(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む多孔性繊維集積体であって、該繊維集積体内部には、多数の不定形のセル状空隙部が単独でまたは複数個が部分的に連なった状態で存在し、該繊維集積体を構成する繊維の少なくとも一部が湿熱接着性捲縮繊維によって熱接着されていることを特徴とする多孔性繊維集積体。
【請求項２】
該多孔性繊維集積体が、繊維がランダムに集積されたブロック状繊維集積体である請求項１に記載の多孔性繊維集積体。
【請求項３】
該多孔性繊維集積体が、繊維が概ね層状に集積されたブロック状繊維集積体であり、該セル状空隙部の少なくとも一部はその長軸が該層の方向に沿って成形された形状である請求項１に記載の多孔性繊維集積体。
【請求項４】
該多孔性繊維集積体が、繊維が概ね層状に集積された不織布であり、該セル状空隙部の少なくとも一部はその長軸が不織布の層内において横方向に沿って成形された形状である請求項１に記載の多孔性繊維集積体。
【請求項５】
該多孔性繊維集積体の一面に緻密層を有する請求項１に記載の多孔性繊維集積体。
【請求項６】
該多孔性繊維集積体に、繊維が密に配置された部分と粗に配置された部分とが存在し、密に配置された部分から粗に配置された部分に行くにしたがってセル状空隙の大きさが漸次拡大している請求項１に記載の多孔性繊維集積体。
【請求項７】
該繊維が密に配置される部分が該多孔性繊維集積体の中心部に存在する請求項６に記載の球状の多孔性繊維集積体。
【請求項８】
該繊維が密に配置される部分が該多孔性繊維集積体の中心線部に存在する請求項６に記載の円柱状の多孔性繊維集積体。
【請求項９】
該繊維が密に配置される部分が該多孔性繊維集積体の一平面部に存在する請求項６に記載のシート状の多孔性繊維集積体。
【請求項１０】
該多孔性繊維集積体の表面に多数のセル状空隙部が開口して形成される請求項６に記載の多孔性繊維集積体。
【請求項１１】
請求項１に記載の多孔性繊維集積体と支持層からなる複合積層体であって、その一表面または両表面に該多孔性繊維集積体が存在することを特徴とする多孔性繊維複合積層体。
【請求項１２】
該支持層が、繊維層、フィルム、シートおよび発泡層からなる群から選ばれる層である請求項１１に記載の多孔性繊維複合積層体。
【請求項１３】
請求項１に記載の多孔性繊維集積体の両面に支持層が存在することを特徴とする多孔性繊維複合積層体。
【請求項１４】
支持層が、繊維層、フィルム、シートおよび発泡層からなる群から選ばれる層である請求項１３に記載の多孔性繊維複合積層体。
【請求項１５】
請求項１に記載の多孔性繊維集積体の少なくとも一表面に該繊維層と同一繊維組成からなる通気性の繊維融着緻密層を有することを特徴とする多孔性繊維複合積層体。
【請求項１６】
捲縮が立体捲縮である請求項１〜１５のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体。
【請求項１７】
捲縮が仮撚捲縮である請求項１〜１６のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体。
【請求項１８】
湿熱接着性捲縮繊維が、繊維表面の少なくとも一部にエチレン−ビニルアルコール系共重合体が存在する繊維である請求項１〜１７のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体。
【請求項１９】
湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維集積体に水を含浸し、次いで含水繊維集積体を加熱し該繊維集積体層内に沸騰による気泡を生じさせ、該繊維集積体内部に多数の不定形の空洞部を形成せしめると同時に湿熱接着性繊維によって繊維集積体を構成する繊維の少なくとも一部を熱接着することを特徴とする多孔性繊維集積体の製造方法。
【請求項２０】
湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維集積体の一表面は湿熱接着性繊維の含有量が低く、他の部分は湿熱接着性繊維の含有量が高い繊維集積体を水層に浸漬し、該含水繊維集積体を加熱して、繊維集積体の一表面に緻密層を有し、該緻密層に連続した多孔性繊維層を有する多孔性繊維集積体の製造方法。
【請求項２１】
該含水繊維集積体に高周電磁波を照射して加熱する請求項１９に記載の多孔性繊維集積体の製造方法。
【請求項２２】
該含水繊維集積体の表面層の少なくとも一部を外気に露出した状態で、該含水繊維集積体に高周電磁波を照射して加熱し、繊維集積体の一表面に緻密層を有し、該緻密層に連続した多孔性繊維層を有する多孔性繊維積層体の製造方法。
【請求項２３】
湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含有する繊維束をその任意の部位で拘束し、該繊維束に水を含浸し、次いで該繊維束内に気泡を生じさせつつ湿熱処理を施した後、該繊維束を冷却することを特徴とする多孔性繊維集積体の製造方法。
【請求項２４】
湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維層を水に浸漬し、加熱処理することにより該繊維層内に気泡を生じせしめ、セル状空隙部を形成した後、該繊維層の少なくとも一表面を熱圧着することにより通気性の繊維融着緻密層を形成させることを特徴とする多孔性繊維複合積層体の製造方法。
【請求項２５】
湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維層の少なくとも一表面を熱圧着することにより、通気性の繊維融着緻密層を形成せしめ、次いで、該繊維層を水に浸漬し、加熱処理することにより該繊維層内に気泡を生じせしめ、セル状空隙部を形成することを特徴とする多孔性繊維複合積層体の製造方法。
【請求項２６】
捲縮が立体捲縮である請求項１９〜２５のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体の製造方法。
【請求項２７】
捲縮が仮撚捲縮である請求項１９〜２６のいずれか１項に記載の多孔性繊維集積体の製造方法。
【請求項２８】
湿熱接着性捲縮繊維が、繊維表面の少なくとも一部にエチレン−ビニルアルコール系共重合体が存在する繊維である請求項の１９〜２７いずれか１項に記載の多孔性繊維集積体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多孔性繊維集積体に関し、さらに詳しくは繊維集積体内部に多数の不定形のセル状空隙部を有する新規な多孔性繊維集積体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不織布またはブロック状の繊維集積体を接着剤または接着性繊維で接着した製品は広く使用されている。これらの製品は用途によっては、嵩高さが要求され、そのために種々の提案がなされている。例えば、繊維集積体に発泡性樹脂を含浸させ、該樹脂の発泡によって嵩高さを与える方法、水溶性繊維を混入した繊維集積体から該水溶性繊維を溶解して、嵩高さを与える方法などが提案されている。これらの技術は繊維集積体にある程度の嵩高さを与えるが、その効果は非常に低いものである。
【０００３】
また前者の技術では、繊維が樹脂に埋包されるため、柔軟さ、吸湿性などの繊維本来の性質が発現できない問題がある。後者の技術では、繊維間に形成される空隙のサイズは溶解除去され、繊維のそれ以上とはならず、その結果、空隙率は低く制限され、また原料繊維の一部が溶解除去されることから繊維の利用率が低いとの問題もある。
【０００４】
さらに、特開昭５９−７６９５９号公報、特開昭６０−２８５６５号公報には、繊維表面を構成する成分に発泡剤としてアゾジカルボン酸アミドを含有させ、該表面に多数の微細な開裂孔を形成させたポリプロピレン繊維とバインダー繊維とを混合して、熱処理することにより得られる不織布が開示されている。しかし、この方法で得られた不織布はセル状空隙を有するものではなく、繊維表面に微細な開裂孔が存在して、合成繊維の表面ぬめり感を改善するものである。一方、詰め綿は布団やぬいぐるみ人形の中綿および布団の中芯材に適用されているが、いずれも綿がランダムに絡合した均質な構造であり、セル状空隙部は存在しない。
従来、繊維だけからなり、かつ不定形のセル状空隙部を持つ空隙率の極めて高い繊維集積体は知られていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、繊維の交絡構造とセル状空隙部を併有する新規な繊維集積体、およびその製造方法に関し、さらに本発明は、嵩高性に優れた繊維集積体を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む多孔性繊維集積体であって、該繊維集積体内部には、多数の不定形のセル状空隙部が単独でまたは複数個が部分的に連なった状態で存在し、該繊維集積体を構成する繊維の少なくとも一部が湿熱接着性捲縮繊維によって熱接着されていることを特徴とする多孔性繊維集積体である。
【０００７】
また本発明は、湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含む繊維集積体に水を含浸し、次いで含水繊維集積体を加熱し該繊維集積体層内に沸騰による気泡を生じさせ、該繊維集積体内部に多数の不定形の空洞部を形成せしめると同時に湿熱接着性繊維によって繊維集積体を構成する繊維の少なくとも一部を熱接着することを特徴とする多孔性繊維集積体の製造方法である。
【０００８】
なお、本発明において「繊維集積体」なる用語は、セル状空隙部を形成せしめたものと該空隙部を形成せしめる前の原料の両者に対して使用される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の繊維集積体に含まれる湿熱接着捲縮繊維とは、約９５〜１００℃の熱水で軟化して、自己接着性または他の繊維に接着するポリマー成分を含有する捲縮繊維である。該捲縮繊維の捲縮形態は、平面的なジグザグ状の捲縮や、仮撚による立体捲縮、サイドバイサイド型複合繊維、偏心芯鞘型複合繊維、非対称冷却繊維などによって発現するコイル状の立体捲縮等、特に限定されるものではないが、多孔性繊維集積体の嵩高性、柔軟性、通気性の観点から立体捲縮を有していることが好ましく、特に仮撚捲縮繊維が好ましい。
【００１０】
本発明の湿熱接着性捲縮繊維は、捲縮率が５％以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜３０％である。捲縮率が、５％未満であると、後述するセル状空隙部の形成による空隙率が不十分となり、本発明の目的である嵩高な繊維集積体が得られにくい場合がある。
【００１１】
該繊維を構成する湿熱接着性のポリマーとしては、例えば、アクリルアミドを一成分とする共重合体、ポリ乳酸、エチレン−ビニルアルコール系共重合体などを挙げることができるが、中でもエチレン−ビニルアルコール系共重合体が好ましく用いられる。エチレン−ビニルアルコール系共重合体とは、ポリビニルアルコールにエチレン残基が１０モル％以上、６０モル％以下共重合されたものを示す。とくにエチレン残基が３０モル％以上、５０モル％以下共重合されたものが、湿熱接着性の点で好ましい。また、ビニルアルコール部分は９５モル％以上の鹸化度を持つものが好ましい。エチレン残基が多いことにより、湿熱接着性を有するが熱水には溶解性しないという、特異な性質が得られる。重合度は必要に応じて選択できるが、通常は４００から１５００程度である。目的とする多孔性繊維集積体とした後、染色性付与または繊維改質などの後加工のために、エチレン−ビニルアルコ−ル系共重合体を部分架橋処理することもできる。
【００１２】
湿熱接着性捲縮繊維としては、上記の共重合体単独からなる繊維でもよいし、他の熱可塑性重合体との複合繊維や、他の熱可塑性重合体からなる繊維に該共重合体をコートした繊維でもよい。他の熱可塑性重合体としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン等を挙げることができるが、耐熱性、寸法安定性等の点で融点がエチレン−ビニルアルコール系共重合体より高いポリエステル、ポリアミド等が好ましく用いられる。
【００１３】
ポリエステルとしてはテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、フタル酸、α，β−（４−カルボキシフェノキシ）エタン、４，４’−ジカルボキシジフェニル、５−ナトリウムスルホイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸；アゼライン酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオールからなる繊維形成性のポリエステルを挙げることができ、構成単位の８０モル％以上がエチレンテレフタレート単位であることが好ましい。
【００１４】
ポリアミドとしてはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２を主成分とする脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミドを挙げることができ、少量の第３成分を含有するポリアミドでもよい。
【００１５】
エチレン−ビニルアルコール系共重合体と他の熱可塑性重合体からなる複合繊維とする場合は、複合比は前者：後者（重量比）＝１０：９０〜９０：１０、とくに３０：７０〜７０：３０であることが、紡糸性の点で好ましい。また、複合形態は従来公知の複合形態であれば特に限定はなく、該共重合体が繊維表面の少なくとも一部、好ましくは５０％以上露出しているものであれば、芯鞘型、偏心芯鞘型、多層貼合型、サイドバイサイド型、ランダム複合型、放射状貼合型等を挙げることができる。これらの繊維の断面形状は中実断面形状である丸断面や異型断面形状に限らず、中空断面形状等、種々の断面形状とすることができる。
人体の清掃材、精密機器、医療機器、貴金属製品、チューブ、鏡、レンズ、ガラス、プラスチック製品、陶磁器などの清掃材、化粧用材などに用いる場合は、複合繊維として分割型複合繊維を使用し、０．１１ｄｔｅｘ以下、より好ましくは０．０１ｄｔｅｘ以下の単繊維からなる多孔性繊維集積体とすることが、風合およびワイピング性能の点から好ましい。  また、他の熱可塑性繊維にエチレン−ビニルアルコール系共重合体をコーテイングした繊維においては、該共重合体が他の繊維の表面を１／３以上被覆していることが好ましく、さらに好ましくは１／２以上である。
【００１６】
本発明の多孔性繊維集積体は上記の湿熱接着性捲縮繊維を１０〜１００質量％含むことが必要であり、好ましくは３０〜１００質量％であり、さらに好ましくは５０〜１００質量％である。湿熱接着性捲縮繊維が１０質量％を下回ると繊維の接着が不十分となり、またセル状空隙部の形成が不十分となる。該多孔性繊維集積体は、織編物、不織布、ブロック状繊維構造物、これらの複合積層体など特に限定されず、詰め綿方式、型綿方式による集積体およびニードルパンチを含む各種の不織布が好ましい。さらに、他の不織布、布帛、フィルム、網状物が積層またはサンドイッチされたものであってもよい。
【００１７】
また、多孔性繊維集積体は平面二次元的な形状に限らず、矩形、円筒、球、人形動物などの不定形の任意の三次元形状とすることも可能である。例えば、上記の形に成形した型枠に繊維を吹込んで製造した３次元の多孔性繊維集積体を使用することができる。
一方、多孔性繊維集積体を構成する湿熱接着性捲縮繊維以外の繊維は特に限定されず、天然繊維、半合成繊維および合成繊維を使用することができ、目的によって選定する。
本発明の多孔性繊維集積体中に形成されるセル状空隙部は、その形状は球形から雲型などの各種の不定形を含み、多孔性繊維集積体を構成する繊維の繊維間空壁とは明確に区別できる大きさをもつ空洞状の空間であり、その大きさも長径約１ｍｍから約３０ｍｍに亘り広い分布を有する。セル状空隙部は多孔性繊維集積体内において、単独でまたは複数個が部分的に連なった状態で存在し、該セル状空隙部の独立または連続の形状は厳密なものではなく、試料またはその拡大写真を目視して見られる形状であり、微視的に見れば、数十センチに亘り連続するセル状空隙部もあり得る。
【００１８】
本発明の多孔性繊維集積体は、長径約５ｍｍ以上の大きい空隙部を多数有する点に特徴を有する。その空隙率は湿熱接着性捲縮繊維量、繊維の集積密度、湿熱処理条件などにより任意に設定できるが、水銀圧入法による空隙率で約８０％以上が好ましく、さらに好ましくは９０％以上である。
該空隙部は発泡剤を全く使用せずに形成されるものであり、従来の多孔性繊維構造体にはない構造である。本発明の空隙部は、湿熱接着性捲縮繊維を含有する繊維集積体に水を含浸させ、該含水繊維集積体を約１００℃、すなわち水の沸騰温度に加熱処理し、繊維集積体内で気泡が多数発生し、その気泡によって集積体の繊維が移動し、生じた空間が繊維集積体内のセル状空隙部となり、同時に熱により湿熱接着性捲縮繊維が融着し、空隙部の内壁面を固定し、他の部分の繊維は繊維どうしが接着し、絡合構造が形成される。
【００１９】
本発明では湿熱接着性捲縮繊維と水による加熱を組合せることにより、沸騰水気泡によるセル状空隙部の生成と繊維の熱接着を同時に起こし、多孔性繊維集積体を形成するのである。
本発明の多孔性繊維集積体は、全体にセル状空隙部を有する均質な多孔性集積体とする他に、その一表面に緻密層を有し、それに連続した多孔性繊維層を有する、いわゆる非対称構造とすることも可能である。もちろん副次的な目的で、公知の接着剤や発泡剤を使用することも可能である。
【００２０】
本発明の繊維集積体は、湿熱接着性捲縮繊維を用いる点に特徴を有する。捲縮繊維を用いて水による加熱処理を行うことによりクリンプを発現し３次元ランダムコイル状となる。ランダムコイルを発現した該繊維が沸騰水気泡によりセル状空隙部が形成され、従来にない空隙率を有するばかりでなく、嵩高な繊維集積体を得ることが可能となる。
【００２１】
以下、図によって本発明のセル状空隙部を有する多孔性繊維集積体の構造を更に詳細に説明する。
図１は本発明の多孔性繊維集積体を説明する断面模式図である。
多数の繊維１がランダムに絡合して、多孔性繊維集積体を構成し、その内部に単独のセル状空隙部２および複数の空隙部が部分的に連なったセル状空隙部３を有する。単独のセル状空隙部は、まとまった1つの空間を構成する空隙部であり、部分的に連なったセル状空隙部は、空隙部に狭い部分や内壁に孔があり、隣接する次の空隙部に連絡している形状の空隙部である。繊維１は繊維どうしの交差点および接合点で湿熱接着性捲縮繊維によって融着しており、多孔性繊維集積体自体で充分な形態保持性、強度を有している。
【００２２】
図２は本発明の多孔性繊維集積体の他の一例を説明する断面模式図である。
多数の繊維１が概ね層状に形成された不織布を構成し、その内部に単独のセル状空隙部２および複数の空隙不が部分的に連なったセル状空隙部３があり、その多くは長軸が不織布層内で横方向に沿って形成されている。不織布では繊維の多くが層状に配置されるので、繊維の移動によって形成されるセル状空隙部は横に長い形状となる。
また層内には部分的に不織布の厚さ方向に配列される繊維１’がある。該繊維１’は、不織布をニードルパンチした場合に生じる繊維の厚さ方向の絡合である。図２の多孔性繊維集積体は、セル状空隙部の形成がニードルパンチによる厚さ方向の繊維絡合で規制されるために、図１の多孔性繊維集積体に比してセル状空隙部は小さい傾向となる。
【００２３】
図３は本発明の多孔性繊維集積体の他の一例を説明する断面模式図である。
多孔性繊維集積体の一表面に緻密層４を有し、それに連続した多孔性繊維層を有し、該多孔性繊維層は絡合した繊維１と単独のセル状空隙部２および部分的に連なったセル状空隙部３からなる。緻密層４の構造は、構成する繊維の種類やその量および熱処理などにより、フィルムに近い構造からルーズな繊維ウエブの構造の各種のものにできる。緻密層４は実質的に本発明で規定するセル状空隙部を有しない。
【００２４】
かかる本発明の多孔性繊維集積体の製造方法について、一例としてニードルパンチ不織布を用いた例で以下に説明する。
ニードルパンチ不織布は、一例として前記した湿熱接着性捲縮繊維とポリエチレンテレフタレート繊維とを混綿した後、カード工程を経てニードリングする工程を通すことにより得られる。この場合、相手繊維の種類および／または湿熱接着性捲縮繊維の混繊比率を違えた２種類のカードウェブを積層させてニードリングすることも可能である。また、パンチ密度を適当に変えることは、セル状空隙部の大きさをコントロールする要素の一つとなり得る。
【００２５】
本発明者らは、湿熱接着性捲縮繊維を含有する繊維集積体を水に含浸させ、該含水繊維集積体を加熱し、繊維集積体内で気泡を生ずる状態で湿熱処理することで、該繊維集積体内に不定形のセル状空隙部を多数形成させることができることを見出した。該処理では、加熱下で気泡を発生するに十分な量の水の存在が必要である。該気泡が繊維集積体内のセル状空隙部を形成する。ところで繊維集積体の層内で気泡が発生し、繊維が移動しても、その構造が繊維集積体内で固定されなければ、セル状空隙部は形成されない。繊維集積体内にセル状空隙部を形成させるために、湿熱接着性捲縮繊維が必要である。すなわち、気泡を含んだ状態で、湿熱接着性捲縮繊維が加熱融着して、セル状空隙部が形成され固定される。以上の条件が本発明の必要条件である。
【００２６】
繊維集積体内に気泡が発生するために要する加熱は、加熱雰囲気の気圧に依存し、通常１気圧であれば約１００℃である。加熱を減圧下または加圧下で行なえば、気圧に応じて沸騰温度が変動する。繊維集積体が充分な気泡存在下で加熱されることが重要である。加熱温度はまた湿熱接着性捲縮繊維の融着温度と相関する。加熱温度が湿熱接着性捲縮繊維の融着温度、またはそれ以上１０℃未満の温度とすることが好ましい。湿熱処理時間は繊維集積体の量、繊維の融着の程度等により調整することができる。
【００２７】
本発明は、セル状空隙部を形成するのに、有機溶媒や発泡性樹脂を一切必要としない特徴を有する。従って、環境および作業者への負荷や負担が極めて少なく、製造コストを低減することもできる。該利点は実用上大きな効果である。
含水繊維集積体の加熱は、スチーム吹き込みか、高周電磁波、例えば２４５０ＭＨｚのマイクロ波により加熱することができる。繊維層内での気泡発生が容易であることから高周電磁波加熱が好ましい。さらに繊維集積体を水中に完全に浸漬した状態か、その一部を気相に露出した状態で加熱するかにより、繊維集積体の表面部分の構造を調整できる。水中に浸漬した状態で湿熱処理すれば、集積体内にほぼ均一なセル状空隙部を付与することができる。表面を露出した状態で湿熱処理すれば、該表面を緻密層にすることができる。かかる簡単な方法で、多孔性繊維集積体の表面構造を調整できることも、本発明の優れた利点の一つである。
【００２８】
湿熱接着性捲縮繊維が融着した後に、周知の方法で該繊維集積体を冷却し、多孔性繊維集積体の構造を固定する。湿熱処理後の繊維集積体は熱水を含有しているから、冷水中に浸漬するか、冷水シャワーによる冷却が好ましく、冷風による冷却は効率が低い。充分に冷却する前に繊維集積体を圧縮すると、セル状空隙部の変形が生ずる恐れがある。一方、圧縮処理を利用して、セル状空隙部の調整を行なうことも可能である。
繊維集積体を冷却した後、圧搾および／または常温または熱風乾燥して、巻取りローラーに巻き上げる。ブロック体では個別に乾燥処理する。
【００２９】
本発明による多孔性繊維集積体は、不織布形状の製品でその性能を測定すると、引張り強度１ｋｇ／ｃｍ以上、残留伸び率：１０％伸長時  ６時間後  ２．７％、空隙率８０％以上、圧縮回復率：５０％圧縮時  ９０％以上、熱伝導率：０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、などの優れた性能を有する。
【００３０】
本発明の多孔性繊維集積体は、任意の形状にすることが可能である。また、本発明の方法において、湿熱接着性捲縮繊維を繊維束に整束し、繊維束の一箇所で拘束することで、繊維束内の気泡の成長を制限し、拘束される部分では小さな気泡が小さいセル状空隙部を形成させることが可能である。この場合、繊維束の自由端に向けて漸次大きな気泡が生じて大きいセル状空隙部を形成する。その結果、繊維が密に配置される部分から方向性をもって漸次拡大する多数の不定形セル状空隙部をもつ構造が形成される。
この基本的構成を利用して、単位繊維束の集積を、単独、線状配列、面状配列などにして、球形、円柱状、シート状の多孔性繊維集積体を製造することができる。
また、これらの構成を複合したり、他の繊維布帛、不織布、糸状体、フィルムなどと複合した多孔性繊維集積体を製造することもできる。このような構造にすることにより、該集積体に海綿のような性質を付与することが可能となる。以下にその代表的な例について具体的に説明する。
【００３１】
例えば、５ｃｍ程の長さの紐状に集束させた湿熱接着性捲縮繊維を含む繊維束を、長さ方向に二分する位置に湿熱接着性捲縮繊維または別の糸を巻き付けて拘束した後、これを水を満たした容器に浸漬して高周電磁波を照射し、該繊維束の内部から気泡が生じる状態で加熱することにより球状の多孔性繊維集積体が得られる。
【００３２】
また、湿熱接着性捲縮繊維を含む長さ５ｃｍ程の繊維束を多数用意し、各繊維束のほぼ中点を湿熱接着性捲縮繊維または別の繊維により拘束した連続繊維束条を作成する（通称モ−ル糸またはシュニール糸と呼ばれることがある。）。この繊維束条を上記と同様に高周電磁波を照射して該集束体の内部から気泡が生じる状態で加熱することにより、円柱状の多孔性繊維集積体が得られる。
【００３３】
さらに、湿熱接着性捲縮繊維を含む繊維糸条をカットパイルとし、別の糸条を地糸としてボアニット地を編立てる。得られた編地を前記と同様に高周電磁波を照射して該編地の内部から気泡が生じつつ加熱することにより、シート状の多孔性繊維集積体を得ることができる。
さらに、上記円柱状集積体に使用したモール糸状の連続繊維束を数本または数十本並列して、これらを糸で固定化してシート状にした後、同様に高周電磁波で湿熱処理してもシート状の多孔性繊維集積体を得ることができる。
【００３４】
さらに、モール糸状の連続繊維束を渦巻き状にして高周電磁波で湿熱処理してもシート状の多孔性繊維集積体が得られる。
また、拘束された短繊維束または連続繊維束を適当な型枠に吹き込むかまたは詰め込んで、高周電磁波で湿熱処理することにより、型枠に対応した任意の３次元的形状の多孔性繊維集積体を得ることも可能である。
本発明においては、上記のように湿熱接着性捲縮繊維や他の繊維によって拘束されていた部分は、最終的に得られる集積体において繊維が密に配置され、その部分が遠ざかるにしたがって、繊維の配列は粗となっており、かかる密な部分から粗な部分に向かって多数の不定形セル状空隙部がその大きさを漸次拡大した状態で存在している。
【００３５】
このようにして得られる多孔性繊維集積体は微細に観察すると、海綿の構造に類似している。すなわち、セル状空隙部の一部は該繊維集積体の表面に開口し、内部は融着した繊維の網状構造を有している。これを天然の海綿と比較すると、表面の開口と内部のセル状空隙部および繊維の網状構造が、海綿のそれらと類似している。得られた球状、円柱状およびシ−ト状の多孔性繊維集積体は、そのままでも外観的に天然の海綿に類似しており、それを海綿代替品として使用できる。また必要によりこれを適当にカットして製品としてもよい。
【００３６】
以下、図によって本発明の多孔性繊維集積体の加工前の繊維集積体（以下、前駆体と称することがある）および加工処理後の多孔性繊維集積体の構造について詳細に説明する。
図４は本発明の球状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図である。長さを揃えた湿熱接着性捲縮繊維を含む繊維束５が等分されるように拘束される位置６で別の繊維７により拘束された前駆体を示す。
図５は、図４に示した前駆体から得られた、球状の多孔性繊維集積体の部分切断面模式図である。該集積体は、繊維の移動が拘束された中心部８に緻密な構造を有し、そこから放射状にセル状空隙部９が、該集積体表面に向かって漸次拡大しながら形成されている。セル状空隙部の一部は、表面で開口している。集積体の他の部分は繊維が融着した繊維網状構造である。繊維量が少ないと、球形でなく円盤状になり易い。繊維束が長くなると、より多くの繊維が必要となる。
【００３７】
図６は本発明の円柱状の多孔性繊維集積体の前駆体の一例を示す模式図である。この例はモップやはたきのパイルの形成方法として公知のフレンジ法で作成したもので、複数の繊維束５を別の繊維７で編んで拘束した繊維束である。
図７は、図６の繊維束から得られる円柱状の多孔性繊維集積体の部分切断面模式図である。
多孔性繊維集積体の内部構造は、中心に繊維束の拘束により形成される繊維の緻密部分が線状に配置され、その中心線に対して直角に切った円形断面において、セル状空隙部９がほぼ円周方向へ漸次拡大して形成される。この構造は、単位繊維束の内部でセル状空隙部が形成されるためと考えられる。該集積体の他の部分は、図５と同様な繊維網状の構造である。
【００３８】
図８は本発明のシート状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図である。繊維束５が地糸１０で拘束されたカットパイルシート地の断面構造を示す。
図９は、図８のシート地から得られるシート状の多孔性繊維集積体の断面模式図である。繊維は地糸部の平面に密に配置され、セル状空隙部はその密な部分から多孔性繊維層の表面に向いてほぼ線状に漸次拡大しながら形成されている。これは地糸部に多数立設された繊維束において、拘束部が地糸部に位置し、表面に向いて立設した繊維束内にセル状空隙部９が形成されるためと考えられる。
【００３９】
図１０は天然の海綿の網状構造を示す拡大模式図である。海綿は繊維状骨格１１から構成され、海綿内部にセル状空隙部を有する。繊維状骨格の多くは五角形の網状構造を示している。
図１１は本発明の多孔性繊維集積体の構造を示す拡大模式図である。セル状空隙部以外における湿熱接着性捲縮繊維１２が多数の接点および交点で相互に融着接合している状態を示す。図１０および図１１を比較すると、本発明の多孔性繊維集積体は明確な五角形の構造を有さないが、それに類似した繊維状骨格を有しており、この構造と方向性を持って配置されるセル状空隙部を併有することから、海綿様の形態を示すと考えられる。
【００４０】
さらに、本発明の多孔性繊維集積体は短繊維をランダムに吹き込みまたは詰め込んで成型されたものではなく、拘束される部分を有するから短繊維の一部が表面または内部から脱落することがないか極めて少ないことも、特徴の一つである。
本発明の多孔性繊維集積体と海綿とを性状面で比較すると、海綿の比重は０．０１から０．０４ｇ／ｃｍ3であるのに対して、本発明の多孔性繊維集積体は０．０６〜０．１５ｇ／ｃｍ3であり、１０倍程度高めではあるが、これは本発明の多孔性繊維集積体には、繊維の高密度な部分が存在するためであり、セル状空隙部含有層を比較すれば海綿の比重に近いものである。
【００４１】
次に、本発明の多孔性繊維集積体を含む複合積層体のバリエーションについて説明する。
本発明の多孔性繊維集積体は、支持層と積層することにより、多孔性繊維複合積層体とすることができる。多孔性繊維複合積層体とは、少なくとも一層の支持層と、該支持層と連結した多数の不定形セル状空隙部を含む繊維層（以下、本多孔性繊維層と称する場合がある）から構成される。その一つの態様は、一つの支持層とその一表面または両表面に本多孔性繊維層を積層した多孔性繊維複合積層体である。この構造では、積層体の一または二面に本多孔性繊維層が露出している。
他の態様は、二層の支持層とその間に存在する本多孔性繊維層とからなる多孔性繊維複合積層体である。この構造では、本多孔性繊維層が支持層間にあり、表面には露出しない。これらの構造は多層に重積することも可能である。
【００４２】
本発明にいう支持層とは、実質的にセル状空隙部を有さない層であり、かつ本質的に緻密で変形しがたい層である。かかる層として、繊維層、フィルム、シートおよび発泡層などを挙げることができる。繊維層としては、織編布、各種の不織布または網状物である。フィルム、シートおよび発泡体は、各種の樹脂で成形されたものであり、その厚さや表面加工は、必要に応じて任意に加工されたものを含む。支持層と本多孔性繊維層は、編織製、接着、融着、ニードルパンチなどの機械的絡合などの方法で連結させることができる。
【００４３】
以下、図によって本発明のセル状空隙部を有する多孔性繊維複合積層体の構造を更に詳細に説明する。
図１２は本発明の多孔性繊維複合積層体の一例で、支持層の一表面上に多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図を示したものである。なお、本断面図は丸編地により得られるものであるが、支持層の構造はこれに限定されない。
図１２において、支持層１３に固定された多数の繊維１がランダムに絡合して本多孔性繊維層を形成しており、その内部に不定形のセル状空隙部９を有している。多数の繊維１は湿熱接着性捲縮繊維を含有し、セル状空隙部には該繊維が交点で融着してセル状空隙部の内壁面を形成している。また、本多孔性繊維層は、全体が湿熱接着性捲縮繊維で接着されている。
【００４４】
図１３は本発明の多孔性繊維複合積層体の他の一例で、支持層の両面に二つの多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図を示したものである。本例も丸編地により得られるものであるが、支持層の構造はこれに限定されない。
図１３において、支持層１３に固定された多数の繊維１がランダムに絡合して本多孔性繊維層を形成しており、その内部に多数の不定形のセル状空隙部９を有している。多数の繊維１は湿熱接着性捲縮繊維を含有し、セル状空隙部には該繊維が交点で融着してセル状空隙部の内壁面を形成している。
【００４５】
図１４は本発明の多孔性繊維複合積層体の他の一例であり、二つの支持層に挟まれた本多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図を示したものである。なお、本例は丸編地により得られるものであるが、支持層の構造はこれに限定されない。
図１４において、支持層１３および支持層１３’の間に多数の繊維１の絡合による本多孔性繊維層が形成されており、その内部にセル状空隙部３が多数存在する。支持層１または１’と繊維層との界面をカットして繊維層の平面を見ると、セル状空隙部は平面内で連結している部分も見られ、セル状空隙部は単独で存在するものと連続した形状のものがあることが認められる。
なお、支持層１と支持層１’は、同一の繊維組成または同一材料である必要はなく、別々の素材であってもよい。
【００４６】
かかる本発明の多孔性繊維複合積層体は、各種の方法で製造できる。編織法では、シングル丸編地、両面丸編地、トリコット経編地、ラッセル編地、ダブルラッセル編地、多重織物、積層不織布等を用いることができる。一例として、両面丸編地の中でも連結糸が長いことによる厚みが確保できる丸編製ダンボールニット地を用いて、本発明の多孔性繊維複合積層体を製造する方法について述べる。
ダンボールニット地は、口径３０インチ、２０ゲージのダブルニット編機を使用して得ることができる。一例として前記した湿熱接着性捲縮繊維を連結糸として両タック組織にて編み、シリンダーおよびダイヤル側はポリエチレンテレフタレート繊維のみで編込んで得られる。編機ゲージを適当に変えることで、繊維層の厚みを調整し、セル状空隙部の大きさをコントロールする要素の一つとなり得る。
【００４７】
また、本発明においては、多孔性繊維集積体に融着緻密層を形成させることによっても複合積層体を得ることができる。かかる積層体は、表面が平滑であり、融着の程度をコントロールすることによって、通気性を有する層を形成させることも可能である。さらに、融着緻密層を形成させることで、多孔性繊維集積体の特徴である防音性、断熱性を調整することも可能である。
【００４８】
繊維層表面に繊維融着緻密層を形成する方法は、前記した湿熱処理後の繊維層表面を通常の方法で加熱加圧することであり、それにより表面層の湿熱接着性捲縮繊維が溶融、再固化して表面が平滑な緻密層が形成される。連続的な熱圧方法としては、１８０℃の熱ローラーと接触加熱する方法が好ましい。
【００４９】
かかる繊維融着緻密層は、走査型電子顕微鏡写真観察によれば、湿熱接着性捲縮繊維が不規則に絡合融着して網状構造を形成しており、１００μｍ以上、好ましくは３００μｍ以上の層厚みを有し、多数の貫通した微細孔を有している。緻密層の厚さおよび微細孔の孔径は、湿熱接着性捲縮繊維の種類およびその含有量ならびに加熱加圧条件によって調整できる。本発明の多孔性繊維複合積層体の緻密層は、湿熱接着性捲縮繊維成分が溶融し他の繊維と融着接合して形成された繊維絡合層であり、平滑でかつ通気性を有する層である。
【００５０】
本発明の繊維融着緻密層を有する多孔性繊維複合積層体は任意の形状にすることができる。本発明は表面構造と内部構造に特徴を有するもので、外観形状には制限されない。以下、図面によって本発明の繊維複合積層体の構造を詳細に説明する。
【００５１】
図１５は本発明の繊維融着緻密層を有するシ−ト状の多孔性繊維複合積層体の一例を示す断面模式図である。多孔性繊維層１４は繊維が不規則に配置されており、該繊維層内に形成されるセル状空隙部９は不定形な形状が多い。繊維層１４の一表面に繊維融着緻密層１５を有する。
図１６は本発明の繊維融着緻密層を有するシ−ト状の多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す断面模式図である。多孔性繊維層１４は繊維が繊維層の平面にほぼ平行に配置されており、該繊維層内に形成されるセル状空隙部９も繊維層の平面に沿った形状が多い。該繊維層１４の一表面に繊維融着緻密層１５を有する。
【００５２】
図１７は本発明の繊維融着緻密層を有するシ−ト状の多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す断面模式図である。多孔性繊維層１４は繊維が繊維支持層１６の上に立設されており、該繊維層内に形成されるセル状空隙部９は立設された繊維に沿って、支持層からその反対面に順次拡大する形状が多い。該繊維層１４の一表面（支持層に対して反対面）に繊維融着緻密層１５を有する。
図１８は本発明の繊維融着緻密層を有する多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す部分破断模式図である。多孔性繊維層１４は繊維が長軸に沿って円筒状に配置されており、該繊維層内に形成されるセル状空隙部９は配置された繊維に沿って、長さ方向に配置された形状が多い。円筒状の該繊維層１４の外表面に繊維融着緻密層１５を有する。
【００５３】
図１９は本発明の繊維融着緻密層の構造を示す拡大断面部図である。繊維融着緻密層１５は、例えばポリエステル繊維のような湿熱接着性捲縮繊維以外の繊維１７が、湿熱接着性捲縮繊維が溶融した溶融ポリマー層１８で被覆され、それらの間に微細な連通孔１９を有している。
【００５４】
以下に代表的な繊維融着層を有する多孔性繊維複合積層体の製造方法について説明する。
シ−ト状の多孔性繊維複合積層体を製造する一例として、モケット地を前駆体とする方法を挙げることができる。湿熱接着性捲縮繊維をカットパイル糸として製織し、得られたモケット地の表面を水に浸漬してマイクロ波を照射し、該モケット地の内部から気泡を生じさせつつ加熱することによりセル状空隙部を形成した後、熱シリンダーで圧着してモケット表面に繊維融着緻密層を形成させる。また、モケット地の表面に熱シリンダーを圧着して繊維融着緻密層を形成させた後、該モケット地を水に浸漬してマイクロ波を照射し、該モケット地の内部から気泡を生じさせつつ加熱する方法を採用してもよい。この方法において、繊維融着緻密層とセル状空隙部をもたない繊維層からなる繊維複合構造体が、中間製品として得られる。該中間製品はセル状空隙部はないが、本発明の繊維複合積層体の類似品として使用することが可能である。
【００５５】
シート状の多孔性繊維複合積層体は、上記のモケット地を使用するほか、通常の長繊維または短繊維からなる繊維ウエブを用いて同様に製造することができる。さらに該繊維ウエブは、不規則な繊維配置でも、繊維ウエブ平面にほぼ平行な繊維配置でもよい。繊維の配置によって、繊維層内に形成されるセル状空隙部の形状が、不規則な形状か、繊維層の平面に沿った形状となる傾向がある。
【００５６】
また、多孔性繊維複合積層体の製造法の他の一例として、湿熱接着性捲縮繊維を含む約１１万ｄｔｅｘの繊維束を中空ヒーターの内壁に接触させながら通過させることにより、図１８に示すような円柱状の複合積層体を得ることができる。接触圧は中空ヒーターの径を絞ることで調整できる。これにより、表面に繊維融着緻密層を形成させることができる。次いで、該繊維束を連続または所望の長さに切断して、水を満たした容器に浸漬し、マイクロ波を照射して該繊維束から気泡を生じさせつつ加熱することにより、内部にセル状空隙を形成させる。もちろん、上記と逆の方法でも同一の製品が得られる。
【００５７】
本発明による多孔性繊維集積体は、その多孔性を利用して、液体の収蔵と吐出性、吸音、断熱性、クッション性および濾過性を目的とする用途に使用される。具体的には、ドレン材、ワイパー、ペイント用ローラー、結露防止材、インク収蔵体、養生シート、空気フィルターおよび液体フィルター、医療用の各種吸収材、衛材、フィルター材、化粧用品、スタンプ台、カーペット用基布、マットレス用基材、椅子用基材、壁装材、人工皮革用基布、靴中敷、布団中綿、包材、プランター、微生物支持体、人工海綿、たわし等に使用できる。
【００５８】
特に、本発明による多孔性繊維集積体は、清掃材に使用することが有効であり、人体の清掃材、精密機器、医療機器、貴金属製品、チューブ、鏡、レンズ、ガラス、プラスチック製品、陶磁器などの清掃材に使用できる。
本発明による清掃材用繊維成型物は、大きさに制限されることはなく、球状、筒状、棒状、板状その他不定型の任意の３次元的形状の物として、前記した型枠に繊維を吹き込んで直接得ることもできる。
多孔性繊維層を構成する繊維は、均一組成でも数種の繊維の混合物でもよい。混合物である場合は、融着繊維部分が複雑な構造となり、多孔性構造、吸水性、風合いなどを調整するのに適している。混合または調整する繊維の条件は、湿熱接着性捲縮繊維の配合比、繊度、カット長さ、捲縮の有無および伸長率などである。これらの条件の一つ以上が異なる繊維の混合物を一体で使用するか、複数層間で変えた複合層として使用できる。
【００５９】
本発明による多孔性繊維集積体の清掃材用繊維成型物を得るためのスラブ方式による一例を挙げると、湿熱接着性短繊維を５０質量％とポリエチレンテレフタレート綿５０質量％を混綿して、カーディングを施してカードスライバーを得、次いで、これを円筒または直方体等の容器に投入し、該容器に水を導入してスライバーに充分量の水を含浸させる。これを前述の方法で加熱処理することで、繊維成型物を得ることができる。
【００６０】
繊維成型物の密度は、投入する繊維の種類、その量、または繊維量と水の量により制御できる。
成型物を得た直後のものをそのままの形状で清掃材として使用することもできるが、一定サイズまたは形状にプレス裁断して外観および品位の設定をすることもできる。さらに、裁断面の平滑化や密度調整のために、再度沸騰水中で処理することも可能である。
また、湿熱接着性捲縮繊維の形態としてカットファイバー以外にフィラメントを適当な充填装置を用いて容器に導いて上述した処理方法で成型物を得ることもできる。
【００６１】
次いで、複数層の繊維集積体構造を有する清掃材用繊維成型物を得るためのスラブ方式の製法について説明する。
湿熱接着性捲縮繊維１００質量％をカーディングして得られるカードスライバーと、単繊維繊度が前者とは異なる太い単繊維繊度の湿熱接着性捲縮繊維を６０質量％と太繊度のポリエチレンテレフタレート４０質量％とを混綿した後カーディングして得られるカードスライバーを準備して、これらを積層させるようにして前述した容器に投入する。この場合、各々のカードスライバーを交互に投入してもよいし、変則的な積層であってもよい。または隣接させてもよい。このようにして、混綿では得られない構成成分の異なる繊維層を有する多孔性繊維集積体を得る。容器に繊維を投入した後は、上述した方法と同様に湿熱処理して目的とする成型物を得ることができる。
【００６２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の各物性は以下の方法により求めた。
（１）捲縮率
カセ取機で５５００ｄｔｅｘのカセとなるまで糸条を巻き取った後、カセの下端中央に１０ｇの荷重を吊るし、上部でこのカセを固定し、０．００９ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重がかかった状態で９０℃にて３０分間熱水処理を行なった。ついで、無荷重状態で室温に放置して乾燥した後、再び１０ｇの荷重をかけて５分間放置後の糸長を測定し、これをＬ１（ｍｍ）とした。次に１ｋｇの荷重を掛け、３０秒間放置後の糸長を測定し、これをＬ２（ｍｍ）とするとき、下記式により算出した。
捲縮率（％）＝｛（Ｌ２−Ｌ１）／Ｌ２｝×１００
【００６３】
実施例１
・繊維製造方法
微粒子シリカを３質量％含有したポリエチレンテレフタレート［フェノール／テトラクロロエタン等重量混合溶媒中、３０℃で測定した固有粘度＝０．６８］を芯成分とし、鞘成分として、エチレン含有量４０モル％、ＭＩ＝１０のエチレン−ビニルアルコール共重合体を用いて紡糸温度２６０℃で紡糸し、芯鞘複合繊維を得た。（同心、芯／鞘比率＝５０／５０、１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）
この繊維を用いて仮撚数２３５０Ｔ／Ｍ、１段ヒーター温度１２０℃、２段ヒーター温度１３５℃により仮撚加工を施して、捲縮率が１７％の仮撚加工糸を得た。
得られた仮撚加工糸を用いて、３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍにカットし、単繊維繊度３．３ｄｔｅｘの芯鞘複合ステープル繊維を得た。
【００６４】
・ニードルパンチ不織布の製造
上記した芯鞘複合ステープル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）を６０質量％用いて、パンチ密度１３０回／ｃｍ2、目付１５０ｇ／ｍ2、厚み３ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
【００６５】
・セル状空隙部を有する不織布の製造
前記のニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、不織布が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた不織布の断面には、厚み方向に貫通する繊維束がニードル跡としてほぼ均一に分布しており、該繊維束の間に１ｍｍ〜５ｍｍの大きい空隙部が多数確認できた。一方、該不織布の表面をスライスして内部の状態を観察すると、不定形のセル状空隙部が存在し、単独で存在する空隙部や部分的に連なったセル状空隙部も確認できた。
【００６６】
実施例２
実施例１に使用した芯鞘複合ステープル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）を６０質量％用いて第１層目のウェブを作成し、また、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）の原綿を１００質量％用いたウェブを第２層目として、これらを積層してパンチ密度１６０回／ｃｍ2、目付２５０ｇ／ｍ2、厚みが１０ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
以下、実施例１と同様に、１００℃の沸騰水中に浸漬させ、次いで冷却水中に投入して固定化し、さらに遠心脱水した後、乾熱１１０℃で熱風乾燥した。
得られた不織布は上記二層の界面を境にして、第一層の断面には実施例１と同様のセル状空隙部が多数存在することが確認できた。一方、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維のみからなる第二層については、沸騰水による繊維の収縮に起因する高密度な綿の三次元的絡合が認められた。以上の如く、非対称な断面構造を有する不織布を得ることができた。
【００６７】
実施例３
実施例１に使用した芯鞘複合ステープル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）の原綿５５質量％と、融着温度が乾熱１２０℃の低融点ポリエステルを含むバインダーステープル繊維の原綿５質量％を混合してカードにて薄いウェブを製造し、これらを積層してネットに挟み、低融点ポリエステルが融解する１３０℃の熱風を用いて、ウェブ間を仮接着して目付８００ｇ／ｍ2のブロック状積層物を得た。
得られたブロック状積層物を実施例１と同様にして、１００℃の沸騰水中に浸漬させ、次いで冷却水に浸漬させて冷却固定化し、さらにエアブローにより脱水した後、乾熱１１０℃で熱風乾燥した。
得られたブロック状積層物の断面には、積層界面に沿って細長いセル状空隙部が断続的に存在し、また平面方向には不定形の独立した、または部分的に連なったセル状空隙部が確認できた。
【００６８】
実施例４
実施例３に用いたブロック状積層物を、厚みに対して約１／２の高さまで水に浸漬し、これに２４５０ＭＨｚのマイクロ波を３分間照射してブロック状積層物に含浸した水を沸騰させ、次いでこれを常温の水に浸漬して冷却処理した。
得られたブロック状の積層物の断面において、水に浸漬された部分にのみ実施例３と同様のセル状空隙が存在し、水に浸漬されなかった部分は融着絡合繊維構造であった。すなわち、本ブロック状繊維集積体は、非対称の構造を有するものであった。
【００６９】
実施例５
・繊維製造方法
実施例１で得られた仮撚加工糸を集束させて１１０００ｄｔｅｘの集束体とし、これを長さ５ｃｍにカットした。カットした繊維束の長さを等分する位置を前記の湿熱接着性の仮撚加工糸で強く縛り、両端がカットされた梵天状の繊維束を得た。
液体を収容できる円筒の容器に前記の繊維束とこれが十分に浸る常温の水を入れ、２４５０ＭＨｚ、１ｋＷのマイクロ波を照射し気泡発生状態で約１分間熱処理した後、冷水を用いて成型物を冷却し、ついで遠心脱水して球形の多孔性繊維集積体を得た。得られた多孔性繊維集積体の比重は０．１１ｇ／ｃｍ3で、表面状態から多孔性構造体であることが確認でき、さらに断面を見ると、中心部に密度の高い硬い部分を有し、表面へ向かって、セル状空隙が放射状に配列しており、さらにそのサイズも表面にいくほど大きくなっていることが確認できた。
【００７０】
実施例６
実施例１で使用した仮撚加工糸を１００本合糸して１６７００ｄｔｅｘとした後、カット長さ３ｃｍとなるようフレンジ加工を施した。液体を収容できる直方体の容器に、前記のフレンジ加工した前駆体と水を入れ、実施例５と同様に高周電磁波を照射し加熱すると、繊維束から気泡が激しく生じるとともに、糸の捲縮が発現して、海綿様の円柱状の多孔性繊維集積体が得られた。
得られた多孔性繊維集積体の比重は０．１５ｇ／ｃｍ3であり、表面に向けて漸次拡大するセル状空隙部を有する内部構造であった。手持ちの感じはソフトで、洗剤をつけると泡立ち性は非常に良好であった。
【００７１】
実施例７
実施例１で使用した仮撚加工糸を２本合糸して３３４ｄｔｅｘ／９６フィラメントの繊維束（カットパイル）とし、これとポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）を地糸として丸編ボアに編立した。
前記編地を直径１０ｃｍの円形に裁断し、これを円筒容器に入れ、次いでこれが充分に浸る水を入れて高周電磁波を照射した。
高周電磁波の照射加熱により、編地のカットパイル部から気泡が激しく生じると共にカットパイル糸の捲縮が発現し、多孔性の構造体が形成された。
これを冷水に浸して形態を固定化した後、遠心脱水してシート状の多孔性繊維集積体を得た。得られたシート状の多孔性繊維集積体について、地糸部をカットパイル部から切断分離して、カットパイル部の比重を測定すると、０．０９ｇ／ｃｍ3であり、セル状空隙部のサイズは地糸部から表面に向かって大きくなっていた。
【００７２】
実施例８
・丸編ダンボールニット地の製造
３０インチ、２０ゲージのダブルニット編み機を図２０の編組織となる様に設定し、該編組織において、実施例１で使用した仮撚加工糸を給糸口Ｎｏ．Ｆ１およびＦ４に供給し、ポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）を給糸口Ｎｏ．Ｆ２、Ｆ３、Ｆ５およびＦ６に供給して、厚みが６ｍｍ、目付が１１８０ｇ／ｍ2の丸編段ボールニット地を得た。
【００７３】
・多孔性繊維複合積層体の製造
前記の丸編ダンボールニット地を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、該編地が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後該編地を取り出して、常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた編地の断面には、厚み方向に連結する繊維束がスポンジ状の硬化層を形成しているとともに、長径約１ｍｍ〜５ｍｍの不定形のセル状空隙部が多数確認できた。
一方、該編地の片面と硬化層の境界付近をスライスして内部平面の状態を観察すると、不定形ではあるが、珊瑚礁のごとく細かいセル状空隙部が多数存在することが確認できた。
得られた多孔性繊維複合積層体は水中に投入しても沈まずに浮き、さらに該多孔性繊維複合積層体に十分の水を吸収させると軟化した。
【００７４】
実施例９
・フリ−ス編地の製造
３０インチ２０ゲージ、シンカー長２．７ｍｍのシンカーパイル編機を用いて、実施例１で使用した仮撚加工糸をパイル糸とし、ポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）をグランド糸として編立し、目付７９０ｇ／ｍ2のシンカーパイル編地を得た。
得られたシンカ−パイル編地の反パイル側とパイル側の両面を起毛機を用いてパイル糸を掻き出した後、シャーリング加工してフリース編地を得た。
【００７５】
・多孔性繊維複合積層体の製造
前記のフリース編地を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、該編地が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、該編地を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた編地の断面には、熱水処理前にはパイル糸であった繊維束がスポンジ状の硬化層を形成しているとともに、長径約１ｍｍ〜５ｍｍの不定形のセル状空隙部が多数確認できた。
一方、該編地の表面付近をスライスして内部平面の状態を観察すると、実施例８と同様に不定形ではあるが、珊瑚礁のごとく細かいセル状空隙部が多数存在することが確認できた。
実施例８と同じく得られた多孔性繊維複合積層体は水中に投入しても沈まずに浮き、さらに該多孔性繊維複合積層体に十分の水を吸収させると軟化した。
【００７６】
実施例１０
・積層されたニードルパンチ不織布の製造
実施例１で使用したステープル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）６０質量％からなるカードウェブと、ポリエステル製スパンボンド不織布とを積層させてニードリングにより積層構造として、目付６００ｇ／ｍ2、厚み６ｍｍの積層ニードルパンチ不織布を得た。
【００７７】
・多孔性繊維複合積層体の製造
前記の積層ニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、該編地が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、該積層ニードルパンチ不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた積層ニードルパンチ不織布の断面には、支持繊維層を貫通して連結する繊維束がニードル跡としてほぼ均一に分布しており、該繊維束の間に長径約１ｍｍ〜５ｍｍの大きい空隙部が多数確認できた。一方、該積層ニードルパンチ不織布の表面をスライスして内部平面の状態を観察すると、不定形のセル状空隙部が存在し、独立した空隙部や部分的に連なったセル状空隙部も確認できた。
実施例８と同じく、得られた多孔性繊維複合積層体は水中に投入しても沈まずに浮き、さらに該多孔性繊維複合積層体に十分の水を吸収させると軟化した。
【００７８】
実施例１１
・ラミネ−トにより積層された不織布の製造
実施例１０に使用したカードウェブをニードルパンチにより目付５７０ｇ／ｍ2の不織布を得た。これに、目付が７０ｇ／ｍ2のポリウレタンフォームをフレームラミネーション法により、ポリウレタンフォーム側を火炎により溶融させるとともに、上記不織布の片面と接着して貼り合せた。更に、目付が７０ｇ／ｍ2の別のポリウレタンフォームを、前記と同様にしてフレームラミネーション法により前記接合布のもう片面に貼り合せて、ポリウレタンフォームを支持層とし、不織布をサンドイッチした積層体を得た。
【００７９】
・多孔性繊維複合積層体の製造
前記のポリウレタンフォームを支持層とする、不織布をサンドイッチした繊維複合積層体を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、該複合積層体が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、該複合積層体を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた複合積層体の断面において、ポリウレタンフォームにより挟まれた不織布層には、ニードリングにより貫通して連結する繊維束がニードル跡としてほぼ均一に分布しており、該繊維束の間に長径約１ｍｍ〜５ｍｍの大きい不定形空隙部が多数確認できた。さらに、ポリウレタンフォームの層と該ポリウレタンフォーム層に挟まれた不織布層との界面付近をスライスして内部平面の状態を観察すると、不定形のセル状空隙部が存在し、独立した空隙部や部分的に連なったセル状空隙部が確認できた。
【００８０】
実施例１２
実施例５で使用した仮撚加工糸を２本合糸して３３４ｄｔｅｘ／９６フィラメントとしたカットパイル糸と、ポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）を地糸として丸編ボアを編立した。
該丸編ボア編地を３０ｃｍ四方に裁断して、これを拡布状態で水中に浸漬し、２４５０ＭＨｚ、１ｋＷのマイクロ波を照射した。マイクロ波の照射により編地のパイル面内部より気泡の発生が見られる。気泡発生後約１分間照射を続けた後、取り出して水中にて冷却、遠心脱水して乾燥させて、表面および内部にセル状空隙を有する繊維構造体を得た。
次いで、該繊維構造体を、圧着温度１８０℃、ロ−ル線圧５ｋｇ／ｃｍのカレンダーロールを用いて熱圧着した。得られた繊維複合積層体は表面が平滑な緻密層を備え、その下面には隣接してセル状空隙を有する繊維層が形成されていた。
【００８１】
実施例１３
カット長さを６４ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして芯鞘複合ステープル繊維を得た。得られた芯鞘複合ステープル繊維１００質量％をカーディングしてパンチ密度９０本／ｃｍ2で厚さ１０ｍｍ、目付３００ｇ／ｍ2のニードルパンチ不織布を作成した。
該ニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、不織布が浮き上がらないようにネットで押さえながら２４５０ＭＨｚ、１ｋＷのマイクロ波を照射した。該不織布から気泡の発生を確認してから２分間照射を続けた。処理後、不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
【００８２】
得られた不織布の断面には、厚み方向に貫通する繊維束がニードル跡としてほぼ均一に分布しており、該繊維束の間に１ｍｍ〜５ｍｍの大きいセル状空隙部が多数確認できた。一方、該不織布の表面をスライスして内部の状態を観察すると、不定形のセル状空隙部が存在し、独立した空隙部や部分的に連なったセル状空隙部も確認できた。
次いで、該不織布の両面をカレンダーロールに導き、両面を１８０℃で熱圧着した。両面には平滑な緻密層が形成されており、表面と隣接する内部層は上述したセル状空隙を持った繊維層を形成した繊維複合積層体が得られた。
【００８３】
実施例１４
実施例１２の丸編ボアを使用し、マイクロ波照射に先立って繊維融着緻密層を形成した。すなわち、圧着温度１８０℃、ロール線圧５ｋｇ／ｃｍのカレンダーロールを用いて該丸編ボアの表面を熱圧着した。
得られた繊維構造体は表面が平滑な緻密層を備えている。該繊維構造体を水中に浸漬し、２４５０ＭＨｚ、１ｋＷのマイクロ波を照射した。マイクロ波の照射により編地のパイル面内部より気泡の発生が見られる。気泡発生後約１分間照射を続けた後、取り出して水中にて冷却、遠心脱水して乾燥させて繊維融着緻密層と支持層との間にセル状空隙を有する繊維層が形成されていることを確認した。
【００８４】
実施例１５
実施例１で使用した仮撚加工糸をトウに束ねて、６４ｍｍにカットして捲縮ステープル繊維を得た。
【００８５】
・成型物の製造
液体が透過できる四角形の型枠にカーディングした前記の捲縮ステープルファイバーを投入し、常温の水を充分含浸し、高周電磁波装置で加熱し気泡発生から約１分間熱処理した後、冷水を用いて成型物を冷却し、ついで遠心脱水して直方体の清掃材用繊維成型物を得た。
本実施例の清掃材用繊維成型物を用いると石鹸および合成洗剤での泡立ちは市販のスポンジ類と同様に良好であり、洗浄後の水滴の拭き取りは綿製品と同様に拭き取ることができた。
【００８６】
比較例１
実施例１で使用した芯鞘複合ステープル繊維７０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）３０質量％を用いて、パンチ密度１５０回／ｃｍ2、目付２００ｇ／ｍ2、厚み５ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
上記のニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、９０℃の熱水中に浸漬させて、不織布が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
得られた不織布は繊維間の絡合性も弱く、断面においてセル状空隙の存在は認められなかった。
【００８７】
比較例２
ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）の原綿７０質量％と、該原綿より融点の低いバインダー繊維（６．６ｄｔｅｘ、カット長さ６４ｍｍ、融点１２０℃）３０質量％からなるウェブを、パンチ密度１５０回／ｃｍ2、目付２２０ｇ／ｍ2、厚み５ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
上記のニードルパンチ不織布を常温の水に十分に含浸させ、１００℃の沸騰水中に浸漬させて、不織布が浮き上がらないようにネットで押さえながら３０秒間湿熱処理した。処理後、不織布を取り出して常温の冷却水に浸漬させて冷却固定化した。次にこれを遠心脱水した後、乾熱１１０℃で乾燥した。
しかしながら、得られた不織布は繊維間の絡合性も弱く、断面においてもセル状空隙の存在は認められなかった。
【００８８】
比較例３
実施例１で使用した芯鞘複合ステ−プル繊維４０質量％と、ポリエチレンテレフタレートステ−プル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）６０質量％用いてパンチ密度が１３０回／ｃｍ2、目付１５０ｇ／ｍ2、厚みが３ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
上記不織布を、該芯鞘複合ステープルの鞘部を形成する樹脂の融点より１０℃高い１７４℃で乾熱処理を２分間施した。
得られた不織布は風合いが硬く、ごわごわしたもので、さらに断面にもセル状空隙の存在は認められず、三次元的な絡合状態を示すものであった。
【００８９】
比較例３
実施例１で使用した仮撚加工糸７質量％とポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）９３質量％を集束させて１１０００ｄｔｅｘの繊維束とし、これを長さ５ｃｍにカットした。カット品の長さを等分する位置を前記の湿熱接着性の仮撚加工糸で強く縛り、両端がカットされた梵天状の繊維束を得た。
液体を収容できる円筒容器に前記の繊維束とこれが十分に浸る常温の水を入れ、高周電磁波を照射し加熱処理した後、冷水を用いて成型物を冷却したが、単に仮撚加工糸の捲縮発現が生じただけで、セル状空隙部を有する集積体は得られなかった。
【００９０】
比較例４
・丸編ダンボールニット地の製造
実施例１で使用した仮撚加工糸とポリエチレンテレフタレート仮撚加工糸（１６７ｄｔｅｘ／４８フィラメント）とを３０インチ、２０ゲージのダブルニット編機を用いて、実施例８と同一の編組織にて編立し、厚みが４ｍｍ、目付が６２０ｇ／ｍ2の丸編ダンボールニット地を得、比較例１と同じ条件で加熱処理を行った。
得られた丸編ダンボールニット地は熱処理前の状態と変化がなく、繊維層にセル状空隙部は見出せなかった。
【００９１】
比較例５
比較例４と全く同一の丸編ダンボールニット地を用いて熱処理条件をテンター１８０℃の乾熱処理に置き換えて実施した。
得られた丸編ダンボールニット地は、その連結糸がモノフィラメント状に膠着するのみで、一部の連結糸間では相互の融着は確認されるものの、スポンジ状の硬化層の形成もなければ、セル状空隙部も形成されていなかった。
【００９２】
比較例６
実施例１３で使用した芯鞘複合ステープル繊維６質量％と、ポリエチレンテレフタレートステープル繊維（３．３ｄｔｅｘ、カット長さ５１ｍｍ）９４質量％を混綿してカーディングした後、パンチ密度９０本／cｍ2で目付３００ｇ／ｍ2、厚み１０ｍｍのニードルパンチ不織布を得た。
上記のニードルパンチ不織布を水に含浸させ、２４５０ＭＨｚ，１ｋＷでマイクロ波照射を実施した。不織布内部から気泡の発生を確認後、２分間照射を続けた。
次いで、冷水中で冷却した後、乾燥した。該不織布の両面をカレンダーロールに導き、両面を１８０℃で熱圧着した。
得られた不織布は繊維間の絡合性が弱く、またセル状空隙部と判断できる構造は見出せなかった。また、不織布表面には緻密層形成の状態は見られず、繊維断面が圧力により変形しているのみで、繊維間の融着、固化は見られなかった。
【００９３】
【発明の効果】
本発明により、捲縮繊維の交絡構造とセル状空隙部を併有し、大きな空隙部を有する新規な繊維集積体、および水と加熱のみにより多孔性繊維集積体を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の多孔性繊維集積体を説明する断面模式図。
【図２】  本発明の多孔性繊維集積体の他の一例を説明する断面模式図。
【図３】  本発明の多孔性繊維集積体の他の一例を説明する断面模式図。
【図４】  本発明の球状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図。
【図５】  本発明の球状の多孔性繊維繊維集積体の部分切断模式図。
【図６】  本発明の円柱状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図。
【図７】  本発明の円柱状の多孔性繊維集積体の部分切断面模式図。
【図８】  本発明のシート状の多孔性繊維集積体を製造するための前駆体の一例を示す模式図。
【図９】  本発明のシート状の多孔性繊維集積体の断面模式図。
【図１０】  天然の海綿の網状構造を示す拡大模式図。
【図１１】  本発明の多孔性繊維集積体の構造を示す拡大模式図。
【図１２】  支持層の一表面上に多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図。
【図１３】  支持層の両面に二つの多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図。
【図１４】  二つの支持層に挟まれた多孔性繊維層を有する多孔性繊維複合積層体の断面模式図。
【図１５】  本発明のシート状の多孔性繊維複合積層体の一例を示す断面模式図。
【図１６】  本発明のシート状の多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す断面模式図。
【図１７】  本発明のシート状の多孔性繊維複合積層体の他の一例を示す断面模式図。
【図１８】  本発明の円筒状の多孔性繊維複合積層体の一例を示す部分破断模式図。
【図１９】  本発明の繊維融着緻密層の構造を示す拡大断面図。
【図２０】  実施例８で採用した編組織図。
【符号の説明】
１，１’：繊維
２：独立のセル状空隙部
３：部分的に連なったセル状空隙部
４：緻密層
５：繊維束
６：拘束される位置
７：別の繊維
８：中心部
９：セル状空隙部
１０：地糸
１１：繊維状骨格
１２：湿熱接着性繊維
１３，１３’：支持層
１４：多孔性繊維層
１５：繊維融着緻密層
１６：繊維支持層
１７：湿熱接着性繊維以外の繊維
１８：溶融ポリマー層
１９：連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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