JP6935805B2 - スパンボンド不織布 - Google Patents

Description

本発明は、柔軟であり、かつ優れた力学物性と高次加工性を有するスパンボンド不織布に関するものである。

ポリオレフィンからなるスパンボンド不織布、特にポリプロピレンスパンボンド不織布は低コストで加工性に優れているため、衛生材料用途を中心に幅広く用いられている。

近年、衛生材料用途に用いられるポリプロピレンスパンボンド不織布に対して、更なる風合い、肌触り、柔軟性および生産性の向上が求められており、特に柔軟性を向上させるための様々な検討がなされている。

柔軟性を向上させる手段としては、繊維の細径化が効果的であることが知られている。しかしながら、吐出量を低減させ細径化する手法では生産性が低下すること、また生産性を上げるために高紡糸速度化する手法では、糸切れが多発するために安定生産が困難であるという課題がある。

このような背景から、スパンボンド不織布の柔軟性向上を目的に、繊維径、繊維の吸着力および不織布の摩擦係数を特定範囲とした、繊維自体の曲げ柔らかさと滑り性を両立させたポリオレフィン系長繊維不織布が提案されている（特許文献１参照）。

他方で、プロピレン系重合体を原料として用い、スパンボンド不織布の目付、メルトフローレート、繊度およびエンボス面積率等を特定の範囲とした、耐毛羽立ち性、柔軟性、強度および生産性に優れたスパンボンド不織布が提案されている（特許文献２参照）。

日本国特開２０１３−１５９８８４号公報 国際公開第２００７／０９１４４４号

特許文献１に開示された方法では、確かに不織布の柔軟性を向上させることができる。しかしながら、使用する樹脂のメルトフローレートが低いため柔軟性向上の効果は十分でなく、また実施例に例示された不織布は低融点ポリオレフィン系樹脂を含有させた不織布のみであり、糸切れの発生により生産性が低下する可能性がある。さらに、使用される樹脂が実質的に制限されるという課題が生じる。

また、特許文献２に開示された方法では、確かに不織布の柔軟性を向上させることができるものの、使用する樹脂のメルトフローレートが低いため柔軟性向上の効果は十分でなく、また実施例に例示された口金の孔径は０．６ｍｍφと大孔径であるため、口金圧が掛かりにくく均一な紡出ができずに糸切れや繊維径斑を発生させ、安定して均一な不織布を得がたいという課題が生じる。

そこで、本発明の目的は、柔軟であり、かつ優れた力学物性と高次加工性を有するスパンボンド不織布を提供することにある。

本発明者らが検討を進めたところ、スパンボンド不織布の柔軟性は溶融状態での複素粘度と高い相関があり、スパンボンド不織布の複素粘度が低いほど柔軟性が高くなるものの、力学物性や高次加工性が低下するという課題が生じることが判明した。そこで、本発明者らは、上記の課題を達成するために鋭意検討した結果、スパンボンド不織布の繊度、結晶配向度、結晶子サイズ、配向パラメーターを特定の範囲とし、さらにスパンボンド不織布の複素粘度を特定の範囲とすることで、柔軟性と優れた力学特性および高次加工性が両立したスパンボンド不織布となることを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明は、上記の課題を解決せんとするものであり、本発明のスパンボンド不織布は、ポリプロピレン繊維からなり、下記条件Ａ〜Ｅを全て満たすスパンボンド不織布である。
Ａ．繊維の平均単繊維径が６μｍ以上１７μｍ以下であること、
Ｂ．繊維の広角Ｘ線回折における結晶配向度が０．９１以上であること、
Ｃ．繊維の広角Ｘ線回折における（１１０）面の結晶子サイズが１２ｎｍ以上であること、
Ｄ．繊維のラマン分光における平均配向パラメーターが８．０以上であること、
Ｅ．スパンボンド不織布の温度が２３０℃で、角周波数が６．３ｒａｄ／ｓｅｃにおける複素粘度が、２０Ｐａ・ｓｅｃ以上１００Ｐａ・ｓｅｃ以下であること。

本発明のスパンボンド不織布の好ましい態様によれば、前記のスパンボンド不織布の温度が２３０℃で、角周波数が６．３ｒａｄ／ｓｅｃにおける複素粘度は、４０Ｐａ・ｓｅｃ以上８０Ｐａ・ｓｅｃ以下である。

本発明のスパンボンド不織布は、スパンボンド不織布を構成する繊維の繊維径が細く、かつ溶融状態での複素粘度が低いことから、高い柔軟性を有することに加え、結晶配向度が高く、結晶子サイズが大きく、かつ配向パラメーターが高いことにより、優れた力学物性と高次加工性を発揮するものである。

本発明のスパンボンド不織布は、ポリプロピレン繊維からなり、下記Ａ〜Ｅの条件を全て満たすスパンボンド不織布である。
Ａ．繊維の平均単繊維径が６μｍ以上１７μｍ以下であること、
Ｂ．繊維の広角Ｘ線回折における結晶配向度が０．９１以上であること、
Ｃ．繊維の広角Ｘ線回折における（１１０）面の結晶子サイズが１２ｎｍ以上であること、
Ｄ．繊維のラマン分光における平均配向パラメーターが８．０以上であること、
Ｅ．スパンボンド不織布の温度が２３０℃で、角周波数が６．３ｒａｄ／ｓｅｃにおける複素粘度が２０Ｐａ・ｓｅｃ以上１００Ｐａ・ｓｅｃ以下であること。
以下に、本発明のスパンボンド不織布について詳細に説明する。

［ポリプロピレン系樹脂］
本発明のスパンボンド不織布は、ポリプロピレン系樹脂の繊維（ポリプロピレン繊維）からなる。ポリプロピレン系樹脂とは、主たる繰り返し単位としてプロピレン単位を有する樹脂を意味する。ポリプロピレン系樹脂を用いることにより、低コストであり、かつ柔軟性に優れたスパンボンド不織布とすることができる。

本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂は、プロピレンの単独重合体、もしくはプロピレンと各種α−オレフィンとの共重合体などが挙げられる。ポリプロピレン系樹脂として、プロピレンと各種α−オレフィンとの共重合体を用いる場合、各種α−オレフィンの共重合比率は、高強度化の観点から１０ｍｏｌ％以下が好ましく、より好ましくは５ｍｏｌ％以下であり、さらに好ましくは３ｍｏｌ％以下である。

本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂には、本発明の効果を損なわない範囲で、他成分樹脂をブレンドさせることができる。他成分樹脂としては、融点がポリプロピレンに近いポリエチレンやポリ−４−メチル−１−ペンテンなどのポリオレフィン系樹脂の他、低融点ポリエステル樹脂および低融点ポリアミド樹脂が挙げられ、柔軟性付与の観点から低結晶性のオレフィン系樹脂が好ましく用いられる。低結晶性のオレフィン系樹脂としては、例えば、エチレン−プロピレン共重合体や、低立体規則性ポリプロピレンなどが好適に用いられる。他成分樹脂の質量比率は、ポリプロピレン系樹脂の特性を十分に発現させるため、２０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１５質量％以下である。

本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂には、本発明の効果を損なわない範囲で、着色のための顔料、酸化防止剤、ポリエチレンワックス等の滑剤、および耐熱安定剤等を添加することができる。

本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂には、用いる樹脂に対し、例えば、過酸化物、特に、ジアルキル化酸化物等の遊離ラジカル剤などの、該樹脂を分解して分子量を低下させるような添加剤を添加しないことが好ましい。ポリプロピレン系樹脂に上記の添加剤を添加した場合、部分的な粘度斑に起因する繊維径の不均一化が生じ、十分に繊維径を細くすることが困難となる他、粘度斑や分解ガスによる気泡で紡糸性が悪化する場合もある。したがって、ポリプロピレン系樹脂に上記の添加剤を添加しないことにより、繊維径の均一性が向上し、さらに繊維径も細くすることができる。

本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂の融点は、１２０℃以上１８０℃以下であることが好ましい。融点を好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上とすることで実用に耐え得る耐熱性が得られる。また、融点を好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１７０℃以下とすることで紡糸繊維の熱接着が容易となり良好な力学物性と高次加工性を有するスパンボンド不織布が得られる。

本発明におけるスパンボンド不織布の融点（℃）は、示差走査熱量計に約２ｍｇのスパンボンド不織布をセットし、窒素下、昇温速度１６℃／分の条件で示差走査熱量測定を３回行い、吸熱ピークの温度の算術平均値を融点とする。

本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂の重量平均分子量は、１０万以上２０万以下であることが好ましい。重量平均分子量を好ましくは１０万以上、より好ましくは１１万以上とすることにより、繊維径の均一性に優れた繊維となり不織布の加工性が向上する。また、重量平均分子量を好ましくは２０万以下、より好ましくは１８万以下とすることにより、ポリプロピレン系樹脂の流動性が高くなるため、紡糸性が向上する。本発明における重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて、ポリスチレン、ジベンジル換算で算出した値を指すこととする。

本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂のメルトマスフローレートは、１５５ｇ／１０分以上５００ｇ／１０分以下であることが好ましい。メルトマスフローレートを好ましくは１５５ｇ／１０分以上、より好ましくは１６０ｇ／１０分以上とすることにより、ポリプロピレン系樹脂の流動性が高くなるため、紡糸性が向上する。また、メルトマスフローレートを好ましくは５００ｇ／１０分以下、より好ましくは４００ｇ／１０分以下とすることにより、低溶融粘度に起因する糸切れが減少し紡糸性が向上する。

なお、メルトマスフローレートは、ポリプロピレン系樹脂の重量平均分子量により制御することができる。ポリプロピレン系樹脂の重量平均分子量が高いほど、メルトマスフローレートは小さくなる。

本発明におけるメルトマスフローレートは、ＪＩＳ Ｋ７２１０−１：２０１４の「８章 Ａ法：質量測定法」により、２３０℃の温度で、荷重２１６０ｇで測定した値を指す。

本発明で用いられるポリプロピレン系樹脂のメルトマスフローレートは、メルトマスフローレートの異なる２種類以上の樹脂を任意の割合でブレンドして調整することもできる。この場合、主となるポリプロピレン系樹脂に対してブレンドする樹脂のメルトマスフローレートは、１０ｇ／分以上１０００ｇ／１０分以下であることが好ましい。ブレンドする樹脂のメルトマスフローレートを好ましくは１０ｇ／１０分以上、より好ましくは２０ｇ／１０分以上、さらに好ましくは３０ｇ／１０分以上とすることにより、ブレンドしたポリプロピレン系樹脂に部分的な粘度斑が生じることに起因する繊維径の不均一化や紡糸性悪化を抑制することができる。また、ブレンドする樹脂のメルトマスフローレートを好ましくは１０００ｇ／１０分以下、より好ましくは８００ｇ／１０分以下、さらに好ましくは６００ｇ／１０分以下とすることにより、優れた力学物性を有したスパンボンド不織布となる。

［ポリプロピレン繊維］
本発明のスパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維の平均単繊維径は、６μｍ以上１７μｍ以下であることが重要である。平均単繊維径を１７μｍ以下、好ましくは１６μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下とすることにより、ポリプロピレン繊維から得られるスパンボンド不織布の表面に触れたときの触感が滑らかとなる。加えて、平均単繊維径が細いことによる断面２次モーメントの低下も発現することにより、柔軟性がさらに向上する。また、平均単繊維径を６μｍ以上、好ましくは７μｍ以上、より好ましくは８μｍ以上とすることにより、後加工時の工程通過性が向上するため欠点の少ないスパンボンド不織布となる。

本発明におけるポリプロピレン繊維の平均単繊維径（μｍ）は、スパンボンド不織布から少量切り出し、エンボス接着部以外の部分において、スパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維の側面の顕微鏡観察からポリプロピレン繊維の直径を求め、１水準につき１０回測定を行い、その算術平均値を指すこととする。

本発明のスパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維の広角Ｘ線回折における結晶配向度は、０．９１以上であることが重要である。結晶配向度を０．９１以上、好ましくは０．９２以上、より好ましくは０．９３以上とすることにより、繊維軸に沿って結晶Ｃ軸が配列するため、優れた強度や高次加工性を有する繊維となる。また、本発明で達しえる結晶配向度の上限は１．００である。

なお、結晶配向度は、メルトマスフローレートおよび紡糸速度、紡糸時の冷却条件により制御することができる。メルトマスフローレートが低く紡糸速度が高いほど、また紡糸時の冷却効率を高くするほど、結晶配向度も高くなる。

本発明のスパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維の広角Ｘ線回折における（１１０）面の結晶子サイズは、１２ｎｍ以上であることが重要である。（１１０）面の結晶子サイズを１２ｎｍ以上、好ましくは１３ｎｍ以上、より好ましくは１４ｎｍ以上とすることにより、優れた強度や高次加工性を有した繊維となる。また、本発明で達しえる結晶子サイズの上限は２５ｎｍ程度である。

なお、結晶子サイズは、メルトマスフローレートおよび紡糸速度により制御することができる。メルトマスフローレートが低く紡糸速度が高いほど、結晶配向度も高くなる。

本発明における広角Ｘ線回折における結晶配向度および結晶子サイズ（ｎｍ）は、それぞれ以下の方法で測定、算出された値を指すこととする。
（１）スパンボンド不織布から切出したポリプロピレン繊維２０本を、繊維軸が同一方向になるようにまとめる。
（２）（１）でまとめた試料について、Ｘ線回折装置を用いて広角Ｘ線回折測定を実施する。
（３）（１１０）面に対応するピークの円周方向のＸ線回折プロファイル、および赤道線方向のＸ線回折プロファイルを得る。
（４）円周方向のＸ線回折プロファイルのピーク半値幅Ｈ（°）、および赤道線方向のＸ線回折プロファイルのピーク半値幅β_ｅ（°）より、下式を用いてそれぞれの値を算出する。
・結晶配向度π＝（１８０−Ｈ）／１８０
・結晶子サイズＬ（ｎｍ）＝０．９λ／（（β_ｅ ^２−β_０ ^２）^０．５×ｃｏｓθ）
（式中、λは入射Ｘ線波長（本装置では０．１５４１８ｎｍ）、β_０は半値幅の補正値（本装置では０．４６°）、θはピークトップのブラッグ角（°）を表す。）

本発明のスパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維のラマン分光における平均配向パラメーターは、８．０以上であることが重要である。平均配向パラメーターを８．０以上、好ましくは８．５以上、より好ましくは８．８以上とすることにより、非晶部や結晶部に存在する分子鎖が繊維軸方向に配向し、優れた強度や高次加工性を有した繊維となる。また、本発明で達しえる平均配向パラメーターの上限は１３．０程度である。

なお、平均配向パラメーターは、メルトマスフローレートおよび紡糸速度、紡糸時の冷却条件により制御することができる。メルトマスフローレートが低く紡糸速度が高いほど、また紡糸時の冷却効率を高くするほど、配向パラメーターも高くなる。

本発明における平均配向パラメーターは、以下の方法で測定、算出された値を指すこととする。
（１）スパンボンド不織布から繊維１本を切出し、ホルダーにセットする。
（２）レーザーラマン分光法を用いて、偏光方向が繊維軸と一致する場合を平行条件、直行する場合を垂直条件としてそれぞれの偏光ラマンスペクトルを得る。
（３）ＣＨ_２変角振動とＣ−Ｃ伸縮振動のカップリングモードに帰属される８１０ｃｍ^−１付近のラマンバンド強度をＩ_８１０とし、ＣＨ_２変角振動モードに帰属される８４０ｃｍ^−１のラマンバンド強度をＩ_８４０とし、下式を用いて配向パラメーターを算出する。
・配向パラメーター＝（Ｉ_８１０／Ｉ_８４０）_平行／（Ｉ_８１０／Ｉ_８４０）_垂直
（式中、平行は平行条件における強度比、垂直は垂直条件における強度比を表す。）
（４）１水準につき６回測定を行い、その算術平均値を平均配向パラメーターとする。

本発明のスパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維の密度は、０．８８ｇ／ｃｍ^３以上０．９３ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。密度を好ましくは０．８８ｇ／ｃｍ^３以上、より好ましくは０．８９ｇ／ｃｍ^３以上とすることにより、結晶化度が高く優れた強度や高次加工性を有する繊維となる。また、密度を好ましくは０．９３ｇ／ｃｍ^３以下、より好ましくは０．９２ｇ／ｃｍ^３以下とすることにより、熱接着性が向上し、エンボスやカレンダー加工時の加工性が向上する。

本発明における密度とは、以下の方法により測定した値を指す。
（１）１５℃に温調された室内にて、水とエタノールを混合する。なお、エタノールの質量分率は４０％〜７０％とし、１％の間隔で濃度の異なる３１水準のエタノール水溶液を作製する。
（２）超音波洗浄を施して不純物を取り除いたスパンボンド不織布を少量切り出し、切り出したスパンボンド不織布に気泡がつかないようエタノール水溶液に浸漬させ、６時間以上放置する。
（３）スパンボンド不織布が底まで沈まなかったエタノール水溶液の内、最もエタノール質量分率が低いエタノール水溶液の質量分率Ｘ_Ｅより、下式を用いて密度を算出する。
・ポリプロピレン繊維の密度（ｇ／ｃｍ^３）＝−０．０００００５×Ｘ_Ｅ ^２−０．００１７×Ｘ_Ｅ＋１．０１５３

本発明のスパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維の断面形状は、丸断面であることが好ましい。断面形状が扁平断面や異形断面では、同一断面積の断面２次モーメントが丸断面よりも大きくなる曲げ方向があることから、スパンボンド不織布とした際に高剛性となり、柔軟性を損なう可能性がある。

［スパンボンド不織布］
本発明のスパンボンド不織布の複素粘度は、温度が２３０℃、角周波数が６．３ｒａｄ／ｓｅｃにおいて、２０Ｐａ・ｓｅｃ以上１００Ｐａ・ｓｅｃ以下であることが重要である。複素粘度を１００Ｐａ・ｓｅｃ以下、好ましくは９０Ｐａ・ｓｅｃ以下、より好ましくは８０Ｐａ・ｓｅｃ以下とすることにより、スパンボンド不織布を構成する繊維の柔軟性が向上するため、優れた柔軟性を有するスパンボンド不織布となる。また、複素粘度を２０Ｐａ・ｓｅｃ以上、好ましくは３０Ｐａ・ｓｅｃ以上、より好ましくは４０Ｐａ・ｓｅｃ以上とすることにより、得られる不織布の強度低下や高次加工性の悪化を抑制することができる。

なお、スパンボンド不織布の複素粘度は、ポリプロピレン系樹脂の重量平均分子量により制御することができる。ポリプロピレン系樹脂の重量平均分子量が高いほど、スパンボンド不織布の複素粘度は低くなる。

本発明における複素粘度（Ｐａ・ｓｅｃ）とは、回転式レオメーターを用い、切出したスパンボンド不織布を測定治具にセットし、温度が２３０℃、角周波数が６．３ｒａｄ／ｓｅｃの条件で１水準につき３回の測定を行い、その算術平均値を指すこととする。

本発明のスパンボンド不織布の融点は、１２０℃以上１９０℃以下であることが好ましい。融点を好ましくは１２０℃以上、より好ましくは１３０℃以上、さらに好ましくは１４０℃以上とすることにより、エンボス接着時に穴が開き強度や高次加工性が低下する等のトラブルを防止することができる。また、融点を好ましくは１９０℃以下、より好ましくは１８０℃以下、さらに好ましくは１７５℃以下とすることにより、エンボスやカレンダー加工時の熱接着性が良好となり、スパンボンド不織布としての強度や高次加工性が向上する。

本発明における融点（℃）は、示差走査熱量計で窒素下、昇温速度１６℃／分の条件で示差走査熱量測定を行い、得られた吸熱ピークのピーク温度から求められる。

本発明のスパンボンド不織布の結晶融解熱量は、７０Ｊ／ｇ以上１０５Ｊ／ｇ以下であることが好ましい。結晶融解熱量を好ましくは７０Ｊ／ｇ以上、より好ましくは８０Ｊ／ｇ以上とすることにより、スパンボンド不織布を構成する繊維が適切な結晶性を有するため高い強度や高次加工性を有したスパンボンド不織布となる。また、結晶融解熱量を好ましくは１０５Ｊ／ｇ以下、より好ましくは１００Ｊ／ｇ以下とすることにより、エンボスやカレンダー加工時の熱接着性が良好となり、スパンボンド不織布としての強度や高次加工性が向上する。本発明における結晶融解熱量（Ｊ／ｇ）は、示差走査熱量計で窒素下、昇温速度１６℃／分の条件で示差走査熱量測定を行い、得られた吸熱ピークのピーク面積より求めた値を指す。

本発明のスパンボンド不織布の目付は、５ｇ／ｍ^２以上５０ｇ／ｍ^２以下とすることが好ましい。目付を好ましくは５ｇ／ｍ^２以上、より好ましくは１０ｇ／ｍ^２以上とすることにより、後工程での破れが減少し加工性に優れたスパンボンド不織布となる。また、目付を好ましくは５０ｇ／ｍ^２以下、より好ましくは３０ｇ／ｍ^２以下とすることにより、スパンボンド不織布の柔軟性を好適に発現させることができる。

本発明のスパンボンド不織布の目付あたりの５％伸長時応力（以下、目付あたりの５％モジュラスと記載することがある。）は、０．０６（Ｎ／２５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２）以上０．３３（Ｎ／２５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２）以下であることが好ましい。目付あたりの５％モジュラスを好ましくは０．０６（Ｎ／２５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２）以上、より好ましくは０．１３（Ｎ／２５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２）以上、さらに好ましくは０．２０（Ｎ／２５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２）以上とすることにより、実用に供しうる強度を有したスパンボンド不織布となる。また、目付あたりの５％モジュラスを好ましくは０．３３（Ｎ／２５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２）以下、より好ましくは０．３０（Ｎ／２５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２）以下、さらに好ましくは０．２７（Ｎ／２５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２）以下とすることにより、優れた柔軟性を有するスパンボンド不織布となる。

なお、本発明において、スパンボンド不織布の目付あたりの５％モジュラスは、ＪＩＳ Ｌ１９１３：２０１０の「６．３ 引張強さ及び伸び率（ＩＳＯ法）」に準じ、以下の手順によって測定される値を採用するものとする。
（１）２５ｍｍ×３００ｍｍの試験片を、不織布の縦方向（不織布の長手方向）と横方向（不織布の幅方向）それぞれについて幅１ｍ当たり３枚採取する。
（２）試験片をつかみ間隔２００ｍｍで引張試験機にセットする。
（３）引張速度１００ｍｍ／分で引張試験を実施し、５％伸長時の応力（５％モジュラス）を測定する。
（４）各試験片で測定した縦方向と横方向の５％モジュラスの平均値を求め、次の式に基づいて目付あたりの５％モジュラスを算出し、小数点以下第三位を四捨五入する。
・目付あたりの５％モジュラス（（Ｎ／２５ｍｍ）／（ｇ／ｍ^２））＝［５％モジュラスの平均値（Ｎ／２５ｍｍ）］／目付（ｇ／ｍ^２）。

本発明のスパンボンド不織布は、スパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維の平均単繊維径が６μｍ以上１７μｍ以下と細く、スパンボンド不織布の複素粘度が低いことにより、優れた柔軟性を有する。また、本発明者らは鋭意検討の結果、上記条件における複素粘度を２０Ｐａ・ｓｅｃ以上１００Ｐａ・ｓｅｃ以下とすることにより、平均単繊維径が細い繊維を得るための課題の１つである生産安定性が改善されることに加え、熱接着性が向上することによりスパンボンド不織布の強度が高くなり加工性が向上することを見出した。一方、平均単繊維径を細くすることにより強度の低下が懸念されるが、驚くべきことに、スパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維の広角Ｘ線における結晶配向度を０．９１以上、（１１０）面の結晶子サイズを１２ｎｍ以上、およびラマン分光における平均配向パラメーターを８．０以上とすることにより、強度が低下せず、加工性に優れた不織布となることも見出したのである。

［スパンボンド不織布の製造方法］
次に、本発明のスパンボンド不織布の製造方法について、具体例に説明する。
本発明で用いられる原料は、ポリプロピレン系樹脂であり、プロピレン以外の共重合体の種類、融点およびメルトマスフローレート等は、前記したとおりである。

ポリプロピレン系樹脂は、特に乾燥等を行うことなく、溶融紡糸に供される。
溶融紡糸では、単軸や２軸エクストルーダー型などの押出機を用いた溶融紡糸手法を適用することができる。押し出されたポリプロピレン系樹脂は、配管を経由し、ギアーポンプなどの計量装置により計量され、異物除去のフィルターを通過した後、紡糸口金へと導かれる。このとき、樹脂配管から紡糸口金までの温度（紡糸温度）は、流動性を高めるため１８０℃以上２８０℃以下とすることが好ましい。

吐出に使用される紡糸口金は、口金孔の孔径Ｄを０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下とすることが好ましく、また、口金孔のランド長Ｌ（口金孔の孔径と同一の直管部の長さ）を孔径Ｄで除した商で定義されるＬ／Ｄは、１以上１０以下であることが好ましい態様である。

口金孔から吐出された糸条は、空気を吹き付けることにより冷却固化される。冷却風の温度は、冷却効率の観点から冷却風速とのバランスで決定することができるが、繊度の均一性の観点から０℃以上２０℃以下であることが好ましい。冷却風の温度を好ましくは０℃以上、より好ましくは２℃以上とすることにより、空気の配管や冷却風放出部の結露や凍結を防止することができ、安定した冷却風の供給が可能となる。また、冷却風の温度を好ましくは２０℃以下、より好ましくは１６℃以下、さらに好ましくは１２℃以下とすることにより、ポリプロピレン繊維の結晶配向度および配向パラメーターが向上するため、優れた力学物性と高次加工性を有したスパンボンド不織布となる。

冷却気体は、糸条にほぼ垂直方向に流すことにより、糸条を冷却させる。その際、冷却風の速度は、１０ｍ／分以上１００ｍ／分以下であることが好ましい。冷却風の速度を好ましくは１０ｍ／分以上、より好ましくは２０ｍ／分以上、さらに好ましくは２５ｍ／分以上とすることにより、ポリプロピレン繊維の結晶配向度および配向パラメーターが向上するため、優れた力学物性と高次加工性を有したスパンボンド不織布となる。また、冷却風の速度を好ましくは１００ｍ／分以下、より好ましくは８０ｍ／分以下、さらに好ましくは７０ｍ／分以下とすることにより、冷却風による糸ゆれを抑制することができるため紡糸時の糸切れが減少する。

紡糸口金から冷却開始までの距離は、２０ｍｍ以上５００ｍｍ以下が好ましい。紡糸口金から冷却開始までの距離を好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは２５ｍｍ以上、さらに好ましくは３０ｍｍ以上とすることにより、口金表面温度が過度に低下せず、吐出が安定するため、紡糸時の糸切れが減少する。また、紡糸口金から冷却開始までの距離を好ましくは５００ｍｍ以下、より好ましくは３００ｍｍ以下、さらに好ましくは２００ｍｍ以下とすることにより、ポリプロピレン繊維の結晶配向度および配向パラメーターが向上するため、優れた力学物性と高次加工性を有したスパンボンド不織布となる。

口金孔から吐出された糸条は、紡糸口金から好ましくは４００ｍｍ以上７０００ｍｍ以内の位置で加速した空気流により牽引される。加速空気流は、冷却風を吹かせる領域を密閉とし、紡糸線下流に向かうにしたがって、徐々に密閉領域の断面積を小さくすることにより空気流速を加速させるようにすることができるが、より高い空気流速を得るためには、エジェクターを用いることが好ましい態様である。この空気流速によって糸条は加速され、繊維の走行速度である紡糸速度も空気流速と近い速度に到達する。

紡糸速度は３ｋｍ／分以上であることが、平均単繊維径の細径化のためには好ましく、より好ましくは４ｋｍ／分である。また、空気流速も同様に、３ｋｍ／分以上であることが好ましい。また、紡糸速度の上限は、１２ｋｍ／分程度である。

紡糸速度は、次の式により算出する値を指す。
・紡糸速度（ｋｍ／分）＝Ｑ・１０００／（（Ｗ／２）^２×π×ρ）
（式中、Ｑは単孔吐出量（ｇ／分）を表し、Ｗは平均単繊維径（μｍ）を表し、ρは密度（ｇ／ｃｍ^３）を表す。）

空気牽引された糸条は、周囲の空気流速を減じるような開繊部を通過することにより開繊され、その後、裏面から空気吸引されるネットコンベアーに着地し、繊維ウェブとして捕集される。捕集された繊維ウェブは、１０ｍ／分以上１０００ｍ／分以下の速度でコンベアー搬送され、熱接着加工を行うことによりスパンボンド不織布が得られる。

上記の繊維ウェブを熱接着により一体化する方法としては、上下一対のロール表面にそれぞれ彫刻（凹凸部）が施された熱エンボスロール、片方のロール表面がフラット（平滑）なロールと他方のロール表面に彫刻（凹凸部）が施されたロールとの組み合わせからなる熱エンボスロール、および上下一対のフラット（平滑）ロールの組み合わせからなる熱カレンダーロールなど、各種のロールにより熱接着する方法が挙げられる。

熱接着時のエンボス接着面積率は、５％以上３０％以下であることが好ましい。接着面積を好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上とすることにより、スパンボンド不織布として実用に供し得る強度や高次加工性を得ることができる。一方、接着面積を好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下とすることにより、特に衛生材料用のスパンボンド不織布として用いる場合に、十分な柔軟性を得ることができる。

本発明における接着面積とは、一対の凹凸を有するロールにより熱接着する場合は、上側ロールの凸部と下側ロールの凸部とが重なって繊維ウェブに当接する部分の不織布全体に占める割合のことを言う。また、凹凸を有するロールとフラットロールにより熱接着する場合は、凹凸を有するロールの凸部が繊維ウェブに当接する部分の不織布全体に占める割合のことを言う。

熱エンボスロールに施される彫刻の形状としては、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形、ひし形、正六角形、および正八角形などを用いることができる。

熱接着時の熱エンボスロールの線圧は、５ｋｇｆ／ｃｍ以上５０ｋｇｆ／ｃｍ以下であることが好ましい。前記の線圧を５ｋｇｆ／ｃｍ以上、より好ましくは１０ｋｇｆ／ｃｍ以上、さらに好ましくは１５ｋｇｆ／ｃｍ以上とすることにより、十分に熱接着させることができる。一方、前記の線圧を５０ｋｇｆ／ｃｍ以下、より好ましくは４０ｋｇｆ／ｃｍ以下、さらに好ましくは３０ｋｇｆ／ｃｍ以下とすることにより、ロールの応力がかかりすぎないことによって、スパンボンド不織布の風合い硬化を防止することができる。

本発明のスパンボンド不織布の製造においてプロセス上の重要なポイントは、高速紡糸による平均単繊維径の細径化、およびその安定生産が可能であることにある。このメカニズムについては明らかでないものの、本発明のスパンボンド不織布は、原料として必然的に低粘度のポリプロピレン系樹脂が用いられるため、紡糸工程中の細化挙動におけるポリプロピレン系樹脂の変形追従性が向上することにより、糸切れ欠点が著しく減少する。

一方、上記のポイントのみを考慮した場合、得られたスパンボンド不織布は、低粘度であることに起因する強度や高次加工性の低下が課題となる。そこで、本発明のスパンボンド不織布の製造におけるもう１つのプロセス上の重要なポイントとして、高速紡糸の適用や紡糸性に影響を与えない範囲で口金から吐出した糸条を十分に冷却固化させることにより、特定の繊維構造を形成させることが挙げられる。このようなプロセスを適用した場合、紡糸口金からエジェクター入口までの間で糸条に高い紡糸応力がかかるため、スパンボンド不織布を構成するポリプロピレン繊維の結晶配向度や配向パラメーターを高めることができるのである。

このようにして得られたスパンボンド不織布は、優れた柔軟性に加え、衛材用スパンボンド不織布に使用するのに十分な力学物性や高次加工性を有する。

本発明のスパンボンド不織布は、医療衛生材料、生活資材、および工業資材等に幅広く用いることができるが、柔軟性に優れ、触感も良好であり、さらに製品欠点も少ないため加工性が良好であることから、特に衛生材料に好適に用いることができる。具体的には、使い捨ておむつ、生理用品および湿布材の基布等である。

次に、実施例により本発明のスパンボンド不織布について、より具体的に説明する。実施例中の各特性値は、次の方法で求めた。なお、測定方法について、特段、記載のないものについては、前記された方法によって測定されたものとする。

Ａ．ポリプロピレン系樹脂の融点：
示差走査熱量計（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＤＳＣＱ２０００）に約２ｍｇのスパンボンド不織布をセットし、窒素下、昇温速度１６℃／分の条件で示差走査熱量測定を行い、吸熱ピークの温度を融点（℃）とした。

Ｂ．平均単繊維径および紡糸速度：
測定に供したポリプロピレン繊維の平均単繊維径は、スパンボンド不織布から少量を切り出し、エンボス接着部以外の部分で顕微鏡観察することで測定した。測定には、オリンパス株式会社製光学顕微鏡ＢＨ２を使用した。また、得られた平均単繊維径から、紡糸速度（ｋｍ／分）を求めた。

Ｃ．結晶配向度：
結晶配向度は、以下の装置、条件で測定・算出した。
・装置：Ｒｉｇａｋｕ社製ＳｍａｒｔＬａｂ（封入管式）
・Ｘ線源：ＣｕＫ_α線（Ｎｉフィルター使用）
・出力：４０ｋＶ ５０ｍＡ
・検出器：Ｄ／ｔｅＸ 一次元検出器
・入射スリット：２ｍｍｈ×２．２ｍｍｗ
・受光スリット：５ｍｍ−５ｍｍ。

Ｄ．結晶子サイズ：
結晶子サイズは、以下の装置、条件で測定・算出した。
・装置：Ｒｉｇａｋｕ社製ＳｍａｒｔＬａｂ（封入管式）
・Ｘ線源ＣｕＫ_α線（Ｎｉフィルター使用）
・出力：４０ｋＶ ５０ｍＡ
・検出器：Ｄ／ｔｅＸ 一次元検出器
・入射スリット：２ｍｍｈ×２．２ｍｍｗ
・受光スリット：１５ｍｍ−２０ｍｍ。

Ｅ．平均配向パラメーター：
配向パラメーターは、以下の装置、条件で測定・算出した。
・装置：ＲＥＮＩＳＨＡＷ社製ｉｎＶｉａ
・測定モード：顕微ラマン（ビーム径１μｍ）
・光源：ＹＡＧ ２ｎｄ ５３２ｎｍ
・レーザーパワー：１０ｍＷ
・回折格子：Ｓｉｎｇｌｅ −３０００ｇｒ／ｍｍ
・スリット：６５μｍ
・検出器：ＣＣＤ １０２４×２５６ｐｉｘｅｌｓ。

Ｆ．複素粘度：
複素粘度は、以下の装置、条件で測定・算出した。
・装置：ＵＢＭ社製Ｒｈｅｏｓｏｌ−Ｇ３０００
・プレート：２０ｍｍパラレルプレート
・ギャップ：０．５ｍｍ
・ひずみ：３４．９％
・角周波数：６．３ｒａｄ／ｓｅｃ
・温度：２３０℃。

Ｇ．スパンボンド不織布の欠点：
スパンボンド不織布の幅（ＣＤ）方向の中心で１０ｃｍ角の領域をルーペで目視観察し、糸切れに起因して繊維径が平均の繊維直径よりも３倍以上太くなっているもの、また繊維の切れ端が丸くなって平均の繊維直径よりも３倍以上太く見えるものを欠点として扱い、その個数を数えた。この観察を不織布の長手（ＭＤ）方向に５回繰り返し、合計の個数をスパンボンド不織布の欠点数（個）とした。

Ｈ．スパンボンド不織布の柔軟性：
スパンボンド不織布の触感の官能評価を行い、柔軟性に優れるものを５点、劣るものを１点として以下の基準で絶対評価で点数をつけた。
・５点：スパンボンド不織布を掴んだ際のコシが無く、かつスパンボンド不織布の表面が滑らかであり、柔軟性に優れている。
・４点：スパンボンド不織布を掴んだ際に若干のコシがあるが、スパンボンド不織布の表面が滑らかである。
・３点：スパンボンド不織布を掴んだ際に若干のコシがあり、スパンボンド不織布同士をこすり合わせた際に抵抗を感じる。
・２点： スパンボンド不織布を掴んだ際に明らかなコシがあり、スパンボンド不織布同士をこすり合わせた際に抵抗を感じる。
・１点：スパンボンド不織布を掴んだ際に明らかなコシがあり、かつスパンボンド不織布同士をこすり合わせた際に明らかな凹凸があるため、柔軟性に劣る。
これを１０名で行い平均点を柔軟性（点）とした。平均点が４．０点以上であるものを柔軟性に優れるスパンボンド不織布と判断した。

Ｉ．スパンボンド不織布の加工性：
スパンボンド不織布を、ゴム製のニップローラーを用いて２０ｍ／分で５分間走行させた。このときのロール付着物と、スパンボンド不織布の状態を観察し、次の基準で点数付けを行い加工性（点）とした。４点以上のものを加工性に優れるスパンボンド不織布と判断した。
・５点：ロールに繊維付着物がなく、不織布の毛羽、破れも見られない。
・４点：ロールに繊維付着物があるが、不織布の毛羽、破れは見られない。
・３点：ロールに繊維付着物があり、不織布の毛羽もあるが、破れは見られない。
・２点：ロールに繊維付着物があり、不織布の毛羽もあり、破れがある。
・１点：シートの破れによりロールに不織布が巻きつく。

〔実施例１〕
プロピレン単独重合体であり、メルトマスフローレートが２００ｇ／１０分、融点が１６０℃であるポリプロピレン系樹脂を、単軸エクストルーダーによって溶融押出しし、ギアーポンプで計量しつつ紡糸口金にポリプロピレン系樹脂を供給した。紡糸温度（口金温度）は２３０℃とし、孔径Ｄが０．３０ｍｍで、ランド長Ｌが０．７５ｍｍの口金孔から、単孔吐出量０．６ｇ／分の条件でポリプロピレン系樹脂を吐出させた。口金孔の直上に位置する導入孔はストレート孔とし、導入孔と口金孔の接続部分はテーパーとした紡糸口金を用いた。吐出された繊維状樹脂に、紡糸口金から４０ｍｍの距離を始点とし、糸条（繊維状樹脂）の外側から１２℃の空気流を３０ｍ／分の速度で当てて冷却固化した後、矩形エジェクターによって４．４ｋｍ／分の速さで牽引し、移動するネット上に捕集してポリプロピレン繊維からなる繊維ウェブを得た。
引き続き、上記のようにして得られたポリプロピレン繊維からなる繊維ウェブを、上ロールに金属製で水玉柄の彫刻がなされた接着面積率１６％のエンボスロールを用い、下ロールに金属製フラットロールで構成される上下一対の熱エンボスロールを用いて、１３０℃の温度で熱接着し、目付が１８ｇ／ｍ^２のスパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の評価結果を、表１に示す。表１から、得られたスパンボンド不織布の平均単繊維径は１３．８μｍ、結晶配向度は０．９２１、（１１０）面の結晶子サイズは１６．２ｎｍ、配向パラメーターは８．３７、複素粘度は５５Ｐａ・ｓｅｃであり、スパンボンド不織布の欠点が少なく、柔軟性および加工性に優れていることが分かる。

〔実施例２、３、比較例１〕
エジェクターの流入エア圧力を変更して、紡糸速度を、実施例２では６．９ｋｍ／分、実施例３では３．１ｋｍ／分、比較例１では２．６ｋｍ／分に変更したこと以外は、実施例１と同じ方法でスパンボンド不織布を得た。
結果を表１に示す。表１から、実施例２で得られたスパンボンド不織布の平均単繊維径は１１．０μｍ、結晶配向度は０．９４２、（１１０）面の結晶子サイズは１９．４ｎｍ、配向パラメーターは８．８３、複素粘度は５３Ｐａ・ｓｅｃであり、また、実施例３で得られたスパンボンド不織布の平均単繊維径は１６．５μｍ、結晶配向度は０．９１３、（１１０）面の結晶子サイズは１４．５ｎｍ、配向パラメーターは８．０５、複素粘度は５７Ｐａ・ｓｅｃであり、いずれもスパンボンド不織布の欠点が少なく、柔軟性および加工性に優れていることが分かる。
一方、比較例１で得られたスパンボンド不織布は、複素粘度が５７Ｐａ・ｓｅｃであり不織布の欠点が少ないものの、平均単繊維径は１８．０μｍと太いために柔軟性に劣り、かつ結晶配向度は０．９０２、（１１０）面の結晶子サイズは１０．８ｎｍ、配向パラメーターは７．４３と低いために加工性にも劣っていることが分かる。

〔比較例２〕
紡糸時の冷却空気流の温度を２５℃、空気流速度を８ｍ／分とした以外は、実施例１と同じ方法でスパンボンド不織布を得た。
結果を表１に示す。表１から、比較例２で得られたスパンボンド不織布の平均単繊維径は１４．１μｍ、複素粘度は５５Ｐａ・ｓｅｃであり、不織布の欠点が少なく柔軟であるものの、結晶配向度は０．９０６、（１１０）面の結晶子サイズは１１．８ｎｍ、配向パラメーターは６．９８と低いために加工性に劣っていることが分かる。

〔実施例４、５、比較例３〕
使用するポリプロピレン系樹脂のメルトマスフローレートを、実施例４では１７０ｇ／１０分とし、実施例５では４５０ｇ／１０分とし、比較例３では６０ｇ／１０分に変更したこと以外は、実施例１と同じ方法でスパンボンド不織布を得た。
結果を表１に示す。表１から、実施例４で得られたスパンボンド不織布の平均単繊維径は１３．８μｍ、結晶配向度は０．９２２、（１１０）面の結晶子サイズは１６．５ｎｍ、配向パラメーターは９．３７、複素粘度は８３Ｐａ・ｓｅｃであり、スパンボンド不織布の欠点が少なく、柔軟性および加工性に優れていることが分かる。また、実施例５で得られたスパンボンド不織布の平均単繊維径は１３．６μｍ、結晶配向度は０．９１２、（１１０）面の結晶子サイズは１２．９ｎｍ、配向パラメーターは８．２１、複素粘度は３１Ｐａ・ｓｅｃであり、スパンボンド不織布の欠点が少なく、柔軟性および加工性に優れていることが分かる。
一方、比較例３で得られたスパンボンド不織布は、平均単繊維径が１３．９μｍ、結晶配向度が０．９２２、（１１０）面の結晶子サイズが１７．３ｎｍ、配向パラメーターが９．９５であるものの、複素粘度が２０６Ｐａ・ｓｅｃと高いために柔軟性に劣り、かつ、スパンボンド不織布の欠点が多いために加工性にも劣っていることが分かる。

〔実施例６〕
樹脂Ａにメルトマスフローレートが２００ｇ／１０分のプロピレン単独重合体を用い、樹脂Ｂにメルトマスフローレートが２０ｇ／１０分のエチレン−プロピレン共重合体（Ｅｘｘｏｎｍｏｂｉｌ社製「Ｖｉｓｔａｍａｘｘ６２０２」）を用い、樹脂Ａの質量比率を８８％、樹脂Ｂの質量比率を１２％として混練した樹脂を用いたこと以外は、実施例１と同じ方法でスパンボンド不織布を得た。
結果を表２に示す。表２から、実施例６で得られたスパンボンド不織布の平均単繊維径は１３．８μｍ、結晶配向度は０．９２７、（１１０）面の結晶子サイズは１５．７ｎｍ、配向パラメーターは９．３２、複素粘度は６８Ｐａ・ｓｅｃであり、スパンボンド不織布の欠点が少なく、柔軟性および加工性に優れていることが分かる。

〔比較例４〕
樹脂Ａをメルトマスフローレートが６０ｇ／１０分のプロピレン単独重合体に変更したこと以外は、実施例６と同じ方法でスパンボンド不織布を得た。
結果を表２に示す。表２から、比較例４で得られたスパンボンド不織布は、平均単繊維径が１３．９μｍ、結晶配向度が０．９３２、（１１０）面の結晶子サイズが１５．９ｎｍ、配向パラメーターが１０．４８であるものの、複素粘度が２２８Ｐａ・ｓｅｃと高いために柔軟性に劣り、かつ、スパンボンド不織布の欠点が多いために加工性にも劣っていることが分かる。

実施例１〜６は、スパンボンド不織布を構成する繊維の平均単繊維径が細く、複素粘度が低いことにより優れた柔軟性を有しており、かつ、スパンボンド不織布を構成する繊維の結晶配向度、（１１０）面の結晶子サイズおよび配向パラメーターが高く、スパンボンド不織布の欠点が少ないため、優れた加工性を有している。
一方、比較例１で示すように、スパンボンド不織布を構成する繊維の平均単繊維径が太い場合はスパンボンド不織布の柔軟性に劣り、比較例１および２で示すように、結晶配向度、（１１０）面の結晶子サイズ、および配向パラメーターが低い場合は、スパンボンド不織布の加工性に劣る。また、比較例３および４で示すように、スパンボンド不織布の複素粘度が高い場合は、スパンボンド不織布の柔軟性に劣るとともに、不織布欠点の増加により加工性も悪化する。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１７年９月２８日出願の日本特許出願（特願２０１７−１８８００４）及び２０１８年７月２７日出願の日本特許出願（特願２０１８−１４１０５３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (2)

1. ポリプロピレン繊維からなり、下記条件Ａ〜Ｅを全て満たすことを特徴とするスパンボンド不織布。
   Ａ．繊維の平均単繊維径が６μｍ以上１７μｍ以下であること、
   Ｂ．繊維の広角Ｘ線回折における結晶配向度が０．９１以上であること、
   Ｃ．繊維の広角Ｘ線回折における（１１０）面の結晶子サイズが１２ｎｍ以上であること、
   Ｄ．繊維のラマン分光における平均配向パラメーターが８．０以上であること、
   Ｅ．スパンボンド不織布の温度が２３０℃で、角周波数が６．３ｒａｄ／ｓｅｃにおける複素粘度が、２０Ｐａ・ｓｅｃ以上１００Ｐａ・ｓｅｃ以下であること。
2. スパンボンド不織布の温度が２３０℃で、角周波数が６．３ｒａｄ／ｓｅｃにおける複素粘度が、４０Ｐａ・ｓｅｃ以上８０Ｐａ・ｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１記載のスパンボンド不織布。