JPH06171000A - 柔軟な積層シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透湿性、柔軟性、嵩高性に優れた積層シート
を提供する。 【構成】 多孔質ポリエチレンフィルムとポリエチレン
を鞘成分とし、該ポリエチレンより20℃以上高い融点を
有する熱可塑性重合体を芯成分とした芯鞘型複合短繊維
で構成されたウエブとが圧接面積率10〜30％の範囲で熱
接着された積層体であり、目付当たりの柔軟性が５ｇ以
下であって、かつ嵩密度が 0.3ｇ／cm³ 以下である柔軟
な積層シート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透湿性、嵩高性及び柔
軟性に優れた積層シート及びその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来技術】従来、透湿性及び耐水性に優れた多孔質フ
ィルムが種々開発されており、防水透湿衣料資材とし
て、あるいは電池用セパレーター等として使用されてい
る。特に近年、超高分子量ポリエチレンを主体とする多
孔質フィルムの開発が盛んである（特開昭61−842252
号、特開平２−232242号等）。しかしながら、この超高
分子量ポリエチレンを主体とする多孔質フィルムを防水
透湿衣料資材等として適する厚さになるように二軸延伸
等によって厚みを薄くすると、機械的強力が低下すると
いう問題があり、機械的強力を向上させる目的で、編織
物あるいは不織布等の補強シートを接合することが行わ
れているが、接合箇所に液状接着剤を使用するために多
孔質フィルムの空孔が塞がれ、肝心な透湿性が損なわれ
るという欠点があった。

【０００３】一方、上記欠点を解消するため熱可塑性繊
維で構成された不織布を補強シートとして使用し、超高
分子量ポリエチレンを主体とする多孔質フィルムと積層
した後、エンボス加工あるいはカレンダー加工によって
熱処理を行い、熱及び圧力を不織布に与え、熱可塑性繊
維を軟化又は溶融させて多孔質フィルムに融着、接合さ
せることも行われている。しかし、熱可塑性繊維の中で
もポリエチレン以外の素材を使用すると、多孔質フィル
ムの素材がポリエチレンであるため不織布との親和性が
乏しく、そのため層間の接着力が不十分となってしま
う。また、熱可塑性繊維としてポリエチレン繊維を使用
すると、上記問題は解消されるもののポリエチレン繊維
自体の引張強力は極めて低いため、これを構成繊維とす
る積層シートの機械的強力も劣るものとなる。

【０００４】本発明者らは、これらの問題を解決するも
のとして、先に、芯にポリエステル、鞘にポリエチレン
を配した芯鞘型複合繊維からなる不織布を補強シートと
して使用し、多孔質フィルムとの剥離強力及びシート強
力を向上させた積層シートを提案した（特願平３−3341
19号）。しかし、この積層シートは、構成繊維相互間が
鞘成分の融着によって結合された不織布を補強シートと
しているため、嵩密度が大きく、柔軟性に劣るものであ
り、用途によっては不適当であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、多孔質ポリ
エチレンフィルムと芯鞘型複合短繊維ウエブとが積層さ
れ、部分的に熱接着された積層シートであって、多孔質
ポリエチレンフィルムの空孔を塞ぐことなくウエブとフ
ィルムとの層間剥離強力に優れ、かつ透湿性、嵩高性及
び柔軟性に優れた積層シート及びその製造方法を提供し
ようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するもので、次の構成を有するものである。 １．多孔質ポリエチレンフィルムとポリエチレンを鞘成
分とし、該ポリエチレンより20℃以上高い融点を有する
熱可塑性重合体を芯成分とした繊度が10ｄ以下の芯鞘型
複合短繊維で構成されたウエブとが圧接面積率10〜30％
の範囲で熱接着された積層体であり、目付当たりの柔軟
性が５ｇ以下であって、かつ嵩密度が 0.3ｇ／cm³ 以下
であることを特徴とする柔軟な積層シート。 ２．多孔質ポリエチレンフィルムとポリエチレンを鞘成
分とし、該ポリエチレンより20℃以上高い融点を有する
熱可塑性重合体を芯成分とした繊度が10ｄ以下の芯鞘型
複合短繊維で構成されたウエブとの積層シートを製造す
るに際し、短繊維ウエブと多孔質ポリエチレンフィルム
とを積層し、ポリエチレンの融点以下の温度のエンボス
ロールを使用して圧接面積率が10〜30％となるように熱
接着することを特徴とする柔軟な積層シートの製造方
法。

【０００７】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明における多孔質ポリエチレンフィルムは、多数の微
細な空孔を有するものであれば重量平均分子量等はいか
なるグレードのものであってもよいが、好ましくは、重
量平均分子量が３×10⁵ 以上で、空孔径が 0.1〜100 μ
m の超高分子量多孔質ポリエチレンフィルムが望まし
い。重量平均分子量が３×10⁵ 未満であるとフィルムの
弾性率や強力が不十分となる。また、空孔径が 0.1μm
未満であると透湿度が低下し、100 μm を超えると強力
が低下し、好ましくない。

【０００８】フィルムの厚みは、積層シートの目付によ
って適宜選択されるが、 500μm 以下が好ましい。厚み
が 500μm を超えると得られる積層シートは柔軟性に劣
り、衣料用としては適さないものとなる。

【０００９】フィルムを形成するポリエチレンは、ホモ
ポリマーの他、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキサ
ン、４−メチル−ペンテン−１、オクテン等を５モル％
程度まで共重合したコポリマーでもよい。

【００１０】多孔質ポリエチレンフィルムは、公知の方
法、例えば、次のような方法で製造することができる。 (1) 超高分子量ポリエチレンをトルエン、キシレン、テ
トラリン、デカリン、炭素原子数９〜10のアルケン又は
石油留分等の沸点が 100℃以上の脂肪族、脂環族又は芳
香族炭化水素に溶解し、この溶液をゲル化温度以上の温
度でスリット状ダイから押し出した後、溶媒の全部もし
くは一部を除去するか、又は溶媒を除去しないで、75℃
以上の温度で延伸する方法 (特開昭61− 84225号公報参
照) 。 (2) 超高分子量ポリエチレンを蒸発性溶媒に溶解した溶
液を用いてフィルムを形成し、溶解温度以下の温度で溶
媒を蒸発除去し、その際フィルムに生じる収縮を少なく
とも一方向で阻止するか、少なくとも一方向に延伸した
後、溶媒を除去する方法 (特開平２−232242号公報参
照) 。

【００１１】このような方法で得られる多孔質フィルム
の空孔率を増大させるには、同時又は逐次二軸延伸を施
すとよい。同時二軸延伸を施す場合、延伸倍率を縦、横
方向にそれぞれ３〜９倍とし、延伸温度を超高分子量ポ
リエチレンの融点よりも５〜60℃低い温度とするのが適
当である。逐次二軸延伸を施す場合、延伸倍率を縦、横
方向にそれぞれ３〜９倍とし、延伸温度を縦方向の延伸
時は60〜120 ℃、横方向の延伸時は縦方向延伸時の温度
よりも５℃以上高い温度で超高分子量ポリエチレンの融
点よりも低い温度とするのが適当である。このような方
法により、空孔率50％以上の多孔質フィルムを容易に製
造することができる。

【００１２】また、多孔質ポリエチレンフィルムを製造
する他の方法として、ポリエチレンに無機又は有機フィ
ラーを添加して溶融製膜し、延伸することにより、ポリ
エチレンとフィラーとの界面を剥離させる方法を採用す
ることもできる。

【００１３】本発明における短繊維ウエブは、芯鞘型複
合短繊維からなるものであり、鞘成分のポリエチレンと
しては、フィルムを構成するポリエチレンの重量平均分
子量と同等もしくはそれよりも小さい重量平均分子量の
ものが用いられる。この鞘成分は、軟化あるいは溶融し
てフィルムとウエブとを融着させる作用をするものであ
り、鞘成分のポリエチレンがフィルムを構成するポリエ
チレンの重量平均分子量より大きければ、熱接着させる
際、高温で処理する必要性が生じ、この際フィルムの方
が軟化、溶融を起こしてフィルムの特徴である空孔がつ
ぶれてしまうという障害が起きる。なお、鞘成分を構成
するポリエチレンとしては、公知の低密度ポリエチレン
や高密度ポリエチレン等を使用することができる。

【００１４】複合短繊維の芯成分としては、鞘成分のポ
リエチレンの融点よりも20℃以上高い融点を持つ熱可塑
性重合体であって、繊維形成能を有するものであればよ
いが、ポリエステルやポリプロピレン等が好ましく用い
られる。

【００１５】ポリエステルとしては、テレフタル酸、イ
ソフタル酸、フタル酸、2,６−ナフタレンジカルボン酸
等の酸成分とエチレングリコール，1,４−ブタンジオー
ル等のジオール成分とからなるホモポリマー又はコポリ
マーが挙げられるが、代表的なものはポリエチレンテレ
フタレート及びこれを主体とするポリエステルである。
また、ポリエステルは安定剤、着色剤、顔料、充填剤等
の添加剤を含有していてもよい。そして、ポリエステル
は、フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒
とし、濃度 0.5ｇ／dl、20℃で測定した相対粘度（ηre
l)が 1.3〜1.4のものが最適である。ポリエステルの相
対粘度が 1.3未満であると強力等の機械的性能に劣り、
1.4 を超えると得られる積層シートの風合いが極めて硬
いものとなり、好ましくない。

【００１６】ポリプロピレンとしては、ASTM-D-1238
(L) 記載の方法で測定したメルトフローレートが７〜7
0、好ましくは10〜30のものが用いられる。メルトフロ
ーレートが70を超えると、得られるシートの機械的強力
に劣り、７未満であると積層シートの風合いが硬いもの
となり、好ましくない。

【００１７】複合短繊維の繊度は、10ｄ以下とすること
が必要であり、繊度が10ｄを超えるものでは、得られる
積層シートの風合いが著しく硬くなり、柔軟な積層シー
トを得ることができない。

【００１８】ウエブを構成する繊維を短繊維とする理由
は、得られる積層シートの風合い、手触りが非常に柔軟
で滑らかなものとなるためである。そして機械的強力
は、熱接着する工程での温度、圧力、圧接面積率を好適
に組み合わせることにより、長繊維ウエブを使用したも
のとほぼ同等とすることが可能である。

【００１９】本発明における芯鞘型複合短繊維の鞘成分
と芯成分との重量比率は、鞘成分／芯成分＝20〜80／80
〜20とすることが好ましい。鞘成分が20重量％未満であ
ると、短繊維ウエブとフィルムとの間の接着性が低下し
てフィブリル化し易くなる。また、芯成分が20重量％未
満であると、得られる積層シートの強力等の機械的強力
が劣り好ましくない。

【００２０】次に、本発明の積層シートの製造方法を説
明する。まず、前記のような芯成分及び鞘成分を用い、
常法によって複合紡糸し、延伸し、機械的捲縮を付与し
て所定の長さに切断して短繊維とし、カード機でウエブ
としてネットコンベアー上に集積する。次に、このウエ
ブ上に多孔質ポリエチレンフィルムを積層し、短繊維の
鞘成分のポリエチレンの融点よりも低い温度（５〜30℃
低い温度が好ましい。）のエンボスロールを使用して圧
接面積率が10〜30％となるように熱接着する。このよう
に部分的に熱圧接すると、熱圧接部の短繊維の鞘成分が
軟化又は溶融して短繊維相互間が融着すると同時に、フ
ィルムに当接している部分でウエブとフィルムとが接着
する。ここで圧力を加えない場合には、ポリエチレンの
融点以上の温度の熱を与えなければ、短繊維の鞘成分で
あるポリエチレンを軟化又は溶融させることができず、
ポリエチレンの融点以上の温度の熱を与えるとポリエチ
レンが溶融して流動するため、多孔質フィルムの空孔を
塞ぐことになる。

【００２１】ウエブと多孔質フィルムとの積層物に所定
の熱と圧力を付与する方法としては、通常、上述のよう
にエンボスロールを使用する方法が採られるが、超音波
融着装置により熱接着を実施してもよい。

【００２２】本発明においては、積層シートの圧接面積
率が10〜30％となるようにすることが必要である。圧接
面積率が10％未満であると、柔軟性は極めて優れている
が、短繊維相互間の融着が十分でなく、得られる積層シ
ートの表面が毛羽立つとともに、積層シートの機械的強
力が劣ったものとなる。逆に、圧接面積率が30％を超え
ると、融着領域が多すぎて積層シートは柔軟性に劣り、
風合いの硬いものとなり、目的を達成することができな
い。

【００２３】また、この場合の部分接着パターンや形状
はいかなるものでもよいが、熱接着部の最小間隔が 1.0
〜3.0mm で、熱接着部の最大面積が1.0mm²以下となるよ
うにすることが望ましい。熱接着部面積が1.0mm²を超え
たり、最小間隔が1.0mm 未満であると、接着部分が大き
くしかも密となるため、得られるシートは非常に硬く、
嵩密度の小さいものとなり、好ましくない。また、熱接
着部面積が1.0mm²超えたり、最小間隔が3.0mm を超える
ものでは、全体として未接着部分の占有面積が大きくな
り、機械的特性のバラツキが大きく、毛羽も発生し易く
なるので好ましくない。

【００２４】なお、ウエブと多孔質フィルムとの積層数
は、二層に限られるものではなく、三層以上でもよく、
層数は用途に合わせて選定すればよい。

【００２５】本発明の積層シートは、柔軟性と嵩高性を
兼ね備えたものであり、目付当たりの柔軟性が５ｇ以下
で、かつ嵩密度が 0.3ｇ／cm³ 以下のものである。目付
当たりの柔軟性が５ｇを超えたり、嵩密度が 0.3ｇ／cm
³ を超えたりすると、衣料用として使用する場合、ごわ
つき感や紙鳴りがしたり、ドレープ性に欠けるといった
問題が起こり、不適当である。

【００２６】本発明の積層シートは、芯鞘型複合短繊維
ウエブと多孔質ポリエチレンフィルムとからなるため、
透湿性に優れ、しかも嵩高で、かつ極めて柔軟な風合い
を有しているため、サージカルガウン等の医療衣及び作
業衣等の衣料分野に使用するのに好適である。

【００２７】

【作用】本発明の積層シートは、多孔質ポリエチレンフ
ィルムと特定のポリエチレンを鞘成分とした繊度が10ｄ
以下の芯鞘型複合短繊維のウエブとが積層され、圧接面
積率10〜30％の範囲で熱接着された積層体であるから、
部分的に構成繊維相互間が鞘成分であるポリエチレンの
融着によって結合されており、同時にこのポリエチレン
の融着によって短繊維ウエブと多孔質フィルムとも接合
されていることから、ウエブと多孔質フィルム間の接合
が確実であり、かつ多孔質フィルム全面に間隙なく融着
成分が融着していないので、多孔質フィルムの透湿性が
十分に維持され、嵩高性に優れ、極めてソフトな風合い
を有するのである。また、本発明の方法においては、短
繊維ウエブと多孔質ポリエチレンフィルムとの積層、熱
接着が一工程で行われるため、従来の不織布を別工程で
製造して多孔質フィルムと積層する方法に較べて生産性
が良いとともに、不織布製造時の熱処理が省略されるの
で、極めて嵩高で、柔軟な製品が得られる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。なお、実施例中各項目の測定方法、測定条件は次
の通りである。 (1) 重量平均分子量 ゲル透過クロマトグラフィー法により測定した。 (2) 厚み マイクロメーターで測定した。 (3) 多孔質フィルムの空孔径 電解放射型走査電子顕微鏡を用いて撮影した微多孔フィ
ルムの表面写真より測定した。 (4) 空隙率 密度勾配管より算出した。 (5) メルトインデデックス ASTM-D-1238(E)に従って測定した。 (6) メルトフローレート ASTM-D-1238(L)に従って測定した。 (7) 嵩密度 嵩密度（ｇ／cm³)＝目付（ｇ／m²) ／厚み (μm) (8) 柔軟性 JIS L-1096のハンドルオメータ法に準じてスリット幅１
cmで測定し、１ｇ／m²目付当たりに換算した。 (9) KGSM強力 JIS L-1096のストリップ法に準じ測定し、 100ｇ／m²当
たりに換算して求めた。 (10)剥離強さ JIS L-1066 に準じ測定した。 (11)透湿度 JIS L-1099の塩化カルシウム法(A-1法) に準じ測定し
た。

【００２９】実施例１〜３及び比較例１〜２ 重量平均分子量が20×10⁵ の超高分子量ポリエチレンか
らなる未延伸フィルム（ＤＳＭ社製 SOUPOR)を用い、延
伸温度 120℃、縦延伸倍率７倍、横延伸倍率６倍の条件
で逐次延伸を行なって多孔質フィルムを得た。このフィ
ルムは、最大空孔径 0.114μm 、空隙率 78％、厚み 38
μm 、目付 7.0ｇ／m²であった。一方、芯成分がポリエ
チレンテレフタレートであり、鞘成分が線状低密度ポリ
エチレンである芯鞘型複合繊維 (芯／鞘重量比１／１）
からなり、繊度 3.0ｄ、長さ51mmの捲縮短繊維をカード
機にかけて、目付17ｇ／m²のウエブとしてネットコンベ
アー上に集積した。このウエブ上に上記の多孔質フィル
ムを積層し、エンボスロールを使用して、温度 122℃、
線圧 25kg／cmの条件で、圧接面積率を表１に示すよう
に変更して熱接着し、積層シートを得た。得られた積層
シートの特性値を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例４ 実施例１において、短繊維ウエブとして、実施例１と同
じ成分で、繊度 1.5ｄ、長さ38mmの短繊維からなる目付
18ｇ／m²のウエブを使用し、同様にして積層シートを得
た。得られた積層シートの特性値を表２に示す。

【００３２】実施例５ 実施例１と同じ多孔質フィルム及び短繊維ウエブを使用
し、多孔質フィルムで短繊維ウエブを挟むように３層に
積層し、実施例１と同じ条件で熱接着し、積層シートを
得た。得られた積層シートの特性値を表２に示す。

【００３３】実施例６ 実施例１において、短繊維ウエブとして、芯成分がポリ
プロピレンであり、鞘成分が線状低密度ポリエチレンで
ある芯鞘型複合繊維 (芯／鞘重量比１／１）で、繊度
2.8ｄ、長さ51mmの捲縮短繊維からなる目付17ｇ／m²の
ウエブを使用し、同様にして積層シートを得た。得られ
た積層シートの特性値を表２に示す。

【００３４】実施例７ 実施例１において、多孔質フィルムとして、重量平均分
子量が18×10⁵ の超高分子量ポリエチレンからなる最大
空孔径 4.038μm 、空隙率 70％、厚み 41μm、目付 6.
8ｇ／m²のフィルムを使用し、同様にして積層シートを
得た。得られた積層シートの特性値を表２に示す。

【００３５】比較例３ 実施例１において、短繊維ウエブとして、線状低密度ポ
リエチレンからなる単成分繊維で、繊度 3.0ｄ、長さ51
mmの捲縮短繊維からなる目付16ｇ／m²のウエブを使用
し、同様にして積層シートを得た。得られた積層シート
の特性値を表２に示す。

【００３６】比較例４ 実施例１において、短繊維ウエブとして、ポリエチレン
テレフタレートからなる単成分繊維で、繊度 3.0ｄ、長
さ51mmの捲縮短繊維からなる目付17ｇ／m²のウエブを使
用し、同様にして積層シートを得た。得られた積層シー
トの特性値を表２に示す。

【００３７】比較例５ 実施例１において、短繊維ウエブの代わりに、実施例１
と同じ成分で、繊度 3.0ｄの長繊維からなる目付17ｇ／
m²の長繊維不織布を使用し、同様にして積層シートを得
た。得られた積層シートの特性値を表２に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】表１及び表２から明らかなように、本発明
の実施例の積層シートは、非常に柔軟で機械的性能及び
透湿性にも優れたものであった。これに対して、圧接面
積が少ない比較例１では、毛羽立ちが激しく、機械的性
能及び剥離強力にも劣るものであり、圧接面積が多い比
較例２では、風合いが非常に硬く、衣料用には適さない
ものであった。また、ポリエチレンの単成分短繊維から
なるウエブを用いた比較例３では、柔軟性は優れるもの
の、機械的強力に劣り使用に適さないものであり、ポリ
エチレンテレフタレートの単成分短繊維からなるウエブ
を用いた比較例４では、フィルムとの親和性が悪く、剥
離強力に劣ると同時に嵩の低いものであった。さらに、
長繊維不織布を使用した比較例５では、強力は大きいも
のの、柔軟性及び嵩密度が短繊維ウエブを使用したもの
と比べて劣るものであった。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、多孔質ポリエチレンフ
ィルムと特定の熱可塑性芯鞘型複合短繊維ウエブとが積
層され、部分熱接着により融着接合されており、多孔質
フィルムの空孔を塞ぐことなく、ウエブと多孔質フィル
ムとの層間剥離強力に優れ、かつ透湿性、柔軟性、嵩高
性に優れた積層シートが得られ、医療衣及び作業衣等の
衣料分野で使用するのに好適な積層シートが提供され
る。また、本発明の方法によれば、短繊維ウエブと多孔
質ポリエチレンフィルムとの積層、熱接着が一工程で行
われるため、生産性が良いとともに、極めて嵩高で、柔
軟な製品が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質ポリエチレンフィルムとポリエチ
   レンを鞘成分とし、該ポリエチレンより20℃以上高い融
   点を有する熱可塑性重合体を芯成分とした繊度が10ｄ以
   下の芯鞘型複合短繊維で構成されたウエブとが圧接面積
   率10〜30％の範囲で熱接着された積層体であり、目付当
   たりの柔軟性が５ｇ以下であって、かつ嵩密度が 0.3ｇ
   ／cm³ 以下であることを特徴とする柔軟な積層シート。
2. 【請求項２】 多孔質ポリエチレンフィルムとポリエチ
   レンを鞘成分とし、該ポリエチレンより20℃以上高い融
   点を有する熱可塑性重合体を芯成分とした繊度が10ｄ以
   下の芯鞘型複合短繊維で構成されたウエブとの積層シー
   トを製造するに際し、短繊維ウエブと多孔質ポリエチレ
   ンフィルムとを積層し、ポリエチレンの融点よりも低い
   温度のエンボスロールを使用して圧接面積率が10〜30％
   となるように熱接着することを特徴とする柔軟な積層シ
   ートの製造方法。