JPH0711556A - メルトブロー不織布の製造装置 - Google Patents

メルトブロー不織布の製造装置

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JPH0711556A
JPH0711556A JP5173691A JP17369193A JPH0711556A JP H0711556 A JPH0711556 A JP H0711556A JP 5173691 A JP5173691 A JP 5173691A JP 17369193 A JP17369193 A JP 17369193A JP H0711556 A JPH0711556 A JP H0711556A
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JP
Japan
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nonwoven fabric
die
resin
melt
temperature
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JP5173691A
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English (en)
Inventor
Shigeo Fujii
茂夫 藤井
Hidetoshi Takeuchi
英俊 竹内
Juichi Kamei
寿一 亀井
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Tonen Chemical Corp
Original Assignee
Tonen Sekiyu Kagaku KK
Tonen Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 引張強度及び耐熱性に優れたメルトブロー不
織布を製造する装置を 提供する。 【構成】 押出機と、前記押出機に熱可塑性樹脂を供給
するホッパーと、前記 押出機の先端に設けられた複数のオリフィスを有するダ
イと、加熱気体輸送管に より前記ダイと接続している加熱エアー供給装置と、前
記ダイの先端から所定の 位置に設けられたメルトブロー繊維の集積装置と、ダイ
と集積装置との間に赤外 線照射装置とを有するメルトブロー不織布の製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はメルトブロー不織布を製
造する装置に関し、特に引張強度及び耐熱性に優れたメ
ルトブロー不織布を製造する装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
エアーフィルタ材や液体の濾過材等の幅広い分野に不織
布が使用されるようになり、その生産量も増加してきて
いる。
【0003】特にポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリ
アミド樹脂、及びポリエステル樹脂等は、高融点を有
し、耐薬品性、耐熱性及び難燃性に優れた樹脂であるた
め、電池用セパレータ等の耐熱性の要求される分野用の
不織布に適している。
【0004】このような耐熱性樹脂の不織布としては、
メルトブロー不織布が代表的である。メルトブロー不織
布は、溶融した樹脂を多数のオリフィスを有するダイか
ら押し出すとともに、高温高速の空気流を吹き出すこと
により延伸して微細な繊維状になったものを堆積し、ウ
ェブを形成してなるものである。このメルトブロー法に
よる不織布は、乾式法、湿式法、スパンポンド法などの
他の製法による不織布に比べ、単繊維の繊維径が微小で
風合い等に優れている。
【0005】しかしながら、上述したような耐熱性樹脂
のメルトブロー不織布は、溶融紡糸された後急冷される
ため、通常の製造条件では非晶質の状態のものが大半を
占める。このため、110 ℃以上の温度で使用すると樹脂
が結晶化し、それに伴い不織布が収縮したり脆化したり
するという問題がある。
【0006】このような問題点を解決するものとして特
開昭63−315655号は、ポリフェニレンスルフィドをメル
トブローして紡出繊維化するに際し、紡出ノズルから捕
集面の間に両サイドから加熱されたガスを噴射して緩や
かに冷却し、結晶化を促進しながらポリフェニレンスル
フィドメルトブロー不織布を製造する方法を開示してい
る。
【0007】しかしながら、上記方法においては、溶融
紡糸されたポリフェニレンスルフィドを加熱されたガス
を噴射して緩やかに冷却することにより結晶化させてい
るが、このような方法では、結晶化が不十分となりやす
いばかりか、その度合いが不均一になりやすいため、得
られる不織布の耐熱性(熱収縮率)、機械的強度等の均
一性が悪いという問題がある。
【0008】したがって、本発明の目的は、引張強度及
び耐熱性に優れたメルトブロー不織布の製造装置を提供
することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、メルトブロー装置のダイと繊維
の集積装置との間に赤外線照射装置を設けることより、
耐熱性に優れた樹脂をメルトブローして繊維化する際
に、赤外線を照射することにより所定の温度に所定時間
加熱することにより徐冷し、結晶化を促進させれば、小
さな熱収縮率、融着率、及び良好な引張強度を有するメ
ルトブロー不織布が得られることを見出し、本発明に想
到した。
【0010】すなわち、本発明のメルトブロー不織布の
製造装置は、押出機と、前記押出機に熱可塑性樹脂を供
給するホッパーと、前記押出機の先端に設けられた複数
のオリフィスを有するダイと、加熱気体輸送管により前
記ダイと接続している加熱エアー供給装置と、前記ダイ
の先端から所定の位置に設けられたメルトブロー繊維の
集積装置とを有するものであって、前記ダイと集積装置
との間に赤外線照射装置を有することを特徴とする。
【0011】本発明を以下詳細に説明する。〔1〕樹脂成分 本発明のメルトブロー不織布の製造装置により、不織布
とする樹脂成分としては、特に制限はないが耐熱性に優
れたものが好ましい。このような耐熱性樹脂としては、
ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート
等のポリエステル樹脂などが挙げられる。これらの樹脂
成分の中ではポリアリーレンスルフィド樹脂が好まし
い。
【0012】ポリアリーレンスルフィド樹脂は、下記一
般式: −(Ar−S)n − (ただし、−Ar−は下記の一般式:
【化1】 (ただし、XはF、Cl、BrまたはCH3 などのアルキル
基を表し、mは1〜4の整数を表す)により表される二
価の芳香族基を有する。)により表される繰り返し単位
からなる。
【0013】特に好ましいポリアリーレンスルフィド樹
脂は、下記一般式:
【化2】 により表される繰り返し単位を有するポリフェニレンス
ルフィドである。
【0014】本発明に使用するポリアリーレンスルフィ
ド樹脂は、実質的に直鎖状高分子化合物であるのが好ま
しく、その重量平均分子量が2×104 〜7×104 、特に
3×104 〜6×104 のものが好ましい。また、300 ℃に
おける粘度〔η〕は、50〜10000 、特に180 〜3000、さ
らに100 〜1000であるのが好ましい。
【0015】なお、本発明においては、上記ポリフェニ
レンスルフィド樹脂に、他のモノマーを10モル%以下程
度共重合したものも用いることができる。
【0016】上記ポリアリーレンスルフィド樹脂の市販
品としては、例えば(株)トープレン製「トープレンP
PS」(商品名)、旭硝子(株)製「ASAHI PPS 」 (商
品名) 、東ソサスチール(株)製「サスティール」 (商
品名) 等が挙げられる。
【0017】また、本発明においては、後述する照射赤
外線を効率よく吸収させるために、樹脂成分に赤外線吸
収促進剤としてSiO2 、エアロジル等の微粒子を配合
するのが好ましい。上記微粒子は直径10〜100 オングス
トロームのいわゆる超微粒子が好ましい。このようなS
iO2 、エアロジル等の微粒子の配合量は、樹脂成分10
0 重量部に対して、0.1 〜20重量部、特に0.5 〜10重量
部であるのが好ましい。
【0018】また、本発明においては、樹脂成分にその
他必要に応じてシリコンオイルや二硫化モリブデン、離
型剤、滑剤、熱安定剤、他の無機充填剤等を微量添加す
ることができる。
【0019】〔2〕製造装置 次に上述したような耐熱性樹脂からメルトブロー不織布
を製造する本発明の装置について説明する。
【0020】本発明のメルトブロー不織布の製造装置の
一例を図1に概略的に示す。本実施例において、メルト
ブロー不織布の製造装置は、押出機1と、押出機1に熱
可塑性樹脂を供給するホッパー3と、押出機1の先端に
設けられた多数のオリフィスを有するダイ2と、加熱気
体輸送管4、4によりダイ2と接続しているエアー供給
装置5(一つは省略してある)と、エアーヒータ6と、
ダイ2の先端から所定の位置に設けられたコレクターロ
ール8とを有し、ダイ2とコレクターロール8との間に
は一対の赤外線照射装置7、7が設けられている。
【0021】また、図1におけるダイ2の断面図を図2
に示す。ダイ2は上部ダイプレート21と、下部ダイプレ
ート22と、上部ガスプレート23と、下部ガスプレート24
とからなる。このような各部を組み合わせることによ
り、オリフィス11と、スリット12及び13と、このスリッ
ト12及び13に連通した上部エアーチャンバー25及び下部
エアーチャンバー26とが形成される。またオリフィス11
は、後端部、中間部及び先端部とからなり、後端部には
樹脂のインレット27が接続し、中間部は樹脂のチャンバ
ー28となっている。また上部エアーチャンバー25及び下
部エアーチャンバー26には、それぞれ加熱気体輸送管
4、4が接続している。なお、上部ダイプレート21と、
下部ダイプレート22中には、オリフィス11を後述する温
度に保持するためのヒータ14及び15が埋設されている。
【0022】このような装置において、オリフィス11の
径は、0.1 〜1.0 mm、特に0.2 〜0.8 mmであるのが好ま
しい。オリフィスの径が0.2 mm未満では、得られる繊維
の平均径を0.1 μm以上とするのが困難であり、一方1.
0 mmを超えると得られる繊維の平均径を20μm以下とす
るのが困難となるため好ましくない。
【0023】また、ダイ2とコレクターロール8との距
離は5〜100 cm、特に20〜50cmであるのが好ましい。ダ
イ2とコレクターロール8との距離が5cm未満では、後
述する赤外線照射装置による加熱スペースを確保するの
が困難となり、一方100 cmを超えると、繊維流が乱れて
しまうとともに、堆積時に繊維が完全に固化して、繊維
どうしが十分交絡した不織布をえるのが困難となるため
好ましくない。このコレクターロール8は、100 ℃以
上、特に110 〜150 ℃の温度としておくのが好ましい。
【0024】赤外線照射装置7としては、2.5 〜50μm
の波長の赤外線を放射するものを使用する。上記赤外線
としては、2.5 〜25μmの波長を有する普通赤外線ある
いは25μm以上の波長を有する遠赤外線が好ましい。こ
のような赤外線の放射体としては、黒色あるいはそれに
近似の色彩(可視域における放射率が1に近いもの)を
有するセラミックスが挙げられる。
【0025】なお、赤外線照射装置7は、少なくともオ
リフィス11から30cm以内の位置に設けるのが好ましい。
赤外線照射装置がオリフィスから30cmより離れた位置に
あると、赤外線照射装置に達した段階で、すでに樹脂の
大半が固化してしまうため、赤外線の照射により徐冷し
ても十分に結晶化を進展させることができなくなるため
好ましくない。特に好ましい赤外線照射装置7の設置位
置はオリフィス11から2〜10cmである。
【0026】(3) 製造方法 このようなブロー成形装置によるメルトブロー不織布の
製造は、以下のようにして行われる。まず、耐熱性樹脂
が、ホッパー3から押出機1に供給され、溶融混練され
た後、インレット27を経てチャンバー28に流入し、オリ
フィス11から吐出される。このときスリット12及び13か
ら高速で噴射されている加熱エアーにより、吐出された
溶融樹脂は極細化される。ここで生成した繊維流9は、
赤外線照射装置7、7により加熱された後、回転するコ
レクターロール8などの捕集面上に集積され、不織布1
0を形成する。
【0027】このような製造方法において、耐熱性樹脂
の紡糸時の溶融粘度は50〜700 ポイズ、特に60〜300 ポ
イズであるのが好ましい。樹脂の溶融粘度が50ポイズ未
満では、不織布を構成する繊維の長さが短くなり、得ら
れる不織布の強度が低下する。また溶融粘度が700 ポイ
ズを超えると、高温の加熱ガスが大量に必要となりるば
かりか、繊維流の乱れを生じ、得られる不織布の均一性
が低下する。なお、このような溶融粘度とするために
は、使用する樹脂に応じた押出機で溶融混練して押し出
せばよい。
【0028】また、オリフィス11の温度は、使用する樹
脂により適宜設定すればよいが、例えばポリアリーレン
スルフィド樹脂の場合、290 〜380 ℃、特に300 〜340
℃の温度にしておくのが好ましい。オリフィス11の温度
が290 ℃未満では、ポリアリーレンスルフィド樹脂がオ
リフィスから吐出した直後に、迅速に固化してしまうた
め、後述する赤外線の照射により徐冷しても結晶化が進
展せず、得られる不織布の耐熱性(熱収縮率)が低下
し、一方380 ℃を超えると、単繊維どうしが広い範囲で
融着して、繊維径のバラツキが生じやすくなるため好ま
しくない。
【0029】スリット12及び13から噴射される加熱エア
ー(ブローエアー)の温度は、使用する樹脂により適宜
設定すればよいが、例えばポリアリーレンスルフィド樹
脂の場合290 〜450 ℃、特に300 〜360 ℃が好ましい。
加熱エアーの温度が290 ℃未満では、ポリアリーレンス
ルフィド樹脂がオリフィスから吐出した直後に、迅速に
固化してしまうため、後述する赤外線の照射により徐冷
しても結晶化が進展せず、得られる不織布の耐熱性(熱
収縮率)が低下し、一方450 ℃を超えると、単繊維どう
しが広い範囲で融着して、繊維径のバラツキが生じやす
くなるため好ましくない。
【0030】また、加熱エアーの噴射量は、吐出する樹
脂1gに対して0.02Nm3 /Hr以上、特に0.03〜0.1
Nm3 /Hrであるのが好ましい。加熱ガスの噴射量が
0.02m3 /Hr未満では、形成される繊維の引張強度が
低下するため好ましくない。
【0031】赤外線照射装置7による加熱温度(赤外線
放射体の表面温度)は、例えばポリアリーレンスルフィ
ド樹脂の場合120 〜600 ℃であるのが好ましい。加熱温
度が120 ℃未満では、ポリアリーレンスルフィド樹脂の
結晶化を十分に促進させるのが困難であり、一方400 ℃
を超えると、樹脂が溶融してしまう。特に好ましい加熱
温度は130 〜300 ℃、さらに好ましくは150 〜250 ℃で
ある。
【0032】また、赤外線照射装置7による加熱時間は
10-4〜3秒であるのが好ましい。加熱時間が10-4秒未満
では結晶化を十分に促進させるのが困難であり、一方3
秒を超えると、繊維が熱劣化して脆くなる。なお、加熱
時間は、後述するダイ2とコレクターロール8との距離
と、繊維流の流速と、不織布の引き取り速度と、赤外線
照射装置による加熱ゾーンの長さとを適宜設定すること
により調整することができる。
【0033】〔3〕物性 このような本発明のメルトブロー不織布の製造装置によ
り得られる不織布は、引張強度が大きく、熱収縮率及び
融着率が小さい。例えばポリアリーレンスルフィド樹脂
の場合、そのメルトブロー不織布は、下記物性を有す
る。 (1) 平均繊維径が0.1 〜20μm、好ましくは1〜10μ
m。 (2) 引張強度が0.5 kg/25mm幅以上、好ましくは1〜6
kg/25mm幅。 (3) 熱収縮率が7%以下、好ましくは1〜5%。
【0034】(1) 平均繊維径が0.1 μm未満のものは製
造が困難であり、一方20μmを超えると、目付の変動が
大きくなり、濾過材等として使用する時の信頼性が低下
する。
【0035】(2) 引張強度が0.5 kg/25mm幅未満では、
用途によってはその機械的強度が十分でない。
【0036】(3) 熱収縮率が7%を超えると、濾過材等
として使用する時の信頼性が低下する。
【0037】なお、このようにして得られるメルトブロ
ー不織布には、その後加熱ロールによる熱セット、赤外
線照射加熱、誘導加熱等の後処理を施すことができる。
【0038】
【作用】本発明のメルトブロー不織布の製造装置は、ダ
イと繊維の集積装置との間に赤外線照射装置を有するの
で、耐熱性に優れた樹脂をメルトブローして繊維化する
際に、赤外線を照射することにより所定の温度に所定時
間加熱することにより徐冷し、結晶化を促進させている
ため、小さな熱収縮率、融着率、及び良好な引張強度を
有するメルトブロー不織布が得られる。
【0039】このような効果が得られる理由については
必ずしも明らかではないが、樹脂成分を溶融紡糸した直
後に、ポリマーが吸収しやすい波長である赤外線を照射
して加熱することにより加熱徐冷しているので、効率的
に結晶化を促進でき、不織布全体を通してほぼ均一に高
い結晶化度を有する不織布とすることができるためであ
ると考えられる。
【0040】
【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説
明する。実施例1〜5 ポリフェニレンスルフィド100 重量部に対して、第1表
に示す割合で赤外線吸収促進剤(SiO2 )を添加した
樹脂組成物を使用し、図1に例示するメルトブロー不織
布の製造装置により、赤外線照射装置(ゾクヂオン
(株)製 セラミックヒータ)による加熱温度及び加熱
時間を第1表に示すように種々変化させて、平均繊維径
約3μm、目付100 g/m2 のポリフェニレンスルフィ
ドメルトブロー不織布を作製した。なおメルトブロー装
置の概要、及び上記以外の製造条件は、以下の通りであ
る。
【0041】メルトブロー装置の概要 オリフィスの口径 ・・・0.3 mmφ ダイとコレクターロールとの距離 ・・・39cm 赤外線照射装置とダイ先端のオリフィスとの距離 ・・・4cm 赤外線照射装置による加熱ゾーンの長さ ・・・35cm
【0042】製造条件 樹脂の溶融温度 ・・・320 ℃ オリフィスの温度 ・・・320 ℃ 樹脂の吐出量 ・・・0.5 g /分 (オリフィ
ス1個当たり) エアー温度 ・・・360 ℃ エアーの吐出量 ・・・0.04Nm3 /Hr (ポ
リマー1g当たり)
【0043】このようにして得られたポリフェニレンス
ルフィドメルトブロー不織布の結晶化温度、115 付近の
結晶化熱、引張強度及び熱収縮率の測定を行った。結果
を第1表に合わせて示す。
【0044】比較例1 実施例1において、赤外線照射装置のないものを使用し
た以外は同様にしてポリフェニレンスルフィドメルトブ
ロー不織布を作製した。このようにして得られたポリフ
ェニレンスルフィドメルトブロー不織布の結晶化温度、
115 付近の結晶化熱、引張強度及び熱収縮率の測定を行
った。結果を第1表に合わせて示す。
【0045】 第 1 表製造条件 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 赤外線設定温度(℃) 300 250 200 130 加熱時間(秒) 1×10-3 1×10-3 1×10-3 1×10-3 物性 結晶化温度(1) 115.5 114.5 115.3 116.2 結晶化熱(2) 2.2 5.2 5.0 1.5 引張強度(3) 6.40 2.37 3.12 2.85 熱収縮率(4) 3.7 3.0 1.8 3.2
【0046】 第 1 表 ( 続 き )製造条件 実施例5 比較例1 赤外線設定温度(℃) 150 なし* 加熱時間(秒) 2 −物性 結晶化温度(1) 116.3 117.3 結晶化熱(2) 1.9 5.8 引張強度(3) 2.30 2.54 熱収縮率(4) 2.2 1.3 注)*::赤外線照射装置のないものを使用して不織布を製造した。
【0047】 (1) 結晶化温度:示差走査熱量計により測定した(単位
は℃)。 (2) 結晶化熱:ポリフェニレンサルファイドの不完全結
晶部分に起因する結晶化 熱 (115 ℃付近) を示差走査熱量計により測定した(単
位はCal/g)。 (3) 引張強度:引張試験機により測定した(単位はkg/
25mm幅)。 (4) 熱収縮率:170 ℃のオーブンに30分放置した後測定
した(単位は%)。
【0048】 第1表から明らかなように、本発明の装置により得られ
るポリフェニレンスル フィドメルトブロー不織布は、熱収縮率が小さかった。
これに対し各比較例のメ ルトブロー不織布は、熱収縮率が大きく耐熱性に劣るも
のであった。
【0049】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明のメルトブロー不織布の
製造装置においては、 メルトブロー装置のダイと、繊維の集積装置との間に赤
外線照射装置を設けてい るので、耐熱性に優れた樹脂をメルトブローして繊維化
する際に、赤外線を照射 することにより所定の温度に所定時間加熱することによ
り徐冷し、結晶化を促進 させ、もって小さな熱収縮率、融着率、及び良好な引張
強度を有するメルトブロ ー不織布が得られる。
【0050】 このような本発明の装置は、各種耐熱性メルトブロー不
織布、例えば電池用セ パレータ、耐熱フィルター等に使用するメルトブロー不
織布を製造するのに好適 である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のメルトブロー不織布の製造装置の一例を示す概
略図である。
【図2】 図1のメルトブロー不織布の製造装置のダイの断面図で
ある。
【符号の説明】
1・・・押出機 2・・・ダイ 3・・・ホッパー 4・・・加熱気体輸送管 5・・・エアー供給装置 6・・・エアーヒータ 7・・・赤外線照射装置 8・・・コレクターロール 9・・・繊維流 10・・・不織布 11・・・オリフィス 12、13・・・スリット 14、15・・・ヒータ 21・・・上部ダイプレート 22・・・下部ダイプレート 23・・・上部ガスプレート 24・・・下部ガスプレート 25・・・上部エアーチャンバー 26・・・下部エアーチャンバー 27・・・インレット 28・・・樹脂チャンバー
【手続補正書】
【提出日】平成5年9月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はメルトブロー不織布を製
造する装置に関し、特に引張強度及び耐熱性に優れたメ
ルトブロー不織布を製造する装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
エアーフィルタ材や液体の濾過材等の幅広い分野に不織
布が使用されるようになり、その生産量も増加してきて
いる。
【0003】特にポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリ
アミド樹脂、及びポリエステル樹脂等は、高融点を有
し、耐薬品性、耐熱性及び難燃性に優れた樹脂であるた
め、電池用セパレータ等の耐熱性の要求される分野用の
不織布に適している。
【0004】このような耐熱性樹脂の不織布としては、
メルトブロー不織布が代表的である。メルトブロー不織
布は、溶融した樹脂を多数のオリフィスを有するダイか
ら押し出すとともに、高温高速の空気流を吹き出すこと
により延伸して微細な繊維状になったものを堆積し、ウ
ェブを形成してなるものである。このメルトブロー法に
よる不織布は、乾式法、湿式法、スパンポンド法などの
他の製法による不織布に比べ、単繊維の繊維径が微小で
風合い等に優れている。
【0005】しかしながら、上述したような耐熱性樹脂
のメルトブロー不織布は、溶融紡糸された後急冷される
ため、通常の製造条件では非晶質の状態のものが大半を
占める。このため、110℃以上の温度で使用すると樹
脂が結晶化し、それに伴い不織布が収縮したり脆化した
りするという問題がある。
【0006】このような問題点を解決するものとして特
開昭63−315655号は、ポリフェニレンスルフィ
ドをメルトブローして紡出繊維化するに際し、紡出ノズ
ルから捕集面の間に両サイドから加熱されたガスを噴射
して緩やかに冷却し、結晶化を促進しながらポリフェニ
レンスルフィドメルトブロー不織布を製造する方法を開
示している。
【0007】しかしながら、上記方法においては、溶融
紡糸されたポリフェニレンスルフィドを加熱されたガス
を噴射して緩やかに冷却することにより結晶化させてい
るが、このような方法では、結晶化が不十分となりやす
いばかりか、その度合いが不均一になりやすいため、得
られる不織布の耐熱性(熱収縮率)、機械的強度等の均
一性が悪いという問題がある。
【0008】したがって、本発明の目的は、引張強度及
び耐熱性に優れたメルトブロー不織布の製造装置を提供
することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、メルトブロー装置のダイと繊維
の集積装置との間に赤外線照射装置を設けることより、
耐熱性に優れた樹脂をメルトブローして繊維化する際
に、赤外線を照射することにより所定の温度に所定時間
加熱することにより徐冷し、結晶化を促進させれば、小
さな熱収縮率、融着率、及び良好な引張強度を有するメ
ルトブロー不織布が得られることを見出し、本発明に想
到した。
【0010】すなわち、本発明のメルトブロー不織布の
製造装置は、押出機と、前記押出機に熱可塑性樹脂を供
給するホッパーと、前記押出機の先端に設けられた複数
のオリフィスを有するダイと、加熱気体輸送管により前
記ダイと接続している加熱エアー供給装置と、前記ダイ
の先端から所定の位置に設けられたメルトブロー繊維の
集積装置とを有するものであって、前記ダイと集積装置
との間に赤外線照射装置を有することを特徴とする。
【0011】本発明を以下詳細に説明する。〔1〕樹脂成分 本発明のメルトブロー不織布の製造装置により、不織布
とする樹脂成分としては、特に制限はないが耐熱性に優
れたものが好ましい。このような耐熱性樹脂としては、
ポリアリーレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート
等のポリエステル樹脂などが挙げられる。これらの樹脂
成分の中ではポリアリーレンスルフィド樹脂が好まし
い。
【0012】ポリアリーレンスルフィド樹脂は、下記一
般式: −(Ar−S)− (ただし、−Ar−は下記の一般式:
【化1】 (ただし、XはF、Cl、BrまたはCHなどのアル
キル基を表し、mは1〜4の整数を表す)により表され
る二価の芳香族基を有する。)により表される繰り返し
単位からなる。
【0013】特に好ましいポリアリーレンスルフィド樹
脂は、下記一般式:
【化2】 により表される繰り返し単位を有するポリフェニレンス
ルフィドである。
【0014】本発明に使用するポリアリーレンスルフィ
ド樹脂は、実質的に直鎖状高分子化合物であるのが好ま
しく、その重量平均分子量が2×10〜7×10
特に3×10〜6×10のものが好ましい。また、
300℃における粘度〔η〕は、50〜10000、特
に180〜3000、さらに100〜1000であるの
が好ましい。
【0015】なお、本発明においては、上記ポリフェニ
レンスルフィド樹脂に、他のモノマーを10モル%以下
程度共重合したものも用いることができる。
【0016】また、本発明においては、後述する照射赤
外線を効率よく吸収させるために、樹脂成分に赤外線吸
収促進剤としてSiO、エアロジル等の微粒子を配合
するのが好ましい。上記微粒子は直径10〜100オン
グストロームのいわゆる超微粒子が好ましい。このよう
なSiO、エアロジル等の微粒子の配合量は、樹脂成
分100重量部に対して、0.1〜20重量部、特に
0.5〜10重量部であるのが好ましい。
【0017】また、本発明においては、樹脂成分にその
他必要に応じてシリコンオイルや二硫化モリブデン、離
型剤、滑剤、熱安定剤、他の無機充填剤等を微量添加す
ることができる。
【0018】〔2〕製造装置 次に上述したような耐熱性樹脂からメルトブロー不織布
を製造する本発明の装置について説明する。
【0019】本発明のメルトブロー不織布の製造装置の
一例を図1に概略的に示す。本実施例において、メルト
ブロー不織布の製造装置は、押出機1と、押出機1に熱
可塑性樹脂を供給するホッパー3と、押出機1の先端に
設けられた多数のオリフィスを有するダイ2と、加熱気
体輸送管4、4によりダイ2と接続しているエアー供給
装置5(一つは省略してある)と、エアーヒータ6と、
ダイ2の先端から所定の位置に設けられたコレクターロ
ール8とを有し、ダイ2とコレクターロール8との間に
は一対の赤外線照射装置7、7が設けられている。
【0020】また、図1におけるダイ2の断面図を図2
に示す。ダイ2は上部ダイプレート21と、下部ダイプ
レート22と、上部ガスプレート23と、下部ガスプレ
ート24とからなる。このような各部を組み合わせるこ
とにより、オリフィス11と、スリット12及び13
と、このスリット12及び13に連通した上部エアーチ
ャンバー25及び下部エアーチャンバー26とが形成さ
れる。またオリフィス11は、後端部、中間部及び先端
部とからなり、後端部には樹脂のインレット27が接続
し、中間部は樹脂のチャンバー28となっている。また
上部エアーチャンバー25及び下部エアーチャンバー2
6には、それぞれ加熱気体輸送管4、4が接続してい
る。なお、上部ダイプレート21と、下部ダイプレート
22中には、オリフィス11を後述する温度に保持する
ためのヒータ14及び15が埋設されている。
【0021】このような装置において、オリフィス11
の径は、0.1〜1.0mm、特に0.2〜0.8mm
であるのが好ましい。オリフィスの径が0.2mm未満
では、得られる繊維の平均径を0.1μm以上とするの
が困難であり、一方1.0mmを超えると得られる繊維
の平均径を20μm以下とするのが困難となるため好ま
しくない。
【0022】また、ダイ2とコレクターロール8との距
離は5〜100cm、特に20〜50cmであるのが好
ましい。ダイ2とコレクターロール8との距離が5cm
未満では、後述する赤外線照射装置による加熱スペース
を確保するのが困難となり、一方100cmを超える
と、繊維流が乱れてしまうとともに、堆積時に繊維が完
全に固化して、繊維どうしが十分交絡した不織布をえる
のが困難となるため好ましくない。このコレクターロー
ル8は、100℃以上、特に110〜150℃の温度と
しておくのが好ましい。
【0023】赤外線照射装置7としては、2.5〜50
μmの波長の赤外線を放射するものを使用する。上記赤
外線としては、2.5〜25μmの波長を有する普通赤
外線あるいは25μm以上の波長を有する遠赤外線が好
ましい。このような赤外線の放射体としては、黒色ある
いはそれに近似の色彩(可視域における放射率が1に近
いもの)を有するセラミックスが挙げられる。
【0024】なお、赤外線照射装置7は、少なくともオ
リフィス11から30cm以内の位置に設けるのが好ま
しい。赤外線照射装置がオリフィスから30cmより離
れた位置にあると、赤外線照射装置に達した段階で、す
でに樹脂の大半が固化してしまうため、赤外線の照射に
より徐冷しても十分に結晶化を進展させることができな
くなるため好ましくない。特に好ましい赤外線照射装置
7の設置位置はオリフィス11から2〜10cmであ
る。
【0025】(3)製造方法 このようなブロー成形装置によるメルトブロー不織布の
製造は、以下のようにして行われる。まず、耐熱性樹脂
が、ホッパー3から押出機1に供給され、溶融混練され
た後、インレット27を経てチャンバー28に流入し、
オリフィス11から吐出される。このときスリット12
及び13から高速で噴射されている加熱エアーにより、
吐出された溶融樹脂は極細化される。ここで生成した繊
維流9は、赤外線照射装置7、7により加熱された後、
回転するコレクターロール8などの捕集面上に集積さ
れ、不織布10を形成する。
【0026】このような製造方法において、耐熱性樹脂
の紡糸時の溶融粘度は50〜700ポイズ、特に60〜
300ポイズであるのが好ましい。樹脂の溶融粘度が5
0ポイズ未満では、不織布を構成する繊維の長さが短く
なり、得られる不織布の強度が低下する。また溶融粘度
が700ポイズを超えると、高温の加熱ガスが大量に必
要となりるばかりか、繊維流の乱れを生じ、得られる不
織布の均一性が低下する。なお、このような溶融粘度と
するためには、使用する樹脂に応じた押出機で溶融混練
して押し出せばよい。
【0027】また、オリフィス11の温度は、使用する
樹脂により適宜設定すればよいが、例えばポリアリーレ
ンスルフィド樹脂の場合、290〜380℃、特に30
0〜340℃の温度にしておくのが好ましい。オリフィ
ス11の温度が290℃未満では、ポリアリーレンスル
フィド樹脂がオリフィスから吐出した直後に、迅速に固
化してしまうため、後述する赤外線の照射により徐冷し
ても結晶化が進展せず、得られる不織布の耐熱性(熱収
縮率)が低下し、一方380℃を超えると、単繊維どう
しが広い範囲で融着して、繊維径のバラツキが生じやす
くなるため好ましくない。
【0028】スリット12及び13から噴射される加熱
エアー(ブローエアー)の温度は、使用する樹脂により
適宜設定すればよいが、例えばポリアリーレンスルフィ
ド樹脂の場合290〜450℃、特に300〜360℃
が好ましい。加熱エアーの温度が290℃未満では、ポ
リアリーレンスルフィド樹脂がオリフィスから吐出した
直後に、迅速に固化してしまうため、後述する赤外線の
照射により徐冷しても結晶化が進展せず、得られる不織
布の耐熱性(熱収縮率)が低下し、一方450℃を超え
ると、単繊維どうしが広い範囲で融着して、繊維径のバ
ラツキが生じやすくなるため好ましくない。
【0029】また、加熱エアーの噴射量は、吐出する樹
脂1gに対して0.02Nm/Hr以上、特に0.0
3〜0.1Nm/Hrであるのが好ましい。加熱ガス
の噴射量が0.02m/Hr未満では、形成される繊
維の引張強度が低下するため好ましくない。
【0030】赤外線照射装置7による加熱温度(赤外線
放射体の表面温度)は、例えばポリアリーレンスルフィ
ド樹脂の場合120〜600℃であるのが好ましい。加
熱温度が120℃未満では、ポリアリーレンスルフィド
樹脂の結晶化を十分に促進させるのが困難であり、一方
400℃を超えると、樹脂が溶融してしまう。特に好ま
しい加熱温度は130〜300℃、さらに好ましくは1
50〜250℃である。
【0031】また、赤外線照射装置7による加熱時間は
10−4〜3秒であるのが好ましい。加熱時間が10
−4秒未満では結晶化を十分に促進させるのが困難であ
り、一方3秒を超えると、繊維が熱劣化して脆くなる。
なお、加熱時間は、後述するダイ2とコレクターロール
8との距離と、繊維流の流速と、不織布の引き取り速度
と、赤外線照射装置による加熱ゾーンの長さとを適宜設
定することにより調整することができる。
【0032】〔3〕物性 このような本発明のメルトブロー不織布の製造装置によ
り得られる不織布は、引張強度が大きく、熱収縮率及び
融着率が小さい。例えばポリアリーレンスルフィド樹脂
の場合、そのメルトブロー不織布は、下記物性を有す
る。 (1)平均繊維径が0.1〜20μm、好ましくは1〜
10μm。 (2)引張強度が0.5kg/25mm幅以上、好まし
くは1〜6kg/25mm幅。 (3)熱収縮率が7%以下、好ましくは1〜5%。
【0033】(1)平均繊維径が0.1μm未満のもの
は製造が困難であり、一方20μmを超えると、目付の
変動が大きくなり、濾過材等として使用する時の信頼性
が低下する。
【0034】(2)引張強度が0.5kg/25mm幅
未満では、用途によってはその機械的強度が十分でな
い。
【0035】(3)熱収縮率が7%を超えると、濾過材
等として使用する時の信頼性が低下する。
【0036】なお、このようにして得られるメルトブロ
ー不織布には、その後加熱ロールによる熱セット、赤外
線照射加熱、誘導加熱等の後処理を施すことができる。
【0037】
【作用】本発明のメルトブロー不織布の製造装置は、ダ
イと繊維の集積装置との間に赤外線照射装置を有するの
で、耐熱性に優れた樹脂をメルトブローして繊維化する
際に、赤外線を照射することにより所定の温度に所定時
間加熱することにより徐冷し、結晶化を促進させている
ため、小さな熱収縮率、融着率、及び良好な引張強度を
有するメルトブロー不織布が得られる。
【0038】このような効果が得られる理由については
必ずしも明らかではないが、樹脂成分を溶融紡糸した直
後に、ポリマーが吸収しやすい波長である赤外線を照射
して加熱することにより加熱徐冷しているので、効率的
に結晶化を促進でき、不織布全体を通してほぼ均一に高
い結晶化度を有する不織布とすることができるためであ
ると考えられる。
【0039】
【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説
明する。実施例1〜5 ポリフェニレンスルフィド100重量部に対して、第1
表に示す割合で赤外線吸収促進剤(SiO)を添加し
た樹脂組成物を使用し、図1に例示するメルトブロー不
織布の製造装置により、赤外線照射装置(ゾクヂオン
(株)製 セラミックヒータ)による加熱温度及び加熱
時間を第1表に示すように種々変化させて、平均繊維径
約3μm、目付100g/mのポリフェニレンスルフ
ィドメルトブロー不織布を作製した。なおメルトブロー
装置の概要、及び上記以外の製造条件は、以下の通りで
ある。
【0040】メルトブロー装置の概要 オリフィスの口径 ・・・0.3mmφ ダイとコレクターロールとの距離 ・・・39cm 赤外線照射装置とダイ先端のオリフィスとの距離 ・・・4cm 赤外線照射装置による加熱ゾーンの長さ ・・・35cm
【0041】製造条件 樹脂の溶融温度 ・・・320℃ オリフィスの温度 ・・・320℃ 樹脂の吐出量 ・・・0.5g/分(オリフ
ィス1個当たり) エアー温度 ・・・360℃ エアーの吐出量 ・・・0.04Nm/Hr
(ポリマー1g当たり)
【0042】このようにして得られたポリフェニレンス
ルフィドメルトブロー不織布の結晶化温度、115付近
の結晶化熱、引張強度及び熱収縮率の測定を行った。結
果を第1表に合わせて示す。
【0043】比較例1 実施例1において、赤外線照射装置のないものを使用し
た以外は同様にしてポリフェニレンスルフィドメルトブ
ロー不織布を作製した。このようにして得られたポリフ
ェニレンスルフィドメルトブロー不織布の結晶化温度、
115付近の結晶化熱、引張強度及び熱収縮率の測定を
行った。結果を第1表に合わせて示す。
【0044】
【0045】 注)*::赤外線照射装置のないものを使用して不織布
を製造した。
【0046】(1)結晶化温度:示差走査熱量計により
測定した(単位は℃)。 (2)結晶化熱:ポリフェニレンサルファイドの不完全
結晶部分に起因する結晶化熱(115℃付近)を示差走
査熱量計により測定した(単位はCal/g)。 (3)引張強度:引張試験機により測定した(単位はk
g/25mm幅)。 (4)熱収縮率:170℃のオーブンに30分放置した
後測定した(単位は%)。
【0047】第1表から明らかなように、本発明の装置
により得られるポリフェニレンスルフィドメルトブロー
不織布は、熱収縮率が小さかった。これに対し各比較例
のメルトブロー不織布は、熱収縮率が大きく耐熱性に劣
るものであった。
【0048】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明のメルト
ブロー不織布の製造装置においては、メルトブロー装置
のダイと、繊維の集積装置との間に赤外線照射装置を設
けているので、耐熱性に優れた樹脂をメルトブローして
繊維化する際に、赤外線を照射することにより所定の温
度に所定時間加熱することにより徐冷し、結晶化を促進
させ、もって小さな熱収縮率、融着率、及び良好な引張
強度を有するメルトブロー不織布が得られる。
【0049】このような本発明の装置は、各種耐熱性メ
ルトブロー不織布、例えば電池用セパレータ、耐熱フィ
ルター等に使用するメルトブロー不織布を製造するのに
好適である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 押出機と、前記押出機に熱可塑性樹脂を
    供給するホッパーと、前記押出機の先端に設けられた複
    数のオリフィスを有するダイと、加熱気体輸送管により
    前記ダイと接続している加熱エアー供給装置と、前記ダ
    イの先端から所定の位置に設けられたメルトブロー繊維
    の集積装置とを有するメルトブロー不織布の製造装置で
    あって、前記ダイと集積装置との間に赤外線照射装置を
    有することを特徴とするメルトブロー不織布の製造装
    置。
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