JPS6269871A - 弾性に富む不織シ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維形成を有する熱可塑性高分子から成る長
繊維不織シートに関する。より詳しくは、緻密な繊維密
度を有し、弾性に富み、外力に対して、伸びの異方性が
改善された不織シートに関する。

〔従来の技術〕

−ａに、スパンポンドのような長繊維不織シートにおい
て、三次元交絡させるのに、ニードルパンチ加工するこ
とが知られているが長繊維ウェブの場合は、短繊維と異
なって、種々の問題を有する。例えば、長繊維のために
局所的な動きが拘束されて上、下、且つランダムに交絡
しにくい。繊維密度（単位体積当りの繊維量）を上げて
、交絡を強化するために、ニードルバンチ回数を増加す
ると、繊維が切断されて強力が低下するという問題が発
生する。短繊維のウェブ形成の場合、各方向に繊維をラ
ンダム配列形成することが容易であルノニ対して、スパ
ンボンド法のような長繊維ウェブの場合は、製法上これ
が比較的困難である。

従−てスパンポンド法による不織シートは、強力ならび
に伸度が方向によって大きな差を有するのが通常である
。一般にタテ方向（機械流れ方向）の強力が、ヨコ方向
より大であり、その繊維配列の異方性に起因するタテ／
ヨコの破断強力比は通常２〜３である。一方破断伸度は
強力の弱いヨコ方向が高い値を示す傾向にある。かかる
現状の不織シートにニードルパンチ加工を行なっても、
交絡度が充分あがらず、交絡を強化するためにパンチ回
数を増加すると前記繊維破断による強力低下が発生する
。特にヨコ方向の繊維の破断が大きくなり異方性の一層
拡大したものとなる。又、局部的に大きな空隙を有し不
織シート構造として粗な構造のものとなり弾性に劣った
ものとなる。

不織シートでは、一般にタテ、ヨコ方向共に伸び易いも
の、逆にタテ、ヨコ方向共に伸びにくいもののいずれか
が種々の用途に対応出来て好ましい。一方タテ、ヨコ方
向のどちらかが伸びて、他方が伸びにくいものは特定用
途を除いて好ましくない。最近、緻密な構造で、且つ、
弾性に冨んだもので、タテ、ヨコ方向のどちらも同様に
伸び易い不織シートが熱望されている。然も使用時にお
ける比較的外力が小なる場合は、タテ、ヨコ方向共に同
程度伸びに＜＜（モジュラスが大）、成形加工等の熱下
においてタテ、ヨコ方向共に同程度に伸び易いものが望
まれている。従来の長繊維不織シートでかかる物性を持
たせることは上述のごとき理由から極めて困難であった
。

一方、従来、長繊維不織シートをニードルパンチ加工に
より、その構成繊維の一部を切断、短繊維化して、自由
度を高め、成型性を賦与することが提案（特開昭５１−
４０４７５号公報）されているが、成型品の寸法安定性
、強度など短繊維不織シートと同様な問題点がある。そ
れから、特公昭４５−２８９１７号公報に示されている
ように、不織ウェブの構成繊維の単繊維伸度を大きくす
ることによって、変形応力を構成繊維が伸びることによ
り吸収し、均一に成型加工できることが知られている。

しかし、単繊維の伸度が大きいことは機械的特性も悪く
、経時変化を起こし、耐候性も悪くなり、脆化するなど
の問題が予想される。

本発明者等は、長繊維不織シートの特徴を活用し、上記
問題点を解決しようとして鋭意研究した結果、繊維形成
性を有する熱可塑性高分子から成る長繊維で、且つ、潜
在収縮率が１５％以上の繊維を三次元交絡してから、面
状で熱収縮させることで、上記問題を解決して、本発明
の目的を達成出来ることを見出し、本発明に到達した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は緻密な繊維密度を有し、弾性に冨み、外力に対
して伸びの異方性が改善された、長繊維不織シートを提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、繊維形成性を存する熱可塑性ポリマー
から成る長繊維不織シートであって、不織シートを構成
する単繊維が実質的に不織シート中で、湾曲した状態で
、三次元交絡しており、該不織シートの平均見掛は密度
が０．２０〜０．５０ｇ／ａｄの範囲で、１５０℃に於
ける収縮率が５％以下、その温度での２０％引張モジュ
ラスが２．０ｋｇ／−以下であることを特徴とする長繊
維不織シートによって達成される。

本発明における不織シートは繊維形成性を有する熱可塑
性ポリマーからなる繊維が製造される際に用いられるポ
リマーとしては、潜在収縮率１５％以上のポリエステル
系ポリマー、ポリエステル、ポリアミド、及びポリオレ
フィン等の共重合ポリマーを適用することが出来る。更
に、二次転移温度が（以下Ｔｇで表わす）室温以上で実
質的に非晶状態の半延伸糸から成る繊維であり、加熱処
理により結晶化する結晶性ポリマーであることが好まし
い。

上記ポリエステル系ポリマーとしては、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、及びイ
ソフタル酸、メチルテレフタル酸、スルホイソフタル酸
、セパチン酸等の２塩基酸、又はオキシ酸、エチレング
リコール、プロピレングリコール、１．６−ヘキサンジ
オール、ポリエチレングリコールなどの２価アルコール
を共重合成分とした共重合ポリエステルを使用すること
が出来る。但し、耐熱性、物性等からポリエチレンテレ
フタレートが本発明の目的に特に好ましい。

又、前記ポリエステルに少量の（２０重量％以下）ポリ
アミド、ポリオレフィン、ポリカーボネートなどの異種
ポリマーを添加混合することも可能であり、通常使用さ
れる添加剤、例えば艶消し剤、制電剤、難燃剤、顔料等
が含まれていても良い。

更に本発明で使用するポリエステル繊維と、延伸程度の
異なるポリエステル繊維や、他の繊維（例えば、ポリア
ミド、ポリオレフィン等の繊維）を本発明の目的を損わ
ない範囲で、積層又は混繊して用いてもよい。

不織シートの構造は、単繊維がループ状に湾曲した形状
で三次元に緻密に交絡して固定されている。後に定義す
る単繊維の湾曲含有率が１０％以上、好ましくは２０％
以上であることが本発明の不織シートの重要な構造上の
特徴であり、高い弾性率、等方的な性質につながってい
る。伸長等方性は伸長領域１０〜３０％の範囲でその応
力の異方性は０．３〜３、好ましくは０．８〜２の範囲
にある。

本発明の不織シートは、長繊維ウェブをニードルパンチ
加工した後、熱収縮によって、繊維の交絡度を増大させ
て得たものである。熱収縮前の繊維の交絡度の態様は、
紡出してウェブを形成させる時に既に得られている繊維
の二次元的な分散状態を更にニードルパンチ加工で、上
下左右の交絡を強化したものであるが、それだけでは充
分な繊維密度を有する構造を与えることができない。本
発明の不織シートは、ニードルパンチ加工後の熱処理に
より本発明の不織シートを熱収縮によって構造内の空隙
を消失又は減少させて得たものであり、したがって繊維
密度が向上して緻密な構造の不織シートとなっている。

尚、本発明に於ける構成繊維の特性として、熱処理によ
り収縮性を有する繊維であることが必要条件である。潜
在収縮率として１５％以上を有することが、本発明に於
ける不織シート中の湾曲繊維を含有させ、且つ、緻密な
構造になるための必要条件である。

以下の発明の詳細な説明については、ポリエチレンテレ
フタレートを中心に具体的に説明する。

通常、公知なスパンボンド法のプロセスを用いて、エア
・サッカーにより、高速延伸をし、本発明に必要なウェ
ブを取り出す。このウェブ中の繊維は適宜延伸程度を変
えて製造した。

このウェブにニードルパンチ加工を行なう。ニードルパ
ンチ加工を行う際にウェブの乱れを防ぐために、表面に
凸部を設けたエンボスロールによって二次転移点以上、
二次転移点＋３０℃以下の温度で熱圧着すると良い。た
だし、この熱圧着は省略しても良い。ニードルパンチ加
工の効果は、針番手、針深さ、針のバーブ数、形状など
の影響を受けるが最も影響するのは突き回数である。本
発明におけるニードルパンチ条件は通常の針（例えばオ
ルガン■社製フェルト針ＦＰＤ−１、”４０）で針深さ
１０鶴以上、突き回数５０回／−以上、好ましくは１０
０回／ｃｄ以上１００回／ｃｄ以下である。

５０回／−以下では、交絡が不十分なために機械的特性
が低くなる。又、５００回／回収−になると、連続長繊
維が多く切断されて同様に機械的特性が低（なり、本発
明の条件を満足するものでなかった。

次いで、このニードルパンチ加工された不織シートを熱
収縮させる。この場合温度は、二次転移点＋３０℃以上
、融点−６０℃以下の温度範囲において、熱処理を行な
う。

この熱処理条件は、面状で均一に熱収縮させることで、
少なくとも５％以上、好ましくは１０％から５０％、タ
テ及びヨコ方向に収縮させることである。例えば、熱処
理はテンター又はシリンダー、染色機等で行なう。更に
必要に応じて、例えばフェルトカレンダー等により表面
の平坦化加工を行なう。又、１５０℃以上の温度で熱エ
ンボス加工を行って表面に模様付けを行ってもよい。

本発明に於ける構成繊維は、繊維形成性を有する熱可塑
性ポリマーからなる繊維、特に二次転移点が室温以上で
実質的に非品性の半延伸糸から成る繊維である。尚ポリ
エステル繊維に於いては、Δｎが０．０２〜０．０９で
あり、潜在収縮率が１５％以上である特性を用いて熱成
型性、耐熱性、強度等物性バランスに優れた本発明に於
ける不織シートが得られる。この条件を満たすことが重
要である。

Δｎが０．０２以下の場合、上記熱処理によって硬直化
して脆くなり、強度低下して、実用に耐えない。

一方、Δｎが０．０７以上の場合は、上記熱処理を行な
っても熱収縮が１５％以下となり、緻密な繊維密度が得
られない。

次に、本発明不織シートを添付図面を参照して具体的に
説明する。第１図は、本発明による不織シートの表面顕
微鏡写真である。不織シート中の各単繊維が上記熱処理
により、単繊維１本１本が相互にかかわり合って、収縮
力が働く結果、第１図に示すように、不織シートを構成
する単繊維のほとんどが色々な形に変形して湾曲した状
態になって交絡している。第２図は、第１図に示した不
織シートの熱処理前の不織シートの表面顕微鏡写真であ
る。この場合では、不織シートを構成する単繊維のほと
んどは、まっすぐな直線状態を保ったまま交絡しており
、一部ニードルパンチ加工による湾曲部分が散在する程
度である。この熱処理により単繊維の湾曲率が高くなる
ほど繊維密度が増大し、交絡も一層強化され、機械的特
性も向上し、より弾性に冨むフェルト様不織シートとな
る。

湾曲繊維含有率が少くとも１０％以上、好ましくは２０
％以上がよい。本発明不織シートの平均見掛は密度がＯ
，，２０〜０．５０ｇ／ａＪの範囲にある場合に密な構
造で、ニードルパンチ穴がほとんど目立たず、平坦化さ
れ、毛羽立ちも起こらず、長繊維不織シートとしては従
来にない、弾性に冨む、フェルト様外観の不織シートが
得られる。

平均見掛は密度が０．２０以下では、粗な構造となりニ
ードルパンチ穴が目立ち、毛羽立ち、ピリング発生が多
く起こり、弾性に乏しく本発明の目的を達成できない。

平均見掛は密度が０．５０ｇ／ｃｒＡ以上の場合は、構
造繊維の移動がかなり拘束され高密度構造となり、フェ
ルト様外観とはほど遠い、樹脂様、又はフィルム様な構
造になり、本発明の目的とする不織シートは得られない
。上記熱処理に於いて、収縮性のある繊維がそれ以上の
高い温度で加熱しても収縮しな（なる。又、その時、実
質的に非品性の部分が残っている為に熱成型性がある。

本発明の不織シートは、１５０℃熱下に於いて、２０％
引張モジュラスが２０ｋｇ／−以下である。

この特徴は、例えば熱成型加工に重要な特性である。熱
成型温度を１５０℃で行なう場合、２０％引張モジュラ
スが２０ｋｇ／ｃｄ以下である為、容易に変形し、かな
り深絞りの成型、複雑な形状の成型が好ましく行なわれ
る。２０％引張モジュラスが２０ｋｇ／ｃｄ以上になる
と、上記成型加工する場合大きな変型応力を必要とする
。しかも、深絞り成型、複雑な形状の成型加工がかなり
困難となる。

次の特徴として、不織シートの異方性を不織シートの破
断伸度の大なる方向をり、とし、それと直角の方向をＤ
よとし、Ｄｌ又はＤ２の方向での同一伸度でのそれぞれ
の応力をδＤｌｒδｏｚとした場合の応力比δＤＩ／δ
Ｄ２で表わすものとする。本発明の不織シートは、前記
異方性を熱処理によって少なくすることを特徴とし、そ
の値は、伸長領域１０％から３０％の範囲で０．８〜３
．０であり、より好ましくは、０．８〜２．０である。

この特徴は、単繊維の配列、及び交絡に起因する。本発
明の場合、熱収縮することにより、実質的に単繊維が湾
曲した状態で配列、及び交絡される為による。この結果
、成型加工等の用途に用いる時、外力に対してタテ、ヨ
コ方向共に伸びる等方性が得られる。

しかし、異方性のままでは、伸び易い方向に変形が容易
に起こり、かなり限定された用途しか使用できなくなる
。

尚、本発明に於いては、不織シートを構成する繊維の繊
度は、５０デニール以下、好ましくは０．５〜３０デニ
ールである。繊度は同−又は異繊度の繊維を混用しても
良い。又、不織布の目付は、５０〜５００ｇ／−のもの
が好ましく用いられるが限定するものではない。又、必
要に応じて、少量の加工剤、例えば接着剤、制電剤、難
燃剤、離型側等を公知の方法で処理しても良い。

以上、かくして得たポリエステル系長繊維不織シートは
、熱処理を行なっても、硬直化及び熱劣化が生じにくい
。本発明の不織シートは、熱処理により収縮させたため
に繊維密度の大なる構造となった。その結果、空隙の大
きさ、及びその量が小となり、弾性が向上した。且つ、
外力に対して、伸びの等方性の良いものが得られた。

本発明の不織シートは、上記のように構成されてい−る
ので、フェルト分野、合皮用基布、レザー用基布、家具
用基布、インチリヤ用、資材用芯地、等に広く用いるこ
とが出来る。

〔実施例〕

以下本発明を実施例をあげて具体的に説明する。

尚、実施例に記載した特性の定義及び測定方法を以下に
示す。

・目　イ寸： 試料を２０ｃｍＸ２０ｃｍに取り、その重量から目付に
換算して表わす。

・平均見掛密度： 荷重１００ｇ／−のダイヤルゲージを用いて少なくとも
１０点以上測り、その平均値で目付を除して求める。

・引張強伸度： 試料３ｃｍＸ２Ｑｃｍを、タテ、ヨコ各々とり、定速伸
長形引張試験機（島津製作所オートグラフＤＳＳ　−２
０００型万能引張試験機）により把握長１０ｃｍ、引張
速度２０ｍ／分で測定した。

・２０％引張モジュラス： 雰囲気温度を１５０℃熱下の恒温槽内で引張強伸度と同
様に測定し、その値を断面積当り換算する。

・熱収縮率： 試料２５ｃｍＸ２５ｃｍを取り、その２０ｃｍの位置に
タテ、ヨコ各々マーキングして、温度１５０℃で５分間
熱風乾燥機中に入れ寸法の変化から収縮率を求めて、そ
の平均値で表わす。

・圧縮率及び圧縮弾性率： ＪＩＳ−Ｌ−１０９６ 試料５ｃｆｆＩ×５ＣＩ１１・３枚重ねて、初荷重５０
　ｇ／ｃａｔのもとて厚さくＴｏ）を測り、次に１００
０　ｇ　／　ｃｊのもとて１分間放置して厚さくＴＩ）
を測り、次に荷重を除き１分間放置した後、再び初荷重
のもとて厚さ　（Ｔｏ　’　）を測り、次の式より、圧
縮率（％）及び圧縮弾性率（％）を算出する。

・湾曲繊維の含有率： 第３図に示すように適当な倍率例えば２０倍拡大写真を
とり、囲まれた、任意の個所を設定し、その範囲内の繊
維１本１本につき１０％以上の湾曲単糸（直線に対して
）の糸数を全部の単糸数で割った値（率）として求めら
れる。原則としては、曲線に沿って糸長を写真上で測定
する。第３図のように湾曲が円弧の場合、波状の場合、
ループ状の場合があるが、あらかじめ計算された１０％
長い糸長の円弧のそれとの対比で判定すればよい。即ち
、第３図で囲まれた不織シートの拡大平面写真において
、ＹＹ、の任意の線を引きそれにほぼ直交する繊維を、
無作為にｙＩｙ！’−−−−−−−ｙＲと約２０本以上
選んで印をつける。次に各単糸繊維の軌跡を、半透明紙
上に１本１本別々になぞって写しとり、設定枠に出入す
る点「「。

西・−−−−−−−−・■酊の直線に対して、近似円弧
のふ（らみの高さで１０％以上の湾曲系かどうか判定す
る。ＡＺＢ２　　Ａ、Ｂ、の場合全長についてどうかを
近似計算で判定すればよい。

・複屈折率（Δｎ）： 白色光下で偏向顕微鏡ペレックス式コンペンセーターを
用いて測定した。

一施例１〜３．比較例４〜５ 孔径０．２５ｗｍ、孔数１０００個の矩形紡糸口金を用
いて、吐出量８５０ｇ／ｌ１ｌｉｎ、固有粘度０．７５
のポリエチレンテレフタレートを溶融温度２９５℃で紡
出し、紡出速度を変えて、金網上に捕集して目付１６０
　ｇ　／ｄのウェブを得た。それを熱圧着率１２％の一
対のエンボスロールを用いて、温度８０℃、線圧２０ｋ
ｇ／ａ＋＋で熱圧着をしてから、ニードルパンチ加工を
行なった。この条件は、針４０番、つき深さ１２ｍ＋＊
、パンチ回数１６０回／　ｃｎｌで行ない、中間製品と
した。

次いで、中間製品を熱処理した。加工条件は、タテ、ヨ
コ方向それぞれ２０％熱収縮させるよう巾、長さを規制
して、ピンテンターの温度１００℃熱収縮させるよう巾
、長さを規制して、ピンテンターの温度１００℃で３０
秒間熱処理をした。ただし比較例５−は熱収縮を生ぜず
単に１００℃３０秒、熱覆歴を受けたものである。その
結果を第１表に示す。第１表に示すように、本発明の不
織シートの実施例１．２．３は、緻密な繊維構造となっ
た。

単繊維１本１本は、曲線状の湾曲糸が多く分布し、繊維
交絡が、かなり強化され、且つ、平均見掛は密度が増大
した。上記構造から、圧縮率が小さくなり、圧縮弾性率
が非常に大きいことで、弾性の富んだ不織シートとなっ
た。又、機械的特性にすぐれ、外力に対しての伸びの異
方性が２．０以下となり、等方向になっている。それか
ら１５０℃熱下の２０％引張モジュラスが２０ｋｇ／ｃ
ｏ？以下となり、この特性は、熱時の成型加工に対して
、非常に好ましいことである。この値が小さいことは、
熱をかけた時に伸び易いことを表わし、深絞り成型、複
雑な成型加工が出来ることである。

以上、本実施例の不織シートは、緻密な繊維密度を有し
、弾性に冨む特性から、本発明の目的を満足するものが
得られた。一方、比較例−４は湾曲繊維の含有率３５％
と高いが他の特性が本発明の目的を満足しない９例えば
、耐熱性がなく１５０℃熱下の２０％モジュラスは融解
して測定不能となった。比較例５は、収縮しないため、
繊維密度が向上せず粗な構造で本発明の主要要件である
湾曲繊維構造がなく、外力に対して伸びの異方性が３．
０以上で改善されず、外力を与えると、伸び易いヨコ方
向にのみ伸びる変形になってしまう。又、１５０℃熱下
での２０％引張モジュラスが２０ｋｇ／ｄ以上となり、
これを用いて成型加工をするには、困難である。比較例
４，５いずれも本発明の目的を満足するものは得られな
かった。

以下余白 ６〜　ＬＩＪ六　１９ 実施例１〜３と同様の方法でウェブを得た。

（目付１６０ｇ／ｃＪ、紡糸速度３．４００ｍ／分）、
それを熱圧着率１２％の一対のエンボスロールを用いて
、温度８０度、線圧２０ｋｇ／ａｍで熱圧着してからニ
ードルパンチ加工を行なった。この条件は、針４０番、
つき深さ１１Ｍ、パンチ回数２００回／ｃｔＭで行ない
中間製品とした。

次いで中間製品を熱処理した。この時、巾、長さ方向の
規制条件を変えて、得られる不織シートの特性を比較し
た。実施例６〜８は、タテ、ヨコ方向を１０％、２５％
、３５％と巾、長さをそれぞれ規制しながら熱処理を行
なった。一方、比較例９はタテ、ヨコ方向それぞれ収縮
させないで熱処理を行なった。熱処理条件は温度１２０
℃で２０秒間熱処理をした。それを更に表面の平坦化す
るためにフェルトカレンダー加工を行なった。（温度１
３０ｔ、３０秒間）その結果を第２表に示す。

第２表に示すように、実施例６．７．８と収縮を大きく
する程、単繊維の湾曲率が増大して、交絡がより密で強
化された繊維構造を得る。又、外力に対する伸びの異方
性、及び圧縮弾性率等の性質については、収縮させる程
、本発明の目的とする好ましい不織シートが得られる。

一方、比較例９に示すように収縮をさせないと粗な繊維
構造、及び弾性等、本発明の目的を満足する不織シート
は得られなかった。

以下余白 〔発明の効果〕 本発明の不織シートは、緻密な繊維密度を有し、弾性に
冨み、外力に対して伸びの異方性が改善された繊維形成
性を有する熱可塑性ポリマーから成る熱成型性に優れた
長繊維不織シートである。これらの特性は、従来の長繊
維不織シートでは、得られにくかった。この結果本発明
による不織シートは、フェルト代替用途等広い分野に利
用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による不織シートの繊維の形状を示す
顕微鏡写真であり、第２図は第１図に示した不織シート
の熱処理前の不織シートの表面の繊維形状を示す顕微鏡
写真であり、第３図は、本発明による不織シート中の湾
曲繊維の含有率を測定する方法を説明する図である。 第１図 第２国

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維形成性を有する熱可塑性ポリマーから成る長繊
   維不織シートであって、不織シートを構成する単繊維が
   実質的に不織シート中で、湾曲した状態で、三次元交絡
   しており、該不織シートの平均見掛け密度が０．２０〜
   ０．５０ｇ／ｃｍ＾３の範囲で、１５０℃に於ける収縮
   率が５％以下、その温度での２０％引張モジュラスが２
   ０ｋｇ／ｃｍ＾２以下であることを特徴とする長繊維不
   織シート。 ２、不織シートの破断強度の大なる方向をＤ＿１とし、
   それと直角の方向をＤ＿２とし、該Ｄ＿１又はＤ＿２の
   方向での同一伸度でのそれぞれの応力をδ＿Ｄ＿１、δ
   ＿Ｄ＿２として応力比δ＿Ｄ＿１／δ＿Ｄ＿２を不織シ
   ートのその伸度に於ける異方性とした場合に、該異方性
   が伸長領域１０％〜３０％の範囲で０．３〜３．０であ
   る特許請求の範囲第１項記載の長繊維不織シート。 ３、ポリエステル系長繊維から成る特許請求の範囲第１
   項、又は第２項記載の長繊維不織シート。