(57)【要約】【課題】成型性が良好で、深絞りの成型であっても良好な成型性を持つ短繊維不織布を提供する。【解決手段】  複屈折率が０．０１５以下、破断伸び率が３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維によって構成されるウェブに、高圧液体流を施して、構成繊維同士を三次元的に交絡させて一体化し、ウェブに含まれる水分を除去して、伸び率が縦方向および横方向ともに２００％以上である不織布を得ることを特徴とする立体成型用不織布の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複屈折率が０．０１５以下、破断伸び率が３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維によって構成されるウェブに、高圧液体流を施して、構成繊維同士を三次元的に交絡させて一体化し、ウェブに含まれる水分を除去して、伸び率が縦方向および横方向ともに２００％以上である不織布を得ることを特徴とする立体成型用不織布の製造方法。
【請求項２】
ポリエチレンテレフタレート短繊維が、紡糸速度８００〜１３００ｍ／分により溶融紡糸により得られたものであり、結晶配向化を促進させる延伸処理が施されていないことを特徴とする請求項１記載の立体成型用不織布の製造方法。
【請求項３】
高圧液体流を施した後、ウェブに含まれる水分を除去するための乾燥処理工程において、ポリエチレンテレフタレート短繊維を構成するポリエチレンテレフタレートの結晶化が進まない温度下で乾燥処理を施すことを特徴とする請求項１記載の立体成型用不織布の製造方法。
【請求項４】
乾燥処理の温度を８０〜１００℃に設定することを特徴とする請求項３記載の立体成型用不織布の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４の立体成型用不織布の製造方法により得られた不織布を、加熱することなく、常温雰囲気下で、立体成型型枠を用いてプレス成型することにより立体成型物を得ることを特徴とする立体成型物の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４の立体成型用不織布の製造方法により得られた不織布を、加熱した立体成型型枠を用いてプレス熱成型することにより立体成型物を得ることを特徴とする立体成型物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱成型性に優れるとともに、常温下での成型性にも優れる立体成型用不織布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不織布を基材として成型した成型品としては、インモールド成型品や車両用部材、ブラパット、衛生マスク、濾過材等がある。成型品に用いる不織布には、得られる成型品の強度と形態保持性のために、熱により溶融するバインダー繊維が混合することが知られている（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、不織布は、フィルム等と比べて絞り成型性が良くないことから、底の浅いトレーには適用できるが、底の深い深絞り成型品への適用が困難である。不織布を基材として、底の深い深絞り成型品を得ようとしても、成型金型に追随して均一に伸びずに、局部的に応力がかかって薄い部分が生じてしまい、また、ひどい場合は、成型時に局部にかかる応力に耐えられずに破れてしまうことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３２３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題を解決するものであって、成型性が良好で、深絞りの成型であっても良好に追随して均一に伸びることができ、良好な成型性を持つ不織布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記の課題を達成するために検討した結果、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、複屈折率が０．０１５以下、破断伸び率が３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維によって構成されるウェブに、高圧液体流を施して、構成繊維同士を三次元的に交絡させて一体化し、ウェブに含まれる水分を除去して、伸び率が縦方向および横方向ともに２００％以上である不織布を得ることを特徴とする立体成型用不織布の製造方法を要旨とする。
【０００８】
また、本発明は、前記した立体成型用不織布の製造方法により得られた不織布を、加熱することなく、常温雰囲気下で、立体成型型枠を用いてプレス成型することにより立体成型物を得ることを特徴とする立体成型物の製造方法を要旨とする。
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明においては、破断伸び率が３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維を主体繊維として不織布を製造する。このような破断伸び率が３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維を構成するポリエチレンテレフタレートの複屈折率が０．０１５以下である。複屈折率が０．０１５以下のポリエチレンテレフタレートによって構成される短繊維は、繊維の配向結晶化がほとんど進んでいない。したがって、このような短繊維は、引張応力に対して３００％以上の大きな伸度を発揮するものとなる。そして、このようなポリエチレンテレフタレート短繊維を構成繊維として得られる不織布は、引張応力が付加されると、この引張応力によって該ポリエチレンテレフタレート短繊維自身が容易に伸長する。その結果、不織布は、縦方向、横方向ともに、高い伸び率すなわち２５０％以上の破断伸び率を有するものとなる。短繊維を構成する重合体として、ポリエチレンテレフタレートを選択する理由は、耐熱性や機械的特性が良好であり、かつコスト的にも優位であるためである。本発明において繊維を構成するポリエチレンテレフタレートの複屈折率は、光源にナトリウムランプを用いた偏光顕微鏡を使用し、繊維をα−ブロムナフタリンに浸漬した状態下でＢｅｒｅｋコンペンセーター法からレターデーションを求めて算出する。
【００１１】
本発明に用いる複屈折率が０．０１５以下のポリエチレンテレフタレートによって構成される短繊維は、例えば、溶融紡糸における紡糸速度を低紡速（８００〜１３００ｍ／分）で行って、紡糸段階においてもポリエチレンテレフタレートの結晶配向化が促進しないようにし、その後、溶融紡糸により得られた繊維は、熱延伸を施さずに結晶配向を促進させないようにすることで得ることができる。
【００１２】
本発明においては、破断伸び率が３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維を主体繊維としているが、本発明の効果を損なわない範囲であれば、破断伸び率が３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維以外の短繊維（以下、「他の短繊維」という）を含有してもよい。ただし、本発明の不織布においては、破断伸び率が３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維のみを構成繊維とすることが最も好ましい。
【００１３】
混合する他の短繊維としては、破断伸び率は５０％以上のポリエステル短繊維が挙げられる。破断伸び率が５０％未満の場合、得られる不織布の破断伸び率が低下する傾向となる。他の短繊維を構成するポリエステルとしては、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、ポリエチレンナフタレート等が挙げられるが、経済性、耐熱性等からポリエチレンテレフタレートが好ましい。
【００１４】
また、混合する他の短繊維としては、熱融着性を有する熱バインダー短繊維が挙げられる。熱バインダー短繊維を混合させることにより、不織布を得た後の成型加工工程において、熱バインダー短繊維のバインダー成分が溶融または軟化する条件で熱成型加工を行うことによって、得られる立体成型物に剛性を付与することができ容易に変形しにくい成型物となる。なお、熱バインダー成分の融点は、不織布製造における乾燥工程での乾燥温度や熱成型温度を考慮すると、１１０℃〜１４０℃のものが好ましい。融点が１１０℃未満であると、不織布の乾燥工程にて、熱バインダー短繊維が溶融して熱接着剤として機能してしまって、不織布を得た後の成型加工工程で不織布の伸びを阻害し、不織布の破断伸度が低下してしまう。一方、融点が１４０℃を超えると、成型時に熱バインダー短繊維が溶融せず、熱接着剤として機能せずに、熱バインダー短繊維を混合する効果を奏することができない。
【００１５】
破断伸び率が５０％以上である他の短繊維や熱バインダー短繊維の含有率は多くとも１０質量％がよい。他の短繊維の含有率が多くなると、得られる短繊維不織布の破断伸び率が小さくなる傾向となるためである。
【００１６】
本発明に用いる短繊維を構成する重合体には、本発明の効果を損なわない範囲で、リン酸エステル化合物やヒンダードフェノール化合物のような安定剤、コバルト化合物、蛍光増白剤、染料のような色調改良剤、二酸化チタンのような艶消し剤、可塑剤、顔料、制電剤、難燃剤、易染化剤などの各種添加剤を１種類または２種類以上添加してもよい。
【００１７】
短繊維の単繊維繊度は、特に限定するものではなく用途に応じて適宜選択すればよいが、１．３〜３３ｄｔｅｘが好ましく、さらには２．２〜１１ｄｔｅｘがより好ましい。単繊維繊度が３３ｄｔｅｘ未満のものは、繊維自体の強力が劣る傾向にあり、用途が限定される傾向となる。一方、３３ｄｔｅｘを超えると、同じ目付の不織布を得ようとしたときに、不織布を構成する短繊維の本数が相対的に少なくなり、不織布の強度が低くなる傾向にある。
【００１８】
短繊維の繊維長は、３２〜１００ｍｍが好ましく、さらには３８ｍｍ以上がより好ましい。繊維長を３２ｍｍ以上とすることにより、破断伸び率のより高い不織布が得られ易い。また、製造工程におけるカード機での開繊時に、繊維の脱落が発生しにくく操業性が良好である。一方、繊維長を１００ｍｍ以下とすることにより、得られる不織布の地合いが均一となり、また、カード機で良好に解繊できる。
【００１９】
本発明は、前記した短繊維を準備し、カード機等によって不織ウェブを作成し、次いで、高圧液体流を施して、不織ウェブを構成する繊維同士を交絡させて一体化させる。高圧液体流における処理は、不織ウェブを多孔性支持板に載置して、高圧水流を噴射する。多孔性支持板は、織物製のネットを用いればよいが、得られる不織布にネットの表面形態に応じた模様を付与したい場合はメッシュの粗いものを用いればよく、また、ネットの表面形態に応じた模様を付与せず、表面平滑な不織布を得たい場合は、７０メッシュ以上の細かいメッシュのものを用いるとよい。また、高圧水流の圧力は、不織ウェブの目付や処理時間、処理回数等を考慮して適宜選択すればよいが、２〜１５ＭＰａ程度がよい。不織ウェブには、片面のみ高圧水流を施してもよいが、両面に高圧水流を施すことにより、構成繊維同士をより良好に交絡一体化させることができる。
【００２０】
高圧水流を施した後は、マングル等を用いて絞ることにより余剰水分を除去し、その後、ウェブが含む水分を除去して不織布を得る。水分を除去する方法としては、乾燥工程に通して効率的に乾燥させるとよい。なお、この乾燥工程における設定温度は、８０〜１００℃とすることが好ましい。１００℃を超える温度で乾燥処理を施すと、ポリエチレンテレフタレート繊維において結晶化が進行する恐れがあり、結晶化が進行すると所望の破断伸び率を保持できなくなるためである。また一方、乾燥工程の下限を８０℃としている理由は、８０℃未満では、効率的な乾燥工程とはいえないためである。
【００２１】
このようにして得られた不織布は、構成繊維同士が高圧液体流の作用によって交絡しているため、構成繊維はある程度の自由度を有するものとなり、引張応力に対して不織布としても伸びやすい形態となる。また、繊維同士が交絡することによって形態保持してなるため、引張応力に対して、不織布形態としても伸びやすい形態でもある。
【００２２】
得られる不織布の目付は、特に限定するものではなく用途に応じて適宜選択すればよいが、１００〜５００ｇ／ｍ２程度が好ましい。
【００２３】
不織布の厚みは、特に限定するものではなく用途に応じて適宜選択すればよいが、保管や輸送等のコストや作業性等を考慮すると、厚みは大き過ぎないものが好ましく、不織布の目付が１００〜５００ｇ／ｍ２の範囲では、１〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００２４】
上記により得られた本発明の立体成型用不織布は、例えば、凸型と凹型からなる一対の立体成型型枠を用いて、プレス成型することにより、型枠の形状に沿って不織布が効果的に伸びることから、良好な立体成型物を得ることができる。本発明においては、立体成型用不織布の伸び率が、縦方向および横方向ともに２００％以上であることから、加熱することなく常温下でプレス成型を行っても、良好に成型枠に追随して、立体成型物を得ることができる。また、熱成型を行うことにより、ポリエチレンテレフタレート繊維を構成するポリエチレンテレフタレートの配向結晶化を促進させて、得られる立体成型物において、結晶化したポリエチレンテレフタレート繊維によって構成させることにより、剛性を有して形状保持性が良好な硬い立体成型物を得ることもできる。このように熱成型する場合の設定温度は１５０℃以下が好ましい。設定温度が１５０℃を超えると、ポリエチレンテレフタレート繊維を構成するポリエチレンテレフタレートの配向結晶化が一気に促進するため、成型型枠に沿って不織布が伸長する前に結晶化してしまって、成型型枠に沿って不織布が伸長せずに破断してしまい、成型時に破れが発生する恐れがある。なお、設定温度の下限としては１２０℃がよい。１２０℃以上とすることによって、成型性が良好で、かつ効果的に結晶配向を促進させることができる。なお、熱成型の方法としては、予め加熱した不織布を非加熱の成型型枠を用いて成型する方法、所定の温度に加熱した成型型枠を用いて不織布を成型する方法が挙げられるが、所定の温度に加熱した成型型枠を用いる方法が好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複屈折率０．０１５以下、破断伸び率３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維を用い、高圧液体流を施すことにより、構成繊維同士を交絡させて不織布を得ていることから、得られた不織布は縦方向および横方向ともに２００％以上の破断伸び率を有するため、良好に立体成型型枠に沿って容易に伸張し、破断することなく良好な立体成型物を得ることができる。
【実施例】
【００２６】
次に、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。実施例中の各種の特性値等の測定、評価方法は次の通りである。
（１）極限粘度〔η〕
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒として、試料濃度０．５質量％、温度２０℃の条件下で常法に基づき測定した。
（２）不織布の目付
ＪＩＳ  Ｌ  １９１３  ６．２に準じて測定した。
（３）不織布の厚み
ＪＩＳ  Ｌ  １９１３  ６．１．２  Ａ法に準じ、０．５ｋＰａの荷重で測定した。
（４）不織布の引張強さ及び破断伸び率
ＪＩＳ  Ｌ  １９１３  ６．３に準じ、５ｃｍ巾の試料をつかみ間隔１０ｃｍ、引張速度１０ｃｍ／ｍｉｎで測定した。
（４）加熱成型性
一対の成型金型であって、径４３ｍｍ、高さ５３．５ｍｍのステンレス製の略半球状の形状である凸型成型金型と、内径４３．８ｍｍ、深さ４４ｍｍのステンレス製の略半球状に凹部を有する凹型成型金型とからなる成形金型を用い、それぞれの成型金型を温度１３０℃に加熱し、凸型成型金型と凹型成型金型との間に試料を設置し、プレス成型加工を行い、得られた成型物の破れの有無を評価した。
（５）常温成型性  
上記した加熱成型性の評価において、一対の成型金型を加熱することなく、常温下でプレス成型加工を行ない、得られた成型物の破れの有無を評価した。
【００２７】
実施例１
融点２５６℃、極限粘度０．６１のポリエチレンテレフタレートを、通常の紡糸装置を用い、紡糸温度２９０℃、吐出量５０３ｇ／分、紡糸速度１０５０ｍ／分の条件で紡糸し、未延伸糸を得た。このとき、紡糸口金として、丸断面の０．２０Φの吐出孔が１４５０個穿孔されたものを用いた。得られた未延伸糸を１２．４ｋｔｅｘの繊維束に集束し延伸を行わず、クリンパーで機械捲縮を付与した。その後、ラウリルホスフェートカリウム塩を主成分とする一般紡績用油剤を付着量が０．２質量％となるように付与した後、カットして単糸繊度３．３ｄｔｅｘ、繊維長６４ｍｍのポリエチレンテレフタレート短繊維（主体繊維）を得た。このポリエチレンテレフタレート短繊維の複屈折率は、０．０１２、伸度３５０％であった。
得られたポリエチレンテレフタレート短繊維をカード機で解繊した後、クロスレイヤーで積層し乾式の不織ウェブを作成した。得られた不織ウェブを１００メッシュのステンレス製織物ネットに載置し、９．７ＭＰａの水圧の高圧水流をウェブに噴射した。次いで、ウェブを反転させて、他面より同様の水圧の高圧水流を噴射して、水流交絡処理を施した後、温度９０℃に設定した回転型乾燥機に通して乾燥し、２５０ｇ／ｍ２の立体成型用不織布を得た。
【００２８】
実施例２〜４
短繊維不織布の目付を表１に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして立体成型用不織布を得た。
【００２９】
実施例５
実施例１で用いたポリエチレンテレフタレート短繊維（主体繊維）と、他の短繊維としてユニチカ社製ポリエチレンタレフタレート短繊維＜５４０＞６．６Ｔ６４（破断伸び率６０％、複屈折率０．２００）を用い、主体繊維と他の短繊維の質量比率を９０／１０（主体繊維／他の短繊維）として混合ウェブを作成したこと以外は実施例１と同様にして、立体成型用不織布を得た。
【００３０】
実施例６
実施例１で用いたポリエチレンテレフタレート短繊維（主体繊維）と、他の繊維として、熱バインダー短繊維（ユニチカ社製  商品名メルティ＜４０００＞６．６Ｔ５１  熱バインダー成分の融点１１０℃）を用い、主体繊維と熱バインダー短繊維の質量比率を９０／１０（主体繊維／熱バインダー短繊維）として混合ウェブを作成したこと以外は実施例１と同様にして立体成型用不織布を得た。
【００３１】
比較例１
実施例１において、水流交絡処理を施した後の乾燥工程における回転型乾燥機の設定温度を１１０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして不織布を得た。
【００３２】
比較例２
実施例５において、主体繊維と他の短繊維の質量比率を８０／２０（主体繊維／他の短繊維）として混合ウェブを作成したこと以外は、実施例５と同様にして、不織布を得た。
【００３３】
比較例３
実施例６において、主体繊維と熱バインダー短繊維の質量比率を７０／３０（主体繊維／熱バインダー短繊維）としたこと以外は実施例６と同様にして不織布を得た。
【００３４】
比較例４
実施例１において、構成繊維として、実施例１で用いたポリエチレンテレフタレート短繊維を用いずに、ユニチカ社製ポリエステル短繊維＜５４０＞６．６Ｔ６４（破断伸び率６０％）のみを用いて、実施例１と同様にして不織ウェブを作成し不織布を得た。
【００３５】
実施例１〜６、比較例１〜４で得られた不織布についての評価を表１に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１から明らかなように、実施例１〜６で得られた不織布は、破断伸び率が縦横ともに２６０％以上であり、伸度の非常に高い不織布であった。なかでも、実施例１〜４の不織布は、複屈折率が０．０１５以下、破断伸び率が３００％以上のポリエチレンテレフタレート短繊維のみによって構成されているため、不織布の伸び率が３００％以上であり、非常によく伸びかつ機械特性に優れた不織布であった。
【００３８】
また、実施例１〜６の不織布は、プレス成型時に常温成型および加熱成型ともに破れが発生せず、成型性に優れたものであった。
【００３９】
一方、比較例１の不織布は、乾燥工程でポリエチレンテレフタレート短繊維が結晶化してしまい、得られた不織布の破断伸び率が低いものであり、プレス成型時に破れが生じた。
【００４０】
比較例２は、伸び率６０％である他の短繊維が２０％混綿されているため、得られた不織布の伸張を阻害し、破断伸び率が低い不織布となった。プレス成型時に破れが生じた。
【００４１】
比較例３は、熱バインダー短繊維が３０％混綿されており、得られた不織布の破断伸び率（縦方向）が２００％未満であり、良好にプレス成型を行うことができなかった。特に、加熱成型評価においては、主体繊維であるポリエチレンテレフタレート短繊維同士を溶融接着してしまい、不織布の伸張を阻害し破れが生じた。
【００４２】
比較例４の不織布は、破断伸び率の低い短繊維のみにより構成されたものであり、破断伸び率の低い不織布となり、プレス成型時に破れが生じ成型性の劣るものであった。