JP2002201560A - 極細繊維メルトブロー不織布用ポリプロピレン及びそれからなる不織布並びにエアフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性良く極細繊維メルトブロー不織布を製
造可能なポリプロピレン、及びそれを用いて得られるメ
ルトブロー不織布、並びに該不織布からなる粒子捕集率
の優れたエアフィルターを提供する。 【解決手段】 極細繊維メルトブロー不織布用ポリプロ
ピレンは、メルトフローレートが１２００ｇ／10分以
上、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下のもの
である。これを用いてメルトブロー法により得られる平
均繊維径２．０μｍ以下のメルトブロー不織布が提供さ
れる。また、該メルトブロー不織布に直流電圧を印加し
てエレクトレット化したのち、目付４０ｇ／ｍ^２におい
てＪＩＳ Ｂ９９０８に準拠して測定（測定風速５ｃｍ
／sec）される粒子捕集率および圧力損失が、それぞれ
９９．９７％以上、１２０Ｐａ以下であるエアフィルタ
ーが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極細繊維からなる
メルトブロー不織布が得られるポリプロピレン及びそれ
からなる不織布並びにエアフィルターに関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】近年、さまざまな用途に使用され
てきた不織布の製造方法には、フィラメントから作られ
る方法としてスパンボンド法とメルトブロー法がある。
繊維径が大きく強度を有するスパンボンド不織布に比べ
て、メルトブロー不織布は繊維径が細く、これによる比
表面積の大きさを利用したフィルターや、繊維間の間隙
が狭くなることによるバリアー性を活かした、使い捨て
おむつ等の防漏性部材に利用されている。メルトブロー
不織布では、これらの性能をさらに高めるため、構成繊
維の極細化が求められている。

【０００３】メルトブロー不織布の製造には、原料樹脂
として主にポリプロピレン系の樹脂が用いられる。原料
樹脂の紡糸性を改善するため、通常、高メルトフローレ
ート（ＭＦＲ）、例えば３００ｇ／10分以上のものが原
料として使用されているが、未だ繊維径のばらつきに問
題があり、生産性良く極細繊維を製造することには困難
をともなっていた。すなわち、極細繊維化を行うために
は、一般に樹脂温度およびエアー流量を大きくすると同
時に、吐出量を極端に落すことが必要になっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、生産
性良く極細繊維メルトブロー不織布を製造可能なポリプ
ロピレン、及びそれを用いて得られるメルトブロー不織
布、並びに該不織布からなる粒子捕集率の優れたエアフ
ィルターを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らは鋭意検討の結果、特定のＭＦＲと分子
量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を有するプロピレンを用いること
により、生産性良く極細繊維メルトブロー不織布が得ら
れることを見出し、本発明に至った。

【０００６】すなわち、本発明は、次の（１）〜（４）
のポリプロピレン、不織布並びにエアフィルターを提供
するものである。 （１）メルトフローレートが１２００ｇ／10分以上、か
つ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下である極細繊
維メルトブロー不織布用ポリプロピレン。

【０００７】（２）メルトフローレート２０ｇ／10分以
下のポリプロピレンをデグラデーションして得られる前
記（１）に記載の極細繊維メルトブロー不織布用ポリプ
ロピレン。

【０００８】（３）前記（１）または（２）に記載のポ
リプロピレンを用い、メルトブロー法により得られる平
均繊維径２．０μｍ以下のメルトブロー不織布。

【０００９】（４）直流電圧を印加してエレクトレット
化したのち、目付４０ｇ／ｍ^２においてＪＩＳ Ｂ９９
０８に準拠して測定（測定風速５ｃｍ／sec）される粒
子捕集率および圧力損失が、それぞれ９９．９７％以
上、１２０Ｐａ以下である前記（３）に記載のメルトブ
ロー不織布からなるエアフィルター。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る極細繊維メル
トブロー不織布用ポリプロピレン、及びそれを用いて得
られるメルトブロー不織布、並びに該不織布からなるエ
アフィルターについて具体的に説明する。本発明におい
て、極細繊維とは繊維径２．０μｍ以下のものを言う。

【００１１】本発明に係る極細繊維メルトブロー不織布
用ポリプロピレンは、メルトフローレート（ＭＦＲ）が
１２００ｇ／10分以上、好ましくは１２００〜３０００
ｇ／10分、より好ましくは１５００〜２５００ｇ／10
分、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下、好ま
しくは１．０〜２．３、より好ましくは１．０〜２．０
のものである。

【００１２】本発明において、ＭＦＲは、ＡＳＴＭ Ｄ
１２３８に準拠して荷重２．１６ｋｇ、温度２３０℃に
おいて測定したものである。また、本発明において、分
子量分布は重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍ
ｎ）で表し、その測定には、以下の条件によるゲルパー
ミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析で行っ
た。試料の調製 試料をo-ジクロロベンゼン中に加えて０．１％（ｗ／
ｗ）の溶液とし、１４０℃で完全に溶解させた。その溶
液を孔径０．４５μｍの焼結フィルターで濾過したもの
を分析用試料とした。 使用装置及び測定条件 装置 Ｗａｔｅｒｓ社製ＡＬＣ／ＧＰＣ １５０−Ｃ型 分離カラム 東ソー(株)製ＧＭＨＨＲ−Ｈ(Ｓ)−ＨＴ３０ｃｍ ×２ ＧＭＨ−ＨＴＬ３０ｃｍ ×２ 移動相 o-ジクロロベンゼン 検出器 示差屈折計 流速 １．０ｍｌ／min. カラム温度 １４０℃ 注入量 ５００μｌ

【００１３】本発明のポリプロピレンは、プロピレンの
単独重合体であってもよいし、プロピレンと他のα−オ
レフィンとのランダム共重合体であってもよい。共重合
体の場合、用いられる他のα−オレフィンとしては、炭
素原子数２〜２０のα−オレフィンが好ましく、α−オ
レフィン構造単位の含有量は、通常３０モル％以下、好
ましくは１０モル％以下である。

【００１４】α−オレフィンとして具体的には、エチレ
ン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、
1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセ
ン、1-オクタデセン、1-エイコセンなどの直鎖状α−オ
レフィン；3-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、
3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、4-メチル
-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル
-1-ペンテン、4-エチル-1-ヘキセン、3-エチル-1-ヘキ
センなどの分岐状α−オレフィンなどが挙げられる。こ
れらのなかでは、炭素原子数がエチレン、1-ブテンが好
ましく、特にエチレンが好ましい。このような直鎖状ま
たは分岐状のα−オレフィンは、１種単独でまたは２種
以上組合わせて用いることができる。

【００１５】本発明のポリプロピレンは、公知のチーグ
ラー型、あるいはメタロセン系のオレフィン重合触媒の
存在下、オレフィンを重合または共重合させることによ
り直接得てもよいが、ＭＦＲ２０ｇ／10分以下、さらに
はＭＦＲ１５ｇ／10分以下のポリプロピレンを、デグラ
デーションして得られるものが好ましい。このようなデ
グラデーションにより、ＭＦＲが大きくなるとともに、
分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が狭くなり、それを用いるこ
とにより極細繊維のメルトブロー不織布が生産性良く得
られるようになる。

【００１６】デグラデーションの方法としては、例え
ば、ラジカル発生剤の存在下に溶融混練する方法があ
り、これにより所定のＭＦＲと分子量分布を持ったポリ
プロヒレンを得ることかできる。

【００１７】ここで、用いることのできるラジカル発生
剤は、有機または無機のものであって、ラジカル重合の
開始剤として一般に用いられるパーオキシド、ハイドロ
パーオキシド、パーアシド等があげられる。有機過酸化
物は、液状、固体状又は無機充填物で固化された形のも
のがある。これらは、通常、有機過酸化物が実質的に分
解しない温度でポリプロピレンと混合される。

【００１８】具体例として、t-ブチルハイドロパーオキ
シド、クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオ
キシド類；ジクミルパーオキシド、2,5-ジメチル-ジ(t-
ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-
ブチルパーオキシ)へキシン-3等のジアルキルパーオキ
シド類；ラウロイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキ
シド等のジアシルパーオキシド類；t-ブチルパーオキシ
アセテート、t-ブチルパーオキシラウレート等のパーオ
キシエステル類；メチルエチルケトンパーオキシド、メ
チルイソブチルケトンパーオキシド等のケトンパーオキ
シド類を挙げることができる。

【００１９】ラジカル発生剤の添加量は、デグラデーシ
ョン前後のＭＦＲ及び分子量分布を考慮して適宜決定さ
れるが、通常、メルトフローレート１０ｇ／10分以下の
ポリプロピレン１００重量部に対し、０．０１〜１．０
０重量部、好ましくは０．０５〜０．５０重量部であ
る。

【００２０】デグラデーションは、例えば、ポリプロピ
レン及びラジカル発生剤を、ドライブレンドなどの方法
で所定の割合に混合し、溶融温度２００〜３００℃、好
ましくは２２０〜２８０℃で、押出機等を用いて溶融混
練することにより行われる。これによって本発明のポリ
プロピレンが得られる。

【００２１】本発明のポリプロピレンには、ラジカル発
生剤の他に、ポリプロピレン樹脂に配合可能な各種添加
剤、例えば酸化防止剤、耐候安定剤、アンチブロッキン
グ剤、スリップ剤、帯電防止剤、着色剤等を配合するこ
とができる。

【００２２】本発明のメルトブロー不織布は、上記のポ
リプロピレンを用いて、メルトブロー法により製造され
る。メルトブロー法は、溶融樹脂を多数のオリフィスか
ら、空気の二つの収束する高速加熱気流中に直接押出
し、溶融樹脂を牽引細化し、移動するスクリーン上に捕
集するプロセスである。この方法において、メルトブロ
ー不織布を構成する繊維の繊維径は、主として樹脂の溶
融温度（溶融粘度）、空気流量、樹脂の吐出量で決ま
る。従って、従来の方法で極細繊維を製造するために
は、溶融温度、空気流量を上げ、吐出量を下げる必要が
あり、条件によっては糸切れを起こしたり、それによる
いわゆるフライまたはショットが発生し、製品の外観を
悪化させる。

【００２３】本発明のポリプロピレンを用いて、メルト
ブロー法による不織布の製造を行えば、単孔吐出量０．
３ｇ／min以上、高速空気量５００Nm^３／hr／m以下で製
造したときに、平均繊維径２．０μｍ以下のメルトブロ
ーン繊維を得ることができる。

【００２４】また、本発明のポリプロピレンを用いて、
メルトブロー法による不織布の製造を行えば、樹脂温度
２８０℃で製造したときに、平均繊維径２．０μｍ以下
のメルトブローン繊維を得ることができる。

【００２５】これについては次の様に考えられる。本発
明のポリプロピレンは、メルトブロー不織布の製造に適
したＭＦＲを有すると同時に、極めて狭い分子量分布を
有するので、上記の様な製造条件で、平均繊維径２．０
μｍ以下の極細繊維を得る際に糸切れを起こしたり、そ
れによるフライ、ショットが見られず、生産性良く製造
することができる。

【００２６】本発明に係るメルトブロー不織布は、前記
の様な、メルトブロー法により製造されるものであり、
構成繊維の平均繊維径は、２．０μｍ以下、好ましくは
０．５〜１．９μｍ、さらに好ましくは０．８〜１．８
μｍのものであり、見掛け密度は、通常、０．０５〜
０．３０ｇ／ｃｍ^３、なかでも０．０７〜０．２０ｇ／
ｃｍ^３のものが、優れたフィルター性能を発揮できる点
で好ましい。また，必要に応じて、後工程で交絡処理を
行っても良い。交絡処理の方法としては、エンボスロー
ルを用いた熱エンボス加工、超音波による融着による交
絡、ホットエアースルーによる繊維の融着を用いた交絡
などを挙げることができる。

【００２７】このような本発明に係るメルトブロー不織
布は、極細繊維径を有しており、フィルターとして用い
た場合に、粒子捕集率に優れる。すなわち得られたメル
トブロー不織布に、直流電圧を印加してエレクトレット
化したのち、目付４０ｇ／ｍ^２においてＪＩＳ Ｂ９９
０８に準拠して下記の方法により測定される粒子捕集率
が、９９．９７％以上、その時の圧力損失が１２０Ｐａ
以下となる。

【００２８】粒子捕集率の測定は、図１に概略を示す装
置を用いて行った。まず、エアロゾル発生機（日本科学
工業(株)製）２１からＮａＣｌ粒子（粒径：０．３μ
ｍ）を、清浄用フィルター２２を通じて清浄空気を導入
したチャンバー２３内に供給した。該チャンバー内のＮ
ａＣｌの濃度が一定（２〜６×１０⁶個／ｃｍ³）になっ
た後、吸引装置２４によりチャンバー２３の底部に配置
したフィルター試料２５を介して矢印の方向に吸引し、
フィルター通過風速が一定速度（５ｃｍ／sec）となっ
た時のフィルター試料２５の上流２６および下流２７側
におけるＮａＣｌ粒子濃度Ｃ_INおよびＣ_OUTを、それぞ
れパーティクルカウンタ（リオン社製ＫＣ−０１Ｂ）２
８ａ、２８ｂによって測定し、下記式によって粒子捕集
率を求めた。２９は流速計、３０は流量調節バルブであ
る。 粒子捕集率（％）＝（１−Ｃ_OUT／Ｃ_IN）×１００

【００２９】また、圧力損失の測定方法は、粒子捕集率
の測定と同時に行った。フィルター試料２５の上流２６
および下流２７側に差圧計（山武ハネウェル社製ＫＤ１
４６）を取付けて、風速５ｃｍ／secの条件下で行っ
た。

【００３０】エレクトレット化は、メルトブロー不織布
に直流電圧を印加することによって行うことができる。
印加される直流電圧値は、使用する電極の形状、電極間
距離等、また、エレクトレット化不織布に要求される帯
電電荷量、処理速度等に応じて適宜選択される。例え
ば、電極間距離が８ｍｍの場合、少なくとも−５ｋV、
好ましくは−６〜−２０ｋVの直流電圧を不織布に印加
して行うことができる。

【００３１】直流電圧の印加は、いずれの方法にしたが
って行っても良く、特に制限されない。例えば、不織布
を、直流電圧を印加した一対の電極間に通して行う方
法、不織布の表面にコロナ放電やパルス状高電圧を加え
る方法、不織布の表裏両面を他の誘電体で保持し両面に
直流高電圧を加える方法などのいずれの方法によって行
っても良い。

【００３２】エアフィルターは、前記のメルトブロー不
織布を濾材として、通気面積を増やして捕集効率を上げ
るため、プリーツ状に加工されたり、圧力損失を下げる
ためハニカム状に加工したりしてフィルターユニットが
形成され、それらのユニットを組合わせて製作される。
本発明のエアフィルターは、前記のメルトブロー不織布
を濾材として用いているので、粒子捕集率に優れる。

【００３３】また、本発明によるメルトブロー不織布
は、防塵マスク、ワイパー、使い捨てキャップ、バッテ
リーセパレーター、紙おむつ、母乳パッド、マスク、液
体フィルター、油吸着材などにも好適に用いられる。

【００３４】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。なお、以下の実施例において用いた物性
等の測定方法、評価方法は、下記により行った。

【００３５】（１）平均繊維径 電子顕微鏡により倍率１０００倍で撮影した不織布試料
の拡大写真から、無作為に５０本の繊維を選び、それら
の繊維径をノギスを用いて測定し、その平均値を平均繊
維径とした。 （２）見掛け密度 ＪＩＳ Ｌ１９０６に準じて不織布試料の目付、厚さを
測定し、次式により、見掛け密度を算出した。 見掛け密度＝目付／厚さ

【００３６】（３）フライ及びショットの有無 メルトブロー成形時の糸切れにより生じた繊維の飛散状
態（フライ）及び繊維とはならずに粒状になって不織布
に混入した樹脂塊（ショット）の有無を目視で観察し、
それらが観察されなかったものを○、それらが観察され
たものを×で示した。

【００３７】（実施例１）ＭＦＲ１４ｇ／10分の未処理
ポリプロピレン１００重量部に対し、ジクミルパーオキ
シドを０．１８重量部添加して、２４０℃でデグラデー
ションを行い、ＭＦＲが１２００ｇ／10分、分子量分布
（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．３のポリプロピレンを得た。この
ポリプロピレンをもちいて樹脂温度２８０℃、単孔吐出
量０．３ｇ／min、空気流量４００Nm^３/hr/m、の条件
で、メルトブロー法による不織布製造を行い、目付４０
ｇ／ｍ^２のメルトブロー不織布を製造した。この不織布
の測定結果を、フィルター性能（粒子捕集率、圧力損
失）評価結果とともに、表１に示す。

【００３８】（実施例２）実施例１と同じ未処理ポリプ
ロピレンを用い、ジクミルパーオキシドを０．２３重量
部添加して、２６０℃でデグラデーションを行い、ＭＦ
Ｒが１５００ｇ／10分、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が
２．２のポリプロピレンを得た。このポリプロピレンを
もちいて樹脂温度２８０℃、単孔吐出量０．３ｇ／mi
n、空気流量４００Nm^３/hr/mの条件で、メルトブロー法
による不織布製造を行い、目付４０ｇ／ｍ^２のメルトブ
ロー不織布を製造した。この不織布の結果を表１に示
す。

【００３９】（実施例３）ＭＲＦ２ｇ／10分の未処理ポ
リプロピレンを用い、ジクミルパーオキシドを０．３５
重量部添加して、２４０℃でデグラデーションを行い、
ＭＦＲが２０００ｇ／10分、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）
が１．９のポリプロピレンを得た。このポリプロピレン
をもちいて実施例２と同様にしてメルトブロー不織布を
製造した。この不織布の結果を表１に示す。

【００４０】（比較例１）ＭＦＲ３００ｇ／10分の未処
理ポリプロピレン１００重量部に対し、ジクミルパーオ
キシドを０．１０重量部添加して、２４０℃でデグラデ
ーションを行い、ＭＦＲが９００ｇ／10分、分子量分布
（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．５のポリプロピレンを得た。この
ポリプロピレンをもちいて実施例２と同様にしてメルト
ブロー不織布を製造した。この不織布の結果を表１に示
す。

【００４１】（比較例２）メルトブロー不織布の成形を
３１０℃で行った以外は、比較例１と同様にしてメルト
ブロー不織布を製造した。この不織布の結果を表１に示
す。 （比較例３）メルトブロー不織布の成形を空気流量６０
０Nm^３/hr/mで行った以外は、比較例１と同様にしてメ
ルトブロー不織布を製造した。この不織布の結果を表１
に示す。

【００４２】（比較例４）ＭＦＲ１３００ｇ／10分、分
子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が４．５の未処理ポリプロピレ
ンを用いて、実施例２と同様にしてメルトブロー不織布
を製造した。この不織布の結果を表１に示す。 （比較例５）メルトブロー不織布の成形を、単孔吐出量
０．２ｇ／minで行った以外は、実施例１と同様にして
メルトブロー不織布を製造した。この不織布の結果を表
１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【発明の効果】本発明のポリプロピレンをメルトブロー
法による不織布の製造に用いれば、極細のメルトブロー
繊維が生産性良く製造でき、その繊維からなるメルトブ
ロー不織布は、粒子捕集率に優れたエアフィルターのほ
か、防塵マスク、ワイパー、使い捨てキャップ、バッテ
リーセパレーター、紙おむつ、母乳パッド、マスク、液
体フィルター、油吸着材などに応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】粒子捕集率の測定に用いた装置の構成を示す概
略図である。

【符号の説明】

２１ エアロゾル発生機 ２２ 清浄用
フィルター ２３ チャンバー ２４ 吸引装
置 ２５ フィルター試料 ２６ 上流 ２７ 下流 ２８ａ、２８ｂ パーティクルカウンタ ２９ 流速計 ３０ 流量調
節バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本村 茂之 三重県四日市市朝明町１番地 三井化学株 式会社内 (72)発明者 久田 稔 三重県四日市市朝明町１番地 三井化学株 式会社内 Ｆターム(参考） 4D019 AA01 BA13 BB03 BC01 DA03 4D054 AA11 BC16 4L047 AA14 AB07 AB08 BA09 BA23 BB02 CB10 CC12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メルトフローレートが１２００ｇ／10分
   以上、かつ分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であ
   る極細繊維メルトブロー不織布用ポリプロピレン。
2. 【請求項２】 メルトフローレート２０ｇ／10分以下の
   ポリプロピレンをデグラデーションして得られる請求項
   １に記載の極細繊維メルトブロー不織布用ポリプロピレ
   ン。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のポリプロピレ
   ンを用い、メルトブロー法により得られる平均繊維径
   ２．０μｍ以下のメルトブロー不織布。
4. 【請求項４】 直流電圧を印加してエレクトレット化し
   たのち、目付４０ｇ／ｍ^２においてＪＩＳ Ｂ９９０８
   に準拠して測定（測定風速５ｃｍ／sec）される粒子捕
   集率および圧力損失が、それぞれ９９．９７％以上、１
   ２０Ｐａ以下である請求項３に記載のメルトブロー不織
   布からなるエアフィルター。