JP4354861B2 - 不織布 - Google Patents

Description

本発明は、高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトであり、且つ高強度な不織布に関し、また抄紙時の分散性と濾水性に優れ、水流による交絡のし易さ、乾燥のし易さ、エネルギー消費効率に優れ、また設備費用が少なくて済むなど、生産性にも優れた不織布に関する。

特定の空隙径を有し、繊維長の異なる繊維径７μｍ以下の繊維を１種類または２種類以上用い、高圧柱状水流で３次元的に交絡することにより、シートの地合が良好で、ドレープ性、風合い、通気性、及び強度に優れた不織布が得られることが、特開平４−３１６６５３号公報（特許文献１）に記載されている。

この公報によると、ドレープ性及び風合いに優れる不織布とするため、繊維径７μｍ以下の不織布とすることを必須とするが、繊維長が短い場合は、不織布強度が低くなるので、繊維径７μｍ以下で且つ繊維長の長い繊維（繊維長／繊維径の比が２０００を超え６０００以下）を１０〜９０重量％含有させることが記載されている。しかし、繊維径７μｍ以下の長い繊維を１０％以上混入するので、実際の生産では繊維のもつれが発生したり、原料繊維の切断不良などによる繊維塊が発生し易いという問題があり、高品質の製品を得ることが困難であった。また、全ての繊維が極細であるので抄紙時の濾水性が悪く生産速度を速くできず、乾燥時間も長くなるなど生産性に劣るという問題があった。

また、特定の空隙径を有し、繊維長の異なる繊維径７μｍ以下の繊維を２種類以上用い、少量の熱融着性バインダーと共に抄紙し、乾燥し、高圧柱状水流で３次元的に交絡することにより、シートの地合が良好で、ドレープ性、風合い、通気性、及び強度に優れた不織布が得られることが、特開平４−３１６６５８号公報（特許文献２）に記載されている。

この公報によると、湿式抄紙法により抄造された交絡前のシートは、熱接着性繊維によって繊維径７μｍ以下の繊維が接着されているが、高圧柱状水流によって繊維の切断末端や接着部分以外の部分が３次元的に交絡し、さらに交絡の過程で水流によって接着部分が離脱し、自由になった繊維が更に３次元的に交絡することが記載されている。しかし、接着部分が水流直下で離脱するとはいえ水流に当る直前部分の繊維は固定されているので、繊維の自由度は大きく制限される。そのため、繊維の交絡が起こり難くなり、その結果交絡に基づくシート強度はそれほど上がらず、且つ風合いも硬くなってしまうという問題があった。また、一旦そのような自由度の少ない状況で交絡してしまった場合 、繊維の自由度はさらに少なくなってしまい、その後さらに交絡させようとしても繊維の交絡が進行し難いという問題があった。また、接着部分を離脱させるには非常に高い水圧を必要とするので電力エネルギー消費も非常に大きくなるという問題があった。また、ノズル台数も多く必要とするので設備費用も大きくなるという問題があった。

さらにまた、シートを乾燥させる場合、熱接着性繊維の融点より高い温度で乾燥すると、熱接着性繊維の再融着のため、ドレープ性が低下するという問題があった。また、その回避のため熱接着性繊維の融点より低い温度で乾燥しようとすると、高密度の極細繊維シートであるので乾燥し難く乾燥に長時間を必要とすることとなり生産速度が大きく低下してしまうという問題があった。

このように、従来の技術では、高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトであり、且つ高強度な不織布を得ることが困難であり、また抄紙時の分散性、濾水性、水流による交絡のし易さ、乾燥のし易さ、エネルギー消費効率、および設備費用などの点で、生産性に劣るという問題があった。

特開平４−３１６６５３号公報 特開平４−３１６６５８号公報

本発明は、上記の問題を解決し、高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトであり、且つ高強度な不織布を提供することを課題とする。また抄紙時の分散性と濾水性に優れ、
水流による交絡のし易さ、乾燥のし易さ、エネルギー消費効率に優れ、および設備費用が少なくて済むなど、生産性に優れた不織布を提供することを課題とする。

本発明の手段は、構成繊維が湿式抄紙法によりシート化され、水流で３次元的に交絡された不織布であって、前記不織布は６５〜９９質量％の極細繊維と、３５〜１質量％の非接着性繊維を含み、前記極細繊維の繊維径は７μｍ以下で繊維長が１〜１０ｍｍであり、前記非接着性繊維の繊維径は７μｍを超え繊維長が１０〜２０ｍｍであり、前記極細繊維は複合繊維を水中に分散することにより離解させて得られた断面が偏平形状の繊維である。

本発明の不織布によって、高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトであり、且つ高強度な不織布を提供することが可能となった。また、抄紙時の分散性と濾水性に優れ、水流による交絡のし易さ、乾燥のし易さに優れ、且つエネルギー消費の少ない生産が可能となった。また、生産のための設備費用が少なくて済むという効果がある。

以下、本発明にかかる不織布の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

本発明における極細繊維の材質としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系繊維、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系繊維、ポリビニルアルコール繊維および合成パルプなどの合成繊維に限らず、レーヨンなどの半合成繊維、あるいは綿およびパルプ繊維などの天然繊維をあげることができる。本発明では、特に湿熱収縮するポリアミド系繊維などが含まれることにより、風合いがソフトな不織布とすることができるので好ましい。

極細繊維としては、複合繊維を水中に分散することにより各樹脂成分に離解させて得られる極細繊維がある。

極細繊維の断面形状は、円形、楕円形、偏平形状に限らず、三角、Ｙ型、Ｔ型、Ｕ型、星型、ドッグボーン型等いわゆる異型断面形状をとるものであってもよい。本発明では、図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に断面を例示するように樹脂成分１と樹脂成分２とからなる複合繊維が、水中に分散されることにより樹脂成分１と樹脂成分２とに離解されて得られる極細繊維も可能である。特に、図１（ｂ）のように、樹脂成分１と樹脂成分２とが層状に積層されており、離解後に繊維断面が偏平形状となるような極細繊維を含むことにより、水流による交絡が高度に生じソフトな風合いと強度に優れた不織布とすることができる。この場合、長軸の長さをａとし短軸の長さをｂとすると、偏平度ａ／ｂの値が４以上であることが好ましい。偏平度ａ／ｂの値は例えば１００個以上の走査型電子顕微鏡の映像を平均して求めることができる。

極細繊維の繊維径は、７μｍ以下であることが必要であり、７μｍを超えると目的とする柔軟性や、風合いに劣った不織布となり、水流による交絡がし難くなり、その結果不織布の強度が低下する。また、繊維径は０．５〜７μｍが好ましく、２〜７μｍがより好ましい。０．５μｍ未満では、抄紙時の濾水性が悪く生産速度を速くできず、乾燥時間も長くなるなど生産性が劣る場合がある。

本発明では、極細繊維の繊維径は走査型電子顕微鏡の平面、又は断面の映像で確認できる直径で表すことができる。直径にバラツキがある場合は前記映像のうち例えば任意の１００個の数平均値で表すことができる。繊維の断面形状が円形でない場合は、繊維断面と同じ面積を有する円の直径で表すことができる。なお、使用される原料の繊度（デシテックス）が分かっている場合は、次式で得られる繊維径で表すことができる。

Ｄ＝（４ｄ／π・１０^６・ρ）^０．５・１０^４
(ここで、Ｄ：繊維径（μｍ）,ρ：繊維を構成する高分子重合体の密度（ｇ／ｃｍ^３）,ｄ：繊維の繊度（デシテックス）,π：円周率)

極細繊維の繊維長は、１〜１０ｍｍであることが必要であり、１ｍｍ未満では不織布の強度が低下し、１０ｍｍを超えると抄紙時の水分散性が低下して、繊維のもつれが発生したり、原料繊維の切断不良などによる繊維塊が発生し易く高品質の製品を得ることが困難である。また極細繊維の繊維長は、２〜７ｍｍが好ましい。

また、本発明では、極細繊維の繊維長（Ｌ）と繊維径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）は、５００〜２０００が好ましく、５００〜１５００がより好ましい。５００未満であると、不織布の強度が低下する場合があり、２０００を超えると繊維の分散性が低下する場合がある。

本発明における非接着性繊維とは乾燥などの加熱処理によって他の繊維と接着していない繊維であるか、または乾燥などの加熱処理によって溶融履歴を有していない繊維である。例えば、乾燥などの加熱処理によって一旦他の繊維と接着して、その後水流による交絡工程で剥離した場合に生ずるような溶融履歴を有していない繊維である。また、非接着性繊維としては、乾燥工程において１６０℃未満の熱処理でも溶融することのない１６０℃以上の融点を有する繊維が好ましい。例えば極細繊維が融点２１５℃のナイロン繊維であり、非接着性繊維が融点１６５℃のポリプロピレン繊維であれば、加熱蒸気を熱源としたドライヤーにより１６０℃未満で乾燥させて本発明の不織布を得ることができる。また１８０℃未満の熱処理でも溶融することのない１８０℃以上の融点を有する繊維がさらに好ましい。例えば極細繊維が融点２６０℃のポリエステル繊維であり、非接着性繊維が融点２１５℃のナイロン繊維であれば、燃焼ガスを熱源としたピンテンター装置により１８０℃未満で乾燥させて本発明の不織布を得ることができる。なお溶融履歴は、例えば実態顕微鏡、走査型電子顕微鏡などの映像により確認することができる。

非接着性繊維の材質としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系繊維、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系繊維およびポリビニルアルコール繊維などの合成繊維に限らず、レーヨンなどの半合成繊維、あるいは綿およびパルプ繊維などの天然繊維をあげることができる。本発明では、特に湿熱収縮するポリアミド系繊維などが含まれることにより、風合いがソフトな不織布とすることができるので好ましい。

非接着性繊維は二成分以上の高分子重合体から構成される複合繊維であってもよいが、含有する全ての成分が乾燥などの加熱処理による接着や溶融履歴を有していないことを必要とする。

非接着性繊維の断面形状は、円形、楕円形、偏平形状に限らず、三角、Ｙ型、Ｔ型、Ｕ型、星型、ドッグボーン型等いわゆる異型断面形状をとるものであってもよい。

非接着性繊維の繊維径は、７μｍを超えることが必要であり、７μｍ以下の場合は、抄紙時の濾水性が悪く生産速度を速くできず、乾燥時間も長くなるなど生産性に劣るという問題が発生する。また繊維径は７．５〜３０μｍが好ましく、７．５〜１５μｍがより好ましい。繊維径が３０μｍを超えると、水流による交絡が不十分となり不織布の強度が低下したり、不織布の繊維密度が低下したり、風合いや柔軟性が低下する場合がある。

本発明では、非接着性繊維の繊維径は、前述の極細繊維の繊維径の場合と同様、走査型電子顕微鏡の平面、又は断面の映像で確認できる直径で表すことができる。直径にバラツキがある場合は前記映像のうち例えば任意の１００個の数平均値で表すことができる。繊維の断面形状が円形でない場合は、繊維断面と同じ面積を有する円の直径で表すことができる。なお、使用される原料の繊度（デシテックス）が分かっている場合は、前述の式１で得られる繊維径で表すことができる。

非接着性繊維の繊維長は、１０〜２０ｍｍであることが必要であり、１０ｍｍ未満では不織布の強度を向上させる効果が少なく、２０ｍｍを超えると抄紙時の水分散性が低下して、繊維のもつれが発生したり、原料繊維の切断不良などによる繊維塊が発生し易く高品質の製品を得ることが困難である。また不織布の柔軟性や風合いのソフト性が低下する。

また、本発明では、非接着性繊維の繊維長（Ｌ）と繊維径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）は、５００〜２０００が好ましく、５００〜１５００がより好ましい。５００未満であると、不織布の強度が低下する場合があり、２０００を超えると繊維の分散性が低下する場合がある。

本発明の不織布は、６５〜９９質量％の前記極細繊維と、３５〜１質量％の前記非接着性繊維を含む。好ましくは、７０〜９５質量％の極細繊維と、３０〜５質量％の非接着性繊維を含む。非接着性繊維の割合が１質量％未満であると、不織布の強度を向上させる効果がなく、非接着性繊維の割合が３５質量％を超えると、柔軟性や風合いのソフト性が低下するのみならず、強度向上効果が失われる。このように、本発明の不織布は非接着性繊維の割合が特定の範囲にある場合に、高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトであり、且つ高強度に優れるという特徴を顕著に有する。なお、前記極細繊維は前述の特定された範囲である限り、複数の繊維を選択することが可能であり、前記非接着性繊維も前述の特定された範囲である限り、複数の繊維を選択することが可能である。

本発明の不織布は、前記極細繊維と非接着性繊維を含む構成繊維が湿式抄紙法によりシート化され、水流で３次元的に交絡された不織布である。

前記湿式抄紙法は、例えば、傾斜式、長網式、丸網式の抄紙機などを用いて、スラリーから繊維シートを漉き上げる方法であり、前記繊維シートの面密度は１０〜２００ｇ／ｍ²が好ましく、２０〜１００ｇ／ｍ²がより好ましく、２０〜８０ｇ／ｍ²がさらに好ましい。１０ｇ／ｍ²未満では、繊維シートが薄く又強度も低下するので、抄紙網から繊維シートが剥離し難く破損する場合がある。また、２００ｇ／ｍ²を超えると、濾水性が低下して抄紙速度が著しく低下する場合がある。

本発明の不織布は、前記特定の繊維径と繊維長を有する６５〜９９質量％の極細繊維と、前記特定の繊維径と繊維長を有する３５〜１質量％の非接着性繊維から構成されているので、抄紙時の分散性と濾水性に優れるという特徴を有する。

本発明では、前記繊維シートの１枚または複数枚が重ねられた状態で、繊維シートの構成繊維が水流により交絡されている。水流による交絡は、公知の方法で行うことが可能であり、例えば金属性ネットやプラスチックネットなどの多孔性支持体上に前記繊維シートが載置され、その上方から繊維シートに向けて、高圧のノズルから水流が噴射されて得られる。多孔性支持体として抄紙網を兼用することも可能である。また本発明のように、繊維シートに接着性の繊維が含まれていない場合、一旦乾燥してしまうと、繊維シートを巻き取ることが困難になることがある。この場合、抄紙網から繊維シートを剥離した後乾燥せずに直ちに水流交絡工程へ移送することも好ましい。また抄紙網に、低い面密度を有する織編物や不織布などの布帛を予め載置しておき、その上に抄紙して繊維シートを形成し、乾燥後繊維シートを布帛より剥離してから、剥離した繊維シートに水流による交絡を行うことも可能である。

前記水流の発生に用いる好ましいノズルとしては、例えばノズル孔が一列又は複数列に配置されたノズルがあり、ノズル孔の列は生産方向と交差する方向に配置される。ノズル孔の孔径は直径０．０５〜０．５ｍｍが好ましく、隣り合うノズル孔の間隔は０．２〜５ｍｍが好ましい。ノズルから噴射される水流の形状は柱状が好ましいが、ノズル孔から離れるほど水流の太さが広がるような円錐形状も可能である。円錐形状である場合は、円錐の垂線と円錐の斜面とがなす角度が１０度以内が好ましく、５度以内がさらに好ましい。またノズル内の圧力は好ましくは０．１〜１５ＭＰａである。また前記ノズルを複数配置しておくことも可能である。

このように、繊維シートに水流が噴射されることにより、繊維シートを構成する繊維同士が３次元的に交絡した不織布となる。また、本発明の不織布は溶融履歴を有しない極細繊維と非接着性繊維とから構成されているので、極めて風合いがソフトであるという特徴を有している。また従来技術に見られるように、一旦接着した繊維を水流によって離脱する際に要するような非常に高い水圧を必要とせず、またそれに伴う設備投資や電力費用も発生しないので、水流による交絡の効率が極めて優れている。

本発明の不織布の面密度は、１０〜２００ｇ／ｍ²が好ましく、２０〜１００ｇ／ｍ²がより好ましく、２０〜８０ｇ／ｍ²がさらに好ましい。

本発明の不織布は、高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトであり、且つ高強度であるという特徴を有している。また、同時に抄紙時の分散性と濾水性に優れるという特徴を有する。さらに、本発明の不織布は溶融履歴を有しない極細繊維と非接着性繊維とから構成されているので、極めて風合いがソフトであるという特徴を有している。また従来技術に見られるように、一旦接着した繊維を水流によって離脱する際に要するような非常に高い水圧や、それに伴う設備投資や電力費用も必要としないので、水流による交絡の効率が極めて優れており、生産性に優れている。

以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本願発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。

（試験方法）
水流交絡時の繊維シートの進行方向をタテ方向として、直交する方向をヨコ方向とすると、実施例および比較例では引張強度、引張伸度、および剛軟度の値は、タテ方向とヨコ方向の平均値を用いている。

引張強度および引張伸度はＪＩＳ Ｌ１０９６−１９９９（一般織物試験方法）に記載される、剛軟性８．１２．１Ａ法（ストリップ法）に準じて測定した。ただし、試験片の巾は５ｃｍ、長さ２０ｃｍ、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分とした。

厚さはＪＩＳ Ｌ１０８５−１９９８（不織布しん地試験方法）に記載される、６．１．２Ａ法に準じて測定した。ただし、荷重は２．０ｋＰａとした。

剛軟度はＪＩＳ Ｌ１０９６に記載される、剛軟性８．１９．１Ａ法（４５度カンチレバー法）に準じて測定した。

濾水性の評価としては、手漉き装置の抄紙ボックスでのスラリーの低下する速度が、比較例１に示される極細繊維のみからなる場合の速度以下であれば×、速度を超えれば（速度が速ければ）○として表わした。

（実施例１）
極細繊維として、図１の（ｂ）に示す断面形態を有する３．３デシテックスの複合繊維（繊維径１８μｍ、繊維長５ｍｍ、樹脂成分１はポリエチレンテレフタレート樹脂、樹脂成分２は６ナイロン樹脂）と、非接着性繊維として１．７デシテックスのポリエチレンテレフタレート繊維（繊維径１３μｍ、繊維長１０ｍｍ）とを、極細繊維が９５質量％で非接着性繊維が５質量％になるように、分散剤を含む水中に分散させてスラリーを形成した。このとき前記複合繊維は最大１１個の部分に離解し、離解した各繊維（平均繊維径５．５μｍ）は断面が扁平形状の極細繊維となった。次いで、このスラリーを手漉き装置で抄紙して繊維シートとした後１１０℃で乾燥させた。

次いで、乾燥した繊維シートを８０メッシュの金網の上に載置した。次いで、孔径が０．１３ｍｍ、孔間隔が０．６ｍｍで直線状にノズル孔が配列されたノズルを用いて、繊維シートの上方から繊維シートに向けて、ノズル内圧力３ＭＰａにて柱状水流を噴射した。次いで、繊維シートを反転して繊維シートの反対面にも同様にして、ノズル内圧力４ＭＰａにて柱状水流を噴射した。次いで、繊維シートを１５０℃のドライヤーで乾燥させて、構成繊維が水流で３次元的に交絡された不織布を得た。また、不織布に含まれる極細繊維の偏平度ａ／ｂは１２であった。

（実施例２〜４）
実施例１において、極細繊維の質量％：非接着性繊維の質量％の比率をそれぞれ、９０：１０、８０：２０、７０：３０としたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜４の不織布を得た。

（実施例５〜７）
実施例１において、非接着性繊維として１．７デシテックスのポリエチレンテレフタレート繊維（繊維径１３μｍ、繊維長１５ｍｍ）を用いたこと、および極細繊維の質量％：非接着性繊維の質量％の比率をそれぞれ、９０：１０、８０：２０、７０：３０としたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例５〜７の不織布を得た。

（実施例８〜１０）
実施例１において、非接着性繊維として１．７デシテックスのポリエチレンテレフタレート繊維（繊維径１３μｍ、繊維長２０ｍｍ）を用いたこと、および極細繊維の質量％：非接着性繊維の質量％の比率をそれぞれ、９０：１０、８０：２０、７０：３０としたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例８〜１０の不織布を得た。

（実施例１１〜１４）
実施例１において、非接着性繊維として１．３デシテックスのポリプロピレン繊維（繊維径１３μｍ、繊維長１０ｍｍ）を用いたこと、および極細繊維の質量％：非接着性繊維の質量％の比率をそれぞれ、９５：５、９０：１０、８０：２０、７０：３０としたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例１１〜１４の不織布を得た。

（比較例１）
実施例１において、非接着性繊維を用いなかったこと、すなわち極細繊維の質量％：非接着性繊維の質量％の比率を、１００：０としたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の不織布を得た。

（比較例２〜３）
実施例１において、非接着性繊維の代わりに接着性繊維として０．８デシテックスのポリオレフィン系芯鞘型複合繊維（繊維径１１μｍ、繊維長５ｍｍ、芯部が融点１６５℃のポリプロピレン、鞘部が融点１３０℃のポリエチレン）を用いたこと、および極細繊維の質量％：接着性繊維の質量％の比率をそれぞれ、９０：１０、８０：２０としたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２〜３の不織布を得た。なお、比較例２〜３では、接着性繊維の長さを５ｍｍとしたが、もし繊維長が１０ｍｍ以上である場合は剛軟度の値が高くなると予測できる。比較例２〜３の不織布では、接着性繊維が溶融して極細繊維との接着が生じていた。

実施例１〜１０の結果を表１に示す。また、実施例１１〜１４および較例１〜３の結果を表２に示す。

実施例１〜１４を非接着性繊維が含まれない比較例１と対比すると、実施例では引張強度が高くなっている。また、実施例では濾水性が良いのに対して比較例は濾水性が劣っている。また、実施例１〜１４を接着性繊維を使用した場合の比較例２〜３と対比すると、実施例では剛軟度の値が低く（柔軟性に優れ）、風合いがソフトである。

本発明の不織布は、高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトであり、且つ高強度であるという特徴を有している。本発明の不織布の用途としては、この特徴を生かした例えば、肌当て用基材、マスク、貼付剤用基材、化粧落とし用基材、衣料用芯地、ワイパー、合皮用基材などがあげられる。

（ａ）は本発明で用いる極細繊維の断面の例、（ｂ）は本発明で用いる極細繊維の断面の別の例、（ｃ）は本発明で用いる極細繊維の断面の別の例、（ｄ）は本発明で用いる極細繊維の断面の別の例を示す図である。

符号の説明

１．樹脂成分
２．他の樹脂成分

Claims (3)

1. 構成繊維が湿式抄紙法によりシート化され、水流で３次元的に交絡された不織布であって、前記不織布は６５〜９９質量％の極細繊維と、３５〜１質量％の非接着性繊維を含み、前記極細繊維の繊維径は７μｍ以下で繊維長が１〜１０ｍｍであり、前記非接着性繊維の繊維径は７μｍを超え繊維長が１０〜２０ｍｍであり、前記極細繊維は複合繊維を水中に分散することにより離解させて得られた断面が偏平形状の繊維であることを特徴とする不織布。
2. 前記極細繊維の繊維長が２〜７ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の不織布。
3. 前記極細繊維の断面が偏平形状であり、長軸の長さをａとし短軸の長さをｂとすると、ａ／ｂの値が４以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の不織布。

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