JP4326897B2

JP4326897B2 - 繊維ウエブの製造方法、およびこの繊維ウエブを用いた不織布の製造方法

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Publication number: JP4326897B2
Application number: JP2003337720A
Authority: JP
Inventors: 満藤橋; 悦郎中尾
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: JP2005105439A

Description

本発明は、合成繊維、特に極細繊維の短繊維など、抄紙が困難な繊維からなる繊維ウエブを得るのに好適な製造方法に関し、この繊維ウエブを用いて衛生材料、化粧材、合成皮革、フィルター、電池セパレータなど広範囲な用途の不織布を製造することができる。また、特に高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトな不織布を得るのに好適な繊維ウエブの形成法に関する。

合成繊維の短繊維、例えば繊維長１０ｍｍ以下の合成繊維を白水中に分散させてなるスラリーを抄紙機にて抄紙して繊維ウエブとなし、次いで繊維同士を結合させる湿式法による不織布の製造方法が知られている。このような湿式法において合成繊維の短繊維を用いると、パルプ繊維等とは異なり、短繊維が抄紙機の網（以下抄紙網と称する）に絡まりやすい傾向があった。またこの短繊維を含む層（以下短繊維層と称することがある）は湿潤時の引張強度が低いため、抄紙網上に形成された短繊維層を次工程に移送する場合、急激に抄紙網から剥離しようとすると、短繊維層が破断する恐れがあった。特に短繊維の繊度が小さい場合や、短繊維の繊維長が短い場合や、短繊維の断面が円形でなく異型断面である場合には、短繊維が抄紙網上に絡まったり、あるいは短繊維層が破断しがちであった。そこで、生産速度を遅くしたり、抄紙網と移送コンベアーとの速度差を微妙に制御する必要が生じるなど、生産能率も悪く移送が困難であった。

湿紙（湿潤状態のパルプ）の移送方法としては、ワイヤーの裏面にサクションボックスと吹出しボックスを設けて湿紙が網から剥離する位置を一定とする装置などがあった。（たとえば、特許文献１参照。）しかし、この方法であっても、抄紙網に絡まり易い短繊維を含む短繊維層に対しては移送が困難であった。

特開平３−１１３０８８号公報（請求項１）

本発明は、このように、従来移送が困難であった短繊維を含む層が、抄紙網から次工程へ容易に移送できるようにして、能率よく繊維ウエブを製造する方法、およびこの繊維ウエブを用いた不織布の製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、抄紙機の網上に平均繊維径が１０〜８０μｍで、湿潤時の引張強度が５Ｎ／５ｃｍ巾以上の不織布からなる繊維シートを載置した後、合成繊維を含む短繊維を水中に分散させたスラリーを抄紙することにより、前記繊維シートの上面に前記短繊維からなる層を形成して積層体とし、次いで前記積層体を前記抄紙機の網から剥離した後、前記積層体から前記繊維シートを分離することを特徴とする繊維ウエブの製造方法。

また、本発明は、前記繊維ウエブを用いることを特徴とする不織布の製造方法である。

本発明の繊維ウエブの製造方法では、抄紙網上に戴置された繊維シート上に短繊維層が形成されるので、湿潤時強度の低い短繊維層や、例えば極細の短繊維や、断面が円形でない異型断面の短繊維など、抄紙網に絡まり易い短繊維からなる短繊維層であっても、抄紙網から次工程、たとえば移送コンベアーなどへ繊維シートごと容易に移送できるので、能率よく繊維ウエブの形成を行うことが可能となる。

また、繊維シートの上面に前記短繊維からなる層を積層した積層体を乾燥させた後、積層体から繊維シートを分離する場合は、乾燥工程の間あるいは不織布製造のための工程に移るまでの間、短繊維層を補強することができるという効果を有する。

さらにまた、該積層体を構成する繊維シート及び／又は前記短繊維からなる層の熱収縮により、積層体から容易に繊維シートを分離させることもできる。

本発明の繊維シートとして長繊維不織布を用いると、面密度が低くても引張強度が高く、かつ短繊維がからみにくいので、本発明の製造方法に適している。

本発明で得られた繊維ウエブを用いて不織布を製造することもでき、たとえば極細繊維の短繊維を用いた場合にはその特性を生かして、高密度で柔軟性に優れ、風合いがソフトな不織布を得ることもできる。

以下、本発明にかかる繊維ウエブの製造方法の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

抄紙機は、通常抄紙で使用するものでよく、例えば、傾斜式、長網式、丸網式の抄紙機などを適用できる。抄紙網も、通常抄紙で使用する網であって、パルプや合成繊維を主成分とするスラリーから紙を漉き上げる工程で使用される網を適用できる。網の材質としては例えば金属製、プラスチック製などがあり、形態としては、天然繊維、再生繊維、又は／および合成繊維からなるモノフィラメント、マルチフィラメント及びより糸から構成された織物やフェルト状などの網を適用できる。その織り方や目の細かさも特に限定されない。

繊維シートとは繊維から形成され繊維間が結合されたシート状物を指す。繊維シートは後工程で短繊維層を分離しやすいように毛羽立ちの少ないか又は表面平滑性が高い繊維シートが好ましい。また搬送中に切断しないように引張強度が高いことが望ましく、湿潤時の引張強度が５Ｎ／５ｃｍ巾以上、好ましくは１０Ｎ／５ｃｍ巾以上である繊維シートが望ましい。なお湿潤時の引張強度は、繊維シートに自重と同じ重さの水を含ませた状態（ピックアップ１００％）で測定され、繊維シートの保水力がこれに満たない場合は、繊維シートに限界まで水を含ませた状態で測定される。

このような繊維シートの構造は織物、編物、不織布などが好適であり、繊維シートを構成する繊維としては合成繊維、再生繊維、又は天然繊維などが可能である。なお繊維シートがモノフィラメント、マルチフィラメントから構成された織編物であれば表面平滑性が高く強度に優れるため、繊維シートを再利用する場合に好適である。また、繊維シートが不織布であれば比較的安価であるため再利用せずに使い捨てとする場合に好適である。

前記繊維シートの面密度は５〜２００ｇ／ｍ^２が好ましく、５〜１００ｇ／ｍ^２がより好ましく、５〜５０ｇ／ｍ^２がさらに好ましく、７〜３０ｇ／ｍ^２がさらに好ましい。５ｇ／ｍ^２未満では繊維組織が粗く、又引張強度も低下するので、繊維シートを通過した短繊維が抄紙網に多数絡みつく場合がある。又、前記積層体から前記繊維シートを分離する際に分離し難くなる場合がある。２００ｇ／ｍ²を超えると、抄紙速度が遅くなったり、面密度の高い繊維ウエブが得られなくなる場合がある。

繊維シートとして不織布を用いる場合は、毛羽立ちの少ないか又は表面平滑性が高い不織布であることが望ましい。例えば、熱可塑性繊維を含むウエブを少なくとも一方のロールの表面が平滑である２本の加熱ロール間を通すなどの製法で得られた、少なくとも片面の表面平滑性が高い不織布が好ましく、さらに全面又は点状に接着された不織布が好ましい。このような不織布としてはステープル繊維からなる乾式法不織布、長繊維からなるスパンボンド不織布、および湿式不織布などがあるが、なかでもスパンボンド不織布などの長繊維不織布は、面密度が低くても引張強度が高く、本発明の製造方法に好適に使用できる。不織布の厚さは０．０５〜１ｍｍであることが好ましく、０．１〜０．５ｍｍであることがより好ましい。また不織布を構成する繊維の平均繊維径は１０〜８０μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好ましい。８０μｍを超えると、繊維組織が粗く、抄紙網に短繊維が多数絡み付く場合がある。又、前記積層体から前記繊維シートを分離する際に分離し難くなる場合がある。１０μｍ未満では、繊維組織が緻密過ぎて抄紙速度が遅くなったり、面密度の高い繊維ウエブが得られなくなる場合がある。

本発明の製造方法では、まず抄紙網上に前記繊維シートを載置する。載置する方法としては、例えば、抄紙機の抄造部へ抄紙網を導入する前に、抄紙網の上に重なるようにして導入する方法がある。以下、本発明の製造方法の説明図である図１および図２を用いて説明する。図中には抄紙網１、抄造部分２、繊維シート３、および該繊維シートをロール状にしたもの（巻き出し部）４を示した。

図１は繊維シートを再利用する場合についての説明図である。再利用可能な繊維シート３を用いて、抄紙網１と同じようにエンドレスの状態になるように繊維シート３を形成しておき、少なくとも抄造部分２において繊維シート３が抄紙網１上に重なるように載置している。

図２は繊維シートを再利用しない場合についての説明図である。この場合は、ロール状に巻いた繊維シート４を準備し、図２のように、抄紙機の抄造部分２へ抄紙網１が導入される部分で、ロール４から繊維シート３を巻き出しながら、抄紙網１に重ねて導入している。再利用しない繊維シートとしては、使い捨ての観点からは安価なスパンボンド不織布の利用が好ましい。また、リサイクルをする場合を考慮すれば、単一の樹脂成分からなる繊維シートの使用が好ましい。

本発明の製造方法では、前記のように構成した繊維シート３上に合成繊維を含む短繊維を抄紙することにより、前記繊維シート３上に短繊維からなる層５を形成して積層体とする。短繊維としては、通常抄紙に用いる、例えば繊維長１〜２０ｍｍにカットされた繊維を白水に分散して使用する。なお、繊維径が８μｍよりも細い極細の短繊維の場合は、繊維長は１〜１０ｍｍが好ましく、１〜７ｍｍがより好ましい。

前記合成繊維としては、本発明では半合成繊維を含むものとし、例えばＰＥＳ、ＰＡ、ポリオレフィン、アクリル、ＰＶＡ、レーヨン、合成パルプ等を用いることができる。また、短繊維は合成繊維以外にパルプ繊維などを含むことが可能であるが、風合いのソフトな不織布用の繊維ウエブを得るためには合成繊維の割合は５０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上がより好ましい。

本発明の製造方法によれば、従来とくに抄紙網に絡まりやすかった短繊維であっても、繊維シートによって絡みを最小限にしスムーズに繊維ウエブを形成できるという有利な特徴がある。このような絡まりやすい繊維として、たとえば繊維長が７ｍｍ以下の短繊維や、繊維径が極小の極細繊維、海島型の複合繊維の海部分を溶解除去したり、フィブリル化などで発生する極細繊維、および図３に断面を例示するような複合繊維が例えば白水中に分散されることにより樹脂ごとに分割された極細でかつ繊維断面が円形でない異型断面繊維などがある。これら短繊維からなるウエブは湿潤時強度も低いため、繊維シートによって補強されることで効率よく製造できる。

また前記短繊維の平均繊維径は０．１〜１００μｍが可能であるが、本発明では平均繊維径が０.５〜８μｍの極細繊維に対して特に有効である。なお、分割されて断面が偏平な形状を呈する極細繊維繊維などの、異型断面を有する繊維の繊維径は、同じ断面積を有する円の直径の値とする。

本発明では次いで、前記繊維シート３と前記短繊維層５を積層した積層体を、前記抄紙網１から剥離する。この積層体は繊維シート３によって強度が補強されているため、移送コンベアーの引張力が強くても破断することなく、また、抄紙網１と短繊維との絡みがないので容易に剥離し、移送することができる。移送コンベア６としては公知の例えば網状のコンベアーを用いることができ、抄紙網１と移送コンベア６とが接している場合はもちろんのこと、抄紙網１と移送コンベア６とが多少離れていても、伸び難い繊維シートを用いることにより抄紙網１から剥離および移送が可能である。

本発明では次いで、前記積層体から前記繊維シート３を分離することにより乾燥状態または湿潤状態の繊維ウエブを製造する。分離する方法としては、積層体が湿潤状態のままで分離するか、積層体を乾燥した後で分離する方法がある。

積層体が湿潤状態のままで繊維シート３を分離するには、例えば通気性の移送コンベア６上に繊維シート３が接するようにして積層体を載置して、積層体の上から他の通気性のコンベアを接しておき、他のコンベアの反対面から吸引によって湿潤状態の短繊維層５を吸い付ける方法がある。

積層体を乾燥した後で繊維シート３を分離する方法において、乾燥方法としては、例えば積層体を移送コンベア６等に移送した状態で、ドライヤー中に導入して、熱風を吹き付けて乾燥する方法、或いは移送コンベア６からエアスルー型のドライヤーに積層体を移して乾燥する方法などがある。積層体を乾燥した後で繊維シート３を分離する方法によれば、乾燥工程の間あるいは不織布製造のための工程に移るまでの間、短繊維層を補強又は保護しておくという効果がある。

また、前記繊維シート３及び／又は前記短繊維層５の熱収縮により、前記積層体から前記繊維シートを剥離させ分離することも好ましい。例えば積層体において短繊維の幾らかが繊維シートに絡むようにして一体化している場合は、繊維シート３及び／又は短繊維層５が収縮した後、収縮率の低い側に収縮による皺が入るが、その後容易に分離することができる。このように皺の入った積層体から繊維ウエブを分離させる装置として、たとえば、２本のガイドロール（駆動も制動もなく、自由に回転する状態）を水平位置をそろえて、間隔をおいて平行に配置したものを準備する（図示しない。）。繊維シートの面を下方にして上流側ガイドロール上を搬送し、２本のガイドロールの間隙に繊維シートだけを導いて下方に垂下させ、搬送方向下流側のガイドロールには短繊維層だけを導くと、繊維シートは垂下した１〜２ｍ長さに相当する自重によって剥離してゆき、容易に分離することができる。なお、短繊維層５に皺が多少入っていても、その後水流絡合を行う場合は、この皺を解消することが可能である。また例えば積層体において短繊維のほとんどが繊維シート３に絡んでいない場合は、繊維シート３及び／又は短繊維層５が収縮した後、つまり乾燥工程の後には既に積層体は２層に分離しているので、その後、繊維シート３と短繊維層５を別個に巻き取ることができる。本発明では、乾燥後の繊維ウエブの強度を向上させるため、前記短繊維に低融点の熱可塑性繊維（以下熱接着繊維と称することがある）を混入させておき、乾燥工程において短繊維同士が接着できるようにしておくことも可能である。なお、繊維ウエブ形成後に水流絡合させる場合には、熱接着繊維の混入割合を３〜１５％とすることが好ましく、３〜１０％が更に好ましい。１５％を超えると水流によって繊維を絡合させる効果が著しく低下する場合がある。

前記湿潤状態で分離した短繊維層すなわち繊維ウエブはその後、次の工程例えば、水流絡合や樹脂含浸などによって不織布とすることができる。或いは繊維ウエブを一旦乾燥後、次の工程例えば、水流絡合や樹脂含浸などによって不織布とすることができる。

前記乾燥状態で分離した短繊維層すなわち繊維ウエブは一旦巻き取られるか、或いは連続的に、次の工程例えば、水流絡合や樹脂含浸などによって不織布とすることができる。

本発明によって得られる繊維ウエブの面密度は、好ましくは５〜２００ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは１０〜１００ｇ／ｍ^２であり、さらに好ましくは２０〜１００ｇ／ｍ^２である。５ｇ／ｍ^２未満の場合は積層体から繊維シートを分離することが困難になる場合があり、２００ｇ／ｍ^２を超える場合は抄紙の速度が遅くなり過ぎる場合がある。

以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本願発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。

（実施例１）
ロール状の繊維シート４として面密度１５ｇ／ｍ²のポリプロピレン繊維からなるスパンボンド不織布（厚さ０．１５ｍｍ、平均繊維径３０μｍ、湿潤時の引張強度はタテ方向が２９Ｎ／５ｃｍ巾、ヨコ方向が８Ｎ／５ｃｍ巾、繊維が点状に接着されている）を準備した。図２に示すように抄紙機の抄造部分２へ抄紙網１が導入される部分で、前記ロール４から繊維シート３を巻きだしながら導入し、抄紙網１上に前記繊維シート３を載置した後、短繊維としてポリエステル繊維０．１デシテックス（繊維径３μｍ、繊維長３ｍｍ）を白水中に分散させたスラリーを抄紙し、繊維シート３上に短繊維層５を形成し、積層体を得た。次いで、前記積層体を抄紙網１から剥離して移送コンベア６に移し、さらにエアスルー型の乾燥機（図示しない）に導入して１４０℃の条件で乾燥させた。この時繊維シート３は熱収縮して、かつ短繊維がやや繊維シート３に絡んでいたため、乾燥機から出た時点では積層体全体に皺が入っていた。

次いで繊維シート３から短繊維層５を剥離して、それぞれ別個に巻き取って、面密度７０ｇ／ｍ^２の繊維ウエブを得ることができた。なお、抄紙網１への短繊維の絡みは認められなかった。また、得られた繊維ウエブを水流絡合することにより、高密度で柔軟性に優れた水流絡合不織布を得ることが出来た。
（実施例２）
ロール状の繊維シート４として面密度１５ｇ／ｍ²のポリプロピレン繊維からなるスパンボンド不織布（厚さ０．１５ｍｍ、平均繊維径１９μｍ、湿潤時の引張強度はタテ方向が３３Ｎ／５ｃｍ巾、ヨコ方向が６Ｎ／５ｃｍ巾、繊維が点状に接着されている）を準備した。図２に示すように抄紙機の抄造部分２へ抄紙網１が導入される部分で、前記ロール４から繊維シート３を巻きだしながら導入し、抄紙網１上に前記繊維シート３を載置した後、短繊維として図３の（ｂ）に示されたような断面形態を有する複合繊維３．３デシテックス（繊維径１８．４μｍ繊維長５ｍｍ、樹脂成分７はポリエステル樹脂、樹脂成分８はポリアミド樹脂）を白水中に分散させたスラリーを抄紙し、繊維シート３上に短繊維層５を形成し、積層体を得た。なお、前記複合繊維は、水中に分散させてスラリーとする際に１本の繊維が１１分割されるものであり、分割された各繊維（平均繊維径５．５μｍ）は断面が扁平形状の極細繊維であった。

次いで、前記積層体を抄紙網１から剥離して移送コンベア６に移し、さらにエアスルー型の乾燥機（図示しない）に導入して１４０℃の条件で乾燥させた。この時繊維シート３は熱収縮して、かつ短繊維がほとんど絡まなかったため、乾燥機から出た時点で既に繊維シート３と短繊維層５とは分離しており、短繊維層５は一部がひだ状に折り重なった状態となっていた。次いで繊維シート３と短繊維層５を別個に巻き取って、面密度６５ｇ／ｍ^２の繊維ウエブを得ることができた。なお、抄紙網１への短繊維の絡みは認められなかった。また、得られた繊維ウエブを水流絡合することにより、高密度で柔軟性に優れた水流絡合不織布を得ることが出来た。

本発明の製造方法の一例を説明する図。本発明の製造方法の他の例を説明する図。本発明で用いる短繊維の断面の例。

符号の説明

１．抄紙網
２．抄造部分
３．繊維シート
４．ロール状の繊維シート
５．短繊維からなる層
６．移送コンベア
７．樹脂成分
８．他の樹脂成分

Claims

抄紙機の網上に平均繊維径が１０〜８０μｍで、湿潤時の引張強度が５Ｎ／５ｃｍ巾以上の不織布からなる繊維シートを載置した後、合成繊維を含む短繊維を水中に分散させたスラリーを抄紙することにより、前記繊維シートの上面に前記短繊維からなる層を形成して積層体とし、次いで前記積層体を前記抄紙機の網から剥離した後、前記積層体から前記繊維シートを分離することを特徴とする繊維ウエブの製造方法。
前記積層体を乾燥させた後、前記積層体から前記繊維シートを分離することを特徴とする請求項１記載の繊維ウエブの製造方法。
前記繊維シート及び／又は前記短繊維からなる層の熱収縮により、前記積層体から前記繊維シートを分離することを特徴とする請求項２記載の繊維ウエブの製造方法。
前記繊維シートが長繊維不織布であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の繊維ウエブの製造方法。
請求項１から４の何れかに記載の前記繊維ウエブを用いることを特徴とする不織布の製造方法。