JPH0673607B2

JPH0673607B2 - 容器状フィルターの製造方法

Info

Publication number: JPH0673607B2
Application number: JP60285661A
Authority: JP
Inventors: 岩崎　　博文; 寛北村
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPS62144723A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、長繊維不織シートが一体成形された空気浄化
或いは成分抽出の容器状フィルターの製造方法に関する
ものである。

従来の技術従来、フイルターに用いられている汎用材料は紙、織
布、並に不織シートで代表される。

前記、フイルター材を、立体的に成型して、使用するこ
とでフイルターユニツトの小型化、並に使い捨て、合理
的生産方式として注目されてきている。

フイルター素材は、フイルターの形状、成型の仕方、変
形量などにより大きく左右されるからである。最近、変
形量の大なるフイルターが熱望されているところであ
る。

然しながら、現状の不織シートでは、下記の如き問題点
を有するために今だ満足されるに至つていない。

短繊維不織シートの場合（イ）大きい変形の成型性に乏しい（ロ）繊維の配置がズレて地割する（ハ）成型后の物性が弱い（ニ）成型后の厚みが部分的に不均一（ホ）保型性が悪い長繊維不織シートの場合（イ）大きい変形の成型性に乏しい（ロ）長繊維、繊維がズレないため破れる（ハ）保型性が悪い又、合成樹脂からなるバインダー或いは低融点繊維から
なるバインダー繊維を併用して物性と保型性を向上させ
んとして成型性が低下する傾向にある。

発明が解決しようとする問題点本発明の目的は、上記の問題点を解決し、高度な成型性
と適切な保型性と優れたフイルター特性を具備した容器
状フイルターを提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明の（１）は、0.1〜20デニールのポリエステル系
長繊維不織シートから成るヘリ部を有する任意形状に一
体化された容器であつて、該容器の成型絞り込み深さｈ
と絞り込み面の最小長さｉとの比（h/i）0.2〜1.5、且
つ該ヘリ部と実質的な底部との平均目付比率差が30％以
下であることを特徴とする容器状フイルターであり、本
発明の（２）は複屈折率Δｎが0.02〜0.07のポリエステ
ル系長繊維から成るウエブを表面温度が70°〜120℃の
エンボスロールを用いて熱圧着率１〜40％に熱圧着し、
繊維相互の結合部を設けた熱圧着不織シートを70°〜18
0℃の温度で５〜60％面収縮の熱処理し、次いで、90℃
以上に加熱された任意形状の凸部、及びこれと対をなす
凹部によって、熱成型して成ることを特徴とする容器フ
ィルターの製造方法である。

本発明の容器状フイルターは、つばと任意の立体的形状
に一体成型されたフイルター材をいう。

例えば、立体形状として、円柱形状、円錐台形状、直方
体形状、等で任意の大きさが目的によつて選ばれる。立
体形状にするのは、空気の浄化或いは、成分抽出する濾
過面積をより大きくする目的がある。その為、立体形状
のヘリ部及び実質的な底部が均一であることが好ましい
濾過性能を得るに必要である。

例えば、繊維量が極端に少ない部分があると、そこに濾
過する媒体が集中して、フイルター面積全体が有効に働
かず、且つ、フイルター性能の低下につながる。前記の
特性をもつ容器状フイルターを得る為には、長繊維不織
シートとして、半延伸ポリエステル系長繊維からなる不
織シートを用いて、これに適切な加工を施すことによつ
て成型材料が得られる。更に、これを立体形状にする熱
成型方法として、凸形状型、凹凸のオス、メスの型等に
より、不織シート又は、金型を90℃以上に加熱して任意
の形状に型付けされる。

本発明の容器状フイルターの製造方法は、不織シートを
構成する長繊維を展伸する上記熱成形方法によるもので
あって、容易に型付けできる。すなわち、第４図に示す
成型絞り込み深さｈと、絞り込み面の最小長さｉとの比
（h/i）が0.2〜1.5の範囲まで可能な熱成型性を示す。
この為に深絞り、複雑形状、数個の形状、等においても
好ましい成型性が得られる。

又、この時、ヘリ部と実質的な底部が、ほぼ均一に伸ば
されて型付けされる為、ヘリ部と底部の平均目付比率の
差が30％以下となる。好ましくは20％以下である。平均
目付比率の差が30％以上になると、本発明の目的とする
濾過性能が極端に片より、平均目付の低い方にのみ濾過
媒体が移動して、容器状フイルター全面積が有効に機能
しないことになる。

第１図（イ），（ロ）は、本発明の容器状フイルターの
製造方法に用いらる不織シートの平面図及び側面図を模
式で示す。図中、１は、熱圧着部である。単位面積に対
する該熱圧着部の比率、即ち、熱圧着率は１〜40％であ
る。第２図は、第１図の不織シートを熱処理する前の不
織シートの平面図及び側面図を模式で示す。

第１図及び第２図に示すように、ａ×ｂ＜ａ′×ｂ′
で、第１図は第２図に較べて面収縮していることを示
し、且つｃ＞ｃ′は面収縮によつて厚みが増大している
ことを示している。

更に、第１図及び第２図に示す熱圧着部は、1,2＜3,4
で、第２図に較べて第１図が縮小し、又、該熱圧着部間
の距離が短縮していることを示すものである。

後記する、必要な程度に面収縮の熱処理された不織シー
トは、第３図に示す成型機で熱成型する。第３図に示す
ｅは、凸部金型で任意の温度に加熱できる。ｆは凹部金
型である。ｄは熱セツトされた不織シートで、ｇは該不
織シートとｆとを固定する治具である。

本発明では加熱されたｅを徐々にｆ内に挿入して成型す
る。

尚、本発明において、成型性として、150℃熱時の破断
伸度、150℃熱時での30％伸長応力が、成型時の変形の
難易、型へのなじみなど本発明の成型性と直接関連して
いる。

優れた成型性を得るには、150℃熱時の破断伸度が70％
以上と大きく、150℃熱時の30％伸長応力が50kg/cm²以
下であることが必要である。

特に深絞り成型には35kg/cm²以下であることが望まし
い。又、成型品の保型性として、25℃と150℃の30％伸
長応力の比で表わす、この値が10％以下であることが望
ましい。

第４図は本発明の容器状に成型されたフイルターであ
る。又ｊは底部である。

次に本発明の容器状フイルターの製造法の一例を説明す
る。

公知のスパンボンド法により、半延伸ポリエステル長繊
維不織シートを製造する。該、半延伸長繊維の複屈折率
（Δｎ）は、0.02〜0.07の範囲であり、該繊維は軟化点
が低く、70℃以上の温度で10〜70％収縮する。

このため、公知のエンボスロールを用いて、70℃〜120
℃の範囲で熱圧着し、繊維相互を結合させる。この時の
熱圧着部の最大直径は0.1〜10mm、好ましくは0.2〜5mm
であり、又、熱圧着部の比率は、１〜40％、好ましくは
３〜25％である。

得られた熱圧着不織シートは70〜120℃の温度で５〜60
％面収縮させる。

本発明に用いるポリエステル系長繊維は複屈折率Δｎが
0.02以下の場合、前述の面収縮させた不織シートは熱処
理で熱劣化し、伸度が低下し成型時破れてしまう。又、
Δｎが0.07を超えると面収縮が不安定で、且つ、小さ
く、且つ、上記と同様に伸度が低下して成型できない。
好ましいΔｎの範囲は0.03〜0.05である。面収縮率は５
〜60％実施される。この面収縮は、巾及び長さを規制し
て行うか、又はフリーに面収縮させる。

本発明において、熱圧着不織シートの目付にもよるが凡
そ、10〜50％である。

前述の成型の程度を大にする場合は該熱圧着不織シート
の目付を大にして、且つ、面収縮の程度を大にすること
が好ましい。

この面収縮は不織シートを構造的、且つ平面的に繊維の
緻密な分散状態にして前述のフイルター特性を向上させ
るためと、成型時伸び易く変形量を大にするために必要
である。

第５図は本発明でいう、熱処理装置の１例を示し、前
記、熱圧着された不織シートを、熱ドラムとフレキシブ
ルフエルトとの間に通し、面収縮をかなり規制しなが
ら、熱処理を行ないつつ、表面を平滑にする。

他の方法として、ピンテンター、染色機械等により目的
に応じて巾、長さを規制しながら熱処理を行なう。

かくして、得られた熱処理後の不織シートを構成する繊
維は、結晶化と分子配向が進んで、前述の複屈折率Δｎ
が高目にシフトする。得られた熱処理後の不織シート
は、150℃雰囲気の破断伸度が50％以上である。

又、熱処理後の不織シートは適当な剛性が付与され、成
型後の保型性を保つために好適である。

本発明に用いられるポリエステルは、繊維形成可能なポ
リエステルであり、Tgが室温以上で、実質的に非結晶の
半延伸系が安定に製造でき、又熱処理により結晶化させ
ることができる結晶性ポリマーであることが必要であ
る。

かかるポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリプロピレンテレフタレート、及び、イソフタ
ル酸、メチルテレフタル酸などの２塩基酸と、エチレン
グリコール、プロピレングリコールなどの２価のアルコ
ールを共重合成分とした共重合ポリエステルである。
又、前記ポリエステルに、少量の（20％以下）ポリアミ
ド、ポリオレフイン、ポリカーボネートなどの異種ポリ
マーを添加しても良い。

更に、不織シートに特殊な性質を付与するために、顔
料、艶消剤、帯電防止剤、難燃剤、樹脂等を含むことも
できる。

本発明における不織シート、即ち、フイルターを構成す
る繊維は、0.1〜20デニールである。その繊維は同一又
は異繊維の繊維を混合してもよい。

本発明は、用途によって繊維を使い分けるが0.1〜10デ
ニールが好ましく用いられる。0.1デニール以下では、
緻密化され、通気、通液性が劣り、一方10デニール以上
では、繊維間隙が大きくなりフイルター性能が悪くな
る。このようにして、得られた熱処理された不織シート
を、第３図に示すような成型機を用いて、本発明の容器
状フイルターを製造する。

第３図（イ）において、ｅは、加熱ができる、上下移動
できる円柱形状の先端が丸くなつている。ｇとｆの間に
試料を取りつけ、ｅを90〜190℃に加熱させた後、ｅを
ｆ内に上げて成型する。上げる速度は、特別に規制する
ものではないが、好ましくは、瞬時に行なわない方が良
い。

本発明でいう不織シートは、熱時に伸び易いという特徴
があるために、加熱されたｅを上げ、不織シートｄと接
触されて加熱されると伸び易くなり、ｆ内に容易に上げ
ることができ、第３図（ロ）に示す如く、不織シートｄ
が変形して、容器状フイルターに成型できる。

本発明の容器状フイルターは、第４図に示すように成型
絞り込み深さｈと絞り込み面の最小長さｉとの比（h/
i）が0.2〜1.5であるものが得られる。1.5以上になる
と、不織シートの地割れ、局部的な破れが起こる。この
場合、底部ｊの形状が平底状よりも丸味を呈する形状の
方が地割れが少なく好ましい。又、容器形状が角形より
も円形状の方が同様に好ましく、成型できる。

又、本発明の容器状フイルターは、熱時に伸び易いため
に、ヘリ部ｈと実質的な底部ｊの各々平均目付の差が小
さく、全体的に均一に成型される。ｈとｊとの平均目付
比率の差が30％以下、好ましくは20％以下である。

このようにして成型された容器状フイルターのヘリ部及
び底部の目付の調整は、前記、熱圧着不織シートの目付
設定と、前記、面収縮させる程度を変えて目的とする目
付にすることができる。

本発明の場合、フイルターとして使用する時、最低必要
な不織シートとして、目付は実質的な底部において、20
g/m²以上、好ましくは30g/m²以上である、本発明の容器
状のフイルターの実質的な底部の通気性は、目的によつ
て異なるが通気性10〜300cc/cm²/secの範囲である。こ
れは、不織シートを構成する繊維の目付及びその繊度、
並びに成型の程度を変え調整して行なう。本発明におい
て、好ましい通気性は、20〜200cc/cm²/secである。

更に本発明の容器状フイルターは、目的によつては、耐
熱寸法変化が小さいことが要望される。例えば、容器状
フイルターに、緑茶、紅茶の葉、コーヒーの粉末等を入
れ沸とう水を数分間そそいでも形状が変化しないことで
ある。

本発明の容器状フイルターは、素材がポリエステル系繊
維であることから、前記の耐熱性にはきわめて優れてい
る。

以下、本発明を実施例により、具体的に説明する。尚、
実施例に記載した特性の定義及び測定方法は次のとおり
である。

沸水収縮率：単繊維の場合、0.1g/d荷重下での試料長をLoとし、荷重
を取り除き沸水中で30分間処理した後、再度同じ荷重下
で測定した試料長をＬとすると、沸水収縮率はで表わされる。

不織シートの場合、シートを25cm×25cm角に切り取り、
タテ、ヨコ各々20cmの位置にマーキングして沸水中で５
分間処理した後の寸法変化を測定し、収縮率を求める。
尚、測定はｎ＝５の平均値で示す。

目付：試料20cm×20cmの重量を測り、目付に換算して求める。

厚み：ダイヤルゲージ（荷重100g/cm²）を用いて３ケ所以上測
定し、その平均値で示す。

強伸度：（JIS−Ｌ−1096に準ずる）島津製作所オートグラフDSS
−2000型万能引張試験機により、把握長10cm、引張速度
20cm/分で試験片3cm巾の30％伸長応力、引張強力、破断
伸度を常温、150℃熱時で測定して求める。

剛軟度：（JIS−Ｌ−1096A法）Ａ法（45°カンチレバー法）試料
を2cm巾にとり一端が45度の斜面をもつ表面の滑らかな
水平台の上に台に沿つて試験片の一端を水平台の斜面に
合わせ、試験片を斜面の方向に緩やかに滑らせて試験片
の一端の中央点が斜面に達した長さで剛軟度を表わす。

通気性：（JIS−Ｌ−1096A法）フラジユール試験機を用い、測定
し求める。

複屈折率（Δｎ）：白色光下で偏光顕微鏡ベレツク式コンペンセーターを用
いて測定した。

耐熱性：成型品を沸水中に５分間浸漬して、沸水中に入れる前後
の寸法変化から収縮率を測る。

容器状フイルターのヘリ部と底部の平均目付比率の差：成型品のヘリ部及び底部を各々切り取り各部の平均目付
を求める。次に下記の式から平均目付比率の差を求め
る。

実施例１、比較例孔径0.25mm、孔数1000個の矩型紡糸口金を用いて吐出量
850g/minで、固有粘度0.72のポリエチレンテレフタレー
トを溶融温度290℃で紡出し、紡口直下1000mmの位置に
ある牽引用エアーサツカーのエアー圧力を変えて紡糸速
度2500m/min、3000m/min、3500m/minで金網コンベア上
に長繊維ウエブ（目付100g/m²）として取出した。得ら
れたウエブを構成する繊維の物性を第１表に示す。比較
例として、紡糸速度1300m/minと5200m/minの長繊維ウエ
ブを同様に取出した。この比較例ウエブは、本発明外の
例として、第１表にその物性を併記した。第１表の特性
を有する繊維からなる目付100g/m²のウエブを上部が2mm
ピツチ、直径1mm、深さ0.4mmのピン状模様を有するエン
ボスロールと、表面が平滑な下部ロールの間で、上下ロ
ール温度105℃、線圧20kg/cm、速度10m/minの下で部分
熱圧着を施した。

次いで、ピンテンターを用いてそれぞれをタテ方向20
％、ヨコ方向20％収縮させるよう規制させて、温度110
℃、加工速度10m/minで熱処理を行なつた。

この不織シートの特性を第２表に示す。但し比較例No.5
は、105℃では熱圧着が効かないため上下ロール温度230
℃で熱圧着した長繊維不織シートである。

第２表に示すNo.1、No.2、No.3の不織シートは沸水収縮
率が小さく、寸法安定性が良く、150℃雰囲気下の破断
伸度が70％を越える、高い伸展性を有し、且つ、150℃
加熱時の30％伸長応力が35kg/cm²以下と低く、成型時の
伸び易い事、又、常温付近では高い伸長応力を示し、成
型品が型くずれ難い、成型材料として優れた性能を有す
る不織シートである。

一方、比較例No.4は、未延伸糸（Δn0.01以下）を熱処
理した不織シートであり、熱処理による結晶化により伸
度が非常に小さくなり、脆く、伸長性、などに劣り、成
型材料として全く適性のないものである。

又、比較例No.5は、延伸度の高い糸（Δn0.102）から成
る不織シートを熱処理したものであり、150℃加熱時の3
0％伸長応力が80kg/cm²以上と大きく伸度も小さいた
め、熱成型性に乏しい不織シートであつた。

実施例２実施例１のNo.1の長繊維ウエブを同様に部分熱圧着を施
し、次いで熱収縮を行ない時タテ、ヨコ方向の規制条件
を変えてピンテンターを用いて行なつた。巾規制条件
は、タテ及びヨコを同じ収縮率になるようにして、温度
110℃、加工速度10m/minで５％、15％、30％、45％と各
々熱処理した。その結果を第３表に示す。

第３表から明らかなように、収縮率を大きくすると共に
目付、厚み、強力、伸度は高くなる。しかし、150℃熱
時の30％伸長応力は、ほとんど変わらないが、低くなる
傾向で、いずれも35kg/cm²以下で伸び易く、熱成型性が
良い。

一方、常温付近での30％伸長応力が逆に高くなり、剛性
に富み、保型性に優れていることを示す。

実施例３実施例２のNo.9で得られた不織シートを用いて第３図の
成型機を用いて、成型程度を変え、成型性を調べた。第
３図のｅを150℃に加熱して、ｅを押し上げる程度を変
えて成型性を評価した。その結果を第４表に示す。

第４表から明らかなように、成型程度を0.2〜1.5まで変
えても、容易に成型できた。また、ヘリ部と底部の目付
ムラも小さく、均一に全体が伸ばされ、成型されている
ことが判る。更に底部の通気性も成型程度を変えること
により、調整できる。又、この成型品の耐熱性を調べた
が、寸法変化が非常に小さく優れていることが判つた。

発明の効果本発明の容器状フイルターは、半延伸ポリエステル系長
繊維から成る不織シートを熱処理して緻密な構造とし、
且つ、その構成繊維の伸度が大なることを利用し、立体
形状の一体成型に造られているため、以下の優れた特徴
を有する。

成型絞り込み深さと、絞り込み面の最小長さとの比が
最大1.5に出来、且つ、任意形状に深絞り成型出来る。

熱成型時に、地割れ、破れ、等がなく、ヘリ部と実質
的底部との平均目付比率の差が30％以下で均一に伸ばさ
れている為、通気性、通水性、等の媒体の通過にムラが
少なく、好ましい濾過性能を得る。

適当な剛性を有するために保型性が優れている。

成型品は、つば部、ヘリ部、底部が一体化されている
ために、装着が容易である。

成型品は、熱水、加熱下における寸法変化が少なく耐
熱性に優れている。

以上の特徴を有するために、掃除機用フイルター、自動
車用フイルター、等のエアーフイルター材及び緑茶、紅
茶の葉、コーヒー粉末、等の成分抽出用フイルター材、
等に広く活用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明容器状フイルターを構成する不織シー
トの平面図及び側面図を模式で示す図である。１、２は
熱圧着部を示す。第２図は、第１図の熱処理前の不織シートの平面図及び
側面図を模式で示す図である。３、４は熱圧着部を示
す。第３図は、成型装置の側面概略図である。ｄは試料、g,
fはｅの上下移動する筒で、ｅは加熱移動できる加熱体
である。第４図は、本発明の一例を示す容器状フイルターの側面
図である。ｈが成型絞り深さ、ｉが成型絞り面の最小長
さ、ｊが実質的底部を示す。第５図は、熱処理装置の一例を示す。ｋは不織シート、ｍは熱処理された不織シート、ｎは加
熱ドラム、ｌはフレキシブルフエルトである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複屈折率Δｎが0.02〜0.07のポリエステル
系長繊維から成るウエブを表面温度が70°〜120℃のエ
ンボスロールを用いて熱圧着率１〜40％に熱圧着し、繊
維相互の結合部を設けた熱圧着不織シートを70°〜180
℃の温度で５〜60％面収縮の熱処理し、次いで、90℃以
上に加熱された任意形状の凸部、及びこれと対をなす凹
部によって、熱成型して成ることを特徴とする容器状フ
ィルターの製造方法。