メルトブローン不織布の製法と特徴

メルトブロー不織布の製造工程

メルトブローン不織布の製造工程：ポリマー供給 – 溶融押出 – 繊維形成 – 繊維冷却 – ウェブ形成 – 布地への強化。

2成分メルトブローン技術

21 世紀初頭以来、メルトブローン不織布技術の開発は国際的に急速に進歩しました。

米国のヒルズ社とノードソン社は、スキンコア、パラレル、トライアングルなどの2成分メルトブローン技術の開発に成功しています。繊維の細さは通常2µmに近く、メルトブローンフィラメント部品の孔数は1インチあたり100個に達し、押出速度は1孔あたり0.5g/分です。

レザーコアタイプ:

不織布に柔らかな感触を与え、同心円状、偏心状、不規則形状の製品に加工できます。一般的に、芯材には安価な材料を使用し、外層には特殊な特性や要求特性を持つ高価なポリマーを使用します。例えば、芯材にポリプロピレン、外層にナイロンを使用することで、繊維に吸湿性を持たせることができます。芯材はポリプロピレン、外層は低融点ポリエチレン、または接着に使用できる改質ポリプロピレン、改質ポリエステルなどです。カーボンブラック導電性繊維の場合、導電性芯材は内側に巻き付けられます。

並列型:

不織布に優れた弾力性を与えるために、通常は2種類の異なるポリマー、または粘度の異なる同じポリマーを平行に二成分繊維として用います。異なるポリマーの異なる熱収縮特性を利用することで、螺旋状のカール繊維を製造できます。例えば、3M社はメルトブロー法によるPET/PP二成分繊維で作られた不織布を開発しました。この繊維は収縮率が異なるため、螺旋状のカールを形成し、優れた弾力性をもたらします。

端末タイプ:

これは、三葉型、十字型、端子型に使用される別のタイプのポリマー複合材です。帯電防止、湿気伝導性、導電性繊維を製造する際に、導電性ポリマーを上部に複合することで、湿気伝導性だけでなく、導電性、帯電防止性も実現し、導電性ポリマーの使用量を削減できます。

マイクロダンタイプ:

オレンジ色の花びら状、帯状の剥離成分、または島状の成分を使用できます。相溶性のない2つのポリマーを剥離することで、極細繊維ウェブ、さらにはナノファイバーウェブを作製できます。例えば、キンバリー・クラークは、相溶性のない2つのポリマーから作られた2成分繊維の特性を利用して、熱水中で1秒以内に完全に剥離し、極細繊維ウェブを作製する剥離型2成分繊維を開発しました。島型の場合、微細な島状繊維ネットワークを得るためには、海を溶解する必要があります。

ハイブリッドタイプ:

異なる材質、色、繊維、断面形状、さらにはスキンコアに平行な繊維を、共紡糸繊維と二成分繊維の両方で混合して製造される繊維ウェブです。これにより、繊維に必要な特性が付与されます。一般的なメルトブローン繊維製品と比較して、このメルトブローン二成分繊維不織布または混合繊維不織布は、濾材の濾過性能をさらに向上させ、濾材に帯電防止性、導電性、吸湿性、バリア性の向上をもたらします。また、繊維ウェブの接着性、ふっくら感、通気性を向上させることもできます。

二成分メルトブローン繊維は、単一ポリマーの特性の欠点を補うことができます。例えば、ポリプロピレンは比較的安価ですが、医療・健康材料に使用する場合、放射線への耐性がありません。そのため、ポリプロピレンを芯材とし、外層に適切な耐放射線性ポリマーを選択して巻き付けることで、耐放射線性の問題を解決できます。これにより、医療分野の呼吸器系に用いられる温湿度交換器など、機能要件を満たしながらコスト効率を高めることができます。この製品は、適切な自然な温湿度を提供することができます。軽量で使い捨てまたは消毒が容易で、安価であり、汚染物質を除去するための追加フィルターとしても機能します。均一に混合された2つの二成分メルトブローン繊維ウェブで構成できます。スキンコア型二成分繊維を採用し、芯材はポリプロピレン、スキン層はナイロンで作られています。また、二成分繊維は、三葉虫型や多葉虫型などの不規則な断面形状を採用することで、表面積を増やすこともできます。同時に、濾過性能を向上させるポリマーを表面やブレード先端に用いることも可能です。オレフィンまたはポリエステルのメルトブローン法による二成分繊維メッシュは、円筒形の液体およびガスフィルターに使用できます。メルトブローン法による二成分繊維メッシュは、タバコのフィルターチップにも使用できます。また、コアの吸引効果を利用して高級インク吸収コアを製造したり、液体保持および注入用のコア吸引ロッドとして使用したりできます。

メルトブローン不織布技術の開発 - メルトブローンナノファイバー

これまで、メルトブローン繊維の開発はエクソンの特許技術に基づいていましたが、近年、いくつかの国際企業がエクソンの技術を突破し、より微細なナノスケールの繊維を開発しています。

ヒルズ社はナノメルトブローン繊維に関する広範な研究を実施し、すでに産業化の段階に達していると言われています。また、ノンウーブンテクノロジーズ（NTI）などの他の企業も、ナノメルトブローン繊維の製造プロセスと技術を開発し、特許を取得しています。

ナノファイバーを紡糸するために、NTIのノズル孔は通常のメルトブローン装置のものよりもはるかに微細です。NTIは0.0635ミリメートル（63.5ミクロン）または0.0025インチという極小のノズルを使用でき、紡糸口金のモジュール構造を組み合わせることで、総幅3メートルを超える繊維を形成できます。このようにして紡糸されるメルトブローン繊維の直径は約500ナノメートルです。最も細い単繊維の直径は200ナノメートルに達します。

ナノファイバーを紡糸するメルトブローン装置は、スプレー穴が小さく、対策を講じなければ、必然的に収量が大幅に減少します。そのため、NTIはスプレー穴の数を増やし、各スプレープレートに3列以上のスプレー穴を設けました。多くのユニット部品（幅によって異なります）を組み合わせることで、紡糸時の収量を大幅に向上させることができます。実際の状況は、63.5ミクロンの穴を使用する場合、単列紡糸口金の1メートルあたりの穴数は2880個です。3列を使用すると、紡糸口金の1メートルあたりの穴数は8640個に達し、これは通常のメルトブローン繊維の生産量に相当します。

高密度の穴を持つ薄い紡糸口金はコストが高く、破損（高圧下での亀裂）しやすいため、様々な企業が紡糸口金の耐久性を高め、高圧下での漏れを防ぐための新しい接合技術を開発してきました。

現在、ナノメルトブローン繊維は濾過材として使用でき、濾過効率を大幅に向上させることができます。また、ナノスケールのメルトブローン不織布は繊維が細いため、より軽量または重量のあるメルトブローン布をスパンボンド複合材と組み合わせて使用​​しても、同じ水頭圧に耐えられるというデータもあります。これらの繊維を使用したSMS製品は、メルトブローン繊維の使用量を削減できます。

東莞連盛不織布技術有限公司2020年5月に設立されました。研究開発、生産、販売を一体化した大規模な不織布生産企業です。幅3.2メートル未満、9グラムから300グラムまで、様々な色のPPスパンボンド不織布を生産できます。