本發明涉及多個片材使用粘接劑層疊而成的層疊體及其制造方法。
背景技術:
多個片材層疊而成的層疊體由于強度高,所以被用于各種用途。例如日本特開2014-121699號公報提出了將層疊體作為空氣凈化機的過濾用材料使用。該層疊體具有作為基材的無紡布、作為保護層的其他無紡布、和夾在它們之間的極細纖維層。這樣的層疊體例如通過在作為基材的無紡布(第1片材)上利用靜電紡絲法而堆積極細纖維后,涂布粘接劑,并層疊其他無紡布(第2片材)作為保護層來制造。
技術實現要素:
基于本發明的第1層疊體包含含有第1纖維的第1片材、層疊于第1片材上且包含第2纖維的第2片材、和夾在第1片材與第2片材之間的粘接劑。粘接劑的至少一部分在沿著層疊體的端邊的端部內按照形成線狀的第1區域的方式配置,第1片材與第2片材介由第1區域而粘接。
基于本發明的第2層疊體包含含有第1纖維的第1片材、層疊于第1片材上且包含第2纖維的第2片材、和夾在第1片材與第2片材之間的粘接劑。在沿著層疊體的端邊的端部存在的粘接劑的每單位面積的質量大于比該端部更靠近層疊體的中央側的位置存在的粘接劑的每單位面積的質量。
在基于本發明的層疊體的制造方法中,首先,準備包含第1纖維的第1片材及包含第2纖維的第2片材。接著,按照形成線狀的區域的方式將粘接劑賦予到第1片材上。然后,介由粘接劑在第1片材上層疊第2片材,形成層疊體。進而,按照將第1區域分割的方式將層疊體裁斷。
根據本發明,能夠抑制層疊體的片材間的剝離。
附圖說明
圖1是示意性表示本發明的實施方式所述的層疊體的上表面圖。
圖2是圖1中所示的層疊體的2-2線處的截面圖。
圖3是本發明的實施方式所述的其他層疊體的截面圖。
圖4是圖3中所示的層疊體的局部放大截面圖。
圖5是對通過粘接劑而形成的線狀的區域的一部分進行說明的上表面圖。
圖6是說明本發明的實施方式所述的層疊體中的線狀的區域的配置的上表面圖。
圖7是說明本發明的實施方式所述的其他層疊體中的線狀的區域的配置的上表面圖。
圖8是表示本發明的實施方式所述的層疊體的制造裝置的圖。
具體實施方式
在說明本發明的實施方式之前,對以往的層疊體中的問題進行簡單說明。在介由粘接劑將多個片材層疊時,若粘接劑的量不充分,則在片材間產生剝離。若為了防止片材間的剝離而增大粘接劑的量,則通氣性被粘接劑阻礙,壓力損耗增大。
以下,對本發明的實施方式參照附圖進行說明。圖1是示意性表示本實施方式所述的層疊體10的上表面圖。圖2是圖1中所示的層疊體10的2-2線處的截面圖。層疊體10的外形只要邊(端邊)的數目能夠描述(即,只要為除圓及橢圓形以外)則沒有特別限定,可以如圖1那樣為長條體,也可以為矩形,還可以為其他的多邊形。
層疊體10具有第1片材1、第2片材20和粘接劑4。第1片材1包含第1纖維。第2片材20包含第2纖維,且層疊于第1片材1上。粘接劑4夾在第1片材1與第2片材20之間。粘接劑4的至少一部分在沿著層疊體10的相對置的一組端邊s1、s2的一組端部t1、t2內分別按照形成與端邊s1、s2平行的線狀的第1區域ls的方式配置。進而,第1片材1與第2片材20介由第1區域ls而粘接。另外,第1區域ls只要與端邊s1、s2實質上平行即可,也可以相對于端邊s1、s2有些傾斜。
另外,所謂片材包含纖維是指包含纖維作為主要成分。該情況下,主要成分的含有率為80重量%以上。即,第1片材1包含第1纖維作為主要成分,第2片材20包含第2纖維作為主要成分。
另外,也可以如圖3中所示的層疊體10a那樣,按照與第1片材1相接的方式、并且按照夾在第1片材1與第2片材20之間的方式,配置第3片材3。圖3是本發明的實施方式所述的層疊體10a的截面圖,圖4是層疊體10a的局部放大截面圖。
從提高層疊體10a的集塵性能的觀點出發,如圖4中所示的那樣,第3片材3優選包含具有比第1纖維1f的平均纖維直徑d1及第2纖維2f的平均纖維直徑d2小的平均纖維直徑d3的第3纖維3f。第3片材3的形態沒有特別限定,但如后述的那樣,在通過靜電紡絲法而生成第3纖維3f時,第3片材3為無紡布。該情況下,也通過提高層疊體10a的端部中的接合強度,而抑制第3片材3與第1片材1的剝離。另外在層疊體10a中,粘接劑4貫穿第3片材3而將第1片材1與第2片材20粘接。
第3纖維3f例如通過靜電紡絲法而堆積于第1片材1上。即,包含第3纖維3f的第3片材3不介由粘接劑4而層疊于第1片材1上。如后述的那樣,在靜電紡絲法中,通過對使作為第3纖維3f的原料的樹脂(原料樹脂)溶解到溶劑中而得到的原料液施加高電壓,將帶有電荷的原料液從噴嘴進行噴射,從而生成第3纖維3f。第3纖維3f由于以包含溶劑的狀態堆積在第1片材1上,所以與構成第1片材1的第1纖維1f密合,兩者被接合。即,第1片材1與第3片材3通過纖維彼此的點粘接而被接合。因此,通常,在第3片材3與第1片材1之間容易剝離。與此相對,通過提高層疊體10a的端部中的接合強度,第3片材3與第1片材1的剝離也得到抑制。
接著,關于第1片材1、第2片材20、第3片材3及粘接劑4,對適于空氣凈化機的過濾用材料的形態進行具體說明。另外,層疊體10、10a的用途并不限定于過濾用材料。
(第1片材)
第1片材1例如為支撐層疊體10的支撐體(基材)。第1片材1的形態及材質沒有特別限定,只要根據用途而適當選擇即可。作為第1片材1,具體而言,可例示出織物、編織物、無紡布等纖維結構體。其中,在將層疊體10作為過濾用材料使用時,從壓力損耗的觀點出發,第1片材1優選為無紡布。無紡布例如通過紡粘法、干式法(例如氣鋪法)、濕式法、熔噴法、針刺法等而制造。其中,在容易形成作為基材適合的無紡布的方面,第1片材1優選為通過濕式法而制造的無紡布。
第1片材1為無紡布時,構成第1片材1的第1纖維的材質沒有特別限定,例如可列舉出玻璃纖維、纖維素、丙烯酸樹脂、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚對苯二甲酸丁二醇酯)、聚酰胺(pa)、或它們的混合物等。其中,在作為基材適合的方面,第1纖維的材質優選為pet或纖維素。第1纖維的平均纖維直徑d1沒有特別限定,例如可以為1μm以上且40μm以下,也可以為5μm以上且20μm以下。
所謂平均纖維直徑d1是第1纖維的直徑的平均值。所謂第1纖維的直徑是相對于第1纖維的長度方向垂直的截面的直徑。在那樣的截面不為圓形的情況下,可以將最大徑視為直徑。此外,也可以將從一個主表面的法線方向看第1片材1時的相對于第1纖維的長度方向垂直的方向的寬度視為第1纖維的直徑。平均纖維直徑d1例如是第1片材1中包含的任意的10根第1纖維的任意的部位的直徑的平均值。關于后述的平均纖維直徑d2、d3也相同。
第1片材1的厚度沒有特別限定,例如可以為50μm以上且500μm以下,也可以為150μm以上且400μm以下。所謂片材的厚度例如是片材的任意的10處的厚度的平均值。所謂厚度是片材的2個主表面之間的距離。在片材為無紡布時,其厚度可以如以下那樣求出。首先,拍攝無紡布的截面。然后,從位于無紡布的一個主表面上的任意的1個地點到另一個主表面為止,畫相對于一個主表面垂直的線。位于該線上的纖維中的處于最遠的位置的2根纖維的外側(外法)的距離相當于厚度。對于其他的任意的多個地點(例如9個地點)也同樣地算出無紡布的厚度,以將它們平均化而得到的數值作為無紡布的厚度。在上述厚度的算出時,也可以使用經二值化處理的圖像。
第1片材1的每單位面積的質量也沒有特別限定,例如可以為10g/m2以上且80g/m2以下,也可以為35g/m2以上且60g/m2以下。
第1片材1的壓力損耗沒有特別限定。其中,第1片材1的初期的壓力損耗使用依據jisb9908形式1的規格的測定機進行測定時,優選為1pa以上且10pa以下左右。若第1片材1的初期的壓力損耗為該范圍,則層疊體整體的壓力損耗也得到抑制。
另外,在上述形式1中的試驗方法中如以下那樣測定壓力損耗。將具有層疊體10的過濾器單元按照沒有空氣漏泄的方式保持到單元固定部中。此外在過濾器單元中安裝靜壓測定部。靜壓測定部具有夾持過濾器單元的直管部,在該直管部上,在上游側、下游側的管壁上設置有垂直的靜壓測定孔。在該狀態下通過送風機向過濾器單元送額定風量的風。并且,通過利用靜壓測定孔上介由管而連接的壓力表測定上游側、下游側的靜壓,從而求出壓力損耗。
(第2片材)
第2片材20發揮集塵功能,并且如后述的那樣在第3片材層疊于第1片材1上的情況下,作為保護第3片材免受外部負荷的保護層發揮功能。
第2片材20例如也可以為通過上述方法而制造的無紡布。其中,在將層疊體10作為過濾用材料使用時,第2片材20優選為通過熔噴法而制造的無紡布。在熔噴法中,容易形成纖維直徑細的無紡布。進而,在能夠期待集塵效果的方面,第2片材20優選通過帶電處理等而帶電(永久帶電)。所謂永久帶電是在不存在外部電場的狀態下半永久性地保持電極化,相對于周圍形成電場的狀態。
構成第2片材20的第2纖維的材質沒有特別限定。例如,可列舉出玻璃纖維、纖維素、丙烯酸樹脂、pp、pe、pet等聚酯、pa、或它們的混合物等。其中,在容易帶電的方面,優選pp。第2纖維的平均纖維直徑d2也沒有特別限定。平均纖維直徑d2例如可以為0.5μm以上且20μm以下,也可以為5μm以上且20μm以下。
第2片材20的厚度沒有特別限定,可以為100μm以上且500μm以下,也可以為150μm以上且400μm以下。第2片材20的每單位面積的質量也沒有特別限定,可以為10g/m2以上且50g/m2以下,也可以為10g/m2以上且30g/m2以下。
第2片材20的壓力損耗沒有特別限定。其中,第2片材20的初期的壓力損耗在與上述同樣的條件下進行測定時,優選為10pa以上且50pa以下左右。若第2片材20的初期的壓力損耗為該范圍,則層疊體10整體的壓力損耗也得到抑制。
(粘接劑)
粘接劑4的種類沒有特別限定,例如可列舉出以熱塑性樹脂作為主要成分的熱熔粘接劑等。作為熱塑性樹脂,例如可例示出聚氨酯(pu)、pet等聚酯、氨基甲酸酯改性共聚聚酯等共聚聚酯、pa、聚烯烴(例如pp、pe)等。熱熔粘接劑例如通過加熱而被熔融,同時以線狀賦予到第1片材1或第2片材20上。或者,將粒子狀的熱熔粘接劑以線狀散布到第1片材1或第2片材20上后,進行加熱而使其熔融。
層疊體10所保持的粘接劑4的質量也沒有特別限定,但從接合強度及壓力損耗的觀點出發,優選為0.5g/m2以上且15g/m2以下,更優選為1g/m2以上且10g/m2以下,特別優選為2g/m2以上且6g/m2以下。另外,粘接劑4的質量是層疊體10的端部t1、t2及中央部c所保持的粘接劑4的平均質量。
(第3片材)
第3纖維3f的平均纖維直徑d3例如為3μm以下,優選為1μm以下,更優選為300nm以下。此外,平均纖維直徑d3優選為30nm以上,更優選為50nm以上。若平均纖維直徑d3為該范圍,則壓力損耗得到抑制,同時集塵效率容易變高。
第3纖維3f的材質沒有特別限定,例如可列舉出pa、聚酰亞胺(pi)、聚酰胺酰亞胺(pai)、聚醚酰亞胺(pei)、聚縮醛(pom)、聚碳酸酯(pc)、聚醚醚酮(peek)、聚砜(psf)、聚醚砜(pes)、聚苯硫醚(pps)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚芳酯(par)、聚丙烯腈(pan)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚乙烯基醇(pva)、聚醋酸乙烯酯(pvac)、pp、pet、pu等聚合物。它們可以單獨使用或將2種以上組合使用。其中,在通過靜電紡絲法而形成第3纖維3f時,優選使用pes。此外,在容易減小平均纖維直徑d3的方面,優選使用pvdf。
從壓力損耗的觀點出發,第3片材3的厚度優選為0.5μm以上且10μm以下,更優選為1μm以上且5μm以下。第3片材3的初期的壓力損耗在與上述同樣的條件下進行測定時,優選為5pa以上且40pa以下左右。
從壓力損耗與集塵效率的平衡的觀點出發,第3片材3的每單位面積的質量優選為0.1g/m2以上且1.5g/m2以下,更優選為0.2g/m2以上且0.5g/m2以下,特別優選為0.2g/m2以上且0.8g/m2以下。
以下,列舉出層疊體10、10a為長條體的情況為例進行說明。另外,在以下的說明中以層疊體10為主體進行說明,但關于層疊體10a也同樣。
在層疊體10為長條體時,為了方便起見,將端邊中的長度方向d的長度為100cm的任意的部分設定為端邊s1。并且,設定以端邊s1和與其相對置的長度為100cm的端邊s2夾持的區域a。所謂端部t1、t2及中央部c是指區域a中的端部及除此以外的中央部。如后述的圖6、圖7中所示的那樣,關于通過粘接劑4而形成的粘接劑線ls、lt、lc,也是指配置在區域a中的通過粘接劑4而形成的線狀的區域。
在層疊體10中,沿著層疊體10的端邊s(圖1的例子中,s1及s2),配置有通過粘接劑4而形成的粘接劑線ls。即,第1片材1與第2片材20如圖2中所示的那樣在端邊s上介由粘接劑4而被粘接。因此,抑制片材彼此以端邊s1及s2作為起點而剝離。
在圖1、圖2中,作為端邊s,例示出了端邊s1及與其相對置的端邊s2,但端邊s并不限定于此。例如,作為層疊體10的端邊s,也可以僅設定端邊s1。此外,在層疊體10為矩形或其他的多邊形時,可以設定端邊s1及與端邊s1共有頂點的端邊,也可以設定層疊體10的3個以上的端邊。從抑制片材間的剝離的觀點出發,作為層疊體10的端邊,優選設定一個端邊s1和與端邊s1相對置的端邊s2,此外,通過設定這2個端邊,可充分地發揮抑制片材間的剝離的效果。
粘接劑線ls如圖5中所示的那樣,定義為長度為100cm、且具有包圍粘接劑4的最小的寬度的矩形r。關于后述的粘接劑線lt、lc也同樣。另外,粘接劑線ls及lt、即矩形r是配置有粘接劑4的至少一部分的線狀的第1區域。該第1區域在沿著層疊體10的端邊s的端部t內與端邊s平行地形成。另一方面,粘接劑線lc是在比端部t更靠層疊體10的中央側與端邊s平行地設置的線狀的第2區域。
粘接劑4自身的附著形狀沒有特別限定,例如如圖5中所示的那樣,粘接劑4也可以以波浪線狀涂布。另外,圖5是從上面看層疊體10的一部分,但省略第2片材20以及第3片材3,僅示出了第1片材1及粘接劑4。此外,在圖5中,為了方便起見,對粘接劑4加上影線進行表示。第1片材1的端邊s1與層疊體10的端邊s1對應。
沿著端邊s配置的粘接劑線ls的寬度ws(寬度方向的長度)沒有特別限定。例如,粘接劑線ls的寬度ws優選為層疊體10的與端邊s垂直的方向的寬度w10的1/1000~1/20,更優選為1/500~1/50。
粘接劑4也可以配置在層疊體10的除端邊s1、s2以外的部分中。在層疊體10中,如圖1中所示的那樣,設定包含至少一個端邊s(圖示例中,s1及s2)的端部t1、t2及除此以外的中央部c。從接合強度的觀點出發,粘接劑4進一步優選也配置在層疊體10的中央部c中。進而,從片材間的剝離的抑制及壓力損耗的觀點出發,粘接劑4優選也配置在除端部t1、t2的端邊s以外的部分中。
端部t1(t2)是從端邊s1(s2)至層疊體10的寬度w10的25%以下的距離為止的區域。換而言之,端部t1(t2)是包含層疊體10的端邊s1(s2)的占層疊體10的面積的25%以下的帶狀的區域。另外,在圖1中,示出了包含端邊s1的端部t1及包含端邊s2的端部t2,但端部t并不限定于這些。例如,作為層疊體10的端部t,也可以僅設定端部t1。此外,在層疊體10為矩形或其他的多邊形時,可以設定端部t1及包含與端邊s1共有頂點的端邊的端部,也可以設定包含層疊體10的3個以上的端邊的端部。從抑制片材間的剝離的觀點出發,作為層疊體10的端部,優選設定包含一個端邊s1的端部t1、和包含與端邊s1相對置的端邊s2的端部t2。
端部t的大小只要是層疊體10的面積的25%以下則沒有特別限定,只要適當設定即可。從抑制片材間的剝離的觀點出發,1個端部t的大小優選為層疊體10的面積的5%以上。在設定端部t1及端部t2時,端部t1及t2的面積之和例如優選為層疊體10的面積的10%以上且50%以下。該情況下,端部t1及端部t2的面積可以相同,也可以不同。
在端部t及中央部c中分別配置粘接劑4時,粘接劑4優選在端部t中不均勻存在。即,端部t中存在的粘接劑4的每單位面積的質量mt優選大于在除端部t以外的中央部c中存在的粘接劑4的每單位面積的質量mc(mt>mc)。由此,能夠減少粘接劑的使用量,并且抑制片材間的剝離。進而,壓力損耗也得到抑制。另外,在圖1~圖3、圖5中,省略了配置在除端邊s1及s2以外的粘接劑4。另一方面,在圖6、圖7中配置在除端邊s1及s2以外的粘接劑4也作為粘接劑線l示出。然而,在層疊體10的中央部c中的第1片材1與第2片材20之間,也可以不存在粘接劑4。即,也可以mc=0。但是,從接合強度的觀點出發,優選滿足mc>0。
另外,本實施方式中,粘接劑4按照形成與層疊體10的端邊s平行的多個線狀的區域即粘接劑線l的方式配置,但即使是以條紋狀配置粘接劑4的情況下,通過設定為mt>mc,也可得到同樣的效果。
在片材間的剝離變得容易得到抑制的方面,質量mt優選為質量mc的1.5倍以上,更優選為3倍以上。此外,從成本的觀點出發,質量mt優選小于質量mc的20倍,更優選小于5倍。具體而言,質量mt優選為1.5g/m2以上,更優選為3g/m2以上。此外,質量mt優選為20g/m2以下,更優選為15g/m2以下。質量mc優選為0.5g/m2以上,更優選為1g/m2以上。此外,質量mc優選為15g/m2以下,更優選為10g/m2以下。
粘接劑4例如可以按照滿足mt>mc的方式,在層疊體10的整面配置,也可以在層疊體10中部分地配置。將粘接劑4部分地配置在層疊體10的除端邊s以外的部分中的方法沒有特別限定,例如可以將粘接劑4以點狀配置,也可以以線狀配置。其中,從生產率的觀點出發,粘接劑4優選在層疊體10的除端邊s以外的部分中,也按照在沿著端邊s的方向上形成粘接劑線l的方式配置。
關于配置在層疊體10的除端邊s以外的部分中的粘接劑線l,當上述矩形r的長度方向的中心線lc與端邊s所成的角度為0°~15°時,可以視為沿著端邊s配置。所謂矩形r(即粘接劑線)的中心線lc是將矩形r的寬度方向二等分的直線。粘接劑線的寬度w沒有特別限定,可以與粘接劑線ls相同,也可以不同。
以下,對于將粘接劑4在層疊體10的除端邊s以外的部分中也按照在沿著端邊s的方向上形成線狀的區域的方式配置、并且使粘接劑4在端部t中不均勻存在的方法,參照圖6、圖7進行說明。
在圖6所示的構成中,通過粘接劑4而形成的粘接劑線l中的在端部t中鄰接的粘接劑線lt間的平均間距pt比在中央部c中鄰接的粘接劑線lc間的平均間距pc小。通過該構成,粘接劑4在端部t中不均勻存在。另外,在圖6中,從上面看層疊體10,但省略了第2片材20以及第3片材,僅示出了第1片材1及粘接劑4。此外,在圖6中,為了方便起見,對粘接劑線l加上影線進行表示。第1片材1的端邊s1及s2與層疊體10的端邊s1及s2對應,第1片材1的端部t1及t2與層疊體10的端部t1及t2對應,第1片材1的中央部c與層疊體10的中央部c對應。
所謂粘接劑線lt間的間距pt是對形成于端部t中的全部粘接劑線l測定與鄰接的粘接劑線l的中心線lc(參照圖5)間的距離而算出的平均值。另外,在端部t中配置有10根以上的粘接劑線lt時,算出上述平均值后,除去與所得到的平均值相差20%以上的數據,再次算出平均值。也可以將這樣修正而得到的平均值作為粘接劑線lt間的間距pt。粘接劑線lc間的間距pc也可以同樣地算出。另外,所謂鄰接的粘接劑線l是在同一區域(端部t或中央部c)中鄰接的粘接劑線l,將橫跨區域的情況除外。
間距pt相對于間距pc的比例:pt/pc優選為0.1以上且0.5以下,更優選為0.2以上且0.4以下。由此,減少配置在中央部c中的粘接劑4的量,同時抑制片材間剝離的效果提高。端部t也可以包含以大于間距pc的間距配置的粘接劑線lt,中央部c也可以包含以小于間距pt的間距配置的粘接劑線lc。
在容易抑制片材間的剝離的方面,配置在端部t中的粘接劑線lt優選占端部t的主表面的面積的10%以上且30%以下。此外,在容易抑制壓力損耗的增加的方面,配置在中央部c中的粘接劑線lc優選占中央部c的主表面的面積的2%以上且10%以下。此外,粘接劑線l的寬度w在端部t及中央部c中可以相同,也可以不同。
粘接劑線l的寬度w沒有特別限定。在端部t中配置多個的粘接劑線lt的寬度wt可以全部相同,也可以不同。同樣地,在中央部c中配置多個的粘接劑線lc的寬度wc可以全部相同,也可以不同。此外,寬度wt與寬度wc可以相同,也可以不同。寬度wt及寬度wc例如只要按照粘接劑線lt或粘接劑線lc的合計的面積達到上述范圍的方式適當設定即可。
在圖7所示的構成中,配置在端部t中的粘接劑線lt的平均寬度wt比配置在中央部c中的粘接劑線lc的平均寬度wc大。通過該構成,粘接劑4在端部t中不均勻存在。另外,圖7是從上面看層疊體10,但省略了第2片材20以及第3片材3,僅示出了第1片材1及粘接劑4。此外,圖7中,為了方便起見,對粘接劑線l加上影線進行表示。第1片材1的端邊s1及s2與層疊體10的端邊s1及s2對應,第1片材1的端部t1及t2與層疊體10的端部t1及t2對應,第1片材1的中央部c與層疊體10的中央部c對應。
粘接劑線lt的寬度wt是測定形成于端部t中的全部粘接劑線lt的寬度而算出的平均值。另外,在端部t中配置有10根以上的粘接劑線lt時,算出上述平均值后,除去與所得到的平均值相差20%以上的數據,再次算出平均值。也可以將這樣修正而得到的平均值作為寬度wt。粘接劑線lc的寬度wc也可以同樣地算出。另外,寬度w是除去按照橫跨區域的方式形成的粘接劑線l而算出的。
寬度wt相對于寬度wc的比例:wt/wc優選為1.5以上且20以下,更優選為3以上且10以下。由此,減少配置在中央部c中的粘接劑4的量,并且抑制片材間剝離的效果提高。端部t也可以包含具有比寬度wc小的寬度的粘接劑線lt,中央部c也可以包含具有比寬度wt大的寬度的粘接劑線lc。
當從其主表面的法線方向看層疊體10時,配置在端部t中的粘接劑線lt的合計的面積在容易抑制片材間的剝離的方面,優選為端部t的主表面的面積的10%以上且30%以下。此外,在容易抑制壓力損耗的增加的方面,配置在中央部c中的粘接劑線lc的合計的面積優選為中央部c的主表面的面積的2%以上且10%以下。
粘接劑線l間的間距p沒有特別限定。在端部t中配置多個的粘接劑線lt的間距pt可以全部相同,也可以不同。同樣地,在中央部c中配置多個的粘接劑線lc的間距pc可以全部相同,也可以不同。此外,間距pt與間距pc可以相同,也可以不同。間距pt及間距pc例如只要按照粘接劑線lt或粘接劑線lc各自的合計的面積達到上述范圍的方式適當設定即可。
層疊體10例如可以通過包含準備工序、粘接劑賦予工序、層疊工序和裁斷工序的方法來制造。即,首先,準備包含第1纖維1f的第1片材1及包含第2纖維2f的第2片材20。接著,按照形成粘接劑線l的方式將粘接劑4賦予到第1片材1上。然后,介由粘接劑4,在第1片材1上層疊第2片材20而形成層疊體。進而按照將粘接劑線l分割的方式,將該層疊體裁斷。另外,在粘接劑賦予工序之前,也可以在第1片材1的賦予粘接劑4的主表面上,通過靜電紡絲法而堆積纖維(第3纖維3f),從而層疊第3片材3。
(1)準備工序
在準備工序中,準備第1片材1及第2片材20。
(2)第3片材形成工序
在將包含第3片材3的層疊體10a作為過濾用材料使用時,可以期待集塵性能的提高。在本工序中,第1片材1為噴射的原料液的靶,作為收集生成的第3纖維3f的收集器發揮功能。該情況下,第1片材1與第2片材20介由第3片材3而層疊。第2片材20還作為保護形成于第1片材1上的第3片材3的保護材料發揮功能。
在靜電紡絲法中,使用包含作為纖維的原料的原料樹脂和使原料樹脂溶解的溶劑的原料液。原料液包含原料樹脂及溶劑。原料樹脂為第3纖維3f的原料,是作為第3纖維3f的材質例示的聚合物。溶劑使原料樹脂溶解(以下,稱為第1溶劑)。由原料液,形成包含原料樹脂及第1溶劑的纖維。原料液中的原料樹脂與第1溶劑的混合比率根據選定的原料樹脂的種類及第1溶劑的種類的不同而不同。原料液中的第1溶劑的比例例如為60質量%到95質量%。原料液中,也可以包含使原料樹脂溶解的第1溶劑以外的溶劑或各種添加劑等。
第1溶劑只要是能夠將原料樹脂溶解則沒有特別限定。例如可以使用甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、六氟異丙醇、四乙二醇、三乙二醇、二芐基醇、1,3-二氧雜環戊烷、1,4-二噁烷、甲乙酮、甲基異丁基酮、甲基正己基酮、甲基正丙基酮、二異丙基酮、二異丁基酮、丙酮、六氟丙酮、苯酚、甲酸、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丙酯、氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、鄰氯甲苯、對氯甲苯、四氯化碳、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、三氯乙烷、二氯丙烷、二溴乙烷、二溴丙烷、溴甲烷、溴乙烷、溴丙烷、醋酸、苯、甲苯、己烷、環己烷、環己酮、環戊烷、鄰二甲苯、對二甲苯、間二甲苯、乙腈、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、二甲基亞砜、吡啶、水等。它們可以單獨使用,也可以將多種組合使用。其中,在適于靜電紡絲法的方面及容易溶解pes的方面,優選dmac。
(3)粘接劑賦予工序
粘接劑4被賦予到第1片材1的形成有第3片材3的主表面上。優選將熱熔粘接劑按照一邊熔融一邊形成線狀的區域的方式涂布到第1片材1的上述主表面上。
(4)層疊工序
接著,介由粘接劑4及第3片材3,在第1片材1上層疊第2片材。
(5)裁斷工序
最后,將介由粘接劑4而層疊的第1片材1、第2片材20、第3片材3裁斷。此時,該層疊體按照將通過賦予到第1片材1上的粘接劑4而形成的粘接劑線l分割的方式裁斷。由此,在層疊體10a的切截面、即層疊體10a的除端邊s1、s2以外的端邊也配置粘接劑4。
另外,若省略第3片材形成工序,則能夠制作不含第3片材3的層疊體10。
上述那樣的層疊體10a的制造方法例如可以通過從制造線的上游向下游搬運第1片材1,并在所搬運的第1片材1的主表面形成第3片材3后層疊第2片材20的制造裝置來實施。
以下,參照圖8對層疊體10a的制造裝置200進行說明,但制造裝置200并不限定本發明。圖8是概略地表示層疊體10a的制造裝置200的一個例子的構成的圖。制造裝置200構成用于制造層疊體10a的制造線。
制造裝置200例如具有以下的構成。
(1)將第1片材1供給到搬運傳送帶21上的第1片材供給部201、
(2)由原料液22通過靜電力而生成第3纖維3f并形成第3片材3的第3片材形成部202、
(3)從由第3片材形成部202送出的第1片材1的上方以線狀賦予粘接劑4的粘接劑賦予部203、
(4)從第1片材1的上方介由粘接劑4及第3片材而層疊第2片材20的第2片材層疊部204、
(5)將所層疊的第1片材1及第2片材20按照將通過賦予到第1片材1上的粘接劑4而形成的粘接劑線l分割的方式切斷的裁斷裝置(未圖示)。
另外,裁斷裝置可以組裝在制造裝置200的下游,也可以不同于其而另外配置。作為裁斷裝置,可例示出具備旋轉式刀具或直型刀具等的縱切剪機。
(第1片材供給部)
在制造裝置200的最上游,設置有內部收納有卷繞成輥狀的第1片材1的第1片材供給部201。第1片材供給部201通過發動機13使第1供給卷軸12旋轉,將卷繞到第1供給卷軸12上的第1片材1供給至搬運輥11。
(第3片材形成部)
第1片材1通過搬運輥11被搬運至包含靜電紡絲單元(未圖示)的第3片材形成部202。靜電紡絲單元所具有的靜電紡絲機構具有放出體23、帶電部(參照后述)和搬運傳送帶21。放出體23將設置于其上方的第3纖維3f的原料液22放出。帶電部使所放出的原料液22帶正電。搬運傳送帶21按照與放出體23相對置的方式配置,將第1片材1從上游側向下游側搬運。搬運傳送帶21與第1片材1一起作為收集第3纖維3f的收集器部發揮功能。另外,靜電紡絲單元的臺數沒有特別限定,可以為1臺,也可以為2臺以上。
當具有多個靜電紡絲單元和/或放出體23時,也可以在每個靜電紡絲單元、或者每個放出體23中,使形成的第3纖維3f的平均纖維直徑發生變化。第3纖維3f的平均纖維直徑可以通過調整原料液22的噴出壓力、施加電壓、原料液22的濃度、放出體23與第1片材1的距離、溫度、濕度等而發生變化。此外,第3纖維3f的堆積量可以通過調整原料液22的噴出壓力、施加電壓、原料液22的濃度、第1片材1的搬運速度等來控制。
在放出體23的與第1片材1的主表面相對置的一側,在多處設置有原料液22的放出口(未圖示)。放出體23的放出口與第1片材1的距離也根據制造系統的規模、所期望的纖維直徑的不同而不同,例如只要為100~600mm即可。放出體23通過第2支撐體25按照自身的長度方向變得與第1纖維片材1的主表面平行的方式被支撐。第2支撐體25也可以設置于靜電紡絲單元的上方,從第1支撐體24向下方延伸。第1支撐體24與第1纖維片材1的搬運方向平行地設置。第1支撐體24也可以按照使放出體23沿與第1片材1的搬運方向垂直的方向搖動的方式可動。
帶電部由對放出體23施加電壓的電壓施加裝置26和與搬運傳送帶21平行地設置的對電極27構成。對電極27被接地(地面)。由此,在放出體23與對電極27之間,可以設置與通過電壓施加裝置26施加的電壓相應的電位差(例如20kv~200kv)。另外,帶電部的構成沒有特別限定。例如,對電極27也可以帶負電。此外,代替設置對電極27,也可以由導體構成搬運傳送帶21的帶部分。
放出體23具有長條的形狀,由導體構成。在其內部設置有中空部。中空部作為收納原料液22的收納部發揮功能。原料液22通過與放出體23的中空部連通的泵28的壓力,從原料液罐29被供給到放出體23的中空部中。然后,原料液22通過泵28的壓力,從放出口向著第1片材1的主表面放出。放出的原料液22在帶電的狀態下在放出體23與第1片材1之間的空間(生成空間)移動中引起靜電爆炸,生成纖維狀物(第3纖維3f)。生成的第3纖維3f堆積在第1片材1上,形成第3片材3。
形成第3纖維3f的靜電紡絲機構并不限定于上述的構成。只要是在規定的第3纖維3f的生成空間中,能夠由原料液22通過靜電力生成第3纖維3f,并使生成的第3纖維3f堆積到第1片材1的主表面上的機構,則可以沒有特別限定地使用。例如,也可以是與放出體23的長度方向垂直的截面的形狀為從上方向著下方逐漸變小的形狀(v型噴嘴)。
(粘接劑賦予部)
在形成第3片材3后,第1片材1被搬運至粘接劑賦予部203。在粘接劑賦予部203中,從第1片材1的上方,介由第3片材3,在第1片材1上賦予粘接劑4。
粘接劑賦予部203例如具有粘接劑罐32、敷貼器34和搬運輥31。粘接劑罐32被設置于粘接劑賦予部203的上方,收納粘接劑4。敷貼器34具有用于將粘接劑4按照形成線狀的區域的方式涂裝到第1片材1上的噴嘴33。搬運輥31將第1片材1搬運至下游。粘接劑罐32或噴嘴33具有未圖示的加熱裝置,例如作為熱熔樹脂的粘接劑4一邊熔融一邊被放出。
(第2片材層疊部)
接著,層疊體被搬運至具有搬運輥41的第2片材層疊部204。在第2片材層疊部204中,從第1片材1的上方供給第2片材20,介由粘接劑4及第3片材3層疊到第1片材1上。在第2片材20為長條時,與第1片材1同樣地,第2片材20也可以卷取到第2供給卷軸42上。該情況下,第2片材20一邊從通過發動機43而旋轉的第2供給卷軸42放卷,一邊層疊到第1片材1上。
(壓接部)
在層疊第2片材20后,層疊體10a被搬運至壓接部205。壓接部205例如具有夾持層疊體10a而配置在上方的加壓輥51和配置在下方的加壓輥52。層疊體10a通過加壓輥51、52而施加壓力,第1片材1與第2片材20進一步密合。
(回收部)
最后,將層疊體10a從壓接部205搬出,經由輥61,被搬運至配置在更下游側的回收部206。回收部206例如內置有將搬運來的層疊體10a卷取的回收卷軸62。回收卷軸62通過發動機63而旋轉驅動。
如以上那樣,本實施方式所述的層疊體包含含有第1纖維的第1片材、層疊于第1片材上且包含第2纖維的第2片材、和夾在第1片材與第2片材之間的粘接劑。粘接劑在層疊體的端邊按照形成沿著端邊s的線狀的區域(粘接劑線ls)的方式配置,第1片材與第2片材介由粘接劑線ls而粘接。即,第1片材與第2片材至少在端邊通過粘接劑線ls而粘接。由此,片材間的剝離得到抑制。此外,該情況下,還能夠減少粘接劑的使用量。
粘接劑優選進一步在層疊體的除包含上述端邊的端部t以外的中央部c中按照形成沿著端邊s的方向的粘接劑線lc的方式配置。由此,層疊體的接合強度提高。從抑制片材間的剝離的觀點出發,優選在除端部t的端邊s以外的部分中也配置有通過粘接劑而形成的粘接劑線。包含粘接劑線ls的配置在端部t的粘接劑線lt、及配置在中央部c的粘接劑線lc優選分別配置多個。
在端部t及中央部c中分別配置多個粘接劑線時,粘接劑線lt間的平均間距pt優選比粘接劑線lc間的平均間距pc小。通過該構成,能夠使粘接劑在端部t中不均勻存在,能夠抑制壓力損耗的增大,同時提高端部t中的接合強度。此時,間距pt相對于間距pc的比例:pt/pc優選為0.1以上且0.5以下。
此外,如上述那樣,在端部t及中央部c中分別配置多個粘接劑線時,優選使粘接劑線lt的平均寬度wt比粘接劑線lc的平均寬度wc大。通過該構成,也可以使粘接劑在端部t中不均勻存在。此時,寬度wt相對于寬度wc的比例:wt/wc優選為1.5以上且20以下。由此,層疊體的端部t中的接合強度提高。進而,在將層疊體的端部t裁斷時,在粘接劑線上變得容易裁斷,能夠在層疊體的切截面、即層疊體的端邊容易地配置粘接劑。
層疊體也可以進一步包含夾在第1片材與第2片材之間的第3片材。此時,從將層疊體作為過濾用材料使用時的集塵性能的觀點出發,第3片材優選包含具有比第1纖維的平均纖維直徑d1及第2纖維的平均纖維直徑d2小的平均纖維直徑d3的第3纖維。
這樣的第3纖維例如通過靜電紡絲法而堆積到第1片材上。即,包含第3纖維的第3片材不介由粘接劑而層疊在第1片材上。在靜電紡絲法中,通過對使作為第3纖維的原料的樹脂(原料樹脂)溶解到溶劑中而得到的原料液施加高電壓,并將帶有電荷的原料液從噴嘴進行噴射,從而生成第3纖維。第3纖維由于以包含溶劑的狀態堆積到第1片材上,所以與構成第1片材的第1纖維密合,兩者被接合。即,第1片材與第3片材通過纖維彼此的點粘接而被接合。因此,通常,第3片材與第1片材之間容易剝離。與此相對,通過提高層疊體的端部t中的接合強度,第3片材與第1片材的剝離也得到抑制。
此外,本實施方式所述的層疊體與上述同樣地,包含第1片材、第2片材和粘接劑。粘接劑在層疊體的包含至少一個端邊的端部t中,存在于第1片材與第2片材之間。此時,存在于端部t中的粘接劑的每單位面積的質量mt比存在于除端部t以外的中央部c中的粘接劑的每單位面積的質量mc大。通過使粘接劑在層疊體的端部t中不均勻存在,端部t中的接合強度提高。片材間的剝離由于容易以層疊體的端部t為起點而產生,所以通過提高端部t中的接合強度,能夠減少粘接劑的使用量,同時抑制片材間的剝離。
粘接劑優選在層疊體的端部t中按照形成沿著上述端邊的方向的線狀的第1區域的方式配置。所謂該第1區域是粘接劑線ls、lt。由此,以少的粘接劑提高抑制片材間的剝離的效果。進而,壓力損耗也得到抑制。該情況下,粘接劑優選按照形成粘接劑線lc的方式也配置在中央部c中。特別是粘接劑優選在端部t及中央部c中分別按照形成多個粘接劑線的方式配置。
在端部t及中央部c中分別配置多個粘接劑線時,優選使配置在端部t中的鄰接的粘接劑線間的平均間距pt比配置在中央部c中的鄰接的粘接劑線間的平均間距pc小。由此,由于粘接劑在端部t中不均勻存在,所以變得容易抑制壓力損耗的增大,同時提高端部t中的接合強度。此時,間距pt相對于間距pc的比例:pt/pc優選為0.1以上且0.5以下。
此外,如上述那樣,在端部t及中央部c中分別配置多個粘接劑線時,配置在端部t中的粘接劑線的平均寬度wt優選比配置在中央部c中的粘接劑線的平均寬度wc大。這樣操作,也可以使粘接劑在端部t中不均勻存在。由此,在將層疊體的端部t裁斷時,在粘接劑線上變得容易裁斷。因此,粘接劑在裁斷后的層疊體中也變得容易沿著端邊配置。其結果是,在裁斷后的層疊體中,片材間的剝離也得到抑制。此時,寬度wt相對于寬度wc的比例:wt/wc優選為1.5以上且20以下。
層疊體也可以進一步包含夾在第1片材與第2片材之間的第3片材。此時,從將層疊體作為過濾用材料使用時的集塵性能的觀點出發,第3片材優選包含具有比第1纖維的平均纖維直徑d1及第2纖維的平均纖維直徑d2小的平均纖維直徑d3的第3纖維。
上述那樣的層疊體通過具有準備工序、粘接劑賦予工序、層疊工序和裁斷工序的方法而制造。在準備工序中,準備包含第1纖維的第1片材及包含第2纖維的第2片材。在粘接劑賦予工序中,按照形成粘接劑線的方式將粘接劑賦予到第1片材上。在層疊工序中,介由粘接劑,在第1片材上層疊第2片材。在裁斷工序中,在層疊工序之后,按照將粘接劑線分割的方式,將所層疊的第1片材及第2片材裁斷。
在粘接劑賦予工序中,若粘接劑的至少一部分在沿著層疊體的端邊的端部內按照形成與端邊平行的線狀的第1區域的方式配置,則能夠制作圖1、圖2中所示的層疊體。
此外,在粘接劑賦予工序中,也可以按照被賦予到第1片材的包含至少一個端邊的端部t中的粘接劑的每單位面積的質量mt變得比被賦予到第1片材的除端部t以外的中央部c中的粘接劑的每單位面積的質量mc大的方式,將粘接劑賦予到第1片材上。通過該方法,能夠制作圖6、圖7中所示的構成的層疊體。
在這些層疊體的任一者中,也可以在準備工序之后且粘接劑賦予工序之前,在第1片材的賦予粘接劑的主表面上,通過靜電紡絲法而堆積第3纖維,從而層疊第3片材。若這樣操作,則例如能夠制作圖3中所示的層疊體。在該層疊體中,粘接劑介由第3片材被賦予到第1片材上。
在本發明的層疊體中,由于可以抑制片材間的剝離,所以例如作為空氣凈化機或空調機的過濾用材料、電池用的分離片、燃料電池用的膜、妊娠檢查片等的體外檢查片、細胞培養用等的醫療用片材、防塵口罩等防塵布或防塵服、化妝用片材、擦去塵埃的擦拭片等,是適合的。