JPH05177107A - 連続多孔シート及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通気・通液性、耐熱性、及び賦形加工等の成
形加工における成形性に優れ、均一性が一段と向上した
連続多孔シート、及びその製造法を提供する。 【構成】 シート全体の気孔率が40〜95％、厚み斑が２
％以下であり、熱可塑性合成繊維と硬化熱硬化性樹脂と
が複合化してなる、多数の連続貫通気孔を有する連続多
孔シートであって、 熱可塑性合成繊維の単繊維と熱流
動性を有する熱硬化性樹脂とを複合化・ウェッブ形成し
て複合ウェブを調整し、これを連続加熱プレス成形して
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通気・通液性、耐熱
性、及び賦形加工等の成形加工における成形性に優れ、
均一性が一段と向上した連続多孔シート及びその製造法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エアーフィルター等の濾過器の濾
材として熱可塑性合成繊維からなる織布、及び不織布が
多用されている。例えば特開昭57−147413号公報等で公
知である。

【０００３】これらの繊維素材としては通常、ポリアミ
ド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊
維、アクリル系繊維等の熱可塑性合成繊維がよく使用さ
れている。

【０００４】これら濾過器をコンパクトに設計し、しか
も濾材の濾過面積を増すためにしばしばプリーツ加工等
の賦形加工が施される。特にエアーフィルターの場合は
ほとんどこのよな加工品が使用されている。

【０００５】近年濾過器の多様化・高性能化と共に高温
の環境下で使用する用途が増えているが、そのような用
途に上記素材をそのまま使用すると耐熱性に欠けるた
め、収縮、融着、あるいは負荷される力による変形等が
生じ初期性能が維持できなくなる。

【０００６】他方、上記要請に答えるべく耐熱性に優れ
た、ガラス繊維等の無機繊維からなる不織布を使用しよ
うとしても、これら素材の本質的な熱セット性の欠如の
ためにプリーツ加工等の賦形加工が困難である。

【０００７】本発明は、熱可塑性合成繊維の優れた賦形
加工性と硬化した熱硬化性樹脂の耐熱性とを兼ね備え、
しかも通気・通液性で均一性の優れたエアフィルターの
濾材等として好適な連続多孔シート、及びかかるシート
を容易に製造することのできる連続多孔シートの製造法
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意研究の結果、本発明に到達
したものである。すなわち、本発明は熱可塑性合成繊維
と硬化した熱硬化性樹脂とが複合化したシートであっ
て、該シートの一方の面から他方の面に貫通した多数の
連続気孔を有し、シート全体の気孔率が40〜95％であ
り、厚み斑が10％以下であることを特徴とする連続多孔
シートを要旨とするものであり、又本発明は繊維長１〜
200 mmの熱可塑性合成繊維50〜95重量％とディスクキュ
ア法で測定した熱流動性30〜150 mmの熱硬化性樹脂50〜
5 重量％とを湿式積重法又は乾式積重法により配合化又
は複合化して連続ウェッブとなし、これを連続熱プレス
成形して熱硬化性樹脂を硬化させると共に気孔率が50〜
95％厚み斑が10％以下に調節することを特徴とする連続
多孔シートの製造法を要旨とするものである。

【０００９】本発明の連続多孔シートは、50〜95％の連
通した気孔を有し、優れた通気・通液性、賦形加工及び
耐熱性を兼ね備えており、又均一性が一段と向上した素
材である。

【００１０】本発明の連続多孔シートを構成する繊維と
しては従来公知のあらゆる繊維が採用し得るが、熱セッ
ト性等の要求特性の要請から熱可塑性合成繊維が好まし
い。例えば、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、
ポリビニルアルコール系繊維、ポリオレフィン系繊維、
ポリアクリル系繊維などの熱可塑性合成繊維が挙げられ
る。これらの繊維の繊維長は１〜200 mm、好ましくは５
〜100 mmが好適である。繊維長が１mm未満では、連続多
孔シートの強度に欠け、繊維長が200 mm以上では湿式積
重法または、乾式積重法によるウェブ形成が困難とな
る。連続多孔シートを構成する繊維の繊維径としては例
えば、0.1 〜10デニール、好ましくは１〜５デニールが
好適である。

【００１１】他方、本発明の連続多孔シートを構成する
熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、尿素樹脂、メラ
ミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、フラン樹脂、アルキ
ド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート
樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹
脂、ポリイミド樹脂等従来公知の樹脂或いはこれらの共
重合体、又は熱可塑性樹脂に架橋単位を誘導した架橋高
分子組成物が挙げられるが、難燃性、経済性、及び熱流
動性原料より乾式成形にて硬化成形体を得ることの出来
る易成形性等の点を考慮するとレゾール化ノボラック樹
脂、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂又はメラミン・
ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化樹脂が最も好適であ
る。

【００１２】本発明の連続多孔シートは上記した熱可塑
性合成繊維と熱硬化性樹脂とが複合化されたシートであ
るが、これらを構成する熱可塑性合成繊維と熱硬化性樹
脂との比率は、それぞれ50〜95重量％対50〜５重量％が
適切である。熱硬化性樹脂が50％を越えると連続多孔シ
ートの賦形加工等の成形加工性が悪くなり、５％未満で
は連続多孔シートの耐熱性が不足する。熱硬化性樹脂の
比率は通常の操業においては特に10〜40重量％の範囲が
好ましい。

【００１３】本発明における熱可塑性合成繊維（以降、
必要に応じて単に繊維と略称する。）と熱硬化性樹脂
（以降、必要に応じて単に樹脂と略称する。）との複合
化とは繊維と樹脂とを配合して繊維間に樹脂を充填し繊
維同士を固着することを意味する。ただし繊維間の凡て
の間隙に樹脂を充填するものではなくて局部的にこれが
施されたものである。これを繊維から観ると複合化の状
態とは独立して存在する繊維、あるいは２本以上が接触
もしくは近接してなる繊維集合体の少なくとも一部の表
面に熱硬化性樹脂が被覆した状態である。

【００１４】本発明の連続多孔シート（以降、必要に応
じて単にシートと略称する。）はシートの一方の面から
他方の面に貫通した多数の連続気孔を有している。ここ
で連続気孔とは繊維間の連続して連なった間隙、就中、
比較的疎な間隙が連なった組織を意味する。

【００１５】次に、本発明のシートは、シートの一方の
面から他の面に貫通した多数の連続気孔を有するもので
ある。かかる連続気孔は熱硬化性樹脂によって接合しあ
った繊維間の間隙が連続して連なっておりシートの一方
の表面から他方の表面に貫通しているものを意味し、複
雑に折れ曲がっているもの、比較的直線的に貫通してい
るもの、分岐を有するもの、空洞部を有するもの、隘路
を有するもの等種々の形状の気孔が挙げられる。

【００１６】連続気孔の定義は以上の通りであるが、本
発明の目的を達成する多数の連続気孔を有するウェッブ
構造体を規定するには次の基準を用いる。すなわち、厚
さ1.5mm の連続多孔シートから直径10mmの円板を切抜
き、この円板に1Nm³／min の割合で空気を流した場合
に、圧力損失が1000mmH₂O 以下の場合に、連続気孔を有
すると判断する。上記空気を流した場合の圧力損失が小
さい程、シートに占める連続気孔の割合が多いことを意
味する。また、上記の圧力損失は、シートの通気性の程
度をも表すものである。本発明の連続多孔シートにおい
ては、上記圧力損失が500mmH₂O以下であることが好まし
く、特に好ましくは、200mmH₂O以下である。本発明の連
続多孔シートの気孔率(％) は所望の圧力損失と強度と
を維持するために40〜95％にする必要がある。

【００１７】ここで気孔率(％) は、連続多孔シートの
全容量に対する気孔容積の割合を百分率で表したもので
ある。かかる気孔率(％)は、具体的には次のようにして
測定される。まず、シートの乾燥重量Ｗ(ｇ) と体積Ｖ
(cm³) を測定する。次に、シートを構成する繊維及び樹
脂の真比重を測定し、荷重平均比重Ｂを算出する。次に
連続多孔シートの見掛比重Ａを測定し、気孔率(％) を
次式により算出する。

【００１８】

【数１】

【００１９】Ａ：連続多孔シートの見掛比重 Ｂ：連続多孔シート構成成分の荷重平均比重 かかる気孔率が40％未満では、連続気孔の割合も少なく
なり、通気性が低下するので、好ましくない。一方、気
孔率が95％を超えると、連続多孔シートの曲げ強度等の
力学的特性が低下する傾向があるので、好ましくない。

【００２０】さらに本発明の連続多孔シートはシートの
厚み斑が極めて小さく均一性が優れたものである。これ
を定量的に表せば、90cm平方のシート内の無秩序に選択
した任意の10点の厚みを測定し、これら測定点の平均値
に対する最大値と最小値との差の百分比を厚み斑と定義
すると本発明の連続多孔シートはこの厚み斑が10％以下
である。

【００２１】このような本発明の連続多孔シートを高品
質、且つ経済的に製造するには以下に記す方法が有効で
ある。まず、前記した繊維長１〜200 mmの熱可塑性合成
繊維50〜95重量％と熱流動性を有する熱硬化性樹脂50〜
5 重量％とを湿式積重法又は乾式積重法により複合化し
て連続ウェッブを調製する。

【００２２】ここで熱可塑性合成繊維は前記した通りで
あるが、熱流動性を有する熱硬化性樹脂とは前記した熱
硬化性樹脂、就中、レゾール化ノボラック樹脂、フェノ
ール・ホルムアルデヒド樹脂、メラミン・ホルムアルデ
ヒド樹脂等の樹脂の硬化処理前の熱流動性を有する物質
である。

【００２３】これら物質の中で本発明の連続多孔シート
に適するものはディスクキュア法、すなわち、日本工業
規格JIS −Ｋ−6911₁₉₇₉の５.3.2〔成形材料（円板式流
れ）〕に規定する樹脂の伸びによって表して30〜150m
m、好ましくは、50〜120mmの熱流動性（以降、ＨＰＦと
略す。）を有するものである。

【００２４】これらの熱硬化性樹脂のＨＰＦが、３０mm
未満の場合、次工程にて行う連続熱プレスによって、所
望の強度を有する連続多孔シートが形成しにくく、他方
ＨＰＦが１５０mmを越えると連続熱プレスによって、充
分硬化の進んだ耐熱性を有するシートを形成しにくい。

【００２５】樹脂の形態及び形状も製品の性能、品質及
び生産性に重要な影響を及ぼす。本発明の連続多孔シー
トにとって有用な熱流動性を有する熱硬化性樹脂の形態
及び形状は粒径10〜1000μm の球状粒体である。

【００２６】特に好ましくは、ノボラック樹脂とヘキサ
メチレンテトラミンとを水系溶媒中で分散剤の存在下、
懸濁重合して得られる球状のレゾールノボラック樹脂で
ある。本球状粉体は流動性がよく繊維間隙への嵌入分散
性が極めて優れているので、配合化、複合化及びウェッ
ブ形成が容易で均一性の優れたシートが得られる。

【００２７】本発明の連続多孔シートの配合化、複合化
及びウェッブ形成は湿式積重法又は乾式積重法によって
好適に調製される。ここで、湿式積重法とは所定量の繊
維と樹脂とを所定量の水等の液体媒体中で均一に混合・
分散し、金網等の抄網によって抄造して固液分離した所
定量の繊維／樹脂配合体を形成し、必要に応じて樹脂粒
子間及び／又は樹脂粒子・繊維間の融着を伴う熱処理を
行って複合化したウェッブを調製する方法である。

【００２８】又、乾式積重法とはカーディングマシンあ
るいは空気力学的なウェッブフォーマー等の装置を用い
て繊維と樹脂とを定量的に混合しつつスクリーン上にウ
ェッブを形成し、必要に応じて樹脂粒子間及び／又は樹
脂粒子・繊維間の融着を伴う熱処理を行って複合化した
ウェッブを調製する方法である。上記両積重法において
連続生産を行うには抄網あるいはスクリーンをコンベヤ
ベルト駆動によってエンドレス走行させる方式を採用す
るのが推奨される。

【００２９】なお、上記にて樹脂粒子間及び／又は樹脂
粒子・繊維間の融着を伴う熱処理（以降、単に熱処理と
略称する。）とは所定温度に加熱した加熱オーブン、加
熱ロールプレス等の加熱装置に比較的短時間通すことに
より熱硬化反応を起こすことなく樹脂粒子間及び／又は
樹脂粒子と繊維間の融着を生ぜしめ繊維と樹脂とを複合
化する処理を意味している。

【００３０】本方法以外にあらかじめ調製された不織布
に湿式又は乾式で樹脂を含浸せしめ、以後同上法と同様
に処理を行ってウェッブを調製する方法も有効に採用す
ることができる。

【００３１】かくて調製された連続ウェッブを樹脂の熱
硬化温度以上の温度で連続熱プレス成形して熱硬化性樹
脂を硬化させると共に気孔率が50〜95％、厚み斑が10％
以下に調節する。ここで、連続熱プレス成形は２本以上
の加熱ロール（又は必要に応じて、これに冷却ロールを
組み合わせたもの）を用いた加熱ロールプレス機、加熱
ダブルベルト（又は必要に応じて、これに冷却ダブルベ
ルトを組み合わせたもの）を用いたダブルベルトプレス
機、又はこれら両機を併用した装置を用いて成形するこ
とができる。

【００３２】又、上記と少し異なった本発明の別の方法
として連続ウェッブの成形時、熱処理を省略し、連続熱
プレス成形工程にていきなり熱処理と熱硬化を逐次ある
いは同時進行的に行う方法も有効に採用することができ
る。

【００３３】連続多孔シートを構成する熱可塑性合成繊
維の一部に、熱プレス時溶融してシートの強度を向上せ
しめる熱融着繊維を併用しても良い。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例１ ポリエステル単繊維（繊維径４デニール、繊維長５mm）
60部、軟化点110 ℃のポリエステル系接着性単繊維（繊
維径４mm、繊維長５mm）20部、球状フェノール樹脂（ユ
ニチカ製、ＨＰＦ90のユニベックス樹脂ＵＡ−200 ）20
部を空気力学式ウェッブフォーマーに供給し乾式積重法
で目付370 g/m²の複合ウェブを形成し、180 ℃の２段熱
プレスローラーを備えた加熱ロールプレス機を用いて、
連続的にプレス成形を行い厚さ約１mmの連続多孔シート
を製造した。

【００３５】なお、ここで用いたＨＰＦ値は、ＪＩＳ−
Ｋ−6911₁₉₇₉の5.3.2 に準じてサンプル２ｇを165 ℃で
１分間、1145kgの荷重下で熱プレスして形成される円板
の直径（長径と短径の平均値）を示す。

【００３６】実施例２ ポリエステル単繊維（繊維径４デニール、繊維長５mm）
70部、球状フェノール樹脂（ユニチカ製、ＨＰＦ90のユ
ニベックス樹脂ＵＡ−200 ）３０部より実施例１と同様
に成形加工を行い厚さ約１mmの連続多孔シートを製造し
た。

【００３７】比較例１ ポリエステル単繊維（繊維径４デニール、繊維長５mm）
80部及び軟化点110 ℃のポリエステル系熱接着性繊維
（繊維径４mm，繊維長５mm）20部を用いて、実施例１と
同様に成形加工を行い厚さ約１mmの連続多孔シートを製
造した。

【００３８】比較例２ ポリエステル単繊維（繊維径４デニール、繊維長５mm）
70部及び軟化点110 ℃のポリエステル系熱接着性繊維
（繊維径４mm，繊維長５mm）30部を用いて、実施例１と
同様に成形加工を行い厚さ約１mmの連続多孔シートを製
造した。

【００３９】比較例３ 実施例１で得られた複合ウェブを90cm×90cm、に裁断
し、180 ℃に加熱した６段加熱プレス機で、厚さ１mmの
スペーサーを用いてバッチ式の熱プレス成形を行い、90
cm×90cmの大きさで厚さ約１mmの裁断多孔シートを製造
した。

【００４０】上記各例、すなわち実施例１、２、比較例
１、２、３にて調整された各連続多孔シート及び裁断多
孔シート（以降、両者を総称して単に多孔シートと記
す。）について以下に示す各特性を測定した。各特性値
の定義、測定規格、測定方法（条件）は次の通りであ
る。

【００４１】気孔率（％）：前出 曲げ強度、曲げ弾性率（kgf/mm²）：日本工業規格ＪＩ
Ｓ−Ｋ−6911に基づいて測定した。

【００４２】耐熱曲げ強度、曲げ弾性率（kgf/mm²）：9
0℃の雰囲気で日本工業規格ＪＩＳ−Ｋ−6911に基づい
て測定した。 通気抵抗（mmH₂O）：風速３cm／分で測定した。 上記測定にて得られた結果を表１に記す。

【００４３】

【表１】

【００４４】又、実施例１、２、比較例１、２、３の多
孔シートについて無秩序に選んだ任意の位置の巾90cm×
長さ90cm方形試料中より無秩序に選んだ任意の10点の厚
さをシックネス・ゲージにて測定した。この結果を表２
に記す。

【００４５】

【表２】

【００４６】表１から明らかなように、比較例１、２で
調整した連続多孔シートは実施例と同様にプレスしても
熱硬化性樹脂が複合されていないため実施例１、２の連
続多孔シートに比較して耐熱強度が大幅に低下する。

【００４７】表２から明らかなように本発明の方法で連
続プレスして製造された連続多孔シート（実施例１、
２）は標準偏差率1.0 〜1.2 ％、厚み斑3.2 〜3.6 ％
と、同条件にてバッチ式に熱プレス成形した裁断多孔シ
ート（比較例３）の標準偏差率3.9 〜6.8 ％、厚み斑1
3.2〜21.6％に比較して厚み制御の精度が高い。また実
施例１、２と比較例１、２との比較から明らかなよう
に、耐熱性改良を目的として複合した熱硬化性樹脂が厚
み制御の精度向上にも効果がある。

【００４８】

【発明の効果】本発明の連続多孔シートは、気孔率50〜
95％の多数の連続貫通気孔を有し、しかも、曲げ強度50
〜100 kgf/mm² 、引張り強度1000〜2000kgf/mm² と力学
的に極めて優れた素材である。又本発明の連続多孔シー
トは、厚み斑が10％以下と従来品に比較して一段と厚み
制御制度が優れている。

【００４９】本発明の連続多孔シートはそのまま精密な
打抜き加工が出来るばかりではなく、プリーツ状の曲げ
加工等の賦形加工も容易に行うことができる。本発明の
連続多孔シートは従来の熱可塑性合成繊維よりなる多孔
シートに比較して一段と耐熱性が向上しており、耐薬品
性も優れている。かくて、本発明の連続多孔シートは前
記したように安価な耐熱性エアーフィルターとして最適
の素材である。しかもその他にそのまま、あるいは、各
種の加工・処理の付与によって親水性、断熱性、吸音
性、電気絶縁性等様々な機能を有する多孔性材料として
工業用、輸送機器用、電気・電子機器用、建築用、農業
・土木用等多様な用途に使用し得る有用な素材である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０４Ｈ 1/60 7199−3Ｂ 1/64 Ｂ 7199−3Ｂ Ｄ０６Ｂ 21/00 Ｄ０６Ｃ 7/00 Ｚ (72)発明者 寺田 桂三 大阪市中央区久太郎町四丁目１番３号 ユ ニチカ株式会社大阪本社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性合成繊維と硬化した熱硬化性樹
   脂とが複合化したシートであって、該シートの一方の面
   から他方の面に貫通した多数の連続気孔を有し、シート
   全体の気孔率が40〜95％であり、厚み斑が10％以下であ
   ることを特徴とする連続多孔シート。
2. 【請求項２】 繊維長１〜200 mmの熱可塑性合成繊維50
   〜95重量％とディスキュア法で測定した熱流動性30〜15
   0 mmの熱硬化性樹脂50〜5 重量％とを湿式積重法又は乾
   式積重法により配合化又は複合化して連続ウェッブとな
   し、これを連続熱プレス成形して熱硬化性樹脂を硬化さ
   せると共に気孔率が50〜95％厚み斑が10％以下に調節す
   ることを特徴とする連続多孔シートの製造法。