JP2009249792A - 縦横の伸長特性が異なる不織布構造体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は熱可塑性エラストマー樹脂を使用した伸縮性に優れたスパンボンド不織布と、短繊維不織布を融着させることにより、不織布構造体のＭＤ方向の伸びを抑え、後工程の通過性を改良した、不織布構造体のＣＤ方向の伸縮特性の優れた不織布構造体およびその製造方法を提案する。
【解決手段】熱可塑性エラストマーからなるスパンボンド不織布と、短繊維不織布よりなり、前記熱可塑性エラストマーと短繊維不織布の繊維表面の少なくとも一部が接着されている不織布構造体。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱可塑性エラストマー樹脂を使用した伸縮性に優れた長繊維不織布に、短繊維不織布を接着させることにより、積層後の不織布構造体における積層された短繊維不織布の機械方向（以下、「不織布構造体のＭＤ方向」という）の伸びを抑え、後工程の通過性を改良した、積層後の不織布構造体における積層された短繊維不織布の幅方向（以下、「不織布構造体のＣＤ方向」という）の伸縮特性の優れた不織布構造体に関するものである。

熱可塑性エラストマー樹脂を使用した長繊維不織布は、ＭＤ方向への伸縮性が高く、工程通過時に張力がかかることで不織布が伸びてしまうため加工が困難となり、導布などの使用が不可欠であった。しかし、その特徴を活かし、求められる用途に応じて、多様な不織布あるいはフィルムを積層した構造体の技術が開示されている。

例えば、特許文献１に記載されている積層体はポリオレフィン系エラストマーからなるシート状物の片面または両面に織編物、不織布、フィルムを積層させ、柔軟性、触感、あるいは伸縮性に優れた特性が得られる。しかし、伸縮性不織布であるポリオレフィン系樹脂と他の樹脂を積層し、剥離なく接着させるためにはエンボス、カレンダーでの圧力を上げる必要があり、またメルトブロー不織布では繊維径が細いため圧着によるダメージが大きく、張力がかかった場合のダメージが心配される。

同様に特許文献２に記載されている使い捨て防塵用ヘアーキャップは熱可塑性エラストマーからなるメルトブローン不織布と長さ方向に非伸縮性で幅方向に伸縮性を有するシート状物の積層結合シートを使用している。しかし、用途上繊維の細いメルトブローン不織布を使用する必要があり、高い接着性を有する場合、繊維のダメージが避けられない。

上述の如く、熱可塑性エラストマー樹脂を用いたスパンボンド不織布と、短繊維不織布を熱圧着させることで縦横の伸縮特性が異なる構造体は提案されていないのが現状である。

特開２００３−０５３８９４号公報 特開平１１−０４３８１４号公報

本発明は上記従来技術の課題を背景になされたもので、本発明は熱可塑性エラストマー樹脂を使用した伸縮性に優れたスパンボンド不織布と、短繊維不織布を接着させることにより、不織布構造体のＭＤ方向の伸びを抑え、後工程の通過性を改良した、不織布構造体のＣＤ方向の伸縮特性の優れた不織布構造体およびその製造方法を提案するものである。

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、ついに本発明を完成するに至った。即ち本発明は以下の構成を採用するものである。
１．熱可塑性エラストマーからなるスパンボンド不織布と、短繊維不織布よりなり、前記熱可塑性エラストマーと短繊維不織布の繊維表面の少なくとも一部が接着されている不織布構造体。
２．不織布構造体のＭＤ方向の２０％伸長時の応力が、不織布構造体のＣＤ方向の２０％伸長時の応力の１．５倍以上であり、不織布構造体のＣＤ方向の最大点伸度が１５０％以上である上記１に記載の不織布構造体。
３．短繊維不織布がスパンレース不織布であり、スパンボンド不織布と熱圧着により融着されている上記１または２に記載の不織布構造体。
４．スパンボンド不織布の繊維径（Ａ）が１０μｍ〜４０μｍ、短繊維不織布の繊維径（Ｂ）が１０μｍ〜３０μｍであり、以下の式（１）を満たす上記１〜３のいずれかに記載の不織布構造体。
０．３≦Ｂ／Ａ≦１．２ ・・・ 式（１）
５．スパンボンド法で紡糸された繊維を、コンベアーの上に供給された短繊維不織布の上に集積させ、スパンボンド不織布に使用している樹脂の融点−５０℃以上〜＋３０℃以下の温度で熱圧着する不織布構造体の製造方法。

本発明によると、熱可塑性エラストマー樹脂を使用した伸縮性に優れたスパンボンド不織布と、短繊維不織布を接着させることにより、不織布構造体のＭＤ方向の伸びを抑え、後工程の通過性を改良した、不織布構造体のＣＤ方向の伸縮特性の優れた不織布構造体を得ることが可能となった。

以下、本発明を詳細に説明する。
スパンボンド不織布に用いられる熱可塑性エラストマー樹脂としては、エチレン系エラストマー、プロピレン系エラストマー等のポリオレフィン系エラストマーやスチレン−エチレン・プロピレン−スチレン共重合体等のスチレン系エラストマーや、熱可塑性ポリウレタンなどが上げられるが、好ましくはハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステルよりなるポリエステル系エラストマーが好ましい。

短繊維不織布に用いられる繊維はポリエステル系，ポリアミド系、ポリアクリルニトリル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリブチレンテレフタレート系、ポリテトラメチレンテレフタレート系、ポリウレタン系、ポリフェニレンサルファイド系等の合成繊維、レーヨン、アセテート等の化学繊維、木綿、麻、シルク、ウール、羽毛などの天然繊維もしくはこれらの混用素材綿が用いられる。接着性の観点から長繊維不織布に用いられる樹脂と構造が近い樹脂を用いた繊維が好ましく、ポリエステル系エラストマーの場合にはポリエステル系樹脂を用いた短繊維が好ましい。この樹脂としてはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレートなどが上げられる。

次に本発明のスパンボンドを得る方法について説明する。紡糸する方法としては公知のスパンボンドプロセスで可能である。紡糸口金より溶融紡糸されたフィラメント群を、圧力空気にて１段階あるいは多段階で延伸、あるいは各延伸倍率を持たせたローラー間を１から複数通過させたりする方法である。このときの紡糸速度は５００ｍ／ｍｉｎ以上、３０００ｍ／ｍｉｎ以下、好ましくは２５００ｍ／ｍｉｎ以下である。５００ｍ／ｍｉｎ未満では紡糸張力をコントロールするのに限界が生じる。また３０００ｍ／ｍｉｎを超えると紡糸張力が過大にかかり過ぎ得られる繊維の伸長回復性を損なうため、適さない。本発明でいう紡糸速度とは得られる長繊維の単糸から測定される糸径から１００００ｍの円柱を想定して体積を求め、該構成樹脂の密度との積により繊度（ｄｔｅｘ）を算出し、設定の単孔吐出量（ｇ／ｍｉｎ）との比から算出したものである。紡糸延伸された繊維は、捕集ネットコンベア等に捕集されてウエッブ形成し、接合一体化して不織布に供される。ウエッブが接合一体化しない場合は不織布形態を維持できないのでエンボス加工による部分熱圧着接合が好ましい。

短繊維不織布を得る方法としては、エアレイ、カードによりウエッブを作成し、不織布形態維持のため交絡処理、樹脂加工あるいは繊維に低融点繊維を混合し、熱処理により接着させる方法などがある。しかし、エアレイでは強力の方向性を持たせることが困難であり、低融点繊維を用いたエアースルーによる不織布、樹脂加工による不織布では一方向に強力を持たせることでは有利であるが、伸度が損なわれ、積層させる伸縮性のスパンボンドの性能を低下させるため、交絡処理であり、ニードルパンチや水流交絡による方法が好ましい。さらに、強力の方向性を持たせる観点および油剤が除去できスパンボンド不織布との接着性の観点から水流交絡法がより好ましい。その他ポイントボンド短繊維不織布などもコストの観点から好ましい。また、繊維の積層方法も、強力の方向性を持たせるためクロスレイ法よりパラレル法の方が好ましい。

以上により得られるスパンボンド不織布と短繊維不織布を積層し、接着させることにより本発明の不織布構造体が得られるが、接着についてはカレンダーあるいはエンボスにより熱圧着させる方法が好ましく用いられる。熱圧着はスパンボンド不織布に用いられている樹脂の融点の−５０℃以上〜＋３０℃以下の温度で圧着させる。この結果、スパンボンド不織布の繊維と短繊維不織布の繊維が部分的に融着される。このことで、短繊維不織布の幅方向に短繊維の繊維が配向しているため、積層体構造体における積層された短繊維不織布の幅方向の２０％伸長時の応力を向上できる。
なお、本特許では最終製品（スパンボンド不織布と短繊維不織布の不織布構造体）の方向を規定するため、積層される短繊維不織布を生産するときの不織布の流れ方向を用いている。すなわち、不織布構造体のＣＤ方向とは、積層された短繊維不織布が生産されるときのウエッブの流れ方向と垂直の方向（幅方向）を示し、不織布構造体のＭＤ方向とはウェッブの流れ方向（機械方向）を示している。
ここで、以下に説明するそれぞれの不織布に使用される繊維の繊維径が接着性に重要な要素となる。

スパンボンド不織布の繊維径（Ａ）は１０μｍ〜４０μｍ、好ましくは１５μｍ〜３０μｍである。短繊維不織布の繊維径（Ｂ）は１０μｍ〜３０μｍ、好ましくは１０μｍ〜３０μｍである。
スパンボンド不織布の繊維径が１０μｍより小さくなると、接着後の伸縮性に影響が大きくなり、毛羽発生など耐久性も悪くなる。また繊維径が４０μｍより大きくなると、触った際にねとつき感が発生する。
短繊維不織布の繊維径が１０μｍより小さくなると、不織布作成が困難となり、交絡後の不織布の強力が得にくくなる。また繊維径が３０μｍより大きくとなると熱圧着による接着が困難となり、十分な接着強力が得られない。短繊維の繊維長はカード通過性に問題ない程度であれば長い方が良い。これは接着後の強力が得やすくなるためである。例えば繊維径が１０μｍの繊維であれば３５ｍｍ以上、繊維径が１４μｍの繊維であれば５０ｍｍ以上、繊維径が２０μｍの繊維であれば７６ｍｍ以上が好ましい。

この範囲にある繊維径の繊維を用い、さらに本発明では（Ａ）と（Ｂ）の関係が、０．３≦Ｂ／Ａ≦１．２を満たすことが重要である。０．３未満であれば一方向の伸縮性を抑えることが不十分となり、１．２より大きくなると十分スパンボンド不織布に使用されている繊維により短繊維不織布の繊維を覆うことが困難となり、接着性が悪くなる。

それぞれの目付については任意に決めることができるが、伸縮性、用途を考慮するとそれぞれ２０〜２００ｇ／ｍ^２が好ましく、このため不織布構造体としては４０〜４００ｇ／ｍ^２が好ましい。特に短繊維不織布をスパンレース不織布とする場合は、２０〜２００ｇ／ｍ^２、好ましくは２０〜１００ｇ／ｍ^２である。２０ｇ／ｍ^２より小さくなると、スパンレースの条件、使用する繊維にもよるが、２０％伸長時の応力が低くなり、２００ｇ／、ｍ^２より大きくなると、水流での交絡が困難になるばかりか、通気性が悪くなり、コンベアーでの長繊維不織布集積に悪影響を及ぼすため好ましくない。

以上により得られた不織布構造体は、不織布構造体のＣＤ方向への伸縮性は阻害せず、不織布構造体のＭＤ方向への伸縮性を抑えることができ、後加工の工程通過性を大幅に改善することができる。具体的には不織布構造体のＭＤ方向の２０％伸長時の応力が、不織布構造体のＣＤ方向の２０％伸長時の応力の１．５倍以上、好ましくは２．０倍以上となると、工程通過時に掛かる張力に耐えることができる。このとき、用途にもよるが、不織布構造体のＣＤ方向の最大点伸度は１５０％、好ましくは２００％以上である。

次に更に詳しく接着方法について説明する。それぞれの不織布を積層後、カレンダーロールあるいはエンボスロールに通し、熱圧着させてもよいが、２段階の処理が必要となり、コスト上好ましくない。スパンボンド法で紡糸された繊維をコンベアーの上に供給された短繊維不織布の上に直接集積させ、スパンボンド不織布に使用している樹脂の融点−５０℃以上〜＋３０℃以下の温度で熱圧着することにより１段階での処理することが好ましい。繊維を短繊維不織布層の上に集積させると、延伸された繊維の勢いにより短繊維不織布の内部にまで繊維が絡み、圧着効果が高くなる。

以下に本発明の実施例を示す。本発明は実施例に限定されるものではない。

まず、本発明を具体的に説明するが、実施例及び比較例中の物性値は以下の方法で測定した。

＜繊維径＞
スパンボンド不織布および短繊維不織布の任意部位１０箇所からサンプリングした試験片の切断面が観察できるように蒸着セットして、視差走査型電子顕微鏡にて繊維軸を横切る方向にほぼ直角に切断されている任意の繊維５０本について写真撮影し、写真を拡大して各繊維の断面から直径を求め、それら値を平均して繊維の直径を算出する。

＜スパンボンド不織布に使用している樹脂の融点＞
ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して、個々の熱可塑性樹脂を試料とし、示差走査型熱量計（パーキンエルマー社製ＤＳＣ７）を用いて、昇温速度２０℃／分で測定した融解吸収曲線の極値を与える温度を融点として求める。

＜２０％伸長時の応力および最大点伸度＞
ＪＩＳ Ｌ１９０６（２０００）に準拠し測定した。具体的には、２．５ｃｍ×１０ｃｍの矩形にサンプルを切り出し、有効幅５ｃｍで一定クロスヘッド速度１０ｃｍ／分により引張試験を行い、２０％変形時の応力を２０％身長時の応力とし、最大点荷重時の伸度を最大点伸度とした。

＜スパンボンド不織布と短繊維不織布の剥離＞
不織布構造体のＣＤ方向に１０ｃｍ、ＭＤ方向に２．５ｃｍの矩形に切り出し、５０％伸長、回復を５０回繰り返し、接着状況を目視にて確認した。

（実施例１）
東洋紡績株式会社製共重合ポリエステル樹脂のペルプレンＰ４０Ｂ（融点１８０℃）を２１０℃でスパンボンド法により直径２０μｍ、目付け５０ｇ／ｍ^２のウエブを作成した。続いて１００℃の熱エンボスロールを用いて、スパンボンド不織布を得た。東洋紡績株式会社製ポリエチレンテレフタレート短繊維２．２Ｔ５１−７０７（セミダル、中実丸断面、繊度２．２Ｔ、繊維径＝１５μｍ、カット長＝５１ｍｍ）１００％のカードウエブをパラレル方式で得た。その後、水圧５０ｋｇ／ｃｍ^２で両面水流交絡させ３０ｇ／ｍ^２のスパンレース不織布を得た。２つの不織布を重ね合わせ、１４０℃、１４７．１Ｎ／ｃｍ（５０ｋｇｆ／ｃｍ）にてエンボス加工（圧着面積２０％）を施し、不織布構造体を得た。Ｂ／Ａ＝０．７５であった。不織布構造体のＭＤ方向の２０％伸長時の応力は６．８Ｎ／２．５ｃｍ、不織布構造体のＣＤ方向の２０％伸長時の応力は３．０Ｎ／２．５ｃｍ（２．３倍）であり、最大点伸度は３００％であった。また剥離テストの結果、問題なく接着されていた。

（実施例２）
東洋紡績株式会社製ポリエチレンテレフタレート短繊維１．６Ｔ４４−７０Ｗ（セミダル、中実丸断面、繊度１．６Ｔ、繊維径＝１３μｍ、カット長＝４４ｍｍ）１００％のカードウエブをパラレル方式で得、その後、水圧５０ｋｇ／ｃｍ^２で両面水流交絡させ３０ｇ／ｍ^２のスパンレース不織布を作成し、それを供給したコンベアーの上に、東洋紡績株式会社製共重合ポリエステル樹脂のペルプレンＰ４０Ｈ（融点１７２℃）を２１０℃でスパンボンド法により得られた繊維を集積させ、１４０℃、１４７．１Ｎ／ｃｍ（５０ｋｇｆ／ｃｍ）にてエンボス加工（圧着面積＝２０％）を施し、不織布構造体を得た。スパンボンド法で得られた繊維の直径２０μｍ、目付け７０ｇ／ｍ^２であった。Ｂ／Ａ＝０．６５であった。不織布構造体のＭＤ方向の２０％伸長時の応力は６．２Ｎ／２．５ｃｍ、不織布構造体のＣＤ方向の２０％伸長時の応力は２．５Ｎ／２．５ｃｍ（２．５倍）であり、最大点伸度は２２０％であった。また剥離テストの結果、問題なく接着されていた。

（比較例１）
東洋紡績株式会社製共重合ポリエステル樹脂のペルプレンＰ４０Ｂ（融点１８０℃）を２１０℃でスパンボンド法により直径２０μｍ、目付け５０ｇ／ｍ^２のウエブを作成した。続いて１００℃の熱エンボスロールを用いて、スパンボンド不織布を得た。定法により得られるポリエチレンテレフタレート短繊維（セミダル、中実丸断面、繊度１４Ｔ、繊維径＝３７μｍ、カット長＝６４ｍｍ）１００％のカードウエブをパラレル方式で得た。その後、水圧５０ｋｇ／ｃｍ^２で両面水流交絡させ８０ｇ／ｍ^２のスパンレース不織布を得た。２つの不織布を重ね合わせ、１４０℃、１４７．１Ｎ／ｃｍ（５０ｋｇｆ／ｃｍ）にてエンボス加工（圧着面積＝２０％）を施し、不織布構造体を得た。Ｂ／Ａ＝１．９であった。不織布構造体のＭＤ方向の２０％伸長時の応力は９．２Ｎ／２．５ｃｍ、不織布構造体のＣＤ方向の２０％伸長時の応力は４．０Ｎ／２．５ｃｍ（２．３倍）であり、最大点伸度は２９０％であった。しかし、剥離テストの結果、接着点が外れてしまう問題が発生した。

（比較例２）
東洋紡績株式会社製ポリエステルスパンボンド不織布３５０１Ａ（セミダル、目付け５０ｇ／ｍ^２、繊維径＝１４μｍ）を供給したコンベアーの上に、東洋紡績株式会社製共重合ポリエステル樹脂のペルプレンＰ４０Ｂ（融点１８０℃）を２１０℃でスパンボンド法により得られた繊維を集積させ、１４０℃、１４７．１Ｎ／ｃｍ（５０ｋｇｆ／ｃｍ）にてエンボス加工（圧着面積＝２０％）を施し、不織布構造体を得た。スパンボンド法で得られた共重合ポリエステル樹脂よりなる繊維は、直径２０μｍ、目付け５０ｇ／ｍ^２であった。Ｂ／Ａ＝０．７であった。不織布構造体のＭＤ方向の２０％伸長時の応力は７０Ｎ／２．５ｃｍ、不織布構造体のＣＤ方向の２０％伸長時の応力は３５Ｎ／２．５ｃｍ（２．０倍）であったが、最大点伸度は２９％と伸縮性は失われていた。また剥離テストは５０％伸長後の回復性が悪く実施できなかった。

以上のように、従来、二軸方向に伸縮性が高い熱可塑性エラストマー樹脂を使用した不織布では工程を通過させるためには導布が不可欠であったが、短繊維不織布を積層接着させる本発明により、工程通過性が良い一軸方向にのみ伸縮性の高い不織布構造体を得ることが可能になった。

本発明により、不織布構造体のＭＤ方向の伸びを抑え、後工程の通過性を改良した、不織布構造体のＣＤ方向の伸縮特性の優れた不織布構造体が得られ、後工程通過後の製品としてはパップ剤、絆創膏などの用途が期待できる。

Claims (5)

1. 熱可塑性エラストマーからなるスパンボンド不織布と、短繊維不織布よりなり、前記熱可塑性エラストマーと短繊維不織布の繊維表面の少なくとも一部が接着されている不織布構造体。
2. 不織布構造体のＭＤ方向の２０％伸長時の応力が、不織布構造体のＣＤ方向の２０％伸長時の応力の１．５倍以上であり、不織布構造体のＣＤ方向の最大点伸度が１５０％以上である請求項１に記載の不織布構造体。
3. 短繊維不織布がスパンレース不織布であり、スパンボンド不織布と熱圧着により融着されている請求項１または２に記載の不織布構造体。
4. スパンボンド不織布の繊維径（Ａ）が１０μｍ〜４０μｍ、短繊維不織布の繊維径（Ｂ）が１０μｍ〜３０μｍであり、以下の式（１）を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の不織布構造体。
   ０．３≦Ｂ／Ａ≦１．２ ・・・ 式（１）
5. スパンボンド法で紡糸された繊維を、コンベアーの上に供給された短繊維不織布の上に集積させ、スパンボンド不織布に使用している樹脂の融点−５０℃以上〜＋３０℃以下の温度で熱圧着する不織布構造体の製造方法。