JPH06158497A - ポリウレタンメルトブローン繊維不織布の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業用手袋、マスク、紙おむつ用各種伸縮部
材料、湿布基布等に好適なポリウレタンメルトブローン
不織布の安定した製造方法を提供する。 【構成】 ノズル先端部に平坦部を有し、該平坦部にオ
リフィスを有するノズルからポリウレタンを吐出し、ノ
ズル近傍の一対のエアリップから噴出する高温高速の気
体により、ポリウレタンを細化繊維化しポリウレタンメ
ルトブローン不織布を製造する方法において、オリフィ
スが平坦部内に収まりかく、前記平坦部が、前記リップ
端より外側へ突き出したノズルを用い、ポリウレタンの
溶融粘度を２００ポイズ以上２０００ポイズ以下とする
ポリウレタンメルトブローン不織布の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリウレタン極細繊維不
織布の安定した製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から各種のポリウレタン弾性繊維か
らなる不織布及びその製造方法についての提案は種々な
されている。例えば、特開昭５２−８１１７７号におい
て乾式紡糸法によって得られたポリウレタン弾性繊維か
らなる不織布及びその製造方法についての提案がなされ
ている。しかしこれは乾式紡糸法のため通常繊度の繊維
が繊維同志で強固な膠着を生じて開繊不良となりやす
く、この様な方法で作られる不織布は風合の硬いものと
なり、その外観や触感はポリウレタンのフィルムの如く
なって不織布状の外観、触感とは全く異なったものにな
ってしまう。

【０００３】これに対して特開昭５９−２２３３４７号
では熱可塑性ポリウレタンを溶融紡糸後高温気体流を噴
射し、細化して得られたフィラメントを実質的に集束さ
せないでシート状に積層し、積層されたフィラメントの
接触点を該フィラメント自体により接合させる方法によ
って得たポリウレタン弾性繊維不織布が提案されてい
る。ここでは、溶融紡糸されたポリウレタン弾性フィラ
メントが乾式紡糸のように多くの部分で膠着する事な
く、実質的に集束されずに不織布を形成するので柔軟
性、伸縮性、通気性を有するものになるというものであ
る。しかしながら一般的にポリウレタンは、溶融紡糸す
るような高温下では極めて活性が高くかつ不安定である
ため、溶融紡糸で安定に、とりわけ高速気流を噴出して
細化を均一に行なう事は困難で膠着が少なく実質的に繊
維同志の集束や膠着のない不織布を得る事は極めてむつ
かしい。とりわけ繊維同志の集束を実質的に解消する事
は困難であった。

【０００４】それに対して本発明者等は既に特開平１−
１３２８５８号において、熱可塑性ポリウレタンを紡糸
孔から溶融紡出すると同時に隣設して設備した気体吐出
孔から高温高速気体を噴出して極細化繊維流とし、これ
をシート状に捕集するポリウレタン極細弾性繊維不織布
の製造方法において、該熱可塑性ポリウレタンの高分子
ジオールとして３−メチル−１，５−ペンタンジオール
または、これを主体とする混合グリコールとジカルボン
酸を反応して得られた平均分子量５００〜３０００のポ
リエステルジオールを用いる事によって繊維同志間の集
束を実質的に解消する事がなくても充分に良好な触感と
柔軟性、伸縮性、透湿防水性を有し、かつこれらの諸性
能の耐久性に優れたポリウレタンの平均繊維径１２μ以
下の極細弾性繊維不織布の製造を可能とする方法を提案
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記提案によれば、た
しかに充分に良好な触感と柔軟性、伸縮性、及びこれら
諸物性の耐久性に優れたポリウレタン極細繊維不織布を
製造する事は可能となる。しかし、本発明者等のその後
検討の結果、前記提案によってポリウレタン極細繊維不
織布の製造を行なった場合、極く短時間、例えば１２時
間以内ではほとんど問題とならないが、それを超えて連
続製造運転を長時間に渉って行った場合、ポリマーが吐
出する紡糸孔であるオリフィス周辺に初めは微量である
がそれが徐々に量を増やしながら付着集積する異物が吐
出ポリマー流の流れの障害となって、流れの曲り（ニー
イング）を生じついにはポリマーの吐出を途切らせてし
まって安定な細化ができなくなり、捕集した不織布中に
は細化不良により生じた巨大なポリマー玉が多数混入し
て不織布品位を低下してしまうという問題を生じる事が
分った。そこで一旦運転を中断して、付着物の除去を行
なうと再び正常な製造は可能となるが、この場合は初回
の運転に比べると遥に短時間でポリマー吐出オリフィス
周辺に異物の集積が起って前記と同じ問題を生じてしま
うという事実もあって、上記方法では実操業生産レベル
でのポリウレタン極細繊維不織布の製造方法として不充
分なものであった。本発明はこのような従来技術の問題
点に鑑みて鋭意検討した結果達成されたものである。本
発明の目的とするところは、高度の伸縮性と強伸度、優
れた伸長回復性、及び良好なる触感と柔軟性を兼備する
ポリウレタン極細繊維不織布のより安定した製造方法を
提供する事にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、断面が二等辺三角形の頂角部を切り落した形状であ
り、該切り落した平坦部に一列に穿設されたオリフィス
を有すノズルから熱可塑性ポリウレタンを溶融吐出し、
前記二等辺の両側に一定間隙を有すような一対のリップ
を設け、該間隙より噴出する高温高速の気体によって、
溶融吐出ポリウレタン流を細化しポリウレタンメルトブ
ローン不織布を製造する方法において、前記オリフィス
が前記平坦部内にオリフィス端と該平坦部端との最小距
離（Ｌ）が０．００ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であり、か
つ前記平坦部面が前記リップ端より外側へ突き出した距
離（Ｍ）が０．０以上１．２ｍｍ以下であるノズルを用
い前記オリフィス通過時のポリウレタン流の溶融粘度を
２００ポイズ以上２０００ポイズ以下とする事によって
達成される。

【０００７】本発明に適用される熱可塑性ポリウレタン
とは、低分子量のジオールとジカルボン酸の縮合重合で
ポリエステルジオールラクタムの開環重合で得たポリラ
クトンジオール、ポリオキシアルキレングリコールなど
の平均分子量５００〜３０００のポリマーグリコールと
有機ジイソシアネート及び活性水素原子を２個有する低
分子量化合物とを反応させて得られるような公知の熱可
塑性ポリウレタンである。該熱可塑性ポリウレタンの分
子量は以下に記すような溶融粘度がポリマーの熱分解に
よって生じない範囲のものであって比較的低分子量のも
のが使用される。又、必要に応じて種々の改質剤、着色
剤等の添加剤が添加される。

【０００８】次に本発明において重要な点として、図１
に示す様にノズル先端の平坦部の中央に一列に穿設され
たオリフィスが前記平坦部内にオリフィス端と該平坦部
端との最小距離（Ｌ）が０．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下
となるように完全に収まる事がある。

【０００９】従来法すなわち図２に断面図を示す様にオ
リフィス端が平坦部に収まらないで二等辺三角形の二等
辺部、すなわち気体流路へはみ出だすと、この部分のポ
リマー流は気体によって逸早くブローンされるため、そ
れより遅くブローンされる平坦部より吐出されるポリマ
ー流とブローン速度に差が生じそれが原因で二等辺部へ
はみ出しブローンされるポリマー流の一部分が、平坦部
から吐出しブローンされるポリマー流から、剥離分析さ
れ微細なポリマー流として飛散し、かつポリウレタンは
粘着性が非常に大きいためノズルオリフィス周辺やリッ
プに付着集積しやすい。この様に集積付着物の量が増え
るとポリマー吐出の障害となって、流れの曲り（ニーイ
ング）を生じたり、ポリマーの吐出を途らせ断糸発生し
て安定化な細化、不織布の作成ができなくなってしま
う。

【００１０】それに対して、本発明の場合、オリフィス
は平坦部に完全に収まっているため、リップ面にはみ出
したポリマー流が逸早くブローンされる様な事がないた
め、吐出ポリマーが吐出方向に分断される事なくブロー
ンされるので非常に粘着性の大きいポリウレタンポリマ
ーであっても安定にメルトブローン繊維不織布化され
る。しかしこの場合でも、オリフィス端と平坦部端すな
わち気体流路までの距離が１．２ｍｍ以上に大きくなる
と、高温高速の気体流とポリマー流との間に真空部分が
出来て、この部分で吐出ポリマーが一旦玉状に溜まって
からブローンされるため、気体流の力がポリマー流に有
効に作用せず気体流量をいくら上げても極端に細化しに
くくなってしまう。従って、本発明においては、オリフ
ィスが、ノズル先端の平坦部内に該オリフィス端と該平
坦部端の最短距離（Ｌ）が０．０ｍｍ以上０．６ｍｍ以
下となる様に収まらなければならない。好ましくは
（Ｌ）は０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下である。

【００１１】次に本発明において重要な点としては、オ
リフィスが開口している平坦部面が前記リップ端より外
側へ突き出した距離（Ｍ）が０．０ｍｍ以上１．２ｍｍ
以下である事である。（Ｍ）が０．０ｍｍ未満、すなわ
ちマイナスという事は、オリフィスがリップ端より内側
に入っている事を意味する訳であるが、この場合は既に
上述した如く、メルトブローンの立上り時や、長時間連
続運転に実施しなければならないノズル掃除が実質的に
不可能となってしまう。一方、（Ｍ）が１．２ｍｍを越
えて大きくなると、ポリマー流を細化繊維化するための
高温高速の気体流がリップ内より噴出してある程度膨張
してしまうためか、細化繊維化のための作用力が著しく
低下して、極端に細化不良となってしまう。従って、本
発明において、オリフィスが開口している平坦部が前記
リップ端より外側へ突き出した距離（Ｍ）が０．０ｍｍ
以上１．２ｍｍ以下でなければならない。好ましくは
０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、より好ましくは
０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。

【００１２】更に、本発明において肝要な点として、前
記オリフィス通過時のポリウレタン流の溶融粘度を２０
０ポイズ以上２０００ポイズとする事がある。ポリウレ
タン流の溶融粘度が２００ポイズ未満と低粘度になると
前記の様なノズル条件を満足したとしても、ノズルのオ
リフィス周辺への異物の付着集積が完全には解消されな
いからである。つまり極く僅かではあるが、吐出ポリマ
ーの分断飛散が生じるのである。又ポリウレタン自体の
分子量も小さくなるため、得られた不織布の強力が小さ
なものとなってしまって実用価値の乏しいものとなって
しまう。それに対して、ポリウレタン流の溶融粘度が２
０００ポイズを越えて大きくなると高温高速の気体の作
用のみでポリマー流を細化させるメルトブローンでは細
化が極端に進みにくくなってしまう。この時にポリマー
流に作用させる高温高速の気体流量を大きくする事によ
ってそれを補う事が考えられるがその使用気体量の増加
はエネルギー消費量を増大して好ましくない。更に、問
題な点として過大に流された高温高速の気体流は、ネッ
ト状のコンベア上で捕集されようとする繊維流をかき乱
してしまうため安定捕集する事が不可能になってしま
う。従って、前記オリフィス通過時のポリウレタン流の
溶融粘度は２００ポイズ以上２０００ポイズ以下としな
ければならない。好ましくは５００ポイズ以上１５００
ポイズ以下、より好ましいオリフィス通過時のポリウレ
タン流の溶融粘度は７００ポイズ以上１２００ポイズ以
下である。

【００１３】吐出ポリウレタンを細化繊維化する高温高
速の気体は空気が好適に使われる。その温度は吐出ポリ
ウレタン温度に対し±１０℃にする事が好ましい。この
範囲を外れると吐出ポリウレタン温度がこの影響で変動
するので好ましくない。又、その気体圧力は０．０１ｋ
ｇ／ｃｍ²以上０．８ｋｇ／ｃｍ²以下とすることが好ま
しい。０．０１ｋｇ／ｃｍ²より小さ過ぎるとポリマー
流の細化繊維化が充分に進まない。一方０．８ｋｇ／ｃ
ｍ²より過大になると断糸を発生しやすくなるし又、エ
ネルギー消費的にも好ましくない。

【００１４】細化繊維流の捕集は吸引ゾーンをその下部
に有するネット状ベルトコンベア上に繊維流を落下集積
し搬送して捲取る事によって容易にできる。メルトブロ
ーンノズルとネット状ベルトコンベアの距離は繊維がほ
ぼ固化を完了する位置より下方で、ポリマー流の細化繊
維化を完了した気体流が減速しつつ大きく乱れを生じて
繊維流を束状にして捕集後“ロープ”と言われる筋状繊
維が目立つ位置より上方、すなわち、１０ｃｍ〜６０ｃ
ｍ、好ましくは１５ｃｍ〜４０ｃｍである。

【００１５】本発明の方法によって製造されたポリウレ
タンメルトブローン繊維不織布は高度の伸縮性と強伸
度、優れた伸長回復性、及び良好な触感と柔軟性とを兼
備する事から、その好適な利用例としてはクリーンルー
ム用作業手袋、マスク、紙おむつ用各種伸縮部材料、湿
布用基布、スポーツ用伸縮性衣料材料等が挙げられる。

【００１６】

【実施例】以下実施例によって本発明を具体的に説明す
るが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。なお各種の物性値の測定は以下の様な方法条件で行
なった。 強度、及び３０％伸長時応力： 試料巾２．５ｃｍ、試
料長１０ｃｍ、引張り速度３０ｃｍ／分 伸 長 回 復 率 ： 試料巾２．５ｃｍ、試
料長１０ｃｍ、引張り速度１０ｃｍ／分で１００％伸長
し、直ちに同速で原長まで回復させ、残留伸び率を求め
これから算出する。 触 感 ： ２０ｃｍ×２０ｃｍの
試料を手で表裏両面を触ってその感触を判定する。

【００１７】実施例１〜４ 比較例１〜６ 図１及び図２に示すメルトブローンノズル、ノズル巾は
２．１ｍにおいて円形オリフィスが平坦部の中央部に
１．５ｍｍピッチで１列に１４０１ホール配列し、その
両側に１．２ｍｍ厚さのスリット状の気体流路を有すも
のを用いて、表１及び表２に示す様な条件でメルトブロ
ーンを行なった。尚ブローン用の高温高速気体としては
空気、すなわち熱風を用いた。表１及び表２に示した実
施例１〜３、比較例１〜６で使用した熱可塑性ポリウレ
タンは、３−メチル−１，５−ペンタンジオールとアジ
ピン酸とからなる平均分子量が１５００のポリエステル
ジオールと、１，４ブタンジオール及び４，４’ジフェ
ニルメタンジイソシアネートから溶融重合して得られた
窒素原子重量％が４．０％のポリウレタンである。又、
実施例４で使用した熱可塑性ポリウレタンは１，４ブタ
ンジオールとアジピン酸とからなる平均分子量が２００
０のポリエステルジオールと１，４ブタンジオール及び
４，４’ジフェニルメタンジイソシアネートとから溶融
重合して得られた窒素原子重量％が３．６％のポリウレ
タンである。表１及び表２にはメルトブローン条件とメ
ルトブローン状況及び得られたポリウレタンメルトブロ
ーン不織布の性状を示した。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】表１、表２から分る様に本発明の方法の実
施である実施例１〜４ではいずれも良好なメルトブロー
ン状況下で、高度の伸縮性と強伸度、優れた伸長回復性
及び良好な触感と柔軟性と兼備するポリウレタンメルト
ブローン不織布が得られる。それに対して本発明外の実
施である比較例ではメルトブローン状況が安定せず工業
生産が不可能であったり、ポリマー流が充分細化せずポ
リウレタンメルトブローン不織布として実用価値のない
ものであった。

【００２１】

【発明の効果】本発明の方法によれば、ノズルのオリフ
ィス部に付着物等の発生を全くさせる事なく、非常に安
定したポリウレタンのメルトブローンが工業生産レベル
で可能となる。得られるポリウレタンメルトブローン不
織布は高度の伸縮性と強伸度、優れた伸長回復性及び良
好な触感と柔軟性を兼したものとなる。そのため、これ
らポリウレタンメルトブローン不織布は、作業手袋、マ
スク、紙おむつ用各種伸縮部材料、湿布用基布、スポー
ツ用等伸縮性衣料用材料として利用する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法で用いるメルトブローンノズルの
断面模式図である。

【図２】本発明外の比較例で用いるメルトブローンノズ
ルの断面模式図である。

【符号の説明】

（Ｌ） オリフィス端と平坦部端との最小距離 （Ｍ） 平坦部面のリップ端よりの突き出し距離 （Ｗ） 平坦部巾

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面が二等辺三角形の頂角部を切り落し
   た形状であり、該切り落した平坦部に一列に穿設された
   オリフィスを有すノズルから熱可塑性ポリウレタンを溶
   融吐出し、前記二等辺の両側に一定間隙を有すような一
   対のリップを設け、該間隙より噴出する高温高速の気体
   によって、前記溶融吐出ポリウレタン流を細化繊維化
   し、ポリウレタンメルトブローン繊維不織布を製造する
   方法において、前記オリフィスが前記平坦部内にオリフ
   ィス端と該平坦部端との最小距離（Ｌ）が０．０ｍｍ以
   上０．６ｍｍ以下となるように完全に収まり、かつ前記
   平坦部面が前記リップ端より外側へ突き出した距離
   （Ｍ）が０．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であるノズルを
   用い、前記オリフィス通過時のポリウレタン流の溶融粘
   度を２００ポイズ以上２０００ポイズ以下とする事を特
   徴とするポリウレタンメルトブローン不織布の製造方
   法。