JP6614450B2

JP6614450B2 - 不織布及び吸音材

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Publication number: JP6614450B2
Application number: JP2016095392A
Authority: JP
Inventors: 航太中平; 俊文名木野; 和史宮武; 基畑中
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2019-12-04
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Description

本発明は、熱可塑性樹脂の極細繊維を用いた不織布及び吸音材に関する。

現在、不織布は衣服、日用品、又は医療品などの民生品から工業用品に至るまで幅広い分野で利用されている。また、その利用目的も多岐に渡っており、生地としてはもちろん、フィルタ、吸収・吸着剤、吸音材、又は断熱材などとしても利用されている。これらの不織布は、用途により差はあるものの、熱可塑性樹脂の直径数μｍ〜数１０μｍの繊維で構成されていることが多い。

しかし、近年になって、例えば特許文献１のように直径１μｍ以下の極細繊維を用いた繊維構造体が開示されている。

不織布を構成する繊維の直径が１μｍ以下まで細くなると、同重量の繊維体であっても、従来の不織布と比較して、繊維の表面積が格段に広くなるため、様々な特性（例えば吸音性又は断熱性）が向上することが知られている。

特開２０１３−１３９６５５号公報特開２０１３−１４７７７１号公報

しかし、不織布を構成する繊維径が細くなるほど、繊維の機械強度は低下するため、結果的に、不織布としての機械強度も低下するという課題があった。機械強度の低下を抑制する手段としては、例えば特許文献２に記載されているように、極細繊維と直径の太い繊維とを複合する方法が挙げられるが、太い繊維が混合することで、極細繊維を利用したことで発現する特性が大きく失われてしまうという課題がある。また、強度の高い材料を用いて機械強度を増加させる方法も考えられるが、高強度の樹脂を用いて極細繊維を形成することは、樹脂の溶融粘度の観点から難しい。

そこで、本発明では、前記課題を解決し、極細繊維を利用することによって発現する特性を損なうことなく機械強度を向上させることができる不織布及び吸音材を提供する。

前記課題を解決するために、本発明の第１の態様にかかる不織布は、熱可塑性樹脂からなる複数の極細繊維で構成された不織布であって、
前記複数の極細繊維の一部が絡まり合った基材部と、
前記複数の極細繊維の別の一部が絡まり合い、かつ、束ねられるとともに、前記基材部とも絡まり合った繊維束と、を含み、
前記繊維束は、前記基材部よりも低い空隙率を有し、
前記繊維束の幅は、４ｍｍ以下であり、
前記不織布に含まれる前記繊維束の含有比率が４０％以上でかつ９６％以下である。

本発明の第２の態様にかかる不織布は、第１の態様において、前記複数の極細繊維のメジアン径は１μｍ以下でかつ０．１μｍ以上である。

本発明の第３の態様にかかる不織布は、第１又は２の態様において、前記繊維束の幅が０．２ｍｍ以上である。

本発明の第４の態様にかかる不織布は、第１から３のいずれか１つの態様において、前記繊維束の空隙率が９０％以上でかつ９９％未満である。

本発明の第５の態様にかかる不織布は、第１から４のいずれか１つの態様において、前記繊維束の長さが１０ｍｍ以上でかつ１０００ｍｍ以下である。

本発明の第６の態様は、第１から５のいずれか１つの態様における前記不織布からなる層を有する吸音材である。

以上のように、本発明の前記態様にかかる不織布及び吸音材は、前記繊維束が前記基材部よりも低い空隙率を有することにより、極細繊維で構成される不織布でありながら、極細繊維を利用することで発現する特性を損なうことなく、高い機械強度を得ることができる。

本発明の実施形態における不織布生成装置の一例を示す図本発明の実施形態における紡糸ノズルの構造及び極細繊維生成過程を示す図本発明の実施形態における紡糸ノズルの樹脂吐出穴が複数配置された場合の配置例を示す図本発明の実施形態における繊維束の生成過程を示す図基材部のみからなる不織布のＳＥＭ画像（倍率２７５倍）を示す図繊維束のＳＥＭ画像（倍率２７５倍）を示す図基材部中に繊維束を含む不織布の実体顕微鏡画像を示す図

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。

（構成）
本発明の一実施形態における不織布とは、熱可塑性樹脂からなる複数の極細繊維９で構成された不織布１１であって、基材部１３と、繊維束１２とを含んで構成されている。

基材部１３は、複数の極細繊維９の一部が絡まり合って形成されている。すなわち、基材部１３は、複数の極細繊維９同士が不規則に互いに絡まり合って形成されている。

繊維束１２は、複数の極細繊維９の別の一部が絡まり合い、かつ、束ねられているとともに、基材部１３とも絡まり合っている。すなわち、繊維束１２は、複数の極細繊維９同士が不規則に互いに絡まり合って極細繊維９の密集度合いが高くなるように形成された束である。

繊維束１２と基材部１３とは、不規則に互いに絡まり合っている。

繊維束１２は、基材部１３よりも低い空隙率を有することにより、極細繊維９の密集度合いが基材部１３よりも高くなっている。

（不織布の生成方法）
本発明の実施形態における不織布１１の生成方法としては、溶融させた熱可塑性樹脂に、熱風を高速で吹き付けて延伸し、極細繊維９を形成する工法が最も適している。この工法の代表的な例としては、メルトブローン法が挙げられる。なお、本発明の実施形態の不織布の生成方法は、この工法に限定されるものでなく、例えばスパンボンド法、又はスパンレース法など異なる方法を用いても良い。

以下に、本発明の実施形態で用いる不織布１１の生成方法について具体的に説明する。

図１は、本発明の実施形態の不織布１１を生成する装置の一例を示している。不織布生成装置は、材料供給部１００と、材料加熱部１０１と、熱風生成部１０２と、紡糸ノズル６と、捕集部１０３とを備える。また、紡糸ノズル６の構造の拡大図を図２に示す。

材料供給部１００は、原材料供給機１からホッパー３に投入された原材料２を、樹脂押出機４でもって材料加熱部１０１に供給する機能を有している。材料供給部１００は、原材料供給機１及びホッパー３で構成されている。原材料２は、原材料供給機１から一定量が継続的にホッパー３へ供給されるが、原材料供給機１を介さず、ホッパー３に必要量の原材料２を予め投入しても良い。なお、極細繊維９を安定して生成するために、原材料２のブリッジを抑制する振動機構付きホッパーをホッパー３として用いることが好ましい。

極細繊維９の原材料２は、熱可塑性樹脂であり、例えばポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエーテル樹脂、又はエンジニアリングプラスチックなどが用いられる。原材料２は、ペレット、粉体、もしくはペレットと粉体との混合体に加工された状態で使用する。なお、原材料２は、熱可塑性樹脂単体でも、前記熱可塑性樹脂を少なくとも１種類以上含む混合物であっても良い。

材料加熱部１０１は、ヒーター５を有する樹脂押出機４で構成され、材料供給部１００から樹脂押出機４内に供給された原材料２を、ヒーター５で加熱溶融し、樹脂押出機４の先端の紡糸ノズル６に供給する機能を有している。材料加熱部１０１は、樹脂押出機４とヒーター５とで構成されている。樹脂押出機４の種類に制限は無く、使用する原材料２に応じて適したものを選択すれば良い（例えば単軸フルフライトスクリュー）。ヒーター５は、樹脂押出機４の押出性能に応じて、原材料２を融点以上の任意の温度まで加熱できる容量を有していればよく、樹脂押出機４に巻き付けて利用するバンドヒーターなどを用いればよい。また、高い押出圧力を必要とする場合又は吐出量を精密に制御したい場合は、ギアポンプ（図示せず）を材料加熱部１０１の出口側に設置しても良い。

熱風生成部１０２は、紡糸ノズル６と接続されており、気体（例えば圧縮空気）を加熱し、紡糸ノズル６へ送り込む機能を有している。熱風８を発生させる機構に制限はなく、気体を任意の温度まで加熱できる容量を有していればよい（例えばトーチヒーター）。ここで、熱風生成部１０２に流入する気体は、紡糸ノズル６の熱風吐出穴１１１から吹き出したとき、３０ｍ／ｓ以上でかつ１５０ｍ／ｓ以下となるように設定すれば良い。熱風８の温度は、原材料２によって適切な温度が異なるが、例えばポリプロピレン樹脂の場合は２００℃以上でかつ５００℃以下に設定すると良い。なお、加熱した気体は、紡糸ノズル６に流入するまでの間に温度が低下しやすいため、熱風生成部１０２と紡糸ノズル６とを接続する配管長は、可能な限り短くすることが好ましい。

紡糸ノズル６は、図２に示すように、材料加熱部１０１から供給された溶融樹脂７を吐出する樹脂吐出穴１１０及び熱風生成部１０２から供給された熱風８を吹き出す熱風吐出穴１１１とが一定距離を隔てて設置されている。一例としては、図２に示すように、樹脂吐出穴１１０の上側に一定距離だけ離して吐出穴１１１が配置されている。また、樹脂吐出穴１１０は、吐出方向と交差する横方向に所定間隔（ピッチ１１３）をあけて複数個配置されているとともに、吐出穴１１１も、吐出方向と交差する横方向に所定間隔（ピッチ１１３）をあけて複数個配置されている。樹脂吐出穴１１０及び熱風吐出穴１１１の断面形状に制限はなく、円形であっても楕円形であっても、スリット形状でも良い。例えば樹脂吐出穴１１０及び熱風吐出穴１１１が共に円形の場合、樹脂吐出穴１１０の内径を０．１ｍｍ以上でかつ５ｍｍ以下に設定することで、極細繊維９を安定して生成でき、樹脂吐出穴１１０の内径を０．５ｍｍ以上でかつ５ｍｍ以下に設定することで、樹脂吐出穴１１０の詰まりを抑制し、極細繊維９の生成をより安定させることができる。熱風吐出穴１１１は内径を０．１ｍｍ以上でかつ５ｍｍ以下に設定することで、溶融樹脂７を効率良く延伸することができ、熱風吐出穴１１１の内径を０．５ｍｍ以上でかつ３ｍｍ以下に設定することで、溶融樹脂７が熱風吐出穴１１１に流れ込むことによる詰まりを抑制できる。樹脂吐出穴１１０と熱風吐出穴１１１との距離は、０．５ｍｍ以上でかつ５ｍｍ以下に設定することで、図２に示すように溶融樹脂７と熱風８とを緩やかに合流させることができ、長繊維を生成しやすい。また、メルトブローン法では、溶融樹脂７の吐出方向と熱風８の吐出方向とが平行ではなく一定の角度をつけて合流させる配置が一般的だが、溶融樹脂７の吐出方向と熱風８の吐出方向とが平行になるよう配置すると、より長繊維化しやすくなるため、好ましい。なお、樹脂吐出穴１１０と熱風吐出穴１１１とは、１つのノズルではなく、別々のノズルに設置されていても良く、この場合は、２つのノズルを隣接させて配置すればよい。なお、樹脂吐出穴１１０及び熱風吐出穴１１１は、極細繊維９の紡糸範囲又は紡糸量に応じて複数設置しても良い。このとき、溶融樹脂７が熱風８と合流して延伸される範囲であれば、配置に制限はないが、図３に示すように、樹脂吐出穴１１０と熱風吐出穴１１１との対１１２を、一定間隔で配置することで、安定して紡糸することができる。

捕集部１０３では、生成された極細繊維９を捕集装置１０で捕集して不織布１１を形成する。捕集部１０３で不織布１１をシート状に連続的に形成する場合は、捕集装置１０として例えばロール又はコンベアなどを用いればよい。捕集装置１０の表面は、飛来した極細繊維９が滑落しない材質又は構造である必要があり、例えば不織布又は金属メッシュ等を用いればよい。樹脂吐出穴１１０の開口端面から捕集部１０３の表面までの距離を紡糸距離１０４とすると、捕集部１０３は、紡糸距離１０４が任意の距離となるように配置すれば良いが、紡糸距離１０４が短すぎる場合は、延伸した溶融樹脂７が十分冷却される前に捕集部１０３で捕集されてしまい、繊維同士が溶着してしまう。また、紡糸距離１０４が遠すぎる場合は、捕集装置１０まで極細繊維９が到達しないため、紡糸距離１０４が１００ｍｍ以上でかつ５０００ｍｍ以下となるように捕集部１０３を設置すれば良く、基材部１３と共に後述する繊維束１２を生成するためには、５００ｍｍ以上でかつ５０００ｍｍ以下とすることが好ましい。

（基材部と繊維束との生成）
繊維束１２は、極細繊維９が形成されてから捕集部１０３に飛来するまでの間に、複数の極細繊維９同士が互いに絡まり合うことで形成される。紡糸ノズル６の近傍では熱風８の流速が速いため、紡糸ノズル６の近傍の複数の極細繊維２０１は、図４に示すように、屈曲せず比較的直線的な形状を保ったまま熱風８の流れに沿って移動する。そのため、一般的なメルトブローン法の紡糸距離である５００ｍｍ未満の範囲では、複数の極細繊維２０１同士が絡まり合いにくく、図５に示すように、繊維束は形成されずに、基材部１３のみで不織布が形成される。

一方、紡糸ノズル６から離れた位置（５００ｍｍ以上の範囲）では、熱風８の流速は遅く、空気抵抗の影響を受けるため、紡糸ノズル６から離れた位置（５００ｍｍ以上の範囲）での極細繊維２０２は、図４に示すように、複雑に屈曲した状態となり、隣接する極細繊維２０２同士が絡まり合って束ねられやすくなる。そのため、紡糸距離１０４を５００ｍｍ以上に設定することで、図６に示すような複数の繊維束１２を基材部１３と共に形成することができる。このとき、不織布１１は、図７に示すように、複数の繊維束１２が基材部１３中に不規則に配置された構造となる。

極細繊維９は、紡糸距離１０４に応じて絡まり度合いが変化し、紡糸距離１０４を長くするほど複数の極細繊維９同士の絡まり合いが進行するため、繊維束１２の幅が広くなり、不織布１１中の繊維束１２の含有比率も増加する。また、樹脂吐出穴１１０を横方向に複数個配置した紡糸ノズル６を用いる場合は、樹脂吐出穴１１０間のピッチ１１３が狭いほど、隣接する樹脂吐出穴１１０でそれぞれ生成された極細繊維９同士が絡まり合いやすくなるため、繊維束１２の幅が広くなり、繊維束１２の含有比率も増加する。

以上のように、紡糸距離１０４又は樹脂吐出穴１１０間のピッチ１１３を調整することで、繊維束１２の幅又は含有比率を制御することができる。

（繊維束の効果）
繊維束１２が形成されると、不織布１１の全体の機械強度が向上する。これは、引張又は圧縮荷重が繊維束１２に負荷した際、絡まりあった極細繊維９同士が互いに変形を拘束し合うことで極細繊維９が変形しにくくなるためであり、結果として、直径の太い繊維が含まれている場合と同様の効果が得られる。繊維束１２の幅は０．２ｍｍ以上でかつ７．５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以上でかつ７．５ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上でかつ４ｍｍ以下であることがさらに好ましい。繊維束１２の幅が広くなると不織布１１の機械強度は向上するが、繊維束１２の幅が３ｍｍ未満では繊維束１２自体の機械強度が低いため、極細繊維９のメジアン径、又は繊維束１２の含有比率などを精密に制御しなければ、十分な機械強度を有する不織布を生成できない。また、繊維束１２の幅が０．２ｍｍ未満になると、繊維束１２自体の機械強度がさらに低下するため、繊維束１２を形成しても不織布の機械強度がほとんど向上しない。また、繊維束１２の幅が４ｍｍを超えると、機械強度は向上するものの、基材部１３を構成する極細繊維９が減少して基材部１３中に極細繊維９が存在しない領域が形成されるため、極細繊維９を利用したことによって発現する機能が低下する。また、繊維束１２の幅が７．５ｍｍを超えると極細繊維９が存在しない領域がさらに拡大し、不織布の内部構造が単純化するため、極細繊維９を利用したことによって発現する機能が著しく低下する。

このとき、繊維束１２の含有比率は、１５％以上でかつ９６％以下であることが好ましく、４０％以上でかつ９６％以下であることがより好ましい。繊維束１２の含有比率が増加すると不織布１１の機械強度が向上するが、繊維束１２の含有比率が４０％未満になると繊維束１２を形成することによる不織布の機械強度向上の効果が弱く、極細繊維９のメジアン径、繊維束１２の太さなどを精密に制御しなければ十分な機械強度を有する不織布を生成できず、含有比率が１５％未満になると、繊維束１２を形成しても十分な機械強度を得られない。また、繊維束１２の含有比率が９６％を超えると、機械強度は向上するものの、基材部１３を構成する極細繊維が著しく減少して基材部１３中に極細繊維が存在しない領域が形成されるため、極細繊維を利用したことによって発現する機能が低下する。

さらに、繊維束１２の空隙率は９０％以上でかつ９９％未満であることが好ましい。繊維束１２の空隙率が低下すると、極細繊維９の密集度合いが高くなるため、極細繊維９間を気体（例えば空気）が透過しづらくなり、直径の太い繊維が含まれている場合と同様の構造に近づく。このため、繊維束１２の空隙率が９０％未満になると極細繊維９を利用した場合に発現する機能が損なわれる。また、空隙率が９９％以上では繊維束１２を形成する極細繊維９の絡まり合いが弱く、機械強度向上の効果を十分に得られない。

加えて、繊維束１２の長さは１０ｍｍ以上でかつ１０００ｍｍ以下であることが好ましい。

繊維束１２は図７に示すように不織布内にランダムに配置され繊維束１２同士は一部が隣接した状態となっており、変形を抑制する骨格のように機能する。この場合、繊維束１２の長さが１０ｍｍ未満であると、繊維束１２同士が隣接する領域が小さく又は無くなり骨格の機能を果たせない。このため、繊維束１２を１０ｍｍ以上の長さに設計することで繊維束１２同士が隣接しやすくなり不織布の機械強度を向上させる。一方で、繊維束１２の長さが１０００ｍｍを上回ると、繊維束１２が形成される段階で極細繊維９同士が過度に絡まり合い、繊維束１２の幅又は空隙率が好ましい範囲から外れるため、極細繊維９を利用したことによって発現する機能が低下する。

なお、不織布を構成する複数の極細繊維９のメジアン径は０．１μｍ以上でかつ１μｍ以下とする。メジアン径を１μｍ以下とすることで高い吸音性又は断熱性を示すことが可能である。メジアン径が０．１μｍ未満では、極細繊維９の強度が低すぎるため繊維束１２が含まれていても十分な機械強度を得られない。

（計測方法）
次に、本実施形態における不織布１１の評価方法について説明する。

不織布の機械強度を評価する指標として圧縮弾性率を測定し、極細繊維を利用したことで発現する特性を評価する指標として垂直入射吸音率を測定した。

・繊維径
走査型電子顕微鏡（ＰＨＥＮＯＭ−Ｗｏｒｌｄ社製ＰｈｅｎｏｍＧ２Ｐｒｏ）を用いて、二次元画像を１００００倍に拡大したときの繊維直径を測定した。繊維は、試料中の複数箇所から無作為に計２００本選び、そのメジアン径を算出した。なお、試料にはチャージアップを抑制するため、Ａｕスパッタリングを予め施している。

・繊維束の幅、繊維束の長さ、繊維束含有比率
実体顕微鏡（ＯＬＹＭＰＵＳ社製ＳＺ６１）を用いてズーム倍率０．６７倍で観察した際の繊維束の幅、長さ、含有比率を測定した。繊維束は、複数の極細繊維が絡まり合うことで形成された、後述する空隙率計測において不織布全体の空隙率よりも低い空隙率を有する連続した領域のうち、短手方向の長さが０．２ｍｍ以上でかつアスペクト比１０以上である領域とした。計測は不織布の密度又は内部構造が変化しないよう潰さずに厚み０．２ｍｍに加工した試料を用い、測定範囲が１０００ｍｍ^２となるように試料中から無作為に測定範囲を選択し、画面内の繊維束を計測した。繊維束の幅及び長さは画面内に存在する繊維束の中で最大の数値とした。繊維束の比率は画面内の繊維が存在している面積に対する繊維束の占める面積とした。

・空隙率
不織布全体の空隙率は密度又は内部構造が変化しないよう潰さずに□１００ｍｍに加工した不織布の厚み、重量及び原材料の密度から算出した。繊維束及び基材部の空隙率は走査型電子顕微鏡（ＰＨＥＮＯＭ−Ｗｏｒｌｄ社製ＰｈｅｎｏｍＧ２Ｐｒｏ）を用いて二次元画像を１０００倍に拡大した時の画面内の空隙面積を焦点深度で除した値とした。なお、試料にはチャージアップを抑制するため、予めＡｕスパッタリングを施している。

・圧縮弾性率
ＳｔａｂｌｅＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓ社製テクスチャーアナライザーＴＡ．ＸＴ．ｐｌｕｓを用いて、ＪＩＳＬ−１０９６：２０１０の織物及び編物の生地試験方法に準拠した方法で測定した。

試料は一辺５０ｍｍの正方形、目付４５０ｇ／ｍ^２、厚さ２０ｍｍとし、同サイズに加工した不織布（旭化成社製のスパンボンド不織布：エルタス（製品名）Ｐ０３０２０）を試料表面に乗せた状態でΦ１０ｍｍのプローブを用いて測定した。

・垂直入射吸音率
音響管（小野測器社製ＳＲ−４１００Ｔｙｐｅ−Ｂ）を用いてＪＩＳＡ１４０５−２／ＩＳＯ１０５３４−２に準拠した方法で測定した。試料は直径Φ２９ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、重量０．３ｇとし、試料を隙間無く収納できる冶具に詰め込んだ状態で１ｋＨｚにおける垂直入射吸音率を測定した。

（比較例）
比較例として、メジアン径が１μｍを超える繊維からなる不織布を生成した。原材料はポリプロピレン樹脂を用いた。直径０．７ｍｍの樹脂吐出穴が配置された紡糸ノズルを使用し、２００℃まで加熱したポリプロピレン樹脂に３００℃の熱風を５０ｍ／ｓで吹きつけて繊維を形成し、紡糸距離３００ｍｍの位置で不織布を形成した。生成された不織布のメジアン径は１．５７μｍ、圧縮弾性率は６６％、垂直入射吸音率は３６％であった。また、幅０．２ｍｍ以上の繊維束は存在しなかった。

（実施例１）
原材料はポリプロピレン樹脂を用いた。直径０．１ｍｍの樹脂吐出穴１１０を０．２５ｍｍ間隔で配置した紡糸ノズル６を使用し、２４０℃まで加熱したポリプロピレン樹脂に同温の熱風を６０ｍ／ｓで吹きつけて極細繊維９を形成し、紡糸距離５００ｍｍの位置で不織布１１を形成した。生成された不織布１１の繊維径は０．５１μｍ、圧縮弾性率は６９％、垂直入射吸音率は４３％であり、比較例よりも繊維径が細いにも関わらず、同等の圧縮弾性率が得られた。また、不織布１１内の繊維束１２は最も太い繊維束１２が０．５５ｍｍであり、空隙率は９６．８％であり、長さは１０ｍｍ以上であった。不織布１１中の繊維束１２の含有比率は１６．２％であった。

（実施例２）
原材料はポリプロピレン樹脂を用いた。直径０．１ｍｍの樹脂吐出穴１１０を０．２５ｍｍ間隔で配置した紡糸ノズル６を使用し、２４０℃まで加熱したポリプロピレン樹脂に同温の熱風を６０ｍ／ｓで吹きつけて極細繊維９を形成し、紡糸距離１４００ｍｍの位置で不織布１１を形成した。生成された不織布１１のメジアン径は０．５１μｍ、圧縮弾性率は７６％、垂直入射吸音率は４１％であり、実施例１と同等の繊維径にも関わらず、さらに高い圧縮弾性率が得られた。また、不織布１１内の繊維束１２は最も太い繊維束１２が４．４３ｍｍであり、空隙率は９７．１％であり、長さは１０ｍｍ以上であった。不織布１１中の繊維束１２の含有比率は４２．７％であった。

（実施例３）
原材料はポリプロピレン樹脂を用いた。直径０．１ｍｍの樹脂吐出穴１１０を０．２５ｍｍ間隔で配置した紡糸ノズル６を使用し、２８０℃まで加熱したポリプロピレン樹脂に同温の熱風を８０ｍ／ｓで吹きつけて極細繊維９を形成し、紡糸距離１０００ｍｍの位置で不織布１１を形成した。生成された不織布１１のメジアン径は０．５４μｍ、圧縮弾性率は７３％、垂直入射吸音率は７９％であった。なお、本実施例３で生成された不織布１１は実施例２と比較して繊維径はほぼ同じであるが、直径１μｍ以下の体積比率が約３倍であり、実施例２よりも極細繊維９が多かった。つまり、実施例２と比較して極細繊維９が多く吸音率が高いにも関わらず、同等の圧縮弾性率が得られるといった、好ましい吸音率と圧縮弾性率との両立ができた。また、不織布１１内の繊維束１２は、最も太い繊維束１２が３．１３ｍｍであり、空隙率は９６．７％であり、長さは１０ｍｍ以上であった。不織布１１中の繊維束１２の含有比率は４０．１％であった。

（実施例４）
原材料はポリプロピレン樹脂を用いた。直径０．７ｍｍの樹脂吐出穴１１０を６０ｍｍ間隔で配置した紡糸ノズル６を使用し、２８０℃まで加熱したポリプロピレン樹脂に同温の熱風を１００ｍ／ｓで吹きつけて極細繊維９を形成し、紡糸距離１２５０ｍｍの位置で不織布１１を形成した。生成された不織布１１の繊維径は０．７４μｍ、圧縮弾性率は６７％、垂直入射吸音率は８１％であり、比較例より繊維径が細くても同等の圧縮弾性率が得られた。つまり、好ましい吸音率と圧縮弾性率との両立ができた。すなわち、紡糸ノズル６の構造が実施例１から実施例３と異なる場合でも、同様の効果が得られた。また、不織布１１内の繊維束１２は、最も太い繊維束１２が３．１７ｍｍであり、空隙率は９７．０％であり、長さは１０ｍｍ以上であった。不織布１１中の繊維束１２の含有比率は８９．７％であった。

（実施例５）
原材料はポリプロピレン樹脂を用いた。直径０．７ｍｍの樹脂吐出穴１１０を１０ｍｍ間隔で配置した紡糸ノズル６を使用し、２８０℃まで加熱したポリプロピレン樹脂に同温の熱風を１００ｍ／ｓで吹きつけて極細繊維９を形成し、紡糸距離２０００ｍｍの位置で不織布１１を形成した。生成された不織布１１の繊維径は０．６４μｍ、圧縮弾性率は７７％、垂直入射吸音率は７１％であり、実施例４と比較すると繊維径は細くなっているが、圧縮弾性率は向上し、垂直入射吸音率は低下した。また、不織布１１内の繊維束１２は、最も太い繊維束１２が７．０５ｍｍであり、空隙率は９８．５％であり、長さは１０ｍｍ以上であった。不織布１１中の繊維束１２の含有比率は９５．４％であった。

前記結果をまとめて表１に示す。比較例及び実施例１から実施例５より、極細繊維９を利用した不織布１１であっても繊維束１２を含むことで垂直入射吸音率を維持もしくは向上させながら、高い圧縮弾性率が得られることが分かる。また、実施例３及び実施例４より、繊維束幅及び含有比率を最も好ましい範囲とすることで、圧縮弾性率を維持しながら最も高い垂直入射吸音率を得られることが分かる。

前記実施形態によれば、複数の極細繊維９の一部が絡まり合った基材部１３と、複数の極細繊維９の別の一部が絡まり合い、かつ、束ねられた繊維束１２とを含み、繊維束１２が基材部１３よりも低い空隙率を有することにより、極細繊維９で構成される不織布１１でありながら、極細繊維９を利用することによって発現する特性を損なうことなく機械強度を向上させることができる。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、前記実施形態にかかる不織布からなる層を有する吸音材として利用することができる。このように前記実施形態にかかる不織布からなる層で吸音材を構成すれば、前記したように、垂直入射吸音率が比較例よりも高い、優れた吸音率を有する吸音材を提供することができる。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明の前記態様にかかる不織布によれば、極細繊維を利用したことで発現する機能を損なうことなく、機械強度の高い不織布を実現できる。この不織布を用いることで、吸音材、断熱材、吸着材、吸収剤、又はフィルタなどの産業用途が期待できる。

１原材料供給機
２原材料
３ホッパー
４樹脂押出機
５ヒーター
６紡糸ノズル
７溶融樹脂
８熱風
９極細繊維
１０捕集装置
１１不織布
１２繊維束
１３基材部
１００材料供給部
１０１材料加熱部
１０２熱風生成部
１０３捕集部
１０４紡糸距離
１１０樹脂吐出穴
１１１熱風吐出穴
１１２樹脂吐出穴と熱風吐出穴の対
１１３樹脂吐出穴間のピッチ
２０１紡糸ノズル近傍での極細繊維
２０２紡糸ノズルから離れた位置での極細繊維

Claims

熱可塑性樹脂からなる複数の極細繊維で構成された不織布であって、
前記複数の極細繊維の一部が絡まり合った基材部と、
前記複数の極細繊維の別の一部が絡まり合い、かつ、束ねられるとともに、前記基材部
とも絡まり合った繊維束と、を含み、
前記繊維束は、前記基材部よりも低い空隙率を有し、
前記繊維束の幅は、４ｍｍ以下であり、
前記不織布に含まれる前記繊維束の含有比率が４０％以上でかつ９６％以下である、不織布。
前記複数の極細繊維のメジアン径は１μｍ以下でかつ０．１μｍ以上である、
請求項１に記載の不織布。
前記繊維束の幅が０．２ｍｍ以上である、
請求項１又は２に記載の不織布。
前記繊維束の空隙率が９０％以上でかつ９９％未満である、
請求項１から３のいずれか１つに記載の不織布。
前記繊維束の長さが１０ｍｍ以上でかつ１０００ｍｍ以下である、
請求項１から４のいずれか１つに記載の不織布。
請求項１から５のいずれか１つに記載の不織布からなる層を有する吸音材。