JP5882057B2 - 高吸収性２成分繊維 - Google Patents

Description

本発明は、高吸収性２成分繊維、その製造方法、それから製造された高吸収性織物表層構造、及び、特に衛生産業及び医療におけるその使用に関する。

高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）で高品質化された２成分繊維、及び、その不織布としての使用が、特許文献１に記載されている。該繊維はコア−シース（被覆）繊維であり、コアと、シースを形成する基本材料が、熱可塑性ポリマー、特にポリオレフィンから製造されている。コアはＳＡＰがなく、シースはＳＡＰを含む熱可塑性ポリマーの繊維状化合物を含有し、２成分フィラメントの断面積の１０〜５０％を形成する。シースを形成する該化合物は、平均粒径が１〜５０μｍのＳＡＰを５〜５０質量％含有する。

２成分フィラメントの製造は、前述した２つのポリマー混合物の同時押出し成形により行われる。スパンボンド不織布は、適切な溶融紡糸工程を用い一工程段階においても得ることができる。

しかしながら、上述した２成分繊維は、紡績特性、噴射ノズル寿命及び機械的安定性の観点から依然として改善の必要がある。

ＤＥ−Ａ−１０２３２０７８

したがって、本発明の目的は、良好な機械的安定性と良好な吸水性能を同時に満たす高吸収性２成分繊維を提供することにある。

上記目的は、成分Ａが少なくとも１つの熱可塑性ポリマーを含有し、成分Ｂが少なくとも１つの熱可塑性基本ポリマーと少なくとも１つの高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）の化合物を含有する高吸収性２成分繊維であって、
− 成分Ａにより含有される熱可塑性ポリマーの融点が、成分Ｂにより含有される熱可塑性ポリマーの融点より少なくとも２０℃以上高く、
− ＳＡＰの平均粒径が０．５〜１０μｍであり、
− 該化合物が０．５〜４０質量％のＳＡＰ含有率を有すること
を特徴とする高吸収性２成分繊維により達成される。

「２成分繊維」との用語は、隣り合った構造又はコア−シース構造を有する２成分又は多成分繊維を意味するものと理解される。本発明によれば、コア−シース構造を有する２成分繊維が好ましく、成分Ａがコアにより含有され、成分Ｂがシースにより含有される。

繊維の製造に好適な高融点（ｍｐ≧１００℃）を有する熱可塑性ポリマーは、好ましくは成分Ａについて使用される。数ある中でも、好適なポリマー材料として、例えば、ポリヘキサメチレンアジピンアミド、ポリカプロラクタム、芳香族ポリアミドは部分的芳香族性のポリアミド（「アラミド」）等のポリアミド、ナイロン等の脂肪族ポリアミド、部分的又は全体的芳香族ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、例えば、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のエーテル及びケト基を有するポリマー、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフィンが挙げられる。溶融紡糸が可能なポリエステルが好ましい。

ポリエステル材料は、原則として、繊維製造に好適であることが知られたものであればいずれのタイプでもよい。溶融紡糸可能なポリエステルは、大部分は芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジオールから誘導される基礎的要素からなる。一般的な芳香族ジカルボン酸ビルディングブロックは、ベンゼンジカルボン酸、特にテレフタル酸及びイソフタル酸の２価ラジカルであり、一般的なジオールは、２〜４個のＣ原子を有するものであり、エチレングリコール及び/又はプロパン−１，３−ジオールが特に好ましい。

２成分繊維の成分Ａが少なくとも８５ｍｏｌ％のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及び/又はポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）からなる場合には、特に有利である。次に、残りの１５ｍｏｌ％は、いわゆる調整剤として作用するジカルボン酸部位とグリコール部位により形成され、特に製造されたフィラメントの物理的及び化学的特性を当業者が制御することを可能とする。そのようなジカルボンサン部位の具体例としては、例えば、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸等のイソフタル酸又は脂肪族ジカルボン酸のラジカルが挙げられ、調整作用を有するジオールラジカルの具体例としては、例えば、プロパンジオール又はブタンジオール、ジエチレン又はトリエチレングリコール、又は、微量に存在する場合には、約５００〜２０００の分子量を有するポリグリコール等の、より長鎖のジオールのラジカルが挙げられる。

少なくとも９５ｍｏｌ％のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含むポリエステルは、成分Ａとして特に好ましく、特に修飾されていないＰＥＴからなるポリエステルが好ましい。

そのようなポリエステルは、通常、２５℃においてジクロロ酢酸中の溶液で測定した場合に、０．４〜１．４（ｄｌ／ｇ）の固有粘度（ＩＶ）に相当する分子量を有する。

成分Ｂとして好適な熱可塑性基本ポリマーは、ポリオレフィン（好ましくはポリエチレン及び/又はポリプロピレン）、もしくは、コポリエステルであり、成分Ａにより含有される熱可塑性ポリマーの融点が、成分Ｂにより含有される熱可塑性ポリマーの融点より少なくとも２０℃以上高い。上述したポリマーとして、ホモポリマー又はコポリマーを単独で使用してもよく、及び/又は、それらの混合物の形態として使用してもよい。基本ポリマーとしてポリエチレン（ＰＥ）が好適に使用される。慣習的に、特に商業的に入手可能なポリエチレンの等級が使用され得る。これらには、特に、例えばＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ及び/又はＬＬＤＰＥ等の繊維を形成する線状エチレン重合体が含まれる。そのようなエチレン重合体が、国際公開第２００４／０３３７７１に開示されている。

アクリル酸の架橋ポリマー（部分的に中和され、わずかに表面架橋されている）は、その多様な質量の１０００倍までの質量を流体（例えば、水又は体液）において、ゲルを形成しながら吸収することができ、また加圧下で貯蔵することもできるＳＡＰという。本発明において使用することができるＳＡＰの選択は制限されるものではない。例えば、ブランドのＦＡＶＯＲ（Ｅｖｏｎｉｋの登録商標）、ＯＡＳＩＳ ＳＡＦ（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔｓ Ｌｔｄ．の登録商標）、Ｌｕｑｕａｓｏｒｂ（ＢＡＳＦの登録商標）、Ａｑｕａｋｅｅｐ、Ｎｏｒｓｏｃｒｙｌ（Ａｒｋｅｍａの登録商標）、及び/又は、ＡＱＵＡＬＩＣ ＣＡ（Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｈｏｋｕｂａｉの登録商標）等の高吸収体のように、一般的に高吸収体とされるものはＳＡＰとして用いることができる。

本発明において使用されるＳＡＰは、溶融紡糸工程に関しては、十分な熱安定性を有することが好ましい。本発明において使用されるＳＡＰの場合は、一般的な研削法により、好ましくは１μｍ〜１０μｍ、特に好ましくは１μｍ〜５μｍの平均粒径（＝Ｄ_９０）に粉状化される。その中に含まれる１５μｍを超える粒径を有するＳＡＰの割合は、その存在により該紡糸工程が妨害されることのないよう１質量％を超えてはいけない。平均粒径の決定は、ＩＳＯ １３３２０−１に従いレーザー光散乱法により行われる。例えば、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ Ｓ ３５００は、粒径分析のための測定装置として好適である。

粉状化された高吸収体（ＳＡＰ）は、例えば、混合押出機により成分Ｂの基本ポリマー中に混合される。この混合物は、充填度に応じて、成分Ｂのマスターバッチ（masterbatch）として供されるか、あるいは唯一の原材料として供される。この混合物におけるＳＡＰの含有率は、通常、０．５〜４０質量％であり、好ましくは１〜３５質量％であり、特に好ましくは５〜３０質量％である。

本発明の２成分繊維の製造は、常法に従い行うことができる。初めに、成分Ａ及びＢ（すなわち、上述した化合物）が提供され、同時押出し成形により２成分フィラメントに紡がれる。このためには、適切な噴射ノズルを具備する慣習的な装置が使用される。噴射ノズル口領域における出口速度は、上述した番手を有する繊維が形成されるよう紡糸速度に合わせられる。

同時押出し成形は、前記化合物（すなわち、成分Ｂ）が、２成分フィラメントの断面積の２０−８０％を形成するような態様で実施される。

紡糸速度とは、固まったストランドが取り除かれる速度を意味するものと理解される。そのように取り除かれたストランドは、直接ドラフティングに供給されてもよいし、巻きつけられ又は寝かされ、時がたった後の時点においてドラフトされてもよい。常法に従いドラフトされた繊維及びフィラメントは、次いで、波形に成形され、固められ、所望とする長さの短繊維にカットされる。

本発明に係る２成分繊維の一番手は、最終形態において、０．９−３０ｄｔｅｘであり、好ましくは０．９−１３ｄｔｅｘである。ＳＡＰの早期の膨潤を抑止するために、膨潤能が無視できるほど小さい非水基準又はシステムにおいて紡績準備及びつや出し加工（例えば、塩の添加による）が使用される。

本発明の目的と同様である、対応する高吸収性布地表面構造を、本発明に係る高吸収性２成分繊維から製造することができる。

本書類の内容において、「布地表面構造」との用語は、最も広義の意味と解釈される。表面形成技術に従い製造される本発明の繊維を含むものであればいずれの構造であってもよい。そのような布地表面構造の例としては、織物、敷物、編地、ニットウエア、並びに、好ましくは不織布の表面構造が挙げられる。

本発明に係る不織布は、連続合成繊維又は短繊維から形成することができる。本発明に係る高吸収性２成分短繊維が不織布用として好適に使用され得る。上述した短繊維の長さは、通常は1〜２００ｍｍであり、好ましくは３〜１２０ｍｍであり、特に好ましくは３〜６０ｍｍである。

本発明の他の態様において、布地表面（特に不織布）はまた、ホットメルト結合剤により固められ得る。このため、熱可塑性の繊維形成ポリマーから誘導され得る担体及びホットメルト繊維が更に加えられる。また、担体繊維は非溶解性の繊維形成ポリマーからも誘導され得る。そのようなホットメルト結合剤により固められたスパンボンド不織布が、例えば、ＥＰ−Ａ−０４４６８２２及びＥＰ−Ａ−０５９０６２９に記載されている。

担体繊維を誘導し得るポリマーの例としては、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン６．６等の脂肪族ポリアミド、溶解性を改善するために芳香族ｍ−ジアミン部位を含むポリ−（ｐ−フェニレン テレフタレート）又は共重合体、又はポリ−（ｍ−フェニレン イソフタレート等の芳香族ポリアミド（アラミド）、ポリ−（ｐ−ヒドロキシベンゾエート）等の芳香族ポリエステル、又は、好ましくはポリエチレンテレフタレート等の脂肪族ポリエステルが挙げられる。

追加の担体及びホットメルト繊維の相互の割合は、幅広い範囲から選択することができ、ホットメルト繊維の割合が、担体とホットメルト繊維を結合することにより所望される使用に十分な強度を達成するのに必要な割合で選択される。不織布中のホットメルト繊維から誘導されたホットメルトの割合は、不織布の質量を基準として、通常は５０質量％未満である。

不織布の原材料に比べ１０〜５０℃、好ましくは３０〜５０℃低い融点を有する修飾ポリエステルが特にホットメルトとして考慮される。そのようなホットメルトの具体例としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート、又は濃縮長鎖ジオール及び/又はイソフタル酸又は脂肪族ジカルボン酸で修飾したポリエチレンテレフタレートが挙げられる。

本発明の繊維から製造された布地表面構造はまた、機械的及び/又は化学的強化が施され得る。この強化は、公知の方法により実施することができる。適用可能な方法を制限するものではないが、ニードリング（needling）など、特に繊維を膨潤させない流体を使用した流体力学的強化などの機械的強化方法、並びに、化学的及び/又は熱可塑性法が好適である。

布地表面構造の熱的強化は、一般に、本発明に含まれる２成分繊維の熱溶解性能を介して行われる。更に、布地表面構造はまた、化学結合により更に強化され得、特にアクリレート又はスチレンに基づく化学結合により強化され得る。

布地表面構造は、１層又はいくつかの層により形成され得、少なくとも１層は本発明の繊維を含有する。

本発明の２成分繊維から製造された不織布は、高吸収性ポリマーの水吸収性能を有する２成分短繊維の機械的安定性と熱溶解結合性能を組み合わせた利点を有する。

ＳＡＰの高含有量とそれによる流体の吸収性能のため、本発明の２成分繊維から製造された不織布は、衛生産業及び医療における使用に有利に用いられる。更に、これらは、食材の特別な包装、流体を包装するための流出防止や、水分が敬遠される技術分野において使用され得る。

そのような不織布の使用は、おむつ、失禁用製品、生理用ナプキン等の衛生用品において特に重要な意義を有する。日常使用されるこれらの製品において、汚水で処理され、それが下水道を詰まらせることはしばしば起こっている。

１０〜３５質量％、好ましくは１５〜３０質量％、特に好ましくは２０〜３０質量％の好適な充填度（成分Ｂの基本ポリマーにおけるＳＡＰ含有量）を選択することにより、本発明の不織布の不織布構造は、ＳＡＰが膨潤したときに接着点が剥がれて破壊されることが可能となる。これを通して、製品は個々の繊維に大きく破壊され、それが下水道に処分されたときでさえ、下水道を詰まらせないという利点を有する。

本発明によれば、１０〜３５質量％の充填度を有し、成分（成分Ｂ）が２成分フィラメントの断面積の２０〜８０％を形成し、ＳＡＰの平均粒径（Ｄ_９０）が１〜１０μｍであり、短繊維の長さが３〜６０ｍｍである２成分繊維が好ましい。

本発明は、本発明の範囲を制限するものではない以下の例により、更に明確なものとなる。

コア−シース（被覆）２成分繊維の製造例
慣習的に用いられるＥｖｏｎｉｋ由来の高吸収性ＦＡＶＯＲ４０００を、流動床対向噴流ミルで、ＩＳＯ１３３２０−１に従いMicrotrac S 3500測定装置を用いてレーザー光散乱により決定される粒径ｄ９０＜１０μｍに粉砕する。粉砕された高吸収体は、ＬＬＤＰ中にシースポリマーとして混合押出機により３０質量％で混合される。

コア成分用の原材料として１００ｋｇの標準ＰＥＴ（ＩＶ＝０．６５＋／−０．０５ｄｌ／ｇ）が、ＳＡＰ含有ＬＬＤＰＥシース化合物と共に常法で２成分短繊維に紡がれる。ＳＡＰの早期の膨潤を防止するため、紡績調製においてエステル油が使用される。紡績された産物は、更に加工されるまで紡績缶に置かれる。

寸法短繊維は、ドラフティング、波形形成、及び熱処理により繊維搬送ライン上で紡績産物から製造される。この終わりまでに、紡績産物は格子（grate）を介してファイバーケーブルとして集められ、７つの回転ロールからなる第１のセプテットにより引き込まれ、第２のセプテットにおいて調整され、再度エステル油で調製される。

ドラフティングは、このセプテットの６番目又は７番目のロール、又はこのセプテットと該ドラフティングのファクターより早い速度で作動している他のセプテットとの間で実施される。次いで、繊維はクリンピングチェンバー内で波型形成され、１００℃のオーブン中に配置又は乾燥され、６ｍｍの長さに切断される。

Claims (14)

1. 成分Ａが熱可塑性ポリマーを含有し、成分Ｂが熱可塑性ポリマーと部分的に中和されわずかに表面架橋されているアクリル酸の架橋ポリマーである高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）の混合物を含有する高吸収性２成分繊維であって、
   (i)前記２成分繊維が、コア−シース構造を有し、前記成分Ａがコアであり、前記成分Ｂがシースであり,
   (ii)成分Ｂにおける熱可塑性ポリマーが、熱可塑性ポリオレフィンポリマーであり、
   (iii)成分Ａにおける熱可塑性ポリマーが、溶融紡糸が可能なポリエステルポリマーであり、
   (iv)成分Ａにより含有される熱可塑性ポリマーの融点が、成分Ｂにより含有される熱可塑性ポリオレフィンポリマーの融点より少なくとも２０℃以上高く、
   (v)粉状化されたＳＡＰの平均粒径Ｄ_９０が０．５〜１０μｍであり、１５μｍを超える粒径を有するＳＡＰの割合は１質量％を超えず、
   (vi)該混合物が０．５〜４０質量％のＳＡＰ含有率を有する
   ことを特徴とする高吸収性２成分繊維。
2. 粉状化されたＳＡＰの平均粒径Ｄ_９０が１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の高吸収性２成分繊維。
3. 粉状化されたＳＡＰの平均粒径Ｄ_９０が１〜５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の高吸収性２成分繊維。
4. 成分Ｂが１〜３５質量％のＳＡＰ含有率を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高吸収性２成分繊維。
5. 成分Ｂが５〜３０質量％のＳＡＰ含有率を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高吸収性２成分繊維。
6. 成分Ａが溶融紡糸が可能なポリエステルから製造され、成分Ｂのポリマーがポリエチレンから製造されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高吸収性２成分繊維。
7. 成分Ａがポリエチレンテレフタレートから製造されることを特徴とする請求項６に記載の高吸収性２成分繊維。
8. 成分Ａと成分Ｂが供給され、同時押出し成形により２成分フィラメントに紡糸され、ドラフトされ、波形に成型され、固められることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の高吸収性２成分繊維の製造方法。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の高吸収性２成分繊維を含む布地表面構造。
10. 不織布であることを特徴とする請求項９に記載の布地表面構造。
11. 衛生用品における請求項９又は１０に記載の布地表面構造の使用。
12. おむつにおける請求項１１に記載の布地表面構造の使用。
13. 生理用ナプキン又はパンティーライナーにおける請求項１１に記載の布地表面構造の使用。
14. 食材の包装及び流体の包装における請求項９又は１０に記載の布地表面構造の使用。