JPWO2017006972A1 - スパンボンド不織布及び衛生材料 - Google Patents
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Abstract
Description
また、複合不織布に含まれる不織布として、エチレンポリマーとプロピレンポリマーとを含む、伸長性が良好な密着型伸長性不織布に関する技術が提案されている(例えば、特許第3798018号公報参照)。
衛生材料に好適な、伸縮性、触感の良好なスパンボンド不織布として、熱可塑性ポリウレタンエラストマーに、エチレンビスオレイン酸アミド及び/又は架橋有機微粒子を含有させ、硬度を75〜85の範囲とする熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いてなるスパンボンド不織布が提案されている(例えば、特開第2015−71854号公報参照)。
特開第2015−71854号公報に記載の不織布は、伸縮性が改良され、繊維のベタツキによる感触の低下が抑制されているが、伸長性、ヒートシール性、延伸加工適性については、なお改良の余地があった。
<1>融点140℃以上のプロピレン単独重合体と、ポリエチレンと、下記(I)に示す重合体及び下記(II)に示す重合体からなる群より選択される少なくとも一種の重合体と、を含む組成物で構成されるスパンボンド不織布であり、前記組成物における下記(I)に示す重合体及び下記(II)に示す重合体の総含有量が、前記組成物の全量に対して、5質量%以上30質量%以下の範囲であるスパンボンド不織布。
(I)プロピレンと、エチレン及び炭素数が4〜20であるα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種と、のランダム共重合体
(II)下記(a)〜(f)を満たす融点120℃未満のプロピレン単独重合体
(a)[mmmm]=20モル%〜60モル%
(b)[rrrr]/(1−[mmmm])≦0.1
(c)[rmrm]>2.5モル%
(d)[mm]×[rr]/[mr]2≦2.0
(e)重量平均分子量(Mw)=10,000〜200,000
(f)分子量分布(Mw/Mn)<4
(a)〜(d)中、[mmmm]はメソペンタッド分率であり、[rrrr]はラセミペンタッド分率であり、[rmrm]はラセミメソラセミメソペンタッド分率であり、[mm]、[rr]及び[mr]はそれぞれトリアッド分率である。
<9><1>〜<8>のいずれか1つに記載のスパンボンド不織布を含む衛生材料。
但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合、原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本明細書において組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本実施形態のスパンボンド不織布は、融点140℃以上のプロピレン単独重合体と、ポリエチレンと、下記(I)に示す重合体及び下記(II)に示す重合体からなる群より選択される少なくとも一種の重合体と、を含む組成物で構成されるスパンボンド不織布であり、前記組成物における下記(I)に示す重合体及び下記(II)に示す重合体の総含有量が、前記組成物の全量に対して、5質量%以上30質量%以下の範囲であるスパンボンド不織布である。
(I)プロピレンと、エチレン及び炭素数が4〜20であるα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種と、のランダム共重合体
(II)下記(a)〜(f)を満たす融点120℃未満のプロピレン単独重合体
(a)[mmmm]=20モル%〜60モル%
(b)[rrrr]/(1−[mmmm])≦0.1
(c)[rmrm]>2.5モル%
(d)[mm]×[rr]/[mr]2≦2.0
(e)重量平均分子量(Mw)=10,000〜200,000
(f)分子量分布(Mw/Mn)<4
(a)〜(d)中、[mmmm]はメソペンタッド分率であり、[rrrr]はラセミペンタッド分率であり、[rmrm]はラセミメソラセミメソペンタッド分率であり、[mm]、[rr]及び[mr]はそれぞれトリアッド分率である。
なお、本実施形態のスパンボンド不織布の「延伸加工適性」が良好であることは、スパンボンド不織布に柔軟性を付与するために延伸加工した際におけるエンボス残存率が高く、延伸加工時にスパンボンド不織布の破れが発生しないことで確認することができる。
なお、(II)に示す重合体における融点120℃未満のプロピレン単独重合体の、メソペンタッド分率[mmmm]、ラセミペンタッド分率[rrrr]及びラセミメソラセミメソペンタッド分率[rmrm]、トリアッド分率[mm]、[rr]及び[mr]は、以下に詳述するように、エイ・ザンベリ(A.Zambelli)等により「Macromolecules,6,925(1973)」で提案された方法に準拠して算出することができる。
ポリエチレンの前記組成物の全量に対する含有量は、1.0質量%以上10.0質量%以下であることが好ましい。
ポリエチレンの含有量が上記範囲において、得られるスパンボンド不織布の伸長性がより向上する。
脂肪酸アミドの含有量は前記組成物の全量に対して0.1質量%以上5.0質量%以下であることが好ましい。
本実施形態のスパンボンド不織布を構成する組成物における融点140℃以上のプロピレン単独重合体の含有量が上記範囲において、不織布の強度物性が良好な範囲に維持され、低目付で柔軟な不織布を得ることが可能となる。
本実施形態のスパンボンド不織布の目付は特に制限されない。本実施形態の不織布は、柔軟性と強度とを両立するという観点からは、通常、目付が30g/m2以下であることが好ましく、28g/m2以下であることがより好ましく、25g/m2以下であることがさらに好ましく、20g/m2〜5g/m2の範囲であることが最も好ましい。本実施形態のスパンボンド不織布を後述する衛生材料等に適用する場合、スパンボンド不織布の目付は、19g/m2〜5g/m2の範囲にあることが好ましい。
スパンボンド不織布を構成する繊維は、通常、繊維径が50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましく、30μm以下であることがさらに好ましく、最も好ましくは20μm以下である。繊維径は小さいほど不織布の柔軟性に優れるが、ハンドリング性、製造適性及び得られた不織布の毛羽立ち発生抑制の観点からは、繊維径は10μm以上であることが好ましい。
以下に、本実施形態のスパンボンド不織布の好ましい物性を挙げる。
(ヒートシール性)
本実施形態のスパンボンド不織布の物性の一つとしてヒートシール性が挙げられる。スパンボンド不織布のヒートシール性は、2枚の不織布を重ね合わせ、ヒートシール試験機でヒートシールした場合、180℃以下の温度にてヒートシールし得ることが好ましく、160℃以下の温度でヒートシールし得ることがより好ましい。
また、上記条件にてヒートシールした場合の焼け、即ち加熱による変色が抑制されることが好ましい。
ヒートシールを行なった2枚のスパンボンド不織布の引張剥離強度は、スパンボンド不織布の使用目的により適宜定められるが、一般的には、0.05N/20mm以上であることが好ましく、0.1N/20mm以上であることがより好ましい。
本実施形態のスパンボンド不織布の物性の一つとしてエンボス残存率が挙げられる。スパンボンド不織布の延伸加工後のエンボス残存率は40%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、70%以上であることがさらに好ましい。延伸加工後のエンボス残存率が40%以上であると、スパンボンド不織布の触感がより良好となる。エンボス残存率は、後述する実施例で用いた方法により測定することができる。
本実施形態のスパンボンド不織布の物性の一つとして柔軟性が挙げられる。スパンボンド不織布の柔軟性は不織布の使用感に大きな影響を与える。柔軟性としては、手触りによる官能評価による柔軟性と、剛軟度が挙げられる。剛軟度は、実施例にて詳述するように、JIS L1096の8.19.1[A法(45°カンチレバー法)]に準拠して測定することができる。
本実施形態のスパンボンド不織布の好ましい物性の一つとして、最大伸度及び最大荷重が挙げられる。本実施形態のスパンボンド不織布は、少なくとも一方向の最大伸度が70%以上であることが好ましく、100%以上であることがより好ましく、140%以上であることがさらに好ましい。また、弾性回復が殆どない性質を有するスパンボンド不織布が好ましい。
スパンボンド不織布の最大伸度及び最大強度は、実施例にて詳述するように、JIS L 1906の6.12.1[A法]に準拠して測定することができる。
本実施形態のスパンボンド不織布を構成する組成物は、既述のように、融点140℃以上のプロピレン単独重合体(以下、「特定ポリプロピレン」と称することがある)と、ポリエチレンと、前記(I)で示す重合体及び前記(II)で示す重合体からなる群より選択される少なくとも一種の重合体(以下、「特定重合体」と称することがある)を含有する。
前記特定重合体は、前記組成物100質量%に対して、総量として5質量%〜30質量%含有する。
特定重合体の含有量としては、前記組成物の全量に対して、10質量%〜30質量%であることが好ましく、10質量%〜25質量%であることがより好ましい。
前記(I)及び前記(II)で示される重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種の重合体を含有することで、本実施形態のスパンボンド不織布は、良好な柔軟性や伸張性を維持しながらも極めて優れた延伸加工適性を得ることができる。
ポリエチレンの含有量は、組成物の全量に対して1.0質量%〜10.0質量%であることが好ましく、2.0質量%〜8.0質量%であることがより好ましい。
融点140℃以上のプロピレン単独重合体は、プロピレンに由来する構成単位を含み、融点が140℃以上である。融点は150℃以上であることが好ましい。
特定ポリプロピレンは、組成物に1種のみを用いてもよく、融点、分子量、結晶構造などが互いに異なる2種以上を用いてもよい。
組成物の全量に対する特定ポリプロピレンの好ましい含有量は、既述のとおりである。
本実施形態に用い得るポリエチレンは、エチレンに由来する構成単位を含むポリエチレンであれば特に制限はなく、具体的には、高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(所謂LLDPE)、高密度ポリエチレン(所謂HDPE)などのエチレン単独重合体等が挙げられる。
なかでも、組成物に用いるポリエチレンとしては、密度が0.941g/cm3〜0.970g/cm3の範囲にある高密度ポリエチレンであることが、伸長性、柔軟性、及び破断強度をより向上させる観点から好ましい。
ポリエチレンは、組成物に1種のみを用いてもよく、融点、分子量、結晶構造などが互いに異なる2種以上を用いてもよい。
組成物の全量に対するポリエチレンの好ましい含有量は、既述のとおりである。
((I)で示す重合体:プロピレンとエチレン及び炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンとのランダム共重合体)
(I)で示す重合体(以下、重合体(I)と称することがある)は、プロピレンに由来する構成単位と、エチレン及び炭素数4〜20のα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種のα−オレフィンに由来する構成単位とを含むランダム共重合体である。重合体(I)がランダム共重合体であることで、得られたスパンボンド不織布にべたつき感が発生せずに柔軟性が向上する点から好ましい。
重合体(I)としては、上記構成単位を含むランダム共重合体であれば特に制限されない。
プロピレンと共重合し得る構成単位としては、エチレンに由来する構成単位;1−ブテン、1−ヘキセン、4メチル−1−ペンテン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン等の炭素数4以上のα−オレフィンから選ばれるα−オレフィンに由来する構成単位等が挙げられる。なかでも、エチレンに由来する構成単位及び炭素数4〜8のα−オレフィンから選ばれるα−オレフィンに由来する構成単位が好ましい。
重合体(I)に含まれるα−オレフィンに由来する構成単位は1種のみでもよく、2種以上であってもよい。
重合体(I)としては、具体的には、プロピレン・1−ブテンランダム共重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・1−ブテンランダム共重合体などが好ましい例として挙げられる。
重合体(I)の融点は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて、窒素雰囲気下−40℃で5分間保持した後10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップとして定義される。具体的には、示差走査型熱量計(パーキン・エルマー社製、DSC−7)を用い、試料5mgを窒素雰囲気下−40℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップとして求めることができる。
重合体(I)の融点は、好ましくは100℃以上であり、130℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることがさらに好ましい。
結晶化度=ΔH/ΔH0×100(%)
重合体(I)は、ASTM規格D−1238に準拠した方法で測定されるメルトフローレート(MFR、測定条件:230℃、荷重2160g)が、良好な紡糸性と優れた延伸加工適性を得る点より、通常、1g/10分〜100g/10分の範囲にあることが好ましく、5g/10分〜100g/10分の範囲にあることがより好ましく、30g/10分〜70g/10分の範囲にあることがさらに好ましい。
また、重合体(I)の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比:Mw/Mn(分子量分布)は、通常1.5〜5.0である。紡糸性がより良好で、かつ繊維強度が特に優れる複合繊維が得られる点で、重合体(I)の分子量分布(Mw/Mn)は、さらに1.5〜3.0が好ましい。なお、良好な紡糸性とは、紡糸ノズルから重合体(I)の吐き出し時及び延伸中に糸切れを生じず、且つ、フィラメントの融着が生じないことをいう。
重合体(I)のMw及びMnは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によって、公知の方法で測定することができる。測定方法の詳細は後述する。
(II)で示す重合体(以下、重合体(II)と称することがある)は、下記(a)〜(f)の要件を満たす重合体である。
(a)[mmmm]=20モル%〜60モル%:
重合体(II)のメソペンタッド分率[mmmm]が20モル%以上であると、べたつきの発生が抑制され、60モル%以下であると、結晶化度が高くなりすぎることがないので、弾性回復性が良好となる。このメソペンタッド分率[mmmm]は、好ましくは30モル%〜50モル%であり、より好ましくは40モル%〜50モル%である。
方法:プロトン完全デカップリング法
濃度:220mg/ml
溶媒:1,2,4−トリクロロベンゼンと重ベンゼンの90:10(容量比)混合溶媒
温度:130℃
パルス幅:45°
パルス繰り返し時間:4秒
積算:10000回
M=m/S×100
R=γ/S×100
S=Pββ+Pαβ+Pαγ
S:全プロピレン単位の側鎖メチル炭素原子のシグナル強度
Pββ:19.8ppm〜22.5ppm
Pαβ:18.0ppm〜17.5ppm
Pαγ:17.5ppm〜17.1ppm
γ:ラセミペンタッド連鎖:20.7ppm〜20.3ppm
m:メソペンタッド連鎖:21.7ppm〜22.5ppm
[rrrr]/[1−mmmm]の値は、上記のペンタッド単位の分率から求められ、重合体(II)におけるプロピレン由来の構成単位の規則性分布の均一さを示す指標である。この値が大きくなると、既存触媒系を用いて製造される従来のポリプロピレンのように高規則性ポリプロピレンとアタクチックポリプロピレンの混合物となり、べたつきの原因となる。
重合体(II)において、[rrrr]/(1−[mmmm])が0.1以下であると、得られるスパンボンド不織布におけるべたつきが抑制される。このような観点から、[rrrr]/(1−[mmmm])は、好ましくは0.05以下であり、より好ましくは0.04以下である。
重合体(II)のラセミメソラセミメソ分率[rmrm]が2.5モル%を超える値であると、該重合体(II)のランダム性が増加し、スパンボンド不織布の弾性回復性がさらに向上する。[rmrm]は、好ましくは2.6モル%以上であり、より好ましくは2.7モル%以上である。その上限は、通常10モル%程度である。
[mm]×[rr]/[mr]2は、重合体(II)のランダム性の指標を示し、この値が2.0以下であると、弾性不織布は十分な弾性回復性が得られ、且つ、べたつきも抑制される。[mm]×[rr]/[mr]2は、0.25に近いほどランダム性が高くなる。上記十分な弾性回復性を得る観点から、[mm]×[rr]/[mr]2は、好ましくは0.25を超え1.8以下であり、より好ましくは0.5〜1.5である。
プロピレン単独重合体である重合体(II)において重量平均分子量が10,000以上であると、当該重合体(II)の粘度が低すぎず適度のものとなるため、組成物により得られるスパンボンド不織布の製造時の糸切れが抑制される。また、重量平均分子量が200,000以下であると、当該重合体(II)の粘度が高すぎず、紡糸性が向上する。この重量平均分子量は、好ましくは30,000〜150,000であり、より好ましくは50,000〜150,000である。重合体(II)の重量平均分子量の測定法については後述する。
重合体(II)において、分子量分布(Mw/Mn)が4未満であると、得られるスパンボンド不織布におけるべたつきの発生が抑制される。この分子量分布は、好ましくは3以下である。
上記重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、下記の装置及び条件で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量であり、上記分子量分布(Mw/Mn)は、同様にして測定した数平均分子量(Mn)及び上記重量平均分子量(Mw)より算出した値である。
カラム :TOSO GMHHR−H(S)HT
検出器 :液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
[測定条件]
溶媒 :1,2,4−トリクロロベンゼン
測定温度 :145℃
流速 :1.0ml/分
試料濃度 :2.2mg/ml
注入量 :160μl
検量線 :Universal Calibration
解析プログラム:HT−GPC(Ver.1.0)
(g)示差走査型熱量計(DSC)を用いて、窒素雰囲気下−10℃で5分間保持した後10℃/分で昇温させることにより得られた融解吸熱カーブの最も高温側に観測されるピークのピークトップとして定義される融点(Tm−D)が0℃〜120℃である。
重合体(II)の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比:Mw/Mn(分子量分布)は、通常1.5〜5.0である。紡糸性がより良好で、かつ繊維強度が特に優れる複合繊維が得られる点で、重合体(I)の分子量分布(Mw/Mn)は、さらに1.5〜3.0が好ましい。なお、紡糸性が良好であるとは、紡糸ノズルから重合体(II)の吐き出し時及び延伸中に糸切れを生じず、且つ、フィラメントの融着が生じないことをいう。
重合体(II)のMw及びMnは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によって、既述の測定方法、及び測定条件で測定することができる。
組成物は、本実施形態の目的を損なわない範囲で、任意成分として、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、スリップ剤、防曇剤、滑剤、染料、顔料、天然油、合成油、ワックス、脂肪酸アミド等の種々公知の添加剤を含んでもよい。
組成物には、炭素数15以上22以下の脂肪酸アミドを含有することが好ましい。組成物が脂肪酸アミドを含有することで、組成物により形成されるスパンボンド不織布の繊維表面に脂肪酸アミドが吸着し、繊維表面が改質されて柔軟性、触感、耐ブロッキング性等がより向上し、エンボス工程等で使用する装置内の各種回転機器等の部材への不織布繊維の付着がより効果的に抑制されると考えられる。
炭素数15以上22以下の脂肪酸アミドとしては、脂肪酸モノアミド化合物、脂肪酸ジアミド化合物、飽和脂肪酸モノアミド化合物、不飽和脂肪酸ジアミド化合物が挙げられる。
なお、本明細書における脂肪酸アミドの炭素数とは、分子中に含まれる炭素数を意味し、アミドを構成する−CONHにおける炭素も炭素数に含まれる。脂肪酸アミドの炭素数は、より好ましくは18以上22以下である。
組成物に使用し得る脂肪酸アミドとしては、具体的には、パルミチン酸アミド(炭素数16)、ステアリン酸アミド(炭素数18)、オレイン酸アミド(炭素数18)、エルカ酸アミド(炭素数22)などが挙げられる。
脂肪酸アミドは、組成物に1種のみ用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
脂肪酸アミドの組成物の全量に対する含有量としては、効果の観点から、総量として0.1質量%〜5.0質量%の範囲であることが好ましい。
本実施形態のスパンボンド不織布は、5%強度を不織布の目付で割った値が0.2N/25mm/(g/m2)以上であり、且つ、50%延伸時の応力積分値の積算値が70N/(g/m2)以下であることが好ましい。5%強度を不織布の目付で割った値ならびに50%延伸時の応力積分値の求め方は後述する。
上記好ましい物性を有するスパンボンド不織布は、以下に詳述する開放式スパンボンド不織布成形機(以下、押出機と称する)を用いて得ることができる。
開放式スパンボンド法は、紡糸口金2を備えた押出機1の紡糸口金2から溶融した組成物が大気中に吐出されて長繊維3が形成され、長繊維3は大気中で、例えば、冷却風4により冷却されながらエアーサッカーで延伸される延伸工程、次いで、繊維の分散工程として、例えば一定の周期でラインの非走行方向に振動する分散板6に繊維が衝突することで繊維が分散する工程、次いでベルトに堆積した不織布を一定の目付となるように調整しながら搬送する工程、シートとしての強度を発現するためにエンボス加工する工程(図示せず)を含むことができる。捕捉装置としての分散板6には、図2に示す如き吸引装置7が設けられていてもよい。長繊維3は、分散板6に到達して、スパンボンド不織布8が形成される。
本実施形態のスパンボンド不織布は、単独で用いてもよい。また、目的に応じて本実施形態のスパンボンド不織布と他の層とを積層した不織布積層体とすることができる。不織布積層体は、スパンボンド不織布以外の他の層を1又は2以上有していてもよい。
また、不織布積層体が通気性を必要としない場合には、ポリエチレン、ポリプロピレン等から選ばれる1種以上の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂のフィルムを用いることができる。
非エンボス単位面積とは、四方をエンボス部で囲まれた最小単位の非エンボス部において、エンボスに内接する四角形の最大面積である。また刻印形状は、円、楕円、長円、正方、菱、長方、四角やそれら形状を基本とする連続した形が例示される。
延伸加工の方法は特に制限されず、従来公知の方法を適用できる。延伸加工の方法は、部分的に延伸する方法であってもよく、全体的に延伸する方法であってもよい。また、一軸延伸する方法であっても、二軸延伸する方法であってもよい。機械の流れ方向(MD)に延伸する方法としては、たとえば、2つ以上のニップロールに部分的に融着した混合繊維を通過させる方法が挙げられる。このとき、ニップロールの回転速度を、機械の流れ方向の順に速くすることによって部分的に融着した不織布積層体を延伸できる。また、ギア延伸装置を用いてギア延伸加工することもできる。
不織布積層体を形成する際に、弾性を有する層と有しない層とを積層して、延伸した後、応力が解放されると、弾性を有する層(層を構成する長繊維)は弾性回復し、弾性を有しない長繊維は、弾性回復せずに褶曲し、不織布積層体に嵩高感を発現させることができる。塑性変形した長繊維は細くなるので柔軟性及び触感が良くなるとともに、不織布積層体に伸び止り機能を付与することができる。
本実施形態の衛生材料は、既述の本実施形態のスパンボンド不織布を含む。
本発明のスパンボンド不織布は、低温でのヒートシール性が良好であり、さらに、高い伸長性及び柔軟性を有するものである。そのため、本実施形態のスパンボンド不織布は、衛生材料に好適に用いられる。
紙おむつ、生理用ナプキン、衛生マスク等の衛生材料の製造工程において、不織布同士をヒートシールして貼り合わせることがある。本実施形態のスパンボンド不織布は、ヒートシール性が良好である。よって、製造を高速化する目的で、ヒートシール工程においてシール時間を短縮したり、シール温度を下げたりしても、シール性が低下したり、シール部分が固くなったりするといった問題の発生を抑制することができる。したがって、既述の本実施形態のスパンボンド不織布を用いることで、柔軟な風合いを維持しながら、高い生産性で製造することができることも本実施形態の衛生材料における利点の一つである。
衛生材料は、本実施形態のスパンボンド不織布を、本実施形態のスパンボンド不織布とその他の層とを含む不織布積層体として含んでいてもよい。
実施例及び比較例における物性値等は、以下の方法により測定した。
スパンボンド不織布から流れ方向(MD)が300mm、横方向(CD)が250mmの試験片を10枚採取した。なお、採取箇所は任意の10箇所とした。次いで、採取した各試験片の質量(g)を、上皿電子天秤(研精工業社製)を用いてそれぞれ測定した。各試験片の質量の平均値を求めた。求めた平均値から1m2当たりの質量(g)に換算し、小数点第1位を四捨五入して、スパンボンド不織布の目付〔g/m2〕とした。
スパンボンド不織布から、 JIS L 1906の6.12.1[A法]に準拠して、JIS Z 8703(試験場所の標準状態)に規定する温度20±2℃、湿度65±2%の恒温室内で、流れ方向(MD)に25cm、横方向(CD)に5cmの試験片を5枚採取した。得られた試験片を、チャック間100mm、引張速度300mm/分の条件で引張り試験機(インストロン ジャパン カンパニイ リミテッド製 インストロン5564型)を用いて引張試験を行い、5枚の試験片について引張荷重を測定し、それらの最大値の平均値を最大強度とした。
また、最大強度における伸度を最大伸度とした。
また、最大強度における伸度を最大伸度とした。
なお、最大強度に加え、以下に示す式で表される強度INDEXを併記した。
〔式〕:強度INDEX=((((MD強度)2+(CD強度)2))/2)0.5
流れ方向(MD)について(2)最大伸度と同手順で引張試験を行い、5枚の試験片についてチャック間が105mm(引張試験開始状態である100mmから5%延伸された状態)のときの引張荷重の平均値をMD5%強度とした。得られたMD5%強度を不織布の単位面積あたりの重量である目付で割り、本実施形態におけるMD5%強度を不織布の目付で割った値とした。
JIS L 1906の6.12.1[A法]に準拠して、JIS Z 8703(試験場所の標準状態)に規定する温度20±2℃、湿度65±2%の恒温室内で流れ方向(MD)に60mm、横方向(CD)に50mmの不織布試験片を5枚採取し、チャック間10mm、引張速度500mm/分の条件で引張り試験機(インストロン ジャパン カンパニイ リミテッド製、インストロン5564型)を用いて引張試験を行った。得られた引張試験のカーブで、変位(横軸)をチャック間10mm(引張試験開始時)〜15mm(50%延伸時)にて60領域に等分割し、各領域における引張荷重(縦軸)の平均値を算出した。各領域における変位(横軸)変動量と引張荷重(縦軸)で囲まれる面積(長方形)を各領域における応力積分値とし、60領域分の応力積分値を足すことで、50%延伸時の応力積分値の積算値を算出した。
[ヒートシール方法]
スパンボンド不織布から、流れ方向(MD)が100mm、横方向(CD)が100mmの試験片を10点採取した。次いでこの試験片をMD方向が同じ向きになるように2枚重ね合せ、テスター産業(株)製のヒートシール試験機(製品名:ヒートシールテスター)を使用し、下記の条件でヒートシールを行った。
シールバー幅:10.0mm
シール圧力 :2.0kg/cm2
シール時間 :1.0秒
シール温度 :上部バー及び下部バーを同一温度に設定(145℃、155℃)
シール方向 :MDと垂直
定速度引張試験機((株)東洋精機社製、製品名:ストログラフ)を用いて、上記条件でヒートシールを行なった試験片の引張剥離試験を、下記の条件で各々5枚ずつ実施して剥離強度を測定し、その平均値をヒートシール強度とした。
試験片形状 :幅20mm、長さ50mm
引張速度 :30mm/分
測定時雰囲気温度:23℃
なお、表1〜表2中「NG」とは、重ね合わせた2枚の試験片がシールされなかった状態を示す。
上記条件でヒートシールを行なった試験片について、焼けの発生について観察し、以下の基準に基づいて評価を行った。
−評価基準−
A:ヒートシール部の焼けが発生しなかった
B:ヒートシール部に若干の焼けが発生した
C:ヒートシール部の焼けが顕著であった
上記条件でヒートシールを行なった試験片について、収縮の発生について観察し、以下の基準に基づいて評価を行った。
−評価基準−
A:ヒートシールに伴う試験片の収縮が見られなかった
B:ヒートシールに伴う試験片の収縮が見られた
C:ヒートシールに伴い試験片に著しい収縮が見られた
[柔軟性(手触り)]
スパンボンド不織布に関し、直接手で触れた際の触感を官能評価し、以下の基準に基づいて評価を行った。官能評価はモニター10名で行ない、最も回答の多かった評価結果を採用した。
−評価基準−
A:手触りが非常に良好で柔軟性に優れていた
B:手触りが良好で、下記C評価に比べれば柔軟性に優れていた。
C:手触りに硬さがあり柔軟性が劣っていた。
以下の方法によりカンチレバー試験を実施し、スパンボンド不織布の剛軟性〔mm〕を測定した。
具体的にはJIS L1096の8.19.1[A法(45°カンチレバー法)]に準拠した。
スパンボンド不織布から、2cm×15cmの試験片をたて(MD)方向及びよこ(CD)方向にそれぞれ5枚採取した。
一端が45度の斜面をもつ表面の滑らかな水平台の上に、得られた試験片の短辺をスケール基線に合わせて置いた。次に、適当な方法によって試験片を斜面の方向に緩やかに滑らせて、試験片の一端の中央点が斜面と接したときの、試験片の他端の位置をスケールによって読んだ。
剛軟度は、試験片が移動した長さ(mm)で示され、それぞれ5枚を測り、たて方向(MD)及びよこ方向(CD)それぞれの平均値を求め、以下の式を用いて得られる数値を、小数点第二位を四捨五入して算出した。
剛軟度={〔(MDの平均値)2+(CDの平均値)2〕/2}(1/2)
スパンボンド不織布から、流れ方向(MD)が250mm、横方向(CD)が200mmの試験片を1枚採取した。得られた試験片を、図1に示す如きギア延伸装置(ギア加工機)のロール回転方向と試験片のCD方向が一致するように挿入し、MD方向(不織布の流れ方向)にギア延伸されたスパンボンド不織布を得た。ギア加工機に搭載されるギアロールは各々直径が200mm、ギアピッチが2.5mmであり、両ロールの噛み合い深さを5.5mmとなるように調整した。
上記のようにして触感評価用と同様の方法で得たスパンボンド不織布がギア延伸されたスパンボンド不織布について、SEMによる形態観察を行い、ギア延伸された後のエンボスの残存率を評価した。エンボス残存率が高いほど、触感が良好であるとした。エンボス残存率は下記の式を用いて算出した。
エンボス残存率=(破壊されていないエンボス数/観察されたエンボス数)×100
なお、ギア延伸されたスパンボンド不織布のSEMによるエンボス部の観察により、エンボス部での孔あき、繊維の脱離、及びエンボス部とその境界における繊維切れのいずれもが確認されなかったエンボス部を「破壊されていないエンボス」とした。
ギア加工機を用いた延伸加工により形成されたエンボスの残存率が良好であり、延伸加工時にエンボス部とその境界におけるスパンボンド不織布の繊維切れ、及び繊維切れに起因する不織布の破れが発生しないことにより、スパンボンド不織布の延伸加工適性が良好であることを確認できる。
<スパンボンド不織布の製造>
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm3、融点160℃のプロピレン単独重合体(1)71.7質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm3、融点142℃のプロピレンランダム共重合体(2:重合体(I))(プロピレンとエチレンとの共重合体、重合モル比97:3)20質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度190℃、荷重2.16kgで測定)5g/10分、密度0.95g/cm3、融点134℃の高密度ポリエチレン(3:以下、「ポリエチレン」と記載する。)8質量%と、エルカ酸アミド0.3質量%の混合物を、75mmφの押出機を用い溶融し、孔数2557ホールの紡糸口金を有するスパンボンド不織布成形機(捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:800mm)を用いて、樹脂温度とダイ温度がともに220℃、冷却風温度20℃、延伸エア風速5233m/分の条件でスパンボンド法により溶融紡糸を行い、捕集面上に堆積させ、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度100℃)して総目付量が18.0g/m2であるスパンボンド不織布を作製した。
なお、実施例1〜3においては、図3に示すクローズド型紡糸プロセス(以下、密閉式スパンボンド法と称する)によりスパンボンド不織布を製造した。
得られた実施例1のスパンボンド不織布は高伸長性を有したうえで、手触りが非常に良好で柔軟性に優れていた。
また、下記表1に示すように、上記スパンボンド不織布はヒートシール時の耐熱性が良好であり、ヒートシール部の焼けが発生しなかった。またヒートシールに伴う試験片の収縮が少なく形態安定性に優れていた。
さらに、エンボス残存率を評価した結果、エンボス残存率が高く、延伸加工適性に優れていることがわかった。
<低結晶性ポリプロピレンの合成>
攪拌機付き、内容積0.2m3のステンレス製反応器に、n−ヘプタンを20L/hで、トリイソブチルアルミニウムを15mmol/hで、さらに、ジメチルアニリニウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレートと(1,2’−ジメチルシリレン)(2,1’−ジメチルシリレン)−ビス(3−トリメチルシリルメチルインデニル)ジルコニウムジクロライドとトリイソブチルアルミニウムとプロピレンとを事前に接触させて得られた触媒成分をジルコニウムあたり6μmol/hで連続供給した。
重合温度70℃で気相部水素濃度を8mol%、反応器内の全圧を0.7MPa・Gに保つようにして、プロピレンと水素を連続供給した。
得られた重合溶液に、SUMILIZER GP(住友化学社製)を1000ppmになるように添加し、溶媒を除去することにより、プロピレン重合体を得た。
得られたプロピレン重合体の重量平均分子量(Mw)は1.2×104、Mw/Mn=2であった。また、NMR測定から求めた[mmmm]が46モル%、[rrrr]/(1−[mmmm])が0.038、[rmrm]が2.7モル%、[mm]×[rr]/[mr]2が1.5であった。
上記のように得られた低結晶性ポリプロピレン(重合体(II))を以下、「LMPP1」と記載する。
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm3、融点160℃のプロピレン単独重合体(1)71.7質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定):50g/10分、融点:75℃のLMPP1(2)20質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度190℃、荷重2.16kgで測定):5g/10分、密度:0.95g/cm3、融点:134℃の高密度ポリエチレン(3)8質量%と、エルカ酸アミド0.3質量%の混合物を使用し、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度95℃)をした以外は実施例1と同様の方法により実施例2のスパンボンド不織布を得た。
評価の結果、実施例2のスパンボンド不織布は高伸長性を有したうえで、手触りが非常に良好で柔軟性に優れていた。
ヒートシール強度を測定した結果、ヒートシール時の耐熱性が良好であり、ヒートシール部の焼けが発生しなかった。またヒートシールに伴う試験片の収縮が少なく形態安定性に優れていた。
さらに、上記スパンボンド不織布はエンボス残存率が高く、延伸加工適性に優れていた。
<プロピレン・エチレン・1−ブテン共重合体の合成>
充分に窒素置換した容量2000mlの重合装置に、833mlの乾燥ヘキサンと、100gの1−ブテンと、トリイソブチルアルミニウム(1.0mmol)とを常温で仕込んだ。その後、重合装置の内温を40℃に昇温し、プロピレンを導入して加圧した。その後、エチレンを導入して系内圧力を0.8MPaに調整した。
次いで、ジメチルメチレン(3−tert−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)フルオレニルジルコニウムジクロライド0.001mmolとアルミニウム換算で0.3mmolのメチルアルミノキサン(東ソー・ファインケム社製)とを含有するトルエン溶液を重合器内に添加した。その後、内温を40℃に、系内圧力を、エチレンを導入することにより0.8MPaに保ちながら20分間重合した。その後、20mlのメタノールを添加して重合を停止した。脱圧後、2l(リットル)のメタノール中で重合溶液からポリマーを析出し、真空下130℃で12時間乾燥した。
得られたポリマーのプロピレン含量は78モル%であり、エチレン含量は16モル%であり、1−ブテン含量は6モル%であった。融点は161℃、結晶化度は6%、引張り弾性率は23.5MPaであった。
上記のようにして得られたプロピレン・エチレン・1−ブテン(C2/C3/C4)共重合体(重合体(I))を以下、「PEB−1」と記載する。
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定):60g/10分、密度:0.91g/cm3、融点:160℃のプロピレン単独重合体(1)71.7質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定):30g/10分のPEB−1(2)20質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度190℃、荷重2.16kgで測定):5g/10分、密度:0.95g/cm3、融点:134℃の高密度ポリエチレン(3)8質量%と、エルカ酸アミド0.3質量%の混合物を使用し、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度:95℃)をした以外は実施例1と同様の方法で実施例3のスパンボンド不織布を得た。
実施例3のスパンボンド不織布は高伸長性を有したうえで、手触りが非常に良好で柔軟性に優れていた。
ヒートシール強度を測定した結果、上記スパンボンド不織布はヒートシール時の耐熱性が良好であり、ヒートシール部の焼けが発生しなかった。またヒートシールに伴う試験片の収縮が少なく形態安定性に優れていた。
さらに、エンボス残存率を評価した結果、上記スパンボンド不織布はエンボス残存率が高く、延伸加工適性に優れていた。
<スパンボンド不織布の製造>
図2に示す開放式スパンボンド不織布成形機1を用いて、開放式スパンボンド法により、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定):60g/10分、密度:0.91g/cm3、融点:160℃のプロピレン単独重合体(1)87.2質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定):50g/10分、融点:75℃のLMPP1(2)10質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度190℃、荷重2.16kgで測定):5g/10分、密度:0.95g/cm3、融点:134℃の高密度ポリエチレン(3)2.5質量%と、エルカ酸アミド0.3質量%の混合物を使用し、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度95℃)をした以外は実施例2と同様にして、スパンボンド不織布を製造した。
評価結果を下記表1に示す。得られた実施例4のスパンボンド不織布の5%強度を不織布の目付で割った値は0.26N/25mm/(g/m2)であり、50%延伸時の応力積分値の積算値は53N/(g/m2)であった。
<スパンボンド不織布の製造>
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm3、融点160℃のプロピレン単独重合体(1)91.7質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度190℃、荷重2.16kgで測定)5g/10分、密度0.95g/cm3、融点134℃の高密度ポリエチレン(3)8質量%と、エルカ酸アミド0.3質量%の混合物を使用し、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度105℃)をした以外は実施例1と同様の方法で比較例1のスパンボンド不織布を得た。
特定重合体を含まない組成物により得られた比較例1のスパンボンド不織布は高伸長性を有したものの、手触りが良好ではなく、柔軟性が劣っていた。
ヒートシール強度を測定した結果、上記スパンボンド不織布は145℃でのヒートシール強度が実施例の各不織布に比較して低く、不充分であった。
エンボス残存率を評価した結果、上記スパンボンド不織布はエンボス残存率が低く、延伸加工適性に劣っていた。
得られた比較例1のスパンボンド不織布において、5%強度を不織布の目付で割った値は0.17N/25mm/(g/m2)であり、実用上不充分な値であった。
<スパンボンド不織布の製造>
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm3、融点160℃のプロピレン単独重合体(1)99.7質量%と、エルカ酸アミド0.3質量%の混合物を使用し、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度135℃)をした以外は実施例1と同様の方法で比較例2のスパンボンド不織布を得た。
特定重合体及びポリエチレンを含まない組成物により得られた比較例2のスパンボンド不織布は伸長性も不充分であり、手触りが良好ではなく柔軟性が劣っていた。
ヒートシール強度を測定した結果、上記スパンボンド不織布はシール温度145℃、155℃のいずれにおいてもヒートシールによってシールされなかった。
エンボス残存率を評価した結果、上記スパンボンド不織布は伸長性が不充分であるためにギア延伸にて破れが生じ、延伸加工適性に劣っていた。
<スパンボンド不織布の製造>
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm3、融点160℃のプロピレン単独重合体(1)79.7質量%と、MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm3、融点142℃のプロピレンランダム共重合体(2)(プロピレンとエチレンとの共重合体、重合モル比97:3)20質量%と、エルカ酸アミド0.3質量%の混合物を使用し、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度135℃)をした以外は実施例1と同様の方法で比較例3のスパンボンド不織布を得た。
ポリエチレンを含まない組成物により得られた比較例3のスパンボンド不織布は伸長性も不充分であり、手触りが良好ではなく柔軟性が劣っていた。
ヒートシール強度を測定した結果、上記スパンボンド不織布はシール温度145℃、155℃のいずれにおいてもヒートシールによってシールされなかった。
エンボス残存率を評価した結果、上記スパンボンド不織布は伸長性が不充分であるためにギア延伸にて破れが生じ、延伸加工適性に劣っていた。
<スパンボンド不織布の製造>
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm3、融点160℃のプロピレン単独重合体(1)79.7質量%と、LMPP1(2)20質量%と、エルカ酸アミド0.3質量%の混合物を使用し、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度135℃)をした以外は実施例1と同様の方法で比較例4のスパンボンド不織布を得た。
ポリエチレンを含まない組成物により得られた比較例4のスパンボンド不織布は伸長性も不充分であり、手触りが不充分で柔軟性が劣っていた。
ヒートシール強度を測定した結果、上記スパンボンド不織布はシール温度145℃、155℃のいずれにおいてもヒートシールによってシールされなかった。
エンボス残存率を評価した結果、上記スパンボンド不織布は伸長性が不充分であるためにギア延伸にて破れが生じ、延伸加工適性に劣っていた。
<スパンボンド不織布の製造>
MFR(ASTM D1238に準拠して、温度230℃、荷重2.16kgで測定):60g/10分、密度:0.91g/cm3、融点:160℃のプロピレン単独重合体(1)79.7質量%と、特許第3798018号公報に記載されているブロックコポリマー(76%アイソタクチックポリプロピレン、20%プロピレンの共重合体:Motenll KS057P、以下、「ブロックコポリマー」と記載する。)20質量%と、エルカ酸アミド0.3質量%の混合物を使用し、エンボスロールで加熱加圧処理(エンボス面積率(熱圧着率)18%、エンボス温度135℃)をした以外は実施例1と同様の方法で比較例5のスパンボンド不織布を得た。
ブロックコポリマーを使用した比較例5のスパンボンド不織布は、伸長性は充分であったものの、べたつきが強く、手触りが不充分であり、柔軟性が劣っていた。
エンボス残存率を評価した結果、上記スパンボンド不織布はギア延伸にて破れが生じ、延伸加工適性に劣っていた。
したがって、実施例のスパンボンド不織布はいずれも、加工適性に優れる。これらの評価結果より、本実施形態のスパンボンド不織布は、伸長性、柔軟性、及び加工適性を必要とする衛生材料の用途に好適であることが分る。
Claims (9)
- 融点140℃以上のプロピレン単独重合体と、
ポリエチレンと、
下記(I)に示す重合体及び下記(II)に示す重合体からなる群より選択される少なくとも一種の重合体と、を含む組成物で構成されるスパンボンド不織布であり、
前記組成物における下記(I)に示す重合体及び下記(II)に示す重合体の総含有量が、前記組成物の全量に対して、5質量%以上30質量%以下の範囲であるスパンボンド不織布。
(I)プロピレンと、エチレン及び炭素数が4〜20であるα−オレフィンから選ばれる少なくとも1種と、のランダム共重合体
(II)下記(a)〜(f)を満たす融点120℃未満のプロピレン単独重合体
(a)[mmmm]=20モル%〜60モル%
(b)[rrrr]/(1−[mmmm])≦0.1
(c)[rmrm]>2.5モル%
(d)[mm]×[rr]/[mr]2≦2.0
(e)重量平均分子量(Mw)=10,000〜200,000
(f)分子量分布(Mw/Mn)<4
(a)〜(d)中、[mmmm]はメソペンタッド分率であり、[rrrr]はラセミペンタッド分率であり、[rmrm]はラセミメソラセミメソペンタッド分率であり、[mm]、[rr]及び[mr]はそれぞれトリアッド分率である。 - 前記ポリエチレンの密度が、0.941g/cm3〜0.970g/cm3の範囲にある請求項1に記載のスパンボンド不織布。
- 前記組成物が、炭素数15以上22以下の脂肪酸アミドを、前記組成物の全量に対して0.1質量%以上5.0質量%以下含む請求項1に記載のスパンボンド不織布。
- 前記組成物が、融点140℃以上のプロピレン単独重合体を、前記組成物の全量に対して55.0質量%以上89.9質量%以下含む請求項1に記載のスパンボンド不織布。
- 前記組成物が、前記ポリエチレンを、前記組成物の全量に対して1.0質量%以上10.0質量%以下含む請求項1に記載のスパンボンド不織布。
- 前記(I)に示す重合体が、プロピレンとエチレンとのランダム共重合体である請求項1に記載のスパンボンド不織布。
- 前記(I)に示す重合体が、プロピレンとエチレンと1−ブテンとのランダム共重合体である請求項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の5%強度を前記スパンボンド不織布の目付で割った値が0.2N/25mm/(g/m2)以上であり、且つ、
前記スパンボンド不織布の50%延伸時の応力積分値の積算値が70N/(g/m2)以下である請求項1に記載のスパンボンド不織布。 - 請求項1に記載のスパンボンド不織布を含む衛生材料。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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