JPH0610254A - 超高分子量ポリエチレン不織布及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超高分子量ポリエチレンからなる高強度な不
織布を提供する。 【構成】 極限粘度（η）が５dl/g以上の超高分子量ポ
リエチレンのフィルムをスリットし、１００℃〜１５０
℃の温度下でこのスリットフィルムを少なくとも縦方向
に２倍以上延伸して延伸テープを得る工程と、前記延伸
テープを８０℃以下に冷却した後、解繊比（ロール周速
／テープ速度）０．５〜４．０で解繊してスプリットヤ
ーンを得る工程と、このスプリットヤーンをウェブに成
形する工程と、このウェブを接合する工程とにより超高
分子量ポリエチレン不織布を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超高分子量ポリエチレ
ン不織布に関する。

【０００２】

【従来の技術】不織布は、その嵩高性、外観・感触の多
様性、通気性の良さ等のために、布の中で占める割合が
年々増加しており、合成樹脂を材料とする不織布も製造
されているが、耐熱性、耐候性に乏しいのが問題点とな
っている。。

【０００３】一方、超高分子量ポリエチレンは、汎用の
ポリエチレンに比べて、耐衝撃性、耐摩耗性、耐薬品
性、引張強度等に優れており、エンジニアプラスチック
のみならず、繊維材料としての用途が期待されている。
しかし、超高分子量ポリエチレンを材料とする不織布は
知られていないところで、この超高分子量ポリエチレン
は、成形性が悪く、通常のポリエチレン、ポリプロピレ
ンにおいて実施される成形方法（押出成形、射出成形）
では成形が困難であった。

【０００４】このような点に鑑みて、本出願人等は、超
高分子量ポリエチレンのフィルム製造技術および延伸技
術等を種々提案している。例えば、本出願人による特開
昭６２−１２２７３６号公報ではフィルムの製造方法を
提案し、特開昭６３−２０３８１６号公報では、このフ
ィルムの延伸方法を提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術において、解繊技術については言及しておらず、前記
従来技術によって得られた延伸テープを如何にして解繊
するかが技術的な課題となっており、超高分子量ポリエ
チレンを原料とするスプリットヤーンを用いた不織布は
知られていない。また、前記延伸テープを原料とした不
織布も同様に知られていない。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、超高分子量ポリエチレン延伸テ
ープあるいはスプリットヤーンを材料とする、耐衝撃
性、耐摩耗性、耐薬品性、引張強度等に優れた不織布を
実現する技術を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、極限粘度
（η）が５dl/g以上の超高分子量ポリエチレンのフィル
ムをスリットし、１００℃〜１５０℃の温度下でこのス
リットフィルムを少なくとも縦方向に２倍以上延伸して
得た延伸テープ（以下、単に延伸テープという。）を材
料とする不織布、及び、前記延伸テープを８０℃以下に
冷却した後、解繊比（ロール周速／テープ速度）０．５
〜４．０で解繊して得たスプリットヤーン（以下、単に
スプリットヤーンという。）を材料とする不織布、及び
これらの製造方法を提供する。

【０００８】すなわち本発明の不織布は、超高分子量ポ
リエチレンからなる延伸テープあるいはこれを解繊した
スプリットヤーンを製造する工程と、これらからなるウ
ェブを接合する工程により製造される。以下、本発明を
詳細に説明する。

【０００９】 ＜１＞本発明に用いる超高分子量ポリエチレン 本発明に用いる超高分子量ポリエチレンは、デカリン溶
媒中、１３５℃で測定した極限粘度（η）が５dl/g以
上、好適には８〜２５dl/gで且つメルトフローレート
（ＭＦＲ：ＡＳＴＭＤ１２３８、Ｆ）が０．０１g/１０
min以下のエチレンの単独重合体もしくはエチレンと他
のα−オレフィン例えばプロピレン、１−ブテン、１−
ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン等
のエチレンを主体とした共重合体で結晶性のものであ
る。

【００１０】この超高分子量ポリエチレンには必要に応
じて、各種の安定剤を配合してもよい。この安定剤とし
ては、例えば、テトラキス〔メチレン（３，５−ジ−ｔ
−ブチル−４−ヒドロキシ）ヒドロシンナメート〕メタ
ン、ジステアリルチオジプロピオネート等の耐熱安定
剤、あるいはビス（２，２’，６，６’−テトラメチル
−４−ピペリジン）セバケート、２−（２−ヒドロキシ
−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）−５−クロロベン
ゾトリアゾル等の耐候安定剤などが挙げられる。

【００１１】また、着色剤として無機系、有機系のドラ
イカラーを添加してもよい。 ＜２＞本発明の不織布に用いる延伸テープ及びスプリッ
トヤーン 本発明に用いる延伸テープは前記超高分子量ポリエチレ
ンを後述の方法で延伸することにより得られるものであ
って、極限粘度（η）が５dl/g以上、好ましくは７〜２
５dl/gの延伸テープである。

【００１２】本発明に用いるスプリットヤーンはこの延
伸テープを後述の方法で解繊して得られるものであっ
て、極限粘度（η）が５dl/g以上、好ましくは７〜２５
dl/g、引張強度が７g/デニール以上、好ましくは１０g/
デニール以上の通常３０〜２００００デニール、好まし
くは１００〜５０００デニールのスプリットヤーンであ
る。

【００１３】本発明に用いる延伸テープは、前記した極
限粘度（η）が５dl/g以上の超高分子量ポリエチレンか
らフィルムを製造し、次に、このフィルムをスリットし
た後、１００℃〜１５０℃の温度下で少なくとも縦方向
に２倍以上、好ましくは４〜１０倍に延伸してすること
により得られる。

【００１４】本発明に用いるスプリットヤーンは、前記
延伸テープを８０℃以下に冷却した後、解繊比（ロール
周速／テープ速度）０．５〜４．０、好ましくは１．０
〜２．０で解繊することにより得られる。

【００１５】延伸に用いるフィルムの製造方法として
は、次のような方法がある。第一の方法では、極限粘度
（η）が５ｄｌ／ｇ以上の超高分子量ポリエチレンをス
クリュー押出機、好ましくは溝付シリンダー（バレル）
を具備するスクリュー押出機で溶融し、次いでマンドレ
ルがスクリューの回転に伴って回転する少なくともＬ／
Ｄが５以上、好ましくは１０以上、更に好ましくは２０
〜７０のチューブダイから押出した後、溶融状態のチュ
ーブ状フィルムの内部に気体を吹き込んで膨比１．１〜
２０倍、好ましくは１．５〜１２倍に膨張させて融点−
５℃の温度で横方向に１０％以上熱収縮するフィルムを
得る。

【００１６】極限粘度（η）が５dl/g未満のものは破断
点抗張力、衝撃強度等の機械的強度が十分ではなくまた
加熱収縮させた場合に、フィルムが軟化してフィルムと
しての形状を失ってしまう。また、溶融粘度が低いため
にチューブダイ中で超高分子量ポリエチレンの溶融物と
マンドレルとの共廻りによる捩れや、マンドレルの撓み
による偏肉が生じ易く成形性が不均一となる。

【００１７】超高分子量ポリエチレンの溶融物は、汎用
のポリエチレンの溶融物に比べると極めて粘度が高く、
ゴム状の粘性体であるため、Ｌ／Ｄが５未満のチューブ
ダイではダイより押出される前に完全に均一融合された
溶融物とならないため、ダイから押出されたチューブ状
フィルムの内部に気体を吹き込んだ際にチューブが均一
に膨らまなかったり、破れたりして良好なフィルムが得
られない。

【００１８】チューブダイのマンドレルは、押出機のス
クリューの回転に伴って回転させる必要がある。マンド
レルの回転数は必ずしもスクリューの回転数と同じであ
る必要はない。

【００１９】チューブ状フィルムの内部に吹き込む気体
は通常空気であるが窒素等を用いてもよい。融点−５℃
の温度での横方向の熱収縮率が１０％未満のフィルムは
引張強度が７g/デニール以上のものは得られるが、縦裂
強度が１５０g/mmに満たないおそれがある。また延伸倍
率が２倍未満では引張強度が７g/デニール以上にならな
いおそれがある。

【００２０】また、延伸に用いるフィルムの製造方法と
しては、圧縮成形法あるいは押出成形法によって得られ
る丸棒の外皮部から連続的に刃物で削り出す方法と、ワ
ックス等の流動性改良剤を添加した超高分子量ポリエチ
レンから得られるＴダイフィルム成形法がある。

【００２１】しかし、刃物で削り出す方法は延伸用原反
として不定長の原反が得られない。また、Ｔダイフィル
ム成形法は成形工程が煩雑である。したがって延伸テー
プに用いる原反は経済性の点でチューブ状フィルムが好
ましい。

【００２２】また解繊処理においては、８０℃を越えた
温度条件で解繊した場合、解繊がしにくくなり、未解繊
または不均一な解繊となる可能性がある。また、解繊比
が前記数値よりも小さい場合には、繊維があらくなり、
大きい場合には網目が細かく、かつ羽毛状になりやすく
強度が低下しやすい。

【００２３】前記解繊処理はポーキュパインカッターあ
るいはスパイラルカッター等で行う。ここで、前記工程
で得られた超高分子量ポリエチレンの延伸テープは、強
度が高いため、ポーキュパインカッターでの解繊処理が
好ましい。

【００２４】このとき、ポーキュパイン針は幅方向に
０．５〜２mm、流れ方向に１〜１０mmの間隔で、流れ方
向に千鳥状または螺子状に植針するのが好ましい。また
針先長は１〜１０mmが好適である。

【００２５】＜３＞超高分子量ポリエチレン不織布 本発明の不織布は、上記の延伸テープあるいはスプリッ
トヤーンを材料として製造する。また、これらに他の樹
脂材料からなる繊維を加えてもよい。製造方法は、一般
の不織布の製造方法を採用することができる。

【００２６】方法としては、熱でスポット溶接する熱接
着型、接着剤で材料を結合した接着剤型、材料同士を機
械的に絡ませて結合した機械結合型、材料を静電気や空
気流で移動捕集面に集積して結合した紡糸型等がある。

【００２７】熱接着型としては、、熱エンボスで固める
方法（サーマルボンド法）がある。接着剤型の不織布
は、浸漬法、プリント法、スプレイ法、粉末法、溶融繊
維法などで製造される。基本的には延伸テープあるいは
スプリットヤーンでウェブを形成し、このウェブを複数
枚積層して接着する。浸漬法では、ウェブを浸漬槽内の
接着剤に浸漬してから乾燥、ベーキングして不織布を製
造する。プリント法では、ニップコーター、リバースコ
ーターなどでウェブに接着剤を部分的に添加してウェブ
同士を接着する。スプレイ法ではウェブに接着剤をノズ
ルから散布してウェブ同士を接着する。粉末法は粉末接
着剤をウェブに散布し、ベーキングで溶融してウェブ同
士を接着する。溶融繊維法は低融点の熱可塑性樹脂繊維
をウェブに混合してこの繊維を溶融して接着する。

【００２８】機械結合型の方法としては、ニードルパン
チ法、ステッチ法を挙げることができる。ニードルパン
チ法は先端部分に倒鈎(barb)を持つ針でウェブをパンチ
ングするもので、倒鈎(barb)によりウェブの構成繊維同
士が機械的に絡み合う。ステッチ法では、糸を用いて例
えばミシンの鎖縫いを応用してウェブ同士を結合する。

【００２９】また、紡糸型の方法を利用して、解繊した
スプリットヤーンを移動捕集面で受けて集積し、結合す
る方法が挙げられる。さらに、上記の乾式製造法に加え
て湿式製造法も採用することができる。これは、抄紙方
法を利用したもので、材料を液中に分散し、この分散液
にバインダを加えて、丸網式抄紙機や長網式抄紙機など
で抄紙して製造される。製造工程中において、必要に応
じ、繊維の分散液に無機物質や有機溶剤によって繊維を
膨潤溶解したり、分散液中にエマルジョン接着剤を入れ
たり、分散させた主繊維に接着用の熱可塑性樹脂繊維を
混合したりすることが行われる。また、抄紙後に得た不
織布をカレンダ装置でヒートセットすることも行われ
る。

【００３０】本発明の不織布の製造には、これらの方法
の中では熱エンボスで固める方法（サーマルボンド
法）、ニードルパンチ法が好ましい。また、２枚のウェ
ブの間に織布を挟んで、ヒートエンボス等により３層の
シートとして製造することもできる。

【００３１】上記のようにして得られた不織布は、耐熱
性、耐寒性、耐薬品性に優れたフィルターとして使用す
ることができる。例えば、バッテリーの隔膜のように耐
薬品性とともに使用時に耐熱性を必要とする部材として
好適である。また、耐寒性の特徴を生かして、血小板の
凍結防止用フィルターとしても好適である。

【００３２】さらに、強度、耐摩耗性において特に優れ
ているので、不織布として広汎に使用することができ
る。例えば、帆布、防爆シート、切傷防止用保護衣、安
全手袋等の布類、各種重布類、電気ケーブル、テンショ
ンメンバー等を例示できる。

【００３３】また、本発明の不織布は、複合材を構成す
る１材料としても使用できる。例えば、ヘルメット、セ
イルボード、スキー等のスポーツ用品、スピーカー振動
板等の音響材料、工業用ヘルメット等の産業資材、建材
補強材等の建設土木材料、自動車、装甲板、船舶部材等
の輸送機器、レーダードーム等の電気通信部材の材料と
して使用することができる。

【００３４】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はその要旨を逸脱しない限り下記の実施例に
限定されないことはいうまでもない。 （超高分子量ポリエチレンフィルムの製造工程）超高分
子量ポリエチレン粉末（（η）：１３．８dl/g、ＭＦ
Ｒ：０．０１g/１０min未満、融点：１３６℃、嵩密
度：０．４５g/cc）を用い、アウターダイ／マンドレル
＝２０／１７mmφからなるダイを接続した３０mmφ押出
機を、シリンダ温度２８０℃、ダイ温度１７０℃、スク
リュー回転数を１５rpmに設定し、ピンチロールで１．
２m/minの速度で引取りながら、スクリュー内部および
チューブダイのマンドレル内部に延在してなる６mmφの
気体流通路から圧搾空気を吹き込んでチューブを冷却リ
ング内径８２mmφに接触する大きさに膨らませて（膨比
＝４．１）、折り幅１２８mm、厚み６０μｍからなる超
高分子量ポリエチレンフィルムを製造した。このフィル
ムの１３１℃での熱収縮率は横方向が２０．４％、縦方
向が１０．６％であった。

【００３５】（超高分子量ポリエチレン延伸テープの製
造）前記フィルムを縦方向に幅３０mmでスリットし、こ
れを原反とした。次いで、この原反を１４０℃のエアオ
ーブン延伸槽で６倍（１段延伸）に延伸した。

【００３６】（延伸テープの解繊処理）前記で得られた
延伸テープを冷却し、延伸テープ自体の温度を８０℃以
下とした後、ポーキュパインカッターで解繊処理した。

【００３７】このようにして得られたスプリットヤーン
の特性を他の比較例とともに表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】（不織布の製造）次に、サーマルボンド法
による不織布の製造例を説明する。上記のようにして得
られた１０００ｄのスプリットヤーンを、５〜２００ｍ
ｍ長の短繊維に切断し、解綿機で十分にほぐした後、カ
ードマシンを用いて１０〜２００ｇ／ｍ²のウェブを作
製し、１２０〜１４０℃の熱エンボスロールを通し、熱
溶融型不織布を得た。

【００４０】

【発明の効果】本発明の超高分子量ポリエチレン不織布
は、強度、耐摩耗性において特に優れている。また、低
温特性に優れており、特に低温下での強度は極めて大き
い。さらに、耐薬品性、すべり特性が良い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白木 武 山口県玖珂郡和木町六丁目１番２号三井石 油化学工業株式会社岩国高分子研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極限粘度（η）が５dl/g以上の超高分子
   量ポリエチレンのフィルムをスリットし、１００℃〜１
   ５０℃の温度下でこのスリットフィルムを少なくとも縦
   方向に２倍以上延伸して得られる延伸テープを材料とし
   た超高分子量ポリエチレン不織布。
2. 【請求項２】 極限粘度（η）が５dl/g以上の超高分子
   量ポリエチレンのフィルムをスリットし、１００℃〜１
   ５０℃の温度下でこのスリットフィルムを少なくとも縦
   方向に２倍以上延伸して得られる延伸テープを８０℃以
   下に冷却した後、解繊比（ロール周速／テープ速度）
   ０．５〜４．０で解繊して得られるスプリットヤーンを
   材料とした超高分子量ポリエチレン不織布。
3. 【請求項３】 極限粘度（η）が５dl/g以上の超高分子
   量ポリエチレンのフィルムをスリットし、１００℃〜１
   ５０℃の温度下でこのスリットフィルムを少なくとも縦
   方向に２倍以上延伸して延伸テープを得る工程と、この
   延伸テープをウェブに形成する工程と、このウェブを接
   合する工程とを含む超高分子量ポリエチレン不織布の製
   造方法。
4. 【請求項４】 極限粘度（η）が５dl/g以上の超高分子
   量ポリエチレンのフィルムをスリットし、１００℃〜１
   ５０℃の温度下でこのスリットフィルムを少なくとも縦
   方向に２倍以上延伸して延伸テープを得る工程と、前記
   延伸テープを８０℃以下に冷却した後、解繊比（ロール
   周速／テープ速度）０．５〜４．０で解繊してスプリッ
   トヤーンを得る工程と、このスプリットヤーンをウェブ
   に成形する工程と、このウェブを接合する工程とを含む
   超高分子量ポリエチレン不織布の製造方法。