布構造体が得られ、高強力かつ捕集性に優れたバグフィルター用ろ過布などとして使用することができ、その工業的価値は極めて大である。

Claims

ニードルパンチが施されたニードルパンチ不織布構造体であって、油剤の付着量が、不織布構造体質量対比０．３質量％以下であることを特徴とするニードルパンチ不織布構造体。
脱油処理が施されている、請求項１に記載のニードルパンチ不織布構造体。
単繊維繊度０．３〜０．９ｄｔｅｘの短繊維ａを含むウエブＡと、基布と、単繊維繊度０．３〜４．０ｄｔｅｘの短繊維ｂを含むウエブＢをこの順に積層し、ニードルパンチ加工を施したものである、請求項１または請求項２に記載のニードルパンチ不織布構造体。
前記ウエブＡまたは基布またはウエブＢにアラミド短繊維が含まれる、請求項３に記載のニードルパンチ不織布構造体。
カレンダー加工が施されている、請求項１〜４のいずれかに記載のニードルパンチ不織布構造体。
引張強力がＭＤ方向６００Ｎ／５ｃｍ以上かつＣＤ方向１０００Ｎ／５ｃｍ以上である、請求項１〜５のいずれかに記載のニードルパンチ不織布構造体。
ニードルパンチ不織布構造体がバグフィルター用ろ過布である、請求項１〜６のいずれかに記載のニードルパンチ不織布構造体。