JPH0765263B2 - 開繊不織布 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、構成繊維のサイズ・形状特性及び構造を特定
することによって、殊に保温材として高性能を発揮する
不織布に関するものである。

（従来の技術） 高機能性材料の需要が高まり、細デニール繊維を用いた
不織布が実用化されている。殊に、ジェット紡糸方法等
によりランダムに単繊維を開繊した極細繊維を用いた不
織布が得られている。例えば、特公昭44−22525号公
報、特公昭44−25870号公報および特公昭44−25872号公
報に記載された不織布はその１例である。ところがこれ
らの方法で得られる不織布は、均質なものが得られるも
のの、保温性、嵩高性、ソフト感等の面で満足できるも
のではない。こうした問題を対処する他の提案として極
細繊維を用いた不織布が提案され（特公昭53−41577号
公報や特開昭54−134177号公報等）、熱絶縁性等の向上
が期待されている。ところがこれらの方法で得られる不
織布は、製造上、玉の発生をさけることが困難であり、
風合の低下をもたらす傾向にあり、しかも不織布製品と
してでき上った後の収縮防止や構造保持のために行なわ
れる熱固定処理によって繊維のモジュラスは更に低下
し、更に不織布としての抗圧縮性が悪化するという問題
もある。

他の不織布の提案として、フラッシュ紡糸によりバース
トファイバーとして扁平異形断面糸化する提案がされ
（特開昭48−93725号公報、特開昭50−101609号公報お
よび特開昭52−42917号公報等）ている。ところがこれ
らの方法で得られる不織布は、製造上、切断単繊維化し
たものであり、構造がペーパーライクであって保温特性
から見た場合、著しく保温性は低位なものとなるという
問題もある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記の様な問題点に着目してなされたものであ
って、その目的は、従来の技術で得られる細デニール繊
維に見られる多数本の繊維の集束構造、所謂未開繊部分
による単繊維相互間の閉塞構造に起因する保温性低下を
防止し、不織布とした場合における形態保持特性を向上
するための形態保持特性を向上するための低収縮化を高
め、且つフェルト化を防止し嵩高性と抗圧縮性を持続し
得る様な不織布を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成することのできた本発明は、個々に開
繊された連続繊維同士が絡合されてなるメルトブロー不
織布からなり、該不織布は、単繊維の繊度が0.1デニー
ル以下、単繊維の下式で与えられる表面積増加比Ｆが1.
15以上の異形断面を有する合成繊維からなる開繊不織布
に要旨を有するものである。

（作用） 本発明に係る個々に開繊されて連続繊維同士が絡合され
てなるメルトブロー不織布を構成する合成繊維の単糸繊
度は0.1デニール以下でなければならず且つ単糸断面は
異形を有し表面増加比が1.15以上、好ましくは1.30以上
である。かかる連続した合成繊維が開繊された状態でか
つ、単繊維同士が絡合されてなるメルトブロー不織布を
構成している点に特徴があり、従来公知のメルトブロー
不織布とは異なり、連続した繊維が開繊され、かつ、単
繊維同士が絡合され形態保持したメルトブロー不織布に
おいて、この３つの条件の相乗効果により、嵩高で保温
性が著しく良好でかつ、耐久性も好ましい特性を発現す
る。

本発明に係る不織布を構成する合成繊維の繊度は、0.1
デニールより太くなると空気との境界層が低下し、保温
性が劣ると共に異形断面効果によりドレープ性、ソフト
さも劣るので好ましくない。繊度が細くなり過ぎると構
造体を構成する単繊維自体が弱い力で容易に変形を生じ
やすくなるため、異形断面化による曲げ剛士の効果が付
与されても嵩耐久性が若干低下してくるのでより好まし
くは、0.05デニールから0.005デニールである。本発明
に係る不織布を構成する合成繊維の断面は、従来公知の
メルトブロー不織布を構成する繊維断面とは異なり、異
形断面化されていることにより丸断面繊維に比べて、増
加する表面積増加比が1.15以上、好ましくは1.30以上で
あり1.15より少ない表面積増加比では、丸断面繊維にく
らべ保温性の向上が少ないので好ましくない。繊維の表
面積増加比が大きくなると超極細化との相乗効果で繊維
と空気の境界層が著しく増加し、保温性が著しく向上す
る。特に異形断面化による単繊維の専有体積が大きくな
るので嵩高性も付与されるため、保温層の空気含有率も
大きくなり、相乗効果で保温性は向上する。

ここで表面積増加比Ｆは大きければ大きい程好ましい
が、製造の面より10程度が限界と推測される。

合成繊維の断面形状は特に限定されないが、 など断面二次モーメントが高くなる形状のものは、抗圧
縮性が優れていると共に、着用によるもみ効果や、洗
濯、クリーニングなどによるもみ効果を外力として与え
ても、繊維同志がカラミ、フェルト状化することが妨げ
るので耐久性が著しく向上するので特に好ましい。

本発明に係るメルトブロー不織布を構成する繊維は、従
来公知のメルトブロー不織布のように、単繊維同士が大
部分融着したものと異なり、個々に開繊されている必要
がある。開繊されることにより、含気量、増大と境界層
の有効利用率が向上し、保温性が著しく向上する。

多数本が集束された海島繊維や、剥離型繊維は、本発明
と同一繊維で構成されていても境界層の利用率低下や、
含気率の低下により、保温性が著しく低下するので好ま
しくない。好ましい開繊状態は、単繊維間隔が５μｍ以
下に集束された多数の本（５本以上）の繊維束が長さ10
0μｍ以上連続したものが10000μm²当り10本以下であ
る。

連続繊維で構成された不織布においてこのような好まし
い繊維状態を得る方法は、後述するごとく特殊な条件で
のメルトブロー法においてのみ達成が可能である。

本発明に係る不織布を構成する合成繊維は、ポリエステ
ル、ポリアミドポリオレフィン、ポリアクリルニトリ
ル、ポリ塩化ビニール等溶融紡糸が可能な合成高分子で
あれば特に限定されないが、好ましくは、ポリエステ
ル、ポリアミド、全芳香族高分子などの比較的高モジュ
ラス化、耐熱性、耐薬品性、耐候性などの特性が付与で
きるものが例示される。

本発明に係る不織布を構成する繊維の好ましい他の特性
は、抗圧縮性を保持できるため初期引張抵抗度が15g/デ
ニール以上より好ましくは20g/デニール以上である。

又、構造は、シース部が配向結晶化し、内部が非晶化し
たもので、比重、配向度共低く、高い結晶サイズのもの
が好ましい。このことにより、ウェブ化したときの熱収
縮が低く、寸法安定性が良好でかつ熱収縮によるモジュ
ラス低下が発生せず、耐久性に優れ、加えて、軽量化も
可能となる。単繊維デニールが10.1デニール以上の太デ
ニール糸含有率は５％以下が好ましく、10％以上含有す
るものは、空隙率の増加による含気率は増加するが単位
質量当りの空気層との境界層が低下し保温性が低下する
ので好ましくない。

本発明不織布の好ましい他の特性として、嵩高でソフト
かつドレープ性が良好な性質が付与できるためにできる
限り単繊維同志が接着されていない形態を有するのがよ
い。必要に応じて接着する場合、嵩高性、ソフトさ、ド
レープ性を保持できるように最小の接着を行うのが好ま
しい。

特に好ましくは、単繊維同志が絡合して不織布を形成し
たものである。

本発明不織布は、そのような集合体においても、低収縮
であるため、寸法安定性もよく、耐久性、耐洗濯性も優
れている。

本発明に係る不織布の見掛嵩密度は、保温性の点で0.1g
/cm³以下が好ましく0.5g/cm³以上では、保温性が劣るの
で好ましくない。

本発明に係る不織布は以下に説明する方法により製造す
ることが出来る。

本発明に係る不織布は特別な条件のメルトブロー法によ
って得ることができる。メルトブロー法自体はたとえば
特開昭59−26581号公報に記載されている如く公知であ
るが、公知の方法をそのまま適用しても前述の如き要求
特性を満たす細デニール繊維が得られる訳ではなく、そ
の実施に当たっては、例えば第２図に示す如く、異形の
ノズル孔を有するオリフィスを用いることが必要であ
る。紡糸条件としては、細デニールでかつ異形断面のあ
まり融着していない連続繊維を得るためには、紡糸温度
を原料樹脂の融点より10±５℃高い温度に設定すると共
に、牽引流体温度も該融点より20±５℃高い温度に設定
して高い溶融粘度の異形断面の糸条を低い温度の牽引流
体で異形断面を緩和させないで糸切れしないように均一
に伸張しなければならず、更には細デニール化するため
及び配向結晶化による低収縮、高モジュラス化させるた
めの伸長に必要な牽引力を与える牽引流体の流速はマッ
ハ１前後に設定することが望まれる。たとえばポリエチ
レンテレフタレート（融点265℃）を原料樹脂とする場
合の最も好ましい条件は紡糸温度が約275℃、牽引流体
温度が約275℃である。単孔当たりの吐出量は目標とす
る繊維径や嵩密度等によって任意に決めればよいが、２
μｍ以下の繊維径のものを得る場合は0.1〜0.01g/分、
より好ましくは0.05〜0.02g/分とするのがよい。

この様な条件で紡出された繊維群は、吸引されたドラム
またはネット上に３次元的に交差させながら垂下させつ
つ繊維同士を適宜交絡させて不織布とされる。紡出ノズ
ルとドラムまたはネットとの距離は、繊維同士が密に交
絡してひも状とならない距離、即ち同伴する牽引流体の
拡がりと乱れにより３次元的に交差し合いつつ積層され
ていくのに十分な距離、たとえば30〜60cm程度に設定さ
れる。引取られた不織布は、必要により加熱ローラ等で
軽くプレスしたりエンボス加工を施すことによって見掛
けの嵩密度を調整することもできる。

以下実施例を挙げて本発明の構成及び作用効果を一層明
確にする。尚本発明で定義される不織布構成繊維の物性
等は、下記の方法で測定した値を言う。

単繊維断面積:S 不織布を構成する繊維を、不織布より300本以上とり出
して引き揃え、これをエポキシ樹脂又はアクリル樹脂で
包理してその切片を作成し、該切片を電子顕微鏡によっ
て2000〜5000倍で撮影し、拡大写真（倍率約１万〜２万
倍）の中から単繊維横断面を示すもの100本をランダム
に選択してその単繊維断面積（Si）を測定し、次式によ
り平均値として求める。

単繊維繊度:D 上記より求めた平均単繊維断面積Ｓと密度勾配管法（30
℃）にて測定した（ｎ＝５）した比重SGの値を用い、 次式によりＤ（デニール）を求める。

単繊維密度Ｄ＝Ｓ×SG×900000（デニール） 表面積増加比:F 単繊維断面積を求めた場合と同様に不織布を構成する繊
維を、300本以上とり出して引き揃え、これをエポキシ
樹脂又はアクリル樹脂で包理してその切片を作成し、該
切片を電子顕微鏡によって2000〜5000倍で撮影し、拡大
写真（倍率約１〜２万倍） の中から単繊維横断面を示すもの100本をランダムに選
択して、単繊維横断面の外周長（li）を測定し、次式に
より平均外周長を求める。

次に、前記で求めた平均断面積Ｓの値を用いて次式によ
り表面積増加比Ｆを求める。

開繊状態の評価 不織布を電子顕微鏡によって100〜3000倍で撮影し、拡
大写真（倍率4000〜10000倍）とし、写真の中から５μ
ｍ以下に集束された５本以上の繊維束が長さ100μｍ以
上に連続したものが10000μm²当り10本以下で他は開繊
されたものを好ましいもの（Ａ）、50本以下で他は開繊
されたもの（Ｂ）、ほとんど開繊されず集束されている
もの（Ｃ）として、少なくともＢに入るものを本発明で
は開繊された状態と言う。

初期引張り抵抗値： 単繊維20本をランダムに抜き出し、糸はりして一本とし
た後JIS 11074（'65）に従って測定する。

糸径斑（CV） 上記と同様にして求めた、単繊維断面積（Si）および単
繊維繊度Ｄより、下記式によってそのばらつきを求め
る。

熱抵抗値 ASTM−Ｄ−1518に従って測定 不織布の縦・横方向収縮率 不織布を25cm×25cmに切断し、該切断片の周縁に沿って
20cm×20cmの枠を記入する。該切断片の枠外の１点をク
リップで保持して熱風乾燥器中に吊し、160℃で30分間
熱処理した後、30分間で室温雰囲気（20℃×65％RH）ま
で冷却し、縦方向長さ（It:cm）及び横方向長さ（Im:c
m）より次式によって縦方向収縮率［SHD（Ｔ）］及び横
方向収縮率［SHD（Ｍ）］を算出する。

（実施例） 実施例−１ 第１図に示すメルトブローノズル（図中１はオリフィス
孔、４は温度検出端を示す）を用いて、極限粘度0.65の
ポリエチレンテレフタレートを275℃にて（オリフィス
孔相当径φ0.4mm、第２図（ホ）に示す 単孔当り0.10g/分孔の吐出量にて紡出せしめ、検出端４
の温度が275℃である加熱空気を圧力2.2kg/cm²で行な
い、ノズル吐出端から40cm離れた位置を1m/分の速度で
稼働をするネット上に紡出繊維を捕集し異形断面を有す
る極細繊維から成る不織布を得た。

得られた不織布の特性を第１表に示す。熱抵抗値が13.5
clo/cmでありこの不織布は保温性に優れていることが判
る。

この不織布はドレープ性に優れ、ソフトでかつ嵩高であ
った。この不織布を中入綿として防寒ジャケットを作成
し、−20℃の冷凍庫内で長時間着用した結果、優れた保
温性を示し、快適な着用感を得た。

又、繰返しドライクリーニングにも耐え保温性、嵩高性
の低下は認められなかった。

比較例−１ オリフィス形状が第２図（イ）に示すものであってφ0.
3mmを用いた以外は実施例１と同様の条件で不織布を作
成した。得られた不織布の特性を第１表に示す。不織布
は保温性が劣るものであった。

比較例−２ 極限粘度0.8のポリブチレンテレフタレートを用い紡糸
温度285℃牽引流体の温度及び圧力を290℃、及び1.3kg/
cm²とし引取位置をノズル吐出端から15cmとした以外は
比較例−１と同様の条件で不織布を作成した。得られた
不織布の特性を第１表に示す。この不織布は融着を起こ
しているため、嵩が低く、ドレープ性、ソフト性に劣
り、保温性もかなり劣るものであった。又、熱安定性も
劣るものであった。

この不織布を用いて作成した防寒ジャケットは、耐ドラ
イクリーニング性に劣り、中綿切れを発生している。
又、フェルト化も発生していた。

比較例−３ オリフィス形状が第２図（ハ）に示すものであって丸相
当径φ0.4mmのノズルを用い、紡糸温度285℃、単孔吐出
量0.2g/分孔にて紡出し、牽引流体の温度及び圧力を285
℃及び1.8kg/cm²とした以外は、実施例１と同様の条件
にて不織布を作成した。得られた不織布の特性を第１表
に示す。この不織布は、ソフトさ、ドレープ性がわる
く、嵩高性に劣り、保温性も劣るものであった。この不
織布も耐ドライクリーニング性も劣るものであった。
又、フェルト化も発生していた。

比較例−４ オリフィス形状として第２図（リ）に示すノズル（丸相
当径φ0.4mm）を用いた以外は実施例−１と同様の条件
で不織布を作成した。得られた不織布の特性を第１表に
示す。本発明要件を外れるこの不織布は、保温性が劣る
ものであった。

比較例−５ 極限粘度0.65のポリエステルと相対粘度2.0の６・ナイ
ロンを285℃で複合紡糸ノズルにてナイロン／ポリエス
テル吐出比率を（0.1g/分・孔）／（0.1g/分・孔）とし
て紡出し、1300m/分にて引取り、加熱ローラー80℃にて
2.5倍に延伸し、アスピレーターにて引取りその10cm下
方のネットに衝突積層させ、剥離型繊維より成る不織布
を作成した。得られた不織布特性を第１表に示す。

本発明を外れるこの不織布は、開繊状態が悪く、かつ、
保温性に劣りかつ、ソフト性、ドレープ性、嵩高性も劣
るものであった。

比較例８ 紡糸温度を310℃、加熱空気温度を400℃、圧力4kg/cm²
とした以外、実施例１と同一の条件で得た不織布は大部
分が玉状の切断端を有するショット繊維で構成されて融
着しており、該繊維の断面は丸断面であった。この不織
布は、硬くゴワゴワしており、ソフト性、ドレープ性、
嵩高性が著しく劣るもので、熱抵抗値も2.0と保温性も
劣るものであった。更に、熱収縮も縦横共に70％以上収
縮し、熱安定性も悪いものであった。

（発明の効果） 本発明は以上の様に構成されており、不織布を構成する
繊維の径、横断面形状及び不織布とした時の単繊維の開
繊状態を特定することによって全体に亘り適正で均一な
サイズの自由空間を有し、殊に保温性が著しく優れ、且
つ抗圧縮性を示し、寸法安定性の優れた不織布を提供し
得ることとなった。

また、この不織布は、上記特徴に加えて耐ドライクリー
ニング性、ソフト感およびドレープ性にも優れるもの
で、特殊機能保温材、主に衣料用保温材料として優れた
性能を発揮し得るばかりでなく、各種フィルター用途、
コンポジット用途、衛生材料等としても幅広く活用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で使用したメルトブローノズルを示す要
部断面図及び平面図である。第２図は、本発明の実施例
で使用したメルトブローノズルのオリフィス形状と対応
する繊維横断面を示す図である。 1:オリフィス孔 2:リップ 3:溶融ポリマー導入孔 4:温度検出端 F:牽引流体の流入方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】個々に開繊された連続繊維同士が絡合され
   てなるメルトブロー不織布からなり、該不織布は、単繊
   維の繊度が0.1デニール以下、単繊維の下式で与えられ
   る表面積増加比Ｆが1.15以上の異形断面を有する合成繊
   維からなることを特徴とする開繊不織布。
2. 【請求項２】表面積増加比が1.30以上である特許請求の
   範囲第１項記載の開繊不織布。
3. 【請求項３】合成繊維の初期引張抵抗度が15g/デニール
   以上である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の開繊
   不織布。
4. 【請求項４】不織布の見掛嵩密度が0.5g/cm³未満である
   特許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項に記載の開繊
   不織布。