JP2004190195A

JP2004190195A - 溶融塊を形成した短繊維不織布及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004190195A
Application number: JP2002361854A
Authority: JP
Inventors: Masao Miyagawa; 雅男宮川; Yasuo Higuchi; 保雄飛口
Original assignee: Kureha Ltd
Current assignee: Kureha Ltd
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】高い透水性を有しつつ、耐摩耗性に優れた不織布、及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】熱可塑性繊維を用いた短繊維不織布の少なくとも片面に、該繊維の溶融塊を有するものであることに要旨を有する短繊維不織布、及び熱可塑性繊維よりなる短繊維を使用し、且つ交絡処理された短繊維不織布の少なくとも片面を、前記熱可塑性繊維の溶融温度よりも３０℃以上高い温度に曝し、繊維の溶融塊を形成することに要旨を有する短繊維不織布の製造方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、護岸、軟弱地盤や廃棄物最終処理場等の様に長期間屋外に曝される環境で吸出し防止シート、不等沈下防止シート、保護シート等として用いられる短繊維不織布とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から土木現場においては軟弱地盤における不等沈下防止や河川・海岸における洗屈防止・吸出し防止等を目的として土木現場においては各種不織布が土木シートとして用いられている。
【０００３】
これらの用途に用いる不織布は屋外で使用されることから、その表面は資材との摩擦や作業員歩行時の作業靴との摩擦によって、毛玉ができたり、比較的短期間のうちに破損する。
【０００４】
この様な摩擦等による不織布表面性状の劣化を抑止し、また施工後に鳥獣等による繊維の引抜を抑止する技術として、本発明者は少なくとも片面に熱可塑性繊維の溶融塊を形成した長繊維を用いた不織布を提案した（特許文献１参照）。
【０００５】
上記長繊維不織布は少なくとも片面に当該繊維の溶融塊を形成することにより、鳥獣等による破壊に対して抵抗性が高く、加えて表面の静止摩擦抵抗（対長靴）が高いなどの改善がなされている。
【０００６】
一方、短繊維からなる不織布は優れた透水性を有することから洗屈防止・吸出防止等の高い透水性が要求される分野に多用されている。しかしながら短繊維不織布は容易に引き抜くことができるため、例えば護岸における土砂吸出し防止シートとして用いると波浪により比較的短時間で破損することがある。また短繊維不織布は耐摩耗性が低く、しかも表面の毛羽ループが多いため、取扱い性が悪いなど、改善の余地が残されていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１３１８５５号（請求項１等）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は高い透水性を有しつつ、耐摩耗性に優れた不織布、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成し得た本発明とは、熱可塑性繊維を用いた短繊維不織布の少なくとも片面に、該繊維の溶融塊を有するものであることに要旨を有する短繊維不織布である。
【００１０】
該不織布の溶融塊形成面における該溶融塊の占める面積が１５〜６０％であることが推奨され、該不織布における溶融塊の形成側表面の摩耗級（ＪＩＳＬ１０９６８．１７に基づく）が、３級以上であることが望ましい。
【００１１】
上記本発明の不織布を製造するにあたっては、熱可塑性繊維よりなる短繊維を使用し、且つ交絡処理された短繊維不織布の少なくとも片面を、前記熱可塑性繊維の溶融温度よりも３０℃以上高い温度に曝し、繊維の溶融塊を形成することが推奨される。また該片面を火炎に曝して繊維の溶融塊を形成することが推奨される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る短繊維不織布は、熱可塑性繊維を用いた短繊維不織布の少なくとも片面に該繊維の溶融塊を有することに要旨を有する。
【００１３】
少なくとも片面に溶融塊を形成した短繊維不織布は優れた透水性と耐摩耗性を兼ね備えている。本発明者らは研究の結果、短繊維不織布の片面或いは両面に溶融塊を形成しても優れた透水性を維持できることを見出した。これは、不織布を短繊維で構成すると繊維間に隙間が生じ、この隙間は繊維溶融塊が形成されても残存するため、優れた透水性を発揮する。しかもこの隙間は溶融塊面積の割合を高めても依然として存在することから、溶融塊の占める割合（面積比率）を高めても優れた透水性は失われない。
【００１４】
また本発明に係る短繊維不織布の耐摩耗性や表面静止摩擦係数は溶融塊の面積比率を高めることによって向上できる。尚、溶融塊の面積比率が高まると砂質土、セメントブロックとの摩擦係数（建技評第９３２２５号「評価書」２．３．８摩擦試験方法による）が減少する。
【００１５】
したがって優れた耐摩耗性と、工業製品として要求される砂質土、セメントブロックとの摩擦係数（規格値０．５以上）を兼ね備えるには不織布の溶融塊形成面における溶融塊の面積比率は好ましくは１５％以上、より好ましくは２０％以上とすることが望ましい。該面積比率が１５％未満の場合、静止摩擦係数が十分に改善されず、作業時の安全性（作業靴に対する滑りやすさ）が不十分となることがある。また耐摩耗性（ＪＩＳＬ１０９６．８．１７に基づいて測定した摩耗級）が３級を下回り、実用性に欠けることがある。特に摩耗級が１級や２級の場合、工事現場などの過酷な環境下で使用すると、資材や作業靴との摩擦によって不織布表面に毛羽が生じて十分な耐摩耗性を発揮できず、また施工後の不織布の風雨、砂等によるやすり効果を受けて容易に繊維の抜け、ほつれを生じ、長期使用目的を達成し得ない。
【００１６】
一方、溶融塊の面積比率を高めると耐摩耗性や表面静止摩擦係数が向上するものの、砂質土、セメントブロックとの摩擦係数が低下して上記規格値を下回り、実用性に欠けることがある。したがって溶融塊の面積比率は好ましくは６０％以下、より好ましくは５０％以下とすることが望ましい。
【００１７】
本発明において透水性とは、不織布の一方面から他方面側への水の透過性をいい、片面に溶融塊が形成された不織布では、該溶融塊形成面から溶融塊非形成面方向への透水性を意味しており、透水係数（ｃｍ／ｓｅｃ）はＪＩＳＡ１２１８３．１（１）に基づいて測定した値である。
【００１８】
本発明者らの研究によれば、素材、繊維径、繊維長などが同じで、且つ交絡処理を施した短繊維不織布であれば、その片面側に形成される溶融塊の面積比率を増加させても、透水性には殆ど影響しないことを確認している。したがって、所定の透水係数を得るには、用いる短繊維の径や長さ、不織布としての目付けや厚さ、更には交絡処理数などによって適宜調整すればよい。
【００１９】
取扱い性とは、短繊維不織布の敷き広げ容易性、施工作業容易性をいう。取扱い性が低いと設置現場で敷設施工する時の敷き広げが困難となり、或いは不織布同士のまつわりつきが生じて施工作業が困難となる。上記本発明の短繊維不織布は不織布同士の摩擦抵抗（不織布同士の摩擦係数）も低いため、取扱い性にも優れている。また溶融塊形成面には毛羽・ループがほとんど無いことから毛羽やループによる不織布同士のからまりがなく、取扱い性が良好である。尚、不織布の両面に溶融塊を形成すると一段と取扱い性が向上するので望ましい。
【００２０】
本発明では上記溶融塊は不織布の両面に形成してもよい。短繊維不織布であれば両面に溶融塊を形成した場合であっても、該不織布は高い透水性を保持し、しかも不織布両面の耐摩耗性を向上できるので望ましい。不織布の両面に溶融塊を形成すると、一方の面で地面との摩擦に対する耐摩耗性を発揮し、また他方の面では資材や靴との摩擦に対する耐摩耗性を発揮するため、短繊維不織布の耐用期間を一段と延長できる。
【００２１】
以下、本発明の短繊維不織布の製造方法を説明するが、本発明の製造方法を下記方法に限定する趣旨ではなく、公知技術に基づいて適宜変更を加えることもできる。また本発明の短繊維不織布は下記方法によって製造されたものに限定する趣旨ではない。
【００２２】
本発明の短繊維不織布は、加熱よって繊維の一部（または全部）を溶融させて溶融塊を形成するため、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの各種熱可塑性繊維（短繊維）を用いることが望ましい。尚、短繊維は１種、或いは２種以上を組み合せて不織布としてもよい。また熱可塑性繊維にアクリル繊維を適宜混繊してもよい。アクリル繊維を熱可塑性繊維に混繊すると耐候性が向上するので望ましい。
【００２３】
本発明の不織布の製造方法は特に以下の方法に限定されず、本発明の上記特性を有する不織布が得られる限り、適宜変更してもよい。例えば任意の熱可塑性繊維を単独、又は２種以上組み合せ、更にアクリル繊維を適宜混繊させたものを用いて均一な繊維ウエッブを作成し、得られた繊維ウエッブにニードルパンチ加工やウォータージェット加工などの交絡処理を施して繊維同士を交絡させて不織布とすればよい。交絡処理を施すことによって繊維同士を交絡させれば、不織布としての一体性を高めることができる。尚、ニードルパンチ加工等の交絡処理に伴うニードル数等の交絡数は限定されず、所定の値とすればよい。不織布の厚みを増すと耐突刺強度（突起物に対する不織布の穴の開き難さ）が向上すると共に、石などの突起物や地面の凹凸にも柔軟に適合し、不織布の破損を抑制することができる。尚、短繊維不織布の厚さは用途に応じて適宜変更すればよい。
【００２４】
短繊維不織布の少なくとも片面に溶融塊を形成する方法としては、例えば該不織布の少なくとも片面を加熱し、熱可塑性繊維を溶融させて溶融塊を形成すればよい。また不織布の両面を加熱処理すると、両面に溶融塊を形成できる。勿論、片面を加熱して溶融塊を形成した後に、更に他の面を加熱して溶融塊を形成してもよい。溶融塊を有する短繊維不織布を効率的に製造するには、該不織布の製造工程に該不織布の加熱工程を設けることが望ましい。
【００２５】
例えば短繊維から成る繊維層をそのまま、或いは複数枚重ねて積層した後、該繊維層或いは積層体をニードルパンチ加工などによって一体化処理して不織布を形成した後、毛焼処理やカレンダー加工などの表面加熱機を利用し、不織布表面付近の熱可塑性繊維を加熱溶融させれば溶融塊を形成できる。
【００２６】
尚、加熱方法としては上記の様な表面処理に用いる装置に限らず、ガスバーナーなどの火炎を利用しても良い。火炎を利用すると短時間で容易に溶融塊を形成できるので望ましい。不織布を火炎（溶融温度の１５０℃以上の温度）に曝すと、熱可塑性繊維が溶融し、短繊維同士が融着すると共に、不織布表面に細かな溶融塊の凹凸が形成され、該凹凸も不織布の一体性向上に寄与するため、不織布の一体性向上に寄与するだけでなく、該凹凸は繊維同士の摩擦係数の低下にも寄与するので望ましい。
【００２７】
この際の溶融状態や溶融深さは、加熱温度、加熱速度、熱源からの距離などをコントロールすることによって調節できる。
【００２８】
溶融塊を形成するには、加熱温度を熱可塑性繊維の溶融温度よりも好ましくは３０℃以上、より好ましくは５０℃以上、更に好ましくは１００℃以上、最も好ましくは１５０℃以上とすることが望ましい。また加熱温度を調整することによって、同じ加熱速度を採用した場合であっても不織布表面に形成される溶融塊の面積比率を調整できる。
【００２９】
加熱工程における不織布の加熱時間は短時間であることが望ましい。加熱時間が長くなると、不織布の内部まで溶融してしまい、短繊維自体の弾力性や耐折損性などの強度が急激に劣化してしまい、不織布に荷重を付加した際に不織布が割れたり、剪断応力を加えた際に不織布が破れ易くなる。
【００３０】
特に不織布を火炎に曝す場合、短時間で不織布の内部まで溶融してしまう恐れがあるので、不織布表面付近のみを溶融させるには、適宜ガス圧や不織布の移動速度などを適正に調整することが望ましい。例えばガス圧１００ｋｇ／ｃｍ²以上の場合、処理（移動）速度を１１ｍ／ｍｉｎ未満とすることが望ましい。
【００３１】
本発明の製造方法によれば複雑な処理工程を要することなく溶融塊を有する短繊維不織布を製造できるため、生産性に優れている。
【００３２】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明の不織布は下記実施例に限定されるものではない。
【００３３】
【実施例】
実施例に用いた各試料を下記の方法で製造した。
【００３４】
試料Ｎｏ．１
平均繊度１６．７デシテックス(dtex)、繊維長６４ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維の再生綿３０質量％と、平均繊度６．６デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維の再生綿４０質量％と、平均繊度６．６デシテックス、繊維長６４ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維の黒原着３０質量％からなる繊維層をニードルパンチ加工（針深度８ｍｍ、打込み本数９０本／ｃｍ²）を施し、目付１２００ｇ／ｍ²、厚さ８ｍｍの不織布を得た。該不織布の片面をガス毛焼加工して本発明の短繊維不織布を得た。尚、ガス毛焼加工には、直火バーナーを火炎が下斜め４５度になる様に配置して、火炎長は該バーナーの火炎孔から約５ｃｍの火炎となる様に調整した。ガス圧は１００ｋｇ／ｃｍ²とした。また該火炎孔から２ｃｍの距離に上記不織布を配置し、処理速度１０ｍ／ｍｉｎで不織布を火炎に曝した。直火バーナーは上記不織布の幅方向にピッチ３ｍｍの火炎孔３列、列間隔３ｍｍの千鳥配置とした。
【００３５】
試料Ｎｏ．２
ガス毛焼加工時の処理速度を７．５ｍ／ｍｉｎとした以外は試料Ｎｏ．１と同様にして短繊維不織布を得た。
【００３６】
試料Ｎｏ．３
上記試料Ｎｏ．２で得た短繊維不織布２の裏面（加熱処理していない面）に試料Ｎｏ．２と同様のガス毛焼加工を施して短繊維不織布を得た。
【００３７】
試料Ｎｏ．４
ガス毛焼加工時の処理速度を６ｍ／ｍｉｎとした以外は試料Ｎｏ．１と同様にして短繊維不織布を得た。
【００３８】
試料Ｎｏ．５
ガス毛焼加工を施さなかった以外は試料Ｎｏ．１と同様にして短繊維不織布を得た。
【００３９】
試料Ｎｏ．６
ガス毛焼加工時の処理速度を１１．０ｍ／ｍｉｎとした以外は試料Ｎｏ．１と同様にして短繊維不織布を得た。
【００４０】
上記各試料を以下の評価基準に基づいて評価した。
【００４１】
単位面積あたりの質量（目付量）；
ＪＩＳＬ１０９６８．４に記載されている方法に基づいて質量を測定した。
【００４２】
厚さ；
ＪＩＳＬ１０９６８．５に基づいて荷重２ＫＰａで厚みを測定した。
【００４３】
耐摩耗性評価；
ＪＩＳＬ１０９６８．１７に基づいてテーバ型摩耗試験機で測定した。
【００４４】
透水係数；
ＪＩＳＡ１２１８３．１（１）に基づいて透水係数を測定した。
【００４５】
表面摩擦係数；
建技評第９３２２５号「評価書」２．３．８摩擦試験方法に基づいて静止摩擦係数を測定した。摩擦係数μ１，μ２，μｐは以下の係数を示す。
μ１：堤体土（砂質土）と不織布の摩擦係数
μ２：セメントブロックと不織布の摩擦係数
μｐ：不織布同士の摩擦係数
【００４６】
表面の静止摩擦係数；
試料を十分に濡らして水平台上に配置し、砂５ｋｇを詰めたゴム長靴（月星社製）を該試料に載置して該台を傾斜させ、該長靴が滑った時点における該台の傾斜角度を測定し、該角度の正接を表面の静止摩擦係数とした。
【００４７】
表面積当りの溶融塊の面積比率；
試料表面をマイクロスコープ（株式会社キーエンス社製）によって２５倍に拡大し、実長さ１ｃｍ角の範囲の溶融塊の面積を切出し紙質量で測定し、全体質量に対して溶融塊の質量比により下記式に基づいて溶融塊の面積比率を求めた。
表面積当りの溶融塊の面積比率＝（溶融塊の紙質量／１ｃｍ²当りの紙質量）×１００（％）
取扱性；
試料（２ｍ×２０ｍ）の取扱い性は、各試料を設置現場で敷設施工する際の敷き広げ時の容易性（不織布同士のまつわりつき）及び施工時における容易性（もも毛、ループなどの発生による施工阻害性）について評価した。
【００４８】
◎：敷き広げ及び施工が極めて容易であり、特に優れている。
○：敷き広げ及び施工が容易。
△：敷き広げ、および／または施工にやや難がある。
×：敷き広げ、および／または施工が困難。
【００４９】
不織布表面の毛羽・ループの状態；
試料表面（溶融塊形成面）における毛羽・ループの有無を目視で確認した。
【００５０】
結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】

【００５２】
【発明の効果】
本発明の上記短繊維不織布は、少なくとも片面に溶融塊を形成することによって高い透水性を有しつつ、優れた耐摩耗性を有する。また短繊維不織布を用いることで、長繊維不織布に比べて容易に不織布の厚みを増すことができ、優れた耐突刺性を簡易な製造方法で得ることができる。更に溶融度合を調整することで耐摩耗性に優れた短繊維不織布を提供できる。特に短繊維不織布の両面に溶融塊を形成すると、両面の耐摩耗性が高められ、作業時の短繊維同士や地面との摩擦による毛羽立ちが抑制されて、優れた取扱性を有する他、安定して高レベルの透水性を持続する。
【００５３】
本発明の上記短繊維不織布を製造する方法によれば、簡易な方法で透水性と耐摩耗性等に優れた短繊維不織布を提供できるので、生産性（生産コストが安い）に優れている。

Claims

熱可塑性繊維を用いた短繊維不織布の少なくとも片面に、該繊維の溶融塊を有するものであることを特徴とする短繊維不織布。
前記溶融塊形成面における該溶融塊の占める面積が１５〜６０％である請求項１に記載の短繊維不織布。
前記不織布における前記溶融塊の形成側表面の摩耗級（ＪＩＳＬ１０９６８．１７に基づく）が、３級以上である請求項１または２に記載の短繊維不織布。
熱可塑性繊維よりなる短繊維を使用し、且つ交絡処理された短繊維不織布の少なくとも片面を、前記熱可塑性繊維の溶融温度よりも３０℃以上高い温度に曝し、繊維の溶融塊を形成することを特徴とする短繊維不織布の製造方法。
前記片面を火炎に曝して繊維の溶融塊を形成する請求項４に記載の短繊維不織布の製造方法。