(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均繊維径が６０〜６００ｎｍの極細繊維で構成された繊維層Ｉと、平均繊維径が５〜１００μｍの熱融着性複合繊維で構成された繊維層IIとを含む繊維積層体であり、繊維層IIを構成する熱融着性複合繊維の溶融によって、極細繊維と熱融着性複合繊維との接触点が融着し、形成された融着点によって、繊維層Ｉと繊維層IIとが積層一体化されており、繊維層Ｉと繊維層IIとの積層の界面に対して垂直方向の繊維積層体の断面における、融着点の数が、７〜２４個／ｍｍの範囲である、繊維積層体に、さらに、平均繊維径が５〜１００μｍの熱融着性繊維で構成された繊維層IIIが積層一体化されてなる繊維積層体であって、繊維層Ｉが中層となるように積層され、繊維層IIと繊維層IIIとが、繊維層Ｉを実質的に介さずに直接的に接合されており、繊維積層体のＣＤ（幅方向）の両端において、繊維層IIと繊維層IIIとが、接合されている、繊維積層体。
【請求項２】
極細繊維が、電界紡糸法で紡糸された繊維である、請求項１に記載の繊維積層体。
【請求項３】
極細繊維と熱融着性複合繊維との接触点が融着し、形成された融着点が圧着扁平化していない、請求項１または２に記載の繊維積層体。
【請求項４】
熱融着性複合繊維は、高融点成分と、高融点成分よりも融解温度の低い低融点成分で構成されており、極細繊維は、融解温度もしくは軟化温度が、熱融着性複合繊維の低融点成分の融解温度よりも１０℃以上高い繊維である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維積層体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維積層体を、少なくとも一部に用いたフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維積層不織布およびそれを用いたフィルターに関する。さらに詳しくは、極細繊維で構成された繊維層と熱融着性複合繊維で構成された繊維層とが積層一体化された繊維積層体およびそれからなるフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、数十〜数百ナノメートル（ｎｍ）の直径を有する極細繊維は、細胞培養基材や創傷被覆材などのメディカル分野、発光体用電子銃や各種センサーなどのエレクトロニクス分野および高性能フィルターなどの環境対応分野などの様々な分野において、応用が期待され、注目されている。【０００３】
極細繊維の製造方法としては、海島複合紡糸やポリマーブレンド紡糸で得られる海島繊維の海成分を溶解除去する方法、メルトブローン法、回転するスピナレットの遠心力によって吐出繊維状物を細化するフォーススピニング法および電界紡糸法などが知られている。このような製造方法で得られた極細繊維は、通常、集積され、繊維集合体とされた後、不織布などとして利用されている。【０００４】
このような極細繊維からなる不織布は、繊維径が小さいために、繊維１本あたりの力学強度が低く、不織布が、例えば、製品への加工装置に触れただけで、単糸切れや破れが生じたり、また、不織布の剛性が低く、加工性を低下させてしまったりする問題がある。【０００５】
これらの問題を解決するために、極細繊維からなる繊維層（以下、極細繊維層ということがある。）を、強度や剛性に優れる補強材と積層一体化した繊維積層体として利用する方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。しかし、得られた繊維積層体の層間剥離強度が十分ではないことから、例えば、繊維積層体をプリーツフィルターに加工する際のプリーツ工程において、繊維層と補強材との間に剥離が生じ、操業性や加工性を低下させてしまう問題がある。【０００６】
これらの問題を解決するために、極細繊維層と、補強材として用いる不織布との接着を強固にする、１）ホットメルト剤を使用して一体化する方法（例えば特許文献２参照。）、２）有機溶剤可溶性接着剤を使用して一体化する方法（例えば特許文献３参照。）および３）エンボスロールによる熱圧着で一体化する方法（例えば特許文献４参照。）などが提案されている。
しかしながら、ホットメルト剤や有機溶剤可溶性接着剤を使用して極細繊維層と不織布とを一体化する場合には、接着成分が極細繊維層に浸み込むことで、極細繊維層の空隙率を低下させてしまうという問題がある。また、エンボスロールによる熱圧着によって極細繊維層と不織布とを一体化する場合には、エンボス部分の極細繊維層と不織布はフィルム化してしまい、繊維形態を保持しないという問題がある。このように、従来の積層一体化方法で得られた繊維積層体では、極細繊維の持つ本来の特性を十分に発揮させることができていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２３３５５０号
【特許文献２】特開２００７−０３０１７５号
【特許文献３】特開２０１０−０３０２８９号
【特許文献４】特開２００９−２６３８０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、極細繊維で構成された繊維層と、他の繊維層とを積層し、極細繊維が有する特性の低下を最小限に抑えつつ、それぞれの層間を強固に接着して一体化することで、極細繊維層の力学強度や剛性の不足を補い、フィルター加工などへの二次加工性に優れる繊維積層体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、極細繊維で構成された繊維層と、熱融着性複合繊維で構成された繊維層とを積層し、熱融着性複合繊維の融着によって両層間を接着して得られた繊維積層体が、力学強度や剛性に優れ、例えばフィルターなどへの加工性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。【００１０】
本発明は、以下の構成を有する。
［１］  平均繊維径が１０〜１０００ｎｍの極細繊維で構成された繊維層Ｉと、平均繊維径が５〜１００μｍの熱融着性複合繊維で構成された繊維層IIとを含む繊維積層体であり、繊維層IIを構成する熱融着性複合繊維の溶融によって、極細繊維と熱融着性複合繊維との接触点が融着し、形成された融着点によって、繊維層Ｉと繊維層IIとが積層一体化されてなる、繊維積層体。
［２］  極細繊維が、電界紡糸法で紡糸された繊維である、前記［１］に記載の繊維積層体。
［３］  極細繊維と熱融着性複合繊維との接触点が融着し、形成された融着点が圧着扁平化していない、前記［１］または前記［２］に記載の繊維積層体。
［４］  熱融着性複合繊維は、高融点成分と、高融点成分よりも融解温度の低い低融点成分で構成されており、極細繊維は、融解温度もしくは軟化温度が、熱融着性複合繊維の低融点成分の融解温度よりも１０℃以上高い繊維である、前記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の繊維積層体。
［５］  繊維層Ｉと繊維層IIとの積層の界面に対して垂直方向の繊維積層体の断面における、融着点の数が、４〜３０個／ｍｍの範囲である、前記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の繊維積層体。
［６］  前記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の繊維積層体に、さらに、熱融着性繊維で構成された繊維層IIIが積層一体化されてなる繊維積層体であって、繊維層Ｉの表面に、繊維層IIIが、熱融着性繊維の溶融によって、熱融着性複合繊維と熱融着性繊維との接触点が融着し、形成された融着点によって、繊維層Ｉと繊維層IIIとが積層一体化されてなる、繊維積層体。
［７］  前記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の繊維積層体に、さらに、熱融着性繊維で構成された繊維層IIIが積層一体化されてなる繊維積層体であって、繊維層IIと繊維層IIIとが、繊維層Ｉを実質的に介さずに直接的に接合されている、繊維積層体。
［８］  繊維積層体のＣＤ（幅方向）の両端において、繊維層IIと繊維層IIIとが、接合されている、前記［７］に記載の繊維積層体。
［９］  前記［１］〜［８］のいずれか１項に記載の繊維積層体を、少なくとも一部に用いたフィルター。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の繊維積層体は、極細の繊維径、高比表面積、微小孔径、高空隙率といった、極細繊維が持つ本来の特性の低下を最小限に抑えつつ、極細繊維で構成された繊維層Ｉの力学強度や剛性が低いという欠点を補うことが可能であることから、例えば、フィルターなどの製品への加工性を格段に向上させることができる。また、繊維積層体は、気体および液体の透過性が高く、耐圧性および耐久性に優れており、高性能かつ高寿命のフィルター濾材として好適に使用することができる。また、本発明の繊維積層体を用いたフィルターは、繊維積層体の有する特性を生かすことができるため、気体および液体の透過性が高く、耐圧性および耐久性に優れており、高性能かつ高寿命である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、繊維積層体の断面の、走査型電子顕微鏡による観察像（２００倍）
【図２】図２は、繊維積層体の断面の、走査型電子顕微鏡による観察像（５０００倍）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
本発明の繊維積層体は、平均繊維径が１０〜１０００ｎｍの極細繊維で構成された繊維層Ｉと、平均繊維径が５〜１００μｍの熱融着性複合繊維で構成された繊維層IIとを含む。繊維積層体は、繊維層IIを構成する熱融着性複合繊維の溶融によって、極細繊維と熱融着性複合繊維との接触点が融着し、形成された融着点において、繊維層Ｉと繊維層IIとが積層一体化されている。
【００１５】
繊維層Ｉ  
繊維層Ｉは、平均繊維径が１０〜１０００ｎｍの極細繊維で構成されている。極細繊維の好ましい平均繊維径の範囲は６０〜６００ｎｍであり、より好ましい範囲は８０〜３００ｎｍである。極細繊維の平均繊維径が１０ｎｍ以上であれば、極細繊維の生産性が良好であり、極細繊維の力学強度が高く、極細繊維の単糸切れや極細繊維層の破れが生じにくくなるため、好ましい。また、極細繊維の平均繊維径が１０００ｎｍ以下であれば、繊維径の小ささ（細さ）に由来する極細繊維の本来の特性が十分に発揮されるため、好ましい。
【００１６】
本発明に用いられる極細繊維の種類や、その製造方法は、特に限定されず、公知の極細繊維や製造方法を使用することができる。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系極細繊維、ナイロン系極細繊維などの海島繊維溶解法で作製された極細繊維、ポリプロピレン系極細繊維などのメルトブローン法で作製された極細繊維、ポリエステル系極細繊維、ナイロン系極細繊維、ポリウレタン系極細繊維、ポリフッ化ビニリデン系極細繊維、ポリアクリロニトリル系極細繊維、ポリイミド系極細繊維、ポリアミド系極細繊維、ポリスルフォン系極細繊維、ポリエーテルスルフォン系極細繊維、ポリビニルアルコール系極細繊維、ポリスチレン系極細繊維、ポリメタクリル酸メチル系極細繊維、アルミナや酸化チタンなどの無機系極細繊維などのフォーススピニング法や電界紡糸法で作製された極細繊維などが例示できる。これら極細繊維は、単一のモノマーで合成されたホモポリマーからなっていてもよく、複数のモノマーの共重合ポリマーからなっていてもよい。また、極細繊維は単一素材で構成されていてもよく、２種類以上の素材の混合物で構成されていてもよい。２種類以上の素材の混合物としては、例えば、コラーゲンとポリエチレンオキシドなどのポリマーブレンド、ハイドロキシアパタイト粒子とポリビニルピロリドンなどの無機・有機複合材などを例示できる。さらに、極細繊維は、その効果を妨げない範囲で機能剤を含んでいてもよく、抗菌剤、消臭剤、導電性材料、蛍光材料、蓄熱材料、親水化剤、撥水化剤、界面活性剤、生体親和性材料、医薬成分および酵素などの機能剤を例示できる。また、極細繊維は、その効果を妨げない範囲で機能付与のために二次加工を施されていてもよく、親水化や疎水化のコーティング処理、極細繊維表面に特定の官能基を導入する化学処理、滅菌処理などを例示できる。
【００１７】
本発明に用いられる極細繊維は、特に限定されないが、電界紡糸法で紡糸し、得られる極細繊維であることが好ましい。電界紡糸法は、静電紡糸法、エレクトロスピニング法やエレクトロスプレーディポジション法とも呼ばれる繊維の紡糸方法である。電界紡糸法の特徴としては、広範な物質を繊維化できること、平均繊維径が数十〜数百ｎｍの極細繊維が得られること、得られた繊維の比表面積が大きいこと、得られる繊維集合体の繊維間空隙（孔径）が小さく、一方で空隙率が大きいことなどが挙げられる。また、カーボンナノチューブやグラフェンなどに代表されるナノ物質をマトリックスポリマーに分散させ、この分散溶液を電界紡糸することで、ナノ物質がマトリックスポリマーに分散した機能性繊維を得ることも可能である。
【００１８】
一般的な電界紡糸法では、ポリマーを溶解させた紡糸溶液を金属製の噴射ニードルとともに高電圧で帯電させ、接地した捕集電極表面に向けて、噴射ニードルの先端から溶液を吐出させて、液滴を形成させる。溶液材料からなる液滴は、噴射ニードルの先端における電界集中効果で形成された強力な電界によって捕集電極表面に引き寄せられ、テイラーコーンと呼ばれる円錐状の形状を形成する。そして、捕集電極表面に引き寄せられる力が、液滴の表面張力を上回ったとき、テイラーコーンの先端からポリマー溶液がジェットとして飛翔し、溶媒の揮発を伴いながら細化し、直径が数十〜数百ｎｍの極細繊維がコレクター上に捕集されて、不織布状の繊維集合体（繊維層Ｉ）を形成する。
【００１９】
このようにして得られた極細繊維で構成された繊維層Ｉは、極細の繊維径と高い比表面積、微細孔径、高い空隙率を有しており、これら特徴を活かして、例えば、細胞再生足場材などの細胞培養基材、センサー材、二次電池セパレータ、高機能フィルター濾材、防水透湿性などの機能性アパレル素材などに好適に使用できる。
【００２０】
本発明に用いられる極細繊維は、特に限定されず、繊維径や繊維構成素材などが同じ１種類の極細繊維であってもよく、繊維径や繊維構成素材などが異なる２種類以上の極細繊維を混合して構成されていてもよい。混合の形態は特に限定されず、混繊や積層、ＭＤ（機械方向）やＣＤ（幅方向）に対する段階配置もしくは傾斜配置などのいずれの混合形態であってもよい。
【００２１】
本発明の繊維層Ｉの目付は、特に限定されないが、０．３〜１０ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、０．５〜５ｇ／ｍ２であることがより好ましく、０．８〜３ｇ／ｍ２であることがさらに好ましい。繊維層Ｉの目付が、０．３ｇ／ｍ２以上であれば、力学強度が高いので破れなどの不具合を生じ難くなり、例えば、フィルターとして使用する場合には捕集効率が向上するので好ましい。また、繊維層Ｉの目付が、１０ｇ／ｍ２以下であれば、面積あたりの生産性が向上するので好ましい。
【００２２】
繊維層II
本発明において繊維層IIは、平均繊維径が５〜１００μｍの熱融着性複合繊維で構成される。熱融着性複合繊維の好ましい平均繊維径の範囲は１０〜６０μｍであり、より好ましい範囲は１５〜３０μｍである。繊維積層体において繊維層IIは、繊維層Ｉの破れを保護したり、力学強度や剛性の不足を補ったりする、補強材の役目を担う。熱融着性複合繊維の平均繊維径が５μｍ以上であれば、熱融着性複合繊維の生産性が良好であり、熱融着性複合繊維の平均繊維径が１００μｍ以下であれば、繊維層IIは粗になることがなく、極細繊維で構成された繊維層Ｉを保護する効果が良好であり、また、熱融着性複合繊維が柔軟であり、接触によって繊維層Ｉにダメージを与える恐れがない。
【００２３】
本発明に用いられる熱融着性複合繊維の種類は、特に限定されず、公知の熱融着性複合繊維を使用することができる。熱融着性複合繊維として、具体的には、融点差を有する２種類以上の成分からなる複合繊維が使用できる。具体的には、高融点成分と低融点成分とからなる複合繊維が例示でき、高融点成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６，６、ポリ−Ｌ−乳酸などが例示でき、低融点成分としては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート共重合体、ポリ−ＤＬ−乳酸、ポリプロピレン共重合体、ポリプロピレンなどが例示できる。熱融着性複合繊維の高融点成分と低融点成分の融点差は、特に限定されないが、熱融着の加工温度幅を広くするためには、１５℃以上であることが好ましく、３０℃以上であることがより好ましい。また、複合の形態は特に限定されないが、同心鞘芯型、偏心鞘芯型、並列型、海島型、放射状型などの複合形態を採用することができる。また、熱融着性複合繊維の断面形状も特に限定されないが、例えば、円、楕円、三角、四角、Ｕ型、ブーメラン型、八葉型などの異型、中空など、いずれの断面形状であってもよい。
【００２４】
本発明に用いられる熱融着性複合繊維は、本発明の効果を妨げない範囲で機能剤を含んでいてもよく、機能剤としては、抗菌剤、消臭剤、帯電防止剤、導電材、蛍光材、平滑剤、親水剤、撥水剤、酸化防止剤、耐候剤などを例示できる。また、熱融着性複合繊維は、その表面を繊維仕上げ剤で処理されていてもよく、これによって親水性や撥水性、制電制、表面平滑性、耐摩耗性などの機能を付与することができる。
【００２５】
本発明に用いられる熱融着性複合繊維層は、特に限定されず、繊維径や繊維構成素材などが同じ１種類の熱融着性複合繊維層であってもよく、繊維径や繊維構成素材などが異なる２種類以上の熱融着性複合繊維、もしくは熱融着性複合繊維と他の繊維との混合物（混繊したもの）であってもよい。具体的には、得られる繊維層IIの空隙を制御するための繊維径が異なる２種類の熱融着性複合繊維の混繊、熱融着性を制御するための熱融着性複合繊維と単成分繊維との混繊、親水性を付与するための熱融着性複合繊維とコットンなどの天然繊維との混繊などを例示できる。熱融着性複合繊維以外の繊維を含む場合の混繊の比率は、特に限定されないが、繊維積層体の層間剥離強度を高めるという観点からは、熱融着性複合繊維が全体の５０質量％以上を占めることが好ましく、より好ましくは８０質量％以上である。
【００２６】
本発明において繊維層IIの目付は、特に限定されないが、熱融着性複合繊維からなる一般的な不織布の目付を採用することができ、５〜１００ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましく、１５〜６０ｇ／ｍ２の範囲であることがより好ましい。繊維積層体の少なくとも１層を構成する繊維層IIは、繊維積層体の少なくとも１層を構成する繊維層Ｉの力学強度や剛性の不足を補うための補強材として機能するので、かかる観点からは繊維層IIの目付は大きいことが好ましい。繊維層IIの目付が５ｇ／ｍ２以上であれば繊維積層体の強度および剛性は満足できるレベルとなり、１５ｇ／ｍ２以上であれば十分なレベルとなる。一方で、繊維層IIの目付が大きくなるに従い、コスト増に繋がってしまう。かかる観点からは、できるだけ小さい目付の繊維層IIで繊維積層体を構成することが好ましい。繊維層IIの目付が１００ｇ／ｍ２以下であれば満足できるコストとなり、６０ｇ／ｍ２以下であれば十分なコストとなるため好ましい。
【００２７】
本発明で用いられる熱融着性複合繊維で構成された繊維層IIの製造方法は、特に限定されず、公知の方法を使用することができる。具体的には、ウェブ形成方法としてはカーディング法、エアレイド法、抄造法、トウ開繊法など、ウェブ接合方法としてはスルーエア法、エンボス法、カレンダー法、レジンボンド法、ウォータージェット法、ニードルパンチ法、ステッチボンド法など、また直接不織布化法としてはスパンボンド法、メルトブローン法などが例示できる。これらの方法で製造された熱融着性複合繊維層は、そのままで用いてもよく、目的に応じて、制電加工、帯電加工、撥水加工、親水加工、制菌加工、紫外線吸収加工または近赤外線吸収加工などの処理が施されていてもよい。
【００２８】
本発明に用いられる繊維層IIは、特に限定されないが、繊維が圧着扁平化した部分を含まないことが好ましい。例えば、複合スパンボンド不織布のように、熱エンボス加工によって繊維が圧着扁平化して、フィルム化している部分を含む不織布を、繊維層IIとして使用すると、圧着扁平化してフィルム化した部分は通気や通液に関与せず、その部分に接する極細繊維の特性が十分に発揮されなくなる。かかる観点からは、繊維積層体の少なくとも１層を形成する繊維層IIは、カード法、エアレイド法、抄造法またはトウ開繊法で得られたウェブを、スルーエア法、レジンボンド法、ウォータージェット法、ニードルパンチ法またはステッチボンド法などで接合した不織布であることが好ましく、なかでもカード法で得られたウェブをスルーエア法で接合した不織布、エアレイド法で得られたウェブをスルーエア法で接合した不織布および抄造法で得られたウェブをスルーエア法で接合した不織布などが容易に入手可能であるため、より好ましい。
【００２９】
繊維層III
繊維層Ｉと繊維層IIとが積層一体化されてなる含む本発明の繊維積層体は、さらに繊維層IIIを積層一体化し、３層以上の多層とすることができる。例えば、繊維層Ｉの表面に、繊維層IIIが、熱融着性繊維の融着によって、熱融着性複合繊維と熱融着性繊維との接触点が融着し、形成された融着点によって、繊維層Ｉと繊維層IIIとが積層一体化することができる。また、例えば、繊維層IIと繊維層IIIとが、繊維層Ｉを実質的に介さずに直接的に接合され、積層一体化することもできる。繊維層IIIを構成する熱融着性繊維は、平均繊維径が５〜１００μｍであることが好ましい。繊維層IIIは、繊維層IIの構成材料、組成、繊維径、目付、製法等、その構成は同じであっても、異なっていてもよく、その構成は、前記繊維層IIとして例示したものから選択することができる。
【００３０】
繊維積層体（繊維層Ｉ／繊維層II）
積層体における、繊維層Ｉと繊維層IIとの組み合わせは、本発明の効果を奏することができれば、特に限定されず、使用する用途に合わせて、繊維層Ｉとして例示した極細繊維と、繊維層IIとして例示した熱融着性複合繊維とを組み合わせればよい。例えば、耐薬品性が求められる用途では、電界紡糸法で得られたポリフッ化ビニリデン系極細繊維と、鞘／芯＝高密度ポリエチレン／ポリプロピレンの熱融着性複合繊維からなる不織布との組み合わせが好ましく利用でき、また、耐熱性が求められる用途では、電界紡糸法で得られたナイロン６，６極細繊維と、鞘／芯＝ポリプロピレン／ポリエチレンテレフタレートの熱融着性複合繊維とポリエチレンテレフタレート単成分繊維との混繊ニードルパンチ不織布との組み合わせが好ましく利用でき、マテリアルリサイクルを容易にするという観点では、メルトブローン法もしくはフォーススピニング法で紡糸されたポリプロピレン極細繊維と、鞘／芯＝ポリプロピレン共重合体／ポリプロピレンの熱融着性複合繊維からなる不織布との組み合わせが好ましく利用できる。さらに利用する用途や求められる特性に応じて、これらを適宜組み合わせることもできる。
【００３１】
繊維積層体（繊維層II／繊維層Ｉ／繊維層III）
また、積層体における、繊維層Ｉと繊維層IIと繊維層IIIとの組み合わせは、本発明の効果を奏することができれば、特に限定されず、使用する用途に合わせて、繊維層Ｉとして例示した極細繊維と、繊維層IIとして例示した熱融着性複合繊維と繊維層IIIとして例示した熱融着性繊維とを組み合わせればよい。これらの組み合わせは、求められる特性や、前述と同様に用途に応じて、適宜組み合わせればよい。
繊維積層体は、繊維層Ｉと繊維層IIとの層間が、そして繊維層Ｉと繊維層IIIとの層間が、それぞれ融着によって一体化されているが、繊維層IIと繊維層IIIとが、部分的に繊維層Ｉを実質的に介さずに直接的に一体化されていてもよく、また、繊維積層体のＣＤ（幅方向）の両端において、繊維層IIと繊維層IIIとが、一体化されていてもよい。
【００３２】
このような繊維積層体としては、さらに、繊維層II（熱融着性複合繊維）／繊維層Ｉ（極細繊維）の2層からなる繊維積層体、繊維層II（熱融着性複合繊維）／繊維層Ｉ（極細繊維）／繊維層III（熱融着性繊維）の３層からなる繊維積層体などが例示できる。この他、繊維層II（熱融着性複合繊維）／繊維層Ｉ（極細繊維）／繊維層II（熱融着性複合繊維）／繊維層Ｉ（極細繊維）／繊維層III（熱融着性繊維）の５層からなる繊維積層体、繊維層II（熱融着性複合繊維）／繊維層Ｉ（極細繊維）／繊維層III（熱融着性繊維）／繊維層II（熱融着性複合繊維）／繊維層Ｉ（極細繊維）／繊維層III（熱融着性繊維）の６層からなる繊維積層体などが例示できる。繊維層Ｉ（極細繊維）の層の表裏（上下）の両面が、繊維層II（熱融着性複合繊維）もしくは繊維層III（熱融着性繊維）によって積層されていれば、極細繊維が繊維積層体の表面に露出することがなく、例えばフィルターなどの製品に加工する際に、極細繊維層が加工装置と接触して破れを生じるなどの不具合がなくなり、加工性が飛躍的に向上するので好ましい。
【００３３】
本発明の繊維積層体は、積層一体化が繊維層IIを構成する熱融着性複合繊維の溶融によって、極細繊維と熱融着性複合繊維との接触点が融着し、形成された融着点によって、繊維層Ｉと繊維層IIとが積層一体化される。熱融着性複合繊維は、これを構成する高融点成分と低融点成分の、それぞれの融解温度の間の温度で熱処理することで、低融点成分のみを溶融することが可能であり、熱融着特性を十分に発揮することができる。熱可塑性樹脂からなる単成分繊維も、熱融着特性を有する繊維として知られているが、単成分繊維を熱融着に使用すると、融着時に繊維が大きく収縮してしまうことや、溶融によって繊維形状を維持できなくなることがあり、繊維積層体の使用用途によっては適さない場合がある。これらの不具合を防ぐためには、単成分繊維の融解温度以下の温度で圧力を作用させながら行う熱処理、具体的には熱プレス加工や熱カレンダー加工、熱エンボス加工が実施されることが多い。しかし、これら加圧を伴う熱処理方法の場合、どうしても繊維が圧着扁平化などのダメージを受けてフィルム化してしまい、また同時に繊維層Ｉを構成する極細繊維も熱と圧力によってフィルム化したり、破れたりするなどの不具合を生じやすくなる。
一方で、熱融着性複合繊維の場合には、低融点成分と高融点成分が複合化されているので、低融点成分の融解温度以上で熱処理しても、過度に収縮変形したり、低融点成分が流動してフィルム化したりすることがない。したがって、熱融着性複合繊維を用いれば、加圧することなく、加熱のみで低融点成分を溶融することが可能となり、熱融着性複合繊維で構成される繊維層IIと、極細繊維で構成される繊維層Ｉとの積層した界面（層間ともいう。）を、融着によって一体化することができる。繊維層Ｉと繊維層IIの接着点は、繊維層Ｉを構成する極細繊維と繊維層IIを構成する熱融着性複合繊維と接触点の接点部分のみであり、過度に極細繊維にダメージを与えることがなく、また溶融した低融点成分が流動して極細繊維に過度に浸み込むこともなく、高空隙構造を維持したまま積層一体化を達成することができる。
【００３４】
本発明の繊維積層体は、繊維層Ｉと繊維層IIとの積層の界面に対し、垂直な方向における繊維積層体の断面において、極細繊維と熱融着性複合繊維との接触点が融着し、形成された融着点の数は特に限定されないが、それぞれの層間において４〜３０個／ｍｍの範囲であることが好ましく、８〜２０個／ｍｍの範囲であることがより好ましい。融着点の数が多ければ積層した繊維層Ｉと繊維層IIの層間剥離強度が向上するが、４個／ｍｍ以上であれば満足できる層間接着強度が得られるので好ましく、８個／ｍｍ以上であれば十分な層間接着強度となるのでより好ましい。また、融着点の数が少ない方が極細繊維層の本来の特性をより発揮することができ、３０個／ｍｍ以下であれば、極細繊維層の性能低下を抑制できるので好ましく、２０個／ｍｍ以下であれば十分に抑制できるのでより好ましい。本発明の繊維積層体が、繊維層Ｉと繊維層IIIとの積層の界面を有する場合、該界面における融着点の数は特に限定されないが、繊維層Ｉと繊維層IIとの積層の界面の場合と同様に、それぞれの層間において４〜３０個／ｍｍの範囲であることが好ましく、８〜２０個／ｍｍの範囲であることがより好ましい。
【００３５】
本発明の繊維積層体は、特に限定されないが、その融着点において、熱融着性複合繊維が圧着扁平化していないことが好ましい。例えば、熱プレス加工、熱カレンダー加工または熱エンボス加工などの熱圧着を伴う熱処理を実施すると、繊維が扁平化するなどして、例えば、極細繊維が圧着されてフィルム化してしまったり、極細繊維が形成する空隙がつぶれてしまったりする不具合が生じやすい。熱融着性複合繊維の場合には、低融点成分が高融点成分と複合化しているので、低融点成分のみを溶融するような条件で熱圧着したとしても、高融点成分が繊維形状を維持するので、単成分繊維に比べて圧着扁平化しにくく、極細繊維へのダメージや、通気性の低下を抑制することができる。しかし、過度な条件で熱圧着すると、熱融着性複合繊維であっても圧着扁平化してフィルム状になってしまうので、熱融着性複合繊維が扁平化しない方法、条件で熱処理を実施することが望ましい。融着点において、熱融着性複合繊維が圧着扁平化することなく積層一体化する方法としては、特に限定されないが、循環熱風によるスルーエア加工や、輻射熱による熱加工を例示することができる。スルーエア加工や輻射熱加工の温度は、特に限定されないが、熱融着性複合繊維の低融点成分の融解温度以上で、極細繊維の融解温度もしくは軟化温度未満であることが好ましい。
また、スルーエア加工や輻射熱加工の直後に、その余熱を利用して、積層された繊維層Ｉと繊維層IIに適度な圧力を加えて圧密し、層間接着強度を高める操作も、熱融着性複合繊維が過度に圧着扁平化しない範囲、すなわち熱融着性複合繊維の高融点成分が変形せずに繊維形状を維持する範囲であれば、適宜実施することができる。このような圧密操作は、熱融着性複合繊維の低融点成分が溶融した状態で実施されるので、熱プレス加工、熱カレンダー加工または熱エンボス加工などの圧力条件に比べて、著しく低い圧力で実施することが可能であり、熱融着性複合繊維の扁平化による通気度の低下や極細繊維層へのダメージを抑制しつつ、層間剥離強度を高める方法として、好適に実施可能である。
【００３６】
本発明の繊維積層体は、その積層一体化が熱融着性複合繊維の融着によって行われるので、極細繊維が熱可塑性を有する繊維の場合には、極細繊維の融解温度もしくは軟化温度は、熱融着性複合繊維の低融点成分の融解温度よりも高いことが好ましい。極細繊維の融解温度もしくは軟化温度は、特に限定されないが、熱融着性複合繊維の低融点成分の融解温度よりも、１０℃以上高いことが好ましく、３０℃以上高いことがより好ましい。熱融着性複合繊維の低融点成分の融解温度よりも、極細繊維の融解温度もしくは軟化温度が１０℃以上高ければ、その温度間での熱処理によって熱融着性複合繊維の低融点成分のみを溶融し、熱融着性複合繊維層と極細繊維層との接触点を熱融着によって融着し、積層一体化できるので好ましく、極細繊維の融解温度もしくは軟化温度が３０℃以上高ければ、熱処理の加工温度幅が広がるので、より好ましい。
【００３７】
本発明の繊維積層体の、それぞれの繊維層を積層する方法は特に限定されず、電界紡糸工程において、熱融着性複合繊維からなる不織布を捕集するための基材不織布（繊維層II）として使用し、熱融着性複合繊維からなる不織布の上に極細繊維を捕集することで、繊維層II（熱融着性複合繊維層からなる不織布）／繊維層Ｉ（極細繊維）の２層からなる繊維積層体を作製する方法、前記繊維積層体に、熱融着性繊維からなる不織布を積層して、繊維層II（熱融着性複合繊維からなる不織布）／繊維層Ｉ（極細繊維）／繊維層III（熱融着性繊維からなる不織布）の３層からなる繊維積層体を作製する方法などが例示できる。繊維積層体を熱融着性複合繊維もしくは熱融着性繊維の融着によって一体化する工程は、特に限定されないが、それぞれの繊維層を積層した後に連続で実施することが、工程を簡素化して歩留まりを向上させる点、ロールへの巻き取り、繰り出しの工程を省略して繊維積層体への皺入りを抑制する点、などの観点から好ましい。
【００３８】
本発明の繊維積層体は、特に限定されないが、繊維層II（熱融着性複合繊維）と繊維層III（熱融着性繊維）とが直接的に融着し合っている領域を含むことが好ましい。繊維層II（熱融着性複合繊維）と繊維層III（熱融着性繊維）とを積層した場合の層間接着は、両層の繊維が互いに溶融して熱融着してなされるので、熱融着性複合繊維と極細繊維とを積層した場合の層間接着力に比べて、格段に高くなる。熱融着性複合繊維と極細繊維とを積層した場合の層間接着力は満足できるものであるが、熱融着性複合繊維が直接的に融着し合っている領域を含んでいれば、繊維積層体の層間接着力は十分となり、フィルターなどの製品への加工性を飛躍的に向上させることができるので好ましい。
【００３９】
本発明の繊維積層体が、熱融着性複合繊維が直接的に融着し合っている領域を含む場合、特に限定されないが、その領域は繊維積層体の幅方向の両端であることが好ましい。繊維積層体が層間剥離する場合は、繊維積層体の周辺部分から剥離が生じることが多いが、繊維積層体の幅方向の両端において、熱融着性複合繊維が直接的に融着し合っていれば、繊維積層体の周辺が強固に接着され、積層一体化されているので、層間剥離を生じ難くなるため好ましい。繊維積層体の幅方向の両端において、熱融着性複合繊維が直接的に融着している領域を作製する方法は、特に限定されないが、電界紡糸工程において、熱融着性複合繊維からなる不織布（基材）の上に極細繊維を捕集して、繊維層II（熱融着性複合繊維）／繊維層Ｉ（極細繊維）の２層からなる積層体を作製する際に、基材不織布として用いる繊維層IIの不織布の幅方向の両端に極細繊維が積層されていない耳部を意図的に設け、これに繊維層IIの不織布と同じ幅の熱融着性複合繊維からなる不織布を、繊維層Ｉ（極細繊維）が中層となるように積層して、熱処理する方法が例示できる。熱融着性複合繊維が直接的に融着している領域の幅は、特に限定されないが、５〜１００ｍｍの範囲であることが好ましく、２０〜６０ｍｍの範囲であることがより好ましい。熱融着性複合繊維が直接的に融着している領域の幅が５ｍｍ以上であれば、繊維積層体は満足できる程度に積層一体化されており、２０ｍｍ以上であれば十分に積層一体化されており、製品への加工性が向上するので好ましい。また、熱融着性複合繊維が直接的に融着している領域の幅が１００ｍｍ以下であれば、繊維積層体において極細繊維層が存在しない部分の面積が満足できる程度に小さくなり、６０ｍｍ以下であれば十分に小さくなり、繊維積層体が極細繊維に由来する特性を発揮するようになるので好ましい。なお、本発明では、前記「領域」に、繊維層Ｉ（極細繊維）が全く存在しない態様のみを意図しているのではない。所望の耐層間剥離性が担保できる限り、極細繊維が少量存在していてもよい。したがって、求められる用途や意匠に応じて、繊維層Ｉ（極細繊維）の生産速度、捕集コンベアの速度調整等により、繊維層Ｉ（極細繊維）の集積密度に高低を設け、前記領域を、繊維積層体の端部のみならず、ＭＤ方向に繰り返し形成することなども可能である。前記「領域」には、繊維層Ｉ（極細繊維）が実質的に存在しないことが好ましく、全く存在しないことが特に好ましい。
【００４０】
本発明の繊維積層体は、特に限定されないが、本発明の効果を妨げない範囲で、繊維層II（熱融着性複合繊維）および繊維層Ｉ（極細繊維）以外の層を含むことができる。具体的には、繊維積層体の剛性やプリーツ特性を向上させるメッシュ、ネット、太繊維からなる不織布、繊維積層体に超音波接着性を付与するポリプロピレン系やポリエステル系の不織布、繊維積層体の濾過精度を向上させる微多孔フィルムなどが例示できる。これらのメッシュ、ネット、不織布および微多孔フィルムは、特に限定されないが、繊維積層体の熱融着性複合繊維の層に接するように配されていると、該熱融着性複合繊維の融着によって一体化できるので、好ましい。
【００４１】
本発明の繊維積層体は、繊維層Ｉ（極細繊維）に由来する特性と、繊維層II（熱融着性複合繊維）に由来する力学強度や剛性を、高いレベルで兼ね備えており、優れた歩留まりや操業性で、極細繊維に由来する特性を活かした製品に加工することができる。繊維積層体を用いた製品としては、特に限定されるものではないが、クリーンルーム用の気体フィルター、精密装置洗浄用水や微細研磨粒子分散液を精製濾過する液体フィルター、工業排水や飲料用水を浄化する水処理フィルター、透湿防水性の機能性アパレル素材、二次電池セパレータなどを例示することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。なお、実施例中に示した物性値の測定方法または定義を以下に示す。
（１）極細繊維および熱融着性複合繊維の平均繊維径
日本電子株式会社製の走査型電子顕微鏡ＪＳＭ−５４１０ＬＶを使用して、極細繊維および熱融着複合繊維を観察し、画像解析ソフトを用いて繊維５０本の直径を測定した。繊維５０本の繊維径の平均値を平均繊維径とした。
（２）極細繊維および熱融着性複合繊維の低融点成分の融解温度
ＴＡ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ社製のＤＳＣ測定装置Ｑ１０を使用して、室温〜２３０℃の温度範囲で、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、窒素雰囲気、サンプル重量４ｍｇの条件で測定し、融解ピークトップの温度を融解温度（℃）とした。
（３）繊維層Ｉと繊維層IIとの積層の界面に対して垂直方向の繊維積層体の断面における、融着点の数
繊維積層体の断面を切り出し、日本電子株式会社製の走査型電子顕微鏡ＪＳＭ−５４１０ＬＶを使用して、２００倍の倍率でその断面を観察した。得られた繊維層Ｉと繊維層IIの界面の画像において、極細繊維に融着している熱融着性複合繊維の本数を数え、画像解析ソフトを用いて測定した画像における断面の長さから、単位長さあたりの融着点数（個／ｍｍ）を算出した。
（４）層間接着性
以下の基準で繊維積層体におけるそれぞれの層間接着性を判定した。
◎：ロールに巻き取った繊維積層体を繰り出し、それぞれの層間を手で剥がそうとしても、容易に剥がれなかった。
○：ロールに巻き取った繊維積層体を繰り出しても、それぞれの層間が剥離した部分が見られなかった。
△：ロールに巻き取った繊維積層体を繰り出したところ、部分的にそれぞれの層間が剥離した部分が見られた。
×：ロールに巻き取った繊維積層体を繰り出したところ、それぞれの層間が剥離し、積層一体化していなかった。
（５）加工性
以下の基準で繊維積層体を目的の製品に加工する際の操業性、歩留まり、そして得られた製品の品質を総合的に判断し、加工性を評価した。
◎：操業性、歩留まり、製品品質が十分なレベルであった。
○：操業性、歩留まり、製品品質が満足できるレベルであった。
△：操業性、歩留まり、製品品質が許容できるレベルであった。
×：操業性、歩留まり、製品品質が許容できないレベルであった。
（６）フィルター特性
以下の基準で繊維積層体を加工して得られたフィルター製品のフィルター特性を評価し、判定した。
◎：極細繊維層の特性から期待されるフィルター特性が十分なレベルで得られた。
○：極細繊維層の特性から期待されるフィルター特性が満足できるレベルで得られた。
△：極細繊維層の特性から期待されるフィルター特性が許容できるレベルで得られた。
×：極細繊維層の特性から期待されるフィルター特性が得られなかった。【００４３】
実施例１（参考例１）
エクソンモービル・ケミカル製のポリプロピレン樹脂（グレード名：Ａｃｈｉｅｖｅ  ６９３６）を用い、メルトブローン法で幅が６００ｍｍのポリプロプレン極細繊維不織布を作製した。得られたポリプロピレン極細繊維不織布については、その目付は１０ｇ／ｍ２であり、平均繊維径は７６０ｎｍであり、融解温度は１５４℃であった。
次に、目付が４０ｇ／ｍ２、幅が６００ｍｍの抄紙不織布（ここでは、繊維径が１４μｍのポリエチレンテレフタレート繊維と、繊維径が１６μｍの鞘／芯＝共重合ポリエステル／ポリエチレンテレフタレートの鞘芯型熱融着性複合繊維との混繊比率＝４０／６０（ｗ／ｗ）の混繊を使用した。）を準備した。
繊維層Ｉとして、ポリプロプレン極細繊維不織布を用い、繊維層IIとして、抄紙不織布を用いて、これらを積層し、一体化させるために、１２０℃のヤンキードライヤーで熱処理した。抄紙不織布に含まれる鞘芯型熱融着性複合繊維を構成する共重合ポリエステルは、その融解温度が８２℃であることから、１２０℃のヤンキードライヤーの熱処理によって鞘成分の共重合ポリエステルを溶融させ、ポリプロピレン極細繊維不織布と融着させた。
得られた繊維積層体において、繊維層IIである抄紙不織布と繊維層Ｉであるポリプロピレン極細繊維不織布との積層の界面における融着点の数は７個／ｍｍであり、積層の界面は、容易に剥離することがなく、満足できる層間接着力であった。
さらに、得られた２層からなる繊維積層体をコア材に巻回して筒状カートリッジフィルターを作製したところ、繊維積層体は十分な強度とハンドリング性を有しており、高い操業性でフィルター加工を実施することができた。また、得られたフィルターにおいて、繊維層Ｉの破れなどの不具合は見られず、フィルターとして良好に機能した。
【００４４】
実施例２
ディーアイシーバイエルポリマー製のポリウレタン樹脂（グレード名：Ｔ１１９０）を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドとアセトンの共溶媒（６０／４０（ｗ／ｗ））に１２．５質量％の濃度で溶解し、電界紡糸溶液を調整した。
次に、目付が４０ｇ／ｍ２、幅が１０００ｍｍのカード法スルーエア不織布（ここでは、繊維径が２２μｍの鞘／芯＝高密度ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレートの鞘芯型熱融着性複合繊維を使用した。）を基材不織布として準備し、この上に前記ポリウレタン溶液を電界紡糸して、基材不織布とポリウレタン極細繊維との２層からなる繊維積層体を作製した。
電界紡糸の条件は、２７Ｇニードルを使用し、単孔溶液供給量は２．０ｍＬ／ｈ、印加電圧は３５ｋＶ、紡糸距離は１７．５ｃｍとした。
得られた２層からなる繊維積層体におけるポリウレタン極細繊維については、その層の目付は３．０ｇ／ｍ２であり、平均繊維径は４５０ｎｍであり、融解温度は１７５℃であった。なお、電界紡糸によって基材不織布の上にポリウレタン極細繊維の層を積層する際に、基材不織布の両端に夫々５０ｍｍの、ポリウレタン極細繊維の層が積層されていない耳部を設けた。
次に、目付が２０ｇ／ｍ２、幅が１０００ｍｍの複合スパンボンド不織布（ここでは、繊維径が１６μｍの鞘／芯＝直鎖状低密度ポリエチレン／ポリプロピレンの鞘芯型複合繊維を熱融着性繊維として使用した。）を準備した。
繊維層Ｉとして、ポリウレタン極細繊維の層を用いて、繊維層IIとして、基材不織布を用い、さらに繊維層IIIとして、複合スパンボンド不織布を用いて、これらを、ポリウレタン極細繊維の層が中層となるように積層し、１３８℃のスルーエア熱処理機で熱処理し、一体化させた。
基材不織布に含まれる鞘芯型熱融着性複合繊維を構成する低融点成分の高密度ポリエチレンは、その融解温度が１３１℃であり、複合スパンボンド不織布に含まれる熱融着性繊維を構成する低融点成分の直鎖状低密度ポリエチレンは、１３８℃の熱処理によって、その融解温度が１２５℃であることから、それぞれの低融点成分を溶融させ、ポリウレタン極細繊維と融着させた。
得られた繊維積層体において、繊維層IIであるカード法スルーエア不織布と繊維層Ｉであるポリウレタン極細繊維の層との積層の界面における融着点数は１６個／ｍｍであり、繊維層IIIである複合スパンボンド不織布と繊維層Ｉであるポリウレタン極細繊維の層との積層の界面における融着点数は２０個／ｍｍであり、十分な層間接着力であった。また、熱融着性複合繊維と熱融着性繊維との融着によって積層一体化した繊維積層体は、繊維積層体の幅方向の両端５０ｍｍにおいて、繊維層IIの熱融着性複合繊維層と繊維層IIIの熱融着性繊維とが直接的に融着しあっている領域を含んでおり、この領域は層間の接着がより強固であるという特徴を有していた。実施例２の繊維積層体は、その両端部分が強固に接着しているので、層間剥離を生じにくかった。
さらに、得られた３層からなる繊維積層体を使用してプリーツフィルターを製造するために、折り幅４０ｍｍの条件でプリーツ加工したが、繊維積層体は剥離を生じることなく、安定した操業性であった。また、得られたプリーツフィルターにおいて、ポリウレタン極細繊維の層に破れ等の不具合は見られず、所定の気体フィルター特性が得られた。【００４５】
実施例３
Ａｒｋｅｍａ製のポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（以下、「ＰＶＤＦ−ＨＦＰ」と略記する。）樹脂であるＫｙｎａｒ（商品名）３１２０を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドとアセトンの共溶媒（６０／４０（ｗ／ｗ））に１８質量％の濃度で溶解し、電界紡糸溶液を調整した。
次に、目付が２０ｇ／ｍ２、幅が１１００ｍｍのカード法スルーエア不織布１（ここでは、繊維径が２２μｍの鞘／芯＝高密度ポリエチレン／ポリプロピレンの鞘芯型熱融着性複合繊維を使用した。）を基材不織布として準備し、この上に前記ＰＶＤＦ−ＨＦＰ溶液を電界紡糸して、基材不織布とＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層との２層からなる繊維積層体を作製した。電界紡糸の条件は、２７Ｇニードルを使用し、単孔溶液供給量は３．０ｍＬ／ｈとし、印加電圧は４５ｋＶとし、紡糸距離は１２．５ｃｍとした。
得られた２層からなる繊維積層体におけるＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維については、その層の目付は１．５ｇ／ｍ２であり、平均繊維径は３１０ｎｍであり、融解温度は１６３℃であった。なお、電界紡糸によって基材不織布の上にＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層を積層する際に、基材不織布の両端にそれぞれ３０ｍｍ幅の、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層が積層されていない耳部を設けた。
次に、目付が３０ｇ／ｍ２、幅が１１００ｍｍのカード法スルーエア不織布２（繊維径が３０μｍの鞘／芯＝高密度ポリエチレン／ポリプロピレンの鞘芯型複合繊維を熱融着性繊維として使用した。）を準備した。
繊維層Ｉとして、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層を用いて、繊維層IIとして、基材不織布を用い、さらに繊維層IIIとして、カード法スルーエア不織布２を用いて、これらを、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層が中層となるように積層し、１４３℃のスルーエア熱処理機で熱処理し、一体化させた。
カード法スルーエア不織布１を構成する鞘芯型熱融着性複合繊維およびカード法スルーエア不織布２を構成する熱融着性繊維の、低融点成分である高密度ポリエチレンは、その融解温度が１３１℃であることから、１４３℃の熱処理によって高密度ポリエチレンを溶融させ、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維と融着させた。
得られた繊維積層体において、繊維層IIであるカード法スルーエア不織布１と繊維層ＩであるＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層との積層の界面における融着点数は１８個／ｍｍであり、繊維層IIIであるカード法スルーエア不織布２と繊維層ＩであるＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層との積層の界面における融着点数は１０個／ｍｍであり、十分な層間接着力であった。
また、熱融着性複合繊維と熱融着性繊維との融着によって積層一体化した３層からなる繊維積層体は、繊維積層体の幅方向の両端３０ｍｍ幅において、繊維層IIの熱融着性複合繊維層と繊維層IIIの熱融着繊維とが直接的に融着しあっている領域を含んでおり、この領域は層間の接着がより強固であるという特徴を有していた。実施例３の繊維積層体は、その両端部分が強固に接着しているので、層間剥離を生じにくかった。
さらに、得られた３層からなる繊維積層体を打ち抜き機に導入し、直径８ｃｍの円形に切り出してメンブレンフィルターを作製した。打ち抜き機において引っかかりやＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層の破れなどの不具合は生じず、十分な操業性と歩留まりであった。また、得られたメンブレンフィルターを吸引濾過に使用したところ、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維層に破れ等はなく、また、基材不織布およびカード法スルーエア不織布１、２の層がサポート材として機能し、安定的に濾過することができた。【００４６】
実施例４
電界紡糸溶液にドデシル硫酸ナトリウムを０．１質量％添加した以外は、実施例３と同様に電界紡糸溶液を調整した。
次に、実施例３で用いたものと同様のカード法スルーエア不織布１を基材不織布として準備し、この上に前記ＰＶＤＦ−ＨＦＰ溶液を電界紡糸して、基材不織布とＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層との２層からなる繊維積層体を作製した。電界紡糸の条件は、２７Ｇニードルを使用し、単孔溶液供給量は３．３ｍＬ／ｈ、印加電圧は４０ｋＶ、紡糸距離は１２．５ｃｍとした。
得られた２層からなる繊維積層体におけるＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維については、その目付は１．５ｇ／ｍ２であり、平均繊維径は１１０ｎｍであり、融解温度は１６３℃であった。なお、実施例３と同じく、基材不織布の両端に夫々３０ｍｍ幅の、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層が積層されていない耳部を設けた。
繊維層Ｉとして、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層を用い、繊維層IIとして、基材不織布を用いた上記２層の繊維積層体に、さらに繊維層IIIとして、基材不織布と同様のカード法スルーエア不織布１を、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層が中層となるように積層し、１４３℃のスルーエア熱処理機で熱処理し、一体化させた。
積層不織布を構成する鞘芯型熱融着性複合繊維の、低融点成分である高密度ポリエチレンは、その融解温度が１３１℃であることから、１４３℃の熱処理によって高密度ポリエチレンを溶融させ、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維と融着させた。
得られた繊維積層体において、繊維層IIであるカード法スルーエア不織布１と繊維層ＩであるＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維との積層の界面における融着点数は２２個／ｍｍであり、繊維層IIIであるカード法スルーエア不織布２と繊維層ＩであるＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維との積層の界面における融着点数は１８個／ｍｍであり、十分な層間接着力であった。
また、熱融着性複合繊維の融着によって積層一体化した３層からなる繊維積層体は、繊維積層体の幅方向の両端３０ｍｍ幅において、繊維層IIの熱融着性複合繊維層と繊維層IIIの熱融着繊維とが直接的に融着しあっている領域を含んでおり、この領域は層間の接着がより強固であるという特徴を有していた。実施例４の繊維積層体は、その両端部分が強固に接着しているので、層間剥離を生じにくかった。
得られた３層からなる繊維積層体を、剛性を付与するためのポリプロピレン製メッシュと積層し、折り幅１０ｍｍの条件でプリーツ加工したが、繊維積層体は剥離を生じることなく、安定した操業性であった。また、得られたプリーツフィルターにおいて、繊維層Ｉ（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維）に破れ等の不具合は見られず、所定の液体フィルター特性が得られた。【００４７】
実施例５
実施例１で得られた２層からなる繊維積層体の極細繊維の層の上に、実施例２で得られた３層からなる繊維積層体を積層し、抄紙不織布／ポリプロピレン極細繊維の層／カード法スルーエア不織布／ポリウレタン極細繊維の層／複合スパンボンド不織布の５層からなる繊維積層体とした。
これを１４８℃の輻射式熱処理機で熱処理したところ、それぞれの層の熱融着性複合繊維の低融点成分は溶融し、隣接する極細繊維の層に融着していた。抄紙不織布とポリプロピレン極細繊維の層の層間融着点数が７個／ｍｍであり、ポリプロピレン極細繊維の層とカード法スルーエア不織布の層間融着点数が１５個／ｍｍであり、カード法スルーエア不織布とポリウレタン極細繊維の層の層間融着点数が１６個／ｍｍであり、ポリウレタン極細繊維の層と複合スパンボンド不織布の層間融着点数が２０個／ｍｍであり、それぞれ満足できる層間接着力であった。
得られた５層からなる繊維積層体を用いて平膜状フィルターを作製したが、極細繊維が表面に露出していないために加工性に優れていた。また繊維径が大きいポリプロピレン極細不織布を上流側にセットすることで繊維径勾配による段階濾過が可能となり、得られたフィルターは圧力損失が上昇しにくい特性を有していた。【００４８】
実施例６
実施例３で得られた３層からなる繊維積層体の上に、剛性を付与する目的でポリプロピレン製ネットを積層し、更にその上に実施例４で得られた３層からなる繊維積層体を積層して、カード法スルーエア不織布１／ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層／カード法スルーエア不織布２／ポリプロピレン製ネット／カード法スルーエア不織布１／ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層／カード法スルーエア不織布２の７層とした。
これを１４３℃のスルーエア熱処理機で熱処理し、かつ、層間の接着力を高めるために、スルーエア熱処理機の熱処理ゾーン出口部分に荷重７ｋｇの加圧ロールを設置し、熱処理の余熱を利用して圧密処理を施した。それぞれの層の熱融着性複合繊維の低融点成分は溶融し、隣接する極細繊維に融着していた。
得られた７層からなる繊維積層体におけるそれぞれの層間の層間融着点数は、実施例３のカード法スルーエア不織布１とＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層の層間が２８個／ｍｍであり、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層とカード法スルーエア不織布２の層間が２６個／ｍｍであり、実施例４のカード法スルーエア不織布１とＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層との層間が２７個／ｍｍであり、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層とカード法スルーエア不織布２の層間が２４個／ｍｍであり、それぞれ十分な層間接着力であった。また、熱融着性複合繊維の融着によって積層一体化した繊維積層体は、繊維積層体の幅方向の両端３０ｍｍ幅において、熱融着性複合繊維層が直接的に融着しあっている領域を含んでおり、この領域は層間の接着が更に強固であるので、層間剥離を生じなかった。
得られた７層からなる繊維積層体を、折り幅１０ｍｍの条件でプリーツ加工したが、繊維積層体は剥離を生じることなく、ＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層に破れ等の不具合はなく、プリーツ形態保持性も良好であり、高い操業性と歩留まりであった。プリーツ加工した７層からなる繊維積層体を、実施例３のＰＶＤＦ−ＨＦＰ極細繊維の層が濾過の上流側となるようにプリーツフィルターとした。得られたプリーツフィルターは、実施例４で作製したプリーツフィルターに比べて、極細繊維の層の総目付が高く、また繊維径の勾配が設けられていたことから、高い捕集効率と圧力損失の上昇抑制効果を有していた。【００４９】
比較例１
実施例１で得られたメルトブローン法によるポリプロピレン極細繊維不織布を用いて、折り幅４０ｍｍの条件でプリーツ加工したが、ポリプロピレン極細繊維不織布の剛性が不足しているために加工性が低く、またプリーツ形状保持性も低くかった。
得られたフィルターの液体フィルター特性を評価したところ、濾過圧力に対してプリーツ形状を維持できず、満足できるフィルター特性が得られなかった。【００５０】
比較例２
実施例２の基材不織布にポリウレタン溶液を電界紡糸して得られた、基材不織布とポリウレタン極細繊維の２層からなる繊維積層体を、コア材に巻回して筒状カートリッジフィルターを作製しようとしたところ、基材不織布からポリウレタン極細繊維が容易に剥離してしまい、金属製の鏡面テンションロールにポリウレタン極細繊維の層が巻きついてしまったため、フィルターへの加工ができなかった。そこで、ポリウレタン極細繊維の層がテンションロールに接触しないようにして加工を試みたが、繊維積層体に皺が発生した状態でコア材に巻回されて、歩留まりを悪化させてしまった。【００５１】
比較例３
実施例１で得られたメルトブローン法によるポリプロピレン極細繊維不織布の両面を、出光ユニテック製の目付３０ｇ／ｍ２のポリプロピレンスパンボンド不織布であるストラテックＰＰで積層して３層とし、これをカレンダー加工機に挿入して、上下のロール温度が１４５℃、ロールクリアランスが０．００５ｍｍ、接圧が０．１ＭＰａ、速度が５ｍ／ｍｉｎとする条件でカレンダー加工し、３層からなる繊維積層体とした。
得られた３層からなる繊維積層体は、十分な層間剥離強度を有していたが、繊維積層体に著しくフィルム化した部分が見られた。この部分ではポリプロピレンスパンボンド不織布を構成する繊維のみならず、ポリプロピレン極細繊維もフィルム化している様子が確認できた。
そこで、３層からなる繊維積層体に顕著なフィルム化部分が見られなくなるように、カレンダーロールの温度条件を１３０℃に変更した。
得られた繊維積層体は、許容できるレベルで一体化していたが、これを折り幅１０ｍｍの条件でプリーツ加工したところ、層間が剥離している部分が多かった。得られたプリーツフィルターの液体フィルター特性を確認したところ、初期圧力損失が高かった。原因を調査したところ、ポリプロピレンスパンボンド不織布を構成する繊維がカレンダー加工によって圧着扁平化しており、扁平化の著しい部分はフィルム化してしまっていた。また、圧着扁平化およびフィルム化した部分のポリプロピレン極細繊維は部分的にフィルム化しており、このフィルム化部分が通液に関与しないために、初期圧力損失が高くなったと考えられた。【００５２】
比較例４
基材不織布として、出光ユニテック製の目付３０ｇ／ｍ２のポリプロピレンスパンボンド不織布であるストラテックＰＰを用いた以外は、実施例２と同様にして、ポリプロピレンスパンボンド不織布とポリウレタン極細繊維の層との２層からなる積層体を作製した。これに、基材不織布と同じポリプロピレンスパンボンド不織布を、ポリウレタン極細繊維の層が中層となるように積層した。次に、これをエンボス加工機に挿入して、エンボスロール温度１３０℃、フラットロール温度１２０℃、ロールクリアランス０．００５ｍｍ、接圧０．１ＭＰａ、速度１０ｍ／ｍｉｎの条件でエンボス加工した。
得られた３層からなる繊維積層体において、エンボス熱圧着面積率は８％、ひし形のエンボス熱圧着点数は７０個／ｃｍ２であった。エンボス点において、基材不織布と積層不織布を構成する熱融着性複合繊維は圧着扁平化しており、中層のポリウレタン極細繊維の層と熱圧着して一体化してはいたものの、層間剥離強度は満足できるレベルではなかった。
そこで、エンボス圧着面積率が２０％、ひし形のエンボス熱圧着点数が１５０個／ｃｍ２のエンボス機を用いて、同様のエンボス条件でエンボス加工を実施した。熱融着性複合繊維は圧着扁平化して、中層のポリウレタン極細繊維の層と熱圧着し、一体化しており、エンボス面積率が高いことから、満足できる層間剥離強度は得られていた。
得られたエンボス圧着面積率が８％と２０％の繊維積層体を、それぞれ折り幅４０ｍｍの条件でプリーツ加工したところ、面積率が８％の繊維積層体はプリーツ加工の際に層間剥離を生じてしまい、操業性と歩留まりを悪化させてしまっていた。また、面積率が２０％の繊維積層体もやや層間剥離を生じやすい傾向ではあったが、許容できるレベルでプリーツ加工を実施することができた。しかしながら、得られたプリーツフィルターの気体フィルター特性を評価したところ、初期圧力損失が著しく高かった。原因を調査したところ、エンボス点において熱融着性複合繊維が圧着扁平化していたばかりか、中層のポリウレタン極細繊維の層もフィルム化し、繊維形態を維持しておらず、エンボス点、すなわち繊維積層体の面積の２０％が、通気に関与していないことが明らかになった。【００５３】
比較例５
実施例２の基材不織布と同様のカード法スルーエア不織布を積層不織布とし、これにポリオレフィン系ホットメルト樹脂接着剤（松村石油化学研究所製、モレスコメルトＡＣ−９２５Ｒ）を繊維状に塗布し、直ちに、実施例２の、電界紡糸して得られた基材不織布とポリウレタン極細繊維の層との２層の積層不織布を、ポリウレタン極細繊維の層が中層となるように積層し、加圧ロールで圧着して３層からなる繊維積層体を作製した。
得られた３層からなる積層体は、ホットメルト樹脂接着剤が塗布されたポリウレタン極細繊維の層と、積層不織布の界面の接着は十分であったが、ホットメルト樹脂接着剤が塗布されていない界面の接着は満足できるものではなく、剥離を生じやすかった。
そこで、実施例２の、電界紡糸して得られた基材不織布とポリウレタン極細繊維の層の２層積層体から、ポリウレタン極細繊維層を一度剥離してロールに巻き取った。次に、基材不織布と積層不織布のそれぞれに、前述のポリオレフィン系ホットメルト樹脂接着剤を繊維状に塗布し、直ちに基材不織布とポリウレタン極細繊維の層、積層不織布を積層して、加圧ロールで圧着して３層繊維積層体を作製しようと試みた。しかし、巻き取ったポリウレタン極細繊維層を繰り出そうとしたところ、その目付が３．０ｇ／ｍ２と小さく、力学強度が低いために破れや破断を生じやすかった。これを改善するために繰り出しの張力調整を実施したが、今度はポリウレタン極細繊維の層に皺が発生してしまい、満足できる品質の３層からなる繊維積層体を作製することができなかった。【００５４】
比較例６
比較例４の、ポリウレタン極細繊維不織布の破れや破断、皺などの不具合を改善するために、電界紡糸によって作製するポリウレタン極細繊維不織布の目付を５．０ｇ／ｍ２とし、力学強度と剛性を向上させたポリウレタン極細繊維不織布を準備した。
ロールに巻き取った５．０ｇ／ｍ２のポリウレタン極細繊維不織布は、破れや破断、皺などの不具合を生じることなく繰り出すことが可能で、許容できる操業性で基材不織布／ポリウレタン極細繊維の層／積層不織布の３層からなる繊維積層体を作製することができた。それぞれの層間はホットメルト樹脂接着剤で接着しており、十分な総間剥離強度を有していた。
得られた３層からなる繊維積層体を折り幅４０ｍｍの条件でプリーツ加工して、プリーツフィルターを作製した。これの気体フィルター特性を評価したところ、初期圧力損失が著しく高かった。３層からなる繊維積層体におけるポリウレタン極細繊維の目付が５．０ｇ／ｍ２と大きいことの他に、層間の接着に用いたホットメルト樹脂接着剤が通気性を阻害し、また、ホットメルト樹脂接着剤がポリウレタン極細繊維の層に浸み込むことで、極細繊維の層の空隙率を低下させていることが確認できた。【００５５】
以上の実験の結果について、表１にまとめて示す。【００５６】
【表１】
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【００５７】
表１に示した結果から、実施例１〜６では、熱融着性複合繊維の低融点成分が極細繊維に融着して、良好な層間剥離強度を有する繊維積層体が得られた。繊維積層体は十分な力学強度と剛性を有し、フィルターなどの製品への加工性に優れていた。また、得られたフィルターなどの製品において、極細繊維の層は、極細繊維の径、高比表面積、高空隙率といった、本来の特性を維持しており、これら特性に応じた製品物性が得られていた。【００５８】
一方で、比較例１では力学強度や剛性に乏しいポリプロピレン極細繊維不織布単体であるために、満足できるフィルター特性が得られておらず、また、比較例２では、層間が十分に一体化していない基材不織布と極細繊維の層との２層からなる積層体であるために、満足できる製品加工性が得られていない。比較例３〜６では、満足できる層間接着力を得るために、接着条件を高めると極細繊維の層がフィルム化するなどしてダメージを受け、接着面積や接着性分量を増やすと、これが通気や通液を阻害して、フィルター特性が低下してしまっていた。また、接着面積や接着成分量を減らすと、層間接着力が低下して製品加工性が悪化しており、フィルター特性と製品加工性の両方を満足することはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の、それぞれの層間が熱融着性複合繊維の融着によって接着している繊維積層体は、すくなくとも１層の熱融着性複合繊維の層で補強されているために、二次加工性に優れており、少なくとも１層の極細繊維の層の特徴である極細繊維径、高比表面積、高空隙、微細孔径構造などの特性を活かして、例えば精密装置洗浄用水や微細研磨粒子分散液を精製濾過する液体フィルターや、クリーンルーム用の気体フィルター、二次電池セパレータなどとしての利用が可能である。
【図１】
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【図２】
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