JP2008095254A - 極細スパンボンド不織布及びその用途 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】不織布を構成する繊維束が、同一の熱可塑性ポリマー(ア)からなり、かつ、下記の式(A)、(B)及び(C)を満足する繊維(a)および繊維(b)を含有していることを特徴とするスパンボンド不織布。
(a)の繊維径≦1μm (A)
(b)の繊維径≧5μm (B)
5≦{(b)の繊維径/(a)の繊維径}≦100 (C)
【選択図】 図1
Description
本発明者らは、この技術において、さらに低圧損でかつ微小ダストを高効率に除去することが可能な不織布について研究を行った結果、本発明に到達した。
(a)の繊維径≦1μm (A)
(b)の繊維径≧5μm (B)
5≦{(b)の繊維径/(a)の繊維径}≦100 (C)
(a)の繊維径≦1μm (A)
(b)の繊維径≧5μm (B)
5≦{(b)の繊維径/(a)の繊維径}≦100 (C)
(1)熱可塑性ポリマー(ア)とポリビニルアルコール(イ)を別々の押出機にて溶融混錬し、径の異なる島成分を形成できるノズルパックを用いて複合溶融紡糸し、熱可塑性ポリマー(ア)を島成分とし、ポリビニルアルコール(イ)を海成分とする海島型複合繊維を得て、それをウエブ化する工程、
(2)得られたウエブを、ニードルパンチ処理、水絡処理、エンボス処理およびカレンダー処理から選ばれる少なくとも一つの処理により、シート形態を維持する工程、
(3)シート化したスパンボンドシートからポリビニルアルコール(イ)を水で溶解除去する工程、
本発明においてシートを構成する繊維束中には、実質的に同一の熱可塑性ポリマー(ア)からなる、繊度の異なる繊維(a)および繊維(b)が存在しており、(a)の繊維径は1μm以下、(b)の繊維径は5μm以上である必要がある。(a)の繊維径が1μmより大きい場合には、濾材として目的とする性能が得られない。また0.1μm未満の場合には、加工性などが低下し、安定な生産が困難となる場合があり、0.1μm以上が好ましい。特に(a)の繊維径としては、0.3〜0.9μmの範囲が好ましい。また、(b)の繊維径が5μm未満の場合には、(b)がシート中で空隙を保持するには十分でなく、圧力損失低減への効果を十分に発現しない。但し、(b)が30μmを超える場合には圧力損失低減には寄与するが、一方で捕集性が悪化する場合がある。したがって、30μm以下が好ましい。特に(b)の繊維径としては、5〜10μmの範囲が好ましい。
極細繊維成分と太繊維成分をシート中で均一に存在させることが困難であり、物性に斑が生じ易く、本発明の目的を達成できない。本発明において、スパンボンド不織布を構成する繊維を束の状態で存在させるためには、紡糸により得られた複合紡糸長繊維不織布からPVA成分を除去する際に、繊維が移動しないように拘束した状態でPVA成分の除去を行うのが好ましい。例えば、PVA成分除去時に、複合紡糸長繊維不織布の上下を通水性シートで覆い、PVA成分除去時の、抽出液の動きにより繊維が自由に動くことを抑えることにより達成される。
なお、本発明において繊維(a)と繊維(b)を構成する樹脂は実質的に同一であることが、成形加工のし易さや、使用後のリサイクル性が向上する点で必要であるが、繊維(a)と繊維(b)の少なくとも一方に、少量成分として熱可塑性ポリマー(ア)以外の樹脂、無機微粒子、各種安定剤等をブレンドしてもよい。
P=([η]×103/8.29)(1/0.62)
洗浄液の量としてはアルカリ金属イオンの含有割合を満足するように設定されるが、通常、PVA100質量部に対して、300〜10000質量部が好ましく、500〜5000質量部がより好ましい。洗浄温度としては、5〜80℃が好ましく、20〜70℃がより好ましい。洗浄時間としては20分間〜100時間が好ましく、1時間〜50時間がより好ましい。
PVAの分析方法は、特に記載のない限り、JIS−K6726に従った。
変性量は、変性ポリビニルエステルあるいは変性PVAを用いて500MHz1H−NMR(JEOL GX−500)装置による測定から求めた。
アルカリ金属イオンの含有量は原子吸光法で求めた。
PVAの融点は、DSC(メトラー社、TA3000)を用いて、窒素中、昇温速度10℃/分で250℃まで昇温後室温まで冷却し、再度昇温速度10℃/分で270℃まで昇温した場合のPVAの融点を示す吸熱ピークのピークトップの温度を調べた。
溶融紡糸の状態を観察して次の基準で評価した。
◎:極めて良好、○:良好、△:やや難あり
得られた不織布を目視観察および手触観察して次の基準で評価した。
◎:均質で極めて良好、○:ほぼ均質で良好、△:やや難あり
繊維束の長さ方向に直角な面での電子顕微鏡により倍率1000倍で撮影し、それをさらに拡大して、繊維束を構成する個々の繊維の断面積から直径を算出し、その値を繊維径と認定する。
30cm×30cmの試料をオートクレーブ中で2000ccの水に浸漬し、120℃で1時間加熱処理した。処理後、熱水中からシートを取り出して軽く搾り、抽出液を取り換えて同様の操作を実施。計3回の繰り返し処理により、シート中の水溶性熱可塑性PVA(a)を完全抽出除去。処理前後の質量変化より、シート中の水溶性熱可塑性PVA(a)の割合を求めた。
JIS L1906 「一般長繊維不織布試験方法」に準じて測定した。
JIS L1906 「一般長繊維不織布試験方法」に準じて測定した。
コールター・エレクトロニクス社製;colter POROMETERIIにより測定した。
JIS L1906 「一般長繊維不織布試験方法」に準じて測定した。
35mmφの濾材をホルダーにセットし、JIS7種ダストの分散液を0.05MPaにて圧送した。ろ過前後の分散液の濁度測定により捕集率を算出。
JIST8151に従い、試料を11cmφの大きさに切出し、ろ過部8.6cmφの試料台にセットし、風量30L/分で石英粉塵(平均粒径2μm)をろ過したときの捕集率および圧力損失を測定した。
[エチレン変性PVAの製造]
撹拌機、窒素導入口、エチレン導入口および開始剤添加口を備えた100L加圧反応槽に酢酸ビニル29.0kgおよびメタノール31.0kgを仕込み、60℃に昇温した後30分間窒素バブリングにより系中を窒素置換した。次いで反応槽圧力が5.6kg/cm2(5.5×105Pa)となるようにエチレンを導入仕込みした。開始剤として2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(AMV)をメタノールに溶解した濃度2.8g/L溶液を調整し、窒素ガスによるバブリングを行って窒素置換した。上記の重合槽内温を60℃に調整した後、上記の開始剤溶液170mlを注入し重合を開始した。重合中はエチレンを導入して反応槽圧力を5.6kg/cm2(5.5×105Pa)に、重合温度を60℃に維持し、上記の開始剤溶液を用いて610ml/hrでAMVを連続添加して重合を実施した。9.5時間後に重合率が68%となったところで冷却して重合を停止した。反応槽を開放して脱エチレンした後、窒素ガスをバブリングして脱エチレンを完全に行った。次いで減圧下に未反応酢酸ビニルモノマーを除去しポリ酢酸ビニルのメタノール溶液とした。
複合繊維成分の質量比率および極細繊維成分の島数を変更し、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は実施例1と同じ条件にて極細スパンボンド不織布を得た。比率変更に際しては、パックへのポリマー導入量を変えることで調整させた。島数はノズルプレートのデザインを変えることで変更できる。製造結果を表2および表3に示す。得られた極細スパンボンド不織布は、繊維束から構成されていたが、太繊維(b)に対して極細繊維数が少ないために、ややダストの捕集率が低下した。
複合繊維成分の質量比率および極細繊維成分の島数を変更し、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は、実施例1と同じ条件下にて極細スパンボンド不織布を得た。製造結果を表2および表3に示す。得られた極細スパンボンド不織布は繊維束から構成されていたが、太繊維(b)に対して極細繊維数が多いために、通気性が低下し、圧損がやや上昇した。
複合繊維成分の質量比率および極細繊維成分の島数を変更し、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は、実施例1と同じ条件下にて複合繊維からなる不織ウエブを得た。次いで、この不織ウエブを水流絡合処理によりシート化し、実施例1と同じ条件にてPVA成分の抽出処理を行った。製造結果を表2および表3に示す。得られた極細スパンボンド不織布は繊維束から構成されており、十分な通気性を保ちながら、高いダスト捕集性を示した。
実施例1で用いたPVAの代わりに表1に記載するPVAを用い、表2に記載の紡糸温度とし、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は実施例1と同じ条件下にて極細スパンボンド不織布を得た。得られた極細スパンボンド不織布は繊維束から構成されており、十分な通気性を保ちながら、良好なダスト捕集性を示した。
実施例1で用いたポリプロピレンの変わりに固有粘度が0.7、融点が255℃のポリエチレンテレフタレートを用い、表2に記載の紡糸温度とし、複合繊維成分の質量比率を変更し、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は実施例1と同じ条件下にて極細スパンボンド不織布得た。製造条件と、製造結果を表2および表3に示す。得られた不織布は繊維束から構成されており、十分な通気性を保ちながら、高い捕集率を示した。
実施例1で用いたポリプロピレンの変わりに固有粘度が2.6、融点が222℃の6−ナイロンを用い、表2に記載の紡糸温度とし、複合繊維成分の質量比率を変更し、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は実施例1と同じ条件下にて極細スパンボンド不織布得た。製造条件と、製造結果を表2および表3に示す。得られた不織布は繊維束から構成されており、十分な通気性を保ちながら、高い捕集率を示した。
実施例1と全く同じ条件下にて複合繊維からなる不織ウエブを得た。次いで、この不織ウエブを140℃、線圧50kgfにて熱エンボス処理し、実施例1と同じ条件にてPVA成分の抽出処理を行った。製造結果を表2および表3に示す。得られた極細スパンボンド不織布は繊維束から構成されており、十分な通気性を保ちながら、良好なダスト捕集性を示した。
実施例1と全く同じ条件下にて複合繊維からなる不織ウエブを得た。次いで、この不織ウエブを120℃、線圧100kgfにて熱フラットカレンダー処理し、実施例1と同じ条件にてPVA成分の抽出処理を行った。製造結果を表2および表3に示す。得られた極細スパンボンド不織布は繊維束から構成されており、十分な通気性を保ちながら、良好なダスト捕集性を示した。
実施例1と全く同じ条件下にて複合繊維からなる不織ウエブを得た後、ニードルパンチ処理により複合スパンボンド不織布を得た。次いで、この不織布について、抽出時間を1分に変更する以外は実施例1と同じ条件にてPVA成分の抽出処理を行った。製造結果を表2および表3に示す。得られた極細スパンボンド不織布は繊維束から構成されていたが、PVA成分が多く残存するために、繊維束の分散がやや低く、ダスト捕集率が若干低下した。
繊維断面の中央島成分の直径が小さくなるように、複合繊維成分の質量比率およびノズル温度設定を変更し、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は実施例と同じ条件にて極細スパンボンド不織布を得た。製造条件と、製造結果を表2および表3に示す。得られた不織布は繊維束中央部の繊維の直径が小さいために、空隙が十分に付与されず、濾材として使用した際に、大幅に圧力損失が上昇した。
繊維断面の中央島成分の直径が大きく、かつ表2に示す極細繊維成分の島数となるようなノズルパックを使用し、複合繊維成分の質量比率を変更し、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は、実施例1と同じ条件下にて極細スパンボンド不織布を得た。製造結果を表2および表3に示す。得られたスパンボンド不織布は、繊維束中央島成分(b)の直径が極端に大きいため空隙は付与されるが、一方で均質性の低いシートとなり、濾材として使用した際に大幅にダストの捕集性が低下した。
繊維断面の極細繊維成分(a)の直径が大きくなるようなデザインのノズルパックを使用し、複合繊維成分の質量比率およびノズル温度設定を変更し、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は、実施例1と同じ条件下にて極細スパンボンド不織布を得た。製造結果を表2および表3に示す。得られたスパンボンド不織布は、極細繊維成分(a)の直径が2.1μmと太く、濾材として使用した際に大幅にダストの捕集性が低下した。
極細繊維成分のみで構成される繊維断面となるノズルパックを用い、複合繊維成分の質量比率を変更し、適宜ノズル−エジェクター間距離およびラインネット速度を調整する以外は、実施例と条件下にて極細スパンボンド不織布を得た。製造結果を表2および表3に示す。得られたスパンボンド不織布は、繊維束中央部に骨材となる太繊維が存在しないために、シート中に空隙が付与されず、密度の高いシートとなった。このシートを濾材として使用した際には、圧力損失が大幅に上昇した。
比較例4で使用したノズルパックを使用して複合繊維を紡糸するとともに、単一ポリマー(ポリプロピレン)からなる直径10μm繊維を複合繊維と同一本数となるように紡糸工程中に加え、複合繊維とポリプロピレン繊維からなるスパンボンド不織布を製造した。そして、このスパンボンド不織布を実施例1と同様に処理して、複合繊維の極細化を行った。得られたシートにおいて、極細繊維と該ポリプロピレン繊維は束を構成しておらず、別々の状態で存在していた。このシートは濾材として使用した際に 均一に太繊維が分布していないため、通気性、通液性の向上が顕著に現れない上に捕集性能も十分ではなく、濾材としては上記実施例のものよりはるかに劣るものであった。
2 熱可塑性ポリマー(a)
3 熱可塑性ポリマー(b)
Claims (10)
- 不織布を構成する繊維束が、同一の熱可塑性ポリマー(ア)からなり、かつ、下記の式(A)、(B)及び(C)を満足する繊維(a)および繊維(b)を含有していることを特徴とするスパンボンド不織布。
(a)の繊維径≦1μm (A)
(b)の繊維径≧5μm (B)
5≦{(b)の繊維径/(a)の繊維径}≦100 (C) - 繊維束中の繊維(a)および繊維(b)の本数比が10≦{(a)の繊維束中の本数/(b)の繊維束中の本数}≦500の範囲である請求項1に記載のスパンボンド不織布。
- 繊維表面に、不織布重量に対して1%以下のポリビニルアルコール(イ)が存在している請求項1または2に記載のスパンボンド不織布。
- ポリビニルアルコール(イ)が、エチレン単位を3〜15モル%含有する変性ポリビニルアルコールである請求項3に記載のスパンボンド不織布。
- 熱可塑性ポリマー(ア)が、ポリオレフィン系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、ナイロン系ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーである請求項1〜4のいずれかに記載のスパンボンド不織布。
- ニードルパンチ処理、水絡処理、エンボス処理、カレンダー処理から選ばれる少なくとも一つの処理によりシート化されている請求項1〜5のいずれかに記載のスパンボンド不織布。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のスパンボンド不織布を用いた濾材。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のスパンボンド不織布を用いた気体フィルター。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のスパンボンド不織布を用いた液体フィルター。
- 不織布を構成する繊維束が、同一の熱可塑性ポリマー(ア)からなり、かつ、下記の式(A)、(B)及び(C)を満足する繊維(a)および(b)を含有しているスパンボンド不織布を以下の工程(1)〜(3)を(1)、(2)、(3)の順序で行い、製造することを特徴とするスパンボンド不織布の製造方法。
(a)の繊維径≦1μm (A)
(b)の繊維径≧5μm (B)
5≦{(b)の繊維径/(a)の繊維径}≦100 (C)
(1)熱可塑性ポリマー(ア)とポリビニルアルコール(イ)を別々の押出機にて溶融混錬し、直径の異なる島成分を形成できるノズルパックを用いて複合溶融紡糸し、熱可塑性ポリマー(ア)を島成分とし、ポリビニルアルコール(イ)を海成分とする海島型複合繊維を得て、それをウエブ化する工程、
(2)得られたウエブを、ニードルパンチ処理、水絡処理、エンボス処理およびカレンダー処理から選ばれる少なくとも一つの処理により、シート形態を維持する工程、
(3)シート化したスパンボンドシートからポリビニルアルコール(イ)を水で溶解除去する工程、
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