JPH0284531A

JPH0284531A - ポリオレフィン繊維の製造方法

Info

Publication number: JPH0284531A
Application number: JP63235530A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kiyota; 清田　由紀夫; Manabu Yamazaki; 学山崎
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1990-03-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はポリオレフィン繊維の製造方法に関するもので
ある。詳しく述べると本発明はポリオレフィン樹脂を原
料として用いてメルトブロー法により極細の良質なポリ
オレフィン繊維ないしはそのウェブを製造する方法に関
するものである。

本発明の製造方法により製造される極細繊維のウェブは
、医療・衛生資材、土木資材、農業資材、一般工業資材
等の分野で広く使用され、得に極細繊維の特徴を生かし
た各種フィルター類、バッテリセパレーター、ワイパー
等に最適である。

（従来の技術）近年、不織布は、織布・編布に比べて簡略化された工程
で布帛構造物が得られること、およびその優れた特性に
より種々の分野に使用されている。

特に、メルトブロー法で得られる極細繊維からなる不織
布は、フィルター用途をはじめ多くの用途が開発されて
きている。

メルトブロー法による重合体の紡糸方法については、イ
ンダストリアル　アンド　エンジニアリング　ケミスト
リー［１ｎｄａｓｔｒｌａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅ
ｒｉｎｇ　　Ｃｈｅｍｌｓｔｒｙ］　　第４８巻、第８
号、第１３４２頁〜第１３４６頁、１９５６年に基本的
な装置および方法が開示されている。またポリプロピレ
ンのメルトブロー法については、特開昭５０−４６９７
２号および特開昭５４−１３４１７７号公報に開示され
ている。これらの公報に示される方法は、少なくとも１
．４の初期固有粘度を有する熱可塑性樹脂を押出機から
ノズルのオリフィスに至るまでの間に、遊離基発生化合
物の存在下または非存在下で熱減成せしめて、ノズルの
オリフィス中におけるポリマー樹脂の固有粘度を０．６
〜１．４、溶融粘度を５０〜３００ポイズとするメルト
ブロー不織布の製造法である。この技術思想は、これら
の公報中に記載されているごとく、作られたままのポリ
マー樹脂（特にポリプロピレン）は高い固有粘度（少な
くとも１．４）と低い溶融流れ速度（温度２３０°Ｃ１
荷重２１６０ｇにおけるメルトインデックスが最大５５
）を有しており、この高粘度樹脂を押出機からノズルの
オリフィスに至るまでの間で熱劣化させて、固有粘度を
０．６〜１．４、溶融粘度を５０〜３００ポイズにまで
低下させることにより、ポリマー玉（繊維化されないポ
リマー樹脂の塊り）を発生させることなく良質な不織布
を製造することにある。

しかしながら、これらの製造法においては、次に述べる
ような２つの問題点があることが指摘されている。すな
わち、第１の問題点はポリマー樹脂を押出機からノズル
のオリフィスに至るまでの間に熱劣化させることによる
ものである。メルトブロー法は、極細繊維群を広幅のシ
ート状物（ウェブ）として直接製造することが多いが、
この広幅ウェブを得る場合は、押出機よりノズルのオリ
フィスに至るまでの間において、特に好ましくはダイ中
で、溶融ポリマーを幅方向に広げる必要がある。この拡
幅の過程では溶融ポリマーの部分的な滞留時間差（例え
ばダイ中央部とダイ端部における滞留時間差）が生じる
ことが避けられない。

ダイ中で熱減成を生じさせる場合、この滞留時間差に基
づいて分解の程度が異なり、これがポリマーの溶融粘度
斑となる。したがって、一般に滞留時間の長い部分はよ
り溶融粘度が低下してしまい、オリフィスからのポリマ
ーの吐出量が大きくなり、逆に、滞留時間の短かい部分
では溶融粘度が比較的高く、ポリマーの吐出量が小さく
なり、結局幅方向の目付量分布が不均一なものしか得ら
れない。

ダイの幅方向での温度斑によっても幅方向でのポリマー
の劣化斑を生じることになり、これによっても幅方向で
の目付斑の大きいウェブしか得られないという問題があ
る。また熱劣化させるとポリマー分解物が生じ、これが
一部ゲル化して溶融ポリマーの流れを部分的に変えてし
まい、これによってもウェブの目付斑が発生する。更に
は、ポリマー分解物等がメルトライン中のフィルタ一部
やノズルのオリフィスに付着して、比較的長持間の連続
紡糸が不可能となるという工業生産上の問題もある。

第２の問題点は、従来技術では得られる繊維の直径に限
界があり、超極細繊維が得られないことである。これは
従来技術では初期重合度の高いポリマーをメルトライン
中で熱劣化させる方法であるため、おのずと得られる溶
融粘度に限界が生じ、５０〜３００ポイズと比較的大き
な値であることに起因している。この範囲の溶融粘度で
は、平均繊維径は最小１．０ｐｍが限界であり、これ以
下特に０．５ｐｍ未満のものは全く得られないものであ
る。このため従来技術では用途が限定されたり、高性能
エアーフィルター等の高性能用途には不向きなものとな
ってしまっていた。

さらに、このような問題を解消するものとして、特開昭
６３−６１０７号公報には、メルトブロー法において使
用する熱可塑性樹脂原料として温度２３０℃、荷重２１
６０ｇにおけるメルトインデックスが７０〜５ＱＯｇ／
１０分であるポリプロピレンを用い、さらにノズル内に
おけるこのポリプロピレン樹脂の溶融粘度を５０ボイズ
以下とすることが提唱されている。この方法は、原料と
して重合度の低いポリプロピレンを用いて、押出機以降
のポリマーメルトライン中で大きな熱減成を行なうこと
なく、ポリマーの溶融粘度を低いものとして極細繊維を
得るというものであるが、このように重合度の低いポリ
プロピレンは、特別の重合条件下で製造するか、あるい
は汎用グレードのポリプロピレンを熱劣化させて分子量
を低減させることをあらかじめ行なう必要があり、前工
程が煩雑となって操作性および経済性の面から不利であ
り、さらにこのように重合度の低いポリプロピレンを用
いると、得られる繊維の強度が低下してしまうこととな
る虞れの高いものであった。

（発明が解決しようとする課題）従って本発明は新規なポリオレフィン繊維の製造方法を
提供することを目的とするものである。

本発明はまた、ポリマー玉のなく、幅方向における目の
分布の均一性に優れた良質な超極細繊維ウェブを製造す
ることのできるポリオレフィン繊維の製造方法を提供す
ることを目的とするものである。本発明はさらに、長時
間安定して連続紡糸が可能であり、さらに操作性も容易
で、生産性、経済性の面で有利なポリオレフィン繊維の
製造方法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）上記諸口的は、熱可塑性樹脂系原料を加熱溶融後、ノズ
ルのオリフィスから吐出させ、このオリフィスの開口端
近傍から加熱ガスを噴射させて前記吐出溶融樹脂の流れ
に吹当て細化させて極細繊維群を形成する方法において
、前記熱可塑性樹脂系原料が、ポリオレフィンと該ポリ
オレフィンの溶融下でポリオレフィンに均一に分散し得
、かつ使用する抽出液に対して易液性である有機充填剤
との混合物であり、この混合物のメルトインデックスが
１０〜２００ｇ／１０分（温度１９０℃、荷重０．３２
５Ｋｇ）で、溶融粘度が１０００００ｃＰ　（２００℃
）以下であり、前述の方法で繊維を形成させた後、前記
有機充填剤を抽出液で抽出除去するポリオレフィン繊維
の製造方法により達成される。

本発明はまた、前記有機充填剤が流動パラフィンである
ポリオレフィン繊維の製造方法を示すものである。本発
明はさらに、ポリオレフィン１００重量部に対する有機
充填剤の配合量が５０〜５００重量部であるポリオレフ
ィン繊維の製造方法を示すものである。本発明はまた、
前記ポリオレフィンが０．　１〜５重量部のジベンジリ
デンソルビトール系結晶核形成剤を含むものであるポリ
オレフィン繊維の製造方法を示すものである。本発明は
さらにまた、前記ポリオレフィン繊維の平均繊維径が０
．１〜５００ｐｍであるポリオレフィン繊維の製造方法
を示すものである。

（作用）本発明のポリオレフィン繊維の製造方法においては、熱
可塑性樹脂系原料として、ポリオレフィンと該ポリオレ
フィンの溶融下でポリオレフィンに均一に分散し得、か
つ使用する抽出液に対して易液性である有機充填剤を混
合物を使用するものである。このようにポリオレフィン
に有機充填剤を添加することにより、熱可塑性樹脂系原
料の溶融粘度を低下させることができ、従来の方法によ
っては不可能であった分子量の高いポリオレフィンによ
る超極細繊維化が可能とされたものである。

さらにこのように熱可塑性樹脂系原料の溶融粘度が低い
ために、メルトライン中で樹脂成分を熱劣化させる必要
がなく、メルトライン中における滞留時間差に起因する
温度斑による製品中の劣化斑の問題、およびポリマー分
解物等のメルトライン中のフィルタ一部やノズルのオリ
フィスなどへの付着による連続紡糸阻害の問題が生じる
虞れが極めて少なくなるものである。また熱可塑性樹脂
の熱劣化による分子量の低下がないために製品強度も優
れたものとなる。さらに本発明のポリオレフィン繊維の
製造方法においては、得られる繊維は多孔質化され、比
表面積を大きくすることができるので、得られた製品を
例えばフィルター等に使用した場合においてはその処理
能力の向上が期待できるものである。

以下、本発明を実施態様に基づきより詳細に説明する。

第１図は本発明のポリオレフィン繊維の製造方法の一実
施態様における製造工程を示す概略図である。

第１図に示すように、本実施態様においては、後述する
ようなポリオレフィンと有機充填剤の混合物からなる熱
可塑性樹脂系原料１を、ホッパー２から単軸押出機３に
供給し、ここで該熱可塑性樹脂系原料１を加熱溶融して
、紡糸ノズル４へと送込む。紡糸ノズル４に送込まれた
熱可塑性樹脂系原料１は、紡糸ノズル４の先端部に設け
た一列に並んだ多数のオリフィス５より吐出される。ま
た同時に、このオリフィス５の両側近傍に設けられたガ
ス噴射スリッｉ−６からは、紡糸ノズル４の側面に設け
られたガス導入ロアより導入され、紡糸ノズル４内部の
加熱用ガス空間８において加熱された高速のガスが噴射
され、オリフィス５より吐出された溶融原料１の流れに
吹当てられる。この高速のガス流により溶融原料１は、
極細繊維状に引延ばされて固化し、回転面を有する捕集
装置９上に堆積されて極細繊維群よりなる連続ウェブ１
０を形成する。その後、この連続ウェブ１０は、抽出液
と接触させられ、繊維中に含まれる有機充填剤を溶解抽
出されて多孔質のものとなる。

本発明に使用するポリオレフィンとは、触媒残香の中和
剤、酸化防止剤等の添加剤を適当量含むものを言う。こ
のポリオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、１
−ブテン、４−メチル−１＝ペンテンなどのα−オレフ
ィンホモポリマーおよびこれらのモノマーのブロックな
いしはランダムコポリマーなどがあるが、これらのうち
特に、後述する有機充填剤との相溶性の面からポリプロ
ピレンであることが望ましい。さらにポリプロピレンと
しては、得られる繊維の強度の上から、重量平均分子量
が２．０Ｘ１０５〜２．０Ｘ１０８より好ましくは３．
０Ｘ１０５〜８．０Ｘ１０５程度のものであることが望
まれる。なお、このようにポリオレフィン自体は、重合
度が高く、メルトインデックスが高いものであっても、
本発明における熱可塑性樹脂系原料１はポリオレフィン
と有機充填剤との混合物とされるので、メルトライン中
でポリオレフィンの熱劣化を起こさせなくとも、極細繊
維を形成するのに十分低い溶融粘度が得られる。

また、本発明におけるポリオレフィンは、必要に応じて
さらに結晶核形成剤を配合したものであってもよい。こ
の結晶核形成剤としては、ジベンジリデンソルビトール
系のものが望ましく、特に１・３，２・４−ジエチルベ
ンジリデンソルビトールが望ましい。この結晶核形成剤
の配合量は、ポリオレフィン１００重量部に対して０．
１〜５重量部、より好ましくは０．２〜１．０重量部程
度である。ポリオレフィンがこのように結晶核形成剤を
配合されたものであると、ポリオレフィンと有機充填剤
が相分離した時、その周期が非常に微細になり出来上っ
た繊維の比表面積を大きくすることができる。

このようなポリオレフィンと混合される有機充填剤とし
ては、ポリオレフィンの溶融下で、ポリオレフィンに均
一に分散でき、使用する抽出液に対して易溶性のもので
あることが必要である。このような有機充填剤としては
、流動パラフィン（数平均分子量１００〜２０００）　
、α−オレフィンオリゴマー［例えばエチレンオリゴマ
ー（数平均分子量１００〜２０００）　、プロピレンオ
リゴマー（数平均分子量１００〜２０００）、エチレン
−プロピレンオリゴマー（数平均分子量１００〜２００
０）等］、各種炭化水素などがあり、好ましくは流動パ
ラフィンである。またこの有機充填剤の配合量は、ポリ
オレフィンおよび有機充填剤の種類などによっても左右
されるため一概には規定できないが、通常、ポリオレフ
ィン１００重量部に対して有機充填剤が５０〜５００重
量部、好ましくは１００〜４００重量部程度とさ置部。

しかして、このポリオレフィンと有機充填剤の混合物か
らなる熱可塑性樹脂系原料のメルトインデックスは、１
０〜２００ｇ／１０分、より好ましくは４０〜１５０ｇ
／分であり、また２００°Ｃでの溶融粘度が１００００
０ｃＰ以下、より好ましくは５００００ｃＰ以下のもの
であることが必要とされる。すなわち、メルトインデッ
クスが１０ｇ／１０分より小さいおよび／または溶融粘
度が１０００００ｃｐより大きいものであると、仮にメ
ルトライン中においてポリオレフィンの熱劣化を起こさ
せたとしても、紡糸ノズル４のオリフィス５より熱可塑
性樹脂系原料を溶融吐出させる際に、所望の極細繊維を
得るのに十分な低溶融粘度を得ることができず、一方、
メルトインデックスを２００ｇ／１０分より大きいもの
とすることは、有機充填剤の配合量を過度のものとする
かあるいはポリオレフィンが過度に重合度の低いものと
することとなってしまうために、得られる極細繊維の強
度が低いものとなってしまい実用上好ましくないためで
ある。なお、本明細書において、メルトインデックスは
、ＪＩＳ　　Ｋ　　７２１０″熱可塑性プラスチツクの
流れ試験方法“に従い、温度１９０℃、荷重０．３２５
Ｋｇで測定したものである。また溶融粘度は、Ｂ型粘度
計を使用し、サンプルチューブをヒーターで加熱し２０
０℃で測定を行なった値である。

また固化されたポリオレフィン繊維中より有機充填剤を
溶解抽出するために用いられる抽出液は、ポリオレフィ
ンに対し不溶性であり、かつ使用する有機充填剤に対し
て易溶性のものであれば、特に限定されるものではない
が、１，１．２−１リクロロー１．２．２−トリフルオ
ロエタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロフルオ
ロメタン１、　１．２．２−テトラクロロ−１，２−ジ
フルオロエタン等の塩化弗化炭化水素類が望ましい。

さらに本発明のポリオレフィン繊維の製造方法において
、このような熱可塑性樹脂系原料を溶融する押出機温度
は１３０〜２２０℃、好ましくは１５０〜２００℃、ノ
ズルダイ温度は１２０〜２００℃、好ましくは１４０〜
１８０℃が適当であり、また加熱ガスとしては水蒸気、
空気などが好適であり、ガス条件としては、温度１００
〜３００℃、好ましくは１１０〜２９０℃、圧力１．０
Ｋｇ／ｃｍ２以上、好ましくは１．５〜５．０Ｋｇ／ｃ
ｍ２が適当である。本発明においては、上記したように
ポリオレフィンに有機充填剤を加えたことにより従来加
工性の悪かった分子量の高いポリオレフィンの溶融粘度
を低くすることができるために、このようにポリマーメ
ルトラインの温度およびブローガスの温度を低く設定す
ることが可能となり、ポリマーの劣化を最少限におさえ
ることができ、これによって幅方向の目付分布が均一な
良好なウェブが得られ、かつ長持間にわたる連続安定生
産が可能となる。しかもノズルのオリフィス中における
ポリマー溶融粘度を従来技術に比べ更に低くすることが
可能なため、ポリマー玉のない良質な平均繊維径が０．
１〜５００ｐｍという極細繊維とすることができる。

（実施例）以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

実施例ポリプロピレンホモポリマー（Ｍｗ＝４．Ｑｘ１０５）
１００重量部に結晶核形成剤として、１・３．２・４−
ジベンジリデンソルビトールを０゜３重量部トライブレ
ンドし、２軸押比機（ＰＣＭ−３０、池貝鉄工株式会社
製）のホッパーに供給し、押出す。この際ベントより流
動パラフィン（Ｍｎ＝３２４）をポリプロピレンに対し
１５０重量部になるように滴下し、熱可塑性樹脂系原料
となる流動パラフィン含有ポリプロピレンペレットを作
成した。得られた原料のメルトインデックスは６０（ｇ
／１０分）、溶融粘度（２００９Ｃ）は２００００ｃｐ
であった。この原料を単軸押出機に供給し、メルトブロ
ー法により極細繊維ウェブを得た。なお、メルトブロー
法における押出機温度は１８５℃、ノズルダイ温度は１
８０℃で、また加熱ガスは温度１７０°Ｃ１圧力２．５
Ｋｇ／ｃｍ２であった。さらに、フレオン１１３（１゜
１．２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエタン
）に浸漬し、繊維中より流動パラフィンを抽出して、多
孔質のポリプロピレン極細繊維ウェブとした。この繊維
の平均繊維径は０．５ｐｍで比表面積は５０ｍ２／ｇで
あった。

比較例実施例で使用したポリプロピレンホモポリマーのみを熱
可塑性樹脂系原料として、実施例と同様にメルトブロー
法により極細繊維ウェブを作成しようと試みたが、均一
なウェブを得ることはできなかった。

（発明の効果）以上述べたように本発明は、熱可塑性樹脂系原料を加熱
溶融後、ノズルのオリフィスから吐出させ、このオリフ
ィスの開口端近傍から加熱ガスを噴射させて前記吐出溶
融樹脂の流れに吹当て細化させて極細繊維群を形成する
方法において、前記熱可塑性樹脂系原料が、ポリオレフ
ィンと該ポリオレフィンの溶融下でポリオレフィンに均
一に分散し得、かつ使用する抽出液に対して易液性であ
る有機充填剤との混合物であり、この混合物のメルトイ
ンデックスが１０〜２００ｇ／１０分（温度１９０℃、
荷重０．３２５Ｋｇ）で、溶融粘度が１０００００ｃＰ
　（２００℃）以下であり、前述の方法で繊維を形成さ
せた後、前記有機充填剤を抽出液で抽出除去するポリオ
レフィン繊維の製造方法であるから、従来極細繊維化が
困難であった加工性の悪い分子世の高いポリオレフィン
の極細繊維化が可能となる。しかもダイ内部で樹脂を熱
劣化させる必要がないので、熱劣化によって発生するポ
リマー分解物のオリフィス等への付着の問題がな（なり
ラインの長期にわたる連続運転が可能とるため、操作性
および経済性の上からの利点は大きく、さらに得られる
繊維は、強度が高（かつウェブ全体にわたり劣化斑やポ
リマー玉などのない均一で良質なものとなるため製品性
も高くなるものである。加えて本発明の製造方法による
と、得られる繊維は多孔質のものとなり、比表面積を大
きくすることができ、例えばフィルターの用途に供せら
れた場合、従来のフィルターより濾過性能の高い高性能
フィルターとすることができるなど、幅広い用途展開が
可能となるものである。

さらに本発明のポリオレフィン繊維の製造方法において
、前記有機充填剤が流動パラフィンであり、ポリオレフ
ィン１００重量部に対する有機充填剤の配合量が５０〜
５００重量部であり、さらにまた前記ポリオレフィンが
０．１〜５重量部のジベンジリデンソルビトール系結晶
核形成剤を含むものであると、得られる平均繊維径０．
１〜５００ｐｍの有する特性はより一層優れたものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のポリオレフィン繊維の製造方法の一
実施態様における製造工程を示す概略図である。１・・・熱可塑性樹脂系原料、２・・・ホッパー３・・
・単軸押出機、４・・・紡糸ノズル、５・・・オリフィ
ス、６・・・ガス噴射スリット、７・・・ガス導入口、
８・・・加熱用ガス空間、９・・・捕集装置、１０・・
・連続ウェブ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱可塑性樹脂系原料を加熱溶融後、ノズルのオリ
フィスから吐出させ、このオリフィスの開口端近傍から
加熱ガスを噴射させて前記吐出溶融樹脂の流れに吹当て
細化させて極細繊維群を形成する方法において、前記熱
可塑性樹脂系原料が、ポリオレフィンと該ポリオレフィ
ンの溶融下でポリオレフィンに均一に分散し得、かつ使
用する抽出液に対して易液性である有機充填剤との混合
物であり、この混合物のメルトインデックスが１０〜２
００ｇ／１０分（温度１９０℃、荷重０．３２５Ｋｇ）
で、溶融粘度が１０００００ｃＰ（２００℃）以下であ
り、前述の方法で繊維を形成させた後、前記有機充填剤
を抽出液で抽出除去するポリオレフィン繊維の製造方法
。
（２）前記有機充填剤が流動パラフィンである請求項１
に記載のポリオレフィン繊維の製造方法。
（３）ポリオレフィン１００重量部に対する有機充填剤
の配合量が５０〜５００重量部である請求項１または２
に記載のポリオレフィン繊維の製造方法。
（４）前記ポリオレフィンが０．１〜５重量部のジベン
ジリデンソルビトール系結晶核形成剤を含むものである
請求項１〜３のいずれかに記載のポリオレフィン繊維の
製造方法。
（５）前記ポリオレフィン繊維の平均繊維径が０．１〜
５００ｐｍである請求項１〜４のいずれかに記載のポリ
オレフィン繊維の製造方法。