JP2019173245A - 不織布 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、ポリプロピレン不織布は、本質的に疎水性であるので、紙おむつ、生理用ナプキン等の衛生材料のトップシート、ワイパーなどに使用するには、親水処理することが必須である。
発明者らが検討したところ、特定のプロピレン・エチレンランダム共重合体と、特定のエチレン系重合体と、特定の界面活性剤と、を含む繊維を含む不織布では、親水性に優れることを見出した。
<1> 融点(Tm)が125℃〜155℃の範囲にあるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体100質量部と、
結晶化度が45%〜85%であるエチレン系重合体1質量部〜10質量部と、
界面活性剤0.5質量部〜5質量部と、を含み、
前記界面活性剤は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含む、繊維を含む不織布。
<2> 前記エチレン系重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比、(Mw/Mn)は、4.0以上である、<1>に記載の不織布。
<3> 重量平均分子量(Mw)が400〜15000であるエチレン系重合体ワックスを更に含む、<1>又は<2>に記載の不織布。
<4> 前記エチレン系重合体のメルトフローレート(MFR)が、2g/10分〜25
g/10分である<1>〜<3>のいずれか1つに記載の不織布。
<5> 前記界面活性剤は、ポリオキシアルキレンアルキルアミド及びグリセリンモノ脂肪酸エステルを更に含む、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の不織布。
<6> 前記界面活性剤の全質量に対して、前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを30質量%〜60質量%、前記ポリオキシアルキレンアルキルアミドを20質量%〜50質量%、前記グリセリンモノ脂肪酸エステルを20質量%〜50質量%含む、<5>に記載の不織布。
<7> スパンボンド不織布である、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の不織布。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する該複数の物質の合計量を意味する。
なお、本明細書において、プロピレン系共重合体とは、共重合体の全構成単位に対するプロピレンの含有率が50質量%以上である共重合体を意味する。
なお、本明細書において、エチレン系重合体とは、重合体の全構成単位に対するエチレンの含有率が50質量%以上である重合体を意味する。
本開示に係る不織布は、融点(Tm)が125℃〜155℃の範囲にあるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体100質量部と、結晶化度が45%〜85%であるエチレン系重合体1質量部〜10質量部と、界面活性剤0.5質量部〜5質量部と、を含み、前記界面活性剤が、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含む、繊維を含む。
本開示の不織布を構成する繊維は、特定のプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体と、特定のエチレン系重合体と、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含む界面活性剤とを、それぞれ特定量含むので、紡糸時の糸切れが生じにくく、かつ、親水性に優れる。この理由は、明らかではないが以下のように推察される。
また、本開示に係る不織布は、結晶化度が特定の範囲内にあるエチレン系重合体と、特定量の界面活性剤と、を含有する繊維を含むので、紡糸時に糸切れが生じにくいと推察される。
以下、本開示に係る不織布を構成する繊維の各成分について説明する。
本開示に係る不織布を構成する繊維は、融点(Tm)が125℃〜155℃の範囲にあるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体を含む。
本開示に係る不織布を構成する繊維は、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体を含むことで、親水性に優れる。
このようなα−オレフィンとして、具体的には、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。
α−オレフィンは、1種単独であってもよく、または2種以上を併用してもよい。
プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体の融点(Tm)が125℃以上であると、糸切れが少なく、安定して紡糸することができる。また、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体の融点(Tm)が155℃以下であると、親水性に優れる。
上記観点から、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体の融点(Tm)は、125℃〜150℃の範囲であることが好ましく、130℃〜147℃の範囲であることがより好ましい。
示差走査熱量計(DSC)で、昇温速度10℃/分で昇温したときの融解吸熱曲線の極値を与える温度より50℃程度高い温度まで昇温して、この温度で10分間保持した後、降温速度10℃/分で30℃まで冷却し、再度、昇温速度10℃/分で所定の温度まで昇温したときの融解曲線を測定し、かかる融解曲線から、ASTM D3418の方法にならい、融解吸熱曲線の極値を与える温度(Tp)を求め、かかるピーク温度の吸熱ピークを融点(Tm)として求めることができる。
プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によって、後述のエチレン系重合体の重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)の測定方法と同様にして、求めることができる。
なお、本開示において、密度は、JIS K7112(1999)の密度勾配法に従って測定して得られた値である。
本開示に係る不織布を構成する繊維は、結晶化度が45%〜85%であるエチレン系重合体を含有する。エチレン系重合体は、エチレンの単独重合体、又は、エチレンと他のα−オレフィンとの共重合体であり、エチレンの含有率が全構成単位の50質量%以上である。
エチレン系重合体の結晶化度は、重合反応における触媒の種類、圧力等を変更することで所望の結晶化度に調整することができる。
親水性により優れる不織布が得られる観点から、エチレン系重合体の結晶化度は、60%〜85%であることが好ましく、65%〜85%であることがより好ましい。これは、エチレン系重合体の結晶化度が60%以上、好ましくは65%以上であることにより、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの繊維表面への偏在がより促進されると推測される。
エチレン系重合体の結晶化度は、X線回折により求められ、得られた結晶質のピーク面積を、エチレン系重合体の全ピーク面積で除して求めることができる。
エチレン系重合体のメルトフローレート(MFR)が上記範囲にあると、樹脂組成物の紡糸性が良好であり、得られる不織布は更に強度が優れる。
エチレン系重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法から求めた値であり、以下の条件で測定した値である。
なお、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、市販の単分散標準ポリスチレンを用いて検量線を作成し、下記の換算法に基づいて求める。
溶剤:O−ジクロロベンゼン
カラム:TSKgel GMH6−HT2本、TSKgel GMH6−HTLカラム2本(東ソー(株)製)
流速:1.0ml/分
試料:O−ジクロロベンゼン溶液0.10mg/mL
温度:140℃
分子量換算:ポリプロピレン(PP)換算/汎用較正法
ポリスチレン(PS)の係数:KPS=1.38×10−4,aPS=0.70
ポリプロピレン(PP)の係数:KPP=2.42×10−4,aPP=0.707
これらの中でも、メタロセン系触媒による重合で得られるエチレン系重合体を用いた場合には、樹脂組成物の紡糸性がより良好なものとなり、不織布の強度等が良好となる点で好ましい。
本開示に係る不織布を構成する繊維は、界面活性剤を含有し、界面活性剤はポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含む。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのポリオキシアルキレン部は、親水性により優れる不織布が得られる観点から、オキシエチレンであることが好ましい。
同様の観点から、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、脂肪族アルコールのエチレンオキサイド付加物であることが好ましく、より好ましくは、下記式(1)で表される化合物である。
これらの中でも、親水性により優れる不織布が得られる観点から、直鎖の炭化水素基であることが好ましく、直鎖の飽和炭化水素基であることがより好ましく、炭素数14〜20の直鎖の飽和炭化水素基であることが更に好ましい。
炭素数16〜18の炭化水素基としては、親水性により優れる不織布が得られる観点から、直鎖の炭化水素基であることが好ましく、直鎖の飽和炭化水素基であることがより好ましい。
親水性により優れる不織布が得られる観点から、グリセリンモノ脂肪酸エステルとしては、直鎖飽和脂肪酸のグリセリンモノ脂肪酸エステルであることが好ましく、直鎖飽和脂肪酸の炭素数が16〜18のグリセリンモノ脂肪酸エステルであることがより好ましい。
界面活性剤の含有量が、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体100質量部に対して、0.5質量部以上であると、親水性により優れた不織布が得られる。また、界面活性剤の含有量が、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体100質量部に対して、5質量部以下であると、紡糸時の糸切れが生じにくい。
上記観点から、界面活性剤の含有量としては、1質量部〜4質量部であることが好ましく、1質量部〜3質量部であることがより好ましい。
界面活性剤を繊維の内部に取り込ませる方法としては、例えば、上述のプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体と、上述のエチレン系重合体と、を含む樹脂組成物中に界面活性剤を添加し、溶融及び紡糸して繊維を形成する方法が挙げられる。
また、繊維の表面に界面活性剤を付着させる方法としては、例えば、上述のプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体と、上述のエチレン系重合体と、を含む樹脂組成物を溶融及び紡糸して繊維を形成した後に、界面活性剤を繊維の表面に塗布して、界面活性剤が表面に付着した繊維を形成する方法が挙げられる。
界面活性剤を繊維の表面に塗布する方法としては、特に制限はなく、界面活性剤を含む溶液に繊維を浸漬する方法、界面活性剤を含む溶液を繊維に塗布する方法等の公知公用の方法により繊維の表面に付着させることができる。
本開示に係る不織布を構成する繊維は、別の態様として、必要に応じて、エチレン系重合体ワックスを含有していてもよい。
プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体とエチレン系重合体との分散性を向上する効果が得られて、紡糸性がより向上しやすくなる観点から、本開示に係る不織布を構成する繊維は、エチレン系重合体ワックスを更に含有することが好ましい。
なお、本明細書において、エチレン系重合体ワックスとは、上記エチレン系重合体に比べて分子量が低い、ワックス状の重合体を示す。
エチレン系重合体ワックスとして、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとの共重合体を用いた場合、エチレンと共重合させるα−オレフィンの炭素数としては3〜8がより好ましく、炭素数3又は4がより好ましく、炭素数3が更に好ましい。
エチレンと共重合させるα−オレフィンの炭素数が上記範囲にあると、紡糸性が良好となり、不織布の強度等の特性を高めることができる。
エチレン系重合体ワックスとしてエチレン単独重合体を用いた場合、エチレン系重合体との混練性に優れ、且つ、紡糸性に優れる。
また、エチレン系重合体ワックスは単独でも、その2種以上の混合物であってもよい。
下限値としては、400以上であることが好ましく、1000以上であることがより好ましい。
エチレン系重合体ワックスの重量平均分子量(Mw)が上記範囲内にある場合には、樹脂組成物の紡糸性を改善しやすく、繊維径が細くなりやすく、更に、経時的な安定性が得られやすくなる。
また、本開示に係る不織布を、例えば、エチレン系重合体等から形成されたメルトブローン不織布と、積層して不織布積層体を形成した場合、層間の接着性に優れたものとなりやすくなる点で好ましい。
なお、重量平均分子量は、市販の単分散標準ポリスチレンを用いて検量線を作成し、下記の換算法に基づいて求める。
溶剤:o−ジクロロベンゼン
カラム:TSKgelカラム(東ソ−社製)×4
流速:1.0ml/分
試料:0.15mg/mLo−ジクロロベンゼン溶液
温度:140℃
分子量換算:PE換算/汎用較正法
なお、汎用較正の計算には、以下に示すMark−Houwink粘度式の係数を用いた。
ポリスチレン(PS)の係数:KPS=1.38×10−4,aPS=0.70
ポリエチレン(PE)の係数:KPE=5.06×10−4,aPE=0.70
エチレン系重合体ワックスが、通常用いられる低分子量重合体の重合による製造方法で得られる場合、種々公知の製造方法、例えば、チーグラー/ナッタ触媒、及び、特開平08−239414号公報、国際公開第2007/114102号等に記載された、メタロセン系触媒等により重合する製造方法等により製造し得る。
また、エチレン系重合体ワックスの密度は、0.960g/cm3以下であることが好ましく、0.950g/cm3以下であることがより好ましい。
密度の範囲が上記範囲内にあるエチレン系重合体ワックスを用いると、樹脂組成物の紡糸性が優れたものとなりやすい。また、本開示に係る不織布を、例えば、エチレン系重合体などによるメルトブローン不織布と積層して不織布積層体を形成した場合、層間の接着性に優れたものとなりやすい点でも好ましい。
密度差が上記範囲にあると、紡糸性が良好となり、不織布の強度等の特性を高めることができる。
これらの中でも、不織布の強度の観点から、不織布としては、スパンボンド不織布であることが好ましい。
また、不織布は、単層構造であってもよいし、2層以上の積層構造であってもよい。
本開示に係る不織布は、JIS L 1096(2010)に準じたフラジール通気度測定機による圧力差125Paでの流量の条件で測定した通気度が500cm3/cm2/s以下であることが好ましく、450cm3/cm2/s以下がより好ましく、400cm3/cm2/s以下が更に好ましい。また、通気度の下限値は特に限定されないが、50cm3/cm2/s以上が挙げられる。通気度が100cm3/cm2/s以上が好ましく、200cm3/cm2/s以上がより好ましい。
不織布の通気度が上記範囲であると、適度な通気性及びバリア性が得られる。また、得られたスパンボンド不織布は強度に優れる。
具体的には、例えば、予め、不織布を構成する繊維が含む樹脂組成物を紡糸ノズルから紡糸し、紡出された長繊維フィラメントを冷却流体などにより冷却し、延伸空気によってフィラメントに張力を加えて所定の繊度とし、得られたフィラメントを移動する捕集ベルト上に集めて、所定の厚さに堆積させたスパンボンド不織布とすることにより製造し得る。
また、必要に応じて、堆積したウェブを交絡処理することができる。交絡方法としては、例えば、エンボスロールを用いて熱エンボス加工処理する方法、超音波により融着する方法、ウォータージェットを用いて繊維を交絡させる方法、ホットエアースルーにより融着する方法、ニードルパンチを用いる方法などの各種の方法を、適宜、使用することができる。
制電性の程度としては、20℃、40%RHの雰囲気でJIS L1094C法(2014)に示す方法で1000V以下(摩擦布は綿布とする。)であることが好ましい。
制電性の程度としては、20℃、40%RHの雰囲気でJIS L 1094C法(2014)に示す方法で1000V以下(摩擦布は綿布とする。)が好ましい。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルとしてポリオキシエチレン(5モル)ステアリルエーテルを50質量部と、ポリオキシアルキレンアルキルアミドとしてポリオキシエチレン(10モル)ステアリルアミドを25質量部と、グリセリンモノ脂肪酸エステルとしてグリセリンモノステアレートを25質量部と、を混合して、界面活性剤混合物を得た。
<親水性>
得られたスパンボンド不織布を250mm×200mmのサイズにカットし、試料とした。水平方向に対して45度に傾斜させて固定した板上に、濾紙(No.2、アドバンテック社製)を5枚重ねて置き、濾紙の上に試料を置いて、試料の長手方向の両端を濾紙と一緒に板上に固定した。25℃の環境下で、試料面に対して垂直方向に約10mmの高さから、スポイトにて人工尿を5.0ml落下させ、液滴の落下点から液滴が完全に吸収された点までの距離を計測し、液流れ距離(mm)とした。
液流れ距離は、下記の評価基準に基づき評価した。結果を表1に示す。
なお、上記人工尿は、表面張力が70±2mN/mである塩化ナトリウムの水溶液(9g/リットル)を用いた。
A:液流れ距離が50mm未満であり、親水性に優れている。
B:液流れ距離が50mm以上80mm未満であり、親水性にやや優れている。
C:液流れ距離が80mm以上であり、親水性に劣る。
紡糸性は、上記の紡糸時に10分間の糸切れ回数を測定し、以下の分類により評価した。結果を表1に示す。
A:糸切れ回数0回〜1回
B:糸切れ回数2回〜6回
C:糸切れ回数7回以上
組成を表1及び表2に示す配合量に変更した以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布(SB)を得た。得られたスパンボンド不織布を用いて、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1及び表2に示す。
なお、表1及び表2において、「−」は、該当する成分が含有されていないことを示す。
・プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体2:プロピレン・エチレンランダム共重合体(融点:120℃、MFR:20g/10分)
・プロピレン単独重合体:融点:162℃、MFR:60g/10分
・PE1:結晶化度が76.0%であるポリエチレン(MFR:16g/10分、Mw/Mn:11.9)
・PE2:結晶化度が56.8%であるポリエチレン(MFR:38g/10分、Mw/Mn:4.8)
・PE3:結晶化度が69.0%であるポリエチレン(MFR:40、結晶化度:69.0%、Mw/Mn:9.8)
・PE4:結晶化度が47.9%であるポリエチレンMFR:25、分子量分布6.4
・PE5:結晶化度が35.6%であるポリエチレン(MFR:3.8、Mw/Mn:2.6)
・エチレン系重合体ワックス:三井化学(株)製、製品名「ハイワックス110P」、密度:0.922g/cm3、重量平均分子量(Mw):1200、軟化点:113℃
・ポリオキシエチレンステアリルエーテル:ポリオキシエチレン(5モル)ステアリルエーテル(式(1)で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテル)
・ポリオキシエチレンステアリルアミド:ポリオキシエチレン(10モル)ステアリルアミド(式(2)で表されるポリオキシアルキレンアルキルアミド)
・グリセリンモノステアレート:グリセリンモノ脂肪酸エステル
・ポリオキシエチレン,ポリオキシプロピレン共重合体:ポリオキシエチレンとポリオキシプロプレンの共重合体
これに対して、比較例の不織布は、紡糸時の糸切れの生じ難さ及び親水性の両方を満たすものではなかった。
Claims (7)
- 融点(Tm)が125℃〜155℃の範囲にあるプロピレン・α−オレフィンランダム共重合体100質量部と、
結晶化度が45%〜85%であるエチレン系重合体1質量部〜10質量部と、
界面活性剤0.5質量部〜5質量部と、を含み、
前記界面活性剤は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含む、繊維を含む不織布。 - 前記エチレン系重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比、(Mw/Mn)は、4.0以上である、請求項1に記載の不織布。
- 重量平均分子量(Mw)が400〜15000であるエチレン系重合体ワックスを更に含む、請求項1又は請求項2に記載の不織布。
- 前記エチレン系重合体のメルトフローレート(MFR)が、2g/10分〜25g/10分である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の不織布。
- 前記界面活性剤は、ポリオキシアルキレンアルキルアミド及びグリセリンモノ脂肪酸エステルを更に含む、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の不織布。
- 前記界面活性剤の全質量に対して、前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを30質量%〜60質量%、前記ポリオキシアルキレンアルキルアミドを20質量%〜50質量%、前記グリセリンモノ脂肪酸エステルを20質量%〜50質量%含む、請求項5に記載の不織布。
- スパンボンド不織布である、請求項1〜請求項6いずれか1項に記載の不織布。
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