JP4421257B2

JP4421257B2 - 塗装ブース用フィルター

Info

Publication number: JP4421257B2
Application number: JP2003347706A
Authority: JP
Inventors: 栄治西岡; 優子山本
Original assignee: Kureha Ltd
Current assignee: Kureha Ltd
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: JP2005111346A

Description

本発明は塗装ブースに供給される空気を清浄化するための塗装ブース用フィルターに関するものである。

塗装ブースは、被塗装物をその取り付け，取り外し位置と、塗装作業位置との間で搬送装置を用いて出し入れしながら塗装作業位置の被塗装物を塗装ロボットで自動的に塗装する作業場をほぼ密閉状に囲んで、周囲の作業場の環境に悪影響をあ与えないために用いられており、例えば特開平７−２１３９６６号公報では同塗装ブースの排気量を塗装ロボットの指令により変化させるようにしたものが提案されており、また特開平３−２７５１６２号公報では被塗装物の表面に形成された塗膜に温風を吹き付けて該塗膜中から水分や溶剤を蒸発させるフラッシュオフゾーンを設けた設備において、プレナムチャンバからフィルターを通じて塗装ブース内に導入される清浄空気の一部を前記フィルターの下方で吸引して加熱装置に送る吸引ダクトと、その加熱装置で加熱した清浄空気をフラッシュオフゾーンに導入する吐出ダクトを配設したものが提案されている。

しかし、上述の塗装設備や工程では、主に装置や工程の効率化に重点が置かれていて、塗装時に供給する空気のクリーン化やクリーン化するためのフィルターについては殆ど取り上げられていない。

特開平７−２１３９６６号公報特開平３−２７５１６２号公報

しかし、実際には一般に塗装ブースに供給される空気は塵や埃が皆無であることが必要であり、もし、塵や埃が少しでもあれば、それが塗装表面に付着して塗装品質の低下を招く。

従って、供給空気のクリーン化は極めて重要であり、供給空気の清浄化をはかるフィルターは頗る重要な課題である。

本発明は上述の如き実状に鑑み、特に塗装ブース用の供給空気の清浄化に好適なフィルターを見出すことにより、塗装表面の汚れの原因をなくし、塗装品質を向上せしめることを目的とするものである。

上記目的を達成する本発明の解決手段は、熱融着性複合繊維を含む短繊維層の単層又は複数の積層からなる不織布の片面又は両面に熱融着性繊維シートを被覆し、少なくとも一部の熱融着性繊維が融着し接着されてなる塗装ブース用のフィルターである。

ここで、上記フィルターにおける短繊維層は、高融点繊維と熱融着性複合繊維の混繊からなり、その目付質量が２００ｇ／ｍ²〜５００ｇ／ｍ²の範囲で、高融点繊維が４０質量％から８５質量％の範囲を構成し、かつ高融点繊維の融点が熱融着性複合繊維の低融点成分の融点より５０℃以上高いものであることが肝要である。また、短繊維層に被覆される熱融着性繊維シートはその融点が１００℃〜１８０℃の範囲にあり、目付質量が１０ｇ／ｍ ² 〜１００ｇ／ｍ ² の範囲のシートであることが重要である。

請求項２は本発明に用いられる好ましい熱融着性複合繊維が高融点成分と低融点成分を含む複合繊維であり、サイドバイサイド型あるいは芯鞘型からなり、熱融着性複合繊維を構成する高融点成分の融点が低融点成分の融点より５０℃以上高く、かつ低融点成分の融点が１００℃〜１８０℃の範囲にあるものである。

本発明フィルターは前述の如く高融点繊維と熱融着性複合繊維を所定の割合で混繊した所定目付の短繊維層を主材とする不織布を用い熱融着性繊維シートを被覆せしめることにより、初期圧損が低く、濾過性能に優れて、塵埃を充分捕集し、供給空気による塗装表面の汚染を皆無ならしめると共に、熱融着性複合繊維の併用により、その一部融着による接着効果によって短繊維層における繊維間が固定されて繊維の脱落を防止し、かつ、熱融着性繊維シートの融着により表面をフラットで滑らかとして取り扱い易く、塗装ブース用に適した特性をもつフィルターを提供することができる。

以下、更に本発明の実施の形態について詳述する。

先ず、フィルターとして必要な要件は、濾過性能が充分、満足できること、即ち、低初期圧損で高効率であることと、流出面から繊維脱落がないことである。

本発明はこの要件を達成するフィルターとして、短繊維層が単層あるいは複層が積層されてなる不織布を基材とし、その片面又は両面に熱融着性繊維シートを被覆し、少なくとも熱融着性繊維の一部を融着，接着することによって構成されている。

ここで、上記短繊維層は単一の繊維層であってもよいが、好ましくは高融点繊維と熱融着性繊維、特に熱融着性複合繊維との混繊が用いられる。

高融点繊維としてはナイロン，ポリエステル，ポリプロピレン等の合成繊維が含まれ、熱融着性繊維、特に熱融着性複合繊維としては、芯鞘型，サイドバイサイド型構造で、例えばポリエステル系樹脂，ポリエチレン系樹脂，ポリプロピレン系樹脂，ポリアミド系樹脂の何れかの熱可塑性樹脂の高融点成分と低融点成分からなる複合繊維が用いられる。

具体例としては、ポリエステル繊維（融点２５０℃〜２７０℃程度）と、低融点ポリエステル繊維（融点１００℃〜１５０℃程度）の複合繊維，エステル／ナイロン複合繊維，ポリエステル／ポリエチレン複合繊維，ポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維などが挙げられ、特に高融点ポリエステルと、低融点ポリエステルとの複合繊維は最も実用的である。

この場合、複合繊維を構成する高融点成分の融点が低融点成分の融点より５０℃以上、高いこと、また、低融点成分の融点が１００℃〜１８０℃の範囲にあることが好ましい。

高融点成分の融点が低融点成分の融点より５０℃未満であると、短繊維間の接着時に高融点繊維側も軟化して所望のフィルターを得ることができない。

また、低融点成分の融点が１００℃未満であると、繊維間の接着を実施する処理条件が難しく、耐熱性の点から好ましくない。

低融点成分の融点が１８０℃を超えると、高融点繊維の熱特性に影響し、接着を実施することでフィルター特性が変動するので好ましくない。また、熱融着性複合繊維の繊度は１〜１０デシテックスの範囲が好ましい。繊度が１デシテックス未満であると濾過性能を有する充分な嵩高性のあるフィルターを得ることができない。

一方、繊度が１０デシテックスを超えると繊維本数が減少し、繊維間接着点も減少して嵩高性は得られるが、所望の濾過性能を有するフィルターを得ることができない。

そして、上記高融点繊維と、熱融着性繊維の混繊からなる短繊維層を用いてフィルターを構成するにあたっては、該繊維層の目付質量が２００ｇ／ｍ^２〜５００ｇ／ｍ^２の範囲であり、かつ高融点繊維の構成が４０〜８５質量％であって高融点繊維の融点が熱融着性複合繊維の低融点成分の融点より５０℃以上高いことが効果的である。

目付質量が２００ｇ／ｍ^２未満では満足する濾過性能を得ることがてきず、満足したものができても濾過寿命が短くなるので好ましくない。

一方、５００ｇ／ｍ^２を超えると低初期圧損を得るのが難しい。また高融点繊維の構成が４０質量％未満であると、即ち、熱融着性複合繊維が６０質量％を超えると嵩高性（厚いものが得にくく）が乏しく、低初期圧損のフィルターが得にくい。

逆に、８５質量％を超えると熱融着性複合繊維が少ないため、嵩高いフィルターを得てもすぐに型崩れし、へたってしまう。また、短繊維の抜けが生じ易くなり好ましくない。

そして、厚さを保持して嵩高のフィルターを得るには、厚さが１５ｍｍ〜３０ｍｍが良く、この範囲で嵩高性を確保するには、単層の場合、高融点繊維と熱融着性繊維の混繊で厚さと濾過性能を確保するために高融点繊維の繊度構成が太繊度と細繊度の組み合わせで達成し易く、繊度範囲は太繊維の繊度が１０〜３０デシテックスで、細繊維の繊度が３〜１０デシテックスの範囲がよく、太，細の繊度組み合わせによって低初期圧損で高濾過性能のフィルターを得るために条件を調整することにより得ることができる。

太繊維は嵩を出すための骨格の役目をするもので、繊度が１０デシテックス未満では細く、骨格としての役目が果たせない。また、３０デシテックスを超えると構成本数が少なく、濾過性能が低下するので好ましくない。

なお、太，細繊維の混繊比率は厚さと濾過性能により適宜決められる。積層の場合は太高融点繊維と熱融着性繊維の混繊層と細高融点繊維と熱融着性繊維の混繊で、この太，細高融点繊維層を積層することで得られる。
そして、積層にあたっては、太繊度側を粗層とし、細繊度側を密層とする。

厚さと濾過性能を確保するためには太，細繊維層の比率を決めればよく、その繊度範囲は単層の場合と同じ考えでよい。

なお、太，細繊維の積層比率は厚さと濾過性能により適宜決められる。

次に短繊維層に被覆される熱融着性繊維シートは、嵩高な短繊維層の表面に熱融着性繊維シートを接着し、表面をフラットで滑らかにし、繊維層にある短繊維の抜けを防止するものであり、その融点は１００℃〜１８０℃の範囲がよく、融点が１００℃未満であると短繊維層との接着を実施する処理条件が難しく、また耐熱性の点からも好ましくない。

融点が１８０℃を超えると短繊維層の表面の特性が変わり、接着を実施することでフィルター特性の変動が大きくなる。

この熱融着性繊維シートの目付質量は、１０ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２の範囲が好適であり、１０ｇ／ｍ^２未満では濾過性能を損なうことはないが、短繊維層の表面を十分に滑らかにできず、毛抜け防止も充分に防止することができないので好ましくない。

１００ｇ／ｍ^２を超えると短繊維層の表面を十分に滑らかにでき、毛抜け防止も充分であるが、流出側の表面の抵抗が増加するために低初期圧損を得ることが難しくなる。

なお、短繊維層表面を滑らかにし、繊維の脱落を防止するため、ポリエチレン割繊維を短繊維層表面に接着し、あるいは樹脂バインダーを塗布する方法があるが、前者は表面滑らかで毛抜け防止が可能であるとしても、低初期圧損のフィルターが得難く、また後者は充分に表面を滑らかにすることが難しく、しかも取り扱い性にも問題があり、さらに工程が増加するためコストの増加となるので、好ましくない。

これに対し、本発明の熱融着性繊維シートは、それらの問題を解消し、表面の滑らかさと毛抜け防止ならびに低初期圧損を得てフィルター適性を達成する。

以下、更に本発明を実施例により説明する。

繊度１４．４デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維４０質量％と、繊度６．６デシテックスで、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維２０質量％と、繊度４．４デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：１１０℃）４０質量％を均一混合して（目付質量約３６０ｇ／ｍ^２）、次いでカーディング加工を施し針深さ０（ウエブの厚さだけの針入をいう）で、打ち込み本数３１本／ｃｍ^２のニードルパンチ加工を施し、連続して熱処理機（ホットエアースルー方式）で温度１７０℃、滞留時間９０秒間の熱処理をした。

得られた短繊維層の表面（ニードルパンチ加工時、針の進入した面）に熱融着性繊維、通常、くもの巣状の如き薄層の低融点ポリエステル繊維シート（目付質量２０ｇ／ｍ^２、融点１４３℃）を加熱ローラー（温度１６０℃で速度５．０ｍ／ｍｉｎ）で熱融着して表面を被覆し、本発明の塗装ブース用フィルターを得た。

繊度１４．４デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維４０質量％と、繊度６．６デシテックスで繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維４０質量％と繊度４．４デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：１１０℃）２０質量％を均一混合して（目付質量約３６０ｇ／ｍ^２）、次いで、カーディング加工を施し、針深さ１．０ｍｍ（ウエブの厚さより１．０ｍｍの針入を言う）で、打ち込み本数２０本／ｃｍ^２のニードルパンチ加工を施し、連続して熱処理機（ホットエアースルー方式）で、温度１７０℃、滞留時間９０秒間の熱処理をした。

得られた短繊維層の表面（ニードルパンチ加工時、針の進入した面）に熱融着性繊維、通常、くもの巣状の如き薄層の低融点ポリエステル繊維シート（目付質量２０ｇ／ｍ^２、融点１４３℃）を加熱ローラー（温度１６０℃で速度５．０ｍ／ｍｉｎ）で熱融着して表面を被覆し、本発明の塗装ブース用フィルターを得た。

繊度１４．４デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維４０質量％と、繊度６．６デシテックスで繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維２０質量％と、繊度４．４デシテックスで、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：１１０℃）４０質量％を均一混合して（目付質量約３６０ｇ／ｍ^２）、次いで、カーディング加工を施し、針深さ０で、打ち込み本数３１本／ｃｍ^２のニードルパンチ加工を施し、連続して熱処理機（ホットエアースルー方式）で温度１７０℃、滞留時間９０秒間の熱処理をした。得られた短繊維層の表面（ニードルパンチ加工時、針の進入した面）に熱融着性繊維、通常、くもの巣状の如き薄層の低融点ポリエステル繊維シート（目付質量８０ｇ／ｍ^２、融点１４３℃）を加熱ローラー（温度１６０℃で速度５．０ｍ／ｍｉｎ）で熱融着して表面を被覆し、本発明の塗装ブース用フィルターを得た。

繊度１４．４デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維５０質量％と、繊度１７．０デシテックスで、繊維長６４ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：１１０℃）５０質量％を均一混合して目付質量約２１０ｇ／ｍ^２をカーディング加工を施し、太繊維層を得た。更に、繊度６．６デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維５０質量％と、繊度４．４デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：１１０℃）５０質量％を均一混合して目付質量約２１０ｇ／ｍ^２をカーディング加工を施し細繊維層を得た。引き続き、太繊維層の上に細繊維層を重ね、その上から針深さ０で、打ち込み本数３１本ｃｍ^２のニードルパンチ加工を施し、連続して熱処理機（ホットエアースルー方式）で温度１７０℃、滞留時間９０秒間の熱処理をした。

得られた短繊維層の表面（ニードルパンチ加工時、針の進入した面）に熱融着性繊維、通常、くもの巣状の如き薄層の低融点ポリエステル繊維シート（目付質量２０ｇ／ｍ^２）、融点１２０℃）を加熱ローラー（温度１６０℃で速度５．０ｍ／ｍｉｎ）で熱融着して表面を被覆し、本発明の塗装ブース用フィルターを得た。

比較例１

繊度１４．４デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維４０質量％と繊度６．６デシテックスで、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維２０質量％と、繊度４．４デシテックスで、繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：１１０℃）４０質量％を均一混合して（目付質量約３６０ｇ／ｍ^２）、次いでカーディング加工を施し、針深さ０で、打ち込み本数３１本／ｃｍ^２のニードルパンチ加工を施し、連続して熱処理機（ホットエアースルー方式）で温度１７０℃、滞留時間９０秒間の熱処理をし、塗装ブース用フィルターを得た。

比較例２

繊度１４．４デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維４０質量％と、繊度６．６デシテックスで、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維２０質量％と、繊度４．４デシテックスで繊維長５１ｍｍのポリエステル／低融点ポリエステル複合繊維（低融点ポリエステルの融点：１１０℃）４０質量％を均一混合して（目付質量約３６０ｇ／ｍ^２）、次いでカーディング加工を施し、針深さ０で、打ち込み本数３１本／ｃｍ^２のニードルパンチ加工を施し、連続して熱処理機（ホットエアースルー方式）で温度１７０℃、滞留時間９０秒間の熱処理をした。

得られた短繊維層の表面（ニードルパンチ加工時、針の進入した面）に熱融着性繊維、通常、くもの巣状の如き薄層の低融点ポリエステル繊維シート（目付質量約１６０ｇ／ｍ^２、融点１４３℃）を加熱ローラー（温度１６０℃で速度５．０ｍ／ｍｉｎ）で熱融着して表面を被覆し、塗装ブース用フィルターを得た。

比較例３

繊度２０．０デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリプロピレン短繊維５０質量％と、繊度３．３デシテックスで繊維長５１ｍｍの変性ポリプロピレン短繊維５０質量％を均一混合して（目付質量約２６０ｇ／ｍ^２）、次いでカーディング加工を施し、上層用繊維層を得た。

次に繊度３．３デシテックスで繊維長５１ｍｍの変性ポリプロピレン短繊維を均一混合して（目付質量約１００ｇ／ｍ^２）、次いでカーディング加工を施し、下層用繊維層を得た。

得られた上層繊維層と下層繊維層を積層して下層繊維層側から針深さ２．０ｍｍで、打ち込み本数２０本／ｃｍ^２のニードルパンチ加工を施し、連続して熱処理機（ホットエアースルー方式）で温度１４０℃、滞留時間９０秒間の熱処理をした。

得られた積層短繊維層の表面（ニードルパンチ加工時、針の進入した面）に加熱ローラー面（温度１８０℃で速度３．０ｍ／ｍｉｎ、反対側ローラーは１００℃）が当たるようにして下層繊維層側の表面を鏡面加工して塗装ブース用フィルターを得た。

比較例４

繊度１７．０デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維５０質量％と、繊度６．６デシテックスで繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維５０質量％を均一混合して（目付質量約１５０ｇ／ｍ^２）、次いでカーディング加工を施し、上層用繊維層を得た。

次に繊度６．６デシテックスで繊維長６４ｍｍのポリエステル短繊維を均一混合して（目付質量約１００ｇ／ｍ^２）、次いでカーディング加工を施し、中層用繊維層を得た。

更に、繊度３．３デシテックス、繊維長５１ｍｍのポリエステル短繊維５０質量％と繊度２．２デシテックスで、繊維長５１ｍｍのポリエステル短繊維５０質量％を均一混合して（目付質量約６０ｇ／ｍ^２）、次いでカーディング加工を施し、下層用繊維層を得た。

得られた上層，中層，下層の各繊維層を積層して上層側から針深さ２．０ｍｍで、打ち込み本数２０本／ｃｍ^２のニードルパンチ加工を施し、積層不織布を得た。

この積層不織布の全体にアクリル性バインダーをサーキュレーター法により付与し（付与量約４０ｇ／ｍ^２）、次いでニードルパンチ加工面側に１５ｇ／ｍ^２付与し、乾燥は１４０℃で行って塗装ブース用フィルターを得た。

かくして、以上の各実施例及び比較例で得られたフィルターについて夫々、表面粗さ，濾過性能の評価と、繊維の脱落度合い，取り扱い性を下記の基準に準拠して行い、表１に示す結果を得た。

表中における準拠基準は下記の通りである。

（イ）目付量；ＪＩＳＬ１０９６の５．２に記載の方法に準拠して求めた。

（ロ）厚さ；ＪＩＳＬ１０９６の５．１に記載の方法に従って荷重２Ｋｐａで測定した。

（ハ）濾過性能の評価

実験条件

ＪＩＳ８種塵埃（ＪＩＳＺ８９０１−ＮＯ．１５）塵埃濃度は１ｇ／ｍｉｎ

試験用の有効面積１０００ｃｍ^２の円板濾材

試験風速５０ｃｍ／ｓｅｃ

最終圧損９８ｐａ（１０ｍｍＡｑ）

初期捕集効率濾過面積１０００ｃｍ^２に対し１１ｇ供給した時点での捕集効率

フルライフ捕集効率増加抵抗１０ｍｍＡｑ時における捕集効率

塵埃保持量増加抵抗１０ｍｍＡｑ時における塵埃保持量

（ニ）表面粗さ測定

測定装置ミツトヨ製表面粗さ測定器

型式テーラーホブソン（株）

フォームタリサーフＳ５Ｃ

測定条件針条件０．２μｍ−０．７ｍＮ

測定範囲４ｍｍ

平均粗さ（Ｒａｘ）μｍ

粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値である。

最大高さ（Ｒｙｘ）μｍ

粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から最も高い山頂までの高さＹｐと最も低い谷底までの深さＹｖとの和である。

（ホ）繊維の脱落性

（ａ）試料を１０ｃｍφに切り出し、試料の空気流出面を下にして試料上面１０ｃｍのところから１０ｃｍφ×１．３ｋｇの鉄塊を落下する。

（ｂ）試料に落下する回数を５０回として試料の空気流出面から噴出した脱落繊維の量で評価する。

（ｃ）測定回数ｎ＝３

（ｄ）判定

噴出面に脱落繊維なし ○

噴出面に脱落繊維２，３本 △

噴出面に脱落繊維４本以上 ×

（ヘ）取り扱い性

（ａ）試料を２５ｃｍ角に切り出しフィルター枠にセットし、フィルターを取り扱う時に加工側の面に引っ掛かりが有るか無いかを評価した。

（ｂ）評価判定

表面の引っ掛かり無し ○

表面の引っ掛かりたまにある △

表面の引っ掛かりがよくある ×

Claims

高融点繊維と熱融着性複合繊維の混繊からなり、目付質量が２００ｇ／ｍ ² から５００ｇ／ｍ ² の範囲で、高融点繊維が４０質量％〜８５質量％の範囲を構成し、かつ高融点繊維の融点が熱融着性複合繊維の低融点成分の融点より５０℃以上高い短繊維層が単層あるいは複数層積層されてなる不織布の片面あるいは両面に融点が１００℃〜１８０℃で、目付質量が１０ｇ／ｍ ² 〜１００ｇ／ｍ ² の範囲の熱融着性繊維シートが被覆され、少なくとも一部が融着し接着されてなることを特徴とする塗装ブース用フィルター。
熱融着性複合繊維が高融点成分と低融点成分によりなるサイドバイサイド型あるいは芯鞘型繊維であり、該熱融着性複合繊維を構成する高融点成分の融点が低融点成分の融点より５０℃以上高く、かつ低融点成分の融点が１００℃〜１８０℃の範囲にある請求項１記載の塗装ブース用フィルター。