JP2586125B2

JP2586125B2 - 長繊維不織布およびその製法

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Publication number: JP2586125B2
Application number: JP63334696A
Authority: JP
Inventors: 俊輔深田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPH02182961A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、特定のポリエチレン樹脂と合成樹脂からな
る、特定の構造を有する連続フイラメント（長繊維）不
織布とその製造方法に関するものである。

本発明の不織布は、良好な熱シール特性を有するもの
であり、医療衛生分野、一般生活資材、一般工業資材、
農業土木資材等広い分野で使用される。

［従来の技術］近年、不織布は広範囲な分野に進出しつつある。しか
し、不織布の製造方法にも多種、多様のプロセス、条件
が用いられ、それらによって制限されてくる製品特性が
利用上の制約を加えていることも否定できない。

例えば、ステープルによる不織布では、各種の原料・
形状を変えた短繊維が容易に提供され得て、汎用的な繊
維では不織布への加工は比較的容易であると言えるが、
構成繊維が短繊維であることから製品の強靭性、耐久性
などの機械的実用特性面から何らかの制約を受けている
のが実情である。

また、特殊な繊維では容易には入手をすることができ
なく、かつ、一般には、開綿、ウェッブ形成加工工程の
難易性が高いことから特異な機能や特定性質を付与させ
ることは難しい。

一方、連続フィラメントから不織布を作る方法は、原
料樹脂から一挙にシート状物を作り上げることから経済
的な製造方法であるばかりでなく、単繊維の加工困難さ
をも解消できるので、容易に厚いものら薄いものまで作
り得るという利点があり、強靭性な不織布、特殊機能性
を持つ不織布としての開発に力が注がれてきている。

このようなフィラメントからなる特異な機能性を有す
る不織布を工業的に安価に作ろうとすると、スパンボン
ド工程は多岐の工程にわたる特異な製造手段を使用して
いることから、特に高生産性下での高速紡糸性、フィラ
メントの開繊・分散性などの不織布の基本形態を左右す
る問題点を引起こしやすいものである。

不織布の基本形態を左右する問題に関わる発明とし
て、例えば、バイメタル型複合繊維からなる不織布にお
いては、例えば特公昭45−2345号公報に記載されている
ように巻縮発現による嵩高性付与、接着成分複合による
接着性能付与をすることが提案されているが、このよう
な方法は、短繊維としてカーディングなどによりウエッ
ブを形成する方法では実用化されているものの、フィラ
メントからなるスパンボンド不織布においては、一般に
繊維が束になった状態となってコイル状態のケン縮が発
現する傾向にあるため、所望通りの特徴を有していて、
かつ実用に足りるような製品は未だ見当らない。。

また、最近、接着性能を向上させる目的で、特定のポ
リエチレンを用いた繊維が特開昭63−92723号公報に提
案されているが、該公報に提案されている発明では、オ
クテン共重合のような特定のポリエチレンを用いなけれ
ばならない上、しかも、具体的には芯鞘複合繊維状態で
の実用化が提案されているものの、そのような芯鞘複合
繊維では熱シール性能を上げるためには鞘成分を肉厚に
する必要があり、不織布としての主性能を支配する芯成
分の比率が限定され、その結果として製糸性が損ねられ
たり、繊維特性、不織布特性に欠点を招くという問題が
あった。

特に、熱シール特性を与えることを目的としている不
織布においては、良好な熱シール性を得るために不織布
構成繊維が凝集することなく、個々の繊維に十分に開繊
されていることが重要な要件となる。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、上述のような点に鑑み、経済的に安
価で高生産性下で良好な熱シール特性を有する連続フィ
ラメント不織布を製造せんとするものであって、特に、
バイメタル型の複合繊維による連続フィラメントが凝集
することなく個々のフィラメントに良く開繊されて、非
常に均一性に富んでいて、それにより良好なソフト性を
具備するとともに、良好な熱シール特性を保有せしめら
れている長繊維不織布とそ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］上記した目的を達成する本発明の長繊維不織布は、繊
維形成性熱可塑ポリマー成分と密度が0.95以上のポリエ
チレン成分からなり、ポリエチレン成分が断面外周の大
部分を取巻き、繊維形成性熱可塑ポリマーが断面外周の
一部分に露出しているバイメタル型複合構造であって、
該繊維形成性熱可塑ポリマー成分は実質的に円形状の断
面形状を呈し、該ポリエチレン成分は湾曲状の断面形状
を呈して両成分が嵌合して円形断面または非円形断面を
呈し、かつ、少なくともポリエチレン成分の全断面積に
占める割合いは20％以上90％以下であるフィラメント繊
維から構成されている長繊維不織布であって、かつ、前
記ポリエチレン成分によって構成フィラメント相互が接
合されていて、目付10g/m²から300g/m²以下であること
を特徴とする長繊維不織布である。

また、本発明の長繊維不織布の製造方法は、繊維形成
熱可塑ポリマーと密度0.95以上のポリエチレン成分から
なり、繊維形成性熱可塑ポリマー成分が繊維断面外周の
一部に露出しているバイメタル型複合構造であって、該
繊維形成性熱可塑ポリマー成分は実質的に円形状の断面
形状を呈し、該ポリエチレン成分は湾曲状の断面形状を
呈して両成分が嵌合して円形断面または非円形断面を呈
する複合フィラメント繊維を噴射空気流に随伴させて毎
分3000m以上の速度で牽引しつつ紡糸し、さらに、該紡
糸フィラメント繊維束を衝突板に衝突させて開繊させた
後、該噴射フィラメント群を多孔性移動面上に捕集し、
さらに、捕集されたフィラメント群に対して温度50℃な
いし120℃の熱加圧処理することを特徴とする長繊維不
織布の製造方法である。

［作用］以下、さらに詳細に本発明について、添附の図面等に
したがって説明する。

第１図は、本発明の長繊維不織布の製造方法の一実施
態様を示す工程概要図であり、１と２はエクストルーダ
ー押出機であり、ギヤーポンプ20を介して両押出機１、
２に連結されているスピンブロック３、その中のフィル
ター・口金パック４を介してそれぞれの押出機からの溶
融したポリマーはろ過された後、口金細孔からフィラメ
ント繊維状に吐出される。こうして吐出される好ましく
は少なくとも20本の吐出糸条５は大気中を走行し、口金
下20cmから200cm下方の位置に設置された空気アスピレ
ーター６に吸引され噴出せしめられる。そして、噴出フ
イラメント群７を邪魔板８により衝突させ、噴流10の方
向変換と開繊性の向上、広がり性の向上を促進させる。
噴流は好ましくは邪魔板８の下方10cmないし100cmの位
置に設置された吸引ダクト12を有する金網コンベアー11
の所望の目付重量のウェッブ16になるよう捕集されて、
その下流で加熱、加圧されたカレンダーロール９で加圧
され巻き取られる。

第２図は、吐出部口金の詳細態様を示す部分断面図
で、上部板13および下部板14とからなり、上部板に穿設
された孔15から繊維形成性熱可塑ポリマー成分を加圧流
下させ、下部板14に穿設したポリエチレン成分の通路17
と会合させるものである。ここで一つの態様では、会合
部は上部板13からの融液の流れ方向に対し一部の横方向
から直接に会合されるように間隙18を設ける方法があ
り、あるいは、別の態様では上部板からの融液の流れ方
向に直接合流するよう管などを設ける方法なども採用さ
れ得るものである。

第３図は、本発明で用いられる繊維の断面構造の一例
を示したものである。いずれの断面においても、繊維形
成能を有するエチレン重合対以外の熱可塑ポリマー成分
と密度0.95以上のポリエチレン成分がバイメタル型複合
構造を有しているものである。ここで言うポリエチレン
とは、繊維形成能を有するエチレン重合体を指し、密度
が0.95以上であれば種々の共重合体あるいはそれらの一
部を混合したもの、またポリエチレンの基本的性状を損
なわない程度に他の有機合成重合体あるいは無機物を混
合したものを用いてもよい。好適には、一般に線状高密
度ポリエチレンと言われる範疇の樹脂が複合性能、紡糸
性能、製布性能、製品実用特性などの複数面での格別の
効果を発揮する。この場合、口金から吐出されるポリエ
チレン成分の温度は、融点少なくとも20℃以上はあるこ
とが重要で、好適には重合体の融点よりも50℃から140
℃程度高いぐらいまでの条件では、口金からの吐出の
際、くの字型になる曲りなどによる紡糸不安定性を改良
でき好ましい。温度が高く、長時間の紡糸安定性が損な
われる場合は、公知の酸化防止剤、熱分解抑制物質など
の添加により軽減、解消できるので、これらの添加につ
いも考慮されるべきであり、むろん、それら添加物が含
まれても本発明の範囲に含まれる。

もう一方の繊維形成性熱可塑ポリマーは、ポリエチレ
ン以外の溶融紡糸可能な全ての重合体が使用できる。こ
れらの重合体にはポリエチレンテレフタレートなどのポ
リエステル、ナイロン６などのポリアミド、ポリプロピ
レンなどのポリオレフィン、ポリフェニレンスルフィド
などの含硫黄重合体、各種熱可塑性エラストマー、その
他各種の公知の重合体、共重合体が含まれる。それらの
重合体の融点はポリエチレン成分の融点よりも少なくと
も20℃は高いことが重要で、この条件を満足しない場合
は不織布実用段階での熱シール性能にやや劣る。これら
の重合体の中で特にポリエチレンテレフタレートまたは
それらの共重合体を用いた場合は、紡糸性能が向上する
こと、ポリエチレンの紡糸中の表面結晶化が促進され、
開繊性能向上に著しく寄与する点、また、熱シール特性
に優れる点から好適である。

第５図は不織布の顕微鏡写真（30倍）である。同図Ａ
は本発明の密度0.95以上のポリエチレンを用いた場合で
個々の繊維に良く開繊され、被覆性能に優れていること
がわかる。一方、同図Ｂは密度0.94のポリエチレンを用
いた場合で繊維は束なった状態を呈しており、被覆性に
欠け、物理特性も非実用的で劣るものである。

ポリエチレン成分および他成分の繊維断面における形
状は、第３図Ａ〜Ｄのように円形、非円形を問わない
が、いずれの断面を呈するにせよポリエチレン成分の全
断面積に占める面積比率は、20％以上90％以下であるこ
とが重要で、かつ断面外周に占めるポリエチレンの外周
比率は断面積比率以上、さらに好ましくは50％以上90％
以下を占め、また、他方のポリマー成分が断面外周の一
部に露出していることが重要である。この範囲内では、
構成するフィラメント繊維束の開繊性が優れること、糸
切れなどの紡糸トラブルを軽減または解消できること
や、熱シール性能を期待以上に向上できる。特に好適に
は、第３図Ａのポリエチレンが三日月状で、他方のポリ
マーが円形の場合は、実用上の熱シール性能に非常に優
れることは興味ある事実である。

このような構造のフィラメントを作るためには、第２
図に示すような形状の口金を用い、上板孔から、例えば
ポリエステルを、隙間18からポリエチレン液を会合させ
る方法が好適で、吐出孔21からの吐出条は曲りもなく高
速の紡糸にも耐えるものである。

このようにして吐出された糸条は、好ましくは少なく
とも20フイラメントを一緒にして毎分3000m以上の速度
になるよう流体流で引張り紡糸するが、本発明によれ
ば、フィラメントの繊度が0.1デニールから10デニール
を越えない範囲で良好にウェッブ形成が可能である。本
発明の要件を満足させることにより、バイメタル状複合
フイラメントでありながら、束状態になることなく良く
開繊された状態でウェッブが形成が可能である。

第４図は、本発明の不織布の構造の一例を示す模式図
で、シート全面にわたり離散的に存在し押しつぶされ接
着された部分22と、繊維が無作為に配置されたままの未
拘束の部分23からなっているものである。部分22の面積
は0.2mm²から10mm²の範囲がドレープ性を損なわない点
から重要で、かつ熱シール性能を確保するにはシートの
全体の面積に対し50％を越えない範囲、さらに好適には
15％を越えない範囲で拘束部分22が点在するようにする
のがよい。この理由は、すでに押圧された部分は複合構
造が変形しバイメタル複合特有のポリマー成分の扁在構
造が消失するので熱シール性能への寄与が減少すること
による。

本発明の不織布は、目付10g/m²から300g/m²の厚さに
形成されたとき、従来不織布の用いられている分野はも
ちろんのこと、特に包装被覆資材、フィルター、ワイパ
ー類、衛生・メディカル資材、各種成型資材、さらにそ
の他の分野でのシートを小物に加工して利用する分野に
好適である。

本発明の不織布は、容易に熱シールが可能で、一般的
には例えば150℃、圧力2kg/cm²の加熱ヘッドの間に１秒
ないし２秒間程度押圧するのみでシールできる。

特に強調できることは、同じ組成のポリマーを用いて
いる芯鞘複合フィラメントからなる不織布に比べ、本発
明の構造をとることにより熱シール品のシール強度が高
いことは工業的価値が著しく高いものである。これらの
熱シール性能を生かした利用はもちろん、本発明品では
構成フィラメントの微細な巻縮発現により特異な光沢、
平滑性、電気特性、柔軟性を有し、これらの性能が生か
される分野は勿論のこと、その他物理的、化学的特性を
生かした分野に有効な素材である。

［実施例］以下、実施例により本発明の説明を行う。

実施例１一成分として密度0.950、JIS K6760により測定した
メルトインデックスが30g/10分のポリエチレン（昭和電
工（株）エースポリエチHD）、他成分としてオルソクロ
ロフェノール溶液で測定した固有粘度0.62のポリエチレ
ンテレフタレートを用いて、第１図の装置により繊維噴
射を行なった。このとき用いた口金は第２図の構造を有
し、上板孔は直径2.0mmの円形、下板細孔は直径0.2mmの
円形、隙間は1mmで孔の半周にわたって２成分が会合す
るようになっている。下板細孔の数は１個の口金当り66
個である。ポリエチレン成分は180℃で押出し、計量ポ
ンプを経て280℃に加熱したスピンブロックへ、一方の
ポリエステル成分は温度280℃で押出し、同じスピンブ
ロックへ供給される。計量ポンプからほ両成分ともに毎
分33gを１個の口金に対して供給した。口金下100cmの位
置へ空気アスピレーターを設置した。アスピレータの構
造は糸条吸引口の直径8mm、圧縮空気噴出環状スリット
の外直径8.1mmで、その下方に内径10mm、長さ50cmのパ
イプを連結したものである。該パイプの先端に3mmの距
離を隔てて、パイプの軸と30度の鈍角になるよう衝突板
が配置された。衝突板はパイプから噴出する繊維群が1c
m接触した後大気中に放出される構造になっている。こ
れらの装置で圧力2.5kg/cm²Gの圧空を毎分800Nリットル
で供給し、口金からの吐出糸条をアスピレーターに吸引
し、その出口から噴出させた。

得られた繊維は、繊度2.25デニール、紡糸速度4000m/
minでフィラメントの全断面積に占めるポリエチレンの
面積比率は55％、同全断面周長さに対するポリエチレン
成分の占める周長比率は80％で、強度特性、熱収縮特性
なども実用上満足するものであった。かかる条件で噴出
した繊維群を衝突板下方40cmの位置で移動する金網上に
捕集した。このとき捕集位置の下方にサクションファン
を設置し、金網上へのウエッブの形成に乱れが無いよう
にした。走行する金網上のウェッブは110℃に加熱され
た平滑カレンダーロールと同じ温度で直径1mmの表面が
円形平面の突起を5mm間隔で並べて彫刻したエンボスロ
ール間に圧力15kg/cmで挟み接合した。

得られたシートは、優雅な光沢を有し、表面が滑らか
で柔軟性に富み、単繊維が良く開繊され均一に散布され
たものであった。また、得られた不織布は第５図Ａのも
ののように個々のフィラメントがよく開繊され、均一性
に富む実用的なものが得られた。

この不織布を5cm角に裁断しそれぞれの重量を測定し
た。個々の切片のデーターから求めた平均目付は50g/
m²、変動係数は４％であった。こうして採取したシート
をJIS Ｚ−1707の方法により熱シールテストを行っ
た。ここでシール温度は150℃、圧力は1kgf/cm²、加圧
時間は３秒とした。得られた値は3.52kg/15mmで各種包
装材料として好適なものであった。

比較例実施例と全く同じ装置と条件を用い、鞘成分に密度0.
916、メルトインデックス23g/10分のポリエチレン（昭
和電工（株）製シュウレックス）を用いた。得られた不
織布は第５図Ｂに示すように単繊維が凝集し、未開繊部
分の多いもので、繊維間の隙間が目立つ被覆性に欠け、
著しく不均一で上記のの方法による目付変動率は20％を
越えた。

この比較例で採取したシートを同一条件下で測定した
結果は、1.2kg/15mmで、シール面が破損しやすいもので
あった。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、特に製布工程
の設備、条件を複雑に変更することなく、単繊維が良く
開繊された、均一性に富むフィラメント不織布が得られ
る。

かかる不織布は、ラミネートや塗布などの手段によら
ずとも、熱シールが簡易に可能なものであり、このよう
な不織布が簡単に得られるこのは工業上極めて有意義で
あると言える。かつ、該不織布は、簡易な熱シールによ
り、強固な加工性能を保持せしめられているため、実用
に際しての成型手間が削減され、かつクリーンな素材と
して生活、産業資材として極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の長繊維不織布の製造方法の一実施態
様を示す工程概要図である。第２図は、吐出部口金の詳細態様を示す部分断面図であ
る。第３図は、本発明で用いられる繊維の断面構造の一例を
示したものである。第４図は、本発明の不織布の構造の一例を示す模式図で
ある。第５図は、不織布の繊維形状を示した顕微鏡写真（30
倍）である。１、2:押出機、 3:スピンブロック、5:吐出糸条、 6:アスピレーター、8:衝突板、 9:カレンダーロール、10:繊維流、 11:金網、13:上板、 14:下板、16:ウェッブ、 21:細孔

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維形成性熱可塑ポリマー成分と密度が0.
95以上のポリエチレン成分からなり、ポリエチレン成分
が断面外周の大部分を取巻き、繊維形成性熱可塑ポリマ
ーが断面外周の一部分に露出しているバイメタル型複合
構造であって、該繊維形成性熱可塑ポリマー成分は実質
的に円形状の断面形状を呈し、該ポリエチレン成分は湾
曲状の断面形状を呈して両成分が嵌合して円形断面また
は非円形断面を呈し、かつ、少なくともポリエチレン成
分の全断面積に占める割合いは20％以上90％以下である
フィラメント繊維から構成されている長繊維不織布であ
って、かつ、前記ポリエチレン成分によって構成フィラ
メント相互が接合されていて、目付10g/m²から300g/m²
以下であることを特徴とする長繊維不織布。
【請求項２】構成フィラメント繊維の繊度が、0.1デニ
ール以上10デニール以下であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の長繊維不織布。
【請求項３】不織布の実質的に全面にわたり、ドット状
のパターンになるエンボス加工が施され、該エンボスパ
ターンのドット１個の面積は0.2mm²以上10mm²以下であ
り、かつ、不織布全面積に占めるドットエンボス部の割
合いが１ないし30％であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の長繊維不織布。
【請求項４】繊維形成性熱可塑ポリマーと密度0.95以上
のポリエチレン成分からなり、繊維形成性熱可塑ポリマ
ー成分が繊維断面外周の一部に露出しているバイメタル
型複合構造であって、該繊維形成性熱可塑ポリマー成分
は実質的に円形状の断面形状を呈し、該ポリエチレン成
分は湾曲状の断面形状を呈して両成分が嵌合して円形断
面または非円形断面を呈する複合フィラメント繊維を噴
射空気流に随伴させて毎分3000m以上の速度で牽引しつ
つ紡糸し、さらに、該紡糸フィラメント繊維束を衝突板
に衝突させて開繊させた後、該噴射フィラメント群を多
孔性移動面上に捕集し、さに捕集されたフィラメント群
に対して温度50℃ないし120℃の熱加圧処理することを
特徴とする長繊維不織布の製造方法。