JPH0240779B2 - - Google Patents

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パルプ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59−1818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
イド繊維や芳香族ポリサルフアイド繊維からなる
ニードルパンチフエルトや例えば特開昭57−
16954号のような芳香族ポリサルフアイドを利用
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］ 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つた。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層間
が剥離してバブリングが多発し実用に耐えないと
言う欠点があつた。 芳香族ポリアミドステープ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、何れも汎用性に劣り実施することが困難
であつた。 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つ
た。 一方、その他の繊維よりなる耐熱性不織布は、
ニードルパンチ法による繊維フエルトや、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つた。 従つて、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。 ［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つ
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］ 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、耐熱性繊維を利用して、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、芳香族ポリサルフアイド繊維、芳香族ポリエ
ステル繊維、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、アスベスト繊維、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繊維であれば
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、芳香族ポリサルフア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に場合は、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、これらの繊維
の融点以下の温度で使用されたり、融点以上の温
度であつ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、不織布のケバ立ちや繊維粉塵の発生を
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アイド繊維、
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、例えば長期間の耐熱特性が必要な場合には、
未延伸芳香族ポリサルフアイド繊維や未延伸芳香
族ポリエステル繊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つてもそれが数分あ
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ことが、ウエブ
の均一形成性等に優れ、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76mmで繊度が１乃至６デニールのものは最も
良好なウエ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プル繊維を好適とする理
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200mm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、繊維径、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20mm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
つて、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
るステープ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3088859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
イ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
ウエ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ツトと同様
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、200乃至375℃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織布は、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、結合作用のみでは
なく、耐熱性繊維及び未延伸繊維に対するヒート
セツ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で
各繊維間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℃、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℃、あるいは、未延伸
芳香族ポリアミド繊維であれば250乃至350℃の温
度と、30乃至300Kg／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維（1.5デニール、38mm長）
50重量％と、未延伸ポリエステル繊維（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、オリフイス径
0.15mm、オリフイス数1000個／ｍのノズルを用い
て、水圧80Kg／cm²水吐出量120／minの条件で
水流を噴射して各繊維を３次元に絡合せしめた
後、100℃の温度で乾燥して、目付60ｇ／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力70Kg／cm、温度
200℃の条件で２回通過せしめて熱圧着し、目付
120ｇ／m²、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１と同一組成
のウエ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
同一の試験を行つた。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つた。 尚、収縮率及び減量の測定は30×30cm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、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／minで定速伸張して測定した。

【表】

【表】 実施例 ２ 芳香族ポリアミド繊維（1.5デニール、38mm長）
40重量％と、ポリフエニレンサルフアイド繊維
（３デニール、51mm長）40重量％と、未延伸ポリ
フエニレンサルフアイド繊維（10デニール、51mm
長）20重量％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／m²、厚み0.5mm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力70Kg／cm、温度220℃の条
件で通過せしめて熱圧着し、厚みが0.13mm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℃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
のウエ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と同一の試験を行つた。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、ポリフエニレンサルフ
アイド繊維が耐水性、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湿熱収縮
率の改善されたものであつた。 尚、湿熱収縮率の測定は30×30cm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、乾燥後の収縮率を測
定した。

【表】

【表】 ［発明の効果］ 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
とのできなかつ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つた
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アイド繊維を利用して高温
液体フイ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。 従つて、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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   であつて、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 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 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アイド繊維、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 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 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。