专利名称：填料固着纤维、纤维结构物和纤维成形体以及它们的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种在纤维表面固着有填料的填料固着纤维、纤维结构物和纤维成形体、以及它们的制造方法。
背景技术：
以往，作为将填料附着于纤维表面的方法，提出用干法将粒子载于无纺布的表面，然后加热至纤维软化点或以上的温度而使粒子附着的方法(下述专利文献1)。还提出在含有粒子的水分散溶液中将薄片状或块状纤维成型物浸渍、压榨后，在纤维的熔点至不超过熔点60℃的温度范围内加热而使粒子附着的方法(下述专利文献2)。
于是，以往填料附着于纤维表面的纤维制品被用于各种用途。例如，以研磨和洁净化为目的的纤维和布中，剔牙的单纤维(dental floss)一般作为以洁净化为目的的纤维被人们所熟知。另外作为工业用途，抛光布或抛光纸被用在透镜、半导体、金属、塑料、陶瓷、玻璃等各种领域。还有抛光布也被用在家庭或业务用厨房等中。
另外，由于吸入挥发性有机化合物(以下简称为VOC)而导致的致病住宅合并症等过敏症状的发生在增加，因此期望一种吸附VOC气体等有害气体的气体吸附材料。作为上述气体吸附材料，提出了如专利文献3中对所有VOC气体具有吸附效果的气体吸附片。专利文献3中提出的气体吸附片，是将活性炭粒子夹持于两张片材之间并固定化，同时使吸附剂粒子固定于上述片材中的至少一张上。作为吸附剂粒子的固定方法，列举了(1)将吸附剂粒子混合于粘合剂树脂溶液中并涂布于一张片材上，在其上重叠另一张片材的方法、和(2)预先在一张片材上涂布热熔性粘合剂，将吸附剂粒子散布在其上，再在其上重叠另一张片材的方法。
另外，作为净化工厂废水等的水质净化材料，提出了使用纤维状活性炭、即活性炭纤维的各种水质净化材料(例如专利文献4等)。但是，就使用活性炭纤维的水质净化材料而言，构成活性炭纤维的活性炭在使用中有可能脱落，从而净化性能变差。而且脱落的活性炭可能混入净化后的液体中。另一方面，在专利文献5中提出了将活性炭粒子等有机物吸附性粒子借助不溶性粘合剂固着于片状构件的水质净化过滤器。
还有，作为纤维表面附着有填料的纤维制品，有的具有纤维成形体的形态。例如，提出了将粒子和粘合剂树脂混合于纤维材料中形成套毛(fleece)，制造由粘合剂树脂熔融粘合的膨松垫，然后加压成形成预定形状的纤维成形体的制造方法(下述专利文献6)。又提出了由植物纤维、热熔融性粘合纤维和粉状或纤维状的功能性材料构成的功能性纤维片通过热成形而得到的立体成形体(下述专利文献7)。
特开平7-268767号公报[专利文献2]特公昭51-22557号公报[专利文献3]特开2000-246827号公报[专利文献4]特开平9-234365号公报[专利文献5]特开平9-201583号公报[专利文献6]特开平9-254264号公报[专利文献7]特开2004-52116号公报但是，如上述专利文献1～2，如果将纤维加热至不低于软化点或熔点的温度，则存在的问题是纤维会收缩变硬，而且粒子在软化点附近不能有效固着于纤维，所以有必要加热到熔点或以上的温度，但如果这样做，则不能保持纤维形态。再者，还存在纤维收缩变硬，进而在形成无纺布时伴随收缩而不能保持无纺布形态的问题。
另外，上述专利文献3提出的关于气体吸附片的上述(1)的固定方法，由于吸附剂粒子埋没在粘合剂树脂溶液中，恐怕不能得到充分的气体吸附效果。此外，上述(2)的固定方法，由于热熔融性粘合剂和吸附性粒子的接触面积小，因而吸附性粒子有脱落的危险。再者，有关专利文献4提出的气体吸附片，为提高透气性，上述两张片材中的至少一张使用多孔片材，但在上述两张片材间夹持活性炭粒子时，为使活性炭粒子不脱落，有必要使活性炭粒子的粒径比多孔性片材的最大孔径大。为此要使用粒径为100μm～1000μm的活性炭粒子，由于活性炭粒子的比表面积小，所以恐怕得不到充分的气体吸附效果。
上述专利文献5提出的水质净化过滤器中，由于有机物吸附性粒子被粘合剂完全埋没，有机物吸附性粒子的比表面积减少，恐怕得不到充分的净化性能。
上述专利文献6提出的成形体，由于将粒子和粘合剂树脂预先混合而使粒子固着于纤维表面，所以粒子被粘合剂树脂埋没，因此产生了不能充分发挥粒子所具有的功能的问题。而在上述专利文献7中，虽然试图使热熔融粘合性纤维熔融而固着粒子状的功能性材料，但这种方法如果不在相当高的温度下使热熔融粘合性纤维熔融则不能固着粒子，如果在高温下熔融则有伴随收缩的危险，有时难以得到均匀的成形体。而且有时难以制作深拉伸(deep-draw)成形体。
发明内容
为解决上述以往的问题，本发明提供一种在保持纤维原本性质的情况下将填料有效地固着于纤维表面的填料固着纤维；还提供一种能够防止固着于纤维表面的填料脱落、抑制填料比表面积减少的对研磨材料、气体吸附材料、水质净化材料等有用的纤维结构物；以及提供可将填料有效地固着于纤维表面，并能够得到成形均匀的深拉伸的形状，即使一般的用途中也能降低成形成本的纤维成形体，并提供它们的制造方法。
本发明的填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于上述粘合剂树脂上的填料，其中，上述粘合剂树脂是在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，上述填料是通过上述湿热凝胶化树脂凝胶化得到的凝胶化物而被固着的。
本发明的纤维结构物具有填料固着纤维，该填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于上述粘合剂树脂上的填料，其中，上述粘合剂树脂是在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，上述填料是通过上述湿热凝胶化树脂凝胶化得到的凝胶化物而被固着的。
本发明的纤维成形体是由含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于上述粘合剂树脂上的填料固着纤维的纤维结构物经成形而形成的，其中，上述粘合剂树脂含有在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，在上述纤维结构物中，上述纤维由上述湿热凝胶化树脂经湿热凝胶化得到的凝胶化物所固定，同时上述纤维结构物被成形成预定的形状。
本发明的填料固着纤维的制造方法，其中上述填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于上述粘合剂树脂上的填料，上述纤维及上述粘合剂树脂是在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化纤维，该方法包括将上述填料分散于溶液中而形成的填料溶液赋予上述湿热凝胶化纤维；然后在湿热气氛下对上述湿热凝胶化纤维进行湿热处理，从而使上述湿热凝胶化纤维凝胶化，通过凝胶化物将上述填料固着于纤维表面。
本发明的填料固着纤维的另一种制造方法，其中上述填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于上述粘合剂树脂上的填料，上述纤维及上述粘合剂树脂是其它纤维和湿热凝胶化树脂，该方法包括对上述其它纤维赋予上述湿热凝胶化树脂后再赋予填料，或将上述填料及上述湿热凝胶化树脂分散于溶液中而形成的填料分散溶液赋予上述其它纤维；然后在湿热气氛下进行湿热处理使上述湿热凝胶化树脂凝胶化，通过凝胶化物将上述填料固着于其它纤维表面。
本发明的纤维结构物的制造方法，其中上述纤维结构物具有填料固着纤维，该填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于上述粘合剂树脂上的填料，上述粘合剂树脂是在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，上述纤维及上述粘合剂树脂是从(I)含有湿热凝胶化树脂纤维成分和其它热塑性合成纤维成分的复合纤维、(II)上述复合纤维与其它纤维的混合物、(III)上述复合纤维与湿热凝胶化树脂的混合物、及(IV)湿热凝胶化树脂与其它纤维的混合物中选择的至少一种组合，该方法包括使用上述纤维和上述粘合剂树脂制作纤维结构物；将上述填料分散于溶液中而形成的填料分散溶液赋予上述纤维结构物；然后在湿热气氛下对上述湿热凝胶化树脂进行湿热处理，从而使上述湿热凝胶化树脂凝胶化，通过凝胶化物将上述填料固着于纤维表面形成填料固着纤维。
本发明的纤维成形体的制造方法，其中上述纤维成形体是由含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于上述粘合剂树脂上的填料固着纤维的纤维结构物经成形而形成的，上述粘合剂树脂含有在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，该方法包括形成含有上述纤维和粘合剂树脂的纤维结构物；在模具内、于湿热气氛下使上述湿热凝胶化树脂进行湿热凝胶化而对上述纤维结构物进行湿热成形加工。
图1A～C为本发明的一个实施方案的填料固着纤维的剖面图。
图2为本发明的一个实施方案的3层结构无纺布的剖面图。
图3为本发明的制造方法的一个实例的工艺流程图。
图4A为表示本发明的实施例1得到的无纺布的扫描电子显微镜平面照片(倍率100)。
图4B为图4A的无纺布的剖面照片(倍率100)。
图4C为图4A的无纺布表面的纤维表面放大照片(倍率1000)。
图4D为表示图4A的无纺布的另一部分的扫描电子显微镜平面照片(倍率100)。
图4E为图4D的无纺布的另一部分的剖面照片(倍率100)。
图4F为图4D的无纺布的另一部分表面的纤维表面放大照片(倍率1000)。
图5A为表示本发明实施例6得到的无纺布的扫描电子显微镜平面照片(倍率100)。
图5B为图5A的无纺布的剖面照片(倍率100)。
图5C为图5A的无纺布表面的纤维表面放大照片(倍率1000)。
图6为水循环式简易试验机的示意立体图。
图7为赋予本发明的一个实施方案的无纺布水分的一例工艺流程图。
图8为本发明的一个实施方案的纤维成形体(面具)的立体图。
图9为本发明的一个实施方案的纤维成形体(空气净化机过滤器的褶裥加工品)的立体图。
图10为本发明的制造方法的另一个实例的工艺流程图。
图11A为表示由本发明实施例7得到的无纺布的扫描电子显微镜平面照片(倍率200)。
图11B为图11A的无纺布表面的纤维表面放大照片(倍率2000)。
1鞘成分(粘合剂树脂)、2芯成分、3填料、4粘合剂树脂、5，6，9复合纤维、7乙烯-乙烯醇共聚物树脂(粘合剂树脂)、8聚丙烯、11填料固着纤维层、12人造丝纤维层、20水循环式简易试验机、21支撑架、22a，22b固定夹具、23容器、23a开口、24泵、24a，24b管、25小片、26茶叶包装袋、27试验样品、28金属丝、31纤维或无纺布、32槽、33填料分散溶液、34压辊、35蒸汽发生器、36吸引器、37加热辊、38图案形成用帆布辊、39卷取机、40面具、41干燥机、50空气净化机过滤器的皱褶加工品。
具体实施例方式
本发明中，作为在水分存在下通过加热而能够凝胶化的粘合剂树脂，使用湿热凝胶化树脂。湿热凝胶化树脂的形态可以列举出粉末状、小片状、纤维状等。湿热凝胶化树脂特别优选为纤维状。作为纤维状的湿热凝胶化树脂(以下称“湿热凝胶化纤维))，使用湿热凝胶化树脂单一纤维，或含有湿热凝胶化树脂纤维成分和其它热塑性合成纤维成分的复合纤维(以下称“湿热凝胶化复合纤维”)。由此，其它纤维或至少其它热塑性纤维成分可以保持纤维的形态，而且可以发挥湿热凝胶化树脂凝胶化而使填料固着的作为粘合剂的作用机能。填料是通过湿热凝胶化树脂纤维成分或固着于纤维表面的湿热凝胶化树脂经湿热凝胶化得到的凝胶化物来固着的。优选为填料以露出的状态被固着。另外，通过湿热凝胶化树脂纤维成分或固着于纤维表面的湿热凝胶化树脂经湿热凝胶化得到的凝胶化物来固定湿热凝胶化纤维之间和/或其它的纤维。
另外，本发明的纤维成形体，可以通过在模具内使纤维结构物在凝胶化状态下湿热成形而成形成预定形状的成形体。湿热凝胶化树脂的形态，可以列举出粉末状、片状、纤维状等。考虑到成形加工性则特别优选为纤维状、即湿热凝胶化纤维。
上述湿热凝胶化树脂的优选凝胶化温度为50℃或以上。更优选的凝胶化温度为80℃或以上。如果使用在低于50℃下可凝胶化的树脂，则在凝胶加工时，对辊、模具等产生强烈粘接从而使纤维结构物和纤维成形体的生产变得困难，或产生在夏季和高温环境下不能使用的情况。另外“凝胶加工”是指使湿热凝胶化树脂凝胶化的加工。
上述湿热凝胶化树脂优选为乙烯-乙烯醇共聚物树脂。其能够通过湿热而凝胶化，且不使其它纤维和/或其它热塑性合成纤维成分变性。乙烯-乙烯醇共聚物树脂是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂皂化得到的树脂，其皂化度优选为95％或以上。更优选的皂化度为98％或以上。此外，优选的乙烯比率为20摩尔％或以上。优选的乙烯比率为50摩尔％或以下。更优选的乙烯比率为25摩尔％或以上。更优选的乙烯比率为45摩尔％或以下。皂化度如果低于95％，则在进行凝胶加工时，由于对辊、模具等的粘合会产生使纤维结构物和纤维成形体的生产变得困难的情况。另外，乙烯比率不足20摩尔％时，在凝胶加工时同样由于对辊、模具等的粘接会产生使纤维结构物和纤维成形体的生产变得困难的情况。另一方面，如果乙烯比率超过50摩尔％，则湿热凝胶化温度变高，加工温度必须升高到接近熔点，结果会发生对纤维结构物和纤维成形体的尺寸稳定性产生不良影响的情况。
作为上述纤维和上述粘合剂树脂的优选组合，可以列举出从(I)含有湿热凝胶化树脂纤维成分和其它热塑性合成纤维成分的复合纤维、(II)上述复合纤维和其它纤维的混合物、(III)上述复合纤维和湿热凝胶化树脂的混合物、以及(IV)湿热凝胶化树脂和其它纤维的混合物中选择的至少一种(以下称“形态(I)～(IV))。)组合。上述形态(I)是将“粘合剂树脂”作为湿热凝胶化树脂纤维成分，将“纤维”作为其它热塑性合成纤维成分的湿热凝胶化复合纤维。上述形态(II)是将“粘合剂树脂”作为湿热凝胶化复合纤维，将“纤维”作为其它纤维并将它们混合而得到的混合物。上述形态(III)是将“纤维”作为湿热凝胶化复合纤维，再将“粘合剂树脂”作为湿热凝胶化树脂并将它们混合而得到的混合物。上述形态(IV)是将“粘合剂树脂”作为采取上述湿热凝胶化复合纤维以外形态的湿热凝胶化树脂(如湿热凝胶化树脂的单一纤维)，将“纤维”作为其它纤维并将它们混合而得到的混合物。
用于上述形态(I)～(III)的湿热凝胶化复合纤维，优选湿热凝胶化树脂纤维成分为暴露出或被部分分割的复合纤维。其复合形状是指同心圆型、偏心芯鞘型、并列型、分割型、海岛型等。特别优选为同心圆型，这是由于填料易于固着在纤维表面。另外，纤维的剖面形状虽然可以是圆形、中空、异型、椭圆形、星形、扁平形等中的任何一种，但考虑到纤维制造的难易，优选为圆形。分割型复合纤维优选为预先喷射高压水流等使其部分分割，这样，分割的湿热凝胶化树脂纤维成分通过湿热处理而凝胶化，形成凝胶化物附着于其它纤维表面并固着填料。即作为粘合剂发挥作用。
湿热凝胶化树脂纤维成分占上述湿热凝胶化复合纤维的比例优选为10质量％～90质量％的范围。更优选的湿热凝胶化树脂纤维成分的含量为30质量％或以上。更优选的湿热凝胶化树脂纤维成分的含量为70质量％或以下。如果湿热凝胶化树脂纤维成分的含量低于10质量％，则填料有难于固着的倾向。如果湿热凝胶化树脂纤维成分的含量超过90质量％，则复合纤维的纤维成形性有下降的趋势。
上述湿热凝胶化复合纤维中的其它热塑性合成纤维成分可以是聚烯烃、聚酯、聚酰胺等的任何一种，但优选为聚烯烃。使用乙烯-乙烯醇共聚物树脂作为湿热凝胶化树脂纤维成分时，熔融纺丝的复合纤维(共轭纤维)易于形成。
另外，作为其它热塑性合成纤维成分，优选使用具有比湿热凝胶化树脂纤维成分的凝胶化温度更高的熔点的热塑性合成纤维成分。其它热塑性合成纤维成分如果是具有低于凝胶化物的形成温度的熔点的热塑性合成纤维成分，则其它热塑性合成纤维成分自身就会有熔融变硬的倾向，例如，做成纤维成形体时伴随着收缩会变得不均匀。
上述湿热凝胶化复合纤维占纤维结构物的比例，只要是能够固着填料的量，则没有特别的限定，由凝胶化物固定纤维和/或有效地固着填料所需要的复合纤维的比例优选为10质量％或以上。更优选的复合纤维的比例为30质量％或以上。尤其优选的复合纤维的比例为50质量％或以上。例如在纤维结构物中，当两表面存在含复合纤维的纤维网，内部存在其它纤维时，上述复合纤维的比例是指在含复合纤维的纤维网中的含量。
上述形态(III)中，还能使上述湿热凝胶化复合纤维中进一步含有湿热凝胶化树脂，使复合纤维的表面形成凝胶化物。由此能够更加提高填料的固着效果。
作为用于上述形态(II)或上述形态(IV)的其它纤维，可以任意选择使用人造丝等化学纤维、棉、麻、羊毛等天然纤维等、将聚烯烃树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等合成树脂作为单一或多种成分的合成纤维等。
在上述形态(IV)中，湿热凝胶化树脂占纤维结构物的含量优选为1质量％～90质量％的范围内。更优选含量在3质量％或以上。更优选含量在70质量％或以下。湿热凝胶化树脂的含量如果低于1质量％，则难以由凝胶化物固定其它纤维，或产生难以固着填料的倾向。湿热凝胶化树脂的含量如果超过90质量％，则往往纤维形状消失而成为薄膜状，或填料被凝胶化物埋没。
上述填料，只要是粒子，任何种类的填料都可使用。例如，作为填料优选为无机粒子。因为无机粒子作为研磨剂使用时，其磨蚀作用大。作为上述无机粒子，可以列举出氧化铝、二氧化硅、板状硅藻土、金刚石、刚玉、金刚砂、石榴石、打火石、人造金刚石、氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铬、氧化铈、氧化铁、胶体硅酸盐、碳、石墨、沸石和二氧化钛、高岭土、粘土等。这些粒子可以酌情混合使用。
上述填料为气体吸附性粒子时，气体吸附性粒子只要具有吸附空气中的气体物质的机能则没有特别的限定，但优选活性炭粒子、沸石、硅胶、活性白土(activated white clay)、层状磷酸盐等多孔粒子、在这些多孔粒子中载负了化学吸附剂的多孔粒子等。多孔粒子中特别优选活性炭粒子。
上述填料为有机物吸附性粒子时，有机物吸附性粒子只要具有吸附液体中的有机物的机能则没有特别的限定，但优选活性炭粒子、沸石、硅胶、活性白土、层状磷酸盐等多孔粒子、在这些多孔粒子中载负了有机物吸附剂的多孔粒子等。多孔粒子中特别优选活性炭粒子。
上述研磨剂除了气体吸附性粒子和有机物吸附性粒子外，还可以使用例如作为干燥剂的硅胶、作为光催化剂的二氧化钛、病毒吸附/分解剂、抗菌剂、消臭剂、导电剂、防静电剂、调湿剂、防虫剂、防霉剂、阻燃剂等功能性填料中的1种、2种或更多种。
上述填料的平均粒径优选在0.01～100μm的范围。更优选平均粒径在0.5μm或以上，尤其优选平均粒径在1μm或以上。更优选平均粒径在80μm或以下。如果平均粒径低于0.01μm，则有时填料会埋没在凝胶化物中。另一方面，如果平均粒径超过100μm，则填料的比表面积变小，有时不能充分获得填料的机能，如气体吸附效果。
上述纤维结构物含有上述纤维和上述粘合剂树脂。这里所说的纤维结构物是指纤维束、纤维块、无纺布、编织物、网状物等由纤维形成的结构物。特别是无纺布，由于加工性高，能够适用于各种用途。例如作为在本发明的纤维结构物中含有液体的磨蚀无纺布使用时，优选使填料固着纤维在两表面以纤维网状存在，并使亲水性纤维在内部存在。上述亲水性纤维优选为从人造丝纤维、棉纤维和浆粕中选择的至少一种纤维。这是因为在赋予水、表面活性剂、清洁剂等液体而进行研磨时，上述纤维的保水性较高。
作为本发明的一个实施方案，例如使用气体吸附性粒子作为填料的气体吸附材料，不限于无纺布，也可以设置成将上述填料固着纤维多根成束形成的纤维束作为气体吸附部的气体吸附存储体(module)。或者也可以将上述填料固着纤维的聚集物卷成圆筒状、成形成褶裥状，作为气体吸附过滤器使用。此外，使用有机物吸附性粒子作为填料的水质净化材料，不限定于无纺布，也可以设置成将上述填料固着纤维多根成束形成的纤维束作为有机物吸附部的水质净化存储体。或者也可以将上述填料固着纤维的聚集物卷成圆筒状、成形成褶裥状，作为水质净化过滤器使用。
另外，纤维结构物用模具成形加工时，纤维结构物优选为无纺布。因为无纺布制造成本低廉、容易加工、成形加工时在含有水分的情况下，通过适度拉伸而变得容易跟随模具的形状，容易得到深拉伸的成形体。
纤维结构物的优选的单位面积质量为20g/m2～600g/m2。纤维结构物的优选厚度为(2.94cN/cm2负荷时)0.1mm～3mm的范围。
上述纤维结构物中，为了有效发挥填料的机能，上述填料的固着量优选为每1m2纤维结构物为2g或以上，更优选为10g或以上，特别优选为20g或以上。
下面对本发明的填料固着纤维及纤维结构物的制造方法加以说明。本发明的湿热处理是在湿热气氛下实施。这里所说的“湿热气氛”是指含有水分、并被加热的气氛。上述湿热处理是指对赋予了粘合剂树脂的纤维、含湿热凝胶化纤维成分的纤维、或含这些纤维的纤维结构物赋予含有例如填料的填料分散溶液后进行加热的处理，或一边赋予上述填料分散溶液一边进行加热的处理。加热的方法，可以列举出暴露于加热气氛中的方法、从加热空气中穿过的方法和接触加热体的方法。
赋予上述填料分散溶液后加热的情况下，湿热处理中赋予纤维或纤维结构物的水分的比例(以下称“水分率”)优选为20质量％～800质量％。更优选的水分率为30质量％或以上。更优选的水分率为700质量％或以下。特别优选的水分率为40质量％或以上，特别优选的水分率为600质量％或以下。水分率如果低于20质量％，则不能充分地湿热凝胶化。另一方面，水分率如果超过800质量％，则在纤维结构物的表面和内部之间不能均匀地进行湿热处理，产生湿热凝胶化程度不均匀的倾向。此外，作为水分的赋予方法，可以以喷雾、在水槽中浸渍等已知的方法实施。特别是使纤维结构物浸渍填料分散溶液的方法，由于纤维结构物内容易大量吸入填料，因而是优选的。赋予了水分的纤维或纤维结构物，可以用压辊压榨等方法调整到预定的水分率。
一边赋予上述填料分散溶液一边加热时，由于湿热凝胶化树脂的凝胶化与水分的赋予同时进行，因而可以调整上述填料分散溶液中的填料浓度和上述填料分散溶液的温度来调整填料的固着量。具体地讲，可以通过在含有填料的热水(90℃或以上)中浸渍纤维或纤维结构物，将填料固着于纤维表面。
也可以对上述湿热处理前的纤维结构物实施亲水处理。如果实施了亲水处理，则在纤维结构物含有疏水性纤维的情况下，可以大致均匀地赋予纤维结构物水分。结果复合纤维被大致均匀地凝胶化，填料易于固着，因而是优选的。作为亲水处理，可以列举出表面活性剂处理、电晕放电法或辉光放电法、等离子体处理法、电子射线照射法、紫外线照射法、γ线照射法、光子法、火焰法、氟处理法、接枝处理法、以及磺化处理法等。
上述湿热处理的湿热处理温度，优选为湿热凝胶化树脂或湿热凝胶化树脂纤维成分(以下两者一并称为“粘合剂树脂”)的凝胶化温度或以上且不高于熔点-20℃。更优选的湿热处理温度为50℃或以上。特别优选的湿热处理温度为80℃或以上。另一方面，更优选的湿热处理温度为不高于粘合剂树脂的熔点-30℃。特别优选的湿热处理温度为不高于粘合剂树脂的熔点-40℃。如果湿热处理温度低于粘合剂树脂的凝胶化温度，则填料有时不能有效地固着。如果湿热处理温度超过粘合剂树脂的熔点-20℃，则由于接近粘合剂树脂的熔点，做成纤维结构物时有时会引起收缩。
上述湿热处理中，在接触加热体的情况下，表面压力优选在0.01～0.2MPa。更优选的表面压力的下限为0.02MPa。更优选的表面压力的上限为0.08MPa。另外，当加热体是通过热辊进行压缩成形处理时，热辊的线压优选在10～400N/cm。更优选的热辊线压为50N/cm。更优选的热辊线压的上限为200N/cm。根据该方法，由于能够在使湿热凝胶化树脂纤维成分瞬时湿热凝胶化的同时使凝胶化物铺开，所以能够在大面积范围固着填料。另外，根据该方法，在湿热凝胶化时填料被压入凝胶化物中，使填料能够更牢固地固着于纤维表面。
在赋予纤维结构物膨松性和/或柔软性时，可以通过对含有上述纤维和上述湿热凝胶化树脂的纤维网等进行蒸汽处理，形成湿热凝胶化树脂凝胶化后的凝胶化物，从而使填料固着。作为蒸汽处理的方法，可以列举出例如从纤维网等的上方和/或下方喷吹蒸汽的方法、通过高压釜等暴露在蒸汽中的方法等。根据该方法，凝胶加工时不会对纤维结构物施加超过必要的压力。其结果是纤维结构物既能保持纤维形态，又能使填料以露出纤维表面的状态固着。
下面对本发明的纤维成形体的制造方法加以说明。本发明的湿热成形加工，是指对纤维结构物赋予填料分散溶液后进行加热的处理，或一边赋予填料分散溶液一边加热，并成形成预定的形状。加热的方法可以列举出暴露在加热气氛中的方法、接触加热体的方法等。将填料分散溶液赋予上述纤维结构物时的水分率与上述的水分率相同，在此省略说明。
上述湿热成形加工中，优选将含有填料分散溶液的纤维结构物插入一对模具内，并进行加热加压处理。在含有水分的状态下加热，则无纺布自身适度伸长而容易跟随模具的形状，容易得到深拉伸的成形体。一边赋予上述填料分散溶液一边加热时，例如可以将纤维结构物插入一对模具内，通过在热水中(90℃或以上)浸渍得到成形体。
湿热成形加工在湿热气氛中实施。湿热成形加工温度优选为凝胶化树脂的凝胶化温度或以上且不高于熔点-20℃。更优选的湿热成形加工温度为50℃或以上。特别优选的湿热成形加工温度为80℃或以上。另一方面，更优选的湿热成形加工温度为不高于湿热凝胶化树脂的熔点-30℃。特别优选的湿热成形加工温度为不高于湿热凝胶化树脂的熔点-40℃。如果湿热成形加工温度低于湿热凝胶化树脂的凝胶化温度，则凝胶化物难以形成。如果湿热成形加工温度超过湿热凝胶化树脂熔点-20℃，则由于接近湿热凝胶化树脂的熔点，成形体会变得不均匀。
本发明中，在湿热气氛下使上述湿热凝胶化树脂湿热凝胶化时，优选在模具内以触压成形加工制造纤维成形体。这里所说的触压成形加工，是指以纤维结构物和模具相接触的程度来施加压力的加工。所谓触压，是指纤维结构物与模具密合时由模具自身的重量施加的压力，该概念包括直至这种程度的压力。由于上述湿热凝胶化树脂在湿热气氛下凝胶化时则变得柔软，所以在只是成形的情况下，成形压力也可以不那么高。根据触压成形加工，由于纤维成形体既能保持纤维的形态，又能通过凝胶化物固定纤维，因而可以得到膨松且柔软的成形体。上述模具是例如不锈钢板那样轻且薄的模具即可，也可以是致密的网眼状模具。
本发明中，对纤维成形体要求硬度或通过使湿热凝胶化树脂铺开以获得膜状凝胶化物时，可以用制造通常的纤维成形体的压力来进行加热加压加工。
下面用附图对本发明加以说明。图1A～C是本发明的一个实施方案的填料固着纤维的剖面图。图1A的例子是以聚丙烯作为芯成分2、乙烯-乙烯醇共聚物树脂作为鞘成分1的复合纤维5，鞘成分1发挥粘合剂树脂的机能、填料3固着在鞘成分1之中。图1B的例子是以聚丙烯作为芯成分2、乙烯-乙烯醇共聚物树脂作为鞘成分1的复合纤维6，乙烯-乙烯醇共聚物树脂作为粘合剂4附着于鞘成分6的外侧，填料3混合于该粘合剂4中。图1C的例子是将聚丙烯8和乙烯-乙烯醇共聚物树脂7多重分割配置的复合纤维9，乙烯-乙烯醇共聚物树脂7发挥粘合剂树脂的机能，填料3固着在其周围部分内。
图2是本发明的一个实施方案的3层结构无纺布的剖面图，是在外侧配置填料固着纤维层11，11，内侧配置人造丝纤维层12的例子。
图3是本发明制造方法的一个实例的工艺流程图。将纤维或无纺布31在槽32内的含填料的填料分散溶液或含填料和乙烯-乙烯醇共聚物树脂的填料分散溶液33中浸渍，由压辊34挤压，在蒸汽发生器35和吸引器36之间进行湿热处理，原样卷取，或是在无纺布的情况下，通过装在一对加热辊37，37上的图案形成用帆布辊38，38压缩成形，在无纺布表面赋予预定的图案，然后由卷取机39卷取。也可以使用上下热板代替蒸汽发生器35和吸引器36进行例如温度150℃、5分钟的加压处理。作为其它的实施方案，还有不用蒸汽发生器35只用一对加热辊进行压缩成形的方法、不用蒸汽发生器35而是只用装在一对加热辊37，37上的图案形成用帆布辊38，38进行压缩成形的方法。
图4A～F表示将填料固着于由本发明的一个实施例得到的无纺布及其构成纤维的状态，A为表示无纺布的扫描电子显微镜平面照片(倍率100)、B为A的剖面照片(倍率100)、C为A的无纺布表面的纤维表面扩大照片(倍率1000)、D为表示A的无纺布的另一部分的扫描电子显微镜平面照片(倍率100)、E为D的剖面照片(倍率100)、F为D的无纺布表面的纤维表面扩大照片(倍率1000)。
图5A～C表示将填料固着于由本发明另一个实施例得到的无纺布及其构成纤维的状态。A为表示无纺布的扫描电子显微镜平面照片(倍率100)、B为A的剖面照片(倍率100)、C为A的无纺布表面的纤维表面扩大照片(倍率1000)。
图7为本发明的纤维成形体的一个实施方案中，含有水分及填料的无纺布的制造方法的一例工艺流程图。将无纺布坯布31在槽32内的含填料的填料分散溶液或含填料和乙烯-乙烯醇共聚物树脂的填料分散液33中浸渍，用压辊34挤压。通过这种方法赋予无纺布约500质量％的水分及填料。其次，使其与厚度为0.3mm的不锈钢板制模具密合成触压状态，放入加工温度为140℃的热风干燥机中热处理10分钟以实施触压加工。成形体制作成图8所示的覆盖人体口鼻的面具40和图9所示的空气净化机用过滤器的褶裥加工品50。
图10为本发明的另一实施方案中填料固着纤维或无纺布的制造方法的一例工艺流程图。将纤维或无纺布坯布31在槽32内的含填料(例如气体吸附性粒子)的水溶液或含填料(例如气体吸附性粒子)和乙烯-乙烯醇共聚物的填料分散液33中浸渍，用压辊34挤压，由从下面吹出蒸汽的蒸汽发生器35进行蒸气处理，经干燥机41干燥并由卷取机39卷取。图11A、B表示将填料固着于本发明的一个实施例得到的无纺布及其构成纤维的状态，A为表示无纺布的扫描电子显微镜平面照片(倍率200)、B为A的无纺布表面的纤维表面扩大照片(倍率2000)。
实施例用以下实施例更具体地加以说明。
作为磨蚀无纺布，准备以下材料。
(无纺布)形成下述三层结构的水流交织无纺布(stream-entangled nonwovenfabric)。
第一层和第三层是由鞘成分乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH、乙烯38摩尔％、熔点176℃)和芯成分聚丙烯的比例为50∶50的芯鞘型复合纤维(细度2.8dtex，纤维长51mm)构成的梳理机纤维网(cardweb)，单位面积质量各层均为30g/m2。
第二层是由人造丝纤维(细度1.7dtex，纤维长40mm)构成的梳理机纤维网，单位面积质量为30g/m2。
上述三层结构的水流交织无纺布的单位面积质量为90g/m2。这种无纺布按第一层/第二层/第三层的顺序重叠，用6MPa的高压水流处理，使厚度方向的纤维交织。
(填料分散溶液)以日本轻金属公司制的“氧化铝”(平均粒径0.7μm)作填料，按3质量％的比例悬浮于水中成为填料分散溶液(研磨剂溶液)。
(研磨剂的赋予和凝胶加工)将上述无纺布在上述研磨剂溶液中浸渍，用轧液辊挤压。轧液率调整为500％左右，固着的填料量调整为表1所示的数值。轧液率是指水分量和填料量的和除以无纺布的质量再乘100的值。然后在加热到120℃的上下热板上贴上帆布网，将上述无纺布夹在中间，在0.064MPa的压力下凝胶加工2秒钟。再在100℃的热风下干燥。
(研磨性评价试验)将下述油墨涂于不锈钢板和陶瓷器皿上，干燥后使用各种研磨材料去除污垢。污垢的去除以人的手对各样品施加同样的力进行摩擦。油墨和评价物及评价点如下。
(1)油墨A寺西化学工业公司制的油性油墨(No.500)BShachihata公司制的油性油墨(Artline)CZebra公司制的油性油墨(High Marquis)D三菱铅笔公司制的油性油墨(Mitsubishi Marker Peace)ESakura Color Products公司制的油性油墨(My Name)(2)评价物和研磨材料的状态a不锈钢板b陶瓷器皿干在于态下使用湿在沾了水拧干的状态下使用(3)评价点6点摩擦5次污垢完全去除。
5点摩擦10次污垢完全去除。
4点摩擦20次污垢完全去除。
3点摩擦30次污垢完全去除。
2点摩擦30次污垢只残留一点点。
1点摩擦30次污垢残留一半左右。
0点摩擦30次污垢几乎没脱落。
另外，评价样品各做5个试验。研磨性试验的结果后面汇总示于表1。
还有，填料固着于所得无纺布及其构成纤维的状态示于图4A～F。
形成下述三层结构的水流交织无纺布。
第一层和第三层是由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂(EVA、熔点101℃)和聚丙烯的比例为50∶50的芯鞘复合纤维(细度2.2dtex，纤维长51mm)构成的梳理机纤维网，单位面积质量各层均为30g/m2。
第二层是由人造丝纤维(细度1.7dtex，纤维长40mm)构成的梳理机纤维网，单位面积质量为30g/m2。
上述三层结构的水流交织无纺布的单位面积质量为90g/m2。这种无纺布按第一层/第二层/第三层的顺序重叠，用6MPa的高压水流处理，使厚度方向的纤维交织。
研磨剂的赋予等其它的条件与实施例1相同。研磨性试验的结果后面汇总示于表1。
形成下述三层结构的水流交织无纺布。
第一层和第三层是由乙烯-丙烯酸甲酯共聚物树脂(EMA、熔点86℃)和聚丙烯的比例为50∶50的芯鞘复合纤维(细度2.2dtex，纤维长45mm)构成的梳理机纤维网，单位面积质量各层均为30g/m2。
第二层是由人造丝纤维(细度1.7dtex，纤维长40mm)构成的梳理机纤维网，单位面积质量为30g/m2。
上述三层结构的水流交织无纺布的单位面积质量为90g/m2。这种无纺布按第一层/第二层/第三层的顺序重叠，用6MPa的高压水流处理，使厚度方向的纤维交织。
研磨剂的赋予等其它的条件与实施例1相同。研磨性试验的结果后面汇总示于表1。
使用市售带有研磨粒子的无纺布刷帚(3M公司制)进行与实施例1相同的研磨性试验。结果后面汇总示于表1。
使用市售带有研磨粒子的海绵刷帚(S.T.化学公司制)进行与实施例1相同的研磨性试验。结果后面汇总示于表1。
表1研磨性试验
如表1所示，含有本实施例的填料固着纤维的无纺布与市售的研磨材料显示了几乎相同程度的研磨性。而且含由本实施例的填料固着纤维的无纺布，得到了填料不脱落，耐久性良好的结果。填料不脱落，对透镜和半导体的磨蚀等特别有用。
(无纺布)使用由实施例1的芯鞘型复合纤维构成的单位面积质量为100g/m2的水流交织无纺布(水压6MPa的高压水流处理)。
(加工顺序及条件)将上述无纺布在含有0.1质量％表面活性剂(烷基的碳原子数为9的聚氧乙烯烷基酚醚)的水溶液中浸渍、并挤压，由此进行预处理。然后在乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH)粉末(日本合成化学公司制、商品名“soarnol”、粉末型B-7、乙烯29摩尔％、熔点188℃)和活性炭(Kuraray Chemical公司制、商品名“Kuraray Coal”PL-D)的水分散溶液中浸渍，用轧液辊挤压。然后使用热板油压压力机(加热上、下热板)，将无纺布夹在帆布网之间实施凝胶加工。加热温度为120℃、压力机压力为0.032MPa、加热时间为2分钟。然后冲洗掉过剩部分的填料，用100℃的热风干燥。
上述活性炭被牢固而均匀地固着。所得含有填料固着纤维的无纺布的结果汇总示于表2。
除了使用由1.7dtex、51mm人造丝纤维构成的60g/m2水流交织无纺布(水压6MPa的高压水流处理)外，与实施例2同样处理。
上述活性炭被牢固而均匀地固着。所得填料固着无纺布的结果汇总示于表2。
除了使用由1.7dtex、51mm聚酯纤维构成的50g/m2水流交织无纺布(水压6MPa的高压水流处理)外，与实施例2同样处理。
上述活性炭被牢固而均匀地固着。所得填料固着无纺布的结果汇总示于表2。
除了使用由1.7dtex、51mm聚丙稀纤维构成的60g/m2的水流交织无纺布(水压6MPa的高压水流处理)外，与实施例2同样处理。
上述活性炭被牢固而均匀地固着。所得填料固着无纺布的结果汇总示于表2。
表2
第一层和第三层是由实施例1的乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH)和实施例1的聚丙烯的比例为50∶50的分割型复合纤维(细度3.3dtex、纤维长51mm)构成的梳理机纤维网，单位面积的重量各层均为30g/m2。第一层和第三层之间的第二层是实施例1的人造丝纤维和聚酯纤维(细度1.7dtex、纤维长51mm)以1∶1的比例混合的梳理机纤维网，单位面积的重量为30g/m2。以下以与实施例1同样的方法作成水流交织无纺布并进行凝胶加工。与实施例1相同，填料被牢固而均匀地固着。填料固着于所得无纺布及其构成纤维的状态示于图5A～C。
(无纺布坯布的制作)准备鞘成分为乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH、乙烯含量38摩尔％、熔点176℃)、芯成分为聚丙烯(PP、熔点161℃)、EVOH∶PP为50∶50的比例(容积比)的芯鞘型复合纤维(细度3.3dtex、纤维长51mm)。再准备鞘成分为聚乙烯(PE、熔点132℃)、芯成分为聚丙烯(PP、熔点161℃)的细度2.2dtex、纤维长51mm的干热粘接性复合纤维(大和纺纱公司制、NBF(H))。
将上述芯鞘型复合纤维75质量％、上述干热粘接性纤维25质量％混合，用半无规梳理机(semi-random carding machine)开纤，制作单位面积质量为45g/m2的梳理机纤维网。然后将上述梳理机纤维网置于90目的平织载体上，从在上述梳理机纤维网的宽度方向上设置有一列小孔(直径0.12mm、间距0.6mm)的喷嘴以3MPa的水压向上述梳理机纤维网喷射水流，然后再以4MPa的水压喷射。接着，翻转上述梳理机纤维网，从上述喷嘴以4MPa的水压喷射水流，制作成水流交织无纺布坯布。
(填料的准备)使用活性炭粒子“太阁SA1000”(二村化学公司制、平均粒径10μm)作为填料。
(含有填料固着纤维的无纺布的制作)
将上述无纺布坯布浸渍在将8质量％的上述活性炭粒子分散于水中而得到的填料分散溶液中，用轧液辊以线压约60N/cm的挤压力调整轧液率。然后使用从无纺布坯布的下部吹出蒸汽的蒸汽发生器，在槽内温度为102℃下，对浸渍了填料分散溶液的上述无纺布坯布实施加工时间为15秒的蒸汽处理，用热风干燥机(100℃)干燥，得到本发明的无纺布。所得无纺布的单位面积质量为68g/m2，固着了约23g/m2的填料。填料固着于所得无纺布及其构成纤维的状态示于图11A～B。所得无纺布维持了纤维形态，并且填料以露出状态固着在纤维表面。
准备以下材料作为气体吸附材料(无纺布坯布的制作)准备鞘成分为乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH、乙烯含量38摩尔％、熔点176℃)、芯成分为聚丙烯(PP、熔点161℃)、EVOH∶PP为50∶50的比例(容积比)的芯鞘型复合纤维(细度2.8dtex、纤维长51mm)。
用半无规梳理机开纤上述芯鞘型复合纤维，制作具有表3所示单位面积质量的梳理机纤维网。然后将上述梳理机纤维网置于90目的平织载体上，从在上述梳理机纤维网的宽方向设置有一列小孔(直径0.12mm、间距0.6mm)的喷嘴以3MPa的水压向上述梳理机纤维网喷射水流，然后再以4MPa的水压喷射。接着，翻转上述梳理机纤维网，从上述喷嘴以4MPa的水压喷射水流，制作成实施例8～11使用的水流交织无纺布坯布。
(填料的准备)准备气体吸附性粒子作为填料。使用活性炭粒子“kuraray Coal PL-D”(Kuraray Chemical公司制、Yashigara炭、平均粒径40～50μm)作为气体吸附性粒子。
(含有填料固着纤维的无纺布的制作)
将上述无纺布坯布浸渍在将10质量％的上述活性炭粒子分散于水中而得到的填料分散溶液(20℃)中，用轧液辊的挤压力调整轧液率，调整上述活性炭粒子的固着量至表3所示的数值。另外，轧液率指的是水分量与活性炭粒子量的和除以无纺布坯布的质量再乘100的值。然后将浸渍了填料分散溶液的上述无纺布坯布夹持在线径0.3mm、目数长30根/英寸×宽25根/英寸的两张平织塑料网(长40cm×宽40cm)间，置于加热到150℃的热板上，再用铝片(1g/cm2)覆盖上侧的上述塑料网，湿热处理15分钟。水洗所得无纺布，用热风干燥器(100℃)干燥，得到本发明的无纺布(气体吸附材料)。
与实施例8使用的水流交织无纺布坯布相同的无纺布坯布在将5质量％的上述活性炭粒子分散于水中而的得到的填料分散溶液(95℃)中浸渍30秒后取出。悬挂上述无纺布坯布直到上述无纺布坯布的温度降至50℃。然后，水洗上述无纺布坯布，用热风干燥器(100℃)干燥，得到本发明的无纺布(气体吸附材料)。
实施例8～12的无纺布(气体吸附材料)中，无纺布坯布的单位面积质量、活性炭粒子的固着量、活性炭粒子的固着率及无纺布(气体吸附材料)的单位面积质量示于表3。
表3
准备含有自交联型丙烯酸酯乳液(日本Carbide工业公司制、商品名“Nicasole FX-555A”)15质量％和上述活性炭粒子10质量％的填料分散溶液。然后在上述溶液中浸渍与上述实施例8中使用的水流交织无纺布坯布相同的无纺布坯布，用轧液辊挤压，用热风干燥机在140℃干燥处理15分钟，同时使其固化，得到活性炭粒子固着量为38g/m2的化学粘合(chemical bond)无纺布。
作为比较例4，准备了在2片纺粘型无纺布之间由热熔剂固定有活性炭粒子的VOC气体吸附片(旭化成纤维公司制、商品名“SemiaV”、单位面积质量134g/m2、活性炭粒子的固着量约40g/m2)，上述无纺布的表面固定有消臭剂。
将实施例8～12及比较例3，4的片分别切成长10cm×宽10cm的大小，放入容量为5升的公害分析用袋(商品名“Tedrabag”)中，注入与空气调和成如表4～6所示初始浓度的各VOC气体。然后以注入时间作为开始时间，每经过一定时间用气体检测管测定袋内各VOC气体的浓度。结果示于表4～6。另外，表4～6中，“ND”是指各VOC气体的浓度低于所使用气体检测管的测定界限(2ppm)的情况。
表4
表5
表6
如表4～6所示，使用实施例8～11的无纺布的情况下，与比较例3，4比较，各VOC气体浓度的降低迅速，提高了气体的吸附性能。另外，如表4所示，实施例12同比较例3相比，尽管活性炭粒子的固着量少，但显示了与比较例3同等的甲醛吸附性能。还有，如表5，6所示，实施例12同比较例4相比，尽管活性炭粒子的固着量少，但气体吸附性能是提高的。这被认为是由于实施例8～12的无纺布中的活性炭粒子(气体吸附性粒子)是由纤维表面的湿热凝胶化的凝胶化物固着的，因而气体吸附性粒子以露出表面的状态被固着，与比较例3，4相比，抑制了气体吸附性粒子的比表面积的减少。另外，实施例8～12的无纺布保持了纤维形态，凝胶加工时无纺布没有收缩。此外，实施例8～12的无纺布没有气体吸附性粒子的脱落。
准备以下材料作为水质净化材料。
(无纺布坯布的制作)准备鞘成分为乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH、乙烯含量38摩尔％、熔点176℃)、芯成分为聚丙烯(PP、熔点161℃)、EVOH∶PP为50∶50的比例(容积比)的芯鞘型复合纤维(细度2.8dtex、纤维长51mm)。
用半无规梳理机开纤上述芯鞘型复合纤维，制作单位面积质量为101g/m2的梳理机纤维网。然后将上述梳理机纤维网置于90目的平织载体上，从在上述梳理机纤维网的宽方向设置有一列小孔(直径0.12mm、间距0.6mm)的喷嘴以3MPa的水压向梳理机纤维网喷射水流，然后再以4MPa的水压喷射。接着，翻转上述梳理机纤维网，从上述喷嘴以4MPa的水压喷射水流，制作成实施例1使用的水流交织无纺布坯布。
(填料的准备)准备有机物吸附性粒子作为填料。作为有机物吸附性粒子，使用活性炭粒子“Kuraray Coal PL-D”(Kuraray Chemical公司制、Yashigara炭、平均粒径40～50μm)(含有填料固着纤维的无纺布的制作)将上述无纺布坯布浸渍在将10质量％上述活性炭粒子分散于水中而得到的填料分散溶液(20℃)中，用轧液辊的挤压力调整轧液率，调整上述活性炭粒子的固着量至表7所示的数值。然后将浸渍了填料分散溶液的上述无纺布坯布夹持在线径0.3mm、目数长30根/英寸×宽25根/英寸的两张平织塑料网(长40cm×宽40cm)间，置于加热到150℃的热板上，再用铝片(1g/cm2)覆盖上侧的上述塑料网，湿热处理15分钟。水洗所得无纺布，用热风干燥器(100℃)干燥，得到本发明的无纺布(水质净化材料)。
除了使用单位面积质量为40g/m2的梳理机纤维网，并在固着上述活性炭粒子时水分散液中的上述活性炭粒子的浓度为5质量％，用轧液辊调整轧液率以使上述活性炭粒子的固着量为如表1所示数值外，用与实施例13同样的方法得到本发明的无纺布(水质净化材料)。
实施例13及实施例14的无纺布(水质净化材料)中，无纺布坯布的单位面积质量、活性炭粒子的固着量、活性炭粒子的固着率及无纺布(水质净化材料)的单位面积质量示于表7。实施例13，14的无纺布保持了纤维形状，凝胶加工时无纺布没有收缩。
表7
作为比较例5，准备了活性炭纤维无纺布(Kuraray Chemical制、商品名“Kuractive”、单位面积质量约180g/m2)。
对实施例13，14及比较例3，5，用图6所示的水循环式简易试验机进行水质净化性能试验。如图6所示，水循环式简易试验机20具备支撑架21、支撑架21上配有的固定夹具22a、22b、通过固定夹具22a固定于支撑架21上的有底圆筒状容器23、以及用于使容器23内的水循环的泵24。泵24具备接在容器23底部的开口23a的管24a、以及通过固定夹具22b固定于支撑架21上的管24b，从容器23的开口23a由管24a吸引容器23内的水，吸引的水通过管24b排向容器23的上部。另外关于本试验，实施例13及比较例5是将化学需氧量(COD)为40ppm的工厂废水放入容器23内进行，实施例14及比较例3是将COD为20ppm的工厂废水放入容器23内进行。此外，通过连接于泵24的电力调整装置(没有图示)将水的循环流量设为6升/分，在试验中，维持容器23内的上述工厂废水的液体量为1升。
将实施例13，14及比较例3，5各自的无纺布切成3cm×3cm的小片25(参照图6)。然后，称量小片25使活性炭量尽量为10g，将称量的小片25放入市售的茶叶包装袋26(参照图6)中，分别制作实施例13，14及比较例3，5中的试验用样品27(参照图6)。此外，水质净化性能试验时，如图6所示，将试验用样品27在容器23内的上述工厂废水中浸渍，通过金属线28固定在固定夹具22b上。
COD浓度通过每一测定时间用吸液滴管吸取容器23内的上述工厂废水于烧杯中，由共立理化学研究所制造的简易水质分析制品“PackTest”(WAK-COD、测定范围0～100mg/升)与标准色比色测定。结果示于表8。
表8
如表8所示，使用实施例13，14的无纺布时，与比较例3，5相比，COD的浓度迅速减少，显示了良好的水质净化性能。特别是从测定开始120分钟后，实施例14的COD浓度为比较例3的COD浓度的一半，水质净化性能得到了提高。这被认为是由于实施例14的无纺布中活性炭粒子(有机物吸附性粒子)被固定于纤维表面的湿热凝胶化的凝胶化物所固着，所以有机物吸附性粒子以露出状态固着于表面，与比较例3相比，抑制了有机物吸附性粒子比表面积的减少。
对实施例14及比较例5，用以下方法测定活性炭脱落率。
分别切割实施例14及比较例5的各自的无纺布，使活性炭量尽量为1.21g。切割样品的尺寸，实施例14为30cm×20cm，比较例5为6.6cm×10cm。然后向3升的烧杯内加入2升水，分别将实施例13及比较例5的上述样品分别放入烧杯内的水中，用磁力搅拌器搅拌4小时。然后取出样品，用预先测定了质量的玻璃滤纸(东洋滤纸公司制、商品名“Advantek”、型号“GLASS FIBER GS25”、直径47mm)抽滤烧杯内的残留液，干燥滤过的玻璃滤纸后，测定干燥后的玻璃滤纸的质量。然后由所得玻璃滤纸的质量求出活性炭脱落量及脱落率。此外，活性炭的脱落量为干燥后玻璃滤纸的质量减去过滤前玻璃滤纸的质量的值。而活性炭的脱落率为上述活性炭的脱落量除以试验前的活性炭量(1.21g)再乘100的值。结果示于表9。
表9
如表9所示，实施例14的无纺布与比较例5相比，可以抑制活性炭的脱落量及脱落率。这被认为是由于实施例14的无纺布中的活性炭(活性炭粒子)被固定于纤维表面的湿热凝胶化的凝胶化物所固着，所以与比较例5相比，能更牢固地保持活性炭。
(无纺布坯布的制作)准备鞘成分为乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH、乙烯含量38摩尔％、熔点176℃)、芯成分为聚丙烯(PP、熔点161℃)、EVOH∶PP为50∶50的比例(容积比)的芯鞘型复合纤维(细度2.8dtex、纤维长51mm)。
用半无规梳理机开纤上述芯鞘型复合纤维，制作单位面积质量为40g/m2的梳理机纤维网。然后将上述梳理机纤维网置于90目的平织载体上，从在上述梳理机纤维网的宽方向上设置有一列小孔(直径0.12mm、间距0.6mm)的喷嘴以3MPa的水压向梳理机纤维网喷射水流，然后再以4MPa的水压喷射。接着，翻转上述梳理机纤维网，从上述喷嘴以4MPa的水压喷射水流，制作成水流交织无纺布坯布。
(填料的准备)使用活性炭粒子“Kuraray Coal PL-D”(Kuraray Chemical公司制、Yashigara炭、平均粒径40～50μm)作为填料。
(填料固着湿热成形加工)将上述无纺布坯布浸渍在将10质量％上述活性炭粒子分散于水中得到的填料分散溶液(20℃)中，用轧液辊的挤压力调整轧液率。
将含有水分及填料的无纺布夹持在厚0.3mm的不锈钢板制的一对模具间并使其密合，放入加工温度为140℃的热风干燥机并在触压下热处理10分钟。成形体用碗型模具制作图8所示覆盖人体口鼻的面具40和用褶裥型模具制作图9所示空气净化机用过滤器的褶裥型加工品。求出所得面具及褶裥加工品的活性炭粒子的固着率，均约为100质量％。
图8所示面具是具有适度的柔软性、保持了纤维的形态且纤维呈均匀分散的深拉伸的碗型成形体。由凝胶化物固定的活性炭粒子，没有从成形体脱落。而且戴上面具也不会感到呼吸困难。图9的褶裥加工品是保持了纤维形态、纤维呈均匀分散且褶裥的山谷(折痕)清晰的深拉伸成形体。由凝胶化物固定的活性炭粒子没有从成形体脱落。由于图9的褶裥加工品被充分折叠，所以褶裥型过滤筒(pleated-type cartridge filter)的加工性良好。
本发明能够提供既保持纤维本来性质又能有效发挥填料所具有的机能的填料固着纤维、纤维结构物和纤维成形体、以及它们的制造方法。
本发明中由于填料由凝胶化物固着在纤维表面，因此填料不容易脱落，能在纤维表面以露出状态固着。例如，本发明的纤维结构物用于气体吸附性材料时，由于气体吸附性粒子被纤维表面的凝胶化物所固着，因此气体吸附性粒子能以露出状态固着于表面。由此，因为能够防止固着于纤维表面的气体吸附性粒子脱落，而且能够抑制气体吸附性粒子的比表面积的减少，所以与以往的气体吸附性材料相比，气体的吸附性能可以得到提高。另外，本发明的纤维结构物用于水质净化材料时，由于有机物吸附性粒子被凝胶化物固着于纤维表面，因此有机物吸附性粒子能以露出状态固着于表面。由此，因为能够防止固着于纤维表面的有机物吸附性粒子脱落，而且能够抑制有机物吸附性粒子的比表面积的减少，所以与以往的水质净化材料相比，净化性能可以得到提高。
本发明的纤维成形体中，粘合剂树脂含有湿热凝胶化树脂，纤维结构物的纤维被湿热凝胶化树脂的湿热凝胶化物所固定，并被成形成固定的形状，从而作为衣料使用时，对人体的肌肤直接或间接接触都很柔软。另外，可以得到成形均匀、深拉伸的形状。而且填料能被有效地固着于纤维表面。
另外，本发明的纤维成形体的制造方法，通过形成含有纤维和湿热凝胶化树脂的纤维聚集物，并进行湿热成形加工，从而能够均匀地成形，也容易成形深拉伸的形状。作为一般的用途成本可以很低廉。
本发明的填料固着纤维及纤维结构物，作为剔牙的单纤维、工业用研磨材料，可以用于透镜、半导体、金属、塑料、陶瓷、玻璃等各种领域的研磨材料、家庭或业务用厨房等使用的磨蚀材料、吸附有害气体等的气体吸附材料、抗菌材料、消臭材料、离子交换材料、污水处理材料、吸油材料、金属吸附材料、电池隔板用无纺材料。导电性材料、防静电材料、调湿除湿(防止结霜)材料、吸音防音材料、防虫防霉材料、抗病毒材料等。例如，气体吸附材料、抗病毒材料可以用于建材养护片材、壁纸、面具、空调等用过滤器等。
本发明的纤维成形体，用于衣料的情况下，可以用于例如垫肩、胸罩、夹克的领、袖的衬里、口袋衬里、前身、后身、贴边布头、裤腰衬里等。另外用于非衣料的情况下，可以成形为用于面具、空气净化机和清洁室的过滤器滤材的褶裥加工品、空调的空气通风道的隔热材料、配管、管、板、轧光加工后的具有表面凹凸花纹的片材等各种形状。
权利要求
1.一种填料固着纤维，其含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于所述粘合剂树脂上的填料，其中，所述粘合剂树脂是在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，所述填料是通过所述湿热凝胶化树脂凝胶化得到的凝胶化物而被固着的。
2.根据权利要求1记载的填料固着纤维，其中，所述湿热凝胶化树脂是乙烯一乙烯醇共聚物树脂。
3.根据权利要求1记载的填料固着纤维，其中，所述填料的平均粒径为0.01～100μm的范围。
4.一种纤维结构物，其具有填料固着纤维，该填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于所述粘合剂树脂上的填料，其中，所述粘合剂树脂是在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，所述填料是通过所述湿热凝胶化树脂凝胶化得到的凝胶化物而被固着的。
5.根据权利要求4记载的纤维结构物，其中，所述湿热凝胶化树脂是乙烯-乙烯醇共聚物树脂。
6.根据权利要求4记载的纤维结构物，其中，所述纤维及所述粘合剂树脂具有从下列(I)至(IV)之中选择的至少一种组合(I)含有湿热凝胶化树脂成分和其它热塑性合成纤维成分的复合纤维、(II)所述复合纤维与其它纤维的混合物、(III)所述复合纤维与湿热凝胶化树脂的混合物、以及(IV)湿热凝胶化树脂与其它纤维的混合物。
7.根据权利要求4记载的纤维结构物，其中，所述填料的平均粒径为0.01～100μm的范围。
8.根据权利要求4记载的纤维结构物，其中，所述填料为无机粒子。
9.根据权利要求8记载的纤维结构物，其中，所述无机粒子是从氧化铝、二氧化硅、板状硅藻土、金刚石、刚玉、金刚砂、石榴石、打火石、人造金刚石、氮化硼、碳化硅、碳化硼、氧化铬、氧化铈、氧化铁、胶体硅酸盐、碳、石墨、沸石、二氧化钛、高岭土、粘土、以及硅胶中选择的至少一种粒子。
10.根据权利要求9记载的纤维结构物，其中，所述填料为研磨剂，所述纤维结构物为研磨无纺布。
11.根据权利要求4记载的纤维结构物，其中，所述填料含有多孔粒子。
12.根据权利要求11记载的纤维结构物，其中，所述多孔粒子为活性炭粒子。
13.根据权利要求12记载的纤维结构物，其中，所述纤维结构物为气体吸附材料。
14.根据权利要求12记载的纤维结构物，其中，所述纤维结构物为水质净化材料。
15.根据权利要求4记载的纤维结构物，其中，使所述填料固着纤维在两表面存在，使亲水性纤维在内部存在。
16.根据权利要求15记载的纤维结构物，其中，所述亲水性纤维是从人造丝纤维、棉纤维及浆粕中选择的至少一种纤维。
17.根据权利要求4记载的纤维结构物，其中，所述纤维结构物是在厚度方向上被压缩成形并被固着的。
18.一种纤维成形体，其是由含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于所述粘合剂树脂上的填料固着纤维的纤维结构物经成形而形成的，其中，所述粘合剂树脂含有在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，在所述纤维结构物中，所述纤维由湿热凝胶化树脂经湿热凝胶化得到的凝胶化物所固定，同时所述纤维结构物被成形成预定的形状。
19.根据权利要求18记载的纤维成形体，其中，所述纤维成形体是通过触压成形加工而成形的。
20.一种填料固着纤维的制造方法，其中所述填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于所述粘合剂树脂上的填料，所述纤维及所述粘合剂树脂是在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化纤维，该方法包括将所述填料分散于溶液中而形成的填料分散溶液赋予所述湿热凝胶化纤维；然后在湿热气氛下对所述湿热凝胶化纤维进行湿热处理，从而使所述湿热凝胶化纤维凝胶化，通过凝胶化物将所述填料固着于纤维表面。
21.根据权利要求20记载的填料固着纤维的制造方法，其中，所述湿热凝胶化纤维是含有单独的湿热凝胶化树脂或湿热凝胶化树脂成分与其它热塑性合成纤维成分的复合纤维。
22.根据权利要求20记载的填料固着纤维的制造方法，其中，所述湿热气氛的温度范围是不低于所述湿热凝胶化树脂的凝胶化温度至不高于熔点-20℃。
23.一种填料固着纤维的制造方法，其中所述填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于所述粘合剂树脂上的填料，所述纤维及所述粘合剂树脂为其它纤维和湿热凝胶化树脂，该方法包括对所述其它纤维赋予所述湿热凝胶化树脂后再赋予填料，或将所述填料和所述湿热凝胶化树脂分散于溶液中而形成的填料分散溶液赋予所述其它纤维；然后在湿热气氛下进行湿热处理使所述湿热凝胶化树脂凝胶化，通过凝胶化物将所述填料固着于其它纤维表面。
24.一种纤维结构物的制造方法，其中所述纤维结构物具有填料固着纤维，该填料固着纤维含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于所述粘合剂树脂上的填料，所述粘合剂树脂是在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，所述纤维及所述粘合剂树脂是从(I)含有湿热凝胶化树脂纤维成分和其它热塑性合成纤维成分的复合纤维、(II)所述复合纤维与其它纤维的混合物、(III)所述复合纤维与湿热凝胶化树脂的混合物、及(IV)湿热凝胶化树脂与其它纤维的混合物中选择的至少一种组合，该方法包括使用所述纤维和所述粘合剂树脂制备纤维结构物；将所述填料分散于溶液中而形成的填料分散溶液赋予所述纤维结构物；然后在湿热气氛下对所述湿热凝胶化树脂进行湿热处理，从而使所述湿热凝胶化树脂凝胶化，通过凝胶化物将所述填料固着于纤维表面形成填料固着纤维。
25.根据权利要求24记载的纤维结构物的制造方法，其中，所述湿热气氛的温度范围是从不低于所述湿热凝胶化树脂的凝胶化温度至不高于熔点-20℃。
26.根据权利要求24记载的纤维结构物的制造方法，其中，所述湿热处理是在厚度方向上进行压缩成形的处理。
27.根据权利要求24记载的纤维结构物的制造方法，其中，所述湿热处理为利用蒸汽而进行的处理。
28.根据权利要求24记载的纤维结构物的制造方法，其中，所述填料分散溶液为水溶液或含有湿热凝胶化树脂的水溶液。
29.一种纤维成形体的制造方法，其中所述纤维成形体是由含有纤维、该纤维的表面的粘合剂树脂以及固着于所述粘合剂树脂上的填料固着纤维的纤维结构物经成形而形成的，所述粘合剂树脂含有在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，该方法包括形成含有所述纤维和粘合剂树脂的纤维结构物；在模具内、于湿热气氛下使所述湿热凝胶化树脂进行湿热凝胶化而对所述纤维结构物进行湿热成形加工。
30.根据权利要求29记载的纤维成形体的制造方法，其中，所述湿热成形加工是将含有水分和填料的纤维结构物插入一对模具内并实施加热加压处理的加工。
31.根据权利要求29记载的纤维成形体的制造方法，其中，所述湿热成形加工是在纤维结构物与模具相接触的压力下进行加工的触压成形加工。
全文摘要
本发明的填料固着纤维含有纤维(2)、该纤维(2)的表面的粘合剂树脂(1)以及固着于上述粘合剂树脂(1)上的填料(3)，上述粘合剂树脂(1)是在水分存在下通过加热而能够凝胶化的湿热凝胶化树脂，上述填料(3)是通过上述湿热凝胶化树脂凝胶化得到的凝胶化物而被固着。由此，纤维(2)保持了纤维的形态、而且湿热凝胶化树脂被凝胶化，发挥其作为使填料固着的粘合剂的作用机能。
文档编号D04H1/413GK1833068SQ20048002223
公开日2006年9月13日 申请日期2004年8月2日 优先权日2003年8月4日
发明者元田尚利, 重田公纪 申请人:大和纺织株式会社