JPH10245772A - メルトブロー不織布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低通気圧力損失の不織布であって、通常の空
調機などが晒される温度範囲において耐熱性があり、長
時間を経ても優れた塵埃補集効率を有するエレクトレッ
ト化されたメルトブロー不織布を提供すること。 【解決手段】 平均単繊維径が１〜２０μｍのポリカー
ボネート繊維を主たる構成成分とする、エレクトレット
化されてなるメルトブロー不織布において、該ポリカー
ボネートに、ポリエステル系有機重合物をポリカーボネ
ートの重量を基準として１〜２０重量％の範囲でブレン
ドしたものを使用することによって前記の課題を解決す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリカーボネート
繊維からなり、且つ、エレクトレット化されたメルトブ
ロー不織布に関するものである。更に詳しくは、本発明
は、均繊性に優れたポリカーボネート長繊維からなり、
耐熱性に優れ、低圧損で、且つ補集効率の優れたエアフ
ィルター用途に好適に使用し得るメルトブロー不織布に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、０．１〜数μｍ程度の単繊維
径を有する繊維からなるメルトブロー不織布は、紡糸直
結型でシートとして容易に得ることができ、優れた通気
性を有すること、ポアサイズが小さいこと、目付が均一
であることなど、フィルターに適した性質を多く有する
ため、マスク、空調機などのエアフィルター用途に多く
用いられてきた。

【０００３】該メルトブロー法による不織布に使用され
る原料としては、ポリオレフィン、ポリエステル系ポリ
マー、ポリアミド系ポリマー、エラストマーなど種々の
熱可塑性ポリマーが検討されてきているが、現状では、
ポリプロピレンによるものが市場のほとんどを占めてい
る。これは、ポリプロピレンが安価で、繊維の極細化に
適した低粘度グレードのものを得やすいということが大
きな理由の一つである。

【０００４】すなわち、該メルトブロー法においては、
繊維を細化するために、溶融ポリマーの吐出孔に隣接し
て、牽引用流体の噴出するスリット、若しくは流体孔が
穿設されており、該溶融ポリマーは牽引用流体によって
吹き飛ばされる形で細化されるため溶融ポリマーの粘度
は低い方が有利である。

【０００５】しかし、低粘度のポリマーからなる繊維
は、極細化され易いがその反面容易に切断されることが
多く風綿の発生や、フィルターとして用いた場合には、
繊維が脱落して素材発塵の原因となる等の問題点があ
り、さらに単繊維径の斑が非常に大きいという問題もあ
る。

【０００６】実際、ポリプロピレンからなるメルトブロ
ー不織布は、極細繊維を含んではいるが非常に単繊維径
の斑の大きいものもあり、精密なフィルター性能を有し
ているとはいえない。

【０００７】また、ポリオレフィンからなるメルトブロ
ー不織布は、ほとんどの場合、不織布を構成する単繊維
が互いに融着しており、布帛の嵩高性に欠けるため補集
効率に対する通気圧損が比較的高いという欠点を有し、
さらに単繊維の該融着が構成繊維の繊径斑および不織布
の表面の斑の原因となっている。

【０００８】一方、フィルター補集性能を更に向上させ
るため、不織布または繊維にエレクトレット化加工を施
して半永久的な分極電荷を保持させ、物理的な塵埃の補
集のみならず静電気的に吸着させる試みもなされてき
た。

【０００９】メルトブロー不織布におけるエレクトレッ
ト化加工は、例えば、特公平７−４２６４３号公報に記
載されているように、主にシート状に堆積したメルトブ
ロー不織布に対して、補集面をアース電極として用い非
接触型印加電極を用いて高電圧印加処理を施すことによ
って連続的にエレクトレット化加工をする方法が加工の
容易さから好適に用いられている。

【００１０】該高電圧印加処理(コロナ放電)によって、
繊維中に電荷が注入され、布帛に静電的特性を付与でき
るようになるが、電荷注入後にガラス転移点以上の温度
になると電荷が中和しやすくなり布帛のエレクトレット
性能の低下が起こる。

【００１１】すなわち、空調機などではフィルター周り
の温度がポリプロピレンのガラス転移点以上になる場合
も多く、このようなフィルターにおいては、フィルター
の補集効率の低下が問題となる。

【００１２】このような問題を解決するために、特開平
５−２７９９４７号公報には、ポリカーボネート繊維を
用いた、繊維同士が実質的に相互に融着していない低通
気圧力損失の極細繊維不織布が開示されている。

【００１３】ポリカーボネートはガラス転移点が１００
℃以上と高いため、ガラス転移点以下の温度においては
ポリプロピレンに比べて良好なフィルター補集効率を示
すものの、圧力損失を減少させると塵埃補集効率は逆に
低くなるという不可避的な問題があり、この問題解決の
ため上記公報の実施例においては、コロナ放電によって
該不織布にエレクトレット化処理を施すことが記載され
ている。

【００１４】しかしながら、上記エレクトレット化加工
を施した不織布においても、長時間高温下に晒されると
電荷の中和が起こり、良好なフィルター補集効率を長く
維持するには到っていない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の有する問題点を解消し、低通気圧力損失の不
織布であって、通常の空調機などで晒される温度範囲に
おいて耐熱性があり、長時間を経ても優れた塵埃補集効
率を維持することが可能なエアフィルター用途に好適な
エレクトレット化されたメルトブロー不織布を提供する
ことにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ポリカー
ボネートポリマーからなり、エレクトレット化したメル
トブロー不織布を得るに際して、特定のポリマーをブレ
ンドしたポリカーボネートを使用することによって前記
の課題が解決されることを見出した。

【００１７】すなわち、本発明は、平均単繊維径が１〜
２０μｍのポリカーボネート繊維を主たる構成成分とす
る、エレクトレット化されてなるメルトブロー不織布に
おいて、該ポリカーボネート繊維が、ポリエステル系有
機重合物をポリカーボネートの重量を基準として１〜２
０重量％含有するポリカーボネートからなることを特徴
とするメルトブロー不織布である。

【００１８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
メルトブロー不織布はポリカーボネート繊維から構成さ
れ、該ポリカーボネート繊維の単繊維の平均直径は、１
〜２０μｍ、より好ましくは、２〜１０μｍの範囲にあ
ることが必要であり、これによりフィルターとして用い
た場合の通気圧損を低く保つことができる。

【００１９】該平均単繊維径が、1μｍ未満の場合には
通気圧損が大となり、また、２０μｍを超えるとフィル
ター補集効率が下がる上、地合いが悪くなり、高電圧印
加処理を安定して施すことが困難になる。

【００２０】該メルトブロー不織布に使用する繊維は、
ポリカーボネートを主体とする繊維からなり、該ポリカ
ーボネートは公知のように二価アルコールとホスゲンの
縮合反応、特に、ビスフェノールＡとホスゲンの縮合反
応により得られ、固有粘度が０．６０以下、より好まし
くは、０．４０以下であるものが好適に用いられる。メ
ルトブロー法によって形成される極細繊維は、牽引流体
によて細化される際、流体の断熱膨張によって同時に急
冷されるため、結晶化速度の遅い結晶性ポリマーの場
合、布帛形成後に加熱下で結晶化が起って大きく収縮す
るため寸法安定性が良くない。

【００２１】この点において、ポリカーボネートは、ガ
ラス転移点（Ｔｇ）が１５０℃程度であり、繊維形成後
の隣接吐出孔間同士での繊維軸方向に沿った融着も起こ
りにくく、また非晶性でもあるためにガラス転移点以下
の温度における不織布の収縮も少ないものである。

【００２２】さらに、本発明に使用する前記ポリカーボ
ネートには、ポリエステル系有機重合物が、ポリカーボ
ネートの重量を基準として１〜２０重量％含有されてい
ることが肝要である。該ポリエステル系有機重合物の含
有量が１％未満であるとエレクトレット性能の向上が認
められず、一方、２０ｗｔ％を超えるとメルトブロー時
の繊維形成性が悪化し、単繊維径の斑やショットなどの
原因となり好ましくない。

【００２３】該ポリエステル系有機重合物としては、芳
香族ポリエステル、脂肪族ポリエステルなどが挙げられ
るが、ポリカーボネートとの相溶性が良い芳香族ポリエ
ステル、特にポリブチレンテレフタレートを使用するも
のが好ましい。

【００２４】また、メルトブロー繊維形成の際、ポリカ
ーボネートとの粘度差が大きくなるとポリマー玉の発生
や、単繊維径の不均一化の原因となるため、該ポリブチ
レンテレフタレートの固有粘度は、０．５０以上１．２
以下、好ましくは０．６０〜０．８０の間にあるものが
好ましい。

【００２５】なお、前記ポリカーボネートにポリエステ
ル系有機重合物を添加し含有させるには、メルトブロー
法で繊維化する際、チップブレンドする方法を採用する
と、工程が簡略で、幅反応も起こりにくいので好まし
い。

【００２６】次に、本発明の不織布はメルトブロー法に
より製造されるが、従来から公知の方法で製造すること
ができる。すなわち、該メルトブロー法は、溶融ポリマ
ーを幅方向に多数並んだ紡糸孔を有する口金から吐出す
ると同時に、該口金に隣接して設けられた一対のいわゆ
るリップ部と口金間に形成されるスリットから高温・高
速の気体流を噴射し該吐出ポリマーを細化することによ
って形成される繊維をシート上に補集して得る方法であ
り、熱可塑性ポリマーの極細繊維不織布を好適に得るこ
とができる。

【００２７】この際、上記のメルトブロー条件を適宜変
更することによって、平均単繊維径を１〜２０μｍの範
囲内で容易に制御することができる。

【００２８】該ポリマーの好ましい溶融粘度としては、
１００ポイズ以上３０００ポイズ以下であり、より好ま
しくは５００ポイズ以上１５００ポイズ以下のものが用
いられる。該溶融粘度は低すぎると糸切れが発生し易
く、ポリマー玉も発生し易くなり、また、平均単繊維径
の均一性も悪くなる。一方、該溶融粘度が高すぎると平
均単繊維径を前記の範囲のように細くすることが困難と
なる。

【００２９】また、ポリマーの紡糸温度は、（ポリマー
の融点＋１０℃）〜（ポリマーの融点＋１００℃）が好
ましく使用され、ポリマーが熱分解しない範囲、および
工程調子が安定な範囲でできるだけ高い温度を使用して
粘度を下げることが好ましい。

【００３０】該紡糸温度が低すぎると溶融粘度が高くな
り、逆に高すぎると熱分解しやすくなるため長時間の操
業安定性が低下するので好ましくない。また、単孔当た
りの吐出量は、目的とする単繊維径や紡糸孔の孔径によ
って決定されるが、吐出線速度が１〜１０ｍ／分が好ま
しく、さらに好ましくは、１．２〜５ｍ／分の範囲にあ
ることである。

【００３１】また、吐出されたポリマーを牽引細化する
高温・高圧気体は、空気または水蒸気を用いるものが好
適である。該牽引気体の温度は、ポリマーの紡糸温度と
あまり乖離していると吐出ポリマーの温度に影響を及ぼ
すため、（ポリマーの紡糸温度−１０℃）以上で、且つ
（ポリマーの融点＋１００℃）以下、より好ましくは
（ポリマーの紡糸温度＋１０）〜（ポリマーの紡糸温度
＋５０℃）の範囲である。

【００３２】また、気体流量は、目的とする単繊維径や
吐出量、接着状態によって適宜選定すれば良く、気体流
の噴出スリット幅にもよるが、好ましい流量は口金幅１
ｃｍ当たり０．０１〜０．２Ｎｍ³／分である。該気体
流量は、０．０１Ｎｍ³／分より小さいと細化が十分進
まないおそれがあり、得られる不織布の斑も大きくなる
傾向があり、一方、０．２Ｎｍ³／分を超えるとスリッ
トの幅および吐出量によっては繊維切れが過大に起こり
好ましくない。

【００３３】このようにして吐出され、高温・高圧気体
により牽引細化された繊維群は、サクションを有するネ
ットなどの補集面上に堆積させることにより不織布とし
て得られる。

【００３４】該口金下面と補集面との距離は、繊維が固
化する時間により調節することができ、好ましい距離は
１０〜８０ｃｍである。これにより繊維同士が必要以上
に接着せず、不織布の風合いが粗硬にならないようにす
ることができる。該補集面との距離があまり大となる
と、噴出気体流や随伴流により繊維流が乱され、繊維同
士が束状に絡まって不織布班の原因となる。

【００３５】このようにして得られたメルトブロー不織
布は、公知の方法によりエレクトレット化加工を施す。
特に、補集ネット上にシート状に堆積された不織布にエ
レクトレット化加工を施すには、非接触型電極により高
電圧を印加してコロナ放電によるエレクトレット化を行
なうものが、連続的にエレクトレット化加工を実施出来
るので最も好ましい。

【００３６】このようにポリカーボネートの極細繊維か
らなるメルトブロー不織布にエレクトリック化加工を施
したものは、エアフィルターとして従来のポリオレフィ
ン製のものより耐熱性があり、低圧損でかつ補集効率の
優れたフィルター性能を達成することができる。

【００３７】また、本発明の不織布は単一で使用するよ
りは、他の通気抵抗の低い素材、例えば、スパンボンド
不織布やカードウェブと貼り合わせて用いるものが布帛
の形態保持性の面から好ましい。該貼合せ加工には、超
音波加工によりピンエンボス接着させるものが、エレク
トレット化性能や嵩高性を損なわず、良好な積層状態が
得られるので好ましい。

【００３８】なお、本発明のポリカーボネート不織布に
はメルトブロー繊維形成性やエレクトレット化性能の低
下を生じない範囲で、顔料、難燃剤、および所望に応じ
て充填剤、酸化防止剤、滑剤などの各種添加剤が含まれ
ていてもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明のメルトブロー不織布は、ガラス
転移点の高いポリカーボネートを用いることにより、従
来のポリプロピレンからなる不織布にみられたようなエ
レクトレット化性能の熱劣化を減少させ、かつ、ポリエ
ステル系有機重合物を添加ブレンドすることにより、ポ
リカーボネートの単独ポリマーから成るものに比べて、
乾熱下での性能維持、特に、乾熱下に長時間晒した後の
性能維持に大きく貢献できるものである。

【００４０】したがって、これらの特長を活かしたビル
空調用フィルター、自動車用キャビンフィルター、ＯＡ
機器およびコンプレッサーを使用する機器などの温度が
室温以上になると予想される部位に好適に使用できる。

【００４１】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれにより何等限定されるもので
はない。なお、実施例中の［部］は重量部を示し、また
各物性値は以下の方法を用いて測定を行った。

【００４２】（１）平均単繊維径 不織布の断面について、倍率500倍の電子顕微鏡写真を
撮り、該断面写真から１００本の単繊維径を求め、これ
を平均することにより算出した。

【００４３】（２）フィルター補集効率 ０．３μの大気塵を用いて、通気速度１．２ｍ/分にて
フィルターを通過させ、不織布の上流、下流側の粒子数
を光散乱方式パーティクルカウンター(リオン製、ＫＣ
−１４)を使用して測定し、上流側の粒子数に対する補
集効率として次式で算出した。

【００４４】

【数１】

【００４５】なお、室温(２０℃、５５％ＲＨ）および
８０℃乾燥機中で１０００ｈｒ放置後にも同様の方法で
それぞれ補集効率を測定・算出した。

【００４６】（３）初期圧力損失 前記フィルター補集効率を測定する際、フィルターの上
流、下流の圧力差をマノメーターで測定して求めた。

【００４７】［実施例１］ビスフェノールＡとホスゲン
を縮合重合して得た、固有粘度が０．３６のポリカーボ
ネート（Ｔｇ：１４２℃）に、固有粘度０．７０のポリ
ブチレンテレフタレートをポリカーボネートの重量を基
準として１０ｗｔ％チップブレンドし、メルトブロー法
により２８０℃で溶融させてから、丸断面の吐出孔が口
金幅方向に単列で設置された口金を用いてメルトブロー
不織布を作成した。

【００４８】その際、ポリマー温度２９０℃、線速度
２．０ｍ/分で吐出してから引き続き３２０℃に加熱さ
れた圧空により延伸細化後、補集ネット上に目付５０ｇ
／ｍ²の不織布として補集した。得られた得られたメル
トブロー不織布の平均単繊維径は５μｍであった。

【００４９】得られたメルトブロー不織布と、ポリエチ
レンテレフタレート製スパンボンド不織布（目付４０ｇ
／ｍ²）とを積層してポリカーボネート層が上層となる
二層構造とし、該ポリカーボネート層に針状電極を用い
て電界強度＋８ｋｖ／ｃｍにて直流高電圧印加を行い、
コロナ放電により室温でエレクトレット化した。さら
に、該エレクトレット化したメルトブロー不織布の表面
に前記スパンボンドを積層して三層構造とし、これにつ
いてフィルター性能を測定した結果を表１に示す。

【００５０】［実施例２]ポリブチレンテレフタレート
のブレンド量を４ｗｔ％とした以外は実施例１と同様の
条件でメルトブロー不織布を得た。実施例１と同様に積
層し、エレクトレット化加工を施して積層されたメルト
ブロー不織布とし、これのフィルター性能を測定した結
果を表１に示す。

【００５１】［比較例１]メルトフローレート３００
（ＡＳＴＭ Ｄ １２３８）のポリプロピレンを実施例
1の口金を用いて平均単繊維径３μｍのメルトブロー不
織布とし、実施例１と同様にエレクトレット化処理し、
三層構造の積層不織布を得た。

【００５２】得られたエレクトレット化不織布のフィル
ター性能を表１に併せて示す。

【００５３】［比較例２〜４］ポリブチレンテレフタレ
ートのブレンド量をそれぞれ２１ｗｔ％、３０ｗｔ％、
０ｗｔ％とした以外は実施例１と同様の条件でエレクト
レット化メルトブロー不織布を得た。実施例１と同様に
積層して得られたエレクトレット化不織布のフィルター
性能を表１に併せて示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】表１に示される様に実施例１、２のメルト
ブロー不織布では、、初期補集効率のみならず、室温下
および８０℃乾熱下で１０００ｈｒ経時後の補集効率に
おいても優れている。

【００５６】これに対して、比較例１では、圧力損失が
大きく、８０℃乾熱下で１０００ｈｒ経時後の補集効率
が低く、比較例２では、布帛にショットが混入し、高電
圧印加処理時にスパークが発生し、初期補集効率、室温
下および８０℃乾熱下で１０００ｈｒ経時後の補集効率
が低くフィルター性能も実施例に比べて劣るものであ
る。

【００５７】また、比較例３では、メルトブロー時に単
繊維の飛散が若干みられ、初期補集効率、室温下および
８０℃乾熱下で１０００ｈｒ経時後の補集効率が低くフ
ィルター性能も実施例に比べて劣るものであり、さら
に、比較例４では、８０℃乾熱下で１０００ｈｒ経時後
の補集効率が低く実施例１〜２に比べて劣るものであっ
た。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均単繊維径が１〜２０μｍのポリカー
   ボネート繊維を主たる構成成分とする、エレクトレット
   化されてなるメルトブロー不織布において、該ポリカー
   ボネート繊維が、ポリエステル系有機重合物をポリカー
   ボネートの重量を基準として１〜２０重量％含有するポ
   リカーボネートからなることを特徴とするメルトブロー
   不織布。
2. 【請求項２】 ポリエステル系有機重合物がポリブチレ
   ンテレフタレートである請求項１記載のメルトブロー不
   織布。