JP6638722B2 - フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(a)紡糸口金から、高融点ポリエステルの周りに、該高融点ポリエステルの融点よりも10〜140℃低い融点を有する低融点ポリエステルを配した複合型ポリエステル繊維を紡出する工程。
(b)紡出された複合型ポリエステル繊維を、高速吸引ガスにより吸引延伸し、移動するネットコンベアー上に捕集して、単繊維繊度1.5dtex以上5.0dtex未満の複合型ポリエステル繊維からなる繊維ウェブを得る工程。
(c)得られた繊維ウェブに、低融点ポリエステルの融点よりも高く、かつ高融点ポリエステルの融点よりも低い温度の熱風を通過させ、エアスルー熱接着する工程。
(d)前記のエアスルー熱接着された繊維ウェブを、一対のフラットロールまたは2台のベルトコンベアの間に挟み込み、前記の低融点ポリエステルの融点よりも5〜65℃低い温度で熱処理し、目付が150〜300g/m2のスパンボンド不織布を得る工程。
・見掛け密度(g/cm3)=目付(g/m2)/厚み(mm)/1000。
・目付あたりの通気量((cm3/cm2・sec)/(g/m2))=通気量(cm3/cm2・sec)/目付(g/m2)。
・目付あたりの剛軟度((mN)/(g/m2))=剛軟度(mN)/目付(g/m2)。
・目付あたりの引張強力((N/5cm)/(g/m2))=引張強力(N/5cm)/目付(g/m2)。
(a)紡糸口金から、高融点ポリエステルの周りに、該高融点ポリエステルの融点よりも10〜140℃低い融点を有する低融点ポリエステルを配した複合型ポリエステル繊維を紡出する工程。
(b)紡出された複合型ポリエステル繊維を、高速吸引ガスにより吸引延伸し、移動するネットコンベアー上に捕集して、単繊維繊度1.5dtex以上5.0dtex未満の複合型ポリエステル繊維からなる繊維ウェブを得る工程。
(c)得られた繊維ウェブに、低融点ポリエステルの融点よりも高く、かつ高融点ポリエステルの融点よりも低い温度の熱風を通過させ、エアスルー熱接着する工程。
(d)前記のエアスルー熱接着された繊維ウェブを、一対のフラットロールまたは2台のベルトコンベアの間に挟み込み、前記の低融点ポリエステルの融点よりも5〜65℃低い温度で熱処理し、目付が150〜300g/m2のスパンボンド不織布を得る工程。
パーキンエルマ社製示差走査型熱量計DSC−2型を用い、昇温速度20℃/分の条件で測定し、得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度をポリエステルの融点とした。また、示差走査型熱量計において融解吸熱曲線が極値を示さない樹脂については、ホットプレート上で加熱し、顕微鏡観察により樹脂が溶融した温度を融点とした。
ポリエステルの固有粘度は、次の方法で測定した。
オルソクロロフェノール100mlに対し試料8gを溶解し、温度25℃においてオストワルド粘度計を用いて相対粘度ηrを、下記式により求めた。
・ηr=η/η0=(t×d)/(t0×d0)
(ここで、ηはポリマー溶液の粘度、η0はオルソクロロフェノールの粘度、tは溶液の落下時間(秒)、dは溶液の密度(g/cm3)、t0はオルソクロロフェノールの落下時間(秒)、d0はオルソクロロフェノールの密度(g/cm3)を、それぞれ表す。)
次いで、相対粘度ηrから、下記式により固有粘度IVを算出した。
・IV=0.0242ηr+0.2634。
スパンボンド不織布からランダムに小片サンプル10個を採取し、走査型電子顕微鏡で500〜3000倍の写真を撮影し、各小片サンプルから10本ずつ、計100本の繊維を任意に選び出し、その太さを測定する。繊維は断面が円形と仮定し、太さを繊維径とする。それらの平均値の小数点以下第一位を四捨五入して算出した繊維径とポリマーの密度から単繊維繊度を算出し、小数点第一位を四捨五入して求める。
縦方向50cm×横方向50cmの試料を3個採取して、各試料の質量をそれぞれ測定し、得られた値の平均値を単位面積当たりに換算し、小数点以下第一位を四捨五入した。
厚み計(テクロック社製“TECLOCK”(登録商標)SM−114)を使用して、不織布の厚みを幅方向等間隔に10点測定し、その平均値から小数点以下第3位を四捨五入し、厚みとした。
上記(5)で得られた厚みと上記(4)で得られた目付を用いて、次の式により、見掛け密度を算出し、小数点第3位を四捨五入した。
・見掛け密度(g/cm3)=目付(g/m2)/厚み(mm)/1000。
スパンボンド不織布の任意の部分から、10cm×10cmのサンプルを10個採取し、JIS−L1913(2010年度版)に基づき、フラジール形法によって測定した。測定時の設定圧は、125Paとした。通気量は、得られた10点の通気量の平均値を小数点以下第一位を四捨五入して算出する。
上記(7)の通気量で得られた通気量の値を、上記(4)の目付で得られた目付の値で除し、目付当たりの通気量を小数点以下第四位を四捨五入し、算出する。
剛軟度は、JIS−L1913(2010年度版)の6.7.4に記載のガーレ法に準じて測定し、求める。
上記(9)の剛軟度で得られた剛軟度の値を、上記(4)の目付で得られた目付の値で除し、目付あたりの剛軟度を、小数点以下第四位を四捨五入し、算出する。
不織布の引張強力は、JIS L1913(2010年版)の6.3.1に基づいて、タテ方向とヨコ方向を長辺とした5cm×30cmの試験片を、それぞれ幅方向等間隔に1mあたり3点採取し、定速伸長型引張試験機を用いて、つかみ間隔が20cmで、引張速度が10cm/分の条件で引張試験を実施した。破断したときの強力を読み取り、少数点以下第一位を四捨五入した値を引張強力(N/5cm)とした。
上記(11)の引張強力で得られた引張強力の値を、上記(4)の目付で得られた目付の値で除し、タテ方向とヨコ方向について、それぞれの目付あたりの引張強度を、小数点以下第二位を四捨五入し、算出する。
不織布の任意の部分から、15cm×15cmのサンプルを3個採取し、それぞれの試験装置は、試験サンプルMをセットするサンプルホルダー1の上流側にダスト供給装置5が連結され、下流側に流量計2、流量調整バルブ3、ブロワ4、およびパルスジェット装置6を連結した構成となっている。試験サンプルの評価面積は、0.01 m2とした。また、サンプルホルダー1に圧力計7が接続されており、試験サンプルMの圧力損失が測定できるようになっている。払い落とし性の試験にあたっては、ダスト供給装置5からJIS15種の標準粉体を205g/m3の濃度になるように供給し、フィルター通過速度が1.5m/分になるように流量調整バルブ3で風量を調整して、ダストを一定濃度で連続的に供給し、試験サンプルMの圧力損失が1500Paに到達したら、パルスジェット装置6から、0.5MPaの圧縮空気を0.1sec噴射し、試験サンプルMに付着した粉塵(ダスト)を払い落とした。この払い落とし回数が200回に到達するまでの運転時間(hr)をそれぞれ測定し、3回の試験結果の平均値を求め、一の位を四捨五入して運転時間(hr)を求めた。
不織布の任意の部分から、15cm×15cmの試験サンプルを3個採取し、VDI/DIN 3926を参考標準として集塵性能試験を実施した。試験サンプルの濾過面積は0.016 m2とし、濾過風速は2.0m/分とした。ダスト粉塵は、酸化アルミニウム粒子(Dp50:10.5μm)を使用し、試験サンプル上流の粉塵濃度が5g/m3となるよう一定濃度で供給した。
・集塵率(%)=(1−粉漏れ濃度(g/m3)/上流の粉塵濃度(g/m3))×100。
スパンボンド不織布から、ランダムに10mm角の小片サンプル5個を採取し、キーエンス社製ワンショット3D形状測定器VR−3000を用いて、各小片サンプルについて、幅方向4.5mm以上×長手方向4.5mm以上の3D形状測定を行った。続いて、各小片サンプルの両面について、面内の最も高さの高い場所を基準点(深さ0mm)とし、基準点を通る幅方向4.5mmおよび長手方向4.5mmの直線について、直線上に深さが0.10mm以上である部分が、面方向に0.20mm以上連続する箇所(すなわち、深さが0.10mm以上の部分的凹部)の有りと無しを調査した。表1には、いずれの小片サンプルでもこのような深さが0.10mm以上の部分的凹部が存在しない場合は「無し」と記載し、片面にのみ、少なくとも1つの小片サンプルに深さが0.10mm以上の部分的凹部が存在する場合は「片面有り」と記載し、それぞれの面について、少なくとも1つの小片サンプルに深さが0.10mm以上の部分的凹部が存在する場合は「両面有り」と記載した。
水分率50ppm以下に乾燥した固有粘度IVが0.65で、融点が260℃のポリエチレンテレフタレート(PET)と、水分率50質量ppm以下に乾燥した固有粘度IVが0.64、イソフタル酸共重合率が11モル%で、融点が230℃の共重合ポリエステル(CO−PET)を、それぞれ295℃と280℃の温度で溶融し、ポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、共重合ポリエステルを鞘成分として、口金温度が295℃で、芯:鞘=80:20の質量比率で細孔から紡出した後、エアサッカーにより紡糸速度4300m/分で円形断面形状のフィラメントを紡糸し、移動するネットコンベアー上に繊維ウェブとして捕集した。捕集した繊維ウェブに、熱風温度250℃のエアーを通過させた後、一対のフラットロールからなるカレンダーロールによって、温度が180℃で、線圧が50kg/cmの条件で熱接着し、単繊維繊度が2.7デシテックス(dtex)の繊維からなる、目付が200g/m2のスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の目付あたりのタテ引張強力は4.0(N/5cm)/(g/m2)であり、目付あたりのヨコ引張強力は2.7(N/5cm)/(g/m2)であった。結果を表1に示す。
ネットコンベアー速度の速度を調整して目付を260g/m2に変更したこと以外は、実施例1と同じ条件で、単繊維繊度が2.7デシテックスの繊維からなる、目付が260g/m2のスパンボンド不織布を得た。結果を表1に示す。
吐出量を調整して単繊維繊度を4.0dtexに変更したこと以外は、実施例1と同じ条件で、単繊維繊度が4.0デシテックスの繊維からなる、目付が200g/m2のスパンボンド不織布を得た。結果を表1に示す。
芯:鞘=70:30の質量比率に変更したこと以外は、実施例1と同じ条件で、単繊維繊度が2.7デシテックスの繊維からなる、目付が200g/m2のスパンボンド不織布を得た。結果を表1に示す。
水分率50質量ppm以下に乾燥した固有粘度IVが0.65で、融点が260℃のポリエチレンテレフタレート(PET)と、水分率50質量ppm以下に乾燥した固有粘度がIV0.64、イソフタル酸共重合率が11モル%で、融点が230℃の共重合ポリエステル(CO−PET)を、それぞれ295℃と280℃の温度で溶融し、ポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、共重合ポリエステルを鞘成分として、口金温度295℃、芯:鞘=80:20の質量比率で細孔から紡出した後、エアサッカーにより紡糸速度4300m/分で円形断面形状のフィラメントを紡糸し、移動するネットコンベアー上に繊維ウェブとして捕集した。捕集した繊維ウェブを、熱風温度250℃のエアーを繊維シートに通過させた後、樹脂ベルトからなる2台のベルトコンベアの間に挟み込んで温度180℃の条件下で熱処理し、単繊維繊度が2.7デシテックスの繊維からなる、目付が200g/m2のスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の目付あたりのタテ引張強力は4.1(N/5cm)/(g/m2)であり、目付あたりのヨコ引張強力は2.7(N/5cm)/(g/m2)であった。
熱風温度を300℃としたこと以外は、実施例1と同じ条件で、単繊維繊度が2.7デシテックスの繊維からなる、目付が200g/m2のスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の目付あたりのタテ引張強力は3.0(N/5cm)/(g/m2)であり、目付あたりのヨコ引張強力は1.8(N/5cm)/(g/m2)であった。結果を表2に示す。
カレンダーロールの温度を160℃としたこと以外は、実施例1と同じ条件で、単繊維繊度が2.7デシテックスの繊維からなる、目付が200g/m2のスパンボンド不織布を得た。本発明のフィルター用スパンボンド不織布の製造方法によれば、エアスルー熱接着された繊維ウェブを、一対のフラットロールまたは2台のベルトコンベアの間に挟み込み、融点が230℃の共重合ポリエステル(低融点ポリエステル)の融点よりも5〜65℃低い温度(すなわち、温度165〜225℃)で熱処理することが重要であるが、本比較例2ではこの温度条件を満足していない。得られた不織布は見掛密度が0.22g/cm3と低く、巻き取り時にシワが発生し、品位が劣るものであった。結果を表2に示す。
ネットコンベアー速度の速度を調整して目付を400g/m2に変更したこと以外は、実施例1と同じ条件で単繊維繊度が2.7デシテックスの繊維からなる、目付が400g/m2のスパンボンド不織布を得た。結果を表2に示す。
吐出量を調整し単繊維繊度を8.0dtexに変更したこと以外は、実施例1と同じ条件で単繊維繊度が8.0デシテックスの繊維からなる、目付が200g/m2のスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の目付あたりのタテ引張強力は2.7(N/5cm)/(g/m2)であり、目付あたりのヨコ引張強力は2.4(N/5cm)/(g/m2)であった。結果を表2に示す。
水分率50質量ppm以下に乾燥した固有粘度IVが0.65で、融点が260℃のポリエチレンテレフタレート(PET)と、水分率50質量ppm以下に乾燥した固有粘度IV0.64、イソフタル酸共重合率11モル%で融点230℃の共重合ポリエステル(CO−PET)を、それぞれ295℃と280℃の温度で溶融し、ポリエチレンテレフタレートを芯成分とし、共重合ポリエステルを鞘成分として、口金温度295℃、芯:鞘=80:20の質量比率で細孔から紡出した後、圧着面積率18%となるエンボスロールで、温度が200℃で、線圧が60kg/cmの条件で熱接着し、単繊維繊度が2.7デシテックスの繊維からなる、目付が200g/m2のスパンボンド不織布を得た。結果を表2に示す。
水分率50質量ppm以下に乾燥した固有粘度IVが0.65で、融点が260℃のポリエチレンテレフタレート(PET)を紡糸し、単繊維繊度が2デシテックス、カット長51mm、捲縮数14個/2.54cmのポリエチレンテレフタレート短繊維を用い、単糸番手20s、合糸本数2本の紡績糸を得た。このものを平織りとし、ポリエチレンテレフタレート紡績糸織物を得た。次いで、120℃の温度でオーバーフィードを与えつつ45秒間ヒートセットし、経糸密度が26本/2.54cmで、緯糸密度が18本/2.54cmの基布とした。このようにして得られた基布に、単繊維繊度2.0d、カット長51mm、捲縮数14個/2.54cmの円形断面を有するポリエチレンテレフタレート繊維を用いた繊維ウェブを積層し、ニードルパンチングにより、基布と繊維ウェブとを絡合させてニードルパンチフェルトを得た。さらに、このニードルパンチフェルトに、バーナー炎で毛焼き処理を行い、次いで表面温度が200℃の熱ロールを用いてプレスすることにより、目付が200g/m2で、厚みが0.69mmの短繊維不織布を得た。結果を表2に示す。
2:流量計
3:流量調整バルブ
4:ブロワ
5:ダスト供給装置
6:パルスジェット装置
7:圧力計
M:測定サンプル
Claims (8)
- 高融点ポリエステルの周りに、前記高融点ポリエステルの融点よりも10〜140℃低い融点を有する低融点ポリエステルを配した複合型ポリエステル繊維からなるスパンボンド不織布であって、前記複合型ポリエステル繊維の単繊維繊度が1.5dtex以上5.0dtex未満であり、前記スパンボンド不織布の目付が150〜300g/m2、見掛け密度が0.25〜0.40g/cm3、目付あたりの通気量が0.05〜0.45(cm3/cm2・sec)/(g/m2)で、かつ、目付あたりの剛軟度がタテ方向とヨコ方向の少なくともどちらか一方が0.09〜0.32(mN)/(g/m2)であることを特徴とするフィルター用スパンボンド不織布。
- 複合型ポリエステル繊維の複合形態が、高融点ポリエステルを芯成分とし、低融点ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型であり、かつ、前記芯成分と前記鞘成分の芯鞘成分質量比率が90:10〜60:40であることを特徴とする請求項1記載のフィルター用スパンボンド不織布。
- 目付あたりのタテ方向の引張強力が3.2(N/5cm)/(g/m2)以上であることを特徴とする請求項1または2記載のフィルター用スパンボンド不織布。
- 少なくとも一方の表面に深さ0.10mm以上の部分的凹部がないことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のフィルター用スパンボンド不織布。
- 高融点ポリエステルがポリエチレンテレフタレートであり、かつ低融点ポリエステルが共重合ポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のフィルター用スパンボンド不織布。
- 下記(a)〜(d)の工程を順次施すことを特徴とするフィルター用スパンボンド不織布の製造方法。
(a)紡糸口金から、高融点ポリエステルの周りに、前記高融点ポリエステルの融点よりも10〜140℃低い融点を有する低融点ポリエステルを配した複合型ポリエステル繊維を紡出する工程。
(b)紡出された複合型ポリエステル繊維を、高速吸引ガスにより吸引延伸し、移動するネットコンベアー上に捕集して、単繊維繊度が1.5dtex以上5.0dtex未満の複合型ポリエステル繊維からなる繊維ウェブを得る工程。
(c)得られた繊維ウェブに、前記低融点ポリエステルの融点よりも高く、かつ前記高融点ポリエステルの融点よりも低い温度の熱風を通過させ、エアスルー熱接着する工程。
(d)前記エアスルー熱接着された繊維ウェブを、一対のフラットロールまたは2台のベルトコンベアの間に挟み込み、前記の低融点ポリエステルの融点よりも5〜65℃低い温度で熱処理し、目付が150〜300g/m2のスパンボンド不織布を得る工程。 - 複合型ポリエステル繊維の複合形態が、高融点ポリエステルを芯成分とし、低融点ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型であり、かつ、前記芯成分と前記鞘成分の芯鞘成分質量比率が90:10〜60:40であることを特徴とする請求項6記載のフィルター用スパンボンド不織布の製造方法。
- 高融点ポリエステルがポリエチレンテレフタレートであり、かつ低融点ポリエステルが共重合ポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項6または7記載のフィルター用スパンボンド不織布の製造方法。
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