JP4709445B2

JP4709445B2 - スパンボンド不織布を製造する方法

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Publication number: JP4709445B2
Application number: JP2001276951A
Authority: JP
Inventors: 智之細川; 広行牧野
Original assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Current assignee: Asahi Kasei Fibers Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP2003082571A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリプロピレン連続フィラメントのスパンボンド不織布を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スパンボンド不織布の製造方法に関しては多くの提案がなされている。これらの提案は、細部においては種々の相違点もあるが、代表的な例としては、特公昭４８−３８０２５号公報に開示されているように、多数の紡糸ノズルより空気中に溶融紡糸された多数のフィラメントをエア・サッカー内に導入して、高速度エアジェットの作用により延伸と送り出し作用とを付与した後、該フィラメントを、移動する捕集器上に蓄積するという方法が挙げられる。
【０００３】
このようなプロセスを用いて、ポリプロピレン不織布を製造することも既に提案されているが、従来のプロセスを使用して繊度を細くする場合、紡糸速度を上げる方法では、フィラメントに張力がかかりすぎるため、延伸切れを引き起こしやすくなる。また、空気流の乱れが複雑にフィラメント群に作用するため、フィラメント群の揺れが大きくなり、フィラメント同士が接触して切れやすくなってしまう。また、吐出量を下げる方法では、生産性が大幅に減少してしまうため、工業上極めて不利となる。
【０００４】
近年、延伸装置を衝突型にして牽引性能を向上させる方法や、紡口面から延伸装置までの距離（以下、ＨＤと言う）を短くすることにより、繊度を細くする方法が提案されている。しかし、延伸装置のみで牽引する方法では、繊度を細くするために膨大な圧気量を必要とするので工業上不利となるうえ、ただ単にＨＤを短くするだけでは、安定した紡糸性が得られない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、細い繊度でも安定的に紡糸が可能であり、高い生産性で、ポリプロピレン連続フィラメントのスパンボンド不織布を製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究した結果、本発明をなすに至った。
【０００７】
即ち、本発明は以下の通りである。
【０００８】
１．メルトフローレート（ＭＦＲ）が２０以上のポリプロピレンのポリマーを使用し、下記（１）〜（５）の要件を満足させて、繊度が０．７〜１．４ｄｔｅｘのスパンボンド不織布を製造する方法。
【０００９】
（１）ビーム１ｍ当たりからの該ポリマーの吐出量が１００ｋｇ／時以上である。
【００１０】
（２）１ホール当たりの該ポリマーの吐出量が０．８ｇ／分以下である。
【００１１】
（３）紡口面から延伸装置までの距離が３５０〜８００ｍｍであり、且つ、衝突流型の延伸装置を使用する。
【００１２】
（４）該延伸装置のリップ角度が、紡口から吐出される糸条の最外角度に対して＋５〜＋３０度の範囲であり、且つ、気流の吹き出し角度が該最外角度以上である。
【００１３】
（５）該延伸装置の直下に３００ｍｍ以上の長さの平行板を設けた装置を使用する。
【００１４】
２．ポリプロピレンのポリマー中に、ポリエチレンのポリマーを３ｗｔ％以下添加することを特徴とする上記１記載のスパンボンド不織布を製造する方法。
【００１５】
なお、リップ角度とは、糸条が入射する延伸装置のリップ部の角度であり、図１においてｂで示す角度である。
【００１６】
以下、本発明について詳述する。
【００１７】
本発明に使用されるポリプロピレンは、一般的なチーグラナッタ触媒により合成されるポリマーでも良いし、またメタロセンに代表されるシングルサイト活性触媒により合成されたポリマーであっても良い。
【００１８】
本発明に使用されるポリプロピレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）は２０以上であり、その上限は７０以下であることが好ましい。この範囲内で、ＭＦＲの異なるポリプロピレンを混合したポリマーを原料として用いても良い。また、ポリエチレンを３ｗｔ％以下添加したポリマーを原料として使用することもできる。
【００１９】
使用するポリマーのＭＦＲが２０以上であると、細い繊度の繊維を容易に紡糸することが出来る。なお、ＭＦＲが大きすぎると、安定した紡糸は可能であるが、繊維の引張り強度等の物性値が低下する傾向がある。
【００２０】
本発明の製造方法は、ビーム１ｍ当たりからのポリマーの吐出量が１００ｋｇ／時以上であり、好ましくは１００〜１７０ｋｇ／時である。また、１ホール当たりのポリマーの吐出量が０．８ｇ／分以下であり、好ましくは０．３２〜０．６０ｇ／分である。ポリマーの吐出量が上記の範囲であると、繊度が０．７〜１．４ｄｔｅｘ、好ましくは０．８〜１．２ｄｔｅｘとなり、細い繊度の不織布を高い生産性で得ることが出来る。
【００２１】
繊度が１．４ｄｔｅｘより小さく、細い繊度のスパンボンド不織布を製造するためには、一般にメルトブローや割繊糸、または特開平１０−２９２２５６号公報に開示されているようなスパンボンド法が用いられている。これらの方法の中では、強度・柔らかさ、原料の単一化、生産性等の点からスパンボンド法が好ましいが、特開平１０−２９２２５６号公報に開示されているような方法でも、１．４ｄｔｅｘ以下のような細い繊度で、十分な生産性を得るため多ホール化すると、紡糸状態が極めて不安定になり、紡糸を安定した状態に制御することが困難である。
【００２２】
本発明において、生産性を確保しつつ、且つ、繊度の細い不織布を生産するためには、細い繊度で、多ホール化し、多フィラメント化する場合、得られるフィラメント群を、高度に開繊して均一に分散させる技術と、糸切れを起こすことなく安定に牽引し、フィラメント糸条に随伴する空気流を適切に処理する技術が不可欠となる。
【００２３】
本発明では、高速気流により糸条を牽引して延伸する衝突流型の延伸装置を用い、また、紡口面から延伸装置までの距離（ＨＤ）は３５０〜８００ｍｍ、好ましくは５００〜７００ｍｍである。このようにする事により、高速で走行する糸条の移動する空間を小さくする事ができ、それにより、糸条が高速で走行する時に発生する空気の随伴流を抑える事ができる。その結果、糸条同士が接触することなく、速やかに延伸装置内へ導入される。
【００２４】
本発明においては、衝突型の延伸装置を使用し、延伸装置へ糸条をスムーズに導入させる為に、延伸装置のリップ部に角度をつける。延伸装置のリップ部に糸条が接触すると、糸条が塊状になってブツブツした凹凸が発生したり、延伸装置内で糸切れを引き起こしたり、また、糸条が集束してフィラメントの分散が低下するため、リップ角度は、紡口から吐出される糸条の最外角度に対して＋５〜＋３０度の範囲が好ましく、より好ましくは＋１０〜＋３０度の範囲である。
【００２５】
また、延伸装置の気流の吹き出し角度は、紡口から吐出される糸条の最外角度未満にすると、リップ角度を上記範囲に設定しても延伸装置での糸条の接触が発生し、また吹き出し角度を大きくしすぎると索引性能が低下してしまうため、気流の吹き出し角度は、紡口から吐出される糸条の最外角度以上であり、好ましくは４５度以下である。なお、気流としては、空気流が一般に用いられる。
【００２６】
延伸装置のみを用いて、細い繊度の不織布を得るためには、膨大な空気量を必要とし、糸条の分散性も低下してしまう。その為、本発明においては、延伸装置の直下に３００ｍｍ以上、好ましくは３００〜１５００ｍｍの長さの平行板を設けることにより、牽引性能及び分散性が格段に向上するため、空気量の低減化を図ることができ、経済的にも有利となる。
【００２７】
延伸装置の糸条導入スリット口の間隙は、狭いと索引力は得られるが、狭すぎると吸引風量の低下により糸揺れや糸流れを引き起こし、リップ部への糸条の接触も生じる。逆に広くしすぎると、糸条の接触はなくなり、吸引風量も向上するが、索引力が低下する。これらの点を考慮すると、延伸装置の糸条導入スリット口の間隙は３〜７ｍｍの範囲が好ましい。この範囲であると、糸条に随伴する空気量に対する吸引風量が十分で、糸揺れや糸流れを引き起こすことがなく、十分な索引力が生じるので、高速度で安定した紡糸が可能である。
【００２８】
本発明の製造法に用いる装置の一例を図１に示す。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を挙げて更に本発明を説明する。
【００３０】
尚、測定方法、評価方法等は下記の通りである。
【００３１】
（１）繊度
生産された不織布の両端１０ｃｍを除き、巾方向（ＣＤ方向）に５等分して１ｃｍ角の試験片をサンプリングし、顕微鏡（オリンパス光学工業製のモデルＯＭＳ−Ｄ２）で繊維の直径を各２０点ずつ測定し、繊維密度を０．９１ｇ／ｃｍ^３として、その平均値から繊度（ｄｔｅｘ）を算出した（小数点第２位を四捨五入）。
【００３２】
（２）ＭＦＲ（メルトフローレート）
ＪＩＳ−Ｋ７２１０「熱可塑性プラスチックの流れ試験方法」の表１の条件１４に準じ、試験温度２３０℃、試験荷重２１．１８Ｎにて測定を行った。
【００３３】
（３）紡糸性
不織布の生産において、１０分間における単糸切れや、ブツブツ欠点（糸条の塊）の発生を調査し、１つでも欠点が発生していた場合は×、発生がなかった場合は○とした。
【００３４】
（４）糸条の接触
製造時に、延伸装置のリップ部への糸条の接触をファイバースコープを使用して確認し、接触があった場合は×、なかった場合は○とした。
【００３５】
〔実施例１〜４、比較例１〕
ホール径０．３５ｍｍ、ホール数４、０００個／ｍを有する紡口を備えたスパンボンドの製造機を用いて、１ホール当たりのポリマー吐出量を０．５６ｇ／分として、表１に示すように、ポリプロピレンにポリエチレンを添加したポリマーを溶融紡糸し、延伸用高速気流の調整により繊度を１．１ｄｔｅｘとした。紡糸性の評価結果を表１に示す。
【００３６】
ＭＦＲ２０未満では、紡糸状態が不安定で１．１ｄｔｅｘの安定生産が出来なかった。ポリエチレンの添加率が３ｗｔ％以内であれば、紡糸性はきわめて良好であったが、添加率が５ｗｔ％（実施例４）では、やや紡糸性が低下した（そのため表１では紡糸性を△とした）。
【００３７】
【表１】

〔実施例５〜７〕
ＭＦＲを４０、延伸用高速気流の流量を１２００Ｎｍ^３／時・ｍとし、ビーム１ｍ当たりからのポリマー吐出量を１０６ｋｇ／時（実施例５）、１３５ｋｇ／時（実施例６）、１７０ｋｇ／時（実施例７）と変化させたこと以外は、実施例１と同様にして不織布を製造した。結果を表２に示す。
【００３８】
実施例５〜７より、繊度が１．４ｄｔｅｘ以下で、安定した紡糸性が得られることが判る。
【００３９】
【表２】

〔実施例８〜１０、比較例２〕
ＭＦＲを４０、延伸用高速気流の流量を１２００Ｎｍ^３／時・ｍとし、１ホール当たりのポリマー吐出量を０．３２ｇ／分（実施例８）、０．５６ｇ／分（実施例９）、０．７８ｇ／分（実施例１０）、０．８５ｇ／分（比較例２）と変化させたこと以外は、実施例１と同様にして不織布を製造した。結果を表３に示す。
【００４０】
１ホール当たりのポリマー吐出量が０．８０ｇ／分を超えた場合（比較例２）は、１．４ｄｔｅｘ以下の細い繊度が得られなかった。
【００４１】
なお、延伸用高速気流の流量が１２００Ｎｍ^３／時・ｍでは、細い繊度を得るために１ホール当たりのポリマー吐出量を減少させようとしても、０．３２ｇ／分が限界である。ポリマー吐出量を減少させて、延伸用高速気流の流量を減少させれば、１．４ｄｔｅｘ以下の細い繊度で、安定した紡糸性が得られるが、生産性が低下してしまうため好ましくない。
【００４２】
【表３】

〔実施例１１〜１３、比較例３及び４〕
ＭＦＲを４０、１ホール当たりのポリマー吐出量を０．５６ｇ／分とし、ＨＤを３５０ｍｍ（実施例１１）、６００ｍｍ（実施例１２）、８００ｍｍ（実施例１３）、及び３００ｍｍ（比較例３）、８５０（比較例４）と変化させたこと以外は、実施例１と同様にして不織布を製造した。結果を表４に示す。
【００４３】
ＨＤが３５０ｍｍ未満の場合（比較例３）は安定した紡糸性が得られなかった。また、８００ｍｍを超える場合（比較例４）は、本発明の範囲内である１．４ｄｔｅｘ以下の細い繊度を得ることが出来ないことが判る。
【００４４】
【表４】

〔実施例１４〜１６、比較例５及び６〕
実施例１１と同様の方法を行った。但し、紡口から吐出される糸条の最外角度を１３度とした。延伸装置のリップ角度を２０度（実施例１４）、３２度（実施例１５）、４０度（実施例１６）、１５度（比較例５）、５０度（比較例６）と変化させ、紡糸性及び延伸装置のリップ部への糸条の接触につき評価した。結果を表５に示す。
【００４５】
リップ角度が１５度の場合（比較例５）は、リップ部へ糸条が接触して糸切れが発生し、また５０度の場合（比較例６）は、リップ部内で渦流が発生して（スモークテスタで確認）、紡糸性が悪化した。
【００４６】
【表５】

〔実施例１７及び１８、比較例７〕
実施例１５と同様の方法（紡口から吐出される糸条の最外角度は１３度）において、延伸装置の吹き出し角度を３２度（実施例１７）、４５度（実施例１８）、及び１０度（比較例７）と変化させ、紡糸性及び延伸装置への糸条の接触につき評価した。結果を表６に示す。
【００４７】
【表６】

〔実施例１９及び２０、比較例８〕
実施例１６と同様の方法において、延伸装置直下に設けた平行板の長さを３００ｍｍ（実施例１９）、７００ｍｍ（実施例２０）、及び１００ｍｍ（比較例８）として実施した。結果を表７に示す。
【００４８】
平行板の長さが３００ｍｍ以上では紡糸性が良好であり、本発明の範囲内である１．４ｄｔｅｘ以下の細い繊度を得ることが出来た。これに対し、１００ｍｍの場合（比較例８）は、紡糸性に問題はないが、分散性が悪化し、また牽引性能が低下してしまうため１．４ｄｔｅｘ以下の細い繊度を得ることが出来なかった。
【００４９】
【表７】

【発明の効果】
本発明の製造方法は、細い繊度のポリプロピレン不織布を、高紡糸速度で安定して効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる装置の一例の概略図である。
【符号の説明】
１…紡口（ビーム）
２…延伸装置
３…リップ部
ＨＤ…紡口面から延伸装置までの距離
ａ…糸条の最外角度
ｂ…リップ角度
ｃ…気流の吹き出し角度
ｄ…糸条導入スリット

Claims

メルトフローレート（ＭＦＲ）が２０以上のポリプロピレンのポリマーを使用し、下記（１）〜（５）の要件を満足させて、繊度が０．７〜１．４ｄｔｅｘのスパンボンド不織布を製造する方法。
（１）ビーム１ｍ当たりからの該ポリマーの吐出量が１００ｋｇ／時以上である。
（２）１ホール当たりの該ポリマーの吐出量が０．８ｇ／分以下である。
（３）紡口面から延伸装置までの距離が３５０〜８００ｍｍであり、且つ、衝突流型の延伸装置を使用する。
（４）該延伸装置のリップ角度が、紡口から吐出される糸条の最外角度に対して＋５〜＋３０度の範囲であり、且つ、気流の吹き出し角度が該最外角度以上である。
（５）該延伸装置の直下に３００ｍｍ以上の長さの平行板を設けた装置を使用する。
ポリプロピレンのポリマー中に、ポリエチレンのポリマーを３ｗｔ％以下添加することを特徴とする請求項１記載のスパンボンド不織布を製造する方法。