JP4326899B2

JP4326899B2 - 不織布の製造方法

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Publication number: JP4326899B2
Application number: JP2003341426A
Authority: JP
Inventors: 満藤橋; 悦郎中尾
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005105474A

Description

本発明は、高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトな不織布の製造方法に関する。

短繊維、例えば繊維長１０ｍｍ以下の繊維を抄紙して得られる湿式法によって製造された抄紙網上の短繊維層に水流を噴射して短繊維を絡合することによって不織布とする技術は公知である（たとえば、特許文献１参照。）。この場合、抄紙機の網（以下抄紙網と称する）の上に形成された短繊維層に対して、そのまま抄紙網上で水流により絡合しようとすると、高圧のノズルから噴射された水によって短繊維層の一部の繊維が抄紙網に絡み付くという問題があった。特に抄紙の仕掛時に発生する短繊維層の薄い部分や、短繊維層の両端の薄い部分や、抄紙のトラブル時に発生する短繊維層の両端の薄い部分などが抄紙網に絡み付くと、直ちにこれを除去することができず連続的に生産できないという問題があった。また、プラスティック製の抄紙網の場合その継ぎ部で特に短繊維が絡み付き易いという問題もあった。このように、抄紙網上で連続的に水流を噴射して短繊維を絡合させる場合、トラブルが多く発生し、生産効率が著しく低下するという問題があった。そこで、短繊維層を抄紙網から別の絡合用の支持体に移動させてから水流を噴射して短繊維を絡合させる方法が考えられる。しかし、この場合、短繊維層の繊維組織が乱れたり、破損したりするトラブルが生じるという問題があった。特に抄紙網に絡み易い繊維の場合移送が困難であった。

特開平２−１２７５５１号公報（請求項２）

本発明は、上記の問題を解決することを課題とするものであり、抄紙網に短繊維が絡み付く問題が生じない不織布の製造方法を提供する。

本発明は、抄紙機の網上に、面密度が５〜１００ｇ／ｍ^２、平均繊維径が１０〜８０μｍ、および湿潤時の引張強度が５Ｎ／５ｃｍ巾以上の不織布からなる繊維シートを載置し、短繊維を水中に分散させたスラリーを抄紙することにより、前記繊維シート上に短繊維層を形成し、次いで前記短繊維層側から水流を噴射して、短繊維絡合層と前記繊維シートとからなる積層体とした後、前記積層体から前記繊維シートを分離して、前記短繊維絡合層からなる不織布を製造することを特徴とする不織布の製造方法である。

本発明の製造方法によって、抄紙網の上で水流を噴射して短繊維を絡合させても抄紙網に繊維が絡み付くことがないので、短繊維が絡合してなる不織布の製造を連続的に行うことが容易になった。また、抄紙後移送し難い短繊維であっても容易に絡合させるが可能となった。

以下、本発明にかかる不織布の製造方法の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

抄紙機は、通常抄紙で使用するものでよく、例えば、傾斜式、長網式、丸網式の抄紙機などを適用できる。抄紙網も、通常抄紙で使用する網であって、パルプや合成繊維を主成分とするスラリーから紙を漉き上げる工程で使用される網を適用できる。網の材質としては例えば金属製、プラスチック製などがあり、形態としては、天然繊維、再生繊維、又は／および合成繊維からなるモノフィラメント、マルチフィラメント、より糸などから構成された織物やフェルト状などの網を適用できる。その織り方や目の細かさも特に限定されない。

繊維シートとは繊維から形成され繊維間が結合されたシート状物を指す。繊維シートは後工程で短繊維絡合層を分離しやすいように毛羽立ちの少ないか又は表面平滑性が高い繊維シートが好ましい。また搬送中に切断しないように引張強度が高いことが望ましく、湿潤時の引張強度が５Ｎ／５ｃｍ巾以上、好ましくは１０Ｎ／５ｃｍ巾以上である繊維シートが望ましい。なお湿潤時の引張強度は、繊維シートに自重と同じ重さの水を含ませた状態（ピックアップ１００％）で測定され、繊維シートの保水力がこれに満たない場合は、繊維シートに限界まで水を含ませた状態で測定される。なお引張強度はＪＩＳＬ−１０９６一般織物試験法８．１２．１のＡ法に準じ、試験片の幅５ｃｍで測定する。

このような繊維シートの構造は織物、編物、不織布などが好適であり、繊維シートを構成する繊維としては合成繊維、再生繊維、又は天然繊維などが可能である。なお繊維シートがモノフィラメント、マルチフィラメントから構成された織編物であれば表面平滑性が高く強度に優れるため好適に使用でき、特に繊維シートを再利用する場合に好適である。また、繊維シートが不織布であれば比較的安価であるため再利用せずに使い捨てとする場合に好適である。

前記繊維シートの面密度は５〜１００ｇ／ｍ²である必要があり、好ましくは、５〜５０ｇ／ｍ²であり、より好ましくは７〜３０ｇ／ｍ²である。５ｇ／ｍ²未満では、繊維組織が粗く、又引張強度も低下するので、繊維シートを通過した短繊維が抄紙網に多数絡み付く恐れがある。又、後述する積層体から前記繊維シートを分離する際に分離し難くなる。１００ｇ／ｍ²を超えると、抄紙速度が遅くなったり、面密度の高い不織布が得られなくなる。

繊維シートとして不織布を用いる場合は、毛羽立ちの少ないか又は表面平滑性が高い不織布であることが望ましい。例えば、熱可塑性繊維を含むウエブを少なくとも一方のロールの表面が平滑である２本の加熱ロール間を通すなどの製法で得られた、少なくとも片面の表面平滑性が高い不織布が好ましく、さらに全面又は点状に接着された不織布が好ましい。このような不織布としてはステープル繊維からなる乾式法不織布、長繊維からなるスパンボンド不織布、および湿式不織布などがあるが、なかでもスパンボンド不織布などの長繊維不織布は、面密度が低くても引張強度が高く、本発明の製造方法に好適に使用できる。不織布の厚さは０．０５〜１ｍｍであることが好ましく、０．１〜０．５ｍｍであることがより好ましい。また不織布を構成する繊維の平均繊維径は１０〜８０μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好ましい。８０μｍを超えると、繊維組織が粗く、抄紙網に短繊維が多数絡み付く場合がある。又、後述する積層体から前記繊維シートを分離する際に分離し難くなる場合がある。１０μｍ未満では、繊維組織が緻密過ぎて抄紙速度が遅くなったり、あるいは本発明で製造される不織布の面密度を高くできなくなる場合がある。

本発明の製造方法では、まず抄紙網上に前記繊維シートを載置する。載置する方法としては、例えば、抄紙機の抄造部へ抄紙網を導入する前に、抄紙網の上に重なるようにして導入する方法がある。以下、本発明の製造方法の一例を説明する図１を用いて説明する。図中には抄紙機の網１、抄造部分２、繊維シート３、ロール状の繊維シート（巻き出し部）４、絡合用ノズル７を示した。まず、ロール状に巻いた繊維シート４を準備し、図１のように、抄紙機の抄造部２へ抄紙網１が導入される部分で、ロール４から繊維シート３を巻き出しながら、抄紙網１に重ねて導入する。

本発明の製造方法では、前記繊維シート３上に短繊維を抄紙することにより、前記繊維シート３上に短繊維層５を形成する。短繊維としては、例えば繊維長１〜２０ｍｍにカットされた繊維を白水に分散して使用する。なお、繊維径が８μｍよりも細い極細の短繊維の場合は、繊維長は１〜１０ｍｍが好ましく、１〜７ｍｍがより好ましい。

前記短繊維としては、ＰＥＳ、ＰＡ、ポリオレフィン、アクリル、ＰＶＡ、合成パルプなどの合成繊維に限らず、レーヨンなどの半合成繊維、および綿、パルプ繊維などの天然繊維を使用することができる。またこれらの繊維を混合して使用することもできる。とくに高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトな不織布を得るためには、合成繊維の混合割合は５０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上がより好ましい。また、本発明で得られる不織布の引張強度を向上させるため、短繊維として熱接着性繊維を混合することも可能である。なお、繊維シートと短繊維絡合層とを分離しやすくするためには、熱接着性繊維の混合割合は短繊維全体の質量の３〜１５％とすることが好ましく、３〜１０％が更に好ましい。

本発明の製造方法によれば、従来とくに抄紙網に絡まりやすく、絡合用支持体へ移送し難かった短繊維であっても、繊維シートによって抄紙網への絡みを最小限にしスムーズに不織布を形成できるという有利な特徴がある。このような絡まりやすい繊維として、たとえば繊維長が７ｍｍ以下の短繊維や、繊維径が０.５〜８μｍの極細繊維、海島型の複合繊維の海部分を溶解除去したり、フィブリル化などで発生する極細繊維、および図２に断面を例示するような複合繊維が例えば白水中に分散されることにより樹脂成分８と樹脂成分９とに分割された極細でかつ繊維断面が円形でない異型断面繊維などがある。これら短繊維からなるウエブは湿潤時強度も低いため、繊維シートによって補強されることで効率よく製造できる。

また前記短繊維の平均繊維径は０．１〜１００μｍが可能であるが、本発明では平均繊維径が０.５〜８μｍの極細繊維に対して特に有効である。なお、分割されて断面が偏平な形状を呈する極細繊維などの、異型断面を有する繊維の繊維径は、同じ断面積を有する円の直径の値とする。

本発明では、次いで前記短繊維層５側から水流を噴射して、短繊維絡合層と前記繊維シートとからなる積層体とする。水流の噴射は抄紙網１上で前記短繊維層５側から行うことが可能であるが、前記短繊維層５を繊維シート３ごと、別の絡合用の支持体（図示しない）に移送した後、短繊維層５側から水流を噴射することも可能である。抄紙網１上で水流を噴射する場合は、製造装置が簡略になりその分トラブルも少なくなるという有利な効果がある。

前記短繊維層５側から水流を噴射する方法は、短繊維層の面に対向して配置した１つまたは複数のノズル７から水流を短繊維層に向けて噴射する。ノズル７には、ノズル孔が一列又は複数列に配置されており、ノズル孔の列が生産方向と交差する方向にノズル７が配置される。ノズル孔の孔径は直径０．０５〜０．５ｍｍが好ましく、０．１〜０．２ｍｍがより好ましい。また、隣り合うノズル孔の間隔は０．２〜５ｍｍが好ましく、０．３〜２ｍｍがより好ましい。ノズル７から噴射される水流の形状は柱状流が好ましいが、ノズル孔から離れるほど水流の太さが広がるような形状である場合も、その拡大する角度が５〜１０度程度であればよい。また、ノズル７内の圧力は、短繊維層５を絡合できる範囲であり、且つ後の工程において、積層体から繊維シート３が分離可能である限り特に限定されないが、好ましくは、０．１〜１５ＭＰａ、より好ましくは１〜１０ＭＰａである。本発明では、適切な繊維シート３を選択することにより２ＭＰａ以上、または４ＭＰａ以上、あるいは６ＭＰａ以上の高圧であっても可能である。また、前記ノズル７を複数配置しておくことも可能である。

このように、短繊維層５側から水流を噴射することにより、短繊維層５では短繊維同士が絡合し短繊維絡合層５ａとなる。同時に、短繊維絡合層５ａに含まれる短繊維の一部は前記繊維シート３の間隙に貫入するか、または間隙を貫通して、繊維シート３と短繊維絡合層５ａは分離可能な結合力で一体化され、繊維シート３と短繊維絡合層５ａとからなる積層体が形成される。

抄紙網上で水流を噴射して積層体とした場合は、前記積層体を、前記抄紙網１から剥離する。この積層体は繊維シート３によって強度が補強されているため、移送コンベア６の引張力が強くても破断することなく、また、抄紙網１と短繊維との絡みがないので容易に剥離し、移送することができる。移送コンベア６としては公知の例えば網状のコンベアを用いることができ、抄紙網１と移送コンベア６とが接している場合はもちろんのこと、抄紙網１と移送コンベア６とが多少離れていても、伸び難い繊維シート３を用いることにより抄紙網１から剥離および移送が可能である。

次に、前記積層体から前記繊維シート３を分離して、乾燥状態または湿潤状態の前記短繊維絡合層５ａからなる不織布を製造する。分離する方法としては、積層体が湿潤状態のままで分離するか、積層体を乾燥した後で分離する方法がある。

積層体が湿潤状態のままで繊維シート３を分離するには、例えば通気性の移送コンベア６上に繊維シート３が接するようにして積層体を載置して、積層体の上から他の通気性のコンベアを接しておき、他のコンベアの反対面から吸引によって湿潤状態の短繊維層５を吸い付ける方法がある。

積層体を乾燥した後で繊維シート３を分離する方法において、乾燥方法としては、例えば積層体を移送コンベア６等に移送した状態で、ドライヤー中に導入して、熱風を吹き付けて乾燥する方法、或いは移送コンベア６からエアスルー型のドライヤーに積層体を移して乾燥する方法などがある。積層体を乾燥した後で繊維シート３を分離する方法によれば、乾燥工程の間あるいは短繊維絡合層５ａからなる不織布の強度を更に高めるための工程に移るまでの間、短繊維絡合層を補強又は保護しておくという効果がある。また、前記繊維シート３及び／又は前記短繊維絡合層５ａの熱収縮により、前記積層体から前記繊維シート３を剥離させ分離することも好ましい。積層体を乾燥する際に合わせて熱収縮を行うと効率的である。

前記湿潤状態で分離した短繊維絡合層５ａからなる不織布はその後、乾燥させて乾燥状態の短繊維絡合層５ａからなる不織布とすることができる。また、短繊維絡合層５ａからなる不織布の強度を向上させる必要がある場合は、分離した短繊維絡合層５ａからなる湿潤または乾燥状態の不織布に、さらに繊維結合、例えば、水流の噴射による絡合や樹脂含浸などを施し強度を向上させた不織布とすることができる。

本発明によって得られる不織布の面密度は、好ましくは５〜２００ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは１０〜１００ｇ／ｍ^２であり、さらに好ましくは２０〜１００ｇ／ｍ^２である。５ｇ／ｍ^２未満の場合は積層体から繊維シート３を分離することが困難になる場合があり、２００ｇ／ｍ^２を超える場合は抄紙の速度が遅くなり過ぎる場合がある。

以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本願発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。

（実施例１）
ロール状の繊維シート４として面密度１５ｇ／ｍ²のポリプロピレン繊維からなるスパンボンド不織布（厚さ０．１５ｍｍ、平均繊維径１９μｍ、湿潤時の引張強度はタテ方向が３３Ｎ／５ｃｍ巾、ヨコ方向が６Ｎ／５ｃｍ巾、繊維が点状に接着されている）を準備した。

図１に示すように抄紙機の抄造部分２へ抄紙網１が導入される部分で、前記ロール４から繊維シート３を巻きだしながら導入し、抄紙網１上に前記繊維シート３を載置した後、短繊維として０．１デシテックスのポリエステル繊維（繊維径３μｍ、繊維長３ｍｍ）を白水中に分散させたスラリーを抄紙し、繊維シート３上に短繊維層５を形成した。

次いで、孔径が０．１３ｍｍ、孔間隔が０．６ｍｍで直線状にノズル孔が配列されたノズル７を用いて、短繊維層５の上方から短繊維層に向けて、ノズル内圧力３ＭＰａにて柱状水流を噴射した。この結果、短繊維絡合層５ａが形成され、同時に、短繊維絡合層５ａ中の短繊維の一部は前記繊維シートの間隙を貫通して短繊維絡合層５ａと繊維シート３とからなる積層体が形成された。

次いで、前記積層体を抄紙網１から剥離して移送コンベア６に移し、さらにエアスルー型の乾燥機（図示しない）に導入して１４０℃の条件で乾燥させた。次いで積層体から繊維シート３を剥離して、面密度７０ｇ／ｍ^２の短繊維絡合層５ａからなる不織布を得ることができた。なお、抄紙網１への短繊維の絡みは認められなかった。
（実施例２）
ロール状の繊維シート４として面密度１５ｇ／ｍ²のポリプロピレン繊維からなるスパンボンド不織布（厚さ０．１５ｍｍ、平均繊維径１９μｍ、湿潤時の引張強度はタテ方向が３３Ｎ／５ｃｍ巾、ヨコ方向が６Ｎ／５ｃｍ巾、繊維が点状に接着されている）を準備した。

図1に示すように抄紙機の抄造部分２へ抄紙網１が導入される部分で、前記ロール４から繊維シート３を巻きだしながら導入し、抄紙網１上に前記繊維シート３を載置した後、短繊維として図２の（ｂ）に示されたような断面形態を有する３．３デシテックスの複合繊維（繊維径１８．４μｍ、繊維長５ｍｍ、樹脂成分８はポリエステル樹脂、樹脂成分９はポリアミド樹脂）を白水中に分散させたスラリーを抄紙し、繊維シート３上に短繊維層５を形成した。なお、前記複合繊維は、水中に分散させてスラリーとする際に１本の繊維が１１分割されるものであり、分割された各繊維（平均繊維径５．５μｍ）は断面が扁平形状の極細繊維であった。

次いで、孔径が０．１３ｍｍ、孔間隔が０．６ｍｍで直線状にノズル孔が配列されたノズルを用いて、短繊維層５の上方から短繊維層に向けて、ノズル内圧力４ＭＰａにて柱状水流を噴射した。この結果、短繊維絡合層が形成され、同時に、短繊維絡合層中の短繊維の一部は前記繊維シートの間隙を貫通して短繊維絡合層５ａと繊維シート３とからなる積層体が形成された。

次いで、前記積層体を抄紙網１から剥離して移送コンベア６に移し、さらにエアスルー型の乾燥機（図示しない）に導入して１４０℃の条件で乾燥させた。次いで積層体から繊維シート３を剥離して、面密度６５ｇ／ｍ^２の短繊維絡合層５ａからなる不織布を得ることができた。なお、抄紙網１への短繊維の絡みは認められなかった。

本発明の製造方法の一例を説明する図。（ａ）本発明で用いる短繊維の断面の例。（ｂ）本発明で用いる短繊維の断面の例。

符号の説明

１．抄紙網
２．抄造部分
３．繊維シート
４．ロール状の繊維シート
５．短繊維からなる層
５ａ．短繊維絡合層
６．移送コンベア
７．絡合用ノズル
８．樹脂成分
９．他の樹脂成分

Claims

抄紙機の網上に、面密度が５〜１００ｇ／ｍ^２、平均繊維径が１０〜８０μｍ、および湿潤時の引張強度が５Ｎ／５ｃｍ巾以上の不織布からなる繊維シートを載置し、短繊維を水中に分散させたスラリーを抄紙することにより、前記繊維シート上に短繊維層を形成し、次いで前記短繊維層側から水流を噴射して、短繊維絡合層と前記繊維シートとからなる積層体とした後、前記積層体から前記繊維シートを分離して、前記短繊維絡合層からなる不織布を製造することを特徴とする不織布の製造方法。
水流の噴射を前記抄紙機の網上で行うことを特徴とする請求項１に記載の不織布の製造方法。
前記積層体を乾燥させた後、前記積層体から前記繊維シートを分離することを特徴とする請求項１または２に記載の不織布の製造方法。
前記繊維シート及び／又は前記短繊維絡合層の熱収縮により、前記積層体から前記繊維シートを分離することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の不織布の製造方法。
前記繊維シートが長繊維不織布であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の不織布の製造方法。