CN111263835B - 混纤无纺布及其制造方法、层叠体及滤材 - Google Patents

混纤无纺布及其制造方法、层叠体及滤材 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种混纤无纺布及其制造方法、层叠体及滤材。本发明的课题在于提供一种尘埃捕集效率高、压力损失低、寿命长、且具备向过滤器的充分的加工强度的过滤器滤材。本发明的混纤无纺布为包含平均纤维直径小于200nm的第一纤维、以及平均纤维直径为200nm～5000nm的范围的第二纤维的混纤无纺布，所述混纤无纺布的单位面积重量为2.1g/m2～15.0g/m2的范围。

Description

混纤无纺布及其制造方法、层叠体及滤材
技术领域
本发明涉及一种混纤无纺布及包含含有所述混纤无纺布的层叠体的过滤器用滤材。
背景技术
自以前起，作为用于去除花粉或粉尘等微细的尘埃(dust)的空气过滤器(airfilter)用的滤材，多使用无纺布制片材(sheet)。对于此种过滤器用的滤材，要求以高效率捕集尘埃的性能(高捕集效率)、以及流体通过滤材时的阻力小的性能(低压力损失)。
另外，自以前起，作为达成高捕集效率与低压力损失的方法，提出有使用有极细纤维的滤材。例如，专利文献1中提出有一种包括平均纤维直径为170nm以下的极细纤维层的滤材。但是，此种滤材虽可获得在单位面积重量低的情况下捕集效率高、且压力损失低的过滤器，但是由于滤材形成致密的矩阵(matrix)体，因此所获得的过滤器难以实现长寿命化。另外，由于平均纤维直径为170nm以下而非常细，因此向过滤器的加工强度(加工时的强度)不充分，存在容易断裂的问题。
作为解决使用极细纤维的滤材中的长寿命化、加工强度的课题的方法，提出有混合有极细纤维与比极细纤维粗的纤维的(混纤)滤材。例如，专利文献2中提出有一种极细纤维无纺布，其中通过静电纺丝形成的静电纺丝纤维、与利用熔喷(melt-blow)法形成的熔喷纤维进行混纤而混合存在。但是，由于是将使用不同原理的纤维制造方法组合，因此存在制造装置变得繁杂而制造困难的问题。另外，例如，专利文献3中提出有一种滤材，其包含：纳米纤维(nano-fiber)的单位面积重量为0.1g/m2～2.0g/m2、纤维直径为10nm～100nm、根数比例为10％～90％的范围的细纤维直径纳米纤维，纤维直径为140nm～1000nm、根数比例为10％～90％的粗纤维直径纳米纤维，以及纤维直径超过100nm且小于140nm、根数比例为0％～10％的纤维。但是，此种纤维构成的滤材中，过滤器寿命及向过滤器的加工强度不充分，因此要求进一步的改善。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006-341233号公报
专利文献2：日本专利特开2009-57655号公报
专利文献3：日本专利特开2014-200701号公报
发明内容
发明所要解决的问题
根据此种情况，本发明的课题为提供一种尘埃捕集效率高、压力损失低、寿命长、进而具备充分的向过滤器的加工强度的过滤器用滤材。
解决问题的技术手段
本发明人等人为了解决所述课题而反复进行了努力研究。结果，发现通过使用如下混纤无纺布而可提供过滤器用滤材，从而完成了本发明，所述混纤无纺布为包含平均纤维直径小于200nm的第一纤维、以及平均纤维直径为200nm～5000nm的范围的第二纤维的混纤无纺布，且通过所述混纤无纺布的单位面积重量为2.1g/m2～15.0g/m2，尘埃捕集效率高，压力损失低，寿命长，进而具备充分的向过滤器的加工强度。
本发明具有以下构成。
[1]一种混纤无纺布，其为包含平均纤维直径小于200nm的第一纤维、以及平均纤维直径为200nm～5000nm的范围的第二纤维的混纤无纺布，所述混纤无纺布的单位面积重量为2.1g/m2～15.0g/m2的范围。
[2]根据所述[1]记载的混纤无纺布，其中第一纤维与第二纤维的根数比为80∶20～98∶2的范围。
[3]根据所述[1]至[2]中任一项记载的混纤无纺布，其中第一纤维的纤维直径的变动系数、及第二纤维的纤维直径的变动系数为0.5以下。
[4]根据所述[1]至[3]中任一项记载的混纤无纺布，其中第一纤维的熔点比第二纤维的熔点高10℃以上。
[5]一种层叠体，其在比容积为5g/cm3以下的基材的至少单面层叠有根据所述[1]至[4]中任一项记载的混纤无纺布。
[6]一种滤材，其使用有根据所述[1]至[4]中任一项记载的混纤无纺布或根据所述[5]记载的层叠体。
[7]一种混纤无纺布的制造方法，包括：通过静电纺丝将形成第一纤维的第一纺丝溶液、与形成第二纤维的第二纺丝溶液纤维化的工序；以及将经纤维化而获得的第一纤维与第二纤维混合而获得无纺布的工序。
发明的效果
通过使用具有以上构成的本发明的混纤无纺布，可提供一种尘埃捕集效率高、压力损失低、寿命长、进而具备向过滤器的充分的加工强度的过滤器用滤材。
具体实施方式
以下，详细说明本发明。
本发明的混纤无纺布的特征在于包含：平均纤维直径小于200nm的第一纤维、以及平均纤维直径为200nm～5000nm的范围的第二纤维。通过设为此种纤维构成，作为过滤器的滤材，可提供一种尘埃捕集效率高、压力损失低、寿命长、且具备向过滤器的充分的加工强度的过滤器用的滤材。
第一纤维的平均纤维直径小于200nm，更优选为10nm～100nm，进而优选为30nm～80nm。若第一纤维的平均纤维直径小于200nm，则所获得的混纤无纺布的比表面积变大，作为过滤器的滤材，在使用混纤无纺布时，可获得具有低的压力损失并且具有高的捕集效率等高的过滤器性能，若为100nm以下，则可获得更优异的过滤器性能，若为80nm以下，则可获得进而优异的过滤器性能。另一方面，随着纤维直径减小，每1根纤维的强度降低，存在引起加工为过滤器时或使用时的纤维的断裂的可能性，若第一纤维的平均纤维直径为10nm以上，则可获得令人满意的单丝强度，若为30nm以上，则可获得充分的单丝强度。第一纤维的纤维直径的变动系数并无特别限定，优选为0.5以下，若为0.3以下则进而优选。若第一纤维的变动系数为0.5以下，则可获得优异的过滤器性能，若为0.3以下，则可获得更优异的过滤器性能。
第二纤维的平均纤维直径为200nm～5000nm的范围，优选为400nm～2000nm的范围，更优选为600nm～1500nm的范围。若第二纤维的平均纤维直径为200nm以上，则不仅混纤无纺布的强度提高、加工性提高，而且第一纤维彼此的纤维间的距离增大，在作为过滤器的滤材使用时，难以因捕集到的尘埃而堵塞，可使过滤器长寿命化。若第二纤维的平均纤维直径为5000nm以下，则即便为比较低的单位面积重量，也可获得与使用相符的效果，可实现过滤器的薄型化或生产性提高。若第二纤维的平均纤维直径为400nm～2000nm的范围，则能够以令人满意的平衡实现过滤器的高强度化、长寿命化、低单位面积重量化、薄型化，若为600nm～1500nm的范围，则可使这些特性以优异的平衡显现。第二纤维的纤维直径的变动系数并无特别限定，优选为0.5以下，若为0.3以下则进而优选。若第二纤维的变动系数为0.5以下，则能够以低单位面积重量获得优异的过滤器性能，因此可实现过滤器的薄型化、小型化，若为0.3以下，则可进而实现薄型化、小型化。
第一纤维与第二纤维的比例(根数比)并无特别限定，第一纤维与第二纤维的根数比优选为80∶20～98∶2的范围，更优选为85∶15～95∶5的范围。若第一纤维与第二纤维的根数比为80∶20以上，则可由单位面积重量比较低的滤材获得高捕集效率的过滤器，可达成压力损失的减低、薄型化、生产性提高，若为98∶2以下，则可实现长寿命化与强度提高。
本发明中的第一纤维及第二纤维的树脂并无特别限定，可例示：聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乳酸、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙醇酸、聚己内酯、聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、纤维素、纤维素衍生物、几丁质(chitin)、壳聚糖、胶原、明胶及这些的共聚物等高分子材料。树脂的重量平均分子量并无特别限定，优选为10,000～10,000,000的范围，更优选为50,000～5,000,000的范围，进而优选为100,000～1,000,000。若重量平均分子量为10,000以上，则第一纤维的纤维形成性、第二纤维的纤维形成性优异，因此优选，若为10,000,000以下，则溶解性或热塑性优异，加工容易，因此优选。
构成本发明的第一纤维与第二纤维的树脂的组合并无特别限定，可使用相同种类的树脂，也可组合不同种类的树脂。不同种类的树脂的组合并无特别限定，可例示：非弹性体树脂/弹性体树脂、高熔点树脂/低熔点树脂、高结晶性树脂/低结晶性树脂、亲水性树脂/疏水性树脂等。例如，通过将包含非弹性体树脂的第一纤维、与包含弹性体树脂的第二纤维组合，可对混纤无纺布赋予伸缩性，在作为空气过滤器用途而进行褶皱(pleats)加工时，发挥抑制由弯曲引起的断裂的效果。弹性体树脂并无特别限定，可例示：聚烯烃系弹性体、聚酯系弹性体、聚氨基甲酸酯系弹性体、聚酰胺系弹性体等。另外，将包含高熔点树脂的第一纤维、与包含低熔点树脂的第二纤维组合，并在小于第一纤维的熔点且第二纤维的熔点以上的温度下进行热处理，从而使第一纤维与第二纤维、或者第二纤维彼此熔接，由此可在维持所获得的混纤无纺布的捕集效率的同时，提高加工强度。进而，在与基材或其他层一体化时，第二纤维与基材或其他层彼此熔接，因此可进一步提高一体化后的层叠体的强度。高熔点树脂/低熔点树脂的组合并无特别限定，优选为熔点差有10℃以上，进而优选为有20℃以上。此种树脂的组合并无特别限定，例如可例示：聚偏二氟乙烯/偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、尼龙66/尼龙6、聚-L-乳酸/聚-D，L-乳酸、聚丙烯/聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯/聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯/聚丙烯等。另外，通过将包含高结晶性树脂的第一纤维、与包含低结晶性树脂的第二纤维组合，可对混纤无纺布赋予尺寸稳定性，在作为过滤器用的滤材使用时，即便在广泛的温度或湿度环境下也可维持过滤器性能。高结晶性树脂并无特别限定，可例示：聚偏二氟乙烯、尼龙6、尼龙66、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚乙二醇等。低结晶性树脂并无特别限定，可例示：偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、乙烯与丙烯的共聚物、聚-D，L-乳酸、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨基甲酸酯、聚乙酸乙烯酯等。
作为过滤器的滤材，出于捕集效率高、压力损失低、寿命长、进而具备向过滤器的充分的加工强度的目的，本发明的混纤无纺布的单位面积重量需要为2.1g/m2～15.0g/m2的范围，优选为3.0g/m2～12.0g/m2的范围，更优选为6.0g/m2～12.0g/m2的范围。若单位面积重量为2.1g/m2以上，则作为过滤器的滤材，寿命长，捕集效率高，可提高向过滤器的加工强度，若为3.0g/m2以上，则作为过滤器的滤材，能够以优异的平衡满足捕集效率、压力损失、寿命、以及向过滤器的加工强度，若为6.0g/m2以上，则作为过滤器的滤材，能够以特别优异的平衡满足捕集效率、压力损失、寿命、以及向过滤器的加工强度。另外，若单位面积重量为15.0g/m2以下，则作为过滤器的滤材，可降低压力损失，若为12.0g/m2以下，则可进一步降低压力损失。
本发明的混纤无纺布并无特别限定，也可与其他无纺布、织布、网状物(net)或微多孔膜等基材层叠一体化。通过与基材层叠一体化，可获得将混纤无纺布与基材的特性复合化的层叠体。在作为空气过滤器的滤材使用时，就加工性或通气性的观点而言，基材优选为无纺布。作为基材的特性，例如可例示力学强度、耐磨耗性、褶皱加工性、粘接特性的赋予等，可根据混纤无纺布的用途或形态来适宜选择此种特性的基材。使混纤无纺布与基材层叠一体化的方法并无特别限定，可通过粘接剂或热熔接将分别制造的混纤无纺布与基材一体化，也可通过在基材上直接纺丝混纤无纺布而一体化，还可通过在基材上直接纺丝混纤无纺布，之后进行热处理而一体化。
基材的单位面积重量并无特别限定，单位面积重量优选为15g/m2以上，更优选为30g/m2以上，进而优选为60g/m2以上。若基材的单位面积重量为15g/m2以上，则可抑制混纤无纺布的收缩、发皱、卷曲(curl)等，并赋予加工强度，若为30g/m2以上，则可赋予令人满意的加工强度，若为60g/m2以上，则可赋予充分的加工强度。基材的比容积并无特别限定，优选为5cm3/g以下，进而优选为3cm3/g以下。若基材的比容积为5cm3/g以下，则层叠体的混纤无纺布面的耐磨耗性提高，可抑制加工时的特性降低，若为3cm3/g以下，则可充分抑制特性降低。
构成基材的原材料只要根据需要适宜选择即可，并无特别限定。作为原材料，例如在使用聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃系原材料时，具有耐化学品性优异的特征，可适宜在需要耐化学品性的液体过滤器等用途中使用。另外，作为原材料，例如在使用聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、或者将这些作为主成分的共聚物等聚酯系原材料时，由于褶皱特性优异，因此可适宜在需要褶皱加工的空气过滤器等用途中使用。聚酯系原材料与热熔等的粘接成分的润湿性高，可适宜在通过热熔粘接来加工制品的情况下使用。关于聚丙烯系或聚酯系的原材料构成表面的基材，可通过超声波进行粘接，因此可适宜地使用。
在通过热处理实施混纤无纺布与基材的一体化时，并无特别限定，优选为使用包含包括低熔点成分与高熔点成分的热熔接性复合纤维的无纺布作为基材。热熔接性复合纤维的原材料的组合、复合形态、剖面形状并无特别限定，可使用公知者。作为原材料的组合，可例示：共聚聚对苯二甲酸乙二酯与聚对苯二甲酸乙二酯、共聚聚对苯二甲酸乙二酯与聚丙烯、高密度聚乙烯与聚丙烯、高密度聚乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯、共聚聚丙烯与聚丙烯、共聚聚丙烯与聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯与聚对苯二甲酸乙二酯等。进而，若考虑到原材料的获得容易性等，优选为可例示：共聚聚对苯二甲酸乙二酯与聚对苯二甲酸乙二酯、高密度聚乙烯与聚丙烯、高密度聚乙烯与聚对苯二甲酸乙二酯等。另外，作为剖面的复合形态，例如可例示芯鞘型、偏心芯鞘型、或并列型等。纤维的剖面形状也无特别限定，除了一般的圆形以外，还可采用椭圆形、中空形、三角形、四边形、八叶形等异形剖面等所有的剖面形状。
制造包含所述热熔接性复合纤维的无纺布的方法并无特别限定，可使用梳理法、抄纸法、气流成网(airlaid)法、熔喷法或纺粘法等公知的制造方法。关于加工为无纺布时的纤维粘接方法，并无特别限定，例如可列举：基于热风(air through)加工的热熔接或基于压花加工的热压接、基于针刺(needle punch)或水刺(spunlace)加工的纤维交织、利用粘接剂的化学结合(chemical bond)等。
本发明的层叠体也可在其至少单面或两面进而层叠选自由无纺布、织布、网状物及微多孔膜所组成的群组中的至少一层。通过在层叠体的混纤无纺布面层叠选自由无纺布、织布、网状物及微多孔膜所组成的群组中的至少一层，混纤无纺布面不会露出至表面，因此加工性进一步提高。另外，通过在层叠体的至少一面层叠选自由无纺布、织布、网状物及微多孔膜所组成的群组中的至少一层作为预捕集层，可进一步提高过滤器寿命。此种层并无特别限定，优选为利用梳理法、抄纸法、气流成网法、熔喷法或纺粘法制造的无纺布。
用于在本发明的层叠体上进而层叠选自由无纺布、织布、网状物及微多孔膜所组成的群组中的至少一层的制造方法并无特别限定，可例示：在基材上直接纺丝混纤无纺布而制作层叠体，并在后续工序中，将选自由无纺布、织布、网状物及微多孔膜所组成的群组中的至少一种层进而层叠于层叠体上而一体化的方法；或将选自由无纺布、织布、网状物及微多孔膜所组成的群组中的至少一种层与基材一体化而形成片材，并在如此形成的片材上直接纺丝混纤无纺布而一体化的方法等。这些一体化的方法并无特别限定，可采用：利用经加热的平滑辊或压花辊的热压接处理、利用热熔剂或化学粘接剂的粘接处理、利用循环热风或辐射热的热粘接处理等。
若为不会显著损及本发明的效果的范围，则本发明的混纤无纺布及层叠体也可根据目的而实施驻极体加工、防静电加工、疏水加工、亲水加工、抗菌加工、紫外线吸收加工、近红外吸收加工、防污加工等。
本发明的混纤无纺布、层叠体并无特别限定，可适宜作为过滤器用的滤材使用。在将本发明的混纤无纺布作为滤材来使用时，其用途并无特别限定，可为空调或洁净室等中所使用的气体过滤器，也可为排水或涂料、研磨粒子等的过滤中所使用的液体过滤器。过滤器的形状也无特别限定，可为平膜型过滤器、褶皱加工后的褶皱过滤器、或卷成圆筒状的深层过滤器(depth filter)。本发明的混纤无纺布为平均纤维直径小于200nm的第一纤维、与平均纤维直径为200nm～5000nm的第二纤维的混纤无纺布，因此捕集效率高、压力损失低、寿命长、且在加工为过滤器时不会受到破损等损伤，可维持缘于细纤维的高过滤性能
关于本发明的混纤无纺布、层叠体，在作为空气过滤器的滤材使用时，使空气以流速5.3cm/秒通过时的压力损失优选为30Pa～300Pa的范围，更优选为50Pa～250Pa的范围，进而优选为70Pa～200Pa的范围。若压力损失为30Pa以上，则可获得充分的捕集效率，若为300Pa以下，则发挥减低作为空气过滤器的滤材使用时的消耗电力、减低对风扇的负荷等效果。另外，使包含粒子径0.3μm左右的粒子的空气以5.3cm/秒通过时的所述粒子的捕集效率优选为90％以上，更优选为99％以上。进而，PF值(＝log(1-捕集效率/100)/压力损失×1000)优选为12以上，进而优选为15以上。PF值是作为表示空气过滤器滤材的捕集性能的大小的指标而使用的值，性能越好PF值越大。空气过滤器的寿命并无特别限定，例如可利用对包含粒子径0.3μm左右的粒子的空气以流速5.3cm/秒进行连续通风、且压力损失上升250Pa时的粒子的附着重量来评价。附着重量越多，是指越可作为长寿命的空气过滤器滤材来使用。作为捕捉粒子，可为氯化钠等固体粒子，也可为聚-α-烯烃(poly-α-olefin)或邻苯二甲酸二辛酯液状粒子。使用聚-α-烯烃时的附着重量并无特别限定，优选为15mg/100cm2以上，更优选为20mg/100cm2以上，进而优选为30mg/100cm2以上。捕集效率、压力损失、PF值及附着重量可通过适宜变更第一纤维、第二纤维的平均纤维直径或单位面积重量、根数比例来调整。
本发明的混纤无纺布并无特别限定，优选为利用静电纺丝法来制造。通过使用静电纺丝法，可均匀地纺丝极细纤维，可获得优异的过滤器特性。所谓静电纺丝法，是指在喷出纺丝溶液的同时，使电场发挥作用，而将喷出的纺丝溶液纤维化，并在收集器(collector)上以无纺布状捕集亚微米级(submicron order)的纳米纤维的方法。静电纺丝的方式并无特别限定，可列举通常已知的方式，例如使用1根或多根针的针方式、通过对针前端喷附气流来提高每1根针的生产性的吹气(air blow)方式、在1个喷丝头(spinneret)设置有多个溶液喷出孔的多孔喷丝头方式、使用半浸渍于溶液槽中的圆柱状或螺旋线状的旋转电极的自由面(free surface)方式、将通过供给空气而在聚合物溶液表面产生的气泡作为起点来进行电场纺丝的电气泡(electro bubble)方式等，可鉴于所要求的纳米纤维的品质、生产性、或操作性来适宜选择。作为本发明中的混纤无纺布的静电纺丝方法，特别优选为针方式、吹气方式、多孔喷丝头方式。
作为纺丝溶液，若具有可纺性，则并无特别限定，可使用使树脂分散于溶媒中而成的溶液、使树脂溶解于溶媒中而成的溶液、通过热或激光照射使树脂熔融而成的溶液等。为了获得非常细且均匀的纤维，优选为使用使树脂溶解于溶媒中而成的溶液作为纺丝溶液。
作为使树脂分散或溶解的溶媒，例如可列举：水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲苯、二甲苯、吡啶、甲酸、乙酸、四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿、1，1，2，2-四氯乙烷、1，1，1，3，3，3-六氟异丙醇、三氟乙酸及这些的混合物等。混合使用时的混合率并无特别限定，可鉴于所要求的可纺性或分散性、所获得的纤维的物性来适宜设定。
出于提高静电纺丝的稳定性或纤维形成性的目的，纺丝溶液中可进而含有表面活性剂。表面活性剂例如可列举：十二烷基硫酸钠等阴离子性表面活性剂、溴化四丁基铵等阳离子表面活性剂、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单月桂酸酯等非离子性表面活性剂等。关于表面活性剂的浓度，相对于纺丝溶液而优选为5重量％以下的范围。若为5重量％以下，则可获得与使用相符的效果，因此优选。
若为不会显著损及本发明的效果的范围，则也可包含亲水化剂、疏水化剂、耐候剂、稳定剂等所述以外的成分作为纺丝溶液的成分。
纺丝溶液的制备方法并无特别限定，可列举搅拌或超声波处理等方法。另外，混合的顺序也无特别限定，可同时混合，也可逐次混合。关于通过搅拌制备纺丝溶液时的搅拌时间，若使树脂均匀地溶解或分散于溶媒中，则并无特别限定，例如可搅拌1小时～24小时左右。
为了通过静电纺丝获得纤维，优选为将纺丝溶液的粘度制备为10cP～10,000cP的范围，更优选为50cP～8,000cP的范围。若粘度为10cP以上，则可获得用于形成纤维的可纺性，若为10,000cP以下，则容易喷出纺丝溶液。若粘度为50cP～8,000cP的范围，则可在广泛的纺丝条件范围内获得良好的可纺性，因此更优选。纺丝溶液的粘度可通过适宜变更纤维形成性材料的分子量、浓度或溶媒的种类或混合率来调整。
纺丝溶液的温度并无特别限制，可为常温(约26℃)，也可加热或冷却而为比常温高的温度或低的温度。作为喷出纺丝溶液的方法，例如可列举使用泵使填充于注射器(syringe)的纺丝溶液自喷嘴喷出的方法等。喷嘴的内径并无特别限定，优选为0.1mm～1.5mm的范围。另外，喷出量并无特别限定，优选为0.1mL/hr～10mL/hr。
作为使电场作用于纺丝溶液的方法，若可在喷嘴与收集器形成电场，则并无特别限定，例如，也可对喷嘴施加高电压而使收集器接地。关于施加的电压，若可形成纤维，则并无特别限定，优选为5kV～100kV的范围。另外，关于喷嘴与收集器的距离，若可形成纤维，则并无特别限定，优选为5cm～50cm的范围。收集器只要可捕集纺丝后的纤维即可，其原材料或形状等并无特别限定。作为收集器的原材料，可适宜使用金属等导电性材料。收集器的形状并无特别限定，例如可列举平板状、轴(shaft)状、传送带(conveyor)状等。若收集器为平板状，则能够以片状捕集纤维集合体，若为轴状，则能够以管状捕集纤维集合体。若为传送带状，则可连续地制造以片状捕集的纤维集合体。本发明的混纤无纺布的捕集方法并无特别限定，可例示：使用滚筒状的旋转收集器，并在相对于旋转方向的水平方向上配置喷出第一纤维的针、与喷出第二纤维的针，在相对于旋转方向的垂直方向上使各针横动(traverse)的方法；使用传送带状的收集器，并在相对于传送带可动方向的垂直方向上配置各针、或多孔喷丝头，使各针、或多孔喷丝头在相对于传送带可动方向的垂直方向上横动的方法；使用以交替喷出第一纤维的纺丝溶液与第二纤维的纺丝溶液的方式配置有孔的多孔喷丝头的方法等。在使用滚筒状旋转收集器时，例如，可例示：滚筒状旋转收集器的直径为50mm～300mm、转数为10rpm～3000rpm、针间距离为1.5cm～20.0cm、横动宽度为100mm～500mm、横动速度为10mm/秒～300mm/秒、纺丝时间为0.1小时～10小时的范围。
实施例
下述的实施例只不过是以例示为目的。本发明的范围并不限定于本实施例。
以下示出实施例中所示出的物性值的测定方法与定义。
<平均纤维直径>
使用日立股份有限公司制造的扫描式电子显微镜(SU-8000)，以5000倍～30000倍观察混纤无纺布的表面，使用图像分析软件测定50根纤维的直径，将50根纤维的纤维直径的平均值作为平均纤维直径，算出变动系数。
<过滤器性能>
使用TSI公司制造的过滤器效率自动检测装置(型号(Model)8130)，测定使聚-α-烯烃(粒子径：0.20μm(个数中央直径)、粒子浓度：150mg/m3)以5.3cm/秒的测定流速通过样品时的压力损失及捕集效率。
另外，使用TSI公司制造的过滤器效率自动检测装置(型号(Model)8130)，测定对聚-α-烯烃(粒子径：0.20μm(个数中央直径)、粒子浓度：150mg/m3)以5.3cm/秒的测定流速连续通风、且压力损失上升250Pa时的粒子的附着重量，判断过滤器的寿命。所述附着重量越多，表示过滤器寿命越长。
纺丝溶液1
制备包含阿科玛(ARKEMA)公司制造的聚偏二氟乙烯(卡纳(Kynar)3120-50；熔点165℃)11重量份、N，N-二甲基甲酰胺53.4重量份、四氢呋喃35.6重量份、十二烷基硫酸钠0.05重量份的纺丝溶液。
纺丝溶液2
制备包含阿科玛(ARKEMA)公司制造的聚偏二氟乙烯(卡纳(Kynar)3120-50；熔点165℃)13重量份、N，N-二甲基甲酰胺52.2重量份、四氢呋喃34.8重量份、十二烷基硫酸钠0.05重量份的纺丝溶液。
纺丝溶液3
制备包含阿科玛(ARKEMA)公司制造的聚偏二氟乙烯(卡纳(Kynar)3120-50；熔点165℃)16重量份、N，N-二甲基甲酰胺50.4重量份、四氢呋喃33.6重量份、十二烷基硫酸钠0.05重量份的纺丝溶液。
纺丝溶液4
制备包含阿科玛(ARKEMA)公司制造的聚偏二氟乙烯(卡纳(Kynar)3120-50；熔点165℃)20重量份、N，N-二甲基甲酰胺48重量份、四氢呋喃32重量份、十二烷基硫酸钠0.05重量份的纺丝溶液。
纺丝溶液5
制备包含阿科玛(ARKEMA)公司制造的聚偏二氟乙烯(卡纳(Kynar)2500-20；熔点125℃)25重量份、N，N-二甲基甲酰胺52.5重量份、四氢呋喃22.5重量份的纺丝溶液。
纺丝溶液6
制备包含阿科玛(ARKEMA)公司制造的聚偏二氟乙烯(卡纳(Kynar)2500-20；熔点125℃)25重量份、N，N-二甲基甲酰胺37.5重量份、四氢呋喃37.5重量份的纺丝溶液。
纺丝溶液7
制备包含阿科玛(ARKEMA)公司制造的聚偏二氟乙烯(卡纳(Kynar)2500-20；熔点125℃)25重量份、N，N-二甲基甲酰胺22.5重量份、四氢呋喃52.5重量份的纺丝溶液。
[实施例1]
作为捕集部，使用直径200mm的滚筒状旋转收集器，在收集器表面安装聚对苯二甲酸乙二酯制无纺布(单位面积重量：18g/m2，比容积：3.8cm3/g)。继而，在相对于旋转收集器的旋转方向的水平方向上安装2根内径0.22mm的针。将纺丝溶液1及纺丝溶液4均以1.0mL/hr供给至各针前端，同时对针施加30kV的电压，静电纺丝包含熔点不同的聚偏二氟乙烯的极细纤维。针前端与接地的收集器间的距离是设为15cm。使滚筒状旋转收集器的旋转速度为50rpm，并使针以200mm的宽度、100mm/秒的速度相对于旋转方向在垂直方向上横动，进行1小时纺丝，由此，在基材上层叠单位面积重量为2.20g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为87.8∶12.2。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为187Pa，捕集效率为99.95％，PF值为17.75，过滤器寿命为16.2mg/100cm2。即便摩擦层叠体的混纤无纺布面也未发生起毛，耐磨耗性或加工性优异。
[实施例2]
作为捕集部，使用直径200mm的滚筒状旋转收集器，在收集器表面安装聚对苯二甲酸乙二酯制无纺布(单位面积重量：18g/m2，比容积：3.8cm3/g)。继而，在相对于旋转收集器的旋转方向的水平方向上安装2根内径0.22mm的针。将纺丝溶液1及纺丝溶液5分别以1.0mL/hr及3.0mL/hr供给至各针前端，同时对针施加30kV的电压，静电纺丝包含熔点不同的聚偏二氟乙烯的极细纤维。针前端与接地的收集器间的距离是设为15cm。使滚筒状旋转收集器的旋转速度为50rpm，并使针以200mm的宽度、100mm/秒的速度相对于旋转方向在垂直方向上横动，进行1小时纺丝，由此，在基材上层叠单位面积重量为6.49g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为83.5∶16.5。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为241Pa，捕集效率为99.99％，PF值为16.52，过滤器寿命为25.9mg/100cm2。即便摩擦层叠体的混纤无纺布面也未发生起毛，耐磨耗性或加工性优异。
[实施例3]
代替纺丝溶液5而使用纺丝溶液6，除此以外，与实施例2同样地在基材上层叠单位面积重量为6.39g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为93.3∶6.7。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为177Pa，捕集效率为99.95％，PF值为18.44，过滤器寿命为37.6mg/100cm2。即便摩擦层叠体的混纤无纺布面也未发生起毛，耐磨耗性或加工性非常优异。
[实施例4]
代替纺丝溶液5而使用纺丝溶液7，除此以外，与实施例2同样地在基材上层叠单位面积重量为5.73g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为97.5∶2.5。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为161Pa，捕集效率为99.94％，PF值为20.19，过滤器寿命为41.7mg/100cm2。即便摩擦层叠体的混纤无纺布面也未发生起毛，耐磨耗性或加工性非常优异。
[实施例5]
代替纺丝溶液1而使用纺丝溶液2，除此以外，与实施例3同样地在基材上层叠单位面积重量为6.42g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为88.0∶12.0。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为198Pa，捕集效率为99.89％，PF值为14.89，过滤器寿命为35.3mg/100cm2。即便摩擦层叠体的混纤无纺布面也未发生起毛，耐磨耗性或加工性非常优异。
[实施例6]
代替纺丝溶液1而使用纺丝溶液3，除此以外，与实施例3同样地在基材上层叠单位面积重量为6.79g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为83.5∶16.5。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为168Pa，捕集效率为99.06％，PF值为12.08，过滤器寿命为48.8mg/100cm2。即便摩擦层叠体的混纤无纺布面也未发生起毛，耐磨耗性或加工性非常优异。
[实施例7]
作为捕集部，使用直径200mm的滚筒状旋转收集器，在收集器表面安装聚对苯二甲酸乙二酯制无纺布(单位面积重量：18g/m2，比容积：3.8cm3/g)。在相对于旋转收集器的旋转方向的水平方向上安装3根内径0.22mm的针，自其中2根以1.0mL/hr供给纺丝溶液1，自剩余的1根以3.0mL/hr供给纺丝溶液6，同时对针施加30kV的电压，静电纺丝包含熔点不同的聚偏二氟乙烯的极细纤维。针前端与接地的收集器间的距离是设为15cm。使滚筒状旋转收集器的旋转速度为50rpm，并使针以200mm的宽度、100mm/秒的速度相对于旋转方向在垂直方向上横动，进行0.5小时纺丝，由此，在基材上层叠单位面积重量为3.66g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为96.5∶3.5。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为138Pa，捕集效率为99.81％，PF值为19.60，过滤器寿命为30.5mg/100cm2。即便摩擦层叠体的混纤无纺布面也未发生起毛，耐磨耗性或加工性优异。
[实施例8]
作为捕集部，使用直径200mm的滚筒状旋转收集器，在收集器表面安装聚对苯二甲酸乙二酯制无纺布(单位面积重量：18g/m2，比容积：3.8cm3/g)。在相对于旋转收集器的旋转方向的水平方向上安装3根内径0.22mm的针，自其中2根以3.0mL/hr供给纺丝溶液6，自剩余的1根以1.0mL/hr供给纺丝溶液1，同时对针施加30kV的电压，静电纺丝包含熔点不同的聚偏二氟乙烯的极细纤维。针前端与接地的收集器间的距离是设为15cm。使滚筒状旋转收集器的旋转速度为50rpm，并使针以200mm的宽度、100mm/秒的速度相对于旋转方向在垂直方向上横动，进行1小时纺丝，由此，在基材上层叠单位面积重量为11.95g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为87.5∶12.5。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为245Pa，捕集效率为99.98％，PF值为15.32，过滤器寿命为43.6mg/100cm2。即便摩擦层叠体的混纤无纺布面也未发生起毛，耐磨耗性或加工性非常优异。
[比较例1]
代替纺丝溶液4而使用纺丝溶液3，并将纺丝时间设为1.5小时，除此以外，与实施例1同样地在基材上层叠单位面积重量为2.93g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为73.3∶26.7。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为364Pa，捕集效率为99.999％，PF值为17.67，过滤器寿命为11.1mg/100cm2。摩擦层叠体的混纤无纺布面，结果，混纤无纺布断裂。所获得的混纤无纺布由于包含平均纤维直径为200nm以下的纤维，因此强度弱，并未获得优异的加工性。另外，认为由于具有致密的矩阵结构，因此过滤器寿命短。
[比较例2]
将纺丝时间设为0.3小时，除此以外，与实施例3同样地在基材上层叠单位面积重量为1.84g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为93.3∶6.7。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为51Pa，捕集效率为88.62％，PF值为18.52，过滤器寿命为37.1mg/100cm2。摩擦层叠体的混纤无纺布面，结果，稍微发生起毛。认为由于单位面积重量为1.84g/m2而低，因此捕集效率或加工性降低。
[比较例3]
代替纺丝溶液1而使用纺丝溶液4，除此以外，与实施例3同样地在基材上层叠单位面积重量为7.20g/m2的混纤无纺布。构成混纤无纺布的第一纤维与第二纤维的根数比为65.9∶34.1。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为121Pa，捕集效率为91.13％，PF值为8.67，过滤器寿命为80.8mg/100cm2。摩擦层叠体的混纤无纺布面，结果，未发生起毛，耐磨耗性或加工性非常优异。然而，认为由于第一纤维的平均纤维直径大，因此并未获得令人满意的PF值。
[比较例4]
作为捕集部，使用直径200mm的滚筒状旋转收集器，在收集器表面安装聚对苯二甲酸乙二酯制无纺布(单位面积重量：18g/m2，比容积：3.8cm3/g)。利用注射泵对内径0.22mm的针前端以1.0mL/hr供给纺丝溶液1，同时对针施加30kV的电压，静电纺丝包含聚偏二氟乙烯的极细纤维。针前端与接地的收集器间的距离是设为15cm。使滚筒状旋转收集器的旋转速度为50rpm，并使针以200mm的宽度、100mm/秒的速度相对于旋转方向在垂直方向上横动，进行1小时纺丝，由此，在基材上层叠单位面积重量为0.79g/m2的极细纤维无纺布。构成极细纤维无纺布的纤维的平均纤维直径及变动系数分别为80nm及0.36。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为131Pa，捕集效率为99.83％，PF值为21.26，过滤器寿命为8.7mg/100cm2。
[比较例5]
代替纺丝溶液1而使用纺丝溶液2，除此以外，与比较例4同样地在基材上层叠单位面积重量为0.94g/m2的极细纤维无纺布。构成极细纤维无纺布的纤维的平均纤维直径及变动系数分别为120nm及0.29。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为123Pa，捕集效率为99.04％，PF值为16.34，过滤器寿命为11.1mg/100cm2。
[比较例6]
代替纺丝溶液1而使用纺丝溶液3，除此以外，与比较例4同样地在基材上层叠单位面积重量为1.17g/m2的极细纤维无纺布。构成极细纤维无纺布的纤维的平均纤维直径及变动系数分别为160nm及0.27。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为115Pa，捕集效率为97.85％，PF值为14.56，过滤器寿命为14.8mg/100cm2。
[比较例7]
代替纺丝溶液1而使用纺丝溶液4，除此以外，与比较例4同样地在基材上层叠单位面积重量为1.46g/m2的极细纤维无纺布。构成极细纤维无纺布的纤维的平均纤维直径及变动系数分别为290nm及0.34。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为57Pa，捕集效率为75.70％，PF值为10.86，过滤器寿命为39.3mg/100cm2。
[比较例8]
作为捕集部，使用直径200mm的滚筒状旋转收集器，在收集器表面安装聚对苯二甲酸乙二酯制无纺布(单位面积重量：18g/m2，比容积：3.8cm3/g)。利用注射泵对内径0.22mm的针前端以3.0mL/hr供给纺丝溶液5，同时对针施加30kV的电压，静电纺丝包含聚偏二氟乙烯的极细纤维。针前端与接地的收集器间的距离是设为15cm。使滚筒状旋转收集器的旋转速度为50rpm，并使针以200mm的宽度、100mm/秒的速度相对于旋转方向在垂直方向上横动，进行1小时纺丝，由此，在基材上层叠单位面积重量为5.73g/m2的极细纤维无纺布。构成极细纤维无纺布的纤维的平均纤维直径及变动系数分别为470nm及0.41。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为119Pa，捕集效率为94.98％，PF值为10.96，过滤器寿命为58.2mg/100cm2。
[比较例9]
代替纺丝溶液5而使用纺丝溶液6，除此以外，与比较例8同样地在基材上层叠单位面积重量为5.73g/m2的极细纤维无纺布。构成极细纤维无纺布的纤维的平均纤维直径及变动系数分别为780nm及0.32。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为66Pa，捕集效率为50.90％，PF值为4.66，过滤器寿命为102.9mg/100cm2。
[比较例10]
代替纺丝溶液5而使用纺丝溶液7，除此以外，与比较例8同样地在基材上层叠单位面积重量为5.75g/m2的极细纤维无纺布。构成极细纤维无纺布的纤维的平均纤维直径及变动系数分别为1310nm及0.13。关于所获得的层叠体的过滤器性能，压力损失为34Pa，捕集效率为33.10％，PF值为5.13，过滤器寿命因难以堵塞而无法测定。
关于实施例1～实施例8、比较例1～比较例3的混纤无纺布、及比较例4～比较例10的极细纤维无纺布，将第一纤维的平均纤维直径与变动系数、第二纤维的平均纤维直径与变动系数、第一纤维与第二纤维的根数比、单位面积重量、压力损失、捕集效率、PF值及过滤器寿命示于表1中。
[表1]
Figure GDA0002463065410000181
产业上的可利用性
本发明的混纤无纺布、层叠体以及使用有这些的过滤器用的滤材由于尘埃捕集效率高、压力损失低、寿命长、或者这些效果的平衡优异、向过滤器的加工强度优异，因此可适宜用作空气过滤器用滤材或液体过滤器用滤材。尤其是，可提供一种对于吸尘器或空气净化器等家电用空气过滤器、大厦空调用空气过滤器、产业用的中性能和/或高性能过滤器、洁净室用的高效微粒空气(High Efficiency Particulate Air，HEPA)过滤器或超低渗透空气(Ultra Low Penetration Air，ULPA)过滤器而言适宜的过滤器滤材。

Claims (5)

1.一种混纤无纺布，其为包含平均纤维直径小于200nm的第一纤维、以及平均纤维直径为600nm～5000nm的范围的第二纤维的混纤无纺布，所述混纤无纺布的单位面积重量为2.1g/m2～15.0g/m2的范围，其中第一纤维与第二纤维的根数比为80：20～98：2的范围，且第一纤维含有表面活性剂，且第一纤维的纤维直径的变动系数、及第二纤维的纤维直径的变动系数为0.5以下。
2.根据权利要求1所述的混纤无纺布，其中第一纤维的熔点比第二纤维的熔点高10℃以上。
3.一种层叠体，其在比容积为5g/cm3以下的基材的至少单面层叠有如权利要求1或2所述的混纤无纺布。
4.一种滤材，其使用有如权利要求1或2所述的混纤无纺布或如权利要求3所述的层叠体。
5.一种混纤无纺布的制造方法，包括：通过静电纺丝将形成第一纤维的第一纺丝溶液、与形成第二纤维的第二纺丝溶液纤维化的工序，其中第一纺丝溶液含有表面活性剂；以及将经纤维化而获得的第一纤维与第二纤维混合而获得无纺布的工序，其中第一纤维与第二纤维的根数比为80：20～98：2的范围，且第一纤维的纤维直径的变动系数、及第二纤维的纤维直径的变动系数为0.5以下，
所述第二纤维的平均纤维直径为600nm～5000nm。
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