(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜在延伸性を有する未延伸ポリエステル短繊維を含む繊維ウェブに、高圧柱状水流を施すことによって、該未延伸ポリエステル短繊維相互間を緊密に絡合させた後、該高圧柱状水流により該繊維ウェブに付与された水を、１３０℃以下の温度で乾燥除去することにより、該未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性が破壊されないようにすることを特徴とする熱成型用不織布の製造方法。
【請求項２】
繊維ウェブは、未延伸ポリエステル短繊維５０重量％以上とレーヨン短繊維５０重量％以下とが混合されてなるものである請求項１記載の熱成型用不織布の製造方法。
【請求項３】
繊維ウェブは、未延伸ポリエステル短繊維５０重量％以上と延伸ポリエステル短繊維５０重量％以下とが混合されてなるものである請求項１又は２記載の熱成型用不織布の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法で得られた熱成型用不織布を、予熱することなく、熱型に導入して成型することを特徴とする不織布よりなる成型体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構成繊維の潜在延伸性を利用することによって、所定の型に熱成型しやすい不織布の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
不織布よりなる衛生マスクや濾過材は、一定の型に成型されていることが多い。例えば、不織布よりなる衛生マスクは、それを着用したままで、話やすいようにするため、中央部が凹部となるように成型し、唇等がマスク本体と接触しないようにされている。また、濾過材は、濾過面積を増加させるために、多数の折り目を設けること（プリーツ加工）が行われている。特に、コーヒー用濾過材（コーヒー用フィルター）においては、漏斗の形に合致する形状に成型することが行われている。
【０００３】
従来より、成型用不織布としては、延伸熱可塑性短繊維よりなるニードルパンチ不織布が用いられている。このニードルパンチ不織布は、延伸熱可塑性短繊維相互間が絡合されたもので、フェルト状の比較的厚みの厚いもの（目付１００ｇ／ｍ2程度以上）である。このようなニードルパンチ不織布を成型すると、延伸熱可塑性短繊維相互間の絡合点が移動し、構造的に変形する。従って、その変形度が大きくなると、ニードルパンチ不織布の厚みが薄くなり、更に変形度が過大になると、孔が開いてしまうということもあった。
【０００４】
また、成型用不織布として、融点又は軟化点の低い未延伸ポリエステル短繊維と、この未延伸ポリエステル短繊維よりも融点又は軟化点の高い延伸ポリエステル短繊維とを混合してなるものも提案されている（特開平６−１０２５５号公報）。この成型用不織布は、未延伸ポリエステル短繊維の溶融又は軟化によって、延伸ポリエステル短繊維相互間が結合されたものである。そして、成型前に、予め未延伸ポリエステル短繊維を再度、溶融又は軟化させた後、成型用金型内で成型するというものである。このような成型は、延伸ポリエステル短繊維相互間の結合の解除及び再結合を伴うものであり、得られた成型不織布の引張強力等の機械的物性が変化しやすいということがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の方法と異なり、不織布を構成する短繊維として、潜在延伸性を有する未延伸ポリエステル短繊維を採用し、この未延伸ポリエステル短繊維自体を伸長することによって所定の形状に成型しうる熱成型用不織布を提供しようというものである。
【０００６】
特開平６−１０２５５号公報に記載されているように、未延伸ポリエステル短繊維は、不織布を構成する同種の延伸短繊維相互間を結合するための結合材として用いられている。これは、未延伸短繊維の融点が、同種の延伸短繊維のそれに比べて、低いからである。一方、未延伸ポリエステル短繊維は、その製造方法にもよるが、潜在延伸性を持つことがある。しかし、この潜在延伸性を利用した不織布については、従来より、何らの提案もされていない。これは、未延伸ポリエステル短繊維が潜在延伸性を持っていたとしても、不織布製造工程において、その潜在延伸性が破壊されることが多いからである。例えば、未延伸ポリエステル短繊維を結合材として用い、加熱して溶融又は軟化させてしまうと、その潜在延伸性は破壊されてしまうからである。また、未延伸ポリエステル短繊維を構成繊維とする繊維ウェブを作成した後、接着樹脂等の結合剤を付与し、この結合剤を硬化させるために加熱処理を行うと、未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性は破壊されてしまうからである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、潜在延伸性を有する未延伸ポリエステル短繊維を含む繊維ウェブに、高圧柱状水流を施すことによって、該未延伸ポリエステル短繊維相互間を緊密に絡合させた後、該高圧柱状水流により該繊維ウェブに付与された水を、１３０℃以下の温度で乾燥除去することにより、該未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性が破壊されないようにして不織布を得、不織布の構成繊維である未延伸ポリエステル短繊維に潜在延伸性を維持させようというものである。そして、この潜在延伸性を利用して、所望の形状に熱成型しやすくしようというものである。
【０００８】
まず、本発明に用いる潜在延伸性を有する未延伸ポリエステル短繊維について説明する。一般に、ポリエステル短繊維は、溶融紡糸した後、加熱下で延伸することにより、結晶化及び配向を促進させて製造されている。このようにして、引張強力の高い延伸ポリエステル短繊維が得られるのであり、短繊維不織布製造用の構成繊維は、その殆どが延伸ポリエステル短繊維である。一方、溶融紡糸した後、加熱下で延伸することなく得られたポリエステル短繊維は、未延伸ポリエステル短繊維と呼ばれ、不織布製造用の構成繊維としては、殆ど用いられていない。しかし、この未延伸ポリエステル短繊維は、その融点が同種の延伸ポリエステル短繊維に比べて低いので、構成繊維である延伸ポリエステル短繊維相互間を結合するための結合材として用いられていることは、前記したとおりである。
【０００９】
このような未延伸ポリエステル短繊維は、その製造条件により、潜在延伸性を持つものとすることができる。例えば、ポリエステルを原料として、未延伸ポリエステル短繊維を得るには、溶融紡糸後、急冷することによって、結晶化を促進させずに巻き取り、その後、所望の繊維長に裁断することによって、潜在延伸性の未延伸ポリエステル短繊維を得ることができる。溶融紡糸後、冷却を徐々に行うと、結晶化が促進され、未延伸ポリエステル短繊維短繊維であっても、潜在延伸性が少なくなる場合があるので、好ましくない。
【００１０】
本発明で用いる未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性の程度は、その伸長度が２倍〜６倍程度であるのが好ましい。ここで言う伸長度とは、当初の未延伸ポリエステル短繊維の長さをＬ0とし、これを伸長させて破断に到った時点における短繊維の長さをＬ1としたとき、（Ｌ1／Ｌ0）で表されるものである。伸長度が２倍未満であると、熱成型時において、深絞りした箇所が存在すると、その箇所で十分に伸長せず、所望の形状に成型しにくくなる。また、伸長度が６倍を超えても差し支えないが、一般的に、上記した製造方法では、製造しにくい。なお、熱成型時に深絞りがなされない場合には、伸長度が２倍未満であっても良く、また伸長度が２倍以上のものであっても、現実の成型時には、２倍未満しか伸長しない場合があることは、言うまでもない。
【００１１】
本発明で用いる未延伸ポリエステル短繊維の繊度は、１〜１０デニール程度であり、特に１〜３デニール程度であるのが好ましい。繊度が１デニール未満の未延伸ポリエステル短繊維は、一般的に製造しにくい。繊度が１０デニールを超える未延伸ポリエステル短繊維は、繊維径が太いため、得られる不織布の地合や風合いが低下する傾向がある。また、未延伸ポリエステル短繊維の繊維長は、２０〜１００ｍｍ程度であり、特に３０〜５０ｍｍ程度であるのが好ましい。繊維長が２０ｍｍ未満であると、不織布に十分な強力を与えにくくなる。即ち、本発明において、未延伸ポリエステル短繊維は、不織布の構成繊維として用いられるものであるため、繊維長が短いと、構成繊維相互間の絡合が不十分になり、高強力の不織布が得られにくくなるのである。また、繊維長が１００ｍｍを超えると、未延伸ポリエステル短繊維相互間の絡合が不十分となり、高強力の不織布が得られにくくなる。即ち、高圧柱状水流による構成繊維相互間の絡合は、構成繊維の自由端の運動によって促進されるため、繊維長が長すぎると、自由端の割合が少なくなり、このため、絡合が十分に促進されないのである。
【００１２】
本発明においては、この未延伸ポリエステル短繊維を構成繊維として繊維ウェブを作成する。繊維ウェブは、未延伸ポリエステル短繊維１００重量％で構成されていても良いが、他種短繊維が混合されていても良い。他種短繊維としては、レーヨン短繊維や綿繊維等を採用することができる。他種短繊維を混合するときであっても、未延伸ポリエステル短繊維の含有割合は５０重量％以上であり、他種短繊維の含有割合は５０重量％以下であるのが好ましい。未延伸ポリエステル短繊維の含有割合が５０重量％未満であると、伸長する構成繊維の割合が少なくなり、成型時に、所望の形状に成型しにくくなる。本発明において、他種短繊維を混合するときは、未延伸ポリエステル短繊維６０〜９０重量％とレーヨン短繊維４０〜１０重量％の割合で混合するのが好ましい。この程度のレーヨン短繊維の存在によって、吸水性に優れた不織布とすることができ、吸水・吸液性を必要とする用途に用いることができるからである。また、本発明においては、未延伸ポリエステル短繊維５０重量％以上と延伸ポリエステル短繊維５０重量％以下の割合で混合することも好ましいことである。この場合、ポリエステル製の熱成型用不織布でありながら、レギュラータイプのポリエステル短繊維である延伸ポリエステル短繊維が混入されているので、耐熱性や耐候性に優れるからである。
【００１３】
繊維ウェブの目付は、５０〜３００ｇ／ｍ2程度であるのが好ましい。この目付が５０ｇ／ｍ2未満であると、単位面積当たりの繊維量が少なく、後の工程で、未延伸ポリエステル短繊維等の構成繊維相互間を絡合しにくくなる。また、得られる不織布の目付も少なく、これを成型すると、全体的に薄くなりすぎて孔が開く恐れもある。一方、目付が３００ｇ／ｍ2を超えると、単位面積当たりの繊維量が多くて、高圧柱状水流のエネルギーでは、構成繊維相互間を絡合しにくくなる。
【００１４】
繊維ウェブを作成した後、この繊維ウェブに、高圧柱状水流を施す。この高圧柱状水流によって、繊維ウェブ中の未延伸ポリエステル短繊維は、相互に緊密に絡合する。このように、未延伸ポリエステル短繊維相互間が緊密に絡合するのは、繊維ウェブ中において、未延伸ポリエステル短繊維が未結合の状態となっており、高圧柱状水流の付与によって、各未延伸ポリエステル短繊維の自由端が運動し、相互に絡み合うからである。ここで、高圧柱状水流とは、微細な直径のノズル孔を通して高圧で水を噴出させて得られるものである。具体的には、直径０．０１〜０．３ｍｍ程度のノズルを用いて、圧力１０〜２００ｋｇ／ｃｍ2で水を噴出させて得られるものである。
【００１５】
絡合を終えた繊維ウェブは、高圧柱状水流による水を多量に含んでいるため、乾燥工程に導入される。ここで留意すべき点は、未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性が破壊されない温度、具体的には、１３０℃以下の温度で乾燥することである。これより高い温度で乾燥すると、未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性が破壊されてしまい、成型時に、未延伸ポリエステル短繊維の十分な伸長が得られなくなる恐れがある。以上のような乾燥工程を経て、本発明に係る熱成型用不織布が得られる。
【００１６】
以上のようにして得られた熱成型用不織布は、以下の如き方法で熱成型する。即ち、熱成型用不織布を熱型に導入して、その熱型に合致した形状に成型されるのである。本発明で留意すべき点は、熱成型用不織布を熱型に導入する前に、未延伸ポリエステル繊維を可塑化させるために予熱しない点にある。一般に、不織布を熱成型する場合、不織布の構成繊維或いは構成繊維相互間を結合している結合材を可塑化させるために予熱し、その後、金型等の成型型に導入することが行われている。しかし、本発明においては、このような可塑化のための予熱は施さない。仮に、本発明で得られた熱成型用不織布を予熱すると、不織布中の未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性が破壊されてしまうからである。以上の説明から明らかなとおり、本発明で言う予熱とは、未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性が破壊される程度の温度で行う加熱を言い、その以下の温度における加熱は、予熱の概念に含まれない。例えば、未延伸ポリエステル短繊維を含む熱成型用不織布を、１００℃前後の温度に加熱しても、未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性は破壊されない。従って、この程度の加熱は、本発明においては予熱とは言わない。
【００１７】
成型時に用いる熱型は、一般的に高温加熱されている。具体的には、１５０℃〜４００℃程度、特に２００〜３００℃程度に加熱されている。熱成型用不織布は、この熱型に導入され、直ちに加圧等の手段によって、熱型の形状に成型される。加圧等の手段は、熱型に導入されて直ちに行われるため、熱成型用不織布は熱型の温度に到るまで昇温していない。従って、熱成型用不織布の変形時には、未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性が破壊されておらず、その形状に応じて伸長する。その後、変形した熱成型用不織布は、熱型の温度近傍に昇温し、熱固定されるのである。この際、未延伸ポリエステル短繊維が軟化又は溶融し、短繊維相互間が固着する場合もある。このような固着は、得られた成型体の引張強力等の機械的物性が向上するので、好ましいものである。
【００１８】
また、本発明により得られた熱成型用不織布は、熱型を用いることなしに熱成型することも可能である。例えば、加熱雰囲気中に導入した後、折り畳む等の変形を施しただけで、所望の形状に熱成型することも可能である。
【００１９】
以上のようにして得られた成型体は、衛生マスクや濾過材（コーヒー用フィルターや空調用フィルター）として好適に用いられる。また、その他に、自動車用内装材等の種々の用途にも用いられる。
【００２０】
【実施例】
実施例１
繊度２．２デニール，繊維長４５ｍｍの未延伸ポリエステル短繊維７０重量％と、繊度１．５デニール，繊維長４５ｍｍのレーヨン短繊維３０重量％と均一に混合した後、カード法で開繊及び集積して、目付１００ｇ／ｍ2の繊維ウェブを得た。この繊維ウェブを平板上に載置し、ノズル径０．１２ｍｍのノズルを用いて、圧力１００ｋｇ／ｃｍ2で、柱状水流を繊維ウェブ全体に亙って均一に付与した。なお、ノズルは、その先端が繊維ウェブの上方１０ｃｍの位置になるように配設した。この処理によって、繊維ウェブ中の各短繊維相互間は、緊密に絡合した。その後、１００℃の雰囲気温度に保たれた乾燥機に導入し、含有水を蒸発させて、熱成型用不織布を得た。
【００２１】
この熱成型用不織布を、２４０℃に加熱された凹型上に導入し、直ちに、２４０℃に加熱された凸型で凹型内に加圧した。この結果、碗型の成型体が得られた。なお、未延伸ポリエステル短繊維は、この成型によって、成型箇所にもよるが、成型の程度が大きい箇所で、概ね１．４〜１．７倍程度の伸長度で伸長せしめられていた。
【００２２】
実施例２
繊維ウェブとして、繊度２．７デニール，繊維長３８ｍｍの未延伸ポリエステル短繊維１００重量％よりなるものを用いる他は、実施例１と同様の方法で、熱成型用不織布を得た。この熱成型用不織布を、実施例１と同様の方法で熱成型したところ、良好に成型された成型体が得られた。
【００２３】
【作用】
本発明に係る製造方法は、潜在延伸性を有する未延伸ポリエステル短繊維を原料とし、この未延伸ポリエステル短繊維の潜在延伸性が破壊されないような条件を採用しながら、即ち、高温下にさらすことなく、高圧柱状水流を施すことにより、熱成型用不織布を得るというものである。従って、得られた熱成型用不織布中の未延伸ポリエステル短繊維は、概ね、当初の潜在延伸性を有しており、外力を与えたときに、良好に伸長する。
【００２４】
【発明の効果】
従って、本発明に係る製造方法で得られた熱成型用不織布は、構成繊維である潜在延伸性を有する未延伸ポリエステル短繊維が伸長しやすく、容易に所望の形状に成型することができるという効果を奏する。また、この熱成型用不織布は、構造的にも変形するが、主として構成繊維の伸長による変形であるため、変形度を大きくしても、孔が開きにくく、不良品の成型体の発生を少なくすることができるという効果も奏する。更に、成型前の構成繊維相互間の緊密な絡合は、成型後も、概ね、そのままに維持されているため、成型体の引張強力等の機械的物性が低下することも防止しうるという効果を奏する。