JP2019148043A - スパンボンド不織布 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポリオレフィン系樹脂からなる扁平断面繊維で構成される、肌触り、柔軟性、防水性および強度に優れており、また表面が平滑で印刷に適した積層不織布の提供。【解決手段】ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成されるスパンボンド不織布が表層を形成し、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成されるメルトブロー不織布が内層に積層されてなる積層不織布であって、少なくとも片面のスパンボンド不織布は、前記のスパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維の平均単繊維繊度が0.5〜2.0dtexで、繊維扁平度が1.5以上の扁平断面繊維からなり、かつKES法による表面粗さSMDが1.0〜3.0μmの積層不織布。【選択図】図1

Description

本発明は、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成され、特に衛生材料用途としての使用に適した積層不織布に関するものである。
紙おむつや生理用ナプキン等の衛生材料用の不織布には、一般的に透水性を有し、肌に直接接するトップシート、吸収体および防水性を有するバックシートから構成されている。これらの中で、バックシートは、防水性の他に直接手で触れる部分であることから、肌触り性や柔軟性、さらには不織布に印刷が施される場合において、印刷に適した不織布表面であることが求められる。
このような防水性や肌触り、柔軟性に優れた素材として、従来からポリプロピレンスパンボンド不織布とポリプロピレンメルトブロー不織布の積層不織布(以下、SMS不織布と称することがある。)が多く使用されている。
例えば、防水性に優れかつ柔らかさを併せ持った耐水性のSMS不織布が提案されている(特許文献1参照。)。また別に、スパンボンド不織布にエチレン成分含量が0.5〜10モル%のプロピレン・エチレンランダム共重合体からなる繊維を使用し、柔軟性や耐水性に優れたSMS不織布が提案されている(特許文献2参照。)。これらの提案では、確かに防水性と柔軟性を兼ね備えた不織布は得られるものの、印刷性の面ではなお改善の余地があり、すべてが満足できるものではなかった。
また、この印刷性に対しては、扁平断面繊維を用いることによる改善が試みられている。例えば、扁平度が1.5以上の扁平断面繊維からなり、印刷性に優れたバックシート用不織布が提案されている(特許文献3参照。)。
特開2004−3096号公報 特開2000−328420号公報 特開2003−319970号公報
しかしながら、特許文献3の提案では、実施例で用いられている繊維の単繊維繊度が2.8dtexと一般的な範囲の単繊維繊度であるため、地合が劣位であり、表面平滑性が不十分で、印刷性は満足できるものではなく、防水性や肌触りにも劣るという課題があることを見出した。
そこで本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ポリオレフィン系扁平断面繊維からなる不織布を含み、肌触り、柔軟性、防水性および強度に優れており、また表面が平滑で印刷に適した積層不織布を提供することにある。
本発明の積層不織布は、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成されるスパンボンド不織布が表層を形成し、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成されるメルトブロー不織布が内層に積層されてなる積層不織布であって、少なくとも片面のスパンボンド不織布は、前記のスパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維の平均単繊維繊度が0.5〜2.0dtexで、繊維扁平度が1.5以上の扁平断面繊維からなり、かつKES法による表面粗さSMDが1.0〜3.0μmであること、積層不織布である。
本発明の積層不織布の好ましい態様によれば、前記の積層不織布のメルトブロー不織布の質量比率は、積層不織布質量に対し1質量%以上15質量%以下である。
本発明の積層不織布の好ましい態様によれば、前記の積層不織布のメルトブロー不織布の平均単繊維径は0.1〜6μmである。
本発明の積層不織布の好ましい態様によれば、前記の積層不織布の通気量と目付の積は、2000(cc/cm・秒)・(g/m)以下である。
本発明の積層不織布の好ましい態様によれば、前記の積層不織布のメルトフローレートは、45〜500g/10分である。
本発明の積層不織布の好ましい態様によれば、前記の積層不織布のスパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維に、炭素数23以上50以下の脂肪酸アミド化合物が含有されていることである。
本発明の積層不織布の好ましい態様によれば、前記の脂肪酸アミド化合物の添加量は0.01〜5.0質量%である
本発明の積層不織布の好ましい態様によれば、前記の脂肪酸アミド化合物はエチレンビスステアリン酸アミドである。
本発明によれば、ポリオレフィン系扁平断面繊維からなる不織布を含み、肌触り、柔軟性、防水性および強度に優れており、また表面が平滑で印刷に適した積層不織布が得られる。これらの特性から、本発明の積層不織布は、特に衛生材料用途、中でもバックシート用に好適に用いることができる。
図1は、本発明で用いられる扁平断面繊維を例示する断面図である。
本発明の積層不織布は、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成されるスパンボンド不織布が表層を形成し、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成されるメルトブロー不織布が内層に積層されてなる積層不織布であって、少なくとも片面のスパンボンド不織布は、前記のスパンボンド不織布を構成するポリオレフィン樹脂からなる繊維の平均単繊維繊度が0.5〜2.0dtexで、繊維扁平度が1.5以上の扁平断面繊維からなり、かつKES法(Kawabata Evaluation System)による表面粗さSMDが1.0〜3.0μmの積層不織布である。
このような構成にすることにより、肌触り、柔軟性、防水性および強度に優れており、また表面が平滑で印刷に適した積層不織布とすることができる。以下に、この詳細を詳述する。
[ポリオレフィン系樹脂]
本発明で用いられる繊維を構成するポリオレフィン系樹脂について、ポリプロピレン系樹脂としては、プロピレンの単独重合体もしくはプロピレンと各種α−オレフィンとの共重合体などが挙げられ、また、ポリエチレン系樹脂としては、エチレンの単独重合体もしくはエチレンと各種α−オレフィンとの共重合体などが挙げられるが、紡糸性や強度の特性の観点から、特にポリプロピレン系樹脂が好ましく用いられる。
本発明で用いられるポリオレフィン系樹脂としては、2種以上の混合物であってもよく、またその他のオレフィン系樹脂や熱可塑性エラストマー等を含有する樹脂組成物を用いることもできる。
本発明で用いられるポリオレフィン系樹脂には、本発明の効果を損なわない範囲で、通常用いられる酸化防止剤、耐候安定剤、耐光安定剤、帯電防止剤、紡曇剤、ブロッキング防止剤、滑剤、核剤、および顔料等の添加物、あるいは他の重合体を必要に応じて添加することができる。
本発明で用いられるポリオレフィン系樹脂の融点は、80〜200℃であることが好ましく、より好ましくは100〜180℃である。融点を好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上とすることにより、実用に耐え得る耐熱性が得られ易くなる。また、融点を好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下とすることにより、口金から吐出された糸条を冷却し易くなり、繊維同士の融着を抑制し安定した紡糸が行い易くなる。
本発明の積層不織布に用いられるスパンボンド不織布の原料であるポリオレフィン系樹脂のMFRは、好ましくは45〜250g/10分であり、より好ましくは55〜230g/10分であり、さらに好ましくは65〜220g/10分である。このようにすることにより、口金から紡出された糸を延伸する際の細化挙動が安定し、生産性を高くするために速い紡糸速度で延伸したとしても、安定した紡糸が可能となる。また、細化挙動を安定させることにより、糸揺れを抑制し、シート状に捕集する際のムラが発生しにくくなる。さらに、安定して速い紡糸速度で延伸することが可能となるため、繊維の配向結晶化を進め、高い機械強度を有する繊維とし、ひいては不織布の強度を高めることができる。
本発明の積層不織布に用いられるメルトブロー不織布の原料であるポリオレフィン系樹脂のMFRは、好ましくは200〜2500g/10分であり、より好ましくは400〜2000g/10分であり、さらに好ましくは600〜1500g/10分である。このような構成にすることにより、繊維径が数μmレベルのポリオレフィン系樹脂からなる繊維を、安定して紡糸することができる。
上記のスパンボンド不織布およびメルトブロー不織布を構成するポリオレフィン系樹脂のMFRは、ASTM D1238(A法)により、荷重が2.16kgで、ポリプロピレン系樹脂は温度が230℃の条件で、またポリエチレン系樹脂は温度が190℃の条件で測定されるものとする。
また、スパンボンド不織布には、滑り性や柔軟性を向上させるために、構成繊維であるところのポリオレフィン系樹脂からなる繊維に、炭素数が23以上50以下の脂肪酸アミド化合物が含有されていることが好ましい態様である。
脂肪酸アミド化合物の炭素数を好ましくは23以上とし、より好ましくは30以上とすることにより、脂肪酸アミド化合物が過度に繊維表面に露出することを抑制し、紡糸性と加工安定性に優れたものとし、高い生産性を保持することができる。一方、脂肪酸アミド化合物の炭素数を好ましくは50以下とし、より好ましくは42以下とすることにより、脂肪酸アミド化合物が繊維表面に移動しやすくなり、スパンボンド不織布に滑り性と柔軟性を付与することができる。
本発明で使用される炭素数が23以上50以下の脂肪酸アミド化合物としては、飽和脂肪酸モノアミド化合物、飽和脂肪酸ジアミド化合物、不飽和脂肪酸モノアミド化合物、および不飽和脂肪酸ジアミド化合物などが挙げられる。
具体的には、炭素数が23以上50以下の脂肪酸アミド化合物として、テトラドコサン酸アミド、ヘキサドコサン酸アミド、オクタドコサン酸アミド、ネルボン酸アミド、テトラコサエンタペン酸アミド、ニシン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アミド、ジステアリルアジピン酸アミド、ジステアリルセバシン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、およびヘキサメチレンビスオレイン酸アミドなどが挙げられ、これらは複数組み合わせて用いることもできる。
本発明では、これらの脂肪酸アミド化合物の中でも、特に飽和脂肪酸ジアミド化合物であるエチレンビスステアリン酸アミドが好ましく用いられる。エチレンビスステアリン酸アミドは、熱安定性に優れているため溶融紡糸が可能であり、このエチレンビスステアリン酸アミドが配合された繊維により、高い生産性を保持しながら、スパンボンド不織布に優れた滑り性や柔軟性を付与することができる。
本発明では、このポリオレフィン系樹脂からなる繊維に対する脂肪酸アミド化合物の添加量は、0.01〜5.0質量%であることが好ましい態様である。脂肪酸アミド化合物の添加量を好ましくは0.01〜5.0質量%とし、より好ましくは0.1〜3.0質量%とし、さらに好ましくは0.1〜1.0質量%とすることにより、紡糸性を維持しながら適度な滑り性と柔軟性を付与することができる。
ここでいう添加量とは、本発明の積層不織布に用いられるスパンボンド不織布を構成する繊維、具体的には、前記繊維を構成する樹脂全体に対して添加された脂肪酸アミド化合物の質量パーセントを言う。例えば、芯鞘型複合繊維を構成する鞘部成分のみに脂肪酸アミド化合物を添加する場合でも、芯鞘成分全体量に対する添加割合を算出している。
ポリオレフィン系繊維に対する脂肪酸アミド化合物の添加量を測定する方法としては、例えば、ポリオレフィン系繊維から添加剤を溶媒抽出し、液体クロマトグラフ質量分析(LS/MS)などを用いて定量分析する方法が挙げられる。このとき抽出溶媒は脂肪酸アミド化合物の種類に応じて適宜選択されるものであるが、例えば、エチレンビスステアリン酸アミドの場合には、クロロホルム−メタノール混液などを用いる方法が一例として挙げられる。
[繊維]
また、本発明で用いられるポリオレフィン系樹脂からなる繊維は、上記のポリオレフィン系樹脂を組み合わせた複合型繊維とすることもできる。複合型繊維の複合形態としては、例えば、同心芯鞘型、偏心芯鞘型および海島型などの複合形態を挙げることができる。中でも、紡糸性に優れ、熱接着により繊維同士を均一に接着させることができることから、同心芯鞘型の複合形態とすることが好ましい態様である。
本発明の積層不織布において、少なくとも片面のスパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維は、単繊維繊度が0.5〜2.0dtexであることが重要である。単繊維繊度を0.5dtex以上とし、好ましくは0.6dtex以上とし、より好ましくは0.7dtex以上とすることにより、紡糸性の低下を防ぎ、安定して品質の良いスパンボンド不織布を生産することができる。一方、単繊維繊度を2.0dtex以下とし、好ましくは1.5dtex以下とし、より好ましくは1.0dtex以下とすることにより、柔軟性を向上させ、不織布表面が滑らかで、肌触りに優れた積層不織布とすることができる。
本発明の積層不織布において、少なくとも片面のスパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維の断面形状は扁平断面であり、扁平度が1.5以上であることが重要である。扁平度を1.5以上とし、好ましくは1.7以上とし、より好ましくは2.0以上とすることにより、表面が平滑で印刷するのに好適となり、上記の細繊度との相乗効果により、表面の凹凸が極めて小さく、平滑で肌触りのよい表面を有するスパンボンド不織布とすることができる。扁平度の上限は特に定めるものではないが、扁平度が5.0以上になると不織布が高密度となり、風合いが硬くなる場合がある。
ここで、扁平断面を有する繊維とは、単繊維の断面形状が、図1の例に示されるように、楕円型(A)、カプセル型(B)、三日月型(C)、ハート型(D)、多角形型(E)、扁平多葉型(F)等となっている繊維のことである。また、本発明における扁平度とは、これら断面形状における長軸長bを短軸長aで除した値を50本の単繊維で測定し、この平均値のことを指すものとする。より詳細には、単繊維断面の長軸とは、繊維軸方向から見た単繊維断面の外周上の異なる2点を結んだ線分のうち、その長さが最大となる線分のことであり、長軸長bとは上記の長軸の長さのことである。また、単繊維断面の短軸とは、繊維軸方向から見た単繊維断面の外周上の異なる2点を結んだ線分のうち、上記の長軸に対して鉛直に交わり、かつその長さが最大となる線分のことであり、短軸長aとは上記の短軸の長さのことである。図1の(C)から(F)に示されるような形状であっても、図のように短軸長aと長軸長bが一義に定義されることが分かる。
[積層不織布]
本発明の積層不織布において、少なくとも片面のスパンボンド不織布のKES法による表面粗さSMDは、1.0〜3.0μmであることが重要である。KES法による表面粗さSMDを1.0μm以上とし、好ましくは1.3μm以上とし、より好ましくは1.6μm以上とし、さらに好ましくは2.0μm以上とすることにより、スパンボンド不織布が過度に緻密化して、柔軟性が損なわれることを防ぐことができる。一方、KES法による表面粗さSMDを3.0μm以下とし、好ましくは2.8μm以下とし、より好ましくは2.6μm以下とすることにより、表面が滑らかでざらつき感が小さく、肌触りに優れ、印刷に適した積層不織布とすることができる。KES法による表面粗さSMDは、平均単繊維繊度や繊維扁平度などを適切に調整することにより制御することができる。
なお、本発明においてKES法による表面粗さSMDは、以下のように測定される値を採用するものとする。
(1)積層不織布から幅200mm×200mmの試験片を、積層不織布の幅方向等間隔に3枚採取する。
(2)試験片を試料台にセットする。
(3)10gfの荷重をかけた表面粗さ測定用接触子(素材:φ0.5mmピアノ線、接触長さ:5mm)で試験片の表面を走査して、表面の凹凸形状の平均偏差を測定する。
(4)上記の測定を、すべての試験片の縦方向(不織布の長手方向)と横方向(不織布の幅方向)で行い、これらの計6点の平均偏差を平均して小数点以下第二位を四捨五入し、表面粗さSMD(μm)とする。
本発明の積層不織布の単位目付当たりのMD方向の引張強力は、1.0N/2.5cm/(g/m)以上であることが好ましい。単位目付当たりのMD方向の引張強度を好ましくは1.0N/2.5cm/(g/m)以上とし、より好ましくは1.2N/2.5cm/(g/m)以上とし、さらに好ましくは1.5N/2.5cm/(g/m)以上とすることにより、紙おむつ等を製造する際の工程通過性や製品としての使用に耐え得るものとなる。また、上限値については、あまりに高い場合は、柔軟性を損なう恐れがあるため、3.0N/2.5cm/(g/m)以下であることが好ましい。
この引張強力は、スパンボンド不織布の単繊維繊度、紡糸速度、および熱圧着条件(圧着率、温度および線圧)によって調整することができる。
本発明の積層不織布のメルトフローレート(以下、MFRと記載する場合がある。)は、45〜500g/10分であることが好ましい。MFRを好ましくは45〜500g/10分とし、より好ましくは55〜400g/10分とし、さらに好ましくは65〜300g/10分とすることにより、スパンボンド不織布を紡糸する際の細化挙動が安定し、生産性を高くするために速い紡糸速度で延伸したとしても、安定した紡糸が可能となる。また、細化挙動を安定させることにより糸揺れを抑制し、シート状に捕集する際のムラが発生しにくくなる。さらに、安定して速い紡糸速度で延伸することが可能となるため、繊維の配向結晶化を進め、高い機械強度を有する繊維とし、ひいては不織布の強度を高めることができる。
積層不織布のMFRは、ASTM D1238 (A法)により、荷重が2.16kgで、ポリプロピレン系樹脂は温度が230℃、ポリエチレン系樹脂は温度が190℃の条件で測定されるものとする。スパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系樹脂とメルトブロー不織布を構成するポリオレフィン系樹脂が異なるなど、複数種類の樹脂が使用されている場合は、ポリプロピレン系樹脂の温度230℃で測定されるものとする。
本発明の積層不織布の目付は、10〜100g/mであることが好ましい。目付を好ましくは10g/m以上とし、より好ましくは13g/m以上とし、さらに好ましくは15g/m以上とすることにより、実用に供し得る機械的強度の積層不織布を得ることができる。一方、目付を好ましくは100g/m以下とし、より好ましくは50g/m以下とし、さらに好ましくは30g/m以下とすることにより、衛生材料用の不織布としての使用に適した適度な柔軟性を有する積層不織布とすることができる。
本発明の積層不織布は、スパンボンド不織布とメルトブロー不織布とを積層させてなることが重要である。このような構成とすることにより、衛生材料用の積層不織布として、特にバックシートやサイドギャザー用途に要求されるレベルの防水性を付与することができる。
また、本発明の積層不織布は、表面の毛羽立ちを抑制することができることから、スパンボンド不織布が表層を形成することが重要である。
本発明の積層不織布は、通気量と目付の積が500〜2000(cc/cm・秒)・(g/m)であることが好ましい態様である。通気量と目付の積を好ましくは2000(cc/cm・秒)・(g/m)以下とし、より好ましくは1800(cc/cm・秒)・(g/m)以下とし、さらに好ましくは1700(cc/cm・秒)・(g/m)以下とすることにより、実用に耐えうる防水性を付与することができる。また、通気量と目付の積を好ましくは500(cc/cm・秒)・(g/m)以上とし、より好ましくは800(cc/cm・秒)・(g/m)以上とし、さらに好ましくは1000(cc/cm・秒)・(g/m)以上とすることにより、適度な通気性を維持しつつ、柔軟性に優れる積層不織布とすることができる。
上記の通気量と目付の積は、スパンボンド不織布の単繊維繊度、メルトブロー不織布の単繊維径、含有量および熱圧着条件(圧着率、温度および線圧)によって調整することができる。
本発明の積層不織布に用いられるメルトブロー不織布の含有量は、積層不織布質量に対し、1質量%以上15質量%以下であることが好ましい。メルトブロー不織布の含有量を、好ましくは1質量%以上とし、より好ましくは3%以上とし、さらに好ましくは5%以上とすることにより、実用に耐えうる防水性を付与することができる。一方、メルトブロー不織布の含有量を、好ましくは15質量%以下とし、より好ましくは12%以下とし、さらに好ましくは10%以下とすることにより、メルトブロー不織布特有の硬さを軽減でき、防水性と柔軟性を両立する積層不織布とすることができる。
本発明の積層不織布に用いられるメルトブロー不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維の平均単繊維径は、0.1〜6μmであることが好ましい。メルトブロー不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維の平均単繊維径を、好ましくは0.1μm以上とし、より好ましくは0.5μm以上とし、さらに好ましくは1μm以上とすることにより、製造過程においてポリマーを引き伸ばして細化する際に、繊維が切れてショット(ポリマー塊状物)が発生し、手触りがざらついたものになることを防ぐことができ、また衛生材料用として十分な通気性を確保することができる。また、前記の繊維の平均単繊維径を好ましくは6μm以下とし、より好ましくは4μm以下とし、さらに好ましくは3μm以下とすることにより、積層不織布の地合を均一化するとともに、不織布の防水性を向上させ、衛生材料用として、特にバックシートやサイドギャザー用途に要求されるレベルの防水性を付与することができる。
本発明の積層不織布の厚みは、0.05〜1.5mmであることが好ましい。厚みを好ましくは0.05〜1.5mmとし、より好ましくは0.08〜1.0mmとし、さらに好ましくは0.10〜0.8mmとすることにより、柔軟性と適度なクッション性を備え、衛生材料用の積層不織布として、特に紙おむつ用途での使用に適した積層不織布とすることができる。
本発明の積層不織布の見掛密度は、0.05〜0.3g/cmであることが好ましい。見掛密度を好ましくは0.3g/cm以下とし、より好ましくは0.25g/cm以下とし、さらに好ましくは0.20g/cm以下とすることにより、繊維が密にパッキングして積層不織布の柔軟性が損なわれることを防ぐことができる。一方、見掛密度を好ましくは0.05g/cm以上とし、より好ましくは0.08g/cm以上とし、さらに好ましくは0.10g/cm以上とすることにより、毛羽立ちや層間剥離の発生を抑え、実用に耐え得る強力や柔軟性および取り扱い性を備えた積層不織布とすることができる。
[積層不織布の製造方法]
次に、本発明の積層不織布を製造する方法の好ましい態様について、具体的に説明する。
本発明の積層不織布に用いられるスパンボンド不織布は、スパンボンド(S)法により製造される長繊維不織布である。不織布の製造方法としては、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法、湿式法、カード法およびエアレイド法等を挙げることができるが、スパンボンド法は、生産性や機械的強度に優れている他、短繊維不織布で起こりやすい毛羽立ちや繊維の脱落を抑制することができる。
スパンボンド法では、まず溶融した熱可塑性樹脂(ポリオレフィン系樹脂)を紡糸口金から長繊維として紡出し、これをエジェクターにより圧縮エアで吸引延伸した後、移動するネット上に繊維を捕集して不織繊維ウェブ化する。さらに得られた不織繊維ウェブに熱接着処理を施し、スパンボンド不織布が得られる。
紡糸口金やエジェクターの形状としては、丸形や矩形等、種々の形状のものを採用することができる。なかでも、圧縮エアの使用量が比較的少なくエネルギーコストに優れること、糸条同士の融着や擦過が起こりにくく、糸条の開繊も容易であることから、矩形口金と矩形エジェクターの組み合わせが好ましく用いられる。また、紡糸口金の吐出孔の形状は扁平断面糸を得るために、矩形の形状が好ましく用いられる。
本発明の積層不織布に用いられるスパンボンド不織布では、ポリオレフィン系樹脂を押出機において溶融し、計量して紡糸口金へと供給し、長繊維として紡出する。ポリオレフィン系樹脂を溶融し紡糸する際の紡糸温度は、200〜270℃であることが好ましく、より好ましくは210〜260℃であり、さらに好ましくは220〜250℃である。紡糸温度を上記範囲内とすることにより、安定した溶融状態とし、優れた紡糸安定性を得ることができる。
紡出された長繊維の糸条は、次に冷却される。紡出された糸条を冷却する方法としては、例えば、冷風を強制的に糸条に吹き付ける方法、糸条周りの雰囲気温度で自然冷却する方法、および紡糸口金とエジェクター間の距離を調整する方法等が挙げられ、またはこれらの方法を組み合わせる方法を採用することができる。また、冷却条件は、紡糸口金の単孔あたりの吐出量、紡糸温度および雰囲気温度等を考慮して適宜調整して採用することができる。
次に、冷却固化された糸条は、エジェクターから噴射される圧縮エアによって牽引され、延伸される。
紡糸速度は、3,500〜6,500m/分であることが好ましく、より好ましくは4,000〜6,500m/分であり、さらに好ましくは4,500〜6,500m/分である。紡糸速度を3,500〜6,500m/分とすることにより、高い生産性を有することになり、また繊維の配向結晶化が進み、高強度の長繊維を得ることができる。通常では紡糸速度を上げていくと、紡糸性は悪化して糸状を安定して生産することができないが、前述したとおり特定の範囲のMFRを有するポリオレフィン系樹脂を用いることにより、意図する繊維を安定して紡糸することができる。
続いて、得られた長繊維を、移動するネット上に捕集して不織繊維ウェブ化する。
本発明では、不織繊維ウェブに対して、ネット上でその片面から熱フラットロールを当接して仮接着させることも好ましい態様である。このようにすることにより、ネット上を搬送中に不織繊維ウェブの表層がめくれたり吹き流れたりして地合が悪化することを防ぎ、糸条を捕集してから熱圧着するまでの搬送性を改善することができる。
本発明の積層不織布に用いられるメルトブロー不織布は、メルトブロー(M)法により製造される長繊維不織布である。メルトブロー法では、まず溶融した熱可塑性樹脂(ポリオレフィン系樹脂)を紡糸口金から紡出し、糸状に加熱高速ガス流体等を吹き当てて繊維状に細化し、細化された繊維を移動するネット上に捕集して不織繊維ウェブ化する。得られた不織布繊維ウェブは、繊維同士が自己融着により接着しており、後工程で特別な熱接着を実施しなくてもシート形態を保持することができる。
本発明の積層不織布に用いられるメルトブロー不織布は、ポリオレフィン系樹脂を押出機において溶融し、計量して紡糸口金へと供給し、長繊維として紡出する。ポリオレフィン系樹脂を溶融し紡糸する際の紡糸温度は、200〜300℃であることが好ましく、より好ましくは220〜280℃であり、さらに好ましくは240〜270℃である。紡糸温度を上記範囲内とすることにより、安定した溶融状態とし、優れた紡糸安定性を得ることができる。
また、メルトブロー法により繊維を細化する際の加熱高速ガス流体の温度は、紡糸温度+0〜60℃であることか好ましく、より好ましくは紡糸温度+10〜50℃であり、さらに好ましくは紡糸温度+20〜40℃である。このようにすることにより、紡糸口金から紡出した糸状を効率よく細化することができる。
本発明の積層不織布は、スパンボンド不織布とメルトブロー不織布を積層することにより得られる積層不織布である。スパンボンド不織布とメルトブロー不織布を積層する方法としては、例えば、上記のとおり捕集ネット上にスパンボンド法による繊維を捕集して得た不織繊維ウェブの上に、メルトブロー法やスパンボンド法による不織繊維ウェブをインラインで連続的に捕集し、熱圧着により積層一体化する方法、別々に得たスパンボンド不織布とメルトブロー不織布をオフラインで重ね合わせ、熱圧着により積層一体化する方法などを採用することができる。中でも生産性に優れているということから、捕集ネット上にスパンボンド法による繊維を捕集して得た不織繊維ウェブの上に、メルトブロー法やスパンボンド法による不織繊維ウェブを連続的に捕集し、熱圧着により積層一体化する方法が好ましい様態である。
また、本発明の積層不織布は、表層にスパンボンド(S)不織布が配され、かつ内層にメルトブロー(M)不織布が配されていれば良く、その層の数や組み合わせについては、SMS、SMMS、SSMMS、およびSMSMSなどのように、目的に応じて任意の構成を採用することができる。
本発明の積層不織布を熱圧着により積層一体化する方法としては、上下一対のロール表面にそれぞれ彫刻(凹凸部)が施された熱エンボスロール、片方のロール表面がフラット(平滑)なロールと他方のロール表面に彫刻(凹凸部)が施されたロールとの組み合わせからなる熱エンボスロール、および上下一対のフラット(平滑)ロールの組み合わせからなる熱カレンダーロールなど、各種ロールにより熱接着する方法や、ホーンの超音波振動により熱溶着させる超音波接着などの方法を採用することができる。
中でも、生産性に優れ、部分的な熱接着部で強度を付与し、かつ非接着部で不織布ならではの風合いや肌触りを保持することができることから、上下一対のロール表面にそれぞれ彫刻(凹凸部)が施された熱エンボスロール、または片方のロール表面がフラット(平滑)なロールと他方のロール表面に彫刻(凹凸部)が施されたロールとの組み合わせからなる熱エンボスロールを用いることが好ましい態様である。
熱エンボスロールの表面材質としては、十分な熱圧着効果を得て、かつ片方のエンボスロールの彫刻(凹凸部)が他方のロール表面に転写することを防ぐため、金属製ロールと金属製ロールを対にすることが好ましい態様である。
このような熱エンボスロールによるエンボス接着面積率は、5〜30%であることが好ましい。接着面積を好ましくは5%以上とし、より好ましくは8%以上とし、さらに好ましくは10%以上することにより、積層不織布として実用に供し得る強度を得ることができる。一方、接着面積を好ましくは30%以下とし、より好ましくは25%以下とし、さらに好ましくは20%以下とすることにより、衛生材料用のスパンボンド不織布として、特に紙おむつ用途での使用に適した適度な柔軟性を得ることができる。超音波接着を用いる場合でも、接着面積率は上記と同様の範囲であることが好ましい。
ここでいう接着面積率とは、接着部が積層不織布全体に占める割合のことを言う。具体的には、一対の凹凸を有するロールにより熱接着する場合は、上側ロールの凸部と下側ロールの凸部とが重なって不織繊維ウェブに当接する部分(接着部)の積層不織布全体に占める割合のことを言う。また、凹凸を有するロールとフラットロールにより熱接着する場合は、凹凸を有するロールの凸部が不織繊維ウェブに当接する部分(接着部)の積層不織布全体に占める割合のことを言う。また、超音波接着する場合は、超音波加工により熱溶着させる部分(接着部)の積層不織布全体に占める割合のことを言う。
熱エンボスロールや超音波接着による接着部の形状としては、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形、ひし形、正六角形および正八角形などを用いることができる。また、接着部は、スパンボンド不織布の長手方向(搬送方向)と幅方向にそれぞれ一定の間隔で均一に存在していることが好ましい。このようにすることにより、積層不織布の強度のばらつきを低減させることができる。
熱接着時の熱エンボスロールの表面温度は、使用しているポリオレフィン系樹脂の融点に対し−50〜−15℃とすることが好ましい態様である。熱ロールの表面温度をポリオレフィン系樹脂の融点に対し好ましくは−50℃以上とし、より好ましくは−45℃以上とすることにより、適度に熱接着させ実用に供しうる強度の積層不織布を得ることができる。また、熱エンボスロールの表面温度をポリオレフィン系樹脂の融点に対し好ましくは−15℃以下とし、より好ましくは−20℃以下とすることにより、過度な熱接着を抑制し、衛生材料用のスパンボンド不織布として、特に紙おむつ用途での使用に適した適度な柔軟性を得ることができる。
熱接着時の熱エンボスロールの線圧は、50〜500N/cmとすることが好ましい。ロールの線圧を好ましくは50N/cm以上とし、より好ましくは100N/cm以上とし、さらに好ましくは150N/cm以上とすることにより、適度に熱接着させ実用に供しうる強度の積層不織布を得ることができる。一方、熱エンボスロールの線圧を好ましくは500N/cm以下とし、より好ましくは400N/cm以下とし、さらに好ましくは300N/cm以下とすることにより、衛生材料用の積層不織布として、特に紙おむつ用途での使用に適した適度な柔軟性を得ることができる。
また、本発明では、積層不織布の厚みを調整することを目的に、上記の熱エンボスロールによる熱接着の前および/あるいは後に、上下一対のフラットロールからなる熱カレンダーロールにより熱圧着を施すことができる。上下一対のフラットロールとは、ロールの表面に凹凸のない金属製ロールや弾性ロールのことであり、金属製ロールと金属製ロールを対にしたり、金属製ロールと弾性ロールを対にしたりして用いることができる。
また、ここで弾性ロールとは、金属製ロールと比較して弾性を有する材質からなるロールのことである。弾性ロールとしては、ペーパー、コットンおよびアラミドペーパー等のいわゆるペーパーロールや、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂および硬質ゴム、およびこれらの混合物からなる樹脂製のロールなどが挙げられる。
次に、実施例に基づき、本発明の積層不織布について具体的に説明する。
(1)ポリオレフィン系樹脂のメルトフローレート(MFR):
ポリオレフィン系樹脂のメルトフローレートは、ASTM D1238 (A法)により、荷重が2.16kgで、温度が230℃の条件で測定した。
(2)スパンボンド不織布を構成する、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維の平均単繊維繊度(dtex):
得られた積層不織布をエポキシ樹脂に包埋して、次いでミクロトームでスパンボンド繊維の長手方向に対し水平に切断して試料片を得た。次いで、走査型電子顕微鏡で500〜2000倍の写真を撮影し、任意の50本のスパンボンド繊維の単繊維断面の面積を測定した。測定した単繊維断面積の平均値と、使用する樹脂の固形密度から、長さ10,000m当たりの繊維重量を平均単繊維繊度として、小数点以下第二位を四捨五入してスパンボンド不織布の平均単繊維繊度(dtex)を算出した。
(3)スパンボンド不織布の紡糸速度(m/分):
上記の平均単繊維繊度と、各条件で設定した紡糸口金単孔から吐出される樹脂の吐出量(以下、単孔吐出量と略記することがある。)(g/分)から、次の式に基づいて紡糸速度を算出し、十の位を四捨五入した。
・紡糸速度(m/分)=(10000×[単孔吐出量(g/分)])/[平均単繊維繊度(dtex)]。
(4)スパンボンド不織布の繊維扁平度:
上記の平均単繊維繊度の測定で撮影した50本の単繊維断面の写真から、図1に示したように、単繊維断面の短軸長aと長軸長bを測定し、長軸長bを短軸長aで除した値の平均値を小数点以下第二位を四捨五入し、繊維扁平度とした。
(5)メルトブロー不織布を構成する、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維の平均単繊維径(μm):
捕集ネット上に捕集したメルトブロー繊維ウェブから、ランダムに小片サンプル10個を採取し、マイクロスコープで500〜2000倍の表面写真を撮影し、各サンプルから10本ずつ、計100本の繊維の幅(直径)を測定し、平均値の小数点以下第二位を四捨五入してメルトブロー不織布の平均単繊維径(μm)を算出した。
(6)積層不織布の目付(g/m):
積層不織布の目付は、JIS L1913(2010年)6.2「単位面積当たりの質量」に基づき、20cm×25cmの試験片を、試料の幅1m当たり3枚採取し、標準状態におけるそれぞれの質量(g)を量り、その平均値を1m当たりの質量(g/m)で表した。
(7)メルトブロー不織布の質量比率(%):
本発明の積層不織布の製造時に、メルトブロー繊維ウェブを捕集しない場合(スパンボンド−スパンボンド積層繊維ウェブのみ)のSS積層不織布を得て、上記の積層不織布の目付の測定方法に準じて目付を測定した。このようにして求めたメルトブロー繊維ウェブを含まないSS積層不織布の目付と、本発明の積層不織布の目付との差分を、メルトブロー不織布の目付(g/m)とし、次の式に基づいて、メルトブロー不織布の質量比率(%)を求めた。
・メルトブロー不織布の質量比率(%)=メルトブロー不織布の目付(g/m)/積層不織布の目付(g/m)×100。
(8)積層不織布のKES法による表面粗さSMD:
測定には、カトーテック社製自動化表面試験機「KES−FB4−AUTO−A」を用いた。表面粗さSMDはスパンボンド不織布の両面で測定し、表1にはこれらのうち小さい方の値を記載した。
(9)積層不織布の通気量と目付の積
JIS L1913(2010年)の6.8.1 フラジール形法に準じ、気圧計の圧力125Paで、80cm×100cmの不織布において任意の20点について測定し、平均値について小数点以下第二位を四捨五入して通気量を算出した。続いて、算出した通気量(cc/cm・秒)と、上記(6)で求めた目付(g/m)から、次の式より小数点以下第一位を四捨五入して通気量と目付の積を算出した。
・通気量と目付の積[(cc/cm・秒)・(g/m)]=通気量(cc/cm・秒)×目付(g/m)。
(10)積層不織布のメルトフローレート(MFR):
積層不織布のメルトフローレートは、ASTM D1238 (A法)により、荷重が2.16kgで、温度が230℃の条件で測定した。
[実施例1]
(スパンボンド繊維ウェブ)
メルトフローレート(MFR)が70g/10分のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂を押出機で溶融し、紡糸温度が235℃で、扁平断面の紡糸口金から、単孔吐出量が0.43g/分で紡出した糸条を、冷却固化した後、矩形エジェクターでエジェクターの圧力を0.30MPaとした圧縮エアによって牽引、延伸し、移動するネット上に捕集してスパンボンド繊維ウェブを得た。得られたスパンボンド繊維(ポリプロピレン繊維)の特性は、単繊維繊度が0.9dtexで、繊維扁平度が2.1で、MFRが75g/10分であり、単繊維繊度から換算した紡糸速度は5,000m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。
(メルトブロー繊維ウェブ)
MFRが1100g/分のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂を押出機で溶融し、紡糸温度が260℃で、孔径φが0.25mmで、単孔吐出量が0.10g/分で紡出した後、エア温度が290℃で、エア圧力が0.17MPaの条件で噴射し、目付2.0g/mのメルトブロー繊維ウェブを得た。得られたメルトブロー繊維(ポリプロピレン繊維)の特性は、平均単繊維径が2.0μmであった。
(積層不織布)
上記で得られたスパンボンド繊維ウェブ上にメルトブロー繊維ウェブを捕集し、さらにその上にスパンボンド繊維ウェブを捕集することにより、スパンボンド繊維ウェブ−メルトブロー繊維ウェブ−スパンボンド繊維ウェブの積層繊維ウェブを得た。このようにして得られた積層繊維ウェブを、上ロールに金属製で水玉柄の彫刻がなされた接着面積率16%のエンボスロールを用い、下ロールに金属製フラットロールで構成される上下一対の熱エンボスロールを用いて、線圧が300N/cmで、温度が130℃の条件で熱接着し、目付が32g/mの積層不織布を得た。得られた積層不織布について、MFR、厚み、見掛密度、通気量および表面粗さSMDを評価した。結果を表1に示す。
[実施例2]
(スパンボンド繊維ウェブ)
ホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂のMFRを200g/10分とし、エジェクターの圧力を0.45MPaとしたこと以外は、実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブを得た。得られたスパンボンド繊維の特性は、単繊維繊度が0.8dtexで、扁平度が1.6で、MFRが210g/10分であり、単繊維繊度から換算した紡糸速度は5,500m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。
(メルトブロー繊維ウェブ)
実施例1と同じ方法により、メルトブロー繊維ウェブを得た。
(積層不織布)
実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブ−メルトブロー繊維ウェブ−スパンボンド繊維ウェブの積層繊維ウェブを熱接着し、目付が32g/mの積層不織布を得た。得られた積層不織布について、MFR、厚み、見掛密度、通気量および表面粗さSMDを評価した。結果を表1に示す。
[実施例3]
(スパンボンド繊維ウェブ)
実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブを得た。
(メルトブロー繊維ウェブ)
エア圧力が0.15MPaの条件で噴射したこと以外は、実施例1と同じ方法により、目付2.0g/mのメルトブロー繊維ウェブを得た。得られたメルトブロー繊維の特性は、平均単繊維径が2.6μmであった。
(積層不織布)
実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブ−メルトブロー繊維ウェブ−スパンボンド繊維ウェブの積層繊維ウェブを熱接着し、目付が32g/mの積層不織布を得た。得られた積層不織布について、MFR、厚み、見掛密度、通気量および表面粗さSMDを評価した。結果を表1に示す。
[実施例4]
(スパンボンド繊維ウェブ)
実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブを得た。
(メルトブロー繊維ウェブ)
単孔吐出量を0.13g/分としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、目付2.5g/mのメルトブロー繊維ウェブを得た。得られたメルトブロー繊維の特性は、平均単繊維径が2.6μmであった。
(積層不織布)
実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブ−メルトブロー繊維ウェブ−スパンボンド繊維ウェブの積層繊維ウェブを熱接着し、目付が32g/mの積層不織布を得た。得られた積層不織布について、MFR、厚み、見掛密度、通気量および表面粗さSMDを評価した。結果を表1に示す。
[実施例5]
(スパンボンド繊維ウェブ)
エジェクターの圧力を0.15MPaとしたこと以外は、実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブを得た。得られたスパンボンド繊維の特性は、単繊維繊度が1.4dtexで、繊維扁平度が2.2で、MFRが75g/10分であり、単繊維繊度から換算した紡糸速度は3,200m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。
(メルトブロー繊維ウェブ)
実施例1と同じ方法により、メルトブロー繊維ウェブを得た。
(積層不織布)
実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブ−メルトブロー繊維ウェブ−スパンボンド繊維ウェブの積層繊維ウェブを熱接着し、目付が32g/mの積層不織布を得た。得られた積層不織布について、MFR、厚み、見掛密度、通気量および表面粗さSMDを評価した。結果を表2に示す。
[実施例6]
(スパンボンド繊維ウェブ)
ホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂に、脂肪酸アミド化合物として、エチレンビスステアリン酸アミドを0.5質量%添加したこと以外は、実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブを得た。得られたスパンボンド繊維の特性は、単繊維繊度が0.9dtexで、繊維扁平度が2.1で、MFRが75g/10分であり、単繊維繊度から換算した紡糸速度は5,000m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。
(メルトブロー繊維ウェブ)
実施例1と同じ方法により、メルトブロー繊維ウェブを得た。
(積層不織布)
実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブ−メルトブロー繊維ウェブ−スパンボンド繊維ウェブの積層繊維ウェブを熱接着し、目付が32g/mの積層不織布を得た。得られた積層不織布について、MFR、厚み、見掛密度、通気量および表面粗さSMDを評価した。結果を表2に示す。
[比較例1]
(スパンボンド繊維ウェブ)
丸断面の紡糸口金を使用し、単孔吐出量を0.83g/分とし、エジェクターの圧力を0.25MPaとしたこと以外は、実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブを得た。得られたスパンボンド繊維の特性は、単繊維繊度が2.0dtexで、繊維扁平度が1.0で、MFRが75g/10分であり、単繊維繊度から換算した紡糸速度は4,200m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。
(メルトブロー繊維ウェブ)
実施例1と同じ方法により、メルトブロー繊維ウェブを得た。
(積層不織布)
実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブ−メルトブロー繊維ウェブ−スパンボンド繊維ウェブの積層繊維ウェブを熱接着し、目付が32g/mの積層不織布を得た。得られた積層不織布について、MFR、厚み、見掛密度、通気量および表面粗さSMDを評価した。結果を表2に示す。
[比較例2]
(スパンボンド繊維ウェブ)
ホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂のMFRを35g/10分とし、単孔吐出量を0.83g/分とし、エジェクターの圧力を0.2MPaとしたこと以外は、実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブを得た。得られたスパンボンド繊維の特性は、単繊維繊度が2.7dtexで、繊維扁平度が2.9で、MFRが39g/10分であり、単繊維繊度から換算した紡糸速度は3,100m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。
(メルトブロー繊維ウェブ)
実施例1と同じ方法により、メルトブロー繊維ウェブを得た。
(積層不織布)
実施例1と同じ方法により、スパンボンド繊維ウェブ−メルトブロー繊維ウェブ−スパンボンド繊維ウェブの積層繊維ウェブを熱接着し、目付が32g/mの積層不織布を得た。得られた積層不織布について、MFR、厚み、見掛密度、通気量および表面粗さSMDを評価した。結果を表2に示す。
Figure 2019148043
Figure 2019148043
実施例1〜6の積層不織布は、表面が細繊度の扁平断面糸で構成され、内部が細繊維径のメルトブロー不織布で構成されているために、表面が滑らかで肌触りに優れ、高い柔軟性と防水性を有するものであった。さらに、スパンボンド不織布層にエチレンビスステアリン酸アミドを添加した実施例6の積層不織布は、より表面が滑らかで肌触りに優れ、柔軟性が増しており、衛生材料用途として特に好適なものであった。
一方、スパンボンド不織布層として、単繊維繊度が2.0dtexと太い丸断面糸を使用した比較例1の積層不織布や、扁平断面糸で構成されているものの単繊維繊度が2.7dtexと太い比較例2の積層不織布は、表面のざらつき感が大きく、風合いや肌触り、防水性に劣るものであった。
また、実施例1〜6および比較例1と2の積層不織布に、グラビア印刷を施した結果、実施例1〜6の積層不織布は色飛びやエッジのボケがほとんどなく、印刷性が良好であった。一方、比較例1と2の積層不織布は一部に柄飛びが発生し、印刷性に劣るものであった。
本発明の積層不織布は、肌触り、柔軟性、防水性および強度に優れており、また表面が平滑で印刷に適していることから、特に衛生材料用途、中でもバックシート用に好適に用いることができる。
a:短軸長
b:長軸長

Claims (8)

  1. ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成されるスパンボンド不織布が表層を形成し、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維で構成されるメルトブロー不織布が内層に積層されてなる積層不織布であって、少なくとも片面のスパンボンド不織布は、前記スパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維の平均単繊維繊度が0.5〜2.0dtexで、繊維扁平度が1.5以上の扁平断面繊維からなり、かつKES法による表面粗さSMDが1.0〜3.0μmである、積層不織布。
  2. メルトブロー不織布の質量比率が、積層不織布質量に対し1質量%以上15質量%以下である、請求項1に記載の積層不織布。
  3. メルトブロー不織布の平均単繊維径が、0.1〜6μmである、請求項1または2に記載の積層不織布。
  4. 通気量と目付の積が、2000(cc/cm・秒)・(g/m)以下である、請求項1〜3のいずれかに記載の積層不織布。
  5. 積層不織布のメルトフローレートが、45〜500g/10分である、請求項1〜3のいずれかに記載の積層不織布。
  6. スパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維に、炭素数23以上50以下の脂肪酸アミド化合物が含有されている、請求項1〜5のいずれかに記載の積層不織布。
  7. 脂肪酸アミド化合物の添加量が、0.01〜5.0質量%である、請求項6に記載の積層不織布。
  8. 脂肪酸アミド化合物が、エチレンビスステアリン酸アミドである、請求項6または7記載の積層不織布。
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