JP6779718B2 - 機能性粉体を保持した不織布及びその製造方法 - Google Patents
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Description
溶融紡糸装置の紡糸口金近傍に、圧搾空気噴射装置と粉体振り落とし装置とを配置し、
紡糸口金から、溶融された熱可塑性樹脂を繊維流として水平方向に噴射するとともに、
圧搾空気噴射装置から繊維流に向けて圧搾空気を噴射して、繊維流を渦状に絡み合った繊維とし、
粉体振り落とし装置から、繊維に機能性粉体を振り落として絡み合わせて得られたことを特徴とする。
溶融紡糸装置の紡糸口金近傍に、圧搾空気噴射装置と粉体振り落とし装置とを配置し、
紡糸口金から、溶融された熱可塑性樹脂を繊維流として水平方向に噴射する工程、
圧搾空気噴射装置から繊維流に向けて圧搾空気を噴射して、繊維流を渦状に絡み合った繊維とする工程、及び、
粉体振り落とし装置から、繊維に機能性粉体を振り落として絡み合わせる工程
を含むことを特徴とする。
熱可塑性樹脂の繊維からなる不織布であって、
機能性粉体を保持し、機能性粉体の表面積の50%以上が露出していることを特徴とする。
本発明の機能性粉体を保持した不織布の製造方法によれば、第一の本発明の機能性粉体を保持した不織布を好適に製造することができる。
第二の本発明の機能性粉体を保持した不織布は、機能性粉体の表面積の50%以上が露出しているため、従来の機能性粉体を練り込む方法やバインダーを用いる方法で製造された不織布と比較して、機能性粉体が機能する表面積が大きい。これにより、機能性粉体の性能を落とすことなく、含有量相当の効果を得ることができる。
以下、第一の本発明の機能性粉体を保持した不織布について、詳細に説明する。
第一の本発明の機能性粉体を保持した不織布は、溶融紡糸装置の紡糸口金近傍に、圧搾空気噴射装置と粉体振り落とし装置とを配置し、紡糸口金から、溶融された熱可塑性樹脂を繊維流として水平方向に噴射するとともに、圧搾空気噴射装置から繊維流に向けて圧搾空気を噴射して、繊維流を渦状に絡み合った繊維とし、粉体振り落とし装置から、繊維に機能性粉体を振り落として絡み合わせて得られたことを特徴とする。
平均繊維径は、熱可塑性樹脂の粘度、圧搾空気の空圧、温度等のバランスを調整することで調整することができる。一般的に、熱可塑性樹脂の粘度が低いほど、また、圧搾空気8の空圧と温度が高いほど、平均繊維径は小さく(細く)なる傾向を示す。
本発明の機能性粉体を保持した不織布の製造方法は、
溶融紡糸装置の紡糸口金近傍に、圧搾空気噴射装置と粉体振り落とし装置とを配置し、
紡糸口金から、溶融された熱可塑性樹脂を繊維流として水平方向に噴射する工程、
圧搾空気噴射装置から繊維流に向けて圧搾空気を噴射して、繊維流を渦状に絡み合った繊維とする工程、及び、
粉体振り落とし装置から、繊維に機能性粉体を振り落として絡み合わせる工程
を含むことを特徴とする。
本発明の機能性粉体を保持した不織布の製造方法に用いられる溶融紡糸装置、圧搾空気噴射装置、粉体振り落とし装置、熱可塑性樹脂、繊維、機能性粉体等については、第一の本発明の機能性粉体を保持した不織布と同様である。
第二の本発明の機能性粉体を保持した不織布は、
熱可塑性樹脂の繊維からなる不織布であって、
機能性粉体を保持し、機能性粉体の表面積の50%以上が露出していることを特徴とする。
第二の本発明の機能性粉体を保持した不織布は、例えば、本発明の機能性粉体を保持した不織布の製造方法により製造することができる。
熱可塑性樹脂としてポリオレフィン系樹脂であるポリプロピレン樹脂(ポリミレイ社製、HP461X、MFR1100)を用い、機能性粉体として活性炭(大阪ガスケミカル社製、活性炭FP−3、平均粒子径58.7μm、比重2.0〜2.2g/ml)を用いた。ポリプロピレン樹脂の繊維化には溶融紡糸装置を用い、さらに溶融紡糸装置の紡糸口金近傍に所定量の機能性粉体を振り落とす粉体振り落とし装置を配置した。溶融紡糸装置の紡糸ロ金からポリプロピレン樹脂を噴射し、圧搾空気の空圧を0.3Mpa、温度を260℃とすることで平均繊維径1.2μm、平均繊維長200mmのポリプロピレン繊維を作製した。粉体振り落し装置から振り落す活性炭の重量は、紡糸口金から噴射されるポリプロピレン樹脂の約1.4倍に設定し、振り落としをすることで活性炭を保持した不織布を作製した。
その後、軽い振動を与えて表面に付着した余分な活性炭を振り落とし、最終的に、ポリプロピレン繊維に対し、重量比で1.3倍の量の活性炭を保持した不織布を得た。活性炭の表面積のうち露出している面積は、80%であった。
活性炭を振り落とす量を変更したこと以外は実施例1と同様にして、最終的に、ポリプロピレン繊維に対し、重量比で0.6倍の量の活性炭を保持した不織布を得た。
活性炭を振り落とす量を変更したこと以外は実施例1と同様にして、最終的に、ポリプロピレン繊維に対し、重量比で0.2倍の量の活性炭を保持した不織布を得た。
活性炭を振り落とさなかったこと以外、実施例1と同様にして、活性炭を保持していないポリプロピレン繊維のみからなる不織布を得た。
活性炭を振り落とさなかったこと以外、実施例1と同様にして、活性炭を保持していないポリプロピレン繊維のみからなる不織布を得た。実施例1で用いた活性炭をバインダーとなるアクリル溶液(DIC社製、DICNAL E8300K、固形分45%)に分散させ、ポリプロピレン繊維のみからなる不織布にスプレーにて含浸させ、100℃で30分乾燥することにより、活性炭をバインダーで保持させた不織布を作製した。含浸量を調整することで、ポリプロピレン繊維の量に対し、重量比で1.3倍の量の活性炭を保持した不織布を得た。なお、その際使用したバインダーのアクリル樹脂固形分重量はポリプロピレン繊維の重量比1.5倍の量であった。活性炭の表面積のうち露出している面積は、45%であった。
比較例1と同様にして、ポリプロピレン繊維の量に対し、重量比で1.3倍の量の活性炭を保持した不織布を得た。なお、その際使用したバインダーのアクリル樹脂固形分重量はポリプロピレン繊維の重量比1.0倍の量であった。
実施例1で用いたポリプロピレン樹脂と活性炭とを溶融紡糸装置に投入し、紡糸口金からポリプロピレン樹脂と活性炭を同時に噴射することで、活性炭をあらかじめ練り込んだポリプロピレン繊維を作製した。活性炭の量がポリプロピレン繊維の量に対し重量比で1.3倍になるよう調整したが、活性炭の量が多いためポリプロピレン樹脂の流動性が悪く、安定して噴射することが出来ず作製することが出来なかった。諸条件を調整した結果、作製可能な活性炭の量である、ポリプロピレン繊維の量に対し0.2倍の量の活性炭を保持した、活性炭をあらかじめ練り込んだ不織布を得た。活性炭の表面積のうち露出している面積は、20%であった。
活性炭そのものの性能評価として、実施例1で用いた活性炭を用意した。
熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂(サンアロマー社製、PLBOOA)を用い、圧搾空気の空圧を0.2Mpa、温度を240℃としたこと以外、実施例1と同様にして平均繊維径17.7μmのポリプロピレン繊維を作製した。また、活性炭を振り落とす量は、繊維の量に対し活性炭を重量比で比較例1と同等量となる1.3倍の量になるよう調整したが、得られた不織布の活性炭の量は重量比0.8倍であった。
市販のポリプロピレン短繊維(ダイワボウポリテック社製、PN2.2dtex×76mm、平均繊維径17.7μm、平均繊維長76mm)を用い、カード機でポリプロピレン繊維を紡出することでポリプロピレン繊維ウエブを作製した。そのウエブに実施例1で用いた活性炭を振り落とし、ニードルパンチ法で繊維を絡めることによりバインダーを使用せずに不織布を作製した。活性炭の量を繊維の量に対し重量比で比較例1と同等量となる1.3倍の量になるよう調整したが、構造的に保持することができず、0.5倍の量しか保持することができなかった。
活性炭は、においを吸収するという特徴がある。そこで、三大悪臭の一つとされるアンモニアを用いて、アンモニア吸着量を測定して比較することで効果確認を行った。具体的には、におい袋(250mm角)に試験片(100mm角)を入れ、調整済の臭気成分ガス(アンモニア濃度100ppm)を3L入れ、2時間後及び24時間後のアンモニア成分濃度を検知管により測定した。各測定数値から、同時間経過後の試験片を入れていないにおい袋の測定数値を減算し、初発濃度からのアンモニア吸着量を算出した結果を表1に示す。
実施例1の結果と比較例1の結果とを比較すると、実施例1の不織布はバインダーを使用した比較例1の不織布よりもアンモニア吸着量が多く、バインダーの使用により機能性粉体の効果が半減することが分かる。
実施例1のアンモニア吸着量は、比較例4のアンモニア吸着量と略同等の数値であることから、本発明の機能性粉体を保持した不織布は活性炭の含有量相当の効果があることが分かる。
実施例3の結果と比較例3の結果とを比較すると、実施例3の不織布は、あらかじめ機能性粉体を練り込んだ比較例3の不繊布よりもアンモニアの吸着量が多いことが分かる。
以上のことから、本発明の機能性粉体を保持した不織布は、機能性粉体の性能を落とすことなく、機能性粉体の含有量相当の効果があることから、機能性粉体の効果を十分発揮させていることが分かる。
20cm角の試料を両手に持ち、1秒で上下に約20cm振る動作を繰返し、10回後、20回後及び30回後の重量を測定した。初期重量からの減少量から振り落とされた活性炭の割合を算出した結果を表2に示す。
実施例4の結果から、平均繊維径が10μmを超え、17.7μmである繊維で構成された不織布は、活性炭の保持量が少ないことが分かる。
比較例5より、平均繊維径が10μmを超え、且つ、平均繊維長が150mm未満の短繊維で構成されたニードルパンチ不織布は、活性炭の保持量が少ないだけでなく脱落も起きることが分かる。
以上の結果から、本発明の機能性粉体を保持した不織布は、繊維量に対して重量比で同量以上の機能性粉体をバインダーを使用することなく保持することができ、機能性粉体の含有量相当の効果を示していることから機能性粉体の機能を最大限に発揮し、且つ、機能性粉体の脱落も起こらない不織布であることが分かる。
2 熱可塑性樹脂
3 ホッパー
4 溶融押出機
5 紡糸口金
6 圧搾空気噴射装置
7 圧搾空気噴射口
8 圧搾空気
9 機能性粉体
10 粉体振り落とし装置
11 巻取りロール
12 巻き取られた機能性粉体を保持した不織布
Claims (6)
- 溶融紡糸装置の紡糸口金近傍に、圧搾空気噴射装置と粉体振り落とし装置とを配置し、
紡糸口金から、溶融された熱可塑性樹脂を繊維流として水平方向に噴射するとともに、
圧搾空気噴射装置から繊維流に向けて圧搾空気を噴射して、繊維流をカルマン渦状に絡み合った繊維とし、
粉体振り落とし装置から、繊維に機能性粉体を振り落として絡み合わせて得られたことを特徴とする機能性粉体を保持した不織布。 - 機能性粉体の保持量は、繊維100重量部に対して50重量部以上であることを特徴とする請求項1に記載の機能性粉体を保持した不織布。
- 繊維は平均繊維径が10μm以下であり、平均繊維長が150mm以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の機能性粉体を保持した不織布。
- 機能性粉体は、比重が7.0以下、かつ、平均粒子径が60μm以下の粉末、顆粒又は多孔質顆粒であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の機能性粉体を保持した不織布。
- 熱可塑性樹脂の繊維からなる不織布であって、
機能性粉体を保持し、機能性粉体の表面積の50%以上が露出していることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の機能性粉体を保持した不織布。 - 溶融紡糸装置の紡糸口金近傍に、圧搾空気噴射装置と粉体振り落とし装置とを配置し、
紡糸口金から、溶融された熱可塑性樹脂を繊維流として水平方向に噴射する工程、
圧搾空気噴射装置から繊維流に向けて圧搾空気を噴射して、繊維流をカルマン渦状に絡み合った繊維とする工程、及び、
粉体振り落とし装置から、繊維に機能性粉体を振り落として絡み合わせる工程
を含むことを特徴とする機能性粉体を保持した不織布の製造方法。
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