JP2023097613A - 極細繊維からなるメルトブロー不織布 - Google Patents

Abstract

【課題】平均繊維径が小さく、かつショットが低減された、融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂を原料とするメルトブロー不織布を提供すること。【解決手段】融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂からなる繊維と、メルトブロー不織布全重量に対して０．１重量％以上２０重量％以下の添加剤とを含むメルトブロー不織布であって、平均繊維径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下であり、繊維径の標準偏差の平均繊維径に対する比である繊維径変動率が０．４５以上、１．３以下であるメルトブロー不織布。【選択図】なし

Description

本発明は、極細繊維からなるメルトブロー不織布に関する。

極細繊維メルトブロー不織布の開発が進んでおり、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を、メルトブロー不織布の構成ポリマーとして使用した場合には、１μｍ以下の極細繊維を安定的にメルトブロー化できるようになってきている。ポリプロピレンはメルトブロー専用の低粘度タイプのグレードがあり、また加熱によって比較的容易に粘度調整が可能であるため、細繊維化しやすい。例えば特許文献１は数平均繊維径が１μｍ以下で、繊維径分布(重量平均繊維径／数平均繊維径)が１．３以下で、繊維径変動率が５５％以下の極細繊維からなるメルトブロー不織布を製造する方法について開示している。

しかしながら、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリアミドなどの、高融点かつ高極性の熱可塑性樹脂では、下記の特許文献２及び３のような技術を除くと、極細技術をほとんど確立できていなかった。ポリブチレンテレフタレートやポリアミド樹脂は、メルトブロー専用グレードはなく、粘度調整も容易ではないため、効果的に細繊維化できず、不織布表面に観察される樹脂の粒状生成物であるショットが増加するためである。

特許文献２は、ポリアミドナノファイバーを含むナノファイバー不織布製品であって、前記ナノファイバーの前記ポリアミドが、Ｎ６、Ｎ６６、Ｎ６Ｔ／６６、Ｎ６１２、Ｎ６／６６、Ｎ６Ｉ／６６、Ｎ６６／６Ｉ／６Ｔ、Ｎ１１、Ｎ１２、又はこれらの組み合わせの少なくとも一つを含み、ここで「Ｎ」はナイロンを意味する。前記ナノファイバーの前記ポリアミドは４～３３０の相対粘度を有し、前記ナノファイバーは１００～９５０ナノメートルの平均径を有し、前記ナノファイバーの１～２０％は７００ナノメートルより大きい繊維径を有する上記ナノファイバー不織布製品について開示している。特許文献２では、特定のポリアミドを用いることで、上記特徴を有するナノファイバー不織布製品を形成している。

特許文献３は、平均繊維径が０．１μｍ以上０．５μｍ未満であり、かつ、繊維径のＣＶ値が２０％以上６５％未満であるポリアミド系樹脂繊維から構成され、かつ、目付量が１０ｇ／ｍ^２以上であることを特徴とする不織布について開示している。特許文献３では、紡糸ガス圧力や、紡口ノズルから捕集支持体までの距離（ディスタンス）の空気流れを整流して繊維同士の絡み合いを抑制することにより、繊維の極細化を実現している。

特許第５９０５４００号 特許第６９０１５９４号 特開２０２０－１９００５７

本発明が解決すべき課題は、融点が２００℃以上の高融点の熱可塑性樹脂を原料とするメルトブロー不織布であって、平均繊維径が小さく、かつショットが低減されたメルトブロー不織布を提供することにある。

これまで本発明者らは、主に低粘度タイプの樹脂を探し、細繊維化の試作を行ってきたが、樹脂選択の方策では不織布中の平均繊維径を１μｍ前後にはできるが、それよりも平均繊維径を小さくすると繊維が切れて不織布を安定して製造できないため、大幅な極細化は困難であった。そこで、本発明者らは、上記の課題解決のため鋭意検討した結果、特定の添加剤により、融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂を含む溶融ポリマーの押出圧力を低下でき、これによりショットの発生を抑制しつつ細繊維化が可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、以下に記載の実施形態を包含する。

項１．融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂からなる繊維と、メルトブロー不織布全重量に対して０．１重量％以上２０重量％以下の添加剤とを含むメルトブロー不織布であって、平均繊維径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下であり、繊維径の標準偏差の平均繊維径に対する比である繊維径変動率が０．４５以上、１．３以下であるメルトブロー不織布。

項２．前記添加剤が、溶融状態にある前記熱可塑性樹脂のポリマー鎖間の分子間力を緩和するための添加剤である項１に記載のメルトブロー不織布。

項３．以下の式(１)の値が０．１以上である項１に記載のメルトブロー不織布。
メルトブロー不織布のＭＤ強度[Ｎ]／目付[ｇ／ｍ^２] ≧ ０．１ (１)
式中、ＭＤ強度は、不織布の流れ方向に長さ２００ｍｍ、それと垂直の方向に５０ｍｍの大きさで切り取った不織布の両端を１００ｍｍ間隔のチャックで挟み、速度３００ｍｍ／分で引っ張った時の最大強度である。

項４．以下の式(２)の値が０．２以上である項１に記載のメルトブロー不織布。
メルトブロー不織布のＭＤ伸度[％]／目付[ｇ／ｍ^２]／平均繊維径[μｍ] ≧ ０．２ (２)
式中、ＭＤ伸度は、不織布の流れ方向に長さ２００ｍｍ、それと垂直の方向に５０ｍｍの大きさで切り取った不織布の両端を１００ｍｍ間隔のチャックで挟み、速度３００ｍｍ／分で引っ張った時の最大伸度である。

項５．前記添加剤は、基本骨格に炭素原子と水素原子とを含む有機化合物であり、かつヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、カルボニル基、カルボキシ基、ホルミル基、エステル基、アルコキシ基、シアノ基、これらのいずれかの誘導体、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含む化合物である項１～４のいずれかに記載のメルトブロー不織布。

項６．前記添加剤は、含窒素環を一分子内に複数有する重合体化合物である項１～５のいずれかに記載のメルトブロー不織布。

項７．前記添加剤は、２，２，６，６－テトラメチルピペリジニル骨格を分子内に有するヒンダードアミン系光安定剤を含む項６に記載のメルトブロー不織布。

項８．前記添加剤は、フルオレン骨格を有する化合物である項１～５のいずれかに記載のメルトブロー不織布。

項９．項１～８のいずれかに記載のメルトブロー不織布を備えるフィルタ。

本発明によれば、平均繊維径が小さく、かつショットが低減された、融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂を原料とするメルトブロー不織布が提供される。

本実施形態のメルトブロー不織布の製造方法のプロセスの概略図である。 （Ａ）実施例５の不織布中の繊維の２０００倍の倍率の顕微鏡写真、（Ｂ）比較例１の不織布中の繊維の２０００倍の倍率の顕微鏡写真。

本発明の実施形態を以下に説明する。

本発明の実施形態のメルトブロー不織布は、融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂からなる繊維と、メルトブロー不織布全重量に対して０．１重量％以上２０重量％以下の添加剤とを含むメルトブロー不織布であって、平均繊維径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下（１．０μｍ以下）であり、繊維径の標準偏差の平均繊維径に対する比（繊維径の標準偏差／平均繊維径）である繊維径変動率が０．４５以上（０．６５以上）１．３以下である。

本発明の実施形態のメルトブロー不織布には、融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂を用いている。このため、本発明の実施形態のメルトブロー不織布は耐熱性に優れている。融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレンやポリプロピレン以外のポリオレフィンなどが挙げられる。

ポリアミドとしては、ポリアミド３(ナイロン３、登録商標）、ポリアミド４(ナイロン４、登録商標）、ポリアミド６ (ナイロン６、登録商標）、ポリアミド６－６ (ナイロン６－６、登録商標）等が挙げられる。

ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等が挙げられる。中でも、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートが好ましい。複数種のポリエステルを混合して使用する場合は、上記ポリエステルのいずれかが熱可塑性樹脂のうちの５０重量％以上であるのが好ましく、７０重量％以上であるのがより好ましく、９０重量％以上であるのが最も好ましい。ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート又はポリトリメチレンテレフタレートからなるメルトブロー不織布は、融点が比較的高いため、耐熱性に優れている。

ポリオレフィンとしては、環状オレフィンの単独重合体、２種類以上の環状オレフィンのランダム又はブロック共重合体、４－メチル－１－ペンテン等のα－オレフィンの単独重合体、あるいは２種類以上のα－オレフィンのランダム又はブロック共重合体が挙げられる。

熱可塑性樹脂からなる繊維は、メルトブロー不織布の全重量のうち、６０重量％以上好ましくは７０重量％以上であり、より好ましくは８０重量％以上である。また、熱可塑性樹脂からなる繊維は、メルトブロー不織布の全重量のうち、９９．９重量％以下であり、好ましくは９８％以下である。

添加剤は、融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂からなる高融点の繊維でも、平均繊維径が小さく、かつショットが低減されたメルトブロー不織布を製造できるようにするために添加される。

一実施形態の添加剤は、溶融状態にある前記熱可塑性樹脂のポリマー鎖間の分子間力を緩和するための添加剤である。つまり、メルトブロー不織布の製造に際しては、熱可塑性樹脂を溶融し、溶融ポリマーを極細繊維状に吐出するが、本実施形態では、溶融状態にある前記熱可塑性樹脂に添加剤を共存させることで、添加剤が有する極性原子又は官能基の働きにより、溶融状態にある熱可塑性樹脂のポリマー鎖間で化学的相互作用により引力が働いている箇所に介入し、ポリマー鎖間の分子間力を緩和する。ポリマー鎖間の分子間力には、典型的には水素結合が含まれるが、その他に双極子相互作用、ファンデルワールス力、ロンドン分散力など熱可塑性樹脂のポリマー鎖間で親和的に働く相互作用であればこれに限定されない。

ポリアミドやポリエステルなどの熱可塑性樹脂は、高極性の熱可塑性樹脂であり、従来、ポリプロピレンと同様の製造条件で紐状化することはできなかった。つまり、ノズルの孔径を小さくする、溶融混練温度を上げる、繊維を延伸するために吹き出す高温高速のエア量を上げることで、若干細繊維化することは可能であるが、それ以上の過酷な製造条件では糸切れが起こりショッ卜が増えるため、平均繊維径が１．５μｍ以下、特には１μｍ以下の繊維を安定的に紡糸することができなかった。本発明者らは、高極性高分子の細繊維化が困難である理由は、熱可塑性樹脂のポリマー鎖同士での分子間力が強く働いているためと考えた(例えば、ポリアミドでは水素結合、 ＰＢＴでは芳香環のπスタッキングなど)。ポリマー鎖間の分子間力の緩和を主因とする粘度低下でなければ、ショットの発生を抑えた状態で細繊維化できないが、これまでの結果から、これらのポリマー鎖間の相互作用は加熱やノズル孔径の調整では効果的に低減できないと考えられる。

そこで、本実施形態の添加剤を熱可塑性樹脂に添加したところ、ショット数を抑制しつつ細繊維化が可能となった。本出願人は、本発明が特定の仮説や理論によって束縛されることを望むものではないが、本実施形態の添加剤の添加により、高極性の熱可塑性樹脂のポリマー鎖間の相互作用が緩和されることにより、吐出される溶融ポリマーが円滑に細繊維化されたと推測する。

添加剤は、熱可塑性樹脂の品質安定化剤、酸化防止剤、紫外線耐光剤、分散剤、流動性向上剤（高流動化剤）、可塑剤、結晶核剤、及び離型剤からなる群から選択される一つ以上の添加剤であってよい。

一実施形態では、上記添加剤は、基本骨格に炭素原子と水素原子とを含む有機化合物であり、かつ酸素原子及び／又は窒素原子を含んでおり、双極子相互作用及び／又は水素結合に寄与できる分子構造を一つ以上含む化合物である。例えば、上記一つ以上の添加剤は、基本骨格に炭素原子と水素原子とを含む有機化合物であり、かつヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、カルボニル基、カルボキシ基、ホルミル基、エステル基、アルコキシ基、シアノ基、これらのいずれかの誘導体、又はこれらの２つ以上の組み合わせおよびその誘導体を含む化合物が好ましい。そのような添加剤の好ましい例としては、脂肪酸アミド又はアルキレン脂肪酸アミドが挙げられる。脂肪酸アミドとしては、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドなどが挙げられる。アルキレン脂肪酸アミドとしては、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド等が挙げられる。

一実施形態では、上記添加剤は、含窒素環を一分子内に複数有する重合体化合物である。含窒素環は、飽和環でも不飽和環でもよい。また、かかる重合体化合物は、ヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、カルボニル基、カルボキシ基、ホルミル基、エステル基、アルコキシ基、シアノ基、これらのいずれかの誘導体、又はこれらの２つ以上の組み合わせおよびその誘導体をさらに含んでもよい。中でも、２，２，６，６－テトラメチルピペリジニル骨格を分子内に有するヒンダードアミン系光安定剤は、添加剤として好適に使用することができる。

別の実施形態では、上記添加剤は、フルオレン骨格を有する化合物である。そのような化合物の例として、下記式（１）で表される９，９－ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物が挙げられる。

［式中、環Ｚは芳香族炭化水素環、Ｒ１およびＲ２は置換基、Ｘは、基－［（ＯＲ３）ｎ－Ｙ］（式中、Ｙは、ヒドロキシル基、メルカプト基、グリシジルオキシ基又は（メタ）アクリロイルオキシ基、Ｒ３はアルキレン基、ｎは０又は１以上の整数を示す。）又はアミノ基、ｋは０～４の整数、ｍは０以上の整数、ｐは１以上の整数を示す。］
式（１）で表される化合物は、特には式（２）で表される以下の化合物である。

（式中、Ｚ、Ｒ１、Ｒ２、ｋ、ｍ、Ｒ３、ｎ、ｐは前記式（１）と同じである。）
環Ｚは、好ましくはベンゼン環又はナフタレン環、Ｒ１がアルキル基、ｋが０～１、Ｒ２がアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルコキシ基、ｍが０～２、Ｒ３がＣ２－４アルキレン基、ｎが０～２０、ｐが１～３である。

特に好ましい９，９－ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物は、９，９－ビス（ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９－ビス（アルキル－ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９－ビス（アリール－ヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９－ビス（ジ又はトリヒドロキシフェニル）フルオレン、９，９－ビス（ヒドロキシナフチル）フルオレン、９，９－ビス（ヒドロキシアルコキシフェニル）フルオレン、９，９－ビス（アルキル－ヒドロキシアルコキシフェニル）フルオレン、９，９－ビス（アリール－ヒドロキシアルコキシフェニル）フルオレン、９，９－ビス（ヒドロキシアルコキシナフチル）フルオレン、及びこれらの化合物のアルキレンオキサイド付加体から選択された少なくとも１種である。

融点が２００℃以上の高融点の熱可塑性樹脂がポリアミドである場合、添加剤はフルオレン骨格を有する化合物又は含窒素環を一分子内に複数有する重合体化合物であることが好ましく、フルオレン骨格を有する化合物がより好ましく、式（１）で表される９，９－ビスアリールフルオレン骨格を有する化合物がさらに好ましい。中でも、大阪ガスケミカル株式会社によるＭＦ－１１、ＭＦ－４１は添加剤として好適に使用することができる。

融点が２００℃以上の高融点の熱可塑性樹脂がポリブチレンテレフタレートである場合、添加剤はフルオレン骨格を有する化合物、アルキレン脂肪酸アミド、又は脂肪酸アミドが好ましい。

添加剤は、一種類の添加剤であってもよいし、上記に説明した添加剤のうちの２種以上の添加剤の組み合わせであってもよい。

添加剤の分子量は、１０以上１０００００以下であってよく、数十程度の低分子化合物でも数万程度の高分子化合物でもいずれであっても良い。

添加剤の含有量は、メルトブロー不織布の全重量のうち、０．１重量％以上２０重量％以下の添加剤である。より好ましくは０．３重量％以上１５重量％以下、さらに好ましくは０．５重量％以上１０重量％以下である。融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂からなる高融点の繊維でも１．５μｍ以下の平均繊維径を得るために添加剤の含有量は０．１重量％以上であり、熱可塑性樹脂からなる繊維の性能を確保する点から、２０重量％以下である。

一つの実施形態では、メルトブロー不織布は、融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂と、メルトブロー不織布全重量に対して０．１％重量以上２０％重量以下の１つ以上の添加剤とを含む樹脂組成物から形成された繊維からなるメルトブロー不織布であり、樹脂組成物中の融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂の含有量が８０重量％以上９９．９重量％以下であり、添加剤の含有量が０．１重量％以上２０重量％以下である。この場合、樹脂組成物は、融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂と添加剤以外の成分を含まなくてもよいし、含んでもよい。

原料である、融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂には、本発明の効果を損なわない範囲で、結晶核剤、艶消し剤、顔料、防カビ剤、抗菌剤、難燃剤、親水剤等の成分を添加してもよい。融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂と、０．１％重量以上２０％重量以下の１つ以上の添加剤とを含む上記樹脂組成物は、このような成分をさらに含んでもよい。

本発明の実施形態のメルトブロー不織布の平均繊維径は、不織布強度の観点から、０．１μｍ以上、フィルタとして用いる場合の濾過効率や吸音材として用いる場合の吸音性能など最終製品の機能の観点から、１．５μｍ以下である。好ましくは、平均繊維径は０．１μｍ以上、１．０μｍ以下である。

本発明の実施形態のメルトブロー不織布の繊維径変動率は、不織布強度の観点から、０．４５以上、不織布繊維の分布ムラを抑える観点から、１．３以下である。好ましくは、繊維径変動率は０．６５以上、１．３以下である。繊維径変動率は、不織布の製造方法を反映している。

本発明の特定の実施形態では、メルトブロー不織布の平均繊維径及び繊維径変動率について、平均繊維径は０．１μｍ以上、１．０μｍ以下、かつ繊維径変動率は０．６５以上、１．３以下である。

以上の構成を有する本実施形態のメルトブロー不織布は、添加剤を含まない場合に比べて、平均繊維径が小さく、かつショットが低減された、高融点の熱可塑性樹脂を原料とするメルトブロー不織布である。

好ましい実施形態では、メルトブロー不織布が、以下の式(１)の値が０．１以上であることを満たす。

メルトブロー不織布のＭＤ強度［Ｎ］／目付[ｇ／ｍ^２] ≧ ０．１ (１)
式中、ＭＤ強度（ＭＤ：Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）とは、不織布の流れ方向に長さ２００ｍｍ、それと垂直の方向に５０ｍｍの大きさで切り取った不織布の両端を１００ｍｍ間隔のチャックで挟み、速度３００ｍｍ／分で引っ張った時の最大荷重時の強度（Ｎ）である。

式(１)の値は、好ましくは０．１５以上であり、より好ましくは０．２以上である。

このような構成を有するメルトブロー不織布は、不織布の流れ方向における引っ張り強度に優れている。

好ましい実施形態では、メルトブロー不織布は、以下の式(２)の値が０．２以上であることを満たす。

メルトブロー不織布のＭＤ伸度[％]／目付[ｇ／ｍ^２]／平均繊維径[μｍ] ≧ ０．２ (２)
式中、ＭＤ伸度とは、不織布の流れ方向に長さ２００ｍｍ、それと垂直の方向に５０ｍｍの大きさで切り取った不織布の両端を１００ｍｍ間隔のチャックで挟み、速度３００ｍｍ／分で引っ張った時の最大荷重時の伸度(％)である。

このような構成を有するメルトブロー不織布は、不織布の流れ方向における引っ張り伸度に優れている。

本実施形態のメルトブロー不織布の目付は、特に限定されないが、強度及びフィルタ化の観点から、平均目付の範囲で好ましくは５～１５０ｇ／ｍ²であり、より好ましくは１０～１００ｇ／ｍ²である。

本実施形態のメルトブロー不織布の厚みは、特に限定されないが、一枚のメルトブロー不織布当たり、平均厚みで好ましくは０．０１～１０ｍｍであり、より好ましくは０．１～５ｍｍである。

本実施形態のメルトブロー不織布の通気度は、特に限定されないが、濾過時の圧力抵抗の上昇を抑え、かつ所定の強度の不織布を得る観点から、１００ｍｍ×１００ｍｍのメルトブロー不織布試験片に対して、ＪＩＳ Ｌ１０９６に従ってフラジール型試験機により測定した値が、１～１７００ｃｍ³／ｃｍ²／秒であることが好ましく、１～８００ｃｍ³／ｃｍ²／秒がより好ましい。

本実施形態のメルトブロー不織布のショットについては、特に限定されないが、外観及び物質の捕集性能の観点から、１ｍ^２のメルトブロー不織布に対して、好ましくは、直径１ｍｍ以上の透明斑（樹脂塊）が１０個／ｍ²以下、より好ましくは５個／ｍ²以下である。

本実施形態に係る不織布では、構成される繊維が連続長繊維であることが好ましい。以下に説明する好適な製造方法では、糸が１本のまま細繊化している為、均一性が高く且つ所望の平均繊維径を有する繊維から構成される不織布を得ることが可能となる。

本実施形態のメルトブロー不織布は、平均繊維径が小さく、かつショットが低減されているため、外観が良好で、物質の捕集能力に優れている。このため、本実施形態のメルトブロー不織布及びこれを複数積層してなるその積層体は、流体フィルタ用のフィルタ材として有用である。流体には気体及び液体が含まれる。

また、本発明は、当該積層体を備える流体用フィルタを提供する。メルトブロー不織布として上記実施形態のメルトブロー不織布のみを用いた場合であっても、外観が良好で物質の捕集能力が高い流体用フィルタを得ることができる。一方、本発明の別の実施形態において、濾過の目的等に応じて、フィルタ材を構成する部材として、本実施形態のメルトブロー不織布に、その他の層を組み合わせて用いてもよく、このようなメルトブロー不織布とその他の層の組合せを含む積層体を備える液体フィルタも本発明の液体フィルタに包含される。

他の層としては、例えば、編布、織布、不織布、フィルム等を挙げることができる。

本実施形態に係るメルトブロー不織布に他の層を積層する場合は、熱エンボス加工、超音波融着等の熱融着法、ニードルパンチ、ウォータージェット等の機械的交絡法、ホットメルト接着剤、ウレタン系接着剤等の接着剤による方法、押出しラミネート等をはじめ、種々公知の方法を採用することができる。

他の層として積層される不織布としては、スパンボンド不織布、湿式不織布、乾式不織布、乾式パルプ不織布、フラッシュ紡糸不織布、開繊不織布等が挙げられる。

次に、本実施形態におけるメルトブロー不織布の製造方法の例を図面を参照して説明するが、当該製造方法は下記に限定されない。図１は、本発明のメルトブロー不織布の製造装置の一例を示す。この製造装置は、原料を投入するホッパー１ａ、原料を溶融混練する押出機１ｂと、押出機１ｂから押出された溶融ポリマーを下流に送る定量ポンプ２と、繊維状に水平方向に吐出するダイ３ａと、ダイ３ａから溶融ポリマーと一緒に排出される高温高速エア用の温度調整ヒーター３ｂと、ダイ先端に取り付けられた紡糸ノズル３ｃと、ダイ３ａの近傍に設けられた繊維捕集用のコレクタ４ａと、コレクタ４ａ（及びコレクタ４ａで捕集した繊維状の溶融ポリマー５ａ）を吸引するためのサクションブロワー４ｂと、ダイから吐出された繊維状の溶融ポリマー５ａと、繊維状の溶融ポリマー５ａがコレクタ４ａ上で冷却固化してなるメルトブロー不織布５ｂと、メルトブロー不織布５ｂを巻き取る巻取機６からなる。

本発明のメルトブロー不織布は、ポリマーを溶融混練する工程、溶融ポリマーを紡糸ノズルから吐出し、別のノズルから加熱空気を噴出してポリマーの繊維を形成する工程を含む方法により製造することができる。前記で説明した装置を参照して説明すると、メルトブロー不織布を製造する場合、前記紡糸ノズル３ｃから吐出した繊維状の溶融ポリマー５ａを空気ノズルから噴出する加熱空気により延伸し、必要な場合には追加のプロセスを行い、メルトブロー不織布を得ることが可能である。得られたメルトブロー不織布に対して、必要に応じて、カレンダー処理、帯電処理、親水化処理等を施しても良い。

（１）溶融混練工程
前記ポリマーの溶融混練温度は（前記ポリマーの融点＋３０℃）～（前記ポリマーの融点＋１５０℃）が好ましい。例えばポリアミドの場合、溶融混練温度は２５０～３７０℃が好ましく、ＰＢＴの場合、溶融混練温度は２５０～３７０℃が好ましい。

（２）繊維形成工程
溶融ポリマーを多数の紡糸ノズル３ｃから吐出するとともに、ノズルから加熱空気を噴出し、前記ポリマーの繊維を形成する。ダイ３ａ及び加熱空気の温度は、（前記ポリマーの融点）～（前記ポリマーの融点＋２００℃）とするのが好ましい。ポリマーが紡糸ノズル３ｃから吐出した直後に急速に固化してしまうことを抑制し、かつ形成されたポリマー繊維の融着を抑制して、繊維径のバラツキを抑える観点から、上記温度範囲が好ましい。

ポリマー繊維を形成するために、紡糸ノズル３ｃ当たりの溶融ポリマーの吐出量は０．１～２ｇ／分／ホール以下が好ましく、０．５～１ｇ／分／ホール以下がより好ましい。繊維化するのに十分な吐出圧力を得ることができ、かつ過剰な吐出圧力でノズルを破損することを避ける観点から、上記紡糸ノズル３ｃ当たりの溶融ポリマーの吐出量は上記範囲が好ましい。

幅当たりの加熱空気の噴出量は５～５０Ｎｍ³／分／ｍが好ましく、１０～４０Ｎｍ³／分／ｍがより好ましい。

以上、本発明のメルトブロー不織布及びその製造方法を好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明は、上記特定の実施形態に限定されない。

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

１．メルトブロー不織布の製造
（１）ポリアミド樹脂を原料とするメルトブロー不織布の製造
実施例１
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、相対粘度３．０の６－ナイロン樹脂を９５％と添加剤１を５％混合した材料を投入し、溶融混練温度を３２５℃とした。ダイとコレクタの間隔３７０ｍｍで、３４０℃の加熱圧縮空気１０Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍと共に、ノズル径０．３ｍｍのノズルより樹脂を大気中に吐出し、吸引量４００Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍのコレクタ上に繊維状の樹脂を連続的に捕集させ、コレクタの回転速度を適当に調節して、目付５１ｇ／ｍ^２、厚み０．５４ｍｍ、通気度３９ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径１．０３μｍのメルトブロー不織布を得た。

実施例２
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、相対粘度３．０の６－ナイロン樹脂を９７％と添加剤２を３％混合した材料を投入した以外は実施例１と同様に操作し、目付５１ｇ／ｍ^２、厚み０．５２ｍｍ、通気度４０ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径１．３９μｍのメルトブロー不織布を得た。

実施例３
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、相対粘度３．０の６－ナイロン樹脂を９５％と添加剤３を５％混合した材料を投入した以外は実施例１と同様に操作し、目付５０ｇ／ｍ^２、厚み０．５２ｍｍ、通気度３８ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径０．５９μｍのメルトブロー不織布を得た。

実施例４
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、相対粘度３．０の６－ナイロン樹脂を９０％と添加剤４を１０％混合した材料を投入した以外は実施例１と同様に操作し、目付５４ｇ／ｍ^２、厚み０．４４ｍｍ、通気度１０ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径０．３６μｍのメルトブロー不織布を得た。

実施例５
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、相対粘度２．０の６－ナイロン樹脂を９０％と添加剤４を１０％混合した材料を投入し、溶融混練温度を３２５℃とした。ダイとコレクタの間隔４５０ｍｍで、３００℃の加熱圧縮空気１０Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍと共に、ノズル径０．２ｍｍのノズルより樹脂を大気中に吐出し、吸引量４００Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍのコレクタ上に繊維状の樹脂を連続的に捕集させ、コレクタの回転速度を適当に調節して、目付４８ｇ／ｍ^２、厚み０．３７ｍｍ、通気度９ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径０．１４μｍのメルトブロー不織布を得た。

表１中の添加剤の略語の化合物は以下に示す通りである。
添加剤１ Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ（登録商標）９４４ＦＤＬ ＢＡＳＦジャパン株式会社
添加剤２ Ｃｈｉｍａｓｓｏｒｂ（登録商標）２０２０ＦＤＬ ＢＡＳＦジャパン株式会社
添加剤３ 添加剤１とＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）６２２ＳＦ ＢＡＳＦジャパン株式会社）の混合物
添加剤４ ＯＧＳＯＬ ＭＦ１１ フルオレン系樹脂改質剤 大阪ガスケミカル株式会社
添加剤５ ライトアマイドＷＨ－５１０Ｋ エチレンビスステアリルアミドに類似の脂肪酸アミド系化合物 共栄社化学株式会社

比較例１
表１に示すように、添加剤を添加しない以外は実施例１と同じ条件でメルトブロー不織布を作製し、目付５０ｇ／ｍ^２、厚み０．４９ｍｍ、通気度４８ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径３．７０μｍのメルトブロー不織布を得た。

比較例２
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、添加剤を使用せず、実施例５と同じ相対粘度２．０の６－ナイロン樹脂のみを投入し、溶融混練温度を３３０℃とした。ダイとコレクタの間隔１３０ｍｍで、３００℃の加熱圧縮空気１０Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍと共に、ノズル径０．２ｍｍのノズルより樹脂を大気中に吐出し、吸引量４００Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍのコレクタ上に繊維状の樹脂を連続的に捕集させ、コレクタの回転速度を適当に調節して、目付２１ｇ／ｍ^２、厚み０．２２ｍｍ、通気度１４ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径１．６５μｍのメルトブロー不織布を得た。

比較例３
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、相対粘度３．０の６－ナイロン樹脂を９０％と、溶融樹脂の物理的な粘度低下のため原料モノマーであるε－カプロラクタムを１０％混合した材料を投入し、溶融混練温度を３２５℃とした。ダイとコレクタの間隔１２０ｍｍで、３４０℃の加熱圧縮空気１０Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍと共に、ノズル径０．３ｍｍのノズルより樹脂を大気中に吐出し、吸引量４００Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍのコレクタ上に繊維状の樹脂を連続的に捕集させ、コレクタの回転速度を適当に調節して、目付１９ｇ／ｍ^２、厚み０．３３ｍｍ、通気度３２ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径１．２６μｍのメルトブロー不織布を得た。

（２）ＰＢＴを原料とするメルトブロー不織布の製造
実施例６
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、ＭＦＲ１００のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を９７％と添加剤４を３％混合した材料を投入し、溶融混練温度を２８０℃とした。ダイとコレクタの間隔１３０ｍｍで、３０５℃の加熱圧縮空気１３Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍと共に、ノズル径０．２ｍｍのノズルより樹脂を大気中に吐出し、吸引量４００Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍのコレクタ上に繊維状の樹脂を連続的に捕集させ、コレクタの回転速度を適当に調節して、目付３０ｇ／ｍ^２、厚み０．２８ｍｍ、通気度１２ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径０．６６μｍのメルトブロー不織布を得た。

実施例７
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、ＭＦＲ１００のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を９７％と添加剤５を３％混合した材料を投入した以外は実施例６と同様に操作し、目付１１ｇ／ｍ^２、厚み０．１１ｍｍ、通気度３８ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径０．６１μｍのメルトブロー不織布を得た。

比較例４
表１に示すように、添加剤を添加しない以外は実施例６と同じ条件でメルトブロー不織布を作製し、目付３０ｇ／ｍ^２、厚み０．３２ｍｍ、通気度２４ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径１．８２μｍのメルトブロー不織布を得た。

比較例５
メルトブロー製造装置の原料ホッパーに、添加剤を使用せず、ＭＦＲ３００のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂のみを投入し、溶融混練温度を２５０℃とした。ダイとコレクタの間隔１００ｍｍで、３０５℃の加熱圧縮空気１３Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍと共に、ノズル径０．２ｍｍのノズルより樹脂を大気中に吐出し、吸引量４００Ｎｍ³／ｍｉｎ／ｍのコレクタ上に繊維状の樹脂を連続的に捕集させ、コレクタの回転速度を適当に調節して、目付１４ｇ／ｍ^２、厚み０．１５ｍｍ、通気度１６ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ、平均繊維径１．１２μｍのメルトブロー不織布を得た。

２．各種物性値の測定方法
実施例１～７、比較例１～５のメルトブロー不織布の各種物性値を以下の測定方法に従って測定した。

（１）目付
平均目付は、１００ｍｍ×１００ｍｍの１０枚のメルトブロー不織布試験片に対して、温度２３℃及び湿度５０％における水分平衡状態の質量(ｇ)を測定し、平均することにより求めた。

（２）厚み
１００ｍｍ×１００ｍｍのメルトブロー不織布試験片に対して、直径２．５ｃｍ、荷重７ｇ／ｃｍ²の測定子を付けたリニアゲージにより試験片の重心に当たる中央部分の厚みを測定し、１０枚の測定値を平均することにより求めた。

（３）通気度
通気度は１００ｍｍ×１００ｍｍの１０枚のメルトブロー不織布試験片に対して、ＪＩＳ Ｌ１０９６に従ってフラジール型試験機により測定し、平均することにより求めた。

（４）ＭＤ強度
ＭＤ強度は、不織布の流れ方向に長さ２００ｍｍ、それと垂直の方向に５０ｍｍの大きさで切り取った不織布の両端を１００ｍｍ間隔のチャックで挟み、速度３００ｍｍ／分で引っ張った時の最大強度(Ｎ)とした。

（５）ＭＤ伸度
ＭＤ伸度は、不織布の流れ方向に長さ２００ｍｍ、それと垂直の方向に５０ｍｍの大きさで切り取った不織布の両端を１００ｍｍ間隔のチャックで挟み、速度３００ｍｍ／分で引っ張った時の最大伸度(％)とした。

（６）繊維径
平均繊維径は、電子顕微鏡写真にて１画像当たり２５本程度の繊維が入る倍率にて、４枚の画像を撮影し、合計１００本の繊維を、直径０．０１μｍオーダーまで繊維径を測定し、それらを平均して求めた。
繊維径割合は、繊維総数に対する特定の繊維径を有する繊維の数の割合をパーセントで示したものである。

（７）標準偏差、繊維径変動率
平均繊維径を求める際に算出された標準偏差を平均繊維径で割ることにより繊維径変動率を求めた。

（８）ショット
ショットは、１ｍ²のメルトブロー不織布試験片に対して、目視にて直径１．０ｍｍ以上の透明班の形成の有無によりフィルム化の有無を判定した。

３．結果
表１から、ポリアミド不織布の実施例１～５と比較例１から、添加剤１～４を使用した上で製造条件を整えることにより、ショットを低減し、不織布の外観と物性を良好に維持したまま細繊維化できることがわかる。図２（Ａ）は実施例５の不織布中の繊維の２０００倍の倍率の顕微鏡写真であり、図２（Ｂ）は比較例１の不織布中の繊維の２０００倍の倍率の顕微鏡写真である。

また、比較例２から、添加剤を使用せず、従来技術である粘度が低い原料樹脂を用いた場合は、製造条件を調整しても平均繊維径が1．５μｍ以下にならず、ショットも低減できないことがわかる。

比較例３は、ポリアミドの原料モノマーであるε－カプロラクタムを使用して溶融樹脂粘度の低下を試みたものである。しかし使用する添加剤が原料樹脂である高分子鎖間の分子間相互作用を緩和できない場合、ある程度細化できたとしてもショットが大幅に増えることがわかる。

ポリブチレンテレフタレート不織布も同様で、実施例６～７と比較例４から、添加剤４～５を使用した上で製造条件を整えることにより、ショットを低減し、不織布の外観と物性を良好に維持したまま細繊維化できることがわかる。

また、比較例５から、添加剤を使用せず、従来技術である粘度が低い原料樹脂を用いた場合は、製造条件を調整しても平均繊維径が１．０μｍ以下にならず、ショットも低減できないことがわかる。

添加剤と製造条件を適切に選ぶことで、高融点の高極性高分子であっても、平均繊維径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下、かつ繊維径変動率が０．４５以上、１．３以下である不織布が標準的なメルトブロー製造装置で可能であることを確認した。また、エレクトロスピニングなどのウェブと異なり、基材が無くとも取り扱い可能な強度があることを確認した。

Claims (9)

1. 融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂からなる繊維と、メルトブロー不織布全重量に対して０．１重量％以上２０重量％以下の添加剤とを含むメルトブロー不織布であって、平均繊維径が０．１μｍ以上、１．５μｍ以下であり、繊維径の標準偏差の平均繊維径に対する比である繊維径変動率が０．４５以上、１．３以下であるメルトブロー不織布。
2. 前記添加剤が、溶融状態にある前記熱可塑性樹脂のポリマー鎖間の分子間力を緩和するための添加剤である請求項１に記載のメルトブロー不織布。
3. 以下の式(１)の値が０．１以上である請求項１に記載のメルトブロー不織布。
   メルトブロー不織布のＭＤ強度[Ｎ]／目付[ｇ／ｍ^２] ≧ ０．１ (１)
   式中、ＭＤ強度は、不織布の流れ方向に長さ２００ｍｍ、それと垂直の方向に５０ｍｍの大きさで切り取った不織布の両端を１００ｍｍ間隔のチャックで挟み、速度３００ｍｍ／分で引っ張った時の最大強度である。
4. 以下の式(２)の値が０．２以上である請求項１に記載のメルトブロー不織布。
   メルトブロー不織布のＭＤ伸度[％]／目付[ｇ／ｍ^２]／平均繊維径[μｍ] ≧ ０．２ (２)
   式中、ＭＤ伸度は、不織布の流れ方向に長さ２００ｍｍ、それと垂直の方向に５０ｍｍの大きさで切り取った不織布の両端を１００ｍｍ間隔のチャックで挟み、速度３００ｍｍ／分で引っ張った時の最大伸度である。
5. 前記添加剤は、基本骨格に炭素原子と水素原子とを含む有機化合物であり、かつヒドロキシ基、アミノ基、アミド基、カルボニル基、カルボキシ基、ホルミル基、エステル基、アルコキシ基、シアノ基、これらのいずれかの誘導体、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含む化合物である請求項１～４のいずれかに記載のメルトブロー不織布。
6. 前記添加剤は、含窒素環を一分子内に複数有する重合体化合物である請求項１～５のいずれかに記載のメルトブロー不織布。
7. 前記添加剤は、２，２，６，６－テトラメチルピペリジニル骨格を分子内に有するヒンダードアミン系光安定剤を含む請求項６に記載のメルトブロー不織布。
8. 前記添加剤は、フルオレン骨格を有する化合物である請求項１～５のいずれかに記載のメルトブロー不織布。
9. 請求項１～８のいずれかに記載のメルトブロー不織布を備えるフィルタ。

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