TW201929938A - 熔噴不織布、不織布積層體、過濾器及熔噴不織布的製造方法 - Google Patents

熔噴不織布、不織布積層體、過濾器及熔噴不織布的製造方法 Download PDF

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Abstract

一種熔噴不織布,其包括丙烯系聚合物,所述丙烯系聚合物於凝膠滲透層析法的流出曲線中,具有分子量2萬以上的位置上的至少一個峰頂、及分子量小於2萬的位置上的至少一個峰頂,且極限黏度[η]為0.35(dl/g)以上且小於0.50(dl/g)。

Description

熔噴不織布、過濾器及熔噴不織布的製造方法
本發明是有關於一種熔噴不織布、過濾器及熔噴不織布的製造方法。
藉由熔吹(melt-blow)法所製造的不織布(亦稱為熔吹不織布或熔噴(melt-blown)不織布)與一般的紡黏(spunbond)不織布相比,可細化構成不織布的纖維,因此柔軟性、均勻性及緻密性優異。因此,將熔噴不織布單獨、或者與其他不織布等積層而用於液體過濾器或空氣過濾器等過濾器、衛生材料、醫用材料、農業用被覆材料、土木材料、建築材料、吸油材料、汽車材料、電子材料、分隔件、服裝、包裝材料等。 作為構成不織布的纖維,已知有聚丙烯或聚乙烯等熱塑性樹脂的纖維。
一般而言,過濾器是以捕集液體或氣體中存在的微粒子,將微粒子自該液體或氣體去除的目的而使用。關於過濾器捕集微粒子的效率(以下亦稱為「捕集效率」),已知有若構成過濾器的不織布的纖維的平均纖維直徑小、且比表面積大則優異的傾向。另外,已知微粒子的粒徑越小則捕集效率越低。
作為平均纖維直徑小的不織布,例如提出有利用熔吹法將包含聚乙烯及聚乙烯蠟的樹脂組成物成形而得的不織布(例如參照專利文獻1及專利文獻2)。
另外,提出有利用熔吹法將包含聚乙烯及聚乙烯蠟的樹脂組成物成形而獲得不織布,並將所獲得的不織布與包含由聚酯及乙烯系聚合物所形成的複合纖維的紡黏不織布積層而成的不織布積層體(例如參照專利文獻3)。
作為製造平均纖維直徑小的不織布的方法,例如提出有熔噴法中對纖維狀樹脂施加高電壓的方法(例如參照專利文獻4)。
另外,作為抑制纖維的纏繞或浮游纖維的附著的熔吹不織布的製造方法,提出有將模具與吸引輥的間隔設定為完成熔融聚合物的延伸並且實質上不引起所獲得的聚合物纖維的振動的範圍內,且將吸引輥的外周面與吸引罩的模具側端部的間隔設定為即便斷線的纖維於所獲得的熔吹不織布的表面附著或接觸亦可吸引去除的範圍內的方法(例如參照專利文獻5)。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2000/22219號 [專利文獻2]國際公開第2015/093451號 [專利文獻3]國際公開第2012/111724號 [專利文獻4]國際公開第2012/014501號 [專利文獻5]國際公開第2012/102398號
[發明所欲解決之課題]
本發明者等人進行研究的結果可知:專利文獻1及專利文獻3中記載的不織布的平均纖維直徑並不足夠小,因而謀求捕集效率的進一步提升。另外,可知專利文獻2中記載的不織布的比表面積並不足夠大,因而謀求捕集效率的進一步提升。 另外,於專利文獻4中記載的對纖維狀樹脂施加電壓的方法中施加高電壓,因而為了製造上的安全而需要重新考量裝置整體的設計,從而謀求成本方面的改善。 另外,專利文獻5的使用吸引輥的方法中,將捕集纖維的收集器(吸引輥)的形狀限定為圓筒形狀,無法並列配置模具(噴嘴),從而謀求製造效率的提升。 因此,本發明的課題在於提供一種可利用使用熔噴法的簡易的方法進行製造且捕集效率優異,即平均纖維直徑小、比表面積大的不織布、以及使用該不織布的過濾器。 另外,本發明的課題在於提供一種於將極限黏度[η]低至小於0.50(dl/g)的丙烯系聚合物用作熱塑性樹脂纖維的情況下,亦可穩定地紡紗,且可獲得捕集效率優異,即平均纖維直徑小、峰值纖維直徑比率超過0.5、比表面積大的不織布的熔噴不織布的製造方法。 [解決課題之手段]
用以解決所述課題的方法如下所述。 <1> 一種熔噴不織布,其包括丙烯系聚合物,且峰值纖維直徑相對於平均纖維直徑的比率超過0.5,所述丙烯系聚合物於凝膠滲透層析法的流出曲線中,具有分子量2萬以上的位置上的至少一個峰頂(peak top)、及分子量小於2萬的位置上的至少一個峰頂,且極限黏度[η]為0.35(dl/g)以上且小於0.50(dl/g)。 <2> 如<1>所述的熔噴不織布,其中所述丙烯系聚合物至少包含重量平均分子量為2萬以上的高分子量丙烯系聚合物A、及重量平均分子量小於2萬的低分子量丙烯系聚合物B。 <3> 如<2>所述的熔噴不織布,其中所述低分子量丙烯系聚合物B相對於所述丙烯系聚合物的總質量的含有率超過40質量%且為60質量%以下。 <4> 如<2>或<3>所述的熔噴不織布,其中所述高分子量丙烯系聚合物A相對於所述丙烯系聚合物的總質量的含有率為40質量%以上且小於60質量%。 <5> 如<2>~<4>中任一項所述的熔噴不織布,其中所述高分子量丙烯系聚合物A的熔體流動速率(melt flow rate,MFR)為1000 g/10分鐘~2500 g/10分鐘。 <6> 如<1>~<5>中任一項所述的熔噴不織布,其中所述丙烯系聚合物的重量平均分子量為2萬以上。 <7> 如<1>~<6>中任一項所述的熔噴不織布,其包含平均纖維直徑為0.90 μm以下的纖維。 <8> 如<1>~<7>中任一項所述的熔噴不織布,其比表面積為2.5 m2 /g~25.0 m2 /g。 <9> 一種不織布積層體,其至少包含如<1>~<8>中任一項所述的熔噴不織布。 <10> 一種過濾器,其包含如<1>~<8>中任一項所述的熔噴不織布。 <11> 如<10>所述的過濾器,其為液體用過濾器。 <12> 一種熔噴不織布的製造方法,其包括: 將壓送至熔吹用模具的熔融的熱塑性樹脂,自排列有多個小孔的噴嘴紡出,並且藉由自以夾隔小孔的行的方式設置的狹縫所噴出的高溫高速空氣來加以牽引細化而形成纖維的步驟;以及 於移動的捕集板上堆積所述纖維而形成熔噴不織布的步驟, 所述熱塑性樹脂為丙烯系聚合物,所述丙烯系聚合物於凝膠滲透層析法的流出曲線中,具有分子量2萬以上的位置上的至少一個峰頂、及分子量小於2萬的位置上的至少一個峰頂,且極限黏度[η]為0.35(dl/g)以上且小於0.50(dl/g), 於形成所述纖維的步驟中,自供所述高溫高速空氣噴出的所述狹縫的出口部的兩側面,經由無間隙地安裝於所述熔吹用模具的前端部且用來導入用以將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻的冷卻流體的附屬部件(attachment),沿噴嘴面自水平方向供給30℃以下的冷卻流體,將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻。 <13> 如<12>所述的熔噴不織布的製造方法,其中所述冷卻流體為冷卻空氣。 [發明的效果]
根據本發明,可提供一種可利用使用熔噴法的簡易的方法進行製造且捕集效率優異,即平均纖維直徑小、比表面積大的不織布、以及使用該不織布的過濾器。 另外,根據本發明,可提供一種於將極限黏度[η]低至小於0.50(dl/g)的丙烯系聚合物用作熱塑性樹脂纖維的情況下,亦可穩定地紡紗,且可獲得捕集效率優異,即平均纖維直徑小、峰值纖維直徑比率超過0.5、比表面積大的不織布的熔噴不織布的製造方法。
本揭示中,使用「~」表示的數值範圍表示包含「~」的前後所記載的數值分別作為最小值及最大值的範圍。
《熔噴不織布》 本揭示的熔噴不織布包含丙烯系聚合物,且峰值纖維直徑相對於平均纖維直徑的比率(以下亦稱為「峰值纖維直徑比率」)超過0.5,所述丙烯系聚合物於凝膠滲透層析法(gel permeation chromatography,GPC)的流出曲線(以下亦稱為「GPC圖」)中,具有分子量2萬以上處的至少一個峰頂、及分子量小於2萬處的至少一個峰頂,且極限黏度[η]為0.35(dl/g)以上且小於0.50(dl/g)。
構成本揭示的熔噴不織布的丙烯系聚合物不僅在分子量2萬以上的位置具有至少一個峰頂,而且在分子量小於2萬的位置具有至少一個峰頂,且極限黏度[η]為0.35(dl/g)以上且小於0.50(dl/g),藉此當製作熔噴不織布時,能夠減小平均纖維直徑、且增大比表面積。因此,藉由利用此種丙烯系聚合物來構成熔噴不織布,粒子的捕集效率提升。另外,峰值纖維直徑相對於平均纖維直徑的比率(以下亦稱為「峰值纖維直徑比率」)超過0.5,藉此纖維直徑分佈變窄而纖維直徑更均勻。因此,可抑制因不均勻的纖維直徑而導致的間隙的產生,有粒子的捕捉效率提升的傾向。 進而,可利用使用熔噴法的簡易的方法進行製造,因而生產性優異。
<丙烯系聚合物> 本揭示的熔噴不織布包含丙烯系聚合物。本揭示中,所謂丙烯系聚合物是指丙烯的含有率為50質量%以上的聚合物。
丙烯系聚合物於GPC的流出曲線中,具有分子量2萬以上處的至少一個峰頂、及分子量小於2萬處的至少一個峰頂。以下,將GPC的流出曲線中的出現在分子量2萬以上的位置的峰頂稱為「高分子側峰頂」,將出現在分子量小於2萬的位置的峰頂稱為「低分子側峰頂」。 再者,高分子側峰頂及低分子側峰頂的個數僅計數源自丙烯系聚合物的峰頂即可。
高分子側峰頂的至少一個位於分子量2萬以上處,較佳為位於3萬以上處,更佳為位於4萬以上處。 高分子側峰頂的至少一個較佳為位於分子量2萬~8萬的範圍,較佳為位於3萬~7萬的範圍,更佳為位於4萬~6.5萬的範圍。若為所述範圍內,則有平均纖維直徑變小的傾向,因而較佳。
低分子側峰頂的至少一個位於分子量小於2萬處,較佳為位於1.5萬以下處,更佳為位於1.4萬以下處,進而佳為位於1.3萬以下處。 低分子側峰頂的至少一個較佳為位於分子量400以上且小於2萬的範圍,較佳為位於400~1.5萬的範圍,更佳為位於1000~1.4萬的範圍,進而佳為位於2000~1.3萬的範圍,特佳為位於6000~1.3萬的範圍。若為所述範圍內,則有維持不易產生紡紗中的纖維開裂而紡紗性高的狀態且可減小平均纖維直徑的傾向,因而較佳。
丙烯系聚合物的重量平均分子量(Mw)較佳為2萬以上,更佳為3萬以上,進而佳為3.5萬以上。另外,丙烯系聚合物的Mw較佳為10萬以下,更佳為8萬以下,進而佳為6萬以下。若Mw為所述上限值以下則有平均纖維直徑變小的傾向,因而較佳,若Mw為所述下限值以上則不易產生紡紗中的纖維開裂,紡紗性高,因而較佳。
本揭示中,丙烯系聚合物的凝膠滲透層析法(GPC)的流出曲線是指藉由GPC法,利用下述裝置及條件進行測定時的流出曲線。另外,本揭示中,丙烯系聚合物的重量平均分子量(Mw)是指藉由凝膠滲透層析法,利用下述裝置及條件測定出的聚苯乙烯換算的重量平均分子量。
[GPC測定裝置] 管柱:TOSO GMHHR-H(S)HT 檢測器:液體層析圖用折射率(refractive index,RI)檢測器 沃特斯(WATERS)150C
[測定條件] 溶媒:1,2,4-三氯苯 測定溫度:145℃ 流速:1.0 ml/min 試樣濃度:2.2 mg/ml 注入量:160 μl 校準曲線:通用校準(Universal Calibration) 分析程式:HT-GPC(版本1.0)
再者,於紡紗中未發生丙烯系聚合物的熱分解的情況下,可採用紡紗前的GPC測定的結果作為不織布的GPC測定的結果。
丙烯系聚合物的極限黏度[η]為0.35(dl/g)以上且小於0.50(dl/g)。若極限黏度[η]小於0.35(dl/g),則容易產生斷線等紡紗不良。另外,若極限黏度[η]為0.50(dl/g)以上,則平均纖維直徑變大且比表面積變小,捕集效率差。 就抑制紡紗不良、與平均纖維直徑及比表面積的觀點而言,丙烯系聚合物的極限黏度[η]較佳為0.37(dl/g)~0.45(dl/g),更佳為0.39(dl/g)~0.43(dl/g)。
丙烯系聚合物的極限黏度[η]為使用十氫萘溶媒,於135℃下測定出的值。具體而言是以如下方式而求出。 將丙烯系聚合物約20 mg溶解於十氫萘15 ml中,於135℃的油浴中測定比黏度ηsp。於該十氫萘溶液中追加5 ml的十氫萘溶媒加以稀釋後,以相同的方式測定比黏度ηsp。進而反覆進行兩次該稀釋操作,求出將濃度(C)外推為0時的ηsp/C的值作為極限黏度(參照下式)。 [η]=lim(ηsp/C) (C®0)
丙烯系聚合物可為丙烯的均聚物,亦可為丙烯與α-烯烴的共聚物。與丙烯進行共聚的α-烯烴較丙烯而言為少量,另外可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
進行共聚的α-烯烴較佳為碳數為2以上,更佳為碳數為2、4~8。作為此種α-烯烴,具體而言可列舉乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等。
作為丙烯系聚合物,較佳為丙烯的含有率為70質量%以上,更佳為80質量%以上,進而佳為90質量%以上,特佳為丙烯均聚物。 若丙烯系聚合物中的丙烯的含有率為所述範圍內,則於包含後述的高分子量丙烯系聚合物A與後述的低分子量丙烯系聚合物B的情況下,有相容性優異、紡紗性提升、平均纖維直徑變得更小的傾向而較佳。
只要可進行熔融紡紗,則丙烯系聚合物的熔體流動速率(MFR:美國試驗材料學會(American Society for Testing Material,ASTM)D-1238、230℃、負荷2160 g)並無特別限定,通常為600 g/10分鐘~2500 g/10分鐘,較佳為處於1200 g/10分鐘~1800 g/10分鐘的範圍。藉由使用MFR處於所述範圍的丙烯系聚合物,則有獲得紡紗性良好、拉伸強度等機械強度良好的熔噴不織布的傾向。
於GPC的流出曲線中在分子量2萬以上及分子量小於2萬的位置分別具有峰頂的丙烯系聚合物可藉由包含Mw為2萬以上的高分子量丙烯系聚合物A的至少一者、與Mw小於2萬的低分子量丙烯系聚合物B的至少一者而進行製備。即,可為高分子量丙烯系聚合物A與低分子量丙烯系聚合物B的混合物(以下亦稱為「丙烯系聚合物混合物」)。 另外,於GPC的流出曲線中在分子量2萬以上及分子量小於2萬的位置分別具有峰頂的丙烯系聚合物亦可實施多段聚合來適宜調整觸媒化合物的種類或多段聚合的段數等而進行製備。
<高分子量丙烯系聚合物A> 高分子量丙烯系聚合物A的Mw為2萬以上,較佳為3萬以上,更佳為4萬以上。 另外,高分子量丙烯系聚合物A的Mw較佳為8萬以下,更佳為7萬以下,進而佳為6.5萬以下。 若為所述範圍內,則有平均纖維直徑變小的傾向,因而較佳。
高分子量丙烯系聚合物A的Mw較佳為2萬~8萬,較佳為3萬~7萬,更佳為4萬~6.5萬。
高分子量丙烯系聚合物A可為丙烯的均聚物,亦可為丙烯與α-烯烴的共聚物。進行共聚的α-烯烴的例子如上所述。就與低分子量丙烯系聚合物B的相容性優異的觀點而言,高分子量丙烯系聚合物A較佳為丙烯的含有率為70質量%以上,更佳為80質量%以上,進而佳為90質量%以上,特佳為丙烯均聚物。再者,若相容性優異則紡紗性提升,有平均纖維直徑變得更小的傾向而較佳。 另外,高分子量丙烯系聚合物A可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
高分子量丙烯系聚合物A的密度並無特別限定,例如可為0.870 g/cm3 ~0.980 g/cm3 ,較佳為0.900 g/cm3 ~0.980 g/cm3 ,更佳為0.920 g/cm3 ~0.975 g/cm3 ,進而佳為0.940 g/cm3 ~0.970 g/cm3
若高分子量丙烯系聚合物A的密度為0.870 g/cm3 以上,則有所獲得的熔噴不織布的耐久性、耐熱性、強度及經時的穩定性進一步提升的傾向。另一方面,若高分子量丙烯系聚合物A的密度為0.980 g/cm3 以下,則有所獲得的熔噴不織布的熱封性及柔軟性進一步提升的傾向。
再者,本揭示中,丙烯系聚合物的密度是指對測定190℃下負荷2.16 kg的熔體流動速率(MFR)時獲得的股線,於120℃下進行1小時熱處理,歷時1小時緩冷至室溫(25℃)後,依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)K7112:1999利用密度梯度管進行測定而得的值。
只要可與後述的低分子量丙烯系聚合物B併用來製造熔噴不織布,則高分子量丙烯系聚合物A的熔體流動速率(MFR)並無特別限定。就纖維直徑的粗細、比表面積、紡紗性等觀點而言,高分子量丙烯系聚合物A的MFR較佳為1000 g/10分鐘~2500 g/10分鐘,更佳為1200 g/10分鐘~2000 g/10分鐘,進而佳為1300 g/10分鐘~1800 g/10分鐘。
本揭示中,丙烯系聚合物的MFR是指依據ASTM D1238,於負荷2.16 kg、190℃的條件下進行測定而得的值。
高分子量丙烯系聚合物A相對於丙烯系聚合物的總質量的含有率較佳為超過40質量%且為60質量%以下,更佳為超過40質量%且小於60質量%,進而佳為45質量%~55質量%。 於高分子量丙烯系聚合物A的含有率為所述範圍的情況下,有平均纖維直徑變小且比表面積變大的傾向。另外,有紡紗性、纖維強度、微粒子的捕集效率及過濾流量的平衡優異的傾向。 再者,所謂丙烯系聚合物的總質量,是指丙烯相對於所有構成單元的含有率為50質量%以上的聚合物的合計質量。
於如高分子量丙烯系聚合物A的含有率為40質量%以下般的情況下,較佳為將高分子量丙烯系聚合物A的Mw設計得高。另一方面,於如高分子量丙烯系聚合物A的含有率高於60質量%般的情況下,較佳為將高分子量丙烯系聚合物A的Mw設計得低。
<低分子量丙烯系聚合物B> 低分子量丙烯系聚合物B的Mw小於2萬,分子量較低,因而可為蠟狀的聚合物。
低分子量丙烯系聚合物B的Mw較佳為1.5萬以下,更佳為1.4萬以下,進而佳為1.3萬以下。 另外,低分子量丙烯系聚合物B的Mw較佳為400以上,更佳為1000以上,進而佳為2000以上,特佳為6000以上。 若為所述範圍內,則有維持不易產生紡紗中的纖維開裂而紡紗性高的狀態且可減小平均纖維直徑的傾向,因而較佳。
低分子量丙烯系聚合物B的Mw較佳為400以上且小於2萬,較佳為400~1.5萬,更佳為1000~1.4萬,進而佳為2000~1.3萬,特佳為6000~1.3萬。
低分子量丙烯系聚合物B可為丙烯的均聚物,亦可為丙烯與α-烯烴的共聚物。進行共聚的α-烯烴的例子如上所述。就與高分子量丙烯系聚合物A的相容性優異的觀點而言,低分子量丙烯系聚合物B較佳為丙烯的含有率為70質量%以上,更佳為80質量%以上,進而佳為90質量%以上,特佳為丙烯均聚物。再者,若相容性優異則有紡紗性提高,平均纖維直徑變得更小的傾向。 另外,低分子量丙烯系聚合物B可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
低分子量丙烯系聚合物B的軟化點較佳為超過90℃,更佳為100℃以上。 若低分子量丙烯系聚合物B的軟化點超過90℃,則可進一步提升熱處理時或使用時的耐熱穩定性,作為結果,有過濾器性能進一步提升的傾向。低分子量丙烯系聚合物B的軟化點的上限並無特別限制,例如可列舉145℃。 本揭示中,丙烯系聚合物的軟化點是指依照JIS K2207:2006進行測定而得的值。
低分子量丙烯系聚合物B的密度並無特別限定,例如可為0.890 g/cm3 ~0.980 g/cm3 ,較佳為0.910 g/cm3 ~0.980 g/cm3 ,更佳為0.920 g/cm3 ~0.980 g/cm3 ,進而佳為0.940 g/cm3 ~0.980 g/cm3 。 若低分子量丙烯系聚合物B的密度處於所述範圍,則有低分子量丙烯系聚合物B與高分子量丙烯系聚合物A的混煉性優異,且紡紗性及經時的穩定性優異的傾向。丙烯系聚合物的密度的測定方法如上所述。
低分子量丙烯系聚合物B相對於丙烯系聚合物的總質量的含有率較佳為40質量%以上且小於60質量%,更佳為超過40質量%且小於60質量%,進而佳為45質量%~55質量%。 於低分子量丙烯系聚合物B的含有率為所述範圍的情況下,有平均纖維直徑變小且比表面積變大的傾向。另外,有紡紗性、纖維強度、微粒子的捕集效率及過濾流量的平衡優異的傾向。 再者,所謂丙烯系聚合物的總質量,是指丙烯相對於所有構成單元的含有率為50質量%以上的聚合物的合計質量。
於如低分子量丙烯系聚合物B的含有率低於40質量%般的情況下,較佳為將低分子量丙烯系聚合物B的Mw設計得低。該情況下的低分子量丙烯系聚合物B的Mw較佳為400~1.5萬,更佳為1,000~1.3萬,特佳為1,000~8,000。
另一方面,於如低分子量丙烯系聚合物B的含有率為60質量%以上般的情況下,較佳為將低分子量丙烯系聚合物B的Mw設計得高。該情況下的低分子量丙烯系聚合物B的Mw較佳為1,000~1.5萬,更佳為3,000~1.5萬,進而佳為5,000~1.5萬。
<熔噴不織布> 構成熔噴不織布的纖維的平均纖維直徑較佳為0.90 μm以下,更佳為0.50 μm~0.87 μm,進而佳為0.50 μm~0.83 μm。若平均纖維直徑為0.90 μm以下,則製成過濾器時有粒子的捕集效率提升的傾向而較佳。另外,若平均纖維直徑為0.50 μm以上,則製成過濾器時纖維不易開裂,有可減少由開裂的纖維的混入導致的污染的傾向而較佳。藉由使用本揭示的丙烯系聚合物,而能夠進一步減小平均纖維直徑。 熔噴不織布的平均纖維直徑是指自熔噴不織布的電子顯微鏡照片(倍率1000倍)選擇任意的100根不織布纖維,測定所選擇的纖維的直徑得到的其平均值。
熔噴不織布中,測定纖維直徑分佈時峰值纖維直徑相對於平均纖維直徑的比率(峰值纖維直徑比率)超過0.5。若峰值纖維直徑比率超過0.5,則纖維直徑分佈變窄,纖維直徑更均勻。因此,可抑制因不均勻的纖維直徑而導致的間隙的產生,有粒子的捕捉效率提升的傾向。 峰值纖維直徑比率較佳為0.53以上,更佳為0.55以上。峰值纖維直徑比率的上限值並無特別限定,例如可為0.95以下,亦可為0.90以下。
對纖維直徑分佈中的平均纖維直徑與峰值纖維直徑的測定方法進行說明。 (1)平均纖維直徑的測定 使用日立製作所股份有限公司製造的電子顯微鏡「S-3500N」對熔噴不織布拍攝倍率5000倍的照片,隨機測定1000處纖維的寬度(直徑:μm),進行數量平均而算出平均纖維直徑(μm)。 由於隨機設定熔噴不織布中纖維的測定部位,因此自所拍攝的照片的左上角向右下角引出對角線,測定對角線與纖維交叉的部位的纖維的寬度(直徑)。拍攝新穎的照片來進行測定,直至測定點達到1000處。
(2)峰值纖維直徑(眾數纖維直徑) 基於以上所述的「(1)平均纖維直徑的測定方法」中測定出的1000處纖維直徑(μm)的資料,製作對數度數分佈。 對數度數分佈是於以x軸為纖維直徑(μm)、以10為底的對數尺度上繪圖,將y軸設為頻率的百分率。於x軸上,自纖維直徑0.1(=10-1 )μm至纖維直徑50.1(=101.7 )μm於對數尺度上進行27等分,將頻率最大的分割區間中x軸的最小值與最大值的幾何平均值設為峰值纖維直徑(眾數纖維直徑)。
熔噴不織布的比表面積較佳為2.5 m2 /g~25.0 m2 /g,更佳為3.0 m2 /g~20.0 m2 /g,進而佳為4.0 m2 /g~15.0 m2 /g。若比表面積為所述範圍內,則有粒子的捕捉效率提升的傾向,因而較佳。藉由使用本揭示的丙烯系聚合物,而能夠進一步增大比表面積。熔噴不織布的比表面積為依據JIS Z8830:2013而求出的值。
熔噴不織布藉由使用本揭示的丙烯系聚合物而可使平均纖維直徑與比表面積為所述範圍內,若用作過濾器則捕集效率優異。
熔噴不織布的平均孔徑較佳為10.0 μm以下,更佳為3.0 μm以下,進而佳為2.5 μm以下。 另外,熔噴不織布的平均孔徑較佳為0.01 μm以上,更佳為0.1 μm以上。若平均孔徑為0.01 μm以上,則於將熔噴不織布用於過濾器的情況下,可抑制壓損,有可維持流量的傾向。
另外,熔噴不織布的最大孔徑較佳為20 μm以下,更佳為6.0 μm以下,進而佳為5.0 μm以下。 另外,熔噴不織布的最小孔徑較佳為0.01 μm以上,更佳為0.1 μm以上。
熔噴不織布的孔徑(平均孔徑、最大孔徑及最小孔徑)可藉由泡點法(bubble point method)進行測定。具體而言,依據JIS Z8703:1983(試驗場所的標準狀態),於溫度20±2℃、濕度65±2%的恆溫室內,使熔噴不織布的試驗片含浸氟系惰性液體(例如3M公司製造,商品名:弗里奈特(Fluorinert)),利用毛細管流動氣孔計(Capillary Flow Porometer)(例如多孔材料(Porous materials, Inc)公司製造,製品名:CFP-1200AE)來測定孔徑。
熔噴不織布的單位面積重量可視用途而適宜決定,通常為1 g/m2 ~200 g/m2 ,較佳為處於2 g/m2 ~150 g/m2 的範圍。 熔噴不織布的空隙率通常為40%以上,較佳為處於40%~98%的範圍,更佳為處於60%~95%的範圍。於對本揭示的熔噴不織布進行壓紋加工的情況下,熔噴不織布的空隙率是指除壓紋點以外的部位的空隙率。
另外,本揭示的熔噴不織布中,具有40%以上的空隙率的部位所佔的體積較佳為90%以上,更佳為大致全部的部位具有40%以上的空隙率。於將本揭示的熔噴不織布用於過濾器的情況下,較佳為不進行壓紋加工,或者大致全部的區域不進行壓紋加工。於不進行壓紋加工的情況下,可抑制使流體流經過濾器時的壓力損失,且因過濾器流路長度變長而有過濾性能提升的傾向。再者,於將本揭示的熔噴不織布積層於其他不織布的情況下,其他不織布可進行壓紋加工。
熔噴不織布的通氣度較佳為3 cm3 /cm2 /sec~30 cm3 /cm2 /sec,更佳為5 cm3 /cm2 /sec~20 cm3 /cm2 /sec,進而佳為8 cm3 /cm2 /sec~12 cm3 /cm2 /sec。
熔噴不織布較佳為不含溶媒成分。所謂溶媒成分,是指能夠溶解構成纖維的丙烯系聚合物的有機溶媒成分。作為溶媒成分,可列舉二甲基甲醯胺(dimethylformamide,DMF)等。所謂不含溶媒成分,是指藉由頂空氣相層析法(Head Space-Gas Chromatography)而為檢測界限以下。
熔噴不織布的纖維較佳為具有纖維彼此自熔的交纏點。所謂自熔的交纏點,是指藉由構成纖維的丙烯系聚合物自身熔接而纖維彼此結合的分支部位,區別於纖維彼此經由黏合樹脂進行接著的交纏點。自熔的交纏點是於利用熔噴的纖維狀丙烯系聚合物的細化的過程中形成。是否具有纖維彼此自熔的交纏點可藉由電子顯微鏡照片進行確認。
於具有熔噴不織布的纖維彼此自熔的交纏點的情況下,可不使用用以使纖維彼此接著的接著成分。因此,具有纖維彼此自熔的交纏點的熔噴不織布無需含有構成纖維的丙烯系聚合物以外的樹脂成分,而且較佳為不含。
熔噴不織布可用作單層不織布,或者亦可用作構成積層體的至少一層的不織布。作為構成積層不織布的其他層的例子,包括現有的熔噴不織布、紡黏不織布、針刺(needle punching)不織布及水刺(spun-lace)不織布等其他不織布、以及織物、編物、紙等。不織布積層體中,只要包含至少一片本揭示的熔噴不織布即可,亦可包含兩片以上。另外,其他不織布、織物、編物、紙等亦為只要包含該些中的至少一片即可,亦可包含兩片以上。不織布積層體可用作過濾器,亦可用作發泡成形用增強材料等。
<熔噴不織布的用途> 本揭示的熔噴不織布例如可用作氣體過濾器(空氣過濾器)、液體過濾器等過濾器。 於熔噴不織布滿足以下1)~3)的至少一個的情況下可降低雜質的含量:1)不含溶劑成分、2)不含用以使纖維彼此接著的接著劑成分、3)未實施壓紋加工。因此,此種熔噴不織布的清潔性與過濾性能高,適宜用作高性能過濾器。
本揭示的熔噴不織布可適宜用作液體用過濾器。 本揭示的熔噴不織布有平均纖維直徑小且比表面積大的傾向。因此,若將本揭示的熔噴不織布用作液體過濾器,則微粒子的捕集效率優異,因而較佳。
液體用過濾器可包含本揭示的熔噴不織布的單層,或者亦可包含本揭示的熔噴不織布的兩層以上的不織布積層體。作為液體用過濾器,於使用包含兩層以上的熔噴不織布的不織布積層體的情況下,可僅將兩層以上的熔噴不織布重疊。 另外,液體用過濾器可根據目的及所應用的液體而對本揭示的熔噴不織布組合其他熔噴不織布。另外,為了加強液體用過濾器的強度,亦可積層紡黏不織布、網狀物等。
為了將孔徑控制得小,液體過濾器例如亦可使用在平滑輥間設置有間隙的一對平滑輥來進行砑光處理。平滑輥間的間隙需要根據不織布的厚度而適宜變更,以確保不織布的纖維間存在的空隙不會消失。
砑光處理時,於進行加熱處理的情況下理想的是以輥表面溫度較聚丙烯纖維的熔點低15℃至50℃的溫度範圍來進行熱壓接。於輥表面溫度較聚丙烯纖維的熔點低15℃以上的情況下,可抑制熔噴不織布的表面的膜化,有可抑制膜性能的降低的傾向。
另外,本揭示的熔噴不織布可用於發泡成形用增強材料。所謂發泡成形用增強材料,例如為被覆包含胺基甲酸酯等的發泡成形體的表面,用於保護發泡成形體的表面、或提高發泡成形體的剛性的增強材料。
本揭示的熔噴不織布有平均纖維直徑變小且比表面積變大的傾向,因而有液體保持性能變高的傾向。因此,藉由於發泡成形用的模具內表面配置包含本揭示的熔噴不織布的發泡成形用增強材料來進行發泡成形,可防止胺基甲酸酯等發泡用樹脂滲出至成形體表面。發泡成形用增強材料可使用僅包含本揭示的熔噴不織布的單層不織布,較佳為使用於本揭示的熔噴不織布的單面或兩面積層有紡黏不織布的不織布積層體。藉由積層紡黏不織布,例如與其他層的積層變容易。
作為用於發泡成形用增強材料的紡黏不織布,較佳為纖維直徑為10 μm~40 μm,更佳為10 μm~20 μm,單位面積重量較佳為10 g/m2 ~50 g/m2 ,更佳為10 g/m2 ~20 g/m2 。若紡黏不織布層的纖維直徑及單位面積重量為所述範圍,則有容易防止發泡用樹脂的滲出的傾向,並且可達成發泡成形用增強材料的輕量化。
再者,發泡成形用增強材料視需要亦可於紡黏不織布上進而具有增強層等。作為增強層,可使用各種不織布等。於發泡成形用增強材料僅於單面具有增強層的情況下,發泡成形用增強材料是以較本揭示的熔噴不織布而言增強層成為發泡樹脂側的方式配置而使用。
《熔噴不織布的製造方法》 本揭示的熔噴不織布的製造方法並無特別限制,可應用現有公知的方法。其中,根據以下所示的本揭示的熔噴不織布的製造方法,可容易地製造本揭示的熔噴不織布。
本揭示的熔噴不織布的製造方法包括:將壓送至熔吹用模具的熔融的熱塑性樹脂,自排列有多個小孔的噴嘴紡出,並且藉由自以夾隔小孔的行的方式設置的狹縫所噴出的高溫高速空氣來加以牽引細化而形成纖維的步驟;以及於移動的捕集板上堆積所述纖維而形成熔噴不織布的步驟。 再者,所述熱塑性樹脂為丙烯系聚合物,所述丙烯系聚合物於凝膠滲透層析法的流出曲線中,具有分子量2萬以上的位置上的至少一個峰頂、及分子量小於2萬的位置上的至少一個峰頂,且極限黏度[η]為0.35(dl/g)以上且小於0.50(dl/g)。 並且,於形成所述纖維的步驟中,自供所述高溫高速空氣噴出的所述狹縫的出口部的兩側面,經由無間隙地安裝於所述熔吹用模具的前端部且用來導入用以將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻的冷卻流體的附屬部件,沿噴嘴面自水平方向供給30℃以下的冷卻流體,將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻。
此處,本發明者認為,藉由將丙烯系聚合物用作原料,且進一步降低極限黏度[η],或許可達成細纖維化及比表面積的增加。但是,可知若極限黏度[η]過低,則變得不容易利用熔噴法來進行紡紗。因此,進而研究是否存在極限黏度[η]低亦可容易地進行紡紗的方法。努力研究的結果發現,藉由將剛剛紡紗後的纖維冷卻,不僅可穩定地紡紗,而且纖維直徑變小且比表面積變大,從而達成本揭示的熔噴不織布的製造方法。 再者,藉由本揭示的構成,能夠僅將送出冷卻流體的裝置添加至現存的熔噴法的製造設備來構成,有可降低成本的優點。 另外,藉由本揭示的構成,關於送出冷卻流體的裝置的安裝,亦有藉由設為自側面吹附冷卻流體的構成,而可不對製造效率造成任何影響地進行製造的優點。
所謂熔噴法是熔噴不織布的製造中形成纖維網(fleece)的方法之一。當將熔融的丙烯系聚合物自紡紗模口呈纖維狀噴出時,使加熱壓縮氣體自兩側面碰觸熔融狀態的噴出物,並且藉由伴隨加熱壓縮氣體而可減小噴出物的直徑。
關於熔噴法,具體而言,例如使用擠出機等將作為原料的丙烯系聚合物熔融。熔融丙烯系聚合物被導入擠出機的前端所連接的紡紗模口,自紡紗模口的紡紗噴嘴呈纖維狀噴出。利用高溫氣體(例如空氣)來牽引所噴出的纖維狀的熔融丙烯系聚合物,藉此而將纖維狀的熔融丙烯系聚合物細化。
所噴出的纖維狀的熔融丙烯系聚合物藉由被高溫氣體牽引,而被細化至通常為1.4 μm以下、較佳為1.0 μm以下的直徑。較佳為將纖維狀的熔融丙烯系聚合物細化至高溫氣體的界限為止。
進而,沿噴嘴面自水平方向供給30℃以下的冷卻流體,將纖維狀的丙烯系聚合物冷卻,藉此於將極限黏度[η]低至小於0.50(dl/g)的丙烯系聚合物用作熱塑性樹脂纖維的情況下,亦可穩定地紡紗。
作為所述冷卻流體,可列舉水及空氣,但於使用水的情況下,有水分殘存於不織布而發黴之虞,另外源自水的微少金屬成分附著於纖維,因而有作為半導體產業中使用的精密過濾器用不織布或者分隔件用不織布而言欠佳之虞。 因此,作為所述冷卻流體,較佳為冷卻空氣。
此處,所述附屬部件無間隙地安裝於所述熔吹用模具的前端部。 再者,該無間隙是指不形成收進外部的空氣的空氣通路。
根據此種構成,即便沿噴嘴面賦予冷卻風,引入用以將經高溫高速空氣牽引細化而得的纖維冷卻的冷卻流體、較佳為冷卻空氣,亦不會因此而產生渦流而能夠將混合的高溫高壓空氣與冷卻流體有條不紊地導向下方。藉此,可於防止纖維彼此互相纏繞或熔接的同時將樹脂纖維向下方引導。
亦可對細化的纖維狀的熔融丙烯系聚合物施加高電壓而進一步細化。若施加高電壓,則藉由電場的引力而將纖維狀的熔融丙烯系聚合物牽拉至捕集側來進行細化。所施加的電壓並無特別限制,可為1 kV~300 kV。
另外,亦可對纖維狀的熔融丙烯系聚合物照射熱射線而進一步細化。藉由照射熱射線,可進行細化,將流動性降低的纖維狀丙烯系聚合物再熔融。另外,藉由照射熱射線,亦可進一步降低纖維狀丙烯系聚合物的熔融黏度。因此,將分子量大的丙烯系聚合物作為紡紗原料亦可獲得經充分細化的纖維,可獲得高強度的熔噴不織布。
所謂熱射線,是指波長0.7 μm~1000 μm的電磁波,尤其是指波長0.7 μm~2.5 μm的近紅外線。熱射線的強度或照射量並無特別限制,只要可將纖維狀熔融丙烯系聚合物再熔融即可。例如可使用1 V~200 V、較佳為1 V~20 V的近紅外線燈或近紅外線加熱器。
將纖維狀的熔融丙烯系聚合物捕集為網狀。一般而言,捕集並堆積於收集器。藉此而製造熔噴不織布。收集器的例子包括多孔帶、多孔圓筒等。另外,收集器可具有空氣捕集部,可藉此而促進纖維的捕集。
亦可於收集器上預先設置的所期望的基材上將纖維捕集為網狀。預先設置的基材的例子包括熔噴不織布、紡黏不織布、針刺不織布及水刺不織布等其他不織布、以及織物、編物、紙等。藉此,亦可獲得高性能過濾器、刮刷器(wiper)等中使用的熔噴不織布積層體。
<熔噴不織布的製造裝置> 用於製造本揭示的熔噴不織布的製造裝置若可製造本揭示的熔噴不織布則並無特別限定。例如可列舉如下製造裝置,其具備: 1)將丙烯系聚合物熔融而進行搬送的擠出機(熔吹用模具); 2)將自擠出機搬送的熔融丙烯系聚合物呈纖維狀噴出(紡出)的紡紗模口(排列有多個小孔的噴嘴); 3)於紡紗模口的下部噴射高溫氣體的氣體噴嘴; 4)自供高溫氣體(高溫高速空氣)噴出的氣體噴嘴(狹縫)的出口部的兩側面,經由無間隙地安裝於熔吹用模具的前端部且用來導入用以將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻的冷卻流體的附屬部件,沿噴嘴面自水平方向供給30℃以下的冷卻流體,將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻的冷卻器;以及 5)將自紡紗模口噴出的纖維狀的熔融丙烯系聚合物捕集為網狀的捕集器。
擠出機並無特別限定,可為單軸擠出機亦可為多軸擠出機。自料斗投入的固體丙烯系聚合物於壓縮部熔融。
紡紗模口(噴嘴)配置於擠出機的前端。紡紗模口通常具備多個紡紗噴嘴,例如多個紡紗噴嘴呈行狀排列。紡紗噴嘴的直徑較佳為0.05 mm~0.38 mm。利用擠出機將熔融丙烯系聚合物搬送至紡紗模口,並導入紡紗噴嘴。自紡紗噴嘴的開口部噴出纖維狀的熔融丙烯系聚合物。熔融丙烯系聚合物的噴出壓力通常為0.01 kg/cm2 ~200 kg/cm2 的範圍,較佳為10 kg/cm2 ~30 kg/cm2 的範圍。藉此而提高噴出量,實現大量生產。
氣體噴嘴於紡紗模口的下部、更具體而言為紡紗噴嘴的開口部附近噴射高溫氣體。噴射氣體可為空氣。較佳為將氣體噴嘴設置於紡紗噴嘴的開口部附近,對剛剛自噴嘴開口噴出的丙烯系聚合物噴射高溫氣體。
所噴射的高溫氣體的速度(風速)並無特別限定,較佳為10 m/sec~220 m/sec,更佳為50 m/sec~180 m/sec。所噴射的高溫氣體的溫度通常為5℃~400℃以下,較佳為250℃~350℃的範圍。所噴射的高溫氣體的種類並無特別限定,可使用壓縮氣體。 熔噴法中,纖維被高溫氣體拉伸而纖維化。因此藉由高溫氣體的速度不同而纖維直徑發生變化,速度高則有可使熱塑性樹脂纖維細纖化的傾向,就該點而言較佳。另一方面,藉由為所述上限值以內,紡紗變穩定,可抑制例如與相鄰的纖維熔接等使得纖維直徑變大。
冷卻器是自供高溫氣體(高溫高速空氣)噴出的氣體噴嘴(狹縫)的出口部的兩側面,經由無間隙地安裝於熔吹用模具的前端部且用來導入用以將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻的冷卻流體的附屬部件,沿噴嘴面自水平方向供給30℃以下的冷卻流體,將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻。就防止斷線的觀點而言,冷卻流體的溫度較佳為-50℃以上,更佳為-30℃以上,進而佳為0℃以上。
只要可將纖維充分冷卻,則所噴射的冷卻流體的風量並無特別限定,較佳為100 m3 /hr~30000 m3 /hr,更佳為1000 m3 /hr~10000 m3 /hr。
熔噴不織布的製造裝置可更具備對自紡紗模口所噴出的纖維狀的熔融丙烯系聚合物施加電壓的電壓賦予機構。 另外,可更具備對自紡紗模口所噴出的纖維狀的熔融丙烯系聚合物照射熱射線的熱射線照射機構。
以網狀進行捕集的捕集器(收集器)並無特別限定,例如只要將纖維捕集至多孔帶即可。多孔帶的網孔寬度較佳為5目~200目。進而,亦可於多孔帶的纖維捕集面的背面側設置空氣捕集部而使捕集容易。自捕集器的捕集面至紡紗噴嘴的噴嘴開口部的距離較佳為3 cm~55 cm。
以下,對於利用所述丙烯系聚合物的熔噴不織布的製造方法及製造裝置,進而參照圖式來進行說明。
圖1及圖2是表示先前所使用的現有的熔噴不織布的製造裝置的概略圖。
該熔噴不織布的製造裝置2於熔吹用模具4的下方配置有包含網輸送機6的捕集板,於該網輸送機6的下方配置有可藉由減壓機構來對內部進行抽吸的抽吸箱(suction box)8。
進而,於抽吸箱8的側方配置有用來使網輸送機6移動(轉動)的輥9,進而在其下游側上方配置有用來捲繞熔噴不織布的捲繞輥(未圖示)。
如圖2所示,於所述熔吹用模具4的下表面側配置有剖面形狀為等腰三角形的模尖頭(die nose)12,於該模尖頭12的中央部配置有多個小孔14呈行狀排列的噴嘴16(例如10個~10000個小孔14呈行狀排列配置於噴嘴16)。並且,供給至樹脂通路18內的熔融樹脂自噴嘴16的各小孔14向下方擠出。再者,圖2中,僅示出擠出的一根纖維10。另一方面,以自兩側夾隔噴嘴16的小孔14的行的方式形成狹縫31、31,由該些狹縫31、31構成空氣通路20a、20b。並且,將自空氣通路20a、20b送來的高溫高壓空氣於熔融樹脂的擠出時向斜下方噴出。
噴嘴16中形成的小孔14的直徑通常較佳為0.05 mm~0.4 mm。若小孔14的直徑為0.05 mm以上,則有纖維的形狀穩定的傾向,且有纖維直徑的CV值變小的傾向,因而較佳。另外,孔不易因聚合物的劣化等而於長時間運轉時堵塞,因而較佳。另一方面,若為0.4 mm以下則有纖維直徑變小的傾向,因而較佳。
熔融樹脂的單孔噴出量通常為0.02 g/min~3.0 g/min,較佳為0.04 g/min~2.0 g/min。若噴出量為0.02 g/min以上,則生產性優異,並且不易發生被稱為飛花(fly)的纖維的斷線而紡紗穩定性優異,亦不易產生連續作業運轉時的孔堵塞,因而較佳。另一方面,若為3.0 g/min以下,則有纖維直徑變小的傾向,因而較佳。
另外,於用於衛生材料用途的情況下,謀求製品的上乘品質、低成本化,因而要求以較高的噴出量進行生產,該情況下,單孔噴出量通常為0.2 g/min以上,較佳為0.3 g/min以上。若噴出量為0.2 g/min以上,則生產性高,因而較佳。
另外,為了獲得例如具有0.50 μm~0.90 μm的纖維直徑的熔噴不織布,細纖維處於通常為1.0 mm~6.0 mm、較佳為1.5 mm~4.0 mm、進而佳為2.0 mm~3.0 mm的範圍。
另外,於用於衛生材料用途的情況下,謀求製品的上乘品質、低成本化,因而要求以較高的噴出量進行生產,該情況下,為謀求製品的上乘品質、低成本化而要求較高噴出量下的生產,故理想的是使纖維的量較多。因此,小孔14的孔間距離處於通常為0.1 mm~2.0 mm、較佳為0.15 mm~1.8 mm、進而佳為0.21 mm~1.6 mm的範圍。
現有的熔噴不織布的製造裝置2大致是以如上方式構成。並且,此種熔噴不織布的製造裝置2中,藉由高溫高速空氣對與高溫高壓空氣一併自噴嘴16紡出的熔融樹脂加以牽引細化而成的纖維10於網輸送機6上藉由自熔而結合,其後,被下游側的未圖示的不織布的捲繞輥依次捲繞。
本實施例的熔噴不織布的製造裝置除如上所述的通用的構成外,如圖3所示,另於熔吹用模具30上裝卸自如地具備用來導入冷卻空氣的附屬部件32。
即,本揭示的製造裝置中,自空氣通路20a、20b供給高溫高壓空氣、例如280℃以上的高溫高壓空氣,此外經由附屬部件32自水平方向提供30℃以下的冷卻流體、較佳為冷卻空氣。藉此,本揭示中,若為細纖維且100根纖維中的熔接個數為15個以下、較佳為12個以下、進而佳為10個以下,則能夠製造因纖維熔接而產生的粗纖維少的熔噴不織布。
此處,附屬部件32較佳為相對於熔吹用模具30而獨立,且相對於熔吹用模具30裝卸自如地設置。
另外,熔吹用模具30例如藉由加熱器而為通常達到280℃附近的高溫,故用以供給溫度差大的冷卻空氣的附屬部件32需要以與熔吹用模具30之間不產生熱傳播的方式進行設置。因此,例如較佳為於模具30的下表面介入隔熱材料。或者,亦可在熔吹用模具30與附屬部件32之間空開若干間隙來進行安裝。
然而,於以所述方式在熔吹用模具30與附屬部件32之間設置若干間隙的情況下,在兩者的外部端面間架設遮蔽板等,藉此而需要使模具30與附屬部件32之間以氣密狀態閉塞。
若以此種態樣將附屬部件32裝卸自如地設置於熔吹用模具30,則自附屬部件32所供給的冷卻空氣會如圖4所示,沿高溫高壓空氣的流動而以暫時獨立的狀態向下方引導,而非如下文所述與自空氣通路20a、20b所供給的高溫高壓空氣直接混合。
如此,若將熔吹用模具30與附屬部件32之間無間隙地連接,即,若以不形成收進外部的空氣的空氣通路的方式連接,則不會於該附屬部件32的上部產生渦流。藉此,圖3所示的箭頭A方向的高溫高壓空氣的流動不會紊亂。因此,紡紗並延伸為所期望的纖維直徑。
進而,本揭示中,若自水平方向提供箭頭B方向的冷卻空氣,則如圖4所示,於距離相撞的位置略微靠下的位置混合,而非如上文所述高溫高壓空氣與冷卻空氣直接混合。因此,如上所述利用高溫高壓空氣將纖維10牽引細化為規定的直徑並且驟冷。
據此,根據本揭示,於冷卻空氣與高溫空氣混合以後,藉由驟冷而可盡可能地防止纖維間彼此的熱熔接。
2017年12月28日申請的日本專利申請案2017-254715號的揭示的全部內容藉由參照而併入本說明書中。 對於本揭示中的所有文獻、專利申請案及技術規格,與具體且分別記載有藉由參照而併入各文獻、專利申請案及技術規格的情況相同程度地,藉由參照而併入本揭示中。 [實施例]
以下,基於實施例對本發明進一步進行具體說明,但本發明並不限定於該些實施例。 實施例及比較例中的物性值等是藉由以下方法進行測定。
(1)平均纖維直徑 使用電子顯微鏡(日立製作所股份有限公司製造的S-3500N)對熔噴不織布拍攝倍率1000倍的照片,任意選擇100根(n=100)纖維來測定其纖維的寬度(直徑),將所獲得的測定結果的平均值設為平均纖維直徑。
(2)比表面積 依據JIS Z8830:2013,藉由利用氮氣的物理吸附的細孔分佈計(拜索譜邁克斯(Belsorp max),日本拜耳(BEL JAPAN)股份有限公司製造)來測定熔噴不織布的BET比表面積(BET法的比表面積)(m2 /g)。
(3)峰值纖維直徑比率 測定纖維直徑分佈中的平均纖維直徑與峰值纖維直徑,將所獲得的峰值纖維直徑除以平均纖維直徑。纖維直徑分佈中的平均纖維直徑與峰值纖維直徑的測定方法以如下方式進行。
(3-1)纖維直徑分佈中的平均纖維直徑 使用日立製作所股份有限公司製造的電子顯微鏡「S-3500N」對熔噴不織布拍攝倍率5000倍的照片,隨機測定1000處纖維的寬度(直徑:μm),進行數量平均而算出平均纖維直徑(μm)。 由於隨機設定熔噴不織布中纖維的測定部位,因此自所拍攝的照片的左上角向右下角引出對角線,測定對角線與纖維交叉的部位的纖維的寬度(直徑)。拍攝新穎的照片來進行測定,直至測定點達到1000處。
(3-2)纖維直徑分佈中的峰值纖維直徑(眾數纖維直徑) 基於以上所述的「(3-1)平均纖維直徑的測定方法」中測定出的1000處纖維直徑(μm)的資料,製作對數度數分佈。 對數度數分佈是於以x軸為纖維直徑(μm)、以10為底的對數尺度上繪圖,將y軸設為頻率的百分率。於x軸上,自纖維直徑0.1(=10-1 )μm至纖維直徑50.1(=101.7 )μm於對數尺度上進行27等分,將頻率最大的分割區間中x軸的最小值與最大值的幾何平均值設為峰值纖維直徑(眾數纖維直徑)。
[實施例1] 將作為高分子量丙烯系聚合物A的Achieve 6936G2(製品名,艾克森美孚(ExxonMobil)公司製造,重量平均分子量為5.5萬的丙烯系聚合物,MFR:1550)50質量份、及作為低分子量丙烯系聚合物B的高質蠟(Hi-Wax)NP055(製品名,三井化學股份有限公司製造,重量平均分子量為7700的丙烯系聚合物)50質量份混合,獲得100質量份的丙烯系聚合物混合物(1)。
藉由上文所述的方法對丙烯系聚合物混合物(1)利用GPC來實施測定,結果在分子量5萬5千的位置、及分子量8千的位置存在峰頂。峰頂的個數為2個。丙烯系聚合物混合物(1)的重量平均分子量(Mw)為2萬9千。另外,利用上文所述的方法來測定丙烯系聚合物混合物(1)的極限黏度[η],結果為0.41(dl/g)。 將丙烯系聚合物混合物(1)的GPC圖示於圖5中。
將丙烯系聚合物混合物(1)供給至模具,自設定溫度為280℃的模具,以每一噴嘴單孔50 mg/min與自噴嘴的兩側吹出的高溫空氣(280℃、120 m/sec)一併噴出,進而於噴嘴的出口,自兩側面吹附冷卻空氣(10℃、6000 m3 /hr),以網狀進行捕集而獲得熔噴不織布。模具的噴嘴的直徑為0.12 mm。利用上文所述的方法來測定所獲得的熔噴不織布的平均纖維直徑、峰值纖維直徑、峰值纖維直徑比率及比表面積。將結果示於表1中。
對於所獲得的熔噴不織布,利用上述方法來進行GPC測定。將所獲得的GPC圖示於圖6中。熔噴不織布的GPC測定中,在分子量5萬5千的位置、及分子量8千的位置存在峰頂。峰頂的個數為2個。熔噴不織布的重量平均分子量(Mw)為2萬9千。
另外,對於所獲得的熔噴不織布,利用以下方法來測定極限黏度[η]。 將約20 mg的熔噴不織布溶解於十氫萘15 ml中,於135℃的油浴中測定比黏度ηsp。於該十氫萘溶液中追加5 ml的十氫萘溶媒加以稀釋後,以相同的方式測定比黏度ηsp。進而反覆進行兩次該稀釋操作,求出將濃度(C)外推為0時的ηsp/C的值作為極限黏度(參照下式)。 [η]=lim(ηsp/C) (C®0) 熔噴不織布的極限黏度[η]與紡紗前相同,為0.41(dl/g)。
[實施例2] 實施例1中,將冷卻空氣的溫度變更為20℃,除此以外,以與實施例1相同的方式獲得熔噴不織布。利用上文所述的方法來測定所獲得的熔噴不織布的平均纖維直徑、峰值纖維直徑、峰值纖維直徑比率、比表面積及極限黏度[η]。將結果示於表1中
[實施例3] 實施例2中,使用作為高分子量丙烯系聚合物A的Achieve 6936G2(製品名,艾克森美孚(ExxonMobil)公司製造,重量平均分子量為5.5萬的丙烯系聚合物,MFR:1550)60質量份、及作為低分子量丙烯系聚合物B的高質蠟(Hi-Wax)NP055(製品名,三井化學股份有限公司製造,重量平均分子量為7700的丙烯系聚合物)40質量份的混合物即丙烯系聚合物混合物(2)100質量份來代替丙烯系聚合物混合物(1)100質量份,除此以外,進行與實施例2相同的操作。
藉由上文所述的方法對丙烯系聚合物混合物(2)利用GPC來實施測定,結果在分子量5萬5千及分子量8千的位置存在峰頂。峰頂的個數為2個。丙烯系聚合物混合物(2)的重量平均分子量(Mw)為2.9萬。另外,利用上文所述的方法來測定丙烯系聚合物混合物(2)的極限黏度[η],結果為0.49(dl/g)。將所獲得的熔噴不織布的平均纖維直徑、峰值纖維直徑、峰值纖維直徑比率、比表面積及極限黏度[η]示於表1中。
[參考例1] 實施例1中,將冷卻空氣的溫度變更為50℃,除此以外,嘗試以與實施例1相同的方式製造熔噴不織布,但無法紡紗。
[參考例2] 實施例1中,除不使用冷卻空氣以外,嘗試以與實施例1相同的方式製造熔噴不織布,但無法紡紗。
[比較例1] 實施例2中,單獨使用作為高分子量丙烯系聚合物A的Achieve 6936G2(製品名,艾克森美孚(ExxonMobil)公司製造,重量平均分子量為5.5萬的丙烯系聚合物,MFR:1550)100質量份來代替丙烯系聚合物混合物(1)100質量份,除此以外,進行與實施例2相同的操作。
藉由上文所述的方法對作為高分子量丙烯系聚合物A的Achieve 6936G2利用GPC來實施測定,結果僅在分子量5萬5千的位置存在峰頂。利用上文所述的方法來測定作為高分子量丙烯系聚合物A的Achieve 6936G2的極限黏度[η],結果為0.63(dl/g)。將Achieve 6936G2的GPC圖示於圖5中。將所獲得的熔噴不織布的平均纖維直徑、峰值纖維直徑、峰值纖維直徑比率、比表面積及極限黏度[η]示於表1中。
[比較例2] 實施例2中,使用作為高分子量丙烯系聚合物A的Achieve 6936G2(製品名,艾克森美孚(ExxonMobil)公司製造,重量平均分子量為5.5萬的丙烯系聚合物,MFR:1550)85質量份、及作為低分子量丙烯系聚合物B的高質蠟(Hi-Wax)NP055(製品名,三井化學股份有限公司製造,重量平均分子量為7700的丙烯系聚合物)15質量份的混合物即丙烯系聚合物混合物(3)100質量份來代替丙烯系聚合物混合物(1)100質量份,除此以外,進行與實施例2相同的操作。
藉由上文所述的方法對丙烯系聚合物混合物(3)利用GPC來實施測定,結果在分子量5萬5千的位置及分子量8千的位置存在峰頂。峰頂的個數為2個。丙烯系聚合物混合物(3)的重量平均分子量(Mw)為3.8萬。另外,利用上文所述的方法來測定丙烯系聚合物混合物(3)的極限黏度[η],結果為0.56(dl/g)。將丙烯系聚合物混合物(3)的GPC圖示於圖5中。將所獲得的熔噴不織布的平均纖維直徑、峰值纖維直徑、峰值纖維直徑比率、比表面積及極限黏度[η]示於表1中。
[比較例3] 實施例1中,使用SP50500P(製品名,普瑞曼聚合物(Prime Polymer)公司製造,重量平均分子量為3.8萬的乙烯系聚合物,依據JIS K 7210-1:2014以190℃、負荷2.16 kg測定的MFR:135)85質量份、及高質蠟(Hi-Wax)720P(製品名,三井化學股份有限公司製造,重量平均分子量為7000的乙烯系聚合物)15質量份的混合物即乙烯系聚合物混合物100質量份來代替丙烯系聚合物混合物100質量份,除此以外,進行與實施例1相同的操作。 藉由上文所述的方法對乙烯系聚合物混合物利用GPC來實施測定,結果不存在源自丙烯系聚合物的峰頂。再者,源自乙烯系聚合物的峰頂存在於分子量3萬8千的位置、及分子量7千的位置。乙烯系聚合物混合物的重量平均分子量為3萬1千。另外,利用上文所述的方法來測定乙烯系聚合物混合物的極限黏度[η],結果為0.61(dl/g)。將所獲得的熔噴不織布的平均纖維直徑、峰值纖維直徑、峰值纖維直徑比率、比表面積及極限黏度[η]示於表1中。
[比較例4] 將作為丙烯-乙烯共聚物的威達美(Vistamaxx)TM 6202〔製品名,艾克森美孚(ExxonMobil)公司製造,重量平均分子量:7萬,MFR(230℃、負荷2.16 kg):20 g/10 min,乙烯含量:15質量%〕40質量份、丙烯系聚合物蠟〔密度:0.900 g/cm3 ,重量平均分子量:7800,軟化點為148℃,乙烯含量:1.7質量%〕40質量份、及丙烯均聚物〔MFR:1500 g/10分鐘,重量平均分子量:54000〕20質量份混合,獲得丙烯系聚合物組成物(4)。
將丙烯系聚合物混合物(4)供給至模具,自設定溫度為280℃的模具,以每一噴嘴單孔50 mg/min與自噴嘴的兩側吹出的高溫空氣(280℃、120 m/sec)一併噴出,以網狀進行捕集而獲得熔噴不織布。模具的噴嘴的直徑為0.12 mm。
藉由上文所述的方法對丙烯系聚合物混合物(4)利用GPC來實施測定,結果在分子量7萬的位置、分子量5.4萬的位置及分子量8千的位置存在峰頂。峰頂的個數為3個。丙烯系聚合物混合物(4)的重量平均分子量(Mw)為4.8萬。另外,利用上文所述的方法來測定丙烯系聚合物混合物(4)的極限黏度[η],結果為1.3(dl/g)。將所獲得的熔噴不織布的平均纖維直徑、峰值纖維直徑、峰值纖維直徑比率、比表面積及極限黏度[η]示於表1中。
[表1]
表1中,「-」是指不含該成分。PP表示聚丙烯,PE表示聚乙烯。
如根據表1可知般,與比較例的熔噴不織布相比,實施例的熔噴不織布中平均纖維直徑小且比表面積大。因此,可知當將實施例的熔噴不織布用作過濾器時,微粒子的捕集效率優異。另外,可知峰值纖維直徑的比率超過0.5,因此可抑制因不均勻的纖維直徑而導致的間隙的產生,因而微粒子的捕捉效率更優異。
2‧‧‧製造裝置
4、30‧‧‧熔吹用模具
6‧‧‧網輸送機
8‧‧‧抽吸箱
9‧‧‧輥
10‧‧‧纖維
12‧‧‧模尖頭
14‧‧‧小孔
16‧‧‧噴嘴
18‧‧‧樹脂通路
20a、20b‧‧‧空氣通路
31‧‧‧狹縫
32‧‧‧附屬部件
A、B‧‧‧箭頭
圖1是基本構成與本揭示的熔噴不織布的製造裝置共通的現有的熔噴不織布的製造裝置的概略立體圖。 圖2是自圖1所示的熔噴不織布的製造裝置的熔吹用模具的下表面側觀察到的概略立體圖。 圖3是表示本揭示的一實施例的熔噴不織布的製造裝置的主要部分的概略剖面圖。 圖4是表示本揭示的一實施例的熔噴不織布的製造裝置中空氣流的流動的概略圖。 圖5是實施例1、比較例1及比較例2中使用的丙烯系聚合物的凝膠滲透層析法的流出曲線。 圖6是實施例1中獲得的熔噴不織布的凝膠滲透層析法的流出曲線。

Claims (13)

  1. 一種熔噴不織布,其包括丙烯系聚合物,且峰值纖維直徑相對於平均纖維直徑的比率超過0.5,所述丙烯系聚合物於凝膠滲透層析法的流出曲線中,在分子量2萬以上的位置具有至少一個峰頂、及在分子量小於2萬的位置具有至少一個峰頂,且極限黏度η為0.35 dl/g以上且小於0.50 dl/g。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的熔噴不織布,其中所述丙烯系聚合物至少包含重量平均分子量為2萬以上的高分子量丙烯系聚合物A、及重量平均分子量小於2萬的低分子量丙烯系聚合物B。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的熔噴不織布,其中所述低分子量丙烯系聚合物B相對於所述丙烯系聚合物的總質量的含有率超過40質量%且為60質量%以下。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的熔噴不織布,其中所述高分子量丙烯系聚合物A相對於所述丙烯系聚合物的總質量的含有率為40質量%以上且小於60質量%。
  5. 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項所述的熔噴不織布,其中所述高分子量丙烯系聚合物A的熔體流動速率MFR為1000 g/10分鐘~2500 g/10分鐘。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的熔噴不織布,其中所述丙烯系聚合物的重量平均分子量為2萬以上。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的熔噴不織布,其包含平均纖維直徑為0.90 μm以下的纖維。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的熔噴不織布,其比表面積為2.5 m2 /g~25.0 m2 /g。
  9. 一種不織布積層體,其至少包含如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的熔噴不織布。
  10. 一種過濾器,其包含如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的熔噴不織布。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的過濾器,其為液體用過濾器。
  12. 一種熔噴不織布的製造方法,其包括: 將壓送至熔吹用模具的熔融的熱塑性樹脂,自排列有多個小孔的噴嘴紡出,並且藉由自以夾隔小孔的行的方式設置的狹縫所噴出的高溫高速空氣來加以牽引細化而形成纖維的步驟;以及 於移動的捕集板上堆積所述纖維而形成熔噴不織布的步驟, 所述熱塑性樹脂為丙烯系聚合物,所述丙烯系聚合物於凝膠滲透層析法的流出曲線中,在分子量2萬以上的位置具有至少一個峰頂、及在分子量小於2萬的位置具有至少一個峰頂,且極限黏度η為0.35 dl/g以上且小於0.50 dl/g, 於形成所述纖維的步驟中,自供所述高溫高速空氣噴出的所述狹縫的出口部的兩側面,經由無間隙地安裝於所述熔吹用模具的前端部且用來導入用以將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻的冷卻流體的附屬部件,沿噴嘴面自水平方向供給30℃以下的冷卻流體,將紡出的熱塑性樹脂纖維冷卻。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的熔噴不織布的製造方法,其中所述冷卻流體為冷卻空氣。
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