JP4011265B2 - ポリプロピレン繊維及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリプロピレン繊維、特に不織布製造用原料として用いるのに好適なポリプロピレン繊維であって、製造された不織布が柔らかく且つ高強度を有するとともに、不織布製造後の加工時に優れた作業性及び物性を有するようなポリプロピレン繊維に関すると共に、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ポリオレフィンポリマーからステープル繊維を製造するにあたっては、ポリマーと一定量の添加剤とを混合し、これを通常の工業的工程にて溶融押出して繊維を生産した後、溶融押出しされた繊維にクリンプを付与し、一定の長さに切断するという一連の工程を経ている。
【０００３】
また、ポリオレフィンステープルから不織布を製造する一般的な工程は、ステープルをカーディング機（carding machine）により不織布状態のウェブ（web）を形成し、これを熱結合させるというものである。
【０００４】
このとき、ウェブを熱結合させるために、一対のカレンダーローラー（calender roller）を用いる方法、超音波を用いる方法及び熱風を用いる方法などが主に用いられている。
【０００５】
特に、ポリプロピレン繊維又はステープルから不織布を製造する場合には、オープニング（opening）及びカーディング（carding：梳綿）工程により繊維が配列、交絡されてウェブ形態に整形され、これがダイヤモンド形又はデルタ形柄を有するカレンダーローラーによって熱結合されることにより色々な産業的用途に使用できる不織布が製造されるか、又は、カレンダーローラーではなく熱風を用いる方法であってカーディング工程を経たウェブを還流させる多孔性ドラムにおいて加熱空気にて結合させる方法により不織布が製造される。
【０００６】
ここで、ポリプロピレン不織布は、使い捨ておむつ、尿失禁者用おむつ、マスク、衛生用不織布、医療用不織布などの用途に使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような用途に使用される不織布は、織物程度の強度は必要とはされないが２次加工及び使用可能な程度の強度が必要とされ、特に皮膚に直接接触する製品である場合には、柔らかく皮膚の安全性という面で適合するものでなければならない。
【０００８】
ここで、不織布の強度は、不織布の製造原料である繊維の物性に従って変化するのと同様に、不織布を製造する技術に従って変化する。
【０００９】
一方で、不織布の製造工場では、生産性を向上させるため生産速度を高速化が進められているが、生産速度を高速化するだけでなく、不織布製造用の繊維にも更に優れた物性が要求されている。
【００１０】
本発明の目的は、高速のカーディング機用としても好適であり、熱融着後に優れた強度と柔軟性を発現する不織布用ポリプロピレン繊維を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、前記特性を有する不織布用ポリプロピレン繊維を製造する方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、前記不織布用ポリプロピレン繊維から製造された不織布を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前述したような不織布産業における要求に応じるために、本発明者らは長年の研究開発の経験に基づいて、それに合致するポリプロピレン繊維又はステープルを製造できる方法を発明した。
【００１４】
前記目的を達成するための本発明者らの研究において、視差走査熱量計（ＤＳＣ：Differential Scanning Colorimeter）で測定したとき２つの吸熱ピークを有するポリプロピレンホモポリマー（ポリプロピレン単独重合体）繊維は、従来の関連分野で全く報告されていない新構造の繊維であり、前記目的とする特性を有するという驚くべき事実が見出された。
【００１５】
加えて、前記のような構造の繊維は、繊維製造工程の全般を通じて各工程のメルトフローレート（溶融指数、Melt Index：ＭＩ）と多分散性指数（多分散指数、Polydispersity Index：ＰＩ）を特定の水準となるように管理することによって製造することができるということが見出された。ここで、本明細書において、ＭＩａは原料となるアイソタクチックポリプロピレンのメルトフローレートを、ＭＩｂは前記ホモポリマーを溶融して得られる溶融ポリマーのメルトフローレートを、ＭＩｃは前記溶融ポリマーから得られる繊維のメルトフローレートをそれぞれ示す。また、ＰＩａは原料となるアイソタクチックポリプロピレンの多分散指数を、ＭＩｂは前記ホモポリマーを溶融して得られる溶融ポリマーの多分散指数を、ＭＩｃは前記溶融ポリマーから得られる繊維の多分散指数をそれぞれ示す。
【００１６】
本発明によれば、ホモポリマーであってアイソタクチック指数（Isotactic Index）が９０〜９９％であるアイソタクチックポリプロピレンを溶融紡糸するか又は溶融紡糸及び延伸をした繊維であり、ＤＳＣ吸熱ピークが１５５〜１７０℃で２つ存在することを特徴とするポリプロピレン繊維が提供される。
【００１７】
具体的には、本発明の前記特性を有するポリプロピレン繊維は、（ａ）アイソタクチック指数が９０〜９９％、メルトフローレートＭＩａが１０〜４０（より好ましくは１０〜３０）、多分散指数ＰＩａが２．５〜６．０（より好ましくは２．８〜５．０、最も好ましくは３．５〜４．３）であるアイソタクチックポリプロピレンホモポリマーを、メルトフローレートＭＩｂが１０．１〜４１．０、多分散指数ＰＩｂが多分散指数ＰＩａより１０％以下の狭さに、メルトフローレートＭＩｂ、ＭＩａの比（ＭＩｂ／ＭＩａ）が１．１０〜１．５０の範囲となるように溶融させる段階と、（ｂ）メルトフローレートＭＩｃが１６．５〜８０．０、多分散指数ＰＩｃが多分散指数ＰＩａより２０％以下の狭さに、メルトフローレートＭＩｃ、ＭＩａの比（ＭＩｃ／ＭＩａ）が１．６５〜７．５０の範囲にある繊維を製造するために前記溶融ポリマーを紡糸（又は紡糸及び延伸）する段階と、を含む方法により製造することができる。
【００１８】
即ち、本発明による前記特性のポリプロピレン繊維は、（ａ）ホモポリマーで、アイソタクチック指数が９０〜９９％であり、溶融指数ＭＩａが１０〜４０、より好ましくは１０〜３０であり、多分散指数ＰＩａは２．５〜６．０、より好ましくは２．８〜５．０、最も好ましくは３．５〜４．３であるアイソタクチックポリプロピレンを溶融させることにおいて、得られる溶融ポリマーの溶融指数と原料の溶融指数の比（ＭＩｂ／ＭＩａ）が１．１０〜１．５０であり、多分散指数（ＰＩｂ）がＰＩａより１０％以下に狭くなるように溶融させる段階と、（ｂ）前記溶融ポリマーを紡糸するか、又は紡糸及び延伸して繊維化することにおいて、得られる繊維の溶融指数ＭＩｃが１６．５〜８０．０であり、ＭＩｃ／ＭＩａ＝１．６５〜７．５０であり、多分散指数ＰＩｃがＰＩａより２０％以下に狭くなるように、紡糸するか又は紡糸及び延伸する段階とを含む方法により製造できる。
【００１９】
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００２０】
（１） ホモポリマーであってアイソタクチック指数が９０〜９９％であるアイソタクチックポリプロピレンを溶融紡糸した繊維又は溶融紡糸及び延伸をした繊維であり、１５５〜１７０℃で２つのＤＳＣ吸熱ピークを有することを特徴とするポリプロピレン繊維。
【００２１】
（２） １次吸熱ピークが１６０±３℃で現れ、２次吸熱ピークが１６５±３℃で現れることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２２】
（３） 前記繊維のメルトフローレート（ＭＩｃ）が１６．５〜８０．０であることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２３】
（４） 前記繊維の多分散指数（ＰＩｃ）が２．１〜５．７であることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２４】
（５） 前記繊維の繊度が１．０〜８０．０デニール／フィラメントであることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２５】
（６） 前記繊維の多分散指数（ＰＩｃ）が２．３〜４．５であることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２６】
（７） 安定剤及び／又は酸化防止剤を０．０３〜２．０重量％含有することを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２７】
（８） 安定化剤及び／又は酸化防止剤を０．０３〜０．７重量％含有することを特徴とする（７）記載のポリプロピレン繊維。
【００２８】
（９） 安定化剤及び／又は酸化防止剤を０．０３〜０．４重量％含有することを特徴とする（８）記載のポリプロピレン繊維。
【００２９】
（１０） ポリプロピレン繊維の製造方法であって、（ａ）アイソタクチック指数が９０〜９９％、メルトフローレート（ＭＩａ）が１０．０〜４０．０、多分散指数（ＰＩａ）が２．５〜６．０であるアイソタクチックポリプロピレンホモポリマーを、前記ホモポリマーを溶融して得られる溶融ポリマーのメルトフローレート（ＭＩｂ）と前記ホモポリマーのメルトフローレート（ＭＩａ）の比（ＭＩｂ／ＭＩａ）が１．０１〜１．５０となり、前記溶融ポリマーの多分散指数（ＰＩｂ）が前記ホモポリマーの多分散指数（ＰＩａ）より１０％以下に狭くなるように溶融させる段階と、（ｂ）得られる繊維のメルトフローレート（ＭＩｃ）が１６．５〜８０．０となり、得られる繊維のメルトフローレート（ＭＩｃ）と前記ホモポリマーのメルトフローレート（ＭＩａ）の比（ＭＩｃ／ＭＩａ）が１．６５〜７．５０となり、多分散指数（ＰＩｃ）が前記ホモポリマーの多分散指数（ＰＩａ）より２０％以下に狭くなるような繊維を製造するために前記溶融ポリマーを紡糸するか又は紡糸してから延伸する段階と、を含むことを特徴とするポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３０】
（１１） 前記段階（ａ）で、ポリプロピレンに安定剤及び／又は酸化防止剤を０．０３〜２．０重量％配合することを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３１】
（１２） 前記メルトフローレート（ＭＩａ）が１０〜３０であることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３２】
（１３） 前記多分散指数（ＰＩａ）が２．８〜５．０であることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３３】
（１４） 前記多分散指数（ＰＩａ）が３．５〜４．３であることを特徴とする（１３）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３４】
（１５） 前記繊維の繊度が１．０〜８０．０デニール／フィラメントであることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３５】
（１６） 前記多分散指数（ＰＩｂ）が１０．１〜４１．０であることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３６】
（１７） 前記多分散指数（ＰＩｃ）が２．１〜５．７であることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３７】
（１８） 前記多分散指数（ＰＩｃ）が２．３〜４．５であることを特徴とする（１７）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００３９】
本発明のポリプロピレン繊維は、アイソタクチック指数が９０〜９９％であるアイソタクチックポリプロピレンホモポリマーを溶融紡糸又は溶融紡糸及び延伸して得られる繊維であり、１５５〜１７０℃で２つのＤＳＣ吸熱ピークを有している。好ましくは、本発明のポリプロピレン繊維は、１６０±３℃で１次吸熱ピークを示し、１６５±３℃で２次吸熱ピークを示すものである。
【００４０】
ここで、本発明による繊維を熱融着方式による不織布の製造に用いれば、熱融着後に優れた強度と柔軟性を表すようになる。これは、熱融着時に、熱又は熱及びロール間の圧力により熱溶融された繊維が再び固化する過程で、溶融温度の高い部分が早く再結晶することによる瞬間的な固化（速くなった固化速度）のためであると推定される。
【００４１】
本発明の繊維の製造において、原料として使用されるポリプロピレンホモポリマーは、アイソタクチック指数が９０〜９９％であるアイソタクチックポリプロピレンである。
【００４２】
本発明のポリプロピレン繊維は、メルトフローレートＭＩｃが１６．５〜８０．０、原料であるアイソタクチックポリプロピレンのメルトフローレートＭＩａより１．６５〜７．５０倍程度大きいものであるのが好ましい。
【００４３】
また、本発明のポリプロピレン繊維は、メルトフローレートＭＩｃが１６．５〜８０．０であり、多分散指数ＰＩｃが２．１〜５．７（より好ましくは３．５〜４．３）であるのが好ましい。また、繊維の多分散指数ＰＩｃが原料であるアイソタクチックポリプロピレンの多分散指数ＰＩａより２０％以下に狭いものが好ましい。
【００４４】
本発明のポリプロピレン繊維は繊度が１．０〜８０．０デニールであることが好ましい。
【００４５】
ここで、前記アイソタクチックポリプロピレンは、メルトフローレートＭＩａが１０〜４０であり、多分散指数ＰＩａが２．５〜６．０であるのが好ましい。
【００４６】
上記のようなポリプロピレンを押出機内で溶融させるときは、安定剤又は酸化防止剤を０．０３〜２．０重量％（好ましくは０．０３〜０．７重量％、より好ましくは０．０３〜０．２重量％）の量で配合することが好ましい。
【００４７】
本発明の繊維を製造する際には、前記安定剤又は酸化防止剤の他にも、還元剤、着色剤、カルボン酸金属塩（metal carboxylates）などのような一般的な添加剤を配合してもよい。
【００４８】
ここで、前記カルボン酸金属塩としては、「２−エチルヘキサン酸、カプリル酸、デカン酸及びドデカン酸」のニッケル塩及びＦｅ、Ｃｏ、Ｃａ及びＢａの２−エチルヘキサン酸塩から構成される群の中から選択されたものを用いることができる。
【００４９】
また、還元剤及び着色剤としては、石油化学工場でポリプロピレンホモポリマーを製造する工程で使用されるカルシウムステアレートのような物質を選択して用いることができる。
【００５０】
なお、ヨーロッパ特許第２７９，５１１号には、本発明に使用可能な多様な種類の添加剤が記載されている。
【００５１】
ここで、本発明で用いるポリプロピレンホモポリマーについて更に説明すると、メルトフローレートＭＩａが１０未満であるポリプロピレンホモポリマーの場合には、紡糸時に口金圧力が上昇して生産性が低下し、溶融紡糸時に高温の熱を加えなければならないためエネルギー消耗が増大し、繊維の強直性（剛直性）が増大するため柔軟性が要求される不織布の用途には適さない。
【００５２】
従って、メルトフローレートＭＩａが１０以上であるポリプロピレンを使用することが好ましいが、メルトフローレートＭＩａが無限に大きいものを使用することもできない。
【００５３】
メルトフローレートＭＩａが４０を超えるポリプロピレンホモポリマーの場合には、繊維の強度が不織布用に適さないものとなり、紡糸後の冷却工程で不完全冷却が頻繁に発生し、不完全な冷却が起こると近接繊維との融着現象が発生することもある。
【００５４】
本発明の繊維とは、「原料の溶融、紡糸、固化及び巻き取りの工程だけによって製造される溶融紡糸した繊維」、又は、「原料の溶融、紡糸、延伸、場合によっては、クリンピング、熱固定、ステープルへの切断などの一連の工程が連続又は不連続的に行われることにより製造される溶融紡糸及び延伸後の繊維」のことを意味している。なお、溶融紡糸した繊維と溶融紡糸及び延伸した繊維とでは、メルトフローレートＭＩ、多分散指数ＰＩ及びＤＳＣ吸熱ピークの違いは殆どない。
【００５５】
本発明によるポリプロピレン繊維又はステープルを製造するための一方法においては、前記原料ポリマーを押出機内で溶融して溶融ポリマーにする際に、メルトフローレートＭＩｂ、ＭＩａの比（ＭＩｂ／ＭＩａ）が１．０１〜１．５０、多分散指数ＰＩｂが多分散指数ＰＩａより１０％以下、好ましくは５％以下に狭くなるようにすることが好ましい。より好ましいのは、多分散指数ＰＩｂは２．４〜５．０の範囲内にあるように管理することである。
【００５６】
例えば、メルトフローレートＭＩｂがメルトフローレートＭＩａの１．５倍を超えた場合には、分子鎖が切断するため固有の強度を維持できなくなり、紡糸工程で多く分解すると、粘度が低下し、口金で分子鎖が配向するのに十分でなくなることもある。
【００５７】
また、紡糸に適した圧力を維持し得ないだけでなく、製造された繊維の強度が低下する。このような繊維を用いた不織布は触感が荒くなり、その結果生産性が低下することとなる。
【００５８】
さらに押出工程時に、１％以上のメルトフローレート変化（ＭＩ変化）が自然に発生し、メルトフローレートＭＩａより１．０１倍以下にまで変化すると、繊維製造工程が非常に困難になる。特に、紡糸口金での粘度が非常に高くなるため口金の圧力が上昇し、紡糸工程が非常に不安定になる。また、生産性が低下し、繊維品質の偏りも著しくなる。
【００５９】
次に、紡糸後の冷却条件を調節して、押出工程で変化したポリマーのメルトフローレートを２次的に変化させる。冷却段階でのＭＩ変化は、遅延冷却部の温度、雰囲気、冷却空気の温度、速度、量を調整することにより行われる。ここで、遅延冷却と冷却空気の利用については、米国特許第４，１９３，９６１号公報及びそのほかの文献（例えば、ソサイエティ オブ プラスティックス エンジニアーズ インク（SOCIETY OF PLASTICS ENGINEERS, Inc.）がスポンサーとなったＭ．アーメッド(M.AHMED)の“ポリプロピレン繊維の科学と技術(POLYPROPYLENE FIBERS-SCIENCE AND TECHNOLOGY)”というタイトルの論文）などに記述されている。
【００６０】
本発明の製造方法において、冷却段階を経た繊維は、そのメルトフローレートＭＩｃがメルトフローレートＭＩａより１．６５〜７．５０倍高く、多分散指数ＰＩｃが原料ポリマーの多分散指数ＰＩａより２０以下に狭くなるように（つまり、０．８０×ＰＩａよりは広くなるように）管理することが好ましい。好ましい多分散指数ＰＩｃの範囲は２．１〜５．７、より好ましくは２．３〜４．５、より好ましくは３．０〜４．０である。
【００６１】
メルトフローレートＭＩｃが前記範囲を外れると原糸強度が低下し、そのような原糸を用いて不織布を製造した場合には、カード・クロージング（card clothing：針布）に汚染されやすく、カレンダーロール上で部分的に溶融するなどの問題が発生し、生産性が悪くなる。即ち、分子量が大きく低下して繊維強度が低下し、口金で紡糸後の冷却効果が低下して繊維間の融着現象が発生し、繊維を製造してから不織布を製造した場合には、開繊、カーディング工程において破損した繊維粉末が多く発生し、工程に悪影響を及ぼす。また、最終的に熱結合させるカレンダーロールの表面で熱に弱い部分が溶融することもあり、カレンダーロールの表面が汚れやすい。
【００６２】
また、メルトフローレートＭＩｃが前記範囲を下回ると、原糸の強度は増大するが、このような原糸を用いて不織布を製造した場合には、不織布の熱接着指数（Thermal Bonding Index、以下“ＴＢＩ”と略称する）を所望の大きさに改良することが困難になる。即ち、不織布の製造後にＴＢＩの値が低下し、不織布のタッチが荒く感じられるようになる（この性質を「ハーシュ（harsh）な性質と言う」）。なお、不織布の製造時に、カレンダーロールの温度を上昇させるか熱結合面積を増大させる方法などにより、強度を向上させるかＴＢＩ値を向上させることもできるが、依然としてタッチは荒く感じられることとなる。
【００６３】
不織布の製造においては、カーディング機の種類及び配列により、カーディング機を経た繊維の機械方向の配向と横方向の強度が変化する。即ち、カーディング機の製造会社によって不織布の機械方向の強度と横方向の強度との間に差があり、更に同一製造会社のカーディング機であっても、カード・クロージングの形状や材質、ランダムロール（random roll）の有無などによって物性の差が発生する。また、加工後の要求に従って、不織布の平面重量（plan weight）にも差が発生する。このような不織布の強度測定値はシンプルな引っ張り強さ（テナシティ）で表され、各会社毎に要求される単位（ユニット）が特徴的に異なる。従って、互いに比較して優位なものを選べない場合が発生するので、シンプルな引っ張り強さの比較だけで不織布の物性が向上したことを判断するのは適切ではない。しかし、前記カーディング機の種類又は機械配列に違いがあったとしても、製造した不織布の接着指数（bonding indexes）を参照することにより、繊維又はステープルの構造及び固有の物性が不織布に及ぼす影響を比較することができる。
【００６４】
上述したように、不織布における繊維又はステープルの固有の物性による影響を正確に判断するためには、ＴＢＩの単位概念を用いるのが好適であることがわかる。ここで、ＴＢＩは、文献（プラスティック・ゴム学会（The Plastics and Rubber Institute）で開催した第４回国際会議（Fourth International Conference）で発表されたポリプロピレン繊維と織物（Polypropylene Fibers and Textiles）に関する論文）に詳細に説明されている。実際に、本発明において、繊維又はステープルの固有の性質による不織布の評価を相対比較し得るために研究した結果、ＴＩＢの概念を導入することが最も好ましいことがわかった。
【００６５】
本発明の繊維を用いれば、ＴＢＩ２．０以上の優れた物性を有し、柔軟性
が非常に良好な不織布を製造することができる。
【００６６】
【実施例】
上述したような本発明の特徴及びその他の特徴は、後述する実施例から明らかになるものである。但し、以下の実施例は本発明を具現するための好適な例として示されるものであって、本発明はこれに制限されるものではない。
【００６７】
本明細書に提示される繊維及び不織布の特性は、以下のような分析方法により測定した。
【００６８】
[ＤＳＣ吸熱ピーク]
繊維試料はメタノールで十分に洗浄して油剤を除去し、３０分間大気中で乾燥させた後、デシケーターで１時間真空乾燥して準備し、準備した試料を２〜４mmの長さに切断し、５mgを測定用パン（pan）に入れ、パーキン・エルマー・７シリーズ熱分析システム（Perkin Elmer 7series Thermal Analysis System）で熱分析を行った。この際に、温度は３０℃から１９０℃まで上昇させ、昇温速度は５℃／minにして吸熱曲線を得た。その他の測定条件はＡＳＴＭ３４１８−８２の方法によった。
【００６９】
既存のポリプロピレンホモポリマー繊維の吸熱曲線では１つのピークが現れるが、本発明による繊維では２つの吸熱ピークが現れる。ここで、図１は著しい２つのＤＳＣ吸熱ピークが現れたものを、図２は２次ＤＳＣ吸熱ピークが１次ＤＳＣ吸熱ピークのショルダー形状で現れるものを、図３は１つのＤＳＣ吸熱ピークのみが現れるものをそれぞれ示すＤＳＣ吸熱ピーク曲線図である。
【００７０】
[繊維及びステープルのデニール]
バイブロスコップ（Vibroskop；Lenzing社製）を使用して測定した。
【００７１】
[繊維及びステープルの強伸度]
バイブロジン（Vibrodyn；Lenzing社製）を使用してＡＳＴＭ Ｄ ６３８の方法により測定した。
【００７２】
[メルトフローレート（ＭＩ）]
Tinius Olsen社のＭＯＤＥＬ ＭＰ ９９３を使用してＡＳＴＭ Ｄ １２３８に基づいて測定した。メルトフローレート測定に使用する繊維試料は十分に水で洗浄し、遠心分離後に１０５℃のオーブンで１５分間乾燥させた繊維を１cmの長さに細断して準備したものを使用した。
【００７３】
[多分散指数（ＰＩ）]
米国のRheometrics社のＲＭＳ−８００モデル（Disk：parallel plate）を使用して、１０％ストレイン（strain）、剪断速度（shear rate）０．１〜１００、２００℃の条件下でＧｃ（後述）を求め、これを以下の式（Ｉ）に代入して計算した。
【００７４】
ＰＩ＝１０６／Ｇｃ ・・・・・・（Ｉ）
【００７５】
ここで、Ｇｃは、周波数範囲５〜２５０Hzでの２〜６種の周波数で貯蔵モジュラス（Ｇ’）と損失モジュラス（Ｇ”）とを測定し、交点が発生した地点のモジュラス（Ｇｃ）であるが、交点が発生しない場合には外挿法を用いてＧｃ値を求めた。
【００７６】
[原料のアイソタクチック指数（Isotactic Index：Ｉ．Ｉ．）]
ポリプロピレンホモポリマー試料を５mmの大きさに切断した後、水で洗浄し、１０５℃のオーブンで１時間乾燥し、乾燥した試料を約５ｇ程度採取して正確な重量を測定した。その後、このポリプロピレンホモポリマー試料をヘプタン中で沸騰させながら約５時間抽出し、抽出後、試料を水で十分に洗浄し、１０５℃のオーブンで１時間乾燥させた後、重量を測定した。このようにして得た抽出前後の重量を以下の式（II）に代入してアイソタクチック指数を算出する。
【００７７】
アイソタクチック指数（％）＝（抽出後の重量÷抽出前の重量）×１００・・（II）
【００７８】
[不織布の接着指数（ＴＢＩ）]
以下の式（III）によって計算した。
【００７９】
ＴＢＩ＝（ＭＤ×ＣＤ）１／２×（２０／平面重量）・・・・・（III）
【００８０】
なお、この式（III）において、ＭＤは不織布の機械方向の強度（kg/50mm）であり、ＣＤは不織布の横方向の強度（kg/50mm）であり、平面重量は不織布の単位面積当たりの重量（g/m２）である。
【００８１】
[不織布の強度]
幅５０mm、長さ１４０mmに切断した試料をインストロンを使用して１００mm/分の引っ張り速度で測定した。
【００８２】
[柔軟性（softness）]
人の感覚を等級で表示した。ここで、「１」は非常に粗い、「２」は粗い、「３」は普通、「４」はソフト、「５」は非常にソフトなものをそれぞれ示す。
【００８３】
【実施例・比較例】
添加剤として酸化防止剤及び安定剤が０．０９重量％を含有し、アイソタクチック指数が９７％であり、下記表１に示されるようなメルトフローレートのアイソタクチックポリプロピレンポリマーを溶融紡糸した。このとき、押出機の温度を２５０〜２９０℃に調整し、押出機から口金までの範囲の加熱は熱媒体を用いて２８５〜３１０℃の範囲に調整して、溶融物のメルトフローレートＭＩｂが表１のようになるように管理した。
【００８４】
原料と口金直前の溶融物のメルトフローレートを比較するため、圧力の低下を最小限にしながら試料を得られるようにすべく、溶融物を口金に定量的に供給するギヤポンプの入口の直前にバイパスを設けて試料を採取した。
【００８５】
次に、溶融物を１５００m／minの紡糸速度で紡糸口金を通じて押し出し、保温槽を通過させ遅延冷却した後、急冷して、表１に示すようなメルトフローレートと多分散指数を有する２．４デニールの１次繊維（primary yarn）製造した。製造された１次繊維のメルトフローレート、多分散指数、ＤＳＣ吸熱ピークを下記の表１に示す。
【００８６】
このようにして製造した１次繊維を集束し、延伸工程でクリンパーでクリンプしながら１．５倍の延伸倍率に延伸して、これを４０mmに切断してステープルを製造した。製造されたステープルのメルトフローレート、多分散指数、繊維強度、クリンプ数及びＤＳＣ吸熱ピークを下記の表２に示す。
【００８７】
このようにして製造したステープルを、カーディング機に製作会社毎に適用させて不織布を製造した。不織布の製造時に使用した上端ロールの結合面積（sealing area）は２２％であり、上端ロールの形態はダイヤモンドタイプであり、カレンダーロールの温度は１４７℃であり、カレンダーロールの圧力は９５kg/cmであった。製造した不織布の平面重量、機械方向（ＭＤ）及び横方向（ＣＤ）の強度、ＴＢＩ及びソフトネスを下記の表３に示す。
【００８８】
【表１】
【００８９】
【表２】
【００９０】
【表３】
【００９１】
【発明の効果】
前述した実験結果からわかるように、２つのＤＳＣ吸熱ピークを有するアイソタクチックポリプロピレンホモポリマー繊維を熱融着して製造した不織布は、強度が優れ、柔らかいなどの利点がある。また、高速のカーディング機を用いても前記特性の不織布を製造することができるので、高品質の不織布を生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるポリプロピレンホモポリマー繊維を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で熱分析したときに、２つのＤＳＣ吸熱ピークが顕著に現れることを示したＤＳＣ吸熱ピーク曲線図である。
【図２】本発明によるポリプロピレン繊維を示差走査熱量計（ＤＳＣ）で熱分析したときに、２つのＤＳＣ吸熱ピークが現れ、２次ＤＳＣ吸熱ピークが１次ＤＳＣ吸熱ピークのショルダー形態として現れることを示したＤＳＣ吸熱ピーク曲線図である。
【図３】従来のポリプロピレンホモポリマー繊維では、１つのＤＳＣ吸熱ピークのみが現れることを示したＤＳＣ吸熱ピーク曲線図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリプロピレン繊維、特に不織布製造用原料として用いるのに好適なポリプロピレン繊維であって、製造された不織布が柔らかく且つ高強度を有するとともに、不織布製造後の加工時に優れた作業性及び物性を有するようなポリプロピレン繊維に関すると共に、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ポリオレフィンポリマーからステープル繊維を製造するにあたっては、ポリマーと一定量の添加剤とを混合し、これを通常の工業的工程にて溶融押出して繊維を生産した後、溶融押出しされた繊維にクリンプを付与し、一定の長さに切断するという一連の工程を経ている。
【０００３】
また、ポリオレフィンステープルから不織布を製造する一般的な工程は、ステープルをカーディング機（carding machine）により不織布状態のウェブ（web）を形成し、これを熱結合させるというものである。
【０００４】
このとき、ウェブを熱結合させるために、一対のカレンダーローラー（calender roller）を用いる方法、超音波を用いる方法及び熱風を用いる方法などが主に用いられている。
【０００５】
特に、ポリプロピレン繊維又はステープルから不織布を製造する場合には、オープニング（opening）及びカーディング（carding：梳綿）工程により繊維が配列、交絡されてウェブ形態に整形され、これがダイヤモンド形又はデルタ形柄を有するカレンダーローラーによって熱結合されることにより色々な産業的用途に使用できる不織布が製造されるか、又は、カレンダーローラーではなく熱風を用いる方法であってカーディング工程を経たウェブを還流させる多孔性ドラムにおいて加熱空気にて結合させる方法により不織布が製造される。
【０００６】
ここで、ポリプロピレン不織布は、使い捨ておむつ、尿失禁者用おむつ、マスク、衛生用不織布、医療用不織布などの用途に使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような用途に使用される不織布は、織物程度の強度は必要とはされないが２次加工及び使用可能な程度の強度が必要とされ、特に皮膚に直接接触する製品である場合には、柔らかく皮膚の安全性という面で適合するものでなければならない。
【０００８】
ここで、不織布の強度は、不織布の製造原料である繊維の物性に従って変化するのと同様に、不織布を製造する技術に従って変化する。
【０００９】
一方で、不織布の製造工場では、生産性を向上させるため生産速度を高速化が進められているが、生産速度を高速化するだけでなく、不織布製造用の繊維にも更に優れた物性が要求されている。
【００１０】
本発明の目的は、高速のカーディング機用としても好適であり、熱融着後に優れた強度と柔軟性を発現する不織布用ポリプロピレン繊維を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、前記特性を有する不織布用ポリプロピレン繊維を製造する方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、前記不織布用ポリプロピレン繊維から製造された不織布を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前述したような不織布産業における要求に応じるために、本発明者らは長年の研究開発の経験に基づいて、それに合致するポリプロピレン繊維又はステープルを製造できる方法を発明した。
【００１４】
前記目的を達成するための本発明者らの研究において、視差走査熱量計（ＤＳＣ：Differential Scanning Colorimeter）で測定したとき２つの吸熱ピークを有するポリプロピレンホモポリマー（ポリプロピレン単独重合体）繊維は、従来の関連分野で全く報告されていない新構造の繊維であり、前記目的とする特性を有するという驚くべき事実が見出された。
【００１５】
加えて、前記のような構造の繊維は、繊維製造工程の全般を通じて各工程のメルトフローレート（溶融指数、Melt Index：ＭＩ）と多分散性指数（多分散指数、Polydispersity Index：ＰＩ）を特定の水準となるように管理することによって製造することができるということが見出された。ここで、本明細書において、ＭＩａは原料となるアイソタクチックポリプロピレンのメルトフローレートを、ＭＩｂは前記ホモポリマーを溶融して得られる溶融ポリマーのメルトフローレートを、ＭＩｃは前記溶融ポリマーから得られる繊維のメルトフローレートをそれぞれ示す。また、ＰＩａは原料となるアイソタクチックポリプロピレンの多分散指数を、ＭＩｂは前記ホモポリマーを溶融して得られる溶融ポリマーの多分散指数を、ＭＩｃは前記溶融ポリマーから得られる繊維の多分散指数をそれぞれ示す。
【００１６】
本発明によれば、ホモポリマーであってアイソタクチック指数（Isotactic Index）が９０〜９９％であるアイソタクチックポリプロピレンを溶融紡糸するか又は溶融紡糸及び延伸をした繊維であり、ＤＳＣ吸熱ピークが１５５〜１７０℃で２つ存在することを特徴とするポリプロピレン繊維が提供される。
【００１７】
具体的には、本発明の前記特性を有するポリプロピレン繊維は、（ａ）アイソタクチック指数が９０〜９９％、メルトフローレートＭＩａが１０〜４０（より好ましくは１０〜３０）、多分散指数ＰＩａが２．５〜６．０（より好ましくは２．８〜５．０、最も好ましくは３．５〜４．３）であるアイソタクチックポリプロピレンホモポリマーを、メルトフローレートＭＩｂが１０．１〜４１．０、多分散指数ＰＩｂが多分散指数ＰＩａより１０％以下の狭さに、メルトフローレートＭＩｂ、ＭＩａの比（ＭＩｂ／ＭＩａ）が１．１０〜１．５０の範囲となるように溶融させる段階と、（ｂ）メルトフローレートＭＩｃが１６．５〜８０．０、多分散指数ＰＩｃが多分散指数ＰＩａより２０％以下の狭さに、メルトフローレートＭＩｃ、ＭＩａの比（ＭＩｃ／ＭＩａ）が１．６５〜７．５０の範囲にある繊維を製造するために前記溶融ポリマーを紡糸（又は紡糸及び延伸）する段階と、を含む方法により製造することができる。
【００１８】
即ち、本発明による前記特性のポリプロピレン繊維は、（ａ）ホモポリマーで、アイソタクチック指数が９０〜９９％であり、溶融指数ＭＩａが１０〜４０、より好ましくは１０〜３０であり、多分散指数ＰＩａは２．５〜６．０、より好ましくは２．８〜５．０、最も好ましくは３．５〜４．３であるアイソタクチックポリプロピレンを溶融させることにおいて、得られる溶融ポリマーの溶融指数と原料の溶融指数の比（ＭＩｂ／ＭＩａ）が１．１０〜１．５０であり、多分散指数（ＰＩｂ）がＰＩａより１０％以下に狭くなるように溶融させる段階と、（ｂ）前記溶融ポリマーを紡糸するか、又は紡糸及び延伸して繊維化することにおいて、得られる繊維の溶融指数ＭＩｃが１６．５〜８０．０であり、ＭＩｃ／ＭＩａ＝１．６５〜７．５０であり、多分散指数ＰＩｃがＰＩａより２０％以下に狭くなるように、紡糸するか又は紡糸及び延伸する段階とを含む方法により製造できる。
【００１９】
より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００２０】
（１） ホモポリマーであってアイソタクチック指数が９０〜９９％であるアイソタクチックポリプロピレンを溶融紡糸した繊維又は溶融紡糸及び延伸をした繊維であり、１５５〜１７０℃で２つのＤＳＣ吸熱ピークを有することを特徴とするポリプロピレン繊維。
【００２１】
（２） １次吸熱ピークが１６０±３℃で現れ、２次吸熱ピークが１６５±３℃で現れることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２２】
（３） 前記繊維のメルトフローレート（ＭＩｃ）が１６．５〜８０．０であることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２３】
（４） 前記繊維の多分散指数（ＰＩｃ）が２．１〜５．７であることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２４】
（５） 前記繊維の繊度が１．０〜８０．０デニール／フィラメントであることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２５】
（６） 前記繊維の多分散指数（ＰＩｃ）が２．３〜４．５であることを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２６】
（７） 安定剤及び／又は酸化防止剤を０．０３〜２．０重量％含有することを特徴とする（１）記載のポリプロピレン繊維。
【００２７】
（８） 安定化剤及び／又は酸化防止剤を０．０３〜０．７重量％含有することを特徴とする（７）記載のポリプロピレン繊維。
【００２８】
（９） 安定化剤及び／又は酸化防止剤を０．０３〜０．４重量％含有することを特徴とする（８）記載のポリプロピレン繊維。
【００２９】
（１０） ポリプロピレン繊維の製造方法であって、（ａ）アイソタクチック指数が９０〜９９％、メルトフローレート（ＭＩａ）が１０．０〜４０．０、多分散指数（ＰＩａ）が２．５〜６．０であるアイソタクチックポリプロピレンホモポリマーを、前記ホモポリマーを溶融して得られる溶融ポリマーのメルトフローレート（ＭＩｂ）と前記ホモポリマーのメルトフローレート（ＭＩａ）の比（ＭＩｂ／ＭＩａ）が１．０１〜１．５０となり、前記溶融ポリマーの多分散指数（ＰＩｂ）が前記ホモポリマーの多分散指数（ＰＩａ）より１０％以下に狭くなるように溶融させる段階と、（ｂ）得られる繊維のメルトフローレート（ＭＩｃ）が１６．５〜８０．０となり、得られる繊維のメルトフローレート（ＭＩｃ）と前記ホモポリマーのメルトフローレート（ＭＩａ）の比（ＭＩｃ／ＭＩａ）が１．６５〜７．５０となり、多分散指数（ＰＩｃ）が前記ホモポリマーの多分散指数（ＰＩａ）より２０％以下に狭くなるような繊維を製造するために前記溶融ポリマーを紡糸するか又は紡糸してから延伸する段階と、を含むことを特徴とするポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３０】
（１１） 前記段階（ａ）で、ポリプロピレンに安定剤及び／又は酸化防止剤を０．０３〜２．０重量％配合することを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３１】
（１２） 前記メルトフローレート（ＭＩａ）が１０〜３０であることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３２】
（１３） 前記多分散指数（ＰＩａ）が２．８〜５．０であることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３３】
（１４） 前記多分散指数（ＰＩａ）が３．５〜４．３であることを特徴とする（１３）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３４】
（１５） 前記繊維の繊度が１．０〜８０．０デニール／フィラメントであることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３５】
（１６） 前記多分散指数（ＰＩｂ）が１０．１〜４１．０であることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３６】
（１７） 前記多分散指数（ＰＩｃ）が２．１〜５．７であることを特徴とする（１０）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３７】
（１８） 前記多分散指数（ＰＩｃ）が２．３〜４．５であることを特徴とする（１７）記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００３９】
本発明のポリプロピレン繊維は、アイソタクチック指数が９０〜９９％であるアイソタクチックポリプロピレンホモポリマーを溶融紡糸又は溶融紡糸及び延伸して得られる繊維であり、１５５〜１７０℃で２つのＤＳＣ吸熱ピークを有している。好ましくは、本発明のポリプロピレン繊維は、１６０±３℃で１次吸熱ピークを示し、１６５±３℃で２次吸熱ピークを示すものである。
【００４０】
ここで、本発明による繊維を熱融着方式による不織布の製造に用いれば、熱融着後に優れた強度と柔軟性を表すようになる。これは、熱融着時に、熱又は熱及びロール間の圧力により熱溶融された繊維が再び固化する過程で、溶融温度の高い部分が早く再結晶することによる瞬間的な固化（速くなった固化速度）のためであると推定される。
【００４１】
本発明の繊維の製造において、原料として使用されるポリプロピレンホモポリマーは、アイソタクチック指数が９０〜９９％であるアイソタクチックポリプロピレンである。
【００４２】
本発明のポリプロピレン繊維は、メルトフローレートＭＩｃが１６．５〜８０．０、原料であるアイソタクチックポリプロピレンのメルトフローレートＭＩａより１．６５〜７．５０倍程度大きいものであるのが好ましい。
【００４３】
また、本発明のポリプロピレン繊維は、メルトフローレートＭＩｃが１６．５〜８０．０であり、多分散指数ＰＩｃが２．１〜５．７（より好ましくは３．５〜４．３）であるのが好ましい。また、繊維の多分散指数ＰＩｃが原料であるアイソタクチックポリプロピレンの多分散指数ＰＩａより２０％以下に狭いものが好ましい。
【００４４】
本発明のポリプロピレン繊維は繊度が１．０〜８０．０デニールであることが好ましい。
【００４５】
ここで、前記アイソタクチックポリプロピレンは、メルトフローレートＭＩａが１０〜４０であり、多分散指数ＰＩａが２．５〜６．０であるのが好ましい。
【００４６】
上記のようなポリプロピレンを押出機内で溶融させるときは、安定剤又は酸化防止剤を０．０３〜２．０重量％（好ましくは０．０３〜０．７重量％、より好ましくは０．０３〜０．２重量％）の量で配合することが好ましい。
【００４７】
本発明の繊維を製造する際には、前記安定剤又は酸化防止剤の他にも、還元剤、着色剤、カルボン酸金属塩（metal carboxylates）などのような一般的な添加剤を配合してもよい。
【００４８】
ここで、前記カルボン酸金属塩としては、「２−エチルヘキサン酸、カプリル酸、デカン酸及びドデカン酸」のニッケル塩及びＦｅ、Ｃｏ、Ｃａ及びＢａの２−エチルヘキサン酸塩から構成される群の中から選択されたものを用いることができる。
【００４９】
また、還元剤及び着色剤としては、石油化学工場でポリプロピレンホモポリマーを製造する工程で使用されるカルシウムステアレートのような物質を選択して用いることができる。
【００５０】
なお、ヨーロッパ特許第２７９，５１１号には、本発明に使用可能な多様な種類の添加剤が記載されている。
【００５１】
ここで、本発明で用いるポリプロピレンホモポリマーについて更に説明すると、メルトフローレートＭＩａが１０未満であるポリプロピレンホモポリマーの場合には、紡糸時に口金圧力が上昇して生産性が低下し、溶融紡糸時に高温の熱を加えなければならないためエネルギー消耗が増大し、繊維の強直性（剛直性）が増大するため柔軟性が要求される不織布の用途には適さない。
【００５２】
従って、メルトフローレートＭＩａが１０以上であるポリプロピレンを使用することが好ましいが、メルトフローレートＭＩａが無限に大きいものを使用することもできない。
【００５３】
メルトフローレートＭＩａが４０を超えるポリプロピレンホモポリマーの場合には、繊維の強度が不織布用に適さないものとなり、紡糸後の冷却工程で不完全冷却が頻繁に発生し、不完全な冷却が起こると近接繊維との融着現象が発生することもある。
【００５４】
本発明の繊維とは、「原料の溶融、紡糸、固化及び巻き取りの工程だけによって製造される溶融紡糸した繊維」、又は、「原料の溶融、紡糸、延伸、場合によっては、クリンピング、熱固定、ステープルへの切断などの一連の工程が連続又は不連続的に行われることにより製造される溶融紡糸及び延伸後の繊維」のことを意味している。なお、溶融紡糸した繊維と溶融紡糸及び延伸した繊維とでは、メルトフローレートＭＩ、多分散指数ＰＩ及びＤＳＣ吸熱ピークの違いは殆どない。
【００５５】
本発明によるポリプロピレン繊維又はステープルを製造するための一方法においては、前記原料ポリマーを押出機内で溶融して溶融ポリマーにする際に、メルトフローレートＭＩｂ、ＭＩａの比（ＭＩｂ／ＭＩａ）が１．０１〜１．５０、多分散指数ＰＩｂが多分散指数ＰＩａより１０％以下、好ましくは５％以下に狭くなるようにすることが好ましい。より好ましいのは、多分散指数ＰＩｂは２．４〜５．０の範囲内にあるように管理することである。
【００５６】
例えば、メルトフローレートＭＩｂがメルトフローレートＭＩａの１．５倍を超えた場合には、分子鎖が切断するため固有の強度を維持できなくなり、紡糸工程で多く分解すると、粘度が低下し、口金で分子鎖が配向するのに十分でなくなることもある。
【００５７】
また、紡糸に適した圧力を維持し得ないだけでなく、製造された繊維の強度が低下する。このような繊維を用いた不織布は触感が荒くなり、その結果生産性が低下することとなる。
【００５８】
さらに押出工程時に、１％以上のメルトフローレート変化（ＭＩ変化）が自然に発生し、メルトフローレートＭＩａより１．０１倍以下にまで変化すると、繊維製造工程が非常に困難になる。特に、紡糸口金での粘度が非常に高くなるため口金の圧力が上昇し、紡糸工程が非常に不安定になる。また、生産性が低下し、繊維品質の偏りも著しくなる。
【００５９】
次に、紡糸後の冷却条件を調節して、押出工程で変化したポリマーのメルトフローレートを２次的に変化させる。冷却段階でのＭＩ変化は、遅延冷却部の温度、雰囲気、冷却空気の温度、速度、量を調整することにより行われる。ここで、遅延冷却と冷却空気の利用については、米国特許第４，１９３，９６１号公報及びそのほかの文献（例えば、ソサイエティ オブ プラスティックス エンジニアーズ インク（SOCIETY OF PLASTICS ENGINEERS, Inc.）がスポンサーとなったＭ．アーメッド(M.AHMED)の“ポリプロピレン繊維の科学と技術(POLYPROPYLENE FIBERS-SCIENCE AND TECHNOLOGY)”というタイトルの論文）などに記述されている。
【００６０】
本発明の製造方法において、冷却段階を経た繊維は、そのメルトフローレートＭＩｃがメルトフローレートＭＩａより１．６５〜７．５０倍高く、多分散指数ＰＩｃが原料ポリマーの多分散指数ＰＩａより２０以下に狭くなるように（つまり、０．８０×ＰＩａよりは広くなるように）管理することが好ましい。好ましい多分散指数ＰＩｃの範囲は２．１〜５．７、より好ましくは２．３〜４．５、より好ましくは３．０〜４．０である。
【００６１】
メルトフローレートＭＩｃが前記範囲を外れると原糸強度が低下し、そのような原糸を用いて不織布を製造した場合には、カード・クロージング（card clothing：針布）に汚染されやすく、カレンダーロール上で部分的に溶融するなどの問題が発生し、生産性が悪くなる。即ち、分子量が大きく低下して繊維強度が低下し、口金で紡糸後の冷却効果が低下して繊維間の融着現象が発生し、繊維を製造してから不織布を製造した場合には、開繊、カーディング工程において破損した繊維粉末が多く発生し、工程に悪影響を及ぼす。また、最終的に熱結合させるカレンダーロールの表面で熱に弱い部分が溶融することもあり、カレンダーロールの表面が汚れやすい。
【００６２】
また、メルトフローレートＭＩｃが前記範囲を下回ると、原糸の強度は増大するが、このような原糸を用いて不織布を製造した場合には、不織布の熱接着指数（Thermal Bonding Index、以下“ＴＢＩ”と略称する）を所望の大きさに改良することが困難になる。即ち、不織布の製造後にＴＢＩの値が低下し、不織布のタッチが荒く感じられるようになる（この性質を「ハーシュ（harsh）な性質と言う」）。なお、不織布の製造時に、カレンダーロールの温度を上昇させるか熱結合面積を増大させる方法などにより、強度を向上させるかＴＢＩ値を向上させることもできるが、依然としてタッチは荒く感じられることとなる。
【００６３】
不織布の製造においては、カーディング機の種類及び配列により、カーディング機を経た繊維の機械方向の配向と横方向の強度が変化する。即ち、カーディング機の製造会社によって不織布の機械方向の強度と横方向の強度との間に差があり、更に同一製造会社のカーディング機であっても、カード・クロージングの形状や材質、ランダムロール（random roll）の有無などによって物性の差が発生する。また、加工後の要求に従って、不織布の平面重量（plan weight）にも差が発生する。このような不織布の強度測定値はシンプルな引っ張り強さ（テナシティ）で表され、各会社毎に要求される単位（ユニット）が特徴的に異なる。従って、互いに比較して優位なものを選べない場合が発生するので、シンプルな引っ張り強さの比較だけで不織布の物性が向上したことを判断するのは適切ではない。しかし、前記カーディング機の種類又は機械配列に違いがあったとしても、製造した不織布の接着指数（bonding indexes）を参照することにより、繊維又はステープルの構造及び固有の物性が不織布に及ぼす影響を比較することができる。
【００６４】
上述したように、不織布における繊維又はステープルの固有の物性による影響を正確に判断するためには、ＴＢＩの単位概念を用いるのが好適であることがわかる。ここで、ＴＢＩは、文献（プラスティック・ゴム学会（The Plastics and Rubber Institute）で開催した第４回国際会議（Fourth International Conference）で発表されたポリプロピレン繊維と織物（Polypropylene Fibers and Textiles）に関する論文）に詳細に説明されている。実際に、本発明において、繊維又はステープルの固有の性質による不織布の評価を相対比較し得るために研究した結果、ＴＩＢの概念を導入することが最も好ましいことがわかった。
【００６５】
本発明の繊維を用いれば、ＴＢＩ２．０以上の優れた物性を有し、柔軟性
が非常に良好な不織布を製造することができる。
【００６６】
【実施例】
上述したような本発明の特徴及びその他の特徴は、後述する実施例から明らかになるものである。但し、以下の実施例は本発明を具現するための好適な例として示されるものであって、本発明はこれに制限されるものではない。
【００６７】
本明細書に提示される繊維及び不織布の特性は、以下のような分析方法により測定した。
【００６８】
[ＤＳＣ吸熱ピーク]
繊維試料はメタノールで十分に洗浄して油剤を除去し、３０分間大気中で乾燥させた後、デシケーターで１時間真空乾燥して準備し、準備した試料を２〜４mmの長さに切断し、５mgを測定用パン（pan）に入れ、パーキン・エルマー・７シリーズ熱分析システム（Perkin Elmer 7series Thermal Analysis System）で熱分析を行った。この際に、温度は３０℃から１９０℃まで上昇させ、昇温速度は５℃／minにして吸熱曲線を得た。その他の測定条件はＡＳＴＭ３４１８−８２の方法によった。
【００６９】
既存のポリプロピレンホモポリマー繊維の吸熱曲線では１つのピークが現れるが、本発明による繊維では２つの吸熱ピークが現れる。ここで、図１は著しい２つのＤＳＣ吸熱ピークが現れたものを、図２は２次ＤＳＣ吸熱ピークが１次ＤＳＣ吸熱ピークのショルダー形状で現れるものを、図３は１つのＤＳＣ吸熱ピークのみが現れるものをそれぞれ示すＤＳＣ吸熱ピーク曲線図である。
【００７０】
[繊維及びステープルのデニール]
バイブロスコップ（Vibroskop；Lenzing社製）を使用して測定した。
【００７１】
[繊維及びステープルの強伸度]
バイブロジン（Vibrodyn；Lenzing社製）を使用してＡＳＴＭ Ｄ ６３８の方法により測定した。
【００７２】
[メルトフローレート（ＭＩ）]
Tinius Olsen社のＭＯＤＥＬ ＭＰ ９９３を使用してＡＳＴＭ Ｄ １２３８に基づいて測定した。メルトフローレート測定に使用する繊維試料は十分に水で洗浄し、遠心分離後に１０５℃のオーブンで１５分間乾燥させた繊維を１cmの長さに細断して準備したものを使用した。
【００７３】
[多分散指数（ＰＩ）]
米国のRheometrics社のＲＭＳ−８００モデル（Disk：parallel plate）を使用して、１０％ストレイン（strain）、剪断速度（shear rate）０．１〜１００、２００℃の条件下でＧｃ（後述）を求め、これを以下の式（Ｉ）に代入して計算した。
【００７４】
ＰＩ＝１０６／Ｇｃ ・・・・・・（Ｉ）
【００７５】
ここで、Ｇｃは、周波数範囲５〜２５０Hzでの２〜６種の周波数で貯蔵モジュラス（Ｇ’）と損失モジュラス（Ｇ”）とを測定し、交点が発生した地点のモジュラス（Ｇｃ）であるが、交点が発生しない場合には外挿法を用いてＧｃ値を求めた。
【００７６】
[原料のアイソタクチック指数（Isotactic Index：Ｉ．Ｉ．）]
ポリプロピレンホモポリマー試料を５mmの大きさに切断した後、水で洗浄し、１０５℃のオーブンで１時間乾燥し、乾燥した試料を約５ｇ程度採取して正確な重量を測定した。その後、このポリプロピレンホモポリマー試料をヘプタン中で沸騰させながら約５時間抽出し、抽出後、試料を水で十分に洗浄し、１０５℃のオーブンで１時間乾燥させた後、重量を測定した。このようにして得た抽出前後の重量を以下の式（II）に代入してアイソタクチック指数を算出する。
【００７７】
アイソタクチック指数（％）＝（抽出後の重量÷抽出前の重量）×１００・・（II）
【００７８】
[不織布の接着指数（ＴＢＩ）]
以下の式（III）によって計算した。
【００７９】
ＴＢＩ＝（ＭＤ×ＣＤ）１／２×（２０／平面重量）・・・・・（III）
【００８０】
なお、この式（III）において、ＭＤは不織布の機械方向の強度（kg/50mm）であり、ＣＤは不織布の横方向の強度（kg/50mm）であり、平面重量は不織布の単位面積当たりの重量（g/m２）である。
【００８１】
[不織布の強度]
幅５０mm、長さ１４０mmに切断した試料をインストロンを使用して１００mm/分の引っ張り速度で測定した。
【００８２】
[柔軟性（softness）]
人の感覚を等級で表示した。ここで、「１」は非常に粗い、「２」は粗い、「３」は普通、「４」はソフト、「５」は非常にソフトなものをそれぞれ示す。
【００８３】
【実施例・比較例】
添加剤として酸化防止剤及び安定剤が０．０９重量％を含有し、アイソタクチック指数が９７％であり、下記表１に示されるようなメルトフローレートのアイソタクチックポリプロピレンポリマーを溶融紡糸した。このとき、押出機の温度を２５０〜２９０℃に調整し、押出機から口金までの範囲の加熱は熱媒体を用いて２８５〜３１０℃の範囲に調整して、溶融物のメルトフローレートＭＩｂが表１のようになるように管理した。
【００８４】
原料と口金直前の溶融物のメルトフローレートを比較するため、圧力の低下を最小限にしながら試料を得られるようにすべく、溶融物を口金に定量的に供給するギヤポンプの入口の直前にバイパスを設けて試料を採取した。
【００８５】
次に、溶融物を１５００m／minの紡糸速度で紡糸口金を通じて押し出し、保温槽を通過させ遅延冷却した後、急冷して、表１に示すようなメルトフローレートと多分散指数を有する２．４デニールの１次繊維（primary yarn）製造した。製造された１次繊維のメルトフローレート、多分散指数、ＤＳＣ吸熱ピークを下記の表１に示す。
【００８６】
このようにして製造した１次繊維を集束し、延伸工程でクリンパーでクリンプしながら１．５倍の延伸倍率に延伸して、これを４０mmに切断してステープルを製造した。製造されたステープルのメルトフローレート、多分散指数、繊維強度、クリンプ数及びＤＳＣ吸熱ピークを下記の表２に示す。
【００８７】
このようにして製造したステープルを、カーディング機に製作会社毎に適用させて不織布を製造した。不織布の製造時に使用した上端ロールの結合面積（sealing area）は２２％であり、上端ロールの形態はダイヤモンドタイプであり、カレンダーロールの温度は１４７℃であり、カレンダーロールの圧力は９５kg/cmであった。製造した不織布の平面重量、機械方向（ＭＤ）及び横方向（ＣＤ）の強度、ＴＢＩ及びソフトネスを下記の表３に示す。
【００８８】
【表１】
【表２】
【表３】
【発明の効果】
前述した実験結果からわかるように、２つのＤＳＣ吸熱ピークを有するアイソタクチックポリプロピレンホモポリマー繊維を熱融着して製造した不織布は、強度が優れ、柔らかいなどの利点がある。また、高速のカーディング機を用いても前記特性の不織布を製造することができるので、高品質の不織布を生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるポリプロピレンホモポリマー繊維を、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で熱分析したときに、２つのＤＳＣ吸熱ピークが顕著に現れることを示したＤＳＣ吸熱ピーク曲線図である。
【図２】本発明によるポリプロピレン繊維を示差走査熱量計（ＤＳＣ）で熱分析したときに、２つのＤＳＣ吸熱ピークが現れ、２次ＤＳＣ吸熱ピークが１次ＤＳＣ吸熱ピークのショルダー形態として現れることを示したＤＳＣ吸熱ピーク曲線図である。
【図３】従来のポリプロピレンホモポリマー繊維では、１つのＤＳＣ吸熱ピークのみが現れることを示したＤＳＣ吸熱ピーク曲線図である。
Claims (8)
- ポリプロピレン繊維の製造方法であって、
（ａ）アイソタクチック指数が９０〜９９％、メルトフローレート（ＭＩａ）が１０．０〜４０．０、多分散指数（ＰＩａ）が２．５〜６．０であるアイソタクチックポリプロピレンホモポリマーを、溶融紡糸において押出機の温度を２５０℃〜２９０℃に調整し、押出機から口金までの範囲においては、加熱により２８５℃〜３１０℃に調整した状態で溶融させる段階と、
（ｂ）得られる繊維のメルトフローレート（ＭＩｃ）が１６．５〜８０．０となり、得られる繊維のメルトフローレート（ＭＩｃ）と前記ホモポリマーのメルトフローレート（ＭＩａ）の比（ＭＩｃ／ＭＩａ）が１．６５〜７．５０となり、多分散指数（ＰＩｃ）が前記ホモポリマーの多分散指数（ＰＩａ）より２０％以下に狭くなるような繊維を製造するために前記溶融ポリマーを紡糸するか又は紡糸してから延伸する段階と、を含むことを特徴とするポリプロピレン繊維の製造方法。 - 前記段階（ａ）で、ポリプロピレンに安定剤及び／又は酸化防止剤を０．０３〜２．０重量％配合することを特徴とする請求項１記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
- 前記メルトフローレート（ＭＩａ）が１０〜３０であることを特徴とする請求項１記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
- 前記多分散指数（ＰＩａ）が２．８〜５．０であることを特徴とする請求項１記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
- 前記多分散指数（ＰＩａ）が３．５〜４．３であることを特徴とする請求項４記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
- 前記繊維の繊度が１．０〜８０．０デニール／フィラメントであることを特徴とする請求項１記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
- 前記多分散指数（ＰＩｃ）が２．１〜５．７であることを特徴とする請求項１記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
- 前記多分散指数（ＰＩｃ）が２．３〜４．５であることを特徴とする請求項７記載のポリプロピレン繊維の製造方法。
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