TW202015781A - 紡黏不織布、及由紡黏不織布構成之空氣過濾器 - Google Patents
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Abstract
本發明係以提供為低壓力損失且高捕集性能而且加工性優異之紡黏不織布、及使用該紡黏不織布之空氣過濾器為目的,而提供一種紡黏不織布,其係以包含聚烯烴系樹脂的纖維所構成,且其平均單纖維直徑為6.5μm以上22.0μm以下,且含有0.1質量%以上5質量%以下的受阻胺系下述通式(1)所示的化合物而成之紡黏不織布;其中前述不織布的熔體流動速率(MFR)為32g/10分鐘以上850g/10分鐘以下,該不織布係經駐極體(electret)加工而成。
Description
本發明關於紡黏不織布。尤其關於:作為空氣過濾器使用時係低壓力損失且高捕集性能而且加工性優異之紡黏不織布、及由該紡黏不織布構成之空氣過濾器。
過去以來,為了去除氣體中的花粉、灰塵等是使用空氣過濾器,大多是使用纖維片作為濾材。對空氣過濾器所要求的性能係:能多多捕集微粉塵(高捕集性能)及氣體通過空氣過濾器內部時之阻力少(低壓力損失特性)。
空氣過濾器之捕集機制,主要是利用布朗擴散、遮擋、慣性衝撞等之物理作用者,故為了得到具有更高捕集性能的濾材,構成的纖維片為較細纖度者係較適宜的。另一方面,由於欲得到同等的捕集性能時,必須增加片內的纖維密度,換言之必須減小孔徑,故結果壓力損失變高。
反過來說,為了得到壓力損失低的濾材,只要構成的纖維片作成為較粗纖度即可,但片內的纖維間之空隙會變廣,故捕集性能會降低。
如此地,具有高捕集性能者與具有低壓力損失特性者為相反的關係,兼顧係非常困難的。因此,一般而言,對於重視高捕集性能的用途係採細纖度的纖維所構成之不織布片,對於重視低壓力損失特性的用途係採粗纖度的纖維所構成之不織布片般地,按照構成的纖維之纖度而對用途進行區分使
用。
此外,已知:藉由使纖維片帶電,並利用物理作用加上靜電作用,而提高捕集性能之技術。例如,有提案:駐極體(electret)纖維狀片之製造法,其係在接地電極上以使纖維狀片接觸之狀態,一邊使該接地電極與纖維片一起移動,一邊以非接觸型施加電極進行高壓施加,而予以連續地駐極體化(專利文獻1)。此係藉由在不織布內產生電子的注入、離子的移動、偶極的配向等,使其極化,將電荷賦予至纖維。
該專利文獻1之實施例中記載的纖維片係為藉由高壓施加而經駐極體化之熔噴不織布,一般而言,熔噴不織布般之細纖度片,其每單位體積所包含的纖維之總表面積係比粗纖度片大,可得到更大的帶電效果,故可進一步提高捕集性能,且可使用於更重視高捕集的用途。
另一方面,正嘗試:將此帶電技術應用於粗纖度片,而對本來的低壓力損失特性,賦予高捕集性能。
作為比較簡便地得到粗纖度的片之方法,有紡黏法,例如專利文獻2和3所揭示,使藉由紡黏法所得之不織布帶電的檢討,亦正在進行。
專利文獻1:日本特開昭61-289177號公報
專利文獻2:日本特開2008-150753號公報
專利文獻3:日本特開2009-275327號公報
然而,於如專利文獻1之熔噴不織布,雖然捕集效率高,但是強度差,有發生加工階段或製品階段的破損之問題。又,於專利文獻2和專利文獻3中揭示之紡黏不織布,由於實施例所用之纖維的單纖維纖度(平均單纖維直徑)在一般的範圍,故雖然作為空氣過濾器時之強度沒有問題,但是捕集性能不充分。
因此,本發明之目的在於提供:為低壓力損失且高捕集性能而且加工性優異之紡黏不織布、及使用該紡黏不織布之空氣過濾器。
對於習知技術之紡黏不織布,本發明者們嘗試了增加纖維量而進一步提高捕集性能,但單位面積重量會增加,故結果壓力損失增加了。因此,為了達成前述目的,本發明者們進一步反複檢討,結果發現:藉由將紡黏不織布的熔體流動速率設為特定之範圍內,且將構成紡黏不織布的纖維之平均單纖維直徑設為特定之範圍內,可得到一方面為低壓力損失且另一方面為高捕集效率之紡黏不織布。
即,本發明係以此等知識見解為基礎而完成者,若依照本發明,可提供以下發明。
本發明之紡黏不織布係:一種紡黏不織布,其係以包含聚烯烴系樹脂的纖維所構成,且其平均單纖維直徑為6.5μm以上22.0μm以下,且含有0.1質量%以上5質量%以下的受阻胺系化合物而成之紡黏不織布;其中前述不織布的熔體流動速率(MFR)為32g/10分鐘以上850g/10分鐘以下,該不
織布係經駐極體加工而成。
若依照本發明之紡黏的較佳態樣,受阻胺系化合物係下述通式(1)所示的化合物。
(此處,R1~R3係氫或碳原子數1~2的烷基,R4係氫或碳數1~6的烷基)。
若依照本發明之紡黏不織布的較佳態樣,前述紡黏不織布之單位面積重量為5g/m2以上60g/m2以下。
若依照本發明之紡黏不織布的較佳態樣,前述紡黏不織布之厚度為0.05mm以上1.0mm以下。
若依照本發明之紡黏不織布的較佳態樣,每單位面積重量的縱向之拉伸強度為0.3(N/5cm.)/(g/m2)以上。
若依照本發明之紡黏不織布的較佳態樣,結晶成核劑係被含有0.001質量%以上1.0質量%以下。
又,本發明之空氣過濾器用濾材係使用前述紡黏
不織布而成。
若依照本發明,可得到:為低壓力損失且高捕集性能而且加工性優異之紡黏不織布、及使用該紡黏不織布之空氣過濾器。
1‧‧‧樣品保持器
2‧‧‧粉塵收納箱
3‧‧‧流量計
4‧‧‧流量調整閥
5‧‧‧鼓風機
6‧‧‧粒子計數器
7‧‧‧切換旋塞
8‧‧‧壓力計
M‧‧‧測定樣品
圖1係顯示捕集效率及壓力損失的測定裝置之概略側面圖。
本發明之紡黏不織布係:一種紡黏不織布,其係以包含聚烯烴系樹脂的纖維所構成,且其平均單纖維直徑為6.5μm以上22.0μm以下,且含有0.1質量%以上5質量%以下的受阻胺系化合物(較佳為下述通式(1)所示的化合物)而成之紡黏不織布;其中前述紡黏不織布的熔體流動速率(MFR)為32g/10分鐘以上850g/10分鐘以下,前述紡黏不織布係經駐極體加工而成。
(此處,R1~R3係氫或碳原子數1~2的烷基,R4係氫或碳數1~6的烷基)。
以下,詳細說明其構成要素,惟本發明只要不超出其宗旨,則完全不受以下說明之範圍所限定。
本發明所用之構成紡黏不織布的纖維包含聚烯烴系樹脂。作為此聚烯烴系樹脂,可舉出聚丙烯系樹脂、聚乙烯系樹脂等。作為聚丙烯系樹脂,可舉出丙烯之均聚物或丙烯與各種α-烯烴之共聚物等,又,作為聚乙烯樹脂,可舉出乙烯之均聚物或乙烯與各種α-烯烴之共聚物等,而於此等材料之中,從特別發揮駐極體性能之點來看,較宜為以聚丙烯為主體者。又,於不損害聚合物的性質之範圍內,亦可共聚合其它成分。
作為本發明所用之聚烯烴系樹脂,可為2種以上的混合物,也可使用含有其它的聚烯烴樹脂、熱塑性彈性體等
之樹脂組成物。當然,亦可藉由以任意之比例摻合MFR不同的2種類以上之熱塑性樹脂,而調整MFR。
關於本發明所用之聚烯烴系樹脂,其MFR係採用依照ASTM D1238(A法)所測定之值。
還有,若依照該規格,可規定例如聚丙烯係在荷重:2.16kg、溫度:230℃下測定,聚乙烯係在荷重:2.16kg、溫度:190℃下測定。又,使用複數種類的樹脂時,係在各自的聚烯烴系樹脂之測定溫度中之最高溫度下進行測定。
前述聚烯烴系樹脂之MFR較佳為32g/10分鐘以上850g/10分鐘以下。MFR下限較佳為32g/10分鐘以上,更佳為60g/10分鐘以上,尤佳為80g/10分鐘以上,特佳為120g/10分鐘以上,最佳為155g/10分鐘以上。上限較佳為850g/10分鐘以下,更佳為600g/10分鐘以下,尤佳為400g/10分鐘以下。藉由在下限以上,將構成紡黏不織布的纖維紡絲時的纖維之細化現象係安定,即使為了提高生產性而以快速的紡絲速度進行延伸,也可安定紡絲。又,藉由使細化現象安定而抑制紗晃動,不易發生捕集成片狀時的不均。另外,藉由在上限以下,可以安定且快速的紡絲速度進行延伸,故可進行纖維的配向結晶化,成為具有高機械強度的纖維。
本發明所用之聚烯烴系樹脂的熔點較佳為80℃以上200℃以下,更佳為100℃以上180℃以下。藉由將熔點較佳設為80℃以上,更佳設為100℃以上,容易得到能耐得住實用的耐熱性。又,藉由將熔點較佳設為200℃以下,更佳設為180℃以下,容易冷卻從噴絲頭所吐出的紗條,抑制纖維彼此之
熔接而容易進行安定的紡絲。再者,此處所言的熔點,就是使用Perkin Elmer公司製示差掃描型熱量計DSC-2型,於升溫速度20℃/分鐘之條件下所測定的值。
又,於本發明所用之聚烯烴系樹脂中,在不損害本發明的效果之範圍內,亦可按照需要而添加通常使用的抗氧化劑、耐候安定劑、耐光安定劑、抗靜電劑、防霧劑、防黏連劑、滑劑、成核劑及顏料等之添加物、或其它的聚合物。
本發明之紡黏不織布係可添加熱安定劑、耐候劑及聚合抑制劑等之添加劑,從將不織布駐極體處理時,使帶電性、電荷保持性成為更良好之觀點來看,重要的是在前述纖維材料中含有受阻胺系化合物,較佳為通式(1)所示的化合物(受阻胺系化合物)。
重要的是受阻胺系化合物劑含有0.1~5質量%,下限較佳為0.2質量%以上,更佳為0.3質量%以上,特佳為含有0.5質量%以上。又,含量較佳為4質量%以下,更佳為3質量%以下,特佳為2.5質量%以下。
作為受阻胺系化合物,例如可舉出聚[(6-(1,1,3,3-四甲基丁基)胺基-1,3,5-三-2,4-二基)((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基)六亞甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基)](BASF日本(股)製,「Chimassorb」(註冊商標)944LD)、琥珀酸二甲基-1-(2-羥基乙基)-4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶聚縮合物(BASF日本(股)製,「Tinuvin」(註冊商標)622LD),及2-(3,5-二第三丁基-4-羥基苄基)-2-正丁基丙二酸雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)(BASF日本(股)製,「Tinuvin」(註冊商標)144)、二丁胺‧1,3,5-三‧N,N’-雙
(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-1,6-六亞甲基二胺‧N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁胺之聚縮合物(BASF日本(股)製,「Chimassorb」(註冊商標)2020FDL)等。其中,從駐極體處理紡黏不織布時的帶電性、電荷保持性之點來看,較佳為上述通式(1)所示的化合物(受阻胺系添加劑),具體而言較佳為聚[(6-(1,1,3,3-四甲基丁基)胺基-1,3,5-三-2,4-二基)((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基)六亞甲基((2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基)](BASF日本(股)製,「Chimassorb」(註冊商標)944LD)、二丁胺‧1,3,5-三‧N,N’-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基-1,6-六亞甲基二胺‧N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)丁胺之聚縮合物(BASF日本(股)製,「Chimassorb」(註冊商標)2020FDL)。
再者,具有下述通式(1)所示的結構之化合物等的受阻胺系化合物,係可使用1種,也可為複數種之混合物。
(此處,R1~R3係氫或碳原子數1~2的烷基,R4係氫或碳數1~6的烷基)。
藉由使該化合物存在於紡黏不織布中,可將因帶電而賦予的電荷更有效果地安定化,故將該紡黏不織布使用於空氣過濾器的濾材時,捕集性上升,可實現低壓力損失且具有高捕集性能之空氣過濾器。
構成本發明之紡黏不織布的纖維係除了上述通式(1)所示的化合物以外,還可含有結晶成核劑。
作為結晶成核劑,例如可舉出山梨糖醇系成核劑、諾尼醇(Nonitol)系成核劑、木糖醇系成核劑、磷酸系成核劑、三胺基苯衍生物成核劑及羧酸金屬鹽成核劑等。
於山梨糖醇系成核劑中,包含二亞苄基山梨糖醇(DBS)、單甲基二亞苄基山梨糖醇(例如,1,3:2,4-雙(對甲基亞苄基)山梨糖醇(p-MDBS))、二甲基二亞苄基山梨糖醇(例如,1,3:2,4-雙(3,4-二甲基亞苄基)山梨糖醇(3,4-DMDBS))等,可舉出「Millad」(註冊商標)3988(MILLIKEN日本(股)製)及「Gelall」(註冊商標)E-200(新日本理化(股)製)等。
於諾尼醇系成核劑中,例如包含1,2,3-三去氧-4,6:5,7-雙-[(4-丙基苯基)亞甲基]-諾尼醇等,可舉出「Millad」(註冊商標)NX8000(MILLIKEN日本(股)製)等。
於木糖醇系成核劑中,例如包含雙-1,3:2,4-(5’,6’,7’,8’-四氫-2-萘甲醛亞苄基)1-烯丙基木糖醇等。又,於磷酸系成核劑中,例如包含鋁-雙(4,4’,6,6’-四第三丁基-2,2’-亞甲基二苯基-磷酸酯)-氫氧化物等,可舉出「Adk Stab」(註冊商標)NA-11(ADEKA(股)製)或「Adk Stab」(註
冊商標)NA-21(ADEKA(股)製)等。
於三胺基苯衍生物成核劑中,例如包含1,3,5-參(2,2-二甲基丙醯胺)苯等,可舉出下述通式(2)所示的「Irgaclear」(註冊商標)XT386」(BASF日本(股)製)等。再者,於羧酸金屬鹽成核劑中,例如包含苯甲酸鈉或1,2-環己烷二羧酸鈣鹽等。
(通式(2)中,R1、R2及R3各自獨立地表示碳數1~20的烷基、碳數3~20的烯基、碳數5~12的環烷基、碳數5~9的環烯基或碳數6~10的芳基)。
構成不織布的纖維中之結晶成核劑之含量較佳為0.001質量%以上1.0質量%以下。結晶成核劑之含量為0.001質量%以上,較佳為0.005質量%以上時,可有效地提高塵埃捕集特性之效果。又,可抑制纖維間之熔接,增大通氣量。另一方面,結晶成核劑之含量為1.0質量%以下,較佳為0.5質量%以下時,紡絲性安定,在成本亦有優勢。
本發明之紡黏不織布係包含含有如上述的化合物之聚合物,但該聚合物係除了包含上述的化合物之外,還可包含抗氧化劑、光安定劑、熱安定劑等之樹脂材料中通常可含有
的安定劑。
本發明中之上述通式(1)所示的化合物及結晶成核劑之含量係如以下地求出。
此處所言之含量,例如可如以下地求出。以甲醇/氯仿混合溶液,索氏萃取不織布後,對於其萃取物,重複HPLC分離取得,對於各分離取得物,以IR測定、GC測定、GC/MS測定、MALDI-MS測定、1H-NMR測定及13C-NMR測定確認結構。合計該結晶成核劑所含有的分離取得物之質量,求出相對於不織布全體之比例,將此當作結晶成核劑之含量。又,對於上述通式(1)所示的化合物,亦同樣地合計此所含有的分離取得物之質量,求出相對於不織布全體之比例,當作該化合物之含量。
又,構成本發明之紡黏不織布的纖維,亦可使用複合型纖維。作為複合型纖維之複合形態,例如可舉出同心芯鞘型、偏心芯鞘型及海島型等之複合形態。單成分纖維或芯鞘型、海島型的複合成分型纖維等係沒有特別的限定,但複合成分型纖維之情況,於樹脂之選擇順序中,由於樹脂間的電阻之差異而有電荷洩漏之可能性,故較佳的態樣為單成分纖維。
另外,構成本發明所用之紡黏不織布的纖維,重要的是其平均單纖維直徑為6.5以上22.0μm以下。藉由將平均單纖維直徑較佳設為6.5μm以上,更佳設為7.5μm以上,尤佳設為8.4μm以上,可防止紡絲性之降低,可安定地生產品質良好的不織布。另一方面,藉由平均單纖維直徑較佳設為22.0μm
以下,更佳設為13.0μm以下,尤佳設為11.2μm以下,特佳設為10.0μm以下,而緻密性或均勻性高,耐得住實用的加工特性優異,使用該紡黏不織布作為空氣過濾器,可成為高捕集效率。
再者,構成本發明之紡黏不織布的纖維之剖面形狀,只要所得之紡黏不織布適合過濾器用途,則沒有特別的限定,但較佳的形態為圓形、中空圓形、橢圓形、扁平型、或X型、Y型等之異形型、多角型、多葉型等。非圓形的纖維之纖維直徑,係對於纖維剖面取得外接圓與內接圓,將各自的直徑之平均值當作纖維直徑求出。
重要的是本發明之紡黏不織布的MFR為32g/10分鐘以上850g/10分鐘以下。其為32g/10分鐘以上,較佳為60g/10分鐘以上,更佳為80g/10分鐘以上,特佳為120g/10分鐘以上,最佳為155g/10分鐘以上。藉此,可進行細化,成為捕集效率高的不織布。另一方面,藉由設為850g/10分鐘以下,較佳設為600g/10分鐘以下,更佳設為400g/10分鐘以下,紡絲時的纖維之細化現象係安定,即使為了提高生產性而以快速的紡絲速度進行延伸,也可安定紡絲。
本發明之紡黏不織布的MFR係採用依照ASTM D1238(A法)所測定之值。還有,依照該規格,例如聚丙烯係規定在荷重:2.16kg、溫度:230℃下測定,聚乙烯係規定在荷重:2.16kg、溫度:190℃下測定。又,於如後述之紡黏不織布與其它不織布積層之態樣中,構成的聚烯烴系樹脂與其它不
織布之樹脂不同等,使用複數種類的樹脂時,在構成紡黏不織布的聚烯烴系樹脂之測定溫度之中最高的溫度進行測定。
再者,重要的是本發明之紡黏不織布係帶電,由於成為帶電紡黏不織布,藉由靜電吸附效果,可維持著低壓力損失特性,得到高捕集性能。
此處,本發明中的壓力損失及捕集效率係用以下之測定方法或以得到同等結果之測定方法進行測定。即,從紡黏不織布的任意部分,採集5個15cm×15cm之測定用樣品,對於各自之樣品,以圖1中顯示概略的捕集性能測定裝置,測定捕集效率與壓力損失。
又,本發明之紡黏不織布之單位面積重量只要適合過濾器用途,則沒有特別的限定,但較佳為5g/m2以上,更佳為8g/m2以上,特佳為10g/m2以上。藉由成為如此,可提高不織布之強度或剛性。另外,較佳為60g/m2以下,更佳為50g/m2以下,特佳為40g/m2以下。藉由成為如此,可減低壓力損失,於成本方面亦可成為較佳的範圍。
再者,本發明之紡黏不織布亦可與其它片積層而成為積層纖維片。例如,較佳為將紡黏不織布與比其更高剛性的片積層,提高製品強力而使用,或與具有脫臭‧抗菌等機能性的片組合而使用。
本發明之紡黏不織布係每單位面積重量的縱向之拉伸強度較佳為0.3(N/5cm)/(g/m2)以上。藉由將每單位面積重量的縱向之拉伸強度設為0.3(N/5cm)/(g/m2)以上,較佳設為0.5(N/5cm)/(g/m2)以上,更佳設為1.0(N/5cm)/(g/m2)以上,特佳設為1.5(N/5cm)/(g/m2)以上,可在加工時不斷裂,
成為加工性優異者。每單位面積重量的縱向之拉伸強度係可藉由構成紡黏不織布層的纖維之紡絲速度或平均單纖維直徑、紡黏不織布之熱壓接條件(壓接率、溫度及線壓)等進行調整。再者,此處所言的縱向係不織布的長度方向。
又,關於上述拉伸強度之最高強力時的拉伸伸長率,較佳為15%以上,更佳為20%以上,尤佳為30%以上,由於在成型加工時等不斷裂而可加工,可成為加工性優異者。
本發明之紡黏不織布之厚度較佳為0.05~1.0mm。厚度較佳為0.05~1.0mm,更佳為0.08~0.8mm,尤佳為0.10~0.5mm。為了抑制作為空氣過濾器時摺疊形狀所造成的壓力損失之上升,厚度較佳為上述範圍。若厚度小於下限,則在處理高風量的空氣時,難以得到濾材的形狀保持性而不宜,若厚度超過上限,則作為空氣過濾器使用時收納性降低而不宜。
本發明之紡黏不織布係每單位面積重量的壓力損失較佳為0.10(Pa)/(g/m2)以上0.50(Pa)/(g/m2)以下。每單位面積重量的壓力損失下限較佳為0.10(Pa)/(g/m2),更佳為0.15(Pa)/(g/m2)以上,尤佳為0.20(Pa)/(g/m2)以上,上限較佳為0.50(Pa)/(g/m2)以下,更佳為0.45(Pa)/(g/m2)以下,尤佳為0.40(Pa)/(g/m2)以下。藉由設為下限以上,由於每單位面積重量所含有的纖維之條數多或總表面積變大,故在加工時不斷裂,可得到加工性優異的強度。又,藉由設為上限以下,每單位面積重量所含有的纖維之條數或總表面積變為適度,可具有低壓力損失。
接著,說明製造本發明之紡黏不織布之方法的一例。
本發明之紡黏不織布係首先將熔融的聚烯烴系樹脂從紡絲噴絲頭紡出長纖維,藉由噴射器(ejector),以壓縮空氣吸引延伸其後,在移動的網狀物(net)上捕集纖維而成為不織布。
作為紡絲噴絲頭或噴射器之形狀,可採用圓形或矩形等各種形狀。其中,從壓縮空氣的使用量比較少而能量成本優異,不易發生紗條彼此的熔接或摩擦,紗條之開纖亦容易來看,較宜使用矩形噴絲頭與矩形噴射器之組合。
於本發明中,在擠壓機中將聚烯烴系樹脂熔融,計量而供給至紡絲噴絲頭,紡出長纖維。將聚烯烴系樹脂熔融、紡絲時的紡絲溫度較佳為200℃以上270℃。紡絲溫度由於設為200℃以上,較佳設為210℃以上,更佳設為220℃以上,或者,設為270℃以下,較佳設為260℃以下,更佳設為250℃以下,而成為安定的熔融狀態,可得到優異的紡絲安定性。
所紡出的長纖維之紗條係接著被冷卻。作為將所紡出的紗條冷卻之方法,例如可採用強制地將冷風噴到紗條之方法,於紗條周圍的環境溫度下自然冷卻之方法,及調整紡絲噴絲頭與噴射器間的距離之方法等,或組合此等方法之方法。又,冷卻條件係可考慮紡絲噴絲頭之每單孔的吐出量、紡絲溫度及環境溫度等,適宜調整而採用。
接著,經冷卻固化的紗條係被從噴射器噴射出的壓縮空氣所牽引、延伸。紡絲速度較佳為3000m/分鐘以上6500m/分鐘以下。由於將紡絲速度設為3000m/分鐘以上
6500m/分鐘以下,較佳設為3500m/分鐘以上6500m/分鐘以下,更佳設為4000m/分鐘以上6500m/分鐘以下,而具有高的生產性,還有進行纖維的配向結晶化,可得到高強度的長纖維。通常若提高紡絲速度,則紡絲性變差,無法安定地生產紗條,但如前述藉由使用具有特定範圍的MFR之聚烯烴系樹脂,可安定地紡絲所意圖的聚烯烴纖維。
接著,在移動的網狀物上捕集所得之長纖維而不織纖維網化。於本發明中,對於不織纖維網(web),在網狀物上從其單面來抵接熱平坦輥而使其暫時接著者亦為較佳的態樣。藉由成為如此,可防止在網狀物上搬運中不織布層的表層捲起來或被吹走而質地變差,可改善從捕集紗條起到熱壓接為止的搬運性。
於本發明中,將所得之不織纖維網的交點,在熱接著前以熱平坦輥暫時接著者,係作為空氣過濾器用途的較佳態樣。
相對於所使用的聚烯烴系樹脂的熔點。熱暫時接著時的熱平坦輥之表面溫度設為-60~-25℃者係較佳的態樣。作為熱平坦輥之表面溫度下限,相對於聚烯烴系樹脂的熔點,設為-60℃以上,更佳為-55℃以上。藉由在下限以上,可在前述之熱接著時抑制過度的熱接著,可得到適合空氣過濾器用途之使用的強度與通氣性。又,作為熱平坦輥之表面溫度上限,較佳為相對於聚烯烴系樹脂的熔點,設為-25℃以下,更佳為-30℃以下。由於在上限以下,可抑制不織布表面薄膜化,得到適度的通氣性。再者,摻合2種以上的聚烯烴系樹脂時,觀測二個以上的熔點時,對於各自之聚烯烴系樹脂的熔點之中最低的
溫度,以成為上述範圍之方式調整。
作為將前述經熱暫時接著的不織纖維網予以熱接著之方法,可舉出:藉由上下一對的輥表面分別施有雕刻(凹凸部)的熱壓花輥、一方的輥表面為平坦(平滑)的輥與另一方的輥表面施有雕刻(凹凸部)的輥組合所成的熱壓花輥、及上下一對的平坦(平滑)輥組合所成的熱壓延輥等各種輥,而進行熱接著之方法;或藉由號角的超音波振動使其熱熔接之超音波接著等之方法。其中,從生產性優異,在部分的熱接著部賦予強度,且在非接著部能保持不織布才有的手感或肌膚觸感來看,較佳的態樣為使用上下一對的輥表面分別施有雕刻(凹凸部)的熱壓花輥、或一方的輥表面為平坦(平滑)的輥與另一方的輥表面施有雕刻(凹凸部)的輥組合所成的熱壓花輥。
作為熱壓花輥之表面材質,為了得到充分的熱壓接效果,且防止一方的壓花輥之雕刻(凹凸部)轉印到另一方的輥表面,較佳的態樣為使金屬製輥與金屬製輥成對。
如此的熱壓花輥所造成的壓花接著面積率較佳為3%以上30%以下。由於將接著面積設為3%以上,較佳設為5%以上,更佳設為8%以上,作為不織布可得到能供實用的強度。另一方面,由於將接著面積較佳設為30%以下,更佳設為25%以下,尤佳設為20%以下,尤其可確保適合空氣過濾器用途之使用的適度通氣性。使用超音波接著時,接著面積率較佳為亦同樣之範圍。
此處所言的接著面積,就是指接著部佔紡黏不織布全體之比例。具體而言,藉由一對具有凹凸的輥進行熱接著時,指上側輥的凸部與下側輥的凸部重疊而抵接於不織布層的
部分(接著部)佔紡黏不織布全體之比例。又,藉由具有凹凸的輥與平坦輥進行熱接著時,指具有凹凸的輥之凸部抵接於不織布層的部分(接著部)佔紡黏不織布全體之比例。又,進行超音波接著時,指藉由超音波加工所熱熔接的部分(接著部)佔紡黏不織布全體之比例。
作為熱壓花輥或超音波接著所造成的接著部之形狀,可使用圓形、橢圓形、正方形、長方形、平行四邊形、菱形、正六角形及正八角形等。又,接著部較佳為在紡黏不織布之長度方向(搬運方向)與寬度方向中,分別以一定的間隔均勻地存在。藉由成為如此,可減低紡黏不織布的強度之偏差。
相對於所使用的聚烯烴系樹脂的熔點,熱接著時的熱壓花輥之表面溫度為-50~-15℃者係較佳的態樣。相對於聚烯烴系樹脂的熔點,藉由將熱輥之表面溫度較佳設為-50℃以上,更佳設為-45℃以上,而使其適度地熱接著,可得到能供實用之強度的紡黏不織布。又,相對於聚烯烴系樹脂的熔點,將熱壓花輥之表面溫度較佳設為-15℃以下,更佳設為-20℃以下,可抑制過度的熱接著,得到作為紡黏不織布尤其適合空氣過濾器用途之使用的適度通氣性‧加工性。
再者,摻合2種以上的聚烯烴系樹脂時,觀測二個以上的熔點時,對於各自之聚烯烴系樹脂的熔點之中最低的溫度,以成為上述範圍之方式調整。
熱接著時的熱壓花輥之線壓較佳為10N/cm以上500N/cm以下。由於將輥之線壓較佳設為10N/cm以上,更佳設為50N/cm以上,尤佳設為100N/cm以上,特佳設為150N/cm,而使其適度地熱接著,可得到能供實用之強度的紡
黏不織布。另一方面,由於將熱壓花輥之線壓較佳設為500N/cm以下,更佳設為400N/cm以下,尤佳設為300N/cm以下,得到作為紡黏不織布尤其適合空氣過濾器用途之使用的適度通氣性‧加工性。
又,於本發明中,以調整紡黏不織布之厚度為目的,在藉由上述的熱壓花輥的熱接著之前及/或之後,可利用由上下一對的平坦輥所成之熱壓延輥,施予熱壓接。所謂上下一對的平坦輥,就是在輥之面不具有凹凸的金屬製輥或彈性輥,可使金屬製輥與金屬製輥成對,或使金屬製輥與彈性輥成對而使用。
另外,此處所謂的彈性輥,就是由比金屬製輥較具有彈性的材質所成之輥。作為彈性輥,可舉出紙、棉及芳香族聚醯胺紙等之所謂的紙輥,或由胺基甲酸酯系樹脂、環氧系樹脂、矽氧系樹脂、聚酯系樹脂及硬質橡膠及此等之混合物所成之樹脂製的輥等。
還有,於使經暫時接著的不織網與其它片積層的態樣進行熱接著之方法中,亦上述熱接著方法為較佳的態樣。
於製造經駐極體加工而成的紡黏不織布時,帶電方法係沒有特別的限定,但依照本發明者們的各種知識見解,特別適宜使用電暈帶電法,在將水賦予至不織布片後,藉由使其乾燥而帶電之方法(例如,日本特表平9-501604號公報、日本特開2002-249978號公報等中記載之方法)、熱駐極體法等。於電暈帶電法之情況,較佳為15kV/cm以上,更佳為20kV/cm以上的電場強度。又,帶電加工係在不織布之製造時可連續地進行,也可暫時捲取所製造的不織布,在另一步驟中
進行加工。
以下,藉由實施例,更詳細地說明本發明,惟下述實施例不是限定本發明之性質者,只要是依照本說明書中記載之宗旨進行設計變更者,則皆包含於本發明之技術範圍內。
關於測定方法,沒有特別的記載者係藉由前述之方法進行測定。
接著,以實施例為基礎,說明本發明之駐極體纖維片。本發明中的特性與性能係藉由以下之方法而得。
對於1樣品,測定3片的縱×橫=5cm×5cm的片之質量。將所得之值換算成每1m2之值,將小數點以下第1位予以四捨五入,算出片單位面積重量(g/m2)。
關於平均單纖維直徑,從片之任意處,採集10個3mm×3mm的測定樣品,以掃描型電子顯微鏡,將倍率調節至200~3000倍,從所採集的測定樣品,拍攝各1片的纖維表面照片,合計10片。對於照片之中可清晰地確認纖維直徑(單纖維直徑)的纖維,測定單纖維直徑,將平均值的小數點以下第2位予以四捨五入,當作平均單纖維直徑。
使用厚度計(TECLOCK公司製「TECLOCK」(註冊商標)SM-114),在寬度方向等間隔地測定10點的片之厚度,從其平均值將小數點以下第3位予以四捨五入,當作厚度。
在片之寬度方向5處,採集縱×橫=15cm×15cm的測定用樣品,對於各自之樣品,使用圖1所示之捕集效率測定裝置,測定捕集效率。於此圖1之捕集效率測定裝置中,在設置測定樣品M的樣品保持器1之上游側,連接粉塵收納箱2,在下游側連接流量計3、流量調整閥4及鼓風機5。又,在樣品保持器1,使用粒子計數器6,通過切換旋塞7,可分別測定測定樣品M之上游側的粉塵個數與下游側之粉塵個數。再者,樣品保持器1具備壓力計8,可讀取測定樣品M之上游與下游的靜壓差。
於捕集效率之測定時,以蒸餾水將聚苯乙烯0.309U 10%溶液(製造商:Nacalai Tesque(股))稀釋到200倍為止,填充於粉塵收納箱2中。接著,將測定樣品M設置於樣品保持器1,以過濾器通過速度成為6.5m/分鐘之方式,用流量調整閥4調整風量,使粉塵濃度在1萬個/(2.83×10-4m3)以上4萬個/(2.83×10-4m3)以下之範圍(2.83×10-4m3等於0.01ft3)之範圍內安定,以粒子計數器6(RION公司製,KC-01D)測定測定樣品M之上游的粉塵個數D及下游之粉塵個數d,每1個測定樣品測定3次,根據JIS K 0901(1991)「氣體中的粉塵試料捕集用過濾材之形狀、尺寸以及性能試驗方法」,使用下述之計算式,求出0.3μm以上0.5μm以下的粒子之捕集效率(%)。
將3個測定樣品之平均值當作最終的捕集效率。
‧捕集效率(%)=[1-(d/D)]×100
(惟,d表示下游的粉塵之3次測定總個數,D表示上游的粉塵之3次測定總個數)。
由於愈高捕集的不織布,下游粉塵個數愈少,故捕集效率之值愈高。又,壓力損失係以壓力計8讀取捕集效率測定時的測定樣品M之上游與下游的靜壓差而求得。將5個測定樣品之平均值當作最終的壓力損失。
還有,壓力損失為25Pa以下,且依照下述式所算出的捕集性能之指數的QF值為0.13Pa-1以上時,判定為合格。
‧QF值(Pa-1)=-ln(1-捕集效率(%)/100)/壓力損失(Pa)
縱向之拉伸強度係依據JIS L1913(2010年)之6.3.1,採用如以下所測定之值。
(A)從積層不織布中採集2片的寬度5cm×30cm之試驗片。
(B)以夾具間隔20cm,將試驗片設置於拉伸試驗機。
(C)以拉伸速度10cm/分鐘進行拉伸試驗,將樣品斷裂時的強度當作拉伸強度(N/5cm),將小數點以下第二位予以四捨五入而算出3點的平均值。將此處所得之拉伸強度除以上述(1)所測定之單位面積重量,算出每單位面積重量的不織布之拉伸強度。還有,於0.3(N/5cm)/(g/m2)以上時,當作有拉伸強度。
將上述(4)所測定之壓力損失除以上述(1)所測定之單位面積重量,算出每單位面積重量的不織布之壓力損失,將所得之
值的小數點以下第3位予以四捨五入。還有,每單位面積重量的不織布之壓力損失為0.10(Pa)/(g/m2)以上0.50(Pa)/(g/m2)以下時,判定為合格。
將上述(1)所測定之單位面積重量除以上述(3)所測定之厚度,算出片之密度。將所得之值的小數點以下第4位予以四捨五入,算出片之密度(g/cm3)。
將於MFR為200g/10分鐘的均聚物所成之聚丙烯樹脂中包含1質量%的化合物A所示的受阻胺系化合物「Chimassorb」(註冊商標)944LD(BASF日本(股)製)之聚烯烴系樹脂,以擠壓機熔融,從孔徑Φ為0.30mm、孔深度為2mm的矩形噴絲頭,在紡絲溫度為235℃、單孔吐出量為0.32g/分鐘下紡出紗條,冷卻固化後,以矩形噴射器,藉由噴射器之壓力為0.35MPa的壓縮空氣進行牽引、延伸,捕集在捕集網上。使用平坦輥,在120℃之溫度熱暫時接著所得之不織纖維網,將所得之經熱暫時接著的不織網,使用上下一對之熱壓花輥,在上輥使用金屬製且施有水珠圖案雕刻的接著面積率16%之壓花輥,在下輥使用以金屬製平坦輥而構成,以線壓為30N/cm、熱接著溫度為130℃之溫度,進行熱接著,得到單位面積重量為30g/m2的紡黏不織布。所得之紡黏不織布之平均單纖維直徑為10.1μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
對於該紡黏不織布,藉由一邊使它沿著供給純水
的水槽之水面行進,一邊使狹縫狀的吸引噴嘴抵接於其表面而吸引水,而使水滲透至纖維片全面,接著除水後,藉由在100℃之溫度下進行熱風乾燥,得到駐極體不織布。表1中顯示駐極體不織布之各測定值與算出值。
除了將MFR設為800g/10分鐘,將單孔吐出量設為0.21g/分鐘以外,與實施例1同樣地得到駐極體不織布。不織布之單位面積重量為30g/m2,平均單纖維直徑為7.2μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
除了將MFR設為155g/10分鐘,將單孔吐出量設為0.24g/分鐘以外,與實施例1同樣地得到駐極體不織布。不織布之單位面積重量為45g/m2,平均單纖維直徑為8.9μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
將於MFR為200g/10分鐘的均聚物所成之聚丙烯樹脂中包含1質量%的受阻胺系化合物A「Chimassorb」(註冊商標)944LD(BASF日本(股)製)與0.05質量%的化合物B所示的結晶成核劑「Irgaclear」(註冊商標)XT386(BASF日本(股)製)之聚烯烴系樹脂,以擠壓機熔融,從孔徑Φ為0.30mm、孔深度為2mm的矩形噴絲頭,在紡絲溫度為235℃、單孔吐出量為0.32g/分鐘下紡出紗條,冷卻固化後,以矩形噴射器,藉由噴射器之壓力為0.35MPa的壓縮空氣進行牽引、延伸,捕集在捕集網上。前述以外係與實施例1同樣,得到駐極體不織布。不織布之單位面積重量為30g/m2,平均單纖維直徑為9.8μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
將於MFR為200g/10分鐘的均聚物所成之聚丙烯樹脂中包含1質量%的化合物C所示的受阻胺系化合物「Chimassorb」(註冊商標)2020(BASF日本(股)製)之聚烯烴系樹脂,以擠壓機熔融,從孔徑Φ為0.30mm、孔深度為2mm的矩形噴絲頭,在紡絲溫度為235℃、單孔吐出量為0.32g/分鐘下紡出紗條,冷卻固化後,以矩形噴射器,藉由噴射器之壓力為0.35MPa的壓縮空氣進行牽引、延伸,捕集在捕集網上。使用平坦輥,在145℃之溫度熱暫時接著所得之不織纖維網,使用上下一對之熱壓花輥,在上輥使用金屬製且施有水珠圖案雕刻的接著面積率16%之壓花輥,在下輥使用以金屬製平坦輥而構成,以線壓為30N/cm、熱接著溫度為145℃之溫度進行熱接著,得到單位面積重量為60g/m2的紡黏不織布。平均單纖維直徑為11.8μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
前述以外係與實施例1同樣,得到駐極體不織布。表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
除了將MFR設為155g/10分鐘,將單孔吐出量設為0.37g/分鐘,將噴射器的壓力設為0.20MPa以外,與實施例5同樣地得到駐極體不織布。不織布之單位面積重量為20g/m2,平均單纖維直徑為11.8μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
與實施例2同樣地得到駐極體不織布。不織布之單位面積重量為10g/m2,平均單纖維直徑為6.6μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
除了將MFR設為39g/10分鐘,將單孔吐出量設為0.65g/分鐘以外,與實施例1同樣地得到駐極體不織布。不織布之單位面積重量為23g/m2,平均單纖維直徑為21.5μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
除了將化合物B所示的結晶成核劑「Irgaclear」(註冊商
標)XT386(BASF日本(股)製)之添加率設為0.005質量%以外,與實施例4同樣地得到駐極體不織布。不織布之單位面積重量為30g/m2,平均單纖維直徑為9.8μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
除了將化合物B所示的結晶成核劑「Irgaclear」(註冊商標)XT386(BASF日本(股)製)之添加率設為0.5質量%以外,與實施例4同樣地得到紡黏不織布。不織布之單位面積重量為30g/m2,平均單纖維直徑為10.1μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
除了將MFR設為60g/10分鐘,將單孔吐出量設為0.43g/分鐘、將噴射器的壓力設為0.15MPa以外,與實施例1同樣地得到駐極體不織布。不織布之單位面積重量為30g/m2,平均單纖維直徑為14.0μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示所得之駐極體不織布之各測定值與算出值。
除了使用平坦輥,在110℃之溫度熱暫時接著不織纖維網,將所得之經熱暫時接著的不織網,使用上下一對之熱壓花輥,在上輥使用金屬製且施有水珠圖案雕刻的接著面積率16%之壓花輥,在下輥使用以金屬製平坦輥而構成,以線壓為10N/cm、熱接著溫度為120℃之溫度,進行熱接著,得到不織布之單位面積重量為200g/m2的紡黏不織布以外,與實施例11同樣地得到駐極體不織布。所得之紡黏不織布之平均單纖維直徑為14.0μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
表1中顯示駐極體不織布之各測定值與算出值。
以擠壓機熔融MFR為800g/分鐘的均聚物所成之聚丙烯樹脂,從孔徑Φ為0.25mm的噴絲頭,在紡絲溫度為260℃、單孔吐出量為0.10g/分鐘下紡出。然後,於空氣溫度為290℃、空氣壓力為0.10MPa之條件下將空氣噴射至紗條,捕集在前述的熱熔接性不織布層上,形成熔噴不織布。不織布之單位面積重量為20g/m2,平均纖維徑平均單纖維直徑為4μm。
對於該不織布,進行駐極體化處理,得到駐極體不織布。表1中顯示駐極體不織布之各測定值與算出值。
所得之不織布雖然捕集效率非常優異,但拉伸強力差,壓力損失高,達不到空氣過濾器用途能使用之範圍。
除了將受阻胺系化合物A「Chimassorb」(註冊商標)944LD(BASF日本(股)製)之添加率設為1質量%以外,與實施例1同樣地得到紡黏不織布。不織布之單位面積重量為30g/m2,平均單纖維直徑為10.1μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
對於該不織布,進行駐極體化處理,得到駐極體不織布。表1中顯示駐極體不織布之各測定值與算出值。
所得之不織布係捕集效率低,達不到空氣過濾器用途能使用之範圍。
除了將MFR設為30g/10分鐘,將單孔吐出量設為0.70g/分鐘以外,與實施例1同樣地得到紡黏不織布。不織布之單位面積重量為30g/m2,平均單纖維直徑為22.5μm。關於紡絲性,在1小時之紡絲中沒看見斷線而良好。
對於該不織布,進行駐極體化處理,得到駐極體不織布。表1中顯示駐極體不織布之各測定值與算出值。
所得之不織布係捕集效率低,達不到空氣過濾器用途能使用之範圍。
係以包含聚烯烴系樹脂的纖維所構成,且其平均單纖維直徑為6.5μm以上22.0μm以下,且含有0.1質量%以上5質量%以下的受阻胺系化合物之不織布,而且前述不織布的熔體流動速率(MFR)為32g/10分鐘以上850g/10分鐘以下,且該不織布係經駐極體加工而成之實施例1~10之紡黏不織布,係:每單位面積重量的拉伸強力大,並且達成了高捕集性能。另一方面,比較例1由於單位面積重量高故而壓力損失變高,比較例2由於是熔噴不織布故而每單位面積重量的不織布拉伸強力低,比較例3由於受阻胺系化合物A之添加率低故而駐極體化不充分且捕集效率低。再者,比較例4係平均單纖維直徑粗,結果捕集效率低。
依照本發明,可得到壓力損失低、顯示高捕集性能之高性能紡黏,此紡黏不織布係可作為濾材,較宜使用於空氣過濾器,但其應用範圍係不限於此等。
Claims (9)
- 一種紡黏不織布,其係以包含聚烯烴系樹脂的纖維所構成,且其平均單纖維直徑為6.5μm以上22.0μm以下,且含有0.1質量%以上5質量%以下的受阻胺系化合物而成之紡黏不織布;其中該不織布的熔體流動速率(MFR)為32g/10分鐘以上850g/10分鐘以下,該不織布係經駐極體(electret)加工而成。
- 一種紡黏不織布,其係以包含聚烯烴系樹脂的纖維所構成,且其平均單纖維直徑為6.5μm以上13.0μm以下,且含有0.1質量%以上5質量%以下的下述通式(1)所示的化合物之不織布;其中該不織布的熔體流動速率(MFR)為80g/10分鐘以上850g/10分鐘以下,該不織布係經駐極體加工而成。
- 如請求項1至3中任一項之紡黏不織布,其中該不織布之單位面積重量為5g/m2以上60g/m2以下。
- 如請求項1至4中任一項之紡黏不織布,其中該不織布之厚度為0.05mm以上1.0mm以下。
- 如請求項1至5中任一項之紡黏不織布,其每單位面積重量的縱向之拉伸強度為0.3(N/5cm)/(g/m2)以上。
- 如請求項1至6中任一項之紡黏不織布,其每單位面積重量的壓力損失為0.10~0.50(Pa)/(g/m2)以下。
- 如請求項1至7中任一項之紡黏不織布,其中結晶成核劑係被含有0.001質量%以上1.0質量%以下於該不織布中。
- 一種空氣過濾器用濾材,其係使用如請求項1至8中任一項之不織布而成。
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