JPH0491267A

JPH0491267A - 極細繊維不織布

Info

Publication number: JPH0491267A
Application number: JP2206279A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Tanaka; 茂樹田中; Takashi Arimoto; 有本　尚; Hideo Isoda; 英夫磯田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1990-08-02
Publication date: 1992-03-24

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、繊維径斑の小さい極細繊維からなり、不織布
強度にすぐれ、寸法安定性にすぐれフィルターなどに好
適に用いられる極細繊維不織布に関する。

（従来の技術）従来より、メルトブロー法による極細繊維の不織布につ
いて様々な検討がなされてきており、細いものでは平均
繊維径が０．５〜１．５μｍといった極細繊維の不織布
の製造が可能となってきた。

しかし、かかる極細繊維の不織布は、糸切れによる玉状
物が発生しているためにその風合いやフィルターとして
の特性が著しく悪化するという欠点を有していた。また
、これにより繊維径斑は非常に大きくなり、現在市場に
でているメルトブロー法で作られた極細繊維不織布シー
トは繊維径斑が大きく３０％をこえているものかはとん
とである。

また、これらの不織布は、寸法安定性にも欠けていた。

これらの欠点を解決するために第３成分ポリマーを加え
るなどの特別な手だてを加える試みもなされているが、
これらの異成分の付与によるものは極細繊維不織布の強
力が低下してしまう問題があった。

さらに、従来からのメルトブロー法により得られる不織
布を構成する繊維長は、平均してＬｏｗから数百能であ
り、玉状物の発生や繊維の糸切れが多いために繊維径の
分散が非常に大きく、用途により不都合を生じることが
あった。また、寸法安定性の点でも問題があった。

本発明は、かかる従来の極細繊維からなる不織布の欠点
を解消し、繊維径斑が小さく、縦方向、横方向の引張強
力が大きく、寸法安定性にすぐれた極細繊維不織布を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、前記課題を解決するために次のような手段を
とる。すなわち、本発明は、平均繊維径が５μｍ以下で
繊維径斑が３０％以下であって実質的に連続した繊維よ
りなる極細繊維不織布であって、該極細繊維不織布の縦
方向の引張強度が４０　ｇ　／　ｃｍ幅・目付（ｇ／Ｆ
）以上、縦方向に垂直な横方向の引張強度が２０　ｇ　
／　ａｍ幅・目付（ｇ／ｌ／）以上で、且つ前記不織布
の乾熱収縮率（１６０℃、１５分）が１０％以下である
ことを特徴とする極細繊維不織布である。

以下に、本発明の詳細な説明する。

風合いに優れた不織布の特性を有するためには繊維径は
５μｍ以下である必要がある。それをこえると風合いも
硬くなりがちとなる。またフィルター特性においても粒
子径が１０μｍ以下の物を７０％以上補集するにはやは
り繊維径が５μｍ以下であることが望ましい。保温材に
ついても糸径か細いほど保温性能に優れるため該条件を
満たすことが必要である。糸径が太くなってくると従来
の織布やスパンボンド不織布とあまり差別化できない。

次に繊維径斑は、用途によりその要求特性は異なるが３
０％以下好ましくは２０％以下であることが良い。例え
ばフィルターや保温材として用いるには繊維径が平均値
より大きい方に外れた繊維の影響により濾過流体、保温
空気層にチャンネリングを生じる。また、太い繊維の存
在により風合いが硬くなるため好ましくない。

シートの引張強度については、シートの繊維自身の配向
状態や融着状態により異なるが、マシン方向で４０ｇ／
ｃｍ幅・目付は以上、横方向で２０　ｇ　／　ａｍ幅・
目付けである必要がある。メルトブロー法により作られ
たシートは強力が低いために用途の展開が妨げられてき
た。特にフィルター用途では流体による圧力損失に耐え
るだけの強力がなかった。また、保温材に於いても着用
時にかかる圧力により繊維がへたり、シートがつぶされ
るために非着用時の（最初の）性能を維持できないと言
う欠点があった。本発明においては、配向結晶化した高
モジニラスの繊維が不織布を構成しているので引張強度
が高くなっている。単糸のモジュラスの測定は繊維径が
細く単糸での測定は精度が低いためシートの評価ではあ
るがマシン方向引っ張り強度が４０ｇ／ｃ璽幅・目付は
以上、横方向引っ張り強度が２０ｇ／ｃｍ幅・目付は以
上であれば単糸のモジュラスは充分大きく一般に考えら
れる用途への適用に問題はない。

また単糸のモジュラスが大きいことにより、従来のメル
トブロー法で作られた極細繊維不織布シートにみられる
シートのへたりも観察されなくなる。このように繊維の
モジュラスが高いことにより紡糸工程における糸切れの
発生が防止でき、そのため玉状物の発生も著しく低下す
るため繊維がほぼ連続的なフィラメントとなる。

さらに、繊維が配向結晶化していることにより、後処理
を行わなくても繊維の乾熱収縮率が小さく、従って不織
布の乾熱収縮率も低い。本発明においては乾熱収縮率は
１６０℃、１５分で１０％以下とする。これは寸法安定
性のためである。

ここで、本発明の極細繊維不織布の製造法について説明
する。第１図は、本発明において用いられるメルトブロ
ーノズルの側面図であるが、第１図において、まず、ポ
リマー吐出孔１の直径Ｄ２は０．１５■■から０．３５
ｍ１１特に極細繊維を製造する際には０．１５から０．
２５■■の間が好ましい。吐出孔直径Ｄ２が０．３５＋
ｎより大きくなると最終糸条面積とオリフィス面積との
比であるドラフト比が大きくなるため糸条をより多く牽
引する必要を生じるため牽引エアーの流速をあげるかポ
リマーの粘度を下げる必要を生じる。しかし、前者の場
合には生産コストが上昇する上にレイノズル数が大きく
なって流れが不安定になり糸切れや紐状物の発生が急激
に増加したり、できたシートにしわが入ったりする。こ
こで紐状物とは繊維が何本か絡まってできたより糸状の
物をいう。また、後者は一般に糸切れを増やしたり、ポ
リマー固化時の配向結晶化の制御が難しくなるためにで
きたシートの乾熱収縮率が大きくなるという欠点がある
。特に繊維径が小さくなってくると牽引流体流れの乱れ
の影響を受けやすくなってくるため糸切れや紐状物の発
生が急激に増加する。他方０．１５ｍ−よりツノ八さく
なると穴にゴミ等が貯ったり洗浄が難しくなる上に加工
精度を要する。また、該ノズルの先端の幅Ｄ１はＤ２の
９０％以下好ましくは３０％以上、さらに好ましくは４
０％以上とする。このように加工することにより大面積
が増加し、牽引流体とポリマーとの接触面積を大きくす
ることが可能となる。また、バラス効果によるオリフィ
ス出口近傍のポリマー膨らみを側面から抑えることがで
きる。以後、これを先端切り欠き効果と呼ぶ。

またエアーナイフ面からダイ先端までの距離Ｓ１が０．
１Ｒから０．５■嘗奥に入り込んでいることが必要であ
る。これはエアーナイフから放射されたエアーは急速に
減速されるため、それ以前のエアーとポリマーの接触時
間を大きくするためである。逆に該距離が大きくなりす
ぎると溶融状態のポリマーがエアーナイフ面に付着し糸
切れの発生を助長するため好ましくない。この時エアー
ナイフの形状は平面でなくてもなんらかの曲率を持たせ
てもその効果は大きく変化をすることはない。

ノズルの収束角θ＊が３０度より小さくなるとポリマー
の通過するオリフィスとダイ表面間の金属厚みが小さく
なりすぎるためノズルに圧力ヲかけると破裂する恐れを
生じる。他方０本が大きくなりすぎると先端切り欠き効
果が小さくなってしまうと同時にエアーの衝突による流
れの乱れが助長されるため好ましくない。

エアーナイフの間隔Ｓ２は０．４ｍｍから０．８ｍｍの
間にあることが必要である。これより間隔が小さくなる
と溶融ポリマーがエアーナイフに接触する頻度が急増し
糸切れが発生したりする。Ｓ２が０．８ｍｍより大きく
なるとエアーの乱れが急増する。これはエアーとポリマ
ーが最初に接触するところよりエアーナイフ間隔が太き
（なってしまうため、エアーが膨張するために乱れを生
じるためである。

紡糸を行う条件としてはポリマー温度が融点（”Ｃ）か
ら融点（”Ｃ）プラス４５℃の範囲にあることが必要で
ある。上限温度より高くなってしまうとポリマーの熱劣
化により玉状物の発生を生じてしまう。また繊維の配向
結晶化に必要な応力を付与することができなくなる。エ
アーの温度についても同様の理由からポリマー温度より
１０℃〜２５℃高い温度の範囲で紡糸する必要がある。

これらの条件を満たした上で、せん断速度やポリマー固
有粘度を選択することにより溶融粘度が３００ポイズ以
上になるようにしてポリマーを細化させることが必要で
ある。

つぎに、エアーナイフとポリマー吐出ダイのなす角度θ
はＯから８度であることが必要である。

θが負になるとエアー乱れが著しく大きくなるため糸切
れが多く発生し、他方、８度より大きくなると上流では
エアーが圧縮されるときの乱れの影響を下流が受けるた
めポリマーとエアーの接触するところでの乱れが増加す
るため不適当である。

エアーナイフとポリマー吐出ダイの最小距離Ｓ３は０．
３から０．５＋ｎの間であることが好ましい。最小距離
が０．３ｍ−より小さくなると境界層の発達のため該間
隔のエアー流速を上げることができなくなる。０．５ｍ
ｍより大きくなるとエアー量は過大となりユーティリテ
ィコストが大きくなるだけでなくネットなどで不織布を
引き取る際にエアーとポリマーの分離が難しくなったり
、紐状物の発生を増加させたりする。

これらの条件を満足することにより、従来のメルトブロ
ー製糸技術では糸径斑が４０％以上と非常に大きかった
のに対し、糸径斑が３０％以下であって、糸条に切れ目
がないために強力がマシン方向で４０　ｇ　／　ａｍ幅
・目付は以上、横方向で２０ｇ　／　ｃ＋＋・目付以上
と特に優れた極細繊維不織布を得ることができる。

（実施例）実施例１〜８、比較例１〜８本実施例において採用した測定法は以下のとおりである
。

肚ｍ１０　ｃ＊　Ｘ　２　ｃ重のサンプルをテンシロンで試
長５０で伸長破断させたときの最大強力を測定した。

この値を単位幅、単位目付は当りに換算した。

１に４不織布を電子顕微鏡写真によって撮影し、拡大写真から
繊維１００本をランダムに選択してその直径を測定し、
平均値を採用した。

１１Ｌ次式で計算した。

繊維径斑（０７％）＝繊維径標準偏差Ｘ１００／平均繊
維径虹４Ｌ１１１２ｃｍ角の矩形サンプルシートを１６０℃熱風下で１
５分間放置したときの縦方向と横方向の長さの変化率の
算術平均を採用した。

第１図に示すノズルを用いて、メルトブロー法により第
１表の条件でポリエチレンテレフタレートのポリマーを
用いて不織布を製造し、その物性を測定した。その結果
は第１表に示すとおりである。第１表から明らかなよう
に本発明の不織布は繊維径斑が小さく、繊維径の小さい
極細繊維からなるもので寸法安定性にすぐれ、マシン方
向、横方向のｗｅｂ強力の大なるものであった。

これに対して比較例のものは、ノズルにおいて一部のノ
ズル条件が不満足なためウェブ強力、繊維径斑などに問
題があった。

なお、不織布の目付は４０ｇ／ｒｌで、糸切れの発生状
況は１分間のサンプリングで行なった。

（発明の効果）本発明の不織布は、繊維径斑が小さい極細繊維からなる
もので、縦方向の引張強力、横方向の上張強力にすぐれ
、寸法安定性にすぐれたものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いたノズルの側面図である。１・・・ポリマー吐出孔２・・・エアナイフ。

Claims

【特許請求の範囲】

１．平均繊維径が５μｍ以下で繊維径斑が３０％以下で
あって実質的に連続した繊維よりなる極細繊維不織布で
あって、該極細繊維不織布の縦方向の引張強度が４０ｇ
／ｃｍ幅・目付（ｇ／ｍ＾２）以上、縦方向に垂直な横
方向の引張強度が２０ｇ／ｃｍ幅・目付（ｇ／ｍ＾２）
以上で、且つ前記不織布の乾熱収縮率（１６０℃、１５
分）が１０％以下であることを特徴とする極細繊維不織
布。