JPS6328962A - 耐熱性不織布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、耐熱性不織布に関し、更に詳しくは、高温状
態において極めて収縮率が低く優れた寸法安定性を有し
、且つ、強度等の機械的特性にも優れた耐熱性不織布に
関する。

［従来の技術］ 従来、耐熱性不織布に関しては、芳香族ポリアミド短繊
維を同組成のバルブ状粒子と共に混抄した湿式法による
紙状不織布が広く知られ、又、例えば特公昭５９−１８
１８号等には、未延伸芳香族ポリアミド繊維を接着要素
とする耐熱性不織布の製法が開示されている。

又、その他の耐熱性不織布に関しては、ノボロイドｍ維
や芳香族ポリサルファイド繊維からなるニードルバンチ
フェルトや例えば特開昭５７−１６９５４号のような芳
香族ポリサルファイドを利用したスパンボンド不織布等
が知られている。

又、本発明、に最も類似するものとして、芳香族ポリア
ミド繊維からなる繊維ウエブを、水流の作用により絡合
せしめた不織布が知られている。

［発明が解決しようとする問題点コ 前記の芳香族ポリアミド繊維を利用した湿式法による紙
状不織布は、耐熱性に優れた有用なものであるが、高温
雰囲気下においては熱収縮による皺が多発して形状が保
持できず、あるいは、繊維長が１０ｍｍ以下の短繊維を
利用するため、引裂き強度が低く、又、例えば絶縁ワニ
スやＦＲＰ用不飽和樹脂等の含浸性に劣るという欠点が
あった。更にこの湿式法によるものは、厚手の不織布の
作製が困難なため、厚手のものは複数の薄手シートを積
層して作成するため、加熱によりそれらの眉間が剥離し
てバブリングが多発し実用に耐えないと言う欠点があっ
た。

芳香族ポリアミドステーブル繊維を主体とする耐熱性不
織布は、前記の湿式法による紙状のものを除いて、耐熱
性を低下させず、量産に適した製造方法は未だ開発され
ていない。例えば未延伸芳香族ポリアミド繊維の熱融着
性を利用した製造方法においては、十分な不織布の強度
を得るためには３００℃以上の高温における熱圧着を必
要とするため通常のカレンダー等の適用が困難であり、
又、熱圧着温度を低下せしめるために２−ジメチルピロ
リドンやメチルホルムアミドなどの可塑化溶媒の使用も
考えられているが、これも通常のカレンダーなどの適用
可能範囲よりも高温での処理が必要となるか又は溶剤の
排気や回収装置が必要となり１．何れも汎用性に劣り実
施することが困難であった。

前記の芳香族ポリアミド繊維からなる水流絡合不織布は
、耐熱性が良好で、強度も優れたものであるが、繊維間
が機械的には絡合されているが、繊維間結合がないため
、寸法安定性に劣り、又、ケバ立ちが生じるという欠点
があり、このため、伸張処理等の後加工により寸法を安
定化さすことが試みられているがこれらの後加工は却て
熱収縮率を増加するもので、好ましいものではなかった
。

一方、その他の繊維よりなる耐熱性不織布は、ニードル
バンチ法による繊維フェルトや、スパンボンド法による
不織布が提案されているが、それらの何れもが保形性や
寸法安定性に劣るものであり、又、熱収縮が大きいかあ
るいは、収縮により皺が生じるという欠点があった。

従って、本発明は、従来において極めて困難か、あるい
は、不可能とされていた高温雰囲気下において、熱収縮
が極めて少なく、皺やケバ立ち等の発生もなく、且つ、
寸法安定性や強度等の機械的特性にも優れた耐熱性不織
布の提供を目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段］ 本発明は、繊維長が耐熱性繊維８０乃至２０ｔｉ１％と
未延伸縁Ｉｔｔ２０乃至８０重量％とからなる繊維ウエ
ブを、水流の作用により絡合せしめ、次いで熱圧着によ
り繊維間が融着せしめられた不織布であって、該不織布
の２００乃至３７５℃の温度条件下における乾熱収縮率
が３％以下であることを特徴とする耐熱性不織布に関す
る。

［作　用コ 本発明者らは、熱収縮率の極めて低く耐熱安定性に優れ
た不織布を得ることを目的とし鋭意研究を続けた結果、
耐熱性ｍ維を利用して、水流の作用による繊維間絡合と
、未延伸繊維による繊維間結合とを合わせた構造とする
ことで、加熱時に極めて収縮率が低く皺の発生も皆無で
、しかも、強度等の機械的特性にも優れた耐熱性の不織
布が得られることを見出し、本発明を完成したものであ
る。

以下、本発明を具体的に説明すると、まず、本発明で使
用する耐熱性繊維は、耐熱性不織布の骨格を形成するも
のであり、水流の作用によりその他の繊維と共に絡合し
て、不織布に引張りあるいは引裂き強度等の機械的特性
を付与し、本質的耐熱性を具備する。

これらの繊維としては、芳香族ポリアミド繊維、芳香族
ポリサルファイド繊維、芳香族ポリエステルｍ維、芳香
族ポリエーテル繊維、ノボロイド繊維等の合成繊維や、
酸化アクリル繊維等の合成繊維を酸化処理した繊維、あ
るいは、ガラス繊維、アスベストｌ！雄、炭素繊維、金
属繊維等の無機繊維等ウエブ形成の可能な耐熱性′１ａ
ＩＩｉ１：であれば何でも利用することができるが、芳
香族ポリアミド繊維、ノボロイド繊維、酸化アクリル繊
維から選ばれた合成繊維を単独または混合して利用する
と、ウエブ形成が容易で、これらの繊維が３００℃以上
の温度においても溶融せず骨格を形成し、多様な製品を
得ることが可能であり、しかも、製品の品質設計や品質
管理等が極めて容易且つ安定して行。

えるため好適なものといえる。特に芳香族ポリアミド繊
維は、耐熱性及び生産性の点において最も良好な製品が
得られるので最適である。

又、芳香族ポリサルファイド繊維や芳香族ポリエステル
繊維等の熱可塑性耐熱繊維の場合は、前記の溶融しない
繊維と混合することで種々の性質の不織布を形成したり
、あるいは、これらのＦａｌｔｉの融点以下の温度で使
用されたり、融点以上の温度であってもその耐熱を必要
とする時間が極めて短い場合にはこれらの繊維の特性を
生かした利用が可能であるので利用価値が高いものと言
える。

次に、未延伸繊維について説明すると、未延伸繊維は加
熱加圧により可塑化あるいは溶融して骨格である耐熱性
繊維及び未延伸繊維同志の繊維間を結合し、耐熱性不織
布の寸法安定性を高める作用、引張り強度等の機械的特
性を向上する作用、あるいは、不織布のケバ立ちゃ繊維
粉塵の発生を防止して製品の品位品質を高める作用等を
有する。

これらの未延伸繊維としては、未延伸ポリエステル繊維
、未延伸芳香族ポリサルファイド繊維、未延伸芳香族ポ
リエステル繊維、未延伸芳香族ポリアミド繊維などが知
られており、必要耐熱条件により適宜選択して使用する
ことができる。つまり、例えば長期ｒｐ７の耐熱特性が
必要な場合には、未延伸芳香族ポリサルファイド繊維や
未延伸芳香族ポリエステル！ａ！維等の本質的に耐熱性
である未延伸繊維を利用することが好適で、又、高温度
の耐熱性が要求される場合であってもそれが数分あるい
は数時間という短時間の耐熱性で良い場合には、ウエブ
の形成や加圧加熱による融着結合が容易に行える未延伸
ポリエステル繊維を利用することが有利である。

又、この未延伸ポリエステル繊維は非常に作業性や生産
性に優れたものである反面、耐熱性に乏しいと言う欠点
を有するものであるが、本発明の不織布は、未延伸繊維
の融着のみを結合要素とするのではなく、水流による絡
合も行われているため、仮に未延伸ポリエステル繊維が
加熱により劣化や分解等を生じたとしても、絡合により
ある程度の強度及び保形性を有するので、例えば、ハニ
カムコアや電気絶縁材等のように熱硬化性樹脂やワニス
などの含浸処理の施されるような耐熱用途には十分対応
できるものである。

これらの耐熱性及び未延伸繊維は、上記の特性を有する
ものであれば何でも良いが、本発明においては繊維長が
２０乃至２００ｍｎｔて、繊度が０．５乃至２０デニー
ルのステーブル繊維であることが、ウエブの均−形成性
等に優れ、又、水流噴射による絡合効率が良好なため好
適であり、特に、繊維長が３８乃至７６ＩＩＩＩ１１で
繊度が１乃至６デニールのものは最も良好なウェブ形成
と絡合効率が得られるので最適のものと言える。

本発明においてステーブルｗｆＩｔＩを好適とする理由
を簡単に説明すると、例えばスパンボンド法やメルトブ
ロー法による不織布、あるいは、長繊維のトウを利用し
たような繊維長が２００＋ｎｍを越えるような極めて長
い繊維からなる不織布は、複数の原料、ＩａＩ維径、繊
維長等の性質の異なる繊維を混合してしようすることが
不可能か又は非常に困難であるため、多様な不織布を形
成することができず、又、水流噴射による絡合効率に劣
り、反対に湿式法で用いられるような例えば繊維長が２
０ｍｍ以下のような短繊維では、絡合したとしても強度
の低い製品しか得られないので効果的ではない。従って
、これらの長繊維又は短繊維を利用する場合には、前記
の好適な繊維長及び繊度の範囲を有するステーブル繊維
と混合する必要がある。

次に、本発明の要旨として最も重要な水流絡合について
説明すると、水流絡合に関しては、例えば米国特許第３
，０８８，８５９号等で知られる公知の技術を適用すれ
ば良く、前記の耐熱性繊維と未延伸繊維とが混合された
ウエブに、多数の微細なオリフィスを通じて水流が噴射
され、各繊維間を絡合せしめる。これらの水流噴射によ
る絡合処理で、不織布の熱収縮率が大きく改善される。

その理由については未だ明らかではないが、その理由と
して考えられる点を以下述べると、まずウェブの水平方
向に配列していた各繊維が水流噴射により垂直方向を含
む３次元にランダムに配列されその結果として、面とし
ての収縮率が低下する構造的な作用、第２には、未延伸
繊維は一般的に収縮性の非常に高い繊維であるが、これ
らの未延伸繊維が、水流の作用により部分的に延伸及び
分子配向せしめられ、この結果として未延伸繊維の耐熱
安定性が高まり収縮率が低下するという分子的な作用、
第３には、緊張状態にある繊維が水流の圧力により、局
部的な弛緩作用を受けその結果として熱収縮率が低下す
るという構造的分子的緊張緩和作用、及び、第４として
耐熱性繊維及び未延伸繊維の短繊維が有する潜在収縮性
が、水流絡合後の乾燥工程により湿熱ヒートセットと同
様の処理を受け、その結果として不織布の熱収縮率が低
下すること等が考えられる。

何れにせよ、本発明において、水流絡合の工程は、２０
０乃至３７５＠Ｃの温度における熱収縮率を飛躍的に減
少せしめる手段として最も重要である。

絡合せしめられた不ｌ！布は、次いで、熱圧着により未
延伸繊維の結合作用により繊維間が融着され、寸法安定
性に優れ、しかも、強度等の機械的特性も従来のものよ
り格段に優れた本発明の不織布となる。又、この熱圧着
は、結合作用のみてはなく、耐熱性繊維及び未延伸繊維
に対するヒートセット作用も有すると考えられ、熱圧着
により、不織布の乾熱収縮率をより低下せしめると言う
補助作用も有する。

この熱圧着における温度および圧力は、未延伸繊維が加
圧により可塑化あるいは溶融することて各繊ｉｔ閏を結
合することが可能な条件が適宜選択され・例えば、未延
伸ポリエステル繊維であれば１２０乃至２２０″′Ｃ１
未延伸ポリフエニレンサルフアイド繊維であれば１４０
乃至２４０″Ｃ１あるいは、未延伸芳香族ポリアミド１
ｍ維であれば２５０乃至３５０”Ｃの温度と、３０乃至
３００に３／ｃｍの線圧力が適当と考えられる。又、こ
れらに利用する装置としては、平板加熱プレス装置、回
転ヒートロール装置、あるいは表面に凹凸が設けられた
彫刻ヒートロール装置等何でも良いが、回転ヒートロー
ルを用いると連続生産性および品質安定性に優れるため
有利である。

以下、本発明を実施例に基き更に具体的に説明するが、
本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］ 芳香族ポリアミド繊ｍＵ、ｓデニール、３８ｎ＋ｍ長）
５０重量％と、未延伸ポリエステル１ｔｔ（５デニール
。

４４ｍｍ長）５０重量％とを均一に混綿し、カード法に
よりウエブを形成し、次いで、オリフィス径０．１５ｍ
ｍ、オリフィス数１０００個／ｍのノズルを用いて、水
圧８０ｋｇ／ｃｎ＋２水吐出ｆｉｌ１２０ｆｆｉ　／　
ｍｉｎの条件で水流を噴射して各１ａ維を３次元に絡合
せしめた後、１００℃の温度で乾燥して、目付６０３／
ｍ２、厚み０．６ｍｍの水流絡合不織布を得た。

この不織布を２枚重ね合わせ、平滑な表面を有する回転
ヒートロール間を線圧カフ０ｋｇ／ｃｍ、温度２００℃
の条件で２回通過せしめて熱圧着し、目付１２０ｇ／ｍ
２、厚みが０−１５ｍｍの本発明による耐熱性不織布を
得た。

得られた不織布の耐熱性を調べるため、熱風循環炉を用
いて２００乃至３７５℃の温度で３分間熱処理を行い、
熱処理後の収ｗＩ率及び引張り強度を測定した。

その結果を第１表に示す。

又、これとの比較のため、実施例１と同一組成のウェブ
を水流絡合の工程のみを省略して熱圧着したもの（比較
例１）及び市販の芳香族ポリアミド湿式不織布（比較例
２）について、実施例１と同一の試験を行った。この結
果も第１表に示す。

第１表からも明らかなように、本発明による耐熱性不織
布は、他のものに比べて極めて低い収縮率を示し、皺や
層間剥離によるバブリングの発生が全く無い優れた品質
のものであフた。

尚、収縮率及び減量の測定は３０Ｘ３０ｃｍの試験片に
縦横各３点の２５ｃｍ長のマーキングを正確に行い、熱
処理後の重量減、及び、収縮した縦横の平均値を示し、
又、引張り強度は、５ｃｍ幅の試験片を１００ｍｍ／ｍ
　ｉ　ｎで定速伸張して測定した。

［以下余白］ 第　　１　　表 ［実施例２］ 芳香ｊｌｘ　ホ’）　７　ミＦ繊＆ｔｉ（１，５デニー
ル、３８ｍｍ長）４０重量％と、ポリフェニレンサルフ
ァイド繊維（３デニール、５１ｍｍ長）４０重置火と、
未延伸ポリフェニレンサルファイド繊維（１０デニール
、５１ｍｍ長）２Ｏｆｆｉ　量％とを均一に混綿し、実
施例１と同一方法、同一条件で、目付８０ｇ／ＩＩ＋２
、厚みｏ、ｓｍｍの水流絡合不織布を作成した。

次いで、この不織布を実施例１と同一の回転ヒートロー
ル間を線圧カフ０ｋｇ／ａｍ、温度２２０℃の条件て通
過せしめて熱圧着し、厚みが０−１３ｎｖの本発明によ
る耐熱性不織布を得た。

この不織布についても、耐熱性を調べるため、実施例１
と同様に熱風循環炉で、２００乃至３７５”Ｃの温度で
３分間熱処理を行い、熱処理後の収縮率及び引張り強度
を測定した。

その結果を第１表に示す。

又、これとの比較のため、実施例２と同一組成のウェブ
を水流絡合の工程のみを省略して熱圧着したもの（比較
例３）及び芳香族ポリアミド繊維１００％からなるウエ
ブを水流絡合せしめ、回転ヒートロールで圧密化した不
織布（比較例４）について、実施例２と同一の試験を行
った。この結果も第２表に示す。

第２表からも明らかなように、本発明による耐熱性不織
布は、他のものに比べて極めて低い収縮率を示し、更に
、耐熱性についてもより一層優れた品質のもので、しか
も、ポリフェニレンサルファイド繊維が耐水性、耐薬品
性を具備しているので、芳香族ポリアミド繊維の欠点で
ある温熱収縮率の改善されたものであった。

尚、湿熱収縮率の測定は３０　Ｘ　３０ｃｍの試験片に
縦横各３点の２５ｃｍ長のマーキングを正確に行い、不
織布に対し２００重量％の水を付着したのち、１７０℃
の熱風循環乾燥機に投入し、乾燥後の収ｆｉ率を測定し
た。

〔以下余白コ 第　　２　　表 ［発明の効果コ 本発明による耐熱性不織布は、上述の通り、従来には無
い低収縮率のものであり、従来避けることのできなかっ
た収縮による皺の発生を完全に防止したものである。

このため、従来耐熱性不織布が利用されてきた、耐熱電
気絶縁分野、繊維強化プラスチツク分野、建築構造体分
野、あるいは、航空宇宙産業分野等の全ての産業におい
て、作業性は勿論、品質品位あるいは安全性の向上等に
大いに役立つものである。

しかも、水流絡合と、熱融着という２つの結合手段を採
用しているので、利用する耐熱性繊維や未延伸繊維を従
来に無く広範に選択することができるため、例えば、耐
熱用途には不適当であった未延伸ポリエステル繊維を有
効に利用して作業性を格段に高めたり、あるいは、耐水
耐薬品性に優れた芳香族ポリサルファイド繊維を利用し
て高温液体フィルター等に利用したりすることができる
ことも本発明の不織布が有する従来には無い有利な特徴
である。

従って、本発明の耐熱性不織布は、生産性、作業性、汎
用性等に優れ、しかも、品質の安定した安全性の高い製
品を提供することができる従来には無い有用なものであ
る。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維長が２０乃至２００ｍｍの耐熱性繊維８０乃
   至２０重量％と未延伸繊維２０乃至８０重量％とからな
   る繊維ウエブを、水流の作用により絡合せしめ、次いで
   熱圧着により繊維間が融着せしめられた不織布であって
   、該不織布の２００乃至３７５℃の温度条件下における
   乾熱収縮率が３％以下であることを特徴とする耐熱性不
   織布。
2. （２）耐熱性不織布が、芳香族ポリアミド繊維を少なく
   とも４０重量％以上含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の耐熱性不織布。
3. （３）耐熱性不織布が、未延伸ポリエステル繊維、未延
   伸芳香族サルファイド繊維、未延伸芳香族ポリエステル
   繊維、未延伸芳香族ポリアミド繊維から選ばれた１又は
   ２以上の未延伸繊維を２０乃至６０重量％含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐熱性不織布。
4. （４）耐熱性繊維及び未延伸繊維が、繊維長が２０乃至
   ２００ｍｍで、繊度が０．５乃至１０デニールのステー
   プル繊維である特許請求の範囲第１項記載の耐熱性不織
   布。
5. （５）耐熱性不織布の３２５℃以下の温度条件下におけ
   る乾熱収縮率が１．５％以下である特許請求の範囲第１
   項記載の耐熱性不織布。