JP7409524B2 - スパンボンド不織布 - Google Patents
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Description
[1]ポリプロピレン系樹脂を主成分とする芯鞘型複合繊維からなるスパンボンド不織布であって、前記スパンボンド不織布は融着部と非融着部とを有し、前記非融着部の芯鞘型複合繊維の芯成分の配向パラメータOcに対する前記非融着部の芯鞘型複合繊維の鞘成分の配向パラメータOsの比率(Os/Oc)が0.10~0.90である、スパンボンド不織布。
[2]前記非融着部の芯鞘型複合繊維の鞘成分の配向パラメータOsが1.0以上8.0以下である、請求項1に記載のスパンボンド不織布。
[3]前記スパンボンド不織布が示差走査型熱量測定法で単一の融解ピーク温度Tm(℃)を有する、[1]または[2]に記載のスパンボンド不織布。
[4]前記スパンボンド不織布の目付あたりの引張強伸度積が1.20(N/50mm)/(g/m2)以上である、[1]~[3]のいずれかに記載のスパンボンド不織布。
[5]鞘成分のポリオレフィン系樹脂のメルトフローレートが芯成分のポリオレフィン系樹脂のメルトフローレートよりも10g/10分~200g/10分大きい、請求項[1]~[4]のいずれかに記載のスパンボンド不織布。
本発明のスパンボンド不織布を構成する芯鞘型複合繊維は、ポリプロピレン系樹脂を主成分としてなる。ポリプロピレン系樹脂は、ポリエチレン系樹脂などの他のポリオレフィン系樹脂と比較して紡糸性や強度特性に優れることから好適である。なお、この発明において、「ポリプロピレン系樹脂」とは、繰り返し単位に占めるプロピレン単位のモル分率が60モル%~100モル%である樹脂のことを指す。「ポリエチレン系樹脂」についても同様である。また、本発明で用いられる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。ここで「主成分」とは、芯鞘型複合繊維全体に対して、50質量%以上を占めることを意味する。
本発明のスパンボンド不織布を構成する芯鞘型複合繊維の複合形態としては、例えば、同心芯鞘型、偏心芯鞘型および海島型などの複合形態を用いることができる。中でも、紡糸性に優れ、熱接着により繊維同士を均一に接着させることができることから、芯鞘型の複合形態とすること、すなわち、前記の複合繊維が芯鞘型複合繊維であることが好ましく、同心芯鞘型の複合形態とすること、すなわち、前記の複合繊維が同心芯鞘型の芯鞘型複合繊維であることがより好ましい態様である。
(1)スパンボンド不織布からランダムに小片サンプル(100×100mm)を10個採取する。
(2)マイクロスコープまたは走査型電子顕微鏡で500~2000倍の表面写真を撮影し、各サンプルから10本ずつ、計100本の非融着部の芯鞘型複合繊維の幅(直径)を測定する。芯鞘型複合繊維の断面が異形の場合には断面積を測定し、同一の断面積を有する正円の直径を求める。
(3)測定した100本の直径の値の平均し、小数点以下第二位を四捨五入して平均単繊維径(μm)とする。
本発明のスパンボンド不織布は、前記のポリプロピレン系樹脂を主成分とする芯鞘型複合繊維からなるスパンボンド不織布であって、前記スパンボンド不織布は融着部と非融着部とを有し、前記非融着部の芯鞘型複合繊維の芯成分の配向パラメータOcに対する前記非融着部の芯鞘型複合繊維の鞘成分の配向パラメータOsの比率(Os/Oc)が0.10~0.90である。このようにすることにより、低目付でも優れた強度を有し、柔軟性や肌触りに優れたスパンボンド不織布とすることができる。
(1)非融着部の中央付近(周囲の融着部から概ね等距離となる箇所)の芯鞘型複合繊維をサンプリングし、繊維片の試料をビスフェノール系エポキシ樹脂で樹脂包埋する。
(2)樹脂が硬化した後、ミクロトームにより切片を切り出す。切片厚みは2μmとする。この際、切断面が楕円形となるよう繊維軸から傾けて切断し、以降では楕円形の短軸の厚みが一定厚を示す箇所を選択して測定する。なお、切断角度が4°以内とすることで、2μmの膜厚内では繊維軸と平行とみなすことができる。
(3)非融着部の芯鞘型複合繊維の切片の繊維表層から中心部にかけて、繊維軸方向(平行方向)および繊維軸方向に直交する方向(垂直方向)の偏光を入射し、ラマンスペクトルのライン測定を行う。
(4)非融着部の芯鞘型複合繊維の芯成分、鞘成分それぞれの位置において、平行方向、垂直方向のそれぞれについて、810cm-1付近および840cm-1付近のラマンバンド強度I810およびI840を算出し、その強度比I810/I840を算出する。
(5)以下の式(a)に基づいて配向パラメータを算出する。芯成分が独立した複数の領域に分割されている場合は、すべての領域で配向パラメータを測定し、最も高い値を採用する。
配向パラメータ=(I810/I840)平行/(I810/I840)垂直 (a)
(6)芯鞘型複合繊維の繊維軸方向に場所を変えて3箇所で同様の測定を行い、配向パラメータの平均値を算出し、小数点以下第二位を四捨五入する。
(1)スパンボンド不織布の試料をビスフェノール系エポキシ樹脂で樹脂包埋する。
(2)樹脂が硬化した後、スパンボンド不織布の非融着部の中央付近(周囲の融着部から概ね等距離となる箇所)が切断面となるようミクロトームにより切片を切り出す。切片厚みは2μmとする。切断角度が繊維軸から4°以内である箇所を選択して以降の測定を行う。
(3)非融着部の芯鞘型複合繊維の切片の繊維表層から中心部にかけて、繊維軸方向(平行方向)および繊維軸方向に直交する方向(垂直方向)の偏光を入射し、ラマンスペクトルのライン測定を行う。
(4)非融着部の芯鞘型複合繊維の芯成分、鞘成分それぞれの位置において、平行方向、垂直方向のそれぞれについて、810cm-1付近および840cm-1付近のラマンバンド強度I810およびI840を算出し、その強度比I810/I840を算出する。
(5)以下の式(a)に基づいて配向パラメータを算出する。芯成分が独立した複数の領域に分割されている場合は、すべての領域で配向パラメータを測定し、最も高い値を採用する
配向パラメータ=(I810/I840)平行/(I810/I840)垂直 (a)
(6)スパンボンド不織布の異なる非融着部について3箇所で同様の測定を行い、配向パラメータの平均値を算出し、小数点以下第二位を四捨五入する。
(1)スパンボンド不織布の繊維片を試料量0.5~5mgサンプリングする。
(2)示差走査型熱量測定法(DSC)を用い、昇温速度20℃/分で、常温から温度200℃まで昇温しDSC曲線を得る。
(3) DSC曲線から融解吸熱ピークのピークトップ温度を読み取り、スパンボンド不織布の融解ピーク温度Tm(℃)とする。
(1)スパンボンド不織布から幅200mm×200mmの試験片を、スパンボンド不織布の幅方向等間隔に3枚採取する。
(2)試験片を試料台にセットする。
(3)10gf(0.098N)の荷重をかけた表面粗さ測定用接触子(素材:φ0.5mmピアノ線、接触長さ:5mm)で試験片の表面を走査して、表面の凹凸形状の平均偏差を測定する。
(4)上記の測定を、すべての試験片の縦方向(不織布の長手方向)と横方向(不織布の幅方向)で行い、これらの計6点の平均偏差を平均して小数点以下第二位を四捨五入し、表面粗さSMD(μm)とする。
(1)スパンボンド不織布から幅200mm×200mmの試験片を、スパンボンド不織布の幅方向等間隔に3枚採取する。
(2)試験片を試料台にセットする。
(3)50gf(0.49N)の荷重をかけた接触摩擦子(素材:φ0.5mmピアノ線(20本並列)、接触面積:1cm2)で試験片の表面を走査して、摩擦係数を測定する。
(4)上記の測定を、すべての試験片の縦方向(不織布の長手方向)と横方向(不織布の幅方向)で行い、これらの計6点の平均偏差を平均して小数点以下第四位を四捨五入し、摩擦係数MIUとする。
(1)20cm×25cmの試験片を、試料の幅1m当たり3枚採取する。
(2)標準状態におけるそれぞれの質量(g)を量る。
(3)その平均値を1m2当たりの質量(g/m2)で表する。
(1)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単位で測定する。
(2)上記10点の平均値の小数点以下第三位を四捨五入する。
見掛密度(g/cm3)=[目付(g/m2)]/[厚さ(mm)]×10-3。
(1)50mm×300mmの試験片を、長片側が不織布の縦方向(不織布の長手方向)、横方向(不織布の幅方向)となるそれぞれの向きで、不織布の幅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、最大強力、最大強力時の伸度を測定する。ここで、伸度は100分率(%)換算しないこととする。
(4)各試験片で測定した最大強力、最大強力時の伸度の平均値を求め、次の式に基づいて目付あたりの引張強伸度積を算出し、小数点以下第三位を四捨五入する
目付あたりの引張強伸度積((N/50mm)/(g/m2))=[最大強力の平均値(N/50mm)]×[最大強力時の伸度の平均値(-)]/目付(g/m2)。
(1)25mm×200mmの試験片を、長片側が不織布の横方向(不織布の幅方向)となるように、不織布の幅1m当たり3枚採取する。
(2)試験片をつかみ間隔100mm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、最大強力を測定する。
(4)各試験片で測定した最大強力の平均値を求め、次の式に基づいて目付あたりの引張強力を算出し、小数点以下第三位を四捨五入する。
(1)25mm×200mmの試験片を、長片側が不織布の縦方向(不織布の長手方向)となるように、不織布の幅1m当たり3枚採取する。
(2)試験片をつかみ間隔100mm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%伸長時応力)を測定する。
(4)各試験片で測定した5%伸長時応力の平均値を求め、次の式に基づいて目付あたりの縦方向の5%伸長時応力を算出し、小数点以下第三位を四捨五入する
目付あたりの縦方向の5%伸長時応力((N/25mm)/(g/m2))=[5%伸長時応力の平均値(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。
(1)樹脂のメルトフローレート(MFR)(g/10分):
樹脂のMFRは、荷重が2.16kgで、温度が230℃の条件で前記の方法により測定した。
株式会社キーエンス製電子顕微鏡「VHX-D500」を用いて、前記の方法により測定した。
上記の平均単繊維径と樹脂の固体密度(0.91g/cm3)から、長さ10000m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、紡糸速度を有効数字二桁として算出した
紡糸速度(m/分)=(10000×[単孔吐出量(g/分)])/[平均単繊維繊度(dtex)]。
測定装置には、愛宕物産株式会社製トリプルラマン分光装置「T-64000」を用いて、前記の方法により測定した。測定条件は、次のとおりで実施した。
・測定モード:顕微ラマン(偏光測定)
・対物レンズ:×100
・ビーム径:1μm
・光源:Ar+レーザー/514.5nm
・レーザーパワー:60mW
・回折格子:Single1800gr/mm
・クロススリット:100μm
・検出器:CCD/Jobin Yvon 1024×256。
測定装置にはPerkin-Elmer社製「DSC8500」を使用し、前記の方法により測定した。測定条件は、次のとおりで実施した。
・装置内雰囲気:窒素(20mL/分)
・温度・熱量校正:高純度インジウム(Tm=156.61℃、ΔHm=28.70J/g)
・温度範囲:20℃~200℃
・昇温速度:20℃/分
・試料量:約0.5~4mg
・試料容器:アルミニウム製標準容器。
スパンボンド不織布の剛軟度は、JIS L1913:2010「一般不織布試験方法」の「6.7 剛軟度(JIS法及びISO法)」の「6.7.4 ガーレ法」に記載の方法に準じて、不織布の縦方向(長手方向)の測定を行った。なお、いずれのスパンボンド不織布も、縦方向(長手方向)の剛軟度の方が横方向(幅方向)の剛軟度よりも大きかった。縦方向の剛軟度は小さいほど柔軟性に優れる方向にあるが、65mm以下を合格とした。
測定装置には株式会社エー・アンド・デイ(A&D)製「RTG-1250」を使用し、前記の方法により測定した。目付あたりの横方向の引張強力は高いほど縦方向においても強度が高い方向にあるが、0.80(N/25mm)/(g/m2)以上を合格とした。
測定装置には株式会社エー・アンド・デイ(A&D)製「RTG-1250」を使用し、前記の方法により測定した。目付あたりの引張強伸度積は大きいほどスパンボンド不織布が柔軟で肌触りや風合いと強度のバランスに優れる方向にあるが、1.20(N/50mm)/(g/m2)以上を合格とした。
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を芯成分とし、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を鞘成分として使用し、それぞれ押出機で溶融し、孔径φが0.40mmで、孔深度が0.8mmの紡糸口金から、紡糸温度が235℃、単孔吐出量が0.40g/分で、鞘成分比率30質量%の同心芯鞘型複合繊維を紡出した。紡出した糸条を冷却固化した後、これをエジェクターにおいて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、ポリプロピレン系長繊維からなるスパンボンド不織繊維ウェブを形成した。なお、形成した不織繊維ウェブを構成する芯鞘型複合繊維の特性は、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2900m/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。
(上ロール):金属製で水玉柄の彫刻がなされた、接着面積率11%のエンボスロール
(下ロール):金属製フラットロール
得られたスパンボンド不織布は地合が均一で、肌触りに優れたものであった。評価した結果を表1に示す。
目付を10g/m2としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、融着部と非融着部を有するスパンボンド不織布を得た。形成したスパンボンド不織繊維ウェブを構成する繊維の特性は、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2900m/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は地合が均一で、肌触りに優れたものであった。評価した結果を表1に示す。
目付を30g/m2としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、融着部と非融着部を有するスパンボンド不織布を得た。形成したスパンボンド不織繊維ウェブを構成する繊維の特性は、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2900m/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は地合が均一で、肌触りに優れたものであった。評価した結果を表1に示す。
鞘成分比率を50質量%とし、熱接着温度を145℃としたこと以外は実施例1と同じ方法により、融着部と非融着部を有するスパンボンド不織布を得た。形成したスパンボンド不織繊維ウェブを構成する繊維の特性は、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2900m/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は地合が均一で、肌触りに優れたものであった。評価した結果を表1に示す。
エジェクターにおいて圧縮エアの圧力を調整したこと以外は、実施例1と同じ方法により、融着部と非融着部を有するスパンボンド不織布を得た。形成したスパンボンド不織繊維ウェブを構成する繊維の特性は、平均単繊維径は11.2μmであり、これから換算した紡糸速度は4400m/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は地合が均一で、肌触りに優れたものであった。評価した結果を表1に示す。
MFRが170g/10分、融点が161℃のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂を鞘成分として使用したこと以外は、実施例1と同じ方法により、融着部と非融着部を有するスパンボンド不織布を得た。形成したスパンボンド不織繊維ウェブを構成する繊維の特性は、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2900m/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は地合が均一で、肌触りに優れたものであった。評価した結果を表1に示す。
MFRが30g/10分、融点が148℃のホモポリマーからなるポリプロピレン樹脂を鞘成分として使用し、上下一対の熱エンボスロールによる熱接着温度を130℃としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、融着部と非融着部を有するスパンボンド不織布を得た。形成したスパンボンド不織繊維ウェブを構成する繊維の特性は、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2900m/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は地合が均一で、肌触りに優れたものであった。評価した結果を表1に示す。
MFRが20g/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を芯成分として使用したこと以外は、実施例1と同じ方法により、融着部と非融着部を有するスパンボンド不織布を得た。形成したスパンボンド不織繊維ウェブを構成する繊維の特性は、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2900m/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は地合が均一で、肌触りに優れたものであった。評価した結果を表1に示す。
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のみを使用した単成分繊維とし、熱接着温度を150℃としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、融着部と非融着部を有するスパンボンド不織布を得た。形成したスパンボンド不織繊維ウェブを構成する繊維の特性は、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2900m/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回発生した。得られたスパンボンド不織布について評価した結果を表1に示す。なお、熱接着温度を155℃とした場合、シート端部が熱ロールへ貼り付く問題が発生し、搬送性が不良であった。
MFRが45g/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を鞘成分として使用し、熱接着温度を150℃としたこと以外は、実施例1と同じ方法により、融着部と非融着部を有するスパンボンド不織布を得た。形成したスパンボンド不織繊維ウェブを構成する繊維の特性は、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2900m/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評価した結果を表1に示す。
Claims (15)
- ポリプロピレン系樹脂を主成分とする芯鞘型複合繊維からなるスパンボンド不織布であって、前記スパンボンド不織布は融着部と非融着部とを有し、非融着部の芯鞘型複合繊維の鞘成分の配向パラメータOsが1.0~8.0、芯成分の配向パラメータOcが4.0以上20.0以下であり、かつ、前記非融着部の芯鞘型複合繊維の芯成分の配向パラメータOcに対する前記非融着部の芯鞘型複合繊維の鞘成分の配向パラメータOsの比率(Os/Oc)が0.10~0.90である、スパンボンド不織布。
- 前記非融着部の芯鞘型複合繊維の芯成分の配向パラメータOcが8.0以上20.0以下である、請求項1に記載のスパンボンド不織布。
- 前記スパンボンド不織布が下記(1)~(3)の手順で示す示差走査型熱量測定法で単一の融解ピーク温度Tm(℃)を有する、請求項1または2に記載のスパンボンド不織布。
(1)スパンボンド不織布の繊維片を試料量0.5~5mgサンプリングする。
(2)示差走査型熱量測定法(DSC)を用い、昇温速度20℃/分で、常温から温度200℃まで昇温しDSC曲線を得る。
(3)DSC曲線から融解吸熱ピークのピークトップ温度を読み取り、スパンボンド不織布の融解ピーク温度Tm(℃)とする。 - 前記スパンボンド不織布の目付あたりの引張強伸度積が1.20(N/50mm)/(g/m2)以上、10.0(N/50mm)/(g/m2)以下である、請求項1または2に記載のスパンボンド不織布。
- 前記鞘成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが芯成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートよりも10g/10分~200g/10分大きい、請求項1または2に記載のスパンボンド不織布。
- 前記芯成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが10g/10分~100g/10分である、請求項1または2に記載のスパンボンド不織布。
- 前記芯鞘型複合繊維は、鞘成分の質量比率が20質量%~80質量%である、請求項1または2に記載のスパンボンド不織布。
- 前記ポリプロピレン系樹脂の融点が、120℃~200℃である、請求項1または2に記載のスパンボンド不織布。
- 前記ポリプロピレン系樹脂の融点が、120℃~200℃であり、前記芯成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが10g/10分~100g/10分であり、さらに、前記芯鞘型複合繊維は、鞘成分の質量比率が20質量%~80質量%である、請求項5に記載のスパンボンド不織布。
- 前記鞘成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが芯成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートよりも10g/10分~200g/10分大きい、請求項3に記載のスパンボンド不織布。
- 前記芯成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが10g/10分~100g/10分である、請求項3に記載のスパンボンド不織布。
- 前記芯鞘型複合繊維は、鞘成分の質量比率が20質量%~80質量%である、請求項3に記載のスパンボンド不織布。
- 前記ポリプロピレン系樹脂の融点が、120℃~200℃である、請求項3に記載のスパンボンド不織布。
- 前記芯成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが10g/10分~100g/10分であり、前記鞘成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが芯成分のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートよりも10g/10分~200g/10分大きく、前記ポリプロピレン系樹脂の融点が、120℃~200℃であり、さらに、前記芯鞘型複合繊維は、鞘成分の質量比率が20質量%~80質量%である、請求項3に記載のスパンボンド不織布。
- メルトフローレートが10g/10分~100g/10分、融点が120℃~200℃であるポリプロピレン系樹脂を芯成分とし、前記芯成分のメルトフローレートよりも10g/10分~200g/10分大きいメルトフローレートで、融点が120℃~200℃であるポリプロピレン系樹脂を鞘成分として、鞘成分の質量比率が20質量%~80質量%となるように芯鞘型複合繊維用の紡糸口金へと供給し、紡糸温度が180℃~250℃で長繊維として紡出し、
前記長繊維をエジェクターにより圧縮エアで、紡糸速度2900m/分~6000m/分で吸引延伸し、
移動するネット上に前記長繊維を捕集して、不織繊維ウェブを得て、
前記不織繊維ウェブを融着させることにより融着部と非融着部とを形成させ、
前記非融着部の芯鞘型複合繊維の鞘成分の配向パラメータOsが1.0~8.0、芯成分の配向パラメータOcが4.0以上20.0以下であり、かつ、前記非融着部の芯鞘型複合繊維の芯成分の配向パラメータOcに対する前記非融着部の芯鞘型複合繊維の鞘成分の配向パラメータOsの比率(Os/Oc)が0.10~0.90であるスパンボンド不織布を得る、
スパンボンド不織布の製造方法。
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