CN102470302A - 使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料 - Google Patents

使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种压力损失低、捕获效率高的层叠驻极体过滤材料，其为使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，所述层叠驻极体无纺布是在将平均纤维径为0.1～15μm的2种熔点不同的纤维(以熔点低的纤维为纤维D、以熔点高的纤维为纤维E)混纤而获得的无纺布(称作无纺布A)的至少单面上层叠1层或多层的由平均纤维径为10μm～100μm且平均纤维径大于构成无纺布A的纤维的平均纤维径的纤维所构成的无纺布(称作无纺布B)并实施驻极体加工而得到的层叠驻极体无纺布。本发明的过滤材料优选用于医疗用罩具或产业用罩具、一般用罩具等。

Description

使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料
技术领域
本发明涉及使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料。更详细地说是涉及使用了低压力损失、尘埃的捕获效率高、可经受长时间使用且适用于罩具材料等的高性能层叠驻极体无纺布的空气过滤材料。
背景技术
一直以来，作为用于除去花粉或粉尘等微细尘埃的空气过滤材料，多使用无纺布制片材。对这种空气过滤材料要求以高效率捕获尘埃的性能以及气体通过空气过滤材料时的吸气阻力小的低压力损失。它们除了对由纤维径细的纤维所形成的致密基质或滤器进行驻极体加工所带来的物理捕获作用之外，还可通过静电吸引力等捕获花粉或粉尘等微细的尘埃。
这些空气过滤材料中，为了形成致密的基质，多使用平均纤维为15μm以下的熔喷无纺布。所使用的形状使用杯状或进行了摺裥成形的形状。
另一方面，由于熔喷无纺布的纤维很细、柔软，因而作为空气过滤材料使用时，需要包装材料或加固材料。专利文献1提出了由生物降解性纤维构成的熔喷无纺布和纺粘无纺布层叠而成的空气过滤器。该过滤材料由于利用压花辊将熔喷无纺布和纺粘无纺布的层间通过大量的局部熔融粘合部粘接在一起，因此具有压力损失增高的缺点。
专利文献2提出了由熔融起始温度不同的多个合成纤维片材构成的层叠过滤器。该层叠过滤材料是经过驻极体加工的熔喷无纺布和纺粘无纺布的组合，纺粘无纺布一侧由于未经过驻极体加工，因而具有捕获效率低的缺点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-260321号公报
专利文献2：日本特开平5-287682号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的在于提供压力损失低、尘埃的捕获效率高的层叠驻极体过滤材料。
用于解决技术问题的手段
本发明人等为了解决现有技术的问题而进行了深入研究，结果发现，通过使用以在平均纤维径为0.1μm～15μm的无纺布A的至少单面上层叠有1层或多层的平均纤维径为10μm～100μm的无纺布B的结构进行了驻极体加工的层叠驻极体无纺布，可以提供压力损失低、而且尘埃的捕获性能优异的空气过滤材料，根据该发现完成了本发明。
本发明包含以下内容。
(1)一种使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，所述层叠驻极体无纺布是对在无纺布A的至少单面上层叠有1层或多层的无纺布B的层叠无纺布实施了驻极体加工的层叠驻极体无纺布，所述无纺布A是将平均纤维径为0.1～15μm的2种熔点不同的纤维即当以熔点低的纤维为纤维D、以熔点高的纤维为纤维E时将纤维D和纤维E混纤而获得的无纺布，所述无纺布B是由平均纤维径为10μm～100μm且平均纤维径大于构成无纺布A的纤维的平均纤维径的纤维所构成。
(2)根据上述(1)所述的空气过滤材料，其中，构成无纺布A的纤维D含有弹性体，当以纤维D的熔点为d(℃)、纤维E的熔点为e(℃)时，e-d为20～150℃。
(3)根据上述(1)或(2)所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，当以构成无纺布A的纤维D的熔点为d(℃)、构成形成无纺布B的纤维的表面的至少一部分的成分中熔点最低的成分的熔点为b(℃)时，b-d为20℃以上。
(4)根据上述(1)～(3)任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，构成无纺布A的纤维D与纤维E的重量比“纤维D的重量/纤维E的重量”为20/80～80/20。
(5)根据上述(1)～(4)任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，纤维D由聚烯烃弹性体构成。
(6)根据上述(1)～(5)任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，在构成纤维D和纤维E的树脂成分中添加有受阻胺系化合物。
(7)根据上述(1)～(6)任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，无纺布A为熔喷无纺布，在无纺布A上层叠的所述无纺布B的至少一个为纺粘无纺布。
(8)根据上述(1)～(7)任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，所述空气过滤材料是在无纺布A的两面上分别层叠有1层以上的无纺布B的空气过滤材料，其中，无纺布A为熔喷无纺布，在无纺布A的两面上层叠的无纺布B中的在无纺布A的各面上层叠的至少1层的无纺布B是纺粘无纺布。
(9)根据上述(7)或(8)所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，构成无纺布B的纺粘无纺布的纤维由聚酯构成。
(10)根据上述(7)～(9)任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，由纺粘无纺布构成的所述无纺布B中的至少一个是：构成该纺粘无纺布的纤维为鞘芯结构的复合纤维，其中芯成分由聚酯构成，鞘成分由熔点低于芯成分的树脂构成。
发明效果
本发明可提供压力损失低、尘埃的捕获效率高的层叠极化过滤材料。特别是可以提供适于罩具的驻极体过滤材料。
具体实施方式
以下详细地说明本发明。
本发明为使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，本发明的层叠驻极体无纺布是在平均纤维径为0.1～15μm的无纺布A的至少单面上层叠至少1层平均纤维径为10μm～100μm的无纺布B并实施了驻极体加工的层叠驻极体无纺布。构成无纺布A的纤维混纤有纤维D和熔点高于纤维D的纤维E。本发明中的“混纤”是指将至少2种纤维均一地混合而构成无纺布的状态。
构成本发明无纺布A的纤维只要是平均纤维径为0.1μm～15μm且混纤有纤维D和熔点高于纤维D的纤维E，则其制法没有限定。另外，本发明中，还可以在不妨碍本发明效果的范围内，在无纺布A中混纤除纤维D和纤维E以外的纤维。
为了获得层叠时的粘接性，相对于构成本发明无纺布A的纤维E而熔点相对低的纤维D优选为由弹性体构成的纤维。
当以纤维D的熔点为d(℃)、纤维E的熔点为e(℃)时，优选e-d为20～150℃、更优选为30～120℃。e-d为20℃以上时，当在无纺布A上层叠无纺布B时，可以在不使熔点高的纤维E熔融的情况下一体化。由此，纤维E可以保持纤维形态、从而维持充分的透气性。另外，为了均匀地进行混纤，优选从同一纺丝喷头对纤维D和纤维E进行纺丝，但此时当纤维D和纤维E的熔点极其不同时，有难以确保纺丝性的倾向。当e-d为150℃以下时，可确保充分的纺丝性。
本发明的无纺布A优选是利用熔喷法获得的无纺布。优选分别独立地将熔点相差20℃～150℃的2种热塑性树脂熔融挤出，从混炼熔喷纺丝喷头进行纺丝而获得，再通过高温、高速的气体形成极细纤维流进行喷吹纺丝，利用捕获装置制得混纤无纺布。作为混纤熔喷纺丝喷头，是将某一个纤维成分纺丝用孔和其他的纤维成分纺丝用孔交替地设成一列多个的熔喷纺丝喷头等。
本发明的层叠驻极体无纺布只要是以在平均纤维径为0.1μm～15μm的无纺布A的至少单面上层叠有至少1层平均纤维径为10μm～100μm的无纺布B的结构进行了驻极体加工的层叠驻极体无纺布，则其制法没有限定。
当以构成无纺布A的纤维D的熔点为d(℃)、以构成形成与无纺布A相层叠的无纺布B的纤维表面的至少一部分的低熔点一侧的纤维的熔点为b(℃)时，优选b-d为20～200℃。更优选为30～200℃。b-d为20℃以上时，与无纺布A层叠时，无纺布B可保持纤维形态，从而可维持充分的粘接性。
当本发明的无纺布A是通过熔喷法获得的纤维层时，熔喷法中进行喷吹纺丝时的气体通常使用空气、氮气等不活泼性气体。该气体的温度为约200～500℃、优选为约250～450℃，压力为约0.1～6.0kgf/cm2(98～588KPa)、优选为约0.2～5.5kgf/cm2(196～539Pa)。该纺丝条件可通过所使用的树脂的物性或组合、目标纤维径、纺丝喷头等装置等来适当设定。
对于本发明的无纺布A，纤维D和纤维E的纤维径可相同也可不同，但优选由纤维D和纤维E合起来的平均纤维径为0.1～15μm的混纤纤维构成。更优选为0.3～10μm。当平均纤维径为0.1μm以上时，制造容易、生产率良好、价格也廉价。平均纤维径为15μm以下时，尘埃的捕获效率足够高。
本发明的无纺布A的单位面积重量并无特别限定，在过滤材料中使用时优选为5～200g/m2。更优选为10～100g/m2。当可用于罩具材料时，从所要求的透气性能和尘埃的捕获性能的程度出发，上述无纺布A的单位面积重量优选为20～120g/m2的范围，但并不限于此。
为了获得粘接性，构成本发明无纺布A的纤维有必要含有作为粘接成分的低熔点纤维D(优选由弹性体构成的低熔点纤维)，另外为了获得透气性，有必要含有纤维E。由这些观点出发，优选的纤维D与纤维E的重量比即纤维D的重量/纤维E的重量为20/80～80/20的范围。更优选纤维D的重量/纤维E的重量为30/70～70/30。当无纺布A中的纤维D的重量比为20重量％以上时，无纺布A与无纺布B的层间的粘接力足够强、在罩具成形时或摺裥加工时等不会发生这些无纺布间的剥离。无纺布A中的纤维D的重量比为80重量％以下时，由于将作为无纺布A的粘接成分的纤维D的熔融量保持在适当范围内，因而压力损失不会增大。无纺布A中所含的纤维D的重量以层叠无纺布的重量基准计为5～50重量％的范围，这从层叠无纺布的强度与过滤性能的平衡方面出发是优选的，更优选为10～30重量％。
构成纤维D的热塑性树脂(优选低熔点弹性体树脂)只要满足上述条件则无特别限定。例如可举出聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯等热塑性树脂，优选可举出聚烯烃弹性体、聚苯乙烯弹性体、聚酯弹性体、聚酰胺弹性体、聚氨酯弹性体等。特别优选易于进行细纤维纺丝的聚烯烃弹性体，在不损害聚合物性质的范围内还可共聚其他成分。
作为所述聚烯烃弹性体，有由烯烃单体构成的无规共聚物。聚烯烃弹性体的无规共聚物是指带有双键的烃CnH2n(n为2以上的整数，上限并无特别限定，但优选n＝10以下)所示的乙烯、丙烯、丁烯等单体与除这些之外的至少1种其他单体的共聚物，特别是单体无规排列的无规共聚物。
所述无规共聚物优选是乙烯与碳数为3～10的烯烃的共聚物或丙烯与碳数为4～10的烯烃的共聚物。更优选由乙烯与碳数为3～10的烯烃所形成的共聚物，例如可举出与丙烯、1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、4-甲基-1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯等的共聚物。在所述烯烃中，特别优选1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯。特别是这些烯烃可单独使用1种或者组合使用2种以上。优选组合有它们的乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等乙烯-烯烃共聚物。另外，对于本发明中使用的乙烯与碳数为3～10的烯烃的共聚物或丙烯与碳数为4～10的烯烃的共聚物的分子量分布(Mw/Mn)，从纺丝性的观点出发优选为1.5～4。作为这样的聚烯烃共聚物弹性体的市售品，例如可举出“ENGAGE”(商品名，The Dow Chemical Company制)、“Vistamaxx”(商品名，Exxon MobilCorporation制)。另外，本发明中使用的聚烯烃共聚物还可以是通过金属茂催化剂制造的共聚物。此外，所述聚烯烃弹性体中还包含在烯烃上加有交联用二烯单体的三元共聚物，具体地可举出乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-丁烯-二烯橡胶。
作为所述聚烯烃弹性体，除此之外还可优选使用弹性聚丙烯、丙烯-乙烯嵌段共聚物。弹性聚丙烯采取聚合物链由结晶性的等规聚丙烯或间规聚丙烯与非晶性的无规聚丙烯所构成的立构嵌段结构，是以等规聚丙烯或间规聚丙烯为硬链段、无规聚丙烯为软链段进行共聚而成的结构物。此外，本发明中，例如可使用美国专利第4335225号说明书、美国专利第4522982号说明书、美国专利第5188768号说明书所记载的弹性聚丙烯。它们是指均聚物及共聚物这两者。共聚物除了丙烯单元之外，在分子中还可含有除丙烯单元以外的其他烯烃单元、例如乙烯、丁烯、戊烯或己烯单元。它们在链结构中实质上具有立构规整性嵌段排列，例如由聚合物链中选择性排列的等规聚丙烯及无规聚丙烯序列的嵌段构成。
丙烯-乙烯嵌段共聚物并非是聚丙烯与乙烯-丙烯共聚物以混合的状态存在，而是以国际公开第00/23489号小册子(对应美国专利6，815，508B1)所示那样的聚丙烯链段与乙烯-丙烯共聚物链段进行化学键合而成的真正的嵌段共聚物。具体地说，在由丁烷及卤素或丁烷、镁及卤素所构成的固体催化剂成分和三乙基铝等有机金属化合物所构成的烯烃聚合催化剂的存在下，根据需要添加供电子性化合物，使用聚合反应器、优选国际公开第99/26986号小册子所示例的管型聚合反应器来合成规定量的乙烯-丙烯共聚物链段，从而可制造将聚丙烯链段与乙烯-丙烯共聚物链段进行化学键合(共价键合)而成的丙烯-乙烯嵌段共聚物。如此获得的丙烯-乙烯嵌段共聚物的重均分子量(Mw)为10万以上，乙烯-丙烯共聚物链段含量为5～小于100重量％，且总乙烯含量为2～95重量％。
构成熔点高于纤维D的纤维E的热塑性树脂只要是熔点高于构成纤维D的热塑性树脂且可进行纺丝的热塑性树脂，则无特别限定。例如可使用聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯、丙烯与其他烯烃的2或3元共聚物等聚烯烃类，聚酰胺类，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、将二醇与对苯二甲酸/间苯二甲酸等共聚而成的低熔点聚酯、聚酯弹性体等的聚酯类，氟树脂，上述树脂的混合物等。其中，从特别发挥驻极体性能的方面出发，优选以聚烯烃为主体者，另外在聚烯烃中，优选耐热性优异、易于进行细纤维纺丝的聚丙烯系树脂。另外，还可以在不损害聚合物性质的范围内共聚其他成分。
在构成纤维D和纤维E的热塑性树脂中，在不妨碍本发明效果的范围内，可以添加抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、中和剂、成核剂、环氧基稳定剂、润滑剂、抗菌剂、阻燃剂、颜料、增塑剂及其他的热塑性树脂等。另外，从提高耐热性、提高驻极体性能的目的出发，可以添加环烯烃共聚物。
在构成纤维D和纤维E的热塑性树脂中，从提高耐候性、提高驻极体性能的目的出发，优选添加选自受阻胺系化合物中的至少一种。
作为受阻胺系化合物，可举出聚[(6-(1，1，3，3-四甲基丁基)亚氨基-1，3，5-三嗪-2，4-二基)((2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)六亚甲基((2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基)](Ciba-Geigy制、“Chimassorb 944LD”)、琥珀酸二甲基-1-(2-羟基乙基)-4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶缩聚物(Ciba Specialty Chemicals制、“Tinuvin 622LD”)、2-(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)-2-正丁基丙二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)酯(Ciba Specialty Chemicals制、“Tinuvin 144”)等。
配合于本发明的层叠驻极体无纺布中的所述受阻胺系化合物的添加量并无特别限定，优选为0.5～5重量％、更优选为0.6～3重量％的范围。添加量为0.5重量％以上时，易于获得目标的高性能过滤材料水平的驻极体性能。另外，当添加量为5重量％以下时，纺丝性良好，且对成本也有利。
本发明的层叠驻极体无纺布还可以以在平均纤维径为0.1μm～15μm的无纺布A的至少单面上层叠有平均纤维径为10μm～100μm的无纺布B的结构进行驻极体加工。
这里，驻极体加工是指在纤维的低熔点成分不发生熔融的温度的加热环境下赋予电荷的热驻极体法；通过进行利用电晕放电赋予电荷的电晕放电法等驻极体处理而使层叠无纺布带有电荷、从而赋予层叠无纺布以捕获功能等特性的加工方法。但驻极体处理法并不限定于此。
作为本发明的层叠驻极体无纺布的层叠模式、即“在无纺布A的至少单面上层叠一层或多层无纺布B的层叠无纺布”，可举出在无纺布A的单面上层叠有1层或2层以上的无纺布B的层叠无纺布、在无纺布A的两面上层叠有1层或2层以上的无纺布B的层叠无纺布(但层叠于无纺布A的一个面上的无纺布B的层叠数与层叠于另一个面上的无纺布B的层叠数可相同也可不同)。这里，层叠于无纺布A的无纺布B的总层叠张数为多张时，各个无纺布B可以是相同的无纺布B，只要是满足“平均纤维径为10μm～100μm且由平均纤维径大于构成无纺布A的纤维的平均纤维径的纤维所构成的无纺布”的条件，则相互间可以不同。相互间不同的无纺布B例如有构成某一个无纺布B与其他无纺布B的纤维的平均纤维径不同的情况；构成纤维的种类(材质)不同的情况；构成纤维中一个纤维是复合纤维、另一个纤维是单纤维的情况；某一个无纺布B与其他无纺布B的单位面积重量或厚度、强度、气体的透过性(压力损失)不同的情况；构成纤维的熔点不同的情况；这些情况的组合等，只要能够达成本发明的目的，则可以有任何不同。而且可根据目的适当选择使用。
例如，以使用空气过滤材料作为罩具材料的情况为例时，为(1)简易罩具时，可举出由预滤器/主滤器/预滤器的3层层叠过滤材料构成，主滤器由无纺布A构成，廉价的产品是在两面上使用由同一的无纺布B构成的纺粘无纺布等作为预滤器并兼作加固材料的例子。为(2)高性能罩具时，当为预滤器/主滤器/加固材料(为了不损害肌肤面的触感，使用触感良好的原材料)或预滤器/功能性过滤器/主滤器/加固材料等4层以上的层叠等时，主滤器由无纺布A构成、其他层由无纺布B构成，但各层的无纺布B采用适于发挥其性能的构成的无纺布B，因而成为相互不同的无纺布。为(3)杯型防尘罩具时，由预滤器(在粉尘发生现场使用时，为了不损害主滤器，需要过滤性能和强度)/主滤器/加固材料(为了确保与肌肤的密合性和成形性，优选膨松者)构成，主滤器由无纺布A构成、其他层由无纺布B构成，但各层的无纺布B采用适于发挥其性能的构成的无纺布B，因而有时成为相互不同的无纺布。
作为过滤材料使用时，在空气流入层一侧配置平均纤维径细的无纺布A时，由于过滤材料的堵塞加快，因而特别优选在空气流入侧配置平均纤维径大的无纺布B。另外，通过与根据用途所要求的性能相适合，还可以在无纺布A的一个面侧上层叠2张以上的无纺布B来使用。
构成本发明的层叠驻极体无纺布的无纺布B只要平均纤维径为10μm～100μm则其制法并无限定。构成无纺布B的纤维材料只要为热塑性树脂则也无特别限定。
例如，当使本发明的层叠驻极体无纺布的层叠模式为在无纺布A的两面上层叠无纺布B后作为过滤材料使用时，优选配置成使用空气流入层一侧的无纺布B作为预滤器、使层叠于相反侧的无纺布B作为加固材料。
构成无纺布B的纤维的热塑性树脂例如可使用聚丙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯、丙烯与其他烯烃的2或3元共聚物等聚烯烃类、聚酰胺类、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、将二醇与对苯二甲酸/间苯二甲酸共聚而成的低熔点聚酯、聚酯弹性体等聚酯类、氟树脂、上述树脂的混合物等。构成无纺布B的纤维的形态可以是单成分纤维、也可以是复合纤维，但优选构成这些纤维表面的至少一部分的树脂的熔点高于纤维D的熔点。
构成无纺布B的热塑性树脂中，可以在不妨碍本发明效果的范围内添加抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、中和剂、成核剂、环氧基稳定剂、润滑剂、抗菌剂、阻燃剂、颜料、增塑剂及其他的热塑性树脂等。另外，从提高耐候性、提高驻极体性能的目的出发，优选添加选自受阻胺系化合物中的至少1种。
构成本发明的层叠驻极体无纺布的无纺布B的单位面积重量并无特别限定，作为过滤材料的加固材料使用时，优选为10～300g/m2、更优选为20～200g/m2、进一步优选为40～100g/m2。单位面积重量为10g/m2以上时，加固无纺布A的效果充分、在罩具成形时或摺裥加工时等可良好地保持形状。为300g/m2以下时，罩具成形时或摺裥加工时的生产率良好。
另外，将构成本发明的层叠驻极体无纺布的无纺布B作为过滤材料的预滤器使用时，无纺布B的单位面积重量并无特别限定，优选为5～200g/m2、更优选为10～100g/m2、进一步优选为15～60g/m2。单位面积重量为5g/m2以上时，无纺布强度足够强、在罩具成形时或摺裥加工时等可良好地保持形状。为200g/m2以下时，无纺布的柔软性足够高，穿戴罩具时，穿戴性也良好。
以无纺布A为主滤器、在其上层叠作为加固材料使用的无纺布B和作为预滤器使用的无纺布B两者来使用时，在上述单位面积重量的范围内且作为过滤材料的加固材料使用的该无纺布B的单位面积重量优选大于作为过滤材料的预滤器使用的该无纺布B的单位面积重量。
另外，一般来说，预滤器设置在成为过滤处理对象的气体的流入侧、加固材料设置在成为处理对象的气体的排出侧，在为罩具的情况等时，通常是预滤器位于接近外部大气一侧的位置、加固材料位于接近人体一侧的位置，但并不限定于此。
构成本发明的层叠驻极体无纺布的无纺布B优选是通过纺粘法获得的无纺布。纺粘法由于可以将进行熔融纺丝获得的长纤维直接进行开纤及聚集而加工成无纺布，因而生产率非常优异、可廉价地制造。另外，由于具有能够容易地获得抗拉强度等机械物性优异的无纺布的特征，因而优选。
使用构成本发明的层叠驻极体无纺布的无纺布B作为加固材料时，无纺布B优选为与构成无纺布A的低熔点的纤维D的熔点差很大、在罩具成形时或摺裥加工时等形状保持性良好的以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二酯等聚酯作为主成分构成的纺粘无纺布。
当使构成本发明的层叠驻极体无纺布的无纺布B作为预滤器而使用纺粘无纺布时，优选构成纺粘无纺布的纤维为鞘芯结构的复合纤维，且为鞘成分是与构成无纺布A的纤维D的粘接性良好的聚烯烃、芯成分是与构成无纺布A的低熔点的纤维D的熔点差大、在罩具成形时或摺裥加工时等形状保持性良好的聚酯所构成的复合纤维，并且鞘成分是以熔点低于芯成分的树脂为主成分构成的。
作为这样的复合纤维的鞘成分与芯成分的具体组合的例子，可举出高密度聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、低密度聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、线状低密度聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-丙烯共聚物/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯、低密度聚乙烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯、线状低密度聚乙烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙烯-丙烯共聚物/聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯、高密度聚乙烯/聚对苯二甲酸丙二酯、低密度聚乙烯/聚对苯二甲酸丙二酯、线状低密度聚乙烯/聚对苯二甲酸丙二酯、乙烯-丙烯共聚物/聚对苯二甲酸丙二酯、聚丙烯/聚对苯二甲酸丙二酯等。优选可举出高密度聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
纺粘法例如在为复合纤维时，使用具有2个挤出机的常用复合纺粘纺丝机，将各个树脂投入到各个挤出机中，从保温于高温的复合纺丝喷头将熔融树脂以长纤维的形式喷出。将所喷出的长纤维群导入到吸气装置中进行牵引拉伸，接着从吸气装置中将长纤维群排出，在传送带上进行捕获。此时，有在吸入传送带上直接以长纤维网的形式将长纤维群捕获的方法；有在捕获至传送带之前进行开纤、之后进行捕获的方法。作为开纤的方法，例如可举出在长纤维群的排出过程中使长纤维群通过一对振动的翼状物(折翼)之间的方法；使长纤维群撞击于反射板等的方法或者利用电晕带电法使长纤维群带电的方法。利用吸入传送带搬送所捕获的长纤维网，实施化学键合或热处理加工。作为热处理加工，可举出点粘结加工等，但并不限定于此。
将无纺布A和无纺布B层叠进行一体化的方法并无特别限定，但为了保持透气性，优选通过热压接将它们一体化并且不使用胶乳等粘接剂。
当层叠本发明的无纺布A和无纺布B时，优选通过能够调整所得无纺布的厚度或透气度的压延加工来进行加热、加压粘接以使它们一体化。优选在此时的粘接温度为仅使含有熔点相对低的低熔点弹性体成分的纤维D发生熔融、而熔点相对高的纤维E不会充分地熔融的温度下进行加工。由此，层叠后仅纤维D发生熔融而发挥粘接功能，纤维E由于保持纤维形态，因而可获得使用了粘接力和透气性均优异的层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，因此优选。此时，构成无纺布B的纤维也当然在不会充分熔融的温度下加工。
压延加工中，优选使用平面辊并调整1对加热平面辊的间隙将无纺布加工成所需透气度的方法。加热平面辊的温度优选将与无纺布A相接触的加热平面辊A设定为比纤维D(低熔点)的熔点低0℃以上、更优选低10℃以上。通过将加热平面辊A的温度设定为比纤维D的熔点低0℃以上，由于构成无纺布A的纤维D在无纺布整体中不会变形，因而作为空气过滤器使用时，可良好地保持压力损失或尘埃的捕获性能。与无纺布B相接触的加热平面辊B优选设定为比纤维D(低熔点)的熔点高0℃～70℃、更优选设定为高10℃～40℃。通过将加热平面辊B的温度设定为纤维D的熔点以上，可足够强地保持无纺布A与无纺布B的粘接，在罩具成形时或摺裥加工时等不会发生这些无纺布之间的剥离。另一方面，将加热平面辊B的温度设定为比纤维D的熔点不超过70℃的温度时，由于构成无纺布A的纤维D在无纺布整体中不会变形，因而作为空气过滤器使用时，可良好地保持压力损失或尘埃的捕获性能。当加热平面辊B的设定温度比纤维D的熔点高10℃～40℃时，与无纺布B相接触的无纺布A的纤维D部分发生熔融、与无纺布B的粘接非常良好。但是，平面辊的设定温度有必要低于构成本发明层叠无纺布的纤维D以外的任一种纤维的熔点。另外，适于将它们加工成所需厚度或透气度的条件只要是在不阻碍本发明的作用或效果的范围，则可以适当选择平面辊处理时的温度、压力、间隙、速度等来进行调整。
本发明中，有助于热粘接的纤维D对于无纺布A而言，停留在构成整体的一部分，因而即便使一个压延辊的表面为凹凸形状的压花辊时，作为空气过滤材料的层叠无纺布，压力损失也不会过度地增大。利用加热平面辊和压花辊制成层叠无纺布时，加热平面辊的温度优选设定为比纤维D(低熔点)的熔点低0℃以上、更优选低10℃以上。通过将加热平面辊的温度设定为比纤维D的熔点低0℃以上，由于构成无纺布A的纤维D在无纺布整体中不会变形，因而作为空气过滤器使用时，可良好地保持压力损失或尘埃的捕获性能。加热压花辊的温度相对于纤维D的熔点优选为-20℃～+50℃的范围、更优选为-10℃～+30℃的范围。但当无纺布A露出到一个面上时，优选与无纺布A相接触的轧辊为加热平面辊。因此，加热压花辊与无纺布B抵接地来使用。当在无纺布A的两面上层叠无纺布B时，使加热平面辊与一个无纺布B抵接、使压花辊与另一个无纺布B抵接。
利用压花辊的粘接部的面积优选为所层叠的无纺布的0.5～20％。更优选为1～8％。为0.5％以上时，无纺布强度充分，在罩具成形时或摺裥加工时等的形状保持良好。为20％以下时，可充分地抑制压力损失，作为空气过滤器、特别是罩具的性能得以良好地保持。另外，还可在不阻碍本发明的作用或效果的范围内，适当选择压花辊处理时的温度、压力、间隙、速度。
当利用超声波粘接、高频粘接将本发明的无纺布A与无纺布B之间、以及无纺布B彼此之间(B在至少单面上层叠了至少2层以上的情况)的层间进行部分地粘接时，为了抑制压力损失，优选粘接部的面积是所层叠的无纺布的0.5～20％。更优选为1～8％。为0.5％以上时，无纺布强度充分，罩具成形时或摺裥加工时等的形状保持良好。为20％以下时，可充分抑制压力损失，作为空气过滤器、特别是罩具的性能得以良好地保持。
本发明的层叠驻极体无纺布可优选用于医疗用罩具或产业用罩具、一般用罩具等。另外，根据与所要求的性能的适合性，可制成用于空气压缩机或空调设备的高性能～HEPA级别的空气过滤器(High EfficiencyParticulate Air Filter)。对于这些用途，还优选将本发明的层叠驻极体无纺布进行摺裥加工后使用。此外，加工本发明的层叠驻极体无纺布时，构成其加工品的各种纤维的熔点可通过DSC(示差扫描量热法)来确认。
实施例
以下通过实施例、比较例来说明本发明，但本发明并不限定于这些。此外，实施例、比较例中所示的物性值的测定方法或定义如下所示。
对纤维物性进行表示。
熔点：根据JIS-K7121-1987进行测定(℃)。
对无纺布物性进行表示。
平均纤维径：由无纺布切取小片，使用扫描型显微镜拍摄倍率为1000～5000倍的照片，测定共计100根的纤维直径，由平均值算出平均纤维径(μm)。
单位面积重量：称量将无纺布切成25cm见方的成形体整体的重量，用每单位面积的重量进行表示(g/m2)。
透气度：根据JIS-L-1084-2009、JIS-L-1018-1999进行测定(cm/sec)。
对过滤特性试验进行表示。
尘埃的捕获效率(％)：使用粒子测定仪(使用Rion株式会社制粒子计数器KC-01)测定使28.3L(相当于1Ft3)的大气灰尘(粒径：0.3～5μm、粒子数：1500～7000个/L)以5cm/sec的速度通过样品时被无纺布捕获的灰尘的量，由所通过的灰尘的总量以百分率求得的值(％)。
压力损失(Pa)：由测量仪表读取使28.3L(相当于1Ft3)的大气灰尘(粒径：0.3～5μm、粒子数：1500～7000个/L)以5cm/sec的速度通过样品时的相对于大气压的差压(Pa)。
表1
注)
ENGAGE(商品名，The Dow Chemical Company制)：乙烯-辛烯无规共聚，熔点：100℃
Vistamaxx(商品名，Exxon Mobil Corporation制)：聚丙烯-乙烯无规共聚，熔点：40℃
PP：结晶性均聚丙烯，熔点：160℃
PET-SB：PET普通纺粘无纺布，单位面积重量：60g/m2，熔点：240℃，平均纤维径：40μm
PE/PET-SB：HDPE/PET＝50/50(wt％)鞘芯复合纺粘无纺布(鞘成分为HDPE)
单位面积重量：17g/m2，鞘成分的熔点：125℃，芯成分的熔点：240℃，平均纤维径：17μm
此外，上述中PET表示聚对苯二甲酸乙二醇酯、HDPE表示高密度聚乙烯。
实施例1
作为原料，使用聚乙烯系弹性体作为无纺布A的D成分、使用聚丙烯作为E成分。使用无纺布制造装置进行熔喷无纺布的制造，该无纺布制造装置由具有螺杆(50mm直径)、加热体及齿轮泵的2个挤出机、混纤用纺丝喷头(孔径为0.3mm、孔数501个孔为一列、不同成分纤维交替地排列成一列、有效宽度为500mm)、压缩空气发生装置及空气加热机、具备聚酯制网的捕获传送带及卷绕机构成。
将原料树脂投入到各个挤出机中，在230℃下使聚乙烯系弹性体加热熔融、在230℃下使聚丙烯加热熔融，按照聚乙烯系弹性体/聚丙烯的重量比达到50/50的方式设定齿轮泵，从纺丝喷头以每单孔为0.3g/min的纺丝速度喷出熔融树脂，通过加热至400℃的98kPa(表压)的压缩空气将喷出的纤维吹至设置在距离纺丝喷头30cm距离的位置上的聚酯制传送带上的无纺布B(单位面积重量为60g/m2的纺粘无纺布)上，通过调整捕获传送带的速度，获得无纺布A的单位面积重量为30g/m2的无纺布A和无纺布B(作为B1)的层叠片材。
接着，为了在无纺布B/无纺布A的层叠片材的无纺布A一侧上层叠其他的无纺布B(作为B2)，使无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材和其他的无纺布B(B2)通过加热至110/110℃的压力为3.4MPa的一对平面辊之间来实施压延加工，由此获得由无纺布B(B1)/无纺布A/无纺布B(B2)构成的层叠无纺布。将所得无纺布在100℃环境下保持5分钟后施加-10kV的电压5秒钟，由此制作层叠驻极体层叠无纺布。
实施例2
利用与实施例1相同的方法，通过调整捕获传送带的速度，获得无纺布A的单位面积重量为60g/m2的无纺布A和无纺布B(B1)的层叠片材。接着，使无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材通过与无纺布B(B1)一侧接触的压花辊的温度加热至90℃、与无纺布A一侧接触的平面辊的温度加热至60℃的压力为1.0MPa、压花凸部的面积率为5.6％的压花辊和上述平面辊之间来进行压花加工，由此获得层叠无纺布。将所得无纺布在100℃环境下保持5分钟后施加-10kV的电压5秒钟，由此制作层叠驻极体层叠无纺布。
实施例3
在实施例1的无纺布A和无纺布B(B1)的层叠片材的制造中，除了作为原料使用聚丙烯系弹性体作为D成分以外，利用相同的方法获得无纺布A的单位面积重量为30g/m2的无纺布A和无纺布B(B1)的层叠片材。
接着，使无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材通过与无纺布B(B1)一侧接触的压花辊的温度加热至70℃、与无纺布A一侧接触的平面辊的温度加热至40℃的压力为1.0MPa、压花凸部的面积率为5.6％的压花辊和上述平面辊之间来进行压花加工，由此获得层叠无纺布。将所得无纺布在100℃环境下保持5分钟后施加-10kV的电压5秒钟，由此制作层叠驻极体层叠无纺布。
实施例4
利用与实施例3相同的方法，通过调整捕获传送带的速度，获得无纺布A的单位面积重量为60g/m2的无纺布A和无纺布B(作为B1)的层叠片材。接着，为了在无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材的无纺布A一侧上层叠其他的无纺布B(作为B2)，使无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材和无纺布B(B2)通过加热至80℃/80℃、压力为3.4MPa的一对平面辊之间来进行压延加工，从而获得无纺布B(B1)/无纺布A/无纺布B(B2)构成的层叠无纺布。将所得无纺布在100℃环境下保持5分钟后施加-10kV的电压5秒钟，从而制作层叠驻极体层叠无纺布。
比较例1
在实施例1的无纺布A和无纺布B(B1)的层叠片材的制造中，除了作为原料使用聚丙烯作为纤维D以外，利用相同的方法获得无纺布A的单位面积重量为30g/m2的无纺布A和无纺布B(B1)的层叠片材。
接着，为了在无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材的无纺布A一侧上层叠其他的无纺布B(作为B2)，使无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材和其他的无纺布B(B2)通过与无纺布B(B1)一侧接触的平面辊的温度加热至160℃、与无纺布B(B2)一侧接触的平面辊的温度加热至110℃的压力为3.4MPa的一对平面辊之间来进行压延加工，从而获得无纺布B(B1)/无纺布A/无纺布B(B2)构成的层叠无纺布。将所得无纺布在100℃环境下保持5分钟后施加-10kV的电压5秒钟，从而制作层叠驻极体层叠无纺布。
比较例2
利用与比较例1相同的方法，通过调整捕获传送带的速度，获得无纺布A的单位面积重量为60g/m2的无纺布A和无纺布B(B1)的层叠片材。接着，为了在无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材的无纺布A一侧上层叠其他的无纺布B(B2)，使无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材和无纺布B(B2)通过与无纺布B(B1)一侧接触的压花辊的温度加热至140℃、与无纺布B(B2)一侧接触的平面辊的温度加热至110℃的压力为1.0MPa、面积率为5.6％的压花辊和上述平面辊之间来进行压花加工，从而获得层叠无纺布。将所得无纺布在100℃环境下保持5分钟后施加-10kV的电压5秒钟，从而制作层叠驻极体层叠无纺布。
比较例3
使比较例1中获得的无纺布B(B1)/无纺布A的层叠片材通过与无纺布B(B1)一侧接触的压花辊的温度加热至140℃、与无纺布A一侧接触的平面辊的温度加热至120℃的压力为1.0MPa、压花凸部的面积率为5.6％的压花辊和上述平面辊之间来进行压花加工，从而获得层叠无纺布。将所得无纺布在100℃环境下保持5分钟后施加-10kV的电压5秒钟，从而制作层叠驻极体层叠无纺布。
对实施例1～4、比较例1～3的制品，实施作为过滤特性的捕获效率以及压力损失、加工性的测定。将其结果示于表2。
表2
Figure BDA0000129071870000181
注)
加工性：以加工速度＝1m/min、加工温度＝40℃、摺裥＝1cm/凸起(crest)的加工条件进行摺裥加工后的片材的状态进行判断。
○：熔融粘合部分未剥离、加工性良好。
×：熔融粘合部分发生剥离、加工性差。
由表2可知，本发明的层叠驻极体无纺布的加工性优异、以很小的压力损失具有很高的尘埃捕获效率。通过比较与本发明实施例的层叠驻极体无纺布相同的单位面积重量的比较例的试验结果确认了，本发明中大幅度地减小了压力损失。另外，通过在无纺布A中混纤熔点相对低的纤维D，可以在低温下与无纺布B层叠。由此，层叠界面处的树脂粘合剂或胶乳等粘接成分变得不需要、能够获得抑制了压力损失的纤维驻极体无纺布。而且，通过在层叠后进行驻极体加工，可以在不会使带电效果衰减的情况下提高尘埃捕获性能。本发明的层叠驻极体无纺布可以在维持很小压力损失的同时获得高性能～HEPA级别的尘埃捕获性能。
产业上的可利用性
本发明的层叠驻极体无纺布在具有高性能级别或HEPA级别的高捕获性能的同时可以抑制压力损失，因此可优选用于医疗用罩具或产业用罩具、一般用罩具等中。另外，通过与所要求的性能相适合，可用于空气压缩机或空调设备等的过滤材料中。

Claims (10)

1.一种使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，所述层叠驻极体无纺布是对在无纺布A的至少单面上层叠有1层或多层的无纺布B的层叠无纺布实施了驻极体加工的层叠驻极体无纺布，所述无纺布A是将平均纤维径为0.1～15μm的2种熔点不同的纤维即当以熔点低的纤维为纤维D、熔点高的纤维为纤维E时将纤维D和纤维E混纤而获得的无纺布，所述无纺布B是由平均纤维径为10μm～100μm且平均纤维径大于构成无纺布A的纤维的平均纤维径的纤维所构成。
2.根据权利要求1所述的空气过滤材料，其中，构成无纺布A的纤维D含有弹性体，当以纤维D的熔点为d、纤维E的熔点为e且所述e、d的单位为℃时，e-d为20～150℃。
3.根据权利要求1或2所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，当以构成无纺布A的纤维D的熔点为d、以构成形成无纺布B的纤维的表面的至少一部分的成分中熔点最低的成分的熔点为b且所述d、b的单位为℃时，b-d为20℃以上。
4.根据权利要求1～3任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，构成无纺布A的纤维D与纤维E的重量比即纤维D的重量/纤维E的重量为20/80～80/20。
5.根据权利要求1～4任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，纤维D由聚烯烃弹性体构成。
6.根据权利要求1～5任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，在构成纤维D和纤维E的树脂成分中添加有受阻胺系化合物。
7.根据权利要求1～6任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，无纺布A为熔喷无纺布，在无纺布A上层叠的所述无纺布B的至少一个为纺粘无纺布。
8.根据权利要求1～7任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，所述空气过滤材料是在无纺布A的两面上分别层叠有1层以上的无纺布B的空气过滤材料，其中，无纺布A为熔喷无纺布，在无纺布A的两面上层叠的无纺布B中的在无纺布A的各面上层叠的至少1层无纺布B是纺粘无纺布。
9.根据权利要求7或8所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，构成无纺布B的纺粘无纺布的纤维由聚酯构成。
10.根据权利要求7～9任一项所述的使用了层叠驻极体无纺布的空气过滤材料，其中，由纺粘无纺布构成的所述无纺布B的至少一个是：构成该纺粘无纺布的纤维为鞘芯结构的复合纤维，其中芯成分由聚酯构成，鞘成分由熔点低于芯成分的树脂构成。
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