WO2013089213A1 - 混繊不織布と積層シート及びフィルター並びに混繊不織布の製造方法 - Google Patents

混繊不織布と積層シート及びフィルター並びに混繊不織布の製造方法 Download PDF

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WO2013089213A1
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哲人 黒田
裕二 井山
善和 矢掛
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東レ株式会社
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    • Y10T442/626—Microfiber is synthetic polymer

Definitions

  • the present invention relates to a mixed non-woven fabric mainly composed of fibers having different melting points, which is preferably used as a filter medium for an air filter.
  • Patent Document 1 As a method for achieving high collection efficiency in a filter medium using a nonwoven fabric, a technique for increasing the fineness of the fibers constituting the nonwoven fabric is known (see Patent Document 1). However, this method increases the pressure loss (pressure loss) of the filter medium as the filtration accuracy improves. When the pressure loss increases, there is a problem that energy required for air cleaning and filtration increases.
  • the electrification treatment is also called electret treatment, and is an extremely effective technique for increasing the collection efficiency of fine particles in the air (see Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4). With these techniques, the collection efficiency can be dramatically improved.
  • the demand for low pressure loss of the filter has been increasing year by year, and a technique for achieving further low pressure loss has been demanded.
  • Japanese Patent Publication No. 2002-151560 Japanese Patent Publication No. Sho 63-280408 Japanese Patent Publication No. 9-501604 Japanese Patent Publication No. 2002-249978 Japanese Patent Publication No. 2-104765 Japanese Patent Publication No. 2010-511488 Japanese Patent Publication No. 2009-545682 US Pat. No. 5,783,011 Japanese Patent Publication No. 11-131353 Japanese Patent Publication No. 07-082649 Japanese Patent Publication No. 2006-112025 Japanese Patent Publication No. 2005-171456 Japanese Patent Publication No. 6-93551
  • melt-blowing method as a method of promoting fiber cooling, there is a method of increasing the collection distance (distance between the nozzle discharge hole and the collector), and this method is adopted in the embodiment of Patent Document 7.
  • the melt blow method when the collection distance is increased, the entanglement between fibers increases and the effective surface area of the fibers decreases. In addition, spot weight tends to worsen.
  • Such a melt blown nonwoven fabric has a problem in that sufficient collection efficiency cannot be exhibited particularly under conditions with a small basis weight as used in an air filter.
  • Patent Document 11 Patent Document 12
  • Patent Document 13 in the different fineness mixed fiber nonwoven fabric including very thick fibers having a fiber diameter exceeding 10 ⁇ m, No combination of fiber diameter and raw material species that can reduce interfiber fusion has been shown.
  • an object of the present invention is to provide a mixed nonwoven fabric that has high collection efficiency and suppresses pressure loss, and can be suitably used particularly as a filter medium for an air filter.
  • the present inventors have found that a mixed fiber nonwoven fabric capable of solving the above-described problems can be obtained by selecting an appropriate raw material type, and the ratio of the fiber diameter and the number of fibers. That is, the present invention relates to a mixed fiber nonwoven fabric, which is a nonwoven fabric including at least two types of fibers having different melting points, wherein the low melting point fiber is constituted by the polyolefin resin component A, and at least a part of the high melting point fiber is the above-mentioned
  • the high melting point resin component B has a higher melting point than the polyolefin resin component A, and the number average fiber diameter of the high melting point fiber is larger than the number average fiber diameter of the low melting point fiber, and the fiber diameter is 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • One or more high-melting fibers are present in the cross section of the nonwoven fabric per cross-sectional length of 1.00 mm, and the number average fiber diameter of the whole fibers constituting the nonwoven fabric is in the range of 0.3 ⁇ m to 10 ⁇ m. To do.
  • the said nonwoven fabric is a nonwoven fabric manufactured by the melt blow method.
  • the number average fiber diameter of the low melting point fiber is 0.3 ⁇ m to 7.0 ⁇ m.
  • the high melting point fiber has a number average fiber diameter of 15 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the number of the low melting point fibers is 50 to 5000 times greater than the number of the high melting point fibers.
  • the nonwoven fabric is a non-woven fabric that has been charged.
  • a laminated sheet containing at least one layer of the mixed fiber nonwoven fabric can be used, and a filter including the mixed fiber nonwoven fabric or the laminated sheet can be used.
  • the polyolefin resin component A and the high melting point resin component B having melting points different from each other are discharged from separate discharge holes provided in the same die and mixed fiber spinning is performed.
  • the melting point of the high melting point resin component B has a melting point higher than the melting point of the polyolefin resin component A, and the melt viscosity of the high melting point resin component B is the polyolefin type at the spinning temperature during production. It is higher than the resin component A, and the apparent spinning speed of the fiber composed of the polyolefin resin component A is 20 to 500 times faster than the apparent spinning speed of the fiber composed of the high melting point resin component B. To do.
  • the present invention it is possible to obtain a mixed fiber nonwoven fabric exhibiting a high collection efficiency and a low pressure loss, and a filter having such performance made of the mixed fiber nonwoven fabric. Since the nonwoven fabric obtained by the present invention exhibits high collection efficiency, it has high particulate removal performance when used as a filter. Moreover, since the pressure loss is kept low, the filtration device can be operated with smaller energy.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention is a nonwoven fabric including at least two kinds of fibers having different melting points, the low melting point fiber is constituted by the polyolefin resin component A, and the high melting point fiber is the polyolefin resin component A. It is constituted by a high melting point resin component B having a higher melting point.
  • the low melting-point fiber which comprises the mixed fiber nonwoven fabric of this invention is comprised by the polyolefin resin component A as above-mentioned.
  • Polyolefin resins have a high volume resistivity and a low hygroscopic property, so that they have high chargeability and charge retention when fiberized.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention can achieve high collection efficiency by using a polyolefin resin component as a component of the low melting point fiber.
  • polyolefin resin used as component A examples include homopolymers such as polyethylene, polypropylene, polybutene, and polymethylpentene. Further, a copolymer obtained by copolymerizing different components with these homopolymers or two or more different polymer blends may be used. Among these, polypropylene and polymethylpentene are preferably used from the viewpoint of charge retention. Also, polypropylene is more preferably used from the viewpoint that it can be used at low cost.
  • the polyolefin resin component A it is preferable to use a component having a high melt flow rate (MFR) so that the ultrafine fiber can be easily spun.
  • MFR value at 230 ° C. and a 21.18N load condition is, for example, preferably 100 g / 10 min or more, and more preferably 500 g / 10 min or more.
  • MFR melt flow rate
  • an upper limit of MFR it is preferable that it is 2000 g / 10min or less. If the MFR exceeds this value, the melt viscosity at the time of spinning becomes too low, and there may be a problem in spinnability such as frequent occurrence of shot defects.
  • the high melting point fiber constituting the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention is constituted by the high melting point resin component B.
  • the high melting point resin component B a resin having a higher melting point than that of the polyolefin resin component A constituting the low melting point fiber is used.
  • the melting point here generally corresponds to a temperature at which an endothermic peak due to melting appears by measurement with a differential scanning calorimeter (DSC).
  • DSC differential scanning calorimeter
  • the melting point difference between the polyolefin resin component A and the high melting point resin component B is preferably 10 ° C. or more, more preferably 20 ° C. or more, and further preferably 30 ° C. or more. If the melting point difference between component A and component B is too small, solidification of very thick fibers will not proceed, and it will be difficult to obtain the effect of reducing inter-fiber fusion and fiber deformation, and the target low pressure loss cannot be achieved. There is. Moreover, as an upper limit of the melting
  • the melting point of the polyolefin resin component A is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, and more preferably 140 ° C. or higher. When the melting point of the polyolefin-based resin component A is lower than this value, durability and collection performance when the nonwoven fabric is used at a high temperature deteriorates.
  • the melting point of the high melting point resin component B is preferably 350 ° C. or lower, and more preferably 300 ° C. or lower. When the melting point of the high melting point resin component B is higher than this value, high heat resistance equipment is required for spinning.
  • the polymer species used as the high-melting point resin component B is not particularly limited as long as the melting point satisfies the above conditions, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polylactic acid. , Polycarbonate, polystyrene, polyphenylene sulfide, fluororesin, polystyrene elastomer, polyolefin elastomer, polyester elastomer, elastomer such as polyamide elastomer and polyurethane elastomer, and copolymers or mixtures thereof.
  • polyolefins such as polyethylene and polypropylene
  • polyesters such as polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate and polylactic acid.
  • polyolefins and polyesters are preferable, and polyesters are preferable because a desirable melting point range is easily obtained. Is more preferably used.
  • the polymer used for the high melting point resin component B it is not always necessary to use a polymer having high charge retention. Moreover, when performing a charging process, it is preferable that the polymer used for this high melting-point resin component B is a hydrophobic polymer. Examples of the hydrophobic polymer include polypropylene, polyester, and polystyrenes.
  • the melt viscosity at the spinneret temperature is higher than that of the polyolefin resin component A as the high melting point resin component B. It is preferable to use a larger resin.
  • a resin having a high melt viscosity as the high melting point resin component B, an extremely thick high melting point having a number average fiber diameter of 15 ⁇ m to 100 ⁇ m in a non-woven fabric made of ultrafine fibers having a number average fiber diameter of 0.3 ⁇ m to 10 ⁇ m. It becomes easy to achieve a state in which fibers are mixed.
  • Either or both of the polyolefin-based resin component A and the high-melting-point resin component B constituting the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention charging property, weather resistance, thermal stability, mechanical properties, coloring, surface properties, or Additives may be added to enhance and improve other properties.
  • an electret additive for the purpose of enhancing chargeability.
  • the electret additive preferably contains at least one selected from the group consisting of hindered amine compounds and triazine compounds.
  • hindered amine compounds include poly [(6- (1,1,3,3-tetramethylbutyl) imino-1,3,5-triazine-2,4-diyl) ((2,2,6,6- Tetramethyl-4-piperidyl) imino) hexamethylene ((2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino)] (manufactured by BASF Japan Ltd., “Kimasorb” (registered trademark) 944LD), Dimethyl succinate-1- (2-hydroxyethyl) -4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine polycondensate (manufactured by BASF Japan Ltd., “Tinuvin” (registered trademark) 622LD), And 2- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) -2-n-butylmalonate bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) (BASF ⁇ Yapan Ltd., "T
  • hindered amine compounds are particularly preferably used.
  • the content of the hindered amine compound and / or the triazine compound is preferably in the range of 0.1% by mass to 5.0% by mass with respect to the total mass of the nonwoven fabric, more preferably 0.5% by mass to 3.% by mass.
  • the range is 0% by mass, and more preferably in the range of 0.8% by mass to 2.0% by mass.
  • the hindered amine compound or the triazine compound is adhered in the range of 0.1% by mass to 5.0% by mass with respect to the total mass of the nonwoven fabric. .
  • additives such as heat stabilizers, weathering agents and polymerization inhibitors, which are generally used for non-woven fabrics of electret processed products, may be added to the nonwoven fabric.
  • the preferred mass ratio (%) of the polyolefin resin component A and the high melting point resin component B in the mixed nonwoven fabric of the present invention is 2:98 to 90:10.
  • the mass ratio (%) is more preferably 10:90 to 80:20, and further preferably 30:70 to 70:30.
  • the mass ratio (%) of the polyolefin-based resin component A constituting the low-melting fiber used in the present invention is less than 2
  • the fiber surface area in the nonwoven fabric is reduced, and the intended high collection efficiency can be achieved. difficult.
  • the mass ratio (%) of the high melting point resin component B constituting at least a part of the high melting point fiber of the present invention is less than 10
  • the effect of reducing fusion and fiber deformation due to the presence of the component B is sufficiently obtained. It is difficult to achieve the target low pressure loss.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention may contain components other than the polyolefin resin component A and the high melting point resin B as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the production method of the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention is not limited to a specific production method.
  • melt blow method, spun bond method, electrospinning method, and after entangled or mixed separately produced short fibers or long fibers The method of adhering as needed is mentioned.
  • the steps for producing the low melting point fiber and the high melting point fiber are not necessarily the same.
  • low melting point fiber is spun by electrospinning method
  • high melting point fiber is spun by melt blowing method
  • low melting point fiber is spun by melt blowing method
  • high melting point fiber is spun by melt blowing method
  • high melting point fiber is spun by spunbond method
  • low melting point fiber Two or more types of methods may be combined, such as a method of spinning a fiber by melt blowing and mixing by blowing short fibers separately produced as high melting point fibers.
  • a complicated process is not required, and a group of fine fibers having a number average fiber diameter of 0.3 ⁇ m to 7.0 ⁇ m and a group of thick fibers having a number average fiber diameter of 15 ⁇ m to 100 ⁇ m can be simultaneously produced by spinning.
  • a melt blow method Spinning conditions in the melt-blowing method include polymer discharge amount, nozzle temperature, pressurized air pressure, pressurized air temperature, etc., but by optimizing these spinning conditions, it has a desired fiber diameter and fiber number ratio.
  • a mixed fiber nonwoven fabric can be obtained.
  • a raw material having a low melt viscosity is used as the raw material for the low melting point fiber
  • a raw material having a high melt viscosity is used as the raw material for the high melting point fiber
  • the discharge amount of the polymer single hole from the discharge hole of the low melting point fiber is reduced.
  • the two types of fibers are more uniformly mixed.
  • a method of spinning a low melting point fiber and a high melting point fiber with different spinnerets and mixing them may be used.
  • the nonwoven fabric consisting of the low melting point fiber manufactured separately and the nonwoven fabric consisting of the high melting point fiber may be laminated
  • the ratio of the number of holes (pieces) of the die for discharging the low melting point fiber and the high melting point fiber is preferably 1:15 to 15: 1, more preferably. Is 1: 1 to 11: 1, more preferably 2: 1 to 7: 1.
  • the number of low-melting fiber discharge holes is small, it is difficult to achieve the ratio of the number of fibers that is preferred by the present invention.
  • the number of high-melting fiber discharge holes is too small compared to the number of low-melting fiber discharge holes, it is difficult to uniformly disperse the low-melting fibers on the plane of the mixed nonwoven fabric.
  • the two types of ejection holes may be alternately arranged, or may be arranged by a desired method instead.
  • the two ejection holes a and b can be arranged as abba, aabbbbaa, aaaabbbbaaa. From the viewpoint of obtaining a uniform nonwoven fabric, a form in which two types of discharge holes are alternately arranged is preferable. Moreover, you may provide the discharge hole of the 3rd fiber other than the low melting point fiber and the high melting point fiber as needed.
  • the apparent spinning speed of the fiber composed of the polyolefin resin component A is high. It is preferably 20 to 500 times faster than the apparent spinning speed of the fiber composed of the melting point resin component B. More preferably, it is 40 times to 200 times, and still more preferably 50 times to 100 times.
  • the apparent spinning speed is calculated by the following equation.
  • the apparent spinning speed is the same as the method for calculating the spinning speed used in general melt spinning, but when the fiber is spun by the melt blow method, it does not necessarily match the actual spinning speed. do not do.
  • Increasing the difference in apparent spinning speed among fibers discharged from the same die can be achieved by increasing the difference in melt viscosity of the resin raw materials used.
  • the collection distance (distance between the nozzle discharge hole and the collector, DCD) is preferably in the range of 5 cm to 30 cm, more preferably 10 cm to 25 cm. .
  • the collection distance increases, the entanglement between the spun fibers increases, and the fiber surface area that effectively functions as a filter decreases.
  • the unevenness of the fabric weight of the nonwoven fabric also deteriorates, it becomes unsuitable as a filter medium.
  • the collection distance is too small, the fibers are formed without sufficiently solidifying the fibers, so that the inter-fiber fusion increases, resulting in a decrease in the fiber surface area and an increase in pressure loss.
  • a drum system for example, a drum system, a conveyor system, a system combining drum conveyors as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-168903, and US Pat. No. 5,783,010 are disclosed.
  • a cylindrical filter-like collector or the like can be used.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention achieves high filter performance by mixing at least two types of fibers having different average fiber diameters. Although this mechanism is not clear, it is estimated as follows. Of the two types of fibers, the low melting point fibers having a small average fiber diameter have a function of improving the collection efficiency in the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention. Moreover, the high melting point fiber having a large average fiber diameter mainly bears the low pressure loss function in the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention. Since the low melting point fiber having a small average fiber diameter has a large specific surface area, the particles can be efficiently collected on the fiber surface. Large voids are formed between the low melting point fibers by mixing the high melting point fibers having a large average fiber diameter in the low melting point fiber network.
  • the presence of the inter-fiber gap improves the air permeability of the nonwoven fabric and reduces the pressure loss. In order to exhibit this effect more efficiently, it is preferable that the two types of fibers are in a uniformly mixed state over the thickness direction of the nonwoven fabric.
  • the average fiber diameter of the fiber refers to the number average fiber diameter, by taking a micrograph of the nonwoven fabric surface or cross-section, measuring the fiber diameter of the fibers present in the image, and calculating the average value Obtainable.
  • said fiber diameter means the diameter when the cross-sectional shape of a fiber is a perfect circle. When the fiber is not a perfect circle, it means the longest diameter when the fiber has a cross section perpendicular to the axial direction.
  • a preferred number average fiber diameter of the low melting point fiber is 0.3 ⁇ m to 7.0 ⁇ m, more preferably 0.5 ⁇ m to 3.0 ⁇ m, and still more preferably 1.0 ⁇ m to 2.0 ⁇ m. When the number average fiber diameter is large, the specific surface area of the fiber becomes small, and sufficient particle collecting ability may not be obtained. It is a more preferable aspect that the low melting point fiber is charged for the purpose of improving the collection efficiency.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention contains one or more high melting point fibers having a fiber diameter of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m per 1.00 mm of the nonwoven fabric cross section. More preferably, it is 3 or more, and more preferably 10 or more.
  • the number of fibers per 1.00 mm of the nonwoven fabric cross section is the number of fibers per cross section length of the fiber passing through each cross section by observing two nonwoven fabric cross sections orthogonal to the nonwoven fabric surface and orthogonal to each other with various microscopes. It can be obtained by measuring and further averaging the values of the respective cross sections.
  • the high melting point fiber does not contain a fiber having a diameter of 20 ⁇ m or more, the effect of supporting the gap between the fibers becomes small. Further, when the number of high melting point fibers having a fiber diameter of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m contained per 1 mm in cross section of the mixed fiber nonwoven fabric is less than 1, the effect of supporting the voids between the fibers is reduced.
  • the preferred number average fiber diameter of the high melting point fiber is 15 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m to 50 ⁇ m, and still more preferably 20 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the number average fiber diameter of the high melting point fibers is smaller than this, the effect of supporting the voids between the fibers may be reduced.
  • the number average fiber diameter of the high melting point fiber is larger than this, a large amount of resin raw material is required to form the high melting point fiber, which may be economically disadvantageous.
  • the number average fiber diameter of the entire fibers constituting the nonwoven fabric is in the range of 0.3 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 0.5 ⁇ m to 7.0 ⁇ m, and more preferably 0.8 ⁇ m. 5 ⁇ m to 2.0 ⁇ m.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention has a configuration in which the number of low melting point fibers having a smaller number average fiber diameter is overwhelmingly larger than the number of high melting point fibers having a fiber diameter of 20 ⁇ m or more. For this reason, the average fiber diameter in the whole nonwoven fabric becomes small.
  • the fiber diameter and the number of fibers of the low-melting fiber and high-melting fiber so that the number average fiber diameter of the entire fibers constituting the nonwoven fabric falls within this range, a mixture that achieves both low pressure loss and high collection efficiency.
  • a fine nonwoven fabric can be obtained.
  • the number average fiber diameter of all the fibers constituting the mixed fiber nonwoven fabric is larger than this value, the specific surface area of the fiber becomes small, and sufficient collection efficiency cannot be obtained. Moreover, when it becomes smaller than this range, a pressure loss will increase.
  • the high melting point fiber is constituted by a high melting point resin component B having a higher melting point than the polyolefin resin component A.
  • the high melting point fiber may contain other components as long as the high melting point resin component B is included in a part of the fiber as long as the effects of the present invention are not lost.
  • a high-melting-point resin component B is used as a core and another resin component C is used as a sheath, and a composite fiber, or a high-melting-point resin component B is used as a sheath, and another resin component C is used as a core.
  • a composite fiber may be used.
  • at least an effect of suppressing fiber deformation can be obtained as an effect of the high melting point fiber.
  • at least an effect of suppressing interfiber fusion can be obtained as an effect of the high melting point fiber.
  • a polyolefin resin component A and a high melting point resin component B may be combined, or a polyolefin resin component A, a high melting point resin component B and another component C may be combined.
  • the composite shape in addition to the core-sheath type, other known composite forms including a composite form such as a side-by-side type, an eccentric core-sheath type, and a sea-island type can be used.
  • the cross-sectional shape of the high melting point fiber can take an arbitrary shape, and may be a triangular shape, a Y shape, a flat shape, a multileaf shape, a flat shape or the like in addition to the round shape.
  • the number of low melting point fibers is preferably 50 times to 5000 times the number of high melting point fibers, more preferably 60 times to 1000 times, still more preferably 90 times to 500 times.
  • the ratio of the number of fibers is an average value of the ratio of the number of fibers passing through the cross sections when taking two cross sections orthogonal to the nonwoven fabric surface and orthogonal to each other in the mixed nonwoven fabric. Can be obtained by measuring.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention has a configuration in which the low melting point fibers having a small fiber diameter are overwhelmingly larger than the high melting point fibers having a large fiber diameter
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention includes very thick fibers of 20 ⁇ m or more.
  • the specific surface area of the nonwoven fabric can be increased. Thereby, high collection efficiency can be achieved.
  • the number of low melting point fibers is extremely large compared to the number of high melting point fibers, and the number average fiber diameter of the high melting point fibers is extremely large compared to the number average fiber diameter of the low melting point fibers.
  • the low melting point fiber occupies most of the surface area of the mixed fiber nonwoven fabric. For this reason, when a mixed fiber nonwoven fabric is charged, even if the high melting point fiber contains a component having low charge retention, the nonwoven fabric as a whole can have high chargeability and charge retention.
  • the present invention can bring out high filter performance while containing a resin component having a high melting point.
  • various methods may be used as a method for discriminating both fibers. it can. For example, by using the difference in melting point between two types of fibers and the difference in resistance to chemicals, only one of the fibers disappears, and the remaining fibers can be measured using various microscopes such as an optical microscope and a scanning electron microscope. A measuring method can be used.
  • fiber components are identified using techniques that can analyze the material distribution in various microregions, such as microscopic Raman spectroscopy, microinfrared spectroscopy, electron microanalyzer, and time-of-flight secondary ion mass spectrometry. You may use the method of measuring while.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention in order to confirm that the number average fiber diameter of the high melting point fiber is larger than the number average fiber diameter of the low melting point fiber, the mixed fiber nonwoven fabric is heated at a temperature between the melting points of the two components. It is possible to take a method in which the number average fiber diameter of the whole nonwoven fabric when heat-treated and the low melting point fibers are melted is compared with the average fiber diameter before the heat treatment.
  • the basis weight of the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention is preferably 5 g / m 2 or more, more preferably 10 g / m 2 or more, and 15 g / m 2 or more when used as a filter medium for an air filter. Is a more preferred embodiment.
  • a mixed non-woven fabric having a basis weight that is too small may cause a problem in the transportability of the non-woven fabric during production because the strength decreases.
  • the basis weight of the mixed fiber nonwoven fabric is preferably 1000 g / m 2 or less, more preferably 200 g / m 2 or less, and 40 g / m 2 or less when used as a filter medium for an air filter. Is a more preferred embodiment.
  • a mixed non-woven fabric having an excessive basis weight is disadvantageous in terms of production cost.
  • the number of high melting point fibers having a fiber diameter of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m per unit cross-sectional length / weight per unit area should be 0.10 (lines ⁇ m 2 / (g ⁇ mm)) or more. More preferably, it is 0.20 (main ⁇ m 2 / (g ⁇ mm)) or more, and further preferably 0.30 (main ⁇ m 2 / (g ⁇ mm)) or more.
  • the number of fibers per unit cross section / weight is defined by the following formula. If the number of high melting point fibers having a fiber diameter of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m per unit cross section / weight is too small, the effect of the high melting point fibers cannot be obtained over the entire surface of the nonwoven fabric.
  • the blended nonwoven fabric of the present invention is preferably subjected to electrification treatment (electret treatment).
  • electrification treatment electrot treatment
  • an electret nonwoven fabric sheet is used, further low pressure loss and high collection efficiency can be obtained due to the electrostatic adsorption effect.
  • the method of electretization is not specifically limited, When obtaining the nonwoven fabric which has high performance, the method of electretizing by drying after giving water to a nonwoven fabric is used preferably.
  • a method for imparting water to a mixed fiber nonwoven fabric a method of spraying a water jet or water droplet at a pressure sufficient to allow water to penetrate into the nonwoven fabric, or a mixed fiber nonwoven fabric after or while applying water
  • a method of allowing water to penetrate into the nonwoven fabric by sucking from one side of the fiber a method of immersing the mixed fiber nonwoven fabric in a mixed solution of water and a water-soluble organic solvent such as isopropyl alcohol, ethyl alcohol, and acetone and allowing water to penetrate into the nonwoven fabric
  • the electretization method is not limited to these ranges.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention exhibits high collection efficiency suitable for use as a filter medium.
  • the value of the collection efficiency after the charging treatment is preferably such that the collection efficiency of 0.3 ⁇ m to 0.5 ⁇ m polystyrene particles in the air at a wind speed of 4.5 m / min is 90.00% or more. It is more preferably 00% or more, and further preferably 99.90% or more.
  • a mixed fiber nonwoven fabric having a collection efficiency of 99.90% or more can be suitably used as a filter medium for a high-precision air filter.
  • the collection efficiency correlates with the basis weight.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention preferably has a collection efficiency corresponding to a basis weight of 10 g / m 2 calculated by the following formula of 50.0% or more, more preferably 75.0% or more, A more preferable embodiment is 90.0% or more.
  • the higher the collection efficiency corresponding to a basis weight of 10 g / m 2 the smaller the basis weight that achieves the target collection efficiency, which is advantageous in terms of cost.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention is characterized in that high collection efficiency can be achieved with low pressure loss.
  • QF value defined by the following equation is preferably at 0.10 Pa -1 or more, more preferably 0.13 Pa -1 or more, at 0.16 Pa -1 or higher Is a more preferred embodiment. The larger the QF value, the same collection efficiency can be achieved with lower pressure loss.
  • the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention may be laminated with other sheets to form a laminated fiber nonwoven fabric.
  • a non-woven fabric sheet and a sheet having higher rigidity than the laminated sheet to improve product strength, or to use in combination with a sheet having functionalities such as deodorization and antibacterial.
  • the laminating method is not particularly limited, and examples thereof include a method of bonding two types of non-woven fabrics using an adhesive, and a method of laminating by a melt blow method on a non-woven sheet manufactured by a production method other than the melt blow method.
  • a method of bonding two types of non-woven fabrics there are a method of spraying moisture-curing urethane resin by a spray method, a method of spraying thermoplastic resin and heat-fusible fiber, and bonding them through a heat path.
  • a method will not be specifically limited if a nonwoven fabric can be bonded together.
  • the mixed use nonwoven fabric of the present invention is mainly used for a filter, a laminating method that causes an increase in pressure loss is not preferable.
  • the spray method using a moisture-curable urethane resin is a preferable method because it can bond two non-woven fabrics without pressing, so that the increase in pressure loss at the time of bonding is small.
  • a mixed fiber nonwoven fabric having low pressure loss and high collection efficiency can be obtained, and this mixed fiber nonwoven fabric can be suitably used as a filter medium, particularly for an air filter. That is, the mixed fiber nonwoven fabric of the present invention can be used as a filter medium.
  • This filter medium is suitable for high-performance applications of air filters in general, especially air-conditioning filters, air purifier filters, and automobile cabin filters, but the application range is not limited thereto.
  • a dust storage box 2 is connected to an upstream side of a sample holder 1 for setting a measurement sample M, and a flow meter 3, a flow rate adjusting valve 4 and a blower 5 are connected to a downstream side.
  • the particle counter 6 is used in the sample holder 1, and the number of dusts on the upstream side and the number of dusts on the downstream side of the measurement sample M can be measured via the switching cock 7.
  • the sample holder 1 includes a pressure gauge 8 and can read a static pressure difference between the upstream and downstream of the measurement sample M.
  • a 0.309 U 10% polystyrene solution manufactured by Nacalai Tesque
  • the measurement sample M is set in the sample holder 1, the air volume is adjusted by the flow rate adjusting valve 4 so that the filter passing speed is 4.5 m / min, and the dust concentration is 10,000 to 40,000 pieces / 2.83.
  • Collection efficiency (%) [1- (d / D)] ⁇ 100
  • d The total number of downstream dusts measured three times
  • D The total number of upstream dusts measured three times The higher the collection of non-woven fabric, the lower the number of downstream dusts, and the higher the collection efficiency value.
  • the pressure loss was obtained by reading the static pressure difference between the upstream and downstream of the sample M at the time of measuring the collection efficiency with the pressure gauge 8. The average value of the five measurement samples was taken as the final pressure loss.
  • the QF value which is an index of filtration performance, is calculated by the following equation using the collection efficiency and pressure loss. The lower the pressure loss and the higher the collection efficiency, the higher the QF value, indicating better filtration performance.
  • PP polypropylene
  • MFR 860 g / 10 min
  • PBT Polybutylene terephthalate
  • Two extruders and gear pumps, melt blow nozzle for mixed fiber spinning provided with two types of discharge holes a and b (a hole diameter: 0.25 mm, b hole diameter: 0.6 mm, a hole number: 95 holes, b hole number : 20 holes, cap width 150 mm, aa hole pitch: 1 mm, ab hole pitch: 2 mm, hole arrangement: 5 a holes are inserted between b holes and arranged in a line), a compressed air generator, and
  • the melt blown nonwoven fabric was manufactured using the apparatus which consists of an air heater, a collection conveyor, and a winder.
  • the resin pellets of the above component A and the resin pellets of the above component B are respectively charged and heated and melted at a temperature of 280 ° C., and the gear pump is mass ratio (%) of the above component A: component B.
  • the gear pump is mass ratio (%) of the above component A: component B.
  • the above-mentioned component A and component B were respectively introduced into the a-hole and the b-hole of the melt blow nozzle for mixed fiber spinning, and 0.15 g / min / hole and 1.02 g / min, respectively.
  • a single hole discharge amount of holes was discharged at a nozzle temperature of 280 ° C.
  • the discharged polymer was thinned with pressurized air at a pressure of 0.05 MPa and a temperature of 300 ° C., and sprayed onto a collecting conveyor installed at a distance of 20 cm from the die discharge hole to form a sheet.
  • the collection conveyor speed was adjusted to obtain a mixed nonwoven fabric with a basis weight of 30 g / m 2 .
  • the mixed fiber nonwoven fabric obtained in Example 1 was heat-treated for 5 minutes using a hot air dryer at a temperature of 175 ° C. to melt polypropylene (PP) fibers. About this nonwoven fabric, the number average fiber diameter and the number of fibers were measured, and it was set as the number average fiber diameter of the high melting point fiber. Next, the mixed fiber nonwoven fabric obtained in Example 1 was treated with 2-chlorophenol to dissolve polybutylene terephthalate (PBT) fibers. About this nonwoven fabric, the number average fiber diameter and the number of fibers were measured to obtain the number average fiber diameter of the low melting point fibers.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • Example 1 the mixed fiber nonwoven fabric obtained in Example 1 was impregnated with a mixed aqueous solution having a mass ratio of pure water / isopropanol of 70/30, and then naturally dried to obtain an electret meltblown mixed fiber nonwoven fabric. .
  • the characteristic values of this electret meltblown mixed nonwoven fabric were measured and are shown in Table 1.
  • a nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1, except that / min / hole, the pressurized air temperature was 305 ° C., and the pressurized air pressure was 0.06 MPa.
  • the mixed fiber nonwoven fabric obtained in Example 2 was heat-treated for 5 minutes using a hot air dryer at a temperature of 175 ° C. to melt polypropylene (PP) fibers. About this nonwoven fabric, the number average fiber diameter and the number of fibers were measured, and it was set as the number average fiber diameter of the high melting point fiber. Next, the mixed fiber nonwoven fabric obtained in Example 2 was treated with 2-chlorophenol to dissolve polybutylene terephthalate (PBT) fibers. About this nonwoven fabric, the number average fiber diameter and the number of fibers were measured to obtain the number average fiber diameter of the low melting point fibers.
  • the nonwoven fabric obtained in Example 2 was electret-treated by the same method as in Example 1, and the characteristic values were measured and shown in Table 1.
  • Example 3 As the high melting point resin component B, a polyethylene terephthalate (PET) resin (melting point: 230 ° C.) containing 0.3% by mass of titanium oxide copolymerized with 11 mol% of isophthalic acid is used, and the polyolefin resin component A and the high melting point resin are used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the mass ratio (%) of component B was 41:59
  • the single hole discharge rate of hole b was 1.01 g / min / hole
  • the pressurized air temperature was 305 ° C.
  • a nonwoven fabric was produced.
  • the mixed fiber nonwoven fabric obtained in Example 3 was heat-treated for 5 minutes using a hot air dryer at a temperature of 175 ° C. to melt the polypropylene (PP) fibers. About this nonwoven fabric, the number average fiber diameter and the number of fibers were measured, and it was set as the number average fiber diameter of the high melting point fiber. Next, the mixed fiber nonwoven fabric obtained in Example 3 was treated with 2-chlorophenol to dissolve polyethylene terephthalate (PET) fibers. About this nonwoven fabric, the number average fiber diameter and the number of fibers were measured to obtain the number average fiber diameter of the low melting point fibers. The nonwoven fabric obtained in Example 3 was electret-treated by the same method as in Example 1, and the characteristic values were measured and shown in Table 1.
  • PP polypropylene
  • Example 4 Polymethylpentene resin (melting point: 235 ° C., TPX (registered trademark) DX820, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) is used as the high melting point resin component B, and the mass ratio (%) between the polyolefin resin component A and the high melting point resin component B was made 40:60, the non-woven fabric was manufactured by the same method as in Example 1 except that the single hole discharge rate of the hole b was 1.05 g / min / hole and the pressurized air temperature was 305 ° C.
  • TPX registered trademark
  • DX820 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • the cross section of the nonwoven fabric obtained in Example 4 was observed with a scanning electron microscope.
  • the fiber diameter of the ejection fiber group from the hole a was less than 10 ⁇ m
  • the fiber diameter of the ejection fiber group from the hole b was 10 ⁇ m. It was confirmed that the fiber diameter distribution was clearly different from the above. Based on this, the number average fiber diameter and the number of fibers were measured for a fiber group having a fiber diameter of less than 10 ⁇ m and a fiber group having a fiber diameter of 10 ⁇ m or more.
  • the nonwoven fabric obtained in Example 4 was electret-treated by the same method as in Example 1, and the characteristic values were measured and shown in Table 1.
  • the cross section of the nonwoven fabric obtained in Comparative Example 1 was observed with a scanning electron microscope.
  • the fiber diameter of the ejection fiber group from the hole a was less than 10 ⁇ m
  • the fiber diameter of the ejection fiber group from the hole b was 10 ⁇ m. It was confirmed that the fiber diameter distribution was clearly different from the above. Based on this, the number average fiber diameter and the number of fibers were measured for a fiber group having a fiber diameter of less than 10 ⁇ m and a fiber group having a fiber diameter of 10 ⁇ m or more.
  • the nonwoven fabric obtained in Comparative Example 1 was electret-treated by the same method as in Example 1, and then the characteristic values were measured and shown in Table 1.
  • a non-woven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that 39 g / min / hole, the nozzle temperature was 255 ° C., the pressurized air pressure was 0.15 MPa, and the pressurized air temperature was 265 ° C.
  • the cross section of the nonwoven fabric obtained in Comparative Example 2 was observed with a scanning electron microscope.
  • the fiber diameters of the ejected fiber from the hole a and the ejected fiber from the hole b were close to each other, and it was impossible to determine which fiber was from the observation photograph. For this reason, the number average fiber diameters of the two types of fibers could not be measured respectively. Further, fibers having a fiber diameter exceeding 20 ⁇ m were not observed.
  • the nonwoven fabric obtained in Comparative Example 2 was electret treated by the same method as in Example 1, and then the characteristic values were measured and shown in Table 1.
  • Example 1 polypropylene having a melting point of 163 ° C. was prepared by adjusting two kinds of raw materials, discharge amount, pressurized air pressure, nozzle temperature, etc. using a mixed fiber melt blow spinning facility.
  • a mixed fiber nonwoven fabric comprising a mixture of fibers having a number average fiber diameter of 1.5 ⁇ m and a fiber having a number average fiber diameter of 25 ⁇ m composed of polybutylene terephthalate having a melting point of 225 degrees was obtained.
  • Example 2 a mixture of fibers having a number average fiber diameter of 1.8 ⁇ m composed of polypropylene having a melting point of 163 ° C.
  • Example 3 a mixture of fibers having a number average fiber diameter of 1.2 ⁇ m composed of polypropylene having a melting point of 163 ° C. and fibers having a number average fiber diameter of 29 ⁇ m composed of copolymerized polyethylene terephthalate having a melting point of 230 ° C.
  • the resulting mixed fiber nonwoven fabric was obtained.
  • Example 4 it consists of a mixture of a fiber having a number average fiber diameter of 1.3 ⁇ m composed of polypropylene having a melting point of 163 ° C. and a fiber having a number average fiber diameter of 66 ⁇ m composed of polymethylpentene having a melting point of 235 degrees.
  • a mixed fiber nonwoven fabric was obtained.
  • each of the mixed fiber nonwoven fabrics obtained in Examples 1 to 4 exhibited high collection efficiency and low pressure loss.
  • the non-woven fabric shown in Comparative Example 1 was a non-woven fabric with large fusion between fibers and a large pressure loss because thick fibers having a fiber diameter of 20 ⁇ m to 100 ⁇ m did not contain a high melting point component.
  • the nonwoven fabric shown by the comparative example 2 does not contain the fiber of a fiber diameter 20 micrometers or more and 100 micrometers or less in a nonwoven fabric, and does not contain a high melting point fiber, it was not able to achieve sufficient collection efficiency.
  • the pressure loss is determined by specifying the number average fiber diameters of fine fibers and thick fibers and the components of the respective fibers.

Abstract

　圧力損失が低いうえに捕集効率に優れる混繊不織布、特にエアフィルターに好適に用いることができる混繊不織布およびそれを用いた濾材を提供する。　互いに異なる融点を持つ少なくとも２種類の繊維を含む不織布である。低融点繊維はポリオレフィン系樹脂成分Ａによって構成されており、高融点繊維はポリオレフィン系樹脂成分Ａよりも高い融点をもつ高融点樹脂成分Ｂによって構成されている。高融点繊維の数平均繊維径は低融点繊維の数平均繊維径よりも大きい。繊維径２０μｍ～１００μｍの高融点繊維は、不織布の断面に、断面長１．００ｍｍあたり１本以上存在する。不織布を構成する繊維全体の数平均繊維径は、０．３μｍ～１０μｍの範囲にある。

Description

混繊不織布と積層シート及びフィルター並びに混繊不織布の製造方法
　本発明は、主にエアフィルターの濾材として好適に用いられる、異なる融点を持つ繊維からなる混繊不織布に関するものである。
　近年、大気汚染や感染症の流行が問題となる中で、健康的な生活を送りたいというニーズから、空気清浄機や自動車用キャビンフィルター等の需要が高まっている。これらに共通して用いられているのが、不織布等で構成されるエアフィルター濾材によって、空気中の塵埃を除去する技術である。そして、これらのエアフィルター濾材には、高い捕集効率が求められる。
　不織布を用いた濾材において、高い捕集効率を達成する方法としては、不織布を構成する繊維の細繊度化を進める技術が知られている（特許文献１参照。）。しかしながら、この方法では、濾過精度の向上とともに、濾材の圧力損失（圧損）が増大する。圧力損失が大きくなると、空気清浄や濾過に必要なエネルギーが増大するという課題があった。
　この課題の解決方法として、繊維に帯電処理を施す方法が広く知られている。帯電処理は、エレクトレット処理とも呼ばれ、特に空気中の微小粒子の捕集効率を高めるのに極めて効果的な手法である（特許文献２、特許文献３および特許文献４参照。）。これらの技術によって、捕集効率を飛躍的に向上させることができる。しかしながら、フィルターの低圧損化への要求は年々高まっており、さらなる低圧損化を達成する技術が求められていた。
　この低圧損化を進めるための技術として、異なる繊維径を持つ２種類以上の帯電繊維を混合した不織布を濾材として用いる方法が提案されている（特許文献５、特許文献６および特許文献７参照。）。また、帯電繊維以外についても、繊維径の異なる繊維を組み合わせることによりフィルター性能を向上させる提案がなれている（特許文献８および特許文献９参照。）。これらの中でも、上記の特許文献７の提案においては、繊維径が１０μｍ以下の極細繊維と、繊維径が１０μｍを超えるより大きいサイズの繊維を混合したメルトブロー不織布を、マスクやフィルターに用いるうえで、不織布としての好適なシート成形性と通気性を持つとしている。
　また、複数の素材成分からなる混繊メルトブロー不織布を製造する方法は、各種知られている。フィルター用途を目的とした例としては、一方の繊維を融解させることによって不織布の耐久性を高める方法がある（特許文献１０参照。）。また、フィルター用途を主目的としたものではないが、同様の製造方法を用いている例としては、エラストマーからなる繊維を混繊することによって、不織布の伸縮性や風合いを改善する提案が挙げられる（特許文献１１、特許文献１２および特許文献１３参照。）。
日本特許公開番号第２００２－２０１５６０号公報 日本特許公開番号第昭６３－２８０４０８号公報 日本特許公表番号第平９－５０１６０４号公報 日本特許公開番号第２００２－２４９９７８号公報 日本特許公開番号第平２－１０４７６５号公報 日本特許公表番号第２０１０－５１１４８８号公報 日本特許公表番号第２００９－５４５６８２号公報 米国特許５７８３０１１号明細書 日本特許公開番号第平１１－１３１３５３号公報 日本特許公開番号第平０７－０８２６４９号公報 日本特許公開番号第２００６－１１２０２５号公報 日本特許公開番号第２００５－１７１４５６号公報 日本特許公開番号第平６－９３５５１号公報
　上記の特許文献７に示されている提案では、２種類の繊維を同一の成分によって紡糸している。このような条件で紡糸される、繊維径が１０μｍを超える極太繊維は、同時に紡糸される極細繊維にくらべて、冷却速度が遅くなる。冷却不足の繊維は、繊維同士が融着し繊維の表面積を減少させる。また、繊維がコレクタに着地した際に、繊維が形状を保てないため、不織布内の繊維間空隙も小さくなる。このため不織布は、極太繊維の混繊による低圧損と極細繊維による高捕集効果を、十分に発揮することができないという課題があった。
　そこでメルトブロー法において、繊維冷却を促進する方法としては、捕集距離（口金吐出孔とコレクタ間の距離）を大きくとる方法があり、特許文献７の実施例ではこの方法を採用している。しかしながら、メルトブロー法において、捕集距離を大きくすると、繊維同士の絡みあいが増え繊維の有効な表面積が減少する。また、目付の斑も悪化する傾向となる。このようなメルトブロー不織布は、特にエアフィルターに用いられるような目付の小さい条件では、十分な捕集効率を発揮できないという課題があった。
　また、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２および特許文献１３に示されている多成分混繊メルトブロー不織布に関する提案においても、繊維径が１０μｍを超える極太繊維を含む異繊度混繊不織布において、繊維間融着を低減し得る繊維径と原料種の組合せは示されていなかった。
　さらに、エレクトレットフィルターとして用いられるメルトブロー不織布に、帯電性と電荷保持性の低い異種ポリマーを混繊した場合、不織布全体としての帯電性能が低下し、高い捕集効率を達成できないという課題があった。
　そこで本発明の目的は、高い捕集効率を持ちながら、圧損を低く抑えた、特にエアフィルターの濾材として好適に用いることのできる混繊不織布を提供することにある。
　本発明者らは、鋭意研究の結果、適切な原料種と、繊維径および繊維本数の割合を選択することによって、前記の課題を解決し得る混繊不織布が得られることを見出した。
　即ち本発明は混繊不織布に関し、互いに異なる融点を持つ２種類の繊維を少なくとも含む不織布であって、低融点繊維はポリオレフィン系樹脂成分Ａによって構成されており、高融点繊維の少なくとも一部は前記ポリオレフィン系樹脂成分Ａよりも高い融点をもつ高融点樹脂成分Ｂによって構成されており、前記高融点繊維の数平均繊維径が前記低融点繊維の数平均繊維径よりも大きく、繊維径２０μｍ～１００μｍの高融点繊維が、前記不織布の断面に、断面長１．００ｍｍあたり１本以上存在し、前記不織布を構成する繊維全体の数平均繊維径が０．３μｍ～１０μｍの範囲にあることを特徴とする。
　本発明の混繊不織布の好ましい態様によれば、前記の不織布はメルトブロー法によって製造された不織布である。
　本発明の混繊不織布の好ましい態様によれば、前記の低融点繊維の数平均繊維径は０．３μｍ～７．０μｍである。
　本発明の混繊不織布の好ましい態様によれば、前記の高融点繊維の数平均繊維径は１５μｍ～１００μｍである。
　本発明の混繊不織布の好ましい態様によれば、前記の低融点繊維の本数が、前記の高融点繊維の本数に対して５０倍～５０００倍多いことである。
　本発明の混繊不織布の好ましい態様によれば、前記の不織布は帯電処理されている不織布である。
　本発明においては、前記の混繊不織布を少なくとも１層含有する積層シートとすることができ、また、前記の混繊不織布または前記の積層シートを含むフィルターとすることができる。
　また、本発明の混繊不織布の製造方法は、互いに異なる融点を有するポリオレフィン系樹脂成分Ａと高融点樹脂成分Ｂとを、同一ダイに設けられた別々の吐出孔から吐出し、混繊紡糸する方法であって、前記高融点樹脂成分Ｂの融点が前記ポリオレフィン系樹脂成分Ａの融点よりも高い融点を有し、製造時の紡糸温度において、前記高融点樹脂成分Ｂの溶融粘度が前記ポリオレフィン系樹脂成分Ａよりも高く、前記ポリオレフィン系樹脂成分Ａからなる繊維の見かけの紡糸速度が、前記高融点樹脂成分Ｂからなる繊維の見かけの紡糸速度に比べ、２０倍～５００倍早いことを特徴とする。
　本発明によれば、高い捕集効率を示しながら圧力損失を低く抑えた混繊不織布、およびその混繊不織布からなるかかる性能を備えたフィルターが得られる。本発明によって得られる不織布は、高い捕集効率を示すため、フィルターとして用いたときに高い微粒子の除去性能を有する。また、圧力損失が低く抑えられているため、濾過装置をより小さいエネルギーで運転することができる。
捕集効率および圧力損失の測定装置を示す概略フロー図である。
　次に、本発明の混繊不織布の実施の形態について説明する。
　本発明の混繊不織布は、互いに異なる融点を持つ２種類の繊維を少なくとも含む不織布であって、低融点繊維はポリオレフィン系樹脂成分Ａによって構成されており、高融点繊維はそのポリオレフィン系樹脂成分Ａよりも高い融点をもつ高融点樹脂成分Ｂによって構成されている。
　本発明の混繊不織布を構成する低融点繊維は、上記のとおりポリオレフィン系樹脂成分Ａによって構成される。
　ポリオレフィン系樹脂は、体積抵抗率が高く、また吸湿性が低いため、繊維化したときの帯電性および電荷保持性が強い。この効果のため、低融点繊維の成分としてポリオレフィン系樹脂成分を使用することにより、本発明の混繊不織布は高い捕集効率を達成することができる。
　成分Ａとして用いられるポリオレフィン系樹脂の種類としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンおよびポリメチルペンテン等のホモポリマーなどが挙げられる。また、これらのホモポリマーに異なる成分を共重合したコポリマーや、異なる２種以上のポリマーブレンドを用いても良い。これらの中でも、帯電保持性の観点から、ポリプロピレンおよびポリメチルペンテンが好ましく用いられる。また、安価に利用できるという観点から、ポリプロピレンがさらに好ましく用いられる。
　ポリオレフィン系樹脂成分Ａは、極細繊維を紡糸し易いように、メルトフローレート（ＭＦＲ）の大きい成分を用いることが好ましい。２３０℃、２１．１８Ｎ荷重条件におけるＭＦＲの値は、例えば、１００ｇ／１０ｍｉｎ以上が好ましく、より好ましくは５００ｇ／１０ｍｉｎ以上である。ＭＦＲがこの値よりも大きい原料を使用することによって、繊維を細化することが容易となり、目的とする繊維径範囲の繊維を容易に得ることができる。また、ＭＦＲの上限値としては、２０００ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが好ましい。ＭＦＲがこの値を超えると、紡糸時の溶融粘度が低くなりすぎるため、ショット欠点が多発しやすくなる等、紡糸性に問題が発生する場合がある。
　本発明の混繊不織布を構成する高融点繊維は、高融点樹脂成分Ｂによって構成される。
　高融点樹脂成分Ｂには、低融点繊維を構成するポリオレフィン系樹脂成分Ａに比べ、融点が高い樹脂を使用する。ここでいう融点は、一般的には示差走査熱量計（ＤＳＣ）の測定によって融解による吸熱ピークの現れる温度に相当する。高融点樹脂成分Ｂに、ポリオレフィン系樹脂成分Ａよりも高い融点の樹脂を使用することによって、大きい繊維径を有する高融点繊維は速やかに固化が進む。このため、繊維の着地時に高融点繊維の融着や繊維の変形を抑えることが可能となる。この結果、不織布内の繊維表面積を大きくすることができ、フィルターとして使用した際の圧力損失を小さくすることができる。
　ポリオレフィン系樹脂成分Ａと高融点樹脂成分Ｂの融点差は、１０℃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、さらに好ましくは３０℃以上である。成分Ａと成分Ｂの融点差が小さすぎると、極太繊維の固化が進まず、繊維間融着や繊維変形を低減する効果が得られ難く、目的とする低い圧力損失を達成することができないことがある。また、成分Ａと成分Ｂの融点差の上限としては、１００℃以下であることが好ましく、８０℃以下であることがさらに好ましい態様である。融点差がこの値よりも大きくなると、紡糸時に低融点繊維の冷却が不十分となり、嵩高性が失われる場合がある。
　また、ポリオレフィン系樹脂成分Ａの融点は、１００℃以上であることが好ましく、１２０℃以上であることがより好ましく、１４０℃以上であることがより好ましい態様である。ポリオレフィン系樹脂成分Ａの融点がこの値よりも低い場合、不織布を高温下で使用する際の耐久性・捕集性能が悪化する。また、高融点樹脂成分Ｂの融点は、３５０℃以下であることが好ましく、３００℃以下であることがより好ましい態様である。高融点樹脂成分Ｂの融点がこの値よりも高い場合、紡糸に高耐熱設備が必要となる。
　高融点樹脂成分Ｂとして用いるポリマー種としては、融点が上記条件を満たすものであればよく、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよびポリ乳酸等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素系樹脂、ポリスチレンエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマーおよびポリウレタンエラストマー等のエラストマー、およびこれらの共重合体または混合物などを挙げることができる。これらの中でも、変形の小さい、剛直な繊維が得易いという観点から、エラストマー以外であることが好ましく、具体的にはポリオレフィン類やポリエステル類が好ましく、望ましい融点範囲が得易いという点から、ポリエステル類がさらに好ましく用いられる。
　本発明において、高融点樹脂成分Ｂに使用されるポリマーとしては、必ずしも帯電保持性が高いものを使用する必要はない。また、帯電処理を行う場合には、この高融点樹脂成分Ｂに使用されるポリマーは疎水性のポリマーであることが好ましい。疎水性のポリマーとしては、ポリプロピレンやポリエステル、ポリスチレン類などが挙げられる。
　本発明の混繊不織布を製造するにあたり、特に低融点繊維と高融点繊維を同一口金から紡糸する場合には、高融点樹脂成分Ｂとして、紡糸口金温度における溶融粘度が、ポリオレフィン系樹脂成分Ａよりも大きい樹脂を使用することが好ましい。高融点樹脂成分Ｂに溶融粘度の高い樹脂を用いることによって、数平均繊維径が０．３μｍ～１０μｍである極細繊維からなる不織布中に、数平均繊維径が１５μｍ～１００μｍである極太な高融点繊維が混合された状態を達成し易くなる。
　本発明の混繊不織布を構成するポリオレフィン系樹脂成分Ａおよび高融点樹脂成分Ｂのどちらか一方に、もしくは両方に、帯電性、耐候性、熱安定性、機械的特性、着色、表面特性、またはその他の特性を強化・改良するために、添加剤を加えても良い。特に、混繊不織布に帯電処理を行う場合には、帯電性を強化する目的で、エレクトレット添加剤を含むことが好ましい。特に、エレクトレット添加剤として、ヒンダードアミン系化合物およびトリアジン系化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種が含まれていることが好ましい。
　ヒンダードアミン系化合物としては、ポリ［（６－（１，１，３，３－テトラメチルブチル）イミノ－１，３，５－トリアジン－２，４－ジイル）（（２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジル）イミノ）］（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製、“キマソーブ”（登録商標）９４４ＬＤ）、コハク酸ジメチル－１－（２－ヒドロキシエチル）－４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン重縮合物（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製、“チヌビン”（登録商標）６２２ＬＤ）、および２－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシベンジル）－２－ｎ－ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６－ペンタメチル－４－ピペリジル）（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製、“チヌビン”（登録商標）１４４）などが挙げられる。
　また、トリアジン系添加剤としては、前述のポリ［（６－（１，１，３，３－テトラメチルブチル）イミノ－１，３，５－トリアジン－２，４－ジイル）（（２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジル）イミノ）］（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製、“キマソーブ”（登録商標）９４４ＬＤ）、および２－（４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン－２－イル）－５－（（ヘキシル）オキシ）－フェノール（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製、“チヌビン”（登録商標）１５７７ＦＦ）などを挙げることができる。これらの中でも、特にヒンダードアミン系化合物が好ましく用いられる。
　ヒンダードアミン系化合物および／またはトリアジン系化合物の含有量は、不織布全質量に対して０．１質量％～５．０質量％の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．５質量％～３．０質量％の範囲であり、さらに好ましくは０．８質量％～２．０質量％の範囲である。また、これらのヒンダードアミン系化合物やトリアジン系化合物を、不織布もしくは繊維表面に付着させるなどの場合は、不織布全質量に対して０．１質量％～５．０質量％の範囲で付着させることが好ましい。
　また、不織布には、上記化合物の他に、熱安定剤、耐候剤および重合禁止剤等の一般にエレクトレット加工品の不織布に使用されている通常の添加剤を添加してもよい。
　本発明の混繊不織布における、好ましいポリオレフィン系樹脂成分Ａと高融点樹脂成分Ｂの質量比（％）は、２：９８～９０：１０である。この質量比（％）は、より好ましくは１０：９０～８０：２０であり、さらに好ましくは３０：７０～７０：３０である。
　本発明で用いられる低融点繊維を構成するポリオレフィン系樹脂成分Ａの質量比（％）が２よりも少ない場合、不織布中の繊維表面積が小さくなり、目的とする高い捕集効率を達成することが難しい。
　また、本発明の高融点繊維の少なくとも一部を構成する高融点樹脂成分Ｂの質量比（％）が１０よりも少ない場合、成分Ｂの存在による融着および繊維変形の低減効果を十分に得ることができず、目的とする低圧損を達成することが難しい。また、本発明の混繊不織布には、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリオレフィン系樹脂成分Ａと、高融点樹脂Ｂ以外の成分が含まれていても構わない。
　本発明の混繊不織布の製造方法としては、特定の製造方法に限定されず、例えば、メルトブロー法、スパンボンド法、エレクトロスピニング法、および別個に製造された短繊維もしくは長繊維を交絡もしくは混合後、必要に応じて接着する方法などが挙げられる。また、低融点繊維と高融点繊維を製造する工程が必ずしも同一である必要はない。例えば、低融点繊維をエレクトロスピニング法によって紡糸し、高融点繊維をメルトブロー法によって紡糸する方法や、低融点繊維をメルトブロー法によって紡糸し、高融点繊維をスパンボンド法で紡糸する方法、低融点繊維をメルトブロー法で紡糸し、高融点繊維として別個に製造された短繊維を吹き込むことによって混合する方法など、２種類以上の方法を組み合わせてもよい。
　これらの中でも、複雑な工程を必要とせず、数平均繊維径が０．３μｍ～７．０μｍの細繊維群と数平均繊維径が１５μｍ～１００μｍの太繊維群を同時に紡糸製造することができるという観点から、メルトブロー法を用いることが好ましい。メルトブロー法における紡糸条件としては、ポリマー吐出量、ノズル温度、加圧空気圧力、加圧空気温度等があるが、これら紡糸条件の最適化を行うことで、所望の繊維径と繊維本数割合を有する混繊不織布を得ることができる。具体的には、低融点繊維の原料として溶融粘度の小さい原料を使用し、高融点繊維の原料として溶融粘度の大きい原料を使用すること、低融点繊維の吐出孔からのポリマー単孔吐出量を小さく、高融点繊維の吐出孔からのポリマー単孔吐出量を大きく設定すること、低融点繊維の吐出孔の数を高融点繊維の吐出孔の数に比べて多くすること、を適宜組み合わせることにより、所望の繊維径と繊維本数割合を有する混繊不織布を得ることができる。
　本発明の混繊不織布を製造する設備としては、メルトブロー法を採用する場合の設備には、例えば、米国特許第３９８１６５０号明細書に記載された、１つの紡糸口金に異種の樹脂が流れ出す紡糸孔が一列で並んだ構造の紡糸口金を使用することができる。得られる繊維ウェブでは２種の繊維がより均一に混合される。また、例えば、特開平８－１３３０９号公報に記載されたような、低融点繊維と高融点繊維を異なる紡糸口金によって紡糸し、混合させる方法を使用しても良い。また、別個に製造した低融点繊維からなる不織布と高融点繊維からなる不織布を積層し、その後ニードルパンチ等の交絡処理を施しても良い。単一の工程によって２種類の繊維がより均一に混合された不織布が得られることから、１つの紡糸口金に異種の樹脂が流れ出す紡糸孔が一列で並んだ構造の紡糸口金を使用することがより好ましい。
　本発明の混繊不織布をメルトブロー法によって製造する場合、低融点繊維と高融点繊維を吐出する口金の孔数（個）の比は、１：１５～１５：１であることが好ましく、より好ましくは１：１～１１：１であり、さらに好ましくは２：１～７：１である。低融点繊維の吐出孔の数が少ない場合、本発明が好ましいとする繊維本数の比を達成することが困難となる。また、高融点繊維の吐出孔の数が、低融点繊維の吐出孔の数に比べて少なすぎる場合、低融点繊維を混繊不織布の平面上に均一に分散させることが困難となる。低融点繊維の吐出孔と高融点繊維の吐出孔を一列に配置する場合、２種の吐出孔は交互に配列しても良く、その代わりの所望の方法で配列しても良い。例えば、２種の吐出孔ａとｂを、ａｂｂａ、ａａｂｂｂａａ、ａａａａｂｂｂａａａａ、というような配列を取ることもできる。均一な不織布を得るという観点からは、２種の吐出孔が交互に配列されている形態が好ましい。また、必要に応じて、低融点繊維および高融点繊維以外の、第三の繊維の吐出孔を備えていてもよい。
　本発明の混繊不織布を１つの紡糸口金に異種の樹脂が流れ出す紡糸孔が並んだ構造の紡糸口金を使用して紡糸する場合、ポリオレフィン系樹脂成分Ａからなる繊維の見かけの紡糸速度は、高融点樹脂成分Ｂからなる繊維の見かけの紡糸速度に比べて、２０倍～５００倍速いことが好ましい。より好ましくは、４０倍～２００倍であり、さらに好ましくは、５０倍～１００倍である。同一の口金から見かけの紡糸速度が大きく異なる繊維を同時に吐出することによって、所望の繊維径と繊維本数割合を備えた混繊不織布を、単一のステップにて得ることができる。見かけの紡糸速度の比がこれよりも小さい場合、所望の繊維径と繊維本数割合の達成には２種のポリマーの吐出孔数の比を大きくする必要が生じ、混繊不織布中に２種の繊維を均一に分散させることが困難となる。
　上記の見かけの紡糸速度は、次の式で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、見かけの紡糸速度は、一般的な溶融紡糸で使用される紡糸速度の算出方法と同一であるが、繊維がメルトブロー法によって紡糸されている場合には、実際の紡糸速度とは必ずしも一致しない。同一ダイから吐出される繊維において、見かけの紡糸速度の差を大きくすることは、使用する樹脂原料の溶融粘度の差を大きくすることによって達成される。本発明の混繊不織布においては、ポリオレフィン系樹脂成分Ａとして低粘度原料を、高融点樹脂成分Ｂとして高粘度原料を使用することが好ましい。
　本発明の混繊不織布をメルトブロー法によって製造する場合、捕集距離（口金吐出孔とコレクタ間の距離、ＤＣＤ）は、５ｃｍ～３０ｃｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは１０ｃｍ～２５ｃｍである。捕集距離が大きくなった場合、紡糸された繊維同士の絡みあいが増え、フィルターとして有効に機能する繊維表面積が減少する。また、不織布の目付斑も悪化するため、フィルター濾材としては不適となる。また、捕集距離を小さくとりすぎた場合、繊維の固化が十分に進まないままシート化することになるため、繊維間融着が増加し、繊維表面積の減少と圧損の上昇を招く。コレクタの形態としては、例えば、ドラム方式、コンベア方式、特開２０１１－１６８９０３号公報に開示されているようなドラム・コンベアを組み合わせた方式、および米国特許５７８３０１１号明細書等に開示されているような円筒フィルター状のコレクタ等を用いることができる。
　本発明の混繊不織布は、少なくとも２種類の異なる平均繊維径を持つ繊維が混合されてなることによって、高いフィルター性能を達成する。このメカニズムは明らかではないが、次のように推定する。２種類の繊維のうち、平均繊維径の小さい低融点繊維は、本発明の混繊不織布において、捕集効率を向上させる機能を担う。また、平均繊維径の大きい高融点繊維は、本発明の混繊不織布において、主に低圧損化機能を担う。平均繊維径の小さい低融点繊維は、比表面積が大きいため、粒子を繊維表面に効率よく捕集することができる。この低融点繊維のネットワーク中に、平均繊維径の大きい高融点繊維が混合されていることによって、低融点繊維の間に大きい空隙が生成する。この繊維間空隙の存在によって、不織布の通気性が向上し、圧力損失が小さくなる。この効果をより効率よく発揮するためには、２種類の繊維が、不織布の厚み方向にわたって、均一に混合された状態であることが好ましい。
　ここで、繊維の平均繊維径とは、数平均繊維径を指し、不織布表面または断面の顕微鏡写真を撮影し、像中に存在する繊維の繊維径を計測し、その平均値を算出することによって得ることができる。また上記の繊維径とは、繊維の断面形状が真円の場合にはその直径をいう。繊維が真円でない場合は、繊維を軸方向に対して垂直な断面を取ったときの最長径をいう。
　低融点繊維の好ましい数平均繊維径は、０．３μｍ～７．０μｍであり、より好ましくは０．５μｍ～３．０μｍであり、さらに好ましくは１．０μｍ～２．０μｍの範囲である。数平均繊維径が大きい場合、繊維の比表面積が小さくなり、十分な粒子捕集能力を得られないことがある。低融点繊維は、捕集効率を向上させる目的で、帯電処理されていることがより好ましい態様である。
　本発明の混繊不織布には、繊維径が２０μｍ～１００μｍの高融点繊維を、不織布断面１．００ｍｍあたり１本以上含む。より好ましくは３本以上であり、さらに好ましくは１０本以上である。ここで、不織布断面１．００ｍｍあたりの繊維本数とは、不織布面に直交し、互いに直交する２つの不織布断面を各種顕微鏡にて観察し、それぞれの断面について通過する繊維の断面長あたりの本数を計測し、さらにそれぞれの断面の値を平均することで得ることができる。高融点繊維が２０μｍ以上の繊維を含まない場合、繊維間の空隙を支持する効果が小さくなる。また、混繊不織布の断面１ｍｍあたりに含まれる繊維径２０μｍ～１００μｍの高融点繊維の数が１本未満である場合も、繊維間の空隙を支持する効果が小さくなる。
　高融点繊維の好ましい数平均繊維径は、１５μｍ～１００μｍであり、より好ましくは２０μｍ～５０μｍであり、さらに好ましくは２０μｍ～４０μｍである。高融点繊維の数平均繊維径がこれより小さい場合、繊維間の空隙を支持する効果が小さくなることがある。また、高融点繊維の数平均繊維径がこれよりも大きい場合、高融点繊維を形成するために多くの樹脂原料が必要となるため、経済的に不利となることがある。
　本発明の混繊不織布は、不織布を構成する繊維全体の数平均繊維径が０．３μｍ～１０μｍ以下の範囲であり、より好ましくは、０．５μｍ～７．０μｍであり、より好ましくは０．５μｍ～２．０μｍである。本発明の混繊不織布は、より小さい数平均繊維径を有する低融点繊維の本数が、繊維径２０μｍ以上の高融点繊維の本数に比べて圧倒的に多い構成である。このため、不織布全体での平均繊維径は小さくなる。不織布を構成する繊維全体の数平均繊維径がこの範囲となるように、低融点繊維・高融点繊維の繊維径・繊維本数を設計することで、低圧力損失と高捕集効率を両立する混繊不織布を得ることができる。混繊不織布を構成する繊維全体の数平均繊維径が、この値よりも大きくなると、繊維の比表面積が小さくなり、十分な捕集効率を得ることができない。また、この範囲よりも小さくなると、圧力損失が増大する。
　高融点繊維は、ポリオレフィン系樹脂成分Ａよりも高い融点を持つ高融点樹脂成分Ｂによって構成される。高融点繊維が高融点樹脂成分Ｂを含むことによって、繊維間の融着や、繊維の変形を抑え、空隙支持効果を効率よく発揮することが可能となる。高融点繊維は、繊維の一部に高融点樹脂成分Ｂを含んでいれば、本発明の効果を失わない範囲で、他の成分を含んでいても構わない。例えば、高融点繊維として、高融点樹脂成分Ｂを芯に用い、別の樹脂成分Ｃを鞘として用いて複合した繊維や、高融点樹脂成分Ｂを鞘に用い、別の樹脂成分Ｃを芯として用いて複合した繊維を用いてもよい。前者の場合は、高融点繊維の効果として、少なくとも繊維変形を抑える効果を得られる。後者の場合は、高融点繊維の効果として、少なくとも繊維間融着を抑える効果が得られる。
　また、複合させる場合には、ポリオレフィン系樹脂成分Ａと高融点樹脂成分Ｂの複合や、ポリオレフィン系樹脂成分Ａと高融点樹脂成分Ｂと他の成分Ｃの３成分複合などであってもよい。複合の形状としては、芯鞘型のほか、サイドバイサイド型、偏心芯鞘型、および海島型などの複合形態を含め、その他の公知の複合形態を取ることができる。また、高融点繊維の断面形状は任意の形状を取ることができ、丸型のほかに、三角型、Ｙ型、扁平型、多葉型、および扁平型などの形状であっても良い。
　本発明の混繊不織布において、低融点繊維の本数が高融点繊維の本数に対して、５０倍～５０００倍多いことが好ましく、より好ましくは６０倍～１０００倍であり、さらに好ましくは９０倍～５００倍である。ここで、繊維の本数の比は、混繊不織布において、任意の、不織布面に直交し且つ互いに直交する２つの断面を取ったときに、それらの断面を通過する繊維の本数の比の平均値を計測することで得ることができる。
　本発明の混繊不織布は、繊維径の小さい低融点繊維が、繊維径の大きい高融点繊維よりも圧倒的に多い構成であるので、本発明の混繊不織布は、２０μｍ以上という極太繊維を含みながら、不織布の比表面積を大きくすることができる。これによって、高い捕集効率を達成することができる。
　また、低融点繊維の本数が高融点繊維の本数に比べて極めて多く、高融点繊維の数平均繊維径が低融点繊維の数平均繊維径に比べて極めて大きいという、特徴的な繊維構成によって、混繊不織布の表面積の大部分を低融点繊維が占める状態とできる。このため、混繊不織布に帯電処理を施す場合、高融点繊維が電荷保持性の低い成分を含んでいる場合であっても、不織布全体としては高い帯電性・電荷保持性を有することができる。
　高融点繊維の本数に対する低融点繊維の本数が、前記の値よりも少ない場合、目的とする高い捕集効率が得られず、特に帯電処理時にその性能低下が顕著となる。この性能低下は、ポリオレフィン系樹脂成分Ａとして、ポリプロピレンを選択したときに、特に顕著となる。ポリプロピレンは、安価であり帯電性・電荷保持性が高い。この特性のため、帯電フィルター材として広く用いられている。しかし、ポリプロピレンよりも融点の高い樹脂には、電荷保持性の低いものが殆どである。本発明は前記した繊維本数の比率を有することによって、高融点の樹脂成分を含有しながら、高いフィルター性能を引き出すことが可能となる。
　本発明の混繊不織布の含有する低融点繊維と高融点繊維の繊維径、数平均繊維径および繊維本数比を決定するにあたり、両繊維を判別する方法としては、種々の方法を使用することができる。例えば、２種類の繊維の融点差や、薬液への耐性差を利用し、一方の繊維だけを消失させ、残留した繊維について、光学顕微鏡・走査型電子顕微鏡などの各種顕微鏡を用いて繊維径を測定する方法を用いることができる。また、顕微ラマン分光法、顕微赤外分光法、電子線マイクロアナライザ、および飛行時間型二次イオン質量分析法などの各種微小領域の物質分布が分析可能な手法を用いて、繊維の成分を判別しながら計測する方法を用いてもよい。例えば、本発明の混繊不織布において、高融点繊維の数平均繊維径が低融点繊維の数平均繊維径よりも大きいことを確かめるには、混繊不織布を２つの成分の融点の間の温度で熱処理し、低融点繊維を融解させたときの不織布全体の数平均繊維径を、熱処理前の平均繊維径と比較する方法を取ることができる。
　本発明の混繊不織布の目付は、５ｇ／ｍ２以上であることが好ましく、より好ましくは１０ｇ／ｍ２以上であり、エアフィルター用の濾材として用いる場合には１５ｇ／ｍ２以上であることがさらに好ましい態様である。目付が小さすぎる混繊不織布は、強度が低下するため、製造時の不織布の搬送性に問題を生じ得る。また、混繊不織布の目付は、１０００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、より好ましくは２００ｇ／ｍ２以下であり、エアフィルター用の濾材として用いる場合には、４０ｇ／ｍ２以下であることがさらに好ましい態様である。目付が大きすぎる混繊不織布は、製造コスト面において不利となる。
　本発明の混繊不織布においては、単位断面長・目付あたりの、繊維径２０μｍ～１００μｍの高融点繊維の本数が、０．１０（本・ｍ２／(ｇ・ｍｍ)）以上であることが好ましく、より好ましくは０．２０（本・ｍ２／(ｇ・ｍｍ)）以上であり、さらに好ましくは０．３０（本・ｍ２／(ｇ・ｍｍ)）以上である。単位断面・目付あたりの繊維本数は、次の式で定義する。単位断面・目付あたりの、繊維径２０μｍ～１００μｍの高融点繊維の本数が少なすぎると、高融点繊維の効果を不織布全面にわたって得ることができなくなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　本発明の混繊不織布は、帯電処理（エレクトレット処理）されていることが望ましい。特にエレクトレット化不織布シートにすれば、静電気吸着効果により更に低圧力損失、高捕集効率を得ることができる。エレクトレット化の方法は特に限定されるものでないが、高性能を有する不織布を得る上で、水を不織布に付与した後に乾燥させることによりエレクトレット化する方法が好ましく用いられる。水を混繊不織布に付与する方法としては、水の噴流もしくは水滴流を不織布内部まで水が浸透するのに十分な圧力にて噴霧する方法や、水を付与した後もしくは付与しながら混繊不織布の片側から吸引して不織布内に水を浸透させる方法、イソプロピルアルコール、エチルアルコールおよびアセトンなどの水溶性有機溶剤と水との混合溶液に混繊不織布を浸漬させて水を不織布内部まで浸透させる方法等があるが、エレクトレット化の方法としてはこれらの範囲に限られるものではない。
　本発明の混繊不織布は、フィルターの濾材として用いるのに適した、高い捕集効率を示す。帯電処理後の捕集効率の値としては、風速４．５ｍ／ｍｉｎにおける空気中の０．３μｍ～０．５μｍポリスチレン粒子の捕集効率が、９０．００％以上であることが好ましく、９９．００％以上であることがより好ましく、９９．９０％以上であることがさらに好ましい。特に９９．９０％以上の捕集効率を示す混繊不織布は、高精度エアフィルターの濾材として好適に用いることができる。
　また、一般に、捕集効率は目付と相関する。本発明の混繊不織布は、次の式で算出される目付１０ｇ／ｍ２相当の捕集効率が、５０．０％以上であることが好ましく、７５．０％以上であることがより好ましく、９０．０％以上であることがさらに好ましい態様である。目付１０ｇ／ｍ２相当の捕集効率が高いほど、目的とする捕集効率を達成する目付を小さく抑えることができるため、コスト面で有利である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　本発明の混繊不織布は、高い捕集効率を低い圧力損失にて達成できるという特徴を持つ。本発明の不織布は、次の式で定義されるＱＦ値が、０．１０Ｐａ－１以上であることが好ましく、０．１３Ｐａ－１以上であることがより好ましく、０．１６Ｐａ－１以上であることがさらに好ましい態様である。ＱＦ値の値が大きいほど、同じ捕集効率を低い圧損で達成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　さらに、本発明の混繊不織布は、他のシートと積層して積層繊維不織布にしてもよい。たとえば、不織布シートとそれよりも剛性の高いシートを積層して製品強力を向上させて使用することや、脱臭・抗菌等機能性を有するシートと組み合わせて使用することは好ましい。積層方法は、特に限定されないが、接着剤を用いて２種類の不織布を貼り合わせる方法や、メルトブロー法以外の製法で製造した不織布シートの上にメルトブロー法により積層する方法が挙げられる。その他、２種類の不織布を貼り合わせる方法としては、湿気硬化型ウレタン樹脂をスプレー法で散布する方法、熱可塑性樹脂、熱融着繊維を散布し熱路を通して貼り合わせる方法などあるが、２種類の不織布を貼り合わせることが出来れば方法は特に限定しない。
　しかしながら、本発明の混繊不織布は主な使用用途がフィルターであるので、圧損上昇が生じる貼合わせ方法は好ましくない。その点で、湿気硬化型ウレタン樹脂によるスプレー法は、２枚の不織布をプレスすることなく貼り合わせることが可能なため、貼り合わせ時の圧力損失の上昇が少なく好ましい方法である。
　本発明により、圧力損失が低く、高い捕集効率を有する混繊不織布が得られ、この混繊不織布は濾材として、特にエアフィルターに好適に用いることができる。
　すなわち、本発明の混繊不織布は、フィルターの濾材として用いることができる。この濾材は、エアフィルター全般、なかでも空調用フィルター、空気清浄機用フィルター、および自動車キャビンフィルターの高性能用途に好適であるが、その応用範囲はこれらに限られるものではない。
　次に、実施例を挙げて本発明の混繊不織布についてより具体的に説明する。実施例において使用する特性値は、次の測定法により測定したものである。
　（１）不織布の目付
　タテ×ヨコ＝１５ｃｍ×１５ｃｍの不織布の質量を３点測定し、それぞれ得られた値を１ｍ２当たりの値に換算し、その平均値を取って不織布の目付（ｇ／ｍ２）とした。
　（２）数平均繊維径
　不織布の任意の場所から、タテ×ヨコ＝３ｍｍ×３ｍｍの測定サンプルを１２個採取し、走査型電子顕微鏡で倍率を調節して、採取したサンプルから繊維表面写真を各１枚ずつ、計１２枚を撮影した。倍率は、２００倍～３０００倍とした。写真の中の繊維直径がはっきり確認できる繊維について、すべて繊維径を測定した。各繊維径は、有効数字０．１μｍの測定精度にて行った。この値を合計し、測定した繊維本数で割った値を数平均繊維径とした。数平均繊維径は、1．０μｍ以上は有効数字２桁とし、１．０μｍ未満は有効数字１桁として算出した。
　（３）繊維本数
　不織布の任意の場所から、縦×横＝２０ｍｍ×５ｍｍの不織布片１２個を採取した。このとき、１２個のうち６個の不織布片の長辺が、残りの６個の不織布片の長辺と直交するように採取した。採取した不織布片にエポキシ樹脂を含浸し固化させた。この不織布片を、短辺と平行な方向に片刃カミソリによって切断し、縦×横＝１ｍｍ×５ｍｍの断片を得た。この断片の切断面について、走査型電子顕微鏡によって撮影し、計１２枚の不織布断面写真を得た。倍率は２００倍～１０００倍とし、写真の中の繊維断面形状がはっきり確認できるものについてはすべて計数した。
　（４）捕集効率と圧力損失
　不織布の縦方向５カ所でタテ×ヨコ＝１５ｃｍ×１５ｃｍの測定用サンプルを採取し、それぞれのサンプルについて、図１に示す捕集効率測定装置で測定した。この捕集効率測定装置は、測定サンプルＭをセットするサンプルホルダー１の上流側にダスト収納箱２を連結し、下流側に流量計３、流量調整バルブ４、およびブロワ５を連結している。また、サンプルホルダー１にパーティクルカウンター６を使用し、切替コック７を介して、測定サンプルＭの上流側のダスト個数と下流側のダスト個数とをそれぞれ測定することができる。さらに、サンプルホルダー１は圧力計８を備え、測定サンプルＭの上流と下流での静圧差を読み取ることができる。捕集効率の測定にあたっては、ポリスチレン０．３０９Ｕ１０％溶液（メーカー：ナカライテスク（株））を蒸留水で２００倍まで希釈し、ダスト収納箱２に充填する。次に、測定サンプルＭをサンプルホルダー１にセットし、風量をフィルター通過速度が４．５ｍ／ｍｉｎになるように流量調整バルブ４で調整し、ダスト濃度を１万～４万個／２．８３×１０－４ｍ３（０．０１ｆｔ３）の範囲で安定させ、測定サンプルＭの上流のダスト個数Ｄおよび下流のダスト個数ｄをパーティクルカウンター６（リオン社製、ＫＣ－０１Ｂ）で１個の測定サンプル当り３回測定し、ＪＩＳＫ－０９０１：１９９１「気体中のダスト試料捕集用ろ過材の形状、寸法並びに性能試験方法」に基づいて下記計算式を用いて０．３μｍ～０．５μｍ粒子の捕集効率（％）を求めた。５個の測定サンプルの平均値を最終的な捕集効率とした。
　捕集効率（％）＝〔１－（ｄ／Ｄ）〕×１００
ただし、
ｄ：下流ダストの３回測定トータル個数
Ｄ：上流のダストの３回測定トータル個数
　高捕集の不織布ほど、下流のダスト個数が少なくなるため、捕集効率の値は高くなる。また、圧力損失は、捕集効率測定時のサンプルＭの上流と下流の静圧差を圧力計８で読み取り求めた。５個の測定サンプルの平均値を、最終的な圧力損失とした。
　（５）ＱＦ値
　濾過性能の指標となるＱＦ値は、前記の捕集効率および圧力損失を用いて、次の式により計算される。低圧力損失かつ高捕集効率であるほどＱＦ値は高くなり、濾過性能が良好であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　［実施例１］
　ポリオレフィン系樹脂成分Ａとして、“キマソーブ”（登録商標）９４４（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製）を１質量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）樹脂（融点１６３℃、ＭＦＲ＝８６０ｇ／１０ｍｉｎ）を使用し、高融点樹脂成分Ｂとして、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂（融点２２５℃）を使用した。
　２機の押出機およびギヤポンプ、２種類の吐出孔ａ、ｂを備えた混繊紡糸用メルトブロー口金（ａ孔径：０．２５ｍｍ、ｂ孔径：０．６ｍｍ、ａ孔数：９５ホール、ｂ孔数：２０ホール、口金幅１５０ｍｍ、ａ－ａ孔ピッチ：１ｍｍ、ａ－ｂ孔ピッチ：２ｍｍ、孔配列：ｂ孔の間に５つのａ孔を挿入して一列に配列）、圧縮空気発生装置および空気加熱機、捕集コンベア、および巻取機からなる装置を用いて、メルトブロー不織布の製造を行った。
　それぞれの押出機に、上記の成分Ａの樹脂ペレットと上記の成分Ｂの樹脂ペレットをそれぞれ投入し、２８０℃の温度で加熱溶融させ、ギヤポンプを上記の成分Ａ：成分Ｂの質量比（％）を４１：５９となるように設定し、上記の成分Ａおよび成分Ｂを、それぞれ混繊紡糸用メルトブロー口金のａ孔およびｂ孔に導き、それぞれ０．１５ｇ／ｍｉｎ／ホール、１．０２ｇ／ｍｉｎ／ホールの単孔吐出量でノズル温度２８０℃の温度条件で吐出した。この吐出ポリマーを、圧力０．０５ＭＰａ、温度３００℃の温度の加圧空気で細化し、口金吐出孔から２０ｃｍの距離に設置した捕集コンベアに吹き付けることによりシート化した。捕集コンベア速度を調整し、目付が３０ｇ／ｍ２の混繊不織布を得た。
　実施例１で得られた混繊不織布を、１７５℃の温度の熱風乾燥機を用いて５分間加熱処理し、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維を融解させた。この不織布について、数平均繊維径と、繊維本数を計測し、高融点繊維の数平均繊維径とした。
　次に、実施例１で得られた混繊不織布を、２－クロロフェノールで処理し、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維を溶解させた。この不織布について、数平均繊維径と繊維本数を計測し、低融点繊維の数平均繊維径とした。
　次に、実施例１で得られた混繊不織布を、純水／イソプロパノールの質量比が７０／３０である混合水溶液に含浸させ、次いで自然乾燥することにより、エレクトレット化メルトブロー混繊不織布を得た。このエレクトレットメルトブロー混繊不織布の特性値を測定し、表１に示した。
　［実施例２］
　　ポリオレフィン系樹脂成分Ａとして、“キマソーブ”（登録商標）９４４（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製）を１質量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）樹脂（融点１６３℃、ＭＦＲ＝１５５０ｇ／１０ｍｉｎ）を使用し、ポリオレフィン系樹脂成分Ａと高融点樹脂成分Ｂの質量比（％）を６０：４０とし、孔aの単孔吐出量を０．２８ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅ、孔ｂの単孔吐出量を０．９０ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅ、加圧空気温度を３０５℃、加圧空気圧力を０．０６ＭＰaとしたこと以外は、実施例１と同じ方法によって不織布を製造した。
　実施例２で得られた混繊不織布を、１７５℃の温度の熱風乾燥機を用いて５分間加熱処理し、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維を融解させた。この不織布について、数平均繊維径と、繊維本数を計測し、高融点繊維の数平均繊維径とした。
　次に、実施例２で得られた混繊不織布を、２－クロロフェノールで処理し、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維を溶解させた。この不織布について、数平均繊維径と繊維本数を計測し、低融点繊維の数平均繊維径とした。
　実施例２で得られた不織布を、実施例１と同じ方法でエレクトレット処理した後、特性値を測定し、表１に示した。
　[実施例３]
　高融点樹脂成分Ｂとして、イソフタル酸を１１モル％共重合した、酸化チタンを０．３質量％含むポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂（融点２３０℃）を使用し、ポリオレフィン系樹脂成分Ａと高融点樹脂成分Ｂの質量比（％）を４１：５９とし、孔ｂの単孔吐出量を１．０１ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅ、加圧空気温度を３０５℃としたこと以外は、実施例１と同じ方法によって不織布を製造した。
　実施例３で得られた混繊不織布を、１７５℃の温度の熱風乾燥機を用いて５分間加熱処理し、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維を融解させた。この不織布について、数平均繊維径と、繊維本数を計測し、高融点繊維の数平均繊維径とした。
　次に、実施例３で得られた混繊不織布を、２－クロロフェノールで処理し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維を溶解させた。この不織布について、数平均繊維径と繊維本数を計測し、低融点繊維の数平均繊維径とした。
　実施例３で得られた不織布を、実施例１と同じ方法でエレクトレット処理した後、特性値を測定し、表１に示した。
　［実施例４］
　高融点樹脂成分Ｂとして、ポリメチルペンテン樹脂（融点２３５℃、ＴＰＸ（登録商標）　ＤＸ８２０　三井化学（株）製） を使用し、ポリオレフィン系樹脂成分Ａと高融点樹脂成分Ｂの質量比（％）を４０：６０とし、孔ｂの単孔吐出量を１．０５ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅ、加圧空気温度を３０５℃としたこと以外は、実施例１と同じ方法によって不織布を製造した。
　実施例４で得られた不織布の断面について、走査型電子顕微鏡での観察を行い、孔ａからの吐出繊維群の繊維径が１０μｍ未満であり、孔ｂからの吐出繊維群の繊維径が１０μｍ以上と、明確に異なる繊維径分布を有することを確認した。これを元に、繊維径１０μｍ未満の繊維群と、繊維径１０μ以上の繊維群について、数平均繊維径および繊維本数を測定した。
　実施例４で得られた不織布を、実施例１と同じ方法でエレクトレット処理した後、特性値を測定し、表１に示した。
　［比較例１］
　樹脂成分Ｂとして“キマソーブ”（登録商標）９４４（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製）を１質量％添加したポリプロピレン樹脂（融点１６３℃、ＭＦＲ＝６０ｇ／１０ｍｉｎ）を使用し、ポリオレフィン系樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂの質量比（％）を４３：５７とし、孔ｂの単孔吐出量を０．９０ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅとしたこと以外は、実施例１と同じ方法によって不織布を製造した。
　比較例１で得られた不織布の断面について、走査型電子顕微鏡での観察を行い、孔ａからの吐出繊維群の繊維径が１０μｍ未満であり、孔ｂからの吐出繊維群の繊維径が１０μｍ以上と、明確に異なる繊維径分布を有することを確認した。これを元に、繊維径１０μｍ未満の繊維群と、繊維径１０μｍ以上の繊維群について、数平均繊維径および繊維本数を測定した。
　比較例１で得られた不織布を、実施例１と同じ方法でエレクトレット処理した後、特性値を測定し、表１に示した。
　［比較例２］
　混繊紡糸用メルトブロー口金のｂ孔径を０．４ｍｍとし、成分Ｂとして“キマソーブ”（登録商標）９４４（ＢＡＳＦ・ジャパン（株）製）を１質量％添加したポリプロピレン樹脂（融点１６３℃、ＭＦＲ＝８６０ｇ／１０ｍｉｎ）を使用し、成分Ａと成分Ｂの質量比（％）を４０：６０とし、孔ａの単孔吐出量を０．１９ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅ、ｂの単孔吐出量を１．３９ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅ、ノズル温度を２５５℃とし、加圧空気圧力を、０．１５ＭＰａとし、加圧空気温度を２６５℃としたこと以外は、実施例１と同じ方法によって不織布を製造した。
　比較例２で得られた不織布の断面について、走査型電子顕微鏡での観察を行った。孔ａからの吐出繊維と孔ｂからの吐出繊維の繊維径は近く、観察写真からはどちらの繊維かを判別することはできなかった。このため、２種の繊維の数平均繊維径をそれぞれに計測することはできなかった。また、２０μｍを超える繊維径を持つ繊維は観測されなかった。
　比較例２で得られた不織布を、実施例１と同じ方法でエレクトレット処理した後、特性値を測定し、表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表１から明らかなように、実施例１において、混繊メルトブロー紡糸設備を用いて、２種類の原料種、吐出量、加圧空気圧力、ノズル温度等を調整することにより、融点１６３℃のポリプロピレンから構成される数平均繊維径１．５μｍの繊維と、融点２２５度のポリブチレンテレフタレートから構成される数平均繊維径２５μｍの繊維の混合体からなる混繊不織布が得られた。
　同様に、実施例２では、融点１６３℃のポリプロピレンから構成される数平均繊維径１．８μｍの繊維と、融点２２５度のポリブチレンテレフタレートから構成される数平均繊維径２０μｍの繊維の混合体からなる混繊不織布が得られた。
　また、実施例３では、融点１６３℃のポリプロピレンから構成される数平均繊維径１．２μｍの繊維と、融点２３０度の共重合ポリエチレンテレフタレートから構成される数平均繊維径２９μｍの繊維の混合体からなる混繊不織布が得られた。
　また、実施例４では、融点１６３℃のポリプロピレンから構成される数平均繊維径１．３μｍの繊維と、融点２３５度のポリメチルペンテンから構成される数平均繊維径６６μｍの繊維の混合体からなる混繊不織布が得られた。
　これらの実施例１～４で得られた各混繊不織布は、いずれも高い捕集効率と、低い圧力損失を示した。
　これに対し、比較例１に示された不織布は、繊維径２０μｍ～１００μｍの太繊維に高融点成分を含まないため、繊維間の融着が大きく、圧力損失の大きい不織布となった。また、比較例２に示された不織布は、不織布中に繊維径２０μｍ以上１００μｍ以下の繊維を含まず、また高融点繊維も含まないため、十分な捕集効率を達成することができなかった。
　以上のように、数平均繊維径の異なる２種の繊維が混繊された不織布において、細繊維と太繊維の数平均繊維径およびそれぞれの繊維の成分を特定のものとすることにより、圧力損失が低いうえに捕集効率に優れた混繊不織布を得ることができた。
　１：サンプルホルダー
　２：ダスト収納箱
　３：流量計
　４：流量調整バルブ
　５：ブロワ
　６：パーティクルカウンター
　７：切替コック
　８：圧力計
　Ｍ：測定サンプル

Claims (9)

  1. 　互いに異なる融点を持つ２種類の繊維を少なくとも含む不織布であって、低融点繊維はポリオレフィン系樹脂成分Ａによって構成されており、高融点繊維の少なくとも一部は前記ポリオレフィン系樹脂成分Ａよりも高い融点をもつ高融点樹脂成分Ｂによって構成されており、前記高融点繊維の数平均繊維径が前記低融点繊維の数平均繊維径よりも大きく、繊維径２０μｍ～１００μｍの高融点繊維が、前記不織布の断面に、断面長１．００ｍｍあたり１本以上存在し、前記不織布を構成する繊維全体の数平均繊維径が０．３μｍ～１０μｍの範囲にあることを特徴とする、混繊不織布。
  2. 　不織布がメルトブロー法によって製造された不織布であることを特徴とする、請求項１に記載の混繊不織布。
  3. 　低融点繊維の数平均繊維径が、０．３μｍ～７．０μｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の混繊不織布。
  4. 　高融点繊維の数平均繊維径が、１５μｍ～１００μｍであることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の混繊不織布。
  5. 　低融点繊維の本数が、高融点繊維の本数に対して５０倍～５０００倍多いことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の混繊不織布。
  6. 　不織布が帯電処理されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の混繊不織布。
  7. 　請求項１から６のいずれかに記載の混繊不織布を少なくとも１層含有することを特徴とする、積層シート。
  8. 　請求項１から６のいずれかに記載の混繊不織布または請求項７に記載の積層シートを含むことを特徴とする、フィルター。
  9. 　互いに異なる融点を有するポリオレフィン系樹脂成分Ａと高融点樹脂成分Ｂとを、同一ダイに設けられた別々の吐出孔から吐出し、混繊紡糸する方法であって、前記高融点樹脂成分Ｂの融点が前記ポリオレフィン系樹脂成分Ａの融点よりも高い融点を有し、製造時の紡糸温度において、前記高融点樹脂成分Ｂの溶融粘度が前記ポリオレフィン系樹脂成分Ａよりも高く、前記ポリオレフィン系樹脂成分Ａからなる繊維の見かけの紡糸速度が、前記高融点樹脂成分Ｂからなる繊維の見かけの紡糸速度に比べ、２０倍～５００倍早いことを特徴とする、混繊不織布の製造方法。
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