JP2011157660A - 生分解性長繊維不織布 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】融点が150℃以上であるポリ乳酸系重合体100重量%、及び融点が140℃以下である脂肪族ポリエステル共重合体0.5〜30重量%を、該ポリ乳酸系重合体と該脂肪族ポリエステル共重合体の溶融流動比が0.2〜1.5の範囲で、溶融紡糸して得られ、該ポリ乳酸系重合体が海部を形成し、該脂肪族ポリエステル共重合体が島部を形成する、複屈折率が0.012以下である海島型複合長繊維から構成される生分解性長繊維不織布。
【選択図】なし
Description
[1]融点が150℃以上であるポリ乳酸系重合体100重量%、及び融点が140℃以下である脂肪族ポリエステル共重合体0.5〜30重量%を、該ポリ乳酸系重合体と該脂肪族ポリエステル共重合体の溶融流動比が0.2〜1.5の範囲で、溶融紡糸して得られ、該ポリ乳酸系重合体が海部を形成し、該脂肪族ポリエステル共重合体が島部を形成する、複屈折率が0.012以下である海島型複合長繊維から構成される生分解性長繊維不織布。
(1)結晶性が高く、熱接着性が弱いポリ乳酸系重合体に、低融点である脂肪族ポリエステル共重合体を添加し結晶化を抑制し、かつ、ポリ乳酸系重合体が海部を脂肪族ポリエステル共重合体が島部を形成する海島型複合長繊維を構成し、島部を形成する脂肪族ポリエステル共重合体を繊維表面に露出させることにより、熱接着性を向上させ、成形時に繊維が解れず、表面毛羽防止性が良く、高伸度を有し、成形性に優れた不織布を得ることができる。
(2)不織布を構成する長繊維の複屈折率を0.012以下とすることで繊維同士が繊維表面で点接着し、弱い接着部分が高頻度で存在した状態で一体化されているので、不織布の伸長加工性を高めることができる。
本発明に係る複合長繊維を構成するポリ乳酸系重合体(以下、PLAともいう。)としては、D−乳酸の重合体、L−乳酸の重合体、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、及びD−乳酸とL−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体からなる群から選ばれる重合体、又は該重合体の2種以上のブレンド体が挙げられる。
通常、スパンボンド不織布における繊維結合は、熱圧着で強固に圧着されているため、圧着部では、繊維形状は維持されておらず、繊維は潰された形状であり、繊維同士が互いに融着してフィルム状を呈し、ドット状の面接着でエンボス柄を形成している。
このように、2段階で仮熱圧着と熱接着を行うことにより、本発明の生分解長繊維不織布における繊維結合は、軽度な熱接着に留まり、繊維表面での点状接着が主体となる。すなわち、本発明の生分解長繊維不織布においては、点接着で繊維が結合されているため、繊維形状を維持しており、従来品のように、繊維が潰されて繊維同士が互いに融着したフィルム状を呈していない。
展開比=(成形体の深さ)/(成形前のシートの直径) 式(1)。
まず、測定法、評価法等を説明する。
(1)繊度(dtex:デシテックス)
繊維ウェブ、不織布等の試料の両端部5cmを除いて、布帛の幅10cm毎の区域からそれぞれ適当な本数の繊維を採取して100cmの重量を測定し、下記の式により算出した:
繊度(dtex)=重量(g)/繊維の本数×10000
繊維ウェブ、不織布等の試料の両端部5cmを除いて、布帛の幅10cm毎の区域からそれぞれ適当な本数の繊維を採取し、マイクロスコープで繊維の直径を各30点測定して、該測定値の平均値を算出した。
JIS−L−1906に従って、不織布から縦20cm×横25cmの試料を3箇所切り取り、重量を測定し、その平均値を単位当たりの質量に換算して求めた。
OLYMPUS社製のBH2型偏光顕微鏡コンペンセーターを使用して、干渉縞法によって繊維の側面から観察した平均屈折率の分布を測定することができる。この方法は円形断面を有する繊維に適用できる。繊維の屈折率は繊維軸に対して平行な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折率n||と、繊維軸に対し垂直な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折率n⊥によって特徴づけられ、複屈折率はΔn=(n||−n⊥)で表わされる。
繊維に偏光を照射すると、互いに直角に振動する2つの偏光に分かれる。繊維は軸の方向によって屈折率が異なるため2つの光の進む距離に差が生じる。これがレタデーションであり、Rで表わされ、繊維断面の直径をd0とすると、複屈折率と、次式:
R=d0(n||−n⊥)=d0Δn
の関係がある。
メルトインデクサー(東洋精機社製:MELT INDEXER S-101)溶融流量装置を用い、オリフィス径2.095mm、オリフィス長0.8mm、荷重2160g、測定温度230℃の条件で一定体積分を吐出するのに要する時間から10分間当たりの溶融ポリマー吐出量(g)を算出して求めた。尚、溶融流動比は、下記式で算出した:
溶融流動比=(脂肪族ポリエステル共重合体のMFR)/(ポリ乳酸系重合体のMFR)。
複合シートの両端5cmを除き、幅10cmあたり幅3cm、長さ10cm試料を切り取り、引張試験機で、つかみ間隔2cm、引張速度20cm/分、120℃の温度で各5点縦方向を測定し、平均値を算出した。
CD方向に25mm×300mmの試験片を採取し、日本学術振興会堅牢度試験機を用いて、摩擦子の荷重が250g、摩擦子側には同布を使用し、50回動作をさせて、以下の評価基準で判定した。
5.0級:毛羽立ちがない。
4.0級:繊維が1〜2本程度、もしくは一ヶ所に小さな毛玉ができ始める程度に毛羽立っている。
3.5級:繊維が3〜5本程度、もしくは数ヶ所に小さな毛玉ができ始める程度に毛羽立っている。
3.0級:はっきりとした毛玉ができ始め、または小さな毛玉が複数見られる。
2.5級:毛玉が大きくはっきりと見られ、複数個所で繊維が浮き上がり始める。
2.0級:試験片が薄くなるほど甚だしく繊維が剥ぎ取られる。
1.0級:試験片が破損するほど繊維が剥ぎ取られる。
20cm×20cmの生分解性長繊維不織布を成形機にセットし、熱風温度100℃で予熱して、直径12cmの成形金型でプレス成形を実施した時の成形体の深さを測定し、下記式により展開比を算出した:
展開比=(成形体の深さ)/(成形前シートの直径)。
成形性の評価は、以下の評価基準で展開比0.3の成形性により実施した:
○:破れがなく、成形性良好。
×:破れが発生し、成形性不良であるか、又は成形金型に沿ったきれいな成形体の成形が不可。
コンポスト処理試験機を用いて、60℃の一定環境下で4週間後の試料片の状態を目視で観察し、下記の評価基準で判定した:
○:試料片が小片化した。
×:試料の外観変化が見られなかった。
温度230℃でMFR値が44g/10分のポリ乳酸に、溶融流動比が1.1であるポリブチレンサクシネート(融点110℃)を5重量%添加し、スパンボンド法により、吐出量0.9g/分・Hole、紡糸温度230℃で、フィラメント群を移動捕集面に向けて押し出し、目付50g/m2の生分解性長繊維ウェブ(融点166℃、紡糸速度900m/分、平均繊維径32μm、繊度9dtex、フィラメントの複屈折率0.003、円形断面)を調製した。
次いで、一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、仮圧着を行った。用いたエンボスロールは、凸部の単位面積が2mm2、圧着面積比率が18%であり、上・下ロール温度45℃の条件下でロール線圧400N/cmで仮圧着した。
次いで、この仮圧着ウェブを、フェルトカレンダー(ドラム直径2,500mm、温度110℃、加工速度15m/分)で熱処理を行い、生分解性長繊維不織布を得た。
得られた長繊維不織布を成形機にセットし、熱風温度100℃で予熱して、直径12cmの成形金型で熱プレス成形を実施し、成形体を製造した。
生分解性長繊維不織布の目付を150g/m2としたこと以外は、実施例1と同様にして、生分解性長繊維不織布及び成形体を製造した。
生分解性長繊維ウェブの紡糸速度を1700m/分、繊度を4.8dtexとしたこと以外は、実施例1と同様にして、生分解性長繊維不織布及び成形体を製造した。
ポリブチレンサクシネートを10重量%添加したこと以外は、実施例1と同様にして、生分解性長繊維不織布及び成形体を製造した。
目付を150g/m2としたこと以外は、実施例4と同様にして、生分解性長繊維不織布及び成形体を製造した。
目付を250g/m2とし、生分解性長繊維ウェブの紡糸速度を1700m/分、繊度を4.8dtexとしたこと以外は、実施例4と同様にして、生分解性長繊維不織布及び成形体を製造した。
目付を100g/m2とし、生分解性長繊維ウェブの紡糸速度を2500m/分、繊度を3.6dtexとしたこと以外は実施例4と同様にして、生分解性長繊維不織布及び成形体を製造した。
ポリブチレンサクシネートを25重量%添加したこと以外は、実施例1と同様にして、生分解性長繊維不織布及び成形体を製造した。
生分解性長繊維ウェブの紡糸速度を1700m/分、繊度を4.8dtexとしたこと以外は、実施例8と同様にして、生分解性長繊維不織布及び成形体を製造した。
ポリブチレンサクシネートを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして生分解性長繊維不織布及び成形体を製造した。
生分解性長繊維ウェブの紡糸速度を3000m/分、繊度を3.0dtexとしたこと以外は、実施例1と同様にして、生分解性長繊維不織布を製造した。
得られた長繊維不織布を成形機にセットし、熱風温度100℃で予熱して、直径12cmの成形金型で熱プレス成形を実施したが、表面毛羽が止まっておらず、伸度が低いため成形体を製造することができなかった。
溶融流動比が2.0であるポリブチレンサクシネートを10重量%添加したこと以外は実施例3と同様にして生分解性長繊維不織布を製造した。得られた不織布は溶融流動比が高いため結晶化抑制効果が少なく、表面毛羽防止性が不良であった。
溶融流動比が0.1であるポリブチレンサクシネートを10重量%添加したこと以外は実施例3と同様にして生分解性不織布を製造したが、紡糸工程において糸切れの多発と紡口付近での糸曲がりが発生し、紡糸不可の状態であり、連続した糸を得ることができなかった。
温度300℃下のMFR値が25g/10分のポリエチレンテレフタレート(PET)をスパンボンド法により、吐出量0.9g/分・Hole、紡糸温度300℃で、フィラメント群を移動捕集面に向けて押し出し、目付50g/m2のポリエチレンテレフタレート繊維ウェブ(融点260℃、紡糸速度1800m/分、平均繊維径23μm、繊度5dtex、フィラメントの複屈折率0.015、円形断面)を調製した。
次いで、一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、部分熱圧着を行った。用いたエンボスロールは、凸部の単位面積が2mm2、圧着面積比率が18%であり、上・下ロール温度65℃の条件下でロール線圧400N/cmにて部分圧着した。
次いで、この部分圧着ウェブを、フェルトカレンダー(ドラム直径2,500mm、温度130℃、加工速度15m/分)で熱処理を行い、ポリエチレンテレフタレート長繊維不織布を得た。
得られた長繊維不織布を成形機にセットし、熱風温度150℃で予熱して、直径12cmの成形金型で熱プレス成形を実施し、成形体を製造した。
得られたポリエチレンテレフタレート不織布をコンポスト処理したが、外観変化は観測することができなかった。
実施例1と同様のポリブチレンサクシネートを、スパンボンド法により、吐出量0.9g/分・Hoole、紡糸温度160℃で、フィラメント群を移動捕集面に向けて押し出したが、繊維ウェブが融着状態となり、ひっかかりが多発し、紡糸不可であった。
Claims (8)
- 融点が150℃以上であるポリ乳酸系重合体100重量%、及び融点が140℃以下である脂肪族ポリエステル共重合体0.5〜30重量%を、該ポリ乳酸系重合体と該脂肪族ポリエステル共重合体の溶融流動比が0.2〜1.5の範囲で、溶融紡糸して得られ、該ポリ乳酸系重合体が海部を形成し、該脂肪族ポリエステル共重合体が島部を形成する、複屈折率が0.012以下である海島型複合長繊維から構成される生分解性長繊維不織布。
- 前記ポリ乳酸系重合体が、D−乳酸の重合体、L−乳酸の重合体、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、及びD−乳酸とL−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体からなる群から選ばれる重合体、又は該重合体の2種以上のブレンド体である、請求項1に記載の生分解性長繊維不織布。
- 前記脂肪族ポリエステル共重合体が、ポリブチレンサクシネートである、請求項1又は2に記載の生分解性長繊維不織布。
- 前記生分解性不織布の120℃における伸度が、50%以上であり、かつ、伸度50%における応力が、30N/3cm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の生分解性長繊維不織布。
- 前記生分解性長繊維不織布の毛羽等級が、2.5級以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の生分解性長繊維不織布。
- 前記生分解性長繊維不織布の平均繊維径は10〜40μmであり、目付けは5〜300g/m2であり、かつ、前記長繊維は紡糸速度500〜3000m/分で得られたものである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の生分解性長繊維不織布。
- 前記複合長繊維の表面で点接着により一体化されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の生分解性長繊維不織布。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の生分解性長繊維不織布を熱成形で一体加工して得られた成形体。
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