纖維無紡布、以及其制造方法和制造裝置的制作方法

專利名稱：纖維無紡布、以及其制造方法和制造裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及纖維無紡布、以及其制造方法和制造裝置。
背景技術：
就纖維無紡布而言，構成其的纖維的纖維直徑越小，則分離性能、液體保持功能、拂拭性能、隱蔽性能、柔軟性等各種性能越優異。因此，一直以來提出了許多制造具有小纖維直徑的纖維無紡布的方法。在纖維無紡布的制造方法中，有對包含溶劑的聚合物溶液進行紡絲的方法和對熔融聚合物進行紡絲的方法。在對聚合物溶液進行紡絲的方法中，減小纖維直徑的方法的例子有閃蒸紡絲法、靜電紡絲法等。通過對聚合物溶液進行紡絲的方法，可實現細纖維化，但是在紡絲后需要將纖維中所含的溶劑回收 處理的工序，工序變復雜。并且，無法完全去除溶劑，從而成為含有一定量溶劑的纖維。另一方面，在對熔融聚合物進行紡絲的方法中，減小纖維直徑的方法的例子有熔噴紡絲法、組合了熔噴紡絲法和靜電紡絲法的紡絲法等。對熔融聚合物進行紡絲的方法由于不需要將聚合物溶解于溶劑中，因而工序簡單，但是在所獲得的纖維的細度方面存在極限。另外，作為細纖維化的方法，有使用分割性纖維的方法，但需要用于分割纖維的工序。 作為對包含溶劑的聚合物溶液進行紡絲的例子，提出了如下方法將溶解于溶劑中的聚合物溶液運送至噴嘴，一邊將聚合物溶液從施加了高電壓的噴嘴噴出，一邊對噴嘴的下部噴射壓縮空氣，并對在噴嘴下部的接地的吸氣收集器上的聚合物溶液進行紡絲(參照專利文獻I)。另外專利文獻I中，作為制造纖維無紡布的方法，記載了閃蒸出絲法(閃蒸紡絲法)、靜電紡絲法(電紡絲)、熔噴紡絲法。進一步，專利文獻I中還記載了將熔噴紡絲法和靜電紡絲法有機地組合的方法。提出了使包含高分子物質的溶液通過帶電的噴嘴而噴射，使噴出的高分子物質以任一個極性帶電，從而進行細纖維化的方法(參照專利文獻2)。作為對熔融聚合物進行紡絲的例子，報告了如下方法使流體流作用于由包含二種以上的熱塑性樹脂成分的分割性復合纖維形成的無紡布而將分割性復合纖維分隔，從而進行細纖維化(參照專利文獻3)。另外，作為對熔融聚合物進行紡絲的例子，報告了在熔噴紡絲法中，同時進行熔噴和電壓施加，從而促進熔融樹脂的細化的技術(參照專利文獻4)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特表2005-520068號公報專利文獻2 :日本特開2002-201559號公報專利文獻3 :日本特開平8-273654號公報專利文獻4 :日本特開2007-262644號公報

發明內容
發明要解決的問題目前為止還沒有提供不含溶劑成分、除了構成纖維的樹脂以外的樹脂成分(粘接劑等)等雜質的極細纖維(纖維直徑0.5 以下)的無紡布。雖然無紡布的纖維越細，則例如其過濾器效率越提高，但如果含有溶劑成分、雜質，則存在有無法用作半導體領域等要求高水平的污染防止的領域中的(液體)過濾器的情況。因此本發明提供不包含溶劑成分、雜質的極細纖維的無紡布。另外，本發明提供通過對熔融聚合物進行紡絲的方法而制造極細纖維的無紡布的方法。即，不利用對聚合物溶液進行紡絲的方法而提供制造纖維直徑極其小的無紡布的方法。本發明進一步提供用于實施該方法的裝置。用于解決問題的方法本發明著眼于作為對熔融聚合物進行紡絲的方法之一的熔噴法而進行。如前所述，在熔噴法中，通過用高溫氣體將從紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂牽引而使纖維細化；但是已知其細化存在極限，只能細化到直徑約0.8 ym。因此，本發明人對實現纖維狀樹脂的更進一步的細化進行了研究。即本發明涉及以下內容。[I] 一種纖維無紡布，其為由熱塑性樹脂纖維形成的纖維無紡布，前述纖維的平均纖維直徑為0. 01、. 5 ilm的范圍，前述纖維無紡布的平均孔徑為0. Of 10. Oiim的范圍，且不包含溶劑成分。[2]根據[I]所述的纖維無紡布，其通過熔噴法對前述纖維進行熔融紡絲而成。[3]根據[I]或[2]所述的纖維無紡布，其具有前述纖維無紡布的纖維彼此發生自身熔接而得到的交織點。[4]根據[1] [3]中任一項所述的纖維無紡布，其中，前述纖維無紡布的空隙率為40%以上。[5]根據[1] [4]中任一項所述的纖維無紡布，其中，前述熱塑性樹脂為烯烴系熱塑性樹脂。[6]根據[5]所述的纖維無紡布，其中，前述烯烴系熱塑性樹脂為丙烯系聚合物。[7] 一種層疊體，其包含由一層以上的[I] [6]中任一項所述的纖維無紡布形成的層。[8]根據[7]所述的層疊體，其通過在由前述纖維無紡布形成的層的兩面層疊紡粘無紡布而成。[9] 一種過濾器，其包含前述[7]或[8]所述的層疊體。[10] 一種空氣過濾器，其包含前述[7]或[8]所述的層疊體。[11] 一種發泡成型用增強材料，其包含前述[7]或[8]所述的層疊體。[12] 一種纖維無紡布的制造方法，其包含如下步驟通過熔噴法將熔融后的熱塑性樹脂從紡絲噴頭與加熱氣體一同噴出，從而制成直徑1. Oym以下的纖維狀樹脂的步驟；對前述纖維狀樹脂施加高電壓的步驟；以及將前述施加了高電壓的纖維狀樹脂以網狀捕集的步驟。
[13]根據[12]所述的纖維無紡布的制造方法，其中，前述纖維無紡布的纖維的平均纖維直徑為0. oro. 5um的范圍。[14]根據[12]或[13]所述的纖維無紡布的制造方法，其進一步包含在前述施加高電壓的步驟之前或同時，對從前述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂照射熱射線的步驟。[15]根據[14]所述的纖維無紡布的制造方法，其中，前述熱射線為近紅外線。[16]根據[12] [15]中任一項所述的纖維無紡布的制造方法，其中，前述熱塑性樹脂為烯烴系熱塑性樹脂。[17] 一種纖維無紡布的制造方法，其包含如下步驟通過熔噴法將熔融后的熱塑性樹脂與從氣體噴嘴噴出的加熱氣體一同從紡絲噴頭噴出從而制成纖維狀樹脂的步驟、對前述纖維狀樹脂施加高電壓的步驟、以及將前述施加了高電壓的纖維狀樹脂以網狀捕集在收集器上的步驟，前述施加高電壓的步驟是在導電部件與前述收集器之間設置電位差的步驟，該導電部件設置于前述氣體噴嘴與前述收集器之間。[18] 一種纖維無紡布制造裝置，其具備將熱塑性樹脂熔融并運送的擠出機、將從前述擠出機運送來的熔融樹脂以纖維狀噴出的紡絲噴頭、對前述紡絲噴頭的下部噴射高溫氣體的氣體噴嘴、對從前述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂施加高電壓的電壓賦予設備、以及將前述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備，前述電壓賦予設備在從前述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂變為1. 0 y m以下之后對纖維狀樹脂施加高電壓。[19] 一種纖維無紡布制造裝置，其具備將熱塑性樹脂熔融并運送的擠出機、將從前述擠出機運送來的熔融樹脂以纖維狀噴出的紡絲噴頭、對前述紡絲噴頭的下部噴射高溫氣體的氣體噴嘴、對從前述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂施加高電壓的電壓賦予設備、以及將前述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備，前述電壓賦予設備具備設置于前述氣體噴嘴與將前述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備之間的導電部件。[20]根據[19]所述的纖維無紡布制造裝置，其中，前述電壓賦予設備在前述導電部件與將前述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備之間設置電位差，從而對纖維狀樹脂施加高電壓。[21]根據[19]或[20]所述的纖維無紡布制造裝置，其中，前述導電部件設置于前述氣體噴嘴與將前述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備之間、且距離前述氣體噴嘴表面IOmm以上的位置。[22]根據[19]或[20]所述的纖維無紡布制造裝置，其中，前述導電部件設置于前述氣體噴嘴與將前述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備之間、且距離前述氣體噴嘴表面10 20mm的位置。[23]根據[18] [22]所述的纖維無紡布制造裝置，其進一步具備對從前述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂照射熱射線的熱射線照射設備。發明效果本發明的纖維無紡布雖然不含溶劑成分、除了構成纖維的樹脂以外的樹脂成分等雜質，但是纖維直徑仍然極其小。而且本發明的纖維無紡布可通過改良以往的熔噴法而制造，因而可通過簡便的流程來制造。


圖1為本發明的纖維無紡布的電子顯微鏡照片。示出的是纖維彼此發生自身熔接而得到的交織點。圖2為本發明的極細纖維無紡布制造裝置的第一例子的概略圖。圖3為本發明的極細纖維無紡布制造裝置的第二例子的概略圖。圖4為本發明的極細纖維無紡布制造裝置的第三例子的概略圖。圖5為本發明的極細纖維無紡布制造裝置的第四例子的概略圖。
具體實施例方式1.纖維無紡布本發明的纖維無紡布的纖維由熱塑性樹脂形成，優選由非極性熱塑性樹脂形成，更優選由非極性烯烴系熱塑性樹脂形成，進一步優選由聚丙烯系樹脂形成。構成本發明的纖維無紡布的纖維的熱塑性樹脂可以是各種公知的熱塑性樹脂。這樣的熱塑性樹脂的具體例子包括乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯以及1-辛烯等a-烯烴的均聚物或共聚物。更具體而言可列舉出高壓法低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯(所謂的LLDPE)、高密度聚乙烯、聚丙烯(丙烯均聚物)、聚丙烯無規共聚物、聚1- 丁烯、聚4-甲基-1-戊烯、乙烯 丙烯無規共聚物、乙烯 1- 丁烯無規共聚物、丙烯 1- 丁烯無規共聚物等聚烯烴。熱塑性樹脂的其它具體例子可例示出聚酯(聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等)、聚酰胺(尼龍_6、尼龍-66、聚己二酰間苯二甲胺(polymetaxylene adipamide)等)、聚氯乙烯、聚酰亞胺、乙烯 乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚苯 乙烯、離子交聯聚合物(ionomer)或者它們的混合物等。這些熱塑性樹脂中，優選高壓法低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯、聚丙烯及聚丙烯無規共聚物等丙烯系聚合物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺
坐寸o前述熱塑性樹脂中優選丙烯系聚合物。這是因為，由丙烯系聚合物的纖維形成的無紡布的耐化學試劑性優異。優選的丙烯系聚合物的熔點(Tm)為155°C以上，優選處于157 165°C的范圍；可以為丙烯的均聚物，或者也可以為丙烯與極少量的I種或2種以上的a -烯烴的共聚物。進行共聚的a -烯烴優選為碳原子數2以上、優選21的I種或者2種以上，更具體而言可列舉出乙烯、1_ 丁烯、1-戍烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戍烯等。丙烯系聚合物特別優選丙烯均聚物。只要丙烯系聚合物可進行熔融紡絲，其熔體流動速率(MFR :ASTM D_1238、230°C、載荷2160g)就沒有特別限定，但通常為50(T3000g/10分鐘，優選處于100(T2500g/10分鐘的范圍。通過使用MFR處于上述范圍的丙烯系聚合物，從而可獲得紡絲性良好、且拉伸強度等機械強度良好的無紡布。本發明的纖維無紡布的主要特征在于1)無紡布纖維的平均纖維直徑小、2)無紡布所構成的孔的平均孔徑小、3)不包含溶劑成分。構成纖維無紡布的纖維的平均纖維直徑為0. oro. 5um,優選為0. 1^0. 3 ii m。通過以往的熔噴法而制造的纖維無紡布的平均纖維直徑的下限為約0. 8 u m，本發明的纖維無紡布的纖維以更細為特征。對于纖維無紡布的平均纖維直徑的測定，從纖維無紡布的電子顯微鏡照片(倍率1000倍)中選擇任意的1000根無紡布纖維，測定所選擇的纖維的直徑，求出其平均即可。纖維無紡布的孔的、按照單位面積重量10g/m2測定的平均孔徑為10. 0 y m以下，優選為3. Oym以下，更優選為2. 5 以下。另一方面，纖維無紡布的孔的、按照單位面積重量10g/m2測定的平均孔徑為0. 01 ii m以上，優選為0.1 ii m以上。平均孔徑不足0. 01 y m時，在將纖維無紡布用于過濾器的情況下，存在壓損(pressure loss)升高、流量降低的擔憂。另外，纖維無紡布的孔的、單層單位面積重量10g/m2時的最大孔徑優選為20 Pm以下，更優選為6. 0 y m以下，進一步優選為5. 0 y m以下；纖維無紡布的孔的、按照單位面積重量10g/m2測定的最小孔徑優選為0. 01 y m以上，更優選為0.1 y m以上。纖維無紡布的孔的直徑(平均孔徑、最大孔徑、最小孔徑)可通過泡點法(bubblepoint method)來測定。具體而言，使氟系非活性液體浸潰于纖維無紡布的試驗片中，并通過毛細管流動孔徑測定儀(capillary flow porometer)來測定孔徑即可。本發明的纖維無紡布的單位面積重量可根據用途適當確定，但是通常為f200g/m2，優選處于2 150g/m2的范圍。纖維無紡布的空隙率通常為40%以上，優選處于40、8%的范圍，更優選處于60、5%的范圍。在本發明的纖維無紡布進行了壓花加工的情況下，纖維無紡布的空隙率是指除了壓花點以外的部位的空隙率。另外，本發明的纖維無紡布中，具有40%以上的空隙率的部位所占的體積優選為90%以上，更優選在基本上全部的部位具有40%以上的空隙率。在將本發明的纖維無紡布用于過濾器的情況下，優選沒有進行壓花加工、或者在基本上全部的區域沒有進行壓花加工。這是因為，施加壓花加工時，作為過濾器而使流體通過時的壓力損耗升高，且過濾器流路長度變短，因而過濾性能降低。另一方面，在本發明的纖維無紡布與其它的無紡布層疊的情況下，該其它的無紡布可進行壓花加工。本發明的纖維無紡布的特征在于不包含溶劑成分。溶劑成分是指可溶解構成纖維的樹脂的有機溶劑成分。溶劑成分可設想為二甲基甲酰胺(DMF)等。不包含溶劑成分是指根據頂空氣相色譜法而為檢測極限以下。本發明的纖維無紡布的纖維具有纖維彼此發生自身熔接而得到的交織點。發生自身熔接而得到的交織點是指通過構成纖維的樹脂自身熔接而使纖維彼此結合所得的分支部位，與纖維彼此通過粘合劑樹脂進行粘接所得的交織點相區別。圖1為本發明的纖維無紡布的電子顯微鏡照片(2000倍)。圖1以箭頭指示的部分是發生自身熔接而得到的交織點。發生自身熔接而得到的交織點可在通過熔噴而進行的纖維樹脂的細化過程中形成。如前所述，本發明的纖維無紡布的纖維彼此具有通過自身熔接而得到的交織點，因而不需要用于將纖維彼此粘接的粘接成分。因此，本發明的纖維無紡布無需含有除了構成纖維的樹脂以外的樹脂成分，并且優選不含。本發明的纖維無紡布可用作單層無紡布，也可用作構成層疊體的至少一層的無紡布。構成層疊無紡布的其它層的例子包括以往的熔噴無紡布、紡粘無紡布、針刺無紡布以及水刺無紡布等其它的無紡布、機織物、針織物、紙等。本發明的纖維無紡布可用作例如氣體過濾器(空氣過濾器)以及液體過濾器等過濾器。如前所述，本發明的纖維無紡布I)不包含溶劑成分、2)不包含用于將纖維彼此粘接的粘接劑成分、而且3)不需要進行壓花加工，因而實質上不包含除了構成無紡布纖維的樹脂成分以外的雜質。因此，清潔性和過濾性能高，可適合用作高性能過濾器。另外本發明的纖維無紡布也可用于發泡成型用增強材料。發泡成型用增強材料是指，用于被覆由例如氨基甲酸酯等形成的發泡成型體的表面，從而保護發泡成型體的表面或者提高發泡成型體的剛性的增強材料。如前所述，本發明的纖維無紡布的纖維直徑小、液體保持性能等高。因此，通過在發泡成型用的模具內表面上配置包含本發明的纖維無紡布的發泡成型用增強材料并進行發泡成型，可防止氨基甲酸酯等發泡用樹脂滲出于成型體表面。發泡成型用增強材料中，可使用僅包含本發明的纖維無紡布的單層無紡布，但優選使用在本發明的纖維無紡布的單面或者兩面上層疊有紡粘無紡布的層疊體。通過層疊紡粘無紡布，例如與其它層的層疊變得容易。作為上述紡粘無紡布，纖維直徑為10 40 U m、優選為10 20 U m,單位面積重量為l(T50g/m2、優選為l(T20g/m2的紡粘無紡布是適合的。紡粘無紡布層的纖維直徑以及單位面積重量為上述范圍時，可防止發泡用樹脂的滲出，并且可實現發泡成型用增強材料的輕量化。另外，上述發泡成型用增強材料也可根據需要在紡粘無紡布上進一步具有增強層等。作為增強層，可使用各種公知的無紡布等。發泡成型用增強材料僅在單面具有增強層的情況下，發泡成型用增強材料可按照增強層相比于本發明的纖維無紡布成為發泡樹脂側的方式配置而使用。2.纖維無紡布的制造方法本發明的纖維無紡布的制造方法的特征在于，包含例如以下的步驟。I)通過熔噴法將熔融后的熱塑性樹脂從紡絲噴頭與加熱氣體一同噴出，從而制成纖維狀樹脂的步驟2)對前述纖維狀樹脂施加高電壓的步驟3)將前述施加了高電壓的纖維狀樹脂以網狀捕集的步驟本發明的極細纖維無紡布的制造方法不是將熱塑性樹脂的溶液用作紡絲原料，而是通過對熱塑性樹脂進行熔融紡絲來制造極細纖維無紡布。如前所述，所使用的熱塑性樹脂優選包含非極性熱塑性樹脂，更優選包含非極性烯烴系熱塑性樹脂，進一步優選包含聚丙烯系樹脂。本發明的纖維無紡布的制造方法的特征在于，通過熔噴將熔融熱塑性樹脂細化至一定的直徑之后，通過施加高電壓而利用電場進行進一步細化。這樣，其特征在于，分為利用熔噴的細化和利用電壓的細化這2個工序而進行。熔噴法是指制造纖維無紡布時的絨布(fleece)形成法之一。使熔融后的熱塑性樹脂從紡絲噴頭以纖維狀噴出時，可通過從兩側面向熔融狀態的噴出物吹送加熱壓縮氣體，并且伴隨加熱壓縮氣體，從而減小噴出物的直徑。具體而言，熔噴法是例如使用擠出機等將作為原料的熱塑性樹脂(例如，聚丙烯系樹脂)熔融。熔融樹脂被導入連接于擠出機的前端的紡絲噴頭，并從紡絲噴頭的紡絲噴嘴以纖維狀噴出。通過用高溫氣體(例如空氣)牽引所噴出的纖維狀的熔融樹脂而將纖維狀的熔融樹脂細化。
噴出的纖維狀熔融樹脂通過被高溫氣體牽引，從而被細化至通常為1. Oiim以下、優選為0. 8 y m以下的直徑。優選將纖維狀熔融樹脂細化至利用高溫氣體而得到的極限。利用高溫氣體而被細化的纖維直徑超過1. 0 y m的情況下，即使接下來進行高電壓施加步驟，也有時不會充分引起進一步細化。通過被高溫氣體牽引而細化了的纖維狀熔融樹脂通過施加高電壓而進一步被細化。即，通過電場的引力將纖維狀熔融樹脂拉向捕集側，從而細化。所施加的電壓沒有特別限制，可以是l 300kV。對纖維狀熔融樹脂的電壓施加可通過在導電部件與收集器之間設置電位差等來進行，該導電部件設置于噴出上述高溫氣體的氣體噴嘴和捕集纖維狀樹脂的收集器之間(例如參照圖3和圖4)。通過在熔噴后的上述位置施加電壓，可將纖維狀熔融樹脂充分地細化。一直以來，嘗試了通過靜電力將纖維狀熔融樹脂細化(電紡絲)，但是其細化的程度不充分。另外，如日本特開2007-262644號公報中記載的那樣，報告了 如果是極性樹脂(聚對苯二甲酸乙二醇酯)，則可在某種程度上通過靜電力將纖維狀熔融樹脂細化。可是，在非極性樹脂的情況下，通過靜電力將纖維狀熔融樹脂細化是非常困難的。與此相對，本發明人發現，即使是非極性樹脂，如果是預先進行了充分細化的纖維狀熔融樹脂，則也可通過靜電力而進一步進行細化。纖維狀熔融樹脂也可照射熱射線。通過照射熱射線，可將細化、流動性降低了的纖維狀樹脂再熔融。另外，通過照射熱射線，也可更加降低纖維狀熔融樹脂的熔融粘度。因此，即使將分子量大的熱塑性樹脂作為紡絲原料，也可獲得被充分細化了的纖維，可獲得高強度的纖維無紡布。熱射線是指波長0. 7 1000 y m的電磁波，特別是指波長0. 7 U nT2. 5 U m的近紅外線。熱射線的強度、照射量沒有特別限制，可將纖維狀熔融樹脂再熔融即可。例如可使用1V 200V(優選為1V 20V)的近紅外線燈或者近紅外線加熱器。電壓的施加和熱射線的照射的順序沒有特別限定，可同時進行。優選在照射熱射線后施加電壓。施加了電壓的纖維狀熔融樹脂被捕集于收集器上而堆積。其結果，可制造纖維無紡布。收集器的例子包括多孔帶或者多孔轉筒等。另外，收集器也可具有空氣捕集部，也可促進纖維的捕集。也可在預先設置于收集器上的所希望的基材上，以網狀捕集細化后的纖維。預先設置的基材的例子包括熔噴無紡布、紡粘無紡布、針刺無紡布以及水刺無紡布等其它的無紡布、機織物、針織物、紙等。由此，也可獲得高性能過濾器、抹布(wiper)等中使用的極細纖維無紡布層疊體。作為前述基材，包括熔噴無紡布、紡粘無紡布、針刺無紡布以及水刺無紡布等其它的無紡布、機織物、針織物、紙等。3.纖維無紡布的制造裝置本發明的纖維無紡布的制造裝置具備I)將熱塑性樹脂熔融并運送的擠出機，2)將從前述擠出機運送來的熔融樹脂以纖維狀噴出的紡絲噴頭，3)對前述紡絲噴頭的下部噴射高溫氣體的氣體噴嘴，
4)對從前述紡絲噴頭噴出的纖維狀熔融樹脂施加高電壓的電壓賦予設備，5)將前述纖維以網狀捕集的設備。擠出機沒有特別限定，可以是單螺桿擠出機，也可以是多螺桿擠出機。從加料斗投入的固體樹脂在壓縮部中進行熔融。紡絲噴頭配置于擠出機的前端。紡絲噴頭通常具備多個紡絲噴嘴，例如多個紡絲噴嘴以列狀排列。紡絲噴嘴的直徑優選為0.05、. 38mm。熔融樹脂通過擠出機而被運送至紡絲噴頭，導入紡絲噴嘴。從紡絲噴嘴的開口部噴出纖維狀的熔融樹脂。熔融樹脂的噴出壓力通常為0. 0r200kg/cm2的范圍，優選l(T30kg/cm2的范圍。由此提高噴出量，實現大量生產。氣體噴嘴在紡絲噴頭的下部、更具體而言在紡絲噴嘴的開口部附近噴射高溫氣體。噴射氣體可以是空氣。如圖2等所示，優選將氣體噴嘴設置于紡絲噴嘴的開口部的附近，并向剛從噴嘴開口噴出后的樹脂噴射聞溫氣體。噴射的氣體的速度(噴出風量)沒有特別限定，可以是r30Nmm3/分鐘/m。噴射的氣體的溫度因原料樹脂的種類而不同，但如果是聚丙烯，則通常為5°C 40(TC以下，優選為250°C 350°C的范圍。噴射的氣體的種類不受所希望的無紡布種類的限定，可使用壓縮空氣。電壓賦予設備對從紡絲噴頭噴出的纖維狀的熔融樹脂施加電壓。為了對纖維狀的熔融樹脂施加電壓，例如具有以下的方式。I)如圖2所示，在氣體`噴嘴23開口部與收集器50之間配置環狀導電部件31 (例如金屬板)，并在環狀導電部件31與氣體噴嘴23開口部之間設置電位差。此時，將氣體噴嘴23的開口部接地即可。2)如圖:T圖5所示，在氣體噴嘴23開口部與收集器50之間配置環狀導電部件31’(例如金屬板)，并在環狀導電部件31’與收集器50之間設置電位差。此時，將收集器50接地即可。如果使用圖2 圖5所示的電壓賦予設備，則可將施加高電壓的部件、接地的部件與其它的部件明顯區分，因而可容易地絕緣。進一步優選的是，如圖3 圖5所示，優選在環狀導電部件31’與收集器50之間設置電位差。施加的電壓優選IkVlOOkV的范圍，更優選I (Tl OOkV。電壓賦予設備按照距離紡絲噴頭的噴出口有一定間隔的方式進行配置。一定間隔是指，用于使從紡絲噴頭噴出的纖維狀熔融樹脂被高溫氣體牽引并被細化至某種程度的間隔。被細化至某種程度是指纖維狀熔融樹脂的直徑被細化至l.Oiim以下，優選被細化至0. 8 u m以下。對于電壓賦予設備的配置位置的設定，首先，在不賦予電壓的情況下從紡絲噴頭噴出纖維狀熔融樹脂，并測定纖維狀熔融樹脂的直徑的變化。基于測定結果，按照可對直徑被細化至1. 0 i! m以下的纖維狀熔融樹脂施加電壓的方式配置電壓賦予設備。通常，電壓賦予設備優選配置于距離氣體噴嘴表面IOmm以上的位置，更優選配置于距離氣體噴嘴表面10 20mm的位置。本發明的纖維無紡布的制造裝置優選進一步具備對從前述紡絲噴頭噴出的纖維狀熔融樹脂照射熱射線的熱射線照射設備。優選照射了熱射線的纖維發生再熔融而使流動性變高。熱射線照射設備為例如近紅外線。對纖維照射熱射線可以在對纖維施加電壓的同時進行(參照圖3)，也可以在對纖維施加電壓之前進行(圖4)。熱射線照射優選在電壓施加之前進行或者與電壓施加同時進行，更優選在電壓施加之前進行。以網狀捕集的設備(收集器)沒有特別限定，在例如多孔帶上捕集纖維即可。多孔帶的網眼寬度優選為5 200目。進一步也可在多孔帶的纖維捕集面的背側設置空氣捕集部，使捕集容易進行。從捕集的設備的捕集面直到紡絲噴嘴的噴嘴開口部的距離優選為:T55cm。在從噴嘴開口部到捕集面之間進行電壓的施加和根據需要的熱射線的照射。以下參照圖2 圖5，說明本發明的纖維無紡布的制造裝置及其制造方法的例子，但本發明并不限定于這些方式。圖2 圖5所示的裝置各自具有電壓賦予設備。圖疒圖4所示的纖維無紡布制造裝置具備擠出機10、紡絲噴頭20、電壓電源30或者30’、近紅外線燈40、以及多孔帶(收集器)50。圖5所示的纖維無紡布制造裝置具備擠出機10、紡絲噴頭20、電壓電源30’、溫度保持部70、以及多孔帶(收集器)50。向擠出機10的加料斗11中投入固體的熱塑性樹脂，在壓縮部12中進行熔融。熔融后的樹脂被運送至紡絲噴頭20，導入紡絲噴嘴21。熔融樹脂從紡絲噴嘴21的噴嘴開口以纖維狀噴出。另一方面，在紡絲噴嘴21的噴嘴開口的附近配置有空氣噴嘴(氣體噴嘴)23。從空氣噴嘴23噴出從空氣加熱裝置22供給的高溫空氣。所噴出的高溫空氣被吹向從紡絲噴嘴21的噴嘴開口噴出的樹脂60。接著，對以纖 維狀噴出的樹脂60施加電壓，并且也照射熱射線。對圖疒圖4所示的各個裝置進行說明。圖2所示的裝置在紡絲噴頭20與多孔帶50之間配置有環狀導電部件31。電壓電源30在環狀導電部件31與紡絲噴頭20之間設置高電位差。從紡絲噴嘴21的噴嘴開口噴出的樹脂60通過高溫空氣被細化后，通過環狀導電部件31的環內。因此，可對從紡絲噴嘴21的噴嘴開口轉移到環狀導電部件31的樹脂纖維施加電壓。由此，通過高溫空氣被細化的纖維狀樹脂的直徑進一步變小。接著，用近紅外線燈40對通過了環狀導電部件31的環內的樹脂纖維照射紅外線。由此，纖維狀樹脂發生再熔融從而可使纖維直徑進一步變小。另一方面，在圖3所示的裝置中，也在紡絲噴頭20與多孔帶50之間配置有環狀導電部件31’。電壓電源30’在環狀導電部件31’與多孔帶50之間設置高電位差。從紡絲噴嘴21的噴嘴開口噴出的樹脂60通過高溫空氣被細化后，通過環狀導電部件31’的內部，被捕集于多孔帶50。因此，電壓被施加于從環狀導電部件31’轉移到多孔帶50的樹脂纖維。由此，通過高溫空氣被細化的纖維狀樹脂的直徑進一步變小。進一步，對于從環狀導電部件31’轉移到多孔帶50的樹脂纖維，施加電壓的同時也用紅外線燈40照射熱射線。通過同時進行熱射線的照射和電壓的施加，可使纖維直徑更有效地變小。另外，圖4所示的裝置也與圖3所示的裝置同樣地，在紡絲噴頭21與多孔帶50之間配置有環狀導電部件31’。電壓電源30’在環狀導電部件31’與多孔帶50之間設置高電位差。對于從紡絲噴嘴21的噴嘴開口噴出的樹脂60，首先，用近紅外線燈40照射紅外線。照射了紅外線的纖維通過高溫空氣被細化后，通過環狀部件31’的內部，被捕集于多孔帶50。因此，電壓被施加于從環狀部件31’轉移到多孔帶50的樹脂纖維。由此，通過高溫空氣被細化的纖維狀樹脂的直徑進一步變小，但是由于通過近紅外線燈40的紅外線而使纖維發生了熔融，因而纖維直徑更加有效地變小。在圖2 圖4所示的裝置中，進行了電壓施加以及熱射線照射的纖維被捕集于多孔帶50。多孔帶50通過滾軸而進行了運送。在多孔帶50的捕集面的背側設置空氣捕集部，使纖維的捕集容易進行。由此，可在多孔帶50上制造極細纖維無紡布。圖5所示的裝置與圖3所示的裝置同樣地，在紡絲噴頭21與多孔帶50之間配置有環狀導電部件31’。電壓電源30’在環狀導電部件31’與多孔帶50之間設置高電位差。圖5所示的裝置不具備近紅外線燈40，但是具有溫度保持部70。溫度保持部70是按照所噴出的樹脂60的溫度不降低的方式抑制熱的擴散的部件，例如是由導熱性低的材質形成的中空筒。從紡絲噴嘴21的噴嘴開口噴出的樹脂60通過高溫空氣被細化后，通過環狀部件31’的內部，被捕集于多孔帶50。因此，電壓被施加于從環狀部件31’轉移到多孔帶50的樹脂纖維。由此，通過高溫空氣被細化的纖維狀樹脂的直徑進一步變小，但是由于通過溫度保持部70而維持樹脂的溫度，因而纖維直徑更加有效地變小。實施例以下，基于實 施例來進一步具體說明本發明，但本發明不受限于這些實施例。實施例和比較例中的物性值等通過以下方法進行測定。(I)纖維無紡布的纖維的平均纖維直徑(μπι)使用電子顯微鏡(日立制作所制S-3500N)，拍攝倍率1000倍的纖維無紡布的照片。構成纖維無紡布的纖維中，選擇任意的纖維100根，測定所選擇的纖維的寬度(直徑)。將測定結果的平均作為平均纖維直徑。(2)纖維無紡布的最大孔徑(μ m)、最小孔徑(μ m)以及平均孔徑(μ m)在JIS Z8703(試驗場所的標準狀態)中規定的溫度20±2°C、濕度65±2%的恒溫室內，將從所獲得的極細纖維無紡布選取的試驗片浸潰于氟系非活性液體(3M公司制商品名Fluorinert),測定使用Porous materials, Inc公司制的毛細管流動孔徑測定儀(Capillary Flow Porometer) “型號CFP_1200AE”測定的最大孔徑(ym)、最小孔徑(μ m)以及平均孔徑(μ m)(表中，表示為“最大孔徑”、“最小孔徑”以及“平均孔徑”)。(3)單位面積重量(g/m2)選取3個縱向50cmX橫向50cm的試樣,分別測定各試樣的重量,將所獲得的值的平均值換算為每單位面積，將小數點以后第一位進行四舍五入。(4)空隙率(%)對于所獲得的纖維無紡布的任意部位，依照JIS1096，使用厚度測定器，將由在10秒、0. 7kPa下測量厚度所得的結果和單位面積重量以及無紡布中使用的原料密度，利用下述計算式求出的數值的小數點以后第I位進行四舍五入，求出空隙率。但是，在所獲得的無紡布為層疊體的情況下(實施例1、2、5和比較例f 5)，測定去除紡粘無紡布后獲得的單層無紡布。
空隙率(%) = [1-(單位面積重量/厚度/密度)]X 100(5)溶劑成分在JIS K0114 2000中記載的公知的氣相色譜法(頂空法)中，向樣品瓶中放入從所獲得的纖維無紡布選取的試驗片，加熱至160°C并分析樣品瓶中的氣體，測定揮發出的DMF的量。(6)捕集性能(%)、壓力損耗(Pa)、QF值(Pa—1)粉塵的捕集性能通過以下的方法測定。從纖維無紡布(層疊體)的任意的部分選取3個15cmX 15cm的樣品,對于各個樣品,用捕集性能測定裝置(東京Dylec (株)公司制Model8130)測定捕集性能。在測定捕集效率時，用霧化器(atomizer)產生具有個數中位徑0. 07μπι的NaCl顆粒粉塵，接著將樣品設置于支架上，按照過濾器通過速度為5. 3cm/sec的方式用流量調整閥來調整風量，使粉塵濃度穩定于15 20mg/m3的范圍。用激光式顆粒檢測器檢測樣品的上游的粉塵個數D2以及下游的粉塵個數D1，將利用下述計算式而求出的數值的小數點以后第2位進行四舍五入，求出捕集效率(%)。捕集效率(%)= [1_(D1/D2)] X100此處，Dl :下游的粉塵個數、D2 :上游的粉塵個數。另外，關于壓力損耗(Pa)，用壓力計讀取上述捕集性能測定時的樣品的上游與下游的靜壓差，將樣品的平均值的小數點以后第一位進行四舍五入而算出。進一步，對于QF值，使用通過上述的方法求出的捕集性能和壓力損耗的值并通過以下的式子算出，將小數點以后第三位進行四舍五入。QF值(P^Xlnd-[捕集性能(%)]/100)]/[壓力損耗(Pa)]使用圖4所示的無紡布制造裝置，制作出纖維無紡布。將丙烯均聚物(MFR :1500g/10分鐘)供給至模具，從設定溫度為300°C的模具，以每噴嘴單孔的噴出量為O. 03g/分鐘，與從噴嘴的兩側噴出的加熱空氣(230°C、120m/sec) —同噴出。模具的噴嘴的直徑為O. 2mmο使焦點距離30mm的近紅外線燈的焦點對準離氣體噴嘴表面的距離(參照圖4中的dl)為5mm的位置，以強度12V進行照射。進一步，在離氣體噴嘴表面的距離(參照圖4中的d2)為IOmm的位置，設置施加環從而施加20kV的電壓。從施加環的表面到收集器的距離(參照圖4中的d3)為100mm。離氣體噴嘴表面的距離(圖4中的d2)為IOmm的位置(施加環的配置位置)的熔融樹脂的直徑為O. 6 μ m。將進行了紡絲的樹脂纖維噴向設置于收集器上的紡粘無紡布(單位面積重量15g/m2、平均纖維直徑18 μ )，從而獲得了在紡粘無紡布上層疊有單位面積重量2g/m2、平均纖維直徑O. 3 μ m的纖維無紡布的無紡布層疊體。通過上述記載的方法測定所獲得的無紡布層疊體的物性。將結果示于表I。[實施例2]將施加環離氣體噴嘴表面的距離(圖4中的d2)設為20mm，除此以外，通過與實施例I相同的方法進行紡絲，獲得了在紡粘無紡布上層疊有單位面積重量2g/m2、平均纖維直徑O. 5 μ m的纖維無紡布的無紡布層疊體。離氣體噴嘴表面的距離(圖4中的d2)為20mm的位置(施加環的配置位置)的熔融樹脂的直徑為0.8 μ m。通過上述記載的方法測定所獲得的無紡布層疊體的物性。將結果示于表I。
[實施例3]除了未與紡粘無紡布進行層疊以外，通過與實施例1相同的方法進行紡絲，獲得了單位面積重量10g/m2、平均纖維直徑O. 3 μ m的纖維無紡布(單層)。通過上述記載的方法測定所獲得的纖維無紡布的物性。將結果示于表I。[實施例4]除了未與紡粘無紡布進行層疊以外，通過與實施例2相同的方法進行紡絲，獲得了單位面積重量10g/m2、平均纖維直徑O. 3 μ m的纖維無紡布(單層)。通過上述記載的方法測定所獲得的纖維無紡布的物性。將結果示于表I。[實施例5]除了未進行利用近紅外線燈的紅外照射以外，通過與實施例1相同的方法進行紡絲，獲得了在紡粘無紡布上層疊有單位面積重量2g/m2、平均纖維直徑O. 6 μ m的無紡布的無紡布層疊體。離氣體噴嘴表面的距離(圖4中的d2)為IOmm的位置(施加環的配置位置)的熔融樹脂的直徑為O. 9 μ m。通過上述記載的方法測定所獲得的無紡布層疊體的物性。將結果不于表I。表I
權利要求
1.一種纖維無紡布，其為由熱塑性樹脂纖維形成的纖維無紡布，所述纖維的平均纖維直徑為O. 01、. 5μπι的范圍，所述纖維無紡布的平均孔徑為O. O廣10. ομπι的范圍，且不包含溶劑成分。
2.根據權利要求1所述的纖維無紡布，其通過熔噴法對所述纖維進行熔融紡絲而成。
3.根據權利要求1或2所述的纖維無紡布，其具有所述纖維無紡布的纖維彼此發生自身熔接而得到的交織點。
4.根據權利要求廣3中任一項所述的纖維無紡布，其中，所述纖維無紡布的空隙率為40%以上。
5.根據權利要求Γ3中任一項所述的纖維無紡布，其中，所述熱塑性樹脂為烯烴系熱塑性樹脂。
6.根據權利要求5所述的纖維無紡布，其中，所述烯烴系熱塑性樹脂為丙烯系聚合物。
7.一種層疊體，其包含由一層以上的權利要求廣3中任一項所述的纖維無紡布形成的層。
8.根據權利要求7所述的層疊體，其通過在由所述纖維無紡布形成的層的兩面層疊紡粘無紡布而成。
9.一種過濾器，其包含權利要求7所述的層疊體。
10.一種空氣過濾器，其包含權利要求7所述的層疊體。
11.一種發泡成型用增強材料，其包含權利要求7或8所述的層疊體。
12.—種纖維無紡布的制造方法，其包含如下步驟 通過熔噴法將熔融后的熱塑性樹脂從紡絲噴頭與加熱氣體一同噴出，從而制成直徑1.O μ m以下的纖維狀樹脂的步驟； 對所述纖維狀樹脂施加高電壓的步驟； 將所述施加了高電壓的纖維狀樹脂以網狀捕集的步驟。
13.根據權利要求12所述的纖維無紡布的制造方法，其中，所述纖維無紡布的纖維的平均纖維直徑為O. 0Γ0. 5 μ m的范圍。
14.根據權利要求12所述的纖維無紡布的制造方法，其進一步包含在所述施加高電壓的步驟之前或同時，對從所述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂照射熱射線的步驟。
15.根據權利要求14所述的纖維無紡布的制造方法，其中，所述熱射線為近紅外線。
16.根據權利要求12所述的纖維無紡布的制造方法，其中，所述熱塑性樹脂為烯烴系熱塑性樹脂。
17.—種纖維無紡布的制造方法，其包含如下步驟 通過熔噴法將熔融后的熱塑性樹脂與從氣體噴嘴噴出的加熱氣體一同從紡絲噴頭噴出而制成纖維狀樹脂的步驟、 對所述纖維狀樹脂施加高電壓的步驟、 將所述施加了高電壓的纖維狀樹脂以網狀捕集在收集器上的步驟， 所述施加高電壓的步驟是在導電部件與所述收集器之間設置電位差的步驟，該導電部件設置于所述氣體噴嘴與所述收集器之間。
18.—種纖維無紡布制造裝置，其具備 將熱塑性樹脂熔融并運送的擠出機、將從所述擠出機運送來的熔融樹脂以纖維狀噴出的紡絲噴頭、 對所述紡絲噴頭的下部噴射高溫氣體的氣體噴嘴、 對從所述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂施加高電壓的電壓賦予設備、以及 將所述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備， 所述電壓賦予設備在從所述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂變為Ι.Ομπι以下之后對纖維狀樹脂施加高電壓。
19.一種纖維無紡布制造裝置，其具備 將熱塑性樹脂熔融并運送的擠出機、 將從所述擠出機運送來的熔融樹脂以纖維狀噴出的紡絲噴頭、 對所述紡絲噴頭的下部噴射高溫氣體的氣體噴嘴、 對從所述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂施加高電壓的電壓賦予設備、以及 將所述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備， 所述電壓賦予設備具備設置于所述氣體噴嘴與將所述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備之間的導電部件。
20.根據權利要求19所述的纖維無紡布制造裝置，其中，所述電壓賦予設備在所述導電部件與將所述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備之間設置電位差，從而對纖維狀樹脂施加高電壓。
21.根據權利要求19或20所述的纖維無紡布制造裝置，其中，所述導電部件設置于所述氣體噴嘴與將所述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備之間、且距離所述氣體噴嘴表面IOmm以上的位置。
22.根據權利要求19或20所述的纖維無紡布制造裝置，其中，所述導電部件設置于所述氣體噴嘴與將所述纖維狀樹脂以網狀捕集的設備之間、且距離所述氣體噴嘴表面10 20mm的位置。
23.根據權利要求18 22中任一項所述的纖維無紡布制造裝置，其進一步具備對從所述紡絲噴頭噴出的纖維狀樹脂照射熱射線的熱射線照射設備。
全文摘要
本發明提供通過對熔融聚合物進行紡絲的方法來制造纖維無紡布的方法。即，提供一種無紡布，其雖然是與對聚合物溶液進行紡絲的情況不同、實質上不含溶劑的纖維無紡布，但纖維直徑仍然極其小(直徑0.5μm以下)。本發明涉及一種纖維無紡布，其為由烯烴系熱塑性樹脂纖維形成的纖維無紡布，前述纖維的平均纖維直徑為0.01~0.5μm的范圍，前述纖維無紡布的平均孔徑為0.01~10.0μm的范圍，且不包含溶劑成分。
文檔編號D04H3/16GK103038407SQ201180037149
公開日2013年4月10日 申請日期2011年7月29日 優先權日2010年7月29日
發明者松原曉雄, 中村健一 申請人:三井化學株式會社