JP6822106B2 - スパンボンド不織布およびその製造方法 - Google Patents
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Description
熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレート樹脂である熱可塑性繊維により構成され、表面に圧着部と非圧着部を有するスパンボンド不織布であって、前記の熱可塑性繊維が、低融点重合体の周りに、前記の低融点重合体の融点よりも5〜140℃高い融点を有する高融点重合体を配してなる複合型繊維であり、かつ前記の非圧着部において繊維断面の長軸長さをaとし、短軸長さをbとしたとき、繊維扁平度a/bが1.2〜5であることを特徴とするスパンボンド不織布。
(1)熱可塑性樹脂の固有粘度(IV):
熱可塑性樹脂の固有粘度IVは、次の方法で測定した。オルソクロロフェノール100mlに対し試料8gを溶解し、温度25℃においてオストワルド粘度計を用いて相対粘度ηrを、下記式により求めた。
・ηr=η/η0=(t×d)/(t0×d0)
(ここで、ηはポリマー溶液の粘度、η0はオルソクロロフェノールの粘度、tは溶液の落下時間(秒)、dは溶液の密度(g/cm3)、 t0はオルソクロロフェノールの落下時間(秒)、d0はオルソクロロフェノールの密度(g/cm3)を、それぞれ表す。)次いで、上記の相対粘度ηrから、下記式により固有粘度IVを算出した。
・IV=0.0242ηr+0.2634。
使用した熱可塑性樹脂の融点は、示差走査熱量計(TA Instruments社製Q100)を用いて、次の条件で測定し、吸熱ピーク頂点温度の平均値を算出して、測定対象の融点とした。繊維形成前の熱可塑性樹脂において吸熱ピークが複数存在する場合は、最も高温側のピーク頂点温度とする。また、繊維を測定対象とする場合には、同様に測定し、複数の吸熱ピークから各成分の融点を推定することができる。
・測定雰囲気:窒素流(150ml/分)
・温度範囲 :30〜350℃
・昇温速度 :20℃/分
・試料量 :5mg。
スパンボンド不織布からランダムに小片サンプル10個を採取し、走査型電子顕微鏡で500〜3000倍の断面写真を撮影し、繊維軸に対して鉛直方向に撮影されている繊維を選定して、各サンプルから10本ずつ、計100本の単繊維の長軸長さa(μm)、短軸長さb(μm)、および繊維断面積(μm2)を測定し、それぞれそれらの平均値を求めた。繊維断面の長軸長さaとは、繊維断面に外接するように引いた外接円の直径のことである。また、繊維断面の短軸長さbとは、上記の外接円と繊維外周との接点を結んだ直線(外接円の直径にあたる)に対し、鉛直に交わる方向に垂線を引くとき、その垂線が繊維断面を切り取る最大の長さのことである。
・繊維扁平度=(長軸長さaの平均値)/(短辺長さbの平均値)
・平均単繊維繊度=(繊維断面積の平均値)×π×(樹脂の密度)/100。
不織布の圧着部の圧着率(部分的熱圧着率)は、スパンボンド不織布からランダムに小片サンプル10個を採取し、走査型電子顕微鏡を用いて20〜50倍の倍率で、各サンプルから1枚ずつ、1枚の写真の中に少なくとも5個以上の圧着部が入るように計10枚の写真を撮影し、各写真から圧着部の面積とエンボスの繰り返しパターンの最小単位の面積を求め、それらを平均した。その後、下記式を用いて部分的圧着率を算出し、小数点以下第一位を四捨五入した。
・部分的圧着率=(圧着部の面積)×(繰り返しパターンの最小単位に含まれる圧着部の個数)/(繰り返しパターンの最小単位の面積)。
スパンボンド不織布の目付は、JIS L1913(2010年版)6.2「単位面積当たりの質量」に基づき、30cm×50cmの試験片を、試料の幅1mあたり3枚採取し、標準状態におけるそれぞれの質量(g)を量り、その平均値を1m2あたりの質量(g/m2)で表した。
スパンボンド不織布の非圧着部の厚さは、JIS L1906(2000年版)の5.1に基づいて、直径10mmの加圧子を使用し、荷重10kPaで不織布の幅方向等間隔に1mあたり10点の厚さを0.01mm単位で測定し、その平均値の小数点以下第四位を四捨五入した。
上記の(5)で求めた四捨五入前のスパンボンド不織布の目付(g/m2)と、上記の(6)で求めた四捨五入前のスパンボンド不織布の厚さ(mm)から、下記式を用いて非圧着部の見掛密度(g/cm3)を算出し、小数点以下第三位を四捨五入した。
・非圧着部の見掛密度 = 目付÷厚さ÷103。
低荷重時の厚さについて、面積200mm2の加圧子を使用し、荷重2kPaでスパンボンド不織布の幅方向等間隔に1mあたり10点の厚さを0.01mm単位で測定し、その平均値の小数点以下第四位を四捨五入した。続いて、高荷重時の厚さについて、面積200mm2の加圧子を使用し、荷重200kPaで不織布の幅方向等間隔に1mあたり10点の厚さを0.01mm単位で測定し、その平均値の小数点以下第四位を四捨五入した。
・厚さ変化率(%)=(低荷重時の厚さ−高荷重時の厚さ)/低荷重時の厚さ×100。
JIS L1913(2010年版)6.8「通気性」に基づき、次の方法でスパンボンド不織布の通気性を測定した。10cm×10cmの試験片を10個採取し、フラジール形法によって測定した。測定時の設定圧は、125Paとした。通気量は、得られた10点の通気量の平均値の小数点以下第一位を四捨五入して算出した。
JIS L1913(2010年版)6.3「引張強さ及び伸び率」に基づき、次の方法でスパンボンド不織布の引張強さを測定した。長さ方向について、長さ30cm×幅5cmの試験片を10点採取した。試験片を、速伸長型引張試験機を用いて、つかみ間隔を20cmとし、引張速度を10cm/分として引張試験を実施し、破断するまでの最大荷重時の強さ(N)の平均値の小数点以下第一位を四捨五入して算出した。
前記の不織布の引張強さ測定に基づき、最高強力時の伸び率を読み取り、その値の平均値の小数点以下第一位を四捨五入して算出した。
前記の引張強さおよび伸び率測定時の強伸度曲線から試料の長さ、すなわち、つかみ間隔が5%伸長したときの強力値を読み取り、その値の平均値の小数点以下第一位を四捨五入して算出した。
(芯成分)
固有粘度(IV)が0.66で、イソフタル酸共重合率が11モル%、融点が230℃であり、酸化チタンの含有量が0.2質量%の共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂を、水分率50ppm以下に乾燥した樹脂を鞘成分として用いた。
固有粘度(IV)が0.65で、融点が260℃であり、酸化チタンの含有量が0.3質量%のポリエチレンテレフタレート樹脂を、水分率50ppm以下に乾燥した樹脂を芯成分として用いた。
上記の芯成分および鞘成分を、それぞれ270℃と295℃の温度で溶融し、口金温度が300℃の条件で、芯成分と鞘成分の質量比率を80/20として、同心芯鞘型(断面円形)の円形状の吐出孔から紡出した後、エジェクターにより紡糸速度4300m/分で紡糸して、移動するネットコンベア上に捕集し、不織ウェブを得た。
捕集された不織ウェブを、上下1対の金属製フラットロール間を通し、金属製フラットロールの表面温度を190℃とし、線圧が588N/cmの条件で仮熱圧着した。その後、上ロールがドット柄であり、ドット柄の凸部の一つの面積が1.1mm2であり、圧着部の個数密度が28個/cm2のエンボスロールであり、下ロールがフラットロールである上下1対の金属製ロール間に通し、金属製ロールの表面温度を230℃とし、線圧が686N/cmの条件で部分熱圧着し、スパンボンド不織布を製造した。
(スパンボンド不織布)
目付が20gとなるように移動するネットコンベアの速度を調整し、仮熱圧着の温度を170℃とし、線圧を490N/cmとし、部分熱圧着の温度を230℃とし、線圧を588N/cmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を製造した。
(スパンボンド不織布)
仮熱圧着の温度を200℃とし、線圧を784N/cmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を製造した。得られたスパンボンド不織布は、繊維扁平度が3.5で、平均単繊維繊度が2.0dtexで、圧着率が28.0%で、目付が25g/m2で、厚さが0.05mmで、見掛密度が0.50g/cm3で、定荷重時に対する高荷重時の厚さ変化率が11.0%、通気量が105cc/cm2/秒、縦引張強度が121N/5cm、横引張強度が31N/5cm、縦伸び率が10%、横伸び率が11%、縦5%伸長時のモジュラスが98N/5cmであり、横5%伸長時のモジュラスが37N/5cmであった。得られたスパンボンド不織布をステンレス鋼板の冷間圧延工程で金属表面保護材として用い、繰り返し使用した。ステンレス鋼板への焼き付きによるスパンボンド不織布の破断や使用後の巻き取り性も問題なく、4回繰り返し使用が良好に行えた。結果を表1に示す。
(スパンボンド不織布)
仮熱圧着の温度を200℃とし、線圧を686N/cmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を製造した。得られたスパンボンド不織布は、繊維扁平度が2.2で、平均単繊維繊度が2.0dtexで、圧着率が16.0%で、目付が25g/m2で、厚さが0.07mmで、見掛密度が0.36g/cm3で、定荷重時に対する高荷重時の厚さ変化率が14.9%、通気量が110cc/cm2/秒、縦引張強度が132N/5cm、横引張強度が34N/5cm、縦伸び率が15%、横伸び率が15%、縦5%伸長時のモジュラスが85N/5cmであり、横5%伸長時のモジュラスが30N/5cmであった。得られたスパンボンド不織布をステンレス鋼板の冷間圧延工程で金属表面保護材として用い、繰り返し使用した。ステンレス鋼板への焼き付きによるスパンボンド不織布の破断や使用後の巻き取り性も問題なく、4回繰り返し使用が良好に行えた。結果を表1に示す。
(スパンボンド不織布)
捕集された不織ウェブを、上ロールがドット柄の凸部が規則的に配列したエンボスロールであり、下ロールがフラットロールである上下1対の金属製ロール間に通し、ロールの表面温度を230℃とし、線圧が686N/cmの条件で部分熱圧着した。その後、上下1対の金属製フラットロール間を通し、ロールの表面温度を180℃とし、線圧が490N/cmの条件で熱圧着したこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を製造した。得られたスパンボンド不織布は、繊維扁平度が1.5で、平均単繊維繊度が2.0dtexで、圧着率が16.0%で、目付が25g/m2で、厚さが0.08mmで、見掛密度が0.31g/cm3で、定荷重時に対する高荷重時の厚さ変化率が19.6%、通気量が133cc/cm2/秒、縦引張強度が119N/5cm、横引張強度が25N/5cm、縦伸び率が17%、横伸び率が18%、縦5%伸長時のモジュラスが65N/5cmであり、横5%伸長時のモジュラスが16N/5cmであった。得られたスパンボンド不織布をステンレス鋼板の冷間圧延工程で金属表面保護材として用い、繰り返し使用した。ステンレス鋼板への焼き付きによるスパンボンド不織布の破断や使用後の巻き取り性も問題なく、4回繰り返し使用が良好に行えた。結果を表1に示す。
(スパンボンド不織布)
芯成分として、固有粘度(IV)が0.65で、融点が260℃であり、酸化チタンの含有量が0.3質量%のポリエチレンテレフタレート樹脂を、水分率50ppm以下に乾燥した樹脂を芯成分として用い、また鞘成分として、固有粘度(IV)が0.66で、イソフタル酸共重合率が11モル%、融点が230℃であり、酸化チタンの含有量が0.2質量%の共重合ポリエチレンテレフタレート樹脂を、水分率50ppm以下に乾燥した樹脂を鞘成分としたこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を製造した。得られたスパンボンド不織布は、繊維扁平度が1.1で、平均単繊維繊度が2.0dtexで、圧着率が28.0%で、目付が25g/m2で、厚さが0.10mmで、見掛密度が0.25g/cm3で、定荷重時に対する高荷重時の厚さ変化率が28.0%、通気量が180cc/cm2/秒、縦引張強度が90N/5cm、横引張強度が20N/5cm、縦伸び率が22%、横伸び率が24%、縦5%伸長時のモジュラスが45N/5cmであり、横5%伸長時のモジュラスが13N/5cmであった。得られたスパンボンド不織布をステンレス鋼板の冷間圧延工程で金属表面保護材として用い、繰り返し使用した。2回目の使用時にステンレス鋼板への焼き付きによるスパンボンド不織布の破断が発生した。また繰り返し使用時に巻形状が楕円状やタケノコ状になった。結果を表1に示す。
(スパンボンド不織布)
2mm×0.4mmの長方形状の断面形状の吐出孔から紡出したこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を製造した。得られたスパンボンド不織布は、繊維扁平度が5.1で、平均単繊維繊度が2.0dtexで、圧着率が28.0%で、目付が25g/m2で、厚さが0.04mmで、見掛密度が0.63g/cm3で、定荷重時に対する高荷重時の厚さ変化率が7.7%、通気量が70cc/cm2/秒、縦引張強度が150N/5cm、横引張強度が44N/5cm、縦伸び率が8%、横伸び率が9%、縦5%伸長時のモジュラスが120N/5cmであり、横5%伸長時のモジュラスが52N/5cmであった。得られたスパンボンド不織布をステンレス鋼板の冷間圧延工程で金属表面保護材として用い、繰り返し使用した。3回目の使用時にステンレス鋼板への焼き付きによるスパンボンド不織布の破断が発生した。結果を表1に示す。
表1に示されるように、低融点重合体の周りに、前記の低融点重合体の融点よりも高い融点を有する高融点重合体を配した複合型繊維であって、繊維扁平度が1.2〜5の複合型繊維からなり、見掛密度が0.20〜0.60g/cm3で、低荷重時に対する高荷重時の厚さ変化率が20%以下である実施例1〜5のスパンボンド不織布は、表面が平滑であり、厚さ変化量が少なく、これをステンレス鋼板の冷間圧延工程で金属表面保護材として用い、繰り返し使用したところ、ステンレス鋼板への焼き付きによるスパンボンド不織布の破断や使用後の巻き取り性も問題なく、4回繰り返し使用が良好に行えた。
Claims (3)
- 熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレート樹脂である熱可塑性繊維により構成され、表面に圧着部と非圧着部を有するスパンボンド不織布であって、前記熱可塑性繊維が、低融点重合体の周りに、前記低融点重合体の融点よりも5〜140℃高い融点を有する高融点重合体を配してなる複合型繊維であり、かつ前記非圧着部において繊維断面の長軸長さをaとし、短軸長さをbとしたとき、繊維扁平度a/bが1.2〜5であることを特徴とするスパンボンド不織布。
- エンボス圧着率が3〜40%であることを特徴とする、請求項1に記載のスパンボンド不織布。
- 紡糸口金から、低融点重合体の周りに、前記低融点重合体の融点よりも5〜140℃高い融点を有する高融点重合体を配してなる同心芯鞘型または偏心芯鞘型の複合形態の複合型繊維を押し出し後、得られた複合型繊維を高速吸引ガスにより吸引延伸し、移動するネットコンベア上に捕集して不織ウェブとし、得られた不織ウェブを、上下一対のフラットロールにより、前記不織ウェブの繊維表面を構成する最も低融点の熱可塑性樹脂の融点よりも60〜90℃低い温度で、かつ線圧98N/cm以上3920N/cm以下で熱圧着した後、少なくとも上下一方のロールが所定の凹凸パターンを有するエンボスロールにより、繊維表面を構成する最も低融点の熱可塑性樹脂の融点よりも5〜30℃低い温度で、かつ線圧196N/cm以上4900N/cm以下で熱圧着する工程を有することを特徴とする、請求項1または2に記載のスパンボンド不織布の製造方法。
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