JP6718783B2

JP6718783B2 - ポリウレタン弾性機能性不織布

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Publication number: JP6718783B2
Application number: JP2016195058A
Authority: JP
Inventors: 寛之真鍋; 彰文植野
Original assignee: KB Seiren Ltd
Current assignee: KB Seiren Ltd
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2036-09-30
Also published as: JP2018059213A

Description

本発明は、金属化合物を含有するにも係わらず、耐着色性に優れたポリウレタン弾性機能性不織布に関する。

ポリウレタンは、高い弾性などから様々な用途に使用されている。さらに機能性を付与するために金属化合物を含有する試みが古くからおこなわれてきた。例えば、金、銀、銅、亜鉛、白金等の金属イオンは抗菌性を有することが広く知られており、これらの金属イオンを無機物粒子に担持した抗菌性を有する金属化合物、すなわち抗菌剤が従来使用されている。

上記の抗菌剤を混合混練した後、細孔より紡出された繊維を高速気流に随伴させて噴射し、シート状に堆積捕集することで、ポリウレタン繊維からなる弾性機能性不織布が得られることが知られている（特許文献１）。

しかし、抗菌剤を含有するポリウレタンは、光の作用により、次第に黄変する傾向がある。また、加工時の加熱により、黄色く着色する傾向がある。これらの傾向はポリウレタン単独の場合と比べると、顕著であり、改善が求められている。

抗菌剤を含有するポリウレタンの経時の黄変を抑制する手段として、例えば、構造制御を行うことで、耐黄変性を向上させた抗菌剤を用いる方法が知られている（特許文献２）。

また、溶液を用いた静電紡糸法により、加熱の工程を有さずに、抗菌剤を含有するポリウレタン弾性機能性不織布を得る方法が知られている（特許文献３）。

また、製造時の着色を抑制する手段として、構造制御を行うことで、耐着色性を向上させた抗菌剤を用いる方法が知られている（特許文献４）。

特開平７‐１５７９５７号公報特開平１１‐１９３３５８号公報特開２０１４‐１２５６９９号公報特開平９‐１３６９８８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の発明では、経時の黄変は抑制できても、製造時の着色は抑制できないと考えられる。また、抗菌剤の酸処理や焼成による構造制御が必要であるため、生産性に問題があった。
特許文献３に記載の発明では、抗菌剤を含有するポリウレタンを加熱の工程を有さずに製造できるため、加熱による着色が抑制されることが期待できる。しかし、溶液を用いた静電紡糸法は一般的にメルトブロー法やスパンボンド法に比べ生産性が劣っており、安価に不織布を量産することは困難であった。
特許文献４に記載の発明では、抗菌剤の屈折率を樹脂の屈折率に近づけるための抗菌剤の構造制御が必要であるため、生産性に問題があった。

したがって、本発明の目的は、加熱溶融紡糸によって得られる不織布において、ポリウレタンに抗菌剤等の金属化合物を含有していても、耐着色性に優れた弾性機能性不織布を得ることにある。

本発明者等は、鋭意検討した結果、ジイソシアネートとして、共役二重結合を有する芳香族ジイソシアネートではなく、共役二重結合を有しない脂環式ジイソシアネートを用いて重合されたポリウレタンを用いることで、製造時に着色しない、耐着色性に優れた弾性機能性不織布を得ることができる事を見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の目的は、金属化合物を含有する熱可塑性ポリウレタンを加熱溶融紡糸して得た弾性機能性不織布であって、ポリウレタン中のジイソシアネートが脂環式ジイソシアネートであり、前記金属化合物が銀イオン系抗菌剤であって、その含有量が熱可塑性ポリウレタンに対し、０．０１質量％以上、１０質量％以下であることを特徴とする耐着色性に優れた弾性機能性不織布によって達成される。

また、本発明における銀イオン系抗菌剤の含有量が０．１質量％以上、３．０質量％以下であることが好ましい。

本発明により、加熱溶融紡糸によって得られる弾性不織布において、金属化合物を含有していても耐着色性に優れたポリウレタン弾性機能性不織布を得ることができる。

本発明の弾性機能性不織布は、脂環式ジイソシアネートとポリオールとを用いて重合されたポリウレタンに金属化合物を含有させ、加熱溶融紡糸して得られる弾性機能性不織布である。

本発明に用いるジイソシアネートは、共役二重結合を有しない、脂環式ジイソシアネートである。共役二重結合を有しないジイソシアネートとしては、直鎖式脂肪族ジイソシアネート等も考えられるが、耐熱性や強度の観点から、脂環式ジイソシアネートであることが必要である。例えば、ノルボルネンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、１，４‐ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、ビス（４‐イソシアナトシクロヘキサン‐１‐イル）メタン等である。

本発明に用いるポリオールは、共役二重結合を有しない脂肪族ジオールが好ましい。例えば、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエチレングリコール等である。

本発明における金属化合物の例としては、金属イオン系抗菌剤、防カビ剤、抗ウイルス剤、難燃剤、導電剤、消臭剤等が挙げられる。また、本発明に用いる金属化合物は一種類であっても二種類以上であっても良い。

本発明における金属化合物の例として挙げた金属イオン系抗菌剤としては、ポリウレタンの溶融温度での耐熱性を有する金属化合物が好ましい。例えば、金、銀、銅、亜鉛、白金等の抗菌性を有する金属イオンを、水溶性ガラス、ゼオライト、リン酸塩系化合物、アルミノケイ酸塩系化合物等の無機物粒子に担持させた抗菌剤等が挙げられる。

その他、金属化合物としては、光触媒酸化チタン、酸化タングステン等が挙げられる。

本発明に用いる金属化合物の平均粒径は、粒度分布にもよるが、０．１〜２０μｍが好ましく、より好ましくは０．３〜１．０μｍである。粒径が０．３μｍ以上であれば、金属化合物の凝集が起こり難く、繊維内で均一に分散されるため、不織布全面に斑なく機能性を付与することができる。また、粒径が１．０μｍ以下であれば、繊維径に比べて十分に小さくなるため、ショットの発生が少なく、強度の低下が起こり難い。

本発明に用いる金属化合物の含有量は、金属化合物の種類によって異なるが、例えば、銀系イオン系抗菌剤であれば、ポリウレタンに対し、下限としては０．０１質量％以上が好ましく、より好ましくは０．０５質量％以上、さらに好ましくは０．１質量％以上である。上限としては、１０質量％以下が好ましく、より好ましくは５．０質量％以下、さらに好ましくは３．０質量％以下である。０．０１質量％以上であれば、不織布の疎密によらず安定した抗菌性が得られる。また、１０質量％以下であれば、紡糸においてショットの発生が少なく、強度の低下が起こり難い。

本発明の弾性機能性不織布の製造方法は、メルトブロー法、スパンボンド法等が挙げられる。脂環式ジイソシアネートとポリオールとを用いて重合されたポリウレタンに、金属化合物を添加し、混合混練した後、上記紡糸法により加熱溶融紡糸することにより弾性機能性不織布を得る。

本発明における金属化合物の添加方法は、金属化合物を直接添加しても良く、予め本発明におけるポリウレタンに高濃度で混合したマスターバッチを作製し、マスターバッチを本発明におけるポリウレタンに添加しても良い。

本発明の弾性機能性不織布の１００％伸長回復率は８０％以上であることが好ましい。より好ましくは、８５％以上である。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定するものではない。また、実施例中の弾性機能性不織布の各評価は以下のようにして行った。

（１００％伸長回復率測定）
得られた弾性機能性不織布の弾性は、ＪＩＳＬ１０９６：２０１０に規定された方法により、たて方向とよこ方向の１００％伸長回復率をそれぞれ測定し、たて１００％伸長回復率、よこ１００％伸長回復率として評価した。

（ｂ＊値測定）
得られた弾性機能性不織布の着色は、マクベスカラーアイモデルＭ‐２０２０ＰＬ（株式会社マクベス製）を使用し、ＪＩＳＺ８７２９：１９８０に規定された、国際照明委員会（ＣＩＥ）推奨のＬ＊ａ＊ｂ＊系色表示により表されるｂ＊値を測定し、このｂ＊値を着色の代表値として評価した。ｂ＊値は黄色みの強さであり、ｂ＊が大きい程、黄色みが強い。

（静菌活性値測定）
得られた弾性機能性不織布の抗菌性は、ＪＩＳＬ１９０２：２００２に規定された方法により、黄色ブドウ球菌を対象とした静菌活性値を測定して評価した。静菌活性値が２．２以上であれば抗菌性を十分発揮するとされる。

（実施例１）
脂環式ジイソシアネートである、１，４‐ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサンと脂肪族ポリオールとを用いて重合されたポリウレタン（三井化学株式会社製「フォルティモ（登録商標）ＸＣＴ‐Ｐ２０９０」）に対し、銀イオンを水溶性ガラスの無機物粒子に担持させた抗菌性を有する金属化合物（八千代工業株式会社製「イオンフレアー（登録商標）パウダー」）を１．０質量％となるように混合混練し、メルトブロー法により不織布を製造した。得られた不織布の１００％伸長回復率とｂ＊値と静菌活性値を測定した。

（実施例２）
八千代工業株式会社製「イオンフレアー（登録商標）パウダー」の含有量を０．１質量％としたこと以外は実施例１と同様に不織布を製造し、１００％伸長回復率とｂ＊値と静菌活性値を測定した。

（実施例３）
八千代工業株式会社製「イオンフレアー（登録商標）パウダー」の含有量を０．５質量％としたこと以外は実施例１と同様に不織布を製造し、１００％伸長回復率とｂ＊値と静菌活性値を測定した。

（実施例４）
八千代工業株式会社製「イオンフレアー（登録商標）パウダー」の含有量を３．０質量％としたこと以外は実施例１と同様に不織布を製造し、１００％伸長回復率とｂ＊値と静菌活性値を測定した。

（実施例５）
抗菌性を有する金属化合物として、富士ケミカル株式会社製「バクテキラー（登録商標）ＢＭ‐１０３ＣＬ」を用いたこと以外は、実施例１と同様に不織布を製造し、１００％伸長回復率とｂ＊値と静菌活性値を測定した。

（比較例１）
抗菌性を有する金属化合物を含有させないこと以外は実施例１と同様に不織布を製造し、１００％伸長回復率とｂ＊値と静菌活性値を測定した。

（比較例２）
ポリウレタンとして、芳香族ジイソシアネートである、ジフェニルメタンジイソシアネートと脂肪族ポリオールとを用いて重合されたポリウレタン（大日精化工業株式会社製「レザミン（登録商標）Ｐ−７０７０」）を用いたこと以外は実施例１と同様に不織布を製造し、１００％伸長回復率とｂ＊値と静菌活性値を測定した。

（比較例３）
ポリウレタンとして、共役二重結合を有する芳香族ジイソシアネートである、ジフェニルメタンジイソシアネートと脂肪族ポリオールとを用いて重合されたポリウレタン（大日精化工業株式会社製「レザミン（登録商標）Ｐ−７０７０」）を用い、抗菌剤を含有させないこと以外は実施例１と同様に不織布を製造し、１００％伸長回復率とｂ＊値と静菌活性値を測定した。

これら結果を表１に併せて示す。

実施例１〜実施例４において製造工程でのショットの発生は少なく、操業性は良好であった。また、捲き取りは良好であった。また、たて１００％伸長回復率は８５〜９１％であり、よこ１００％伸長回復率は８１〜９２％であり、高い弾性を示した。また、ｂ＊値は抗菌剤の増加に伴い、多少増加するが、５．６〜７．２であり、比較例１と比べて差はなかった。製造時の着色を十分抑制した。また、抗菌性を有する金属化合物の含有量の増加に伴い静菌活性値は増加し、２．８〜５．８であり、十分に抗菌性を示した。

実施例５において、製造工程でのショットの発生は少なく、操業性は良好であった。また、捲き取りは良好であった。たて１００％伸長回復率は９０％であり、よこ１００％伸長回復率は８９％であり、高い弾性を示した。また、ｂ＊値は６．０であり、実施例１と同様、比較例１と比べて差はなかった。製造時の着色を十分抑制した。ジイソシアネートが脂環式ジイソシアネートであるポリウレタンを用いた不織布は、抗菌剤の種類によらず、製造時の着色を抑制した。また、静菌活性値は３．６であり、十分に抗菌性を示した。

比較例２において、製造工程でのショットの発生は少なく、操業性は良好であった。また、捲き取りは良好であった。また、たて１００％伸長回復率は８８％であり、よこ１００％伸長回復率は８９％であり、高い弾性を示した。静菌活性値は４．９であり、十分に抗菌性を示した。しかし、ｂ＊値は１１．９であり、比較例３と比べて大きな差があり、不織布が着色していた。

本発明の弾性機能性不織布は、一般的に使用される芳香族ジイソシアネートを用いて重合されたポリウレタンと同様に弾性に優れる上に、耐着色性に優れるため、優れた外観と弾性を要求される絆創膏等の用途に好適に使用される。

Claims

金属化合物を含有する熱可塑性ポリウレタンを加熱溶融紡糸した弾性機能性不織布であって、前記熱可塑性ポリウレタン中のジイソシアネートが脂環式ジイソシアネートであり、前記金属化合物が銀イオン系抗菌剤であって、その含有量が熱可塑性ポリウレタンに対し、０．０１質量％以上、１０質量％以下であることを特徴とする耐着色性に優れた弾性機能性不織布。
前記銀イオン系抗菌剤の含有量が０．１質量％以上、３．０質量％以下である請求項１記載の耐着色性に優れた弾性機能性不織布。