JP2011202310A - ポリ乳酸系エアスルー不織布の製造方法、及びポリ乳酸系エアスルー不織布 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】次の各ステップ;第1のポリ乳酸と、第1のポリ乳酸の融点よりも低い融点を有する第2のポリ乳酸とを含む複合繊維を含むウェブを形成するステップ;上記ウェブを、次の温度T1:第2のポリ乳酸のガラス転移温度<T1<第2のポリ乳酸の融点の範囲内で、第1のエアスルー処理にさらすステップ;そしてエアスルー不織布を製造するために、第1のエアスルー処理にさらされたウェブを、次の温度T2:第2のポリ乳酸の融点−5℃≦T2≦第2のポリ乳酸の融点+15℃の範囲内で、第2のエアスルー処理にさらすステップ:を含むエアスルー不織布を製造する方法であって、上記エアスルー不織布の結晶化度が、44〜68%の範囲内にあることを特徴とする方法。
【選択図】なし
Description
従って、本発明は、製造時の熱収縮が少なく、触感に優れる、低融点を有するポリ乳酸系エアスルー不織布の製造方法、及び低融点を有するポリ乳酸系エアスルー不織布を提供することを目的とする。
[態様1]
次の各ステップ;
第1のポリ乳酸と、第1のポリ乳酸の融点よりも低い融点を有する第2のポリ乳酸とを含む複合繊維を含むウェブを形成するステップ;
上記ウェブを、次の温度T1:
第2のポリ乳酸のガラス転移温度<T1<第2のポリ乳酸の融点
の範囲内で、第1のエアスルー処理にさらすステップ;そして
エアスルー不織布を製造するために、第1のエアスルー処理にさらされたウェブを、次の温度T2:
第2のポリ乳酸の融点−5℃≦T2≦第2のポリ乳酸の融点+15℃
の範囲内で、第2のエアスルー処理にさらすステップ:
を含むエアスルー不織布を製造する方法であって、
上記エアスルー不織布の結晶化度が、44〜68%の範囲内にあることを特徴とする、
上記方法。
温度T1が、第2のポリ乳酸の融点−50℃≦T1≦第2のポリ乳酸の融点−10℃の範囲内にある、態様1に記載の方法。
[態様3]
温度T2が、第2のポリ乳酸の融点−5℃≦T2≦第2のポリ乳酸の融点+10℃の範囲内にある、態様1又は2に記載の方法。
第1のエアスルー処理にさらすステップ及び/又は第2のエアスルー処理にさらすステップが、20〜120秒の間実施される、態様1〜3のいずれか一つに記載の方法。
[態様5]
第2のポリ乳酸の融点が、第1のポリ乳酸の融点よりも20〜60℃低い、態様1〜4のいずれか一つに記載の方法。
第1のポリ乳酸の融点が150〜190℃の範囲内にあり、そして第2のポリ乳酸の融点が110〜150℃の範囲内にある、態様1〜5のいずれか一つに記載の方法。
[態様7]
上記エアスルー不織布の、上記ウェブに対する面積残存率が、40%以上である、態様1〜6のいずれか一つに記載の方法。
上記エアスルー不織布のバイオマス度が90〜100%の範囲内にある、態様1〜7のいずれか一つに記載の方法。
[態様9]
上記複合繊維が、芯鞘型複合繊維又はサイドバイサイド型複合繊維である、態様1〜8のいずれか一つに記載の方法。
上記ウェブを形成するステップにおいて、上記複合繊維と、温度T2よりも高い融点を有するポリ乳酸の繊維とを含むウェブが形成される、態様1〜9のいずれか一つに記載の方法。
[態様11]
上記ウェブを形成するステップの前に、次の温度T3:
第2のポリ乳酸のガラス転移温度<T3<T1
の範囲内で、繊維をアニール処理するステップをさらに含む、態様1〜10のいずれか一つに記載の方法。
第1のポリ乳酸と、第1のポリ乳酸の融点よりも低い融点を有する第2のポリ乳酸とを含む複合繊維から、当該複合繊維を含むウェブを経由して製造されたエアスルー不織布であって、
上記エアスルー不織布の結晶化度が、44〜68%の範囲内にあることを特徴とする、
上記エアスルー不織布。
[態様13]
第2のポリ乳酸の融点が、第1のポリ乳酸の融点よりも20〜60℃低い、態様12に記載のエアスルー不織布。
第1のポリ乳酸の融点が150〜190℃の範囲内にあり、そして第2のポリ乳酸の融点が110〜150℃の範囲内にある、態様12又は13に記載のエアスルー不織布。
[態様15]
上記エアスルー不織布の、上記ウェブに対する面積残存率が、40%以上である、態様12〜14のいずれか一つに記載のエアスルー不織布。
バイオマス度が90〜100%の範囲内にある、態様12〜15のいずれか一つに記載のエアスルー不織布。
[態様17]
上記複合繊維が、芯鞘型複合繊維又はサイドバイサイド型複合繊維である、態様12〜16のいずれか一つに記載のエアスルー不織布。
[態様18]
上記ウェブが、温度T2よりも高い融点を有するポリ乳酸の繊維をさらに含む、態様12〜17のいずれか一つに記載のエアスルー不織布。
また、本発明の方法により製造された、低融点を有するエアスルー不織布は、バイオマス度が高く且つ生分解性を有するので、環境適合性が高い。
本発明に用いられる、第1のポリ乳酸と、第2のポリ乳酸とを含む複合繊維において、第1のポリ乳酸及び第2のポリ乳酸は、その融点が異なる。ポリ乳酸の融点は、原料である乳酸の光学異性体であるD体及びL体の比を調整することにより調節されることができる。
なお、上記融点は、示差走査熱量計により測定することができる。上記融点は、例えば、島津製作所社製のDSC−60型DSC測定装置を用い、昇温速度10℃/分で測定することができる。
上記複合繊維の繊維長としては、30mm〜70mmが好ましい。
上記複合繊維の繊維径としては、2dtex〜6dtexが好ましい。
上記複合繊維としては、例えば、ユニチカ(株)から市販される、テラマックシリーズ、例えば、PL80を挙げることができる。
[装置](株)リガク製 X線回折分析装置 RAD−RB RU−200
[試料]不織布を切断し、アルミ板(20mm長さ×15mm幅)に貼り付けたものを使用
[測定条件]
・ターゲット:Cu
・スリット:発散スリット 1°
:受光スリット 0.3mm
:散乱スリット 1°
・フィルター:Monochro
・スキャン速度:4°/分
・サンプリング角度:0.02°
結晶性ピーク(2θ=約16°)と、非結晶ピークとを、解析ソフトを用いて分離する。次いで、各ピークの積分強度である、結晶性散乱強度(Ic)及び非晶性散乱強度(Ia)から、結晶化度(Xc)を、次の式:
Xc(%)=100×Ic/(Ic+Ia)
から算出する。
上記「面積残存率」は、ウェブから一定の大きさのシートを切り抜き、当該シートを第1のエアスルー処理及び第2のエアスルー処理をさらした後のシートから、次の式:
面積残存率(%)=100×(第2のエアスルー処理後のシートの面積)÷(未処理のウェブのシートの面積)
により算出される値を意味する。
第3のポリ乳酸は、上述のように、光学活性を有する乳酸モノマーのD体及びL体の比を調整することにより調節されることができる。
温度T2が130℃である場合には、第3のポリ乳酸は、約140℃以上の融点を有することが好ましく、約150℃以上の融点を有することがより好ましく、そして約160℃以上の融点を有することがさらに好ましい。
第3のポリ乳酸の繊維は、エアスルー処理の際の熱融着が不十分とならないように、繊維の総量に基づいて、約40質量%以下であることが好ましく、約30質量%以下であることがより好ましく、そして約20質量%以下であることがさらに好ましい。
なお、本明細書において、「バイオマス度」は、不織布の中で、石油から生成された化石資源と、再生可能な生物由来の有機性資源との総質量に対する、前記有機性資源の占める割合を意味する。
上記ウェブは、当該ウェブから製造されるエアスルー不織布の用途によってその坪量は変化するが、製造効率等を考慮すると、好ましくは約10〜約60g/m2の坪量、より好ましくは約15〜約40g/m2の坪量を有することができる。
第1のエアスルー処理は、次の温度T1:
第2のポリ乳酸のガラス転移温度<T1<第2のポリ乳酸の融点
の範囲内で行われる。
なお、ポリ乳酸のガラス転移温度は、一般的に、約50〜約60℃の範囲内にあることが知られている。
第1のエアスルー処理は、従来公知のエアスルー処理用機器を用いて行われうる。
第2のエアスルー処理は、次の温度T2:
第2のポリ乳酸の融点−約5℃≦温度T2<第2のポリ乳酸の融点+約15℃
の範囲内で行われる。
第2のエアスルー処理は、従来公知のエアスルー処理用機器を用いて行われうる。
(1)第1のエアスルー処理において、上記ウェブを、第2のポリ乳酸のガラス転移温度超且つ第2のポリ乳酸の融点未満の温度T1にさらすことにより、第2のポリ乳酸の収縮を抑制しつつ、結晶化度を高めることができる。また、第2のポリ乳酸が収縮した場合であっても、各繊維同士は融着していないので、硬い触感となりにくい。一般的には、ポリマーは、結晶化度が高いほど、物性が安定する、特に寸法安定性が増すことが知られている。
一方、通常のエアスルー処理のように、ウェブを、前処理せずに、第2のポリ乳酸の融点付近の温度にさらすと、第2のポリ乳酸の結晶化が十分進行する前に第2のポリ乳酸の融点付近の温度にさらされるため、各繊維の融着と同時又はその後に繊維が収縮し、エアスルー不織布の熱収縮が大きくなり、そして硬い触感となる。
上記現象は、ポリ乳酸が熱収縮率の高いポリマーであること且つ主鎖の剛直性に由来して結晶化速度が遅いことに起因して生ずる現象であると考えられる。
第2のポリ乳酸のガラス転移温度<T3<T1
の範囲内で、繊維をアニール処理するステップをさらに含むことができる。
上記アニール処理を行うことにより、第2のエアスルー処理の前に、第2のポリ乳酸の結晶化度をさらに高めることができ、熱収縮のより少ないエアスルー不織布を製造することができる。上記アニール処理はウェブを形成する前に行われるので、上記アニール処理の際に生じた熱収縮の影響が、エアスルー不織布に残りにくい。
上記アニール処理の時間は、約20秒〜約180秒の間にあり、そして約30秒〜約120秒の間にあることがより好ましく、そして約45秒〜約90秒の間にあることが最も好ましい。上記時間が約20秒未満であると、アニール処理が不十分である箇所が生ずる場合があり、そして上記時間が約180秒を過ぎると、生産効率の観点から好ましくない。
実施例及び比較例で用いられた機器及び評価は、以下の通りである。
[結晶化度]
(株)リガク製X線回折分析装置 RAD−RB RU−200を用いて測定した。
[触感]
製造されたエアスルー不織布の触感を、以下の基準に従って官能評価した。
○:柔らかい
×:硬い
[不織布厚]
(株)大栄科学精密製作所製 Thickness Gaugeを用い、荷重:0.3kPa(3gf/cm2)、荷重面積:20cm2の条件で測定した。
ユニチカ(株)製、テラマック PL80(繊度:2.2dtex,カット長:51mm,捲縮数:17個/25mm,及び親水油剤:0.4質量%)の原綿を準備した。PL80は、融点170℃のポリ乳酸から成る芯と、融点130℃の変性ポリ乳酸から成る鞘とを含む芯鞘型の、バイオマス度100%の複合繊維である。
上記原綿を、カード機にて開繊し、坪量20g/m2のウェブを製造した。上記ウェブを、長さ(MD)200mm×幅(CD)200mmのカードウェブにカットした。
次いで、第1のエアスルー処理にさらされたカードウェブを、再度、支持体メッシュDOP−18Sの上に載せ、エアスルー処理機により、135℃で1分間、風速1m/秒の条件下で、第2のエアスルー処理にさらし、エアスルー不織布1を製造し、面積、結晶化度及び触感を評価した。
エアスルー不織布1の面積残存率は50%であり、そして結晶化度は44%であった。
第1のエアスルー処理の温度を95℃に変更した以外は実施例1に従って、エアスルー不織布2を製造した。
エアスルー不織布2の面積残存率は52%であった。
[実施例3]
第1のエアスルー処理の温度を105℃に変更した以外は実施例1に従って、エアスルー不織布3を製造した。
エアスルー不織布3の面積残存率は54%であり、そして結晶化度は68%であった。
第1のエアスルー処理の温度を115℃に変更した以外は実施例1に従って、エアスルー不織布4を製造した。
エアスルー不織布4の面積残存率は50%であり、そして結晶化度は56%であった。
[実施例5]
第1のエアスルー処理の温度を105℃に変更し且つ第2のエアスルー処理の温度を125℃に変更した以外は実施例1に従って、エアスルー不織布5を製造した。
エアスルー不織布5の面積残存率は61%であり、そして結晶化度は53%であった。
実施例1〜5の試験条件及び結果を、表1にまとめる。
第1のエアスルー処理を行わなかった以外は実施例1に従って、エアスルー不織布6を製造した。
エアスルー不織布6の面積残存率は28%であり、そして結晶化度は38%であった。
比較例1の試験条件及び結果を、表1にまとめる。
また、実施例1〜5及び比較例1から、結晶化度と面積残存率との間に一定の相関があり、結晶化度が高いほど、面積残存率が高くなる傾向がある。
ユニチカ(株)製、テラマック PL80の原綿を準備した。当該原綿を、エアスルー処理機により、90℃で1分間、風速3m/秒の条件下で、アニール処理した。
次いで、アニール処理された原綿を、カード機にて開繊し、坪量20g/m2のウェブを製造した。上記ウェブから、長さ(MD)200mm×幅(CD)200mmのカードウェブを採取した。
エアスルー不織布7の面積残存率は83.8%であり、実施例4で製造されたエアスルー不織布4と比較して、面積残存率が30%以上向上することが分かった。
実施例6より、原綿にアニール処理することにより、エアスルー不織布の面積残存率が大きく向上することが分かる。
ユニチカ(株)製、テラマック PL80の原綿と、同テラマック PL01の原綿とを準備した。PL01は、融点170℃のポリ乳酸から成る、バイオマス度100%の繊維であり、繊度:1.7dtex,カット長:51mm,捲縮数:17個/25mm,及び親水油剤:0.4質量%を有していた。
PL80及びPL01を、質量比80:20の割合でビニール袋の中に投入し、口を軽くとじつつ、高圧エアーをその中に噴射することにより仮混綿し、カード機を用いて開繊し、ラップを採取した。当該ラップを3等分して向きを変え、再度カード機に投入して開繊し、これを再度繰り返すことにより、坪量20g/m2のウェブを製造した。上記ウェブから、長さ(MD)200mm×幅(CD)200mmのカードウェブを採取した。
エアスルー不織布7の面積残存率は、82.0%であり、実施例4で製造されたエアスルー不織布4と比較して、面積残存率が30%以上向上することが分かった。
実施例7から、融点が高く、熱収縮しにくいポリ乳酸から成る繊維を混綿することにより、エアスルー処理の際の熱収縮を抑制できることが分かる。
Claims (18)
- 次の各ステップ;
第1のポリ乳酸と、第1のポリ乳酸の融点よりも低い融点を有する第2のポリ乳酸とを含む複合繊維を含むウェブを形成するステップ;
前記ウェブを、次の温度T1:
第2のポリ乳酸のガラス転移温度<T1<第2のポリ乳酸の融点
の範囲内で、第1のエアスルー処理にさらすステップ;そして
エアスルー不織布を製造するために、第1のエアスルー処理にさらされたウェブを、次の温度T2:
第2のポリ乳酸の融点−5℃≦T2≦第2のポリ乳酸の融点+15℃
の範囲内で、第2のエアスルー処理にさらすステップ:
を含むエアスルー不織布を製造する方法であって、
前記エアスルー不織布の結晶化度が、44〜68%の範囲内にあることを特徴とする、
前記方法。 - 温度T1が、第2のポリ乳酸の融点−50℃≦T1≦第2のポリ乳酸の融点−10℃の範囲内にある、請求項1に記載の方法。
- 温度T2が、第2のポリ乳酸の融点−5℃≦T2≦第2のポリ乳酸の融点+10℃の範囲内にある、請求項1又は2に記載の方法。
- 第1のエアスルー処理にさらすステップ及び/又は第2のエアスルー処理にさらすステップが、20〜120秒の間実施される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 第2のポリ乳酸の融点が、第1のポリ乳酸の融点よりも20〜60℃低い、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 第1のポリ乳酸の融点が150〜190℃の範囲内にあり、そして第2のポリ乳酸の融点が110〜150℃の範囲内にある、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エアスルー不織布の、前記ウェブに対する面積残存率が、40%以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記エアスルー不織布のバイオマス度が90〜100%の範囲内にある、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複合繊維が、芯鞘型複合繊維又はサイドバイサイド型複合繊維である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ウェブを形成するステップにおいて、前記複合繊維と、温度T2よりも高い融点を有するポリ乳酸の繊維とを含むウェブが形成される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ウェブを形成するステップの前に、次の温度T3:
第2のポリ乳酸のガラス転移温度<T3<T1
の範囲内で、繊維をアニール処理するステップをさらに含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。 - 第1のポリ乳酸と、第1のポリ乳酸の融点よりも低い融点を有する第2のポリ乳酸とを含む複合繊維から、当該複合繊維を含むウェブを経由して製造されたエアスルー不織布であって、
前記エアスルー不織布の結晶化度が、44〜68%の範囲内にあることを特徴とする、
前記エアスルー不織布。 - 第2のポリ乳酸の融点が、第1のポリ乳酸の融点よりも20〜60℃低い、請求項12に記載のエアスルー不織布。
- 第1のポリ乳酸の融点が150〜190℃の範囲内にあり、そして第2のポリ乳酸の融点が110〜150℃の範囲内にある、請求項12又は13に記載のエアスルー不織布。
- 前記エアスルー不織布の、前記ウェブに対する面積残存率が、40%以上である、請求項12〜14のいずれか一項に記載のエアスルー不織布。
- バイオマス度が90〜100%の範囲内にある、請求項12〜15のいずれか一項に記載のエアスルー不織布。
- 前記複合繊維が、芯鞘型複合繊維又はサイドバイサイド型複合繊維である、請求項12〜16のいずれか一項に記載のエアスルー不織布。
- 前記ウェブが、温度T2よりも高い融点を有するポリ乳酸の繊維をさらに含む、請求項12〜17のいずれか一項に記載のエアスルー不織布。
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