(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含有する目付が３０〜２００ｇ／ｍ2のメルトブローン不織布と、繊維径が７〜４０ミクロン、繊維長が５０〜１００ｍｍであって、目付が５０ｇ／ｍ2以上の短繊維不織布とが、水流交絡法、又は刺孔密度が３０〜２００本／ｃｍ2であるニードルパンチ法により交絡一体化された目付が３５０ｇ／ｍ2以下であることを特徴とする吸音材。
【請求項２】
繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含有する目付が３０〜２００ｇ／ｍ2のメルトブローン不織布と、繊維径が７〜４０ミクロン、繊維長が５０〜１００ｍｍであって、目付が５０ｇ／ｍ2以上の短繊維不織布とを流体交絡法または刺孔密度が３０〜２００本／ｃｍ2でのニードルパンチ法のいずれかにより一体化する事を特徴とする目付が３５０ｇ／ｍ2以下の吸音材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柔らかな風合いと緻密な構造とをあわせ持つ不織布に関する。更に詳しくは、軽量で薄く形態安定性に優れ、かつ吸音および制振特性に優れた複合不織布に関する。また、濾過精度が高くかつライフも長いフィルターに好適な複合不織布に関する。さらに、防護衣やバクテリアバリアなどの特性に優れた複合不織布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、極細繊維を含む不織布は優れた吸音特性やフィルター性、遮蔽性などのすぐれた特性があり多くの用途に利用されてきたが、強度が弱かったり、形態安定性が悪いなどの問題があり、その改善のために別の不織布と積層複合化して用いられてきた。この際に不織布を積層一体化する方法としては、スプレーや転写などでバインダーとなる樹脂を付与する方法や熱融着繊維などを使用する方法がある。しかしながら、これらの方法では、乾燥あるいは樹脂の融解接着の目的で熱処理を行うことが必要であり、環境汚染の問題や省エネルギーの観点からあまり好ましいことではない。また、バインダー樹脂が不織布間の界面で皮膜を形成し、通気性や通液性が低下するなどの問題もあった。
一方、極細繊維不織布と長繊維不織布を積層一体化する方法として、スパンボンド不織布の間にメルトブローン不織布を積層して熱エンボス法で接合する方法が知られている。しかしながら、これらの長繊維不織布どうしを接合一体化した不織布は、ボリューム感に欠け、硬い風合いとなり用途が制限されてしまうという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、柔らかな風合いで、かつ緻密な構造を持つ複合不織布を安価に提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる問題を解決するために以下の手段をとる。
第一の発明は、繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含有する目付が３０〜２００ｇ／ｍ2のメルトブローン不織布と、繊維径が７〜４０ミクロンで目付が５０〜２０００ｇ／ｍ2の短繊維不織布とがこれらの繊維の交絡により一体化されていることを特徴とする複合不織布である。
【０００５】
第２の発明は、繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を含有する目付が３０〜２００ｇ／ｍ2のメルトブローン不織布と、繊維径が７〜４０ミクロンで目付が５０〜２０００ｇ／ｍ2の短繊維不織布とを流体交絡法またはニードルパンチ法のいずれかにより一体化する事を特徴とする複合不織布の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明における複合不織布は、少なくとも２種以上の不織布が接合一体化されていることが必要である。通気性などをコントロールするために極細繊維を含む不織布層にフィルムなどを積層する事も望ましい形態のひとつである。また、織布や編物と複合化するのも用途により好ましい。さらに、該複合不織布の外側に色や模様のついた意匠性のある表層不織布を貼り付けても良く、車両内装材や建築用途の防音材として好適に用いることが可能である。
【０００７】
本発明における極細繊維メルトブローン不織布は、繊維径が６ミクロン以下の極細繊維を重量で１０％以上含有されていることが好ましい。不織布全体が極細繊維のみで構成されていてもよいが、含有率が低すぎると極細繊維特性による効果が得られにくい。極細繊維の繊維径は５ミクロン以下がより好ましく、特に好ましくは、０．５〜４ミクロンであり、最も好ましくは１．５〜３ミクロン前後である。メルトブロー法により得られる不織布は、繊維がランダムに配列することが可能でフィルター性能や吸音性能を高くすることができる上に、生産コストが安いため好ましい。
【０００８】
メルトブローン不織布は強度が弱いので、スパンボンド不織布など補強用不織布と接合した不織布を用いたり、積層工程で同時に３層以上の不織布を積層するのも好ましい。この際、耐摩耗性にすぐれたスパンボンド不織布が使用時に表層側にくるように設置することが好ましい。メルトブローン不織布とスパンボンド不織布のエンボス加工積層不織布はＳ／Ｍ／ＳやＳ／Ｍなどの名称で呼ばれ市販されておりこれらを用いるのも好ましい（Ｓはスパンボンド不織布を、Ｍはメルトブローン不織布を表す）。
【０００９】
また、分割繊維あるいは海島型繊維のメルトブローン極細繊維を用いるのも好ましい形態の一つである。分割繊維は予め分割しておいても良いし、積層加工の際に分割を同時に行っても良い。
【００１０】
本発明におけるメルトブローン極細繊維不織布は、目付が３０〜２００ｇ／ｍ2不織布であることが好ましい。目付が、３０ｇ／ｍ2より小さくなると、極細繊維の持つ遮蔽性、フィルター性能、柔らかさ、吸音性などの効果があまり期待できず好ましくない。一方、目付が２００ｇ／ｍ2を超えると、短繊維不織布との複合化する際に皺が入ったり、接合力が弱いという問題が生じる場合がありあまり好ましくない。また、目付をあまり大きくしすぎても目的とする遮蔽性、フィルター性能、柔らかさ、吸音性などの改善効果があまり変わらず、コスト削減や軽量化などの観点からあまり好ましくない。
【００１１】
メルトブローン極細繊維不織布を構成する素材としては、特に限定はされないが、ポリエステルあるいはポリオレフィンがリサイクル性などの観点から特に好ましい。好ましくは、メルトブローン極細繊維不織布に積層される短繊維不織布と同じ素材であることがリサイクルしやすく特に好ましい。一方、複数の素材よりなる繊維が混合されていても実用上は問題はない。
【００１２】
次に、メルトブローン極細繊維不織布と積層される短繊維不織布は、繊維径が７〜４０ミクロンであることが好ましく、特に好ましくは７〜２０ミクロンである。繊維径が７ミクロンより細いと、カード機からの紡出性など、生産性の点であまり好ましくない。また、繊維径が７ミクロンより大幅に小さいと、本発明による積層効果が小さくなる。また、不織布が毛羽立ちやすいなど別の問題を生じる場合がある。繊維径が４０ミクロンより太いと、吸音性能やフィルター性能などの目的とする特性に対する寄与が小さくなりあまり好ましくない。この理由は明らかではないが、メルトブローン極細繊維不織布との特性差が大きすぎるためではないかと推定できる。
【００１３】
本発明において、短繊維の不織布を極細繊維を含む不織布と積層することにより、メルトブローン極細繊維不織布が形態安定性が低く（へたりやすかったり、毛羽立ちやすい）、嵩高性の維持に問題を生じやすいという欠点を改善したり、高いクッション性を得るなどの効果が発揮される。また、フィルターとして用いる際に、濾過ライフやダストあるいは粉塵などの保持量が長くなるなどの効果を得ることができる。
【００１４】
該短繊維不織布の目付は、５０〜２０００ｇ／ｍ2の短繊維不織布である。目付が５０ｇ／ｍ2より小さいと積層効果が小さく不織布の嵩高性や柔らかい風合いの点であまり好ましくない。一方、２０００ｇ／ｍ2より大きい目付であると厚みが大きくなりすぎてスペースをとるため用途が限定されてしまうため好ましくない。
【００１５】
短繊維の長さは３８〜１５０ｍｍが好ましく、特に好ましくは５０〜１００ｍｍである。複合不織布を吸音材として用いる場合、繊維長が長いほど優れた吸音率を示すが、繊維長が長すぎるとカードからの紡出性が悪くなり好ましくない。短繊維は単一成分でも良いが、２種類以上の混合物や複数成分の複合繊維でも良い。不織布の堅さを調整するために重量分率で３０％程度以下であればさらに太い繊維を混合しても特性はあまり変化しない。太い繊維が多すぎると不織布風合いが硬くなりすぎるなどの問題を生じやすくあまり好ましくない。融点の異なる熱融着性繊維を用いることも寸法安定性を改善する観点から好ましい。
【００１６】
短繊維不織布の重量ベースの充填密度は、嵩高性の観点から０．００５〜０．３ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。充填密度が小さすぎると形態安定性が悪くなりあまり好ましくない。充填密度が０．３ｇ／ｃｍ3より大きいと嵩高性が悪く本発明の目的を満足することが難しくなる。
【００１７】
本発明における不織布の積層一体化方法は、流体交絡法あるいはニードルパンチ法のいずれかにより一体化する。ニードルパンチ法は不織布加工方法として一般的に実施されている方法が採用でき、例えば、日本繊維機械学会不織布研究会編集の「不織布の基礎と応用」などで解説されている方法である。前記のメルトブローン不織布と短繊維不織布とをニードルパンチ法を用いて複合化すると、メルトブローン極細繊維不織布に穴が開いて、吸音性能やフィルター性能などが低下してしまうことが一般的には、予想されるが、意外なことに本発明においては、そのような欠点の発現がない。
【００１８】
ニードルパンチ加工を行う際には、３８番手より細いニードル（針）を用いることが好ましく、特に好ましくは４０〜４２番手である。ニードルは、短繊維不織布側から入り、メルトブローン極細繊維を含有する不織布の外側に、短繊維のループを生じさせることが好ましい。メルトブローン極細繊維不織布は、繊維が他の物に引っかかったり、それにより切断されたりして毛羽立ちやすいが、短繊維のループは、メルトブローン不織布の表面毛羽立ちを防止したり、クッション層になって、メルトブローン不織布層にかかる外力を緩和することで破壊の防止に役立つ効果がある。
【００１９】
また、別の不織布やフィルムなどと積層する際に、短繊維のループと積層相手の第３の素材を接着することで、曲げや引っ張りなどの外力がかかったときにメルトブローン不織布が破壊されるのを防止することが可能となる。適切なループの大きさを形成するために、ニードルパンチの針深度は１５ｍｍ以下であることが好ましい。針深度が１５ｍｍを超えると、メルトブローン極細繊維不織布を針および短繊維が貫通するときの衝撃で該不織布が破れたり、貫通した後の針穴が大きくなりすぎることが多くなりあまり好ましくない。針深度は、ニードルのバーブの位置にもよるが５ｍｍ以上であることが、不織布の交絡を増やして剥離を防止する上で好ましい。
【００２０】
刺孔密度は３０〜２００本／ｃｍ2であることが好ましい。刺孔密度が３０本／ｃｍ2より小さいと不織布の剥離の問題が生じやすく、２５０本／ｃｍ2より大きいと刺孔による開口総面積が大きすぎたり、メルトブローン極細繊維不織布の破れや破壊を生じやすくあまり好ましくない。
【００２１】
次に、流体交絡法は、流体を作用させることで繊維の交絡を生じさせる方法であり、水流交絡法が一般的である。水流交絡法では、一般的に、水流の跡が筋状に残りやすいことが知られており、このために嵩高の不織布とメルトブローン極細繊維不織布との積層手段として水流交絡法を用いる事は一般的ではなかったが、本発明者は、短繊維不織布の目付が３００ｇ／ｍ2以下と小さい際には、特に短繊維不織布の柔らかい風合いをあまり損なうことなく積層加工が可能であることを見出したのである。
【００２２】
【実施例】
以下に本発明を実施例をあげて説明する。なお、評価方法は、以下の方法によった。
（平均繊維径）：走査型電子顕微鏡写真を適当な倍率でとり、繊維側面を２０本以上測定して、その平均値から求めた。極細繊維不織布がメルトブロー法の場合は、繊維径のバラツキが大きいため１００本以上を測定して平均値を採用した。
【００２３】
（目付および充填密度）：不織布を２０ｃｍ角に切り出してその重量を測定した値を１ｍ2あたりに換算して目付とした。充填密度は、不織布の目付を２０ｇ／ｃｍ2の荷重下での厚みで割った値を求めて、ｇ／ｃｍ3に単位換算して求めた。
【００２４】
（剥離）：複合した不織布を手で９０度前後折り曲げる動作を２０回繰り返して、剥離が生じるかどうかを目視で評価した。
【００２５】
（吸音率）：ＪＩＳ  Ａ−１４０５に従って、垂直入射法吸音率を求めた。代表値として１０００Ｈｚと２０００Ｈｚの値の平均値を用いた。
【００２６】
実施例１
平均繊維径３ミクロン、目付１００ｇ／ｍ2のポリプロピレン製メルトブローン不織布の上に、平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維よりなる目付２５０ｇ／ｍ2、充填密度０．０６ｇ／ｃｍ3のポリエチレンテレフタレート製ニードルパンチ不織布を重ねて、４０番手のニードルを用いて、刺孔密度５０本／ｃｍ2、針深度１０ｍｍでニードルパンチ積層加工を実施した。この複合不織布を２０回程度折り曲げても剥離の問題は生じず、吸音率も６８％と高く良好であった。
【００２７】
実施例２
平均繊維径１４ミクロン、目付２０ｇ／ｍ2のポリエチレンテレフタレート製スパンボンドン不織布の上に平均繊維径３ミクロン、目付１００ｇ／ｍ2のポリエチレンテレフタレート製メルトブローン不織布を重ね、さらにその上に平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維よりなる目付２５０ｇ／ｍ2、充填密度０．０６ｇ／ｃｍ3のポリエチレンテレフタレート製ニードルパンチ不織布を重ねて、４０番手のニードルを用いて、刺孔密度５０本／ｃｍ2、針深度１０ｍｍでニードルパンチ積層加工を実施した。この複合不織布を２０回程度折り曲げても剥離の問題は生じず、吸音率も７１％と高く良好であった。
【００２８】
実施例３
平均繊維径３ミクロン、目付５０ｇ／ｍ2のポリエチレンテレフタレート製メルトブローン不織布の下に、平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維よりなる目付２５０ｇ／ｍ2、充填密度０．０６ｇ／ｃｍ３のポリエチレンテレフタレート製ニードルパンチ不織布をセットして、直径０．１ｍｍ、孔ピッチ１ｍｍ、孔列数２列のプレートを用いて水圧３０ｋｇｆ／ｃｍ2で水流交絡積層加工を２度実施した。この時のノズルと不織布の間の距離はほぼ１インチあった。この複合不織布を２０回程度折り曲げても剥離の問題は生じず、吸音率も５９％と高く良好であった。
【００２９】
比較例１
実施例１で用いた２種の不織布を、アクリル系樹脂バインダーを１５ｇ／ｍ2塗布することで不織布を複合化した。複合不織布を折り曲げても初期の剥離の問題は生じなかったが、繰り返すと部分的な剥離を生じて問題であった。メルトブローン不織布構成繊維の接着が弱く、内部で破壊を生じたと考えらる。吸音率は７０％と高く実施例１と同等で良好であった。吸音率は実施例１より若干高いが、樹脂の付着分の効果も考慮すると、ニードルパンチによる刺孔の跡による差はなく、吸音率の測定誤差程度と考えられる。
【００３０】
比較例２
平均繊維径３ミクロン、目付１５ｇ／ｍ2のポリプロピレン製メルトブローン不織布の上に、平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維よりなる目付２５０ｇ／ｍ2、充填密度０．０６ｇ／ｃｍ3のポリエチレンテレフタレート製ニードルパンチ不織布を重ねて、３２番手のニードルを用いて、刺孔密度５０本／ｃｍ2、針深度１８ｍｍでニードルパンチ積層加工を実施した。積層不織布１ｍ2あたりに５〜２０程度のメルトブロー不織布が針穴近傍で破れが発生しており問題であった。複合不織布を折り曲げても剥離の問題は生じなかったが、破れの箇所が増加して問題であった。破れのない箇所の吸音率を測定したが、２８％と低く問題であった。
【００３１】
比較例３
平均繊維径１４ミクロン、繊維長５１ｍｍ、捲縮数12個／インチの短繊維よりなる目付５００ｇ／ｍ2のポリエチレンテレフタレート製短繊維ウエッブを４０番手のニードルを用いて、表と裏の両方からそれぞれ刺孔密度３０本／ｃｍ2、針深度１０ｍｍでニードルパンチ加工して、充填密度０．０５ｇ／ｃｍ3嵩高不織布を得た。吸音率を測定したが、２１％と低く問題であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、柔らかな風合いで、かつ緻密な構造を持つ複合不織布を提供することが可能となる。特に、軽量で薄い吸音および制振特性にすぐれた不織布あるいは、濾過精度が高くかつライフも長いフィルターに好適な不織布、あるいは防護衣やバクテリアバリアなどの特性に優れた不織布として産業上の広い用途で好適に使用される。