JP6831132B1 - 繊維積層体 - Google Patents
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Abstract
【課題】エアフィルタ用濾材として特に有用な、繊維積層体を提供すること。【解決手段】繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む、繊維積層体。【選択図】図１
Description
本発明は、繊維積層体に関する。
現在、不織布はエアフィルタの濾材、オイルフィルタ用濾材、吸油剤、吸音材、衝撃吸収材、断熱材、保温材等の種々の用途に使用されている。
例えば、特許文献１には、捕集性能だけでなく、プリーツ加工性にも優れた不織布及びバグフィルター濾材を提供することを目的として、繊維径Ｄが１００〜１０００ｎｍの極細繊維Ａと、該極細繊維Ａよりも繊維径が大きい繊維Ｂとを含み、ガーレ式剛軟度が２０００ｍｇｆ以上であることを特徴とする不織布が記載されている。
例えば、特許文献１には、捕集性能だけでなく、プリーツ加工性にも優れた不織布及びバグフィルター濾材を提供することを目的として、繊維径Ｄが１００〜１０００ｎｍの極細繊維Ａと、該極細繊維Ａよりも繊維径が大きい繊維Ｂとを含み、ガーレ式剛軟度が２０００ｍｇｆ以上であることを特徴とする不織布が記載されている。
また、特許文献２には、よりエネルギー消費が少なく、高効率で低圧力損失である、エアフィルタ用濾材を提供することを目的として、ガラス繊維を主体とするエアフィルタ用濾材であり、前記ガラス繊維がチョップドストランドガラス繊維及び極細ガラス繊維を含有しており、かつ、前記エアフィルタ用濾材の繊維径分布において、１．５μｍより大きく２．９μｍ以下の範囲の累積頻度が２〜１５％であることを特徴とするエアフィルタ用濾材が記載されている。
本発明の目的は、エアフィルタ用濾材として特に有用な、繊維積層体を提供することである。
本発明者等は、鋭意検討の結果、平均繊維径及び繊維径の分布を特定の範囲とすることにより、上記の課題が解決されることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の＜１＞〜＜１１＞に関する。
＜１＞ 繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む、繊維積層体。
＜２＞ 繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維を３５％以上含有する、＜１＞に記載の繊維積層体。
＜３＞ 繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率が２０％以下である、＜１＞又は＜２＞に記載の繊維積層体。
＜４＞ 繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下である、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜５＞ 繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下である、＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜６＞ 繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下である、＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜７＞ 繊維径が４００ｎｍ未満の繊維の含有率が２０％以下である、＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜８＞ 前記繊維積層体が、乾式の繊維積層体である、＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜９＞ 前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも１つである、＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜１０＞ 前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン及びポリブチレンテレフタレートから選択される少なくとも１つである、＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜１１＞ 前記繊維積層体の坪量のＣＶ値が２０％以下である、＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の繊維積層体。
すなわち、本発明は、以下の＜１＞〜＜１１＞に関する。
＜１＞ 繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む、繊維積層体。
＜２＞ 繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維を３５％以上含有する、＜１＞に記載の繊維積層体。
＜３＞ 繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率が２０％以下である、＜１＞又は＜２＞に記載の繊維積層体。
＜４＞ 繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下である、＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜５＞ 繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下である、＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜６＞ 繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下である、＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜７＞ 繊維径が４００ｎｍ未満の繊維の含有率が２０％以下である、＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜８＞ 前記繊維積層体が、乾式の繊維積層体である、＜１＞〜＜７＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜９＞ 前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも１つである、＜１＞〜＜８＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜１０＞ 前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン及びポリブチレンテレフタレートから選択される少なくとも１つである、＜１＞〜＜９＞のいずれかに記載の繊維積層体。
＜１１＞ 前記繊維積層体の坪量のＣＶ値が２０％以下である、＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の繊維積層体。
本発明によれば、エアフィルタ用濾材として特に有用な、繊維積層体を提供することができる。
［繊維積層体］
本発明の繊維積層体は、繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む。
本発明によれば、低圧損かつ高捕集率であり、エアフィルタ用濾材として有用な繊維積層体が得られる。上述の効果が得られる詳細な理由な不明であるが、一部は以下のように考えられる。
繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率を上記の範囲とすることにより、大きな繊維径を有する繊維が適度に存在することで、繊維積層体に適度な空隙を与え、圧力損失が小さくなると考えられる。一方、平均繊維径を１５００ｎｍ以下とすることにより、高捕集率な繊維積層体が得られると考えられ、平均繊維径を６００ｎｍ以上とすることにより、圧力損失が小さくなると考えられる。
本発明は、繊維積層体を構成する繊維径の平均繊維径及び繊維径分布を特定の範囲とすることにより、エアフィルタ用濾材として特に有用な繊維積層体となることを見出したものである。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明の繊維積層体は、繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％以上５０％以下であり、繊維積層体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含む。
本発明によれば、低圧損かつ高捕集率であり、エアフィルタ用濾材として有用な繊維積層体が得られる。上述の効果が得られる詳細な理由な不明であるが、一部は以下のように考えられる。
繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率を上記の範囲とすることにより、大きな繊維径を有する繊維が適度に存在することで、繊維積層体に適度な空隙を与え、圧力損失が小さくなると考えられる。一方、平均繊維径を１５００ｎｍ以下とすることにより、高捕集率な繊維積層体が得られると考えられ、平均繊維径を６００ｎｍ以上とすることにより、圧力損失が小さくなると考えられる。
本発明は、繊維積層体を構成する繊維径の平均繊維径及び繊維径分布を特定の範囲とすることにより、エアフィルタ用濾材として特に有用な繊維積層体となることを見出したものである。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
＜繊維径＞
〔平均繊維径〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径は、６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が上記範囲内であると、低圧損かつ高捕集率となる。
前記平均繊維径は、より低圧損かつ高捕集率とする観点から、好ましくは７００ｎｍ以上、より好ましくは８００ｎｍ以上、更に好ましくは９００ｎｍ以上であり、そして、好ましくは１４５０ｎｍ以下、より好ましくは１４００ｎｍ以下、更に好ましくは１３００ｎｍ以下である。
積層体を構成する繊維の平均繊維径は、実施例に記載の方法により測定される。
〔平均繊維径〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径は、６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。繊維積層体を構成する繊維の平均繊維径が上記範囲内であると、低圧損かつ高捕集率となる。
前記平均繊維径は、より低圧損かつ高捕集率とする観点から、好ましくは７００ｎｍ以上、より好ましくは８００ｎｍ以上、更に好ましくは９００ｎｍ以上であり、そして、好ましくは１４５０ｎｍ以下、より好ましくは１４００ｎｍ以下、更に好ましくは１３００ｎｍ以下である。
積層体を構成する繊維の平均繊維径は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率は１０％以上５０％以下である。繊維径が１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が上記範囲内であると、低圧損かつ高捕集率となる。
前記繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率は、好ましくは１５％以上、より好ましくは１８％以上、更に好ましくは２０％以上であり、そして、好ましくは４７％以下、より好ましくは４５％以下、更に好ましくは４２％以下である。
繊維径が１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率は１０％以上５０％以下である。繊維径が１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が上記範囲内であると、低圧損かつ高捕集率となる。
前記繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率は、好ましくは１５％以上、より好ましくは１８％以上、更に好ましくは２０％以上であり、そして、好ましくは４７％以下、より好ましくは４５％以下、更に好ましくは４２％以下である。
繊維径が１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維径４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは３５％以上、より好ましくは３６％以上、更に好ましくは３８％以上であり、そして、好ましくは９０％以下、より好ましくは８５％以下、更に好ましくは７５％以下である。
繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは３５％以上、より好ましくは３６％以上、更に好ましくは３８％以上であり、そして、好ましくは９０％以下、より好ましくは８５％以下、更に好ましくは７５％以下である。
繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維径２μｍ以上の繊維の含有率〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率は、高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは２０％以下、より好ましくは１８％以下、更に好ましくは１６％以下である。
繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率は、高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは２０％以下、より好ましくは１８％以下、更に好ましくは１６％以下である。
繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維径４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは５％以上であり、そして、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下、更に好ましくは２５％以下である。
繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは５％以上であり、そして、好ましくは４０％以下、より好ましくは３０％以下、更に好ましくは２５％以下である。
繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維径６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは５％以上、より好ましくは８％以上、更に好ましくは１０％以上であり、そして、好ましくは４０％以下、より好ましくは３５％以下、更に好ましくは３０％以下である。
繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは５％以上、より好ましくは８％以上、更に好ましくは１０％以上であり、そして、好ましくは４０％以下、より好ましくは３５％以下、更に好ましくは３０％以下である。
繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維径８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは５％以上、より好ましくは６％以上、更に好ましくは８％以上であり、そして、好ましくは４０％以下、より好ましくは３５％以下、更に好ましくは３０％以下である。
繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは５％以上、より好ましくは６％以上、更に好ましくは８％以上であり、そして、好ましくは４０％以下、より好ましくは３５％以下、更に好ましくは３０％以下である。
繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維径４００ｎｍ未満の繊維の含有率〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が４００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１８％以下、更に好ましくは１５％以下である。また、その下限は特に限定されず、０％であってもよい。
繊維径が４００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が４００ｎｍ未満の繊維の含有率は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは２０％以下であり、より好ましくは１８％以下、更に好ましくは１５％以下である。また、その下限は特に限定されず、０％であってもよい。
繊維径が４００ｎｍ未満の繊維幅の含有率は、実施例に記載の方法により測定される。
〔幾何標準偏差〕
本発明の繊維積層体を構成する繊維全体の繊維径の幾何標準偏差は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは３．０μｍ以下、より好ましくは２．６μｍ以下、更に好ましくは２．２μｍ以下であり、そして、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは０．８μｍ以上、更に好ましくは１．０μｍ以上である。なお、繊維全体の繊維径の幾何標準偏差が上記の範囲である繊維積層体は、面内均一性に優れるので好ましい。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が１μｍ未満（１０００ｎｍ未満）の繊維の繊維径の幾何標準偏差は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは５．０μｍ以下、より好ましくは３．０μｍ以下、更に好ましくは２．２μｍ以下であり、そして、製造容易性の観点から、好ましくは０．３μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、更に好ましくは１．０μｍ以上である。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が１μｍ以上の繊維の繊維径の幾何標準偏差は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは３．０μｍ以下、より好ましくは２．０μｍ以下、更に好ましくは１．５μｍ以下であり、そして、製造容易性の観点から、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上、更に好ましくは０．５μｍ以上である。
本発明の繊維積層体を構成する繊維全体の繊維径の幾何標準偏差は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは３．０μｍ以下、より好ましくは２．６μｍ以下、更に好ましくは２．２μｍ以下であり、そして、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは０．８μｍ以上、更に好ましくは１．０μｍ以上である。なお、繊維全体の繊維径の幾何標準偏差が上記の範囲である繊維積層体は、面内均一性に優れるので好ましい。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が１μｍ未満（１０００ｎｍ未満）の繊維の繊維径の幾何標準偏差は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは５．０μｍ以下、より好ましくは３．０μｍ以下、更に好ましくは２．２μｍ以下であり、そして、製造容易性の観点から、好ましくは０．３μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、更に好ましくは１．０μｍ以上である。
本発明の繊維積層体を構成する繊維のうち、繊維径が１μｍ以上の繊維の繊維径の幾何標準偏差は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは３．０μｍ以下、より好ましくは２．０μｍ以下、更に好ましくは１．５μｍ以下であり、そして、製造容易性の観点から、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上、更に好ましくは０．５μｍ以上である。
本発明の繊維積層体を構成する繊維は、上述の繊維径の分布を有することが好ましいが、大径の繊維と、小径の繊維とを混合して使用するのではなく、分布が広く、場合によっては、２つ以上のピークが存在するような繊維の集合であることが、製造容易性及び面内均一性の観点から好ましい。
＜熱可塑性樹脂＞
本発明の繊維積層体を構成する繊維は、熱可塑性樹脂を主成分として含む。本発明の繊維積層体は、後述するようにメルトブロー法により製造することが好ましく、繊維原料として、熱可塑性樹脂が好適である。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂；ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂；ポリアミド樹脂（ＰＡ）等が例示される。これらの中でも、熱可塑性樹脂は、好ましくはポリオレフィン樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも１つであり、より好ましくはポリプロピレン及びポリブチレンテレフタレートから選択される少なくとも１つであり、更に好ましくはポリプロピレンである。
熱可塑性樹脂は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
本発明の繊維積層体を構成する繊維は、熱可塑性樹脂を主成分として含む。本発明の繊維積層体は、後述するようにメルトブロー法により製造することが好ましく、繊維原料として、熱可塑性樹脂が好適である。
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂；ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂；ポリアミド樹脂（ＰＡ）等が例示される。これらの中でも、熱可塑性樹脂は、好ましくはポリオレフィン樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも１つであり、より好ましくはポリプロピレン及びポリブチレンテレフタレートから選択される少なくとも１つであり、更に好ましくはポリプロピレンである。
熱可塑性樹脂は、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
本発明の繊維積層体を構成する繊維は、熱可塑性樹脂を５０質量％以上含有し、好ましくは７０質量％以上、より好ましく９０質量％以上、更に好ましくは９５質量％以上であり、そして、１００質量％以下であり、１００質量％であってもよい。
本発明において、繊維積層体は、上記熱可塑性樹脂に加え、他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、界面活性剤、着色剤、リン系、フェノール系等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系等の耐候安定剤、ヒンダードアミン系等の耐光安定剤、ブロッキング防止剤、ステアリン酸カルシウム等の分散剤、滑剤、核剤、顔料、柔軟剤、親水剤、撥水剤、助剤、撥水剤、充填剤、抗菌剤、農薬、防虫剤、薬剤、天然油、合成油などが挙げられる。
＜繊維積層体の製造方法＞
本発明の繊維積層体は、上述した平均繊維径及び繊維径分布が得られれば特に限定されず、乾式で製造してもよく、湿式で製造してもよいが、上述した平均繊維径及び繊維径分布を得るためには、乾式で製造することが好ましく、乾式の繊維積層体の製造方法としては、メルトブロー法、スパンボンド法等が例示される。これらの中でも、メルトブロー法で作製することが好ましく、熱可塑性樹脂を溶融して押出機のノズルから吐出し、高速高温の気流で噴き出すメルトブロー法で製造することがより好ましい。
より詳細には、高温雰囲気下において、溶融した熱可塑性樹脂を上方から下方に向けて吐出すると共に、吐出された熱可塑性樹脂に向けて略水平方向より、エアノズルから高温かつ高圧の空気を吹き付けて、溶融した熱可塑性樹脂を繊維状の樹脂とし、該繊維状の樹脂を捕集して、繊維積層体を製造することが好ましい。上記の方法では、エアノズルから吹き付けられた空気により、溶融した熱可塑性樹脂が延伸されて繊維状の樹脂となる。
ここで、捕集までの距離が長いほど、密度が低い繊維積層体が得られる傾向にある。また、吐出された熱可塑性樹脂に吹き付ける空気の温度を上げるほど、繊維状の樹脂の繊維径が小さくなる傾向にあり、吹き付ける空気の風量を上げるほど、繊維状の樹脂の繊維径が小さくなる傾向にある。また、溶融した熱可塑性樹脂の時間あたりの吐出量を下げると、繊維径が小さくなる傾向にある。
また、捕集した繊維状の樹脂を巻き取りながら、繊維積層体を製造するが、このとき、巻き取り速度を遅くすることで、目付（坪量）を上げることができる。
本発明の繊維積層体は、上述した平均繊維径及び繊維径分布が得られれば特に限定されず、乾式で製造してもよく、湿式で製造してもよいが、上述した平均繊維径及び繊維径分布を得るためには、乾式で製造することが好ましく、乾式の繊維積層体の製造方法としては、メルトブロー法、スパンボンド法等が例示される。これらの中でも、メルトブロー法で作製することが好ましく、熱可塑性樹脂を溶融して押出機のノズルから吐出し、高速高温の気流で噴き出すメルトブロー法で製造することがより好ましい。
より詳細には、高温雰囲気下において、溶融した熱可塑性樹脂を上方から下方に向けて吐出すると共に、吐出された熱可塑性樹脂に向けて略水平方向より、エアノズルから高温かつ高圧の空気を吹き付けて、溶融した熱可塑性樹脂を繊維状の樹脂とし、該繊維状の樹脂を捕集して、繊維積層体を製造することが好ましい。上記の方法では、エアノズルから吹き付けられた空気により、溶融した熱可塑性樹脂が延伸されて繊維状の樹脂となる。
ここで、捕集までの距離が長いほど、密度が低い繊維積層体が得られる傾向にある。また、吐出された熱可塑性樹脂に吹き付ける空気の温度を上げるほど、繊維状の樹脂の繊維径が小さくなる傾向にあり、吹き付ける空気の風量を上げるほど、繊維状の樹脂の繊維径が小さくなる傾向にある。また、溶融した熱可塑性樹脂の時間あたりの吐出量を下げると、繊維径が小さくなる傾向にある。
また、捕集した繊維状の樹脂を巻き取りながら、繊維積層体を製造するが、このとき、巻き取り速度を遅くすることで、目付（坪量）を上げることができる。
本発明において特に好適な繊維積層体の製造方法について、図１を参照して詳述する。図１は、メルトブロー装置１の概略を示す模式図である。
メルトブロー装置１は、主として樹脂供給部１０と、空気流発生部２０と、捕集部３０と、過熱蒸気供給部４０と、を有する。
樹脂供給部１０は、主として、ホッパ１１と押出機１２と、ダイ１３と、樹脂ノズル１４と、を有する。熱可塑性樹脂の原料チップをホッパ１１に投入し、押出機１２に備えられた図示しないヒータで加熱して熱可塑性樹脂を溶融し、溶融した熱可塑性樹脂を得る。押出機１２は、図示しないギアポンプにより、溶融した熱可塑性樹脂をダイ１３へと押し出す。
樹脂ノズル１４は、ダイ１３に設けられており、溶融した熱可塑性樹脂を吐出する。樹脂ノズル１４からは、溶融した熱可塑性樹脂が上方から下方に向けて吐出される。
メルトブロー装置１は、主として樹脂供給部１０と、空気流発生部２０と、捕集部３０と、過熱蒸気供給部４０と、を有する。
樹脂供給部１０は、主として、ホッパ１１と押出機１２と、ダイ１３と、樹脂ノズル１４と、を有する。熱可塑性樹脂の原料チップをホッパ１１に投入し、押出機１２に備えられた図示しないヒータで加熱して熱可塑性樹脂を溶融し、溶融した熱可塑性樹脂を得る。押出機１２は、図示しないギアポンプにより、溶融した熱可塑性樹脂をダイ１３へと押し出す。
樹脂ノズル１４は、ダイ１３に設けられており、溶融した熱可塑性樹脂を吐出する。樹脂ノズル１４からは、溶融した熱可塑性樹脂が上方から下方に向けて吐出される。
空気流発生部２０は、主として圧縮空気を生成するコンプレッサ２１と、圧縮空気が通過する配管２２と、レギュレータ２３と、配管２２を加熱するヒータ２４と、エアノズル２５と、を有する。コンプレッサ２１、配管２２、及びヒータ２４は、高温かつ高圧の空気を生成する高温高圧空気生成部に相当する。エアノズル２５は、樹脂ノズル１４に隣接して設けられており、高温高圧空気生成部で生成された高温かつ高圧の空気を吐出する。
エアノズル２５から吐出する空気の温度は、熱可塑性樹脂の種類等により適宜選択すればよいが、所望の平均繊維径及び繊維径分布を得る観点から、好ましくは４００℃以上、より好ましくは４５０℃以上、更に好ましくは４７０℃以上であり、そして、好ましくは８００℃以下、より好ましくは７００℃以下、更に好ましくは６５０℃以下、より更に好ましくは６２０℃以下である。
なお、樹脂ノズル１４及びエアノズル２５は、図の紙面奥に向かって、一列に並んで設けられており、エアノズル２５の配列方向は、樹脂ノズル１４の配列方向と略並行であり、エアノズル２５の配置領域は、樹脂ノズル１４の配置領域を含む。
エアノズル２５から吐出する空気の温度は、熱可塑性樹脂の種類等により適宜選択すればよいが、所望の平均繊維径及び繊維径分布を得る観点から、好ましくは４００℃以上、より好ましくは４５０℃以上、更に好ましくは４７０℃以上であり、そして、好ましくは８００℃以下、より好ましくは７００℃以下、更に好ましくは６５０℃以下、より更に好ましくは６２０℃以下である。
なお、樹脂ノズル１４及びエアノズル２５は、図の紙面奥に向かって、一列に並んで設けられており、エアノズル２５の配列方向は、樹脂ノズル１４の配列方向と略並行であり、エアノズル２５の配置領域は、樹脂ノズル１４の配置領域を含む。
エアノズル２５からは、高温かつ高圧の空気が略水平方向に吐出される。エアノズル２５から吐出される空気の流量は、所望の平均繊維径及び繊維径分布を得る観点から、好ましくは５Ｌ／ｍｉｎ以上、より好ましくは１０Ｌ／ｍｉｎ以上、更に好ましくは１５Ｌ／ｍｉｎ以上であり、そして、好ましくは６０Ｌ／ｍｉｎ以下、より好ましくは４５Ｌ／ｍｉｎ以下、更に好ましくは３５Ｌ／ｍｉｎ以下である。エアノズル２５から吐出された空気を吹き付けることによって、樹脂ノズル１４から吐出された溶融熱可塑性樹脂が延伸されて、繊維状の樹脂となる。
捕集部３０は、主として、繊維状の樹脂を捕集する略円筒形状のサクションドラム３１と、ブロワ３２と、ブロワ３２に接続された吸引部３３と、不織布５１、５２が巻回された不織布ロール３４、３５と、巻取りドラム３６と、を有する。ここで、不織布５１は基材であり、不織布５２は被覆材（カバー材）である。
エアノズル２５から吐出された空気により、樹脂ノズル１４から吐出された溶融ポリマーは微細な繊維（例えば、ナノファイバ）となり、サクションドラム３１に吹き付けられる。サクションドラム３１には、不織布ロール３４から引き出された不織布５１が巻き掛けられており、吸引部３３から空気が吸引されることで繊維状の樹脂が不織布５１の表面に吸着する。
不織布５１の端は巻取りドラム３６に設けられている。巻取りドラム３６が一定の速度で回転することで、繊維状の樹脂が表面に吸着した不織布５１は、巻取りドラム３６に向けて一定速度で移動する。
また、不織布ロール３５から引き出された不織布５２も、端が巻取りドラム３６に設けられている。従って、巻取りドラム３６が一定の速度で回転することで、不織布５２が不織布５１表面の繊維層を覆う。そして、不織布５２が不織布５１表面の繊維層を覆ったものをカレンダー加工等により一体化することで、繊維積層体が不織布５１、５２によって挟持された構造が得られ、これは、引取りドラム３６に巻回される。
本発明において、基材及び被覆材は必須の構成要件ではなく、繊維積層体は、樹脂ノズル１４から吐出された樹脂が繊維状樹脂となって積層した部分を意味する。従って、本発明の繊維積層体は、基材及び被覆材に挟持された形態で使用されてもよく、繊維積層体のみを使用してもよい。
不織布５１の端は巻取りドラム３６に設けられている。巻取りドラム３６が一定の速度で回転することで、繊維状の樹脂が表面に吸着した不織布５１は、巻取りドラム３６に向けて一定速度で移動する。
また、不織布ロール３５から引き出された不織布５２も、端が巻取りドラム３６に設けられている。従って、巻取りドラム３６が一定の速度で回転することで、不織布５２が不織布５１表面の繊維層を覆う。そして、不織布５２が不織布５１表面の繊維層を覆ったものをカレンダー加工等により一体化することで、繊維積層体が不織布５１、５２によって挟持された構造が得られ、これは、引取りドラム３６に巻回される。
本発明において、基材及び被覆材は必須の構成要件ではなく、繊維積層体は、樹脂ノズル１４から吐出された樹脂が繊維状樹脂となって積層した部分を意味する。従って、本発明の繊維積層体は、基材及び被覆材に挟持された形態で使用されてもよく、繊維積層体のみを使用してもよい。
過熱蒸気供給部４０は、樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間に過熱蒸気を供給する。樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間は、エアノズル２５から吹き出された空気が溶融した熱可塑性樹脂を繊維化する領域である。過熱蒸気供給部４０は、主として、過熱蒸気を発生させる加熱器４１と、配管４２と、過熱蒸気ノズル４３とを有する。
加熱器４１は、図示しないボイラー等により発生する飽和蒸気を更に熱し、高い温度の過熱蒸気を発生させる。過熱蒸気は、沸点より高い温度の乾いた水蒸気であり、例えば、２００℃以上７００℃以下の温度帯で使用される。
加熱器４１で生成された過熱蒸気は、配管４２を介して、過熱蒸気ノズル４３に供給され、過熱蒸気ノズル４３から吐出される。過熱蒸気ノズル４３は、紙面の奥に向けて一列に並んで設けられており、過熱蒸気ノズル４３の配列方向は、樹脂ノズル１４及びエアノズル２５の配列方向と略並行であり、過熱蒸気ノズル４３の配置領域は、樹脂ノズル １４及びエアノズル２５の配置領域を含む。
過熱蒸気ノズル４３から、過熱蒸気を大量に供給することで、樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間を高温高湿雰囲気下に置くことができる。
加熱器４１は、図示しないボイラー等により発生する飽和蒸気を更に熱し、高い温度の過熱蒸気を発生させる。過熱蒸気は、沸点より高い温度の乾いた水蒸気であり、例えば、２００℃以上７００℃以下の温度帯で使用される。
加熱器４１で生成された過熱蒸気は、配管４２を介して、過熱蒸気ノズル４３に供給され、過熱蒸気ノズル４３から吐出される。過熱蒸気ノズル４３は、紙面の奥に向けて一列に並んで設けられており、過熱蒸気ノズル４３の配列方向は、樹脂ノズル１４及びエアノズル２５の配列方向と略並行であり、過熱蒸気ノズル４３の配置領域は、樹脂ノズル １４及びエアノズル２５の配置領域を含む。
過熱蒸気ノズル４３から、過熱蒸気を大量に供給することで、樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間を高温高湿雰囲気下に置くことができる。
なお、樹脂ノズル１４は、中心軸が略鉛直方向に沿っている。従って、樹脂ノズル１４から吐出された溶融した熱可塑性樹脂は、自重で鉛直下向きに落下する。
また、エアノズル２５は、中心軸が略水平方向に沿っている。従って、高温かつ高圧の空気は、エアノズル２５から水平方向に吹き出す。
エアノズル２５は、樹脂ノズル１４の中心軸と交差することが好ましい。つまり、エアノズル２５の先端は、樹脂ノズル１４の中心軸よりも前方に位置することが好ましい。エアノズル２５から吹き出した空気は随伴流が発生しており、樹脂ノズル１４から吐出された溶融した熱可塑性樹脂は、随伴流に乗って水平方向に吹き飛ばされ、その後、エアノズル２５から吐出された空気により前方に吹き飛ばされることで延伸されて繊維状の樹脂となり、エアノズル２５の前方に配置されたサクションドラム３１に吹き付けられる。
なお、過熱蒸気ノズル４３は、中心軸が水平方向に傾いており、エアノズル２５の下方かつ後方からエアノズル２５に向けて過熱蒸気を吐出することが好ましい。過熱ノズル４３から吐出された過熱蒸気は、随伴流に乗って水平方向に流れ、樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１によって囲まれた雰囲気に供給される。過熱蒸気を随伴流に乗せることで、樹脂ノズル１４、エアノズル２５及びサクションドラム３１により囲まれた空間に過熱蒸気が広がりやすい。
樹脂ノズル１４から吐出された溶融した熱可塑性樹脂は、過熱蒸気が樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間に供給されているため、高温雰囲気下で延伸されて繊維状となる。
また、エアノズル２５は、中心軸が略水平方向に沿っている。従って、高温かつ高圧の空気は、エアノズル２５から水平方向に吹き出す。
エアノズル２５は、樹脂ノズル１４の中心軸と交差することが好ましい。つまり、エアノズル２５の先端は、樹脂ノズル１４の中心軸よりも前方に位置することが好ましい。エアノズル２５から吹き出した空気は随伴流が発生しており、樹脂ノズル１４から吐出された溶融した熱可塑性樹脂は、随伴流に乗って水平方向に吹き飛ばされ、その後、エアノズル２５から吐出された空気により前方に吹き飛ばされることで延伸されて繊維状の樹脂となり、エアノズル２５の前方に配置されたサクションドラム３１に吹き付けられる。
なお、過熱蒸気ノズル４３は、中心軸が水平方向に傾いており、エアノズル２５の下方かつ後方からエアノズル２５に向けて過熱蒸気を吐出することが好ましい。過熱ノズル４３から吐出された過熱蒸気は、随伴流に乗って水平方向に流れ、樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１によって囲まれた雰囲気に供給される。過熱蒸気を随伴流に乗せることで、樹脂ノズル１４、エアノズル２５及びサクションドラム３１により囲まれた空間に過熱蒸気が広がりやすい。
樹脂ノズル１４から吐出された溶融した熱可塑性樹脂は、過熱蒸気が樹脂ノズル１４、エアノズル２５、及びサクションドラム３１により囲まれた空間に供給されているため、高温雰囲気下で延伸されて繊維状となる。
＜繊維積層体の特性＞
〔繊維積層体の目付〕
本発明において、エアフィルタ用に使用する場合には、繊維積層体の目付（坪量）は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは１０ｇ／ｍ２以上、より好ましくは１５ｇ／ｍ２以上、更に好ましくは２０ｇ／ｍ２以上、より更に好ましくは２５ｇ／ｍ２以上であり、そして、好ましくは５０ｇ／ｍ２以下、より好ましくは４０ｇ／ｍ２以下、更に好ましくは３５ｇ／ｍ２以下である。
本発明の繊維積層体は、面内均一性に優れる点にも特徴があり、目付のＣＶ値は、好ましくは２０％以下、より好ましくは１６％以下、更に好ましくは１２％以下であり、そして、製造容易性の観点から、好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上、更に好ましくは２％以上である。
繊維積層体の目付及びＣＶ値は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維積層体の目付〕
本発明において、エアフィルタ用に使用する場合には、繊維積層体の目付（坪量）は、低圧損かつ高捕集率な繊維積層体を得る観点から、好ましくは１０ｇ／ｍ２以上、より好ましくは１５ｇ／ｍ２以上、更に好ましくは２０ｇ／ｍ２以上、より更に好ましくは２５ｇ／ｍ２以上であり、そして、好ましくは５０ｇ／ｍ２以下、より好ましくは４０ｇ／ｍ２以下、更に好ましくは３５ｇ／ｍ２以下である。
本発明の繊維積層体は、面内均一性に優れる点にも特徴があり、目付のＣＶ値は、好ましくは２０％以下、より好ましくは１６％以下、更に好ましくは１２％以下であり、そして、製造容易性の観点から、好ましくは０．５％以上、より好ましくは１％以上、更に好ましくは２％以上である。
繊維積層体の目付及びＣＶ値は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維積層体の厚み〕
本発明の繊維積層体の厚みは、用途によって適宜選択すればよいが、繊維積層体をエアフィルタ用途に使用する場合には、繊維積層体の厚みは、捕集率向上の観点から、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは４５μｍ以上、更に好ましくは６０μｍ以上、より更に好ましくは８５μｍ以上、より更に好ましくは１００μｍ以上であり、そして、圧損を減少させる観点から、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは４００μｍ以下、更に好ましくは３００μｍ以下、より更に好ましくは２４０μｍ以下、より更に好ましくは１８０μｍ以下である。
繊維積層体をエアフィルタ用途に使用する場合、繊維積層体の厚みは、例えば、株式会社ミツトヨ製、シックネスゲージで測定される。
なお、繊維積層体の厚みは、その用途に応じて適宜変更すればよく、より厚い繊維積層体とする場合には、その厚みは、側面に定規を立てて、自然厚を測定すればよい。
本発明の繊維積層体の厚みは、用途によって適宜選択すればよいが、繊維積層体をエアフィルタ用途に使用する場合には、繊維積層体の厚みは、捕集率向上の観点から、好ましくは３０μｍ以上、より好ましくは４５μｍ以上、更に好ましくは６０μｍ以上、より更に好ましくは８５μｍ以上、より更に好ましくは１００μｍ以上であり、そして、圧損を減少させる観点から、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは４００μｍ以下、更に好ましくは３００μｍ以下、より更に好ましくは２４０μｍ以下、より更に好ましくは１８０μｍ以下である。
繊維積層体をエアフィルタ用途に使用する場合、繊維積層体の厚みは、例えば、株式会社ミツトヨ製、シックネスゲージで測定される。
なお、繊維積層体の厚みは、その用途に応じて適宜変更すればよく、より厚い繊維積層体とする場合には、その厚みは、側面に定規を立てて、自然厚を測定すればよい。
〔繊維積層体の０．３μｍ径の粒子の捕集率〕
本発明の繊維積層体をエアフィルタ用濾材に使用する場合、透過風速５．３ｃｍ／ｓｅｃにおける０．３μｍ径の粒子の捕集率（捕集効率）は、好ましくは５５％以上、より好ましくは５７％以上、更に好ましくは６０％以上である。
なお、前記捕集率はエアフィルタ用濾材を除電して、静電気による粒子の捕集効果を失わせて測定したものである。特定の平均繊維径及び繊維径の分布を有する繊維積層体とすることにより、優れた捕集性能を有する。
前記捕集率は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の繊維積層体をエアフィルタ用濾材に使用する場合、透過風速５．３ｃｍ／ｓｅｃにおける０．３μｍ径の粒子の捕集率（捕集効率）は、好ましくは５５％以上、より好ましくは５７％以上、更に好ましくは６０％以上である。
なお、前記捕集率はエアフィルタ用濾材を除電して、静電気による粒子の捕集効果を失わせて測定したものである。特定の平均繊維径及び繊維径の分布を有する繊維積層体とすることにより、優れた捕集性能を有する。
前記捕集率は、実施例に記載の方法により測定される。
〔繊維積層体の圧力損失〕
本発明の繊維積層体をエアフィルタ用濾材に使用する場合、圧力損失が低いことが好ましく、透過風速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとしたときの圧力損失は、好ましくは４０Ｐａ以下、より好ましくは３５Ｐａ以下、更に好ましくは３２Ｐａ以下である。
前記圧力損失は、実施例に記載の方法により測定される。
本発明の繊維積層体をエアフィルタ用濾材に使用する場合、圧力損失が低いことが好ましく、透過風速を５．３ｃｍ／ｓｅｃとしたときの圧力損失は、好ましくは４０Ｐａ以下、より好ましくは３５Ｐａ以下、更に好ましくは３２Ｐａ以下である。
前記圧力損失は、実施例に記載の方法により測定される。
〔ＰＦ値〕
ＰＦ値は、捕集率と圧力損失とのバランスを示す値であり、エアフィルタ用濾材の性能を示す指標として一般的に使用されており、下記式（１）で表される。
ＰＦ値(1/kPa)
＝-log10{(100-捕集率(%))/100}/(圧力損失(Pa)/1000) （１）
ＰＦ値が高いほど、エアフィルタ用濾材として高性能であることを意味する。
本発明の繊維積層体をエアフィルタ用濾材に使用する場合、透過風速５．３ｍ／ｓｅｃにおける０．３μｍ径の粒子の捕集率と、透過風速５．３ｍ／ｓｅｃにおける圧力損失から求めたＰＦ値（１／ｋＰａ）は、好ましくは１０以上、より好ましくは１５以上、更に好ましくは１８以上である。
ＰＦ値は、捕集率と圧力損失とのバランスを示す値であり、エアフィルタ用濾材の性能を示す指標として一般的に使用されており、下記式（１）で表される。
ＰＦ値(1/kPa)
＝-log10{(100-捕集率(%))/100}/(圧力損失(Pa)/1000) （１）
ＰＦ値が高いほど、エアフィルタ用濾材として高性能であることを意味する。
本発明の繊維積層体をエアフィルタ用濾材に使用する場合、透過風速５．３ｍ／ｓｅｃにおける０．３μｍ径の粒子の捕集率と、透過風速５．３ｍ／ｓｅｃにおける圧力損失から求めたＰＦ値（１／ｋＰａ）は、好ましくは１０以上、より好ましくは１５以上、更に好ましくは１８以上である。
＜用途＞
本発明の繊維積層体は、上述したように、エアフィルタ用濾材として有用であるが、これに限定されるものではなく、オイルフィルタ用濾材、吸油材、保温材、蓄熱材、断熱材、吸音材等にも応用が期待される。
なお、本発明の繊維積層体は、その下層（基材）及び上層（被覆材）を有していてもよく、また、他の層と積層してエアフィルタ用濾材等の、上述の種々の用途に適用することができる。
本発明の繊維積層体は、上述したように、エアフィルタ用濾材として有用であるが、これに限定されるものではなく、オイルフィルタ用濾材、吸油材、保温材、蓄熱材、断熱材、吸音材等にも応用が期待される。
なお、本発明の繊維積層体は、その下層（基材）及び上層（被覆材）を有していてもよく、また、他の層と積層してエアフィルタ用濾材等の、上述の種々の用途に適用することができる。
以下に実施例と比較例とを挙げて本発明の特徴を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、実施例及び比較例中の「部」及び「％」は、特に断らない限り、それぞれ「質量部」及び「質量％」を示す。
［測定・評価］
＜繊維径の測定＞
〔測定装置〕
スパッタ：Vacuum Device Inc.製、MODEL MSP-1S Magnetron Sputter
ＳＥＭ：本体＝株式会社キーエンス製 ＶＨＸ−Ｄ５１０
測定システム＝株式会社キーエンス製 ＶＨＸ−９５０Ｆ
〔測定方法〕
測定試料に上記スパッタ装置で金蒸着し、視野に１００本強入る倍率で（２，５００〜３，０００倍）１００本以上の繊維径を測定した。得られたデータから、各繊維径の分布を算出した。
なお、幅約１ｍの繊維積層体について、幅方向に５分割したときの中央部（端から約４０〜６０ｃｍ）を試料とした。
−平均繊維径算出方法−
（１）測定値を下記のような階級に分類し、相対度数を求めた。
２００ｎｍ未満、２００ｎｍ以上４００ｎｍ未満、４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満、６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満、８００ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満、１μｍ以上２μｍ未満、２μｍ以上３μｍ未満、３μｍ以上５μｍ未満、５μｍ以上１０μｍ未満、１０μｍ以上
（２）各階級の階級値は下記の通りとした。
２００ｎｍ未満；階級値＝２００ｎｍ
２００ｎｍ以上４００ｎｍ未満；階級値３００ｎｍ
４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満；階級値５５０ｎｍ
６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満；階級値７５０ｎｍ
８００ｎｍ以上１，０００ｎｍ；階級値８５０ｎｍ
１μｍ以上２μｍ未満；階級値１，５００ｎｍ
２μｍ以上３μｍ未満；階級値２，５００ｎｍ
３μｍ以上５μｍ未満；階級値４，０００ｎｍ
５μｍ以上１０μｍ未満；階級値７，５００ｎｍ
１０μｍ以上；階級値１０，０００ｎｍ
（３）測定した繊維径の対数平均値を平均繊維径とした。
＜繊維径の測定＞
〔測定装置〕
スパッタ：Vacuum Device Inc.製、MODEL MSP-1S Magnetron Sputter
ＳＥＭ：本体＝株式会社キーエンス製 ＶＨＸ−Ｄ５１０
測定システム＝株式会社キーエンス製 ＶＨＸ−９５０Ｆ
〔測定方法〕
測定試料に上記スパッタ装置で金蒸着し、視野に１００本強入る倍率で（２，５００〜３，０００倍）１００本以上の繊維径を測定した。得られたデータから、各繊維径の分布を算出した。
なお、幅約１ｍの繊維積層体について、幅方向に５分割したときの中央部（端から約４０〜６０ｃｍ）を試料とした。
−平均繊維径算出方法−
（１）測定値を下記のような階級に分類し、相対度数を求めた。
２００ｎｍ未満、２００ｎｍ以上４００ｎｍ未満、４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満、６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満、８００ｎｍ以上１，０００ｎｍ未満、１μｍ以上２μｍ未満、２μｍ以上３μｍ未満、３μｍ以上５μｍ未満、５μｍ以上１０μｍ未満、１０μｍ以上
（２）各階級の階級値は下記の通りとした。
２００ｎｍ未満；階級値＝２００ｎｍ
２００ｎｍ以上４００ｎｍ未満；階級値３００ｎｍ
４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満；階級値５５０ｎｍ
６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満；階級値７５０ｎｍ
８００ｎｍ以上１，０００ｎｍ；階級値８５０ｎｍ
１μｍ以上２μｍ未満；階級値１，５００ｎｍ
２μｍ以上３μｍ未満；階級値２，５００ｎｍ
３μｍ以上５μｍ未満；階級値４，０００ｎｍ
５μｍ以上１０μｍ未満；階級値７，５００ｎｍ
１０μｍ以上；階級値１０，０００ｎｍ
（３）測定した繊維径の対数平均値を平均繊維径とした。
＜厚み＞
繊維積層体、並びに基材及び被覆材として使用した不織布の厚みは、株式会社ミツトヨ製、シックネスゲージ（５４７−３０１）を使用して測定した。
繊維積層体、並びに基材及び被覆材として使用した不織布の厚みは、株式会社ミツトヨ製、シックネスゲージ（５４７−３０１）を使用して測定した。
以下の項目については、約１ｍ幅の繊維積層体を、幅方向に５分割し、それぞれについて測定を行い、平均値を求めた。
＜目付＞
目付は、１０ｃｍ角にカットした試料を精密天秤にて測定し、質量（ｇ）を面積（０．０１ｍ２）で除した値とした。目付については、平均値と共に、ＣＶ値を算出した。
ＣＶ値（％）＝（目付分布の標準偏差／平均目付）×１００
なお、基材、繊維積層体、及び被覆材の順で積層してあるエアフィルタ用濾材について目付を測定し、基材及び被覆材の目付を差し引いて、繊維積層体の目付とし、得られた繊維積層体の目付に対して、ＣＶ値を算出した。
＜目付＞
目付は、１０ｃｍ角にカットした試料を精密天秤にて測定し、質量（ｇ）を面積（０．０１ｍ２）で除した値とした。目付については、平均値と共に、ＣＶ値を算出した。
ＣＶ値（％）＝（目付分布の標準偏差／平均目付）×１００
なお、基材、繊維積層体、及び被覆材の順で積層してあるエアフィルタ用濾材について目付を測定し、基材及び被覆材の目付を差し引いて、繊維積層体の目付とし、得られた繊維積層体の目付に対して、ＣＶ値を算出した。
＜圧力損失＞
基材、繊維積層体、及び被覆材の順で積層してあるエアフィルタ用濾材の測定サンプルを、直内径１１３ｍｍ（有効濾材面積１００ｃｍ２）のフィルタホルダにセットし、濾材透過風速を５．３ｃｍ／ｓｅｃになるよう流量計で調整した。そして、この時のサンプル濾材の上下流で生じる圧力損失をマノメータで測定した。なお、測定試料であるエアフィルタ用濾材は、予め、除電処理を行ってから、圧力損失の測定を行った。エアフィルタ用濾材の除電は、ＪＩＳ Ｂ ９９０８：２０１１「換気用エアフィルタユニット・換気用電気集じん器の性能試験方法」の５．２．３．３ｄ）の２）ＩＰＡ飽和蒸気曝露法に準拠して行った。
また、基材及び被覆材は、目の粗い不織布から形成されており、圧力損失については、ほとんど影響しない。
基材、繊維積層体、及び被覆材の順で積層してあるエアフィルタ用濾材の測定サンプルを、直内径１１３ｍｍ（有効濾材面積１００ｃｍ２）のフィルタホルダにセットし、濾材透過風速を５．３ｃｍ／ｓｅｃになるよう流量計で調整した。そして、この時のサンプル濾材の上下流で生じる圧力損失をマノメータで測定した。なお、測定試料であるエアフィルタ用濾材は、予め、除電処理を行ってから、圧力損失の測定を行った。エアフィルタ用濾材の除電は、ＪＩＳ Ｂ ９９０８：２０１１「換気用エアフィルタユニット・換気用電気集じん器の性能試験方法」の５．２．３．３ｄ）の２）ＩＰＡ飽和蒸気曝露法に準拠して行った。
また、基材及び被覆材は、目の粗い不織布から形成されており、圧力損失については、ほとんど影響しない。
＜捕集効率＞
圧力損失の測定と同一のフィルタホルダに、測定試料であるエアフィルタ用濾材をセットした後、濾材の上流側に大気塵を導入し、空気を流速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通過させたときの０．３μｍ径の上流及び下流の粒子数を、微粒子計測器（ベックマンコールター社製、MET ONE HHPC 3+）で測定した。捕集効率は次式で算出した。なお、測定試料であるエアフィルタ用濾材は、予め、除電処理を行ってから、捕集効率の測定を行った。エアフィルタ用濾材の除電は、ＪＩＳ Ｂ ９９０８：２０１１「換気用エアフィルタユニット・換気用電気集じん器の性能試験方法」の５．２．３．３ｄ）の２）ＩＰＡ飽和蒸気曝露法に準拠して行った。
捕集効率（％）＝（１−（ＣＯ／ＣＩ））×１００
ＣＯ＝下流側０．３μｍ粒子の粒子数
ＣＩ＝上流側０．３μｍ粒子の粒子数
なお、基材及び被覆材は、目の粗い不織布から形成されており、捕集効率については、ほとんど影響しない。
圧力損失の測定と同一のフィルタホルダに、測定試料であるエアフィルタ用濾材をセットした後、濾材の上流側に大気塵を導入し、空気を流速５．３ｃｍ／ｓｅｃで通過させたときの０．３μｍ径の上流及び下流の粒子数を、微粒子計測器（ベックマンコールター社製、MET ONE HHPC 3+）で測定した。捕集効率は次式で算出した。なお、測定試料であるエアフィルタ用濾材は、予め、除電処理を行ってから、捕集効率の測定を行った。エアフィルタ用濾材の除電は、ＪＩＳ Ｂ ９９０８：２０１１「換気用エアフィルタユニット・換気用電気集じん器の性能試験方法」の５．２．３．３ｄ）の２）ＩＰＡ飽和蒸気曝露法に準拠して行った。
捕集効率（％）＝（１−（ＣＯ／ＣＩ））×１００
ＣＯ＝下流側０．３μｍ粒子の粒子数
ＣＩ＝上流側０．３μｍ粒子の粒子数
なお、基材及び被覆材は、目の粗い不織布から形成されており、捕集効率については、ほとんど影響しない。
＜ＰＦ値＞
上記で求めた圧力損失及び捕集効率（粒子径０．３μｍの粒子の捕集効率）から、次式に従いＰＦ値を求めた。ＰＦ値はエアフィルタ用濾材の捕集性能と圧損のバランスを示す指標として従来から使用されている値であり、性能がよいほどＰＦ値が大きくなる。
ＰＦ値（１／ｋＰａ）
＝{-log((100-捕集効率(%))/100)}/(圧力損失(Pa)/1000)
上記で求めた圧力損失及び捕集効率（粒子径０．３μｍの粒子の捕集効率）から、次式に従いＰＦ値を求めた。ＰＦ値はエアフィルタ用濾材の捕集性能と圧損のバランスを示す指標として従来から使用されている値であり、性能がよいほどＰＦ値が大きくなる。
ＰＦ値（１／ｋＰａ）
＝{-log((100-捕集効率(%))/100)}/(圧力損失(Pa)/1000)
［繊維積層体の製造］
図１に示すメルトブロー装置を使用し、単孔吐出量（１孔あたりの吐出量）、エアノズル２５の１孔あたりの吐出風量（Ｌ／ｍｉｎ）、エアノズル２５からの吐出温度（℃）、繊維積層体の厚みを表１に記載のように変更して、繊維積層体を作製し、上述の方法により、得られた繊維積層体について、測定及び評価を行った。
なお、製造時には、スパンボンド不織布（ポリエステル製、目付＝１２ｇ／ｍ２、三井化学株式会社製、Ｒ００４、厚み＝０．１３ｍｍ）を基材として使用し、ポリエチレンテレフタレート長繊維不織布（目付＝２５ｇ／ｍ２、旭化成工業株式会社製、Ｅ１０２５、厚み＝０．１５ｍｍ）を被覆材として使用した。
結果を以下の表１に示す。
図１に示すメルトブロー装置を使用し、単孔吐出量（１孔あたりの吐出量）、エアノズル２５の１孔あたりの吐出風量（Ｌ／ｍｉｎ）、エアノズル２５からの吐出温度（℃）、繊維積層体の厚みを表１に記載のように変更して、繊維積層体を作製し、上述の方法により、得られた繊維積層体について、測定及び評価を行った。
なお、製造時には、スパンボンド不織布（ポリエステル製、目付＝１２ｇ／ｍ２、三井化学株式会社製、Ｒ００４、厚み＝０．１３ｍｍ）を基材として使用し、ポリエチレンテレフタレート長繊維不織布（目付＝２５ｇ／ｍ２、旭化成工業株式会社製、Ｅ１０２５、厚み＝０．１５ｍｍ）を被覆材として使用した。
結果を以下の表１に示す。
表１に示されているように実施例の繊維積層体では、捕集効率が６０％以上であり、圧損（圧力損失）が３２Ｐａ以下であり、更に、ＰＦ値が１５．０以上であった。
一方、比較例１のように、１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％未満の場合には、細い繊維が多く、圧力損失が大きくなった。また、１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が５０％以上の比較例２では、十分な捕集率（捕集効率）が得られなかった。
更に、平均繊維径が６００ｎｍ未満である比較例３では、細い繊維が多いため、圧力損失が大きくなった。また、１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％未満であり、また、平均繊維径が比較的小さい比較例４では、圧損が高く、また、十分なＰＦ値を得ることができなかった。
一方、比較例１のように、１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％未満の場合には、細い繊維が多く、圧力損失が大きくなった。また、１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が５０％以上の比較例２では、十分な捕集率（捕集効率）が得られなかった。
更に、平均繊維径が６００ｎｍ未満である比較例３では、細い繊維が多いため、圧力損失が大きくなった。また、１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が１０％未満であり、また、平均繊維径が比較的小さい比較例４では、圧損が高く、また、十分なＰＦ値を得ることができなかった。
本発明の繊維積層体は、エアフィルタ用濾材として好適に使用され、エアフィルタ用濾材をはじめとする、種々の不織布用途、例えば、オイルフィルタ用濾材、吸油材、吸音材、保温材、断熱材等への応用が期待される。
１：メルトブロー装置
１０：樹脂供給部
１１：ホッパ
１２：押出機
１３：ダイ
１４：樹脂ノズル
２０：空気流発生部
２１：コンプレッサ
２２：配管
２３：レギュレータ
２４：ヒータ
２５：エアノズル
３０：捕集部
３１：サクションドラム
３２：ブロワ
３３：吸引部
３４，３５：不織布ロール
３６：巻取りドラム
４０：過熱蒸気供給部
４１：加熱器
４２：配管
４３：過熱蒸気ノズル
５１：不織布（基材）
５２：不織布（被覆材（カバー材））
１０：樹脂供給部
１１：ホッパ
１２：押出機
１３：ダイ
１４：樹脂ノズル
２０：空気流発生部
２１：コンプレッサ
２２：配管
２３：レギュレータ
２４：ヒータ
２５：エアノズル
３０：捕集部
３１：サクションドラム
３２：ブロワ
３３：吸引部
３４，３５：不織布ロール
３６：巻取りドラム
４０：過熱蒸気供給部
４１：加熱器
４２：配管
４３：過熱蒸気ノズル
５１：不織布（基材）
５２：不織布（被覆材（カバー材））
Claims (9)
- 繊維集合体を構成する繊維の平均繊維径が６００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、
繊維径が４００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下であり、
繊維径が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下であり、
繊維径が８００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維の含有率が５％以上４０％以下であり、
繊維径１μｍ以上２μｍ未満の繊維の含有率が２０％以上５０％以下であり、
繊維集合体を構成する繊維が、熱可塑性樹脂を主成分として含み、
繊維集合体の目付が２０ｇ／ｍ ２ 以上５０ｇ／ｍ ２ 以下であり、かつ、厚みが８５μｍ以上２４０μｍ以下である、
繊維集合体。 - 繊維径が４００ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の繊維を３５％以上含有する、請求項１に記載の繊維集合体。
- 繊維径が２μｍ以上の繊維の含有率が２０％以下である、請求項１又は２に記載の繊維集合体。
- 繊維径が４００ｎｍ未満の繊維の含有率が２０％以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の繊維集合体。
- 前記繊維集合体が、乾式の繊維集合体である、請求項１〜４のいずれかに記載の繊維集合体。
- 前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン樹脂及びポリエステル樹脂から選択される少なくとも１つである、請求項１〜５のいずれかに記載の繊維集合体。
- 前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン及びポリブチレンテレフタレートから選択される少なくとも１つである、請求項１〜６のいずれかに記載の繊維集合体。
- 前記繊維集合体の坪量のＣＶ値が２０％以下である、請求項１〜７のいずれかに記載の繊維集合体。
- エアフィルタ用濾材である、請求項１〜８のいずれかに記載の繊維集合体。
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