JPH11504398A - 非セルローズ繊維の不織布および加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 無作為に配置された非セルローズ繊維と、非セルローズ繊維の溶融結合温度未満の温度において最大の引張強度を具現可能な本質的にフォルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤を含有する、化学的に結合した非セルローズ繊維の不織布。

Description

【発明の詳細な説明】 非セルロ−ズ繊維の不織布および加工方法 本発明は、化学的に結合した非セルロ−ズ繊維の不織布に関する。特に本発明 は、非セルロ−ズ繊維が無作為に配置された不織布、および本質的にフォルムア ルデヒドを含まないラテックス結合剤に関する。そのラテックス結合剤は、非セ ルロ−ズ繊維の溶融結合温度以下の温度において、最高の引っ張り特性を具現す ることが可能で、特にポリプロピレンおよびポリエチレンにとって重要である。 不織布は、機械的に敷き込まれた繊維で作られたあらかじめ成形された織物、 あるいは敷物である。繊維は、無作為に、あるいは主として一方向に配向して配 置される。もっとも広く使われている繊維は、セルロ−ズ、ポリアミド、ポチエ ステル、ポリプロピレン、およびポリエチレンである。引き抜き成形された繊維 糸は、多孔性ベルト上に、直接、すきぐし法、乾式あるいは湿式配置法によって 、置かれる。シ−トは、その後、結合剤によって結合され、続いて、結合工程を 完全なものとするために、炉、あるいは加熱圧延機で処理される。これまでに、 無作為に分散した繊維に結合剤を塗布する多くの方法が開発されてきた。代表的 なものとしては、水性乳化結合剤系が用いられる。水性乳化結合剤中に、熱可塑 性、あるいは熱硬化性合成重合体ラテックスを生成させ、あらかじめ成形し固定 されていない繊維からなる被処理織物をその中に浸し、成形織物の構造的な弱点 を考慮して特別な用具で浸積、あるいは噴霧する。そのように処理した成形織物 を乾燥させ、適当な結合が生じるまで硬化させる。あるいはその代わりに、熱可 塑性、あるいは熱硬化性樹脂の水性、あるいは溶媒溶液結合剤系も、繊維成形織 物を浸積するのに用いられる。 さらに他の方法としては、繊維の成形前、あるいは後に、熱可塑性、あるいは 熱硬化性樹脂の粉末を繊維に塗布し、その後、繊維を相互に結合するために成形 織物を加熱圧延機、あるいは加熱プレスに通す方法もある。あるいはその代わり に、基礎繊維よりも低い軟化温度を有する熱可塑性繊維を基礎繊維の成形織物内 に分散させ、たとえば加熱圧延機を用いて、十分な温度と圧力を加え、熱可塑性 繊維を軟化させて繊維網を相互に結合させる方法もある。 不織布に通常用いられるラテックスは、ブタヂエン−スチレン、ブタヂエン− アクリロニトリル、酢酸ビニルの重合体、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル 、メタアクリル酸メチル、などのアクリル酸単量体から作られる。乳化結合剤系 が不織布を形成するのに最も一般的に用いられる方法であるにも関わらず、これ まで用いられてきた単一重合体、共重合体、三元共重合体のいずれも一つ、ある いはそれ以上の欠点を有する。織物材料として有用であるためには、合成重合体 は、いくつかの物理的性質を有する必要がある。望ましい性質のなかには、かな り広い温度範囲における適当な引張強度、ある条件下での高弾性率、あるいは高 剛性、繊維として好ましい性質、たとえば靭性、風合い、なじみ性などが含まれ る。 まずはじめに、スチレン／ブタヂエンラテックスを用いた不織布であるが、こ れは長期間にわたって熱、光、ガスに曝されると、変色し、もろくなる傾向の故 に、一般に、使い捨ての用途に限定される。さらに、非セルロ−ズ不織布製品に より良い湿潤引張強度、あるいは溶剤引張強度を与える自己架橋型、すなわち、 メラミンフォルムアルデヒド樹脂を含有するラテックスを用いる方法は、これま で実用上受け入れられてきたことであるが、この方法は、フォルムアルデヒドを 含み、乾燥／硬化過程でそれを遊離する。また、本質的に全ての市販されている 自己架橋型のメラミンを含有するラテックスは、適当に架橋するためには、少な くとも２８０°Ｆ（１３８℃）、好ましくは３００°Ｆ（１４９℃）の温度を必 要とする。しかしながら、ある非セルロ−ズ繊維の融点は、適当な架橋に必要と する温度以下である。たとえば、ポリプロピレンは、約２５０°Ｆ（１２１℃） であり、従来のラテックスは使用できない。したがって、不織布業界において、 非溶融結合ポリプロピレン繊維は、決して大きな成功をおさめなかった。問題点 は、受入れ可能な引張強度を与える適当なラテックス結合剤を特別に開発する点 にあった。 本発明による不織布は、非セルロ−ズ繊維の融点を下回る温度で化学的に結合 されたものである。したがって、本発明による不織布は、要求する温度が低く、 また、繊維を化学的に結合することが可能なために、不織布生産者のエネルギ− 費用を減少させる。非セルロ−ズ繊維を化学的に結合した不織布の提供は、本発 明の目的のひとつである。本発明の他の目的のひとつは、無作為に配向された非 セルロ−ズ繊維と、非セルロ−ズ繊維の溶融結合温度を下回る温度において、最 大の引張強度を与えることが可能な本質的にフォルムアルデヒドを含まないラテ ックス結合剤とを含む不織布を提供することにある。本発明のさらに他の目的の ひとつは、生産が簡単で経済的な、化学的に結合された非セルロ−ズ繊維の不織 布を提供することにある。 要約すると、本発明は、無作為に配向された非セルロ−ズ繊維と、本質的にフ ォルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤とを含む不織布を提供する。その ラテックス結合剤は、約２２５°Ｆ（１０７℃）を越えない温度において、非セ ルロ−ズ繊維を化学的に結合して最大の引張強度を与え、形状の安定した不織布 を形成することが可能である。適当な非セルロ−ズ繊維には、ガラス繊維、ある いは高重合体から作られた繊維が含まれる。その高重合体には、ポリオレフィン 、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミド等が含まれる。ポリオレフィン繊維 は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、およびそれらの共重合体を含 む。ポリエステル繊維は、少なくとも８５重量％の、たとえばポリエチレンテレ フタレ−トのような二価アルコ−ルとテレフタ−ル酸のエステルからなる長鎖型 合成重合体を含み、さらに、液晶ポリエステル等も含む。アクリル樹脂繊維は、 少なくとも８５重量％のアクリロニトリル単位、−ＣＨ2 ＣＨ（ＣＮ）−、から なる長鎖型合成重合体を含む繊維形成物質の全てを含む。他の型の非セルロ−ズ 繊維も、また、本発明の開示するところに従って用いることができることは当然 である。たとえば、ポリアクリロニトリル、あるいは石油ピッチから作られるグ ラファイト繊維として知られている高弾性繊維も使用できる。 非セルロ−ズ繊維の不織布は、非セルロ−ズ繊維を無作為に配置することによ って、形成される。次に、約２２５°Ｆ（１０７℃）を越えない温度において、 非セルロ−ズ繊維を化学的に結合して最大の引張強度を与えることが可能な、本 質的にフォルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤を繊維に塗布する。つづ いて、ラテックス結合剤を加熱して、非セルロ−ズ繊維を化学的に結合し、形状 の安定した不織布を形成する。 本発明によるラテックス結合剤は、乳化重合性混合物を乳化重合させて製造す る本質的にフォルムアルデヒドを含まない結合剤である。乳化重合性混合物は、 エチレン性不飽和単量体、約１０から約５０重量％までの高分子表面活性剤、約 ０．１から約２重量％までの連鎖移動剤を含む。エチレン性不飽和単量体は、少 なくともひとつの共役ヂエン単量体と、少なくとも一つのビニル置換芳香族単量 体を含む。好適な実施例において、エチレン性不飽和単量体は、本質的に約９０ から約３０重量％の共役ヂエン単量体と、約１０から約７０重量％のビニル置換 芳香族単量体とからなる。ラテックス結合剤は、約１０重量％未満のゲル含有量 を有し、約２２５°Ｆ（１０７℃）を越えない温度において、不織布に最大の引 張強度を与えることが可能である。 図面の簡単な説明 本発明の特徴および他の目的は、図面を参照した以下の詳細な記述によって明 確になる。ここで、図１は、ラテックス結合剤が発生させた湿潤引張強度対２２ ５°Ｆ（１０７℃）に加熱された金属表面への接触時間との関係を記入した図面 である。 好適な実施例の詳細な説明 本発明は、化学的に結合された非セルロ−ズ繊維の不織布に関する。その繊物 は、たとえば、おしめ、婦人用衛生用品、医療用長上着、マスク、帽子、掛け布 のような柔軟ななじみのよい繊物として、また、服飾品の心地、家具のすそ布、 キルト、水ベッドの緩衝板、衣類の断熱および当て物のような堅い、弾力性のあ る織物として用いられる。 本発明の織物は、非セルロ−ズ繊維を無作為に配置して繊維生地を形成し、そ れを本質的にフォルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤を用いて化学的に 結合して製造する。本質的にフォルムアルデヒドを含まないそのラテックス結合 剤は、繊維の溶融結合温度を越えない温度において、非セルロ−ズ繊維を化学的 に結合して最大の引張強度を与え、形状の安定した不織布を形成することが可能 である。この業界でよく知られているように、ラテックス結合剤は、無作為に配 置された非セルロ−ズ繊維層に間歇的に設けられた結合剤塗布位置のみに、ある いは非セルロ−ズ繊維層全域にわたって均一に塗布される。 ここで用いる「本質的にフォルムアルデヒドを含まない」という用語は、従来 の乾燥／硬化工程中に、業界でよく知られているナシュ／ＨＰＬＣ（高性能液体 クロマトグラフィ）法で測定して、ラテックス結合剤１００万部あたり０．７部 （ｐｐｍ）を越えるフォルムアルデヒドを遊離しないラテックス結合剤を意味し 、また、ここで用いる「化学的に結合された」という用語は、たとえば、繊維の 物理的変化によって証明される溶融結合のような熱処理によって形成される結合 ではないことを意味する。 織物用の非セルロ−ズ繊維としては、ガラス繊維、あるいは高重合体から作ら れた繊維がある。ガラス繊維は、業界によく知られた型のものであって、溶融ガ ラスを細い孔から押し出し、高速で引き伸ばして製造する。適当な高重合体には 、ポリオレフィン、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミド等が含まれる。ポ リオレフィン繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、およびそれ らの共重合体を含む。ポリエステル繊維は、少なくとも８５重量％の、たとえば ポリエチレンテレフタレ−トのような二価アルコ−ルとテレフタ−ル酸のエステ ルからなる長鎖型合成重合体を含み、さらに、液晶ポリエステル等も含む。アク リル樹脂繊維は、少なくとも８５重量％のアクリロニトリル単位、−ＣＨ2 ＣＨ （ＣＮ）−、からなる長鎖型合成重合体を含む繊維形成物質の全てを含む。他の 型の非セルロ−ズ繊維も、また、本発明の開示するところに従って用いることが できることは当然である。たとえば、ポリアクリロニトリル、あるいは石油ピッ チから作られるグラファイト繊維として知られている高弾性繊維も使用できる。 非セルロ−ズ繊維は、不織布の望ましい最終用途に依存して任意の適当な長さ があり、また、任意の適当な厚さに無作為に配置される。代表的な非セルロ−ズ 繊維は、長さが約０．２５から約２インチ（０．６４から５．１センチ）であり 、約１．２から約６デニ−ルである。非セルロ−ズ繊維は、重畳的、交叉的に無 作為に配置されて、非セルロ−ズ繊維の織物生地を形成する。非セルロ−ズ繊維 は、湿式配置法、空気配置法、あるいはすきぐし法など、従来から知られている 便利な方法のいずれを用いても配置できる。 非セルロ−ズ繊維を望むように無作為に配置した後、ラテックス結合剤を繊維 に塗布する。ラテックス結合剤は、約２２５°Ｆ（１０７℃）、すなわち、非セ ルロ−ズ繊維の溶融結合温度を越えない温度において、非セルロ−ズ繊維を化学 的に結合して最大の引張強度を与えることが可能な、本質的にフォルムアルデヒ ドを含まないラテックス結合剤である。本発明のラテックス結合剤は、約６００ Åから約１２００Å、好ましくは約６００Åから約９００Åの１モ−ド粒径を有 する調節されたゲル含有物を約１０重量％未満、好ましくは６重量％含む。ラテ ックス結合剤の粒径は、単純な光透過法、あるいは業界によく知られている毛細 管水力学的分別法（ＣＨＤＦ）で測定する。 ラテックス結合剤は、意図した最終用途製品にとって十分な強度と凝集性を有 する織物を得るのに十分な量だけ用いる。用いるラテックス結合剤の正確な量は 、部分的には、繊維の型、繊維層の重量、ラテックス結合剤の性質等の因子に依 存する。たとえば、最終用途がより強い織物を要求する場合には、より多量の結 合剤を用いる。非セルロ−ズ繊維の織物生地に塗布する代表的なラテックス結合 剤の含有率は、約１５から約４０重量％である。業界によく知られている引張強 度、風合い等の不織布に望まれる物理的性質の、必要最低限を満足させるだけの 最低量のラテックス結合剤を塗布することが望ましい。 本発明にしたがって用いられるラテックス結合剤は、ここに開示するように、 １あるいはそれ以上のエチレン性不飽和単量体、および高分子界面活性剤を用い て、従来からよく知られている乳化重合法の技術で製造できる。さらに、参考と して挙げるシュマイングおよびホワイトの米国特許第５１６６２５９号に説明さ れているように、遊離基開始剤、任意の連鎖移動剤、種々の乳化剤（陰イオン、 あるいは非イオン表面活性剤のごとき）、キレ−ト剤等の従来からの添加物が使 用できる。 乳化重合反応における適当なエチレン性不飽和単量体は、共役ヂエン単量体と 、ビニル置換芳香族単量体を含む。共役ヂエン単量体は、通常、４から１０の炭 素原子を含み、好適には４から６の炭素原子を含む。特定の共役ヂエン単量体の 例には、ピペリレン、イソプレン、２、３−ヂメチル−１、３−ブタヂエン等が 含まれるが、好適には１、３−ブタヂエンであり、もっとも好適にはシス−トラ ンスブタヂエンの混合物である。用いられる共役ヂエン単量体の量は、約９０か ら約３０重量％であり、好適には約７５から約４５重量％であり、もっとも好適 には反応性単量体全量の約６０重量％である。ビニル置換芳香族単量体は、通常 、８から１２の炭素原子を含む。特定のビニル置換芳香族単量体の例としては、 α−メチルスチレン、ｐ−第三ブチルスチレン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニ ルトルエン、３−エチルスチレン等があり、スチレンが好適である。ビニル置換 芳香族単量体の使用量は、約１０から約７０重量％であり、好適には約２５から 約５５重量％であり、もっとも好適には反応性単量体全量の約４０重量％である 。 高分子界面活性剤は、溶液中で中性化したアクリル樹脂である。好適な実施例 において、高分子界面活性剤は約２５から約２７重量％のスチレン／アクリル酸 ／α−メチルスチレン共重合体であって、水中で水酸化アンモニウム、水酸化カ リウム、水酸化カルシウム等の塩基で中和されて約１００から約３００の酸価を 有し、約７０００を越える重量平均分子量である。もっとも好適には、高分子界 面活性剤は約６から７重量％の水酸化アンモニウムで中和されて約２０５の酸価 を有し、重量平均分子量は約８５００であり、α−メチルスチレン、スチレン、 アクリル酸各単量体重量部の平均重量比は、約３７：３２：３１である。 その樹脂は、ここに参考として挙げるシュミット等の米国特許第４５２９７８ ７号記載の方法によって、少量のヂエチレングリコ−ルモノエチルエ−テルを溶 媒として用い、製造する。本発明にとって有用な他の樹脂は、ここに参考として 挙げるヘミレック等の米国特許第４４１４３７０号、およびブラント等の米国特 許第４５４６１６０号に開示の方法によって製造される。 使用する高分子界面活性剤の量は、約１０から５０、好適には約１５から３５ 、もっとも好適には乾燥ラテックス基準で反応性単量体全量の約３０重量％であ る。 種々の上記ラテックス結合剤生成単量体を重合させるのに用いる遊離基開始剤 は、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等である。重合反 応中に使用温度で分解、あるいは活性化する種々の過酸化物、たとえば、クメン ヒドロペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、ヂアセチルペルオキシドのごと き過酸化物も他の遊離基開始剤として用いられる。 連鎖移動剤として、通常、業界でよく知られた適当な連鎖移動剤は、どんなも のでも使用できる。 適当な連鎖移動剤は、炭素原子数８から約１８、好適には約１２から約１４の アルキル、および／あるいはアリルメルカプタンのようなメルカプタンを含む。 炭素原子数１２から１４を有する第三アルキルメルカプタンはもっとも好適であ る。適当なメルカプタンの例としては、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ドデシ ルメルカプタン、ｔ−オクチルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタン、トリ デシルメルカプタン、テトラデシルメルカプタン、ヘキサデシルメルカプタン等 、およびそれらの組み合わせがある。連鎖移動剤の使用量は、一般に、単量体１ ００部に対して約０．２から約２部であり、好適には単量体１００部に対して約 ０．４から約０．９部であり、さらに好適には単量体１００部に対して約０．７ 部である。好適な実施例において、連鎖移動剤はフィリップ６６社から市販され ているスルホ−ル１２０のごときドデシルメルカプタン連鎖移動剤である。 キレ−ト剤は、重合中に均一な重合を達成するのみならず、重合中に種々の金 属不純物と結合させるのに用いる。そのようなキレ−ト剤の使用量は、一般に少 量であって、約０．０２から約０．０８、好適には全単量体１００部に対して約 ０．０５部である。適当なキレ−ト剤の例は、エチレンヂアミンテトラ酢酸、ニ トリロトリ酢酸、クエン酸、およびそのアンモニウム、カリウム、ナトリウムと の塩である。好適なキレ−ト剤としては、ハンプシャ−化学会社からハンプエン の名前で市販されているキレ−ト剤がある。 ラテックス結合剤のゲル含有率は、６８°Ｆ（２０℃）のテトラヒドロフラン 中に８時間浸積して不溶な全重合体に対する乾燥重合体の重量百分率として決定 される。 ゲル含有率は、通常、スチレン−ブタヂエンラテックス工業で使用されるベイ カ−セル試験の改造品を用いて測定する。ベイカ−セル試験の改造品は、約０． ２２５±０．００１グラムのラテックスを０．１ミリグラムまで正確に秤取し、 そのラテックスをテトラヒドロフランの入ったフラスコ中に入れる。フラスコを ８時間撹拌した後、フラスコの内容物をワットマン国際社市販のワットマン濾紙 ＃４を用いて濾過する。ワットマン濾紙＃４は、約２０μから約２５μよりも大 きな粒径の粒子を残留させる。次に、フラスコから２５ｍｌの濾過溶液を別の容 器に移し、蒸発させる。蒸発後の残渣の重量を秤量する。蒸発後の残渣は、濾過 溶液２５ｍｌ中の可溶性重合体を意味する。可溶性重合体の量に基づいて、不溶 性重合体、すなわち、ゲルの量を決定する。この方法は、ゲル含有量を測定する のに、これまで広く用いられてきた従来のベ−カセル試験法と約＋２パ−セント の範囲内で一致するゲル測定値を与えることがわかった。 ゲル含有率は、ラテックス結合剤の最終構造内の重合体連鎖間に存在する架橋 の度合いの指標である。低いゲル含有率は、低い架橋度合い、低分子量重合体、 よび低ガラス転移温度（Ｔｇ）を意味し、それはラテックス結合剤の低い硬化温 度を促進する。たとえば、最大の引張強度を約２２５°Ｆ（１０７℃）未満の温 度で発生させることが可能である。低ゲル含有量ラテックス結合剤の他の利点は 、膜生成および非セルロ−ズ繊維の湿潤性を改善する点にある。 好適な実施例において、エチレン性不飽和単量体および高分子界面活性剤の重 合は、連続して起こる。以下の例は、エチレン性不飽和単量体および高分子界面 活性剤が連続して付加し、ラテックス結合剤を形成することを例証する。 実施例 最初に、ラテックス約１４０ポンド（６３．４ｋｇ）の収容能力のある容積約 ２０ガロン（７５．７リットル）の反応容器内に、脱イオン水、高分子界面活性 剤、およびハンプエンの装入材料を加える。その後、反応容器内を真空（水銀柱 約２０インチ、５０８ｍｍ）にし、窒素で置換し、望ましい温度まで昇温する。 過硫酸アンモニウムを脱イオン水の約１０％溶液として、反応容器内に加える。 スチレン、ブタヂエンおよびドデシルメルカプタンからなる装入材料を、順に 等量バッチずつ、反応容器内に加える。表１に、反応容器内に加えたスチレン、 ブタヂエンおよびドデシルメルカプタンからなる装入材料の例を示す。 第一バッチは、過硫酸アンモニウムを反応容器内に加えてから約５分後に、反 応容器内に加えた。その後のバッチは、約１５分、あるいは２０分と段階的に間 隔をあけて、反応容器内に加えた。重合させるべきラテックス結合剤の量に依存 して、もっとも適当な数の段階的間隔を設けて各バッチを添加した。たとえば、 各バッチは、同間隔で６段階から１２、あるいはより多い段階にわたって、添加 した。最後のバッチを反応容器内へ添加後に、反応容器内のラテックスの固体レ ベルが、受入れ可能なまで転換レベルが進んだことを示すまで、反応を監視した 。反応保持中に、反応率がきわめて遅い場合には、追加の過硫酸アンモニウムを 反応容器内に加えた。 目標とする転換レベルに達した後、ラテックスを６０ガロン（２２７リットル ）の容器に移し、蒸気および真空除去を行った。この操作は、ドル−Ｌ１９８の ような消泡剤の添加を含む。保存剤キャトンＬＸも、また、アクロンヂスパ−シ ョン会社から供給された業界によく知られている抗酸化剤ボステックス３６２− ｃと共に添加した。ボステックス３６２−ｃは、ヂトリデシルチオヂプロピオネ −ト、４−メチルフェノ−ル、および反応生成物であるヂシクロペンタヂエン、 およびイソブチレン、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウムの水性混合物で あ る。 好適なスチレン−ブタヂエンラテックス結合剤の代表的な物理的性質を表２に 示す。 ラテックス結合剤のガラス転移温度（Ｔｇ）測定値は、重量分率法で計算した ラテックス結合剤のガラス転移温度とほぼ等しい。重量分率法でスチレン／ブタ ヂエン比が４０／６０のラテックス結合剤のガラス転移温度について計算した結 果は次のとおりである： １／Ｔｇ＝Ｗｓｔｙ／Ｔｇｓｔｙ ＋ Ｗｂｄ／Ｔｇｂｄ ここで、 Ｗｓｔｙ＝スチレンの重量分率 Ｗｂｄ＝ブタヂエンの重量分率 Ｔｇｓｔｙ＝ポリスチレンのガラス転移温度 Ｔｇｂｄ＝ポリブタヂエンのガラス転移温度 １／Ｔｇ＝．４／３７３Ｋ ＋ ．６／１８８Ｋ Ｔｇ＝２３５Ｋ ＋ −３８℃ 示差走査熱量計で測定したポリブタヂエンのシス−トランス混合物のガラス転 移温度は、１９３±２．である。 １／Ｔｇ＝．４／３７３Ｋ ＋ ．６／１９３Ｋ Ｔｇ＝２３９Ｋ ＝ −３４℃ 得られたラテックス結合剤は、業界でよく知られている含浸、浸積、あるいは 噴霧などのもっとも適当な方法を用いて、これまでに述べた型のうちから選択し た不織非セルロ−ズ繊維に塗布する。繊維にラテックス結合剤を塗布して織物を 形成することに関しては、種々の装置、加工構成、および条件の詳細が不織布業 界の文献に記載されており、それらを参考にする。 不織非セルロ−ズ繊維にラテックス結合剤を塗布した後、ラテックス結合剤を 空気中で乾燥、さらに熱処理して非セルロ−ズ繊維を結合し、形状的に安定な不 織布を形成する。ラテックス結合剤の乾燥は、複数の蒸気加熱缶の表面上を通し たり、加熱トンネル内を通過させることによっても可能である。あるいは、ラテ ックス結合剤を乾燥させるために、循環高温空気、あるいは赤外線ランプも使用 できる。乾燥時間は、非セルロ−ズ繊維の熱容量、加熱方法、炉内温度、空気速 度（循環空気使用の場合）、非セルロ−ズ繊維の炉内、すなわち加熱トンネル内 の移動速度など、種々の因子の関数として決まる。たとえば、ラテックス結合剤 の熱処理は、繊維を約２２５°Ｆ（１０７℃）で約６０秒間、加熱、乾燥させる ことで行う。 図１に示したごとく、ラテックス結合剤は、２３０°Ｆ（１１０℃）未満の温 度において、不織非セルロ−ズ繊維ポリエステル織物を結合して、最大の引張特 性を発揮させる。熱処理率は、ラテックス結合剤が具現した湿潤引張強度対２２ ５°Ｆ（１０７℃）に加熱された金属表面への接触時間との関係を図に記入して 決める（表３）。 本発明によれば、ポリエステル、ポリオレフィン、ガラス繊維、アクリル不織 布のような非セルロ−ズ繊維の結合および最高引張強度の具現は、これらの繊維 の溶融結合温度以下において、すなわち、繊維構造に物理的変化が生じる温度ま でに行われる。 したがって、繊維の溶融結合温度以下の熱処理温度を有するラテックス結合剤 は、これまでの自己架橋型のメラミンフォルムアルデヒド含有系で硬化に必要と する温度では溶融してしまうような種類の繊維の化学結合に用いられる。従来の 自己架橋型のメラミンフォルムアルデヒド樹脂とラテックスは、特に不織製品に 、より改善された湿潤および常態引張特性を付与するのに用いられた。しかしな がら、これらの系は、フォルムアルデヒドを含有し、乾燥／硬化サイクル中に遊 離する。 さらに、不織非セルロ−ズ繊維の溶融結合温度以下の温度において最高引張特 性を具現するのに加えて、本発明による織物は、表３−６に示す性能特性を表わ す。 すべての報告した性能特性は、本発明による繊維を、２４時間、ＴＡＰＰＩ（ パルプ紙工業技術協会）の標準条件である約７２°Ｆ（２２℃）、約５０％相対 湿度において調整後に測定したものである。引張強度値は、湿潤および常態、い ずれの場合もＡＳＴＭ Ｄ１１１７−８０名称「不織布の標準試験方法」ＡＳＴ Ｍ規格１９８０年報で発行、の方法によって測定した。ＡＳＴＭ標準試験方法に よれば、常態引張試験は、幅１インチ（２．５ｃｍ）、長さ４インチ（１０．２ ｃｍ）の織物片を用い、引張試験機で初期保持間隔約３インチ（７．６ｃｍ）、 引張速度５インチ（１２．７ｃｍ）／分の条件で引っ張る。湿潤引張試験も本質 的には、常態引張試験と同様に行うが、引張試験機で試験する前に、織物片を水 中に約３０秒間、浸す点のみが異なる。風合い値は、織物業界では、織物の一つ の定量的な測定値である。報告した風合い値は、５インチ（１２．７ｃｍ）四方 の織物片を用いて、スイングアルバ−トハンドル−オ−メ−タ−で測定した読み の平均値である。その織物については、ハンドル−オ−メ−タ−で、縦方向、お よび横方向の両方で測定した。ラテックス結合剤の量は、次のように計算した。 ラテックス結合剤（Ｌ）を塗布する前に繊維重量（Ｆ）を測定した。ラテックス 結合剤（Ｌ）を塗布後、繊維を空気乾燥し、織物の最終重量（Ｆ＋Ｌ）を測定し た。以下に報告するラテックス結合剤含有率は、Ｌ／（Ｆ＋Ｌ）×１００の式で 算出した。特別な繊維（表４、５、６、および７）の正味の繊維、それぞれの基 礎重量は一定に保った。約１０インチ（２５．４ｃｍ）四方の試料を切り出し、 ある特定の表内で、１００平方あたりわずか０．１グラム間隔で重量範囲別に分 類した。 表４−７は、すでに述べたラテックス結合剤を塗布した種々の非セルロ−ズ不 織布の性能特性を示す。これらの非セルロ−ズ不織布は、引張強度を増加させる ためにラテックス結合剤にメラミンフォルムアルデヒド樹脂を添加物として添加 する必要なく、受容可能な引張強度を発生させる。メラミンフォルムアルデヒド 樹脂をラテックス結合剤に添加することは、しばしば困難を伴い、硬化に相当な 高温度を必要とし、さらに作業所および最終製品にフォルムアルデヒドをもたら す原因となる。表４−７に示したごとく、本発明によれば、ポリエステル繊維、 アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリプロピレン繊維を用いて、受容可能な 引張強度を得ることが可能である。他のガラス繊維、ポリアミド繊維等について も同様なことが言える。 不織製品に引張強度を発生するためには、必要とする硬化温度、および硬化率 の両者が重要である。従来のラテックスを含有する自己架橋型メラミンフォルム アルデヒド樹脂は、硬化を完了するために相当の高温度を必要とする。高い硬化 温度は、より多量なエネルギ−と、より遅いライン速度を必要とする。したがっ て、より低い処理温度は、生産性の増大、より大きなコスト低減を容易にする。 不織布の分野では、ラテックス結合剤を特に浸透、あるいは噴霧いずれの方法で 塗布したとしても、ライン速度を限定する因子は、ラテックス結合剤の乾燥と硬 化である。低い処理温度は、エネルギ−要求を低減するという観点から、常に望 まれている。不織布の分野におけるいくつかのラテックスは、引張強度を望まし いレベルまで増大させるため、自己架橋型であるか、あるいはメラミンフォルム アルデヒド樹脂を含有するかのいずれかをとる。自己架橋メカニズム、あるいは メラミンフォルムアルデヒド樹脂反応を活性化する温度は、同じで、約２８０° Ｆ（１３８℃）である。事前に成形した加工生地の温度を３００°Ｆ（１４９℃ ）に保持して適当に硬化させるため、硬化用容器および炉の温度は、典型的な例 では、３３０°Ｆ（１６６℃）に設定される。自己架橋型ラテックスの典型的な 硬化は、通常、３００°Ｆ（１４９℃）、４０−５０秒間保持によって、最大の 引張強度を発揮する。 温度を低下させると、熱処理率は低下し、完全に硬化したメラミンフォルムア ルデヒド樹脂を添加した場合よりも低い引張強度となる点まで下がる。温度２２ ５°Ｆ（１０７℃）においては、架橋反応は、ほとんど、あるいは全く生じない 。しかしながら、本発明による不織布では、受容し得る引張強度を、約３０から 約４０秒以内で、たとえば、２２５°Ｆ（１０７℃）程度の低い温度で、１５秒 程度の少ない時間で得られる。 非セルロ−ズ不織布の改善された引張強度に加えて、その織物は、また、熱、 光、ガスへの暴露に対する改善された抵抗力を実現した。そのために、より耐久 力のある織物を提供する。ラテックス結合剤の改善された熱、光、ガスへの暴露 に対する抵抗力は、重合反応後、すぐに乳化液へすでに述べた抗酸化剤を添加す ることによって立証された。好適な実施例においては、乾燥ラテックスに対して 、約０．１から約３部の抗酸化剤を添加する。より好適には、約０．５から約１ ．５部である。 表８に示すごとく、ここに述べた型のラテックス結合剤は、製造後、二つの別 々のバッチに分けた。抗酸化剤は、一つのバッチのラテックス結合剤にのみ添加 した。ラテックス結合剤の裏無し膜について、ＡＳＴＭ Ｄ１９２５−７０名称 「合成樹脂の黄色指標の標準試験方法」ＡＳＴＭ規格１９７０年報で発行、の方 法によって測定した。 本発明によるラテックス結合剤を種々の条件に曝した後、ハンタ−ラボ色彩計 で黄色指標を測定した。耐光性は、カ−ボンア−クフェイドメ−タを用いて評価 し、加熱老化は２００°Ｆ（９３℃）の強制循環空気炉内で行い、ガス退色は、 りすかご支持具付きブンゼンバ−ナの燃焼生成物に暴露して行った。表８に黄色 指標値として示したように、抗酸化剤含有ラテックス結合剤は、熱、光、ガス暴 露に対して、強化された抵抗力を示した。抗酸化剤含有ラテックス結合剤を有す る不織布も、また、熱、光、ガス暴露に対して強化された抵抗力を有し、これま でに知られているスチレン／ブタヂエン型ラテックスではこれまでに経験したこ とのない、耐久力のある織物への応用に提供される。スチレン／ブタヂエン型ラ テックスは、熱、光、ガスに対して長期間、暴露されると、退色し、もろくなる 傾向があるので、一般に、使い捨てへの応用に限られていた。 これまで本発明の好適な実施例について述べてきたが、特にことわりがなけれ ば、本発明は付属する特許請求の範囲内で実施されるものと理解されなければな らない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無作為に配置された非セルロ−ズ繊維の予備成形生地を化学的に結合して寸 法的に安定な不織布を形成する方法において、無作為に配置された非セルロ−ズ 繊維の予備成形生地に、少なくとも一つの共役ヂエン単量体と少なくとも一つの ビニル置換芳香族単量体を含むエチレン性不飽和単量体と、約１０から約５０重 量％の高分子界面活性剤と、約０．１から約２重量％の連鎖移動剤からなる乳化 重合性混合物の乳化重合反応で製造された、本質的にフォルムアルデヒドを含ま ないラテックス結合剤を塗布することを特徴とする不織布を形成する方法。 ２．請求項１記載の方法において、前記エチレン性不飽和単量体は、本質的に、 約９０から約３０重量％の共役ヂエン単量体と、約１０から約７０重量％のビニ ル置換芳香族単量体とからなることを特徴とする方法。 ３．請求項１記載の方法において、前記方法は、さらにラテックス結合剤を約２ ２５°Ｆ（１０７℃）を越えない温度で熱処理し、非セルロ−ズ繊維の予備成形 生地を化学的に結合して寸法的に安定した不織布を形成する工程からなることを 特徴とする方法。 ４．請求項３記載の方法において、高分子界面活性剤は７０００よりも大きい重 量平均分子量を有し、ラテックス結合剤は約１０重量％未満のゲル含有量を有す ることを特徴とする方法。 ５．請求項３記載の方法において、ラテックス結合剤は、熱、光、ガス暴露に対 する抵抗力を強化する抗酸化剤を含有することを特徴とする方法。 ６．請求項３記載の方法において、ラテックス結合剤は、ヂトリデシルチオヂプ ロピオネ−ト、４−メチルフェノ−ル、ならびにヂシクロペンタヂエンとイソブ チレンとの反応生成物、およびドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウムの水性 混合物からなる抗酸化剤を含有することを特徴とする方法。 ７．無作為に配置された非セルロ−ズ繊維と；少なくとも一つの共役ヂエン単量 体と少なくとも一つのビニル置換芳香族単量体を含むエチレン性不飽和単量体と 、約１０から約５０重量％の高分子界面活性剤と、約０．１から約２重量％の連 鎖移動剤からなる乳化重合性混合物の乳化重合反応で製造された、本質的にフォ ルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤；とからなる非セルロ−ズ繊維の予 備成形生地を化学的に結合した不織布において、 前記エチレン性不飽和単量体は、本質的に、約９０から約３０重量％の共役ヂ エン単量体と、約１０から約７０重量％のビニル置換芳香族単量体とからなり； 前記ラテックス結合剤は、約２２５°Ｆ（１０７℃）を越えない温度で非セル ロ−ズ繊維の予備成形生地を化学的に結合して最大の引張強度を具現し、寸法的 に安定した不織布を形成することを特徴とする不織布。 ８．請求項７記載の不織布において、前記ラテックス結合剤は、約２００°Ｆ（ ９３℃）から約２２５°Ｆ（１０７℃）の範囲の温度において、最大の引張強度 を具現可能であることを特徴とする不織布。 ９．請求項８記載の不織布において、前記非セルロ−ズ繊維は、ガラス繊維、高 重合体繊維、あるいは高弾性重合体繊維であることを特徴とする不織布。 １０．請求項９記載の不織布において、前記高重合体は、ポリオレフィン、ポリ エステル、アクリル樹脂、あるいは、ポリアミドであることを特徴とする不織布 。 １１．請求項１０記載の不織布において、前記ポリオレフィンは、ポリプロピレ ン、ポリエチレン、ポリブテン、およびそれらの共重合体であることを特徴とす る不織布。 １２．請求項１０記載の不織布において、前記ポリエステルは、ポリエチレンテ レフタレ−ト、あるいは液晶ポリエステルであることを特徴とする不織布。 １３．請求項１０記載の不織布において、前記アクリル樹脂は、少なくとも約８ ５重量％のアクリロニトリル単位からなる長鎖合成重合体を含有する繊維形成物 質を含むことを特徴とする不織布。 １４．請求項１０記載の不織布において、前記高弾性重合体繊維は、グラファイ ト繊維、ポリアクリロニトリル、あるいは石油ピッチであることを特徴とする不 織布。 １５．請求項７記載の不織布において、前記ラテックス結合剤は、約１０重量％ 未満のゲル含有率を有することを特徴とする不織布。 １６．請求項１５記載の不織布において、前記高分子界面活性剤は７０００より も大きい重量平均分子量を有し、約１００から約３００の範囲の酸価を有するこ とを特徴とする不織布。 １７．請求項７記載の不織布において、前記ラテックス結合剤は、熱、光、ガス 暴露に対する抵抗力を強化する抗酸化剤を含有することを特徴とする不織布。 １８．請求項７記載の不織布において、前記ラテックス結合剤は、ヂトリデシル チオヂプロピオネ−ト、４−メチルフェノ−ル、ドデシルベンゼンスルフォン酸 ナトリウム、ならびにヂシクロペンタヂエンとイソブチレンとの反応生成物、の 水性混合物からなる抗酸化剤を含有することを特徴とする不織布。 １９．非セルロ−ズ繊維の予備成形生地を化学的に結合して寸法的に安定な不織 布を形成する、本質的にフォルムアルデヒドを含まないラテックス結合剤であっ て、前記ラテックス結合剤は、エチレン性不飽和単量体と、約１０から約５０重 量％の高分子界面活性剤と、約０．１から約２重量％の連鎖移動剤からなる乳化 重合性混合物の乳化重合反応で製造され、前記エチレン性不飽和単量体は、本質 的に約９０から約３０重量％の共役ヂエン単量体と、約１０から約７０重量％の ビニル置換芳香族単量体とからなるラテックス結合剤において、前記ラテックス 結合剤は、約１０重量％未満のゲル含有量を有し、約２２５°Ｆ（１０７℃）を 越えない温度で前記不織布に最大の引張強度を発生させることが可能であること を特徴とするラテックス結合剤。 ２０．請求項１９記載のラテックス結合剤において、前記高分子界面活性剤は７ ０００よりも大きい重量平均分子量を有し、約１００から約３００の範囲の酸価 を有することを特徴とするラテックス結合剤。 ２１．請求項１９記載のラテックス結合剤において、前記共役ヂエン単量体は、 約４５から約７５重量％であることを特徴とするラテックス結合剤。 ２２．請求項２１記載のラテックス結合剤において、前記共役ヂエン単量体は、 ピペリレン、イソプレン、２、３−ヂメチル−１、３−ブタヂエン、およびブタ ヂエンからなるグル−プから選ばれることを特徴とするラテックス結合剤。 ２３．請求項２０記載のラテックス結合剤において、前記ビニル置換芳香族単量 体は、約２５から約５５重量％であることを特徴とするラテックス結合剤。 ２４．請求項２３記載のラテックス結合剤において、前記ビニル置換芳香族単量 体は、α−メチルスチレン、ｐ−第三ブチルスチレン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ −ビニルトルエン、３−エチルスチレン、およびスチレンからなるグル−プから 選ばれることを特徴とするラテックス結合剤。 ２５．請求項２０記載のラテックス結合剤において、前記高分子界面活性剤は、 約２５から約２７重量％のスチレン／アクリル酸／α−メチルスチレン共重合体 を含む樹脂の水性混合液を塩基で中和したものであることを特徴とするラテック ス結合剤。 ２６．請求項２５記載のラテックス結合剤において、前記塩基は水酸化アンモニ ウムであることを特徴とするラテックス結合剤。 ２７．請求項２０記載のラテックス結合剤において、前記高分子界面活性剤は、 約２０５の酸価を有し、重量平均分子量が約８５００であることを特徴とするラ テックス結合剤。 ２８．請求項２５記載のラテックス結合剤において、前記高分子界面活性剤は、 単量体重量部で平均重量比約３７：３２：３１の割合でα−メチルスチレン、ス チレン、アクリル酸を含有することを特徴とするラテックス結合剤。 ２９．請求項２０記載のラテックス結合剤において、前記連鎖移動剤は、アルキ ルメルカプタン、アリルメルカプタン、第三アルキルメルカプタンからなるグル −プから選ばれることを特徴とするラテックス結合剤。 ３０．請求項２０記載のラテックス結合剤において、前記連鎖移動剤は、ｎ−オ クチルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−オクチルメルカプタン、 ｔ−ドデシルメルカプタン、トリデシルメルカプタン、テトラデシルメルカプタ ン、ヘキサデシルメルカプタン、およびそれらの混合物からなるグル−プから選 ばれることを特徴とするラテックス結合剤。 ３１．請求項２０記載のラテックス結合剤において、前記ラテックス結合剤は、 熱、光、ガス暴露に対する抵抗力を強化する抗酸化剤を含有することを特徴とす るラテックス結合剤。 ３２．請求項２０記載のラテックス結合剤において、前記ラテックス結合剤は、 ヂトリデシルチオヂプロピオネ−ト、４−メチルフェノ−ル、ドデシルベンゼン スルフォン酸ナトリウム、ならびにヂシクロペンタヂエンとイソブチレンとの反 応生成物の水性混合物からなる抗酸化剤を含有することを特徴とするラテックス 結合剤。