JP6218053B1 - 使い捨て保温性不織布 - Google Patents

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Abstract

【課題】優れた通気性を持ちながら、それと相反する持続的保温性も満足し、さらに風合い(柔軟性)、生産性にも優れた室内用使い捨て保温性不織布を提供する。【解決手段】(a)吸湿発熱繊維、(b)吸湿発熱繊維以外の有機化学繊維、及び(c)熱接着材をそれぞれ10〜80質量%、60〜15質量%、及び30〜5質量%の割合で含む短繊維集合体からなる単一層のケミカルボンド不織布であって、(c)熱接着材が、水系化した樹脂エマルジョンからなり、不織布の密度が60×10−4〜150×10−4g/cm3であり、且つ0.1g/cm2の荷重を加えた状態での不織布の厚みが3〜20mmであることを特徴とする室内用使い捨て保温性不織布。【選択図】なし

Description

本発明は、使い捨て保温性不織布に関するものであり、さらに詳しくは人間の身体や動物の体を覆うために室内で使用される使い捨て保温性不織布に関するものである。
保温性シートとしては、シート構成の中に空気を溜め込んで暖まった空気を外に逃がさないために不織布層が一般的に使われ、不織布層を嵩高くするための工夫がなされている(例えば、特許文献1参照)。また、人間の身体や動物の体を覆うための保温性シートとしては、通気性だけでなく、保温性、さらに風合い(柔軟性)も求められている。しかし、従来の不織布は、繊維径が10〜100μmと大きく、繊維間の空隙が大きいため、通気性は良好であるが、保温性を保ちにくいという問題があった。さらに、適度な保温性を得るには保温性シートの断熱空気層の厚さを大きく保つ必要があるが、そのために、嵩高くなり重量感が増すという問題があった。
一方、適度な保温性と覆うための風合い(柔軟性)とを満足する保温材料として、不織布に熱反射性を有する金属薄膜を積層した手術用吸水布が提案されている(特許文献2参照)。かかる吸水布は、金属薄膜による熱反射性によって高い保温性を有するが、通気性が乏しいという問題があった。また、この吸水布は、金属薄膜を積層して作るために極めて生産性が悪かった。
このように従来の保温性不織布は、通気性、持続的保温性、風合い(柔軟性)、及び生産性のいずれかに問題があり、これらを全て満足したものが求められていた。
特開平6−116854号公報 特開平3−280947号公報
本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、優れた通気性を持ちながら、それと相反する持続的保温性も満足し、さらに風合い(柔軟性、しなやかさ)、生産性にも優れた室内用使い捨て保温性不織布を提供することにある。
本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、吸湿発熱繊維を特定量含む密度の小さい単一層の不織布をケミカルボンド法で製造することにより、人間の身体又は動物の体より放出された水分(汗等)がこの密度の小さい不織布の内部を自由に移動して吸湿発熱繊維に到達し、吸湿した吸湿発熱繊維が発熱して周囲空気を暖め、暖められた空気が不織布から外に放出されるが、人間の身体又は動物の体から放出された次の水分(汗等)により発熱が連続して起こり、その結果、通気性と持続的保温性の両方を達成できること、また特定厚みの単一層ケミカルボンド不織布にすることにより、風合い(柔軟性)と生産性も満足することを見出し、本発明の完成に至った。
即ち、本発明は、以下の(1)〜(5)に記載の発明である。
(1)(a)吸湿発熱繊維、(b)吸湿発熱繊維以外の有機化学繊維、及び(c)熱接着材をそれぞれ10〜80質量%、60〜15質量%、及び30〜5質量%の割合で含む短繊維集合体からなる単一層のケミカルボンド不織布であって、(c)熱接着材が、水系化した樹脂エマルジョンからなり、不織布の密度が60×10−4〜150×10−4g/cmであり、且つ0.1g/cmの荷重を加えた状態での不織布の厚みが3〜20mmであることを特徴とする室内用使い捨て保温性不織布。
(2)(a)吸湿発熱繊維が架橋アクリレート繊維であり、(c)熱接着材がアクリル樹脂であることを特徴とする(1)に記載の室内用使い捨て保温性不織布。
(3)(b)吸湿発熱繊維以外の有機化学繊維の一部に(b)成分中の他の構成材料より低融点の繊維を含むことを特徴とする(1)又は(2)に記載の室内用使い捨て保温性不織布。
(4)使い捨て保温性不織布が人間の身体を覆う保温性不織布であり、被災者用保温シート材、病原微生物感染者用保温シート材、又は外科被治療者用保温シート材として使用されることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の室内用使い捨て保温性不織布。
(5)使い捨て保温性不織布が動物の体を覆う保温性不織布であり、治療時に使用する動物用保温シート材として使用されることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の室内用使い捨て保温性不織布。
本発明によれば、通気性、持続的保温性、及び風合い(柔軟性)のいずれにも優れ、さらに生産性に優れた、人間の身体や動物の体を覆うために好適な室内用使い捨て保温性不織布を提供することができる。
本発明の室内用使い捨て保温性不織布は、(a)吸湿発熱繊維、(b)吸湿発熱繊維以外の有機化学繊維、及び(c)熱接着材を含む短繊維集合体からなる単一層のケミカルボンド不織布であり、不織布の密度が60×10−4〜150×10−4g/cm、好ましくは65×10−4〜130×10−4g/cmであり、且つ0.1g/cmの荷重を加えた状態での不織布の厚みが3〜20mm、好ましくは4〜15mmである。
本発明の不織布で使用される短繊維集合体は、少なくとも二種類の短繊維(即ち(a)吸湿発熱繊維と(b)吸湿発熱繊維以外の有機化学繊維を必須成分として含む)、及び(c)熱接着材から構成されるものである。(a)吸湿発熱繊維としては、水と接触すると発熱する機能を有する限り特に制限はなく、従来公知の様々な繊維を使用することができる。例えば、親水基を持つポリマーを架橋してなる化学変性体を有するアクリル酸系吸湿発熱繊維や、合成繊維やセルロース繊維にアミノ基、カルボキシル基又はヒドロキシル基を導入した湿潤発熱性繊維を使用することができる。吸湿発熱の面から架橋アクリレート系繊維が好ましく、市販品としては、東洋紡社製のモイスケア(登録商標)が挙げられる。優れた通気性と風合い(柔軟性)を有する不織布とするためには、(a)吸湿発熱繊維の単繊維繊度は2.0〜6.0dtex、長さは30〜80mmが好ましい。短繊維集合体中の(a)吸湿発熱繊維の含有率は、10〜80質量%、好ましくは20〜70質量%、さらに好ましくは25〜65質量%である。含有率が上記範囲未満では、持続的保温効果が悪くなり、上記範囲を越えると、発熱量が多いために温度上昇が大きくなるために好ましくない。
(b)吸湿発熱繊維以外の有機化学繊維は、(a)吸湿発熱繊維の強度の低さを補うために使用される。(a)吸湿発熱繊維は、一般的に強度に劣るため、(a)吸湿発熱繊維だけでは、得られる不織布の強度が低すぎるが、(a)吸湿発熱繊維に加えて単位面積当たりの強度が高い繊維である(b)有機化学繊維を併用することで、(b)有機化学繊維が補強材として作用して、実用に耐えうる高強度の不織布を得ることができる。(b)有機化学繊維としては、強度に優れるポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維などが挙げられ、特にポリエステル繊維が好ましい。短繊維集合体を軽量化するために中空繊維を用いてもかまわない。不織布とするためには(b)有機化学繊維の単繊維繊度は2.0〜6.0dtex、長さは30〜80mmが好ましい。(b)有機化学繊維の一部として、(b)成分の他の構成材料より10℃以上低融点の繊維を用いることができ、例えば芯成分より低融点の繊維を鞘部に含む芯鞘構造の短繊維を用いることができる。具体的には、芯成分がホモポリエチレンテレフタレート(融点255℃)であり、鞘部分に低融点ポリエチレンテレフタレート共重合体(芯成分より融点が10℃以上低い)を用いた芯鞘構造の短繊維が挙げられる。特に、不織布の厚みが10mm以上のような厚い場合には、後述する(c)熱接着材以外にこのような芯鞘構造の短繊維を用いることで不織布全体の均一な接着性と通気性を両立することができる。また、上記の芯鞘構造の短繊維以外に単独で(b)成分の他の構成材料より10℃以上低融点の短繊維を用いることができるが、この場合は、繊維全体が溶融することによって通気性を低下させるので含有率をあまり上げることはできない。具体的には、ポリエチレンテレフタレートの共重合成分として1,4−ブタンジオール成分やイソフタル酸を共重合することで得られるもので、融点が100℃〜120℃であるものが挙げられる。これらの繊維の中でも特に芯鞘構造の短繊維が好ましい。
短繊維集合体中の(b)有機化学繊維の含有率は、60〜15質量%、好ましくは55〜20質量%であり、さらに好ましくは50〜20質量%である。含有率が上記範囲未満では、通気性が悪くなり、適度な保温性を維持しにくくなり、上記範囲を越えると、(a)成分の含有量の減少により発熱量が少なくなるために持続的保温性が低下するために好ましくない。(b)有機化学繊維の一部として、上記の低融点成分を用いる場合には、不織布全体の質量に対して最大15質量%とすることが好ましい。この範囲であれば、不織布内部の均一な接着効果が得られ、風合い(柔軟性)を確保することができる。
(c)熱接着材は、水系化した樹脂エマルジョンからなるものであり、例えば、水系化した樹脂エマルジョンの形態のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ゴム、塩化ビニル樹脂などが挙げられる。これらの接着剤の中でもアクリル樹脂が接着性及び風合い(柔軟性)のいずれも満足できるので好ましい。アクリル樹脂の市販品としては、DIC社製 商品名“ボンコート”、東亜合成社製 商品名“アクロン”、ジャパンコーティングレジン社製 商品名“リカボンド”、アイカ工業社製 商品名“クロスレン”などが挙げられる。短繊維集合体中の(c)熱接着材の含有率は、30〜5質量%、好ましくは25〜5質量%、さらに好ましくは25〜10質量%である。含有率が上記範囲を越えると通気性が低下し、上記範囲より少ないと接着力が低下するために好ましくない。
本発明の不織布は、通気性、持続的保温性、及び風合い(柔軟性)の全てを満足するために単一層であることが好ましい。不織布の目付は好ましくは20〜150g/m、より好ましくは35〜120g/mであり、不織布の全厚み(0.1g/cmの荷重を加えて静置した後の厚み)は3〜20mm、好ましくは4〜15mmである。上記の目付と厚みの範囲を満足することで、通気性、持続的保温性及び風合い(柔軟性)の全てを満足することができる。
本発明の不織布は、例えば人間の身体又は動物の体を覆う保温性不織布として使用されることができる。人間の身体を覆う保温性不織布としては、被災者用保温シート材、病原微生物感染者用保温シート材、及び外科被治療者用保温シート材が挙げられる。また、動物の体を覆う保温性不織布としては、治療時に使用する動物用保温シート材が挙げられる。
本発明の不織布が空気の出入りが容易な通気性を有しながらそれと相反する持続的保温性を満足できる理由は、以下のようなものと考えられる。即ち、不織布を低密度のすかすかの状態として簡単に空気の移動が可能とすることで人間の身体又は動物の体より放出された水分(汗等)がこの低密度の不織布の内部を通して広がって、吸湿発熱繊維に到達し、そこで吸湿した吸湿発熱繊維が発熱して周辺空気を暖め、暖められた空気が低密度の不織布層内部から不織布層の外に放出され、人間の身体又は動物の体より放出された次の水分(汗等)により発熱が連続して起こることが原因であると考えられる。本発明の不織布は、低密度の空気の出入りが容易な不織布でありながら吸湿発熱繊維を含有した特定厚みの単一層のケミカルボンド不織布とすることで、優れた通気性、持続的保温性、及び風合い(柔軟性)のいずれも満足し、さらに生産性も満足することができる。
本発明の不織布を製造する方法について説明する。本発明の不織布は、ケミカルボンド法で作られた不織布であり、60×10−4〜150×10−4g/cmと低密度であることが必要である。ケミカルボンド不織布とすることで、密度の小さい空気の出入りが容易な不織布が実現される。従来の一般的なサーマルボンド法では、低密度の不織布を作ることは難しい。具体的な製造方法としては、まず(a)成分及び(b)成分を含む短繊維の繊維ウェブを製造する。繊維ウェブは、例えば、カード法、エアレイ法などの乾式法、又は湿式法により形成することができる。本発明においては、接着性を阻害しない範囲内で、界面活性剤、撥水・撥油剤、浸透剤、顔料、ホルマリン吸着剤等を含むことができる。
次に、上記のようにして得られた繊維ウェブに(c)熱接着材を付与する。この方法としては、水系化した樹脂エマルジョンからなる(c)成分中に繊維ウェブを浸漬する方法や繊維ウェブに水系化した樹脂エマルジョンからなる(c)成分を塗布して付着させる方法等が挙げられる。繊維ウェブに水系化した樹脂エマルジョンからなる(c)成分を付与する方法としては、コーティング方式、スプレー方式、プリント方式のいずれも可能であるが、その中でもスプレー方式による繊維ウェブへの付着が通気性を維持しつつ接着性を付与できるので好ましい。
(c)熱接着材を繊維ウェブに付与した後は、キュアリング(熱処理)で(c)熱接着材を短繊維間で十分溶融させてから硬化し、繊維ウェブの形態を整えた後、所定の幅にスリットして巻き取られる。そして、巻き取った後に長さ方向に所定のサイズにカットすることで特定サイズの製品を得ることができる。また、カットせずにロール状態で供給し、使用時に必要なサイズにカットすることも可能である。
以下に実施例を示して本発明の効果を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<評価方法>
本発明の実施例、比較例における特性値の評価方法は、以下の方法で行った。
〔風合い(柔軟性)〕
熟練者によって不織布の曲げ柔らかさを下記の4ランクで官能評価した。
◎:非常に良好、○:普通、△:悪い、×:非常に悪い
〔不織布の厚み〕
不織布を縦10cm×横10cmの正方形にカットして均一な厚さを有するプラスチック板の上に載せ、20℃、65%の相対湿度の条件で24時間状態調節した後にその上に同じ大きさの均一な厚さを有するプラスチック板(10g)を載せてさらに20℃、65%の相対湿度の条件で5分間保持し、市販のデジタルノギスを用いて不織布の厚み(mm)を測定した。測定値は、各4辺側の中央で測定した値の平均値として表示した。
〔不織布の目付〕
不織布の目付(単位面積あたりの質量)は20℃、65%の相対湿度の条件で24時間状態調節した後に一定面積の質量を測定し、g/mの単位で表示した。
〔不織布の密度(みかけ密度)〕
上記の不織布の目付及び厚みの値から以下の計算式に従って不織布の密度(g/cm)を算出した。
つまり、密度(g/cm)=[不織布の目付(g/m)/不織布の厚み(mm)]×10−3で計算した。
〔含有率(質量%)〕
混合された各成分の質量を不織布全体の質量で割って100倍し、その値を表に示した。
〔ムレ性(最高湿度:%RH)〕
ムレ性は以下の方法で測定した最高湿度で評価した。最高湿度は80%RH未満が好ましく、80%RH以上では好ましくない。
ムレ性の最高湿度は、発汗シミュレーション測定装置を用いて測定した最高湿度で表した。発汗シミュレーション測定装置を用い、水供給量(発汗量):100g/m・h、基体温度:37℃、試料−基体距離:0.5cm、環境温湿度:25℃×50%RHの条件で試験開始より10分後に発汗を開始し、基体と試料の間の空間の温度と湿度の変化を測定した。本発明に用いる発汗シミュレーション装置は、特開平08−047484号「発汗状態を模擬した温湿度の測定方法」に記載の装置である。発汗シミュレーション装置は、発汗孔を有する基体及び産熱体からなる産熱発汗機構、発汗孔に水を供給するための送水機構、産熱体の温度を制御する産熱制御機構、温湿度センサーから構成されている。基体は黄銅製で面積120cmであり、発汗孔が6個設けられており、面状ヒーターからなる産熱体により一定温度に制御される。送水機構はチューブポンプを用いており、一定水量を基体の発汗孔に送り出す。基体表面には、厚み0.1mmのポリエステルマルチフィラメント織物からなる模擬皮膚が貼り付けられており、これにより発汗孔から吐出された水が基体表面に広げられ、発汗状態が作り出される。基体の周囲には高さ0.5cmの外枠が設けられており、試料を基体から0.5cm離れた位置にセットできる。温湿度センサーは基体と試料(不織布)との間の空間に設置され、基体が発汗状態の時の「基体と試料(不織布)と外枠で囲まれた空間」の温度と湿度を測定する。測定は8時間連続して行い、その間の温度と湿度により評価した。
〔持続的保温性〕
ムレ性を測定した発汗シミュレーション測定装置を用いて、温度の変化を測定し、持続的保温性を評価した。「基体と試料と外枠で囲まれた空間」の温度が35度以上でキープできる時間として保温性を評価した。
◎:5時間以上、○:4時間以上、△:2時間以上、×:1時間以下
〔不織布加工性〕
熱接着工程以降の巻き取り及びカット時の取り扱い性を評価した。
◎:形態の崩れもなく取り扱い性良好、○:中央部に僅かな形態の崩れが発生、×:全体の形態に崩れが発生
<使用材料>
本発明の実施例、比較例における使用材料は以下の材料を用いた。
(1)吸湿発熱繊維
東洋紡社製、商品名“モイスケア”、単繊維繊度:4.4dtex、繊維長:51mm
(2)有機化学繊維(ポリエステル繊維)
東レ社製、商品名“テトロン T12 3.3 T51”、単繊維繊度:3.3dtex、繊維長:51mm ポリエステル短繊維
(3)有機化学繊維(アクリル繊維)
日本エクスラン工業社製 “K8−5.6T76”、単繊維繊度:5.6dtex、繊維長:76mm
(4)有機化学繊維(ポリエチレンテレフタレート芯鞘複合繊維)
東レ社製、商品名“サフメット T9611”、平均繊維長51mm、単繊維繊度:2.2dtexのポリエチレンテレフタレート芯鞘複合繊維(鞘成分:低融点ポリエチレンテレフタレート繊維(融点110℃)、芯成分:ホモポリエチレンテレフタレート繊維(融点255℃)、鞘比率50質量%)
(5)有機化学繊維(熱融着ポリプロピレン繊維)
平均繊維長51mm、単繊維繊度:2.2dtexの融点163℃の熱融着ポリプロピレン短繊維
(6)熱接着材
DIC社製、商品名“AN−1190S” AN水系アクリルエマルジョン
実施例1〜5、8〜13
カード機により(a)吸湿発熱繊維と(b)有機化学繊維を表1に示す混綿比率(質量%)で混綿し、繊維ウェブを製造した。次に、(c)熱接着材を表1の付着量(質量%)となるようにシャワー方式で付着させた。その後に、(c)熱接着材を付着させた繊維ウェブを送風機付き乾燥機で140℃、5分間乾燥・熱処理した。得られたケミカルボンド不織布について評価を行った。不織布の詳細とその評価結果を表1に示す。
実施例6〜7
(b)有機化学繊維の一部にポリエチレンテレフタレート芯鞘複合繊維を用いて、表1に示す混綿比率(質量%)で混綿し、繊維ウェブを製造した。次に、(c)熱接着材を表1の付着量(質量%)となるようにシャワー方式で付着させた。その後に、(c)熱接着材を付着させた繊維ウェブを送風機付き乾燥機で150℃、5分間乾燥・熱処理した。得られたケミカルボンド不織布について評価を行った。不織布の詳細とその評価結果を表1に示す。
比較例1
(c)熱接着材を使用せず、表1に示す成分及び混綿比率(質量%)で混綿し、熱融着ポリプロピレン繊維を加熱カレンダー処理したサーマルボンド不織布を得た。得られたサーマルボンド不織布について評価を行った。不織布の詳細とその評価結果を表1に示す。
比較例2〜4
カード機により(a)吸湿発熱繊維と(b)有機化学繊維を表1に示す混綿比率(質量%)で混綿し、繊維ウェブを製造した。次に、(c)熱接着材を表1の付着量(質量%)となるようにシャワー方式で付着させた。その後に、(c)熱接着材を付着させた繊維ウェブを送風機付き乾燥機で140℃、5分間乾燥・熱処理した。得られたケミカルボンド不織布について評価を行った。不織布の詳細とその評価結果を表1に示す。
比較例5
(c)熱接着材を使用せず、表1に示す混綿比率(質量%)で、ニードルパンチ法によって不織布を得た。得られたニードルパンチ不織布について評価を行った。不織布の詳細とその評価結果を表1に示す。
Figure 0006218053
表1の結果から明らかなように、本発明の条件を満足する実施例1〜13は、いずれも全ての性能評価の結果が良好である。一方、サーマルボンド法で製造された比較例1、不織布密度が本発明の範囲外の比較例2,3、厚みが本発明の範囲外の比較例4、ニードルパンチ法で製造された比較例5は、性能評価のいずれかにおいて劣った結果を示した。
本発明によれば、高い通気性がありながら持続的保温性に優れ、さらに風合い(柔軟性)や生産性も満足する室内用使い捨て保温性不織布を提供することができ、本発明の不織布は、産業界に大きく寄与することが期待される。

Claims (5)

  1. (a)吸湿発熱繊維、(b)吸湿発熱繊維以外の有機化学繊維、及び(c)熱接着材を、短繊維集合体の質量に対してそれぞれ10〜80質量%、60〜15質量%、及び30〜5質量%の割合で含む短繊維集合体からなる単一層のケミカルボンド不織布から構成される室内用使い捨て保温性不織布であって、(c)熱接着材が、水系化した樹脂エマルジョンからなり、不織布の密度が60×10−4〜150×10−4g/cmであり、且つ0.1g/cmの荷重を加えた状態での不織布の厚みが3〜20mmであることを特徴とする室内用使い捨て保温性不織布。
  2. (a)吸湿発熱繊維が架橋アクリレート繊維であり、(c)熱接着材がアクリル樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の室内用使い捨て保温性不織布。
  3. (b)吸湿発熱繊維以外の有機化学繊維が、二種類の構成材料を含み、一方の構成材料の融点が他方の構成材料の融点より低いことを特徴とする請求項1又は2に記載の室内用使い捨て保温性不織布。
  4. 使い捨て保温性不織布が人間の身体を覆う保温性不織布であり、被災者用保温シート材、病原微生物感染者用保温シート材、又は外科被治療者用保温シート材として使用されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の室内用使い捨て保温性不織布。
  5. 使い捨て保温性不織布が動物の体を覆う保温性不織布であり、治療時に使用する動物用保温シート材として使用されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の室内用使い捨て保温性不織布。
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