JP2006176898A - 長繊維不織布の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく、等方性に優れた長繊維不織布を提供すること。
【解決手段】長繊維不織布の製造方法であって、紡糸直後の長繊維が２種以上の繊維に分割可能な構造を有し、少なくとも１種の繊維が熱収縮性を有する繊維であり、該長繊維を紡糸した直後にネット上に捕集し積層した後に、巻き取ることなく交絡、機械的分割を行い、その後熱水収縮する工程を順に連続して行うことを特徴とする。さらに該長繊維の分割後の繊度が０．５〜０．００１ｄｔｅｘであることや、該長繊維を構成するポリマーが、ポリエステルとポリアミドであることが好ましい。またさらに熱水収縮工程が、水中で浸漬遊泳している長繊維不織布を水透過性の支持体上に捕獲する工程であることや、熱水収縮工程後に水分除去を連続して行うことが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、長繊維不織布の製造方法に関し、さらに詳しくは人工皮革等に最適な表面均一性に優れた長繊維不織布の製造方法に関する。

不織布は同様に繊維から構成された織編物と異なり、縦横斜めの方向による強伸度や物性の違いが少なく、等方性に優れた材料であり、生産性も高いことから広く産業に用いられている。しかしたとえば人工皮革のような高強度、高品質の最終製品を得るためには不織布の高密度化が必要とされるが、繊維配列がランダムであるために機械的に高密度化することは織編物と比較して困難である。

そこで従来は繊維を短繊維とし予め捲縮を与えることによって交絡密度を高めたり、あるいは交絡後に水中にて繊維を収縮させ、不織布を高密度化する方法がとられていた。（例えば特許文献１）しかし短繊維を用いる場合には、紡糸した繊維を捲縮しカットする工程などが律速となり、何工程にも分割しなければならないという問題があった。

短繊維不織布と異なり長繊維不織布の場合には、繊維を短繊維にカットする工程が省略できるためその工程での分割こそ必要がなくなる。しかし、短繊維と異なり表面に存在する繊維が長い距離にわたって連続しているために、その一本の繊維に発生した乱れが表面全体や内部にまで悪影響を及ぼすという問題があった。また、一般には交絡の程度の少ない領域で用いられている長繊維不織布を、高密度の絡合程度の高い不織布とするためには、紡糸工程に比較して交絡工程以降の工程のラインスピードが遅く、やはり何工程にも分割することが必要であった。

そしてまた、このように何工程にも分割して不織布を製造することは、各工程の条件を最適化しやすく、高品位の最終製品を得るためには必要不可欠であると考えられていた。
国際公開第９９／２３２８９号パンフレット

本発明は上記従来技術の有する問題点を鑑みなされたもので、その目的は効率よく、表面均一性に優れた長繊維不織布を提供することにある。

本発明の製造方法は、長繊維不織布の製造方法であって、紡糸直後の長繊維が２種以上の繊維に分割可能な構造を有し、少なくとも１種の繊維が熱収縮性を有する繊維であり、該長繊維を紡糸した直後にネット上に捕集し積層した後に、巻き取ることなく交絡、機械的分割を行い、その後熱水収縮する工程を順に連続して行うことを特徴とする。さらに該長繊維の分割後の繊度が０．５〜０．００１ｄｔｅｘであることや、該長繊維を構成するポリマーが、ポリエステルとポリアミドであることが好ましい。

またさらに熱水収縮工程が、水中で浸漬遊泳している長繊維不織布を水透過性の支持体上に捕獲する工程であることや、熱水収縮工程後に水分除去を連続して行うことが好ましい。

本発明の製造方法によれば、効率よく、表面均一性に優れた長繊維不織布が得られる製造方法を提供する。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明は長繊維不織布の製造方法であって、紡糸直後の長繊維が２種以上の繊維に分割可能な構造を有し、少なくとも１種の繊維が熱収縮性を有する繊維であることを必須とする。

本発明で用いられる長繊維としては、従来の人工皮革あるいは合成皮革として用いられている繊維であり、合成繊維が好ましい。ここで長繊維とは、短繊維のように数ｃｍでカットされることなく、長い繊維状の形態を保っていることをいい、ポリマーを紡糸した後にカットを行わずに充分に連続した繊維であることをいう。

長繊維を構成する２種以上の繊維としては、例えばナイロン−６、ナイロン−６６、ナイロン−６１０、ナイロン−１１、ナイロン−１２などのポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリト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、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート及びこれらを主成分とする共重合ポリエステル等のポリエステル繊維などが挙げられる。本願で用いられる長繊維はこれらの２種以上の繊維からなるものであり、かつ分割可能な構造を有する繊維である。

そして少なくとも１種の繊維が熱収縮性を有することが必要である。このような熱収縮性を有する繊維を用いることによって不織布を高密度化することができる。熱収縮性を有する繊維の具体例としては例えばポリエチレンテレフタレート、ポリト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またはこれらを主成分とする共重合ポリエステルを含むことが好ましい。熱収縮性を付与するには紡糸時の延伸倍率や延伸温度を調節するなどの手法を採ることができ、特には紡糸直後のエジェクター延伸の温度、圧力を調整する手段をとることが好ましい。

そしてこのような長繊維の中でも、特に長繊維を構成するポリマーがポリエステルと、ポリアミドであることが好ましく、さらには長繊維が剥離分割型複合繊維で、該繊維分割後に極細繊維となることが好ましい。２種以上のポリマーで構成された剥離分割型複合繊維において分割後の各繊維の熱収縮率が異なる場合には、収縮時にその繊維間空隙を減少させることができさらに好ましい。

高品質な不織布とするためには分割後の繊維が極細繊維であることが好ましく、繊維の繊度は０．５〜０．００１ｄｔｅｘであることが好ましく、さらには０．３〜０．０８ｄｔｅｘであることが好ましい。繊度が大きすぎる場合には不織布やそれから得られる人工皮革等の風合いが硬くなり好ましくない。

またこれらの繊維は単独ではなく数種の繊維が混合したものでも構わない。また長繊維ばかりではなく、短繊維を一部に含むものであることも好ましい。短繊維を含有することによってさまざまな風合いをとることができる。

本発明の製造方法は、そのようにしてポリマーを紡糸して得た長繊維を直接ネット上に捕集し積層するものである。紡糸した繊維は強度と繊度を適切にするために延伸を行うが、エジェクターによる延伸を行うことが好ましい。またネット上に短繊維を予め配置し、短繊維と長繊維からなる繊維集合体としても好ましい。短繊維と異なり長繊維不織布では捲縮、カットの工程が不要であるために連続した工程とすることが可能である。

繊維集合体の目付けをコントロールするためにはネットは移動しながら捕集するが、目付けはこのネットスピードと紡出繊維量によって決定される。この工程での目付けとしては２０〜６０ｇ／ｍ^２の範囲であることが好ましい。多すぎると次の積層工程においてばらつきが発生し易くなり、少なすぎると軽すぎて風による影響を受けやすいばかりでなく、積層スピードを上昇させる必要が生じるので積層が乱れ繊維集合体が不均一になる傾向にある。次の積層工程では繊維集合体を均一にするために、クロスレイヤーを採用することが好ましい。

通常、長繊維不織布の製造方法では、繊維の紡出スピードと後の工程のラインスピードを調整するために、繊維集合体の捕集工程や積層工程で一旦巻き取られる。しかし本願の製造方法では巻き取らずに連続して工程を通過する点にその技術的特徴が存在する。この段階の繊維集合体は交絡もほとんど無く、途中の工程の風によってさえ不均一になることからもわかるように、非常にデリケートなものである。また短繊維が繊維の移動によってその不均一性が緩和されるのに対し、長繊維からなる不織布はその一本の繊維の乱れが不織布全体に影響を及ぼすという、短繊維不織布と長繊維不織布との違いも存在する。本発明の製造方法では、巻き取り、巻き出しの工程が無くなることにより、本願の長繊維不織布の品質が極めて向上した。

次いで積層された繊維集合体は、交絡、機械的分割を行うことにより繊維同士を交絡させ、強度を発揮させるようにする。交絡方法としては、ニードルパンチあるいは高圧水流を用いることができ、さらに緻密でかつ均質な不織布を得るためには、高圧水流により分割、絡合させることが好ましい。機械的分割とは、振動、叩く、剪断などの機械的な力を不織布にかけることにより長繊維を分割する手法である。ここでも巻き取ることなく一連の工程として処理するためには、有機溶剤、あるいは有機化合物による分割促進を行わないことが好ましい。このような分割促進工程を省くことによって防爆装置、溶剤回収装置などの設備が不要になる。張り合わせ繊維の種類、製法により分割のしやすさに差が生じるが、基本的には叩くことを基本として振動、剪断を組み合わせた分割機を採用することが品質的にも好ましい。

繊維が分割された繊維集合体はその後連続して熱水収縮する工程を通過する。不織布の場合、織編物等と異なり外力による変形が大きいため、ここでも巻き取ることなく連続して熱水収縮工程に投入することが必要である。特に本願発明では熱収縮する繊維を用いており、長繊維のわずかな乱れもその収縮工程にて強調されるが、本願発明の製造方法ではその乱れを極めて小さくすることができる。

好ましい態様として、長繊維不織布を水中にて浸漬遊泳させる場合には、浸漬時に水の浮力を利用して不織布を遊泳させることによって不織布の収縮を全方向にわたって均一に行わせることができる。熱水収縮工程の水の温度は５０〜９５℃の範囲であることが、不織布を高密度化処理するには好ましく、特に６５〜７５℃の範囲であることが好ましい。温度が低すぎる場合には収縮が発現しにくく、高温の場合には水が大量に蒸発するためエネルギーロスが大きくなる傾向にある。また処理時間としては３０〜６０秒程度であることが適当である。

不織布の収縮率は、１５〜６０％であることが好ましい。さらに好ましくは３０〜４５％である。収縮率が少なすぎる場合は不織布が低密度となり、高品質の人工皮革等をえることができない。また収縮率が高すぎる場合には曲げ等に対する繊維の自由度が失われ、例えば人工皮革とした場合に硬すぎるものとなる。また、不織布が等方性を得るためには縦方向と横方向の収縮率の差は８０％以内であることが好ましい。これらの収縮率は、不織布中の収縮繊維の収縮率、構成比率や、交絡度、また収縮工程での温度条件、張力などによって調節することができる。収縮後の不織布の見掛け密度としては０．２〜０．５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、さらには０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

水中に浸漬遊泳させる場合には、長繊維不織布をその状態のまま水透過性の支持体上に捕獲することが好ましい。収縮の完了した不織布は水中で浮力が働いているが、そのまま支持体により水中から引き出すことにより縦横方向、特に製造工程のマシン方向である縦方向の荷重をほぼゼロにすることができるのである。水透過性の支持体としては、過剰な水を下に透過させ不織布を支持し移動させることができるものであれば良く、例えばネットコンベア等の網状の金属又は合成樹脂などでできたベルト等が好適に用いられる。さらに支持体上では不織布を冷却することが好ましい。たとえば３０度以下の低温の水を吹きかけることによって速やかに冷却することができる。このようにすることにより不織布の支持体上での伸縮を抑え、支持体上での新たな応力の発生を抑えることができる。また不織布温度が低下するために後の工程での応力の影響を最小限度に抑えることができる。

さらには、熱水収縮工程後に、水分除去を連続して行う製造方法であることが好ましい。そのため不織布を捕獲する支持体は水透過性であることが好ましい。このように不織布内の水分を除去することによって不織布重量を低くして工程での張力は軽減することができる。水分除去の方法としては、マングルで絞る方法も使用できるが、脱水効率を高め、不織布の柔らかい風合いを保つためには減圧脱水であることが好ましい。このとき支持体に通気性の高い物を用いることにより不織布の厚さ方向の空気流量を増加させ、より脱水を進めることができる。脱水後の不織布は軽量となるので容易に次の工程に少ない張力で移動させることができる。完全に水分除去するためには脱水後に加熱乾燥を行うことが好ましい。

ちなみに水中の不織布は、そのまま水中から引き出した場合、水を含むために不織布繊維重量の５〜８倍もの重量となっている。特にその水の水温が高温である場合には、不織布と水の集合体の温度がなかなか低下しないために、ほんのわずかの張力によっても不織布が伸びる現象が発生し、得られる不織布は方向によって強伸度などの物性が大きく異なったものとなる。例えば幅１．４ｍ、３００ｇ／ｍ^２の繊維目付けの不織布の場合、水から１ｍの高さまで引き出した時に不織布最上部にかかる荷重は、３００ｇ／ｍ^２×１．４ｍ×１ｍ×６＝２５２０ｇにも達し、これは不織布１ｍあたり１．８ｋｇ重もの荷重に相当する。

このように本発明の製造方法によって得られた長繊維不織布は巻き取り、巻き出し工程が存在しないために驚くほど均一性が向上し、そのために風合いの優れたものとなる。また、縦横方向への異方性がなく等方性に優れた高品質の不織布となり、製造時のマシン方向である縦方向の繊維配向や縦の繊維密度斑の増長を防止することができ、特に人工皮革等に好適に用いることができる。

不織布を人工皮革に加工するには従来公知の方法を用いれば良く、例えば有機溶剤に溶解されたポリウレタンなどの高分子弾性体溶液、あるいは水に分散されたポリウレタンなどの高分子弾性体水分散液などを不織布に含浸し、湿式あるいは乾式に凝固しまたはせずに乾燥し、繊維と高分子弾性体からなる人工皮革用基材と成すことができる。この基材は乾燥後表面を起毛し、染色によりスウェード調人工皮革に、あるいは表面に高分子弾性体の着色膜等を形成し銀付調人工皮革とすることができる。

このようにして得られた人工皮革は等方性に優れた非常に品質の高いものであり、特に銀付調の人工皮革とした場合には、横方向はもちろん縦方向の内折り曲げ、外折り曲げの両方に対しても大きな皺が発生せず、表面で細かく分散した微細な皺のみが発生し、折り曲げを解除した場合にもその皺跡が残らない高品質のものが得られる。得られた人工皮革は、スポーツシューズ、婦人・紳士靴などの靴用途、競技用の各種ボール用途、家具、車両、内装材、インテリア材などの産業資材用途、手帳・ノート等の装丁用途、衣料用途などに好ましく用いることができる。

以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
なお、実施例における各項目は次の方法で測定した。

（１）収縮率
収縮前の面積をＳ_１とする。収縮後の面積をＳ_２とする。収縮率は次の計算で求める。
収縮率（％）＝（Ｓ_１−Ｓ_２）×１００／Ｓ_１

（２）柔軟度
繊維配向や密度斑の度合いを、縦方向、横方向の柔軟度により評価した。
柔軟度試験片２５ｍｍ×９０ｍｍを準備し、長手方向の下部の２０ｍｍを保持具で垂直方向に保持し、保持具より２０ｍｍの高さの位置にあるＵゲージの測定部に試験片のもう一方の片端の先端から２０ｍｍの位置の中央部があたるように、試験片を曲げながら保持具をスライドさせて固定し、固定してから５分後の応力を記録計より読み取り、幅１ｃｍ当たりの応力に換算して柔軟度とした。単位はｇ／ｃｍで表す。

［実施例１］
１２０℃で乾燥したナイロン−６（ｍ−クレゾール中の極限粘度１．１）をエクストルーダーに供給し溶融した。別途１６０℃で乾燥したポリエチレンテレフタレート（ｏ−クロロフェノール中の極限粘度０．６４）を、前述とは別個のエクストルーダーにて溶融した。

引き続き、ナイロン−６混合体溶融流は導管ポリマー温度２５０℃で、ポリエチレンテレフタレート溶融流は３００℃で、２７５℃に保温されたスピンブロックへ導入し、中空形成吐出孔を格子状配列で有する矩形の紡糸口金を用いて両重合体溶融流を合流させ複合し２ｇ／分・孔の量で吐出し、空気圧力０．３５ＭＰａ（吐出量と複合繊維繊度から換算した紡速で約４８６０ｍ／分）にて高速牽引した（エジェクター延伸）。

牽引された複合繊維は、−３０ｋＶで高電圧印加処理し、空気流とともに分散板に衝突させ開繊し、１６分割の多層貼合せ型断面をもつ剥離分割型複合繊維（親糸繊度４．４ｄｔｅｘ）からなるウェブとしてネットコンベア上に幅１ｍで補集しウェブとした。引き続き、捕集したウェブは１００℃に加熱された上下一対のエンボスカレンダーロールに通し熱接着を行った熱接着ウェブとした。

その後巻き取ることなく捕集した熱接着ウェブをクロスレーヤーで１７０ｃｍの巾となるように重ね合わせた後、１バーブのニードルにて打ち込み本数１２００本／ｃｍ^２のニードルパンチを行い交絡処理した。次いで打撃式揉み機にて剥離分割処理を行い目付２１０ｇ／ｍ^２、幅１７０ｃｍの収縮前極細繊維集合体を得た。

次いでこの繊維集合体を７０℃の熱水中に６０秒間、浸漬遊泳させて収縮させ、幅１９０ｃｍのネットコンベア上に捕集して熱水から引き出した。この時の収縮はタテ方向が収縮前の長さ１００に対し７９、ヨコ方向が収縮前の長さ１００に対し７６であり、面積収縮率は４０％であった。また、この時点での含水率は４６０％であった。

次いで、ネットコンベア上で１３℃の冷水を噴きかけ冷却し、その後ネットコンベアの裏面側に位置するスリット式減圧脱水機で水分を除去し、含水率１２０％として熱風乾燥機で乾燥し長繊維不織布を得た。得られた長繊維不織布は、目付け３５０ｇ／ｍ^２、厚さ１．０ｍｍ、見掛け密度０．３５ｇ／ｍ^３、幅１２９ｃｍであり、縦横斜め方向の異方性のない等方性に優れた高密度の充実感のある不織布であった。紡糸から一連の連続したラインで製造したため、従来の分断されたラインで製造する方法と比べて、短時間で生産できるだけでなく、品質的にも長繊維が一部引っ張られることによる繊維の乱れがなく、風合いの優れた長繊維不織布であった。

（人工皮革の作成）
得られた長繊維不織布に、１０重量％のポリウレタン（大日本インキ化学工業（株）製；クリスボンＴＦ５０Ｐ）−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと記す。）溶液を含浸させた後、不織布表面の余分な溶液をかきとり水中に浸漬してポリウレタンを凝固させＤＭＦを十分に洗浄除去した後１２０℃で乾燥して高分子弾性体含浸不織布である人工皮革用基材を得た。得られた基材の表面は繊維とポリウレタンが混在するものであり、目付は４５５ｇ／ｍ^２、厚さは１．０ｍｍ、柔軟度０．８２ｇ／ｃｍであった。

次いで、離型紙（リンテック社製Ｒ５３）上に、ポリウレタンの３３％水分散液に増粘剤、および黒の着色剤を攪拌しながら添加し粘度を８０００ｃｐｓに調整した調合液を目付け９０ｇ／ｍ^２でコートし、温度７０℃で２分間、１１０℃で２分間乾燥してポリウレタン着色膜を形成した。さらにその表面に、水分散型ポリウレタン系接着剤に着色剤、および増粘剤を混合して粘度を５０００ｃｐｓに調整した調合液を目付け１５０ｇ／ｍ^２でコートした。次いで、離型紙上のポリウレタン皮膜を温度９０℃で２分乾燥後、先の人工皮革用基材に重ね合わせ、温度１１０℃の加熱シリンダー表面上で０．６ｍｍの間隙のロールに通過させ圧着した。その後、温度６０℃の雰囲気下で２日間放置した後、離型紙を剥ぎ取り銀付調人工皮革を得た。得られた人工皮革は、タテ方向の柔軟度０．９４ｇ／ｃｍ、ヨコ方向の柔軟度０．８８であり、タテ方向、ヨコ方向共に表面を内に曲げても大きな折れシワが発生しないものであった。

さらにこの人工皮革を用いてサッカーシューズ、およびサッカーボールを作成した。サッカーシューズは着用した場合につま先部分に大きなシワが発生することなく小さなシワとなり天然皮革のシワに酷似していた。また、サッカーボールは空気を抜き、半球状に折りたたみ、１ケ月後空気を入れて球状に戻したがシワ跡が残っていない高品質なものであった。

［比較例１］
実施例１と同様にして、ただし連続工程ではなく、ネットコンベア上に補集しウェブ、およびエンボスカレンダーロールに通し熱接着を行った熱接着ウェブ、の２つの段階で、それぞれ一旦巻き取り、巻き出して作業し、長繊維不織布を作成した。品質的には長繊維が一部引っ張られることによる繊維の乱れがその表面のみならず内層にまで多く見られるものであった。

［比較例２］
実施例１と同様にして、ただし連続工程ではなく、エンボスカレンダーロールに通し熱接着を行った熱接着ウェブの段階で、一旦巻き取り、巻き出して作業し、長繊維不織布を作成した。品質的には長繊維が一部引っ張られることによる繊維の乱れがその表面に見られ、品質的には劣るものであった。

Claims (9)

1. 長繊維不織布の製造方法であって、紡糸直後の長繊維が２種以上の繊維に分割可能な構造を有し、少なくとも１種の繊維が熱収縮性を有する繊維であり、該長繊維を紡糸した直後にネット上に捕集し積層した後に、巻き取ることなく交絡、機械的分割を行い、その後熱水収縮する工程を順に連続して行うことを特徴とする長繊維不織布の製造方法。
2. 該長繊維の分割後の繊度が０．５〜０．００１ｄｔｅｘである請求項１記載の長繊維不織布の製造方法。
3. 該長繊維を構成するポリマーが、ポリエステルとポリアミドである請求項１または２記載の長繊維不織布の製造方法。
4. 熱水収縮工程が、水中で浸漬遊泳している長繊維不織布を水透過性の支持体上に捕獲する工程である請求項１〜３のいずれか１項記載の長繊維不織布の製造方法。
5. 熱水収縮工程後に水分除去を連続して行う請求項１〜４のいずれか１項記載の長繊維不織布の製造方法。
6. 熱水収縮工程後の長繊維不織布を冷却後に水分除去する請求項５項記載の長繊維不織布の製造方法。
7. 水分除去が脱水後に加熱乾燥を行う方法である請求項５記載の長繊維不織布の製造方法。
8. 脱水が減圧脱水である請求項７記載の不織布の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項記載の製造方法により得られることを特徴とする長繊維不織布。