JP4485040B2 - Porous fiber assembly and method for producing the same - Google Patents

Porous fiber assembly and method for producing the same Download PDF

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多孔性繊維集積体に関し、さらに詳しくは繊維集積体内部に多数の不定形のセル状空隙部を有する新規な多孔性繊維集積体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不織布またはブロック状の繊維集積体を接着剤または接着性繊維で接着した製品は広く使用されている。これらの製品は用途によっては、嵩高さが要求され、そのために種々の提案がなされている。例えば、繊維集積体に発泡性樹脂を含浸させ、該樹脂の発泡によって嵩高さを与える方法、水溶性繊維を混入した繊維集積体から該水溶性繊維を溶解して、嵩高さを与える方法などが提案されている。これらの技術は繊維集積体にある程度の嵩高さを与えるが、その効果は非常に低いものである。
【０００３】
また前者の技術では、繊維が樹脂に埋包されるため、柔軟さ、吸湿性などの繊維本来の性質が発現できない問題がある。後者の技術では、繊維間に形成される空隙のサイズは溶解除去され、繊維のそれ以上とはならず、その結果、空隙率は低く制限され、また原料繊維の一部が溶解除去されることから繊維の利用率が低いとの問題もある。
【０００４】
さらに、特開昭５９−７６９５９号公報、特開昭６０−２８５６５号公報には、繊維表面を構成する成分に発泡剤としてアゾジカルボン酸アミドを含有させ、該表面に多数の微細な開裂孔を形成させたポリプロピレン繊維とバインダー繊維とを混合して、熱処理することにより得られる不織布が開示されている。しかし、この方法で得られた不織布はセル状空隙を有するものではなく、繊維表面に微細な開裂孔が存在して、合成繊維の表面ぬめり感を改善するものである。一方、詰め綿は布団やぬいぐるみ人形の中綿および布団の中芯材に適用されているが、いずれも綿がランダムに絡合した均質な構造であり、セル状空隙部は存在しない。
従来、繊維だけからなり、かつ不定形のセル状空隙部を持つ空隙率の極めて高い繊維集積体は知られていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、繊維の交絡構造とセル状空隙部を併有する新規な繊維集積体、およびその製造方法に関し、さらに本発明は、嵩高性に優れた繊維集積体を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む多孔性繊維集積体であって、該繊維集積体内部には、多数の不定形のセル状空隙部が単独でまたは複数個が部分的に連なった状態で存在し、該繊維集積体を構成する繊維の少なくとも一部が湿熱接着性捲縮繊維によって熱接着されていることを特徴とする多孔性繊維集積体である。
【０００７】
また本発明は、湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維集積体に水を含浸し、次いで含水繊維集積体を加熱し該繊維集積体層内に沸騰による気泡を生じさせ、該繊維集積体内部に多数の不定形の空洞部を形成せしめると同時に湿熱接着性繊維によって繊維集積体を構成する繊維の少なくとも一部を熱接着することを特徴とする多孔性繊維集積体の製造方法である。
【０００８】
なお、本発明において「繊維集積体」なる用語は、セル状空隙部を形成せしめたものと該空隙部を形成せしめる前の原料の両者に対して使用される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の繊維集積体に含まれる湿熱接着捲縮繊維とは、約９５〜１００℃の熱水で軟化して、自己接着性または他の繊維に接着するポリマー成分を含有する捲縮繊維である。該捲縮繊維の捲縮形態は、平面的なジグザグ状の捲縮や、仮撚による立体捲縮、サイドバイサイド型複合繊維、偏心芯鞘型複合繊維、非対称冷却繊維などによって発現するコイル状の立体捲縮等、特に限定されるものではないが、多孔性繊維集積体の嵩高性、柔軟性、通気性の観点から立体捲縮を有していることが好ましく、特に仮撚捲縮繊維が好ましい。
【００１０】
本発明の湿熱接着性捲縮繊維は、捲縮率が５％以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜３０％である。捲縮率が、５％未満であると、後述するセル状空隙部の形成による空隙率が不十分となり、本発明の目的である嵩高な繊維集積体が得られにくい場合がある。
【００１１】
該繊維を構成する湿熱接着性のポリマーとしては、例えば、アクリルアミドを一成分とする共重合体、ポリ乳酸、エチレン−ビニルアルコール系共重合体などを挙げることができるが、中でもエチレン−ビニルアルコール系共重合体が好ましく用いられる。エチレン−ビニルアルコール系共重合体とは、ポリビニルアルコールにエチレン残基が１０モル％以上、６０モル％以下共重合されたものを示す。とくにエチレン残基が３０モル％以上、５０モル％以下共重合されたものが、湿熱接着性の点で好ましい。また、ビニルアルコール部分は９５モル％以上の鹸化度を持つものが好ましい。エチレン残基が多いことにより、湿熱接着性を有するが熱水には溶解性しないという、特異な性質が得られる。重合度は必要に応じて選択できるが、通常は４００から１５００程度である。目的とする多孔性繊維集積体とした後、染色性付与または繊維改質などの後加工のために、エチレン−ビニルアルコ−ル系共重合体を部分架橋処理することもできる。
【００１２】
湿熱接着性捲縮繊維としては、上記の共重合体単独からなる繊維でもよいし、他の熱可塑性重合体との複合繊維や、他の熱可塑性重合体からなる繊維に該共重合体をコートした繊維でもよい。他の熱可塑性重合体としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン等を挙げることができるが、耐熱性、寸法安定性等の点で融点がエチレン−ビニルアルコール系共重合体より高いポリエステル、ポリアミド等が好ましく用いられる。
【００１３】
ポリエステルとしてはテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、フタル酸、α，β−（４−カルボキシフェノキシ）エタン、４，４’−ジカルボキシジフェニル、５−ナトリウムスルホイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸；アゼライン酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオールからなる繊維形成性のポリエステルを挙げることができ、構成単位の８０モル％以上がエチレンテレフタレート単位であることが好ましい。
【００１４】
ポリアミドとしてはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２を主成分とする脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミドを挙げることができ、少量の第３成分を含有するポリアミドでもよい。
【００１５】
エチレン−ビニルアルコール系共重合体と他の熱可塑性重合体からなる複合繊維とする場合は、複合比は前者：後者（重量比）＝１０：９０〜９０：１０、とくに３０：７０〜７０：３０であることが、紡糸性の点で好ましい。また、複合形態は従来公知の複合形態であれば特に限定はなく、該共重合体が繊維表面の少なくとも一部、好ましくは５０％以上露出しているものであれば、芯鞘型、偏心芯鞘型、多層貼合型、サイドバイサイド型、ランダム複合型、放射状貼合型等を挙げることができる。これらの繊維の断面形状は中実断面形状である丸断面や異型断面形状に限らず、中空断面形状等、種々の断面形状とすることができる。
人体の清掃材、精密機器、医療機器、貴金属製品、チューブ、鏡、レンズ、ガラス、プラスチック製品、陶磁器などの清掃材、化粧用材などに用いる場合は、複合繊維として分割型複合繊維を使用し、０．１１ｄｔｅｘ以下、より好ましくは０．０１ｄｔｅｘ以下の単繊維からなる多孔性繊維集積体とすることが、風合およびワイピング性能の点から好ましい。 また、他の熱可塑性繊維にエチレン−ビニルアルコール系共重合体をコーテイングした繊維においては、該共重合体が他の繊維の表面を１／３以上被覆していることが好ましく、さらに好ましくは１／２以上である。
【００１６】
本発明の多孔性繊維集積体は上記の湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含むことが必要であり、好ましくは３０〜１００質量％であり、さらに好ましくは５０〜１００質量％である。湿熱接着性捲縮繊維が１０質量％を下回ると繊維の接着が不十分となり、またセル状空隙部の形成が不十分となる。該多孔性繊維集積体は、織編物、不織布、ブロック状繊維構造物、これらの複合積層体など特に限定されず、詰め綿方式、型綿方式による集積体およびニードルパンチを含む各種の不織布が好ましい。さらに、他の不織布、布帛、フィルム、網状物が積層またはサンドイッチされたものであってもよい。
【００１７】
また、多孔性繊維集積体は平面二次元的な形状に限らず、矩形、円筒、球、人形動物などの不定形の任意の三次元形状とすることも可能である。例えば、上記の形に成形した型枠に繊維を吹込んで製造した３次元の多孔性繊維集積体を使用することができる。
一方、多孔性繊維集積体を構成する湿熱接着性捲縮繊維以外の繊維は特に限定されず、天然繊維、半合成繊維および合成繊維を使用することができ、目的によって選定する。
本発明の多孔性繊維集積体中に形成されるセル状空隙部は、その形状は球形から雲型などの各種の不定形を含み、多孔性繊維集積体を構成する繊維の繊維間空壁とは明確に区別できる大きさをもつ空洞状の空間であり、その大きさも長径約１ｍｍから約３０ｍｍに亘り広い分布を有する。セル状空隙部は多孔性繊維集積体内において、単独でまたは複数個が部分的に連なった状態で存在し、該セル状空隙部の独立または連続の形状は厳密なものではなく、試料またはその拡大写真を目視して見られる形状であり、微視的に見れば、数十センチに亘り連続するセル状空隙部もあり得る。
【００１８】
本発明の多孔性繊維集積体は、長径約５ｍｍ以上の大きい空隙部を多数有する点に特徴を有する。その空隙率は湿熱接着性捲縮繊維量、繊維の集積密度、湿熱処理条件などにより任意に設定できるが、水銀圧入法による空隙率で約８０％以上が好ましく、さらに好ましくは９０％以上である。
該空隙部は発泡剤を全く使用せずに形成されるものであり、従来の多孔性繊維構造体にはない構造である。本発明の空隙部は、湿熱接着性捲縮繊維を含有する繊維集積体に水を含浸させ、該含水繊維集積体を約１００℃、すなわち水の沸騰温度に加熱処理し、繊維集積体内で気泡が多数発生し、その気泡によって集積体の繊維が移動し、生じた空間が繊維集積体内のセル状空隙部となり、同時に熱により湿熱接着性捲縮繊維が融着し、空隙部の内壁面を固定し、他の部分の繊維は繊維どうしが接着し、絡合構造が形成される。
【００１９】
本発明では湿熱接着性捲縮繊維と水による加熱を組合せることにより、沸騰水気泡によるセル状空隙部の生成と繊維の熱接着を同時に起こし、多孔性繊維集積体を形成するのである。
本発明の多孔性繊維集積体は、全体にセル状空隙部を有する均質な多孔性集積体とする他に、その一表面に緻密層を有し、それに連続した多孔性繊維層を有する、いわゆる非対称構造とすることも可能である。もちろん副次的な目的で、公知の接着剤や発泡剤を使用することも可能である。
【００２０】
本発明の繊維集積体は、湿熱接着性捲縮繊維を用いる点に特徴を有する。捲縮繊維を用いて水による加熱処理を行うことによりクリンプを発現し３次元ランダムコイル状となる。ランダムコイルを発現した該繊維が沸騰水気泡によりセル状空隙部が形成され、従来にない空隙率を有するばかりでなく、嵩高な繊維集積体を得ることが可能となる。
【００２１】
以下、図によって本発明のセル状空隙部を有する多孔性繊維集積体の構造を更に詳細に説明する。
図１は本発明の多孔性繊維集積体を説明する断面模式図である。
多数の繊維１がランダムに絡合して、多孔性繊維集積体を構成し、その内部に単独のセル状空隙部２および複数の空隙部が部分的に連なったセル状空隙部３を有する。単独のセル状空隙部は、まとまった1つの空間を構成する空隙部であり、部分的に連なったセル状空隙部は、空隙部に狭い部分や内壁に孔があり、隣接する次の空隙部に連絡している形状の空隙部である。繊維１は繊維どうしの交差点および接合点で湿熱接着性捲縮繊維によって融着しており、多孔性繊維集積体自体で充分な形態保持性、強度を有している。
【００２２】
図２は本発明の多孔性繊維集積体の他の一例を説明する断面模式図である。
多数の繊維１が概ね層状に形成された不織布を構成し、その内部に単独のセル状空隙部２および複数の空隙不が部分的に連なったセル状空隙部３があり、その多くは長軸が不織布層内で横方向に沿って形成されている。不織布では繊維の多くが層状に配置されるので、繊維の移動によって形成されるセル状空隙部は横に長い形状となる。
また層内には部分的に不織布の厚さ方向に配列される繊維１’がある。該繊維１’は、不織布をニードルパンチした場合に生じる繊維の厚さ方向の絡合である。図２の多孔性繊維集積体は、セル状空隙部の形成がニードルパンチによる厚さ方向の繊維絡合で規制されるために、図１の多孔性繊維集積体に比してセル状空隙部は小さい傾向となる。
【００２３】
図３は本発明の多孔性繊維集積体の他の一例を説明する断面模式図である。
多孔性繊維集積体の一表面に緻密層４を有し、それに連続した多孔性繊維層を有し、該多孔性繊維層は絡合した繊維１と単独のセル状空隙部２および部分的に連なったセル状空隙部３からなる。緻密層４の構造は、構成する繊維の種類やその量および熱処理などにより、フィルムに近い構造からルーズな繊維ウエブの構造の各種のものにできる。緻密層４は実質的に本発明で規定するセル状空隙部を有しない。
【００２４】
かかる本発明の多孔性繊維集積体の製造方法について、一例としてニードルパンチ不織布を用いた例で以下に説明する。
ニードルパンチ不織布は、一例として前記した湿熱接着性捲縮繊維とポリエチレンテレフタレート繊維とを混綿した後、カード工程を経てニードリングする工程を通すことにより得られる。この場合、相手繊維の種類および／または湿熱接着性捲縮繊維の混繊比率を違えた２種類のカードウェブを積層させてニードリングすることも可能である。また、パンチ密度を適当に変えることは、セル状空隙部の大きさをコントロールする要素の一つとなり得る。
【００２５】
本発明者らは、湿熱接着性捲縮繊維を含有する繊維集積体を水に含浸させ、該含水繊維集積体を加熱し、繊維集積体内で気泡を生ずる状態で湿熱処理することで、該繊維集積体内に不定形のセル状空隙部を多数形成させることができることを見出した。該処理では、加熱下で気泡を発生するに十分な量の水の存在が必要である。該気泡が繊維集積体内のセル状空隙部を形成する。ところで繊維集積体の層内で気泡が発生し、繊維が移動しても、その構造が繊維集積体内で固定されなければ、セル状空隙部は形成されない。繊維集積体内にセル状空隙部を形成させるために、湿熱接着性捲縮繊維が必要である。すなわち、気泡を含んだ状態で、湿熱接着性捲縮繊維が加熱融着して、セル状空隙部が形成され固定される。以上の条件が本発明の必要条件である。
【００２６】
繊維集積体内に気泡が発生するために要する加熱は、加熱雰囲気の気圧に依存し、通常１気圧であれば約１００℃である。加熱を減圧下または加圧下で行なえば、気圧に応じて沸騰温度が変動する。繊維集積体が充分な気泡存在下で加熱されることが重要である。加熱温度はまた湿熱接着性捲縮繊維の融着温度と相関する。加熱温度が湿熱接着性捲縮繊維の融着温度、またはそれ以上１０℃未満の温度とすることが好ましい。湿熱処理時間は繊維集積体の量、繊維の融着の程度等により調整することができる。
【００２７】
本発明は、セル状空隙部を形成するのに、有機溶媒や発泡性樹脂を一切必要としない特徴を有する。従って、環境および作業者への負荷や負担が極めて少なく、製造コストを低減することもできる。該利点は実用上大きな効果である。
含水繊維集積体の加熱は、スチーム吹き込みか、高周電磁波、例えば２４５０ＭＨｚのマイクロ波により加熱することができる。繊維層内での気泡発生が容易であることから高周電磁波加熱が好ましい。さらに繊維集積体を水中に完全に浸漬した状態か、その一部を気相に露出した状態で加熱するかにより、繊維集積体の表面部分の構造を調整できる。水中に浸漬した状態で湿熱処理すれば、集積体内にほぼ均一なセル状空隙部を付与することができる。表面を露出した状態で湿熱処理すれば、該表面を緻密層にすることができる。かかる簡単な方法で、多孔性繊維集積体の表面構造を調整できることも、本発明の優れた利点の一つである。
【００２８】
湿熱接着性捲縮繊維が融着した後に、周知の方法で該繊維集積体を冷却し、多孔性繊維集積体の構造を固定する。湿熱処理後の繊維集積体は熱水を含有しているから、冷水中に浸漬するか、冷水シャワーによる冷却が好ましく、冷風による冷却は効率が低い。充分に冷却する前に繊維集積体を圧縮すると、セル状空隙部の変形が生ずる恐れがある。一方、圧縮処理を利用して、セル状空隙部の調整を行なうことも可能である。
繊維集積体を冷却した後、圧搾および／または常温または熱風乾燥して、巻取りローラーに巻き上げる。ブロック体では個別に乾燥処理する。
【００２９】
本発明による多孔性繊維集積体は、不織布形状の製品でその性能を測定すると、引張り強度１ｋｇ／ｃｍ以上、残留伸び率：１０％伸長時 ６時間後 ２．７％、空隙率８０％以上、圧縮回復率：５０％圧縮時 ９０％以上、熱伝導率：０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、などの優れた性能を有する。
【００３０】
本発明の多孔性繊維集積体は、任意の形状にすることが可能である。また、本発明の方法において、湿熱接着性捲縮繊維を繊維束に整束し、繊維束の一箇所で拘束することで、繊維束内の気泡の成長を制限し、拘束される部分では小さな気泡が小さいセル状空隙部を形成させることが可能である。この場合、繊維束の自由端に向けて漸次大きな気泡が生じて大きいセル状空隙部を形成する。その結果、繊維が密に配置される部分から方向性をもって漸次拡大する多数の不定形セル状空隙部をもつ構造が形成される。
この基本的構成を利用して、単位繊維束の集積を、単独、線状配列、面状配列などにして、球形、円柱状、シート状の多孔性繊維集積体を製造することができる。
また、これらの構成を複合したり、他の繊維布帛、不織布、糸状体、フィルムなどと複合した多孔性繊維集積体を製造することもできる。このような構造にすることにより、該集積体に海綿のような性質を付与することが可能となる。以下にその代表的な例について具体的に説明する。
【００３１】
例えば、５ｃｍ程の長さの紐状に集束させた湿熱接着性捲縮繊維を含む繊維束を、長さ方向に二分する位置に湿熱接着性捲縮繊維または別の糸を巻き付けて拘束した後、これを水を満たした容器に浸漬して高周電磁波を照射し、該繊維束の内部から気泡が生じる状態で加熱することにより球状の多孔性繊維集積体が得られる。
【００３２】
また、湿熱接着性捲縮繊維を含む長さ５ｃｍ程の繊維束を多数用意し、各繊維束のほぼ中点を湿熱接着性捲縮繊維または別の繊維により拘束した連続繊維束条を作成する（通称モ−ル糸またはシュニール糸と呼ばれることがある。）。この繊維束条を上記と同様に高周電磁波を照射して該集束体の内部から気泡が生じる状態で加熱することにより、円柱状の多孔性繊維集積体が得られる。
【００３３】
さらに、湿熱接着性捲縮繊維を含む繊維糸条をカットパイルとし、別の糸条を地糸としてボアニット地を編立てる。得られた編地を前記と同様に高周電磁波を照射して該編地の内部から気泡が生じつつ加熱することにより、シート状の多孔性繊維集積体を得ることができる。
さらに、上記円柱状集積体に使用したモール糸状の連続繊維束を数本または数十本並列して、これらを糸で固定化してシート状にした後、同様に高周電磁波で湿熱処理してもシート状の多孔性繊維集積体を得ることができる。
【００３４】
さらに、モール糸状の連続繊維束を渦巻き状にして高周電磁波で湿熱処理してもシート状の多孔性繊維集積体が得られる。
また、拘束された短繊維束または連続繊維束を適当な型枠に吹き込むかまたは詰め込んで、高周電磁波で湿熱処理することにより、型枠に対応した任意の３次元的形状の多孔性繊維集積体を得ることも可能である。
本発明においては、上記のように湿熱接着性捲縮繊維や他の繊維によって拘束されていた部分は、最終的に得られる集積体において繊維が密に配置され、その部分が遠ざかるにしたがって、繊維の配列は粗となっており、かかる密な部分から粗な部分に向かって多数の不定形セル状空隙部がその大きさを漸次拡大した状態で存在している。
【００３５】
このようにして得られる多孔性繊維集積体は微細に観察すると、海綿の構造に類似している。すなわち、セル状空隙部の一部は該繊維集積体の表面に開口し、内部は融着した繊維の網状構造を有している。これを天然の海綿と比較すると、表面の開口と内部のセル状空隙部および繊維の網状構造が、海綿のそれらと類似している。得られた球状、円柱状およびシ−ト状の多孔性繊維集積体は、そのままでも外観的に天然の海綿に類似しており、それを海綿代替品として使用できる。また必要によりこれを適当にカットして製品としてもよい。
【００３６】
以下、図によって本発明の多孔性繊維集積体の加工前の繊維集積体（以下、前駆体と称することがある）および加工処理後の多孔性繊維集積体の構造について詳細に説明する。
図４は本発明の球状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図である。長さを揃えた湿熱接着性捲縮繊維を含む繊維束５が等分されるように拘束される位置６で別の繊維７により拘束された前駆体を示す。
図５は、図４に示した前駆体から得られた、球状の多孔性繊維集積体の部分切断面模式図である。該集積体は、繊維の移動が拘束された中心部８に緻密な構造を有し、そこから放射状にセル状空隙部９が、該集積体表面に向かって漸次拡大しながら形成されている。セル状空隙部の一部は、表面で開口している。集積体の他の部分は繊維が融着した繊維網状構造である。繊維量が少ないと、球形でなく円盤状になり易い。繊維束が長くなると、より多くの繊維が必要となる。
【００３７】
図６は本発明の円柱状の多孔性繊維集積体の前駆体の一例を示す模式図である。この例はモップやはたきのパイルの形成方法として公知のフレンジ法で作成したもので、複数の繊維束５を別の繊維７で編んで拘束した繊維束である。
図７は、図６の繊維束から得られる円柱状の多孔性繊維集積体の部分切断面模式図である。
多孔性繊維集積体の内部構造は、中心に繊維束の拘束により形成される繊維の緻密部分が線状に配置され、その中心線に対して直角に切った円形断面において、セル状空隙部９がほぼ円周方向へ漸次拡大して形成される。この構造は、単位繊維束の内部でセル状空隙部が形成されるためと考えられる。該集積体の他の部分は、図５と同様な繊維網状の構造である。
【００３８】
図８は本発明のシート状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図である。繊維束５が地糸１０で拘束されたカットパイルシート地の断面構造を示す。
図９は、図８のシート地から得られるシート状の多孔性繊維集積体の断面模式図である。繊維は地糸部の平面に密に配置され、セル状空隙部はその密な部分から多孔性繊維層の表面に向いてほぼ線状に漸次拡大しながら形成されている。これは地糸部に多数立設された繊維束において、拘束部が地糸部に位置し、表面に向いて立設した繊維束内にセル状空隙部９が形成されるためと考えられる。
【００３９】
図１０は天然の海綿の網状構造を示す拡大模式図である。海綿は繊維状骨格１１から構成され、海綿内部にセル状空隙部を有する。繊維状骨格の多くは五角形の網状構造を示している。
図１１は本発明の多孔性繊維集積体の構造を示す拡大模式図である。セル状空隙部以外における湿熱接着性捲縮繊維１２が多数の接点および交点で相互に融着接合している状態を示す。図１０および図１１を比較すると、本発明の多孔性繊維集積体は明確な五角形の構造を有さないが、それに類似した繊維状骨格を有しており、この構造と方向性を持って配置されるセル状空隙部を併有することから、海綿様の形態を示すと考えられる。
【００４０】
さらに、本発明の多孔性繊維集積体は短繊維をランダムに吹き込みまたは詰め込んで成型されたものではなく、拘束される部分を有するから短繊維の一部が表面または内部から脱落することがないか極めて少ないことも、特徴の一つである。
本発明の多孔性繊維集積体と海綿とを性状面で比較すると、海綿の比重は０．０１から０．０４ｇ／ｃｍ3であるのに対して、本発明の多孔性繊維集積体は０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ3であり、１０倍程度高めではあるが、これは本発明の多孔性繊維集積体には、繊維の高密度な部分が存在するためであり、セル状空隙部含有層を比較すれば海綿の比重に近いものである。
【００４１】
次に、本発明の多孔性繊維集積体を含む複合積層体のバリエーションについて説明する。
本発明の多孔性繊維集積体は、支持層と積層することにより、多孔性繊維複合積層体とすることができる。多孔性繊維複合積層体とは、少なくとも一層の支持層と、該支持層と連結した多数の不定形セル状空隙部を含む繊維層（以下、本多孔性繊維層と称する場合がある）から構成される。その一つの態様は、一つの支持層とその一表面または両表面に本多孔性繊維層を積層した多孔性繊維複合積層体である。この構造では、積層体の一または二面に本多孔性繊維層が露出している。
他の態様は、二層の支持層とその間に存在する本多孔性繊維層とからなる多孔性繊維複合積層体である。この構造では、本多孔性繊維層が支持層間にあり、表面には露出しない。これらの構造は多層に重積することも可能である。
【００４２】
本発明にいう支持層とは、実質的にセル状空隙部を有さない層であり、かつ本質的に緻密で変形しがたい層である。かかる層として、繊維層、フィルム、シートおよび発泡層などを挙げることができる。繊維層としては、織編布、各種の不織布または網状物である。フィルム、シートおよび発泡体は、各種の樹脂で成形されたものであり、その厚さや表面加工は、必要に応じて任意に加工されたものを含む。支持層と本多孔性繊維層は、編織製、接着、融着、ニードルパンチなどの機械的絡合などの方法で連結させることができる。
【００４３】
以下、図によって本発明のセル状空隙部を有する多孔性繊維複合積層体の構造を更に詳細に説明する。
図１２は本発明の多孔性繊維複合積層体の一例で、支持層の一表面上に多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図を示したものである。なお、本断面図は丸編地により得られるものであるが、支持層の構造はこれに限定されない。
図１２において、支持層１３に固定された多数の繊維１がランダムに絡合して本多孔性繊維層を形成しており、その内部に不定形のセル状空隙部９を有している。多数の繊維１は湿熱接着性捲縮繊維を含有し、セル状空隙部には該繊維が交点で融着してセル状空隙部の内壁面を形成している。また、本多孔性繊維層は、全体が湿熱接着性捲縮繊維で接着されている。
【００４４】
図１３は本発明の多孔性繊維複合積層体の他の一例で、支持層の両面に二つの多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図を示したものである。本例も丸編地により得られるものであるが、支持層の構造はこれに限定されない。
図１３において、支持層１３に固定された多数の繊維１がランダムに絡合して本多孔性繊維層を形成しており、その内部に多数の不定形のセル状空隙部９を有している。多数の繊維１は湿熱接着性捲縮繊維を含有し、セル状空隙部には該繊維が交点で融着してセル状空隙部の内壁面を形成している。
【００４５】
図１４は本発明の多孔性繊維複合積層体の他の一例であり、二つの支持層に挟まれた本多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図を示したものである。なお、本例は丸編地により得られるものであるが、支持層の構造はこれに限定されない。
図１４において、支持層１３および支持層１３’の間に多数の繊維１の絡合による本多孔性繊維層が形成されており、その内部にセル状空隙部３が多数存在する。支持層１または１’と繊維層との界面をカットして繊維層の平面を見ると、セル状空隙部は平面内で連結している部分も見られ、セル状空隙部は単独で存在するものと連続した形状のものがあることが認められる。
なお、支持層１と支持層１’は、同一の繊維組成または同一材料である必要はなく、別々の素材であってもよい。
【００４６】
かかる本発明の多孔性繊維複合積層体は、各種の方法で製造できる。編織法では、シングル丸編地、両面丸編地、トリコット経編地、ラッセル編地、ダブルラッセル編地、多重織物、積層不織布等を用いることができる。一例として、両面丸編地の中でも連結糸が長いことによる厚みが確保できる丸編製ダンボールニット地を用いて、本発明の多孔性繊維複合積層体を製造する方法について述べる。
ダンボールニット地は、口径３０インチ、２０ゲージのダブルニット編機を使用して得ることができる。一例として前記した湿熱接着性捲縮繊維を連結糸として両タック組織にて編み、シリンダーおよびダイヤル側はポリエチレンテレフタレート繊維のみで編込んで得られる。編機ゲージを適当に変えることで、繊維層の厚みを調整し、セル状空隙部の大きさをコントロールする要素の一つとなり得る。
【００４７】
また、本発明においては、多孔性繊維集積体に融着緻密層を形成させることによっても複合積層体を得ることができる。かかる積層体は、表面が平滑であり、融着の程度をコントロールすることによって、通気性を有する層を形成させることも可能である。さらに、融着緻密層を形成させることで、多孔性繊維集積体の特徴である防音性、断熱性を調整することも可能である。
【００４８】
繊維層表面に繊維融着緻密層を形成する方法は、前記した湿熱処理後の繊維層表面を通常の方法で加熱加圧することであり、それにより表面層の湿熱接着性捲縮繊維が溶融、再固化して表面が平滑な緻密層が形成される。連続的な熱圧方法としては、１８０℃の熱ローラーと接触加熱する方法が好ましい。
【００４９】
かかる繊維融着緻密層は、走査型電子顕微鏡写真観察によれば、湿熱接着性捲縮繊維が不規則に絡合融着して網状構造を形成しており、１００μｍ以上、好ましくは３００μｍ以上の層厚みを有し、多数の貫通した微細孔を有している。緻密層の厚さおよび微細孔の孔径は、湿熱接着性捲縮繊維の種類およびその含有量ならびに加熱加圧条件によって調整できる。本発明の多孔性繊維複合積層体の緻密層は、湿熱接着性捲縮繊維成分が溶融し他の繊維と融着接合して形成された繊維絡合層であり、平滑でかつ通気性を有する層である。
【００５０】
本発明の繊維融着緻密層を有する多孔性繊維複合積層体は任意の形状にすることができる。本発明は表面構造と内部構造に特徴を有するもので、外観形状には制限されない。以下、図面によって本発明の繊維複合積層体の構造を詳細に説明する。
【００５１】
図１５は本発明の繊維融着緻密層を有するシ−ト状の多孔性繊維複合積層体の一例を示す断面模式図である。多孔性繊維層１４は繊維が不規則に配置されており、該繊維層内に形成されるセル状空隙部９は不定形な形状が多い。繊維層１４の一表面に繊維融着緻密層１５を有する。
図１６は本発明の繊維融着緻密層を有するシ−ト状の多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す断面模式図である。多孔性繊維層１４は繊維が繊維層の平面にほぼ平行に配置されており、該繊維層内に形成されるセル状空隙部９も繊維層の平面に沿った形状が多い。該繊維層１４の一表面に繊維融着緻密層１５を有する。
【００５２】
図１７は本発明の繊維融着緻密層を有するシ−ト状の多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す断面模式図である。多孔性繊維層１４は繊維が繊維支持層１６の上に立設されており、該繊維層内に形成されるセル状空隙部９は立設された繊維に沿って、支持層からその反対面に順次拡大する形状が多い。該繊維層１４の一表面（支持層に対して反対面）に繊維融着緻密層１５を有する。
図１８は本発明の繊維融着緻密層を有する多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す部分破断模式図である。多孔性繊維層１４は繊維が長軸に沿って円筒状に配置されており、該繊維層内に形成されるセル状空隙部９は配置された繊維に沿って、長さ方向に配置された形状が多い。円筒状の該繊維層１４の外表面に繊維融着緻密層１５を有する。
【００５３】
図１９は本発明の繊維融着緻密層の構造を示す拡大断面部図である。繊維融着緻密層１５は、例えばポリエステル繊維のような湿熱接着性捲縮繊維以外の繊維１７が、湿熱接着性捲縮繊維が溶融した溶融ポリマー層１８で被覆され、それらの間に微細な連通孔１９を有している。
【００５４】
以下に代表的な繊維融着層を有する多孔性繊維複合積層体の製造方法について説明する。
シ−ト状の多孔性繊維複合積層体を製造する一例として、モケット地を前駆体とする方法を挙げることができる。湿熱接着性捲縮繊維をカットパイル糸として製織し、得られたモケット地の表面を水に浸漬してマイクロ波を照射し、該モケット地の内部から気泡を生じさせつつ加熱することによりセル状空隙部を形成した後、熱シリンダーで圧着してモケット表面に繊維融着緻密層を形成させる。また、モケット地の表面に熱シリンダーを圧着して繊維融着緻密層を形成させた後、該モケット地を水に浸漬してマイクロ波を照射し、該モケット地の内部から気泡を生じさせつつ加熱する方法を採用してもよい。この方法において、繊維融着緻密層とセル状空隙部をもたない繊維層からなる繊維複合構造体が、中間製品として得られる。該中間製品はセル状空隙部はないが、本発明の繊維複合積層体の類似品として使用することが可能である。
【００５５】
シート状の多孔性繊維複合積層体は、上記のモケット地を使用するほか、通常の長繊維または短繊維からなる繊維ウエブを用いて同様に製造することができる。さらに該繊維ウエブは、不規則な繊維配置でも、繊維ウエブ平面にほぼ平行な繊維配置でもよい。繊維の配置によって、繊維層内に形成されるセル状空隙部の形状が、不規則な形状か、繊維層の平面に沿った形状となる傾向がある。
【００５６】
また、多孔性繊維複合積層体の製造法の他の一例として、湿熱接着性捲縮繊維を含む約１１万ｄｔｅｘの繊維束を中空ヒーターの内壁に接触させながら通過させることにより、図１８に示すような円柱状の複合積層体を得ることができる。接触圧は中空ヒーターの径を絞ることで調整できる。これにより、表面に繊維融着緻密層を形成させることができる。次いで、該繊維束を連続または所望の長さに切断して、水を満たした容器に浸漬し、マイクロ波を照射して該繊維束から気泡を生じさせつつ加熱することにより、内部にセル状空隙を形成させる。もちろん、上記と逆の方法でも同一の製品が得られる。
【００５７】
本発明による多孔性繊維集積体は、その多孔性を利用して、液体の収蔵と吐出性、吸音、断熱性、クッション性および濾過性を目的とする用途に使用される。具体的には、ドレン材、ワイパー、ペイント用ローラー、結露防止材、インク収蔵体、養生シート、空気フィルターおよび液体フィルター、医療用の各種吸収材、衛材、フィルター材、化粧用品、スタンプ台、カーペット用基布、マットレス用基材、椅子用基材、壁装材、人工皮革用基布、靴中敷、布団中綿、包材、プランター、微生物支持体、人工海綿、たわし等に使用できる。
【００５８】
特に、本発明による多孔性繊維集積体は、清掃材に使用することが有効であり、人体の清掃材、精密機器、医療機器、貴金属製品、チューブ、鏡、レンズ、ガラス、プラスチック製品、陶磁器などの清掃材に使用できる。
本発明による清掃材用繊維成型物は、大きさに制限されることはなく、球状、筒状、棒状、板状その他不定型の任意の３次元的形状の物として、前記した型枠に繊維を吹き込んで直接得ることもできる。
多孔性繊維層を構成する繊維は、均一組成でも数種の繊維の混合物でもよい。混合物である場合は、融着繊維部分が複雑な構造となり、多孔性構造、吸水性、風合いなどを調整するのに適している。混合または調整する繊維の条件は、湿熱接着性捲縮繊維の配合比、繊度、カット長さ、捲縮の有無および伸長率などである。これらの条件の一つ以上が異なる繊維の混合物を一体で使用するか、複数層間で変えた複合層として使用できる。
【００５９】
本発明による多孔性繊維集積体の清掃材用繊維成型物を得るためのスラブ方式による一例を挙げると、湿熱接着性短繊維を５０質量％とポリエチレンテレフタレート綿５０質量％を混綿して、カーディングを施してカードスライバーを得、次いで、これを円筒または直方体等の容器に投入し、該容器に水を導入してスライバーに充分量の水を含浸させる。これを前述の方法で加熱処理することで、繊維成型物を得ることができる。
【００６０】
繊維成型物の密度は、投入する繊維の種類、その量、または繊維量と水の量により制御できる。
成型物を得た直後のものをそのままの形状で清掃材として使用することもできるが、一定サイズまたは形状にプレス裁断して外観および品位の設定をすることもできる。さらに、裁断面の平滑化や密度調整のために、再度沸騰水中で処理することも可能である。
また、湿熱接着性捲縮繊維の形態としてカットファイバー以外にフィラメントを適当な充填装置を用いて容器に導いて上述した処理方法で成型物を得ることもできる。
【００６１】
次いで、複数層の繊維集積体構造を有する清掃材用繊維成型物を得るためのスラブ方式の製法について説明する。
湿熱接着性捲縮繊維１００質量％をカーディングして得られるカードスライバーと、単繊維繊度が前者とは異なる太い単繊維繊度の湿熱接着性捲縮繊維を６０質量％と太繊度のポリエチレンテレフタレート４０質量％とを混綿した後カーディングして得られるカードスライバーを準備して、これらを積層させるようにして前述した容器に投入する。この場合、各々のカードスライバーを交互に投入してもよいし、変則的な積層であってもよい。または隣接させてもよい。このようにして、混綿では得られない構成成分の異なる繊維層を有する多孔性繊維集積体を得る。容器に繊維を投入した後は、上述した方法と同様に湿熱処理して目的とする成型物を得ることができる。
【００６２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の各物性は以下の方法により求めた。
（１）捲縮率
カセ取機で５５００ｄｔｅｘのカセとなるまで糸条を巻き取った後、カセの下端中央に１０ｇの荷重を吊るし、上部でこのカセを固定し、０．００９ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重がかかった状態で９０℃にて３０分間熱水処理を行なった。ついで、無荷重状態で室温に放置して乾燥した後、再び１０ｇの荷重をかけて５分間放置後の糸長を測定し、これをＬ１（ｍｍ）とした。次に１ｋｇの荷重を掛け、３０秒間放置後の糸長を測定し、これをＬ２（ｍｍ）とするとき、下記式により算出した。
捲縮率（％）＝｛（Ｌ２−Ｌ１）／Ｌ２｝×１００
【００６３】
実施例１
・繊維製造方法
微粒子シリカを３質量％含有したポリエチレンテレフタレート［フェノール／テトラクロロエタン等重量混合溶媒中、３０℃で測定した固有粘度＝０．６８］を芯成分とし、鞘成分として、エチレン含有量４０モル％、ＭＩ＝１０のエチレン−ビニルアルコール共重合体を用いて紡糸温度２６０℃で紡糸し、芯鞘複合繊維を得た。（同心、芯／鞘比率＝５０／５０、１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）
この繊維を用いて仮撚数２３５０Ｔ／Ｍ、１段ヒーター温度１２０℃、２段ヒーター温度１３５℃により仮撚加工を施して、捲縮率が１７％の仮撚加工糸を得た。
得られた仮撚加工糸を用いて、３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍにカットし、単繊維繊度３．３ｄｔｅｘの芯鞘複合ステープル繊維を得た。
【００６４】
・ニードルパンチ不織布の製造
上記した芯鞘複合ステープル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）を６０質量％用いて、パンチ密度１３０回／ｃｍ2、目付１５０ｇ／ｍ2、厚み３ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
【００６５】
・セル状空隙部を有する不織布の製造
前記のニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、不織布が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた不織布の断面には、厚み方向に貫通する繊維束がニードル跡としてほぼ均一に分布しており、該繊維束の間に１ｍｍ〜５ｍｍの大きい空隙部が多数確認できた。一方、該不織布の表面をスライスして内部の状態を観察すると、不定形のセル状空隙部が存在し、単独で存在する空隙部や部分的に連なったセル状空隙部も確認できた。
【００６６】
実施例２
実施例１に使用した芯鞘複合ステープル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）を６０質量％用いて第１層目のウェブを作成し、また、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）の原綿を１００質量％用いたウェブを第２層目として、これらを積層してパンチ密度１６０回／ｃｍ2、目付２５０ｇ／ｍ2、厚みが１０ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
以下、実施例１と同様に、１００℃の沸騰水中に浸漬させ、次いで冷却水中に投入して固定化し、さらに遠心脱水した後、乾熱１１０℃で熱風乾燥した。
得られた不織布は上記二層の界面を境にして、第一層の断面には実施例１と同様のセル状空隙部が多数存在することが確認できた。一方、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維のみからなる第二層については、沸騰水による繊維の収縮に起因する高密度な綿の三次元的絡合が認められた。以上の如く、非対称な断面構造を有する不織布を得ることができた。
【００６７】
実施例３
実施例１に使用した芯鞘複合ステープル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）の原綿５５質量％と、融着温度が乾熱１２０℃の低融点ポリエステルを含むバインダーステープル繊維の原綿５質量％を混合してカードにて薄いウェブを製造し、これらを積層してネットに挟み、低融点ポリエステルが融解する１３０℃の熱風を用いて、ウェブ間を仮接着して目付８００ｇ／ｍ2のブロック状積層物を得た。
得られたブロック状積層物を実施例１と同様にして、１００℃の沸騰水中に浸漬させ、次いで冷却水に浸漬させて冷却固定化し、さらにエアブローにより脱水した後、乾熱１１０℃で熱風乾燥した。
得られたブロック状積層物の断面には、積層界面に沿って細長いセル状空隙部が断続的に存在し、また平面方向には不定形の独立した、または部分的に連なったセル状空隙部が確認できた。
【００６８】
実施例４
実施例３に用いたブロック状積層物を、厚みに対して約１／２の高さまで水に浸漬し、これに２４５０ＭＨｚのマイクロ波を３分間照射してブロック状積層物に含浸した水を沸騰させ、次いでこれを常温の水に浸漬して冷却処理した。
得られたブロック状の積層物の断面において、水に浸漬された部分にのみ実施例３と同様のセル状空隙が存在し、水に浸漬されなかった部分は融着絡合繊維構造であった。すなわち、本ブロック状繊維集積体は、非対称の構造を有するものであった。
【００６９】
実施例５
・繊維製造方法
実施例１で得られた仮撚加工糸を集束させて１１０００ｄｔｅｘの集束体とし、これを長さ５ｃｍにカットした。カットした繊維束の長さを等分する位置を前記の湿熱接着性の仮撚加工糸で強く縛り、両端がカットされた梵天状の繊維束を得た。
液体を収容できる円筒の容器に前記の繊維束とこれが十分に浸る常温の水を入れ、２４５０ＭＨｚ、１ｋＷのマイクロ波を照射し気泡発生状態で約１分間熱処理した後、冷水を用いて成型物を冷却し、ついで遠心脱水して球形の多孔性繊維集積体を得た。得られた多孔性繊維集積体の比重は０．１１ｇ／ｃｍ3で、表面状態から多孔性構造体であることが確認でき、さらに断面を見ると、中心部に密度の高い硬い部分を有し、表面へ向かって、セル状空隙が放射状に配列しており、さらにそのサイズも表面にいくほど大きくなっていることが確認できた。
【００７０】
実施例６
実施例１で使用した仮撚加工糸を１００本合糸して１６７００ｄｔｅｘとした後、カット長さ３ｃｍとなるようフレンジ加工を施した。液体を収容できる直方体の容器に、前記のフレンジ加工した前駆体と水を入れ、実施例５と同様に高周電磁波を照射し加熱すると、繊維束から気泡が激しく生じるとともに、糸の捲縮が発現して、海綿様の円柱状の多孔性繊維集積体が得られた。
得られた多孔性繊維集積体の比重は０．１５ｇ／ｃｍ3であり、表面に向けて漸次拡大するセル状空隙部を有する内部構造であった。手持ちの感じはソフトで、洗剤をつけると泡立ち性は非常に良好であった。
【００７１】
実施例７
実施例１で使用した仮撚加工糸を２本合糸して３３４ｄｔｅｘ／９６フィラメントの繊維束（カットパイル）とし、これとポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）を地糸として丸編ボアに編立した。
前記編地を直径１０ｃｍの円形に裁断し、これを円筒容器に入れ、次いでこれが充分に浸る水を入れて高周電磁波を照射した。
高周電磁波の照射加熱により、編地のカットパイル部から気泡が激しく生じると共にカットパイル糸の捲縮が発現し、多孔性の構造体が形成された。
これを冷水に浸して形態を固定化した後、遠心脱水してシート状の多孔性繊維集積体を得た。得られたシート状の多孔性繊維集積体について、地糸部をカットパイル部から切断分離して、カットパイル部の比重を測定すると、０．０９ｇ／ｃｍ3であり、セル状空隙部のサイズは地糸部から表面に向かって大きくなっていた。
【００７２】
実施例８
・丸編ダンボールニット地の製造
３０インチ、２０ゲージのダブルニット編み機を図２０の編組織となる様に設定し、該編組織において、実施例１で使用した仮撚加工糸を給糸口Ｎｏ．Ｆ１およびＦ４に供給し、ポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）を給糸口Ｎｏ．Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５およびＦ６に供給して、厚みが６ｍｍ、目付が１１８０ｇ／ｍ2の丸編段ボールニット地を得た。
【００７３】
・多孔性繊維複合積層体の製造
前記の丸編ダンボールニット地を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、該編地が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後該編地を取り出して、常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた編地の断面には、厚み方向に連結する繊維束がスポンジ状の硬化層を形成しているとともに、長径約１ｍｍ〜５ｍｍの不定形のセル状空隙部が多数確認できた。
一方、該編地の片面と硬化層の境界付近をスライスして内部平面の状態を観察すると、不定形ではあるが、珊瑚礁のごとく細かいセル状空隙部が多数存在することが確認できた。
得られた多孔性繊維複合積層体は水中に投入しても沈まずに浮き、さらに該多孔性繊維複合積層体に十分の水を吸収させると軟化した。
【００７４】
実施例９
・フリ−ス編地の製造
３０インチ２０ゲージ、シンカー長２．７ｍｍのシンカーパイル編機を用いて、実施例１で使用した仮撚加工糸をパイル糸とし、ポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）をグランド糸として編立し、目付７９０ｇ／ｍ2のシンカーパイル編地を得た。
得られたシンカ−パイル編地の反パイル側とパイル側の両面を起毛機を用いてパイル糸を掻き出した後、シャーリング加工してフリース編地を得た。
【００７５】
・多孔性繊維複合積層体の製造
前記のフリース編地を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、該編地が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、該編地を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた編地の断面には、熱水処理前にはパイル糸であった繊維束がスポンジ状の硬化層を形成しているとともに、長径約１ｍｍ〜５ｍｍの不定形のセル状空隙部が多数確認できた。
一方、該編地の表面付近をスライスして内部平面の状態を観察すると、実施例８と同様に不定形ではあるが、珊瑚礁のごとく細かいセル状空隙部が多数存在することが確認できた。
実施例８と同じく得られた多孔性繊維複合積層体は水中に投入しても沈まずに浮き、さらに該多孔性繊維複合積層体に十分の水を吸収させると軟化した。
【００７６】
実施例１０
・積層されたニードルパンチ不織布の製造
実施例１で使用したステープル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）６０質量％からなるカードウェブと、ポリエステル製スパンボンド不織布とを積層させてニードリングにより積層構造として、目付６００ｇ／ｍ2、厚み６ｍｍの積層ニードルパンチ不織布を得た。
【００７７】
・多孔性繊維複合積層体の製造
前記の積層ニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、該編地が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、該積層ニードルパンチ不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた積層ニードルパンチ不織布の断面には、支持繊維層を貫通して連結する繊維束がニードル跡としてほぼ均一に分布しており、該繊維束の間に長径約１ｍｍ〜５ｍｍの大きい空隙部が多数確認できた。一方、該積層ニードルパンチ不織布の表面をスライスして内部平面の状態を観察すると、不定形のセル状空隙部が存在し、独立した空隙部や部分的に連なったセル状空隙部も確認できた。
実施例８と同じく、得られた多孔性繊維複合積層体は水中に投入しても沈まずに浮き、さらに該多孔性繊維複合積層体に十分の水を吸収させると軟化した。
【００７８】
実施例１１
・ラミネ−トにより積層された不織布の製造
実施例１０に使用したカードウェブをニードルパンチにより目付５７０ｇ／ｍ2の不織布を得た。これに、目付が７０ｇ／ｍ2のポリウレタンフォームをフレームラミネーション法により、ポリウレタンフォーム側を火炎により溶融させるとともに、上記不織布の片面と接着して貼り合せた。更に、目付が７０ｇ／ｍ2の別のポリウレタンフォームを、前記と同様にしてフレームラミネーション法により前記接合布のもう片面に貼り合せて、ポリウレタンフォームを支持層とし、不織布をサンドイッチした積層体を得た。
【００７９】
・多孔性繊維複合積層体の製造
前記のポリウレタンフォームを支持層とする、不織布をサンドイッチした繊維複合積層体を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、該複合積層体が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、該複合積層体を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた複合積層体の断面において、ポリウレタンフォームにより挟まれた不織布層には、ニードリングにより貫通して連結する繊維束がニードル跡としてほぼ均一に分布しており、該繊維束の間に長径約１ｍｍ〜５ｍｍの大きい不定形空隙部が多数確認できた。さらに、ポリウレタンフォームの層と該ポリウレタンフォーム層に挟まれた不織布層との界面付近をスライスして内部平面の状態を観察すると、不定形のセル状空隙部が存在し、独立した空隙部や部分的に連なったセル状空隙部が確認できた。
【００８０】
実施例１２
実施例５で使用した仮撚加工糸を２本合糸して３３４ｄｔｅｘ／９６フィラメントとしたカットパイル糸と、ポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）を地糸として丸編ボアを編立した。
該丸編ボア編地を３０ｃｍ四方に裁断して、これを拡布状態で水中に浸漬し、２４５０ＭＨｚ、１ｋＷのマイクロ波を照射した。マイクロ波の照射により編地のパイル面内部より気泡の発生が見られる。気泡発生後約１分間照射を続けた後、取り出して水中にて冷却、遠心脱水して乾燥させて、表面および内部にセル状空隙を有する繊維構造体を得た。
次いで、該繊維構造体を、圧着温度１８０℃、ロ−ル線圧５ｋｇ／ｃｍのカレンダーロールを用いて熱圧着した。得られた繊維複合積層体は表面が平滑な緻密層を備え、その下面には隣接してセル状空隙を有する繊維層が形成されていた。
【００８１】
実施例１３
カット長さを６４ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして芯鞘複合ステープル繊維を得た。得られた芯鞘複合ステープル繊維１００質量％をカーディングしてパンチ密度９０本／ｃｍ2で厚さ１０ｍｍ、目付３００ｇ／ｍ2のニードルパンチ不織布を作成した。
該ニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、不織布が浮き上がらないようにネットで押さえながら２４５０ＭＨｚ、１ｋＷのマイクロ波を照射した。該不織布から気泡の発生を確認してから２分間照射を続けた。処理後、不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
【００８２】
得られた不織布の断面には、厚み方向に貫通する繊維束がニードル跡としてほぼ均一に分布しており、該繊維束の間に１ｍｍ〜５ｍｍの大きいセル状空隙部が多数確認できた。一方、該不織布の表面をスライスして内部の状態を観察すると、不定形のセル状空隙部が存在し、独立した空隙部や部分的に連なったセル状空隙部も確認できた。
次いで、該不織布の両面をカレンダーロールに導き、両面を１８０℃で熱圧着した。両面には平滑な緻密層が形成されており、表面と隣接する内部層は上述したセル状空隙を持った繊維層を形成した繊維複合積層体が得られた。
【００８３】
実施例１４
実施例１２の丸編ボアを使用し、マイクロ波照射に先立って繊維融着緻密層を形成した。すなわち、圧着温度１８０℃、ロール線圧５ｋｇ／ｃｍのカレンダーロールを用いて該丸編ボアの表面を熱圧着した。
得られた繊維構造体は表面が平滑な緻密層を備えている。該繊維構造体を水中に浸漬し、２４５０ＭＨｚ、１ｋＷのマイクロ波を照射した。マイクロ波の照射により編地のパイル面内部より気泡の発生が見られる。気泡発生後約１分間照射を続けた後、取り出して水中にて冷却、遠心脱水して乾燥させて繊維融着緻密層と支持層との間にセル状空隙を有する繊維層が形成されていることを確認した。
【００８４】
実施例１５
実施例１で使用した仮撚加工糸をトウに束ねて、６４ｍｍにカットして捲縮ステープル繊維を得た。
【００８５】
・成型物の製造
液体が透過できる四角形の型枠にカーディングした前記の捲縮ステープルファイバーを投入し、常温の水を充分含浸し、高周電磁波装置で加熱し気泡発生から約１分間熱処理した後、冷水を用いて成型物を冷却し、ついで遠心脱水して直方体の清掃材用繊維成型物を得た。
本実施例の清掃材用繊維成型物を用いると石鹸および合成洗剤での泡立ちは市販のスポンジ類と同様に良好であり、洗浄後の水滴の拭き取りは綿製品と同様に拭き取ることができた。
【００８６】
比較例１
実施例１で使用した芯鞘複合ステープル繊維７０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）３０質量％を用いて、パンチ密度１５０回／ｃｍ2、目付２００ｇ／ｍ2、厚み５ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
上記のニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、９０℃の熱水中に浸漬させて、不織布が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた不織布は繊維間の絡合性も弱く、断面においてセル状空隙の存在は認められなかった。
【００８７】
比較例２
ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）の原綿７０質量％と、該原綿より融点の低いバインダー繊維（６．６ｄｔｅｘ、カット長さ６４ｍｍ、融点１２０℃）３０質量％からなるウェブを、パンチ密度１５０回／ｃｍ2、目付２２０ｇ／ｍ2、厚み５ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
上記のニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、不織布が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
しかしながら、得られた不織布は繊維間の絡合性も弱く、断面においてもセル状空隙の存在は認められなかった。
【００８８】
比較例３
実施例１で使用した芯鞘複合ステ−プル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステ−プル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）６０質量％用いてパンチ密度が１３０回／ｃｍ2、目付１５０ｇ／ｍ2、厚みが３ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
上記不織布を、該芯鞘複合ステープルの鞘部を形成する樹脂の融点より１０℃高い１７４℃で乾熱処理を２分間施した。
得られた不織布は風合いが硬く、ごわごわしたもので、さらに断面にもセル状空隙の存在は認められず、三次元的な絡合状態を示すものであった。
【００８９】
比較例３
実施例１で使用した仮撚加工糸７質量％とポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）９３質量％を集束させて１１０００ｄｔｅｘの繊維束とし、これを長さ５ｃｍにカットした。カット品の長さを等分する位置を前記の湿熱接着性の仮撚加工糸で強く縛り、両端がカットされた梵天状の繊維束を得た。
液体を収容できる円筒容器に前記の繊維束とこれが十分に浸る常温の水を入れ、高周電磁波を照射し加熱処理した後、冷水を用いて成型物を冷却したが、単に仮撚加工糸の捲縮発現が生じただけで、セル状空隙部を有する集積体は得られなかった。
【００９０】
比較例４
・丸編ダンボールニット地の製造
実施例１で使用した仮撚加工糸とポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）とを３０インチ、２０ゲージのダブルニット編機を用いて、実施例８と同一の編組織にて編立し、厚みが４ｍｍ、目付が６２０ｇ／ｍ2の丸編ダンボールニット地を得、比較例１と同じ条件で加熱処理を行った。
得られた丸編ダンボールニット地は熱処理前の状態と変化がなく、繊維層にセル状空隙部は見出せなかった。
【００９１】
比較例５
比較例４と全く同一の丸編ダンボールニット地を用いて熱処理条件をテンター１８０℃の乾熱処理に置き換えて実施した。
得られた丸編ダンボールニット地は、その連結糸がモノフィラメント状に膠着するのみで、一部の連結糸間では相互の融着は確認されるものの、スポンジ状の硬化層の形成もなければ、セル状空隙部も形成されていなかった。
【００９２】
比較例６
実施例１３で使用した芯鞘複合ステープル繊維６質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）９４質量％を混綿してカーディングした後、パンチ密度９０本／cｍ2で目付３００ｇ／ｍ2、厚み１０ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
上記のニードルパンチ不織布を水に含浸させ、２４５０ＭＨｚ，１ｋＷでマイクロ波照射を実施した。不織布内部から気泡の発生を確認後、２分間照射を続けた。
次いで、冷水中で冷却した後、乾燥した。該不織布の両面をカレンダーロールに導き、両面を１８０℃で熱圧着した。
得られた不織布は繊維間の絡合性が弱く、またセル状空隙部と判断できる構造は見出せなかった。また、不織布表面には緻密層形成の状態は見られず、繊維断面が圧力により変形しているのみで、繊維間の融着、固化は見られなかった。
【００９３】
【発明の効果】
本発明により、捲縮繊維の交絡構造とセル状空隙部を併有し、大きな空隙部を有する新規な繊維集積体、および水と加熱のみにより多孔性繊維集積体を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の多孔性繊維集積体を説明する断面模式図。
【図２】 本発明の多孔性繊維集積体の他の一例を説明する断面模式図。
【図３】 本発明の多孔性繊維集積体の他の一例を説明する断面模式図。
【図４】 本発明の球状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図。
【図５】 本発明の球状の多孔性繊維繊維集積体の部分切断模式図。
【図６】 本発明の円柱状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図。
【図７】 本発明の円柱状の多孔性繊維集積体の部分切断面模式図。
【図８】 本発明のシート状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図。
【図９】 本発明のシート状の多孔性繊維集積体の断面模式図。
【図１０】 天然の海綿の網状構造を示す拡大模式図。
【図１１】 本発明の多孔性繊維集積体の構造を示す拡大模式図。
【図１２】 支持層の一表面上に多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図。
【図１３】 支持層の両面に二つの多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図。
【図１４】 二つの支持層に挟まれた多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図。
【図１５】 本発明のシート状の多孔性繊維複合積層体の一例を示す断面模式図。
【図１６】 本発明のシート状の多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す断面模式図。
【図１７】 本発明のシート状の多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す断面模式図。
【図１８】 本発明の円筒状の多孔性繊維複合積層体の一例を示す部分破断模式図。
【図１９】 本発明の繊維融着緻密層の構造を示す拡大断面図。
【図２０】 実施例８で採用した編組織図。
【符号の説明】
１，１’：繊維
２：独立のセル状空隙部
３：部分的に連なったセル状空隙部
４：緻密層
５：繊維束
６：拘束される位置
７：別の繊維
８：中心部
９：セル状空隙部
１０：地糸
１１：繊維状骨格
１２：湿熱接着性繊維
１３，１３’：支持層
１４：多孔性繊維層
１５：繊維融着緻密層
１６：繊維支持層
１７：湿熱接着性繊維以外の繊維
１８：溶融ポリマー層
１９：連通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a porous fiber assembly, and more particularly to a novel porous fiber assembly having a large number of irregular cellular voids inside the fiber assembly and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
A product in which a nonwoven fabric or a block-like fiber assembly is bonded with an adhesive or an adhesive fiber is widely used. Depending on the application, these products are required to be bulky, and various proposals have been made for this purpose. For example, a method of impregnating a fiber aggregate with a foamable resin and giving the bulk by foaming the resin, a method of giving the bulk by dissolving the water-soluble fiber from a fiber aggregate containing water-soluble fibers, and the like Proposed. Although these techniques give a certain amount of bulk to the fiber assembly, the effect is very low.
[0003]
In the former technique, since the fiber is embedded in the resin, there is a problem that the original properties of the fiber such as flexibility and hygroscopicity cannot be expressed. In the latter technique, the size of the void formed between the fibers is dissolved and removed, and does not exceed that of the fiber. As a result, the porosity is limited to be low, and part of the raw fiber is dissolved and removed. Therefore, there is a problem that the utilization rate of the fiber is low.
[0004]
Further, JP-A-59-76959 and JP-A-60-28565 contain azodicarboxylic amide as a foaming agent in the component constituting the fiber surface, and a number of fine cleavage holes are formed on the surface. The nonwoven fabric obtained by mixing the formed polypropylene fiber and binder fiber and heat-treating is disclosed. However, the nonwoven fabric obtained by this method does not have cellular voids, and fine cleavage holes are present on the fiber surface to improve the surface slimness of the synthetic fiber. On the other hand, stuffed cotton has been applied to the futon and stuffed doll batting and the futon core, but both have a homogeneous structure in which cotton is randomly intertwined, and there are no cellular voids.
Hitherto, a fiber aggregate having a very high porosity that is made of only fibers and has an irregular cell-shaped void has not been known.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a novel fiber assembly having both a fiber entanglement structure and a cellular void, and a method for producing the same, and further provides a fiber assembly excellent in bulkiness.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention is a porous fiber aggregate containing 10 to 100% by mass of wet and heat adhesive crimped fibers, and inside the fiber aggregate, a large number of irregular cell-like voids are used alone or in plural. Exists in a partially continuous state, and at least a part of the fibers constituting the fiber aggregate is thermally bonded by wet heat adhesive crimped fibers.
[0007]
The present invention also includes impregnating water into a fiber aggregate containing 10 to 100% by mass of wet-heat-adhesive crimped fibers, then heating the water-containing fiber aggregate to generate bubbles due to boiling in the fiber aggregate layer, A method for producing a porous fiber aggregate comprising forming a plurality of irregular cavities in a fiber aggregate and simultaneously heat-bonding at least a part of the fibers constituting the fiber aggregate with wet heat adhesive fibers It is.
[0008]
In the present invention, the term “fiber aggregate” is used for both the cell-shaped void formed and the raw material before the void is formed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The wet heat bonded crimped fiber contained in the fiber assembly of the present invention is a crimped fiber containing a polymer component that is softened with hot water of about 95 to 100 ° C. and is self-adhesive or adheres to other fibers. . The crimped form of the crimped fiber is a flat zigzag crimp, a three-dimensional crimp by false twist, a side-by-side type composite fiber, an eccentric core-sheath type composite fiber, an asymmetric cooling fiber, or the like. Although not particularly limited, such as crimps, it is preferable to have steric crimps from the viewpoint of bulkiness, flexibility, and air permeability of the porous fiber assembly, and false twisted fibers are particularly preferable. .
[0010]
The wet heat adhesive crimped fiber of the present invention preferably has a crimp rate of 5% or more, more preferably 10 to 30%. When the crimping rate is less than 5%, the porosity due to the formation of the cellular voids described later becomes insufficient, and it may be difficult to obtain a bulky fiber aggregate that is the object of the present invention.
[0011]
Examples of the wet heat adhesive polymer constituting the fiber include a copolymer containing acrylamide as one component, polylactic acid, an ethylene-vinyl alcohol copolymer, and the like. A copolymer is preferably used. The ethylene-vinyl alcohol copolymer refers to a copolymer obtained by copolymerizing ethylene alcohol with 10 mol% or more and 60 mol% or less with polyvinyl alcohol. In particular, those obtained by copolymerizing ethylene residues of 30 mol% or more and 50 mol% or less are preferred from the viewpoint of wet heat adhesion. The vinyl alcohol portion preferably has a saponification degree of 95 mol% or more. Due to the large number of ethylene residues, a unique property of having wet heat adhesiveness but not soluble in hot water is obtained. The degree of polymerization can be selected as necessary, but is usually about 400 to 1500. After forming the desired porous fiber assembly, the ethylene-vinyl alcohol copolymer can be partially crosslinked for post-processing such as dyeing or fiber modification.
[0012]
The wet heat adhesive crimped fiber may be a fiber made of the above copolymer alone, or a composite fiber with another thermoplastic polymer or a fiber made of another thermoplastic polymer may be coated with the copolymer. It is also possible to use fibers. Examples of other thermoplastic polymers include polyesters, polyamides, polypropylenes, etc., but polyesters, polyamides, etc. having a higher melting point than ethylene-vinyl alcohol copolymers are preferred in terms of heat resistance and dimensional stability. Used.
[0013]
Examples of the polyester include terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, phthalic acid, α, β- (4-carboxyphenoxy) ethane, 4,4′-dicarboxydiphenyl, and 5-sodium sulfoisophthalic acid. Aromatic dicarboxylic acids; aliphatic dicarboxylic acids such as azelaic acid, adipic acid and sebacic acid or their esters; ethylene glycol, diethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol , Neopentyl glycol, cyclohexane-1,4-dimethanol, polyethylene glycol, polytetramethylene glycol, and other fiber-forming polyesters, and 80 mol% or more of the structural units are ethylene terephthalate units. thing Preferred.
[0014]
Examples of the polyamide include an aliphatic polyamide and a semi-aromatic polyamide mainly composed of nylon 6, nylon 66, and nylon 12, and may include a polyamide containing a small amount of the third component.
[0015]
When a composite fiber composed of an ethylene-vinyl alcohol copolymer and another thermoplastic polymer is used, the composite ratio is the former: latter (weight ratio) = 10: 90 to 90:10, particularly 30:70 to 70: 30 is preferable from the viewpoint of spinnability. The composite form is not particularly limited as long as it is a conventionally known composite form. If the copolymer is exposed at least part of the fiber surface, preferably 50% or more, a core-sheath type, an eccentric core is used. Examples include a sheath type, a multi-layer bonding type, a side-by-side type, a random composite type, and a radial bonding type. The cross-sectional shape of these fibers is not limited to a round cross-section or a solid cross-sectional shape that is a solid cross-sectional shape, and may be various cross-sectional shapes such as a hollow cross-sectional shape.
When using it as a cleaning material for human bodies, precision equipment, medical equipment, precious metal products, tubes, mirrors, lenses, glass, plastic products, ceramics, and other cosmetic materials, use split-type composite fibers as composite fibers, It is preferable from the viewpoint of feeling and wiping performance to make a porous fiber assembly composed of single fibers of 0.11 dtex or less, more preferably 0.01 dtex or less. Further, in a fiber in which an ethylene-vinyl alcohol copolymer is coated on another thermoplastic fiber, the copolymer preferably covers 1/3 or more of the surface of the other fiber, more preferably 1 / 2 or more.
[0016]
The porous fiber assembly of the present invention needs to contain 10 to 100% by mass of the wet heat adhesive crimped fiber, preferably 30 to 100% by mass, and more preferably 50 to 100% by mass. . When the wet heat adhesively crimped fiber is less than 10% by mass, the adhesion of the fibers becomes insufficient, and the formation of the cellular voids becomes insufficient. The porous fiber assembly is not particularly limited, such as a woven or knitted fabric, a nonwoven fabric, a block-like fiber structure, or a composite laminate thereof, and various nonwoven fabrics including a stuffed cotton type, a type cotton type aggregate and a needle punch are preferable. . Furthermore, other nonwoven fabrics, fabrics, films and nets may be laminated or sandwiched.
[0017]
In addition, the porous fiber assembly is not limited to a planar two-dimensional shape, but may be an arbitrary three-dimensional shape such as a rectangle, a cylinder, a sphere, or a doll animal. For example, it is possible to use a three-dimensional porous fiber assembly produced by blowing fibers into a mold formed into the above shape.
On the other hand, fibers other than the wet heat adhesive crimped fibers constituting the porous fiber assembly are not particularly limited, and natural fibers, semi-synthetic fibers, and synthetic fibers can be used, and are selected according to the purpose.
The cellular void formed in the porous fiber assembly of the present invention includes various irregular shapes such as a spherical shape to a cloud shape, and the inter-fiber void walls of the fibers constituting the porous fiber assembly. Is a hollow space having a clearly distinguishable size, and the size also has a wide distribution over a major axis of about 1 mm to about 30 mm. Cellular voids exist in the porous fiber assembly alone or in a state where a plurality of cells are partially linked, and the independent or continuous shape of the cellular voids is not exact, and the sample or its enlarged It is a shape that can be seen by viewing a photograph, and if viewed microscopically, there may also be a cellular void that continues for several tens of centimeters.
[0018]
The porous fiber assembly of the present invention is characterized in that it has many large voids having a major axis of about 5 mm or more. The porosity can be arbitrarily set depending on the wet heat adhesively crimped fiber amount, fiber accumulation density, wet heat treatment conditions, etc., and is preferably about 80% or more, more preferably 90% or more in terms of the porosity by the mercury intrusion method. .
The void portion is formed without using any foaming agent, and has a structure not found in conventional porous fiber structures. The void portion of the present invention is obtained by impregnating a fiber aggregate containing wet heat-adhesive crimped fibers with water, heat-treating the hydrous fiber aggregate to about 100 ° C., that is, a boiling temperature of water. A large number of the bubbles, the fibers of the aggregate move due to the bubbles, and the resulting space becomes a cellular void in the fiber aggregate, and at the same time, the heat-and-heat-adhesive crimped fibers are fused to form an inner wall surface of the void. The fibers of other parts are bonded to each other, and an entangled structure is formed.
[0019]
In the present invention, the combination of wet heat-bonded crimped fibers and heating with water causes the formation of cellular voids by boiling water bubbles and the thermal bonding of the fibers simultaneously to form a porous fiber aggregate.
The porous fiber assembly of the present invention is a so-called homogeneous porous assembly having cellular voids as a whole, a dense layer on one surface thereof, and a porous fiber layer continuous therewith, so-called An asymmetric structure is also possible. Of course, a known adhesive or foaming agent can be used for a secondary purpose.
[0020]
The fiber assembly of the present invention is characterized in that wet heat adhesive crimped fibers are used. A crimp is expressed by performing heat treatment with water using the crimped fiber to form a three-dimensional random coil. Cellular voids are formed by boiling water bubbles in the fibers expressing the random coil, and it is possible not only to have an unprecedented porosity but also to obtain a bulky fiber assembly.
[0021]
Hereinafter, the structure of the porous fiber assembly having the cellular voids of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a porous fiber assembly according to the present invention.
A large number of fibers 1 are randomly entangled to form a porous fiber assembly, and a single cell-shaped void 2 and a cell-shaped void 3 in which a plurality of voids are partially connected are provided therein. A single cellular void portion is a void portion that constitutes a single space, and a partially continuous cellular void portion is a narrow portion in the void portion or a hole in the inner wall, and the next adjacent void portion It is the space | gap part of the shape connected to. The fibers 1 are fused by wet heat adhesive crimped fibers at the intersections and joining points of the fibers, and the porous fiber aggregate itself has sufficient shape retention and strength.
[0022]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the porous fiber assembly of the present invention.
A non-woven fabric in which a large number of fibers 1 are formed in a layered manner is formed, and a single cell-like void portion 2 and a cell-like void portion 3 in which a plurality of voids are partially connected are formed therein, many of which have a long axis Is formed along the transverse direction in the nonwoven fabric layer. Since most of the fibers are arranged in layers in the nonwoven fabric, the cellular void formed by the movement of the fibers has a horizontally long shape.
Also within the layer are fibers 1 'that are partially arranged in the thickness direction of the nonwoven. The fiber 1 'is entangled in the thickness direction of the fiber that occurs when a nonwoven fabric is needle punched. The porous fiber assembly of FIG. 2 has a cellular void portion as compared to the porous fiber assembly of FIG. 1 because the formation of the cellular void portion is regulated by fiber entanglement in the thickness direction by needle punching. Tends to be small.
[0023]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the porous fiber assembly of the present invention.
It has a dense layer 4 on one surface of a porous fiber assembly, and has a continuous porous fiber layer, the porous fiber layer being intertwined fibers 1 and a single cellular void 2 and partially It consists of a continuous cellular gap 3. The structure of the dense layer 4 can be changed from a structure close to a film to various types of loose fiber web structures, depending on the types and amounts of fibers constituting the dense layer 4 and heat treatment. The dense layer 4 does not substantially have a cellular void defined by the present invention.
[0024]
Such a method for producing a porous fiber assembly of the present invention will be described below using an example of using a needle punched nonwoven fabric as an example.
As an example, the needle punched nonwoven fabric is obtained by blending the above-described wet heat adhesive crimped fiber and polyethylene terephthalate fiber, and then passing through a carding process and then passing through a needling process. In this case, two types of card webs having different fiber types and / or wet heat-adhesive crimped fibers with different mixing ratios may be laminated and needling. Also, appropriately changing the punch density can be one of the factors that control the size of the cellular void.
[0025]
The present inventors impregnate water with a fiber aggregate containing wet heat-adhesive crimped fibers, heat the water-containing fiber aggregate, and perform wet heat treatment in a state where bubbles are generated in the fiber aggregate, It has been found that a large number of irregular cell-shaped voids can be formed in the accumulation body. The treatment requires the presence of a sufficient amount of water to generate bubbles under heating. The bubbles form cellular voids in the fiber assembly. By the way, even if bubbles are generated in the layer of the fiber aggregate and the fiber moves, the cellular void portion is not formed unless the structure is fixed in the fiber aggregate. In order to form cellular voids in the fiber assembly, wet heat adhesive crimped fibers are required. That is, in the state containing bubbles, the wet heat adhesive crimped fiber is heat-fused to form and fix the cellular void. The above conditions are necessary conditions for the present invention.
[0026]
The heating required to generate bubbles in the fiber assembly depends on the atmospheric pressure of the heating atmosphere, and is usually about 100 ° C. at 1 atm. If heating is performed under reduced pressure or increased pressure, the boiling temperature varies depending on the atmospheric pressure. It is important that the fiber assembly is heated in the presence of sufficient bubbles. The heating temperature is also correlated with the fusing temperature of the wet heat adhesive crimped fiber. The heating temperature is preferably the fusing temperature of the wet heat adhesively crimped fiber, or more than 10 ° C. The wet heat treatment time can be adjusted by the amount of fiber aggregate, the degree of fiber fusion, and the like.
[0027]
The present invention is characterized in that no organic solvent or foamable resin is required to form the cellular void. Therefore, the load and burden on the environment and the worker are extremely small, and the manufacturing cost can be reduced. This advantage is a great effect in practical use.
The water-containing fiber assembly can be heated by steam blowing or by high-frequency electromagnetic waves, for example, 2450 MHz microwaves. High-frequency electromagnetic wave heating is preferable because bubbles are easily generated in the fiber layer. Furthermore, the structure of the surface part of the fiber aggregate can be adjusted by whether the fiber aggregate is completely immersed in water or heated while part of the fiber aggregate is exposed to the gas phase. If wet heat treatment is performed in a state of being immersed in water, a substantially uniform cellular void can be provided in the accumulation body. If the wet heat treatment is performed with the surface exposed, the surface can be formed into a dense layer. One of the excellent advantages of the present invention is that the surface structure of the porous fiber assembly can be adjusted by such a simple method.
[0028]
After the wet heat adhesive crimped fiber is fused, the fiber aggregate is cooled by a known method to fix the structure of the porous fiber aggregate. Since the fiber aggregate after the wet heat treatment contains hot water, it is preferably immersed in cold water or cooled by a cold water shower, and cooling by cold air has low efficiency. If the fiber aggregate is compressed before it is sufficiently cooled, there is a risk of deformation of the cellular voids. On the other hand, it is also possible to adjust the cellular gap by using a compression process.
After cooling the fiber assembly, it is pressed and / or dried at room temperature or hot air and wound up on a winding roller. The block body is individually dried.
[0029]
When the performance of the porous fiber assembly according to the present invention is measured with a non-woven product, the tensile strength is 1 kg / cm or more, the residual elongation is 2.7% after 6 hours at 10% elongation, the porosity is 80% or more, Compression recovery: 50% When compressed 90% or more, Thermal conductivity: 0.05 kcal / m · h · ° C.
[0030]
The porous fiber assembly of the present invention can have any shape. Further, in the method of the present invention, the wet heat-adhesive crimped fibers are bundled into a fiber bundle and restrained at one place of the fiber bundle, thereby restricting the growth of bubbles in the fiber bundle and small in the restrained portion. It is possible to form cellular voids with small bubbles. In this case, large bubbles are gradually generated toward the free ends of the fiber bundles to form large cellular voids. As a result, a structure having a large number of irregular cell-shaped voids that gradually expands in a direction from a portion where the fibers are densely arranged is formed.
By utilizing this basic configuration, the unitary fiber bundles can be made into a single, linear array, planar array, etc. to produce a spherical, cylindrical, or sheet-like porous fiber assembly.
In addition, a porous fiber assembly in which these structures are combined or in combination with other fiber fabrics, nonwoven fabrics, filaments, films, or the like can also be produced. By adopting such a structure, it becomes possible to impart a sponge-like property to the aggregate. A typical example will be specifically described below.
[0031]
For example, after constraining a fiber bundle containing wet heat-adhesive crimped fibers bundled into a string of about 5 cm in length, wrapping the wet heat-adhesive crimped fiber or another thread around the length to bisect the length. This is immersed in a water-filled container, irradiated with high-frequency electromagnetic waves, and heated in a state where bubbles are generated from the inside of the fiber bundle, whereby a spherical porous fiber aggregate is obtained.
[0032]
Also, a large number of fiber bundles having a length of about 5 cm including wet heat-adhesive crimped fibers are prepared, and a continuous fiber bundle in which almost the midpoint of each fiber bundle is restrained by wet heat-adhesive crimped fibers or other fibers is prepared. (Sometimes called the mall yarn or chenille yarn.) By heating the fiber bundle in a state where bubbles are generated from the inside of the focusing body by irradiating high-frequency electromagnetic waves in the same manner as described above, a cylindrical porous fiber assembly can be obtained.
[0033]
Further, a boa knit fabric is knitted using a fiber yarn containing wet heat adhesive crimped fibers as a cut pile and another yarn as a ground yarn. The obtained knitted fabric is irradiated with high-frequency electromagnetic waves in the same manner as described above and heated while generating bubbles from the inside of the knitted fabric, whereby a sheet-like porous fiber assembly can be obtained.
In addition, several or dozens of Mole yarn-like continuous fiber bundles used in the cylindrical assembly are arranged in parallel, fixed with yarns to form a sheet, and then similarly heat-treated with high-frequency electromagnetic waves. Also, a sheet-like porous fiber assembly can be obtained.
[0034]
Further, a sheet-like porous fiber assembly can be obtained even if a continuous yarn bundle of Mohr yarn is spirally wound and wet-heated with a high frequency electromagnetic wave.
In addition, by constraining short fiber bundles or continuous fiber bundles that are blown or packed into a suitable formwork and wet-heat treatment with high-frequency electromagnetic waves, porous fiber accumulation of any three-dimensional shape corresponding to the formwork It is also possible to get a body.
In the present invention, as described above, the portion constrained by the wet heat adhesive crimped fiber and other fibers is densely arranged in the finally obtained aggregate, and as the portion moves away, the fiber The arrangement is rough, and a large number of irregular cell-shaped voids gradually increase in size from the dense portion toward the rough portion.
[0035]
The porous fiber assembly thus obtained resembles a sponge structure when observed finely. That is, a part of the cellular voids opens to the surface of the fiber assembly, and the inside has a network structure of fused fibers. When compared to natural sponge, the surface openings and internal cellular voids and fiber network are similar to those of sponges. The obtained spherical, cylindrical and sheet-like porous fiber aggregates are similar in appearance to natural sponges as they are, and can be used as a substitute for sponges. Further, if necessary, this may be cut appropriately to obtain a product.
[0036]
Hereinafter, the structure of a fiber assembly before processing (hereinafter, also referred to as a precursor) of the porous fiber assembly of the present invention and the structure of the porous fiber assembly after processing will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a precursor for producing the spherical porous fiber assembly of the present invention. A precursor constrained by another fiber 7 at a position 6 where the fiber bundle 5 containing wet heat-adhesive crimped fibers having the same length is constrained so as to be equally divided is shown.
FIG. 5 is a partial cutaway schematic view of a spherical porous fiber assembly obtained from the precursor shown in FIG. The aggregate has a dense structure in the central portion 8 where the movement of the fibers is restrained, and the cellular voids 9 are radially formed from the central portion 8 while gradually expanding toward the surface of the aggregate. A part of the cellular void is open on the surface. The other part of the aggregate is a fiber network where the fibers are fused. If the amount of fiber is small, it is likely to be a disc shape instead of a spherical shape. Longer fiber bundles require more fibers.
[0037]
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a precursor of a cylindrical porous fiber assembly according to the present invention. This example is a fiber bundle produced by a known frenzy method as a method for forming a mop or blade pile, in which a plurality of fiber bundles 5 are knitted and constrained with other fibers 7.
FIG. 7 is a partial cutaway schematic view of a cylindrical porous fiber assembly obtained from the fiber bundle of FIG.
The internal structure of the porous fiber assembly is such that a dense portion of fibers formed by constraining fiber bundles is arranged in a line at the center, and in a circular cross section cut at right angles to the center line, cellular voids 9 Are gradually enlarged in the circumferential direction. This structure is considered to be due to the formation of cellular voids inside the unit fiber bundle. The other part of the aggregate has a fiber network structure similar to that shown in FIG.
[0038]
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a precursor for producing the sheet-like porous fiber assembly of the present invention. A cross-sectional structure of a cut pile sheet fabric in which the fiber bundle 5 is restrained by the ground yarn 10 is shown.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a sheet-like porous fiber assembly obtained from the sheet base of FIG. The fibers are densely arranged in the plane of the ground yarn portion, and the cellular void portion is formed while gradually expanding from the dense portion toward the surface of the porous fiber layer in a substantially linear shape. This is presumably because, in a fiber bundle standing upright on the ground yarn portion, the restraint portion is located on the ground yarn portion, and the cellular void 9 is formed in the fiber bundle standing up toward the surface.
[0039]
FIG. 10 is an enlarged schematic diagram showing a net-like structure of natural sponge. The sponge is composed of a fibrous skeleton 11 and has a cellular void inside the sponge. Many of the fibrous skeletons have a pentagonal network structure.
FIG. 11 is an enlarged schematic view showing the structure of the porous fiber assembly of the present invention. The state where the wet heat adhesive crimped fibers 12 other than the cellular voids are fusion-bonded to each other at a large number of contacts and intersections is shown. Comparing FIG. 10 and FIG. 11, the porous fiber assembly of the present invention does not have a clear pentagonal structure, but has a similar fibrous skeleton, and is arranged with this structure and directionality. It is thought that it has a sponge-like form because it has a cellular void portion.
[0040]
Furthermore, since the porous fiber assembly of the present invention is not formed by blowing or packing short fibers at random, and has a constrained portion, a part of the short fibers may not fall off from the surface or inside. One of the features is that it is extremely few.
When the porous fiber assembly of the present invention and sponge are compared in terms of properties, the specific gravity of the sponge is 0.01 to 0.04 g / cm. Three In contrast, the porous fiber assembly of the present invention is 0.06 to 0.15 g / cm. Three Although it is about 10 times higher, this is because the porous fiber assembly of the present invention has a high-density portion of the fiber, and the specific gravity of the sponge is compared when the cellular void-containing layer is compared. It is close to.
[0041]
Next, variations of the composite laminate including the porous fiber assembly of the present invention will be described.
The porous fiber assembly of the present invention can be made into a porous fiber composite laminate by laminating with a support layer. The porous fiber composite laminate is composed of at least one support layer and a fiber layer (hereinafter sometimes referred to as the present porous fiber layer) including a large number of irregular cellular voids connected to the support layer. Is done. One aspect thereof is a porous fiber composite laminate in which one porous layer is laminated on one or both surfaces of one support layer. In this structure, the porous fiber layer is exposed on one or two sides of the laminate.
Another embodiment is a porous fiber composite laminate comprising two support layers and the present porous fiber layer existing therebetween. In this structure, the porous fiber layer is between the support layers and is not exposed on the surface. These structures can be stacked in multiple layers.
[0042]
The support layer referred to in the present invention is a layer that has substantially no cellular voids, and is essentially a dense layer that is difficult to deform. Examples of such layers include fiber layers, films, sheets, and foam layers. The fiber layer is a woven / knitted fabric, various nonwoven fabrics, or a net-like material. A film, a sheet, and a foam are molded with various resins, and the thickness and surface processing include those processed arbitrarily as required. The support layer and the porous fiber layer can be connected by a method such as mechanical entanglement such as knitting, adhesion, fusion, needle punching, or the like.
[0043]
Hereinafter, the structure of the porous fiber composite laminate having the cellular voids of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 12 is an example of the porous fiber composite laminate of the present invention, and shows a schematic cross-sectional view of a porous fiber composite laminate having a porous fiber layer on one surface of a support layer. In addition, although this sectional drawing is obtained by circular knitted fabric, the structure of a support layer is not limited to this.
In FIG. 12, a large number of fibers 1 fixed to the support layer 13 are randomly entangled to form the present porous fiber layer, and an irregular cell-shaped void portion 9 is provided therein. A large number of fibers 1 contain wet heat-adhesive crimped fibers, and the fibers are fused at the intersections in the cellular voids to form the inner wall surface of the cellular voids. Further, the entire porous fiber layer is bonded with wet heat adhesive crimped fibers.
[0044]
FIG. 13 is another example of the porous fiber composite laminate of the present invention, and shows a schematic cross-sectional view of a porous fiber composite laminate having two porous fiber layers on both sides of a support layer. Although this example is also obtained by circular knitted fabric, the structure of the support layer is not limited to this.
In FIG. 13, a large number of fibers 1 fixed to the support layer 13 are randomly entangled to form the present porous fiber layer, and a large number of irregular cell-shaped voids 9 are provided therein. Yes. A large number of fibers 1 contain wet heat-adhesive crimped fibers, and the fibers are fused at the intersections in the cellular voids to form the inner wall surface of the cellular voids.
[0045]
FIG. 14 is another example of the porous fiber composite laminate of the present invention, and shows a schematic cross-sectional view of a porous fiber composite laminate having the present porous fiber layer sandwiched between two support layers. . In addition, although this example is obtained by circular knitted fabric, the structure of a support layer is not limited to this.
In FIG. 14, the present porous fiber layer is formed by entanglement of a large number of fibers 1 between the support layer 13 and the support layer 13 ′, and a large number of cellular voids 3 exist in the inside. When the interface between the support layer 1 or 1 'and the fiber layer is cut and the plane of the fiber layer is viewed, the cellular voids are also seen to be connected in the plane, and the cellular voids exist alone. It is recognized that there is a continuous shape.
The support layer 1 and the support layer 1 ′ do not need to have the same fiber composition or the same material, and may be different materials.
[0046]
Such a porous fiber composite laminate of the present invention can be produced by various methods. In the knitting method, single circular knitted fabric, double-sided circular knitted fabric, tricot warp knitted fabric, raschel knitted fabric, double raschel knitted fabric, multiple woven fabric, laminated nonwoven fabric, and the like can be used. As an example, a method for producing the porous fiber composite laminate of the present invention using a circular knitted cardboard knit fabric that can secure a thickness due to a long connecting yarn among double-sided circular knitted fabrics will be described.
The cardboard knitted fabric can be obtained by using a double knit knitting machine having a diameter of 30 inches and 20 gauge. As an example, the above-mentioned wet heat adhesive crimped fiber is used as a connecting yarn and knitted in both tack structures, and the cylinder and dial side are knitted only with polyethylene terephthalate fiber. By appropriately changing the knitting machine gauge, it is possible to adjust the thickness of the fiber layer and to be one of the elements for controlling the size of the cellular void.
[0047]
In the present invention, a composite laminate can also be obtained by forming a fused dense layer on the porous fiber assembly. Such a laminate has a smooth surface, and a layer having air permeability can be formed by controlling the degree of fusion. Furthermore, by forming a fusion dense layer, it is also possible to adjust the soundproofing and heat insulating properties that are characteristic of the porous fiber assembly.
[0048]
The method of forming the fiber fusion dense layer on the fiber layer surface is to heat and press the fiber layer surface after the above-mentioned wet heat treatment by a normal method, whereby the wet heat adhesively crimped fiber of the surface layer is melted, A dense layer having a smooth surface is formed by re-solidification. As a continuous hot pressing method, a method of contact heating with a 180 ° C. hot roller is preferable.
[0049]
According to scanning electron micrograph observation, such a fiber fusion dense layer has a network structure formed by irregularly entangled and fused with wet heat adhesive fibers, and has a network structure of 100 μm or more, preferably 300 μm or more. It has a layer thickness and has a number of through-holes. The thickness of the dense layer and the pore diameter of the fine pores can be adjusted by the type and content of the wet heat adhesive crimped fiber and the heating and pressing conditions. The dense layer of the porous fiber composite laminate of the present invention is a fiber entangled layer formed by fusing the wet heat adhesive crimped fiber component and fusion-bonding with other fibers, and is smooth and breathable. Is a layer.
[0050]
The porous fiber composite laminate having the fiber fusion dense layer of the present invention can have any shape. The present invention is characterized by the surface structure and the internal structure, and is not limited to the external shape. Hereinafter, the structure of the fiber composite laminate of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0051]
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing an example of a sheet-like porous fiber composite laminate having the fiber fusion dense layer of the present invention. In the porous fiber layer 14, fibers are irregularly arranged, and the cell-like voids 9 formed in the fiber layer have many irregular shapes. A fiber fusion dense layer 15 is provided on one surface of the fiber layer 14.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing another example of a sheet-like porous fiber composite laminate having a fiber fusion dense layer of the present invention. The porous fiber layer 14 has fibers arranged substantially parallel to the plane of the fiber layer, and the cellular voids 9 formed in the fiber layer also have many shapes along the plane of the fiber layer. A fiber fusion dense layer 15 is provided on one surface of the fiber layer 14.
[0052]
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing another example of a sheet-like porous fiber composite laminate having a fiber fusion dense layer of the present invention. In the porous fiber layer 14, fibers are erected on the fiber support layer 16, and the cellular void portion 9 formed in the fiber layer extends along the erected fiber from the support layer to the opposite surface thereof. There are many shapes that expand sequentially. A fiber fusion dense layer 15 is provided on one surface of the fiber layer 14 (opposite side to the support layer).
FIG. 18 is a partially broken schematic view showing another example of the porous fiber composite laminate having the fiber fusion dense layer of the present invention. In the porous fiber layer 14, the fibers are arranged in a cylindrical shape along the long axis, and the cellular voids 9 formed in the fiber layer are arranged in the length direction along the arranged fibers. Many shapes. A fiber fusion dense layer 15 is provided on the outer surface of the cylindrical fiber layer 14.
[0053]
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the fiber fusion dense layer of the present invention. The fiber fusion dense layer 15 is formed by coating fibers 17 other than wet heat adhesively crimped fibers such as polyester fibers with a molten polymer layer 18 in which wet heat adhesively crimped fibers are melted and finely communicating between them. A hole 19 is provided.
[0054]
A method for producing a porous fiber composite laminate having a typical fiber fusion layer will be described below.
An example of producing a sheet-like porous fiber composite laminate is a method using a moquette as a precursor. Wet heat-adhesive crimped fibers are woven as cut pile yarn, the surface of the resulting moquette is immersed in water, irradiated with microwaves, and heated while producing bubbles from the inside of the moquette After forming the void portion, pressure bonding is performed with a hot cylinder to form a fiber fusion dense layer on the surface of the moquette. In addition, after a hot cylinder is pressed on the surface of the moquette to form a dense layer of fiber fusion, the moquette is immersed in water and irradiated with microwaves to generate bubbles from the inside of the moquette. You may employ | adopt the method of heating. In this method, a fiber composite structure comprising a fiber fusion dense layer and a fiber layer having no cellular voids is obtained as an intermediate product. The intermediate product does not have a cellular void, but can be used as a similar product of the fiber composite laminate of the present invention.
[0055]
The sheet-like porous fiber composite laminate can be produced in the same manner by using the above-described moquette and using a fiber web made of ordinary long fibers or short fibers. Further, the fiber web may be an irregular fiber arrangement or a fiber arrangement substantially parallel to the fiber web plane. Depending on the arrangement of the fibers, the shape of the cellular void formed in the fiber layer tends to be an irregular shape or a shape along the plane of the fiber layer.
[0056]
Moreover, as another example of the manufacturing method of a porous fiber composite laminated body, it is shown in FIG. 18 by passing the fiber bundle of about 110,000 dtex containing the wet heat adhesive crimped fiber while contacting the inner wall of the hollow heater. Such a columnar composite laminate can be obtained. The contact pressure can be adjusted by reducing the diameter of the hollow heater. Thereby, a fiber fusion dense layer can be formed on the surface. Next, the fiber bundle is continuously or cut into a desired length, immersed in a container filled with water, and heated while generating bubbles from the fiber bundle by irradiating with microwaves, thereby forming a cell shape inside. A void is formed. Of course, the same product can be obtained by the reverse method.
[0057]
The porous fiber assembly according to the present invention is used for applications aiming at storage and discharge of liquid, sound absorption, heat insulation, cushioning and filterability by utilizing the porosity. Specifically, drain materials, wipers, paint rollers, anti-condensation materials, ink storage bodies, curing sheets, air filters and liquid filters, various absorbent materials for medical use, hygiene materials, filter materials, cosmetics, stamp stands, It can be used for carpet base fabrics, mattress base materials, chair base materials, wall coverings, artificial leather base fabrics, insoles, futon padding, wrapping materials, planters, microbial supports, artificial sponges, scourers and the like.
[0058]
In particular, the porous fiber assembly according to the present invention is effective for use as a cleaning material, such as a cleaning material for human bodies, precision equipment, medical equipment, precious metal products, tubes, mirrors, lenses, glass, plastic products, ceramics, etc. Can be used as a cleaning material.
The fiber molded product for a cleaning material according to the present invention is not limited in size, and may be a spherical, cylindrical, rod-like, plate-like, or any other arbitrary three-dimensional shaped fiber in the aforementioned formwork. Can also be obtained directly.
The fibers constituting the porous fiber layer may be a uniform composition or a mixture of several kinds of fibers. In the case of a mixture, the fused fiber portion has a complicated structure and is suitable for adjusting the porous structure, water absorption, texture and the like. The conditions of the fibers to be mixed or adjusted include the blending ratio of wet heat adhesive crimped fibers, the fineness, the cut length, the presence or absence of crimps, and the elongation rate. One or more of these conditions can be used together as a mixture of different fibers or as a composite layer changed between multiple layers.
[0059]
An example of a slab method for obtaining a fiber molded product for a cleaning material of a porous fiber assembly according to the present invention is as follows. 50% by mass of wet heat-adhesive short fibers and 50% by mass of polyethylene terephthalate cotton are mixed and carded. To obtain a card sliver, which is then put into a container such as a cylinder or a rectangular parallelepiped, and water is introduced into the container to impregnate the sliver with a sufficient amount of water. A fiber molding can be obtained by heat-processing this by the above-mentioned method.
[0060]
The density of the fiber molded product can be controlled by the type of fiber to be input, its amount, or the amount of fiber and the amount of water.
Immediately after the molding is obtained, it can be used as a cleaning material in its original shape, but it can also be cut into a certain size or shape to set the appearance and quality. Furthermore, in order to smooth the cut surface and adjust the density, it is possible to process again in boiling water.
Further, as a form of the wet heat adhesive crimped fiber, in addition to the cut fiber, a filament can be led to a container using an appropriate filling device to obtain a molded product by the above-described processing method.
[0061]
Next, a slab manufacturing method for obtaining a fiber molding for cleaning material having a multi-layer fiber assembly structure will be described.
A card sliver obtained by carding 100% by mass of wet heat-adhesive crimped fiber, and 60% by mass of polyethylene terephthalate having a fine fiber size of 60% by mass of wet heat-adhesive crimped fiber having a single fiber fineness different from that of the former. A card sliver obtained by carding after blending with mass% is prepared, and these are stacked and put into the container described above. In this case, each card sliver may be inserted alternately, or an irregular stack may be used. Or you may make it adjoin. In this way, a porous fiber assembly having fiber layers with different constituent components that cannot be obtained by blended cotton is obtained. After the fibers are put into the container, the target molded product can be obtained by wet heat treatment in the same manner as described above.
[0062]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these at all. In addition, each physical property in an Example was calculated | required with the following method.
(1) Crimp rate
After winding the yarn until it reaches 5500 dtex with a cassette remover, a load of 10 g is hung at the center of the lower end of the cassette, this cassette is fixed at the top, and a load of 0.009 cN / dtex is applied. The hot water treatment was performed at 30 ° C. for 30 minutes. Then, after leaving to dry at room temperature in a no-load state, a load of 10 g was applied again, and the yarn length after being left for 5 minutes was measured, and this was defined as L1 (mm). Next, a load of 1 kg was applied, the yarn length after being left for 30 seconds was measured, and when this was taken as L2 (mm), it was calculated by the following formula.
Crimp rate (%) = {(L2-L1) / L2} × 100
[0063]
Example 1
・ Fiber manufacturing method
Polyethylene terephthalate containing 3% by mass of fine-particle silica [inherent viscosity = 0.68 measured at 30 ° C. in a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane, etc.] as the core component, the sheath component as an ethylene content of 40 mol%, MI = An ethylene-vinyl alcohol copolymer of = 10 was spun at a spinning temperature of 260 ° C to obtain a core-sheath composite fiber. (Concentric, core / sheath ratio = 50/50, 167 dtex / 48 filament)
Using this fiber, false twisting was performed at a false twist number of 2350 T / M, a first stage heater temperature of 120 ° C., and a second stage heater temperature of 135 ° C. to obtain a false twisted yarn having a crimp rate of 17%.
Using the obtained false twisted yarn, it was cut to 3.3 dtex and a cut length of 51 mm to obtain a core-sheath composite staple fiber having a single fiber fineness of 3.3 dtex.
[0064]
・ Manufacture of needle punched nonwoven fabric
Using the above-described core-sheath composite staple fiber 40% by mass and polyethylene terephthalate staple fiber (3.3 dtex, cut length 51 mm) 60% by mass, punch density 130 times / cm 2 , Basis weight 150g / m 2 A needle punched nonwoven fabric having a thickness of 3 mm was obtained.
[0065]
・ Manufacture of non-woven fabric with cellular voids
The needle punched nonwoven fabric was sufficiently impregnated with water at room temperature, immersed in boiling water at 100 ° C., and wet-heat treated for 30 seconds while being held by a net so that the nonwoven fabric was not lifted. After the treatment, the nonwoven fabric was taken out and immersed in cooling water at room temperature to be cooled and fixed. Next, this was centrifuged and dehydrated and dried at a dry heat of 110 ° C.
In the cross section of the obtained nonwoven fabric, fiber bundles penetrating in the thickness direction were distributed almost uniformly as needle marks, and many large gaps of 1 mm to 5 mm were confirmed between the fiber bundles. On the other hand, when the surface of the non-woven fabric was sliced and the internal state was observed, amorphous cellular voids were present, and it was also possible to confirm the voids that existed alone and the cellular voids that were partially connected.
[0066]
Example 2
A first layer web was prepared using 40% by mass of the core-sheath composite staple fiber used in Example 1 and 60% by mass of polyethylene terephthalate staple fiber (3.3 dtex, cut length 51 mm), and polyethylene terephthalate. A web using 100% by mass of staple fiber (3.3 dtex, cut length 51 mm) as a second layer is laminated as a second layer, and the punch density is 160 times / cm. 2 , Basis weight 250g / m 2 A needle punched nonwoven fabric having a thickness of 10 mm was obtained.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, the sample was immersed in boiling water at 100 ° C., then placed in cooling water to be fixed, further centrifugally dehydrated, and then dried in hot air at a dry heat of 110 ° C.
It was confirmed that the obtained nonwoven fabric had a number of cellular voids similar to those in Example 1 in the cross section of the first layer, with the boundary between the two layers as a boundary. On the other hand, in the second layer composed of only polyethylene terephthalate staple fibers, three-dimensional entanglement of high-density cotton due to contraction of the fibers by boiling water was observed. As described above, a nonwoven fabric having an asymmetric cross-sectional structure could be obtained.
[0067]
Example 3
40% by mass of the core-sheath composite staple fiber used in Example 1, 55% by mass of raw cotton of polyethylene terephthalate staple fiber (3.3 dtex, cut length 51 mm), and a low melting point polyester having a fusion temperature of 120 ° C. A thin web is produced with a card by mixing 5% by mass of the raw material of the binder staple fiber, and the webs are laminated and sandwiched between the nets, and the webs are temporarily bonded using hot air at 130 ° C. where the low melting point polyester melts. 800g / m 2 A block-like laminate was obtained.
The obtained block-like laminate was immersed in boiling water at 100 ° C. in the same manner as in Example 1, then cooled and fixed in cooling water, dehydrated by air blow, and then dried with hot air at a dry heat of 110 ° C. did.
In the cross section of the obtained block-like laminate, elongated cellular voids intermittently exist along the lamination interface, and the cell-like voids that are independent or partially connected indefinitely in the planar direction. Was confirmed.
[0068]
Example 4
The block-like laminate used in Example 3 was immersed in water to a height of about ½ of the thickness, and this was irradiated with microwaves of 2450 MHz for 3 minutes to boil the water impregnated in the block-like laminate. Then, this was immersed in room temperature water and cooled.
In the cross section of the obtained block-like laminate, the same cellular void as in Example 3 was present only in the portion immersed in water, and the portion not immersed in water had a fusion-entangled fiber structure. . That is, this block-like fiber assembly had an asymmetric structure.
[0069]
Example 5
・ Fiber manufacturing method
The false twisted yarn obtained in Example 1 was converged to obtain a 11000 dtex converging body, which was cut to a length of 5 cm. The position of equally dividing the length of the cut fiber bundle was strongly bound with the wet heat-adhesive false twisted yarn to obtain a braided fiber bundle with both ends cut.
Put the above fiber bundle and water at room temperature in a cylindrical container that can store the liquid, heat it at 2450 MHz and 1 kW microwave for heat treatment for about 1 minute in the bubble generation state, and then use cold water to form the molded product. After cooling, centrifugal dehydration was performed to obtain a spherical porous fiber assembly. The specific gravity of the obtained porous fiber assembly is 0.11 g / cm. Three From the surface state, it can be confirmed that it is a porous structure, and when looking at the cross section, it has a hard part with high density in the center part, and the cellular voids are arranged radially toward the surface, Furthermore, it has confirmed that the size became large so that it was on the surface.
[0070]
Example 6
100 false twisted yarns used in Example 1 were combined to make 16700 dtex, and then subjected to a frenzy process so that the cut length was 3 cm. When the above-mentioned frenched precursor and water are put into a cuboid container capable of containing a liquid and irradiated with high-frequency electromagnetic waves and heated in the same manner as in Example 5, bubbles are generated vigorously from the fiber bundle and the yarn is crimped. As a result, a sponge-like columnar porous fiber assembly was obtained.
The specific gravity of the obtained porous fiber assembly is 0.15 g / cm. Three It was an internal structure having cellular voids that gradually expanded toward the surface. The hand-held feeling was soft and the foaming property was very good when the detergent was applied.
[0071]
Example 7
Two false twisted yarns used in Example 1 were combined to form a fiber bundle (cut pile) of 334 dtex / 96 filaments, and this and a polyethylene terephthalate false twisted yarn (167 dtex / 48 filaments) as a ground yarn. Knitted to the bore.
The knitted fabric was cut into a circular shape having a diameter of 10 cm, put into a cylindrical container, and then water that was sufficiently immersed in the knitted fabric was put in and irradiated with high-frequency electromagnetic waves.
By irradiation and heating with high-frequency electromagnetic waves, air bubbles were generated vigorously from the cut pile portion of the knitted fabric, and crimps of the cut pile yarn were expressed, thereby forming a porous structure.
This was immersed in cold water to fix the form, and then centrifuged to obtain a sheet-like porous fiber assembly. About the obtained sheet-like porous fiber assembly, when the ground yarn portion was cut and separated from the cut pile portion and the specific gravity of the cut pile portion was measured, 0.09 g / cm Three The size of the cellular void portion was increased from the ground yarn portion toward the surface.
[0072]
Example 8
・ Manufacture of circular knitted cardboard knitted fabric
A 30-inch, 20-gauge double-knit knitting machine was set so as to have the knitting structure shown in FIG. F1 and F4 are fed, and polyethylene terephthalate false twisted yarn (167 dtex / 48 filament) is fed into yarn feeder No. Supplied to F2, F3, F5 and F6, thickness is 6 mm, basis weight is 1180 g / m 2 No round knitted cardboard knitted fabric.
[0073]
・ Manufacture of porous fiber composite laminates
The circular knitted cardboard knit fabric was sufficiently impregnated with water at room temperature, immersed in boiling water at 100 ° C., and wet-heat treated for 30 seconds while being held by a net so that the knitted fabric did not float. After the treatment, the knitted fabric was taken out and immersed in cooling water at room temperature to be cooled and fixed. Next, this was centrifuged and dehydrated and dried at a dry heat of 110 ° C.
In the cross section of the obtained knitted fabric, fiber bundles connected in the thickness direction formed a sponge-like hardened layer, and a large number of irregular cellular voids having a major axis of about 1 mm to 5 mm were confirmed.
On the other hand, when the vicinity of the boundary between one side of the knitted fabric and the hardened layer was sliced and the state of the inner plane was observed, it was confirmed that there were many fine cellular voids like a coral reef, although they were indefinite.
The obtained porous fiber composite laminate floated without sinking even when it was put into water, and further softened when sufficient water was absorbed into the porous fiber composite laminate.
[0074]
Example 9
.Manufacture of fleece knitted fabric
Using a 30 inch 20 gauge sinker pile 2.7 mm sinker pile knitting machine, the false twisted yarn used in Example 1 was used as the pile yarn, and the polyethylene terephthalate false twisted yarn (167 dtex / 48 filament) was used as the ground yarn. Knitting, basis weight 790g / m 2 Sinker pile knitted fabric.
The pile yarn was scraped out on both the anti-pile side and the pile side of the obtained sinker-pile knitted fabric using a raising machine, and then sheared to obtain a fleece knitted fabric.
[0075]
・ Manufacture of porous fiber composite laminates
The fleece knitted fabric was sufficiently impregnated with water at room temperature, immersed in boiling water at 100 ° C., and wet-heat treated for 30 seconds while being held by a net so that the knitted fabric was not lifted. After the treatment, the knitted fabric was taken out and immersed in cooling water at room temperature to be fixed by cooling. Next, this was centrifuged and dehydrated and dried at a dry heat of 110 ° C.
In the cross section of the obtained knitted fabric, a fiber bundle that was a pile yarn before the hot water treatment forms a sponge-like cured layer, and an irregular cell-like void portion having a major axis of about 1 mm to 5 mm. I was able to confirm many.
On the other hand, when the vicinity of the surface of the knitted fabric was sliced and the state of the inner plane was observed, it was confirmed that there were many fine cell-like voids like a coral reef, although it was indefinite as in Example 8.
The porous fiber composite laminate obtained in the same manner as in Example 8 floated without sinking even when it was put into water, and further softened when sufficient water was absorbed into the porous fiber composite laminate.
[0076]
Example 10
・ Manufacture of laminated needle punched nonwoven fabric
A card web composed of 40% by mass of staple fibers used in Example 1, 60% by mass of polyethylene terephthalate staple fibers (3.3 dtex, cut length 51 mm), and a spunbond nonwoven fabric made of polyester are laminated and laminated by needling. As a structure, basis weight 600g / m 2 A laminated needle punched nonwoven fabric having a thickness of 6 mm was obtained.
[0077]
・ Manufacture of porous fiber composite laminates
The laminated needle punched nonwoven fabric was sufficiently impregnated with water at room temperature, immersed in boiling water at 100 ° C., and wet-heat treated for 30 seconds while being held by a net so that the knitted fabric was not lifted. After the treatment, the laminated needle punched nonwoven fabric was taken out and immersed in cooling water at room temperature to be cooled and fixed. Next, this was centrifuged and dehydrated and dried at a dry heat of 110 ° C.
In the cross-section of the obtained laminated needle punched nonwoven fabric, fiber bundles penetrating through and connected to the support fiber layer are distributed almost uniformly as needle marks, and there are many large voids having a major axis of about 1 mm to 5 mm between the fiber bundles. It could be confirmed. On the other hand, when slicing the surface of the laminated needle punched nonwoven fabric and observing the state of the internal plane, there was an irregular cell-shaped void, and it was also possible to confirm independent voids and partially-connected cell voids .
As in Example 8, the obtained porous fiber composite laminate floated without sinking even when it was put into water, and further softened when the porous fiber composite laminate absorbed sufficient water.
[0078]
Example 11
・ Manufacture of non-woven fabrics laminated by lamination
The basis weight of the card web used in Example 10 was 570 g / m by needle punching. 2 A non-woven fabric was obtained. The basis weight is 70 g / m 2 The polyurethane foam was melted by a flame lamination method with a flame and bonded to one side of the nonwoven fabric. Furthermore, the basis weight is 70 g / m. 2 The other polyurethane foam was bonded to the other surface of the joining fabric by a frame lamination method in the same manner as described above to obtain a laminate in which the polyurethane foam was used as a support layer and a nonwoven fabric was sandwiched.
[0079]
・ Manufacture of porous fiber composite laminates
A fiber composite laminate sandwiched with non-woven fabric with the polyurethane foam as a support layer is sufficiently impregnated in water at room temperature and immersed in boiling water at 100 ° C., and pressed with a net so that the composite laminate does not float up. Then, heat treatment was performed for 30 seconds. After the treatment, the composite laminate was taken out and immersed in cooling water at room temperature and fixed by cooling. Next, this was centrifuged and dehydrated and dried at a dry heat of 110 ° C.
In the cross-section of the obtained composite laminate, in the nonwoven fabric layer sandwiched between polyurethane foams, fiber bundles penetrating and connecting by needling are distributed almost uniformly as needle marks, and the major axis is about 1 mm between the fiber bundles. A large number of large irregular gaps of ˜5 mm could be confirmed. Furthermore, when the vicinity of the interface between the polyurethane foam layer and the nonwoven fabric layer sandwiched between the polyurethane foam layers is sliced and the state of the inner plane is observed, there are irregular cellular voids, and independent voids and portions A continuous cell-like void was confirmed.
[0080]
Example 12
A circular knitted bore is knitted using a cut pile yarn obtained by combining two false twisting yarns used in Example 5 to form 334 dtex / 96 filaments and a polyethylene terephthalate false twisting yarn (167 dtex / 48 filaments). did.
The circular knitted bore knitted fabric was cut into a 30 cm square, immersed in water in an expanded state, and irradiated with microwaves of 2450 MHz and 1 kW. Bubbles are observed from inside the pile surface of the knitted fabric by microwave irradiation. Irradiation was continued for about 1 minute after the generation of bubbles, then taken out, cooled in water, centrifuged and dehydrated, and dried to obtain a fiber structure having cellular voids on the surface and inside.
Next, the fiber structure was subjected to thermocompression bonding using a calender roll having a pressure bonding temperature of 180 ° C. and a roll linear pressure of 5 kg / cm. The obtained fiber composite laminate was provided with a dense layer having a smooth surface, and a fiber layer having a cell-like void was formed on the lower surface thereof.
[0081]
Example 13
A core-sheath composite staple fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the cut length was 64 mm. The obtained core-sheath composite staple fiber 100% by mass is carded to give a punch density of 90 pieces / cm. 2 With a thickness of 10 mm and a basis weight of 300 g / m 2 A needle punched nonwoven fabric was prepared.
The needle punched nonwoven fabric was sufficiently impregnated with water at room temperature, and irradiated with microwaves of 2450 MHz and 1 kW while being held by a net so that the nonwoven fabric did not float. After confirming the generation of bubbles from the nonwoven fabric, the irradiation was continued for 2 minutes. After the treatment, the nonwoven fabric was taken out and immersed in cooling water at room temperature to be cooled and fixed. Next, this was centrifuged and dehydrated and dried at a dry heat of 110 ° C.
[0082]
In the cross section of the obtained nonwoven fabric, fiber bundles penetrating in the thickness direction were distributed almost uniformly as needle marks, and a large number of large cellular voids of 1 mm to 5 mm were confirmed between the fiber bundles. On the other hand, when the surface of the nonwoven fabric was sliced and the internal state was observed, amorphous cellular voids were present, and independent voids and partially linked cellular voids were also confirmed.
Next, both surfaces of the nonwoven fabric were guided to a calender roll, and both surfaces were thermocompression bonded at 180 ° C. A smooth dense layer was formed on both surfaces, and a fiber composite laminate was obtained in which the inner layer adjacent to the surface formed the above-described fiber layer having the cellular voids.
[0083]
Example 14
Using the circular knitted bore of Example 12, a dense fiber fusion layer was formed prior to microwave irradiation. That is, the surface of the circular knitted bore was thermocompression bonded using a calender roll having a crimping temperature of 180 ° C. and a roll linear pressure of 5 kg / cm.
The obtained fiber structure has a dense layer with a smooth surface. The fiber structure was immersed in water and irradiated with 2450 MHz and 1 kW microwaves. Bubbles are observed from inside the pile surface of the knitted fabric by microwave irradiation. After the bubble generation, the irradiation is continued for about 1 minute, and then taken out, cooled in water, centrifuged and dehydrated, and dried to form a fiber layer having cellular voids between the fiber fusion dense layer and the support layer. It was confirmed.
[0084]
Example 15
The false twisted yarn used in Example 1 was bundled on a tow and cut to 64 mm to obtain crimped staple fibers.
[0085]
・ Manufacture of molded products
Put the above-mentioned crimped staple fiber carded into a square mold that allows liquid to pass through, fully impregnate with water at room temperature, heat with a high frequency electromagnetic wave device and heat-treat for about 1 minute, then use cold water The molded product was cooled, and then centrifuged and dehydrated to obtain a rectangular parallelepiped cleaning molded fiber product.
When the fiber molding for cleaning material of this example was used, foaming with soap and synthetic detergent was as good as commercially available sponges, and water droplets after washing could be wiped off as with cotton products.
[0086]
Comparative Example 1
Using the core-sheath composite staple fiber 70% by mass and the polyethylene terephthalate staple fiber (3.3 dtex, cut length 51 mm) 30% by mass used in Example 1, the punch density is 150 times / cm. 2 , Basis weight 200g / m 2 A needle punched nonwoven fabric having a thickness of 5 mm was obtained.
The needle punched nonwoven fabric was sufficiently impregnated with water at room temperature and immersed in hot water at 90 ° C., and wet-heat treated for 30 seconds while being held by a net so that the nonwoven fabric did not float. After the treatment, the nonwoven fabric was taken out and immersed in cooling water at room temperature to be cooled and fixed. Next, this was centrifuged and dehydrated and dried at a dry heat of 110 ° C.
The obtained non-woven fabric was weak in entanglement between fibers, and the presence of cellular voids was not observed in the cross section.
[0087]
Comparative Example 2
A web composed of 70% by mass of raw cotton of polyethylene terephthalate staple fiber (3.3 dtex, cut length 51 mm) and 30% by mass of binder fiber (6.6 dtex, cut length 64 mm, melting point 120 ° C.) having a melting point lower than that of the raw cotton. , Punch density 150 times / cm 2 , Basis weight 220g / m 2 A needle punched nonwoven fabric having a thickness of 5 mm was obtained.
The needle punched nonwoven fabric was sufficiently impregnated with water at room temperature and immersed in boiling water at 100 ° C., and wet-heat treated for 30 seconds while being held by a net so that the nonwoven fabric was not lifted. After the treatment, the nonwoven fabric was taken out and immersed in cooling water at room temperature to be cooled and fixed. Next, this was centrifuged and dehydrated and dried at a dry heat of 110 ° C.
However, the obtained non-woven fabric was weak in entanglement between fibers, and the presence of cellular voids was not observed in the cross section.
[0088]
Comparative Example 3
Punch density is 130 times / cm using 40% by mass of the core-sheath composite staple fiber used in Example 1 and 60% by mass of polyethylene terephthalate staple fiber (3.3 dtex, cut length 51 mm). 2 , Basis weight 150g / m 2 A needle punched nonwoven fabric having a thickness of 3 mm was obtained.
The non-woven fabric was subjected to a dry heat treatment for 2 minutes at 174 ° C., 10 ° C. higher than the melting point of the resin forming the sheath of the core-sheath composite staple.
The obtained nonwoven fabric had a hard texture and was stiff, and further, the presence of cellular voids was not observed in the cross section, indicating a three-dimensional entangled state.
[0089]
Comparative Example 3
7 mass% of false twisted yarn used in Example 1 and 93 mass% of polyethylene terephthalate false twisted yarn (167 dtex / 48 filament) were converged to form a fiber bundle of 11000 dtex, which was cut into a length of 5 cm. The position of equally dividing the length of the cut product was strongly bound with the wet heat adhesive false twisted yarn to obtain a braided fiber bundle with both ends cut.
The fiber bundle and water at room temperature in which it is sufficiently immersed are placed in a cylindrical container that can store liquid, and after heat treatment by irradiating high-frequency electromagnetic waves, the molded product was cooled using cold water. An aggregate having cellular voids was not obtained only by the occurrence of crimping.
[0090]
Comparative Example 4
・ Manufacture of circular knitted cardboard knitted fabric
Knitting the false twisted yarn and polyethylene terephthalate false twisted yarn (167 dtex / 48 filament) used in Example 1 with a 30-inch, 20 gauge double knit knitting machine with the same knitting structure as in Example 8. Standing, thickness is 4mm, basis weight is 620g / m 2 A circular knitted cardboard knit fabric was obtained, and heat treatment was performed under the same conditions as in Comparative Example 1.
The obtained circular knitted cardboard knit fabric had no change from the state before heat treatment, and no cellular void was found in the fiber layer.
[0091]
Comparative Example 5
Using the same circular knitted cardboard knit fabric as in Comparative Example 4, the heat treatment conditions were replaced with a dry heat treatment at 180 ° C.
The obtained circular knit corrugated cardboard knit fabric is only bonded to the monofilament of the connecting yarn, and although mutual fusion is confirmed between some of the connecting yarns, there is no formation of a sponge-like hardened layer, No cellular voids were formed.
[0092]
Comparative Example 6
After carding by mixing 6% by mass of the core-sheath composite staple fiber used in Example 13 and 94% by mass of polyethylene terephthalate staple fiber (3.3 dtex, cut length 51 mm), a punch density of 90 / cm 2 With a basis weight of 300 g / m 2 A needle punched nonwoven fabric having a thickness of 10 mm was obtained.
The needle punched nonwoven fabric was impregnated with water, and microwave irradiation was performed at 2450 MHz and 1 kW. After confirming the generation of bubbles from inside the nonwoven fabric, irradiation was continued for 2 minutes.
Subsequently, after cooling in cold water, it dried. Both sides of the nonwoven fabric were guided to a calender roll, and both sides were thermocompression bonded at 180 ° C.
The obtained non-woven fabric had weak entanglement between fibers, and a structure that could be judged as a cellular void was not found. Moreover, the state of dense layer formation was not seen on the nonwoven fabric surface, only the fiber cross section was deformed by pressure, and no fusion or solidification between the fibers was observed.
[0093]
【The invention's effect】
According to the present invention, there are provided a novel fiber aggregate having a large void portion, which has both a entangled structure of crimped fibers and a cellular void portion, and a method for producing a porous fiber aggregate only by water and heating. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a porous fiber assembly according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the porous fiber assembly of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the porous fiber assembly of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a precursor for producing the spherical porous fiber assembly of the present invention.
FIG. 5 is a partial cut schematic view of a spherical porous fiber fiber assembly of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a precursor for producing a cylindrical porous fiber assembly according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram of a partial cut surface of a cylindrical porous fiber assembly of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a precursor for producing the sheet-like porous fiber assembly of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a sheet-like porous fiber assembly of the present invention.
FIG. 10 is an enlarged schematic diagram showing a net-like structure of natural sponge.
FIG. 11 is an enlarged schematic view showing the structure of the porous fiber assembly of the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a porous fiber composite laminate having a porous fiber layer on one surface of a support layer.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a porous fiber composite laminate having two porous fiber layers on both sides of a support layer.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a porous fiber composite laminate having a porous fiber layer sandwiched between two support layers.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing an example of a sheet-like porous fiber composite laminate of the present invention.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing another example of the sheet-like porous fiber composite laminate of the present invention.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing another example of the sheet-like porous fiber composite laminate of the present invention.
FIG. 18 is a partially broken schematic view showing an example of a cylindrical porous fiber composite laminate of the present invention.
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the fiber fusion dense layer of the present invention.
20 is a knitting organization chart adopted in Example 8. FIG.
[Explanation of symbols]
1,1 ': Fiber
2: Independent cellular void
3: Cellular voids partially connected
4: Dense layer
5: Fiber bundle
6: Restrained position
7: Another fiber
8: Center
9: Cell-shaped void
10: Ground yarn
11: Fibrous skeleton
12: Wet heat adhesive fiber
13, 13 ': Support layer
14: Porous fiber layer
15: Fiber fusion dense layer
16: Fiber support layer
17: Fibers other than wet heat adhesive fibers
18: Molten polymer layer
19: Communication hole

Claims (28)

湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む多孔性繊維集積体であって、該繊維集積体内部には、多数の不定形のセル状空隙部が単独でまたは複数個が部分的に連なった状態で存在し、該繊維集積体を構成する繊維の少なくとも一部が湿熱接着性捲縮繊維によって熱接着されていることを特徴とする多孔性繊維集積体。A porous fiber assembly comprising 10 to 100% by mass of wet heat-adhesive crimped fiber, and inside the fiber assembly, a large number of irregular cell-shaped voids are singly or a plurality are partially linked. A porous fiber assembly, wherein at least a part of fibers constituting the fiber assembly are thermally bonded by wet heat adhesive crimped fibers. 該多孔性繊維集積体が、繊維がランダムに集積されたブロック状繊維集積体である請求項１に記載の多孔性繊維集積体。The porous fiber assembly according to claim 1, wherein the porous fiber assembly is a block-like fiber assembly in which fibers are randomly collected. 該多孔性繊維集積体が、繊維が概ね層状に集積されたブロック状繊維集積体であり、該セル状空隙部の少なくとも一部はその長軸が該層の方向に沿って成形された形状である請求項１に記載の多孔性繊維集積体。The porous fiber aggregate is a block-shaped fiber aggregate in which fibers are generally accumulated in a layered manner, and at least a part of the cellular void has a shape in which the major axis is formed along the direction of the layer. The porous fiber assembly according to claim 1. 該多孔性繊維集積体が、繊維が概ね層状に集積された不織布であり、該セル状空隙部の少なくとも一部はその長軸が不織布の層内において横方向に沿って成形された形状である請求項１に記載の多孔性繊維集積体。The porous fiber assembly is a non-woven fabric in which fibers are generally accumulated in a layered manner, and at least a part of the cellular void portion has a shape in which the long axis is formed along the lateral direction in the non-woven fabric layer. The porous fiber assembly according to claim 1. 該多孔性繊維集積体の一面に緻密層を有する請求項１に記載の多孔性繊維集積体。The porous fiber assembly according to claim 1, further comprising a dense layer on one surface of the porous fiber assembly. 該多孔性繊維集積体に、繊維が密に配置された部分と粗に配置された部分とが存在し、密に配置された部分から粗に配置された部分に行くにしたがってセル状空隙の大きさが漸次拡大している請求項１に記載の多孔性繊維集積体。In the porous fiber assembly, there are a portion where the fibers are densely arranged and a portion where the fibers are coarsely arranged, and the size of the cellular void increases from the densely arranged portion to the coarsely arranged portion. The porous fiber assembly according to claim 1, wherein the length gradually increases. 該繊維が密に配置される部分が該多孔性繊維集積体の中心部に存在する請求項６に記載の球状の多孔性繊維集積体。The spherical porous fiber assembly according to claim 6, wherein a portion where the fibers are densely arranged exists in a central portion of the porous fiber assembly. 該繊維が密に配置される部分が該多孔性繊維集積体の中心線部に存在する請求項６に記載の円柱状の多孔性繊維集積体。The cylindrical porous fiber assembly according to claim 6, wherein a portion where the fibers are densely arranged exists in a center line portion of the porous fiber assembly. 該繊維が密に配置される部分が該多孔性繊維集積体の一平面部に存在する請求項６に記載のシート状の多孔性繊維集積体。The sheet-like porous fiber assembly according to claim 6, wherein a portion where the fibers are densely arranged is present on one plane portion of the porous fiber assembly. 該多孔性繊維集積体の表面に多数のセル状空隙部が開口して形成される請求項６に記載の多孔性繊維集積体。The porous fiber assembly according to claim 6, wherein a large number of cellular voids are formed on the surface of the porous fiber assembly. 請求項１に記載の多孔性繊維集積体と支持層からなる複合積層体であって、その一表面または両表面に該多孔性繊維集積体が存在することを特徴とする多孔性繊維複合積層体。A composite laminate comprising the porous fiber assembly according to claim 1 and a support layer, wherein the porous fiber assembly is present on one surface or both surfaces thereof. . 該支持層が、繊維層、フィルム、シートおよび発泡層からなる群から選ばれる層である請求項１１に記載の多孔性繊維複合積層体。The porous fiber composite laminate according to claim 11, wherein the support layer is a layer selected from the group consisting of a fiber layer, a film, a sheet, and a foamed layer. 請求項１に記載の多孔性繊維集積体の両面に支持層が存在することを特徴とする多孔性繊維複合積層体。A porous fiber composite laminate comprising support layers on both sides of the porous fiber assembly according to claim 1. 支持層が、繊維層、フィルム、シートおよび発泡層からなる群から選ばれる層である請求項１３に記載の多孔性繊維複合積層体。The porous fiber composite laminate according to claim 13, wherein the support layer is a layer selected from the group consisting of a fiber layer, a film, a sheet, and a foamed layer. 請求項１に記載の多孔性繊維集積体の少なくとも一表面に該繊維層と同一繊維組成からなる通気性の繊維融着緻密層を有することを特徴とする多孔性繊維複合積層体。A porous fiber composite laminate having a breathable fiber fusion dense layer having the same fiber composition as that of the fiber layer on at least one surface of the porous fiber assembly according to claim 1. 捲縮が立体捲縮である請求項１〜１５のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体。The porous fiber assembly according to any one of claims 1 to 15, wherein the crimp is a three-dimensional crimp. 捲縮が仮撚捲縮である請求項１〜１６のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体。The porous fiber assembly according to any one of claims 1 to 16, wherein the crimp is a false twist crimp. 湿熱接着性捲縮繊維が、繊維表面の少なくとも一部にエチレン−ビニルアルコール系共重合体が存在する繊維である請求項１〜１７のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体。The porous fiber assembly according to any one of claims 1 to 17, wherein the wet heat adhesive crimped fiber is a fiber in which an ethylene-vinyl alcohol copolymer is present on at least a part of the fiber surface. 湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維集積体に水を含浸し、次いで含水繊維集積体を加熱し該繊維集積体層内に沸騰による気泡を生じさせ、該繊維集積体内部に多数の不定形の空洞部を形成せしめると同時に湿熱接着性繊維によって繊維集積体を構成する繊維の少なくとも一部を熱接着することを特徴とする多孔性繊維集積体の製造方法。A fiber aggregate containing 10 to 100% by mass of wet heat-adhesive crimped fibers is impregnated with water, and then the water-containing fiber aggregate is heated to generate bubbles due to boiling in the fiber aggregate layer. A method for producing a porous fiber assembly, wherein a plurality of irregular cavities are formed, and at the same time, at least a part of fibers constituting the fiber assembly is thermally bonded by wet heat adhesive fibers. 湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維集積体の一表面は湿熱接着性繊維の含有量が低く、他の部分は湿熱接着性繊維の含有量が高い繊維集積体を水層に浸漬し、該含水繊維集積体を加熱して、繊維集積体の一表面に緻密層を有し、該緻密層に連続した多孔性繊維層を有する多孔性繊維集積体の製造方法。One surface of the fiber aggregate containing 10 to 100% by mass of wet heat-adhesive crimped fibers has a low content of wet heat adhesive fibers, and the other part is a fiber aggregate with a high content of wet heat adhesive fibers in the water layer. A method for producing a porous fiber assembly having a dense layer on one surface of the fiber aggregate, the porous fiber layer being continuous with the dense layer by dipping and heating the water-containing fiber aggregate. 該含水繊維集積体に高周電磁波を照射して加熱する請求項１９に記載の多孔性繊維集積体の製造方法。The method for producing a porous fiber assembly according to claim 19, wherein the water-containing fiber assembly is heated by irradiation with high-frequency electromagnetic waves. 該含水繊維集積体の表面層の少なくとも一部を外気に露出した状態で、該含水繊維集積体に高周電磁波を照射して加熱し、繊維集積体の一表面に緻密層を有し、該緻密層に連続した多孔性繊維層を有する多孔性繊維積層体の製造方法。In a state where at least a part of the surface layer of the water-containing fiber assembly is exposed to the outside air, the water-containing fiber assembly is heated by irradiation with high-frequency electromagnetic waves, and a dense layer is provided on one surface of the fiber assembly, A method for producing a porous fiber laminate having a porous fiber layer continuous with a dense layer. 湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含有する繊維束をその任意の部位で拘束し、該繊維束に水を含浸し、次いで該繊維束内に気泡を生じさせつつ湿熱処理を施した後、該繊維束を冷却することを特徴とする多孔性繊維集積体の製造方法。A fiber bundle containing 10 to 100% by mass of wet heat-adhesive crimped fibers was restrained at an arbitrary position, the fiber bundle was impregnated with water, and then wet heat treatment was performed while bubbles were generated in the fiber bundle. Thereafter, the fiber bundle is cooled, and a method for producing a porous fiber assembly is provided. 湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維層を水に浸漬し、加熱処理することにより該繊維層内に気泡を生じせしめ、セル状空隙部を形成した後、該繊維層の少なくとも一表面を熱圧着することにより通気性の繊維融着緻密層を形成させることを特徴とする多孔性繊維複合積層体の製造方法。A fiber layer containing 10 to 100% by mass of wet heat-adhesive crimped fibers is immersed in water and heat-treated to form bubbles in the fiber layer, and after forming a cellular void, at least the fiber layer A method for producing a porous fiber composite laminate, wherein a breathable fiber fusion dense layer is formed by thermocompression bonding one surface. 湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維層の少なくとも一表面を熱圧着することにより、通気性の繊維融着緻密層を形成せしめ、次いで、該繊維層を水に浸漬し、加熱処理することにより該繊維層内に気泡を生じせしめ、セル状空隙部を形成することを特徴とする多孔性繊維複合積層体の製造方法。By thermocompression bonding at least one surface of a fiber layer containing 10 to 100% by mass of wet-heat-adhesive crimped fibers, a breathable fiber fusion dense layer is formed, and then the fiber layer is immersed in water and heated. A process for producing a porous fiber composite laminate, characterized by forming bubbles in the fiber layer by treatment to form cellular voids. 捲縮が立体捲縮である請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体の製造方法。The method for producing a porous fiber assembly according to any one of claims 19 to 25, wherein the crimp is a three-dimensional crimp. 捲縮が仮撚捲縮である請求項１９〜２６のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体の製造方法。27. The method for producing a porous fiber assembly according to any one of claims 19 to 26, wherein the crimp is a false twist crimp. 湿熱接着性捲縮繊維が、繊維表面の少なくとも一部にエチレン−ビニルアルコール系共重合体が存在する繊維である請求項の１９〜２７いずれか１項に記載の多孔性繊維集積体の製造方法。The method for producing a porous fiber assembly according to any one of claims 19 to 27, wherein the wet heat adhesive crimped fiber is a fiber in which an ethylene-vinyl alcohol copolymer is present on at least a part of the fiber surface. .
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