JP2023152867A - スパンボンド不織布、衛生材料及びスパンボンド不織布の製造方法 - Google Patents

スパンボンド不織布、衛生材料及びスパンボンド不織布の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】引張強度に優れ、かつ通気度の高いスパンボンド不織布を提供する。【解決手段】本開示のスパンボンド不織布は、樹脂組成物からなる繊維を含む。樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)と、を含む。前記繊維の結晶化度に対する前記繊維のα晶のピーク強度の比が、10.5以下である。前記α晶のピーク強度が、CuKα線を用いたX線回折装置により測定されるX線回折パターンにおいて、2θ=14°付近の前記プロピレン系重合体(A)の(110)面のピーク強度を示す。【選択図】なし

Description

本開示は、スパンボンド不織布、衛生材料及びスパンボンド不織布の製造方法に関する。
近年、熱可塑性樹脂を含む繊維からなる不織布は通気性、柔軟性、及び軽量性等に優れることから各種用途に幅広く用いられている。不織布の製造方法としては、大量生産に適したメルトブロー法及びスパンボンド法が広く普及して使用されている。
中でも、スパンボンド法により製造された不織布(以下、「スパンボンド不織布」ともいう。)は、引張強さ等の機械的性質、剛軟度、通気性等の特性とともに、連続紡糸性及び生産性に優れることから、多くの分野で用いられている。
スパンボンド不織布等に用いられる熱可塑性樹脂としては、溶融紡糸性、繊維特性等の観点から、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリオレフィン系樹脂が挙げられる。特に吸収性物品においては、安価で加工性に優れるポリオレフィン系樹脂が多用されている。
特許文献1は、プロピレン系重合体からなる繊維から形成されるスパンボンド不織布を開示している。特許文献1に開示のスパンボンド不織布では、MFR(メルトフローレート)、繊度、目付、及びエンボス面積率の各々は、所定の範囲内である。
国際公開第2007/091444号
特許文献1に開示のスパンボンド不織布は、引張強度及び通気度の両立の点で改善の余地があった。
本開示の実施形態は、上記に鑑みてなされたものであり、引張強度に優れ、かつ通気度の高いスパンボンド不織布、衛生材料、及びスパンボンド不織布の製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1> プロピレン系重合体(A)と、
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、
酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)と、
を含む樹脂組成物からなる繊維を含み、
前記繊維の結晶化度に対する前記繊維のα晶のピーク強度の比が、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下であり、
前記α晶のピーク強度が、CuKα線を用いたX線回折装置により測定されるX線回折パターンにおいて、2θ=14°付近の前記プロピレン系重合体(A)の(110)面のピーク強度を示す、スパンボンド不織布。
<2> プロピレン系重合体(A)と、
結晶核剤(b)と、
酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)と、
を含む樹脂組成物からなる繊維を含み、
前記繊維が、海島構造を有し、
前記海島構造に含まれる海相は、前記プロピレン系重合体(A)を含み、
前記海島構造に含まれる島相は、前記結晶核剤(b)を含み、
前記繊維の結晶化度に対する前記繊維のα晶のピーク強度の比が、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下であり、
前記α晶のピーク強度が、CuKα線を用いたX線回折装置により測定されるX線回折パターンにおいて、2θ=14°付近の前記プロピレン系重合体(A)の(110)面のピーク強度を示す、スパンボンド不織布。
<3> 前記プロピレン系重合体(A)の含有量が、前記樹脂組成物の全量に対して、70.0質量%~97.0質量%であり、
前記熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の含有量が、前記樹脂組成物の全量に対して、2.0質量%~20.0質量%であり、
前記重合体(C)の含有量が、前記樹脂組成物の全量に対して、1.0質量%~10.0質量%である、前記<1>に記載のスパンボンド不織布。
<4> 前記繊維の軸方向に直交する断面を透過型電子顕微鏡を用いて25.5μmの視野面積で観察したときに、
前記熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の平均直径が、0.095μm以下であり、かつ
前記熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の数が、200個以上である、前記<1>又は<3>に記載のスパンボンド不織布。
<5> 前記極性基が、酸素含有基、及び窒素含有基の少なくとも一方を含む、前記<1>~<4>のいずれか1つに記載のスパンボンド不織布。
<6> 前記極性基が、アミノ基、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、及びエステル基からなる群から選択される少なくとも1種を含む、前記<1>~<5>のいずれか1つに記載のスパンボンド不織布。
<7> 前記極性基が、アミノ基を含む、前記<6>に記載のスパンボンド不織布。
<8> 前記重合体(C)の主鎖が、ポリオレフィン、又は水添スチレン系ブロック共重合体を含む、前記<1>~<7>のいずれか1つに記載のスパンボンド不織布。
<9> 前記プロピレン系重合体(A)が、融点が140℃以上のプロピレン単独重合体を含む、前記<1>~<8>のいずれか1つに記載のスパンボンド不織布。
<10> 前記樹脂組成物が、密度が0.941g/cm~0.970g/cmであるポリエチレン(D)をさらに含む、前記<1>~<9>のいずれか1つに記載のスパンボンド不織布。
<11> 前記ポリエチレン(D)の含有量が、前記樹脂組成物の全量に対して、1.0質量%~10.0質量%である、前記<10>に記載のスパンボンド不織布。
<12> 前記繊維の軸方向に直交する断面を透過型電子顕微鏡を用いて25.5μmの視野面積で観察したときに、
前記ポリエチレン(D)を含む島相の平均直径が、0.11μm以下であり、かつ
前記ポリエチレン(D)を含む島相の数が、150個以上である、前記<10>又は<11>に記載のスパンボンド不織布。
<13> 前記繊維の結晶化度に対する前記繊維のα晶のピーク強度の比が、8.5〔Intensity[counts]/%〕~10.5〔Intensity[counts]/%〕である、前記<1>~<12>のいずれか1つに記載のスパンボンド不織布。
<14> 前記<1>~<13>のいずれか1つに記載のスパンボンド不織布を含む、衛生材料。
<15> 樹脂組成物を溶融紡糸して連続繊維群を形成し、前記連続繊維群を冷却風で延伸するスパンボンド不織布の製造方法であって、
前記樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)とを含み、
前記冷却風の風速が3000m/分以上である、スパンボンド不織布の製造方法。
本開示の実施形態によれば、引張強度に優れ、かつ通気度の高いスパンボンド不織布、衛生材料及びスパンボンド不織布の製造方法が提供される。
図1は、密閉式スパンボンド法に用いられる製造装置の一例を示す概略図である。
以下に、本開示の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
本開示において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本開示において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、1つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本開示において、「質量%」と「重量%」とは同義であり、「質量部」と「重量部」とは同義である。本開示において含有成分量を示す「%」は、特に断らない限り質量基準である。
本開示において、「MD(Machine Direction)」とは、不織布製造装置における不織布ウェブの進行方向を指す。「CD(Cross Direction)」とは、MDに垂直で、主面(不織布の厚さ方向に直交する面)に平行な方向を指す。
本開示において、「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本開示における基(原子団)の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。
本開示において「相溶性」とは、2種類の異なる物質(特に、高分子)が均一に混和している状態をいう。2種類の異なる物質は、完全に相溶してもよいし、2種類の異なる物質の一部が相溶してもよい。
(1)第1態様
(1.1)スパンボンド不織布
第1態様に係るスパンボンド不織布は、樹脂組成物からなる繊維を含む。前記樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)(以下、単に「重合体(C)」ともいう。)と、を含む。前記繊維の結晶化度に対する前記繊維のα晶のピーク強度の比(以下、「比(ピーク強度/結晶化度)」ともいう。)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下である。前記α晶のピーク強度は、CuKα線を用いたX線回折装置により測定されるX線回折パターンにおいて、2θ=14°付近の前記プロピレン系重合体(A)の(110)面のピーク強度を示す。
本開示において、「スパンボンド不織布」とは、樹脂組成物の溶融又は溶解によって、紡糸口金から紡糸された連続繊維群を移動捕集部材(例えば、ネットコンベア)上に積層し、一つ又は二つ以上の結合方法で作られた不織布を示す。連続繊維は、フィラメントともいう。
本開示において、「極性基で変性された重合体(C)」は、極性が比較的低い炭化水素を含む主鎖と、主鎖に結合した極性が比較的高い極性基とを有する重合体を示す。
本開示において、「極性基」とは、ヘテロ原子を1個以上含む基を示す。ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子、リン原子、塩素原子、ヨウ素原子、及び臭素原子等が挙げられる。
本開示において、「繊維の結晶化度」とは、CuKα線を用いたX線回折装置により測定される繊維のX線回折パターンにおいて、結晶質部分のピーク面積と非晶部分の面積との合計に対する結晶質部分のピーク面積の比の百分率(%)を示す。
第1態様に係るスパンボンド不織布は、上記の構成を有するため、引張強度に優れ、かつ通気度の高い。換言すると、第1態様に係るスパンボンド不織布は、引張強度を維持又は向上させつつ通気度を上げる、という効果を奏する。引張強度と通気度とは、一般的なトレードオフの関係にある。
この効果は、以下の理由によると推測されるが、これに限定されない。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)は、プロピレン系重合体(A)よりも密度が大きく、スパンボンド不織布の繊維強度を向上させることができる。これにより、スパンボンド不織布において、単位体積当たりの繊維量を減らしても、強度自体を維持できる。
しかしながら、プロピレン系重合体(A)に熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を単に添加した非相溶系樹脂組成物において、両者は相溶しないおそれがある。これは、プロピレン系重合体(A)は、極性が比較的低い樹脂であり、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)は、極性が比較的高い樹脂であることから、相溶性に劣るためと推測される。そのため、非相溶系樹脂組成物からなる繊維の結晶構造において、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の島相は比較的大きい。そのため、非相溶系樹脂組成物をスパンボンド法に用いられる製造装置(以下、単に「装置」ともいう。)を用いて繊維化しようとすると、繊維の内部に局所的な負荷がかかり、非相溶系樹脂組成物を繊維化することができないおそれがある。
そこで、第1態様では、樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)及び熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)に加えて、重合体(C)を含有する。これにより、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)との相溶性は向上する。これは、重合体(C)の主鎖とプロピレン系重合体(A)との親和性が高く、重合体(C)の極性基と熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)との親和性が高いために、重合体(C)が相溶化剤として機能するためと推測される。これにより、第1態様に係る樹脂組成物からなる繊維の結晶構造において、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の島相は、微分散化する(すなわち、島相の平均直径はより小さくなり、島相の数が増加する)。換言すると、繊維内の結晶構造がより均一な繊維(すなわち、より均一な構造の繊維)が得られる。そのため、装置によって繊維はより均一に分散されて、装置の移動捕集面上に堆積する。その結果、スパンボンド不織布の通気度は、高いと推測される。
更に、第1形態では、比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下である。比(ピーク強度/結晶化度)が10.5〔Intensity[counts]/%〕以下であることは、プロピレン系重合体(A)のα晶の結晶量が非相溶系樹脂組成物からなる繊維よりも相対的に少ないことを示すのみならず、硬い結晶相と柔軟な非晶相との明瞭な境界が少なく、プロピレン系重合体(A)と熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)との結晶の秩序構造変化が連続的で、繊維自体の結晶構造が比較的均一であることを示す。これにより、繊維の強度は、比較的高い。その結果、スパンボンド不織布の引張強度は優れると推測される。
以上より、第1態様に係るスパンボンド不織布は、引張強度に優れ、かつ通気度の高いと推測される。
(1.1.1)繊維
第1態様に係るスパンボンド不織布は、繊維を含む。
(1.1.1.1)比(ピーク強度/結晶化度)
比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下である。α晶のピーク強度は、CuKα線を用いたX線回折装置により測定されるX線回折パターンにおいて、2θ=14°付近の前記プロピレン系重合体(A)の(110)面のピーク強度を示す。
繊維の結晶化度及び繊維のα晶のピーク強度の各々の測定方法は、実施例に記載の方法と同様である。
比(ピーク強度/結晶化度)は、単位結晶当たりのα晶の結晶量を示す。比(ピーク強度/結晶化度)が小さいことは、単位結晶当たりの完全なα晶量が少ないことを意味する。すなわち、プロピレン系重合体(A)の結晶相(及び非晶相)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)からなる結晶相(及び非晶相)との境界が小さく、これらが均一な結晶系を形成していると考えられる。
比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下である。これにより、スパンボンド不織布の引張強度はより優れ、かつスパンボンド不織布の通気度はより高くなる。
比(ピーク強度/結晶化度)は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、8.5〔Intensity[counts]/%〕~10.5〔Intensity[counts]/%〕であることが好ましい。
比(ピーク強度/結晶化度)は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、より好ましくは10.3〔Intensity[counts]/%〕以下、さらに好ましくは10.0〔Intensity[counts]/%〕以下、特に好ましくは9.7〔Intensity[counts]/%〕以下である。
比(ピーク強度/結晶化度)は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、より好ましくは8.8〔Intensity[counts]/%〕以上、さらに好ましくは9.0〔Intensity[counts]/%〕以上、特に好ましくは9.2〔Intensity[counts]/%〕以上である。
比(ピーク強度/結晶化度)を10.5〔Intensity[counts]/%〕以下に調整する方法としては、後述するスパンボンド不織布の製造方法を採用すること等が挙げられる。
繊維のα晶のピーク強度は、特に限定されず、スパンボンド不織布の引張強度を向上させる観点から、好ましくは500〔Intensity[counts]〕~570〔Intensity[counts]〕、より好ましくは510〔Intensity[counts]〕~560〔Intensity[counts]〕、さらに好ましくは520〔Intensity[counts]〕~550〔Intensity[counts]〕である。
繊維のα晶のピーク強度を上記範囲内に調整する方法としては、例えば、後述するスパンボンド不織布の製造方法を採用すること等が挙げられる。
繊維の結晶化度は、特に限定されず、スパンボンド不織布の引張強度を向上させる観点から、好ましくは50%~60%、より好ましくは51%~58%、さらに好ましくは52%~56%である。
繊維の結晶化度を上記範囲内に調整する方法としては、例えば、後述するスパンボンド不織布の製造方法を採用すること等が挙げられる。
(1.1.1.2)海島構造
第1態様では、繊維は、海島構造を有してもよい。
本開示において、「繊維が、海島構造を有する」とは、繊維の軸方向に直交する方向で切断した繊維の断面が海島構造であることを示す。
本開示において、「海島構造」とは、少なくとも2つの成分のうち一方の成分を含む相(すなわち、島相)が、もう一方の成分からなる連続相(すなわち、海相)中に存在(例えば、分散)した相分離構造を示す。
以下、「海島構造を有する繊維」を「海島繊維」ともいう。
第1態様では、海島繊維は、樹脂組成物からなる。樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、重合体(C)とを含み、必要に応じて、ポリエチレン(D)を更に含んでもよい。樹脂組成物の詳細については、後述する。
海島構造は、海相と、複数の島相とを有する。複数の島相は、海相中に存在(例えば、分散)している。
海相は、プロピレン系重合体(A)を含み、複数の島相の各々は、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含むことが好ましい。樹脂組成物がポリエチレン(D)を更に含む場合、海相は、プロピレン系重合体(A)を含み、複数の島相の各々は、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の島相と、ポリエチレン(D)の島相とを含むことが好ましい。
海島繊維の繊維径は、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下、特に好ましくは28μm以下である。繊維径は小さいほど不織布の柔軟性に優れる。ハンドリング性の観点から、海島繊維の繊維径は、10μm以上であることが好ましい。海島繊維は、長繊維(ステープル)であってもよいし、単繊維(フィラメント)であってもよい。さらに、海島繊維の断面形状は、特に制限されず、例えば、円形、楕円形、異形断面等が挙げられる。
(1.1.1.2.1)熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の島相
繊維の軸方向に直交する断面を透過型電子顕微鏡を用いて25.5μmの視野面積で観察したときに、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の平均直径は、0.095μm以下であり、かつ熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の数は、200個以上であることが好ましい。これにより、紡糸性を向上させることができる。
透過型電子顕微鏡の拡大率は、特に制限されず、繊維の断面の島相のサイズ及び島相の数を測定できる程度に適宜調整されてもよい。例えば、透過型電子顕微鏡の拡大率は、40,000倍であってもよい。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の平均直径、及び熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の数の各々の測定方法は、実施例に記載の方法と同様である。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の平均直径は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、より好ましくは0.070μm~0.093μm、さらに好ましくは0.075μm~0.090μm、特に好ましくは0.078μm~0.087μmである。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の数は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、より好ましくは210個~800個、さらに好ましくは215個~700個、特に好ましくは220個~650個である。
海島繊維の断面の総面積に対する、島相面積の割合(以下、「島相面積率」という。)は、1.0%~20%であることが好ましい。前記範囲とすることで、海島繊維の内部において、プロピレン系重合体(A)の配向結晶化が阻害されやすくなる。これにより、スパンボンド不織布の伸長性及び紡糸性はより優れる。
(1.1.1.2.2)ポリエチレン(D)の島相
樹脂組成物がポリエチレン(D)を更に含む場合、繊維の軸方向に直交する断面を透過型電子顕微鏡を用いて25.5μmの視野面積で観察したときに、ポリエチレン(D)を含む島相の平均直径が、0.11μm以下であり、かつポリエチレン(D)を含む島相の数が、150個以上であることが好ましい。これにより、紡糸性を向上させると共に、最大伸度を向上させることができる。
透過型電子顕微鏡の拡大率は、特に制限されず、繊維の断面の島相のサイズ及び島相の数を測定できる程度に適宜調整されてもよい。例えば、透過型電子顕微鏡の拡大率は、40,000倍であってもよい。
ポリエチレン(D)を含む島相の平均直径、及びポリエチレン(D)を含む島相の数の各々の測定方法は、実施例に記載の方法と同様である。
ポリエチレン(D)を含む島相の平均直径は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点、及び最大伸度を向上させる観点から、より好ましくは0.06μm~0.11μm、さらに好ましくは0.07μm~0.105μm、特に好ましくは0.08μm~0.105μmである。
ポリエチレン(D)を含む島相の数は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点、及び最大伸度を向上させる観点から、より好ましくは150個~400個、さらに好ましくは160個~350個、特に好ましくは165個~300個である。
(1.1.1.3)形態等
スパンボンド不織布に含まれる繊維の形態は、中実繊維及び中空繊維のいずれであってもよい。スパンボンド不織布の強度を維持しながら繊度を小さくする観点から、スパンボンド不織布に含まれる繊維は、中実繊維であることが好ましい。中空繊維の製造方法としては、公知の文献に記載の方法を適宜参照してもよい。
スパンボンド不織布に含まれる繊維の形態は、特に限定されず、複合繊維であってもよく、モノコンポーネント繊維であってもよい。複合繊維は、2種以上の熱可塑性樹脂を構成成分としていることが好ましい。
複合繊維としては、例えば、芯鞘型、サイドバイサイド型、海島型等の複合繊維が挙げられる。芯鞘型の複合繊維は、芯部及び鞘部を備えていればよく、同芯芯鞘型又は偏芯芯鞘型のいずれであってもよい。偏芯芯鞘型の複合繊維は、芯部が表面に露出していてもよく、芯部が表面に露出していなくてもよい。
スパンボンド不織布に含まれる繊維は、捲縮型繊維であってもよく、非捲縮型繊維であってもよい。非捲縮型繊維は、例えば、偏芯芯鞘型の捲縮複合繊維であってもよい。
(1.1.2)樹脂組成物
繊維は、樹脂組成物からなる。
樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、重合体(C)とを含む。プロピレン系重合体(A)、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)、及び重合体(C)の各々の詳細については、後述する。
プロピレン系重合体(A)の含有量は、樹脂組成物の全量に対して、70.0質量%~97.0質量%であり、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の含有量は、樹脂組成物の全量に対して、2.0質量%~20.0質量%であり、重合体(C)の含有量は、樹脂組成物の全量に対して、1.0質量%~10.0質量%であることが好ましい。これにより、紡糸性を向上させると共に、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させることができる。
(1.1.2.1)プロピレン系重合体(A)
樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)を含む。
プロピレン系重合体(A)は、プロピレン由来の構成単位を主体として含む。詳しくは、プロピレン系重合体(A)は、プロピレン単独重合体と、プロピレンとプロピレン以外のα-オレフィンとの共重合体(以下、「プロピレン/α-オレフィン共重合体」ともいう。)とを含む。プロピレン系重合体(A)は、例えば、プロピレン単独重合体であってもよいし、プロピレン/α-オレフィン共重合体であってもよいし、両方を含んでいてもよい。
プロピレン系重合体(A)は、樹脂組成物に1種のみ用いられてもよいし、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。
プロピレン/α-オレフィン共重合体は、例えば、プロピレンと、プロピレン以外の炭素数2~10の1種又は2種以上のα-オレフィンとの共重合体が好ましく、プロピレンと、プロピレン以外の炭素数2~8の1種又は2種以上のα-オレフィンとの共重合体がより好ましい。
柔軟性に優れる観点で、プロピレンと共重合する好ましいα-オレフィンの具体例としては、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、3-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、及び4-メチル-1-ヘキセン等が挙げられる。
プロピレン/α-オレフィン共重合体としては、例えば、プロピレン・エチレン共重合体、及びプロピレン・エチレン・1-ブテン共重合体等が挙げられる。プロピレン/α-オレフィン共重合体におけるα-オレフィンに由来する構成単位の含有量は、特に限定されず、好ましくは1モル%~10モル%で、より好ましくは1モル%~5モル%である。プロピレン系重合体(A)は、樹脂組成物に1種類のみ用いられてもよく、2種類以上を組み合わせて用いられてもよい。
プロピレン系重合体(A)の融点(Tm)は、特に限定されず、好ましくは120℃~165℃、より好ましくは130℃~165℃、さらに好ましくは150℃~165℃である。
プロピレン系重合体(A)がプロピレン単独重合体である場合、プロピレン系重合体(A)の融点(Tm)は、好ましくは140℃以上、より好ましくは155℃以上、更に好ましくは157℃~165℃である。
プロピレン系重合体(A)がプロピレン・α-オレフィン共重合体である場合、プロピレン系重合体(A)の融点(Tm)は、好ましくは153℃以下、より好ましくは125℃~150℃である。
本開示において、融点(Tm)は、示差走査熱量測定(DSC)を用いて以下のようにして測定できる。示差走査型熱量計(DSC)としてパーキン・エルマー社製DSC Pyris1又はエスアイアイ・ナノテクノロジー社製DSC7020を用い、窒素雰囲気下(20ml/分)、試料(約5mg)を、室温から10℃/分で200℃まで昇温し、その温度で5分間保持した後、10℃/分で-50℃まで冷却して-50℃で5分間保持し、10℃/分で200℃まで2度目の加熱を行い、この2度目の昇温過程における結晶溶融ピークのピークトップから融点(Tm)を算出する。なお、複数の結晶溶融ピークが観測された場合は、高温側ピークを融点(Tm)とする。
スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、プロピレン系重合体(A)は、融点(Tm)が140℃以上のプロピレン単独重合体を含むことが好ましく、融点(Tm)が140℃以上のプロピレン単独重合体であることがより好ましい。
プロピレン系重合体(A)のメルトフローレート(MFR:Melt Flow Rate)は、スパンボンド不織布を製造し得る限り特に限定されないが、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、好ましくは10g/10分~100g/10分、より好ましくは15g/10分~90g/10分、さらに好ましくは20g/10分~80g/10分である。
プロピレン系重合体(A)のメルトフローレートは、ASTM規格D-1238に準拠した方法で測定される。プロピレン系重合体(A)のメルトフローレートの測定条件は、230℃、荷重2.16kgである。
プロピレン系重合体(A)の密度は、溶融紡糸し得る限り特に限定されず、好ましくは0.900g/cm~0.945g/cm、より好ましくは0.905g/cm~0.940g/cmである。
プロピレン系重合体(A)の密度は、JIS K7112(密度勾配管法)に準拠して測定することができる。
プロピレン系重合体(A)は、チーグラー・ナッタ触媒、及びメタロセン触媒等の公知の触媒を用いて、原料のプロピレンを重合させることにより得られる。中でも、異種結合をなくすためにはチーグラー・ナッタ触媒を用いることが好ましい。これにより、立体規則性の高い重合が可能である。
プロピレンの重合方法としては、公知の方法を採用すればよく、例えば、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、及びキシレン等の不活性溶剤中で重合する方法、液状のモノマー中で重合する方法、気体のモノマーに触媒を添加し、気相状態で重合する方法、又は、これらを組み合わせて重合する方法等が挙げられる。
プロピレン系重合体(A)は、市販品であってもよい。
プロピレン系重合体(A)の含有量は、スパンボンド不織布の強度と通気度とを両立させる観点から、樹脂組成物の全量に対して、好ましくは70.0質量%~97.0質量%、より好ましくは72.0質量%~94.0質量%、さらに好ましくは75.0質量%~90.0質量%である。
(1.1.2.1.1)バイオマス由来プロピレン系重合体
本開示の熱可塑性ポリウレタン系エラストマーとして、バイオマス由来の原料を含む熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(バイオマス由来の熱可塑性ポリウレタン系エラストマー)を用いることもできる。
近年、循環型社会の構築を求める声の高まりとともに、材料分野においてもエネルギーと同様に化石燃料からの脱却が望まれており、バイオマスの利用が注目されている。バイオマスは、二酸化炭素と水から光合成された有機化合物であり、それを利用することにより、再度二酸化炭素と水になる、いわゆるカーボンニュートラルな再生可能エネルギーである。環境への負荷を低減させることが可能であるこれらバイオマスを原料としたバイオマスプラスチックの実用化が急速に進んでおり、各種の樹脂をバイオマス原料から製造する試みも行われている。
本開示において、「バイオマス由来の熱可塑性ポリウレタン系エラストマー」とは、バイオマス由来の原料から製造される熱可塑性ポリウレタン系エラストマーを示す。バイオマス由来の熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、カーボンニュートラルな材料であるため、スパンボンド不織布の製造における環境負荷を低減することができる。
(熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの原料)
一般に、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、原料として、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、およびポリカーボネートポリオールなどのポリマーグリコール;脂肪族グリコール、芳香族グリコール、および脂環式グリコールなどの短鎖グリコール(鎖延長剤);および芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、および脂環式ジイソシアネートなどのイソシアネート化合物などを含む。これらの原料の少なくとも一部が植物(バイオマス)由来である場合、得られるポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、バイオマス由来のポリウレタン系熱可塑性エラストマーとなる。
なお、原料は、バイオマス由来の原料を100質量%含むものでなくてもよい。バイオマス由来のポリウレタン系熱可塑性エラストマーの原料は、化石燃料由来の原料を含んでもよい。
(グリコール)
本開示において、ポリマーグリコールや短鎖グリコールなどのグリコールの基礎原料としては、通常化石燃料由来のエチレン、プロピレン、およびブテンなどのオレフィンが用いられる。例えば、ポリマーグリコールや脂肪族グリコールの場合、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオールなどから相当するオレフィンの酸化、加水分解反応を経て生成した原料が用いられる。このようなグリコールは、ポリエステルポリオールの原料ともなる。なお、ポリエーテルポリオールは、オレフィンを酸化したエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどを付加重合して得ることもできる。ここで、バイオマス由来の原料(バイオナフサ)をクラッキングして得られるオレフィンを出発原料とすることで、植物(バイオマス)由来のポリウレタン系熱可塑性エラストマーが得られる。
(イソシアネート化合物)
本開示において、原料のイソシアネート化合物として、バイオマス由来ポリイソシアネートを用いることができる。バイオマス由来のポリイソシアネートは、バイオマス由来の二価カルボン酸を酸アミド化し、還元することで末端アミノ基に変換し、さらに、ホスゲンと反応させ、該アミノ基をイソシアネート基に変換することにより得られる。バイオマス由来のポリイソシアネートとしては、ダイマー酸ジイソシアネート(DDI)、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート等が挙げられる。また、バイオマス由来のアミノ酸を原料として、そのアミノ基をイソシアネート基に変換することによってもバイオマス由来のイソシアネート化合物を得ることができる。例えば、リシンジイソシアネート(LDI)は、リシンのカルボキシル基をメチルエステル化した後、アミノ基をイソシアネート基に変換することにより得られる。また、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)はリシンのカルボキシル基を脱炭酸した後、アミノ基をイソシアネート基に変換することにより得られる。1,5-ペンタメチレンジイソシアネートの他の合成方法としては、ホスゲン化法やカルバメート化法が挙げられる。より具体的には、ホスゲン化方法は、1,5-ペンタメチレンジアミンまたはその塩を直接ホスゲンと反応させる方法や、ペンタメチレンジアミンの塩酸塩を不活性溶媒中に懸濁させてホスゲンと反応させる方法により、1,5-ペンタメチレンジイソシアネートを合成するものである。また、カルバメート化法は、まず、1,5-ペンタメチレンジアミンまたはその塩をカルバメート化し、ペンタメチレンジカルバメート(PDC)を生成させた後、熱分解することにより、1,5-ペンタメチレンジイソシアネートを合成するものである。本開示において、好適に使用されるポリイソシアネートとしては、三井化学株式会社製の1,5-ペンタメチレンジイソシアネート系ポリイソシアネート(商品名:スタビオ(登録商標))などの脂肪族イソシアネート、芳香族イソシアネートなどが挙げられる。
(ジカルボン酸)
バイオマス由来のポリウレタン系熱可塑性エラストマーの原料となるポリエステルポリオールやイソシアネート化合物の原料として、バイオマス由来の多官能カルボン酸を用いることができる。バイオマス由来の多官能カルボン酸は、再生産可能な大豆油、亜麻仁油、桐油、ヤシ油、パーム油、ひまし油等の植物由来の油、及びそれらを主体とした廃食用油等をリサイクルした再生油等の植物原料から得られる。バイオマス由来の脂肪族多官能カルボン酸としては、例えば、セバシン酸、コハク酸、グルタル酸、ダイマー酸等が挙げられる。例えば、セバシン酸は、ひまし油から得られるリシノール酸をアルカリ熱分解することにより、ヘプチルアルコールを副生成物として生成される
一方、植物(バイオマス)由来の原料から発酵、化学反応(クラッキングなどの熱反応以外)を用いて熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの原料を得ることもできる。例えば、さとうきびなどから抽出された糖を発酵して得られるエタノールを脱水してエチレンが得られる。
植物(バイオマス)由来の原料を用いる場合、植物原料から発酵、化学反応(クラッキングなどの熱反応以外)を用いて原料を生成する場合とバイオマス由来の原料(バイオナフサ)をクラッキングして得られるオレフィンを出発原料にする場合がある。バイオマス由来の原料(バイオナフサ)としては再生産可能な大豆油、亜麻仁油、桐油、ヤシ油、パーム油、ひまし油等の植物由来の油、及びそれらを主体とした廃食用油等をリサイクルした再生油等がある。
バイオマス由来の熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの原料となるオレフィン系モノマーは、バイオマスナフサのクラッキングやバイオマス由来エチレンから合成することができる。バイオマス由来の熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、このようにして合成したバイオマス由来のモノマーを、従来公知の化石燃料由来の原料を用いる場合と同様の方法で重合することによって得られる。
また、バイオマス由来の熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、ヤシ殻等の空果房(EFB:Empty Fruit Bunches)を熱分解することで発生するガスを用いた、メタノールからのオレフィン(MTO:Methanol-to-Olefins)あるいはメタノールからのプロピレン(MTP:Methanol-to-Propylene)の合成によって得られるプロピレンを重合することによっても得られる。
さらに、バイオマス由来の熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、ソルゴー等の非可食植物を主体とするバイオマス原料から、発酵によって製造したイソプロパノールを脱水して得られるプロピレンを重合することによっても得られる。
また、植物原料を分解してグルコースを得る発酵法により、グリセロールから3-ヒドロキシプロピルアルデヒド(HPA)を経てバイオマス由来の1,3-プロパンジオール(HOCH2CH2CH2OH)を製造する。バイオマス由来の1,4-ブタンジオールは、植物原料からグリコールを製造し発酵することで得られたコハク酸を得て、これを水添することによってバイオマス1,4-ブタンジオールが製造できる。
本開示において、「バイオマス度」は、バイオマス由来の炭素の含有率を示し、放射性炭素(C14)を測定することにより算出する。大気中の二酸化炭素には、C14が一定割合(約105.5pMC)で含まれているため、大気中の二酸化炭素を取り入れて成長する植物(例えばトウモロコシ)中のC14含有量も約105.5pMC程度であることが知られている。また、化石燃料中にはC14が殆ど含まれていないことも知られている。したがって、原料中の全炭素原子中に含まれるC14の割合を測定することにより、原料中のバイオマス由来の炭素の含有率を算出することができる。
例えば、原料中のC14の含有量をPC14とした場合、原料中のバイオマス由来の炭素の含有率Pbio(%)は、次の式(1)により算出することができる。
Pbio(%)=PC14/105.5×100・・・式(1)
すなわち、ポリウレタンの原料が全てバイオマス由来であれば、理論上は、バイオマス由来の炭素の含有率は100%となるので、バイオマス由来の熱可塑性ポリウレタン系エラストマーのバイオマス度は100%となる。また、化石燃料由来の原料にはC14が殆ど含まれていないので、化石燃料由来原料のみで製造されたポリウレタン中の、バイオマス由来の炭素の含有率は0%となり、化石燃料由来ポリウレタンのバイオマス度は0%となる。
本開示のスパンボンド不織布の原料として用いられるバイオマス由来のポリウレタン系熱可塑性エラストマーのバイオマス度は、1%以上であることが好ましい。
本開示のスパンボンド不織布の原料がリサイクルポリマーを含む場合、本開示のスパンボンド不織布の原料として用いられる熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、リサイクルによって得られた、いわゆるリサイクルポリマーを含んでいてもよい。
「リサイクルポリマー」とは、廃ポリマー製品のリサイクルにより得られたポリマーを含むものであり、例えば、DE102019127827(A1)に記載の方法で製造することができる。リサイクルポリマーは、リサイクルにより得られたことが識別できるようなマーカーを含んでいてもよい。
(1.1.2.2)熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)
樹脂組成物は、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含有する。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)は、例えば、ハードセグメントと、非晶性でガラス転移温度の低いソフトセグメントとを有してもよい。ハードセグメントは、少なくともポリウレタンが物理的な凝集によって疑似架橋を形成している。ソフトセグメントは、ブロック共重合体等のポリマーによって形成されている。ブロック共重合体は、ポリカーボネート系ポリオール、エーテル系ポリオール、カプロラクトン系ポリエステル、及びアジペート系ポリエステル等から構成される。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)としては、具体的には、JIS K 6418:2007に規定されるウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)が挙げられる。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)は、ポリオレフィンよりも密度が大きく、スパンボンド不織布の繊維強度を向上させることができる。これにより、スパンボンド不織布の単位体積当たりの繊維量を減らしても(通気度の向上要因)、スパンボンド不織布の強度自体を維持することができる。熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の含有量が高いと、スパンボンド不織布の強度はより向上する。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の融点(Tm)は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて測定される値である。具体的には、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC-7)を用い、試料5mgを窒素雰囲気下-100℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップの温度が、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の融点(Tm)である。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の融点(Tm)は、特に制限されないが、好ましくは165℃以下、より好ましくは163℃以下である。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の融解熱量は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて測定される値である。具体的には、融解熱量は、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC-7)を用い、試料5mgを窒素雰囲気下-100℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの内、最も大きい吸熱ピークより求めた融解熱量が、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の融解熱量である。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の融解熱量は、特に制限されないが、好ましくは14.0mJ/mg以下、より好ましくは12.0mJ/mg以下である。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の凝固開始温度は、好ましくは65℃~195℃、より好ましくは75℃~195℃、さらに好ましくは85℃~195℃である。
凝固開始温度が65℃以上であると、スパンボンド不織布を得る際に繊維同士の融着、糸切れ、樹脂塊等の成形不良を抑制することができるとともに、熱エンボス加工の際に成形されたスパンボンド不織布がエンボスローラーに巻きつくことを防止できる。得られるスパンボンド不織布のベタツキが少なく、衣料、衛生材料、スポーツ材料等の肌と接触する材料として好適に用いられる。一方、凝固開始温度を195℃以下にすることにより、成形加工性を向上させることができる。なお、成形された繊維の凝固開始温度は、繊維の原料の熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の凝固開始温度よりも高くなる傾向にある。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の凝固開始温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される値である。詳しくは、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を10℃/分で230℃まで昇温し、230℃で5分間保持した後、10℃/分で降温させる際に生じる熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の凝固に由来する発熱ピークの開始温度が熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の凝固開始温度である。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の凝固開始温度を65℃以上に調整するためには、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の原料として使用するポリオール、イソシアネート化合物及び鎖延長剤として、それぞれ最適な化学構造を有するものを選択するとともに、ハードセグメントの量を調整する必要がある。「ハードセグメント量」とは、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の製造に使用したイソシアネート化合物と鎖延長剤との合計質量を、ポリオール、イソシアネート化合物及び鎖延長剤の総量で除算して100を掛けた質量パーセント(質量%)値である。ハードセグメント量は、好ましくは20質量%~60質量%であり、より好ましくは22質量%~50質量%であり、更に好ましくは25質量%~48質量%である。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)中の極性溶媒不溶分の粒子数は、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)1gに対して、好ましくは300万個(300万個/g)以下、より好ましくは250万個/g以下、更に好ましくは200万個/g以下である。
「熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)中の極性溶媒不溶分」とは、主に、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の製造中に発生する塊状物(例えば、フィッシュアイ、ゲル等)である。
極性溶媒不溶分の粒子数を300万個/g以下にすることにより、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の凝固開始温度範囲内において、繊維径の分布の増大、紡糸時の糸切れ等の問題の発生をより抑えることができる。
極性溶媒不溶分の発生する原因としては、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)のハードセグメント凝集物に由来する成分、ハードセグメント及び/又はソフトセグメントがアロファネート結合、ビュレット結合等により架橋された成分、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を構成する原料、原料間の化学反応により生じる成分等が挙げられる。
極性溶媒不溶分の粒子数は、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)をジメチルアセトアミド溶媒に溶解させた際の不溶分を、細孔電気抵抗法を利用した粒度分布測定装置に100μmのアパーチャーを装着して測定した値である。100μmのアパーチャーを装着すると、未架橋ポリスチレン換算で2μm~60μmの粒子の数を測定することができる。
極性溶媒不溶分の少ない熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)は、ポリオール、イソシアネート化合物及び鎖延長剤の重合反応を行なった後、ろ過することにより得ることができる。
大型スパンボンド成形機械でのスパンボンド不織布の成形におけるストランド中への気泡の混入及び糸切れの発生を抑制する観点から、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の水分値は、好ましくは350ppm以下、より好ましくは300ppm以下、更に好ましくは150ppm以下である。
スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点からは、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)において、融解熱量の総和(a)と、融解熱量の総和(b)とが、下記式(B1)の関係を満たすことが好ましく、下記式(B2)の関係を満たすことがより好ましく、下記式(B3)の関係を満たすことが更に好ましい。融解熱量の総和(a)及び融解熱量の総和(b)の各々は、示差走査熱量計(DSC)により測定される。融解熱量の総和(a)は、ピーク温度が90℃~140℃の範囲にある吸熱ピークから求められる。融解熱量の総和(b)は、ピーク温度が140℃を超えて220℃以下の範囲にある吸熱ピークから求められる。
式(B1):a/(a+b)≦0.8
式(B2):a/(a+b)≦0.7
式(B3):a/(a+b)≦0.6
「a/(a+b)」は、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)のハードドメインの融解熱量比を意味する。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)のハードドメインの融解熱量比(a/(a+b))が0.8以下になると、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立できる本開示では、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)のハードドメインの融解熱量比(a/(a+b))の下限値は0.1程度であることが好ましい。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の溶融粘度は、好ましくは100Pa・s~3000Pa・s、より好ましくは200Pa・s~2000Pa・s、更に好ましくは900Pa・s~1600Pa・sである。
溶融粘度は、キャピログラフ(東洋精機(株)製、ノズル長30mm、直径1mmのものを使用)で測定した値である。溶融粘度の測定条件は、温度200℃、せん断速度100sec-1である。
このような特性を有する熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)は、例えば、特開2004-244791号公報に記載された製造方法により得ることができる。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を用いて成形されたスパンボンド不織布は、触感に優れるため、衛生材料等の肌に接触する用途に好適に用いることができる。不純物等を濾過するために押出機内部に設置されたフィルターが目詰まりしにくく、機器の調整、整備頻度が低くなるため、工業的にも好ましい。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)は、樹脂組成物に1種のみ用いられてもよく、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の含有量は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、樹脂組成物の全量に対して、好ましくは2.0質量%~20.0質量%、より好ましくは2.5質量%~19.0質量%、さらに好ましくは3.0質量%~18.0質量%である。
(1.1.2.3)重合体(C)
樹脂組成物は、重合体(C)を含有する。
重合体(C)は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)とを相溶化させる相溶化剤として機能する。樹脂組成物が重合体(C)を含有することで、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)とを含みつつ、配合成分が十分に溶解した樹脂組成物とすることができる。
重合体(C)は、極性基で変性されている。換言すると、重合体(C)は、主鎖と、主鎖に結合した極性基とを有する。重合体(C)は、樹脂組成物に1種類のみ用いられてもよく、2種類以上を組み合わせて用いられてもよい。
(1.1.2.3.1)極性基
極性基は、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種である。
酸素含有基としては、例えば、アルコシキ基、アリーロキシ基、エステル基、エーテル基、アシル基、カルボキシル基、カルボナート基、ヒドロキシ基、ペルオキシ基、及びカルボン酸無水物基(-CO-O-CO-);カルボキシル基の置換体等が挙げられる。
窒素含有基としては、例えば、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アルキルアリールアミノ基、イミノ基、アルキルイミノ基、アリールイミノ基、イミド基、置換イミド基、アミド基、置換アミド基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、ニトロ基、ニトロソ基、シアノ基、イソシアノ基、シアン酸エステル基、アミジノ基、ジアゾ基、及び、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基;及びアルキルアリールアミノ基がアンモニウム塩となった基等が挙げられる。
アルキルアミノ基としては、ジメチルアミノ基、又はエチルメチルアミノ基が好ましい。アリールアミノ基としては、ジフェニルアミノ基が好ましい。アルキルイミノ基としては、メチルイミノ基、エチルイミノ基、プロピルイミノ基、又はブチルイミノ基が好ましい。アリールイミノ基としては、フェニルイミノ基が好ましい。置換イミド基としては、アセトイミド基、又はベンズイミド基が好ましい。置換アミド基としては、アセトアミド基、N-メチルアセトアミド基、又はN-メチルベンズアミド基が好ましい。
硫黄含有基としては、例えば、メルカプト基、チオエステル基、ジチオエステル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、チオアシル基、チオエーテル基、チオシアン酸エステル基、イソチオシアン酸エステル基、スルホンエステル基、スルホンアミド基、チオカルボキシル基、ジチオカルボキシル基、スルホ基、スルホニル基、スルフィニル基、及びスルフェニル基等が挙げられる。
アルキルチオ基としては、メチルチオ基又はエチルチオ基が好ましい。アリールチオ基としては、フェニルチオ基、メチルフェニルチオ基、又はナフチルチオ基が好ましい。チオエステル基としては、アセチルチオ基、ベンゾイルチオ基、メチルチオカルボニル基、又はフェニルチオカルボニル基が好ましい。スルホンエステル基としては、スルホン酸メチル基、スルホン酸エチル基、又はスルホン酸フェニル基が好ましい。スルホンアミド基としては、フェニルスルホンアミド基、N-メチルスルホンアミド基、又はN-メチル-p-トルエンスルホンアミド基が好ましい。
リン含有基としては、例えば、ホスフィド基、ホスホリル基、チオホスホリル基、及びホスファト基等が挙げられる。
極性基は、酸素含有基、及び窒素含有基の少なくとも一方を含むことが好ましい。これにより、紡糸性を向上させると共に、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させることができる。
極性基が、アミノ基、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、及びエステル基からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。これにより、紡糸性を向上させると共に、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させることができる。
スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、極性基が、アミノ基、及びカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種を含むことがさらに好ましく、アミノ基を含むことが特に好ましい。
(1.1.2.3.2)主鎖
重合体(C)の主鎖としては、ポリオレフィン、及びポリスチレン等が挙げられる。ポリスチレンは、水添スチレン系ブロック共重合体を含む。
ポリオレフィンは、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-デセン、3-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、及び4-メチル-1-ペンテン等の炭素数2~20、好ましくは2~6のα-オレフィン;シクロペンテン、シクロヘキセン、1,4-ヘキサジエン、1,5-ヘキサジエン、ジビニルベンセン、1,3-シクロペンタジエン、1,3-シクロヘキサジエン、及び5-ビニル-2-ノルボルネン等の鎖状あるいは環状ポリエン等の単独又は共重合体を含む。
重合体(C)の主鎖は、ポリオレフィン又は水添スチレン系ブロック共重合体を含むことが好ましい。これにより、紡糸性を向上させると共に、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させることができる。
重合体(C)は、市販品であってもよい。
カルボン酸無水物基、又はアミノ基を極性基とする水添スチレン系ブロック共重合体の市販品として、タフテックMシリーズ(旭化成株式会社製)等が挙げられる。
カルボン酸無水物基を極性基とするポリオレフィンの市販品としては、ユーメックス(三洋化成工業株式会社製)、及びアドマー(三井化学株式会社製)等が挙げられる。
カルボキシル基を極性基とするポリオレフィンの市販品としては、ニュクレル(三井・デュポンポリケミカル株式会社製)等が挙げられる。
エステル基を極性基とするポリオレフィンの市販品としては、アクリフト(住友化学株式会社製)等が挙げられる。
重合体(C)の含有量は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、樹脂組成物の全量に対して、好ましくは1.0質量%~10.0質量%、より好ましくは1.5質量%~9.0質量%、さらに好ましくは2.0質量%~7.0質量%である。
(1.1.2.4)ポリエチレン(D)
樹脂組成物は、ポリエチレン(D)を含有してもよい。これにより、スパンボンド不織布の伸長性を向上させることができる。
ポリエチレン(D)は、エチレンに由来する構成単位を含む。ポリエチレン(D)としては、例えば、高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(LLDPE:Linear Low Density Polyethylene)、及び高密度ポリエチレン(HDPE:High Density Polyethylene)等のエチレン単独重合体等が挙げられる。ポリエチレン(D)は、樹脂組成物に1種のみ用いられてもよいし、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。
樹脂組成物が、密度が0.941g/cm~0.970g/cmであるポリエチレン(D)をさらに含むことが好ましい。これにより、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させ、かつ最大伸度を向上させることができる。
ポリエチレン(D)の密度は、スパンボンド不織布において伸長性をより向上させる観点から、好ましくは0.941g/cm~0.970g/cm、より好ましくは0.945g/cm~0.960g/cmである。
ポリエチレン(D)の含有量は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させ、かつ最大伸度を向上させる観点から、樹脂組成物の全量に対して、好ましくは1.0質量%~10.0質量%、より好ましくは3.0質量%~9.0質量%である。
(1.1.2.5)低分子量オレフィン系重合体(E)
樹脂組成物は、低分子量オレフィン系重合体(E)を含有してもよい。
低分子量オレフィン系重合体(E)は、重量平均分子量が500~30000であるオレフィン系重合体であり、プロピレン系重合体(A)、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)、重合体(C)、及びポリエチレン(D)のいずれにも該当しない重合体である。
低分子量オレフィン系重合体(E)は、樹脂組成物に1種のみ用いられてもよいし、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。
樹脂組成物がポリエチレン(D)及び低分子量オレフィン系重合体(E)を含む場合、プロピレン系重合体(A)及びポリエチレン(D)の分散性が向上する。その結果、スパンボンド不織布の伸長性及び紡糸性が向上する傾向にある。
以下、低分子量オレフィン系重合体(E)の説明において、樹脂組成物がポリエチレン(D)を更に含有する場合について説明する。
低分子量オレフィン系重合体(E)は、1種類のオレフィンに由来する構成単位、又は2種類以上のオレフィンに由来する構成単位を含んでもよい。
低分子量オレフィン系重合体(E)は、ワックス状の重合体である。低分子量オレフィン系重合体(E)の重量平均分子量(Mw)は、プロピレン系重合体(A)及びポリエチレン(D)よりも低いことが好ましい。
低分子量オレフィン系重合体(E)の重量平均分子量(Mw)は、500~30000である。
低分子量オレフィン系重合体(E)の重量平均分子量(Mw)が上記範囲であれば、プロピレン系重合体(A)及びポリエチレン(D)の分散性はより向上する。その結果、スパンボンド不織布の伸長性及び紡糸性はより優れる。
低分子量オレフィン系重合体(E)の重量平均分子量(Mw)は、30000以下であり、好ましくは15000未満、より好ましくは10000以下、更に好ましくは6000以下、特に好ましくは6000未満、一層好ましくは5000以下、一層好ましくは3000以下、一層好ましくは2000以下、一層好ましくは1500以下である。
低分子量オレフィン系重合体(E)の重量平均分子量(Mw)は、500以上であり、好ましくは700以上、より好ましくは1000以上である。
低分子量オレフィン系重合体(E)の重量平均分子量(Mw)の測定には、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)が用いられる。GPCの測定条件は、下記の示す測定条件が好ましい。低分子量オレフィン系重合体(E)の重量平均分子量(Mw)は、例えば、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測定される。
[測定条件]
カラム:TSKgel GMH6-HT×2(東ソー社製)、TSKgel GMH6-HTLカラム×2(東ソー社製)
装置:ゲル浸透クロマトグラフAllianceGPC2000型(Waters社製)
溶剤:o-ジクロロベンゼン
流速:1.0mL/分
試料:0.15mg/mL、o-ジクロロベンゼン溶液
温度:140℃
分子量換算:ポリエチレン(PE)換算/汎用較正法
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
低分子量オレフィン系重合体(E)の軟化点は、好ましくは90℃~145℃、より好ましくは90℃~135℃、さらに好ましくは100℃~125℃である。
低分子量オレフィン系重合体(E)の軟化点は、JIS K2207に従って測定される。
低分子量オレフィン系重合体(E)の密度は、特に限定されず、好ましくは0.890g/cm~0.980g/cmである。低分子量オレフィン系重合体(E)の密度が上記範囲内であれば、スパンボンド不織布の伸長性がより優れる。
低分子量オレフィン系重合体(E)の密度は、より好ましくは0.910g/cm以上、さらに好ましくは0.920g/cm以上である。
低分子量オレフィン系重合体(E)の密度は、より好ましくは0.960g/cm以下、さらに好ましくは0.940g/cm以下である。
低分子量オレフィン系重合体(E)の密度と、プロピレン系重合体(A)の密度との差は、特に限定されず、好ましくは0.35g/cm未満、より好ましくは0.20g/cm未満、さらに好ましくは0.15g/cm未満である。
低分子量オレフィン系重合体(E)の密度と、プロピレン系重合体(A)の密度との差が上記範囲であれば、スパンボンド不織布の伸長性はより優れる。
その理由は明らかではないが、次のように考えられる。低分子量オレフィン系重合体(E)の密度とプロピレン系重合体(A)の密度とが上記範囲にあると、例えば、プロピレン系重合体(A)中に、低分子量オレフィン系重合体(E)を介して、ポリエチレン(D)が分散し易くなると考えられる。すなわち、低分子量オレフィン系重合体(E)が、プロピレン系重合体(A)及びポリエチレン(D)の相溶化剤として効果的に作用する。そのため、プロピレン系重合体(A)及びポリエチレン(D)の分散性は向上する。その結果、スパンボンド不織布の伸長性は向上すると考えられる。
低分子量オレフィン系重合体(E)は、オレフィンの単独重合体又は2種以上のオレフィンからなるオレフィン系共重合体である。
中でも、低分子量オレフィン系重合体(E)は、エチレンと炭素数3~20のα-オレフィンであってもよい。
α-オレフィンの炭素数は、好ましくは3~8、より好ましくは3又は4である。
α-オレフィンの炭素数が上述範囲にあれば、スパンボンド不織布の伸長性及び紡糸性はより向上する。その理由は明らかではないが、次のように考えられる。
α-オレフィンの炭素数が上述範囲内であると、例えば、プロピレン系重合体(A)中に、低分子量オレフィン系重合体(E)を介して、ポリエチレン(D)が分散し易くなると考えられる。すなわち、低分子量オレフィン系重合体(E)が、プロピレン系重合体(A)及びポリエチレン(D)の相溶化剤として作用する。そのため、プロピレン系重合体(A)及びポリエチレン(D)の均一性は向上する。その結果、スパンボンド不織布の伸度等の特性が向上すると考えられる。
低分子量オレフィン系重合体(E)は、樹脂組成物に1種類のみ用いられてもよく、2種類以上を組み合わせて用いられてもよい。
低分子量オレフィン系重合体(E)の製造方法は、特に限定されず、例えば、第1製造方法、第2製造方法等が挙げられる、第1製造方法は、通常用いられる低分子量重合体の重合による製造方法を示す。第2製造方法は、高分子量のエチレン系重合体を熱減成によって分子量を低減させる方法を示す。
低分子量オレフィン系重合体(E)は、溶媒に対する溶解度の差で分別する溶媒分別、又は蒸留等の方法で精製されていてもよい。
第1製造方法としては、例えば、チーグラー/ナッタ触媒、又はメタロセン系触媒等を用いる製造方法等が挙げられる。メタロセン系触媒等を用いる製造方法としては、特開平08-239414号公報、国際公開第2007/114102号等に記載された製造方法が挙げられる。
低分子量オレフィン系重合体(E)は、市販品であってもよい。低分子量オレフィン系重合体(E)の市販品としては、三井化学(株)製の「ハイワックス(登録商標)320P」、「エクセレックス(登録商標)30200B」、「ハイワックス(登録商標)100P」、「ハイワックス(登録商標)110P」等が挙げられる。
低分子量オレフィン系重合体(E)の含有量は、樹脂組成物の全量に対して、好ましくは0.1質量%~5.0質量%である。
低分子量オレフィン系重合体(E)の含有量は、プロピレン系重合体(A)及びポリエチレン(D)の分散性を向上させるために十分な量の低分子量オレフィン系重合体(E)を海相と島相の界面に存在させる観点から、樹脂組成物の全量に対して、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは1.0質量%以上、特に好ましくは1.5質量%以上である。
低分子量オレフィン系重合体(E)の含有量は、繊維の強度低下を抑制する観点から、樹脂組成物の全量に対して、より好ましくは4.0質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以下、特に好ましくは2.5質量%以下である。
(1.1.2.6)その他の重合体(F)
樹脂組成物は、繊維の伸長性能を向上させる観点から、その他の重合体(F)を含んでいてもよい。その他の重合体(F)は、プロピレン系重合体(A)、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)、重合体(C)、ポリエチレン(D)、及び低分子量オレフィン系重合体(E)の各々とは異なる重合体を示す。
その他の重合体(F)としては、特に限定されず、例えば、下記(F1)に示す重合体(以下、「重合体(F1)」ともいう。)、下記(F2)に示す重合体(以下、「重合体(F2)」ともいう。)等が挙げられる。
(F1):プロピレンと、エチレン及び炭素数が4~20であるα-オレフィンから選ばれる少なくとも1種と、のランダム共重合体
(F2):下記(a)~(f)を満たす融点(Tm)120℃未満のプロピレン単独重合体
(a)[mmmm]=20モル%~60モル%
(b)[rrrr]/(1-[mmmm])≦0.1
(c)[rmrm]>2.5モル%
(d)[mm]×[rr]/[mr]≦2.0
(e)重量平均分子量(Mw)=10,000~200,000
(f)分子量分布(Mw/Mn)<4
(a)~(d)中、[mmmm]はメソペンタッド分率であり、[rrrr]はラセミペンタッド分率であり、[rmrm]はラセミメソラセミメソペンタッド分率であり、[mm]、[rr]及び[mr]はそれぞれトリアッド分率である。
(1.1.2.6.1)重合体(F1)
重合体(F1)は、プロピレンに由来する構成単位と、エチレン及び炭素数4~20のα-オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα-オレフィンに由来する構成単位とを含むランダム共重合体である。重合体(F1)がランダム共重合体であることで、得られたスパンボンド不織布にべたつき感が発生せずに柔軟性が向上する傾向にある。
重合体(F1)としては、上記構成単位を含むランダム共重合体であれば特に限定されない。
プロピレンと共重合し得る構成単位としては、エチレンに由来する構成単位;1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、3-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、及び4-メチル-1-ヘキセン等の炭素数4以上のα-オレフィンから選ばれるα-オレフィンに由来する構成単位等が挙げられる。なかでも、エチレンに由来する構成単位及び炭素数4~8のα-オレフィンから選ばれるα-オレフィンに由来する構成単位が好ましい。
重合体(F1)に含まれるα-オレフィンに由来する構成単位は、1種類のみ用いられてもよく、2種類以上を組み合わせて用いられてもよい。
重合体(F1)としては、具体的には、プロピレン・1-ブテンランダム共重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体、及びプロピレン・エチレン・1-ブテンランダム共重合体等が挙げられる。
重合体(F1)に含まれる全構成単位中のプロピレンに由来する構成単位及びエチレン等のプロピレン以外の前記α-オレフィンに由来する構成単位の合計の割合は、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85モル%以上、更に好ましくは90モル%以上である。
重合体(F1)の融点(Tm)は、好ましくは100℃以上、より好ましくは130℃以上、更に好ましくは150℃以上である。
重合体(F1)の融点(Tm)は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて、窒素雰囲気下-40℃で5分間保持した後10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップとして定義される。具体的には、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC-7)を用い、試料5mgを窒素雰囲気下-40℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップとして求めることができる。
重合体(F1)の結晶化度は、好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは8%以下である。
重合体(F1)の結晶化度は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて、窒素雰囲気下-40℃で5分間保持した後10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブのうち主成分の融解に由来する融解熱カーブより算出される。具体的には、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC-7)を用い、試料5mgを窒素雰囲気下-40℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブのうち主成分の融解に由来する融解熱カーブより下記の式を用いて算出することができる。
結晶化度=(ΔH/ΔH0)×100(%)
式中、ΔHは重合体(F1)の主成分の融解に由来する融解熱カーブより求めた融解熱量(J/g)であり、ΔH0は主成分の完全結晶の融解熱量(J/g)である。つまり、主成分がエチレンの場合、ΔH0は293J/gであり、主成分がプロピレンの場合、ΔH0は210J/gである。
重合体(F1)の引張弾性率は、好ましくは100MPa以下、より好ましくは40MPa以下、更に好ましくは25MPa以下である。
重合体(F1)の引張弾性率は、JIS K 7161(JIS K 7161-1:2014に移行、ISO 527-1:2012に対応)に準拠した方法で測定される
重合体(F1)のメルトフローレートは、良好な紡糸性及び優れた延伸加工適性を得る観点から、好ましくは1g/10分~100g/10分、より好ましくは5g/10分~100g/10分、更に好ましくは30g/10分~70g/10分である。
重合体(F1)のメルトフローレートは、ASTM規格D-1238に準拠した方法で測定される。重合体(F1)のメルトフローレートの測定条件は、230℃、荷重2.16kgである。
重合体(F1)の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)(分子量分布)は、好ましくは1.5~5.0、紡糸性がより良好で、かつ繊維強度が特に優れる繊維が得られる点で、より好ましくは1.5~3.0である。
重合体(F1)のMw及び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、後述の方法で測定することができる。
(1.1.2.6.2)重合体(F2)
重合体(F2)は、以下の(a)~(f)を満たす融点(Tm)120℃未満のプロピレン単独重合体である。
(1.1.2.6.2.1)[mmmm]
重合体(F2)は、下記式(a)を満たす。
式(a):[mmmm]=20モル%~60モル%
重合体(F2)のメソペンタッド分率[mmmm]が20モル%以上であると、べたつきの発生が抑制され、60モル%以下であると、結晶化度が高くなりすぎないため、弾性回復性が良好となる。
重合体(F2)のメソペンタッド分率[mmmm]は、好ましくは30モル%~50モル%、より好ましくは40モル%~50モル%である。
メソペンタッド分率[mmmm]、後述するラセミペンタッド分率[rrrr]及びラセミメソラセミメソペンタッド分率[rmrm]は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)等により「Macromolecules,6,925(1973)」で提案された方法に準拠し、13C-NMRスペクトルのメチル基のシグナルにより測定されるポリプロピレン分子鎖中のペンタッド単位でのメソ分率、ラセミ分率、及びラセミメソラセミメソ分率である。メソペンタッド分率[mmmm]が大きくなると、立体規則性が高くなる。後述するトリアッド分率[mm]、[rr]及び[mr]も上記方法により算出される。
なお、13C-NMRスペクトルの測定は、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)等により「Macromolecules,8,687(1975)」で提案されたピークの帰属に従い、下記の装置及び条件にて行うことができる。
[装置及び条件]
装置:日本電子(株)製JNM-EX400型13C-NMR装置
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:220mg/mL
溶媒:1,2,4-トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
温度:130℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:4秒
積算:10000回
[計算式]
M=m/S×100
R=γ/S×100
S=Pββ+Pαβ+Pαγ
S:全プロピレン単位の側鎖メチル炭素原子のシグナル強度
Pββ:19.8ppm~22.5ppm
Pαβ:18.0ppm~17.5ppm
Pαγ:17.5ppm~17.1ppm
γ:ラセミペンタッド連鎖:20.7ppm~20.3ppm
m:メソペンタッド連鎖:21.7ppm~22.5ppm
(1.1.2.6.2.2)[rrrr]/(1-[mmmm])
重合体(F2)は、下記式(b)を満たす。
式(b):[rrrr]/(1-[mmmm])≦0.1
[rrrr]/[1-mmmm]の値は、上記のペンタッド単位の分率から求められ、重合体(F2)におけるプロピレン由来の構成単位の規則性分布の均一さを示す指標である。この値が大きくなると、既存触媒系を用いて製造される従来のポリプロピレンのように高規則性ポリプロピレンとアタクチックポリプロピレンの混合物となり、べたつきの原因となる。
重合体(F2)において、[rrrr]/(1-[mmmm])が0.1以下であると、得られるスパンボンド不織布におけるべたつきが抑制される。
このような観点から、[rrrr]/(1-[mmmm])は、好ましくは0.05以下、より好ましくは0.04以下である。
(1.1.2.6.2.3)[rmrm]
重合体(F2)は、下記式(c)を満たす。
式(c):[rmrm]>2.5モル%
重合体(F2)のラセミメソラセミメソ分率[rmrm]が2.5モル%を超える値であると、重合体(F2)のランダム性が増加し、スパンボンド不織布の弾性回復性がさらに向上する。
重合体(F2)のラセミメソラセミメソ分率[rmrm]は、好ましくは2.6モル%~10モル%、より好ましくは2.7モル%~10モル%である。
(1.1.2.6.2.4)[mm]×[rr]/[mr]
重合体(F2)は、下記式(d)を満たす。
式(d):[mm]×[rr]/[mr]≦2.0
[mm]×[rr]/[mr]は、重合体(F2)のランダム性の指標を示す。この値が2.0以下であると、十分な弾性回復性を有するスパンボンド不織布が得られ、かつ、べたつきも抑制される。[mm]×[rr]/[mr]は、0.25に近いほどランダム性が高くなる。
上記十分な弾性回復性を得る観点から、[mm]×[rr]/[mr]は、好ましくは0.25超1.8以下、より好ましくは0.5~1.5である。
(1.1.2.6.2.5)重量平均分子量(Mw)
重合体(F2)は、下記式(e)を満たす。
式(e):重量平均分子量(Mw)=10,000~200,000
プロピレン単独重合体である重合体(F2)において重量平均分子量が10,000以上であると、当該重合体(F2)の粘度が低すぎず適度のものとなるため、樹脂組成物により得られるスパンボンド不織布の製造時の糸切れが抑制される。重量平均分子量が200,000以下であると、重合体(F2)の粘度が高すぎず、紡糸性が向上する。
重合体(F2)の重量平均分子量は、好ましくは30,000~150,000、より好ましくは50,000~150,000である。重合体(F2)の重量平均分子量の測定法については後述する。
(1.1.2.6.2.6)分子量分布(Mw/Mn)
重合体(F2)は、下記式(f)を満たす。
式(f):(f)分子量分布(Mw/Mn)<4
重合体(F2)において、分子量分布(Mw/Mn)が4未満であると、得られるスパンボンド不織布におけるべたつきの発生が抑制される。
重合体(F2)の分子量分布は、好ましくは3以下である。
重合体(F1)及び重合体(F2)において、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、下記の装置及び条件で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。上記分子量分布(Mw/Mn)は、同様にして測定した数平均分子量(Mn)及び上記重量平均分子量(Mw)より算出した値である。
[測定条件]
カラム :TOSO GMHHR-H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
溶媒 :1,2,4-トリクロロベンゼン
測定温度:145℃
流速 :1.0mL/分
試料濃度:2.2mg/mL
注入量 :160μL
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT-GPC(Ver.1.0)
(1.1.2.6.2.7)融点(Tm-D)
重合体(F2)は、下記式(g)を満たすことが好ましい。
式(g):融点(Tm-D)=0℃~120℃
重合体(F2)の融点(Tm-D)が0℃以上であると、樹脂組成物により形成されるスパンボンド不織布のべたつきの発生が抑制され、120℃以下であると、十分な弾性回復性が得られる。
このような観点から、融点(Tm-D)は、好ましくは0℃~100℃、より好ましくは30℃~100℃である。
重合体(F2)の融点(Tm-D)は、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC-7)を用い、試料10mgを窒素雰囲気下-10℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップとして求めることができる。
(1.1.2.6.2.8)メルトフローレート
重合体(F2)のメルトフローレートは、良好な紡糸性及び優れた延伸加工適性を得る観点から、好ましくは1g/10分~100g/10分、より好ましくは5g/10分~100g/10分、更に好ましくは30g/10分~70g/10分である。
重合体(F2)のメルトフローレートは、ASTM規格D-1238に準拠した方法で測定される。重合体(F2)のメルトフローレートの測定条件は、230℃、荷重2.16kgである。
重合体(F2)は、例えば、国際公開第2003/087172号に記載されているような、いわゆるメタロセン触媒と呼ばれる均一系の触媒を用いて合成することができる。
樹脂組成物及び繊維が重合体(F1)及び重合体(F2)の少なくとも一方を含む場合、重合体(F1)及び重合体(F2)の含有量は、樹脂組成物の全量に対して、好ましくは5質量%~30質量%、より好ましくは10質量%~25質量%である。
(1.1.2.7)添加剤(G)
樹脂組成物は、本開示の効果を奏する範囲で、添加剤(G)を含有してもよい。添加剤(G)としては、酸化防止剤、耐候安定剤、耐光安定剤、帯電防止剤、スリップ剤、親水剤、防曇剤、ブロッキング防止剤、滑剤、核剤、染料、顔料、天然油、合成油、ワックス、及びアミド化合物等が挙げられる。これら添加剤(G)は、樹脂組成物に1種類のみ用いられてもよく、2種類以上を組み合わせて用いられてもよい。
樹脂組成物は、アミド化合物を含んでいてもよい。アミド化合物は、滑材として機能し得る。アミド化合物としては、脂肪酸アミド(例えば、炭素数15~22の脂肪酸アミド)等が挙げられる。スパンボンド不織布の繊維表面に、炭素数15~22の脂肪酸アミドが吸着することで、繊維表面が改質されて柔軟性、触感、耐ブロッキング性等がより向上し、エンボス工程等で使用される装置内の各種回転機器等の部材への繊維の付着がより効
果的に抑制されると考えられる。
本開示における「脂肪酸アミドの炭素数」とは、分子中に含まれる炭素数を意味し、アミド結合を構成する炭素原子も上記炭素数に含まれるものとする。
脂肪酸アミドの炭素数は、好ましくは15~22、より好ましくは18~22である。脂肪酸アミドとしては、脂肪酸モノアミド化合物、脂肪酸ジアミド化合物、飽和脂肪酸モノアミド化合物、及び不飽和脂肪酸ジアミド化合物が挙げられる。具体的には、パルミチン酸アミド(炭素数16)、ステアリン酸アミド(炭素数18)、オレイン酸アミド(炭素数18)、及びエルカ酸アミド(炭素数22)等が挙げられる。これらアミド化合物は、樹脂組成物に1種類のみ用いられてもよく、2種類以上を組み合わせて用いられてもよい。
樹脂組成物がアミド化合物を含む場合、アミド化合物の含有量は、樹脂組成物の全量に対し、好ましくは0.1質量%~5.0質量%、より好ましくは0.1質量%~3.0質量%、更に好ましくは0.1質量%~1.0質量%である。
(1.1.3)スパンボンド不織布の物性
スパンボンド不織布は、通気度が、280cm/cm・秒以上であり、かつ目付(g/m)に対する強度インデックス(N/25mm)の比(以下、「比(強度インデックス/目付)」ともいう。)が、0.70〔(N/25mm)/(g/m)〕以上であることが好ましい。
通気度、強度インデックス及び目付の各々の測定は、実施例に記載の方法と同様である。
比(強度インデックス/目付)は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、より好ましくは0.70〔(N/25mm)/(g/m)〕~2.0〔(N/25mm)/(g/m)〕、さらに好ましくは0.72〔(N/25mm)/(g/m)〕~1.7〔(N/25mm)/(g/m)〕、特に好ましくは0.74〔(N/25mm)/(g/m)〕~1.5〔(N/25mm)/(g/m)〕である。
スパンボンド不織布の通気度は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、好ましくは280cm/cm・秒~1000cm/cm・秒、より好ましくは290cm/cm・秒~800cm/cm・秒、さらに好ましくは300cm/cm・秒~600cm/cm・秒、特に好ましくは310cm/cm・秒~550cm/cm・秒である。
スパンボンド不織布の強度インデックスは、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、好ましくは15(N/25mm)~40(N/25mm)、より好ましくは18(N/25mm)~35(N/25mm)、更に好ましくは20(N/25mm)~30(N/25mm)である。
スパンボンド不織布の目付は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、好ましくは1g/m~100g/m、より好ましくは5g/m~80g/mで、更に好ましくは10g/m~70g/mである。
(1.1.4)スパンボンド不織布の構成
スパンボンド不織布は、海島繊維を含む1層からなるスパンボンド不織布であってもよく、海島繊維を含む2層以上のスパンボンド不織布からなる不織布積層体であってもよく、海島繊維のみからなるスパンボンド不織布と、スパンボンド不織布以外のその他の層とを含む不織布積層体であってもよい。スパンボンド不織布以外のその他の層は、1層であってもよいし、2層以上であってもよい。
スパンボンド不織布以外のその他の層としては、編布、織布、海島繊維を含まない不織布以外のスパンボンド不織布(以下、「他の不織布」ともいう。)、フィルム等が挙げられる。他の不織布としては、前述の種々の不織布が挙げられる。
不織布積層体を形成する方法は、特に制限されず、熱エンボス加工、超音波融着等の熱融着法、ニードルパンチ、ウォータージェット等の機械的交絡法、ホットメルト接着剤、ウレタン系接着剤等の接着剤を用いる方法、押出しラミネート等の種々の方法等が挙げられる。
スパンボンド不織布は、一部において圧着(好ましくは熱融着)されていることが好ましい。
スパンボンド不織布の一部を圧着する場合の圧着方法としては、例えば、超音波等の手段を用いる方法、エンボスロールを用いる熱エンボス加工、ホットエアースルー等が挙げられる。
スパンボンド不織布は、圧着部と非圧着部とを有していてもよい。圧着部の面積率は、好ましくは5%~30%、より好ましくは5%~20%、さらに好ましくは8%~19%である。これにより、スパンボンド不織布等の柔軟性と強度のバランスを良好にできる。
圧着部の面積率は、スパンボンド不織布から10mm×10mmの大きさの試験片を採取し、試験片のエンボスロールとの接触面を、電子顕微鏡(倍率:100倍)で観察し、観察したスパンボンド不織布の面積に対し、圧着された部分の面積の割合とする。圧着部を形成し得るエンボスロールに形成された凸部の面積率を「エンボス面積率」ともいう。エンボス面積率の好ましい範囲は、前述の圧着部の面積率の好ましい範囲と同様である。
圧着部の形状としては、例えば、円、楕円、長円、正方、菱、長方、四角、及びそれら形状を基本とする連続した形等が挙げられる。
(1.1.5)スパンボンド不織布の用途
スパンボンド不織布の通気度は、同一強度の他の不織布よりも高い。そのため、スパンボンド不織布は、高い通気度等の性能が求められる用途に好適に用いられる。
スパンボンド不織布の用途は、特に限定されず、スパンボンド不織布が通常使用されている用途に幅広く利用することができる。スパンボンド不織布の用途としては、例えば、フィルタ、衛生材料、医療用部材、包装材(脱酸素剤、カイロ、温シップ、食品包装材等)、電池用セパレーター、保温材、断熱材、防護服、衣料部材、電子材料、及び吸音材等が挙げられる。スパンボンド不織布は、中でも衛生材料として好適に用いられる。
(1.2)衛生材料
第1態様に係る衛生材料は、第1態様に係るスパンボンド不織布を含む。衛生材料としては、例えば、使い捨ておむつ、使い捨てパンツ、生理用品、尿取りパッド、ペット用シート等の吸収性物品;包帯、医療用ガーゼ、タオル、シーツ、湿布材等の医療用衛生材;産業用マスク、衛生マスク等が挙げられる。
衛生材料はこれらに制限されず、他の衛生材料用途にも好適に使用され得る。衛生材料は、第1態様に係るスパンボンド不織布が2層以上からなる不織布積層体を含んでいてもよく、第1態様に係るスパンボンド不織布と、第1態様に係る不織布以外のその他の層とを含む不織布積層体を含んでいてもよい。
(1.3)スパンボンド不織布の製造方法
第1態様に係るスパンボンド不織布の製造方法は、樹脂組成物を溶融紡糸して連続繊維群を形成し、前記連続繊維群を冷却風で延伸する。前記樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)とを含む。前記冷却風の風速(以下、「延伸エア風速」ともいう。)が3000m/分以上である。
第1態様に係るスパンボンド不織布の製造方法では、連続繊維群を延伸部の内部に導入して冷却風で延伸する。「延伸エア風速」とは、延伸部の口径が最も狭い部分(例えば、後述する隘路部16a)の断面積(m)に対する冷却風の流量(Nm/分)の比を示す。
第1態様に係るスパンボンド不織布の製造方法は、上記の構成を有するため、第1態様に係るスパンボンド不織布が得られる。
この効果は、以下の理由によると推測されるが、これに限定されない。
第1態様では、延伸エア風速は、3000m/分以上である。つまり、連続繊維群に強延伸をかける。これにより、比(ピーク強度/結晶化度)が上記範囲内のスパンボンド不織布が得られると推測される。
詳しくは、第1態様に係るスパンボンド不織布は、原料として樹脂組成物を用いて、例えば、以下のようにして製造される。すなわち、樹脂組成物を押出機に導入して溶融する。樹脂組成物の溶融物を、複数の紡糸口金を有するスパンボンド不織布成形機を用いて紡糸する。得られる連続繊維群をブロア等での風量制御を行って延伸する。この際、必要に応じて連続繊維群を冷却する。その後、スパンボンド不織布成形機の捕集面上に連続繊維群を堆積させて、スパンボンドウェブを得る。得られたスパンボンドウェブをエンボスロールで加熱加圧処理する。これにより、スパンボンド不織布が得られる。
(1.3.1)スパンボンド不織布の製造方法の一例
以下、図1を参照して、第1態様に係るスパンボンド不織布の製造方法の一例について詳細に説明する。密閉式スパンボンド法では、樹脂組成物が溶融紡糸された連続繊維群を密閉空間中で冷却しながら延伸する。
図1に示す密閉式スパンボンド法用製造装置100は、紡糸部10を備える。紡糸部10は、押出機11と、紡糸口金12と、冷却室13と、冷却風供給部14と、冷却風供給部15と、延伸部16とを有する。押出機11は、樹脂組成物を押し出す。紡糸口金12は、樹脂組成物の溶融物を紡糸する。冷却室13は、紡糸口金12から紡糸された連続繊維群1を冷却する。冷却風供給部14及び冷却風供給部15は、冷却風Aを冷却室13及び延伸部16内に供給する。延伸部16は、連続繊維群1を延伸する。
まず、押出機11内に樹脂組成物を導入する。押出機11内に導入された樹脂組成物は、押出機11内で溶融混練される。樹脂組成物の溶融物は、押出機11から押し出される。
押出機11から押し出された樹脂組成物の溶融物は、紡糸口金12に導入される。紡糸口金12に導入された樹脂組成物の溶融物は、紡糸口金12から押し出されて、紡糸される。これにより、連続繊維群1が形成される。
連続繊維群1は、冷却室13に導入される。冷却室13に導入された連続繊維群1は、冷却風Aによって冷却される。冷却風Aは、冷却風供給部14及び冷却風供給部15の少なくとも一方から冷却室13及び延伸部16内に供給される。冷却された連続繊維群1は、冷却室13の下流側に配置された延伸部16に導入される。
延伸部16は、隘路部16a及び筒部16bを有する。筒部16bは、隘路部16aの上下方向(すなわち、重力方向)の下側(すなわち、移動捕集部材21側)の端部に形成されている。隘路部16aは、隘路状である。筒部16bは、筒状物である。筒部16bの中空部は、図1に示すように、下側に向けて広がっている。延伸部16に導入された連続繊維群1は、隘路部16aで冷却風の速度が増加することによって、延伸される。延伸されて、筒部16bを通過した連続繊維群1は、分散されて、移動捕集部材21の上に捕集される。
分散された連続繊維群1は、サクションユニット22によって、移動捕集部材21の上に効率よく補集される。サクションユニット22は、移動捕集部材21の補集面の下部に配置されている。これにより、スパンボンドウェブ2が形成される。
その後、スパンボンドウェブ2に含まれる繊維は、例えば、エンボスロール(図示せず)によって加熱加圧処理され、結合される。これにより、スパンボンド不織布が得られる。
樹脂組成物の溶融温度は、樹脂組成物の軟化温度、又は融解温度以上で且つ樹脂組成物の熱分解温度未満であれば特に限定はされず、樹脂組成物の物性等により適宜設定される。
紡糸口金12の温度は、樹脂組成物の物性等に応じて適宜調整される。紡糸口金12の温度は、樹脂組成物に含まれるプロピレン系重合体(A)の物性を考慮すると、好ましくは180℃~240℃、より好ましくは190℃~230℃、更に好ましくは200℃~225℃である。
紡糸口金12の孔径は、特に限定されず、スパンボンド不織布の伸長性の観点から、好ましくは0.05mm~1.00mmである。
紡糸口金12からの樹脂組成物の溶融物の単孔吐出量は、スパンボンド不織布の伸長性の観点から、好ましくは0.1g/分~3.0g/分、より好ましくは0.3g/分~1.0g/分である。
紡糸口金12から押し出された連続繊維群を冷却する冷却風Aの温度は、樹脂組成物が固化する温度であれば特に限定はされない。冷却風Aの温度は、好ましくは5℃~50℃、より好ましくは10℃~40℃、更に好ましくは15℃~30℃である。
単孔吐出量に対する幅1m当りの冷却風量(m/分/m)の比(m/g)は、特に制限されず、好ましくは1m/g~10000m/gで、好ましくは10m/g~1000m/gである。
延伸エア風速は、3,000m/分以上である。
延伸エア風速は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度の両立の観点から、好ましくは3,200m/分以上、より好ましくは3,500m/分以上であり、さらに好ましくは3,800m/分以上である。
延伸エア風速は、特に制限されず、例えば6,000m/分以下であってもよく、5,500m/分以下であってもよい。
冷却風供給部14及び冷却風供給部15の各々から供給される冷却風Aの流量、及び隘路部16aの断面積は、延伸エア風速が上記範囲であれば特に制限されず、延伸エア風速を特定範囲とするために適宜設定される。
第1形態に係るスパンボンド不織布の製造方法において、スパンボンド不織布に含まれる繊維は、一部を熱融着させてもよい。スパンボンド不織布に含まれる繊維は、熱融着する前に、ニップロールを用いて、押し固めておいてもよい。
第1形態に係るスパンボンド不織布の製造方法として、密閉式スパンボンド法を例に説明したが、本開示のスパンボンド不織布の製造方法は密閉式スパンボンド法に限定されない。本開示のスパンボンド不織布の製造方法は、開放式スパンボンド法であってもよい。開放式スパンボンド法では、樹脂組成物が溶融紡糸された連続繊維群を冷却する。
(2)第2態様
(2.1)スパンボンド不織布
第2態様に係るスパンボンド不織布は、樹脂組成物からなる繊維を含む。前記樹脂組成
物は、プロピレン系重合体(A)と、結晶核剤(b)と、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)と、を含む。前記繊維は、海島構造を有する。前記海島構造に含まれる海相は、前記プロピレン系重合体(A)を含む。前記海島構造に含まれる島相は、前記結晶核剤(b)を含む。前記繊維の結晶化度に対する前記繊維のα晶のピーク強度の比は、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下である。前記α晶のピーク強度が、CuKα線を用いたX線回折装置により測定されるX線回折パターンにおいて、2θ=14°付近の前記プロピレン系重合体(A)の(110)面のピーク強度を示す。
本開示において、「結晶核剤」とは、熱可塑性樹脂の分野で熱可塑性樹脂の結晶化を促進する物質を示す。
第2態様に係るスパンボンド不織布は、上記の構成を有するため、引張強度に優れ、かつ通気度の高い。換言すると、第2態様に係るスパンボンド不織布は、引張強度を維持又は向上させつつ通気度を上げる、という一般的なトレードオフの関係にある両者が両立する効果を奏する。
(2.1.1)繊維
第2態様に係るスパンボンド不織布は、繊維を含む。
(2.1.1.1)比(ピーク強度/結晶化度)
比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下である。比(ピーク強度/結晶化度)は、第1態様の比(ピーク強度/結晶化度)と同様である。
(2.1.1.2)海島構造
第2態様では、繊維は、海島構造を有する。
第2態様では、海島繊維は、樹脂組成物からなる。樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、結晶核剤(b)と、重合体(C)とを含み、必要に応じて、ポリエチレン(D)を更に含んでもよい。
樹脂組成物の詳細については、後述する。
海島構造は、海相と、複数の島相とを有する。複数の島相は、海相中に存在(例えば、分散)している。
海相は、プロピレン系重合体(A)を含み、複数の島相の各々は、結晶核剤(b)を含む。樹脂組成物がポリエチレン(D)を更に含む場合、海相は、プロピレン系重合体(A)を含み、複数の島相の各々は、結晶核剤(b)の島相と、ポリエチレン(D)の島相とを含むことが好ましい。
海島繊維の繊維径は、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下、特に好ましくは28μm以下である。繊維径は小さいほど不織布の柔軟性に優れる。ハンドリング性の観点から、海島繊維の繊維径は、10μm以上であることが好ましい。海島繊維は、長繊維(ステープル)であってもよいし、単繊維(フィラメント)であってもよい。さらに、海島繊維の断面形状は、特に制限されず、例えば、円形、楕円形、異形断面等が挙げられる。
(2.1.1.2.1)結晶核剤(b)の島相
繊維の軸方向に直交する断面を透過型電子顕微鏡を用いて25.5μmの視野面積で観察したときに、結晶核剤(b)を含む島相の平均直径が、0.095μm以下であり、かつ結晶核剤(b)を含む島相の数が、200個以上であることが好ましい。これにより、紡糸性を向上させると共に、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させることができる。
透過型電子顕微鏡の拡大率は、特に制限されず、繊維の断面の島相のサイズ及び島相の数を測定できる程度に適宜調整されてもよい。例えば、透過型電子顕微鏡の拡大率は、40,000倍であってもよい。
結晶核剤(b)を含む島相の平均直径、及び結晶核剤(b)を含む島相の数の各々の測定方法は、実施例に記載の方法と同様である。
結晶核剤(b)を含む島相の平均直径は、第1態様において、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の平均直径として例示したものと同様である。
結晶核剤(b)を含む島相の数は、第1態様において、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の数として例示したものと同様である。
海島繊維の断面の総面積に対する、島相面積の割合(以下、「島相面積率」という。)は、1.0%以上であることが好ましい。島相面積率が1.0%以上あることで、海島繊維の内部において、プロピレン系重合体(A)の配向結晶化が阻害されやすくなる。
島相面積率は、20%以下であることが好ましい。島相面積率が20%以下であると、海島繊維の内部において、プロピレン系重合体(A)の配向結晶化が阻害されやすくなる。これにより、スパンボンド不織布の伸長性及び紡糸性はより優れる。
島相面積割合を調整する方法は、特に限定されず、原料調整法等が挙げられる。
(2.1.1.2.2)ポリエチレン(D)の島相
樹脂組成物がポリエチレン(D)を更に含む場合、繊維の軸方向に直交する断面を透過型電子顕微鏡を用いて25.5μmの視野面積で観察したときに、ポリエチレン(D)を含む島相の平均直径が、0.11μm以下であり、かつポリエチレン(D)を含む島相の数が、150個以上であることが好ましい。
透過型電子顕微鏡の拡大率は、特に制限されず、繊維の断面の島相のサイズ及び島相の数を測定できる程度に適宜調整されてもよい。例えば、透過型電子顕微鏡の拡大率は、40,000倍であってもよい。
ポリエチレン(D)の島相は、第1態様において、ポリエチレン(D)の島相として例示したものと同様である。
(2.1.1.3)形態等
スパンボンド不織布に含まれる繊維の形態は、第1態様において、スパンボンド不織布に含まれる繊維の形態として例示したものと同様である。
(2.1.2)樹脂組成物
繊維は、樹脂組成物からなる。
樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、重合体(C)とを含む。プロピレン系重合体(A)、結晶核剤(b)、及び重合体(C)の各々の詳細については、後述する。
(2.1.2.1)プロピレン系重合体(A)
樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)を含む。
プロピレン系重合体(A)は、第1態様において、プロピレン系重合体(A)として例示したものと同様である。
(2.1.2.2)結晶核剤(b)
樹脂組成物は、結晶核剤(b)を含有する。
結晶核剤(b)としては、熱可塑性樹脂の分野で結晶核剤として知られているあらゆる物質が使用可能であり、有機系結晶核剤及び無機系結晶核剤が挙げられる。
本開示において、「有機系結晶核剤」とは、熱溶融及び冷却することにより、又は溶融混錬及びせん断流動を与えることにより、自己組織化による三次元網目構造を形成し得る有機化合物である。このような有機系結晶核剤を熱可塑性樹脂に添加して熱溶融及び冷却に供することにより、熱可塑性樹脂の微細で均一な結晶の成長が促進される。
有機系結晶核剤の具体例としては、例えば、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)、ソルビトール系化合物、リン酸エステル系化合物、アミド系化合物、ロジン系化合物が挙げられる。ソルビトール系化合物は、芳香族環含有ソルビトール系化合物及び脂肪族環含有ソルビトール系化合物を包含するものであり、好ましいソルビトール系化合物は芳香族環含有ソルビトール系化合物である。
無機系結晶核剤の具体例としては、タルク、カオリナイト、モンモリロナイト、合成マイカ、クレー、ゼオライト、シリカ、グラファイト、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、硫化カルシウム、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ネオジウム及びフェニルホスホネートの金属塩等が挙げられる。これらの無機系結晶核剤は、樹脂組成物中での分散性を高めるために、有機物で修飾されていることが好ましい。
中でも、結晶核剤(b)は、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含むことが好ましい。これにより、スパンボンド不織布の引張強度はより優れ、かつスパンボンド不織布の通気度は高い。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)としては、第1態様において、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)として例示したものと同様である。
結晶核剤(b)の含有量は、スパンボンド不織布の引張強度と通気度とを両立させる観点から、樹脂組成物の全量に対して、好ましくは2.0質量%~20.0質量%、より好ましくは2.5質量%~19.0質量%、さらに好ましくは3.0質量%~18.0質量%である。
以下、第2態様において、結晶核剤(b)が熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)である場合について説明する。
(2.1.2.3)重合体(C)
樹脂組成物は、重合体(C)を含有する。
重合体(C)は、第1態様において、重合体(C)として例示したものと同様である。
(2.1.2.4)ポリエチレン(D)
樹脂組成物は、ポリエチレン(D)を含有してもよい。
ポリエチレン(D)は、第1態様において、ポリエチレン(D)として例示したものと同様である。
(2.1.2.5)低分子量オレフィン系重合体(E)
樹脂組成物は、低分子量オレフィン系重合体(E)を含有してもよい。
低分子量オレフィン系重合体(E)は、第1態様において、低分子量オレフィン系重合体(E)として例示したものと同様である。
(2.1.2.6)その他の重合体(F)
樹脂組成物は、繊維の伸長性能を向上させる観点から、その他の重合体(F)を含んでいてもよい。
その他の重合体(F)は、第1態様において、その他の重合体(F)として例示したものと同様である。
(2.1.2.7)添加剤(G)
樹脂組成物は、本開示の効果を奏する範囲で、添加剤(G)を含有してもよい。
添加剤(G)は、第1態様において、添加剤(G)として例示したものと同様である。
(2.1.3)スパンボンド不織布の物性
スパンボンド不織布は、通気度が、280cm/cm・秒以上であり、かつ目付(g/m)に対する強度インデックス(N/25mm)の比(以下、「比(強度インデックス/目付)」ともいう。)が、0.70〔(N/25mm)/(g/m)〕以上であることが好ましい。
通気度、強度インデックス及び目付の各々の測定は、実施例に記載の方法と同様である。
比(強度インデックス/目付)は、第1態様において、比(強度インデックス/目付)として例示したものと同様である。
スパンボンド不織布の通気度は、第1態様において、通気度として例示したものと同様である。
スパンボンド不織布の強度インデックスは、第1態様において、強度インデックスとして例示したものと同様である。
スパンボンド不織布の目付は、第1態様において、目付として例示したものと同様である。
(2.1.4)スパンボンド不織布の構成
スパンボンド不織布の構成は、第1態様において、スパンボンド不織布の構成として例示したものと同様である。
(2.1.5)スパンボンド不織布の用途
スパンボンド不織布の用途は、第1態様において、スパンボンド不織布の用途として例示したものと同様である。
(2.2)衛生材料
第2態様に係る衛生材料は、第2態様に係るスパンボンド不織布を含む。第2態様に係る衛生材料は、第1態様に係るスパンボンド不織布に代えて第2態様に係るスパンボンド不織布を含むことの他は、第1態様に係る衛生材料と同様である。
(2.3)スパンボンド不織布層の製造方法
第2態様に係るスパンボンド不織布の製造方法は、樹脂組成物を溶融紡糸して連続繊維群を形成し、前記連続繊維群を冷却風で延伸する。前記樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、結晶核剤(b)と、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)とを含む。前記冷却風の風速(以下、「延伸エア風速」ともいう。)が3000m/分以上である。
第2態様に係るスパンボンド不織布の製造方法は、上記の構成を有するため、第2態様に係るスパンボンド不織布が得られる。
第2態様に係るスパンボンド不織布の製造方法は、樹脂組成物が熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の代わりに結晶核剤(b)を含むことの他は、第1態様に係るスパンボンド不織布の製造方法と同様である。
以下、実施例に基づいて本開示をさらに具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理手順等は、本開示の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。
[1]測定方法及び評価方法
実施例及び比較例における物性値等は、以下の方法により測定及び評価した。
[1.1]紡糸性
実施例に示すスパンボンド不織布の紡糸結果から、以下の基準により、紡糸性を評価した。紡糸性の許容可能な評価は、「A」である。
A:問題なく紡糸でき、スパンボンド不織布を製造できた。
B:紡糸でき自体はできたが、糸切れが多く、スパンボンド不織布を製造できなかった。
[1.2]海島構造の確認、島相の数、島相の平均径、及び島相の面積率
スパンボンド不織布から繊維を取り出し、パラフィンに包埋した。そして、測定試料を繊維の軸方向に直交する方向と刃が平行になるようにミクロトームに設置し、繊維の軸方向に直交する方向に沿ってスライスして得られた繊維断面をRuOで染色した後、再びスライスすることで超薄切切片を作成した。作製した超薄切切片にカーボン補強を施した後、超薄切切片の染色断面について、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)を用いて観察した。繊維の断面において、海島構造の観察を行った。なお、RuOにより、島相全体又は島相の外周部が黒色に染色された島相を熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相、RuO4にて染色されていない灰白色の島相をポリエチレン(D)を含む島相とした。
透過型電子顕微鏡としては、日立ハイテク(株)製の透過型電子顕微鏡型式:H-7650を用い、観察倍率は40,000倍とした。
島相の直径は、三谷商事(株)製画像処理ソフトWinRoof2018にて画像解析を行い求めた。詳しくは、取得画像中の縦4.25μm、横6.00μmとからなる面積25.5μmの矩形領域を解析範囲(視野面積)とし、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相又はポリエチレン(D)を含む島相をそれぞれ二値化処理し、それぞれの島相の個数を数え、円相当径を算出した。熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の個数及び円相当径に基づき算出した島相の円相当径の算術平均値を、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の平均径とした。ポリエチレン(D)を含む島相の個数及び円相当径に基づき算出した島相の円相当径の算術平均値を、ポリエチレン(D)を含む島相の平均径とした。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の面積率(B)は、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の総面積を解析範囲の25.5μmで除した値とした。
[1.3]α晶のピーク強度、結晶化度、及び比(ピーク強度/結晶化度)
広角X線回折装置(スペクトリス(株)製 Empyrean、X線源:CuKα、出力:45kV,40mA、検出器:PIXcel3D)を用いて、スパンボンド不織布からエンボス部分を除いて切り出した繊維を試料ホルダーに充填し、ホルダーを回転しながら広角X線回折プロファイル測定をした。広角X線回折プロファイル測定より得られる回折プロファイル結果より、結晶部由来ピーク面積、及び非晶部由来ハロー面積を求め、下記式にて結晶化度を算出した。
結晶化度[%]=結晶部由来ピーク面積/(結晶部由来ピーク面積+非晶部由来ハロー面積)×100
回折プロファイル結果より、2θ=14°付近のプロピレン系重合体(A)の(110)面を示す最大ピーク強度(α晶のピーク強度)を求めた。
結晶化度に対するα晶のピーク強度の比(ピーク強度/結晶化度)を算出した。
[1.4]平均繊維径
電子顕微鏡(日立製作所製の「S-3500N」)を用いて、倍率1000倍のスパンボンド不織布の繊維の写真を撮影した。得られた写真から繊維の直径を測定可能な繊維の直径を測定し、測定した繊維の本数の合計が100本を超えるまで撮像と測定を繰り返し、得られた繊維の直径の算術平均値を平均繊維径(μm)とした。
[1.5]目付
スパンボンド不織布から250mm(流れ方向:MD)×200mm(横方向:CD)の試験片を10点採取した。試験片の採取場所は、スパンボンド不織布のMD、CDともに任意の10箇所とした。次いで、採取した各試験片について、上皿電子天秤(研精工業社製)を用いて、それぞれ質量(g)を測定した。各試験片の質量の平均値を求めた。求めた平均値から1m当たりの質量(g)に換算し、小数点第1位を四捨五入して得られた値を目付〔g/m〕とした。
[1.6]引張強度、強度インデックス、及び比(強度インデックス/目付)
スパンボンド不織布について、JIS L 1906に準拠して測定した。スパンボンド不織布から、幅25mm×長さ200mmの試験片を採取し、引張試験機を用いてチャック間距離100mm、ヘッドスピード100mm/minでMD:5点、CD:5点を測定し、それぞれの平均値を算出し、MDの引張強度(N/25mm)とCDの引張強度(N/25mm)とを求めた。
下記式(X1)及び式(X2)より強度インデックス、及び比(強度インデックス/目付)を算出した。
式(X1):強度インデックス=(((MDの引張強度)+(CDの引張強度)))/2)0.5
式(X2):比(強度インデックス/目付)=強度インデックス/目付
比(強度インデックス/目付)の許容可能な範囲は、0.7[(N/25mm)/(g/m)]以上である。
[1.7]MDの最大伸度〔%〕、及びCDの最大伸度〔%〕
スパンボンド不織布について、JIS L 1906の6.12.1[A法]に準拠して、JIS Z 8703(試験場所の標準状態)に規定する温度20±2℃、湿度65±2%の恒温室内で、流れ方向(MD)に25cm、横方向(CD)に5cmの試験片を5枚採取した。得られた試験片を、チャック間100mm、引張速度300mm/分の条件で引張り試験機(インストロンジャパンカンパニイリミテッド製,インストロン5564型)を用いて引張試験を行い、5枚の試験片について引張荷重を測定し、それらの最大値の平均値となる強度における伸度を最大伸度〔%〕とし、伸長性を評価する指標とした。具体的に、MDの最大伸度〔%〕は、下記式(X3)から求められ、CDの最大伸度〔%〕は下記式(X4)から求められる。
式(X3):最大伸度〔%〕={(第1最大長さ-25cm)/25cm}×100
式(X4):最大伸度〔%〕={(第2最大長さ-5cm)/5cm}×100
式(X3)中、「第1最大長さ」とは、MDにおいて、引張強度を示すときの試験片の長さ〔cm〕を示す。式(X4)中、「第2最大長さ」とは、CDにおいて、引張強度を示すときの試験片の長さ〔cm〕)を示す。
MDの最大伸度の許容可能な範囲は、190%以上である。CDの最大伸度の許容可能な範囲は、150%以上である。
[1.8]通気度
スパンボンド不織布(100mm×100mm)の中央及び四隅の計5箇所について、フラジール形試験機を用い、JIS L1096に準拠して圧力差125Paでの通気量を測定し、測定した平均値を通気度とした。
通気度の許容可能な範囲は、280[cm/cm・秒]以上である。
[1.9]地合指数
スパンボンド不織布を、野村商事(株)のファーメーションテスター「FMT-MIII」を用いて、n=5の地合指数の平均値を、地合指数とした。地合指数が小さいほど、地合が良好であることを示す。
地合指数は10σ/Eで表される。σはスパンボンド不織布の濃淡ムラの標準偏差、Eは、スパンボンド不織布の光透過率(T)を測定することで得られる。E=2-logTで表され、透過率が100%に近い場合(地合不良)、E≒0となり、地合指数は無限大に大きな値を示す。
[1.10]理論樹脂密度
理論樹脂密度は下記式(X5)により算出した。
式(X5):理論樹脂密度(g/cm)=1÷(Σ(組成比(-)/密度(g/cm)))
Σ(組成比(-)/密度(g/cm))=樹脂組成物の全量に対するプロピレン単独系重合体(A-1)の含有割合(質量%)/プロピレン単独重合体(A-1)の密度(g/cm)+樹脂組成物の全量に対する熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B-1)の含有割合(質量%)/熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B-1)の密度(g/cm)+樹脂組成物の全量に対する重合体(C-1)の含有割合(質量%)/重合体(C-1)の密度(g/cm)+樹脂組成物の全量に対する重合体(C-2)の含有割合(質量%)/重合体(C-2)の密度(g/cm
なお、後述するプロピレン単独重合体(A-1)の密度を0.91g/cm、後述するTPU(B-1)の密度を1.20g/cm、後述する重合体(C-1)の密度を0.91g/cm3、後述する重合体(C-2)の密度を0.95g/cm3、後述するポリエチレン(D-1)の密度を0.95g/cmとした。
[1.11]厚み
スパンボンド不織布から100mm(流れ方向:MD)×100mm(横方向:CD)の試験片を10点採取し、中央の厚みを測定し、計10点の平均値を算出した。算出した平均値を厚みとした。厚みの測定には、荷重が125gf/cm(測定子直径5mmφ)の厚み計を使用した。
[1.12]繊維充填率、及び空隙率
スパンボンド不織布の繊維充填率(単位容積内に占める繊維量に相当)は、次式(X6)で表される。スパンボンド不織布の空隙率(単位容積に占める空隙)は、次式(X7)で表される。
式(X6):繊維充填率(%)=(目付(g/m)/厚み(mm)/理論樹脂密度(
g/cm3)/1000)×100
式(X7):空隙率(%)=100-繊維充填率(%)
[2]準備
[2.1]プロピレン系重合体(A)の準備
プロピレン系重合体(A)として、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)を準備した。
[2.2]熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の製造
熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)としてのTPU(B-1)を以下のようにして製造した。数平均分子量が1932のポリエステルポリオール:71.7質量部、1,4-ブタンジオール(以下、「BD」とも称する。):4.8質量部、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](以下、「酸化防止剤-1」と略す。):0.3質量部、ポリカルボジイミド:0.3質量部を混合し、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、「MDI」とも称する。):22.9質量部を加えて、十分に高速攪拌混合した後、160℃で1時間反応させた。
この反応物を粉砕した後、当該粉砕物:100質量部に対して、エチレンビスステアリン酸アミド:0.8質量部、トリエチレングリコール-ビス-[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](以下、「酸化防止剤-2」とも称する。):0.5質量部、エチレンビスオレイン酸アミド(以下、「EOA」とも称する。):0.8質量部を混合した後、押出機(設定温度:210℃)で溶融混練して造粒し、TPU(B-1)を得た。
得られたTPU(B-1)の物性は、ショアA硬度:82、融点(Tm)(高融点側):162.2℃、融解熱量:11.4mJ/mg、凝固開始温度:155℃、ハードドメインの融解熱量比:0.58、溶融粘度:1100Pa・sであった。
[2.3]重合体(C)の準備
重合体(C-1)として、旭化成株式会社製のタフテック「グレ-ドMP10」(種類:アミン変性水添スチレン系熱可塑性エラストマー、極性基:アミノ基、主鎖:水添スチレン系ブロック共重合体)を使用した。
重合体(C-2)として、三洋化成工業株式会社製のユーメックス「グレ-ド1001」(種類:無水カルボン酸変性ポリプロピレン系樹脂、極性基:無水カルボン酸基、主鎖:ポリオレフィン)を使用した。
[2.4]重合体(I)準備
重合体(I)として、旭化成株式会社製のタフテック「グレ-ドH1053」(種類:水添スチレン系熱可塑性エラストマー、極性基:検出されず、主鎖:水添スチレン系ブロック共重合体)を使用した。
[2.5]ポリエチレン(D)の準備
ポリエチレン(D-1)として、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度190℃、荷重2.16kgで測定)5g/10分、密度0.95g/cm、融点(Tm)134℃のポリエチレンを使用した。
[3]実施例及び比較例
[3.1]実施例1
図1に示される製造装置を用いて、以下のようにしてスパンボンド不織布を作製した。MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)80.6質量%と、TPU(B-1)16.1質量%と、重合体(C-1)3.2質量%との混合物を、75mmφの押出機を用い溶融させた。溶融させた混合物を孔径0.6mm及び孔数1093ホールの紡糸口金を有するスパンボンド不織布製造装置を用いて、樹脂温度とダイ温度がともに205℃、冷却風温度20℃(混合物の単孔吐出量:0.60g/分、延伸エア風速4190m/分の条件で上記混合物を紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度120℃)して総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。「延伸エア風速」とは、延伸部の隘路部の断面積(m)に対する冷却風の流量(Nm/分)の比を示す。
[3.2]比較例1
実施例1の延伸エア風速4190m/分を2841m/分に変更したことの他は、実施例1と同様の操作を行い、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.3]比較例2
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)83.3質量%と、TPU(B-1)16.7質量%とを、75mmφの押出機を用い溶融させたことの他は、実施例1と同様の操作を行った。しかし、紡糸段階で糸切れが多く発生し、スパンボンド不織布を製造できなかった。
そこで、過型電子顕微鏡観察、広角X線回折測定用に下記の要領でサンプル作成を実施した。上記混合物の繊維を30g/mとなるよう任意の布帛の上に堆積させ、布帛と共にエンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度120℃)を実施し、エンボス後の積層体からスパンボンド不織布を剥がし、これを測定用サンプルとした。
[3.4]比較例3
比較例2の延伸エア風速4190m/分を2841m/分に変更したことの他は、比較例2と同様の操作を行い、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.5]比較例4
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)96.2質量%と、重合体(C-1)3.8質量%との混合物を、75mmφの押出機を用い溶融させたことの他は、実施例1と同様の操作を行い、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.6]比較例5
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)100.0質量%を、75mmφの押出機を用い溶融させたことの他は、実施例1と同様の操作を行い、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.7]実施例2
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)75.8質量%と、TPU(B-1)16.1質量%と、重合体(C-1)3.2質量%と、ポリエチレン(D-1)4.8質量%との混合物を、75mmφの押出機を用い溶融させたことの他は、実施例1と同様の操作を行い、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.8]実施例3
実施例2の重合体(C-1)を重合体(C-2)に変更したことの他は、実施例2と同様の操作を行い、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.9]比較例6
実施例2の重合体(C-1)を重合体(I)に変更したことの他は、実施例2と同様の操作を行った。紡糸段階で糸切れが多く発生し、スパンボンド不織布を製造できなかった。そこで、比較例2に記載の要領で、透過型電子顕微鏡観察、広角X線回折測定用のサン
プル作成を実施した。
[3.10]比較例7
比較例5の延伸エア風速4190m/分を2841m/分に変更したことの他は、比較例6と同様の操作を行い、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.11]比較例8
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)78.3質量%と、TPU(B-1)16.7質量%と、ポリエチレン(D-1)5.0質量%との混合物を、75mmφの押出機を用い溶融させたことの他は、実施例1同様の操作を行なった。紡糸段階で糸切れが多く発生し、スパンボンド不織布を製造できなかった。そこで、比較例2に記載の要領で、透過型電子顕微鏡観察、広角X線
回折測定用のサンプル作成を実施した。
[3.12]比較例9
比較例6の延伸エア風速4190m/分を2841m/分に変更したことの他は、比較例8と同様の操作を行い、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.13]比較例10
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)90.4質量%と、重合体(C-1)3.8質量%と、ポリエチレン(D-1)5.8質量%との混合物を、75mmφの押出機を用い溶融させたことの他は、実施例1と同様の操作を行ない、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.14]比較例11
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)94.0質量%と、ポリエチレン(D-1)6.0質量%との混合物を、75mmφの押出機を用い溶融させたことの他は、実施例1と同様の操作を行ない、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.15]実施例4
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)86.2質量%と、TPU(B-1)4.6質量%と、重合体(C-1)3.7質量%と、ポリエチレン(D-1)5.5質量%との混合物を、75mmφの押出機を用い溶融させたことの他は、実施例1と同様の操作を行い、総目付量が29g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
[3.16]比較例12
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.910g/cm、融点(Tm)160℃のプロピレン単独重合体(A-1)89.5質量%と、TPU(B-1)4.8質量%と、ポリエチレン(D-1)5.7質量%との混合物を、75mmφの押出機を用い溶融させたことの他は、実施例1と同様の操作を行い、総目付量が30g/mであるスパンボンド不織布を作製した。
表1及び表2に示すように、実施例1~実施例4のスパンボンド不織布では、樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、重合体(C)とを含む。比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下であった。延伸エア風速は、3000m/分以上であった。そのため、実施例1~実施例4の比(強度インデックス/目付)は、0.70〔(N/25mm)/(g/m)〕以上であった。実施例1~実施例4の通気度は、280cm/cm・秒以上であった。これらの結果から、実施例1~実施例4のスパンボンド不織布は、引張強度に優れ、かつ通気度の高いことがわかった。
比較例1のスパンボンド不織布では、樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、重合体(C)とを含む。比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕超であった。延伸エア風速は、3000m/分未満であった。そのため、比較例1の比(強度インデックス/目付)は、0.70〔(N/25mm)/(g/m)〕未満であった。
比較例2、比較例6及び比較例8のスパンボンド不織布では、樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)とを含み、重合体(C)とを含まなかった。比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕超であった。延伸エア風速は、3000m/分以上であった。そのため、比較例2、比較例6及び比較例8では、紡糸段階で糸切れが多く発生し、スパンボンド不織布を製造できなかった。
比較例3、比較例7及び比較例9のスパンボンド不織布では、樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)とを含み、重合体(C)とを含まなかった。比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕超であった。延伸エア風速は、3000m/分未満であった。そのため、比較例3、比較例7及び比較例9の比(強度インデックス/目付)は、0.70〔(N/25mm)/(g/m)〕未満であった。
比較例4及び比較例10のスパンボンド不織布では、樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、重合体(C)とを含み、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含まなかった。比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕超であった。延伸エア風速は、3000m/分以上であった。そのため、比較例4及び比較例10の比(強度インデックス/目付)は、0.70〔(N/25mm)/(g/m)〕未満であった。比較例4及び比較例10の通気度は、280cm/cm・秒未満であった。
比較例5のスパンボンド不織布では、樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)を含み、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)及び重合体(C)を含まなかった。比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕超であった。延伸エア風速は、3000m/分以上であった。そのため、比較例5の通気度は、280cm/cm・秒未満であった。
比較例11のスパンボンド不織布では、樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)及びポリエチレン(D-1)を含み、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)及び重合体(C)を含まなかった。比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕超であった。延伸エア風速は、3000m/分以上であった。そのため、比較例11の比(強度インデックス/目付)は、0.70〔(N/25mm)/(g/m)〕未満であった。比較例11の通気度は、280cm/cm・秒未満であった。
比較例12のスパンボンド不織布では、樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、ポリエチレン(D-1)とを含み、重合体(C)を含まなかった。比(ピーク強度/結晶化度)は、10.5〔Intensity[counts]/%〕超であった。延伸エア風速は、3000m/分以上であった。そのため、比較例12の通気度は、280cm/cm・秒未満であった。
これらの結果から、比較例1~比較例12のスパンボンド不織布は、引張強度に優れ、かつ通気度の高いことを満たさないことがわかった。
1 連続繊維群
2 スパンボンドウェブ
10 紡糸部
11 押出機
12 紡糸口金
13 冷却室
14 冷却風供給部
15 冷却風供給部
16 延伸部
16a 隘路部
16b 筒部
21 移動捕集部材
22 サクションユニット
100 密閉式スパンボンド法用製造装置
A 冷却風

Claims (15)

  1. プロピレン系重合体(A)と、
    熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、
    酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)と、
    を含む樹脂組成物からなる繊維を含み、
    前記繊維の結晶化度に対する前記繊維のα晶のピーク強度の比が、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下であり、
    前記α晶のピーク強度が、CuKα線を用いたX線回折装置により測定されるX線回折パターンにおいて、2θ=14°付近の前記プロピレン系重合体(A)の(110)面のピーク強度を示す、スパンボンド不織布。
  2. プロピレン系重合体(A)と、
    結晶核剤(b)と、
    酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)と、
    を含む樹脂組成物からなる繊維を含み、
    前記繊維が、海島構造を有し、
    前記海島構造に含まれる海相は、前記プロピレン系重合体(A)を含み、
    前記海島構造に含まれる島相は、前記結晶核剤(b)を含み、
    前記繊維の結晶化度に対する前記繊維のα晶のピーク強度の比が、10.5〔Intensity[counts]/%〕以下であり、
    前記α晶のピーク強度が、CuKα線を用いたX線回折装置により測定されるX線回折パターンにおいて、2θ=14°付近の前記プロピレン系重合体(A)の(110)面のピーク強度を示す、スパンボンド不織布。
  3. 前記プロピレン系重合体(A)の含有量が、前記樹脂組成物の全量に対して、70.0質量%~97.0質量%であり、
    前記熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)の含有量が、前記樹脂組成物の全量に対して、2.0質量%~20.0質量%であり、
    前記重合体(C)の含有量が、前記樹脂組成物の全量に対して、1.0質量%~10.0質量%である、請求項1に記載のスパンボンド不織布。
  4. 前記繊維の軸方向に直交する断面を透過型電子顕微鏡を用いて25.5μmの視野面積で観察したときに、
    前記熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の平均直径が、0.095μm以下であり、かつ
    前記熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)を含む島相の数が、200個以上である、請求項1又は請求項3に記載のスパンボンド不織布。
  5. 前記極性基が、酸素含有基、及び窒素含有基の少なくとも一方を含む、請求項1又は請求項2に記載のスパンボンド不織布。
  6. 前記極性基が、アミノ基、カルボキシル基、カルボン酸無水物基、及びエステル基からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1又は請求項2に記載のスパンボンド不織布。
  7. 前記極性基が、アミノ基を含む、請求項6に記載のスパンボンド不織布。
  8. 前記重合体(C)の主鎖が、ポリオレフィン、又は水添スチレン系ブロック共重合体を含む、請求項1又は請求項2に記載のスパンボンド不織布。
  9. 前記プロピレン系重合体(A)が、融点が140℃以上のプロピレン単独重合体を含む、請求項1又は請求項2に記載のスパンボンド不織布。
  10. 前記樹脂組成物が、密度が0.941g/cm~0.970g/cmであるポリエチレン(D)をさらに含む、請求項1又は請求項2に記載のスパンボンド不織布。
  11. 前記ポリエチレン(D)の含有量が、前記樹脂組成物の全量に対して、1.0質量%~10.0質量%である、請求項10に記載のスパンボンド不織布。
  12. 前記繊維の軸方向に直交する断面を透過型電子顕微鏡を用いて25.5μmの視野面積で観察したときに、
    前記ポリエチレン(D)を含む島相の平均直径が、0.11μm以下であり、かつ
    前記ポリエチレン(D)を含む島相の数が、150個以上である、請求項10に記載のスパンボンド不織布。
  13. 前記繊維の結晶化度に対する前記繊維のα晶のピーク強度の比が、8.5〔Intensity[counts]/%〕~10.5〔Intensity[counts]/%〕である、請求項1又は請求項2に記載のスパンボンド不織布。
  14. 請求項1又は請求項2に記載のスパンボンド不織布を含む、衛生材料。
  15. 樹脂組成物を溶融紡糸して連続繊維群を形成し、前記連続繊維群を冷却風で延伸するスパンボンド不織布の製造方法であって、
    前記樹脂組成物は、プロピレン系重合体(A)と、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー(B)と、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、及びリン含有基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基で変性された重合体(C)とを含み、
    前記冷却風の風速が3000m/分以上である、スパンボンド不織布の製造方法。
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