JP4376139B2 - 弾性的な伸長性を有する不織布の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、弾性的な繊維と非弾性的な繊維とを含んでいて弾性的な伸長性を有する不織布の製造方法に関する。

従来、分割可能な複合繊維によってウエブを形成し、その複合繊維を分割して複合繊維の繊度よりも小さい繊度の繊維からなる不織布を製造することは公知である。また、弾性繊維成分と非弾性繊維成分とからなる分割可能な複合繊維によってウエブを形成し、その複合繊維を分割して弾性繊維と非弾性繊維とからなる弾性的な伸長性を有する不織布を得ることも公知である。

例えば、特開平６−３０６７５４号公報（特許文献１）には、機械的に分割可能な２成分からなる複合繊維で形成されたウエブをカレンダー加工してこの複合繊維を各成分に分割するか又は容易に分割可能な状態にし、しかる後にこのウエブを水流交絡処理して不織布とする不織布の製造方法が開示されている。この製造方法によれば、複合繊維の繊度よりも小さい繊度の繊維からなる不織布の製造が可能になる。

特開平１０−８６２５６号公報（特許文献２）には、Ａ，Ｂ２成分の樹脂からなる分割型複合繊維を使用して長繊維不織布を製造する方法が記載されている。紡糸口金から長繊維として吐出されてベルトコンベア上に集積された分割型複合繊維からなるウエブは、表面平滑なニップロールを通すこと、または高圧水流交絡法やニードルパンチ法、揉み加工法等で処理することによって複合繊維が分割され、繊度の小さい長繊維からなる不織布となる。

特開平５−１３１５８０号公報（特許文献３）には、弾性ポリウレタンと非弾性ポリマーとからなる複合繊維で形成された繊維シートを伸長することによって、又は伸縮・屈曲・ねじり・摩擦等の機械的処理を施すことによって、又は膨潤と収縮との差を利用する化学的方法を使用することによって複合繊維を分割し、その繊維シートを伸長収縮が容易なシートに加工する方法が記載されている。
特開平６−３０６７５４号公報 特開平１０−８６２５６号公報 特開平５−１３１５８０号公報

前記特許文献１，２，３によれば、分割可能な複合繊維は、それを含むウエブをカレンダーロールやニップロールで処理すること、伸長すること、伸縮・屈曲・ねじり・摩擦等の機械的方法で処理すること、化学的方法で処理すること等によって複合繊維を分割することができる。一方、本発明者が知見したところによれば、分割可能な複合繊維がポリウレタン等の弾性的に伸長可能な第１繊維成分と、ポリプロピレン等の非弾性的に伸長可能な第２繊維成分とからなるものである場合には、この複合繊維を分割するためにウエブを機械方向へ伸長し、しかる後に収縮させると、一体となるように互いに接合している第１繊維成分と第２繊維成分とが、伸張するときには伸長方向と直交する方向において互いに接近、密着するように動くことはあっても離間するように動くことはないので、互いの速やかな分割を妨げることがある。ウエブが収縮するときには、第１繊維成分が弾性的に収縮しようとする一方、第２繊維成分は塑性変形していて収縮することがなく、両成分の間のこのような差違が複合繊維の分割を促進すると考えられ、第１繊維成分の収縮力が大きければ大きいほどその分割が促進されると考えられる。第１繊維成分の収縮力を大きくするには、ウエブの機械方向への伸長割合を高くすればよいのであるが、そのようにすることには自ずと限界があるので、不織布の製造工程では、ウエブに伸長と収縮とを反復させることがある。ただし、そのようにすることは、不織布の製造工程を機械方向へ長くすることになるので、必ずしも好ましいことではない。また、分割可能な複合繊維からなるウエブを機械方向へ走行させてカレンダーロールやニップロールに供給する場合にも、繊維ウエブが機械方向へ伸長された状態にあると、複合繊維の第１繊維成分と第２繊維成分とが互いに密着して速やかな分割の妨げになることがある。いずれにせよ、複合繊維の分割を促進することができなければ、この複合繊維から得られる不織布の伸長後における弾性的な回復率は高くなることがない。

この発明では、弾性的な第１繊維成分と非弾性的な第２繊維成分とからなる分割型複合繊維で形成されたウエブから、その複合繊維の分割を促進して伸長後における弾性的な回復率の高い不織布を得ることが可能な不織布の製造方法の提供を課題にしている。

前記課題解決のために、請求項１に係るこの発明が対象とし、特徴とするところは、分割可能に一体化している弾性的な第１繊維成分と非弾性的な第２繊維成分とからなる複合繊維によって形成されたウエブを機械方向へ走行させながら、前記複合繊維を分割して前記第１繊維成分からは弾性的な第１繊維を得る一方、前記第２繊維成分からは非弾性的な第２繊維を得て、前記機械方向とこれに直交する交差方向とのうちの少なくとも前記機械方向に弾性的な伸長性を有する不織布の製造工程に下記工程が含まれることを特徴とする前記不織布の製造方法、にある。

ａ．複数の前記複合繊維から前記ウエブを形成する工程。

ｂ．前記ウエブを前記機械方向へ走行させながら、前記複合繊維どうしを溶着または交絡させる工程。

ｃ．前記ウエブをさらに前記機械方向へ走行させて一対のプレスロール間に供給し、前記プレスロールの直前では前記ウエブを前記機械方向において弛緩させ、前記プレスロールでは前記ウエブに少なくとも５〜２００Ｎ／ｍｍの線圧を加える工程。

ｄ．前記線圧を加えた前記ウエブを前記機械方向と前記交差方向とのうちの少なくとも前記機械方向において前記第１繊維成分が弾性的に伸長する一方、前記第２繊維成分が塑性的に伸長するように伸長させ、しかる後に前記第１繊維成分の弾性回復力によって収縮させて、前記第１、第２繊維成分のそれぞれから弾性的に弛緩した状態にある前記第１繊維と、永久変形した状態にある前記第２繊維とを得る工程。

請求項１に係るこの発明によれば、機械方向と交差方向とのうちの少なくとも機械方向に弾性的な伸長性を有する不織布が、弾性的な第１繊維成分と非弾性的な第２繊維成分とからなる分割可能な複合繊維を含むウエブから作られる。ウエブが弛緩した状態でプレスロールに供給されると、複合繊維は、圧縮方向における径が小さくなる一方、この方向に直交する方向の径が大きくなるように変形し、そのときに弾性的な第１繊維成分と非弾性的な第２繊維成分とが互いの界面においてずれ動くので複合繊維の分割が始まる。複合繊維がこのような状態にあるウエブを機械方向と交差方向とのうちの少なくとも機械方向において伸長収縮させれば、複合繊維の分割が促進されて、第１繊維と第２繊維とを含み、弾性回復率の高い不織布が得られる。

添付の図面を参照して、この発明に係る弾性的な伸長性を有する不織布の製造方法の詳細を説明すると、以下のとおりである。

図１は、この発明において使用される複合繊維１の各種断面形状を例示する図である。複合繊維１は、熱可塑性エラストマーからなる弾性繊維成分２と熱可塑性ポリマーからなる非弾性繊維成分３とが分割可能な状態で互いに接合し一体化しているものであって、これら両成分２，３の界面４は複合繊維１の表面に複数条の筋となって現われる。複合繊維１が分割されると、弾性繊維成分２からは、弾性的に伸長収縮可能な弾性繊維が生じ、非弾性繊維成分３からは、非弾性的に伸長可能な非弾性繊維が生じる。図１の（ａ）における複合繊維１は、弾性繊維成分２と非弾性繊維成分３との数量（本数）の比が１：１であり、（ｂ）における複合繊維１は、弾性繊維性分２と非弾性繊維成分３との数量の比が１：３であり、（ｃ）における複合繊維１は、弾性繊維成分２と非弾性繊維成分３との数量の比が３：３である。いずれの例においても、弾性繊維成分２と非弾性繊維成分３とは、１本の複合繊維１における重量比が２０：８０〜９０：１０の範囲となるように調整されている。

図２は、弾性的な伸長性を有する不織布３１の製造工程図であって、この発明に係る製造方法の一態様を示している。図の左方には、押出し機１１が設置され、押出し機１１の紡糸ノズル１２からは複数条の複合繊維１が吐出される。複合繊維１は、機械方向ＭＤへ向かって走行する無端ベルト１３の上に堆積して繊維ウエブ１４を形成する。続いて、このウエブ１４は、一対のエンボスロール１６間に進入して、加熱下に機械方向ＭＤにおいて、より好ましくは機械方向ＭＤとこの方向に対する交差方向とにおいて間欠的にエンボス加工を施されて、そのエンボスされた部位において複合繊維１どうしが溶着し、接合する。次に、ウエブ１４は一対の送りロール１７とフリーロール１９，２０とを経て一対のプレスロール１８間に進入し、５〜２００Ｎ／ｍｍ，より好ましくは１０〜１８０Ｎ／ｍｍ、さらに好ましくは５０〜１５０Ｎ／ｍｍの線圧を加えられて、複合繊維１の第１次分割が進行する。ウエブ１４はさらに、一対の第１伸長用ロール２１間に進入した後に一対の第２伸長用ロール２２間にまで進む。第２伸長用ロール２２の周速は第１伸長用ロール２１の周速よりも速く、ウエブ１４は、第１伸長用ロール２１と第２伸長用ロール２２との間において機械方向ＭＤへ所要の倍率だけ、好ましくは５０〜３００％伸長される。かかる伸長によって、弾性繊維成分２が弾性的に伸長する一方、非弾性繊維成分３が塑性的に伸長する。第２伸長用ロール２２から出たウエブ１４は機械方向ＭＤへ走行する無端ベルト２３に載せられ、その無端ベルト２３の上では、主として弾性繊維成分２の作用によって弾性的に収縮してロール２４に巻き取られる。巻き取られたウエブ１４は、弾性的な伸長性を有する弾性不織布３１となる。ウエブ１４は、プレスロール１８を出たときに複合繊維１の最初の分割（第１次分割）が始まっているが、無端ベルト２３の上で収縮するときには、複合繊維１の分割がさらに進んで、弾性繊維成分２からは弾性繊維が生じ、非弾性繊維成分３からは非弾性繊維が生じる。

図示の工程において、ウエブ１４はプレスロール１８の直前で弛緩した状態にあり、その状態のまま、換言すると機械方向ＭＤにおいて非伸長状態でプレスロール１８へ進入する。プレスロール１８では、複合繊維１に径方向の圧縮力が作用すると、弾性繊維成分２と非弾性繊維成分３との界面４において、弾性繊維成分２はその形状が弾性的に容易に大きく変化する一方、非弾性繊維成分３は、その形状の変化が小さいので、複合繊維１では弾性繊維成分２と非弾性繊維成分３との間で最初の予備的な分割（第１次分割）が進行する。複合繊維１で第１次分割が進行しているウエブ１４は、それが第１伸長用ロール２１と第２伸長用ロール２２との間で弾性繊維成分２の弾性限界内であって非弾性繊維成分３の破断伸度以下において伸長されて第２伸長用ロール２２から出ると、弾性繊維成分２の収縮が始まって、塑性的に伸長して永久変形している非弾性繊維成分３との間の最終的な分割（第２次分割）が進行する。かようにして得られる不織布３１は、弾性繊維と非弾性繊維と未だ分割していない複合繊維１との混合物となる。不織布３１となったウエブ１４は、弾性繊維成分２と非弾性繊維成分３とが弾性繊維と非弾性繊維とに分割されることによって、弾性繊維成分２は、非弾性繊維成分３に拘束されることなく伸長収縮することが可能になる。かような不織布３１は、それを機械方向ＭＤへ伸長した後にその伸長から解放したときの弾性的な回復率が無端ベルト１３上のウエブ１４の同じように伸長したときの弾性的な回復率に比べて高い値になる。なお、図示の工程に代えて前記第１次分割や前記第２次分割を反復することによって不織布３１を得る方法は、この発明に係る方法の一つである。

この発明において、複合繊維１の弾性繊維成分２を形成する熱可塑性ポリマーには、ポリウレタンやスチレン系エラストマー、ブタジエン系エラストマー等のエラストマーを使用することができる。また、非弾性繊維成分３を形成する熱可塑性ポリマーには、ポリエチレンやポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル等を使用することができる。ウエブ１４は１０〜５００ｇ／ｍ^２の坪量を有するものであることが好ましく、ウエブ１４の組織を安定させるためには複合繊維１どうしを接合または交絡させる。複合繊維１は、図示例のごとく加熱されたエンボスロール１６を通過させて接合することができる他に、紡糸ノズル１２から吐出されて間もない高温の複合繊維１どうしを互いに溶着させることによって接合することができる。また、ウエブ１４にジェット噴射水流を作用さて複合繊維１どうしを交絡させることもできる。ウエブ１４は、紡糸ノズル１２からエンドレスなフィラメントとして吐出された複合繊維１で形成されていることが好ましいが、ステープルの形態にある複合繊維１で形成されている例えばカードウエブに代えることもできる。ウエブ１４を弛緩した状態でプレスロール１８に供給するには、例えば送りロール１７とプレスロール１８との間に配置したフリーロール１９と２０との中間で弛緩しているウエブ１４のＵ字状を画く谷の底Ｐの位置をレーザー光線等によって検出し、その底Ｐが図の上下方向において所定の範囲内に納まるように、送りロール１７および／またはプレスロール１８の周速を制御すればよい。ウエブ１４の底Ｐにおける下面をフォースゲージのセンサーに接触させ、弛緩したウエブ１４がフォースゲージに及ぼす圧力を検出して、その圧力の値が所定の範囲内に納まるように、送りロール１７および／またはプレスロール１８の周速を制御してウエブ１４を弛緩させてもよい。ウエブ１４は、機械方向ＭＤへ伸長した状態でプレスロール１８に供給して、ウエブ１４の第１次分割を進行させることも可能ではある。しかし、そのようにすることはプレスロール１８へ進入する複合繊維１どうしが互いに接近する方向へ動くので、複合繊維１の分割の程度を向上させる上において得策ではない。ウエブ１４をプレスロール１８で処理するときには、ウエブ１４を室温以上に加熱することもできれば室温以下に冷却することもできる。ただし、ウエブ１４を加熱するときには、非弾性繊維成分３の融点よりも１０℃低い温度を上限にすることが好ましい。ウエブ１４を冷却して弾性繊維成分２の粘性を低下させておくと、第１次分割における弾性繊維細分２と非弾性繊維成分３との分割の程度を高められる場合がある。

この発明においてはまた、第１、第２伸長用ロール２１，２２で機械方向ＭＤへ伸長したウエブ１４は、機械方向に交差する方向において伸長収縮させて、不織布３１を互いに直交する２方向において伸長収縮容易なものにすることができる。プレスロール１８には、平滑な周面を有するものの他に、図２の上下方向において互いにかみ合う凹凸が形成されている周面を有するものを使用することもできる。

図１における（ａ）の断面形状と約８ｄｔｘの繊度とを有し、弾性繊維成分がポリウレタンであり、非弾性繊維成分がポリプロピレンである複合繊維を、図２の紡糸ノズルから吐出させて、５０ｇ／ｍ^２の坪量を有するウエブを得た。このウエブを１２０℃に加熱されたエンボスロールに通すことによって、約０．７ｍｍの直径を有する複数の溶着部が機械方向と交差方向とに約５ｍｍずつの間隔で並ぶスパンボンド不織布タイプのウエブを得た。次に、このウエブを一対の送りロールから一対のプレスロールへ進ませるときに、これらロールの運転開始当初には送りロールの周速ａに対するプレスロールの周速ｂの比ｂ／ａを０．９に設定することによって、また、運転開始後には弛緩したウエブの位置をレーザー光線によって検出し、その検出結果に基づいて周速ａ，ｂを制御することによって、ウエブを常に弛緩させた状態でプレスロールに供給しながら、２５℃において７０Ｎ／ｍｍの線圧をかけて圧縮した。圧縮後のウエブを一対の第１伸長用ロールと一対の第２伸長用ロールとの間で機械方向へ８０％伸長した。第２伸長用ロールから出たウエブは無端ベルト上に供給して、ウエブにおける弾性繊維成分の弾性回復力によって収縮させて弾性的な伸長性を有する不織布を得た。この不織布から採取した機械方向の長さが７０ｍｍ、交差方向の幅が１０ｍｍの試験片をチャック間寸法が２０ｍｍとなるように把持し、２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で１００％伸長し、続いて伸長から解放して１０秒間静置した後にチャック間寸法２０ｍｍに対応する試験片の寸法Ｌを測定して、残留歪ＲＳ（％）を算式ＲＳ（％）＝{（Ｌ−２０）／２０}×１００により求めたところ、ＲＳ＝１０％であった。

比較例

実施例で使用したウエブを実施例と同様にエンボスロールに通した後に、送りロールの周速ａに対するプレスロールの周速ｂの比ｂ／ａを１．２に設定してプレスロールに供給し、２５℃および６０℃で７０Ｎ／ｍｍの線圧をかけて圧縮した。圧縮したウエブを第１伸長用ロールと第２伸長用ロールとに通して８０％伸長した。伸長後のウエブを弾性繊維成分の弾性回復力によって収縮させて比較用不織布を得た。比較用不織布について、実施例と同様にして測定した残留歪ＲＳは、２５℃でプレスロール処理したものが１８％であり、６０℃でプレスロール処理したものが１５％であった。

この発明によれば、弾性的な伸長性を有する不織布の製造が可能になる。

ａ，ｂ，ｃによって複合繊維の各種断面構造を例示する図。 不織布の製造工程図。

符号の説明

１ 複合繊維
２ 弾性繊維成分
３ 非弾性繊維成分
１４ ウエブ
１７ 送りロール
１８ プレスロール
３１ 不織布
ＭＤ 機械方向

Claims (1)

1. 分割可能に一体化している弾性的な第１繊維成分と非弾性的な第２繊維成分とからなる複合繊維によって形成されたウエブを機械方向へ走行させながら、前記複合繊維を分割して前記第１繊維成分からは弾性的な第１繊維を得る一方、前記第２繊維成分からは非弾性的な第２繊維を得て、前記機械方向とこれに直交する交差方向とのうちの少なくとも前記機械方向に弾性的な伸長性を有する不織布の製造工程に下記工程が含まれることを特徴とする前記不織布の製造方法。
   ａ．複数の前記複合繊維から前記ウエブを形成する工程。
   ｂ．前記ウエブを前記機械方向へ走行させながら、前記複合繊維どうしを溶着または交絡させる工程。
   ｃ．前記ウエブをさらに前記機械方向へ走行させて一対のプレスロール間に供給し、前記プレスロールの直前では前記ウエブを前記機械方向において弛緩させ、前記プレスロールでは前記ウエブに少なくとも５〜２００Ｎ／ｍｍの線圧を加える工程。
   ｄ．前記線圧を加えた後の前記ウエブを前記機械方向と前記交差方向とのうちの少なくとも前記機械方向において前記第１繊維成分が弾性的に伸長する一方、前記第２繊維成分が塑性的に伸長するように伸長させ、しかる後に前記第１繊維成分の弾性回復力によって収縮させて、前記第１、第２繊維成分のそれぞれから弾性的に弛緩した状態にある前記第１繊維と、永久変形した状態にある前記第２繊維とを得る工程。

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