JPH0122375B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜技術分野＞ 本発明は実質的にポリエチレンテレフタレート
単一成分からなる長繊維不織布とその製造法に関
する。より詳しくは、腰が強くて屈曲時の反撥弾
性が大で、且つ耐毛羽特性に優れて鞄用芯材等に
使用するのに適した長繊維不織布とその製造法に
関する。 ＜先行技術＞ 熱可塑性ポリマーを溶融紡糸し、連続フイラメ
ントの状態で高速延伸した後移動コンベア上にこ
れら多数の連続フイラメントからなるウエブを形
成し、ひき続いて加熱ロールあるいは樹脂により
繊維間を結合させ一挙に不織布を得る方法はスパ
ンボンド方式として広く知られている。中でもポ
リエチレンテレフタレートに代表されるポリエス
テルスパンボンド不織布は耐熱性、耐候性、寸法
安定性、高ヤング率等の種々の特長を有している
ために産業資材を始めとする多くの分野で使用さ
れている。通常ポリエステルスパンボンドでは紡
糸直後に5000ｍ／分前後の高速度で延伸すること
により強度並びに耐熱寸法安定性の良好な単糸が
得られ、これを適切な温度と圧力の下で熱圧着す
ることによりあるいは樹脂との併用により繊維間
の接合を図つて、布帛としての実用特性を有した
不織布を得るものである。しかしながらこのよう
な高い紡糸速度で得られた長繊維ウエブを樹脂処
理なしの加熱ロールのみで熱接合する場合、特に
ポリエステルについてはナイロンその他の素材と
は異なり熱接合条件の適切な領域が狭いので、最
適条件に対しロールの温度や圧力が若干でも低い
と引裂強力は満足されるものの特に耐毛羽特性が
劣ることとなり、一方ロール温度や圧力が高過ぎ
ると熱圧着部の繊維が損傷し、引張強度や引裂強
度が著しく低下する。さらにたとえ適切な条件下
で熱圧着を行なつたとしてもポリエステル長繊維
不織布の場合には高目付になるに従い繊維間の熱
接合が充分でなくなる傾向を有し、その結果耐毛
羽特性が劣るようになる。一方耐毛羽特性の改良
を目的に樹脂処理を行なう場合、その量が少ない
と毛羽伏せ効果が充分でなく、反対に樹脂量を増
加するに従い耐毛羽特性は改良されるものの引裂
強力の低下、層間剥離の発生、さらには樹脂処理
なしの不織布の特徴の一つである軽さの低減等こ
れまた実用上さまざまな問題が発生する。 本発明者等は、ポリエステル繊維の熱による収
縮特性を詳細に研究した結果、部分熱圧着を比較
的低温で行つた上で、さらに高温で熱処理すると
いう二段階処理方式によつて耐毛羽特性を始めと
した総合的な特性の優れた不織布を得ることがで
きることを見出し本発明に到達した。 ＜発明の目的＞ 本発明は腰が強くて屈曲時の反撥弾性が大で、
且つ耐毛羽特性に優れた長繊維不織布とその製造
法を提供することを目的とする。 ＜発明の構成＞ 本発明の目的はポリエチレンテレフタレート長
繊維から成るウエブに熱圧着による部分結合を与
えて形成し、部分熱圧着部と非熱圧着部とで構成
されている不織布において、その不織布の部分熱
圧着部が不織布の表面積の５％以上を占め、非熱
圧着部の垂直切断面中に占めるフイラメントの切
断面の面積比率が少くとも20％であることを特徴
とするポリエチレンテレフタレート長繊維不織布
によつて達成される。 本発明による不織布の製造法は、150℃におけ
る乾熱収縮率が30％以上であり、且つ複屈折率が
0.02以上であるポリエチレンテレフタレートフイ
ラメントからなるウエブを70℃以上100℃以下の
温度で５％以上の面積比率を与えて部分熱圧着
し、部分熱圧着ウエブを130℃以上230℃以下の雰
囲気中で該温度における部分熱圧着ウエブの乾熱
収縮率よりタテ、ヨコ両方向ともにそれぞれ５％
から15％小さい範囲の収縮を許容する条件下で乾
熱収縮させることを特徴とする。 ＜構成の具体的説明＞ まず本発明の不織布を得るためにそのウエブを
構成する単糸は軟化温度が低くかつ熱収縮率が大
きいもの、具体的には150℃における乾熱収縮率
が30％以上であり、かつ複屈折率が0.02以上であ
ることが必要である。ポリエステルスパンボンド
法により得られた単糸の乾熱収縮率が30％以上で
あることは通常の5000ｍ／分前後の紡糸速度で得
られたものに対し比較的低い紡糸速度で得られた
いわゆる半延伸糸の領域のフイラメントであるこ
とを意味する。すなわち、通常の高い紡糸速度で
得られたフイラメントに比べいわゆる軟化温度が
低いものであり、加熱に伴ない熱収縮力が生じる
とともにフイラメント同士が密着することができ
る。なお乾熱収縮率が30％以上であつて軟化温度
の低い単糸でありかつ複屈折率が0.02を下回るも
のはいわゆる未延伸糸の領域のものとなり、加熱
に伴ない脆化を生じて極めてもろくなるとともに
可撓性が低い。その結果その繊維を用いて作られ
た不織布は実用性能の劣るものとなり、本発明の
目的とする不織布を得るためのウエブを構成する
単糸としては適さない。 樹脂を用ないすなわちノーバインダーの条件下
で本発明の目的とする耐毛羽特性に優れ屈曲時の
反ぱつ弾性の大きな不織布を得る過程でのウエブ
挙動を具体的に説明する。前記本発明の不織布は
部分熱圧着部と非熱圧着部とで構成されている。
すなわち、まず半延伸糸からなるウエブを加熱条
件下で処理して全体的に熱収縮させるとともにフ
イラメント同士の軟化に伴なうフイラメント交絡
点における密着現象を発現させることによつて特
に非熱圧着部における繊維充填密度を増加させ、
さらに繊維間結合力をも増加させることが必要で
ある。その結果耐毛羽特性が向上されることにな
る。またフイラメント間の接合を部分的に強固に
生ぜしめるために熱と圧力を局部的にかけたいわ
ゆる部分熱圧着部を設けることが必要であり、こ
の部分熱圧着部を全体の５％以上の面積率で与え
る。本発明の不織布はこのように構成されている
ので優れた耐毛羽特性を有すると共に、部分熱圧
着部で相互に強固に接合されている複数のフイラ
メントが非熱圧着部において高い繊維充填密度で
配置されることになり、その結果腰の強い屈曲反
撥弾性の高い不織布が得られることになる。した
がつて部分熱圧着部の面積率が５％を下回ると本
発明による単糸をもつてしても充分な耐毛羽特性
が得られなくなるほか腰の強い屈曲反ぱつ弾性の
高い不織布が得られない。なおこの部分熱圧着部
の面積率が50％を越えると不織布のもつ嵩高性、
通気性等の特徴が著しく低減されるため部分熱圧
着面積率は50％以下であることが好ましい。 次に本発明のポリエステル繊維不織布の最も好
ましい製造法について説明する。すなわち150℃
における乾熱収縮率が30％以上であり、かつ複屈
折率が0.02以上のフイラメントからなるウエブを
少なくとも一方の表面に凹凸模様を有し、その凸
部の表面率が５％以上好ましくは50％以下である
一対の圧着ロールに通し、70℃以上100℃以下の
温度で部分熱圧着する。次に130℃以上230℃以下
好ましくは150℃以上220℃以下の温度で該温度に
おける部分熱圧着ウエブのタテ方向並びにヨコ方
向の乾熱収縮率よりそれぞれ５％から15％小さい
範囲の収縮率になるようコントロールした状態で
部分熱圧着ウエブを収縮させることにより構成フ
イラメントを収縮させ、フイラメント間の交絡箇
所を増加させるとともにそこでのフイラメントの
軟化に伴なう結合力の強化を図る。その結果、本
発明の目的とする耐毛羽特性が優れかつ屈曲反ぱ
つ弾性の高い不織布が得られる。 本発明のポリエステル繊維不織布の最も好まし
い製造法においては前述のように熱処理を二段階
に分けて実施している。以下その理由について説
明する。すなわち一般にスパンボンド法のような
空気流による開繊によりウエブを形成する方法に
おいてはコンベア等のフイラメント補集面上で目
付斑のない均一なウエブを形成することは必ずし
も容易ではなく、いわゆる海島状の厚薄斑を生じ
易い。このような目付斑の比較的大きなウエブを
熱収縮が生じる温度条件下にあるロール間で直接
熱圧着しようとすると熱圧着ロールによつてウエ
ブが半緊張下におかれるために熱収縮力が目付の
高い部分に集中する結果、高目付部は一層高い目
付となり低目付部は反対に一層低い目付となるた
めにウエブ形成時の目付斑が拡大するという問題
が発生し、この傾向は熱収縮率の高いウエブにお
いて、すなわち一般的に軟化温度が低く、フイラ
メント同士が密着し易いウエブにおいて顕著とな
る。このような理由により熱収縮の生じない温度
での部分熱圧着がまず必要となる。ひき続いて高
温度の下で該温度におけるシートの乾熱収縮率よ
りタテ・ヨコ両方向ともそれぞれ５％から15％小
さい範囲の収縮率になるようコントロールした状
態で該シートを収縮させるが、この際に乾熱収縮
率より５％小さい値以上に収縮させると非熱圧着
部のフイラメント交絡点の増加とここでのフイラ
メント間密着により耐毛羽特性の向上したものと
なる反面、熱収縮の際に海島部において応力歪み
を生じ、このために得られた不織布の表面に波状
の凹凸が発生し実用上問題となる。一方、収縮を
該温度での乾熱収縮率より15％下回る値より小さ
い値に抑えた場合には先にも述べた理由による厚
薄斑、いわゆる目付斑の拡大化を伴なうという問
題が生じるほかフイラメント交絡点の増加と密着
化が充分でなくなるために本発明の目的とする耐
毛羽特性に優れ、かつ屈曲反ぱつ弾性の大きな不
織布が得られなくなる。 以上述べたように、本発明による製造法は、一
般のポリエステルスパンボンド不織布に供せられ
る5000ｍ／分前後の高い紡糸速度で得られた軟化
温度が高く、寸法安定性の良好なフイラメント群
からなるウエブを用いる場合と異なり、軟化温度
が低く熱収縮率が大きいという一般的には好まし
くない半延伸糸の領域に属するウエブの特性を利
用するので、加熱下での収縮現象に伴なう非熱圧
着部におけるフイラメント交絡点の増加とこの部
分の単位体積中に占めるフイラメント密度の増加
並びに軟化に伴なう交絡箇所でのフイラメント同
士の密着力の強化を図ることができるのである。
この結果通常高い目付になるほど熱圧着のみでは
毛羽止めが困難となる単一成分からなるポリエス
テル長繊維不織布において極めて良好な耐毛羽特
性を有するものが得られることになる。 次に断面顕微鏡写真および断面構造を示す模式
図を用いて従来の不織布と本発明による不織布と
の違いを説明する。第１図は従来から知られてい
る紡糸速度5000ｍ／分程度で得られたポリエチレ
ンテレフタレート単一成分からなる熱圧着により
部分結合された不織布の断面における繊維の形状
と繊維の集積状態を示す顕微鏡写真であり、第２
図は本発明による不織布の断面の第１図と同様の
顕微鏡写真である。第１図において右側および第
２図において２個所に表れている肉厚の薄い部分
は部分熱圧着部である。一方第１図における中央
から左側の部分および第２図の２ケ所の部分熱圧
着部の間の部分は非熱圧着部である。第３図およ
び第４図はそれぞれ第１図および第２図の非熱圧
着部における繊維の形状および繊維の集積状態を
示す模式図である。これら顕微鏡写真および模式
図から伴るように従来不織布は非熱圧着部におけ
る単位体積中に占めるフイラメントの割合が比較
的少なく空隙部が多いのに対し、本発明による不
織布ではフイラメントが密に存在するとともに相
互に密着している様子が観察される。本発明者ら
が詳細に検討した結果、本発明の目的とする耐毛
羽特性に優れかつ腰の強い、すなわち屈曲時の反
撥弾性の高いポリエステル不織布は従来不織布と
は異なり不織布の非圧着部におけるフイラメント
充填密度すなわち非熱圧着部を垂直に切断した場
合に該垂直切断面中に占めるフイラメント切断面
の面積比率が少なくとも20％であることを満たす
ものにほかならないことを見い出した。 例えば融点の異なる２成分系の繊維からなる不
織布においては低融点成分をバインダーの役割と
して使うことにより耐毛羽特性の改良されたもの
が得られることは公知であるがポリエステルの単
一成分からなり、特に100ｇ／m²以上の高目付に
おいて耐毛羽特性に優れた腰の強い不織布は本発
明によつてのみ得られるものである。この際非熱
圧着部の切断面中に占めるフイラメント切断面の
面積比率が20％を下回るものはフイラメント充填
密度が低く、交絡箇所も少ないために屈曲時の反
ぱつ弾性が低くしかも耐毛羽特性面でも劣るよう
になる。 本発明により得られた不織布はカバンの芯材等
の曲げ剛性率が高く、優れた耐毛羽特性の要求さ
れる分野において有用に供される。 ＜発明の効果＞ 本発明による不織布は前述のように構成されて
いるので、腰が強くて屈曲時の反撥弾性が大で、
且つ耐毛羽特性に優れている。その結果鞄用芯材
等の従来この種不織布が用いることのできない分
野においても使用することができる。 ＜実施例＞ 以下本発明を実施例をあげて具体的に説明す
る。尚実施例に記載した特性の定義及び測定方法
を以下に示す。 ◎ 耐毛羽特性 学振型摩擦試験機を用いて摩擦子に共布を用
い、荷重250ｇで100回摩擦して判定した。５級
は毛羽立ちが見られず、４級はほんのわずか毛
羽立ちがある。３級は点在した毛羽立ちが見ら
れる。２級は毛羽立ちが目立つ。１級は全面が
はげしく毛羽立つている。 ◎ 単糸乾熱収縮率 収縮率サンプリング板上で25cmの長さに単糸
を切断し、マーク間が正しく20cmになるように
マークペンをつける。これを所定の温度に設定
した熱風循環式乾燥器中で５分間処理し、一昼
夜恒温室内に放置後次式により収縮率を算出し
た。 収縮率（％）＝l₀−ｌ／l₀×100 l₀：マーク長 ｌ：測定長 なお測定回数は10回であり、その平均値を求
めた。 ◎ 基布乾熱収縮率 タテ25cm×ヨコ25cmのサンプルにタテ・ヨコ
各々20cmのところにマークペンをつけた後同様
に所定の温度に設定した熱風循環式乾燥器中で
５分間処理し、一昼夜恒温室内に放置した後上
式によりタテ・ヨコ両方向の収縮率を算出し
た。測定回数は同じく10回とし、その平均値を
求めた。 ◎ 複屈折率 白色光下で偏光顕微鏡とベレツク式コンペン
セーターを用いて測定した。 ◎ 破断強伸度 ３cm×20cmの試料をテンシロン引張試験機に
て把み間隔10cm、引張速度20cm／分にて測定
し、破断時の強力及び伸度を求めた。なお測定
回数は５回であり、その平均値を求めた。 ◎ 屈曲反ぱつ弾性 ヨコ方向５cmタテ方向20cmの試料を切り取
り、第５図に示した試料固定台１の端部Ａに試
料２のタテ方向の中央部が乗るようセツトして
一方を台上に固定する。次に固定部と反対側の
試料端部から５mm入つた場所に重量５ｇのフツ
ク付き重り３を掛け静止した位置における試料
の突き出し距離ｌを求める。ｌが大であるほど
屈曲反ぱつ弾性は大である。 ◎ 非熱圧着部のフイラメント充填密度 ２ケ所の部分熱圧着部にはさまれた非熱圧着
部をセクシヨンカツターにて切断し、断面を
500倍に拡大した顕微鏡写真を撮影する。この
拡大写真において非熱圧着部の中央部付近を中
心とした半径25cmの円を描くとともにこれを切
り取り、その重量W₁を測定する。次にこの切
り取つた円内に存在するフイラメントの切断部
をカツターナイフで切り出し、その総重量W₂
を測定する。非熱圧着部の切断面中に占めるフ
イラメント切断面の面積比率を以下の式で定義
し、これをフイラメント充填密度とする。なお
測定は異なつた場所５ケ所について行ない、こ
れらの平均から求める。 非熱圧着部中フイラメント充填密度 ＝W₂／W₁×100（％） 実施例１〜４、比較例５〜９ 本発明の製造法の二段階熱処理によつて不織布
を作り本発明の条件を満たす場合と満たさない場
合とを比較して示す。 400個の紡糸孔を有する矩型紡出口より吐出量
400ｇ／分で紡出速度を変えて紡糸したポリエチ
レンテレフタレートフイラメントを該紡出口の下
方1000mmにあるエアーサツカーにて牽引した後、
移動するネツトコンベアにて捕集して種々の目付
のウエブを製造した。このウエブを上部に凹凸模
様を有し、下部がフラツトな一次ロールで圧力50
Kg／cm、上下ロール温度80℃の下で部分熱圧着を
施し、部分熱圧着面積率の異るウエブを得た。次
いでこのウエブを180℃で３分間タテ、ヨコ方向
それぞれ所定の収縮率になるように加熱雰囲気中
でコントロールして250ｇ／m²の不織布を得た。
得られた不織布の製造条件と非熱圧着部のフイラ
メント充填密度、耐毛羽特性、屈曲反ぱつ弾性の
関係を第１表に示す。 なお第１表中の単糸複屈折率（△ｎ）は部分熱
圧着を示す前の繊維の複屈折率である。

【表】 第１表に示すように実施例１〜４の本発明不織
布は耐毛羽特性が優れているとともに屈曲反撥弾
性の高いものが得られた。一方比較例５は熱収縮
コントロール率が大であり、収縮応力により不織
布表面が波打つており、比較例６は逆に熱収縮コ
ントロール率が小さく、得られた不織布の目付斑
が著しく拡大している。さらにまた比較例７は部
分熱圧着面積率が小さく、比較例８は150℃にお
ける乾熱収縮率が小さいためにいずれも特に優れ
た耐毛羽特性並びに屈曲反撥弾性は示さない。ま
た比較例９は熱収縮に伴ない極めて脆化した実用
性に乏しいものとなつた。 比較例 10 前記実施例２の方法において得られた紡糸速度
3000ｍ／分、複屈折率0.043の単糸からなるウエ
ブを同じく上部に凹凸模様を有し、下部がフラツ
トな一対のロールにて圧力50Kg／cm、上下ロール
温度150℃の下で一段階で圧着面積率が25％にな
るよう部分熱圧着を施した。このとき得られた不
織布は著しく目付斑の拡大したものであつた。 比較例 11 400個の紡糸孔を有する矩型紡出口より吐出量
400ｇ／分で紡糸したポリエチレンテレフタレー
トフイラメントを該紡出口の下方500mmにあるエ
アーサツカーにて5000ｍ／分の紡糸速度にて牽引
した後移動するネツトコンベアにて補集して250
ｇ／m²のウエブを製造した。このウエブを上部に
凹凸模様を有し下部がフラツトな一対のロールに
て一段階で圧着面積率が10％になるよう圧力50
Kg／cm、上下ロール温度230℃で部分熱圧着を施
した。得られた不織布の耐毛羽特性並びにタテ方
向破断強伸度の結果第２表に示す。

【表】 第２表に示すように比較例11の不織布（従来か
ら用いられている不織布）は耐毛羽特性および屈
曲反撥特性が本発明による不織布に比較して劣
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来から知られている紡糸速度5000
ｍ／分程度で得られたポリエチレンテレフタレー
ト単一成分からなる熱圧着により部分結合された
不織布の断面における繊維の形状と繊維の集積状
態を示す倍率100倍の顕微鏡写真であり、第２図
は本発明による不織布の断面の第１図と同様の倍
率30倍の顕微鏡写真である。第３図および第４図
はそれぞれ第１図および第２図の非熱圧着部にお
ける繊維の形状および繊維の集積状態を示す模式
図である。第５図は屈曲反撥弾性の測定法を示し
た略示正面図である。 １……試料固定台、２……試料、３……フツク
付き重り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリエチレンテレフタレート長繊維から成る
   ウエブに熱圧着による部分結合を与えて形成し、
   部分熱圧着部と非熱圧着部とで構成されている不
   織布において、 該不織布の部分熱圧着部が不織布の表面積の５
   ％以上を占め、非熱圧着部の垂直切断面中に占め
   るフイラメントの切断面の面積比率が少くとも20
   ％であることを特徴とするポリエチレンテレフタ
   レート長繊維不織布。 ２ 150℃における乾熱収縮率が30％以上であり、
   且つ複屈折率が0.02以上であるポリエチレンテレ
   フタレートフイラメントからなるウエブを70℃以
   上100℃以下の温度で５％以上の面積比率を与え
   て部分熱圧着し、部分熱圧着ウエブを130℃以上
   230℃以下の雰囲気中で該温度における部分熱圧
   着ウエブの乾熱収縮率よりタテ、ヨコ両方向とも
   にそれぞれ５％から15％小さい範囲の収縮を許容
   する条件下で乾熱収縮させることを特徴とするポ
   リエチレンテレフタレート長繊維不織布の製造
   法。