JP7129984B2 - メルトブローン不織布、それを用いた積層体、メルトブローン不織布の製造方法およびメルトブロー装置 - Google Patents
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Description
〔態様1〕
ポリエチレンテレフタレート系樹脂を主成分として含む樹脂組成物で構成され、200℃における面積収縮率が20%以下であり、30℃におけるたて方向の10%モジュラスが22N/5cm以下である、メルトブローン不織布。
〔態様2〕
態様1に記載のメルトブローン不織布であって、たて方向において引張強さ(TMD)が10N/5cm以上であり、たて方向の引張強さ(TMD)とよこ方向の引張強さ(TCD)との比(TMD/TCD)が、1.00~1.40である、メルトブローン不織布。
〔態様3〕
態様1または2に記載のメルトブローン不織布であって、たて方向において伸び率(EMD)が25%以上であり、たて方向の伸び率(EMD)とよこ方向の伸び率(ECD)との比(EMD/ECD)が、0.80~1.20である、メルトブローン不織布。
〔態様4〕
態様1~3のいずれか一態様に記載のメルトブローン不織布であって、JIS L 1906に準じて測定される通気度が30~90cm3/cm2・sである、メルトブローン不織布。
〔態様5〕
態様1~4のいずれか一態様に記載のメルトブローン不織布であって、乗り物吸音材用である、メルトブローン不織布。
〔態様6〕
支持体と、前記支持体の少なくとも一方の面に熱圧着されたメルトブローン不織布とで構成された積層体であり、前記メルトブローン不織布が、態様1~5のいずれか一態様に記載されたメルトブローン不織布である、積層体。
〔態様7〕
態様6に記載の積層体であって、前記積層体において、メルトブローン不織布と支持体との熱圧着面において、JIS K 6854-3に準じて測定された引き剥がし強さ(T型はく離)が、0.2N/5cm以上である、積層体。
〔態様8〕
態様6または7に記載の積層体であって、前記支持体が不織布またはフェルトで構成される、積層体。
〔態様9〕
態様6~8のいずれか一態様に記載された積層体で構成された、乗り物用吸音材。
〔態様10〕
結晶性熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を加熱溶融し、随伴流(溶融吐出物に随伴して流れる気流)とともにノズル孔から溶融物を吐出する吐出工程と、
前記ノズル孔から吐出された吐出糸状物を、加温領域で加温する加温工程と、
前記加温された吐出糸状物を、エアギャップ領域で外気に暴露して冷却する冷却工程と、
前記冷却された吐出糸状物を、捕集面で捕集してウェブを得る捕集工程と、を備えるメルトブローン不織布の製造方法であって、
前記加温領域では、少なくとも一部の空間が、前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上に加温され、かつ
前記エアギャップ領域は、前記加温領域下端と前記捕集面との間の空間であり、ノズル孔から鉛直方向下向きの直線において、前記加温領域下端と前記捕集面との間の距離Lとして5cm以上である、メルトブローン不織布の製造方法。
〔態様11〕
態様10に記載のメルトブローン不織布の製造方法であって、前記加温領域が、ノズル孔から鉛直方向下向きの直線において、前記ノズル孔から前記加温領域下端までの距離Hとして10cm以上である、メルトブローン不織布の製造方法。
〔態様12〕
態様10または11に記載のメルトブローン不織布の製造方法であって、前記加温領域では、ノズル孔から鉛直方向下向き10cmの位置において、吐出糸状物の温度が結晶化温度(Tc)-25℃以上である、メルトブローン不織布の製造方法。
〔態様13〕
態様10~12のいずれか一項に記載の製造方法において、前記結晶性熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレート系樹脂である、メルトブローン不織布の製造方法。
〔態様14〕
結晶性熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を加熱溶融するための押出部と、
前記加熱溶融された樹脂溶融物を随伴流とともに吐出するためのダイと、
前記随伴流の下流側に設けられ、ダイから吐出された吐出糸状物を囲むための中空状カバー部と、
前記吐出糸状物を所定の温度(例えば、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上)に加温するための加熱手段と、
前記中空状カバー部から随伴流の下流方向に向かって流れる吐出糸状物を集積させるための捕集面を備える捕集部材と、を少なくとも備えるメルトブロー装置であり、
前記中空状カバー部と捕集部材とは、ノズル孔から鉛直方向下向きの直線において、中空状カバー部下端から捕集面までの距離として5cm以上離れている、メルトブロー装置。
〔態様15〕
態様14に記載のメルトブロー装置において、前記ノズル孔から中空状カバー部下端までの距離が、ノズル孔から鉛直方向下向きの直線において、10cm以上である、メルトブロー装置。
〔態様16〕
態様14または15に記載のメルトブロー装置において、前記中空状カバー部には、加温空気を流入するための吹き込み口が形成されている、メルトブロー装置。
図1は、本発明の一実施形態におけるメルトブロー装置を示す概略断面図であり、図2は、図1のメルトブロー装置におけるダイ10から捕集部材60の捕集面62の間を示す概略拡大断面図である。図1に示すように、メルトブロー装置100では、押出部40において結晶性熱可塑性樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレートなど)を少なくとも含む樹脂組成物を加熱溶融し、この樹脂溶融物42がダイ10へ導かれる。次いで、ダイ10から吐出された吐出糸状物50が、捕集部材60の捕集面62へ向かって走行する。
上述したメルトブロー方法では、随伴流とともにノズルから吐出された吐出糸状物の段階において特定の処理を行うことにより、結晶性熱可塑性樹脂について、高温下での熱安定性が良好であるとともに、風合いの柔らかいMB不織布を製造することができる。
例えば、MB不織布は、結晶性熱可塑性樹脂を主成分として含む樹脂組成物で構成され、前記結晶性熱可塑性樹脂の融点をTmとした場合、例えば、(Tm×3/4)℃における面積収縮率が20%以下(好ましくは17%以下、より好ましくは16%以下)であり、30℃におけるたて方向(MD方向)の10%モジュラス(MMD)が22N/5cm以下であってもよい。前記結晶性熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリエステル系などの熱可塑性樹脂が挙げられる。前記樹脂組成物中、結晶性熱可塑性樹脂は50質量%以上含まれることが好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、98質量%以上が特に好ましい。
走査型電子顕微鏡を用いてMB不織繊維構造を観察した。電子顕微鏡写真より無作為に選択した100本の繊維径を測定し、数平均繊維径を求め、繊維の平均繊維径とした。
JIS L 1913「一般不織布試験方法」の6.1に準じて、MB不織布の目付(g/m2)を測定した。
JIS L 1913「一般不織布試験方法」の6.2に準じて、MB不織布の厚さを測定した。
前記不織布の目付および厚みから不織布の体積を測定し、これらの結果からMB不織布の密度を算出した。
JIS L 1096「織物及び編物の生地試験方法」の8.26に準じて、フラジール形法により通気度(cm3/cm2・s)を測定した。
試料を、それぞれ、たて方向およびよこ方向に幅5cmでカットし、それぞれのサンプルについて、島津製作所製オートグラフを使用し、JIS L 1906に準じ、引張り速度10cm/分で伸長し、切断時の荷重値を引張強さ、およびその際の伸び率を伸度とした。また、伸度10%における引張応力を10%モジュラスとして測定した。なお、これらの測定は温度30℃において行った。
20cm角の正方形の試料について、それぞれの辺から5cm内側に入った箇所に線を引き、試料内部に10cm角の正方形をマーキングした。200℃に熱したオーブンの中に前記試料を投入し、1分間フリーの状態で試料を熱処理した。マーキング箇所について、熱処理前後における寸法をそれぞれ測定し、以下の式により面積周出率を算出した。
(面積収縮率)={(熱処理前面積)-(熱処理後面積)}/(熱処理前面積)×100
20cm角の正方形の試料と20cm角の正方形の基材(目付約600g/m2のフェルト)とを重ね合わせ、ついで、積層状態のまま鉄板に挟み、温度200℃、圧力200Pa下で、1分間加熱した後、得られた積層体を取り出した。この積層体について、加熱後に皺などの外観異常や、MB不織布に由来する柔らかな風合いに問題がなければA、加熱後に皺などの外観異常が発生したり、MB不織布に由来する柔らかな風合いに問題があればBとして、200℃での成型加工性を評価した。
200℃での成型加工性を評価するために得た積層体について、試料と基材との引き剥がし強さを、JIS K 6854-3に準じて、T型はく離法により測定した。
温度300℃における溶融粘度が80Pa・sであるPET樹脂(結晶化温度(Tc)130℃)を溶融させて、樹脂溶融物を、ノズル単孔径(直径)0.3mm、ノズル単孔長さ/ノズル単孔径(L/D)=10、ノズル孔ピッチ0.75mmのノズルを有するダイに供給し、温度340℃の熱風を随伴流として、ノズル1m幅当りのエアー量15Nm3/分で吹き付けながら、溶融物を紡糸温度320℃、単孔吐出量0.13g/分でノズルから吐出した。なお、ノズル孔から鉛直方向下向き5cmにおける環境温度(以下、ノズル下5cmの温度と称する)は、165.0℃であった。
加熱空気流の吹き込み温度を180℃とする以外は、実施例1と同様に実施した。このとき、ノズル下5cmの温度は141.1℃であり、紡糸ノズル下10cmで測定した吐出糸状物の温度は110.3℃であった。得られたMB不織布を200℃で熱処理した後の状態を図4に示す。
ノズル下側に設けられた保温カバーの長さを15.0cmとし、エアギャップ領域の長さを5.0cmとするとともに、加熱空気流の吹き込み温度を300℃とする以外は、実施例1と同様に実施した。このとき、ノズル下5cmの温度は142.0℃であり、紡糸ノズル下10cmで測定した吐出糸状物の温度は130.7℃であった。
ノズル下側に設けられた保温カバーの長さを15.0cmとし、エアギャップ領域の長さを8.0cmとする以外は、実施例1と同様に実施した。このとき、ノズル下5cmの温度は145.2℃であり、紡糸ノズル下10cmで測定した吐出糸状物の温度は137.6℃であった。
ノズル下側に設けられた保温カバーの長さを17.5cmとし、エアギャップ領域の長さを5.5cmとするとともに、加熱空気流の吹き込み温度を180℃とする以外は、実施例1と同様に実施した。このとき、ノズル下5cmの温度は138.9℃であり、紡糸ノズル下10cmで測定した吐出糸状物の温度は123.6℃であった。
保温カバーの吹き込み口から、加熱空気流の吹き込みを行わない以外は、実施例1と同様に実施した。すなわち、比較例1では、カバー内を加温しておらず紡糸ノズル下の空間をPET系樹脂の結晶化温度以上に加温しなかったため、距離Hは0cmとし、距離Lは9.0cmとした。また、ノズル下5cmの温度は119.1℃であり、紡糸ノズル下10cmで測定した樹脂の温度は100.8℃であった。
溶融物をノズルから吐出後、保温カバーを設けず、加熱空気流を噴射することなく、そのままノズル孔から13cm下に配設された捕集ネットにおいて捕集する以外は、実施例1と同様に実施した。すなわち、比較例2では、紡糸ノズル下の空間をPET系樹脂の結晶化温度以上に加温しなかったため、距離Hは0cmであり、距離Lは13.0cmである。また、ノズル下5cmの温度は82.6℃であり、紡糸ノズル下10cmで測定した樹脂の温度は54.6℃であった。得られたMB不織布を200℃で熱処理した後の状態を図5に示す。
加温領域Hの長さを10.5cm、エアギャップ領域Lの長さを2.0cmとする以外は、実施例1と同様に実施した。すなわち、比較例3では、距離Hは10.5cmであり、距離Lは2cmである。また、このとき、ノズル下5cmの温度は148.0℃であり、紡糸ノズル下10cmで測定した吐出糸状物の温度は119.3℃であった。
また、比較例2および3と比べると、実施例1~5はいずれも通気度を高くすることが可能であった。
さらにまた、支持体と実施例1~5で得られたMB不織布とを熱圧着した積層体は、いずれも加熱後に外観に皺が発生せず、成型加工性に優れていた。
10・・・ダイ
12・・・ノズル孔
14・・・熱風噴射溝
20・・・中空状カバー部
22・・・吹き込み口
24・・・加熱空気流
26・・・加温領域
28・・・加温領域の下端(中空状カバー部の下端)
30・・・エアギャップ領域
40・・・押出部
50・・・吐出糸状物
60・・・捕集部材
62・・・捕集面
Claims (16)
- ポリエチレンテレフタレート系樹脂を主成分として含む樹脂組成物で構成され、200℃における面積収縮率が20%以下であり、30℃におけるたて方向の10%モジュラス(MMD)が22N/5cm以下であり、たて方向において引張強さ(T MD )が20.3N/5cm以上である、メルトブローン不織布。
- 請求項1に記載のメルトブローン不織布であって、たて方向の引張強さ(TMD)とよこ方向の引張強さ(TCD)との比(TMD/TCD)が、1.00~1.40である、メルトブローン不織布。
- 請求項1または2に記載のメルトブローン不織布であって、たて方向において伸び率(EMD)が25%以上であり、たて方向の伸び率(EMD)とよこ方向の伸び率(ECD)との比(EMD/ECD)が、0.80~1.20である、メルトブローン不織布。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載のメルトブローン不織布であって、JIS L 1906に準じて測定される通気度が30~90cm3/cm2・sである、メルトブローン不織布。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載のメルトブローン不織布であって、乗り物吸音材用である、メルトブローン不織布。
- 支持体と、前記支持体の少なくとも一方の面に熱圧着されたメルトブローン不織布とで構成された積層体であり、前記メルトブローン不織布が、請求項1~5のいずれか一項に記載されたメルトブローン不織布である、積層体。
- 請求項6に記載の積層体であって、前記積層体において、メルトブローン不織布と支持体との熱圧着面において、JIS K 6854-3に準じて測定された引き剥がし強さ(T型はく離法)が、0.2N/5cm以上である、積層体。
- 請求項6または7に記載の積層体であって、前記支持体が不織布またはフェルトで構成される、積層体。
- 請求項6~8のいずれか一項に記載された積層体で構成された、乗り物用吸音材。
- 結晶性熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を加熱溶融し、随伴流とともにノズル孔から溶融物を吐出する吐出工程と、
前記ノズル孔から吐出された吐出糸状物を、加温領域で加温する加温工程と、
前記加温された吐出糸状物を、エアギャップ領域で外気に暴露して冷却する冷却工程と、
前記冷却された吐出糸状物を、捕集面で捕集してウェブを得る捕集工程と、を備えるメルトブローン不織布の製造方法であって、
前記加温領域では、少なくとも一部の空間が、前記結晶性熱可塑性樹脂の結晶化温度以上に加温され、かつ
前記エアギャップ領域は、前記加温領域下端と前記捕集面との間の空間であり、ノズル孔から鉛直方向下向きの直線において、前記加温領域下端と前記捕集面との間の距離Lとして5cm以上である、メルトブローン不織布の製造方法。 - 請求項10に記載のメルトブローン不織布の製造方法であって、前記加温領域が、ノズル孔から鉛直方向下向きの直線において、前記ノズル孔から前記加温領域下端までの距離Hとして10cm以上である、メルトブローン不織布の製造方法。
- 請求項10または11に記載のメルトブローン不織布の製造方法であって、前記加温領域では、ノズル孔から鉛直方向下向き10cmの位置において、吐出糸状物の温度が、結晶化温度(Tc)-25℃以上である、メルトブローン不織布の製造方法。
- 請求項10~12のいずれか一項に記載の製造方法において、前記結晶性熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレート系樹脂である、メルトブローン不織布の製造方法。
- 結晶性熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を加熱溶融するための押出部と、
前記加熱溶融された樹脂溶融物を随伴流とともに吐出するためのダイと、
前記随伴流の下流側に設けられ、ダイから吐出された吐出糸状物を囲むための中空状カバー部と、
前記吐出糸状物を加温するための加熱手段と、
前記中空状カバー部から随伴流の下流方向に向かって流れる吐出糸状物を集積させるための捕集面を備える捕集部材と、を少なくとも備えるメルトブロー装置であり、
前記中空状カバー部と捕集部材とは、ノズル孔から鉛直方向下向きの直線において、中空状カバー部下端から捕集面までの距離として5cm以上離れている、メルトブロー装置。 - 請求項14に記載のメルトブロー装置において、前記ノズル孔から中空状カバー部下端までの距離が、ノズル孔から鉛直方向下向きの直線において、10cm以上である、メルトブロー装置。
- 請求項14または15に記載のメルトブロー装置において、前記中空状カバー部には、加温空気を流入するための吹き込み口が形成されている、メルトブロー装置。
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