JPH11140756A

JPH11140756A - 多孔性複合シート及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11140756A
Application number: JP9305249A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shinohara; 研一篠原; Eriko Matsuda; 恵理子松田
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた吸水性能を有し、膨潤率が低く、臭い
の吸着が少なく、力学的特性に優れている多孔性複合シ
ートを提供すること、及びこのような多孔性複合シート
を容易に得ることができる多孔性複合シートの製造方法
を提供すること。【解決手段】ポリビニルアルコール系繊維とバインダ
ー用繊維とが一体化しているシートであって、シートの
一方の面から他の面に貫通した連続気孔を含む気孔を有
していて、気孔率が５０〜８０％、水吸い上げ速度が２
００秒／７０ｍｍ未満である多孔性複合シート。この多
孔性複合シートは、ポリビニルアルコール系繊維とバイ
ンダー用繊維とからシートを形成し、このシートに少な
くとも１１０〜１５０℃で３〜１５分間の熱履歴を加え
て一体化して製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸水板、調湿板、
水蒸散板等の材料として好適な吸水性、機械的強度に優
れた多孔性複合シート及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、親水性を有する多孔性シートとし
ては、親水性繊維とバインダー繊維から構成されるも
の、疎水性の繊維からなるシートまたはさらにバインダ
ー樹脂を加えたシートに親水処理剤を添着して構成され
るもの等が知られており、これらの多孔性シートは、散
気板、濾過材等の用途に広く用いられている。

【０００３】前者の親水性繊維とバインダー繊維からな
る親水性の多孔性複合シートは、例えば親水性アクリ
ル，レーヨン，綿等の親水性繊維と低融点ポリエステ
ル，ポリエチレン等からなるバインダー繊維とから構成
されるもの等があるが、元々の剛性が不十分である上
に、水に湿潤させると親水性繊維が膨潤し、さらにシー
トの剛性が失われるという欠点があった。また、親水性
繊維によっては熱水に長期間湿潤させると繊維が熱水に
溶出したり、吸水性能が低下するものもあり、用途が限
定されていた。

【０００４】後者の疎水性の繊維またはバインダー樹脂
を加えて構成されるシートに親水処理剤を添着して得ら
れる親水性の多孔性複合シートとしては、例えばポリエ
ステル，ナイロン，ポリプロピレン，アクリル等の汎用
合成繊維，ガラス繊維等とポリエチレン，低融点ポリエ
ステル等のバインダー繊維及びフェノール，エポキシ樹
脂等の強化樹脂から構成され、シリカゲル，アルミナ，
ゼオライト等の親水性微粒子を添着させたもの等が開示
されている（特公平６−４５１８５号公報）。これらの
多孔性シートは樹脂を添加することによってシートの剛
性が強化され、シートが湿潤状態になっても剛性が保た
れる。また、親水性微粒子を繊維表面に添着することに
よってシートの比表面積が格段に大きくなるために親水
性能も大幅に向上するが、その反面臭いの原因物質を吸
着し易くなるという欠点が出てくる。臭い物質はシート
が乾燥状態にあるときに徐々に吸着され、シートが水で
湿潤されると入れ替わりにその大部分が放出されるとい
う現象が起きて、悪臭発生の原因になっている。その
上、親水処理剤を添着させる方法は親水処理剤の添着量
を制御することが困難であり、製造コストを上げる要因
にもなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、優れた吸水性能を有し、膨潤率が低く、臭いの吸着
が少なく、力学的特性に優れている多孔性複合シートを
提供すること、及びこのような多孔性複合シートを容易
に得ることができる多孔性複合シートの製造方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意研究の結果、ポリビニルア
ルコール（ＰＶＡ）系短繊維とバインダー繊維とから得
られる複合シートに一定範囲内の熱履歴を加えて成形を
行うと、シートの一方の面から他の面に貫通した連続気
孔含む気孔を有していて、特定の気孔率を有し、水吸い
上げ速度が速く、優れた吸水性能を有し、膨潤率が低
く、臭いの吸着が少なく、力学的特性に優れている多孔
性複合シートが得られることを見出し、本発明に到達し
た。

【０００７】すなわち、本発明の要旨は、ポリビニルア
ルコール系繊維とバインダー用繊維とが一体化している
シートであって、シートの一方の面から他の面に貫通し
た連続気孔含む気孔を有していて、気孔率が５０〜８０
％、水吸い上げ速度が２００秒／７０ｍｍ未満であるこ
とを特徴とする多孔性複合シートである。また、このよ
うな多孔性複合シートは、ポリビニルアルコール系繊維
とバインダー用繊維とからシートを形成し、このシート
に少なくとも１１０〜１５０℃で３〜１５分間の熱履歴
を加えて一体化して製造される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。本
発明の多孔性複合シートは、ＰＶＡ系繊維とバインダー
繊維とからなり、ＰＶＡ系繊維とバインダー繊維とが融
着して一体化しているものである。ここでＰＶＡ系繊維
に用いられているＰＶＡとしては、重合度１５００〜２
０００であり、ケン化度が９０％以上のものが好まし
く、出発原料は限定されない。また、アセタール化処理
を行っていないものを用いることが吸水性能のレベルを
高くする点で好ましい。

【０００９】本発明で用いられるＰＶＡ系繊維の繊維長
は、３〜１００ｍｍが好ましく、より好ましくは３０〜
７０ｍｍである。繊維長が１００ｍｍを超えると、繊維
のカーディングが困難になり、一方３ｍｍ未満の場合は
補強材としての効果が十分に発揮し得ない。また、繊維
の繊度は１〜２０デニールが好ましく、３〜１０デニー
ルがより好ましい。１デニール未満では多孔性複合シー
トの保水力が高くなりすぎて吸収水の単位時間当たりの
移動量が少なくなり、２０デニールを超えると逆に保水
力が低下するために多孔板全面に水が行き渡りにくくな
る傾向にある。

【００１０】本発明におけるバインダー繊維としては、
例えば、融点または軟化点が１５０℃以下の低融点繊維
が好ましく用いられ、好ましいものとして、ポリエチレ
ン，変性ポリエステル等が挙げられる。バインダー繊維
の繊維長は３〜１００ｍｍが好ましく、より好ましくは
３０〜７０ｍｍである。繊維長が１００ｍｍを超える
と、繊維のカーディングが困難であり、一方３ｍｍ未満
の場合は補強材としての効果が十分に発揮し得ない。ま
た、繊度は１〜２０デニールが好ましく、３〜１０デニ
ールがより好ましい。１デニール未満では多孔性複合シ
ートの保水力が高くなりすぎて吸収水の単位時間当たり
の移動量が少なくなり、２０デニールを超えると逆に保
水力が低下するために多孔板全面に水が行き渡りにくく
なる傾向にある。

【００１１】ＰＶＡ系繊維とバインダー繊維の配合比
は、ＰＶＡ系繊維の配合率が５０〜８０重量％が好まし
く、より好ましくは６０〜７０重量％である。上記ＰＶ
Ａ系繊維が５０重量％よりも少ない場合には、十分な吸
水性能を得ることが困難になる。また、上記ＰＶＡ系繊
維が８０重量％よりも多い場合には、バインダー繊維の
配合率が２０％以下になり多孔性シートの表面毛羽が出
やすくなり、剛性も低下する。

【００１２】さらに本発明の多孔性複合シートには、必
要に応じて、着色料としての顔料または抗菌・防カビ
剤、難燃剤等が添加されていてもよく、ウェッブを形成
する際に添加することが好ましい。

【００１３】本発明の多孔性複合シートの気孔率は５０
〜８０％であり、６５〜７５％が好ましい。ここで、気
孔率（％）とは、複合シートの全容積に対する気孔容積
の割合を百分率で表したものである。かかる気孔率は、
具体的には次のようにして測定される。まず、複合シー
トの乾燥重量Ｗ（ｇ）と体積Ｖ（ｃｍ³）を測定する。
次に、シートを粉末状にして複合シートの真密度ρ（ｇ
／ｃｍ³）を測定し、気孔率（％）を次式により算出す
る。気孔率（％）＝〔１−Ｗ／（ρ×Ｖ）〕×１００かかる気孔率が５０％未満では、連続気孔の割合も少な
くなり、通気性が低下するので好ましくない。一方、気
孔率が８０％を超えると、複合シートの曲げ強度等の力
学的特性が低下する傾向があるので好ましくない。

【００１４】連続気孔の有無は次のようにして判断す
る。厚さ２ｍｍの複合シートから直径１０ｍｍの円板を
切り抜き、この円板に１Ｎｌ／ｍｉｎの割合で空気を流
した場合に、圧力損失が２０００ｍｍＨ₂Ｏ以下の場合
に連続気孔を有すると判断する。上記空気を流した場合
の圧力損失が小さいほど複合シートに占める連続気孔の
割合が多いことを意味し、圧力損失はシートの通気性の
程度をも表すものである。本発明の多孔性複合シートに
おいて圧力損失が１０００ｍｍＨ₂Ｏ以下であることが
好ましく、特に３００ｍｍＨ₂Ｏ以下であることが好ま
しい。

【００１５】さらに、本発明の多孔性複合シートは、水
を吸い上げる速度、すなわち水吸い上げ速度が２００秒
／７０ｍｍ未満である。３０〜１００秒／７０ｍｍであ
ることが好ましい。かかる水吸い上げ速度は、具体的に
は次のようにして測定する。まず、厚さ１〜５ｍｍの複
合シートから幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの板を切り抜
く。次に、この板を長手方向に垂直に立てて下端３０ｍ
ｍを水中に浸漬し、このときからの上昇水位が７０ｍｍ
に達するまでの時間を測定し、その値を水吸い上げ速度
とする。かかる水吸い上げ速度が２００秒／７０ｍｍ以
上では、水蒸散板等に使用するような場合に、蒸散速度
が遅くなるので用途的に適当でない。

【００１６】また、本発明の複合シートは、曲げ強度が
２０ｋｇ／ｃｍ²以上かつ曲げ弾性率が５００ｋｇ／ｃ
ｍ²以上を有することが好ましい。曲げ強度は高ければ
高いほど良いが、通常２０〜１００ｋｇ／ｃｍ²のもの
が適当である。曲げ弾性率も高ければ高いほど良いが、
通常５００〜５０００ｋｇ／ｃｍ²のものが適当であ
る。曲げ弾性率が５００ｋｇ／ｃｍ²未満の場合は、蒸
散板、加湿エレメントとして使用する場合に強い熱風を
受け、変形するおそれがあるので好ましくない。ここ
で、曲げ強度及び曲げ弾性率は、ＪＩＳ−Ｋ−７２０３
〔硬質プラスチックの曲げ試験方法〕の規定に基づいて
測定したものである。

【００１７】本発明の多孔性複合シートは、膨潤率（湿
潤率）が１０％未満であることが好ましく、５％以下で
あることがより好ましい。ここで、膨潤率とは、多孔性
複合シートが吸水した時の厚みの増加の割合を表したも
のである。かかる膨潤率は、具体的には次のようにして
測定される。乾燥状態での厚さｔ₁とシートを２４時間
水に浸漬した後の厚さｔ₂を測定し、次の式から算出す
る。膨潤率（％）＝（ｔ₂−ｔ₁）／ｔ₁×１００かかる膨潤率が、１０％以上では、多孔性シートを使用
する加湿器等の装置の機能に影響し、シートの剛性も低
下するので好ましくない。

【００１８】本発明の多孔性複合シートは、例えば次の
ようにして製造するのが好ましい。まず、ＰＶＡ系繊維
とバインダー繊維を混綿したウェッブを形成する。ウェ
ッブを形成するには、公知のカーディングマシンとニー
ドルパンチあるいはスパンレース、空力学的ウェッブフ
ォーマの様な装置を利用すればよい。また、ウェッブを
形成した後、カレンダーロールに通すことにより、所望
の厚みのマットを得ることができる。

【００１９】形成したウェッブは少なくとも１１０〜１
５０℃で、３〜１５分間の熱履歴を加える。加える熱履
歴が多すぎると吸水速度が遅くなってしまう。また、加
える熱履歴が少なすぎるとシートの剛性が低下してしま
うし、ＰＶＡ系繊維の状態が不安定になり、使用中に給
水性能が低下するおそれがある。

【００２０】熱履歴を加える方法としてはウェツブの強
度を持たせるためにバインダー繊維の融点〜１５０℃で
前熱処理を行い、シートの厚みと気孔率を調整するため
に１１０〜１５０℃、１〜５ｋｇ／ｃｍ²で加熱加圧成
形するという組み合わせにすることが好ましい。前熱処
理の装置としてはフェルト、生地等の熱セットに使用さ
れる連続炉が好ましいが、所定の熱履歴を加えられる装
置であればスチームドラム乾燥機，熱風乾燥機等でもか
まわない。また、加熱加圧するための装置としてはカレ
ンダーロールプレス機，プレス成形機等が好ましく、所
定の厚みに調整できる装置であればかまわない。前熱処
理と加熱加圧成形は必ずしも両方を行う必要はなく、１
１０〜１５０℃の温度条件で３〜１５分間の熱履歴を加
えて、所望の厚みと気孔率のシートを得られればどのよ
うにしても構わない

【００２１】臭いの吸着の判定は官能試験で次のように
して行った。まず、試験片を喫煙室に１０日間吊るして
置く。その後、試験片に水をかけて、その時の臭いを嗅
いで、下記のような５段階評価を下す。１：ほとんど臭わない２：やや臭う３：臭う４：臭いがきつい５：極めて臭いがきつい

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。実施例１〜３ＰＶＡ繊維（クラレ社製，ＫＡＢ，繊度１．５デニー
ル，カット長５１ｍｍ）とバインダー繊維（ユニチカ社
製，メルティ４０８０，繊度４デニール，カット長５１
ｍｍ）とを重量比で５０対５０，６０対４０，８０対２
０の割合で混ぜ合わせ、カーディング，ニードルパンチ
ングを行って目付２００ｇ／ｍ²のフェルトを形成し、
電熱炉に通して１４５℃で４分間の前熱処理を行った。
得られたフェルトはプレス成形機を用いて成形温度１３
０℃，圧力２ｋｇ／ｃｍ²，成形時間８分の条件で厚み
０．６ｍｍで３種類の多孔性複合シートを得た。

【００２３】比較例１ポリエステル繊維とバインダー繊維（ユニチカ社製，メ
ルティ３３８０，繊度４デニール，カット長５１ｍｍ）
を混合したニードルパンチフェルトに粉末状のフェノー
ル樹脂を含浸後１７０℃，１０分の温度条件でプレス成
形を行い重量比が１対１対１で目付が２２０ｇ／ｍ²の
多孔性シートを得た。得られた多孔性シートをシリカゲ
ル微粒子のメタノール分散液中に浸して乾燥し、多孔性
複合シートを得た。

【００２４】比較例２レーヨン繊維（ダイワボウレーヨン社製，アケシオス，
繊度６デニール，カット長５１ｍｍ）とバインダー繊維
（ユニチカ社製，メルティ４０８０，繊度４デニール，
カット長５１ｍｍ）を重量比で６０対４０の割合で混ぜ
合わせ、カーディング，ニードルパンチングを行って目
付２００ｇ／ｍ²のフェルトを形成し、電熱炉に通して
１４５℃で４分間の前熱処理を行った。得られたフェル
トはプレス成形機を用いて成形温度１３０℃，圧力２ｋ
ｇ／ｃｍ²，成形時間８分の条件で厚み０．６ｍｍの多
孔性複合シートを得た。

【００２５】実施例４ＰＶＡ繊維（クラレ社製，ＫＡＢ，繊度１．５デニー
ル，カット長５１ｍｍ）とバインダー繊維（ユニチカ社
製，メルティ４０８０，繊度４デニール，カット長５１
ｍｍ）を重量比で６０対４０の割合で混ぜ合わせ、カー
ディング，ニードルパンチングを行って目付２００ｇ／
ｍ²のフェルトを形成した。得られたフェルトを電熱炉
に通して１１０℃で１分間の前熱処理を行った。得られ
たフェルトはプレス成形機を用いて成形温度１１０℃，
圧力２ｋｇ／ｃｍ²，成形時間４分の条件で厚み０．６
ｍｍの多孔性複合シートを得た。

【００２６】実施例５実施例４と同様の方法で得られたニードルパンチフェル
トを電熱炉に通して１５０℃で５分間の前熱処理を行っ
た。得られたフェルトはプレス成形機を用いて成形温度
１５０℃，圧力２ｋｇ／ｃｍ²，成形時間１０分の条件
で厚み０．６ｍｍの多孔性複合シートを得た。

【００２７】実施例６実施例４と同様の方法で得られたニードルパンチフェル
トをプレス成形機を用いて成形温度１４０℃，圧力２ｋ
ｇ／ｃｍ²，成形時間８分の条件で厚み０．６ｍｍの多
孔性複合シートを得た。

【００２８】比較例３ＰＶＡ繊維（クラレ社製，ＫＡＢ，繊度１．５デニー
ル，カット長５１ｍｍ）とバインダー繊維（ユニチカ社
製，メルティ４０８０，繊度４デニール，カット長５１
ｍｍ）を重量比で７０対３０の割合で混ぜ合わせ、カー
ディング，ニードルパンチングを行って目付２００ｇ／
ｍ²のフェルトを形成し、電熱炉に通して１００℃で５
分間の前熱処理を行った。得られたフェルトはプレス成
形機を用いて成形温度１００℃，圧力２ｋｇ／ｃｍ²，
成形時間１０分の条件で厚み０．６ｍｍの多孔性複合シ
ートを得た。

【００２９】比較例４実施例４と同様の方法で得られたニードルパンチフェル
トをプレス成形機を用いて成形温度１５０℃，圧力２ｋ
ｇ／ｃｍ²，成形時間２分の条件で厚み０．６ｍｍの多
孔性複合シートを得た。

【００３０】比較例５実施例４と同様の方法で得られたニードルパンチフェル
トを電熱炉に通して１６０℃で５分間の前熱処理を行っ
た。得られたフェルトはプレス成形機を用いて成形温度
１６０℃，圧力２ｋｇ／ｃｍ²，成形時間１０分の条件
で厚み０．６ｍｍの多孔性複合シートを得た。実施例１
〜６，比較例１〜５の多孔性複合シートの性能を表１に
示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明の多孔性複合シートは、優れた吸
水性能を有し、膨潤率が低く、臭いの吸着が少なく、力
学的特性に優れている。また、本発明の製造方法によれ
ば、このような多孔性複合シートを容易に得ることがで
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリビニルアルコール系繊維とバインダ
ー用繊維とが一体化しているシートであって、シートの
一方の面から他の面に貫通した連続気孔を含む気孔を有
していて、気孔率が５０〜８０％、水吸い上げ速度が２
００秒／７０ｍｍ未満であることを特徴とする多孔性複
合シート。
【請求項２】ポリビニルアルコール系繊維とバインダ
ー用繊維とからシートを形成し、このシートに少なくと
も１１０〜１５０℃で３〜１５分間の熱履歴を加えて一
体化することを特徴とする多孔性複合シートの製造方
法。