JP3150218B2 - 生分解性短繊維不織布 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，生分解性，適度な親水
性と疎水性を有し，かつ機械的強度，寸法安定性が優れ
た生分解性短繊維不織布に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から，乾式法あるいは溶液浸漬法に
より得られるビスコースレーヨン短繊維不織布，湿式ス
パンボンド法により得られるキユプラレーヨン長繊維不
織布やビスコースレーヨン長繊維不織布，キチンやアテ
ロコラーゲン等の天然物の化学繊維からなる不織布，コ
ツトンからなるスパンレース不織布等，種々の生分解性
不織布が知られている。しかしながら，これら従来の生
分解性不織布は，不織布の構成素材自体の機械的強度が
低くかつ親水性であるため吸水・湿潤時の機械的強度低
下が著しい，また，乾燥・湿潤の繰り返し時に収縮が大
きく寸法安定性が劣る，さらに，素材自体が非熱可塑性
であるため熱接着性を有しない等，種々の問題を有して
いた。一方，近年，前記問題を解消すべく熱可塑性繊維
から構成された生分解性不織布が提案されているが，こ
の不織布は親水性が乏しく，一定の保水能力が要求され
るような用途分野では実用に供し得ないものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，前記問題を
解決し，生分解性，適度な親水性と疎水性を有し，かつ
機械的強度，寸法安定性が優れた生分解性短繊維不織布
を提供しようとするものである。また，本発明は，乾燥
条件下のみならず吸水・湿潤条件下においても優れた機
械的特性を有し，かつ乾燥・湿潤の繰り返し時において
も収縮が極めて小さく寸法安定性が優れた生分解性短繊
維不織布を提供しようとするものである。

【０００４】本発明者らは、前記問題を解決すべく鋭意
検討の結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、
生分解性を有する熱可塑性の脂肪族ポリエステル系重合
体からなる短繊維９５〜５重量％とセルロース系短繊維
５〜９５重量％とが混綿されてなり、かつ構成繊維同士
が部分的に熱接着されており、前記脂肪族ポリエステル
系重合体が、ポリ（α−ヒドロキシ酸）であるポリグリ
コール酸、ポリ乳酸からなる重合体またはこれらの共重
合体、またはポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリ−
３−ヒドロキシカプロレート、ポリ−３−ヒドロキシヘ
プタノエート、ポリ−３−ヒドロキシオクタノエート、
及びこれらとポリ−３−ヒドロキシバリレートやポリー
４−ヒドロキシブチレートとの共重合体であるポリ（β
−ヒドロキシアルカノエート）、またはグリコールとジ
カルボン酸の縮重合された重合体であるポリエチレンオ
キサレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレン
オキサレート、ポリブチレンサクシネート、またはこれ
らの共重合体のうちのいずれかからなり、かつ、融点が
１００℃以上であることを特徴とする生分解性短繊維不
織布要旨とするものである。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おける生分解性を有する熱可塑性の脂肪族ポリエステル
系重合体は、ポリ（α−ヒドロキシ酸）であるポリグリ
コール酸、ポリ乳酸からなる重合体またはこれらの共重
合体、またはポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリ−
３−ヒドロキシカプロレート、ポリ−３−ヒドロキシヘ
プタノエート、ポリ−３−ヒドロキシオクタノエート、
及びこれらとポリ−３−ヒドロキシバリレートやポリー
４−ヒドロキシブチレートとの共重合体であるポリ（β
−ヒドロキシアルカノエート）、またはグリコールとジ
カルボン酸の縮重合された重合体であるポリエチレンオ
キサレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレン
オキサレート、ポリブチレンサクシネート、またはこれ
らの共重合体のうちのいずれかからなる。なお、本発明
においては、前述したところの生分解性を有する熱可塑
性重合体に、必要に応じて、例えば艶消し剤、顔料、光
安定剤、熱安定剤、酸化防止剤等の各種添加剤を本発明
の効果を損なわない範囲内で添加することができる。

【０００６】本発明においては、生分解性を有する熱可
塑性の脂肪族ポリエステル系重合体が融点１００℃以上
である。この重合体からなる短繊維を用いて不織布とし
たとき、不織布に一定の耐熱性を具備させることができ
る。

【０００７】本発明における前記生分解性を有する熱可
塑性の脂肪族ポリエステル系重合体からなる短繊維は、
前記重合体から構成されるものであるが、単独の生分解
性を有する重合体から構成されるものの他に、２種以上
の生分解性を有する重合体が同心芯鞘型又は偏心芯鞘型
あるいはサイドバイサイド型等種々の複合形態を有する
複合短繊維であってもよい。また、本発明におけるこの
短繊維は、その断面形状が通常の円形の他に、三角形や
星形等種々の異形断面あるいは中空断面のものであって
もよい。本発明における前記短繊維は、その単繊維繊度
が０．３〜２０デニールのものであり、単繊維繊度が
０．３デニール未満であるとカードウエブを作成するに
際してのカード通過性が劣り、一方、単繊維繊度が２０
デニールを超えると得られる不織布の地合が粗くなって
品位が劣り、いずれも好ましくない。

【０００８】本発明における前記セルロース系短繊維と
は，コツトン，麻等の天然繊維，各種レーヨン繊維やキ
チン等の天然物からなる化学繊維であるが，これらの繊
維の他に，生分解性を有する繊維であれば特に限定され
るものではない。

【０００９】本発明における生分解性短繊維不織布は，
前記重合体からなる短繊維９５〜５重量％とセルロース
系短繊維５〜９５重量％とが混綿されてなるものであ
る。この不織布において，前記重合体からなる短繊維が
９５重量％を超えると不織布の保水性が劣り，一方，こ
の短繊維が５重量％未満であると不織布の寸法安定性が
劣るのみならず熱接着性が発現せず，いずれも好ましく
ない。

【００１０】本発明における前記不織布は，その構成繊
維同士すなわち生分解性を有する前記短繊維同士，生分
解性を有する前記短繊維とセルロース系短繊維が部分的
に熱接着されているものである。この部分的熱接着は，
公知の熱接着処理により形成されるものであって，これ
により不織布としての形態が保持され，しかも不織布に
優れた機械的強度と寸法安定性が発現される。

【００１１】本発明における前記不織布は，その目付け
が２０ｇ／ｍ² 以上のものであるのが好ましい。この不
織布において，目付けが２０ｇ／ｍ² 未満であると不織
布製造時にハンドリング性が劣り好ましくない。

【００１２】本発明における前記不織布は、次の方法に
より製造することができる。まず、常法により、前記生
分解性を有する熱可塑性の脂肪族ポリエステル系重合体
を溶融紡出し、紡出糸条を冷却空気流又は冷却水を用い
て冷却した後に一旦巻き取って未延伸糸条とし、あるい
は一旦巻き取ることなく連続して、これに１段又は２段
以上で冷延伸又は熱延伸を施し、次いで得られた延伸糸
条に例えばスタッフィンボックスを用いて機械捲縮を付
与し、あるいは加熱収縮処理により捲縮を付与し、所定
長に切断して短繊維を得る。溶融紡出に際しての紡糸温
度は、用いる重合体の融点や重合度によるが、通常は１
２０〜３００℃とするのが望ましい。紡糸温度が１２０
℃未満であると重合体の溶融押出しが困難となり、一
方、紡糸温度が３００℃を超えると重合体の熱分解が著
しくなって高強度の繊維を得ることができず、いずれも
好ましくない。未延伸糸条に延伸を施すに際しての全延
伸倍率は、目的とする短繊維の強度水準によるが、通常
は２．０〜４．０倍とし、これにより３．０ｇ／デニー
ル以上の引張強度を有する短繊維を得ることができる。

【００１３】別途，セルロース系短繊維を準備する。本
発明において用いるセルロース系短繊維とは，主として
前述したようなコツトン，麻等の天然繊維，各種レーヨ
ン繊維やキチン等の天然物からなる化学繊維である。な
お，高い機械的強度と品位が要求される場合には，レー
ヨン系の再生繊維よりもコツトンを主とする天然繊維を
用いるのがよい。

【００１４】次に，得られた生分解性を有する短繊維と
セルロース系短繊維とを前記比率で混綿し，梳綿機を用
いてカーデイングしてカードウエブを作成し，得られた
カードウエブに熱接着処理を施して構成繊維同士を部分
的に熱接着させる。部分的な熱接着処理を施すに際して
は，公知の方法を採用することができる。例えば，ウエ
ブを加熱されたエンボスローラと表面が平滑な金属ロー
ラ等とからなるローラ間に通す方法，熱風乾燥装置を用
いる方法あるいは超音波融着装置を用いる方法である。
加熱されたエンボスローラを用いてエンボスパターン部
に存在する繊維同士を部分的に熱接着させる場合，エン
ボスローラの圧接面積率を５〜５０％とし，この圧接面
積率が５％未満であると点状融着区域が少なく不織布の
機械的強度が低下し，また良好な寸法安定性を得ること
ができず，一方，この圧接面積率が５０％を超えると不
織布が硬直化して柔軟性が損なわれ，いずれも好ましく
ない。また，ローラ温度を通常は前記生分解性を有する
熱可塑性重合体の融点より１０〜２０℃程度低い温度と
するのがよく，この温度を適宜選択することにより繊維
間の接着力が高く，すなわち機械的強度と寸法安定性が
優れ，しかも柔軟性に富む不織布を得ることができる。
熱エンボスローラを用いる場合のエンボスパターンは，
その圧接面積率が５〜５０％の範囲内であれば特に限定
されるものではなく，丸型，楕円型，菱型，三角型，Ｔ
字型，井型等，任意の形状でよい。また，熱風乾燥装置
を用いて繊維の交差部位で繊維同士を部分的に熱接着さ
せる場合，処理温度をその処理時間にもよるが通常は前
記生分解性を有する熱可塑性重合体の融点より５〜１５
℃程度低い温度とするのがよい。なお，これらの，例え
ば熱エンボスローラ，熱風乾燥装置あるいは超音波融着
装置を用いる部分的熱接着処理は，連続工程あるいは別
工程のいずれであってもよい。

【００１５】

【作用】本発明の生分解性短繊維不織布は，前述したよ
うな構成を有するものであり，生分解性，適度な親水性
と疎水性を有し，かつ乾燥条件下のみならず吸水・湿潤
条件下においても優れた機械的強度特性と寸法安定性を
有するものであり，この不織布が乾燥条件下のみならず
吸水・湿潤条件下においても優れた機械的強度特性と寸
法安定性を有するのは，一般に吸水・湿潤条件下におい
て強度の低下が少なくかつ寸法安定性が優れた疎水性の
生分解性熱可塑性繊維と親水性のセルロース系繊維とが
その繊維間で均一な部分的な熱接着点を形成し，不織布
内において立体的結合構造を発現することによるものと
考えられる。

【００１６】

【実施例】次に，実施例に基づき本発明を具体的に説明
するが，本発明は，これらの実施例によって何ら限定さ
れるものではない。実施例において，各特性値の測定を
次の方法により実施した。 融点（℃）：パーキンエルマ社製示差走査型熱量計ＤＳ
Ｃ−２型を用い，昇温速度２０℃／分の条件で測定し，
得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度を融点
とした。 メルトフローレート値（ｇ／１０分）：ＡＳＴＭ Ｄ１
２３８（Ｌ）に記載の方法に準じて測定した。 短繊維の引張強度（ｇ／デニール）：ＪＩＳ−Ｌ−１０
１３に記載の方法に準じて測定した。 不織布のＫＧＳＭ引張強力（ｋｇ）：ＪＩＳ−Ｌ−１０
９６Ａに記載の方法に準じて測定した。すなわち，試料
長が１０ｃｍ，試料幅が５ｃｍの試料片１０点を作成
し，各試料片毎に不織布の経方向について，定速伸長型
引張試験機（東洋ボールドウイン社製テンシロンＵＴＭ
−４−１−１００）を用い，引張速度１０ｃｍ／分で伸
長し，得られた切断時荷重値（ｋｇ）の平均値を目付け
１００ｇ／ｍ² 当りに換算してＫＧＳＭ引張強力（ｋ
ｇ）とした。 面積収縮率（％）：試料長と試料幅が各々２５ｃｍの試
料片複数点を作成し，各試料片に３回湿潤・乾燥処理を
施した。処理条件は，湿潤処理温度を室温，処理時間を
３０分，乾燥処理温度を室温，処理時間を２４時間とし
た。この際，湿潤・乾燥処理前試料片の面積Ｓ1 と３回
目の湿潤・乾燥処理後試料片の面積Ｓ2を求め，得られ
たＳ1 及びＳ2 から次式（１）により算出した値の平均
値を面積収縮率（％）とした。 面積収縮率（％）＝〔１−（Ｓ2 ／Ｓ1 ）〕×１００・・・・・・・（１）

【００１７】実施例１ 融点が１０２℃，メルトフローレート値が５ｇ／１０分
のポリエチレンサクシネートチツプを溶融し，これを孔
径０．５ｍｍの紡糸孔を３６孔有する紡糸口金を通して
紡糸温度２３０℃で溶融紡出し，紡出糸条を温度が２０
℃の冷却空気流を用いて冷却した後，油剤を付与し，巻
取り速度１０００ｍ／分で一旦巻取って未延伸糸条を得
た。次いで，得られた未延伸糸条に全延伸倍率を３．２
として温度６０℃の加熱ロールを用いて１段熱延伸を施
し，得られた延伸糸条にスタツフイングボツクスを用い
て１８個／２５ｍｍの機械捲縮を付与し，長さ５１ｍｍ
に切断して単繊維繊度が２．２デニールで引張強度が
３．２ｇ／デニールの短繊維の綿を得た。

【００１８】次に，得られた前記短繊維綿５０重量％と
長さが２８ｍｍで単繊維繊度が１．５デニールのコツト
ン（晒綿）５０重量％とを混綿し，梳綿機を用いてカー
デイングして目付けが４０ｇ／ｍ² のカードウエブを作
成し，得られたカードウエブを温度が９０℃に加熱され
かつ圧接面積率が１５％のエンボスロールと同温度の平
滑ロール間に通して繊維同士を部分的に熱接着させ，不
織布を得た。得られた不織布は，ＫＧＳＭ引張強力が縦
方向４．２ｋｇ／５ｃｍ，横方向２．６ｋｇ／５ｃｍ，
面積収縮率が１．９％であり，機械的強度と寸法安定性
が優れたものであった。また，この不織布を２カ月間土
中に埋設した後取り出して観察したところ，不織布とし
ての形態を消失しており，優れた生分解性を有すること
が認められた。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【発明の効果】本発明の生分解性不織布は、前記生分解
性を有する熱可塑性の脂肪族ポリエステル系重合体から
なる短繊維９５〜５重量％とセルロース系短繊維５〜９
５重量％とが混綿されてなり、かつ構成繊維同士が部分
的に熱接着されているものであって、生分解性、適度な
親水性と疎水性を有し、乾燥条件下のみならず吸水・湿
潤条件下においても優れた機械的強度を有し、乾燥・湿
潤の繰り返し時においても収縮が極めて小さく寸法安定
性が優れたものである。また、この不織布は、優れた熱
接着性を有するため、製品化に際しての縫製が不要とな
るものである。

【００２２】本発明の不織布は，屋外で使用される農
業，園芸，土木資材用の素材として，特に植生シート，
播種シート，シードテープ，育苗床の素材として好適で
ある。すなわち，従来のレーヨン系不織布その他種々の
生分解性不織布は，不織布の構成素材自体が乾燥・湿潤
の繰り返し時に大きく収縮したりして寸法安定性が劣る
ため，不織布を地盤に敷設したとき地盤から部分的に浮
き上がって接地率が低下し，種子の発芽率が低下すると
いう問題を有していたが，本発明の不織布は，前述した
ように寸法安定性が優れるため地盤に対して良好に接地
して種子の発芽率を向上させることができる。しかも，
本発明の不織布は，不織布自体が地盤との接地面から主
として土壌中の微生物が菌体外に放出する酵素により分
解され，新たに植物が発芽・生育するにしたがい最終的
には完全に消失して土に還元されるため，自然環境保護
の観点からも有益である。

【００２３】また，本発明の不織布は，生活関連材用の
素材として，特にウエツトワイパのような湿潤条件下で
使用される生活関連材用の素材としても好適である。す
なわち，従来のレーヨン系不織布その他種々の生分解性
不織布は，不織布の機械的強度が低くかつ親水性である
ため吸水・湿潤時の機械的強度低下が著しいという問題
を，また，熱可塑性繊維から構成された生分解性不織布
は，親水性が乏しく，一定の保水能力が要求されるよう
な用途分野では実用に供し得ないという問題を有してい
たが，本発明の不織布は，機械的強度と保水能力とを兼
ね備えるものであり，一定の保水能力が要求されるウエ
ツトワイパのような湿潤条件下で使用される用途分野に
も対応することができ，しかもその使用後には，例えば
堆肥化して肥料とする等再利用を図ることもでき，資源
の再利用の観点からも有益である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−146754（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−214648（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D04H 1/00 - 18/00 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生分解性を有する熱可塑性の脂肪族ポリ
   エステル系重合体からなる短繊維９５〜５重量％とセル
   ロース系短繊維５〜９５重量％とが混綿されてなり、か
   つ構成繊維同士が部分的に熱接着されており、前記脂肪
   族ポリエステル系重合体が、ポリ（α−ヒドロキシ酸）
   であるポリグリコール酸、ポリ乳酸からなる重合体また
   はこれらの共重合体、またはポリ−３−ヒドロキシブチ
   レート、ポリ−３−ヒドロキシカプロレート、ポリ−３
   −ヒドロキシヘプタノエート、ポリ−３−ヒドロキシオ
   クタノエート、及びこれらとポリ−３−ヒドロキシバリ
   レートやポリー４−ヒドロキシブチレートとの共重合体
   であるポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）、または
   グリコールとジカルボン酸の縮重合された重合体である
   ポリエチレンオキサレート、ポリエチレンサクシネー
   ト、ポリブチレンオキサレート、ポリブチレンサクシネ
   ート、またはこれらの共重合体のうちのいずれかからな
   り、かつ、融点が１００℃以上であることを特徴とする
   生分解性短繊維不織布。
2. 【請求項２】 セルロース系短繊維がコットンである請
   求項1記載の生分解性短繊維不織布。