JPH02112460A - 高強力シート状物 - 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、極細繊維を含む高強力シート状物に関する。

より詳しくは、フィルター性能、バクテリアバリアー性
、吸塵性、吸液性、断熱性に優れると同時に高強力なシ
ート状物に関し、特に各種フィルター、ワイパー、ラッ
プ類、断熱材等の用途に好適な極細繊維高強力シート状
物に関する。

ただし本明細書でいうシート状物は実質的に不織布に該
当するので、以下においては不織布で説明する。

〔従来の技術〕

極細繊維からなる不織布、特にメルトブロー法により得
られる極細繊維不織布は、フィルター性能、ハタテリア
バリアー性、吸塵性、吸液性、断熱性等に優れ、この特
−長を活かし種々の用途に用いられてきている。

メルトブロー法については、インダストリアル・アンド
・エンジニアリング・ケミストリー（Ｉｎｄｕｓｔｒｉ
ａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｈｅｍｉｓ
ｔｒｙ）　４８巻、第８号（Ｐ、１３４２〜１３４６）
　、１９５６年に基本的な装置および方法が開示されて
いる。また、特公昭５６−３３５１１号公報および特開
昭５５−１．４２７５７号公報にポリオレフィン、ポリ
エステル等の極細繊維の製造法が開示されている。

一方、極細繊維に太い短繊維を混合した不織布について
は以下のものが知られている。すなわち、特公昭６１−
３００６５号報には１極ＩＨ繊維とこれより径の大きい
捲縮ステープルファイバーを混合した少なくとも３０ｃ
ｒａ／ｇの嵩高さを有する熱絶縁体用弾性繊維質ウェブ
が開示されている。

また、特開昭５５−３０４９８号報およ０特開昭５９１
８３７２３号報には、極細繊維と捲縮した太い短繊維を
含むワイパーが開示されている。

〔発明が解決しようとする課題］ 極細繊維のみからなる不織布、特にメルトブロー法で得
られた極細繊維ウェブは、非常に小さなポアサイズを持
つ良質な多孔質体であるため、フィルター性能、バクテ
リアバリアー性、吸塵性、吸液性、断熱性等に優れると
いう特長があるが、反面、強力が低く用途が大きく限定
されるという問題があった。そのため、メルトブローウ
ェブ単独で使われることは極めて少なく、一般的には、
スパンポンド法不織布等のような高強力の不織布、また
はｔＪ　’ｔＨ物等と張り合わせて用いられており、性
能面、コスト面で間Ｊがあった。

一方、前述の特公昭６１−３００６５号報にお０て、太
い捲縮ステープルファイバーを極１１Ｉ繊維に混合する
目的はウェブの嵩高化（高空隙率化）にあり、これによ
り断熱性を裔め得たものである。また、特開詔５５−３
０４９８繊維、特開昭５９−１８３７２３号報はいず１
も太い捲縮短繊維の混合する目的が、ウェブの空隙率向
上（嵩高化）にあり、これによりワイパーとしての特性
である吸塵性、吸液性を高めることにあった。このよう
に、公知技術の短繊維混合の狙いは１．嵩高化による空
隙率向上にあったものである。

また、特開昭５５−３０４９８号報の不０特の場合、そ
の実施例から明らかなように、極細繊維としてポリプロ
ピレン、ポリエチレン、アクリル系ポリマーを用い、混
合する極太繊維としてはポリエチレンテレフタレート、
ナイロン、ナイロン６．６といった異素材を用いている
のみならず、極細繊維の融点より高い融点を有する極大
繊維を用いている。

したがって熱結合しても極細繊維と極大繊維の結合が充
分ではなく、実質的には極細繊維相互の熱結合となって
いる。このため極細繊維、のもつ特長が…なわれるのみ
ならず、極太繊維の補強効果が殆ど発現されないため強
力向上効果が不充分であった。一方、極細繊維と極太繊
維との熱結合を生じさせるには比較的高温を必要とする
ため、この場合は低融点素材の極細繊維の損傷が著しく
、硬化し７たりもろくなったりして極細繊維のもつ性能
の低下が起こるのみならず強力も殆ど向上せず、逆に強
ツノ（特に引裂強力）が低下することが多いという問題
があった。また、特開昭５９−１８３７２３号報の不織
１も場合でも同様な問題が見られる。

本発明は、前述した極細繊維ウェブの特長を出来るだけ
損なわずに、しかもスパンボンドのような他の高強力不
織布との張り合わせ等のような方法によらない一層タイ
ブの高強力極細繊維不織布を提供することを目的とづる
。

［課題を解決するための手段〕 本発明の目的は、平均繊維径が０．１〜８．　Ｏ／Ｒｎ
の極細繊維と、平均繊維径が１０−以上の繊維がランダ
ムに混在したシート状物であって、前記太い繊維が、極
細繊維の融点より１０〜２００″Ｃ低い融点を有する熱
可塑性繊維であり、かつ、少なくともこの低融点熱可塑
性繊維と前記極細繊維とが部分的に熱結合している高強
力シート状物によって達成される。

本発明の極細繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン等
のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６
、ナイロン６．６等のポリアミドおよびこれらの共重合
体、ポリ塩化ビニル、アクリル系およびアクリル系共重
合体、ポリスチレン、ポリアリレーンスルファイド、ポ
リスルホン、無機繊維等がある。本発明においては、極
細繊維が混合繊維との熱結合力を高める目的で、熱可塑
性繊維、特に混合繊維と相溶性のある同一種の熱可塑性
ポリマー繊維を選ぶのが好ましい。

本発明でいう極細繊維としてはその平均繊維径が０．１
〜８．０μｍ以下の繊１１１を用いるとよく、好ましく
は平均繊維径が０．５〜６．０卿、特に好ましくは１．
０〜５．０μＩｎの範囲の平均繊維径を有する繊維であ
るとよい。なお平均繊ｊｎｆ：径が０．１ｐ以下の場合
は柔軟であるが繊維強力が低くなり、毛羽の脱落があり
用途が制限されるので好ましくない。

方、８．０−以上では、不織布強力は高くなるが、反面
、前記した極ＩＩｌ　ｔａ維の特長であるフィルター性
能、バクテリアバリアー性、吸塵性、吸液性、断熱性が
劣るので好ましくない。

本発明の混合繊維は、極細繊維の融点より１０〜２００
℃低い融点を有する熱可塑性繊維である。

このような混合繊維としては、ポリプロピレン、ポリエ
チレンのようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエス
テル、ナイロン６、ナイロン６．６のようなポリアミド
やポリアクリルニトリルなどの素材から選ばれ、これら
の共重合物、ブレンド物があげられる。本発明では共重
合体や比較的低重合度のものが低融点化させ易く好まし
い。

また、素材成分の数が２種以上あってもよい。

本発明の混合繊維は捲縮があっても無くてもよいが、捲
縮があった方が極細繊維不織布が嵩高となり、吸塵性、
吸液性が向上しワイパー用途として好ましい。また、捲
縮があった方が断熱性も向上するため断熱材として用い
た場合も好ましい。

更には、圧力損失、粉塵保持Ｕも向上するためフィルタ
ー用途とした場合も好ましい方向である。

捲縮率は１５％以上が好ましい。

混合繊維の繊径（デニール）は不織布強力に影響し重要
である。本発明において平均繊径が１０μ以上の繊維を
用いるとよく、好ましくは１５〜６０趨、特に好ましく
は２０〜４５ｎである。平均繊径は大きい方が同一重量
割合の混合において不織布の引張強力、引裂強力ともに
向上し、１０μ以上で充分な強力が得られることが見出
された。複合繊維の繊維長は特に限定されず、短繊維で
あっても長繊維であってもよい。極細繊維中にランダム
にかつ均一に混合するには短繊維が好ましく、３〜１０
０ｍｍ、特に１０〜８０　ｍｍが好ましい。

混合繊維の融点は、極細繊維の融点より１０〜２００″
Ｃ低いことが必要である。好ましくは、２０〜１５０℃
１特に好ましくは２５〜１００℃である。

この融点差が１０℃より小さいと、混合繊維と極細繊維
の融点が接近しすぎているため、熱接着工程で混合繊維
による接着に加えて極細繊維相互の熱接着も多く発生し
、極細繊維ウェブの有する前記した種々の特長が著しく
減少するのみならず、引裂強力の低下が起こり、風合も
著しく硬いものになる。

一方、融点差が２００″Ｃを超えると、混合繊維の融点
が低すぎ”ζその後の使用条件により剥がれ等の問題が
起こる。

この様に、継点差が１０〜２００’Ｃの範囲においては
じめて、極細繊維ウェブの特長であるフィルター性能、
バクテリアバリアー性、吸塵性、吸液性、断熱性を殆ど
ｔｉｌなうことなく、高強力化が達成できる。

この現象については必ずしも明解ではないが、次の様に
考えられる。すなわち、極細繊維と混合繊維の融点差が
１０℃以上あるため、極細繊維相互の熱融着は殆ど発生
させずに熱融着結合することが可能であり、このため極
細繊維のもつ特徴を殆ど損なうことがない。また、この
極細繊維相互の熱結合が多くあると、補強繊維、すなわ
ち混合繊維のない部分は特に引裂強力が低くなり、この
部分から破れ等が発生するので好ましくない。しかもＩ
Ｉｒ、ｉ合繊維の交点を中心とした熱結合が可能となり
、また、熱融着結合後でも混合繊維は繊維形状をほぼ保
つことが可能で、このため高強力が達成できる。

本発明でいう融点は一般的にはＤＳＣ（示差走査熱量計
）で測定可能であり、吸熱ピークとして現れる。非結晶
構造のものは融点が必ずしも明確に現れないものも中に
はあるが、この場合は一般的に言われている軟化点で代
用される。この様なものでも先のＤＳＣで測定すれば吸
熱ピークが現れるものが殆どであり、この点を意味する
。

また、軟化点は示差熱分析（ＤＴＡ）を利用することが
できる。軟化点はＤＴＡグラフの傾斜が初めて変化する
温度である。

本発明の不織布は、’ｔ’ｆ１合繊維が極１．■繊維中
に実質的に単繊維状にランダムに混合している。このよ
うな混合状態により、前記した極細繊維の特長を殆ど損
なわずに高強力化が達成できる。混合繊維の全繊維量に
対する混合割合（重量）は２０〜８０％、好ましくは３
０〜７０％、特に４０〜６０％が好ましい。２０％以下
であると熱結合力が低く充分な強力が得にくい。一方、
８０％以上であると前述の極細繊維の特長が…なわれる
ので好ましくない。

また、極細繊維も単繊維状にランダムに分散しているｆ
ｉと、前記した各種性能が高まり更に好ましい。また、
本発明の不織布は、第３の素材、繊径、形態等の異なる
繊維、粉体等が混合されてあってもよい。

また、メルトブロー法で得られた極細繊維は極めて小さ
な繊維径を有しているため、繊維の平均長さを推定する
ことが難しいが、３０ｍｍ以上、多くの場合は１００〜
５００ｍｍと推定される。

本発明の極細繊維不織布を得る方法としては、メルトブ
ロー法、フラッシュ紡糸法、スーパードロー法または複
合繊維法と抄紙法の組合せ等特に限定されないが、特に
メルトブロー法が好ましい。

混合繊維の混合法としては、たとえばメルＩ・ブロー法
、フラッシュ紡糸法では、−たん捲縮短繊維のウェブを
作成し、これをリッケリンロール等で紡糸中の極細繊維
群中に飛走させて混合し、シート状物として得る方法、
または、捲縮短繊維を−たんスライバー状としコーミン
グロール（多数の歯の付いたロール状物）で解繊、飛走
させて前記と同様に混合し、シート状物を得る方法があ
る。また、スーパードロー法、海鳥繊維法で得た極細繊
維と混合する短繊維を−たん３〜３０ｍｍ、好ましくは
５〜１０ｍｍにカットしてこの２種を混合させたスラリ
ーを作成し抄紙法でシート化する方法がある。これらの
極１１１繊維シートは−たん交絡処理を施してあっても
よい。

熱結合方法としては、熱エンボス法、熱カングー法、熱
風法、超音波結合法等があげられる。特に熱風結合法は
不織布に加圧プレスすることなく熱結合できるので、嵩
高な不織布が得られ、前記した極細繊維の特長が充分に
発揮されるので好ましい。熱結合温度は熱結合が生じる
温度以−ヒあればよく、−船釣には？昆合繊維の軟化点
以上あればよい。一方、極細繊維の融点以上に富めると
、極細繊維の熱結合が多く生じ好ましくない。したがっ
て、本発明は、混合繊維の軟化点以上で極細繊維の融点
以下が好ましい。

本発明の不織布は種々の後処理を行うことができる。た
とえば、コロナ放電法などによりエレクトレット化する
ことによりフィルター性能、吸塵力を更に高めることも
可能である。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

実施例及び比較例中に示される諸物性の定義と測定方法
を下記に示す。

◎平均繊維径（Ｒ１） サンプルの任意な１０箇所を電子顕微鏡で倍率２０００
倍で１０枚の写真撮影を行う。１枚の写真につき任意の
１０本の繊維の直径を測定し、これを１０枚の写真につ
いて行う。合計１００本の繊維径測定値を求め平均値を
計算する。

◎厚み（ｍｍ） ピーコック型厚み計を用い、１３０ｇ／ｃｆｌの一定荷
重で測定した。

◎引張強力（８／目付） サン２°ルとして２０ｍｍ巾Ｘ　１６０ｍｍ長をとり、
万能型引張試験Ｒ（テンシロン）を用い、把持ｃ　ｉｏ
。

値、荷重容！ｉｔ　１０ｏｋｇ、引張速度１００ｍｍ／
分で測定し値を、１　ｃｏｏ　ｌｊｌ当り、単位目付（
１ｇ　／　ｒｄ　）当りに換算した。

◎引裂強力（ｇ／目付） サンプルとして６０血ｎ中Ｘ６５ｍｍ長さをとり、１ナ
ンプルをサンプル台に止め、ナイフで切れ込みを入れる
。エレメンドルフ引裂試験機を用い最大振度を読みとる
。この値を単位日付（Ｉｇ／ｒｒｒ）当りに換算した。

◎捕集効率（％）、圧力１ｎ失（ｍｍ　Ｉｔ　ｚ　Ｏ）
リオンに、　　Ｋ社製のパーティクルカウンター（型式
Ｋｃ−０１Ｂ）を用い、大気吸引法で０．３声、１以上
の粉塵を吸引空気ｆｆ１０．５ｆｆｉ／分の条件で狙［
定した。

■ｔｉｌｊ集効率 サンプル有と無（ブランク）の粒子数をバーチイルカウ
ンターで読みとり、下記の式で計算する。

■圧力損失 サンプル前後の差圧を微差圧計で読む。

◎捲縮率（％） 繊維の未捲縮長と捲縮長との差を捲縮長で割りｌＯＯ任
τしたイ直である。

◎混合率（％） 混合された繊維重量を仝不織布重量で割り１００倍した
（直である。

実萄」目−」Ｕダ願よ、ｉ ポリプロピレンをメルトブロー法により紡糸して平均繊
維径１．７庫の極細繊維群とした。この繊維の融点はＤ
ＳＣで測定したところ１５８℃であった。繊径２５ハ、
長さ６４ｗｎ、捲縮率４０％のポリエチレン、（融点１
３２℃）、をスライバー状とし、このスライバーの多数
本をコーミングロールで解繊しながら短繊維を飛走させ
、先の極細繊維群中に混合させた。下方に設けた移動す
るネット面上でこの混合繊維群を捕集して２０ｃｍ１１
のつＬプを得た。このウェブは、捲縮短繊維の固まりが
なく、実質的に単繊維状に分散されておりランダムで均
一なものであった。捲縮短繊維の混合率は５０％であっ
た。

このウェブを斜め（４５”）ごばん目状の模様の付いた
中３０ｃｍの熱エンボスロールを通過させて熱結合させ
た。この時の熱ロールの温度は１３０℃、プレス圧は１
０　ｋｇ／　ｃ＋Ｍ　Ｇ、処理スピードは６ｍ／分であ
った。

この不繊布の性■、物性を表１に示した。比較として、
捲縮短繊維を混合しない極細繊維のみの熱結合不織布（
比較品１）、及び、ど捏合させる捲縮短繊維としてポリ
エチレンテレフタシー１代維を用いた以外は実施例１に
記載した方法と全く同様にして得た不織布（比較品２）
の値も表１に併せ示した。

表　　　１ この表から明らかなように、本発明品は強力が著しく向
上し、単独使用が可能であった。しかも驚くべきごとに
フィルター性能までも向上し、しかも吸油性にも優れた
ものであることが判った。

↓羞ルは− ポリエチレンテレフタレートをメルトブロー法により紡
糸して平均繊維径２．　Ｏｔｎｈの極細繊維群とした。

この繊維の融点ば２５８℃であった。繊径１６胛（４ｄ
）、長さ３０　ｍ、）査線率５０％の融点が種々前なる
共重合ポリエステル（テレフタル酸とポリエチレンに対
し第三成分としてジエチレングリコールを用いたランダ
ム共重合ポリエステル）繊維をカード法で１．５ｍ巾の
シートとし、このシートをリッケリンロールで解繊、飛
走されて飛走極細繊維君Ｙ中に均一に混合し、移・助」
−るネット面上でこの繊維群を捕集し１．５　ｍ　Ｉｌ
ｌのフンダムに温風したウェブを得た。１査縮短繊￥１
Ｆの？ＩＬ合率は７０％であった。

このウェブを熱風を用いて熱結合させた。

得られた不織布（目付１００　ｇ　／　ｎ（）の物性を
表２に示す。

以下余白 表 繊径を９側とする以外は他は実施例１と全く同様にして
不織布を得た。

この不織布の目付は６５ｇ／ｎｆ、厚みは０．２８ｍｍ
であり、引張り強力は８．６ｇ／日付、引裂強力は２．
７ｇ／目付と低いため単独使用は困難であった。

この表から明らかなように、極ｔａ繊維と混合ポリエス
テル繊維の融点差が２０〜２００″Ｃにおいて強力、フ
ィルター性能の両者を同時に満たした優れたシート状物
となることが判る。

几較開ｌ 実施例１において混合するポリエチレン繊維の〔発明の
効果〕 本発明の不織布は、極細繊維不繊布の有する優れた特長
であるフィルター性能、バクテリアバリアー性、吸塵性
、吸液性、断熱性を殆ど１■なうことなく、逆に向上さ
せることが可能であり、しかも強力が著しく向上してい
るため、他の高強力シート物の張り合わせ等の補強を行
わずに単独で使用することが可能となる。このため、各
種フィルター、ワイパー、ラップ類、断熱材のみならず
、屋根材、壁材等の土木材、サージカルガウン、シート
！、おしめ、ナプキン類のメディカル材や衛生材等とし
て広く使用可能となった。しかも、他のシート状物等の
張り合わせが不要であり工程的にも有利であるため、コ
スト的にも優れたものであり、この発明の工業的意義は
大きいものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　平均繊維径が０．１〜８．０μｍの極細繊維と、平均
   繊維径が１０μｍ以上の繊維がランダムに混在したシー
   ト状物であって、前記太い繊維が、極細繊維の融点より
   １０〜２００℃低い融点を有する熱可塑性繊維であり、
   かつ、少なくともこの低融点熱可塑性繊維と前記極細繊
   維とが部分的に熱結合している高強力シート状物。