JPWO2008015972A1 - 伸縮性不織布及びテープ類 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の不織布は、熱収縮率(又は熱膨張率)の異なる複数の樹脂が相構造を形成した複合繊維を含み、この複合繊維は、主に面方向に配向し、この配向軸に沿ってコイル状に平均曲率半径20〜200μmで捲縮している。この不織布は、詳細は後述するように、前記複合繊維を含むウェブに高温(過熱又は加熱)水蒸気を作用させて、複合繊維に捲縮を発現し、繊維同士を融着することなく(機械的に)絡み合わせることにより得られる。
複合繊維は、複数の樹脂の熱収縮率(又は熱膨張率)の違いに起因して、加熱により捲縮を生じる非対称又は層状(いわゆるバイメタル)構造を有する繊維(潜在捲縮繊維)である。複数の樹脂は、通常、軟化点又は融点が異なる。複数の樹脂は、例えば、ポリオレフィン系樹脂(低密度、中密度又は高密度ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリC2-4オレフィン系樹脂など)、アクリル系樹脂(アクリロニトリル−塩化ビニル共重合体などのアクリロニトリル単位を有するアクリロニトリル系樹脂など)、ポリビニルアセタール系樹脂(ポリビニルアセタール樹脂など)、ポリ塩化ビニル系樹脂(ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体など)、ポリ塩化ビニリデン系樹脂(塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体など)、スチレン系樹脂(耐熱ポリスチレンなど)、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂などのポリC2-4アルキレンアリレート系樹脂など)、ポリアミド系樹脂(ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド610、ポリアミド612などの脂肪族ポリアミド系樹脂、半芳香族ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンイソフタルアミド、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド、ポリp−フェニレンテレフタルアミドなどの芳香族ポリアミド系樹脂など)、ポリカーボネート系樹脂(ビスフェノールA型ポリカーボネートなど)、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリウレタン系樹脂、セルロース系樹脂(セルロースエステルなど)などの熱可塑性樹脂から選択してもよい。さらに、これらの各熱可塑性樹脂には、共重合可能な他の単位が含まれていてもよい。
本発明の不織布は、各繊維が実質的に融着することなく、主として複合繊維の捲縮が発現してコイル状に形状変化することにより、各繊維がお互いに絡み合って拘束又は掛止された構造を有している。その外部形状は用途に応じて選択できるが、通常、テープ状又は帯状などの矩形シート状である。
本発明の不織布の製造方法は、前記複合繊維を含む繊維をウェブ化する工程と、複合繊維ウェブを加熱して捲縮する工程とを含む。
フェノールとテトラクロロエタンとを等質量で混合した溶媒を用い、ポリエチレンテレフタレート試料を1g/0.1Lの濃度で溶解した溶液について、粘度計を用いて30℃における溶媒及び溶液の流下時間を測定し、下記式(1)から固有粘度[η]を算出した。
JIS L1015「化学繊維ステープル試験方法」(8.12.1)に準じて評価した。
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、不織布断面を100倍に拡大した写真を撮影した。撮影した不織布断面写真に写っている繊維の中で、1周以上の螺旋(コイル)を形成している繊維について、その螺旋に沿って円を描いたときの円の半径(コイル軸方向から捲縮繊維を観察したときの円の半径)を求め、これを曲率半径とした。なお、繊維が楕円状に螺旋を描いている場合は、楕円の長径と短径との和の1/2を曲率半径とした。ただし、捲縮繊維が充分なコイル捲縮を発現していない場合や、繊維の螺旋形状が斜めから観察されることにより楕円として写っている場合を排除するために、楕円の長径と短径との比が0.8〜1.2の範囲に入る楕円だけを測定対象とした。なお、測定は、任意の断面について撮影したSEM画像について測定し、n数=100の平均値として示した。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて測定した。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて厚さを測定し、この値と(4)の方法で測定した目付とから密度を算出した。
JIS L1913「一般短繊維不織布試験方法」に準じて測定した。なお、破断強度及び破断伸度は不織布の流れ(MD)方向及び幅(CD)方向について測定した。
JIS L1092「繊維製品の防水性試験方法」(6.2 スプレー試験)に準じて評価した。
以下に示した方法により、測定した。
JIS L1096「一般織物試験方法」に準拠して測定した。ただし、本発明における評価では、一律、伸度50%での回復率とし、また50%伸長後、元の位置に戻った後は待ち時間無しに次の動作に入った。なお、測定は、不織布の流れ(MD)方向および幅(CD)方向について行った。
上記(9)の伸長回復率測定における最初の伸長過程において、25%伸長したときの伸長応力を伸び応力(X)とし、50%伸長後の戻り過程において25%伸度まで戻ったときの戻り応力を回復応力(Y)とした。測定結果よりY/Xを算出した。なお、測定は、不織布の流れ(MD)方向および幅(CD)方向について行った。
不織布の断面における電子顕微鏡写真(倍率×100倍)を撮影し、撮影された繊維の映し出された部分において、厚さ方向において、表層、内層、裏層の3つの領域に三等分し、各層の中心付近において、長さ方向2mm以上で、かつ測定可能な繊維片が500本以上含むように測定領域を設定した。これらの領域について、その繊維の一方の端部ともう一方の端部との端部間距離(最短距離)を測定し、さらにその繊維の繊維長(写真上の繊維長)を測定した。すなわち、繊維の端部が不織布表面に露出している場合は、その端部をそのまま端部間距離を測定するための端部とし、端部が不織布内部に埋没している場合は、不織布内部に埋没する境界部分(写真上の端部)を端部間距離を測定するための端部とした。このとき、撮影された繊維のうち、100μm以上に亘って連続していることが確認できない繊維像に関しては測定の対象外とした。そして、端部間距離(L1)に対するその繊維の繊維長(L2)の比(L2/L1)から、繊維湾曲率を算出した。なお、繊維湾曲率の測定は、厚さ方向に三等分した表層、内層、裏層ごとに平均値を算出した。さらに、各層の最大値と最小値の割合から繊維湾曲率の厚み方向における均一性を算出した。
不織布の表面における電子顕微鏡写真(倍率×100倍)を撮影し、撮影された繊維表面の1cm2当たりにおいて、不織布表面に形成された繊維ループ(ループ状に1周以上旋回した繊維)又はコイル形状の繊維の本数を数えた。すなわち、明らかな単繊維で連続したループを形成している繊維のみをループ状繊維として計測した。このような計測を任意の5箇所において行い、その平均を求め、小数点以下を四捨五入してループ状繊維の割合とした。
潜在捲縮性繊維として、固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート樹脂(A成分)と、イソフタル酸20モル%及びジエチレングリコール5モル%を共重合した変性ポリエチレンテレフタレート樹脂(B成分)とで構成されたサイドバイサイド型複合ステープル繊維((株)クラレ製、「PN−780」、1.7dtex×51mm長、機械捲縮数12個/25mm、130℃×1分熱処理後における捲縮数62個/25mm)を準備した。上記サイドバイサイド型複合ステープル繊維を100質量%用いて、カード法により目付32.1g/m2のカードウェブとした。
実施例1で用いたカードウェブを、実施例1と同様に多孔板ドラムとネットとの間を通過させる際に噴出する水流スプレーの水圧を1.2MPaとしたこと以外は、実施例1と同じ方法で不織布を得た。得られた不織布は、目付が68.3g/m2であり、この不織布も、MD及びCD方向によく伸縮し、破断しない程度に手で伸ばした後、応力を解除するとすぐに元の形に戻った。結果を表1に示す。この不織布を5cm幅で長さ方向にスリットし、ロール状に巻上げ、本発明の包帯を得た。この包帯を3周ほど指に巻き、強く引き伸ばした結果、破断し、破断部分は指に巻きついている不織布上に固定できた。
実施例1で用いたサイドバイサイド型複合ステープル繊維95質量%と、ポリエチレンテレフタレート繊維(1.6dtex×51mm長、機械捲縮数15個/25mm)5質量%とを混綿し、カード法により目付34.3g/m2のカードウェブとした。このウェブをベルトコンベアに移送する際、120%程度にオーバーフィードさせたこと以外は実施例1と同様の方法で加工することにより不織布を得た。
潜在捲縮繊維として、固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート樹脂(A成分)と、イソフタル酸30モル%及びジエチレングリコール7モル%を共重合した変性ポリエチレンテレフタレート樹脂(B成分)とで構成されたサイドバイサイド型複合ステープル繊維(1.7dtex×51mm長、機械捲縮数12個/25mm、130℃×1分熱処理後における捲縮数74個/25mm)を100質量%用い、実施例1と同様に目付38.3g/m2のカードウェブを作製した。このウェブを実施例1と同様の方法で加工することにより不織布を得た。
潜在捲縮繊維として、固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート樹脂(A成分)と、イソフタル酸15モル%を共重合した変性ポリエチレンテレフタレート樹脂(B成分)とで構成されたサイドバイサイド型複合ステープル繊維(1.7dtex×51mm長、機械捲縮数12個/25mm、130℃×1分熱処理後における捲縮数48個/25mm)を100質量%用い、実施例1と同様に目付33.4g/m2のカードウェブを作製した。このウェブを実施例1と同様の方法で加工することにより不織布を得た。
実施例1で用いたサイドバイサイド型複合ステープル繊維を100質量%用い、カード法により目付18.3g/m2のカードウェブとしたこと以外は、実施例1と同様にして不織布を得た。得られた不織布は、目付が40.2g/m2であった。この不織布は、MD方向及びCD方向のいずれにもよく伸縮し、破断しない程度に手で伸ばした後、応力を解除すると直ぐに元の形に戻った。結果を表1に示す。この不織布を5cm幅で長さ方向にスリットし、ロール状に巻き上げ本発明の伸縮自着性包帯を得た。この包帯を3周ほど指に巻き、強く引き伸ばした結果、破断し、破断部分は、指に巻きついている不織布上に固定されていた。
実施例1で用いたサイドバイサイド型複合ステープル繊維を100質量%用い、カード法により目付76.8g/m2のカードウェブとしたこと以外は、実施例1と同様にして不織布を得た。得られた不織布は、目付が150.3g/m2であった。この不織布は、MD方向及びCD方向のいずれにもよく伸縮し、破断しない程度に手で伸ばした後、応力を解除するとすぐに元の形に戻った。結果を表1に示す。この不織布を5cm幅で長さ方向にスリットし、ロール状に巻き上げ本発明の伸縮自着性包帯を得た。この包帯を3周ほど指に巻き、強く引き伸ばした結果、破断し、破断部分は、指に巻きついている不織布上に固定されていた。
水蒸気の噴射圧を1.2MPaとしたこと以外は、実施例1と同様にして不織布を得た。得られた不織布は、目付が79.3g/m2であった。この不織布は、MD方向及びCD方向のいずれにもよく伸縮し、破断しない程度に手で伸ばした後、応力を解除するとすぐに元の形に戻った。結果を表1に示す。この不織布を5cm幅で長さ方向にスリットし、ロール状に巻き上げ本発明の伸縮自着性包帯を得た。この包帯を3周ほど指に巻き、強く引き伸ばした結果、破断し、破断部分は、指に巻きついている不織布上に固定されていた。
ポリエチレンテレフタレート繊維(1.6dtex×51mm長、機械捲縮数15個/25mm)100質量%で構成された目付32.3g/m2のカードウェブを用いたこと以外は、実施例1と同様にして不織布を得ようとしたが、水蒸気に晒しても繊維の収縮が発現せず、殆どウェブの状態のままであり、単体で容易に運搬できるよう不織布は得られなかった。
実施例1で用いたカードウェブを、孔径φ0.1mmのノズルを用いて、水圧一段目2.9MPa、二段目3.9MPaの条件(一般的な水流絡合の条件)で片面を水流絡合処理した後、このウェブを130℃の熱風乾燥機内で熱処理し、捲縮発現させることで不織布を得たが、得られた不織布は、伸縮性を有するものの、明らかに戻り応力が低かった。この不織布を5cm幅で長さ方向にスリットし、ロール状に巻き上げ包帯を得た。この包帯を3周ほど指に巻き、強く引き伸ばしたところ、破断したが、強度が高く破断し難かった。さらに破断部分は、指に巻きついている不織布上に固定されなかった。
実施例1で用いたカードウェブを、孔径φ0.1mmのノズルを用いて、水圧一段目2.9MPa、二段目3.9MPaの条件(一般的な水流絡合の条件)で片面を水流絡合処理した後、このウェブを実施例1と同じく、次の水蒸気処理工程での収縮を阻害しないように、オーバーフィードさせながらベルトコンベアに備えられた水蒸気噴射装置へ導入し、この装置から0.4MPaの水蒸気をカードウェブに対し垂直に噴出して水蒸気処理を施して、潜在捲縮繊維のコイル状捲縮を発現させるとともに繊維を交絡させ不織布を得た。なお、水蒸気噴射ノズル、加工速度、ノズルとサクション側のコンベアベルトとの距離も実施例1と同じ条件とした。得られた不織布を5cm幅で長さ方向にスリットし、ロール状に巻き上げ包帯を得た。この包帯を3周ほど指に巻き、強く引き伸ばしたところ、破断したが、強度が高く破断し難かった。さらに破断部分は、指に巻きついている不織布上に固定されず、指に巻いた包帯はすぐにほどけてしまった。
潜在捲縮繊維として、固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート樹脂(A成分)と、イソフタル酸10モル%を共重合した変性ポリエチレンテレフタレート樹脂(B成分)とで構成されたサイドバイサイド型複合ステープル繊維(1.7dtex×51mm長、機械捲縮数12個/25mm、130℃×1分熱処理後における捲縮数26個/25mm)を100質量%用い、目付31.5g/m2のカードウェブとしたこと以外は、実施例1と同様にして不織布を得た。
市販の自着性包帯(ジョンソン・エンド・ジョンソン社製、「バンドエイドBANDAID(登録商標)これだけ簡単包帯<伸びるタイプ>5cm幅」)を準備し、伸縮性及び自着性について本発明と同様の方法にて測定した。この包帯は、伸縮性を発現するために凹凸形状を有しており、さらに自着性を発現するため、表面に非天然ゴム系成分の粘着剤がコートされていた。なお、測定にあたっては、包帯の長さ方向を流れ(MD)方向とした。結果を表1に示す。測定の結果、この包帯の50%伸長回復率は99%と高く、また、曲面滑り応力も「破断」と大きな値を有していた。しかしながら、実際に包帯を巻きつけた後に残った部分をひきちぎろうとしたときに、なかなか引きちぎれなかった。また、コートされている粘着剤の影響で表面がベタ付き、着用時に周囲のゴミや埃が表面に付着した。
実施例1で用いたカードウェブを130℃の熱風乾燥機内で3分間熱処理し、コイル状捲縮を発現させた。この方法で捲縮を発現させた不織布は、表面を観察すると、繊維の密度の高い部分と低い部分とが海島状に地合斑ができていた。なお、この地合斑は、実施例において多孔板ドラムを使用して形成した密度勾配とは異なり、高密度部分又は低密度部分が概ね径10mmφ以上の大きさを有し、これらの部分が不規則に分布し、外観が非常に劣っていた。この不織布を実施例1と同様に3周ほど指に巻き付けた後、強く引き伸ばした結果、殆ど伸びずに破断した。不織布は、破断面で固定されていたが、固定力も締め付け感も弱く、ゆっくり指を動かすと、指から抜け落ちそうになるだけでなく、固定された部分も剥がれてしまった。
不織布の表面における電子顕微鏡写真(倍率×100倍)を撮影し、撮影された不織布表面の1cm2当たりにおいて、不織布表面に形成された繊維ループ(ループ状に1周以上旋回した繊維)又はコイル形状の繊維の本数を数えた。すなわち、明らかな単繊維で連続したループを形成している繊維のみをループ状繊維として計測した。このような計測を任意の5箇所において行い、その平均を求め、小数点以下を四捨五入してループ状繊維の割合とした。
Claims (13)
- 熱収縮率の異なる複数の樹脂が相構造を形成した複合繊維を含む不織布であって、前記複合繊維が、面方向に対して略平行に配向され、かつ平均曲率半径20〜200μmで厚さ方向において略均一に捲縮している不織布。
- 複合繊維を構成する樹脂の軟化点又は融点が100℃以上であり、かつ複合繊維の表面に露出する樹脂が、非湿熱接着性樹脂である請求項1記載の不織布。
- 粘着剤を実質的に含有せず、かつ各繊維が実質的に融着していない請求項1又は2記載の不織布。
- 複合繊維が、ポリアルキレンアリレート系樹脂と変性ポリアルキレンアリレート系樹脂とで構成され、かつ並列型又は偏芯芯鞘型構造である請求項1〜3のいずれかに記載の不織布。
- 複合繊維の割合が80質量%以上である請求項1〜4のいずれかに記載の不織布。
- 面方向において、複数の低密度部と複数の高密度部とが、周期的に交互に形成されている請求項1〜5のいずれかに記載の不織布。
- 少なくとも一方向において、破断強度が5〜30N/50mmであり、破断伸度が50%以上であり、50%伸長後の回復率が80%以上であり、かつ曲面滑り応力が0.5N/50mm以上である請求項1〜6のいずれかに記載の不織布。
- 厚さ方向の断面において、厚さ方向に三等分した各々の領域繊維湾曲率はいずれも1.3以上であり、かつ各領域における繊維湾曲率の最大値に対する最小値の割合が、例えば、75%以上である請求項1〜7のいずれかに記載の不織布。
- テープ状又は帯状であり、かつ長さ方向の破断強度が、幅方向の破断強度に対して1.5〜50倍である請求項1〜8のいずれかに記載の不織布。
- 包帯及びサポーターから選択されたテープ類である請求項1〜9のいずれかに記載の不織布。
- 熱収縮率の異なる複数の樹脂が相構造を形成した複合繊維を含む繊維をウェブ化する工程と、繊維ウェブを高温水蒸気で加熱して平均曲率半径20〜200μmに捲縮する工程とを含む製造方法によって得られる不織布。
- 熱収縮率の異なる複数の樹脂が相構造を形成した複合繊維を含む繊維をウェブ化する工程と、繊維ウェブを加熱して捲縮する工程とを含む請求項1〜11のいずれかに記載の不織布の製造方法。
- 繊維ウェブの一部の繊維を軽度に絡合する工程を経た後、高温水蒸気で処理して捲縮させる請求項12記載の製造方法。
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