JP7172250B2 - スパンボンド不織布 - Google Patents
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Description
本発明で用いられるポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン樹脂等が挙げられる。ポリエチレン系樹脂としては、エチレンの単独重合体もしくはエチレンと各種α-オレフィンとの共重合体などが挙げられる。また、ポリプロピレン系樹脂としては、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。好ましくは、紡糸性や機械的強度の特性の観点から、特にポリプロピレン系樹脂が用いられる。
本発明のスパンボンド不織布を構成する、ポリオレフィン系樹脂からなる繊維は、平均単繊維径が6.5~20.0μmであることが重要である。平均単繊維径を6.5μm以上とし、好ましくは7.5μm以上とし、より好ましくは8.5μm以上とすることにより、紡糸性の低下を防ぎ、安定して品質の良いスパンボンド不織布を生産することができる。一方、平均単繊維径を20.0μm以下とし、好ましくは16.0μm以下とし、より好ましくは12.0μm以下とすることにより、柔軟性を向上させ、かつ均一性の高いスパンボンド不織布とすることができる。
(1)スパンボンド不織布より繊維20本を切出し、繊維軸が同一方向になるようにまとめる。
(2)X線回折装置を用いて(1)の試料の広角X線回折測定を実施し、赤道線方向のX線回折プロファイルを得る。なお、X線回折装置としては、Rigaku社製SmartLab(封入管式)等が用いられる。
・X線源: CuKα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
(3)赤道線の回析パターンを用いて回析を行い、結晶配向の影響は無視しているため、実際の結晶化度より高く算出する傾向にある。そこで、以下の式によって結晶化度を算出し、「見かけの結晶化度」とした。
・見かけの結晶化度(%)=(結晶のピークの面積の総和)/(結晶と非晶のピーク面積の総和)×100
本発明のスパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系樹脂からなる繊維の広角X線回折による結晶配向度は、0.91以上であることが重要である。好ましくは0.92以上であり、より好ましくは0.93以上である。結晶配向度を0.91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、優れた機械的強度を有する繊維となる。なお、本発明で達しえる結晶配向度の上限は1.00である。本発明におけるポリオレフィン繊維の広角X線回折による結晶配向度は、以下に記載の方法により測定された値を指す。
(1)スパンボンド不織布より繊維20本を切出し、繊維軸が同一方向になるようにまとめる。
(2)X線回折装置を用いて(1)の試料の広角X線回折測定を実施し、(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を得る。なお、X線回折装置としては、Rigaku社製SmartLab(封入管式)等が用いられる。
・X線源: CuKα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
(3)当該ピークの半値幅H(°)より結晶配向度を下式によって算出する。
・結晶配向度π=(180-H)/180
本発明のスパンボンド不織布を構成するポリオレフィン系繊維の広角X線回折による(110)面の結晶子サイズは、12nm以上であることが重要であり、好ましくは13nm以上であり、より好ましくは14nm以上である。(110)面の結晶子サイズを12nm以上とすることにより、優れた機械的強度を有した繊維となる。本発明におけるポリオレフィン繊維の広角X線回折による(110)面の結晶子サイズは、以下に記載の方法により測定された値を指す。
(1)スパンボンド不織布より繊維20本を切出し、繊維軸が同一方向になるようにまとめる。
(2)X線回折装置を用いて(1)の試料の広角X線回折測定を実施し、(110)面に対応するピークの赤道線方向のX線回折プロファイルを得る。なお、X線回折装置としては、Rigaku社製SmartLab(封入管式)等が用いられる。
・X線源: CuKα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
(3)結晶子サイズを、ピークの半値幅βe(°)より下式(Scherrerの式)を用いて算出する。
・結晶子サイズL(nm)=0.9λ/((βe 2-β0 2)0.5×cosθ)
なお、式中、λは入射X線波長、β0は半値幅の補正値、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のメルトフローレート(以下、MFRと記載する場合がある。)は、上記の理由と同じく、155g/10分以上850g/10分以下であることが好ましい。MFRは、より好ましくは170g/分以上、さらに好ましくは200g/10分以上であり、かつ、より好ましくは600g/10分以下、さらに好ましくは400g/10分以下である。
(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/m2))=[5%モジュラスの平均値(N/25mm)]/目付(g/m2)。
次に、本発明のスパンボンド不織布を製造する方法の好ましい態様について、具体的に説明する。
ポリオレフィン系樹脂のメルトフローレートは、ASTM D-1238(A法)に基づき、荷重が2160gで、温度が230℃の条件で測定した。
エジェクターで牽引し、延伸した後、ネット上に捕集した不織繊維ウェブから、ランダムに小片サンプル10個を採取し、マイクロスコープで500~1000倍の表面写真を撮影し、各サンプルから10本ずつ、計100本の繊維の幅を測定し、平均値から平均単繊維径(μm)を算出した。
上記の平均単繊維径と使用するポリオレフィン系樹脂の固体密度から、長さ10,000m当たりの質量を平均単繊維繊度(dtex)として、小数点以下第二位を四捨五入して算出した。平均単繊維繊度と、各条件で設定した紡糸口金単孔から吐出される樹脂の吐出量(以下、単孔吐出量と略記する。)(g/分)から、次の式に基づき、紡糸速度を算出した。
・紡糸速度(m/分)=(10000×[単孔吐出量(g/分)])/[平均単繊維繊度(dtex)]。
スパンボンド不織布の目付は、JIS L1913(2010年)6.2「単位面積当たりの質量」に基づき、20cm×25cmの試験片を、試料の幅1m当たり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当たりの質量(g/m2)で表した。
スパンボンド不織布の厚さ(mm)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三位を四捨五入した。
・見かけ密度(g/cm3)=[目付(g/m2)]/[厚さ(mm)]×10-3。
測定装置として、Rigaku社製SmartLab(封入管式)を用いた。なお、(110)面の結晶子サイズ(nm)において、入射X線波長(λ)は、0.15418nm、半値幅の補正値(β0)は0.46°であった。
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点として絶対評価で点数をつけた。これを10名で行い平均点を柔軟性(点)とした。
・ ポリオレフィン系樹脂(A1):
メルトフローレート(MFR)が200g/10分、融点が163℃のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂。
・ ポリオレフィン系樹脂(A2):
メルトフローレート(MFR)が800g/10分、融点が163℃のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂。
・ ポリオレフィン系樹脂(A3):
メルトフローレート(MFR)が170g/10分、融点が163℃のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂。
・ ポリオレフィン系樹脂(A4):
メルトフローレート(MFR)が35g/10分、融点が163℃のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂。
・ ポリオレフィン系樹脂(A5):
メルトフローレート(MFR)が60g/10分、融点が163℃のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂。
・ ポリオレフィン系樹脂(A6):
メルトフローレート(MFR)が140g/10分、融点が163℃のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂。
・ ポリオレフィン系樹脂(A11):
ポリオレフィン系樹脂(A1)と、メルトフローレート(MFR)が20g/10分のエチレン-プロピレン共重合体である低結晶性のオレフィン系樹脂(B)の混練比率が90質量%、低結晶性のポリオレフィン系樹脂(B)の混練比率が10質量%となるように溶融混練したもの。
・ ポリオレフィン系樹脂(A12):
ポリオレフィン系樹脂(A11)に、脂肪酸アミド化合物(C)としてエチレンビスステアリン酸アミドを1.0質量%添加したもの。
ポリオレフィン系樹脂(A1)を押出機で溶融し、紡糸温度が235℃で、孔径φが0.30mmで、単孔吐出量が0.32g/分で紡出した糸条を、冷却固化した後、矩形エジェクターでエジェクターの圧力を0.35MPaとした圧縮エアによって牽引、延伸し、移動するネット上に捕集してポリプロピレン長繊維からなる不織繊維ウェブを得た。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は10.1μmであり、これから換算した紡糸速度は4,411m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。
エジェクター圧力を0.15MPaとしたこと以外は、実施例1と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を得た。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は12.3μmであり、これから換算した紡糸速度は2,957m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂をポリオレフィン系樹脂(A2)としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を得た。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は8.4μmであり、これから換算した紡糸速度は6,422m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂をポリオレフィン系樹脂(A3)とし、単孔吐出量を0.43g/分とし、エジェクターの圧力を0.39MPaとしたこと以外は、実施例1と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を得た。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は12.0μmであり、これから換算した紡糸速度は4,192m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂をポリオレフィン系樹脂(A11)としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を得た。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は10.1μmであり、これから換算した紡糸速度は4,393m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂をポリオレフィン系樹脂(A12)としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を得た。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は10.1μmであり、これから換算した紡糸速度は4,352m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂をポリオレフィン系樹脂(A4)とし、エジェクターの圧力を0.25MPaとし、エンボスロールの熱接着温度を140℃としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を得た。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は11.7μmであり、これから換算した紡糸速度は3,299m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れが1回と不良であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
エジェクター圧力を0.1MPaとしたこと以外は、比較例1と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を得た。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は14.5μmであり、これから換算した紡糸速度は2,145m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂をポリオレフィン系樹脂(A5)とし、単孔吐出量を0.43g/分とし、エジェクターの圧力を0.35MPaとしたこと以外は、比較例1と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を得た。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は11.9μmであり、これから換算した紡糸速度は4,260m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れが10回と不良であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
エジェクターの圧力を0.10MPaとしたこと以外は、比較例3と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を製造した。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は14.0μmであり、これから換算した紡糸速度は3,071m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れは見られず良好であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
ポリオレフィン系樹脂をポリオレフィン系樹脂(A6)とし、エンボスロールの熱接着温度を135℃としたこと以外は、比較例3と同じ方法により、ポリプロピレン長繊維からなるスパンボンド不織布を製造した。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、平均単繊維径は12.1μmであり、これから換算した紡糸速度は4,109m/分であった。紡糸性については、1時間の紡糸において糸切れが2回と不良であった。得られたスパンボンド不織布について、厚み、見かけ密度、見かけの結晶化度、結晶配向度、(110)面の結晶子サイズ、不織布の柔軟性を測定して評価した。結果を表1に示す。
Claims (1)
- ポリオレフィン系樹脂(A)からなる繊維により構成されるスパンボンド不織布であって、前記ポリオレフィン系樹脂(A)が、メルトフローレートが155~850g/10分であるプロピレンの単独重合体であり、前記繊維の平均単繊維径が6.5~20μmであり、前記繊維の広角X線回析による見かけの結晶化度が40%以上66%以下であり、前記繊維の広角X線回析による結晶配向度が0.91以上1.00以下であり、前記繊維の広角X線回析による(110)面の結晶子サイズが12nm以上17.4nm以下であることを特徴とする、スパンボンド不織布。
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