JPH086239B2 - 不織布 - Google Patents

不織布

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JPH086239B2
JPH086239B2 JP30587A JP30587A JPH086239B2 JP H086239 B2 JPH086239 B2 JP H086239B2 JP 30587 A JP30587 A JP 30587A JP 30587 A JP30587 A JP 30587A JP H086239 B2 JPH086239 B2 JP H086239B2
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茂樹 田中
英昭 石原
英夫 磯田
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東洋紡績株式会社
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、構成繊維のサイズ、形状特性及び物性を特
定すると共に、不織布の縦・横方向の乾熱収縮率を特定
することによって、殊にフィルター用として高性能を発
揮する不織布に関するものである。

[従来の技術] 血液等の体液用フィルターに対する需要が高まり、細
デニール繊維を用いた不織布が実用化されている。例え
ば特開昭54−119012号や同54−119013号等に記載された
不織布はその一例である。ところがこれらの不織布を製
造する為に用いられる繊維は直径3.5〜10μm程度とや
や太めであるためこれら繊維の折り重なり体である不織
布の自由空間が大き過ぎて比較的大きい物質も容易に透
過することが可能となり、血液用フィルターとしては満
足できるものではない。こうした問題に対処するものと
して最近メルトブロー法によって得られる細デニール繊
維を用いた不織布が提案され(特開昭60−193468号や同
60−203267号等)、瀘過分離効率の向上が期待されてい
る。ところがメルトブロー法では、繊維径が細くなり過
ぎると共に延伸作用が期待されないのでモジュラスが低
くなる傾向にあり、しかも不織布製品としてでき上った
後の収縮防止や構造保持のために行なわれる熱固定処理
によって繊維のモジュラスは更に低下し、更に不織布と
しての抗圧縮性が悪化するという問題もある。

しかも自由空間の問題については、繊維の細径化によ
って元々狭められているうえに前記熱固定処理に伴う熱
収縮によって不織布全体が収縮すると共に自由空間を狭
める方向に繊維の太りが生じてくるので、メルトブロー
法の採用によって狭められた自由空間は一層狭いものと
なってしまう。尚前記した繊維の太りは自由空間に面し
た部分で集中的に発生するから繊維径斑が生じ、不織布
としての物性低下、並びに自由空間の大きさ不揃い等を
招き、特に後者の現象は瀘過の選別性を悪いものにする
という欠陥を招く。

また繊維の低モジュラス化に起因する前記抗圧縮性不
足は、フィルターとして使用したときの吸引力あるいは
加圧力により不織布が押し潰されて自由空間が狭小化す
る現象を招き、通液抵抗が極端に増大して瀘過機能を喪
失する(瀘材としての耐久性不良)という問題を生じ
る。

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は上記の様な問題点に着目してなされたもので
あって、その目的は、従来の細デニール繊維に見られる
低モジュラス化を防ぐと共に適切な自由空間をできる限
り均一な大きさに確保して瀘過時の選別機能を高め、且
つ嵩高性と抗圧縮性を持続し得る様な不織布を提供しよ
うとするものである。

[問題点を解決するための手段] 上記の目的を達成することのできた本発明不織布の構
成は、繊維径が3μm以下、繊維径斑(CV)が0.30以
下、および初期引張抵抗が20g/デニール以上の合成繊維
からなる不織布であり、且つ該不織布の160℃における
縦方向及び横方向の乾熱収縮率が共に15%以下であると
ころに要旨を有するものである。

[作用] 本発明に係る不織布を構成する合成繊維の繊維径は3
μm以下でなければならず、より好ましいのは2μm以
下である。繊維径が3μmを超える場合は、これら繊維
の折り重なり体である不織布が荒目となって本来除去し
なければならない粗大物質までも通過させるものとな
り、血液用フィルター等としての実用性を欠くものとな
る。しかし繊維径が3μm以下の繊維を使用すると、た
とえば血液中の白血球等を効率良く分離除去することが
でき、その結果高純度の赤血球を高収率で回収すること
が可能となる。但し繊維径が細くなり過ぎると不織布の
自由空間が小さくなり過ぎて瀘過抵抗が大きくなるばか
りでなく、たとえば血液用フィルターとして使用した場
合赤血球の一部も白血球等の共に瀘取されて赤血球の回
収率が低下するので繊維径は0.1μm以上とするのがよ
い。

また該合成繊維の繊維径斑(CV)は0.30以下でなけれ
ばならず、より好ましいのは0.1以下である。繊維径斑
が.030を超える場合は不織布としたときに形成される自
由空間の大きさが不揃いとなり、瀘過の選別性が低下し
て特定粒径物質の分離効率が低いものとなる。

更に該合成繊維の初期引張抗圧は抵抗縮性、即ち圧縮
による透過性の低下を抑制する機能と密接な関係を有し
ており、20g/デニール以上の初期引張抵抗を示すものを
使用しなければならず、より好ましいのは30g/デニール
以上のものである。しかして該抵抗値が20g/デニール未
満のものでは不織布の抗圧縮力が乏しく、殊に10g/デニ
ール以下になると小さな瀘過圧縮力でも不織布が薄くな
るまで圧縮され不織布の自由空間が押しつぶされて通液
性が激減し、瀘過処理速度が極端に遅くなる。

次に本発明に係る不織布の160℃における縦方向及び
横方向の乾熱収縮率は夫々15%以下、より好ましくは5
%以下でなければならない。該収縮率が15%を超えるも
のは熱的寸法安定性が悪く、また熱処理に伴なうモジュ
ラスの低下によって抗圧縮力が低下し、更には収縮に伴
なう繊維の太りによる自由空間の狭小化によって通液性
が低下し、良好な瀘過性能が得られ難くなる。実験によ
り確認したところによると、製品不織布として160℃×3
0分の乾熱処理を施したときにおける縦方向及び横方向
の収縮率が共に15%以下、より好ましくは5%以下であ
るものは、血液用フィルターとして優れた性能を発揮し
得ることが明らかとなった。

本発明に係る構成繊維および不織布に求められる特性
は上記の通りであるが、この他、下記の様な特性を有す
る構成繊維からなる不織布は、フィルターとしての性能
が一段と優れたものとなっている。即ち表面が著しく分
子配向して巨大な結晶から成り、一方内層は著しく低配
向な非晶質であるシースコア構造を有するもので、高モ
ジュラスで且つ低比重(コア部分でボイドを発生するた
めであり、例えばポリエチレンテレフタレートでは比重
が1.352となって非晶質の比重に近い値を示す)となる
ため、素材の表面境界層の利用率が同一デニールでは高
く、瀘過性能は非常に優れたものとなる。こうした点で
従来の高収縮糸を水流処理等により機械的な交絡処理を
施してから、熱処理により成形された不織布と比べると
構成繊維が全く異なっている。

本発明で使用する合成繊維の原料ポリマーは、紡糸時
の形状コントロールが容易でしかも均質且つデニールむ
らの少ない繊維状に加工し得るものであればすべて使用
できるが、中でも芳香族又は脂肪族のポリエステルまた
はポリアミド、あるいはポリアクリロニトリル等は、血
液用フィルターとして使用したとき血液中の変性成分を
吸着しあるいは変性蛋白質などの粘着物を捕捉して瀘過
物の清浄化に寄与するので好ましい。尚血液フィルター
用不織布は加工の最終工程でポリエチレンオキサイド
ガスを用いて熱処理(50℃程度)するか、あるいは加
熱水蒸気(120℃程度)で処理して無菌化されるが、こ
の熱処理工程で熱収縮を起こす様なことがあると繊維径
の増大により通液性が低下し、あるいはモジュラスの低
下により抗圧縮力が低下するので、繊維材料の選択に当
たってはできるだけ熱収縮率の小さいものを選択するこ
とが望まれる。

また本発明不織布の見掛け密度は濾過性能に影響を及
ぼす嵩高性の目安となるものであり、0.01g/cm2以上が
好ましく、特に血液用フィルターとして使用する場合は
プレス等によって0.05〜0.5g/cm2程度に調整すること望
まれる。この場合、従来の低モジュラス細デニール繊維
を用いたものではプレにより潰されてペーパ状の薄いも
のとなり通液性が極端に低下して実用不能となるが、本
発明では前述の如く初期引張抵抗の高い細デニール繊維
を使用しているので嵩高保持性がよく、フィルターとし
ての適正な嵩高性を維持しつつ見掛け密度を容易にコン
トロールすることができる。

本発明で使用する細デニール繊維を得る方法として
は、メルトブロー法、フラッシュ紡糸法、複合紡糸で得
た海島繊維構造体を溶解する方法、スーパードロー法の
如く、極細デニール化の可能な種々の方法を採用するこ
とができるが、最も好ましいのはメルトブロー法であ
る。メルトブロー法自体はたとえば特開昭59−26561号
公報に記載されている如く公知であるが、公知の方法を
そのまま適用しても前述の如き要求特性を満たす細デニ
ールで且つ繊維径斑(CV)の低い繊維が得られる訳では
なく、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(48巻、第8号、1342〜1346頁)に記載の低
分子量で低溶融粘度とするための好ましい条件、即ち紡
糸温度を融点よりも51℃高く、牽引流体温度を融点より
135℃高く設定する方法では、繊維径を細くすることは
できるが連続繊維にすることはできず、繊維径斑(CV)
も著しく高いものしか得られない。本発明の如く細デニ
ールで且つ繊維径斑(CV)の低い繊維を得るためには、
紡糸温度を原料樹脂の融点より10±5℃高い温度に設定
すると共に、牽引流体温度も該融点より20±5℃高い温
度に設定することにより、高い溶融粘度の線条を低温度
の牽引流体で糸切れしない様、均一に伸長しなければ繊
維径斑(CV)を低くすることはできない。更に、細デニ
ール化を図ると共に配向結晶化による低収縮化の伸長に
必要な牽引力を与える牽引流体の流速はマッハ1前後に
設定することが望まれる。この様な条件において初めて
細デニールで且つ繊維径斑(CV)も低いものが得られる
のである。たとえばポリエチレンテレフタレートを原料
樹脂とする場合の最も好ましい条件は紡糸温度が約275
℃、牽引流体温度が約275℃である。この様な条件にお
いて初めて繊維径斑(CV)を0.1以下にすることができ
る。単孔当たりの吐出量は目標とする繊維径や嵩密度等
によって任意に決めればよいが、繊維径斑(CV)を低く
維持して且つ2μm以下の繊維径のものを得る場合は0.
1〜0.01g/分、より好ましくは0.05〜0.02g/分とするの
がよい。

この様な条件で紡出された繊維群は、吸引されたドラ
ムまたはネット上に3次元的に交差させながら垂下させ
つつ繊維同士を適宜交絡させて不織布とされる。紡出ノ
ズルとドラムまたはネットとの距離は、繊維同士が密に
交絡してひも状とならない距離、即ち同伴する牽引流体
の拡がりと乱れにより3次元的に交差し合いつつ積層さ
れていくのに十分な距離、たとえば30〜60cm程度に設定
される。本発明の様に、特にフィルターとしての濾過性
能が要求される場合には、例えば高圧水流処理やニード
ルパンチ等の機械的な交絡処理を施すと、不織布に貫通
孔が形成する結果、濾過性能が著しく低下するので好ま
しくない。引取られた不織布は、必要により加熱ローラ
等で軽くプレスしたりエンボス加工を施すことによって
見掛けの嵩密度を調整することもできる。

以下実施例を挙げて本発明の構成及び作用効果を一層
明確にする。尚本発明で定義される不織布および該不織
布を構成する繊維の物性等は、下記の方法で測定した値
を言う。

繊維径: 不織布を電子顕微鏡写真によって撮影し、拡大写真の
中から繊維100本をランダムに選択してその直径(di)
を測定し、次式により平均値として求める。

繊維径斑(CV): 上記と同様にして求めた繊維径(di)より、下記式に
よってそのばらつきを求める。

初期引張抵抗: 単繊維50本をランダムに抜き出し、糸はりして一本と
した後JIS 11074('65)に従って測定する。

不織布の縦・横芳香の乾熱収縮率: 不織布を25cm×25cmに切断し、該切断片の周縁に沿っ
て20cm×20cmの枠を記入する。該切断片の枠外の1点を
クリップで保持して熱風乾燥器中に吊し、160℃で30分
間熱処理した後、30分間で室温雰囲気(20℃×65%RH)
まで冷却し、縦方向長さ(It;cm)及び横方向長さ(Im:
cm)より次式によって縦方向収縮率[SHD(T)]及び
横方向収縮率[SHD(M)]を算出する。

[実施例] 実施例1 第1図に示すメルトブローノズル[図中1はポリマー
吐出管、2はオリフィス孔(0.15mmφ)、3は加熱流体
吹出し口(リップ巾300μm)、4は加熱流体温度検出
端を夫々示す]を使用し、極限粘度0.65のポリエチレン
テレフタレートを275℃、オリフィス1孔当たり0.025g/
分の吐出量で紡出すると共に、加熱流体吹出し口3には
検出端4の温度が275℃である加熱空気を圧力2.2kg/cm2
で供給しつつメルトブローを行ない、ノズル吐出端から
40cm離れた位置を1m/minの速度で移動するネット上に紡
出繊維を捕集し、目付80g/m2の不織布を得た。

この不織布は嵩高で弾力性も持ちながら且つソフトな
感触を有している。

この不織布を直径90mmの円板状に切断して5枚を重ね
合わせ、厚さ70mm、有効径80mmのカラムに固定した。次
いでカラム全体を121℃のスチーム中で30分間熱処理し
た後減圧乾燥した。このカラムを使用し、25℃の生理食
塩水でプライミングを行なった後、牛血500mlを流して
白血球除去処理を行ない、その後生理食塩水80mlを流し
て赤血球を回収した。

実施例2 比粘度1.3のナイロン6を使用し、紡糸温度を270℃に
設定した以外は上記実施例1と同様にして不織布の製造
及び牛血分離試験を行なった。

比較例1〜5 紡糸温度、加熱流体(空気)の温度及び圧力、ポリマ
ー吐出量を部分的に変更した以外は実施例1と同様にし
て不織布の製造及び牛血分離試験を行なった。

上記実施例1,2及び比較例1〜5の実験条件及び結果
を第1表に一括して示す。

第1表より次の様に考えることができる。

実施例1,2:本発明の規定要件をすべて満たす例であり、
牛血の処理速度、白血球除去率及び赤血球回収率の何れ
も非常に良好な値が得られている。

比較例1:メルトブロー時における加熱流体温度をわずか
10℃高くしただけであるにもかかわらず繊維径斑及び繊
維の初期引張抵抗が本発明の規定範囲外になっているほ
か、不織布の縦・横収縮率も非常に大きくなっており、
特に赤血球回収率が大幅に低下している。

比較例2:メルトブロー時におけるポリマー吐出温度をわ
ずか5℃高めただけであるにもかかわらず、繊維径斑が
本発明の規定範囲を外れており、その結果、白血球除去
率及び赤血球回収率の何れも若干低くなっている。

比較例3:メルトブロー時のポリマー吐出量を増大して繊
維デニールを従来品と同程度にまで高めた比較例であ
り、赤血球回収率は高い値が得られているもののフィル
ターとしての目詰りが著しく、白血球除去率が大幅に低
下している。

比較例4:紡糸時における牽引流体温度を高めに設定して
得た、初期引張抵抗度が不足するほか、縦・横収縮率の
大きい不織布からなる比較例であり、牛血処理速度が遅
く且つ赤血球回収率も低い。

比較例5:紡糸温度を高めに設定して得た、繊維径斑が大
きく、且つ初期引張抵抗度が不足するほか、縦・横収縮
率の大きい不織布からなる比較例であり、膜もれが極め
て著しく、実用し難いと判断されたのでフィルター性能
評価試験は途中で中止した。

比較例6 極限粘度0.50のポリエチレンテレフタレートを用い、
紡糸温度320℃、牽引加熱空気365℃、単孔吐出量0.2g/
分孔の条件でメルトブローすることにより、平均繊維
径:2.1μm、繊維径斑:0.84、初期引張抵抗:3g/デニー
ル、繊維長:約100〜300mmの短繊維からなり、且つ部分
的に融着した不織布(目付200g/m2)を得た。この不織
布を160℃で30分間乾熱処理したところ、縦収縮率86
%、横収縮率79%を有する不織布が得られた。この様な
不織布は、収縮が著しくシート形態を維持できないもの
であり、フィルター用には不向きなものであった。従っ
てフィルター性能を評価するに当たっては、熱処理を施
す前の不織布を用いて10kg/cm2の水圧で水流処理した
後、45kg/cm2の水圧で水流処理することにより得られた
交絡不織布に、PVA水溶液を含浸させた後、70℃にてテ
ンター上で乾燥してから、溶剤を用いてPVAを除去した
不織布について、実施例1と同様にしてフィルター性能
を評価した。なお、フィルター性能を評価するに当たっ
ては、通常、滅菌処理を行った不織布を用いるが、上記
の様にして得られた不織布は滅菌処理時の収縮が著しい
ので、滅菌処理は行わなかった。その結果、牛血処理速
度65ml/分、白血球除去率54%、赤血球回収率72%とい
う血液フィルターとしては非常に好ましくない特性を有
することが分かった。

次に、実施例1および比較例6における熱処理後の繊
維について、それぞれ以下の特性を評価した。

複屈折率(△N): ニコン(株)製のPOH型偏光顕微鏡を用い、D線(ナ
トリウム)を光源とし、通常のコンペンセーター法によ
り算出した。

この複屈折率は、配向結晶化の程度を示すものであ
り、△Nが小さい程、配向結晶化していることを意味す
る。

(05)面見掛け結晶サイズ(ACR05): 広角X線の子午線よりも7〜10℃の回折角度における
回折曲線の(05)面強度の半価巾(rad)をSherrerの
式(補正角α:6.98×10-3rad)に代入することによって
算出した。なお、上記X線は、管電圧45KV、管電流70m
A、銅対陰極、Niフィルター、波長1.54Åであり、ディ
フラクトメーターとして理学電気株式会社製のSG−7型
コニオメーター、X線発生装置としてローターフレック
ス(RU−3H型)を用いた。

この05面見掛け結晶サイズは、結晶の大きさを示す
ものであり、数値が大きい程結晶の大きいことを示す。

この様にして得られた結果を第2表に示す。

第2表から明らかな様に、実施例1の繊維は比較例6
に比べて、結晶のサイズが大きく、且つ△Nが小さい
(即ち配向結晶化の程度が大きい)ことが分かる。即
ち、実施例1の法がより低収縮化していることを示す。

[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されており、不織布を構成す
る繊維径、繊維径斑、および初期引張抵抗値を特定する
と共に、縦・横方向の乾熱収縮率を特定することによっ
て、全体に亘り適正で均一なサイズの自由空間を有し、
且つ嵩高で抗圧縮力の優れた不織布を提供し得ることと
なった。

またこの不織布は優れた細孔特性と高圧縮力にも耐え
得る構造強度を有しているので、血液用フィルターのほ
か各種工業用フィルター(バグフィルター等を含む)、
マスク用フィルター、空気浄化用フィルター等として優
れた性能を発揮し得るばかりでなく、保温材や滅菌用培
地、衛生材料等としても幅広く活用することができる。

【図面の簡単な説明】

第1図は実施例で使用したメルトブローノズルを示す要
部断面図である。 1……ポリマー吐出量、2……オリフィス孔 3……加熱流体吹出口、4……加熱流体検出端

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維径が3μm以下、繊維径斑(CV)が0.
    30以下、および初期引張抵抗が20g/デニール以上の合成
    繊維からなる不織布であり、且つ該不織布の160℃にお
    ける縦方向及び横方向の乾熱収縮率が共に15%以下であ
    ることを特徴とする不織布。
  2. 【請求項2】前記繊維径斑(CV)が0.1以下である特許
    請求の範囲第1項に記載の不織布。
  3. 【請求項3】前記初期引張抵抗が30g/デニール以上であ
    る特許請求の範囲第1または2項に記載の不織布。
  4. 【請求項4】前記乾熱収縮率が共に5%以下である特許
    請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の不織布。
  5. 【請求項5】前記不織布は、紡糸温度を原料樹脂の融点
    より5℃以上15℃以下、牽引流体温度を該樹脂の融点よ
    り15℃以上25℃以下、単孔吐出量を0.01g/分孔以上0.1g
    /分孔以下の条件でメルトブローし、紡出ノズル面から3
    0cm以上60cm以下の範囲に設置したネットまたはドラム
    上に三次元的交差を形成させて交絡させたものである特
    許請求の範囲第1〜4項のいずれかに記載の不織布。
  6. 【請求項6】フィルター用として使用されるものである
    特許請求の範囲第1〜5項のいずれかに記載の不織布。
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