JPWO2017002924A1 - 不織布およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

ガラス転移温度が５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維を含み、１ｇ／ｍ２あたりのタテ強力が１Ｎ／５ｃｍ以上である不織布であって、以下の（１）〜（２）を全て満足する不織布によって、エンボス加工、カレンダー加工、スパンレース加工などの後加工を施すことなく、単独で取り扱うに十分な強度を有する、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維を含む不織布およびその製造方法を提供することができる。（１）密度が０．０１〜０．４ｇ／ｃｍ３であること。（２）厚み方向の断面において密度が０．４ｇ／ｃｍ３を超える部分の割合が３％以下であること。

Description

本発明は、不織布およびその製造方法に関する。

近年、メルトブローン法などにより製造される極細繊維からなる不織布が開発され、様々な用途に利用されている。ポリプロピレンやポリエチレンのようにガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃未満のポリマーを用いた不織布では、エンボス加工、カレンダー加工、スパンレース加工などの後加工を施すことなく、繊維同士が融着した取り扱い性に優れた不織布を得ることが可能である。

しかし、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを用いた不織布では、後加工により繊維同士を融着もしくは三次元交絡させなければ、不織布としての強度が弱いために取り扱い性が悪く、また、毛羽が生じやすい等の問題点があった。

そこで、このような不織布に対しては、通常、後加工を施すことによって、問題点を解決する方法がとられてきた（たとえば特開２０１２−４１６４４号公報（特許文献１））。

しかし、上記のような後加工を施された不織布では、不織布の少なくとも一部に密度の高い部分ができる結果、通気度などの性能に影響を与える可能性があるため、高密度部分が少ないにもかかわらず、取り扱い性に優れた不織布の開発が望まれていた。

特開２０１２−４１６４４号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、エンボス加工、カレンダー加工、スパンレース加工などの後加工を施すことなく、単独で取り扱うに十分な強度を有する、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維を含む不織布およびその製造方法を提供することである。

本発明の不織布は、ガラス転移温度が５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維を含み、１ｇ／ｍ^２あたりのタテ強力が１Ｎ／５ｃｍ以上である不織布であって、以下の（１）（２）を全て満足する不織布である。
（１）密度が０．０１〜０．４ｇ／ｃｍ^３であること。
（２）厚み方向の断面において密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超える部分の割合が３％以下であること。

本発明の不織布は、厚み方向の断面において繊維融着率が１５％以上、かつ、繊維が融着した各部分の面積の平均が７０μｍ^２以下であることが好ましい。

本発明の不織布は、平均繊維径が１〜１０μｍであることが好ましい。
本発明はまた、上述した本発明の不織布を製造する方法であって、（１）紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の捕集距離ｄに対して、ノズル先端を中心として、０．５×捕集距離ｄの半球状の空間、ならびに、（２）紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の捕集距離ｄに対して当該直線上で捕集面から１ｃｍの点のうちの少なくともいずれかにおける温度をガラス転移温度より１０℃以上高い温度に保持してメルトブローン法を行なう、不織布の製造方法についても提供する。

本発明によれば、エンボス加工、カレンダー加工、スパンレース加工などの後加工を施すことなく、単独で取り扱うに十分な強度を有する、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維を含む不織布およびその製造方法を提供することができる。

本発明の不織布の厚み方向の断面のＳＥＭ写真である。 本発明の不織布の製造方法の原理を説明するための模式図である。 本発明の不織布の製造方法の原理を説明するための模式図である。 本発明の不織布の製造方法の好ましい一例を模式的に示す図である。 本発明の不織布の製造方法の好ましい他の例を模式的に示す図である。 Ｔｇが５０℃以上のポリマーを用いメルトブローン法で不織布化した後、後加工としてカレンダー加工を行なった場合の厚み方向の断面のＳＥＭ写真である。 Ｔｇが５０℃以上のポリマーを用いメルトブローン法で不織布化した後、後加工としてエンボス加工を行なった場合の厚み方向の断面のＳＥＭ写真である。 Ｔｇが５０℃以上のポリマーを用いメルトブローン法で不織布化した後、後加工としてスパンレース加工を行なった場合の厚み方向の断面のＳＥＭ写真である。

〔１〕不織布
本発明の不織布は、１ｇ／ｍ^２あたりのタテ強力（タテ方向（不織布製造における流れ方向）の強度）が１Ｎ／５ｃｍ以上である。本発明によれば、部分的に密度の高い箇所を生じてしまうカレンダー加工、エンボス加工、スパンレース加工などの後加工を施すことなく、単独で不織布として取り扱うことができる十分な強度を備えた不織布を得ることができる。本発明の不織布の強度は、１．２Ｎ／５ｃｍ以上であることがより好ましく、１．５Ｎ／５ｃｍであることが更に好ましい。従来のメルトブローン法で不織布化し、カレンダー加工、エンボス加工、スパンレース加工などの後加工を行なわなかった場合（後述する比較例１）には、この１ｇ／ｍ^２あたりのタテ強力が格段に劣ることになり、本発明の不織布は、このような場合と比較しても格段に取扱い性が優れる不織布である。

また、本発明の不織布は、密度が０．０１〜０．４ｇ／ｃｍ^３の不織布である。密度が０．０１ｇ／ｃｍ^３以上であることによって、不織布として好ましい形態や性質を保持することができ、０．４ｇ／ｃｍ^３以下であることによって、高い通気性など所望の性能を得やすい不織布とすることができる。本発明の不織布の密度は、０．３５ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、０．３ｇ／ｃｍ^３以下であることが更に好ましく、０．１ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、０．１１ｇ／ｃｍ^３以上であることが更に好ましい。

さらに本発明の不織布は、密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超える部分の割合が３％以下である。密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超える部分の割合が３％を超える場合、不織布に斑が生じる結果、通気度に影響を与えたり、強度斑を生じるなどの不具合が起こる場合がある。密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超える部分の割合は、２．５％以下であることがより好ましく、２％以下であることが更に好ましい。

上述した不織布における密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超える箇所の割合は、ＳＥＭを用いて、不織布の厚み方向における断面を１００倍に拡大した写真を撮影し、この写真を目視で幅方向に１０ｍｍの直線を観察し、この直線のうちに、密度０．４ｇ／ｃｍ^３を超える箇所が占める長さを測定し、以下の式
密度０．４ｇ／ｃｍ^３を超える箇所の割合（％）
＝密度０．４ｇ／ｃｍ^３を超える箇所の長さ（ｍｍ）／１０（ｍｍ）×１００
でその割合を求める。なお、写真を観察して、密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超えているか否かは、ＳＥＭに付属している２点間距離測定の機能を使用し、密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超える箇所が占める長さを調べるというようにして判別する。

ここで、図１は、本発明の不織布（後述する実施例１）の厚み方向の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である（図１（ａ）は１００倍拡大、図１（ｂ）は１０００倍拡大）。図１に示されるように、本発明の不織布は、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維を含む不織布１でありながら、繊維２同士が部分的に融着（自己融着）した融着部３を有するものである。ここで、本発明の不織布１は、厚み方向の断面において、繊維融着率が１５％以上であることが好ましく、より好ましくは２０％以上であり、更に好ましくは２５％以上である。繊維融着率が１５％未満である場合には、繊維同士が融着している部分が不織布中に占める割合が低すぎて強度が不十分となり、単独では取扱いができないなど取り扱い性に不具合の生じる場合がある。また、繊維融着率が高すぎるとペーパーライクなシートになったり、通気度に影響を与えるなどの可能性があるため、不織布の繊維融着率は６０％以下であることが好ましく、５０％以下であることがより好ましい。

上述した不織布の繊維融着率は、たとえば以下の手順で算出することができる。まず、ＳＥＭを用いて、不織布の厚み方向における断面を１０００倍に拡大した写真を撮影し、この写真から目視で繊維切断面（繊維断面）の数に対して繊維同士が融着している切断面の数の割合を求める。各領域に見出せる全繊維断面数のうち、２本以上の繊維が融着した状態の断面の数の占める割合を以下の式
繊維融着率（％）＝（２本以上融着した繊維の断面数）／（全繊維断面数）×１００に基づいて百分率で表わす。ただし、各写真について、断面の見える繊維は全て計数し、繊維断面数１００以下の場合は、観察する写真を追加して全繊維断面数が１００を超えるようにする。また、繊維同士が接触する部分には、融着することなく単に接触している部分と、融着により接着している部分とがあるが、ＳＥＭ写真撮影のために不織布を切断することにより、その断面においては各繊維が有する応力によって、単に接触している繊維同士は分離する。したがって、ＳＥＭ写真において、接触している繊維同士が融着していると判断できる。

本発明の不織布はまた、繊維が融着した各部分の面積の平均が７０μｍ^２以下であることが好ましく、より好ましくは５０μｍ^２以下である。ここで、従来例として、図６〜図８は、メルトブローン法で作成した不織布を、後加工を行なった場合の厚み方向の断面のＳＥＭ写真をそれぞれ示す。図６は、後加工としてカレンダー加工を行なった場合（後述する比較例３）（図６（ａ）は１００倍拡大、図６（ｂ）は１０００倍拡大）、図７は、後加工としてエンボス加工を行なった場合（後述する比較例２）（図７（ａ）は１００倍拡大、図７（ｂ）は１０００倍拡大）、図８は、後加工としてスパンレース加工を行なった場合（後述する比較例４）（図８（ａ）は１００倍拡大、図８（ｂ）は１０００倍拡大）をそれぞれ示している。図６（ｂ）、図７（ｂ）で顕著なように、後加工としてカレンダー加工、エンボス加工を行なった不織布では、繊維径の判別も困難な状態にまで繊維同士が融着した部分が多く形成され、その繊維が融着した各部分の面積の平均は７０μｍ^２を超える。本発明の不織布は、繊維が融着した各部分の面積の平均が７０μｍ^２以下であることで、図６（ｂ）、図７（ｂ）で顕著なように、後加工としてカレンダー加工、エンボス加工を行なった不織布とは区別される。その一方で、図８に示されるようにスパンレース加工を行なった不織布では、繊維同士が融着した部分が少な過ぎて、繊維融着率は１５％未満となる。このように、厚み方向の断面において繊維融着率が１５％以上、かつ、繊維が融着した各部分の面積の平均が７０μｍ^２以下であることによって、本発明の不織布は、カレンダー加工、エンボス加工、スパンレース加工などの後加工を行なった不織布と明確に区別することができるものである。

本発明の不織布は、平均繊維径が、１〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。上述のように本発明の不織布は、繊維同士が融着した融着部を含むことが好ましいが、その場合であっても、カレンダー加工を行なった場合（図６（ｂ）を参照）、エンボス加工を行なった場合（図７（ｂ）を参照）とは異なり、繊維径が判別できる程度の融着であり（図１（ｂ））、平均繊維径を算出することができる。本発明の不織布において、平均繊維径が１μｍ未満である場合には、吐出量を低減する必要があり、生産性が低下してしまう、また、吐出圧力が不安定になり、糸切れ、ポリマー塊が多発し、ウェブの形成が困難となるという虞がある。また本発明の不織布において、平均繊維径が１０μｍを超える場合には、緻密性に劣ってしまう虞がある。中でも、生産安定性と緻密性とを両立させるという理由からは、本発明の不織布の平均繊維径は、１．２〜９．５μｍの範囲内であることがより好ましく、１．５〜９．０μｍの範囲内であることが特に好ましい。

本発明の不織布は、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維を含む。
本発明において、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維とは、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを５０質量％以上含む繊維であって、その含有量は好ましくは７０質量％以上であり、より好ましくは８０質量％以上であり、更に好ましくは９０質量％以上であり、特に好ましくは１００質量％である。

また、本発明の不織布は、Ｔｇが５０℃以上のポリマーの合計が５０質量％以上であれば、Ｔｇが５０℃以上の、異なる２種類以上のポリマーを含んでいてもよい。

本発明で用いるＴｇが５０℃以上のポリマーとしては、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等が挙げられるが、難燃性、耐熱性等を併せ持つ観点から、非晶性ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）が特に好ましい。

本発明で用いる非晶性ＰＥＩとは、脂肪族、脂環族または芳香族系のエーテル単位と環状イミドを繰り返し単位として含有するポリマーであり、非晶性、溶融成形性を有すものであれば特に限定されない。また、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、非晶性ＰＥＩの主鎖に環状イミド、エーテル結合以外の構造単位、たとえば脂肪族、脂環族または芳香族エステル単位、オキシカルボニル単位などが含有されていてもよい。

本発明に用いられる非晶性ＰＥＩとしては、下記一般式で示されるポリマーが好適に使用される。但し、式中Ｒ１は、６〜３０個の炭素原子を有する２価の芳香族残基、Ｒ２は、６〜３０個の炭素原子を有する２価の芳香族残基、２〜２０個の炭素原子を有するアルキレン基、２〜２０個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、および２〜８個の炭素原子を有するアルキレン基で連鎖停止されたポリジオルガノシロキサン基からなる群より選択された２価の有機基である。

また本発明に用いられる非晶性ＰＥＩは、３３０℃における溶融粘度は１００〜３０００Ｐａ・ｓであることが好ましい。非晶性ＰＥＩの３３０℃における溶融粘度が１００Ｐａ・ｓ未満であると、紡糸時に、風綿や、繊維を形成できなかったために発生するショットと呼ばれる樹脂粒が多発する場合がある。また非晶性ＰＥＩの３３０℃における溶融粘度が３０００Ｐａ・ｓを超えると、極細繊維化が困難であったり、重合時にオリゴマーが発生したり、重合時や造粒時にトラブルが発生する場合がある。３３０℃における溶融粘度は、２００〜２７００Ｐａ・ｓであることが好ましく、３００〜２５００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。

本発明に用いられる非晶性ＰＥＩは、そのガラス転移温度が２００℃以上であることが好ましい。ガラス転移温度が２００℃未満の場合は、得られる不織布の耐熱性が劣る場合がある。また、非晶性ＰＥＩのガラス転移温度が高いほど、耐熱性に優れた不織布が得られるので好ましいが、高すぎると融着させる場合に、その融着温度も高くなってしまい、融着時にポリマーの分解を引き起こす可能性がある。非晶性ＰＥＩのガラス転移温度は、２００〜２３０℃であることがより好ましく、２０５〜２２０℃であることが更に好ましい。

本発明に用いられる非晶性ＰＥＩの分子量は特に限定されるものではないが、得られる繊維や不織布の機械的特性や寸法安定性、工程通過性を考慮すると、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０００〜８００００であることが好ましい。高分子量のものを用いると、繊維強度、耐熱性などの点で優れるので好ましいが、樹脂製造コストや繊維化コストなどの観点から、重量平均分子量が２０００〜５００００であることが好ましく、３０００〜４００００であることがより好ましい。

本発明において、非晶性、溶融成形性、コストの観点から、非晶性ＰＥＩとしては、下記式で示される構造単位を主として有する、２，２−ビス［４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物とｍ−フェニレンジアミン、またはｐ−フェニレンジアミンとの縮合物が好ましく使用される。このＰＥＩは、「ウルテム」の商標でサービックイノベイティブプラスチックス社から市販されている。

本発明の不織布に含まれる、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維には、本発明の効果を損なわない範囲で、酸化防止剤、帯電防止剤、ラジカル抑制剤、艶消し剤、紫外線吸収剤、難燃剤、無機物などを含んでいてもよい。かかる無機物の具体例としては、カーボンナノチューブ、フラーレン、タルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレー、パイロフィライト、シリカ、ベントナイト、アルミナシリケートなどの珪酸塩、酸化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラス粉、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、カーボンブラック、黒鉛などが用いられる。さらには、繊維の耐加水分解性を改良する目的で、モノまたはジエポキシ化合物、モノまたはポリカルボジイミド化合物、モノまたはジオキサゾリン化合物、モノまたはジアジリン化合物などの末端基封鎖剤を含んでいてもよい。

また、本発明の不織布は、本発明の効果を損なわない範囲で、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維以外の繊維、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル等からなる繊維を含んでいてもよい。Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維の含有量は、特に制限はないが、５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることが更に好ましく、１００質量％であることが特に好ましい。

本発明の不織布の厚みは、特に制限されるものではないが、１０〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、１５〜５００μｍの範囲内であることがより好ましく、２０〜２００μｍの範囲内であることが特に好ましい。不織布の厚みが１０μｍ未満である場合には、強力が低くなり加工時に破断してしまうというような虞があり、また、不織布の厚みが１０００μｍを超える場合には、ウェブの形成が困難となるというような虞がある。

また本発明の不織布は、通気度が１０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ以上であることが好ましく、２０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ以上であることがより好ましく、また、１３０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下であることが好ましく、１２０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ以下であることがより好ましい。上記範囲内にあることによって、フィルター等の用途にも好適に用いることができる。

また本発明の不織布の坪量は、特に制限されるものではないが、１０〜１０００ｇ／ｍ^２の範囲内であることが好ましく、１５〜５００ｇ／ｍ^２の範囲内であることがより好ましい。不織布の坪量が１０ｇ／ｍ^２未満である場合には、強力が低くなり加工時に破断してしまう可能性があり、また、不織布の坪量が１０００ｇ／ｍ^２を超える場合には、生産性の観点から好ましくない。

〔２〕不織布の製造方法
本発明は、上述した本発明の不織布を好適に製造する方法についても提供する。なお、上述した本発明の不織布は、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維を含み、１ｇ／ｍ^２あたりのタテ強力が１Ｎ／５ｃｍ以上である不織布であって、密度が０．０１〜０．４ｇ／ｃｍ^３、厚み方向の断面において密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超える部分の割合が３％以下であれば、本発明の不織布の製造方法によって製造されたものであっても本発明の不織布の製造方法によって製造されたものでなくともよいが、本発明の不織布の製造方法によって製造されたものであることが好ましい。

本発明の不織布の製造方法は、以下の（１）、（２）のうちの少なくともいずれかにおける温度を主成分となるポリマーのＴｇより１０℃以上高い温度に保持して、メルトブローン法を行なうことを特徴とする。

（１）紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の捕集距離ｄに対して、ノズル先端を中心として、０．５×捕集距離ｄの半球状の空間、
（２）紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の捕集距離ｄに対して当該直線上で捕集面から１ｃｍの点。

なお、Ｔｇが５０℃以上の、異なる２種類以上のポリマーを使用する場合は、最もＴｇの高いポリマーのＴｇより１０℃以上高い温度に保持することとする。

ここで、図２および図３は、本発明の不織布の製造方法の原理を説明するための模式図である。図２は、メルトブローン装置１１を用いて、メルトブローン法を行なっている様子を示しており、メルトブローン装置１１の紡糸ノズル１２から、ポリマー繊維１３が吐出（紡糸）された後、回転するロール１４で捕集され、ウェブ（繊維を重ね合せてシート状にしたもの）１５が形成される。メルトブローン装置１１の紡糸ノズル１２からは、紡糸のための熱風（一次エアー）１６がポリマー繊維１３と共に排出され、ロール１４の曲面に沿って流れる。本発明者らは、その際に、紡糸ノズル１２に向かって冷たい空気が随伴流１７として流れ込むことで、紡糸ノズル１２の先端１２ａから吐出されたポリマー繊維１３が、ロール１４の表面（紡糸された繊維の捕集面）１４ａに到達するまでの間に急速に冷却されてしまうことにより、強度も低く取扱い性が悪いウェブ１５が形成されていたことを見出した。このため、従来は、カレンダー加工、エンボス加工、スパンレース（水絡）加工などの後加工を行ないウェブに強力を付与して、不織布とする必要があった。実際に発明者らが測定した紡糸ノズルの先端から排出される一次エアーの温度（接触型温度センサーを用いて測定）は４２０℃であったのに対し、紡糸された繊維の捕集面に到達した一次エアーの温度（接触型温度センサーを用いて測定）は１４５℃であった。

本発明の不織布の製造方法では、図３に示すように、紡糸ノズル１２の先端１２ａを中心とする半径ｘが紡糸ノズル１２の先端１２ａと紡糸された繊維１３の捕集面１４ａとの間の捕集距離ｄに対して、ノズル先端を中心として、０．５×捕集距離ｄの半球状の空間Ａ、および／または、紡糸ノズル１２の先端１２ａと紡糸された繊維１３の捕集面１４ａとの間の直線距離ｄに対し当該直線上で捕集面から１ｃｍの点Ｂ（図示せず）、における温度をポリマーのＴｇより１０℃高い温度に保持する。ここで、本発明の不織布の製造方法において、空間Ａ、点Ｂのいずれかにおける温度をポリマーのＴｇより１０℃以上高い温度に保持していればよいが、空間Ａおよび点Ｂの両方における温度をポリマーのＴｇより１５℃以上高い温度に保持していてもよい。また、図３に示す例のように、空間Ａ、点Ｂの一部が重複していてもよい。

上述の空間Ａおよび点Ｂのうちの少なくともいずれかにおける温度をＴｇより１０℃以上高い温度に保持することで、上述のような随伴流による一次エアーの冷却を防止し、Ｔｇが５０℃以上のポリマーを主成分とし、繊維同士が融着されて、十分な強度を有する本発明の不織布を、カレンダー加工、エンボス加工、スパンレース加工などの後加工を行なうことなく製造することができる（すなわち、ロール１４で捕集されたウェブ１５をそのまま不織布とすることができる）。

ここで、紡糸ノズル１２の先端１２ａと紡糸された繊維１３の捕集面１４ａとの面の捕集距離ｄに対して、ノズル先端を中心として、０．５×捕集距離ｄを半径ｘとする半球状の空間Ａの温度がＴｇより１０℃以上高い場合には、その周りの空間の温度は特に限定されない。紡糸ノズル１２の先端１２ａを中心とする半球状の空間Ａにおける半径ｘは、３〜１２ｃｍであることが好ましく、５ｃｍであることが特に好ましい。当該空間Ａにおける温度は、たとえば、空間Ａの境界として想定される半球を構成する曲面上のいずれかの位置に、温度計としてたとえば熱電対タイプの温度計を設けることで、測定することができる。

また、紡糸ノズル１２の先端１２ａと紡糸された繊維１３の捕集面１４ａとの間の直線距離ｄに対し当該直線上で捕集面から１ｃｍの点Ｂが１０℃以上高い場合にも、その周りの空間の温度は特に限定されない。

本発明の不織布の製造方法において、空間Ａおよび点Ｂの少なくともいずれかにおける温度は、ポリマーのＴｇよりも１０℃以上（より好ましくは１５〜６０℃の範囲内）となるように保持される。空間Ａおよび点Ｂの少なくともいずれかにおける温度がポリマーのＴｇ以下であるか、または、当該Ｔｇより高くても１０℃未満である場合には、随伴流による紡糸された繊維の冷却を防止する効果が不十分であり、強度が低く、取扱い性に劣る不織布が製造されてしまう虞がある。

図４は、本発明の不織布の製造方法の好ましい一例を模式的に示す図である。図４に示す例では、紡糸ノズル１２の先端１２ａに向かって熱風（上述の一次エアーに対し、この熱風を「二次エアー」と呼称する）２２を吹き込むように、紡糸ノズル１２の先端１２ａの近傍に、熱風噴出装置２１を設ける。熱風噴出装置２１の設け方は特に制限されるものではないが、紡糸ノズル１２の先端１２ａを囲む円周を連続的に形成するような形状の熱風噴出装置２１を、吹き出し先が紡糸ノズル１２の先端１２ａに向かうように配置するように設けられていてもよいし、吹き出し先が紡糸ノズル１２の先端１２ａとなるように当該先端１２ａを中心にして複数個の熱風噴出装置２１が設けられていてもよい。たとえばこのようにすることで、上述のように、前記（１）、（２）のうちの少なくともいずれかにおける温度をポリマーのＴｇより１０℃以上高い温度に保持して、メルトブローン法を行なうこと可能となる。なお、熱風噴出装置２１としては、従来公知の適宜の熱風噴出装置を特に制限なく用いることができる。

熱風噴出装置２１により紡糸ノズル１２の先端１２ａに吹き込むように噴出する二次エアー２２の温度は、前記（１）、（２）のうちの少なくともいずれか（特に前記（１）の空間）における温度をポリマーのＴｇより３０℃以上高い温度に保持し得るのであれば特に制限されないが、ポリマーのＴｇより３５〜７０℃高い温度であることが好ましく、ポリマーのＴｇより３５〜６０℃高い温度であることがより好ましい。二次エアー２２の温度がポリマーのＴｇよりも３０℃未満高い場合には、上述の前記（１）、（２）のうちの少なくともいずれか（特に前記（１）の空間）における温度の保持が困難となり、また、繊維融着が少なく、不織布強力が弱いという傾向にある。また二次エアー２２の温度がポリマーのＴｇよりも７０℃を超えて高い場合には、繊維融着が多くなりペーパーライクな不織布になるという傾向にある。また二次エアー２２の流量についても、前記（１）、（２）のうちの少なくともいずれか（特に前記（１）の空間）における温度をポリマーのＴｇより１０℃以上高い温度に保持し得るのであれば特に制限されないが、一次エアーの流れを乱さないようにするために、３〜１２Ｎｍ^３／ｍの範囲内であることが好ましく、４〜１０Ｎｍ^３／ｍの範囲内であることがより好ましい。

図５は、本発明の不織布の製造方法の好ましい他の例を模式的に示す図である。図５に示す例では、紡糸ノズル１２の先端１２ａと紡糸された繊維の捕集面１４ａとの間の空間の少なくとも一部を、カバー３１で覆うようにする。これによって紡糸ノズル１２の先端１２ａから排出された一次エアーは、カバー３１に覆われた空間内を循環エアー３２として滞留することになり、このようなカバー３１で覆われていない場合のように、紡糸ノズル１２の先端１２ａから排出された一次エアーが、随伴流により急速に冷却されてしまうようなことがない。このようにすることでも、上述のように、前記（１）、（２）のうちの少なくともいずれかにおける温度をポリマーのＴｇより１０℃以上高い温度に保持して、メルトブローン法を行なうこと可能となる。なお、前記（１）、（２）のうちの少なくともいずれかにおける温度をポリマーのＴｇより１０℃以上高い温度に保持することができるのであれば、カバー３１は、紡糸ノズル１２の先端１２ａと紡糸された繊維の捕集面１４ａとの間の全体にわたって覆っている必要はない。図５に示す例のように、カバー３１は、紡糸ノズル１２の先端１２ａと紡糸された繊維の捕集面１４ａとの間の全体にわたって覆っているように設けられることが好ましい。このようなカバー３１を形成する材料としては、一次エアーの温度により劣化しない程度の耐熱性を有しているのであれば特に制限されるものではなく、たとえばＳＵＳ、アルミニウム、銅などの金属が挙げられるが、耐久性、加工性、耐熱性の点から、ＳＵＳが好ましい。

本発明の不織布の製造方法において、前記（１）、（２）のうちの少なくともいずれかにおける温度をポリマーのＴｇより１０℃以上高い温度に保持してメルトブローン法を行ない、カレンダー加工、エンボス加工、スパンレース加工などの後加工を行なわないこと以外は、従来のメルトブローン法と同様の工程、条件などを好適に採用することができる。紡糸条件としては、たとえば紡糸温度３００〜５００℃、熱風温度（一次エアー温度）３００〜５００℃、ノズル長１ｍあたり、エアー量５〜２５Ｎｍ^３で行なうことが好適な例として挙げられるが、これに限定されるものでは勿論ない。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。

〔不織布の密度（ｇ／ｃｍ^３）〕
〔不織布の坪量〕と〔不織布厚み〕を用いて不織布の体積を測定し、これらの結果から不織布の密度を算出した。

〔密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超える箇所の割合（％）〕
走査型電子顕微鏡を用いて、不織布の厚み方向における断面を１００倍に拡大した写真を撮影し、この写真を目視で幅方向に１０ｍｍの直線を観察し、この直線のうちに、密度０．４ｇ／ｃｍ^３を超える箇所が占める長さを測定し、以下の式
密度０．４ｇ／ｃｍ^３を超える箇所の割合（％）
＝密度０．４ｇ／ｃｍ^３を超える箇所の長さ（ｍｍ）／１０（ｍｍ）×１００
でその割合を求める。なお、写真を観察して、密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超えているか否かはＳＥＭに付属している２点間距離測定の機能を使用し、密度０．４ｇ／ｃｍ^３を超えている箇所の長さを調べる、というようにして判別する。

〔タテ強力（タテ方向（流れ方向）における強度）（Ｎ／５ｃｍ）〕
不織布を幅５ｃｍにカットし、島津製作所製オートグラフを使用し、ＪＩＳ Ｌ １９０６に準じ、引張り速度１０ｃｍ／分で伸長し、切断時の荷重値をタテ強力とした。

〔溶融粘度〕
東洋精機キャピログラフ１Ｂ型を用いて、温度３３０℃、剪断速度ｒ＝１２００ｓｅｃ^−１の条件下で測定した。

〔ガラス転移温度（℃）〕
ガラス転移温度は、レオロジ社製の固体動的粘弾性装置「レオスペクトラＤＶＥ−Ｖ４」を用い、周波数１０Ｈｚ、昇温速度１０℃／ｍｉｎで損失正接（ｔａｎδ）の温度依存性を測定し、そのピーク温度から求めた。ここで、ｔａｎδのピーク温度とは、ｔａｎδの値の温度に対する変化量の第一次微分値がゼロとなる温度のことである。

〔繊維融着率（％）〕
走査型電子顕微鏡を用いて、不織布の厚み方向における断面を１０００倍に拡大した写真を撮影し、この写真から目視で繊維切断面（繊維断面）の数に対して繊維同士が融着している切断面の数の割合を求めた。各領域に見出せる全繊維断面数のうち、２本以上の繊維が融着した状態の断面の数の占める割合を以下の式
繊維融着率（％）＝（２本以上融着した繊維の断面数）／（全繊維断面数）×１００に基づいて百分率で表わした。ただし、各写真について、断面の見える繊維は全て計数し、繊維断面数１００以下の場合は、観察する写真を追加して全繊維断面数が１００を超えるようにした。

〔繊維が融着した各部分の面積の平均〕
走査型電子顕微鏡を用いて、不織布の厚み方向における断面を１０００倍に拡大した写真を撮影し、この写真から、繊維が融着した部分の面積を算出し、その総計を繊維が融着した部分の個数で除して、平均値を求めた。

〔平均繊維径（μｍ）〕
不織布を走査型電子顕微鏡で拡大撮影し、任意の１００本の繊維の径を測定し、平均値を算出し、平均繊維径とした。

〔不織布の坪量（ｇ／ｍ^２）〕
ＪＩＳ Ｌ １９１３に準じ、縦２０ｃｍ×横２０ｃｍの試料片を採取し、電子天秤にて質量を測定し、試験片面積４００ｃｍ^２で除して、単位面積当たりの質量を坪量とした。

〔不織布の厚み（μｍ）〕
ＪＩＳ Ｌ １９１３に準じ、目付け測定と同試料片を用い、各試料片において、直径１６ｍｍ、荷重２０ｇｆ／ｃｍ^２のデジタル測厚計（(株)東洋精機製作所製：Ｂ１型）で各５箇所測定し、１５点の平均値をシートの厚みとした。

〔不織布の通気度（ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ）〕
通気度ＪＩＳ Ｌ１９１３「一般不織布試験方法」のフラジール形法に準拠して測定した。

＜実施例１＞
３３０℃での溶融粘度が５００Ｐａ・ｓである非晶性ポリエーテルイミドを使用し、押し出し機により押し出し、ノズル孔径Ｄ（直径）０．３ｍｍ、Ｌ（ノズル長さ）／Ｄ＝１０、ノズル孔ピッチ０．７５ｍｍのノズルを有するメルトブローン装置に供給し、単孔吐出量０．０９ｇ／分、紡糸温度３９０℃、熱風（一次エアー）温度４２０℃、ノズル幅１ｍあたり１０Ｎｍ^３／分で吹き付けて、坪量が２５ｇ／ｍ^２の不織布を製造した。この際、図４に示す例のような熱風噴出装置をメルトブローン装置の紡糸ノズルの先端に熱風（二次エアー）が吹き込むように設け、２６０℃の温度の熱風（二次エアー）を２Ｎｍ^３の流量で、紡糸ノズルの先端に向かって吹きつけた。紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維を受け取るローラの受け面との間の直線距離ｄは１０ｃｍであり、紡糸ノズルの先端を中心とする半径ｘ＝５ｃｍの半球状の外周に位置するように設けた温度計（ＡＤ−５６０１Ａ（エー・アンド・アイ社製））により測定された温度は２３５℃であった（すなわち、空間Ａは、非晶性ＰＥＩのガラス転移温度である２１５℃よりも２０℃高く保持されていた）。また、紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の直線距離ｄに対し当該直線上で捕集面から１ｃｍに位置するように設けられた温度計（ＡＤ−５６０１Ａ（エー・アンド・アイ社製））により測定された温度は２４２℃であった（すなわち、点Ｂは、非晶性ＰＥＩのガラス転移温度である２１５℃よりも２７℃高く保持されていた）。このようにして後加工を行なうことなく、不織布を得た。得られた不織布の厚み方向の断面のＳＥＭ写真として、１００倍拡大したものを図１（ａ）、１０００倍拡大したものを図１（ｂ）に示す。

＜実施例２＞
３３０℃での溶融粘度が９００Ｐａ・ｓである非晶性ポリエーテルイミドを使用し、紡糸温度を４２０℃、平均繊維径を３．７μｍ、紡糸ノズルの先端を中心とする半径ｘ＝５ｃｍの半球状の外周に位置する温度計により測定された温度が２５３℃であり（すなわち、空間Ａは、非晶性ＰＥＩのガラス転移温度である２１５℃よりも３８℃高く保持）、紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の直線距離ｄに対し当該直線上で捕集面から１ｃｍに位置するように設けられた温度計により測定された温度が２６１℃（すなわち、点Ｂは、非晶性ＰＥＩのガラス転移温度である２１５℃よりも４６℃高く保持）であったこと以外は実施例１と同様に行ない、不織布を得た。

＜実施例３＞
坪量を１０ｇ／ｍ^２としたこと以外は実施例２と同様にして不織布を得た。

＜実施例４＞
３００℃での溶融粘度が１００Ｐａ・ｓである非晶性ポリカーボネートを使用し、押し出し機により押し出し、ノズル孔径Ｄ（直径）０．３ｍｍ、Ｌ（ノズル長さ）／Ｄ＝１０、ノズル孔ピッチ０．７５ｍｍのノズルを有するメルトブローン装置に供給し、単孔吐出量０．０９ｇ／分、紡糸温度３４０℃、熱風（一次エアー）温度３７０℃、ノズル幅１ｍあたり１０Ｎｍ^３／分で吹き付けて、坪量が２５ｇ／ｍ^２の不織布を製造した。この際、図４に示す例のような熱風噴出装置をメルトブローン装置の紡糸ノズルの先端に熱風（二次エアー）が吹き込むように設け、２１０℃の温度の熱風（二次エアー）を２Ｎｍ^３の流量で、紡糸ノズルの先端に向かって吹きつけた。紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維を受け取るローラの受け面との間の直線距離ｄは１０ｃｍであり、紡糸ノズルの先端を中心とする半径ｘ＝５ｃｍの半球状の外周に位置するように設けた温度計（ＡＤ−５６０１Ａ（エー・アンド・アイ社製））により測定された温度は１８５℃であった（すなわち、空間Ａは、非晶性ポリカーボネートのガラス転移温度である１３５℃よりも５０℃高く保持されていた）。また、紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の直線距離ｄに対し当該直線上で捕集面から１ｃｍに位置するように設けられた温度計（ＡＤ−５６０１Ａ（エー・アンド・アイ社製））により測定された温度は１９２℃であった（すなわち、点Ｂは、非晶性ポリカーボネートのガラス転移温度である１３５℃よりも５７℃高く保持されていた）。

＜比較例１＞
熱風噴出装置を設けなかったこと以外は実施例２と同様にして不織布を得た（紡糸ノズルの先端を中心とする半径ｘ＝５ｃｍの半球状の外周に位置する温度計により測定された温度は４１℃、紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の直線距離ｄに対し当該直線上で捕集面から１ｃｍに位置するように設けられた温度計により測定された温度は１１０℃）。

＜比較例２＞
エンボス加工装置を用いて、比較例１で得られた不織布に、後加工としてエンボス加工を格子柄のエンボスロールにて、ロール温度１８０℃、線圧５０ｋｇ／ｃｍ、速度１ｍ／ｍｉｎという条件で行なった。得られた不織布の厚み方向の断面のＳＥＭ写真として、１００倍拡大したものを図７（ａ）、１０００倍拡大したものを図７（ｂ）に示す。

＜比較例３＞
カレンダー加工装置（鉄ロール）を用いて、比較例１で得られた不織布に、後加工としてカレンダー加工を、ロール温度１８０℃、線圧２１６ｋｇ／ｃｍ、速度３．２ｍ／ｍｉｎという条件で行なった。得られた不織布の厚み方向の断面のＳＥＭ写真として、１００倍拡大したものを図６（ａ）、１０００倍拡大したものを図６（ｂ）に示す。

＜比較例４＞
水流絡合加工装置を用いて、比較例１で得られた不織布に、後加工として水流絡合加工を、速度５．０ｍ／ｍｉｎで、孔径０．１ｍｍφノズルを使用し、０．５ＭＰａ、２．０ＭＰａ、２．５ＭＰａの３段階で水流絡合処理を行なった。得られた不織布の厚み方向の断面のＳＥＭ写真として、１００倍拡大したものを図８（ａ）、１０００倍拡大したものを図８（ｂ）に示す。

＜比較例５＞
熱風（二次エアー）の温度を２４０℃にしたこと以外は実施例２と同様の条件で不織布を得た。紡糸ノズルの先端を中心とする半径ｘ＝５ｃｍの半球状の外周に位置する温度計により測定された温度は２２０℃、紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の直線距離ｄに対し当該直線上で捕集面から１ｃｍに位置するように設けられた温度計により測定された温度は２１７℃であった。

結果を表１、２に示す。

本発明の不織布は、低密度であるにもかかわらず取り扱い性に優れているため、各種基材や他の不織布と組み合わせて使用できるだけでなく、通気性を求められるフィルター等にも好適に使用される。

１ 不織布、２ 繊維、３ 融着部、１１ メルトブローン装置、１２ 紡糸ノズル、１２ａ エアー出口、１３ 紡糸された非晶性ポリマー系繊維、１４ ロール、１４ａ ロール受け面、１５ 不織布、１６ 一次エアー、１７ 随伴流、２１ 熱風噴出装置、２２ 二次エアー、３１ カバー、３２ 循環エアー。

Claims (5)

1. ガラス転移温度が５０℃以上のポリマーを主成分とする繊維を含み、１ｇ／ｍ^２あたりのタテ強力が１Ｎ／５ｃｍ以上である不織布であって、以下の（１）〜（２）を全て満足する不織布。
   （１）密度が０．０１〜０．４ｇ／ｃｍ^３であること。
   （２）厚み方向の断面において密度が０．４ｇ／ｃｍ^３を超える部分の割合が３％以下であること。
2. 厚み方向の断面において繊維融着率が１５％以上、かつ、繊維が融着した各部分の面積の平均が７０μｍ^２以下である、請求項１に記載の不織布。
3. 平均繊維径が１〜１０μｍである、請求項１に記載の不織布。
4. 非晶性ポリエーテルイミド系繊維を含有する、請求項１に記載の不織布。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の不織布を製造する方法であって、
   （１）紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の捕集距離ｄに対して、ノズル先端を中心として、０．５×捕集距離ｄの半球状の空間、ならびに、
   （２）紡糸ノズルの先端と紡糸された繊維の捕集面との間の捕集距離ｄに対して当該直線上で捕集面から１ｃｍの点
   のうちの少なくともいずれかにおける温度をガラス転移温度より１０℃以上高い温度に保持してメルトブローン法を行なう、不織布の製造方法。