JP5525822B2 - ポリオレフィンブレンド物から製造されたスパンボンド繊維及び不織布 - Google Patents

Description

本願に開示し特許を請求する発明は、ポリオレフィン熱可塑性構成成分から成るスパンボンド弾性繊維に関し、少なくとも１の構成成分が顕著なプロピレン結晶性を有する弾性エチレン‐プロピレン共重合体であるポリオレフィン熱可塑性組成物に関する。

ポリプロピレンはよく知られた商品であり、当業者にとって周知の種々の用途に用いられている。ポリプロピレンは、繊維、織物や同様の用途に広く用いられている。しかし、使い捨て衣料やおむつ用の不織布等、高い柔軟性が要求される用途では、未だ改善の余地があることが知られている。
このような柔軟な繊維及び織物の用途では、ホモポリマーポリプロピレンから製造された繊維及び織物と比較して改善された柔軟性とドレープ性を有する繊維及び織物を製造することができることから、プロピレン及びエチレンモノマーユニットが統計的に配列された高分子(以下、ランダム共重合体)が用いられ始めている。

スパンボンド不織布の製造には、プロピレンベースのランダム共重合体が長い間用いられている。一般的なスパンボンドの製造プロセスでは、先ず顆粒またはペレット形状のランダムプロピレン共重合体の樹脂が押出機に供給され、加熱溶融スクリューにより、樹脂が溶融されるとともに輸送される。スクリューの先端部では、紡糸ポンプが溶融ポリマーを計量しながら、フィルターを通してダイ(以下、紡糸口金)へ移送する。紡糸口金は多数の孔（以下、細孔）を有し、溶融ポリマーは加圧下で細孔から押し出されて繊維になる。紡糸口金から出た繊維は、高速エアージェットによって固化され、より径の細い繊維へ延伸される。固化された繊維は、走行ベルト上にランダムに集積され、この技術分野で繊維ウエブと呼ばれる、ランダムな繊維状の網目状構造体が形成される。
従来、ランダム共重合体は、ポリマーの重量に対し一般に０．５から約０．６重量パーセントの少量のエチレンを、プロピレンと、エチレンモノマーを高分子鎖に導入することができる触媒とから成る反応媒体に添加して製造される。これにより、得られる高分子の全体的結晶化度と剛性が低下する。ランダム共重合体は、結晶化度と剛性が低いことにより、優れた柔軟性が要求される繊維及び織物の用途において、ポリプロピレンのホモポリマーよりも好ましい。
しかし、様々な実用上の限界があることから、ランダム共重合体の柔軟な繊維及び織物への適用が制限されている。このため、特許文献では、これらの問題を解決するための手段が検討されている。

米国特許第6,218,010号は、経済的に許容可能な加工条件で柔軟な繊維及びスパンボンド不織布を製造することが可能なエチレン-プロピレン共重合体のアロイに関する。このアロイは、アロイの約４０から約９０重量％を占めるエチレン含有量が約１から約５重量％のランダム共重合体と、アロイの約１０から６０重量％を占め、エチレン含有量が約から約４０重量パーセントの第２のエチレン-プロピレン共重合体とから成る。
この共重合体のアロイは、エチレンモノマーおよび／またはα−オレフィンを高分子にランダムに導入してランダム共重合体を生成可能な触媒系の存在下で、エチレンとプロピレンの混合物を、１または複数の反応器内で重合する第１ステージと、活性触媒を含む前記ランダム共重合体の存在下で、エチレンとプロピレンの混合物を、単一または複数段階で重合して第２のエチレン-プロピレン共重合体を製造する第２ステージとから成る複数の反応器を備えるプロセスで製造されることが開示されている。

米国特許第6,342,565号には、エチレン-プロピレンポリオレフィンアロイから成り、メルトブローン及びスパンボンドプロセスにより加工可能な繊維が開示されている。これらの繊維は、柔軟で永久変形しにくく、アニールされたポリオレフィンのブレンド物の繊維から成る。このブレンド物にはａ）８０ｗｔ％以上のプロピレンと２０ｗｔ％以下のエチレンとを有するプロピレン-エチレン共重合体であり、繊維中にポリオレフィンの重量を基準として７５〜９８ｗｔ％存在し、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定した融点が２５〜７０℃で融解熱量が２５Ｊ／ｇである第１ポリマー成分と、ｂ）繊維中の全ポリマーを基準として繊維中に２〜２５ｗｔ％存在し、立体規則性のアイソタクチックポリプロピレン（ｉＰＰ）であり、ＤＳＣで測定した融点が１３０℃より高く、融解熱量が１２０Ｊ／ｇより大きい第２ポリマー成分とが含まれる。

米国特許第6,635,715号には、第１アイソタクチックポリプロピレンホモポリマーまたは共重合体成分と、第２アルファオレフィン及びプロピレンの共重合体成分とのブレンド物を開示している。第１アイソタクチックポリプロピレン成分の融点は約１１０℃より高く、好ましくは約１１５℃より高く、第２共重合体の融点は、約２５℃から１０５℃である。
このブレンド物は、第１成分を２から９５ｗｔ％含み、第２成分を９８から５ｗｔ％含むとしている。実施例には、用いられたポリプロピレンが公称メルトフローレート（ＭＦＲ）が２．０ｇ／１０分のアイソタクチックポリプロピレンホモポリマーであるEscorene（登録商標）4292で、第２共重合体のＭｗ（重量平均分子量）が２４８，９００から３１８，９００で、ムーニー粘度（ＭＬ（１＋４）、１２５℃、ASTM D1646準拠）が１２．１から３８．４であることが開示されている。
このブレンド物は、加工時の機械的強度と、引張り強さ及び伸びと、全体的強靭性を向上させることを目的としている。

以上のような改良が試みられて来たにもかかわらず、例えば乳児用オムツ、プルアップパンツ、成人用失禁パンツ、使い捨て衣料、その他の衣料品用に適した、全体的性能を保持しつつ伸縮可能な、柔軟で弾性を有する織物が引き続き要望されている。

本願に開示し特許を請求する発明は、ａ）少なくとも１の、全共重合体の重量を基準とするコモノマー含量が８から２５ｗｔ％で、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定した結晶融解転移点（Ｔｍ）が約４０℃から約１１０℃のランダムプロピレン共重合体６０〜９８ｗｔ％と、（ｂ）少なくとも１の、ＤＳＣで測定した結晶融解転移点（Ｔｍ）が１２０℃より高い実質的にアイソタクチックなポリプロピレンホモポリマーまたは共重合体２〜４０ｗｔ％とから成る、スパンボンド繊維または長繊維組成物に適したポリオレフィンブレンド組成物の様々な実施形態が提供される。このブレンド物のメルトフローレート（ＭＦＲ）は約１００ｇ／１０分から約５００ｇ／１０分である。

この発明のポリオレフィンブレンド組成物から成る繊維または長繊維は、スパンボンド不織布に用いられ、この不織布は、商品としての複合シートを製造するために、裁断され、別のプラスチックまたは別の天然繊維の布に固定または接合される。すなわち、この発明のポリオレフィンブレンド組成物はスパンボンド不織布に用いられ、例えば幼児用オムツ、成人用失禁パンツ、その他、医療用ガウン、エプロン、ベッド用品またはこれらに類似の衣料品やカバー等の複合体に使用することができるが、これらの例示に限定されない。

図１は、この発明のポリオレフィンブレンド物から製造されたスパンボンド繊維を含む不織布のヒステリシス曲線を比較した図である。

この発明のポリオレフィンブレンド組成物は、引張強度と伸びのバランスに優れた不織布用の繊維を製造するスパンボンドプロセスに用いることができる。
すなわち、製造された不織布は、優れた「触感」を有し、特にオムツの外装、その他の失禁用品、または上記の保護被服やカバーに好適に用いることができる。このように、この発明のブレンド物と不織布は産業上の利用可能性を備えている。

＜プロピレン共重合体成分＞
ポリオレフィンブレンド物のプロピレン共重合体成分には、少なくとも約７５ｗｔ％の、アイソタクチックに配列されたプロピレン誘導体ユニットが導入され、Ｃ_２および／またはＣ_４からＣ_６のオレフィンから選択された少なくとも１のコモノマーを有する。このコモノマーは、例えばエチレン、１−ブテン、および／または１−ヘキセンであり、エチレンが好ましい。
共重合体は、この少なくとも１のコモノマーを（全共重合体の重量を基準として）約８ｗｔ％から約２５ｗｔ％備える。コモノマーの含有量は好ましくは約８から約１８ｗｔ％、より好ましくは約１０から約１８ｗｔ％、例えば１２から１８ｗｔ％である。
この共重合体は、好ましくは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定した融解転移点（Ｔｍ）上限値が１１０℃未満、１００℃未満、９０℃未満、または７５℃未満で、下限値が２０℃より高く、２５℃より高く、４０℃より高く、または４５℃より高い範囲内にある。共重合体の融解熱容量は、約７５Ｊ／ｇ未満、好ましくは約０．５から約７０Ｊ／ｇである。

示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によるポリマーのＴｍの測定方法は以下の通りである。
ポリマーを約２００℃から約２３０℃の熱プレスによりプレス成形し、得られたポリマーのシートを室温下で空気中に置き冷却する。約６から１０ｍｇのシートを、パンチダイで打抜く。この６から１０ｍｇのサンプルを、室温下で約８０から１００時間アニールする。その後、サンプルを示差走査熱量測定（Perkin Elmer Pyris One Thermal Analysis System）に取り付け、約−５０℃から約−７０℃まで冷却する。サンプルを１０℃／分で約２００℃まで加熱する。サンプルを２００℃に５分間保持し、２回目の冷却−加熱サイクルを行なう。両サイクルの間のデータを記録する。熱の出力は、サンプルの融解ピークの下の面積として記録される。サンプルの融解ピークは一般に約０℃から約２００℃の範囲にある。サンプルの融解ピークの下の面積はポリマーの融解熱量の測定値であり、単位ジュールで測定される。融点は、サンプルが融解する範囲で最大の熱吸収が認められる温度であるとして、記録する。

この発明のポリマーブレンド物のプロピレン共重合体成分は、上記のように、プロピレンと、炭素数６以下の少なくとも１の他のオレフィンモノマーを有し、好ましくはエチレンを有する。任意に、プロピレン共重合体はさらに上記のコモノマーに加え、少量（共重合体の全重量を基準として例えば０．５から６．０ｗｔ％）の、例えば１，４−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン等のＣ_４からＣ_２０のジオレフィンを有する。
この発明の組成物のランダム共重合体成分は、組成分布（ＣＤ）が狭いことが好ましい。ポリマーの分子内の組成分布は、ヘキサンまたはヘプタン等の溶媒に対する熱溶解分画により測定することができる。この熱分画測定は次のようにして行なうことができる。
約７５ｗｔ％、より好ましくは８５ｗｔ％のポリマーを、１または２の隣接する溶解分画として、直前または直後の分画から分離する。
上記の組成分布が狭い共重合体とは、分離された各分画の組成（エチレン含有量ｗｔ％）は、第２ポリマー成分全体のエチレン含有量ｗｔ％との差が２０ｗｔ％（相対値）を超えず、好ましくは１０ｗｔ％（相対値）を超えない共重合体である。

エチレン含有量が５から４０ｗｔ％エチレンの共重合体の場合、エチレン含有量は次のようにして測定することができる。
均一な薄いフィルムを、ASTM D-3900のsub-method Aに従ってプレス成形する。このフィルムをPerkin Elmer Spectrum 2000赤外分光分析計に取り付ける。次の条件で、全スペクトルを測定する。解像度：４．０ｃｍ^−１、スペクトル範囲：４５００から４５０ｃｍ^−１。
エチレン含有量は、１１５５ｃｍ^−１のプロピレン吸収帯面積と、７３２ｃｍ^−１のエチレン吸収帯面積（Ｃ３／Ｃ２）の比を、次式に当てはめて求めることができる。
エチレンｗｔ％ ＝ ７３．４９２ − ８９．２９８Ｘ ＋ １５．６３７Ｘ^２
ここで、Ｘ＝ＡＲ／（ＡＲ＋１）で、ＡＲはピーク面積比（１１５５ｃｍ^−１／７３２ｃｍ^−１）。

プロピレン共重合体成分は、分子量分布（ＭＷＤ）が狭いことが好ましく、通常はＭＷＤが約１．８から約５．０、好ましくは４．０以下であり、ＭＷＤが約２．０から約３．２であることがより好ましい。
ＭＷＤは、ポリマーの重量平均分子量と数平均分子量の比と定義される。

ランダムプロピレン共重合体を製造する方法は文献で周知であり、通常は、立体特異的でシングルサイトの遷移金属触媒系を用いて行なわれる。従来のチーグラー・ナッタプロピレン触媒でもプロピレンのアイソタクチックシーケンスが形成されるが、本願に示すような、コモノマー量、コモノマーのランダムな導入、プロピレン及びコモノマーのポリマー鎖への均一な導入等の特徴を有するポリマーを製造することはできない。従って、キラルで架橋されたビシクロペンタジエニル遷移金属触媒が好ましい。例えば米国特許第6,218,010号、6,342,565号、及び6,635,715号を参照されたい。
また、ヘテロアリールリガンドを有する遷移金属中心触媒系も好ましい。例えば、米国特許第6,960,635号を参照されたい。
このようなシングルサイト触媒は、通常、アルキルアルミニウム化合物、アルキルアルモキサン、及び米国特許第6,121,395号、6,245,706号に開示されているような非配位性イオン等の活性化助触媒とともに用いられる。
重合プロセスは周知であり、連続またはバッチプロセス、特に連続溶液重合法、バルク重合法、スラリー重合法、気相重合法で行なわれ、連鎖移動剤、掃去剤、その他のこの技術分野で公知の添加剤を併用することができる。

＜実質的にアイソタクチックなポリプロピレン成分＞
この発明のブレンド物のアイソタクチックポリプロピレン（ｉＰＰ）成分は、プロピレンのホモポリマー、プロピレンを含む共重合体、またはこれらのブレンドから成る。この発明のｉＰＰ成分は結晶性である。すなわち、融点が約１２０℃より高く、好ましくは約１４０℃より高い。一般に、上記のＤＳＣ法で測定したｉＰＰの結晶化度は５０％より高い。最も立体規則性の高いポリプロピレンの融解熱量（Ｈｆ）は１８９Ｊ／ｇ（すなわち、結晶化度１００％は１８９Ｊ／ｇに相当）と見積もられる。

ブレンド物のｉＰＰ成分がｉＰＰ共重合体である場合、ｉＰＰ共重合体は、前記のランダム共重合体とは、導入されたコモノマーの量、および／または、コモノマーのランダム性において大きく異なり、ＤＳＣで測定される融点の違いとして表れる。
この発明のブレンド物で用いられるｉＰＰ共重合体は、様々な形態となり得る。例えば、実質的にアイソタクチックなポリプロピレンホモポリマーを用いることができるし、約１０ｗｔ％以下の他のモノマー、すなわち、少なくとも約９０ｗｔ％プロピレンを含み、最も好ましくは少なくとも約９４ｗｔ％のプロピレンを含む共重合体のポリプロピレンを用いることもできる。
さらに、ｉＰＰ共重合体は、グラフト共重合体またはブロック共重合体であってもよい。この場合、グラフト共重合体またはブロック共重合体が、立体規則性のプロピレンシーケンスの特徴である約１２０℃より高い温度のシャープな融点を有する限り、ポリプロピレンのブロックは実質的にプロピレン−アルファ−オレフィン共重合体と同じ立体規則性を有する。
ｉＰＰ共重合体成分は、ホモポリプロピレンおよび／またはランダム、および／または、ここに開示するブロック共重合体の組合せであってもよく、この技術分野で反応器共重合体あるいは耐衝撃性共重合体として知られているポリマーからなる。
ｉＰＰ共重合体成分がランダム共重合体の場合、共重合体中に共重合化されたオレフィンコモノマーの量は、最大約１０ｗｔ％、好ましくは約２ｗｔ％から８ｗｔ％、最も好ましくは約２ｗｔ％から約６ｗｔ％である。オレフィンコモノマーは、Ｃ_２および／またはＣ_４〜Ｃ_１２のα−オレフィンである。最も好ましいオレフィンはエチレンである。１、２、またはそれ以上の種類のオレフィンを、プロピレンと共重合させることができる。

オレフィンの例には、エチレン、及びブテン−１、ペンテン−１、２−メチルペンテン−１、３−メチルブテン−１、ヘキセン−１、３−メチルペンテン−１、４−メチルペンテン−１、３，３−ジメチルブテン−１、ヘプテン−１、ヘキセン−１、メチルヘキセン−１、ジメチルペンテン−１、トリメチルブテン−１、エチルペンテン−１、オクテン−１、メチルペンテン−１、ジメチルヘキセン−１、トリメチルペンテン−１、エチルヘキセン−１、メチルエチルペンテン−１、ジエチルブテン−１、プロピルペンタン−１、デセン−１、メチルノネン−１、ノネン−１、ジメチルオクテン−１、トリメチルヘプテン−１、エチルオクテン−１、メチルエチルブテン−１、ジエチルヘキセン−１、及びドデセン−１が含まれる。

ｉＰＰ共重合体成分には市販品を用いることができる。および／または、アイソタクチックな立体規則性で成長するポリマー鎖にプロピレンモノマーを追加することができる触媒を用いて、配位重合により製造することができる。
この発明のｉＰＰ共重合体の製造方法には、特に制限は無い。しかし、一般にこのポリマーは、一段または多段反応器で重合されたプロピレンのホモポリマーか、一段または多段反応器でプロピレンと１以上のオレフィンを共重合させた共重合体である。ここで、１以上の反応器は直列または並列であり、これらの反応器は互いに同種でも、別の種類でもよい。
重合方法には、高圧法、スラリー法、気相法、バルク重合法、またはこれらの方法の１以上の組合せが含まれ、従来のチーグラー・ナッタ立体規則性触媒系および／または従来の立体規則重合が可能な金属触媒系を用いて行なうことができる。
好ましい触媒系には、米国特許第5,441,920号に開示されているようなキラルなメタロセン触媒系、または米国特許第6,960,635号に開示されているようなヘテロアリールリガンドを有する中心遷移金属触媒系が含まれる。
用いる触媒は、アイソ特異性（isospecificity）が高いことが好ましい。重合は連続またはバッチプロセスで、連鎖移動剤、掃去剤、または使用可能な添加剤を用いて行なわれる。

すなわち、好ましいｉＰＰ共重合体成分には、この技術分野で反応器共重合体、耐衝撃性共重合体として知られているポリプロピレン共重合体や、その他のランダム、ブロック、グラフトポリプロピレン共重合体が含まれ、これらは全て溶融転移点が１２０℃以上である。
この発明のアイソタクチックホモポリマーと共重合体の両者とも、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で、ポリスチレン標準サンプルを用い、適正に較正された光散乱法で測定した分子量分布（ＭＷＤ）が約２から約１０、好ましくは約２から約８である。また、ASTM D1238またはISO 1133に準拠して測定したこの両者のメルトフローレートは、約０．２から約１５００ｇ／分である。ASTM とISOは若干異なる試験方法であるが、同様の結果が得られる。

この発明のブレンド組成物は、約６０から約９８ｗｔ％のプロピレン共重合体成分と、約２から約４０ｗｔ％のｉＰＰ成分とから成り、ｗｔ％はポリマーの全重量を基準とする。ブレンド組成物は、６０〜９５ｗｔ％のプロピレン成分と、５〜４０ｗｔ％のｉＰＰ成分とから成り、より好ましくは７０〜９２ｗｔ％のプロピレン成分と、８〜３０ｗｔ％のｉＰＰ成分とから成り、最も好ましくは８０〜９０ｗｔ％のプロピレン成分と、１０〜２０ｗｔ％のｉＰＰ成分とから成る。

この発明では、加工性を改善するため、または、使用環境下に曝露されることによる劣化、または老化に対する安定剤として、この技術分野で公知の化学添加剤を、任意成分として添加することが好ましい。すなわち、種々の添加剤が物性を改善するため、または個々の構成成分をブレンドした結果として含有されている。
使用される添加剤の非限定的例示には、防燃剤、酸化防止剤、可塑剤、含量、加硫剤または硬化剤、加硫剤または硬化促進剤、硬化遅延剤、加工助剤、難燃剤、粘着性樹脂、流動性改良剤等が含まれる。アンチブロッキング剤、着色剤、滑剤、離型剤、造核剤、補強材、充填材（顆粒状、繊維状、粉末状の物を含む）を用いることもできる。造核剤と充填材は、成形品の剛性を向上させる。
滑剤も添加剤として好ましく、成形品の触感を向上させる。このような滑剤には、エルカミド、オレアミド等が含まれる。
好ましい添加剤の例は、米国特許公開第2006- 0183861号に開示されている。添加剤の量は、その機能により異なるが、組成物の重量を基準として、一般に０または約０．２ｗｔ％から約１０ｗｔ％未満である。上記の添加剤の例示は、この発明で用いることができる添加剤の範囲を限定することを意図したものではない。

この発明のポリオレフィンポリマーブレンド物から作られる繊維は、例えばプロピレン共重合体とｉＰＰ成分とを、ＭＦＲがこの発明に規定する範囲（すなわち約１００から約５００）と成るようにブレンドして製造することができる。
この発明に規定する範囲より低いＭＦＲのブレンド組成物でも、この技術分野で周知のレオロジー制御プロセス（ＣＲ）で処理して、所定のＭＦＲ範囲に調整することができる。ＣＲプロセスは下記に詳しく説明する。この発明のブレンド組成物に用いる各成分の好ましいＭＦＲ値は、プロピレン共重合体については０．１から２００ｇ／１０分、ｉＰＰ成分については０．１から２０００ｇ／１０分である。
各成分の量は上記の通りであり、当業者であれば、各成分を適宜選択して所定のＭＦＲ値を有するブレンド物を調製することができる。例えば、ＭＦＲ１５０のプロピレン共重合体９０ｗｔ％をＭＦＲ１５００ｇ／１０分のｉＰＰ成分とブレンドすることにより、ＭＦＲ１７０ｇ／１０分のブレンド物を得ることができる。

ＣＲプロセスでは、共重合体は、例えば過酸化物、特にジアルキル過酸化物等の遊離ラジカル剤により、粘度分解（visbroken）または「分解」され、分子量分布が狭く、高ＭＦＲの繊維紡糸に適した樹脂となる。
粘度分解された共重合体ブレンド物のメルトフローレート（ＭＦＲ）により、繊維の溶融粘度と最終的物性が決定される。粘度分解された共重合体ブレンド物のASTM D1238、条件L（２３０℃、２．１６ｋｇ）で測定したＭＦＲは、１００から約５００ｇ／１０分の範囲であり、好ましくは約１２０から約４００ｇ／１０分、最も好ましくは約１６０から約３５０ｇ／１０分である。
粘度分解された共重合体ブレンド物のＭＷＤも様々な値となり得るが、繊維用途では、ＭＷＤが狭いことが好ましい。ＭＷＤは、溶融加工性に影響し、また、達成可能な物性のレベルとバランスに影響する。粘度分解されたブレンド物のＭＷＤは、非常に狭い（多分散性、Ｍｗ／Ｍｎ約２）分布から、広い（多分散性、Ｍｗ／Ｍｎ約１２）分布の、幅広い範囲となり得る。ＭＷＤの範囲は、約２から約６が好ましく、約２から約４であることが最も好ましい。

ブレンドまたはＣＲプロセスで処理した後、繊維紡糸押出機への供給を容易にするため、ポリマー溶融物またはポリマーの粒子をペレットにすることが好ましい。安定剤、顔料、充填材、酸化防止剤、紫外線防止剤、造核剤、プロセスオイル等の添加剤の一部または全部をブレンドまたはＣＲプロセスで処理時に添加することができる。しかし、本願はこれに限定されない。ＣＲプロセスは、米国特許のプラクティスのため本願に取り込まれる、米国特許第4,143,099号に開示されている。

この発明のＭＦＲの範囲内にあるポリマーブレンド、または前記のように分解されたポリマーブレンドは、この技術分野で公知の基本的な溶融押出繊維加工プロセスのいくつかの改良された方法のひとつにより、極細繊維に加工される。
この繊維加工プロセスには、
（１）溶融スクリュー押出機に共重合体アロイを連続的に供給する工程と、
（２）共重合体アロイの溶融と紡糸口金からの押出とを同時に行って共重合体アロイを細孔を通して繊維状に押し出す工程であって、細孔の数、寸法、形状が所望の繊維製品に応じて大きく異なる工程と、
（３）周囲の媒体に熱を移動させて繊維を固化する工程と、
（４）固化された繊維をパッケージに巻き取る工程とが含まれる。
更なる工程には、繊維を元の長さの何倍にも引き伸ばして延伸する工程が含まれる。また、繊維に最終的に求められる物性に応じて、周知の様々な熱処理及び織物処理が施される。
この発明のいくつかの実施形態では、ポリマーブレンド物は、結晶化点より下方において、繊維が互いに付着することなく高ドローダウン速度で極細繊維に引き伸ばされる。

「ドローダウン速度」と「結晶化点」は当業者の間で周知であるが、明確にするために簡単に説明する。
ドローダウン速度は、ポリマーをキャピラリーから所定の一定速度、一般には０．３から１，２ｇ／孔／分で押し出して測定する。繊維の引き取り速度を、繊維が切断するまで上昇させて行く。繊維が切断した最高引き取り速度をドローダウン速度とする。スパンボンドプロセスで紡糸を行うためには、樹脂のキャピラリードローダウン速度は少なくとも１０００メートル／分でなければならない。

結晶化点は、紡糸口金から下方に離間した位置にあり、繊維が固化する点である。
ブレンド物の有する溶融粘度の特徴により、柔軟性と紡糸性と、低い外力での伸び、弾性、及び伸び等の物性のバランスが際立って優れた極細繊維が形成される。

この発明のひとつの実施形態では、この発明のポリマーブレンド物を、スパンボンド繊維の製造に使用する。従来のスパンボンドプロセスは、米国プラクティスのため本願に参照として組み込まれる米国特許第3,825,379号、4,813,864号、4,405,297号、4,334,340号に開示されている。
スパンボンドプロセスは、不織布の製造の分野において周知である。一般に、長繊維を押し出し、エンドレスベルト上に集積し、加熱したカレンダーロール、または結合剤の添加により、繊維を互いに接合させ、あるいはメルトブローン層等の第２の層に接合させる。スパンボンド法の概要は、L. C. WadsworthとB. C. GoswamiのNonwoven Fabrics: "Spunbonded and Melt Blown Processes." Proceedings of the Eighth Annual Nonwovens Workshop（１９９０年７月３０日〜８月３日、主催TANDEC, University of Tennessee, Knoxville, Tenn.）に記載されている。

一般的なスパンボンドプロセスには、長繊維押出工程と、その次の延伸工程と、ある種のエジェクターを用いたウエブ形成工程と、ウエブのボンディング工程とが含まれる。この発明によれば、高ＭＦＲのブレンド物のペレットを押出機に供給する。あるいは、各ブレンド成分を、押出機のホッパーで計量する。
押出機では、加熱溶融スクリューによってペレットの溶融と系外への押出が同時に行われる。スクリューの先端では、紡糸ポンプが溶融ポリマーを計量し、フィルターを通して紡糸口金へ送る。溶融ポリマーは圧力下で、一般に約０．３から１．０グラム／孔／分の速度で細孔を通して押し出される。紡糸口金には一般に、直径が約０．４〜０．６ｍｍの細孔が数百個設けられている。
通常、ポリマーは融点より約３０〜５０℃高い温度まで加熱され、押出に適した低粘度にされる。紡糸口金から押し出される繊維は、流速１０００〜６０００ｍ／分の冷エアージェットにより冷却され、直径約１０〜４０ミクロンの極細繊維に引き伸ばされる。
固化された繊維は、走行ベルト上にランダムに集積され、この分野でウエブとして知られる網目状の構造体が形成される。形成されたウエブはヒートボンディングされ、最終的強度が得られる。
ヒートボンディングには一般に、この分野でサーモボンドカレンダーとして知られている加熱織物カレンダーロールが用いられる。このカレンダーロールには２つの加熱された鉄製ロールが含まれる。ロールの１本の表面は平滑であり、別のロールには、複数の隆起点が一定のパターンで配置されている。ウエブはカレンダーまで移送され、２本のロールの間で約６０℃から１００℃のボンディング温度で圧縮されることにより、不織布が形成される。

ボンディングは広い温度範囲で行なうことができ、ボンディング温度は、不織布の機械的強度が最大になるように調整される。オーバーボンディング、すなわち最適な温度より高い温度でのボンディングでは、繊維が過剰に溶融するため、ボンディングポイントの周囲の繊維強度が著しく低下する。これらは不織布の強度が弱い点となる。
アンダーボンディング、すなわち、最適な温度より低い温度でのボンディングでは、繊維−繊維結合点でのボンディングが不十分になる。最適なボンディング温度は、当業者であれば、繊維の原材料の性質を考慮して、容易に決めることができる。

この発明のポリオレフィンブレンド物を用いて製造されたスパンボンド不織布組成物は、柔軟性と機械的強度のバランスが際立って優れている。さらに、最適なボンディング温度は、従来のランダム共重合体よりも低いため、加工コストが低減する。
図１に示す全ての共重合体は、有意義な相互比較を可能にするため、同一の低いドローダウン速度で溶融紡糸したものである。

メタロセン触媒を用いた溶液重合により、ＭＦＲが２０ｇ／１０分、密度が０．８６３ｇ／ｃｍ^３で、プロピレン結晶性を有し、１５ｗｔ％のエチレンを含有するプロピレン共重合体（ＰＥ１）を調製した。ＰＥ１は、ExxonMobil Chemical Co社から商品名VM2000として販売されている。
４日間アニールした後、前記の方法によりＰＥ１をＤＳＣ測定した結果、Ｔｍ４８℃、融解熱量１９Ｊ／ｇであった。ＰＥ１のＭＷＤ（ＬＡＬＬＳ較正ＧＰＣによる）は１．９、Ｍｗは１３４，０００、Ｍｎは７２，０００であった。

以下の実施例では、ＰＥ１はペレット化され、次いで異なる分量のポリプロピレンホモポリマー（ＰＰ１）のペレット、及び有機ジアルキル過酸化物（2,5-ジメチル-2,5-ジ（t-ブチルパーオキシ）ヘキサン）とともに溶融ブレンドした。ＰＰ１はExxonMobil Chemical Co社から商品名PP3155として販売されている。有機ジアルキル過酸化物はArkema Inc社からLuperox（登録商標）101として市販されている。
ＰＰ１は不織布及び繊維用途に適したグレードであり、Ｔｍが１６６℃、融解熱量が９８Ｊ／ｇ（１回目のヒートサイクルで測定）である。ＰＰ１のＭＦＲは３６ｇ／１０分で、ＭＷＤ＜０．３である。ブレンド操作は、アンダーウォータペレタイザを備え、Ｌ：Ｄ比２４／１の単軸Davis Extruderを用いて行なった。生産速度５０ポンド／時（２２．７ｋｇ／時）で、ポリプロピレンブレンドの一般的な押出温度、すなわち２２０℃から２５０℃を維持した。
得られたブレンド物の組成を表１に示す。ブレンドＡ１とＡ４は対照ブレンド物であり、ブレンドＡ２，Ａ３，Ａ５はこの発明のブレンド物である。

スパンボンド不織布の試作は、University of Tennessee in Knoxville, TNのTANDECスパンポンド製造設備にあるReicofil^TM line (Reifenhauser Company社製, ドイツ)を用いて行なった。単軸押出機のスクリュー径は７０ｍｍで、３０：１Ｌ／Ｄ（長さ：直径）である。紡糸口金には４０３６のダイプレート孔があり、この孔の径は０．６ｍｍである。
長繊維をエンドレスベルト上へ押し出し、一方が平滑で他方に隆起部のパターンがある加熱カレンダーロールによって長繊維を互いにヒートボンディングした。実際のボンディングエリアの面積は、ウエブの全表面積の約１４．５％であった。
ダイにおける樹脂温度は２１５℃で、冷却エアーの温度は１２〜１３℃であった。カレンダーロールの温度は１８５℃〜１９５．６℃に保たれ、ニップ圧は最小であった。
表２において、略号ＧＨＭはポリマーのグラム数／孔／分を意味し、ＧＳＭはグラム／平方フィートを意味し、ｇ／ｆｔ^２（ｇ／ｃｍ^２）で表わされる。不織布の形成状態（不織布中の繊維分布の均一性）を目視観察し、全ての実施例の不織布について良好であることを確認した。

繊維または不織布のサンプル（織物を含む）の最大荷重と最大伸びは、ASTM D-5035-95 (2003)に以下の４点の変更を行なって測定した。
１）掴み具の幅は３インチ（７．６ｃｍ）ではなく５インチ（１２．７ｃｍ）とした。
２）引張速度は１２インチ／分（３０．５ｃｍ／分）ではなく５インチ／分（１２．７ｃｍ／分）とした。
３）金属製の平らな上側及び下側グリップに代えて、金属製のアーク型上側グリップと、ゴム製の平らな下側グリップを用いた。
４）各試験片について、ＭＤ方向サンプル５件、ＴＤ方向サンプル８件ではなく、ＭＤ方向サンプル６件、ＴＤ方向サンプル６件とした。
表２に各実施例の試作条件を示し、得られた不織布の物性を表３に示す。

同等の条件で製造され、同等の坪量を有する不織布を比較した。特に、この発明の不織布である試験番号８，１１を、対照不織布の試験番号１と比較した。結果を表４に示す。また、これらのサンプルについて、２インチ（５．０８ｃｍ）のグリップを取り付けたInstron Instrumentで測定したヒステリシスを図１に示す。試験片のサイズは、２ｆｔ×７ｆｔ（６１ｃｍ×２１３ｃｍ）で、ゲージ長さが３インチ（７．６ｃｍ）、クロスヘッドスピードが２０インチ／分（５０．８ｃｍ／分）であった。
１００％伸長させる試験を３サイクル行い、各サイクルの間に不織布の位置調整は行なわなかった。
定義：１）５０％での荷重ロス＝１００×（上昇時荷重−下降時荷重）／上昇時荷重；
２）永久変形＝下降時に荷重ゼロになったときの伸びで、％で表示する。

表４に示すように、この発明の不織布は、対照不織布と同様に（永久変形の測定値に見られるように）弾性を示す。この発明の不織布は低分子量であり弾性が低いと予想されるため、このような結果は意外である。さらに、この発明の不織布の外力−伸びの値は、５０％の荷重ロスに見られるように、対照不織布よりも低い。これは、不織布を伸ばし易いことが重要な性質であるオムツや、その他の肌着の用途に好ましい。
このように、この発明のポリマーは、不織布の弾性を維持しながら、低い外力で伸長させることができる。

この発明の実施例と対照不織布のヒステリシス曲線を比較すると（図１）、この発明の不織布は対照不織布と同一の伸びのときに荷重が明らかに低いことから、弾性は同等でより柔軟な不織布が得られることが分かる。

この発明について実施形態に基づいて説明したが、種々変更して実施することもできる。例えば、エチレンビニルアセテート共重合体の例を示したが、他の共重合体を用いることもできる。従って、本願は実施形態に限定されるものではない。

いくつかの構成要件について、複数組の上限値と下限値を記載した。特に断りの無い限り、いずれかの下限値といずれかの上限値の範囲が本願発明の範囲に含まれる。

本願に引用した全ての特許、試験方法、その他の文献は、それが許される全ての法域で本願に組み込まれる。

Claims (9)

1. スパンボンド繊維または長繊維組成物に適したポリオレフィンブレンド組成物を含むスパンボンド不織布組成物であって、前記ブレンド組成物が
   ａ）少なくとも１の、全共重合体の重量を基準とするコモノマー含量が８から２５ｗｔ％で、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定した結晶融解転移点（Ｔｍ）が４０℃から１１０℃のランダムプロピレン共重合体６０から９８ｗｔ％と、（ｂ）少なくとも１の、ＤＳＣで測定した結晶融解転移点（Ｔｍ）が１２０℃より高い実質的にアイソタクチックなポリプロピレンホモポリマーまたは共重合体２から４０ｗｔ％とから成り、ブレンド組成物のメルトフローレート（ＭＦＲ）が１６０ｇ／１０分から５００ｇ／１０分である、
   スパンボンド不織布組成物。
2. ブレンド組成物のＭＦＲが１６０ｇ／１０分から４００ｇ／１０分である、請求項１に記載のスパンボンド不織布組成物。
3. 共重合体の全重量に対するエチレン含有量が８〜１８ｗｔ％である、請求項２に記載のスパンボンド不織布組成物。
4. 前記ランダムプロピレン共重合体の融解熱量が０．５Ｊ／ｇから７０Ｊ／ｇである、請求項１に記載のスパンボンド不織布組成物。
5. 前記ブレンド組成物が６０〜９５ｗｔ％のランダムプロピレン共重合体と、５〜４０ｗｔ％のアイソタクチックポリプロピレンとから成る、請求項１に記載のスパンボンド不織布組成物。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布組成物を含み、オムツ、成人用失禁衣料、保護被服、またはカバーのいずれかに用いられる、スパンボンド不織布組成物製品。
7. スパンボンド不織布組成物を製造するプロセスであって、
   ａ）ポリオレフィンブレンド組成物であって、ｉ）少なくとも１の、コモノマー含量が８から２５ｗｔ％で、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定した結晶融解転移点（Ｔｍ）が４０℃から１１０℃のランダムプロピレン共重合体６０から９８ｗｔ％と、（ｉｉ）少なくとも１の、ＤＳＣで測定した結晶融解転移点（Ｔｍ）が１２０℃以上の、実質的にアイソタクチックなポリプロピレンホモポリマー、または１以上のＣ_２および／またはＣ_４〜Ｃ_８のコモノマーを含む共重合体２から４０ｗｔ％とから成るブレンド組成物を供給する工程と、
   ｂ）前記ブレンド組成物をレオロジー制御プロセスで処理して、メルトフローレート（ＭＦＲ）を１６０ｄｇ／分から５００ｇ／１０分に調製する工程と、
   ｃ）前記ブレンド組成物を直径１０から４０ミクロンの繊維に引き伸ばす工程と、
   ｄ）前記繊維を走行ベルト上にランダムに集積して、加熱によりボンディングする工程とを含むプロセス。
8. 共重合体のエチレン含有量が８〜１８ｗｔ％である、請求項７に記載のプロセス。
9. スパンボンド不織布組成物を製造するプロセスであって、
   ａ）ポリオレフィンブレンド組成物であって、ｉ）少なくとも１の、コモノマー含量が８から２５ｗｔ％で、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）で測定した結晶融解転移点（Ｔｍ）が４０℃から１１０℃のランダムプロピレン共重合体６０から９８ｗｔ％と、（ｉｉ）少なくとも１の、ＤＳＣで測定した結晶融解転移点（Ｔｍ）が１２０℃以上で、１以上のＣ_２および／またはＣ_４〜Ｃ_８のコモノマーを含む実質的にアイソタクチックなプロピレンポリマー２から４０ｗｔ％とから成り、
   得られるブレンド組成物のＭＦＲが１６０ｇ／１０分から５００ｇ／１０分になるように、前記ランダムプロピレン共重合と、前記実質的にアイソタクチックなプロピレンポリマーとが選択されたブレンド組成物を供給する工程と、
   ｂ）前記ブレンド組成物を直径１０から４０ミクロンの繊維に引き伸ばす工程と、
   ｃ）前記繊維を走行ベルト上にランダムに集積して、加熱によりボンディングする工程とを含むプロセス。

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