積層不織布
【課題】延伸時に剥離することがなく、追従性に優れ、高伸度を有し、熱成型性、フィルター性およびバリア性に優れた積層不織布を提供する。
【解決手段】複屈折率が０．０４０以下である熱可塑性長繊維層を上下層とし、平均繊維径が２μｍ以上の熱可塑性微細繊維層を中間層とし、各層が熱接着で一体化されていることを特徴とする積層不織布。
【解決手段】複屈折率が０．０４０以下である熱可塑性長繊維層を上下層とし、平均繊維径が２μｍ以上の熱可塑性微細繊維層を中間層とし、各層が熱接着で一体化されていることを特徴とする積層不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層不織布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高伸度を有するスパンボンド不織布や、熱成型性を有するスパンボンド不織布は知られており、各種の分野に使用され、広く用途が展開されている。しかしながら、微細繊維層と熱可塑性合成繊維層を複合した積層不織布では、高伸度及び優れた熱成型性を有する不織布は見出されていない。
【０００３】
例えば、特許文献１には、スパンボンド長繊維に微細なメルトブロー繊維を少なくとも一面に進入指数０．３６以上で進入させることによって高強力でフィルター性、バリア性に優れた高強力積層不織布を得る方法が開示されている。
しかし、微細繊維であるメルトブロー繊維をスパンボンド長繊維へ深く進入させることにより、積層不織布の強力は高くなるが、成型加工における形態追従性が劣り、伸度が劣るという欠点がある。
【０００４】
特許文献２には、それぞれ予め調整されたメルトブロー微細繊維不織布とスパンボンド長繊維不織布を積層し、熱カレンダーロール又は熱エンボスロールで積層構造を一体化して、機械的強力の優れたフィルター及びバリア性に優れた複合不織布が開示されている。
【０００５】
しかし、特許文献２に記載の方法では、不織布の構成繊維が各不織布構造内でリジッドに固定されて、自由度がなく、そのために積層されたメルトブロー不織布の微細繊維がスパンボンド長繊維層に拡散することがなく、積層体が熱カレンダーロール又は熱エンボスロール間に通されることで、それぞれの不織布が複数回の熱履歴を被り、そのため、不織布の強度、伸度が低下し、スパンボンド層とメルトブロー層で層間剥離するという問題がある。
【０００６】
さらに、特許文献２に記載の不織布は、低目付のメルトブロー不織布であるため、著しく変形し易く、取り扱いが煩雑なこともあって、積層構造の調整が困難であり、また、加工の過程で、微細構造が引き伸ばされ易く、均一な層を形成することが困難である。
【０００７】
特許文献３には、優れた熱成型性及びフィルター特性を合せ持った不織シートが開示されているが、熱成型性を有するためには、一旦、不織シートを沸水収縮させることが必要であり、沸水収縮させない状態で熱成型性を有することに関しては記載がない。
また、特許文献２と同様に、それぞれ予め調整されたメルトブロー微細繊維不織布とスパンボンド長繊維不織布を積層し、積層構造を一体化しているため、メルトブロー不織布の積層構造の調整が困難であり、また、加工の過程で均一な層を形成することが困難である。
【０００８】
特許文献４には、スパンボンド長繊維不織布の上面に、直接に、メルトブローによって紡糸された極細繊維の堆積ウェブを捕集形成して積層シートを得た後、該積層シートに非加熱的圧着法を適用して、良好なフィルター性を持った複合不織布を得る方法が開示されている。
【０００９】
この複合不織布では、スパンボンド長繊維層の構造が予め熱圧着にて固定されたものであるため、メルトブロー微細繊維が長繊維層内部に実質的に進入し難く、長繊維と十分に絡まることができない。したがって、微細繊維のアンカー効果が不十分であり、積層構造の層間剥離に対する十分な抵抗性を付与することが期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０９４１３６号
【特許文献２】特開平７−２０７５６６号公報
【特許文献３】特開昭６３−２３５５６０号公報
【特許文献４】特開平２−２８９１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、上記のような従来技術の問題点を解決し、高伸度を有し、通気性、フィルター性、バリア性に優れ、成型加工時の展伸性、加熱成型性等の成型加工特性が良好な積層不織布を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、不織布の上下層を構成する熱可塑性長繊維の複屈折率を特定範囲とし、中間層の熱可塑性微細繊維の繊維径を特定範囲とし、さらに、熱可塑性長繊維の繊維表面同士、及び／又は、熱可塑性長繊維の繊維表面と熱可塑性微細繊維の繊維表面を軽度に熱接着させ、繊維形状を実質的に維持した状態で一体化することにより、延伸成型時に剥離することがなく、追従性に優れ、高伸度を有し、熱成型性、フィルター性およびバリア性に優れた積層不織布を見出し、本発明に到達したものである。
【００１３】
即ち、本発明は以下の通りである。
１．複屈折率が０．０４０以下である熱可塑性長繊維層を上下層とし、平均繊維径が２μｍ以上の熱可塑性微細繊維層を中間層とし、各層が熱接着で一体化されていることを特徴とする積層不織布。
【００１４】
２．前記熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維がポリエステル系繊維であることを特徴とする上記１記載の積層不織布。
３．前記熱接着が、熱可塑性長繊維層の繊維表面での点接着であることを特徴とする上記１又は２に記載の積層不織布。
【００１５】
４．前記熱接着が、熱可塑性長繊維層の繊維表面と熱可塑性微細繊維層の繊維表面での点接着であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の積層不織布。
５．前記熱可塑性長繊維の平均繊維径が１５〜３５μｍであることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の積層不織布。
【００１６】
６．前記積層不織布の、１００℃での伸度１００％におけるモジュラスが５０Ｎ／３ｃｍ以下であることを特徴とする上記１〜５のいずれかに記載の積層不織布。
７．前記積層不織布の、１００℃での引張伸度が１００％以上であることを特徴とする上記１〜６のいずれかに記載の積層不織布。
【００１７】
８．上記１〜７のいずれか１項に記載の積層不織布を熱成型で一体加工して得られることを特徴とする成型体。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の積層不織布は、特定の熱可塑性長繊維の層及び熱可塑性微細繊維の層から構成され、熱可塑性長繊維の繊維表面同士、及び、熱可塑性長繊維の繊維表面と熱可塑性微細繊維の繊維表面を軽度に熱接着させて一体化されている。また、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維の非晶性を高くすることによって、繊維自体及び不織布の伸度が向上し、さらに、非晶部分が多いため、熱接着時に、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維が熱融着して、層間剥離が抑制される。
【００１９】
その結果、本発明の積層不織布は、延伸時、剥離することがなく、追従性に優れ、高伸度を有し、成型加工時の展伸性、熱成型性、フィルター性、バリア性に優れ、成型加工特性が良好である。
したがって、本発明の積層不織布は、食品フィルター、エアフィルター、液体フィルター、掃除機フィルター、メンブレン支持体等のフィルター用材料、フィルター資材等をはじめとする産業用資材や農業資材、防音材や吸音材、乾燥材包材、懐炉包材等の包装材料用途に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の積層不織布において、熱可塑性長繊維同士の交絡点における繊維の表面同士が互いに、点状で融着接合を生じ、点状で接着した状態を、上面から見た場合の模式的な図である。
【図２】本発明の積層不織布において、熱可塑性長繊維の繊維表面と熱可塑性微細繊維の繊維表面が互いに、点状で融着接合を生じ、点状で接着した状態を、断面から見た場合の模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の積層不織布は、下記のような特徴を有する。
（１）積層不織布の上下層を構成する熱可塑性長繊維の結晶配向度が低く押えられているので、長繊維自体の伸張性、積層不織布としての伸張性を高めることができる。
【００２２】
（２）中間層の微細繊維の繊維径が比較的大きいので、微細繊維自体の伸張性、及び、積層不織布の伸張性を高めることができる。
（３）積層された不織布を軽度に熱接着して繊維表面での点状接着とし、弱い接着部分が高頻度で存在した状態で一体化されているので、積層不織布の伸張加工性を高めることができる。
【００２３】
本発明の積層不織布を構成する熱可塑性長繊維及び熱可塑性微細繊維としては、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、共重合ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、共重合ポリエステルなどのポリエステル系繊維、ナイロン−６繊維、ナイロン−６６繊維、共重合ナイロンなどのポリアミド系繊維、及び、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネートなどの生分解性繊維などが用いられる。
【００２４】
なかでも耐熱特性の点から、熱可塑性長繊維及び熱可塑性微細繊維としては、ポリエステル系繊維が好ましく、特に、ポリエチレンテレフタレート繊維が好ましい。繊維の断面形状としては、特に制限はなく、丸型、扁平型、Ｃ型、Ｙ型、Ｖ型などの異形断面などが用いられ、好ましくは丸型断面である。
【００２５】
本発明の不織布を構成する熱可塑性長繊維は、複屈折率（Δｎ）が０．０４０以下であることが必要であり、より好ましくは０．００３〜０．０３０であり、特に好ましくは０．００５〜０．０２０である。複屈折率（Δｎ）がこの範囲であると、熱可塑性長繊維の伸度が大きく、成型性が良好であり、更に、不織布の熱接着性が向上し、表面毛羽立ちが少なく、耐磨耗性が改善される。本発明では、繊維自体を低速で紡糸することによって繊維分子の配向を抑制することにより、繊維の複屈折率（Δｎ）を上記の範囲にすることができる。
【００２６】
複屈折率が０．０４０より大きいと、繊維の結晶性が高く、繊維の伸度が低下して、成型性が悪くなり、また、熱接着時の熱セットが困難となり、表面の毛羽の抑制が困難となる。複屈折率が０．００３よりも小さいと、熱圧着時に熱収縮が生じ、また、繊維が熱圧着ロールの熱により溶解し、ロールに取られてしまうため、不織布を生産することが困難となる。
【００２７】
本発明において、熱可塑性長繊維は、平均繊維径が１５μｍ〜３５μｍであることが好ましく、より好ましくは２０μｍ〜３０μｍである。平均繊維径がこの範囲であると、熱可塑性長繊維の伸度が大きく、更に、不織布の熱接着工程において、熱可塑性微細繊維と熱融着し、追従性が向上し、積層不織布の成型性が良好となる。
【００２８】
平均繊維径が１５μｍよりも小さくなくなると、繊維の結晶性が高く、結晶部分が多くなり繊維の伸度が低下して、成型性が悪くなりやすく、また、熱融着性が低下して、熱圧着時の熱セットが困難となりやすく、不織布表面の毛羽の抑制が不十分となりやすい。平均繊維径が３５μｍよりも大きくなると、熱圧着時に熱収縮が生じやすく、また、繊維が熱圧着ロールの熱により溶解して、ロールに取られやすいため、不織布を生産することが困難となる場合がある。
【００２９】
本発明において、熱可塑性微細繊維は、平均繊維径２μｍ以上が必要であり、好ましくは２μｍ〜１０μｍ、特に好ましくは３μｍ〜８μｍである。平均繊維径が２μｍ以上であると、熱可塑性微細繊維の伸度が大きく、更に、不織布の熱接着工程において、熱可塑性長繊維と熱融着し、追従性が向上し、積層不織布の成型性が良好となる。
【００３０】
熱可塑性微細繊維の平均繊維径が２μｍ未満であると、繊維の結晶性が高くなり、繊維の伸度が低下して、成型性が悪くなり、また、熱可塑性微細繊維の熱融着性が低下し、熱接着時における、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維との熱接着が困難となり、積層不織布の一体成型が不十分となる。
【００３１】
本発明において、熱可塑性長繊維の繊度については特に制限はなく、上記の繊維径に対応した繊度であれば良いが、生産性や風合いの点を考慮して、熱可塑性長繊維の繊度は０．５〜３０ｄｔｅｘが好ましく、より好ましくは１〜２０ｄｔｅｘであり、特に好ましくは３〜１０ｄｔｅｘの範囲である。
【００３２】
熱可塑性長繊維及び熱可塑性微細繊維としては、いずれも、ポリエステル系繊維の低延伸繊維からなることが好ましい。ポリエステル系繊維の低延伸繊維は、紡糸工程での結晶配向度が低く押えられており、結晶化度が低く、延伸性が良好であり、高伸度、高展伸が可能である。特に、熱可塑性長繊維としては、紡糸速度１０００〜３５００ｍ／分の低紡糸速度で得られた低結晶性、低配向性のポリエステル系繊維が好ましく用いられる。
【００３３】
本発明の積層不織布の引張伸度は、５０〜５００％が好ましく、より好ましくは７０〜４００％であり、このように高伸度であると、熱延伸加工特性が向上する。
本発明の積層不織布を構成する熱可塑性長繊維及び熱可塑性微細繊維は、いずれも低配向性繊維であることが好ましく、また、熱により、熱可塑性長繊維の繊維表面同士、及び、熱可塑性長繊維の繊維表面と熱可塑性微細繊維の繊維表面の融着が起こりやすいという特徴を有する低配向性繊維が好ましい。
【００３４】
上記のような融着が起こりやすい繊維であると、積層不織布を加熱することにより、加熱雰囲気中で、繊維の交絡点において、繊維の表面が溶融して、互いに点状で接着し、その接着部の存在する頻度を大きくすることができる。さらに、通常の熱接着に比べて、弱い接着であり、小さな応力で、均一な延伸加工ができるため、大きな展伸を伴う熱成型に適する積層不織布となる。
【００３５】
本発明の積層不織布は、１００℃における引張伸度は、好ましくは１００％以上であり、より好ましくは１２０〜５００％であり、特に好ましくは１５０〜４００％であり、この範囲であると、熱プレスによる成型特性が良好となり、熱成型による一体加工が可能となる。
【００３６】
本発明の積層不織布において、１００℃での伸度１００％におけるモジュラスは、好ましくは５０Ｎ／３ｃｍ以下であり、より好ましくは１〜４０Ｎ／３ｃｍであり、さらに好ましくは１〜３０Ｎ／３ｃｍである。この範囲であると、熱成型特性が良好となり、小さな応力で均一な延伸加工ができるため、大きな展伸を伴う熱成型に適する。
【００３７】
更に、目的に応じて、熱可塑性長繊維及び／又は熱可塑性微細繊維に、他の樹脂、難燃剤、無機充填剤、柔軟剤、可塑剤、顔料、帯電防止剤などを、１種又は２種以上添加してもよい。
本発明の積層不織布の目付は、特に制限はなく、使用目的に応じて選択することができる。通常の目的に使用される場合、目付は５〜３００ｇ／ｍ２程度であるが、場合によってはこの範囲から外れてもよい。
【００３８】
本発明の積層不織布において、上下層（Ｓ層）の熱可塑性長繊維はスパンボンド長繊維が好ましく、中間層（Ｍ層）の熱可塑性微細繊維はメルトブロー微細繊維が好ましい。
本発明の積層不織布は、ＳＭＳ構造が好ましく、ＳＳＭＳＳ、ＳＭＭＳなどのように、Ｓ層が上下層、Ｍ層が中間層を構成しているものであってもよい。
【００３９】
本発明の積層不織布において、熱可塑性微細繊維としてメルトブロー微細繊維を用いることにより、メルトブロー微細繊維によるフィルター性能やバリア性能をいっそう効果的に発現することができる。積層不織布におけるメルトブロー微細繊維の量は、積層不織布全体に対し、微細繊維の比率で１０ｗｔ％以上、または、目付けで２ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。
【００４０】
メルトブロー微細繊維の量が上記の範囲であると、本発明の積層不織布の通気度が６０ｃｍ３／ｃｍ２／秒以下となり、より好ましくは４０ｃｍ３／ｃｍ２／秒以下、特に好ましくは３０ｃｍ３／ｃｍ２／秒以下となり、フィルター性能及びバリア性能に優れた積層不織布を得ることができる。また、本発明の積層不織布を成型加工により熱延伸した後も、メルトブロー微細繊維が均一に延伸されるため、フィルター性能及びバリア性能に優れた成型体が得られる。
【００４１】
本発明の積層不織布は、繊維同士を軽度に熱接着させ、繊維形状を実質的に維持した状態で一体化されていることを特徴とする。
通常、スパンボンド不織布における繊維結合は、熱圧着で強固に圧着されているため、圧着部は、繊維形状を維持せず、繊維は潰された形状であり、繊維同士が互いに融着してフィルム状を呈し、ドット状の面接着でエンボス柄を形成している。
【００４２】
これに対し、本発明の積層不織布は、熱可塑性長繊維層（Ｓ層）と熱可塑性微細繊維層（Ｍ層）が、例えば、ＳＭＳ構造に積層されて、仮熱圧着され、さらに、面的に抑制された状態で熱接着されている。
【００４３】
仮熱圧着の方法は特に制限されないが、好ましくは、少なくとも一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いる方法、表面が平坦な一対のフラットロールを用いる方法等が挙げられ、また、ニードルパンチ法やスパンレース法等、不織布の繊維を接合させる方法を用いることもできる。
【００４４】
このように、２段階で仮熱圧着と熱接着を行うことにより、本発明の積層不織布における繊維結合は、軽度な熱接着に留まり、繊維表面での点状接着が主体となる。即ち、本発明の積層不織布においては、図１、図２に例示するように、点接着で繊維が結合されているため、繊維形状を維持しており、従来品のように、繊維が潰されて繊維同士が互いに融着したフィルム状を呈してはいない。
【００４５】
本発明においては、仮熱圧着でエンボス柄が付いたとしても、２段階目の面的に抑制された熱接着により、エンボス柄の周辺でミクロに熱収縮が発現し、エンボス柄がはずれるか又は弱くなるとともに、積層不織布全体の目付ムラが軽減される。２段階目の熱接着は、不織布を面的に抑制する熱接着方法であれば、特に制限されないが、好ましくはフェルトカレンダーロールを用いる。
本発明の積層不織布において、繊維同士の接着部が存在する頻度は、繊維同士の交絡点の数で決まるものであり、特に制限されないが、高頻度で弱い接着であることが好ましい。
【００４６】
次に、本発明の積層不織布の製造法について説明する。
本発明の積層不織布の製造法は、従来公知のスパンボンド法とメルトブロー法が好ましく用いられる。
従来、スパンボンド繊維及びメルトブロー繊維の不織布は、表面が凹凸形状のエンボスロールを使用し、部分的に熱圧着して、繊維ウェブをエンボスの柄形状に従い、フィルム状に融着結合させて、強度を有するシート状物を得ている。しかし、高延伸すると、エンボスの柄形状に従い熱圧着して得られたフィルムが破断する場合があり、高伸度の積層不織布を得ることは困難であった。
【００４７】
上記の問題を解決するために、本発明の積層不織布においては、熱接着を２段階で行うことにより、上記のような問題を解決した。
本発明の積層不織布において、熱接着は、まず、少なくとも一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、ロール温度３０〜１２０℃、好ましくは５０〜１００℃の温度にて線圧５０〜１０００Ｎ／ｃｍ、好ましくは２００〜７００Ｎ／ｃｍの下で熱接着することにより仮熱圧着された積層不織布を得る。
【００４８】
次いで、仮熱圧着された積層不織布を、フェルトカレンダーロールを用いて、ロール温度８０〜１５０℃、好ましくは１００〜１４０℃の温度にて熱接着することにより、図１に示すように、熱可塑性長繊維同士の交絡点において繊維の表面が溶融して、互いに点状で接着し、その接着部の存在する頻度を大きくすることができる。
【００４９】
また、図２に示すように、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維の交絡点において、繊維の表面が溶融して、互いに点状で接着し、その接着部の存在する頻度を大きくすることができる。さらに、これらの点状の接着は、通常の熱圧着に比べて、弱い接合であるため、小さな応力で、均一な延伸加工ができるので、大きな展伸を伴う熱成型に適する。
【００５０】
本発明の積層不織布は、熱成型で一体加工して、成型体とすることができる。成型体の形状について特に制限はなく、半円形、円柱形、四角形等、使用目的に応じて選択することが好ましい。
【００５１】
熱成型における展開比は０．０５〜１．５の範囲が好ましく、より好ましくは０．１〜１．０の範囲である。成型展開比は、２０ｃｍ×２０ｃｍの試料片を成型機にセットし、熱風温度１５０℃で予熱して、直径１２ｃｍの成型金型で熱プレスを実施した時の成型体の深さを測定し、成型体の深さを成型シートの直径で割った、次式（１）で定義される値である。
展開比＝（成型体の深さ）／（成型前シートの直径）・・・（１）
【００５２】
即ち、熱成型による一体加工において、展開比は、シート状物をコップ形状に熱成型した場合の、径と成型深さの割合を示すもので、成型の度合いを示す指標であり、通常、展開比が１の場合、実質の延伸倍率は約３倍程度となる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
なお、測定法、評価法等は下記のとおりである。
（１）繊度（ｄｔｅｘ：デシテックス）
不織布等の布帛試料の両端部１０ｃｍを除いて、布帛の幅２０ｃｍ毎の区域からそれぞれ適当な本数の繊維を採取して１００ｃｍの質量を測定し、下記の式で算出した。
繊度（ｄｔｅｘ）＝｛〔質量（ｇ）〕／〔繊維の本数〕｝×１００００
【００５４】
（２）平均繊維径（μｍ）
不織布等の布帛の試料の両端部１０ｃｍを除いて、布帛の幅２０ｃｍ毎の区域からそれぞれ適当な本数の繊維を採取し、マイクロスコープで繊維の直径を各３０点測定して、該３０点の測定値の平均値を算出して平均繊維径とした。
【００５５】
（３）引張伸度（％）
ＪＩＳ Ｌ−１９０６に準拠して測定した。不織布等の布帛試料の両端１０ｃｍを除き、縦方向に、幅２０ｃｍあたり、幅５ｃｍ、長さ２０ｃｍの試料を５点切り取り、引張試験機で、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。５点の試料の測定値を平均して引張伸度を算出した。
【００５６】
（４）１００℃での伸度１００％におけるモジュラス（Ｎ／３ｃｍ）
不織布等の布帛試料の両端１０ｃｍを除き、縦方向に、幅２０ｃｍあたり、幅３ｃｍ、長さ１０ｃｍの試料を５点切り取り、引張試験機で、つかみ間隔２ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分、温度１００℃の条件下で、伸度１００％におけるモジュラス（Ｎ／３ｃｍ）を測定した。５点の試料の測定値を平均して該モジュラスを算出した。
【００５７】
（５）１００℃での引張伸度（％）
不織布等の布帛の両端１０ｃｍを除き、縦方向に、幅２０ｃｍあたり、幅３ｃｍ、長さ１０ｃｍの試料を５点切り取り、引張試験機で、つかみ間隔２ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分、温度１００℃の条件下で測定した。５点の試料の測定値を平均して該引張伸度（％）を算出した。各縦方向を測定し平均値を算出した。
【００５８】
（６）通気度（ｃｍ３／ｃｍ２／秒）
ＪＩＳ Ｌ−１０９６に記載のフラジール法に準拠して測定した。不織布等の布帛の両端１０ｃｍを除いて、幅２０ｃｍあたり１点を採取して測定し、５点の試料の測定値の平均値を算出した。
【００５９】
（７）複屈折率（Δｎ）
偏光顕微鏡を使用して、干渉縞法によって繊維の側面から観察した平均屈折率の分布を測定することができる。この方法は、円形断面を有する繊維に適用できる。繊維の屈折率は繊維軸に対して平行な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折率ｎ||と、繊維軸に対し垂直な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折率ｎ⊥によって特徴づけられ、複屈折率はΔｎ＝（ｎ||−ｎ⊥）で表わされる。
【００６０】
繊維に偏光を照射すると、互いに直角に振動する２つの偏光に分かれる。繊維は、軸の方向によって屈折率が異なるため、２つの光の進む距離に差が生じる。これがレタデーションであり、Ｒで表わされ、繊維断面の直径をｄ0とすると、複屈折率と次式の関係がある。
Ｒ＝ｄ0（ｎ||−ｎ⊥）
【００６１】
光学的にフラットなスライドガラス及びカバーガラス、及び、繊維に対して不活性な封入剤を使用した。この封入剤中に数本の繊維を浸漬し、単糸が互いに接触しないようにした。さらに繊維は、その繊維軸が偏光顕微鏡の光軸及び干渉縞に対して垂直となるようにした。この干渉縞のパターンを測定し、レタデーションを求め、繊維の複屈折率を測定した。試料の繊維１０点について測定し、１０点の測定値の平均値を算出した。
【００６２】
（８）成型における展開比及び成型性の評価
２０ｃｍ×２０ｃｍの不織布等の布帛試料片を成型機にセットし、熱風温度１５０℃で予熱して、直径１２ｃｍの成型金型で熱プレスを実施した時の成型体の深さを測定し、下記の式で展開比を算出した。
展開比＝（成型体の深さ）／（成型前シートの直径）
成型性の評価は、展開比０．５での成型性により評価した。
○：破れがなく、成型性良好
×：破れが発生し、成型性不良
【００６３】
〔実施例１〕
溶液粘度（ηｓｐ／ｃ）が０．７５のポリエチレンテレフタレートをスパンボンド法により、吐出量０．９ｇ／分・Ｈｏｌｅ、紡糸温度３００℃で、フィラメント群を移動捕集面に向けて押出し、紡出されたフィラメント群を、紡糸速度１，８００ｍ／分で、繊度５ｄｔｅｘ、円形断面、目付３８．５ｇ／ｍ２の熱可塑性長繊維ウェブを捕集ネット面上で調製した。
【００６４】
一方、溶液粘度（ηｓｐ／ｃ）が０．５０のポリエチレンテレフタレートを、紡糸温度３００℃、加熱エア温度３２０℃、吐出エア８００Ｎｍ３／時／ｍの条件下で、メルトブロー法により紡糸して、平均繊維径３．３μｍの熱可塑性微細繊維を、目付２３ｇ／ｍ２のランダムウェブとして、上記で調製された熱可塑性長繊維ウェブに向けて直に噴出させた。
【００６５】
この際、メルトブローノズルから熱可塑性長繊維ウェブの上面までの距離は、１００ｍｍとし、メルトブローノズル直下の捕集面における吸引を０．２ｋＰａ、風速約７ｍ／秒に設定した。このようにして、熱可塑性微細繊維ウェブ／熱可塑性長繊維ウェブ（ＭＷ／ＳＷ１と略記）を調製した。
【００６６】
この熱可塑性微細繊維ウェブ／熱可塑性長繊維ウェブ（ＭＷ／ＳＷ１）面上に、更に、ポリエチレンテレフタレートの長繊維ウェブを、最初に調製した熱可塑性長繊維と同様にして紡糸し、熱可塑性長繊維ウェブ／熱可塑性微細繊維ウェブ／熱可塑性長繊維ウェブで構成された三層積層ウェブ（ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１）を得た。得られた三層積層ウェブは、トータル目付１００ｇ／ｍ２、熱可塑性微細繊維の比率が２３ｗｔ％であった。
【００６７】
次いで、ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１を、一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、部分熱圧着を行った。用いたエンボスロールは、凸部の単位面積が２ｍｍ２、圧着面積比率１８％であり、上、下ロール温度７０℃の条件下でロール線圧４００Ｎ／ｃｍにて部分圧着した。
【００６８】
次いで、この部分圧着ウェブを、フェルトカレンダー（ドラム直径２，５００ｍｍ、温度１０５℃、加工速度１５ｍ／分）で熱処理を行い、積層不織布を得た。
得られた積層不織布を成型機にセットし、熱風温度１５０℃で予熱して、直径１２ｃｍの成型金型で熱プレスを実施し、成型体を製造した。
【００６９】
〔実施例２〕
フェルトカレンダーでの熱処理温度を１３０℃としたこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２の積層不織布を調製し、得られた積層不織布を用いて成型体を製造した。
【００７０】
〔実施例３〕
熱可塑性長繊維層の目付を４４ｇ／ｍ２、熱可塑性微細繊維層の目付を１２ｇ／ｍ２としたこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２、熱可塑性微細繊維層の比率が１２ｗｔ％である積層不織布（ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１）を調製し、得られた積層不織布を用いて成型体を製造した。
【００７１】
〔実施例４〕
熱可塑性微細繊維層を、吐出エア５００Ｎｍ３／時／ｍの条件下で、平均繊維径７．５μｍで紡糸したこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２の積層不織布（ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１）を調製し、得られた積層不織布を用いて成型体を製造した。
【００７２】
〔比較例１〕
熱可塑性微細繊維を中間層に用いず、熱可塑性長繊維層のみを積層したこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２の積層不織布（ＳＷ２／ＳＷ１）を調製し、得られた積層不織布を用いて成型体を製造した。
【００７３】
〔比較例２〕
熱可塑性微細繊維層を、吐出エア１２００Ｎｍ３／時／ｍの条件下で、平均繊維径１．９μｍで紡糸したこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２の積層不織布（ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１）を調製した。得られた積層不織布は、熱可塑性微細繊維層の糸・布帛の伸度がともに低く、成型時に熱可塑性微細繊維層が破れてしまい、成型体を得ることができなかった。
【００７４】
〔比較例３〕
ポリエチレンテレフタレートを、実施例１と同様の方法で、紡糸速度４，５００ｍ／分で紡糸し、熱可塑性長繊維ウェブ（円形断面糸、繊度２ｄｔｅｘ）を得た。得られた熱可塑性長繊維ウェブを、実施例１と同様のエンボスロールを用い、上、下ロール温度２３５℃、ロール線圧４００Ｎ／ｃｍで部分圧着してトータル目付１００ｇ／ｍ２の不織布を得た。
得られた不織布は、糸・布帛の伸度がともに低く、成型時に不織布が破れてしまい、成型体を得ることができなかった。
以上の実施例、比較例における測定及び評価結果を表１に示す。
【表１】
【００７５】
表１から、以下のことが明らかである。
本発明の実施例の積層不織布は、比較例１のものと比較して、通気度が低く、フィルター性能、バリア性能に優れていることがわかる。また、成型後も同様に通気度が低く、成型体についてもフィルター性能、バリア性能に優れていることがわかる。
【００７６】
本発明の実施例の積層不織布は、比較例２及び比較例３と比較して、布帛の伸度が高く、成型性に優れていることがわかる。また、熱可塑性長繊維層と熱可塑性微細繊維層のいずれかの層の伸度が低いと、積層不織布としての伸度は低くなり、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維いずれも非晶部を有することが必要であり、該繊維同士が熱接着時、熱融着することにより層間剥離を抑制し、追従性に優れ、延伸による成型を可能とすることができる。
【００７７】
また、本発明の積層不織布は、１００℃での伸度１００％におけるモジュラスが低く、熱成型特性が良好であり、小さな応力で、均一な延伸加工ができるため、大きな展伸を伴う熱成型が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の積層不織布は、成型性とともにフィルター性、バリア性優れ、食品フィルター、エアフィルター、液体フィルター、掃除機フィルター、メンブレン支持体等のフィルター用材料、フィルター資材等をはじめとする産業用資材や農業資材、防音材や吸音材、乾燥材包材、懐炉包材等の包装材料用途に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 熱可塑性長繊維
２ 熱可塑性長繊維同士の融着接合部分
３ 熱可塑性微細繊維
４ 熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維の融着接合部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層不織布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高伸度を有するスパンボンド不織布や、熱成型性を有するスパンボンド不織布は知られており、各種の分野に使用され、広く用途が展開されている。しかしながら、微細繊維層と熱可塑性合成繊維層を複合した積層不織布では、高伸度及び優れた熱成型性を有する不織布は見出されていない。
【０００３】
例えば、特許文献１には、スパンボンド長繊維に微細なメルトブロー繊維を少なくとも一面に進入指数０．３６以上で進入させることによって高強力でフィルター性、バリア性に優れた高強力積層不織布を得る方法が開示されている。
しかし、微細繊維であるメルトブロー繊維をスパンボンド長繊維へ深く進入させることにより、積層不織布の強力は高くなるが、成型加工における形態追従性が劣り、伸度が劣るという欠点がある。
【０００４】
特許文献２には、それぞれ予め調整されたメルトブロー微細繊維不織布とスパンボンド長繊維不織布を積層し、熱カレンダーロール又は熱エンボスロールで積層構造を一体化して、機械的強力の優れたフィルター及びバリア性に優れた複合不織布が開示されている。
【０００５】
しかし、特許文献２に記載の方法では、不織布の構成繊維が各不織布構造内でリジッドに固定されて、自由度がなく、そのために積層されたメルトブロー不織布の微細繊維がスパンボンド長繊維層に拡散することがなく、積層体が熱カレンダーロール又は熱エンボスロール間に通されることで、それぞれの不織布が複数回の熱履歴を被り、そのため、不織布の強度、伸度が低下し、スパンボンド層とメルトブロー層で層間剥離するという問題がある。
【０００６】
さらに、特許文献２に記載の不織布は、低目付のメルトブロー不織布であるため、著しく変形し易く、取り扱いが煩雑なこともあって、積層構造の調整が困難であり、また、加工の過程で、微細構造が引き伸ばされ易く、均一な層を形成することが困難である。
【０００７】
特許文献３には、優れた熱成型性及びフィルター特性を合せ持った不織シートが開示されているが、熱成型性を有するためには、一旦、不織シートを沸水収縮させることが必要であり、沸水収縮させない状態で熱成型性を有することに関しては記載がない。
また、特許文献２と同様に、それぞれ予め調整されたメルトブロー微細繊維不織布とスパンボンド長繊維不織布を積層し、積層構造を一体化しているため、メルトブロー不織布の積層構造の調整が困難であり、また、加工の過程で均一な層を形成することが困難である。
【０００８】
特許文献４には、スパンボンド長繊維不織布の上面に、直接に、メルトブローによって紡糸された極細繊維の堆積ウェブを捕集形成して積層シートを得た後、該積層シートに非加熱的圧着法を適用して、良好なフィルター性を持った複合不織布を得る方法が開示されている。
【０００９】
この複合不織布では、スパンボンド長繊維層の構造が予め熱圧着にて固定されたものであるため、メルトブロー微細繊維が長繊維層内部に実質的に進入し難く、長繊維と十分に絡まることができない。したがって、微細繊維のアンカー効果が不十分であり、積層構造の層間剥離に対する十分な抵抗性を付与することが期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０９４１３６号
【特許文献２】特開平７−２０７５６６号公報
【特許文献３】特開昭６３−２３５５６０号公報
【特許文献４】特開平２−２８９１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、上記のような従来技術の問題点を解決し、高伸度を有し、通気性、フィルター性、バリア性に優れ、成型加工時の展伸性、加熱成型性等の成型加工特性が良好な積層不織布を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、不織布の上下層を構成する熱可塑性長繊維の複屈折率を特定範囲とし、中間層の熱可塑性微細繊維の繊維径を特定範囲とし、さらに、熱可塑性長繊維の繊維表面同士、及び／又は、熱可塑性長繊維の繊維表面と熱可塑性微細繊維の繊維表面を軽度に熱接着させ、繊維形状を実質的に維持した状態で一体化することにより、延伸成型時に剥離することがなく、追従性に優れ、高伸度を有し、熱成型性、フィルター性およびバリア性に優れた積層不織布を見出し、本発明に到達したものである。
【００１３】
即ち、本発明は以下の通りである。
１．複屈折率が０．０４０以下である熱可塑性長繊維層を上下層とし、平均繊維径が２μｍ以上の熱可塑性微細繊維層を中間層とし、各層が熱接着で一体化されていることを特徴とする積層不織布。
【００１４】
２．前記熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維がポリエステル系繊維であることを特徴とする上記１記載の積層不織布。
３．前記熱接着が、熱可塑性長繊維層の繊維表面での点接着であることを特徴とする上記１又は２に記載の積層不織布。
【００１５】
４．前記熱接着が、熱可塑性長繊維層の繊維表面と熱可塑性微細繊維層の繊維表面での点接着であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の積層不織布。
５．前記熱可塑性長繊維の平均繊維径が１５〜３５μｍであることを特徴とする上記１〜４のいずれかに記載の積層不織布。
【００１６】
６．前記積層不織布の、１００℃での伸度１００％におけるモジュラスが５０Ｎ／３ｃｍ以下であることを特徴とする上記１〜５のいずれかに記載の積層不織布。
７．前記積層不織布の、１００℃での引張伸度が１００％以上であることを特徴とする上記１〜６のいずれかに記載の積層不織布。
【００１７】
８．上記１〜７のいずれか１項に記載の積層不織布を熱成型で一体加工して得られることを特徴とする成型体。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の積層不織布は、特定の熱可塑性長繊維の層及び熱可塑性微細繊維の層から構成され、熱可塑性長繊維の繊維表面同士、及び、熱可塑性長繊維の繊維表面と熱可塑性微細繊維の繊維表面を軽度に熱接着させて一体化されている。また、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維の非晶性を高くすることによって、繊維自体及び不織布の伸度が向上し、さらに、非晶部分が多いため、熱接着時に、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維が熱融着して、層間剥離が抑制される。
【００１９】
その結果、本発明の積層不織布は、延伸時、剥離することがなく、追従性に優れ、高伸度を有し、成型加工時の展伸性、熱成型性、フィルター性、バリア性に優れ、成型加工特性が良好である。
したがって、本発明の積層不織布は、食品フィルター、エアフィルター、液体フィルター、掃除機フィルター、メンブレン支持体等のフィルター用材料、フィルター資材等をはじめとする産業用資材や農業資材、防音材や吸音材、乾燥材包材、懐炉包材等の包装材料用途に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の積層不織布において、熱可塑性長繊維同士の交絡点における繊維の表面同士が互いに、点状で融着接合を生じ、点状で接着した状態を、上面から見た場合の模式的な図である。
【図２】本発明の積層不織布において、熱可塑性長繊維の繊維表面と熱可塑性微細繊維の繊維表面が互いに、点状で融着接合を生じ、点状で接着した状態を、断面から見た場合の模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の積層不織布は、下記のような特徴を有する。
（１）積層不織布の上下層を構成する熱可塑性長繊維の結晶配向度が低く押えられているので、長繊維自体の伸張性、積層不織布としての伸張性を高めることができる。
【００２２】
（２）中間層の微細繊維の繊維径が比較的大きいので、微細繊維自体の伸張性、及び、積層不織布の伸張性を高めることができる。
（３）積層された不織布を軽度に熱接着して繊維表面での点状接着とし、弱い接着部分が高頻度で存在した状態で一体化されているので、積層不織布の伸張加工性を高めることができる。
【００２３】
本発明の積層不織布を構成する熱可塑性長繊維及び熱可塑性微細繊維としては、例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、共重合ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、共重合ポリエステルなどのポリエステル系繊維、ナイロン−６繊維、ナイロン−６６繊維、共重合ナイロンなどのポリアミド系繊維、及び、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネートなどの生分解性繊維などが用いられる。
【００２４】
なかでも耐熱特性の点から、熱可塑性長繊維及び熱可塑性微細繊維としては、ポリエステル系繊維が好ましく、特に、ポリエチレンテレフタレート繊維が好ましい。繊維の断面形状としては、特に制限はなく、丸型、扁平型、Ｃ型、Ｙ型、Ｖ型などの異形断面などが用いられ、好ましくは丸型断面である。
【００２５】
本発明の不織布を構成する熱可塑性長繊維は、複屈折率（Δｎ）が０．０４０以下であることが必要であり、より好ましくは０．００３〜０．０３０であり、特に好ましくは０．００５〜０．０２０である。複屈折率（Δｎ）がこの範囲であると、熱可塑性長繊維の伸度が大きく、成型性が良好であり、更に、不織布の熱接着性が向上し、表面毛羽立ちが少なく、耐磨耗性が改善される。本発明では、繊維自体を低速で紡糸することによって繊維分子の配向を抑制することにより、繊維の複屈折率（Δｎ）を上記の範囲にすることができる。
【００２６】
複屈折率が０．０４０より大きいと、繊維の結晶性が高く、繊維の伸度が低下して、成型性が悪くなり、また、熱接着時の熱セットが困難となり、表面の毛羽の抑制が困難となる。複屈折率が０．００３よりも小さいと、熱圧着時に熱収縮が生じ、また、繊維が熱圧着ロールの熱により溶解し、ロールに取られてしまうため、不織布を生産することが困難となる。
【００２７】
本発明において、熱可塑性長繊維は、平均繊維径が１５μｍ〜３５μｍであることが好ましく、より好ましくは２０μｍ〜３０μｍである。平均繊維径がこの範囲であると、熱可塑性長繊維の伸度が大きく、更に、不織布の熱接着工程において、熱可塑性微細繊維と熱融着し、追従性が向上し、積層不織布の成型性が良好となる。
【００２８】
平均繊維径が１５μｍよりも小さくなくなると、繊維の結晶性が高く、結晶部分が多くなり繊維の伸度が低下して、成型性が悪くなりやすく、また、熱融着性が低下して、熱圧着時の熱セットが困難となりやすく、不織布表面の毛羽の抑制が不十分となりやすい。平均繊維径が３５μｍよりも大きくなると、熱圧着時に熱収縮が生じやすく、また、繊維が熱圧着ロールの熱により溶解して、ロールに取られやすいため、不織布を生産することが困難となる場合がある。
【００２９】
本発明において、熱可塑性微細繊維は、平均繊維径２μｍ以上が必要であり、好ましくは２μｍ〜１０μｍ、特に好ましくは３μｍ〜８μｍである。平均繊維径が２μｍ以上であると、熱可塑性微細繊維の伸度が大きく、更に、不織布の熱接着工程において、熱可塑性長繊維と熱融着し、追従性が向上し、積層不織布の成型性が良好となる。
【００３０】
熱可塑性微細繊維の平均繊維径が２μｍ未満であると、繊維の結晶性が高くなり、繊維の伸度が低下して、成型性が悪くなり、また、熱可塑性微細繊維の熱融着性が低下し、熱接着時における、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維との熱接着が困難となり、積層不織布の一体成型が不十分となる。
【００３１】
本発明において、熱可塑性長繊維の繊度については特に制限はなく、上記の繊維径に対応した繊度であれば良いが、生産性や風合いの点を考慮して、熱可塑性長繊維の繊度は０．５〜３０ｄｔｅｘが好ましく、より好ましくは１〜２０ｄｔｅｘであり、特に好ましくは３〜１０ｄｔｅｘの範囲である。
【００３２】
熱可塑性長繊維及び熱可塑性微細繊維としては、いずれも、ポリエステル系繊維の低延伸繊維からなることが好ましい。ポリエステル系繊維の低延伸繊維は、紡糸工程での結晶配向度が低く押えられており、結晶化度が低く、延伸性が良好であり、高伸度、高展伸が可能である。特に、熱可塑性長繊維としては、紡糸速度１０００〜３５００ｍ／分の低紡糸速度で得られた低結晶性、低配向性のポリエステル系繊維が好ましく用いられる。
【００３３】
本発明の積層不織布の引張伸度は、５０〜５００％が好ましく、より好ましくは７０〜４００％であり、このように高伸度であると、熱延伸加工特性が向上する。
本発明の積層不織布を構成する熱可塑性長繊維及び熱可塑性微細繊維は、いずれも低配向性繊維であることが好ましく、また、熱により、熱可塑性長繊維の繊維表面同士、及び、熱可塑性長繊維の繊維表面と熱可塑性微細繊維の繊維表面の融着が起こりやすいという特徴を有する低配向性繊維が好ましい。
【００３４】
上記のような融着が起こりやすい繊維であると、積層不織布を加熱することにより、加熱雰囲気中で、繊維の交絡点において、繊維の表面が溶融して、互いに点状で接着し、その接着部の存在する頻度を大きくすることができる。さらに、通常の熱接着に比べて、弱い接着であり、小さな応力で、均一な延伸加工ができるため、大きな展伸を伴う熱成型に適する積層不織布となる。
【００３５】
本発明の積層不織布は、１００℃における引張伸度は、好ましくは１００％以上であり、より好ましくは１２０〜５００％であり、特に好ましくは１５０〜４００％であり、この範囲であると、熱プレスによる成型特性が良好となり、熱成型による一体加工が可能となる。
【００３６】
本発明の積層不織布において、１００℃での伸度１００％におけるモジュラスは、好ましくは５０Ｎ／３ｃｍ以下であり、より好ましくは１〜４０Ｎ／３ｃｍであり、さらに好ましくは１〜３０Ｎ／３ｃｍである。この範囲であると、熱成型特性が良好となり、小さな応力で均一な延伸加工ができるため、大きな展伸を伴う熱成型に適する。
【００３７】
更に、目的に応じて、熱可塑性長繊維及び／又は熱可塑性微細繊維に、他の樹脂、難燃剤、無機充填剤、柔軟剤、可塑剤、顔料、帯電防止剤などを、１種又は２種以上添加してもよい。
本発明の積層不織布の目付は、特に制限はなく、使用目的に応じて選択することができる。通常の目的に使用される場合、目付は５〜３００ｇ／ｍ２程度であるが、場合によってはこの範囲から外れてもよい。
【００３８】
本発明の積層不織布において、上下層（Ｓ層）の熱可塑性長繊維はスパンボンド長繊維が好ましく、中間層（Ｍ層）の熱可塑性微細繊維はメルトブロー微細繊維が好ましい。
本発明の積層不織布は、ＳＭＳ構造が好ましく、ＳＳＭＳＳ、ＳＭＭＳなどのように、Ｓ層が上下層、Ｍ層が中間層を構成しているものであってもよい。
【００３９】
本発明の積層不織布において、熱可塑性微細繊維としてメルトブロー微細繊維を用いることにより、メルトブロー微細繊維によるフィルター性能やバリア性能をいっそう効果的に発現することができる。積層不織布におけるメルトブロー微細繊維の量は、積層不織布全体に対し、微細繊維の比率で１０ｗｔ％以上、または、目付けで２ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。
【００４０】
メルトブロー微細繊維の量が上記の範囲であると、本発明の積層不織布の通気度が６０ｃｍ３／ｃｍ２／秒以下となり、より好ましくは４０ｃｍ３／ｃｍ２／秒以下、特に好ましくは３０ｃｍ３／ｃｍ２／秒以下となり、フィルター性能及びバリア性能に優れた積層不織布を得ることができる。また、本発明の積層不織布を成型加工により熱延伸した後も、メルトブロー微細繊維が均一に延伸されるため、フィルター性能及びバリア性能に優れた成型体が得られる。
【００４１】
本発明の積層不織布は、繊維同士を軽度に熱接着させ、繊維形状を実質的に維持した状態で一体化されていることを特徴とする。
通常、スパンボンド不織布における繊維結合は、熱圧着で強固に圧着されているため、圧着部は、繊維形状を維持せず、繊維は潰された形状であり、繊維同士が互いに融着してフィルム状を呈し、ドット状の面接着でエンボス柄を形成している。
【００４２】
これに対し、本発明の積層不織布は、熱可塑性長繊維層（Ｓ層）と熱可塑性微細繊維層（Ｍ層）が、例えば、ＳＭＳ構造に積層されて、仮熱圧着され、さらに、面的に抑制された状態で熱接着されている。
【００４３】
仮熱圧着の方法は特に制限されないが、好ましくは、少なくとも一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いる方法、表面が平坦な一対のフラットロールを用いる方法等が挙げられ、また、ニードルパンチ法やスパンレース法等、不織布の繊維を接合させる方法を用いることもできる。
【００４４】
このように、２段階で仮熱圧着と熱接着を行うことにより、本発明の積層不織布における繊維結合は、軽度な熱接着に留まり、繊維表面での点状接着が主体となる。即ち、本発明の積層不織布においては、図１、図２に例示するように、点接着で繊維が結合されているため、繊維形状を維持しており、従来品のように、繊維が潰されて繊維同士が互いに融着したフィルム状を呈してはいない。
【００４５】
本発明においては、仮熱圧着でエンボス柄が付いたとしても、２段階目の面的に抑制された熱接着により、エンボス柄の周辺でミクロに熱収縮が発現し、エンボス柄がはずれるか又は弱くなるとともに、積層不織布全体の目付ムラが軽減される。２段階目の熱接着は、不織布を面的に抑制する熱接着方法であれば、特に制限されないが、好ましくはフェルトカレンダーロールを用いる。
本発明の積層不織布において、繊維同士の接着部が存在する頻度は、繊維同士の交絡点の数で決まるものであり、特に制限されないが、高頻度で弱い接着であることが好ましい。
【００４６】
次に、本発明の積層不織布の製造法について説明する。
本発明の積層不織布の製造法は、従来公知のスパンボンド法とメルトブロー法が好ましく用いられる。
従来、スパンボンド繊維及びメルトブロー繊維の不織布は、表面が凹凸形状のエンボスロールを使用し、部分的に熱圧着して、繊維ウェブをエンボスの柄形状に従い、フィルム状に融着結合させて、強度を有するシート状物を得ている。しかし、高延伸すると、エンボスの柄形状に従い熱圧着して得られたフィルムが破断する場合があり、高伸度の積層不織布を得ることは困難であった。
【００４７】
上記の問題を解決するために、本発明の積層不織布においては、熱接着を２段階で行うことにより、上記のような問題を解決した。
本発明の積層不織布において、熱接着は、まず、少なくとも一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、ロール温度３０〜１２０℃、好ましくは５０〜１００℃の温度にて線圧５０〜１０００Ｎ／ｃｍ、好ましくは２００〜７００Ｎ／ｃｍの下で熱接着することにより仮熱圧着された積層不織布を得る。
【００４８】
次いで、仮熱圧着された積層不織布を、フェルトカレンダーロールを用いて、ロール温度８０〜１５０℃、好ましくは１００〜１４０℃の温度にて熱接着することにより、図１に示すように、熱可塑性長繊維同士の交絡点において繊維の表面が溶融して、互いに点状で接着し、その接着部の存在する頻度を大きくすることができる。
【００４９】
また、図２に示すように、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維の交絡点において、繊維の表面が溶融して、互いに点状で接着し、その接着部の存在する頻度を大きくすることができる。さらに、これらの点状の接着は、通常の熱圧着に比べて、弱い接合であるため、小さな応力で、均一な延伸加工ができるので、大きな展伸を伴う熱成型に適する。
【００５０】
本発明の積層不織布は、熱成型で一体加工して、成型体とすることができる。成型体の形状について特に制限はなく、半円形、円柱形、四角形等、使用目的に応じて選択することが好ましい。
【００５１】
熱成型における展開比は０．０５〜１．５の範囲が好ましく、より好ましくは０．１〜１．０の範囲である。成型展開比は、２０ｃｍ×２０ｃｍの試料片を成型機にセットし、熱風温度１５０℃で予熱して、直径１２ｃｍの成型金型で熱プレスを実施した時の成型体の深さを測定し、成型体の深さを成型シートの直径で割った、次式（１）で定義される値である。
展開比＝（成型体の深さ）／（成型前シートの直径）・・・（１）
【００５２】
即ち、熱成型による一体加工において、展開比は、シート状物をコップ形状に熱成型した場合の、径と成型深さの割合を示すもので、成型の度合いを示す指標であり、通常、展開比が１の場合、実質の延伸倍率は約３倍程度となる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
なお、測定法、評価法等は下記のとおりである。
（１）繊度（ｄｔｅｘ：デシテックス）
不織布等の布帛試料の両端部１０ｃｍを除いて、布帛の幅２０ｃｍ毎の区域からそれぞれ適当な本数の繊維を採取して１００ｃｍの質量を測定し、下記の式で算出した。
繊度（ｄｔｅｘ）＝｛〔質量（ｇ）〕／〔繊維の本数〕｝×１００００
【００５４】
（２）平均繊維径（μｍ）
不織布等の布帛の試料の両端部１０ｃｍを除いて、布帛の幅２０ｃｍ毎の区域からそれぞれ適当な本数の繊維を採取し、マイクロスコープで繊維の直径を各３０点測定して、該３０点の測定値の平均値を算出して平均繊維径とした。
【００５５】
（３）引張伸度（％）
ＪＩＳ Ｌ−１９０６に準拠して測定した。不織布等の布帛試料の両端１０ｃｍを除き、縦方向に、幅２０ｃｍあたり、幅５ｃｍ、長さ２０ｃｍの試料を５点切り取り、引張試験機で、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。５点の試料の測定値を平均して引張伸度を算出した。
【００５６】
（４）１００℃での伸度１００％におけるモジュラス（Ｎ／３ｃｍ）
不織布等の布帛試料の両端１０ｃｍを除き、縦方向に、幅２０ｃｍあたり、幅３ｃｍ、長さ１０ｃｍの試料を５点切り取り、引張試験機で、つかみ間隔２ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分、温度１００℃の条件下で、伸度１００％におけるモジュラス（Ｎ／３ｃｍ）を測定した。５点の試料の測定値を平均して該モジュラスを算出した。
【００５７】
（５）１００℃での引張伸度（％）
不織布等の布帛の両端１０ｃｍを除き、縦方向に、幅２０ｃｍあたり、幅３ｃｍ、長さ１０ｃｍの試料を５点切り取り、引張試験機で、つかみ間隔２ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分、温度１００℃の条件下で測定した。５点の試料の測定値を平均して該引張伸度（％）を算出した。各縦方向を測定し平均値を算出した。
【００５８】
（６）通気度（ｃｍ３／ｃｍ２／秒）
ＪＩＳ Ｌ−１０９６に記載のフラジール法に準拠して測定した。不織布等の布帛の両端１０ｃｍを除いて、幅２０ｃｍあたり１点を採取して測定し、５点の試料の測定値の平均値を算出した。
【００５９】
（７）複屈折率（Δｎ）
偏光顕微鏡を使用して、干渉縞法によって繊維の側面から観察した平均屈折率の分布を測定することができる。この方法は、円形断面を有する繊維に適用できる。繊維の屈折率は繊維軸に対して平行な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折率ｎ||と、繊維軸に対し垂直な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折率ｎ⊥によって特徴づけられ、複屈折率はΔｎ＝（ｎ||−ｎ⊥）で表わされる。
【００６０】
繊維に偏光を照射すると、互いに直角に振動する２つの偏光に分かれる。繊維は、軸の方向によって屈折率が異なるため、２つの光の進む距離に差が生じる。これがレタデーションであり、Ｒで表わされ、繊維断面の直径をｄ0とすると、複屈折率と次式の関係がある。
Ｒ＝ｄ0（ｎ||−ｎ⊥）
【００６１】
光学的にフラットなスライドガラス及びカバーガラス、及び、繊維に対して不活性な封入剤を使用した。この封入剤中に数本の繊維を浸漬し、単糸が互いに接触しないようにした。さらに繊維は、その繊維軸が偏光顕微鏡の光軸及び干渉縞に対して垂直となるようにした。この干渉縞のパターンを測定し、レタデーションを求め、繊維の複屈折率を測定した。試料の繊維１０点について測定し、１０点の測定値の平均値を算出した。
【００６２】
（８）成型における展開比及び成型性の評価
２０ｃｍ×２０ｃｍの不織布等の布帛試料片を成型機にセットし、熱風温度１５０℃で予熱して、直径１２ｃｍの成型金型で熱プレスを実施した時の成型体の深さを測定し、下記の式で展開比を算出した。
展開比＝（成型体の深さ）／（成型前シートの直径）
成型性の評価は、展開比０．５での成型性により評価した。
○：破れがなく、成型性良好
×：破れが発生し、成型性不良
【００６３】
〔実施例１〕
溶液粘度（ηｓｐ／ｃ）が０．７５のポリエチレンテレフタレートをスパンボンド法により、吐出量０．９ｇ／分・Ｈｏｌｅ、紡糸温度３００℃で、フィラメント群を移動捕集面に向けて押出し、紡出されたフィラメント群を、紡糸速度１，８００ｍ／分で、繊度５ｄｔｅｘ、円形断面、目付３８．５ｇ／ｍ２の熱可塑性長繊維ウェブを捕集ネット面上で調製した。
【００６４】
一方、溶液粘度（ηｓｐ／ｃ）が０．５０のポリエチレンテレフタレートを、紡糸温度３００℃、加熱エア温度３２０℃、吐出エア８００Ｎｍ３／時／ｍの条件下で、メルトブロー法により紡糸して、平均繊維径３．３μｍの熱可塑性微細繊維を、目付２３ｇ／ｍ２のランダムウェブとして、上記で調製された熱可塑性長繊維ウェブに向けて直に噴出させた。
【００６５】
この際、メルトブローノズルから熱可塑性長繊維ウェブの上面までの距離は、１００ｍｍとし、メルトブローノズル直下の捕集面における吸引を０．２ｋＰａ、風速約７ｍ／秒に設定した。このようにして、熱可塑性微細繊維ウェブ／熱可塑性長繊維ウェブ（ＭＷ／ＳＷ１と略記）を調製した。
【００６６】
この熱可塑性微細繊維ウェブ／熱可塑性長繊維ウェブ（ＭＷ／ＳＷ１）面上に、更に、ポリエチレンテレフタレートの長繊維ウェブを、最初に調製した熱可塑性長繊維と同様にして紡糸し、熱可塑性長繊維ウェブ／熱可塑性微細繊維ウェブ／熱可塑性長繊維ウェブで構成された三層積層ウェブ（ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１）を得た。得られた三層積層ウェブは、トータル目付１００ｇ／ｍ２、熱可塑性微細繊維の比率が２３ｗｔ％であった。
【００６７】
次いで、ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１を、一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、部分熱圧着を行った。用いたエンボスロールは、凸部の単位面積が２ｍｍ２、圧着面積比率１８％であり、上、下ロール温度７０℃の条件下でロール線圧４００Ｎ／ｃｍにて部分圧着した。
【００６８】
次いで、この部分圧着ウェブを、フェルトカレンダー（ドラム直径２，５００ｍｍ、温度１０５℃、加工速度１５ｍ／分）で熱処理を行い、積層不織布を得た。
得られた積層不織布を成型機にセットし、熱風温度１５０℃で予熱して、直径１２ｃｍの成型金型で熱プレスを実施し、成型体を製造した。
【００６９】
〔実施例２〕
フェルトカレンダーでの熱処理温度を１３０℃としたこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２の積層不織布を調製し、得られた積層不織布を用いて成型体を製造した。
【００７０】
〔実施例３〕
熱可塑性長繊維層の目付を４４ｇ／ｍ２、熱可塑性微細繊維層の目付を１２ｇ／ｍ２としたこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２、熱可塑性微細繊維層の比率が１２ｗｔ％である積層不織布（ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１）を調製し、得られた積層不織布を用いて成型体を製造した。
【００７１】
〔実施例４〕
熱可塑性微細繊維層を、吐出エア５００Ｎｍ３／時／ｍの条件下で、平均繊維径７．５μｍで紡糸したこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２の積層不織布（ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１）を調製し、得られた積層不織布を用いて成型体を製造した。
【００７２】
〔比較例１〕
熱可塑性微細繊維を中間層に用いず、熱可塑性長繊維層のみを積層したこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２の積層不織布（ＳＷ２／ＳＷ１）を調製し、得られた積層不織布を用いて成型体を製造した。
【００７３】
〔比較例２〕
熱可塑性微細繊維層を、吐出エア１２００Ｎｍ３／時／ｍの条件下で、平均繊維径１．９μｍで紡糸したこと以外は、実施例１と同様にして、トータル目付１００ｇ／ｍ２の積層不織布（ＳＷ２／ＭＷ／ＳＷ１）を調製した。得られた積層不織布は、熱可塑性微細繊維層の糸・布帛の伸度がともに低く、成型時に熱可塑性微細繊維層が破れてしまい、成型体を得ることができなかった。
【００７４】
〔比較例３〕
ポリエチレンテレフタレートを、実施例１と同様の方法で、紡糸速度４，５００ｍ／分で紡糸し、熱可塑性長繊維ウェブ（円形断面糸、繊度２ｄｔｅｘ）を得た。得られた熱可塑性長繊維ウェブを、実施例１と同様のエンボスロールを用い、上、下ロール温度２３５℃、ロール線圧４００Ｎ／ｃｍで部分圧着してトータル目付１００ｇ／ｍ２の不織布を得た。
得られた不織布は、糸・布帛の伸度がともに低く、成型時に不織布が破れてしまい、成型体を得ることができなかった。
以上の実施例、比較例における測定及び評価結果を表１に示す。
【表１】
【００７５】
表１から、以下のことが明らかである。
本発明の実施例の積層不織布は、比較例１のものと比較して、通気度が低く、フィルター性能、バリア性能に優れていることがわかる。また、成型後も同様に通気度が低く、成型体についてもフィルター性能、バリア性能に優れていることがわかる。
【００７６】
本発明の実施例の積層不織布は、比較例２及び比較例３と比較して、布帛の伸度が高く、成型性に優れていることがわかる。また、熱可塑性長繊維層と熱可塑性微細繊維層のいずれかの層の伸度が低いと、積層不織布としての伸度は低くなり、熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維いずれも非晶部を有することが必要であり、該繊維同士が熱接着時、熱融着することにより層間剥離を抑制し、追従性に優れ、延伸による成型を可能とすることができる。
【００７７】
また、本発明の積層不織布は、１００℃での伸度１００％におけるモジュラスが低く、熱成型特性が良好であり、小さな応力で、均一な延伸加工ができるため、大きな展伸を伴う熱成型が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の積層不織布は、成型性とともにフィルター性、バリア性優れ、食品フィルター、エアフィルター、液体フィルター、掃除機フィルター、メンブレン支持体等のフィルター用材料、フィルター資材等をはじめとする産業用資材や農業資材、防音材や吸音材、乾燥材包材、懐炉包材等の包装材料用途に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 熱可塑性長繊維
２ 熱可塑性長繊維同士の融着接合部分
３ 熱可塑性微細繊維
４ 熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維の融着接合部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複屈折率が０．０４０以下である熱可塑性長繊維層を上下層とし、平均繊維径が２μｍ以上の熱可塑性微細繊維層を中間層とし、各層が熱接着で一体化されていることを特徴とする積層不織布。
【請求項２】
前記熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維がポリエステル系繊維であることを特徴とする請求項１記載の積層不織布。
【請求項３】
前記熱接着が、熱可塑性長繊維層の繊維表面での点接着であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層不織布。
【請求項４】
前記熱接着が、熱可塑性長繊維層の繊維表面と熱可塑性微細繊維層の繊維表面での点接着であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層不織布。
【請求項５】
前記熱可塑性長繊維の平均繊維径が１５〜３５μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層不織布。
【請求項６】
前記積層不織布の、１００℃での伸度１００％におけるモジュラスが５０Ｎ／３ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層不織布。
【請求項７】
前記積層不織布の、１００℃での引張伸度が１００％以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層不織布。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層不織布を熱成型で一体加工して得られることを特徴とする成型体。
【請求項１】
複屈折率が０．０４０以下である熱可塑性長繊維層を上下層とし、平均繊維径が２μｍ以上の熱可塑性微細繊維層を中間層とし、各層が熱接着で一体化されていることを特徴とする積層不織布。
【請求項２】
前記熱可塑性長繊維と熱可塑性微細繊維がポリエステル系繊維であることを特徴とする請求項１記載の積層不織布。
【請求項３】
前記熱接着が、熱可塑性長繊維層の繊維表面での点接着であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層不織布。
【請求項４】
前記熱接着が、熱可塑性長繊維層の繊維表面と熱可塑性微細繊維層の繊維表面での点接着であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層不織布。
【請求項５】
前記熱可塑性長繊維の平均繊維径が１５〜３５μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層不織布。
【請求項６】
前記積層不織布の、１００℃での伸度１００％におけるモジュラスが５０Ｎ／３ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の積層不織布。
【請求項７】
前記積層不織布の、１００℃での引張伸度が１００％以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の積層不織布。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層不織布を熱成型で一体加工して得られることを特徴とする成型体。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１２１２６１（Ｐ２０１０−１２１２６１Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９２１５（Ｐ２００９−１８９２１５）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（３０３０４６３０３）旭化成せんい株式会社 (548)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（３０３０４６３０３）旭化成せんい株式会社 (548)
【Ｆターム（参考）】
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