JP2004044017A - ポリ乳酸系長繊維不織布およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自然界で分解可能な長繊維不織布であって、従来の生分解性不織布と比較して機械的特性が改善した不織布を提供する。
【解決手段】ポリ乳酸系長繊維が堆積してなる不織布であって、構成繊維同士の交点および／または隙間に、生分解性バインダーによる被膜が形成されているポリ乳酸系長繊維不織布。該不織布は、ポリ乳酸系長繊維が堆積してなるウエブあるいは不織布に、長繊維を構成するポリ乳酸系重合体の融点（Ｔｍ）より低く、かつその差が３０℃以上である最低造膜温度を有する生分解性バインダー溶液を付与し、前記最低造膜温度以上であって、かつ（Ｔｍ−３０）℃を超えない温度で乾燥処理を施すことにより得られる。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然環境下において生分解性を有するポリ乳酸系長繊維不織布に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自然環境下において、微生物により分解される生分解性を有する熱可塑性重合体からなる繊維および不織布は、環境の観点等から注目されている。そして、熱可塑性の生分解性重合体を用いた溶融紡糸法による生分解性繊維や生分解性不織布に関する研究開発が盛んとなっている。例えば、ポリ乳酸系重合体からなる長繊維不織布は一部実用化されつつある。
【０００３】
しかし、上述のポリ乳酸系重合体からなる長繊維不織布は、汎用のポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系ポリマーから形成される長繊維不織布に比べ機械的強力に劣るという欠点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、自然界で分解可能な長繊維不織布であって、従来の生分解性不織布と比較して機械的特性を改善した不織布を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、ポリ乳酸系長繊維が堆積してなり、かつ構成繊維同士の交点および／または隙間に、生分解性バインダーによる被膜が形成されていることを特徴とするポリ乳酸系長繊維不織布を要旨とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に本発明を詳細に説明する。
【０００７】
本発明は、ポリ乳酸系長繊維が堆積してなる不織布である。ポリ乳酸系重合体としては、ポリ（Ｄ−乳酸）、ポリ（Ｌ−乳酸）、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体、Ｄ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｌ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体の中から選ばれるいずれかの重合体あるいはこれらのブレンド体が挙げられる。
【０００８】
ポリ乳酸系重合体の融点は、１００℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは１２０℃以上である。ポリ乳酸の場合、ポリ（Ｌ−乳酸）やポリ（Ｄ−乳酸）の融点は約１８０℃であるが、光学純度が低くなるとともに結晶化が低下し、融点降下が大きくなる傾向にある。従って、ポリ乳酸系重合体として前記共重合体を用いる場合には、共重合体の融点が１２０℃以上となるようにすることが好ましい。本発明においては、光学純度が９０％以上のポリ乳酸を用いることが好ましい。
【０００９】
本発明に用いるポリ乳酸系重合体の数平均分子量は約２０，０００以上好ましくは約４０，０００以上のものを用いることが、得られる繊維特性の点や長繊維不織布製造時の製糸性の点で好ましい。
【００１０】
長繊維の単糸繊度は、特に限定されないが１〜１２デシテックスであることが好ましい。単糸繊度が１デシテックス未満であると、紡糸・引取工程において単糸の切断が頻発するため操業性が劣るとともに、得られる不織布の強度も劣る傾向となる。一方、単糸繊度が１２デシテックスを超えると、紡出糸条の冷却が不十分になって糸条同士が密着しやすく、また、得られる不織布の柔軟性が損なわれるため、用途が制限される。
【００１１】
本発明の長繊維不織布は、構成繊維同士の交点および／または隙間に、生分解性バインダーによる被膜が形成されている。構成繊維同士の交点および／または隙間が、生分解性バインダーによる被膜により固定されることによって、不織布の機械的物性、特に不織布の横方向の強力が向上する。
【００１２】
本発明に用いる生分解性バインダーを構成している樹脂としては、ポリ乳酸、乳酸と吉草酸，絡酸，グリセリン，リンゴ酸，グリコール酸，カプロラクタムなどとの共重合体もしくは、コハク酸，グルタル酸，アジピン酸，ピメリン酸，スベリン酸，アゼライン酸，セバシン酸，ウンデカン二酸，ドデカン二酸，シクロペンタンジカルボン酸およびシクロヘキサンジカルボン酸からなる二塩基性カルボン酸とエチレングリコール，トリエチレングリコール，１・４−ブタンジオール，ペンタメチレングリコール，１・８−オクチレングリコール，ナノメチレングリコール，デカメチレングリコールからなるグリコールから任意に選ばれたジカルボン酸とグリコール間の脱水縮合あるいはそれに続く脱グリコール反応による反応生成物、また、澱粉エステル，澱粉エーテル等の化学変性澱粉系樹脂などが挙げられる。
【００１３】
本発明においては、自然環境下もしくは、コンポスト装置内において完全に低分子量にまで分解される樹脂であればなんらかまわないが、用途によっては、使用中に生分解性バインダーが分解して低分子量化すると、不織布の強力が低下し、使用に耐えない場合がある。例えば、農業用マルチやべたがけシート等の農業資材や、育苗や植樹ポット，根巻ロープや果樹用マルチ等の園芸資材は、土壌や水分と常に接触しているため、生分解性のバインダーが加水分解しやすい状態であり、バインダーによっては、使用中に分解されてしまう。本発明において、生分解性バインダーを構成する樹脂としては、分解性において比較的安定的であることから、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート共重合体のいずれかであることがより好ましく、本発明の不織布を前記の農業資材や園芸資材（総合して農園芸資材）に使用する場合は、これらの樹脂からなるバインダーを採用すると、使用中にバインダーが加水分解等を起こしにくくなるため、良好に強力を保つことができる。
【００１４】
生分解性バインダーが繊維の質量に対して５〜２５質量％付着していることが好ましい。バインダーの付着量が５質量％未満であると、長繊維不織布に付着する生分解樹脂の量が少なく、本発明の目的が達成されにくくなる。一方、付着量が２５質量％を超えると、得られる長繊維不織布の引張強力は優れるものの、風合いが劣る傾向となり、不織布の用途が制限される。
【００１５】
本発明のポリ乳酸系長繊維不織布は、長繊維が堆積してなる不織布であって、生分解性バインダーが付着することによってのみ形態保持してなるものであってもよいが、熱エンボス加工による部分的熱圧着部を有するもの、熱処理により少なくとも繊維の交点が熱接着してなるもの、ニードルパンチや水流絡合処理等による繊維同士が絡合してなるものであって、さらに生分解性バインダーが付着しているものであってもよい。
【００１６】
次に、本発明のポリ乳酸系長繊維不織布の好ましい製造方法について説明する。
【００１７】
本発明の長繊維不織布は、いわゆるスパンボンド法にて効率良く製造することができる。まず、ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８に準じて温度２１０℃で測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０〜１００ｇ／１０分であるポリ乳酸系重合体を用い、このポリ乳酸系重合体の融点よりも２０〜８０℃高い温度で溶融し、所望の繊維横断面となる紡糸口金を介して紡糸し、得られた紡出糸条を公知の横型吹付や環状吹付等の冷却装置を用いて冷却した後、エアーサッカー等の吸引装置を用いて、３０００〜６５００ｍ／分の気流で目的繊度となるように牽引細化する。引き続き、吸引装置から排出した糸条群を開繊させた後、スクリーンからなるコンベアーの如き移動堆積装置上に開繊堆積させてウエブとする。次いで、この移動堆積装置上に形成されたウエブを加圧もしくは低温で加圧することにより、形態保持させる。
【００１８】
次いで、形態保持してなるウエブに生分解性バインダー溶液を付与するが、バインダー溶液を付与する前に、必要に応じて、形態保持してなるウエブに、熱エンボス加工、熱カレンダー加工、熱風加工等の熱処理を施したり、また、ニードルパンチや水流絡合等の絡合処理を施すこと形態保持性を向上した不織布の形態として、これに生分解性バインダー溶液を付与することが好ましい。
【００１９】
本発明において用いる生分解性バインダー溶液の最低造膜温度は、長繊維を構成するポリ乳酸系重合体の融点（Ｔｍ）よりも低く、かつその差は３０℃以上のものを用いる。より好ましくは、その差は６０℃以上である。生分解性樹脂からなるバインダー溶液をウエブまたは不織布に付与した後、乾燥工程において、乾燥温度は最低造膜温度以上にしなければならない。従って、最低造膜温度と長繊維不織布を構成するポリ乳酸系重合体の融点との差が３０℃未満であると、乾燥時に長繊維不織布自体に熱収縮が生じ、また、軟化・溶融する恐れがあるため好ましくない。
【００２０】
生分解性バインダー溶液を付与する方法としては、含浸、塗布、コーティング、スプレーによる噴霧等が挙げられるが、不織布の内部まで均一に生分解性バインダーを付与することができることから、含浸による方法が好ましい。生分解性バインダー溶液を付与した後は、公知の乾燥装置を用いて生分解性バインダー溶液に含まれる水分あるいは溶剤を除去し、本発明のポリ乳酸系長繊維不織布を得る。
【００２１】
乾燥装置を用いて生分解性バインダー溶液に含まれる水分あるいは溶剤を除去する際の乾燥温度は、生分解性バインダーの最低造膜温度以上の温度、より好ましくは最低造膜温度よりも５０℃以上高い温度であって、かつ長繊維を構成するポリ乳酸系重合体の融点をＴｍ（℃）としたときに、（Ｔｍ−３０）℃以下の温度に設定する。
【００２２】
乾燥温度が最低造膜温度未満の温度であると、不織布の構成繊維同士の交点および／または隙間に被膜を形成させることができず、目的とするポリ乳酸系長繊維不織布を得ることができない。また、乾燥温度が、（Ｔｍ−３０）℃を超えると、長繊維において熱収縮が生じ、長繊維不織布に皺が入り、また、ひどい場合は、不織布自体が溶融してしまい、得られる不織布の品位が損なわれる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。下記の実施例および比較例において、各物性値は以下により求めた。
【００２４】
（１）融点（℃）：パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−７型を用いて、昇温速度を１０℃／分で測定し、得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度を融点とした。
【００２５】
（２）ＭＦＲ（ｇ／１０分）：ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８に記載の方法に準じて温度２１０℃で測定した。
【００２６】
（３）目付（ｇ／ｍ^２）：標準状態の試料から、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍの試料片を１０点作製し、平行水分に至らしめた後、各試料片の質量（ｇ）を秤量し、得られた値の平均値を単位面積あたりに換算して、目付（ｇ／ｍ^２）とした。
【００２７】
（４）引張強力（Ｎ／５ｃｍ幅）：ＪＩＳ　Ｌ　１０９６に記載のストリップ法に準じて測定した。すなわち、試料長が２０ｃｍ、試料幅が５ｃｍの試料片各１０点を作製し、定速伸張型引張試験機（オリエンテック社製、テンシロンＵＴＭ−４−１−１００）を用いて、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分で伸張し、最大引張強力の平均値を引張強力（Ｎ／５ｃｍ幅）とした。不織布の縦方向（ＭＤ）、横方向（ＣＤ）について測定した。
【００２８】
実施例１
融点１７１℃、ＭＦＲ７０ｇ／１０分のＬ−乳酸／Ｄ−乳酸共重合体（Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９８．６／１．４（モル％））を用い、丸型の紡糸口金より、紡糸温度２１０℃、単孔吐出量１．６７ｇ／分で溶融紡糸した。次に紡出糸状を冷却空気流にて冷却した後、エアサッカーにて５０００ｍ／分で引き取り、これを開繊して移動するコンベアの捕集面上に堆積して、１対のローラにて加圧してウエブを形成した。次いで、このウエブをエンボスロールとフラットロールから熱エンボス装置に通し、ロール温度１３５℃、圧着面積率１４．９％、圧着点密度２１．９個／ｃｍ^２、線圧５８８Ｎ／ｃｍの条件にて部分的に熱圧着し、単糸繊度３．３デシテックスの長繊維からなる目付２０ｇ／ｍ^２の長繊維不織布を得た。
【００２９】
次に、ポリ乳酸を樹脂成分とする最低造膜温度４５℃の生分解性水溶性エマルジョン（第一工業製薬（株）製、商標名；プラセマＬ１１０）を含浸し、乾燥温度１３０℃にて乾燥させて、目付２３ｇ／ｍ^２（バインダー付着量は１５質量％）のポリ乳酸系長繊維不織布を得た。得られた長繊維不織布は、構成繊維同士の交点および隙間に生分解性バインダーによる被膜が形成されていた。
【００３０】
実施例２
生分解性バインダーとして、ポリブチレンサクシネートを樹脂成分とする最低造膜温度５０℃の生分解性水溶性エマルジョン（昭和高分子（株）製、商標名；ビオノーレエマルジョン）を用いたこと、乾燥温度を１２０℃としたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系長繊維不織布を得た。
【００３１】
実施例３
実施例１において、長繊維不織布の目付を５０ｇ／ｍ^２とした以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系長繊維不織布を得た。
【００３２】
実施例４
実施例１において、ウエブの目付を１００ｇ／ｍ^２としたこと、熱エンボス装置に通す際の条件を、ロール温度１００℃、圧着面積率３６．８％、圧着点密度６４．０個／ｃｍ^２　、線圧２９４Ｎ／ｃｍとしたこと、熱エンボス装置に通した後、パンチ密度９０パンチ／ｃｍ^２の条件でニードルパンチ処理を施したこと以外は、実施例１と同様にして、ポリ乳酸系長繊維不織布を得た。
【００３３】
実施例５
実施例１において、ウエブの目付を１００ｇ／ｍ^２としたこと、熱エンボス装置に通す際の条件を、ロール温度１００℃、圧着面積率３６．８％、圧着点密度６４．０個／ｃｍ^２　、線圧２９４Ｎ／ｃｍとしたこと、熱エンボス装置に通した後に得られた不織布を２枚重ねて、パンチ密度９０パンチ／ｃｍ^２の条件でニードルパンチ処理を施したこと以外は、実施例１と同様にして、ポリ乳酸系長繊維不織布を作成した。得られた不織布の物性および生分解性を表１に示す。
【００３４】
実施例６
実施例１において、生分解性バインダーの付着量を２０質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系長繊維不織布を得た。
【００３５】
実施例７
実施例１において、乾燥温度を１００℃としたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系長繊維不織布を得た。
【００３６】
実施例８
実施例１において、澱粉系樹脂を樹脂成分とする最低造膜温度９０℃の生分解性水溶性エマルジョン（ミヨシ油脂（株）製、商標名；ランディＣＰ−１００）を用いたこと、乾燥温度１４０℃に設定したこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系長繊維不織布を得た。
【００３７】
実施例９
生分解性バインダーの付着量を３質量％としたこと以外は、実施例１と同様にしてポリ乳酸系長繊維不織布を得た。
【００３８】
比較例１
実施例１において、乾燥温度を１５０℃としたこと以外は、実施例１と同様にして長繊維不織布を作成しようとしたところ、乾燥時に不織布が収縮して多数の皺が発生し、品位の劣るものであった。
【００３９】
得られた実施例１〜９の不織布の物性および生分解性を表１に示す。また、比較として生分解性バインダーが付着していない状態のものとして、実施例１におけるバインダー付与前のエンボス処理を施した長繊維不織布の機械的物性を「バインダーなし」として表１に示した。
【００４０】
【表１】

【００４１】
実施例１〜９は、繊維の交点および／または隙間に生分解性バインダーによる被膜が形成されており、バインダーが付与されていないものと比較して機械的特性が向上しているものであった。
【００４２】
実施例１で得られたポリ乳酸系長繊維不織布を所定の大きさに裁断し、農業用のべたがけシートを得て、農作物の栽培のために９月中旬に展張して２月下旬に回収した。展張期間中、良好に作物を栽培することができ、また、展張後、引っ張って回収する際にも破れ等が発生しなかった。回収後、引張強力を測定したところ、初期強力に対して８０％以上の強力を保持していた。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のポリ乳酸系長繊維不織布は、構成繊維の交点および／または隙間に生分解性バインダーによる被膜が形成されているため、これによって構成繊維が固定され、機械的特性に優れたものとなる。

Claims (5)

1. ポリ乳酸系長繊維が堆積してなる不織布であって、構成繊維同士の交点および／または隙間に、生分解性バインダーによる被膜が形成されていることを特徴とするポリ乳酸系長繊維不織布。
2. 生分解性バインダーが繊維の質量に対して５〜２５質量％付着していることを特徴とする請求項１に記載のポリ乳酸系長繊維不織布。
3. 生分解性バインダーがポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート共重合体のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のポリ乳酸系長繊維不織布。
4. 請求項３記載のポリ乳酸系長繊維からなることを特徴とする農園芸資材。
5. ポリ乳酸系長繊維が堆積してなるウエブあるいは不織布に、長繊維を構成するポリ乳酸系重合体の融点（Ｔｍ）より低く、かつその差が３０℃以上である最低造膜温度を有する生分解性バインダー溶液を付与し、前記最低造膜温度以上であって、かつ（Ｔｍ−３０）℃を超えない温度で乾燥処理を施すことを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸系長繊維不織布の製造方法。