WO2001052969A1

WO2001052969A1 - Filtre cylindrique et son procede de fabrication

Info

Publication number: WO2001052969A1
Application number: PCT/JP2000/000292
Authority: WO
Inventors: Shigenori Fukuda; Osamu Yamaguchi; Daisuke Masuda
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2002-07-21

Description

明細書筒状フィルター及びその製造法技術分野

本発明は、筒状フィルター及びその製造法に関するものであって、特に液体濾過に好適な筒状フィルター及びその製造法に関するものである。技術背景

不織布は、加工性に優れていることから、液体用、および気体用のフィルター材料として古くから使用されてきた。近年、ポリプロピレンのような熱可塑性樹脂を原料として製造された不織布は、安価であり不織布を構成する繊維の径ゃ不織布の厚さを変えることが容易に出来ることから、フィルター用途に好適に使用されている。中でもメルトブロー法によって製造された不織布は、他の製造方法で作られた不織布よりも繊維径を小さくできることから、これを用いた様々な濾過精度や濾過ライフのフィルターが検討されている。しかしながら、熱可塑性樹脂を直接、不織布化するメルトブロー法は、不織布の繊維配向を調整することが難しいといった欠点を有しているために、更にこれを改善する提案がなされてきた。

例えば、特開平 6 - 2 2 0 7 6 4号公報には、加熱したメルトブロー不織布ウェブを、加熱しながら張力を加えることにより、不織布の繊維を一方向に配向させ、粒子の透過に対して改良した抵抗を有する不織布を加工する製造法が開示されている。

しかしながら、この加工方法では、張力を加えることにより不織布の幅が小さくなるため、フィルタ一等に好適な幅のメルトブロー不織布を得ることが難しい。これを解決するためには、加工を行う前のメルトブロー不織布の幅を大きくする必要があり、そのための製造装置の幅を極めて大きくしなければならず、製造コストが非常に高くなるといつた問題が新たに生じている。なお、メルトブロー不織布ウェブに均一に張力を加えることは技術的には非常に困難である。

また、特開平 8 - 2 2 4 4 1 2号公報には、紡出したメルトブロー繊維を捕集するための捕集ドラムを、メルトブロー装置の口金下の鉛直方向から回転中心を横方向にずらした位置に設置することにより、通気性繊維シートをのせた捕集ドラムの捕集点で、メルトブロー繊維が比較的小さい繊維配向の角度で捕集されるように工夫した、メルトブロー繊維と通気性繊維シートとの積層複合不織布の製造方法が開示されている。この製造方法では、捕集ドラムに対するメルトブローする角度を比較的小さくすることで、不織布中のメルトブロー繊維の配向方向を通気性繊維シートの流れ方向に対して、 ± 3 5度以内とできることから、不織布の折り加工性と剛性を改良した不織布が得られるものである。

しかしながら、この方法では捕集ドラムに対するメルトブロー繊維の衝突角度が小さいため、繊維径が小さすぎるとメルトブロー繊維束が捕集ドラム上で不織布を形成せず、逆に繊維径が大きすぎるとメルトプロ —繊維束が捩れてロープ状になるという不都合を有している。また、メノレトブロー繊維の衝突角度が 3 0度よりも大きい場合には、噴出流が不安定となり紡糸性が不良になるといった欠点を有している。従って、製造条件に制約が多くなり、繊維径を任意に設定することが出来ない。更に、特開平 1 1— 5 0 3 7 5号公報には、メルトブロー不織布を力レンダーロールで延伸することで、絡み合った繊維の配向状態をコントロールして縦方向の強度を增した不織布の製造方法が開示されている。しかしこの方法によって得られたメルトブロー不織布は、カレンダ一口 —ルによって繊維が潰されるため、通液性の低下が生じてしまう。また、この製造方法では、メルトブロー不織布を均一に延伸することが難しいと推定されるために、得られた不織布をフィルターとして使用する場合には、不織布の通液性と均一性に不具合を有することが容易に予想できる。

一方、不織布を筒状に卷回し、フィルターを製造する検討も行われている。具体例としては、カード機により熱接着性複合繊維を不織布にして円筒状に巻き上げ成形したものや（特公昭 5 3— 4 3 7 0 9号公報）、メルトブローにより製造した不織布を多孔管に巻き付けたタイプのもの ( U S 4 , 9 5 4 , 2 0 2ゃ特公平 1— 2 9 7 1 1 3号公報）、繊維径を変化させたメルトブロー不織布を卷き取ったもの（特公平 7 - 9 8 1 3 1号公報、特開平 7— 8 2 6 4 9号公報）等が挙げられる。この様な一定の繊維径ゃ空隙率の不織布を用いた筒状フィルタ一は、濾過ライフが短いために、フィルタ一の外層部の繊維径を太くしたり、フィルターの空隙率を大きくすることで、大きい粒子を外層側で捕集し、細かい粒子を内層部で捕集するようにして、フィルターの濾過ライフを延長させる手段が採用されている。しかし、濾過精度を維持するために、細繊部層の繊維径をより細くしたり、更には低空隙率にすることで対処すると、フィルターの通水抵抗が高くなる不具合が生じる場合がある。このため、フィルターの使用者側で、濾過ラインの通水圧を高くしたり、非常に多くの本数のフィルターを使用する等の対処をしなければならず、問題が残っている。

特表平 1 1— 5 0 4 8 5 3号公報（U S 5， 5 9 1， 3 3 5 ) には、あるメルトブローイングダイから出た充分に溶融状態が維持されるような高温の繊維を、収集 Z移送ローラー上に捕集させ、その繊維を軟化状態かあるいは溶融状態の間に、他のメルトブローイングダイから吐出されたメルトブロー繊維塊に接着させ、その後、卷き取り、均一に混ざつた状態にすることによって、圧力に耐えるフィルターを製造する方法が開示されている。この製造方法の特徴は、収集 Z移送ローラー上の繊維が軟化状態あるいは溶融状態で、他の繊維を接着させるいうところにある。収集ノ移送ローラーの役割は、繊維の軟化状態あるいは溶融状態を維持すると同時に、他のメルトブローイングダイからのエアの干渉を防ぐことにある。しかし、この方法は、単に太い繊維を成形体に混在させることにより成形体の強度を増やすといった効果を有するものであり、メルトブロー不織布の有する課題を解決するものではない。

このように、通常の製法によるメルトブロー不織布は、繊維が一般にランダムに配向しているカ配向があっても平均配向度が 3 0度以上あるため、これを用いて繊維方向が筒状フィルターの周方向に配列させている不織布を作ることはできない。これを解決するために先述した特開平 6— 2 2 0 7 6 4号公報、特開平 8— 2 2 4 4 1 2号公報、特開平 1 1 - 5 0 3 7 5号公報の方法を用いることもできるが、先述したような問題があるため、最終的なフィルタ一製品の能力が充分でなくなること力ある。

スパンボンド法を用いて製造された繊維には、製造時のコンベア移動方向（以下 M D方向と呼ぶ）に元々配向する傾向があるため、例えば捕集コンペアベルト速度アップを行う等の方法により、繊維が一方向に配向した不織布を作ることができる。ただし、一般にスパンボンド法では通常の溶融紡糸と同様に繊維固化後あるいは半固化後の繊維束を延伸するため、繊維径を極端に細くすることが難しく、また、繊維束の分散や糸切れ対策などが必要なので、高度な技術が必要となってくる。また、紡糸の安定性を維持するためには適度なノズル孔径を用いて適度な延伸倍率にする必要があるので、同一の装置で製造できる繊維径は限定され、あまり多くの種類の繊維径を有する繊維を製造することはできない。本発明の目的は、上記従来技術の課題であるフィルターの低通水抵抗化を実現し、更に濾過ライフも向上させた筒状フィルターを提供することにある。本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究を重ねた結果、以下の構成をとることにより、所期の目的が達成される見通しを得て、本発明を完成するに至った。発明の開示

本発明は下記の構成を有する。

1 ) 不織布を周方向へ層状に卷回してなる筒状フィルターであって、少なくとも 1層の不織布は、該筒状フィルターの周方向に対して、 3 0 度以下の平均配向角度を有するメルトブロー繊維からなるメルトブロー不織布であることを特徴とする筒状フィルター。

2 ) 前記メルトブロー不織布が、 6 5〜 7 2 %の空隙率を有することを特徴とする前項 1記載の筒状フィルター。

3 ) 前記メルトブロー不織布が、融点差 1 0 °C以上を有する少なくとも 2種類の熱可塑性樹脂からなる複合繊維または混繊繊維から構成されることを特徴とする前項 1記載の筒状フィルタ一。

4 ) 前記メルトブロー不織布が、メルトブロー繊維の交点で接着していることを特徴とする前項 3記載の筒状フィルター。

5 ) 筒状フィルターが、少なくとも平均配向角度の異なる 2層の不織布からなり、 1層が前記メルトブロー不織布であり、他の 1層は、筒状フィルターの周方向に対して、 3 5〜 6 5度の平均配向角度を有する熱可塑性繊維からなる不織布であることを特徴とする前項 1〜4のいずれか 1項記載の筒状フィルタ一。

6 )平均配向角度の異なる 2層の不織布が、重量比で 1 ： 2 0〜 2 0 ： 1である前項 5記載の筒状フィルター。

7 ) 平均配向角度の異なる 2層の不織布が、 5〜 1 5 %の空隙率の差を有することを特徴とする前項 5または前項 6記載の筒状フィルタ一。

8 ) メルトブロ一繊維の製造法において、紡糸ノズルとメノレトブロー繊維を捕集するサクション装置との間に、メルトブローする熱可塑性樹脂の融点よりも低温とした実質的に通気性を有しない捕集装置を設け、メルトブロー繊維を前記捕集装置上にメルトブローしてメルトブロー不織布を作り、得られたメルトブ口一不織布を周方向へ層状に卷回して筒状フィルターとすることを特徴とする筒状フィルターの製造方法。

9 ) 実質的に通気性を有しない捕集装置に移動機能を設け、メルトブロー繊維を実質的に通気性を有しない捕集装置上にメルトブローするェ程と、メルトブロー繊維をサクション装置上に直接メルトブローするェ程とを繰り返してメルトプロー不織布を作り、得られたメルトブロー不織布を周方向へ層状に卷回して筒状フィルターとすることを特徴とする筒状フィルターの製造方法。

1 0 ) 実質的に通気性を有しない捕集装置が、平滑面を有する捕集装置である前項 8または前項 9記載の筒状フィルターの製造方法。

1 1 ) 実質的に通気性を有しない捕集装置が、彫刻面を有する捕集装置である前記 8または前記 9記載の筒状フィルターの製造方法。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に用いられるメルトブロー不織布の製造装置の一例を表した概略図である。

符号の説明

1 ：紡糸ノズル、 2 ：捕集装置、 3 ：サクシヨン、 4 ：サクシヨン装置、 5 ：繊維、 6 ：熱処理装置、（A ) ：粗硬な凹凸面、（B ) ：平滑面。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の筒状フィルターは、繊維方向が筒状フィルターの周方向に配列した熱可塑性樹脂を原料として得られたメルトブロー繊維からなるメルトブロー不織布を用い、これを周方向に卷回して製造された筒状フィルターである。本発明の筒状フィルタ一は、メルトブロー不織布の 1層からなるものであってもよいし、メルトブロー不織布の少なくとも 2層からなるものであってもよレ、。

一般に、不織布からなるフィルターにおいて、濾過対象の粒子を繊維で構成された開孔部に捕集させる場合、捕集する開孔部の面積が同じであっても、開孔部の形状によって粒子の通過性は異なり、粒子の通過性は、開孔部の形状が真円の場合に最も良好となり、捕集性能は、逆の傾向となると考えられる。

不織布の繊維方向が一方向（本発明の場合は筒状フィルターの周方向）に配向している場合、ランダムに分散させた場合と比較して、繊維で構成された開孔部が細長い形状（スリット状）となる。従って、不織布の繊維方向が一方向に配向している場合、ランダムに分散させた場合と比較して、同一の開孔面積であっても最大捕集粒径（その繊維集合体層が 1 0 0 °/₀捕集できる最大径の粒子）が小さくなる。別の表現をすると、最大通過粒径が同じになるような不織布を作った場合、不織布の繊維方向を一方向に配向させた方が、ランダムに分散した繊維より開孔面積の高い状態にすることが可能である。一方、通水抵抗は、レイノルズ数などの条件にもよるが、開孔面積に大きく依存するので、最大捕集粒径が同じになるような不織布を作った場合、不織布の繊維方向を一方向に配向させた方が、ランダムに分散させた場合よりも通水性が向上する。本発明の筒状フィルターが通水性に優れるのはこのような理由による。不織布の繊維方向を一方向に配向させる方法は、繊維の平均配向角度をその周方向に対して 3 0度以下に配列させることが可能な方法でなければならない。このような製造方法としては、紡糸から直接不織布を得るスパンボンド法やメルトブロー法等が例示でき、また、短繊維を製造した後に不織布を作るカード法、エアレイド法、ニードルパンチ法、ゥオータージェット法等が利用できる。また、これらの方法を応用して繊維方向を一方向に配向させる。この中でも特にメルトブロー法が好ましく用いられる。

メルトブロー法において、サクシヨン装置上にメルトブローする熱可塑性樹脂の融点よりも低温である実質的に通気性を有しない捕集装置上を設置し、その通気性を有しない捕集装置上にメルトブローすることにより、メルトブロー繊維の繊維方向を一方向に配向でき、かつ繊維同士を強固に接着させた不織布が得られる。更に得られた不織布を周方向へ円筒状に卷回することにより、メルトブロー繊維が筒状フィルターの周方向に配向され、メルトブ口一繊維の平均配向角度がその周方向に対して 3 0度以下に配向されている筒状フィルターが得られる。

このメルトブロー不織布の製造装置として、図 1に記載の装置を使用することができる。

以下に、この装置を用いた場合の製造方法を説明する。

紡糸ノズル 1は通常のメルトブ口一用ノズルを使用することができる < その典型的なものは、直径 0 . 2〜 1 . 0 m mの孔を隣接する孔と 0 . 5 m m以上離して一列に並べたものであり、そのノズル孔列と平行に設けられたスリットから熱風を噴出してメルトブローするというものであるが、メルトブロー繊維を作ることのできる紡糸ノズルであれば特に限定されない。

また、紡糸ノズル 1の下には実質的に通気性を有しない捕集装置 2が設けられる。捕集装置 2は、回転することが可能なものが好ましく、例えば、平滑面を有する回転円筒体、平滑面を有する回転移動コンベアなどが捕集装置として適している。図 1には平滑面を有する回転円筒体の例が示してある。この捕集装置 2の役割は、紡糸ノズル 1からメルトブローされた繊維が充分に固化しない内に捕集し、その繊維の集合体である不織布の捕集装置側の面を平滑にし、その不織布を冷却して繊維同士を強固に接着させることにある。そのため、この捕集装置 2の表面は平滑でなくてはならない。また、捕集装置 2から不織布を剥離させる性能を向上させるため、捕集装置 2の表面をフッ素樹脂加工等の処理を施しておくことが好ましい。そして捕集された不織布を、この捕集装置 2から剥離させた後にサクシヨン装置 4 (これは、サクシヨンコンベア、サクシヨンドラムなどが挙げられる。図 1にはサクションコンベアの例を示す）に移される。このとき、捕集された不織布はこの捕集装置 2から剥離するまでに固化している必要があるので、捕集装置 2はメルトブロ —繊維から受けた熱によって加熱される傾向があるため、捕集装置 2を積極的に冷却することが好ましい。冷却方法としては、例えば捕集装置 2の内部に水や空気などの冷媒を通す方法が例示できる。なお、この捕集装置 2の温度は、メルトブロー繊維の原料である熱可塑性樹脂の種類ゃ不織布の生産速度にもよるが、例えば熱可塑性樹脂がポリプロピレンの場合には、 2 0 °C〜 7 0 °C程度が適当である。

この捕集装置 2を使って得られた不織布の内、捕集装置 2と接触していた不織布表面の繊維断面形状の一部が半円に近い状態となり、平滑になっている。そのため、この不織布は、この平滑化された面にも多くの孔を有する構造となっており、嵩が小さいにも係わらず通液性に優れたものとなっているので、フィルターの濾材として好適となる。また、捕集装置の表面に彫刻を施すことによって、不織布の表面状態を調整することもできる。この場合、表面状態の異なる 2つ以上の捕集装置を用意して、同一の工程で表面状態の異なる 2種類以上の不織布とすることもできる。これに対して、カレンダーロールによって圧縮されたメルトブロー不織布は、平滑化された面の孔が圧縮された繊維によって閉塞されるため、フィルタ一の濾材としては圧力損失が大きくなり、本発明に用いられるメルトブロー不織布と比較すると好ましくない。また、通常のメルトブロー法ではサクション装置の上に直接繊維を捕集しているため、メルトブローエアの流れはサクション装置に対して垂直であり、メルトブローエアは繊維の配向に影響をあまり与えないので、不織布の繊維はほとんど配向していない。これに対し、本発明の方法では、不織布が捕集装置 2の上に形成される前後にわたってメルトブローエアの流れがあり、かつその流れは捕集装置 2の表面に対して平行に近いため、繊維が機械の流れ方向（M D方向）に配向する。そのため、本発明のメルトブロー法によって作られた不織布は、繊維の配向を有する不織布となる。繊維の配向の程度は、メルトブロー繊維を捕集装置 2に当てる角度（即ちメルトブローエアを捕集装置 2に当てる角度）を調整することによって変更することができる。これに対して、メルトブロー不織布を延伸して繊維を配向させる方法は、延伸前の不織布の物性によつて達成できる繊維の配向角度に限界がある。

本発明に用いられるメルトブロー不織布の素材としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ一 4 —メチルペンテン、プロピレンと他の α ォレフインとの 2元または 3元系共重合体、ポリエチレンテレフタレ一ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

こられは単独でも組み合わせて用いてもよい。組み合わせて用いる場合には、上記熱可塑性樹脂から高融点樹脂と低融点樹脂の組み合わせを適宜選び、並列型、鞘芯型、偏芯型等の複合繊維とするか、または、高融点樹脂からなる繊維と低融点樹脂からなる繊維を混繊または混綿してもよい。高融点樹脂と低融点樹脂からなる繊維を使用し、フィルターを形成する際に加熱することで、低融点樹脂のみを溶かし、繊維同士を熱接着させることで、繊維の脱落がなく、濾材強度が高く、かつ濾過精度が安定している筒状フィルターが得られる。高融点樹脂と低融点樹脂は、その融点差が 1 0 °C以上、好ましくは 1 5 °C以上になるような組み合わせを適宜選択する。また、高融点樹脂と低融点樹脂の比率（複合比または混繊比）は 8 0 ： 2 0から 2 0 ： 8 0の範囲が好ましいが、低融点樹脂の比率が低いと繊維同士の熱接着点が少なくなり、保形性が低下する。また、高融点樹脂の比率が低いと、加熱の際に繊維が溶けすぎて形状が崩れ易くなる傾向にある。このような理由から、高融点樹脂と低融点樹脂の比率は 7 0 ： 3 0力ら 3 0 ： 7 0の範囲がより好ましい。

また、このメルトブロー不織布を構成するメルトブロー繊維の繊維径は、濾過精度に合わせて適宜選択される。例えば、不織布を 2層以上にした場合には、濾液の流れ方向から見て上流層部には、下流層部より太い繊維径のものを用いるとよい。

また、繊維断面の形状は円形でも異形断面でもよく、異形断面糸を用いれば、濾過面積の増大と濾過精度の向上が図れ好ましい。また、繊維径の異なる 2種以上の繊維を混繊ゃ混綿にしてもよい。

またメルトブロー不織布を構成するメルトブロー繊維の平均配向角度は 3 0度以下とすることが望ましい。この角度が 3 0度を越えると、メルトブロー繊維によって形成されるスリット状の開孔部の幅が広くなり、細かい粒子を捕集する能力が低下し、繊維配向角度の低い不織布（すなわち一般のメルトプロー不織布）と性能差が少なくなってしまう。なお、本発明に用いられるメルトブ口一不織布の空隙率は 6 5〜 7 2 %であることが通液性等の点から非常に好ましい。

このようにして作られたメルトブロー不織布をそのままシート状で使用しても優れたフィルターとなるが、このメルトブロー不織布を筒状に卷回して筒状フィルタ一にし、繊維を筒状フィルターの周方向に配向させることで、より特性をいかすことができるようになる。筒状フィルタ —への成形方法としては、メルトブロー不織布をコアなどに巻き付けてもよいし、適当な芯に加熱しながら巻き付けた後に芯を抜いてコアなしのフィルタ一にしてもよレ、。この方法としては例えば特公平 7— 9 8 1 3 1号公報に記載された方法を用いることができる。

一方、本発明のフィルターを、 2層以上の不織布からなる構造とすることで、種々の性能が付与できる。

例えば、外層部と内層部の 2層からなる筒状フィルターの場合、外層部には内層部よりも最大捕集粒径が大きいメルトブロー不織布を用いることにより、本発明のフィルタ一は通水性に優れるだけではなく、濾過ライフの延長を実現することができるのである。一般に、最大捕集粒径が大きいメルトブロー不織布を作るのは、最大捕集粒径が小さいメルトブロー不織布を作るのよりも容易であることが多い。また、フィルターの圧力損失は、最大捕集粒径が小さい内層部でほぼ決定するため、外層部に従来の方法で作製したメルトブロー不織布を用いても圧力損失に与える影響は少ない。無論、可能であれば外層部の圧力損失も低い方が好ましい。そのため、外層部には、例えば、通常のメルトブロー法で得られた不織布、すなわち繊維がランダムに分散した不織布を用いることができる。あるいは、内層部よりも繊維径の太い繊維で作ることもできる。この太い繊維は、内層部と紡糸条件を変えることにより太くさせてもよいし、別工程で作っても構わない。別工程で作る場合には、内層部と異なる紡糸法（例えば内層部がメルトブロー法、外層部がスパンボンド法の組合せ）にしても構わない。また、外層部の空隙を内層部より上げる方法でもよい。また、先に述べたように表面状態の異なる 2つ以上の捕集装置を用意して、表面状態の異なる 2種類以上の不織布を巻き取ることによって 2層以上にすることもできる。さらには、これらの方法を組み合わせて使用してもよい。

本発明の筒状フィルターが 2種以上の不織布からなる場合、外層部に用いられる不織布は、繊維の平均配向角度を好ましくは 3 5〜 6 5度に配向させることで、繊維による開孔部が円形に近くなり、粒径の大きいものを捕集するようになり、同時に、内層部から外層部にかけ、孔径勾配ができて、濾過ライフを延ばす効果が生じるために、好ましい。このとき、筒状フィルターの外層部の空隙率を内層部の値より 5〜 1 5 %増加させることで粗い粒子を捕集する空間が広がり、より濾過ライフを延長させることになる。この値が 5 %以上である場合に、空隙率勾配の効果により、濾過ライフはさらに延長され、 1 5 %以下の場合に外層部で粗い粒子が充分捕集され、結果として内層部のみですベての粒子を捕集することはなくなるので、濾過ライフが著しく長くなる。

また、筒状フィルターを平均配向角度の異なる 2層の不織布からなる場合に、内層部と外層部の重量比は、 1 ： 2 0〜 2 0 ： 1の範囲とすることが好ましい。この範囲を大きくはずれた場合には、平均配向角度の異なる 2層の不織布を用いたフィルターとしての性能が充分に発揮できない場合がある。

以下に、フィルター製造方法の例をいくつか挙げる。例えば、不織布が単一成分からなる場合は、不織布の卷芯として多孔性円筒を用い、この上に M D方向に配向した、つまり、周方向に対して配向角度が 3 0度以下に配列した繊維からなる不織布を内層部として卷回した後、周方向に対して配向角度が 3 5〜 6 5度の繊維層からなる不織布を空隙率が内層部より 5〜 1 5 %高くなるように卷回し、卷端をヒートシールゃホットメルト等による接着で固定し、剥がれないようにする。このように M D方向に配向した繊維をその M D方向に沿ってフィルターの周方向に卷くことで、フィルターの周方向に繊維が著しく配向することになる。内層部及び外層部に各 1種類づつの不織布を用いた 2層構造のフィルターにする必要はなく、外層に行くに従い平均配向角度は 4 5度に近く、繊維径は太く、空隙率は高くなるような、繊維配向度の異なるもの、繊度の異なるもの、空隙率の異なるものを形成した不織布を組み合わせたものを卷回することで、種々変化に富んだ 2層構造以上となり、濾過ライフが更に向上できる。なお、 3層以上の構造とした場合、内層における最小空隙率に対して、最外層の空隙率が 5〜 1 5 %高くなるよう不織布を卷回することが望ましい。

複合繊維ゃ混繊繊維からなる不織布を用いた場合は、不織布を遠赤外線ヒーターやエアースルー型ドライヤーに通すことで、低融点成分が溶ける温度まで加熱した後、多孔性円筒に卷回することで、卷回した不織布間の繊維を充分に接着させることができ、濾材の強度を高めると共に濾過精度の安定性を向上させることができる。また、多孔性円筒でなく金属パイプに卷回した後、金属パイプを抜き取ることで、コアレスのフィルターも作ることができる。

更に、メルトブロー法において、紡糸ノズルとサクシヨンコンベアの間に、前述した平板、回転円筒体または回転移動コンベアを設置し、一定間隔でこれら装置を移動させ、 M D方向に繊維が配向した部分と配向していない不織布を連続的に作り、これと連動して、連続的に不織布を筒状フィルタ一^ ^卷き取る装置を連動させれば、生産性に優れたフィルタ一製造装置ができる。また、サクシヨンコンベアのネットの凹凸ゃサクションの吸引圧を変更することで不織布の嵩を調節すれば、フィルタ一外層部の空隙率を高くするができる。更に、メルトブローにおける熱風量をコントロールすることでも、繊維径の勾配を付けることができ、より濾過ライフの優れたフィルターも製造できる。実施例

以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各例において用いた測定方法を以下に示す。

(平均繊維径）

不織布を構成する繊維の電子顕微鏡画像を画像処理装置に取り込み、任意の繊維 1 0 0本に対して繊維径を測定し、その平均値を平均繊維径とした。

(平均配向角度）

不織布を構成する繊維の電子顕微鏡画像を画像処理装置に取り込み、任意の繊維 1 0 0本に対して繊維長 1 mmの軸方向を直線で結んだ線と MD方向が成す角度を 0度〜 9 0度の範囲で測定し、全ての角度の平均値を平均配向角度とした。

(通水抵抗）

循環式濾過試験機のハウジングにフィルターを取付け、毎分 3 0 リツトルの流量で通水循環させ、ハウジングの入口と出口の差圧を測定する。次にハウジングからフィルターを外し、同流量で差圧を測定する。フィルターを取付けた時の差圧からフィルターを外した時の差圧を引いた値を通水抵抗とした。

(濾過精度）

循環式濾過試験機のハウジングにフィルターを取付け、毎分 3 0 リツトルの流量で通水循環をしながら、 A Cファインテストダスト（A C F T D、中位径 6. 6〜 8 . 6 μ ηχ) を 0. 5 g /分で添加し、 5分後、及びハウジングの入口と出口の差圧が 0. 2 M P aに達した時の原液とフィルター通過後の液をサンプリングする。各液の粒度分布を光遮断式粒度分布測定機で濾過精度を測定し、捕集効率が 9 9. 9 %以上となる粒径を濾過精度とした。

(濾過ライフ）

前記、循環式濾過精度試験機において、ハウジングにフィルタ一を取付け、毎分 3 0 リツトルの流量で通水循環をしながら、 A C F T Dを 0 . 5 g Z分で添加して、ハウジング入口側と出口側との差圧を測定する。差圧が 0. 2 M P aを示すまでの時間を濾過ライフとした。

(実施例 1 )

孔径 0. 3 mmのレギュラー繊維メルトブロー用紡糸口金を用い、紡糸温度 2 9 0 °Cでポリプロピレン（MF R 6 8 g/ 1 0分（2 3 0°C) 、 m p . 1 6 5 °C) を押し出し、 3 8 0°Cの加熱空気を圧力 0. 1 1 MP _aでブローし、細繊化した繊維をノズル下にノズルと平行に設置された外径 1 2 0 mmのステンレス製回転円筒体の表面に堆積させた後、サクシヨンコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 g /m²のメルトブロー不織布を製造した。得られたメルトプロ一不織布は、平均繊維径 5. 1 μ _mで平均配向角度は 1 7度であった。次に、上記メルトブロー不織布を内径 3 0 mm、外径 3 4 mmのポリプロピレン製多孔性円筒に巻き付け、内径 3 0mm、外径 6 8 mm、長さ 2 5 0 mmの筒状フィルターを製造した。測定結果は表 1に示す。得られた筒状フィルタ一は、通水抵抗が低く、濾過ライフに優れるものであった。

(比較例 1 )

実施例 1 と同様のメルトブ口一用紡糸口金とレジンを用い、紡糸温度 2 9 0°Cで押し出し、 3 6 0 °Cの加熱空気を圧力 0. 0 6 MP aでブロ一し、細繊化した繊維をサクシヨンコンベアネットに捕集させ、目付 5 0 gZm²の不織布を製造した。得られた不織布は、平均繊維径 1 4. 7 mで平均配向角度は 4 1度であった。この不織布を実施例 1 と同じ製造方法により、多孔性円筒に外径 5 8 mmまで巻き付けた後、この上に実施例 1で得られたスパンボンド不織布を巻き付け、外径 6 8 mmとした。次に、この不織布を実施例 1 と同じ製造方法により、内径 3 0m m、外径 6 8 mm、長さ 2 5 0 mm、筒状フィルターを得た。測定結果は表 1に示す。得られた筒状フィルタ一は、実施例 1の筒状フィルターに比べ、通水抵抗が高く、濾過ライフは短いものであった。

(実施例 2)

実施例 1 と同様のレギュラー繊維メルトブロー用紡糸口金を用い、紡糸温度 2 9 0 °Cでポリプロピレン（MF R 6 8 g/ 1 0分（ 2 3 0 °C) 、 m p . 1 6 5°C) を押し出し、 3 8 0 °Cの加熱空気を圧力 0. 1 1 MP W

17 aでブローし、細繊化した繊維をノズル下にノズルと平行に設置された外径 1 2 0 mmのステンレス製回転円筒体の表面に堆積させた後、サクシヨンコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 g /m²のメルトブロー不織布を製造した。得られたメルトブロー不織布は、平均繊維径 5. 1 μ mで平均配向角度は 1 7度であった。次に、上記と同様の製造条件で紡糸し、上記回転円筒体表面での堆積位置より中心寄りに堆積させた後、サクションコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 g Zm²のメルトブロー不織布を製造した。得られたメルトブロー不織布は、平均繊維径 5.

3 μ mで平均配向角度は 2 6度であった。次に、平均繊維径 5. 1 μ χη, 平均配向角度 1 7度の上記メルトブロー不織布を内径 3 0 mm, 外径 3

4 m mのポリプロピレン製多孔性円筒に卷き付け、外径を 5 8 m mにした後、この外側に平均繊維径 5 . 3 μ τα, 平均配向角度 2 6度の上記メルトブロー不織布を卷くことで、内径 3 0 mm、外径 6 8 mm、長さ 2

5 0 mm, 筒状フィルタ一を製造した。測定結果は表 1に示す。得られた筒状フィルタ一は、実施例 1 と比較して通水抵抗が低く、濾過ライフに優れるものであった。

(比較例 1 )

実施例 1 と同様の紡糸口金と熱可塑性樹脂を用い、紡糸温度 2 9 0 °C で押し出し、 3 8 0 °Cの加熱空気を圧力 0. 1 2 M P aでブ口一し、細繊化した繊維を直接サクシヨンコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 g m²のメルトブ口一不織布を製造した。得られたメルトブロー不織布は、平均繊維径 4. 3 μ mで平均配向角度は 4 2度であった。実施例 1 と同様の製造方法で、該メルトブロー不織布を内径 3 O mm、外径 3 4 mmのポリプロピレン製多孔性円筒に巻き付け、内径 3 0 mm、外径 6 8 mm、長さ 2 5 0 mm、筒状フィルターを製造した。測定結果は表 1 に示す。得られた筒状フィルタ一は、実施例 1 に比べ、通水抵抗が高く、濾過ライフは短いものであった。 (実施例 3)

実施例 1 と同様のレギュラー繊維メルトブロー用紡糸口金を用い、ポリプロピレン（MF R 4 5 gZ l O分（2 3 0 °C) 、 mp . 1 6 5 °C) を紡糸温度 2 9 0°Cで押し出した。 3 8 0 °Cの加熱空気を圧力 0. 1 0 MP aでブローし、細繊化した繊維をノズル下にノズルと平行に設置された外径 1 20 mmのステンレス製回転ロールの表面に堆積させた後、サクションコンベアネットに捕集させ、目付 40 gZm²のメルトブロー不織布を製造した。得られたメルトブロー不織布は、平均繊維径 8. 4 μ mで平均配向角度は 2 0度であった。次に、同様の製造条件で紡糸しながら、ステンレス製回転ロールを移動させて、繊維を直接サクションコンベアネットに捕集させ、目付 40 gZm²のメルトブロー不織布を製造した。得られたメルトブロー不織布は、平均繊維径 8. で平均配向角度は 4 1度であった。得られた不織布を内径 3 0 mm、外径 3 4 mmのポリプロピレン製多孔性円筒に巻き付け、内層部の外径が約 5 8 mm, 外層部の外径が 6 9 mmである、内径 3 0 mm、外径 6 9 m m、長さ 2 5 0 mm、筒状フィルターを製造した。測定結果は表 1に示す。得られた筒状フィルタ一は、通水抵抗が低く、濾過ライフに優れるものであった。

(比較例 3)

実施例 3 と同じ紡糸口金と熱可塑性樹脂を用い、紡糸温度 2 9 0°Cで押し出し、 3 8 0 °Cの加熱空気を圧力 0. 1 2 MP aでブローし、細繊化した繊維を直接サクションコンベアネッ卜に捕集させ、目付 4 0 g Z m²のメルトブロー不織布を製造した。得られたメルトブロー不織布は、平均繊維径 4. 3 mで平均配向角度は 4 2度であった。実施例 3 と同じ製造方法で、該メルトブロ一不織布を内径 3 0 mm、外径 3 4 mmのポリプロピレン製多孔性円筒に卷き付け、内径 3 0 mm,外径 6 8 mm、長さ 2 5 0 mm、筒状フィルターを製造した。測定結果は表 1に示す。得られた筒状フィルタ一は、実施例 3に比べ、通水抵抗が高く、濾過ラィフは短いものであった。

(実施例 4)

孔径 0. 3 mmの高融点成分紡糸孔と孔径 0. 3 mmの低融点成分紡糸孔が孔数比 1 ： 1で交互に配置された混繊メルトブロー用紡糸口金を用い、高融点成分としてポリエチレンテレフタレート（m p . 2 5 6 °C) 、低融点成分としてポリプロピレン（MF R 4 5 g / 1 0分（2 3 0 °C) 、 m p . 1 6 5 °C) をそれぞれ紡糸温度 3 3 0 °C、 2 90 °C、混繊比 5 0 ： 5 0で押し出した。 3 9 0 °Cの加熱空気を圧力 0. l OMP aでブローし、細繊化した繊維をノズル下にノズルと平行に設置された外径 1 2 0 mmのステンレス製回転ロールの表面に堆積させた後、サクシヨンコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 gZm²の混繊メルトブ口一不織布を製造した。得られた混繊メルトブロー不織布は、平均繊維径 8. 4 μ m で平均配向角度は 2 0度であった。次に、同じ製造条件で紡糸し、直接サクシヨンコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 g Zm²の混繊メルトブロー不織布を製造した。得られた混繊メルトブロー不織布は、平均繊維径 8. 2 mで平均配向角度は 4 1度であった。先ず、平均繊維径 8. 4 m、平均配向角度 2 0度の上記混繊メルトブロー不織布をェアースルー型ドライヤーで加熱し、低融点成分を溶かした状態でステンレスパイブに巻き、外径が約 5 8 mmなった後、平均繊維径 8. 2 μ m , 平均配向角度 4 1度の上記混繊メルトブロー不織布をエアースルー型ドライヤーで加熱し、低融点成分を溶かした状態でその外側に巻くことで、内径 3 0 mm、外径 6 9 mm、長さ 2 5 0 mm、筒状フィルターを製造した。測定結果は表 1に示す。得られた筒状フィルタ一は、通水抵抗が低く、濾過ライフに優れるものであった。また、実施例 3 と比較して、濾過精度が安定した。

(比較例 2) 実施例 4と同様の紡糸口金と熱可塑性樹脂を用い、同様の押出温度で押し出した。 3 9 0 °Cの加熱空気を圧力 0. 1 2 MP aでブローし、細繊化した繊維を直接サクションコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 g m²の混繊メルトブロー不織布を製造した。得られた混繊メルトブロー不織布は、平均繊維径 7. 0 mで平均配向角度は 4 0度であった。実施例 4と同様の製造方法で、該混繊メルトブロー不織布を、ステンレスパイプに巻き付け、内径 3 0mm、外径 6 9 mm、長さ 2 5 O mmの筒状フィルターを製造した。測定結果は表 1に示す。得られた筒状フィルターは、実施例 4に比べ、通水抵抗が高く、濾過ライフは短いものであった。

(実施例 5)

孔径 0. 3 mmの複合メルトブロー用紡糸口金を用い、芯側成分としてポリプロピレン（MF R 6 8 g / 1 0分（2 3 0°C) 、 mp . 1 6 5°C) 、鞘側成分としてプロピレン Zエチレン Zブテン一 1三元系共重合体（M F R 7 3 g/ 1 0分（ 1 9 0°C) 、 mp . 1 3 5 °C) をそれぞれ紡糸温度 2 9 0 °C、 2 7 0。C、複合比 5 0 : 5 0で押し出した。 3 8 0 °Cのカロ熱空気を圧力 0. 0 8 MP aでブローし、細繊化した繊維をノズル下にノズルと平行に設置された外径 1 2 0 mmのステンレス製回転ロールの表面に堆積させた後、サクシヨンコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 g/m²の複合メルトブロー不織布を製造した。得られた複合メルトブロー不織布は、平均繊維径 1 2. 2 μ mで平均配向角度は 2 5度であつた。次に、同様の製造条件で紡糸し、直接サクシヨンコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 g/m²の複合メルトブロー不織布を製造した。得られた複合メルトブロー不織布は、平均繊維径 1 2. 8 /imで平均配向角度は 4 3度であった。実施例 4 と同様の製造方法で、先ず、平均繊維径 1 2. 2 /im、平均配向角度 2 5度の複合メルトブロー不織布をエア —スルー型ドライヤーで加熱し、低融点成分を溶かした状態でステンレスパイプに卷き、外径が約 5 8 mmなった後、平均繊維径 1 2. 8 μ m、平均配向角度 4 3度の複合メルトブロー不織布をエアースルー型ドライヤーで加熱し、低融点成分を溶かした状態でその外側に巻くことで、内径 3 0 mm, 外径 6 9 mm、長さ 2 5 0 mm、筒状フィルターを製造した。測定結果は表 1に示す。得られた筒状フィルタ一は、通水抵抗が低く、濾過ライフに優れるものであった。

(比較例 3)

実施例 5 と同様の紡糸口金と熱可塑性樹脂を用い、同様の押出温度で押し出した。 3 8 0 °Cの加熱空気を圧力 0. 0 8 5MP aでブ口一し、細繊化した繊維を直接サクシヨンコンベアネットに捕集させ、目付 4 0 gZm²の複合不織布を製造した。得られた複合メルトブロー不織布は、平均繊維径 1 0. 6 μ mで平均配向角度は 3 9度であった。次に、同じ製法で 3 8 0 °Cの加熱空気を圧力 0. 04 MP aでブローし、細繊化した繊維を直接サクションコンベアネットに捕集して、目付 40 g /m² の複合メルトプロ一不織布を製造した。得られた複合メルトブロー不織布は、平均繊維径 1 9. 3 μ mで平均配向角度は 4 0度であった。実施例 5 と同じ製造方法で、先ず、平均繊維径 1 0. 6 m、平均配向角度 3 9度の上記複合メルトブロー不織布をステンレスパイプに巻き、外径が約 5 8 mmなった後、平均繊維径 1 9. 3 μ m、平均配向角度 4 0度の上記複合メルトブロー不織布を巻き付け、内径 3 0 mm、外径 6 9 m m、長さ 2 5 0mm、筒状フィルターを製造した。測定結果は表 1に示す。得られた筒状フィルタ一は、外層部の繊維径を太くして濾材の開孔径を大きくしたが、実施例 5に比べ、通水抵抗が高く、濾過ライフは短いものであった。フィルター内層部フィルター外層部フィルタ一性能

N o . 繊維種類平均繊維径平均配向角度空隙率繊維種類平均繊維径平均配向角度空隙率通水抵抗過精度 (μ τη) 滤過ライフ

(μ m) (· ) (%) (μ m) C ) (%) (MP a ) 初期 Ζ 0.2MPa時、min)

実施例 1 レユラ一 5. 1 17 67 レギュラー 5. 1 17 67 0. 07 5. 9 / 8. 2 55

実施例 2 レユラ一 5. 1 17 67 レギュラー 5. 3 26 73 0. 06 6. 1 / 8. 3 63

実施例 3 レギュラー 8. 4 20 68 レギュラー 8. 2 41 76 0. 04 9. 7 / 13. 1 86

実施例 4 混織 8. 4 20 68 混繊 8. 2 41 76 0. 04 9. 6 / 10. 8 85

実施例 5 複合 12. 2 25 68 複合 12. 8 43 80 0. 03 1 1. 3 / 12. 2 99

比較例 1 レユラ一 4. 3 42 71 レギュラー 4. 3 42 71 0. 09 5. 8 / 8. 2 45 CO 比較例 2 混繊 7. 0 40 70 混繊 7. 0 40 70 0. 07 8. 9 / 9. 8 61

比較例 3 複合 10. 6 39 68 複合 19. 3 40 72 0. 05 12. 0 / 13. 1 82

産業上の利用可能性

以上のように、本発明の筒状フィルタ一は、フィルターに使用されるメルトブロー繊維を該筒状フィルターの周方向に配向させることで、ランダムに分散した繊維からなるフィルターに比べ、通水抵抗や、濾過ラィフを改善することができ、また、外層側は空隙率を高くすることで、更に通水抵抗を下げ、更に濾過ライフを延ばす効果がある。また、高融点樹脂と低融点樹脂からなる複合繊維ゃ混繊繊維を用いることで、通水抵抗が上昇した際の濾材の圧搾や濾過精度の低下を防ぐ効果がある。

Claims

求の範囲

1 . 不織布を周方向へ層状に卷回してなる筒状フィルターであって、少なくとも 1層の不織布は、該筒状フィルターの周方向に対して、 3 0度以下の平均配向角度を有するメルトブロー繊維からなるメルトブロー不織布であることを特徴とする筒状フィルター。

2 . 前記メルトブロー不織布が、 6 5 〜 7 2 %の空隙率を有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の筒状フィルター。

3 . 前記メルトブロー不織布が、融点差 1 0 °C以上を有する少なくとも 2種類の熱可塑性樹脂からなる複合繊維または混繊繊維から構成されることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の筒状フィルター。

4 . 前記メルトブロー不織布が、メルトブロー繊維の交点で接着していることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の筒状フィルター。

5 . 筒状フィルターが、少なくとも平均配向角度の異なる 2層の不織布からなり、 1層が前記メルトブロ一不織布であり、他の 1層は、筒状フィルターの周方向に対して、 3 5 〜 6 5度の平均配向角度を有する熱可塑性繊維からなる不織布であることを特徴とする請求の範囲第 1 〜 4項のいずれか 1項記載の筒状フィルター。

6 . 平均配向角度の異なる 2層の不織布が、重量比で 1 ： 2 0 〜 2 0 ： 1である請求の範囲第 5項記載の筒状フィルター。

7 . 平均配向角度の異なる 2層の不織布が、 5 〜 1 5 %の空隙率の差を有することを特徴とする請求の範囲第 5項または第 6項記載の筒状フィノレター。

8 . メルトブロー繊維の製造法において、紡糸ノズルとメルトブロー繊維を捕集するサクシヨン装置との間に、メルトブローする熱可塑性樹脂の融点よりも低温とした実質的に通気性を有しない捕集装置を設け、メノレトブ口一繊維を前記捕集装置上にメルトブローしてメルトブロー不織布を作り、得られたメルトブロー不織布を周方向へ層状に卷回して筒状フィルターとすることを特徴とする筒状フィルターの製造方法。

9 . 実質的に通気性を有しない捕集装置に移動機能を設け、メルトプロ一繊維を実質的に通気性を有しない捕集装置上にメルトブ口一する工程と、メルトブ口一繊維をサクション装置上に直接メルトブローする工程とを繰り返してメルトブロー不織布を作り、得られたメルトブロー不織布を周方向へ層状に卷回して筒状フィルターとすることを特徴とする筒状フィルターの製造方法。

1 0 . 実質的に通気性を有しない捕集装置が、平滑面を有する捕集装置である請求の範囲第 8項または第 9項記載の筒状フィルターの製造方法:

1 1 . 実質的に通気性を有しない捕集装置が、彫刻面を有する捕集装置である請求の範囲第 8項または第 9項記載の筒状フィルターの製造方法 _t