JPS5831422B2 - ニ−ドルパンチ不織布の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はニードルパンチにより、伸びが少なく、柔らか
く、かつ緻密な高物性の不織布を製造する方法に関する
。

繊維ウェッブをニードルパンチ（以下単にパンチという
）して不織布を作ることは従来より広く行なわれており
、その間の研究開発により、パンチ不織布はその用途を
近年著しく拡大してきた。

それに伴ない、パンチ不織布に対する要求が高度化され
てきているのが現状である。

その代表的なものが、伸びが少なく、柔らかで、不織布
表面、内部とも緻密で高物性の不織布であり、パンチ不
織布にこうした物性を付与することは従来困難であった
、より高級な合成皮革用基布衣服分野や、高級エアーフ
ィルター等への展開を可能にするものである。

すなわち、不織布の実際の使用に当っては、繊維絡合が
十分でないため、繊維がほつれて表面ケバとなり、また
変形し易く回復力がないため、いわゆるバインダーによ
る繊維相互の固定を行ない、絡合性不足をカバーしてい
る実状である。

しかしかかる方法は柔軟性、ドレープ性をさほど必要と
しない分野では有効であり、それなりのメリットも十分
ある。

しかしより柔軟性を必要とする分野、例えば衣料用途、
家具用途では、バインダーの一般特性である弾性、粗硬
性のため、目的とする特性は損われるし、またバインダ
ー使用量を少なくすると、上記繊維の絡合性不足の欠点
が顕著となり、使用に耐え得ないものとなる。

したがって不織布自体のレベルを高くする必要があり、
望ましくはバインダ使用の必要性のないもしくは極めて
少量ですむ高度の絡合性を達成し高物性のものとなす必
要がある。

従来からもこのような高物性の不織布を作る試みはいろ
いろなされていたが、いずれも満足できるものではなか
った。

高物性不織布を得んとする従来のパンチ方法には、例え
ば、次のようなものがあった。

その１つは、目の粗い織物等をウェッブの中へサンドウ
ィッチ状に入れ、しかる後この集合体をパンチする方法
である。

また他の１つは、ウェッブを２種類以上の繊維もしくは
多成分系繊維より構成し、しかもその中の少なくとも
（１成分）は他成分に比較して、より低い融点
か、又は化学薬品に対してより溶解し易い のものを
用いておき、パンチ後、加熱又は化学処理を行なって、
不織布構成繊維相互を強固に固定させる方法である。

これらの方法をとることにより、ある程度伸びにくい不
織布を作ることはできるが、これらの方法による不織布
は一般に極めて粗硬であり、とても高級合成皮革や衣服
分野へ進出できる代物ではなかった。

しかし、伸びが少なく、柔らかで、不織布の表面、内部
とも緻密で、高度に絡合した高物性不織布を作ることが
できれば、ニードルパンチ不織布は高級合成皮革用基布
、衣料用、更には高級エアーフィルター等へと大きく展
開できる。

このように、不織布の諸物性を向上させることは極めて
大きな意義があるのである。

本発明の目的は、かかる諸物性が向上した不織布を提供
するにある。

またこれを得るにあたり、ウェッブに織布等を入れる、
またパンチ後加熱処理や化学処理を行なう等のやっかい
な操作をとることなく容易に製造する方法を提供するこ
とにある。

本発明者らは、多方面からの精力的な研究の結果、この
目的をほぼ完全に達成できる新しい二ドルパンチ方法を
開発したものである。

即ち、本発明は （１）繊維ウェッブをニードルパンチして不織布を製造
する方法において、ニードルパンチ過程中に少なくとも
１回不織布に巾方向への引張を積極的に加えることを特
徴とするニードルパンチ不織布の製造方法。

（２）繊維ウェッブを構成する繊維相互間の動摩擦係数
及び静摩擦係数が、各々０．３０以下である特許請求の
範囲第（ト）項記載の製造方法。

（３）繊維ウェッブが、少なくとも１成分除去すれば細
繊維の束が得られるような多成分系繊維から構成された
ものである特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記
載の製造方法。

」に関するものである。

本発明による効果を示すと以下の通りである。

（１）柔らかでありながら、伸びが少なく、緻密で高度
に絡合した高物性不織布を非常に容易に作ることができ
る。

（２）高見掛密度不織布を作ることができる。

（３）不織布の寸法安定性がどの面積方向においても極
めて高くかつ均一である。

（４）パンチ中における巾収縮が低下するため、パンチ
不織布の広巾化が達成でき、生産性が高くなる。

以下、本発明ｌこつき、順を追って説明する。

まず、ウェッブ形成であるが、これは通常の方法で行な
い得る。

すなわち、通常のランダムウニツバ−、クロスラッパー
、湿式ウニツバ−が適宜使用可能であり、また紡糸直結
の方法によっても行ない得る。

しかし、ステープル繊維を用いて成るウェッブの方が、
嵩高性、均一性、ニードルパンチ時の絡合性、相互のす
べり易さ、繊維のつまり易さの点から好ましく、また得
られる不織布もより柔軟で高級なものとなり易い。

ウェッブ目付は特に限定されないが、ステープルの場合
には望ましくは２５０ｇ／ｎ２以上１０００ｇ／ｒｒ１
２以下、特に望ましくは３００ｇ／ｍ２以上８００ｇ／
ｍ２以下とすると良好な不織布となりやすい。

一方、連続繊維の場合には、極めて低目付、例えば、５
０ｇ／ｍ２でも良好にパンチできる。

次にこうして作られたウェッブをパンチするがその過程
において、不織布の少なくとも、巾方向に強制引張（変
形）を行なう。

この巾方向の強制変形を行なうに際しては、まず準備し
たウェッブをある程度パンチした後に巾方向に引張るの
である。

この引張はパンチのどの段階で入れても効果はあるが、
特に大きな効果を上げるためには、初期パンチ段階で少
なくとも１回不織布に加えることが望ましい。

ウェッブをパンチすると、ウェッブは次のような段階を
経て変化する。

即ち、パンチ初期においては、巾が大幅に収縮し長さが
伸びる段階（初期パンチ段階）がある。

続けてパンチすると、次いで巾をそれ程度化させないで
パンチできる段階（中期パンチ段階）に入る。

更にパンチを続ケると、先に収縮した巾が回復し始める
段階（後期パンチ段階）がくる。

なお、ここまでパンチすると不織布物性が低下するため
通常はあまり行な゛われない。

この初期、中期、後期パンチ没若については、巾収縮の
傾向が使用原綿、使用針、原綿油剤等により大幅にかわ
るものである。

従って、最初に少量のウェッブを試しにパンチし、その
パンチ挙動より、初期、中期及び後期パンチ段階を見極
めて後、実際にパンチすることが望まれる。

本発明においては、初期パンチ段階に、少なくとも一度
引張を与えておくことが効果的であるが、この段階にお
ける引張は、不織布もしくは、不織布構成繊維に対して
、主に次のように変形作用し、極めて伸びが少なく、柔
らかくかつ緻密で、高度番こ絡合した高物性不織布が得
られるものと考えられる。

まず、第一に引張により、あたかも網における結合点の
作用をする核状のものを不織布中に作り。

高物性化がはかれる。

（ウェッブをパンチし該ウェッブを引張ると、潜在核化
されていたパンチされた軽度の絡合点が高度な絡合点と
して顕在化し、一つの核になり、あたかも網における強
固な結合点のような作用をする核状のものが発生する）
。

第二には、不織布を構成する各繊維を十分タイトな状態
とし、外力に対して全繊維が抗するようにさせる。

第三には、全ての面積方向に対する不織布構成繊維の配
列を均一とする。

第四に、不織布の引張−パンチによる不織布の収縮と、
上記−２二、三の作用の重複により、高度に絡合した不
織布とする。

従来のパンチにおいては、不織布構成繊維の一部のみし
か高度にタイトな状態となっていなかった。

すなわち、パンチの後期に打たれた繊維は高度に不織布
中でタイトな状態となっているが、パンチの初期や中期
に打たれた繊維は一般にその断面をみると垂直でなく屈
曲している。

不織布の面積方向においても、パンチ初期ではウェッブ
全体の巾方向での収縮があるので、やはり不織布構成繊
維は水平でなく屈曲している。

このため外力が加わった時、これに抗する水平方向の繊
維は意外に少ないので、十分な強度を発揮できなかった
。

又、異常とも言える寸法変化が起こったりもした本発明
では、あらかじめ、各繊維とも十分にタイトな状態にし
て絡合点を強固にし、外力に対して不織布構成繊維の全
部で抗するようにせんとするものである。

この初期パンチ段階における不織布の巾方向の引張は、
変形前（引張前）の不織布に対して５φ以上の伸びを与
える程度が好ましい。

特に好ましくは、１０％以上の伸びを与えることがよい
。

巾方向の引張率が少ないと、不織布全体が均一に伸びず
、一部分のみが伸びて不織布に凹凸を発生させる原因と
なる。

この不織布の挙動は、未延伸糸を延伸する場合において
、あまりに延伸倍率を低くすると、延伸された部分と未
延伸の部分が混在するのと似ている。

一方、この引張率は１００％未満とするのが良い。

１００％以上伸ばすと、不織布の不均一構造の発生、更
には破壊等をもたらす。

引張は初期パンチ段階に１回行なうだけでも極めて大き
な効果はあるが、さらにその効果を高めるためには、パ
ンチの中期においても、一度山方向への引張を入れるの
が好ましい。

この時の伸び率は極めて少なくてよく、変形前の不織布
に対して３饅程度で十分である。

この中期パンチ段階での引張により、パンチで屈曲した
繊維が十分タイトな状態となり、外力に対して不織布を
構成する全繊維が抗するようになり、この結果不織布は
極めて高物性なものとなる。

このタイトな繊維構造を固定するため、この後更にパン
チするのが望ましい。

以上は、初期及び中期に各１回ずつ引張を加える例につ
いて述べたものであるが、初期及び中期において各々数
回の引張を行なうことも可能であることは言うまでもな
い。

また、中期パンチ段階に１回だけの引張を与えることも
本発明の一態様である。

尚、パンチを加えすぎると、不織布の巾寸法が回復しだ
すことがある。

そのため不織布構成繊維の屈曲状態が回復し、タイトな
繊維構造となるとも思われるが、この回復は繊維が高度
に破壊されたために発生するものであり、本発明とは全
く別のものである。

また本発明においては、巾方向だけでなく、長さ方向に
おいても、巾方向と同様の伸び（引張）を与えることが
できる。

高度にパンチされた不織布に巾方向への引張を与える場
合には、長さ方向へは特に引張を与えなくても、自然に
のびてしまっていることが多いので十分本目的を達する
ことができる。

更に不織布の長さ方向、巾方向に同時的に引張を与えて
もよい。

つまり引張は巾方向のみへ与えるだけでも有効ではある
が、巾方向のみならず、長さ方向へも与えるのが特に好
ましいのである。

この場合、引張は両方向同時に与えても、また別々に与
えてもよい。

しかし、工程管理のし易さからは、別々に与えるのがよ
い。

尚、いずれの方法で行なっても効果上の差はない。

これら巾方向及び長さ方向への変形は１回行なうだけで
も大きな効果はあるが、特にのぞましくは、２回以上行
なうのが好ましい。

またパンチ中に連続的に行なうことも効果がある。

そうすることにより前記したような詩作用が相乗されて
極めて高度に絡合した不織布となる。

本操作を行なっても、針折、その他のやっかいな問題は
全く起こらず従来法と同様容易にパンチできる。

本発明のパンチに使用するニードルは特に限定しないが
、平滑で緻密な不織布を得るためには、バーブ数が１で
、かつその大きさが繊維に対して相対的に小さいニード
ルを使用するのが適している。

不織布を構成する繊維としては、ポリエステル系、ポリ
アミド系、ポリアクリル系、ポリオレフィン系等の合成
繊維、レーヨン等の再生繊維、ウール、綿等の天然繊維
のいずれもが使用できる。

特に柔らかで緻密な高寸法安定性の不織布を得るには、
不織布形成後に少なくとも１成分溶出処理することによ
り極細化する、特告昭４８−４４８４９号公報に示され
るような繊維、２種以上のポリマをブレンドして得られ
る繊維等の特殊繊維を用いるのが有効である。

従来、かかる特殊繊維を使用したニードルパンチ不織布
は、繊維の細化、構造のゆるみ等のため、十分な強力を
持たず、その性質を十分発揮することができなかった。

本発明のパンチ方法は、かかる従来法の欠点を解消する
もので、特殊繊維から成る不織布にも十分な強力を与え
うるものである。

本発明は次のような操作を加えることによって更にその
効果が増大する。

即ち、不織布構成繊維の平滑性を高めると、不織布の伸
びが極度に低下し、パンチ本数をあげても巾収縮が引き
続き起こる。

このことは、効果的に引張を与えることのできる回数を
増し、単位面積あたりの打針数を増すことになるので、
高絡合、高物性の不織布を得るのに非常に都合がよいの
である。

更に、パンチによる繊維の破壊を少なくするというメリ
ットもある。

平滑性は繊維間の摩擦係数として定量できる。

繊維相互間の動・静摩擦係数が、双方とも０．３０以下
になると、本発明の効果は極めて顕著となる。

次に、強制的な引張を繊維に与えるための具体的な方法
について説明する。

引張は、在来のピンテンター、クリップテンター等によ
り容易に行ない得る。

引張はどこで行なっても良く、例えばパンチ機とパンチ
機の間にこれらの引張装置を設け、パンチ−引張を連続
的に行なったり、またパンチ機内に引張装置を取付け、
パンチと同時に行なったりする。

かくして得られた不織布は、従来のものに比較して、伸
びが少ない。

柔らかくかつ緻密である、高度に絡合している等の優れ
た物性を有する。

また製造上においても次のようなメリットがある。

即ち、その１つはパンチ中の不織布の巾収縮を少なくで
きることである。

従来においては、パンチすれば不織布の巾が狭くなるた
め、広巾の不織布は作り難かった。

しかるに、巾収縮を抑えてパンチする方法を開発した本
発明は、広巾の不織布の作成を可能にしたのである。

また他の１つは、不織布見掛密度を高くできることであ
る。

この点は不織布の物性向上に関与する因子の一つと思わ
れる。

更に、不織布の巾、長さ方向の寸法安定性が均一化され
るというメリットもある。

このように、本発明は従来は全く考えもおよばなかった
不織布の巾方向に引張を少なくとも１回与えるという極
めて簡単な手段により、従来からの問題点を一挙に確決
したのである。

本発明に係る不織布は、合成皮革、フィルター用等に限
らず、従来からある総ての不織布に代えて用いることの
できるものである。

尚、本発明における各種物性は下記の方法で測定された
ものである。

（１）繊維−繊維間摩擦係数測定（図１，２）図１，２
において、図１は摩擦測定装置の正面図の略図、図２は
側面図の略図である。

１は回転体であり、直径９は３０ｍｍφで、巾８は１０
ｍｍの円盤体であり、その外周両端に歯車状の凸凹を有
し、この凹の部分に測定用試料５を図２のように回転体
の回転方向１０に対して直角になるように取付ける。

なお、測定用試料と回転体との接触部は回転体外周両端
の凸凹部だけである。

なおこの試料取付は１ ／ ３０ （ｇ／ａ ）の荷重
をかけて行なう。

次に測定用試料４をストレインゲージ２に取付け、１の
回転体の上にまたがせ、図１のようにストレインゲージ
の反対側にたらす。

この時、荷重４を付ける。その荷重はｉ／３ｏ（ｇ／ｄ
’）である。

その後回転体１をストレインゲージ方向から、４の荷重
方向へ７の回転駆動部により回転させ、その時の応力を
測定し、摩擦係数を求めた。

なお、動摩擦係数とは回転体の周速が３ｍ／ｗｉｎの時
の値であり、静摩擦係数とは回転体の周速が３ ｃｍ／
ｍｉｎの時の値である。

（２）不織布見掛密度測定方法 不織布を１ ｍ Ｘ １ ｍの面積にカットし、この不
織布の目付を測定する。

次にこの不織布の厚さを１００ｇ／Ｃｍ”の荷重下で、
１不織布につき１２点不織布全体に測定し、その測定値
の最大値と最小値を除外し、残りの測定値の単純平均値
を該不織布の厚さとする。

上記目付をこの厚さで除した値が不織布見掛密度である
。

（３）不織布の延伸度測定 不織布を２０ｃｍＸ５ｃｍに切り出し、通常の歪応力測
定機に取付ける。

この時のクランプ長は１０ｃｍである。

この試料を１０ｃｍ／ｍｉｎの速度で引っばり、その応
力を求めた。

測定数は１サンプルにつき３図であり、不織布の伸度は
最大応力時の伸度をその不織布の伸度とした。

以下実＠例により、さらに詳しく説明する。

実施例 １ 特殊紡糸機により複合繊維で海成分が２−エチルへキシ
ルアクリレートを２０ウ工イトパーセント共重合した共
重合ポリスチレンで、該海成分中に、ポリエチレンテレ
フタシ・−トが蓮根の空孔状に島として８０ウエイトパ
ーセント繊維軸方向に連続した構造を有する未延伸糸を
得た。

該未延伸糸を加熱延伸し、原綿とした。

使用油剤は従来摩擦の油剤で繊維相互間の摩擦係数を測
定したところ、動摩擦で０．３４、静摩擦で０．３６で
あった。

この原綿を通常のクロスラッパーによりウェッブとした
。

該ウェッブは６００ｇ／ｍ２の目付を有した。

該ウェッブをニードルパンチし、針本数を１００本／ｃ
ｄ、１バーブニードルでパンチした後、該不織布を巾方
向に３５係、長さ方向に３０饅伸長し、その後さらに２
０００本／−パンチし、目付４４２ｇ／ｍ２、不織布見
掛密度０．２２８ ｇ／ｃｍ″の不織布を得た。

該不織布の引張強伸度を測定したところ、ヨコ方向の強
力は２００ｋｇ／−であり、伸度は７５饅、タテ方向の
強力は１１０ｋｇ／Ｃｆ［Ｉ２であり、伸度は７５係と
いう極めて高物性でありながら、柔らかい不織布を得た
。

比較例 １ 実施例１と同一ウェッブを実施例１と同一の針で通常の
ニードルパンチを行なった。

針本数も実施例１と同一である。

その結果、得られた不織布は目付が６１５ｇ／ｍ２、不
織布見掛密度は０．１９７ ｇ／ｃｍ３であった。

該不織布の引張強伸度を測定したところ、ヨコ方向強力
は１００ ｋｇ／Ｃ１１ｌｌｕ伸度は９５％、タテ方向
の強力は８Ｑｋｇ／ａ＃、伸度は７５饅と従来の物性を
有する不織布を得た。

実施例 ２ 実施例１と同一の原綿にトーレ・シリコーン社製エマル
ジョン・シリコーン（タイｊｓＨ−７０３６）を原綿に
対し、有効成分で０．１重量パーセント付与し、原綿の
極度の低摩擦化を図った。

この原綿を実施例１と同様にクロスラッパーに通しウェ
ッブとした。

なお、この時のウェッブ形成性は、実施例１に比較して
更によく、ネップ等の発生は全く見られなかった。

この後、実施例１と同一のニードルで８００００ｃｍ”
パンチしたところで、ヨコ方向に２０％、タテ方向に１
３％引張を与えた。

この後１０００本／ＣＨＰパンチしたところで、再度ヨ
コ方向に５俤、タテ方向に３饅の引張を与えた。

その後更に１２００本／Ｃ［Ｉ１２パンチし、目付が６
０６ｇ／ｍ２不織布見掛密度０．２３５ ｇ ７ｃｍ３
の不織布を得た。

該不織布の引張強伸度を測定したところ、ヨコ方向の強
力は、２２０ ｋｇ／ＣＵＰ、伸度は７０％であった。

またタテ方向の強力は１３０ｋｇ／Ｕ、伸度は６５係と
いう極めて高物性でありながら、柔らかい不織布を得た
。

また本実施例でのパンチにあたっては、パンチ応力が実
施例１に比較して大幅に低下したためＭ／Ｃの回転数を
１００ｒｐ蝦アツプしてパンチできた。

実施例 ３ 実施例２の不織布を６２℃と８５℃の２段階で熱水収縮
したところ、目付重量および見掛密度はそれぞれ１１０
２ ｇ／ｍ２０．５５１ ｇ／ｃｍ３ となった。

次にこの収縮不織布にケン化度約８８饅のポリビニール
アルコール溶液を海島型複合繊維に対して固形分で１４
．５部含浸付与し、乾燥したのち、トリクロルエチレン
を用いて海成分である共重合ポリスチレン成分を９９．
７％除去した。

この脱海した不織布にポリウレタンのジメチル辛秦ホル
ムアミド溶液を島成分繊維に対して、ポリウレタン固形
分で１６部含浸付与し、水浴凝固、脱ポリビニールアル
コール（同時に脱ジメチルホルムアミド）の加工を施し
た。

この乾燥した中間製品は次にスライスマシンによって厚
みを２分して２枚の中間製品となし、非スライス面を主
にパフマシンにかけて立毛面を有する不織布とした。

最後に分散染料を用いて１１５℃で加圧染色した。

得られた染色仕上げ品は高物性で、風合い良好なスェー
ド調製品であった。

本発明によるスェード調製品と比較製品（比較例１の不
織布を、熱水収縮以降実施例３と同様に加工して得られ
たスェード調製品）の特性比較を表１に示す。

【図面の簡単な説明】

図１は摩擦測定機の正面図の略図、図２は図１の測面図
の略図である。 （１は回転体で回転駆動部７により回転させられ、その
速度は１ｃｍ／ｆｆ１ｉｎ〜５ｍ／１１ｉｎまで可変で
ある。 回転方向は１０の方向である。 １は円盤状であり、その外周部に歯車状の凸凹を有する
。 ２はストレインゲージ、３は記録計である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維ウェッブをニードルパンチして不織布を製造す
   る方法において、ニードルパンチ過程中に少なくとも１
   回不織布に巾方向への引張を積極的に加えることを特徴
   とするニードルパンチ不織布の製造方法。 ２ 繊維ウェッブを構成する繊維相互間の動摩擦係数及
   び静摩擦係数が、各々０．３０以下である特許請求の範
   囲第１項記載の製造方法。 ３ 繊維ウェッブが、少なくとも１成分除去すれば細繊
   維の束が得られるような多成分系繊維から構成されたも
   のである特許請求の範囲第１項又は第２項記載の製造方
   法。