JP6595051B2 - 不織布 - Google Patents
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Description
これに対し、上記特許文献に記載の凹凸にした不織布では、繊維量が少なくても厚みを持たせることができ、従来のフラットな不織布よりも風合いは向上する。しかし、外力が加わったときのクッション性にはまだ改善の余地がある。
不織布10は、例えば生理用ナプキンや使い捨ておむつなどの吸収性物品の表面シート等に適用することができる。表面シートとして用いる場合、どちらの面を着用者の肌面に向けて用いてもよい。ただし、優れたクッション性と柔らかな肌触りの観点からは、製造時において熱風があたる面とは反対側の面である第1面側Z1を着用者の肌面側に向けて用いることが、繊維の融着点が比較的少なく風合いが滑らかなため好ましい。図2は、不織布10を、第1面側Z1を着用者の肌面側に向けて表面シート201として配したおむつ200の例を示している。すなわち、この例においては第1面側Z1の外面繊維層1が着用者の肌面側に向けられている。このおむつ200は、表面シート201のほか、着衣側の裏面シート202、表面シート201及び裏面シート202に挟まれた吸収体203を有する。さらに本例においては、サイドシートがなす横漏れ防止ギャザー207が設けられている。おむつ200は、背側Rのファスニングテープ206を腹側Fに固定して装着するテープタイプを示しているが、これに限定されずパンツタイプのものであってもよい。また、おむつ以外の例えば生理用ナプキン等、種々の吸収性物品に適用できる。
以下、図1に示した不織布10の第1面側Z1を肌面に向けて用いる実施態様を考慮して説明する。ただし、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。
なお、(1)軽く触れた時に適度な弾力を持つこと、(2)押し込み荷重による圧縮変形量が大きいこと、(3)厚み回復性に優れること、(4)クッション性を備えることはそれぞれ、(1)座屈現象に近い変形(座屈変形ともいう。)の有無、(2)圧縮変形量、(3)圧縮回復率(RC)、(4)圧縮変形量と圧縮エネルギー(WC)を測定することによって示すことができる。
不織布10は、繊維が平面方向に配向した、第1面側Z1及び第2面側Z2の外面繊維層1及び2を有する。本実施形態においては、不織布10の厚み方向Zの第1面側Z1に外面繊維層1があり、第2面側Z2に外面繊維層2がある。さらに、第1面側Z1の外面繊維層1と第2面側Z2の外面繊維層2との間に、繊維が不織布10の厚み方向に配向した複数の連結部3が配在されている(以下、第1面側Z1の外面繊維層1、第2面側Z2の外面繊維層2をそれぞれ、単に外面繊維層1、外面繊維層2ともいう。)。外面繊維層1、2と連結部3とは相互に、少なくとも一部の繊維同士が融着して継ぎ目なく一体化している。不織布10は、連結部3が外面繊維層1、2を連結して支えることで嵩高く厚みのあるものとなっている。不織布10の厚みとは、外面繊維層1、2や連結部3のみの局所の厚みではなく、不織布全体の賦形された形状における見掛け厚みを指すものである。本実施形態においては、第1面側Z1表面と第2面側Z2の表面との間の厚みである。この厚みを不織布10の見掛け厚みともいう。
なお、不織布10において、外面繊維層1、2と連結部3と接続部分以外の各部位においても、熱可塑性繊維同士が少なくとも一部の繊維同士の交点で融着している。不織布10には熱可塑性繊維同士が融着しない交点があってもよい。また、不織布10は熱可塑性繊維以外の繊維を含んでもよく、熱可塑性繊維がそれ以外の繊維との交点で融着する場合を含む。
ここで、「繊維が平面方向に配向している」とは、後述する測定方法によって得られる、繊維の縦配向率が45%未満であることを意味する。繊維の縦配向率を45%未満とすることで、繊維が平面方向に十分に並び、フラットな形状を保つことができる。平面方向に配向している外面繊維層は、不織布の形状保持や強度保持の観点から、繊維の縦配向率を0%以上とすることが好ましく、30%以上とすることがより好ましい。また、外面繊維層1及び外面繊維層2の繊維の縦配向率を40%未満とすることが通常のフラット不織布と同様平面と接地しやすいので好ましく、38%以下とすることがより好ましく、37%以下とすることが更に好ましい。
ここで、「繊維が不織布の厚み方向に配向している」とは、後述する測定方法によって得られる、繊維の縦配向率が60%以上であることを意味する。連結部3が、この範囲の繊維の縦配向率を有するとによって、不織布10の厚み方向において垂直に配置されていると言える。
連結部3は、繊維の縦配向率を60%以上とし、かつ繊維同士の一部融着を有していることによって、まるで柱のような状態で起立し、不織布10の厚み方向に適度な弾力を付与する。これに対し、従来の不織布の繊維においては本実施形態の連結部3のような繊維の縦配向率を有しないため、厚み方向に押圧した際に、作用した力に合わせて不織布は繊維間を埋めるように変形し、力に合わせて変形量は増加する。しかし、本実施形態では、連結部3は柱のようにして外面繊維層1及び2を支え、また厚み方向に垂直にあるため同方向からのわずかな力には耐えることができる。さらに本実施形態においては、大きな力を加えると柱が折れるように変形をする。つまり従来の不織布にはない、いわゆる座屈現象に近い変形が生じる(以下、座屈変形ともいう。)。ただし、不織布10は、座屈現象のように連結部が屈曲した場合でも、後述する弾力性により元の厚みを回復し得る。
外面繊維層1及び2並びに連結部3の繊維の縦配向率は、下記(1)〜(3)に基づいて測定することができる。
(1)不織布の断面の作製
第1面側Z1の外面繊維層1及び第2面側Z2の外面繊維層2を通る、不織布の断面(縦断面)であって、連結部3が平面方向に延出する方向に直交し、該延出する長さの中央を通る位置における厚み方向の断面を作製する。または、不織布10が後述のように空間部4を有する場合は、第1面側Z1の外面繊維層1及び第2面側Z2の外面繊維層2を通る、不織布の断面(縦断面)であって、空間部4の中心を通る位置における厚み方向の断面を作製する。例えば、図1におけるA−A線、B−B線を通る厚み方向の断面(図3及び4)を作製する。図3に示すA−A線を通る厚み方向の断面は、連結部3が延出する不織布の長手方向(Y方向)に直交する断面である。ここでは連結部3、第1面側Z1の外面繊維層1及び第2面側Z2の外面繊維層2の不織布幅方向(X方向)の長さT1、T2及びT3を示している。図4に示すB−B線を通る厚み方向の断面は、連結部3が延出する不織布の幅方向(X方向)に直交する断面である。ここでは、連結部3、第1面側Z1の外面繊維層1及び第2面側Z2の外面繊維層2の不織布長手方向(Y方向)の長さT4、T5及びT6を示している。なお、上記断面は、測定対象の不織布を5mm×5mm以上切り取るものとする。
上記厚み方向の断面を有する不織布を平らな平面におき、荷重2.9Paをその不織布の上に加え、それを断面から観察する。具体的には、不織布を株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープ(VHX−900)の台座に載せる。その不織布の上に目付300g/m2の黒い(不織布が白いと判断が容易になるため)厚紙(目付300g/m2)を置き、株式会社キーエンス製VHZ20Rレンズを用いて断面から20倍で観察することによって、前記厚み方向の断面における外面繊維層1及び2の境界を判断することができる。
より具体的には、図5に示すような断面観察において、前記厚み方向の断面を示した繊維層のうち、台座201に接触している範囲を外面繊維層2の平面方向の長さT3(又はT6)と画定し、それぞれの境界(両端縁)をS2と規定する。前記厚み方向の断面にされた繊維層のうち、厚紙202に接触している範囲を外面繊維層1の平面方向の長さT2(又はT5)と画定し、それぞれの境界(両端縁)をS1と規定する。なお、従来のフラットな不織布の場合は断面観察すると通常台座201にも厚紙202にも、どの断面でも接触をしている。このときは、T2およびT3(又はT5およびT6)の概念は存在しない。
また、前記厚み方向の断面を示した繊維層において、連結部3の平面方向の長さT1(又はT4)を確定する。本実施形態においては、連結部3は、第1面側Z1の外面繊維層1及び第2面側Z2の外面繊維層2の端部同士を厚み方向に繋ぐように配在されている。この連結部3の平面方向の長さT1(又はT4)は、隣り合ったT2およびT3の間(又はT5およびT6の間)の長さとなる。より具体的には、外面繊維層1及び2の平面方向における長さの境界(端縁)S1とS2とを厚み方向に伸ばした仮想線間に挟まれる断面繊維層の平面方向の長さを連結部3の平面方向の長さT1(又はT4)とする。なお、T2、T3の間(又はT5、T6の間)にT1(又はT4)の長さが存在しない場合(すなわち、境界S1とS2とが重なる場合)はT1(又はT4)の長さは0とする。ただし、連結部3が外面繊維層1、2に対して垂直な配置に近づくと、図3及び図4に示すように、連結部3の平面方向の長さT1(又はT4)は、外面繊維層1,2の平面方向の長さT2とT3(又はT5とT6)とが一部重なる部分の長さとなる。
それぞれ断面観察により画定される各平面方向の長さT1、T2、T3(又はT4、T5、T6)は、それぞれ4か所測定を行い、平均値をその長さとする。
外面繊維層1及び2並びに連結部3の繊維の縦配向率は、それぞれのT1、T2、T3の範囲の部位に対し、下記の手順で測定を行う。
すなわち、厚み方向の断面において画定された外面繊維層1の平面方向の長さT2(又はT5)、外面繊維層2の平面方向の長さT3(又はT6)、連結部3の平面方向の長さT1(又はT4)それぞれの領域を、厚み方向の断面をSEM(日本電子株式会社製JCM−6000Plus)で35倍に拡大して観察する。観察画像に基準線として0.5mm×0.5mmの正方形の線を作製する。正方形の各辺(基準線)は、不織布断面における厚み方向及び平面方向それぞれと直交する辺とする。正方形の各辺からなる基準線に繊維が通過する延べ本数をそれぞれ数える。不織布の平面方向に直交する正方形の基準線を通る繊維を「横繊維本数」、不織布の厚み方向に直交する正方形の基準線を通る繊維を「縦繊維本数」と定義する。縦配向率として、(縦繊維本数)/(横繊維本数+縦繊維本数)×100=縦配向率(%)として算出する。それらを各4点測定し、平均したものを縦配向率の値とする。外面繊維層および連結部をそれぞれ切出し測定する。
すなわち、連結部3の繊維の配向性により、不織布10の一方の面側(例えば第1面側Z1)を指で撫でる程度(100Pa未満の力である。)では繊維の剛性により沈み込まず、弾力が高いものとなる。本実施形態10の不織布は、この連結部3の厚み方向及び前述の外面繊維層1及び2の平面方向のそれぞれの繊維、部位同士の繊維が融着して面を構成しているため、触ったときの弾力が高く、クッション感が従来の凹凸不織布よりもはるかに高い。触れた指には不織布がふくよかで厚み感のあるものであると感じることができる。
さらに不織布10の一方の面側に厚み方向に押し込む押圧力(吸収性物品の表面シートを使用時に触ることを想定した力であり、2.5kPa程度の力である。)が加わると、該押圧力は、力点付近から平面方向に分散するよりも厚み方向に集中して作用しやすくなる。これに対し、従来の縦配向率が低い一般的な凹凸不織布では、力は平面方向に分散され、前述したように変形量と押圧力に相関があり、本発明のような適度な弾力性が得られなかった。しかし、本実施形態の不織布10においては、高い縦配向率を連結部3が有することで押圧力は、連結部3において繊維の配向方向に沿った方向に伝わる。その結果、押圧力によって、連結部3全体が倒れるような変形ではなく、連結部3の中間位置で前述した座屈現象に近い変形(屈曲)が生ずる。これにより、不織布10の立体構造が平面状に潰れる(へたる)変形が回避され、坪量を増やさずとも優れたクッション性が得られる。そして押圧力の集中により、不織布10の沈み込む圧縮変形量が従来のものよりも大きくなる。しかも、このような圧縮変形は、不織布10の力点付近での部分的な沈み込みとして生じる。具体的には、例えば人の指で押した場合、その領域及びその周辺を含めた指の大きさとほぼ同面積の4cm2範囲の領域が厚み方向に沈み込み、他の領域では変形が抑えられ厚みが保持されやすい。これにより、高荷重時の深い沈み込みが、不織布10の限定された範囲で生じ、不織布10全体の立体構造が保持されて、不織布10のふっくらした柔らかさが保持され得る。さらに、これにより押した指の周りには厚みのある不織布に包まれているような感覚が得られる。風合いは指の腹だけでなく周りでも感じていると言われている(日本バーチャルリアリティ学会論文誌 Vol.9, No.2, 2004、指先の接触面積と反力の同時制御による柔軟弾性物体の提示)。そのため、全体の包まれる感触によってさらに風合いがよいものだと感じていると考えられる。
加えて、不織布10は、連結部3の前述の融着する繊維の縦配向性により、圧縮変形後の厚み回復性に優れる。すなわち、前記押圧力による圧縮変形が解かれると、連結部3の繊維の弾性によって不織布10は元の見掛け厚みを回復する。これにより、不織布10は繰り返し触っても、クッション性が戻り、該クッション性の持続力が高い。その結果、不織布10は、触って一旦変形しても、手を放すとすぐに厚みが戻りやすく、弾力性のある心地よい風合いのよいものとなる。
また平面方向に配向された外面繊維層はクッション感以外の風合いを向上させる作用も有する。風合いを確かめるときなどに人は押す動作以外にも撫でる動作を行う。この場合に撫でる方向に沿っている配向をもつ外面が存在することで、より滑らかな風合いを実現している。平面方向への配向で滑らかさ、厚み方向で座屈を有したクッション感をもつことで、不織布10は従来にはない感触を実現している。また、撫でる力に対しては連結部3の弾力が作用して、不織布10の厚み(嵩高さ)が保持され、滑らかな風合いをより感じやすくする。また、前記弾力によるふっくらした風合いをも同時に感じることができる。
不織布の見掛け厚みは、1.5mm以上が好ましく、2mm以上がより好ましく、3mm以上が更に好ましい。また、見掛け厚みの上限は特に制限されるものでは無いが、吸収性物品の表面シートとして使用する場合に、携帯性等に優れたものとする観点から、10mm以下が好ましく、9mm以下がより好ましく、8mm以下が更に好ましい。
前記見掛け厚みを有する不織布10全体の坪量は、100g/m2以下が好ましく、60g/m2以下がより好ましく、40g/m2以下が更に好ましい。また、坪量の下限は特に制限されるものでは無いが、不織布の地合を担保する観点から、8g/m2以上が好ましく、10g/m2以上がより好ましく、15g/m2以上が更に好ましい。
(1)不織布の見掛け厚み測定方法:
測定対象の不織布を10cm×10cmに切る。10cm×10cmがとれない場合はできるだけ大きな面積に切る。レーザー厚み計(オムロン株式会社製ZSLD80)を使用し、50Paの荷重時の厚みを測定する。三箇所測定し、平均値を不織布10の見掛け厚みとする。
(2)不織布の坪量測定方法:
測定対象の不織布を10cm×10cmに切る。10cm×10cmがとれない場合はできるだけ大きな面積に切る。天秤を用いて、重さを測定、面積で割り坪量とする。
(3)なお上記(1)及び(2)の測定において、市販の吸収性物品を使用する場合は、コールドスプレー等の冷却手段で吸収性物品に用いられている接着剤を固化させ、測定対象の不織布を丁寧に剥がして測定する。この際、接着剤は有機溶媒を用いて取り除く。この手段は、本願明細書における他の不織布の測定に関して、すべて同様である。
前記2種の部分のうち、一方の第1外面繊維層11は、不織布10の平面視において、Y方向に連続して延出し、不織布10の長さ全体に亘って連続している。Y方向に延出した第1外面繊維層11は、Y方向と直交するX方向について、複数互いに離間して配されている。
他方の第2外面繊維層12は、X方向に延出しており、X方向に離間して並列する第1外面繊維層11、11の間を繋いで配されている。「第1外面繊維層11、11間を繋いで」いるとは、第1外面繊維層11を挟んで隣り合う第2外面繊維層12同士が直線状に並んでいることをいう。具体的には、第2外面繊維層12のX方向に延びる幅中心線と、第1外面繊維層11を挟んで隣り合った第2外面繊維層12のX方向に延びる幅中心線とのズレが、第2外面繊維層12の幅(Y方向の長さ)の範囲であることをいい、例えば5mm以内であることをいう。第2外面繊維層12は、第1外面繊維層11よりも第1面側Z1の位置が若干低く形成されている。そのため第2外面繊維層12は、第1外面繊維層11の介在によりX方向の長さが分断され、複数互いに離間しながらX方向に列をなしている。また、第2外面繊維層12の幅(Y方向の幅)は、第1外面繊維層11の幅(X方向の幅)よりも狭くされている。このような第2外面繊維層12のX方向の列は、更にY方向について複数互いに離間して配されている。なお、第2外面繊維層の形状は本実施形態のものに限定されず、例えば、前記第1面側Z1の位置や幅を第1外面繊維層11と同様にしてもよい。ただし、第2外面繊維層12を本実施形態のものとすることにより、押圧力の平面方向への波及を抑えることができ好ましい。
連結部3が外面繊維層1及び外面繊維層2の端部同士を繋ぐことにより、外面繊維層1に加わる押圧力の連結部3に対する偏心荷重がより明確になる。このとき、平面方向の繊維配向を有する外面繊維層1及び2と厚み方向の繊維配向を有する連結部3との組み合わせにおいて、荷重が端部に効率的に作用し、押圧力の方向がより厚み方向に集中して変形挙動が座屈挙動をとりやすくなる。
これにより、押圧力が垂直に加わる場合に限らず、傾斜した方向に加わる場合や多方向のせん断力として加わる場合でも、連結部3における前述した座屈変形が好適に生じて不織布10の適度な弾力性を伴う優れたクッション性が発現する。
第1面側Z1の外面繊維層1の平面方向の長さ(T2又はT5)に対する連結部3の平面方向の長さ(T1又はT4)の比(T1/T2又はT4/T5)は、上記した連結部3の座屈変形を良好なもの、さらには風合いを柔らかくする観点から、0.9以下が好ましく、0.75以下がより好ましく、0.5以下が更に好ましい。前記比(T1/T2又はT4/T5)は、小さいほど好ましい。座屈変形を首尾よく起こす観点から、0超が好ましく、0.001以上がより好ましく、0.01以上が更に好ましい。
また、第2面側Z2の外面繊維層2の平面方向の長さ(T3又はT6)に対する連結部3の平面方向の長さ(T1又はT4)の比(T1/T3又はT4/T6)も、下面に平行な繊維を設けて不織布構造を安定に保ち、かつ上記した連結部3の座屈変形を良好なものとする観点から、上述の比(T1/T2又はT4/T5)と同様に、0.9以下が好ましく、0.75以下がより好ましく、0.5以下であることが更に好ましい。前記比(T1/T3又はT4/T6)は、小さいほど好ましい。また、0超が好ましく、0.001以上がより好ましく、0.01以上が更に好ましい。
(空間部4の面積率の測定方法)
株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープ(VHX−900)およびVHZ20Rレンズを用いて上面から測定する部位が十分に視野に入り測定できる大きさ(10倍以上100倍以下)に拡大し、上面にピントを合わせた際に下面にもピントが合う場合は、ピントが合わない場所にある繊維領域または繊維のない領域を空間部として、空間部4の面積を測定、全体から割合を算出して面積率とする。上面と下面に同時にピントが合わないときは、それぞれピントを合わせて、双方にピントが合わない領域又は繊維のない領域を空間部とする。
凹部91Aは、第1外面繊維層11に対応する第2面側Z2の領域にあり、不織布のY方向(長手方向)に沿う第1連結部31、31間の空間を有する。凹部91Aは、第1外面繊維層11の延出方向に沿ってY方向に連続している。
凹部91Bは、第2外面繊維層12に対応する第2面側Z2の領域にあり、不織布のX方向(幅方向)に沿う第2連結部32、32間の空間を有する。凹部91Bは、第2外面繊維層12の配列方向に沿ってX方向に連続している。
Y方向の凹部91AとX方向の凹部91Bとは、交差する部分で空間を共有し、不織布10全体として第2面側Z2に格子状の空間を形成している。これにより第1面側Z1及び第2面側Z2の凹凸形状が配されている。上記の第1面側Z1及び第2面側Z2の凹凸形状により、座屈に必要な形状を保持し、風合いが向上する。また前述したように凹凸形状により、より指の形状に合った変形が見込める。指の形状に沿った変形によって、人はよりよい風合いを感じることができる。
不織布の外面繊維層1にあたる部位、外面繊維層2にあたる部位をそれぞれ切出し、質量を測定し、切出した面積で除して繊維量(坪量)(g/m2)とする。
本実施形態の不織布10の製造方法においては、不織布化する前の繊維ウエブ110を賦形するための支持体雄材120と支持体雌材130とを用いる。図7(A)に示すように、支持体雄材120の上に繊維ウエブ110を載置し、繊維ウエブ110の上から支持材雌材130で抑えて挟み込んで賦形する。
繊維ウエブ110においては、不織布とは異なり、繊維の移動の自由度が高い。そのため、支持体雄材120の突起121の周囲のいずれの方向に向いた面においても繊維が厚み方向(縦方向)に配向しやすくされている。
より具体的には、繊維ウエブ110に向けて支持体雌材130側から第1の熱風W1を吹き付けると、支持体雄材120の突起121の壁面と支持体雌材130の突起131の壁面との間に繊維が厚み方向に配向する、第1不織布層5の連結部3が賦形される。このとき、繊維ウエブ110では繊維同士の交点の融着が形成されていないので、繊維の移動性が高く、繊維の向きを第1の熱風W1の吹き抜け方向に揃えることができる。より具体的には、図7(B)及び図8に示すように、支持体雄材120の突起121の四方の壁面とこれを囲む支持体雌材130の突起131の壁面とに挟まれた領域で、繊維ウエブ110の繊維が揃えられる。すなわち、突起121の機械流れ方向(Y方向)に沿う壁面131A、幅方向(X方向)に沿う壁面131Bのいずれにおいても、面の向きに関係なく、繊維が第1の熱風W1の吹き抜け方向に揃えられる。これにより、不織布10の連結部3における繊維が厚み方向に配向した構成を形成することができる。
さらに、突起121の頂部と凹部132の底部との間では、第1の熱風W1の吹き抜けが抑えられ、繊維が平面方向で融着される。これにより、第2面側Z2の外面繊維層2に相当する繊維層が賦形される。また、凹部122の底部と突起部131の頂部との間で、繊維が平面方向に配向する。突起部131は熱風を阻害しているので、形成される繊維層には融着が少なく、滑らかな繊維層が得られる。これにより、第1面側Z1の外面繊維層1に相当する繊維層が賦形される。このとき厚み方向に配向している連結部の形状も保持される。
なお、図面矢印は第1の熱風W1の流れを模式的に示している。
第1の熱風W1の風速は、効果的に融着させる観点から、2m/s以上が好ましく、3m/s以上がより好ましい。また、第1の熱風W1の風速は、装置規模をコンパクトにできる観点から、100m/s以下が好ましく、80m/s以下がより好ましい。
このようにして、繊維ウエブ110を仮融着させて凹凸形状に保持する。
第2の熱風W2の風速は、支持体雄材120の突起121の高さにもよるが、2m/s以上が好ましく、3m/s以上がより好ましい。これにより、繊維への熱伝達を十分なものとして繊維同士を融着させ、凹凸形状の固定を十分なものとすることができる。また、第2の熱風W2の風速は、100m/s以下が好ましく、80m/s以下がより好ましい。これにより、繊維へ過度な熱伝達を抑えて、不織布10の風合いを良好なものとすることができる。
なお、支持体雌材の表面粗さを小さくすることで、第1の熱風W1の吹き付けの工程を省略することが可能である。表面粗さを小さくすることで、融着していない繊維をまとわりつかせることがなく、第2の熱風W2の吹き付けの工程での支持体雌材取り外しが可能である。つまりウエブを作製後、支持体雄材と雌材を嵌合し、そのまま雌材を取り外し、第2の熱風W2によって処理をすることが可能である。これにより、より簡便な加工となる。
熱可塑性繊維として低融点成分及び高融点成分を含む複合繊維(例えば鞘が低融点成分、芯が高融点成分である芯鞘型複合繊維)を用いる場合、繊維ウエブ110に吹き付ける熱風の温度は、低融点成分の融点以上で、かつ高融点成分の融点未満であることが好ましい。より好ましくは、低融点成分の融点以上高融点成分の融点より10℃低い温度であり、さらに好ましくは、低融点成分の融点より5℃以上高く高融点成分の融点より20℃以上低い温度である。また弾力性の観点から、芯鞘型複合繊維の中でも、高融点成分である芯が多いほど弾力性が高い。そのため断面面積比で芯成分が大きいほうが好ましい。鞘が低融点成分、芯が高融点成分である芯鞘型複合繊維の具体例としては、鞘がポリエチレン(PE)、芯がポリエチレンテレフタレート(PET)である芯鞘型複合繊維が挙げられる。
この芯鞘型複合繊維の場合、繊維総量における低ガラス転移温度樹脂成分(PE等)の割合は、質量比で、繊維総量におけるガラス転移温度の高い樹脂成分(PET等)の割合よりも小さいことが好ましい。具体的には、繊維総量における低ガラス転移温度樹脂成分の割合は、質量比で、45質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましい。低ガラス転移温度樹脂成分の割合を小さくすることで、不織布の厚みの回復性を高めることができる。また、不織布の製造上の観点から、前記割合は、質量比で、10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。
このことは、図9に示すグラフからも分かる。図9では、芯の樹脂成分(PET)及び鞘の樹脂成分(PE)の割合を変えた場合における、不織布の1日圧縮後の回復率を示している(測定方法は、後述の実施例にて示した「(5)1日圧縮後の回復性」に示す方法による。)。なお、この不織布は図7に示す工程を含むエアスルー製造方法によって作製した。第1の熱風W1による吹き付け処理は、温度160℃、風速54m/s、吹き付け時間6s条件で行った。第2の熱風による吹き付け処理は、温度160℃、風速6m/s、吹き付け時間6s条件で行った。作製した不織布の見掛け厚みは、「芯比30」のものが6.0mm、「芯比50」のものが6.9mm、「芯比70」のものが6.6mm、「芯比90」のものが6.0mmであった。ガラス転移温度が低いPEすなわち鞘の樹脂成分の割合が小さい(芯の樹脂成分の割合が大きい)ほど、1日圧縮後の回復率は高い。特に、鞘の樹脂成分の割合が50質量%未満(芯の樹脂成分の割合が50質量%超)になると、1日圧縮後の回復率が70%以上となり好ましい。
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の不織布を開示する。
熱可塑性繊維を有し、第1面側と該第1面側の反対面側である第2面側とを有する不織布であって、
繊維が平面方向に配向した、前記第1面側及び前記第2面側の外面繊維層と、前記第1面側の外面繊維層と前記第2面側の外面繊維層との間に配在し、繊維が不織布の厚み方向に配向した複数の連結部とを有し、
前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層と前記連結部とは相互に一部繊維が融着している不織布。
前記連結部によって囲まれた空間部を有する前記<1>記載の不織布。
<3>
前記空間部は、前記不織布の一方の面に占める面積率として、5%以上90%以下であり、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上であり、また、空好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下である、前記<2>に記載の不織布。
前記不織布の厚み方向の断面であって、かつ、前記空間部の中心を通る断面において、前記連結部の平面方向の長さが、前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層の平面方向の長さよりも短い前記<2>又は<3>に記載の不織布。
<5>
前記断面において、前記第1面側の外面繊維層の平面方向の長さに対する前記連結部の平面方向の長さの比は、0超0.9以下であり、好ましくは0.75以下、より好ましくは0.5以下であり、また、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01以上である、前記<4>に記載の不織布。
<6>
前記断面において、前記第1面側の外面繊維層の平面方向の長さに対する前記連結部の平面方向の長さの比は、0.01以上0.5以下である、前記<4>に記載の不織布。
<7>
前記断面において、前記第2面側の外面繊維層の平面方向の長さに対する前記連結部の平面方向の長さの比は、0超0.9以下であり、好ましくは0.75以下、より好ましくは0.5以下であり、また、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01以上である、前記<4>〜<6>のいずれか1に記載の不織布。
<8>
前記断面において、前記第2面側の外面繊維層の平面方向の長さに対する前記連結部の平面方向の長さの比は、0.01以上0.5以下である、前記<4>〜<6>のいずれか1に記載の不織布。
前記連結部が、不織布の厚み方向の高さと、前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層の延出方向に沿う不織布の平面方向の幅とを備えた壁面を有し、該壁面が、前記不織布の平面視交差する異なる複数の方向に沿って配されている前記<1>〜<8>のいずれか1に記載の不織布。
前記連結部は、前記空間部を囲む少なくとも周囲4方向のものが、前記不織布の厚み方向の断面であって、かつ、前記空間部の中心を通る断面において、平面方向の長さの差が2mm以下であり、好ましくは1mm以下、より好ましくは0(ゼロ)である前記<2>〜<9>に記載の不織布。
前記連結部は、前記不織布の平面方向に複数互いに離間して配されている前記<1>〜<10>のいずれか1に記載の不織布。
<12>
前記不織布の前記第1面側及び前記第2面側それぞれにおいて、各外面繊維層が複数互いに離間して配されている前記<1>〜<11>のいずれか1に記載の不織布。
<13>
前記外面繊維層の離間配置によって前記不織布が凹凸形状を備える前記<12>に記載の不織布。
<14>
前記第1面側における前記外面繊維層は、不織布の平面視交差する異なる方向のそれぞれに沿って延出する長さを有する2種を有する前記<1>〜<13>のいずれか1に記載の不織布。
<15>
前記2種の外面繊維層のうちの一方の外面繊維層は、前記不織布の平面視において長手方向に連続して延出し、前記長手方向と直交する幅方向について、複数互いに離間して配されている、前記<14>に記載の不織布。
<16>
前記2種の外面繊維層のうちの他方の外面繊維層は、前記不織布の平面視において前記幅方向に延出して前記一方の外面繊維層の間を繋いで配されている、前記<14>又は<15>に記載の不織布。
<17>
前記他方の外面繊維層は、前記一方の外面繊維層よりも前記第1面側の位置が低くされている前記<16>に記載の不織布。
<18>
前記他方の外面繊維層の前記不織布の長手方向における幅は、前記一方の外面繊維層の前記不織布の幅方向における幅よりも狭くされている<16>又は<17>に記載の不織布。
<19>
前記第2面側の外面繊維層は、前記第1面側の外面繊維層の間の離間空間を覆い、該第1面側の外面繊維層の延出方向である前記不織布の長手方向に沿って複数互いに離間して列をなして配されている前記<14>〜<18>のいずれか1に記載の不織布。
<20>
前記第2面側の外面繊維層がなす長手方向の列は、該長手方向と直交する幅方向に、複数互いに離間して配されている前記<19>に記載の不織布。
前記連結部は、前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層の端部同士を繋いでいる前記<1>〜<20>のいずれか1に記載の不織布。
<22>
前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層は、一方よりも他方の繊維量が少なくされている前記<1>〜<21>のいずれか1に記載の不織布。
<23>
前記第1面側の外面繊維層の繊維量は、前記第2面側の外面繊維層の繊維量の、1.1倍以上20倍以下であり、好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上であり、また、好ましくは10倍以下、より好ましくは5倍以下である、前記<22>に記載の不織布。
<24>
前記第1面側の外面繊維層の繊維量は、前記第2面側の外面繊維層の繊維量の、2倍以上5倍以下である、前記<22>に記載の不織布。
前記不織布の前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層について、繊維が平面方向に配向するとは、各外面繊維層の厚み方向の断面における繊維の縦配向率が45%未満であることを意味する前記<1>〜<24>のいずれか1に記載の不織布。
<26>
前記不織布の前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層について、各外面繊維層の厚み方向の断面における繊維の縦配向率が0%以上40%未満であり、好ましくは30%以上であり、また、好ましくは38%以下、より好ましくは37%以下である、前記<1>〜<24>のいずれか1に記載の不織布。
<27>
前記不織布の前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層について、各外面繊維層の厚み方向の断面における繊維の縦配向率が30%以上37%以下である、前記<1>〜<24>のいずれか1に記載の不織布。
<28>
前記連結部の繊維が厚み方向に配向するとは、前記連結部の厚み方向の断面における繊維の縦配向率が60%以上であることを意味する前記<1>〜<27>のいずれか1に記載の不織布。
<29>
前記連結部について、該連結部の厚み方向の断面における繊維の縦配向率が63%以上90%以下であり、好ましくは65%以上、より好ましくは68%以上であり、また、好ましくは85%以下、より好ましくは80%以下である、前記<1>〜<27>のいずれか1に記載の不織布。
<30>
前記連結部について、該連結部の厚み方向の断面における繊維の縦配向率が68%以上80%以下である、前記<1>〜<27>のいずれか1に記載の不織布。
前記不織布の見掛け厚みは、1.5mm以上10mm以下であり、好ましくは2mm以上、より好ましくは3mm以上であり、また、好ましくは9mm以下、より好ましくは8mm以下である、前記<1>〜<30>のいずれか1に記載の不織布。
<32>
前記不織布の見掛け厚みは、3mm以上8mm以下である、前記<1>〜<30>のいずれか1に記載の不織布。
<33>
前記不織布全体の坪量は、8g/m2以上100g/m2以下であり、好ましくは60g/m2以下、より好ましくは40g/m2以下であり、また、好ましくは10g/m2以上、より好ましくは15g/m2以上である、前記<1>〜<32>のいずれか1に記載の不織布。
<34>
前記<1>〜<33>のいずれか1に記載の不織布を有する吸収性物品。
<35>
前記<1>〜<33>のいずれか1に記載の不織布の、製造時において熱風があたる面とは反対側の面である前記第1面側を着用者の肌面側に向けて表面シートとして配した吸収性物品。
<36>
前記<1>〜<33>のいずれか1に記載の不織布の、製造時において熱風があたる面である前記第2面側を着用者の肌面側に向けて表面シートとして配した吸収性物品。
<37>
複数の突起と複数の該突起の間に配された凹部とを有する支持体雄材上に、繊維ウエブを載置し、該繊維ウエブの上から、前記支持体雄材の突起及び凹部に対応する凹部及び突起を有する支持体雌材で抑えて挟み込んで賦形する工程を有する不織布の製造方法。
<38>
前記支持体雄材及び前記支持体雌材の凹部の底部は熱風が吹き抜ける構造となっており、繊維ウエブを挟んで、前記支持体雄材及び前記支持体雌材が嵌合した状態で、熱風を吹き付ける工程を有する前記<37>に記載の不織布の製造方法。
図1に示す不織布を、繊維径1.8dtexの芯鞘型(ポリエチレンテレフタレート(PET)(芯):ポリエチレン(PE)(鞘)=5:5(質量比))の熱可塑性繊維を用い、図7に示す工程を含むエアスルー製造方法によって作製した。これを実施例1の不織布試料とした。第1の熱風W1による吹き付け処理は、温度160℃、風速54m/s、吹き付け時間6s条件で行った。第2の熱風W2による吹き付け処理は、温度160℃、風速6m/s、吹き付け時間6s条件で行った。
連結部31の長さT1は、第1外面繊維層11の長さT2及び外面繊維層2の長さT3よりも短くされていた。また、連結部32の長さT4は、第2外面繊維層12の長さT5及び外面繊維層2の長さT6よりも短くされていた。
実施例1の不織布試料は、第1面側の外面繊維層1よりも第2面側の外面繊維層2の繊維量が少なくされていた。
第1の熱風W1の温度を145℃、風速を40m/sとした以外は実施例1と同様の製造方法に従い、実施例2の不織布試料を作製した。
実施例2の不織布試料は、前述の定義に該当する第1面側Z1の外面繊維層1、第2面側Z2の外面繊維層2及び連結部3を備え、連結部の長さT1及びT4はそれぞれ、外面繊維層1の長さT2及びT5並びに外面繊維層2の長さT3及びT6よりも短くされていた。また、実施例2の不織布試料は、外面繊維層1よりも外面繊維層2の繊維量が少なくされていた。
繊維径3.2dtexの芯鞘型(ポリエチレンテレフタレート(PET)(芯):ポリエチレン(PE)(鞘)=7:3(質量比))の熱可塑性繊維を用いた以外は実施例1と同様の製造方法に従い、実施例3の不織布試料を作製した。
実施例3の不織布試料は、前述の定義に該当する第1面側Z1の外面繊維層1、第2面側Z2の外面繊維層2及び連結部3を備え、連結部の長さT1及びT4はそれぞれ、外面繊維層1の長さT2及びT5並びに外面繊維層2の長さT3及びT6よりも短くされていた。また、実施例3の不織布試料は、外面繊維層1よりも外面繊維層2の繊維量が少なくされていた。
前述した特許文献2の図1に示す形状の凹凸不織布を、繊維径1.8dtexの熱可塑性繊維を用い、同文献の明細書の段落[0031]に記載の製造工程を含むエアスルー製造方法によって作製した。これを比較例1の不織布試料とした。第1の熱風W1による吹き付け処理は、温度160℃、風速54m/s、吹き付け時間3s条件で行った。第2の熱風W2による吹き付け処理は、温度160℃、風速6m/s、吹き付け時間3s条件で行った。
比較例1の不織布試料では、第1面側の第1突出部及び第2面側の第2突出部はともに、頂部に丸みのある円錐台形状又は半球状であった。第1面側の第1突出部及び第2面側の第2突出部、並びに第1突出部と第2突出部との間に介在する環状の壁部について、前述の(外面繊維層1及び2並びに連結部3の繊維の縦配向率の測定方法)を準用して測定した。その結果、比較例1の不織布試料における壁部は、本発明の不織布における「繊維が厚み方向に配向した連結部」ではなかった。
また、連結部の長さはそれぞれ外面繊維層の長さよりも長く、頂部が丸みをおびて第2外面繊維層に向かってなだらかに凹凸がある形状であることがわかる。
繊維径1.8dtexの熱可塑性繊維を用い、エアスルー製造方法によって凹凸賦形しないフラットな不織布を作製し、比較例2の不織布試料とした。フラットな不織布のため凹凸による外面繊維層を規定する境界が存在せず、T1〜T6までの規定はできなかった。上面からみた外面繊維層の繊維配向率を測定した。
メリーズパンツLサイズ(花王株式会社、2016年製)の表面材に用いられているフラットな不織布を剥がし、比較例3の不織布試料とした。フラットな不織布のため凹凸による外面繊維層を規定する境界が存在せず、T1〜T6までの規定はできなかった。上面からみた外面繊維層の繊維配向率を測定した。
メリーズMサイズ(花王株式会社、2016年製)の表面材に用いられている凹凸不織布を剥がし、比較例4の不織布試料とした。凹凸不織布だったが、非肌面側(第2面側Z2)の外面繊維層2がフラットだったために、T1〜T6までの規定はできなかった。凹凸面からフラット面に向かう繊維の繊維配向率を測定した。
厚み回復性と変形量を測定するために、KES圧縮試験機(カトーテック株式会社製KES FB−3)を用い、不織布について、端子のスピードを0.1mm/sに設定した以外は、通常モードで5kPaまでの押し込み荷重による圧縮特性評価を行い、表示されるWC、RCを読み取った。測定値としては、不織布内の3点を測定してその平均値を求め、それを3回行ってその平均値をWC値及びRC値とした。
上記WC値は、単位面積当たりの圧縮に必要なエネルギーを表すものであり、WC値が大きいほど圧縮されやすい。
上記RC値は、圧縮時のエネルギーに対する回復されるエネルギーの割合を%表示したものであり、RC値が大きいほど、圧縮に対する回復性が良く、弾力性が良い。
(1)において、0.1〜2.5kPaまでの変形量を抽出し、測定値とした。高いほうが、人が触る荷重に対して、不織布が大きく沈みこむことを示している。これが大きいほど圧縮を感じてクッション性がある。より詳細には、この数値が大きいほど、小さい荷重で圧縮方向に潰れにくいことを示し、つまり形状保持性が高く、同様に適度に弾力性があることを示す。また、数値が大きいほど2.5kPaの荷重の間に潰れやすいことを示しており、数値が大きいと触った時に大きく変形するために、クッション性を感じやすくなる。
KES圧縮試験機の測定からの圧縮変形量の応力ひずみ曲線から、変曲点を見つけ、座屈荷重とし、それが存在するものをA:座屈変形ありとした。変曲点が見つけられないものをB:座屈変形無しとした。座屈変形があるものは適度な弾力性をもっている。
不織布の風合い研究開発に従事している研究員3人(20代〜30代)で、比較例3のフラット不織布を3点、比較例4の凹凸不織布を4点として、10点でこれまで触ってきた布や不織布で最も風合いのよいものを想定してもらい、10段階の評価を行い、平均をとり整数でまとめた。おむつの表面材を触る想定で、平面に置いたサンプルの表面を利き手で触ってもらった。評価は目視のまま行った。
厚さ0.7mmのワッシャーとともに不織布を2枚のアクリル板で挟み、その上から錘(20kg)を載置して荷重をかけ、不織布を厚さ0.7mmに圧縮した。この状態で1日放置後、錘とアクリル板を不織布から取り外し、10分後に不織布の見掛け厚みを測定した。この測定値と、事前に測定した圧縮前の不織布の見掛け厚みから、不織布の厚みの回復率を求め、不織布の1日圧縮後の回復性を評価した。
つまり実施例1〜3は、座屈変形があることで、軽く触れたときに適度な弾力性をもち、かつ座屈変形の存在により圧縮変形量の値が大きくなっており、従来のKESでの圧縮エネルギー(WC)のみで表現しきれていないクッション感のよさを表している。その結果、実施例1〜3は、比較例1及び2に比べて同じような厚みを持っているにも関わらず、優れた厚み回復、適度な弾力、圧縮変形量が多いことによる優れたクッション感を実現し、実施例の方が風合いに優れていた。
また、繊維量が少ない比較例3は厚みが担保できず、実施例1〜3の方が風合いに優れていた。比較例4の凹凸不織布では若干厚みは出るが、第2繊維層がフラットなために、実施例1〜3の方が、圧縮変形量が大きくなっていた。
以上のように実施例1〜3では平面配向をしている部分と連結部が縦配向をしていることで、低目付で見掛け厚みを実現できていた。また、縦配向が柱となり、座屈変形を示すことで、人が感じる荷重近辺の変形量(圧縮変形量)を比較例1〜4よりも大きくすることができた。このことで風合いが大きく向上していた。
また、実施例1〜3では、座屈変形を示していることから、指で撫でたときに(100Pa未満の微弱な荷重)適度な弾力性を感じられ、ふくよかで厚み感を感じることができる良い風合いを有していた。また、実施例1〜3では、指で押したときに(例えば2.5kPa程度の押圧)、不織布の力点付近での部分的な沈み込みとなっており、比較例に比べて、力点から周囲への変形の波及が限定的であった。
さらに、実施例1〜3の中でも、鞘樹脂であるPE(ガラス転移成分の温度が芯樹脂であるPETよりも低い)の質量比を小さくした実施例3は、1日圧縮後の回復性に優れ、パック等で不織布を潰した後でも厚みの回復性が高いことが分かった。
11 第1外面繊維層
12 第2外面繊維層
2 第2面側の外面繊維層
3 連結部
31 第1連結部
32 第2連結部
39 連結部の端部
10 不織布
Z1 第1面側
Z2 第2面側
Claims (12)
- 熱可塑性繊維を有し、第1面側と該第1面側の反対面側である第2面側とを有する不織布であって、
繊維が平面方向に配向した、前記第1面側及び前記第2面側の外面繊維層と、前記第1面側の外面繊維層と前記第2面側の外面繊維層との間に配在し、繊維が不織布の厚み方向に配向した複数の連結部とを有し、
前記連結部は、不織布の厚み方向の断面における繊維の縦配向率が60%以上であり、
前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層と前記連結部とは相互に一部繊維が融着している、不織布。 - 熱可塑性繊維を有し、第1面側と該第1面側の反対面側である第2面側とを有する不織布であって、
繊維が平面方向に配向した、前記第1面側及び前記第2面側の外面繊維層と、前記第1面側の外面繊維層と前記第2面側の外面繊維層との間に配在し、繊維が不織布の厚み方向に配向した複数の連結部とを有し、
前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層と前記連結部とは相互に一部繊維が融着しており、
前記連結部が、不織布の厚み方向の高さと、前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層の延出方向に沿う不織布の平面方向の幅とを備えた壁面を有し、
前記連結部は、前記壁面を前記不織布の平面視交差する異なる方向に沿って配して該壁面の向きを互いに異ならせた2種を有し、
一の方向に沿う連結部の、前記不織布の厚み方向の断面における繊維の縦配向率が60%以上であり、
他の方向に沿う連結部の、前記不織布の厚み方向の断面における繊維の縦配向率が60%以上である、不織布。 - 前記連結部が、不織布の厚み方向の高さと、前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層の延出方向に沿う不織布の平面方向の幅とを備えた壁面を有し、該壁面が、前記不織布の平面視交差する異なる複数の方向に沿って配されている請求項1又は2記載の不織布。
- 前記連結部によって囲まれた空間部を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の不織布。
- 前記不織布の厚み方向の断面であって、かつ、前記空間部の中心を通る断面において、前記連結部の平面方向の長さが、前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層の平面方向の長さよりも短い請求項4記載の不織布。
- 前記連結部が、不織布の厚み方向の高さと、前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層の延出方向に沿う不織布の平面方向の幅とを備えた壁面を有し、
前記連結部は、前記壁面を前記不織布の平面視交差する異なる方向に沿って配して該壁面の向きを互いに異ならせた2種を有し、
前記連結部は、前記不織布の厚み方向の断面であって、かつ、前記空間部の中心を通る断面において、一の方向に沿う連結部の断面繊維層の平面方向の長さと、他の方向に沿う連結部の断面繊維層の平面方向の長さとの差が、2mm以下である、請求項4又は5記載の不織布。 - 前記連結部は、前記不織布の平面方向に複数互いに離間して配されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の不織布。
- 前記不織布の前記第1面側及び前記第2面側それぞれにおいて、各外面繊維層が複数互いに離間して配されている請求項1〜7のいずれか1項に記載の不織布。
- 前記外面繊維層の離間配置によって前記不織布が凹凸形状を備える請求項8記載の不織布。
- 前記連結部は、前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層の端部同士を繋いでいる請求項1〜9のいずれか1項に記載の不織布。
- 前記第1面側の外面繊維層及び前記第2面側の外面繊維層は、一方よりも他方の繊維量が少なくされている請求項1〜10のいずれか1項に記載の不織布。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の不織布を有する吸収性物品。
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