JP2008214766A - 高伸度不織布及びそれを用いた表面材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】MFRが10g/10min以下であるポリスチレン系樹脂を0.1〜8.0wt%添加したポリエステルブレンド長繊維から構成され、3〜40%の熱圧着面積率で部分熱接合された不織布であって、且つ、該不織布のMD、CD方向のいずれの方向の破断伸度が30〜70%、毛羽等級が2.5級以上であることを特徴とする高伸度不織布。
【選択図】図2
Description
特許文献1や2のようにポリエステル系樹脂にポリスチレン系樹脂のような非相溶系のポリマーをブレンドすることにより配向結晶化を抑制し、高伸度化がなされているが、これらは非相溶系のブレンドであるため、分散のばらつき、ポリエステル系樹脂とポリスチレン系樹脂の流動性の違いにより発生する単糸切れ、ポリスチレン系樹脂の繊維表面へのブリードアウト等により紡糸性が悪く、高伸度化と安定した生産性を兼ね備えた繊維は得られていない。
また、特許文献4のように高伸度の不織布を得るためにウェブをニードルパンチやウォータージェットパンチ等で交絡処理を施すことが行われている。機械的交絡を施した不織布を表面材料として用いた場合、不織布の繊維は交絡されているが、繊維表面は抑えられていないため、毛羽立ちやすい。また、交絡による厚みを有し、薄いシートとして用いた場合は、見た目も悪くなり、高目付化が必要となる。
(1)MFRが10g/10min以下であるポリスチレン系樹脂を0.1〜8.0wt%添加したポリエステルブレンド長繊維から構成され、3〜40%の熱圧着面積率で部分熱接合された不織布であって、且つ、該不織布のMD、CD方向のいずれの方向の破断伸度が30〜70%、毛羽等級が2.5級以上であることを特徴とする高伸度不織布。
(2)前記不織布においてポリスチレン系樹脂を添加しない場合の不織布に対するMD方向の引裂強度増加率が、30〜100%であることを特徴とする上記(1)に記載の高伸度不織布。
(3)前記不織布においてポリスチレン系樹脂を添加しない場合の不織布に対するMD方向の5%モジュラス低下率が、20〜50%であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の高伸度不織布。
(4)前記不織布が、スパンボンド不織布であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の高伸度不織布。
(5)前記不織布の目付が10〜160g/m2 であり、厚みが0.04〜0.8mmであることを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の高伸度不織布。
(6)前記不織布が、紡糸速度3000〜8000m/minで牽引された繊維から構成され、且つ、繊度が1.0〜4.0dtexであることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の高伸度不織布。
(7)前記ポリエステルブレンド長繊維の複屈折率Δnが0.015〜0.07であることを特徴とする上記(1)〜(6)のいずれかに記載の高伸度不織布。
(8)前記不織布が、リン系の難燃剤を含有している繊維から構成されることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の高伸度不織布。
(9)上記(8)に記載の高伸度不織布を用いることを特徴とする耐火被覆材の表面材料。
本発明に使用するポリスチレン系樹脂は、ポリスチレン、スチレン・共役ジエンブロック共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・アクリル酸エステル共重合体、スチレンメタアクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。
本発明においては、主体となるポリエステル系樹脂に対してポリスチレン系樹脂の添加量は、紡糸性や得られる不織布の破断伸度の面から0.1〜8.0wt%が好ましく、より好ましくは0.25〜5.0wt%である。ポリスチレン系樹脂の添加量が0.1wt%未満であると目的とする高伸度化された繊維が得られない。添加量が8.0wt%を超えると高伸度化された繊維は得られるものの、紡糸中に糸切れが多発し、安定して連続した繊維が得られず、生産性が低下する。
本発明のポリエステルブレンド長繊維は、ポリエステル系樹脂が海部を形成し、ポリスチレン系樹脂が島部を形成する海島構造を形成することが好ましい。これらブレンド樹脂の延伸時においてポリスチレン系樹脂がポリエステル系樹脂よりも先に溶融状態からガラス状態へと転移して延伸が終了し、海部を形成するポリエステル系樹脂の延伸、配向結晶化が阻害されるものと推定される。それゆえ、海部の配向結晶化は抑制され、低結晶性のまま延伸が終了し、高伸度の繊維が得られる。
本発明の高伸度不織布を構成するポリエステルブレンド繊維の繊度は、好ましくは1.0〜4.0dtexである。繊度が1.0dtex未満であると不織布の強度が低下し、紡糸時においてエジェクターの張力に繊維が十分に耐えることができず、繊維の一部が切れる場合がある。また、繊度が4.0dtexを超えると、繊維の剛性が大きくなり、且つ、紡糸時に冷却が不十分となるために得られる不織布が硬い風合いのものとなり、強度は大きくなるが、繊維の部分熱接合が難しくなる。
上記のカレンダーロールとしては、その表面が平滑なものや模様が彫刻されたもの、例えば、長方形型、ピンポイント型、織目柄、Y柄、あるいはこれらの同種ローラーの組み合わせ、または、異種ローラーの組み合わせからなる複数の回転ローラーの使用も可能である。
本発明の不織布は、破断伸度の向上と表面毛羽の改善の両方を改善したものである。一般に、破断伸度を大きくするためにポリスチレン系樹脂の添加量を多くしてもある割合で毛羽は一定となり、また、毛羽立ちを抑制するために熱圧着面積率を大きくすると、破断伸度が低下するものである。本発明では、ポリスチレン系樹脂の添加量と熱圧着面積率を相互に最適化することにより高伸度で毛羽特性の優れた不織布を得ることができた。
表2におけるポリスチレン系樹脂の添加量が0.5wt%における熱圧着面積率と破断伸度・毛羽等級の関係を図1に示した。熱圧着面積率が増加するにしたがって毛羽等級も向上し、熱圧着面積率11%以上で毛羽等級が4級になる。しかし、一方で、破断伸度は、熱圧着面積率11%をピークとして、それ以上の熱圧着面積率となると大幅に破断伸度が低下する。これらから、ポリスチレン系樹脂の添加量が0.5wt%において破断伸度と毛羽等級が最適になる熱圧着面積率の範囲は、7〜20%であった。
本発明の不織布は、破断伸度がMD及びCD方向のいずれの方向においても、30〜70%であることが必要であり、より好ましくは、35〜70%である。破断伸度が70%を超えると、使用用途によってはたるみやしわが発生しやすく、特に、表面材料として使用する際には好ましくない。尚、MDとは不織布のマシン方向(タテ)、CDとは幅方向(ヨコ)を示す。
本発明で得られる高伸度不織布は、ポリスチレン系樹脂を添加しない場合の不織布に対する5%伸長時のモジュラス低下率が20〜50%であることが好ましい。モジュラス低下率がこの範囲であると、小さな変形応力で不織布の加工が可能である。モジュラス低下率が20%未満であると、不織布を加工する際にズレ、破れ等が生じる。
本発明の高伸度不織布の目付は、10〜160g/m2 が好ましく、厚みは、0.04〜0.8mmが好ましい。目付と厚みがこの範囲にあると表面材料として使用する際に十分な強度が得られる。
本発明の高伸度ポリエステル長繊維の複屈折率Δnは、0.015〜0.07が好ましく、より好ましくは、0.015〜0.05の範囲である。複屈折率がこの範囲であると、繊維の配向が適度で、高伸度の繊維が得られる。
本発明で得られる高伸度不織布は、直接、長繊維をウェブ化することにより形成されるスパンボンド法が好適である。スパンボンド法で得られる不織布は、布強度が強く、且つ、ボンディング部の破損による短繊維の脱落がない等の物性上の特徴を有しており、また、低コストで生産性が高いため、衛生、土木、建築、農業・園芸を中心に広範な用途で使用されている。
さらに、本発明の目的を損なわない範囲で他の常用の各種添加成分、例えば、各種エラストマー類などの衝撃性改良剤、結晶核剤、着色防止剤、酸化防止剤、耐熱剤、可塑剤、滑剤、耐候剤、着色剤等の添加剤を添加することができる。
さらに、本発明の高伸度不織布には、本発明の目的を損なわない範囲で、常用の後加工、例えば、消臭剤、抗菌剤、防ダニ剤等の付与をしてもよいし、染色、撥水加工、透湿防水加工等を施してもよい。
(1)不織布の破断伸度・5%モジュラス:
島津製作所社製;オートグラフAGS−5G型を用いて、3cm幅の試料を把握長100mm、引張速度300mm/minで伸長し、得られる破断時の荷重を強度、破断時の伸び率を伸度、5%伸長時のモジュラスを5%モジュラスとし、不織布のMD、CD方向についてそれぞれ5回ずつ測定を行い、その総平均値を求めた。また、ポリスチレンを添加しない場合の不織布の5%モジュラスに対する高伸度不織布の5%モジュラスの割合から5%モジュラスの低下率を求めた。
(2)MFR(g/10min):
メルトインデクサー(東洋精機社製:MELT INDEXER S−101)溶融流量装置を用い、オリフィス径1.0475mm、オリフィス長0.8mm、荷重5000g、測定温度200℃の条件で一定体積分を吐出するのに要する時間から10分間当たりの溶融ポリマーの吐出量(g)を算出し、求めた。
MD、CD方向に25mm×300mmの試験片を採取し、日本学術振興会型堅牢度試験機を用いて、摩擦子の荷重が200g、摩擦子側には同布を使用し、50回動作をさせて、以下の基準で、耐毛羽性を等級付けた。
1.0級:試験片が破損するほど繊維が剥ぎ取られる。
2.0級:試験片が薄くなるほど甚だしく繊維が剥ぎ取られる。
2.5級:毛玉が大きくはっきりと見られ、複数箇所で繊維が浮き上がり始める。
3.0級:はっきりとした毛玉ができ始め、または小さな毛玉が複数見られる。
3.5級:繊維が3〜5本程度、もしくは数ヶ所に小さな毛玉ができ始める程度に毛
羽立っている。
4.0級:繊維が1〜2本程度、もしくは一ヶ所に小さな毛玉ができはじめる程度に
毛羽立っている。
5.0級:毛羽立ちがない。
1cm角の試験片をサンプリングして電子顕微鏡で写真を撮影し、その各写真より熱圧着部の面積を測定し、その平均値を熱圧着部の面積とした。また、熱圧着部のパターンのピッチを縦方向及び横方向において測定した。それらの値により、不織布の単位面積当たりに占める熱圧着面積の比率を部分熱圧着面積率として算出した。
(5)引裂強力(N):
幅65mm×長さ100mmの試料片をJIS−L−1096に規定のペンジュラム法にて測定した。また、ポリスチレンを添加しない場合の不織布の引裂強度に対する高伸度不織布の引裂強度の割合から引裂強度の増加率を求めた。
OLYMPUS社製のBH2型偏光顕微鏡コンペンセーターを用いて、通常の干渉縞法によってレターデーションと繊維径より牽引直後の繊維の複屈折率を求めた。
(7)目付(g/m2 ):
JIS−L−1906に規定の方法で測定した。
(8)厚み:
JIS−L−1906に規定の方法で荷重100g/cm2 の厚みを測定した。
1m長の重量を測定してn=5の平均値を求め、10000m長に算出して求めた。
(10)難燃性評価:
UL−94:VTM試験(薄手材料の垂直法燃焼試験)に準じた評価方法で評価を行った。
(11)追従性試験:
幅250mm、長さ450mm、厚み40mmの耐火被覆材を直径90mmのロール状に巻き、ロックウールと表面材の不織布との間で生じるズレを測定した。
○(合格) ズレ:5mm未満
×(不合格)ズレ:5mm以上
万能試験機を用いて、幅50mm、長さ225mmの耐火被覆材用不織布を上端から30mmの位置にピンで固定し、把握長150mm、引張速度200mm/minで伸長し、得られる破断時の荷重を引張荷重とし、不織布のMD、CD方向についてそれぞれ5回ずつ測定を行い、その総平均値を求めた。
○:ピン固定引張荷重22N以上
△:ピン固定引張荷重18N以上22N未満
×:ピン固定引張荷重18N未満
(13)難燃性試験:
幅350mm、長さ230mm、厚み40mmの耐火被覆材の不織布面を燃焼面としてJIS L−1091 A−2法(45°メッケルバーナー法)に準じた試験方法で評価を行った。
○(合格) 炭化面積:300cm2 未満、残炎時間:30秒未満
×(不合格)炭化面積:300cm2 以上、残炎時間:30秒以上
以下、実施例及び比較例によって本発明を更に説明する。
リン系の難燃剤を添加したポリエチレンテレフタレート樹脂にMFR2.6g/10minのポリスチレン樹脂を添加量が0.5wt%となるようにドライブレンドにて混合し、常用の溶融紡糸装置に供給した。次に、280℃にて均一に溶融混合し、円形断面の紡糸孔を有する紡糸口金から紡糸速度4700m/minにて溶融紡出して繊度が2.0dtexのポリエステルブレンド長繊維を得た。この繊維を開繊分散してウェブを作成し、エンボスロールとフラットロール間において熱圧着面積率7%で部分熱接合することにより、長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
実施例1においてポリスチレン樹脂の添加量が1.0wt%となるようにブレンドしたこと以外は、実施例1と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
[実施例3]
実施例2においてMFRが8g/10minのポリスチレン樹脂をブレンドしたこと以外は、実施例2と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
ポリエチレンテレフタレート樹脂にMFR2.6g/10minのポリスチレン樹脂を添加量が0.2wt%となるようにドライブレンドにて混合し、常用の溶融紡糸装置に供給した。次に、280℃にて均一に溶融混合し、円形断面の紡糸孔を有する紡糸口金から紡糸速度4700m/minにて溶融紡出して繊度が2.0dtexのポリエステルブレンド長繊維を得た。この繊維を開繊分散してウェブを作成し、エンボスロールとフラットロール間において熱圧着面積率11%で部分熱接合することにより、長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
実施例4においてポリスチレン樹脂の添加量が0.5wt%となるようにブレンドしたこと以外は、実施例4と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
[実施例6]
実施例4においてポリスチレン樹脂の添加量が1.0wt%となるようにブレンドしたこと以外は、実施例4と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
実施例4においてポリスチレン樹脂の添加量が2.5wt%となるようにブレンドしたこと以外は、実施例4と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
[実施例8]
実施例4においてポリスチレン樹脂の添加量が5.0wt%となるようにブレンドしたこと以外は、実施例4と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
実施例5において熱圧着面積率30%で部分熱接合したこと以外は、実施例5と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
[実施例10]
実施例1において難燃剤を添加していないポリエチレンテレフタレート樹脂にポリスチレン樹脂の添加量が5.0wt%となるようにブレンドしたこと以外は、実施例1と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。
実施例5の高伸度不織布を表面材料とし、ホットメルト剤を用いてロックウールとの貼り合わせを行い、耐火被覆材を作製した。この耐火被覆材の表面材として用いた場合、不織布の必要特性である追従性、ピンによる引張荷重、難燃性について評価し、それらの結果を表3に示した。これらから、耐火被覆材の表面材料として優れた特性を示している。
[比較例1]
実施例1においてポリスチレン樹脂を添加しないこと以外は、実施例1と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。得られた不織布は、実施例1、2で得られた不織布に比べ、破断伸度が約半分程度しかなく、低伸度であった。
実施例4においてポリスチレン樹脂を添加しないこと以外は、実施例4と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。得られた不織布は、実施例4〜8で得られた不織布に比べ、破断伸度が約半分程度しかなく、低伸度であった。
[比較例3]
実施例1において熱圧着面積率2%で部分熱接合したこと以外は、実施例1と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。得られた不織布は、実施例1、2で得られた不織布に比べ、破断伸度が約1/3程度しかなく低伸度であった。
実施例1において熱圧着面積率50%で部分熱接合したこと以外は、実施例1と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。得られた不織布は、実施例1、2で得られた不織布に比べ、破断伸度が約1/3程度しかなく低伸度であった。
[比較例5]
実施例2においてMFRが18g/10minのポリスチレン樹脂を1.0wt%添加したこと以外は、実施例2と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得た。得られた不織布の物性を表1に示す。MFRの数値が大き過ぎたために、実施例2に比較して、伸度は約半分程度であり、高伸度化が出来なかったことがわかる。
実施例1においてポリスチレン樹脂を添加量が10wt%となるようにブレンドしたこと以外は、実施例1と同様にして長繊維スパンボンド不織布を得ようとしたが、糸切れの多発と紡口付近での糸曲がりが発生し、紡糸不可の状態であり、連続した糸が得ることは出来なかった。
[比較例7]
比較例2の不織布を表面材料とし、ホットメルト剤を用いてロックウールとの貼り合わせを行い、耐火被覆材を作製した。この耐火被覆材の表面材として用いた場合、不織布の必要特性である追従性、ピンによる引張荷重、難燃性について評価し、それらの結果を表3に示した。これらから、追従性、引張荷重が低く、耐火被覆材の表面材料としては満足のできるものが得られなかった。
本発明の高伸度不織布は、低モジュラスで高伸度を有しているために成型加工時の追従性に特に優れ、且つ、毛羽立ちが少なく、表面材料として表面材料として見た目も良く、毛羽立ちにくい不織布であり、また、難燃剤を添加することで優れた難燃性を有し、耐火被覆材の表面材料としても適した不織布である。
Claims (9)
- MFRが10g/10min以下であるポリスチレン系樹脂を0.1〜8.0wt%添加したポリエステルブレンド長繊維から構成され、3〜40%の熱圧着面積率で部分熱接合された不織布であって、且つ、該不織布のMD、CD方向のいずれの方向の破断伸度が30〜70%、毛羽等級が2.5級以上であることを特徴とする高伸度不織布。
- 前記不織布においてポリスチレン系樹脂を添加しない場合の不織布に対するMD方向の引裂強度増加率が、30〜100%であることを特徴とする請求項1に記載の高伸度不織布。
- 前記不織布においてポリスチレン系樹脂を添加しない場合の不織布に対するMD方向の5%モジュラス低下率が、20〜50%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の高伸度不織布。
- 前記不織布が、スパンボンド不織布であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高伸度不織布。
- 前記不織布の目付が10〜160g/m2 であり、且つ、厚みが0.04〜0.8mmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の高伸度不織布。
- 前記不織布が、紡糸速度3000〜8000m/minで牽引された繊維から構成され、且つ、繊度が1.0〜4.0dtexであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の高伸度不織布。
- 前記ポリエステルブレンド長繊維の複屈折率Δnが0.015〜0.07であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の高伸度不織布。
- 前記不織布が、リン系の難燃剤を含有している繊維から構成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の高伸度不織布。
- 請求項8に記載の高伸度不織布を用いることを特徴とする耐火被覆材の表面材料。
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