JP5065670B2 - 不織布およびシート - Google Patents

Description

本発明は、２種類に短繊維からなる不織布に関し、成形性が良好であり、耐熱性および強度に優れた不織布に関するものである。また、上記不織布から成形されるシートに関すものである。

従来、高強度、耐熱性を有する不織布の開発が種々の分野で要望されている。たとえば、自動車用天井材、樹脂補強用、保温材料、電気絶縁材料、フィルター、医療材料、建築材料等の分野において、不織布は広く利用されている。さらに、これらの分野においては、嵩高なマット状の不織布でありながら高強度、耐熱性材料が要求されている。

不織布の耐熱性を向上する手段としては、その素材として耐熱性のポリマーからなる繊維を用いることが考えられる。例えば、特許文献１には、ポリエチレンナフタレートから実質的になり、平均繊維径が０．１〜１０μmで縦横の引張強度に優れた、ジェット紡糸（メルトブロー）法で製造された不織布が提案されている。しかしながら、上記不織布を構成する繊維は、繊維径が不均一で細く、その繊維の強度は十分高いとは言えない。また、特許文献２には、スパンボンド法による強度の高い不織布が提案されているが、生産効率を考えた場合、嵩高なものは困難である。

一方、嵩高な不織布を得る方法として短繊維を用いたカーディング法があるが、捲縮加工を施した短繊維にカーディングを行い、これを不織布とした場合、高い強度の不織布が得られないという問題がある。

特開平４―１４６２５１号公報 特開平１０−２５６５１号公報

本発明の目的は、成形性が良好であり、耐熱性および強度に優れた嵩高な不織布を提供することにある。また、他の目的は、上記不織布から成形される力学特性に優れたシートを提供することにある。

本発明者が検討した結果、上記目的は、２種類の短繊維からなる不織布であって、一方の繊維が、捲縮を有していないポリエチレンナフタレート系短繊維、他方の繊維が、捲縮を有する融点が１８０℃以下のポリオレフィンのみで構成されるポリオレフィン系短繊維であり、該ポリオレフィン系短繊維の割合が不織布の重量に対して３０〜７０重量％であることを特徴とする不織布により達成できることを見出した。

また、他の目的は、上記不織布が、熱可塑性短繊維の融点以上、ポリエチレンナフタレート系短繊維の融点未満の温度で熱処理され、該熱可塑性短繊維が溶融して樹脂状となっていることを特徴とするシートにより達成できることがわかった。

本発明によれば、成形性が良好であり、耐熱性および強度に優れた嵩高な不織布を提供することができる。また、上記不織布から成形される力学特性に優れたシートを提供することができる。

本発明の不織布は２種類の短繊維からなり、一方の繊維がポリエチレンナフタレート系短繊維、他方の繊維が熱可塑性短繊維からなる不織布である。
なお、ここでいう２種類の短繊維とは、後で詳述するが、捲縮を有しない短繊維と捲縮を有する短繊維の２種類の短繊維という意味であり、両短繊維はいずれも同じ重合体からなる短繊維であってもかまわない。

発明の不織布を構成するポリエチレンナフタレート系短繊維は実質的にエチレン−２，６−ナフタレート単位によりなるポリエチレンナフタレート系である。ポリエチレンナフタレート系繊維はエチレン−２，６−ナフタレート単位を９０モル%以上含み、１０モル％未満の割合で適当な第３成分を含む重合体であってもかまわない。第３成分としては（ａ）２個のエステル形成性官能基を有する化合物、例えば、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セパシン酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸；シクロプロパンジカルボン酸、シクロブタンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸などの脂環族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，７―ジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸；ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルスルホン酸、ジフエノキシエタンジカルボン酸、３，５−ジカルボキシベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのカルボン酸；グリコール酸、ｐ−オキシ安息香酸、ｐ−オキシエトキシ安息香酸などのオキシカルボン酸；プロピレングルコール、トリメチレングルコール、ジエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチレングリコール、ｐ−キシレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、ｐ，ｐ’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、２，２−ビス（ｐ−β−ヒドロキシエトキシフェノール）プロパン、ポリアルキレングリコールなどのオキシ化合物；それらの機能的誘導体；前記カルボン酸、オキシカルボン酸、オキシ化合物またはそれらの機能的誘導体から誘導される高重合度化合物や、（ｂ）１個のエステル形成性官能基を有する化合物、たとえば、安息香酸、ベンジルオキシ安息香酸、メトキシポリアルキレングルコールなどが挙げられる。さらに（Ｃ）３個以上のエステル形成性官能基を有する化合物、たとえば、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパンなども、重合体が実質的に線状である範囲内で使用可能である。

また、これらのポリエステル中には、二酸化チタンなどの艶消剤や、リン酸、亜リン酸、それらのエステルなどの安定剤が含まれでもよいことは言うまでもない。

一方、熱可塑性短繊維は、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどからなるポリエステル系短繊維、ナイロン６、ナイロン６６などからなるポリアミド系短繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンなどからなるポリオレフィン系短繊維を挙げることができる。中でもポリオレフィン系繊維が好ましい。これにより、不織布を熱処理して、ポリエチレンナフタレート系短繊維と熱可塑性短繊維の接点で、熱可塑性短繊維が溶融し融着した不織布を容易に製造することができる。また、さらに熱処理して熱可塑性短繊維を溶融して樹脂状とし、力学特性に優れたシートを成形することも可能となる。

また、上記のような両短繊維の接点で融着した不織布またはシートを成形する場合は、熱可塑性短繊維の融点が１８０℃以下であることが好ましい。

本発明においては、前述した不織布が、捲縮を有していないポリエチレンナフタレート系短繊維と、捲縮を有する熱可塑性短繊維とからなり、該熱可塑性短繊維の割合が不織布の重量に対して３０〜７０重量％であることが肝要である。

捲縮を有するポリエチレンナフタレート系短繊維を用いた場合、不織布およびシートとしたとき、捲縮の伸びにより十分な強度が得られない。一方、捲縮を有していないポリエチレンナフタレート系短繊維のみでは、カーディングが困難であり不織布を成形することが難しい。したがって、本発明においては、熱可塑性短繊維が上記割合で不織布に含まれている必要がある。熱可塑性短繊維の割合が３０重量％未満では、十分カーディングが困難となり、一方、７０重量％を越えると強度の高い不織布や力学特性に優れたシートが得られない。本発明において、より好ましい上記熱可塑性短繊維の割合は不織布の重量に対して４０〜６０重量％である。

本発明においては、捲縮を有する熱可塑性短繊維の捲縮率が１０％以上であることが好ましく、１０〜４０％であることがより好ましい。これにより、上記のカーディングが容易になり、不織布の成形性が向上する。

また、カーディングの容易性から、ポリエチレンナフタレート系短繊維および熱可塑性短繊維の繊度は好ましくは０．５〜９ｄｔｅｘである。なお、両短繊維の繊度は、同じであっても異なっていてもよい。

さらに、同様の観点から、ポリエチレンナフタレート系短繊維および熱可塑性短繊維の繊維長は、好ましくは０．３〜１００ｍｍである。なお、両短繊維の繊維長は、同じであっても異なっていてもよい。

本発明の不織布は、ポリエチレンナフタレート系短繊維と熱可塑性短繊維とをニードルパンチやウォータージェットなどで交絡させたものであってもよいが、前述したように不織布を熱処理し、熱可塑性短繊維の表面を溶融することで両短繊維の接点を融着させた不織布とすることが好ましい。

本発明の不織布は、例えば、次の方法により成形することができる。すなわち、捲縮を有していないポリエチレンナフタレート系短繊維と、捲縮を有する熱可塑性短繊維とを混綿し、公知の方法によりカーディングを行い、必要に応じてクロスレイヤーなどしてウェブを成形し、これをカレンダー加工して両短繊維の接点で融着させて不織布とすることができる。また、前述したように、ニードルパンチやウォータージェットを施して不織布としてもよい。

また、本発明のシートは、上記不織布を、熱可塑性短繊維の融点以上、ポリエチレンナフタレート系短繊維の融点未満の温度で熱処理し、該熱可塑性短繊維を溶融し樹脂状としたシートである。なお、該シートにおいては、熱可塑性短繊維が完全に溶解して樹脂状となっていることが好ましいが、十分な力学特性を発揮できれば繊維形状で一部残っていてもかまわない。
上記シートは、前述した不織布を、熱プレス加工などを用いて上記温度で熱処理を行うことで製造することができる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例における各物性は下記の方法により測定した。
（１）捲縮率
ＪＩＳ Ｌ １０１５に従って下式により算出した。
捲縮率＝（ｂ−ａ）／ｂ×１００
ａ：試料に０．１８ｍＮ×繊度（テックス）の初荷重をかけたときの長さ
ｂ：試料に４．４１ｍＮ×繊度（テックス）の荷重をかけたときの長さ
（２）不織布強度
ＪＩＳ Ｌ １０９６に従って測定した。
（３）シートの曲げ強力
ＪＩＳ Ｋ １０５５により板厚５ｍｍ、試験スパン５０ｍｍ、試験速度５０ｍｍの条件にて３点曲げで測定した。

［実施例１〜２、比較例１〜３］
固有粘度０．７のポリエチレン−２，６−ナフタレートチップを３１０℃の温度で溶融後、孔径０．６ｍｍの吐出孔を２５０ホール有する紡糸口金から吐出した。吐出量は、紡糸延伸後の単糸繊度が３．３ｄｔｅｘになるように調整した。吐出された糸条は長さ３００ｍｍにわたって吹き付け冷却固化し、オイリングロールで油剤を付与した後、７００m／分の速度で巻き取った。ついで未延伸糸を１６０℃の加熱供給ロールと第１延伸ロールとの間で第１段延伸（倍率５．５）を行い、引き続き第１段延伸ロールと第２段延伸ロールとの間で３２０℃の乾熱浴中第２段延伸（倍率１．１）を行った後、弛緩させず（倍率１．０）３２０℃の乾熱浴中を通し、３００m／分の速度で巻き取った。得られた延伸糸の単糸繊度は３．３ｄｔｅｘ、強度は８．３ｃＮ／ｄｔｅｘであった。得られた延伸糸をギロチンカッターで３０ｍｍの長さにカットしてポリエチレンナフタレートの短繊維を得た。

上記のポリエチレンナフタレート短繊維と市販のポリプロピレン短繊維（融点１６０℃、捲縮率１５％）を表１に示す所定の割合で混綿し、カーデリングおよびクロスレイヤー法で２５０ｇ／ｍ²のウェブを作成し、カレンダー加工（２００℃×１５０Ｎ／ｃｍ）を施し不織布を成形した。カーディング加工性および不織布の性能を表１に示す。

比較例１は、捲縮を有していないポリエチレンナフタレート短繊維のみでカーディング加工を行ったが、カーディングが困難であり不織布を成形できなかった。また、実施例１及び２の不織布は嵩高性が良好であった。

［実施例３〜４、比較例４］
実施例１で得られたポリエチレンナフタレート短繊維と市販のポリプロピレン短繊維（融点１６０℃、捲縮率１５％）を表２に示す所定の割合で混綿し、カーデリングおよびクロスレイヤー法で１００ｇ／ｍ²のウェブを作成し、厚み５ｍｍになるように熱プレス加工（１８０℃×２００Ｎ／ｃｍ）を施しシートを作成した。シートの性能を表２に示す。

本発明の不織布は、成形性が良好であり、耐熱性、強度、嵩高性に優れている。このため、たとえば、自動車用天井材、樹脂補強用、保温材料、電気絶縁材料、フィルター、医療材料、建築材料等の分野に広く利用することができる。また、本発明のシートは力学特性に優れ、繊維補強シートとして各種用途に用いることができる。

Claims (7)

1. ２種類の短繊維からなる不織布であって、一方の繊維が、捲縮を有していないポリエチレンナフタレート系短繊維、他方の繊維が、捲縮を有する融点が１８０℃以下のポリオレフィンのみで構成されるポリオレフィン系短繊維であり、該ポリオレフィン系短繊維の割合が不織布の重量に対して３０〜７０重量％であることを特徴とする不織布。
2. 熱可塑性短繊維の捲縮率が１０％以上である請求項１記載の不織布。
3. ポリエチレンナフタレート系短繊維の強度が８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１または２に記載の不織布。
4. ポリエチレンナフタレート系短繊維およびポリオレフィン系短繊維の繊度が０．５〜９ｄｔｅｘである請求項１〜３のいずれかに記載の不織布。
5. ポリエチレンナフタレート系短繊維およびポリオレフィン系短繊維の繊維長が０．３〜１００ｍｍである請求項１〜４のいずれかに記載の不織布。
6. ポリエチレンナフタレート系短繊維とポリオレフィン系短繊維とが、両短繊維の接点で熱可塑性短繊維が溶融し融着している請求項１〜５のいずれかに記載の不織布。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の不織布が、ポリオレフィン系短繊維の融点以上、ポリエチレンナフタレート系短繊維の融点未満の温度で熱処理され、該ポリオレフィン系短繊維が溶融して樹脂状となっていることを特徴とするシート。