JP4477472B2 - 不織布の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、不織布の製造方法に関し、さらに詳しくは人工皮革等に最適な等方性に優れた不織布の製造方法に関する。

不織布は同様に繊維から構成された織編物と異なり、縦横斜めの方向による強伸度や物性の違いが少なく、等方性に優れた材料であり、生産性も高いことから広く産業に用いられている。しかしたとえば人工皮革のような高強度、高品質の最終製品を得るためには不織布の高密度化が必要とされるが、繊維配列がランダムであるために機械的に高密度化することは織編物と比較して困難である。

そこで例えば特許文献１では、不織布をニードルパンチ、高圧水流などの機械的交絡後に、水中にて繊維を収縮させ、不織布を高密度化する方法が開示されている。しかしこの収縮工程では不織布は非常にセンシティブであり、縦横方向の等方性が大きく乱されるという問題があった。
国際公開第９９／２３２８９号パンフレット

本発明は上記従来技術の有する問題点を鑑みなされたもので、その目的は水中で浸漬処理されている不織布の等方性を乱さず、等方性に優れた不織布を提供することにある。

本発明の不織布の製造方法は、絡合不織布を水中にて浸漬遊泳させ収縮を行わせる不織布の製造方法であって、水中で浸漬遊泳している絡合不織布を水透過性の支持体上に捕獲し、水分除去することを特徴とする。さらには、水の温度が５０〜９５℃の範囲であることや、支持体上に捕獲後の不織布を冷却後に水分除去することが好ましい。また、水分除去が脱水後に加熱乾燥を行う方法であることや、脱水が減圧脱水であることが好ましい。

また本発明の人工皮革は、本発明の製造方法により得られた不織布を用いることを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、水中で浸漬処理されているにもかかわらず、等方性に優れた不織布が得られる製造方法を提供する。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の製造方法は、水中で浸漬遊泳する不織布を水透過性の支持体上に捕獲し、水分除去する製造方法である。ここで用いられる不織布は繊維を絡合したものであれば特に制限はなく、ニードルパンチなどの機械的絡合や高圧水流によるウォータージェットなどの方法によって得るものであり、不織布を構成する繊維としては短繊維、長繊維のいずれでも良いが、強度を得るためには長繊維であることが好ましい。

本発明の不織布を構成する繊維としては、特に制限は無いが均一性の観点から合成繊維が好ましく、例えばナイロン−６、ナイロン−６６、ナイロン−６１０、ナイロン−１１、ナイロン−１２などのポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリト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、ポリプロピレンテレフタレート及びこれらを主成分とする共重合ポリエステル等のポリエステル繊維などが好ましい。またこれらの繊維は単独ではなく数種の繊維が混合したものでも構わない。高密度化するためには熱収縮性を有することが好ましく、このような繊維として例えばポリエチレンテレフタレート、ポリト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またはこれらを主成分とする共重合ポリエステルを含むことが好ましい。熱収縮性を付与するには紡糸時の延伸倍率や延伸温度を調節するなどの手法を採ることができる。

さらには高品質な不織布とするためには繊維が極細繊維であることが好ましく、従来公知の繊維形成可能な合成樹脂の一種、あるいは二種以上の樹脂からなる極細繊維が使用出来る。中でも、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維またはポリエステル／ポリアミド混合繊維を用いることが好ましい。特に繊維が剥離分割型複合繊維等で、該繊維分割後に極細繊維となることが好ましい。剥離分割型複合繊維が２種以上の繊維で構成され、各繊維の熱収縮率が異なる場合には、収縮時にその繊維間空隙を減少させることができさらに好ましい。繊維の繊度は０．５〜０．００１ｄｔｅｘであることが好ましく、さらには０．３〜０．０８ｄｔｅｘであることが好ましい。繊度が大きすぎる場合には不織布やそれから得られる人工皮革等の風合いが硬くなり好ましくない。

本発明で用いられる不織布は上記の繊維が絡合されたものであるが、特に絡合方法には制限されず、不織布としては、短繊維をカード機により開繊した後、エアレイヤーあるいはクロスレーヤーで積層し、ニードルパンチあるいは高圧水流により交絡させたもの、スパンボンド等の長繊維フリースをクロスレーヤーなどで積層し、ニードルパンチあるいは高圧水流により交絡させたもの、またはこれらの長繊維フリースに開繊した短繊維フリースを重ねて交絡したものなどが用いられる。さらに緻密でかつ均質な不織布を得るためには、極細繊維化される前の剥離分割型複合繊維を用い、高圧水流により分割、絡合させた不織布であることが好ましい。

本発明の製造方法では不織布を水中にて浸漬遊泳させる。浸漬時に水の浮力を利用して不織布を遊泳させることによって不織布の収縮を全方向にわたって均一に行なわせることができるのである。このとき不織布を高密度化処理するには水の温度が５０〜９５℃の範囲であることが好ましく、特に６５〜７５℃の範囲であることが好ましい。温度が低すぎる場合には収縮が発現しにくく、高温の場合には水が大量に蒸発するためエネルギーロスが大きくなる傾向にある。また処理時間としては３０〜６０秒程度であることが適当である。

不織布の収縮率は、１５〜６０％であることが好ましい。さらに好ましくは３０〜４５％である。収縮率が少なすぎる場合は不織布が低密度となり、高品質の人工皮革等をえることができない。また収縮率が高すぎる場合には曲げ等に対する繊維の自由度が失われ、例えば人工皮革とした場合に硬すぎるものとなる。また、不織布が等方性を得るためには縦方向と横方向の収縮率の差は８０％以内であることが好ましい。これらの収縮率は、不織布中の収縮繊維の収縮率、構成比率や、交絡度、また収縮工程での温度条件、張力などによって調節することができる。収縮後の不織布の見掛け密度としては０．２〜０．５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、さらには０．２５〜０．４５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

本発明の製造方法では、水中に浸漬遊泳している不織布をその状態のまま水透過性の支持体上に捕獲することが必要である。収縮の完了した不織布は水中で浮力が働いているが、そのまま支持体により水中から引き出すことにより縦横方向、特に製造工程のマシン方向である縦方向の荷重をほぼゼロにすることができるのである。水透過性の支持体としては、過剰な水を下に透過させ不織布を支持し移動させることができるものであれば良く、例えばネットコンベア等の網状の金属又は合成樹脂などでできたベルト等が好適に用いられる。さらに支持体上では不織布を冷却することが好ましい。たとえば３０度以下の低温の水を吹きかけることによって速やかに冷却することができる。このようにすることにより不織布の支持体上での伸縮を抑え、支持体上での新たな応力の発生を抑えることができる。また不織布温度が低下するために後の工程での応力の影響を最小限度に抑えることができる。

また、本発明の製造方法では不織布は支持体上に捕獲後水分除去することが必要である。そのためここで用いる支持体は水透過性であることが必要である。このように不織布内の水分を除去することによって不織布重量を低くして工程での張力は軽減することができる。水分除去の方法としては、マングルで絞る方法も使用できるが、脱水効率を高め、不織布の柔らかい風合いを保つためには減圧脱水であることが好ましい。このとき支持体に通気性の高い物を用いることにより不織布の厚さ方向の空気流量を増加させ、より脱水を進めることができる。脱水後の不織布は軽量となるので容易に次の工程に少ない張力で移動させることができる。完全に水分除去するためには脱水後に加熱乾燥を行うことが好ましい。

ちなみに水中の不織布は、そのまま水中から引き出した場合、水を含むために不織布繊維重量の５〜８倍もの重量となっている。特にその水の水温が高温である場合には、不織布と水の集合体の温度がなかなか低下しないために、ほんのわずかの張力によっても不織布が伸びる現象が発生し、得られる不織布は方向によって強伸度などの物性が大きく異なったものとなる。例えば幅１．４ｍ、３００ｇ／ｍ^２の繊維目付けの不織布の場合、水から１ｍの高さまで引き出した時に不織布最上部にかかる荷重は、３００ｇ／ｍ^２×１．４ｍ×１ｍ×６＝２５２０ｇにも達し、これは不織布１ｍあたり１．８ｋｇ重もの荷重に相当する。

このように本発明の製造方法によって得られた不織布は、縦横方向への異方性がなく等方性に優れた高品質の不織布となり、特に製造時のマシン方向である縦方向の繊維配向や縦の繊維密度斑の増長を防止することができ、人工皮革等に好適に用いることができる。

不織布を人工皮革に加工するには従来公知の方法を用いれば良く、例えば有機溶剤に溶解されたポリウレタンなどの高分子弾性体溶液、あるいは水に分散されたポリウレタンなどの高分子弾性体水分散液などを不織布に含浸し、湿式あるいは乾式に凝固しまたはせずに乾燥し、繊維と高分子弾性体からなる人工皮革用基材と成すことができる。この基材は乾燥後表面を起毛し、染色によりスウェード調人工皮革に、あるいは表面に高分子弾性体の着色膜等を形成し銀付調人工皮革とすることができる。

このようにして得られた人工皮革は等方性に優れた非常に品質の高いものであり、特に銀付調の人工皮革とした場合には、横方向はもちろん縦方向の内折り曲げ、外折り曲げの両方に対しても大きな皺が発生せず、表面で細かく分散した微細な皺のみが発生し、折り曲げを解除した場合にもその皺跡が残らない高品質のものが得られる。得られた人工皮革は、スポーツシューズ、婦人・紳士靴などの靴用途、競技用の各種ボール用途、家具、車両、内装材、インテリア材などの産業資材用途、手帳・ノート等の装丁用途、衣料用途などに好ましく用いることができる。

以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
なお、実施例における各項目は次の方法で測定した。

（１）収縮率
収縮前の面積をＳ_１とする。収縮後の面積をＳ_２とする。収縮率は次の計算で求める。
収縮率（％）＝（Ｓ_１−Ｓ_２）×１００／Ｓ_１

（２）柔軟度
繊維配向や密度斑の度合いを、縦方向、横方向の柔軟度により評価した。
柔軟度試験片２５ｍｍ×９０ｍｍを準備し、長手方向の下部の２０ｍｍを保持具で垂直方向に保持し、保持具より２０ｍｍの高さの位置にあるＵゲージの測定部に試験片のもう一方の片端の先端から２０ｍｍの位置の中央部があたるように、試験片を曲げながら保持具をスライドさせて固定し、固定してから５分後の応力を記録計より読み取り、幅１ｃｍ当たりの応力に換算して柔軟度とした。単位はｇ／ｃｍで表す。

［実施例１］
第１成分として収縮特性を有するポリエチレンテレフタレート、第２成分をナイロン−６とする１６分割歯車型の断面を有する親糸繊度４．４ｄｔｅｘの剥離分割型複合繊維を、ニードルパンチと高圧水流交絡処理により、繊維の絡合と分割処理を行い目付２１０ｇ／ｍ^２、幅１７０ｃｍの収縮前不織布を得た。

この収縮前不織布を７０℃の熱水中に６０秒間、浸漬遊泳させて収縮させ、幅１９０ｃｍのネットコンベア上に捕集して熱水から引き出した。この時の収縮はタテ方向が収縮前の長さ１００に対し７９、ヨコ方向が収縮前の長さ１００に対し７６であり、面積収縮率は４０％であった。また、この時点での含水率は４６０％であった。

次いで、ネットコンベア上で１３℃の冷水を噴きかけ冷却し、その後ネットコンベアの裏面側に位置するスリット式減圧脱水機で水分を除去し、含水率１２０％として熱風乾燥機で乾燥し不織布を得た。得られた不織布は、目付け３５０ｇ／ｍ^２、厚さ１．０ｍｍ、見掛け密度０．３５ｇ／ｍ^３、幅１２９ｃｍであり、縦横斜め方向の異方性のない等方性に優れた高密度の充実感のある不織布であった。

（人工皮革の作成）
得られた不織布に、１０重量％のポリウレタン（大日本インキ化学工業(株)製；クリスボンＴＦ５０Ｐ）−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと記す。）溶液を含浸させた後、繊維集合体表面の余分な溶液をかきとり水中に浸漬してポリウレタンを凝固させＤＭＦを十分に洗浄除去した後１２０℃で乾燥して高分子弾性体含浸不織布である人工皮革用基材を得た。

次いで、離型紙（リンテック社製Ｒ５３）上に、ポリウレタンの３３％水分散液に増粘剤、および黒の着色剤を攪拌しながら添加し粘度を８０００ｃｐｓに調整した調合液を目付け９０ｇ／ｍ^２でコートし、温度７０℃で２分間、１１０℃で２分間乾燥してポリウレタン着色膜を形成した。さらにその表面に、水分散型ポリウレタン系接着剤に着色剤、および増粘剤を混合して粘度を５０００ｃｐｓに調整した調合液を目付け１５０ｇ／ｍ^２でコートした。次いで、離型紙上のポリウレタン皮膜を温度９０℃で２分乾燥後、先の人工皮革用基材に重ね合わせ、温度１１０℃の加熱シリンダー表面上で０．６ｍｍの間隙のロールに通過させ圧着した。その後、温度６０℃の雰囲気下で２日間放置した後、離型紙を剥ぎ取り銀付調人工皮革を得た。得られた人工皮革は、タテ方向の柔軟度０．９４ｇ／ｃｍ、ヨコ方向の柔軟度０．８８であり、タテ方向、ヨコ方向共に表面を内に曲げても大きな折れシワが発生しないものであった。

さらにこの人工皮革を用いてサッカーシューズ、およびサッカーボールを作成した。サッカーシューズは着用した場合につま先部分に大きなシワが発生することなく小さなシワとなり天然皮革のシワに酷似していた。また、サッカーボールは空気を抜き、半球状に折りたたみ、１ケ月後空気を入れて球状に戻したがシワ跡が残っていない高品質なものであった。

［比較例１］
実施例１と同様にして収縮前不織布を得た。得られた収縮前不織布を実施例１と同様の操作で７０℃の熱水中に６０秒間、浸漬遊泳させて収縮させ、ただしネットコンベアロールに捕集せずにそのまま熱水から水面上、高さ１ｍのロールまで引き出しマングルロールで脱水した。この時の収縮はタテ方向が収縮前の長さ１００に対し８７、ヨコ方向が収縮前の長さ１００に対し７１であり、面積収縮率は３８％であった。また、この時の含水率は２２０％であった。

次いで、熱風乾燥機で乾燥し不織布を得た。得られた不織布は、目付け３４０ｇ／ｍ^２、厚さ１．０ｍｍ、見掛け密度０．３４ｇ／ｍ^３、幅１２１ｃｍであり、高密度ではあるものの縦横方向の異方性の強い不織布であった。

（人工皮革の作成）
比較例１で得られた不織布に、実施例１の人工皮革の作成と同様の操作で人工皮革を得た。得られた人工皮革は、タテ方向の柔軟度１．３２ｇ／ｃｍ、ヨコ方向の柔軟度０．７６ｇ／ｃｍであり、タテ方向の曲げでは硬く感じ、ヨコ方向の曲げでは柔らかく感じるものであり、ヨコ方向に表面を内に曲げた場合には小さな浅いシワが多く発生し見栄えの良いものであったが、タテ方向に表面を内に曲げた場合には大きな深い折れシワが発生し品質に劣るものであった。

この人工皮革を用いてサッカーシューズ、およびサッカーボールを作成した。サッカーシューズは着用した場合に、つま先部分に大きな深いシワが二箇所発生し、天然皮革のような小さいシワが発生することなく、質感に劣るものだった。また、サッカーボールは空気を抜き、半球状に折りたたみ、１ケ月後空気を入れて球状に戻したがシワ跡が残り、再度空気を入れた場合のボール外観を損なうものであった。

Claims (10)

1. 絡合不織布を水中にて浸漬遊泳させ収縮を行わせる不織布の製造方法であって、水中で浸漬遊泳している絡合不織布を水透過性の支持体上に捕獲し、水分除去することを特徴とする不織布の製造方法。
2. 水の温度が５０〜９５℃の範囲である請求項１記載の不織布の製造方法。
3. 支持体上に捕獲後の不織布を冷却後に水分除去する請求項２記載の不織布の製造方法。
4. 不織布を構成する繊維が０．５〜０．００１ｄｔｅｘの繊度である請求項１〜３のいずれか１項記載の不織布の製造方法。
5. 不織布が水中にて１５〜６０％の面積収縮している請求項１〜４のいずれか１項記載の不織布の製造方法。
6. 不織布の見掛け密度が０．２〜０．５ｇ／ｃｍ^３である請求項１〜５のいずれか１項記載の不織布の製造方法。
7. 水分除去が脱水後に加熱乾燥を行う方法である請求項１〜６のいずれか１項記載の不織布の製造方法。
8. 脱水が減圧脱水である請求項７記載の不織布の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項記載の製造方法により得られることを特徴とする不織布。
10. 請求項９記載の不織布を用いた人工皮革。