JP3992597B2

JP3992597B2 - 嵩高不織布の製造方法

Info

Publication number: JP3992597B2
Application number: JP2002338483A
Authority: JP
Inventors: 彦行鈴木; 賢司石川
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: JP2004169235A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の凸状部を有すると共に皺状となっている嵩高不織布の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
本出願は先に、網状シートの両面に、上層繊維ウエブ及び下層繊維ウエブをそれぞれ重合する重合工程と、水流交絡によって両繊維ウエブの構成繊維間を絡合させて繊維集合体を形成すると共に該構成繊維と網状シートとを絡合させて、両者がー体化された積層体を形成する交絡工程と、該積層体を多数の凹凸部を有するパターニング部材上に搬送し、該凹部内に前記繊維集合体の一部を突出させて、該凹部に対応する多数の凸状部を形成する凹凸賦与工程とを有する嵩高シートの製造方法を提案した（特許文献１参照）。この方法によって得られる嵩高シートは多数の凸部を有する嵩高なものであるが、その凸部のサイズが比較的大きい場合には、微小なサイズの凸部に比べて肌触りが劣ることがあり、また平面方向の伸張性が低いため柔軟性にやや劣ることがある。
【０００３】
この嵩高シートとは別に、本出願人は、熱可塑性ポリマー材料からなり且つ熱収縮性を有し、エラストマー的挙動を示す繊維を含む集合体からなる第１層を形成し、この形成とは別に、熱可塑性ポリマー材料からなり且つ実質的に熱収縮性を有しないか又は前記熱収縮性を有する繊維の熱収縮温度以下で熱収縮しない繊維を含むカードウエブからなる第２層を形成し、第１層と第２層とを重ね合わせ、両者を所定パターンで部分的に接合し、次いで第１層を構成する繊維が熱収縮を開始する温度以上で熱処理して第１層を収縮させる立体シート材料の製造方法を提案した（特許文献２）。この方法によって得られる立体シート材料は、先に述べた嵩高シートと同様に嵩高なものであり、それに加えて平面方向へ伸張させた場合の回復性や厚み方向へ圧縮させたときの圧縮変形性が十分に高いものとなる。しかしこの立体シートは、熱収縮性繊維の収縮を利用して嵩高性を発現しようとするものであるから、十分な伸張回復性や圧縮変形性を有するシートを得るためには高い収縮率が必要である。これに起因してシートの低坪量化及び均一な収縮が困難なことがある。更に接合部を形成するために特別な工程を要するので、製造経費が高くなりがちである。
【０００４】
以上の技術とは別に、熱収縮性繊維を含む第１繊維層と、実質的には収縮しない非収縮性繊維層からなる第２繊維層を積層し、高圧水流処理にて繊維同士を交絡一体化させた後、熱処理によって不織布表面に皺状ないし畝状の凸部を発生させる嵩高不織布及びその製造方法も知られている（特許文献３及び４参照）。しかし、この方法で不織布全面に均一な凹凸形状を形成させるには、その凹凸サイズを小さくしなくてはならず（つまり皺状としなければならず）、嵩高性に劣る不織布となってしまう。また嵩高性を発現させようとすると、凹凸サイズが大きく且つ不均一になってしまうので（つまり畝状となってしまうので）、肌触りや意匠性に劣る不織布となってしまう。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３３６０５２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８７２２８号公報
【特許文献３】
特許第２９５１５５９公報
【特許文献４】
特開平１０−１１４００４号公報
【０００６】
従って、本発明は、低坪量であっても嵩高く、その嵩高さの保持性が高く、また柔軟な風合いを有する嵩高不織布の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは鋭意検討した結果、高圧の水流ジェットによる凹凸賦形と、熱収縮性繊維の収縮を利用した凹凸賦形とを組み合わせることによって、意外にも、高圧の水流ジェットによって形成された凹凸形状が安定化し、しかも風合いを良好にする皺が生じることを知見した。
【０００９】
本発明は、熱収縮性繊維を含む第１繊維ウエブと、実質的に熱収縮性を有しないか又は前記熱収縮性繊維の熱収縮温度以下で熱収縮しない繊維を含む第２繊維ウエブと、両ウエブの間に配された、熱収縮性を有しないか又は前記熱収縮性繊維の熱収縮温度以下で熱収縮しない繊維を含む坪量１０〜３０ｇ／ｍ ² の長繊維不織布からなる支持層とが積層されてなる積層繊維ウエブを通水性の凹凸賦形支持体上に載置し、第１繊維ウエブに向けて噴射された高圧水流によって該積層繊維ウエブを凹凸賦形して第２繊維ウエブ側に該第２繊維ウエブの構成繊維で満たされた多数の凸状部を形成すると共に該積層繊維ウエブの構成繊維を交絡させて不織布となし、次いで前記熱収縮性繊維の収縮開始温度以上の温度で該不織布を熱処理し該熱収縮性繊維を収縮させて、前記凸状部が形成された第２繊維ウエブ側に皺を形成する嵩高不織布の製造方法を提供することにより前記目的を達成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１（ａ）及び（ｂ）には本発明の製造方法に従い製造された嵩高不織布の一例が示されている。図１（ａ）及び（ｂ）に示す嵩高不織布１０は、繊維材料のシートの３層構造からなる。この３層は、多数の凸部を有し、不織布１０の一面をなす第２層２と、不織布１０の他面をなす第１層１と、両層１，２の間に介在する支持層３からなる。各層においてはその構成繊維が交絡してそれぞれ不織布を形成している。隣り合う層間においては、それらの構成繊維が層間で交絡して一体化しており、それによって不織布１０は一枚のシートの形態をなしている。
【００１１】
不織布１０における第２層２の側には、多数の凸状部４，４，・・が形成されている。凸状部４は、それぞれ略同じ大きさで、やや細長い幅狭な山型形状をしており、規則的に且つ密に設けられている。凸状部４は、主として第２層２の構成繊維が突出して形成されている。第２層２の構成繊維は、互いに交絡して凸状部４を形成している。しかし、該構成繊維は接合（例えば熱融着）はされていない。凸状部４の内部は、第２層２の構成繊維で満たされている。また、不織布１０における第２層２の側は皺状になっている。皺は、凸状部４の長手方向に沿うように形成されている。
【００１２】
一方、不織布１０における第１層１の側は、第２層の側に比べて平坦になっており、また皺もほとんど生じていない。第１層１における凸状部４に対応する部位は、僅かではあるが第２層２の側に突出している。
【００１３】
このように、不織布１０は、その一面において多数の凸状部４を有しており且つ皺状になっていると共に、他面においては凸状部は形成されておらず（むしろ、凸状部４に対応する僅かな凹部が形成されている）、また皺の程度は前記一面側に比べてかなり小さくなっている。
【００１４】
不織布１０は、凸状部４の頂点での厚みＴ１が好ましくは１．５〜６ｍｍ、更に好ましくは２〜４ｍｍであり、また凸状部４，４間の谷部での厚みＴ２が好ましくは０．５〜４ｍｍ、更に好ましくは１〜３ｍｍである。更にＴ１とＴ２との差が好ましくは０．５〜３ｍｍ、更に好ましくは１〜２．５ｍｍという嵩高なものとなっている。
【００１５】
凸状部４は、その長手方向に沿って見たときに、好ましくは３個／１０ｃｍ〜２０個／１０ｃｍ、更に好ましくは７個／１０ｃｍ〜１２個／１０ｃｍのピッチで形成されていることが、不織布１０の嵩高さの発現と良好な肌触りの発現の点から好ましい。同様の理由により、凸状部４は、その幅方向に沿って見たときに、１０個／１０ｃｍ〜４０個／１０ｃｍ、特に２０個／１０ｃｍ〜３０個／１０ｃｍのピッチで形成されていることが好ましい。
【００１６】
後述するように、第１層１はエラストマー的挙動を示す材料から構成されていることが好ましい。その場合には、第１層１をその平面方向へ伸張させた場合に所定の収縮応力を発現するようになる。更に不織布１０は全体としてエラストマー的挙動を示し、伸縮性を有することも好ましい。これによって、不織布１０を例えば吸収性物品の構成部材として用いた場合に、着用者の動作に対する追従性が良好となり、吸収性物品のフィット性が向上し、液漏れが効果的に防止される。この伸縮性は、不織布１０に皺が生じていると一層顕著なものとなる。尚、第２層２に関しては、伸張可能であればよく、エラストマー的挙動を示すか否かは特に問われない。
【００１７】
このような不織布１０を製造する方法を図２を参照しながら説明する。図２には不織布１０を製造するための好ましい装置の模式図が示されている。製造装置２０は、重合部２０Ａ、交絡部２０Ｂ、凹凸賦与部２０Ｃ及び収縮部２０Ｄに大別される。
【００１８】
重合部２０Ａは、第１繊維ウエブｌａ及び第２繊維ウエブ２ａをそれぞれ製造するカード機２１及び２２を備えている。また、重合部２０Ａは、支持層３の繰り出しロール３ａも備えている。交絡部２０Ｂは、通水性の無端べルトからなるウエブ支持用べルト２３と、第１のウォータージェットノズル２４とを備えている。凹凸付与部２０Ｃは、通水性の無端べルトからなる凹凸賦形支持体２５と第２のウォータージェットノズル２６とを備えている。凹凸賦形支持体２５は、図２中矢印で示す方向に回動している。収縮部２０Ｄは熱風炉２７を備えている。
【００１９】
凹凸付与部２０Ｃにおける凹凸賦形支持体２５は多数の凹凸を有していることが好ましい。また、凹凸賦形支持体２５には多数の開孔が形成されていてもよい。特に好ましい凹凸賦形支持体２５としては、例えば本出願人の先の出願に係る特開２００１−３３６０５２号公報の図４に記載のスパイラル状に編まれたワイヤーネットのベルト、同公報の図５に記載の凹凸賦形されたワイヤーメッシュのベルト、あるいはプラスチックコンベアベルト（プラスチック製のメッシュベルト）などを用いることができる。
【００２０】
凹凸賦形支持体２５は、凹凸の差がある程度大きいことが好ましく、具体的には凹凸の差が５〜２５ｍｍ、特に５〜１５ｍｍであることが、十分に高い嵩高さを賦与し得る点、及び高圧水流を用いた凹凸賦形に要するエネルギー効率の点から好ましい。同様の理由により、凹凸賦形支持体２５は、その通気度が８００〜３０００ｃｍ³／（ｃｍ²・ｓｅｃ）、特に８００〜２０００ｃｍ³／（ｃｍ²・ｓｅｃ）であることが好ましい。
【００２１】
このような構成の製造装置２０を用いた嵩高不織布１０の製造方法について説明すると、先ず、重合部２０Ａにおけるカード機２１、２２の各々において第１繊維ウエブｌａ及び第２繊維ウエブ２ａがそれぞれ製造されて連続的に繰り出される。ー方、カード機２１、２２の間には、支持層３の繰り出しロール３ａが配設され、ロール３ａから支持層３が繰り出される。そして、支持層３のそれぞれの面に、第１繊維ウエブｌａ及び第２繊維ウエブ２ａがそれぞれ重ね合わされて、積層繊維ウエブとしての重合体５が形成される。
【００２２】
ここで、次の工程を説明する前に、第１繊維ウエブ１ａ及び第２繊維ウエブ２ａ並びに支持層３について説明する。第１繊維ウエブ１ａ及び第２繊維ウエブ２ａは、先に説明した第１層１及び第２層２の前駆体である。第１繊維ウエブ１ａは、熱収縮性繊維を含んでいる。特に、熱収縮性繊維として潜在捲縮性繊維を用いることが好ましい。潜在捲縮性繊維を用いることで、得られる不織布１０にエラストマー的挙動が発現する。潜在捲縮性繊維は、加熱される前は、従来の不織布用の繊維と同様に取り扱うことができ、且つ所定温度での加熱によって螺旋状の捲縮が発現して収縮する性質を有する繊維である。潜在捲縮性繊維は、例えば収縮率の異なる２種類の熱可塑性ポリマー材料を成分とする偏心芯鞘型複合繊維又はサイド・バイ・サイド型複合繊維からなる。その例としては、特開平９−２９６３２５号公報や特許２７５９３３１号明細書に記載のものが挙げられる。
【００２３】
第１繊維ウエブ１ａは、熱収縮性繊維のみから構成されていてもよく、或いは熱収縮性繊維に加えて他の繊維を含んでいてもよい。他の繊維としては例えばレーヨン、コットン、親水化アクリル系繊維などの親水性繊維や、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドなどの疎水性繊維などが挙げられる。これら他の繊維の配合量は、目的とする不織布１０の具体的な用途にもよるが、得られる不織布１０における第１層１に基づき７０重量％程度以下であることが好ましい。
【００２４】
第２層繊維ウエブ２ａを構成する繊維としては、実質的に熱収縮性を有しないか、又は先に述べた第１繊維ウエブ１ａに含まれる熱収縮性繊維の熱収縮温度以下で熱収縮しないものが用いられる。具体的には、レーヨン、コットン、アクリル系繊維などの親水性繊維や、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミドなどの熱可塑性ポリマー材料から構成される繊維が挙げられる。またこれらの熱可塑性ポリマー材料の組み合わせからなる芯鞘型複合繊維やサイド・バイ・サイド型複合繊維も用いることができる。これらの繊維の繊度は、不織布１０の具体的な用途にもよるが、構成繊維の７０重量％以上が０．５〜１０ｄｔｅｘ、特に１．０〜４．４ｄｔｅｘであることが、繊維の製造の容易さの点、及び不織布１０が良好な感触を発現する点から好ましい。
【００２５】
第１繊維ウエブの坪量は、目的とする不織布１０の具体的な用途にもよるが、一般に１０〜５０ｇ／ｍ²、特に２０〜４０ｇ／ｍ²程度であることが好ましい。また、第２繊維ウエブの坪量は、一般に１０〜６０ｇ／ｍ²、特に２５〜５０ｇ／ｍ²程度であることが好ましい。
【００２６】
支持層３は、不織布１０の嵩高な構造、具体的には凸状部４の構造を保持するために用いられるものである。支持層３は或る程度の柔軟性があり且つ低伸度のものであることが、凸状部４の高さを大きくでき、不織布１０の嵩高性を高められる点から好ましい。この観点から、支持層３はその流れ方向（ＭＤ）における伸度が幅３０ｍｍの試料に５Ｎの荷重を負荷した条件下にて１０％以下、特に７％以下であることが好ましく、流れ方向と直行する方向（ＣＤ）における伸度が幅３０ｍｍの試料に５Ｎの荷重を負荷した条件下にて４０％以下、特に３０％以下の低伸度であることが好ましい。また、支持層３は、熱収縮性を有しないか又は第１繊維ウエブ１ａに含まれる熱収縮性繊維の熱収縮温度以下で熱収縮しないものである。このような要求を満たす支持層３としては、熱収縮性を有しないか又は第１繊維ウエブ１ａに含まれる熱収縮性繊維の熱収縮温度以下で熱収縮しない繊維を含む不織布が挙げられる。具体的には、凹凸形態保持性の向上の点及び不織布１０に大きな畝が発生することを防止する点から支持層３としてスパンボンド不織布などの長繊維の不織布を用いる。
【００２７】
スパンボンド不織布などの長繊維の不織布を支持層３として用いる場合、その坪量は、１０〜５０ｇ／ｍ²、特に１０〜３０ｇ／ｍ²であることが、凹凸形態保持性並びに不織布１０の肌触り及び柔軟性の点から好ましい。
【００２８】
次に、交絡部２０Ｂにおける操作について説明する。交絡部２０Ｂにおいて、ウエブ支持用べルト２３上に移載され搬送される重合体５は、第１のウォータージェットノズル２４より噴出される高圧のジェット水流によってその構成繊維が交絡処理される。これにより、重合体５中の前記繊維ウエブｌａ，２ａの構成繊維間が絡合されて、各ウエブに対応する第１層１及び第２層２が形成されると共に該構成織維と支持層３とが絡合されて、三者が一体化された積層体６が得られる。この場合、積層体６における第１層１及び第２層２を構成する繊維は低絡合状態であることが好ましい。積層体６における第１層１及び第２層２を構成する繊維の絡合状態を低くすることにより、後述する凹凸付与部２０Ｃにおける凹凸賦形時に穴空きなどを生ずること無く、明瞭な凹凸形状が付与された嵩高不織布を得ることができる。
【００２９】
積層体６は、凹凸付与部２０Ｃにおいて凹凸賦形支持体２５上に移載され搬送される。積層体６は、搬送されながら、第２のウォータージェットノズル２６から噴出する高圧のジェット水流によって部分的に加圧される。これによって、構成繊維の再配列・再絡合が生じる。繊維の再配列・再絡合とは、水流交絡により一度弱く絡合された繊維が、凹凸賦形支持体２５上で再度水流交絡されることによって凹凸部に沿って配列し直され、再び絡合されることをいう。ジェット水流は、積層体６における第１層に向けて噴射される。これによって、積層体６における第２層側に大きな凹凸形状が付与される。
【００３０】
先に述べた通り凹凸賦形支持体２５には多数の凹凸が形成されている。従って、積層体６のうち、凹凸賦形支持体２５の凹部上に位置する部分は高圧ジェット水流によって加圧されて、該加圧部分は該凹部内に突出される。その結果、第２層側を表面とし、第１層側を裏面とした場合、該加圧部分は凹部に対応する凸状部となる。一方、積層体６のうち、凹凸賦形支持体２５の凸部上に位置する部分は、該凸部に規制されて高圧ジェット水流によって加圧されても突出せず、その結果、凸状部に対して相対的に凹状部となる。このようにして、積層体６における第２層側に多数の凸状部が形成されると共に、凸状部間にそれぞれ凹状部が形成され、積層体６全体として凹凸形状が付与される。
【００３１】
凸状部及び凹状部の形状等は、凹凸賦形支持体２５の種類や、交絡部２０Ｂ及び凹凸付与部２０Ｃおける高圧ジェット水流によって繊維に加わる絡合エネルギーに応じて決定される。この絡合エネルギーはウォータージェットノズルのノズル形状、ノズルピッチ、水圧、ノズル段（本）数及びラインスピード等の条件によってコントロールされる。
【００３２】
凹凸形状を付与された積層体６は収縮部２０Ｄに送られる。収縮部２０Ｄには熱風炉２７が備えられており、凹凸形状を付与された積層体６には、熱風炉２７内において熱風が吹き付けられ熱処理される。熱処理の温度は、第１層１に含まれる熱収縮繊維が収縮を開始する温度以上とする。この収縮によって第１層１は、その面内方向に収縮する。一方、第２層２は収縮しないので、第１層１の収縮に見合う面積の分だけ第２層２に皺が生じる。この場合、第１層１の収縮はその面内の何れの方向（Ｘ方向及びＹ方向）にも生じるが、第２層２にはすでに凸状部が形成されているので、皺は、この凸状部の長手方向に沿って優先的に発生する。また、皺の発生に起因して、凹凸付与部２０Ｃにおいて形成された凸状部の保形性が高まり、得られる不織布１０をその厚さ方向に圧縮したときの回復性が高くなる。更に、収縮前に既に凹凸形状が形成されているので、大きな収縮を生じさせなくても、得られる不織布１０は十分に嵩高いものとなる。このことは積層体６（不織布１０）の坪量が低い場合に特に有利である。
【００３３】
第１層１の熱収縮率は、熱収縮のコントロール、不織布１０の伸張回復性、圧縮変形性、凸状部の形成に伴う嵩高性の点から、１５〜６０％、特に３０〜５０％とすることが好ましい。熱収縮率は面積収縮率であり、収縮前の基準面積Ｓ₀、基準面積の収縮後の面積Ｓ₁から下記の式にて求められる。
収縮率＝（Ｓ₀−Ｓ₁）／Ｓ₀×１００
【００３４】
熱処理の温度は、第２層２の構成繊維の融点よりも低いことが好ましい。これによって、第２の層２の構成繊維間で熱融着が起こることが防止され、第２の層２の構成繊維の自由度を高めることができる。その結果、得られる不織布１０における第２の層２側の風合いが良好になる。また、自由度が高くなることに起因して、不織布１０を繊維状ダストのワイパー（清掃用シート）として用いた場合に、該ダストの捕集率が高くなるという利点もある。
【００３５】
このようして得られた嵩高不織布１０は、嵩高なものとなり、またその嵩高さは保持性が高いものとなる。その上、皺の発生によって柔軟な風合いを呈するようになる。しかも、不織布１０における第２層２の構成繊維どうしが熱融着していない場合には、該繊維の自由度が高まり、不織布１０の柔軟な風合いが一層顕著なものとなる。
【００３６】
本発明の方法によって製造された嵩高不織布は、例えば清掃用シート、対人用ワイパー、使い捨て吸収性物品の構成部材（表面シートなど）、マスク、ガーゼなどとして有用である。
【００３７】
本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記実施形態においては不織布１０は３層構造であったが、凸状部４の保形性の程度によっては、支持層３を用いなくてもよい。また、不織布１０の用途によっては、これを単層構造とすることもできる。
【００３８】
また、第２層２の表面強度を高めたい場合には、収縮部２０Ｄにおける熱収縮を、第２層２の構成繊維の融点以上の温度で行い、該構成繊維どうしを熱融着させてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の嵩高不織布の製造方法によれば、低坪量であっても嵩高く、その嵩高さの保持性が高く、また柔軟な風合いを有する嵩高不織布を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の製造方法に従い製造された嵩高不織布の一例を示す要部拡大図であり、図１（ｂ）は図（ａ）におけるｂ−ｂ線断面の要部拡大図である。
【図２】図２は、図１に示す不織布を製造するための好ましい装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１第１層
２第２層
３支持層
４凸状部
１０嵩高不織布

Claims

熱収縮性繊維を含む第１繊維ウエブと、実質的に熱収縮性を有しないか又は前記熱収縮性繊維の熱収縮温度以下で熱収縮しない繊維を含む第２繊維ウエブと、両ウエブの間に配された、熱収縮性を有しないか又は前記熱収縮性繊維の熱収縮温度以下で熱収縮しない繊維を含む坪量１０〜３０ｇ／ｍ²の長繊維不織布からなる支持層とが積層されてなる積層繊維ウエブを通水性の凹凸賦形支持体上に載置し、第１繊維ウエブに向けて噴射された高圧水流によって該積層繊維ウエブを凹凸賦形して第２繊維ウエブ側に該第２繊維ウエブの構成繊維で満たされた多数の凸状部を形成すると共に該積層繊維ウエブの構成繊維を交絡させて不織布となし、次いで前記熱収縮性繊維の収縮開始温度以上の温度で該不織布を熱処理し該熱収縮性繊維を収縮させて、前記凸状部が形成された第２繊維ウエブ側に皺を形成する嵩高不織布の製造方法。
穴空きを生ずることなく凹凸賦形する請求項１記載の嵩高不織布の製造方法。
前記凹凸賦形支持体が、スパイラル状に編まれたワイヤーネットのベルト、凹凸賦形されたワイヤーメッシュのベルト、又はプラスチックコンベアベルトからなる請求項１又は２記載の嵩高不織布の製造方法。
面積収縮率が１５〜６０％となるように熱収縮させる請求項１〜３の何れかに記載の嵩高不織布の製造方法。