(57)【要約】【課題】様々な基材布の表面に高い接合度でナノ繊維の不織布を効率良く積層できる複合基布及びその製造方法を提供する。【解決手段】  多数の空隙を通じて通気性を有する基材布１２と、その表面に積層されたナノ繊維１４ａの不織布１４とを備える。不織布１４は、基材布１２を構成する糸１２ａあるいは繊維１２ｂの表面から、それらの繊維１２ｂ間に浸潤させた第一溶液１６の樹脂成分を介して基材布１２に接着されている。第一溶液１６は、ナノ繊維１４ａと接着性のある樹脂であれば良い。ナノ繊維１４ａの原料樹脂１６ａは、ポリウレタン、ナイロン、ポリ乳酸、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリカプロラクタン、シルク又はポリビニルアルコール等である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の空隙を通じて通気性を有する基材布と、その表面に積層されたナノ繊維の不織布とを備え、前記不織布は、前記基材布を構成する糸あるいは繊維の表面からそれらの繊維間に浸潤させた第一溶液中の樹脂成分を介して前記基材布に接着されていることを特徴とする複合基布。
【請求項２】
前記第一溶液は、前記ナノ繊維と同じ原料樹脂を溶媒に溶解させたものである請求項１記載の複合基布。
【請求項３】
前記ナノ繊維の原料樹脂は、ポリウレタン、ナイロン、ポリ乳酸、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリカプロラクタン、シルク又はポリビニルアルコールである請求項１又は２記載の複合基布。
【請求項４】
前記基材布が、編物、織物又は不織布である請求項１、２又は３記載の複合基布。
【請求項５】
多数の空隙を通して通気性を有する基材布に、原料樹脂を溶媒に溶解させた第一溶液を付着させ、前記基材布を構成する糸あるいは繊維の表面からそれらの繊維間に前記第一溶液を浸潤させる前処理工程と、
前記前処理工程を経た前記基材布の表面に、ナノ繊維を形成するための原料樹脂が溶媒に溶解して成る第二溶液を用いて電界紡糸を行い、ナノ繊維の不織布を積層形成し、
前記第一溶液の樹脂成分を介して前記基材布に前記不織布を接着させる不織布形成工程とを備えることを特徴とする複合基布の製造方法。
【請求項６】
前記第一溶液は、第二溶液と同じ原料樹脂の溶液である請求項５記載の複合基布の製造方法。
【請求項７】
前記第一溶液は、前記第二溶液を希釈した溶液である請求項６記載の複合基布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、織物、編物、不織布等の基材布にナノ繊維の不織布を積層して成る複合基布及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
極細繊維の不織布と基材布を貼り合わせた複合基布は、良好な通気性、適度な透湿性、適度な柔らかさを実現できることから、人の身体に触れる布材等として使用されている。従来、この種の複合基布の製造は、例えば特許文献１に開示されているように、電界紡糸法で作製された繊維から成る不織布と基材布である布帛とを接着剤を介して接合し、複合基布である積層布帛を形成していた。不織布と布帛の接着に際しては、不織布面もしくは布帛面に接着剤を塗布し、不織布の厚さ方向に１０％以上接着剤が含浸するようにして貼り合わせていた。
【０００３】
その他、特許文献２に開示されたマスクに利用されている布材料のように、基材布であるマイクロ繊維層の表面にポリビニルアルコールのナノ繊維層を電界紡糸し、さらに別のマイクロ繊維層を積層して成るものがあった。マスク本体の布材料の製造工程は、マイクロ繊維層の準備工程、電界紡糸用のポリマ溶液の作製工程、ナノ繊維層を形成する電界紡糸工程、及び別のマイクロ繊維層を重ねる積層工程で構成されている。
【０００４】
また、特許文献３に開示されているように、衣服や手袋等に使用される布地であって、織物、編物又は不織布であるシート形状体の表面に、ナノファイバ不織布が電界紡糸によって直接積層された複合ファブリックがあった。この複合ファブリックは、例えばナノ繊維の素材がポリウレタンの場合、シート形状体（編物）の裏糸としてポリウレタンベアヤーンを使用し、表面の45%以上の範囲に表出させることによって、ナノファイバ不織布が残留溶媒によりポリウレタン繊維と溶着し、シート形状体から剥がれにくくできる。同様に、シート形状体が織物の場合も、シート形状体表面の45%以上の範囲に、ナノファイバ不織布と同一の素材、又はナノファイバ不織布の素材と同一の溶媒に溶解し得る素材を表出させることで、同様の効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３０２８９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２３２５４号公報
【特許文献３】特開２００９−２５６８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された複合布帛の場合、予め電界紡糸等で製造された不織布と、基材布である布帛とを形成し、次の工程でこの両者を、接着剤を介して貼り合わせるものであり、製造工程が多く、電解紡糸された不織布は非常に薄く取り扱いが難しく、接着工程も面倒なものであった。しかも、使用する接着剤の量が多く、出来上がった複合布帛は、通気性が悪く、剛性の高い布になり、柔軟性や風合いが良くないものであった。
【０００７】
他方、特許文献２に開示された布材の場合、電界をかけた状態でノズルから噴射された樹脂溶液によるナノ繊維が、単に基材布のマイクロ繊維層に付着して積層されるだけであり、マイクロ繊維層に対する不織布のナノ繊維層の接合度が弱く、両者が剥がれやすいという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３の複合ファブリックの場合、ナノファイバ不織布の残留溶媒により、シート形状体とナノファイバ不織布の接合度をある程度高くできるが、残留溶媒は極めて僅かでありシート形状体の繊維に十分に付着せず、素材も残留溶媒に溶けるものに制限されるものである。しかも、ナノファイバ繊維の製造においては、電界をかけた状態でノズルから噴射された樹脂溶液によるナノ繊維を、単にシート形状体に付着させ積層するだけであり、両者の接合度が十分ではなかった。さらに、シート形状体とナノファイバ不織布の素材や、シート形状体の構造（編み方、織り方等）に一定の制約が生じるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、様々な基材布の表面に高い接合度でナノ繊維の不織布を効率良く積層できる複合基布及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、多数の空隙を通じて通気性を有する基材布と、その表面に積層されたナノ繊維の不織布とを備え、前記不織布は、前記基材布を構成する糸あるいは繊維の表面からそれらの繊維間に浸潤させた第一溶液中の樹脂成分を介して前記基材布に接着されている複合基布である。前記第一溶液は、前記ナノ繊維と同じ原料樹脂を溶媒に溶解させたものが好ましい。
【００１１】
前記ナノ繊維の原料樹脂は、ポリウレタン、ナイロン、ポリ乳酸、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリカプロラクタン、シルク又はポリビニルアルコールが好ましい。また、前記基材布は、編物、織物又は不織布であることが好ましい。
【００１２】
また本発明は、多数の空隙を通じて通気性を有する基材布に、原料樹脂を溶媒に溶解させた第一溶液を付着させ、前記基材布を構成する糸あるいは繊維の表面からそれらの繊維間に前記第一溶液を浸潤させる前処理工程と、前記前処理工程を経た前記基材布の表面に、ナノ繊維を形成するための原料樹脂が溶媒に溶解して成る第二溶液を用いて電界紡糸を行い、ナノ繊維の不織布を積層形成し、前記第一溶液の樹脂成分を介して前記基材布に前記不織布を接着させる不織布形成工程とを備える複合基布の製造方法である。
【００１３】
前記第一溶液は、第二溶液と同じ原料樹脂の溶液である。また、前記第一溶液は、前記第二溶液を希釈した溶液でも良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の複合基布によれば、良好な通気性、適度な透湿性、適度な柔らかさを維持したまま、基材布とナノ繊維の不織布との接合度を高くすることができる。
【００１５】
また、本発明の複合基布の製造方法によれば、簡単な前処理工程を設けるだけで、優れた性能の複合基布を連続的に効率よく製造することができる。しかも、特別な設備を追加する必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の複合基布の一実施形態における、ナノ繊維の不織布の表面の電子顕微鏡写真（ａ）、断面の電子顕微鏡写真（ｂ）、及び部分拡大断面の電子顕微鏡写真（ｃ）である。
【図２】本発明の複合基布の製造方法の一実施形態を示す製造ラインの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の複合基布及びその製造方法の一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態の複合基布１０は、図１（ｂ）に示すように、多数の空隙を通じて通気性を有する基材布１２と、その表面に積層されたナノ繊維１４ａから成る不織布１４を積層した布材である。ここで、図１（ｂ）のアルミ箔１は、後述する電界紡糸を行うときのアース電極となる部材であり、粘着テープ２は、写真撮影のため複合基布１０を固定するのに使用した部材であり、これらは複合基布１０の構成部材ではない。
【００１８】
基材布１２は、例えば、繊維１２ｂが集まって成る糸１２ａをシート状に編んだものであり、素材は限定されないが、例えばナイロン、ポリエチレンテレフタレート（PET）、アクリル等の合成繊維の布や、綿や毛等の天然繊維の布である。基材布１２は、規則的に編みあげた糸１２ａと糸１２ａの間の空隙を通じて通気性がある。
【００１９】
不織布１４を構成するナノ繊維１４ａは、太さがナノオーダーに形成された繊維であって、素材がポリウレタン、ナイロン、ポリ乳酸、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリカプロラクタン、シルク又はポリビニルアルコール等が好適である。不織布１４は、例えば公知の電界紡糸法を用いて形成され、図１（ａ）に示すように、繊維同士の間に多くの空隙を有した構造である。
【００２０】
不織布１４は、基材布１２を構成する糸１２ａの表面から繊維１２ｂ間に浸潤させた第一溶液１６の樹脂成分を介して基材布１２に接着されている。第一溶液１６は、ナノ繊維１４ａと同じ原料樹脂１６ａを溶媒１６ｂに溶解させたものである。溶媒１６ｂは、例えば、テトラヒドロフラン、ヘキサフルオロイソプロパノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（DMF）、テトラメチル尿素、Ｎ−メチルカプロラクタム、Ｎ−メチルビペリジン、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、クロロホルム、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、水等が考えられ、これらの中から複数を選択して適宜の比率で混合してもよいし、これらをさらに希釈して使用してもよい。図１に示す複合基布１０の仕上がり状態では、第一溶液１６の溶媒１６ｂは揮発し、原料樹脂１６ａ（及び溶媒１６ｂの残渣）による樹脂成分が基材布１２の繊維１２ａと不織布１４の繊維１４ａの表面を繋いでいる。
【００２１】
次に、複合基布１２の製造方法の一実施形態について説明する。複合基布１２は、例えば図２に示すように、シート送り装置１８、前処理装置２０、電界紡糸装置２２、及びシート巻き取り装置２４をインラインに配設した製造ライン２６を使用して、効率よく製造することができる。
【００２２】
まず、シート送り装置１８が、ロール状に巻かれた長尺の基材布１２を前処理装置２０に向けて連続的に送り出す。そして前処理装置２０で、シート送り装置１０から送られた基材布１２の糸１２ａ表面に第一溶液１６を付着させ、糸１２ａの表面から繊維１２ｂ間に浸潤させる前処理工程を行う。具体的には、基材布１２を複数のローラを用いて第一溶液槽２０ａ内に搬入し、第一溶液２８に浸漬させた後、後段の電界紡糸装置２２に向けて搬出する。ここで例示した前処理装置２０は、第一溶液１６をディップ式で付着させる形態であるが、グラビアコート式、スプレー式、インクジェット式等の他の形態に変更しても構わない。
【００２３】
第一溶液１６は、原料樹脂１６ａと溶媒１６ｂとが適度な比率で混合され良好な流動性を有しており、基材布１２の糸１２ａと糸１２ａの間の空隙を塞ぐことなく糸１２ａの表面に付着し、さらに毛細管現象により繊維１２ｂ間に深く侵入する。
【００２４】
次に、電界紡糸装置２２で、前処理工程を経た基材布１２の表面に不織布１４を形成する不織布形成工程を行う。具体的には、基材布１２の表面で、第一溶液１６の原料樹脂１６ａと同一の原料樹脂２８ａが溶媒２８ｂに溶解して成る第二溶液２８を使用した電界紡糸を行い、ナノ繊維１４ａの不織布１４を積層形成し、第一溶液１６を介して基材布１２に接着させる。第二溶液２８の原料樹脂２８ａは、ナノ繊維１４ａを形成する素材（原料）であり、溶媒２８ｂは、第一溶液１６の溶媒１６ｂと同様の考え方で適宜選択される。電界紡糸装置２２は、タンク３０内の第二溶液２８を配送管３２に送り込み、配送管３２の終端に取り付けたノズル３４から基材布１２に向けて吐出させ、その後、乾燥部３６で基材布１２を乾燥させる構造になっている。図１では省略してあるが、さらに、基材布１２のノズル３４と反対側の面に近接して平坦な金属部材（例えば、アルミ箔等）が設けられ、ノズル３４と金属部材との間に高電界を発生させる電界発生手段を備えている。
【００２５】
なお、第一及び第二溶液１６，１８の溶媒１６ｂ，１８ｂが揮発しやすい場合は、乾燥部３６を省略してもよく、第一溶液１６の組成や塗布方法によっては、必ずしも浸漬したような湿潤状態でなくても、基材布２と不織布１４が強固に接着するため、そのような場合も乾燥部３６は不要である。
【００２６】
基材布１２の表面にナノ繊維１４ａの不織布１４が電界紡糸されると、最初に形成された多数のナノ繊維１４ａが第一溶液１６に付着し、基材布１２を構成する繊維１２ｂの間に染み込んだ第一溶液１６中に入り込む。第一溶液１６は、ナノ繊維１４ａの原料樹脂２８ａと同じ樹脂溶液であるので、互いの親和性により確実にナノ繊維１４ａが第一溶液１６中に入り込む。この状態で、後に乾燥して残留した原料樹脂１６ａの樹脂成分とナノ繊維１４ａが密に結合する。特に、第一及び第二溶液１６，２８の原料樹脂１６ａ，２８ａが同じ素材なので、非常に強い結合が得られる。さらに、第一溶液１６は、基材布１２の繊維１２ｂの間に深く浸潤しているので、図１（ｃ）に示す基材布１２の繊維１２ｂと不織布１４の繊維１４ａの結合部分１５では、乾燥して残留した樹脂成分が、基材布１２の繊維１２ｂ間に楔のようになって存在し、基材布１２と強く結合する。これにより、ナノ繊維１４ａの不織布１４が第一溶液１６の樹脂成分を介して基材布１２に強く接着した複合基布１０ができ上がる。
【００２７】
電界紡糸装置２２から搬出された複合基布１０は、シート巻き取り装置２４に巻き取られ回収される。回収された複合基布１０は、例えば透湿防水機能を有する衣料や、医療用の貼付剤の基布等に使用される。
【００２８】
以上説明したように、複合基布１０は、良好な通気性、適度な透湿性、適度な柔らかさを維持したまま、基材布１２とナノ繊維１４ａの不織布１４との接合度を高くすることができる。また、図２で説明した複合基布１０の製造方法によれば、特許文献１に開示されているような従来の製造工程に加え、上記のような簡単な前処理工程を設けるだけで、複合基布１０を効率よく製造することができる。しかも、特別な設備を追加する必要もない。
【００２９】
なお、本発明の複合基布は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、基材布は、多数の空隙を通じて通気性を有する布であれば、編物以外の織物、不織布などでもよい。第一溶液１６と第二溶液２８は、樹脂成分の濃度が同じでも良いが、第一溶液１６の原料樹脂の濃度は、適宜設定し得るものであり、用途に合わせて、第一溶液１６の樹脂成分の濃度が低いものでも良い。これにより、基材布１２の繊維１２ｂ間に残る原料樹脂１６ａを抑えることができ、通気性や柔軟性、風合いを良好に維持することができる。一方、基材布１２と不織布１４の接着力が要求される場合には、比較的樹脂成分の濃度の高い第一溶液１６を用いると良い。
【００３０】
また、本発明の複合基布の製造方法も、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図２の製造ライン２６は、第一溶液槽２０ａとタンク３０は独立しており、第一溶液１６と第二溶液２８を別々に作製し供給する構成になっているが、各溶液を補給する手間を軽減するため、タンク３０に設けた新たな配管から第二溶液２８を取り出し、そのまま第一溶液１６として第一溶液槽２０ａに搬送する構成にすることができる。また、第二溶液２８を希釈して第一溶液１６を作製し、第一溶液槽２０ａに搬送する構成にしてもよい。ナノ繊維の不織布を、電界紡糸以外の方法で形成してもよい。
【００３１】
また、図２の製造ライン２６は、ロール状に巻かれた長尺の基材布１２から連続的に複合基布１０を製造する構成であるが、あらかじめ衣料や貼付剤等の所定の用途のサイズに切り出された基材布（布片）にナノ繊維の不織布を積層する製造ラインに変更してもよい。すなわち、本発明の目的とする前処理工程、不織布形成工程を実施できる製造ラインであれば、使用する装置の構成を自由に変更できる。
【実施例】
【００３２】
以下、試作した複合基布１０について説明する。第一及び第二溶液１６，２８における原料樹脂１６ａ，２８ａと溶媒１６ｂ，２８ｂは、例えば、以下の表１に示す（ａ）〜（ｆ）の組み合わせが好適である。各原料樹脂１６ａ，２８ａに対して溶媒１６ａ，２８ｂ用の素材が複数挙げてあるが、いずれかを単独で使用してもよいし、これらの中のいくつかを適宜の比率で混合してもよいし、さらに溶媒以外の希釈剤を加えて薄めてもよい。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
本試作では、PU樹脂製のナノ繊維１４ａの不織布１４を形成するため、第一及び第二溶液１６，２８として（ａ）の組み合わせを選択した。また、基材布１２の種類、原料樹脂１６ａ，２８ａの混合比の違いが複合基布１０の物性に与える影響を評価するため、表２に示すように、複合基布１０を４種類（試作記号A1〜A4）、比較例の布を２種類（試作記号B1、B2）を試作した。なお、比較例B1は、基材布１２に第一溶液１６を付着させる前処理工程を省略した布であり、比較例B2は、基材布１２を省略した布（すなわち、ナノ繊維１４ａの不織布１４のみ）である。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
試作した複合基布１０及び比較例の物性（剥離強度、通気度、透湿度、耐水度）の測定値を表３に示す。ここで、剥離強度は、基材布１２から不織布１４を25mm幅で引き剥がす力を加えたときの耐量であり、不織布１４が剥離せずに破断又は破損した場合「剥離せず」と表わしてある。また、耐水度は、比較例B2のみ測定した。
【００３７】
【表３】
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【００３８】
まず、第一溶液１６を用いた前処理工程の有無の効果を見る。前処理を行った複合基布１０の試作A3，A4と、前処理工程を省略した比較例B1とを比較すると、剥離強度に大きな差が生じている。したがって、試作A3,A4は、第一溶液１６が介在することによって、ナノ繊維１４ａの不織布１４が基材布１２に強固に接着されることが分かる。
【００３９】
次に、第一溶液１６における樹脂原料１６ａの混合比の違いの影響を見る。複合基布１０の試作A1とA2を比較すると、剥離強度に差が生じている。試作A2は、試作A1よりも原料樹脂１６ａの混合比が小さい分、ナノ繊維１４ａの不織布１４と基材布１２の接着に寄与する原料樹脂１６ａの量が少なくなり、剥離強度が低下したと考えられる。しかし、第一溶液１６が全く介在しないを比較例B1の剥離強度と比べると、試作A2でも十分な強度が得られることが分かる。複合基布１０の試作A3，A4は、原料樹脂１６ａの混合比の違いによらず、いずれも強い剥離強度が得られた。
【００４０】
次に、基材布１２の違いの影響を見る。複合基布１０の試作A1，A2と試作A3，A4とを比較すると、通気度に差が生じている。通気度の差は、基材布１２のゲージの違いが主な要因であり、編み目が粗い基材布１２を使用した試作A1，A2の方が、通気度が高くなったと考えられる。このことは、試作A1，A2の通気度が、比較例B2（ナノ繊維１４ａの不織布１４）の通気度と差がないことと符合する。
【００４１】
また、試作A2，A4を比較すると、剥離強度に差が生じている。試作A4は、編み目が細かい基材布１２が使用されているので、基材布１２と不織布１４を接着する単位面積当たりの原料樹脂１６ａの量が多いため、剥離強度が非常に強くなったと考えられる。
【００４２】
試作A１〜A4の透湿度は、比較例B1,B2と同様の良好な値が得られた。また、試作A１〜A4の耐水度は測定していないが、比較例B2（ナノ繊維１４ａの不織布１４）と同等以上の優れた耐水度を有していると考えられる。また、試作A１〜A4の柔らかさについても定量的に測定していないが、ほぼ基材布１２と同等の柔軟性を維持することができた。
【００４３】
以上のように、複合基布１０の試作A１〜A4は、いずれも良好な物性が得られ、第一溶液１６の原料樹脂１６ａの混合比が適切であったと言える。また、原料樹脂１６ａの混合比を大きくすると、接着に寄与する原料樹脂１６ａの量が増えるので、剥離強度をさらに向上させることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  複合基布
１２  基材布
１４  不織布
１４ａ  ナノ繊維
１６  第一溶液
１６ａ  原料樹脂
１６ｂ  溶媒
１８  シート送り装置
２０  前処理装置
２２  電界紡糸装置
２４  シート巻き取り装置
２６  製造ライン
２８  第二溶液
２８ａ  原料樹脂
２８ｂ  溶媒
【図２】
2014201849.tif 000006
【図１】
2014201849.tif 000007