JP3952282B2

JP3952282B2 - ポリエステル系長繊維不織布、それを用いた透湿防水膜及び包装材

Info

Publication number: JP3952282B2
Application number: JP2002137397A
Authority: JP
Inventors: 茂樹田中
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-05-13
Also published as: JP2003336156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱接着性がある芯鞘型複合繊維よりなるポリエステル系長繊維不織布に関するものであり、さらに詳しくは、接着性が高く機械的特性に優れた長繊維不織布及びそれを用いた透湿防水膜及び包装材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル系長繊維不織布は、機械的特性及び化学的特性に優れており、それぞれのポリエステルの特性に応じて、例えば土木・建築資材用や産業資材用に使用されている。
特に、代表的なポリエステルであるポリエチレンテレフタレートは、耐熱性、優れた強伸度特性、比較的安価な原料価格などの優位性から工業的に広く利用されている。
また、ポリエチレンテレフタレートと低密度ポリエチレンの２成分よりなる複合繊維を用いた長繊維不織布が特公平８−１４０６９号公報に熱接着性不織布として用いられている。しかしながら、低密度ポリエチレンは熱安定性に劣るため酸化防止剤など加工安定剤や製品安定剤などを含有しているため、オリゴマーなど低分子量物や酸化防止剤などの安定剤が、フィルターやその支持体などの用途に用いた場合に、濾過ガスや濾過液体に混入する可能性があるという問題点がある。このため不純物が少なく、かつ熱融着性やヒートシールが良い不織布が望まれている。また、低融点成分が低密度ポリエチレンの場合は、融点が低いため、耐熱性が問題になる場合がある。
【０００３】
熱接着性不織布は、極細繊維不織布や多孔膜よりなるフィルター素材又は透湿防水膜などの分離機能を有する膜材などと貼り合わせて分離膜の支持体として用いられることも多い。この場合の膜材は、ポリプロピレンやポリテトラフルオロエチレンなどで構成される場合も多いが、これらの構成樹脂は非常に薄く剛性が低いために単独で用いることが困難であり、不織布などが補強材として積層されて用いられることが多い。しかしながら、ポリプロピレンやポリテトラフルオロエチレンは、通常の樹脂との接着性が悪く、形態安定性を改善するための支持体などと貼り合わせる場合には問題になることも少なくなかった。ポリエチレンテレフタレートと低密度ポリエチレンの２成分よりなる複合繊維を用いた長繊維不織布の場合は、前述の通り溶出物発生の問題があり、特に、半導体関連用途などに用いられるフィルターとしてはあまり好ましくなかった。また、安定剤などの添加剤が多量に含まれる場合は、食品や医療用途では注意が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであり、接着性が高く、機械的特性に優れた芯鞘型複合繊維よりなるポリエステル系長繊維不織布及び該長繊維不織布を用いた透湿防水膜及び包装材を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる問題点を解決するために本発明は以下の手段をとる。
本発明は、鞘成分が融点１１０〜２２０℃のハードセグメントとソフトセグメントを有するブロック共重合ポリエステルであり、芯成分が融点１８０〜３００℃のポリエステルである繊維径が５〜５０μｍの芯鞘型複合繊維よりなり、目付が１０〜１００ｇ／ｍ²で、かつ目付分布が８％以下であることを特徴とするポリエステル系長繊維不織布である。
【０００６】
また、長繊維不織布の伸び率が３０％以上であることを特徴とする第１に記載のポリエステル系長繊維不織布である。
【０００７】
そして、芯成分が、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸又はそれらのいずれかを一部に含む共重合体であることを特徴とする第１又は２に記載の長繊維不織布である。
【０００８】
さらには、第１〜３のいずれかに記載のポリエステル系長繊維不織布と透湿防水性フィルムとがポリエステル系長繊維不織布の鞘成分の熱溶融によって接着されていることを特徴とする透湿防水膜である。
【０００９】
また、第１〜４のいずれかに記載のポリエステル系長繊維不織布が、該不織布の表面積の１５％以上が鞘成分の熱溶融によって接着されていることを特徴とする包装材である。
【００１０】
さらにまた、通気度が０．１〜１０ｍｌ／ｃｍ²であることを特徴とする第５に記載の包装材である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳細に説明する。
本発明で用いられる複合長繊維不織布は、鞘成分が融点１１０〜２２０℃のハードセグメントとソフトセグメントを有するブロック共重合ポリエステルであり、芯成分が融点１８０〜３００℃のポリエステルである繊維径が５〜５０μｍの芯鞘型複合繊維であることが必要である。この構成により、本発明の目的である異物量が少なく、接着性が高い長繊維不織布、それを用いた透湿防水膜及び包装材を提供することが可能となる。
【００１２】
不織布の形態は、長繊維不織布であればプロセス油剤を付与する必要がないため異物を無くすることが可能である。また、長繊維不織布はリントフリー性にもすぐれるため繊維の脱落が無いのでフィルターなどの用途に特に好適である。
【００１３】
鞘成分に用いるポリマーは、融点が１１０〜２２０℃であるハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステルであることが必要である。共重合ポリエステルのハードセグメント成分としては、芳香族ポリエステル、脂環族ポリエステルあるいはそれらの誘導体あるいはそれらの混合物などから選択され、ソフトセグメント成分としては、ポリテトラメチレングリコールやポリ（エチレン／プロピレン）ブロックポリグリコールなどのポリアルキレングリコールから選択することが好ましい。融点が１１０℃未満であると、室温に於いても接着力が低下したり、粘着性が出てブロッキングなどの問題が出るおそれがある。一方、融点が２２０℃より高くなると、接着加工温度が高くなり過ぎて、接着対象物の表面温度が低いとすぐに固化が始まり接着性が低下したり、操業性が悪くなる可能性がある。
【００１４】
ポリエステル系樹脂は、一般に異物の発生が少ないためフィルター関連用途への市場に特に好適である。好適な樹脂としては、脂肪族ポリエステル又はブロック共重合ポリエステルおよびそれらを基本骨格の一部とする共重合ポリマーなどが挙げられる。
【００１５】
また、本発明における鞘成分のポリマーは、摩擦係数が大きいため、スパンボンド法やメルトブロー法などでネットや多孔体などの捕集体で繊維シートとして引き取る際に、捕集体と繊維の摩擦が大きいため、繊維が牽引ガスによって吹き飛ばされるのを妨げる効果がある。鞘成分の融点が１１０〜２２０℃であるハードセグメントとソフトセグメントよりなるブロック共重合ポリエステルは、伸縮性があり、通常のポリエステル繊維と比べると細化しにくく、同一繊維径を得るにはより高い牽引力が必要であり、繊維と同伴するエアーの量が多くなる。したがって、牽引ガスや同伴エアー流が捕集体上に衝突する速度が速くなり、一度捕集された繊維がネット上で移動して、目付分布が悪くなることが多い。しかしながら、本発明では、鞘成分の摩擦係数が高いため、繊維が接触した位置でほぼ捕集できるという特徴があり、目付分布（段落００２８に記載）を小さくする上で非常に効果的である。したがって、本発明で得られる不織布は、目付分布を８％以下とすることが可能である。
【００１６】
また、芯成分のポリマーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸又はそれらのいずれかを一部に含む共重合体であることが必要である。これらのポリエステル系樹脂は、融点が１８０〜３００℃であれば、高温時の寸法安定性や機械的強度特性に優れるため特に好ましい。
【００１７】
最近、自然成分由来やバイオテクノロジーで原料を得ることが可能となってきており、環境保全の観点からも特に好ましい。特に、分離膜支持体として形態安定性改善のために用いるときには、ポリエステル繊維のもつ高い剛性が有効になる。芯成分のポリマーは、鞘成分のポリマーの融点又は軟化点より少なくとも２０℃以上高い温度であることが、接着加工の操業性を考えると好ましい。融点の差が小さいと、加工温度のコントロールを厳密にする必要があるため高度な温度制御設備が必要になったり、加工速度が低速にせざるをえなくなることがある。
【００１８】
複合繊維の芯成分と鞘成分の重量比は２０：８０〜７０：３０程度であることが好ましく、さらに好ましくは３０：７０〜６０：４０であり、特に好ましくは４０：６０〜５５：４５である。接着成分である鞘成分が３０％より少ないと十分な接着力を得ることが難しくなる。一方、７０％を超えると、接着加工時の温度コントロールが難しくなったり、機械的強度特性が低くなりやすいなど問題を生じやすくなる。
【００１９】
また、本発明における長繊維不織布の繊維径は、５〜５０μｍであることが必要である。繊維径が５μｍより小さいと接着部面積が小さくなり、接着力が低下しやすくなる傾向がある。一方、繊維径が５０μｍより大きくなると、紡糸時に繊維が融着しやすいために、繊維が束状になって不織布の地合斑が大きくなり好ましくない。また、スパンボンド法紡糸過程で糸切れを生じたり、繊維牽引のエジェクターに繊維が付着したり詰まったりするなどの問題点を生じやすく操業性に問題を生じることがある。
【００２０】
さらに、長繊維不織布の目付が１０〜１００ｇ／ｍ²であることが好ましい。また、目付が１００ｇ／ｍ²より大きいと熱エンボス加工を行うときに、エンボスロールでの伝熱性の問題から接着強度が低くなる問題が生じやすくなる傾向がある。本発明の不織布を、分離膜支持体として利用した場合には、目付が１５〜７０ｇ／ｍ²であることが好ましい。目付が１５ｇ／ｍ²より小さいと先述の理由から適切な接着力を得ることが困難になったり、形態保持性が低下する傾向がある。一方、目付が７０ｇ／ｍ²より大きくても接着力が高くなることはあまり期待できず、分離膜の支持体として用いる際に、厚みや重量が大きくなって取り扱い性が低下したり、圧力損失が大きくなるという問題を生じやすくなる。また、厚みが厚いとプリーツ型フィルターに用いる場合に、織り込み襞折り数が少なくなり結果として有効濾過面積が少なくなる傾向がある。
【００２１】
本発明の長繊維不織布は、縦横の少なくともどちらか一方の伸び率が３０％以上であることを必要であり、好ましくは４０％以上、特に好ましくは５０％以上である。通常のポリエステル長繊維不織布を熱エンボス処理した場合には、伸び率が２０〜２５％程度である場合が多かった。しかしながら、本発明の芯鞘型複合繊維よりなる長繊維不織布は、伸び率が３０％以上となり、紡糸条件を適切に調整することで、伸び率を５０％以上にすることも可能であることが判明した。通常の不織布は、引張強さが高くなると伸び率が小さくなる傾向があるので、本発明の長繊維不織布は、強伸度特性が非常に優れた長繊維不織布である。
【００２２】
本発明の長繊維不織布同士あるいは不織布と膜材などとを重ねて、主に熱により不織布の鞘成分のみを溶融させて接着して分離膜として用いることも好ましい形態のひとつである。このとき、熱により不織布表面積の１５％以上の部分が鞘成分のみを溶融させて変形接着していることが好ましい。接着部分の面積が１５％未満であると接着力が弱く剥離しやすくなる傾向がある。また、圧力をかけすぎて不織布面がフィルム化すると、透湿防水材を貼り合わせた場合、透湿抵抗が上昇する傾向がある。また、フィルター素材と貼り合わせて用いる場合には、濾過対象流体透過抵抗が高くなる傾向がある。
【００２３】
ハードセグメントとソフトセグメントを有するブロック共重合ポリエステルよりなるフィルムは無孔である場合は防水性であるが、透湿性もあるという特徴を有する。このため、本発明の長繊維不織布を補強の目的で複合化して用いることが好ましい。このブロック共重合ポリエステルは、ソフトセグメント部に水分子を吸着し、非晶樹脂層内部を水分子が浸透あるいは拡散して行くことにより透湿性が発現する。例えば、ソフトセグメントとして、グリコール成分の共重合量を増やしていくことで透湿度は向上していくが、樹脂自身の強度は低下していく。
【００２４】
本発明の長繊維不織布では、フィルムが類似の素材であるため、該フィルムとの接着性が良く、特に好ましい。共重合ポリエステルフィルムを通常のポリエステル不織布と貼り合わせた場合、共重合ポリエステルフィルムの親水性が高い成分にした場合は、吸湿性が高くなり、若干の膨潤を生じてしまい、通常のポリエステル不織布と共重合ポリエステルフィルムとの膨張係数の差による界面張力発生して剥離を生じる場合があるが、本発明の長繊維不織布と共重合ポリエステルフィルムとの複合の場合は、前記の現象が発生せず、剥離防止に特に有効である。
【００２５】
本発明の長繊維不織布単独あるいは複数の少なくとも一部を、融着あるいは接着したり、あるいは不織布とフィルムなどを熱により、不織布の表面積の１５％以上を軟化溶融させて変形接着させた材料を、食品などの包装材として用いることが特に好ましい。この場合も、接着面積が１５％以上になると通気性や透湿性などが低下するため、所望の特性を得ることが難しくなる場合がある。
【００２６】
また、食品などの包装材の場合は、通気度が０．１〜１０ｍｌ／ｃｍ²であることが好ましい。不織布を用いる場合は、適度な通気性が必要であるが、プレーンカレンダーで充填率を調整したり、多孔膜などを貼り合わせることで通気度の調整が可能である。通気度が大きすぎると包装による隠蔽効果が少なくなり、埃などが包装材内部に入り込むので好ましくない。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
なお、測定方法は、以下の方法を採用した。
（引張試験）
幅５ｃｍ長さ２０ｃｍの矩形の不織布サンプルを切り出し、つかみ間隔１０ｃｍ、１００％／分の伸長速度で引っ張り試験をおこない、引張強さと伸び率を測定した。
（熱接着試験）
１０ｃｍ×３ｃｍの矩形に切り出したサンプルを２枚積層して、片側より３ｃｍの所を表面がポリテトラフルオロエチレンでコーティングされた幅３ｍｍの加熱ヒーターで約１．２ｋｇ／ｃｍ²の圧力で１秒間圧着して後、剥離強力を測定した。接着温度は、鞘成分ポリマーの融点より５〜４５℃高い温度で約１０℃ピッチで行い、接着強度の最も高い値を採用した。
【００２８】
（目付分布）
不織布の幅方向いっぱいに、５ｃｍ幅で、長手方向に２０ｃｍの長さの矩形サンプルを切りだし、標準偏差と平均値からＣＶ％を算出した。
（標準偏差／平均値）×１００＝目付分布ＣＶ（％）
【００２９】
（参考例１）ポリブチレンテレフタレート成分をハードセグメントとし、ポリテトラメチレングリコールをソフトセグメントとするブロック共重合ポリエステル（東洋紡績株式会社製ペルプレンＰ４０Ｂ、融点約１８０℃）を芯成分が融点約２３０℃のポリプロピレンテレフタレートである繊維径が２２μｍの芯鞘型複合繊維よりなる目付が４０ｇ／ｍ^２のスパンボンド不織布を作成した。芯鞘比は重量ベースで５０：５０であった。得られた不織布の引張強さは、縦横それぞれ１３ｋｇ／５ｃｍ、１２ｋｇ／５ｃｍであり、伸び率は縦横それぞれ７１％、７３％であった。また、不織布の目付分布は、ＣＶで２％でり、均一性に優れ、高伸縮性で、熱接着性不織布であった。
【００３０】
（実施例１）参考例１で得られた不織布に、ポリブチレンテレフタレート成分をハードセグメントとし、ポリテトラメチレングリコールをソフトセグメントとするブロック共重合ポリエステル（東洋紡績株式会社製ペルプレンＧＰ５５０、融点約１７５℃）の２０μｍ厚さの膜を押出ラミネート法により積層した。このポリエステルよりなる膜は無孔であるため耐水性が高いにもかかわらず、水蒸気成分を透過させることが可能である。鞘成分と類似の構造であるため接着力は極めて高く良好であった。得られた複合体は、透湿度７６００ｇ／ｍ^２・２４Ｈrの高い透湿性を示し、エアコンなどの調湿膜や、ハウスラップ材、使い捨て手袋などの部材として有効に用いることが可能であった。
【００３１】
（比較例１）
鞘成分がＭＦＲが１５ｇ／１０分のチグラーナッタ触媒により合成されたポリプロピレン（融点約１７０℃）で、芯成分が融点約２３０℃のポリプロピレンテレフタレートである繊維径が１５μｍの芯鞘型複合繊維（芯鞘重量比は５０：５０）よりなる目付が４０ｇ／ｍ²のスパンボンド不織布を作成した。不織布の引張強さは、縦横それぞれ８ｋｇ／５ｃｍ、７ｋｇ／５ｃｍであり、伸び率は縦横それぞれ２５％、２７％であった。また、不織布の目付分布は、ＣＶで２％であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、異物量が少なく接着性が高く、機械的特性に優れた目付の均一な長繊維不織布およびそれを用いた透湿防水膜及び包装材を提供することが可能である。

Claims

鞘成分が融点１１０〜２２０℃のハードセグメントとソフトセグメントを有するブロック共重合ポリエステルであり、芯成分が融点１８０〜３００℃のポリエステルである繊維径が５〜５０μｍの芯鞘型複合繊維よりなり、目付が１０〜１００ｇ／ｍ^２で、かつ目付分布が８％以下であるポリエステル系長繊維不織布とハードセグメントとソフトセグメントを有するブロック共重合ポリエステルよりなる透湿防水性フィルムとがポリエステル系長繊維不織布の鞘成分の熱溶融によって接着されていることを特徴とする透湿防水膜。
長繊維不織布の伸び率が３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の透湿防水膜。
長繊維不織布が、芯成分がポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸又はそれらのいずれかを一部に含む共重合体である芯鞘複合繊維よりなることを特徴とする請求項１又は２に記載の透湿防水膜。
長繊維不織布の表面積の１５％以上が鞘成分の熱溶融によって接着されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の透湿防水膜。
請求項１〜４のいずれかに記載の透湿防水膜を用いた包装材。
通気度が０．１〜１０ｍｌ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項５に記載の包装材。