JP5179939B2 - 不織布で構成された複合繊維シート - Google Patents
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Description
以下、添付図面に基づいて本発明の複合繊維シートを説明する。図1は、本発明の複合繊維シートの一例を示す概略斜視図であり、図2は、図1の複合繊維シートを裏面側から見た概略斜視図であり、図3は、図1の複合繊維シートの概略模式側面図である。
本発明の複合繊維シートは、平板状ネット部材(A)と不織布部材(B)とで構成されている。平板状ネット部材(A)の網目(孔)の形状は、正方形に限定されず、多角形状(三角形、他の四角形、五角形、六角形、八角形など)、円状、楕円状、不定形状などであってもよいが、不織布部材で構成された膨出部の面積を大きく形成でき、簡便に作製できる点から、正方形、菱形、長方形などの四角形、特に、略正方形が好ましい。
不織布部材(B)の網目状基底部の形状は、前記平板状ネット部材の形状と同じであり、基底部の網目の平均孔径(目合い)も略同じであり、例えば、1〜30mm、好ましくは2〜20mm、さらに好ましくは2.5〜15mm(特に3〜10mm)程度である。なお、厳密には、基底部の網目の孔径は、平板状ネット部材の網目の孔径から不織布部材の膨出部厚みの2倍値を除した値である。ネット部材の網目の孔径が小さく、不織布部材の厚みが大きい場合には、不織布部材の厚みが無視できない比率となる。
本発明の複合繊維シートは、立体的で表面積の大きい不織布部材で構成されているため、フィルター特性に優れている。特に、平板状ネット部材(A)の線条体に対して不織布部材(B)で構成された膨出部の面積が大きいため、通気性に優れている。具体的には、フラジール形法による通気度で1cm3/(cm2・秒)以上であり、例えば、10〜1000cm3/(cm2・秒)、好ましくは50〜800cm3/(cm2・秒)、さらに好ましくは100〜700cm3/(cm2・秒)程度である。
[式中、ΔEは捕集効率(%)を示し、ΔPは圧力損失(Pa)を示す]。
本発明の複合繊維シートの製造方法は、特に限定されず、慣用の方法で製造した平板状ネット部材(A)と、慣用の方法で製造した不織布部材(B)とを接着などにより組み合わせる方法であってもよいが、簡便性の点から、慣用の不織布の紡糸方法において、平板状ネット部材と吸引コレクターとの間に隙間を設けた状態で、平板状ネット部材に対して熱可塑性樹脂を溶融紡糸して不織布構造を形成する工程を含む方法が好ましい。この方法を用いると、接着などの工程が不要で、連続的に複合繊維シートを製造できる。この工程を含む方法について添付図面に基づいて説明する。図5はこの方法を説明するための概略模式図である。なお、この方法においても、平板状ネット部材は慣用の方法で予め製造できる。
不織布部材を膨出部の中心を通る断面で切断し、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影し(倍率35〜200倍:膨出部高さが入る任意の倍率)、網目状基底部の厚み、膨出部の厚み及び高さを写真中から求めた。なお、膨出部の厚みは最大となる厚みを測定した。スケールは任意の倍率における写真中のスケールバーを用いて算出した。
不織布部材をSEMで撮影し(倍率1000倍)、写真中の任意の繊維50本の径を測定し、その平均値を算出した。
不織布を切断して縦20cm×横20cm正方形状の試験片を作製し、JIS L1096に準拠して、試験片の幅方向に沿って3箇所で目付を測定し、その平均値を算出した。この目付の値と、(1)で求めた基底部及び膨出部の厚みの値から見掛け密度を算出した。なお、膨出部の密度の算出において、体積は、膨出部の厚みと網目状基底部の開口部の面積との積を膨出部の体積と仮定して算出した。
JIS L1096に準じ、フラジール形法にて測定した。
フィルター評価装置(柴田科学(株)製、AP−6310FP)を用いて、複合繊維シートのフィルター特性を評価した。まず、試験サンプルをろ過面の直径が85mmになるように測定セルに装着した。この状態で最大直径が2μm以下で、かつ数平均径が0.5μmのシリカダストを試験粉塵に用いて、粉塵濃度30±5mg/m3となるように調整した粉塵含有空気を、フィルターをセットした測定セルに30リットル/分の流量で1分間流し、上流側の粉塵濃度D1、下流側(濾過後)の粉塵濃度D2を光散乱質量濃度計を用いて測定し、下記の式から捕集効率を求めた。
また、フィルター評価装置における測定セルの上流側、下流側間に微差圧計を配置し、流量30リットル/分における差圧(圧力損失)を測定した。さらに、前記捕集効率から算出したフィルター透過率の自然対数と圧力損失との値から、下記式によりQF値を求めた。
[式中、ΔEは捕集効率(%)を示し、ΔPは圧力損失(Pa)を示す]。
図5に示す方法で、一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、平板状ネット(コンウェッド社製、商品名「R5340」、ポリプロピレン製経緯直交型の交点熱融着タイプ、目合6×6mm、目付19g/m2、平均繊度300μm)の上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.01MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の15cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して、立体形状の複合繊維シートを製造した。不織布の平均繊維径は、2.9μmであった。得られた立体形状繊維シートに一般的なエレクトレット設備を使用し、針状電極、電極距離25mm、印加電圧−25kV、温度80℃の条件下でエレクトレット処理を行った。複合繊維シートの特性を表1及び表2に示す。また、複合繊維シートの厚み方向の断面を電子顕微鏡写真で撮影した結果を図7に示す。なお、写真は、全体写真及び網目状基底部近辺の拡大写真の2種の写真で表し、全体写真中のスケールバーは500μmの長さを示し、拡大写真中のスケールバーは100μmの長さを示す。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
図5に示す方法で、一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、平板状ネット(コンウェッド社製、商品名「R03650」、ポリプロピレン製経緯直交型の交点熱融着タイプ、目合4×4mm、目付10g/m2、平均繊度300μm)の上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.015MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の10cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して、立体形状の複合繊維シートを製造した。不織布の平均繊維径は、2.9μmであった。得られた立体形状繊維シートに実施例1と同様のエレクトレット処理を行った。複合繊維シートの特性を表1及び表2に示す。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
図5に示す方法で、一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、平板状ネット(コンウェッド社製、商品名「R03230」、ポリプロピレン製経緯直交型の交点熱融着タイプ、目合8×8mm、目付5g/m2、平均繊度200μm)の上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.02MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の10cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して、立体形状の複合繊維シートを製造した。不織布の平均繊維径は、2.6μmであった。得られた立体形状繊維シートを一般的なエレクトレット設備を使用し、針状電極、電極距離25mm、印加電圧−25kV、温度80℃の条件下でエレクトレット処理を行った。複合繊維シートの特性を表1及び表2に示す。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、60メッシュの捕集ネットの上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.02MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の10cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して不織布を製造した。不織布の平均繊維径は2.6μmであり、不織布表面に凹凸部は形成されておらず、略平滑であった。得られた不織布に実施例1と同様のエレクトレット処理を行った。不織布の特性を表1及び表2に示す。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
平板状ネットの代わりにポリプロピレン製スパンボンド不織布(出光ユニテック(株)製、商品名「RN2020」、目付20g/m2)を用いる以外は実施例1と同様にして複合繊維シートを作製した。この時、ポリプロピレン製のスパンボンドとメルトブローン繊維シートは接着していた。複合繊維シートの平均繊維径は2.5μmであり、シート表面に凹凸部は形成されておらず、略平滑であった。得られた複合繊維シートに実施例1と同様のエレクトレット処理を行った。複合繊維シートの特性を表1及び表2に示す。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
図6に示す方法で、一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、捕集ネット[二本フィルコン(株)製、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン)(登録商標)加工を施した平織のポリエチレンテレフタレート(PET)製ネット、目合2.9×2.0mm、平均繊度1.3mm]の上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.02MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の10cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して、立体形状の不織布を製造した。不織布の平均繊維径は、2.8μmであった。得られた立体形状不織布に実施例1と同様のエレクトレット処理を行った。不織布の特性を表1及び表2に示す。また、不織布の厚み方向の断面を電子顕微鏡写真で撮影した結果を図8に示す。なお、全体写真中のスケールバーは500μmの長さを示し、拡大写真中のスケールバーは100μmの長さを示す。また、この写真において、ネットは不織布から剥離されている。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
図6に示す方法で、一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、捕集ネット(テフロン加工を施した平織のPET製ネット、目合2.9×2.0mm、平均繊度1.3mm)の上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.03MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の13cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して、立体形状の不織布を製造した。不織布の平均繊維径は、2.6μmであった。得られた立体形状不織布に実施例1と同様のエレクトレット処理を行った。不織布の特性を表1及び表2に示す。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
図6に示す方法で、一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、捕集ネット(テフロン加工を施した平織のPET製ネット、目合2.9×2.0mm、平均繊度1.3mm)の上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.05MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の15cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して、立体形状の不織布を製造した。不織布の平均繊維径は、2.6μmであった。得られた立体形状不織布に実施例1と同様のエレクトレット処理を行った。不織布の特性を表1及び表2に示す。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
図6に示す方法で、一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、捕集ネット(テフロン加工を施した平織のPET製ネット、目合1.3×1.3mm、平均繊度1.0mm)の上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.07MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の5cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して、立体形状の不織布を製造した。不織布の平均繊維径は、3.1μmであった。得られた立体形状不織布に実施例1と同様のエレクトレット処理を行った。不織布の特性を表1及び表2に示す。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
図6に示す方法で、一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、捕集ネット(テフロン加工を施した平織のPET製ネット、目合4×4mm、平均繊度2mm)の上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.03MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の12cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して、立体形状の不織布を製造した。不織布の平均繊維径は、2.8μmであった。得られた立体形状不織布に実施例1と同様のエレクトレット処理を行った。不織布の特性を表1及び表2に示す。また、不織布の厚み方向の断面を電子顕微鏡写真で撮影した結果を図9に示す。なお、全体写真中のスケールバーは500μmの長さを示し、拡大写真中のスケールバーは100μmの長さを示す。また、この写真において、ネットは不織布から剥離されている。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
図6に示す方法で、一般的なメルトブローン不織布製造装置を使用して次のようにして製造した。すなわち、ポリプロピレン(メルトフローレート600g/10分)をエクストルーダーで200℃で溶融した後、口金における紡糸孔数1300孔/m(1列配列)の紡糸ノズル(口金)から、紡糸温度250℃、単孔吐出量0.1g/孔・分で、捕集ネット(テフロン加工を施した平織のPET製ネット、目合4×4mm、平均繊度2mm)の上に吐出した。さらに、ポリプロピレンを吐出すると同時に、紡糸孔の近傍に設けたスリットからエア温度260℃、エア圧力0.05MPaの熱風を噴出させて、吐出した繊維を細化し、それをノズル(口金)の12cm下方に位置するネットコンベア上に捕集して、立体形状の不織布を製造した。不織布の平均繊維径は、2.6μmであった。得られた立体形状不織布に実施例1と同様のエレクトレット処理を行った。不織布の特性を表1及び表2に示す。また、不織布の厚み方向の断面を電子顕微鏡写真で撮影した結果を図10に示す。なお、全体写真中のスケールバーは500μmの長さを示し、拡大写真中のスケールバーは100μmの長さを示す。また、この写真において、ネットは不織布から剥離されている。さらに、得られたエレクトレット体の通気度、捕集効率、圧力損失、QF値を測定した結果を表2に示す。
2…平板状ネット部材
2a…線条体
3…不織布部材
3a…網目状基底部
3b…膨出部
11…供給ロール
12…平板状ネット部材
22…コレクターネット(平板状ネット部材)
13,23…紡糸ノズル
14,24…吸引コレクター
15,25…巻取ロール
16,26…ベルトコンベア
27…剥離ロール
Claims (12)
- 線条体で構成された平板状ネット部材(A)、及び前記線条体に対して融着した網目状基底部と、前記平板状ネット部材(A)の各網目において前記網目状基底部とは反対方向に膨出した複数の膨出部とで構成された不織布部材(B)を備える複合繊維シートであって、
前記網目状基底部の網目の平均孔径が1〜30mmであり、かつ前記線条体の平均径と前記網目状基底部の網目の平均孔径との比が、線条体の平均径/網目の平均孔径=1/1〜1/100であり、
前記膨出部の平均高さが1.5〜8mmであり、前記膨出部の厚みが0.5〜5mmであり、両者の比率が、平均高さ/厚み=1.05/1〜5/1であり、
前記膨出部の平均高さと前記網目状基底部の網目の平均孔径との比が、平均高さ/平均孔径=1/5〜2/1であり、
前記網目状基底部の密度が0.05〜0.5g/cm 3 であり、前記膨出部の密度が0.001〜0.2g/cm 3 であり、両密度の比率が、網目状基底部/膨出部=3/1〜50/1である複合繊維シート。 - 線条体の平均径が0.1〜1mmであり、網目状基底部の網目の平均孔径が2〜20mmであり、両者の比が、線条体の平均径/網目の平均孔径=1/3〜1/80である請求項1記載の複合繊維シート。
- 不織布部材(B)の隣接する膨出部の高さが略同一であり、かつ膨出部の平均高さと網目状基底部の網目の平均孔径との比が、平均高さ/平均孔径=1/4〜1.5/1である請求項1又は2記載の複合繊維シート。
- 網目状基底部の密度が0.1〜0.48g/cm3であり、膨出部の密度が0.003〜0.1g/cm3であり、両者の比率が、網目状基底部/膨出部=5/1〜45/1である請求項1〜3のいずれかに記載の複合繊維シート。
- 膨出部の平均高さが2〜5mmであり、膨出部の厚みが1〜4mmであり、両者の比率が、平均高さ/厚み=1.1/1〜4/1である請求項1〜4のいずれかに記載の複合繊維シート。
- 不織布部材(B)を構成する繊維の平均径が0.2〜20μmであり、不織布部材(B)の目付が1〜100g/m2である請求項1〜5のいずれかに記載の複合繊維シート。
- 不織布部材(B)がメルトブローン不織布で構成され、かつ平板状ネット部材(A)及び不織布部材(B)が、それぞれ、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂及びポリウレタン系樹脂からなる群から選択された少なくとも一種で構成されている請求項1〜6のいずれかに記載の複合繊維シート。
- 平板状ネット部材(A)と吸引コレクターとの間に隙間を設けた状態で、平板状ネット部材(A)に対して熱可塑性樹脂を溶融紡糸して不織布構造を形成する工程を含む請求項1〜7のいずれかに記載の複合繊維シートの製造方法。
- 平板状ネット部材(A)に対してメルトブローン法で熱可塑性樹脂を溶融紡糸して不織布構造を形成する請求項8記載の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の複合繊維シートで構成されたエアフィルター。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の複合繊維シートから平板状ネット部材(A)を剥離した不織布。
- 膨出部の先端部に孔部を有する請求項11記載の不織布。
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