JPH0140141B2 - - Google Patents

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JPH0140141B2
JPH0140141B2 JP61104773A JP10477386A JPH0140141B2 JP H0140141 B2 JPH0140141 B2 JP H0140141B2 JP 61104773 A JP61104773 A JP 61104773A JP 10477386 A JP10477386 A JP 10477386A JP H0140141 B2 JPH0140141 B2 JP H0140141B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、不織布の製造方法に関する。さらに
詳しくは、新規なエレクトレツトシートの製造に
適した不織布の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
極細繊維からなるエレクトレツトシートを製造
する方法として特公昭59−124がある。
この方法は、溶融ポリマーをメルトブロー紡糸
直後にエレクトレツト化し、エレクトレツト繊維
を捕集装置上に捕集する方法である。
工程として、紡糸→エレクトレツト化→
捕集の３工程に区分される。
この方法の欠点は、次の３点がある。
Ａ 通常メルトブロー紡糸直後の繊維の飛翔速度
は、秒速150ｍにも達し、この高速度で移動す
る繊維が電場内に留まる時間は瞬間的であるた
め十分な量の電荷を繊維中に注入（トラツプ）
させることが困難である。
Ｂ 溶融紡糸直後の融点に近い高温の繊維をエレ
クトレツト化するので、一時的に注入された電
荷が分子の熱運動によつて再び繊維外に消失す
る。このため十分な量のトラツプ電荷を残存さ
せることが出来ない。
Ｃ 空中を飛翔する繊維に電場を作用させるの
で、十分な量の補償電荷を繊維内に注入するこ
とが出来ない。このためエレクトレツト性が安
定しない。
以上の欠点のため、得られたエレクトレツトシ
ートは、トラツプ電荷量が少ないので、エレクト
レツトの安定性が低い。
また、特開昭60−168511号公報では、不織布を
接地されたアース板上に載せ、コロナ放電によつ
て電荷の注入と、イオン分極を行なわせるエレク
トレツト不織布の製造方法が提案されている。
しかし、この方法の欠点は、不織布目付を多く
するとエレクトレツト性が低下することである。
この原因は、コロナ放電によつて生じた電荷が、
不織布の表面層の繊維に多く注入されるが、内部
の繊維には、表面層の繊維が障壁となるため、内
部にまで達する電荷量が相対的に少なくなること
にある。
また、メルトブロー不織布の製造上の問題点
は、捕集目付が増えると、不織布層を通して金網
下部に抜けるエアー量が減少するので、エアー流
れが捕集面で反発し、乱流を生じさせる。これ
が、シート目付のむらや繊維間交絡を発生させる
原因となるものであつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者は、上記問題点の解決を図るべく鋭意
検討した結果、問題点を解消し得ることを確認
し、本発明に到達した。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は次の構成を有する。
すなわち、本発明は、流体によつて搬送されて
くる繊維を、印加電極と繊維捕集電極面の間に形
成させたコロナ放電電場内に導入し、かつ該繊維
を前記繊維捕集電極面上に捕集して不織布を製造
することを特徴とする不織布の製造方法である。
第１図は、メルトブロー紡糸口金より紡出され
た繊維が、同時に口金より噴出された高温高速の
エアーにより搬送されて、印加電極と繊維捕集電
極面の間に形成されたコロナ放電電場内に導入さ
れ、さらに繊維捕集電極面上に捕集されて不織布
が製造される様子を示す横断面の模式図である。
図中、１はメルトブロー紡糸口金、１ａはポリ
マー流路、１ｂは加熱エアー又はスーパースチー
ム流路、２は繊維、３ａは印加電極、４は不織布
又はエレクトレツトシート、５は捕集装置、６は
電場を示す模式線、７は直流高電圧発生機、Ａは
捕集装置の回転方向を示す矢印である。
第１図において、溶融されたポリマーは、１ａ
のポリマーの流路にエクスツルダー等の適当な押
出し装置（図中に記載なし）によつて導かれる。
一方、加熱加圧エアーが１ｂのエアー流路に導
かれ、該ポリマーと共にメルトブロー口金１外に
噴出され冷却され繊維化される。繊維化された繊
維２は、捕集装置５の捕集面上の適当な空間に配
置された印加電極３ａと繊維捕集電極面の間に形
成されたコロナ放電電場６内に、流体とともに吹
き込まれながら捕集面上に集積される。集積され
た繊維は、不織布またはエレクトレツトシート４
を形成して、矢印Ａ方向に回転する捕集装置５に
よつて運ばれ、所望の不織布を得る。
本発明の不織布の製造方法の特徴は、流体によ
つて搬送された繊維を、直流電場内で補集するこ
とにより、均一性に優れた不織布を得ることが可
能な点である。また製造目的により均一性に優れ
たエレクトレツトシートを捕集時に製造すること
が可能である。
得られたエレクトレツトシートは、不織布の内
層から外層まで、ほぼ均一にエレクトレツト化さ
れており、エレクトレツトの安定性とエレクトレ
ツト性に優れたシートを製造することができる。
これらの特徴は、本発明の不織布の製造方法に
よつて得られる。この点を次に詳細に説明する。
まず初めに、均一性の効果から説明する。
従来のメルトブロー方法での公知の捕集方法
は、金網上にメルトブローされた繊維とエアーを
共に吹き付け、金網上で繊維とエアーを分離し、
捕集する方法であるが、この方法では、金網上の
不織布目付が増して、金網下部に通過するエアー
量が減少すると、不織布面上にエアーの反発流
（乱流）が生じ、繊維の交絡や目付むらを生じさ
せる。そこで、金網下部にエアーサクシヨン装置
を設置して、この問題を改善しようとするが、繊
維径も5μｍ以下になると、この方法でも十分と
は言えない。
本発明では、コロナ放電場内で捕集するので、
この問題点を解決する事が出来る。
即ち、電場内に達した繊維は、帯電による吸着
作用を捕集面との間に受けるので、捕集面に強く
吸着し、反発するエアーの力では容易に移動しな
くなる。従つて、不織布目付が増えても、また繊
維径が細くなつても均一性に優れたシートを得る
ことが可能である。そのシート斑は、CV値で８
％以下が得られる（シート目付20ｇ／m2におい
て）。
電場の強さは、電界強度（印加電圧を、電極と
捕集面との間の最短距離で割つた数値）で
1KV／cm以上であることが好ましい。これは、
十分な帯電による吸着作用を繊維に与えるに望ま
しい数値である。
さらにまた均一性に優れたエレクトレツトシー
トを製造するためには、体積抵抗値が1014Ω・cm
以上のポリオレフイン系、ポリエステル系、ポリ
アミド系、ポリカーボネート、フツ素系のポリマ
ー、ポリウレタン系、塩ビ系などのポリマー、例
えばポリプロピレンやポリエチレン、ナイロン
６、ナイロン66、ポリエチレンテレフタレート、
ポリカーボネートなどを用いて、電界強度1kv／
cmの電場内で捕集することによつて製造すること
が出来る。
従来の方法、例えば特公昭59−124号公報と本
発明が異なる点は、捕集とエレクトレツト化と同
時に行う点で異なる。つまり捕集面に達した繊維
に、直ちに電荷の注入が行なわれ、次いで、該繊
維の上に捕集された繊維層にも同様に電荷の注入
が行なわれる。この様に順次、下層から中層、上
層へと電荷の注入が、捕集と同時に並行して進行
するので均一なエレクトレツトシートを得ること
で出来る。
また、エレクトレツト化は、捕集面の移動速度
（回転速度）で行なわれるので、印加時間を概し
て長くすることが出来る。このため注入電荷量
（トラツプ電荷量）を増やすことが出来る。
更に、紡糸直後の高温の繊維をエレクトレツト
化するのではなく、十分に固化した繊維（素材の
融点以下）に電荷を注入するので、注入電荷量を
増やすことが出来る。従つて、優れたエレクトレ
ツトシートを得ることが出来る。
本発明で用いる素材は、素材の体積抵抗値（測
定法はJIS−C2103）は1010Ω・cm以上であること
が好ましい。
これは、帯電による吸着作用を繊維に与えるた
めである。またエレクトレツト性をより良好に与
えるためには、1014Ω・cm以上の素材が適当であ
る。これは、注入した電荷を繊維内部に安定して
留まらせるためである。
捕集面は、連続回転可能な金属製、多孔体や金
属板などで作られる。金網コンベヤーや金網ドラ
ムロールなどが一般的に使用出来る。金属板で作
られたコンベアーやドラムロールであつても良
い。又多孔体であつても良い。
エアーサクシヨン装置と組み合せて用いる場合
には、当然、金網状の形態をした物が捕集面の下
部にも設置されている。
また、捕集面の表面を、ポリエチレンやポリプ
ロピレンなどに導電性物質、例えばカーボン粉
末、界面活性剤、金属酸化物などを練り込んで体
積抵抗値を10-3〜109Ω・cmに調整した素材又は
ポリエチレンやポリプロピレン、ポリエステル、
ナイロンなどの体積抵抗値1012Ω・cm以上を示す
素材で被覆して使用する方法は、エレクトレツト
性の向上に効果的である。
電場の形成方法は、直流高電圧を印加した、ワ
イヤー状、ナイフエツヂ状、針状等の電極と、接
地（アース）された繊維捕集電極面の間に形成さ
せる。あるいは、電極に印加した電圧極性とは異
極性の電圧を繊維捕集電極面に同時に印加する方
法で電場を形成させる方法もエレクトレツトシー
トを製造する方法として適している。これは、＋
−の電荷を同時に繊維に注入するためと推定され
る。
なお、ここで、本発明の方法において、繊維と
繊維捕集電極面上に捕集するとは、直接的に該繊
維が該電極面に接して捕集される場合にだけ限定
されるものではなく、そのようなケースの他に、
該繊維捕集電極による作用・効果が及ぶ位置内で
該電極面の上部や上方において設置せしめてなる
捕集部材面に対し捕集をするように構成してもよ
く、上記の電極の「面上」とはそのようなケース
も含んでいるものである。
本発明の不織布の製造方法は、短繊維をエアー
ブローして捕集する方法、フラツシユ紡糸法、ス
パンボンド法、トウ解繊方法、メルトブロー方法
などに応用可能であり、とくにメルトブロー方法
では、繊維径を極めて細くできるので本発明の方
法を用いると不織布の均一化、エレクトレツト化
に非常に効果的である。
本発明の方法で、かつエレクトレツト化に好適
な条件の組合わせ下で製造されたエレクトレツト
シートのトラツプ電荷量は、1.0×10-10クーロ
ン／cm2を少なくとも有する事が特徴である。
これは、エレクトレツト化が捕集時に行なわれ
るので十分高い電荷が繊維内部にトラツプしてい
る事を示す。この程度のトラツプ電荷量を有すれ
ば、十分使用に耐え、たとえばメタノールに浸漬
しても完全には、トラツプ電荷が消失しない優れ
たエレクトレツトシートである。
口金と繊維捕集電極面間の距離は、不織布の製
造目的によつて異なる。特にメルトブロー方式に
おいては均一な不織布を製造するのに、繊維が冷
却固化する距離まで繊維捕集電極面を離して捕集
するのが好ましい。大概５〜100cmである。
エレクトレツトシートを製造する場合には、繊
維温度が重要である。ポリプロピレンメルトブロ
ー不織布の優れたエレクトレツトシートを得るた
めには、繊維温度が100℃以下に降温する位置に
捕集面を設置するのが好ましい。これより高い温
度になる捕集位置では、十分なトラツプ電荷量を
得ることが出来ない。
また、加工速度は、捕集目付や印加電圧、繊維
温度、電極本数、素材などによつて変わり一概に
決定されないが、大概１ｍ／min〜250ｍ／min
以内の加工が可能である。
印加電極と繊維捕集電極面の距離は、流体によ
つて搬送された繊維が電極に付着しない距離まで
繊維捕集電極面に近づけた方が好ましい。大概１
〜20cmが好ましい。
印加電極は、ワイヤー電極、ナイフエツジ状電
極、針状電極のいずれでも良く、不織布の捕集幅
全体をカバーするように一段又は数段配置して用
いる。針状電極を用いる場合には電極の配列間隔
が重要であり、印加電圧と、印加電極と繊維捕集
電極面間の距離によつて最適間隔を決定する必要
がある。印加電圧が15KV以上で、電極間距離は
ほぼ５cmから30cm程度である。
トラツプ電荷量の求め方は、東洋精器(株)の
TSC装置を用いて、昇温速度５℃／分で昇温し
た時に得られる総脱分極電荷量（総トラツプ電荷
量）を試料の面積で割つて求める。測定温度範囲
は、室温から素材の融点まで評価する。
第２図、第３図は、本発明に係る不織布の製造
方法の他の実施態様を示す横断面模式図である。
第２図は、メルトブローされた繊維２を高圧の
印加された複数の電極３ａを用いて繊維捕集電極
面上に捕集しながらエレクトレツト化し、次いで
捕集装置周囲に配列された電極３ｂによつて更に
エレクトレツト化を推進しエレクトレツト性をよ
り向上させる方法を示している。
図中の番号８は、エアーサクシヨン装置であ
る。
この装置は、不織布の捕集目付が特に多い場合
に用いる。
大概100ｇ／m2を越える条件で用いるとシート
の均一化に役立つ。
第３図は、一対の駆動ロール９によつて連続回
転する金属製ベルト１０の進行方向Ｂとほぼ平行
にメルトブローされた繊維２を金属製ベルトの周
囲に配列された電極３ａの帯電吸着作用によつて
金属製ベルトに捕集する方法である。
捕集後、エレクトレツト性を向上させるため走
行する金属製ベルト１０の反対側にも電極３ｂを
設け、形成された電場６内で長時間印加すること
により、エレクトレツト性の向上を図ることが出
来る。
第３図の方法は、金属製ベルト上に捕集するた
め、補償電荷が得られ易く、特にエレクトレツト
の安定性に優れたシートが得られる。
また第１図から第３図に示すような方法で捕集
した後に、連続的、又は不連続で不織布の裏面
（捕集装置に接する側）を、捕集時に用いた電圧
極性とは異極性の電圧でエレクトレツト加工を行
なう事により更に優れたエレクトレツトシートを
得ることが出来る。
〔作用〕
本発明の不織布の製造方法によれば、次に説明
するような作用によつて、良好な不織布やエレク
トレツトシートを得ることができる。
即ち、流体によつて搬送された繊維は、印加電
極と繊維捕集電極面の間に形成されたコロナ放電
電場内で、かつ該繊維捕集電極面上に捕集される
ことになるので、繊維が帯電し捕集面に強力に吸
着する。この結果、捕集面上の不織布表面に発生
するエアー反発流が繊維に作用しても容易には移
動しない。従つてシートの均一性を低下させる原
因の繊維間交絡や目付むらを生じにくいので均一
性に優れた不織布を製造することが出来る。
また、エレクトレツト化に好適な特性を有する
ポリプロピレンやポリエチレンなどの体積抵抗値
が1014Ω・cm以上の素材からなる繊維を用いた場
合は、好ましくは電界強度1KV／cm以上で捕集
することによつて、均一性に優れたエレクトレツ
トシートを製造することが出来る。
これは、特公昭59−124のように、メルトブロ
ー紡糸直後の高速で移動する繊維で、かつ高温の
繊維に電荷を注入する方法とは異なり、電荷の注
入に適した繊維温度に達した捕集位置で、捕集し
つつ高電圧を作用させるので、不織布の内層から
表層の繊維にまで電荷を注入することが出来るか
らである。更には、捕集面の移動速度で高電圧を
作用させるので印加時間を長く作用させることが
でき、従つて、注入電荷量を増やすことが出来る
のである。
以上の作用によつて、極めて均一性に優れたエ
レクトレツトシートを製造することが出来る。
〔実施例〕
次に実施例で本発明を更に詳しく説明する。
本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
実施例 １ 第１図に示す方法で、ただし電極は使用せず
に、ポリプロピレンをメルトブロー紡糸し、口金
先端から25cmの位置に設けた捕集面（金網製円筒
ドラム／30＃／回転速度25ｍ／min）上に平均繊
維直径2μｍ、20ｇ／m2の不織布を捕集した。
得られた不織布の目付変動率（CV値）を10cm
角の試料を幅方向10枚、長さ方向10枚、計10×10
＝100枚の試料から２元配置による分散分析を行
なつたところ、目付変動率（CV値）は12％であ
り、目付むらと繊維間交絡の目立つ不織布であつ
た。
次に、捕集面から９cm離れた位置に新しく針状
電極（第１図で３ａに該当）を設け、これに直流
負40KVの電圧を印加し、補集面をアース（接
地）電極として、同様の条件で不織布を製造し
た。
得られた不織布の目付変動率（CV値）を評価
したところ、８％であつた。
得られた不織布のSEM写真を観察したところ、
繊維間交絡の無い極めて優れた不織布であること
がわかつた。
次に、得られたシートのトラツプ電荷量を求め
たところ、2.0×10-10クーロン／cm2であつた。
又、エアロゾル捕集効率を第４図に示す方法で
評価した。
評価方法は、フイルター１２の上下のサンプル
ホルダー１１にセツトし、真空ポンプ１３を運転
し、サンプルホルダー１１上部の開孔部よりエア
ーを吸引する。
エアー吸引量は、エアー流量計１５によつて、
測定風速2.5cm／secに調整する。尚、フイルター
の評価面積は100cm2である。
フイルター通過前後のエアロゾル濃度Ciおよび
Coを、エアー吸引管１４を介して粒子カウンタ
ー（CNC：日本カノマツクス(株)）１６を用いて
評価する。
求めたCiおよびCoの測定値を用いて、捕集効
率（η）を次式に従つて求める。
η＝（１−Co／Ci）×100％ η：捕集効率（％） Ci：フイルター上流側エアロゾル濃度（／
cm3） Co：フイルター下流側エアロゾル濃度（／
cm3） 図中の矢印Ｃは、エアーの流れ方向を示す。
捕集効率の評価の結果、96.9％を示した。
このシートを、トルエン中に浸漬後、風乾し、
トラツプ電荷量を３×10-12クーロン／cm2に低下
させ、トラツプ電荷量をほぼゼロにした。
このシートのエアロゾル捕集効率を評価したと
ころ68.9％であつた。
均一性に優れたエレクトレツトシートが同時に
製造された事がわかる。またエアーサクシヨン装
置が必要で無いこともわかつた。
実施例 ２ 第２図に示す方法で、ただし電極は使用せず
に、ポリエチレンテレフタレートをメルトブロー
紡糸し、口金先端から25cmの位置に備えた捕集面
（実施例１と同条件）上に、平均繊維径2.0μｍ、
目付200ｇ／m2の不織布を、捕集面下部のエアー
サクシヨンを作動させつつ捕集した。
得られた不織布の目付変動率（CV値）は10％
であつた。
SEM写真で観察したところ、繊維間交絡の極
めて多い不織布であつた。
次に、捕集面より９cm離した空間に新に針状電
極を設置し、直流負40kvの電加を印加しつつ同
一条件で捕集した。
得られた不織布の目付変動率（CV値）は、５
％であつた。
また、SEM写真で観察したところ、繊維間交
絡の極めて少ない不織布であることがわかつた。
電場での捕集が、不織布の均一化に優れた効果
をもたらすことがこの例からもわかつた。
〔発明の効果〕
本発明は、印加電極と繊維捕集電極面の間に形
成させたコロナ放電電場内で、かつ該繊維捕集電
極面上に捕集されることになるので、繊維が捕集
面に強力に吸着し、均一性に優れた不織布を製造
することが出来る。しかも、エレクトレツトシー
トの生産も同時に可能であるので、省エネにも極
めて効果的なプロセスを提供しうる方法である。
又、低目付不織布の製造には、エアーサクシヨ
ン装置を必要としない省エネプロセスである。
得られるエレクトレツトシートは、捕集面で捕
集されつつエレクトレツト化されているので、内
部まで均一なエレクトレツトシートであつて、非
常に理想的なものである。
このためエレクトレツトの安定性に優れたシー
トを得ることが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第３図は、本発明に係る不織布の製造
方法の好ましい実施態様をあらわす横断面模式図
である。第４図はエアロゾル捕集効率を評価する
装置の説明図である。 １：メルトブロー口金、１ａ：ポリマー流路、
１ｂ：加熱エアー又はスーパースチーム流路、
２：繊維、３ａ：印加電極（捕集場所に用いる電
極）、３ｂ：電極、４：不織布又はエレクトレツ
トシート、５：捕集装置、６：電場を示す模式
線、７：直流高電圧発生器、８：エアーサクシヨ
ン装置、９：駆動ロール、１０：金属製ベルト、
Ａ：捕集装置の回転方向、Ｂ：金属製ベルトの進
行方向。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 流体によつて搬送されてくる繊維を、印加電
    極と繊維捕集電極面の間に形成されたコロナ放電
    電場内に導入し、かつ該繊維を前記繊維捕集電極
    面上に捕集して不織布を製造することを特徴とす
    る不織布の製造方法。 ２ 繊維の素材が、体積抵抗率1010Ω・cm以上の
    有機重合体からなることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の不織布の製造方法。 ３ 繊維捕集電極面が、連続回転可能な金属製多
    孔体または金属板であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の不織布の製造方法。 ４ 繊維捕集電極面が、体積抵抗値10-3〜
    109Ω・cmまたは1012Ω・cm以上の素材で表面被覆
    された連続回転可能な金属製多孔体または金属板
    であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の不織布の製造方法。 ５ コロナ放電電場の形成方法が、直流高電圧を
    印加した電極と、接地された繊維捕集電極面間で
    行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の不織布の製造方法。 ６ コロナ放電電場の形成方法が、直流高電圧を
    印加した印加電極と、該印加電極とは異極性の直
    流高電圧を印加した繊維捕集電極面間で行なわれ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    不織布の製造方法。 ７ コロナ放電電場の電界強度が、1kv／ｃｍ以
    上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の不織布の製造方法。 ８ 不織布の製造方法が、メルトブロー紡糸法に
    よるものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の不織布の製造方法。 ９ トラツプ電荷量として1.0×10-10クーロン／
    cm2以上の電荷量を有するエレクトレツトシートと
    して不織布を製造することを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の不織布の製造方法。
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