JP2009030220A - 長繊維不織布およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低温で収縮させることが可能であり、布帛、紙などを積層しても十分に収縮できる高い収縮応力を持つ長繊維不織布およびその製造方法を提案する。
【解決手段】５０から１００℃の間に収縮応力のピークを持ち、ピーク値が２．９４×１０^−４Ｎ／ｄｔｅｘ以上のフィラメントで構成される長繊維不織布であって、紡糸延伸後、移動するコンベアネット等に捕集され得られる布帛を収縮応力のピーク温度＋３０℃以下で仮接着を施し、その後機械交絡により保型させることを特徴とする長繊維不織布およびその製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、長繊維不織布の中でも特に低温での収縮性に優れた長繊維不織布およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは低温での収縮時の応力が高く、他の布帛、紙などと積層しても十分収縮する能力を持った長繊維不織布に関するものである。

収縮性を有する長繊維不織布と、収縮性の低い不織布と積層し、熱処理により収縮性長繊維不織布を収縮させることにより、伸長回復率を向上させたり、皺を発現させたりする技術が開示されている。

例えば、特許文献１に記載されているキルティング生地においては、熱収縮性繊維を含むスパンボンド不織布を裏地として使用し、熱処理することで凸凹部を有する生地を得ることができる。しかし、高温での熱処理（実施例では１３０℃で１分）が必要となり、低温での収縮性能は期待できない。また具体的な製造方法は記載されていない。

同様に特許文献２に記載されている伸縮性不織布は熱収縮繊維を含む収縮性繊維層と非収縮性繊維層とを積層し、スポット的に熱圧着させ、熱処理を施して収縮繊維層を収縮させることにより、非収縮性繊維層の表面に微細な皺を形成させる技術が開示されている。ここに用いられている収縮性繊維層はポリオレフィンであり、収縮性繊維層単体で使用した場合、コシが弱くなることが予想される。またポリオレフィンの樹脂が用いられているが、十分な収縮を得るためには１３０〜１４０℃の熱処理が必要である。

また１００℃で収縮率が５０％である繊維を用いたスパンボンド不織布としては特許文献３に記載のスパンボンド不織布がある。この方法によると、熱収縮率の大きいポリエステル系連続長繊維からなるウエブの両面に、熱収縮率の小さいポリオレフィン系連続長繊維からなるウエブを積層し、熱圧着による融着区域により一体化した、３層構造からなるスパンボンド不織布であって、加熱処理により熱収縮率の小さいポリオレフィン系連続長繊維からなるウエブがクレープを形成しているスパンボンド不織布が得られる。しかし、この文献には具体的に熱収縮率の高いポリエステル系連続長繊維からなるウエブを得る方法が記載されておらず、熱圧着処理により収縮が起こり、得られたスパンボンド不織布ではさらなる収縮力の高い不織布を得ることは困難である。

さらに、特許文献４の不織布表皮材の製造方法には、ポリエステルスパンボンドであり、紡糸ノズルから紡糸された繊維に対して、空気を噴射させることによって冷却と同時に延伸をかけることにより１００℃に加熱した場合に、１０〜３０％の収縮を起こす技術が開示されている。十分な配向、結晶化が起こる紡糸速度以下であれば上記の通り、１００℃で収縮が起こるスパンボンドを得ることができるが、同方法では収縮するときの応力が低く、他の布帛、紙などと積層すると十分収縮させることができない。

上述の如く、収縮するときの応力が高い、例えば他の布帛、紙などと積層しても十分収縮させることができる長繊維不織布は提案されていないのが現状である。

特公平７−１１４８６２号公報 特開平８−９２８５２号公報 特開平８−１７６９４７号公報 特開平９−１９３２７０号公報

本発明は上記従来技術の課題を背景になされたもので、本発明は不織布を構成するフィラメントに低温で高い収縮応力を持たせることにより、その他の布帛、紙などと積層しても、十分収縮能力を持つ長繊維不織布およびその製造方法を提案するものである。

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、ついに本発明を完成するに至った。即ち本発明は以下の構成を採用するものである。
１．ポリエステル系樹脂を用いた長繊維不織布であって、５０℃から１００℃の間に収縮応力のピークを持ち、そのピーク値が２．９４×１０^−４Ｎ／ｄｔｅｘ以上であるフィラメントで構成され、不織布の８０℃での収縮応力が６Ｎ／５ｃｍ以上であり、８０℃１分処理による面積収縮率が２０％以上である長繊維不織布。
２．ポリエステル系樹脂が、酸成分にイソフタル酸を４〜１２モル％共重合した共重合ポリエステルである上記１に記載の長繊維不織布。
３．紡糸延伸後、移動する捕集装置に捕集され、得られるフィラメントの最大収縮応力のピーク温度＋３０℃以下で仮接着を施し、その後機械的に交絡させる長繊維不織布の製造方法。
４．紡糸速度２５００ｍ／ｍｉｎ以上で延伸する上記３記載の長繊維不織布の製造方法。

本発明によると、低温で収縮する長繊維不織布を得ることができる。さらに他の布帛、紙などと積層しても十分収縮する能力がある長繊維不織布を得ることが可能となった。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の長繊維不織布は５０から１００℃の間に収縮応力のピークを持ち、ピーク値が２．９４×１０^−４Ｎ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは３．４３×１０^−４Ｎ／ｄｔｅｘ以上であるフィラメントから構成される。ピーク値の上限は特に定めないが、通常考えられる範囲として１．０×１０^−３Ｎ／ｄｔｅｘ以下である。
ピークが５０℃未満であれば、一般環境温度で収縮が起こってしまい、取り扱いが難しくなり、ピークが１００℃より高くなると、収縮させるために必要な熱量が大きくなるため好ましくない。

この長繊維不織布は、８０℃での収縮応力が６Ｎ／５ｃｍ以上、好ましくは７Ｎ／５ｃｍ以上２０Ｎ／５ｃｍ以下であり、８０℃で１分処理したときの面積収縮率が２０％以上、好ましくは３０％以上６０％以下である。
不織布としての収縮応力が６Ｎ／５ｃｍ未満であれば、布帛や紙と積層した場合、十分な収縮性能を発揮させることができず、２０Ｎ／５ｃｍより高くなると、積層部分が剥離する可能性があり好ましくない。
面積収縮率が２０％以下となると紙などと積層した時の収縮後のコンパクト性への効果が少なく、６０％以上となると収縮が強すぎて積層した紙などから剥離したり、破れが生じたりし好ましくない。

本発明で使用される樹脂は特に限定されず、上記特性が得られれば良い。しかし、収縮特性以外の特性においてポリエステル系繊維が好ましく、酸成分としては、芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、複素環族ジカルボン酸などが挙げられる。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、４，４−ジカルボキシルベンゾフェノン、ビス（４−カルボキシルフェニル）エタン及びそれらの誘導体があり、脂環族ジカルボン酸としてはシクロヘキサン−１，４−ジカルボン酸及びその誘導体等があり、脂肪族ジカルボン酸としてはアジピン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、エイコサンジオン酸、ダイマー酸及びそれらの誘導体等があり、複素環族ジカルボン酸としてはピリジンカルボン酸及びその誘導体が挙げられる。このようなジカルボン酸成分以外にｐ−オキシ安息香酸などのオキシカルボン酸類、トリメリット酸、ピロメリット酸及びその誘導体等の多官能酸を含むことも可能である。グリコール成分としては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。これらの中でも、紡糸性などを考慮すると酸成分にイソフタル酸を４〜１２モル％共重合した共重合ポリエステルや、グリコール成分にネオペンチルグリコールエチレンオキサイドを１０〜６０モル％共重合した共重合ポリエステルなどが好ましく用いられる。

通常使用される添加剤、例えば、塗料、顔料、艶消剤、制電剤、難燃剤、強化粒子を含んでも良い。また、本発明の目的を損なわない範囲での少量の他のポリマー、例えばナイロン、オレフィンなどを混合することも可能である。

次に本発明の長繊維不織布を得る方法について説明する。紡糸、延伸する方法としては公知のスパンボンドプロセスで可能である。紡糸口金より溶融紡糸されたフィラメント群を、圧力空気にて１段階あるいは多段階で延伸、あるいは各延伸倍率を持たせたローラー間を１から複数通過させたりする方法である。このときの紡糸速度は２５００ｍ／ｍｉｎ以上、好ましくは３０００ｍ／ｍｉｎ以上である。２５００ｍ／ｍｉｎ未満であれば、フリーでの収縮は高くなるが、収縮応力が低くなり、布帛や紙などと積層した場合、十分な収縮を得ることができない。一方、７０００ｍ／ｍｉｎ以上とするのは１段階で紡糸延伸する方法において限界がある。本発明でいう紡糸速度とは得られる長繊維の単糸から測定される糸径から１００００ｍの円柱を想定して体積を求め、該構成樹脂の密度との積により繊度（ｄｔｅｘ）を算出し、設定の単孔吐出量（ｇ／ｍｉｎ）との比から算出したものである。

本発明でいう紡糸延伸後、移動する捕集装置に捕集され得る方法とは公知のスパンボンドプロセスを意味し、上記捕集装置としてはコンベアネット等を使用する。その後、得られるフィラメントの最大収縮応力のピーク温度＋３０℃以下、好ましくはピーク温度＋２０℃以下で仮接着を施す必要がある。スパンボンドプロセスでの仮接着を施す温度は通常１４０℃以上であり、それに比べ本発明の仮接着を施す温度は非常に低温である。
仮接着の手段としては上下熱ロールによる方法が最も簡便な手段と言える。尚、上ロールのみ熱がかかる上下ロール方法等、特に限定されるものではない。このピーク温度＋３０℃より高い温度で仮接着させると、この工程で収縮が開始し、得られる不織布の収縮能力が低下する原因となる。圧力は任意に決めることができるが、後工程への搬送に問題ない程度で実施すればよい。

仮接着されたシートはその後機械的に交絡させることで保型させる必要がある。ここで機械的交絡とはニードルパンチあるいはウォーターパンチなどの方法があるが、乾燥が不要、高い目付けが可能であることからニードルパンチが好ましい。このときのニードルパンチの条件としては保型させることが目的であり、特に限定はされないが、ペネ数を上げすぎると収縮を阻害する恐れがあるため好ましくない。

以下に本発明の実施例を示す。本発明は実施例に限定されるものではない。

次に実施例及び比較例を用いて、本発明を具体的に説明するが実施例及び比較例中の物性値は以下の方法で測定した。

＜単繊維の繊度＞
得られた仮接着前の長繊維フリースの任意部位１０箇所からサンプリングした試験片の切断面が観察できるように蒸着セットして、視差走査型電子顕微鏡にて繊維軸を横切る方向にほぼ直角に切断されている任意の繊維５０本について写真撮影し、写真を拡大して各繊維の断面から直径を求め、それら値を平均して繊維の直径を算出する。使用樹脂の固形密度と長さ１００００ｍでの重量を計算して求める。

＜紡糸速度＞
上記方法で得られた単繊維の繊度Ｔ（ｄｔｅｘ）と設定の単孔吐出量Ｑ（ｇ／ｍｉｎ）から下記式に基づき、紡糸速度V（ｍ／ｍｉｎ）を求める。
Ｖ＝（１００００×Ｑ）／Ｔ

＜フィラメントの収縮応力のピーク温度およびピーク値＞
セイコー電子工業株式会社製熱応力歪測定装置「ＴＭＡ／ＳＳ１００」を用い、サンプルを２０ｍｍにカットした繊維を１０±１デシテックスになるように束ねて、０．５９８±０．０４９ｍＮ／ｄｔｅｘの初荷重を掛け、１０℃／分の昇温速度で熱応力パターンをチャートにとり、６０℃〜１００℃の間で、最も高くなる応力を求めた。

＜不織布の８０℃での収縮応力＞
５ｃｍ×２５ｃｍの不織布を測定サンプルとし、テンシロンにチャック間距離２０ｃｍで初荷重５Ｎの状態でセットし、８０℃の恒温層に入れ、不織布に掛かる応力を測定し、最大値を８０℃での収縮応力とした。

＜面積収縮率＞
ＪＩＳ−Ｌ１９０６（２０００）に準拠して測定した。尚、恒温槽への挿入条件は８０℃×１分とした。

（実施例１）
使用原料はイソフタル酸が９モル％共重合された共重合ポリエステルを使用する。紡糸温度２７０℃にてオリフィス径φ０．２５ｍｍの紡糸口金より単孔吐出量１．０ｇ／ｍｉｎで紡出し、紡糸口金直下５０ｍｍより風速０．５ｍ／ｓｅｃの２５℃空気にて冷却しつつ、紡糸口金直下１.０ｍの位置に配したエジェクタに３００ｋＰａの圧力で乾燥エアを供給し、１段階で延伸させ、下方１.０ｍの位置で２０ｍ／ｍｉｎの速度で移動しているコンベアネット上へ繊維束を開繊させつつ捕集し長繊維フリースを得た。
得られた長繊維フリースの繊度は２．４ｄｔｅｘ、換算した紡糸速度は４１６７ｍ／ｍｉｎであった。また収縮応力のピーク温度は７７．８℃、ピーク値は４．５２×１０^−４Ｎ／ｄｔｅｘであった。
その後、インライン上に設置された仮接着用上下ローラーにて上ロールを梨地調カレンダロールとし、温度１００℃、線圧７８．５Ｎ／ｃｍ、下ロールを非加熱ローラーで把持した。
さらに、ペネ数１００でニードルパンチ加工し、目付量１００ｇ／ｍ^２である長繊維不織布１を得た。
得られた長繊維不織布１の８０℃での収縮応力は９．６２Ｎ／５ｃｍ、面積収縮率は３８％の長繊維不織布であった。

（実施例２）
エジェクタの圧力を２００ｋＰａとする以外に実施例１と同様にして長繊維フリースを作成した。得られた長繊維フリースの繊度は３．３ｄｔｅｘ、換算した紡糸速度は３０３０ｍ／ｍｉｎであった。また収縮応力のピーク温度は７３℃、ピーク値は３．６３×１０^−４Ｎ／ｄｔｅｘであった。
その後、インライン上に設置された仮接着用上下ローラーにて上ロールを梨地調カレンダロールとし、温度９０℃、線圧７８．５Ｎ／ｃｍ、下ロールを非加熱ローラーで把持した。
さらに、ペネ数１００でニードルパンチ加工し、目付量１００ｇ／ｍ^２である長繊維不織布１を得た。
得られた長繊維不織布１の８０℃での収縮応力は９．１７Ｎ／５ｃｍ、面積収縮率は６３％の長繊維不織布であった。

（比較例１）
使用原料はＩＶ＝０．６３のポリエチレンテレフタレートを使用した。紡糸温度２８５℃にてオリフィス径φ０．２５ｍｍの紡糸口金より単孔吐出量１．０ｇ／ｍｉｎで紡出し、紡糸口金直下５０ｍｍより風速０．５ｍ／ｓｅｃの２５℃空気にて冷却しつつ、紡糸口金直下１.０ｍの位置に配したエジェクタに１００ｋＰａの圧力で乾燥エアを供給し、１段階で延伸させ、下方１.０ｍの位置で２０ｍ／ｍｉｎの速度で移動しているコンベアネット上へ繊維束を開繊させつつ捕集し長繊維フリースを得た。
得られた長繊維フリースの繊度は５．９ｄｔｅｘ、換算した紡糸速度は１７００ｍ／ｍｉｎであった。また収縮応力のピーク温度は７４．６℃、ピーク値は２．７８×１０^−４Ｎ／ｄｔｅｘであった。
その後、インライン上に設置された仮接着用上下ローラーにて上ロールを梨地調カレンダロールとし、温度８０℃、線圧７８．５Ｎ／ｃｍ、下ロールを非加熱ローラーで把持した。
さらに、ペネ数１００でニードルパンチ加工し、目付量１００ｇ／ｍ^２である長繊維不織布１を得た。
得られた長繊維不織布１の８０℃での収縮応力は５．５７Ｎ／５ｃｍ、面積収縮率は６０％の長繊維不織布であった。

（比較例２）
使用原料はイソフタル酸が９モル％共重合された共重合ポリエステルを使用した。紡糸温度２７０℃にてオリフィス径φ０．２５ｍｍの紡糸口金より単孔吐出量１．０ｇ／ｍｉｎで紡出し、紡糸口金直下５０ｍｍより風速０．５ｍ／ｓｅｃの２５℃空気にて冷却しつつ、紡糸口金直下１.０ｍの位置に配したエジェクタに１００ｋＰａの圧力で乾燥エアを供給し、１段階で延伸させ、下方１.０ｍの位置で２０ｍ／ｍｉｎの速度で移動しているコンベアネット上へ繊維束を開繊させつつ捕集し長繊維フリースを得た。
得られた長繊維フリースの繊度は４．８ｄｔｅｘ、換算した紡糸速度は２０８３ｍ／ｍｉｎであった。また収縮応力のピークが得られず温度、値ともに読み取れなかった。
その後、インライン上に設置された仮接着用上下ローラーにて上ロールを梨地調カレンダロールとし、温度８０℃、線圧７８．５Ｎ／ｃｍ、下ロールを非加熱ローラーで把持した。
さらに、ペネ数１００でニードルパンチ加工し、目付量１００ｇ／ｍ^２である長繊維不織布１を得た。
得られた長繊維不織布１の８０℃での収縮応力は４．６１Ｎ／５ｃｍ、面積収縮率は５０％の長繊維不織布であった。

以上のように、従来、低速紡糸などにより得られていた高収縮長繊維不織布では得られなかった、高い収縮応力を低温で発現する長繊維不織布を本発明により得ることが可能になった。

本発明により、低温で高い収縮応力を持つ長繊維不織布を得ることができ、水切りシート、ごみ袋などに使用し、低温処理することで収縮させ、コンパクトな形状にすることができるなど生活資材用途に活用できる。

実施例で使用した製造装置である。

符号の説明

１ 混合ホッパー
２ 押出機
３ ギアポンプ
４ エジェクタ
５ コンベアネット
６ サクションボックス
７ 長繊維フリース
８ 仮接着ロール
９ ニードルパンチ
１０ 巻取機

Claims (4)

1. ポリエステル系樹脂を用いた長繊維不織布であって、５０℃から１００℃の間に収縮応力のピークを持ち、そのピーク値が２．９４×１０^−４Ｎ／ｄｔｅｘ以上であるフィラメントで構成され、不織布の８０℃での収縮応力が６Ｎ／５ｃｍ以上であり、８０℃１分処理による面積収縮率が２０％以上である長繊維不織布。
2. ポリエステル系樹脂が、酸成分にイソフタル酸を４〜１２モル％共重合した共重合ポリエステルである請求項１に記載の長繊維不織布。
3. 紡糸延伸後、移動する捕集装置に捕集され、得られるフィラメントの最大収縮応力のピーク温度＋３０℃以下で仮接着を施し、その後機械的に交絡させる長繊維不織布の製造方法。
4. 紡糸速度２５００ｍ／ｍｉｎ以上で延伸する請求項３記載の長繊維不織布の製造方法。
   

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