JP6646478B2 - シワを有する長繊維不織布及びその製造方法 - Google Patents

シワを有する長繊維不織布及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、シワを有する長繊維不織布及びその製造方法に関する。
シワを有する長繊維不織布の一例として、特許文献１には、極端な落差を有する不規則な凹凸状にシワが形成された長繊維不織布が記載されている。特許文献１では、シワが形成されていない長繊維不織布を袋体に詰め込んで湿熱を与えることによって、当該長繊維不織布にシワを形成するようにしている。
特開２０１４−１９６５８５号公報
しかし、上記特許文献１において、シワを有する長繊維不織布を得るためには、シワが形成されていない長繊維不織布を袋体に詰め込む工程が必要になる。このため、シワを有する長繊維不織布の連続生産が難しいという課題がある。
そこで、本発明は、連続生産が可能な、シワを有する長繊維不織布及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一側面によると、シワを有する長繊維不織布は、熱可塑性樹脂製の長繊維が縦横に配列された構造を有する長繊維不織布からなり、並列的に配設された複数の第１のシワと、並列的に配設されると共にそれぞれが前記複数の第１のシワの少なくとも一つと交差する複数の第２のシワと、を有する。
本発明の他の側面によると、シワを有する長繊維不織布の製造方法は、熱可塑性樹脂製の長繊維が縦横に配列された構造を有する長繊維不織布に、複数の第１のシワを並列的に形成する第１シワ形成工程と、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布に、それぞれが前記複数の第１のシワの少なくとも一つに交差する複数の第２のシワを並列的に形成する第２シワ形成工程と、前記第２シワ形成工程を経た長繊維不織布に乾熱処理を施して前記複数の第１のシワ及び前記複数の第２のシワを定着させる乾熱処理工程と、を含む。
前記複数の第１のシワ及び第２のシワは、例えば長尺帯状の長繊維不織布に対してそれぞれ連続する工程によって付与され得るものである。このため、前記シワを有する長繊維不織布によれば、その連続生産が比較的容易になる。また、前記シワを有する長繊維不織布の製造方法は、例えば長尺帯状の長繊維不織布に対して前記複数の第１のシワ及び第２のシワを連続的に付与することができるので、シワを有する長繊維不織布の連続生産が可能である。
本発明の一実施形態に係る長繊維不織布を示す図である。 直交積層結合によって製造された長繊維不織布（未処理の長繊維不織布）の構造を示す図である。 実施形態に係る長繊維不織布の製造工程の一例の概略を示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシワを有する長繊維不織布を示している。実施形態に係るシワを有する長繊維不織布１０は、並列的に配設された複数の第１のシワ（折り目）１１と、並列的に配設されると共にそれぞれが前記複数の第１のシワ１１の少なくとも一つと交差する複数の第２のシワ（折り目）１２と、を有している。ここで、「並列的に配設された複数のシワ」とは、それぞれが同方向（厳密に同方向である必要はなく、概ね同方向であればよい）に延びると共に互いに間隔をあけて配設された複数のシワのことをいい、各シワの長さが異なる場合を含む。
長繊維不織布１０は、前記第１のシワ１１及び前記第２のシワ１２を有していない長繊維不織布、換言すれば、前記第１のシワ１１及び前記第２のシワ１２が付与される前の長繊維不織布（以下、「未処理の長繊維不織布」という）に対して所定のシワ付け処理を施すことによって製造される。
本実施形態において、前記未処理の長繊維不織布は、熱可塑性樹脂製の長繊維が縦横に配列された構造を有しており、あらかじめ長尺の帯状に形成されている。前記未処理の長繊維不織布は、スパンボンド法、メルトブロー法、直交積層結合などによって製造され得るが、特に前記直交積層結合によって製造されるのが好ましい。前記直交積層結合によって製造された長繊維不織布（以下、「直交積層不織布」という）は、軽量であり、厚みを薄くすることができ、引張強度が高く、寸法安定性もある、という優れた特徴を有しているからである。例えば、前記直交積層不織布は、目付が５〜１００ｇ／ｍ２であり、厚みが５０〜１３０μｍであり、縦方向（長手方向）の引張強度が２５〜３００［Ｎ／５０ｍｍ］であり、横方向の引張強度が１０〜９０［Ｎ／５０ｍｍ］であり得る。
本実施形態において、前記未処理の長繊維不織布としての前記直交積層不織布は、その目付が５〜１００ｇ／ｍ２、好ましくは５〜６０ｇ／ｍ２、さらに好ましくは８〜４０ｇ／ｍ２のものが用いられる。目付が小さいほど屈曲加工時等の保形性が悪くなり、目付が大きいほど嵩高性が損なわれることから、前記未処理の長繊維不織布の目付が上記の範囲とされるのが好ましい。また、前記未処理の長繊維不織布の厚みは、例えば６０〜１００μｍである。
図２は、前記未処理の長繊維不織布としての前記直交積層不織布の構造の一例を示している。前記直交積層不織布は、概ね次のような手順で製造される。まず、前記熱可塑性樹脂から紡糸されたフィラメント（長繊維）を一方向に配列すると共に延伸して延伸一方向配列不織布を形成する。次に、前記延伸一方向配列不織布を２枚用意し、２枚の前記延伸一方向配列不織布を互いのフィラメント（長繊維）が直交するように積層する。そして、積層された２枚の延伸一方向配列不織布を熱圧着などによって結合して一体化する。
前記熱可塑性樹脂は、糸状に加工可能であればよく、特に制限されないが、例えば、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート等）、ポリアミド（ナイロン等）、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）が使用され得る。そのうち、シワの形成と維持などの面から、前記熱可塑性樹脂としてポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート）が好適に使用される。さらに好ましくは、前記熱可塑性樹脂として、例えばリン系の難燃成分を共重合させることによって難燃化した難燃性ポリエステルが使用される。前記未処理の長繊維不織布、ひいては、シワを有する長繊維不織布１０にあらかじめ難燃性を付与できるからである。なお、本実施形態において、前記フィラメント（長繊維）の線径は、０．１〜１００μｍである。好ましくは、前記長繊維の線径は、０．３〜２０μであり、さらに好ましくは、１〜１０μｍである。
上述のように、実施形態に係るシワを有する長繊維不織布１０は、前記未処理の長繊維不織布に対して所定のシワ付け処理を施すことによって製造される。すなわち、本実施形態に係るシワを有する長繊維不織布１０の製造方法は、前記未処理の長繊維不織布に対するシワ付け処理を含む。
前記未処理の長繊維不織布に対するシワ付け処理は、前記未処理の長繊維不織布に恒久的なシワを付与することができればよく、特に制限されない。本実施形態において、前記未処理の長繊維不織布に対するシワ付け処理は、前記未処理の長繊維不織布に複数の第１のシワ１１を並列的に形成する第１シワ形成工程と、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布に複数の第２のシワ１２を並列的に形成する第２シワ形成工程と、形成された複数の第１のシワ１１及び第２のシワ１２を乾熱処理によって定着させる（固定する）乾熱処理工程と、を含む。これは、主に長尺帯状の前記未処理の長繊維不織布に対して連続的にシワを付与すること、換言すれば、シワを有する長繊維不織布１０を連続して生産することを可能にするためである。また、形成されたシワの定着を、湿熱処理ではなく、乾熱処理によって行うことによって、乾燥工程等が不要になり、湿熱による劣化（例えば加水分解による強度低下）も抑制されるというメリットもある。以下、前記第１シワ形成工程、前記第２シワ形成工程、前記乾熱処理工程に順に説明する。
前記第１シワ形成工程は、前記未処理の長繊維不織布をその幅方向に圧縮することによって、前記未処理の長繊維不織布にその長手方向（厳密に長手方向である必要はなく、概ね長手方向であればよい）に延びる複数の第１のシワ１１を形成する工程とされ得る。ここで、「前記未処理の長繊維不織布をその幅方向に圧縮する」とは、前記未処理の長繊維不織布に複数の第１のシワ１１を生じさせるように、前記未処理の長繊維不織布をその幅方向に押し縮めることをいい、前記未処理の長繊維不織布を絞った状態やねじった状態にすること、前記未処理の長繊維不織布が幅狭の通路部を通過するようにすること、などを含む。
前記第１シワ形成工程は、オペレータ等によって実施され得る。例えば、前記オペレータ等が前記未処理の長繊維不織布を握る、絞る又はねじることによって前記未処理の長繊維不織布をその幅方向に圧縮して前記未処理の長繊維不織布に複数の第１のシワ１１を形成する。この場合、前記オペレータ等が複数の第１のシワ１１を形成すると共に複数の第１のシワ１１が形成された長繊維不織布を前記第２シワ形成工程に供給する。但し、これに限られるものではなく、前記第１シワ形成工程は、一対の圧縮ローラを含む圧縮機構などによって実施されてもよい。この場合、前記一対の圧縮ローラは、前記未処理の長繊維不織布の幅よりも狭い間隔を有して配設される。そして、前記圧縮機構は、前記一対の圧縮ローラの少なくとも一方を回転駆動すると共に、前記未処理の長繊維不織布を前記一対の圧縮ローラの間を通過させることによって前記未処理の長繊維不織布をその幅方向に圧縮して複数の第１のシワ１１を形成し、複数の第１のシワ１１が形成された長繊維不織布を前記第２シワ形成工程へと送り出す（供給する）。
前記第２シワ形成工程は、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布をその長手方向の複数箇所で折り曲げる（折り目を付ける）ことによって、その幅方向（厳密に幅方向である必要はなく、概ね幅方向であればよい）に延びる複数の第２のシワ１２を形成する工程とされ得る。
前記第２シワ形成工程は、例えば、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布が供給されると共にその上面が長繊維不織布の搬送路として機能する被供給部と、前記被供給部の途中に配設された折り目形成ローラとを含む折り目形成機構によって実施され得る。前記折り目形成ローラは、前記被供給部の上面（搬送面）との間に所定のギャップを有すると共に長繊維不織布の搬送方向に直交するように配設される。前記折り目形成ローラの外周面には滑り止め加工が施されており、前記所定のギャップは、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布の厚さ方向の寸法よりも小さく設定される。そして、前記折り目形成機構は、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布が供給される供給速度よりも前記折り目形成ローラの外周面の移動速度が低く（遅く）なるように前記折り目形成ローラを回転駆動する。前記折り目形成機構は、前記折り目形成ローラの外周面の移動速度と前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布の供給速度との速度差によって、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布を前記被供給部の上面（搬送面）上で弛ませ、弛ませた部分を前記折り目形成ローラによって加圧して折り曲げつつ下流側の次工程（前記乾熱処理工程）へと送り出すことを繰り返す。このようにして、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布がその長手方向の複数箇所で折り曲げられて複数の第２シワ１２が形成され、複数の第１のシワ１１及び第２のシワ１２が形成された長繊維不織布が前記乾熱処理工程へと供給される。なお、複数の突条部が前記折り目形成ローラの外周面に周方向に互いに間隔をあけて設けられ、各突条部が前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布を引き寄せて弛ませるように構成されてもよい。
前記乾熱処理工程は、前記第２シワ形成工程を経た長繊維不織布に熱風を吹き付けることによって前記乾熱処理を施す工程とされ得る。但し、これに限られるものではなく、前記乾熱処理工程は、前記第２シワ形成工程を経た長繊維不織布を加熱された雰囲気中を通過させることによって前記乾熱処理を施す工程とされてもよい。前記乾熱処理において、前記熱風の温度又は前記雰囲気中の温度は、例えば２００〜２６０℃とされ、前記乾熱処理の時間は、例えば１〜１０分とされ得る。
前記乾熱処理工程は、例えば、前記第２シワ形成工程を経た長繊維不織布を搬送する搬送コンベアと、前記搬送コンベアの途中に配設された乾熱処理室と、によって実施され得る。前記乾熱処理室は、例えば、電気ヒータ等の加熱器と、送風機とを含み、前記加熱器によって加熱された空気を前記送風機によって前記第２シワ形成工程を経た長繊維不織布に向かって送風する（吹き付ける）ように構成され得る。
前記未処理の長繊維不織布は、前記第１シワ形成工程、前記第２シワ形成工程及び前記乾熱処理工程を経ることによって前記シワ付け処理が施され、複数の第１のシワ１１及び複数の第２にシワ１２を有する長繊維不織布１０となる。
本実施形態に係るシワを有する長繊維不織布の製造方法は、さらに、前記乾熱処理工程を経た長繊維不織布、すなわち、複数の第１のシワ１１及び複数の第２にシワ１２を有する長繊維不織布１０を巻き取る巻取工程を含むことができる。
前記巻取工程は、例えば、前記搬送コンベアによって搬送される、前記乾熱処理工程を経た長繊維不織布を巻取ローラによってロール状に巻き取る工程とされ得る。前記巻取工程は、前記巻取ローラ等を含む公知の巻取機構によって実施され得る。これにより、複数の第１のシワ１１及び複数の第２にシワ１２を有する長繊維不織布１０は、ロール状の巻取体として形成される。
図３は、長繊維不織布１０の製造工程の一例の概略を示している。図３に示される例においては、図示省略の前記オペレータ等が前記未処理の長繊維不織布２０の巻取体２０Ｒから前記未処理の長繊維不織布２０を引き出し、引き出した未処理の長繊維不織布２０を幅方向に圧縮して（例えば、絞って）複数の第１のシワ１１を形成する（前記第１シワ形成工程）。そして、前記オペレータ等は、複数の第１のシワ１１が形成された長繊維不織布２１を折り目形成機構３０に供給する。
折り目形成機構３０は、上述のように、複数の第１のシワ１１を形成された長繊維不織布２１が供給されると共にその上面が長繊維不織布の搬送路として機能する被供給部３１と、被供給部３１の途中に配設された折り目形成ローラ３２とを有する。折り目形成機構３０は、複数の第１のシワ１１が形成された長繊維不織布２１の供給速度と折り目形成ローラ３２の外周面の移動速度との速度差によって、複数の第１のシワ１１が形成された長繊維不織布２１に第２のシワ１２を形成しつつ搬送コンベア４１に向けて送り出す。これにより、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布に複数の第２のシワ１２が形成され、複数の第１のシワ１１及び第２のシワ１２が形成された長繊維不織布２２が搬送コンベア４１に供給される（前記第２シワ形成工程）。
搬送コンベア４１は、複数の第１のシワ１１及び第２のシワ１２が形成された長繊維不織布２２を搬送して乾熱処理室４２を通過させる。乾熱処理室４２には、上述のように、加熱器４３及び送風機４４が設けられており、乾熱処理室４２を通過する、複数の第１のシワ１１及び第２のシワ１２が形成された長繊維不織布２２には、加熱器４３によって加熱された空気が送風機４４によって吹き付けられる。これにより、複数の第１のシワ１１及び複数の第２のシワ１２が定着し、複数の第１のシワ１１及び複数の第２のシワ１２を有する長繊維不織布１０となる（前記乾熱処理工程）。
その後、複数の第１のシワ１１及び第２のシワ１２を有する長繊維不織布１０は、前記搬送コンベア４１によって前記乾熱処理室４２から巻取ローラ５１へと搬送されるまでの間に自然冷却され（自然冷却工程）、巻取ローラ５１によってロール状に巻き取られて長繊維不織布１０の巻取体１０Ｒとなる（前記巻取工程）。
ここで、上述の例では、前記乾熱処理工程と前記巻取工程との間に前記自然冷却工程が設けられているが、前記自然冷却工程に代えて又は加えて強制冷却工程が設けられてもよい。前記強制冷却工程は、前記乾熱処理工程を経た長繊維不織布を強制的に冷却する工程であり、例えば、送風機によって常温〜８０℃程度の空気（常温風又は温風）を前記乾熱処理室４２から搬出された長繊維不織布１０に吹き付ける工程とされ得る。また、前記自然冷却工程又は前記強制冷却工程と前記巻取工程との間に長繊維不織布１０を展開する展開工程が設けられてもよい。前記巻取工程における長繊維不織布１０の巻取りがより容易にかつ安定して行えるようにするためである。前記展開工程は、例えば、オペレータ等によって又は長繊維不織布１０を厚さ方向に挟み込むように配設された一対の展開ローラによって実施され得る。
上述の各工程を経て製造された長繊維不織布１０は、その目付が５〜１００ｇ／ｍ２であり、縦方向（長手方向）の引張強度が２０［Ｎ／５０ｍｍ］以上であり、横方向（幅方向）の引張強度が１０［Ｎ／５０ｍｍ］以上である。また、長繊維不織布１０の嵩高さ（平面に置いたときの平面から最上部までの高さ）は、１０〜６０ｍｍであり、前記未処理の長繊維不織布の厚みの１００〜１０００倍となっている。
本実施形態に係るシワ（複数の第１のシワ１１及び第２のシワ１２）を有する長繊維不織布１０は、単独で使用され得ることはもちろん、複数層からなる積層生地の一部としても使用され得る。長繊維不織布１０を一部の層（単層及び複数層の双方を含む）として用いた積層生地は、長繊維不織布１０の有する複数の第１のシワ１１及び第２のシワ１２によって内部に多数の空間部が形成されるため、断熱性や保温性が向上する。また、上述のように、長繊維不織布１０は、薄く軽量であり、比較的強度も高い。このため、長繊維不織布１０が一部の層として使用された前記積層生地は、衣類、寝具、カーテンなどの多用な用途に好適に用いられ得る。特に、前記熱可塑性樹脂が難燃性樹脂（前記難燃性ポリエステル）である場合には、長繊維不織布１０又は長繊維不織布１０を一部の層として用いた前記積層生地は、難燃材の塗布やコーティングなどの難燃加工を施すことなく、難燃性を有し且つ難燃性が長期間維持されるので、カーテンや壁紙などを含む難燃性が要求される用途に好適に用いられ得る。
１０…シワを有する長繊維不織布
１１…第１のシワ
１２…第２のシワ

Claims (12)

  1. 熱可塑性樹脂製の長繊維が縦横に配列された構造を有する長繊維不織布からなり、並列的に配設された複数の第１のシワと、並列的に配設されると共にそれぞれが前記複数の第１のシワの少なくとも一つと交差する複数の第２のシワと、を有する、シワを有する長繊維不織布。
  2. 目付が５〜１００ｇ／ｍ ２ である、請求項１に記載のシワを有する長繊維不織布。
  3. 前記長繊維は前記熱可塑性樹脂から紡糸されたものであり、前記長繊維の線径が０．１〜１００μｍである、請求項１又は２に記載のシワを有する長繊維不織布。
  4. 前記長繊維不織布は、長尺の帯状に形成されており、
    前記複数の第１のシワのそれぞれは、前記長繊維不織布の長手方向に延びており、
    前記複数の第２のシワのそれぞれは、前記長繊維不織布の幅方向に延びている、
    請求項１〜３のいずれか一つに記載のシワを有する長繊維不織布。
  5. 前記熱可塑性樹脂が難燃性樹脂である、請求項１〜４のいずれか一つに記載のシワを有する長繊維不織布。
  6. ロール状の巻取体として形成されている、請求項１〜５のいずれか一つに記載のシワを有する長繊維不織布。
  7. 熱可塑性樹脂製の長繊維が縦横に配列された構造を有する長繊維不織布に、複数の第１のシワを並列的に形成する第１シワ形成工程と、
    前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布に、それぞれが前記複数の第１のシワの少なくとも一つに交差する複数の第２のシワを並列的に形成する第２シワ形成工程と、
    前記第２シワ形成工程を経た長繊維不織布に乾熱処理を施して前記複数の第１のシワ及び前記複数の第２のシワを定着させる乾熱処理工程と、
    を含む、
    シワを有する長繊維不織布の製造方法。
  8. 前記長繊維不織布は、長尺の帯状に形成されており、
    前記複数の第１のシワのそれぞれは、前記長繊維不織布の長手方向に延びており、
    前記複数の第２のシワのそれぞれは、前記長繊維不織布の幅方向に延びている、
    請求項７に記載のシワを有する長繊維不織布の製造方法。
  9. 前記第１シワ形成工程は、前記長繊維不織布を幅方向に圧縮することによって前記複数の第１のシワを形成し、
    前記第２シワ形成工程は、前記第１シワ形成工程を経た長繊維不織布を長手方向の複数箇所で折り曲げることによって前記複数の第２のシワを形成する、
    請求項８に記載のシワを有する長繊維不織布の製造方法。
  10. 前記熱可塑性樹脂が難燃性樹脂である、請求項７〜９のいずれか一つに記載のシワを有する長繊維不織布の製造方法。
  11. 前記乾熱処理工程を経た長繊維不織布をロール状に巻き取る巻取工程をさらに含む、
    請求項７〜１０のいずれか一つに記載のシワを有する長繊維不織布の製造方法。
  12. 前記長繊維不織布は、前記熱可塑性樹脂から紡糸された長繊維を一方向に配列すると共に延伸してなる２枚の延伸一方向配列不織布を、互いの長繊維が直交するように積層して結合された直交積層結合不織布である、請求項７〜１１のいずれか一つに記載のシワを有する長繊維不織布。
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