JP2015078473A - 不織布及び強化積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟性やしなやかさ、肌触りを向上でき、単体では用途の拡大が図れ、補強材として用いる場合には被補強体の表面形状への追従性を向上できる不織布を提供する。【解決手段】不織布１は、熱可塑性樹脂層と、該熱可塑性樹脂層の両面に積層され、該熱可塑性樹脂より融点が低い第１、第２の接着層とを含む一軸配向体２，３を、配向軸２ａ，３ａが交差するように各々の第１または第２の接着層を介して経緯積層して形成される。この不織布の目付は５〜１３ｇ／ｍ２で、一軸配向体における第１の接着層、熱可塑性樹脂層及び第２の接着層の層構成比は２０／６０／２０〜３０／４０／３０であり、カンチレバー法による剛軟度の平均値が５０ｍｍ以下である。柔軟でしなやかであることで、傷付き易い商品の包装材、及び肌触りが要求されるような、今まで使用できなかった用途に利用でき、補強材として用いる場合には被補強体の表面形状への追従性を向上できる。【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂製の一軸配向体を、配向軸が互いに交差するように経緯積層してなる不織布、及びこの不織布を被強化体に積層し、補強材として用いた強化積層体に関する。

特許文献１には、縦方向（長さ方向）に配向された熱可塑性樹脂製の一軸配向体（縦ウェブ）と、横方向（幅方向）に配向された熱可塑性樹脂製の一軸配向体（横ウェブ）とを積層してなる網状不織布の製造方法が記載されている。この網状不織布は、各別に形成された縦ウェブと横ウェブとを互いに重ね合わせた状態で押圧・加熱することにより、縦ウェブと横ウェブとを一体化させて製造している。

特許第２９８３５８４号明細書

ところで、この種の不織布は、薄く軽量で高強度であることを特長としており、被強化体に積層し、補強材として用いられることも多く、強度や耐久性が求められる。このため、剛軟度が比較的高くなり、単体で包装材として使用する場合には、現状では傷付き易く、傷によって商品性が低下するもの、例えば花、野菜、果物等には適さないものがあり、用途が制限される。また、不織布は、通気性、耐水性、耐薬品性等においても優れた特性を有するが、医療用や衛生用品等で、柔軟性やしなやかさ、肌触りが要求されるような用途に対しては、まだ改良の余地がある。

更に、不織布を補強材として用いる場合には、上述したように剛軟度が比較的高いためにコシがあり、立体的で表面に凹凸がある部材の補強には必ずしも適していなかった。また、対人用の用品（例えば化粧用品や乳幼児用品の対人用ワイパー）の補強に用いる場合には、柔軟性やしなやかさ、肌触りの点、対物用の用品（例えば掃除や拭き取り用のワイパー）の補強に用いる場合には、付着物の捕捉性や拭き取り性の点で更なる改良が望まれている。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、柔軟性やしなやかさ、肌触りを向上でき、単体で用いる場合には用途の拡大が図れ、補強材として用いる場合には、上記に加えて被補強体の表面形状に対する追従性を向上して適用可能な被強化体の拡大が図れる、不織布及び強化積層体を提供することにある。

本発明の不織布は、熱可塑性樹脂層と、該熱可塑性樹脂層の両面に積層され、該熱可塑性樹脂より融点が低い第１、第２の接着層とを含む一軸配向体を、配向軸が交差するように各々の前記第１または第２の接着層を介して経緯積層してなる網状の不織布であって、目付が５〜１３ｇ／ｍ^２で、前記一軸配向体における前記第１の接着層、前記熱可塑性樹脂層及び前記第２の接着層の層構成比が２０／６０／２０〜３０／４０／３０であり、前記不織布の長手方向及び幅方向のカンチレバー法による剛軟度の平均値を５０ｍｍ以下にした、ことを特徴とする。
また、本発明の強化積層体は、前記不織布を被強化体に積層し、補強材として用いた、ことを特徴とする。

本発明によれば、不織布の目付が５〜１３ｇ／ｍ^２で、一軸配向体の層構成比が２０／６０／２０〜３０／４０／３０であり、不織布の長手方向及び幅方向のカンチレバー法による剛軟度の平均値を５０ｍ以下にしたことで、単体で使用する場合には、柔軟性やしなやかさ、肌触りを向上できる。また、補強材として用いる場合には、被強化体の表面形状に対する追従性を向上できる。

本発明の第１の実施形態に係る不織布を示す平面図である。 図１に示した不織布を構成する一軸配向体の構成例を示す斜視図である。 図１に示した不織布を構成する一軸配向体の構成例を示す斜視図である。 図２に示した一軸配向体の製造方法を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る不織布の第１の製造方法を示す斜視図である。 不織布の目付、一軸配向体の層構成比、及びカンチレバー法による剛軟度を変えたサンプルによる検討について説明するための図である。 不織布の目付と、カンチレバー法による剛軟度との関係を示す特性図である。 本発明の第１の実施形態に係る不織布の第２の製造方法を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る不織布を示している。不織布１は、スプリットウェブ２の配向軸２ａとスリットウェブ３の配向軸３ａとが互いに交差するように経緯積層されて形成されている。そして、隣接するスプリットウェブ２とスリットウェブ３の接触部位同士が面接着で接合されている。

図２及び図３はそれぞれ、図１に示した不織布１を構成するスプリットウェブ２とスリットウェブ３を示している。図２（Ａ）に示すスプリットウェブ２は、熱可塑性樹脂製のフィルムを縦方向（スプリットウェブ２の配向軸２ａの軸方向）に一軸延伸させて、縦方向に割繊し、かつ拡幅させて形成される。スプリットウェブ２には、熱可塑性樹脂、例えば高密度ポリチレンと、この熱可塑性樹脂より融点が低い熱可塑性樹脂、例えば第１、第２の低密度ポリエチレンとを用いる。

詳しくは、多層Ｔダイ法等の成形法により作製され、高密度ポリチレンの両面に第１、第２の低密度ポリエチレンを積層した多層フィルム（一軸配向体）を、縦方向（長手方向）に少なくとも３倍に延伸させた後、同方向に千鳥掛けにスプリッターを用いて割繊（スプリット処理）して網状のフィルムとし、更に所定幅に拡幅させて形成する。拡幅によって幹繊維４と枝繊維５が形成され、図示するような網状体となる。このスプリットウェブ２は、幅方向全体にわたって縦方向に比較的高い強度を有する。

図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の一点鎖線で囲んだ領域Ｂの拡大斜視図であり、スプリットウェブ２は、熱可塑性樹脂層６の両面に、この熱可塑性樹脂より融点が低い熱可塑性樹脂層７−１，７−２が積層された３層構造になっている。熱可塑性樹脂層７−１，７−２は、不織布１の形成時にスリットウェブ３と共に経緯積層される際のウェブ相互の接着層（第１、第２の接着層）として機能する。

図３（Ａ）に示すスリットウェブ３は、熱可塑性樹脂製のフィルムに、横方向（スリットウェブ３の配向軸３ａの軸方向）に多数のスリットを入れた後に、横方向に一軸延伸させて形成される。詳しくは、スリットウェブ３は、上記多層フィルムの両耳部を除く部分に、横方向（幅方向）に、例えば熱刃などにより平行に千鳥掛け等の断続したスリットを形成した後、横方向に延伸させて形成される。このスリットウェブ３は、横方向に比較的高い強度を有する。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の一点鎖線で囲んだ領域Ｂの拡大斜視図であり、スリットウェブ３は、熱可塑性樹脂層６’の両面に、この熱可塑性樹脂より融点が低い熱可塑性樹脂の層７−１’，７−２’が積層された３層構造からなる。これらの熱可塑性樹脂層７−１’，７−２’は、不織布１の形成時にスプリットウェブ２と共に経緯積層される際のウェブ相互の接着層（第１、第２の接着層）として機能する。

＜製造方法＞
次に、図１乃至図３に示した不織布１の製造方法について、図４及び図５により説明する。図４は、スプリットウェブ２の製造工程の概略を示している。また、図５はスプリットウェブ２にスリットウェブ３を積層して不織布１を製造する工程の概略を示している。

図４に示すように、スプリットウェブ２は、主として多層フィルムの製膜工程、多層フィルムの配向工程、配向多層フィルムを配向軸と平行にスプリットするスプリット工程、及びスプリットしたフィルムを巻き取る巻取工程等を経て製造される。

多層フィルムの製膜工程は、本例では、押出機１０に溶融樹脂、すなわち第１、第２の接着層として機能する融点が低い熱可塑性樹脂、例えば低密度ポリエチレン、及び熱可塑性樹脂層、例えば高密度ポリエチレンをそれぞれフラットダイ中の別々のマニホールドに送り込む。これらの樹脂を、ダイリップの直前で合流、接合して多層フィルム１１を形成する。各溶融樹脂の流量調整や製品厚みの調整はダイ内のチョークバーやリップの調整によって行う。

配向工程では、多層フィルム１１を鏡面処理された冷却ローラ１２ａ，１２ｂ間を介して、初期寸法に対して所定の配向倍率でロール配向を行う。

スプリット（割繊）工程では、上記配向した多層フィルム１１を、高速で回転するスプリッター（回転刃）１３に摺動接触させて、多層フィルム１１にスプリット処理（割繊化）を行う。

割繊して形成されたスプリットウェブ２は、所定幅に拡幅された後、熱処理部１４での熱処理を経て、巻取工程において所定の長さに巻き取られて、スプリットウェブ２の巻取体１５になる。

図５に示すように、上記のように形成した巻取体１５から繰り出した縦ウェブ（スプリットウェブ２）に、横ウェブ（スリットウェブ３）を積層する。横ウェブの製造工程は、多層フィルムの製膜工程、多層フィルムの長手方向に対して直角にスリット処理を行うスリット工程、及び多層スリットフィルムの配向工程を含む。そして、横ウェブに縦ウェブを積層させて熱圧着する（圧着工程）。

スリットウェブ３用の多層フィルムの製膜工程は、多層フィルム１１と同様に、押出機２０に溶融樹脂、すなわち第１、第２の接着層として機能する融点が低い熱可塑性樹脂、例えば低密度ポリエチレン、及び熱可塑性樹脂層、例えば高密度ポリエチレンをそれぞれフラットダイ中の別々のマニホールドに送り込む。これらの樹脂を、ダイリップの直前で合流、接合して多層のフィルム２１を形成する。各溶融樹脂の流量調整や製品厚みの調整はダイ内のチョークバーやリップの調整によって行う。

スリット工程では、上記製膜した多層フィルム２１をピンチして扁平化し、次いで圧延により微配向し、横スリット工程２２にて、走行方向に対して直角に、千鳥掛けに横スリットを入れる。

配向工程では、上記スリット処理を行ったフィルム２１に横配向工程２３にて横配向を施す。このようにして得られたスリットウェブ３（横ウェブ）は、熱圧着工程２４に搬送する。

一方、縦ウェブ（スプリットウェブ２）を、原反繰出しロール２５から繰出して、所定の供給速度で走行させて拡幅工程２６に送り、拡幅機（図示せず）により数倍に拡幅し、必要により熱処理を行う。この後、縦ウェブを熱圧着工程２４に送り、そこで縦ウェブと横ウェブとを各々の配向軸が交差するように積層させて熱圧着する。具体的には、外周面が鏡面である熱シリンダ２４ａと鏡面ロール２４ｂ，２４ｃとの間に順次縦ウェブ２及び横ウェブ３を導いてこれらにニップ圧を加えることにより互いに熱圧着させて一体化させる。これにより、隣接する縦ウェブ２と横ウェブ３との接触部位同士が全面的に面接着する。このようにして一体化された縦ウェブ及び横ウェブは巻取工程に搬送されて巻き取られ、不織布１の巻取体２７になる。

本発明者等は、上述したようにして形成した不織布１における、目付、一軸配向体の層構成比、長手方向及び幅方向のカンチレバー法による剛軟度の平均値等が異なるサンプルを用意し、柔軟性やしなやかさ、肌触り、被補強体の表面形状に対する追従性等について検証した。この結果、次のような知見を得た。

図６において、サンプル番号Ｓ８には、比較例１としてＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社製のワリフ（登録商標）と呼ばれる割繊維不織布の製品番号３Ｓ（Ｔ）、サンプル番号Ｓ９には、比較例２として同製品番号Ｓ（Ｆ）ＥＬ、サンプル番号Ｓ１０には、比較例３として同製品番号ＨＳ（Ｔ）を用いている。

サンプル番号Ｓ８〜Ｓ１０は、何れも目付が１８〜３５ｇ／ｍ^２と比較的重く、高密度ポリエチレンの割合が高く（７４〜７８％）、層構成比が１３／７４／１３〜１１／７８／１１となっている。このため、強度（引張強度）や耐久性が高くコシがある。しかし、柔軟性やしなやかさがなく、カンチレバー法による剛軟度の平均値は６３〜７８ｍｍと高くなっている。従って、傷付き易く、傷によって商品性が低下するもの、あるいは柔軟性やしなやかさ、肌触りが要求されるような用途に対しては向いていなかった。

これに対し、サンプル番号Ｓ１〜Ｓ７は、目付が４〜１３ｇ／ｍ^２と軽量であり、かつカンチレバー法による剛軟度の平均値が６〜５５ｍｍとなった。これらサンプル番号Ｓ１〜Ｓ７は、柔軟でしなやかであり、肌触りも良かった。しかし、目付が４ｇ／ｍ^２のサンプル番号Ｓ１の場合には、長手方向（ＭＤ）の引張強度がＭＤ＝１８（Ｎ／５０ｍｍ）、幅方向（ＣＤ）の引張強度がＣＤ＝１５（Ｎ／５０ｍｍ）であり、共に２０Ｎ／５０ｍｍ以下となってしまい、実用強度に満たなかった。

また、サンプル番号Ｓ４〜Ｓ６では、目付を一定（１０ｇ／ｍ^２）にして層構成比を変化させているが、サンプル番号Ｓ４，Ｓ５は柔軟性やしなやかさ、肌触りの点で満足できるものではなかった。これは、サンプル番号Ｓ４，Ｓ５では、高密度ポリエチレンの割合が高く、カンチレバー法による剛軟度の平均値がそれぞれ５５ｍｍ、５２ｍｍとなっており、コシがあるためと考えられる。

図７は、上記図６の目付と、剛軟度の平均値を抽出してプロットしたものである。図７から分かるように、目付が１０数ｇ／ｍ^２程度に変曲点があり、柔軟性、しなやかさ、肌触り等が変化していることが推定される。

この図７及び図６の測定結果から、柔軟性、しなやかさ、肌触りが良く、実用強度（引張強度）を得るために好ましい目付は、５〜１３ｇ／ｍ^２の範囲内であることが分かった。また、好ましい結果が得られた層構成比は２６／４８／２６であるが、他のサンプル番号のデータや、市販されている種々の商品の層構成比等を考慮すると、数％程度の変化では急激な変化はなく、好ましい層構成比は２０／６０／２０〜３０／４０／３０であると考えられる。更に、カンチレバー法による剛軟度の平均値が５０ｍｍ以下になっている。これらの条件を全て満たすサンプル番号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７が、所期の目的を十分に達成できる良好な結果が得られた。

加えて、上記サンプル番号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７の厚さは８０μｍより薄く、開口率は５０％より高くなっている。このような数値範囲にあると、しなやかさ（剛軟度）と強度を両立できるとともに、厚さを薄くすることでしなやかさを向上できることを確認した。しかも、不織布１の開口率が５０％であると、包装体として使用したときに中身が確認できる程度の透明度で通気性も高くなり、補強材として用いたときには、被強化体である基材の素材感、質感を生かせる。更に、上述した製造工程において、不織布１の引張強度を２０Ｎ／５０ｍｍ以上にするには、多層フィルム１１，２１の延伸倍率を３倍以上にするのが望ましい。

上述した条件を全て満たす不織布１は、従来品では使用できなかった用途への利用が可能となる。具体的には、単体で使用する場合には、傷付き易く、傷によって商品性が低下する、花、野菜、果物等の包装材として使用できる。また、医療用や衛生用品等で柔軟性やしなやかさ、肌触りが要求されるような用途にも適用でき、用途の拡大が図れる。

なお、不織布１の目付が５〜１３ｇ／ｍ^２の場合には、引張強度が多少低下するが、袋状にすることにより、例えば花や野菜、果物等であれば必要十分な強度を確保でき、破袋の虞はない。

＜変形例１＞
図８は、上述した第１の実施形態の変形例について説明するためのもので、他の製造方法を示している。この不織布は、図２に示したスプリットウェブ２を２枚積層したものである。図８において、図４に示したようにして製造した縦ウェブ（スプリットウェブ２−１）を、原反繰出しロール３０から繰出し、所定の供給速度で走行させて拡幅工程３１に送り、拡幅機（図示せず）により数倍に拡幅し、必要により熱処理を行う。

別のスプリットウェブ２−２（横ウェブ）を、縦ウェブと同様に原反繰出しロール３２から繰出し、所定の供給速度で走行させて拡幅工程３３に送り、拡幅機（図示せず）により数倍に拡幅し、必要により熱処理した後、縦ウェブの幅に等しい長さに切断し、縦ウェブの走行フィルムに対し直角の方向から供給して、積層工程３４において各接着層を介して各ウェブの配向軸が互いに直交するように経緯積層させる。経緯積層した縦ウェブ及び横ウェブを、熱圧着工程３５において、外周面が鏡面である熱シリンダ３５ａと鏡面ロール３５ｂ，３５ｃとの間に順次導いてニップ圧を加える。これにより、縦ウェブと横ウェブとが互いに熱圧着されて一体化される。また、隣接する縦ウェブと横ウェブとの接触部位同士が全面的に面接着する。このようにして一体化された縦ウェブ及び横ウェブは巻取工程にて巻き取られて、経緯積層不織布の巻取体３６になる。

上記のようにして製造した不織布においても、第１の実施形態と同じ目付（５〜１３ｇ／ｍ^２）、層構成比（２０／６０／２０〜３０／４０／３０）、カンチレバー法による剛軟度の平均値（５０ｍｍ以下）の条件を全て満たすことで、同様な効果が得られる。この場合にも、厚さは８０μｍより薄く、開口率は５０％より高くすると良い。

＜変形例２＞
上記第１の実施形態及び変形例１では、一軸配向体がスプリットウェブ２とスリットウェブ３を経緯積層する場合について説明したが、一軸配向テープを平行に並べたものを２組積層して形成しても良い。この場合には、一方の組の一軸配向テープの配向軸と他方の組の一軸配向テープの配向軸とが互いに直交するように経緯積層する。一軸配向テープは、スプリットウェブ２及びスリットウェブ３と同様に、熱可塑性樹脂層の両面に、この熱可塑性樹脂より融点が低い第１、第２の接着層（熱可塑性樹脂）を積層した３層のフィルムを、縦又は横方向に一軸配向させ、裁断して多層の延伸テープとしたものを用いる。

このように、一軸配向テープを平行に並べたものを２組積層する場合にも、第１の実施形態と同じ目付、層構成比、カンチレバー法による剛軟度の平均値の条件を全て満たすことで、同様な効果が得られる。厚さは８０μｍより薄く、開口率は５０％より高くすると良いのはもちろんである。

上記のような構成によれば、柔軟性やしなやかさ、肌触りを向上できるので、傷付き易く、傷によって商品性が低下するもの、例えば花、野菜、果物等に対する包装材として用いることができる。また、医療用や衛生用品等で、柔軟性やしなやかさ、肌触りが要求されるような用途にも利用できる。従って、用途の拡大が図れる。

［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態及び第１、第２の変形例では、不織布を単体で用いる場合について説明したが、本第２の実施形態は、上述した不織布を補強材として用い、強化積層体とするものである。第１の実施形態に係る不織布は、柔軟性が高く、しなやかで被強化体の表面形状に対する追従性（凹凸追従性）が良いことから、従来は困難であった立体的な形状を有する被強化体、例えば表面に凹凸があるウレタンの補強用等に積層することができる。平面以外の形状であっても追従でき、様々な被強化体の補強用に適用可能である。

加えて、例えば化粧や乳幼児用品等の対人用の用品の補強に用いる場合には、補強材が柔軟でしなやかであることから、肌触りを向上できる。更に例えば掃除や拭き取り用のワイパー等の対物用の用品の補強に用いる場合には、同様な理由から付着物の捕捉性や拭き取り性を向上できる。更に、薄く軽量で開口率も高いことから、被強化体の素材感、質感を生かして補強することができる。

１…不織布
２…スプリットウェブ
２ａ…配向軸
３…スリットウェブ
３ａ…配向軸
４…幹繊維
５…枝繊維
６，６’…熱可塑性樹脂層
７−１，７−１’…接着層
７−２，７−２’…接着層

Claims (3)

1. 熱可塑性樹脂層と、該熱可塑性樹脂層の両面に積層され、該熱可塑性樹脂より融点が低い第１、第２の接着層とを含む一軸配向体を、配向軸が交差するように各々の前記第１または第２の接着層を介して経緯積層してなる網状の不織布であって、
   目付が５〜１３ｇ／ｍ^２で、前記一軸配向体における前記第１の接着層、前記熱可塑性樹脂層及び前記第２の接着層の層構成比が２０／６０／２０〜３０／４０／３０であり、前記不織布の長手方向及び幅方向のカンチレバー法による剛軟度の平均値を５０ｍｍ以下にした、ことを特徴とする不織布。
2. 前記熱可塑性樹脂層が高密度ポリチレン、前記第１、第２の接着層がそれぞれ低密度ポリエチレンを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の不織布。
3. 請求項１または２に記載の不織布を被強化体に積層し、補強材として用いた、ことを特徴とする強化積層体。