(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも海成分がポリエチレン系ポリマーであって、該ポリマーを抽出又は分解除去することにより極細化可能な多成分系海島構造繊維ステープルからなるウエッブを積層してニードルパンチを施して不織布とするに際し、該ステープルに、アミノ当量が５０以上２０万以下のアミノ変性シリコンが付与されており、さらに該ステープルのスライバードラフト力が８〜１６ｇ／ｇであることを特徴とする不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも１成分がポリエチレン系ポリマーである極細化可能な多成分系ステープルからなる不織布の製造方法に関する。さらに詳しくは少なくとも１成分がポリエチレン系ポリマーである極細化可能な多成分系ステープルからなり、ニードルパンチにより製造される、人工皮革などに用いることの出来る高性能の不織布の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、抽出等により極細化可能な多成分繊維、例えば海成分がポリエチレンからなる海島構造の繊維を用いて人工スエード、特殊起毛織編物、フィルター等を作ることは公知である。かかる海島構造繊維は最終製品となるまでのいずれかの工程で海成分を除去して極細化（分割）することができる。このような製品は極細繊維特有の外観と風合いを有し、市場での一定の評価を得ているが、さらに製品に対する要求も強く、高密度で品位の良い不織布を得ることが重要になって来ている。
しかし、高密度、高品位の不織布を得るためには、次のような解決すべき課題が残されている。すなわち、カーディング工程でのウェッブの不均一、ニードルパンチ工程でのニードルパンチ中に繊維の分割及びそれに伴う繊維の切断、絡合不良、ダンボール構造化による不織布の粗硬化、パンチ中の不織布の目付低下、へたり、ニードルパンチ用ニードルの摩耗等である。
【０００３】
かかる課題は、海成分がポリエチレンである海島構造繊維においては、特に捲縮状態、油剤等によるニードルパンチ中の繊維の動きやすさの制御が困難であるため高密度不織布を得るための障害になっていた。詳細には、海成分がポリエチレンである海島構造繊維においては、海成分のポリエチレンの疎水性によりカーディング工程における静電気の発生が著しく、一般的には帯電防止剤の付与により、大気中の水分を繊維表面に取り込み静電気の発生を抑制することが必要となる。この際、繊維表面に付着した帯電防止剤および水分は、繊維間の滑りを阻害する方向に働く場合が多く、カーディング工程におけるワイヤーへの繊維の沈み込みによるカードへの捲き付き、ニードル工程における繊維間の抵抗の増大による繊維の分割及びそれに伴う繊維の切断、絡合不良、ダンボール構造化による不織布の粗硬化、パンチ中の不織布の目付低下、へたり、ニードルパンチ用ニードルの摩耗が顕著となる。このような問題は単に繊維の捲縮状態の変更および帯電防止剤の選択では繊維間の滑りの改良を行うことは困難であった。また、捲縮状態、油剤が同じ場合においても海島構造繊維の島成分にポリエチレンテレフタレート等のヤング率の高い樹脂を用いる場合には、ナイロン等のヤング率の低い樹脂を用いる場合と比較して特にカーディングおよびニードルパンチ時の抵抗が大きくなり、良好なカーディング性および絡合状態が得られない。
【０００４】
さらに、ニードルパンチ中に繊維が動きにくいと、多数の島をポリエチレンからなる海成分が取りまいてなる海島型形態の繊維であっても、ポリエチレンからなる海成分比率を下げた場合にはニードルパンチ時の繊維分割を誘発しやすくなり、問題であった。ニードルパンチによって不織布の密度を上げることは良好な人工スエードを作るときや、良好なフィルターを作るときには避けて通れない問題である。
【０００５】
これらの問題を解決するために、不織布に用いられるステープルの特性とカーディング性、ニードルパンチ性および不織布物性とを関連付ける目的で、ステープルのカット長、捲縮状態、Ｆ／Ｆ摩擦、Ｆ／Ｒ摩擦等の特性値に付いて様々な検討が行われている。しかし個々のステープル特性値と期待する不織布の特性との相関は見いだせても、これらの欠点を総合的にカバーしうる具体的手段はなかった。
また、絡合度が高くかつ表面平滑性に優れた不織布を、少ないニ−ドル針打数で効果的に製造する不織布の製造方法として特開平５−３３２５３号公報にて、ステ−プルからなるウェッブに、ニ−ドルパンチ処理を施し、不織布を製造するに際し、針打数が少なく、層間剥離強力が低い不織布と、針打数が増加し、層間剥離強力が規定の領域を超えた不織布でのそれぞれのフェルト針の形状を規定したニ−ドルパンチ処理方法を行うことを特徴とする不織布の製造方法が開示されている。しかしながら、上記の方法を海成分がポリエチレンからなる海島構造繊維から成るウエッブに適用した場合は、不織布を製造するに際し、不織布の層間剥離強力の向上以前に繊維の分割及びそれに伴う繊維の切断、絡合不良、ダンボール構造化による不織布の粗硬化、パンチ中の不織布の目付低下、へたり、ニードルパンチ用ニードルの摩耗が顕著となり、絡合度が高い不織布の製造は困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる現状に鑑み、特にニードルパンチが良好に出来れば極めて多用な展開が図れる、少なくとも１成分がポリエチレン系ポリマーである極細化可能な多成分系繊維の不織布を提供することを目的とするものである。そしてカーディング工程でのウェッブの不均一、ニードルパンチ工程でのニードルパンチ中に繊維の分割及びそれに伴う繊維の切断、絡合不良、ダンボール構造化による不織布の粗硬化、パンチ中の不織布の目付低下、へたり、ニードルパンチ用ニードルの摩耗等の問題点を生じることのない不織布の製造方法を提供することにある。
発明者らは鋭意検討の結果、ステープルのスライバーを速度比をもって引きはがす時の応力、すなわち単位重量あたりのスライバードラフト力が不織布の物性と関係深いこと、また、適切なスライバードラフト力を実現するにあたってアミノ変性シリコンからなる油剤が好ましいことを見いだし本発明を完成するに至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも海成分がポリエチレン系ポリマーであって、該ポリマーを抽出又は分解除去することにより極細化可能な多成分系海島構造繊維ステープルからなるウエッブを積層してニードルパンチを施して不織布とするに際し、該ステープルに、アミノ当量が５０以上２０万以下のアミノ変性シリコンが付与されており、さらに該ステープルのスライバードラフト力が８〜１６ｇ／ｇであることを特徴とする不織布の製造方法である。
【０００８】
本発明の不織布の製造方法は、例えば以下の工程に示す方法を組み合わせることよりなる。
（１）少なくとも１成分がポリエチレン系ポリマーである極細化可能な多成分系繊維を製造する工程、
（２）該繊維を延伸、捲縮、カット、オイリングし、スライバードラフト力を調整したステープルを製造する工程、
（３）該ステープルからなる絡合不織布をニードルパンチにより製造する工程、から構成される。
【０００９】
本発明に用いる多成分系繊維は、相溶性を有していない２種以上の熱可塑性ポリマーを複合または混合紡糸することにより得られる。その代表的な繊維の形態はいわゆる海島型繊維と呼ばれるものである。繊維の島成分ポリマーは十分に強度等の繊維物性を発揮するポリマーであって紡糸条件下で海成分ポリマーより溶融粘度が大きく、かつ表面張力が小さいポリマーが好ましく、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０等のポリアミド系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系ポリマー等の溶融紡糸可能なポリマーが挙げられる。
【００１０】
一方、海成分ポリマーとしては、島成分ポリマーと溶剤または分解剤に対する溶解性又は分解性を異にし（島成分ポリマーよりも溶解性又は分解性が大きい）、島成分ポリマーとの相溶性の小さいポリマーであり、本発明ではポリエチレン系ポリマーが用いられる。本発明におけるポリエチレン系ポリマーとは、ポリエチレン、変性ポリエチレン、スチレンエチレン共重合体、エチレンプロピレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体等から選ばれた少なくとも１種類のポリマーである。これらのポリマーはトルエン、トリクロルエチレン等の溶剤により容易に抽出可能であり、この海島構造繊維から海成分ポリマーを抽出又は分解除去することにより極細繊維束にすることができる。なお本発明において海島構造繊維とは、繊維横断面において、海成分が島成分ポリマーにより複数個に分割されていてもよく、例えば海成分ポリマーと島成分ポリマーとがそれぞれ層となり、多層貼り合わせ状態となっているような繊維であってもよい。なお島成分ポリマーは繊維長さ方向にエンドレスで連なっていても、あるいは不連続の状態であってもよい。
【００１１】
本発明における繊維の好適な海島の重量比率は、海：島＝１０：９０〜７０：３０の範囲である。この海島比率の範囲に限定すれば、同じ油剤を付与した場合には海成分が多いほどスライバードラフト力が低く、繊維がカード、ニードル工程で分割しにくくなる傾向がある。繊維の海島比率が上記好適な範囲内であれば、アミノ変性シリコンの付着量を調整して本発明で規定するスライバードラフト力８〜１６ｇ／ｇの範囲に調整することにより、どのような海島比率であってもカード、ニードル工程で捲き付き、繊維割れ等のトラブルを誘発することなく不織布となすことが出来る。
【００１２】
少なくとも１成分がポリエチレン系ポリマーである極細化可能な海島構造繊維は、延伸、捲縮、オイリング、カットし、スライバードラフト力が８〜１６ｇ／ｇのステープルとする。
オイリングに用いる油剤としては、アミノ変性シリコンの他に、未変性またはその他の変性シリコン系、鉱物油系、帯電防止剤等の公知の油剤をアミノ変性シリコンにブレンドして用いることができる。少なくとも１成分がポリエチレン系ポリマーである、極細化可能な多成分系繊維の場合には帯電防止剤の付与が必須になり、該帯電防止剤は繊維同士を滑りにくくする方向に作用するものが多く、繊維同士の滑り易さの度合いを調節する目的の油剤の付与が必須である。このような目的には一般的にシリコン系の油剤が用いられるが、一般のシリコン系油剤では、油剤が多量に必要であったり、効果が鋭敏で、安定な管理が困難な場合が多く、少なくとも１成分がポリエチレン系ポリマーである、極細化可能な多成分系ステープルのスライバードラフト力を８〜１６ｇ／ｇに、より安定的に調製するには、アミノ変性シリコンからなる油剤が付与されているのが好ましい。
【００１３】
アミノ変性シリコンの好適な付着率は繊維重量に対して０．２重量％以上であり、０．２重量％以上付着していれば、ステープルのスライバードラフト力を８〜１６ｇ／ｇに調製することが可能である。アミノ変性シリコンからなる油剤の上限付着率はとくに制限はないが実用上５．０重量％以下が好適である。
【００１４】
本発明に用いられるアミノ変性シリコンは、ポリオルガノシロキサンにアミノ基を導入したものであって、アミノ基の変性部位は主鎖であっても側鎖であってもよい。アミノ変性シリコンのアミノ当量（アミノ変性シリコンの平均分子量／１分子あたり平均アミノ基数）は５０以上２０万以下が好ましい。この範囲以外では、付与量に対してドラフト力調整の効果が低い或いは効果が鋭敏過ぎて工程管理が難しい等の問題を生じる。またアミノ変性シリコンの分子量に関しては特に限定はない。市販のアミノ変性シリコンを使用してさしつかえない。アミノ変性シリコンを付与する際の形態はエマルジョンでも溶液であってもよい。
ステープルの強伸度、捲縮率、糸の摩擦係数などはこのステープルから得られる不織布の性質を決める要因ではあるが、スライバードラフト力はこの全てを包含した動的な実際的な数値であって、スライバードラフト力が８〜１６ｇ／ｇの範囲であれば、ステープルを確実に物性の優れた不織布となすことが可能である。
【００１５】
該ステープルはカードおよびウェッバーを通してウェッブを形成し、得られた繊維ウェッブを、所望の重さ、厚さに積層し、次いで、ニードルパンチ法で絡合処理を行って不織布とする。この際、ステープルのスライバードラフト力が８ｇ／ｇ未満であると、繊維間の滑りが大となり、積層したウエッブが工程中で広がり工程通過性が低下すると共に、ニードルパンチして得られた絡合も可逆的に解けやすい傾向となる。一方、ステープルのスライバードラフト力が１６ｇ／ｇを超える場合には、繊維間の滑りが小となるため、カーディング工程では、繊維同士がもつれ合ったままウェッブがヒモ状に不均一に形成される、繊維が割れシリンダーの巻き付きが起こる、等の問題が発生する。ニードルパンチ工程では、繊維の割れ及びそれに伴う繊維の切断および針折れが発生するとともに、絡合不良、ダンボール構造化による不織布の粗硬化、パンチ中の不織布の目付低下、へたり、ニードルパンチ用ニードルの摩耗等のトラブルが発生し、所望の絡合状態は得られない。
【００１６】
上記の理由により、本発明の少なくとも１成分がポリエチレン系ポリマーである極細化可能な多成分性繊維からなるステープルのスライバードラフト力は８〜１６ｇ／ｇである必要があるが、より安定的に良好なカーディング性およびニードルパンチ時の絡合状態を必要とする場合は該ステープルのスライバードラフト力を１０〜１４ｇ／ｇの範囲に調整することが望ましい。
ここで用いるフェルト針は公知の物が用いられるが、ウエッブを厚さ方向に縫いつけを行うには、繊維切れが起きにくい１バーブ針が好適に用いられる。また不織布の表面のみの比重を上げるためには、３バーブ、６バーブ、９バーブ等の多バーブ針が使用される。目的によってこれらの針を組み合わせても良い。
【００１７】
ニードルパンチはステープルのスライバードラフト力が８〜１６ｇ／ｇのとき最も効果が上がり、ニードルパンチ数に比例して不織布の層間剥離強力は向上する。ステープルのスライバードラフト力が８〜１６ｇ／ｇの範囲外ではニードルパンチ数の効果は小である。
【００１８】
【実施例】
次に本発明を具体的に実施例で説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の部及び％はことわりのない限り重量に関するものである。
【００１９】
スライバーの作製方法
任意カット長のステープル２０ｇをカードにて解繊し、巾２０ｃｍ，直径３０ｃｍの捲き取りロールに捲き取り、これの一部分を切断して長さ９４ｃｍのウエッブを作製した。該ウエッブを用いて、ロール間隔をカット長の１．２５〜１．３０倍に設定した練条機にてノズル口径面積２．２ｃｍ２で倍率１０．７倍に繊維を引き揃える操作を２回繰り返し、スライバーを作製した。
【００２０】
該スライバー２本を合わせて以下の方法にてドラフト力の測定を行った。
0003549695.tif 000002
スライバーはドラフト力を５０秒間測定し、データ級分装置によりその平均値を求め、測定に供したスライバーの重量を測定し、単位重量あたりの平均応力で表示した。
また不織布の絡合状態の目安として、不織布の層間剥離強力を以下の方法にて測定した。
【００２１】
不織布の層間剥離強力測定法
本発明にいう不織布の層間剥離強力は、不織布の絡合状態を示す指標であり、不織布をたて方向に１インチ幅で２３ｃｍ長さに切取り、厚さのほぼ真中にカミソリで切れ目を入れ長さ約１０ｃｍ程度を剥離させた後に、つかみ間隔１３ｃｍ、引張り速度２０ｃｍ／分で剥離させたときの平均剥離強力をいう。測定値はｎ＝２の平均値で表わす。
【００２２】
実施例１〜２
２基のエクストルーダ溶融系で溶融したポリマー流を紡糸頭部で合流させ、分割、統合を繰り返す静的混合方式で混合流を形成し、溶融紡糸する多成分繊維の製造装置を用いて、島成分がナイロン−６であって、海成分が高流動性低密度ポリエチレン（島成分／海成分比率＝６０／４０）からなる５０島の海島型繊維を紡糸温度２８０℃で紡糸した。得られた未延伸糸を温水中（温度８４℃）で、２．９倍に延伸、クリンプさせ、カットし、３ｄ×５１ｍｍの原綿を得た。これに、アミノ変性シリコン（アミノ当量５０００）およびリン酸エステル系帯電防止剤を表１に記載した量を付与して表１に示すスライバードラフト力が８〜１６ｇ／ｇであるステープルとした。
この原綿をカードに通し、クロスラッパー方式によりウエッブとした。得られたウエッブ目付は４９０ｇ／ｍ２であった。次に１バーブのニードルを使用して両面から交互に表２に示したパンチ数にてニードルパンチしたところ、ニードルパンチ数が少ない場合でも繊維の絡合度合いの指標である層間剥離強力の高い不織布が得られ、高ニードルパンチ数においてさらに層間剥離強力が高くなり、目付の減少、へたりが少なくニードル性が良好であった。
【００２３】
実施例３〜４
２基のエクストルーダ溶融系で溶融したポリマー流を紡糸頭部で合流させ、分割、統合を繰り返す静的混合方式で混合流を形成し、溶融紡糸する多成分繊維の製造装置を用いて、島成分がポリエチレンテレフタレートであって、海成分が高流動性低密度ポリエチレン（島成分／海成分比率＝７０／３０）である５０島の海島型繊維を紡糸温度２９０℃で紡糸した。得られた未延伸糸を温水中で、３．０倍に延伸、クリンプさせ、カットし、４ｄ×５１ｍｍの原綿を得た。これに実施例１〜２と同一のアミノ変性シリコンおよび帯電防止剤からなる油剤を付与して表１に示すスライバードラフト力が８〜１６ｇ／ｇステープルとした。
この原綿をカードに通し、クロスラッパー方式によりウエッブとした。得られたウエッブ目付は５２５ｇ／ｍ２であった。次に１バーブのニードルを使用して両面から交互に表２に示したパンチ数にてニードルパンチしたところ、実施例１、２と同様にニードルパンチ数が少ない場合でも繊維の絡合度合いの指標である層間剥離強力の高い不織布が得られ、高ニードルパンチ数においてさらに層間剥離強力が高くなり目付の減少、へたりが少なくニードル性が良好であった。
【００２４】
比較例１〜２
実施例１と同一の海島型複合紡糸繊維より表１に示すステープルを作製し、実施例１と同様に表２に示したパンチ数にてニードルパンチしたところ、スライバードラフト力が１６ｇ／ｇより大きいウエッブにおいては不織布がダンボール構造となり、繊維の絡合度合いの指標である層間剥離強力の低い不織布が得られた。
【００２５】
比較例３〜４
実施例３と同一の海島型複合紡糸繊維より表１に示すステープルを作製し、実施例３と同様に表２に示したパンチ数にてニードルパンチしたところ、アミノ変性シリコンの付着量の少なくスライバードラフト力が１６ｇ／ｇより大きいウエッブにおいては比較例１、２と同様に不織布がダンボール構造となり、針折れ多発すると共に繊維の絡合度合いの指標である剥離強力の低い不織布が得られた。
【００２６】
比較例５
実施例３と同一の海島型複合紡糸繊維より未変性シリコン系油剤および帯電防止油剤を付与したステープルを作製し、表２に示したパンチ数にてニードルパンチしたところ、比較例１〜４と同様に不織布がダンボール構造となり針折れ多発すると共に繊維の絡合度合いの指標である剥離強力の低い不織布が得られた。
【００２７】
比較例６
実施例３と同一の海島型複合紡糸繊維より、捲縮工程で捲縮を甘くした以外は同じ条件でステープルを作製し、両面から交互にニードルパンチしようとしたところ、ウェッブが機台間で垂れ下がり、不織布の体をなさなかった。
【００２８】
実施例１、比較例１の後加工例
実施例１および比較例１で得た各不織布を１４０℃で１０分間熱処理した後不織布の見かけ比重が０．３になるようプレスし、ポリウレタンを１０重量％含有するジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶液を含浸し、ＤＭＦ水溶液にて凝固し、水洗し、乾燥し、さらに加熱トルエンにて海成分を除去してナイロンの極細繊維とポリウレタンからなるシートを得た。このシートの風合いを調べたところ、表２のように、実施例１では均一で柔軟なシートであるのに対して、比較例１ではボキボキと折れ曲がる触感のシートであった。
【００２９】
【表１】
0003549695.tif 000003
【００３０】
【表２】
0003549695.tif 000004
【００３１】
【発明の効果】
本発明により、カーディング工程でのウェッブの不均一、ニードルパンチ工程でのニードルパンチ中に繊維の分割及びそれに伴う繊維の切断、絡合不良、ダンボール構造化による不織布の粗硬化、パンチ中の不織布の目付低下、へたり、ニードルパンチ用ニードルの摩耗等の問題点を生じることなく不織布を製造することができる。本発明により得られる不織布は、皮革様シートの基体層用として用いることができる。