JP7168125B1 - スパンボンド不織布および積層不織布、これらの製造方法ならびに衛生材料 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明のスパンボンド不織布に係るプロピレン系重合体とは、プロピレンを主な構造単位成分とする重合体を意味する。このようなプロピレン系重合体としては、プロピレン単独重合体、または、プロピレンを主な構造単位成分とし、これとエチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン、3-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ヘキセンなどのα-オレフィンの1種または2種以上との共重合体を挙げることができる。ここで言う「プロピレンを主な構造単位成分」は、通常、捲縮複合繊維を構成する各ポリマー成分において、ポリプロピレンの主鎖構造が80質量%以上含むものである。さらに、上記プロピレン系重合体においては、他のプロピレン系重合体やエチレン系重合体を含んでいてもよい。さらに、上記プロピレン系重合体においては、酸化チタン、シリカ、酸化バリウムなどの無機質、カーボンブラック、染料や顔料などの着色剤、難燃剤、蛍光増白剤、酸化防止剤、あるいは紫外線吸収剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
本発明に係る捲縮複合繊維とは、一定の捲縮を有するような複合繊維である。このような捲縮複合繊維としては、サイドバイサイド型複合繊維、偏心芯鞘型複合繊維が挙げられる。
(1)スパンボンド不織布から捲縮複合繊維を採取し、繊維の湾曲が判別できるようにスライドガラス上にのせる。
(2)捲縮複合繊維の捲縮の最内側に配置されたポリマー成分について、ビームスポット径が繊維径に対して十分に小さく、繊維軸に対して平行に偏光した入射光により、ラマンスペクトルを計測する。
(3)得られたラマンスペクトルについて、750cm-1~900cm-1の範囲でピークフィッティングを実施し、800cm-1~815cm-1の間に極大点を持つピークの最大強度をI2(810)、840~855cm-1の間に極大点を持つピークの最大強度をI2(840)として算出する。
(4)これらの値を用いて、I2(840)に対するI2(810)の比(I2(810)/I2(840))を求める。
(5)(1)~(4)と同様の動作を、異なる10本の繊維に対して行った結果の単純な数平均を求め、小数点第2位を四捨五入する。この値が第2成分の配向パラメータ(I2)である。
(1)スパンボンド不織布から捲縮複合繊維を採取し、繊維の湾曲が判別できるようにスライドガラス上にのせる。
(2)捲縮複合繊維の捲縮の最外側に配置されたポリマー成分について、ビームスポット径が繊維径に対して十分に小さく、繊維軸に対して平行に偏光した入射光により、ラマンスペクトルを計測する。
(3)得られたラマンスペクトルについて、750cm-1~900cm-1の範囲でピークフィッティングを実施し、800cm-1~815cm-1の間に極大点を持つピークの最大強度をI1(810)、840~855cm-1の間に極大点を持つピークの最大強度をI1(840)として算出する。
(4)これらの値を用いて、I1(840)に対するI1(810)の比(I1(810)/I1(840))を求める。
(5)(1)~(4)と同様の動作を、異なる10本の繊維に対して行った結果の単純な数平均を求め、小数点第2位を四捨五入する。この値が第1成分の配向パラメータ(I1)である。
これと同様の動作を、異なる20本の捲縮複合繊維に対して行った結果の単純な数平均を求め、小数点第1位を四捨五入した値が本発明でいう横断面における第2成分の面積比率である。
本発明のスパンボンド不織布は、前述のような特徴的な捲縮複合繊維から構成されてなるため、極めて良好な曲げ柔軟性を有する。
次に、本発明のスパンボンド不織布を製造する好ましい態様を、具体的に説明する。
(1) 回転式レオメーター(例えば、UBM社製「Rheosol-G3000」)を用い、紡糸温度に相当する温度まで昇温する。
(2) φ20mmのパラレルプレートの間にポリマーを挟み、溶融した後に、プレート間のギャップを0.5mmに設定する。
(3) 31.4rad/s-1となるような速度でひずみを与える。
(4) 上記のような条件にて、単位をPa・sとして溶融粘度を計測する。
本発明の積層不織布は、前記のスパンボンド不織布からなるスパンボンド不織布層と少なくとも1層のエラストマー層とが積層されてなることが好ましい。前記のスパンボンド不織布をスパンボンド不織布層として、これに少なくとも1層のエラストマー層を積層させることで、エラストマー特有の剛性の低さが相まって、優れた曲げ柔軟性を達成することができる。
本発明の積層不織布の製造方法は、前記の第1成分と、前記の第1成分の溶融粘度よりも1.20倍以上溶融粘度の高い前記の第2成分とを別々に溶融し、複合紡糸口金から、複合ポリマー流を吐出して紡出させたのち、エア牽引ユニットから捕集ベルトまでの間で、捲縮の最内側に第2成分が配置されるように捲縮を発現させて前記捲縮複合繊維を形成し、該捲縮複合繊維を捕集ベルト上に捕集してスパンボンド不織布層を形成する工程と、少なくとも1層のエラストマー層を積層させる工程とを含む。なお、このうち、スパンボンド不織布層を形成する工程は、前記のスパンボンド不織布の製造方法と同様である。
本発明の衛生材料は、少なくとも一部が前記のスパンボンド不織布、または、前記の積層不織布から構成されるものであり、優れた曲げ柔軟性が得られるものである。なお、本発明の衛生材料は、医療・介護など健康に関わる目的で使用される、主に使い捨ての物品であり、紙おむつ、生理用ナプキン、ガーゼ、包帯、マスク、手袋、絆創膏等が挙げられ、その構成部材、例えば、紙おむつのトップシート、バックシート、サイドギャザー等も含まれる。
(1) 捲縮の最内側成分の同定
測定装置には、RENISHAW社製のラマン分光装置「inVia」を使用した。測定条件は、以下の通りで実施した。
ビームスポット径:1μm
光源:532nm
レーザーパワー:10mW
回折格子:Single 1800gr/mm、3000(-1)gr/mm
スリット:65μm
スパンボンド不織布(積層不織布の場合は、スパンボンド不織布層)から、捲縮している単繊維(捲縮複合繊維)を切り出し、包埋処理を行い、単繊維の横断面が観察できるようにミクロトームにより切片を作製し、スライドガラスの上に乗せた。そして、100倍の対物レンズを入れたラマン分光装置に内蔵されているマイクロスコープで繊維断面を観察した。繊維断面を構成する2つの成分に対して、顕微ラマン分光測定を実施した。得られたラマンスペクトルと、事前に計測しておいたプロピレン系共重合体のラマンスペクトルとの比較により、スペクトルが一致する成分を第2成分として同定を行った。
これと同様の動作を、異なる20本の捲縮複合繊維に対して行った結果の単純な数平均を求め、小数点第1位を四捨五入した値を横断面における第2成分の面積比率とした。
測定装置には、RENISHAW社製のラマン分光装置「inVia」を使用した。測定条件は、以下の通りで実施した。
測定モード:顕微ラマン(偏光測定)
偏光方向:繊維軸に対して平行方向
ビームスポット径:1μm
光源:532nm
レーザーパワー:10mW
回折格子:Single 1800gr/mm、3000(-1)gr/mm
スリット:65μm
スパンボンド不織布の表面を走査型電子顕微鏡(SEM、株式会社キーエンス製「VHX6000」)にて、構成する捲縮複合繊維の捲縮の山が10~50個観察できる倍率で画像を撮影した。ただし、10mm×10mmの視野内に捲縮の山が10個未満しか確認できなかった場合は、当該繊維の捲縮数は0であるとした。25mm当たりの繊維の山と谷の数を全て数え、その合計を2で割ったものを、その繊維の捲縮数とし、異なる20本の繊維に対して同様に測定して、その単純な数平均小数点第1位を四捨五入した値を、25mm当たりの捲縮数とした。
目付は、JIS L1913:2010「一般不織布試験方法」の「6.2 単位面積当たりの質量」に基づき測定した。
剛軟度は、JIS L1913:2010「一般不織布試験方法」の「6.7.3 41.5°カンチレバー法」に基づき測定した。
引張試験機(株式会社オリエンテック製「テンシロン(TENSILON) UCT-100」)を用いて、JIS L1913:2010「一般不織布試験方法」の「6.3 引張強さ及び伸び率(ISO法)」の「6.3.1 標準時」に基づき測定した。測定したデータから、直交する2つの方向の、引張強度(サンプルが破断したときの強度)の平均を、目付で除することにより、目付あたりの引張強度を算出した。
第1成分として、せん断速度31.4s-1での溶融粘度が153Pa・sのホモポリプロピレン(以降、表1などを含め、「ホモPP」と略記することがある)を用い、第2成分として、せん断速度31.4s-1での溶融粘度が270Pa・sである、エチレンを2.7mol%共重合したエチレン共重合ポリプロピレン(以降、表1などを含め、「coPP」と略記することがある)を用いた。これらを別個の押出機で溶融し、紡糸温度を230℃で、サイドバイサイド型複合断面が得られる矩形口金から、単孔あたりの吐出量を0.55g/(min・hole)、吐出質量比率を、成分1:成分2=50:50として吐出した。紡出した糸条を冷却固化した後、矩形エジェクターにおいてエジェクターでの圧力を0.10MPaとした圧縮空気によって、牽引・延伸し、移動する捕集ベルト上に捕集して不織繊維ウェブを得た。この際、不織繊維ウェブ内の繊維は細かい捲縮を有していた。このようにして得られた不織繊維ウェブを、上ロールに正円形の凸部がMDおよびCDの両方向に同じピッチで千鳥配置された金属製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加熱機構を有するエンボスロールを用いて、線圧が300N/cmで、エンボスロールの表面温度が125℃の温度で加熱・加圧して一体化させ、目付が20g/m2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について、捲縮の最内側成分、配向パラメータ、捲縮数、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表1に示す。
第1成分として、せん断速度31.4s-1での溶融粘度が220Pa・sのホモPPを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布について、捲縮の最内側成分、配向パラメータ、捲縮数、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表1に示す。
吐出質量比率を、成分1:成分2=80:20として吐出した以外は、実施例1と同様にして、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について、捲縮の最内側成分、配向パラメータ、捲縮数、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表1に示す。
第2成分として、せん断速度31.4s-1での溶融粘度が280Pa・sでエチレンを5.3mol%共重合したエチレン共重合ポリプロピレンを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を得た。得られたスパンボンド不織布について、捲縮の最内側成分、配向パラメータ、捲縮数、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表1に示す。
吐出質量比率を、成分1:成分2=99:1として吐出した以外は、実施例1と同様にして、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について、捲縮の最内側成分、配向パラメータ、捲縮数、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表1に示す。
第1成分として、せん断速度31.4s-1での溶融粘度が280Pa・sのホモPPを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を得た。
第2成分として、せん断速度31.4s-1での溶融粘度が270Pa・sのホモPPを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、スパンボンド不織布を得た。
(スパンボンド不織布層)
せん断速度31.4s-1での溶融粘度が153Pa・sのホモポリプロピレンを用い、第2成分として、せん断速度31.4s-1での溶融粘度が270Pa・sでエチレンを2.7mol%共重合したエチレン共重合ポリプロピレンを用いた。これらを別個の押出機で溶融し、紡糸温度を230℃で、サイドバイサイド型複合断面が得られる矩形口金から、単孔あたりの吐出量を0.55g/(min・hole)、吐出質量比率を、成分1:成分2=50:50として吐出した。紡出した糸状を冷却固化した後、矩形エジェクターにおいてエジェクターでの圧力を0.10MPaとした圧縮空気によって、牽引・延伸し、移動する捕集ベルト上に捕集して、目付10g/m2のスパンボンド不織布層を得た(表2では「PP/coPP-SB」と表記した)。この際、スパンボンド不織布層内の繊維は細かい捲縮を有していた。
溶融粘度423Pa・s、曲げ弾性率13MPaのエチレン成分が15wt%共重合されたポリプロピレン系エラストマー(表2では「PP系」と表記した)を用い、スパンボンド法にてエラストマー層を形成した。すなわち、溶融粘度423Pa・sのポリプロピレン系エラストマーを押出機で溶融し、紡糸温度が230℃として矩形口金から、単孔あたりの吐出量が0.20g/(min・hole)で紡出した。紡出した糸状を冷却固化した後、矩形エジェクターにおいてエジェクターでの圧力を0.10MPaとした圧縮空気によって、牽引・延伸し、移動する捕集ベルト上に捕集して、目付30g/m2のエラストマー層(スパンボンド法)を得た。
上記で得られたスパンボンド不織布層上に上記した方法でエラストマー層を捕集し、さらにその上に前記スパンボンド不織布層と同様のスパンボンド不織布層を捕集し、実施例1と同様の加圧・加熱条件にて、積層させた不織布層の一体化を行い、スパンボンド不織布層-エラストマー層(スパンボンド法)-スパンボンド不織布層の3層構造(積層構成について、表2ではS/ES1/Sと表記した)の積層不織布を得た。得られた積層不織布について、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表2に示す。
エラストマー層を以下の通り、メルトブロー法で作製した以外は、実施例6と同様にして、スパンボンド不織布層-エラストマー層(メルトブロー法)-スパンボンド不織布層の3層構造(積層構成について、表2ではS/EM/Sと表記した)積層不織布を得た。得られた積層不織布について、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表2に示す。
溶融粘度423Pa・s、曲げ弾性率13MPaのポリプロピレン系エラストマーを押出機で溶融し、紡糸温度が255℃で、孔径φが0.25mmで、単孔吐出量が0.12g/(min・hole)で紡出した後、温度が275℃で、圧力が0.15MPaの条件で空気を噴射し、目付30g/m2のエラストマー層(メルトブロー法)を得た。
エラストマー層として、実施例6で使用したポリプロピレン系エラストマーからなる、目付30g/m2のフィルムを用いた以外は実施例+と同様にして、積層不織布を得た(積層構成について、表2ではS/EF/Sと表記した)。得られた積層不織布について、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表2に示す。
エラストマー層において、溶融粘度252Pa・s、曲げ弾性率23MPaのポリエチレン系エラストマー(表2ではPE系と表記した)を用いたこと以外は実施例6と同様にして、積層不織布を得た(積層構成について、表2ではS/ES2/Sと表記した)。得られた積層不織布について、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表2に示す。
エラストマー層を、以下に示すような、通常のスパンボンド不織布層(エラストマー層ではないもの)とした以外は実施例6と同様にして、積層不織布を得た(積層構成について、表2ではS/S/Sと表記した)。得られた積層不織布について、目付、剛軟度、引張強度を評価した。結果を表2に示す。
溶融粘度290Pa・s、曲げ弾性率1550MPaである、エラストマーではないホモポリプロピレンを押出機で溶融し、紡糸温度が230℃として矩形口金から、単孔吐出量が0.45g/(min・hole)で紡出した。紡出した糸状を冷却固化した後、矩形エジェクターにおいてエジェクターでの圧力を0.10MPaとした圧縮空気によって、牽引・延伸し、移動する捕集ベルト上に捕集して、目付30g/m2のスパンボンド不織布層を得た。
S1‘成分
S2 成分
B1 界面
B1‘ 界面
P1、P2 捲縮の山
L P1とP2に接する接線
V P1とP2の間にある谷
D P1とP2の間にある谷Vから接線Lまでの垂直距離
Claims (12)
- プロピレン系重合体を主成分とする第1成分と、α-オレフィンが共重合されてなるプロピレン系共重合体を主成分とする第2成分とからなる捲縮複合繊維によって構成されてなるスパンボンド不織布であって、前記捲縮複合繊維の断面において、捲縮の最内側に前記第2成分が配置されており、第2成分の配向パラメータ(I2)が5.0以上であり、前記第1成分のプロピレン系重合体が、プロピレン単独重合体である、スパンボンド不織布。
- 前記第1成分の配向パラメータ(I1)が6.0以下である、請求項1に記載のスパンボンド不織布。
- 前記捲縮複合繊維の横断面において、第2成分の面積比率が1%~80%である、請求項1または2に記載のスパンボンド不織布。
- 不織布表面で観察される、前記捲縮複合繊維の捲縮数が50個/25mm以上である、請求項1~3のいずれかに記載のスパンボンド不織布。
- 請求項1~4のいずれかに記載のスパンボンド不織布からなるスパンボンド不織布層と、少なくとも1層のエラストマー層とが積層されてなる、積層不織布。
- 前記エラストマー層がエラストマー不織布からなる層である、請求項5に記載の積層不織布。
- 少なくとも一部が、請求項1~4のいずれかに記載のスパンボンド不織布、または、請求項5もしくは6に記載の積層不織布から構成されてなる、衛生材料。
- 前記第1成分と、前記第1成分の溶融粘度よりも1.20倍以上溶融粘度の高い前記第2成分とを別々に溶融し、複合紡糸口金から、複合ポリマー流を吐出して紡出させたのち、エア牽引ユニットから捕集ベルトまでの間で、捲縮の最内側に第2成分が配置されるように捲縮を発現させて前記捲縮複合繊維を形成し、該捲縮複合繊維を捕集ベルト上に捕集する、請求項1~4のいずれかに記載のスパンボンド不織布の製造方法。
- 前記第1成分と前記第2成分の質量を20:80~99:1とした複合ポリマー流を吐出させる、請求項8に記載のスパンボンド不織布の製造方法。
- 前記第1成分と、前記第1成分の溶融粘度よりも1.20倍以上溶融粘度の高い前記第2成分とを別々に溶融し、複合紡糸口金から、複合ポリマー流を吐出して紡出させたのち、エア牽引ユニットから捕集ベルトまでの間で、捲縮の最内側に第2成分が配置されるように捲縮を発現させて前記捲縮複合繊維を形成し、該捲縮複合繊維を捕集ベルト上に捕集してスパンボンド不織布層を形成する工程と、少なくとも1層のエラストマー層を積層させる工程とを含む、請求項5または6に記載の積層不織布の製造方法。
- 前記エラストマー層をスパンボンド法にて形成する、請求項10に記載の積層不織布の製造方法。
- 前記エラストマー層をメルトブロー法にて形成する、請求項10に記載の積層不織布の製造方法。
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