JP5181028B2 - 長繊維不織布 - Google Patents
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Description
本発明の長繊維不織布を形成するプロピレン系重合体繊維を構成するプロピレン系重合体は、Z平均分子量(Mz)と重量平均分子量(Mw)との比(Mz/Mw)が1.5〜1.9の範囲、好ましくは、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が2.0〜2.9の範囲にある。Mz/Mwが1.9を超えるプロピレン系重合体を用いた場合は、繊維径を24μm以下で中空率が22%以上の長繊維を得ることは困難である。
本発明に係るプロピレン系重合体は、メルトフローレート(MFR)(ASTM D−1238、230℃、荷重2160g)が10〜100g/10分、好ましくは20〜70g/10分の範囲にある。MFRが10g/10分未満のプロピレン系重合体は、溶融粘度が高く紡糸性に劣るので、中空率が高い細繊維を得ることは困難となる虞があり、一方、100g/10分を超えるプロピレン系重合体は、得られる長繊維不織布の引張強度等が劣る虞がある。
本発明の長繊維不織布は、前記プロピレン系重合体の中空繊維、好ましくは繊維径が15〜50μm及び中空率が5〜50%、より好ましくは繊維径が25〜45μm及び中空率が15〜50%、さらに好ましくは繊維径が35〜45μm及び中空率が15〜50%である中空繊維からなる長繊維不織布である。
本発明の長繊維不織布は、用途により、種々公知の交絡方法、例えば、ニードルパンチ、ウォータージェット、超音波等の手段を用いる方法、あるいはエンボスロールを用いる熱エンボス加工またはホットエアースルーを用いることにより1部熱融着する方法により交絡しておいてもよい。かかる交絡方法は単独でも複数の交絡方法を組合わせて用いてもよい。
本発明の長繊維不織布は、前記プロピレン系重合体を用いて公知のスパンボンド不織布の製造方法により製造し得る。
本発明の長繊維不織布は、種々用途応じて、他の層を積層してもよい。長繊維不織布に積層される他の層は、特に限定はされず、用途により種々の層が積層し得る。
なお、実施例及び比較例における物性値等は、以下の方法により測定した。
プロピレン系重合体30mgをo−ジクロロベンゼン20mLに145℃で完全に溶解した後、その溶液を孔径が1.0μmの焼結フィルターで濾過し、試料溶液を得た。
プロピレン系重合体の融点(Tm)は、示差走査熱量計(DSC)を用い、次の公知の方法で実施した。(DSC)を用いて次の公知の方法で実施した。昇温速度;10℃/分で昇温したときの融解吸熱曲線の極値を与える温度より50℃程度高い温度まで昇温して、この温度で10分間保持した後、降温速度;10℃/分で30℃まで冷却し、再度、昇温速度;10℃/分で所定の温度まで昇温したときの融解曲線を測定し、かかる融解曲線から、ASTM D3419の方法に習い、融解吸熱曲線の極値を与える温度を求め、かかるピーク温度の吸熱ピークを融点(Tm)とした。
得られた長繊維不織布を光学顕微鏡〔Nikon社製 ECLIPSE E−400〕で観察し、画面上のフィラメントから30本を選びその繊維径を測定し、その平均値を当該不織布の繊維径とした。
当該長繊維不織布の繊度は以下の式を用いて算出した。
繊度[d]=0.00225×π×ρ[g/cm3]×D2[μm]×(1−中空率[%])
ここで、ρ[g/cm3]は樹脂の使用温度における溶融密度、Dは繊維径である。
(5)単糸強度[gf/d]
JIS L1905(7.5.1法)に準拠して、JIS Z8703(試験場所の標準状態)に規定する温度20±2℃、湿度65±2%の恒温室内でフィラメントを60本採取し、チャック間20mm、引張速度20mm/分の条件で引張り試験機(インストロン・ジャパン・カンパニイリミテッド製 インストロン5564型)を用いて引張試験を行い、60本分の試験片について引張荷重を測定し、それらの最大値の平均値を単糸強度とした。
長繊維不織布をエポキシ樹脂に包埋して、次いでミクロトームで切断し、試料片を得る。これを電子顕微鏡〔(株)日立製作所製S−3500N形 走査型電子顕微鏡〕で観察し、得られた断面像より観察された繊維断面像のおける繊維全体の断面積と中空部断面積を求め、以下の式より算出した。
中空率の値は繊維20本を測定した平均値とした。
(7)嵩高性[mm/(g/m2)]
JIS L1906(6.5)に準拠して、JIS Z8703(試験場所の標準状態)に規定する温度20±2℃、湿度65±2%の恒温室内で、長繊維不織布から、流れ方向(MD)に10cm、横方向(CD)に10cmの試験片を1枚採取し、試験片の重量を測定して、目付(g/m2)を求めた。次いで、当該試験片の5箇所を厚み測定器(テスター産業)により一定時間(10秒)、一定圧力(20g)のもとでφ1.6cmの先端冶具を試験片に押し付けて、厚さ(mm)を測定した。次いで、試験片の厚さ(mm)を目付(g/m2)で割って、長繊維不織布の嵩高性を求めた。目付当たりの厚さが厚いほど、長繊維不織布の嵩高性が良好である。
JIS Z8703(試験場所の標準状態)に規定する温度20±2℃、湿度65±2%の恒温室内で長繊維不織布から流れ方向(MD)に26cm、横方向(CD)に13cmの試験片を3枚採取し、チャック間210mm、引張速度50mm/分の条件で引張り試験機(インストロン・ジャパン・カンパニイリミテッド製 インストロン5564型)を用いて、荷重が4kgfとなるところまで引張試験を行い、MD方向の中央におけるCD方向の長さAmmを測定し、(A/130)×100(%)を求め、3枚の試験片についてのこの値の平均値を形態安定性とした。形態安定性が高い数値を示すほど、長繊維不織布の加工における耐ネッキング特性に優れる。
JIS L1096(6.19.1 A法)に準拠して、JIS Z 8703(試験場所の標準状態)に規定する温度20±2℃、湿度65±2%の恒温室内で、長繊維不織布から幅20mm×150mmの試験片を流れ方向(MD)と横方向(CD)でそれぞれ5枚採取し、45°の斜面をもつ表面の滑らかな水平台の上に試験片の短辺をスケール基線に合わせて置く。次に、手動により試験片を斜面の方向に緩やかに滑らせて試験片の一端の中央点が斜面と接したとき他端の位置の移動長さをスケールによって読む。剛軟度は試験片の移動した長さ(mm)で示され、それぞれ5枚の裏表について測定し、流れ方向(MD)および横方向(CD)それぞれの平均値で表した。
JIS L1906(6.12.1 A法)に準拠して、JIS Z8703(試験場所の標準状態)に規定する温度20±2℃、湿度65±2%の恒温室内で流れ方向(MD)に25cm、横方向(CD)に2.5cmの不織布試験片を3枚採取し、チャック間30mm、引張速度30mm/分の条件で引張り試験機(インストロン ジャパン カンパニイリミテッド製 インストロン5564型)を用いて引張試験を行い、3枚の試験片について引張荷重を測定し、それらの最大値の平均値を引張強度とした。
プロピレン系重合体として荷重2160g、230℃のMFRが24g/10分のプロピレン単独重合体(PP−1)〔Exxon Mobil Chemical製、商品名:Achieve3854、Mw/Mn=2.3、Mz/Mw=1.8、融点(Tm):148℃:メタロセン系触媒〕を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度210℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度2550m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをエンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率20.6%、エンボス温度140℃)し、目付量が30g/m2の長繊維不織布を得た。
〔実施例2〕
プロピレン系重合体として荷重2160g、230℃のMFRが65g/10分のプロピレン単独重合体(PP−2)〔Mw/Mn=2.6、Mz/Mw=1.7、融点(Tm):155℃:メタロセン系触媒〕を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度190℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度3158m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをエンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率20.6%、エンボス温度140℃)し、目付量が30g/m2の長繊維不織布を得た。
〔実施例3〕
プロピレン系重合体として荷重2160g、230℃のMFRが65g/10分のプロピレン単独重合体(PP−3)〔Mw/Mn=2.8、Mz/Mw=1.8、融点(Tm):155℃:メタロセン系触媒〕を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度190℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度2769m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをエンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率20.6%、エンボス温度140℃)し、目付量が30g/m2の長繊維不織布を得た。
〔比較例1〕
プロピレン系重合体として荷重2160g、230℃のMFRが60g/10分のプロピレン単独重合体(PP−4)〔Mw/Mn=2.9、Mz/Mw=2.5、融点(Tm):163℃:チタン系触媒〕を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度210℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度2506m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをエンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率20.6%、エンボス温度140℃)し、目付量が30g/m2の長繊維不織布を得た。
〔比較例2〕
プロピレン系重合体として荷重2160g、230℃のMFRが60g/10分のプロピレン・エチレンランダム共重合体(PP−5)〔Mw/Mn=2.8、Mz/Mw=2.2、融点(Tm);145℃、エチレン含有量;4モル%:チタン系触媒〕を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度210℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度2496m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをエンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率20.6%、エンボス温度130℃)し、目付量が30g/m2の長繊維不織布を得た。
〔比較例3〕
プロピレン系重合体として荷重2160g、230℃のMFRが65g/10分のプロピレン重合体(PP−6)〔FINA社製、商品名:MM302、Mw/Mn=2.5、Mz/Mw=2.0、融点(Tm):156℃;メタロセン系触媒〕を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度210℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度2545m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをエンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率20.6%、エンボス温度140℃)し、目付量が30g/m2の長繊維不織布を得た。
〔比較例4〕
プロピレン系重合体として荷重2160g、230℃のMFRが15g/10分のプロピレン単独重合体(PP−7)〔Mw/Mn=6.0、Mz/Mw=4.0、融点(Tm):163℃;チタン系触媒〕を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度260℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度2282m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをエンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率20.6%、エンボス温度140℃)し、目付量が30g/m2の長繊維不織布を得た。
〔比較例5〕
プロピレン重合体として比較例1で用いたPP−4を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度210℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有すが、そのスリット幅が比較例1において使用したノズルのスリット幅の1/2であるノズルを使用し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度2501m/分で紡糸を試みたが、ノズル内の樹脂圧が耐圧を上回ってしまい、紡糸不可であった。
プロピレン重合体として比較例1で用いたPP−4を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度210℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.3g/分、糸速度1255m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをエンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率20.6%、エンボス温度140℃)し、目付量が30g/m2の長繊維不織布を得た。
前記長繊維不織布の繊度は比較例1で得た長繊維不織布の繊度とほぼ同等であり、その他の特性(単糸強度、中空率、嵩高性、形態安定性、剛軟性、引張強度)についても、比較例1の結果と変わらなかった。
プロピレン系重合体として荷重2160g、230℃のMFRが24g/10分のプロピレン単独重合体(PP−1)〔Exxon Mobil Chemical製、商品名:Achieve3854、Mw/Mn=2.3、Mz/Mw=1.8、融点(Tm):148℃:メタロセン系触媒〕を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度225℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度646m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをニードルパンチで機械的交絡処理(針深度10mm、打込み回数150回/min)し、目付量が341g/m2の長繊維不織布を得た。
〔比較例7〕
プロピレン系重合体として荷重2160g、230℃のMFRが60g/10分のプロピレン単独重合体(PP−4)〔Mw/Mn=2.9、Mz/Mw=2.5、融点(Tm):163℃:チタン系触媒〕を用い、押出機(スクリュー径75mmφ)により成形温度220℃で溶融し、ノズルピッチが縦方向4.5mm、横方向4.0mm、図1に示すような孔形状を有し、図2の繊維断面となる紡糸口金を配置した図3に示すような不織布製造装置(スパンボンド成形機、捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:320mm)を用いて、冷却流体に25℃のエアーを用い、スパンボンド法によりプロピレン系重合体の単孔吐出量を0.6g/分、糸速度576m/分で紡糸し、捕集ベルト上に堆積させ、次いで、これをニードルパンチで機械的交絡処理(針深度10mm、打込み回数150回/min)し、目付量が352g/m2の長繊維不織布を得た。
Claims (2)
- Z平均分子量(Mz)と重量平均分子量(Mw)との比(Mz/Mw)が1.5〜1.9の範囲にあるプロピレン系重合体からなり、繊維径が15〜24μm及び中空率が25〜30%の中空断面を有する中空繊維からなる長繊維不織布。
- プロピレン系重合体が、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が2.0〜2.9である請求項1に記載の長繊維不織布。
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