JP5116984B2

JP5116984B2 - 不織布及びその製造方法

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Publication number: JP5116984B2
Application number: JP2006105159A
Authority: JP
Inventors: 秀俊大川
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2026-04-06
Also published as: JP2007277757A

Description

本発明は、ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維と他の有機繊維との混合繊維からなる不織布及びその製造方法に関するものである。

不織布は、工業用途から衣料用途まで多岐に使用されている。このような不織布を構成する繊維として、従来からポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、羊毛、綿等、種々の繊維が使用されている。

しかしながら、不織布の性状や特性は不織布を構成する繊維の種類や形状等に強く依存するものであり、不織布の利用分野が拡大しその利用形態や利用条件などが多様化するに伴い、従来から知られた不織布ではその目的に応えることができず、さらに高度の特性を有する不織布が求められる傾向にある。

このような特性の１つとして、不織布の形状回復性、形態安定性の向上が挙げられる。

例えば、不織布の代表的な用途である各種フィルターにおいて、そのろ過機能は不織布を形成する繊維集合体の構造によって決定されるが、従来の不織布では形状回復性等が不十分なため、フィルターにかかる圧力によって繊維集合体の構造に潰れが生じ、ろ過機能が低下してフィルターとしての所望の特性を維持することができなくなる場合がある。

また、不織布は服飾の芯地等にも使用され、形態を保持することがその主な使用目的であるが、長期的使用により不織布の形状が崩れることにより使用目的とした機能が損なわれることがある。

このような不織布の回復性に関する従来技術として、特開平７−１４５５４３号公報には、不織布の伸張回復性の改善に関する技術が開示されている（特許文献１）。

この文献に開示された技術は、絡合した大きい繊維束が略交差し、しかもこの大繊維束間に、絡合した小さい繊維束が略交差し、更に、各繊維束同士の交点でも絡合した不織布に関するものである。分割性繊維を機械的に分割して細繊維化した極細繊維を含ませることで、ドレープ性、伸張回復性により優れ、塑性変形の生じにくい特性が得られている。

しかし、同技術は分割性繊維による細繊化という特殊な繊維工程を必要とするため、汎用的な実施や多用途への展開が困難な技術であった。
特開平７−１４５５４３号公報

本発明の目的は、上記のような課題を解決し、形状回復性、形態安定性等に優れた不織布を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維を他の有機繊維と混合し、かから混合繊維から不織布を形成することにより、上記課題が解決されることを見出し本発明に到達した。

即ち本発明は、ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）１〜99重量部とポリオキシメチレン樹脂以外の物質からなる有機繊維（Ｂ）99〜１重量部との混合繊維からなる不織布及びその製造方法に関するものである。

本発明によれば、煩雑な工程を必要とせずに、形状回復性、形態安定性等に優れた不織布を提供できる。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明の不織布は、前述の如く、ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）とポリオキシメチレン樹脂以外の物質からなる有機繊維（Ｂ）との混合繊維で形成したことを特徴とする。

繊維（Ａ）を構成するポリオキシメチレン樹脂としては特に制約はなく、ポリオキシメチレンホモポリマー、ポリオキシメチレン共重合体（ターポリマー等を含む）等の何れも使用することができる。また、その分子構造も特に限定されるものではなく、直鎖構造を有するもの、分岐或いは架橋構造を有するものを使用することができる。中でも、繊維（Ａ）を製造する際の熱安定性や加工の容易性、繊維（Ａ）が有する耐久性等の諸特性、更には繊維（Ａ）と他の有機繊維（Ｂ）との混合繊維から不織布を形成する際の加工性等の観点から、ポリオキシメチレン共重合体を使用するのが好ましい。より具体的には、主としてオキシメチレン単位の繰り返しからなるポリマー鎖中に、オキシメチレン単位100mol当たり1.5〜8.0molの下記一般式（1）で表されるオキシアルキレン単位を含むポリオキシメチレン共重合体が好ましい。一般式（1）で表されるオキシアルキレン単位のより好ましい割合は、オキシメチレン単位100mol当たり1.8〜5.0molであり、特に好ましくはオキシメチレン単位100mol当たり2.0〜4.0molである。一般式（1）で表されるオキシアルキレン単位の割合が少なくなるとポリオキシメチレン共重合体の結晶化速度が速くなり、繊維製造工程における紡糸時の断糸発生が増大するばかりでなく、紡糸直後の結晶化度が増大することにより延伸性も低下する傾向が生じる。逆にオキシアルキレン単位の割合が過剰になると、繊維の強度等が不十分なものになる。

また、本発明で使用するポリオキシメチレン樹脂は、ASTMD-1238に従い、190℃、2160ｇの荷重下で測定されるメルトインデックス（ＭＩ）が1.0〜120ｇ／10分であるものが好ましく、より好ましくは2.5〜100g/10分であり、更に好ましくは5.0〜90g/10分である。メルトインデックス（MI）の過大なものは、ポリオキシメチレン樹脂が低分子量であるために紡糸及び延伸時に断糸し易くなり製造が不安定なものとなる。またメルトインデックス（MI）が過小のポリオキシメチレン樹脂では、高粘度のため紡糸時の負荷が増大し、紡糸が困難となるばかりでなく、延伸応力が増大することにより延伸が困難となる。

本発明で使用する上記の如きポリオキシメチレン樹脂の製造方法は特に限定されるものではなく、例えばポリオキシメチレン共重合体の場合、一般的にはトリオキサンとコモノマーである環状エーテル化合物或いは環状ホルマール化合物とを、主としてカチオン重合触媒を用いて塊状重合させる方法で得ることができる。重合装置としては、バッチ式、連続式等の公知の装置が何れも使用できる。前述した一般式（1）で表されるオキシアルキレン単位の導入割合は、共重合させるコモノマーの量により、また、メルトインデックス（ＭＩ）は、重合時に使用する連鎖移動剤、例えばメチラール等の添加量により調整することができる。

コモノマーとして用いられる環状エーテル化合物或いは環状ホルマール化合物としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド、オキセタン、テトラヒドロフラン、トリオキセパン、1,3−ジオキソラン、プロピレングリコールホルマール、ジエチレングリコールホルマール、トリエチレングリコールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマール、1,5−ペンタンジオールホルマール、1,6−ヘキサンジオールホルマール等が挙げられ、その中でもエチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマールが好ましい。また、ポリオキシメチレン共重合体は、分岐又は架橋構造を有するものであってもよい。

重合によって得たポリオキシメチレン共重合体は、触媒の失活化処理、未反応モノマーの除去、重合体の洗浄、乾燥、不安定末端部の安定化処理等を行った後、更に公知の各種安定剤の配合による安定化処理等を行って、実用に供される。代表的な安定剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、窒素含有化合物、アルカリ或いはアルカリ土類金属の水酸化物、無機塩、カルボン酸塩等を上げることができる。

更に、本発明で使用するポリオキシメチレン樹脂には、必要に応じて、熱可塑性樹脂に対する一般的な添加剤、例えば染料、顔料等の着色剤、滑剤、核剤、離型剤、帯電防止剤、界面活性剤、或いは有機高分子材料、無機または有機の繊維状、板状、粉粒状の充填剤等の１種または２種以上を、本発明の目的を阻害しない範囲で添加することができる。

本発明で用いる繊維（Ａ）は、上記の如きポリオキシメチレン樹脂を用い、次のようにして製造することができるが、これに限定されるものではない。

繊維（Ａ）の製造方法としては、一般的な溶融紡糸法を用いることができる。具体的には、１軸または２軸押出機により溶融可塑化したポリオキシメチレン樹脂を所望の断面形状孔を有するダイから押出し巻き取ることにより未延伸糸を得る。次に、この未延伸糸を連続または非連続的に加熱しながら延伸することでポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）を得ることができる。延伸工程では、室温から融点までの温度範囲で延伸加工が可能であるが、延伸速度、延伸倍率、加熱方法等により最適温度は異なるため、適宜調整が必要である。延伸倍率は、繊維径の均一性や強度の点から３倍以上が好ましく、繊維強度と伸度を考慮すると４倍以上12倍以下が望ましい。得られる繊維の繊度は１〜50dtex程度が好ましい。

また、得られた繊維には必要に応じて捲縮をかけるのが望ましく、好ましいクリンプは5〜30山／inch、より好ましいクリンプは10〜20山／inch程度である。得られた繊維は連続繊維の状態で使用することも可能であるが、一般的には２〜150mm程度の繊維長を有する短繊維に切断して不織布の製造に使用するのが好ましい。より好ましい繊維長は３〜120mm程度である。

上記のような繊維の捲縮処理や繊維の切断は不織布製造の前工程で行い、引き続いて不織布の製造を行うこともできる。

次に、上記ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）と共に混合繊維を構成し、本発明の不織布を形成するための有機繊維（Ｂ）としては特に制約はなく、従来から不織布用の素材として使用されてきた各種の有機繊維、例えばポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル系樹脂等からなる合成繊維や、羊毛、綿花等からなる天然繊維がいずれも使用可能であり、その二種以上を併用することも可能である。中でも、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル系樹脂等からなる合成繊維を使用するのが好ましい。繊維の形態等についても特別な制約はない。また、前記の繊維（Ａ）と混合して混合繊維を調製する際に、繊維長, 繊度は均一である必要はなく、加工方法や要求される不織布の特性から適宜決められるものである。

本発明の不織布は、前記のポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）１〜99重量部とポリオキシメチレン樹脂以外の物質からなる有機繊維（Ｂ）99〜１重量部との混合繊維からなることを特徴とする。不織布の形状回復性や形態安定性はポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）の添加量が多いほど良好となるが、不織布の使用目的、コスト等を考慮して配合比を決定すればよい。一般的には繊維（Ａ）10〜90重量部と有機繊維（Ｂ）90〜10重量部の割合が好ましく、より好ましくは繊維（Ａ）20〜80重量部と有機繊維（Ｂ）80〜20重量部の割合である。

次に、前記ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）と他の有機繊維（Ｂ）との混合繊維からなる不織布の製造方法について説明する。

本発明は、ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）１〜99重量部と他の素材からなる有機繊維（Ｂ）99〜１重量部との混合繊維を不織布の製造に供することを特徴とするものであり、繊維（Ａ）と有機繊維（Ｂ）を混合した後、何れかの方法により繊維を絡合及び／又は接合することにより不織布を得ることができる。

不織布の製造工程、製造装置等としては従来から公知のものが何れも適用できる。例えば、混合繊維をカード工程にかけてウェブを形成した後、気流や水流等によって繊維を絡合させる方法、ニードルパンチにより繊維を絡合させる方法、熱融着や接着剤により繊維を接合させる方法等を単独で或いは組合せて適用する乾式不織布製造工程、或いは、繊維（Ａ）と有機繊維（Ｂ）を水中等に分散させて混合し、抄きとりを行った後に上記と同様の方法で繊維の絡合及び／又は接合を行う湿式不織布製造工程等による不織布の製造がいずれも可能である。

使用する繊維（Ａ）及び有機繊維（Ｂ）は前述した繊維長の短繊維であるのが好ましい。また、上記において熱融着による接合を行う場合、繊維を構成する素材の軟化温度付近に加熱する方法が一般的であるが、融点の低いポリマーを配合した組成物で繊維を構成する方法や、繊維を芯鞘構造としその外層（鞘）に融点の低いポリマーを使用する方法も有効である。

またモノフィラメントなどからなる織布を基材として、適宜混合した短繊維をニードリングし短繊維をメッシュに絡めつけることにより製造される不織布シートは、シート方向の機械強度が大きく通気・通水性があるため工業的に応用範囲が広いものである。

本発明は、前述したように、ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）を含む混合繊維で不織布を形成したことを特徴とする。ポリオキシメチレン樹脂、特にポリオキシメチレン共重合体は、溶融紡糸による繊維（Ａ）の製造工程において、低い応力により分子配向し易い特性を有し、配高度が高くなることで繊維に強度、靭性が付与され、さらに不織布の質感や機械物性にも大きく影響を及ぼす。従って、本発明の不織布には、その構成成分である繊維（Ａ）として広角Ｘ線回折測定を行い算出される配向度が70％以上であるものを用いるのが好ましい。配向度が過小の場合、繊維（Ａ）は脆性的な特性を有するものになり、実用性に欠けるものになる場合がある。

なお、配向秩序パラメーターは次式で与えられ、Ｓを配向度として算出した。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

尚、実施例・比較例における評価項目と評価方法は以下の通りである。
［メルトインデックス（ＭＩ）測定］
ASTMD-1238に従い、190℃、2160ｇの荷重下で測定した。
［ポリオキシメチレン共重合体のポリマー組成分析］
評価に用いたポリオキシメチレン共重合体を、ヘキサフルオロイソプロパノールｄ2に溶解し、¹Ｈ−ＮＭＲ測定を行った。各ユニットに対応するピーク面積より構成成分の組成を定量した。
［配向度］
広角Ｘ線回折装置（理学電機製 Rint-1400）を用い、Niフィルターでモノクロ化したＸ線（Cu-Kα）ピンホールビームと平板イメージングプレート（IP）を使って、透過法による二次元散乱図形を撮影することにより測定。次式により算出した。

［繊維加工性］
実施例に記載した方法により溶融紡糸及び延伸処理を行い、これを切断して短繊維を調製する際の、溶融紡糸工程及び延伸処理工程における繊維の加工状況を目視観察し、下記の基準で評価した。

３：安定した繊維の調製が可能
２：紡糸工程でかなりの頻度で断糸が発生（繊維の調製は可能）
１：紡糸工程及び延伸工程で断糸が多発（繊維の調製は限定的に可能）
［形状回復性］
ニードルパンチ不織布を厚さ５cmに重ね、載荷重５g/cm²にて圧縮し30秒載せ30秒放置
する作業を３回繰返し、荷重を開放した30秒後の高さから、元の高さまで回復した状態を100％として回復率を算出した。
実施例１〜１２
外側に熱（冷）媒を通すジャケットが付き、断面が２つの円が一部重なる形状を有するバレルと、パドル付き回転軸で構成される連続式混合反応機を用い、パドルを付した２本の回転軸をそれぞれ150rpmで回転させながら、液状のトリオキサン、コモノマーとして環状エーテル又は環状ホルマール（１，３−ジオキソラン、１，４−ブタンジオールホルマール、ジエチレングリコールホルマール）を加え、更に分子量調節剤としてメチラール、同時に触媒の三フッ化ホウ素50ppm（全モノマーに対し）を重合機に連続的に供給しながら塊状重合を行い、表１に示す重合体を調製した。共重合ユニットの量は使用するコモノマー量により、またメルトインデックス（ＭＩ）は添加するメチラールの量により調整した。重合機から排出された反応生成物は速やかに破砕機に通しながら、トリエチルアミンを0.05重量％含有する60℃の水溶液に加え触媒を失活した。さらに、分離、洗浄、乾燥後、粗ポリオキシメチレン共重合体を得た。

次いで、この粗ポリオキシメチレン共重合体100重量部に対して、トリエチルアミン５重量％水溶液を４重量部、ペンタエリスリチル−テトラキス〔３−（3,5−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕を0.3重量部添加し、２軸押出機にて210℃で溶融混練し不安定部分を除去した。

上記の方法で得たポリオキシメチレン樹脂100重量部に、安定剤としてペンタエリスリチル−テトラキス〔３−（3,5−ジ−tert−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕を0.03重量部およびメラミン0.15重量部を添加し、２軸押出機にて210℃で溶融混練し、ペレット状のポリオキシメチレン樹脂を得た。

得られたポリマーを用い、シリンダー設定温度200℃の押出成形機により樹脂を溶融可塑化しギヤポンプで計量しノズル温度225℃、熱風温度200℃で溶融紡糸し、別工程にて138℃設定の熱風加熱炉中にて6倍に延伸したのち捲縮をかけ、51mm長に切断することにより2.5dtexのポリオキシメチレン短繊維を得た。尚、実施例１１及び１２では、上記シリンダー設定温度を各々190℃及び210℃とした。

得られたポリオキシメチレン短繊維にポリエステル短繊維、ナイロン６短繊維（2.5dtex,51mm長）を表１の組成比で混合した後、ローラーカードで開繊してウェブを作製し、繊維量を調整してニードルパンチを行うことで、目付60g/m²の不織布を得た。

評価結果を表１に示す。
比較例１〜２
ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維を混合せず、他の素材からなる繊維のみによって不織布を調製した。

評価結果を表１に示す。

Claims

ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）１〜99重量部とポリオキシメチレン樹脂以外の物質からなる有機繊維（Ｂ）99〜１重量部との混合繊維からなる不織布であって、
前記有機繊維がポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂及びアクリル系樹脂から選ばれた物質からなるものである不織布。
繊維（Ａ）を構成するポリオキシメチレン樹脂がポリオキシメチレン共重合体である請求項１記載の不織布。
ポリオキシメチレン共重合体が、オキシメチレン繰返し単位100mol当たり1.5〜8.0molの下記一般式（1）で表されるオキシアルキレン単位を含むものである請求項２記載の不織布。

（式中、Ｒ₁、Ｒ₂は、水素、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数１〜８のアルキル基を有する有機基、フェニル基、フェニル基を有する有機基から選ばれ、Ｒ₁、Ｒ₂は同一でも異なっていてもよい。ｍは２〜６の整数を示す。）
ポリオキシメチレン共重合体が、オキシメチレン繰返し単位100mol当たり1.8〜5.0molの前記一般式（1）で表されるオキシアルキレン単位を含むものである請求項２記載の不織布。
ポリオキシメチレン共重合体が、オキシメチレン繰返し単位100mol当たり2.0〜4.0molの前記一般式（1）で表されるオキシアルキレン単位を含むものである請求項２記載の不織布。
ポリオキシメチレン共重合体が、分岐又は架橋構造を有するものである請求項２記載の不織布。
ポリオキシメチレン樹脂のメルトインデックス（190℃、荷重2160ｇ）が1.0〜120g／10分である請求項１〜６の何れか１項記載の不織布。
ポリオキシメチレン樹脂のメルトインデックス（190℃、荷重2160ｇ）が2.5〜100g／10分である請求項１〜６の何れか１項記載の不織布。
ポリオキシメチレン樹脂のメルトインデックス（190℃、荷重2160ｇ）が5〜90g／10分である請求項１〜６の何れか１項記載の不織布。
ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）が、広角Ｘ線回折測定により得られる繊維軸方向の配向度として、70％以上の配向度を有するものである請求項１〜９の何れか１項記載の不織布。
ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）の繊度が１〜50dtexである請求項１〜１０の何れか１項記載の不織布。
ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）が5〜30山／inchのクリンプを有するものである請求項１〜１１の何れか１項記載の不織布。
繊維（Ａ）及び有機繊維（Ｂ）が共に繊維長２〜150mmの短繊維からなるものである請求項１〜１２の何れか１項記載の不織布。
ポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）１〜99重量部とポリオキシメチレン樹脂以外の物質からなる有機繊維（Ｂ）99〜１重量部とを混合し、カード工程の後に、繊維の絡合及び／又は接合を行う不織布の製造方法であって、
前記有機繊維がポリエステル繊維又はナイロン繊維である不織布の製造方法。
混合する繊維（Ａ）及び有機繊維（Ｂ）が共に繊維長２〜150mmの短繊維である請求項１４記載の不織布の製造方法。
繊維の絡合をニードルパンチによって行う請求項１４又は１５記載の不織布の製造方法。
繊維の絡合を気流によって行う請求項１４又は１５記載の不織布の製造方法。
繊維の絡合を水流によって行う請求項１４又は１５記載の不織布の製造方法。
熱融着により繊維の接合を行う請求項１４又は１５記載の不織布の製造方法。
接着成分により繊維の接合を行う請求項１４又は１５記載の不織布の製造方法。
共に繊維長２〜150mmの短繊維であるポリオキシメチレン樹脂からなる繊維（Ａ）１〜99重量部とポリオキシメチレン樹脂以外の物質からなる有機繊維（Ｂ）99〜１重量部とを水中に分散させて混合し、抄きとりを行った後、繊維の絡合及び／又は接合を行う不織布の製造方法であって、
前記有機繊維がポリエステル繊維又はナイロン繊維である不織布の製造方法。
繊維の絡合を気流によって行う請求項２１記載の不織布の製造方法。
繊維の絡合を水流によって行う請求項２１記載の不織布の製造方法。
熱融着により繊維の接合を行う請求項２１記載の不織布の製造方法。
接着成分により繊維の接合を行う請求項２１記載の不織布の製造方法。