JPWO2011129211A1 - 捲縮複合繊維、及び当該繊維からなる不織布 - Google Patents
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Abstract
Description
横断面が(a)部および(b)部の少なくとも2の領域を有する、捲縮可能な断面形状を有する捲縮複合繊維であって、
前記(a)部と前記(b)部の質量比〔(a):(b)〕が、10:90〜60:40であり、
前記(a)部はプロピレン系重合体(A)から、前記(b)部はプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)からそれぞれ構成され、
前記プロピレン系重合体(A)のMz/Mw(A)と前記プロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)のMz/Mw(B)の差〔Mz/Mw(A)−Mz/Mw(B):△Mz/Mw〕が、0.10〜2.2であり、
前記プロピレン系重合体(A)の融点〔Tm(A)〕と前記プロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)の融点〔Tm(B)〕の差が10℃を超える、捲縮複合繊維を提供するものである。
本発明の横断面が(a)部および(b)部の少なくとも2の領域を有する、捲縮可能な断面形状を有する捲縮複合繊維(以下、単に、「捲縮複合繊維」と呼称する場合がある)の(a)部を構成するプロピレン系重合体(A)は、通常、メルトフローレート(MFR)(ASTM D−1238、230℃、荷重2160g)が20〜100g/10分、好ましくは30〜80g/10分の範囲にある。MFRが20g/10分未満のプロピレン系重合体は、溶融粘度が高く紡糸性に劣り、一方、100g/10分を超えるプロピレン系重合体は、得られる不織布の引張強度等が劣る虞がある。
本発明の捲縮複合繊維の(b)部を構成するプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)は、通常、メルトフローレート(MFR)(ASTM D−1238、230℃、荷重2160g)が20〜100g/10分、好ましくは30〜80g/10分の範囲にある。MFRが20g/10分未満のプロピレン系重合体は、溶融粘度が高く紡糸性に劣り、一方、100g/10分を超えるプロピレン系重合体は、得られる不織布の引張強度等が劣る虞がある。
本発明の捲縮複合繊維は、前記プロピレン系重合体(A)およびプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)から構成される捲縮複合繊維であって、横断面が(a)部および(b)部の少なくとも2の領域を有する、捲縮可能な断面形状を有する捲縮複合繊維であって、
前記(a)部と前記(b)部の質量比〔(a):(b)〕が、10:90〜60:40であり、
前記(a)部はプロピレン系重合体(A)から、前記(b)部はプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)からそれぞれ構成され、
前記プロピレン系重合体(A)のMz/Mw(A)と前記プロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)のMz/Mw(B)の差〔Mz/Mw(A)−Mz/Mw(B):△Mz/Mw〕が、0.10〜2.2であり、
前記プロピレン系重合体(A)の融点〔Tm(A)〕と前記プロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)の融点〔Tm(B)〕の差〔△Tm=Tm(A)−Tm(B)〕が10℃を超える、捲縮複合繊維である。
本発明の捲縮複合繊維における(a)部と(b)部の割合は、質量比〔(a):(b)〕にして、10:90〜60:40、好ましくは10:90〜50:50、より好ましくは20:80〜40:60である。(a)部と(b)部の質量比が前記上限値を超える、あるいは前記下限値未満であると、捲縮性が低下する。
本発明の(a)部を構成するプロピレン系重合体(A)のMz/Mw(A)と(b)部を構成するプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)のMz/Mw(B)の差〔Mz/Mw(A)−Mz/Mw(B):△Mz/Mw〕は、0.10〜2.2であるが、好ましくは0.20〜2.2、さらに好ましくは0.25〜2.0の範囲にある。△Mz/Mwが0.10未満のプロピレン系重合体とプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体を用いた場合は、捲縮性が低く、一方、△Mz/Mwが2.2を超えるプロピレン系重合体とプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体を用いた場合は、紡糸性が悪化する虞がある。MzはZ平均分子量と呼ばれ、公知であり、以下の式(1)で定義される。
<△Mw/Mn>
本発明のプロピレン系重合体(A)のMw/Mn(A)とプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)のMw/Mn(B)の差〔Mw/Mn(A)−Mw/Mn(B):△Mw/Mn〕の絶対値が、1.5以下であっても、△Mz/Mwが上記範囲を満たせば、得られる複合繊維は捲縮に優れ、さらに0.3〜1.0であっても捲縮が発現する。Mw/Mnは、一般に分子量分布(多分散度)とも呼ばれ、重合体の分子量分布の広さの尺度とされる。△Mw/Mnが大きくなりすぎると、一方の材料〔(a)部〕と、もう一方の材料〔(b)部〕の流動特性、および結晶化挙動の差が顕著となる。この結果、繊維の紡糸性が低下する虞がある。本発明において記号「〜」は、その両端の値も含む。
解析装置 データ処理ソフトEmpower2(Waters社製)
カラム TSKgel GMH6−HT×2+TSKgel GMH6−HTL×2(いずれも7.5mmI.D.×30cm、東ソー社製)
カラム温度 140℃
移動相 o−ジクロロベンゼン (0.025%butylated hydroxytoluene BHT含有)
検出器 示差屈折率計
流速 1mL/min
試料濃度 30mg/20mL
注入量 500μL
サンプリング時間間隔 1s
カラム校正 単分散ポリスチレン(東ソー社製)
分子量換算 PS換算/標準換算法
<△Tm>
本発明の(a)部を構成するプロピレン系重合体(A)の融点と(b)部を構成するプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)の融点の差が10℃を超え、好ましくはその差が12〜40℃の範囲にある。
本発明の(a)部を構成するプロピレン系重合体(A)のMFRと(b)部を構成するプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)のMFRの比(以下「MFR比」ともいう)は、特に限定はされないが、通常、0.8〜1.2である。本発明では、MFR比が前記範囲にあっても、捲縮性に優れる複合繊維が得られるという特徴を有している。本発明に係るプロピレン系重合体(A)およびプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)のMFRは、20〜100g/10分であることが好ましい。
本発明の捲縮複合繊維の捲縮数はJIS L1015に準拠して求められる。捲縮数は、通常、繊維25mm当たり19個以上であり、20〜50個が好ましい。捲縮数が前記下限値より少ないと、捲縮繊維の3次元螺旋構造に由来する嵩高性などの特性が得られない虞がある。一方、捲縮数が前記上限値より多いと、繊維の均一な分散が困難となり、不織布としたときの地合や機械強度が低下する虞がある。
本発明の不織布は、前記捲縮複合繊維からなる不織布であり、通常、目付(不織布の単位面積当たりの質量)が3〜100g/m2、好ましくは7〜60g/m2の範囲にある。
本発明の捲縮複合繊維からなる不織布(以下、通常の不織布と区別するために、「捲縮複合繊維不織布」と呼ぶ場合がある。)は、用途により種々の層と積層して得る。
本発明の不織布は、発明の効果を損なわない範囲で、種々公知の製造方法で製造されうるが、以下に好ましい製造方法を説明する。
(1)(a)部と(b)部の原料となる前記プロピレン系重合体(A)及びプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)を、少なくとも二つの押出機を用いてそれぞれ個別に溶融し、複合紡糸ノズルから吐出して複合繊維を得る工程、
(2)前記複合繊維を冷却、延伸、細化して、捲縮させた後、捕集ベルト上に所定の厚さに堆積する工程、および
(3)前記堆積した複合繊維を交絡処理する工程、を経て製造されることが好ましい。この製造方法は、スパンボンド法とも呼ばれる。
この工程では公知の押出機および複合紡糸ノズルを用いればよい。溶融温度も特に限定されないが、溶融温度は、プロピレン重合体の融点より50℃程度高い温度が好ましい。このときの紡糸性は、一定時間内の糸切れの有無により評価される。
この工程では、空気を吹き付けて溶融繊維を冷却することが好ましい。このときの空気の温度は、10〜40℃であればよい。また、冷却された繊維に、さらに空気を吹き付けて張力を与えて、所望の太さの繊維に調整してもよい。冷却された繊維は、捲縮繊維となる。捕集ベルトは公知のものを用いればよいが、ベルトコンベアのように、捕集された捲縮繊維を運搬できる機能を有することが好ましい。
この工程で施される交絡処理の例には、堆積した捲縮複合繊維(以下単に「繊維」ともいう)に、ウォータージェットや超音波等を当てる方法や、繊維にエンボス加工やホットエアースルー処理を施して繊維同士を熱融着する方法が含まれる。
(1)プロピレン系重合体(A)〔プロピレン単独重合体〕
(1−1)日本ポリプロ株式会社製:商品名 ノバテックPP SA06A
(1−2)株式会社プライムポリマー社製:商品名 プライムポリプロ S119
(1−3)株式会社プライムポリマー社製:商品名 プライムポリプロ HS135
(2)プロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)〔プロピレン・エチレンランダム共重合体〕
(2−1)株式会社プライムポリマー社製:商品名プライムポリプロ S229R;融点:143℃、エチレン含有量:3.0重量%(4.5モル%)
(2−2)株式会社プライムポリマー社試作品:(MFR:7のプロピレン・エチレンランダム共重合体を、過酸化物を用いて、MFRを60に熱減成した共重合体)融点:146℃、エチレン含有量:2.3重量%(3.3モル%)(サンプル8)
(2−3)株式会社プライムポリマー社試作品:(MFR:7のプロピレン・エチレンランダム共重合体を、過酸化物を用いて、MFRを61に熱減成した共重合体)融点:143℃、エチレン含有量:2.8重量%(4.1モル%)(サンプル9)
(2−4)株式会社プライムポリマー社試作品:(MFR:7のプロピレン・エチレンランダム共重合体を、過酸化物を用いて、MFRを55に熱減成した共重合体)融点:140℃、エチレン含有量:3.2重量%(4.6モル%)(サンプル10)
(2−5)株式会社プライムポリマー社試作品:(MFR:3.5のメタロセン触媒で重合されたプロピレン・エチレンランダム共重合体を、過酸化物を用いて、MFRを40に熱減成した共重合体)融点:128℃、エチレン含有量:3.6重量%(5.3モル%)(サンプル11)
プロピレン系重合体(A)として、SA06Aを芯部に用い、プロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)として、S229Rを鞘部に用い、スパンボンド法により溶融紡糸を行った。
JIS L1015に準拠して測定した。
また、捲縮数が20個/25mm以上を捲縮度(◎)、捲縮数が5個/25mm以上20個/25mm未満を捲縮度(○)、捲縮数が0個/25mm(捲縮しないもの)〜5個/25mm未満を捲縮度(×)とした。
MD600mm×CD100mmの試験片を準備した。
直径10mm×長さ700mmの鉄棒に試験片を巻き、長さ600mmの筒状のサンプルとした。チャック間距離500mm、引張速度500mm/分で引張り試験を行ない、1.5%伸長時の荷重と2.5%伸長時の荷重を測定した。引張2%伸び強度は次の式を用い求めた。
引張2%伸び強度(N/cm)=(2.5%伸長時の荷重−1.5%伸長時の荷重)/10cm×100
この数値が高いほど不織布は剛性に優れ、この数値が低いほど不織布は柔軟性に優れると評価した。
JIS L1096準拠し、いわゆるカンチレバー法により柔軟性を評価した。具体的には、以下のように行った。
1)2×15cmの試験片30を準備し、図2に示すような試験台40の上に静置した。
2)試験片30をゆっくり矢印方向へ押出し、試験片が折れ曲がるまでに移動させた距離50を測定した。
3)試験片のMDが移動方向に平行である場合と、試験片のCDが移動方向に平行である場合について測定した。
この数値が高いほど不織布は剛性に優れ、この数値が低いほど不織布は柔軟性に優れると評価した。
試料から試験片(100mm×100mm)を5枚採取した。採取した各試験片の任意の3箇所の厚みを、定圧厚み測定器((株)尾崎製作所製)を用いて測定した。このとき、測定子直径16mm、荷重3.6g/cm2とし、測定子が試験片に完全に接触してから30秒±5秒後の指示値を読み取り、試験片5枚分の平均値を算出して、その値を厚みとした。この数値が高いほど、嵩高性に優れると評価した。
実施例1で用いたプロピレン系重合体(A)に替えて、S119/HS135=96/4(質量比ブレンド)(プロピレン単独重合体の組成物)を芯部に用いる以外は、実施例1と同様に行い捲縮複合長繊維および不織布を得た。得られた捲縮複合長繊維および不織布の測定結果を表1に示す。
実施例2で用いたプロピレン系重合体(A)およびプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)の比を50:50する以外は実施例2と同様に行い捲縮複合長繊維および不織布を得た。得られた捲縮複合長繊維および不織布の測定結果を表1に示す。
プロピレン系重合体(A)およびプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)を表1に示す重合体を用い、長繊維中に占める芯部h3と鞘部h4の割合を質量比にして30:70となるようにする以外は、実施例1と同様に行い捲縮複合長繊維および不織布を得た。得られた捲縮複合長繊維および不織布の測定結果を表1に示す。
プロピレン系重合体(A)をS119に変更し、プロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)を表1に示す重合体を用い、長繊維中に占める芯部h3と鞘部h4の割合を質量比にして20:80となるようにし、捲縮複合長繊維を得た。得られた捲縮複合長繊維の測定結果を表1に示す。
実施例1で芯部に用いたプロピレン系重合体(A)に替えて、芯部に、S119を用いる以外は、実施例1と同様に行い複合長繊維および不織布を得た。得られた複合長繊維および不織布の測定結果を表1に示す。
実施例3で用いたプロピレン系重合体(A)およびプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)に替えて、芯部と鞘部をともに、S229Rとし、エンボス加工温度を120℃とする以外は、実施例3と同様に行い複合長繊維および不織布を得た。得られた複合長繊維は捲縮しなかった。得られた複合長繊維および不織布の測定結果を表1に示す。
実施例5で鞘部に用いたプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)に替えて、鞘部を、サンプル8とする以外は、実施例3と同様に行い複合長繊維を得た。得られた複合長繊維は捲縮しなかった。得られた複合長繊維の測定結果を表1に示す。
実施例5で鞘部に用いたプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)に替えて、鞘部を、サンプル9とする以外は、実施例3と同様に行い複合長繊維を得た。得られた複合長繊維は捲縮しなかった。得られた複合長繊維の測定結果を表1に示す。
実施例5で鞘部に用いたプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)に替えて、鞘部を、サンプル10とし、エンボス加工温度を122℃とする以外は、実施例3と同様に行い複合長繊維および不織布を得た。得られた複合長繊維は捲縮しなかった。得られた複合長繊維の測定結果を表1に示す。
20:(b)部
30:試験片
40:試験台
50:移動距離
Claims (5)
- 横断面が(a)部および(b)部の少なくとも2の領域を有する、捲縮可能な断面形状を有する捲縮複合繊維であって、
前記(a)部と前記(b)部の質量比〔(a):(b)〕が、10:90〜60:40であり、
前記(a)部はプロピレン系重合体(A)から、前記(b)部はプロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)からそれぞれ構成され、
前記プロピレン系重合体(A)のMz/Mw(A)と前記プロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)のMz/Mw(B)の差〔Mz/Mw(A)−Mz/Mw(B):△Mz/Mw〕が、0.10〜2.2であり、
前記プロピレン系重合体(A)の融点〔Tm(A)〕と前記プロピレン・α‐オレフィンランダム共重合体(B)の融点〔Tm(B)〕の差が10℃を超える、捲縮複合繊維。 - 前記(a)部が芯部(a’)であり前記(b)部が鞘部(b’)である偏芯芯鞘構造を有する、請求項1記載の捲縮複合繊維。
- 前記プロピレン系重合体(A)が、プロピレン単独重合体である、請求項1または2に記載の捲縮複合繊維。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の捲縮複合繊維を含んでなる不織布。
- 前記捲縮複合繊維が、エンボス加工により互いに熱融着されている、請求項4記載の不織布。
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