JP3242969B2 - エレクトレット化された繊維集合物 - Google Patents

エレクトレット化された繊維集合物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、従来のポリエチレンを
接着成分とする熱接着性繊維を用いた不織布などより高
温使用に耐え、帯電性能がポリエチレンより優れている
ため特にワイパーやエアフィルターとして都合がよいポ
リブテン−1を使用した熱接着性繊維のエレクトレット
化された繊維集合物である
【0002】
【従来の技術】ポリブテン−1は融点が130℃以下で
あるが繊維化が困難で、特開昭56−15417号に芯
鞘型複合繊維の芯成分として知られているにすぎない。
【0003】
【発明が解決すべき課題】ポリブテン−1は他のポリオ
レフィンと異なる立体構造を持つため特異な結晶変態を
し、結晶化速度が遅く、溶融紡糸してドラフト中に冷風
で冷却しても集束すると繊維間で融着が起こり単繊維に
なりにくかった。また長い側鎖をもつため延伸性がわる
く、延伸操作をして高強力を得ることもできなかった。
しかしポリブテン−1は100℃を超える温度でも劣化
が少なく、連続使用に耐えるほか、帯電特性はポリエチ
レンよりも優れているのでエレクトレット加工して不織
布等の繊維集合物にすると空調用エアフィルターに都合
よく利用できることが期待できる。このためポリブテン
−1を他のα−ポリオレフィン例えばポリプロピレンの
ように効率よく生産し利用することが望まれていた。
【0004】
【発明が解決するための手段】本発明者らはポリブテン
−1(PB−1)がQ値を3未満、より好ましくは2以
下の分子量分布の狭いポリマを選べば適切なバラス効果
を持ち、温度依存性の強い延伸性を示すことを知り、鋭
意検討の結果、本発明に至った。
【0005】また本発明のエレクトレット化された繊維
集合物の複合繊維に用いるPB−1は、繊維間の融着防
止のため、メルトインデックス(MI:g/10分)が
0.5<MI<15である。15以上特に、20以上で
あると融着しやすく好ましくなく、0.5以下であると
複合紡糸が困難である。
【0006】またPB−1には核剤としてクレーの微粉
末等を混合し結晶化を促進することが好ましい。
【0007】本発明のエレクトレット化された繊維集合
物に使用する繊維は、Q値(重量平均分子量/数平均分
子量の比)が3未満、メルトインデックス(MI:g/
10分、測定温度190℃、加重2.169kg、JIS
−K−6760に準ず。)を0.5<MI<15、密度
(Dg/cm3 )を0.905≦D<0.930、融点
(Tm℃)を115<Tm<130とするポリブテン−
1を第1成分とし、融点(Tm℃)が150≦Tm≦3
00の繊維成形性熱可塑性ポリマを第2成分として、第
1成分が第2成分によって少なくとも3個以上に区分さ
れており、区分された各第1成分はその一部が繊維表面
に露出して繊維表面の少なくとも30%を占めている
接着性複合繊維である。
【0008】複合繊維の第2成分である繊維成形性熱可
塑性樹脂は、その融点(Tm℃)が熱接着性繊維として
利用する都合上、第1成分であるPB−1の融点より2
0℃以上高い、即ち150℃以上であるのが好ましく、
溶融複合紡糸の都合上300℃未満が好ましく、具体的
にはポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレ
フィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート等のポリエステル、ナイロン6、ナイロン
66、ナイロン6−10、MXD6ナイロン(商品名、
三菱ガス化学株式会社製)、ナイロン12等のポリアミ
ドのホモポリマー、共重合体およびグラフト変性体など
が都合よい。
【0009】上記のような第1成分と第2成分を選ぶこ
とにより、複合繊維は溶融紡糸直後の第1成分による繊
維間融着が少なく、熱水中で1.5倍以上に延伸が可能
になる。また、延伸処理しないスパンボンド手法で得ら
れる不織布の原料としてもドラフト性がよく良好に使用
できる。
【0010】発明のエレクトレット化された繊維集合
物に使用する複合繊維の断面構造図1〜図6に示すよ
うに、第1成分と第2成分により3個以上で好ましくは
8個以下、より好ましくは6個以下に区分され、かつ第
1成分は繊維表面の30%以上で好ましくは80%以
下、より好ましくは60%以下を占めている構造であ
る。
【0011】通常の熱接着性複合繊維は図7に示すよう
な熱接着成分を鞘成分とする芯鞘型構造か、あるいは図
8に示す並列型構造をとるが、本発明のエレクトレット
化された繊維集合物に使われる熱接着性複合繊維では図
1〜図6のような区分型構造をとるのは、第1成分であ
るPB−1に前記のQ値、MI等の範囲にあるポリマを
選んでも、紡糸口金を出てから繊維の結晶化が進むまで
の間は、やはりポリプロピレン、ポリエチレン等の他の
ポリオレフィン系ポリマより繊維間の融着が起こりやす
いためである。
【0012】前記のような断面構造をとることにより、
繊維表面のPB−1の占める部分は分散されるので、こ
れが繊維間融着防止に効果的に働くのである。特に本発
のエレクトレット化された繊維集合物に使用する複合
繊維である図3のような断面が十字型の場合は繊維中心
から最も遠い繊維表面の部分はPB−1以外のポリマで
占められるので溶融紡糸直後の繊維同士はPB−1成分
の接触が少なく繊維間融着防止に効果的である。
【0013】また第1成分と第2成分の繊維断面におけ
る面積割合は70:30〜20:80の範囲にあること
が好ましい。特に好ましくは60:40〜40:60の
範囲である。
【0014】このような構成の本発明のエレクトレット
化された繊維集合物に使用する複合繊維は第1成分のポ
リブテンのQ値が小さいため、溶融紡糸時に適度なバラ
ス効果を生じるので紡糸性が良好になると共に延伸性が
付与され、高強力、低伸度の繊維が得られるのである。
【0015】上記複合繊維は熱接着性繊維として単独
で、あるいは他の繊維と混合して布帛にして使用するこ
とができる。
【0016】またポリブテン−1は容易に帯電し電位を
持続するので、不織布等の形にして集塵用のフィルター
に適している。
【0017】すなわち本発明のエレクトレット化された
繊維集合物のうち製造の容易な形態は、前記断面が十字
型の熱接着性複合繊維を少なくとも30重量%と、この
繊維の第1成分であるポリブテン−1の融点より高い融
点を持つ他の繊維とが混合され、少なくとも第1成分の
ポリブテン−1で溶融接着され一体化されている繊維集
合物である。
【0018】発明は、Q値(重量平均分子量/数平均
分子量の比)が3未満、メルトインデックス(MI:g
/10分、測定温度190℃、加重2.169kg、JI
S−K−6760に準ず。)を0.5<MI<15、密
度(Dg/cm3 )を0.905≦D<0.930、融
点(Tm℃)を115<Tm<130とするポリブテン
−1を第1成分とし、融点(Tm℃)が150≦Tm≦
300の繊維成形性熱可塑性ポリマを第2成分として、
第1成分が第2成分によって少なくとも3個以上に区分
されており、区分された各第1成分はその一部が繊維表
面に露出して繊維表面の少なくとも30%を占めている
熱接着性複合繊維が50重量%以上からなり、少なくと
も第1成分のポリブテン−1で溶融接着され、一体化さ
れており、且つ少なくともポリブテン−1が帯電してい
ることを特徴とするエレクトレット化された繊維集合物
である。さらに別の発明は、Q値(重量平均分子量/数
平均分子量の比)が3未満、メルトインデックス(M
I:g/10分、測定温度190℃、加重2.169k
g、JIS−K−6760に準ず。)を0.5<MI<
15、密度(Dg/cm3 )を0.905≦D<0.9
30、融点(Tm℃)を115<Tm<130とするポ
リブテン−1を第1成分とし、融点(Tm℃)が150
≦Tm≦300の繊維成形性熱可塑性ポリマを第2成分
として、第1成分が第2成分によって少なくとも3個以
上に区分されており、区分された各第1成分はその一部
が繊維表面に露出して繊維表面の少なくとも30%を占
めている熱接着性複合繊維が50重量%以上と、ポリオ
レフィンを繊維表面とするポリオレフィン系繊維が50
重量%を超えない範囲で混合され、少なくとも第1成分
のポリブテン−1で溶融接着され、一体化されており、
且つ少なくともポリブテン−1が帯電していることを特
徴とするエレクトレット化された繊維集合物である。
【0019】本発明でいう繊維集合物とは、不織布、
紙、フェルト、固綿、織編物、紡績糸、フロッキー加工
品などを言い、本発明では帯電繊維として使用するため
上記複合繊維は50重量%以上含まれている。
【0020】本発明のエレクトレット化された繊維集合
物に使用する繊維は帯電繊維(エレクトレット繊維)と
して用いるので、帯電寿命を長くするため、繊維処理剤
を用いずとも繊維集合物化できるスパンボンドもしくは
メルトブロー手法で繊維化するのが最も好ましく、易水
溶性繊維処理剤を用いたステープルをスパンレース手法
で繊維集合物化して繊維処理剤を除去したものでもよ
く、その後PB−1の融点Tmより10℃低い温度以上
の温度下で直流高電圧下に置き、負の電荷に帯電させ、
急冷するとエレクトレット化でき都合がよい。
【0021】尚、この場合エレクトレット化する本発明
に使用する繊維はもちろんであるが混綿する他の繊維も
全て,エレクトレット化の妨げになる界面活性剤などの
帯電防止剤が付着していてはならない。
【0022】他の繊維と混綿もしくは混層して用いる時
は、他の繊維は電気絶縁性繊維、例えばポリエチレンな
どのポリオレフィンを鞘成分とする熱接着性複合繊維、
ポリプロピレンまたはポリメチルペンテンなどのポリオ
レフィンを繊維表面とするポリオレフィン系繊維が都合
よく、該ポリオレフィン繊維は単一成分繊維および複合
繊維のいずれであってもよい。
【0023】本発明のエレクトレット化繊維集合物は、
補強もしくはプレフィルターまたは精密濾過フィルター
としての機能を持つ熱接着性繊維を含む繊維集合物が熱
接着されていることも好ましく、これらは本発明の繊維
がエレクトレット化される前もしくはエレクトレット化
工程と同時に熱接着することができる。
【0024】
【発明の作用】本発明のエレクトレット化された繊維集
合物に使用する繊維は、PB−1を熱接着成分としてい
るため、熱接着加工温度は汎用されているポリエチレン
を熱接着成分としているポリエチレン系熱接着繊維と全
く同様の135〜150℃であるにもかかわらず、従来
のポリエチレン系熱接着繊維に比べ約30℃高い100
℃前後の温度で耐熱フィルターまたは耐熱水フィルター
などとして使用可能である。
【0025】またPB−1は、ポリエチレン、ポリプロ
ピレンに比べ側鎖が長いため分極しやすく、且つ融点も
115〜130℃と汎用の熱加工機が使える温度で、ポ
リメチルペンテンの様に高融点でないため、汎用のエレ
クトレット素材として最適であり、高融点の他成分を用
いているため熱接着加工しても、繊維形態を保つことが
できるので、熱風中で熱接着させながら帯電処理すると
一工程で優れたエレクトレット不織布を得ることができ
る。
【0026】
【実施例】本発明のエレクトレット化された繊維集合物
に使用する複合繊維を実施例1、2のとおり製造した。 [実施例1、2、比較例1〜3] 表1に示す組み合わ
せで図1〜図8の繊維断面を持つ複合繊維を溶融複合紡
糸して、未延伸糸とした。この時、融着糸の有無も評価
し、無(◎)、実用上問題ない(○)、有(×)とし
た。この未延伸糸を95〜98℃の沸水中もしくは80
℃の熱水中で延伸し、単繊維切れを生じない最大延伸倍
率を測定した。この延伸糸に易水溶性の繊維処理剤を付
与してスタフィングボックスで機械捲縮加工を行った
後、100℃のコンベア型熱風貫通型乾燥機を用いて乾
燥し、51mmに切断してステープル繊維とした。このス
テープル繊維をローラーカードを用いて開繊し、目付6
0g/m2のウェッブとなし、140℃熱風貫通型熱加工機
で2分間処理して熱接着不織布とし、5cm幅の不織布サ
ンプルを用い、常温および80℃雰囲気中での不織布の
破断強伸度を測定した結果を表1に示す。
【0027】[実施例3] 実施例1の繊維と2デニー
ルのポリプロピレンステープル繊維を各50重量%混綿
し、実施例1と同様にして不織布化し、80℃雰囲気中
での破断強伸度を測定した時、2.0kgで70%であっ
た。
【0028】[実施例4] 実施例1の繊維を用いて目
付60g/m2のウェッブとなし、50kg/cm2の圧力水でス
パンレース処理し、60℃の新鮮真水に浸漬、遠心脱水
を20回繰り返した後、100℃の乾燥機で乾燥して脱
脂不織布とした。140℃雰囲気中で45kVの負の印加
を1時間行い、そのまま常温に冷却したところ9Kvの静
電気であり、1週間後も3Kvの値を示した。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明のエレクトレット化された繊維集
合物に使用する複合繊維は、フィルター向不織布もしく
はモールド型カートリッジフィルター用の熱接着繊維と
して使用すれば熱接着が150℃以下でも十分可能なた
め、通常の熱接着加工機で接着加工でき、且つ連続使用
可能温度が従来の汎用の熱接着繊維を用いたものより約
30℃高い、100℃前後となるので、従来汎用熱接着
繊維を用いることができず、樹脂加工品が用いられてき
た暖房用エアーフィルターあるいは熱水用カートリッジ
フィルターなどの分野にリントフリー性の高いフィルタ
ーを供給できる。また、繊維処理剤を含まない本発明の
繊維からなるエレクトレット不織布は、従来のポリプロ
ピレンエレクトレットフィルターより高性能な負の電荷
に帯電したエレクトレットとなり、エアーフィルターも
しくはワイパーとして有用であり、他の繊維素材と組み
合わせることで、より性能のアップしたフィルターを供
給でき好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエレクトレット化された繊維集合物に
使用される熱接着性複合繊維の一例を示した繊維断面図
である。
【図2】本発明のエレクトレット化された繊維集合物に
使用される熱接着性複合繊維の一例を示した繊維断面図
である。
【図3】本発明のエレクトレット化された繊維集合物に
使用される熱接着性複合繊維の一例を示した繊維断面図
である。
【図4】本発明のエレクトレット化された繊維集合物に
使用される熱接着性複合繊維の一例を示した繊維断面図
である。
【図5】本発明のエレクトレット化された繊維集合物に
使用される熱接着性複合繊維の一例を示した繊維断面図
である。
【図6】本発明のエレクトレット化された繊維集合物に
使用される熱接着性複合繊維の一例を示した繊維断面図
である。
【図7】通常の熱接着性複合繊維の繊維断面図である。
【図8】通常の熱接着性複合繊維の繊維断面図である。
【符号の説明】
1 第1成分 2 第2成分

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Q値(重量平均分子量/数平均分子量の
    比)が3未満、メルトインデックス(MI:g/10
    分、測定温度190℃、加重2.169kg、JIS−
    K−6760に準ず。)を0.5<MI<15、密度
    (Dg/cm 3 )を0.905≦D<0.930、融点
    (Tm℃)を115<Tm<130とするポリブテン−
    1を第1成分とし、融点(Tm℃)が150≦Tm≦3
    00の繊維成形性熱可塑性ポリマを第2成分として、第
    1成分が第2成分によって少なくとも3個以上に区分さ
    れており、区分された各第1成分はその一部が繊維表面
    に露出して繊維表面の少なくとも30%を占めている熱
    接着性複合繊維が50重量%以上からなり、少なくとも
    第1成分のポリブテン−1で溶融接着され、一体化され
    ており、且つ少なくともポリブテン−1が帯電している
    ことを特徴とするエレクトレット化された繊維集合物。
  2. 【請求項2】 Q値(重量平均分子量/数平均分子量の
    比)が3未満、メルトインデックス(MI:g/10
    分、測定温度190℃、荷重2.169kg、JIS−
    K−6760に準ず。)を0.5<MI<15、密度
    (Dg/cm 3 )を0.905≦D<0.930、融点
    (Tm℃)を115<Tm<130とするポリブテン−
    1を第1成分とし、融点(Tm℃)が150≦Tm≦3
    00の繊維成形性熱可塑性ポリマを第2成分として、第
    1成分が第2成分によって少なくとも3個以上に区分さ
    れており、区分された各第1成分はその一部が繊維表面
    に露出して繊維表面の少なくとも30%を占めている熱
    接着性複合繊維が50重量%以上と、ポリオレフィンを
    繊維表面とするポリオレフィン系繊維が50重量%を超
    えない範囲で混合され、少なくとも第1成分のポリブテ
    ン−1で溶融接着され、一体化されており、且つ少なく
    ともポリブテン−1が帯電していることを特徴とするエ
    レクトレット化された繊維集合物。
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