JPS636107A - Production of polypropylene ultrafine fiber - Google Patents

Production of polypropylene ultrafine fiber

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JPS636107A
JPS636107A JP61146206A JP14620686A JPS636107A JP S636107 A JPS636107 A JP S636107A JP 61146206 A JP61146206 A JP 61146206A JP 14620686 A JP14620686 A JP 14620686A JP S636107 A JPS636107 A JP S636107A
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JP
Japan
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polypropylene
polymer
nozzle
orifice
melt
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JP61146206A
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Japanese (ja)
Inventor
Masataka Ikeda
昌孝 池田
Kenji Arimoto
憲二 有本
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To produce the titled fiber web free from polymer globule and having a homogeneous weight distribution in the direction of width, by heat-melting polypropylene having a specific melt index and then extruding the molten polypropylene from an orifice of a nozzle at a specific melt viscosity. CONSTITUTION:Propylene with a melt index of 70-500g/10min under a load of 2,160g at 230 deg.C is melted, sent into a die and then extruded from orifice 4 maintaining the melt viscosity of the molten polypropylene in a nozzle 1 to <=50 poise. A heated gas is simultaneously blown against the extruded fibers at a high speed from jet slits 6 through gas headers 5.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は、特定のポリプロピレ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プロピレン繊
維およびそのウェブの製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for producing ultrafine, high-quality polypropylene fibers and webs thereof by a melt blowing method using a specific polypropylene resin as a raw material.

本発明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、−般工業資材等の分
野で広(使用され、特に極細繊維の特徴を活かした各種
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。
The ultrafine fiber web produced by the method of the present invention is widely used in fields such as medical and sanitary materials, civil engineering materials, agricultural materials, and general industrial materials, and in particular, various filters and batteries that take advantage of the characteristics of ultrafine fibers. Ideal for separators, wipers, etc.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、不織布は織物・編物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。
In recent years, nonwoven fabrics have been used in various fields because fabric structures can be obtained through a simpler process than woven or knitted fabrics, and because of their excellent properties.

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。
In particular, nonwoven fabrics made of ultrafine fibers obtained by melt blowing have been developed for many uses including filters.

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(Industrial and Enginee
r−ing Chemistry) 48巻、第8号(
P1342〜1346) 。
For information on spinning polymers using the melt blow method, see Industrial and Engineering Chemistry.
r-ing Chemistry) Volume 48, No. 8 (
P1342-1346).

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50−46972、同54−134177に開示
されている。これらの方法は、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
リフィスに到るまでの間に、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、この明細書中に記
載されている如く、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(とも約1.4
)と低い溶融流れ速度(温度230℃、荷重2.160
g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
到るまでの間で熱分解させて、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に
ある。
A basic device and method was disclosed in 1956. Regarding the melt blowing method of polypropylene,
It is disclosed in JP-A-50-46972 and JP-A-54-134177. These methods include thermally degrading a thermoplastic resin having an initial intrinsic viscosity of at least 1.4 from the extruder to the orifice of the nozzle in the presence or absence of a free radical generating compound. , the intrinsic viscosity of the polymer resin in the orifice of the nozzle is 0.6 to 1.4,
This is a method for producing a melt-blown nonwoven fabric with a melt viscosity of 50 to 300 poise. The technical idea is that, as described in this specification, as-made polymer resins (especially polypropylene) have high intrinsic viscosities (about 1.4
) and low melt flow rate (temperature 230℃, load 2.160
This high viscosity resin is thermally decomposed between the extruder and the nozzle orifice, resulting in an intrinsic viscosity of 0.6 to 1.
4. By lowering the melt viscosity to 50 to 300 poise, a high-quality nonwoven fabric can be produced without generating polymer beads (clumps of polymer resin that are not fiberized).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明者らの検討結果によれば、前記のような従来技術
は次の2つの重要な問題点があることが判った。即ち、
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
フィスに到るまでの間に熱減成させることによるもので
ある。メルトブロー法は、極細繊維群を広巾(−船釣に
は約0.5〜約3m)のシート状物(ウェブ)として直
接製造することが多いが、この広巾ウェブを得る場合は
、押出機以降ノズルのオリフィスに到るまでの間、特に
好ましくはダイ中で溶融ポリマーを巾方向に広げる必要
がある。この拡幅の過程では熔融ポリマーの部分的(例
えば、ダイ中央部とダイ端部)な滞留時間差が生じるこ
とが避けられない。ダイ中で熱劣化を生じさせる場合、
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、−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吐出量が大きくなり、逆に、滞留
時間の短い部分は溶融粘度が比較的高くポリマー吐出量
が小さくなり、結局巾方向の目付量分布が不均一なもの
しか得られない。ダイの巾方向での温度斑によっても巾
方向でのポリマーの劣化斑を生じることになり、これに
よっても巾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
解物が生し、これが−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
ン中のフィルター部やノズルのオリフィスに付着して、
比較的長時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。
According to the study results of the present inventors, it has been found that the above-mentioned conventional technology has the following two important problems. That is,
The first problem is due to thermal degradation of the polymer resin from the extruder to the nozzle orifice. In the melt-blowing method, ultrafine fibers are often directly produced as a wide (approximately 0.5 to approximately 3 m for boat fishing) sheet-like material (web), but when obtaining this wide web, an extruder or later It is necessary to spread the molten polymer widthwise, particularly preferably in a die, until it reaches the orifice of the nozzle. In this process of widening, it is inevitable that the molten polymer will have a difference in residence time in some parts (eg, the center of the die and the ends of the die). If thermal degradation occurs in the die,
The degree of decomposition differs based on this difference in residence time, and this results in uneven melt viscosity of the polymer. Therefore, in general, the melt viscosity is lower in areas where the residence time is long, and the amount of polymer discharged from the orifice is large; conversely, the areas where the residence time is short are relatively high, and the melt viscosity is relatively high and the amount of polymer discharged is small. As a result, only a material with uneven basis weight distribution in the width direction can be obtained. Temperature unevenness in the width direction of the die also causes deterioration spots in the polymer in the width direction, and this also causes a problem in that only a web with large fabric weight unevenness in the width direction can be obtained. In addition, thermal deterioration produces polymer decomposition products, which partially gel and partially change the flow of the molten polymer, which also causes unevenness in the web. Furthermore, polymer decomposition products etc. adhere to the filter section in the melt line and the orifice of the nozzle.
There is also a problem in industrial production that continuous spinning for a relatively long time is impossible.

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1.0μmが限界であり、
これ以下特に0.5μmは全く得られないのである。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であった。
The second problem is that with the conventional techniques, there is a limit to the diameter of the fibers that can be obtained, and ultrafine fibers cannot be obtained. This is due to the conventional method of thermally degrading a polymer with a high degree of initial polymerization in the melt line, which naturally limits the melt viscosity that can be obtained, resulting in a relatively large value of 50 to 300 poise. It is caused by In this range of melt viscosity, the average fiber diameter is limited to a minimum of 1.0 μm.
Below this, especially 0.5 μm, cannot be obtained at all. For this reason, conventional technology' has limited applications and is not suitable for high-performance applications such as high-performance air filters.

本発明の目的は、従来のポリプロピレン極細繊維不織布
の製造方法における前記した問題点を解決し、ポリマー
玉のなく、巾方向における目は分布の均一性に優れた良
質な超極細(平均繊維径0.1〜5.0μm)繊維ウェ
ブを製造する方法を提供することにある。また、長時間
安定に連続紡糸が可能なため生産性、コストの面で有利
なポリプロピレン極m繊維の製造法を提供することにあ
る。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional manufacturing method of polypropylene ultrafine fiber nonwoven fabric, and to produce high quality ultrafine fibers (average fiber diameter 0) without polymer beads and with excellent uniformity of distribution in the width direction. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fibrous web (.1 to 5.0 μm). Another object of the present invention is to provide a method for producing polypropylene ultra-m fibers, which is advantageous in terms of productivity and cost because continuous spinning can be carried out stably for a long period of time.

〔問題点を解決するための手段とその作用〕本発明者ら
は、重合度の大きいポリマーを押出機以降ノズルのオリ
フィスに到るまでのメルトラインで劣化させる従来技術
とは対照的に、メルトラインでの劣化を最小限におさえ
、しかも従来技術を超えた低い溶融粘度も同時に達成す
る手段について鋭意検討した結果、本発明に到達したも
のである。
[Means for solving the problems and their effects] In contrast to the conventional technology in which polymers with a high degree of polymerization are degraded in the melt line from the extruder to the orifice of the nozzle, The present invention was arrived at as a result of extensive research into ways to minimize in-line deterioration and at the same time achieve a lower melt viscosity that exceeds that of the prior art.

即ち、本発明は、熱可塑性樹脂を加熱溶融後、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を細化させ
て極細繊維群を形成する方法において、前記熱可塑性樹
脂が、温度230℃、荷重2.160gにおけるメルト
インデックスが70〜500g/10分であるポリプロ
ピレンであり、かつ、前記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ポイズ以下とすることを
特徴とするポリプロピレン極細繊維の製造方法である。
That is, the present invention provides a method of heating and melting a thermoplastic resin, then discharging it from an orifice of a nozzle, and injecting heated gas from near the opening end of the orifice to thin the discharged molten resin to form an ultrafine fiber group. In, the thermoplastic resin is polypropylene having a melt index of 70 to 500 g/10 minutes at a temperature of 230 ° C. and a load of 2.160 g, and the melt viscosity of the polypropylene resin in the nozzle is 50 poise or less. This is a method for producing ultrafine polypropylene fibers.

本発明のメルトブロー法の一例を第1図を用いて説明す
る。ポリプロピレン重合体を押出機により溶融してダイ
に送り込み、ノズル(1)に設けた一列に並んだ多数の
紡糸オリフィス(4)から押出す。熔融ポリマーはポリ
マー流路(3)を経てオリフィス(4)から押出される
。それと同時に、ガス導入口(7)を経て供給された加
熱された高速のガスをガスヘッダー(5)を経て、オリ
フィスの両側に設けられたスリット(6)から噴射させ
、押出された溶融ポリマーの流れに吹き当てる。ガスヘ
ッダー(5)および噴射スリット(6)は図示するよう
にノズル(1)とリップ(2)との間に設けることがで
きる。その高速気流の作用により押出された溶融ポリマ
ーを極細繊維の形状に引き延ばし、固化させる。このよ
うにして形成された極細繊維は、1対の回転ローラーの
間で循環しているスクリーン(コレクター)上に堆積さ
れてランダムウェブを形成する。ガスとしては、スチー
ム、空気などが好適であり、ガス条件としては、温度3
00〜400℃、好ましくは320〜380℃、圧力は
1.5 kg/c+JG以上、好ましくは2.5〜5.
0 kg/ c+d Gである。押出機温度は170〜
300℃、好ましくは190〜280℃、ダイ温度は1
90〜340℃、好ましくは200〜330℃である。
An example of the melt blowing method of the present invention will be explained with reference to FIG. A polypropylene polymer is melted by an extruder, fed into a die, and extruded through a number of spinning orifices (4) arranged in a row provided in a nozzle (1). The molten polymer is extruded from the orifice (4) via the polymer channel (3). At the same time, the heated high-speed gas supplied through the gas inlet (7) is injected from the slits (6) provided on both sides of the orifice through the gas header (5), and the extruded molten polymer is Spray on the flow. A gas header (5) and an injection slit (6) can be provided between the nozzle (1) and the lip (2) as shown. The extruded molten polymer is stretched into the shape of ultrafine fibers and solidified by the action of the high-speed airflow. The microfibers thus formed are deposited on a screen (collector) circulating between a pair of rotating rollers to form a random web. Steam, air, etc. are suitable as the gas, and the gas conditions include temperature 3.
00-400°C, preferably 320-380°C, pressure 1.5 kg/c+JG or more, preferably 2.5-5.
0 kg/c+d G. Extruder temperature is 170~
300℃, preferably 190-280℃, die temperature 1
The temperature is 90-340°C, preferably 200-330°C.

本明細書でいうポリマー玉とは、ウェブ構成繊維の直径
の約10〜500倍程度の直径を有する玉状ポリマーま
たは繊維の端部や中間部に生成したコブ状ポリマーのこ
とである。このポリマー玉は極めて小さく肉眼で見出す
ことができないものが多い。顕微鏡を用いて観察するか
、または、ウェブをそのまま、もしくはウェブをプレス
、カレンダー、交絡処理その他の手段によって繊維密度
を高めたうえで染色することによって検知が容易となる
。このポリマー玉が多く存在すると、用途が大きく制限
され、特に高性能フィルターやバッテリセパレーター用
としては用いられなくなる。
The term "polymer beads" as used herein refers to a bead-like polymer having a diameter of about 10 to 500 times the diameter of the web-constituting fibers, or a knob-like polymer formed at the ends or intermediate portions of the fibers. Many of these polymer beads are extremely small and cannot be seen with the naked eye. Detection is facilitated by observation using a microscope, or by dyeing the web as it is, or after increasing the fiber density by pressing, calendering, entangling, or other means. If a large number of these polymer beads exist, the applications are greatly restricted, and in particular, they cannot be used as high-performance filters or battery separators.

本発明で用いられるポリプロピレン樹脂は、温度230
℃、荷重2.160gにおけるメルトインデックス(M
FR)が70〜500g/10分の範囲にあることが不
可欠であり、特に100〜300g/10分であること
が最も好適である。メルトインデックスはポリマーの溶
融粘度、重合度の指標として用いられる。メルトインデ
ックスが70g/10分以下であると、前記した従来技
術が示すように、ポリマー玉のないウェブを得るために
はノズルのオリフィス中における溶融粘度を比較的低く
(50〜300ポイズ)する必要があり、この低溶融粘
度化のためにはメルトライン中でポリプロピレン樹脂を
大きく劣化させねばならず、これによる中方向での目付
斑の悪化や連続運転性が不良となる。−方、メルトイン
デックスが500g/10分を超えると、ポリマーの重
合度が低いものとなりすぎ、得られる極細繊維の強力が
低すぎ実用上問題となる。以上のように、本発明のポリ
プロピレン樹脂はメルトインデックスが70g〜500
g/10分の範囲にあることが重要であり、このポリマ
ーを蓮択することにより、押出機以降グイノズルのオリ
フィスに到るまでのポリマーメルトラインの温度及びブ
ローガス温度を低(設定することが可能となり、ポリマ
ーの劣化を最小限におさえることが出来る。このため巾
方向の目付分布が均一な良好なウェブが得られ々、かつ
長時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
ない良質で、かつ平均繊維径が0.5μm以下という従
来技術では得られなかった超極細ウェブがはじめて製造
可能となった。
The polypropylene resin used in the present invention has a temperature of 230
Melt index (M
It is essential that the FR) is in the range of 70 to 500 g/10 minutes, most preferably 100 to 300 g/10 minutes. Melt index is used as an indicator of the melt viscosity and degree of polymerization of a polymer. When the melt index is below 70 g/10 min, as shown in the prior art described above, the melt viscosity in the orifice of the nozzle must be relatively low (50 to 300 poise) in order to obtain a web without polymer beads. In order to achieve this low melt viscosity, the polypropylene resin must be significantly degraded in the melt line, resulting in worsening of unevenness in the middle direction and poor continuous operation. On the other hand, if the melt index exceeds 500 g/10 minutes, the degree of polymerization of the polymer will be too low, and the strength of the resulting ultrafine fibers will be too low, causing a practical problem. As mentioned above, the polypropylene resin of the present invention has a melt index of 70 g to 500 g.
It is important that the temperature is within the range of g/10 minutes, and by selecting this polymer, it is possible to set the temperature of the polymer melt line from the extruder to the orifice of the nozzle and the blow gas temperature to be low (low). As a result, deterioration of the polymer can be kept to a minimum.As a result, a good web with a uniform basis weight distribution in the width direction can be obtained, and continuous stable production over a long period of time is possible.Moreover, it is possible to obtain a good web with a uniform basis weight distribution in the width direction. Because it is possible to further lower the polymer melt viscosity compared to conventional technology, it is now possible for the first time to produce ultra-fine webs that are of good quality without polymer beads and have an average fiber diameter of 0.5 μm or less, which was not possible with conventional technology. became.

上述のような高いメルトインデックスを有するポリプロ
ピレン樹脂は、重合法によって製造することも可能であ
るが、ポリプロピレン樹脂に分子量低減剤を添加し適当
な温度に加熱して分子量を減少させる方法によって製造
するのが便利である。
Polypropylene resin with a high melt index as described above can be produced by polymerization, but it is also possible to produce it by adding a molecular weight reducing agent to polypropylene resin and heating it to an appropriate temperature to reduce the molecular weight. is convenient.

分子量低減剤としては、有機過酸化物錫化合物、硫黄化
合物等が知られている。具体的には、有機過酸化物とし
ては、2,5−ジメチル−2,5−tブチルパーオキシ
ヘキサン、2.5−ジメチル−2,5−tブチルパーオ
キシヘキセン−3、ビス(1−tブチルパーオキシ−1
−メチルエチル)ベンゼンジクミルパーオキサイドなど
のジアルキルパーオキサイド類、2,5−ジメチルヘキ
サン−2,5−シバイドロバ−オキサイド、p−メンタ
ンハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイ
ド類及びケトンパーオキサイド類、パーオキシエステル
類の中の100℃における半減期が10時間をこえるも
のなどが適当である。錫化合物としては、(CJJSn
(OOC−CzHzs)3、(C4H9) zSn(0
0C−CzHzs)z、(CJs)zSn(OOC−(
:++Hz:+)zなど一般弐RI!5n(OOCR’
 )m (但し、R及びR′は01〜18のアルキル基
、アリール基、シクロヘキシル基であり、j!=1.2
,3.m=1.2.3で1+m=4である)で表わされ
る化合物が適当である。硫黄化合物としては、ジベンゾ
チアジルジスルフィド、2−メルカプトベンゾチアゾー
ル亜鉛塩および銅塩、シクロヘキシルベンゾチアジルス
ルフェンアミド等の2−メルカプトベンゾチアゾール類
等が適当である。分子量低減剤の使用量はポリプロピレ
ン樹脂に対し0.01〜0.5重量%が好ましく、この
程度の分子量低減剤を配合して180℃〜300℃の温
度に加熱すればポリプロピレン樹勇旨の分子量は所望程
度まで低減する。
Organic peroxide tin compounds, sulfur compounds, and the like are known as molecular weight reducing agents. Specifically, the organic peroxides include 2,5-dimethyl-2,5-t-butylperoxyhexane, 2,5-dimethyl-2,5-t-butylperoxyhexene-3, and bis(1- t-butylperoxy-1
dialkyl peroxides such as -methylethyl)benzenedicumyl peroxide, hydroperoxides such as 2,5-dimethylhexane-2,5-sibide lobaroxide, p-menthane hydroperoxide, ketone peroxides, peroxides, etc. Among oxyesters, those having a half-life of more than 10 hours at 100°C are suitable. As a tin compound, (CJJSn
(OOC-CzHzs)3, (C4H9)zSn(0
0C-CzHzs)z, (CJs)zSn(OOC-(
:++Hz:+)z etc.General 2RI! 5n(OOCR'
)m (However, R and R' are an alkyl group of 01 to 18, an aryl group, or a cyclohexyl group, and j!=1.2
,3. Compounds of the formula (where m=1.2.3 and 1+m=4) are suitable. Suitable sulfur compounds include 2-mercaptobenzothiazoles such as dibenzothiazyl disulfide, 2-mercaptobenzothiazole zinc salt and copper salt, and cyclohexylbenzothiazyl sulfenamide. The amount of molecular weight reducing agent used is preferably 0.01 to 0.5% by weight based on the polypropylene resin, and if this amount of molecular weight reducing agent is blended and heated to a temperature of 180°C to 300°C, the molecular weight of the polypropylene resin will be reduced. is reduced to the desired degree.

また本発明で使用するポリプロピレンの分子量分布は特
に限定されるものではないが、Mw/Mn(重量平均分
子量と数平均分子量の比)が5以下、特に3〜4のもの
が紡糸性等の点で有利である。
Further, the molecular weight distribution of the polypropylene used in the present invention is not particularly limited, but those with Mw/Mn (ratio of weight average molecular weight to number average molecular weight) of 5 or less, particularly 3 to 4, are good for spinnability etc. It is advantageous.

ポリプロピレンは、プロピレンの単独結晶性重合体が紡
糸性等ですぐれるが、エチレン等地のオレフィンを1モ
ル%以下含む共重合体も使用できる。
As for polypropylene, a homocrystalline polymer of propylene has excellent spinnability, but a copolymer containing 1 mol % or less of an olefin such as ethylene can also be used.

本発明では、上述のような高いメルトインデックスを有
するポリプロピレン樹脂を用いることが不可欠な要件で
はあるが、本発明ではこの要件に加え、示差走査熱量計
(DSC)において溶融状態から10℃/分の速度で冷
却した時の結晶化開始温度が120°C以上であるポリ
プロピレン樹脂を用いると更に良い結果が得られること
が判った。
In the present invention, it is an essential requirement to use a polypropylene resin having a high melt index as described above, but in addition to this requirement, in the present invention, in addition to this requirement, the polypropylene resin is It has been found that even better results can be obtained by using a polypropylene resin whose crystallization onset temperature when cooled at a rapid rate is 120° C. or higher.

通常のポリプロピレン樹脂の結晶化開始温度は115°
C近辺であり、結晶化開始温度を120℃以上のポリプ
ロピレン樹脂は、いわゆる結晶核剤と称される無機、有
機化合物をポリプロピレン樹脂に対して0.05〜0.
5重量パーセント程度添加することによって容易に得ら
れる。
The crystallization initiation temperature of normal polypropylene resin is 115°
For polypropylene resins with a crystallization initiation temperature of 120° C. or higher, an inorganic or organic compound called a crystal nucleating agent is added to the polypropylene resin in an amount of 0.05 to 0.
It can be easily obtained by adding about 5% by weight.

代表的な結晶核剤としては、シリカ等の無機物の微粉末
、脂肪族および芳香族のジカルボン酸及びこれらの無水
物およびそれらの金属塩、ベンズアルデヒドおよびその
環置換体と5価以上の多価アルコールの縮合物等を用い
ることができる。さらに具体的な例をあげると、無機質
の微粉末としては、粒形5μm以下のアルミナ、シリカ
、等が有効である。脂肪族および芳香族のジカルボン酸
及びこれらの無水物又はそれらの金属塩としては、アジ
ピン酸のNa、に、AJ塩、セバシン酸のNa、Al、
に塩、安息香酸のNa、に塩、パラ−t−ブチル安息香
酸Al塩、パラ−t−ブチル安息香酸Ti、Cr塩、モ
ノフェニル酢酸AI!、塩等が特に有効である。
Typical crystal nucleating agents include fine powders of inorganic substances such as silica, aliphatic and aromatic dicarboxylic acids and their anhydrides, and their metal salts, benzaldehyde and its ring substituted products, and polyhydric alcohols with a valence of 5 or more. A condensate of , etc. can be used. To give a more specific example, as the inorganic fine powder, alumina, silica, etc. having a particle size of 5 μm or less are effective. Aliphatic and aromatic dicarboxylic acids and their anhydrides or their metal salts include adipic acid Na, AJ salt, sebacic acid Na, Al,
ni salt, benzoic acid Na, ni salt, para-t-butylbenzoic acid Al salt, para-t-butylbenzoic acid Ti, Cr salt, monophenylacetic acid AI! , salt, etc. are particularly effective.

ベンズアルデヒドと多価アルコールの縮合物としては、
ジベンジリデンソルビトール、ジベンジリデンキシリド
ール、ジベンジリデンパーセイトール、モノベンジリデ
ンソルビトール、ジベンジリデンマンニトール、1.3
,2.4−ジ(アルキルベンジリデン)ソルビトール、
1,3,2゜4−ジ(アルコキシベンジリデン)ソルビ
トール、およびアルキル置換ジベンジリデンソルビトー
ル等が有用である。
As a condensate of benzaldehyde and polyhydric alcohol,
Dibenzylidene sorbitol, dibenzylidene xylidol, dibenzylidene perseitol, monobenzylidene sorbitol, dibenzylidene mannitol, 1.3
, 2.4-di(alkylbenzylidene)sorbitol,
1,3,2°4-di(alkoxybenzylidene) sorbitol, alkyl-substituted dibenzylidene sorbitol, and the like are useful.

結晶核剤は、溶融工程でポリプロピレン樹脂に添加混合
することも可能であるが、混合の均一性という点であら
かじめ結晶核剤をポリプロピレン樹脂に均一に分散させ
たものを溶融工程に供することが望ましい。
It is also possible to add and mix the crystal nucleating agent to the polypropylene resin during the melting process, but from the viewpoint of uniformity of mixing, it is desirable to uniformly disperse the crystal nucleating agent in the polypropylene resin beforehand and then subject it to the melting process. .

なお、結晶化開始温度は120℃以上であって、できる
だけ結晶融点に近いものが望ましいが、上記の結晶核剤
の配合によって達成できる結晶化開始温度の上限は一般
に約135℃である。
The crystallization initiation temperature is preferably 120°C or higher and as close to the crystal melting point as possible, but the upper limit of the crystallization initiation temperature that can be achieved by blending the above-mentioned crystal nucleating agent is generally about 135°C.

本発明で用いる結晶化開始温度が120℃以上であるポ
リプロピレン樹脂は、この温度が115℃近辺である通
常のポリプロピレン樹脂に比べて、優れた効果を発揮す
る。即ち、得られるウェブを構成する極細繊維相互の熱
融着が実質的に全く起らず極めてフィルター性能が高く
しかも柔軟なウェーブが得られる。更には極細繊維の繊
維径分布がよりシャープなウェブが得られ、均一でかつ
フィルター性能のより優れたものとなる。結晶化開始温
度が通常のポリプロピレン樹脂に比べて5℃程度高いだ
けでこのような顕著な効果が得られるのは驚くべきこと
である。この理由については十分解明されてはいないが
、結晶核剤を添加することにより繊維の少なくとも表面
層が急激に凝固することによるものと思われる。
The polypropylene resin used in the present invention whose crystallization initiation temperature is 120°C or higher exhibits superior effects compared to ordinary polypropylene resin whose crystallization initiation temperature is around 115°C. That is, virtually no thermal fusion occurs between the ultrafine fibers constituting the resulting web, resulting in extremely high filter performance and flexible waves. Furthermore, a web with a sharper fiber diameter distribution of ultrafine fibers can be obtained, resulting in uniformity and better filter performance. It is surprising that such a remarkable effect can be obtained even if the crystallization initiation temperature is only about 5° C. higher than that of ordinary polypropylene resins. Although the reason for this is not fully elucidated, it is believed that the addition of the crystal nucleating agent causes rapid solidification of at least the surface layer of the fiber.

本発明ではノズル内におけるポリプロピレン樹脂の溶融
粘度を50ポイズ以下とする。更に好ましくは40ポイ
ズ以下である。本発明で特定したポリプロピレン樹脂を
用いれば、押出機以降のポリマーメルトライン中で大き
な劣化を伴なうことなく、この低い溶融粘度が得られる
。この低溶融粘度の溶融ポリマーを2.5 kg/aJ
 0以上、好ましくは3. Okg/ crA 0以上
の高圧で噴射させた高速ガス流中に吐出させると0.5
〜0.1μmという従来技術では得られなかった超pf
1細繊維ウェブが得られることが見い出された。この様
な超極細繊維ウェブはフィルター分野、パフテリセパレ
ーター等の従来用途製品における高性能化のみならず、
新規な用途分野を開拓する可能性をもつものであり、そ
の工業的意義は大きい。
In the present invention, the melt viscosity of the polypropylene resin in the nozzle is set to 50 poise or less. More preferably, it is 40 poise or less. By using the polypropylene resin specified in the present invention, this low melt viscosity can be obtained without significant deterioration in the polymer melt line after the extruder. 2.5 kg/aJ of this low melt viscosity molten polymer
0 or more, preferably 3. Okg/crA 0.5 when discharged into a high-speed gas flow injected at a high pressure of 0 or more
Super pf of ~0.1μm that could not be obtained with conventional technology
It has been found that a 1-fine fibrous web is obtained. Such ultra-fine fiber webs not only improve the performance of conventional products such as filters and puffy separators, but also
It has the potential to develop new fields of application, and has great industrial significance.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例にて本発明を更に説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。
The present invention will be further explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

尚、実施例中、巾方向の目付斑は次のようにして測定し
た値である。1.5m巾のウェブから巾方向5 cm 
X長さ方向20cmのサンプルを切りとり、このサンプ
ル(n#3Q)の重量を測定し、最大と最小の差(R)
を平均値(x)で割った比率(%)である。
Incidentally, in the examples, the density unevenness in the width direction is a value measured as follows. 5 cm in the width direction from a 1.5 m wide web
Cut a 20cm sample in the X length direction, measure the weight of this sample (n#3Q), and find the difference between the maximum and minimum (R)
is the ratio (%) divided by the average value (x).

実施例1゜ 温度230℃、荷重2,160gにおけるメルトインデ
ックス10g/10分(AST−〇 1238に準じて
測定)のポリプロピレン・パウダーにビス(1−t−ブ
チルパーオキシ−1−メチルエチル)ベンゼン0.07
重量パーセント、および、ジ−ベンジリデンソルビトー
ル0.2重量パーセントを添加して均一に混合したのち
、加熱した押出機を通過させることにより、メルトイン
デックス206g/10分、DSCにおいて溶融状態か
ら10”C/分の速度で冷却した時の結晶化開始温度が
125℃、融点が165℃のポリプロピレン・ペレット
を得た。このようにして得たポリプロピレン樹脂を押出
機に投入して加熱溶融し、次の条件でメルトプローした
Example 1 Bis(1-t-butylperoxy-1-methylethyl)benzene was added to polypropylene powder with a melt index of 10 g/10 min (measured according to AST-1238) at a temperature of 230°C and a load of 2,160 g. 0.07
and 0.2 weight percent of di-benzylidene sorbitol were added and mixed uniformly, and then passed through a heated extruder to obtain a melt index of 206 g/10 minutes and a melting rate of 10" C/ Polypropylene pellets were obtained which had a crystallization initiation temperature of 125°C and a melting point of 165°C when cooled at a rate of 1.5 min.The polypropylene resin thus obtained was charged into an extruder and melted by heating, and the following conditions were applied. It was melt-produced.

ダイに設けられたノズルに1flピツチで0.3 as
φのオリフィスが1列で1 、500個並んでおり、こ
のオリフィスから溶融ポリマーを吐出ff10.2g/
分/オリフィスで吐出させた。このオリフィスの両側の
スリットから加熱蒸気を噴射して吹当て、溶融ポリマー
をけん引線化し、移動するネットコンベア上にこの繊維
群を捕集し1.5m巾、目付50g/rdのウェブとし
た。押出機温度は210 ”C、グイ温度290℃、ガ
ス温度は370 ’C、ガス圧力は5.0kg/cdG
であった。また、ノズルオリフィス中でのポリマー溶融
粘度は2oポイズであった。
0.3 as with 1 fl pitch to the nozzle installed in the die
There are 1,500 φ orifices lined up in one row, and the molten polymer is discharged from these orifices at a rate of 10.2 g/ff.
min/orifice. Heated steam was injected from slits on both sides of the orifice to form a traction wire from the molten polymer, and the fiber group was collected on a moving net conveyor to form a web with a width of 1.5 m and a basis weight of 50 g/rd. Extruder temperature is 210'C, Gui temperature is 290'C, gas temperature is 370'C, gas pressure is 5.0kg/cdG.
Met. Further, the polymer melt viscosity in the nozzle orifice was 2o poise.

得られたウェブの平均繊維径は0.4μmであり、ポリ
マー玉を全(含まない良質なものであった。
The obtained web had an average fiber diameter of 0.4 μm and was of good quality, containing no polymer beads.

このウェブの巾方向の目付斑はR/xで15%と良好で
あり、かつ20日間連続運転してもポリマ−玉の発生、
目付斑レベルの悪化はほとんど認められず、良好な紡糸
状態が維持できた。
The fabrication unevenness in the width direction of this web was good at 15% in R/x, and even after 20 days of continuous operation, no polymer balls were generated.
Almost no deterioration in the level of eye spots was observed, and a good spinning condition could be maintained.

比較例1゜ 温度230℃、荷重2.160 gにおけるメルトイン
デックス10g/10分のポリプロピレン樹脂を実施例
1と同様にしてメルトブローしたところ、平均繊維径が
3.5μmと太く、しかもポリマー玉が多発した不良な
ものであった。この時のノズルオリフィスにおける溶融
粘度は500ポイズであった。
Comparative Example 1 When a polypropylene resin with a melt index of 10 g/10 min at a temperature of 230° C. and a load of 2.160 g was melt-blown in the same manner as in Example 1, the average fiber diameter was as thick as 3.5 μm, and there were many polymer beads. It was a bad one. The melt viscosity at the nozzle orifice at this time was 500 poise.

比較例2゜ 比較例1で用いたポリプロピレン樹脂を押出機温度35
0℃、グイ温度350℃として、ポリプロピレン樹脂を
熱劣化させ、他の条件は実施例1と同条件にしてメルト
ブローした。この時のノズルオリフィスにおける溶融粘
度は100ポイズであった。
Comparative Example 2゜The polypropylene resin used in Comparative Example 1 was heated to an extruder temperature of 35°C.
Melt blowing was carried out under the same conditions as in Example 1, except that the polypropylene resin was thermally degraded at 0° C. and the Goo temperature was 350° C. The melt viscosity at the nozzle orifice at this time was 100 poise.

得られたウェブの平均繊維径は1.2μmであり、巾方
向の目付斑は35%と不良であった。しかも連続運転を
行ったところ、4日百以降からポリマー玉が多発し、か
つ目付斑レベルも50%を超えて不良となった。
The average fiber diameter of the obtained web was 1.2 μm, and the unevenness in the width direction was 35%, which was poor. Furthermore, when continuous operation was carried out, polymer beads frequently appeared after 4 days and the level of eye spots exceeded 50%, resulting in a defective product.

(発明の効果〕 本発明方法によれば、押出機からノズルのオリフィスに
到るまでのメルトラインでの樹脂の劣化を最小限におさ
えることがはじめて可能となり、このため巾方向での目
付分布が均一な広巾ウェブが得られ、しかも長期間の連
続運転が可能となりコスト的にも有利な製造方法である
。また、ノズル中におけるポリマーの溶融粘度を掻めて
低くすることが出来、これにより従来得られなかった5
、0〜0.1μm、特に0.5am−0,1μmという
極めて小さな平均繊維径をもち、ポリマー玉が全くない
良質な超極細のポリプロピレン繊維ウェブが得られ、高
性能フィルターやその他広い用途展開が可能となるもの
である。
(Effects of the invention) According to the method of the present invention, it is possible for the first time to minimize the deterioration of the resin in the melt line from the extruder to the orifice of the nozzle. It is an advantageous manufacturing method in terms of cost as it allows a uniform wide web to be obtained and can be operated continuously for a long period of time.In addition, it is possible to lower the melt viscosity of the polymer in the nozzle, making it possible to reduce the viscosity of the polymer melt in the nozzle. 5 not obtained
A high-quality ultra-fine polypropylene fiber web with an extremely small average fiber diameter of 0 to 0.1 μm, especially 0.5 am to 0.1 μm, and no polymer beads can be obtained, and can be used in high-performance filters and other wide range of applications. It is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明方法の実施に用いられるメルトプロー
ダイの一例を示す断面図である。 1・・・紡糸ノズル、   2・−・’J −/プ、3
・・・ポリマー流路、  4・・・オリフィス、5・・
・ガスヘッダー、 6・・・ガス噴射スリット、7・・
・ガス導入口。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a melt blowing die used to carry out the method of the present invention. 1...Spinning nozzle, 2...'J-/p, 3
... Polymer flow path, 4... Orifice, 5...
・Gas header, 6...Gas injection slit, 7...
・Gas inlet.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)熱可塑性樹脂を加熱溶融後、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、 前記熱可塑性樹脂が、温度230℃、荷重2,160g
におけるメルトインデックスが70〜500g/10分
であるポリプロピレンであり、かつ、前記ノズル内にお
けるこのポリプロピレン樹脂の溶融粘度を50ポイズ以
下とすることを特徴とするポリプロピレン極細繊維の製
造方法。
(1) After heating and melting the thermoplastic resin, it is discharged from an orifice of a nozzle, and a heated gas is injected from near the opening end of the orifice to blow the flow of the discharged molten resin to make it thinner, thereby forming a group of ultrafine fibers. In the method, the thermoplastic resin is heated at a temperature of 230°C and a load of 2,160g.
A method for producing ultrafine polypropylene fiber, characterized in that the polypropylene has a melt index of 70 to 500 g/10 minutes, and the melt viscosity of the polypropylene resin in the nozzle is 50 poise or less.
(2)示差走査熱量計(DSC)において溶融状態から
10℃/分の速度で冷却した時の前記ポリプロピレン樹
脂結晶化開始温度が120℃以上である特許請求の範囲
第1項記載の製造方法。
(2) The manufacturing method according to claim 1, wherein the polypropylene resin crystallization initiation temperature is 120° C. or higher when cooled from a molten state at a rate of 10° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC).
(3)前記ポリプロピレン極細繊維の平均繊維径が0.
1〜5.0μmである特許請求の範囲第1項記載の製造
方法。
(3) The average fiber diameter of the polypropylene microfiber is 0.
The manufacturing method according to claim 1, wherein the thickness is 1 to 5.0 μm.
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