JPH03249249A - オレフイン系極細繊維不織布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、オレフィン系極細繊維不織布、更に詳しくは
、フィルター用途に特に優れたハンドリング性の良好な
オレフィン系極細繊維不織布に関する。

（従来の技術） 極細繊維不織布は、近年メルトブロー法で得られる様に
なり、多くの用途に使用されるようになった。

メルトブロー法による重量体の紡糸法は、インダストリ
アルのアンド・エンジニアリング・ケミストリー、第４
８巻、第８号、１３４２〜１３４６頁、１９５６年に開
示されている。国内におけるポリプロピレンのメルトブ
ロー法は、特開昭５０−４６９７２、特開昭５４−１３
４１７７に開示されている。これらの方法は、高い分子
量のポリマーを（初期固有粘度１．４以上）紡出時まで
に熱劣化させ、低い溶融粘度（剪断速度７００〜３５０
０秒１での溶融粘度５０〜３００ポイズ）にして紡出す
る方法であるため、得られる不織布は、繊維径の斑が大
きく、不織布強力も弱い欠点を有する。配管内の熱劣化
斑を改良する方法が、特開昭８３−６１０７、特開平１
−１５８５８１号公報に開示されている。これらは、分
子量低減以下の溶融粘度で紡出する方法及びそのとき得
られる低い分子量と広い分子量分布（重量平均分子量：
　Ｍｗ、数平均分子量；Ｍｎとして、Ｍｗが５００００
から９００００、Ｍｗ／Ｍｎが４から６を持つ不織布で
あるが分子量低減剤の添加斑による繊維径斑（特に経時
斑入）が大きくなり、また粘度のコントロールが困難、
低粘度の為糸切れし易い、分子量が低い為不織布の強力
が弱い、添加物が背圧上昇の原因になり、また、添加物
が使用時溶出するなどの問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、従来の技術の欠点を克服し、繊維径斑を減少
し、不織布強力を向上し、添加物の溶出等が改善された
、特にフィルター用途に好適なオレフィン系極細繊維不
織布を提供することを課題とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、分子量をやや高くシ、分子量分布を狭くする
ことに解決の糸口を見出したもので、かかる課題を解決
するために、次の手段をとるものである。すなわち、本
発明は、平均繊維径力！０゜１μｍ以上５μｍ以下、重
量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）とが下記
の式を満足するポリオレフィン径極細繊維からなること
を特徴とするオレフィン系極細繊維不織布である。

Ｍｗ≧５．０Ｘ１０’ Ｌｏ　ｇ　（Ｍｗ／Ｍｎ）≦０．５７９１×Ｌｏｇ　（
Ｍｗ）　−２，２９１６本発明の不織布を構成する繊維
の重量平均分子量（Ｍｗ）は、５００００以上好ましく
は、６００００以上４０００００以下である。

重量平均分子量（Ｍｗ）が低いと後述する重量平均分子
量と数平均分子量の比（Ｍｗ／Ｍｎ）が満足しても不織
布強力が低くなるので好ましくない。

又、紡出時、糸切れが生じ易くなるため、繊維径が太い
と玉状物が発生したり、繊維径が細いと粉状物が飛散し
たり、不織布に含有され、汚染の原因や濾過性能の低下
をきたし、好ましくない。更に、重量平均分子量（Ｍｗ
）と数平均分子量（Ｍｎ）の比Ｌｏｇ　（Ｍｗ／Ｍｎ）
が０．５７９１×Ｌｏｇ　（Ｍｗ）　−２，２９１８以
下好ましくはより少ない、すなわち、分子量分布は、重
量平均分子量（Ｍｗ）が低くなるほど分子量分布が狭く
なるφ毒と、高度に繊維を配向させられるためか、不織
布強力を向上させることが可能となった。又、糸切れが
無くなるため玉状物や粉状物の混入がなくなり濾過精度
が向上する。更に、驚くべきことに、重量平均分子量（
Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比すなわちＬｏ　ｇ
　（Ｍｗ／Ｍｎ）が発明の範囲内では、糸径斑が著しく
改善される。理由は明らかではないが、分子量分布が狭
いため、適度の伸長抵抗が必要で、且つ、溶融粘度斑が
少ない為、切れにくくなり、牽引斑が発現しにくくなる
のではないかと類推される。なお、Ｍｗ／Ｍｎは、３．
１以下が好ましい。本発明を外れる重量平均分子量（Ｍ
ｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の比Ｌｏ　ｇ　（Ｍｗ／Ｍ
ｎ）の繊維からなる不織布は、不織布強力が劣るので取
扱性が悪いために欠陥商品が出やすい、繊維径の斑が太
くなるためや、玉状物による孔の発生等により濾過精度
が悪くなる、粉状物や玉状物が脱落すると汚染の原因に
なるなどフィルター性能での問題が心配される。

なお、本発明でいう、重量平均分子量（Ｍ　ｗ　）と数
平均分子量（Ｍｎ）は、ゲルバーミュエイシ日ンクロマ
トグラフ（日本ウォーターズ社製　１５０Ｃ）を用いポ
リスチレン換算で求めたものである。

本発明の不織布を構成する繊維の平均繊維径は、０．１
μｍ以上５μｍ以下好ましくは、０．５μｍ以上４μｍ
以下である。公知のごとく、繊維径が細くなるほど細か
い粒子が濾過できるが、平均繊維径が０．１μｍ未満に
なると圧力損失が著しく高くなり、為に不織布強力も強
いものが必要になるが、不織布強力は、逆に弱くなるた
め破裂等の問題がでて好ましくない。５μｍをこえると
、濾過効率が悪くなり、高性能フィルターには不適当な
ものになる。

本発明に言うオレフィン系繊維とは、ポリプロピレン、
ポリエチレン、ポリブテン−１、ポリペンテン−１等及
び、それらの改質ポリマー等から成る繊維を言う。

本発明に好ましい繊維素材は、特開平１−１５６５６１
に示される粒状物、分解剤などを含まないもので、より
好ましくは、若干の抗酸化剤のみを含有するものが例示
できる。とくに繊維形成性から好ましいものとして、ポ
リプロピレン、ポリブテン１などが例示できる。ガスフ
ィルターに供する場合、荷電処理することで捕集性能を
向上できる。

本発明の不織布の嵩密度は特には限定されないが、濾過
精度の保持と形態保持性からは、０．０５ｇ／ｃＪ以上
が好ましく、より好ましくは、０゜１５ｇ／ｃａ以上で
ある。繊維径や嵩密度を変えたものを積層するとライフ
や捕集能力を向上できる。

本発明の不織布の目付は、特には限定されないが、形態
保持性からは、５ｇ、／／以上が好ましい。

また、１２０ｇ／／以下好ましい。

本発明の極細繊維不織布を得るには、特にメルトブロー
法を用いるのが好ましい。

以下に本発明不織布を得るための一例を示す。

本発明に用いるポリマーは、分子量分布が狭いものが好
ましい。なお、分子量が大きいものは、（Ｍｗで１５０
０００以上のもの）は下式を満たすことが好ましい。

Ｌ　ｏ　ｇ　（Ｍｗ／Ｍｎ）≦０．８５４×Ｌｏｇ　（
Ｍｗ）　−３，７０１抗酸化剤０．０５％添加したポリ
プロピレンを押出機で溶融し計量ポンプを介して一定量
をノズルへ供給する。途中糸切れ防止のためフィルター
で異物を除去するのが好ましい。またノズルまでの導管
内での熱履歴差を消去するためスタチックミキサーなど
でマイグレートさせるのが好ましい。

またノズルオリフィスまでの滞留時間は、熱分解を制御
するためにも、１０分以内が好ましく、よ分解させない
ために好ましく、例えば、ポリプロピレンでは２５０℃
以上２８０℃以下、ポリブテン−１では２３０℃以上２
７０℃以下である。多量の安定剤が添加されていないも
のは、少なくとも融点＋１５０℃までで紡出するのがよ
い。かくして、出来るだけ熱劣化させずに均一な溶融粘
度のポリマーは、オリフィスより均一に吐出させる。

と同時に、加熱流体をオリフィス先端に吹きつけ、溶融
ポリマーを伸長細化させ、同伴流で引き込まれた低温の
流体で冷却固化させてサクションされたネット上に捕集
積層してランダムな繊維配列の不織布を形成する。加熱
流体は、蒸気、空気、窒素ガス等が好適である。加熱流
体の温度は、２５０℃以上４００℃以下、好ましく３０
０℃以上３８０℃以下、加熱流体の圧力は、０．５ｋｇ
／ｃＪ以上、好ましくは、０．８ｋｇ／ｃＪ以上４　ｋ
ｇ　／　ｃＪ以下である。なお流体の温度斑は、５℃以
下、噴出圧力斑（ピトー管で測定可能）は、速度換算で
１０ｍ／秒以下とするのが好ましい。上記範囲を外れた
場合、繊維径の斑が大きくなったり、著しい場合、糸切
れによる玉状物や粉状物が発生しフィルターに不適当な
不織布になる。

ノズルと引取りネットの距離は、短いと融着が起こり、
長ずざると失速によるカラミで紐杖物が多くなる。好ま
しい距離は、４０ｃ１から６０ｃｍである。

また繊維の配列をフィルターに好ましいランダムな配列
にするには、フラットな面で引き取るのが好ましい。

目付の斑は、流体の流れに乗った繊維の落下状態で決ま
るのと、積層された繊維が流体で吹き飛ばされるか否か
で決まる。噴出流体と同伴流の乱れを少なくするため、
中方向の側面は、流体の流入を規制するのが好ましい。

直行する方向は、流入する同伴流が乱れないように凹凸
がないようにするのが好ましい。

流下流体に吹き飛ばされないように、適度のサクション
が必要である。また噴出流体量を多くしないように噴出
流体の流路中を制限したり、流下途中で吸引するのが好
ましい。

かくして積層された不織布は、繊維径の斑が少なく（好
ましくＣＶ＜２０％に達する）かつ目付の斑も少ない（
好ましくＣＶ＜３％に達する）フィルター用途に最適な
不織布である。

本発明の不織布は、強力もありそのままフィルター用に
使用可能であるが、プレスして、嵩密度、強力を高める
ことができる。また、必要に応じ、熱処理、エンボス加
工、超音波加工等を行うことができる。また、コロナ放
電等によりエレクトレット化して捕集性能を向上できる
。

（実施例） 以下に実施例で本発明をさらに詳述するが、本発明がこ
れら実施例により制限されるものではない。

なお、本文に規定した、及び実施゛例中に用いた主な特
性値は以下の方法による。

■　平均繊維径（μｍ）、変動率（ＶＣ％）不織布の巾
方向：ＩＯか所、任意に サンプリングし、操作型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で３００
０倍にて１か所に５点写真撮影し、Ｌ点５本の繊維径を
測定する。合計２５０本の繊維径測定値から平均値（Ｘ
）と標準偏差（σ、−１）を求める。変動率（ＣＶ）は
下式で求める。

変動率＝〔（σ、−＋）／（Ｘ））ｘｌＯＯ％長方方向
：５０１毎Ｗか所サンプリングし、巾方向と同じ方法で
求める。

値は区別するため、ＸＴＣＶＴで示す。

■　不織布強力（ｇ　／　ｃ嘗） 巾、長手方向毎　長さ２４ｃ■巾２　ｃｍのサンプルを
５本取り、掴みしろ２ｃｒａでテンシロンにより伸長切
断しく伸長速度１００％）そのときの最大強力を測定し
５点の平均値を１　ｃｍ換算して求める。

■　嵩密度（ｇ　／　ｃＪ　） ５０　ｇ／ｃＪ荷重下で測定した厚みと目付量から計算
した。

■　捕集効率、圧力損失 ＪＩＳ　　Ｚ−８９０１試験用ダスト を用い捕集効率及び圧力損失を測定した。

実施例Ｉ ＪＩＳ　　Ｋ−８７８５の方法によるメルトインデック
ス（以下ＭＩで示す）３００ｇ／１０分Ｍｗ：１１００
００．Ｍｗ／Ｍｎ：３．９、抗酸化剤　０．０５重量％
含有するポリプロピレンを加熱溶融し、以下の条件でメ
ルトブローした。

紡糸温度２８０℃、ノズル孔径０．１５ｍ−、孔間ピッ
チ０．７ｍｍ、のノズルより単孔吐出量０．２ｇ／分に
て吐出、牽引流体は、３３０℃の空気を使月、供給ヘッ
ダー（ノズル内）の圧力３．５にに／ｄＧにてオリフィ
ス先端に供給牽引し、ノズル下ｅｏ、、のサクシヨンさ
れた移動ネットに繊維を捕集し、ついで、押さえローラ
ーを介し、巻き取った。リップから噴出する加熱空気の
温度差は１００　ａｍ間で８℃、流速差は１０ｍ／秒、
粉状物の発生は認められなかった。

なお、ノズル側面（巾方向）からの同伴流流入は、規制
板でカットした。またネット面も巾方向は規制板をつけ
（ノズル巾の１．２倍）ｆｆｉの飛散を規制した。

得られた不織布の平均繊維径は１．２μｍ　（ＣＶ１２
％）、Ｍｗ：　９００００．Ｍｗ／Ｍｎ　：　３゜６、
目付３０　ｇ／ｄ、目付斑（巾方向に２　ｃｍ毎長さ１
０ｃｍに不織布を切断し個々の重量を測定し平均値：Ｗ
と標準偏差：σｆｉ−１をもとめ、変動率：（Ｗ／σ、
、−１）Ｘ１００で示す）３％、嵩密度０゜１５ｇ／ｃ
Ｊ、長手方向の繊維の変動率（ＣＶＴ）は１４％であっ
た。不織布強力は、巾方向５４０ｇ　／　ｃ璽、長手方
向４８０ｇ／ａｍであった。

この不織布の０．３μｍ粒子捕集率は９９．６％、圧力
損失は１２ｍｍＨ２Ｏを示す。

実施例２ 平均分子量２００００００のポリエチレンをネット速度
を変更して、他の条件は、実施例−１と同様にして不織
布を作成した。なお、不織布の平均繊維径は４．８μｍ
（ＣＶＩＯ％）　＋　Ｍ　ｗ　：５００００００、Ｍｗ
／Ｍｎ　：　７．５７．　　目付８８　ｇ／ｒｌ、目付
斑４％、嵩密度０．０８ｇ／Ｊ１長手方向の繊維経理Ｃ
ＶＴＩＩ％、巾方向強力３３１０　ｇ　／　ａｍ　Ｎ長
手方向強力２８９５　ｇ　／　ｃｍであった。

不織布の０．３μｍ粒子捕集捉率は８２％、圧力損失は
５箇■Ｈ２０であった。なお、不織布に玉状物は無かっ
た。その本発明の不織布は、著しく強い強力と、優れた
濾過性能を示すことが判る。

実施例３〜４、比較例１〜４ ＭＩおよび分子量分布の異なる種々のポリプロピレンを
用い、紡糸温度、吐出量、牽引流体温度、圧力を種々変
え、他は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。

得られた結果を第１表に示す。

第１表から明らかなように、本発明の範囲のものは、濾
過性能に優れ、強度も強くフィルター素材として最適な
ものであることが判る。また本発明を外れるものは、フ
ィルターとして好ましくない。

比較例５ Ｍ１１２％のポリプロピレン粉末にビス（１−ｔ−ブチ
ルパーオキシ−１−メチルエチル）ベンゼン０．０７重
量％とジ−ベンジリデンソルビトール０．２重量％をＶ
型混合機にて２時間混合し、ペレタイザーにてペレット
化し、ＭＩ２５０のペレットを得た。この樹脂を紡糸温
度２９０℃、流体温度３７０℃、流体圧力２　、５　ｋ
ｇ　／　ｃＪ　Ｇ以外は実施例１と同様にして不織布を
得た。

得られた不織布は、平均繊維径１．３μｍ（ＣＶ４８％
、ＣＶｔ　７９％）Ｍｗ：　５８０００．Ｍｗ／Ｍｎ　
：　４　、ｏｌ　　目付３１　ｇ／ｄ　（ＣＶＩ　２％
）、巾方向強力１５８ｇ／ａｍ、長手方向強力１２７　
ｇ　／　ｃｍ　、微小玉状物を含有していた。また、引
取り時、粉状物が著しく飛散していた。

この不織布の捕集率は４２％、圧力損失１０ｗ−Ｈ２Ｏ
でフィルター性能が劣るものであった。

実施例５ 実施例１で得た不織布を熱プレスローラーで嵩密度０．
６にしてラテックス標準粒子１μｍ１濃度１重量％水溶
液を使い濾過性能を調べた。本発明の不織布は１００％
除去できた。評価は、濾過液中の粒子を液中微粒子計測
器にて、ＲＯ水と対比して評価した。

比較例６ 比較例５で得た不織布を実施例５と同様にして濾過性能
を評価した。１μｍ粒子の除去率は、４２％であった。

さらに問題は、粉状物が濾過液中に含有していた。

（発明の効果） 本発明の不織布は、平均繊維径が細く、繊維経理が小さ
い、不織布強力が強い、粉状物や玉杖物を含まない、な
どの特徴を持つ為、濾過精度、濾過効率が優れ、かつフ
ィルターの加工性も良好で、各種高性能フィルター素材
に最適である。

本発明の不織布は、前述の特徴から、セパレーター、ワ
イパー、保温材、バリヤー材、その他多くの産業資材用
途に適合し、有用の機能を発揮できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．平均繊維径か０．１μｍ以上５μｍ以下、重量平均
   分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）とが下記の式を
   満足するポリオレフイン系極細繊維からなることを特徴
   とするオレフイン系極細繊維不織布。 Ｍｗ≧５．０×１０＾４ Ｌｏｇ（Ｍｗ／Ｍｎ）≦０．５７９１×Ｌｏｇ（Ｍｗ）
   −２．２９１６