JP2513852B2 - 不織布構造体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、衣料、気体及び液体の濾過材、油水分離材
等に適した不織布構造体の製造方法に関するものであ
り、特に目付ムラの少ない不織布構造体を簡便で高効率
の下に製造する方法に関するものである。

〈従来の技術〉 従来より溶融ポリマーをオリフィスから吐出するとと
もに高温空気流によって牽引することにより細化された
繊維を形成し、該繊維をコンベア上に捕集して不織布を
得る方法（メルトブロー法）は、他の方法では得られ難
い極細の繊維径を持つ不織布を直接製造する方法として
知られているところである。

このようにメルトブロー法によって均一で細い繊維径
を有する不織布を得るためには、通常の溶融紡糸を行う
場合よりも低い粘度においてポリマーを吐出する必要が
あるが、逆に安定に低い粘度が得られるポリマーであり
さえすれば、同ポリマーの多くのものはメルトブロー法
あるいは類似の方法で製布することが可能である。この
使用するポリマー種に対する柔軟さは、メルトブロー法
の製法としての長所の一つであり、この長所を活かし
て、各種のポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリウレタン等、さまざまなポリマーを用いた製布
が試みられてきている。

これらのうち、特にポリエチレンテレフタレートは、
汎用の合成繊維材料であり、親水性、曳糸性、可染性等
多くの長所を有することから、フィルター素材、油水分
離材、クリーンルーム用衣料、人工皮革用基布用などに
検討が行われてきた。

しかし、ポリエチレンテレフタレートをメルトブロー
して得られる不織布においては、紡糸直後の状態ではほ
ぼ非晶質であるために、製造されたウェブを成形等のた
め加熱すると、ウェブを構成する繊維中の残留応力のた
めに、ウェブが収縮するという問題点があった。この問
題を解決するため、本発明者らは、繊維が結晶化すると
ウェブの収縮はなくなるとの観点から、定長下で熱処理
することを検討してみた。これは、紡糸後の非晶質繊維
からなるウェブを、そのポリマーのガラス転移温度以上
の温度において処理することにより結晶化させ、寸法安
定性を付与するものであるが、この定長下での熱処理に
よる寸法安定性の付与にも以下に述べるような問題点が
あった。

その一つに、加熱結晶化による不織布の脆化が挙げら
れる。すなわち、メルトブロー法によって得られた非晶
質の繊維よりなる不織布を、加熱結晶化させた場合、個
々の構成繊維に延伸を加えることができないことから球
晶が成長しやすく、処理後の不織布は伸度の乏しい脆い
ものとなる。このために、熱処理後のシートのハンドリ
ング性は極めて悪いものとなり、たとえばフィルター成
形における通常の工程であるプリーツ（山谷折）加工を
機械によって行う場合等において、容易に破断が生じて
しまう。

また、熱処理による目付ムラの増大も問題となる。す
なわち、加熱によって不織布を構成する繊維の収縮が生
じた際、収縮の抵抗となるのは繊維間の交絡であるが、
不織布のうち目付量の少ない部分では繊維間交絡も少な
いために、目付量の多い部分に比べて繊維のすり抜けが
生じやすく、その結果、目付ムラが増大されることにな
る。これは、坪量の小さい不織布、嵩高の不織布におい
て特に顕著である。

この目付ムラの増大を防ぐために、不織布の両面から
圧縮しながら熱処理を行うと、不織布の構成する繊維が
そのガラス転移点以上の温度で半溶融状態になったとき
にフィルム化が生じ、メルトブロー不織布に固有のドレ
ープ性、通気性が失われるばかりではなく、著しく脆化
が進むために、極端にハンドリング性の劣るものになっ
てしまう。

結局、このような事情により、ポリエチレンテレフタ
レートのようにメルトブロー製布後の加熱によって収縮
を生じるポリマーからなるウェブを用い、熱的寸法安定
性と、良好な通気性、ドレープ性を有し、かつ目付ムラ
の少ない不織布構造体を製造する方法は、未だ得られて
いないのが現状であった。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明者らは上記したような点に鑑み、ポリエチレン
テレフタレートなどメルトブロー製布後の加熱によって
収縮を生じるポリマーからなるメルトブロー不織布を使
用し、柔軟性、通気性などの、メルトブロー不織布に特
有の長所を活かした不織布構造体を得るべく鋭意検討し
た結果、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明の目的は、特に加熱によって生じる
メルトブローシートのムラの増大やフィルム化による通
気量の低下が少なく良好な熱的寸法安定性を有するメル
トブロー不織布構造体の製造方法を提供せんとするもの
である。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は次の構成を有する。

すなわち、メルトブロー法によって得られた極性繊維
よりなるウェブが単独であるいは複数枚積層されてなる
不織布Ａと、沸水面収縮率が10％以下である他の不織
布、織編物あるいはメッシュ状物Ｂとを積層し、該積層
後、所定の形状に賦形せしめ、その状態で熱固定処理を
施すことを特徴とする不織布構造体の製造方法。

〈作用〉 本発明の不織布構造体の製造方法においては、メルト
ブロー不織布を、加熱による収縮の小さい他の不織布、
織編物あるいはメッシュ状物に積層することにより、該
他の不織布、織編物あるいはメッシュ状物をして加熱時
にメルトブロー不織布に発生する収縮応力を吸収せし
め、メルトブロー不織布にムラの増大や収縮を生じさせ
ることなしに熱的寸法安定性を有する不織布構造体を得
るものであるが、以下、さらに詳しく本発明の不織布構
造体およびその製造方法について説明する。

本発明において、メルトブロー不織布Ａと積層して使
用される他の不織布、織編物あるいはメッシュ状物Ｂ
は、メルトブロー不織布Ａに生じる収縮応力を吸収し、
その形態を維持する補強材として作用させるために、不
織布Ａに比較してある程度の強度を有することが必要で
あるが、一般にメルトブロー不織布Ａの強度は小さく、
従ってその収縮応力も小さいため、乾式不織布、湿式不
織布、スパンボンド不織布など各種不織布の他、ほとん
どの織編物あるいはプラスチック製や金属製のメッシュ
状物をして、本発明において、メルトブロー不織布Ａと
積層して使用される他の不織布、織編物あるいはメッシ
ュ状物Ｂとして使用することができる。

該他の不織布、織編物あるいはメッシュ状物Ｂは、沸
水面収縮率が10％以下であるものを用いることが必要で
あり、10％よりも大きいものは上述のメルトブロー不織
布に発生する収縮応力を吸収する作用が期待できなく本
発明の方法に使用できないものである。

本発明では、熱処理は積層の後工程として行われる
が、熱処理を行う方法としては、積層体を、シート形状
のまま加熱する方法と、積層体を、その使用される形態
に成形加工した後加熱する方法などのうちいずれかを採
用することができる。

前者は例えばロール形状に巻かれたシート状積層体を
して、連続的に加熱炉内を通過せしめることにより行わ
れるが、この場合、テンターを用いてシートの進行と垂
直をなす方向に張力を加えてもよい。加熱時においてメ
ルトブロー不織布と他の不織布、織編物あるいはメッシ
ュ状物は単に積層されただけの状態であっても、あるい
は接着剤、融着、ニードルパンチング、水流交絡によっ
て全面あるいは部分的に一体化された状態であってもよ
いが、単に積層されただけの状態のものを加熱する場合
には、加熱時においてメルトブロー不織布のフィルム化
が生じない程度の接触圧でメルトブロー不織布と他の不
織布、織編物あるいはメッシュ状物との接触を保ち、メ
ルトブロー不織布の収縮応力を吸収する必要がある。こ
のためには、例えば、凸曲面を有する加熱板に張力下で
積層体を接触させながら加熱処理する方法等を採用する
ことができる。

後者は、メルトブロー不織布と他の不織布、織編物あ
るいはメッシュ状物を積層した後、例えばプリーツ処理
を施して箱型あるいは円筒状の枠内に組み込み、フィル
ター等として使用される形態に成形した後に熱処理を加
えるものである。この場合においても、その組み込み加
工時にメルトブロー不織布と他の不織布、織編物あるい
はメッシュ状物は単に積層されただけの状態あるいは接
着剤、融着、ニードルパンチング、水流交絡などによっ
て一体化された状態のいずれかで用いることができる。

この場合には、折り曲げの山の部分で収縮応力を吸収
することができるので、山と垂直をなす方向については
積層物の一体化がなされていない場合でも目付ムラの増
大を抑えることが可能であるが、折り曲げの山と平行な
方向での収縮を抑えるために、少なくとも端面の固定は
行うことが好ましい。

上記のように加熱処理されたメルトブロー不織布は、
その積層された不織布構造体のまま用いられてもよい
し、あるいは積層を解いてメルトブロー不織布単体とし
て用いることもできる。

本発明に用いられるメルトブロー不織布としては、平
均繊維径５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下のものを用
いるのがよい。平均繊維径が５μｍを超えると、加熱後
の脆化が著しく、他の不織布、織編物あるいはメッシュ
状物と積層された状態であっても、加熱処理以後の工程
中あるいは使用中にメルトブロー不織布部分の破断が生
じやすくなるので好ましくない。

ここで平均繊維径とは、不織布中の任意の場所の走査
型電子顕微鏡（SEM）写真を撮影し、複数の写真中から
無作為に100本以上の繊維の繊維径を読み取った値の平
均値をいう。

メルトブロー不織布の厚さとしては、2mm以下、好ま
しくは1mm以下であるのがよく、そのような薄いものが
本発明の方法に供されたときに効果的なものである。メ
ルトブロー不織布の厚さが2mm以上であると、不織布構
造体のドレープ性及び柔軟性を低下させるので好ましく
ない。

また、メルトブロー不織布の気孔容積としては、95％
以下、好ましくは90％以下であるのがよい。気孔容積が
95％よりも大きいと、積層物による収縮応力の吸収が有
効に作用しないため、ムラが生じやすく、また、ムラの
増大を防ぐために積層体による押え付けを強くすると、
厚さが減少し、気孔容積が初期値から著しく低下してし
まうことから好ましくない。

メルトブロー不織布として、ポリエチレンテレフタレ
ートからなる不織布を用いるとき、熱処理を行う温度と
しては、乾熱下で行う場合には90℃以上で行うことが必
要であり、好ましくは95℃以上、さらに好ましくは100
℃以上で行うのがよい。熱処理温度が90℃未満である場
合には、熱処理に長時間を要することから、実用上適さ
ない。

熱処理を蒸気中あるいは湯浴中において行う場合に
は、熱処理は乾熱下で行う場合よりも低い温度で行うこ
とができる。しかし、この場合においても、処理温度が
70℃以下であると熱処理に長時間を要することから好ま
しくない。

特に、熱処理後の不織布構造体に賦型処理を施す必要
があるような場合には、本発明の方は、先に本発明者ら
が提案をした、結晶化度が30％以下で、熱水面収縮率が
20％以下であるメルトブロー不織布、すなわち、低収
縮、高強度、高伸度特性を有し、該賦型処理にも十分に
耐え得るという優れた不織布を得る上でも効果的なもの
である。

〈発明の効果〉 本発明の不織布構造体の製造方法によって得られる不
織布構造体は、柔軟な風合いと良好な通気性を有し、か
つ目付ムラも小さいため、クリーンルーム用衣料の他、
気体及び液体の濾過材、油水分離材などにおいて良好に
使用することができる。また本発明の不織布構造体の製
造方法を用いると、熱処理を受けて脆化し、強度、伸度
の低下したメルトブロー不織布を単体で加工する工程を
省くことができために、製品収率を大幅に改善すること
が可能となる。

また、メルトブロー不織布をフィルター基材として用
いるとき、その多くの場合においてプリーツ加工が必要
になるが、メルトブロー不織布は特有の柔軟性を有し、
折り目をつけにくいことが問題となっていた。かかる問
題も、本発明中の他の不織布、織編物、メッシュ状物と
して折り曲げ加工性に優れた金属製のものや、熱可塑性
樹脂よりなるものを用い、賦形後熱固定処理を行うこと
により解決することができる。かかる不織布、織編物、
メッシュ状物として、加熱成形可能な熱可塑性樹脂を用
い、積層体の加熱成形と同時にメルトブロー不織布の加
熱処理を行えば、工程が大幅に短縮され、一石二鳥の効
果を得ることができる。

〈実施例〉 実施例１ 平均繊維径2.3μｍ、厚さ0.25mm、目付45g/m²のポリ
エチレンテレフタレートメルトブロー不織布を３枚積層
してなる不織布の両側にステンレス製のメッシュ（沸水
面収縮率:0％）を積層してなる不織布構造体にプリーツ
加工を施し、円筒形枠内に組み込んだ。この成形物を乾
熱130℃、10分間の条件で熱固定処理し、フィルターユ
ニットを得た。上記工程は作業性の面において何等問題
なく行うことができた。該フィルターユニットの濾過性
能を空気中に分散させた0.3μｍのポリスチレン標準ラ
テックスを用いて測定したところ、濾過面風速3m/min時
において99％であり、フィルターとして良好な性能を有
することが確認された。

実施例２ 実施例１と同じポリエチレンテレフタレートメルトブ
ロー不織布の両側に、目付100g/m²、厚さ0.2mmのポリエ
チレンテレフタレート編み物（沸水面収縮率:2％以下）
を積層し、超音波融着によって部分的に点状接着した
後、乾熱下140℃、３分間の熱固定処理を行った。熱固
定処理はサクションドラムドライヤーで行い、不織布構
造体には特に張力を加えなかったが、収縮を生じること
なしに柔軟な不織布構造体が得られた。

比較例１ 実施例１で用いたものと同様のポリエチレンテレフタ
レートメルトブロー不織布の周囲を固定した状態におい
て130℃、10分間の熱処理を施し、熱固定不織布を得
た。該不織布の両側に実施例１で用いたものと同様のス
テンレスメッシュを積層し、実施例１と同様にプリーツ
加工を施し、円筒形枠内に固定してフィルターユニット
を得た。熱固定後のメルトブロー不織布は脆く、伸度に
乏しいため、上記加工中においても引張りによる不織布
の破断を多く生じた。

該フィルターユニットの濾過性能を空気中に分散させ
た0.3μｍのポリスチレン標準ラテックスを用いて測定
したところ、風速3m/min時において94％であり、ムラの
増大によると思われる捕集性能の低下が認められた。

比較例２ 実施例２で用いたものと同様のポリエチレンテレフタ
レートメルトブロー不織布を単独で実施例２と同様の方
法でサクションドラムドライヤーにて乾熱下140℃、３
分間の熱固定処理をした。不織布はそれぞれの部分にお
いてドラムとの接触の度合いに応じて収縮を生じた結
果、脆く、ムラの大きなシートになった。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メルトブロー法によって得られた極細繊維
   よりなるウェブが単独であるいは複数枚積層されてなる
   不織布Ａと、沸水面収縮率が10％以下である他の不織
   布、織編物あるいはメッシュ状物Ｂとを積層し、該積層
   後、所定の形状に賦形せしめ、その状態で熱固定処理を
   施すことを特徴とする不織布構造体の製造方法。
2. 【請求項２】メルトブロー法によって得られた極細繊維
   よりなるウェブの構成繊維の平均繊維径が５μｍ以下で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載
   の不織布構造体の製造方法。
3. 【請求項３】熱固定処理が、積層されている不織布Ａ
   と、他の不織布、織編物あるいはメッシュ状物Ｂとを接
   着一体化せしめる処理であることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項に記載の不織布構造体の製造方法。
4. 【請求項４】不織布Ａが、ポリエチレンテレフタレート
   繊維を構成繊維としてなることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項に記載の不織布構造体の製造方法。
5. 【請求項５】熱固定処理の温度が、乾熱下90℃以上であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項に記載の
   不織布構造体の製造方法。