JP5009100B2 - Extra fine fiber nonwoven fabric, method for producing the same, and apparatus for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は極細の繊維から構成される不織布に関し、特に繊維径が小さく、固体粒子や液体粒子を含む塵埃を除去するエアフィルタ用途などに適した極細繊維不織布及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a nonwoven fabric composed of ultrafine fibers, and more particularly to an ultrafine fiber nonwoven fabric having a small fiber diameter and suitable for air filter applications that remove dust containing solid particles and liquid particles, and a method for producing the same.
従来より、不織布は構成繊維、繊維ウエブの形成方法、或いは繊維ウエブの結合方法等を適宜組み合わせることにより、各種機能を付与できるため、各種用途に適用されている。また、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、できる限り小さい繊維径を有する繊維からなる不織布が要望されている。 Conventionally, non-woven fabrics have been applied to various applications because various functions can be imparted by appropriately combining constituent fibers, fiber web forming methods, fiber web bonding methods, and the like. In addition, if the fiber diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric is small, it has excellent performance such as separation performance, liquid retention performance, wiping performance, concealment performance, insulation performance, or flexibility. There is a demand for a nonwoven fabric made of fibers.
このような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、繊維径が極めて小さい繊維とした後に捕集して繊維集合体とする、いわゆる静電紡糸法が知られている。 As a method for producing such a nonwoven fabric, the spinning stock solution is discharged from a nozzle, and an electric field is applied to the discharged spinning stock solution to stretch the spinning stock solution to obtain fibers with extremely small fiber diameters. The so-called electrospinning method is known.
しかし、この静電紡糸法により製造された不織布は機械的強度が比較的弱いため、繊維径の大きい繊維ウエブと積層することによって、機械的強度を向上させた上で、濾過性能などの機能を安定して発揮させることが検討されており、具体的には、繊維径の大きい繊維ウエブ上に静電紡糸法により紡糸した超極細の繊維を直接集積して不織布を形成することが検討されている。 However, since the nonwoven fabric produced by this electrospinning method has a relatively weak mechanical strength, the mechanical strength is improved by laminating with a fiber web having a large fiber diameter, and functions such as filtration performance are improved. It has been studied to exhibit it stably. Specifically, it has been studied to directly accumulate ultra-fine fibers spun by an electrostatic spinning method on a fiber web having a large fiber diameter to form a nonwoven fabric. Yes.
このようにして形成される不織布としては、特許文献１に開示される本出願人による繊維集合体の製造方法「紡糸原液を紡糸空間へ供給し、この供給した紡糸原液に電界を作用させて延伸した繊維を、不織布、織物、フィルム、メッシュなどの基材シート上に集積して繊維集合体を製造する方法であって、前記基材シート上に繊維を集積させる際に、前記基材シートの紡糸原液の供給側と反対面にイオンを照射することを特徴とする、繊維集合体の製造方法。」によって製造される繊維集合体を一例として挙げることができる。 As a nonwoven fabric formed in this way, the manufacturing method of a fiber assembly by the present applicant disclosed in Patent Document 1 “Supplying the spinning stock solution to the spinning space, and applying an electric field to the supplied spinning stock solution and drawing Is a method for producing a fiber assembly by collecting fibers on a base material sheet such as a nonwoven fabric, a woven fabric, a film, and a mesh, and when the fibers are integrated on the base material sheet, As an example, a fiber assembly produced by “a method for producing a fiber assembly, characterized by irradiating ions on a surface opposite to the supply side of the spinning dope”.
しかし、このような静電紡糸法により形成された超極細の繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された不織布にあっては、静電紡糸法により形成された超極細の繊維層を構成する繊維同士の繊維間距離が非常に小さいものであり、また構成繊維によって囲まれてできる孔径も非常に小さなものであるため、例えばこの不織布をエアフィルタとして用いた場合、この超極細の繊維層が空気中の塵埃によって急速に目詰まりを起こしてしまい、濾過寿命が短くなってしまうという問題があった。また、空気中の塵埃が液体粒子を含む場合には、静電紡糸繊維の繊維間を液体粒子が埋めてしまい、いわゆる膜を張ったような状態になることから、この問題はさらに深刻であった。このように、静電紡糸法により形成された超極細の繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された不織布では、静電紡糸法により形成された超極細の繊維が有している機能性が十分に生かされないという問題があり、実用性のある機械的強度を備えると共に、静電紡糸法により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布が求められていた。 However, in the case of a nonwoven fabric in which ultrafine fibers formed by such an electrospinning method are laminated on a fiber web having a large fiber diameter, a superfine fiber layer formed by the electrospinning method is formed. For example, when this non-woven fabric is used as an air filter, this ultra-fine fiber layer has a very small inter-fiber distance and a very small hole diameter surrounded by the constituent fibers. However, there is a problem that clogging is rapidly caused by dust in the air and the filtration life is shortened. In addition, when the dust in the air contains liquid particles, the liquid particles fill the space between the electrospun fibers, resulting in a state where a so-called film is stretched, and this problem is more serious. It was. As described above, in the nonwoven fabric in which the ultrafine fibers formed by the electrospinning method are laminated on the fiber web having a large fiber diameter, the functionality of the ultrafine fibers formed by the electrospinning method is included. Therefore, there has been a demand for a non-woven fabric that has a practical mechanical strength and that fully exhibits the functionality of ultra-fine fibers formed by an electrospinning method.
本発明は、上記問題を解決して、実用性のある機械的強度を備えながら、静電紡糸法により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布及びその不織布の製造方法、並びにその製造装置を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides a nonwoven fabric in which the functionality of ultra-fine fibers formed by an electrospinning method is sufficiently exhibited while having practical mechanical strength, and a method for producing the nonwoven fabric And an apparatus for manufacturing the same.
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、静電紡糸法により形成された連続繊維の静電紡糸繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として連続繊維の静電紡糸繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなることを特徴とする極細繊維不織布である。この極細繊維不織布によって、実用性のある機械的強度を備えると共に超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布を提供することが可能となる。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a mixture of electrospun fibers of continuous fibers formed by an electrospinning method and meltblown fibers formed by a meltblowing method, and has a fiber diameter of 0. 0.001 to 1 μm of ultrafine fibers and 2 to 25 μm of ultrafine fibers are mixed, and the ultrafine fibers are mainly composed of continuous electrospun fibers, and the ultrafine fibers are mainly composed of melt blown fibers. Is an ultra-fine fiber nonwoven fabric characterized by With this ultrafine fiber nonwoven fabric, it is possible to provide a nonwoven fabric that has practical mechanical strength and that fully exhibits the functionality of ultrafine fibers.
請求項２に係る発明では、前記超極細繊維１０〜８０％と、前記極細繊維９０〜２０％とが混在していることを特徴とする請求項１に記載の極細繊維不織布であり、請求項１に記載の不織布による上述の効果をより顕著に得ることができる。
In the invention which concerns on
請求項３に係る発明では、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維と繊維径４〜２０μｍの極細繊維とが混在しており、構成繊維全体に対して、前記超極細繊維と前記極細繊維の合計が５０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の極細繊維不織布であり、構成繊維全体の分布において、前記超極細繊維のピークと前記極細繊維のピークが存在しており、請求項１または２に記載の極細繊維不織布による上述の効果をより顕著に得ることができる。
In the invention which concerns on Claim 3, the ultra-fine fiber of fiber diameter 0.01-0.7 micrometer and the ultra-fine fiber of fiber diameter 4-20 micrometers are mixed, The said ultra-fine fiber and the said with respect to the whole constituent fiber 3. The ultrafine fiber nonwoven fabric according to claim 1, wherein a total of the ultrafine fibers is 50% or more, wherein the ultrafine fiber peak and the ultrafine fiber peak exist in the distribution of the entire constituent fibers. Thus, the above-described effects of the ultrafine fiber nonwoven fabric according to
請求項４に係る発明では、請求項１〜３の何れかに記載の極細繊維不織布からなることを特徴とする濾材であり、静電紡糸法により形成された超極細の繊維層と、メルトブロー法による極細の繊維層とが積層された従来の不織布と比較して、濾過効率は維持したまま、濾過寿命の長い濾材を得ることができる。
The invention according to
請求項５に係る発明では、メルトブロー法によりノズルから吐出したメルトブロー繊維の繊維流の中に、静電紡糸法により形成した静電紡糸繊維を混入して極細繊維ウエブを形成する工程を含むことを特徴とする極細繊維不織布の製造方法である。この極細繊維不織布の製造方法により、請求項１〜４に記載する極細繊維不織布を好適に得ることができる。
The invention according to
請求項６に係る発明では、前記メルトブロー繊維の繊維流の中に、この繊維流の方向に交差するようにして、前記静電紡糸繊維を混入することを特徴とする請求項５に記載の極細繊維不織布の製造方法であり、より効率的に極細繊維不織布を製造することができる。
The invention according to
請求項７に係る発明では、
熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段と、
前記溶融手段に設けられ、前記熱可塑性樹脂を吐出してメルトブロー繊維からなる繊維流を形成する噴出手段と、
紡糸溶液を前記繊維流に向かって供給する溶液供給手段と、供給された前記紡糸溶液に電界を作用させて延伸し静電紡糸繊維を形成し、且つ前記静電紡糸繊維を前記繊維流に混入する電位差形成手段と、
前記メルトブロー繊維と前記静電紡糸繊維とが混在した繊維流を受け止め、その混在した繊維流に含まれるメルトブロー繊維と静電紡糸繊維とからなる極細繊維ウエブを堆積し、且つ移動させる搬送手段とを備えていることを特徴とする、極細繊維不織布の製造装置であり、請求項１〜４に記載する極細繊維不織布を好適に製造できる製造装置である。
In the invention according to claim 7,
A melting means for melting the thermoplastic resin;
A jetting means provided in the melting means, for discharging the thermoplastic resin to form a fiber stream made of meltblown fibers;
Solution supply means for supplying a spinning solution toward the fiber stream, and applying an electric field to the supplied spinning solution to draw and form an electrospun fiber, and mixing the electrospun fiber into the fiber stream A potential difference forming means,
Conveying means for receiving a fiber flow in which the melt blown fiber and the electrospun fiber are mixed, and depositing and moving an ultrafine fiber web composed of the melt blown fiber and the electrospun fiber contained in the mixed fiber flow. It is the manufacturing apparatus of the ultra-fine fiber nonwoven fabric characterized by including, The manufacturing apparatus which can manufacture suitably the ultra-fine fiber nonwoven fabric described in Claims 1-4.
本発明によって、実用性のある機械的強度を備えながら、静電紡糸法により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布及びその不織布の製造方法、並びにその製造装置を提供することが可能となった。 According to the present invention, there are provided a non-woven fabric, a method for manufacturing the non-woven fabric, and a manufacturing apparatus for the non-woven fabric in which the functionality of ultra-fine fibers formed by the electrospinning method is sufficiently exhibited while having practical mechanical strength. It became possible to do.
以下、本発明に係る不織布の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the nonwoven fabric according to the present invention will be described in detail.
本発明の極細繊維不織布は、静電紡糸法により形成された静電紡糸繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在している。 The ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention is a mixture of an electrospun fiber formed by an electrospinning method and a meltblown fiber formed by a meltblowing method.
前記静電紡糸繊維は、静電紡糸法により形成された繊維であり、この繊維を構成する樹脂は静電紡糸法によって紡糸できる樹脂である限り、特に限定されるものではなく、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン１２、ナイロン−４，６などのナイロン系、アラミド、ポリベンズイミダゾール、セルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースブチレート、ポリビニルピロリドン−酢酸ビニル、ポリ（ビス−（２−（２−メトキシ−エトキシエトキシ））ホスファゼン）（ｐｏｌｙ（ｂｉｓ−（２−（２−ｍｅｔｈｏｘｙ−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｏｘｙ））ｐｈｏｓｐｈａｚｅｎｅ）；ＭＥＥＰ）、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミド（ＰＥＩ）、ポリこはく酸エチレン（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｓｕｃｃｉｎａｔｅ））、ポリアニリン、ポリエチレンサルファイド、ポリオキシメチレン−オリゴ−オキシエチレン（ｐｏｌｙ（ｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｏｌｉｇｏ−ｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ＳＢＳ共重合体、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキサイド、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリＤ，Ｌ−乳酸−グリコール酸共重合体、ポリアリレート、ポリプロピレンフマラート（ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｕｍａｌａｔｅｓ））、ポリカプロラクトンなどの生分解性高分子、ポリペプチド、タンパク質などのバイオポリマー、コールタールピッチ、石油ピッチなどのピッチ系などから構成することができる。なお、これら樹脂の共重合体又は混合物であることも可能である。また、これらの樹脂に種々の機能を発揮させるための添加剤を混合することも可能である。
The electrospun fiber is a fiber formed by an electrospinning method, and the resin constituting the fiber is not particularly limited as long as it is a resin that can be spun by the electrospinning method. Vinylidene (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyacrylonitrile (PAN), polyacrylonitrile-methacrylate copolymer, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, polyethylene, Nylon such as polypropylene,
前記静電紡糸繊維の繊維長は特に限定するものではないが、静電紡糸法により超極細の繊維を形成した場合、一般的に連続繊維である。このように超極細の繊維が連続繊維であると、極細繊維不織布製造時及び／又は使用時に超極細の繊維が脱落しにくいため好適である。なお、静電紡糸時に、間欠的に紡糸溶液を吐出するなどの方法により、非連続繊維であることも可能である。 The fiber length of the electrospun fiber is not particularly limited, but when an ultrafine fiber is formed by an electrospinning method, it is generally a continuous fiber. As described above, it is preferable that the ultrafine fibers are continuous fibers because the ultrafine fibers are difficult to drop off during the production and / or use of the ultrafine fiber nonwoven fabric. It should be noted that the discontinuous fiber may be used by discharging the spinning solution intermittently during electrostatic spinning.
前記メルトブロー繊維は、メルトブロー法により形成された極細の繊維であり、この繊維を構成する樹脂はメルトブロー法によって紡糸できる樹脂である限り、特に限定されるものではなく、例えば、ポリプロピレン系やポリエチレン系などのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂など１種類以上からなることができる。これらの中でも、極細の繊維を製造しやすいポリオレフィン系樹脂を含んでいることが好ましく、ポリプロピレンを含んでいることがより好ましい。 The meltblown fiber is an ultrafine fiber formed by a meltblown method, and the resin constituting the fiber is not particularly limited as long as it is a resin that can be spun by the meltblown method, for example, polypropylene-based or polyethylene-based, etc. Polyolefin resins, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polylactic acid and other polyester resins, polyamide resins, polycarbonate resins, polystyrene, polyphenylene sulfide, fluorine resins, urethane resins and more Can be. Among these, it is preferable that the polyolefin resin which can manufacture an ultra fine fiber easily is included, and it is more preferable that polypropylene is included.
また、前記メルトブロー繊維を構成する樹脂成分は、ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることが好ましく、ＭＦＲ５００（ｇ／１０分）以上であることがより好ましく、ＭＦＲ１０００（ｇ／１０分）以上であることが更に好ましい。ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることにより、紡糸時の極細の繊維の劣化を防ぎ、糸切れによるショットの発生を少なくすることができる。つまり、より安定した極細の繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。 The resin component constituting the meltblown fiber is preferably MFR100 (g / 10 min) or more, more preferably MFR500 (g / 10 min) or more, and MFR1000 (g / 10 min) or more. More preferably it is. By being MFR100 (g / 10 min) or more, it is possible to prevent deterioration of ultrafine fibers during spinning and to reduce the occurrence of shots due to yarn breakage. That is, there is an advantage that a more stable ultrafine fiber can be spun and a nonwoven fabric with fewer shots can be obtained.
また、前記メルトブロー繊維を構成する樹脂成分が、熱安定剤を含むことが好ましく、このような熱安定剤としては、特に限定されるものではないが、ヒンダードアミン系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダードフェノール系、フェノール系、硫黄系、燐系のなどの化合物があり、これらの内から選択される１種または２種以上の熱安定剤を用いることが好ましい。これらの熱安定剤の中でもヒンダードアミン系化合物が特に好ましい。前記熱安定剤の割合はメルトブロー繊維を構成する樹脂成分全体に対して、０．０１〜０．５質量％が好ましく、０．０３〜０．３質量％がより好ましく、０．０５〜０．２質量％が更に好ましい。熱安定剤の割合が０．０１質量％未満であるとその効果が十分に発揮されず、熱安定剤の割合が０．５質量％を超えると、極細の繊維の強度が低下する恐れがある。 Further, the resin component constituting the meltblown fiber preferably contains a heat stabilizer, and such a heat stabilizer is not particularly limited, but includes a hindered amine, a nitrogen-containing hindered phenol, a metal There are compounds such as salt hindered phenols, phenols, sulfurs, and phosphoruss, and it is preferable to use one or more thermal stabilizers selected from these. Among these heat stabilizers, hindered amine compounds are particularly preferable. The proportion of the heat stabilizer is preferably 0.01 to 0.5% by mass, more preferably 0.03 to 0.3% by mass, and more preferably 0.05 to 0.00% by mass with respect to the entire resin component constituting the meltblown fiber. 2% by mass is more preferable. If the proportion of the heat stabilizer is less than 0.01% by mass, the effect is not sufficiently exhibited, and if the proportion of the heat stabilizer exceeds 0.5% by mass, the strength of the ultrafine fibers may be reduced. .
前記ヒンダードアミン系化合物としては、例えば、ポリ［｛（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）などがある。 Examples of the hindered amine compound include poly [{(6- (1,1,3,3, -tetramethylbutyl) imino-1,3,5-triazine-2,4-diyl} (2,2, 6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino} hexamethylene {(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) imino}], dimethyl-1- (2-hydroxyethyl) -4 succinate -Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine polycondensate, 2- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) -2-n-butylmalonate bis (1,2, 2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) and the like.
本発明の極細繊維不織布は、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在している。また、前記超極細繊維は主として静電紡糸繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなる。ここで、主としてとは、繊維の比率が５０％以上であることを意味する。 In the ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention, ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.001 to 1 μm and ultrafine fibers having a fiber diameter of 2 to 25 μm are mixed. The ultrafine fibers are mainly composed of electrospun fibers, and the ultrafine fibers are mainly composed of melt blown fibers. Here, mainly means that the fiber ratio is 50% or more.
前記超極細繊維の繊維径は、０．００１〜１μｍであるが、０．０１〜０．７μｍであることが好ましく、０．０５〜０．５μｍであることがより好ましい。この超極細繊維は静電紡糸法により形成された静電紡糸繊維から主として形成される繊維であり、メルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維を一部含むことも可能である。前記超極細繊維は静電紡糸繊維７０％以上から形成されていることが好ましく、９０％以上から形成されていることがより好ましく、１００％から形成されていることが更に好ましい。また、超極細繊維の繊維径が０．００１μｍ未満であると静電紡糸法によって超極細繊維の形成が困難になるという問題があり、超極細繊維の繊維径が１μｍを超えると超極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題がある。 The fiber diameter of the ultrafine fibers is 0.001 to 1 μm, preferably 0.01 to 0.7 μm, and more preferably 0.05 to 0.5 μm. This ultrafine fiber is a fiber mainly formed from an electrospun fiber formed by an electrospinning method, and may partially include a meltblown fiber formed by a meltblowing method. The ultrafine fibers are preferably formed from 70% or more of electrospun fibers, more preferably 90% or more, and even more preferably 100%. Further, when the fiber diameter of the ultrafine fiber is less than 0.001 μm, there is a problem that it becomes difficult to form the ultrafine fiber by the electrospinning method. When the fiber diameter of the ultrafine fiber exceeds 1 μm, the ultrafine fiber is obtained. There is a problem that the required functions cannot be performed sufficiently.
前記極細繊維の繊維径は２〜２５μｍであるが、４〜２０μｍであることが好ましく、５〜１５μｍであることがより好ましい。この極細繊維はメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維から主として形成される繊維であり、静電紡糸法により形成された静電紡糸繊維を一部含むことも可能である。前記極細繊維はメルトブロー繊維７０％以上から形成されていることが好ましく、９０％以上から形成されていることがより好ましく、１００％から形成されていることが更に好ましい。また、極細繊維の繊維径が２μｍ未満であるとメルトブロー繊維の形成効率が悪くなるという問題があり、繊維径が２５μｍを超えると極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題がある。 Although the fiber diameter of the said ultrafine fiber is 2-25 micrometers, it is preferable that it is 4-20 micrometers, and it is more preferable that it is 5-15 micrometers. These ultrafine fibers are fibers mainly formed from meltblown fibers formed by the meltblowing method, and can partially include the electrospun fibers formed by the electrospinning method. The ultrafine fibers are preferably formed from 70% or more of meltblown fibers, more preferably 90% or more, and still more preferably 100%. Further, when the fiber diameter of the ultrafine fiber is less than 2 μm, there is a problem that the formation efficiency of the meltblown fiber is deteriorated, and when the fiber diameter exceeds 25 μm, there is a problem that the function required as the ultrafine fiber cannot be performed sufficiently.
なお、本発明の極細繊維不織布に含まれる繊維の「繊維径」は、極細繊維不織布の電子顕微鏡写真で確認することのできる繊維の直径を意味し、具体的には２００本の繊維の巾を計測して得ることができる。 The “fiber diameter” of the fibers contained in the ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention means the diameter of the fiber that can be confirmed by an electron micrograph of the ultrafine fiber nonwoven fabric, specifically, the width of 200 fibers. It can be obtained by measuring.
また、前記超極細繊維の極細繊維不織布に占める割合は、１０〜８０％であることが好ましく、１５〜７０％であることがより好ましく、２０〜５０％であることが更に好ましい。１０％未満であると超極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題があり、８０％を超えると超極細繊維の繊維同士の繊維間距離が小さくなり過ぎるため、極細繊維を混合していることによって得られる性能が十分に発揮されないという問題がある。 Further, the ratio of the super extra fine fibers to the extra fine fiber nonwoven fabric is preferably 10 to 80%, more preferably 15 to 70%, and still more preferably 20 to 50%. If it is less than 10%, there is a problem that the function required as an ultrafine fiber cannot be sufficiently achieved. If it exceeds 80%, the distance between the fibers of the ultrafine fiber becomes too small. There is a problem that the performance obtained by this is not fully exhibited.
また、前記極細繊維の極細繊維不織布に占める割合は、９０〜２０％であることが好ましく、８５〜３０％であることがより好ましく、８０〜５０％であることが更に好ましい。９０％以上であるとその分超極細繊維の混合割合が低下して、超極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題があり、２０％未満であるとその分超極細繊維の混合割合が増加することとなり、超極細繊維の繊維同士の繊維間距離が小さくなり過ぎるため、極細繊維を混合していることによって得られる性能が十分に発揮されないという問題がある。 The proportion of the ultrafine fibers in the ultrafine fiber nonwoven fabric is preferably 90 to 20%, more preferably 85 to 30%, and still more preferably 80 to 50%. If it is 90% or more, there is a problem that the mixing ratio of the ultrafine fibers is reduced by that amount, and the function required as the ultrafine fibers cannot be performed sufficiently. The ratio increases, and the inter-fiber distance between the ultra-fine fibers becomes too small, so that there is a problem that the performance obtained by mixing the ultra-fine fibers is not sufficiently exhibited.
なお、本発明において、極細繊維不織布に占める超極細繊維の割合は、極細繊維不織布の電子顕微鏡写真で確認しえる２００本以上の繊維の総数に対する超極細繊維の数から計算される割合（％）で表すものとする。同様に、極細繊維不織布に占める極細繊維の割合は、極細繊維不織布の電子顕微鏡写真で確認しえる２００本以上の繊維の総数に対する極細繊維の数から計算される割合（％）で表すものとする。 In the present invention, the ratio of the ultrafine fibers to the ultrafine fiber nonwoven fabric is a ratio (%) calculated from the number of ultrafine fibers with respect to the total number of 200 or more fibers that can be confirmed by an electron micrograph of the ultrafine fiber nonwoven fabric. It shall be expressed as Similarly, the ratio of the ultrafine fiber to the ultrafine fiber nonwoven fabric is expressed by a ratio (%) calculated from the number of ultrafine fibers with respect to the total number of 200 or more fibers that can be confirmed by an electron micrograph of the ultrafine fiber nonwoven fabric. .
また、静電紡糸法により形成された静電紡糸繊維が全て繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維になるとは限らず、一部繊維径が０．００１μｍ未満になる場合や、１μｍを超える場合もある。同様にメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維が全て２〜２５μｍの極細繊維になるとは限らず、一部繊維径が２μｍ未満になる場合や、２５μｍを超える場合もある。したがって、前記超極細繊維の極細繊維不織布に占める割合と前記極細繊維の極細繊維不織布に占める割合とを合計しても１００％にならない場合もある。 Moreover, not all of the electrospun fibers formed by the electrospinning method become ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.001 to 1 μm, and a part of the fiber diameter is less than 0.001 μm or exceeds 1 μm. In some cases. Similarly, all meltblown fibers formed by the meltblowing method are not necessarily ultrafine fibers of 2 to 25 μm, and some fiber diameters may be less than 2 μm or may exceed 25 μm. Therefore, even if the ratio of the ultra-fine fibers to the ultra-fine fiber nonwoven fabric and the ratio of the ultra-fine fibers to the ultra-fine fiber nonwoven fabric are summed, it may not be 100%.
また、本発明では、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維と繊維径４〜２０μｍの極細繊維とが混在しており、構成繊維全体に対して、前記超極細繊維と前記極細繊維の合計が５０％以上であることが好ましい。このような構成を有する場合、構成繊維全体の分布において、前記超極細繊維のピークと前記極細繊維のピークが存在することを意味し、静電紡糸繊維の繊維形成性とメルトブロー繊維の繊維形成性が共に優れているのみならず、超極細繊維および極細繊維の機能を確実に発揮して、極細繊維不織布による効果をより顕著に得ることができる。また、構成繊維全体に対して、前記超極細繊維と前記極細繊維の合計が７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。 Moreover, in this invention, the ultrafine fiber with a fiber diameter of 0.01-0.7 micrometer and the ultrafine fiber with a fiber diameter of 4-20 micrometers are mixed, The said ultrafine fiber and the said ultrafine fiber are comprised with respect to the whole component fiber. Is preferably 50% or more. When having such a configuration, the distribution of the entire constituent fiber means that the peak of the ultra-fine fiber and the peak of the ultra-fine fiber are present, and the fiber forming property of the electrospun fiber and the fiber forming property of the melt blown fiber. In addition to being excellent, the functions of the ultrafine fiber and the ultrafine fiber can be reliably exhibited, and the effect of the ultrafine fiber nonwoven fabric can be obtained more remarkably. Further, the total of the ultrafine fibers and the ultrafine fibers is more preferably 70% or more, further preferably 80% or more, and further preferably 90% or more with respect to the entire constituent fibers.
本発明の極細繊維不織布は上述のように静電紡糸繊維とメルトブロー繊維とが混在しているが、静電紡糸繊維とメルトブロー繊維とを見分ける方法としては、前述の電子顕微鏡写真の映像で見分けることができる外に、例えば静電紡糸繊維を溶媒に溶解させることによって見分ける方法が可能である場合もある。 As described above, the ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention is a mixture of electrospun fibers and meltblown fibers. As a method of distinguishing electrospun fibers from meltblown fibers, the above-mentioned image of the electron micrograph can be distinguished. In addition to being capable of being recognized, there may be a case where a method of distinguishing by, for example, dissolving electrospun fibers in a solvent is possible.
本発明の極細繊維不織布は、静電紡糸繊維とメルトブロー繊維とが混在しているが、その混在の状態は、例えば図１の電子顕微鏡写真で示すように、静電紡糸繊維が極細の繊維の前になったり、後ろになったりしている形態で説明することができる。すなわち、静電紡糸繊維とメルトブロー繊維とが混ざり合って存在しているのである。これに対して、例えば図８の電子顕微鏡写真で示すように、静電紡糸繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された従来技術による不織布では、全ての静電紡糸繊維が繊維径の大きい繊維の前に存在している形態となっている。 In the ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention, the electrospun fiber and the melt blown fiber are mixed, and the mixed state is, for example, as shown in the electron micrograph of FIG. It can be explained in the form of being in front or behind. That is, the electrospun fiber and the meltblown fiber are mixed and exist. On the other hand, for example, as shown in the electron micrograph of FIG. 8, in the conventional nonwoven fabric in which the electrospun fibers are laminated on the fiber web having a large fiber diameter, all the electrospun fibers have a large fiber diameter. It is the form that exists before the fiber.
なお、前記静電紡糸繊維の極細繊維不織布に占める割合が、極細繊維不織布の一方の面付近と他方の面付近とで相違し密度勾配を形成している場合もあるが、少なくとも片面において、前記超極細繊維１０〜８０％と、前記極細繊維９０〜２０％とが混在していることが好ましい。また、両面において、前記超極細繊維１０〜８０％と、前記極細繊維９０〜２０％とが混在していることがより好ましい。 The proportion of the electrospun fiber in the ultrafine fiber nonwoven fabric may be different between the vicinity of one surface of the ultrafine fiber nonwoven fabric and the vicinity of the other surface to form a density gradient, but at least on one side, It is preferable that 10 to 80% of ultrafine fibers and 90 to 20% of the ultrafine fibers are mixed. Moreover, it is more preferable that 10 to 80% of the ultrafine fibers and 90 to 20% of the ultrafine fibers are mixed on both surfaces.
本発明の極細繊維不織布は、前述のように静電紡糸法により形成された静電紡糸繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として静電紡糸繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなるので、実用性のある機械的強度を備えると共に超極細繊維および極細繊維の有する機能性が十分に発揮されるという優れた特性を有している。このような特性を生かした用途の一例として、前記極細繊維不織布からなる濾材を挙げることができる。この濾材をエアフィルタとして用いた場合の効果を具体的に説明すると、静電紡糸繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された従来の不織布で生じていた、静電紡糸繊維層が空気中の塵埃によって急速に目詰まりを起こし濾過寿命が低下するという問題は起こらず、しかも超極細繊維の有する分離機能は保持したままで、実用性のある機械的強度も備えているという効果がある。また、空気中の塵埃が液体粒子を含む場合、前述の従来の不織布では静電紡糸繊維層に液体粒子が補足された際に、静電紡糸繊維の繊維間で液体粒子が膜を張ったような状態になり、圧力損失が急激に上昇するという問題があったが、本発明では超極細繊維と極細繊維とが混在しているため、繊維間隔が広く保たれ、液体粒子が補足されても膜を張ったような状態にはなり難いため、圧力損失の急激な上昇を防ぐことができるという効果がある。 The ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention is a mixture of the electrospun fiber formed by the electrospinning method and the meltblown fiber formed by the meltblowing method as described above, and has a fiber diameter of 0.001 to 1 μm. Ultrafine fibers and ultrafine fibers with a fiber diameter of 2 to 25 μm are mixed, and the ultrafine fibers are mainly composed of electrospun fibers, and the ultrafine fibers are mainly composed of melt blown fibers. It has the excellent characteristic that the functionality of the ultrafine fiber and the ultrafine fiber is sufficiently exhibited. As an example of an application utilizing such characteristics, a filter medium made of the above-mentioned ultrafine fiber nonwoven fabric can be mentioned. The effect when this filter medium is used as an air filter will be described in detail. An electrospun fiber layer produced in a conventional non-woven fabric in which electrospun fibers are laminated on a fiber web having a large fiber diameter is in the air. The problem of rapid clogging by the dust and a decrease in the filtration life does not occur, and the separation function of the ultra-fine fiber is maintained, and the practical mechanical strength is provided. Further, when the dust in the air contains liquid particles, the liquid particles are stretched between the fibers of the electrospun fiber when the electrospun fiber layer is supplemented with the above-described conventional nonwoven fabric. However, the present invention has a problem that the pressure loss rapidly increases, but in the present invention, the ultrafine fiber and the ultrafine fiber are mixed, so that the fiber interval is kept wide and liquid particles are supplemented. Since it is difficult to be in a state where a membrane is stretched, there is an effect that a rapid increase in pressure loss can be prevented.
本発明の極細繊維不織布は、一般ビルの空調、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタやクリーンルームなどの供給空気からサブミクロン粒子を除去するＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタ、家庭用又は業務用空気清浄機用フィルタ、或いは電気掃除機やコピー機などに用いることのできる排気用フィルタ、面体への取り外し可能な防塵マスク用フィルタとして、そのフィルタを構成するエアフィルタ用濾材の用途に好適に使用される。また、マスク、ワイピイング材、保温材、バッテリーセパレータ、および液体用濾過材などの用途に好適に使用される。これらの用途の中でも、エアフィルタ用濾材として特に好適に使用される。 The ultra-fine fiber nonwoven fabric of the present invention is a HEPA filter that removes submicron particles from the supply air of medium / high performance filters and clean rooms used for air conditioning in general buildings, factory air conditioning equipment, computer rooms and hospital air conditioning equipment, etc. ULPA filter, filter for home or business use air cleaner, exhaust filter that can be used for vacuum cleaner, copy machine, etc., air filter constituting the filter as filter for dust mask removable to facepiece It is suitably used for the use of filter media. Moreover, it is used suitably for uses, such as a mask, a wiping material, a heat insulating material, a battery separator, and a liquid filter material. Among these uses, it is particularly preferably used as a filter medium for an air filter.
本発明の極細繊維不織布をエアフィルタ用濾材に用いた場合、中高性能以上の性能を有するフィルタとして好適であり、極細繊維不織布を構成する繊維の繊維径および面密度などを変えることによって、目的とする濾過性能を得ることができる。この濾過性能の一例としては、防じんマスク国家検定法（平成１２年９月１１日労働省告示第８８号）に規定された試験方法において、ＤＯＰ ０．１５〜０．２５μｍ粒子に対する粒子捕集効率を、３０〜９９．９７％とすることが可能である。この粒子捕集効率は、より好ましくは（５０〜９９．９７％であり、さらに好ましくは６５〜９９．９７％である。また、このエアフィルタ用濾材の圧力損失は、試験条件が風速５．３ｃｍ／秒の時に、４００Ｐａ以下が好ましく、３００Ｐａ以下がより好ましく、２００Ｐａ以下が更に好ましい。なお、この試験方法による濾過性能の評価に際しては、成型マスクを治具に装着する替わりに平板状の試験片を治具に装着して、濾過面積１００ｃｍ２で、試験風速５．３ｃｍ／秒の条件下で評価するものとする。 When the ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention is used as a filter medium for air filters, it is suitable as a filter having medium or higher performance or higher, and by changing the fiber diameter and surface density of the fibers constituting the ultrafine fiber nonwoven fabric, Filtration performance can be obtained. As an example of this filtration performance, the particle collection efficiency for DOP 0.15-0.25 μm particles in the test method specified in the Dust Mask National Examination Act (September 11, 2000, Ministry of Labor Notification No. 88) 30 to 99.97%. The particle collection efficiency is more preferably (50 to 99.97%, and further preferably 65 to 99.97%. The pressure loss of the air filter filter medium is measured under a wind speed of 5. At 3 cm / second, 400 Pa or less is preferable, 300 Pa or less is more preferable, and 200 Pa or less is more preferable.In the evaluation of filtration performance by this test method, a flat plate test is used instead of mounting a molding mask on a jig. The piece is mounted on a jig and evaluated under conditions of a filtration area of 100 cm 2 and a test wind speed of 5.3 cm / sec.
本発明の極細繊維不織布は、例えば、次に説明する本発明の極細繊維不織布の製造方法及び製造装置によって形成することができる。極細繊維不織布の製造方法及び製造装置については、製造装置の極細繊維ウエブの流れ方向と平行方向における横断面概念図である図２をもとに説明する。 The ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention can be formed by, for example, the production method and production apparatus of the ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention described below. The manufacturing method and manufacturing apparatus of the ultrafine fiber nonwoven fabric will be described with reference to FIG. 2 which is a conceptual cross-sectional view in the direction parallel to the flow direction of the ultrafine fiber web of the manufacturing apparatus.
本発明の極細繊維不織布の製造方法は、メルトブロー法によりノズル１２から吐出したメルトブロー繊維の繊維流１７の中に、静電紡糸法により形成した静電紡糸繊維１８を混入して極細繊維ウエブ２０’を形成する工程を含むことを特徴とする極細繊維不織布の製造方法であり、図２に例示する極細繊維不織布の製造装置１０はこの製造方法に好適に用いられる製造装置である。
In the method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention, an
図２の極細繊維不織布の製造装置１０は、熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段１１と、前記溶融手段１１に設けられ、前記熱可塑性樹脂を吐出してメルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成する噴出手段１２と、紡糸溶液を前記繊維流１７に向かって供給する溶液供給手段１３と、供給された前記紡糸溶液に電界を作用させて延伸し静電紡糸繊維１８を形成し、且つ前記静電紡糸繊維１８を前記繊維流１７に混入する電位差形成手段１４と、前記メルトブロー繊維１７と前記静電紡糸繊維１８とが混在した繊維流１９を受け止め、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と静電紡糸繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を堆積し、且つ移動させる搬送手段１５とを備えていることを特徴とする、極細繊維不織布２０の製造装置１０である。
The ultrafine fiber nonwoven
より具体的には、例えば前記熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段１１はメルトブロー装置用ダイ１１であり、前記溶融手段１１に設けられ、前記熱可塑性樹脂を吐出してメルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成する噴出手段１２はメルトブロー用ノズル１２である。メルトブロー装置用ダイ１１は図３に例示するように、ダイ１１には溶融樹脂を吐出するノズル１２とこのノズル近傍から加熱気流を吹き出す吹出し口１１１とが設けられており、ノズルから押出された溶融樹脂は加熱気流により細化されて極細の繊維からなる繊維流１７を形成することができる。
More specifically, for example, the melting means 11 for melting the thermoplastic resin is a melt blow device die 11, which is provided in the melting means 11 and discharges the thermoplastic resin to form a
前記メルトブロー装置用ダイ１１は通常のメルトブロー装置に用いられるダイを適用することが可能であり、ダイに設けられているノズル１２は通常複数個、所定間隔で直線上に並んでおり、この両側に連続したスリットの形状で吹出し口１１１が設けられる。
The
また、より具体的には、紡糸溶液を前記繊維流１７に向かって供給する溶液供給手段１３は例えば静電紡糸用ノズル装置１３であり、供給された前記紡糸溶液に電界を作用させて延伸し超極細の繊維からなる静電紡糸繊維１８に繊維化し、且つ前記静電紡糸繊維１８を前記繊維流１７に混入する電位差形成手段１４は例えば高電圧印加装置１４である。また、前記メルトブロー繊維１７と前記静電紡糸繊維１８とが混在した繊維流１９を受け止め、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と静電紡糸繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を堆積し、且つ移動させる搬送手段１５は好ましくは図２のＡの矢印方向とＢの矢印方向に回転するコンベアベルト１５であることができる。
More specifically, the solution supply means 13 for supplying the spinning solution toward the
このような製造装置を用いて極細繊維不織布を製造する場合、まず、原料となる熱可塑性樹脂を用意する。この熱可塑性樹脂については、メルトブロー法によって極細の繊維を紡糸できる樹脂である限り、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン系やポリエチレン系などのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂など１種類以上からなることができる。これらの中でも、極細の繊維を製造しやすいポリオレフィン系樹脂を含んでいることが好ましく、ポリプロピレンを含んでいることがより好ましい。 When manufacturing an ultrafine fiber nonwoven fabric using such a manufacturing apparatus, first, a thermoplastic resin as a raw material is prepared. The thermoplastic resin is not particularly limited as long as it is a resin that can spin ultrafine fibers by the melt blow method. For example, polyolefin resins such as polypropylene and polyethylene, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate , Polyester resins such as polybutylene terephthalate and polylactic acid, polyamide resins, polycarbonate resins, polystyrene, polyphenylene sulfide, fluorine resins, urethane resins and the like. Among these, it is preferable that the polyolefin resin which can manufacture an ultra fine fiber easily is included, and it is more preferable that polypropylene is included.
この熱可塑性樹脂を構成する樹脂成分については、前述の本発明の極細繊維不織布の説明で説明した樹脂成分をそのまま適用することが可能である。本発明の製造方法では、このような熱可塑性樹脂を、前述の熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段１１（例えばメルトブロー装置用ダイ１１）に投入して前記熱可塑性樹脂を溶融して、前記溶融手段１１に設けられた噴出手段１２（例えばメルトブロー用ノズル１２）を通して、溶融樹脂を吐出して、メルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成する。
As the resin component constituting this thermoplastic resin, the resin component described in the description of the ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention can be applied as it is. In the production method of the present invention, such a thermoplastic resin is put into a melting means 11 (for example, a
その一方、本発明では、静電紡糸用の紡糸溶液を用意する。この紡糸溶液は静電紡糸可能な樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。静電紡糸用の樹脂は静電紡糸できる限り特に限定されるものではないが、例えば、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン１２、ナイロン−４，６などのナイロン系、アラミド、ポリベンズイミダゾール、セルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースブチレート、ポリビニルピロリドン−酢酸ビニル、ポリ（ビス−（２−（２−メトキシ−エトキシエトキシ））ホスファゼン）（ｐｏｌｙ（ｂｉｓ−（２−（２−ｍｅｔｈｏｘｙ−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｏｘｙ））ｐｈｏｓｐｈａｚｅｎｅ）；ＭＥＥＰ）、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミド（ＰＥＩ）、ポリこはく酸エチレン（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｓｕｃｃｉｎａｔｅ））、ポリアニリン、ポリエチレンサルファイド、ポリオキシメチレン−オリゴ−オキシエチレン（ｐｏｌｙ（ｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｏｌｉｇｏ−ｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ＳＢＳ共重合体、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキサイド、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリＤ，Ｌ−乳酸−グリコール酸共重合体、ポリアリレート、ポリプロピレンフマラート（ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｕｍａｌａｔｅｓ））、ポリカプロラクトンなどの生分解性高分子、ポリペプチド、タンパク質などのバイオポリマー、コールタールピッチ、石油ピッチなどのピッチ系などから構成することができる。なお、これら樹脂の共重合体又は混合物であることも可能である。
On the other hand, in the present invention, a spinning solution for electrospinning is prepared. This spinning solution is a solution in which a resin that can be electrospun is dissolved in a solvent. The resin for electrospinning is not particularly limited as long as electrospinning can be performed. For example, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyacrylonitrile (PAN), poly Acrylonitrile-methacrylate copolymer, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, nylon, such as polyethylene, polypropylene,
この溶媒としては、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種類でも適用可能であり、２種類以上の溶剤を混ぜた混合溶媒も適用可能である。 The solvent varies depending on the resin, and is not particularly limited. For example, water, acetone, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,4-dioxane, pyridine, N, N -Dimethylformamide, 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 And so on. One kind of solvent can be applied, and a mixed solvent in which two or more kinds of solvents are mixed is also applicable.
本発明の紡糸溶液は上述のような樹脂を溶媒に溶解させたものであるが、その濃度は、樹脂の組成、樹脂の分子量、溶媒等によって変化するため、特に限定するものではないが、静電紡糸への適用性の点から、粘度が１０〜６０００ｍＰａ・ｓの範囲となるような濃度であるのが好ましく、２０〜５０００ｍＰａ・ｓの範囲となるような濃度であるのがより好ましい。粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であると、粘度が低すぎて曳糸性が悪く、繊維になりにくい傾向があり、粘度が６０００ｍＰａ・ｓを超えると、紡糸溶液が延伸されにくくなり、繊維となりにくい傾向があるためである。なお、この「粘度」は、粘度測定装置を用い、温度２５℃で測定した、シェアレート１００ｓ−１の時の値をいう。 The spinning solution of the present invention is obtained by dissolving the resin as described above in a solvent. However, the concentration varies depending on the resin composition, the resin molecular weight, the solvent, and the like. From the viewpoint of applicability to electrospinning, the concentration is preferably in the range of 10 to 6000 mPa · s, and more preferably in the range of 20 to 5000 mPa · s. When the viscosity is less than 10 mPa · s, the viscosity is too low and the spinnability is poor, and there is a tendency that the fiber is difficult to be formed. When the viscosity exceeds 6000 mPa · s, the spinning solution is difficult to be drawn and the fiber is not easily formed. Because there is. The “viscosity” refers to a value at a shear rate of 100 s −1 measured at a temperature of 25 ° C. using a viscosity measuring device.
このような紡糸溶液は、例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は樹脂製バッグ（例えば、塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製）などの紡糸溶液貯留部（図示せず）に蓄えられており、この紡糸溶液は紡糸溶液貯留部に接続された、例えば、シリンジポンプ、チューブポンプ、マグネット式マイクロギアポンプ、ディスペンサ等の供給吐出手段（図示せず）により、溶液供給手段１３（例えば静電紡糸用ノズル装置１３）により吐出され、紡糸溶液は前述のメルトブロー繊維からなる繊維流１７に向かって供給される。
Such a spinning solution is stored in a spinning solution reservoir (not shown) such as a syringe, a stainless steel tank, a plastic tank, or a resin bag (for example, made of vinyl chloride resin or polyethylene resin). The spinning solution is connected to the spinning solution reservoir, for example, by solution supply means 13 (for example, for electrostatic spinning) by supply / discharge means (not shown) such as a syringe pump, a tube pump, a magnetic micro gear pump, or a dispenser. The nozzle solution 13) discharges and the spinning solution is fed towards the
なお、静電紡糸用ノズル装置１３からの吐出方向は前記繊維流１７に向かって供給する限り特に限定するものではないが、前記メルトブロー繊維の繊維流１７の中に、この繊維流１７の方向に交差するようにして供給することが好ましく、交差の角度は繊維流１７の中心線の垂線に対して、静電紡糸繊維の繊維流１８の中心線のなす角度が０〜±４５°であることが好ましく、０〜±３０°であることがより好ましく、０〜±１５°であることが更に好ましい。ここで、前記角度が０°であるということは、繊維流１７の中心線と繊維流１８の中心線とが直角に交わることを意味する。
The discharge direction from the electrostatic
また、前記静電紡糸用ノズル装置１３の先端部分に設けられた静電紡糸用ノズル１３ａの直径（内径）も静電紡糸繊維を構成する繊維径によって変化するため、特に限定するものではない。また、静電紡糸用ノズル装置１３の材質は、静電紡糸用ノズル装置１３に対して電圧を印加する場合には金属であるのが好ましいが、供給管内の紡糸溶液に対して電圧を印加するような場合には、金属である必要はない。更に、静電紡糸用ノズル装置１３は１本である必要はなく、極細繊維不織布の生産性を高める上では、静電紡糸用ノズル装置１３は２本以上であることが好ましく、静電紡糸用ノズル装置１３は固定されていることも、移動可能（例えば、長円状に移動可能）であることも可能である。
Further, the diameter (inner diameter) of the
なお、図２の製造装置においては、紡糸溶液を前記繊維流１７に向かって供給する溶液供給手段として静電紡糸用ノズル装置１３を使用しているが、紡糸溶液を前記繊維流１７に向かって供給することが可能である限り、この溶液供給手段１３は静電紡糸用ノズル装置１３である必要はなく、例えば、ノコギリ状歯車、コンベア状ワイヤーを適用することも可能である。
In the manufacturing apparatus of FIG. 2, the electrostatic
また、図２の製造装置においては、供給された前記紡糸溶液に電界を作用させて延伸し静電紡糸繊維１８を形成し、且つ前記静電紡糸繊維１８を前記繊維流１７に混入する電位差形成手段１４が配置されている。具体的には、図２の製造装置においては、紡糸溶液に対して電圧を印加できるように、静電紡糸用ノズル装置１３に電位差形成手段１４として高電圧印加装置１４が接続されている。なお、図２の製造装置とは異なり、紡糸溶液貯留部と静電紡糸用ノズル装置１３との間の供給管内の紡糸溶液に対して電圧を印加することも可能である。
Further, in the manufacturing apparatus of FIG. 2, an electric field is applied to the supplied spinning solution to draw and form an
図２の製造装置においては、前記メルトブロー繊維の繊維流１７と静電紡糸用ノズル装置１３内の紡糸溶液との間に電位差が生じ、紡糸溶液に対して電界を作用させて延伸して、静電紡糸繊維１８を形成することができる。通常の静電紡糸法によれば、静電紡糸用ノズル装置１３に対向して、静電紡糸繊維を集積する捕集コンベアなどにアースを施す必要があり、この捕集コンベアとの間に電位差が生じ、紡糸溶液に対して電界を作用させて延伸して、繊維化することができるが、図２の製造装置においては、このようなアース手段を必ずしも設ける必要はない。その理由は明らかではないが、メルトブロー繊維からなる繊維流１７によって電荷が常に除去されることにより、アースされたと同様の効果が生じるのではないかと考えられる。
In the production apparatus of FIG. 2, a potential difference is generated between the
なお、静電紡糸用ノズル装置１３内の紡糸溶液とメルトブロー繊維からなる繊維流１７との間に形成される電界は、繊維径、紡糸溶液の溶媒、紡糸溶液の粘度、繊維流１７と静電紡糸用ノズル１３ａとの距離などによって変化するため、特に限定するものではないが、印加電圧値（Ｖ）と静電紡糸用ノズル１３ａの先端と繊維流１７（繊維流１７の中心線）との間の距離（ｄ）の関係は、（Ｖ／ｄ）値が０．２〜５ＫＶ／ｃｍの範囲であるのが好ましい。（Ｖ／ｄ）値が５ＫＶ／ｃｍを超えると、空気の絶縁破壊が生じやすい傾向があり、０．２ＫＶ／ｃｍ未満であると、紡糸溶液に対して電界を作用させて延伸して、静電紡糸繊維を形成することが困難になる場合があるためである。また、静電紡糸用ノズル１３ａの先端と繊維流１７（繊維流１７の中心線）との間の距離（ｄ）は、２〜２０ｃｍの範囲であるのが好ましい。
The electric field formed between the spinning solution in the electrostatic
また、本発明では、前記溶液供給手段１３（例えば静電紡糸用ノズル装置１３）及び電位差形成手段１４（例えば高電圧印加装置１４）に加えて、もう一組第２の溶液供給手段１３’（例えば第２の静電紡糸用ノズル装置１３’）及び第２の電位差形成手段１４’（例えば第２の高電圧印加装置１４’）を設けることも可能である。この場合、メルトブロー繊維の繊維流１７を挟むようにしてその両側にそれぞれ配置するようにすることが好ましく、また一方の電位差形成手段１４（例えば高電圧印加装置１４）により発生する電荷が、他方の電位差形成手段１４’（例えば高電圧印加装置１４’）により発生する電荷と反対電荷となるようにすることが好ましい。
In the present invention, in addition to the solution supply means 13 (for example, the electrostatic spinning nozzle device 13) and the potential difference forming means 14 (for example, the high voltage application device 14), another set of second solution supply means 13 ′ ( For example, a second electrostatic spinning nozzle device 13 ') and a second potential difference forming means 14' (for example, a second high voltage applying device 14 ') may be provided. In this case, it is preferable to arrange the melt-blown
以上説明したように、本発明では、メルトブロー法によりノズルから吐出したメルトブロー繊維の前記繊維流１７の中に、静電紡糸法により形成した静電紡糸繊維１８を混入することができる。そして、この静電紡糸繊維１８が混入されることによって、メルトブロー繊維１７と静電紡糸繊維１８とが混在した繊維流１９が形成される。次いで、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と静電紡糸繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を、搬送手段１５（好ましくはコンベアベルト１５）によって堆積し、且つ移動させることによって極細繊維不織布２０を形成することができる。
As described above, in the present invention, the electrospun
前記搬送手段１５は、前記メルトブロー繊維と前記静電紡糸繊維とが混在した繊維流１９を受け止め、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と静電紡糸繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を堆積し、且つ移動させることが可能である限り、その形態は特に限定されず、図２に例示するコンベアベルト１５であることが好ましく、ドラム形状であることも可能である。また、この搬送手段１５に、極細繊維ウエブと反対側に吸引装置を備えることにより、極細繊維ウエブを堆積し易くすることも好ましい。
The conveying means 15 receives a
本発明の極細繊維不織布の製造方法によれば、メルトブロー法によりノズルから吐出したメルトブロー繊維の繊維流の中に、静電紡糸法により形成した静電紡糸繊維を混入して極細繊維ウエブを形成するため、従来技術と比較して少ないエネルギーによって極細繊維不織布を形成することができる。すなわち、メルトブロー法も静電紡糸法も樹脂原料から直接紡糸によって繊維を形成すると同時に異なる繊維を混合して極細繊維ウエブに形成することができるので、繊維を分散させたり異なる繊維ウエブを積層するなどの工程を省略することが可能であり、その分エネルギーコストを削減できるという利点がある。また、直接紡糸によって繊維を形成するので、繊維を分散させるための油剤などが不要であり、その分クリーンな素材となり、衛生材料としても好適である。また、極細繊維を抄紙して得られる湿式不織布と比較して、嵩高な極細繊維不織布を形成できるという利点があり、得られる極細繊維不織布は空気抵抗が極めて少なくなり圧力損失が少なく、エアフィルタ用濾材として好適である。また、メルトブロー法及び静電紡糸法に用いる樹脂原料を自由に選択することができ、繊維の種類や繊維径も自由に設計できるので、様々な要求に応じた機能を付加した製品とすることができる。 According to the method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention, an electrospun fiber formed by an electrostatic spinning method is mixed into a fiber stream of meltblown fiber discharged from a nozzle by a meltblowing method to form an ultrafine fiber web. Therefore, an ultrafine fiber nonwoven fabric can be formed with less energy compared to the prior art. That is, both the melt-blowing method and the electrospinning method can form fibers by spinning directly from a resin raw material, and at the same time, different fibers can be mixed to form an ultrafine fiber web, so that the fibers are dispersed or different fiber webs are laminated, etc. This step can be omitted, and the energy cost can be reduced accordingly. Further, since the fiber is formed by direct spinning, an oil agent or the like for dispersing the fiber is unnecessary, so that the material becomes a clean material and is suitable as a sanitary material. In addition, there is an advantage that a bulky ultrafine fiber nonwoven fabric can be formed compared to a wet nonwoven fabric obtained by papermaking ultrafine fibers. The resulting ultrafine fiber nonwoven fabric has extremely low air resistance and low pressure loss, and is used for air filters. Suitable as a filter medium. In addition, the resin raw material used for the melt-blowing method and the electrospinning method can be freely selected, and the type of fiber and the fiber diameter can also be freely designed, so that the product according to various requirements can be added. it can.
以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but these are only suitable examples for facilitating the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the contents of these examples.
（極細繊維不織布の濾過性能評価方法）
防じんマスク国家検定法（平成１２年９月１１日労働省告示第８８号）に規定された試験方法において、風速５．３ｃｍ／秒の条件下で、ＤＯＰ（Ｄｉｏｃｔｙｌ ｐｈｔｈａｌａｔｅ）０．１５〜０．２５μｍ粒子に対する初期粒子捕集効率（％）および初期圧力損失（Ｐａ）を求める。また、ＤＯＰ粒子を２００ｍｇまで負荷した時の圧力損失の変化を測定する。
なお、この試験方法による評価に際しては、成型マスクを治具に装着する替わりに平板状の試験片を治具に装着して、濾過面積１００ｃｍ２で、試験風速５．３ｃｍ／秒の条件下で評価するものとする。また、この試験方法に於いては、例えばＴＳＩ社製フィルターテスターＴｙｐｅ８１３０を用いることができる。
(Filtration performance evaluation method for ultrafine fiber nonwoven fabric)
DOP (Dioctyl phthalate) 0.15 to 0.25 μm under the condition of wind speed 5.3 cm / sec in the test method specified in the dust mask national test method (September 11, 2000, Ministry of Labor Notification No. 88) The initial particle collection efficiency (%) and initial pressure loss (Pa) for the particles are determined. Moreover, the change of the pressure loss when DOP particle | grains are loaded to 200 mg is measured.
In the evaluation by this test method, instead of mounting the molding mask on the jig, a flat test piece was mounted on the jig, under the conditions of a filtration area of 100 cm 2 and a test wind speed of 5.3 cm / sec. Shall be evaluated. In this test method, for example, a filter tester Type 8130 manufactured by TSI can be used.
（実施例１）
メルトブロー法に用いる熱可塑性樹脂として出光石油化学製のポリプロピレン樹脂Ｈ５００００を準備して、図２及び図３に示す製造装置を用いて、この熱可塑性樹脂をギアポンプ回転数４ｒｐｍでメルトブロー装置用ダイ１１に送り込み、この熱可塑性樹脂を溶融させ、次いで温度３２０℃でエア量２．０Ｎｍ３／ｍｉｎの加熱気流を吹出し口１１１から吹き出しながら、この熱可塑性樹脂をメルトブロー用ノズル１２から吐出させて、メルトブロー繊維の目付が６０ｇ／ｍ２となるように、メルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成させた。なお、メルトブロー用ノズル１２の先端と、搬送手段としてのコンベアベルト１５の表面との間の距離は３４０ｍｍに設定した。
その一方、静電紡糸用の紡糸溶液として、和光純薬製ポリビニルアルコール１０００Ｃ（完全けん化）の水溶液１５質量％を準備した。次いで、この紡糸溶液を、溶液供給手段１３の一部を構成するシリンジ１３ｃに注入して、このシリンジ１３ｃに合成樹脂からなるチューブ１３ｂを接続し、このチューブ１３ｂの先端部には内径０．３ｍｍで、長さ３０ｍｍの金属製の静電紡糸用ノズル１３ａを接続した。また、このチューブ１３ｂの中央部にはチューブ１３ｂ同士を接合する金属製の接続部材１３ｄを設け、この接続部材１３ｄに高電圧印加装置１４を接続した。そして、この静電紡糸用ノズル１３ａの先端が、メルトブロー用ノズル１２の中心線からの距離５０ｍｍ、及びメルトブロー装置用ダイ１１下面からの距離８５ｍｍの位置になるように設置した。
次いで、ポリビニルアルコールの水溶液を吐出量０．７ｇ／ｈｒで押し出しながら接続部材１３ｄに＋１６ｋＶを印加し、メルトブロー用ノズル１２によって形成されたメルトブロー繊維流１７と静電紡糸用ノズル装置１３内の紡糸溶液との間に電位差を生じさせた。これにより、紡糸溶液に対して電界を作用させて延伸して、静電紡糸繊維１８を形成すると同時に、メルトブロー繊維流１７の中に、静電紡糸繊維１８を混入することができた。このメルトブロー繊維と静電紡糸繊維とが混合して形成された混合繊維流１９は、吸引装置（図示しない）を設けたコンベアベルト１５の上に受け止められ、極細繊維ウエブ２０’として堆積すると共にコンベアベルト１５によって移動させ、極細繊維不織布２０を形成することができた。なお、前記メルトブロー繊維の繊維流１７の中心線の垂線に対して、静電紡糸繊維の繊維流１８の中心線のなす角度は０°であった。すなわち、前記メルトブロー繊維の繊維流１７の中心線と静電紡糸繊維の繊維流１８の中心線とは直交していた。
得られた極細繊維不織布２０の目付は約６０ｇ／ｍ２であり、静電紡糸法により形成された静電紡糸繊維の目付は、計算値で０．０６ｇ／ｍ２であった。
この極細繊維不織布の静電紡糸繊維混入側の表面の電子顕微鏡写真の中の一枚を図１に示す。これらの電子顕微鏡写真から、静電紡糸繊維とメルトブロー繊維とが混在しており、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維の割合は１４．５％、２〜２５μｍの極細繊維の割合が８５．０％であった。また、この超極細繊維の数平均繊維径は０．４μｍであり、この極細繊維の数平均繊維径は１１μｍであった。なお、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維の割合は１４．５％、４〜２０μｍの極細繊維の割合が８５．０％であった。繊維径分布のヒストグラムを図４に示す。このヒストグラムからも明らかなように、繊維径分布において、極細繊維のピークと超極細繊維のピークが形成されていた。
なお、この極細繊維不織布の静電紡糸繊維混入側と反対側の表面の電子顕微鏡写真によれば、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維の割合は１５．５％、２〜２５μｍの極細繊維の割合が８４．０％であった。また、この超極細繊維の数平均繊維径は０．４μｍであり、この極細繊維の数平均繊維径は１１μｍであった。また、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維の割合は１５．５％、４〜２０μｍの極細繊維の割合が８４．０％であった。繊維径分布のヒストグラムを図５に示す。このヒストグラムからも明らかなように、繊維径分布において、極細繊維のピークと超極細繊維のピークが形成されていた。
また、得られた極細繊維不織布について、ＴＳＩ社製フィルターテスターＴｙｐｅ８１３０により、濾過性能評価（初期性能測定）を行った結果、初期圧力損失が２３Ｐａであり、初期粒子捕集効率が７１．５％であった。
Example 1
A polypropylene resin H50000 manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. is prepared as a thermoplastic resin used in the melt-blowing method, and this thermoplastic resin is applied to the melt-blowing device die 11 at a gear pump rotational speed of 4 rpm using the manufacturing apparatus shown in FIGS. This thermoplastic resin is melted, and then the thermoplastic resin is discharged from the
On the other hand, 15% by mass of an aqueous solution of polyvinyl alcohol 1000C (completely saponified) manufactured by Wako Pure Chemical was prepared as a spinning solution for electrostatic spinning. Next, the spinning solution is injected into a
Next, +16 kV is applied to the connecting
The basis weight of the obtained ultrafine
FIG. 1 shows one of the electron micrographs of the surface of the ultrafine fiber nonwoven fabric on the electrospun fiber mixed side. From these electron micrographs, electrospun fibers and meltblown fibers are mixed, the ratio of ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.001 to 1 μm is 14.5%, and the ratio of ultrafine fibers of 2 to 25 μm is 85. 0.0%. Further, the number average fiber diameter of the ultrafine fibers was 0.4 μm, and the number average fiber diameter of the ultrafine fibers was 11 μm. The ratio of ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.01 to 0.7 μm was 14.5%, and the ratio of ultrafine fibers having 4 to 20 μm was 85.0%. A histogram of the fiber diameter distribution is shown in FIG. As is apparent from this histogram, the ultrafine fiber peak and the ultrafine fiber peak were formed in the fiber diameter distribution.
In addition, according to the electron micrograph of the surface opposite to the electrospun fiber mixed side of this ultrafine fiber nonwoven fabric, the ratio of the ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.001 to 1 μm is 15.5%, and the ultrafine fibers of 2 to 25 μm The fiber percentage was 84.0%. Further, the number average fiber diameter of the ultrafine fibers was 0.4 μm, and the number average fiber diameter of the ultrafine fibers was 11 μm. In addition, the ratio of ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.01 to 0.7 μm was 15.5%, and the ratio of ultrafine fibers having a diameter of 4 to 20 μm was 84.0%. A histogram of the fiber diameter distribution is shown in FIG. As is apparent from this histogram, the ultrafine fiber peak and the ultrafine fiber peak were formed in the fiber diameter distribution.
Moreover, about the obtained ultrafine fiber nonwoven fabric, as a result of performing filtration performance evaluation (initial performance measurement) with the filter tester Type8130 made from TSI, initial pressure loss is 23 Pa and initial particle collection efficiency is 71.5%. there were.
（比較例１）
実施例１において、静電紡糸用の紡糸溶液を準備せずに、さらに静電紡糸用ノズル１３ａに電圧を印加しなかったこと以外は実施例１と同様にして比較例１の極細繊維不織布を形成した。
すなわち、メルトブロー法に用いる熱可塑性樹脂として出光石油化学製のポリプロピレン樹脂Ｈ５００００を準備して、図２及び図３に示す製造装置を用いて、この熱可塑性樹脂をギアポンプ回転数４ｒｐｍでメルトブロー装置用ダイ１１に送り込み、この熱可塑性樹脂を溶融させ、次いで温度３２０℃でエア量２．０Ｎｍ３／ｍｉｎの加熱気流を吹出し口１１１から吹き出しながら、この熱可塑性樹脂をメルトブロー用ノズル１２から吐出させて、繊維の目付が６０ｇ／ｍ２となるように、メルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成させた。なお、メルトブロー用ノズル１２の先端と、搬送手段としてのコンベアベルト１５の表面との間の距離は３４０ｍｍに設定した。
次いで、このメルトブロー繊維からなる繊維流１７は、吸引装置（図示しない）を設けたコンベアベルト１５の上に受け止められ、極細繊維ウエブ２０’として堆積すると共にコンベアベルト１５によって移動させ、極細繊維不織布２０を形成した。
得られた極細繊維不織布２０の目付は約６０ｇ／ｍ２であり、この極細繊維不織布の電子顕微鏡写真を複数枚撮影した結果、極細の繊維の平均繊維径が１１μｍであり、２〜２５μｍの極細の繊維の割合が１００％であった。繊維径分布のヒストグラムを図６に示す。また、反対側の面の繊維径分布のヒストグラムを図７に示す。
また、得られた極細繊維不織布について、ＴＳＩ社製フィルターテスターＴｙｐｅ８１３０により、濾過性能評価（初期性能測定）を行った結果、初期圧力損失が１９Ｐａであり、初期粒子捕集効率が３５．７％であった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, the ultrafine fiber nonwoven fabric of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that no spinning solution for electrospinning was prepared and no voltage was applied to the
That is, Idemitsu Petrochemical's polypropylene resin H50000 is prepared as a thermoplastic resin used in the melt-blowing method, and this thermoplastic resin is melted at a gear pump rotational speed of 4 rpm using a manufacturing apparatus shown in FIGS. 11, the thermoplastic resin is melted, and then the thermoplastic resin is discharged from the melt-blowing
Next, the
The basis weight of the obtained ultrafine
Moreover, about the obtained ultrafine fiber nonwoven fabric, as a result of performing filtration performance evaluation (initial performance measurement) with the filter tester Type8130 made from TSI, initial pressure loss is 19 Pa and initial particle collection efficiency is 35.7%. there were.
（比較例２）
図９に示す静電紡糸繊維積層装置３０を準備した。この静電紡糸繊維積層装置３０においては、静電紡糸繊維１８が回転する金属ドラム３１の上に堆積するように、金属ドラム３１が配置されている。
比較例１で得られたメルトブロー法による不織布を金属ドラム３１の表面に巻きつけた。
その一方、静電紡糸用の紡糸溶液として、和光純薬製ポリビニルアルコール１０００Ｃ（完全けん化）の水溶液１５質量％を準備した。次いで、この紡糸溶液を、溶液供給手段１３の一部を構成するシリンジ１３ｃに注入して、このシリンジ１３ｃに合成樹脂からなるチューブ１３ｂを接続し、このチューブ１３ｂの先端部には内径０．３ｍｍで、長さ３０ｍｍの金属製の静電紡糸用ノズル１３ａを接続した。また、このチューブ１３ｂの中央部にはチューブ１３ｂ同士を接合する金属製の接続部材１３ｄを設け、この接続部材１３ｄに高電圧印加装置１４を接続した。そして、この静電紡糸用ノズル１３ａの先端から金属ドラム３１の表面の距離を１００ｍｍに設定して、さらに金属ドラム３１をアースした。
次いで、ポリビニルアルコールの水溶液を吐出量０．７ｇ／ｈｒで押し出しながら接続部材１３ｄに＋１６ｋＶを印加し、これにより紡糸溶液に対して電界を作用させて延伸して、静電紡糸繊維１８を形成し、メルトブロー法による不織布の上に静電紡糸繊維１８を堆積して極細繊維不織布を形成した。
得られた極細繊維不織布の目付は約６０ｇ／ｍ２であり、静電紡糸繊維の目付は、計算値で０．０６ｇ／ｍ２であった。
この極細繊維不織布の静電紡糸繊維側の表面の電子顕微鏡写真の中の一枚を図８に示す。これらの電子顕微鏡写真から、メルトブロー繊維層の上に静電紡糸繊維層が積層されており、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維の割合は９４．５％、２〜２５μｍの極細繊維の割合が５．５％であった。また、この超極細繊維の数平均繊維径は０．４μｍであり、この極細繊維の数平均繊維径は１１μｍであった。なお、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維の割合は９４．５％、４〜２０μｍの極細繊維の割合が５．５％であった。繊維径分布のヒストグラムを図１０に示す。このヒストグラムからも明らかなように、繊維径分布において、超極細繊維のピークのみが形成されていた。
なお、この極細繊維不織布の静電紡糸繊維側と反対側の表面の電子顕微鏡写真によれば、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維の割合は０％、２〜２５μｍの極細繊維の割合が１００％であった。また、この極細繊維の数平均繊維径は１１μｍであった。また、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維の割合は０％、４〜２０μｍの極細繊維の割合が１００％であった。繊維径分布のヒストグラムを図１１に示す。このヒストグラムからも明らかなように、繊維径分布において、極細繊維のピークのみが形成されていた。
また、得られた極細繊維不織布について、ＴＳＩ社製フィルターテスターＴｙｐｅ８１３０により、静電紡糸繊維側を下流側とした濾過性能評価（初期性能測定）を行った結果、初期圧力損失が２５Ｐａであり、初期粒子捕集効率が７４．８％であった。
(Comparative Example 2)
An electrospun
The nonwoven fabric obtained by the melt blow method obtained in Comparative Example 1 was wound around the surface of the
On the other hand, 15% by mass of an aqueous solution of polyvinyl alcohol 1000C (completely saponified) manufactured by Wako Pure Chemical was prepared as a spinning solution for electrostatic spinning. Next, the spinning solution is injected into a
Next, +16 kV is applied to the connecting
Basis weight of the resultant ultrafine fiber nonwoven fabric is approximately 60 g / m 2, the basis weight of the electrospun fibers was 0.06 g / m 2 in calc.
One of the electron micrographs of the surface of the ultrafine fiber nonwoven fabric on the electrospun fiber side is shown in FIG. From these electron micrographs, an electrospun fiber layer is laminated on the meltblown fiber layer, and the proportion of ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.001 to 1 μm is 94.5%, and the ultrafine fibers of 2 to 25 μm The percentage was 5.5%. Further, the number average fiber diameter of the ultrafine fibers was 0.4 μm, and the number average fiber diameter of the ultrafine fibers was 11 μm. The ratio of ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.01 to 0.7 μm was 94.5%, and the ratio of ultrafine fibers having a diameter of 4 to 20 μm was 5.5%. A histogram of the fiber diameter distribution is shown in FIG. As is clear from this histogram, only the ultrafine fiber peak was formed in the fiber diameter distribution.
In addition, according to the electron micrograph of the surface opposite to the electrospun fiber side of this ultrafine fiber nonwoven fabric, the proportion of ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.001 to 1 μm is 0%, and the proportion of ultrafine fibers of 2 to 25 μm. Was 100%. The number average fiber diameter of the ultrafine fibers was 11 μm. Moreover, the ratio of the ultrafine fiber having a fiber diameter of 0.01 to 0.7 μm was 0%, and the ratio of the ultrafine fiber having a fiber diameter of 4 to 20 μm was 100%. A histogram of the fiber diameter distribution is shown in FIG. As is clear from this histogram, only the peak of ultrafine fibers was formed in the fiber diameter distribution.
Moreover, as a result of performing the filtration performance evaluation (initial performance measurement) which made the electrospun fiber side the downstream side with the filter tester Type 8130 manufactured by TSI for the obtained ultrafine fiber nonwoven fabric, the initial pressure loss was 25 Pa. The particle collection efficiency was 74.8%.
実施例１及び比較例１〜２の濾過性能評価（初期性能測定）結果を表１に示す。
表１
Table 1
また、実施例１及び比較例１〜２の濾過性能評価において、ＤＯＰ粒子を２００ｍｇまで、負荷したときの圧力損失の変化を図１２のグラフに示す。 Moreover, in the filtration performance evaluation of Example 1 and Comparative Examples 1-2, the change of the pressure loss when DOP particles are loaded up to 200 mg is shown in the graph of FIG.
実施例１及び比較例１〜２の結果から明らかなように、実施例１の極細繊維不織布では、静電紡糸法により形成された静電紡糸繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しているため、静電紡糸繊維とメルトブロー繊維とが積層している比較例２の不織布と初期性能（初期圧力損失及び初期粒子捕集効率）は同等でありながら、圧力損失の上昇は穏やかであり、濾過寿命に優れるという特性を有している。 As is apparent from the results of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, in the ultrafine fiber nonwoven fabric of Example 1, the electrospun fiber formed by the electrospinning method and the meltblown fiber formed by the meltblowing method are mixed. In addition, since the ultrafine fiber having a fiber diameter of 0.001 to 1 μm and the ultrafine fiber having a fiber diameter of 2 to 25 μm are mixed, the electrospun fiber and the melt blown fiber are laminated in Comparative Example 2 Although the initial performance (initial pressure loss and initial particle collection efficiency) is the same as that of the non-woven fabric, the increase in pressure loss is moderate and the filter life is excellent.
１０ 極細繊維不織布の製造装置
１１ 溶融手段、メルトブロー装置用ダイ
１２ 噴出手段、メルトブロー用ノズル
１３ 溶液供給手段、静電紡糸用ノズル装置
１３ａ 静電紡糸用ノズル
１３ｂ チューブ
１３ｃ シリンジ
１３ｄ 接続部材
１４ 電位形成手段、高電圧印加装置
１５ 搬送手段
１７ メルトブロー繊維、メルトブロー繊維の繊維流
１８ 静電紡糸繊維、静電紡糸繊維の繊維流
１９ メルトブロー繊維と静電紡糸繊維とが混在した繊維流
２０ 極細繊維不織布
２０’ 極細繊維ウエブ
３０ 極細繊維積層装置３０
３１ 金属ドラム
１１１ 吹出し口
DESCRIPTION OF
31
Claims (7)
前記溶融手段に設けられ、前記熱可塑性樹脂を吐出してメルトブロー繊維からなる繊維流を形成する噴出手段と、
紡糸溶液を前記繊維流に向かって供給する溶液供給手段と、
供給された前記紡糸溶液に電界を作用させて延伸し静電紡糸繊維を形成し、且つ前記静電紡糸繊維を前記繊維流に混入する電位差形成手段と、
前記メルトブロー繊維と前記静電紡糸繊維とが混在した繊維流を受け止め、その混在した繊維流に含まれるメルトブロー繊維と静電紡糸繊維とからなる極細繊維ウエブを堆積し、且つ移動させる搬送手段とを備えていることを特徴とする、極細繊維不織布の製造装置。 A melting means for melting the thermoplastic resin;
A jetting means provided in the melting means, for discharging the thermoplastic resin to form a fiber stream made of meltblown fibers;
Solution supply means for supplying a spinning solution toward the fiber stream;
An electric field applied to the supplied spinning solution to stretch and form an electrospun fiber, and a potential difference forming means for mixing the electrospun fiber into the fiber stream;
Conveying means for receiving a fiber flow in which the melt blown fiber and the electrospun fiber are mixed, and depositing and moving an ultrafine fiber web composed of the melt blown fiber and the electrospun fiber contained in the mixed fiber flow. An apparatus for producing an ultra-fine fiber nonwoven fabric, comprising:
Priority Applications (1)
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