JP3916776B2

JP3916776B2 - 熱接着性複合繊維およびこれを用いた不織布

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Publication number: JP3916776B2
Application number: JP22867298A
Authority: JP
Inventors: 義治薄井
Original assignee: Daiwabo Co Ltd; Daiwabo Holdings Co Ltd
Current assignee: Daiwabo Co Ltd; Daiwabo Holdings Co Ltd
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP2000045125A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面反発性やクッション性に優れ、折れじわの発生しない柔軟性に富む安価な不織布を提供する不織布加工性に優れた熱接着性複合繊維に関するものであって、衛生材料、包装材、衣料用芯地、クッション材等に好適な熱接着性複合繊維およびこれを用いた不織布に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、衛生材料、包装材、衣料用芯地等の様々な用途において、薄くて面反発性（不織布を折り曲げてそれを解放したときに生じる回復力）およびクッション性に優れた不織布が要望されている。これらの要求に対して、面反発性やクッション性に優れた不織布として、低融点成分の少なくとも一部が繊維表面に露出した熱接着性複合繊維を用いた熱接着不織布が使用されることが多い。例えばポリプロピレン／ポリエチレン、ポリエステル／ポリエチレン等からなる複合繊維、特開平５−９８１０号公報記載のポリプロピレン／エチレン−プロピレン共重合体からなる複合繊維、あるいは特許第２５５３２７２号公報記載の熱可塑性エラストマー／非弾性ポリエステルを用いたクッション材などが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記複合繊維には以下の問題点が挙げられる。ポリプロピレン／ポリエチレン、ポリエステル／ポリエチレン等からなる複合繊維、特開平５−９８１０号公報記載の複合繊維は、面反発性やクッション性を得ようとした場合、厚みや目付の小さい不織布、あるいは高密度の不織布であると折れじわが発生しやすくなるため、非常に嵩高な不織布とする必要があり、その要求を十分に満足する不織布は未だに得られていない。また、特許第２５５３２７２号公報記載の熱可塑性エラストマー／非弾性ポリエステルからなる複合繊維を用いた場合、クッション性等は得られるものの、カード通過性など不織布製造における工程性に劣り、また熱可塑性エラストマーの樹脂自体が高価であるため、生産性、コストを重視するディスポーザブル商品には適当であるとはいえない。本発明はかかる実情を鑑みてなされたものであり、面反発性やクッション性に優れ、折れじわの発生しない柔軟性に富む安価な不織布を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱接着性複合繊維は、融解ピーク温度（Tmh ）が１５０℃以上の繊維形成性樹脂を第１成分とし、エチレン−プロピレン二元共重合体を第２成分とし、第２成分が繊維表面の少なくとも一部に露出した複合繊維において、第２成分に２種類以上のエチレン含有量の異なるエチレン−プロピレン二元共重合体が混合されていることを特徴とする。かかる構成により、適度な熱接着力と弾性反発力を兼ね備えた不織布加工性に優れた複合繊維が得られ、熱加工処理を施し、熱接着性複合繊維の少なくとも一部が溶融し、熱接着させることにより、面反発性やクッション性に優れ、折れじわの発生しない柔軟性に富む安価な不織布が容易に得られる。
【０００５】
本発明の熱接着性複合繊維において、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により得られる融解ピークは、３本以上出現することが好ましい。また、第２成分のエチレン−プロピレン二元共重合体において、エチレン含有量の大きい樹脂をＥＰ₁ とし、エチレン含有量の小さい樹脂をＥＰ₂ としたとき、エチレン含有量が７．０重量％以上のＥＰ₁ を２０〜５０重量％、エチレン含有量３．０〜５．０重量％のＥＰ₂ を８０〜５０重量％混合するのが好ましい。
【０００６】
そして、上記熱接着性複合繊維を少なくとも５０重量％含有した繊維ウェブにおいて、熱接着性複合繊維の少なくとも一部が溶融し、熱接着されている不織布であることが好ましい。かかる不織布は、面反発性やクッション性に優れ、折れじわの発生しない柔軟性に富む安価な不織布となる。このとき、不織布目付が５０g/m²以下でのＪＩＳＬ１０８５における防しわ率（Ａ法）は、９０％以上であることが好ましい。また、不織布の嵩密度が０．０２g/cm³ 以上でのＪＩＳＬ１０９６における剛軟度（Ａ法）は、１５０mm以下であることが好ましい。以下、本発明の内容を具体的に説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の熱接着性複合繊維における第１成分は、融解ピーク温度（Tmh ）が１５０℃以上の繊維形成性樹脂であり、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ナイロン６，ナイロン６６等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。中でもポリエチレンテレフタレートが、屈曲させてそれを解放したときの回復力に優れているので好ましい。ここでいう融解ピーク温度とは、樹脂の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）をおこなうときのＤＳＣ曲線がピークを示すときの温度をいう。
【０００８】
本発明の熱接着性複合繊維における第２成分には、２種類以上のエチレン含有量の異なるエチレン−プロピレン二元共重合体が混合されている。エチレン−プロピレン二元共重合体は、エチレン含有量によって繊維化における配向およびそれに伴う結晶化度が異なり、そのため繊維としての融解ピーク温度、弾性反発力等に寄与する。これらを混合することにより、適度な熱接着力と弾性反発力を付与することができる。
【０００９】
複合繊維において、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により得られる融解ピークが３本以上出現するように、第２成分における２種類以上のエチレン−プロピレン二元共重合体のエチレン含有量を調整することが好ましい。このとき第１成分に１または２本のピークと第２成分に２本以上の融解ピークが出現する。図１に本発明の熱接着性複合繊維における示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により得られる融解ピークの一例を示す。１は第２成分の第１融解ピーク、２は第２成分の第２融解ピーク、３は第１成分の融解ピークを示す。ここでいうピークとは、図１に示すとおり、１つのピークの融解開始点と融解終了点（隣り合うピークの融解開始点とが一致する場合はその一致点）を直線で結んだとき、ピークを形成しているＤＳＣ曲線と交差点を有しないものをいう。例えば、エチレン含有量の大きい樹脂をＥＰ₁ としエチレン含有量の小さい樹脂をＥＰ₂ としたとき、ＥＰ₁ とＥＰ₂ におけるエチレン含有量の差が２．０重量％未満の２種類のエチレン−プロピレン二元共重合体を混合すると、紡糸フィラメントを延伸し、繊維配向させたときに、ＥＰ₁ とＥＰ₂ の融解ピークが合成されて、１本のブロードなピークとなるが、ＥＰ₁ とＥＰ₂ におけるエチレン含有量の差が２．０重量％を超える場合、ＥＰ₁は、ＥＰ₂ に比べてより非晶部分が残存しやすいため、これらを混合すると、第２成分に非晶部分と結晶部分が混在し、ＥＰ₁ が主として低融点側ピーク（以下、第１融解ピークという）として出現し、ＥＰ₂ が主として中間ピーク（以下、第２融解ピークという）として出現する。融解ピークが３本未満であると、熱接着力または弾性反発力のいずれか一方に偏る傾向にあり、十分な不織布性能または不織布加工性が得られないからである。
【００１０】
また、第２成分のエチレン−プロピレン二元共重合体において、エチレン含有量の大きい樹脂をＥＰ₁ としエチレン含有量の小さい樹脂をＥＰ₂ としたとき、エチレン含有量が７．０重量％以上のＥＰ₁ を２０〜５０重量％、エチレン含有量３．０〜５．０重量％のＥＰ₂ を８０〜５０重量％混合するのが好ましい。より好ましくは、ＥＰ₁ を３０〜４０重量％、ＥＰ₂ を６０〜７０重量％混合する。かかるエチレン含有量および混合率とすることにより、第２成分に２本の融解ピークが出現し、さらにＥＰ₂ が主として熱接着力に寄与し、ＥＰ₁ が主として弾性反発力および低温接着性に寄与する。ＥＰ₁ の混合率が２０重量％未満であると、熱接着後の繊維同士の熱接着点における弾性反発力に劣り、５０重量％を超えると、弾性反発力がゴム的要素を強く示し、カード通過性等の工程性が悪くなるからである。ＥＰ₂ の混合率が５０重量％未満であると、熱接着後の繊維同士の熱接着点における弾性反発力が増大するが、繊維表面の摩擦も増大し、繊維の生産性やカード通過性等の不織布加工性に劣り、８０重量％を超えると、十分な弾性反発力および低温接着性が得られない。
【００１１】
そして、本発明の熱接着性複合繊維は、第２成分が繊維表面の少なくとも一部に露出した構造を採ることが好ましい。例えば同心円状あるいは偏心状に配置された芯鞘型複合繊維、並列型複合繊維、分割型複合繊維、海島型複合繊維などが挙げられ、繊維断面においても円状、異形状などいずれであってもよいが、特に同心円状芯鞘型複合繊維は、熱接着点が多く、その効果を十分に発揮することができるので都合がよい。
【００１２】
第１成分／第２成分の複合比（容積比）は、３／７〜７／３であることが好ましい。より好ましくは、４／６〜６／４である。複合比が３／７未満であると、第１成分が屈曲により座屈されてしまい、回復力に劣るだけでなく、折れじわとなる。また繊維強度が弱くなり、カード通過性等の不織布加工性に劣る。複合比が７／３を超えると、不織布加工性には優れているものの、熱接着力が弱くなり不織布強力が得られないばかりか、熱接着点において十分な弾性反発力が得られないからである。
【００１３】
本発明の熱接着性複合繊維の繊度は、特に限定されず、用途に応じて適宜設定すればよいが、薄目付不織布に用いる場合は風合いを重視して、２．０〜６．０dtexが好ましい。
【００１４】
次に、本発明の熱接着性複合繊維の製造方法について説明する。例えば、薄目付不織布に用いる場合であれば、予め第２成分に使用する２種類以上のエチレン含有量の異なるエチレン−プロピレン二元共重合体を混合しておき、公知の溶融紡糸機を用い、紡糸温度２５０〜３００℃で２成分の樹脂を押し出し、繊度３．０〜２０dtexの紡糸フィラメントを作製する。次いで、紡糸フィラメントを延伸温度８０〜１３０℃、延伸倍率２．０倍以上で処理し、延伸フィラメントを得る。得られた延伸フィラメントには、必要に応じて、所定量の繊維処理剤を付着させ、捲縮付与装置で捲縮を与え、所定の長さにカットしてもよい。
【００１５】
得られた熱接着性複合繊維は、少なくとも一部が溶融し、熱接着されて不織布となす。２種類以上のエチレン含有量の異なるエチレン−プロピレン二元共重合体が混合された第２成分を溶融させることにより、得られる熱接着点において適度な熱接着力と弾性反発力を付与され、従来の不織布では得られなかった面反発性やクッション性に優れ、折れじわの発生しない柔軟性に富んだ不織布となす。繊維ウェブにおける本発明の熱接着性複合繊維の含有量は、少なくとも５０重量％であり、より好ましくは７０重量％以上である。含有量が５０重量％未満であると、熱接着点に十分な弾性反発力が得られないからである。
【００１６】
繊維ウェブの形態は特に限定されず、ステープル繊維からなるパラレルウェブやクロスウェブ、セミランダムウェブ、スパンボンドからなる長繊維ウェブ、短繊維を湿式抄紙した湿式ウェブやエアレイ法による乾式ウェブ、あるいはメルトブロー不織布等をその使用する用途において適宜決定すればよい。特に不織布の柔軟性を考慮するとステープル繊維からなる繊維ウェブが好ましい。また、得られた繊維ウェブは、ニードルパンチや高圧流体流処理などの二次加工を施してもよい。
【００１７】
繊維ウェブの目付も特に限定されず、用途に応じて適宜設定すればよいが、例えば、衛生材料、包装材、衣料用芯地などであれば、目付３０〜５０g/m²が好ましく、クッション材など厚目付であれば、目付１００g/m²以上が好ましい。特に、本発明の不織布は、目付が３０〜５０g/m²のような薄目付の不織布としたときにその柔軟性および面反発性を発揮することができる。
【００１８】
得られた繊維ウェブは、熱接着性複合繊維の少なくとも一部が溶融し、熱接着される。繊維ウェブを熱接着させる方法は、熱風吹き付け法、熱ロール法など公知の熱処理法を任意に用いればよい。特に柔軟性を重視するのであれば、熱風吹き付け法が好ましい。熱接着させる温度は、第１成分の融解ピーク温度（Tmh ）未満で、第２成分における第１融解ピークの融解ピーク温度をTm₁ としたとき、Tm₁ −５℃以上が好ましく、より好ましくは、Tm₁ 以上、Tmh 未満である。上記範囲で熱処理することにより、風合いが柔軟で、かつ面反発性に優れた不織布が得られる。
【００１９】
得られた不織布の目付が５０g/m²以下でのＪＩＳＬ１０８５における防しわ率（Ａ法）は９０％以上であることが好ましい。ここで防しわ率は、不織布の面反発性を示す指標であり、防しわ率が高いほど、不織布を折り曲げてそれを解放したときに生じる回復力が大きく、面反発性に優れているといえる。不織布は一般に目付が大きくなると構成繊維数が多く、不織布厚みが大きくなるので、防しわ率は高くなる傾向にあるが、本発明の不織布は目付が５０g/m²以下の薄目付、低厚みで実現するものである。防しわ率が９０％未満であると、従来の薄目付不織布と同様に面反発性が不十分である。
【００２０】
また、不織布の嵩密度が０．０２g/cm³ 以上でのＪＩＳＬ１０９６における剛軟度（Ａ法）は、１５０mm以下であることが好ましい。剛軟度は不織布の嵩密度が低いほど小さくなる（不織布が柔軟である）傾向にあるが、本発明の不織布は不織布の嵩密度が０．０２g/cm³ 以上の高密度、低厚みで実現するものである。剛軟度が１５０mmを超えると、不織布の風合いが硬く、柔軟性を要求する分野に対応できない。また、本発明の不織布の嵩密度は、０．０２〜０．０５g/cm³ に調整すると、衛生材料、包装材、衣料用芯地などに適した不織布が得られ、好ましい。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の内容について実施例を挙げて具体的に説明する。なお、得られた繊維のＤＳＣ測定、不織布の防しわ率、剛軟度、カード通過性は以下のとおり測定した。
【００２２】
［ＤＳＣ測定］
セイコー電子工業（株）製ＳＳＣ−５０００を用いて、６mgの繊維を昇温速度１０℃／min 、窒素ガスの条件下で測定した。
［防しわ率］ＪＩＳＬ１０８５防しわ率Ａ法（針金法）に準じ測定した。
【００２３】
［剛軟度］
ＪＩＳＬ１０９６剛軟性Ａ法（４５°カンチレバー法）に準じ測定した。
【００２４】
［カード通過性］
○：目付斑もなく、良好である。
△：目付斑が発生する。
×：開繊不良で、ネップが発生する。
【００２５】
［実施例１］
同心円状芯鞘型複合ノズルを用いて、芯成分（第１成分）として融解ピーク温度（Tmh ）が２６７℃のポリエチレンテレフタレート樹脂を、鞘成分（第２成分）として融解ピーク温度が１３８℃、エチレン含有量７．５重量％のエチレン−プロピレンランダム二元共重合体ＥＰ₁ （日本ポリオレフィン（株）製、ＰＭ９４０Ｍ）と、融解ピーク温度１３８℃、エチレン含有量３．５重量％のエチレン−プロピレンランダム二元共重合体ＥＰ₂ （出光石油化学（株）製、Ｙ−２０４５ＧＰ）をＥＰ₁ ：ＥＰ₂ ＝３０：７０で混合した樹脂を用い、第１成分／第２成分の複合比（容積比）＝４／６として芯成分の紡糸温度を２９０℃、鞘成分の紡糸温度を２５０℃で溶融押出し、５．６dtexの紡糸フィラメントを得た。これを８０℃の温水中で２．５倍に延伸し、２．２dtexの延伸フィラメントとし、スタッフィングボックス型クリンパーにて機械的捲縮を施した後、５１mmの繊維長に切断してステープル繊維を得た。上記繊維をパラレルカードにて目付４０g/m²の繊維ウェブとし、熱風貫通型加工機を用い、１４０℃で１０秒間熱処理し、不織布となした。
【００２６】
［実施例２］
第１成分／第２成分の複合比（容積比）＝５／５とした以外は、実施例１と同様の方法で不織布を得た。
【００２７】
［実施例３］
ＥＰ₁ ：ＥＰ₂＝５０：５０とした以外は、実施例１と同様の方法で不織布を得た。
【００２８】
［実施例４］
実施例１の熱接着性複合繊維と芯成分がポリエチレンテレフタレート樹脂、鞘成分が高密度ポリエチレン樹脂の同心円状芯鞘型複合繊維を８０：２０で混合した繊維ウェブを用いた以外は、実施例１と同様の方法で不織布を得た。
【００２９】
［実施例５］
鞘成分として、融解ピーク温度１３８℃、エチレン含有量５．０重量％のエチレン−プロピレンランダム二元共重合体ＥＰ₁ （日本ポリオレフィン（株）製、ＴＧ−７１０）と、実施例１のエチレン含有量３．５重量％のエチレン−プロピレンランダム二元共重合体ＥＰ₂ とした以外は、実施例１と同様の方法で不織布を得た。
【００３０】
［比較例１］
鞘成分（第２成分）のＥＰ₂ を１００％とした以外は、実施例１と同様の方法で不織布を得た。
【００３１】
［比較例２］
鞘成分（第２成分）のＥＰ₁ を１００％とした以外は、実施例１と同様の方法で不織布を得た。
【００３２】
［比較例３］
鞘成分（第２成分）に融解ピーク温度１２８℃の高密度ポリエチレン樹脂を用いた以外は、実施例１と同様の方法で不織布を得た。実施例１〜５および比較例１〜３の物性を表１および表２に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【表２】

【００３５】
実施例１〜５は、いずれも防しわ率および剛軟度に優れた不織布が得られ、特に実施例１はカード通過性などの工程性にも優れたものであった。一方、エチレン−プロピレン二元共重合体が単独で使用された場合、比較例１は、カード通過性など工程性には優れているものの、面反発性が不十分で風合いの硬い不織布となった。比較例２は、ゴム的要素が強く、カード通過時においてネップが多発した。さらに、比較例３の従来の不織布は、面反発性が著しく劣っていた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の熱接着性複合繊維は、複合繊維の表面の少なくとも一部に露出した第２成分において、２種類以上のエチレン含有量の異なるエチレン−プロピレン二元共重合体を混合することにより、適度な熱接着力と弾性反発力を兼ね備えた不織布加工性に優れた複合繊維が得られる。そして、本発明の熱接着性複合繊維は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により得られる融解ピークが３本以上出現するように第２成分のエチレン含有量を調整することにより、その効果がより顕著となる。
【００３７】
本発明の熱接着性複合繊維を繊維ウェブとして熱加工処理を施し、熱接着性複合繊維少なくとも一部が溶融し、熱接着させることにより、従来では存在しなかった面反発性やクッション性に優れ、折れじわの発生しない柔軟性に富む安価な不織布が容易に得られる。特に、衛生材料、包装材、衣料用芯地のような薄目付不織布に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱接着性複合繊維における示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により得られる融解ピークの一例を示す。
【符号の説明】
１．第２成分の第１融解ピーク
２．第２成分の第２融解ピーク
３．第１成分の融解ピーク

Claims

融解ピーク温度（Tmh ）が１５０℃以上の繊維形成性樹脂を第１成分とし、エチレン−プロピレン二元共重合体（但し、密度０．９３５ｇ／ｃｍ^３以下の低密度ポリエチレンおよび線状低密度ポリエチレンを除く）を第２成分とし、第２成分が繊維表面の少なくとも一部に露出した複合繊維において、第２成分に２種類以上のエチレン含有量の異なるエチレン−プロピレン二元共重合体が混合されており、かつエチレン−プロピレン二元共重合体が、エチレン含有量７．５重量％以下のエチレン−プロピレン二元共重合体であることを特徴とする熱接着性複合繊維。
複合繊維において、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により得られる融解ピークが３本以上出現することを特徴とする請求項１記載の熱接着性複合繊維。
第２成分のエチレン−プロピレン二元共重合体において、エチレン含有量の大きい樹脂をＥＰ₁ とし、エチレン含有量の小さい樹脂をＥＰ₂ としたとき、エチレン含有量が７．０重量％以上のＥＰ₁ を２０〜５０重量％、エチレン含有量３．０〜５．０重量％のＥＰ₂ を８０〜５０重量％混合していることを特徴とする請求項１または２記載の熱接着性複合繊維。
請求項１〜３のいずれかに記載の熱接着性複合繊維を少なくとも５０重量％含有した繊維ウェブにおいて、熱接着性複合繊維の少なくとも一部が溶融し、熱接着されていることを特徴とする不織布。
不織布目付が５０g/m²以下でのＪＩＳＬ１０８５における防しわ率（Ａ法）が９０％以上であることを特徴とする請求項４記載の不織布。
不織布の嵩密度が０．０２g/cm³ 以上でのＪＩＳＬ１０９６における剛軟度（Ａ法）が１５０mm以下であることを特徴とする請求項４または５記載の不織布。