JP7037200B2 - ニードルパンチ不織布の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱成型性に優れたニードルパンチ不織布の製造方法に関するものである。

従来より、芯鞘型複合繊維を集積してなる繊維ウェブに、エンボス加工を施したり、又はニードルパンチを施して不織布を得ることが行われている（特許文献１）。たとえば、芯成分が高融点ポリエステルよりなり、鞘成分が低融点ポリエステル共重合体によりなる芯鞘型複合長繊維を集積して繊維ウェブを形成した後に、エンボスロールにより部分的に熱圧着して不織布を得ることが記載されている。特許文献１の実施例によると、高融点ポリエステルとしてはエチレングリコールとテレフタル酸が共縮合されてなるポリエチレンテレフタレートが用いられている。また、低融点ポリエステル共重合体としては、エチレングリコールとテレフタル酸とイソフタル酸が共縮合されてなるポリエステル共重合体が用いられている。

しかしながら、かかる構成の芯鞘型複合繊維よりなる繊維ウェブ又は不織布に、エンボス加工を施した場合、毛羽立ち易いという問題や鮮明な凹凸模様が得られないという問題があった。また、かかる構成の芯鞘型複合繊維よりなる不織布に、金型を用いて立体的な熱成型加工を施した場合、加熱及び加圧条件を厳密に管理しないと、金型に沿った所定の立体形状に成型しにくいという問題があった。

特開２００１－５４７０９号公報（段落０００２及び００３２）

本発明は、エンボス加工した場合、毛羽立ちにくく鮮明な凹凸模様が得られるニードルパンチ不織布の製造方法を提供するものである。また、比較的広い範囲の加熱及び加圧条件で所定の形状に熱成型できるニードルパンチ不織布の製造方法を提供するものである。

本発明は、ニードルパンチ不織布を構成している繊維として、特定の繊維を使用することによって、上記課題を解決したものである。すなわち、本発明は、芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸からなる共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸とジエチレングリコールのみからなる共重合体であって、ジオール成分である該エチレングリコールと該ジエチレングリコールのモル比は該エチレングリコール：該ジエチレングリコール＝１０：０．０５～０．５であり、ジカルボン酸成分である該イソフタル酸と該アジピン酸と該テレフタル酸のモル比は該イソフタル酸：該アジピン酸：該テレフタル酸＝０．０４～０．６：１：１～１０である共重合体よりなる芯鞘型複合繊維を集積して繊維ウェブを形成する第一工程と、前記繊維ウェブにニードルパンチを施すことにより、前記芯鞘型複合繊維相互間を三次元的に交絡させる第二工程とを具備することを特徴とするニードルパンチ不織布の製造方法に関するものである。

本発明では、まず特定の芯鞘型複合繊維を構成繊維とする繊維ウェブを得る。ここで、特定の芯鞘型複合繊維とは、芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸の共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸とジエチレングリコールのみからなる共重合体よりなるものである。芯成分を構成する共重合体は、エチレングリコールをジオール成分とし、テレフタル酸をジカルボン酸成分として脱水縮合して得られるポリエステルである。なお、ジカルボン酸成分として、ごく少量のイソフタル酸等の他のジカルボン酸成分が混合されていてもよい。芯成分を構成する共重合体の融点は約２６０℃であり、ガラス転移点は約７０～８０℃である。鞘成分を構成する共重合体は、エチレングリコールとジエチレングリコールをジオール成分とし、アジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸をジカルボン酸成分として脱水縮合して得られる共重合ポリエステルである。ジエチレングリコール及びイソフタル酸を混合するのは、得られる繊維の熱成型性を向上させるためである。ジオール成分中のエチレングリコールとジエチレングリコールの組成は、エチレングリコール：ジエチレングリコール＝１０：０．０５～０．５（モル比）である。ジカルボン酸成分中のイソフタル酸とアジピン酸とテレフタル酸の組成は、イソフタル酸：アジピン酸：テレフタル酸＝０．０４～０．６：１：１～１０（モル比）である。鞘成分を構成する共重合体の融点及びガラス転移点は任意であるが、鞘成分同士の融着性や加熱及び加圧による成型性等を考慮して、融点は約２００℃が好適であり、ガラス転移点は約４０～５０℃が好適である。

芯成分と鞘成分の重量割合は、芯成分：鞘成分＝０．３～５：１（重量比）程度である。芯成分の重量割合が低すぎると、熱成型後の形態保持性が低下する傾向となる。また、芯成分の重量割合が高すぎると、加熱時に鞘成分同士が融着しにくくなり、表面に毛羽立ちが生じやすくなる。芯成分と鞘成分は、同心に配置されていてもよいし、偏心して配置されていてもよい。しかしながら、偏心に配置されていると、加熱時に、収縮が生じやすくなるため、同心に配置されている方が好ましい。

芯鞘型複合繊維は、芯成分となる高融点ポリエステルと、鞘成分となる低融点共重合ポリエステルとを、複合紡糸孔を持つ紡糸装置に供給して、溶融紡糸するという公知の方法で得ることができる。芯鞘型複合繊維は、芯鞘型複合長繊維であっても芯鞘型複合短繊維であってもよいが、芯鞘型複合長繊維を用いた方が、剛性の高いニードルパンチ不織布が得られる。芯鞘型複合長繊維を用いて繊維ウェブを得るには、いわゆるスパンボンド法を用いるのが一般的である。すなわち、溶融紡糸して得られた芯鞘型複合長繊維を、直ちにシート状に集積して、繊維ウェブを得ることができる。また、芯鞘型複合短繊維を用いて繊維ウェブを得るには、芯鞘型複合短繊維をカード機に通して開繊し、シート状に集積すればよい。繊維ウェブの重量は、８０～２０００ｇ／ｍ²程度である。繊維ウェブの重量が低すぎると、厚みが薄くなり、エンボス加工した場合に鮮明な凹凸模様を視認しにくくなる。また、繊維ウェブの重量が高すぎると、得られるニードルパンチ不織布が高剛性となり、熱成型しにくくなる。

繊維ウェブは、芯鞘型複合繊維相互間が接着されていない状態でニードルパンチを施してもよいし、芯鞘型複合繊維相互間が接着された状態でニードルパンチを施してもよい。前者の方法であれば、繊維相互間が接着されていないため、ニードルパンチを施した際の繊維へのダメージが少なく、糸切れ等による強度低下が起こりにくいため好ましい。また、後者の方法であれば、繊維相互間が接着された状態の繊維ウェブであるため、取扱いしやすく、搬送しやすい。ニードルパンチは周知の方法で行われ、これによって、芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡され、芯鞘型複合繊維が厚み方向に配列した緻密な不織布が得られる。なお、芯鞘型複合繊維相互間が接着されていた場合であっても、ニードルパンチによってこの接着は破壊され、芯鞘型複合繊維相互間が三次元的に交絡される。パンチ密度は、１０本～２００本／ｃｍ²程度である。

このようにして得られたニードルパンチ不織布は、加熱及び加圧されて、種々の形状に熱成型される。熱成型の代表例としては、熱エンボス加工が挙げられる。熱エンボス加工とは、加熱された一対のエンボスロール（表面が凹凸になっている凹凸ロールのことである。）間又は加熱されたエンボスロールと平滑ロール間にニードルパンチ不織布を通し、ニードルパンチ不織布の表面に凹凸模様を設ける方法のことである。ニードルパンチ不織布は、芯鞘型複合繊維相互間が交絡されているだけで未接合となっているため、これに熱エンボス加工を施し、凹部において芯鞘型複合繊維相互間を強固に融着すると、凹凸模様が鮮明になる。加熱温度は、鞘成分が軟化又は溶融して芯鞘型複合繊維相互間が融着する程度でよい。鞘成分の軟化又は溶融は、加圧によって促進されるので、加熱温度は鞘成分の軟化点未満又は融点未満であってよい。具体的には、加熱温度は８０℃～１８０℃程度であり、加圧条件はロール間の線圧で１０～１５０ｋｇ／ｃｍ程度である。

また、熱成型の他の例としては、皿形状又は椀形状等の三次元的立体形状に成型する方法も挙げられる。具体的には、プレス金型を用いて三次元的立体形状に成型する。この場合、ニードルパンチ不織布を加熱した後に、プレス金型で加圧するのが好ましい。もちろん、プレス金型を加熱しておき、ニードルパンチ不織布に加熱と加圧を同時に施してもよい。プレス金型による熱成型であっても、鞘成分の軟化又は溶融により芯鞘型複合繊維相互間が融着する。加熱温度は１００℃～２００℃程度であり、加圧条件はプレス時の面圧で１０～５００ｋｇ／ｃｍ²程度である。

本発明に係る方法で得られるエンボス不織布等の熱成型不織布は、各種用途に好適に用いることができる。具体的には、フィルター基材、加湿器用蒸散板、吸音材（異音防止材）、インテリア部材、カーペット用基布、靴又は鞄等の基布、椅子の表皮材、衣服等の生地、衣服等の芯材又は防塵用或いは衛生用マスク等として用いることができる。また、三次元的立体形状等に成型した熱成型不織布は、トリム等の自動車の内装材、チャイルドシートの本体、各種トレイ、スーツケース等のバッグ本体及び内張り材、靴の中底、射出成型品等のプラスチック成型品の代替品、掃除機，空調機器，パソコン又はプリンター等の一般家電製品又は一般事務製品の筐体等として用いることもできる。

本発明に係る方法で得られたニードルパンチ不織布は、芯鞘型複合繊維の鞘成分として、特定のポリエステル共重合体を用いているので、加熱及び加圧を施して熱成型したとき、鮮明な形状となる。すなわち、熱エンボス加工を施したときは、凹凸模様が鮮明となり、三次元的立体形状に成型したときは、形態維持性に優れた成型物を得ることができる。また、特定の芯鞘型複合繊維を用いているので、広い範囲の加熱及び加圧条件において、良好な成型性を発揮する。

実施例１
芯成分として、エチレングリコールとテレフタル酸の共重合体（融点２６０℃）を準備した。鞘成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アジピン酸、テレフタル酸及びイソフタル酸の共重合体（融点２００℃）を準備した。なお、ジオール成分としてのエチレングリコールは９９モル％でジエチレングリコールは１モル％であり、ジカルボン酸成分としてのアジピン酸は１９モル％でテレフタル酸は７８モル％でイソフタル酸は３モル％である。上記した芯成分と鞘成分の両者を、複合紡糸孔を持つ紡糸装置に供給して、溶融紡糸を行い、芯鞘型複合長繊維を得た。芯成分と鞘成分の重量割合は、芯成分：鞘成分＝７：３であった。これを紡糸装置の下方に設けたエアーサッカーに導入し、高速で牽引細化した後、公知の開繊装置で開繊させ、移動するスクリーンコンベア上に捕集及び集積させて繊維ウェブを得た。この繊維ウェブをニードルパンチ装置に搬送し、パンチ密度９０本／ｃｍ²及び針伸度１０ｍｍでニードルパンチを施し、重量３００ｇ／ｍ²のニードルパンチ不織布を得た。

得られたニードルパンチ不織布を、彫刻深さが０．４ｍｍの皮絞柄に彫刻されたエンボスロールと平滑ロールの間を通し、エンボスロール温度１３０℃、ロール間線圧５０ｋｇ／ｃｍの条件で熱エンボス加工を施した。得られたエンボス不織布は、皮絞柄の凹凸模様が鮮明に現れたもので、耐摩耗性に優れ、十分な柔軟性を持ち意匠性に優れたものであった。

比較例１
芯成分として、実施例１で用いた共重合体を準備した。鞘成分として、エチレングリコールとジエチレングリコールとテレフタル酸とイソフタル酸の共重合体（融点２３０℃）を準備した。鞘成分を構成する共重合体は、ジオール成分としてのエチレングリコールは９９モル％でジエチレングリコールは１モル％であり、ジカルボン酸成分としてのテレフタル酸は９２モル％でイソフタル酸は８モル％であった。この両重合体を、複合紡糸孔を持つ紡糸装置に供給して、溶融紡糸を行い、芯鞘型複合長繊維を得た。芯成分と鞘成分の重量割合は、芯成分：鞘成分＝６：４であった。これを紡糸装置の下方に設けたエアーサッカーに導入し、高速で牽引細化した後、公知の開繊装置で開繊させ、移動するスクリーンコンベア上に捕集及び集積させて繊維ウェブを得た。この繊維ウェブをニードルパンチ装置に搬送し、パンチ密度９０本／ｃｍ²及び針伸度１０ｍｍでニードルパンチを施し、重量３００ｇ／ｍ²のニードルパンチ不織布を得た。

得られたニードルパンチ不織布を、彫刻深さが０．４ｍｍの皮絞柄に彫刻されたエンボスロールと平滑ロールの間を通し、エンボスロール温度２００℃、ロール間線圧５０ｋｇ／ｃｍの条件で熱エンボス加工を施した。得られたエンボス不織布は、皮絞柄の凹凸模様が現れているが、耐摩耗性に劣るため、手指で擦ると凸部で繊維が毛羽立つと共に凹部で芯鞘型複合長繊維相互間の融着が外れて、凹凸模様が不鮮明になった。また、実施例のニードルパンチ不織布に比べて、柔軟性も劣るものであった。

比較例２
芯鞘型複合短繊維（ユニチカ株式会社製、品番「２０８０」、繊度が４．４デシテックスで、繊維長：５１ｍｍで、芯成分：鞘成分＝１：１であり、鞘成分の融点が２００℃である芯鞘型複合短繊維）を準備した。なお、この芯鞘型複合短繊維の芯成分は、実施例１で用いた共重合体と同一のものであり、鞘成分はジオール成分としてのエチレングリコールは９９モル％でジエチレングリコールは１モル％であり、ジカルボン酸成分としてのテレフタル酸は８０モル％でイソフタル酸は２０モル％よりなる共重合体である。この芯鞘型複合短繊維をカード機にて開繊及び集積し、繊維ウェブを得た後、直ちにニードルパンチ装置に搬送し、パンチ密度９０本／ｃｍ²及び針深度１０ｍｍでニードルパンチを施して、重量３００ｇ／ｍ²のニードルパンチ不織布を得た。

得られたニードルパンチ不織布を、彫刻深さが０．４ｍｍの皮絞柄に彫刻されたエンボスロールと平滑ロールの間を通し、エンボスロール温度１４０℃、ロール間線圧５０ｋｇ／ｃｍの条件で熱エンボス加工を試みたが、ニードルパンチ不織布の熱収縮が大きい事から、シワが混入し、鮮明な凹凸模様を得ることができなかった。

比較例３
ポリエステル短繊維（ユニチカ株式会社製、品番「１００」、繊度２．０デシテックス、繊維長５１ｍｍ、融点２６０℃) と、比較例２で用いた芯鞘型複合短繊維を準備した。ポリエステル短繊維５０重量％と芯鞘型複合短繊維５０重量％とを均一に混合した後、カード機にて開繊及び集積し、繊維ウェブを得た後、直ちにニードルパンチ装置に搬送し、パンチ密度９０本／ｃｍ²及び針深度１０ｍｍでニードルパンチを施して、重量３００ｇ／ｍ²のニードルパンチ不織布を得た。

得られたニードルパンチ不織布を、比較例２と同一の条件で熱エンボス加工を行ったところ、柔軟性には優れているものの、皮絞柄の凹凸模様が鮮明に現れず、手指で擦ると激しく毛羽立ち耐摩耗性に劣るものであった。

Claims (7)

1. 芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸からなる共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸とジエチレングリコールのみからなる共重合体であって、ジオール成分である該エチレングリコールと該ジエチレングリコールのモル比は該エチレングリコール：該ジエチレングリコール＝１０：０．０５～０．５であり、ジカルボン酸成分である該イソフタル酸と該アジピン酸と該テレフタル酸のモル比は該イソフタル酸：該アジピン酸：該テレフタル酸＝０．０４～０．６：１：１～１０である共重合体よりなる芯鞘型複合繊維を集積して繊維ウェブを形成する第一工程と、
   前記繊維ウェブにニードルパンチを施すことにより、前記芯鞘型複合繊維相互間を三次元的に交絡させる第二工程と
   を具備することを特徴とするニードルパンチ不織布の製造方法。
2. 芯鞘型複合繊維が、芯鞘型複合長繊維又は芯鞘型複合短繊維である請求項１記載のニードルパンチ不織布の製造方法。
3. 芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸からなる共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸とジエチレングリコールのみからなる共重合体であって、ジオール成分である該エチレングリコールと該ジエチレングリコールのモル比は該エチレングリコール：該ジエチレングリコール＝１０：０．０５～０．５であり、ジカルボン酸成分である該イソフタル酸と該アジピン酸と該テレフタル酸のモル比は該イソフタル酸：該アジピン酸：該テレフタル酸＝０．０４～０．６：１：１～１０である共重合体よりなる芯鞘型複合繊維を集積して繊維ウェブを形成する第一工程と、
   前記繊維ウェブにニードルパンチを施すことにより、前記芯鞘型複合繊維相互間を三次元的に交絡させる第二工程と
   を経て得られたニードルパンチ不織布に、加熱及び加圧を施して所定形状に成型することを特徴とする熱成型不織布の製造方法。
4. 所定形状が三次元的立体形状である請求項３記載の熱成型不織布の製造方法。
5. 加熱及び加圧により、鞘成分を軟化又は溶融させて、芯鞘型複合繊維相互間を融着させる請求項３又は４記載の熱成型不織布の製造方法。
6. ニードルパンチ不織布に、加熱及び加圧を同時に施すか又は加熱した後に加圧を施す請求項５記載の熱成型不織布の製造方法。
7. 芯成分がエチレングリコールとテレフタル酸からなる共重合体よりなり、鞘成分がエチレングリコールとアジピン酸とテレフタル酸とイソフタル酸とジエチレングリコールのみからなる共重合体であって、ジオール成分である該エチレングリコールと該ジエチレングリコールのモル比は該エチレングリコール：該ジエチレングリコール＝１０：０．０５～０．５であり、ジカルボン酸成分である該イソフタル酸と該アジピン酸と該テレフタル酸のモル比は該イソフタル酸：該アジピン酸：該テレフタル酸＝０．０４～０．６：１：１～１０である共重合体よりなる芯鞘型複合繊維を集積して繊維ウェブを形成する第一工程と、
   前記繊維ウェブにニードルパンチを施すことにより、前記芯鞘型複合繊維相互間を三次元的に交絡させる第二工程と
   を経て得られたニードルパンチ不織布を、加熱されたエンボスロールを通して、表面に凹凸模様を付与すると共に、前記鞘成分を軟化又は溶融させて、前記芯鞘型複合繊維相互間を融着させることを特徴とするエンボス不織布の製造方法。