JP4494094B2 - 耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布 - Google Patents
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Description
1.ポリオレフィン系樹脂が1〜50wt%の範囲で混合されたポリエステル系樹脂素材からなる繊径が5μm以下である極細繊維不織布層と、繊径が7μm以上であるポリエステル系樹脂を主体とした長繊維不織布層が、熱圧着により一体化された積層構造体を、カレンダー加工を施すことにより、3級以上の耐毛羽性及び2kPa以上の耐水圧値を有する積層不織布構造体からなることを特徴とする耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布。
3.極細繊維不織布を構成する極細繊維の表面にポリオレフィン系の樹脂の非連続な相が散在していることを特徴とする上記1または2に記載の耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布。
5.積層構造体の目付が10g/m2以上であり、長繊維不織布層の目付けが8g/m2以上であり、極細繊維不織布層の目付が2g/m2以上であり、且つ、積層構造体が13N/3cm以上の引張強力値を有することを特徴とする上記1〜4のいずれかに記載の耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布。
7.カレンダー加工を施すことにより耐毛羽性が3.5級以上であることを特徴とする上記1〜6のいずれかに記載の耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布。
9.極細繊維を形成するポリエステル系樹脂に混合されるポリオレフィン系樹脂がポリプロピレンもしくはポリエチレンであることを特徴とする上記1〜8のいずれかに記載の耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布。
11.極細繊維不織布層に表面張力の異なる試薬を滴下した際の濡れ・含浸開始レベルが50mN/m以下である極細繊維不織布層を用いていることを特徴とする上記1〜10のいずれかに記載の耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布。
本発明の高耐水圧ポリエステル不織布は、繊径及び組成が相互に相違する繊維で構成され、そして積層不織布の積層構造が部分熱圧着等の作用により熱固定されることで、顕著な高耐水圧性が付与される。更に、その積層構造体にカレンダー加工を施すことで、高耐水性能及び耐毛羽性に優れたポリエステル不織布となる。
また、優れた耐毛羽性は、カレンダー加工における加工線圧及び加工温度の条件を設定することで、熱融着作用による繊維間及び不織布層間の熱融着接合をより発現させ、より強固に固定された構造によるものである。
また、極細繊維不織布層に表面張力の異なる試薬を滴下した際の濡れ・含浸開始レベルが50mN/m以下であることが好ましい。50mN/m以下であると、繊維表面での疎水点の存在が十分且つ適度であるため、長繊維不織布層との積層構造体における耐水性が良好である。
本発明の耐水性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布の一例として、連続プロセスの概略図を図1に示す。
なお、図1において、21はエクストルーダ、22はスパンボンド紡糸ノズル、23は冷却チャンバー、24は牽引装置である。また31はエクストルーダ、32はギアポンプ、33はメルトブロー紡糸ノズルである。
積層不織布構造体の両端10cmを除き、CD方向に5等分して1cm角の試験片をサンプリングし、極細繊維不織布層及び長繊維不織布層に分け、顕微鏡でそれぞれの繊維の直径を各50点ずつ測定し、その平均値から繊径を算出した(小数点第2位を四捨五入)。測定には、キーエンス製の高倍率マイクロスコープVH−8000を用いた。
積層不織布構造体の両端10cmを除き、CD方向に5等分、MD方向に3等分して、計15点に関して20cm角の試験片をサンプリングし、JIS−L−1092に準じて測定を実施し、その平均値から耐水圧を算出した。
なお、耐水圧値が1kPa以上あるものに関しては、測定見かけ上の瞬間的な耐水性の発現の可能性を除外するため、同装置を用いて1kPaの水圧をかけた状態で洩れ出しのないことを確認後、24時間放置して、洩れ出しの有無を再確認し、洩れ出しのある場合は耐水圧値を0とした。
積層不織布構造体の両端10cmを除き、CD方向に5等分、MD方向に3等分して、計15点に関してCD、MD方向に3cm×20cmの試験片をサンプリングし、低速伸張試験型引張試験機に把握長10cmで取付け、引張速度30cm/分で試験片が破断するまで荷重を加える。MD、CD方向における試験片の最大荷重時の強さの平均値を求め、次式で引張強力を算出した(小数点第2位を四捨五入)。
引張強力(N/3cm)=(MD平均値+CD平均値)/2
層成分として用いられた極細繊維不織布層及び積層不織布構造体をサンプリングし、試薬の表面張力を大きいものから順に段階的に下げていき、濡れ・含浸が開始したレベルを観察した。なお、試薬の滴下は各サンプル2〜3滴とした。
試薬は、和光純薬工業(株)製で、成分は、エチレングリコール、モノエチルエーテル、ホルムアミドであり、表面張力は54〜34mN/m(蒸留水:76mN/m)の範囲で変えた。
積層不織布構造体の両端部10cmを除き、CD方向に3等分、MD方向に3等分して、計9点に関してCD、MD方向に20cm×30cmの試験片をサンプリングし、風速1m/分、90℃の雰囲気下における熱風オーブン内で加熱処理を実施した後、引張強力(MD、CD)を測定し、熱処理前の引張強力に対する強力保持率の平均値を求めた。
積層不織布構造体の両端部10cmを除き、CD方向に3等分、MD方向に3等分して、計9点に関してCD、MD方向に20cm×30cmの試験片をサンプリングし、ロータップ篩振とう器(田中化学機器株式会社製:型式R−2)を用いて、0.7〜3μmの石灰を振盪数270回/分、上下打数156回/分の条件下で粉洩れの発生の有無を確認し、1点でも粉洩れが発生した場合は、粉洩れ有りと判定した。
積層不織布構造体の両端部10cmを除き、CD方向に3等分してMD、CD方向に5cm×5cmの試験片をサンプリングし、121℃、15分間高圧蒸気滅菌し試料とした。寒天平板培地上に試料を置き、その上に大腸菌の菌液を0.5ml滴下した。室温で放置し、1、3及び24時間後に寒天平板培地上の試料を取除き、同平板培地を35±1℃、2日間培養後、培地上に生育する集落数を測定した。
試験用培地:NA培地:普通寒天培地(栄研化学株式会社)
SA培地:標準寒天培地(栄研化学株式会社)
菌液の調製:試験菌をNA培地で35±1℃、18〜24時間培養後、得られた試験菌の菌体を滅菌生理食塩水に懸濁させ、1ml当たりの菌数が102〜103になるように調整し、それぞれを菌液とした。
なお、この菌液の生菌数をSA培地を用いた混釈平板培養法(35℃±1℃、2日間培養)により測定した。
積層不織布構造体の両端10cmを除き、幅20cmあたりCD、MD方向に25mm×300mmの試験片を採取し、日本学術振興会型堅牢度試験機を用いて、摩擦子の荷重が200g、摩擦子側には摩擦係数が適当と考えられるリンレイクロス一重梱包用No.314布粘着テープを使用し、50回動作させて、以下の基準で、耐毛羽性を各々の試験片で等級づけ、平均値により、毛羽等級を決定した(小数点第2位で四捨五入)。
2級:繊維が10本以上、もしくは毛玉が大きくはっきり見られる、または複数箇所で繊維が浮き上がりはじめる。
3級:繊維が3〜10本程度、もしくははっきりとした毛玉ができはじめ、または小さな毛玉が複数見られる。
4級:繊維が1〜2本程度、もしくは一ヶ所に小さな毛玉ができはじめる程度に毛羽立っている。
5級:毛羽立ちがない。
長繊維不織布層を上下にして極細繊維不織布層が覆われた3層の積層構造体において、長繊維不織布層の目付を各25g/m2、極細繊維不織布層の目付を10g/m2とし、フラットロールを用いて210℃の温度、線圧3.5t/mにて熱圧着し一体化させた後、230℃の温度、線圧15t/mの条件にてカレンダー加工を実施した。
実施例5は、実施例2において長繊維不織布層のポリエステル素材にポリプロピレンを3wt%混合させた。
実施例6は、実施例2において長繊維不織布層の目付を各16.5g/m2、極細繊維不織布層の目付を7g/m2として採取した。
比較例3は、長繊維不織布不織布層の積層構造体(2層)において、長繊維不織布層の目付を各々30g/m2とし、フラットロールを用いて210℃の温度、線圧3.5t/mにて熱圧着し一体化させた後、235℃の温度、線圧15t/mの条件にてカレンダー加工を実施した積層不織布構造体を採取した。
表1から明らかなように、実施例では、ポリプロピレンを添加することで、強力値は若干低下傾向となるが、明らかに耐水性能は向上することがわかる。また、一段目の熱圧着にエンボスロールを用いると、フラットロールに比べて耐水性能は若干低下するものの、2kPa以上の耐水圧を十分に有することができ、強力値も殆ど変わらない。
また、比較例3では、極細繊維不織布層を積層しない長繊維不織布層のみでは、耐水性能は発現せず、耐毛羽性も3級に満たないレベルとなってしまう。
同一コンベアネット上で、長繊維不織布層を2層積層し、その上から極細繊維不織布層を2層積層し、更に、その上から長繊維不織布層を積層させた5層構造体において、1〜2層目の長繊維不織布層の目付をそれぞれ12.5g/m2、3〜4層目の極細繊維不織布層の目付を5g/m2、5層目の長繊維不織布層の目付を25g/m2とし、フラットロールを用いて210℃の温度、線圧3.5t/mにて熱圧着し一体化させた後、230℃の温度、線圧15t/mの条件にてカレンダー加工を実施した。
実施例2と同様の方法で、極細繊維不織布層をポリエステル素材に対して5wt%のMFR53g/10分のHDPE(実施例9)、MFR132g/10分のLDPE(実施例10)を混合し、繊径2μmとし積層不織布構造体を採取した。各試料につき引張強力、耐水性能、耐毛羽性を評価した結果を表3に示す。
ポリプロピレンを混合した場合と同様に、ポリエチレンの種類を変えても耐水性能及び耐毛羽性が向上することがわかる。
実施例2と同様の方法で、極細繊維不織布層の繊径を1.5μm(実施例11)、2.8μm(実施例12)、6.0μm(比較例4)とし、積層不織布構造体を採取した。各試料につき引張強力、耐水性能、耐毛羽性を評価した結果を表4に示す。
極細繊維不織布層の繊維径が5μmを超えると、強力値及び耐毛羽性は殆ど変化は生じないが、極細繊維不織布層におけるカバーリング効果が低下してしまうため、耐水性能が低下してしまう。
実施例2と同様の方法で、総目付を10g/m2とし、極細繊維不織布層の目付を2g/m2(実施例13)、1g/m2(比較例5)、4g/m2(比較例6)とし、230℃の温度、線圧7t/mの条件にてカレンダー加工を実施し積層不織布構造体を採取した。各試料につき引張強力、耐水性能、耐毛羽性を評価した結果を表5に示す。
極細繊維不織布層の目付が1g/m2では、極細繊維不織布層の絶対目付が少なくなりカバーリング効果が低下してしまうため、高耐水性能を発現することができない。また、極細繊維不織布層の目付が4g/m2では、極細繊維不織布層を保持する強力値が13N/3cm以下に低下してしまい、高耐水性能を発現することが困難となる。
実施例2と同様の方法で、極細繊維不織布層の目付を30g/m2とし、ポリエステル素材にMFR700g/10分のポリプロピレンを1wt%(実施例14)、5wt%(実施例15)、30wt%(実施例16)混合したもの及びポリプロピレンを混合しないポリエステル素材のみ(比較例7)と変化させ、極細繊維不織布層の繊径を2μmとして積層不織布構造体を採取した。また、実施例15において、混合するポリプロピレンのMFRを40g/10分(実施例17)、1500g/分(実施例18)と変化させ積層不織布構造体を採取した。各試料につき濡れ張力試験を実施した結果を表6に示す。
極細繊維不織布層にポリプロピレンを混合しない場合は、表面張力の大きな試薬でも含浸してしまうが、ポリプロピレンを混合することで、表面張力の小さな試薬でも含浸しなくなることがわかる。また、混合するMFRを変化させても試薬が含浸する表面張力に変化はなかった。更には長繊維不織布と一体化した積層構造体においても同じように、極細繊維不織布層にポリプロピレンを混合することにより、表面張力の小さな試薬でも含浸しなくなることがわかる。長繊維不織布にポリプロピレンを混合した積層不織布構造体は、更に表面張力の小さな試薬でも含浸しなくなることがわかる。
実施例2における積層構造体を用いて、熱風オーブン内で加熱処理を200時間(実施例21)、1200時間(実施例22)、また実施例4における積層構造体を用いて熱風オーブン内で加熱処理を200時間(実施例23)、1200時間(実施例24)とした後の強力保持率を評価した結果を表7に示す。極細繊維不織布層にポリプロピレンを添加しても1200時間後における強力値の低下は殆ど見られず、耐熱性に優れていることがわかる。
実施例2における積層構造体において、篩振とう器にて粉漏れの評価を実施した結果を表8に示す。0.7μ程度の紛体(石灰)でも極細繊維不織布層のフィルター効果により粉漏れが発生しないことがわかる。
実施例2における積層構造体を用いて、細菌透過性試験を実施(実施例26)した結果を表9に示す。24時間放置後においても、培地上に生育する集落数はなく、菌液が透過しないため、細菌のバリア性にも優れていることがわかる。
実施例2における積層構造体を用いて、電子線の照射強度を20kGy(実施例27)、40kGy(実施例28)、60kGy(実施例29)と変化させた。また、フラッシュ紡糸法により得られたポリエチレンの不織布を用いて、同様に電子線の強度を20kGy(比較例8)、40kGy(比較例9)、60kGy(比較例10)と変化させた。更にはポリプロピレンのスパンボンド/メルトブロー/スパンボンド積層体を用いて、電子線の強度を20kGy(比較例11)、40kGy(比較例12)、60kGy(比較例13)と変化させた。
実施例2における本発明の積層構造体(合成紙)に関しては、60kGyの照射強度でも引張強力値の変化はなく耐放射線性に優れていることがわかる。しかし、ポリエチレン不織布やポリプロピレン不織布に関しては、照射強度が増すにつれ臭気が発生し、引張強力値が低下してしまい、耐放射線性に劣っていることがわかる。
21 エクストルーダ
30 メルトブロー紡糸装置
31 エクストルーダ
S1 長繊維不織布
S2 長繊維不織布
M 極細繊維不織布
100 捕集ネット
200 積層不織布構造体からなるポリエステル不織布
101、102 熱カレンダ
103、104 カレンダー加工用の熱カレンダ
Claims (11)
- ポリオレフィン系樹脂が1〜50wt%の範囲で混合されたポリエステル系樹脂素材からなる繊径が5μm以下であるメルトブロー法で得られた極細繊維不織布層と、繊径が7μm以上であるポリエステル系樹脂を主体とした長繊維不織布層とを、熱圧着により一体化し、さらにカレンダー加工を施すことにより得られる積層不織布構造体からなる耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布であって、該積層不織布構造体は、3級以上の耐毛羽性及び2kPa以上の耐水圧値を有し、そして該積層不織布構造体の目付は10g/m 2 以上であり、該長繊維不織布層の目付けは8g/m 2 以上であり、該極細繊維不織布層の目付は2g/m 2 以上であり、且つ、該積層不織布構造体が13N/3cm以上の引張強力値を有することを特徴とする前記高耐水圧ポリエステル不織布。
- 積層不織布構造体のポリエステル系樹脂の含有率が70wt%以上である、請求項1に記載の高耐水圧ポリエステル不織布。
- 極細繊維不織布を構成する極細繊維の表面にポリオレフィン系の樹脂の非連続な相が散在している、請求項1または2に記載の高耐水圧ポリエステル不織布。
- 長繊維不織布層を構成する長繊維が、ポリオレフィン系樹脂を7wt%以下で混合されているポリエステル系樹脂からなる、請求項2に記載の耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布。
- 極細繊維不織布層が、ポリオレフィン系樹脂を1〜30wt%混合したポリエステル系樹脂からなる極細繊維で構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布。
- カレンダー加工を施された積層不織布構造体の耐毛羽性が3.5級以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の高耐水圧ポリエステル不織布。
- 極細繊維不織布を構成する極細繊維が、溶液粘度(ηsp/C)範囲0.2〜0.8のポリエステル系樹脂で形成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の耐毛羽性に優れた高耐水圧ポリエステル不織布。
- 極細繊維を形成するポリエステル系樹脂に混合されるポリオレフィン系樹脂が、ポリプロピレンまたはポリエチレンである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の高耐水圧ポリエステル不織布。
- 極細繊維を形成するポリエステル系樹脂に混合されるポリオレフィンのMFRが100g/10分以上である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の高耐水圧ポリエステル不織布。
- 表面張力が50mN/m以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の高耐水圧ポリエステル不織布。
- 紡糸されコンベアネット上に蓄積された少なくとも1層の長繊維不織布の層の上に、同一のコンベアネット上に蓄積される少なくとも1層の極細繊維不織布層を積層し、更にその上に、紡糸された少なくとも1層の長繊維不織布層を重ねて形成される積層体を、熱圧着により一体化して得られる積層構造体で構成されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の高耐水圧ポリエステル不織布。
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