JP2016121430A - メルトブロー不織布およびその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリプロピレン・メルトブロー不織布からなる柔軟で、均一性に優れ、しかも流量を低下させることなく、微粒子の阻止率に優れた液体用フィルタを開発することを目的とする。【解決手段】本発明は、平均繊維径が０．５μｍ以上１．０μｍ未満のポリプロピレン極細繊維からなり、目付６０ｇ／ｍ2で測定した最大孔径が５μｍ以下及び平均孔径が２μｍ以下であるメルトブロー不織布からなる液体用フィルタを提供するものである。【選択図】なし

Description

本発明は、ポリプロピレン・メルトブロー不織布からなる、柔軟で、均一性に優れ、微粒子の阻止率に優れた液体用フィルタに関する。

メルトブロー不織布は、スパンボンド不織布に比べて極細繊維とすることができることから、柔軟性に優れており、単一で、あるいは他の不織布等と積層して、フィルタ用途を始め、衛生材、衣料、包装材等に用いられている。

そして、ポリプロピレンを用いたメルトブロー不織布は、耐薬品性、加工適性に優れ、且つ、微粒子の阻止率に優れることから精密濾過用フィルタに用い得ることが種々提案されている。例えば、平均孔径が０．５〜１０μｍ、空隙率が３０〜８０％であるポリプロピレン製不織布（メルトブロー不織布）を用いてなる精密濾過用フィルターエレメントが提案されており（特許文献１：特公平５−４１２８４号公報）、特許文献１の実施例１にはポリプロピレン・メルトブロー不織布を３枚積層して、加熱ロールで再ボンディングした最小孔径：１．０μｍ、最大孔径：４．０μｍの複合一体化濾過材を得、球状粒子径１μｍのポリスチレンラテックスの阻止率が約９０％であることが記載されている。また、特許文献２（国際公開番号：ＷＯ２００５／０８４７７７）には、繊維径が０．３〜５０μｍ、目付が５〜２００ｇ／ｍ²のメタロセン触媒で重合されたポリプロピレンを用いた不織布（メルトブロー不織布）からなるフィルターカートリッジが提案されており、特許文献２の実施例１には、平均繊維径：２．０μｍ、目付：３０ｇ／ｍ²の不織布を用いてフィルターカートリッジを得、粒子を９９．９％除去し得る粒子の大きさが６μｍであることが記載されている。

一方、特許文献３（特開２００５−２９９３１号公報）には、メルトブロー不織布は繊維を均一に分散した不織布を得ることが困難であることから、紡糸溶液に電界を作用させて得た不織布を用いる方法が提案されており、特許文献３の比較例５には、平均繊維径：１．６μｍ、目付：３２ｇ／ｍ²のポリプロピレン・メルトブロー不織布からなる平均孔径：２．５μｍ、最大孔径：１３．７μｍの濾過材の捕集効率が１７．０％であることが記載されている。

論理的には、微粒子の阻止率を増すには、用いる不織布の平均孔径及び最大孔径を小さくすればよいが、平均孔径が小さくなると、濾過時間が長くなると伴に、圧損が増すなどの濾過効率が著しく低下するので、平均孔径を小さくするには限界がある。
かかる状況から明らかなように、ポリプロピレン・メルトブロー不織布を用いた液体用フィルタは、微粒子（１μｍ）の阻止率に限界があるのが現状である。

特公平５−４１２８４号公報 国際公開ＷＯ２００５／０８４７７７ 特開２００５−２９９３１号公報

本発明は、ポリプロピレン・メルトブロー不織布を用いて、柔軟で、均一性に優れ、しかも流量を然程低下させることなく、微粒子の阻止率に優れた液体用フィルタを開発することを目的として、種々検討した結果である。平均繊維径が１．０μｍを超える繊維からなるメルトブロー不織布にカレンダー加工等を施して、最大孔径を５μｍ以下及び平均孔径を２μｍ以下にしても、何故か、球状粒子径１．００μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率を１００％とすることはできない。本発明は、ポリプロピレン・メルトブロー不織布に用いる繊維の平均繊維径を１．０μｍ未満にすることにより、球状粒子径１．００μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１００％の液体用フィルタが得られることを見出したことにある。

本発明は、以下の〔１〕〜〔４〕の事項に関する。
〔１〕平均繊維径が０．５μｍ以上１．０μｍ未満のポリプロピレン極細繊維からなり、
目付６０ｇ／ｍ²で測定した最大孔径が５μｍ以下及び平均孔径が２μｍ以下であり、
目付１５ｇ／ｍ²で測定した通気度が３〜７ｃｃ／ｃｍ²／秒であり、
目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径１．００μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１００％であり、
目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径０．４７μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１０％以上であり、かつ、
目付が５〜２００ｇ／ｍ²であることを特徴とするメルトブロー不織布。
〔２〕液体用フィルタに用いることを特徴とする前記〔１〕に記載のメルトブロー不織布。
〔３〕平均繊維径が０．５μｍ以上１．０μｍ未満のポリプロピレン極細繊維からなり、
目付６０ｇ／ｍ²で測定した最大孔径が５μｍ以下及び平均孔径が２μｍ以下であり、
目付１５ｇ／ｍ²で測定した通気度が３〜７ｃｃ／ｃｍ²／秒であり、
目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径１．００μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１００％であり、
目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径０．４７μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１０％以上であり、かつ、
目付が５〜２００ｇ／ｍ²であるメルトブロー不織布からなることを特徴とする液体用フィルタ。
〔４〕精密濾過用液体フィルタであることを特徴とする前記〔３〕に記載の液体用フィルタ。
本発明は、平均繊維径が０．５以上１．０μｍ未満のポリプロピレン極細繊維からなり、目付６０ｇ／ｍ²で測定した最大孔径が５μｍ以下及び平均孔径が２μｍ以下であるメルトブロー不織布からなる液体用フィルタを提供するものである。

本発明の液体用フィルタは、流量が然程低くなく、しかも微粒子の阻止率が高く、濾過性能に優れ、且つ、フィルタ寿命、耐薬品性に優れることから低溶出性、リサイクル性に優れる。

＜ポリプロピレン＞
本発明の液体用フィルタに用いるメルトブロー不織布の原料に用いるポリプロピレンは、公知のポリプロピレンを用いることができる。ポリプロピレンとしては、通常、融点（Ｔｍ）が１５５℃以上、好ましくは１５７〜１６５℃の範囲にあるプロピレンの単独重合体若しくはプロピレンと極少量のエチレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン等の炭素数２以上、好ましくは２〜８の１種または２種以上のα−オレフィンとの共重合体であり、プロピレン単独重合体が好ましい。
本発明に係るポリプロピレンは、溶融紡糸し得る限り、メルトフローレート（ＭＦＲ：ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８、２３０℃、荷重２１６０ｇ）は特に限定はされないが、通常１〜１０００ｇ／１０分、好ましくは５〜５００ｇ／１０分、さらに好ましくは１０〜１００ｇ／１０分の範囲にある。

＜メルトブロー不織布＞
本発明に係るメルトブロー不織布は、平均繊維径が０．５以上１．０μｍ未満のポリプロピレン極細繊維からなり、目付６０ｇ／ｍ²で測定した最大孔径が５μｍ以下、好ましくは４．５μｍ以下及び平均孔径が２μｍ以下、好ましくは最小孔径が１．０μｍ以上の範囲にあるメルトブロー不織布である。

平均繊維径が１．０μｍ以上の繊維からなるメルトブロー不織布あるいは目付６０ｇ／ｍ²で測定した平均孔径が２μｍを超えるメルトブロー不織布は、液体用フィルタに用いても、球状粒子径１．００μｍのポリスチレンラテックスの阻止率を１００％とすることができない。

本発明のメルトブロー不織布は、好ましくは、目付１５ｇ／ｍ²で測定した通気度が３〜７ｃｃ／ｃｍ²／秒の範囲にある。通気度が７ｃｃ／ｃｍ²／秒を超える不織布は、極細繊維の分散が不均一であり、平均孔径が大きくなったりして、液体フィルタに用いた場合に、微粒子の阻止率が低下する虞がある。一方、通気度が３ｃｃ／ｃｍ²／秒未満の不織布は、液体フィルタに用いた場合に流量が低下する（濾過時間が多大となる）虞がある。

本発明のメルトブロー不織布は、好ましくは、目付６０ｇ／ｍ²で測定した平均孔径は０．０１μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上であることが好ましい。目付６０ｇ／ｍ²で測定した平均孔径が０．０１μｍ未満では、液体用フィルタに用いた場合に、圧損が高く流量が出ない虞がある。

本発明に係るメルトブロー不織布は、好ましくは目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径１．００μｍ及び３．００μｍのポリスチレンラテックスの阻止率が１００％である。
本発明に係るメルトブロー不織布は、より好ましくは目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径０．４７μｍのポリスチレンラテックスの阻止率が１０％以上である。

本発明に係るメルトブロー不織布の目付は、液体用フィルタの用途により適宜決め得るが、通常、５〜２００ｇ／ｍ²、好ましくは１０〜１５０ｇ／ｍ²の範囲にある。

＜液体用フィルタ＞
本発明の液体用フィルタは、前記メルトブロー不織布からなる。本発明の液体用フィルタは、前記メルトブロー不織布の単層からなってもよいし、二層以上のメルトブロー不織布の積層体からなってもよい。液体用フィルタとして、二層以上のメルトブロー不織布の積層体を用いる場合は、単に、二層以上のメルトブロー不織布を重ねてもよい。

本発明の液体フィルタは、例えば、孔径を小さく制御するためにフラットロール間にクリアランスを設けた一対のフラットロールを用いてカレンダー処理を行ってもよい。フラットロール間のクリアランスは、不織布の厚さに応じて、適宜変更して、不織布の繊維間にある空隙がなくならようにすることが必要である。又、カレンダー処理の際に、加熱処理を行う場合、ロール表面温度がポリプロピレン極細繊維の融点より１５℃から５０℃低い温度の範囲で熱圧接することが望ましい。ロール表面温度がポリプロピレン極細繊維の融点より１５℃未満の範囲で低い場合はメルトブロー不織布表面がフィルム化し、フィルタ性能に劣る。

本発明の液体用フィルタは、前記メルトブロー不織布からなるが、目的及び適用する液体に応じて、前記性能を有するメルトブロー不織布（液体用フィルタ）より繊維径が太い不織布、あるいは平均孔径が大きい不織布を積層することにより、液体用フィルタの寿命を長くすることができる。
また、液体用フィルタの強度を強めるために、スパンボンド不織布あるいは、網状物を積層してもよい。

＜メルトブロー不織布の製造方法＞
本発明のメルトブロー不織布は、前記ポリプロピレンを用いて、公知メルトブロー不織布製法によって得られる。例えば、原料となるポリプロピレンを溶融し、紡糸ノズルから吐出するとともに、高温高圧ガスにさらされることにより、細繊維化され、繊維化されたポリプロピレン極細繊維を多孔ベルトまたは多孔ドラムなどのコレクターに捕集して、堆積することによって製造し得る。

各製造条件は、ポリプロピレン極細繊維の平均繊維径が０．５μｍ以上１．０μｍ未満及び所望の厚さとなるように、例えば、高温高圧ガスの速度（吐出風量）は４〜３０Ｎｍm³／分／ｍとすればよく、ノズル紡糸の吐出口から捕集面（多孔ベルト）までの距離は３〜５５ｃｍとすればよく、多孔ベルトのメッシュ幅は5〜２００メッシュにすればよい。

以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例における物性値等は、以下の方法により測定した。

（１）平均繊維径（μｍ）
メルトブロー不織布を電子顕微鏡（日立製作所製S-3500N）を用いて、倍率１０００倍の写真を撮影し、任意に繊維１００本を選び、その繊維の幅（直径）を測定し、得られた測定結果の平均を平均繊維径とした。

（２）目付６０ｇ／ｍ²で測定した最大孔径（μｍ）、最小孔径（μｍ）及び平均孔径（μｍ）
目付６０ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布を調整し、ＪＩＳ Z８７０３（試験場所の標準状態）に規定する温度２０±２℃、湿度６５±２％の恒温室内で、水処理用濾過材となる不織布積層体から採取した試験片をフッ素系不活性液体（３Ｍ社製 商品名：フロリナート）に浸漬し、Porous materials,Inc社製のキャピラリー・フロー・ポロメーター（Capillary Flow Porometer）「モデル：CFP-1200AE」を用いて目付６０ｇ／ｍ²で測定した最大孔径（μｍ）、最小孔径（μｍ）及び平均孔径（μｍ）を測定した（表中、「最大孔径」、「最小孔径」及び「平均孔径」と示す）。

（３）阻止率（％）及び流量（ｌ／ｍｉｎ）
目付６０ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布を調整し、球状粒子径１．００μｍのポリスチレンラテックス粒子を６０容量％のＩＰＡ水溶液に０．０１重量％の濃度で分散した試験液を用い、ろ過装置（ADVANTEC製TSU-90B）で0.3MＰａの圧力のもとメルトブロー不織布（液体用フィルタ）を通過した濾液中の濃度：Ｃ₁と原液の濃度：Ｃ₀を測定し、次式で阻止率を求めた。
試験液および濾液の濃度は分光光度計（島津製ＵＶ３１００）を使用し、波長５００ｎｍの吸光度を測定し、予め測定した検量線から求めた。
阻止率＝〔（Ｃ₀−Ｃ₁）／Ｃ₀〕×１００（％）

また、上記方法で、各々、球状粒子径３．００μｍ及び球状粒子径０．４７μｍのポリスチレンラテックス粒子を用い、阻止率を求めた。
流量（ｌ／ｍｉｎ）は、上記ろ過装置（ADVANTEC製TSU-90B）を用い0.3MＰａの圧力のもと５００ｃｃの６０容量％ＩＰＡ水溶液がメルトブロー不織布（液体用フィルタ）を通過したときの時間を測定し求めた。

（４）通気度（ｃｃ／ｃｍ²／秒）
目付１５ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布を調整し、ＪＩＳ Ｌ１０９６（８．２７．１ Ａ法；フラジール形法）に準拠して、ＪＩＳ Z８７０３（試験場所の標準状態）に規定する温度２０±２℃、湿度６５±２％の恒温室内で水処理用濾過材となる不織布積層体から採取した２０×２０ｃｍの試験片５枚を採取しフラジール形試験機を用いて試験片を通過する空気量（ｃｍ³／ｃｍ²・秒)を測定しその平均値を求めた。

実施例１
メルトブロー不織布製造装置を用い、プロピレン単独重合体（ＭＦＲ：２５ｇ／１０分）をダイに供給し、設定温度：３００℃のダイから、ノズル単孔あたりの吐出量：０．０８ｇ／分でノズルの両側から吹き出す加熱エアー（３００℃、７００Ｎｍ³／時／ｍ）と伴に吐出し、ＤＣＤ（紡糸口金の表面からコレクターまでの距離）：１５０ｍｍでコレクターに吹き付けて、目付：１５ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布を得た。
次いで、得られたメルトブロー不織布を４枚重ねて液体用フィルタとした。
得られた液体用フィルタの物性を上記記載の方法で測定した。結果を表１に示す。

比較例１
メルトブロー不織布製造装置を用い、プロピレン単独重合体（ＭＦＲ：２５ｇ／１０分）をダイに供給し、設定温度：３００℃のダイから、ノズル単孔あたりの吐出量：０．１ｇ／分でノズルの両側から吹き出す加熱エアー（３００℃、７００Ｎｍ³／時／ｍ）と伴に吐出し、ＤＣＤ（紡糸口金の表面からコレクターまでの距離）：１５０ｍｍでコレクターに吹き付けて、目付：１５ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布を得た。
次いで、得られたメルトブロー不織布を４枚重ねて液体用フィルタとした。
得られた液体用フィルタの物性を上記記載の方法で測定した。結果を表１に示す。

比較例２
メルトブロー不織布製造装置を用い、プロピレン単独重合体（ＭＦＲ：２５ｇ／１０分）をダイに供給し、設定温度：３００℃のダイから、ノズル単孔あたりの吐出量：０．１５ｇ／分でノズルの両側から吹き出す加熱エアー（３００℃、７００Ｎｍ³／時／ｍ）と伴に吐出し、ＤＣＤ（紡糸口金の表面からコレクターまでの距離）：３５０ｍｍでコレクターに吹き付けて、目付：１５ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布を得た。
次いで、得られたメルトブロー不織布を４枚重ねて液体用フィルタとした。
得られた液体用フィルタの物性を上記記載の方法で測定した。結果を表１に示す。

比較例３
メルトブロー不織布製造装置を用い、プロピレン単独重合体（ＭＦＲ：２５ｇ／１０分）をダイに供給し、設定温度３００℃のダイから、ノズル単孔あたりの吐出量：０．５ｇ／分でノズルの両側から吹き出す加熱エアー（３００℃、７００Ｎｍ³／時／ｍ）と伴に吐出し、ＤＣＤ（紡糸口金の表面からコレクターまでの距離）：２５０ｍｍでコレクターに吹き付けて、目付：１５ｇ／ｍ²のメルトブロー不織布を得た。
次いで、得られたメルトブロー不織布を４枚重ねて液体用フィルタとした。
得られた液体用フィルタの物性を上記記載の方法で測定した。結果を表１に示す。

比較例４
比較例１で得られたメルトブロー不織布原反を４枚重ねた不織布積層体をカレンダーロール加工装置を用いて、熱接合に用いる第二段目のカレンダーロールを金属ロールの組合せを使用して、カレンダーロール温度：５０℃、線圧：１０ｋｇ／ｃｍに設定し、液体フィルタを得た。
得られた液体フィルタの物性を上記記載の方法で測定した。測定結果を表１に示す。

表１から明らかなように、平均繊維径が０．８μｍのポリプロピレン極細繊維からなり、目付６０ｇ／ｍ²で測定した最大孔径が３．８５μｍ及び平均孔径が１．５８μｍのメルトブロー不織布からなる液体用フィルタは、球状粒子径１．００μｍ及び３．００μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１００％であり、且つ、球状粒子径０．４７μｍのポリスチレンラテックス粒子は１２％であり、流量は０．４７ｌ／ｍｉｎ（実施例１）と、微粒子の阻止率に優れる。

それに対して、平均繊維径が１．１μｍ（比較例１）、１．５μｍ（比較例２）及び３．０μｍ（比較例３）と平均繊維径が１．０μｍを超えるポリプロピレン繊維からなるメルトブロー不織布は、平均孔径及び最大孔径が大きく、球状粒子径１．００μｍポリスチレンラテックス粒子の阻止率は、９０％、６４％及び２％と１００％と、微粒子の阻止率が劣る。

また、平均繊維径が１．１μｍのポリプロピレン繊維からなるメルトブロー不織布をカレンダー加工して平均孔径及び最大孔径を実施例１と同じ程度にした液体用フィルタ（比較例４）は、球状粒子径１．００μｍ及び３．００μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が９７％及び９９％と１００％にはならず、しかも、流量は低くなり、濾過効率が劣る。

本発明のメルトブロー不織布からなる液体用フィルタは、均一性に優れており、しかも１μｍの微粒子の阻止率に優れるので、精密濾過用液体フィルタに使用し得る。

Claims (4)

1. 平均繊維径が０．５μｍ以上１．０μｍ未満のポリプロピレン極細繊維からなり、
   目付６０ｇ／ｍ²で測定した最大孔径が５μｍ以下及び平均孔径が２μｍ以下であり、
   目付１５ｇ／ｍ²で測定した通気度が３〜７ｃｃ／ｃｍ²／秒であり、
   目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径１．００μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１００％であり、
   目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径０．４７μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１０％以上であり、かつ、
   目付が５〜２００ｇ／ｍ²であることを特徴とするメルトブロー不織布。
2. 液体用フィルタに用いることを特徴とする請求項１に記載のメルトブロー不織布。
3. 平均繊維径が０．５μｍ以上１．０μｍ未満のポリプロピレン極細繊維からなり、
   目付６０ｇ／ｍ²で測定した最大孔径が５μｍ以下及び平均孔径が２μｍ以下であり、
   目付１５ｇ／ｍ²で測定した通気度が３〜７ｃｃ／ｃｍ²／秒であり、
   目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径１．００μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１００％であり、
   目付６０ｇ／ｍ²で測定した球状粒子径０．４７μｍのポリスチレンラテックス粒子の阻止率が１０％以上であり、かつ、
   目付が５〜２００ｇ／ｍ²であるメルトブロー不織布からなることを特徴とする液体用フィルタ。
4. 精密濾過用液体フィルタであることを特徴とする請求項３に記載の液体用フィルタ。