JP2001226860A - 粒子含有不織布およびその製造方法 - Google Patents
粒子含有不織布およびその製造方法Info
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Abstract
した複合不織布の提供を課題とする。 【解決手段】目付が5〜120g/m2、厚みが0.5
〜2.0mm、かつ充填率が0.01〜0.15の不織
布中に平均直径0.1〜0.8mmの粒子が、不織布繊
維成分重量に対して50〜600%含有されている層を
有することを特徴とする、不織布厚みが0.7〜2.5
mm、10cm/秒の通気抵抗が0.5〜3.0mmA
qの間にある粒子含有不織布。
Description
有率で内部に有する不織布に関する。さらに詳しくは、
気液フィルターや壁紙や建材からの揮発成分を吸着する
建築資材あるいは車両用天井材、防護服などに特に有用
な不織布に関する。
どの機能性粒子を含有あるいは表面に保持する不織布
が、衣料,防護服,フィルター,天井材,壁材,吸音材
などに利用されており、例えば、特開平8−29972
0号公報や実開平5−63608号公報などに開示され
ており、産業上広く利用されている。
有不織布の機能を十分に発揮するためには、機能を発揮
されるために接触する流体と機能性粒子の接触性を良く
する必要があるが、従来の熱接着性粒子や熱接着性繊維
を用いた不織布は通気抵抗あるいは通液抵抗が高く、そ
の機能が十分に発揮できない場合があるという問題があ
った。また、不織布シートの曲げ抵抗が大きく、フィル
ターなどに用いる場合に襞折り成形加工がやりにくいと
いう問題もあった。
挟み込んだ場合は、用途に応じた任意の形状に切断して
用いる際にその切断面から粒子の脱落を生ずることがあ
るという問題があった。
る問題点を解決するために以下の手段をとる。まず、第
1の発明は目付が5〜120g/m2、厚みが0.5〜
2.0mm、かつ充填率が0.01〜0.15の不織布
中に平均直径0.1〜0.8mmの粒子が、不織布繊維
成分重量に対して50〜600%含有されている層をと
し、不織布全体の厚みが0.7〜2.5mm、10cm
/秒の通気抵抗が0.5〜3.0mmAqであることを
特徴とする粒子含有不織布である。
て、粒子の球相当平均直径が0.1〜0.8mmの活性
炭粒子が100〜500g/m2含有されていることを
特徴とする粒子含有不織布である。
おいて、粒子含有不織布の少なくとも片面に目付が10
〜60g/m2、不織布平均開孔径がおおよそ0.01
〜0.5mmである長繊維不織布が熱接着性繊維不織布
で張り合わせてある粒子含有不織布である。
不織布の少なくとも片面にエレクトレット不織布を積層
した粒子含有不織布である。
エレクトレット不織布の少なくとも1つがスプリットフ
ィルムあるいはメルトブローン繊維を含む不織布である
粒子含有不織布である。
/m2、厚みが0.5〜2.0mm、かつ充填率が0.0
1〜0.15の不織布上に、平均直径0.1〜0.8m
mの微粒子を不織布重量に対して50〜500%の重量
を定量落下させて後、振動あるいは剪断、伸張などの外
力を加えて粒子を不織布内部に浸透させた後、熱接着性
不織布を用いて熱処理にて一体化する粒子含有不織布の
製造方法である。
子を落下させる際、目付けが10〜60g/m2で不織
布開孔径が0.01〜0.5mmの長繊維不織布の上面
に熱融着性不織布をしき、更に粒子を内部に含有させる
不織布を上面に積層した上で実施し、その後、180℃
以下の温度で処理時間2分以内で熱プレス加工を行って
不織布を一体化する方法である。
いて、不織布の予熱あるいは熱接着繊維の溶融手段の一
つとして、赤外線ヒータあるいは遠赤外線ヒータを用い
る不織布の製造方法である。
る不織布は以下の特性を有することが必要である。ま
ず、本発明において、不織布を構成する素材は、ポリエ
ステルやポリオレフェン、ポリアミドなど合成繊維でも
良く、レーヨンや綿などの天然素材を原料とする物でも
良い。また、本発明の不織布は多孔フィルムや織編物な
どと積層して使用することが可能である。
まり強く接着していないことが望ましい。すなわち、本
発明の粒子を含有する層の不織布は、不織布中の粒子の
面内方向の移動を抑制する目的で利用される。構成する
繊維が粒子と強く接着されると、粒子の表面が繊維に覆
われてしまい粒子の機能発現を妨げられるため好ましく
ない。また、接着が強すぎると不織布全体の風合いが非
常に硬い物となってしまい用途が限定されてしまいあま
り好ましくない。従って、不織布の素材は熱融着性の物
であっても良いが粒子と強く接着するような熱量や外力
をかけることはあまり好ましくない。機能性粒子と繊維
が強く接着されないことにより危惧される機能性粒子の
脱落の防止は、機能性粒子を含有する不織布の表面に接
着性繊維不織布あるいは接着性ポリマー粒子あるいはそ
れらのいずれかにより接着されたカバー材が覆うことに
より実現される。接着性繊維や接着性ポリマー粒子で外
側に脱落を防止するためのカバー材となるシート状物を
張り合わせることが特に好ましい形態の一つとなる。粒
子を含有する不織布層とカバー層が接着には熱接着性繊
維不織布や熱接着性ポリマー粒子あるいはエマルジョン
系接着剤などを用いることができる。
中で移動するのを防止して固定する目的で使用される。
この不織布の目付は5〜120g/m2の間にあること
が必要である。好ましくは、10〜80g/m2の間で
あり、特に好ましくは15〜45g/m2である。目付
が5g/m2より小さいと粒子を高含有率保持すること
が不可能である。また、粒子を固定するための熱接着性
繊維あるいは粒子などで粒子表面が覆われてしまい流体
との接触性が低下して好ましくない。一方、目付が12
0g/m2より大きいと通気抵抗あるいは通液抵抗が増
加してしまい、流体との接触性が悪くなるため好ましく
ない。
あることが必要である。厚みが0.5mmより小さいと
粒子を高含有率保持するための空間を作ることが不可能
であり好ましくない。厚みが2mmより大きいと、機能
性粒子が不織布内で移動するのを抑制しにくいため好ま
しくない。
0.01〜0.15であることが必要である。さらに好
ましくは、充填密度が0.02〜0.10g/ccの間
にあることであり、特に好ましくは0.02〜0.05
g/ccである。充填密度が小さいほど粒子を大量に含
有することができるため好ましい。ただし充填率が0.
01よりあまり小さくなると不織布の外荷重に対する圧
縮あるいは引っ張り変形抵抗が小さくなり不織布の形態
を保持することが難しくなるのであまり好ましくない。
充填密度が0.15g/ccより大きいと、粒子を大量
に含有することが難しく、通気抵抗も高くなり好ましく
ない。本発明の充填密度域では、繊維により形成される
開孔径が適当な範囲となるためを、粒子を上方から落下
させて不織布中に分散させる際に3次元的により均一に
分散させることが可能である。
や光触媒粒子、トルマリン粒子など機能性を有する物で
あればよい。珪藻土などの非球形の異形の粒子を圧縮変
形抵抗を高くするために含有させることも好ましい形態
の一つである。キャビンフィルターや溶剤回収などのフ
ィルター用途に用いる場合には活性炭を100〜600
g/m2を含有させることが好ましい。また、粒子は、
球形でなくても良いが、不織布中に含有される粒子は球
相当平均直径0.1〜0.8mmの平均粒子径を持つこ
とが好ましい。球相当粒子径とは、粒子と同じ体積を有
する球の直径を意味する。粒子径が0.1mmより小さ
いと不織布の開孔から粒子が落下しやすくなるので好ま
しくない。粒子が0.8mmより大きいと粒子を不織布
中に均一にばらまくのが難しくなったり、不織布を折り
曲げるときに、粒子が不織布を破る等の問題を生じるこ
とがあり、あまり好ましくない。
50〜600%含有されていることが好ましい。粒子を
より多く含有することで粒子の機能をより効果的に発現
させることが可能となる。しかしながら、粒子含有率が
600%を越えると粒子の移動を拘束する繊維の量が少
なくなるため粒子脱落の可能性が高くなったり、不織布
を折り曲げにくくなるなどの問題を生じやすい。
〜300g/m2が特に好適であり、それ以上では粒子
の脱落防止のため不織布の充填率を高めに設定すること
が必要である。300g/m2以上の粒子を含有させる
場合には、粒子を200g/m2程度含んだ不織布を熱
接着性不織布などで何枚か重ね合わせるのが、不織布の
通気抵抗を小さく保つうえで好ましい形態のひとつであ
る。粒子が不織布厚み方向に3個以上積み重なると粒子
の移動の防止が難しく、また粒子の脱落が大きくなる問
題が発生しやすい。
きの不織布全体の厚みが0.7〜2.5mmであること
が必要である。不織布厚みが0.7mmより薄いとで粒
子が脱落しやすくなったり不織布が破れやすくなり、一
方2.5mmより厚いと不織布の曲げ抵抗が大きくなり
取り扱いにくくなって好ましくない。また、10cm/
秒の通気抵抗が0.5〜3.0mmAqであることが必
要である。好ましくは0.5〜1.5mmAqであり、
特に好ましくは0.5〜1.0mmAqである。通気抵
抗は小さいことが好ましいが、不織布が0.5mmAq
より小さい通気抵抗を有するすることは粒子の脱落の問
題が起こりやすい。通気抵抗が3.0mmAqより大き
いと流体と粒子の接触が悪くなり問題である。
に目付が10〜60g/m2、不織布平均開孔径が0.
01〜0.5mmの長繊維不織布を熱接着性繊維不織布
で張り合わせてあることが粒子の脱落を防止したり、成
形性を向上させるなどの目的のうえで好ましい。積層す
る相手は多孔フィルムや織り編み物でもよいが、長繊維
不織布が以下にのべる理由から特に好ましい。目付が1
0g/m2より小さいと粒子の脱落防止や成形性の改善
に寄与しない。一方、60g/m2より大きいと通気抵
抗があがりすぎて好ましくない。
の問題がないことや強度を改善する上で特に好ましい。
不織布平均開孔径が0.01〜0.5mmであることは
直接測るためには、コールター社のポロメータを用いて
測定することが可能である。装置を使用することが難し
い場合には0.5mm前後の粒子を不織布上に置いて手
で軽く揺すった時に不織布開孔から粒子が30%以上脱
落しないレベルと考えても良い。張り合わせに用いられ
る熱接着性不織布の融点は、粒子を含有する不織布構成
ポリマーの融点より低いことが好ましい。
織布を積層する事もエアーフィルター用途や防護服など
に利用する場合に特に好ましい。接触流体中の粒子の除
去性能を大幅に改善することが可能である。また、不織
布からの粒子や粒子が摩耗したり割れたりした物を捕集
して脱落防止する効果も期待できる。
とも1つがスプリットフィルムあるいはメルトブローン
繊維を含む不織布であることが好ましい。スプリットフ
ィルムは表面電荷密度が高く粒子捕集効率を高めること
が可能であり、圧力損失も小さい。メルトブロー不織布
も極細繊維故に、捕集効率を高くすることができるが圧
力損失も大きくなるので適当な目付量に設定することが
必要である。エレクトレット化の方法は特に規定されな
いが、一般的な方法として、10〜20kVの直流電圧
を5〜20秒程度印加する事で容易に荷電処理できる。
一つとして以下の方法があげられる。まず、粒子を内部
に含有させる適当な開孔を有する不織布上に、平均直径
0.1〜0.8mmの微粒子を不織布重量に対して50
〜600%の重量分を定量落下させて後、振動あるいは
剪断,伸張などの外力を加えて粒子を不織布内部に浸透
させた後、熱接着性不織布を用いて熱処理にて一体化す
ることが好ましい。
与えたり、変形な変形を与えることで粒子が不織布内部
まで均一に分散させることが可能となる。粒子の落下方
法は特に規定されないがロータリーフィーダーなどで付
与するのが効率的である。粒子の落下する量は、粒子が
落下する部分のクリアランスとローターの回転周速度で
調整する。クリアランスは、粒子径の約1〜2倍で、粒
子と接触するローター表面周速度は5〜30m/分が好
ましい。不織布を供給する速度はローターの周速度の比
にして0.1〜0.9倍にすることが粒子を均一に分散
する上で好ましい。振動は強制付与しても良いが、不織
布の送り時に自然に発生する振動を利用できる場合もあ
る。
て熱処理にて不織布を一体化することが好ましい。熱接
着繊維が粒子を含有する不織布の表層と接着することで
粒子の脱落は防止できる。一部の表層近くの粒子も熱接
着性粒子で固定される。粒子含有不織布と熱接着性不織
布を適切に接着するためには、不織布を予め予熱下後で
ベルト状のプレス機で適当な圧力をかけることが好まし
い。圧力をかけすぎるとシート全体がつぶれてしまい通
気抵抗が高くなりすぎたり、風合いが硬くなりすぎるな
どの問題を生じる。適当な表層材を熱接着性不織布で積
層する際には、フェルトカレンダーを用いることが特に
好ましい。通常の加熱ロールカレンダーを用いるときは
クリアランスの適切な調整が必要である。
60g/m2、不織布の平均開孔径がおおよそ0.01
〜0.5mmの長繊維不織布の上面に熱融着性不織布を
しき、更に粒子を内部に含有させる不織布を上面に積層
して実施し、その後、180℃以下の温度で処理時間2
分以内で熱プレス加工を行って不織布を一体化すること
が最も好ましい実施形態の一つである。プレス温度は1
80℃を越えると粒子を含有する不織布がつぶれすぎる
ために通気抵抗が高くなりすぎて問題となる。加熱処理
時間は2分以内であることが、不織布自身の溶融防止や
過度の軟化による潰れすぎることの防止、さらに生産性
の観点から好ましい。
段の一つとして、赤外線ヒータあるいは遠赤外線ヒータ
を用いることが好ましい。赤外線ヒータあるいは遠赤外
線ヒータを用いることより、不織布を均一に加熱するこ
とが可能となり、剥離の問題の生じにくい積層体とする
ことができる。
お、本発明における特性値に関する測定法および測定条
件は以下のとうりである。
り出し重量を測定して、1m2あたりの目付に換算し
た。なお、各値は10箇所の測定値の平均値を使用し
た。
ピーコック厚み計を用いて10cm間隔で幅方向および
長手方向に合計20点測定し、その平均値を採用した。
り返した値を無次元数として採用した。なお、ポリプロ
ピレンの場合はポリマー密度を0.90g/ccで計算
した。
径70mmの円形に切り抜いてサンプルを5枚切り出し
た。サンプルをホルダーにセットして、直径50mmの
円板部に10cm/秒のエアーを流して、そのときの通
気抵抗をマノメータにより測定し、5枚の平均値を採用
した。また、エアー中の0.3〜0.5μmの大気塵粒
子濃度をパーティクルカウンターにより測定し、入口濃
度と出口濃度の比より捕集効率を求めた。
で、試験液を水にしておこなった。開孔が大きすぎて、
水が自然落下するときにはポリメータを使用できないた
めに、0.5mmのガラスビーズを不織布において30
%以上落下しなければ開孔径が0.5mm以下であると
判断した。水が落下することから、開孔径が0.01m
m以上であることも保証されると推定される。
15g/m2のポリプロピレン(PP)スパンボンド不
織布に、ポリアミド樹脂の目付15g/m2のクレハテ
ック株式会社製の熱融着不織布「ダイナックLNS−0
015」およびメルトブロー法により得られたPP素
材、目付35g/m2、厚み1.2mm、充填率0.0
3、平均繊維径10μmの不織布を順番に積層した。そ
の上より、ロータリーフィーダーにより平均粒径0.4
mmの活性炭粒子を200g/m2になるように落下さ
せた。更に上部に先述の熱接着不織布とPPスパンボン
ド不織布を順番に積層して、フェルトカレンダーにて1
30℃、線圧1.5kg/cmで約15秒プレスした。
不織布は得られた積層不織布の物性値を表1に示す。不
織布を通気抵抗測定のため直径70mmに切り出してが
断面からの粒子の脱落はなかった。また、プリーツ加工
性も良好であった。得られた不織布は通気抵抗が0.6
4mmAqと小さくフィルターや防護服などに好適であ
った。
布を赤外線ヒータにより表面温度が150℃になるまで
加熱したのちに先述のフィルトカレンダーにより、目付
30g/mのスプリットフィルム不織布(東洋紡績製
「エリトロン2」)と積層した。通気抵抗が0.79m
mAqであり、0.3μm粒子の10cm/秒での濾過
精度が51%と高いため、自動車のキャビンフィルター
などとして好適に利用可能であった。
ルトブロー法により得られた不織布をPP素材、目付3
5g/m2、厚み0.18mm、充填率0.19、平均
繊維径10μmの不織布にした以外は同様の実験を実施
した。得られた不織布中に活性炭粒子が十分入り込んで
いないため、通気抵抗測定用のサンプルを切り出した際
に切断面から粒子が脱落して問題であった。また、粒子
含有不織布の上に重ねたPPのスパンボンド不織布の接
着が不十分であり、部分的に剥離を生じた。通気抵抗も
2.87mmAqと高めであった。得られた不織布の特
性を表1に示した。
脱落を防止するためにプレス線圧を0.30kg/cm
にした。粒子の脱落は減少したが、通気抵抗が4.05
mmAqと高く問題であった。
熱接着繊維不織布から平均粒径約0.3mmの低密度ポ
リエチレン(PE)バウダーに変更して試験を実施し
た。PEパウダーは活性炭粒子を撒く装置を利用してP
Pスパンボンド不織布上に1m2あたり15g落下さ
せ、ガスバーナーで予め融着させておいた。PPスパン
ボンド不織布にPEパウダーをつけた面を内側になるよ
うにして張り合わせた。得られた不織布の特性を表1に
示した。活性炭粒子の脱落はほとんど見られなかった
が、通気抵抗が3.59mmAqと高く問題であった。
PEパウダーがPPスパンボンド不織布の開孔などを潰
してしまうため通気抵抗が上昇したと推定される。
粒子、活性炭などの機能性粒子を大量に含み、かつ通気
抵抗の小さいために、衣料、防護服、フィルター、天井
材、壁材、吸音材などの用途に好適な不織布を提供する
ことができる。
Claims (7)
- 【請求項1】目付が5〜120g/m2、厚みが0.5
〜2.0mm、かつ充填率が0.01〜0.15の不織
布中に平均直径0.1〜0.8mmの粒子が、不織布繊
維成分重量に対して50〜600%含有されている層を
有し、不織布全体の厚みが0.7〜2.5mm、10c
m/秒の通気抵抗が0.5〜3.0mmAqであること
を特徴とする粒子含有不織布。 - 【請求項2】前記の粒子の球相当平均直径が0.1〜
0.8mmの活性炭粒子が100〜500g/m2含有
されていることを特徴とする請求項1に記載の粒子含有
不織布。 - 【請求項3】前記の粒子含有不織布の少なくとも片面に
目付が10〜60g/m 2、不織布平均開孔径が0.0
1〜0.5mmの長繊維不織布が熱接着性繊維不織布で
張り合わせてある請求項1〜2に記載の粒子含有不織
布。 - 【請求項4】前記の不織布の少なくとも片面にエレクト
レット不織布を積層した請求項1〜3記載の粒子含有不
織布。 - 【請求項5】前記のエレクトレット不織布の少なくとも
1つがスプリットフィルムあるいはメルトブローン繊維
を含む不織布である請求項4記載の粒子含有不織布。 - 【請求項6】目付が5〜120g/m2、厚みが0.5
〜2.0mmかつ充填率が0.01〜0.15の不織布
上に、平均直径0.1〜0.8mmの微粒子を不織布重
量に対して50〜500%の重量を定量落下させて後、
振動あるいは剪断、伸張などの外力を加えて粒子を不織
布内部に浸透させた後、熱接着性不織布を用いて熱処理
にて一体化する粒子含有不織布の製造方法。 - 【請求項7】微粒子を落下させる際、目付けが10〜6
0g/m2で不織布開孔径が0.01〜0.5mmの長
繊維不織布の上面に熱融着性不織布をしき、更に粒子を
内部に含有させる不織布を上面に積層した上で実施し、
その後、180℃以下の温度で処理時間2分以内で熱プ
レス加工を行って不織布を一体化する請求項6記載の粒
子含有不織布の製造方法。
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