JPH086239B2

JPH086239B2 - 不織布

Info

Publication number: JPH086239B2
Application number: JP62000305A
Authority: JP
Inventors: 英夫磯田; 茂樹田中; 英昭石原
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1987-01-05
Filing date: 1987-01-05
Publication date: 1996-01-24
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPS63175157A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、構成繊維のサイズ、形状特性及び物性を特
定すると共に、不織布の縦・横方向の乾熱収縮率を特定
することによって、殊にフィルター用として高性能を発
揮する不織布に関するものである。

［従来の技術］血液等の体液用フィルターに対する需要が高まり、細
デニール繊維を用いた不織布が実用化されている。例え
ば特開昭54−119012号や同54−119013号等に記載された
不織布はその一例である。ところがこれらの不織布を製
造する為に用いられる繊維は直径3.5〜10μｍ程度とや
や太めであるためこれら繊維の折り重なり体である不織
布の自由空間が大き過ぎて比較的大きい物質も容易に透
過することが可能となり、血液用フィルターとしては満
足できるものではない。こうした問題に対処するものと
して最近メルトブロー法によって得られる細デニール繊
維を用いた不織布が提案され（特開昭60−193468号や同
60−203267号等）、瀘過分離効率の向上が期待されてい
る。ところがメルトブロー法では、繊維径が細くなり過
ぎると共に延伸作用が期待されないのでモジュラスが低
くなる傾向にあり、しかも不織布製品としてでき上った
後の収縮防止や構造保持のために行なわれる熱固定処理
によって繊維のモジュラスは更に低下し、更に不織布と
しての抗圧縮性が悪化するという問題もある。

しかも自由空間の問題については、繊維の細径化によ
って元々狭められているうえに前記熱固定処理に伴う熱
収縮によって不織布全体が収縮すると共に自由空間を狭
める方向に繊維の太りが生じてくるので、メルトブロー
法の採用によって狭められた自由空間は一層狭いものと
なってしまう。尚前記した繊維の太りは自由空間に面し
た部分で集中的に発生するから繊維径斑が生じ、不織布
としての物性低下、並びに自由空間の大きさ不揃い等を
招き、特に後者の現象は瀘過の選別性を悪いものにする
という欠陥を招く。

また繊維の低モジュラス化に起因する前記抗圧縮性不
足は、フィルターとして使用したときの吸引力あるいは
加圧力により不織布が押し潰されて自由空間が狭小化す
る現象を招き、通液抵抗が極端に増大して瀘過機能を喪
失する（瀘材としての耐久性不良）という問題を生じ
る。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記の様な問題点に着目してなされたもので
あって、その目的は、従来の細デニール繊維に見られる
低モジュラス化を防ぐと共に適切な自由空間をできる限
り均一な大きさに確保して瀘過時の選別機能を高め、且
つ嵩高性と抗圧縮性を持続し得る様な不織布を提供しよ
うとするものである。

［問題点を解決するための手段］上記の目的を達成することのできた本発明不織布の構
成は、繊維径が３μｍ以下、繊維径斑（CV）が0.30以
下、および初期引張抵抗が20g/デニール以上の合成繊維
からなる不織布であり、且つ該不織布の160℃における
縦方向及び横方向の乾熱収縮率が共に15％以下であると
ころに要旨を有するものである。

［作用］本発明に係る不織布を構成する合成繊維の繊維径は３
μｍ以下でなければならず、より好ましいのは２μｍ以
下である。繊維径が３μｍを超える場合は、これら繊維
の折り重なり体である不織布が荒目となって本来除去し
なければならない粗大物質までも通過させるものとな
り、血液用フィルター等としての実用性を欠くものとな
る。しかし繊維径が３μｍ以下の繊維を使用すると、た
とえば血液中の白血球等を効率良く分離除去することが
でき、その結果高純度の赤血球を高収率で回収すること
が可能となる。但し繊維径が細くなり過ぎると不織布の
自由空間が小さくなり過ぎて瀘過抵抗が大きくなるばか
りでなく、たとえば血液用フィルターとして使用した場
合赤血球の一部も白血球等の共に瀘取されて赤血球の回
収率が低下するので繊維径は0.1μｍ以上とするのがよ
い。

また該合成繊維の繊維径斑（CV）は0.30以下でなけれ
ばならず、より好ましいのは0.1以下である。繊維径斑
が.030を超える場合は不織布としたときに形成される自
由空間の大きさが不揃いとなり、瀘過の選別性が低下し
て特定粒径物質の分離効率が低いものとなる。

更に該合成繊維の初期引張抗圧は抵抗縮性、即ち圧縮
による透過性の低下を抑制する機能と密接な関係を有し
ており、20g/デニール以上の初期引張抵抗を示すものを
使用しなければならず、より好ましいのは30g/デニール
以上のものである。しかして該抵抗値が20g/デニール未
満のものでは不織布の抗圧縮力が乏しく、殊に10g/デニ
ール以下になると小さな瀘過圧縮力でも不織布が薄くな
るまで圧縮され不織布の自由空間が押しつぶされて通液
性が激減し、瀘過処理速度が極端に遅くなる。

次に本発明に係る不織布の160℃における縦方向及び
横方向の乾熱収縮率は夫々15％以下、より好ましくは５
％以下でなければならない。該収縮率が15％を超えるも
のは熱的寸法安定性が悪く、また熱処理に伴なうモジュ
ラスの低下によって抗圧縮力が低下し、更には収縮に伴
なう繊維の太りによる自由空間の狭小化によって通液性
が低下し、良好な瀘過性能が得られ難くなる。実験によ
り確認したところによると、製品不織布として160℃×3
0分の乾熱処理を施したときにおける縦方向及び横方向
の収縮率が共に15％以下、より好ましくは５％以下であ
るものは、血液用フィルターとして優れた性能を発揮し
得ることが明らかとなった。

本発明に係る構成繊維および不織布に求められる特性
は上記の通りであるが、この他、下記の様な特性を有す
る構成繊維からなる不織布は、フィルターとしての性能
が一段と優れたものとなっている。即ち表面が著しく分
子配向して巨大な結晶から成り、一方内層は著しく低配
向な非晶質であるシースコア構造を有するもので、高モ
ジュラスで且つ低比重（コア部分でボイドを発生するた
めであり、例えばポリエチレンテレフタレートでは比重
が1.352となって非晶質の比重に近い値を示す）となる
ため、素材の表面境界層の利用率が同一デニールでは高
く、瀘過性能は非常に優れたものとなる。こうした点で
従来の高収縮糸を水流処理等により機械的な交絡処理を
施してから、熱処理により成形された不織布と比べると
構成繊維が全く異なっている。

本発明で使用する合成繊維の原料ポリマーは、紡糸時
の形状コントロールが容易でしかも均質且つデニールむ
らの少ない繊維状に加工し得るものであればすべて使用
できるが、中でも芳香族又は脂肪族のポリエステルまた
はポリアミド、あるいはポリアクリロニトリル等は、血
液用フィルターとして使用したとき血液中の変性成分を
吸着しあるいは変性蛋白質などの粘着物を捕捉して瀘過
物の清浄化に寄与するので好ましい。尚血液フィルター
用不織布は加工の最終工程でポリエチレンオキサイド
ガスを用いて熱処理（50℃程度）するか、あるいは加
熱水蒸気（120℃程度）で処理して無菌化されるが、こ
の熱処理工程で熱収縮を起こす様なことがあると繊維径
の増大により通液性が低下し、あるいはモジュラスの低
下により抗圧縮力が低下するので、繊維材料の選択に当
たってはできるだけ熱収縮率の小さいものを選択するこ
とが望まれる。

また本発明不織布の見掛け密度は濾過性能に影響を及
ぼす嵩高性の目安となるものであり、0.01g/cm²以上が
好ましく、特に血液用フィルターとして使用する場合は
プレス等によって0.05〜0.5g/cm²程度に調整すること望
まれる。この場合、従来の低モジュラス細デニール繊維
を用いたものではプレにより潰されてペーパ状の薄いも
のとなり通液性が極端に低下して実用不能となるが、本
発明では前述の如く初期引張抵抗の高い細デニール繊維
を使用しているので嵩高保持性がよく、フィルターとし
ての適正な嵩高性を維持しつつ見掛け密度を容易にコン
トロールすることができる。

本発明で使用する細デニール繊維を得る方法として
は、メルトブロー法、フラッシュ紡糸法、複合紡糸で得
た海島繊維構造体を溶解する方法、スーパードロー法の
如く、極細デニール化の可能な種々の方法を採用するこ
とができるが、最も好ましいのはメルトブロー法であ
る。メルトブロー法自体はたとえば特開昭59−26561号
公報に記載されている如く公知であるが、公知の方法を
そのまま適用しても前述の如き要求特性を満たす細デニ
ールで且つ繊維径斑（CV）の低い繊維が得られる訳では
なく、インダストリアル・アンド・エンジニアリングケ
ミストリー（48巻、第８号、1342〜1346頁）に記載の低
分子量で低溶融粘度とするための好ましい条件、即ち紡
糸温度を融点よりも51℃高く、牽引流体温度を融点より
135℃高く設定する方法では、繊維径を細くすることは
できるが連続繊維にすることはできず、繊維径斑（CV）
も著しく高いものしか得られない。本発明の如く細デニ
ールで且つ繊維径斑（CV）の低い繊維を得るためには、
紡糸温度を原料樹脂の融点より10±５℃高い温度に設定
すると共に、牽引流体温度も該融点より20±５℃高い温
度に設定することにより、高い溶融粘度の線条を低温度
の牽引流体で糸切れしない様、均一に伸長しなければ繊
維径斑（CV）を低くすることはできない。更に、細デニ
ール化を図ると共に配向結晶化による低収縮化の伸長に
必要な牽引力を与える牽引流体の流速はマッハ１前後に
設定することが望まれる。この様な条件において初めて
細デニールで且つ繊維径斑（CV）も低いものが得られる
のである。たとえばポリエチレンテレフタレートを原料
樹脂とする場合の最も好ましい条件は紡糸温度が約275
℃、牽引流体温度が約275℃である。この様な条件にお
いて初めて繊維径斑（CV）を0.1以下にすることができ
る。単孔当たりの吐出量は目標とする繊維径や嵩密度等
によって任意に決めればよいが、繊維径斑（CV）を低く
維持して且つ２μｍ以下の繊維径のものを得る場合は0.
1〜0.01g/分、より好ましくは0.05〜0.02g/分とするの
がよい。

この様な条件で紡出された繊維群は、吸引されたドラ
ムまたはネット上に３次元的に交差させながら垂下させ
つつ繊維同士を適宜交絡させて不織布とされる。紡出ノ
ズルとドラムまたはネットとの距離は、繊維同士が密に
交絡してひも状とならない距離、即ち同伴する牽引流体
の拡がりと乱れにより３次元的に交差し合いつつ積層さ
れていくのに十分な距離、たとえば30〜60cm程度に設定
される。本発明の様に、特にフィルターとしての濾過性
能が要求される場合には、例えば高圧水流処理やニード
ルパンチ等の機械的な交絡処理を施すと、不織布に貫通
孔が形成する結果、濾過性能が著しく低下するので好ま
しくない。引取られた不織布は、必要により加熱ローラ
等で軽くプレスしたりエンボス加工を施すことによって
見掛けの嵩密度を調整することもできる。

以下実施例を挙げて本発明の構成及び作用効果を一層
明確にする。尚本発明で定義される不織布および該不織
布を構成する繊維の物性等は、下記の方法で測定した値
を言う。

繊維径：不織布を電子顕微鏡写真によって撮影し、拡大写真の
中から繊維100本をランダムに選択してその直径（di）
を測定し、次式により平均値として求める。

繊維径斑（CV）：上記と同様にして求めた繊維径（di）より、下記式に
よってそのばらつきを求める。

初期引張抵抗：単繊維50本をランダムに抜き出し、糸はりして一本と
した後JIS 11074（'65）に従って測定する。

不織布の縦・横芳香の乾熱収縮率：不織布を25cm×25cmに切断し、該切断片の周縁に沿っ
て20cm×20cmの枠を記入する。該切断片の枠外の１点を
クリップで保持して熱風乾燥器中に吊し、160℃で30分
間熱処理した後、30分間で室温雰囲気（20℃×65％RH）
まで冷却し、縦方向長さ（I_t;cm）及び横方向長さ（I_m:
cm）より次式によって縦方向収縮率［SHD（Ｔ）］及び
横方向収縮率［SHD（Ｍ）］を算出する。

［実施例］実施例１第１図に示すメルトブローノズル［図中１はポリマー
吐出管、２はオリフィス孔（0.15mmφ）、３は加熱流体
吹出し口（リップ巾300μｍ）、４は加熱流体温度検出
端を夫々示す］を使用し、極限粘度0.65のポリエチレン
テレフタレートを275℃、オリフィス１孔当たり0.025g/
分の吐出量で紡出すると共に、加熱流体吹出し口３には
検出端４の温度が275℃である加熱空気を圧力2.2kg/cm²
で供給しつつメルトブローを行ない、ノズル吐出端から
40cm離れた位置を1m/minの速度で移動するネット上に紡
出繊維を捕集し、目付80g/m²の不織布を得た。

この不織布は嵩高で弾力性も持ちながら且つソフトな
感触を有している。

この不織布を直径90mmの円板状に切断して５枚を重ね
合わせ、厚さ70mm、有効径80mmのカラムに固定した。次
いでカラム全体を121℃のスチーム中で30分間熱処理し
た後減圧乾燥した。このカラムを使用し、25℃の生理食
塩水でプライミングを行なった後、牛血500mlを流して
白血球除去処理を行ない、その後生理食塩水80mlを流し
て赤血球を回収した。

実施例２比粘度1.3のナイロン６を使用し、紡糸温度を270℃に
設定した以外は上記実施例１と同様にして不織布の製造
及び牛血分離試験を行なった。

比較例１〜５紡糸温度、加熱流体（空気）の温度及び圧力、ポリマ
ー吐出量を部分的に変更した以外は実施例１と同様にし
て不織布の製造及び牛血分離試験を行なった。

上記実施例1,2及び比較例１〜５の実験条件及び結果
を第１表に一括して示す。

第１表より次の様に考えることができる。

実施例1,2:本発明の規定要件をすべて満たす例であり、
牛血の処理速度、白血球除去率及び赤血球回収率の何れ
も非常に良好な値が得られている。

比較例1:メルトブロー時における加熱流体温度をわずか
10℃高くしただけであるにもかかわらず繊維径斑及び繊
維の初期引張抵抗が本発明の規定範囲外になっているほ
か、不織布の縦・横収縮率も非常に大きくなっており、
特に赤血球回収率が大幅に低下している。

比較例2:メルトブロー時におけるポリマー吐出温度をわ
ずか５℃高めただけであるにもかかわらず、繊維径斑が
本発明の規定範囲を外れており、その結果、白血球除去
率及び赤血球回収率の何れも若干低くなっている。

比較例3:メルトブロー時のポリマー吐出量を増大して繊
維デニールを従来品と同程度にまで高めた比較例であ
り、赤血球回収率は高い値が得られているもののフィル
ターとしての目詰りが著しく、白血球除去率が大幅に低
下している。

比較例4:紡糸時における牽引流体温度を高めに設定して
得た、初期引張抵抗度が不足するほか、縦・横収縮率の
大きい不織布からなる比較例であり、牛血処理速度が遅
く且つ赤血球回収率も低い。

比較例5:紡糸温度を高めに設定して得た、繊維径斑が大
きく、且つ初期引張抵抗度が不足するほか、縦・横収縮
率の大きい不織布からなる比較例であり、膜もれが極め
て著しく、実用し難いと判断されたのでフィルター性能
評価試験は途中で中止した。

比較例６極限粘度0.50のポリエチレンテレフタレートを用い、
紡糸温度320℃、牽引加熱空気365℃、単孔吐出量0.2g/
分孔の条件でメルトブローすることにより、平均繊維
径:2.1μｍ、繊維径斑:0.84、初期引張抵抗:3g/デニー
ル、繊維長：約100〜300mmの短繊維からなり、且つ部分
的に融着した不織布（目付200g/m²）を得た。この不織
布を160℃で30分間乾熱処理したところ、縦収縮率86
％、横収縮率79％を有する不織布が得られた。この様な
不織布は、収縮が著しくシート形態を維持できないもの
であり、フィルター用には不向きなものであった。従っ
てフィルター性能を評価するに当たっては、熱処理を施
す前の不織布を用いて10kg/cm²の水圧で水流処理した
後、45kg/cm²の水圧で水流処理することにより得られた
交絡不織布に、PVA水溶液を含浸させた後、70℃にてテ
ンター上で乾燥してから、溶剤を用いてPVAを除去した
不織布について、実施例１と同様にしてフィルター性能
を評価した。なお、フィルター性能を評価するに当たっ
ては、通常、滅菌処理を行った不織布を用いるが、上記
の様にして得られた不織布は滅菌処理時の収縮が著しい
ので、滅菌処理は行わなかった。その結果、牛血処理速
度65ml/分、白血球除去率54％、赤血球回収率72％とい
う血液フィルターとしては非常に好ましくない特性を有
することが分かった。

次に、実施例１および比較例６における熱処理後の繊
維について、それぞれ以下の特性を評価した。

複屈折率（△Ｎ）：ニコン（株）製のPOH型偏光顕微鏡を用い、Ｄ線（ナ
トリウム）を光源とし、通常のコンペンセーター法によ
り算出した。

この複屈折率は、配向結晶化の程度を示すものであ
り、△Ｎが小さい程、配向結晶化していることを意味す
る。

（05）面見掛け結晶サイズ（ACR₀₅）：広角Ｘ線の子午線よりも７〜10℃の回折角度における
回折曲線の（05）面強度の半価巾（rad）をSherrerの
式（補正角α:6.98×10^-3rad）に代入することによって
算出した。なお、上記Ｘ線は、管電圧45KV、管電流70m
A、銅対陰極、Niフィルター、波長1.54Åであり、ディ
フラクトメーターとして理学電気株式会社製のSG−７型
コニオメーター、Ｘ線発生装置としてローターフレック
ス（RU−3H型）を用いた。

この05面見掛け結晶サイズは、結晶の大きさを示す
ものであり、数値が大きい程結晶の大きいことを示す。

この様にして得られた結果を第２表に示す。

第２表から明らかな様に、実施例１の繊維は比較例６
に比べて、結晶のサイズが大きく、且つ△Ｎが小さい
（即ち配向結晶化の程度が大きい）ことが分かる。即
ち、実施例１の法がより低収縮化していることを示す。

［発明の効果］本発明は以上の様に構成されており、不織布を構成す
る繊維径、繊維径斑、および初期引張抵抗値を特定する
と共に、縦・横方向の乾熱収縮率を特定することによっ
て、全体に亘り適正で均一なサイズの自由空間を有し、
且つ嵩高で抗圧縮力の優れた不織布を提供し得ることと
なった。

またこの不織布は優れた細孔特性と高圧縮力にも耐え
得る構造強度を有しているので、血液用フィルターのほ
か各種工業用フィルター（バグフィルター等を含む）、
マスク用フィルター、空気浄化用フィルター等として優
れた性能を発揮し得るばかりでなく、保温材や滅菌用培
地、衛生材料等としても幅広く活用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で使用したメルトブローノズルを示す要
部断面図である。１……ポリマー吐出量、２……オリフィス孔３……加熱流体吹出口、４……加熱流体検出端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維径が３μｍ以下、繊維径斑（CV）が0.
30以下、および初期引張抵抗が20g/デニール以上の合成
繊維からなる不織布であり、且つ該不織布の160℃にお
ける縦方向及び横方向の乾熱収縮率が共に15％以下であ
ることを特徴とする不織布。
【請求項２】前記繊維径斑（CV）が0.1以下である特許
請求の範囲第１項に記載の不織布。
【請求項３】前記初期引張抵抗が30g/デニール以上であ
る特許請求の範囲第１または２項に記載の不織布。
【請求項４】前記乾熱収縮率が共に５％以下である特許
請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の不織布。
【請求項５】前記不織布は、紡糸温度を原料樹脂の融点
より５℃以上15℃以下、牽引流体温度を該樹脂の融点よ
り15℃以上25℃以下、単孔吐出量を0.01g/分孔以上0.1g
/分孔以下の条件でメルトブローし、紡出ノズル面から3
0cm以上60cm以下の範囲に設置したネットまたはドラム
上に三次元的交差を形成させて交絡させたものである特
許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の不織布。
【請求項６】フィルター用として使用されるものである
特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の不織布。