JP5004852B2

JP5004852B2 - Nonwoven manufacturing method

Info

Publication number: JP5004852B2
Application number: JP2008095613A
Authority: JP
Inventors: 雅章川部; 隆多羅尾
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: JP2009249744A

Description

本発明は不織布の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a nonwoven fabric.

不織布を構成する繊維の繊維径が小さいと、分離性能、液体保持性能、払拭性能、隠蔽性能、絶縁性能或いは柔軟性など、様々な性能に優れているため、不織布を構成する繊維の繊維径は小さいのが好ましい。このような繊維径の小さい極細繊維からなる極細繊維不織布の製造方法として、紡糸原液をノズルから吐出するとともに、吐出した紡糸原液に電界を作用させて紡糸原液を延伸し、極細繊維とした後に直接捕集して不織布とする、いわゆる静電紡糸法が知られている。 When the fiber diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric is small, the fiber diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric is excellent because of various performances such as separation performance, liquid retention performance, wiping performance, concealment performance, insulation performance or flexibility. Small is preferable. As a method for producing such an ultrafine fiber nonwoven fabric composed of ultrafine fibers having a small fiber diameter, the spinning dope is discharged from a nozzle, an electric field is applied to the discharged spinning dope, and the spinning dope is stretched to obtain ultrafine fibers directly. A so-called electrospinning method is known in which a nonwoven fabric is collected.

このような静電紡糸法により製造した不織布は構成繊維が細いが故に機械的強度に劣るものであった。そのため、本願出願人は「静電紡糸法により紡糸された極細繊維が集合した極細繊維集合体であり、前記極細繊維集合体は、極細繊維が紡糸されると同時に滴下した紡糸原液に由来する、前記極細繊維と同じ組成からなる材料によって、部分的に固定されていることを特徴とする極細繊維集合体。」を提案した（特許文献１）。この極細繊維集合体は部分的に固定されているため、機械的強度の改善されたものであるが、固定に寄与する紡糸原液を安定して滴下するのが困難である場合があった。 The nonwoven fabric produced by such an electrospinning method is inferior in mechanical strength because the constituent fibers are thin. Therefore, the applicant of the present application is “an ultrafine fiber assembly in which ultrafine fibers spun by an electrostatic spinning method are aggregated, and the ultrafine fiber assembly is derived from a spinning dope that is dripped at the same time as the ultrafine fibers are spun. An ultrafine fiber assembly characterized in that it is partially fixed by a material having the same composition as that of the ultrafine fiber has been proposed (Patent Document 1). Since this ultrafine fiber assembly is partially fixed, the mechanical strength is improved. However, there are cases where it is difficult to stably drop the spinning dope that contributes to fixing.

特開２００７−２２４４６６号公報（請求項１、４など）JP 2007-224466 A (Claims 1 and 4 etc.)

そこで、本発明は安定して機械的強度の改善した不織布を製造できる方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the method of manufacturing the nonwoven fabric which improved the mechanical strength stably.

本発明の請求項１にかかる発明は、「ポリマー溶液中に、前記ポリマー溶液に溶解せず、かつ前記ポリマーの融点又は分解温度よりも低い融点を有する熱可塑性粉体を含む紡糸溶液を、電界の作用により、又はガスの作用により紡糸して形成した繊維を集積した後に、加熱して前記熱可塑性粉体を前記繊維と融着させることを特徴とする、不織布の製造方法。」である。
Claim according to one aspect of the present invention, the "polymer solution, the not dissolved in the polymer solution, and the spinning solution comprising a thermoplastic powder having a melting point lower than the melting point or decomposition temperature of the polymer, the electric field A method for producing a non-woven fabric, characterized in that after the fibers formed by spinning by the action of gas or by the action of gas are accumulated, the thermoplastic powder is heated and fused with the fibers.

本発明の請求項２にかかる発明は、「熱可塑性粉体の平均粒径が０．５〜１０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の不織布の製造方法。」である。 The invention according to claim 2 of the present invention is “the method for producing a nonwoven fabric according to claim 1, wherein the thermoplastic powder has an average particle size of 0.5 to 10 μm”.

本発明の請求項３にかかる発明は、「熱可塑性粉体をポリマーの固形分体積に対して、０．１〜１００体積％の割合で含む紡糸溶液であることを特徴とする、請求項２に記載の不織布の製造方法。」である。 The invention according to claim 3 of the present invention is “a spinning solution containing a thermoplastic powder in a proportion of 0.1 to 100% by volume with respect to the solid content volume of the polymer. The manufacturing method of the nonwoven fabric as described in said.

本発明の請求項４にかかる発明は、「加熱を熱可塑性粉体の融点±３０℃の範囲で実施することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の不織布の製造方法。」である。 The invention according to claim 4 of the present invention is as follows. “The heating is carried out in the range of the melting point of the thermoplastic powder ± 30 ° C., and the nonwoven fabric according to claim 1 is manufactured. Method. "

本発明の請求項５にかかる発明は、「加熱と同時又は加熱後に、０．９８ＭＰａ以下で加圧することを特徴とする、請求項４に記載の不織布の製造方法。」である。 The invention according to claim 5 of the present invention is “the method for producing a nonwoven fabric according to claim 4, wherein pressurization is performed at 0.98 MPa or less simultaneously with or after heating”.

本発明の請求項１にかかる発明は、紡糸溶液中に熱可塑性粉体を混合しているため、紡糸した繊維中及び不織布全体に熱可塑性粉体を均一に分散させることができる。そのため、この熱可塑性粉体を融着させれば、安定して機械的強度の向上した不織布を製造することができる。
そして、電界の作用又はガスの作用により紡糸することで、繊維径の細い繊維を紡糸することができる。このように繊維径の細い繊維からなる不織布であっても機械的強度に優れている。
In the invention according to claim 1 of the present invention, since the thermoplastic powder is mixed in the spinning solution, the thermoplastic powder can be uniformly dispersed in the spun fiber and the entire nonwoven fabric. Therefore, if this thermoplastic powder is fused, a nonwoven fabric with improved mechanical strength can be produced stably.
A fiber having a small fiber diameter can be spun by spinning by the action of an electric field or gas. Thus, even a non-woven fabric made of fibers having a small fiber diameter is excellent in mechanical strength.

本発明の請求項２にかかる発明は、熱可塑性粉体の平均粒径が０．５〜１０μｍであるため、不織布の孔径を大きくし過ぎることなく、また、不織布構造の均一性を大きく損なうことなく、安定して機械的強度の向上した均一性の高い不織布を製造できる。 In the invention according to claim 2 of the present invention, since the average particle diameter of the thermoplastic powder is 0.5 to 10 μm, the pore diameter of the nonwoven fabric is not excessively increased, and the uniformity of the nonwoven fabric structure is greatly impaired. And a highly uniform nonwoven fabric with improved mechanical strength can be produced stably.

本発明の請求項３にかかる発明は、熱可塑性粉体をポリマーの固形分体積に対して、０．１〜１００体積％の割合で含んでいるため、融着後の通気性を大きく損なうことなく、安定して機械的強度の向上した均一性の高い不織布を製造できる。 Since the invention according to claim 3 of the present invention contains the thermoplastic powder in a proportion of 0.1 to 100% by volume with respect to the solid content volume of the polymer, the air permeability after fusing is greatly impaired. And a highly uniform nonwoven fabric with improved mechanical strength can be produced stably.

本発明の請求項４にかかる発明は、加熱を熱可塑性粉体の融点±３０℃の範囲で実施するため、熱可塑性粉体の過剰な溶融による流動を抑え、不織布を緻密化させることなく、安定して繊維と融着させることができる。 In the invention according to claim 4 of the present invention, since the heating is performed in the range of the melting point of the thermoplastic powder ± 30 ° C., the flow due to excessive melting of the thermoplastic powder is suppressed, and without densifying the nonwoven fabric, It can be stably fused with the fiber.

本発明の請求項５にかかる発明は、０．９８ＭＰａ以下で加圧しているため、不織布の嵩高さを損なうことなく、確実に融着させ、機械的強度を高めることができる。 Since the invention according to claim 5 of the present invention is pressurized at 0.98 MPa or less, the nonwoven fabric can be reliably fused and mechanical strength can be increased without impairing the bulkiness of the nonwoven fabric.

本発明の不織布の製造方法においては、まず、ポリマー溶液を用意する。このポリマー溶液構成ポリマーは不織布使用用途によって異なり、特に限定するものではないが、例えば、ポリエチレングリコール、部分けん化ポリビニルアルコール、完全けん化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、或いはポリプロピレンなどを挙げることができる。また、金属アルコキシドを加水分解した曳糸性のゾル溶液も使用可能である。このようなポリマーは１種類でも良いし、２種類以上含んでいても良い。 In the method for producing a nonwoven fabric of the present invention, first, a polymer solution is prepared. The polymer solution constituting polymer varies depending on the use of the nonwoven fabric and is not particularly limited. For example, polyethylene glycol, partially saponified polyvinyl alcohol, fully saponified polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polylactic acid, polyglycolic acid, polyacrylonitrile, polymethacrylic acid. Examples thereof include acid, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polystyrene, polyamide, polyimide, polyethylene, and polypropylene. A spinnable sol solution obtained by hydrolyzing a metal alkoxide can also be used. Such a polymer may be one kind or may contain two or more kinds.

ポリマー溶液は前述のようなポリマーが溶媒に溶解したものである。溶媒は使用する樹脂によっても変化するため特に限定するものではないが、例えば、水、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，４−ジオキサン、ピリジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトニトリル、ギ酸、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートなどを挙げることができる。溶媒は１種類でもよいし、２種類以上の溶剤を混ぜた混合溶媒であってもよい。 The polymer solution is obtained by dissolving the polymer as described above in a solvent. Since the solvent varies depending on the resin used, it is not particularly limited. For example, water, acetone, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,4-dioxane, pyridine, N, N-dimethyl Formamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, acetonitrile, formic acid, toluene, benzene, cyclohexane, cyclohexanone, carbon tetrachloride, methylene chloride, chloroform, trichloroethane, ethylene carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, etc. Can be mentioned. One type of solvent may be sufficient and the mixed solvent which mixed two or more types of solvents may be sufficient.

このようなポリマー溶液中に熱可塑性粉体を混合して紡糸溶液を調製する。本発明においては、紡糸溶液自体に熱可塑性粉体を混合することによって、繊維自体に均一に熱可塑性粉体を分散させることを可能とし、結果として不織布全体に均一に熱可塑性粉体を分散させることを可能とした。 A spinning solution is prepared by mixing thermoplastic powder into such a polymer solution. In the present invention, by mixing the thermoplastic powder into the spinning solution itself, the thermoplastic powder can be uniformly dispersed in the fiber itself, and as a result, the thermoplastic powder is uniformly dispersed throughout the nonwoven fabric. Made it possible.

この熱可塑性粉体は粉体形状を維持し、有効に融着力を発揮できるように、前記ポリマー溶液に溶解しないものである必要がある。つまり、ポリマー溶液構成溶媒に溶解しないものである必要がある。したがって、ポリマー溶液構成溶媒によって熱可塑性粉体の組成は異なる。この溶解しない熱可塑性粉体は、紡糸温度のポリマー溶液中において、２４時間以上粉体形状を維持できるものである。 This thermoplastic powder needs to be insoluble in the polymer solution so that the powder shape can be maintained and the fusing force can be effectively exhibited. That is, it must be insoluble in the polymer solution constituent solvent. Therefore, the composition of the thermoplastic powder varies depending on the polymer solution constituent solvent. This undissolved thermoplastic powder can maintain the powder shape for 24 hours or more in the polymer solution at the spinning temperature.

また、熱可塑性粉体は融着時に繊維までも融着させてしまい、不織布構造が変化しないように、ポリマーの融点又は分解温度よりも低い融点を有する。確実に前記影響がないようにするために、ポリマーの融点又は分解温度よりも１０℃以上低い融点であるのが好ましく、３０℃以上低い融点であるのがより好ましい。 Further, the thermoplastic powder has a melting point lower than the melting point or decomposition temperature of the polymer so that even the fiber is fused at the time of fusing and the nonwoven fabric structure is not changed. In order to ensure that there is no such influence, the melting point is preferably 10 ° C. or more lower than the melting point or decomposition temperature of the polymer, more preferably 30 ° C. or more.

本発明における「融点」はＪＩＳＫ７１２１に規定されている示差熱分析により得られる示差熱分析曲線（ＤＴＡ曲線）から得られる融解温度をいい、「分解温度」は、ＪＩＳＫ７１２０に規定されている熱重量測定を行い、試験片の質量が５％減量した時点の温度をいう。 “Melting point” in the present invention refers to a melting temperature obtained from a differential thermal analysis curve (DTA curve) obtained by differential thermal analysis defined in JIS K 7121, and “decomposition temperature” is defined in JIS K 7120. The temperature at the time when the mass of the test piece is reduced by 5% is measured.

この熱可塑性粉体の平均粒径は繊維の平均繊維径によっても変わるので一概には言えないが、０．５〜１０μｍであるのが好ましい。０．５μｍ未満であると、熱可塑性粉体による融着効果が低下する傾向があるためで、１μｍ以上であるのがより好ましい。他方、１０μｍを超えると、不織布の孔径が大きくなり、また、不織布構造が不均一になる傾向があるためで、５μｍ以下であるのがより好ましい。この「平均粒径」はコールターカウンター法により得られる値をいう。 The average particle diameter of the thermoplastic powder varies depending on the average fiber diameter of the fibers, and thus cannot be generally stated, but is preferably 0.5 to 10 μm. When the thickness is less than 0.5 μm, the fusion effect by the thermoplastic powder tends to decrease, and it is more preferably 1 μm or more. On the other hand, if it exceeds 10 μm, the pore diameter of the nonwoven fabric tends to be large, and the nonwoven fabric structure tends to be non-uniform, and it is more preferably 5 μm or less. This “average particle diameter” refers to a value obtained by the Coulter counter method.

このような平均粒径０．５〜１０μｍの熱可塑性粉体は、紡糸溶液中、ポリマーの固形分体積に対して、０．１〜１００体積％の割合で含まれているのが好ましい。０．１体積％未満であると、十分な融着力を発揮できず、機械的強度の向上が不十分な傾向があるためで、１体積％以上であるのがより好ましく、５体積％以上であるのが更に好ましい。他方、１００体積％を超えると、不織布中における熱可塑性粉体の割合が高くなり過ぎ、融着によって通気性を損なう傾向があるためで、５０体積％以下であるのがより好ましく、２５体積％以下であるのが更に好ましい。 Such a thermoplastic powder having an average particle size of 0.5 to 10 μm is preferably contained in the spinning solution at a ratio of 0.1 to 100% by volume with respect to the solid content volume of the polymer. If it is less than 0.1% by volume, sufficient fusing force cannot be exhibited, and the mechanical strength tends to be insufficiently improved. Therefore, it is more preferably 1% by volume or more, and 5% by volume or more. More preferably. On the other hand, if it exceeds 100% by volume, the proportion of the thermoplastic powder in the nonwoven fabric becomes too high, and the air permeability tends to be impaired by fusion, so that it is more preferably 50% by volume or less, and 25% by volume. More preferably, it is as follows.

次いで、上述のような紡糸溶液を紡糸して形成した繊維を集積して繊維ウエブを形成する。紡糸溶液の紡糸方法は特に限定するものではないが、例えば、公知乾式紡糸法、電界の作用により紡糸する静電紡糸法、ガスの作用により紡糸する方法、などを挙げることができる。これらの中でも静電紡糸法又はガスの作用により紡糸する方法によれば、繊維径の小さい繊維を紡糸することができるため、熱可塑性粉体の融着によって、機械的強度を向上させることができる。 Next, fibers formed by spinning the spinning solution as described above are accumulated to form a fiber web. The spinning method of the spinning solution is not particularly limited, and examples thereof include a known dry spinning method, an electrostatic spinning method in which spinning is performed by the action of an electric field, and a method of spinning by the action of a gas. Among these, according to the electrospinning method or the method of spinning by the action of gas, since a fiber having a small fiber diameter can be spun, mechanical strength can be improved by fusing thermoplastic powder. .

好適な静電紡糸法について、特開２００５-１９４６７５号公報に開示の製造装置を示す図１をもとに、簡単に説明する。 A suitable electrostatic spinning method will be briefly described with reference to FIG. 1 showing a production apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-194675.

図１の製造装置は、紡糸溶液をノズル２へ供給できる紡糸溶液供給装置１、紡糸溶液供給装置１から供給された紡糸溶液を吐出するノズル２、ノズル２から吐出され、電界によって延伸された繊維を捕集するアースされた捕集体３、ノズル２とアースされた捕集体３との間に電界を形成するために、ノズル２に電圧を印加できる電圧印加装置４、ノズル２と捕集体３とを収納した紡糸容器６、紡糸容器６へ所定相対湿度の気体を供給できる気体供給装置７、及び紡糸容器６内の気体を排気できる排気装置８を備えている。このような製造装置の場合、紡糸溶液は紡糸溶液供給装置１によってノズル２へ供給される。この供給された紡糸溶液はノズル２から吐出されるとともに、アースされた捕集体３と電圧印加装置４によって印加されたノズル２との間の電界による延伸作用を受け、繊維化しながら捕集体３へ向かって飛翔する（いわゆる静電紡糸法）。そして、この飛翔した繊維は直接、捕集体３上に集積し、繊維ウエブを形成する。 1 includes a spinning solution supply device 1 that can supply a spinning solution to a nozzle 2, a nozzle 2 that discharges the spinning solution supplied from the spinning solution supply device 1, and a fiber that is discharged from the nozzle 2 and drawn by an electric field. In order to form an electric field between the grounded collector 3, the nozzle 2 and the grounded collector 3, a voltage applying device 4 capable of applying a voltage to the nozzle 2, the nozzle 2 and the collector 3 Are provided, a gas supply device 7 capable of supplying a gas having a predetermined relative humidity to the spinning vessel 6, and an exhaust device 8 capable of exhausting the gas in the spinning vessel 6. In the case of such a manufacturing apparatus, the spinning solution is supplied to the nozzle 2 by the spinning solution supply device 1. The supplied spinning solution is discharged from the nozzle 2 and is subjected to a drawing action due to an electric field between the grounded collector 3 and the nozzle 2 applied by the voltage application device 4, and becomes a fiber while collecting into the collector 3. Fly toward (so-called electrostatic spinning method). The flying fibers are directly accumulated on the collecting body 3 to form a fiber web.

なお、長尺状の繊維ウエブを形成する場合には、捕集体を移動させ、この捕集体の移動方向と直交する方向に、長円状に回転移動（捕集体の移動方向と長円の長軸が直交）するノズル群から紡糸溶液を吐出し、繊維化した繊維を捕集体上に集積させると良い。 When forming a long fiber web, the collector is moved and rotated in an oval shape in a direction orthogonal to the moving direction of the collector (the moving direction of the collector and the length of the ellipse). The spinning solution may be discharged from a group of nozzles whose axes are perpendicular to each other, and the fiberized fibers may be accumulated on the collector.

もう一方のガスの作用による紡糸方法について、装置の模式的断面図である図２をもとに、簡単に説明する。 The spinning method using the other gas will be briefly described with reference to FIG. 2 which is a schematic sectional view of the apparatus.

図２の製造装置は、紡糸溶液を溶液吐出ノズル２１へ供給できる紡糸溶液供給装置１０、紡糸溶液供給装置１０から供給された紡糸溶液を吐出できる溶液吐出ノズル２１、気体を気体吐出ノズル２２へ供給できる紡糸用気体供給装置４０、紡糸用気体供給装置４０から供給された気体を吐出できる、前記溶液吐出ノズル２１よりも上流側に吐出部を有する気体吐出ノズル２２、溶液吐出ノズル２１から吐出され、気体の作用によって延伸された繊維を捕集する捕集体３０、溶液吐出ノズル２１、気体吐出ノズル２２及び捕集体３を収納した紡糸容器６０、紡糸容器６０へ所定相対湿度の気体を供給できる容器用気体供給装置７０、及び紡糸容器６０内の気体を排気できる排気装置８０を備えている。このような製造装置の場合、紡糸溶液は紡糸溶液供給装置１０によって溶液吐出ノズル２１へ供給されると同時に、紡糸用気体供給装置４０によって気体が気体吐出ノズル２２へ供給される。そのため、溶液吐出ノズル２１から吐出された紡糸溶液は気体吐出ノズル２２から吐出された気体の剪断作用によって延伸され、繊維化しながら捕集体３０へ向かって飛翔する。そして、この飛翔した繊維は直接、捕集体３０上に集積し、繊維ウエブを形成する。 The manufacturing apparatus of FIG. 2 supplies the spinning solution supply device 10 that can supply the spinning solution to the solution discharge nozzle 21, the solution discharge nozzle 21 that can discharge the spinning solution supplied from the spinning solution supply device 10, and the gas to the gas discharge nozzle 22. A gas supply nozzle for spinning 40, a gas supplied from the gas supply apparatus for spinning 40, and a gas discharge nozzle 22 having a discharge portion upstream of the solution discharge nozzle 21, and discharged from the solution discharge nozzle 21, For a container that can supply a gas having a predetermined relative humidity to the collection body 30 that collects the fiber stretched by the action of gas, the solution discharge nozzle 21, the gas discharge nozzle 22, and the collection body 3, and the spinning container 60 A gas supply device 70 and an exhaust device 80 capable of exhausting the gas in the spinning container 60 are provided. In the case of such a manufacturing apparatus, the spinning solution is supplied to the solution discharge nozzle 21 by the spinning solution supply device 10, and at the same time, the gas is supplied to the gas discharge nozzle 22 by the spinning gas supply device 40. Therefore, the spinning solution discharged from the solution discharge nozzle 21 is stretched by the shearing action of the gas discharged from the gas discharge nozzle 22 and flies toward the collector 30 while being fiberized. The flying fibers are directly accumulated on the collecting body 30 to form a fiber web.

そして、この繊維ウエブを加熱し、熱可塑性粉体を繊維と融着させて、不織布を製造することができる。このように熱可塑性粉体を繊維と融着させているため、不織布の機械的強度が向上する。この加熱は熱可塑性粉体が融着できる加熱であれば良く、特に限定するものではないが、熱可塑性粉体の融点±３０℃の範囲で実施するのが好ましい。熱可塑性粉体の融点よりも３０℃を超えて低い温度で加熱しても熱可塑性粉体の融着が発現しにくく、不織布の機械的強度があまり向上しないためで、融点よりも２０℃低い温度以上で加熱するのがより好ましく、融点よりも１０℃低い温度以上で加熱するのが更に好ましい。一方、熱可塑性粉体の融点よりも３０を超えて高い温度で加熱すると、熱可塑性粉体の流動性が高くなり過ぎ、繊維間の微細孔を封鎖してしまう傾向があり、特に加圧する場合には、前記傾向が強くなるとともに、不織布の嵩高さがなくなり、また、通気性が悪くなる傾向があるためで、融点よりも２５℃高い温度以下で加熱するのがより好ましく、融点よりも１５℃高い温度以下で加熱するのが更に好ましい。なお、加熱温度はポリマーまでも溶融させてしまわないように、ポリマーの融点よりも低い温度であるのが好ましい。 The nonwoven fabric can be manufactured by heating the fiber web and fusing the thermoplastic powder with the fiber. Since the thermoplastic powder is thus fused with the fiber, the mechanical strength of the nonwoven fabric is improved. The heating is not particularly limited as long as the thermoplastic powder can be fused, and is preferably performed within the range of the melting point of the thermoplastic powder ± 30 ° C. Even if heated at a temperature lower than 30 ° C. and lower than the melting point of the thermoplastic powder, the thermoplastic powder is less likely to be fused, and the mechanical strength of the nonwoven fabric is not improved so much. It is more preferable to heat at a temperature or higher, and it is even more preferable to heat at a temperature that is 10 ° C. lower than the melting point. On the other hand, when heated at a temperature higher than 30 higher than the melting point of the thermoplastic powder, the fluidity of the thermoplastic powder becomes too high, and there is a tendency to close the micropores between the fibers, particularly when pressure is applied. In addition, the above tendency becomes stronger, the bulkiness of the nonwoven fabric is lost, and the air permeability tends to deteriorate. Therefore, it is more preferable to heat at a temperature not higher than 25 ° C. below the melting point, and 15% higher than the melting point. It is more preferable to heat at a high temperature or lower. The heating temperature is preferably lower than the melting point of the polymer so as not to melt even the polymer.

なお、加熱に加えて加圧することにより、より強固に繊維同士を融着させることができ、機械的強度を高めることができるが、強く加圧すると、不織布の嵩高さを損なうため、加圧する場合には、０．９８ＭＰａ以下で加圧するのが好ましい。より好ましくは０．５ＭＰａ以下で加圧する。 In addition, by pressurizing in addition to heating, fibers can be fused more strongly, and the mechanical strength can be increased. However, when pressurizing strongly, the bulkiness of the nonwoven fabric is impaired. The pressure is preferably 0.98 MPa or less. More preferably, pressurization is performed at 0.5 MPa or less.

この加圧は加熱と同時に実施することができるし、加熱した後に実施することもできる。前者のように加熱と同時に加圧するには、例えば、フラットプレス機、熱カレンダーロール等により実施でき、後者のように加熱した後に加圧するには、例えば、オーブン、赤外線、熱風、誘導加熱等により加熱した後に、フラットプレス機、カレンダーロール等により加圧して実施できる。 This pressurization can be performed simultaneously with heating, or can be performed after heating. In order to pressurize simultaneously with heating as in the former, for example, it can be performed by a flat press machine, a heat calender roll, etc. In order to pressurize after heating as in the latter, for example, by oven, infrared, hot air, induction heating, etc. After heating, it can be carried out by applying pressure with a flat press, a calender roll or the like.

以上のような本発明の製造方法は、紡糸溶液中に熱可塑性粉体を混合しており、紡糸した繊維中及び不織布全体に熱可塑性粉体を均一に分散させた状態で熱可塑性粉体を融着させているため、安定して機械的強度の向上した不織布を製造することができる。したがって、本発明の不織布は各種用途に適用できるものである。例えば、融着時に加圧していないか、加圧したとしても０．９８ＭＰａ以下で加圧して製造した不織布は嵩高な不織布であるため、液体又は気体の濾過材として好適に使用できる。また、電界の作用により、又はガスの作用により紡糸して製造した不織布は構成繊維が細いため、液体又は気体の濾過材、絶縁材、医療用貼付基材、電気素子用セパレータ、払拭材などの用途に好適に使用できる。 In the production method of the present invention as described above, the thermoplastic powder is mixed in the spinning solution, and the thermoplastic powder is uniformly dispersed in the spun fiber and the entire nonwoven fabric. Since it is fused, a nonwoven fabric with improved mechanical strength can be produced stably. Therefore, the nonwoven fabric of the present invention can be applied to various uses. For example, a non-woven fabric produced by pressurizing at 0.98 MPa or less even if not pressurized at the time of fusing is a bulky non-woven fabric, and therefore can be suitably used as a liquid or gas filter medium. In addition, the nonwoven fabric produced by spinning by the action of an electric field or by the action of a gas has a thin constituent fiber, so that a liquid or gas filter material, an insulating material, a medical sticking base material, a separator for an electric element, a wiping material, etc. It can be suitably used for applications.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but these do not limit the scope of the present invention.

（実施例１〜５）
重量平均分子量約４８万のポリアクリロニトリル（分解温度：３１０℃）を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に濃度１０ｍａｓｓ％となるように溶解させたポリマー溶液を調製した。 (Examples 1-5)
A polymer solution was prepared by dissolving polyacrylonitrile having a weight average molecular weight of about 480,000 (decomposition temperature: 310 ° C.) in N, N-dimethylformamide (DMF) so as to have a concentration of 10 mass%.

次いで、ポリエチレンを主成分とする平均粒径５μｍの微粉体（登録商標：フロービーズ、住友精化（株）製、融点：１０５℃、ＤＭＦに溶解しない）を、前記ポリアクリロニトリルの固形分体積に対して、表１に示す量で混合し、紡糸溶液を調製した。 Next, a fine powder (registered trademark: Flow beads, manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd., melting point: 105 ° C., not dissolved in DMF) containing polyethylene as a main component and having an average particle diameter of 5 μm is used as the solid volume of the polyacrylonitrile On the other hand, the spinning solution was prepared by mixing in the amounts shown in Table 1.

次いで、紡糸用液を静電紡糸法により紡糸するとともに、捕集体で捕集し、ポリアクリロニトリルの質量が約５ｇ／ｍ^２の繊維ウエブ（平均繊維径：３２０ｎｍ）を形成した。なお、静電紡糸条件は次の通りである。 Next, the spinning solution was spun by an electrostatic spinning method and was collected by a collecting body to form a fiber web (average fiber diameter: 320 nm) having a polyacrylonitrile mass of about 5 g / m ² . The electrospinning conditions are as follows.

ノズル：内径０．４ｍｍのステンレス製注射針、捕集体の中心軸方向に２０ｃｍの幅で揺動
捕集体：ステンレスドラム（接地）、１５回転／ｍｉｎ．
吐出量：１ｇ／時間
ノズル先端と捕集体との距離：１０ｃｍ
印加電圧：１３．５ｋＶ
温湿度：２６℃／２３％ＲＨ Nozzle: stainless steel injection needle with an inner diameter of 0.4 mm, swinging with a width of 20 cm in the central axis direction of the collector. Collector: stainless drum (ground), 15 rotations / min.
Discharge amount: 1 g / hour Distance between nozzle tip and collector: 10 cm
Applied voltage: 13.5 kV
Temperature and humidity: 26 ° C / 23% RH

そして、これら繊維ウエブを表１に示す温度、圧力でポリエチレン微粉体を融着させて不織布を製造した。この融着は、表面をフッ素樹脂コーティングした一対のプレス用金属板を目的温度に加熱し、各繊維ウエブを挟み込んだ状態で、目的温度に温度制御された乾燥機中に入れることによって実施した。なお、圧力は上側の金属板重量に加え、錘を載せることによって制御した。 Then, these fiber webs were fused with polyethylene fine powder at the temperature and pressure shown in Table 1 to produce nonwoven fabrics. This fusion was carried out by heating a pair of metal sheets for pressing, whose surfaces were coated with a fluororesin, to a target temperature, and placing them in a dryer controlled to the target temperature while sandwiching each fiber web. The pressure was controlled by placing a weight in addition to the weight of the upper metal plate.

（比較例１）
実施例１〜５と同様に調製したポリマー溶液（微粉体を含まず）を紡糸溶液としたこと以外は実施例１〜５と同様に静電紡糸して不織布を製造した。 (Comparative Example 1)
A nonwoven fabric was produced by electrostatic spinning in the same manner as in Examples 1 to 5 except that a polymer solution (not containing fine powder) prepared in the same manner as in Examples 1 to 5 was used as the spinning solution.

（比較例２）
実施例１〜５と同様に調製したポリマー溶液（微粉体を含まず）を紡糸溶液とし、この紡糸用液を静電紡糸法により紡糸するとともに、一部液滴のままの紡糸溶液を捕集体で捕集し、目付５．５ｇ／ｍ^２の繊維ウエブ、つまり不織布（平均繊維径：３３０ｎｍ）を形成した。なお、静電紡糸条件は次の通りである。 (Comparative Example 2)
A polymer solution (excluding fine powder) prepared in the same manner as in Examples 1 to 5 was used as a spinning solution, and the spinning solution was spun by an electrostatic spinning method, and the spinning solution with some droplets collected was collected. And a fiber web having a basis weight of 5.5 g / m ² , that is, a nonwoven fabric (average fiber diameter: 330 nm) was formed. The electrospinning conditions are as follows.

ノズル：チューブの先端に、内径０．４ｍｍのステンレス製注射針を１列に１０本取り付けたものを、コンベアの移動方向に対し、直角方向に１０ｃｍ／秒で、幅４５０ｍｍで移動させた
捕集体：表面にシリコーン加工を施したステンレスコンベア（接地）、表面速度０．１ｍ／分で移動
ノズル１本あたりの吐出量：３ｇ／時間
ノズル先端と捕集体との距離：１０ｃｍ
印加電圧：＋２０ｋＶ
温湿度：２６℃／２３％ＲＨ Nozzle: 10 stainless steel injection needles with an inner diameter of 0.4 mm attached to the tip of the tube were moved at a rate of 450 mm and a width of 10 cm / second in a direction perpendicular to the moving direction of the conveyor. : Stainless steel conveyor with silicone finish on the surface (ground), moving at a surface speed of 0.1 m / min. Discharge amount per nozzle: 3 g / hour Distance between nozzle tip and collector: 10 cm
Applied voltage: + 20kV
Temperature and humidity: 26 ° C / 23% RH

（不織布物性の測定）
１．厚さ；
１．９６ｋＰａ荷重時における厚さ（単位：μｍ）
２．接着性；
不織布の端を指でつまんだ時の層間剥離の有無から接着性を判断した。
（判断基準）
○：層間剥離なし
×：層間剥離あり
３．ダルシー透過係数；
パームポロメーター（多孔性材料自動細孔径分布測定システム、ポーラスマテリアル社製）を用いて各不織布のダルシー透過係数を計測した。なお、測定液体としては、表面エネルギーが１５．７ｄｙｎ／ｃｍの標準液（商品名：Ｇａｌｗｉｃｋ）を用いた。このダルシー透過係数が大きいほど液体の透過抵抗が小さいことを意味する。
４．熱可塑性粉体又は融着点の分散性の評価；
各不織布表面における電子顕微鏡写真（倍率：３５０倍）から目視により評価した。熱可塑性粉体又は融着点の分散性が良好で、そのサイズの均一性の高いものを○、熱可塑性粉体又は融着点の分散性がほぼ良好で、そのサイズが不均一なものを△、分散性、サイズともに良くないものを×と評価した。 (Measurement of non-woven fabric properties)
1. thickness;
1. Thickness at 96 kPa load (unit: μm)
2. Adhesiveness;
Adhesiveness was judged from the presence or absence of delamination when the edges of the nonwoven fabric were pinched with fingers.
(Judgment criteria)
○: No delamination ×: Delamination Darcy transmission coefficient;
The Darcy permeability coefficient of each nonwoven fabric was measured using a palm porometer (a porous material automatic pore size distribution measurement system, manufactured by Porous Material). As a measurement liquid, a standard liquid (trade name: Galwick) having a surface energy of 15.7 dyn / cm was used. The larger the Darcy permeability coefficient, the smaller the permeation resistance of the liquid.
4). Evaluation of the dispersibility of the thermoplastic powder or fusing point;
Visual evaluation was made from an electron micrograph (magnification: 350 times) on the surface of each nonwoven fabric. Good dispersion of thermoplastic powder or fusing point, high uniformity of size ○, dispersibility of thermoplastic powder or fusing point almost good, non-uniform size The case where both Δ, dispersibility and size were not good was evaluated as x.

Ａ：熱可塑性粉体のポリマーの固形分体積に対する体積百分率（単位：体積％）、Ｂ：加熱温度／加圧（単位：℃／ｋＰａ）、Ｃ：目付（単位：ｇ／ｍ^２）、Ｄ：厚さ（単位：μｍ）、Ｅ：接着性、Ｆ：ダルシー透過係数、Ｇ：熱可塑性粉体又は融着点の分散性

A: Volume percentage (unit: volume%) with respect to solid content volume of polymer of thermoplastic powder, B: heating temperature / pressure (unit: ° C./kPa), C: basis weight (unit: g / m ² ), D : Thickness (unit: μm), E: Adhesiveness, F: Darcy permeability coefficient, G: Dispersibility of thermoplastic powder or fusion point

表１の結果から、本発明の製造方法によれば、層間剥離の生じない機械的強度の優れる不織布を製造できることがわかった。また、本発明の製造方法によれば、熱可塑性粉体を均一に分散させることができる結果、均一に融着した不織布を製造できることがわかった。 From the results in Table 1, it was found that according to the production method of the present invention, a nonwoven fabric having excellent mechanical strength that does not cause delamination can be produced. Moreover, according to the manufacturing method of this invention, as a result of being able to disperse | distribute thermoplastic powder uniformly, it turned out that the nonwoven fabric fuse | melted uniformly can be manufactured.

静電紡糸装置の模式的断面図Schematic cross-sectional view of electrostatic spinning device ガスの作用による紡糸装置の模式的断面図Schematic cross-sectional view of spinning device by gas action

符号の説明Explanation of symbols

１紡糸溶液供給装置
２ノズル
３捕集体
４電圧印加装置
５紡糸空間
６紡糸容器
７気体供給装置
８排気装置
１０紡糸溶液供給装置
２１溶液吐出ノズル
２２気体吐出ノズル
３０捕集体
４０紡糸用気体供給装置
５０紡糸空間
６０紡糸容器
７０容器用気体供給装置
８０排気装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spinning solution supply apparatus 2 Nozzle 3 Collecting body 4 Voltage application apparatus 5 Spinning space 6 Spinning container 7 Gas supply apparatus 8 Exhaust apparatus 10 Spinning solution supply apparatus 21 Solution discharge nozzle 22 Gas discharge nozzle 30 Collection body 40 Gas supply apparatus for spinning 50 Spinning space 60 Spinning container 70 Gas supply device for container 80 Exhaust device

Claims

ポリマー溶液中に、前記ポリマー溶液に溶解せず、かつ前記ポリマーの融点又は分解温度よりも低い融点を有する熱可塑性粉体を含む紡糸溶液を、電界の作用により、又はガスの作用により紡糸して形成した繊維を集積した後に、加熱して前記熱可塑性粉体を前記繊維と融着させることを特徴とする、不織布の製造方法。 A spinning solution containing a thermoplastic powder that does not dissolve in the polymer solution and has a melting point lower than the melting point or decomposition temperature of the polymer is spun into the polymer solution by the action of an electric field or by the action of a gas. A method for producing a nonwoven fabric, wherein the formed fibers are accumulated and then heated to fuse the thermoplastic powder with the fibers.

熱可塑性粉体の平均粒径が０．５〜１０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の不織布の製造方法。 The average particle diameter of thermoplastic powder is 0.5-10 micrometers, The manufacturing method of the nonwoven fabric of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

熱可塑性粉体をポリマーの固形分体積に対して、０．１〜１００体積％の割合で含む紡糸溶液であることを特徴とする、請求項２に記載の不織布の製造方法。 The method for producing a nonwoven fabric according to claim 2, wherein the spinning solution contains thermoplastic powder in a proportion of 0.1 to 100% by volume with respect to the solid content volume of the polymer.

加熱を熱可塑性粉体の融点±３０℃の範囲で実施することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の不織布の製造方法。 The method for producing a nonwoven fabric according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating is performed within a range of a melting point of the thermoplastic powder ± 30 ° C.

加熱と同時又は加熱後に、０．９８ＭＰａ以下で加圧することを特徴とする、請求項４に記載の不織布の製造方法。 The method for producing a nonwoven fabric according to claim 4, wherein the pressure is applied at 0.98 MPa or less simultaneously with or after the heating.