CN103987888A - 混纤无纺布、层叠片材和过滤器以及混纤无纺布的制造方法 - Google Patents

混纤无纺布、层叠片材和过滤器以及混纤无纺布的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供压力损失低且捕集效率优异的混纤无纺布、特别是可适宜地用于空气过滤器的混纤无纺布和使用了其的滤材。其是含有具有相互不同熔点的至少2种纤维的无纺布。低熔点纤维是由聚烯烃系树脂成分A构成，高熔点纤维是由高熔点树脂成分B构成，该高熔点树脂成分B具有比聚烯烃系树脂成分A更高的熔点。高熔点纤维的数均纤维直径比低熔点纤维的数均纤维直径大。纤维直径20μm～100μm的高熔点纤维在无纺布的截面上每1.00mm截面长度存在1根以上。构成无纺布的纤维整体的数均纤维直径在0.3μm～10μm的范围。

Description

混纤无纺布、层叠片材和过滤器以及混纤无纺布的制造方法
技术领域
本发明涉及主要适宜用作空气过滤器的滤材的、包含具有不同熔点的纤维的混纤无纺布。
背景技术
近年来，大气污染、传染病的流行成为问题，其中出于期望过上健康生活的需要，对空气净化器或汽车用座舱过滤器等的需要不断升高。可在它们中通用的是通过以无纺布等构成的空气过滤器滤材来除去空气中的尘埃的技术。继而，这些空气过滤器滤材要求高捕集效率。
在使用了无纺布的滤材中，作为实现高捕集效率的方法，已知推进构成无纺布的纤维的细纤度化的技术(参照专利文献1)。然而，该方法中随着过滤精度的提高，滤材的压力损失(压损)会增大。压力损失若增大，则有空气净化或过滤所需的能量增大的问题。
作为该问题的解决方法，广为人知的是对纤维实施带电处理的方法。带电处理也被称作驻极体(electret)处理，特别是对于提高空气中的微小粒子的捕集效率而言是极其有效的手法(参照专利文献2、专利文献3和专利文献4)。利用这些技术，可以使捕集效率显著提高。然而，对过滤器的低压损化的要求逐年提高，需要实现进一步低压损化的技术。
作为用于促进该低压损化的技术，提出了将具有不同纤维直径的2种以上的带电纤维混合而成的无纺布用作滤材的方法(参照专利文献5、专利文献6和专利文献7)。此外，对于带电纤维以外，还提出了通过组合纤维直径不同的纤维来使过滤器性能提高的方案(参照专利文献8和专利文献9)。其中，上述专利文献7的提案中，将混合了纤维直径为10μm以下的极细纤维与纤维直径超过10μm的更大尺寸的纤维的熔喷无纺布用于口罩(mask)或过滤器时，具有作为无纺布的适宜的片材成形性和透气性。
此外，还已知各种制造包含多种原材料成分的混纤熔喷无纺布的方法。作为以过滤器用途为目的的实例，有通过使一方的纤维熔解来提高无纺布的耐久性的方法(参照专利文献10)。此外，虽然并非以过滤器用途为主要目的，但作为采用相同制造方法的实例，可举出通过将包含弹性体的纤维进行混纤来改善无纺布的伸缩性和质地的提案(参照专利文献11、专利文献12和专利文献13)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开号第2002-201560号公报
专利文献2：日本专利公开号第昭63-280408号公报
专利文献3：日本专利公表号第平9-501604号公报
专利文献4：日本专利公开号第2002-249978号公报
专利文献5：日本专利公开号第平2-104765号公报
专利文献6：日本专利公表号第2010-511488号公报
专利文献7：日本专利公表号第2009-545682号公报
专利文献8：美国专利5783011号说明书
专利文献9：日本专利公开号第平11-131353号公报
专利文献10：日本专利公开号第平07-082649号公报
专利文献11：日本专利公开号第2006-112025号公报
专利文献12：日本专利公开号第2005-171456号公报
专利文献13：日本专利公开号第平6-93551号公报。
发明内容
发明要解决的技术问题
在上述专利文献7所示的提案中，利用相同的成分来纺丝2种纤维。在这种条件下纺丝的、纤维直径超过10μm的极粗纤维与同时纺丝的极细纤维相比，冷却速度变慢。对于冷却不足的纤维，纤维彼此熔粘而使纤维的表面积减少。此外，由于在纤维到达(着地)收集器时纤维不保持形状，因而无纺布内的纤维间空隙也变小。因此，无纺布具有无法充分发挥由极粗纤维的混纤带来的低压损和由极细纤维带来的高捕集效果的问题。
因此，在熔喷法中，作为促进纤维冷却的方法，有增大捕集距离(喷嘴(口金)排出孔和收集器间的距离)的方法，专利文献7的实施例中采用了该方法。然而，在熔喷法中，若增大捕集距离，则纤维彼此的缠结增大，纤维的有效表面积减少。此外，单位面积重量的不均也有变差的倾向。这种熔喷无纺布，特别是在用于空气过滤器这样的单位面积重量小的条件下，具有无法发挥充分捕集效率的问题。
此外，即使是在专利文献10、专利文献11、专利文献12和专利文献13所示的关于多成分混纤熔喷无纺布的提案中，也没有显示可在含有纤维直径超过10μm的极粗纤维的不同纤度混纤无纺布中使纤维间熔粘降低的纤维直径和原料种类的组合。
进而，在用作驻极体过滤器的熔喷无纺布中，将带电性和电荷保持性低的不同聚合物进行混纤时，作为无纺布整体的带电性能降低，存在无法实现高捕集效率的问题。
因此，本发明的目的在于提供可在具有高捕集效率的同时将压损抑制为低值的、特别适宜用作空气过滤器的滤材的混纤无纺布。
本发明人进行了深入研究，结果发现：提供选择适当的原料种类以及纤维直径和纤维根数的比例，可以得到能解决前述问题的混纤无纺布。
即，本发明涉及混纤无纺布，其是至少含有具有相互不同的熔点的2种纤维的无纺布，其特征在于，低熔点纤维由聚烯烃系树脂成分A构成，高熔点纤维的至少一部分由具有高于前述聚烯烃系树脂成分A的熔点的高熔点树脂成分B构成，前述高熔点纤维的数均纤维直径大于前述低熔点纤维的数均纤维直径，在前述无纺布的截面中，每1.00mm截面长度存在1根以上纤维直径20μm～100μm的高熔点纤维，构成前述无纺布的全部纤维的数均纤维直径为0.3μm～10μm的范围。
根据本发明的混纤无纺布的优选方式，前述无纺布是由熔喷法制得的无纺布；
根据本发明的混纤无纺布的优选方式，前述低熔点纤维的数均纤维直径是0.3μm～7.0μm；
根据本发明的混纤无纺布的优选方式，前述高熔点纤维的数均纤维直径是15μm～100μm；
根据本发明的混纤无纺布的优选方式，前述低熔点纤维的根数相对于前述高熔点纤维的根数多50倍～5000倍；
根据本发明的混纤无纺布的优选方式，前述无纺布是经带电处理的无纺布。
本发明中，可制成含有至少1层前述混纤无纺布的层叠片材，此外，还可制成含有前述混纤无纺布或前述层叠片材的过滤器。
此外，本发明的混纤无纺布的制造方法是将具有相互不同的熔点的聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B，由设置于同一模具的不同排出孔排出，进行混纺的方法，其特征在于，前述高熔点树脂成分B的熔点具有高于前述聚烯烃系树脂成分A的熔点的熔点，在制造时的纺丝温度下，前述高熔点树脂成分B的熔融粘度高于前述聚烯烃系树脂成分A，并且由前述聚烯烃系树脂成分A构成的纤维的表观纺丝速度与由前述高熔点树脂成分B构成的纤维的表观纺丝速度相比，快20倍～500倍。
发明效果
根据本发明，可以得到显示高捕集效率并且将压力损失抑制为低值的混纤无纺布、和包含该混纤无纺布的具备上述性能的过滤器。由本发明所得的无纺布显示高捕集效率，因而在用作过滤器时具有高的微粒除去性能。此外，由于可将压力损失抑制为低值，因而可以以更小的能量运行过滤装置。
附图说明
[图1]是示出捕集效率和压力损失的测定装置的概略流程图。
具体实施方式
接着，对本发明的混纤无纺布的实施方式进行说明。
本发明的混纤无纺布是至少含有具有相互不同的熔点的2种纤维的无纺布，低熔点纤维由聚烯烃系树脂成分A构成，高熔点纤维由具有高于该聚烯烃系树脂成分A的熔点的高熔点树脂成分B构成。
构成本发明的混纤无纺布的低熔点纤维如上所述由聚烯烃系树脂成分A构成。
聚烯烃系树脂的体积电阻率高、而且吸湿性低，因而纤维化时的带电性和电荷保持性强。由于该效果，通过使用聚烯烃系树脂成分来作为低熔点纤维的成分，本发明的混纤无纺布可以实现高捕集效率。
作为可用作成分A的聚烯烃系树脂的种类，可举出：聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚甲基戊烯等均聚物等。此外，还可以使用在这些均聚物中共聚不同成分而成的共聚物、或不同的2种以上的聚合物共混物。其中，从带电保持性的观点出发，优选使用聚丙烯和聚甲基戊烯。此外，从可以廉价利用的观点出发，进一步优选使用聚丙烯。
聚烯烃系树脂成分A优选以容易纺丝极细纤维的方式使用熔体流动速率(MFR)大的成分。230℃、21.18N荷重条件下的MFR的值例如优选为100g/10min以上、更优选为500g/10min以上。通过使用MFR较该值大的原料，纤维的细化变得容易，可以容易地得到目标纤维直径范围的纤维。此外，作为MFR的上限值，优选为2000g/10min以下。MFR若超过该值，则纺丝时的熔融粘度过于降低，因而存在容易时常发生渣质(ショット)缺点等在纺丝性方面产生问题的情况。
构成本发明的混纤无纺布的高熔点纤维由高熔点树脂成分B构成。
高熔点树脂成分B中，使用与构成低熔点纤维的聚烯烃系树脂成分A相比熔点更高的树脂。本文中所说的熔点通常相当于通过示差扫描量热计(DSC)的测定而出现熔解所致吸热峰的温度。通过高熔点树脂成分B使用熔点比聚烯烃系树脂成分A更高的树脂，具有大的纤维直径的高熔点纤维将快速地进行固化。因而，可以在纤维到达时抑制高熔点纤维的熔粘或纤维的变形。其结果，可以增大无纺布内的纤维表面积，可以减小用作过滤器时的压力损失。
聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B的熔点差优选为10℃以上、更优选为20℃以上、进一步优选为30℃以上。成分A和成分B的熔点差若过小，则极粗纤维的固化不进行，难以得到降低纤维间熔粘或纤维变形的效果，有时无法实现目标的低压力损失。此外，作为成分A和成分B的熔点差的上限，优选为100℃以下、更优选为80℃以下。熔点差若较该值更大，则纺丝时低熔点纤维的冷却变得不充分，有时丧失膨松性。
此外，聚烯烃系树脂成分A的熔点优选为100℃以上、更优选为120℃以上、进一步优选为140℃以上。聚烯烃系树脂成分A的熔点较该值更低时，则在高温下使用无纺布时的耐久性、捕集性能变差。此外，高熔点树脂成分B的熔点优选为350℃以下、更优选为300℃以下。高熔点树脂成分B的熔点较该值更高时，纺丝需要高耐热设备。
作为用作高熔点树脂成分B的聚合物种类，只要熔点满足上述条件即可，例如可举出：聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚乳酸等聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚苯硫醚、氟系树脂、聚苯乙烯弹性体、聚烯烃弹性体、聚酯弹性体、聚酰胺弹性体和聚氨酯弹性体等弹性体、以及它们的共聚物或混合物等。其中，从容易得到变形小的刚性纤维的观点出发，优选为非弹性体，具体地，优选聚烯烃类或聚酯类，从容易得到理想熔点范围的观点出发，更优选使用聚酯类。
本发明中，作为用于高熔点树脂成分B的聚合物，并不必使用带电保持性高的聚合物。此外，进行带电处理时，用于该高熔点树脂成分B的聚合物优选为疏水性的聚合物。作为疏水性的聚合物，可举出：聚丙烯或聚酯、聚苯乙烯类等。
制造本发明的混纤无纺布时，特别是将低熔点纤维和高熔点纤维从同一喷嘴纺丝时，作为高熔点树脂成分B，优选使用纺丝喷嘴温度下的熔融粘度比聚烯烃系树脂成分A更大的树脂。通过高熔点树脂成分B使用熔融粘度高的树脂，容易实现在包含数均纤维直径为0.3μm～10μm的极细纤维的无纺布中混合有数均纤维直径为15μm～100μm的极粗的高熔点纤维的状态。
构成本发明的混纤无纺布的聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B的任一者或两者中，可以添加添加剂以强化、改良带电性、耐气候性、热稳定性、机械特性、着色、表面特性或其它特性。特别是在对混纤无纺布进行带电处理时，为了强化带电性，优选含有驻极体添加剂。特别地，作为驻极体添加剂，优选含有选自受阻胺系化合物和三嗪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)](BASF・ジャパン(株)制、“CHIMASSORB(キマソーブ)”(注册商标)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(BASF・ジャパン(株)制、“TINUVIN(チヌビン)”(注册商标)622LD)、和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)(BASF・ジャパン(株)制、“TINUVIN”(注册商标)144)等。
此外，作为三嗪系添加剂，可举出：前述的聚[(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)](BASF・ジャパン(株)制、“CHIMASSORB”(注册商标)944LD)、和2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-((己基)氧基)-苯酚(BASF・ジャパン(株)制、“TINUVIN”(注册商标)1577FF)等。其中，特别优选使用受阻胺系化合物。
受阻胺系化合物和/或三嗪系化合物的含量，相对于无纺布总质量，优选为0.1质量%～5.0质量%的范围、更优选为0.5质量%～3.0质量%的范围、进一步优选为0.8质量%～2.0质量%的范围。此外，使这些受阻胺系化合物或三嗪系化合物附着于无纺布或纤维表面等时，相对于无纺布总质量，优选以0.1质量%～5.0质量%的范围附着。
此外，无纺布中，除了上述化合物之外，还可以添加热稳定剂、耐气候剂和阻聚剂等常用于驻极体加工品的无纺布中的通常的添加剂。
本发明的混纤无纺布中的优选的聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B的质量比(%)为2：98～90：10。该质量比(%)更优选为10：90～80：20、进一步优选为30：70～70：30。
构成本发明中使用的低熔点纤维的聚烯烃系树脂成分A的质量比(%)小于2时，无纺布中的纤维表面积变小，难以实现目标的高捕集效率。
此外，构成本发明的高熔点纤维的至少一部分的高熔点树脂成分B的质量比(%)小于10时，无法充分得到成分B的存在所致的熔粘和纤维变形的降低效果，难以实现目标的低压损。此外，本发明的混纤无纺布中，还可以在不损害本发明效果的范围内含有聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂B以外的成分。
作为本发明的混纤无纺布的制造方法，并不限于特定的制造方法，可举出例如：熔喷法、纺粘法、静电纺纱法、和将另外制造的短纤维或长纤维交织或混合后根据需要进行粘接的方法等。此外，制造低熔点纤维和高熔点纤维的步骤并不需要一定相同。例如，通过静电纺纱法纺丝低熔点纤维、通过熔喷法纺丝高熔点纤维的方法；通过熔喷法纺丝低熔点纤维、通过纺粘法纺丝高熔点纤维的方法；通过熔喷法纺丝低熔点纤维、通过将另外制造的短纤维吹入作为高熔点纤维进行混合的方法等，可以组合2种以上的方法。
其中，从不需要复杂的步骤，且可同时纺丝制造数均纤维直径为0.3μm～7.0μm的细纤维组和数均纤维直径为15μm～100μm的粗纤维组的观点出发，优选采用熔喷法。作为熔喷法中的纺丝条件，有聚合物排出量、喷嘴温度、加压空气压力、加压空气温度等，通过进行这些纺丝条件的最优化，可以得到具有所期望纤维直径和纤维根数比例的混纤无纺布。具体地，通过适宜组合下述操作可以得到具有所期望纤维直径和纤维根数比例的混纤无纺布：使用熔融粘度小的原料作为低熔点纤维的原料，使用熔融粘度大的原料作为高熔点纤维的原料；将低熔点纤维从排出孔排出的聚合物单孔排出量设为较小值、将高熔点纤维从排出孔排出的聚合物单孔排出量设为较大值；使低熔点纤维的排出孔的数目多于高熔点纤维的排出孔的数目。
作为制造本发明的混纤无纺布的设备，采用熔喷法时的设备中可以使用例如美国专利第3981650号说明书中记载的在1个纺丝喷嘴上不同树脂流出的纺丝孔以一列并排的结构的纺丝喷嘴。所得纤维网中，2种纤维得到更均匀地混合。此外，例如还可使用如日本特开平8-13309号公报中记载的，将低熔点纤维和高熔点纤维通过不同的纺丝喷嘴纺丝并混合的方法。此外，还可以将另外制造的包含低熔点纤维的无纺布和包含高熔点纤维的无纺布层叠、然后实施针刺等交织处理。从可通过单一步骤得到2种纤维更均匀混合的无纺布的角度出发，更优选使用在1个纺丝喷嘴上不同树脂流出的纺丝孔以一列并排的结构的纺丝喷嘴。
通过熔喷法制造本发明的混纤无纺布时，排出低熔点纤维和高熔点纤维的喷嘴的孔数(个)之比优选为1：15～15：1、更优选为1：1～11：1、进一步优选为2：1～7：1。低熔点纤维的排出孔的数目少时，难以实现本发明优选的纤维根数之比。此外，高熔点纤维的排出孔的数目与低熔点纤维的排出孔的数目相比过少时，难以使低熔点纤维均匀分散于混纤无纺布的平面上。将低熔点纤维的排出孔和高熔点纤维的排出孔配置为一列时，2种排出孔可以交替排列，也可以通过替代其的所期望的方法来排列。例如，也可以将2种排出孔a和b采用如abba、aabbbaa、aaaabbbaaaa的排列。从得到均匀的无纺布的观点出发，优选2种排出孔交替排列的形态。此外，根据需要，也可以具备低熔点纤维和高熔点纤维以外的第三种纤维的排出孔。
将本发明的混纤无纺布使用在1个纺丝喷嘴上不同树脂流出的纺丝孔并排的结构的纺丝喷嘴来进行纺丝时，由聚烯烃系树脂成分A构成的纤维的表观纺丝速度与由高熔点树脂成分B构成的纤维的表观纺丝速度相比，快20倍～500倍是优选的。更优选为40倍～200倍、进一步优选为50倍～100倍。通过由同一喷嘴同时排出表观纺丝速度大不相同的纤维，可以以单一的步骤得到具备所期望的纤维直径和纤维根数比例的混纤无纺布。表观纺丝速度之比较其小时，所期望的纤维直径和纤维根数比例的实现则需要增大2种聚合物的排出孔数之比，难以使2种纤维均匀地分散于混纤无纺布中。
上述表观纺丝速度通过下式算出。
[数学式1]
本文中，表观纺丝速度与通常的熔融纺丝中所使用的纺丝速度的算出方法相同，但纤维通过熔喷法进行纺丝时，与实际的纺丝速度未必一致。从同一模头排出的纤维中，增大表观纺丝速度之差可通过增大所使用的树脂原料的熔融粘度之差来实现。本发明的混纤无纺布中，优选使用低粘度原料作为聚烯烃系树脂成分A，使用高粘度原料作为高熔点树脂成分B。
通过熔喷法制造本发明的混纤无纺布时，捕集距离(喷嘴排出孔和收集器间的距离、DCD)优选为5cm～30cm的范围、进一步优选为10cm～25cm。捕集距离增大时，纺丝后的纤维彼此的缠结增加，作为过滤器有效发挥功能的纤维表面积减少。此外，由于无纺布的单位面积重量不均也变差，因而不适合作为过滤器滤材。此外，过于减小捕集距离时，由于是在纤维的固化未充分进行的状态下进行片材化，因而纤维间熔粘增加，造成纤维表面积的减少和压损的上升。作为收集器的形态，可以使用例如：滚筒(ドラム)方式、输送机(コンベア)方式、如日本特开2011-168903号公报中公开的组合滚筒-输送机的方式、和如美国专利5783011号说明书等中公开的圆筒过滤器状的收集器等。
本发明的混纤无纺布通过将至少2种具有不同平均纤维直径的纤维混合而成，从而实现高过滤器性能。该机制尚不明确，但推测如下。2种纤维之中，平均纤维直径小的低熔点纤维在本发明的混纤无纺布中担负提高捕集效率的功能。此外，平均纤维直径大的高熔点纤维在本发明的混纤无纺布中主要担负低压损化功能。平均纤维直径小的低熔点纤维由于比表面积大，因而可以高效地将粒子捕集至纤维表面。在该低熔点纤维的网络中，通过混合平均纤维直径大的高熔点纤维，从而在低熔点纤维之间产生大的空隙。通过该纤维间空隙的存在，无纺布的透气性提高，压力损失变小。为了更有效地发挥该效果，2种纤维优选为在无纺布的厚度方向上均匀混合的状态。
本文中，纤维的平均纤维直径是指数均纤维直径，可通过对无纺布表面或截面拍摄显微镜照片、测量图像中存在的纤维的纤维直径、并算出其平均值而得。此外，上述纤维直径是指纤维的截面形状为正圆时的其直径。纤维并非正圆时，是指将纤维相对于轴方向取垂直截面时的最长直径。
低熔点纤维的优选数均纤维直径为0.3μm～7.0μm、更优选为0.5μm～3.0μm、进一步优选为1.0μm～2.0μm的范围。数均纤维直径大时，纤维的比表面积变小，有时得不到充分的粒子捕集能力。为了提高捕集效率，低熔点纤维经带电处理为更优选的方式。
本发明的混纤无纺布中，每1.00mm无纺布截面含有1根以上纤维直径为20μm～100μm的高熔点纤维。更优选为3根以上、进一步优选为10根以上。本文中，每1.00mm无纺布截面的纤维根数可通过下述方法得到：通过各种显微镜观察与无纺布面垂直，且相互垂直的2个无纺布截面，对于各个截面测量每截面长度的通过的纤维的根数，进而将各个截面的值求平均而得。高熔点纤维不含20μm以上的纤维时，支撑纤维间的空隙的效果变小。此外，混纤无纺布的每1mm截面所含的纤维直径20μm～100μm的高熔点纤维的数目小于1根时，支撑纤维间的空隙的效果也变小。
高熔点纤维的优选数均纤维直径为15μm～100μm、更优选为20μm～50μm、进一步优选为20μm～40μm。高熔点纤维的数均纤维直径较其小时，支撑纤维间的空隙的效果有时变小。此外，高熔点纤维的数均纤维直径较其大时，为了形成高熔点纤维而需要大量的树脂原料，因而有时在经济上不利。
本发明的混纤无纺布中，构成无纺布的纤维整体的数均纤维直径为0.3μm～10μm以下的范围、更优选为0.5μm～7.0μm、更优选为0.5μm～2.0μm。本发明的混纤无纺布中，具有更小数均纤维直径的低熔点纤维的根数与纤维直径20μm以上的高熔点纤维的根数相比，为压倒性地多的构成。因此，无纺布整体的平均纤维直径变小。通过以构成无纺布的纤维整体的数均纤维直径为该范围的方式来设计低熔点纤维、高熔点纤维的纤维直径、纤维根数，可以得到兼顾低压力损失和高捕集效率的混纤无纺布。构成混纤无纺布的纤维整体的数均纤维直径若比该值大，则纤维的比表面积变小、无法获得充分的捕集效率。此外，若比该范围小，则压力损失增大。
高熔点纤维是由具有高于聚烯烃系树脂成分A的熔点的高熔点树脂成分B构成。通过高熔点纤维含有高熔点树脂成分B，可以抑制纤维间的熔粘、纤维的变形，高效地发挥空隙支撑效果。高熔点纤维只要在纤维的一部分含有高熔点树脂成分B，则可在不损害本发明效果的范围内含有其它成分。例如，作为高熔点纤维，可使用在芯中使用高熔点树脂成分B，并使用其它树脂成分C作为鞘进行复合得到的纤维；或者在鞘中使用高熔点树脂成分B，并使用其它树脂成分C作为芯进行复合得到的纤维。前者的情形中，作为高熔点纤维的效果，至少可得到抑制纤维变形的效果。后者的情形中，作为高熔点纤维的效果，至少可得到抑制纤维间熔粘的效果。
此外，进行复合时，可以是聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B的复合、或者是聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B和其它成分C的3成分复合等。作为复合的形状，除了芯鞘型之外，还可以采用包括并列型、偏心芯鞘型、和海岛型等复合形态的其它公知的复合形态。此外，高熔点纤维的截面形状可以采用任意形状，除了圆型之外，还可以是三角型、Y型、扁平型、多瓣型、和扁平型等形状。
本发明的混纤无纺布中，低熔点纤维的根数相对于高熔点纤维的根数，优选多50倍～5000倍、更优选60倍～1000倍、进一步优选90倍～500倍。本文中，纤维的根数之比可如下得到：在混纤无纺布中，取任意的、与无纺布面垂直且相互垂直的2个截面时，测量通过这些截面的纤维的根数之比的平均值，由此得到。
本发明的混纤无纺布中，由于纤维直径小的低熔点纤维与纤维直径大的高熔点纤维相比为压倒性地多的构成，因而本发明的混纤无纺布可以在含有20μm以上的极粗纤维的同时增大无纺布的比表面积。藉此，可以实现高捕集效率。
此外，通过低熔点纤维的根数与高熔点纤维的根数相比极其多，高熔点纤维的数均纤维直径与低熔点纤维的数均纤维直径相比极其大的特征性的纤维构成，可以形成低熔点纤维占混纤无纺布的表面积的大部分的状态。因此，对混纤无纺布实施带电处理时，即使高熔点纤维含有电荷保持性低的成分时，作为无纺布整体也可以具有高的带电性、电荷保持性。
相对于高熔点纤维的根数的低熔点纤维的根数比前述值少时，得不到目标的高捕集效率，特别是在带电处理时该性能降低显著。该性能降低在选择聚丙烯作为聚烯烃系树脂成分A时特别显著。聚丙烯价格低廉并且带电性、电荷保持性高。由于该特性，因而被广泛用作带电过滤器材料。但是，熔点较聚丙烯更高的树脂大都电荷保持性低。本发明通过具有前述纤维根数的比率，可以在含有高熔点树脂成分的同时发挥高的过滤器性能。
在确定本发明的混纤无纺布所含有的低熔点纤维和高熔点纤维的纤维直径、数均纤维直径和纤维根数比时，作为判别两纤维的方法，可以使用各种方法。例如，可以采用利用2种纤维的熔点差异、或对药液的耐性差异，仅使一种纤维消失，对剩余的纤维使用光学显微镜、扫描型电子显微镜等各种显微镜测定纤维直径的方法。此外，还可采用利用显微拉曼分光法、显微红外分光法、电子射线微分析仪、和飞行时间型二次离子质量分析法等可分析各种微小区域的物质分布的方法，一边判断纤维的成分一边进行测量的方法。例如，本发明的混纤无纺布中，为了确认高熔点纤维的数均纤维直径比低熔点纤维的数均纤维直径大，可以采取在2种成分的熔点之间的温度下对混纤无纺布进行热处理，并将使低熔点纤维熔解时的无纺布整体的数均纤维直径与热处理前的平均纤维直径进行比较的方法。
本发明的混纤无纺布的单位面积重量优选为5g/m2以上、更优选为10g/m2以上，在用作空气过滤器用的滤材时，进一步优选的方式是15g/m2以上。单位面积重量过小的混纤无纺布的强度降低，因而制造时的无纺布的运输性方面会发生问题。此外，混纤无纺布的单位面积重量优选为1000g/m2以下、更优选为200g/m2以下，在用作空气过滤器用的滤材时，进一步优选的方式是40g/m2以下。单位面积重量过大的混纤无纺布在制造成本方面不利。
本发明的混纤无纺布中，每单位截面长度・单位面积重量的纤维直径20μm～100μm的高熔点纤维的根数优选为0.10(根・m2/(g・mm))以上、更优选为0.20(根・m2/(g・mm))以上、进一步优选为0.30(根・m2/(g・mm))以上。每单位截面・单位面积重量的纤维根数用下式定义。每单位截面・单位面积重量的纤维直径20μm～100μm的高熔点纤维的根数若过少，则无法在无纺布整个面获得高熔点纤维的效果，
[数学式2]
本发明的混纤无纺布理想的是经带电处理(驻极体处理)。特别是若制为驻极体化无纺布片材，则可通过静电吸附效果进一步得到低压力损失、高捕集效率。驻极体化的方法没有特别限定，但在得到具有高性能的无纺布方面，可优选使用对无纺布赋予水后使之干燥，由此进行驻极体化的方法。作为将水赋予混纤无纺布的方法，有为了使水浸透至无纺布内部而以充分的压力将水的喷流或水滴流喷雾的方法；或者在赋予水后或在赋予的同时从混纤无纺布的单侧进行抽吸而使水浸透至无纺布内的方法；在异丙醇、乙醇和丙酮等水溶性有机溶剂和水的混合溶液中浸渍混纤无纺布而使水浸透至无纺布内部的方法等，但驻极体化的方法并不限于这些范围。
本发明的混纤无纺布表现出适宜用作过滤器的滤材的高捕集效率。作为带电处理后的捕集效率的值，风速4.5m/min下的空气中的0.3μm～0.5μm聚苯乙烯粒子的捕集效率优选为90.00%以上、更优选为99.00%以上、进一步优选为99.90%以上。特别是表现出99.90%以上的捕集效率的混纤无纺布可以适宜地用作高精度空气过滤器的滤材。
此外，通常捕集效率与单位面积重量相关。对于本发明的混纤无纺布，相当于通过下式算出的单位面积重量10g/m2的捕集效率优选为50.0%以上、更优选为75.0%以上、进一步优选的方式是90.0%以上。相当于单位面积重量10g/m2的捕集效率越高，则越可使实现目标捕集效率的单位面积重量减小，在成本方面有利，
[数学式3]
。
本发明的混纤无纺布具有能够在低的压力损失下实现高捕集效率的特征。对于本发明的无纺布，通过下式定义的QF值优选为0.10Pa-1以上、更优选为0.13Pa-1以上、进一步优选的方式是0.16Pa-1以上。QF值的值越大，则越能以低压损实现相同的捕集效率，
[数学式4]
。
进而，本发明的混纤无纺布还可以与其它片材层叠形成层叠纤维无纺布。例如，优选的是将无纺布片材和刚性较其高的片材层叠以提高制品强度来使用，与具有脱臭、抗菌等功能性的片材组合来使用。层叠方法没有特别限定，可举出：使用粘接剂将2种无纺布贴合的方法、或在用熔喷法以外的制法制造的无纺布片材上通过熔喷法进行层叠的方法。另外，作为将2种无纺布贴合的方法，有通过喷雾法散布湿气固化型聚氨酯树脂的方法、散布热塑性树脂、热熔粘纤维并通过热路径使之贴合的方法等，只要可将2种无纺布贴合则对方法没有特别限定。
然而，本发明的混纤无纺布的主要使用用途是过滤器，因而会产生压损上升的贴合方法并不优选。在这点上，利用湿气固化型聚氨酯树脂的喷雾法由于可以不对2片无纺布进行加压而使之贴合，因而贴合时的压力损失的上升少，是优选的方法。
利用本发明，可得到压力损失低、且具有高捕集效率的混纤无纺布，该混纤无纺布可适宜地用作滤材，特别是空气过滤器。
即，本发明的混纤无纺布可以用作过滤器的滤材。该滤材适合全部空气过滤器，尤其是空调用过滤器、空气净化器用过滤器、和汽车座舱过滤器的高性能用途，但其应用范围并不限定于此。
实施例
接着，列举实施例对本发明的混纤无纺布进行具体说明。实施例中使用的特性值通过下述测定方法测定。
(1)无纺布的单位面积重量
对于纵×横＝15cm×15cm的无纺布的质量进行3点测定，将各自得到的值换算为每1m2的值，取其平均值作为无纺布的单位面积重量(g/m2)。
(2)数均纤维直径
从无纺布的任意位置采集纵×横＝3mm×3mm的测定样品12个，以扫描型电子显微镜调节倍率，由采集的样品拍摄纤维表面照片各1张，共计12张。倍率设为200倍～3000倍。对于照片中的纤维直径可清楚确认的纤维，测定全部纤维直径。各纤维直径以有效数字0.1μm的测定精度进行。将该值求和，将除以测定的纤维根数而得的值作为数均纤维直径。数均纤维直径是1.0μm以上设为有效数字2位，小于1.0μm设为有效数字1位算出。
(3)纤维根数
从无纺布的任意位置采集纵×横＝20mm×5mm的无纺布片12个。此时，以12个中的6个无纺布片的长边与剩余6个无纺布片的长边垂直的方式进行采集。使环氧树脂浸渗于采集的无纺布片并固化。在与短边平行的方向上，通过单刃剃刀切断该无纺布片，得到纵×横＝1mm×5mm的片段。对于该片段的切截面，利用扫描型电子显微镜进行拍摄，得到共计12张无纺布截面照片。倍率设为200倍～1000倍，对照片中的纤维截面形状可清楚确认的全部进行计数。
(4)捕集效率和压力损失
在无纺布的纵方向上，于5处采集纵×横＝15cm×15cm的测定用样品，对于各个样品，以图1所示的捕集效率测定装置进行测定。该捕集效率测定装置在设置测定样品M的样品支架1的上游侧连接有粉尘收纳箱2，在下游侧连接有流量计3、流量调节阀4、和鼓风机5。此外，在样品支架1上使用粒子计数器6，通过切换旋塞7，可对测定样品M的上游侧的粉尘个数和下游侧的粉尘个数分别进行测定。进而，样品支架1具备压力计8，可以读取测定样品M的上游与下游的静压差。测定捕集效率时，将聚苯乙烯0.309U10%溶液(制造商：ナカライテスク(株))用蒸馏水稀释至200倍，填充于粉尘收纳箱2。接着，将测定样品M设置于样品支架1，通过流量调节阀4调节风量以使过滤器通过速度为4.5m/min，并使粉尘浓度稳定在1万～4万个/2.83×10-4m3(0.01ft3)的范围，对测定样品M的上游的粉尘个数D和下游的粉尘个数d，用粒子计数器6(リオン社制、KC-01B)对每1个测定样品测定3次，基于JISK-0901：1991“气体中的粉尘试样捕集用过滤材料的形状、尺寸以及性能试验方法(気体中のダスト試料捕集用ろ過材の形状、寸法並びに性能試験方法)”，用下式求出0.3μm～0.5μm粒子的捕集效率(%)。将5个测定样品的平均值作为最终的捕集效率，
捕集效率(%)＝〔1-(d/D)〕×100
其中，
d：下游的粉尘的3次测定总个数
D：上游的粉尘的3次测定总个数。
由于越是高捕集的无纺布则下游的粉尘个数越少，因而捕集效率的值越高。此外，压力损失是用压力计8读取捕集效率测定时的样品M的上游和下游的静压差来求出。将5个测定样品的平均值作为最终的压力损失。
(5)QF值
作为过滤性能指标的QF值是使用前述捕集效率和压力损失通过下式计算。越是低压力损失且高捕集效率则QF值越高，表示过滤性能越良好。
[数学式5]
。
[实施例1]
作为聚烯烃系树脂成分A，使用添加有“CHIMASSORB”(注册商标)944(BASF・ジャパン(株)制)1质量%的聚丙烯(PP)树脂(熔点163℃、MFR＝860g/10min)，作为高熔点树脂成分B，使用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂(熔点225℃)。
使用由2台挤出机和齿轮泵、具备2种排出孔a、b的混纺用熔喷喷嘴(a孔径：0.25mm、b孔径：0.6mm、a孔数：95孔、b孔数：20孔、喷嘴宽150mm、a-a孔间距：1mm、a-b孔间距：2mm、孔排列：b孔之间插入5个a孔排列为一列)、压缩空气发生装置和空气加热机、捕集输送机、和卷取机构成的装置，进行熔喷无纺布的制造。
在各挤出机中分别投入上述成分A的树脂粒料和上述成分B的树脂粒料，在280℃的温度下加热熔融，以上述成分A：成分B的质量比(%)为41：59的方式设定齿轮泵，将上述成分A和成分B分别导入混纺用熔喷喷嘴的a孔和b孔，各自以0.15g/min/孔、1.02g/min/孔的单孔排出量在喷嘴温度280℃的温度条件下排出。将该排出聚合物用压力0.05MPa、温度300℃的温度的加压空气进行细化，通过吹送至设置于距喷嘴排出孔20cm距离的捕集输送机而进行片材化。调节捕集输送机速度，得到单位面积重量为30g/m2的混纤无纺布。
将实施例1中所得的混纤无纺布用175℃的温度的热风干燥机加热处理5分钟，使聚丙烯(PP)纤维熔解。对于该无纺布，测量数均纤维直径和纤维根数，作为高熔点纤维的数均纤维直径。
接着，将实施例1中所得的混纤无纺布用2-氯苯酚处理，使聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维溶解。对于该无纺布，测量数均纤维直径和纤维根数，作为低熔点纤维的数均纤维直径。
接着，使实施例1中所得的混纤无纺布浸渗于纯水/异丙醇的质量比为70/30的混合水溶液，接着自然干燥，由此得到驻极体化熔喷混纤无纺布。测定该驻极体熔喷混纤无纺布的特性值，示于表1。
[实施例2]
作为聚烯烃系树脂成分A，使用添加有“CHIMASSORB”(注册商标)944(BASF・ジャパン(株)制)1质量%的聚丙烯(PP)树脂(熔点163℃、MFR＝1550g/10min)，使聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B的质量比(%)为60：40、孔a的单孔排出量为0.28g/min/孔、孔b的单孔排出量为0.90g/min/孔、加压空气温度为305℃、加压空气压力为0.06MPa，除此以外，通过与实施例1相同的方法制造无纺布。
将实施例2中所得的混纤无纺布用175℃的温度的热风干燥机加热处理5分钟，使聚丙烯(PP)纤维熔解。对于该无纺布，测量数均纤维直径和纤维根数，作为高熔点纤维的数均纤维直径。
接着，将实施例2中所得的混纤无纺布用2-氯苯酚处理，使聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维溶解。对于该无纺布，测量数均纤维直径和纤维根数，作为低熔点纤维的数均纤维直径。
将实施例2中所得的无纺布用与实施例1相同的方法进行驻极体处理后，测定特性值，示于表1。
[实施例3]
作为高熔点树脂成分B，使用共聚有间苯二甲酸11摩尔%的、含有氧化钛0.3质量%的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂(熔点230℃)，使聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B的质量比(%)为41：59、孔b的单孔排出量为1.01g/min/孔、加压空气温度为305℃，除此以外，通过与实施例1相同的方法制造无纺布。
将实施例3中所得的混纤无纺布用175℃的温度的热风干燥机加热处理5分钟，使聚丙烯(PP)纤维熔解。对于该无纺布，测量数均纤维直径和纤维根数，作为高熔点纤维的数均纤维直径。
接着，将实施例3中所得的混纤无纺布用2-氯苯酚处理，使聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维溶解。对于该无纺布，测量数均纤维直径和纤维根数，作为低熔点纤维的数均纤维直径。
将实施例3中所得的无纺布用与实施例1相同的方法进行驻极体处理后，测定特性值，示于表1。
[实施例4]
作为高熔点树脂成分B，使用聚甲基戊烯树脂(熔点235℃、TPX(注册商标)　DX820　三井化学(株)制) ，使聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B的质量比(%)为40：60、孔b的单孔排出量为1.05g/min/孔、加压空气温度为305℃，除此以外，通过与实施例1相同的方法制造无纺布。
对于实施例4中所得无纺布的截面，通过扫描型电子显微镜进行观察，确认到从孔a排出的纤维组的纤维直径小于10μm、从孔b排出的纤维组的纤维直径为10μm以上，具有明确不同的纤维直径分布。以此为基础，对于纤维直径小于10μm的纤维组和纤维直径10μ m以上的纤维组，测定数均纤维直径和纤维根数。
将实施例4中所得的无纺布用与实施例1相同的方法进行驻极体处理后，测定特性值，示于表1。
[比较例1]
作为树脂成分B，使用添加有“CHIMASSORB”(注册商标)944(BASF・ジャパン(株)制)1质量%的聚丙烯树脂(熔点163℃、MFR＝60g/10min)，使聚烯烃系树脂成分A和树脂成分B的质量比(%)为43：57、孔b的单孔排出量为0.90g/min/孔，除此以外，通过与实施例1相同的方法制造无纺布。
对于比较例1中所得无纺布的截面，通过扫描型电子显微镜进行观察，确认到从孔a排出的纤维组的纤维直径小于10μm、从孔b排出的纤维组的纤维直径为10μm以上，具有明确不同的纤维直径分布。以此为基础，对于纤维直径小于10μm的纤维组和纤维直径10μm以上的纤维组，测定数均纤维直径和纤维根数。
将比较例1中所得的无纺布用与实施例1相同的方法进行驻极体处理后，测定特性值，示于表1。
[比较例2]
使混纺用熔喷喷嘴的b孔径为0.4mm，作为成分B，使用添加有“CHIMASSORB”(注册商标)944(BASF・ジャパン(株)制)1质量%的聚丙烯树脂(熔点163℃、MFR＝860g/10min)，使成分A和成分B的质量比(%)为40：60、孔a的单孔排出量为0.19g/min/孔、b的单孔排出量为1.39g/min/孔、喷嘴温度为255℃、加压空气压力为0.15MPa、加压空气温度为265℃，除此以外，通过与实施例1相同的方法制造无纺布。
对于比较例2中所得无纺布的截面，通过扫描型电子显微镜进行观察。从孔a排出的纤维和从孔b排出的纤维的纤维直径接近，无法由观察照片判断是哪一种纤维。因此，无法分别测量2种纤维的数均纤维直径。此外，未观察到具有超过20μm的纤维直径的纤维。
将比较例2中所得的无纺布用与实施例1相同的方法进行驻极体处理后，测定特性值，示于表1。
[表1]
由表1可知，在实施例1中，通过使用混纤熔喷纺丝设备，调节2种原料种类、排出量、加压空气压力、喷嘴温度等，得到了混纤无纺布，该混纤无纺布包含由熔点163℃的聚丙烯构成的数均纤维直径1.5μm的纤维、和由熔点225度的聚对苯二甲酸丁二醇酯构成的数均纤维直径25μm的纤维的混合体。
相同地，在实施例2中，得到了混纤无纺布，该混纤无纺布包含由熔点163℃的聚丙烯构成的数均纤维直径1.8μm的纤维、和由熔点225度的聚对苯二甲酸丁二醇酯构成的数均纤维直径20μm的纤维的混合体。
此外，在实施例3中，得到了混纤无纺布，该混纤无纺布包含由熔点163℃的聚丙烯构成的数均纤维直径1.2μm的纤维、和由熔点230度的共聚聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的数均纤维直径29μm的纤维的混合体。
此外，在实施例4中，得到了混纤无纺布，该混纤无纺布包含由熔点163℃的聚丙烯构成的数均纤维直径1.3μm的纤维、和由熔点235度的聚甲基戊烯构成的数均纤维直径66μm的纤维的混合体。
上述实施例1～4中所得的各混纤无纺布均表现出高捕集效率和低压力损失。
与之相对，比较例1所示的无纺布由于在纤维直径20μm～100μm的粗纤维中不含高熔点成分，因而成为纤维间的熔粘大、压力损失大的无纺布。此外，比较例2所示的无纺布由于在无纺布中不含纤维直径20μm以上且100μm以下的纤维、也不含高熔点纤维，因而无法实现充分的捕集效率。
如上所述，在数均纤维直径不同的2种纤维经混纤而成的无纺布中，通过特定细纤维和粗纤维的数均纤维直径和各纤维的成分，可以得到压力损失低且捕集效率优异的混纤无纺布。
符号说明
1：样品支架
2：粉尘收纳箱
3：流量计
4：流量调节阀
5：鼓风机
6：粒子计数器
7：切换旋塞
8：压力计
M：测定样品。

Claims (9)

1.混纤无纺布，其是至少含有具有相互不同的熔点的2种纤维的无纺布，其特征在于，
低熔点纤维由聚烯烃系树脂成分A构成，高熔点纤维的至少一部分由具有高于前述聚烯烃系树脂成分A的熔点的高熔点树脂成分B构成，前述高熔点纤维的数均纤维直径大于前述低熔点纤维的数均纤维直径，在前述无纺布的截面中，每1.00mm截面长度存在1根以上纤维直径20μm～100μm的高熔点纤维，构成前述无纺布的全部纤维的数均纤维直径在0.3μm～10μm的范围内。
2.权利要求1所述的混纤无纺布，其特征在于，无纺布是由熔喷法制得的无纺布。
3.权利要求1或2所述的混纤无纺布，其特征在于，低熔点纤维的数均纤维直径为0.3μm～7.0μm。
4.权利要求1至3中任一项所述的混纤无纺布，其特征在于，高熔点纤维的数均纤维直径为15μm～100μm。
5.权利要求1至4中任一项所述的混纤无纺布，其特征在于，低熔点纤维的根数相对于高熔点纤维的根数多50倍～5000倍。
6.权利要求1至5中任一项所述的混纤无纺布，其特征在于，对无纺布进行带电处理。
7.层叠片材，其特征在于，含有至少1层权利要求1至6中任一项所述的混纤无纺布。
8.过滤器，其特征在于，含有权利要求1至6中任一项所述的混纤无纺布或权利要求7所述的层叠片材。
9.混纤无纺布的制造方法，该方法是将具有相互不同的熔点的聚烯烃系树脂成分A和高熔点树脂成分B，由设置于同一模具的不同排出孔排出，进行混纺的方法，其特征在于，
前述高熔点树脂成分B的熔点具有高于前述聚烯烃系树脂成分A的熔点的熔点，在制造时的纺丝温度下，前述高熔点树脂成分B的熔融粘度高于前述聚烯烃系树脂成分A，由前述聚烯烃系树脂成分A构成的纤维的表观纺丝速度与由前述高熔点树脂成分B构成的纤维的表观纺丝速度相比，快20倍～500倍。
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