混繊長繊維不織布
【課題】ダストなどを高効率で捕集する性能と、フィルターにおいて気体が通過する際の吸気抵抗が低い低圧力損失の性質とを併せ持つ、嵩高で地合の良好な不織布を提供する。
【解決手段】２種の長繊維が混繊されてなる不織布であって、該２種の長繊維が互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて構成されており、当該不織布中に存在している長繊維の繊維径の合算値をその長繊維の構成本数で除して得られた平均繊維径が０．１〜１０μｍであり、且つ不織布の比容積が１２ｃｍ３／ｇ以上である混繊長繊維不織布；不織布を構成している長繊維において、繊維径０．１〜３μｍである長繊維の割合が５０構成本数％以上であり、３μｍを超える長繊維の割合が５０構成本数％以下である、上記混繊長繊維不織布；不織布がメルトブロー製法で作られている、上記混繊長繊維不織布。
【解決手段】２種の長繊維が混繊されてなる不織布であって、該２種の長繊維が互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて構成されており、当該不織布中に存在している長繊維の繊維径の合算値をその長繊維の構成本数で除して得られた平均繊維径が０．１〜１０μｍであり、且つ不織布の比容積が１２ｃｍ３／ｇ以上である混繊長繊維不織布；不織布を構成している長繊維において、繊維径０．１〜３μｍである長繊維の割合が５０構成本数％以上であり、３μｍを超える長繊維の割合が５０構成本数％以下である、上記混繊長繊維不織布；不織布がメルトブロー製法で作られている、上記混繊長繊維不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混繊長繊維不織布に関する。更に詳しくは、互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて得られた２種の長繊維が混繊されてなる嵩高で地合いが良好な混繊長繊維不織布に関する。特に、フィルターとして使用する場合に、低圧力損失、高捕集効率であり、且つ長時間使用することができる混繊長繊維不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、花粉や粉塵などの微細なダストを除去するためのエアフィルターとして、不織布製シートが多く用いられている。このようなエアフィルターには、ダストを高効率で捕集する性能と、エアフィルターを気体が通過する際の吸気抵抗が少ない低圧力損失が求められている。これらのエアフィルターは、繊維径の細い繊維で形成した緻密なマトリックスや、フィルターをエレクトレット加工することにより物理作用に加えて静電気的な吸引力などで花粉や粉塵などの微細なダストの捕集を可能としている。
これらのエアフィルターには、緻密なマトリックスを形成するために、平均繊維径１５μｍ以下の長繊維からなる不織布が多く用いられている。
【０００３】
フィルターに使用される不織布には、繊維径の細いメルトブロー不織布が多く用いられている。メルトブロー不織布からなるフィルターは繊維径が細いため緻密な構造を持ち、微細なダストの捕集効率が高いため、フィルターの素材として好適に使用されている。しかし、メルトブロー不織布からなるフィルターは、一般的に嵩が低くペーパーライクなものが多く、フィルターとして使用した場合、圧力損失の上昇が早く、長時間の使用が困難である。特許文献１には、熱可塑性複合繊維からなる嵩高な複合繊維不織布が提案されている。これは、プリーツ加工適性を目的としたものであり、紡糸時に繊維を部分的に凝集させて融着した繊維塊を不織布中に多数存在させることで嵩高化を行っているため、繊維塊を均一に分散させることができず、不織布中に密度差を生じるので、低圧力損失ではあるが、捕集効率が低くなる傾向がある。
【０００４】
また、特許文献２には、異なる径の繊維を混繊することで、低圧力損失、高捕集のメルトブロー不織布が提案されている。しかしながら、細い繊維からなるメルトブロー不織布に比べ、低圧力損失化する傾向であるが、単一成分樹脂繊維からなる不織布であることから、不織布密度が高く、低圧力損失化が不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１４２９０３号明細書
【特許文献２】特開２００６−３７２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術にある問題点に鑑み、ダストなどを高効率で捕集する性能と、フィルターにおいて気体が通過する際の吸気抵抗が低い低圧力損失の性質とを併せ持つ、嵩高で地合の良好な不織布を提供することを目的とする。
ここで、低圧力損失または圧力損失が低いとは、フィルターにおいて気体が通過する際の吸気抵抗が低く、また長時間の使用でも吸気抵抗を比較的に低く維持できる性質、すなわち圧力損失の上昇を抑制できる性質を意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討を行った。その結果、２種の長繊維を混繊し不織布とし、ここで該２種の長繊維が互いに異なる熱可塑性樹脂から構成されており、かつ、不織布を構成している長繊維の平均繊維径を特定の範囲となるように構成して、比容積が一定値以上の嵩高な不織布とすることで、前記課題を解決できることを見出し、その知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００８】
従って本発明の構成は以下のとおりである。
〔１〕２種の長繊維が混繊されてなる不織布であって、該２種の長繊維が互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて構成されており、当該不織布中に存在している長繊維の繊維径の合算値をその長繊維の構成本数で除して得られた平均繊維径が０．１〜１０μｍであり、且つ不織布の比容積が１２ｃｍ3／ｇ以上である混繊長繊維不織布。
〔２〕不織布を構成している長繊維において、繊維径０．１〜３μｍである長繊維の割合が５０構成本数％以上であり、３μｍを超える長繊維の割合が５０構成本数％以下であることを特徴とする前記〔１〕に記載の混繊長繊維不織布。
〔３〕不織布がメルトブロー製法で作られていることを特徴とする前記〔１〕または〔２〕の混繊長繊維不織布。
〔４〕２種の長繊維が、共にポリオレフィンを主体に構成されていることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕のいずれか１つの混繊長繊維不織布。
〔５〕２種の長繊維が、ポリオレフィンを主体に構成されている長繊維と、ポリエステルを主体に構成されている長繊維であることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕のいずれか１つの混繊長繊維不織布。
〔６〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１つに記載の混繊長繊維不織布を用いて得られたフィルター。
〔７〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１つに記載の混繊長繊維不織布をエレクトレット加工して得られたエアフィルター。
〔８〕前記〔６〕に記載のフィルターまたは〔７〕に記載のエアフィルターの少なくとも片面に、他の不織布が積層一体化されていることを特徴とするフィルター。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の混繊長繊維不織布は、フィルターとして使用した場合、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ長時間、圧力損失の上昇を抑えることができる。本発明の混繊長繊維不織布は、嵩高で地合が良好である。本発明の混繊長繊維不織布は、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ圧力損失の上昇が少ないため、プレフィルター、中性能から高性能クラスのフィルターとして有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の混繊長繊維不織布は、互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて得られた２種の長繊維が混繊されてなる不織布であって、当該不織布を構成している長繊維の平均繊維径が０．１〜１０μｍであり、且つ不織布の比容積が１２ｃｍ3／ｇ以上である混繊長繊維不織布である。以降、２種の長繊維を、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２と言う場合がある。混繊とは、異なる熱可塑性樹脂を用いて得られた２種類の長繊維が紡糸段階で混合され、ほぼ均一な状態で交じり合ったことをいう。
【００１１】
本発明の混繊長繊維不織布は、当該不織布中に存在している長繊維の繊維径の合算値をその長繊維の構成本数で除した得られた平均繊維径が０．１〜１０μｍの範囲となるように混繊されている。平均繊維径が０．１μｍ以上であると、製造が容易であり生産性が高くコスト的にも良好であり、また、１０μｍ以下であれば捕集効率が充分にある。上記平均粒径はさらに好ましくは０．３〜７μｍである。このような範囲の平均繊維径は、混繊の手段である例えばメルトブロー製法における種々の条件を適宜設定することにより達成することができる。
【００１２】
２種類の長繊維Ａ１と長繊維Ａ２は、互いに異なる熱可塑性樹脂から構成されており、該２種類の熱可塑性樹脂の組み合わせは紡糸可能な熱可塑性樹脂であれば特別な制限はない。例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン、プロピレン単独重合体、プロピレンとエチレンおよびα−オレフィンより選ばれた１種または２種との共重合体等のポリプロピレンのポリオレフィン類、ポリアミド類、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ジオールとテレフタル酸／イソフタル酸等を共重合した低融点ポリエステル、ポリエステルエラストマー等のポリエステル類、フッ素樹脂、上記樹脂の混合物等の中から適宜の組み合わせが採用できる。またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていてもよい。
【００１３】
長繊維Ａ１とＡ２を構成する熱可塑性樹脂には、本発明の効果を妨げない範囲内で酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、造核剤、エポキシ安定剤、滑剤、抗菌剤、難燃剤、顔料、可塑剤及び他の熱可塑性樹脂等を添加することができる。
【００１４】
長繊維Ａ１または長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂の少なくても一方には、耐候性を向上させ、フィルターとして使用する場合には、エレクトレット性能を向上させる目的からヒンダードアミ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）］（チバガイギー製、キマソープ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（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、チヌビン６２２ＬＤ）、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）（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、チヌビン１４４）などが挙げられる。
【００１５】
長繊維Ａ１または長繊維Ａ２に配合される前記ヒンダードアミン系化合物の含有量は、特に限定されないが、混繊長繊維不織布中の含有量が０．５〜５質量％の範囲になるように配合されていることが望ましい。混繊長繊維不織布中のヒンダードアミン系化合物の含有量が０．５質量％以上であれば耐候性とエレクトレット性能を充分に発揮させることができ、また、５質量％以下であれば生産性が良好でコスト的にもよい。
【００１６】
本発明において長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂は、せん断粘度に差がある組み合わせであることが好ましく、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂のせん断粘度のうち、高い値のせん断粘度の値を、低い値のせん断粘度の値で割った数値で、その差を表した場合、１．５倍以上であることが好ましく、更に好ましくは２倍以上である。
【００１７】
長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂は、フィルターとして用いる場合にオレフィンを主体とするものがエレクトレット性能を特に発揮する点から好ましい。更に、捕集性能を向上させるために、一方がポリオレフィン類の中で耐熱性に優れて、細い繊維が紡糸し易いポリプロピレンであることが好ましく、比容積を上げるために、もう一方がポリエチレンの中でも当該ポリプロピレンよりせん断粘度の高いポリエチレンを選択することが好ましい。またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていてもよい。
【００１８】
長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂は、フィルターとして用いる場合に使用時の嵩高さを維持するために、一方はエレクトレット性能を発揮するために、ポリオレフィン類を主体とするものが好ましい。ポリオレフィン類の中では、耐熱性に優れて、細い繊維が紡糸し易いポリプロピレンが好ましい。もう一方は、ポリエステル類を主体とするものが好ましく、ポリエステル類の中では、ポリエチレンテレフタレートが好ましく、ポリエチレンテレフタレートの中でも当該ポリプロピレンよりせん断粘度の高いポリエチレンテレフタレートを選択することが好ましい。またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていてもよい。
【００１９】
本発明の混繊長繊維不織布を構成する長繊維の繊維径は特に限定されないが、繊維径０．１〜３μｍである長繊維の割合が５０構成本数％以上であり、かつ３μｍを超える長繊維の割合が５０構成本数％以下であることが好ましい。混繊長繊維不織布を構成する長繊維における所定の繊維径による構成本数％がこの範囲にあることで、捕集性能が充分にあって好ましい。フィルターとして使用する場合には、繊維径０．１〜１．５μｍである長繊維の割合が３０構成本数％を超え、かつ３〜１０μｍである長繊維の割合が３０構成本数％未満であることが好ましい。このような不織布は、例えば、メルトブロー製法において、２種の樹脂が流れ出す紡糸孔が交互に一列で並んだ口金を使用し、２種の熱可塑性樹脂を用いることで、２種の樹脂の吐出比、紡糸温度、圧縮空気の温度、圧力等の紡糸条件を調整することで容易に製造することができる。
【００２０】
本発明の混繊長繊維不織布は、メルトブロー製法によって得られる不織布であることが好ましく、２種類の熱可塑性樹脂をそれぞれ独立に溶融押出し、混繊メルトブロー紡糸口金から紡糸して得られ、さらに高温、高速の気体によって極細繊維流としてメルトブロー紡糸され、捕集装置で混繊長繊維不織布として得られる。本発明の混繊長繊維不織布を構成する両長繊維がメルトブロー製法によって混繊される場合は、例えば、特許第３３６０３７７号明細書に記載された１つの口金に異種の樹脂が流れ出す紡糸孔が交互に一列で並んだ構造の混繊用紡糸口金を使用することができる。
【００２１】
本発明の混繊長繊維不織布において、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２の構成比は特に限定されないが、フィルターとして使用する場合、一方の長繊維が２０〜８０質量％含まれていることが好ましい。さらに好ましくは、一方の長繊維が３５〜６５質量％含まれていることが好ましい。一方の長繊維が２０質量％以上含まれていれば、捕集効率が低下または、比容積が低下しにくく、紡糸性が良好であり、生産性が低下することがない。
【００２２】
本発明の混繊長繊維不織布がメルトブロー製法によって得られた繊維層である場合、メルトブロー製法におけるメルトブロー紡糸する際の気体は通常、空気、窒素ガス等の不活性気体が使用される。該気体の温度は約２００〜５００℃、好ましくは約２５０〜４５０℃、圧力は約９．８〜５８８．４ｋＰａ、好ましくは約１９．６〜５３９．４ｋＰａである。この紡糸条件は、使用する樹脂の物性や組合せ、目的とする繊維径、紡糸口金等の装置等により、適宜設定される。
【００２３】
本発明の混繊長繊維不織布の比容積は１２ｃｍ3／ｇ以上であれば特に限定されないが、フィルターとして使用する場合、使用時の圧力損失の上昇を抑制するために、不織布の比容積が１５ｃｍ3／ｇ以上であることが好ましく、更に好ましくは２０ｃｍ3／ｇ以上である。
【００２４】
本発明において混繊長繊維不織布における長繊維Ａ１を構成する熱可塑性樹脂と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂とは、異なる熱可塑性樹脂であり、該異なる熱可塑性樹脂を選択するに当たって、互いのせん断粘度に差があるものを選択するのが好ましい。せん断粘度に差があると、特に、メルトブロー製法のような直接不織化法によって、混繊用紡糸口金を用いて、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を同時に紡糸すると、せん断粘度の低い熱可塑性樹脂は細い繊維となり、細い繊維と太い繊維を均一に混繊することが可能であるために、比容積が１２ｃｍ3／ｇ以上の不織布を有効に得ることができる。熱可塑性樹脂のせん断粘度は、一般的にキャピラリーレオメーター（ＩＭＡＴＥＫ社Ｒ６０００）を用いて温度３００℃で測定した、せん断速度１００００ｓ-1時のせん断粘度を指標として知ることができる。これをもとに、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２のそれぞれに使用する樹脂として、せん断粘度に差がある樹脂を選択することができる。せん断粘度の低い樹脂を用いて得られた長繊維をＡ１、せん断粘度がそれより高い樹脂を用いて得られた長繊維をＡ２とすると、せん断粘度が、Ａ２＞Ａ１である関係を満たすという条件のもとで、その具体的な熱可塑性樹脂の組み合わせ（Ａ１／Ａ２）として、例えば、ポリプロピレン／ポリプロピレン、ポリプロピレン／ポリエチレン、ポリプロピレン／ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン／ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン／ポリ乳酸、ポリプロピレン／ポリブチレンサクシネート、ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸／ポリブチレンサクシネート、プロピレン単独重合体／プロピレンとエチレンおよびα−オレフィンより選ばれた１種または２種との共重合体などを挙げることができる。
【００２５】
本発明の混繊長繊維不織布の目付は．特に限定されないが、好ましくは５〜２００ｇ／ｃｍ2、より好ましくは、１０〜１２０ｇ／ｃｍ2である。さらに好ましくは２０〜６０ｇ／ｃｍ2である。目付が５ｇ／ｃｍ2以上であれば、混繊長繊維不織布は均一な地合が得られる。また、目付が２００ｇ／ｃｍ2以下であれば、嵩高性が低下しにくい。フィルターとして用いる場合には、使用する状況と要求される圧力損失、捕集性能から、この限りではないが２０〜１００ｇ／ｍ2の範囲が好適である。
【００２６】
本発明の混繊長繊維不織布は、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ圧力損失の上昇が抑制されるので、プレフィルター、中性能から高性能クラスのフィルターとして用いることができる。また、同様の理由で、長期間使用するエアフィルターや粉じんの多い場所で使用されるマスク用フィルターとして使用することができる。さらに、本発明の混繊長繊維不織布は、複数枚重ねて使用することもできる。
【００２７】
本発明の混繊長繊維不織布は、エアフィルターとして用いる場合にはエレクトレット加工されていることが好ましい。ここで、エレクトレット加工とは、長繊維の低融点成分が溶融しない程度の加熱雰囲気下で電荷を与える熱エレクトレット法や、コロナ放電によって電荷を与えるコロナ放電法等のエレクトレット処理を行うことで積層不織布に電荷を帯電させて捕集機能等の特性を積層不織布に与える加工方法である。但し、エレクトレット処理法についてはこれに限定されるものではない。
【００２８】
本発明の混繊長繊維不織布は、空気清浄機や空調設備に用いられるプレフィルターから中性能、高性能ＨＥＰＡクラスのエアフィルター、医療用マスク、防じんマスク等のプレフィター、メインフィルターとして用いることができる。また、要求される性能によっては一般用マスク等に好適に用いることができる。
【００２９】
本発明の混繊長繊維不織布は、他の不織布を少なくても片面に積層一体化して用いることが好ましい。本発明の不織布と他の不織布を積層し一体化する方法には、熱接着、ケミカルボンド、ホットメルト等の方法があるが積層一体化方法についてはこれらに限定されない。
【００３０】
本発明の混繊長繊維不織布を積層一体化しフィルターとして使用する場合、圧力損失の上昇を抑制するために、嵩高を維持することが好ましく、ホットメルトにより積層一体化することが好ましい。熱接着により積層一体化する場合には、嵩高を維持し、通気性を阻害しないためにも接着部の面積は積層された不織布の０．５〜２０％が好ましい。更に好ましくは１〜１０％である。０．５％以上であれば、不織布強度が弱くなることがなく、フィルター成形時やプリーツ加工時等に形状が保持できる。２０％以下であれば、圧力損失が増大しすぎることがないことから、フィルターの性能が低下しない。
【００３１】
本発明の混繊長繊維不織布と積層一体化する他の不織布は、特に限定されないが、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布、レジンボンド不織布、サーマルボンド不織布、ニードルパンチ不織布、スパンレース不織布等が挙げられる。また、他の不織布を２枚以上積層して使用することもできる。
【００３２】
混繊長繊維不織布をメインフィルターとし、積層不織布をフィルターとして使用する場合、他の不織布は、通気性を疎外しないことが好ましいことから、混繊長繊維不織布より通気度が高いことが好ましい。また、他の不織布の少なくても１枚は、空気流入側に配置することが好ましい。他の不織布の通気度は５０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上、より好ましくは１００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上である。さらに好ましくは２００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃである。目付は、特に限定されないが、他の不織布を混繊長繊維不織布の補強材として用いる場合には、１０〜３００ｇ／ｍ2、より好ましくは２０〜２００ｇ／ｍ2、さらに好ましくは４０〜１００ｇ／ｍ2である。１０ｇ／ｍ2以上であれば、混繊長繊維不織布を補強する効果が適切であり、プリーツ加工時やマスク成形時等で形状が保持できる。３００ｇ／ｍ2以下であれば、プリーツ加工時やマスク成形時やの生産性が良好である。
【００３３】
混繊長繊維不織布をプレフィルターとし、他の不織布と積層した積層不織布をフィルターとして使用する場合、他の不織布が粗じんフィルターを兼ねた補強材を目的とする場合には、通気性を阻害しないことが好ましく、混繊長繊維不織布より通気度が高いことが好ましい。他の不織布の少なくても１枚は空気流入側に配置することが好ましい。当該他の不織布の通気度は１００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上、より好ましくは２００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上である。さらに好ましくは４００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃである。他の不織布がメインフィルターを目的とする場合には、通気度はこの限りではない。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例、比較例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例、比較例中に示された物性値の測定法または定義を以下に示す。
【００３５】
不織布物性について示す。
繊維径：不織布から小片を切取り、走査型顕微鏡にて倍率２０００〜５０００倍の写真を撮り、計４００本以上の長繊維の各直径をノギス等で測定した。（μｍ）
平均繊維径：各長繊維の測定値の合計値をその長繊維の構成本数で除して平均繊維径を算出した（μｍ）。
長繊維の構成本数の割合：各繊維径の構成本数の割合は下記の式より求めた。
繊維径０．１〜３．０μｍの長繊維の構成本数の割合（本数％）＝（繊維径０．１〜３．０μｍの長繊維の構成本数／総繊維本数）×１００
繊維径３．０μｍを超える長繊維の構成本数の割合（本数％）＝（繊維径３．０μｍの長繊維の構成本数／総繊維本数）×１００
繊維径０．１〜１．５μｍの長繊維の構成本数の割合（本数％）＝（繊維径０．１〜１．５μｍの長繊維の構成本数／総繊維本数）×１００
繊維径３．０〜１０μｍの長繊維の構成本数の割合（本数％）＝（繊維径３．０〜１０μｍの長繊維の構成本数／総繊維本数）×１００
【００３６】
目付：不織布を２５ｃｍ角に切った成形体全体の重量を秤量し、単位面積当たりの重量で示した（ｇ／ｍ2）。
厚さ：ＪＩＳ Ｌ１９１３（６．１．１Ａ）：２０１０に準じてＤＩＧＩ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＴＥＳＴＥＲ（東洋精機）で測定した（ｍｍ）。
比容積（ｃｍ3／ｇ）：下記の式より求めた。
比容積（ｃｍ3／ｇ）＝厚さ（ｍｍ）／目付（ｇ／ｍ2）×１０００
通気度：ＪＩＳ Ｌ１９１３：２０１０（６．８．１）に準じて測定した（ｃｍ3／ｃｍ2／ｓｅｃ）。
メルトマスフローレイト：ＪＩＳ Ｋ ７２１０：１９９９に準拠し、メルトマスフローレイトの測定を行った。ＭＩは、附属書Ａ表１の条件Ｄ（試験温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇ）に準拠して測定した値である。また、ＭＦＲは、条件Ｍ（試験温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）に準拠して測定した値である。
【００３７】
フィルター性能試験について示す。
圧力損失（Ｐａ）：フィルター効率自動検出装置（ＴＳＩ製Ｍｏｄｅｌ８１３０）にてＮａＣｌ（粒子径：０．０７μｍ（個数中央径）、粒子濃度：１０〜２５ｍｇ／ｍ3）を測定流量４０Ｌ／ｍｉｎ（測定面積１２８．５ｃｍ2）でサンプルを通過させたときの圧力損失を測定した。この値が少ないほど、空気が通り易いことを示し、すなわち圧力損失が低く好ましい。
捕集効率(％)：フィルター効率自動検出装置（ＴＳＩ製Ｍｏｄｅｌ８１３０）にてＮａＣｌ（粒子径：０．０７μｍ（個数中央径）、粒子濃度：１０〜２５ｍｇ／ｍ3）を測定流量８５Ｌ／ｍｉｎ（測定面積１２８．５ｃｍ2）でサンプルを通過させたときの捕集効率を測定した。
圧力損失１００Ｐａ時のＮａＣｌ負荷量（ｍｇ）：フィルター効率自動検出装置（ＴＳＩ製Ｍｏｄｅｌ８１３０）にてＮａＣｌ（粒子径：０．０７μｍ（個数中央径）、粒子濃度：１０〜２５ｍｇ／ｍ3）を測定流量８５Ｌ／ｍｉｎ（測定面積１２８．５ｃｍ2）でサンプルを通過させ、圧力損失が１００Ｐａに達したときのＮａＣｌ量を下記式より求めた。
圧力損失１００Ｐａ時のＮａＣｌ負荷量（ｍｇ）＝測定前サンプル重量（ｍｇ）―測定後サンプル重量（ｍｇ）
この値が多いほど、圧力損失の上昇が抑制されていて捕集性能が高いことを示す。
【００３８】
実施例および比較例で用いた熱可塑性樹脂は以下の通りである。
ポリプロピレン：プロピレン単独重合体、ＭＦＲ８０ｇ／１０ｍｉｎ（２３０℃）、融点１６０℃、せん断粘度６．５Ｐａ・ｓ（測定温度３００℃、せん断速度１００００ｓ-1）
ポリエチレン：高密度ポリエチレン、ＭＩ４０ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃）、融点１２５℃、せん断粘度１５．５Ｐａ・ｓ（測定温度３００℃、せん断速度１００００ｓ-1）
ポリエチレンテレフタレート：ポリエチレンテレフタレート、融点２４０℃、せん断粘度３４．３Ｐａ・ｓ（測定温度３００℃、せん断速度１００００ｓ-1）
【００３９】
［実施例１］
不織布の長繊維Ａ１成分としてポリプロピレン、長繊維Ａ２成分としてポリエチレンを原料として用いた。スクリュー（５０ｍｍ径）、加熱体及びギヤポンプを有する２機の押出機、混繊用紡糸口金（孔径０．３ｍｍ、孔数５０１ホールが一列、異成分繊維を吐出する孔が交互に一列に並んだ、有効幅５００ｍｍ）、圧縮空気発生装置及び空気加熱機、ポリエステル製ネットを備えた捕集コンベアー、及び巻取り機からなるメルトブロー不織布製造装置を用いて、混繊長繊維不織布の製造を行った。
それぞれの押出機に原料樹脂を投入し、加熱体により、ポリプロピレンを２３０℃、ポリエチレンを２７０℃で加熱溶融させ、ギヤポンプをポリプロピレン／ポリエチレンの重量比が５０／５０になる様に設定し、紡糸口金から単孔あたり０．３ｇ／ｍｉｎの紡糸速度で溶融樹脂を吐出させ、吐出した長繊維を４００℃に加熱した圧縮空気を８５ｋＰａ（ゲージ圧）の圧力で紡糸口金から２５ｃｍの距離に設定したポリエステル製コンベアー上に吹き付け捕集コンベアーの速度を調整することによって不織布を得た。得られた不織布を８０℃雰囲気下で１分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４０】
［実施例２］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造において、ポリプロピレン／ポリエチレンの重量比が６０／４０とし、圧縮空気の圧力を９５ｋＰａとした以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４１】
［実施例３］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造において、Ａ２成分としてポリエチレンテレフタレートを用いて、３００℃で加熱溶融した以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４２】
［実施例４］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造と圧縮空気の圧力を７５ｋＰａとし、コンベアー速度を調整した以外、同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４３】
［実施例５］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造において、ポリプロピレン／ポリエチレンの重量比が７０／３０とし、圧縮空気の圧力を６５ｋＰａとした以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４４】
［比較例１］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造において、Ａ２成分としてポリプロピレンを用いて２３０℃で加熱溶融した以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４５】
［比較例２］
比較例１の混繊長繊維不織布の製造において、圧縮空気の圧力を６０ｋＰａとした以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４６】
[比較例３]
比較例１の混繊長繊維不織布の製造において、圧縮空気の圧力を７５ｋＰａとし、コンベアー速度を調節した以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４７】
各実施例、比較例の樹脂構成、比容積、繊維径の構成について表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
なお、表１中、樹脂の表記は次のとおりである。
ＰＰ（ポリプロピレンの略）、ＰＥ（ポリエチレンの略）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレートの略）
【００５０】
実施例１〜５、比較例１〜３の不織布についてフィルター特性である圧力損失並びに捕集効率、１００Ｐａに圧力損失が上昇したときのＮａＣｌ負荷量を表に２に示す。
【００５１】
【表２】
【００５２】
表１、２から分かるように、本発明の混繊長繊維不織布は、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ長時間、圧力損失の上昇を抑えることができる。本発明の混繊長繊維不織布は、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ圧力損失の上昇が少ないため、プレフィルター、中性能から高性能クラスのフィルターとして用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の混繊長繊維不織布を用いたフィルターは長時間、経済的に使用することができる空調用エアフィルター、空気清浄機フィルターを提供することができる。また、本発明の混繊長繊維不織布は、医療用や花粉用マスク、粉じんの多い場所で使用される防じんマスクにおいても長時間の装着においても息苦しくないマスクを提供することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混繊長繊維不織布に関する。更に詳しくは、互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて得られた２種の長繊維が混繊されてなる嵩高で地合いが良好な混繊長繊維不織布に関する。特に、フィルターとして使用する場合に、低圧力損失、高捕集効率であり、且つ長時間使用することができる混繊長繊維不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、花粉や粉塵などの微細なダストを除去するためのエアフィルターとして、不織布製シートが多く用いられている。このようなエアフィルターには、ダストを高効率で捕集する性能と、エアフィルターを気体が通過する際の吸気抵抗が少ない低圧力損失が求められている。これらのエアフィルターは、繊維径の細い繊維で形成した緻密なマトリックスや、フィルターをエレクトレット加工することにより物理作用に加えて静電気的な吸引力などで花粉や粉塵などの微細なダストの捕集を可能としている。
これらのエアフィルターには、緻密なマトリックスを形成するために、平均繊維径１５μｍ以下の長繊維からなる不織布が多く用いられている。
【０００３】
フィルターに使用される不織布には、繊維径の細いメルトブロー不織布が多く用いられている。メルトブロー不織布からなるフィルターは繊維径が細いため緻密な構造を持ち、微細なダストの捕集効率が高いため、フィルターの素材として好適に使用されている。しかし、メルトブロー不織布からなるフィルターは、一般的に嵩が低くペーパーライクなものが多く、フィルターとして使用した場合、圧力損失の上昇が早く、長時間の使用が困難である。特許文献１には、熱可塑性複合繊維からなる嵩高な複合繊維不織布が提案されている。これは、プリーツ加工適性を目的としたものであり、紡糸時に繊維を部分的に凝集させて融着した繊維塊を不織布中に多数存在させることで嵩高化を行っているため、繊維塊を均一に分散させることができず、不織布中に密度差を生じるので、低圧力損失ではあるが、捕集効率が低くなる傾向がある。
【０００４】
また、特許文献２には、異なる径の繊維を混繊することで、低圧力損失、高捕集のメルトブロー不織布が提案されている。しかしながら、細い繊維からなるメルトブロー不織布に比べ、低圧力損失化する傾向であるが、単一成分樹脂繊維からなる不織布であることから、不織布密度が高く、低圧力損失化が不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１４２９０３号明細書
【特許文献２】特開２００６−３７２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術にある問題点に鑑み、ダストなどを高効率で捕集する性能と、フィルターにおいて気体が通過する際の吸気抵抗が低い低圧力損失の性質とを併せ持つ、嵩高で地合の良好な不織布を提供することを目的とする。
ここで、低圧力損失または圧力損失が低いとは、フィルターにおいて気体が通過する際の吸気抵抗が低く、また長時間の使用でも吸気抵抗を比較的に低く維持できる性質、すなわち圧力損失の上昇を抑制できる性質を意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討を行った。その結果、２種の長繊維を混繊し不織布とし、ここで該２種の長繊維が互いに異なる熱可塑性樹脂から構成されており、かつ、不織布を構成している長繊維の平均繊維径を特定の範囲となるように構成して、比容積が一定値以上の嵩高な不織布とすることで、前記課題を解決できることを見出し、その知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００８】
従って本発明の構成は以下のとおりである。
〔１〕２種の長繊維が混繊されてなる不織布であって、該２種の長繊維が互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて構成されており、当該不織布中に存在している長繊維の繊維径の合算値をその長繊維の構成本数で除して得られた平均繊維径が０．１〜１０μｍであり、且つ不織布の比容積が１２ｃｍ3／ｇ以上である混繊長繊維不織布。
〔２〕不織布を構成している長繊維において、繊維径０．１〜３μｍである長繊維の割合が５０構成本数％以上であり、３μｍを超える長繊維の割合が５０構成本数％以下であることを特徴とする前記〔１〕に記載の混繊長繊維不織布。
〔３〕不織布がメルトブロー製法で作られていることを特徴とする前記〔１〕または〔２〕の混繊長繊維不織布。
〔４〕２種の長繊維が、共にポリオレフィンを主体に構成されていることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕のいずれか１つの混繊長繊維不織布。
〔５〕２種の長繊維が、ポリオレフィンを主体に構成されている長繊維と、ポリエステルを主体に構成されている長繊維であることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕のいずれか１つの混繊長繊維不織布。
〔６〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１つに記載の混繊長繊維不織布を用いて得られたフィルター。
〔７〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１つに記載の混繊長繊維不織布をエレクトレット加工して得られたエアフィルター。
〔８〕前記〔６〕に記載のフィルターまたは〔７〕に記載のエアフィルターの少なくとも片面に、他の不織布が積層一体化されていることを特徴とするフィルター。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の混繊長繊維不織布は、フィルターとして使用した場合、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ長時間、圧力損失の上昇を抑えることができる。本発明の混繊長繊維不織布は、嵩高で地合が良好である。本発明の混繊長繊維不織布は、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ圧力損失の上昇が少ないため、プレフィルター、中性能から高性能クラスのフィルターとして有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の混繊長繊維不織布は、互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて得られた２種の長繊維が混繊されてなる不織布であって、当該不織布を構成している長繊維の平均繊維径が０．１〜１０μｍであり、且つ不織布の比容積が１２ｃｍ3／ｇ以上である混繊長繊維不織布である。以降、２種の長繊維を、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２と言う場合がある。混繊とは、異なる熱可塑性樹脂を用いて得られた２種類の長繊維が紡糸段階で混合され、ほぼ均一な状態で交じり合ったことをいう。
【００１１】
本発明の混繊長繊維不織布は、当該不織布中に存在している長繊維の繊維径の合算値をその長繊維の構成本数で除した得られた平均繊維径が０．１〜１０μｍの範囲となるように混繊されている。平均繊維径が０．１μｍ以上であると、製造が容易であり生産性が高くコスト的にも良好であり、また、１０μｍ以下であれば捕集効率が充分にある。上記平均粒径はさらに好ましくは０．３〜７μｍである。このような範囲の平均繊維径は、混繊の手段である例えばメルトブロー製法における種々の条件を適宜設定することにより達成することができる。
【００１２】
２種類の長繊維Ａ１と長繊維Ａ２は、互いに異なる熱可塑性樹脂から構成されており、該２種類の熱可塑性樹脂の組み合わせは紡糸可能な熱可塑性樹脂であれば特別な制限はない。例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン、プロピレン単独重合体、プロピレンとエチレンおよびα−オレフィンより選ばれた１種または２種との共重合体等のポリプロピレンのポリオレフィン類、ポリアミド類、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ジオールとテレフタル酸／イソフタル酸等を共重合した低融点ポリエステル、ポリエステルエラストマー等のポリエステル類、フッ素樹脂、上記樹脂の混合物等の中から適宜の組み合わせが採用できる。またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていてもよい。
【００１３】
長繊維Ａ１とＡ２を構成する熱可塑性樹脂には、本発明の効果を妨げない範囲内で酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、造核剤、エポキシ安定剤、滑剤、抗菌剤、難燃剤、顔料、可塑剤及び他の熱可塑性樹脂等を添加することができる。
【００１４】
長繊維Ａ１または長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂の少なくても一方には、耐候性を向上させ、フィルターとして使用する場合には、エレクトレット性能を向上させる目的からヒンダードアミ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）］（チバガイギー製、キマソープ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（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、チヌビン６２２ＬＤ）、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）（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、チヌビン１４４）などが挙げられる。
【００１５】
長繊維Ａ１または長繊維Ａ２に配合される前記ヒンダードアミン系化合物の含有量は、特に限定されないが、混繊長繊維不織布中の含有量が０．５〜５質量％の範囲になるように配合されていることが望ましい。混繊長繊維不織布中のヒンダードアミン系化合物の含有量が０．５質量％以上であれば耐候性とエレクトレット性能を充分に発揮させることができ、また、５質量％以下であれば生産性が良好でコスト的にもよい。
【００１６】
本発明において長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂は、せん断粘度に差がある組み合わせであることが好ましく、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂のせん断粘度のうち、高い値のせん断粘度の値を、低い値のせん断粘度の値で割った数値で、その差を表した場合、１．５倍以上であることが好ましく、更に好ましくは２倍以上である。
【００１７】
長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂は、フィルターとして用いる場合にオレフィンを主体とするものがエレクトレット性能を特に発揮する点から好ましい。更に、捕集性能を向上させるために、一方がポリオレフィン類の中で耐熱性に優れて、細い繊維が紡糸し易いポリプロピレンであることが好ましく、比容積を上げるために、もう一方がポリエチレンの中でも当該ポリプロピレンよりせん断粘度の高いポリエチレンを選択することが好ましい。またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていてもよい。
【００１８】
長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂は、フィルターとして用いる場合に使用時の嵩高さを維持するために、一方はエレクトレット性能を発揮するために、ポリオレフィン類を主体とするものが好ましい。ポリオレフィン類の中では、耐熱性に優れて、細い繊維が紡糸し易いポリプロピレンが好ましい。もう一方は、ポリエステル類を主体とするものが好ましく、ポリエステル類の中では、ポリエチレンテレフタレートが好ましく、ポリエチレンテレフタレートの中でも当該ポリプロピレンよりせん断粘度の高いポリエチレンテレフタレートを選択することが好ましい。またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていてもよい。
【００１９】
本発明の混繊長繊維不織布を構成する長繊維の繊維径は特に限定されないが、繊維径０．１〜３μｍである長繊維の割合が５０構成本数％以上であり、かつ３μｍを超える長繊維の割合が５０構成本数％以下であることが好ましい。混繊長繊維不織布を構成する長繊維における所定の繊維径による構成本数％がこの範囲にあることで、捕集性能が充分にあって好ましい。フィルターとして使用する場合には、繊維径０．１〜１．５μｍである長繊維の割合が３０構成本数％を超え、かつ３〜１０μｍである長繊維の割合が３０構成本数％未満であることが好ましい。このような不織布は、例えば、メルトブロー製法において、２種の樹脂が流れ出す紡糸孔が交互に一列で並んだ口金を使用し、２種の熱可塑性樹脂を用いることで、２種の樹脂の吐出比、紡糸温度、圧縮空気の温度、圧力等の紡糸条件を調整することで容易に製造することができる。
【００２０】
本発明の混繊長繊維不織布は、メルトブロー製法によって得られる不織布であることが好ましく、２種類の熱可塑性樹脂をそれぞれ独立に溶融押出し、混繊メルトブロー紡糸口金から紡糸して得られ、さらに高温、高速の気体によって極細繊維流としてメルトブロー紡糸され、捕集装置で混繊長繊維不織布として得られる。本発明の混繊長繊維不織布を構成する両長繊維がメルトブロー製法によって混繊される場合は、例えば、特許第３３６０３７７号明細書に記載された１つの口金に異種の樹脂が流れ出す紡糸孔が交互に一列で並んだ構造の混繊用紡糸口金を使用することができる。
【００２１】
本発明の混繊長繊維不織布において、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２の構成比は特に限定されないが、フィルターとして使用する場合、一方の長繊維が２０〜８０質量％含まれていることが好ましい。さらに好ましくは、一方の長繊維が３５〜６５質量％含まれていることが好ましい。一方の長繊維が２０質量％以上含まれていれば、捕集効率が低下または、比容積が低下しにくく、紡糸性が良好であり、生産性が低下することがない。
【００２２】
本発明の混繊長繊維不織布がメルトブロー製法によって得られた繊維層である場合、メルトブロー製法におけるメルトブロー紡糸する際の気体は通常、空気、窒素ガス等の不活性気体が使用される。該気体の温度は約２００〜５００℃、好ましくは約２５０〜４５０℃、圧力は約９．８〜５８８．４ｋＰａ、好ましくは約１９．６〜５３９．４ｋＰａである。この紡糸条件は、使用する樹脂の物性や組合せ、目的とする繊維径、紡糸口金等の装置等により、適宜設定される。
【００２３】
本発明の混繊長繊維不織布の比容積は１２ｃｍ3／ｇ以上であれば特に限定されないが、フィルターとして使用する場合、使用時の圧力損失の上昇を抑制するために、不織布の比容積が１５ｃｍ3／ｇ以上であることが好ましく、更に好ましくは２０ｃｍ3／ｇ以上である。
【００２４】
本発明において混繊長繊維不織布における長繊維Ａ１を構成する熱可塑性樹脂と長繊維Ａ２を構成する熱可塑性樹脂とは、異なる熱可塑性樹脂であり、該異なる熱可塑性樹脂を選択するに当たって、互いのせん断粘度に差があるものを選択するのが好ましい。せん断粘度に差があると、特に、メルトブロー製法のような直接不織化法によって、混繊用紡糸口金を用いて、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２を同時に紡糸すると、せん断粘度の低い熱可塑性樹脂は細い繊維となり、細い繊維と太い繊維を均一に混繊することが可能であるために、比容積が１２ｃｍ3／ｇ以上の不織布を有効に得ることができる。熱可塑性樹脂のせん断粘度は、一般的にキャピラリーレオメーター（ＩＭＡＴＥＫ社Ｒ６０００）を用いて温度３００℃で測定した、せん断速度１００００ｓ-1時のせん断粘度を指標として知ることができる。これをもとに、長繊維Ａ１と長繊維Ａ２のそれぞれに使用する樹脂として、せん断粘度に差がある樹脂を選択することができる。せん断粘度の低い樹脂を用いて得られた長繊維をＡ１、せん断粘度がそれより高い樹脂を用いて得られた長繊維をＡ２とすると、せん断粘度が、Ａ２＞Ａ１である関係を満たすという条件のもとで、その具体的な熱可塑性樹脂の組み合わせ（Ａ１／Ａ２）として、例えば、ポリプロピレン／ポリプロピレン、ポリプロピレン／ポリエチレン、ポリプロピレン／ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン／ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン／ポリ乳酸、ポリプロピレン／ポリブチレンサクシネート、ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸／ポリブチレンサクシネート、プロピレン単独重合体／プロピレンとエチレンおよびα−オレフィンより選ばれた１種または２種との共重合体などを挙げることができる。
【００２５】
本発明の混繊長繊維不織布の目付は．特に限定されないが、好ましくは５〜２００ｇ／ｃｍ2、より好ましくは、１０〜１２０ｇ／ｃｍ2である。さらに好ましくは２０〜６０ｇ／ｃｍ2である。目付が５ｇ／ｃｍ2以上であれば、混繊長繊維不織布は均一な地合が得られる。また、目付が２００ｇ／ｃｍ2以下であれば、嵩高性が低下しにくい。フィルターとして用いる場合には、使用する状況と要求される圧力損失、捕集性能から、この限りではないが２０〜１００ｇ／ｍ2の範囲が好適である。
【００２６】
本発明の混繊長繊維不織布は、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ圧力損失の上昇が抑制されるので、プレフィルター、中性能から高性能クラスのフィルターとして用いることができる。また、同様の理由で、長期間使用するエアフィルターや粉じんの多い場所で使用されるマスク用フィルターとして使用することができる。さらに、本発明の混繊長繊維不織布は、複数枚重ねて使用することもできる。
【００２７】
本発明の混繊長繊維不織布は、エアフィルターとして用いる場合にはエレクトレット加工されていることが好ましい。ここで、エレクトレット加工とは、長繊維の低融点成分が溶融しない程度の加熱雰囲気下で電荷を与える熱エレクトレット法や、コロナ放電によって電荷を与えるコロナ放電法等のエレクトレット処理を行うことで積層不織布に電荷を帯電させて捕集機能等の特性を積層不織布に与える加工方法である。但し、エレクトレット処理法についてはこれに限定されるものではない。
【００２８】
本発明の混繊長繊維不織布は、空気清浄機や空調設備に用いられるプレフィルターから中性能、高性能ＨＥＰＡクラスのエアフィルター、医療用マスク、防じんマスク等のプレフィター、メインフィルターとして用いることができる。また、要求される性能によっては一般用マスク等に好適に用いることができる。
【００２９】
本発明の混繊長繊維不織布は、他の不織布を少なくても片面に積層一体化して用いることが好ましい。本発明の不織布と他の不織布を積層し一体化する方法には、熱接着、ケミカルボンド、ホットメルト等の方法があるが積層一体化方法についてはこれらに限定されない。
【００３０】
本発明の混繊長繊維不織布を積層一体化しフィルターとして使用する場合、圧力損失の上昇を抑制するために、嵩高を維持することが好ましく、ホットメルトにより積層一体化することが好ましい。熱接着により積層一体化する場合には、嵩高を維持し、通気性を阻害しないためにも接着部の面積は積層された不織布の０．５〜２０％が好ましい。更に好ましくは１〜１０％である。０．５％以上であれば、不織布強度が弱くなることがなく、フィルター成形時やプリーツ加工時等に形状が保持できる。２０％以下であれば、圧力損失が増大しすぎることがないことから、フィルターの性能が低下しない。
【００３１】
本発明の混繊長繊維不織布と積層一体化する他の不織布は、特に限定されないが、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布、レジンボンド不織布、サーマルボンド不織布、ニードルパンチ不織布、スパンレース不織布等が挙げられる。また、他の不織布を２枚以上積層して使用することもできる。
【００３２】
混繊長繊維不織布をメインフィルターとし、積層不織布をフィルターとして使用する場合、他の不織布は、通気性を疎外しないことが好ましいことから、混繊長繊維不織布より通気度が高いことが好ましい。また、他の不織布の少なくても１枚は、空気流入側に配置することが好ましい。他の不織布の通気度は５０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上、より好ましくは１００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上である。さらに好ましくは２００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃである。目付は、特に限定されないが、他の不織布を混繊長繊維不織布の補強材として用いる場合には、１０〜３００ｇ／ｍ2、より好ましくは２０〜２００ｇ／ｍ2、さらに好ましくは４０〜１００ｇ／ｍ2である。１０ｇ／ｍ2以上であれば、混繊長繊維不織布を補強する効果が適切であり、プリーツ加工時やマスク成形時等で形状が保持できる。３００ｇ／ｍ2以下であれば、プリーツ加工時やマスク成形時やの生産性が良好である。
【００３３】
混繊長繊維不織布をプレフィルターとし、他の不織布と積層した積層不織布をフィルターとして使用する場合、他の不織布が粗じんフィルターを兼ねた補強材を目的とする場合には、通気性を阻害しないことが好ましく、混繊長繊維不織布より通気度が高いことが好ましい。他の不織布の少なくても１枚は空気流入側に配置することが好ましい。当該他の不織布の通気度は１００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上、より好ましくは２００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上である。さらに好ましくは４００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃである。他の不織布がメインフィルターを目的とする場合には、通気度はこの限りではない。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例、比較例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例、比較例中に示された物性値の測定法または定義を以下に示す。
【００３５】
不織布物性について示す。
繊維径：不織布から小片を切取り、走査型顕微鏡にて倍率２０００〜５０００倍の写真を撮り、計４００本以上の長繊維の各直径をノギス等で測定した。（μｍ）
平均繊維径：各長繊維の測定値の合計値をその長繊維の構成本数で除して平均繊維径を算出した（μｍ）。
長繊維の構成本数の割合：各繊維径の構成本数の割合は下記の式より求めた。
繊維径０．１〜３．０μｍの長繊維の構成本数の割合（本数％）＝（繊維径０．１〜３．０μｍの長繊維の構成本数／総繊維本数）×１００
繊維径３．０μｍを超える長繊維の構成本数の割合（本数％）＝（繊維径３．０μｍの長繊維の構成本数／総繊維本数）×１００
繊維径０．１〜１．５μｍの長繊維の構成本数の割合（本数％）＝（繊維径０．１〜１．５μｍの長繊維の構成本数／総繊維本数）×１００
繊維径３．０〜１０μｍの長繊維の構成本数の割合（本数％）＝（繊維径３．０〜１０μｍの長繊維の構成本数／総繊維本数）×１００
【００３６】
目付：不織布を２５ｃｍ角に切った成形体全体の重量を秤量し、単位面積当たりの重量で示した（ｇ／ｍ2）。
厚さ：ＪＩＳ Ｌ１９１３（６．１．１Ａ）：２０１０に準じてＤＩＧＩ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＴＥＳＴＥＲ（東洋精機）で測定した（ｍｍ）。
比容積（ｃｍ3／ｇ）：下記の式より求めた。
比容積（ｃｍ3／ｇ）＝厚さ（ｍｍ）／目付（ｇ／ｍ2）×１０００
通気度：ＪＩＳ Ｌ１９１３：２０１０（６．８．１）に準じて測定した（ｃｍ3／ｃｍ2／ｓｅｃ）。
メルトマスフローレイト：ＪＩＳ Ｋ ７２１０：１９９９に準拠し、メルトマスフローレイトの測定を行った。ＭＩは、附属書Ａ表１の条件Ｄ（試験温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇ）に準拠して測定した値である。また、ＭＦＲは、条件Ｍ（試験温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）に準拠して測定した値である。
【００３７】
フィルター性能試験について示す。
圧力損失（Ｐａ）：フィルター効率自動検出装置（ＴＳＩ製Ｍｏｄｅｌ８１３０）にてＮａＣｌ（粒子径：０．０７μｍ（個数中央径）、粒子濃度：１０〜２５ｍｇ／ｍ3）を測定流量４０Ｌ／ｍｉｎ（測定面積１２８．５ｃｍ2）でサンプルを通過させたときの圧力損失を測定した。この値が少ないほど、空気が通り易いことを示し、すなわち圧力損失が低く好ましい。
捕集効率(％)：フィルター効率自動検出装置（ＴＳＩ製Ｍｏｄｅｌ８１３０）にてＮａＣｌ（粒子径：０．０７μｍ（個数中央径）、粒子濃度：１０〜２５ｍｇ／ｍ3）を測定流量８５Ｌ／ｍｉｎ（測定面積１２８．５ｃｍ2）でサンプルを通過させたときの捕集効率を測定した。
圧力損失１００Ｐａ時のＮａＣｌ負荷量（ｍｇ）：フィルター効率自動検出装置（ＴＳＩ製Ｍｏｄｅｌ８１３０）にてＮａＣｌ（粒子径：０．０７μｍ（個数中央径）、粒子濃度：１０〜２５ｍｇ／ｍ3）を測定流量８５Ｌ／ｍｉｎ（測定面積１２８．５ｃｍ2）でサンプルを通過させ、圧力損失が１００Ｐａに達したときのＮａＣｌ量を下記式より求めた。
圧力損失１００Ｐａ時のＮａＣｌ負荷量（ｍｇ）＝測定前サンプル重量（ｍｇ）―測定後サンプル重量（ｍｇ）
この値が多いほど、圧力損失の上昇が抑制されていて捕集性能が高いことを示す。
【００３８】
実施例および比較例で用いた熱可塑性樹脂は以下の通りである。
ポリプロピレン：プロピレン単独重合体、ＭＦＲ８０ｇ／１０ｍｉｎ（２３０℃）、融点１６０℃、せん断粘度６．５Ｐａ・ｓ（測定温度３００℃、せん断速度１００００ｓ-1）
ポリエチレン：高密度ポリエチレン、ＭＩ４０ｇ／１０ｍｉｎ（１９０℃）、融点１２５℃、せん断粘度１５．５Ｐａ・ｓ（測定温度３００℃、せん断速度１００００ｓ-1）
ポリエチレンテレフタレート：ポリエチレンテレフタレート、融点２４０℃、せん断粘度３４．３Ｐａ・ｓ（測定温度３００℃、せん断速度１００００ｓ-1）
【００３９】
［実施例１］
不織布の長繊維Ａ１成分としてポリプロピレン、長繊維Ａ２成分としてポリエチレンを原料として用いた。スクリュー（５０ｍｍ径）、加熱体及びギヤポンプを有する２機の押出機、混繊用紡糸口金（孔径０．３ｍｍ、孔数５０１ホールが一列、異成分繊維を吐出する孔が交互に一列に並んだ、有効幅５００ｍｍ）、圧縮空気発生装置及び空気加熱機、ポリエステル製ネットを備えた捕集コンベアー、及び巻取り機からなるメルトブロー不織布製造装置を用いて、混繊長繊維不織布の製造を行った。
それぞれの押出機に原料樹脂を投入し、加熱体により、ポリプロピレンを２３０℃、ポリエチレンを２７０℃で加熱溶融させ、ギヤポンプをポリプロピレン／ポリエチレンの重量比が５０／５０になる様に設定し、紡糸口金から単孔あたり０．３ｇ／ｍｉｎの紡糸速度で溶融樹脂を吐出させ、吐出した長繊維を４００℃に加熱した圧縮空気を８５ｋＰａ（ゲージ圧）の圧力で紡糸口金から２５ｃｍの距離に設定したポリエステル製コンベアー上に吹き付け捕集コンベアーの速度を調整することによって不織布を得た。得られた不織布を８０℃雰囲気下で１分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４０】
［実施例２］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造において、ポリプロピレン／ポリエチレンの重量比が６０／４０とし、圧縮空気の圧力を９５ｋＰａとした以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４１】
［実施例３］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造において、Ａ２成分としてポリエチレンテレフタレートを用いて、３００℃で加熱溶融した以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４２】
［実施例４］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造と圧縮空気の圧力を７５ｋＰａとし、コンベアー速度を調整した以外、同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４３】
［実施例５］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造において、ポリプロピレン／ポリエチレンの重量比が７０／３０とし、圧縮空気の圧力を６５ｋＰａとした以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４４】
［比較例１］
実施例１の混繊長繊維不織布の製造において、Ａ２成分としてポリプロピレンを用いて２３０℃で加熱溶融した以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４５】
［比較例２］
比較例１の混繊長繊維不織布の製造において、圧縮空気の圧力を６０ｋＰａとした以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４６】
[比較例３]
比較例１の混繊長繊維不織布の製造において、圧縮空気の圧力を７５ｋＰａとし、コンベアー速度を調節した以外は同様の方法で不織布を得た。得られた不織布を１００℃雰囲気下で２分間保持した後−１０ｋＶの電圧を５秒間印加することでエレクトレット加工された混繊長繊維不織布を得た。
【００４７】
各実施例、比較例の樹脂構成、比容積、繊維径の構成について表１に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
なお、表１中、樹脂の表記は次のとおりである。
ＰＰ（ポリプロピレンの略）、ＰＥ（ポリエチレンの略）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレートの略）
【００５０】
実施例１〜５、比較例１〜３の不織布についてフィルター特性である圧力損失並びに捕集効率、１００Ｐａに圧力損失が上昇したときのＮａＣｌ負荷量を表に２に示す。
【００５１】
【表２】
【００５２】
表１、２から分かるように、本発明の混繊長繊維不織布は、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ長時間、圧力損失の上昇を抑えることができる。本発明の混繊長繊維不織布は、圧力損失が低く、捕集効率が高く、且つ圧力損失の上昇が少ないため、プレフィルター、中性能から高性能クラスのフィルターとして用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の混繊長繊維不織布を用いたフィルターは長時間、経済的に使用することができる空調用エアフィルター、空気清浄機フィルターを提供することができる。また、本発明の混繊長繊維不織布は、医療用や花粉用マスク、粉じんの多い場所で使用される防じんマスクにおいても長時間の装着においても息苦しくないマスクを提供することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種の長繊維が混繊されてなる不織布であって、該２種の長繊維が互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて構成されており、当該不織布中に存在している長繊維の繊維径の合算値をその長繊維の構成本数で除して得られた平均繊維径が０．１〜１０μｍであり、且つ不織布の比容積が１２ｃｍ3／ｇ以上である混繊長繊維不織布。
【請求項２】
不織布を構成している長繊維において繊維径０．１〜３μｍである長繊維の割合が５０構成本数％以上であり、３μｍを超える長繊維の割合が５０構成本数％以下である、請求項１記載の混繊長繊維不織布。
【請求項３】
不織布がメルトブロー製法で作られている、請求項１または２に記載の混繊長繊維不織布。
【請求項４】
２種の長繊維が、共にポリオレフィンを主体に構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の混繊長繊維不織布。
【請求項５】
２種の長繊維が、ポリオレフィンを主体に構成されている長繊維と、ポリエステルを主体に構成されている長繊維である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の混繊長繊維不織布。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の混繊長繊維不織布を用いて得られたフィルター。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の混繊長繊維不織布をエレクトレット加工して得られたエアフィルター。
【請求項８】
請求項６に記載のフィルターまたは請求項７に記載のエアフィルターの少なくとも片面に、他の不織布が積層一体化されていることを特徴とするフィルター。
【請求項１】
２種の長繊維が混繊されてなる不織布であって、該２種の長繊維が互いに異なる熱可塑性樹脂を用いて構成されており、当該不織布中に存在している長繊維の繊維径の合算値をその長繊維の構成本数で除して得られた平均繊維径が０．１〜１０μｍであり、且つ不織布の比容積が１２ｃｍ3／ｇ以上である混繊長繊維不織布。
【請求項２】
不織布を構成している長繊維において繊維径０．１〜３μｍである長繊維の割合が５０構成本数％以上であり、３μｍを超える長繊維の割合が５０構成本数％以下である、請求項１記載の混繊長繊維不織布。
【請求項３】
不織布がメルトブロー製法で作られている、請求項１または２に記載の混繊長繊維不織布。
【請求項４】
２種の長繊維が、共にポリオレフィンを主体に構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の混繊長繊維不織布。
【請求項５】
２種の長繊維が、ポリオレフィンを主体に構成されている長繊維と、ポリエステルを主体に構成されている長繊維である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の混繊長繊維不織布。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の混繊長繊維不織布を用いて得られたフィルター。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の混繊長繊維不織布をエレクトレット加工して得られたエアフィルター。
【請求項８】
請求項６に記載のフィルターまたは請求項７に記載のエアフィルターの少なくとも片面に、他の不織布が積層一体化されていることを特徴とするフィルター。
【公開番号】特開２０１３−４０４１２（Ｐ２０１３−４０４１２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６５４１（Ｐ２０１１−１７６５４１）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（３１１００２０６７）ＪＮＣ株式会社 (208)
【出願人】（３９９１２０６６０）ＪＮＣファイバーズ株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（３１１００２０６７）ＪＮＣ株式会社 (208)
【出願人】（３９９１２０６６０）ＪＮＣファイバーズ株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
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