JP2989684B2 - Polymethylpentene ultrafine fiber web and method for producing the same - Google Patents
Polymethylpentene ultrafine fiber web and method for producing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特定のポリメチルペン
テン樹脂を用い、メルトブローン法によって、極細で良
好な目付均一性、繊維配列性を有する耐水圧の高いポリ
メチルペンテン極細繊維ウエブ及びその製造方法を提供
するものである。本発明のポリメチルペンテン極細繊維
ウエブはその高い撥水性、耐熱性、フィルター性、柔軟
性、嵩高性を生かして各種フィルター類、透湿防水シー
ト類、ワイパー類、衛生材料類等に好適に利用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrafine and highly water-resistant polymethylpentene ultrafine fiber web having an excellent fine uniformity and fiber arrangement by a melt blown method using a specific polymethylpentene resin and its production. It provides a method. The polymethylpentene ultrafine fiber web of the present invention is suitably used for various filters, moisture-permeable waterproof sheets, wipers, sanitary materials, etc. by utilizing its high water repellency, heat resistance, filterability, flexibility, and bulkiness. Is done.
【0002】[0002]
【従来の技術】熱可塑性樹脂を溶融紡糸し、これを高速
の気体によって繊維流とした後、シート状に捕集して不
織布を製造する方法は、特開昭49−10258号公報、特開
昭49−48921号公報、特開昭50−121570号公報等でメル
トブローン法と称して種々提案されている。また、ポリ
メチルペンテン樹脂(以下PMP樹脂という)のメルト
ブローンウエブに関してもU.S.P.3,627,677号及びR
e.31,087号においてポリオレフィンポリマーのメルト
ブローンウエブの一例として示されている。また、U.
S.P.3,481,953号ではPMP樹脂とポリプロピレンと
をブレンドしてメルトブローンする例が示されている。
更に、特開平1−224020号公報ではPMPメルトブロー
ン繊維をエレクトレット化してエレクトレットフィルタ
ーとすることが示されている。このように、PMP樹脂
をメルトブローン法によって極細繊維ウエブとすること
は公知である。2. Description of the Related Art A method of producing a non-woven fabric by melt-spinning a thermoplastic resin, converting the melt into a fiber stream with a high-speed gas, and collecting the resultant in a sheet form is disclosed in JP-A-49-10258 and JP-A-49-10258. Various proposals have been made in, for example, JP-A-49-48921 and JP-A-50-121570, which are referred to as a melt blown method. Further, regarding melt blown webs of polymethylpentene resin (hereinafter referred to as PMP resin), see US Pat.
e.31,087 is provided as an example of a melt blown web of polyolefin polymer. Also, U.
SP 3,481,953 discloses an example in which a PMP resin and polypropylene are blended and melt blown.
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-2224020 discloses that PMP meltblown fibers are electretized to form an electret filter. As described above, it is known that a PMP resin is formed into an ultrafine fiber web by a melt blown method.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術において
は、PMP樹脂をメルトブローンによって極細繊維ウエ
ブ化する方法について詳細条件については何等提案はな
されておらず、他のポリオレフィンポリマー、具体的に
はポリプロピレンのメルトブローン法による極細繊維ウ
エブの製造条件に準じるものであった。しかし、本発明
者らの検討によれば、このような従来技術には次のよう
な重大な問題のあることが判明した。In the above-mentioned prior art, no detailed proposal has been made on a method for forming a fine fiber web from a PMP resin by melt blown, and other polyolefin polymers, specifically, polypropylene. This was in accordance with the conditions for producing a microfiber web by the melt blown method. However, according to the study of the present inventors, it has been found that such a conventional technique has the following serious problems.
【0004】すなわち、ウエブを構成する繊維をより極
細に、例えば5μm以下にするためには、高温の空気を
多量に溶融吐出ポリマー流に作用させてその細化を進め
なければならないのであるが、PMP樹脂の場合にはポ
リプロピレンの場合と違って、空気が多くなって来ると
溶融吐出ポリマー流は細化繊維化して吸引ゾーンを有す
る金網ベルトコンベア上等で一旦シートを形成してウエ
ブ状に捕集されてもウエブ上を多量に流れる熱風や周囲
から多量に吸い込んでくる二次空気によって、ウエブ表
面の繊維が大きく乱されてしまう。そして、遂にはウエ
ブがちぎれるように切断してしまい、均一なウエブを捕
集することが実質的に不可能になってしまうという問題
が発生する。また、ウエブが切断しないまでも、ウエブ
を構成する繊維の細化が均一に十分進まず、繊維径の斑
の大きいものとなる。このため、得られた極細繊維ウエ
ブは目付や繊維径、繊維の配列状態が均一でなく斑の多
いものとなり易く、撥水性(耐水度)も低いものしか得
られない。That is, in order to make the fibers constituting the web finer, for example, 5 μm or less, a large amount of high-temperature air must be applied to the melt-discharged polymer stream to promote the thinning. In the case of the PMP resin, unlike the case of the polypropylene, when the amount of air increases, the melt-discharged polymer stream becomes finer fibers and forms a sheet once on a wire mesh belt conveyor or the like having a suction zone and is captured in a web form. Even if collected, the fibers on the web surface are greatly disturbed by a large amount of hot air flowing on the web and a large amount of secondary air sucked from the surroundings. And finally, the web is cut so as to be torn, and there is a problem that it is practically impossible to collect a uniform web. Further, even if the web is not cut, the thinning of the fibers constituting the web does not proceed uniformly and sufficiently, resulting in a large unevenness in the fiber diameter. For this reason, the obtained ultrafine fiber web is not uniform in the basis weight, the fiber diameter, and the arrangement state of the fibers, is likely to have many spots, and has only low water repellency (water resistance).
【0005】これはPMP樹脂の結晶化速度が比較的早
いことと共にポリプロピレン等に比べて融点が70℃程
度も高いため、ポリマー流は細化繊維化過程においてそ
の分だけ高い温度で結晶化するため、細化途中又は細化
後繊維が相互に接触しても融着の形成が大幅に抑えられ
るため、繊維間に融着による結合が少なくなりウエブの
安定性が小さくなるためであると考えられる。一般にポ
リオレフィン系ポリマーはメルトブローンによって極細
繊維ウエブ化し易いポリマーと見なされていたが、PM
P樹脂のように融点が高く、結晶性のポリオレフィンで
はその状況が全く変わって来る。This is because the crystallization speed of the PMP resin is relatively high and the melting point is about 70 ° C. higher than that of polypropylene or the like. This is considered to be because the formation of fusion is greatly suppressed even when the fibers are in contact with each other during the thinning or after the thinning, so that the bonding due to the fusion between the fibers is reduced and the stability of the web is reduced. . In general, polyolefin-based polymers were regarded as polymers that can be easily made into ultrafine fiber webs by melt blown.
The situation is completely different for crystalline polyolefins, which have a high melting point like P resins.
【0006】本発明の目的は、従来のポリオレフィンポ
リマーをメルトブローン法によって極細繊維ウエブ化す
る方法、とりわけPMP樹脂における前記した問題点を
解決して、十分に繊維の細化を進めると共に良好な目付
均一性、繊維配列性を有する撥水性の高いPMP極細繊
維ウエブ及び該ウエブを安定して製造する方法を提案す
ることにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional method of forming a polyolefin polymer into an ultrafine fiber web by the melt blown method, particularly the PMP resin, to sufficiently promote the thinning of the fiber and to obtain a good basis weight and uniformity. It is an object of the present invention to propose a highly water-repellent PMP ultrafine fiber web having a water-repellent property and a fiber arrangement property, and a method for stably producing the web.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリオレ
フィン、とりわけPMP樹脂をメルトブローン法で極細
繊維ウエブ化する方法について鋭意検討した結果、本発
明に到達したものである。Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies on a method for forming a polyolefin, particularly a PMP resin, into ultrafine fiber webs by a melt blown method, and have reached the present invention.
【0008】即ち、本発明は、不織布を構成する繊維の
平均直径をD(μm)、密度をρ(g/cm3)、不織布の
見掛密度をP(g/cm3)とするとき、下記式2で表さ
れる平均繊維間距離d(μm)と耐水圧H(cm水柱)と
の積が300以上であることを特徴とするポリメチルペ
ンテン極細繊維ウエブであり、That is, according to the present invention, when the average diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric is D (μm), the density is ρ (g / cm 3 ), and the apparent density of the nonwoven fabric is P (g / cm 3 ), A polymethylpentene ultrafine fiber web, wherein the product of the average inter-fiber distance d (μm) represented by the following formula 2 and the water resistance H (cm water column) is 300 or more,
【式2】 (Equation 2)
【0009】また、ポリメチルペンテンをオリフィス状
ノズルから溶融吐出させ、該ノズルオリフィス近傍から
噴出する高温高速の気体によって細化繊維化しシート上
に捕集してウエブとするメルトブローン法において、前
記ポリメチルペンテンが温度250℃、荷重5000g
におけるメルトインデックスが100〜800g/分で
ありかつ、前記ノズル通過時の溶融粘度が30〜150
ポイズであり、更に前記気体の噴出圧力を0.8kg/cm
2以下とし、その温度を260〜340℃とすることを
特徴とするポリメチルペンテン極細繊維ウエブの製造方
法である。Further, in the melt blown method in which polymethylpentene is melted and discharged from an orifice-shaped nozzle and made into fine fibers by high-temperature and high-speed gas ejected from the vicinity of the nozzle orifice and collected on a sheet to form a web, Penten temperature 250 ℃, 5000g load
Has a melt index of 100 to 800 g / min and a melt viscosity of 30 to 150 when passing through the nozzle.
Poise. Further, the jet pressure of the gas is 0.8 kg / cm.
2. A method for producing a polymethylpentene ultrafine fiber web, wherein the temperature is 260 to 340 ° C. or less.
【0010】[0010]
【作用】本発明におけるポリメチルペンテン(PMP)
樹脂とは、ポリプロピレンを出発原料とし、これを2量
化させ、4−メチルペンテン−1とし、更に重合してホ
モポリマーとしたもの及びその共重合体である。すなわ
ち、PMP樹脂は融点が230〜240℃とポリオレフ
ィンの中では最も高く得られた極細繊維ウエブの耐熱性
が優れたものとなる。また、表面張力もポリオレフィン
の中では最も小さく、得られる極細繊維ウエブの撥水性
(耐水度)は極めて良好なものとなる。The polymethylpentene (PMP) of the present invention
The resin is a material obtained by dimerizing polypropylene as a starting material into 4-methylpentene-1, and further polymerizing it into a homopolymer and a copolymer thereof. That is, the PMP resin has a melting point of 230 to 240 ° C. and the heat resistance of the ultrafine fiber web obtained as the highest among the polyolefins is excellent. Further, the surface tension is the lowest among the polyolefins, and the water repellency (water resistance) of the obtained ultrafine fiber web is extremely good.
【0011】繊維ウエブの耐水度は、繊維ウエブの目付
や繊維を構成するポリマーと水との接触角や表面張力に
よっても左右されるが、最も重要なファクターは隣合う
繊維の配列状態による開口の大きさ(孔径)である。こ
の開口の大きさは一般に均一ではなくある分布をもって
おり、実際の耐水度は開口の平均的な大きさではなく孔
径の最大値により左右される。すなわち、平均の孔径が
小さくても大きな開口が存在すれば、その開口の大きさ
に応じて耐水度は低下する。従って、極細繊維ウエブの
平均孔径が同一である場合、孔径分布が小さいほど、す
なわち、ウエブの繊維配列状態の斑が小さいほど耐水度
は高くなる。また、接触角や表面張力が同じである場
合、耐水度は、水を最大孔径に相当する孔に押し込むの
に必要な圧力と考えることができ、孔径に反比例するも
のと考えられるため、極細繊維ウエブの均整度は耐水度
と平均孔径との積の大きさにより評価することができ
る。The water resistance of the fiber web is also affected by the basis weight of the fiber web and the contact angle between the polymer constituting the fiber and water and the surface tension, but the most important factor is the opening of the opening due to the arrangement of adjacent fibers. The size (pore diameter). The size of the openings is generally not uniform but has a distribution, and the actual water resistance depends not on the average size of the openings but on the maximum value of the hole diameter. That is, if a large opening exists even if the average pore diameter is small, the water resistance decreases according to the size of the opening. Therefore, when the average pore size of the ultrafine fiber web is the same, the smaller the pore size distribution, that is, the smaller the unevenness of the fiber arrangement state of the web, the higher the water resistance. When the contact angle and the surface tension are the same, the water resistance can be considered as the pressure required to push water into the hole corresponding to the maximum hole diameter, and is considered to be inversely proportional to the hole diameter. The uniformity of the web can be evaluated by the product of the water resistance and the average pore size.
【0012】ここで、極細繊維ウエブの平均孔径は、前
記式2で表される仮想的な平均繊維間距離dで代用する
ことができる。実際の不織布の平均孔径は式2の平均繊
維間距離とは異なっていると考えられるが、仮想的な配
列状態(仮想的な平均孔径)を考えるとき平均孔径は式
2の平均繊維間距離に比例するものと考えられ、式2で
代用することができる。式2は次のような仮想的な不織
布モデルの平均繊維間距離として求めることができる。
繊維径が全て等しく、平行に配列しており、最密充填の
状態からそれぞれの繊維が均等に離れた状態、すなわ
ち、各繊維が正三角形の頂点の位置で平行に配列したモ
デルを考えるとき、平均繊維間距離は次のようにして求
められる。Here, the average pore diameter of the ultrafine fiber web can be replaced by the virtual average fiber-to-fiber distance d expressed by the above equation (2). Although the average pore diameter of the actual nonwoven fabric is considered to be different from the average inter-fiber distance of Equation 2, when considering a virtual arrangement state (virtual average pore diameter), the average pore diameter is equal to the average inter-fiber distance of Equation 2. It is considered to be proportional and can be substituted by Equation 2. Equation 2 can be obtained as the average inter-fiber distance of the following virtual nonwoven fabric model.
When considering a model in which all fiber diameters are equal and are arranged in parallel, and each fiber is evenly separated from the closest packed state, that is, each fiber is arranged in parallel at the position of the vertex of an equilateral triangle, The average inter-fiber distance is determined as follows.
【0013】不織布を構成する繊維の平均直径をD(μ
m)、密度をρ(g/cm3)、不織布の見掛密度をP(g
/cm3)、平均繊維間距離d(μm)とすると、正三角形
の一辺の長さは D+d(μm) 正三角形の面積はThe average diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric is D (μ
m), the density is ρ (g / cm 3 ), and the apparent density of the nonwoven fabric is P (g
/ Cm 3 ) and the average fiber-to-fiber distance d (μm), the length of one side of the equilateral triangle is D + d (μm) The area of the equilateral triangle is
【式3】 正三角形中に含まれる繊維の断面積は(Equation 3) The cross-sectional area of the fiber contained in the equilateral triangle is
【式4】 繊維断面積と密度の積は正三角形の面積と見掛密度の積
に等しいから(Equation 4) Because the product of the fiber cross-sectional area and the density is equal to the product of the area of the equilateral triangle and the apparent density
【式5】 この式5を整理すると式2が得られる。(Equation 5) Equation 2 is obtained by rearranging Equation 5.
【0014】本発明の極細繊維ウエブは、式2で求めら
れる平均繊維間距離d(μm)とJIS L−1092
で求められる耐水度H(cm)との積の値が300以上、
好ましくは350以上、更に好ましくは400以上であ
る繊維径と配列状態の均整度の高いポリメチルペンテン
極細繊維ウエブである。この積の値が300より小さい
と、その極細繊維ウエブは繊維の極細化が十分でなく繊
維径の斑が大きいか、目付や繊維の配列状態の斑が大き
いか、またはその両者である。比較的目付の大きい領域
においては、繊維径や繊維の配列状態に多少の斑があっ
ても厚さによってある程度カバーされるため、比較的耐
水度が大きくなるが、目付の小さい領域においては繊維
径や繊維の配列斑が直接的に開口の大きさに影響し、耐
水度の高いものが得られにくい。本願発明の極細繊維ウ
エブは特に目付が50g/m2以下の比較的小さい領域に
おいて目付割合いに比して高い耐水度が得られるため特
に効果的である。なお、繊維ウエブを親水性油剤や撥水
剤などで処理すると、繊維表面と水との接触角が変化し
耐水度に影響を及ぼすため、本発明における耐水度の測
定は、油剤などの処理剤が付与されている場合には該処
理剤を適当な溶剤などで処理して除去した状態で行う。The ultrafine fiber web of the present invention has an average fiber-to-fiber distance d (μm) determined by equation 2 and JIS L-1092.
The product of the product with the water resistance H (cm) determined by
It is a polymethylpentene microfine fiber web having a high degree of uniformity of the fiber diameter and arrangement state, preferably 350 or more, more preferably 400 or more. If the value of this product is less than 300, the ultrafine fiber web is insufficiently thinned and has a large variation in fiber diameter, a large variation in the basis weight and arrangement of fibers, or both. In areas with a relatively large basis weight, even if there is some unevenness in the fiber diameter or the arrangement of fibers, it is covered to some extent by the thickness, so the water resistance is relatively high. In addition, the unevenness of the fibers and the arrangement of the fibers directly affect the size of the opening, and it is difficult to obtain a material having high water resistance. The ultrafine fiber web of the present invention is particularly effective because a high water resistance can be obtained in a relatively small area having a basis weight of 50 g / m 2 or less as compared with the basis weight. When the fiber web is treated with a hydrophilic oil agent or a water repellent agent, the contact angle between the fiber surface and water changes and affects the water resistance. Therefore, the measurement of the water resistance in the present invention is performed by using a treating agent such as an oil agent. Is carried out in a state where the treating agent is removed by treating with a suitable solvent or the like.
【0015】次に、本発明において用いるメルトブロー
ン装置の一例についてその主要なダイ部分を図1に示し
てメルトブローンにおけるポリマー流の細化繊維化とウ
エブ形成について説明する。押出機によって溶融押出し
されたポリマー流は適当なフィルター(図1には図示せ
ず)によって濾過された後、メルトブローンダイ1の溶
融ポリマー導入部2へ導かれ次いでノズルオリフィス3
から溶融吐出される。これと同時に加熱空気導入部4へ
導入された加熱空気はメルトブローンノズルダイ1とリ
ップにより形成された加熱空気噴出スリット状噴射口5
へ導かれここから噴出されて、前記溶融吐出ポリマー流
へ作用しこれを細化して繊維形成する。次いでこれをシ
ート状に捕集して極細繊維ウエブを作製するものであ
る。Next, the main die portion of one example of the melt blown apparatus used in the present invention is shown in FIG. The polymer stream melt-extruded by the extruder is filtered by a suitable filter (not shown in FIG. 1), and then guided to a melt polymer inlet 2 of a melt blown die 1 and then to a nozzle orifice 3
From the melt. At the same time, the heated air introduced into the heated air inlet 4 is heated by a hot air jet slit 5 formed by the melt blown nozzle die 1 and the lip.
And is ejected from there to act on the melt-discharged polymer stream and to thin it to form fibers. Next, this is collected in a sheet shape to produce an ultrafine fiber web.
【0016】本発明で用いられるPMP樹脂は、AST
M−D−1238に記載のメルトインデクサーを用い、
温度250℃、荷重5000gの条件で測定されたメル
トインデックスが100〜800g/10分であること
が必須の要件となる。メルトインデックスは溶融ポリマ
ーの重合度及び流動性、溶融粘度の尺度である。メルト
インデックスが150g/10分以下であるとPMPポ
リマー流を高温の空気流によってショットと呼ばれる細
化不良を伴わずに十分に細化繊維化(例えば直径5μm
以下)することが可能となる低溶融粘度、具体的には1
50ポイズ以下まで低下せしめるためにはPMPポリマ
ーの溶融温度を350℃以上の非常に高温にしなければ
ならず、このような高温下では、PMPポリマーの熱分
解が激しくなるため溶融粘度は低下するものの一定レベ
ルに安定に維持することが不可能になってしまう。溶融
粘度が時々刻々変動するこの状態ではンメルトブローン
後得られるウエブ中の極細繊維の繊度斑がシート巾方向
に生じウエブ品質の低下や、繊維長が短くなるためシー
ト状に捕集されず周囲へ綿状で飛散する微細繊維”風
綿”が多発して生産性の低下を生じる。The PMP resin used in the present invention is AST
Using the melt indexer described in MD-1238,
It is an essential requirement that the melt index measured under the conditions of a temperature of 250 ° C. and a load of 5000 g is 100 to 800 g / 10 minutes. Melt index is a measure of the degree of polymerization, flowability, and melt viscosity of a molten polymer. When the melt index is 150 g / 10 minutes or less, the PMP polymer stream is sufficiently thinned into fibers (for example, 5 μm in diameter) by a high-temperature air stream without causing thinning failure called a shot.
The following is a low melt viscosity, specifically, 1
In order to reduce the melting temperature of the PMP polymer to 50 poise or less, the melting temperature of the PMP polymer must be set to a very high temperature of 350 ° C. or more. At such a high temperature, the thermal decomposition of the PMP polymer becomes severe and the melt viscosity decreases. It becomes impossible to maintain a stable level. In this state where the melt viscosity fluctuates from time to time, unevenness in the fineness of the microfibers in the web obtained after melt-blown occurs in the sheet width direction, and the quality of the web decreases. The fluffy and scattered fine fibers "fly cotton" occur frequently, causing a decrease in productivity.
【0017】一方、メルトインデックスが800g/1
0分を越えて大きくなるとPMP樹脂の重合度が低くな
り過ぎるためか、得られる極細繊維ウエブの強力が小さ
くなってしまって実用上問題となる。従って、本発明の
PMP樹脂の温度250℃、荷重5000gにおけるメ
ルトインデックスは100〜800g/10分でなけれ
ばならない。このようなPMP樹脂を用いることによっ
て、押出機からメルトブローン用ダイ、ノズルオリフィ
スまでポリマー溶融ライン温度の設定を過大に高める必
要がなくなり、PMP樹脂の激しい熱分解が抑えられ
て、品質良好なPMP極細繊維ウエブが安定に製造可能
となる。On the other hand, the melt index is 800 g / 1
If it exceeds 0 minutes, the degree of polymerization of the PMP resin will be too low, or the strength of the obtained ultrafine fiber web will be small, which is a practical problem. Therefore, the melt index of the PMP resin of the present invention at a temperature of 250 ° C. and a load of 5000 g must be 100 to 800 g / 10 minutes. By using such a PMP resin, it is not necessary to excessively set the temperature of the polymer melting line from the extruder to the melt blown die and the nozzle orifice, and the severe thermal decomposition of the PMP resin is suppressed, and the PMP resin is fine and fine. The fiber web can be manufactured stably.
【0018】次に本発明において重要な点としてメルト
ブローン時PMP樹脂が溶融吐出するため、ノズルを通
過する際の溶融粘度が30〜150ポイズであることが
ある。ノズル部における溶融粘度が30ポイズ未満の場
合、ポリマーのメルトテンションが小さくなり過ぎ、繊
維形成性が低下してポリマー流の切断が多くなり、形成
される繊維の長さが非常に短くなると共に繊維径も不揃
いになる。そのため、正常にシート状に捕集されず、周
囲へ綿状で飛散する”風綿”が発生して、安定なメルト
ブローンを継続することが事実上不可能となる。また、
得られるウエブ中に筋状の繊維束が多量に混入して外観
の不良なものとなってしまったり撥水性の低いものとな
ってしまう。Next, as an important point in the present invention, since the PMP resin is melted and discharged at the time of melt blown, the melt viscosity when passing through the nozzle may be 30 to 150 poise. When the melt viscosity at the nozzle portion is less than 30 poise, the melt tension of the polymer becomes too small, the fiber forming property is reduced, the cutting of the polymer stream is increased, and the length of the formed fiber becomes very short, and The diameter also becomes uneven. As a result, "fly fly" which is not collected normally in a sheet form and scatters in a cotton-like manner around occurs, and it becomes virtually impossible to continue stable melt blown. Also,
A large amount of streaky fiber bundles are mixed into the obtained web, resulting in poor appearance or low water repellency.
【0019】一方、ノズル部のPMP樹脂の溶融粘度が
150ポイズを越えて大きくなるとまず第一にメルトブ
ローンによる細化が進みにくくなる。すなわち細化を進
めるため必要な高温高速の気体流量をより多くまたその
温度をより高くする必要がありエネルギー消費的に不利
になる。更に、致命的な問題としてメルトブローンを実
施していてその時間が長くなると紡糸口金部周辺に着色
した付着物が集積する。この集積物は経時的に多くなり
遂には吐出ポリマー流に接触する。その場合には紡糸口
金面で不良な糸切れが発生する。一般にメルトブローン
では、形成される繊維は完全な連続ではなく、有限な長
さをもつ不連続な繊維と推定されるが、これは、メルト
ブローンにおいては、細化完了後にはポリマー流が、そ
の高速の変形に追従しきれずに、規則的、安定に切断す
るものである。On the other hand, when the melt viscosity of the PMP resin at the nozzle portion exceeds 150 poise, the thinning by the melt blown hardly proceeds first. That is, it is necessary to increase the flow rate of a high-temperature and high-speed gas and to increase the temperature in order to promote the thinning, which is disadvantageous in energy consumption. Further, as a fatal problem, if melt blown is performed and the time is long, colored deposits accumulate around the spinneret. This accumulation increases over time and eventually comes into contact with the discharged polymer stream. In such a case, defective yarn breakage occurs on the spinneret surface. In general, in a melt blown fiber, it is estimated that the formed fiber is not completely continuous, but is a discontinuous fiber having a finite length. It cuts regularly and stably without completely following the deformation.
【0020】前述のごとく生じる不良な糸切れはこれと
は全く異質なものであり、細化前に切れるため未延伸で
あることは勿論極めて太いもので不織布中に混入すると
その品位を著しく損ねると共に撥水性の低下を招くもの
である。この付着物の発生の正確な理由は分からない
が、溶融粘度が高すぎるメルトブローンでは、高温高速
の気体によるポリマー流の細化が不規則になる要素が増
大して、切断も不規則に生じてその一部分が正常なブロ
ーン方向以外へも飛散するため紡糸口金周辺へ付着する
ものと推定される。ちなみにこの付着物を採取して分析
したところ、これは溶融吐出メルトブローンされている
PMP樹脂であった。これはある程度上記の推定を裏付
けている。以上の理由からメルトブローンによってPM
P極細繊維ウエブを製造するに際しては、ノズル部の溶
融粘度は30〜150ポイズでなければならない。好ま
しい範囲は50〜100ポイズである。As described above, the defective yarn breakage is completely different from the above, and is not thickened because it is broken before thinning. This causes a reduction in water repellency. The exact reason for the formation of this deposit is unknown, but in meltblowns with too high melt viscosities, the high temperature and high speed gas causes irregularities in the thinning of the polymer flow to increase, resulting in irregular cutting. It is presumed that a part thereof scatters in directions other than the normal blown direction and adheres around the spinneret. Incidentally, when the attached matter was sampled and analyzed, it was a PMP resin melt-blown and melt-blown. This confirms the above assumption to some extent. For the above reasons, PM
In producing a P ultrafine fiber web, the melt viscosity of the nozzle portion must be 30 to 150 poise. A preferred range is 50-100 poise.
【0021】次に、本発明において肝要な点として、溶
融吐出するPMP樹脂を細化繊維化する空気の噴射圧力
を0.8kg/cm2以上とすることがある。なお、噴出圧
力は図1の加熱空気導入部4のリップ6に近い点で測定
したものである。この噴出圧力が0.8kg/cm2を越え
て大きくなると、加熱空気流速が早くなるためポリマー
流の細化繊維化は進んで繊維径は充分小さくなる。しか
しこの場合、細化繊維流をシート状に捕集して極細繊維
ウエブとして捕集しようとしても、一旦ウエブ状を形成
したものの高速で噴出される空気流とこの空気流が周囲
から吸引して生じる”二次空気”の流れによってウエブ
表面が容易に乱れ、ついでウエブ全体が変形し遂にはウ
エブが切断されて(ちぎれて)しまって、均一な極細繊
維ウエブの形成が不可能になってしまう。このような現
象の正確な理由については分からないが、同じポリオレ
フィン系ポリマーであるポリプロピレンにおいては全く
認められないことから次のように推定している。An important point in the present invention is that the injection pressure of the air for making the PMP resin melted and discharged into fine fibers is 0.8 kg / cm 2 or more. The ejection pressure was measured at a point near the lip 6 of the heated air introduction unit 4 in FIG. When the ejection pressure exceeds 0.8 kg / cm 2 , the flow rate of the heated air is increased, so that the polymer flow becomes thinner and the fiber diameter becomes sufficiently small. However, in this case, even if the thinned fiber stream is collected in the form of a sheet and is to be collected as an ultrafine fiber web, once the web is formed, the air flow ejected at a high speed and the air flow are sucked from the surroundings. The resulting "secondary air" flow easily disturbs the web surface, then deforms the entire web and eventually cuts (breaks) the web, making it impossible to form a uniform microfiber web. . Although the exact reason for such a phenomenon is unknown, it is presumed as follows from the fact that it is not recognized at all in the same polyolefin-based polymer, polypropylene.
【0022】すなわち、噴出空気の圧力が高くなるにつ
れて、噴出後空気の断熱膨張が大きくなるため噴出空気
の温度低下が大きくなって、実質的には瞬間的な断熱膨
張後低温状態でポリマー流と接触するため、ポリマー流
は急激な冷却をする。このときPMP樹脂は230〜2
40℃と高い融点で比較的速い結晶性を有するため、細
化繊維化中に結晶化が進むため、繊維流は互いに接触し
て融着を殆どしないため、繊維間の融着結合が形成され
にくく、捕集されたウエブは繊維間の補強が繊維の絡み
合だけのため、形態安定性に乏しいものとなってしまっ
たと考えられる。That is, as the pressure of the ejected air increases, the adiabatic expansion of the ejected air increases, so that the temperature drop of the ejected air increases. Due to contact, the polymer stream cools rapidly. At this time, the PMP resin is 230 to 2
Since it has relatively high crystallinity at a high melting point of 40 ° C., crystallization proceeds during thinning fiber formation, and fiber streams contact each other and hardly fuse, so that a fusion bond between fibers is formed. It is considered that the collected web was poor in form stability because the reinforcement between the fibers was only entanglement of the fibers.
【0023】それに対して、噴出空気が0.8kg/cm2
以下となると加熱空気速度が遅くなることから、この空
気の流れ自体によっても、また、この空気流が周囲から
吸引することによって生じる二次空気からのウエブへの
作用が小さくなる。それと同時に吐出空気の断熱膨張も
低下するため、吐出空気の瞬間的な温度低下が非常に緩
やかになるため細化繊維流が相互に接触した際の融着の
形成も適度に増加し、極細繊維ウエブの形態安定性も良
好となるものと考えられる。前記空気流の作用の減少と
ウエブ形態安定性向上のため、安定な捕集が可能とな
る。On the other hand, the jet air is 0.8 kg / cm 2
Since the velocity of the heated air is reduced below, the effect of the air flow itself and the effect on the web from the secondary air caused by the suction of the air flow from the surroundings is reduced. At the same time, the adiabatic expansion of the discharge air also decreases, so the instantaneous temperature drop of the discharge air becomes very gentle, so that the formation of fusion when the thinned fiber streams come into contact with each other also increases moderately, It is considered that the morphological stability of the web is also improved. In order to reduce the effect of the air flow and to improve the stability of the web form, stable collection is possible.
【0024】従って、溶融吐出するPMP樹脂を細化繊
維化する空気の噴出圧力は0.8kg/cm2以下でなけれ
ばならない。更に、本発明において重要な点として前記
噴出空気温度を260〜340℃とすることがある。噴
出空気温度が260℃より低い場合には、断熱膨張の効
果がいくら小さくなったとしても、膨張前の温度が低い
ためか、細化繊維間に適度な、即ち、極細繊維ウエブの
形態安定性を向上させるような、融着を形成させること
ができない。一方、噴射空気温度が340℃を越えて高
くなってしまうと、前記とは全く逆に繊維間の融着が激
しくなり、得られる極細繊維ウエブは粗硬な風合い触感
を呈するようになって実用価値のないものとなってしま
う。従って、噴出空気温度は260〜340℃でなけれ
ばならない。Therefore, the jet pressure of the air for making the PMP resin melted and discharged into fine fibers must be 0.8 kg / cm 2 or less. Further, as an important point in the present invention, the jet air temperature may be set to 260 to 340 ° C. When the jet air temperature is lower than 260 ° C., even if the effect of the adiabatic expansion is reduced, the temperature before expansion may be low, and the dimensional stability of the ultrafine fiber web may be moderate because of the low temperature before expansion. Cannot be formed so as to improve the melting point. On the other hand, if the temperature of the blast air exceeds 340 ° C., the fusion between the fibers becomes intense, contrary to the above, and the resulting ultrafine fiber web exhibits a rough and hard feel and feel. It becomes worthless. Therefore, the jet air temperature must be 260-340 ° C.
【0025】また、本発明の極細繊維ウエブを構成する
繊維の平均直径が5μm以下である事が好ましい。さら
に本発明の方法で製造される極細繊維ウエブの目付は指
向する用途によって決められるが一般に5〜200g/
m2の範囲である。例えば生理用ナプキンのバックシート
に用いる時には低目付に、マスク、エアフィルター、オ
イルフィルター、サージカルガウン、ドレープ、滅菌ラ
ップ、衣料用中綿等に用いるときは中目付、農業用、土
木用、工業用の各種透湿防水シートに用いるときは中目
付ないしは高目付とする。The average diameter of the fibers constituting the ultrafine fiber web of the present invention is preferably 5 μm or less. Furthermore, the basis weight of the microfiber web produced by the method of the present invention is determined by the intended use, but is generally from 5 to 200 g / g.
m 2 . For example, when used for backsheets of sanitary napkins, the weight is low, and when used for masks, air filters, oil filters, surgical gowns, drapes, sterilization wraps, batting for clothing, etc., the weight is low, for agricultural use, civil engineering, and industrial use. When used for various types of moisture-permeable waterproof sheets, the weight is medium or high.
【0026】本発明の極細繊維ウエブの産業上の利用例
として以下のものを挙げる事ができる。 ・建築資材:アスファルトルーフィング基布、結露防止
シート、ハウスラップ基布、保温シート ・農業資材:遮光シート、育苗用シート、吸排水シー
ト、防根シート、防草シート ・生活資材:風呂敷、使い捨てカイロ袋、カーテン、障
子紙、防虫シート、タフトカーペット基布、作業服、デ
ィスポーザブルの簡易衣料、保温中綿、ワイピングクロ
ス、ティーバック、芯地 ・工業用資材:エアフィルター、オイルフィルター、電
線押え巻テープ、包装材、絶縁用テープ、電池セパレー
ター、車輌資材(カーマット、カーシート等) ・医療・衛生資材:紙おむつ、メディカルガウン、手術
用覆布、パップ剤基布、ナプキンThe following are examples of industrial use of the ultrafine fiber web of the present invention.・ Building materials: asphalt roofing base cloth, dew condensation prevention sheet, house wrap base cloth, heat insulation sheet ・ Agricultural materials: shading sheet, seedling raising sheet, water absorption and drainage sheet, root protection sheet, grass protection sheet ・ Lifestyle materials: furoshiki, disposable warmer Bags, curtains, shoji paper, insect repellent sheets, tufted carpet base cloth, work clothes, disposable simple clothing, warming batting, wiping cloth, tea bags, interlining ・ Industrial materials: air filters, oil filters, electric wire holding tapes, Packaging materials, insulating tapes, battery separators, vehicle materials (car mats, car seats, etc.) ・ Medical and hygiene materials: disposable diapers, medical gowns, surgical coverings, cataplasms, napkins
【0027】[0027]
【実施例】以下本発明を具体的な実施例で説明するが本
発明はこれによって限定されるものではない。尚、実施
例及び比較例中、不織布を構成する極細繊維の太さは、
不織布を操作型電子顕微鏡で1000倍に拡大した写真
を撮り、その中の任意の極細繊維100本の直径を測定
しその数平均により求めたものである。不織布の耐水圧
は耐水度とも呼ばれるが、極細繊維ウエブを圧着面積9
%のドット状エンボス処理後、JIS L−1092の
方法によって測定したものである。メルトインデックス
は前記ASTM−D−1238記載のメルトインデクサ
ーを用い、温度250℃、荷重5000gで測定したも
のである。平均繊維間距離dの算出には、PMP樹脂及
びPP樹脂の密度をそれぞれ0.83g/cm3及び0.
91g/cm3として計算した。The present invention will be described below with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples. In Examples and Comparative Examples, the thickness of the ultrafine fibers constituting the nonwoven fabric was
Photographs of the nonwoven fabric were magnified 1000 times with an operation type electron microscope, the diameter of 100 arbitrary microfibers in the nonwoven fabric was measured, and the number average was obtained. Although the water pressure of the nonwoven fabric is also called water resistance, the microfiber web is pressed against
% Dot embossing, and measured by the method of JIS L-1092. The melt index was measured using a melt indexer described in the above-mentioned ASTM-D-1238 at a temperature of 250 ° C. and a load of 5000 g. To calculate the average fiber-to-fiber distance d, the densities of the PMP resin and the PP resin were set to 0.83 g / cm 3 and 0.1%, respectively.
Calculated as 91 g / cm 3 .
【0028】実施例1〜4、比較例1〜8 直径0.3mmのオリフィス状ノズルを0.75mmピッチ
で一列に配列したダイ巾2000mmの図1に示すような
メルトブローン装置を用いてメルトブローンを行った。
表1に示すメルトブローン条件でそれぞれ原則として連
続24時間のメルトブローンを行い、メルトブローン調
子、不織布の品質の評価、不織布の耐水度等の測定を行
った。結果を表2に示す。Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 8 Melt blown was performed using a melt blown apparatus having a die width of 2000 mm as shown in FIG. 1 in which orifice-shaped nozzles having a diameter of 0.3 mm were arranged in a line at a pitch of 0.75 mm. Was.
Under the melt blown conditions shown in Table 1, the melt blown was performed in principle continuously for 24 hours, and the melt blown condition, the evaluation of the quality of the nonwoven fabric, the measurement of the water resistance of the nonwoven fabric, and the like were performed. Table 2 shows the results.
【0029】[0029]
【表1】 [Table 1]
【表2】 [Table 2]
【0030】本発明の実施例である実施例1〜4ではメ
ルトブローン工程調子、不織布品質、耐水度はいずれも
良好であった。それに対して、本発明外の例である比較
例1及び6は、メルトブローン品質評価は不良で耐水
度、耐水度と平均繊維間距離との積の値がいずれも小さ
い。また、比較例2〜5及び7ではウエブがちぎれて工
程調子は不良であった。比較例8は原料ポリマーをポリ
プロピレンとしたものであるが、工程調子等は良好であ
るが、ポリメチルペンテンに比べて接触角が小さいため
耐水度は明らかに見劣りしている。In Examples 1 to 4, which are examples of the present invention, the condition of the melt blown process, the quality of the nonwoven fabric, and the water resistance were all good. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 6, which are examples outside the present invention, the melt blown quality evaluation was poor and the water resistance and the product of the water resistance and the average inter-fiber distance were all small. In Comparative Examples 2 to 5 and 7, the web was torn and the process condition was poor. In Comparative Example 8, the raw material polymer was polypropylene, but the process condition was good, but the contact angle was smaller than that of polymethylpentene, so that the water resistance was clearly inferior.
【発明の効果】本発明によれば、ポリオレフィンの中で
は最も撥水性に優れたPMP樹脂を原料として平均繊維
径5μm以下の非常に極細のPMP繊維からなる目付が
均一で耐水度の高いウエブを安定に製造することが可能
である。本発明の極細繊維ウエブは非常に高い耐水度と
極細繊維ウエブに共通する柔軟性、嵩高性、透湿性、通
気性、フィルター性能を併せ持つものである。更に耐熱
性もポリオレフィンでは最も高いものである。そのた
め、各種フィルター類、透湿防水シート、ワイパー類、
衛生材料、その他広い用途に使用できる。According to the present invention, a highly water-resistant web made of very fine PMP fibers having an average fiber diameter of 5 μm or less using a PMP resin having the highest water repellency among polyolefins as a raw material. It can be manufactured stably. The ultrafine fiber web of the present invention has very high water resistance and flexibility, bulkiness, moisture permeability, air permeability, and filter performance common to ultrafine fiber webs. Furthermore, heat resistance is the highest among polyolefins. Therefore, various filters, moisture-permeable waterproof sheet, wipers,
Can be used for sanitary materials and other wide applications.
【図1】本発明の極細繊維ウエブの製造に用いられるメ
ルトブローンダイの一例の主要部の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an example of a melt blown die used for manufacturing an ultrafine fiber web of the present invention.
1 メルトブローンダイ 2 溶融ポリマー導入部 3 オリフィス状ノズル 4 加熱気体導入部 5 加熱気体噴出スリット 6 リップ Reference Signs List 1 melt blown die 2 molten polymer introduction part 3 orifice-shaped nozzle 4 heated gas introduction part 5 heated gas ejection slit 6 lip
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−113060(JP,A) 特開 昭62−181041(JP,A) 特開 平1−139864(JP,A) 特開 平3−199425(JP,A) 特開 平3−167361(JP,A) 特開 平2−251653(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D04H 1/00 - 5/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-113060 (JP, A) JP-A-62-181041 (JP, A) JP-A-1-139864 (JP, A) 199425 (JP, A) JP-A-3-167361 (JP, A) JP-A-2-251563 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) D04H 1/00-5 / 08
Claims (2)
(μm)、密度をρ(g/cm3)、不織布の見掛密度をP
(g/cm3)とするとき、下記式1で表される平均繊維
間距離d(μm)と耐水圧H(cm水柱)との積が300
以上であることを特徴とするポリメチルペンテン極細繊
維ウエブ。 【式1】 The average diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric is D
(Μm), the density is ρ (g / cm 3 ), and the apparent density of the nonwoven fabric is P
(G / cm 3 ), the product of the average fiber-to-fiber distance d (μm) represented by the following formula 1 and the water resistance H (cm water column) is 300.
A polymethylpentene ultrafine fiber web characterized by the above. (Equation 1)
ルから溶融吐出させ、該ノズルオリフィス近傍から噴出
する高温高速の気体によって細化繊維化しシート上に捕
集してウエブとするメルトブローン法において、前記ポ
リメチルペンテンが温度250℃、荷重5000gにお
けるメルトインデックスが100〜800g/分であり
かつ、前記ノズル通過時の溶融粘度が30〜150ポイ
ズであり、更に前記気体の噴出圧力を0.8kg/cm2以
下とし、その温度を260〜340℃とすることを特徴
とするポリメチルペンテン極細繊維ウエブの製造方法。2. The melt blown method in which polymethylpentene is melt-discharged from an orifice-shaped nozzle and is made into fine fibers by high-temperature and high-speed gas ejected from the vicinity of the nozzle orifice and collected on a sheet to form a web. The pentene has a melt index of 100 to 800 g / min at a temperature of 250 ° C. and a load of 5000 g, a melt viscosity of 30 to 150 poise when passing through the nozzle, and a jet pressure of the gas of 0.8 kg / cm 2 or less. And a temperature of 260 to 340 ° C., the method for producing a polymethylpentene ultrafine fiber web.
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JPH04327258A JPH04327258A (en) | 1992-11-16 |
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