(57)【要約】  本発明は、不織布及びその製造方法、並びに不織布製品を提供する。当該方法は、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を、一定の角度で交差して積層し、一体する工程を含む。超高分子量ポリエチレン薄膜は、内部高分子直鎖構造が均一に分布しているため、内部破裂の発生確率が低く、薄膜内部の破断、ねじ曲がり、絡みなどの現象の発生確率を顕著に低下させることができる。超高分子量ポリエチレン薄膜を用いて製造された不織布に負荷がかかる場合、超高分子量ポリエチレン薄膜は全体で受力し、速やかに受力点を受力面に拡散するため、単方向布又は不織布の強度を向上させ、防弾などの防護性能が改善できる。  【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を、一定の角度で交差して積層し、一体化する工程を含むことを特徴とする不織布の製造方法。
【請求項２】
複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を、一定の角度で交差し、積み重ねて展開して、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜の重ね部分を、ホットプレス又は接着することを特徴とする請求項1に記載の不織布の製造方法。
【請求項３】
隣接する２つの超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度は同じであることを特徴とする請求項1に記載の不織布の製造方法。
【請求項４】
前記交差角度は、0〜90度であることを特徴とする請求項3に記載の不織布の製造方法。
【請求項５】
前記交差角度は、45度又は90度であることを特徴とする請求項4に記載の不織布の製造方法。
【請求項６】
少なくとも2つの超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度は、他の超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度と異なることを特徴とする請求項１に記載の不織布の製造方法。
【請求項７】
最初の超高分子量ポリエチレン薄膜から最終の超高分子量ポリエチレン薄膜まで、隣接する2つの交差角度を、順次増加させることを特徴とする請求項6に記載の不織布の製造方法。
【請求項８】
前記超高分子量ポリエチレン薄膜は、
線密度が５０００デニール以上、
幅が１００ｍｍ以上、
厚みが０．２ｍｍ以下、
破断強度が１０グラム／デニール以上、
引張係数が８００グラム／デニール以上、
破断伸度が６％以下のうちの１種又は2種以上を満たすことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の不織布の製造方法。
【請求項９】
請求項1〜8のいずれかに記載の不織布の製造方法によって製造されることを特徴とする不織布。
【請求項１０】
請求項9に記載の不織布により製造された不織布製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化繊布の製造プロセスに関し、特に不織布及びその製造方法、並びに不織布製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高分子量ポリエチレン（Ｕ１ｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｍｏ１ｅｃｕ１ａｒ  Ｗｅｉｇｈｔ  Ｐｏ１ｙｅｔｈｙ１ｅｎｅ，以下、「ＵＨＭＷ−ＰＥ」と略称する。)は、線状構造で優れた性能を有する熱可塑性エンジニアリングプラスチックであり、当該材料により製造される高強度繊維は、重要な用途の一つである。
【０００３】
超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ)は、合成繊維であり、その分子構造は、高い平行直線性及び配向性を持つため、超高分子量ポリエチレンは、強度及び引張係数が極めて高く、良好な化学安定性や耐腐食性などの優れた性能を持つ。超高分子量ポリエチレンの上記性能は、アラミド繊維より優れるため、軍事、警備用防弾保護具領域に幅広く適用され、当該分野に於いて、従来の鋼構造防弾材料に代わりに、主流の材料となった。
【０００４】
単方向布（Uni-Directional Cloth、以下、「UD布」と略称する。）の強度は、一方向に集中しており、複数の単方向布を、一定の角度で積層して、不織布が得られる。現在、超高分子量ポリエチレン製不織布は、以下の工程により製造されている。複数本の超高分子量ポリエチレン繊維を、均一、平行、伸張など整経処理して、一方向に整列させ、ノリにより各繊維を接着して単方向布を得る。さらに、多層の単方向布を0度/90度で順次交差積層し、ノリにより各層の単方向布を接着して不織布が得られる。
【０００５】
上記従来の製造工程においては、大量の接着剤を使用しており、接着剤で超高分子量ポリエチレン繊維を接着する工程は、複雑であるため、単方向布の生産効率を低下させる恐れがある。また、超高分子量ポリエチレン繊維は、トウ状の構造を有し、各ポリエチレン繊維は独立であるため、それぞれの経糸を整理するプロセスが複雑で、コストが高く、且つ製品の製造過程において、繊維表面に摩擦によってバリを生成しやすく、繊維には破断、ねじ曲がり、絡みなどの現象が発生しやすい。さらに、複数本の繊維全体が均一に受力するには不利であり、製造した製品の全体強度は複数本の超高分子量ポリエチレン繊維の強度より低く、強度利用率が低い場合が多い。このため、これらにより製造された不織布の強度や、防弾性能などにも影響が生じる。
【発明の概要】
【０００６】
以下、本発明の基本的な理解のため、本発明に関わる簡単な概要を説明する。この概要は本発明に関する網羅的概要ではないことが理解すべきである。すなわち、本発明の要点又は重要部分を確定することを意図せず、本発明の範囲を制限することも意図しない。簡略化した形によってある概念を説明し、これを以下に述べる詳細な説明の前置きとすることだけを目的とする。
本発明は、低コストで、布の強度を向上させることができる不織布、及びその製造方法、並びに不織布製品を提供する。
【０００７】
本発明の第１の態様では、不織布の製造方法を提供する。当該方法は、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を、一定の角度で交差して積層し、一体化する工程を含む。
【０００８】
選択的に、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を、一定の角度で交差して、積み重ねて展開して、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜の重ね部分を、ホットプレス又は接着することもできる。
隣接する２つの超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度は同一とすることもできる。
【０００９】
上記交差角度は、0〜90度としてもよい。
上記交差角度は、45度又は90度とすることができる。
各超高分子量ポリエチレン薄膜において少なくとも2つの超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度は、他の超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度と異なる構成としてもよい。
【００１０】
また、最初の超高分子量ポリエチレン薄膜から最終の超高分子量ポリエチレン薄膜まで、隣接する2つの交差角度を、順次増加させることもできる。
【００１１】
選択的に、上記超高分子量ポリエチレン薄膜は、
線密度が５０００デニール以上、
幅が１００ｍｍ以上、
厚みが０．２ｍｍ以下、
破断強度が１０グラム／デニール以上、
引張係数が８００グラム／デニール以上、
破断伸度が６％以下のうちの１種又は2種以上を満たす。
本発明の第2の実施形態では、上記方法により製造された不織布を提供する。
【００１２】
本発明の第3の実施形態では、上記不織布を用いて製造された不織布製品を提供する。
本発明の実施例では、超高分子量ポリエチレン薄膜は超高分子量ポリエチレンにより製造され、一定の幅と厚みがある薄片であり、幅が厚みよりはるかに大きい。本発明による超高分子量ポリエチレン薄膜そのものは一定の幅と厚みを有し、接合点又は裁断線がない構造である。
【００１３】
本発明の各実施例による不織布は、超高分子量ポリエチレン薄膜により製造され、従来のポリエチレン繊維により製造された不織布に対して、各繊維に整経処理など煩雑な工程がなく、接着剤の使用量も激減し、製造プロセスが簡単であり、生産効率も向上できる。
【００１４】
また、超高分子量ポリエチレン薄膜は、内部高分子直鎖構造が均一に分布しているため、内部破裂の発生確率が低く、薄膜内部の破断、ねじ曲がり、絡みなどの現象の発生確率を顕著に低下させることができる。超高分子量ポリエチレン薄膜を用いて製造された不織布に負荷がかかる場合、超高分子量ポリエチレン薄膜は全体で受力し、速やかに受力点を受力面に拡散するため、単方向布又は不織布の強度を向上させ、防弾などの防護性能が改善できる。
【００１５】
図面を参照して本発明の代表的な実施形態を詳しく説明し、本発明の上述の利点及びその他の利点をより明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明は、以下に図面を参照して例示した記述によってよりよく理解できる。また、すべての図面において同一又は類似する図面符号で同一又は類似する部材を示す。上記図面は以下の詳細な説明とともに明細書に含まれ、本明細書の一部となり、且つ更に例を挙げて本発明の選択的な実施形態を説明して本発明の原理及び利点を解説する。
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による不織布の製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明の第1の実施例による不織布の構造模式図である。
【図３】本発明の第2の実施例による不織布の構造模式図である。
【図４】本発明の第3の実施例による不織布の構造模式図である。
【００１８】
図面の構成は簡潔さと明瞭さのために示したものであり、且つ必ずしも現物を比例的に描写するものではないことを、当業者は理解すべきである。例えば、図面ではある構成品のサイズはその他の構成品に対して拡大されることもあり、これにより、本発明の実施例をよりよく理解することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を模式的に詳しく説明する。簡潔及び明瞭のために、明細書では実際の実施形態のすべての特徴を説明しない。このような実際の実施例を開発する過程において、必ず数多くの実施形態に集約される法則が導かれる。開発者は具体的な目標を実現する際に、例えば、システム及びビジネスによっては、上記法則が合致するが、これらの条件は実施形態によって変わることを理解すべきである。なお、更に、通常開発業務は非常に複雑で且つ時間がかかるが、本開示内容により当業者は、このような開発業務をルーチンワークとして行えることを理解すべきである。
【００２０】
ここで、不必要な細部の記載により本発明が不明瞭となることを回避するために、以下の図面と説明では、本発明の手段に密接に関連する装置の構造及び／又は処理工程だけを記載し、本発明の本質とほとんど関係がなく、当業者に公知の部材や処理工程の表示及び記載は省略する。
【００２１】
超高分子量ポリエチレンは分子量が１００万以上のポリエチレンである。超高分子量ポリエチレンを使用した従来技術では、超高分子量ポリエチレン繊維を基礎として様々な製品を製造してきた。本発明の各実施例による技術的解決手段では、超高分子量ポリエチレンを使用した従来技術と本質的に異なり、従来技術に対して提案された画期的な革新である。即ち、従来の超高分子量ポリエチレン繊維に代替して、超高分子量ポリエチレン薄膜を用いた不織布の研究開発及び製造を行う。
【００２２】
本発明において、超高分子量ポリエチレン薄膜は超高分子量ポリエチレンにより製造された、一定の幅と厚みがある薄片であり、幅が厚みよりはるかに大きい。本発明による超高分子量ポリエチレン薄膜そのものは一定の幅と厚みを有し、接合点又は裁断線がない構造である。
【００２３】
本発明の各実施例による不織布は超高分子量ポリエチレン薄膜を用いて製造される。上記不織布製造工程において、超高分子量ポリエチレン薄膜を一体として処理する。このため、構造の完全性に優れ、製造プロセスが簡単であり、複数本のフィラメントをそれぞれ前処理する複雑なプロセスを省いて、薄膜の内部損傷の発生確率を低下させ、薄膜内部に破断、ねじ曲がり、絡みなどの現象が発生する確率を顕著に低下させることができる。超高分子量ポリエチレン薄膜により製造された不織布に負荷をかける場合、超高分子量ポリエチレン薄膜は全体で受力するため、超高分子量ポリエチレン薄膜を使用する不織布の強度は、同じデニール数の超高分子量ポリエチレン繊維を使用して製造する製品より高く、かつ超高分子量ポリエチレン薄膜を使用する不織布の方が、コストが低い。
【００２４】
不織布に負荷をかける場合、各不織布は全体で受力するため、上記不織布を用いた不織布製品の強度は、同じデニール数の超高分子量ポリエチレン繊維を用いて製造した同様の製品より高く、強度利用率を効果的に向上させることができる。そのため、超高分子量ポリエチレン薄膜を使用する不織布の強度は、同じデニール数の超高分子量ポリエチレン繊維を使用して製造する製品より高く、構造の完全性に優れ、強度が高く、強度利用率が高く、生産効率が高く、加工コストが低く、重量が軽く、線密度が小さく、柔軟性に優れるなどの利点を有する。
【００２５】
以下、図を参考しながら、更に本発明の技術方案を述べる。
【実施例】
【００２６】
実施例1 
本実施例による不織布の製造方法は、
ステップS101、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を順次、一定の角度で交差して積層し、
【００２７】
ステップS102、交差積層した上記各超高分子量ポリエチレン薄膜を積層して一体化して、不織布を得る工程を含む。
本発明の各実施例に使用される超高分子量ポリエチレンは、分子量が１００万以上のポリエチレンである。
本実施例による超高分子量ポリエチレン薄膜を、従来の超高分子量ポリエチレン繊維に代替するため、複数本のフィラメントをそれぞれ前処理する複雑なプロセスを省くことができ、接着剤の使用量も激減し、薄膜の内部損傷の発生確率を低下させ、薄膜内部に破断、ねじ曲がり、絡みなどの現象が発生する確率を顕著に低下させることができる。
【００２８】
複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を、一定の角度で交差し、積み重ねて展開して、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜の重ね部分を、ホットプレス又は接着する。
【００２９】
接着の場合、上記超高分子量ポリエチレン薄膜の一面に接着剤を塗って、他面には、接着剤を塗らない。1枚の超高分子量ポリエチレン薄膜の接着剤のある一面を、もう1枚の超高分子量ポリエチレン薄膜の接着剤のない面に接着させる。
ホットプレスする場合、ホットプレスの制御条件は、温度50〜130℃及び/又は圧力1〜15MPaとすることができる。ホットプレスにより、各超高分子量ポリエチレン薄膜を一体に連接させるため、接着剤を使用せず、薄膜の内部損傷の発生確率を低下させて、さらにコストを削減し、生産効率を向上させ、生産工程を簡略化できる。上記ホットプレスの温度条件は、上記超高分子量ポリエチレン薄膜の融点より低いため、損傷を与える恐れがない。
【００３０】
隣接する２つの超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度は同一とすることができる。
上記交差角度は、0〜90度とすることができる。
さらに、上記交差角度は、45度又は90度としてもよい。
【００３１】
各超高分子量ポリエチレン薄膜において少なくとも2つの超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度は、他の超高分子量ポリエチレン薄膜の角度と異なる構成としてもよい。
最初の超高分子量ポリエチレン薄膜から最終の超高分子量ポリエチレン薄膜まで、隣接する2つの交差角度を、順次増加させてもよい。
【００３２】
形成された不織布は、2層、4層、又は8層を積層したものとすることができる。
【００３３】
選択的に、本発明の実施形態による上記超高分子量ポリエチレン薄膜は、
線密度が５０００デニール以上、
幅が１００ｍｍ以上、
厚みが０．２ｍｍ以下、
破断強度が１０グラム／デニール以上、
引張係数が８００グラム／デニール以上、
破断伸度が６％以下のうちの１種又は2種以上を満たす。
【００３４】
本実施例による不織布の製造方法は、超高分子量ポリエチレン薄膜を用いて製造した単方向布を使用して不織布を製造する。その生産工程は簡単で、生産コストも低く、製造された不織布は、国防軍事用、個人防護用、民生用などの領域に幅広く応用されている。例えば、ヘリコプターの防弾床、装甲椅子及びキャビネットドア、戦車や船の装甲保護板、抗スクラップライナー、商用装甲車両、防弾現金運搬車両、防弾チョッキ、防弾インサートプレート、ヘルメット、防弾、穿刺防止のハウジング、防弾防爆バッグ、自動車用耐衝撃性ポールなどにも応用できる。
【００３５】
実施例2
本発明による不織布は、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を一定の角度で交差して積層することにより製造される。
【００３６】
隣接する2層の超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度を同一とすることもできる。
【００３７】
上記交差角度は、0〜90度とすることができる。
さらに、上記交差角度は、45度又は90度としてもよい。
【００３８】
図2に示す実施形態では、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜101を積層して、不織布が形成され、隣接する2層の超高分子量ポリエチレン薄膜101の交差角度は、90度である。
図3に示す実施形態では、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜201を積層して、不織布が形成され、隣接する2層の超高分子量ポリエチレン薄膜201の交差角度は、45度である。
【００３９】
隣接する2層の超高分子量ポリエチレン薄膜の重ね部分は、接着又はホットプレスにより接続させる。接着による場合、超高分子量ポリエチレン薄膜の一面に接着剤を塗って、他面には、接着剤を塗らない。1枚の超高分子量ポリエチレン薄膜の接着剤のある面を、もう1枚の超高分子量ポリエチレン薄膜の接着剤のない面に接着させる。ホットプレスする場合、ホットプレスの制御条件は、温度50〜130℃及び/又は圧力1〜15MPaとすることが好ましい。
【００４０】
超高分子量ポリエチレン薄膜は、内部高分子直鎖構造が均一に分布しているため、内部破裂の発生確率が低く、薄膜内部の破断、ねじ曲がり、絡みなどの現象の発生確率を顕著に低下させることができる。超高分子量ポリエチレン薄膜を用いて製造された不織布に負荷がかかる場合、超高分子量ポリエチレン薄膜は全体で受力し、速やかに受力点を受力面に拡散するため、単方向布又は不織布の強度を向上させ、防弾などの防護性能が改善できる。
【００４１】
本実施例による不織布は超高分子量ポリエチレン薄膜を用いて製造される。上記不織布製造工程において、超高分子量ポリエチレン薄膜を一体として処理するため、構造の完全性に優れ、製造プロセスが簡単であり、複数本のフィラメントをそれぞれ前処理する複雑なプロセスを省くことができる。さらに、薄膜の内部損傷の発生確率を低下させ、薄膜内部に破断、ねじ曲がり、絡みなどの現象が発生する確率を顕著に低下させることができる。超高分子量ポリエチレン薄膜により製造された不織布に負荷をかける場合、超高分子量ポリエチレン薄膜は全体で受力するため、超高分子量ポリエチレン薄膜を使用する不織布の強度は、同じデニール数の超高分子量ポリエチレン繊維を使用して製造する製品より高く、かつ超高分子量ポリエチレン薄膜を使用する不織布の方が、コストが低い。その生産工程が簡単で、生産コストも低く、製造された不織布は、国防軍事用、個人防護用、民生用などの領域に幅広く応用されている。例えば、ヘリコプターの防弾床、装甲椅子及びキャビネットドア、戦車や船の装甲保護板、抗スクラップライナー、商用装甲車両、防弾現金運搬車両、防弾チョッキ、防弾インサートプレート、ヘルメット、防弾、穿刺防止のハウジング、防弾防爆バッグ、自動車用耐衝撃性ポールなどにも応用できる。
【００４２】
実施例3
本実施例による不織布は、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を一定の角度で交差して積層することにより製造される。少なくとも2つの超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度は、他の超高分子量ポリエチレン薄膜の交差角度と異なる。
【００４３】
図4に示すように、複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜301を、積層して不織布を形成し、最初の超高分子量ポリエチレン薄膜から最終の超高分子量ポリエチレン薄膜まで、隣接する2つの交差角度は、順次増加する。当該製造方法により製造される不織布は、主にヘルメットに応用される。
【００４４】
本実施例による不織布で製造されたヘルメットは、強度が高く、防弾性能も優れる。
隣接する2層の超高分子量ポリエチレン薄膜の重ね部分は、接着又はホットプレスにより接続させる。接着による場合、超高分子量ポリエチレン薄膜の一面に接着剤を塗り、他面には、接着剤を塗らない。1枚の超高分子量ポリエチレン薄膜の接着剤のある一面を、もう1枚の超高分子量ポリエチレン薄膜の接着剤のない面に接着させる。ホットプレスする場合、ホットプレスの制御条件は、温度50〜130℃及び/又は圧力1〜15MPaとするのが好ましい。
【００４５】
実施例4
本実施例による不織布製品は、不織布により製造され、当該不織布は、複数枚の上記実施例に記載の不織布を一定の角度で交差して積層することにより製造される。上記不織布は、一方向に順次、連続的に展開して相互に接続している複数枚の超高分子量ポリエチレン薄膜を備える。
【００４６】
本実施例による不織布製品は、重量が軽く、防弾効果に優れ、ヘリコプターの防弾床、装甲椅子及びキャビネットドア、戦車や船の装甲保護板、抗スクラップライナー、商用装甲車両、防弾現金運搬車両、防弾チョッキ、防弾インサートプレート、ヘルメット、防弾、穿刺防止のハウジング、防弾防爆バッグ、自動車用耐衝撃性ポールなどに幅広く応用できる。
【００４７】
本実施例による不織布製品は、超高分子量ポリエチレン薄膜を用いて製造され、負荷がかかる場合、超高分子量ポリエチレン薄膜は全体で受力し、速やかに受力点を受力面に拡散するため、不織布又は不織布の強度を向上させ、防弾などの防護性能が改善できる。
【００４８】
本発明の装置及び方法などの実施形態において、勿論、各部材又は各工程は分解、組み合わせ及び／又は分解してから再グループ化することができる。これらの分解及び／又は再グループ化は本発明の等価手段と理解されるべきである。同時に、上述のとおり、本発明の具体的な実施形態の記載において、実施形態に対して記載及び／又は示した特徴は同じ又は類似する方式で１つ又は複数のその他の実施形態に適用され、その他の実施形態における特徴と組み合わせ、又はその他の実施形態における特徴と代替することができる。
【００４９】
技術用語「含む／含有」が本明細書中に使用される際、特徴、要素、工程又はモジュールの存在を指すが、１つ又は複数のその他の特徴、要素、工程又はモジュールの存在又は付加を排除すべきでないことは明らかである。
【００５０】
以上、本発明の構成及びその利点を詳しく説明したが、添付する請求項に規定された本発明の技術思想と権利範囲を逸脱しない場合には、様々な変更、代替及び変換を行うことができることを理解すべきである。さらに、本発明の技術範囲は、本明細書に述べた過程、装置、手段、方法及び工程の具体的な実施形態に限定されない。本発明によれば、ここで記載の実施形態と基本的に同じ機能を実現し或いはそれと基本的に同じ効果を奏する、従来開発され又は将来に開発される過程、装置、手段、方法或いは工程を使用することができることは、当業者は本発明の開示内容から容易に理解することができる。したがって、添付した請求項はその範囲内にこのような過程、装置、手段、方法或いは工程が含まれる。
【図１】
2016528065.tif 000003
【図２】
2016528065.tif 000004
【図３】
2016528065.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
2016528065.tif 000007
2016528065.tif 000008
2016528065.tif 000009
2016528065.tif 000010
2016528065.tif 000011
2016528065.tif 000012