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热伸长性纤维

阅读:927发布:2023-01-19

专利汇可以提供热伸长性纤维专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的热伸长性 纤维 由复合纤维构成,该复合纤维由取向指数为30~70%的第1 树脂 成分和具有低于该第1树脂成分熔点的熔点或 软化 点且取向指数为40%以上的第2树脂成分构成,第2树脂成分在纤维表面的至少一部分上沿长度方向连续存在。所述纤维实施了加 热处理 或卷曲处理,且可以在低于第1树脂成分的熔点的 温度 下通 过热 而伸长。该热伸长性纤维利用热的自身伸长性高于以往的伸长性纤维。,下面是热伸长性纤维专利的具体信息内容。

1.一种热伸长性纤维,其由复合纤维构成,该复合纤维由取向指数为 30~70%的第1树脂成分和具有低于该第1树脂成分熔点的熔点或软化点且 取向指数为40%以上的第2树脂成分构成,第2树脂成分在纤维表面的至 少一部分上沿长度方向连续存在;所述纤维实施了加热处理或卷曲处理, 且可以在低于第1树脂成分的熔点的温度下通过热而伸长。
2.根据权利要求1所述的热伸长性纤维,其中,第1树脂成分的熔点 与第2树脂成分的熔点之差或者第1树脂成分的熔点与第2树脂成分的软 化点之差为20℃以上。
3.根据权利要求1或2所述的热伸长性纤维,其中,与第2树脂成分 的熔点下的纤维伸长率相比,在比第2树脂成分的熔点高10℃的温度下的 纤维伸长率大3点以上。
4.根据权利要求1~3任一项所述的热伸长性纤维,其中,第1树脂成 分为聚丙烯,第2树脂成分为聚乙烯。
5.一种无纺布,其含有权利要求1~4任一项所述的纤维,且通过赋予 热,该纤维成为伸长的状态。
6.根据权利要求5所述的无纺布,其中,具有多个对所述纤维局部地 进行冲压或粘接而成的冲压部或粘接部,且通过赋予热,所述冲压部或粘 接部间的纤维成为伸长的状态。
7.根据权利要求5或6所述的无纺布,其中,通过所述纤维伸长,具 有膨松和/或立体的外观。
8.一种权利要求1所述的热伸长性纤维的制造方法,其具有下述工序: 将聚乙烯和熔体流动速度为10~35g/10min、Q值为2.5~4.0的聚丙烯在牵引 速度小于2000m/分钟的条件下进行熔融纺丝而获得复合纤维,然后对所述 复合纤维实施加热处理或卷曲处理,其中不进行拉伸处理。
9.根据权利要求8所述的热伸长性纤维的制造方法,其中,所述聚乙 烯的熔体流动速度为8~30g/10min、Q值为4.0~7.0。

说明书全文

技术领域

发明涉及热伸长性纤维及使用了该纤维的无纺布

背景技术

已知有具有自身伸长性的纤维。例如,提出了下述方法:使双折射至 少为0.15、结晶化度小于约35%且可收缩的聚酯单纤维的纤维束通过压入 式卷曲箱,与此同时使用85~250℃的蒸气或水对卷曲箱内的单纤维进行 加热,从而制造具有自身伸长性的聚酯的纤维束和短纤维(参照日本特公 昭43-28262号公报)。
同样地,关于聚酯纤维还提出了下述方法:将部分取向性聚酯复丝未 拉伸丝在其干热收缩应显示最高值附近的温度条件下、在定长下实施湿 热处理,从而制造自身伸长丝(参照日本特开2000-96378号公报)。
但是,这些自身伸长丝的目的是用作复丝或混合长丝,并未考虑到向 无纺布、特别是热粘合型无纺布的展开。另外,由于这些自身伸长丝本身 不具有热熔融粘合性,因此仅使用其无法制造热粘合型无纺布。在制造热 粘合型无纺布时,除了该纤维以外还有必要使用其它的热熔融粘合性纤维, 因此从制造工序的复杂化和经济性的观点出发,不能称之为有利。另外, 为了表现出作为热粘合无纺布可以耐受实用的物性,必须在主体上成形其 它的热熔融粘合纤维,从而无法充分地活用作为丝特征的自身伸长性。

发明内容

本发明提供一种热伸长性纤维,其由复合纤维构成,该复合纤维由取 向指数为30~70%的第1树脂成分和具有低于该第1树脂成分熔点的熔点或 软化点且取向指数为40%以上的第2树脂成分构成,第2树脂成分在纤维 表面的至少一部分上沿长度方向连续存在;所述纤维实施了加热处理或卷 曲处理,且在低于第1树脂成分熔点的温度下可以通过热而伸长。
另外,本发明还提供一种无纺布,其含有上述热伸长性纤维,且通过 赋予热,该纤维成为伸长的状态。
另外,本发明提供作为上述热伸长性纤维的优选制造方法的热伸长性 纤维的制造方法,其具有下述工序:将聚乙烯和熔体流动速度为 10~35g/10min、Q值为2.5~4.0的聚丙烯以牵引速度小于2000m/分钟来进行 熔融纺丝而获得复合纤维,然后对该复合纤维实施加热处理或卷曲处理(但 不进行拉伸处理)。
附图说明
图1为表示熔融纺丝法中所用装置的示意图。
图2为表示本发明的含有热伸长性纤维的无纺布的一个实施方式的立 体图。
图3为表示图2所示无纺布的制造方法的示意图。
图4(a)和图4(b)为表示图2所示无纺布在制造过程中的状态的示 意图。
图5(a)~图5(d)为表示纤维的卷曲状态的例子的示意图。

具体实施方式

以下根据优选的实施方式说明本发明。本发明的热伸长性纤维为两成 分体系的复合纤维,该复合纤维由第1树脂成分和具有低于该第1树脂成 分熔点的熔点或软化点的第2树脂成分构成,第2树脂成分在纤维表面的 至少一部分上沿长度方向连续存在。因此,在以下的说明中,将本发明的 热伸长性纤维也称为热伸长性复合纤维。复合纤维的形态有芯鞘型、并列 型等各种形态,本发明的纤维可以为任意形态。
热伸长性复合纤维中的第1树脂成分为表现该纤维的热伸长性的成分, 第2树脂成分为表现热熔融粘合性的成分。第1树脂成分的取向指数为 30~70%、优选为30~65%、更优选为30~60%、特别优选为35~55%。另一 方面,第2树脂成分的取向指数为40%以上、优选为50%以上。第2树脂 成分的取向指数的上限值并无特别限定,越高越优选,但如果为70%左右 即可充分获得想要满足的效果。取向指数为构成纤维的树脂的高分子链取 向程度的指标。这样,通过第1树脂成分和第2树脂成分的取向指数分别 为上述的值,从而热伸长性复合纤维可以通过加热而伸长。
在将热伸长性复合纤维中的树脂的双折射的值设为A、将树脂的固有 双折射的值设为B时,第1树脂成分和第2树脂成分的取向指数用下式(1) 表示。
取向指数(%)=A/B×100(1)
固有双折射是指在树脂的高分子链完全取向的状态下的双折射,其值 例如记载于《成形加工中的塑料材料》初版、附表成形加工中所用的代表 性塑料材料(塑料成形加工学会编、シグマ出版、1998年2月10日发行) 中。例如聚丙烯的固有双折射为0.03,聚乙烯的固有双折射为0.066。
热伸长性复合纤维的双折射如下测定:将偏振片安装在干涉显微镜中, 在相对于纤维轴的平行方向和垂直方向的偏振光下进行测定。浸渍液使用 Cargille公司生产的标准折射液。浸渍液的折射率通过阿贝折射计来测定。 通过以下文献所记载的计算方法,由通过干涉显微镜获得的复合纤维的干 涉条纹图像求得相对于纤维轴的平行和垂直方向的折射率,并计算作为两 者之差的双折射。
《芯鞘型复合纤维的高速纺丝中的纤维结构形成》第408页(纤维学 会志、Vol.51、No.9、1995年)
热伸长性复合纤维在低于第1树脂成分的熔点的温度下可以通过热而 伸长。热伸长性复合纤维在比第2树脂成分的熔点或软化点高10℃的温度 下的热伸长率优选为0.5~20%、特别优选为3~20%、尤其优选为7.5~20%。 以这种伸长率的纤维作为原料来制造无纺布时,通过该纤维的伸长,无纺 布变得膨松或者呈现立体的外观。例如,无纺布表面的凹凸形状变得明显。
另外,对于热伸长性复合纤维,优选与第2树脂成分的熔点下的纤维 的伸长率相比,比第2树脂成分的熔点高10℃的温度下的纤维的伸长率大 3点以上、特别优选大3.5点以上。其原因在于,易于分别控制通过使第2 树脂成分熔融所导致的纤维彼此之间的熔融粘合和纤维的热伸长。
热伸长率通过以下的方法测定。使用热机械分析装置TMA-50(岛津制 作所制),将平行排列的纤维以夹具间距离为10mm来安装,在负荷 0.025mN/tex的恒定荷重的状态下以10℃/min的升温速度使其升温。测定此 时的纤维的伸长率变化,分别读取第2树脂成分的熔点或软化点下的伸长 率、和比第2树脂成分的熔点或软化点高10℃的温度下的伸长率,将它们 作为各温度的热伸长率。在上述温度下测定热伸长率的理由在于,在使纤 维的交点发生热熔融粘合来制造无纺布时,通常在第2树脂成分的熔点或 软化点以上到比该熔点或软化点高10℃左右的温度范围内进行制造。
为了达成上述取向指数,热伸长性复合纤维中的各树脂成分例如可以 使用熔点不同的第1树脂成分和第2树脂成分,在牵引速度小于2000m/分 钟的低速下进行熔融纺丝而获得复合纤维,然后对该复合纤维进行加热处 理和/或卷曲处理。除此之外,还可以不进行拉伸处理。
如图1所示,熔融纺丝法使用由挤压机1A、2A和齿轮1B、2B所构 成的两系统挤压装置1、2和具有纺丝喷丝头3的纺丝装置来进行。通过挤 压机1A、2A和齿轮泵1B、2B而熔融且被计量了的各树脂成分在纺丝喷丝 头3内合流,然后从喷嘴排出。纺丝喷丝头3的形状可以根据目标复合纤 维的形态适当选择。在纺丝喷丝头3的正下方设置卷取装置4,在规定速度 下牵引从喷嘴排出的熔融树脂。本实施方式的熔融纺丝法的纺出丝的牵引 速度优选小于2000m/分钟、更优选为500~1800m/分钟、进一步优选为 1000~1800m/分钟。另外,喷丝头的温度(纺丝温度)根据所用树脂的种类 的不同而不同,例如使用聚丙烯作为第1树脂成分、使用聚乙烯作为第2 树脂成分时,喷丝头的温度优选200~300℃、特别优选220~280℃。
由于如此获得的纤维为低速下进行纺丝而成的,因此为未拉伸的状态。 接着对该未拉伸丝实施加热处理和/或卷曲处理。
作为卷曲处理,进行机械卷曲是简单的。机械卷曲中有二维状和三维 状的形态。另外,具有在偏芯型的芯鞘型复合纤维或并列型复合纤维中可 见的三维的明显存在的卷曲等。本发明中可以进行任意形态的卷曲。在卷 曲处理中有时伴有加热。另外,还可以进行卷曲处理后的加热处理。而且, 除了卷曲处理后的加热处理之外,还可以在卷曲处理前另外进行加热处理。 或者,还可以不进行卷曲处理而另外进行加热处理。
在进行卷曲处理时,有时纤维多少被拉伸,但这种拉伸不包含在本发 明所述的拉伸处理中。本发明所述的拉伸处理是指对未拉伸丝通常进行的 拉伸倍率为2~6倍左右的拉伸操作。
上述加热处理的条件可以根据构成复合纤维的第1和第2树脂成分的 种类来选择适当的条件。加热温度为低于第2树脂成分的熔点的温度。例 如,本发明的热伸长性复合纤维为芯鞘型、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高 密度聚乙烯时,加热温度优选为50~120℃、特别优选为70~115℃,加热时 间优选为10~1800秒、特别优选为20~1200秒。作为加热方法,可以举出 吹拂热、照射红外线等。该加热处理如上所述,可以在卷曲处理后进行。
与卷曲处理后进行的加热处理另外进行的加热处理、或者不进行卷曲 处理而另外进行的加热处理是指例如对未拉伸丝(纤维束)进行加热的处 理(以下称为纤维束加热)。进行卷曲处理时,这些加热处理优选在卷曲处 理前进行。通过使用纤维束加热,主要促进第2树脂成分的结晶化。另一 方面,第1树脂成分的结晶化变化较少。结果,可以在不损害伸长性的情 况下赋予纤维以身骨。在进行卷曲处理时,可以赋予梳理通过性良好的卷 曲。在上述纤维束加热中,优选在0.95~1.3倍的拉紧状态下进行热处理。 通过在拉紧状态下进行纤维束加热,第2树脂成分的结晶、取向不会松弛。 作为上述纤维束加热的加热处理方法,有与热水、蒸汽、干燥空气或加热 辊相接触的方法,可以使用任何方法。从导热效率的观点出发,优选利用 蒸汽进行的加热。上述纤维束加热的加热温度优选为80℃以上且小于第2 树脂成分的熔点。第2树脂成分为聚乙烯时,从赋予充分的卷曲性和防止 开纤故障的观点出发,上述纤维束加热的加热温度优选125℃以下、更优选 100℃~105℃。上述纤维束加热的处理时间越短越优选。其原因在于不会过 度地促进第1树脂成分的结晶、取向,从而不会阻碍热伸长性。由此观点 出发,处理时间优选为0.5~10秒,更优选为1~5秒、进一步优选为1~3秒。
作为热伸长性复合纤维,如上所述,可以使用芯鞘型或并列型。芯鞘 型的热伸长性复合纤维可以使用同芯型或偏芯型。从热伸长性的观点出发, 特别优选同芯型的芯鞘型。另外,从使用于利用梳理机制造的无纺布时的 梳理通过性变得良好的观点出发,优选偏芯型的芯鞘型。这些情况下,从 可以提高热伸长性复合纤维的热伸长率的观点出发,优选第1树脂成分构 成芯且第2树脂成分构成鞘。
为芯鞘型复合纤维时,优选在第1树脂成分的周围配置第2树脂成分, 且第2树脂成分占复合纤维表面的至少20%。由此,第2树脂成分在热粘 接时表面发生熔融。为偏芯型的芯鞘型复合纤维时,第1树脂成分的重心 位置偏离复合纤维的重心位置。偏离的比例(以下有时记载为偏心率)以 下述值表示:利用电子显微镜等放大拍摄复合纤维的纤维剖面,用第1树 脂成分的重心位置和复合纤维的重心位置之间的距离除以复合纤维的半径 而得到的值。
作为第1树脂成分的重心位置从复合纤维的重心位置偏离的其它类型 的复合纤维,可以举出并列型复合纤维。根据情况,即便为多芯型的复合 纤维,也存在有多芯部分集合、偏离纤维的重心位置而存在的纤维。特别 是,当复合纤维为偏芯型的芯鞘型复合纤维时,从可以容易地表现所需的 波形状卷曲和/或螺旋状卷曲的方面来看是优选的。偏芯型的芯鞘型复合纤 维的偏芯率优选为5~50%。更优选偏芯率为7~30%。另外,第1树脂成分 的纤维剖面的形态除了圆形之外,还可以是椭圆形、Y形、X形、井形、 多边形、星形等异形。复合纤维的纤维剖面的形态除了圆形之外,还可以 是椭圆形、Y形、X形、井形、多边形、星形等异形或者中空形。
图5(a)~(d)表示热伸长性复合纤维的机械卷曲以外的优选卷曲形 态。图5(a)为波形状卷曲、卷曲的山部弯曲。图5(b)为螺旋状卷曲, 卷曲的山部以螺旋状弯曲。图5(c)为波形状卷曲和螺旋状卷曲混在的卷 曲状态。图5(d)为机械卷曲的锐卷曲和波形状卷曲混在的卷曲。这些 卷曲形态通过第1树脂成分的重心位置从复合纤维的重心位置偏离等而表 现出来,并明显地发生卷曲。具有这些卷曲形态的纤维由于在用于利用梳 理机制造的无纺布原料中时的梳理机通过性和制成无纺布时的膨松性更加 良好,因此优选。
第1树脂成分和第2树脂成分的种类并无特别限定,具有纤维形成能 力的树脂即可。特别是,从可以容易地利用热熔融粘合进行无纺布的制造 的观点出发,优选两树脂成分的熔点差、或第1树脂成分的熔点与第2树 脂成分的软化点之差为20℃以上、特别优选25℃以上。当热伸长性复合纤 维为芯鞘型时,使用芯成分的熔点高于鞘成分的熔点或软化点的树脂。另 外,优选第1树脂成分具有结晶性。具有结晶性的树脂是指统称在进行熔 融纺丝并在通常进行的范围内进行拉伸时产生充分取向和晶体的树脂,是 通过后述的方法测定熔点时可以测定明确的熔解峰温度、从而可以定义熔 点的树脂。作为第1树脂成分和第2树脂成分的优选组合,作为在使第1 树脂成分为聚丙烯(PP)时的第2树脂成分,可以举出高密度聚乙烯 (HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)等聚 乙烯,乙烯丙烯共聚物,聚苯乙烯等。另外,使用聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯系树脂作为第1树脂成分 时,作为第2成分,除了上述第2树脂成分的举例之外,还可以举出聚丙 烯(PP)、共聚聚酯等。而且,作为第1树脂成分,还可以举出聚酰胺系聚 合物或上述第1树脂成分的2种以上的共聚物,另外,作为第2树脂成分, 还可以举出上述第2树脂成分的2种以上的共聚物等。它们可以适当组合。
上述各树脂成分中,可以在不损害本发明所要求的性能的范围内添加 第1树脂成分和第2树脂成分之外的其它树脂成分。作为可以添加于各树 脂成分中的其它树脂,可以举出聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、乙烯-丙烯 共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等聚烯聚合物或 其共聚物,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲 酸丙二酯等聚酯系聚合物或其共聚物,聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺12等 聚酰胺系聚合物或其共聚物,其添加量在以树脂成分合计为100质量%时优 选为30质量%以下。另外,除了树脂成分之外,还可以添加无机物、成核 剂、颜料等。作为可以添加于各成分中的无机物、成核剂、颜料,例如可 以举出、氧化锌、二氧化苯甲酸钠、叔丁基苯甲酸钠等羧酸金 属盐类,苄叉山梨糖醇类,磷酸金属盐类,γ-喹吖啶、喹吖啶酮醌、庚二 酸硬脂酸混合物、N,N’-二环己基-2,6-二羧酰胺等,其添加量优选相对于 100质量份树脂成分为10质量份以下。
第1树脂成分和第2树脂成分的特别优选的组合为第1树脂成分是聚 丙烯、第2树脂成分是聚乙烯、特别是高密度聚乙烯的组合。该理由在于, 由于两树脂成分的熔点差为20~40℃的范围内,因此可以容易地制造无纺 布。另外,由于纤维的比重较低,因此可以获得质量轻、成本优异、低热 量且能够焚烧废弃的无纺布。而且,通过使用该组合,热伸长性复合纤维 的热伸长性也提高。其理由如下。热伸长性复合纤维为将第1树脂成分的 取向系数抑制在特定范围内并提高第2树脂成分的取向系数的结构。作为 第2树脂成分的聚乙烯、特别是高密度聚乙烯是结晶性高的物质。因此, 从加热本发明的热伸长性复合纤维至其温度达到聚乙烯的熔点时,通过聚 乙烯来限制纤维的热伸长。当加热纤维至聚乙烯的熔点以上时,聚乙烯开 始熔融,其限制被解除,因此作为第1树脂成分的聚丙烯可以伸长,从而 整个纤维伸长。
聚丙烯和聚乙烯的优选组合优选下述(1)、特别优选下述(2)。通过 采用这种组合,在熔融纺丝时作为第2树脂成分的聚乙烯易于取向,其结 晶性提高,且第1树脂成分的聚丙烯成为适当的取向、纤维的热伸长性提 高。
(1)熔体流动速度(以下也称为MFR)为10~35g/10min、Q值为2.5~4.0 的聚丙烯、和MFR为8~30g/10min、Q值为4.0~7.0的聚乙烯的组合。
(2)MFR为12~30g/10min、Q值为3.0~3.5的聚丙烯、和MFR为 10~25g/10min、Q值为4.5~6.0的聚乙烯的组合。
作为第1树脂成分的聚丙烯(PP)优选使用熔体流动速度(以下也称 为MFR)为10~35g/10min、其Q值为2.5~4.0的聚丙烯。更优选的MFR 为12~30g/10min、其Q值为3.0~3.5。为满足上述范围的PP时,与具有纤 维形成性的聚乙烯相比,由于结晶化相对地迟缓、非晶部分较多地存在, 因此对纤维施加热时变得易于伸长。当PP的MFR满足上述范围时,进行 纺丝时的熔融张力变得适当,难以引起断丝。另外,所得纤维成为适当的 取向和结晶性、热伸长性良好、且具有身骨的纤维。另外,易于赋予卷曲、 梳理通过性提高,制成无纺布时的质地变得良好。当PP的Q值满足上述范 围时,PP成分与聚乙烯成分相比,结晶化相对地迟缓、非晶成分较多地存 在,因此对纤维施加热时变得易于伸长。
作为第2树脂成分的聚乙烯(PE)优选使用其MFR为8~30g/10min、 其Q值为4.0~7.0的聚乙烯。更优选的MFR为10~25g/10min、更优选的Q 值为4.5~6.0。当PE的MFR满足上述范围时,成为适当的熔融张力和熔融 粘度,在进行纺丝时难以引起断丝。另外,不会妨碍PP的热伸长行为,可 以赋予纤维以身骨。当PE的Q值为4.0~7.0的范围内时,与PP成分相比, 相对较多地存在结晶部分,因此易于赋予纤维以身骨、保持卷曲形状,梳 理通过性提高。
Q值为重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)之比所求得的值,可 以利用凝胶渗透色谱法(GPC)来测定。
聚丙烯的MFR根据JIS K7210,在温度230℃、荷重2.16kg下进行测 定。同样地,聚乙烯的MFR根据JIS K7210,在温度190℃、荷重2.16kg 下进行测定。
第1树脂成分和第2树脂成分的熔点如下定义:使用示差扫描型热分 析装置DSC-50(岛津公司制),以升温速度10℃/min进行微细切断后的纤 维试样(样品质量2mg)的热分析,测定各树脂的熔解峰温度,用该熔解 峰温度进行定义。当第2树脂成分的熔点不能用该方法明确地测定时,作 为第2树脂成分的分子开始流动的温度,将第2树脂成分发生熔融至纤维 的熔融粘合点强度可以测量的程度的温度作为软化点。
本发明的热伸长性复合纤维中的第1树脂成分和第2树脂成分的比例 (重量比)优选为10∶90~90∶10%、特别优选为50∶50~80∶20%、尤其 优选为55∶45~75∶25%。在该范围内时,纤维的力学特性变得充分,成为 可以耐受实用的纤维。另外,熔融粘合成分的量变得充分,纤维彼此之间 的熔融粘合变得充分。另外,从不损害伸长性、使用作通过梳理机制造的 无纺布的原料时的梳理通过性变得良好的观点出发,优选成为芯的第1树 脂成分的比例较大。
热伸长性复合纤维的粗度根据复合纤维的具体用途来选择适当的值。 从纤维的纺丝性、成本、梳理机通过性、生产率、成本等方面出发,优选 一般范围为1.0~10dtex、特别优选为1.7~8.0dtex。
本发明的热伸长性复合纤维其本身具有热熔融粘合性。因此,通过使 用该纤维,可以容易地获得热粘法无纺布、即通过赋予热而纤维彼此之间 结合(即熔融粘合)的无纺布。通过制造无纺布时赋予热,热伸长性复合 纤维在无纺布中成为伸长的状态。
图2表示使用本发明的热伸长性纤维作为原料的无纺布的一个实施方 式的立体图。本实施方式的无纺布10具有单层结构。无纺布10的一面10a 基本平坦,另一面10b成为具有多个凸部11和凹部12的凹凸形状。凹部 12包括将无纺布10的构成纤维进行冲压或粘接而形成的冲压部或粘接部。 凸部11位于凹部12之间。凸部11内由无纺布10的构成纤维充满。冲压 部或粘接部是指通过将无纺布10的构成纤维进行冲压或粘接而形成的结合 部。作为对纤维进行冲压的手段,可以举出伴有热或不伴有热的压花加工、 声波压花加工等。另一方面,作为对纤维进行粘接的手段,可以举出利 用各种粘接剂进行的结合。
凸部11和凹部12在无纺布的一个方向(图2中X方向)上交替地配 置。而且,即便在与该一个方向垂直的方向(图2中Y方向)上也交替地 配置。通过如此配置凸部11和凹部12,在将无纺布10用作例如一次性尿 布或生理用卫生巾等一次性卫生物品领域的正面片材时,与穿戴者肌肤的 接触面积减少,从而可以有效地防止发闷或斑疹。
在无纺布10中,在冲压部或粘接部以外的部分,具体地主要在凸部11 处,该无纺部的构成纤维彼此之间的交点通过冲压或粘接以外的手段接合 在一起。
一边参照图3一边说明具有这种结构的无纺布10的优选制造方法。首 先,使用规定的纤维网形成手段(未图示)来制作纤维网20。纤维网20含 有热伸长性复合纤维,或者由热伸长性复合纤维构成。作为纤维网形成手 段,例如可以使用(a)利用梳理机将短纤维开纤的梳理法、(b)将短纤维 在空气流中搬运并堆积在网上的方法(气流成网法)等公知的方法。
纤维网20被送至热压花装置21中,在此处实施热压花加工。热压花 加工装置21具有一对辊22、23。辊22是周面平滑的平滑辊。而辊23为周 面上形成有多个凸部的印花辊。各辊22、23可以加热至规定温度。
热压花加工是在纤维网20中的热伸长性复合纤维的低熔点成分的熔点 以上且小于高熔点成分的熔点的温度下进行的。通过热压花加工,将纤维 网20中的热伸长性复合纤维进行冲压或粘接。由此,在纤维网20上形成 多个冲压部或粘接部,成为热粘法无纺布24。各个冲压部或粘接部是面积 为0.1~3.0mm2左右的圆形、三角形、矩形、其它多边形、或者它们的组合, 并规则地形成在热粘法无纺布24的整个区域上。另外,冲压部或粘接部还 可以是宽度为0.1~3.0mm左右的连续的直线、曲线等,可以根据目标适当 地选择。但是,为了表现立体赋形,有必要在某种程度上存在未被冲压或 粘接的状态的热伸长性复合纤维,从可以有效地形成立体的凹凸形状的观 点出发,压花率优选为1~25%、更优选为2~15%。
图4(a)示意地表示热粘法无纺布24的剖面的状态。通过热压花加工, 在该无纺布24上形成了多个冲压部或粘接部25。在冲压部或粘接部25上, 通过热和压力的作用冲压有热伸长性复合纤维,或者热伸长性复合纤维发 生熔融固化而熔融粘接。另一方面,在冲压部或粘接部25以外的部分上, 热伸长性复合纤维成为未发生冲压、熔融粘接等的自由状态。
再次返回至图3,将热粘法无纺布24搬送至热风吹拂装置26中。在热 风吹拂装置26中,对热粘法无纺布24实施热风加工。即,热风吹拂装置 26按照加热至规定温度的热风贯通热粘法无纺布24的方式而构成。
热风加工是在热粘法无纺布24中的热伸长性复合纤维通过加热而伸长 的温度下进行的。而且是在存在于热粘法无纺布24的冲压部或粘接部25 以外的部分中的自由状态的热伸长性复合纤维彼此之间的交点发生热熔融 粘接的温度下进行的。尤其是有必要在该温度为小于热伸长性复合纤维的 高熔点成分的熔点的温度下进行。
通过这种热风加工,存在于冲压部或粘接部25以外的部分中的热伸长 性复合纤维伸长。热伸长性纤维25的一部分通过冲压部或粘接部25被固 定,因此伸长的是冲压部或粘接部25之间的部分。而且,通过热伸长性纤 维25的一部分被冲压部或粘接部25固定,伸长后的热伸长性复合纤维的 伸长部分失去在热粘法无纺布24的平面方向上的去处,从而向该无纺布24 的厚度方向移动。由此,在冲压部或粘接部25之间形成凸部11,无纺布 10变得膨松。另外,具有形成了多个凸部11的立体外观。而且,通过热风 加工,存在于冲压部或粘接部25之间的热伸长性复合纤维彼此之间的交点 通过热熔融粘接而接合。将该状态示于图4(b)。由该图可知,立体的外观 是指无纺布10的表面成为凹凸形状。
由以上说明可知,在无纺布10中,在冲压部或粘接部25处,作为无 纺布10的构成纤维的热伸长性复合纤维被冲压或粘接,同时在冲压部或粘 接部25以外的部分、具体地主要在凸部11处,热伸长性复合纤维彼此之 间的交点通过冲压或粘接以外的手段的热风方式发生热熔融粘接而接合。 结果,无纺布10具有三维的凹凸形状,柔软,并且凸部11的纤维间的接 合强度高、难以发生起毛。而且,上述制造方法仅组合了作为无纺布制造 方法极为普通的方法的热粘法和热风法,不含特殊的工序。因此,制造工 序简单,且制造效率高。而且,使用上述制造方法时,即便无纺布10的单 位面积质量低,也可以容易地形成三维的凹凸形状。另外,与以往的凹凸 无纺布不同,即便无纺布为单层,也可以容易地形成立体形状。
从进一步使无纺布10的凹凸形状变得明显的观点出发,优选从与上述 热压花加工中使用的平滑辊相对的面进行上述热风加工中的热风吹拂。
如上所述,无纺布10含有热伸长性复合纤维,或者由热伸长性复合纤 维构成。无纺布10含有热伸长性纤维时,作为无纺布10中所含的其它纤 维,可以举出由具有高于热伸长性复合纤维的热伸长表现温度的熔点的热 塑性树脂所构成的纤维,或者本来没有热熔融粘合性的纤维(例如、纸 浆等天然纤维、人造丝或醋酸酯纤维等)。该其它纤维在无纺布10中优选 含有5~50重量%、更优选含有20~30重量%。另外,从可以有效地形成立 体的凹凸形状的观点出发,优选热伸长性复合纤维在无纺布10中含有 50~95重量%、特别优选含有70~95重量%。从可以有效地形成立体的凹凸 形状的观点出发,特别优选无纺布10由热伸长性复合纤维构成。
如此获得的无纺布10可以适用于发挥其凹凸形状、膨松性和高强度的 各种领域。例如,适合用作一次性尿布或生理用卫生巾等一次性卫生物品 领域的正面片材、第二片材(配置在正面片材和吸收体之间的片材)、背面 片材、防漏片材或人用擦拭片材、皮肤保养用片材、以及物用擦拭布等。
用于上述用途时,本发明的无纺布的单位面积质量优选为15~60g/m2、 特别优选为20~40g/m2。另外,其厚度优选为1~5mm、特别优选为2~4mm。 但是,由于根据用途,适当的厚度不同,因此可以根据目标适当调整。
以上根据优选的实施方式说明了本发明,但本发明并不限于上述实施 方式。例如,在上述实施方式中,在形成冲压部或粘接部25时使用伴有热 的压花加工的热压花加工,但作为其替代方式,也可以通过不伴有热的压 花加工或超声波压花加工来形成冲压部或粘接部。或者,还可以通过粘接 剂来形成冲压部或粘接部。另外,无纺布10并不限于单层的结构,也可以 是2层以上的多层结构。
实施例
以下通过实施例更加详细地说明本发明。但是,本发明的范围并不限 于这些实施例。
[实施例1~10和比较例1~4]
在表1所示的条件下进行熔融纺丝,获得同芯型或偏芯型的芯鞘型复 合纤维的未拉伸丝(未拉伸纤维束)。在所得未拉伸纤维束上赋予纤维处理 剂后,根据需要在1.0倍的拉紧状态下、约100℃的蒸汽中对未拉伸纤维束 实施约3秒钟的纤维束加热处理。接着,实施二维的机械卷曲。接着,吹 拂表1所示温度的热风900秒,实施加热处理(干燥处理)。将该复合纤维 剪切为纤维长51mm,制成短纤维。对于所得的短纤维,通过上述方法测定 树脂的取向指数、熔点和纤维的伸长率。这些结果示于表1中。另外,表 中虽未示出,但纤维的粗度均为3.3dtex。
表1中的Q值的测定方法如下所述。
I.使用的分析装置
(i)交叉分级装置
Dia Instruments公司制CFC T-100(略写为CFC)
(ii)傅里叶变换型红外线吸收光谱分析
FT-IR、PerkinElmer公司制1760X
取出作为CFC的检测器而安装的波长固定型红外分光光度计,取而代 之连接FT-IR,使用该FT-IR作为检测器。使从CFC溶出的溶液的出口至 FT-IR之间的传送线为1m的长度,在测定期间温度保持在140℃。安装于 FT-IR的流通池的光路长为1mm、光路直径为5mmΦ。流通池在测定期间 温度保持在140℃。
(iii)凝胶渗透色谱法(GPC)
CFC后段部分的GPC色谱柱为串联连接3根昭和电工公司制 AD806MS来使用的。
II.CFC的测定条件
(i)溶剂:邻二氯苯(ODCB)
(ii)样品浓度:1mg/mL
(iii)进样量:0.4mL
(iv)柱温:140℃
(v)溶剂流速:1mL/分钟
III.FT-IR的测定条件
试样溶液从CFC后段的GPC开始溶出后,在以下条件下进行FT-IR测 定,并采集GPC-IR数据。
(i)检测器:MCT
(ii)分解能力:8cm-1
(iii)测定间隔:0.2分钟(12秒)
(iv)每次测定的累积次数:15次
IV.测定结果的后处理和分析
分子量分布是对通过FT-IR获得的2945cm-1的吸光度作色谱图而求得 的。从保留体积向分子量的换算是使用预先制作的利用标准聚苯乙烯的校 准曲线进行的。所用的标准苯乙烯均为Tosoh株式会社制的以下商标的产 品。F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、 A1000。注入0.4mL将各个产品溶解于ODCB(含有0.5mg/mL的BHT)中 达到0.5mg/mL的溶液,制作校正曲线。校正曲线使用类似于最小二乘法获 得的三次式。向分子量的换算以森定雄著《体积排除色谱(Size Exclusion Chromatography)》(共立出版)为参考,使用常用校正曲线。此时使用的粘 度式([η]=K×Mα)使用以下的数值。
(i)制作使用标准苯乙烯的校正曲线时
K=0.000138、α=0.70
(ii)测定聚丙烯的样品时
K=0.000103、α=0.78
另外,分子量通过上述GPC(凝胶渗透色谱法)来测定,但也可以通 过其它机型来测定分子量。此时,以2005年度塑料成形材料商业贸易手册 (化学工业日报社、2004年8月30日发行)中记载的、与日本ポリプロ公 司制“MG038”同时测定分子量、MG03B显示3.5时的值作为空白条件,从 而调整条件来测定分子量。

对于实施例1~10的热伸长性纤维,通过使该构成树脂的取向指数在规 定范围内,热伸长性良好。另外,通过对未拉伸纤维束实施束加热处理, 梳理机的通过性也良好。特别是,实施例8~10的热伸长性纤维由于芯/鞘的 复合比例为芯富含、实施例9和10为偏芯型的剖面形状,因此卷曲形状具 有图5(d)所示的机械卷曲和波形状卷曲混在的明显卷曲,且梳理机的通 过性更为良好。
使用实施例1和6及比较例4中所得的纤维,通过图3和图4所示方 法制造无纺布。具体的制造条件如下。压花加工按照形成圆形的冲压部或 粘接部且冲压部或粘接部的面积率达到3%的方式来进行。加工温度为 130℃。热风加工通过从平滑辊相对面吹拂136℃的热风来进行。通过以下 的方法测定如此获得的无纺布的厚度、单位面积质量、比容积,另外,通 过以下方法评价立体赋形性。它们的结果示于表2中。
[厚度、单位面积质量、比容积的测定]
在测定台上放置12cm×12cm的板,将此状态下的板的上表面的位置作 为测定基准点A。接着,除去板后,在测定台上放置成为测定对象的无纺 布试验片,在其上放置上述板。将此状态下的板上表面的位置作为B。由A 和B之差求得成为测定对象的无纺布试验片的厚度。板的重量可以根据测 定目的进行各种改变,但这里使用重量为54g的板来测定。测定机器使用 激光位移计(Keyence株式会社制、CCD激光位移传感器LK-080)。作为 代替,也可以使用度盘指示器式的厚度计。但是,当使用厚度计时,有必 要调整施加于无纺布试验片上的压力。另外,通过上述方法测定的无纺布 的厚度大大依赖于该无纺布的单位面积质量。因此,作为膨松的指标,采 用由厚度和单位面积质量算出的比容积(cm3/g)。单位面积质量的测定方法 是任意的,称量所测定厚度的试验片本身的重量,由测定的试验片的尺寸 计算。
[立体赋形性的评价]
目视无纺布,根据以下标准进行判定。
◎:成为明确的立体形状
○:成为立体形状
△:基本未见立体形状
×:并非立体形状
表2
  构成纤维   实施例1   实施例6   比较例4(2倍拉伸)   单位面积质量(g/m2)   24.9   24.4   26.5   厚度(mm)   1.97   2.34   2.00   比容积(cm3/g)   79.3   95.9   75.4   立体赋形性   ◎   ◎   ×
由表2所示的结果可知,使用实施例的纤维获得的无纺布膨松且具有 立体形状。
如上所述,本发明的热伸长性纤维利用热的自身伸长性高于以往的伸 长性纤维。因此,使用本发明的热伸长性纤维作为原料、并实施热处理而 制造的无纺布由于该纤维的伸长变得膨松,或者呈现立体的外观。另外, 本发明的热伸长性纤维由于其本身具有热熔融粘合性,因此可以仅以该纤 维作为原料来简单地制造热粘型的无纺布。
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