JPS6228224B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は繊維が三次元網状に連続し、かつ層間
剥離の少ない嵩高性不織布を製造する為の基材と
なる網状繊維シートの製造方法に関するものであ
る。 従来、嵩高性不織布の製造方法は種々知られて
いるが、多くの場合の技術的課題は、繊維の層間
剥離を防止することである。従来技術の中で、最
も多く用いられている方法はニードリングによる
方法であり、この方法の欠点は生産性が低いこと
およびニードル穴があくことによる外見上および
性能上の低下である。その他の方法としては、局
部的熱圧着法、流体による繊維からみ合わせ法
等、種々提案されているが、いずれの方法もウエ
ブを局部的に不均一化する方法であり、層間剥離
とは別の問題を生ぜしめる欠点を有している。 本発明者の一部は先に特公昭49−18508号公報
において、長さ方向に実質的に配列された繊維状
ポリマーが、二次元的に枝分れしつつ網状に連つ
た、シート状繊維構造物の製造方法を提案し、さ
らに特公昭49−3458号公報において、このシート
状繊維構造物を多数積層せしめて、オーバーフイ
ードしつつ巾方向に延展することによつて繊維が
二次元的にあらゆる角度に配向した網状ウエブの
製造方法についても提案した。この様な提案方法
によればきわめて容易に、均一な嵩高性を有する
ウエブを得ることが出来るが、基本的には、二次
元ウエブの積層体であるから層間剥離に関しては
他の方法と同様の問題点があつた。 本発明者らはかかる問題点を解決すべく、さら
に研究を進めた結果、繊維状ポリマーが三次元的
に枝分れしつつ一体化した網状繊維シートの製造
方法を完成するに到つた。すなわち、本発明の製
造方法は、 (a) 溶融状態の発泡性熱可塑性ポリマー組成物
を、１mm以下のスリツト間隙を有し、かつ複数
のスリツトが10mm以下の間隔で実質的に平行に
配列されたダイスリツトから押出し、相隣接す
るスリツト間において、押出し直後の熱可塑性
ポリマーを部分的に融着させつつ、20倍以上の
ドラフト率で引取ることにより、長さ方向に実
質的に配列された無作為な断面形状を有する繊
維状ポリマーが三次元的に無作為に枝分れしつ
つ網状に連なり巾及び厚さが実質的に均一な配
列網状繊維シートとする方法、および、 (b) 前記(a)の方法で得られた配向網状繊維シート
を進行方向にオーバーフイードさせつつ巾方向
（進行方向と直角方向）に延展して三次元的に
無作為に枝分れした網状ウエブとし、さらに該
ウエブを熱処理して、嵩高性不織布状の網状繊
維シートとする方法である。 以下本発明を添付図面によつてさらに詳細に説
明する。 第１図は、本発明による配列網状繊維シートの
構造を模式的に示す断面斜視図である。本発明の
配列網状繊維シートにおける長さ方向とは第１図
に示すＸ軸方向であり、巾および厚さ方向は、そ
れぞれＹ軸方向およびＺ軸方向である。この配列
網状繊維シートは巾（Ｙ）および厚さ（Ｚ）が実
質的に均一（すなわちYZ断面の繊維密度が均
一）で長さ方向に連続した帯状外形を呈するもの
であつて、前述のごとき、該シートを巾方向の延
展によつて網状ウエブを形成する為の基材の条件
としては、不可決なものである。 本発明の配列網状繊維シートの内部構造は、第
１図で示されるように、繊維状ポリマーが実質的
にはシートの長さ方向、すなわちＸ軸方向に配列
しつつ、無作為に巾方向あるいは厚さ方向へと枝
分れしつつ三次元的に連なり一体化された構造を
呈するものである。ここで、第１図に示される様
に、繊維状ポリマーにおける分枝点間（PQ点
間）を繊維セグメントと定義する。 本発明でいう無作為な断面形状とは、任意の繊
維セグメントＡと他の任意の繊維セグメントＢと
が、その断面の形および太さが異なるものである
ことを意味する。 本発明のこのような構造体を長さ方向にオーバ
ーフイード（収縮）せしめ、巾方向に延展すれ
ば、繊維セグメントが平均的に巾方向（Ｙ軸方
向）に配向するが、ここで重要なことは繊維状ポ
リマーが無作意に枝分れしている（すなわち、繊
維セグメントの長さがそれぞれ異なる）ことであ
る。すなわち、この様な構造体に延展外力が加わ
ると個々の繊維セグメントに加わる外力の大きさ
と方向は全て異なり、あるものはたるみ、あるも
のは強い緊張状態で種々の方向に配向し、ランダ
ム構造に近い嵩高性を有する一体化網状ウエブと
なる。 さらに本発明における無作意な断面形状を有す
る個々の繊維セグメントは、例えば熱的挙動も全
て異なるから、網状ウエブを熱処理した場合、熱
収縮、捲縮発現等の挙動に、それぞれ異なる効果
を与え、著しく嵩高性となる潜在的性質を有する
ものである。このような効果をさらに強調せしめ
ることは、単一繊維断面もしくは集合断面におい
て、組成の異なる２種以上のポリマーが、ブロツ
ク状に混在した状態を呈することによつて達成さ
れる。 なぜならば、各々の繊維セグメントの形態的相
異の上に、ポリマー物性の相異が付加され、個々
の繊維セグメントはますます大きな相異挙動を呈
するに到るからである。 本発明における組成の異なる２種以上のポリマ
ーとはポリエステル、ナイロン、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン等のごとく単一ポリマー相互の
違いのみならず、たとえばポリエチレン80重量％
およびナイロン重量20％の混合組成体とポリエチ
レン30重量％およびナイロン70重量％の混合組成
体の相違も意味する。 第２図は、Ａ（白）とＢ（黒）の２種の組成の
異なるポリマーからなる複合構造の配列網状繊維
シートをYZ断面にそつて、模式的に示したもの
である。 次に、本発明の配列網状繊維シートを製造する
方法について詳細に説明する。 第３図は、本発明の方法の１例を示すダイ部分
の断面図（XZ面）である。１は押出機からダイ
２に導入された溶融状態にある発泡性熱可塑性ポ
リマー組成物（以下、発泡性熱可塑性ポリマーと
いうことがある）である。この発泡性熱可塑性ポ
リマー１は、ダイの先端部において、10mm以下の
厚さを有する平行配列隔離板３によつて、複数個
の層状に配列された１mm以下の間隔であるダイス
リツトに導入され、各スリツトから押出される。
この際、スリツト出口部において発泡性熱可塑性
ポリマーは気泡を生じ、非発泡性ポリマーの場合
でもみられるバラス効果とあいまつて、第３図の
ごとく、スリツト巾の1.5倍から10倍にふくれ
る。本発明の方法においてはこのふくらみの大き
さは発泡をともなうものであるから、絶えず変化
するものであつて、本発明者等は、これをバース
ト現象と呼んでいる。すなわち、各スリツト間隙
間隔ｄが発泡性ポリマーのバースト現象のおよぶ
範囲内であれば、隣接するスリツト相互のポリマ
ーは、絶えず変化するバースト現象において部分
的に融着する。 この様な状態のポリマーを急速に、ドラフトを
かけて引取れば、気泡の部分で割裂が無作意に生
じ、本発明の目的とする配列網状繊維シートを形
成することが出来る。 ここで、スリツト巾ｈを１mm以上にすると、気
泡による割裂が不充分であり、本発明の目的とす
る繊維状ポリマーとはなりにくい。本発明の方法
によれば、層状のダイスリツトの個数を増大すれ
ば、特公昭49−18508号公報記載の方法のごとき
生産性を問題にする必要はなく、したがつて、ス
リツト巾の下方制限は発生しない。 次に、本発明の配列網状繊維シートを製造する
際の冷却について述べる。本発明の場合、１つの
スリツトの発泡性ポリマーの気泡の破裂が隣接す
る他のダイスリツトから押出される発泡性ポリマ
ーとの融着現象を発生せしめ、これが三次元的に
一体化した網状構造を形成するものであるから、
特公昭49−18508号公報記載の方法のごとく、必
ずしも急冷却を必要とせず、発泡性ポリマーの溶
融粘度を適度にコントロールする程度でも微細な
繊維状物を形成させることができる。もちろんポ
リマーの性質や配列網状繊維の希望する繊度によ
つて冷却することも有効である。 本発明における発泡性熱可塑性ポリマーとして
は、発泡性物質を含み、溶融押出し可能な熱可塑
性ポリマーであれば、いかなるものでもよい。す
なわち、発泡性物質としては、例えば下記のもの
が挙げられる。 (イ) 溶融ポリマーに対し実質的に不活性な気体；
例えば窒素、炭酸ガス、ヘリウム等。 (ロ) 使用するポリマーの溶融時または押出し時に
気化し、その体積は著しく増大し、かつ該ポリ
マーに対しては、実質的に不活性な有機液体；
例えば水、ブタン等。 (ハ) 使用するポリマーの溶融時または押出し時
に、該ポリマーに対し、実質的に不活性な気体
を自ら発生する発泡剤；例えばアゾジカルボン
アミド、パラトルエンスルホニル、セミカルバ
ジド等。 また、熱可塑性ポリマーとしては、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリ
ル、ポリ塩化ビニル、アイオノマー樹脂、アク
リレート樹脂、ビニル系単量体とジエン化合物
との共重合体、ナイロン、ポリエステル、ポリ
カーボネート、熱可塑性ポリウレタン、また
は、それらの共重合体、核置換基体、または混
合物等があげられる。これらの熱可塑性ポリマ
ーの中で、ポリエステル、ナイロン、ポリスチ
レン、ポリエチレン、ポリプロピレン等が、本
発明の配列網状繊維シートの素材として好まし
い。 本発明の方法におけるドラフト率とは、ダイス
リツト出口のポリマー線速度に対する配列網状繊
維シートの引取り速度の倍率であつて、次式で表
わされる。 ドラフト率＝配列網状繊維シートの引取速度／ダイ出口
のポリマー線速度 本発明の方法においてはドラフト率が20倍以上
が必要であるが、20倍より低いドラフト率の場合
にはドラフトによるポリマーの配向も行なわれ
ず、また繊細な繊維状物を得ることは困難であ
り、単なるプラスチツク発泡体と大差のないもの
になり、所望の配列網状繊維シートを得ることは
出来ない。ドラフト率の適正値はポリマーの種類
によつても異なるが普通50〜200倍程度である。 次に、三次元的に無作意に枝分れしつつ、網状
に連つた複合構造配列網状繊維シートの製造方法
を詳説する。 第２図に前述した本発明における複合構造配列
網状繊維シートは、第４図に示したごときダイに
よつてＡ成分発泡性熱可塑性ポリマーとＢ成分発
泡性熱可塑性ポリマーを別々に導入し、異なる成
分発泡性ポリマーの溶融層流をダイ内に形成せし
めることによつて製造することが出来る。この様
な、ダイ形状によれば配列網状繊維シートを構成
する繊維状ポリマーの繊維セグメント断面のある
ものは、Ａ成分のみから構成され、またあるもの
は、Ｂ成分のみから構成され、さらにあるものは
Ａ成分とＢ成分のブロツク状複合構造を呈する状
態となる。 なお、Ａ成分とＢ成分がダイスリツトに独立に
導入されるダイ構造にすればＡ成分繊維セグセメ
トとＢ成分繊維セグセメトが比較的明確にブロツ
ク状に分離された複合構造配列繊維シートを製造
することも出来る。 以上は、ダイスリツトに関し、スリツトがＹ軸
方向にそつて直線的に、一様に配列された様式の
例を述べたきたが、ダイスリツトが第５図のごと
き配列形状でも、本発明の目的を達成することが
出来る。ただし、この場合においても、スリツト
間隙は１mm以下で、スリツト間隙間隔（ｄ、d′）
は10mm以内とする必要があり、スリツト巾（また
は長さ）ｌmmに対するスリツト間隙ｈmmの比は、 ｌ／ｈ10 とするのが好ましい。ｌ／ｈが10未満の場合で
も、一応配列網状繊維を形成することは可能であ
るが、これを用いて延展し、網状ウエブを形成す
る際、ウエブに割れが発生しやすく、目的を達成
することが困難となる。 次に本発明における網状繊維集合体の製造方法
を説明する。 すなわち、その一例を示す斜視図（第６図）に
おいて説明する。すでに前述した配列網状繊維シ
ートは５づあり、該シートを押出するダイが４で
ある。これらの形態、構造、特性および製造方法
は、すでに詳述したのでここでは省略する。引取
られた配列繊維シートを、ロール状にボビンに巻
取ることなく、直接一対の供給ローラー６，６′
に供給し、該積層シートの両端を延展ベルト８に
付いているピン７で把持し、該シートの巾方向に
延展して、三次元に連つた網状ウエブ９を得る。
この際、延展ベルトの移動速度V₂に対して、該
配列網状繊維シートの供給速度V₁が1.1倍〜３倍
程度になる様に、該配列網状繊維シートをオーバ
ーフイードさせる必要がある。また、該シートの
巾方向への延展倍率（配列網状繊維シート５の巾
に対する網状ウエブ９の巾は、５倍〜20倍が一般
的である。 該配列網状繊維シートのオーバーフイード率が
1.1倍未満であると、タテヨコ方向に強力にバラ
ンスのとれた網状ウエブ９が得られず、また延展
倍率が小さいと、同様にタテヨコ方向に強力なバ
ランスが得られないだけでなく、該網状ウエブの
巾が小さく所望の製品巾が得られない。 かくして得られた該網状ウエブ９は、非接触型
の熱処理ボツクス１０を通り、捲縮および収縮が
発現され、網状繊維集合体１１になり、ロール状
に巻取られる。ここで注目に値することは、中間
物の配列網状繊維シート自身が、すでに三次元的
に連つているものであるから、延展された該網状
ウエブ９も三次元的に連つており、さらに捲縮お
よび収縮により、物理的に三次元の繊維交絡が生
じて、層間剥離の非常に少なくかつ局部むらのな
い網状繊維集合体が得られることである。 さらに、本発明の方法においては熱処理ボツク
ス１０の前後または前後のどちらかにおいて一対
の平面またはエンボス状のローラーを設けて、プ
レス加工すれば、加工程度に応じて所望の厚さ、
模様、密度の網状繊維集合体が高生産性で得られ
るという利点もある。 かくして本発明の方法により製造された配列繊
維シートおよび網状繊維集合体の不織布は、各種
の不織布製造用材料、ロ過材料、衣料、断熱材、
クツシヨン材、合成紙、電気絶縁材料、インテリ
ア材料、車輛用材料、農業用資材等の多くの分野
に優れた材料として利用できる。 また、本発明の方法により製造された配列繊維
シートおよび網状繊維集合体等の不織布は、種々
の含浸基材、コーテイング基材等にも優れてお
り、その加工用途はこれらに限られたものでな
い。 また、本発明の方法で製造する際に、添加物と
して難燃剤、着色剤、安定剤、吸収剤等の各種添
加剤をポリマー段階または含浸、コーテイング処
理段階で、添加してもよい。 以下、本発明を図面とともに実施例によつてさ
らに詳細に説明する。 実施例 １ ダイスリツト間隙が0.3mmで、ダイスリツト間
隙間隔が3.0mmで40層のＴ字ダイスリツトからな
る第３図のごとき構造のダイから、発泡性溶融ポ
リプロピレンポリマーを、220〜250℃のダイ温度
範囲で押出し、ダイの下を冷風により徐々に冷却
しながら、ドラフト率100倍で引取り、配列網状
繊維シートを得た。該シートをそのまま2.0倍の
オーバーフイード率で供給し、巾方向に延展倍率
７倍で、延展してから赤外線の非接触式熱処理ボ
ツクス内で、120〜150℃の雰囲気温度範囲で処理
して、捲縮および収縮を発現させ、まだ完全に冷
却しない状態のうち、一対平面プレスで加圧し
て、1.5mmの厚みの網状繊維集合体である不織布
を得た。この不織布はバルキー性、ドレープ性が
良好であり、かつ層間剥離が生じないものであつ
た。 実施例 ２、３ 実施例１と同様に行ないバルキー性、ドレープ
性の良好な三次元的に連つた不織布が得られた。 以上実施例１、２および３の製造方法の条件は
第１表にまとめて併記した。

【表】

【表】 なお表中“PP”とあるのはポリプロピレン、
“PE”とあるのはポリエチレン、“NY−６”とあ
るのはナイロン−６を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において得られる配列網状繊維
シートの斜視図であり、第２図は該シートの複合
構造繊維のYZ断面図である。第３図は、本発明
の方法の一例を示すダイおよび吐出する配列網状
繊維シートのXZ断面図であり、第４図は複合構
造繊維シートを製造する際に用いられるダイの１
例である。第５図は本発明の製造方法の例を示す
第３図、第４図以外のダイのダイスリツト配置例
の図である。第６図は本発明の１例を示す、押出
ダイから延展、熱処理巻取りまでを示す斜視図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融状態の発泡性熱可塑性ポリマー組成物
   を、１mm以下のスリツト間隙を有しかつ複数のス
   リツトが10mm以下の間隔で実質的に平行に配列さ
   れたダイスリツトから押出し、相隣接するスリツ
   ト間において、押出された熱可塑性ポリマーを部
   分的に融着させつつ20倍以上のドラフト率で引取
   ることにより、長さ方向に実質的に配列された無
   作為な断面形状を有する繊維状ポリマーが三次元
   的に無作為に枝分れしつつ網状に連なり、巾およ
   び厚さが実質的に均一な配列網状繊維シートを形
   成せしめることを特徴とする網状繊維シートの製
   造方法。 ２ 組成の異なる２種以上の発泡性ポリマー組成
   物から構成された溶融層流をダイ内に形成せし
   め、ダイスリツトから押出す特許請求の範囲第１
   項記載の網状繊維シートの製造方法。 ３ 溶融状態の発泡性熱可塑性ポリマー組成物
   を、１mm以下のスリツト間隙を有しかつ複数のス
   リツトが10mm以下の間隔で実質的に平行に配列さ
   れたダイスリツトから押出し、相隣接するスリツ
   ト間において、押出された熱可塑性ポリマーを部
   分的に融着させつつ20倍以上のドラフト率で引取
   ることにより配列網状繊維シートを得、次いで該
   シートを進行方向にオーバーフイードさせつつ、
   該シートの巾方向に延展して三次元的に無作為に
   枝分れした網状ウエブとし、更に該ウエブを熱処
   理することを特徴とする網状繊維シートの製造方
   法。