JP2010168702A

JP2010168702A - 湿式不織布の製造方法

Info

Publication number: JP2010168702A
Application number: JP2009013885A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ogawa; 博之小川
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2010-08-05

Abstract

【課題】湿式法により製造した場合であっても、樹脂の含浸性に優れ、また、手でちぎりやすく、施工作業性に優れる湿式不織布の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の湿式不織布の製造方法は、単繊維強度が８．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高強度有機繊維が集束したストランドと熱融着性繊維とを含むスラリーを抄造し、前記ストランドと熱融着性繊維とを含む湿式繊維ウエブを形成した後、この繊維ウエブを対流伝達熱により、前記熱融着性繊維を融着させるとともに乾燥する方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は湿式不織布の製造方法に関する。特には、繊維強化プラスチックを用いた防水工事に好適に使用できる湿式不織布の製造方法に関する。

プラスチック単独では強度が弱く、プラスチックの強度を高めるためには厚くしなければならないため、プラスチック単独では強度的な性能と軽量化とを同時に満足させることができない。そのため、プラスチックをガラスマットで補強した複合材料（いわゆる繊維強化プラスチック、ＦＲＰ）が使用されている。

例えば、防水工事現場においては、ガラスマットにポリエステル樹脂を塗工し、硬化剤を混入して硬化させている。しかしながら、このような方法により防水工事を行った場合、ポリエステル樹脂の塗工の際にスチレン臭が発生するという問題があった。この問題はポリエステル樹脂に替えてノンスチレン樹脂を使用することにより解決することができるが、ノンスチレン樹脂はガラスマットとのなじみが悪く、塗工できないか、時間がかかり過ぎる、という問題があった。また、ガラスマットからガラス繊維が飛散し、近隣住人に迷惑をかけるという問題や、工事作業者がガラス繊維で皮膚刺激を受けやすいという問題もあった。

そのため、ガラスマットに替えて、有機繊維からなる不織布を使用するということが考えられた。例えば、本願出願人は「繊維長が２５〜１５０ｍｍの開繊されたステープル繊維群と、複数本の繊維が収束状態で存在する未開繊ステープル繊維群とが混在し、各繊維間が接着性繊維により結合された非ガラス系の補強用シート材」（特許文献１）を提案した。この補強用シートによれば前記問題点を解決できるものであったが、実際にはカード機を用いる乾式法により補強用シートを製造しているため、地合いが悪く、補強ムラが発生しやすいものであった。

特開昭６３−４２９５２号公報（特許請求の範囲、第３頁左上欄第１０行〜右上欄第８行）

そこで、乾式法に替えて、湿式法によれば、前記補強ムラという問題点を解決できると考えられたため、実際に湿式法によって補強用シートを製造した。この湿式法により製造した補強用シートは確かに地合いの優れるものであったが、湿式法であるが故に緻密で、樹脂の含浸性の悪いものであった。また、補強用シートを施工箇所に設置する場合、施工箇所の形状に合わせて、適宜、補強用シートを手でちぎるということが行われるが、湿式法により製造した補強用シートは手でちぎりにくく、施工作業性が悪い、という新たな問題が発生した。

本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、湿式法により製造した場合であっても、樹脂の含浸性に優れ、また、手でちぎりやすく、施工作業性に優れる湿式不織布の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１にかかる発明は、「単繊維強度が８．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高強度有機繊維が集束したストランドと熱融着性繊維とを含むスラリーを抄造し、前記ストランドと熱融着性繊維とを含む湿式繊維ウエブを形成した後、この繊維ウエブを対流伝達熱により、前記熱融着性繊維を融着させるとともに乾燥することを特徴とする、湿式不織布の製造方法」である。

本発明の請求項１にかかる発明は、湿式法により形成した湿式繊維ウエブを対流伝達熱により熱融着性繊維を融着させるとともに乾燥することにより、従来の湿式不織布よりも嵩高く、空隙が多く、また、繊維同士の融着力の低い状態の湿式不織布を製造できる。したがって、樹脂の含浸性に優れ、また、手でちぎりやすく、施工作業性に優れる湿式不織布を製造することができる。

本発明においては、補強作用に優れているように、単繊維強度が８．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高強度有機繊維が集束したストランドを使用する。このような高強度有機繊維は特に限定するものではないが、例えば、ポリアクリレート繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、高強力ビニロン繊維、パラ−アラミド繊維、コポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維などを挙げることができる。なお、単繊維強度はＪＩＳＬ１０１５（化学繊維ステープル試験法）に規定されている引張り強さをいう。

このような高強度有機繊維は強度の高いものであるが、１本１本がバラバラの状態では補強効果に限度があるため、高強度有機繊維が集束したストランドを使用する。このストランドは高強度有機繊維が集束していれば良く、撚りがかかっていても、撚りがかかっていない互いに平行な状態にあっても良い。また、集束の程度は、湿式不織布に高強度有機繊維のストランドが存在する程度であれば良く、製造条件によってストランドが存在したり、存在しなくなったりするため、特に限定するものではない。

なお、高強度有機繊維の繊度は特に限定するものではないが、補強効果を高める上では、１ｄｔｅｘ以上であるのが好ましく、３ｄｔｅｘ以上であるのがより好ましい。他方、均質な地合いであることができるように、１００ｄｔｅｘ以下であるのが好ましい。また、高強度有機繊維の繊維長も特に限定するものではないが、補強効果を高める上では、２０ｍｍ以上であるのが好ましく、２５ｍｍ以上であるのがより好ましく、３０ｍｍ以上であるのが更に好ましい。通常、湿式法により繊維ウエブを形成する場合、繊維長が１０ｍｍ以下であれば個々の繊維を均一に分散させることができるが、本発明においては、高強度有機繊維のストランドを残存させるという点からも上記繊維長であるのが好ましい。他方、繊維長が６０ｍｍを超えると、高強度有機繊維のストランドが均一に分散することができず、繊維がもつれ、繊維塊となる傾向が強いため、６０ｍｍ以下であるのが好ましい。

本発明においては、上述のような高強度有機繊維のストランドに加えて、熱融着性繊維を準備する。この熱融着性繊維は繊維同士を熱融着することによって、湿式不織布に強度と形態維持性を付与し、毛羽立ちや繊維の飛散を抑制する。このような熱融着性繊維は、全融着型の熱融着性繊維であっても良いし、一部融着型の熱融着性繊維であっても良いが、融着しない樹脂成分（非融着成分）によって繊維形状を維持でき、強度の低下が少なく、また、樹脂の含浸性に優れる一部融着型の熱融着性繊維を使用するのが好ましい。

この好適である一部融着型の熱融着性繊維は融着成分と融着成分の融点では融着しない非融着成分とからなり、融着成分は非融着成分よりも１０℃以上（好ましくは２０℃以上）低い融点を有する樹脂からなるのが好ましい。また、熱融着性繊維の融着成分は高強度有機繊維よりも１０℃以上（好ましくは２０℃以上）低い融点を有する樹脂からなるのが好ましい。この好適な一部融着型の熱融着性繊維の横断面における樹脂の配置状態としては、例えば、芯鞘状、偏芯状、海島状、貼り合わせ状、オレンジ状、多重バイメタル状であることができる。これらの中でも、融着成分が繊維表面全体を占めることができ、融着力に優れている芯鞘状、偏芯状或いは海島状であるのが好ましい。

この熱融着性繊維を構成する樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂など）などがあり、これら樹脂１種類以上から構成することができる。これらの中でも、不飽和ポリエステル樹脂との親和性が高い、ポリエステル系樹脂を含む熱融着性繊維を好適に使用することができる。

なお、熱融着性繊維の繊度は特に限定するものではないが、高強度有機繊維の繊度に合わせて選択するのが好ましい。つまり、効率的に融着交点を形成できるように、高強度有機繊維の繊度の１／１０以上であるのが好ましい。他方、均一に融着できるように、高強度有機繊維の繊度の１０倍以下であるのが好ましい。また、熱融着性繊維の繊維長も特に限定するものではないが、高強度有機繊維間の融着交点を形成しやすく、抄造の際の歩留まりが向上しやすいように、１ｍｍ以上であるのが好ましく、３ｍｍ以上であるのがより好ましい。他方、均一に分散し、高強度有機繊維ともつれないように、３０ｍｍ以下であるのが好ましく、１０ｍｍ以下であるのがより好ましい。

本発明においては、基本的に高強度有機繊維のストランドと熱融着性繊維を用いて湿式不織布を製造するが、これら繊維以外に、ストランド状態にない高強度有機繊維、単繊維強度が８．３Ｎ／ｄｔｅｘ未満の繊維などを併用することもできる。

このように、本発明においては有機繊維を用いているため、樹脂との馴染みが良く、また、飛散したとしても近隣住人に迷惑をかけるということがなく、しかも工事作業者の皮膚を刺激することもない湿式不織布を製造できる。更に、有機繊維であることによって軽量で、また、焼却処分したとしても焼却残渣がほとんどない、という効果を奏する湿式不織布を製造できる。

次いで、上述のような高強度有機繊維のストランドと熱融着性繊維とを少なくとも用いて、スラリーを形成する。このスラリーを形成する際の高強度有機繊維のストランドと熱融着性繊維との質量比率は特に限定するものではないが、高強度有機繊維のストランドによる補強効果及び熱融着性繊維による強度と形態維持性に優れるように、（高強度有機繊維のストランド）：（熱融着性繊維）＝７０：３０〜９５：５であるのが好ましく、（高強度有機繊維のストランド）：（熱融着性繊維）＝８０：２０〜９５：５であるのがより好ましい。

なお、スラリーは白水に対して前記高強度有機繊維のストランドと熱融着性繊維とを分散させることによって調製できるが、湿式不織布に高強度有機繊維のストランドが存在するように、スラリー中においても高強度有機繊維のストランドが存在するようにする必要がある。そのために、スラリーの攪拌時間、白水の粘度等を適宜調節する。なお、白水の粘度を調節するために粘剤を添加することができるし、繊維の分散性を調節するために界面活性剤を添加することもできる。

次いで、前記スラリーを抄造して、高強度有機繊維のストランドと熱融着性繊維とを含む湿式繊維ウエブを形成する。抄造は常法により、網上に抄き上げることによって実施できる。抄き上げ量は所望の湿式不織布の目付によって異なるため、特に限定するものではない。なお、ストランドは白水中へ投入したストランドと同程度集束している必要はない。実際、スラリーの攪拌等によって、ストランドはある程度ばらけ、投入時よりも集束の程度は低くなる。このばらけた高強度有機繊維は湿式繊維ウエブの地合いの向上、ひいては湿式不織布の地合いの向上に寄与する。そのため、ストランドがばらけることを前提としてストランドの集束の程度を考える。

なお、網上に抄き上げる際に、湿式繊維ウエブの両端における目付量が、両端間の目付量の約半分の量で、厚さが両端部間の厚さの約半分の厚さとなるように抄き上げるのが好ましい。このように抄き上げることによって、湿式不織布を広い施工箇所に適用した場合、その両端部を重ねることによって、重ねた部分が盛り上がることなく、表面が平滑な状態に施工することができる。このような施工性を考えた場合、前記約半分の量及び厚さの領域は端部から約５ｃｍの範囲であるのが好ましい。なお、このように目付量及び厚さを約半分にするには、両端部におけるスラリーの通液量を制御すればよい。例えば、網の両端部にスラリーの通液を妨げる邪魔板を設置することによって、スラリーの通液量を制御できる。あるいは均一に抄き上げた繊維ウエブから部分的に、所望量の繊維を取り除いて、約半分の量及び厚さの領域を形成しても良い。例えば、抄き上げた湿式繊維ウエブの両端部に対して水を噴出することによって繊維を飛ばし、目付量及び厚さを約半分にすることができる。

また、両端部における目付量及び厚さだけでなく、両端部間における一部の目付量及び厚さをその他の箇所の目付量及び厚さの約半分となるように抄き上げても良い。この目付量及び厚さの薄い箇所を切断することで、前記と同様の効果を得ることができる。この場合には、目付量及び厚さの薄い箇所を切断することから、この範囲は約１０ｃｍの幅を有するのが好ましい。なお、このように目付量及び厚さを約半分にする方法は前述と同様に、両端部間に邪魔板を設置したり、抄き上げた湿式繊維ウエブの両端部間に対して水を噴出する方法がある。

そして、この繊維ウエブを対流伝達熱により熱融着性繊維を融着させるとともに乾燥して湿式不織布を製造する。本発明においては、このように対流伝達熱によって熱融着性繊維を融着させるとともに乾燥している点に特徴がある。従来、湿式繊維ウエブはヤンキードライヤーへと供給され、伝導熱によって乾燥されるのが一般的であったが、このような伝導熱の乾燥によると、緻密な構造となり、空隙が少なくなるため樹脂の含浸性が悪く、また、繊維同士の融着力が強く、手でちぎりにくいものであったが、対流伝達熱によると、比較的嵩高な構造とすることができるため、空隙が多く、樹脂の含浸性に優れ、また、繊維同士の融着力が比較的弱く、手でちぎりやすい湿式不織布を製造できる。

この対流伝達熱による融着と乾燥は、例えば、湿式繊維ウエブに対して熱風を供給することによって実施できる。熱風を供給する際には、熱風を吸引することもできるが、熱風を吸引することによって、湿式繊維ウエブの嵩が潰れる傾向があるため、熱風を吸引することなく、融着と乾燥を実施するのが好ましい。このような好ましい熱風を吸引することなく、融着と乾燥を実施できる装置として、例えば、金網や多孔板で構成されるバンド上に湿式繊維ウエブを載置した状態で湿式繊維ウエブの上方及び／又は下方から熱風を送って乾燥できるバンド型通気乾燥機を挙げることができる。

なお、この熱風は前述の熱融着性繊維を融着させることができる温度である必要があるが、高強度有機繊維までも溶融させることがないように、熱風の温度は高強度有機繊維の融点よりも１０℃以上低い温度であるのが好ましく、２０℃以上低い温度であるのがより好ましい。なお、熱融着性繊維の熱融着成分が確実に熱融着するように、熱風の温度は熱融着成分の融点よりも１０℃以上高い温度であるのが好ましく、２０℃以上高い温度であるのがより好ましい。また、熱風を作用させる時間は熱融着性繊維が十分に溶融し、融着する時間である限り特に限定するものではない。

以上のようにして製造した湿式不織布は樹脂の含浸性に優れ、また、手でちぎりやすいため、ＦＲＰ用の基材として好適に使用できるものである。このようなＦＲＰ用の基材の適用用途は特に限定するものではないが、例えば、屋上、ベランダ、プール、駐車場などに適用することができる。

以下に本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
高強度有機繊維のストランドとして、高強度ビニロン繊維（繊度：６．７ｄｔｅｘ、繊維長：３０ｍｍ、単繊維強度：１１ｃＮ／ｄｔｅｘ）が互いに平行に収束した繊度２５００ｄｔｅｘのストランドを用意した。

また、低融点ポリエステル（融点：１３０℃）からなる全融着型熱融着性繊維（繊度：６．４ｄｔｅｘ、繊維長：５ｍｍ）を用意した。

次いで、前記ストランド対全融着型熱融着性繊維の乾燥質量比率が９０：１０で白水に投入して分散させ、スラリーを形成した後、このスラリーを長網式抄紙機で抄造し、前記ストランドと全融着型熱融着性繊維とが分散した湿式繊維ウエブを形成した。なお、スラリーを形成する際に、ストランドを構成する高強度有機繊維が完全にばらけてしまうことがないよう、かつ全融着型熱融着性繊維が均一に分散するように、６０秒間だけ攪拌した。

そして、この湿式繊維ウエブをバンド型通気乾燥機へ供給し、温度１６０℃の熱風を、湿式繊維ウエブの上方及び下方から１分間作用させることにより、全融着型熱融着性繊維のみを融着させるとともに乾燥して、本発明の湿式不織布（目付：１３５ｇ／ｍ^２、厚さ：０．８２ｍｍ、見掛密度：０．１６５ｇ／ｃｍ^３）を製造した。この湿式不織布においては、最大幅２ｍｍのストランドが存在した状態にあった。この湿式不織布は手で容易にちぎることができ、ちぎり性の優れるものであった。

（比較例１）
実施例１と同様にして形成した湿式繊維ウエブをヤンキードライヤー（温度：１６０℃）へ供給し、１分間熱を作用させることにより、全融着型熱融着性繊維のみを融着させるとともに乾燥して、湿式不織布（目付：１３５ｇ／ｍ^２、厚さ：０．７９ｍｍ、見掛密度：０．１７１ｇ／ｃｍ^３）を製造した。この湿式不織布においては、最大幅２ｍｍのストランドが存在した状態にあった。この湿式不織布は手でちぎることができるものの、実施例１の湿式不織布よりも力が必要で、ちぎり性の劣るものであった。

（樹脂含浸性の評価）
白黒格子模様を有する板の上に、実施例１、比較例１の湿式不織布をそれぞれ３枚づつ積層した。次いで、各湿式不織布上に、内径１００ｍｍのリングを載せた後、リング内にＦＲＰ防水用樹脂（アイカ工業（株）製、ＪＥ−２００６Ｍに重合開始剤としてメチルエチルケトンパーオキサイドを１％配合したもの）１７０ｃｃを注ぎ込み、格子模様が見え始めた時間（ウェットスルー所要時間）と、格子模様全体が見えた時間（ウェットアウト所要時間）を、それぞれ計測した。これらの結果は表１の通りであった。なお、表１においては、従来のガラスチョップドストランドマット（ＧＣＳＭ、目付：３８０ｇ／ｍ^２）についても参考のために掲載している。

このように、本発明の製造方法により製造した湿式不織布は樹脂含浸性の良好なものであることがわかった。

本発明の製造方法によれば、樹脂の含浸性に優れ、また、手でちぎりやすいため、ＦＲＰ用の基材として好適に使用できる湿式不織布を製造できる。ＦＲＰ用の基材として用いた場合、例えば、屋上、ベランダ、プール、駐車場などに適用することができる。

Claims

単繊維強度が８．３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高強度有機繊維が集束したストランドと熱融着性繊維とを含むスラリーを抄造し、前記ストランドと熱融着性繊維とを含む湿式繊維ウエブを形成した後、この繊維ウエブを対流伝達熱により、前記熱融着性繊維を融着させるとともに乾燥することを特徴とする、湿式不織布の製造方法。