TW202311589A - 纖維結構體及其用途 - Google Patents

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Abstract

本發明提供粉塵保持容量較高的纖維結構體。前述纖維結構體係包含由單纖維之纖維徑超過5μm之纖維A構成之粗纖維群及由單纖維之纖維徑為5μm以下之纖維B構成之細纖維群，且具備前述粗纖維群與前述細纖維群絡合之絡合區域之纖維結構體，將前述纖維結構體於厚度方向分成10等分，將自細纖維群側朝粗纖維群側設為第1區域~第10區域，將於表示第1區域~第3區域之區域S、表示第4區域~第7區域之區域T及表示第8區域~第10區域之區域U中存在之前述纖維A的填充率分別設為SA、TA及UA，將前述纖維B之填充率分別設為SB、TB及UB時，SB、TB及UB中SB為最大，且TA+TB＞SA+SB＞UA+UB。

Description

纖維結構體及其用途
本申請案係主張2021年7月7日於日本提出申請之特願2021-112950及2021年7月7日於日本提出申請之特願2021-112951之優先權者，該等全文藉由參考援用作為本申請案之一部分。
本發明有關具備粗纖維群與細纖維群絡合成之絡合區域的纖維結構體。
過去以來，為了去除氣體中之花粉或灰塵等之粉塵而使用空氣過濾片。作為空氣過濾片之過濾材大多使用不織布。其中尤可藉由熔噴法等形成之細纖維所成之不織布，對氣體中之粉塵的捕集能力高。其另一方面，將構成纖維之單纖維作成細纖度時，由於不織布內部之纖維密度增加，故壓力損失變高成為問題。
為了獲得壓力損失低的不織布，雖構成不織布的單纖維適合為粗纖維，但另一方面，構成纖維之單纖維為粗纖度時，由於不織布內部的纖維表面積減少，故捕集效率降低成為問題。因此，具有高捕集效率與具有低壓力損失處於相互矛盾的關係。
為了解決此等問題，進行藉由使用將粗纖維與細纖維絡合成之纖維結構體，發揮高捕集效率及低壓力損失之嘗試。
例如，專利文獻1(國際公開第2020/137605號)揭示一種纖維結構體，其係包含沿面方向擴展之極細纖維層與鄰接於前述極細纖維層之基材層，前述極細纖維層係以單纖維的數平均纖維徑5μm以下之極細纖維構成，前述基材層係以單纖維之數平均纖維徑7μm以上之非極細纖維構成，於前述纖維結構體之厚度方向的切斷面上，前述基材層中存在有極細纖維被擠入至非極細纖維間而於寬度方向上擴展之混合部，且自極細纖維層擠入之極細纖維的至少一部分到達將基材層自前述極細纖維層側起分為近區域、中央區域及遠區域之三等分時之遠區域。
此外，專利文獻2(國際公開第2021/010178號)中，揭示一種纖維結構體，其係將單纖維之數平均纖維徑4.5μm以下的極細纖維與單纖維之數平均纖維徑5.5μm以上的非極細纖維混纖一體化，於至少一表面具有凸部。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2020/137605號 專利文獻2：國際公開第2021/010178號
[發明欲解決之課題]
然而，專利文獻1及2中，僅針對初期捕集效率及壓力損失進行評價，關於持續捕集粉塵時之隨時間經過之性能變化並未記載。
為了於整個長期間內作為空氣過濾片使用，要求粉塵保持容量高，該粉塵保持容量表示在達到不能使用作為過濾片的壽命之前可捕集多少粉塵。專利文獻1及2中記載之纖維結構體關於粉塵保持容量方面尚有進一步改進之餘地。
因此，本發明之目的在於提供粉塵保持容量高的纖維結構體。 [用以解決課題之手段]
本發明之發明人等為了達成前述目的而積極檢討之結果，發現於具備粗纖維群與細纖維群絡合之絡合區域之纖維結構體中，於厚度方向之粗纖維A及細纖維B之填充率具有特定關係，且構成細纖維群之細纖維B彼此之平均熔合點數落於特定範圍內之纖維結構體，可達成高的粉塵保持容量，因而完成本發明。
亦即，本發明係由以下態樣構成。 [態樣1] 一種纖維結構體，其係包含由單纖維之纖維徑超過5μm之纖維A構成之粗纖維群及由單纖維之纖維徑為5μm以下之纖維B構成之細纖維群，且具備前述粗纖維群與前述細纖維群絡合之絡合區域之纖維結構體， 將前述纖維結構體於厚度方向分成10等分，將自細纖維群側朝粗纖維群側設為第1區域~第10區域，將於表示第1區域~第3區域之區域S、表示第4區域~第7區域之區域T及表示第8區域~第10區域之區域U中存在之前述纖維A的填充率分別設為SA、TA及UA，將前述纖維B之填充率分別設為SB、TB及UB時， SB、TB及UB中SB為最大，且 TA+TB＞SA+SB＞UA+UB。 [態樣2] 如態樣1之纖維結構體，其中纖維結構體之面方向100μm×100μm中，纖維B彼此之平均熔合點數為10個以下。 [態樣3] 如態樣2之纖維結構體，其中前述纖維B彼此之熔合點係源自熔噴法。 [態樣4] 一種纖維結構體，其係包含由單纖維之纖維徑超過5μm之纖維A構成之粗纖維群及由單纖維之纖維徑為5μm以下之纖維B構成之細纖維群，且具備前述粗纖維群與前述細纖維群絡合之絡合區域之纖維結構體， 纖維結構體之面方向100μm×100μm中，構成前述細纖維群之纖維B彼此之平均熔合點數為1.0個以上10.0個以下(較佳1.0個以上8.0個以下，更佳1.0個以上5.0個以下)。 [態樣5] 如態樣4之纖維結構體，其中前述纖維B彼此之熔合點係源自熔噴法。 [態樣6] 如態樣4或5之纖維結構體，其中將前述纖維結構體於厚度方向分成10等分，將自細纖維群側朝粗纖維群側設為第1區域~第10區域，將於表示第1區域~第3區域之區域S、表示第4區域~第7區域之區域T及表示第8區域~第10區域之區域U中存在之前述纖維A的填充率分別設為SA、TA及UA，將前述纖維B之填充率分別設為SB、TB及UB時， SB、TB及UB中SB為最大，且 TA+TB＞SA+SB＞UA+UB。 [態樣7] 如態樣1至6中任一態樣之纖維結構體，其係以前述纖維A形成之粗纖維不織布與以前述纖維B形成之細纖維不織布之絡合物。 [態樣8] 如態樣1至7中任一態樣之纖維結構體，其中前述粗纖維群之單纖維之數平均纖維徑為5.5μm以上(較佳為6.0μm以上，更佳為7.0μm以上)，前述細纖維群之單纖維之數平均纖維徑為4.5μm以下(較佳為4.0μm以下，更佳為3.0μm以下)。 [態樣9] 如態樣1至8中任一態樣之纖維結構體，其中單位面積重為15~180g/m 2(較佳為18~150g/m 2，更佳為20~120g/m 2)。 [態樣10] 如態樣1至9中任一態樣之纖維結構體，其係帶電。 [態樣11] 如態樣1至10中任一態樣之纖維結構體，其捕集效率為60%以上(較佳為70%以上，更佳為80%以上)。 [態樣12] 如態樣1至11中任一態樣之纖維結構體，其中藉由捕集效率及壓力損失依據下述式算出之QF值為0.10以上(較佳為0.15以上，更佳為0.19以上)， QF值=-ln(1-捕集效率(%)/100)/壓力損失(Pa)。 [態樣13] 一種過濾片，其具備如態樣1至12中任一態樣之纖維結構體。 [態樣14] 一種口罩，具備如態樣13之過濾片。
又，申請專利範圍及/或說明書及/或圖式所揭示之至少2種構成要素彼此之組合亦包含於本發明。尤其，申請專利範圍所記載之請求項之2項以上彼此之組合亦包含於本發明。 [發明效果]
依據本發明之纖維結構體，由於粉塵保持容量高，故可於長期間內捕集粉塵。
本發明之纖維結構體包含由單纖維之纖維徑超過5μm之纖維A(以下有時稱為粗纖維A)構成之粗纖維群及由單纖維之纖維徑為5μm以下之纖維B(以下有時稱為細纖維B)構成之細纖維群，且具備粗纖維群與細纖維群絡合之絡合區域。此處所謂絡合區域係表示如圖1之橢圓框所示，構成細纖維群之細纖維B的一部分侵入粗纖維群之結構的區域。此等結構可藉由實施後述之絡合處理而獲得。本發明之纖維結構體至少一部分具備粗纖維群與細纖維群之絡合區域，與粗纖維群與細纖維群分別作為層而僅重疊之積層物不同。例如，本發明之纖維結構體亦可將粗纖維群與細纖維群分別形成層，僅於兩層之界面附近具備絡合區域，亦可粗纖維群與細纖維群不分為個別層，而遍及厚度方向全體具備絡合區域。又，所謂單纖維之纖維徑表示各個單纖維之直徑。藉由後述實施例記載之方法，以單纖維之纖維徑為指標，可將各個單纖維區分為粗纖維A與細纖維B。
本發明中，將纖維結構體於厚度方向分成10等分，將自細纖維群側朝粗纖維群側定義為第1區域~第10區域，將第1區域~第3區域定義為區域S、第4區域~第7區域定義為區域T及第8區域~第10區域定義為區域U。此處，所謂細纖維群側，意指於將纖維結構體於厚度方向上二等分之區域中，著眼於細纖維B之分佈，於該區域之細纖維B的填充率多於其他區域之側，所謂粗纖維群側，意指與細纖維群側相反之側。
圖3係用以說明一實施態樣之纖維結構體的各區域之剖面概念圖。圖3中，於將纖維結構體100之厚度方向Z二等分之區域，由於細纖維B的填充率係下側區域(第6區域~第10區域)多於上側區域(第1區域~第5區域)，故纖維結構體100的上側定義為細纖維群側101，下側定義為粗纖維群側102，自上側起依序為第1區域、第2區域、…、第10區域。而且，如圖3所示，分別為第1區域~第3區域相當於區域S，第4區域~第7區域相當於區域T，第8區域~第10區域相當於區域U。
本發明中，將存在於各第n區域(n=1~10)之粗纖維A的填充率定義為M nA，細纖維B的填充率定義為M nB，將存在於第1區域~第10區域整個區域之粗纖維A的填充率定義為MA，將細纖維B的填充率定義為MB，將區域S、區域T及區域U中存在之粗纖維A的填充率分別定義為SA、TA及UA，細纖維B的填充率分別定義為SB、TB及UB。本發明中，所謂填充率表示相對於特定區域的體積，該區域中對象纖維所佔的體積比例，係藉由後述實施例記載之方法測定之值。
例如，M 1A表示相對於第1區域之體積，第1區域中粗纖維A所佔的體積比例。M 2-3A表示相對於第2區域及第3區域之總體積，第2區域及第3區域中粗纖維A所佔的體積比例，等於M 2A及M 3A的平均值。SA表示相對於區域S(即第1區域~第3區域)之總體積，區域S中粗纖維A所佔的體積比例，等於M 1A、M 2A及M 3A之平均值。
本發明之纖維結構體，亦為SB、TB及UB中SB為最大，且TA+TB＞SA+SB＞UA+UB。此等纖維結構體使用作為過濾片時，可使用將其區域U側作為捕集時的上游側。該情況，氣流自區域U流入，依序通過區域U、區域T、區域S，從區域S流出。亦即，此等纖維結構體具有於上游側之區域U中纖維(粗纖維A及細纖維B)的填充率低，於中間區域T之纖維(粗纖維A及細纖維B，特別是粗纖維A)的填充率高，且於下游側之區域S之細纖維B的填充率高的結構。氣體中的粉塵混雜有各種粒徑之粒子狀物質，但具有此等特定纖維分佈之纖維結構體中，由於首先區域U具有纖維較少之粗結構，故不引起堵塞而可捕集粒徑大的粉塵。其次，區域T由於纖維(特別是粗纖維A)的填充率高而具有網眼比區域U小的結構，故可捕集粒徑大的剩餘粉塵，且可逐次捕集粒徑小的粉塵。而且，區域S因細纖維B最多而具有比區域T更密的結構，故可捕集粒徑小的粉塵。如此，上述纖維結構體由於隨著自上游側向下游側，具有可依序捕集從粒徑大的粉塵到小的粉塵之空孔的梯度構造，故不易因阻塞而提高壓力損失，可達成高的粉塵保持容量。
本發明之纖維結構體，基於防止自上游側堵塞之觀點，區域U的纖維填充率較低較佳，例如UA+UB可為10.0%以下，較佳為8.0%以下，更佳為5.0%以下。作為UA+UB之下限未特別限定，但例如基於可某程度捕集粒徑大的粉塵之觀點，可為0.1%以上，較佳為0.5%以上。
本發明之纖維結構體，基於防止中間區域堵塞且提高捕集效率之觀點，區域T的纖維填充率(TA+TB)可為6.0~30.0%，較佳為6.2~25.0%，更佳為6.5~20.0%。
本發明之纖維結構體，基於提高下游側之粒徑小的粉塵之捕集效率之觀點，區域S之細纖維B的填充率較高較佳，例如M 1B、M 2B及M 3B中最大的M nB可為5.0%以上，較佳為5.5%以上，更佳為6.0%以上。作為M 1B、M 2B及M 3B中最大的M nB之上限未特別限定，但例如基於減低壓力損失之觀點，可為25.0%以下，較佳為18.0%以下，更佳為15.0%以下。
本發明之纖維結構體，基於提高粉塵保持容量之觀點，SB+UA可為1.0~12.0%，較佳為2.0~11.5%，更佳為2.5~11.0%。
本發明之纖維結構體，較佳具備於細纖維群側之區域S存在粗纖維A之絡合區域，例如M 2-3A可為0.05~20.0%，較佳為0.08~15.0%，更佳為0.10~10.0%。
本發明之纖維結構體中，絡合區域可視為第1區域~第10區域中粗纖維A及細纖維B均存在之區域，例如作為絡合區域，存在於第n區域之粗纖維A的填充率與細纖維B的填充率之比M nA/M nB可為0.1~200。且，本發明之纖維結構體較佳於厚度方向擴展地具備絡合區域，例如第1區域~第10區域中之至少2個(較佳至少3個，更佳至少4個)相鄰的區域中，M nA/M nB較佳為0.2~100，更佳為0.5~80，又更佳為1~70。
本發明之纖維結構體，基於兼具高捕集效率及低壓力損失之觀點，第1區域~第10區域全部區域的纖維填充率MA+MB可為1.0~20.0%，較佳為3.0~18.0%，更佳為5.0~15.0%。
本發明之纖維結構體，第1區域~第10區域全部區域之粗纖維A的填充率與細纖維B的填充率之比MA/MB可為0.5~10，較佳為0.8~8，更佳為1.10~6，又更佳為2.25~5。
本發明之纖維結構體，纖維結構體之面方向100μm×100μm中之細纖維B彼此的平均熔合點數為1.0個以上10.0個以下。此處，所謂熔合係纖維之至少一部分熔融，使纖維彼此黏著的狀態。纖維結構體之面方向100μm×100μm中之細纖維B彼此之熔合點數係利用顯微鏡對纖維結構體之面方向100μm×100μm的範圍之平面擴大圖像中可確認之細纖維B彼此如圖2之圓框所示之交點處熔合的部位數。所謂平均熔合點數表示於纖維結構體之面方向不同5處之100μm×100μm中熔合點數的平均值，係藉由後述實施例中記載之方法測定之值。又由於係在放大圖像中可確認之熔合點數，故不僅包含於纖維結構體之面方向100μm× 100μm的表面，亦包含放大圖像中顯示之其厚度方向的範圍。
細纖維B彼此之平均熔合點數被抑制為較少之纖維結構體中，由於細纖維群因熔合而固定較少，而以機械絡合而結合，故細纖維群的自由度增加，纖維容易移動。其結果，後述絡合時細纖維群容易絡合於粗纖維群中。另一方面，細纖維B彼此之平均熔合點數過少時，細纖維群之自由度過大。其結果，由於絡合時細纖維群分散逸出，或不易進行與粗纖維群之絡合。如此，由於細纖維B彼此之平均熔合點數會影響細纖維群與粗纖維群之關係，或細纖維B彼此之平均熔合點數落於特定範圍內之纖維結構體成為細纖維群與粗纖維群容易絡合之狀態，故認為可形成細纖維B殘存於細纖維群側且纖維於厚度方向的內部區域較多地分佈之結構，其結果，認為可提高粉塵保持容量。細纖維B彼此之平均熔合點數較佳為8.0個以下，更佳為5.0個以下。
又，細纖維B彼此之熔合點可源自熔噴法之熔合。如後述，熔噴法就可使纖維較細之方面較佳，但係利用纖維之自我熔合特性之不織布的製造方法。基於提高纖維對氣流的自由度之觀點，以熔噴法產生之細纖維B彼此的平均熔合點數較佳在特定範圍內。
本發明之纖維結構體，可為由粗纖維A形成之粗纖維不織布(較佳為熔噴不織布或無紡不織布)與由細纖維B形成之細纖維不織布(較佳為熔噴不織布)之絡合物。
本發明之纖維結構體中，細纖維B可為長纖維，亦可為短纖維，其纖維長可為15mm以上，較佳為20mm以上，更佳為30mm以上，又更佳為35mm以上。本發明中，所謂長纖維係構成長纖維不織布(例如熔噴不織布、紡黏不織布)之纖維，可與被切斷成特定纖維長且纖維長比較一致之短纖維予以區分。
纖維結構體之單位面積重可根據用途適當設定，例如可為15~180g/m 2左右，較佳為18~150g/m 2左右，更佳為20~120g/m 2左右。又，單位面積重係藉由後述實施例中記載之方法測定的值。
纖維結構體之表觀密度，基於兼具高捕集效率及低壓力損失之觀點，例如可為0.005~0.30g/cm 3左右(例如0.005~0.10g/cm 3)，較佳為0.01~0.20g/cm 3左右(例如0.01~0.08g/cm 3)，更佳為0.02~0.15g/cm 3左右(例如0.02~0.07g/cm 3)。又表觀密度係藉由後述實施例中記載之方法測定的值。
纖維結構體之厚度可根據用途適當設定，例如可為0.1~5mm左右，較佳為0.2~3mm左右，更佳為0.3~1mm左右。又厚度係使用後述實施例記載之方法測定的值。
粗纖維A意指纖維結構體中單纖維的纖維徑超過5.0μm之所有纖維，該粗纖維A之集合體為粗纖維群，基於減低壓力損失之觀點，粗纖維群之單纖維的數平均纖維徑可為5.5μm以上，較佳為6.0μm以上，更佳為7.0μm以上。粗纖維群之單纖維的數平均纖維徑之上限值未特別限定，但基於與細纖維群之絡合性最佳化之觀點，可為50μm以下，較佳為30μm以下。單纖維之數平均纖維徑係藉由後述實施例記載之方法測定的值。
細纖維B意指纖維結構體中單纖維之纖維徑為5.0μm以下的所有纖維，該細纖維B的集合體為細纖維群，基於提高捕集效率之觀點，細纖維群之單纖維的數平均纖維徑可為4.5μm以下，較佳為4.0μm以下，更佳為3.0μm以下。細纖維群之單纖維的數平均纖維徑之下限值未特別限定，但基於處理性之觀點，可為0.1μm以上，較佳為0.5μm以上。
基於使粗纖維群與細纖維群之絡合最佳化之觀點，細纖維群之單纖維的數平均纖維徑與粗纖維群之單纖維的數平均纖維徑之比(細纖維群)/(粗纖維群)，例如可為0.05~0.80，較佳為0.08~0.50，更佳為0.10~0.35。
構成粗纖維群之粗纖維A，可對應於用途選擇，可使用天然纖維、再生纖維、半合成纖維、合成纖維之任一者。具體而言，舉例為棉、麻、羊毛、紙漿等之天然纖維；縲縈、多元腦纖維(polynosic)、銅銨纖維(cupra)等之再生纖維；乙酸酯、三乙酸酯等之半合成纖維；由聚乙烯或聚丙烯等之聚烯烴系樹脂所形成之聚烯烴系纖維，由聚苯乙烯等之聚苯乙烯系樹脂所形成之聚苯乙烯系纖維，由聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚乳酸等之聚酯系樹脂所形成之聚酯系纖維，由聚醯胺6、聚醯胺66、聚醯胺11、聚醯胺12、聚醯胺610、聚醯胺612等之聚醯胺系樹脂所形成之聚醯胺系纖維，由聚碳酸酯系樹脂所形成之聚碳酸酯系纖維，由聚胺基甲酸酯系樹脂所形成之聚胺基甲酸酯系纖維，由聚丙烯腈等之丙烯酸系樹脂所形成之丙烯酸系纖維，各種耐熱性纖維等之合成纖維。該等纖維可單獨使用或組合兩種以上使用。
又，粗纖維A可為非複合纖維，亦可為複合纖維(芯鞘型複合纖維、海島型複合纖維、並列型複合纖維等)。複合纖維之情況，較佳為例如使低熔點樹脂作為一成分(例如鞘成分、海成分等)，將高熔點樹脂作為另一成分(例如芯成分、島成分等)之複合纖維。低熔點樹脂與高熔點樹脂係對應於熱黏合之處理溫度，自形成上述纖維之樹脂等適當選擇。
該等纖維中，較佳使用聚烯烴系纖維、聚酯系纖維、丙烯酸系纖維、耐熱性纖維及該等之複合纖維。
耐熱性纖維可為以於聚合物分子內具有芳香族、雜環、含硫、含氮等結構之單位的耐熱性聚合物構成之纖維，可舉例例如聚醚醚酮(PEEK)纖維、聚醚酮(PEK)纖維、聚醚酮酮(PEKK)纖維、聚苯硫醚(PPS)纖維、芳香族聚醯胺纖維(例如以脂肪族二胺單位與芳香族二羧酸單位構成之聚醯胺纖維)、芳醯胺纖維(對型芳醯胺纖維、間型芳醯胺纖維)、聚醯亞胺(PI)纖維、聚醚醯亞胺(PEI)纖維、聚醯胺醯亞胺纖維、非晶性聚丙烯酸酯纖維、液晶性聚酯纖維、聚苯并噁唑(PBO)纖維、聚苯并咪唑(PBI)纖維、聚苯并噻唑纖維、聚四氟乙烯(PTFE)纖維、三聚氰胺纖維、酚醛纖維(novoloid fiber)等。該等纖維可單獨或組合兩種以上使用。
該等耐熱性纖維中，基於熔融紡紗性及耐熱性之觀點，較佳使用液晶性聚酯纖維、聚醚醯亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、半芳香族聚醯胺纖維(例如二羧酸單位包含對苯二甲酸單位，二胺單位包含1,9-壬二胺單位及/或2-甲基-1,8-壬二胺單位之半芳香族聚醯胺纖維)等。
構成細纖維群之細纖維B可根據製法適當選擇，較佳使用合成纖維。作為構成合成纖維之樹脂，可舉例例如聚烯烴系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、聚氯乙烯系樹脂、聚偏氯乙烯系樹脂、聚胺基甲酸酯系樹脂、聚酯系樹脂、聚醚系樹脂、聚醯胺系樹脂、構成上述粗纖維群中使用的耐熱性纖維之樹脂、熱塑性彈性體等。該等樹脂可單獨使用或可組合兩種以上使用。細纖維B可由與粗纖維A相同種類之樹脂所成的纖維，亦可由不同種類的樹脂所成之纖維。且，基於捕集性能之觀點，細纖維B較佳為疏水性纖維。此外，較佳粗纖維A與細纖維B兩者為疏水性纖維。
作為構成耐熱性纖維之樹脂，基於形成熔噴不織布之觀點，基於熔融紡紗性及耐熱性之觀點，較佳使用液晶性聚酯、聚醚醯亞胺、聚苯硫醚、半芳香族聚醯胺(例如為二羧酸單位包含對苯二甲酸單位，二胺單位包含1,9-壬二胺單位及/或2-甲基-1,8-辛二胺單位之半芳香族聚醯胺)等之樹脂。
本發明之纖維結構體例如可至少具備準備粗纖維不織布與細纖維不織布之積層物之步驟，及對前述積層物進行絡合處理之步驟。
準備步驟中，準備粗纖維不織布與細纖維不織布之積層物。構成積層物之粗纖維不織布及細纖維不織布可分別準備，藉由重疊作成積層物，亦可使用一不織布(例如粗纖維不織布)作為支撐體等，藉由熔噴法等直接於其上藉由堆積等形成另一不織布(例如細纖維不織布)作成積層物。基於提高材料變化之觀點，較佳為分別準備粗纖維不織布及細纖維不織布並重疊之積層物。積層物於隨後之絡合步驟中，基於充分絡合粗纖維不織布與細纖維不織布之觀點，較佳為兩者不接著而僅重疊之狀態(無接著劑)。該情況下，所得之纖維結構體較佳粗纖維不織布及細纖維不織布之構成纖維不相互熔合。
絡合前之粗纖維不織布係單纖維之數平均纖維徑可為5.5μm以上，較佳為6.0μm以上，更佳為7.0μm以上。單纖維之數平均纖維徑之上限值未特別限定，例如可為50μm以下，較佳為30μm以下。粗纖維不織布亦可主要(例如60重量%以上)由單纖維之纖維徑為超過5.0μm之粗纖維A形成。粗纖維不織布中之粗纖維A只要可與細纖維不織布中之細纖維B絡合，則粗纖維不織布之種類未特別限定，可較佳地使用乾式不織布、紡紗直接連結型不織布(例如熔噴不織布、紡黏不織布)等。粗纖維不織布可單獨使用，亦可組合兩種以上使用。
例如，乾式不織布係自特定之纖維聚合體，藉由梳棉法或氣流舖置法形成網片。所得網片接著為了賦予實用強度，而使纖維彼此結合。作為結合方法可利用化學結合(例如化學黏合法)、熱結合(例如熱黏合法、蒸氣噴射法)、機械結合(例如無紡法、針刺法)，但基於簡便性之觀點，較佳使用利用水流絡合處理而絡合之無紡法。
具體而言，作為乾式不織布，舉例為化學黏合不織布、熱黏合不織布、無紡不織布、蒸氣噴射不織布、針刺不織布、氣流舖置不織布等。該等中，基於與細纖維不織布充分絡合之觀點，較佳為無紡不織布。
構成乾式不織布之纖維的纖維長可為15~70mm左右，較佳為20~65mm左右，更佳為30~60mm左右，又更佳為35~55mm左右。藉由此纖維長，使乾式不織布可與濕式不織布(通常纖維長為10mm以下)區分。
又，作為紡紗直接連結型不織布，舉例為熔噴不織布、紡黏不織布等。該等中，由於即使為低的單位面積重亦可調整為具有剛直性，故較佳為熔噴不織布。熔噴不織布係藉由熔噴法所得之不織布，以熔噴法，一般可獲得細纎度之不織布，但藉由特定之製造條件亦可獲得粗纖度之不織布。使用熔噴不織布作為粗纖維不織布時，剛直性高，可提高與細纖維不織布等之絡合性。為了對粗纖維群賦予剛直性以使得細纖維群容易絡合，較佳於利用熔噴法使纖維流的纖維變細之前的粗狀態下，且於纖維固化之前使纖維到達捕集面。例如，較佳藉由熔噴法縮短纖維流之捕集距離，或藉由提高樹脂黏度等加粗纖維徑，而拉長直至固化之時間。具體而言，捕集距離(自噴嘴到捕集面之距離)可為3~100cm之範圍內，較佳為5~80cm，更佳為7~60cm。
構成粗纖維不織布之纖維，基於提高剛直性、與細纖維不織布充分絡合之觀點，亦可為長纖維。
粗纖維不織布之單位面積重，例如可為10~150g/m 2左右，較佳為12~130g/m 2左右，更佳為15~100g/m 2左右。
基於與細纖維不織布充分絡合之觀點，粗纖維不織布較佳具有比較粗之結構，其表觀密度例如可為0.005~0.20g/cm 3左右(例如0.005~0.07g/cm 3)，較佳為0.01~0.15g/cm 3左右(例如0.01~0.06g/cm 3)，更佳為0.02~0.10g/cm 3左右(例如0.02~0.05g/cm 3)。
粗纖維不織布之厚度，例如可為0.1~5mm左右，較佳為0.2~3mm左右，更佳為0.3~1mm左右。
絡合前之細纖維不織布係單纖維的數平均纖維徑可為4.5μm以下，較佳為4.0μm以下，更佳為3.0μm以下。單纖維之數平均纖維徑之下限值未特別限定，但例如可為0.1μm以上，較佳為0.5μm以上。細纖維不織布亦可主要(例如60重量%以上)由單纖維之纖維徑為5.0μm以下之細纖維B形成。
作為細纖維不織布，可使用熔噴不織布、電場紡絲不織布、由分割纖維所得之不織布(自由不同成分之束所成之纖維暫時形成不織布，自不同成分之界面分割該纖維所得之細纖維不織布)、由海島纖維所得之不織布(使以海島纖維形成之不織布的海部分溶出所得之細纖維不織布)、由單纖纖維所成之不織布(對暫時形成之不織布賦予物理衝擊，將纖維單纖化而獲得之細纖維不織布)等，基於容易絡合之觀點，較佳使用熔噴不織布。
為了獲得本發明之纖維結構體，較佳使用細纖維B彼此之平均熔合點數在特定範圍內之細纖維不織布。藉由使用此等細纖維不織布，實施與粗纖維不織布之絡合處理，可容易使細纖維群與粗纖維群絡合。例如，熔噴不織布可藉由將自噴嘴擠出之熔融熱塑性聚合物藉由熱風噴射而細化成纖維狀，在高溫高速氣流中使纖維絡合同時使自我熔合而形成。本發明中發現，藉由調整利用熔噴法之纖維流的捕集距離，可控制使經噴出之聚合物纖維化而於到達捕集面之前之間的自我熔合性，可調整所得細纖維不織布之細纖維B彼此之平均熔合點數。具體而言，可藉由增長捕集距離而抑制自我熔合，但另一方面可藉由縮短捕集距離而促進自我熔合，捕集距離(自噴嘴到捕集面之距離)雖取決於樹脂黏度及空氣溫度等條件，但可為35~90cm，較佳為40~80cm，更佳為40~70cm。
基於與粗纖維不織布充分絡合之觀點，細纖維不織布之單位面積重可為例如1.0~30g/m 2左右，較佳為2.0~25g/m 2左右，更佳為3.0~20g/m 2左右。
細纖維不織布之表觀密度可為例如0.01~0.30g/cm 3左右，較佳為0.03~0.25g/cm 3左右，更佳為0.05~0.20g/cm 3左右。
細纖維不織布之厚度，可為例如0.01~0.30mm左右，較佳為0.03~0.25mm左右，更佳為0.05~0.20mm左右。
積層物中，於隨後之絡合步驟中，基於粗纖維不織布與細纖維不織布充分絡合之觀點，粗纖維不織布之單位面積重W1與細纖維不織布之單位面積重W2之比W1/W2可為1.2~8.0，較佳為1.3~5.0，更佳為1.5~3.5，又更佳為1.7~2.5。
作為絡合處理，藉由利用無紡法、針刺法等雖可使粗纖維不織布與細纖維不織布絡合，但基於使細纖維不織布之長纖維充分絡合之觀點，較佳使用無紡法。
例如，無紡法中，對於載置有將粗纖維不織布與細纖維不織布重疊之積層物的多孔質支撐體，自具有微細孔之噴嘴噴射出高壓水流(例如1MPa以上)，貫通積層物的水流反射到支撐體，可以其能量將纖維絡合。
無紡法所使用之多孔質支撐體，可為滾筒型、板型之任一者，亦可組合該等使用，但較佳使用板型之多孔質支撐體。多孔質支撐體之開孔率，例如為10~50%，較佳為15~40%，更佳為20~30%左右。且多孔質支撐體之孔徑，例如為0.01~5.0mm，較佳為0.05~3.0mm，更佳為0.1~1.0mm左右。
水流的水壓可根據積層物之厚度適當設定，例如可為1~10MPa，較佳為1.5~9.5MPa，更佳為2~9MPa左右。
水流噴射所用之噴嘴孔徑，例如可為0.05~ 0.2mm左右。噴嘴中之微細孔之間隔，例如為0.3~5.0mm，較佳為0.4~3.0mm，更佳為0.5~2.0mm左右。
水流噴射所用之噴嘴可設為一行或多行，例如其排列數為1~5行，基於使粗纖維不織布與細纖維不織布之絡合性最佳化之觀點，較佳為2~3行。設置複數行噴嘴時，每排列之水流水壓可不同，基於使粗纖維不織布與細纖維不織布之絡合性最佳化之觀點，較佳提高朝向機械方向(MD方向)碰撞積層物之水流的水壓。
粗纖維不織布與細纖維不織布絡合時，較佳將粗纖維不織布與細纖維不織布重疊成之積層物載置於上述多孔質支撐體上，邊以恆定速度將該積層物與多孔質支撐體一起於長度方向連續移送，邊以上述條件實施絡合處理。積層物之移送速度，例如為1.0~10.0m/分鐘，較佳為2.0~9.0m/分鐘，更佳為3.0~8.0m/分鐘左右。藉由將積層物之移送速度設為上述範圍，可使粗纖維不織布與細纖維不織布之絡合性最佳化，可更提高所得纖維結構體之粉塵保持容量。
又，利用無紡法之絡合處理時，可自積層物之粗纖維不織布側或細纖維不織布側噴射水流，但基於使粗纖維不織布與細纖維不織布充分絡合之觀點，亦可自積層物之細纖維不織布側噴射水流。
此外，根據用途，對纖維結構體進行帶電處理，亦可提高捕集效率。帶電處理可對絡合處理前之積層物進行，亦可對經進行絡合處理之纖維結構體進行。
帶電處理只要可帶電則未特別限定，舉例為例如利用摩擦、接觸賦予電荷之方法、照射活性能量線(例如電子束、紫外線、X射線等)之方法、利用電暈放電、電漿等之氣體放電之方法、利用高電場之方法、使用水等之極性溶劑之液力帶電法等。
液力帶電法中，藉由例如將水、有機溶劑等之極性溶劑(基於排水處理等之生產性之觀點，較佳為水)噴霧至纖維結構體，邊噴霧邊振動，於賦予後或邊賦予邊自纖維結構體之一側抽吸，使極性溶劑浸透至纖維結構體內部而帶電。極性溶劑碰撞纖維結構體的壓力較佳為0.1~5MPa。自下部之抽吸壓力較佳為500~5000mmH 2O。液力帶電之處理時間較佳為0.001~5秒。
本發明之纖維結構體的粉塵保持容量可為4.3mg以上，較佳為4.5mg以上，更佳為5.0mg以上，又更佳為6.0mg以上。粉塵保持容量較高較佳，上限未特別限定，但例如可為30mg左右。此處，粉塵保持容量表示對於安裝於內徑110mm之圓過濾片支架的纖維結構體壓力損失成為初期值的2倍之前所捕集之粉塵量，係藉由後述之實施例記載之方法測定之值。
本發明之纖維結構體的捕集效率(初期捕集效率)較高較佳，但基於將壓力損失控制在適當範圍之觀點，例如為60%以上(例如60%~99.99%)，較佳為70%以上，更佳為80%以上。此處，捕集效率係藉由後述實施例記載之方法測定之值。
本發明之纖維結構體的壓力損失(初期壓力損失)，可根據要含有的纖維之纖維徑等之設計，調整於例如0~30Pa之範圍，但纖維結構體之壓力損失，可為例如0~20Pa左右，較佳為0~15Pa左右，更佳為1~14Pa左右。此處，壓力損失係藉由後述實施例記載之方法測定之值。
本發明之纖維結構體，關於根據下述式由捕集效率及壓力損失算出之QF值，例如為0.10以上，較佳為0.15以上，更佳為0.19以上。QF值較高較佳，上限未特別限定，但可為例如2.00左右。 QF值=-ln(1-捕集效率(%)/100)/壓力損失(Pa)。
作為這種纖維結構體之用途，例如可較佳地使用作為過濾片(特別是空氣過濾片)。過濾片可使用作為例如口罩、各種空調用(建築物空調、無塵室、塗裝室等)、汽車工業用(車廂過濾片等)、一般家電用(空調、空氣清凈機、吸塵器等)等所用之過濾片。使用纖維結構體作為過濾片時，可將其粗纖維群側作為上游側使用。
例如，本發明之纖維結構體可使用作為口罩之過濾片。本發明之口罩只要至少具備本發明之纖維結構體作為被覆人體的嘴邊及鼻根兩者或至少任一者之被覆部即可，例如可具備纖維結構體作為構成該被覆部之複數層中之一層。且，纖維結構體可使用作為配設於構成口罩之呼氣側薄片、表面側薄片之間的中間薄片。
又，本發明中所謂口罩係指至少覆蓋人體之嘴邊及鼻根(尤其是鼻孔部)之兩者或任一者，不管有無固定於臉部之帶等之固定部。再者，口罩亦可覆蓋人體之嘴邊及鼻根以外之部分。例如作為一變化例，本發明之口罩亦可為適於睡眠中止症症候群之治療的CPAP療法、適於換氣不全之NIPPV療法等中使用之睡眠中止症症候群之治療用口罩(例如鼻罩、全臉口罩等)。 [實施例]
以下，基於實施例更詳細說明本發明，但本發明完全不受該等實施例之任何限制。又，以下實施例及比較例中，藉由下述方法測定各種物性。
[單纖維之數平均纖維徑] 使用掃描型電子顯微鏡觀察纖維結構體之表面。自電子顯微鏡照片隨機選擇纖維，自單纖維側面測定纖維徑，將纖維直徑超過5.0μm之纖維設為粗纖維A，算出數平均纖維徑(n=100)，將纖維直徑為5.0μm以下之纖維設為細纖維B，算出數平均纖維徑(n=100)。
[單位面積重及表觀密度] 依據JIS L 1913「一般不織布試驗方法」之6.2，測定單位面積重(g/m 2)。且表觀密度(g/cm 3)係藉由將單位面積重除以厚度而算出。
[厚度] 以對於纖維結構體或各種不織布之厚度方向平行且對機械方向(MD)垂直之方式，使用剃刀(「FEATHER剃刀S刀片」，FEATHER安全剃刀(股)公司製)切斷任意10部位，對數位顯微鏡之照片觀察各剖面。接著，於纖維結構體或各種不織布之各切斷面決定上端及下端，測定自上端至下端的厚度方向之距離，算出該等10部位之平均值，而求出纖維結構體及各種不織布之厚度(mm)。
[纖維之填充率] 將纖維結構體於面方向任意5部位切出2.5cm×2.5cm採取樣品後，針對各樣品以下述條件進行X射線CT測定，獲得三維圖像。 ＜X射線CT測定條件＞ 測定裝置：Xradia 520 Versa(CARL ZEISS公司製) X射線靶：鎢 X射線源強度：160kV 輸出：10W 接物鏡：4X 拍攝視野範圍：1512μm 像素尺寸：1.5μm/pix 像素合併：2 曝光時間：2秒/片 拍攝片數：3201片 拍攝時間：4小時
＜圖像解析條件＞ 藉由以下順序使用圖像解析軟體Avizo(Thermo Fisher Scientific公司製)對所得三維圖像進行圖像解析，藉此測定各區域之各種纖維的填充率。 所得之三維圖像在圖像解析軟體上，將纖維結構體樣品之三維圖像切割為0.75mm×0.75mm×總厚度後，藉由NON-LOCAL濾波器機能去除雜訊。NON-LOCAL濾波器機能設定為以下條件。 空間標準離差值：5 強度標準離差值：0.2 搜尋窗值：10 局部相鄰值：3 接著以相互作用臨限機能進行二值化，擷取全部纖維。閾值係設為65536灰階中之30000~35000之任意值。
對於以NON-LOCAL濾波器處理去除了雜訊之數據，使用纖維追蹤(fiber trace)機能擷取具有特定纖維直徑的纖維(粗纖維A)。纖維追蹤機能設定為以下條件。 圓筒相關之圓筒長度值：纖維直徑的2.5~3.5倍之間的任意值 角度取樣值：5 口罩圓筒半徑值：纖維半徑+1~纖維半徑+13之間的任意值 圓筒外半徑值：纖維半徑 內桶內半徑值：0 軌跡相關線之方向係數值：0.45 最小距離值：纖維半徑~纖維直徑之間的任意值 且，使用Arithmetic機能，自以相互作用臨限機能擷取之全部纖維，減掉以纖維追蹤機能擷取之具有特定纖維直徑之纖維，僅擷取具有其他纖維直徑之纖維(細纖維B)。 使用Arithmetic機能，擷取使用相互作用臨限機能擷取之全部纖維以外之區域作為空隙。
使用區域容積分率(regional volume fraction)機能，將圖像數據於厚度方向上以每7.5μm進行解析，算出各區域中粗纖維A/細纖維B/空隙之體積比例。將纖維存在0.1vol%以上的區域作為纖維結構體的區域設為測定範圍。 上述測定之纖維結構體的厚度為L(mm)時，以將該厚度10等分，位於1分割區域的厚度成為L/10(mm)之方式，將上述每7.5μm解析之纖維結構體的區域全部統合，將截面依每L/10(mm)厚度分割為10層量，將所得之10層量中自細纖維群側朝向粗纖維群側設為第1區域~第10區域，算出各區域中粗纖維A、細纖維B之填充率。 在同一纖維結構體樣品(2.5cm×2.5cm)內，將0.75mm×0.75mm×總厚度之解析範圍，以125μm間距，在上述解析條件下進行10部位解析。測定結果係對於全部5個樣品設為10部位合計50點之平均值。 此外，所得10層量中自細纖維群側朝向粗纖維群側設為第1區域~第10區域，分別算出表示第1區域~第3區域之區域S的粗纖維A、細纖維B之填充率的平均值、表示第4區域~第7區域之區域T的粗纖維A、細纖維B之填充率的平均值，以及表示第8區域~第10區域之區域U的粗纖維A、細纖維B之填充率的平均值。
[平均熔合點數] 將纖維結構體於面方向切成1cm×1cm，採取樣品，使用掃描型電子顯微鏡，以100μm×100μm範圍隨機拍攝所得樣品之細纖維群側表面。然後，自所得圖像，測定細纖維B相互熔合之部位數，將其於面方向不同之5部位的100μm×100μm範圍的圖像進行測定，算出該等之數平均值。又，關於欲熔合之部位數，於相同細纖維B彼此亦以複數部位熔合時，將其作為其他部位進行計數。
[捕集效率、壓力損失、QF值] 使用過濾片效率自動檢測裝置(TSI公司製，AFT8130A)，評價實施例及比較例所得之纖維結構體之捕集性能。首先，將試驗樣品以粗纖維群側為上游側，細纖維群側為下游側之方式，安裝於內徑110mm之圓過濾片支架上。以該狀態下使用質量中央徑為0.26μm的NaCl粒子作為試驗粒子，以粒子濃度15~20mg/m 3、風量32升/分鐘、面速度5.33cm/秒對設置有試驗樣品之過濾片支架流通10秒，使用雷射式粒子檢測器測定上游側之粒子濃度X1、下游側(過濾後)之粒子濃度X2，由下述式求出捕集效率。 捕集效率(%)={(X1-X2)/X1}×100
此外，於上述過濾片效率自動檢測裝置中之過濾片支架的上游側、下游側之間配置微差壓計，測定風量32升/分鐘之差壓(壓力損失(Pa))。
接著，自所得之捕集效率及壓力損失中，藉由下述式算出QF值。 QF值=-ln(1-捕集效率(%)/100)/壓力損失(Pa)。
[粉塵保持容量] 使用過濾片效率自動檢測裝置(TSI公司製，AFT8130A)，評價實施例及比較例所得之纖維結構體之捕集性能。首先，將試驗樣品以粗纖維群側為上游側，細纖維群側為下游側之方式，安裝於內徑110mm之圓過濾片支架上。以該狀態下使用質量中央徑為0.26μm的NaCl粒子作為試驗粒子，以粒子濃度15~20mg/m 3、風量32升/分鐘、面速度5.33cm/秒對設置有試驗樣品之過濾片支架流通60分鐘，藉由與上述相同的方法算出每2分鐘之捕集效率及壓力損失。然後，使用所得之數值，測定自測定開始時之壓力損失到成為2倍壓力損失的時間t。此外，自上游側之粒子濃度、風量、捕集效率藉由下述式算出各2分鐘之粒子捕集重量，將直至時間t之總和設為粉塵保持容量。 2分鐘之粒子捕集重量=上游側之粒子濃度(mg/m 3)×風量(升/分鐘)×0.001(m 3/升)×2(分鐘)×捕集效率(%)/100
[實施例1] (1)粗纖維不織布之製作 將聚丙烯(MFR[230℃，21.18N荷重]=30g/10分鐘)100質量份，使用一般熔噴設備，以紡紗溫度260℃，空氣溫度260℃，空氣流量13Nm 3/min、單孔噴出量0.3g/孔・分鐘、孔徑0.4mm、孔間隔1.5mm，自噴嘴孔噴出，藉由以捕集距離32cm捕集藉由熱風而細化之纖維流，獲得粗纖維不織布(單纖維之數平均纖維徑7.2μm，單位面積重20g/m 2，厚度0.76mm，表觀密度0.03g/cm 3)。
(2)細纖維不織布之製作 將聚丙烯(MFR[230℃，21.18N荷重]=700g/10分鐘)100質量份，使用一般熔噴設備，以紡紗溫度215℃，空氣溫度215℃，空氣流量10Nm 3/min、單孔噴出量0.036g/孔・分鐘、孔徑0.3mm、孔間隔0.75mm、捕集距離40cm，進行熔噴紡紗，獲得細纖維不織布(單纖維之數平均纖維徑1.2μm，單位面積重10g/m 2，厚度0.10mm，表觀密度0.10g/cm 3)。
(3)粗纖維不織布與細纖維不織布之絡合處理 其次，將(1)所得之粗纖維不織布與(2)所得之細纖維不織布重疊。將該積層物載置於多孔質支撐體(開孔率25%，孔徑0.3mm)上，以速度5.0m/分鐘於積層物之長度方向連續移送，同時使用沿著積層物之寬度方向以0.6mm間隔設置有孔徑0.10mm之孔口的2根噴嘴(相鄰的噴嘴間距離20cm)，將自第1行的噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為2.0MPa，自第2行噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為3.0MPa，自細纖維不織布側噴射高壓水流進行絡合處理。
隨後，通過液力帶電法對使粗纖維不織布與細纖維不織布絡合所得之纖維結構體實施帶電處理。具體而言，在以下條件下，對纖維結構體自一表面噴霧水後，以狹縫狀抽吸噴嘴抵接於纖維結構體之另一表面而抽吸水，藉此使水浸透到纖維結構體內部，甩水後自然乾燥。 ‧水壓力：0.4MPa ‧抽吸壓力：2000mmH 2O ‧處理時間：0.0042秒(速度20m/min) 所得纖維結構體之各種評價結果示於表1。
[實施例2] 將實施例1(1)所得之粗纖維不織布與實施例1(2)所得之細纖維不織布重疊，載置於實施例1所用之多孔質支撐體上，以速度5.0m/分鐘於積層物之長度方向連續移送，同時使用沿著積層物之寬度方向以0.6mm間隔設置有孔徑0.10mm之孔口的3根噴嘴(相鄰的噴嘴間距離20cm)，將自第1行的噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為3.0MPa，自第2行噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為5.0MPa，自第3行噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為10MPa，自細纖維不織布側噴射高壓水流進行絡合處理。接著進行與實施例1相同的帶電處理，獲得粗纖維不織布與細纖維不織布絡合成之纖維結構體。所得纖維結構體之各種評價結果示於表1。
[實施例3] (1)粗纖維不織布之製作 使用單纖維之數平均纖維徑17.5μm、纖維長51mm之聚丙烯纖維(NF，由Ube Exemo股份有限公司製)100重量%作為原棉，使用梳棉法製作半隨機網片。其次，將所得半隨機網片載置於開孔率25%、在孔徑0.3mm之沖孔滾筒支撐體上，以速度5.0m/分鐘沿長度方向連續移送，同時藉由自上方噴射高壓水流進行絡合處理。藉此，製造經絡合之纖維網片(不織布)。該絡合處理中，使用沿網片寬度方向以0.6mm間隔設置孔徑0.10mm的孔口之2根噴嘴(相鄰噴嘴間之距離20cm)，將自第1行噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為3.0MPa，自第2行噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為5.0MPa進行無紡處理，進而對背面進行同樣絡合處理，獲得粗纖維不織布(單位面積重35g/m 2，厚度0.42mm，表觀密度0.08g/cm 3)。
(2)細纖維不織布之製作 將聚丙烯(MFR[230℃，21.18N荷重]=700g/10分鐘)100質量份，使用一般熔噴設備，以紡紗溫度215℃，空氣溫度215℃，空氣量0.4MPa、單孔噴出量0.1g/孔‧分鐘、孔徑0.3mm、孔間隔0.6mm(1行配置)、捕集距離40cm，進行熔噴紡紗，獲得細纖維不織布(單纖維之數平均纖維徑2.5μm，單位面積重10g/m 2，厚度0.11mm，表觀密度0.10g/cm 3)。
(3)粗纖維不織布與細纖維不織布之絡合處理 其次，將(1)所得之粗纖維不織布與(2)所得之細纖維不織布重疊。將該積層物載置於實施例1所用之多孔質支撐體上，以速度5.0m/分鐘於積層物之長度方向連續移送，同時使用沿著積層物之寬度方向以0.6mm間隔設置有孔徑0.10mm之孔口的1根噴嘴，自細纖維不織布側噴射水壓3.0MPa之高壓水流進行絡合處理。接著進行與實施例1相同的帶電處理，獲得粗纖維不織布與細纖維不織布絡合成之纖維結構體。所得纖維結構體之各種評價結果示於表1。
[實施例4] 將實施例3(1)所得之粗纖維不織布與實施例3(2)所得之細纖維不織布重疊，載置於實施例1所用之多孔質支撐體上，以速度5.0m/分鐘於積層物之長度方向連續移送，同時使用沿著積層物之寬度方向以0.6mm間隔設置有孔徑0.10mm之孔口的1根噴嘴，自細纖維不織布側噴射水壓7.0MPa之高壓水流進行絡合處理。接著進行與實施例1相同的帶電處理，獲得粗纖維不織布與細纖維不織布絡合成之纖維結構體。所得纖維結構體之各種評價結果示於表1，剖面放大照片示於圖1，細纖維群側之表面放大照片示於圖2。
[實施例5] 將實施例3(1)所得之粗纖維不織布與實施例3(2)所得之細纖維不織布重疊，載置於實施例1所用之多孔質支撐體上，以速度5.0m/分鐘於積層物之長度方向連續移送，同時使用沿著積層物之寬度方向以0.6mm間隔設置有孔徑0.10mm之孔口的3根噴嘴(相鄰的噴嘴間距離20cm)，將自第1行的噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為3.0MPa，自第2行噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為5.0MPa，自第3行噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為10MPa，自細纖維不織布側噴射高壓水流進行絡合處理。接著進行與實施例1相同的帶電處理，獲得粗纖維不織布與細纖維不織布絡合成之纖維結構體。所得纖維結構體之各種評價結果示於表1。
[實施例6] (1)細纖維不織布之製作 將聚丙烯(MFR[230℃，21.18N荷重]=700g/10分鐘)100質量份，使用一般熔噴設備，以紡紗溫度215℃，空氣溫度215℃，空氣量0.4MPa、單孔噴出量0.1g/孔‧分鐘、孔徑0.3mm、孔間隔0.6mm(1行配置)、捕集距離70cm，進行熔噴紡紗，獲得細纖維不織布(單纖維之數平均纖維徑2.5μm，單位面積重10g/m 2，厚度0.11mm，表觀密度0.10g/cm 3)。
(2)粗纖維不織布與細纖維不織布之絡合處理 將實施例3(1)所得之粗纖維不織布與實施例6(1)所得之細纖維不織布重疊，載置於實施例1所用之多孔質支撐體上，以速度5.0m/分鐘於積層物之長度方向連續移送，同時使用沿著積層物之寬度方向以0.6mm間隔設置有孔徑0.10mm之孔口的1根噴嘴，自細纖維不織布側噴射水壓4.0MPa之高壓水流進行絡合處理。接著進行與實施例1相同的帶電處理，獲得粗纖維不織布與細纖維不織布絡合成之纖維結構體。所得纖維結構體之各種評價結果示於表1。
[比較例1] (1)細纖維不織布之製作 將聚丙烯(MFR[230℃，21.18N荷重]=700g/10分鐘)100質量份，使用一般熔噴設備，以紡紗溫度215℃，空氣溫度215℃，空氣流量10Nm 3/min、單孔噴出量0.036g/孔・分鐘、孔徑0.3mm、孔間隔0.75mm、捕集距離10cm，進行熔噴紡紗，獲得細纖維不織布(單纖維之數平均纖維徑1.2μm，單位面積重10g/m 2，厚度0.10mm，表觀密度0.10g/cm 3)。
(2)粗纖維不織布與細纖維不織布之絡合處理 將實施例1(1)所得之粗纖維不織布與比較例1(1)所得之細纖維不織布重疊，載置於實施例1所用之多孔質支撐體上，以速度5.0m/分鐘於積層物之長度方向連續移送，同時使用沿著積層物之寬度方向以0.6mm間隔設置有孔徑0.10mm之孔口的2根噴嘴(相鄰的噴嘴間距離20cm)，將自第1行的噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為2.0MPa，自第2行噴嘴噴射之高壓水流的水壓設為3.0MPa，自粗纖維不織布側噴射高壓水流進行絡合處理。接著進行與實施例1相同的帶電處理，獲得粗纖維不織布與細纖維不織布絡合成之纖維結構體。所得纖維結構體之各種評價結果示於表1。
[比較例2] (1)細纖維不織布之製作 將聚丙烯(MFR[230℃，21.18N荷重]=700g/10分鐘)100質量份，使用一般熔噴設備，以紡紗溫度215℃，空氣溫度215℃，空氣量0.4MPa、單孔噴出量0.1g/孔‧分鐘、孔徑0.3mm、孔間隔0.6mm(1行配置)、捕集距離30cm，進行熔噴紡紗，獲得細纖維不織布(單纖維之數平均纖維徑2.5μm，單位面積重10g/m 2，厚度0.11mm，表觀密度0.10g/cm 3)。
(2)粗纖維不織布與細纖維不織布之絡合處理 將實施例3(1)所得之粗纖維不織布與比較例2(1)所得之細纖維不織布重疊，載置於實施例1所用之多孔質支撐體上，以速度5.0m/分鐘於積層物之長度方向連續移送，同時使用沿著積層物之寬度方向以0.6mm間隔設置有孔徑0.10mm之孔口的1根噴嘴，自細纖維不織布側噴射水壓3.0MPa之高壓水流進行絡合處理。接著進行與實施例1相同的帶電處理，獲得粗纖維不織布與細纖維不織布絡合成之纖維結構體。所得纖維結構體之各種評價結果示於表1。
[比較例3] (1)細纖維不織布之製作 將聚丙烯(MFR[230℃，21.18N荷重]=700g/10分鐘)100質量份，使用一般熔噴設備，以紡紗溫度215℃，空氣溫度215℃，空氣量0.4MPa、單孔噴出量0.1g/孔‧分鐘、孔徑0.3mm、孔間隔0.6mm(1行配置)、捕集距離100cm，進行熔噴紡紗，獲得細纖維不織布(單纖維之數平均纖維徑2.5μm，單位面積重10g/m 2，厚度0.11mm，表觀密度0.10g/cm 3)。
(2)粗纖維不織布與細纖維不織布之絡合處理 將實施例3(1)所得之粗纖維不織布與比較例3(1)所得之細纖維不織布重疊，載置於實施例1所用之多孔質支撐體上，以速度5.0m/分鐘於積層物之長度方向連續移送，同時使用沿著積層物之寬度方向以0.6mm間隔設置有孔徑0.10mm之孔口的1根噴嘴，自細纖維不織布側噴射水壓4.0MPa之高壓水流進行絡合處理。接著進行與實施例1相同的帶電處理，獲得粗纖維不織布與細纖維不織布絡合成之纖維結構體。所得纖維結構體之各種評價結果示於表1。
Figure 02_image001
如表1所示，比較例1~3具有區域S、區域T及區域U之纖維填充率為SA+SB＞TA+TB＞UA+UB之關係，粗纖維A及細纖維B之填充率無特定關係，且細纖維B彼此之平均熔合點數不在特定範圍內，粉塵保持容量低。
另一方面，實施例1及2，係SB、TB及UB中SB最大，具有TA+TB＞SA+SB＞UA+UB之特定關係，且細纖維B彼此之平均熔合點數在特定範圍內。該等纖維結構體儘管使用具有與比較例1同等之平均纖維徑的粗纖維不織布及細纖維不織布而製造，但粉塵保持容量較比較例1高1.4倍以上。
又同樣地，實施例3~6係各區域之粗纖維A及細纖維B具有特定分佈，細纖維B彼此之平均熔合點數在特定範圍內。該等纖維結構體儘管使用具有與比較例2及3同等之平均纖維徑之粗纖維不織布及細纖維不織布而製造，但粉塵保持容量較比較例2及3高1.5倍以上。 [產業上之可利用性]
本發明之纖維結構體由於粉塵保持容量高，且長壽命，故可適當使用作為各種過濾片(特別是空氣過濾片、袋式過濾片、液體過濾片)等。例如，可使用作為口罩、各種空調用(建築物空調、無塵室、塗裝室等)、汽車工業用(車廂過濾片等)、一般家電用(空調、空氣清凈機、吸塵器等)等所用之過濾片。
如以上，雖已說明本發明之較佳實施形態，但在不脫離本發明主旨之範圍內，可進行各種追加、變更或刪除，該等亦包含於本發明之範圍內。
A:粗纖維A B:細纖維B 100:纖維結構體 101:細纖維群側 102:粗纖維群側 1~10:第1區域~第10區域 S:區域S T:區域T U:區域U Z:厚度方向
本發明可基於參考隨附圖式之以下較佳實施形態之說明，而更加明瞭。然而，實施形態及圖式僅係用以圖示及說明者，不應用以決定本發明之範圍。本發明之範圍係由隨附申請專利範圍而決定。圖式未必以一定比例尺顯示，基於顯示本發明原理而有誇大之情況。 [圖1]係實施例4之纖維結構體之剖面放大照片。 [圖2]係實施例4之纖維結構體之細纖維群側之表面放大照片。 [圖3]係用以說明本發明之一實施態樣之纖維結構體的各區域之剖面概念圖。

Claims (14)

  1. 一種纖維結構體，其係包含由單纖維之纖維徑超過5μm之纖維A構成之粗纖維群及由單纖維之纖維徑為5μm以下之纖維B構成之細纖維群，且具備前述粗纖維群與前述細纖維群絡合之絡合區域之纖維結構體， 將前述纖維結構體於厚度方向分成10等分，將自細纖維群側朝粗纖維群側設為第1區域~第10區域，將於表示第1區域~第3區域之區域S、表示第4區域~第7區域之區域T及表示第8區域~第10區域之區域U中存在之前述纖維A的填充率分別設為SA、TA及UA，將前述纖維B之填充率分別設為SB、TB及UB時， SB、TB及UB中SB為最大，且 TA+TB＞SA+SB＞UA+UB。
  2. 如請求項1之纖維結構體，其中纖維結構體之面方向100μm×100μm中，纖維B彼此之平均熔合點數為10個以下。
  3. 如請求項2之纖維結構體，其中前述纖維B彼此之熔合點係源自熔噴法。
  4. 一種纖維結構體，其係包含由單纖維之纖維徑超過5μm之纖維A構成之粗纖維群及由單纖維之纖維徑為5μm以下之纖維B構成之細纖維群，且具備前述粗纖維群與前述細纖維群絡合之絡合區域之纖維結構體， 纖維結構體之面方向100μm×100μm中，構成前述細纖維群之纖維B彼此之平均熔合點數為1.0個以上10.0個以下。
  5. 如請求項4之纖維結構體，其中前述纖維B彼此之熔合點係源自熔噴法。
  6. 如請求項4或5之纖維結構體，其中將前述纖維結構體於厚度方向分成10等分，將自細纖維群側朝粗纖維群側設為第1區域~第10區域，將於表示第1區域~第3區域之區域S、表示第4區域~第7區域之區域T及表示第8區域~第10區域之區域U中存在之前述纖維A的填充率分別設為SA、TA及UA，將前述纖維B之填充率分別設為SB、TB及UB時， SB、TB及UB中SB為最大，且 TA+TB＞SA+SB＞UA+UB。
  7. 如請求項1至6中任一項之纖維結構體，其係以前述纖維A形成之粗纖維不織布與以前述纖維B形成之細纖維不織布之絡合物。
  8. 如請求項1至7中任一項之纖維結構體，其中前述粗纖維群之單纖維之數平均纖維徑為5.5μm以上，前述細纖維群之單纖維之數平均纖維徑為4.5μm以下。
  9. 如請求項1至8中任一項之纖維結構體，其中單位面積重為15~180g/m 2。
  10. 如請求項1至9中任一項之纖維結構體，其係帶電。
  11. 如請求項1至10中任一項之纖維結構體，其捕集效率為60%以上。
  12. 如請求項1至11中任一項之纖維結構體，其中藉由捕集效率及壓力損失依據下述式算出之QF值為0.10以上， QF值=-ln(1-捕集效率(%)/100)/壓力損失(Pa)。
  13. 一種過濾片，其具備如請求項1至12中任一項之纖維結構體。
  14. 一種口罩，具備如請求項13之過濾片。
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