JPH0730499B2

JPH0730499B2 - 弾性に富む不織シ−ト

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Publication number: JPH0730499B2
Application number: JP60203420A
Authority: JP
Inventors: 岩崎　　博文; 昭二木
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1985-09-17
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPS6269871A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、繊維形成を有する熱可塑性高分子から成る長
繊維不織シートに関する。より詳しくは、緻密な繊維密
度を有し、弾性に富み、外力に対して、伸びの異方性が
改善された不織シートに関する。

〔従来の技術〕

一般に、スパンボンドのような長繊維不織シートにおい
て、三次元交絡させるのに、ニードルパンチ加工するこ
とが知られているが長繊維ウエブの場合は、短繊維と異
なって、種々の問題を有する。例えば、長繊維のために
局所的な動きが拘束されて上、下、且つランダムに交絡
しにくい。繊維密度（単位面積当りの繊維量）を上げ
て、交絡を強化するために、ニードルパンチ回数を増加
すると、繊維が切断されて強力が低下するという問題が
発生する。短繊維のウエブ形成の場合、各方向に繊維を
ランダム配列形成することが容易であるのに対して、ス
パンボンド法のような長繊維ウエブの場合は、製法上こ
れが比較的困難である。従ってスパンボンド法による不
織シートは、強力ならびに伸度が方向によって大きな差
を有するのが通常である。一般にタテ方向（機械流れ方
向）の強力が、ヨコ方向より大であり、その繊維配列の
異方性に起因するタテ／ヨコの破断強力比は通常２〜３
である。一方破断伸度は強力の弱いヨコ方向が高い値を
示す傾向にある。かかる現状の不織シートにニードルパ
ンチ加工を行なっても、交絡度が充分あがらず、交絡を
強化するためにパンチ回数を増加すると前記繊維破断に
よる強力低下が発生する。特にヨコ方向の繊維の破断が
大きくなり異方性の一層拡大したものとなる。又、局部
的に大きな空隙を有し不織シート構造として粗な構造の
ものとなり弾性に劣ったものとなる。

不織シートでは、一般にタテ，ヨコ方向共に伸び易いも
の、逆にタテ，ヨコ方向共に伸びにくいもののいずれか
が種々の用途に対応出来て好ましい。一方タテ，ヨコ方
向のどちらかが伸びて、他方が伸びにくいものは特定用
途を除いて好ましくない。最近、緻密な構造で、且つ、
弾性に富んだもので、タテ，ヨコ方向のどちらも同様に
伸び易い不織シートが熱望されている。然も使用時にお
ける比較的外力が小なる場合は、タテ，ヨコ方向共に同
程度に伸びにくく（モジュラスが大）、成形加工等の熱
下においてタテ，ヨコ方向共に同程度に伸び易いものが
望まれている。従来の長繊維不織シートでかかる物性を
持たせることは上述のごとき理由から極めて困難であっ
た。

一方、従来、長繊維不織シートをニードルパンチ加工に
より、その構成繊維の一部を切断、短繊維化して、自由
度を高め、成型性を賦与することが提案（特開昭51−40
475号公報）されているが、成型品の寸法安定性、強度
など短繊維不織シートと同様な問題点がある。それか
ら、特公昭45−28917号公報に示されているように、不
織ウエブの構成繊維の単繊維伸度を大きくすることによ
って、変形応力を構成繊維が伸びることにより吸収し、
均一に成型加工できることが知られている。しかし、単
繊維の伸度が大きいことは機械的特性も悪く、経時変化
を起こし、耐候性も悪くなり、脆化するなどの問題が予
想される。

本発明者等は、長繊維不織シートの特徴を活用し、上記
問題点を解決しようとして鋭意研究した結果、繊維形成
性を有する熱可塑性高分子から成る長繊維で、且つ、潜
在収縮率が15％以上の繊維を三次元交絡してから、面状
で熱収縮させることで、上記問題を解決して、本発明の
目的を達成出来ることを見出し、本発明に到達した。

〔発明が解決しようとする問題点〕本発明は緻密な繊維密度を有し、弾性に富み、外力に対
して伸びの異方性が改善された、長繊維不織シートを提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は繊維形成性を有する熱可塑性ポリマーか
ら成る未延伸糸長繊維不織シートであって、不織シート
を構成する単繊維が実質的に不織シート中で、湾曲した
状態で三次元交絡して、湾曲した単繊維の含有率が20％
以上、該不織シートの平均見掛け密度が0.20〜0.50g/cm
³の範囲で、150℃に於ける収縮率が５％以下、150℃に
於ける20％引張モジュラスが20kg/cm²以下、該不織シー
トの破断伸度の大なる方向をD₁とし、それと直角の方向
をD₂とし、該D₁又はD₂の方向での同一伸度でのそれぞれ
の応力をδ_D1,δ_D2として応力比δ_D1/δ_D2を不織シート
のその伸度に於ける異方性とした場合に、該異方性が10
％伸長で0.8〜1.9、20％伸長で0.8〜2.0、30％伸長で0.
8〜2.2であることを特徴とする長繊維不織シートによっ
て達成される。

本発明における不織シートは繊維形成性を有する熱可塑
性ポリマーからなる繊維が製造される際に用いられるポ
リマーとしては、潜在収縮率15％以上のポリエステル系
ポリマー、ポリエステル、ポリアミド、及びポリオレフ
ィン等の共重合ポリマーを適用することが出来る。更
に、二次転移温度が（以下Tgで表わす）室温以上で実質
的に非晶状態の未延伸糸から成る繊維であり、加熱処理
により結晶化する結晶性ポリマーであることが好まし
い。

上記ポリエステル系ポリマーとしては、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、及びイ
ソフタル酸、メチルテレフタル酸、スルホイソフタル
酸、セバチン酸等の２塩基酸、又はオキシ酸、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジ
オール、ポリエチレングリコールなどの２価アルコール
を共重合成分とした共重合ポリエステルを使用すること
が出来る。但し、耐熱性、物性等からポリエチレンテレ
フタレートが本発明の目的に特に好ましい。又、前記ポ
リエステルに少量の（20重量％以下）ポリアミド、ポリ
オレフィン、ポリカーボネートなどの異種ポリマーを添
加混合することも可能であり、通常使用される添加剤、
例えば艶消し剤、制電剤、難燃剤、顔料等が含まれてい
ても良い。

不織シートの構造は、単繊維がループ状に湾曲した形状
で三次元に緻密に交絡して固定されている。後に定義す
る湾曲した単繊維の含有率が20％以上であることが本発
明の不織シートの重要な構造上の特徴であり、緻密な繊
維密度、高い弾性率、等方的な性質につながっている。

本発明の不織シートは、長繊維ウエブをニードルパンチ
加工した後、熱収縮によって、繊維の交絡度を増大させ
て得たものである。熱収縮前の繊維の交絡度の態様は、
紡出してウエブを形成させる時に既に得られている繊維
の二次元的な分散状態を更にニードルパンチ加工で、上
下左右の交絡を強化したものであるが、それだけでは充
分な繊維密度を有する構造を与えることができない。本
発明の不織シートは、ニードルパンチ加工後の熱処理に
より本発明の不織シートを熱収縮によって構造内の空隙
を消失又は減少させて得たものであり、したがって繊維
密度が向上して緻密な構造の不織シートとなっている。

本発明の不織シートの重要な特徴として伸びの異方性が
改善されていることがあげられる。本願では不織シート
の異方性を不織シートの破断伸度の大なる方向をD₁と
し、それと直角の方向をD₂とし、D₁又はD₂の方向での同
一伸度でのそれぞれの応力をδ_D1,δ_D2とした場合の応
力比δ_D1/δ_D2で表わすものとする。本発明の不織シー
トの異方性は10％伸長で0.8〜1.9、20％伸長で0.8〜2.
0、30％伸長で0.8〜2.2である。このように本発明の不
織シートで伸びの異方性が改善されるのは、不織シート
の構成繊維として低配向性、低結晶性、低軟化性、高収
縮性、高伸長性等の特性を有する長繊維の未延伸糸を用
い、この未延伸糸から成るウエブにニードルパンチ加工
と熱収縮処理を施すことによって達成される。すなわち
ウエブを構成する未延伸の単繊維はニードルパンチ加工
時の針の押込み作用によって引伸ばされ易いために切断
がほとんど生ずること無く大きく湾曲されると共に、単
繊維自体に引伸ばしによる歪が与えられる。この歪は次
工程の熱収縮処理に際して緩和して単繊維に湾曲を発生
させる。したがってニードルパンチ加工によって二次元
的に分散した上で上下左右に交絡が与えられ且つ湾曲し
た繊維を含む不織シート構成繊維の熱収縮と前記歪の緩
和によって生ずる新たな単繊維の湾曲との相乗効果によ
って、緻密な構造を有し、且つ伸びに対して改善された
異方性を有する不織シートが得られることになる。

このように異方性が改善された不織シートであれば成型
加工等の用途に用いる時に、外力に対して、タテ、ヨコ
方向共に伸びる等方性が得られる。もし異方性を残した
不織シートであれば特定方向で伸び易くなり、使用用途
が限定されることになる。

したがって、本発明の不織シートの構成繊維として熱収
縮性を有することが必須の要件であり、その観点で本願
では長繊維の未延伸糸を用いており、潜在収縮率として
は15％以上を有することが緻密な構造と異方性の改善を
達成するのに必要となる。

以下の発明の詳細な説明については、ポリエチレンテレ
フタレートを中心に具体的に説明する。通常、公知なス
パンボンド法のプロセスを用いて、エア・サッカーによ
り高速延伸をし、本発明に必要なウエブを取り出す。こ
のウエブ中の繊維は適宜延伸程度を変えて製造した。

このウエブにニードルパンチ加工を行なう。ニードルパ
ンチ加工を行う際にウエブの乱れを防ぐために、表面に
凸部を設けたエンボスロールによって二次転移点以上、
二次転移点＋30℃以下の温度で熱圧着すると良い。ただ
し、この熱圧着は省略しても良い。ニードルパンチ加工
の効果は、針番手、針深さ、針のバーブ数、形状などの
影響を受けるが最も影響するのは突き回数である。本発
明におけるニードルパンチ条件は通常の針（例えばオル
ガン（株）社製フェルト針FPD−１、^＃40）で針深さ10m
m以上、突き回数50回/cm²以上、好ましくは100回/cm²以
上、500回/cm²以下である。50回/cm²以下では、交絡が
不十分なために機械的特性が低くなる。又、500回/cm²
以上になると、連続長繊維が多く切断されて同様に機械
的特性が低くなり、本発明の条件を満足するものでなか
った。

次いで、このニードルパンチ加工された不織シートを熱
収縮させる。この場合温度は、二次転移点＋30℃以上、
融点−60℃以下の温度範囲において、熱処理を行なう。

この熱処理条件は、面状で均一に熱収縮させることで、
少なくとも５％以上、好ましくは10％から50％、タテ及
びヨコ方向に収縮させることである。例えば、熱処理は
テンター又はシリンダー、染色機等で行なう。更に必要
に応じて、例えばフェルトカレンダー等により表面の平
坦化加工を行なう。又、150℃以上の温度で熱エンボス
加工を行って表面に模様付けを行ってもよい。

本発明に於ける構成繊維は、繊維形成性を有する熱可塑
性ポリマーからなる繊維、特に二次転移点が室温以上で
実質的に非晶質の未延伸糸から成る繊維である。尚ポリ
エステル繊維に於いては、Δｎが0.02〜0.07であり、潜
在収縮率が15％以上である特性を用いて熱成型性、耐熱
性、強度等物性バランスに優れた本発明に於ける不織シ
ートが得られる。この条件を満たすことが重要である。
Δｎが0.02以下の場合、上記熱処理によって硬直化して
脆くなり、強度低下して、実用に耐えない。一方、Δｎ
が0.07以上の場合は、上記熱処理を行なっても熱収縮が
15％以下となり、緻密な繊維密度が得られない。

次に、本発明不織シートを添付図面を参照して具体的に
説明する。第１図は、本発明による不織シートの表面顕
微鏡写真である。不織シート中の各単繊維が上記熱処理
により、単繊維１本１本が相互にかかわり合って、収縮
力が働く結果、第１図に示すように、不織シートを構成
する単繊維のほとんどが色々な形に変形して湾曲した状
態になって交絡している。第２図は、第１図に示した不
織シートの熱処理前の不織シートの表面顕微鏡写真であ
る。この場合では、不織シートを構成する単繊維のほと
んどは、まっすぐな直線状態を保ったまま交絡してお
り、一部ニードルパンチ加工による湾曲部分が散在する
程度である。この熱処理により単繊維の湾曲率が高くな
るほど繊維密度が増大し、交絡も一層強化され、機械的
特性も向上し、より弾性に富むフェルト様不織シートと
なる。

湾曲繊維含有率が20％以上がよい。本発明不織シートの
平均見掛け密度が0.20〜0.50g/cm³の範囲にある場合に
密な構造で、ニードルパンチ穴がほとんど目立たず、平
坦化され、毛羽立ちも起こらず、長繊維不織シートとし
ては従来にない、弾性に富む、フェルト様外観の不織シ
ートが得られる。

平均見掛け密度が0.20以下では、粗な構造となりニード
ルパンチ穴が目立ち、毛羽立ち、ピリング発生が多く起
こり、弾性に乏しく本発明の目的を達成できない。平均
見掛け密度が0.50g/cm³以上の場合は、構造繊維の移動
がかなり拘束され高密度構造となり、フェルト様外観と
はほど遠い、樹脂様、又はフィルム様な構造になり、本
発明の目的とする不織シートは得られない。上記熱処理
に於いて、収縮性のある繊維がそれ以上の高い温度で加
熱しても収縮しなくなる。又、その時、実質的に非晶性
の部分が残っている為に熱成型性がある。

本発明の不織シートは、150℃熱下に於いて、20％引張
モジュラスが20kg/cm²以下である。この特徴は、例えば
熱成型加工に重要な特性である。熱成型温度を150℃で
行なう場合、20％引張モジュラスが20kg/cm²以下である
為、容易に変形し、かなり深絞りの成型、複雑な形状の
成型が好ましく行なわれる。20％引張モジュラスが20kg
/cm²以上になると、上記成型加工する場合大きな変型応
力を必要とする。しかも、深絞り成型、複雑な形状の成
型加工がかなり困難となる。

尚、本発明に於いては、不織シートを構成する繊維の繊
度は、50デニール以下、好ましくは0.5〜30デニールで
ある。繊維は同一又は異繊度の繊維を混用しても良い。
又、不織布の目付は、50〜500g/cm²のものが好ましく用
いられるが限定するものではない。又、必要に応じて、
少量の加工剤、例えば接着剤、制電剤、難燃剤、離型剤
等を公知の方法で処理しても良い。

以上、かくして得たポリエステル系長繊維不織シート
は、熱処理を行なっても、硬直化及び熱劣化が生じにく
い。本発明の不織シートは、熱処理により収縮させたた
めに繊維密度の大なる構造となった。その結果、空隙の
大きさ、及びその量が小となり、弾性が向上した。且
つ、外力に対して、伸びの等方性の良いものが得られ
た。

本発明の不織シートは、上記のように構成されているの
で、フェルト分野、合皮用基布、レザー用基布、家具用
基布、インテリヤ用、資材用芯地、等に広く用いること
が出来る。

〔実施例〕

以下本発明を実施例をあげて具体的に説明する。尚、実
施例に記載した特定の定義及び測定方法を以下に示す。

・目付：試料を20cm×20cmに取り、その重量から目付に換算して
表わす。

・平均見掛密度：荷重100g/cm²のダイヤルゲージを用いて少なくとも10点
以上測り、その平均値で目付を除して求める。

・引張強伸度：試料3cm×20cmを、タテ，ヨコ各々とり、定速伸長形引
張試験機（島津製作所オートグラフDSS−2000型万能引
張試験機）により把握長10cm、引張速度20m/分で測定し
た。

・20％引張モジュラス：雰囲気温度を150℃熱下の恒温槽内で引張強伸度と同様
に測定し、その値を断面積当り換算する。

・熱収縮率：試料25cm×25cmを取り、その20cmの位置にタテ，ヨコ各
々マーキングして、温度150℃で５分間熱風乾燥機中に
入れ寸法の変化から収縮率を求めて、その平均値で表わ
す。

・圧縮率及び圧縮弾性率： JIS−Ｌ−1096 試料5cm×5cm・３枚重ねて、初荷重50g/cm²のもとで厚
さ（T₀）を測り、次に1000g/cm²のもとで１分間放置し
て厚さ（T₁）を測り、次に荷重を除き１分間放置した
後、再び初荷重のもとで厚さ（T₀′）を測り、次の式よ
り、圧縮率（％）及び圧縮弾性率（％）を算出する。

・湾曲繊維の含有率：第３図に示すように適当な倍率例えば20倍拡大写真をと
り、囲まれた、任意の個所を設定し、その範囲内の繊維
１本１本につき10％以上の湾曲単糸（直線に対して）の
糸数を全部の単糸数で割った値（率）として求められ
る。原則としては、曲線に沿って糸長を写真上で測定す
る。第３図のように湾曲が円弧の場合、波状の場合、ル
ープ状の場合があるが、あらかじめ計算された10％長い
糸長の円弧のそれとの対比で判定すればよい。即ち、第
３図で囲まれた不織シートの拡大平面写真において、▲
▼_０の任意の線を引きそれにほぼ直交する繊維を、
無作為にy₁y₂………ynと約20本以上選んで印をつける。
次に各単糸繊維の軌跡を、半透明紙上に１本１本別々に
なぞって写しとり、設定枠に出入するの直線に対して、近似円弧のふくらみの高さで10％以上
の湾曲系かどうか判定する。

の場合全長についてどうかを近似計算で判定すればよ
い。

・複屈折率（Δｎ）：白色光下で偏向顕微鏡ペレックス式コンペンセーターを
用いて測定した。

実施例１〜3,比較例４〜５孔径0.25mm、孔数1000個の矩形紡糸口金を用いて、吐出
量850g/min、固有粘度0.75のポリエチレンテレフタレー
トを溶融温度295℃で紡出し、紡出速度を変えて、金網
上に捕集して目付160g/cm²のウエブを得た。それを熱圧
着率12％の一対のエンボスロールを用いて、温度80℃、
線圧20kg/cmで熱圧着をしてから、ニードルパンチ加工
を行なった。この条件は、針40番、つき深さ12mm、パン
チ回数160回/cm²で行ない、中間製品とした。

次いで、中間製品を熱処理した。加工条件は、タテ，ヨ
コ方向それぞれ20％熱収縮させるよう巾、長さを規制し
て、ピステンターの温度100℃熱収縮させるよう巾、長
さを規制して、ピンテンターの温度100℃で30秒間熱処
理をした。ただし比較例５は熱収縮を生ぜず単に100℃3
0秒、熱覆歴を受けたものである。その結果を第１表に
示す。第１表に示すように、本発明の不織シートの実施
例1,2,3は、緻密な繊維構造となった。単繊維１本１本
は、曲線状の湾曲糸が多く分布し、繊維交絡が、かなり
強化され、且つ、平均見掛け密度が増大した。上記構造
から、圧縮率が小さくなり、圧縮弾性率が非常に大きい
ことで、弾性の富んだ不織シートとなった。又、機械的
特性にすぐれ、外力に対しての伸びの異方性が2.0以下
となり、等方的になっている。それから150℃熱下の20
％引張モジュラスが20kg/cm²以下となり、この特性は、
熱時の成型加工に対して、非常に好ましいことである。
この値が小さいことは、熱をかけた時に伸び易いことを
表わし、深絞り成型、複雑な成型加工が出来ることであ
る。

以上、本実施例の不織シートは、緻密な繊維密度を有
し、弾性に富む特性から、本発明の目的を満足するもの
が得られた。一方、比較例−４は湾曲繊維の含有率35％
と高いが他の特性が本発明の目的を満足しない。例え
ば、耐熱性がなく150℃熱下の20％モジュラスは融解し
て測定不能となった。比較例５は、収縮しないため、繊
維密度が向上せず粗な構造で本発明の主要要件である湾
曲繊維構造がなく、外力に対して伸びの異方性が3.0以
上で改善されず、外力を与えると、伸び易いヨコ方向に
のみ伸びる変形になってしまう。又、150℃熱下での20
％引張モジュラスが20kg/cm²以上となり、これを用いて
成型加工をするには、困難である。比較例4,5いずれも
本発明の目的を満足するものは得られなかった。

実施例６〜8,比較例９実施例１〜３と同様の方法でウエブを得た。（目付160g
/cm²、紡糸速度3,400m/分）、それを熱圧着率12％の一
対のエンボスロールを用いて、温度80度、線圧20kg/cm
で熱圧着してからニードルパンチ加工を行なった。この
条件は、針40番、つき深さ11mm、パンチ回数200回/cm²
で行ない中間製品とした。

次いで中間製品を熱処理した。この時、巾、長さ方向の
規制条件を変えて、得られる不織シートの特性を比較し
た。実施例６〜８は、タテ，ヨコ方向を10％,25％,35％
と巾，長さをそれぞれ規制しながら熱処理を行なった。
一方、比較例９はタテ，ヨコ方向それぞれ収縮させない
で熱処理を行なった。熱処理条件は温度120℃で20秒間
熱処理をした。それを更に表面の平坦化するためにフェ
ルトカレンダー加工を行なった。（温度130℃,30秒間）
その結果を第２表に示す。

第２表に示すように、実施例6,7,8と収縮を大きくする
程、単繊維の湾曲繊維の含有率が増大して、交絡がより
密で強化された繊維構造を得る。又、外力に対する伸び
の異方性、及び圧縮弾性率等の性質については、収縮さ
せる程、本発明の目的とする好ましい不織シートが得ら
れる。一方、比較例９に示すように収縮をさせないと粗
な繊維構造、及び弾性率等、本発明の目的を満足する不
織シートは得られなかった。

〔発明の効果〕本発明の不織シートは、緻密な繊維密度を有し、弾性に
富み、外力に対して伸びの異方性が改善された繊維形成
性を有する熱可塑性ポリマーから成る熱成型性に優れた
長繊維不織シートである。これらの特性は、従来の長繊
維不織シートでは、得られにくかった。この結果本発明
による不織シートは、フェルト代替用途等広い分野に利
用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による不織シートの繊維の形状を示す
顕微鏡写真であり、第２図は第１図に示した不織シート
の熱処理前の不織シートの表面の繊維形状を示す顕微鏡
写真であり、第３図は、本発明による不織シート中の湾
曲繊維の含有率を測定する方法を説明する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭49−68072（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−31967（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−46181（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−112547（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−56564（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−41904（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−199958（ＪＰ，Ａ) 特公昭62−46663（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維形成性を有する熱可塑性ポリマーから
成る未延伸糸長繊維不織シートであって、不織シートを
構成する単繊維が実質的に不織シート中で、湾曲した状
態で三次元交絡して、湾曲した単繊維の含有率が20％以
上、該不織シートの平均見掛け密度が0.20〜0.50g/cm³
の範囲で、150℃に於ける収縮率が５％以下、150℃に於
ける20％引張モジュラスが20kg/cm²以下、該不織シート
の破断伸度の大なる方向をD₁とし、それと直角の方向を
D₂とし、該D₁又はD₂の方向での同一伸度でのそれぞれの
応力をδ_D1,δ_D2として応力比δ_D1/δ_D2を不織シートの
その伸度に於ける異方性とした場合に、該異方性が10％
伸長で0.8〜1.9、20％伸長で0.8〜2.0、30％伸長で0.8
〜2.2であることを特徴とする長繊維不織シート。
【請求項２】複屈折率Δｎが0.02〜0.07のポリエステル
系長繊維から成る特許請求の範囲第１項記載の長繊維不
織シート。