无纺布及其制造方法与流程

以往,由极细纤维形成的无纺布被用于各种过滤器等,由纤维直径小的纤维形成的无纺布由于微粒的捕捉性优异,因此被应用于液体过滤器、空气过滤器等。特别是关于将熔融的热塑性树脂纺丝而制造的熔喷无纺布,研究了利用纤维直径小的纤维形成无纺布。例如,提出了通过熔喷法对排出的纤维照射热射线,获得极细纤维的方法(例如,参照专利文献1)。此外,提出了:抑制可以认为在由纤维直径小的极细纤维制造无纺布时容易发生的纤维的交缠、浮动纤维的附着,即使目付小也能够兼顾微粒捕捉性和透气性的熔喷无纺布的制造方法(例如,参照专利文献2)。

另一方面,还提出了关于通过与熔喷法不同的制法而获得极细纤维的方法、由所得的极细纤维获得无纺布(例如,参照专利文献3)。根据专利文献3,有可获得由极细纤维形成的纤维直径分布优异的无纺布的记载。然而,为了应用于过滤器用途,作为无纺布片的均质性、目付、厚度等是重要的,但是没有言及这些方面。因此,即使可获得极细纤维,也难以直接作为过滤器用途应用。

此外,关于由熔接形成的粗纤维少的熔喷无纺布,提出了使用高温高速空气喷射由口模排出的纤维,然后利用冷却空气进行冷却、分散的方法(例如,参照专利文献4)。此外,提出了:通过使拉伸中的热塑性树脂的最大剪切速度处于规定的范围,获得具有高的比表面积的极细纤维无纺布的方法(例如,参照专利文献5)。

另外,在液体过滤器用途中,在需要微孔过滤的领域中,使用膜是主流。然而,由于膜的堵塞快,因此期望由成为液体过滤器的过滤精度的指标的最大细孔径受到抑制的极细纤维形成的无纺布。

在熔喷无纺布中,纤维直径分布非常广,即使在平均纤维直径小的情况下,如果粗纤维存在,最大纤维直径变大,则有时由于粗纤维,无纺布内部产生空隙,最大细孔径变大。这是因为熔喷法具有下述工序:从纺丝喷孔排出聚合物,然后从喷孔侧面喷吹热风,使聚合物变细的同时进行冷却,在下面的网上收集纤维,形成无纺布。一般而言,在熔喷无纺布中,由于起因于刚刚排出后的熔融聚合物的直径、热风的温度、流量和风速的聚合物的被拉伸程度,伴随热风气流的混乱的纤维间熔接、聚合物的碎裂,以及聚合物固化后的纤维的碎裂等各种因素,产生一部分粗纤维,纤维直径分布变大。因此,在熔喷法中,难以获得均匀的纤维直径的无纺布。此外,刚刚从纺丝喷孔排出后的聚合物伴随被称为“巴罗斯效应”的现象,所述巴罗斯效应是指从来自喷孔的挤出压力中释放的聚合物发生膨胀。根据前述膨胀的大小,纤维直径也发生分布。表示纤维间的空隙的细孔径受到纤维的最大纤维直径、有无闪光条痕(树脂块)较大影响。因此,有时即使将平均纤维直径变小,最大细孔径也会变大。

可知前述的巴罗斯效应在喷孔每个孔的排出量多的情况、树脂粘度高的情况下发生。然而,如果为了防止巴罗斯效应的发生而减少前述排出量、或降低树脂粘度,则背压降低,聚合物的挤出力(量)容易变得不稳定,成为闪光条痕发生的因素,因此这些方法有局限。

另一方面,作为减小最大细孔径的方法,通常有将多片无纺布进行叠层的方法、对无纺布实施砑光加工的方法。然而,在这些方法中,容易变成透气度变小、堵塞快、寿命短的过滤器。

本发明是为了解决上述课题而提出的,其目的在于提供,均匀性优异、最大细孔径小但透气性高的无纺布及其制造方法。

为了实现上述目的,本发明的无纺布的特征在于,平均纤维直径为0.80μm以下,且纤维直径为2.00μm以上的纤维根数的比例为5.0%以下,表观密度为0.05g/cm3以上且0.15g/cm3以下,且最大细孔径为10.0μm以下。

在本发明的无纺布中,透气量(cm3/cm2/sec)/最大细孔径(μm)的值优选为1.30以上。

本发明的无纺布的制造方法的特征在于,在熔喷法中,使每个纺丝喷孔的树脂排出量为0.01g/分钟以下,以使模具温度下的熔体流动速率为500g/10分钟以上且1000g/10分钟以下的方式设定模具温度,使在喷孔出口喷吹的空气的温度为所使用的树脂的模具温度比熔体流动速率(mfr)率为20%以上且80%以下的温度,前述喷吹的空气的单位面积的喷出量为50nm3/sec/m2以上且70nm3/sec/m2以下。

根据本发明,能够提供均匀性优异、最大细孔径小但透气性高的无纺布及其制造方法。

图1是表示关于在实施例中使用的树脂的熔融温度与熔融温度下的熔体流动速率的关系的图。

图2是实施例和比较例的无纺布中的纤维直径分布的柱状图。图2(a)是实施例1的无纺布中的纤维直径分布,图2(b)是实施例4的无纺布中的纤维直径分布,图2(c)是比较例1的无纺布中的纤维直径分布。

以下进一步具体阐述本发明。本发明的无纺布由具有规定范围的纤维直径的纤维构成,其通过具有规定范围的表观密度,从而即使最大细孔径为10.0μm以下这样小也能够获得高透气性。关于在过滤器用途中使用的无纺布的特性,为了追求更细的粒子的捕捉,一般进行减小平均纤维直径的方向的研究。然而,有时即使减小平均纤维直径,也不能获得充分的特性。本发明者们通过着眼于构成无纺布的纤维的最大纤维直径,可以实现均匀性优异、最大细孔径小但透气性高的无纺布及其制造方法。

本发明的无纺布的特征在于,由平均纤维直径为0.80μm以下、且纤维直径为2.00μm以上的纤维根数的比例为5.0%以下这样的极细纤维构成,表观密度为0.05g/cm3以上且0.15g/cm3以下,且最大细孔径为10.0μm以下。

本发明的无纺布要求平均纤维直径为0.80μm以下,且2.00μm以上的纤维根数的比例为5.0%以下。更优选的是,由最大纤维直径小于2.00μm的极细纤维构成即可。如果含有多于5.0%的最大纤维直径为2.00μm以上的纤维,则即使平均纤维直径为0.80μm以下,无纺布的最大细孔径也容易变大。如果无纺布的最大细孔径变大,则存在将前述无纺布作为过滤器使用时的微粒捕捉性变得不充分这样的问题。平均纤维直径优选为0.50μm以下。此外,更优选2.00μm以上的纤维根数的比例为3.0%以下,最大纤维直径更优选为1.50μm以下。在这里,纤维根数的比例是指如后述的纤维直径的测定方法中所示,每200根纤维中的特定的纤维直径的纤维根数的比例。

本发明的无纺布的表观密度为0.05g/cm3以上且0.15g/cm3以下,且最大细孔径为10.0μm以下。表观密度优选为0.08g/cm3以上且0.12g/cm3以下。如果为了减小最大细孔径而将无纺布叠层或进行砑光加工,则表观密度增大,透气性小,且在作为过滤器使用的情况下寿命变短。本发明的无纺布虽然处于前述的表观密度范围,但可以使最大细孔径为10.0μm以下。前述最大细孔径优选为8.0μm以下。

在本发明中,表观密度是指如后所述那样测定无纺布的平均厚度和平均目付,根据下式算出的值。可以说,表观密度越小,无纺布的体积越大。

关于前述平均目付,如果考虑在无纺布的处理中接下来的工序中的操作性。

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