揚水性繊維構造体
【課題】揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上の揚水高さを示す、揚水機能に優れた揚水性繊維構造体を提供する。
【解決手段】ポリエステル長繊維からなるスパンボンド不織布が圧着されて繊維間空隙幅が、１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層を有し、該連続層の有効空隙率が１０〜１００％である繊維構造体において、繊維表面が親水性ポリエステルで樹脂加工された、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である揚水性繊維構造体。
【解決手段】ポリエステル長繊維からなるスパンボンド不織布が圧着されて繊維間空隙幅が、１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層を有し、該連続層の有効空隙率が１０〜１００％である繊維構造体において、繊維表面が親水性ポリエステルで樹脂加工された、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である揚水性繊維構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揚水性に優れた構造体に関する。更に詳しくは、優れた揚水機能を有する繊維構造体からなる、毛細管現象により従来にない高ヘッド差まで揚水できる揚水性繊維構造体を提供することにある。
【背景技術】
【０００２】
毛細管現象を利用した揚水構造体として、ストーブなどの燃料吸上げ芯材、芳香剤用芯材、水耕栽培用揚水構造体、ドレン揚水材などが知られている。如かして、これらの揚水構造体は揚水できるヘッド差が小さいものしか得られていないのが実情であり、揚水ヘッド差が３０ｃｍを越えるものは知られていない。
【０００３】
特許文献１には、燃料用液体をヘッド差が４ｃｍ以上で吸上げることが可能なセラミック構造体が提案されているが、開示されている揚水ヘッド差の高さは最大２０ｃｍしかないものである。
【０００４】
特許文献２には、ポリエチレン粒子に無機フィラーと界面活性剤や粘結剤などを混合して焼結した多孔体が開示されているが、吸水性は有するものの、揚水性は最大１１ｃｍしか開示されていないので、揚水ヘッド差の高さは充分ではない。
【０００５】
特許文献３には、地下から揚水し、地上で蒸発させた水分を凝縮水滴として回収する方法が提案されている。この方法では、吸水材を用いて揚水し、揚水された水を遮水膜で被覆して漏水させない方法が開示されているが、揚水に用いる吸水材としては、極細繊維束や不織布ほかの公知の吸水性が期待できる素材が用いられるとの記載はあるが、具体的な揚水ヘッド差や具体的な構造体が明らかにされてはいない。地下から揚水する場合、土圧または水圧により大気圧と同等になる圧力点までは水面となるので、親水材であれば短いヘッド差でよい場合が多いので、公知の親水材で揚水ヘッド差３０ｃｍ以上のものは従来から開示されておらず、この提案では、揚水ヘッド差は３０ｃｍ未満であるものと類推される。
【０００６】
特許文献４および５には、薬剤を吸上げ気化放出するための吸液芯として、繊維を用いたものが提案されている。特許文献４では、単繊維繊度０．５〜５０デニールの繊維を空間充填率７０〜９９％とした丸打組紐の編状物を収縮させて作成され側面はスリーブ状フィルムで被われた構造の芯材であるが、水系薬液の揚水ヘッド差は開示されたキンチョウリキッド（登録商標）では１０ｃｍ未満であり、揚水ヘッド差が３０ｃｍ未満である。また、特許文献５では、プラスチック等の芯保持材の周りに複数の吸液層を配してなる吸液芯材であり、開示されたヘッド差は開示されたキンチョウリキッド（登録商標）では１０ｃｍ未満であり、揚水ヘッド差が３０ｃｍを越えてはいない。
【０００７】
特許文献６には、短繊維ウエッブに樹脂含浸したポーラス構造をつくり、揚水する方法が提案されている。この方法では、樹脂含浸によるポーラス構造のため、細孔化すると閉塞して連続細孔化が困難となるため、開孔幅を大きくすることになり毛細管現象による揚水ヘッド差を高くできない問題がある。開示された揚水ヘッド差は１５ｃｍである。
【０００８】
特許文献７には、繊維束を用いて垂直に揚水するドレン材が提案されている。この方法では、繊維束内の隙間が大きくなり毛細管現象を利用して揚水ヘッド差を大きくできない。開示されている揚水ヘッド差は７ｃｍである。
【０００９】
特許文献８には、繊維に吸水性樹脂を付着させた吸収材が提案されている。この方法は吸水樹脂の吸水性を利用しているため吸水樹脂が水分を取り込むため吸水樹脂が飽和するまでは止水効果になり、多量の揚水量とするには毛細管は太くならざるを得ないため、実質的に垂直揚水ヘッド差を高くすることが困難となるので、開示例も１１ｃｍである。
【００１０】
特許文献９には、揚水材にポリウレタンを用いたものが提案されているが、開示された揚水ヘッド差１〜５ｃｍ、比較例のロックウールで７．５ｃｍであり、毛細管現象を利用した揚水ヘッド高さは低い。
【００１１】
特許文献１０には、短繊維ウエッブに破材パルプとゼオライト及び結合剤を配合したシートを黄銅板の両面に熱接着フィルムで圧着接合した揚水シートが提案されている。この方法では、木材パルプが親水性のため、比較的揚水機能は発現しやすいが、開示されている最大揚水ヘッド差は１８．８ｃｍであり、揚水高さは不充分なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特公昭６１−３１７６５号公報
【特許文献２】特公昭６３−２９５６５２号公報
【特許文献３】特公平０６−３４９８１号公報
【特許文献４】特許第３７６２１９５号公報
【特許文献５】特許第３７２７８３０号公報
【特許文献６】特開平４−１６３３５６号公報
【特許文献７】特開平３０８４１１４号公報
【特許文献８】特表昭５８−５０２００５号公報
【特許文献９】特開２００４−８１１８９号公報
【特許文献１０】特許第２５１４１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明の目的は、揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上の揚水高さを示す揚水性繊維構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
【００１５】
１．長繊維からなる不織布が圧着されて連続細孔を形成した繊維構造体であって、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である揚水性繊維構造体。
【００１６】
２．大気圧下での揚水ヘッド差が７０〜１５０ｃｍである上記１記載の揚水性繊維構造体。
【００１７】
３．繊維構造体が、ＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）の滴下法で５秒以下の親水性能を有し、繊維構造体中に繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層を有し、該連続層の有効空隙率が１０〜１００％である上記１または２記載の揚水性繊維構造体。
【００１８】
４．繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層の厚みが４０μｍ以上である上記１〜３のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【００１９】
５．不織布がポリエステル長繊維からなるスパンボンド不織布であり、繊維表面が親水性ポリエステルで樹脂加工された上記１〜４のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【００２０】
６．揚水部および放水部以外の外周が、水の蒸発放散を抑制できる被覆材で被覆されている上記１〜５のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の揚水性繊維構造体は、毛細管現象による揚水機能が、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上と格段に優れているので、駆動揚水装置を用いなくても５０ｃｍのヘッド差の場所への水分供給も可能となる。したがって、本発明の揚水性繊維構造体の優れた揚水機能を用いた各種用途、たとえば、水耕栽培では栽培培地の高さを高くでき、安価に作業性の向上が期待できる。河川敷のコンクリート用壁への緑化では、水面からの水分供給も可能となり、易メンテナンス性が非常に向上する。壁面緑化でも水分供給がヘッド差を広げられるので、緑化範囲のメンテナンス性が向上する。蒸発気化による冷却作用を利用する場合も、ヘッド差を高くとれるので熱交換面積を広くでき、熱交換効率を向上できる。無動力で揚水できるヘッド差を従来品より大きく取れるので、雨水貯留槽の一時貯留水を災害時有効利用する用途にも展開できる可能性もある。ドレン材用途でも、高い位置まで揚水が可能となるので、排水の容易性も向上するなど、各種用途への利便性向上効果の寄与が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】有効空隙率の計算に使う緻密な連続層の断面ＳＥＭ写真例である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を詳述する。
本発明は、長繊維からなる不織布が圧着されて連続細孔を形成した繊維構造体であって、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である揚水性繊維構造体である。
本発明の揚水性繊維構造体を構成する不織布は、長繊維不織布である。短繊維不織布では、揚水に必要な微細な連続細孔が途中で途切れて連続性を失うことによる揚水ヘッド差の低下を生じる場合があり好ましくない。本発明では、連続繊維であれば、特には限定されないが、好ましくは、揚水方向に連続した細孔を形成しやすいスパンボンド不織布または、引き揃えトウからなる不織布であり、特に好ましくは、生産性が高く、揚水繊維構造体を安価に提供できるスパンボンド不織布である。
【００２４】
本発明の揚水性繊維構造体は、圧着されて連続細孔を形成した繊維構造体である。圧着により、繊維間にある空隙が圧縮され毛細管現象により、揚水が可能となる。圧着方法は特には限定されないが、カレンダー加工やエンボス加工による、高い圧力で連続して加熱圧縮できる圧着加工が推奨される。なお、不織布の素材としては、圧着による塑性変形が可能な熱可塑性樹脂が推奨されるが、樹脂含浸等により、圧着により所望の連続細孔を形成可能な長繊維構造体を用いることもできる。
【００２５】
本発明における、大気圧下での揚水ヘッド差とは、地面の大気圧即ち、海面〜高度１０００ｍまでの地上での大気圧下（低気圧、高気圧含む９２０〜１０３０ｈＰａ）で測定された、毛細管現象により水面からの揚水した高さ（以下、揚水ヘッド差という）をいう。但し、繊維構造体の揚水ヘッド差の測定方法は、下記の方法による。繊維構造体を幅４ｃｍ、長さ１２０ｃｍに切断したシートに厚み０．０３ｍｍのポリエチレンで被覆（接合点は熱圧着で袋状としたものにシートを挿入して周りを被覆）したものを測定サンプルとし、高さ１１０ｃｍまで、垂直に測定サンプルを吊り下げられるようにした架台にセットし、上部５ｃｍは開放し、下部５ｃｍも開放して水面下に接しておくようにして、２４時間に揚水した水面から揚水した高さ（揚水高さ）までの距離Ｌｃｍ（少数点２桁まで測定、２桁目を四捨五入）をｎ＝５で測定した値の平均値で示す。
【００２６】
本発明の繊維構造体は、揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である。揚水ヘッド差が５０ｃｍ未満では、５０ｃｍ以上の揚水が必要な場合に使用できないので好ましくない。本発明での好ましい揚水ヘッド差は７０ｃｍ以上である。なお、揚水ヘッド差の限界は１５０ｃｍとなる。したがって、本発明では、揚水ヘッド差の上限は特には限定しないが、１５０ｃｍとなる。
【００２７】
本発明における揚水性繊維構造体は、ＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）の滴下法に準拠して測定した繊維構造体表面での水の特別な反射がしなくなる時間（水を吸い込んだ時間）が５秒以内である親水性能を有する。５秒を超えると、繊維構造体内への水の浸透性が悪くなり揚水し難いので好ましくない。本発明での好ましい特別な反射がしなくなる時間は２秒以内、より好ましくは１秒以内、最も好ましくは瞬時である。なお、親水性能付与の方法に関しては、特には制限されず、公知の方法、例えば、親水化剤のポリマーブレンド、親水化剤の滴下や噴霧付与、親水性樹脂加工等を用いることができるが、好ましくは耐久親水性を有するポリマーブレンドや樹脂加工が推奨される。
【００２８】
本発明における繊維構造体中の連続細孔を形成する繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙とは、揚水性構造体の幅方向の任意の５箇所より断面写真を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、撮影視野に繊維構造体断面の全体写真が入るように倍率を調整して撮影する。この全体写真を網羅するように撮影写真視野が幅４００μｍとなるように拡大したＳＥＭ写真を撮影し、拡大した合成全体写真を作成する。その合成写真より幅方向に３点を選択し、緻密連続層、繊維間空隙１〜２０μｍの有効空隙率および繊維間空隙１〜２０μｍの連続層の厚みを求める。
厚み方向において１〜２０μｍの空隙を多数形成した緻密構造部分を目視で判断し、緻密連続層の厚みを判定する。たとえば、図−１の写真では緻密連続層の厚みを２１７μｍと判断した。次いで、緻密連続層の断面写真より繊維間空隙を測定する。空隙が細長い場合は、細い幅が１〜２０μｍの空隙部分を有効部分とし繊維間空隙幅が１〜２０μｍの空隙とする。幅長さとも１μｍ未満および幅長さとも２０μｍを越える空隙部分は無効部分として、抽出コピー写真から空隙部分を切り抜き、空隙部分の有効部分Ｗａと無効部分Ｗｂの各重量を積算して、全空隙部分のうち有効空隙部分の比率を求めて、その比率が１０〜１００％である部分が一定厚みで連続している部分を、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を形成した連続層とする。
エンボス加工機やカレンダー加工機など熱圧着方式にて繊維構造体を形成した場合、通常、連続層は表面となる上層と下層に形成される。このように厚み方向において連続層が複数形成された場合は、個々の層において緻密連続層および繊維間空隙幅１〜２０μｍの有効空隙率を求め、有効空隙率はそれらの平均値で示し、繊維間空隙幅１〜２０μｍの連続層の厚みは積算値で示す。
それぞれの測定位置で求められた繊維間空隙幅１〜２０μｍの有効空隙率、繊維間空隙幅１〜２０μｍの連続層の厚みを算術平均値（３点×５箇所）で示す。
【００２９】
本発明の揚水性繊維構造体の連続層は、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙が空隙全体の断面積の１０％〜１００％であるのが好ましく、１０％未満では、揚水ヘッド差が５０ｃｍを越えない場合があり、好ましくない。なお、本発明の上限である１００％は、すべての空隙が繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙になることを意味する。本発明でのより好ましい連続層は、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙が空隙全体の断面積の２０％〜１００％である。
【００３０】
本発明において、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層の厚みが４０μｍ以上の連続層を有する揚水性繊維構造体が好ましい。
本発明における連続層の厚みは、上述の連続層で抽出したＳＥＭ写真から判断した連続層とした緻密層の厚みを言う。連続層の厚みは好ましくは４０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上であり、最も好ましくは、２００μｍ以上不織布の厚み全体が連続層である。連続層が４０μｍ未満では、親水性であっても、揚水ヘッド差が５０ｃｍを越えない場合があり、好ましくない。逆に、本発明で定義する親水性ではない場合は、充分な厚みの連続層が形成されていても、揚水ヘッド差が５０ｃｍを越えることがなく、好ましくない。
【００３１】
本発明における繊維構造体を形成する不織布は、ポリエステル長繊維からなるスパンボンド不織布を用い、繊維表面を親水性ポリエステルで樹脂加工された揚水性繊維構造体が推奨される。
本発明での好ましいポリエステルとしては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート（ＰＣＨＴ）などが例示できる。本発明でのポリエステル成分は、共重合ポリエステルでは、結晶性の低下や融点低下を生じるものがあり、ホモポリエステルを９５モル％以上含有させることで、耐熱性、繊維形態保持性が確保できるので好ましく、最も好ましくは汎用性の高いポリエチレンテレフタレート９９モル％以上である。なお、本発明では、特性を低下させない範囲で、必要に応じて、抗酸化剤、耐光剤、着色剤、抗菌剤、難燃剤、親水化剤などの改質剤を添加できる。
【００３２】
本発明の揚水性繊維構造体を構成する不織布は、生産性が高く、繊維形態保持性の良好な長繊維不織布であるスパンボンド不織布が特に好ましい。
【００３３】
本発明の揚水性繊維構造体に、親水性能を付与する方法は特には限定されないが、繰返し揚水機能を保持するためには、繊維表面の親水性が耐久性を有することが望ましく、本発明実施形態で最も好ましいポリエステルスパンボンド不織布を用いる場合、ポリエステル系の親水加工剤を用いるのが好ましい。ポリエステルに用いて耐久性が発現できる親水化剤としては、たとえば、高松油脂株式会社製ＳＲ加工剤が好ましく、耐久性、耐加水分解性の良好なＳＲ１８００が特に好ましい。親水加工は、必要に応じて、圧着成形する前の不織布又は圧着成形後の不織布に付与してもよい。不織布に加工する場合、連続加工が好ましいのでパッド法でデップ−乾燥−熱処理セット工程で親水性を付与するのが好ましい。親水化剤の付与量は０．３〜２．０重量％とし、親水性能をＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）滴下法での評価時間１秒以下にするのが好ましい。
【００３４】
本発明の揚水性繊維構造体は、揚水部及び放水部以外の外周が揚水された水の蒸発放散を抑制できる被覆材で被覆された状態で使用すると、揚水ヘッド差を大きくできるので、揚水ヘッド差を大きくしたい場合は好ましい実施形態である。水の蒸発放散を抑制できる被覆材で被覆されていない場合は、繊維構造体表面から、揚水した水が蒸発気化していくので揚水ヘッド差が少なくなる場合があり用途により使い分けるのが好ましい。被覆材は水の蒸発放散を抑制する被覆材であれば、特には限定されないがたとえば、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、シリコン、テフロン（登録商標）などの透湿性の少ない合成樹脂フィルムやチューブ、金属パイプ、ガラス管などが使用できる。
【００３５】
本発明では、揚水性繊維構造体を構成する不織布の繊維繊度は、特には限定されないが、単繊維の繊度は、０．５〜５ｄｔｅｘが好ましい。単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ未満では、磨耗等での切断損傷が大きくなる場合があり、更には、圧着処理で最密充填されて微細空隙が少なくなりやすくなり、微細な連続細孔による揚水ヘッド差が低くなる場合がある。単繊維繊度が５ｄｔｅｘを越えると１μｍ〜２０μｍの繊維間幅からなる微細な連続細孔を空隙面積あたり１０％以上形成することが難しくなり、揚水ヘッド差が低くなる場合がある。本発明でのより好ましい単繊維繊度は１〜４ｄｔｅｘ、さらに好ましくは１．５〜３ｄｔｅｘである。
【００３６】
本発明の揚水性繊維構造体の見掛密度は特には限定されないが、０．１５〜０．９０ｇ／ｃｍ３が好ましい。０．１５ｇ／ｃｍ３未満では、圧着により形成される連続層の厚みが薄くなり毛細管現象で揚水できる高さが低くなる場合がある。圧着により全体が０．９０ｇ／ｃｍ３を越えると最密充填によるフィルム化を生じて、１μｍ〜２０μｍの繊維間幅からなる微細な連続細孔が減少したり、連続細孔が閉塞されていたりして揚水ヘッド差が低くなる場合がある。本発明の好ましい見掛密度は、０．２０〜０．８０ｇ／ｃｍ３であり、より好ましい見掛密度は、０．２５〜０．７０ｇ／ｃｍ３である。なお、連続層の見掛密度は、０．６０〜１．１０ｇ／ｍ３が好ましい。
【００３７】
本発明の揚水性繊維構造体の目付は、特には限定されないが、好ましくは、５０〜２０００ｇ／ｍ２である。目付が５０ｇ／ｍ２未満では、圧着加工での毛細管現象による揚水に必要な連続細孔をもつ連続層の厚みが薄くなり、揚水ヘッド差が５０ｃｍを越えることが困難となる場合がある。２０００ｇ／ｍ２を越えると、圧着加工工程での圧着圧力が広幅で処理する場合、非常に高い圧力が必要になり、連続生産化が困難になるので望ましくない。なお、本発明の揚水性繊維体の圧着加工は、特には限定されず、公知の圧着処理方法が使えるが、本発明では、連続圧着処理が望ましく、たとえば、カレンダー加工やエンボス加工が推奨される。これらの圧着加工での加工性を加味した好ましい本発明揚水性繊維構造体の目付は１００〜１５００ｇ／ｍ２であり、より好ましくは１００〜１０００ｇ／ｍ２である。通常のスパンボンド不織布は、目付が３００ｇ／ｍ２以上のものは、積層してニードルパンチなどで絡合したものが供給されており、更に、目付増が必要であれば、積層して目付増加を行うことができる。本発明では、必要に応じて、低目付圧着不織布を積層一体化した目付が２０００ｇ／ｍ２を超えるものも包含するものである。
【００３８】
本発明の揚水性繊維構造体に用いる不織布の１８０℃の乾熱収縮率は、特には限定されないが、圧着熱処理での熱収縮などによる変形が生じにくい５％以下が好ましく、より好ましくは１％以下である。
【００３９】
本発明の揚水性繊維構造体に用いる不織布の力学特性は特には制限されないが、繊維構造体の形態保持に必要な引張強度は、少なくとも１００Ｎ／５ｃｍ以上、好ましくは２００Ｎ／５ｃｍ以上である。
【００４０】
以下に本発明の製法についての一例を開示するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明での最も好ましい、ポリエチレンテレフタレートを用いる製造法について以下に述べる。
主成分として固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレートを乾燥し、次いで、通常の溶融紡糸機にて、紡糸温度２８５℃にて紡糸する。吐出量は所望の繊度を得るために、設定牽引速度に応じて設定する。例えば、２ｄｔｅｘの繊維を得たい場合、牽引による紡糸速度を４５００ｍ／分に設定する時は、単孔吐出量を０．９ｇ／分にて吐出する。
紡糸された吐出糸条はノズル直下〜１０ｃｍ下で冷却風により冷却されつつ、下方に設置された牽引ジェットにて牽引細化されて固化する。
【００４１】
牽引紡糸された長繊維は、下方に設置された吸引ネットコンベア上に振落されて所望の目付で積層ウエッブ化される。本発明での好ましい繊維配列は、特には限定されないが、縦方向に繊維を多く配列させると、連続細孔を得やすいので推奨される方法である。連続して、ウエッブはバラケないように２００〜２２０℃にて予備圧着されてハンドリング性を確保される。次いで、巻き取られ、積層して、又は、連続して、エンボス加工される。
【００４２】
本発明では、不織布の目付は、５０〜２０００ｇ／ｍ２が推奨されるが、実用生産機での連続生産が可能なスパンボンド不織布の目付は３００ｇ／ｍ２未満であるから、さらに高い目付が必要な場合、仮圧着不織布を積層してニードルパンチ等による一体化処理をして圧着可能な目付にするのが好ましい。本発明では、例えば、生産性から目付２８０ｇ／ｍ２の仮圧着不織布３層を積層して、ハンドリング性をよくするため、仮ニードルパンチして目付８４０ｇ／ｍ２にした不織ウエッブを次いで圧着加工した。
【００４３】
本発明での圧着加工は、エンボス加工やカレンダー加工を用いることができる。
エンボス加工では、ドット圧着が推奨されるため、不織布の目付は２５０ｇ／ｍ２以上でないと圧着状態が不良になり、連続層を形成できない。より好ましい目付は２５０〜１０００ｇ／ｍ２である。加熱温度は融点より１５〜３５℃低い温度で、線圧を１５０〜３００ＫＮ／ｃｍにて、圧着面積が８〜３０％のドットエンボスであるのが好ましい。圧着部分が連続して形成された格子柄やダイヤ柄では、高圧で圧着した場合、連続細孔が切断されて揚水ヘッド差が低くなる場合があるので、本発明で推奨される圧着文様は、ドット形状の圧着部を形成して、圧着により形成された微細な連続細孔が切断されないエンボス文様である、横楕円柄、ダイヤ凸柄や織目凸柄などが例示できる。圧着面積は、８％未満では、圧着構造の形態保持性が劣り好ましくない。３０％を越えると連続細孔の総数が減少して揚水ヘッド差が高くできない場合がある。本発明では、圧着面積は８〜３０％が好ましく、より好ましくは１０〜２０％である。
【００４４】
圧着された不織布構造体の見掛密度は、０．１５〜０．９０ｇ／ｃｍ３になるよう温度と線圧を調整するのが好ましい。たとえば、目付が８４０ｇ／ｍ２、見掛密度０．６４ｇ／ｃｍ３の不織布を得るには、横楕円凸型エンボスを線圧２５０ｋＮ／ｍで行う場合、２３０〜２５０℃が好ましく、より好ましくは２４０℃である。このような条件では、横楕円ドットで圧着面積１６％の最も好ましい本発明の揚水性繊維構造物用不織布とすることができる。
【００４５】
カレンダー加工では、全面圧着されるので、不織布の好ましい目付は１００〜１５００ｇ／ｍ２である。カレンダー加工では、圧着温度を高くしすぎるとフィルム化して微細孔を有する連続層が形成できなくなるので、好ましくは温度は融点より２０〜４０℃低い温度で、線圧を１００〜２００ＫＮ／ｃｍにて熱圧着するのが望ましい。たとえば、目付が８４０ｇ／ｍ２の不織布を得るには、温度２４０℃にて、線圧２００ＫＮ／ｃｍにて圧着すると、見掛密度０．３５ｇ／ｃｍ３の好ましい本発明の揚水性繊維構造物用不織布とすることができる。
【００４６】
得られたエンボス加工した不織布は、次いで、親水加工される。親水加工は、エンボス加工前の仮圧着不織布を親水化処理し、積層エンボス加工してもよく、エンボス加工後、親水加工してもよい。処理の利便性からは、エンボス加工後に親水加工するのがよい。親水加工剤はポリエステルスパンボンド不織布を用いる場合、ポリエステル系親水剤が好ましい。たとえば、好ましい処理剤として高松油脂株式会社製のＳＲ１８００を用いる。処方としては、パッド法での推奨処方がよい。たとえば、ＳＲ１８００：６部／ＳＲＣＡ−１：２部／水：９２部である。処理液に浸漬した不織布は、マングルで搾られ連続してテンターにて乾燥−熱処理する。マングルの搾り圧は好ましくは４０〜８０Ｎ／ｍが好ましい。搾り圧５０Ｎ／ｍでは約２重量％の付着量になる。乾燥は１００℃、２分〜５分、熱処理は乾燥後、連続して又は、オフラインで、１８０℃、２〜３分処理する。親水処理後、不織布は巻き取られ揚水性繊維構造体となる。
【００４７】
かくして得られた揚水性繊維構造物は、必要に応じて、裁断、積層、透水性のない被覆材で被覆されて種々の用途に適用される。湿潤雰囲気からの水分吸収などに用いる場合には、透水性のない被覆材での被覆は、必要がないので省略してもよい。本発明の揚水性繊維構造体は、必要に応じて、着色処理もできる。又、カビや藻類の増殖を防止する安全な薬物なども付着させて使用できる。
【００４８】
得られた本発明の揚水性繊維構造体は、揚水ヘッド差を５０ｃｍ以上高くできるので、優れた揚水機能を生かし易メンテナンス性も向上させた水耕栽培の揚水材、河川敷緑化や壁面緑化の揚水材、ドレン材、水分蒸発冷却システムの揚水放水材、各種揚水芯材など、多岐にわたる用途に適用できる揚水機能材として安価に提供することを可能にすることができる。
【実施例】
【００４９】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
なお、本発明における実施例で記載する評価は以下の方法による。
【００５０】
１．単繊維繊度
不織布表面の任意の場所１０点から１ｃｍ２を取り、各ｎ＝２０を測定して求めて得た繊維径の総平均値φａより、繊維の比重各ｎ＝３を測定して得た平均値ρａより下記式にて繊度（ｄｔｅｘ）を求める。
繊度（ｄｔｅｘ）＝π×φａ２×ρａ／４００
【００５１】
２．目付：Ｍｓ
ＪＩＳ Ｌ−１０９６（２０００）に準じて測定した単位面積あたりの質量（Ｍｓ）：ｇ／ｍ２
【００５２】
３．見掛密度
ＪＩＳ Ｌ−１０９６（２０００）に準じ、荷重０．１９６Ｎにて測定した厚み（ｔｉ）：ｍｍを求め、下記式にて見掛密度を求めた。
見掛密度（ｇ／ｃｍ３）＝Ｍｓ／（１０００×１０００×０．１ｔｉ）
【００５３】
４．圧着面積率
エンボス加工した場合のみに適用する。エンボス加工不織布１ｍ２の表面を２０箇所サンプリングし、ＳＥＭにて５００倍の写真をとり、１０００倍に拡大した写真を印刷して、圧着部を切り抜き、切り抜いた圧着部の面積（Ｓｐ）を求め、単位面積あたりの圧着部数から、全体の面積（Ｓ０）に対してのＳｐの比率を求める。（ｎ＝２０の平均値）但し、カレンダー加工不織布は１００％とする。
Ｐ＝１００×１／ｎ（Σ（Ｓｐ／Ｓ０））
【００５４】
５．乾熱収縮率
ＪＩＳ Ｌ−１９０６（２０００） ５．９に準拠して求めた熱収縮率を乾熱収縮率（％）とする。
【００５５】
６．親水性能
ＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）の滴下法に準拠し、繊維構造体表面での水の特別な反射がしなくなる時間（水を吸い込んだ時間）を測定する。
【００５６】
７．繊維間空隙幅１μｍ〜２０μｍの有効空隙率と連続層の厚み
揚水性構造体の幅方向の任意の５箇所より断面写真を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、撮影視野に繊維構造体断面の全体写真が入るように倍率を調整して撮影する。この全体写真を網羅するように撮影写真視野が幅４００μｍとなるように拡大したＳＥＭ写真を撮影し、拡大した合成全体写真を作成する。その合成写真より幅方向に３点を選択し、緻密連続層、繊維間空隙１〜２０μｍの有効空隙率および繊維間空隙１〜２０μｍの連続層の厚みを求める。
厚み方向において１〜２０μｍの空隙を多数形成した緻密構造部分を目視で判断し、緻密連続層の厚みを判定する。たとえば、図−１の写真では緻密連続層の厚みを２１７μｍと判断した。次いで、緻密連続層の断面写真より繊維間空隙を測定する。空隙が細長い場合は、細い幅が１〜２０μｍの空隙部分を有効部分とし繊維間空隙幅が１〜２０μｍの空隙とする。幅長さとも１μｍ未満および幅長さとも２０μｍを越える空隙部分は無効部分として、抽出コピー写真から空隙部分を切り抜き、空隙部分の有効部分Ｗａと無効部分Ｗｂの各重量を積算して、全空隙部分のうち有効空隙部分の比率を求めて、その比率が１０〜１００％である部分が一定厚みで連続している部分を、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を形成した連続層とする。
エンボス加工機やカレンダー加工機など熱圧着方式にて繊維構造体を形成した場合、通常、連続層は表面となる上層と下層に形成される。このように厚み方向において連続層が複数形成された場合は、個々の層において緻密連続層および繊維間空隙幅１〜２０μｍの有効空隙率を求め、有効空隙率はそれらの平均値で示し、繊維間空隙幅１〜２０μｍの連続層の厚みは積算値で示す。
それぞれの測定位置で求められた繊維間空隙幅１〜２０μｍの有効空隙率、繊維間空隙幅１〜２０μｍの連続層の厚みを算術平均値（３点×５箇所）で示す。
【００５７】
８．揚水ヘッド差
繊維構造体を幅４ｃｍ、長さ１２０ｃｍに切断したシートに厚み０．０３ｍｍのポリエチレンで被覆（接合点は熱圧着で袋状としたものにシートを挿入して周りを被覆）したものを測定サンプルとし、高さ１１０ｃｍまで、垂直に測定サンプルを吊り下げられるようにした架台にセットし、上部５ｃｍは開放し、下部５ｃｍも開放して水面下に接しておくようにして、２４時間に揚水した水面から揚水した高さ（揚水高さ）までの距離Ｌｃｍ（少数点２桁まで測定、２桁目を四捨五入）をｎ＝５で測定した値の平均値で示す。
【００５８】
９．栽培評価
水源からのヘッド差を６０ｃｍとして、６０ｃｍ上に幅２０ｃｍ、長さ２０ｃｍ、深さ１０ｃｍの栽培ポットを設置し、栽培ポット底面内に東洋紡績株式会社製コスモＡ−１を敷き詰めて、幅４ｃｍの評価用揚水サンプル４本を水源からポットまでをポリエチレンで被覆し、ポット底辺に孔を空けて、底面でコスモＡ−１に４箇所で接合させて設置、設置したポット内に、腐葉土１０部と鹿沼土９０部を混ぜた土を１０ｃｍまで敷き詰め、その土の表面に、直前まで地面に生えていた高麗芝を刈り取ってポット全面に貼り付けた。次いで、最初だけ、散水したが、以降は、水を与えないように屋根を架けて、７月初旬〜１０月初旬の３ヶ月間放置して芝の生育状態を観察し、以下の評価を行った。
３ヶ月間枯れなし：◎、部分枯れ少し：○、半分以上枯れた：△、すべて枯れた：×
【００５９】
＜実施例１＞
固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を紡糸温度２８５℃、単孔吐出量１．１２ｇ／分にて溶融紡糸し、紡糸速度４５００ｍ／分にて引取り、ネットコンベア上に振落して目付２８０ｇ／ｍ２のウエッブを得た。連続して、ネット上で２３０℃の予備圧着ローラーにて押さえ処理を行い単糸繊度２．５ｄｔｅｘの長繊維からなるウエッブを得た。次いで、得られたウエッブを３層積層して、ペネ４０でニードルパンチ加工して積層一体化して、次いで、カレンダー加工機にて、最適加熱温度として２４０℃にて、線圧２００ｋＮ／ｍにて圧着加工して、目付８４０ｇ／ｍ２の不織布を得た。得られた不織布は、次いで、高松油脂株式会社製のポリエステル系親水化剤ＳＲ１８００推奨処方にて、パッド・キヤー処方にて浸漬−搾り−乾燥−熱処理して、付着量１．８重量％の繊維構造体を得た。
得られた繊維ウエッブ及び繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例１の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な揚水効果を示した。
【００６０】
＜実施例２＞
カレンダー加工での線圧を１００ｋＮ／ｃｍとした以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例２の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００６１】
＜実施例３＞
実施例１で得た目付２８０ｇ／ｍ２のウエッブを２枚積層してニードルパンチで一体化した以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例３の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は６０ｃｍ以上となる揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００６２】
＜実施例４＞
積層枚数を２枚積層したウエッブを用いた以外、実施例２と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例４の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は６０ｃｍ以上となる揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも問題のない結果を示した。
【００６３】
＜実施例５＞
ネットコンベア上に積層するウエッブの目付を５０ｇ／ｍ２とし、積層一体化しないで２３０℃にてカレンダー加工した以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例５の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は６０ｃｍ以上となる揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも問題のない結果を示した。
【００６４】
＜実施例６＞
固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）９９重量％とＲｏｈｍ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧのＰＬＥＸＩＧＬＡＳ ｈｗ５５（ｈｗ５５）を０．４重量％を混合乾燥した樹脂を用いて、単孔吐出量０．８７ｇ／分にて溶融紡糸し、紡糸速度３５００ｍ／分にて引取り、カレンダー加工温度を２２０℃とした以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例６の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は６０ｃｍ以上となる揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００６５】
＜比較例１＞
親水加工処理しなかった以外は、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を外れる比較例１の繊維構造体は、親水性ではないため、揚水機能が著しく劣る繊維構造体であり、栽培評価では非常に悪い結果を示した。
【００６６】
＜比較例２＞
ニードルパンチをペネ１００にて行い、カレンダー加工しない以外は、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を外れる比較例２の繊維構造体は、親水性は優れているが、微細な連続細孔がない構造のため、揚水機能が著しく劣る繊維構造体であり、栽培評価では非常に悪い結果を示した。
【００６７】
＜比較例３＞
３ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート短繊維７０重量％と１．５ｄｔｅｘのポリエチレンをシース、ポリエチレンテレフタレートをコアにした芯鞘型短繊維３０重量％を混綿開繊したウエッブを積層して２４０ｇ／ｍ２とし、ペネ４０にてニードルパンチ加工で一体化した不織布を、カレンダー加工温度１００℃とし、線圧２００ｋＮ／ｃｍにてカレンダー加工し、次いで、実施例１と同様にして親水化処理して得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を外れる比較例３の繊維構造体は、微細な連続細孔を有する連続層は存在し、親水加工されているにもかかわらず、揚水機能が劣る繊維構造体であり、栽培評価では非常に悪い結果を示した。
【００６８】
＜比較例４＞
カレンダー加工温度を２５０℃とした以外、実施例５と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を外れる比較例４の繊維構造体は、カレンダー加工での圧着が進みすぎてフィルム化しており、微細な連続細孔をもつ連続層が少ない構造のため、揚水機能が非常に劣る繊維構造体であった。栽培評価は行わなかった。
【００６９】
＜実施例７＞
ニードルパンチした不織布を、親水化処理して後に、カレンダー加工した以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例７の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であり、栽培評価でも良好な結果を示した。
【００７０】
＜実施例８＞
カレンダー加工の代わりに、圧着面積率１８％の横楕円ドット状のエンボスローラーにて、最適加熱温度として２４０℃にて、線圧２５０ｋＮ／ｍにてエンボス加工した以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例８の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００７１】
＜実施例９＞
親水化加工を行った後で、エンボス加工した以外、実施例８と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例９の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００７２】
＜実施例１０＞
実施例８で得たウエッブを、単層のままニードルパンチで一体化せずにエンボス加工した以外、実施例８と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例１０の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも問題のない結果を示した。
【００７３】
＜実施例１１＞
単孔吐出量を０．３６ｇ／分とし、引取り積層ウエッブの目付を１５０ｇ／ｍ２とした以外、実施例２と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例１１の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００７４】
＜比較例５＞
ウエッブ目付を３０ｇ／ｍ２とし、エンボス加工温度を２３０℃とした以外、実施例５と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を外れる比較例５の繊維構造体は、揚水に必要な微細な連続細孔からなる連続層の形成が不充分なため揚水機能がやや劣る繊維構造体であり、栽培評価でもやや悪い結果を示した。
【００７５】
＜比較例６＞
カレンダー加工温度を２３０℃とした以外、実施例１０と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を外れる比較例６の繊維構造体は、揚水に必要な微細な連続細孔からなる連続層となる部分がドット部にしか形成されず、連続層が遮断されているため揚水機能がやや劣る繊維構造体であり、栽培評価でも悪い結果を示した。
【００７６】
＜比較例７＞
カレンダー加工温度を２１０℃とした以外、実施例１と同様にして得た得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を外れる比較例７の繊維構造体は、カレンダー温度が低いため、揚水に必要な微細な連続細孔からなる連続層が形成されず、揚水機能がやや劣る繊維構造体であり、栽培評価でも悪い結果を示した。
【００７７】
＜比較例８＞
単繊維繊度を１０．５ｄｔｅｘとした以外、実施例８と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を外れる比較例８は、繊度が太いため、微細な連続細孔の形成が少ないため揚水機能がやや劣る繊維構造体であった。栽培評価では非常に悪い結果を示した。
【００７８】
＜参考例１＞
市販の吸揚水シートである、東洋紡績株式会社製コスモＡ−１（吸水繊維を混繊した不織布）を用いた評価結果を表２に示す。
吸水繊維は吸水した水分が飽和するまで吸収するので、揚水水量が少ないと毛細管現象で揚水できる揚水ヘッド差までも揚水できない（止水効果を発揮）場合があり、微細な連続細孔を有しないため、揚水ヘッド差は低くなる例である。
【００７９】
【表１】
【００８０】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の揚水性繊維構造体は、高い揚水ヘッド差を付与するのに必要な、１〜２０μｍの連続微細孔が開孔断面積当り１０％以上の連続層を有するので、無動力での揚水ヘッド差を５０ｃｍ以上高くでき、優れた揚水機能を生かし易メンテナンス性も向上させた水耕栽培の揚水材、河川敷緑化や壁面緑化の揚水材、ドレン材、水分蒸発冷却システムの揚水放水材、各種揚水芯材、雨水貯留槽の一時貯留水を災害時有効利用する用途など、多岐にわたる用途に適用できる揚水機能材として安価に提供することを可能にすることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揚水性に優れた構造体に関する。更に詳しくは、優れた揚水機能を有する繊維構造体からなる、毛細管現象により従来にない高ヘッド差まで揚水できる揚水性繊維構造体を提供することにある。
【背景技術】
【０００２】
毛細管現象を利用した揚水構造体として、ストーブなどの燃料吸上げ芯材、芳香剤用芯材、水耕栽培用揚水構造体、ドレン揚水材などが知られている。如かして、これらの揚水構造体は揚水できるヘッド差が小さいものしか得られていないのが実情であり、揚水ヘッド差が３０ｃｍを越えるものは知られていない。
【０００３】
特許文献１には、燃料用液体をヘッド差が４ｃｍ以上で吸上げることが可能なセラミック構造体が提案されているが、開示されている揚水ヘッド差の高さは最大２０ｃｍしかないものである。
【０００４】
特許文献２には、ポリエチレン粒子に無機フィラーと界面活性剤や粘結剤などを混合して焼結した多孔体が開示されているが、吸水性は有するものの、揚水性は最大１１ｃｍしか開示されていないので、揚水ヘッド差の高さは充分ではない。
【０００５】
特許文献３には、地下から揚水し、地上で蒸発させた水分を凝縮水滴として回収する方法が提案されている。この方法では、吸水材を用いて揚水し、揚水された水を遮水膜で被覆して漏水させない方法が開示されているが、揚水に用いる吸水材としては、極細繊維束や不織布ほかの公知の吸水性が期待できる素材が用いられるとの記載はあるが、具体的な揚水ヘッド差や具体的な構造体が明らかにされてはいない。地下から揚水する場合、土圧または水圧により大気圧と同等になる圧力点までは水面となるので、親水材であれば短いヘッド差でよい場合が多いので、公知の親水材で揚水ヘッド差３０ｃｍ以上のものは従来から開示されておらず、この提案では、揚水ヘッド差は３０ｃｍ未満であるものと類推される。
【０００６】
特許文献４および５には、薬剤を吸上げ気化放出するための吸液芯として、繊維を用いたものが提案されている。特許文献４では、単繊維繊度０．５〜５０デニールの繊維を空間充填率７０〜９９％とした丸打組紐の編状物を収縮させて作成され側面はスリーブ状フィルムで被われた構造の芯材であるが、水系薬液の揚水ヘッド差は開示されたキンチョウリキッド（登録商標）では１０ｃｍ未満であり、揚水ヘッド差が３０ｃｍ未満である。また、特許文献５では、プラスチック等の芯保持材の周りに複数の吸液層を配してなる吸液芯材であり、開示されたヘッド差は開示されたキンチョウリキッド（登録商標）では１０ｃｍ未満であり、揚水ヘッド差が３０ｃｍを越えてはいない。
【０００７】
特許文献６には、短繊維ウエッブに樹脂含浸したポーラス構造をつくり、揚水する方法が提案されている。この方法では、樹脂含浸によるポーラス構造のため、細孔化すると閉塞して連続細孔化が困難となるため、開孔幅を大きくすることになり毛細管現象による揚水ヘッド差を高くできない問題がある。開示された揚水ヘッド差は１５ｃｍである。
【０００８】
特許文献７には、繊維束を用いて垂直に揚水するドレン材が提案されている。この方法では、繊維束内の隙間が大きくなり毛細管現象を利用して揚水ヘッド差を大きくできない。開示されている揚水ヘッド差は７ｃｍである。
【０００９】
特許文献８には、繊維に吸水性樹脂を付着させた吸収材が提案されている。この方法は吸水樹脂の吸水性を利用しているため吸水樹脂が水分を取り込むため吸水樹脂が飽和するまでは止水効果になり、多量の揚水量とするには毛細管は太くならざるを得ないため、実質的に垂直揚水ヘッド差を高くすることが困難となるので、開示例も１１ｃｍである。
【００１０】
特許文献９には、揚水材にポリウレタンを用いたものが提案されているが、開示された揚水ヘッド差１〜５ｃｍ、比較例のロックウールで７．５ｃｍであり、毛細管現象を利用した揚水ヘッド高さは低い。
【００１１】
特許文献１０には、短繊維ウエッブに破材パルプとゼオライト及び結合剤を配合したシートを黄銅板の両面に熱接着フィルムで圧着接合した揚水シートが提案されている。この方法では、木材パルプが親水性のため、比較的揚水機能は発現しやすいが、開示されている最大揚水ヘッド差は１８．８ｃｍであり、揚水高さは不充分なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特公昭６１−３１７６５号公報
【特許文献２】特公昭６３−２９５６５２号公報
【特許文献３】特公平０６−３４９８１号公報
【特許文献４】特許第３７６２１９５号公報
【特許文献５】特許第３７２７８３０号公報
【特許文献６】特開平４−１６３３５６号公報
【特許文献７】特開平３０８４１１４号公報
【特許文献８】特表昭５８−５０２００５号公報
【特許文献９】特開２００４−８１１８９号公報
【特許文献１０】特許第２５１４１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明の目的は、揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上の揚水高さを示す揚水性繊維構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
【００１５】
１．長繊維からなる不織布が圧着されて連続細孔を形成した繊維構造体であって、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である揚水性繊維構造体。
【００１６】
２．大気圧下での揚水ヘッド差が７０〜１５０ｃｍである上記１記載の揚水性繊維構造体。
【００１７】
３．繊維構造体が、ＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）の滴下法で５秒以下の親水性能を有し、繊維構造体中に繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層を有し、該連続層の有効空隙率が１０〜１００％である上記１または２記載の揚水性繊維構造体。
【００１８】
４．繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層の厚みが４０μｍ以上である上記１〜３のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【００１９】
５．不織布がポリエステル長繊維からなるスパンボンド不織布であり、繊維表面が親水性ポリエステルで樹脂加工された上記１〜４のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【００２０】
６．揚水部および放水部以外の外周が、水の蒸発放散を抑制できる被覆材で被覆されている上記１〜５のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の揚水性繊維構造体は、毛細管現象による揚水機能が、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上と格段に優れているので、駆動揚水装置を用いなくても５０ｃｍのヘッド差の場所への水分供給も可能となる。したがって、本発明の揚水性繊維構造体の優れた揚水機能を用いた各種用途、たとえば、水耕栽培では栽培培地の高さを高くでき、安価に作業性の向上が期待できる。河川敷のコンクリート用壁への緑化では、水面からの水分供給も可能となり、易メンテナンス性が非常に向上する。壁面緑化でも水分供給がヘッド差を広げられるので、緑化範囲のメンテナンス性が向上する。蒸発気化による冷却作用を利用する場合も、ヘッド差を高くとれるので熱交換面積を広くでき、熱交換効率を向上できる。無動力で揚水できるヘッド差を従来品より大きく取れるので、雨水貯留槽の一時貯留水を災害時有効利用する用途にも展開できる可能性もある。ドレン材用途でも、高い位置まで揚水が可能となるので、排水の容易性も向上するなど、各種用途への利便性向上効果の寄与が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】有効空隙率の計算に使う緻密な連続層の断面ＳＥＭ写真例である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を詳述する。
本発明は、長繊維からなる不織布が圧着されて連続細孔を形成した繊維構造体であって、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である揚水性繊維構造体である。
本発明の揚水性繊維構造体を構成する不織布は、長繊維不織布である。短繊維不織布では、揚水に必要な微細な連続細孔が途中で途切れて連続性を失うことによる揚水ヘッド差の低下を生じる場合があり好ましくない。本発明では、連続繊維であれば、特には限定されないが、好ましくは、揚水方向に連続した細孔を形成しやすいスパンボンド不織布または、引き揃えトウからなる不織布であり、特に好ましくは、生産性が高く、揚水繊維構造体を安価に提供できるスパンボンド不織布である。
【００２４】
本発明の揚水性繊維構造体は、圧着されて連続細孔を形成した繊維構造体である。圧着により、繊維間にある空隙が圧縮され毛細管現象により、揚水が可能となる。圧着方法は特には限定されないが、カレンダー加工やエンボス加工による、高い圧力で連続して加熱圧縮できる圧着加工が推奨される。なお、不織布の素材としては、圧着による塑性変形が可能な熱可塑性樹脂が推奨されるが、樹脂含浸等により、圧着により所望の連続細孔を形成可能な長繊維構造体を用いることもできる。
【００２５】
本発明における、大気圧下での揚水ヘッド差とは、地面の大気圧即ち、海面〜高度１０００ｍまでの地上での大気圧下（低気圧、高気圧含む９２０〜１０３０ｈＰａ）で測定された、毛細管現象により水面からの揚水した高さ（以下、揚水ヘッド差という）をいう。但し、繊維構造体の揚水ヘッド差の測定方法は、下記の方法による。繊維構造体を幅４ｃｍ、長さ１２０ｃｍに切断したシートに厚み０．０３ｍｍのポリエチレンで被覆（接合点は熱圧着で袋状としたものにシートを挿入して周りを被覆）したものを測定サンプルとし、高さ１１０ｃｍまで、垂直に測定サンプルを吊り下げられるようにした架台にセットし、上部５ｃｍは開放し、下部５ｃｍも開放して水面下に接しておくようにして、２４時間に揚水した水面から揚水した高さ（揚水高さ）までの距離Ｌｃｍ（少数点２桁まで測定、２桁目を四捨五入）をｎ＝５で測定した値の平均値で示す。
【００２６】
本発明の繊維構造体は、揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である。揚水ヘッド差が５０ｃｍ未満では、５０ｃｍ以上の揚水が必要な場合に使用できないので好ましくない。本発明での好ましい揚水ヘッド差は７０ｃｍ以上である。なお、揚水ヘッド差の限界は１５０ｃｍとなる。したがって、本発明では、揚水ヘッド差の上限は特には限定しないが、１５０ｃｍとなる。
【００２７】
本発明における揚水性繊維構造体は、ＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）の滴下法に準拠して測定した繊維構造体表面での水の特別な反射がしなくなる時間（水を吸い込んだ時間）が５秒以内である親水性能を有する。５秒を超えると、繊維構造体内への水の浸透性が悪くなり揚水し難いので好ましくない。本発明での好ましい特別な反射がしなくなる時間は２秒以内、より好ましくは１秒以内、最も好ましくは瞬時である。なお、親水性能付与の方法に関しては、特には制限されず、公知の方法、例えば、親水化剤のポリマーブレンド、親水化剤の滴下や噴霧付与、親水性樹脂加工等を用いることができるが、好ましくは耐久親水性を有するポリマーブレンドや樹脂加工が推奨される。
【００２８】
本発明における繊維構造体中の連続細孔を形成する繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙とは、揚水性構造体の幅方向の任意の５箇所より断面写真を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、撮影視野に繊維構造体断面の全体写真が入るように倍率を調整して撮影する。この全体写真を網羅するように撮影写真視野が幅４００μｍとなるように拡大したＳＥＭ写真を撮影し、拡大した合成全体写真を作成する。その合成写真より幅方向に３点を選択し、緻密連続層、繊維間空隙１〜２０μｍの有効空隙率および繊維間空隙１〜２０μｍの連続層の厚みを求める。
厚み方向において１〜２０μｍの空隙を多数形成した緻密構造部分を目視で判断し、緻密連続層の厚みを判定する。たとえば、図−１の写真では緻密連続層の厚みを２１７μｍと判断した。次いで、緻密連続層の断面写真より繊維間空隙を測定する。空隙が細長い場合は、細い幅が１〜２０μｍの空隙部分を有効部分とし繊維間空隙幅が１〜２０μｍの空隙とする。幅長さとも１μｍ未満および幅長さとも２０μｍを越える空隙部分は無効部分として、抽出コピー写真から空隙部分を切り抜き、空隙部分の有効部分Ｗａと無効部分Ｗｂの各重量を積算して、全空隙部分のうち有効空隙部分の比率を求めて、その比率が１０〜１００％である部分が一定厚みで連続している部分を、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を形成した連続層とする。
エンボス加工機やカレンダー加工機など熱圧着方式にて繊維構造体を形成した場合、通常、連続層は表面となる上層と下層に形成される。このように厚み方向において連続層が複数形成された場合は、個々の層において緻密連続層および繊維間空隙幅１〜２０μｍの有効空隙率を求め、有効空隙率はそれらの平均値で示し、繊維間空隙幅１〜２０μｍの連続層の厚みは積算値で示す。
それぞれの測定位置で求められた繊維間空隙幅１〜２０μｍの有効空隙率、繊維間空隙幅１〜２０μｍの連続層の厚みを算術平均値（３点×５箇所）で示す。
【００２９】
本発明の揚水性繊維構造体の連続層は、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙が空隙全体の断面積の１０％〜１００％であるのが好ましく、１０％未満では、揚水ヘッド差が５０ｃｍを越えない場合があり、好ましくない。なお、本発明の上限である１００％は、すべての空隙が繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙になることを意味する。本発明でのより好ましい連続層は、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙が空隙全体の断面積の２０％〜１００％である。
【００３０】
本発明において、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層の厚みが４０μｍ以上の連続層を有する揚水性繊維構造体が好ましい。
本発明における連続層の厚みは、上述の連続層で抽出したＳＥＭ写真から判断した連続層とした緻密層の厚みを言う。連続層の厚みは好ましくは４０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上であり、最も好ましくは、２００μｍ以上不織布の厚み全体が連続層である。連続層が４０μｍ未満では、親水性であっても、揚水ヘッド差が５０ｃｍを越えない場合があり、好ましくない。逆に、本発明で定義する親水性ではない場合は、充分な厚みの連続層が形成されていても、揚水ヘッド差が５０ｃｍを越えることがなく、好ましくない。
【００３１】
本発明における繊維構造体を形成する不織布は、ポリエステル長繊維からなるスパンボンド不織布を用い、繊維表面を親水性ポリエステルで樹脂加工された揚水性繊維構造体が推奨される。
本発明での好ましいポリエステルとしては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート（ＰＣＨＴ）などが例示できる。本発明でのポリエステル成分は、共重合ポリエステルでは、結晶性の低下や融点低下を生じるものがあり、ホモポリエステルを９５モル％以上含有させることで、耐熱性、繊維形態保持性が確保できるので好ましく、最も好ましくは汎用性の高いポリエチレンテレフタレート９９モル％以上である。なお、本発明では、特性を低下させない範囲で、必要に応じて、抗酸化剤、耐光剤、着色剤、抗菌剤、難燃剤、親水化剤などの改質剤を添加できる。
【００３２】
本発明の揚水性繊維構造体を構成する不織布は、生産性が高く、繊維形態保持性の良好な長繊維不織布であるスパンボンド不織布が特に好ましい。
【００３３】
本発明の揚水性繊維構造体に、親水性能を付与する方法は特には限定されないが、繰返し揚水機能を保持するためには、繊維表面の親水性が耐久性を有することが望ましく、本発明実施形態で最も好ましいポリエステルスパンボンド不織布を用いる場合、ポリエステル系の親水加工剤を用いるのが好ましい。ポリエステルに用いて耐久性が発現できる親水化剤としては、たとえば、高松油脂株式会社製ＳＲ加工剤が好ましく、耐久性、耐加水分解性の良好なＳＲ１８００が特に好ましい。親水加工は、必要に応じて、圧着成形する前の不織布又は圧着成形後の不織布に付与してもよい。不織布に加工する場合、連続加工が好ましいのでパッド法でデップ−乾燥−熱処理セット工程で親水性を付与するのが好ましい。親水化剤の付与量は０．３〜２．０重量％とし、親水性能をＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）滴下法での評価時間１秒以下にするのが好ましい。
【００３４】
本発明の揚水性繊維構造体は、揚水部及び放水部以外の外周が揚水された水の蒸発放散を抑制できる被覆材で被覆された状態で使用すると、揚水ヘッド差を大きくできるので、揚水ヘッド差を大きくしたい場合は好ましい実施形態である。水の蒸発放散を抑制できる被覆材で被覆されていない場合は、繊維構造体表面から、揚水した水が蒸発気化していくので揚水ヘッド差が少なくなる場合があり用途により使い分けるのが好ましい。被覆材は水の蒸発放散を抑制する被覆材であれば、特には限定されないがたとえば、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、シリコン、テフロン（登録商標）などの透湿性の少ない合成樹脂フィルムやチューブ、金属パイプ、ガラス管などが使用できる。
【００３５】
本発明では、揚水性繊維構造体を構成する不織布の繊維繊度は、特には限定されないが、単繊維の繊度は、０．５〜５ｄｔｅｘが好ましい。単繊維繊度が０．５ｄｔｅｘ未満では、磨耗等での切断損傷が大きくなる場合があり、更には、圧着処理で最密充填されて微細空隙が少なくなりやすくなり、微細な連続細孔による揚水ヘッド差が低くなる場合がある。単繊維繊度が５ｄｔｅｘを越えると１μｍ〜２０μｍの繊維間幅からなる微細な連続細孔を空隙面積あたり１０％以上形成することが難しくなり、揚水ヘッド差が低くなる場合がある。本発明でのより好ましい単繊維繊度は１〜４ｄｔｅｘ、さらに好ましくは１．５〜３ｄｔｅｘである。
【００３６】
本発明の揚水性繊維構造体の見掛密度は特には限定されないが、０．１５〜０．９０ｇ／ｃｍ３が好ましい。０．１５ｇ／ｃｍ３未満では、圧着により形成される連続層の厚みが薄くなり毛細管現象で揚水できる高さが低くなる場合がある。圧着により全体が０．９０ｇ／ｃｍ３を越えると最密充填によるフィルム化を生じて、１μｍ〜２０μｍの繊維間幅からなる微細な連続細孔が減少したり、連続細孔が閉塞されていたりして揚水ヘッド差が低くなる場合がある。本発明の好ましい見掛密度は、０．２０〜０．８０ｇ／ｃｍ３であり、より好ましい見掛密度は、０．２５〜０．７０ｇ／ｃｍ３である。なお、連続層の見掛密度は、０．６０〜１．１０ｇ／ｍ３が好ましい。
【００３７】
本発明の揚水性繊維構造体の目付は、特には限定されないが、好ましくは、５０〜２０００ｇ／ｍ２である。目付が５０ｇ／ｍ２未満では、圧着加工での毛細管現象による揚水に必要な連続細孔をもつ連続層の厚みが薄くなり、揚水ヘッド差が５０ｃｍを越えることが困難となる場合がある。２０００ｇ／ｍ２を越えると、圧着加工工程での圧着圧力が広幅で処理する場合、非常に高い圧力が必要になり、連続生産化が困難になるので望ましくない。なお、本発明の揚水性繊維体の圧着加工は、特には限定されず、公知の圧着処理方法が使えるが、本発明では、連続圧着処理が望ましく、たとえば、カレンダー加工やエンボス加工が推奨される。これらの圧着加工での加工性を加味した好ましい本発明揚水性繊維構造体の目付は１００〜１５００ｇ／ｍ２であり、より好ましくは１００〜１０００ｇ／ｍ２である。通常のスパンボンド不織布は、目付が３００ｇ／ｍ２以上のものは、積層してニードルパンチなどで絡合したものが供給されており、更に、目付増が必要であれば、積層して目付増加を行うことができる。本発明では、必要に応じて、低目付圧着不織布を積層一体化した目付が２０００ｇ／ｍ２を超えるものも包含するものである。
【００３８】
本発明の揚水性繊維構造体に用いる不織布の１８０℃の乾熱収縮率は、特には限定されないが、圧着熱処理での熱収縮などによる変形が生じにくい５％以下が好ましく、より好ましくは１％以下である。
【００３９】
本発明の揚水性繊維構造体に用いる不織布の力学特性は特には制限されないが、繊維構造体の形態保持に必要な引張強度は、少なくとも１００Ｎ／５ｃｍ以上、好ましくは２００Ｎ／５ｃｍ以上である。
【００４０】
以下に本発明の製法についての一例を開示するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明での最も好ましい、ポリエチレンテレフタレートを用いる製造法について以下に述べる。
主成分として固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレートを乾燥し、次いで、通常の溶融紡糸機にて、紡糸温度２８５℃にて紡糸する。吐出量は所望の繊度を得るために、設定牽引速度に応じて設定する。例えば、２ｄｔｅｘの繊維を得たい場合、牽引による紡糸速度を４５００ｍ／分に設定する時は、単孔吐出量を０．９ｇ／分にて吐出する。
紡糸された吐出糸条はノズル直下〜１０ｃｍ下で冷却風により冷却されつつ、下方に設置された牽引ジェットにて牽引細化されて固化する。
【００４１】
牽引紡糸された長繊維は、下方に設置された吸引ネットコンベア上に振落されて所望の目付で積層ウエッブ化される。本発明での好ましい繊維配列は、特には限定されないが、縦方向に繊維を多く配列させると、連続細孔を得やすいので推奨される方法である。連続して、ウエッブはバラケないように２００〜２２０℃にて予備圧着されてハンドリング性を確保される。次いで、巻き取られ、積層して、又は、連続して、エンボス加工される。
【００４２】
本発明では、不織布の目付は、５０〜２０００ｇ／ｍ２が推奨されるが、実用生産機での連続生産が可能なスパンボンド不織布の目付は３００ｇ／ｍ２未満であるから、さらに高い目付が必要な場合、仮圧着不織布を積層してニードルパンチ等による一体化処理をして圧着可能な目付にするのが好ましい。本発明では、例えば、生産性から目付２８０ｇ／ｍ２の仮圧着不織布３層を積層して、ハンドリング性をよくするため、仮ニードルパンチして目付８４０ｇ／ｍ２にした不織ウエッブを次いで圧着加工した。
【００４３】
本発明での圧着加工は、エンボス加工やカレンダー加工を用いることができる。
エンボス加工では、ドット圧着が推奨されるため、不織布の目付は２５０ｇ／ｍ２以上でないと圧着状態が不良になり、連続層を形成できない。より好ましい目付は２５０〜１０００ｇ／ｍ２である。加熱温度は融点より１５〜３５℃低い温度で、線圧を１５０〜３００ＫＮ／ｃｍにて、圧着面積が８〜３０％のドットエンボスであるのが好ましい。圧着部分が連続して形成された格子柄やダイヤ柄では、高圧で圧着した場合、連続細孔が切断されて揚水ヘッド差が低くなる場合があるので、本発明で推奨される圧着文様は、ドット形状の圧着部を形成して、圧着により形成された微細な連続細孔が切断されないエンボス文様である、横楕円柄、ダイヤ凸柄や織目凸柄などが例示できる。圧着面積は、８％未満では、圧着構造の形態保持性が劣り好ましくない。３０％を越えると連続細孔の総数が減少して揚水ヘッド差が高くできない場合がある。本発明では、圧着面積は８〜３０％が好ましく、より好ましくは１０〜２０％である。
【００４４】
圧着された不織布構造体の見掛密度は、０．１５〜０．９０ｇ／ｃｍ３になるよう温度と線圧を調整するのが好ましい。たとえば、目付が８４０ｇ／ｍ２、見掛密度０．６４ｇ／ｃｍ３の不織布を得るには、横楕円凸型エンボスを線圧２５０ｋＮ／ｍで行う場合、２３０〜２５０℃が好ましく、より好ましくは２４０℃である。このような条件では、横楕円ドットで圧着面積１６％の最も好ましい本発明の揚水性繊維構造物用不織布とすることができる。
【００４５】
カレンダー加工では、全面圧着されるので、不織布の好ましい目付は１００〜１５００ｇ／ｍ２である。カレンダー加工では、圧着温度を高くしすぎるとフィルム化して微細孔を有する連続層が形成できなくなるので、好ましくは温度は融点より２０〜４０℃低い温度で、線圧を１００〜２００ＫＮ／ｃｍにて熱圧着するのが望ましい。たとえば、目付が８４０ｇ／ｍ２の不織布を得るには、温度２４０℃にて、線圧２００ＫＮ／ｃｍにて圧着すると、見掛密度０．３５ｇ／ｃｍ３の好ましい本発明の揚水性繊維構造物用不織布とすることができる。
【００４６】
得られたエンボス加工した不織布は、次いで、親水加工される。親水加工は、エンボス加工前の仮圧着不織布を親水化処理し、積層エンボス加工してもよく、エンボス加工後、親水加工してもよい。処理の利便性からは、エンボス加工後に親水加工するのがよい。親水加工剤はポリエステルスパンボンド不織布を用いる場合、ポリエステル系親水剤が好ましい。たとえば、好ましい処理剤として高松油脂株式会社製のＳＲ１８００を用いる。処方としては、パッド法での推奨処方がよい。たとえば、ＳＲ１８００：６部／ＳＲＣＡ−１：２部／水：９２部である。処理液に浸漬した不織布は、マングルで搾られ連続してテンターにて乾燥−熱処理する。マングルの搾り圧は好ましくは４０〜８０Ｎ／ｍが好ましい。搾り圧５０Ｎ／ｍでは約２重量％の付着量になる。乾燥は１００℃、２分〜５分、熱処理は乾燥後、連続して又は、オフラインで、１８０℃、２〜３分処理する。親水処理後、不織布は巻き取られ揚水性繊維構造体となる。
【００４７】
かくして得られた揚水性繊維構造物は、必要に応じて、裁断、積層、透水性のない被覆材で被覆されて種々の用途に適用される。湿潤雰囲気からの水分吸収などに用いる場合には、透水性のない被覆材での被覆は、必要がないので省略してもよい。本発明の揚水性繊維構造体は、必要に応じて、着色処理もできる。又、カビや藻類の増殖を防止する安全な薬物なども付着させて使用できる。
【００４８】
得られた本発明の揚水性繊維構造体は、揚水ヘッド差を５０ｃｍ以上高くできるので、優れた揚水機能を生かし易メンテナンス性も向上させた水耕栽培の揚水材、河川敷緑化や壁面緑化の揚水材、ドレン材、水分蒸発冷却システムの揚水放水材、各種揚水芯材など、多岐にわたる用途に適用できる揚水機能材として安価に提供することを可能にすることができる。
【実施例】
【００４９】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
なお、本発明における実施例で記載する評価は以下の方法による。
【００５０】
１．単繊維繊度
不織布表面の任意の場所１０点から１ｃｍ２を取り、各ｎ＝２０を測定して求めて得た繊維径の総平均値φａより、繊維の比重各ｎ＝３を測定して得た平均値ρａより下記式にて繊度（ｄｔｅｘ）を求める。
繊度（ｄｔｅｘ）＝π×φａ２×ρａ／４００
【００５１】
２．目付：Ｍｓ
ＪＩＳ Ｌ−１０９６（２０００）に準じて測定した単位面積あたりの質量（Ｍｓ）：ｇ／ｍ２
【００５２】
３．見掛密度
ＪＩＳ Ｌ−１０９６（２０００）に準じ、荷重０．１９６Ｎにて測定した厚み（ｔｉ）：ｍｍを求め、下記式にて見掛密度を求めた。
見掛密度（ｇ／ｃｍ３）＝Ｍｓ／（１０００×１０００×０．１ｔｉ）
【００５３】
４．圧着面積率
エンボス加工した場合のみに適用する。エンボス加工不織布１ｍ２の表面を２０箇所サンプリングし、ＳＥＭにて５００倍の写真をとり、１０００倍に拡大した写真を印刷して、圧着部を切り抜き、切り抜いた圧着部の面積（Ｓｐ）を求め、単位面積あたりの圧着部数から、全体の面積（Ｓ０）に対してのＳｐの比率を求める。（ｎ＝２０の平均値）但し、カレンダー加工不織布は１００％とする。
Ｐ＝１００×１／ｎ（Σ（Ｓｐ／Ｓ０））
【００５４】
５．乾熱収縮率
ＪＩＳ Ｌ−１９０６（２０００） ５．９に準拠して求めた熱収縮率を乾熱収縮率（％）とする。
【００５５】
６．親水性能
ＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）の滴下法に準拠し、繊維構造体表面での水の特別な反射がしなくなる時間（水を吸い込んだ時間）を測定する。
【００５６】
７．繊維間空隙幅１μｍ〜２０μｍの有効空隙率と連続層の厚み
揚水性構造体の幅方向の任意の５箇所より断面写真を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、撮影視野に繊維構造体断面の全体写真が入るように倍率を調整して撮影する。この全体写真を網羅するように撮影写真視野が幅４００μｍとなるように拡大したＳＥＭ写真を撮影し、拡大した合成全体写真を作成する。その合成写真より幅方向に３点を選択し、緻密連続層、繊維間空隙１〜２０μｍの有効空隙率および繊維間空隙１〜２０μｍの連続層の厚みを求める。
厚み方向において１〜２０μｍの空隙を多数形成した緻密構造部分を目視で判断し、緻密連続層の厚みを判定する。たとえば、図−１の写真では緻密連続層の厚みを２１７μｍと判断した。次いで、緻密連続層の断面写真より繊維間空隙を測定する。空隙が細長い場合は、細い幅が１〜２０μｍの空隙部分を有効部分とし繊維間空隙幅が１〜２０μｍの空隙とする。幅長さとも１μｍ未満および幅長さとも２０μｍを越える空隙部分は無効部分として、抽出コピー写真から空隙部分を切り抜き、空隙部分の有効部分Ｗａと無効部分Ｗｂの各重量を積算して、全空隙部分のうち有効空隙部分の比率を求めて、その比率が１０〜１００％である部分が一定厚みで連続している部分を、繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を形成した連続層とする。
エンボス加工機やカレンダー加工機など熱圧着方式にて繊維構造体を形成した場合、通常、連続層は表面となる上層と下層に形成される。このように厚み方向において連続層が複数形成された場合は、個々の層において緻密連続層および繊維間空隙幅１〜２０μｍの有効空隙率を求め、有効空隙率はそれらの平均値で示し、繊維間空隙幅１〜２０μｍの連続層の厚みは積算値で示す。
それぞれの測定位置で求められた繊維間空隙幅１〜２０μｍの有効空隙率、繊維間空隙幅１〜２０μｍの連続層の厚みを算術平均値（３点×５箇所）で示す。
【００５７】
８．揚水ヘッド差
繊維構造体を幅４ｃｍ、長さ１２０ｃｍに切断したシートに厚み０．０３ｍｍのポリエチレンで被覆（接合点は熱圧着で袋状としたものにシートを挿入して周りを被覆）したものを測定サンプルとし、高さ１１０ｃｍまで、垂直に測定サンプルを吊り下げられるようにした架台にセットし、上部５ｃｍは開放し、下部５ｃｍも開放して水面下に接しておくようにして、２４時間に揚水した水面から揚水した高さ（揚水高さ）までの距離Ｌｃｍ（少数点２桁まで測定、２桁目を四捨五入）をｎ＝５で測定した値の平均値で示す。
【００５８】
９．栽培評価
水源からのヘッド差を６０ｃｍとして、６０ｃｍ上に幅２０ｃｍ、長さ２０ｃｍ、深さ１０ｃｍの栽培ポットを設置し、栽培ポット底面内に東洋紡績株式会社製コスモＡ−１を敷き詰めて、幅４ｃｍの評価用揚水サンプル４本を水源からポットまでをポリエチレンで被覆し、ポット底辺に孔を空けて、底面でコスモＡ−１に４箇所で接合させて設置、設置したポット内に、腐葉土１０部と鹿沼土９０部を混ぜた土を１０ｃｍまで敷き詰め、その土の表面に、直前まで地面に生えていた高麗芝を刈り取ってポット全面に貼り付けた。次いで、最初だけ、散水したが、以降は、水を与えないように屋根を架けて、７月初旬〜１０月初旬の３ヶ月間放置して芝の生育状態を観察し、以下の評価を行った。
３ヶ月間枯れなし：◎、部分枯れ少し：○、半分以上枯れた：△、すべて枯れた：×
【００５９】
＜実施例１＞
固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を紡糸温度２８５℃、単孔吐出量１．１２ｇ／分にて溶融紡糸し、紡糸速度４５００ｍ／分にて引取り、ネットコンベア上に振落して目付２８０ｇ／ｍ２のウエッブを得た。連続して、ネット上で２３０℃の予備圧着ローラーにて押さえ処理を行い単糸繊度２．５ｄｔｅｘの長繊維からなるウエッブを得た。次いで、得られたウエッブを３層積層して、ペネ４０でニードルパンチ加工して積層一体化して、次いで、カレンダー加工機にて、最適加熱温度として２４０℃にて、線圧２００ｋＮ／ｍにて圧着加工して、目付８４０ｇ／ｍ２の不織布を得た。得られた不織布は、次いで、高松油脂株式会社製のポリエステル系親水化剤ＳＲ１８００推奨処方にて、パッド・キヤー処方にて浸漬−搾り−乾燥−熱処理して、付着量１．８重量％の繊維構造体を得た。
得られた繊維ウエッブ及び繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例１の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な揚水効果を示した。
【００６０】
＜実施例２＞
カレンダー加工での線圧を１００ｋＮ／ｃｍとした以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例２の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００６１】
＜実施例３＞
実施例１で得た目付２８０ｇ／ｍ２のウエッブを２枚積層してニードルパンチで一体化した以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例３の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は６０ｃｍ以上となる揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００６２】
＜実施例４＞
積層枚数を２枚積層したウエッブを用いた以外、実施例２と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例４の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は６０ｃｍ以上となる揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも問題のない結果を示した。
【００６３】
＜実施例５＞
ネットコンベア上に積層するウエッブの目付を５０ｇ／ｍ２とし、積層一体化しないで２３０℃にてカレンダー加工した以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例５の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は６０ｃｍ以上となる揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも問題のない結果を示した。
【００６４】
＜実施例６＞
固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）９９重量％とＲｏｈｍ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧのＰＬＥＸＩＧＬＡＳ ｈｗ５５（ｈｗ５５）を０．４重量％を混合乾燥した樹脂を用いて、単孔吐出量０．８７ｇ／分にて溶融紡糸し、紡糸速度３５００ｍ／分にて引取り、カレンダー加工温度を２２０℃とした以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を満たす実施例６の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は６０ｃｍ以上となる揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００６５】
＜比較例１＞
親水加工処理しなかった以外は、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を外れる比較例１の繊維構造体は、親水性ではないため、揚水機能が著しく劣る繊維構造体であり、栽培評価では非常に悪い結果を示した。
【００６６】
＜比較例２＞
ニードルパンチをペネ１００にて行い、カレンダー加工しない以外は、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を外れる比較例２の繊維構造体は、親水性は優れているが、微細な連続細孔がない構造のため、揚水機能が著しく劣る繊維構造体であり、栽培評価では非常に悪い結果を示した。
【００６７】
＜比較例３＞
３ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート短繊維７０重量％と１．５ｄｔｅｘのポリエチレンをシース、ポリエチレンテレフタレートをコアにした芯鞘型短繊維３０重量％を混綿開繊したウエッブを積層して２４０ｇ／ｍ２とし、ペネ４０にてニードルパンチ加工で一体化した不織布を、カレンダー加工温度１００℃とし、線圧２００ｋＮ／ｃｍにてカレンダー加工し、次いで、実施例１と同様にして親水化処理して得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を外れる比較例３の繊維構造体は、微細な連続細孔を有する連続層は存在し、親水加工されているにもかかわらず、揚水機能が劣る繊維構造体であり、栽培評価では非常に悪い結果を示した。
【００６８】
＜比較例４＞
カレンダー加工温度を２５０℃とした以外、実施例５と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表１に示す。
本発明の要件を外れる比較例４の繊維構造体は、カレンダー加工での圧着が進みすぎてフィルム化しており、微細な連続細孔をもつ連続層が少ない構造のため、揚水機能が非常に劣る繊維構造体であった。栽培評価は行わなかった。
【００６９】
＜実施例７＞
ニードルパンチした不織布を、親水化処理して後に、カレンダー加工した以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例７の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であり、栽培評価でも良好な結果を示した。
【００７０】
＜実施例８＞
カレンダー加工の代わりに、圧着面積率１８％の横楕円ドット状のエンボスローラーにて、最適加熱温度として２４０℃にて、線圧２５０ｋＮ／ｍにてエンボス加工した以外、実施例１と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例８の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００７１】
＜実施例９＞
親水化加工を行った後で、エンボス加工した以外、実施例８と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例９の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００７２】
＜実施例１０＞
実施例８で得たウエッブを、単層のままニードルパンチで一体化せずにエンボス加工した以外、実施例８と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例１０の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも問題のない結果を示した。
【００７３】
＜実施例１１＞
単孔吐出量を０．３６ｇ／分とし、引取り積層ウエッブの目付を１５０ｇ／ｍ２とした以外、実施例２と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を満たす実施例１１の繊維構造体は、優れた揚水機能を示し、揚水ヘッド差は１００ｃｍ以上となる（計測は１００ｃｍまでなので、それを超えていた）揚水性繊維構造体であった。栽培評価でも良好な結果を示した。
【００７４】
＜比較例５＞
ウエッブ目付を３０ｇ／ｍ２とし、エンボス加工温度を２３０℃とした以外、実施例５と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を外れる比較例５の繊維構造体は、揚水に必要な微細な連続細孔からなる連続層の形成が不充分なため揚水機能がやや劣る繊維構造体であり、栽培評価でもやや悪い結果を示した。
【００７５】
＜比較例６＞
カレンダー加工温度を２３０℃とした以外、実施例１０と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を外れる比較例６の繊維構造体は、揚水に必要な微細な連続細孔からなる連続層となる部分がドット部にしか形成されず、連続層が遮断されているため揚水機能がやや劣る繊維構造体であり、栽培評価でも悪い結果を示した。
【００７６】
＜比較例７＞
カレンダー加工温度を２１０℃とした以外、実施例１と同様にして得た得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を外れる比較例７の繊維構造体は、カレンダー温度が低いため、揚水に必要な微細な連続細孔からなる連続層が形成されず、揚水機能がやや劣る繊維構造体であり、栽培評価でも悪い結果を示した。
【００７７】
＜比較例８＞
単繊維繊度を１０．５ｄｔｅｘとした以外、実施例８と同様にして得た繊維構造体の評価結果を表２に示す。
本発明の要件を外れる比較例８は、繊度が太いため、微細な連続細孔の形成が少ないため揚水機能がやや劣る繊維構造体であった。栽培評価では非常に悪い結果を示した。
【００７８】
＜参考例１＞
市販の吸揚水シートである、東洋紡績株式会社製コスモＡ−１（吸水繊維を混繊した不織布）を用いた評価結果を表２に示す。
吸水繊維は吸水した水分が飽和するまで吸収するので、揚水水量が少ないと毛細管現象で揚水できる揚水ヘッド差までも揚水できない（止水効果を発揮）場合があり、微細な連続細孔を有しないため、揚水ヘッド差は低くなる例である。
【００７９】
【表１】
【００８０】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の揚水性繊維構造体は、高い揚水ヘッド差を付与するのに必要な、１〜２０μｍの連続微細孔が開孔断面積当り１０％以上の連続層を有するので、無動力での揚水ヘッド差を５０ｃｍ以上高くでき、優れた揚水機能を生かし易メンテナンス性も向上させた水耕栽培の揚水材、河川敷緑化や壁面緑化の揚水材、ドレン材、水分蒸発冷却システムの揚水放水材、各種揚水芯材、雨水貯留槽の一時貯留水を災害時有効利用する用途など、多岐にわたる用途に適用できる揚水機能材として安価に提供することを可能にすることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長繊維からなる不織布が圧着されて連続細孔を形成した繊維構造体であって、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である揚水性繊維構造体。
【請求項２】
大気圧下での揚水ヘッド差が７０〜１５０ｃｍである請求項１記載の揚水性繊維構造体。
【請求項３】
繊維構造体が、ＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）の滴下法で５秒以下の親水性能を有し、繊維構造体中に繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層を有し、該連続層の有効空隙率が１０〜１００％である請求項１または２記載の揚水性繊維構造体。
【請求項４】
繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層の厚みが４０μｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【請求項５】
不織布がポリエステル長繊維からなるスパンボンド不織布であり、繊維表面が親水性ポリエステルで樹脂加工された請求項１〜４のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【請求項６】
揚水部および放水部以外の外周が、水の蒸発放散を抑制できる被覆材で被覆されている請求項１〜５のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【請求項１】
長繊維からなる不織布が圧着されて連続細孔を形成した繊維構造体であって、大気圧下での揚水ヘッド差が５０ｃｍ以上である揚水性繊維構造体。
【請求項２】
大気圧下での揚水ヘッド差が７０〜１５０ｃｍである請求項１記載の揚水性繊維構造体。
【請求項３】
繊維構造体が、ＪＩＳ Ｌ−１９０７（２００４）の滴下法で５秒以下の親水性能を有し、繊維構造体中に繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層を有し、該連続層の有効空隙率が１０〜１００％である請求項１または２記載の揚水性繊維構造体。
【請求項４】
繊維間空隙幅が１μｍ〜２０μｍの空隙を有する連続細孔を形成した緻密な連続層の厚みが４０μｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【請求項５】
不織布がポリエステル長繊維からなるスパンボンド不織布であり、繊維表面が親水性ポリエステルで樹脂加工された請求項１〜４のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【請求項６】
揚水部および放水部以外の外周が、水の蒸発放散を抑制できる被覆材で被覆されている請求項１〜５のいずれかに記載の揚水性繊維構造体。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−３８２０９（Ｐ２０１１−３８２０９Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８６４５０（Ｐ２００９−１８６４５０）
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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