JPS5926693B2 - 粗密構造不織布の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は不織繊維基材の表面から水系結合剤を浸透せし
めてなる粗密構造不織布に係り、この密構造部を形成す
る結合剤がほぼ円形の多数の連続小気孔を有した形で存
在する全（新規な粗密構造不織布の製造方法に関するも
のである。

従来より結合剤を用いて粗密構造を有する不織布を製造
する場合、例えば特公昭３８−２０３９０号の如く、不
織繊維基材（以下、単に基材と記す）にラテックスを含
浸し片面のみから加熱してマイグレーションを利用して
密部を形成する方法、特公昭４３−５６０号の如く基材
に結合剤を均一に含浸し、これの片面のみから凝固液を
浸透させその浸透圧を利用して結合剤が密度勾配を有す
るように凝固、固着させる方法や、又特公昭４３−２６
５９３号にみられるようにアニオン性ラテックスの泡末
を基材の表面部から圧入しこれを凝固剤で処理すること
により泡末を破壊して結合剤を繊維交叉点に不連続状に
凝着させる方法等が実施されているが、これらの場合の
基材における結合剤固着状態について見てみると、ラテ
ックスの乾燥時又は凝固時において飽充ラテックスはラ
テックス粒子の凝着に伴い全て基材の繊維間空隙部から
繊維表面や繊維交叉点等に凝着移動して固着されること
が観察される。

従ってラテックスがたとえ泡末状であってもこれは凝固
時に破壊され結局例えば図面の第１図に図示される如（
結合剤は不連続状態の水掻状となって繊維表面付近に固
着され、繊維空隙部には殆んど存在しない状態となる。

このため基材の厚味方向で結合剤をより多く分布せしめ
た密構造部でさえも全（気密度が上がらず、その繊維間
空隙は結合剤を全稈多量に使用しない限り粗構造部と同
程度の不均一な粗孔状であって、従って全体はやはりペ
ーパーライクであり折り角が出るものであった。

更にこれら従来法においては、上記理由により結合剤は
繊維分布の密な部分へより多く固着されることから密構
造部におけるウェブむらを更に促進する傾向となり不均
質な結合剤分布とならざるを得なかった。

本発明者はこのような現状に鑑み、粗密構造不織布の密
構造部において結合剤の殆んどをその空隙部に連続状に
存在せしめることにより気密度を上げ、且つ結合剤中に
細孔を形成することにより通気性を付与することを目的
として種々検討した結果不溶化の際に透明ゼリー状とな
る例えばカルボキシアルキルセルロース塩やアルギン酸
塩、ペクチン等のある限られた水溶性高分子（以下これ
らをゼリー化高分子と記す。

）の希薄水溶液を少量含んだ結合剤組成物中に微細な泡
末を混入しこれを基材の少くとも一表面から浸透せしめ
た後、選ばれた多価金属塩の水溶液等（以下、これらを
ゼリー化剤と記す）で処理することにより結合剤を含ん
だまま瞬時に組成物の全水相をゼリー化し、泡末状態を
破壊することな（基材空隙部に固着せしめる方法を開発
するに至ったものである。

即ち本発明は、不溶化の際にゼリー状となる水溶性高分
子の水溶液を含む水系結合剤組成物に微細な泡末を混入
し、該結合剤組成物が不織繊維基材中に偏在する如く圧
入し、次いで該結合剤組成物をゼリー化し、乾燥するこ
とを特徴とするものであって、この方法により従来には
全（見られない高品質な粗密構造不織布を提供するもの
である。

さて本発明において利用する水溶性高分子からのゼリー
とは、状態としては例えば食品として知られている寒天
に代表されるような９７〜９９％の水分を包含する固型
物である。

本発明では限られた水溶性高分子例えばアルギン酸のソ
ーダ塩、カリウム塩、アンモニウム塩等の希薄水溶液を
硫酸、塩酸等の酸水溶液或は塩化カルシウム、硫酸亜鉛
、硫酸アルミニウム等の多価金属塩水溶液等のゼリー化
剤で浸漬又はスプレー等の処理を施すことにより瞬時且
つ容易に不溶性の透明ゼリー（以下これを高分子ゼリー
と記す。

又高分子ゼリーをそのまま乾燥したものを高分子キセロ
ゲルと称す）を得ることができる。

又特殊な例としてアルギン酸塩水溶液の場合は、塩酸蒸
気に接触させるだけで高分子ゼリーが生成される。

同様にカルボキシアルキルセルロースの、ソーダ塩、カ
リウム塩等の場合は、ゼリー化剤として硫酸アルミニウ
ム、硝酸アルミニウム、塩化第二鉄等の主に３価金属塩
、又、ペクチンの場合は酢酸鉛を用いると良い。

一方、これらアルギン酸塩やカルボキンメチルセルロー
ス塩の水溶液は、この他芒硝や硫安等の脱水性一価金属
塩水溶液やメタノール、アセトン等の有機溶剤でもゲル
化するが、これらは全て脱水凝固であり本発明のゼリー
化とは区別され、ゼリー化剤の選定も又重要な要素であ
る。

このようにゼリー化反応は全てカルボキシル基の金属イ
オンの陽イオン交換反応であり、上記高分子水溶液にお
いて水素イオン或は多価金属イオンと接触することによ
り高分子の三次元化が起こりこのミクロ三次元網目分子
内に水が閉じ込められ固相水（ゼリー）となるものと考
えられる。

本発明ではかかるゼリー化高分子を結合剤中に添加溶解
した水系結合剤組成物中に微細な泡末を混入したものを
基材中に偏在する如く圧太し、これを瞬時にゼリー化す
ることにより組成物中の結合剤の実質的な融着及び水分
の流出が全く防止され、このため組成物中の泡末は、そ
の形状が破壊されることなく且つ構成繊維表面や交叉点
へ凝着移動することもないので泡末を含有する組成物は
基材の空隙部にそのまま固着される。

従ってこれを乾燥して得られる不織布は、密構造部を形
成する結合剤が繊維間空隙部を主に連続状に充填する如
く分布しており且つ多数の連続細孔を有した状態で結合
されているので、結合剤の量が比較的少量でも密構造部
の気密度が極めて高く、しかも良好な通気性を有するも
のとなる。

図面に従ってこれを説明すれば、第１図は従来不織布の
密構造部における結合剤付着状態の拡大電子顕微鏡写真
であるが、結合剤は繊維交叉点に不連続な水掻状で結合
されているので気密度が上がらず従って粗構造部とさほ
ど変わりのない粗い空隙孔を有している。

第２図はこれに対し本発明による粗密構造不織布の密構
造部表面の電子顕微鏡写真であるが、第１図と較べると
明らかなように結合剤は空隙部に多く存在し数多（の細
孔を有しているのが見られる。

第３〜７図は本発明の実施例を示し第３゜４図は、不織
布の厚み方向に層状粗密分布がある場合、第５図は不織
布の平面方向に層状粗密分布がある場合、第６，７図は
密構造部がパターン状に存在する場合である。

一方、以上のような性質を有するゼリー化高分子と区別
される他の水溶性高分子の凝固法としてポリビニルアル
コールの芒硝凝固やアルカリビスコースの芒硝、酸凝固
、ヒドロキシエチルセルロースの酸凝固、或はポリアク
リル酸ソーダの三価金属塩凝固等が知られているが、こ
れらは何れも脱水凝固機構であって本発明のゼリー化機
構とは全く異なるものである。

従って例えば本発明のゼリー化高分子の替わりにこれら
を用いても凝固時の凝集脱水作用により泡末は殆んど破
壊されそして結合剤は繊維表面や繊維交叉点に凝着移動
してしまう。

しかも水系結合剤組成物においてこれら凝固性高分子を
全稈大量に添加しないとその脱水作用により結合剤の大
部分は凝固されずに基材外部に流出してしまうなど全く
目的を達成するに到らないものである。

本発明において更に重要な特徴であるが、本発明のゼリ
ー化機構はこのように従来のラテックス湿式凝固法や上
記凝固性高分子による脱水凝固法とはゲル化機構の異な
った言わば水相固化法であるため、例えばノニオン性の
エマルジョンのようにゼリー化剤により全（凝固されな
いものでもゼリー化高分子を添加することによりゲル化
可能となり、水系結合剤であればラテックス、エマルジ
ョン、ディスパージョン、水溶液或はコレら）混合物を
問わず如何なる型の結合剤でも基材に瞬時にゼリー化固
着できる万能法である。

従って本発明において使用される水系結合剤としては、
ゼリー化高分子と相溶性を有するものであれば全て良く
、例えば天然ゴム、ＮＢＲ，ＳＢＲ、クロロプレン等の
ゴムラテックス類、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポ
リアクリル酸エステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリウレタン又はこれらの共重合体等の樹脂エ
マルジョン類、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール
、ポリエチレンオキサイド、アルキルセルロース、ヒド
ロキシアルキルセルロース、アラビアゴム、澱粉等の水
溶液類或はこれらの混合物など広範囲な結合剤が使用で
きる。

次に本発明を工程順に説明すると、まず上記水系結合剤
に必要ならば硬化剤、柔軟剤、安定剤、撥水剤、着色剤
、充填剤或は起泡剤、整泡剤等を混入した後、ゼリー化
高分子を混合するわけであるが、これは普通０．５〜５
％濃度の水溶液の状態で結合剤組成物中に混合溶解され
る。

混合割合は、結合剤組成物１００湿潤重量部に対して２
〜３００重量部好ましくは１０〜１５０重量部の範囲が
良い。

ゼリー化高分子は保護コロイド或は増粘剤としても作用
するため結合剤の種類、処理方法、用途等に応じて低濃
度から高濃度まで適宜調節することができる。

このようにして配合された水系結合剤組成物に機械的攪
拌又は気体吹込等の手段により微細な気泡が混入された
り、あるいは水系結合剤組成物とは非相溶性の揮発性液
体、例えばヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、
トリクロルエチレン、パークロルエチレン等からなる微
細な液滴が混入されて水系結合剤組成物は気泡若しくは
液滴を含有したものとなる。

泡末の孔径は数ミクロンから１００ミクロン位までが好
ましいが、これは起泡剤、乳化剤の量や整泡剤、泡安定
剤等の添加、或いは攪拌方法等により調節することがで
きる。

次に調製された安定な泡末含有組成物は、ロール含浸法
、ナイフ塗布法、ロールプリント法等の公知の手段によ
り不織繊維基材の片面から又は両面から内部に圧入され
る。

これにより一実施例として第３，４図に示した如く基材
においてその厚味方向に結合剤の密度勾配が形成される
。

この場合、基材の一表面から反対面にかげて或は両表面
から中央部にかげて組成物が徐々に減少する如く付与さ
れた連続的密度、分布でも良いし、又組成物が基材の一
表面空隙部のみ或は両表面空隙部のみに層状に付与され
た断層的密度分布であっても良い。

殊に前者の如き連続的勾配を形成させるために気体の噴
射或は吸引等の手段を用いると有利である。

更に他の実施例として第５．６．７図に示す如く不織布
の平面方向における結合剤の偏在も可能であり、これは
従来公知のプリントポンド法等によってなされ得る。

さてここで使用される不織繊維基材とは、構成繊維が全
く結合乃至絡合されていない繊維フリース、或はこれが
ニードリングにより絡合されているもの、或はこれらが
少量の結合剤や接着繊維により既に軽く結合されている
もの等の比較的粗い構造の不織基材全てを意味するもの
であって、その構成繊維は連続フィラメント状、ステー
プル状或は極短繊維状等を問わないものである。

さて密度分布をもって付与された基材ば、直ちにゼリー
化工程に導入されゼリー化剤を付与される。

ゼリー化剤は一般には前述したよ５な酸又は多価金属塩
の２〜１０％濃度の水溶液が用いられ、これらはスプレ
ー法或は浸漬法等の手段により基材に適用される。

本発明ではこのゼリー化工程が最も重要であり従来の湿
式凝固法と全く異なる利点を発揮する。

即ち前述した特公昭４３−２６５９３号のような従来の
湿式凝固法の場合は、結合剤が飽充された基材を凝固液
に浸漬する際、凝固液面の流動により所謂さざ波現象と
呼ばれる基材表面の波状凝固むらが生じたり、結合剤が
泡末状で飽充されても凝固時に泡末が破壊されたり、凝
固液の浸透圧により結合剤液の未凝固分がその分離漿液
と共に基材内部に押しやられたり、又結合剤が低濃度の
場合には凝固液中に結合剤が逆拡散したりして、高品質
の不織布を得るのが困難であった。

しかしながら本発明ではゼリー化により結合剤を含めた
全水相を固化せしめるためこのようなさざ波現象、マイ
グレーション現象は全く起こり得す、又結合剤の実質的
な融着かないため組成物泡末の破壊がないのは勿論のこ
と組成物の繊維交叉点や繊維表面への凝着移動も起こら
ず、従って繊維分布の粗密構造から生じるウェブむらは
全く生じない。

このようにして得られたゼリー化基材は、泡末状組成物
が前工程で飽充された通りの状態で基材空隙部に充填さ
れる如（密度分布をもって固着されている。

次いでゼリー化を完了した基材は、余分に付与されたゼ
リー化剤を除去するためマングル等で絞られ充分水洗さ
れる。

この場合でも組成物は強固な高分子ゼリーとされている
ため機械的な引張や圧縮の応力に対し非常に安定であり
泡末状態を破壊されたり基材から分離されたりすること
は決して起こらない。

最後の乾燥工程において、組成物ゼリー中の水分を蒸発
させ、又組成物中に揮発性液滴を含む場合は水分と共に
揮発性液体をも蒸発させることにより、結合剤は多数の
小気孔を保持したまま実質的に基材に融着される。

この乾燥工程において本発明の今一つの特筆すべき特徴
が発揮される。

即ちゼリー化工程で基材に分布固着された結合剤を含む
泡末状高分子ゼリーは、乾燥されることにより固相水の
水分が除去されると同時に結合剤をミクロ的に包含した
形で三次元網目状の高分子キセロゲルとなる。

つまり結合剤はこの高分子キセロゲルのミクロ網目を介
して自己融着されたり基材に融着されるためミクロポー
ラス構造に変化する。

従って結合剤自身も従来にない非常に高い吸湿性、吸水
性或は吸油性等を有するものとなり不織布としても数多
くの利点が付与される。

更に本発明の利点として、結合剤中に分布している水不
溶性の高分子キセロゲルを陽イオン交換反応或いは錯イ
オン形成反応により再び元の水溶性高分子に戻すことが
できるため、これを結合剤中より水洗して抽出除去する
ことにより結合剤は更に微孔性となり、極めて風合の柔
軟な不織布を製造することが可能である。

例えば、高分子キセロゲルがアルギン酸のカルシウム塩
、バリウム塩、アルミニウム塩ヤカルボキシアルキルセ
ルロースのアルミニウム塩等の場合は、塩化ナトリウム
、塩化カリウム、炭酸ナトリウム等の水溶液中に浸漬し
て高分子キセロゲルの多価金属を一価アルカリ金属にイ
オン交換して水可溶性としたり、又、アルギン酸の亜鉛
塩、銅塩、鉄塩等の場合はアンモニア水で処理すること
により高分子キセロゲルの金属アンミン錯イオン体を生
成せしめて水可溶性に戻すこともできる。

このように不溶性高分子キセロゲルを再び水可溶性の高
分子に変化せしめ水洗することにより容易に結合剤から
抽出除去し得るのである。

以上の如く本発明の目的は比較的粗い構造の粗雑な繊維
フリースあるいは不織布を処理することにより粗密構造
を有する極めて高品質の不織布を製造することにあり、
これにより得られる不織布は、超微孔構造となった結合
剤が極めて多数の小さな連続細孔を有した形で基材空隙
部を充填して密構造部を形成しており、その他の部分が
密部細孔より大きな空隙孔を有する粗構造部を形成して
なる全く新規な粗密構造不織布であって、これは気体又
は液体中の不純物質をｐ過するフィルター材、柔軟で折
り角の出ない吸湿性、吸液性に富んだ合成皮革基材、吸
液性、保液性の良好なワイピング材、通気性、気密性を
有する各種テープ基材、或は保温性を有する詰物、断熱
材等の極めて広範囲な用途に使用できるものである。

以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

実施例 １ １５デニール、５１ｍｍ長のハイクリングポリエステル
繊維１００％からなる重量１５０ ｆ？ ／ ｍの繊維
フリースをエチレン−酢ビ系樹脂溶液で含浸して重量２
５ｏｙ／ｒｒｌの嵩高な不織布基材を得た。

次いで下記配合の結合剤組成物を機械的攪拌により充分
微細な泡末状に泡立たせた後これを加圧ロールにより上
記不織布基材の片面からほぼ中央部まで浸透するように
圧入した。

結合剤組成物−１ エバディックＥＶ−６０（犬日本イ・曲・４０部／キ社
製）（ノニオン系エチレン酢 ビエマルジョン） 二ポール１５７１（日本ゼオノ叶製）・・・・・・４０
部（アニオン系ＮＢＲラテックス） アンモニア水・・・・・・・・・・ ・・・・・
・・・・・・−・ ５部起泡剤及び整泡剤・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
５部水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・１０部２％アルギン酸ソーダ水溶液・・・・・
・・・・・・・・・・６０部次いで飽充された基材をゼ
リー化剤である８％硝酸カルシウム水溶液でスプレーし
た後、水洗、乾燥を行った。

得られた不織布は、平均孔径約２０ミクロンの多数のほ
ぼ円形細孔を有する結合剤が片面空隙部を充填して密構
造部を形成しており、他の部分は１００ミクロン前後の
粗孔構造部である粗密構造不織布であって、これは中粗
塵用エアフィルターとして最適であった。

実施例 ２ ３デニール、５１ｍｍ長のナイロン繊維１００％からな
るカーディングウェブに針密度２５０本／ｃｒＡでニー
ドリングを施し重量２００ ’ｆ ／７１ｊツバ７チフ
エルトを得た。

次いで下記配合の結合剤組成物の泡末を実施例１と同様
な方法で片面から圧入しこれを反対面から吸引して連続
的密度分布を形成せしめた。

これにより結合剤付着量は基材に対し固型分で７０％と
なった。

結合剤組成物−２ 二ポール２５７０Ｘ５（日本ゼオン・・・・・・５０部
社製）（アニオン系ＳＢＲラテック ス） ＵＸ−２０００（正性化成社製） ・・・・・・３０部
（ノニオン系ポリウレタンエマルジ ョン） 加硫剤及び加硫促進剤・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・１０部起泡剤及び泡安定剤・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ３
部充填剤・・、・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
７部３％カルボキシメチルセルロース水・・・・・・８
０部溶液 次いで飽充された基材をゼリー化剤である５％硫酸アル
ミニウム水溶液中に約１分間浸漬し結合剤泡末のゼリー
化を完了した後、過剰のゼリー化剤をマングルで絞り出
し、充分水洗してから乾燥、加硫した。

次に、これを５％炭酸ソーダの水溶液中に約２分間浸漬
した後水洗することにより結合剤から高分子キセロゲル
を抽出除去した。

この不織布は、多数の微細孔を有する結合剤が繊維空隙
部を連続状に充填する形で密度勾配を有しており、折り
角の出ない極めて柔軟なシートであるため合成皮革とし
て好適に使用できた。

実施例 ３ 少量のポリビニルアルコール繊維で仮接着された重量６
０？’／ｍ”のコツトン繊維ウェブの両面を微細な揮発
性液滴を含む下記配合の結合剤組成物で格子模様状にプ
リントした。

結合剤組成物−３ 二ポールＬＸ −８１２（日本ゼオン・・・・・・６０
部社製）（アクリル系エマルジョン） トリクロルエチレン・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・２０部乳化剤及び着色剤・・・
、・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・ ５部水・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・１５部１％アルギン酸ソーダ水
溶液・・・・・・・・・・・・・・・３０部２％カルボ
キシメチルセルロース水・・・・・・２０部溶液 次いで塗布プリントされた基材をゼリー化剤である硝酸
アルミニウムの５％水溶液で両面スプレーすることによ
り結合剤組成物をゼリー化した後、水洗、乾燥を行い、
結合剤中の水分と微滴状のトリクロルエチレンを蒸発除
去した。

得られた不織布は、連続格子状パターン部の結合剤中に
多数の微細孔が見られ、極めて緻密であるため毛細管力
が太き（、吸液性、保液性に優れたワイピング材として
特に好適であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の不織布の電子顕微鏡写真、第２図は本発
明により得られた不織布の電子顕微鏡写真、第３，４，
５，６，７図は本発明の実施により得られた不織布の斜
視図、Ａは本発明による結合剤の存在する部分、Ｂは結
合剤の存在しない部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 不溶化の際にゼリー状となる水溶性高分子の水溶液
   を少量含む水系結合剤組成物に微細な泡末を混入し、該
   結合剤組成物が不織繊維基材中に偏在する如（圧入し、
   次いで酸或いは多価金属塩の水溶液等からなるゼリー化
   剤で処理して該結合剤組成物をゼリー化し、乾燥するこ
   とを特徴とする偏在した結合剤中に多数の小気孔を保持
   している粗密構造不織布の製造方法。