JP7551553B2 - 不織布、フィルタ、吸音材及びメルトブローン不織布の製造方法 - Google Patents
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Description
<1> 熱可塑性樹脂を含有する繊維を含む不織布であり、
前記不織布は、コア層及び前記コア層を挟持するように構成されるスキン層を備え、
前記コア層は、不織布の幅方向と直交する断面にて、厚さ方向における一方の端部から厚さの中心方向に向かって湾曲し、かつ厚さ方向における他方の端部から厚さの中心方向に向かって湾曲して構成される不織布の長さ方向に突出した弧状構造が前記不織布の長さ方向に連続して積層されてなる積層構造を含み、
前記スキン層における繊維の融着個数をA(個/0.2mm2)、前記コア層における繊維の融着個数をB(個/0.2mm2)としたときに、A-Bが50個/0.2mm2以上である不織布。
<2> 前記熱可塑性樹脂がプロピレン系重合体を含む<1>に記載の不織布。
<3> 不織布の目付が10g/m2~500g/m2である<1>又は<2>に記載の不織布。
<4> 前記繊維の平均繊維径が0.1μm~10μmである<1>~<3>のいずれか1つに記載の不織布。
<5> メルトブローン不織布である<1>~<4>のいずれか1つに記載の不織布。
<6> 前記スキン層における繊維の融着個数Aが100個/0.2mm2以上である<1>~<5>のいずれか1つに記載の不織布。
<7> 前記コア層における繊維の融着個数Bが250個/0.2mm2以下である<1>~<6>のいずれか1つに記載の不織布。
<8> <1>~<7>のいずれか1つに記載の不織布を含むフィルタ。
<9> <1>~<7>のいずれか1つに記載の不織布を含む吸音材。
<10> 熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を溶融させ紡糸口金から加熱ガスとともに吐出し繊維状物とする工程と、
前記繊維状物を温度が40℃~160℃である2つのローラの間に供給して捕集する工程と、
を含むメルトブローン不織布の製造方法。
<11> 前記紡糸口金から前記ローラまでの最短距離が100mm~500mmである<10>に記載のメルトブローン不織布の製造方法。
<12> 前記繊維状物とする工程にて、前記熱可塑性樹脂又は前記樹脂組成物の溶融温度が200℃~380℃である<10>又は<11>に記載のメルトブローン不織布の製造方法。
<13> 前記加熱ガスの温度が200℃~380℃である<10>~<12>のいずれか1つに記載のメルトブローン不織布の製造方法。
本開示において段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
本開示の不織布は、熱可塑性樹脂を含有する繊維を含む不織布であり、前記不織布は、コア層及び前記コア層を挟持するように構成されるスキン層を備え、前記コア層は、不織布の幅方向と直交する断面にて、厚さ方向における一方の端部から厚さの中心方向に向かって湾曲し、かつ厚さ方向における他方の端部から厚さの中心方向に向かって湾曲して構成される不織布の長さ方向に突出した弧状構造が前記不織布の長さ方向に連続して積層されてなる積層構造を含み、前記スキン層における繊維の融着個数をA(個/0.2mm2)、前記コア層における繊維の融着個数をB(個/0.2mm2)としたときに、A-Bが50個/0.2mm2以上である。
本開示において、コア層における繊維の融着個数は、コア層の厚さ方向における中央部分から厚さ方向に上下15%の領域にて合計面積0.2mm2の範囲内での繊維間融着点の個数を意味する。
スキン層における繊維の融着個数の測定方法及びコア層における繊維の融着個数の測定方法は後述の実施例に記載の通りである。
本開示における不織布の厚さの測定方法は後述の実施例に記載の通りである。
本開示における目付の測定方法は後述の実施例に記載の通りである。
本開示において、融点は、示差走査熱量測定(DSC)を用いて後述のようにして測定できる。
本開示のメルトブローン不織布の製造方法は、熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を溶融させ紡糸口金から加熱ガスとともに吐出し繊維状物とする工程と、前記繊維状物を温度が40℃~160℃である2つのローラの間に供給して捕集する工程と、を含む方法である。
本開示の製造方法では、熱可塑性樹脂としてプロピレン系重合体を用いることが好ましい。
加熱ガスの温度は、紡糸口金(ダイ)から吐出された直後の加熱ガスの温度として測定することができる。具体的には、加熱ガスの温度は、紡糸口金(ダイ)のガスノズルの開口部における加熱ガスの温度として測定することができる。加熱ガスの温度の調整は、例えば紡糸口金(ダイ)のガスノズルの開口部の加熱ガスの温度を測定しながら、当該ガスノズルの開口部の加熱ガスの温度が所定の温度となるように、加熱ガスの供給温度を調整することによって行ってもよいし;所定の条件(例えばダイ温度、加熱ガス流量)下で、ガスノズルの開口部の加熱ガスの温度と加熱ガスの供給温度との関係を示すデータ(検量線)を予め準備しておき、そのデータに基づいて、ガスノズルの開口部の加熱ガスの温度が所定の温度となるように、加熱ガスの供給温度を調整することによって行ってもよい。
本開示にて、2つのローラの温度は、2つのローラの表面温度を意味する。2つのローラの温度は一致していてもよく、一致していなくてもよい。2つのローラの温度差が一致していない場合、2つのローラの温度差は10℃以下であることが好ましく、5℃以下であることがより好ましい。
2つのローラ間の距離は、2つのローラの表面間の最短距離を意味する。
本開示のフィルタは、前述の本開示の不織布を含む。これにより、本開示のフィルタは、粉塵の捕集効率と圧力損失とのバランスが好適に確保されており、濾過性能に優れる。濾過性能により優れる観点から、本開示のフィルタは、帯電されている前述の本開示の不織布を含むことが好ましい。
本開示の吸音材は、前述の本開示の不織布を含む。これにより、本開示の吸音材は、吸音性能に優れる。
不織布から100mm(繊維の流れ方向:MD)×100mm(繊維の流れ方向と直交する方向(CD方向))の試験片を、10点採取した。試験片の採取場所は、CD方向にわたって10箇所とした。次いで、採取した各試験片に対して上皿電子天秤(研精工業社製)を用いて、それぞれ質量〔g〕を測定して各試験片の質量の平均値を求めた。上記で求めた平均値を1m2当たりの質量〔g〕に換算し、各不織布の目付〔g/m2〕とした。
上記目付の測定と同様に試験片を10点採取した。採取した各試験片について、荷重が2g/cm2の厚み計を使用して中央及び四隅の5点の厚さを測定した。測定した50点の厚さの平均値を算出し、各不織布の厚さ(mm)とした。
測定対象の不織布の表面を、電子顕微鏡(型番;S-3500N、(株)日立製作所製)を用いて、倍率500倍の写真を撮影した。撮影された写真から、繊維の直径(幅)を測定し、これが合計で1000本(n=1000)を超えるまで撮影と直径の測定とを繰り返した。得られた繊維の直径の算術平均値を平均繊維径とした。
測定対象の不織布を上記電子顕微鏡を用いて倍率500倍で観察したとき、合計面積0.2mm2の範囲内での繊維間融着点の個数(以下、「融着個数」とも称する。)を数えることで求められる。
スキン層における繊維の融着個数は、スキン層の主面における合計面積0.2mm2の範囲内での繊維間融着点の個数を数えた。
コア層における繊維の融着個数は、コア層の厚さ方向における中央部分から厚さ方向に上下15%の領域にて合計面積0.2mm2の範囲内での繊維間融着点の個数を数えた。
スキン層における繊維の融着個数を以下の評価基準に基づいて評価した。スキン層における繊維の融着個数が多いほど、融着個数差(A-B)が大きくなる傾向にあり好ましい。
-評価基準-
A:スキン層における繊維の融着個数が250個以上である。
B:スキン層における繊維の融着個数が200個以上250個未満である。
C:スキン層における繊維の融着個数が200個未満である。
不織布の任意の部分から、15cm×15cmのサンプルを3個採取し、それぞれのサンプルについて、捕集性能測定装置(東京ダイレック(株)社製、Model8130)を用いて捕集効率を測定した。捕集効率の測定にあたっては、個数中央径:0.07μmをもつNaCl粒子ダストをアトマイザーで発生させ、次にサンプルをホルダーにセットし、風量をフィルタ通過速度が5.3cm/secになるように流量調整バルブで調整し、ダスト濃度を15mg/m3~20mg/m3の範囲で安定させた。サンプルの上流のダスト個数D2及び下流のダスト個数D1をレーザー式粒子検出器で検出し、下記計算式にて求めた数値の小数点以下第2位を四捨五入し捕集効率(%)を求めた。なお、表1中に記載の捕集効率(%)は、3個のサンプルを用いて測定した算術平均値である。
捕集効率(%)=〔1-(D1/D2)〕×100
(D1:下流のダスト個数、D2:上流のダスト個数)
圧力損失は捕集効率測定時のサンプルの上流及び下流の静圧差を圧力計で読み取ることで求めた。なお、表1中に記載の圧力損失は、3個のサンプルを用いて求めた算術平均値である。
濾過性能の指標となるQ値は、捕集効率及び圧力損失を用いて以下の式により計算される。低圧力損失かつ高捕集性能であるほどQ値は高くなり、不織布をフィルタに用いたときの濾過性能が良好であることを示す。
Q値(Pa-1)=-[ln(1-[捕集効率(%)]/100)]/[圧力損失(Pa)]
不織布の吸音性能は、以下のようにして垂直入射吸音率を測定することで評価できる。不織布の任意の部分から29mmφの円形の試験片を採取し、垂直入射吸音率測定装置(ブリュエル&ケアー社製、TYPE4206)を用い、ASTM E 1050に準拠し、周波数1000Hz~6400Hzの平面音波が試験片に垂直に入射するときの垂直入射吸音率を測定した。得られた1000Hz~6400Hzの吸音率カーブから、1000Hz、2000Hz、4000Hz及び6000Hzの垂直入射吸音率を求めた。
熱可塑性樹脂であるプロピレン単独重合体〔MFR=1000g/10分(ASTM D1238に準拠し温度230℃、荷重2.16kgで測定)、PPと表記する〕100質量部に対して帯電剤(Chimassorb944、BASFジャパン株式会社)1質量部を添加してなるプロピレン単独重合体組成物を280℃で溶融した。ノズル径0.20mmφメルトブローン用紡糸ノズルを装着したメルトブローン不織布製造装置を用い、溶融したプロピレン単独重合体組成物を単孔吐出量0.28g/min、紡糸ノズル両側から吹き出す加熱エア(温度:280℃、流量:320Nm3/m/時)で繊維化をした。紡糸ノズルと金属ローラとの間にてこの繊維に対し水を120mL/min/mの条件で噴霧しながら、紡糸ノズルからの距離300mm、金属ローラ間の距離40mm、表面温度70℃の金属ローラ対の間に繊維を供給し、紡糸ノズルからの距離が450mmの位置にある金属製ベルトで繊維を捕集し、目付140g/m2の不織布を得た。得られた不織布における各物性の測定結果を表1に示す。
繊維の捕集速度を調整して不織布の目付を380g/m2としたこと以外は実施例1と同様にして不織布を得た。得られた不織布における各物性の測定結果を表1に示す。
繊維を捕集する金属ローラ対の表面温度を50℃としたこと以外は実施例1と同様にして不織布を得た。得られた不織布における各物性の測定結果を表1に示す。
金属ローラ対を除去し、紡糸ノズルからの距離450mmの位置にある金属製ベルトで繊維を捕集した以外は実施例1と同様にして不織布を得た。得られた不織布における各物性の測定結果を表1に示す。
繊維を捕集する金属ローラ対の表面温度を30℃としたこと以外は実施例1と同様にして不織布を得た。得られた不織布を室温に放冷後、オーブンを用いて全体を150℃で10分間加熱することにより、比較例2の加熱後不織布を得た。得られた加熱後不織布の測定結果を表1に示す。
繊維を捕集する金属ローラ対の表面温度を30℃としたこと以外は実施例1と同様にして不織布を得た。得られた不織布における各物性の測定結果を表1に示す。
さらに、実施例1~実施例3にて得られた不織布は、比較例1~3にて得られた不織布と比較して表1に示す各周波数での吸音性能が良好であることが示された。
2 コア層
3 弧状構造
10 不織布の製造装置
11 一対のローラ
20 押出機
21 ホッパー
22 圧縮部
30 ダイ(紡糸口金)
31 紡糸ノズル
32 ガスノズル
40 捕集機構
41 多孔ベルト
42 ローラ
43 エア吸引部
44 ブロワー
50 ガス加熱装置
P 溶融した熱可塑性樹脂又は樹脂組成物
G 加熱ガス
Claims (13)
- 熱可塑性樹脂を含有する繊維を含む不織布であり、
前記不織布は、コア層及び前記コア層を挟持するように構成されるスキン層を備え、
前記コア層は、不織布の幅方向と直交する断面にて、厚さ方向における一方の端部から厚さの中心方向に向かって湾曲し、かつ厚さ方向における他方の端部から厚さの中心方向に向かって湾曲して構成される不織布の長さ方向に突出した弧状構造が前記不織布の長さ方向に連続して積層されてなる積層構造を含み、
前記スキン層における繊維の融着個数をA(個/0.2mm2)、前記コア層における繊維の融着個数をB(個/0.2mm2)としたときに、A-Bが50個/0.2mm2以上である不織布。 - 前記熱可塑性樹脂がプロピレン系重合体を含む請求項1に記載の不織布。
- 不織布の目付が10g/m2~500g/m2である請求項1又は請求項2に記載の不織布。
- 前記繊維の平均繊維径が0.1μm~10μmである請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の不織布。
- メルトブローン不織布である請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の不織布。
- 前記スキン層における繊維の融着個数Aが100個/0.2mm2以上である請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の不織布。
- 前記コア層における繊維の融着個数Bが250個/0.2mm2以下である請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の不織布。
- 請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の不織布を含むフィルタ。
- 請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の不織布を含む吸音材。
- 熱可塑性樹脂又は前記熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を溶融させ紡糸口金から加熱ガスとともに吐出し繊維状物とする工程と、
前記繊維状物を温度が40℃~160℃である2つのローラの間に供給して捕集する工程と、
を含むメルトブローン不織布の製造方法。 - 前記紡糸口金から前記ローラまでの最短距離が100mm~500mmである請求項10に記載のメルトブローン不織布の製造方法。
- 前記繊維状物とする工程にて、前記熱可塑性樹脂又は前記樹脂組成物の溶融温度が200℃~380℃である請求項10又は請求項11に記載のメルトブローン不織布の製造方法。
- 前記加熱ガスの温度が200℃~380℃である請求項10~請求項12のいずれか1項に記載のメルトブローン不織布の製造方法。
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