JP2023518613A - 複合不織布、及びそれを含む物品 - Google Patents
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Abstract
複合不織布、及びそれを含む物品に係り、該複合不織布は、少なくとも部分的に帯電処理されたメルトブローン不織布層、及びその一面または両面に配されたスパンボンド不織布層を含み、圧力損失が５．０ｍｍＨ２Ｏ以下であり、マーティンデール（Martindale）摩耗性試験の毛羽立ちサイズが５ｍｍ未満である。
Description
本発明は、複合不織布、及びそれを含む物品に係り、さらに詳細には、抗ピリング性及び呼吸性にすぐれる複合不織布、及びそれを含む物品に関する。
微細ほこり除去用マスクの場合、内外覆素材と、中央部の微細ほこりをフィルタリングするフィルタ素材とが多層に複合化されて構成されている。
フィルタ層としては、主に、帯電処理されたメルトブローン（meltblown）不織布が使用されている。該メルトブローン不織布は、低い機械的強度と、高柔軟性とにより、形態安定性が低く、外部衝撃や摩擦により、容易に構造変形が生じる。従って、メルトブローン不織布層を保護し、形態安定性を付与するために、該メルトブローン不織布層の両面または一面に、形態安定性や、引っ張り強度のような機械的物性が高い不織布を積層し、マスクを構成することになり、主に、スパンボンド不織布が、別途のラミネーティング工程を経て積層される。
また、一般的に、帯電処理されたメルトブローン素材の一面や両面に、内外覆用素材として適用されているスパンボンド不織布は、フィラメントが太く、気孔が大きいために、微細ほこり除去効率がほとんどなく、形態安定性を付与する機能のみを有する。従って、多層のマスク不織布構成において、中央部に位置したフィルタ層でのみ微細ほこりをフィルタリングするために、微細ほこりがフィルタ層に集中的に積層され、フィルタリング効率が使用時間によって低下してしまうという問題点があり、特に、長期間マスクを着用しなければならない産業現場においては、そのような問題が、ユーザの呼吸器安全にも影響を及ぼしてしまう。
また、内外皮層として使用される不織布は、主に、マスクの外形に沿い、超音波融着によって合紙されるために、融着工程時、内層の帯電処理されたメルトブローン不織布の構造が変更され、フィルタリング性能が低下してしまう。
また、マスクに使用される内外覆素材としては、綿織物や、不織布短繊維及びスパンボンド不織布などがある。マスク用内外覆素材は、ユーザの皮膚に直接触れ、摩擦によって生じる素材の表面変形、またはユーザの利用環境において、手との接触や、保管時の接触による素材表面の変形が容易に生じる。そのような場合、外観、及び皮膚接触部位の異質的な皮膚触感により、ユーザに不都合を感じさせてしまう。
本発明の一具現例は、抗ピリング性及び呼吸性にすぐれる複合不織布を提供する。
本発明の他の具現例は、前記複合不織布を含む物品を提供する。
本発明の一側面は、
少なくとも部分的に帯電処理されたメルトブローン不織布層、及びその一面または両面に配されたスパンボンド不織布層を含み、
圧力損失が５．０ｍｍＨ２Ｏ以下であり、マーティンデール（Martindale）摩耗性試験の毛羽立ちサイズが５ｍｍ未満である複合不織布を提供する。
少なくとも部分的に帯電処理されたメルトブローン不織布層、及びその一面または両面に配されたスパンボンド不織布層を含み、
圧力損失が５．０ｍｍＨ２Ｏ以下であり、マーティンデール（Martindale）摩耗性試験の毛羽立ちサイズが５ｍｍ未満である複合不織布を提供する。
前記複合不織布は、エンボス率が９～１９％でもある。
前記複合不織布は、エンボスパターン１個の平均面積が０．０６～０．６ｍｍ２でもある。
前記複合不織布は、エンボスパターン１個の平均細長比が１．０～２．５でもある。
前記複合不織布は、第１スパンボンド不織布層、メルトブローン不織布層及び第２スパンボンド不織布層を含み、前記メルトブローン不織布層は、少なくとも部分的に帯電処理されたものでもある。
前記複合不織布は、前記第１スパンボンド不織布層、前記メルトブローン不織布層及び前記第２スパンボンド不織布層を、その順に含むものでもある。
前記第１スパンボンド不織布層及び前記第２スパンボンド不織布層のうち少なくとも１層は、少なくとも１層のスパンボンド不織布サブ層を含むものでもある。
前記メルトブローン不織布層は、少なくとも１層の帯電処理されたメルトブローン不織布サブ層を含むものでもある。
前記メルトブローン不織布層は、少なくとも１層の帯電処理されたメルトブローン不織布サブ層、及び少なくとも１層の帯電処理されていないメルトブローン不織布サブ層を含むものでもある。
前記複合不織布は、少なくとも１層の追加層をさらに含むものでもある。
本発明の他の側面は、
前記複合不織布を含む物品を提供する。
前記物品は、微細ほこり除去用マスク、空気清浄器用フィルタまたはエアコン用フィルタでもある。
前記複合不織布を含む物品を提供する。
前記物品は、微細ほこり除去用マスク、空気清浄器用フィルタまたはエアコン用フィルタでもある。
本発明の一具現例による複合不織布は、耐汚染性及び形態安定性にすぐれるだけではなく、寿命が延長され、フィルタ層の多層化により、マスク全体の性能向上、及び除去効率安定性が向上されうる。
また、前記複合不織布は、抗ピリング性及び呼吸性にすぐれる。
また、前記複合不織布は、各種ほこり、微細ほこり、細菌などの除去目的にも活用され、医療用または保健用のマスクとしても使用される。
以下、本発明の一具現例による複合不織布について詳細に説明する。
本明細書において、「複合不織布（non-woven fabric composite）」は、２種以上の不織布が個別的に製造された後、別途のラミネーティング（合紙）後工程を経て製造された不織布積層体ではなく、２種以上の不織布が１つの連続工程によって製造されて一体化された不織布を意味する。従って、本明細書において「複合不織布」は、「モノリシック不織布（monolithic non-woven fabric）」とも称される。前記複合不織布は、前記不織布積層体に比べ、層間結合が強く、形態安定性及び濾過性能にすぐれるという特徴を有する。
また、本明細書において、「帯電処理された不織布層」、または「帯電処理された不織布サブ層」は、連続工程によって製造されたものでもある。具体的には、「帯電処理された不織布層」、または「帯電処理された不織布サブ層」は、連続工程により、「不織布の製造」と、「帯電処理」とを、順次または同時に実施することによって製造されたものでもある。
また、本明細書において、「帯電処理された」ということは、不織布繊維上に、電荷が半永久的に付与され、隣接した繊維間に静電気場を形成することができる状態を意味し、帯電処理された不織布は、帯電処理されていない不織布に比べ、電荷密度及び微細ほこり除去効率が高いという特徴がある。
また本明細書において、「少なくとも部分的に帯電処理された」ということは、ただ１層だけで構成された場合には、当該層全体が帯電処理されたことを意味し、複数層のサブ層によって構成された場合には、一部サブ層は、帯電処理され、残りサブ層は、帯電処理されていないか、あるいは全てのサブ層が帯電処理されたことを意味する。
また、本明細書において、「電荷増強剤」は、電荷密度を増大させる物質を意味する。
また、本明細書において、「微細ほこり透過率」、「微細ほこり除去効率」及び「圧力損失」は、作製後であり、使用前の複合不織布につき、下記方法で評価した：
（１）測定装置：ＴＳＩ社のＴＳＩ－８１３０モデルを使用した。
（２）エアロゾル形成：前記測定装置は、微細エアロゾル生成装置で生じた塩化ナトリウム水溶液ミストの水を蒸発させ、空気中に分散された塩化ナトリウムエアロゾルを形成した。前記形成された塩化ナトリウムエアロゾルにおいて、塩化ナトリウム粒子の平均粒径が０．３μｍであり、エアロゾル内塩化ナトリウムの濃度は、１８．５ｍｇ／ｍ３である。
（３）微細ほこり透過率評価：エアロゾルの透過面速度は、１６ｃｍ／ｓｅｃであり、不織布の評価面積は、１００ｃｍ２であった。前記エアロゾル粒子の透過率を微細ほこり透過率として記録した。
（４）微細ほこり除去効率評価：下記数式１によって評価した：
［数式１］
微細ほこり除去効率＝１００％－微細ほこり透過率
（５）圧力損失評価：エアロゾルの透過面速度は、５ｃｍ／ｓｅｃであり、不織布の評価面積は、１００ｃｍ２であった。
（１）測定装置：ＴＳＩ社のＴＳＩ－８１３０モデルを使用した。
（２）エアロゾル形成：前記測定装置は、微細エアロゾル生成装置で生じた塩化ナトリウム水溶液ミストの水を蒸発させ、空気中に分散された塩化ナトリウムエアロゾルを形成した。前記形成された塩化ナトリウムエアロゾルにおいて、塩化ナトリウム粒子の平均粒径が０．３μｍであり、エアロゾル内塩化ナトリウムの濃度は、１８．５ｍｇ／ｍ３である。
（３）微細ほこり透過率評価：エアロゾルの透過面速度は、１６ｃｍ／ｓｅｃであり、不織布の評価面積は、１００ｃｍ２であった。前記エアロゾル粒子の透過率を微細ほこり透過率として記録した。
（４）微細ほこり除去効率評価：下記数式１によって評価した：
［数式１］
微細ほこり除去効率＝１００％－微細ほこり透過率
（５）圧力損失評価：エアロゾルの透過面速度は、５ｃｍ／ｓｅｃであり、不織布の評価面積は、１００ｃｍ２であった。
本発明の一具現例による複合不織布は、少なくとも部分的に帯電処理されたメルトブローン不織布層、及びその一面または両面に配されたスパンボンド不織布層を含む。
前記複合不織布は、微細ほこり除去効率が、２０～９９．９％、３０～９９．９％、４０～９９．９％、５０～９９．９％、６０～９９．９％、７０～９９．９％、８０～９９．９％または９０～９９．９％でもある。
前記複合不織布は、圧力損失が、５．０ｍｍＨ２Ｏ以下、４．０ｍｍＨ２Ｏ以下、３．０ｍｍＨ２Ｏ以下または２．０ｍｍＨ２Ｏ以下でもある。
また、前記複合不織布は、マーティンデール（Martindale）摩耗性試験の毛羽立ちサイズが、５ｍｍ未満、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満または２ｍｍ未満でもある。従って、前記複合不織布は、毛羽の発生が抑制され、空気透過性が高いという利点を有する。
また、前記複合不織布は、エンボス率（＝エンボスパターンの総面積／複合不織布の総面積×１００＝カレンダーロールにおける、パターンロールのエンボスパターンの総面積／カレンダーロールにおける、パターンロールの上部表面の総面積×１００）が９～１９％でもある。前記複合不織布のエムボス面積が前記範囲以内であるならば、毛羽発生率が低くありながらも、圧力損失が少ない複合不織布を得ることができる。
また、前記複合不織布は、エンボスパターン１個の平均面積が０．０６～０．６ｍｍ２でもある。前記複合不織布のエンボスパターン１個の平均面積が前記範囲以内であるならば、毛羽発生率が低くありながらも、圧力損失が少ない複合不織布を得ることができる。
また、前記複合不織布は、エンボスパターン１個の平均細長比（長軸／短軸）が１．０～２．５でもある。前記複合不織布のエンボスパターン１個の平均細長比が前記範囲以内であるならば、毛羽発生率が低い複合不織布を得ることができる。
前記複合不織布は、少なくとも部分的に帯電処理されたメルトブローン不織布層を含むことにより、優秀な微細粒子捕集機能を有することを特徴とする。しかしながら、従来のスパンボンド・メルトブローン多層不織布は、平均気孔が数なく、数十μｍレベルであるために、０．１～０．６μｍレベルの微細粒子を除去する機能がほとんどない。
前記複合不織布は、第１スパンボンド不織布層、メルトブローン不織布層及び第２スパンボンド不織布層を含むものでもある。
前記メルトブローン不織布層は、少なくとも部分的に帯電処理されたものでもある。
前記複合不織布は、前記第１スパンボンド不織布層、前記メルトブローン不織布層及び前記第２スパンボンド不織布層を、その順に含むものでもある。しかしながら、本発明は、それに限定されるものではなく、前記複合不織布は、前記第１スパンボンド不織布層、前記メルトブローン不織布層及び前記第２スパンボンド不織布層を、それとは異なる順に含むものでもある。
前記メルトブローン不織布層は、後述する電荷増強剤を含むものでもある。
前記第１スパンボンド不織布層及び前記第２スパンボンド不織布層のうち少なくとも１層は、少なくとも１層のスパンボンド不織布サブ層を含むものでもある。例えば、前記第１スパンボンド不織布層及び前記第２スパンボンド不織布層のうち少なくとも１層は、連続工程によって製造され、互いに一体化された複数のスパンボンド不織布サブ層を含むものでもある。
前記メルトブローン不織布層は、少なくとも１層の帯電処理されたメルトブローン不織布サブ層を含むものでもある。例えば、前記メルトブローン不織布層は、それぞれ連続工程によって製造され、互いに一体化された複数の帯電処理されたメルトブローン不織布サブ層を含むものでもある。
前記メルトブローン不織布層は、少なくとも１層の帯電処理されたメルトブローン不織布サブ層、及び少なくとも１層の帯電処理されていないメルトブローン不織布サブ層を含むものでもある。具体的には、前記メルトブローン不織布層は、それぞれ連続工程によって製造され、互いに一体化された少なくとも１層の帯電処理されたメルトブローン不織布サブ層、及び少なくとも１層の帯電処理されていないメルトブローン不織布サブ層を含むものでもある。
前記複合不織布に含まれた少なくとも１つのスパンボンド不織布、少なくとも１つの帯電処理されたメルトブローン不織布、及び／または少なくとも１つの帯電処理されていないメルトブローン不織布は、それぞれ互いに独立して、非伝導性重合体を含むものでもある。
前記非伝導性重合体は、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、それらの共重合体、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。
前記ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ－４－メチル－１－ペンテン、ポリ塩化ビニル、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。
前記ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。
前記それぞれのスパンボンド不織布、前記それぞれの帯電処理されたメルトブローン不織布、及び／または前記それぞれの帯電処理されていないメルトブローン不織布は、それぞれ互いに独立して、添加剤をさらに含むものでもある。
前記添加剤は、顔料、光安定剤、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤、金属不活性化剤、ヒンダードアミン、ヒンダードフェノール、脂肪酸金属塩、トリエステルホスファイト、リン酸塩、フッ素含有化合物、核化剤、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。
また、一具現例において、酸化防止剤が電荷増強剤として機能することができる。可能な電荷増強剤は、熱安定性有機トリアジン化合物、オリゴマー、またはそれらの組み合わせを含み、それらの化合物またはオリゴマーは、トリアジン環内の窒素以外に、少なくとも１つの窒素原子を追加して含む。
例えば、帯電特性向上目的の電荷増強剤は、米国登録特許第６，２６８，４９５号、同第５，９７６，２０８号、同第５，９６８，６３５号、同第５，９１９，８４７号及び同第５，９０８，５９８号に開示されている。例えば、前記電荷増強剤は、ヒンダードアミン系添加剤（hindered amine-based additive）、トリアジン系添加剤（triazine additive）、またはそれらの組み合わせを含むものでもある。
他の例として、前記電荷増強剤は、ポリ［（（６－（１，１，３，３－テトラメチルブチル）イミノ－１，３，５－トリアジン－２，４－ジイル）（（２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジル）イミノ）ヘキサメチレン（（２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジル）イミノ）］（ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ９４４（ＢＡＳＦ製））、（２，４，６－卜リクロロ－１，３，５－トリアジンとの１，６－ヘキサンジアミン－Ｎ，Ｎ’－ビス（２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジニル）重合体、Ｎ－ブチル－１－ブタンアミンとＮ－ブチル－２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジンアミンとの反応生成物）（ＣＨＩＭＡＳＳＯＲＢ ２０２０（ＢＡＳＦ製））、または前記電荷増強剤は、Ｎ－置換されたアミノ芳香族化合物、特に、トリ－アミノ置換された化合物、例えば、２，４，６－トリアニルリノ－ｐ－（カルボ－２’－エチルヘキシル－１’－オキシ）－１，３，５－トリアジン（ＵＶＩＮＵＬ Ｔ－１５０（ＢＡＳＦ製））でもある。他の電荷増強剤としては、トリステアリルメラミン（「ＴＳＭ」）としても知られた２，４，６－トリス－（オクタデシルアミノ）－トリアジン、alpha-alkenes（Ｃ２０－Ｃ２４）無水マレイン酸－４－アミノ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン（Ｕｖｉｎｕｌ ５０５０Ｈ（ＢＡＳＦ製））または４－ヒドロキシ－２，２，６，６－テトラメチル－１－ピペリジンエタノール混合物（Tinuvin ６２２ＳＦ（ＢＡＳＦ製））がある。
前記電荷増強剤の含量は、それぞれのスパンボンド不織布の総重量１００重量部、またはそれぞれの帯電処理されたメルトブローン不織布の総重量１００重量部に対し、０．２５～５重量部でもある。前記電荷増強剤の含量が、前記範囲以内であるならば、本発明が目標とする高レベルの帯電性能を得ることができるだけではなく、紡糸性が良好であり、不織布の強度が高く維持され、コスト側面において有利である。
前記複合不織布は、前記添加剤以外に、熱安定剤、耐候剤（weathering agent）のような、一般的に知られた公知の添加剤をさらに含むものでもある。
前記複合不織布において、帯電処理されたメルトブローン不織布の総含量は、前記複合不織布の総重量１００重量部に対し、３～５０重量部でもある。前記帯電処理されたメルトブローン不織布の総含量が、前記範囲以内であるならば、濾過性能、形態安定性及び耐久性にすぐれる複合不織布を得ることができる。
前記複合不織布は、坪量（単位面積当たり質量）が１０～５００ｇ／ｍ２、例えば、２０～１００ｇ／ｍ２の範囲でもある。
前記複合不織布に含まれた複数の不織布は、超音波融着ではなく、熱融着によって互いに一体化（すなわち、結合）されたものでもある。
前記複合不織布は、少なくとも１層の追加層をさらに含むものでもある。
一例として、前記各追加層は、スパンボンド不織布でもなく、メルトブローン不織布でもない、別個の不織布を１枚以上含むものでもある。
他の例として、前記各追加層は、不織布ではなく、他材質の層を１層以上含むものでもある。
以下、本発明の一具現例による複合不織布の製造方法について詳細に説明する。
本発明の一具現例による複合不織布の製造方法は、スパンボンド不織布層を連続して形成する段階（Ｓ１０）、及び前記スパンボンド不織布層上に、メルトブローン不織布層を連続して形成する段階（Ｓ２０）を含む。
前記スパンボンド不織布層連続形成段階（Ｓ１０）は、熱可塑性である非伝導性重合体を、溶融押出、冷却及び延伸して繊維原糸を形成した後、前記繊維原糸をスクリーンベルト上に積層し、ウェブ化（webforming）するものでもある。
前記メルトブローン不織布層連続形成段階（Ｓ２０）は、熱可塑性である非伝導性重合体（電荷増強剤が追加されもする）を溶融押出、熱風延伸及び冷却して繊維原糸を形成した後、前記繊維原糸を、前記スパンボンド不織布層連続形成段階（Ｓ１０）において、ウェブ化されたスパンボンド上に積層し、ウェブ化するものでもある。
具体的には、前記メルトブローン不織布層連続形成段階（Ｓ２０）は、非伝導性重合体（電荷増強剤が追加されもする）でもって、自由繊維を連続して形成する段階（Ｓ２０－１）、前記自由繊維を連続して紡糸する段階（Ｓ２０－２）、前記自由繊維に極性溶媒（例えば、水）を連続して噴射し、前記自由繊維を連続して帯電させる段階（Ｓ２０－３）、及び前記自由繊維を連続して集積し、メルトブローン不織布を連続して形成する段階（Ｓ２０－４）を含むものでもある。
前記自由繊維連続帯電段階（Ｓ２０－３）は、前記極性溶媒を、気体（例えば、空気）と共に連続して噴射することによっても遂行される。
以下、前記自由繊維連続帯電段階（Ｓ２０－３）が、従来技術に比べ、異質的であるか、あるいは顕著な効果を有するということを詳細に説明する。
（１）一般的に、メルトブローン工程中、帯電処理することができる方法としては、米国登録特許第６，３７５，８８６号のように、極性溶媒と、溶融紡糸中のフィラメントとの摩擦を介して帯電処理する方法と、米国登録特許第６，９６９，４８４号のように、メルトブローン不織布を極性溶媒に浸漬させ、吸引（suction）装置により、不織布間に水が透過されながら、水と不織布との摩擦を介して帯電処理する方法とが、産業界で主に適用され、帯電処理されたメルトブローン不織布を製造した。そのように極性溶媒を利用した帯電処理方法は、帯電処理後、極性溶媒を乾燥させる後工程が別途に必要であり、従って、連続工程でもって、不織布を積層したり、複合化したりすることが基本的に不可能である。米国登録特許第６，３７５，８８６号及び米国登録特許第６，９６９，４８４号は、その全体が、引用によって本明細書に統合される。
（２）米国登録特許第５，２２７，１７２号は、メルトブローン口金（die）と捕集体（collector）との間に高電位差を印加し、溶融紡糸される樹脂がフィラメント化されながら、周囲電場によって誘導帯電処理されるようにする方法を開示しているが、該方法は、別途の後加工処理なしに、帯電処理されたメルトブローン不織布を得ることができる。しかしながら、そのように電位差によって誘導帯電処理された不織布は、熱や周囲環境により、帯電処理効率が急激に低下する現象が示されるために、微細ほこり除去用マスクのように、販売過程において、長期保管が必要であるか、空気清浄器用フィルタのように、長期間使用寿命が保証されなければならない用途としては、適用し難いという短所がある。米国登録特許第５，２２７，１７２号は、その全体が、引用によって本明細書に統合される。
本発明者らは、メルトブローン不織布層に、極性溶媒を、空気と共に、二流体形態で噴射し、少ない噴射量でもって、十分な運動エネルギーを有する極性溶媒粒子を、溶融紡糸中のフィラメントに摩擦させ、高効率の摩擦帯電効果を有するように帯電処理装置を開発し、そのような帯電処理装置は、少ない噴射量により、ＤＣＤ（die to collector distance）区間内で加熱された空気により、十分に加熱蒸発されるために、別途の乾燥設備が必要ないことがその特徴である。そのような特徴により、前記帯電処理装置は、不織布製造工程と結合し、連続積層によって不織布を複合化することができるという利点を有する。
前記メルトブローン不織布を帯電処理して得られた不織布は、負電荷と正電荷とが半永久的に存在するように、持続的に分極された状態になり、そのような不織布をエレクトレット（electret）不織布と言う。
前述のように、前記複合不織布の製造方法は、前記自由繊維連続帯電段階（Ｓ２０－３）で噴射された前記極性溶媒を除去するための別途の乾燥段階を含まないのである。
また、前述のように、前記自由繊維連続帯電段階（Ｓ２０－３）で連続して噴射された前記極性溶媒は、複合不織布製造装置のＤＣＤ（die to collector distance）区間内において、加熱された空気により、連続して加熱されて蒸発されうる。
前記複合不織布の製造方法は、前記スパンボンド不織布層連続形成段階（Ｓ１０）と同一方式により、前記メルトブローン不織布層上に他のスパンボンド不織布層を連続して形成する段階（Ｓ３０）をさらに含むものでもある。
前記複合不織布の製造方法は、前記メルトブローン不織布層連続形成段階（Ｓ２０）後、または前記他のスパンボンド不織布層連続形成段階（Ｓ３０）後、前記メルトブローン不織布層の一面または両面に、前記各スパンボンド不織布層を連続して熱圧着する段階（Ｓ４０）をさらに含むものでもある。
前記熱圧着段階（Ｓ４０）は、同一形状を有する多数のエンボスパターンが形成されている第１ロール（すなわち、パターンロール）と、凹凸がない第２ロール（平滑ロール）とを含むカレンダーロール間に、前記メルトブローン不織布層、及び前記１層以上のスパンボンド不織布層を通過させることによっても遂行される。前記カレンダーロールにおいて、前記第１ロールの表面に形成されているエンボスパターンの上部表面積の比率（第１ロールのエンボスパターンの総面積／第１ロールの上部表面の総面積×１００）、上部表面積の大きさ、及び上部表面積の形状を調節することにより、最終的に生産される複合不織布のエンボス率、エンボスパターン１個の平均面積、及びエンボスパターン１個の平均細長比を調節することができる。
図１は、本発明の一具現例による複合不織布１０を概略的に示した図面である。
本発明の一具現例による複合不織布１０は、第１スパンボンド不織布層１１、少なくとも部分的に帯電処理されたメルトブローン不織布層１２、及び第２スパンボンド不織布層１３を含む。
また、前記複合不織布の製造方法を変形することにより、多様な構造及び／または構成を有する複合不織布が製造されうる。
以下、本発明の一具現例による物品について詳細に説明する。
本発明の一具現例による物品は、前述の複合不織布を含む。
前記物品は、微細ほこり除去用マスク、空気清浄器用フィルタまたはエアコン用フィルタでもある。
以下、実施例を介し、本発明について詳細に説明する。本実施例は、本発明について、さらに具体的に説明するためのものであるが、本発明の範囲は、それら実施例に限定されるものではない。
実施例１：複合不織布の製造
スパンボンド不織布層（ＳＢ）形成用重合体としては、溶融指数（ＭＩ）が３４ｇ／１０分であるプロピレン単独重合体（Ｈ７９００（ＬＧ化学製））を使用し、メルトブローン不織布層（ＭＢ）形成用重合体としては、溶融フロー指数（ＭＦＲ）が１，０００ｇ／１０分である樹脂（Ｈ７９１０（ＬＧ化学製））を使用した。また、メルトブローン不織布層（ＭＢ）形成用重合体には、ヒンダードアミン光安定剤であるChimasorb ９４４を０．５ｗｔ％の含量で添加した。その後、図２に図示されているような複合不織布の製造装置を利用し、スパンボンド・メルトブローン・スパンボンド（ＳＭＳ）形態の複合不織布を連続して製造した。具体的には、メルトブローン不織布層（ＭＢ）は、前記複合不織布の製造装置において、二流体ノズルを介し、空気と共に水と接触することによって連続して帯電処理された後、スパンボンド不織布層（ＳＢ）の上部に積層され、前記メルトブローン不織布層（ＭＢ）の上部に、他のスパンボンド不織布層（ＳＢ）が積層される。結果として、ＳＭＳ不織布積層体を得た。その後、前記ＳＭＳ不織布積層体は、同一形状を有する多数のエンボスパターンが形成されている第１ロールと、凹凸がない第２ロールとを含むカレンダーロール間において、熱圧着工程を経て、１つの複合不織布形態に製造された。ここで、前記カレンダーロールは、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であった。また、ここで、ＳＭＳ複合不織布の全体坪量は、１００ｇｓｍ（ｇ／ｍ２）に調節し、二重メルトブローン不織布層（ＭＢ）の坪量は、２２ｇｓｍに調節した。
スパンボンド不織布層（ＳＢ）形成用重合体としては、溶融指数（ＭＩ）が３４ｇ／１０分であるプロピレン単独重合体（Ｈ７９００（ＬＧ化学製））を使用し、メルトブローン不織布層（ＭＢ）形成用重合体としては、溶融フロー指数（ＭＦＲ）が１，０００ｇ／１０分である樹脂（Ｈ７９１０（ＬＧ化学製））を使用した。また、メルトブローン不織布層（ＭＢ）形成用重合体には、ヒンダードアミン光安定剤であるChimasorb ９４４を０．５ｗｔ％の含量で添加した。その後、図２に図示されているような複合不織布の製造装置を利用し、スパンボンド・メルトブローン・スパンボンド（ＳＭＳ）形態の複合不織布を連続して製造した。具体的には、メルトブローン不織布層（ＭＢ）は、前記複合不織布の製造装置において、二流体ノズルを介し、空気と共に水と接触することによって連続して帯電処理された後、スパンボンド不織布層（ＳＢ）の上部に積層され、前記メルトブローン不織布層（ＭＢ）の上部に、他のスパンボンド不織布層（ＳＢ）が積層される。結果として、ＳＭＳ不織布積層体を得た。その後、前記ＳＭＳ不織布積層体は、同一形状を有する多数のエンボスパターンが形成されている第１ロールと、凹凸がない第２ロールとを含むカレンダーロール間において、熱圧着工程を経て、１つの複合不織布形態に製造された。ここで、前記カレンダーロールは、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であった。また、ここで、ＳＭＳ複合不織布の全体坪量は、１００ｇｓｍ（ｇ／ｍ２）に調節し、二重メルトブローン不織布層（ＭＢ）の坪量は、２２ｇｓｍに調節した。
実施例２：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が９％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が９％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
実施例３：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が１９％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が１９％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
実施例４：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．０６ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．０６ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
実施例５：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．６ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．６ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
実施例６：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．０であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．０であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
実施例７：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が２．５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が２．５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
比較例１：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が８％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が８％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
比較例２：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が２０％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が２０％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
比較例３：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．０５ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．０５ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
比較例４：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．７ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．７ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が１．７５であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
比較例５：複合不織布の製造
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が３．０であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
カレンダーロールを、エンボス率が１４％であり、エンボスパターン１個の平均面積が０．３３ｍｍ２であり、エンボスパターン１個の平均細長比が３．０であるカレンダーロールに替えたことを除いては、前記実施例１と同一方法でもって、ＳＭＳ複合不織布を製造した。
前述の実施例１～７及び比較例１～５で製造された複合不織布のエンボス率（％）（第１ロールのエンボスパターンの総面積／第１ロールの総上部表面積×１００）、エンボスパターン１個の平均面積、及びエンボスパターン１個の平均細長比（長軸長／短軸長）を測定し、その結果を下記表１に示した。
評価：不織布の物性評価
前述の実施例１～７及び比較例１～５で製造されたそれぞれの複合不織布の圧力損失、重量、圧力損失／重量、毛羽立ちサイズ、及び工程安定性を、下記のような方法で評価し、その結果を下記表２に示した。
前述の実施例１～７及び比較例１～５で製造されたそれぞれの複合不織布の圧力損失、重量、圧力損失／重量、毛羽立ちサイズ、及び工程安定性を、下記のような方法で評価し、その結果を下記表２に示した。
（１）測定装置：ＴＳＩ社のＴＳＩ－８１３０モデルを使用した。
（２）エアロゾル形成：前記測定装置は、塩化ナトリウム水溶液と空気とを接触させた後、水を蒸発させ、空気中に分散された塩化ナトリウムを含む、平均粒径が０．３μｍであり、塩化ナトリウム粒子濃度が１８．５ｍｇ／ｍ３であるエアロゾルを形成した。
（３）エアロゾル除去効率評価：エアロゾル透過流量は、９５Ｌ／分であり、不織布の評価面積は、１００ｃｍ２であった。
（４）圧力損失評価：エアロゾル透過流量は、３０Ｌ／分であり、不織布の評価面積は、１００ｃｍ２であった。
（５）重量評価：ＡＳＴＭ Ｄ ３７７６－１９８５によって測定した。
（６）毛羽立ちサイズ評価：「抗ピリング性」は、マーティンデール（Martindale）摩耗性試験を行って評価した。該試験は、摩耗剤との接触による摩耗により、不織布を構成する繊維が不織布表面に飛び出して毛羽が起こるか、あるいはもつれて小塊が生じた外観の状態を評価することにより、不織布の摩耗性に対する相対抵抗性を測定するものである。該試験は、James H. Heal & Company, Ltd., (West Yorkshire、イギリス)で市販されるモデル番号４０４のようなマーティンデール摩滅及び摩耗試験機器（Martindale Wear and Abrasion Tester）を使用して行われた。使用された摩耗剤は、シリコンゴムホイール（モデル名：８６０４５Ｋ２１－５０Ａ（ＶＩＰ Rubber & Plastic Company. Inc.））であった。該摩耗性試験は、ＡＳＴＭ Ｄ ４９６６－９８規格によって実施した。摩耗により、次のような外観変形が生じる。すなわち、外観変形は、ファジー（fuzzy）、ピル（pill（毛羽立ちが塊になった形態）、ロープ（rope）、及びクモ網（spider-web）の形態の順序で生じる。摩耗により、不織布表面で起こった短繊維をファジー（fuzzy）と言う。摩耗に対する抵抗性が低い不織布の場合、ピルサイズが５ｍｍ以上であるか、あるいはピルとファジーとが塊になり、５ｍｍ以上の高さのロープ（rope）形態であるか、クモ網（spider-web）形態が生じ、そのような形態を有する不織布は、マスク用として使用することができない。本明細書においては、「ピル」、「ロープ」及び「クモ網」を総称し、毛羽立ちと称する。本明細書に記載された毛羽立ちサイズ測定は、不織布上端面で塊になり、ピル、ロープまたはクモ網の形態に突出した塊状の高さを測定するものであり、測定時の基準面は、不織布上端面である。測定時、不織布に外圧を加えていない状態でもって、側面から定規を利用し、毛羽高を測定した。塊になっていない短繊維状のファジー（fuzzy）は、評価していない。
（７）工程安定性評価：熱融着工程を経て一体化された複合不織布を作製するとき、２つのカレンダーロール間を不織布が通過し、このとき、不織布に伝達される熱及び圧着力により、エンボスパターン状に熱融着が生じることになる。カレンダーロール表面に突出しているエンボスパターンの面積が狭くなれば、ロール間熱圧着時、複合不織布に形成されるエンボスパターンの形態が破損され、正常な熱圧着が不可能になるが、そのようなエンボスパターンの破損が生じるか否かということを観察し、発生していなければ、工程安定性が良好であると評価した。
（２）エアロゾル形成：前記測定装置は、塩化ナトリウム水溶液と空気とを接触させた後、水を蒸発させ、空気中に分散された塩化ナトリウムを含む、平均粒径が０．３μｍであり、塩化ナトリウム粒子濃度が１８．５ｍｇ／ｍ３であるエアロゾルを形成した。
（３）エアロゾル除去効率評価：エアロゾル透過流量は、９５Ｌ／分であり、不織布の評価面積は、１００ｃｍ２であった。
（４）圧力損失評価：エアロゾル透過流量は、３０Ｌ／分であり、不織布の評価面積は、１００ｃｍ２であった。
（５）重量評価：ＡＳＴＭ Ｄ ３７７６－１９８５によって測定した。
（６）毛羽立ちサイズ評価：「抗ピリング性」は、マーティンデール（Martindale）摩耗性試験を行って評価した。該試験は、摩耗剤との接触による摩耗により、不織布を構成する繊維が不織布表面に飛び出して毛羽が起こるか、あるいはもつれて小塊が生じた外観の状態を評価することにより、不織布の摩耗性に対する相対抵抗性を測定するものである。該試験は、James H. Heal & Company, Ltd., (West Yorkshire、イギリス)で市販されるモデル番号４０４のようなマーティンデール摩滅及び摩耗試験機器（Martindale Wear and Abrasion Tester）を使用して行われた。使用された摩耗剤は、シリコンゴムホイール（モデル名：８６０４５Ｋ２１－５０Ａ（ＶＩＰ Rubber & Plastic Company. Inc.））であった。該摩耗性試験は、ＡＳＴＭ Ｄ ４９６６－９８規格によって実施した。摩耗により、次のような外観変形が生じる。すなわち、外観変形は、ファジー（fuzzy）、ピル（pill（毛羽立ちが塊になった形態）、ロープ（rope）、及びクモ網（spider-web）の形態の順序で生じる。摩耗により、不織布表面で起こった短繊維をファジー（fuzzy）と言う。摩耗に対する抵抗性が低い不織布の場合、ピルサイズが５ｍｍ以上であるか、あるいはピルとファジーとが塊になり、５ｍｍ以上の高さのロープ（rope）形態であるか、クモ網（spider-web）形態が生じ、そのような形態を有する不織布は、マスク用として使用することができない。本明細書においては、「ピル」、「ロープ」及び「クモ網」を総称し、毛羽立ちと称する。本明細書に記載された毛羽立ちサイズ測定は、不織布上端面で塊になり、ピル、ロープまたはクモ網の形態に突出した塊状の高さを測定するものであり、測定時の基準面は、不織布上端面である。測定時、不織布に外圧を加えていない状態でもって、側面から定規を利用し、毛羽高を測定した。塊になっていない短繊維状のファジー（fuzzy）は、評価していない。
（７）工程安定性評価：熱融着工程を経て一体化された複合不織布を作製するとき、２つのカレンダーロール間を不織布が通過し、このとき、不織布に伝達される熱及び圧着力により、エンボスパターン状に熱融着が生じることになる。カレンダーロール表面に突出しているエンボスパターンの面積が狭くなれば、ロール間熱圧着時、複合不織布に形成されるエンボスパターンの形態が破損され、正常な熱圧着が不可能になるが、そのようなエンボスパターンの破損が生じるか否かということを観察し、発生していなければ、工程安定性が良好であると評価した。
前掲の表２を参照すれば、実施例１～７で製造された複合不織布は、圧力損失が５ｍｍＨ２Ｏ以下と低く、毛羽立ちサイズも、５ｍｍ未満と小さく、工程安定性も良好であると示されている。
しかしながら、比較例１，４及び５で製造された複合不織布は、圧力損失が５ｍｍＨ２Ｏ以下と低く、工程安定性も良好であるが、毛羽立ちサイズが５ｍｍ以上と大きいと示されている。
また、比較例２で製造された複合不織布は、毛羽立ちサイズが５ｍｍ未満と小さく、工程安定性も良好であるが、圧力損失が５ｍｍＨ２Ｏを超え、高いと示されている。
また、比較例３で製造された複合不織布は、圧力損失が５ｍｍＨ２Ｏ以下と低く、毛羽立ちサイズも５ｍｍ未満と小さいが、エンボスパターンの破損が生じ、工程安定性が不良であると示されている。
本発明は、図面及び実施例を参照して説明されたが、それらは、例示的なものに過ぎず、本技術分野の当業者であるならば、それらから、多様な変形、及び均等な他の具現例が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。
Claims (12)
- 少なくとも部分的に帯電処理されたメルトブローン不織布層、及びその一面または両面に配されたスパンボンド不織布層を含み、
圧力損失が５．０ｍｍＨ２Ｏ以下であり、マーティンデール（Martindale）摩耗性試験の毛羽立ちサイズが５ｍｍ未満である、複合不織布。 - エンボス率が９～１９％である、請求項１に記載の複合不織布。
- エンボスパターン１個の平均面積が０．０６～０．６ｍｍ２である、請求項１に記載の複合不織布。
- エンボスパターン１個の平均細長比が１．０～２．５である、請求項１に記載の複合不織布。
- 前記複合不織布は、第１スパンボンド不織布層、メルトブローン不織布層及び第２スパンボンド不織布層を含み、前記メルトブローン不織布層は、少なくとも部分的に帯電処理された、請求項１に記載の複合不織布。
- 前記複合不織布は、前記第１スパンボンド不織布層、前記メルトブローン不織布層及び前記第２スパンボンド不織布層を、その順に含む、請求項５に記載の複合不織布。
- 前記第１スパンボンド不織布層及び前記第２スパンボンド不織布層のうち少なくとも１層は、少なくとも１層のスパンボンド不織布サブ層を含む、請求項５に記載の複合不織布。
- 前記メルトブローン不織布層は、少なくとも１層の帯電処理されたメルトブローン不織布サブ層を含む、請求項５に記載の複合不織布。
- 前記メルトブローン不織布層は、少なくとも１層の帯電処理されたメルトブローン不織布サブ層、及び少なくとも１層の帯電処理されていないメルトブローン不織布サブ層を含む、請求項８に記載の複合不織布。
- 少なくとも１層の追加層をさらに含む、請求項１に記載の複合不織布。
- 請求項１ないし１０のうちいずれか１項に記載の複合不織布を含む、物品。
- 前記物品は、微細ほこり除去用マスク、空気清浄器用フィルタまたはエアコン用フィルタである、請求項１１に記載の物品。
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