JP6235380B2 - 捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維 - Google Patents

Description

本発明は、捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維、それからなる短繊維シート、前記短繊維の製造方法、前記短繊維シートの製造方法に関する。

紙オムツなどに使用されている吸収部材はフラッフパルプからなるものが多いが、厚みが厚く、装着時の違和感がある。
また、フラッフパルプで軽量化及び薄型化をすると装着時に型崩れするなど形状を維持できない。
そこで、糸に膨らみをもたせ、紡績作業を容易にするため、捲縮が付与されたアセテート繊維トウを用いた吸収体が提案されている。

特許文献１には、短繊維及び長繊維を含むウエブを備えた吸収体であって、該短繊維及び該長繊維が何れも吸収体の長手方向に配向しており、且つ該ウエブの構成繊維全体の配向度が１．２以上である吸収体が開示されている。

特許文献２には、繊維ウエブを含む吸収性コアを具備し、該繊維ウエブは、合成又は半合成繊維を主体として構成されており、合成又は半合成繊維である構成繊維を、該吸収性コアの全長に対する繊維長の比に応じて、該比が１／４未満である第１の繊維群と、該比が１／４以上２／４未満である第２の繊維群と、該比が２／４以上３／４未満である第３の繊維群と、該比が３／４以上である第４の繊維群とに区分したとき、第１〜第４の繊維群のうちの３以上の繊維群の繊維を含んでいる、吸収性物品の吸収体が開示されている。

特許文献３には、トウから得られた長繊維のウエブと該ウエブ中に含まれる塊状の粒子とを有する吸収体であって、前記ウエブの平面方向における前記粒子が分布する範囲の少なくとも一部に、該ウエブを構成する長繊維が切断されて生じた、合成又は半合成繊維である多数の短繊維が存在している吸収体が開示されている。

特許文献１〜３の発明は、繊維長が異なる繊維を組み合わせて使用する必要があることから、製造方法が複雑化であり、様々な条件下における形状維持性においても改善の余地がある。

特許第４８６３８４７号公報 特許第４８６３８４８号公報 特許第４９０１４３３号公報

本発明は、形状維持性が高く、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁パッドなどの吸収性物品の製造材料として好適な短繊維、およびそれからなる短繊維シートを提供することを課題とする。
また本発明は、上記の短繊維の製造方法、および短繊維シートの製造方法を提供することを他の課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
下記式から求められる直線度が０．７０以上１．０未満であり、長さが１．０〜１５．０ｍｍである、捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維とその製造方法を提供する。
直線度＝捲縮状態の繊維長／実際の繊維長
（捲縮状態の繊維長：捲縮された１本の繊維の末端２点をつなぐ直線距離。
実際の繊維長：前記の捲縮状態の１本の繊維において、目視で確認できる１つの屈曲点から次の屈曲点の距離を測定し、同様にして全ての屈曲点間距離を測定し、それらを合計した長さ。）

また本発明は、他の課題の解決手段として、上記の短繊維からなる短繊維シートとその製造方法を提供する。

本発明の短繊維からなる短繊維シートは、柔軟性や弾力性が良く、外力が加えられたときや湿潤状態における形状維持性が優れている（即ち、型くずれがし難い）ことから、従来品と同等以上の性質を維持したまま厚みを薄くすることができる。
このため、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁パッドなどの吸収性物品の製造材料として好適である。

＜短繊維とその製造方法＞
本発明の短繊維について説明する。
本発明の短繊維は、捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウ（以下、単に「セルロースアセテートトウ」と称する）からなるものであり、所定の直線度と長さを有しているものである。

直線度は下記式から求められるものであり、０．７０以上１．０未満であり、好ましくは０．７０〜０．８５である。
直線度＝捲縮状態の繊維長／実際の繊維長
（捲縮状態の繊維長：捲縮された１本の繊維の末端２点をつなぐ直線距離。
実際の繊維長：前記の捲縮状態の１本の繊維において、目視で確認できる１つの屈曲点から次の屈曲点の距離を測定し、同様にして全ての屈曲点間距離を測定し、それらを合計した長さ。）

直線度は、次のようにして測定することができる。
測定サンプルは、まずほぐれた状態の短繊維サンプルをスライドガラス上に置き、上部からカバーガラスを被せ、繊維がガラス面に対して平行な状態として、作成する。
繊維長の測定は、繊維マイクロスコープＣＣＤカメラ（キーエンス社製ＶＨ−５０００、倍率２０〜６０倍）を用いて繊維を観測する。ＣＣＤカメラ撮影画像内での繊維長の測定には、市販されている長さ測定用アプリケーション（キーエンス社製ＣＣＤカメラ内臓品）を使用する。画像内の長さを測定できるものであればその他の手段でも構わない。
測定は、繊維の「捲縮状態の繊維長」と「実際の繊維長」を測定する。
「捲縮状態の繊維長」は、捲縮状態の１本の繊維の末端２点をつなぐ直線距離である。
「実際の繊維長」は、前記の捲縮状態の１本の繊維において、目視で確認できる１つの屈曲点から次の屈曲点の距離を測定し、同様にして全ての屈曲点間距離を測定し、それらを合計した長さである。
これらの「捲縮状態の繊維長」と「実際の繊維長」はバラツキが生じるため、無作為に選出した１０本の繊維の平均値とする。これらの「捲縮状態の繊維長」と「実際の繊維長」から上記の計算式で直線度を算出する。
また、短繊維の長さは１．０〜１５．０ｍｍであるが、直線度は誤差を小さくするため、１本の繊維長さを１０ｃｍ程度またはそれ以上として測定することが望ましい。

短繊維の長さは、１．０〜１５．０ｍｍであり、好ましくは４．０〜１０．０ｍｍである。

次に本発明の短繊維の製造方法の好ましい２つの実施形態について説明する。
＜第１の短繊維の製造方法＞
（第１工程）
第１工程では、捲縮されたセルロースアセテートトウに対して水を含浸させる。
このときの水の含浸量は、水含浸後のセルロースアセテートトウの質量中３０〜７０質量％の量であり、好ましくは４０〜６０質量％の量である。

第１工程における水の含浸方法は、トウを水中に浸漬する方法、トウに対して水を噴霧する方法、トウに対して水を塗布する方法、またはこれらを組み合わせた方法などを適用することができる。

（第２工程）
第２工程では、水を含浸させた捲縮されたセルロースアセテートトウを捲縮がなくなるまで延伸した状態で所望長さに切断する。
ここで「捲縮がなくなるまで延伸した状態」は、捲縮されたセルロースアセテートトウが直線状態になるまでである。
「捲縮がなくなるまで延伸した状態」にする方法としては、例えば、水を含浸させた捲縮されたセルロースアセテートトウの一端側を固定した状態で他端側を引っ張る方法などを適用することができる。
切断長さは、１．０〜１５．０ｍｍであり、好ましくは４．０〜１０．０ｍｍである。
このようにして得られたセルロースアセテートトウの短繊維は、上記したとおり、直線度は０．７０以上１．０未満であり、好ましくは０．７０〜０．８５である。

＜第２の短繊維の製造方法＞
（第１工程）
第１工程では、捲縮されたセルロースアセテートトウに対して、２対以上のローラ間を通過させて幅方向に押し広げて開繊する。
第１工程において２対のローラを使用するときは、２対のローラ間の圧力はそれぞれが０．１０〜０．２０ＭＰａが好ましく、１番目のローラと２番目のローラを通すときの圧力は同じ圧力にすることが好ましい。

また第１工程において２対のローラを使用するときは、開繊し易くするため、１番目のローラを通すときの線速度よりも、２番目のローラを通すときの線速度を大きくすることが好ましい。
例えば、
１番目のローラ（上流側のローラ）を通すセルロースアセテートトウの線速度は５０〜８０ｍ／分が好ましく、６０〜７５ｍ／分がより好ましく、
２番目のローラ（下流側のローラ）を通すセルロースアセテートトウの線速度は１１０〜１６０ｍ／分が好ましく、１２０〜１５０ｍ／分がより好ましい。

（第２工程）
第２工程では、開繊された状態のセルロースアセテートのトウを所望長さに切断する。
切断長さは、１．０〜１５．０ｍｍであり、好ましくは４．０〜１０．０ｍｍである。
このようにして得られたセルロースアセテートトウの短繊維は、上記したとおり、直線度は０．７０以上１．０未満であり、好ましくは０．７０〜０．８５である。

＜短繊維シートおよびその製造方法＞
次に上記の短繊維を使用した短繊維シートについて説明する。
本発明の短繊維シートは、上記したセルロースアセテートトウからなる短繊維からなるものである。
短繊維シートの坪量は用途に応じて調整することができるものであるが、０．０５〜０．０４ｇ／ｃｍ²が好ましく、０．０１〜０．０３ｇ／ｃｍ²が好ましい。
短繊維シートの厚みは用途に応じて調整することができるものであるが、１〜２５ｍｍが好ましく、５〜１５ｍｍがより好ましい。

次に本発明の短繊維シートの製造方法について説明する。
上記した第１の短繊維の製造方法、または第２の短繊維の製造方法によって、所定の直線度でかつ所定長さの短繊維を製造する。

次に、短繊維を成形してシート状にする。
このときのシート状にする方法は特に制限されるものではなく、公知のプレス法を適用できるほか、例えば、次の方法を適用することができる。
まず、筒の一端開口部をメッシュ部材で覆う。なお、他端開口部は開放状態に維持する。
筒の断面形状は、目的とする短繊維シートの平面形状に応じて、円形、楕円形、三角形、四角形以上の多角形などから選択することができる。
メッシュ部材の目開きは０．０５〜０．１５ｍｍ程度（試験用篩では１００〜２００メッシュ）が好ましい。

次に、筒の一端開口部を覆うメッシュ部材に対して短繊維を気流と共に吹き付ける。このときの気流の速度は１〜５ｍ／秒が好ましい。
さらに短繊維を気流と共に吹き付けることと並行して、筒の他端開口部から吸引することもできる。このときの吸引速度は吹き付け速度と同程度にすることができる。
このようにしてメッシュ部材上に短繊維を積層することで、目的とする短繊維シートを得ることができる。
短繊維シートは、必要に応じて一面または両面を紙などで覆うことができる。

本発明の短繊維シートは、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁パッドなどの吸収性物品の製造材料として好適である。

実施例１（短繊維の製造）
第１の短繊維の製造方法を適用して製造した。
（第１工程）
捲縮されたセルロースアセテートトウ（（株）ダイセル製 ＦＤ：３．０、ＴＤ：３００００、ＣＮ：３００、Ｙ字状断面）を水槽中に浸漬して、約５０質量％含水状態とした。
（第２工程）
次に、含水状態のセルロースアセテートトウの一端側を固定した状態で他端側を引っ張ることで延伸して直線状にした状態で、回転刃型切断機（株式会社中部コーポレーション社製）を用いて繊維長約４ｍｍに切断して短繊維を製造した。直線度は０．８２であった。繊維の切断は回転刃切断機に限らず、ギロチン刃切断機等を使用しても良い。

実施例２（短繊維の製造）
第２の短繊維の製造方法を適用して製造した。
（第１工程）
セルロースアセテートトウを１対の第１のローラ（ローラ圧力０．１５ＭＰａ，線速度６７ｍ／分）に通した後、第１のローラの下流側に配置された１対の第２のローラ（ローラ圧力０．１５ＭＰａ，線速度１４０ｍ／分）を通して、過開繊状態とした。
（第２工程）
次に、回転刃型切断機を用いて過開繊状態のトウを繊維長約４ｍｍに切断して短繊維を製造した。直線度は０．７０であった。

実施例３（短繊維の製造）
実施例２と同様の方法で短繊維を製造した。但し、繊維長は約１０ｍｍであり、直線度０．７４であった。

比較例１（比較用短繊維の製造）
実施例１の第２工程に代えて、セルロースアセテートのＴｇを超える温度下（約７０℃）湿熱状態にて含水状態のセルロースアセテートトウを維持することで直線状にした状態で、回転刃型切断機を用いて繊維長約４ｍｍに切断した。直線度は１．００であった。

比較例２（比較用短繊維の製造）
セルロースアセテートトウを１対の第１のローラ（ローラ圧力０．１５ＭＰａ，線速度８７ｍ／分）に通した後、第１のローラの下流側に配置された１対の第２のローラ（ローラ圧力０．１５ＭＰａ，線速度１４０ｍ／分）を通して、予備開繊した。
次に第２のローラの下流にて、特開２００４−２４４７９４号公報の図１〜図７に示された開繊ジェット２４０を用いてトウを溜め込んだ。その状態で回転刃型切断機を用いて繊維長約４ｍｍに切断した。直線度は０．６１であった。

比較例３（比較用短繊維の製造）
捲縮のかけられたセルロースアセテートトウを開繊することなく、そのままの状態で回転刃型切断機を用いて繊維長約４ｍｍに切断した。直線度は０．３１であった。

比較例４（比較用短繊維の製造）
比較例１と同様の方法で繊維長約１０ｍｍの短繊維を製造した。直線度は１．００であった。

比較例５、６（フラッフパルプ）
繊維長に分布のあるフラッフパルプ（繊維長分布１ｍｍ〜３ｍｍ程度）を使用した。

実施例および比較例（短繊維シートの製造）
上記の実施例１〜３、および比較例１〜６の短繊維を用いて坪量０．０１ｇ／ｃｍ²（比較例６のみ０．０３ｇ／ｃｍ²）の短繊維シート（またはフラッフパルプシート）を製造した。シートは、次の方法で製造した。
密閉状態の円筒（直径１０ｃｍ、長さ約１ｍ）の一端開口部にメッシュ（目開き０．１５ｍｍ）を固定した。
次に、メッシュ上部からエアーガンを用いて短繊維をメッシュに吹き付け（風速２〜３ｍ／ｓ）、同様に円筒下部より同様のジェットで吸引（風速２〜３ｍ／ｓ）を行い、メッシュに短繊維を積層させて各シート（厚さ１０ｍｍ）を得た。

（測定方法）
以下の方法で使用した繊維シートは、実施例１〜３、および比較例１〜６で得られた短繊維またはフラッフパルプからなる、半径５０ｍｍ、坪量０．０１ｇ／ｃｍ²（比較例６のみ０．０３ｇ／ｃｍ²）の円形状シートである。

評価１（外観評価）
シートサンプルの表面滑らかさ、凹凸を目視で評価した。
○：シート表面の凹凸や繊維の塊がなく滑らかである。
△：部分的に凹凸、また繊維の塊が存在している、
×：全体的に凹凸が存在、あるいは繊維の塊が分散して存在している。

評価２（柔軟性・弾力性評価）
シートサンプルに対して垂直方向から指で押えた際の柔軟性・弾力性を評価した。
○：全体的に柔軟、かつ、弾力がある。
△：シートの一部で柔軟性が低い（繊維の塊等での硬い感触がある）、あるいは、弾力性が低い（加圧後の復元力が弱い）。
×：全体的に柔軟性・弾力性が低い。

評価３（形状維持試験）
シートサンプルの端から１cmの位置をピンセットで挟み持ち上げ、崩れ性を評価した。
○：変化無し（崩れない）。
△：持ち上げることはできたが、その後で崩れた。
×：持ち上げようとすると崩れた。

評価４（振動試験）
シートサンプルの端から１cmの位置をピンセットで挟み持ち上げ、振幅１cm、１００min^-1で振動させ、崩れ落ちるまでの時間で評価した。60secを上限とした。

評価５（割れ試験）
シートサンプルを両面から包装紙で挟み、中央部を両手で10回擦り合わせたときの、繊維体の割れ性を評価した。
○：割れなかった。
△：割れなかったが、ひびが入った。
×：割れた。

評価６（吸水時の形状維持試験）
シートサンプルを完全に水中に浸漬した状態で、端から１cmの位置をピンセットで挟み持ち上げ、崩れ性を評価した。
○：変化無し（崩れない）。
△：持ち上げることはできたが、その後で崩れた。
×：持ち上げようとすると崩れた。

評価７（吸水時割れ試験）
シートサンプルを完全に水中に浸漬した状態で、端から１cmの位置をピンセットで押さえながら、水平に引いたときの割れ性を評価した。
○：割れなかった。
△：割れなかったが、ひびが入った。
×：割れた。

評価８（引張試験）
シートサンプル（坪量０．０５ｇ／ｃｍ²）の引張強度（最大点応力）を測定した。

本発明の短繊維およびそれからなる短繊維シートは、柔軟性や弾力性が良く、外力が加えられたときや湿潤状態における形状維持性が優れていた（即ち、崩れたり、割れたりし難い）。
このため、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁パッドなどの吸収性物品の製造材料として使用した場合には、従来品よりも厚みを薄くした場合であっても同等以上の品質を維持することができる。

Claims (8)

1. 下記式から求められる直線度が０．７０以上１．０未満であり、長さが１．０〜１５．０ｍｍである、捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維。
   直線度＝捲縮状態の繊維長／実際の繊維長
   （捲縮状態の繊維長：捲縮された１本の繊維の末端２点をつなぐ直線距離。
   実際の繊維長：前記の捲縮状態の１本の繊維において、目視で確認できる１つの屈曲点から次の屈曲点の距離を測定し、同様にして全ての屈曲点間距離を測定し、それらを合計した長さ。）
2. 前記直線度が０．７０〜０．８５であり、長さが４．０〜１０．０ｍｍである、請求項１記載の捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維。
3. 請求項１または２記載の短繊維からなる短繊維シート。
4. 前記短繊維シートが、一面または両面が紙で覆われているものである、請求項３記載の短繊維シート。
5. 請求項１または２記載の捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維の製造方法であって、
   捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウに対して水を含浸させる工程であり、水の含浸量が、水含浸後の前記トウの質量中３０〜７０質量％の量である第１工程、
   水を含浸させた捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウを捲縮がなくなるまで延伸した状態で所望長さに切断する第２工程、
   を有している捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維の製造方法。
6. 請求項１または２記載の捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維の製造方法であって、
   捲縮されたセルロースアセテートのトウに対して、上流側の１番目と下流側の２番目の２対のローラ間を通過させて幅方向に押し広げて開繊する第１工程であり、上流側の１番目のローラを通すセルロースアセテートのトウの線速度が５０〜８０ｍ／分、下流側の２番目のローラを通すセルロースアセテートのトウの線速度が１１０〜１６０ｍ／分である工程、
   開繊された状態のセルロースアセテートフィラメントのトウを所望長さに切断する第２工程、
   を有している捲縮されたセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維の製造方法。
7. 請求項３または４記載の短繊維シートの製造方法であって、
   請求項５または６記載の方法によりセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維を製造した後、
   多孔性基材上にセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維を積層する工程を有しており、
   前記積層工程が、前記多孔性基材の一面に対して前記短繊維を吹き付ける工程である、短繊維シートの製造方法。
8. 請求項３または４記載の短繊維シートの製造方法であって、
   請求項５または６記載の方法によりセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維を製造した後、
   多孔性基材上にセルロースアセテートフィラメントのトウからなる短繊維を積層する工程を有しており、
   前記積層工程が、前記基材の一面に対して前記短繊維を吹き付け、かつ反対面から吸引する工程である、短繊維シートの製造方法。