JP2017101344A - 積層不織布の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1繊維を含む第1不織布1と、第2繊維の原料となる原料樹脂と接着剤とを含む原料液と、を準備する工程と、電界紡糸法により、前記原料液をノズルから吐出させて前記接着剤が付着した前記第2繊維を生成させ、第1不織布1に前記接着剤が付着した前記第2繊維を堆積させて、第1不織布1に前記第2繊維を含む第2不織布2を積層する工程と、を含む積層不織布10の製造方法。
【選択図】図1
Description
電界紡糸法により、前記原料液をノズルから吐出させて前記接着剤が付着した第2繊維を生成させ、前記第1不織布に前記接着剤が付着した前記第2繊維を堆積させて、前記第1不織布に前記第2繊維を含む第2不織布を積層する工程と、を含む、積層不織布の製造方法に関する。
第2繊維の原料となる原料樹脂と接着剤とを含む原料液を収容するタンクと、
前記タンクから供給される前記原料液を電界紡糸することにより第2繊維を生成させ、前記接着剤が付着した前記第2繊維を前記第1不織布に堆積させて前記第1不織布に前記第2繊維を含む第2不織布を積層する電界紡糸機構と、を備える、積層不織布の製造装置に関する。
本発明の一実施形態に係る積層不織布の製造方法は、
第1繊維を含む第1不織布と、第2繊維の原料となる原料樹脂と接着剤とを含む原料液と、を準備する工程(第1工程)と、
電界紡糸(エレクトロスピニング)法により、原料液をノズルから吐出させて接着剤が付着した第2繊維を生成させ、第1不織布に接着剤が付着した第2繊維を堆積させて、第1不織布に第2繊維を含む第2不織布を積層する工程(第2工程)と、を含む。
積層物を厚み方向に押圧して、第2不織布と第3不織布(および第1不織布)とを圧着させることにより積層不織布を得る工程(第4工程)、を含んでもよい。第3不織布を積層することで、第2不織布を保護することができる。第3不織布を積層する場合には、例えば、第1工程で、第3繊維を含む第3不織布を準備すればよい。
接着剤粒子の平均粒径Dpがこのような範囲である場合、不織布間の剥離をさらに抑制し易くなる。
(第1工程)
第1工程では、第1不織布、および上記の原料液を準備する。必要に応じて、第1工程で第3不織布を準備してもよい。
(第1不織布および第3不織布)
第1不織布は、積層不織布の形状を保持する基材として機能する。なお、積層不織布をプリーツ加工する場合、第1不織布が基材となって、プリーツの形状を保持する。第3不織布は、比較的大きなダストを集塵する機能を有するとともに、種々の外部負荷から第2不織布を保護する保護材として機能する。集塵効率の観点から、第3不織布には帯電処理が施されていることが好ましい。
第3繊維の平均繊維径D3は、特に限定されないが、例えば、0.5μm以上、20μm以下であり、1μm以上、20μm以下である。
なお、本明細書中、圧力損失は、例えば、JISB9908形式1の規格に準拠した測定機を用いて測定できる。
なお、単位面積当たりの質量は、第1不織布の複数箇所(例えば、10箇所)の所定面積の領域について求めた単位面積当たりの質量の平均値であってもよい。
原料液は、第2繊維の原料樹脂および接着剤に加え、通常、溶媒を含む。原料液は、接着剤および原料樹脂を溶媒に溶解することにより準備することができる。原料液が接着剤および原料樹脂を含むことで、接着剤に起因して原料液がゲル化するのを抑制できる。また、第2繊維を堆積させて第2不織布を積層する際に、第1不織布と対向する主面および第1不織布とは反対側の主面の双方に、接着剤が露出した状態となる。つまり、第2不織布の両方の主面に接着剤が分散した状態となるため、第2不織布を積層する前および/または後に接着剤を散布する工程を設けなくても、第2不織布と、第1不織布および/または第3不織布との接着強度を高め易くなる。よって、積層不織布の製造工程を簡略化できるとともに、製造装置の省スペース化が可能である。
第2工程では、第1不織布の一方の主面に、原料液を電界紡糸することにより、接着剤が付着した第2繊維を堆積させ、第2不織布を積層する。電界紡糸では、原料液に高電圧を印加し、電荷をもった原料液をノズルから吐出することにより、第2繊維が生成する。このとき、接着剤もノズルから吐出されて、第2繊維に付着する。電界紡糸法により第2不織布を形成すると、第2繊維が第1繊維上に集中して堆積する。そのため、不織布同士を接着し易くなることに加え、圧力損失をさらに抑制し易くなる。
このように、比較的厚い(または単位面積当たりの質量が大きい)第2不織布を用いる場合であっても、接着剤(特に、平均粒径が小さな接着剤粒子)が第2繊維に付着していることで、不織布間の剥離を抑制し易くなる。
第3工程では、第1不織布に積層された第2不織布に、さらに第3不織布を配置して積層物を得る。第3不織布は、第2不織布の他方の主面(第1不織布とは反対側の主面)に積層される。
第4工程(圧着工程)では、第2工程で得られた積層物や第3工程で得られた積層物を、厚み方向に押圧して不織布同士を圧着させる。圧着を行うことで、積層不織布を得ることができる。第3工程で接着剤を溶融させた状態で、第4工程で積層物を押圧すると、溶融した接着剤を介して、第2不織布と、第1不織布および/または第3不織布とが接着される。第4工程では、必要に応じて加熱下で圧着を行ってもよい。第3工程で接着剤を溶融させずに、第3不織布を配置した場合には、第4工程で加熱を行うことが好ましい。第3工程で接着剤を溶融させずに、第4工程で加熱する場合、第3工程において、接着剤を溶融するためのヒータや溶融工程を省略できるため、工程を簡略化できるとともに、装置を省スペース化できる。
加熱下で圧着を行う場合、加熱温度は、例えば、40〜200℃である。ローラで圧着させる場合には、加熱可能なローラを用いることで、圧着を加熱下で行うことができる。加熱可能なローラとしては、ヒータを内蔵するローラや接続したヒータから加熱可能なローラなどが例示される。
なお、接着剤粒子が第1粒子および第2粒子を含む場合、接着剤粒子の平均粒径Dpは、第2粒子について算出するものとする。
また、接着性を高め易い観点から、エンボス加工面における凸部の高さは、100〜5000μmであることが好ましく、200〜1000μmであることがさらに好ましい。
積層不織布は、例えば、製造ラインの上流から下流に第1不織布を搬送し、搬送される第1不織布の主面に第2不織布を積層する製造装置により製造することができる。このような製造装置は、例えば、(1)製造ラインに第1不織布を供給する第1不織布供給部、(2)第2繊維の原料となる原料樹脂と接着剤とを含む原料液を収容するタンク、(3)タンクから供給される原料液を電界紡糸することにより、第2繊維を生成させ、接着剤が付着した第2繊維を第1不織布に堆積させて第1不織布に第2不織布を積層する電界紡糸機構、を備える。第2不織布に第3不織布を積層する場合には、製造装置は、さらに、(4)第2不織布に第3不織布を供給する第3不織布供給部を含む。また、製造装置は、(5)第2不織布と第1不織布(および/または第3不織布)とを圧着させる圧着部を含んでもよい。
接着剤溶液タンク39や原料液タンク29では、接着剤溶液32や原料液22を連続的または完結的に攪拌することで、接着剤4のゲル化を抑制してもよい。
本発明の製造方法により得られる積層不織布は、特に空気清浄機の濾材として用いるのに適している。積層不織布を備える空気清浄機を図6に例示する。空気清浄機100は、図6に例示されるように、気体の吸い込み部101と、気体の吐き出し部102と、気体の吸い込み部101と吐き出し部102との間に配置される積層不織布10と、を備える。積層不織布10は、蛇腹状にプリーツ加工されて配置されても良い。積層不織布10は、大気中のダストを捕捉する濾材である。積層不織布10を備える空気清浄機は、圧力損失が小さく、集塵効率に優れる。集塵効率の点で、積層不織布10は、第2不織布3が吸い込み部101側に位置するように、吸い込み部101と吐き出し部102との間に配置されることが好ましい。
下記の手順で、積層不織布を作製した。
まず、接着剤(ポリエステル系ホットメルト樹脂、融点:約100℃)を20質量%の濃度で含むDMAc溶液(第1溶液)と、PESを20質量%濃度で含むDMAc溶液(第2溶液)とを、質量比1:1で混合することにより、エレクトロスピニング処理用の原料液を準備した。調製直後の原料液の25℃における粘度を、B型粘度計で測定したところ、21Pa・sであった。同様にして、調製直後から8時間経過した後の原料液の25℃における粘度を測定したところ、22Pa・sであり、調製直後から粘度にほとんど変化がなく、ゲル化が抑制されていた。
接着剤(ポリエステル系ホットメルト樹脂、融点:約100℃)を20質量%の濃度で含むDMAc溶液を調製した。この溶液の調製直後および調製直後から8時間経過後の粘度を、実施例1と同様にして測定した。調製直後の溶液の粘度は、20Pa・sであった。調製から8時間経過後の溶液はゲル化しており、その粘度は、31Pa・sと、調製直後の1.6倍であった。
実施例1と同じ第1不織布の一方の主面に、PESを20質量%濃度で含むDMAc溶液を原料液として用いて、実施例1と同様にして、第2繊維を堆積させることにより、第2不織布を積層した。次に比較例1と同様にして接着剤を含むDMAc溶液を調製し、調製直後の溶液を用いて、第2不織布の主面にエレクトロスピニングにより接着剤を吐出した。
Claims (12)
- 第1繊維を含む第1不織布と、第2繊維の原料となる原料樹脂と接着剤とを含む原料液と、を準備する工程と、
電界紡糸法により、前記原料液をノズルから吐出させて前記接着剤が付着した第2繊維を生成させ、前記第1不織布に前記接着剤が付着した前記第2繊維を堆積させて、前記第1不織布に前記第2繊維を含む第2不織布を積層する工程と、を含む、積層不織布の製造方法。 - 前記第2繊維に前記接着剤の粒子が付着しており、
前記第2不織布と前記第1不織布とが前記接着剤の粒子を介して接着しており、
前記第1繊維の平均繊維径D1と前記第2繊維の平均繊維径D2とが、D1>D2の関係を満たし、
前記接着剤の粒子の平均粒径Dpと前記第1繊維の平均繊維径D1とが、D1>Dpの関係を満たす、請求項1に記載の積層不織布の製造方法。 - 前記接着剤の粒子の平均粒径Dpと前記第2繊維の平均繊維径D2とが、Dp>D2の関係を満たす、請求項2に記載の積層不織布の製造方法。
- 前記第2繊維は、ナノファイバである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層不織布の製造方法。
- 前記原料液の準備工程において、前記接着剤および前記接着剤を溶解する第1溶媒を含む第1溶液と、前記原料樹脂および前記原料樹脂を溶解する第2溶媒を含む第2溶液とを混合することにより、前記原料液を調製する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層不織布の製造方法。
- 前記第2溶媒および前記第1溶媒は同じ溶媒を含む、請求項5に記載の積層不織布の製造方法。
- 前記第1不織布の面方向に対して垂直な方向に、前記原料液を前記ノズルから吐出する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層不織布の製造方法。
- さらに、
前記第2不織布の前記第1不織布とは反対側の主面に、第3繊維を含む第3不織布を配置して積層物を得る工程、および
前記積層物を厚み方向に押圧して、前記第2不織布と前記第3不織布とを圧着させる工程、を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の積層不織布の製造方法。 - 前記接着剤の粒子の平均粒径Dpは、1〜200μmである、請求項2または3に記載の積層不織布の製造方法。
- 前記第2繊維に、さらに前記接着剤の糸状体が付着しており、
前記糸状体は、前記接着剤の粒子に連結している、請求項9に記載の積層不織布の製造方法。 - 製造ラインに第1不織布を供給する第1不織布供給部と、
第2繊維の原料となる原料樹脂と接着剤とを含む原料液を収容するタンクと、
前記タンクから供給される前記原料液を電界紡糸することにより第2繊維を生成させ、前記接着剤が付着した前記第2繊維を前記第1不織布に堆積させて前記第1不織布に前記第2繊維を含む第2不織布を積層する電界紡糸機構と、を備える、積層不織布の製造装置。 - さらに、
前記第2不織布の前記第1不織布とは反対側の主面に、第3繊維を含む第3不織布を供給する第3不織布供給部と、
前記第2不織布と前記第1不織布および/または前記第3不織布とを圧着させる圧着部と、を含む請求項11に記載の積層不織布の製造装置。
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