JPS6025541B2 - 微細繊維から成る高強度不織布及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微細繊維よりなる高強度不織布に関し、更に詳
細には繊維が均一に分子配向した延伸された高分子重合
体の微細繊維よりなる高強度不織布に関するものである
。

電解コンデンサー用のセパレ−ターやワニス含浸用、マ
ィカパッキング用の絶縁材基布として不織布を適用する
場合、繊密で厚みが５０仏或は３０山と極めて薄く、し
かも高強度なものが必要とされる。

繊密で厚みを薄くするためには不織布の構成繊維を細く
することが有効であり、この際、高強度を実現するため
には繊維が短繊維であったり、分子配向してし、ない未
延伸繊維であってはならない。本発明によれば、平均繊
維直径１０仏以下、特に２仏以下の延伸された連続繊維
からなる高強度不織布が得られ、しかも目付が小さく繊
密で厚みの薄いものが容易に得られ、これらは電解コン
デンサー用のセパレーターやワニス含浸用、マィカパッ
キング用等の絶縁材基布をはじめとし、各種テープ基材
、コーティング基布として極めて好適な不織布が得られ
る。

従来より平均繊維直径１０〆程度以下、特に２ム以下の
微細繊維から高強度な不織布を得ることは非常に困難で
あった。

例えばスパンポンデット法の微細繊維不織布製造技術で
あるメルトプローィング法では、高分子重合体の溶融粘
度をかなり下げて鉄糸しなければならないため微細な繊
維を得ようとすれば、それだけ繊維の切断によるショッ
ト（溶融玉）の発生が多く、又得られた繊維も分子配向
を併わない強度の小さいものしか得られない。又、通常
の紙糸法による繊維から不織布を作る場合は、紡糸、ド
ラフト、延伸、切断、ウェブ形成、ウェブ結合という工
程が必要であり、微細繊維の場合は、繊維延伸時の糸切
れ等の工程上のトラブルが多く発生し直径１０〃程度以
下の微細繊維不撒布をつくることは困難である。混合紡
糸繊維等を用いてウェブを形成し、次いで一部の成分を
綾出して微細繊維を残す方法も考えられるが、技術的に
も困難であり経済的にも不利である。本発明は上記の点
に鑑みなされたものであり、本発明の製造方法は、高分
子重合体を溶融してオリフィスから紡糸しながら周囲か
ら高温気流を噴射して紡糸した繊維を搬送細化し、次い
で紡糸した繊維が未だ自己粘着性を有する間に織糸の射
出方向に対して５〜８０ｏの傾斜角度を有する移動補集
面上に集積することにより、繊維を橘集面移動方向に配
列させて繊維ウェブを形成し、次いでこの繊維ウェブを
同方向に延伸することを特徴とする平均繊維直径が１０
仏以下の延伸された高分子重合体の微細繊維から成る高
強度不織布の製造方法である。つまり本発明の製造方法
は、紡糸した繊維をある程度高温噴出気流により細化し
、次いで抜糸した繊維が一定方向に配列するよう特殊な
橋集手段により集積しながら繊維間を自己結合させて繊
維ウヱブを形成し、鉄糸の際不充分だった繊維の延伸、
即ち分子配向をウェブ形成後、ウェブを繊維の配列方向
に延伸することにより、構成繊維を更に延伸して微細化
すると同時に分子配向を生じさせて強度のある不織布を
得ようとするものである。

そして、このような本発明の製造方法によれば平均繊維
直径が１０仏以下で、均一に分子配向するように延伸さ
れた実質的に連続した微細繊維から成り、且つ該微細繊
維の大部分が一定方向に配列されて、談繊維の配列方向
の強度と、該方向と直角万向の強度との比が１５以上で
あることを特徴とする高強度不織布が得られる。

次に本発明を工程に従って詳細に説明する。

本発明に使用する高分子重合体としては溶融紡糸可能な
ものならば何んでも良く、例えばポＩＪオレフィン系、
ポリアミド系、ポリエステル系の高分子重合体をはじめ
、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート等
の高分子重合体、またはこれらの混合物或いは各種共重
合体が使用できる。これらの高分子重合体を押出機に供
給し、加熱溶融状態で多数のオリフィスから級糸しなが
らオリフィスの周囲から高温気流を噴出して紡糸した繊
維を搬送紙化する。

この場合、溶融した高分子重合体を直線上に並ぶ多数の
オリフィスから紡糸し、オリフィスの両側に接するスリ
ットから高温気流を噴出する所謂メルトブローィング法
によるのが良い。この方法によれば紙糸された繊維が気
流により層状に平行に搬送されるため均一に細化される
。」本発明においては、紡糸した繊維を高温気流により
搬送するため繊維は半溶融状態で紬化され、得られた繊
維は分子配向の併わない未延伸繊維となる特徴がある。

このことは、後の重要な工程である繊維ウェブの延伸を
容易ならしめる要因である。この紙糸工程で注意しなけ
ればならない点は、微細な繊維を紡糸しようとすると繊
維の切断による多くのショットが発生し、最終的に得ら
れる不織布の外観はもとより、強度等の品質を低下させ
る点である。このショットは後の工程である繊維ウヱブ
の延伸の際に不均一延伸、切断等の問題を惹起するから
である。従って本発明の紙糸工程においては、ショット
の発生しないように、つまり紙糸時に繊維の切断が起こ
らないように紙糸することが好ましい。このようにして
級糸した繊維を高温気流により搬送し、未だ自己粘着性
を有する間に紡糸の射出方向に対して５〜８０ｏの傾斜
角度を有する移動補集面上に集積し、繊維を実質的に補
集面移動方向に配列させる。

図によって説明すれば、紙糸された繊維１は未だ自己粘
着性を有する間に、紙糸の射出方向に対して５〜８びの
鏡斜角度ａを有する矢印の方向に移動する捕集面２上に
集積されて繊維ゥェブ３を形成する。

ここで禾だ自己粘着性を有する間に集積しなけれ‘まな
らないのは、楠集面への衝突点４で繊維を捕集面に軽く
粘着させ、又集積された繊維同士を相互に粘着させ、噴
出気流によって集積されたウェブを乱さないようにする
ためであり、又後の延伸工程に於いて均質に延伸される
ようにウェブに強度を付与すること及び得られた不織布
に優れた強度を付与することを効果的に果すためである
。

オリフィスから紙糸された後も繊維が自己粘着性を有す
るためには使用する高分子重合体、級糸条件によって異
なるが、一般にオリフィスから衝突点４までの距離を４
比か以内にするのが好ましい。紡糸した繊維を一定方向
に配列するよう集積するのは、２つ目の目的がある。１
つは強度のある不織布を得るためである。従釆のスパン
ボンデット法による場合は繊維がランダムの配列をとり
ながら集積され、そのため折角連続繊維で構成されてい
ても、その繊維が応力方向に配列していないため、繊維
自身の強度が不織布の強度に十分生かされない。もう１
つは繊維の各々が次の延伸工程にて均質に引き伸ばされ
、しかもその際ウヱブの幅引きをほとんど起こさないよ
うにするためである。ランダム配列の場合は、延伸の際
各繊維の延伸度合が異なり、また同時に延伸応力と直角
な方向に収縮する力が働くため、延伸倍率の増加と共に
大きくウヱブの幅引きを起こし、特に両端の耳部が中央
部より目付が大きく厚くなるというような不均質延伸と
なる欠点がある。繊維を燕集面移動方向に配列させるに
は、樋集面を射出方向に対して５ｏ〜８０ｏの角度で頃
斜させ、橘集面に沿って気流を流してやる必要がある。

５０以下の場合には気流及び繊維の揺れにより衝突点４
の位置が不安定となり、従って均一な方向性ゥェブが得
られ難く、場合によっては気流が構築面に平行な状態で
通過するため全然橘集されない。

８００以上の場合には従釆スパンボッデットと同様に繊
維はループ状にしてランダムに集積され、決して方向性
ウェブにはならない。

好ましい傾斜角度は２０ｏ〜６０ｏであり、最適には２
５０〜４００である。蒲集面の材料は、噴出気流を煩斜
角度に沿って下方に整流する必要性から空気不透過性の
ものが適している。

しかし完全に不透過性である必要はなく約２０メッシュ
以上の繊密なネットであれば十分本発明を実施し得るも
のである。好ましい材料としては耐熱性のある繊密な布
キャンパス等が良い。このようにして得られた繊維が一
方向に配列されたウェプは、更に繊維を微細にしかつ強
度を向上させるために、次いで繊維配列方向に延伸され
る。

繊維の自己粘着力が弱く、従ってウェブの強度が延伸に
耐えられない場合には、延伸前に熱圧力レンダーにてプ
レスしても良い。延伸は公知の方法、例えばローラー方
式等で行なわれ、袷延伸または熱延伸であってもよく、
それによって配列方向に少なくとも２倍以上延伸するの
が好ましい。延伸倍率は高分子重合体等によって異るが
、３〜５倍にて好適に行なわれる。繊維が延伸方向に配
列したウェプであるから、前述の如く繊維の各々が均一
に延伸され、またその際ウェブの幅引きや耳の部分が厚
くなるようなことはない。またこの延伸によって、従釆
ショットが発生して不可能であったような、平均繊維直
径２ム以下の連続繊維から成る不織布が可能である。例
えば直径３．７仏の連続繊維から成るウェブを４倍延伸
すれば、直径１．６ムの実質的に連続繊維から成る本発
明の不織布が得られる。こ）で実質的にというのは、こ
れ位繊維が微細になると一部延伸により繊維が切断する
ことは避けられないからである。しかし、たとえ切れて
も紡糸時に切断した時発生するショットのようなものは
形成されず、又、連続繊維よりなる不織布としての品質
や外観を低下させることはないので、本発明の効果を減
ずるものではない。この延伸により繊維を構成する重合
体高分子は分子配向を生じ、高強度が実現される。

いままでの説明から明らかな様に本発明の高強度不織布
は所謂一方向性不織布であり、繊維を一定方向に配列さ
せ、しかもその繊維を延伸により分子配向させ−定方向
に高強度を持たものである。そして、本発明において微
細繊維の大部分が一定方向に配列したということは、一
定方向に高強度を実現し得る程度に繊維を配列させると
いう意味であり、これは繊維の配列方向と該方向の直角
方向との強度比で裏付けられる。

この強度比は使用した高分子重合体、補集面の煩斜角度
、延伸倍率、繊維間の結合の度合によって変動するが、
この強度比が１５以上となる程度までに繊維を配列させ
ることが好ましい。従来のカード機（流綿法）による一
方向性不織布の場合、この強度比は４〜１乳屋度あるが
、本発明の場合には頭斜した補集面と延伸との両方の作
用によりこの強度比を４０〜５０まで高めることが出来
る。次表に煩斜角度を延伸倍率がこの強度比、言い換え
れば繊維の配列にどのような影響を及ぼすかを示す。こ
の表から明らかなように、低倍率延伸の場合、この比は
傾斜角度によって左右されるが、高倍率になるに従って
煩斜角度の影響は少なくなる。

延伸の後、更に強固に繊維の交点を接着するため、高分
子重合体の軟化点以上で熱圧するか、または接着剤等で
含浸してもよい。しかし、集積段階での繊維の自己粘着
力が弱い場合でも、延伸によって繊維間の融着が更に極
めて強固に向上されるので、新たに接着手段を設ける必
要職まほとんどない。しかし熱寸法安定性が必要な場合
には緊張或いは弛緩状態で熱セットしたり、また厚みを
調整することが必要な場合にはカレンダーを通したりす
ることが好ましい。このように本発明方法によれば、平
均繊維直径１０山以下の特に従来不可能とされているよ
うな直径２仏以下でも実質的に連続繊維から成る高強度
な不撒布が得られ、更に微細な繊維から成るため軽量で
繊密で極薄な不織布が得られる。

また延伸による各繊維の分子配向性、結晶化が増大する
ことにより耐熱性、耐薬品性等の多くの耐性が向上し、
外観的にも非常に光沢が発現される。しかも工業的にも
延伸による幅引きがほとんど無く、全幅にわたって均質
に延伸されるため、品質がすこぶる安定し、かつ収率が
向上するところから、その貢献するところは大である。
このような本発明の方法によって得られた不織布は、電
解コンデンサー用のセパレータや、ワニス含浸用、マイ
カバツキング用等の絶縁材基布をはじめとし、各種テー
プ基材、コーティング基布として極めて好適に使用され
るものである。

以下、実施例をもって本発明の内容を更に具体的に説明
するが、これらによって本発明は何ら限定されるもので
はない。実施例 １ ポリエチレンテレフタレートを押出機に供給して溶融し
、その溶融物を直線上に並ぶ２４の固の孔径０．３脚か
ら成る温度２８０ｏｏに加熱されたオリフィスから吐出
量１２夕／分で級出し、それと共にオリフイスの両側に
接する０．４肋のスリットから温度３５０ｏｏに加熱さ
れた圧力１．５ｋ９／地の圧搾空気を噴出して紙出繊縦
を搬送細化し、次いで該繊維が未だ自己粘着性を有する
間に、衝突点まで１５肌離れた該繊維の射出方向に対し
て３がの角度で傾斜した繊密な縦キャンパス瓶集面上に
衝突集積させた。

繊維は自己粘着性を有するため繊維の交叉点で接着、か
つ瓶集面に粘着することによって乱れることなく噴出気
流の流れの方向に折りた）まれて配列し、ほとんど瓶集
面進行方向に対して平均繊維直径４仏の連続繊維が平行
に配列した目付５０夕／あの繊維ウェブが形成された。
次いでこのウェブを橘集面から剥し、温度７５ｑｏのカ
レンダーにて熱プレスした後、温度９０ｑ０のローラー
延伸機を用いて繊維配列方向に４倍に延伸したところ、
幅引きをほとんど起こすことなく全幅にわたって各繊維
が均質に延伸分子配向され、非常に光択のある不織布が
得られた。

この不織布は目付１２．８夕／で、厚み３０仏（マイク
ロメーターにて測定）、平均繊維直径２．０ムで、しか
も繊維は実質的に連続しており、従って不織布の引張強
度は３．８ｋ９／１５肋幅（繊維の配列方向）と非常に
強力なものとなり、そのため各種テープ基材やコーティ
ング基材として、また光択があり美しい点では装飾・包
装用等のＩＪボンテープとして好適に使用されるもので
あった。なお、繊維の配列方向と直角方向の強度は０．
１１ｋ９／１５側幅であり、強度比は３４．５であった
。また、この不織布は更に熱圧力レンダ−にてプレスし
たところ、繊維が微細なため従来にはなかった厚み１３
仏という超薄手の不織布となり、マィカバッキング、ワ
ニス含浸用等の絶縁材基布として最適であった。

比較例 １ 実施例１と同様に紙出された繊維を、該繊維の進行方向
に対して直角に横切る瓶集面上に衝突集積させた。

繊維は方向性をもつことなくループを描いてランダムに
集積され、目付５０夕／〆の繊維ウヱブが形成された。
次いでこのウェプを温度７ｙｏのカレンダーにて熱プレ
スした後、温度９０午０のローラー延伸機を用いて４倍
に一触延伸した。

しかしランダムウェブのために通常のフィルム延伸と同
様、延伸による幅引きが大きく両耳端部が厚くなるとい
う不均一延伸の問題を発生し、それと共に各繊維一本一
本の延伸度合も異なり、得られた不織布の物性値も非常
にバラッキの大きいものであった。一応得られた夫織布
の平均目付は１５．５夕／れ平均繊維直径は２．８仏、
平均引張強度は２．６ｋ９／１５側幅（繊維の延伸方向
）であった。実施例 ２ ポリプロピレンを押出機に供給して溶融し、その溶融物
を直線上に並ぶ２４の固の孔径０．３肋から成る温度３
１０００に加熱されたオリフイスから吐出量２０夕／分
で紡出し、それと共にオリフィスの両側に接する０．４
肌のスリットから温度４００ｏｏに加熱された圧力１．
５ｋｇ／地の圧搾空気を噴出して紙出繊維を搬送織化し
、次いで該繊維が未だ自己粘着性を有する間に、衝沖犬
点まで２５伽離れた該繊維の射出方向に対して２５ｏの
角度で額斜した繊密な綿キャンパス補集面上に衝突集積
させた。

繊維は自己粘着性を有するため、繊維の交叉点で接着し
、かつ補集面に粘着することによって乱れることなく噴
出気流の流れの方向に折りた）まれて配列し、ほとんど
補集面進行方行に対して平均繊維直径７山の連続繊維が
平行に配列した目付８０夕／あの繊維ウェブが形成され
た。次いでこのウェブを構築面から剥し、温度９０ｏｏ
のカレンダーにて熱プレスした後、温度１００００のロ
ーラー延伸機を用いて繊維配列方向に４．５倍に延伸し
たところ、幅引きをほとんど起こすことなく全幅にわた
って各繊維が均質に延伸分子配向され、非常に光択のあ
る不織布が得られた。

この不織布は目付１７．９夕／あ、厚み５６仏（マイク
ロメーターにて測定）、平均繊維直径３．５仏で、しか
も連続繊維から成っているため引張強度４．６ｋ９／１
５肋（繊維の配列方向）と非常に強力なものとなり、装
飾・包装用等のりボンテープとして好適に使用されるも
のであった。繊維の配列方向と直角方向の強度は０．１
１ｋｇ／１５側幅であり、強度比は４４．８であった。
また、この不織布をポリオキシェチレンノニルフェノー
ルェーテル（花王アトラス社製ェマルゲン８１０）にて
処理し、親水性を付与したものをアルミ電解コンデンサ
ーのセパレーターとして使用したところ、強度が強いた
めに作業性に優れ、また微細繊維から成るためインピー
ダンス、ｔａｎ８が小さく極めて好適に使用されるもの
であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の工程側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平均繊維直径が１０μ以下で、均一に分子配向する
   ように延伸された実質的に連続した微細繊維から成り、
   且つ該微細繊維の大部分が一定方向に配列されて、該繊
   維の配列方向の強度と、該方向と直角方向の強度との比
   が１５以上であることを特徴とする高強度不織布。 ２ 微細繊維の平均繊維直径が２μ以下であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の高強度不織布。 ３ 高分子重合体を溶融してオリフイスから紡糸しなが
   ら周囲から高温気流を噴射して紡糸した繊維を搬送細化
   し、次いで紡糸した繊維が未だ自己粘着性を有する間に
   紡糸の射出方向に対して５〜８０°の傾斜角度を有する
   移動捕集面上に集積することにより、繊維を捕集面移動
   方向に配列させて繊維ウエブを形成し、次いでこの繊維
   ウエブを同方向に延伸することを特徴とする平均繊維直
   径が１０μ以下の延伸された高分子重合体の微細繊維か
   ら成る高強度不織布の製造方法。