KR20200096833A - 스펀본드 부직포, 위생 재료, 및 스펀본드 부직포의 제조 방법 - Google Patents

스펀본드 부직포, 위생 재료, 및 스펀본드 부직포의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체와, 폴리에틸렌과, (I)로 나타내는 중합체 및 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체를 포함하는 조성물로 이루어지는 섬유를 포함하고, 섬유가 해도 구조를 갖고, 섬유의 장축 방향을 따른 단면에 있어서의 도상의 평균 길이가 1μm 이상 500μm 이하인, 스펀본드 부직포 및 그의 제조 방법. (I)로 나타내는 중합체는, 프로필렌과 특정 탄소수의 α-올레핀의 랜덤 공중합체이며, (II)로 나타내는 중합체는, 특정의 물성을 만족시키는 융점 120℃ 미만의 프로필렌 단독중합체이다.

Description

스펀본드 부직포, 위생 재료, 및 스펀본드 부직포의 제조 방법
본 개시는, 스펀본드 부직포, 위생 재료, 및 스펀본드 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 부직포는 통기성 및 유연성이 우수하므로 각종 용도에 폭넓게 이용되고 있다. 부직포의 대표적인 용도로서는, 예를 들어, 종이 기저귀, 생리대 등의 흡수성 물품, 위생 마스크, 의료용 거즈, 습포재의 기포 등을 들 수 있다.
이와 같은 부직포에는, 사용되는 개소에 따라 신장성을 가질 것 등이 요구된다.
예를 들어, 일본 특허공표 평9-512313호 공보에는, 복합 부직포에 포함되는 부직포로서, 폴리에틸렌과 프로필렌 폴리머를 포함하는, 신장성이 양호한 밀착형 신장성 부직포에 관한 기술이 제안되어 있다.
또한, 국제 공개 제2014/050965호에는, 유연성을 갖는 부직포로서는, 융점이 서로 상이한 2종 이상의 폴리프로필렌과 특정의 지방산 아마이드를 포함하는 조성물로 이루어지는 스펀본드 부직포가 제안되어 있다.
더욱이, 일본 특허공개 2015-071854호 공보에는, 위생 재료에 적합한, 신축성, 촉감이 양호한 스펀본드 부직포로서, 열가소성 폴리유레테인 엘라스토머에, 에틸렌 비스올레산 아마이드 및/또는 가교 유기 미립자를 함유시키고, 경도를 75∼85의 범위로 하는 열가소성 폴리유레테인 엘라스토머를 이용하여 이루어지는 스펀본드 부직포가 제안되어 있다.
게다가, 국제 공개 제2017/006972호에는, 저온에서의 히트 실링성, 연신 가공 적성이 양호한 스펀본드 부직포로서, 비교적 융점이 높은 프로필렌 단독중합체와, 폴리에틸렌에 더하여, 추가로, 특정의 탄소수를 갖는 α-올레핀과 프로필렌의 랜덤 공중합체와 비교적 저융점이며 특정의 메소펜타드 분율, 라세미 펜타드 분율인 프로필렌 단독중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하는 스펀본드 부직포가 제안되어 있다.
일본 특허공표 평9-512313호 공보에 기재된 밀착형 신장성 부직포에서는, 복합 부직포로서, 제 2의 신장성 층을 갖는 태양이 상정되어 있지만, 단독의 부직포로서 사용하려면, 신장성의 향상이 요구되는 경우가 있다.
국제 공개 제2014/050965호에 기재된 스펀본드 부직포는, 신장성의 향상이 요구되는 경우가 있다.
일본 특허공개 2015-071854호 공보에 기재된 스펀본드 부직포는, 열가소성 폴리유레테인 엘라스토머를 이용하고 있기 때문에, 내열성이 충분하지는 않으므로, 가공성의 개선이 요구되는 경우가 있다.
국제 공개 제2017/006972호에 기재된 스펀본드 부직포에 대해서는, 신장성을 보다 향상시킬 것이 요구되는 경우가 있다.
본 발명의 일 실시형태의 과제는, 열가소성 폴리유레테인 엘라스토머를 이용하지 않고, 신장성이 우수한 스펀본드 부직포, 및 스펀본드 부직포를 이용한 위생 재료를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 일 실시형태의 과제는, 신장성이 우수한 스펀본드 부직포의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단에는, 이하의 실시형태가 포함된다.
＜1＞
융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체와, 폴리에틸렌과, 하기 (I)로 나타내는 중합체 및 하기 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체를 포함하는 조성물로 이루어지는 섬유를 포함하고,
상기 섬유가 해도(海島) 구조를 갖고, 상기 섬유의 장축 방향을 따른 단면에 있어서의 도상(島相)의 평균 길이가 1μm 이상 500μm 이하인, 스펀본드 부직포.
(I) 프로필렌과, 에틸렌 및 탄소수가 4 이상 20 이하인 α-올레핀으로부터 선택되는 적어도 1종의 랜덤 공중합체
(II) 하기 (a)∼(f)를 만족시키는 융점 120℃ 미만의 프로필렌 단독중합체
(a) [mmmm]=20몰% 이상 60몰% 이하
(b) [rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1
(c) [rmrm]＞2.5몰%
(d) [mm]×[rr]/[mr]2≤2.0
(e) 중량 평균 분자량(Mw)=10,000 이상 200,000 이하
(f) 분자량 분포(Mw/Mn)＜4
(a)∼(d) 중, [mmmm]은 메소펜타드 분율이고, [rrrr]은 라세미 펜타드 분율이며, [rmrm]은 라세미 메소 라세미 메소펜타드 분율이고, [mm], [rr] 및 [mr]은 각각 트라이아드 분율이다.
＜2＞
상기 폴리에틸렌의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 1.0질량% 이상 15.0질량% 이하인, ＜1＞에 기재된 스펀본드 부직포.
＜3＞
상기 (I)로 나타내는 중합체 및 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 5.0질량% 이상 30.0질량% 이하인, ＜1＞ 또는 ＜2＞에 기재된 스펀본드 부직포.
＜4＞
상기 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 55.0질량% 이상 90.0질량% 이하인, ＜1＞∼＜3＞ 중 어느 하나에 기재된 스펀본드 부직포.
＜5＞
상기 폴리에틸렌의 밀도가, 0.941g/cm3 이상 0.970g/cm3 이하의 범위에 있는, ＜1＞∼＜4＞ 중 어느 하나에 기재된 스펀본드 부직포.
＜6＞
상기 조성물이 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드를 포함하고, 상기 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하인, ＜1＞∼＜5＞ 중 어느 하나에 기재된 스펀본드 부직포.
＜7＞
상기 (I)로 나타내는 중합체가, 프로필렌과 에틸렌을 적어도 포함하는 랜덤 공중합체인, ＜1＞∼＜6＞ 중 어느 하나에 기재된 스펀본드 부직포.
＜8＞
＜1＞∼＜7＞ 중 어느 하나에 기재된 스펀본드 부직포를 포함하는 위생 재료.
＜9＞
폴리에틸렌을 180℃ 이상 200℃ 이하에서 용융하고, 용융된 상기 폴리에틸렌을 눈크기 65μm 이하의 체를 통과시키는 여과 공정과,
상기 여과 공정에서 상기 체를 통과한 폴리에틸렌과, 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체와, 하기 (I)로 나타내는 중합체 및 하기 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체를 혼합하여 조성물을 얻는 혼합 공정과,
상기 혼합 공정에서 얻어진 상기 조성물로부터 스펀본드법으로 부직포를 얻는 부직포 형성 공정
을 포함하고, 상기 여과 공정에서 상기 체를 통과한 상기 폴리에틸렌에 의해 형성된 막 중에 포함되는 직경 0.2mm 이하의 입자의 수가 25개/g 이하인, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
(I) 프로필렌과, 에틸렌 및 탄소수가 4 이상 20 이하인 α-올레핀으로부터 선택되는 적어도 1종의 랜덤 공중합체
(II) 하기 (a)∼(f)를 만족시키는 융점 120℃ 미만의 프로필렌 단독중합체
(a) [mmmm]=20몰% 이상 60몰% 이하
(b) [rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1
(c) [rmrm]＞2.5몰%
(d) [mm]×[rr]/[mr]2≤2.0
(e) 중량 평균 분자량(Mw)=10,000 이상 200,000 이하
(f) 분자량 분포(Mw/Mn)＜4
(a)∼(d) 중, [mmmm]은 메소펜타드 분율이고, [rrrr]은 라세미 펜타드 분율이며, [rmrm]은 라세미 메소 라세미 메소펜타드 분율이고, [mm], [rr] 및 [mr]은 각각 트라이아드 분율이다.
＜10＞
상기 혼합 공정에 이용하는 상기 폴리에틸렌의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 1.0질량% 이상 15.0질량% 이하인, ＜9＞에 기재된 스펀본드 부직포의 제조 방법.
＜11＞
상기 혼합 공정에 이용하는 상기 (I)로 나타내는 중합체 및 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 5질량% 이상 30질량% 이하인, ＜9＞ 또는 ＜10＞에 기재된 스펀본드 부직포의 제조 방법.
＜12＞
상기 혼합 공정에 이용하는 상기 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 55.0질량% 이상 90.0질량% 이하인, ＜9＞∼＜11＞ 중 어느 하나에 기재된 스펀본드 부직포의 제조 방법.
＜13＞
상기 혼합 공정이, 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드를 추가로 혼합하여 조성물을 얻는 공정이고, 상기 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하인, ＜9＞∼＜12＞ 중 어느 하나에 기재된 스펀본드 부직포의 제조 방법.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 신장성이 우수한 스펀본드 부직포, 및 스펀본드 부직포를 이용한 위생 재료가 제공된다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 의하면, 신장성이 우수한 스펀본드 부직포의 제조 방법이 제공된다.
도 1a는 실시예 1의 스펀본드 부직포에 있어서의 섬유의 단면을 투과형 전자현미경으로 관찰했을 때의 상이다.
도 1b는 비교예 1의 스펀본드 부직포에 있어서의 섬유의 단면을 투과형 전자현미경으로 관찰했을 때의 상이다.
도 2는 밀폐식 스펀본드법의 개략도이다.
도 3은 기어 연신 장치의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태(이하, 「본 실시형태」라고도 한다)에 대해 설명한다.
단, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 이하의 실시형태에 있어서, 그 구성 요소(요소 스텝 등도 포함한다)는, 특별히 명시했을 경우, 원리적으로 분명히 필수라고 생각되는 경우 등을 제외하고, 필수는 아니다. 수치 및 그 범위에 대해서도 마찬가지이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서 「공정」이라는 말은, 독립한 공정뿐만 아니라, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우여도 그 공정의 목적이 달성되면, 본 용어에 포함된다.
본 명세서에 있어서 조성물 중의 각 성분의 함유량은, 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수종 존재하는 경우, 특별히 예고하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수종의 물질의 합계량을 의미한다.
본 명세서에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 어느 수치 범위에서 기재된 상한치 또는 하한치는, 다른 단계적인 기재의 수치 범위의 상한치 또는 하한치로 치환해도 된다. 또한, 본 명세서에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 어느 수치 범위에서 기재된 상한치 또는 하한치는, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.
본 명세서에 있어서, 2 이상의 바람직한 태양의 조합은, 보다 바람직한 태양이다.
＜스펀본드 부직포＞
본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체와, 폴리에틸렌과, 하기 (I)로 나타내는 중합체 및 하기 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체를 포함하는 조성물로 이루어지는 섬유를 포함하고, 섬유가 해도 구조를 갖고, 섬유의 장축 방향을 따른 단면에 있어서의 도상의 평균 길이가 1μm 이상 500μm 이하인, 스펀본드 부직포이다.
(I) 프로필렌과, 에틸렌 및 탄소수가 4 이상 20 이하인 α-올레핀으로부터 선택되는 적어도 1종의 랜덤 공중합체
(II) 하기 (a)∼(f)를 만족시키는 융점 120℃ 미만의 프로필렌 단독중합체
(a) [mmmm]=20몰% 이상 60몰% 이하
(b) [rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1
(c) [rmrm]＞2.5몰%
(d) [mm]×[rr]/[mr]2≤2.0
(e) 중량 평균 분자량(Mw)=10,000 이상 200,000 이하
(f) 분자량 분포(Mw/Mn)＜4
(a)∼(d) 중, [mmmm]은 메소펜타드 분율이고, [rrrr]은 라세미 펜타드 분율이며, [rmrm]은 라세미 메소 라세미 메소펜타드 분율이고, [mm], [rr] 및 [mr]은 각각 트라이아드 분율이다.
한편, 「(I)로 나타내는 중합체 및 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체」를 대체로 「특정 중합체」라고 칭하는 경우가 있다.
또한, 본 실시형태의 스펀본드 부직포를 구성하는 섬유는, 상기 각 성분을 포함하는 조성물로 이루어지기 때문에, 섬유 중의 각 성분의 함유량은, 조성물 중의 각 성분의 함유량과 마찬가지이다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 비교적 융점이 높은 프로필렌 단독중합체, 폴리에틸렌, 및 특정 중합체를 포함하는 조성물로 이루어지는 섬유에 의해 구성되는 것이며, 섬유가 해도 구조를 갖고, 섬유의 장축 방향을 따른 단면에 있어서의 도상의 평균 길이가 1μm 이상 500μm 이하이다.
본 발명자들은, 상기와 같은 해도 구조를 갖는 섬유를 포함하고, 섬유의 장축 방향을 따른 단면에 있어서의 도상의 평균 길이가 1μm 이상 500μm 이하임으로써, 얻어진 스펀본드 부직포의 신장성이 높아진다고 하는 새로운 지견을 얻었다. 상기와 같이 섬유가 해도 구조를 가짐으로써, 폴리프로필렌의 배향 결정화를 저해하여 신장성이 높아지는 것이라고 추측되지만, 도상의 평균 길이가 상기 범위 내이면 신장성이 보다 높아지는 이유는 분명하지는 않다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 해도 구조를 갖는 섬유에 의해 구성된다. 그리고, 섬유의 해도 구조에 있어서의 도상의 평균 길이가 1μm 이상 500μm 이하이다. 도상의 길이는, 1μm 이상 100μm 이하가 바람직하고, 3μm 이상 50μm 이하가 보다 바람직하다.
도상의 길이가 1μm 이상 500μm 이하임으로써, 전술한 바와 같이, 우수한 신장성이 얻어진다.
여기에서, 섬유의 해도 구조에 있어서의 도상의 길이에 대해서는, 이하와 같이 측정한다.
우선, 스펀본드 부직포로부터 섬유를 취출하고, 파라핀에 포매하여, 측정 시료를 제작한다. 그리고, 측정 시료를, 섬유의 장축 방향과 칼날이 평행하도록 마이크로톰에 설치하고, 섬유의 장축 방향을 따라 슬라이스한다. 그 후, 슬라이스하여 얻어진 섬유에 카본 보강을 실시한 후, 그 단면에 대하여, 투과형 전자현미경(TEM: Transmission Electron Microscope)을 이용하여 관찰하고, 임의의 100개의 도상의 길이를 계측하여, 평균 길이를 구한다.
여기에서, 투과형 전자현미경으로서는, 히타치 하이테크(주)제의 투과형 전자현미경 형식: H-7650을 이용한다. 관찰 배율은, 도상의 길이를 계측할 수 있으면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 8000배이다.
또한, 섬유의 말단이 엠보스 가공에 의해 관찰될 수 없는 경우는, 다른 한쪽의 말단으로부터 엠보스 가공의 경계선까지의 도상의 길이를 계측하면 된다. 섬유의 양 말단을 엠보스 가공에 의해 관측할 수 없는 경우는, 한쪽의 엠보스 가공의 경계선으로부터, 다른 한쪽의 엠보스 가공의 경계선까지의 도상의 길이를 계측하면 된다.
즉, 본 발명에 있어서의 「섬유의 해도 구조에 있어서의 도상의 길이」는, 도상의 한쪽의 말단으로부터 엠보스 가공의 경계선까지의 도상의 길이인 경우, 또한, 한쪽의 엠보스 가공의 경계선으로부터 다른 한쪽의 엠보스 가공의 경계선까지의 도상의 길이인 경우를 포함한다.
도 1에, 투과형 전자현미경에서의 관찰한 섬유의 단면상을 나타낸다. 도 1a는, 실시예 1의 스펀본드 부직포에 있어서의 섬유의 단면상이며, 도 1b는, 비교예 1의 스펀본드 부직포에 있어서의 섬유의 단면상이다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포를 구성하는 조성물 또는 조성물로 이루어지는 섬유에 상기 각 성분이 포함되는 것은, 공지된 방법에 의해, 적절히 확인할 수 있다.
한편, (II)로 나타내는 중합체에 있어서의 융점 120℃ 미만의 프로필렌 단독중합체의, 메소펜타드 분율[mmmm], 라세미 펜타드 분율[rrrr], 라세미 메소 라세미 메소펜타드 분율[rmrm], 트라이아드 분율[mm], [rr] 및 [mr]은, 이하에 상술하는 바와 같이, 에이 잠벨리(A. Zambelli) 등에 의해 「Macromolecules, 6, 925(1973)」에서 제안된 방법에 준거하여 산출할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 조성물에 있어서, 폴리에틸렌의 함유량은, 조성물의 전량에 대해서, 1.0질량% 이상 15.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 3.0질량% 이상 12.0질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 6.0질량% 이상 10.0질량% 이하가 더욱 바람직하다.
폴리에틸렌의 함유량이 상기 범위임으로써, 얻어지는 스펀본드 부직포의 신장성의 향상이 도모된다.
또한, 폴리에틸렌은, 스펀본드 부직포의 강도의 향상의 관점에서, 밀도가 0941g/cm3 이상 0.970g/cm3 이하의 범위에 있는 것이, 얻어지는 스펀본드 부직포의 신장성 및 유연성을 보다 향상시키는 관점에서 바람직하다.
폴리에틸렌의 밀도가 상기 범위임으로써, 얻어지는 스펀본드 부직포의 강도의 향상이 도모된다.
본 실시형태에 있어서의 조성물에 있어서, 특정 중합체의 함유량은, 조성물의 전량에 대해서, 5.0질량% 이상 30.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 10.0질량% 이상 30.0질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 15.0질량% 이상 25.0질량% 이하가 더욱 바람직하다.
특정 중합체의 함유량이 상기 범위임으로써, 얻어지는 스펀본드 부직포의 신장성의 향상이 도모된다.
본 실시형태에 있어서의 특정 중합체는, 얻어지는 스펀본드 부직포의 신장성을 보다 향상시키는 관점에서, (I) 프로필렌에서 유래하는 구성 단위와 에틸렌에서 유래하는 구성 단위를 적어도 포함하는 랜덤 공중합체, 또는 (II) (a)∼(f)를 만족시키는 융점 120℃ 미만의 프로필렌 단독중합체가 바람직하다. 마찬가지의 관점에서, 특정 중합체는, 프로필렌에서 유래하는 구성 단위와 에틸렌에서 유래하는 구성 단위를 적어도 포함하는 랜덤 공중합체가 보다 바람직하고, 프로필렌에서 유래하는 구성 단위 및 에틸렌에서 유래하는 구성 단위만으로 이루어지는 랜덤 공중합체가 더욱 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 조성물에 있어서, 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체의 함유량은, 조성물의 전량에 대해서, 55.0질량% 이상 90.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 60.0질량% 이상 85.0질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 65.0질량% 이상 80.0질량% 이하가 더욱 바람직하다.
융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체의 함유량이 상기 범위임으로써, 얻어지는 스펀본드 부직포의 신장성의 향상을 도모할 수 있음과 함께, 스펀본드 부직포의 강도 물성이 양호한 범위로 유지되어, 저평량이고 유연한 부직포가 얻어지기 쉽다.
본 실시형태에 있어서의 조성물은, 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드를 포함하는 것이 바람직하다. 조성물이 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드를 함유함으로써, 조성물에 의해 형성되는 스펀본드 부직포의 섬유 표면에, 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드가 흡착되어, 섬유 표면이 개질된다. 그 결과, 스펀본드 부직포의 신장성 및 유연성이 보다 향상된다.
탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드의 함유량은, 조성물의 전량에 대해서, 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.1질량% 이상 3.0질량% 이하가 보다 바람직하고, 0.1질량% 이상 1.0질량% 이하가 더욱 바람직하다.
〔스펀본드 부직포의 태양 및 물성〕
이하에, 본 실시형태의 스펀본드 부직포의 바람직한 태양 및 물성을 든다.
(5% 강도를 부직포의 평량으로 나눈 값 및 50% 연신 시의 응력 적분치의 적산치)
본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 5% 강도를 부직포의 평량으로 나눈 값이 0.2N/25mm/(g/m2) 이상이며, 또한 50% 연신 시의 응력 적분치의 적산치가 70N/(g/m2) 이하인 것이 바람직하다.
5% 강도를 부직포의 평량으로 나눈 값이란, 부직포 제조 시의 흐름 방향(즉, MD 방향)에 대해, JIS L 1906의 6.12.1[A법]에 준거하여 인장 시험을 행하여, 인장 시험 개시 상태로부터 5% 연신된 상태일 때의 인장 하중인 MD 5% 강도를, 부직포의 단위 면적당의 중량인 평량으로 나눈 값을 가리킨다. 또한, 50% 연신 시의 응력 적분치란, JIS L 1906의 6.12.1[A법]에 준거하여 인장 시험을 행하여, 인장 시험 개시 상태로부터 50% 연신된 상태까지의 응력 적분치의 적산치를, 부직포의 단위 면적당의 중량인 평량으로 나눈 값을 가리킨다.
이 바람직한 물성을 갖는 스펀본드 부직포는, 후술하는 개방식 스펀본드법을 이용하여 얻을 수 있다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포의 평량은 특별히 제한되지 않는다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 유연성과 강도를 양립시킨다고 하는 관점에서는, 통상, 평량이 30g/m2 이하인 것이 바람직하고, 28g/m2 이하인 것이 보다 바람직하고, 25g/m2 이하인 것이 더욱 바람직하고, 5g/m2 이상 20g/m2 이하의 범위인 것이 가장 바람직하다. 본 실시형태의 스펀본드 부직포를 후술하는 위생 재료 등에 적용하는 경우, 스펀본드 부직포의 평량은, 5g/m2 이상 19g/m2 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다.
평량은, 후술하는 실시예에서 이용한 방법에 의해 측정할 수 있다.
(섬유경)
본 실시형태의 스펀본드 부직포를 구성하는 섬유는, 통상, 섬유경이 50μm 이하인 것이 바람직하고, 40μm 이하인 것이 보다 바람직하고, 30μm 이하인 것이 더욱 바람직하고, 가장 바람직하게는 20μm 이하이다. 섬유경은 작을수록 부직포의 유연성이 우수하다. 핸들링성, 제조 적성 및 얻어진 부직포의 보풀일기 발생 억제의 관점에서는, 섬유경은 10μm 이상인 것이 바람직하다.
(히트 실링성)
본 실시형태의 스펀본드 부직포의 물성의 하나로서 히트 실링성을 들 수 있다.
스펀본드 부직포의 히트 실링성은, 2매의 부직포를 겹쳐서, 히트 실링 시험기로 히트 실링했을 경우, 180℃ 이하의 온도에서 히트 실링할 수 있는 것이 바람직하고, 160℃ 이하의 온도에서 히트 실링할 수 있는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 조건에서 히트 실링했을 경우의 버닝(burning), 즉 가열에 의한 변색이 억제되는 것이 바람직하다.
히트 실링을 행한 2매의 스펀본드 부직포의 인장 박리 강도(히트 실링 강도라고도 한다)를 확인함으로써, 히트 실링성의 유무를 평가해도 된다. 예를 들어, 히트 실링 강도는, 스펀본드 부직포의 사용 목적에 따라 적절히 정해지지만, 일반적으로는, 0.05N/20mm 이상인 것이 바람직하고, 0.1N/20mm 이상인 것이 보다 바람직하다.
한편, 히트 실링성의 유무는, 예를 들어, 후술하는 실시예에서 이용한 방법에 의해 확인된다.
(엠보스 잔존율)
본 실시형태의 스펀본드 부직포의 물성의 하나로서 엠보스 잔존율을 들 수 있다.
스펀본드 부직포의 연신 가공 후의 엠보스 잔존율은 40% 이상인 것이 바람직하고, 50% 이상인 것이 보다 바람직하고, 70% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
연신 가공 후의 엠보스 잔존율이 40% 이상이면, 스펀본드 부직포의 촉감이 보다 양호해진다.
엠보스 잔존율은, 후술하는 실시예에서 이용한 방법에 의해 측정할 수 있다.
(유연성)
본 실시형태의 스펀본드 부직포의 물성의 하나로서 유연성을 들 수 있다.
스펀본드 부직포의 유연성은 부직포의 사용감에 큰 영향을 준다. 유연성으로서는, 감촉에 의한 관능 평가에 의한 유연성(예를 들어, 실시예에서 상술하는 방법에서의 유연성)과 강연도(剛軟度)를 들 수 있다. JIS L 1096:2010의 8.21.1[A법(45° 캔틸레버법)]에 준거하여 측정할 수 있다.
(최대 신도 및 최대 강도)
본 실시형태의 스펀본드 부직포의 바람직한 물성의 하나로서, 최대 신도 및 최대 강도를 들 수 있다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 적어도 일 방향의 최대 신도가 70% 이상인 것이 바람직하고, 100% 이상인 것이 보다 바람직하고, 140% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 적어도 일 방향의 최대 강도가 10N/50nn 이상인 것이 바람직하고, 15N/50nn 이상인 것이 보다 바람직하고, 20N/50nn 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 탄성 회복이 거의 없는 성질을 갖는 스펀본드 부직포가 바람직하다.
스펀본드 부직포의 최대 신도 및 최대 강도는, 실시예에서 상술하는 바와 같이, JIS L 1906의 6.12.1[A법]에 준거하여 측정할 수 있다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 이하에 상술하는 조성물의 1종 또는 2종 이상을 이용하여 통상적 방법에 의해 제조할 수 있다.
〔조성물에 포함되는 각 성분〕
본 실시형태의 스펀본드 부직포를 구성하는 조성물은, 이미 기술한 바와 같이, 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체(이하, 「특정 폴리프로필렌」이라고 칭하는 경우가 있다)와, 폴리에틸렌과, 상기 (I)로 나타내는 중합체 및 상기 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체(특정 중합체)를 함유한다.
이하, 조성물에 포함되는 각 성분에 대해 상술한다.
본 실시형태의 목적을 효과적으로 달성하는 관점에서는, 조성물의 총 질량 중의 특정 폴리프로필렌 및 특정 중합체의 합계 함유율은 80질량% 이상인 것이 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 92질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
[융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체(특정 폴리프로필렌)]
융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체는, 프로필렌에서 유래하는 구성 단위만을 포함하고, 융점이 140℃ 이상인 중합체이다.
프로필렌 단독중합체의 융점은 150℃ 이상인 것이 바람직하다. 프로필렌 단독중합체의 융점의 상한은, 예를 들어, 166℃이다.
특정 폴리프로필렌은, 폴리프로필렌의 명칭으로 제조 또는 판매되고 있는 결정성 수지이며, 융점(Tm)이 140℃ 이상인 수지이면 사용할 수 있다. 시판품으로서는, 예를 들어, 융점이 155℃ 이상, 바람직하게는 157℃ 이상 166℃ 이하의 범위에 있는 프로필렌의 단독중합체를 들 수 있다.
한편, 특정 폴리프로필렌의 융점은, 후술하는 중합체(I)의 융점과 마찬가지의 정의로 나타나고, 후술하는 중합체(I)의 융점과 마찬가지의 방법으로 측정할 수 있다.
특정 폴리프로필렌은, 용융 방사할 수 있는 한, 멜트 플로 레이트(MFR: ASTM D 1238, 측정 조건: 온도 230℃, 하중 2160g)는 특별히 한정은 되지 않는다. 특정 폴리프로필렌의 상기 멜트 플로 레이트로서는, 통상, 1g/10분 이상 1000g/10분 이하, 바람직하게는 5g/10분 이상 500g/10분 이하, 더욱 바람직하게는 10g/10분 이상 100g/10분 이하의 범위에 있다.
특정 폴리프로필렌은, 조성물에 1종만을 이용해도 되고, 융점, 분자량, 결정 구조 등이 서로 상이한 2종 이상을 이용해도 된다.
조성물의 전량에 대한 특정 폴리프로필렌의 바람직한 함유량은, 이미 기술한 바와 같다.
〔폴리에틸렌〕
폴리에틸렌은, 에틸렌에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 폴리에틸렌이면 특별히 제한은 없고, 구체적으로는, 고압법 저밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌(소위 LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(소위 HDPE) 등의 에틸렌 단독중합체 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 폴리에틸렌으로서는, 이미 기술한 바와 같이, 밀도가 0.941g/cm3 이상 0.970g/cm3 이하의 범위에 있는 고밀도 폴리에틸렌인 것이, 신장성, 유연성, 및 파단 강도를 보다 향상시키는 관점에서 바람직하다.
폴리에틸렌은, 폴리에틸렌에 의해 막을 형성했을 때, 이 막 중에 포함되는 직경 0.2mm 이하의 입자의 수가 25개/g 이하가 되는 폴리에틸렌인 것이 바람직하다.
또한, 폴리에틸렌은, 폴리에틸렌에 의해 막을 형성했을 때, 이 막 중에 포함되는 직경 2mm 이하의 입자의 수가 10개/g 이하가 되는 폴리에틸렌인 것이 바람직하다.
폴리에틸렌은, 조성물에 1종만을 이용해도 되고, 융점, 분자량, 결정 구조 등이 서로 상이한 2종 이상을 이용해도 된다.
조성물의 전량에 대한 폴리에틸렌의 바람직한 함유량은, 이미 기술한 바와 같다.
〔특정 중합체〕
본 실시형태에 있어서, 특정 중합체를 포함하는 조성물을 이용함으로써, 얻어진 스펀본드 부직포는, 양호한 유연성이나 신장성을 유지하면서도 극히 우수한 연신 가공 적성을 얻을 수 있다.
[(I)로 나타내는 중합체: 프로필렌과, 에틸렌 및 탄소수가 4 이상 20 이하인 α-올레핀으로부터 선택되는 적어도 1종의 랜덤 공중합체]
(I)로 나타내는 중합체(이하, 중합체(I)이라고 칭하는 경우가 있다)는, 프로필렌에서 유래하는 구성 단위와, 에틸렌 및 탄소수 4 이상 20 이하의 α-올레핀으로부터 선택되는 적어도 1종의 올레핀에서 유래하는 구성 단위를 포함하는 랜덤 공중합체이다.
중합체(I)이 랜덤 공중합체임으로써, 얻어진 스펀본드 부직포에 끈적거림감이 발생하지 않고서 유연성이 향상되는 관점에서 바람직하다.
중합체(I)로서는, 상기 구성 단위를 포함하는 랜덤 공중합체이면 특별히 제한되지 않는다.
프로필렌과 공중합할 수 있는 구성 단위로서는, 에틸렌에서 유래하는 구성 단위; 1-뷰텐, 1-헥센, 1-옥텐, 4-메틸-1-펜텐 등의 탄소수 4 이상 20 이하의 α-올레핀에서 유래하는 구성 단위 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 에틸렌에서 유래하는 구성 단위 및 탄소수 4 이상 8 이하의 α-올레핀에서 유래하는 구성 단위가 바람직하다.
중합체(I)에 포함되는 α-올레핀에서 유래하는 구성 단위는 1종만이어도 되고, 2종 이상이어도 된다.
중합체(I)로서는, 구체적으로는, 프로필렌·1-뷰텐 랜덤 공중합체, 프로필렌·에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌·에틸렌·1-뷰텐 랜덤 공중합체 등을 바람직한 예로서 들 수 있다.
본 실시형태의 목적을 효과적으로 달성하는 관점에서는, 중합체(I)에 포함되는 전체 구성 단위 중의 프로필렌에서 유래하는 구성 단위 및 에틸렌 등의 프로필렌 이외의 상기 올레핀에서 유래하는 구성 단위의 합계의 비율은 80몰% 이상인 것이 바람직하고, 85몰% 이상인 것이 보다 바람직하고, 90몰% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
중합체(I)은, 융점이 100℃ 이상인 것이 바람직하고, 130℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 140℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
중합체(I)의 융점은, 시차 주사형 열량계(DSC)를 이용하여, 질소 분위기하 -40℃에서 5분간 유지한 후 10℃/분으로 승온시키는 것에 의해 얻어진 융해 흡열 커브의 가장 고온측에 관측되는 피크의 피크 톱으로서 정의된다.
구체적으로는, 시차 주사형 열량계(퍼킨 엘머사제, DSC-7)를 이용하여, 시료 5mg을 질소 분위기하 -40℃에서 5분간 유지한 후, 10℃/분으로 승온시키는 것에 의해 얻어진 융해 흡열 커브의 가장 고온측에 관측되는 피크의 피크 톱으로서 구할 수 있다.
중합체(I)의 결정화도는, 15% 이하인 것이 바람직하고, 10% 이하가 보다 바람직하고, 8% 이하가 더욱 바람직하다.
중합체(I)의 결정화도는, 시차 주사형 열량계(DSC)를 이용하여, 질소 분위기하 -40℃에서 5분간 유지한 후 10℃/분으로 승온시키는 것에 의해 얻어진 융해 흡열 커브 중 주성분의 융해에서 유래하는 융해열 커브로부터 산출된다.
구체적으로는, 시차 주사형 열량계(퍼킨 엘머사제, DSC-7)를 이용하여 시료 5mg을 질소 분위기하 -40℃에서 5분간 유지한 후, 10℃/분으로 승온시키는 것에 의해 얻어진 융해 흡열 커브 중 주성분의 융해에서 유래하는 융해열 커브로부터 하기의 식을 이용하여 산출할 수 있다.
결정화도=ΔH/ΔH0×100(%)
식 중, ΔH는 에틸렌과 프로필렌을 포함하는 α-올레핀 공중합체의 주성분의 융해에서 유래하는 융해열 커브로부터 구한 융해 열량(J/g)이며, ΔH0은 주성분의 완전 결정의 융해 열량(J/g)이다. 즉, 주성분이 에틸렌인 경우, ΔH0은 293J/g이며, 주성분이 프로필렌인 경우, ΔH0은 210J/g이다.
중합체(I)은, JIS K 7161:2011에 준거한 방법으로 측정되는 인장 탄성률이, 100MPa 이하인 것이 바람직하고, 40MPa 이하인 것이 보다 바람직하고, 25MPa 이하인 것이 더욱 바람직하다.
중합체(I)은, ASTM D 1238에 준거한 방법으로 측정되는 멜트 플로 레이트(MFR, 측정 조건: 온도 230℃, 하중 2160g)가, 양호한 방사성과 우수한 연신 가공 적성을 얻는 점에서, 통상, 1g/10분 이상 100g/10분 이하의 범위에 있는 것이 바람직하고, 5g/10분 이상 100g/10분 이하의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 30g/10분 이상 70g/10분 이하의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.
중합체(I)의 중량 평균 분자량(Mw)과 수 평균 분자량(Mn)의 비: Mw/Mn(분자량 분포)는, 통상 1.5 이상 5.0 이하이다. 방사성이 보다 양호하고, 또한 섬유 강도가 특히 우수한 복합 섬유가 얻어지는 관점에서, 중합체(I)의 분자량 분포(Mw/Mn)는, 더욱이 1.5 이상 3.0 이하가 바람직하다.
한편, 양호한 방사성이란, 방사 노즐로부터 중합체(I)의 토출 시 및 연신 중에 실 절단을 일으키지 않고, 또한 필라멘트의 융착이 생기지 않는 것을 말한다.
중합체(I)의 Mw 및 Mn은, GPC(겔 퍼미에이션 크로마토그래피)에 의해, 공지된 방법으로 측정할 수 있다.
한편, 중합체(I)의 Mw 및 Mn은, 후술하는 중합체(II)의 Mw 및 Mn과 마찬가지의 방법으로 측정할 수 있다.
[(II)로 나타내는 중합체: 하기 (a)∼(f)의 요건을 만족시키는 프로필렌 단독중합체]
(II)로 나타내는 중합체(이하, 중합체(II)라고 칭하는 경우가 있다)는, 하기 (a)∼(f)의 요건을 만족시키는 중합체이다.
우선, (a)∼(f)의 요건에 대해 설명한다.
· (a) [mmmm]=20몰% 이상 60몰% 이하
중합체(II)의 메소펜타드 분율[mmmm]이 20몰% 이상이면, 끈적거림의 발생이 억제되고, 60몰% 이하이면, 결정화도가 지나치게 높아지는 경우가 없으므로, 탄성 회복성이 양호해진다.
이 메소펜타드 분율[mmmm]은, 바람직하게는 30몰% 이상 50몰% 이하이며, 보다 바람직하게는 40몰% 이상 50몰% 이하이다.
메소펜타드 분율[mmmm], 후술하는 라세미 펜타드 분율[rrrr] 및 라세미 메소 라세미 메소펜타드 분율[rmrm]은, 에이 잠벨리(A. Zambelli) 등에 의해 「Macromolecules, 6, 925(1973)」에서 제안된 방법에 준거하여, 13C-NMR 스펙트럼의 메틸기의 시그널에 의해 측정되는 폴리프로필렌 분자쇄 중의 펜타드 단위에서의 메소 분율, 라세미 분율, 및 라세미 메소 라세미 메소 분율이다. 메소펜타드 분율[mmmm]이 커지면, 입체 규칙성이 높아진다. 또한, 후술하는 트라이아드 분율[mm], [rr] 및 [mr]도 상기 방법에 의해 산출된다.
한편, 13C-NMR 스펙트럼의 측정은, 에이 잠벨리(A. Zambelli) 등에 의해 「Macromolecules, 8, 687(1975)」에서 제안된 피크의 귀속에 따라, 하기의 장치 및 조건에서 행할 수 있다.
장치: 니혼 전자(주)제 JNM-EX400형 13C-NMR 장치
방법: 양성자 완전 디커플링법
농도: 220mg/ml
용매: 1,2,4-트라이클로로벤젠과 중벤젠의 90:10(용량비) 혼합 용매
온도: 130℃
펄스 폭: 45℃
펄스 반복 시간: 4초
적산: 10000회
[계산식]
M=m/S×100
R=γ/S×100
S=Pββ＋Pαβ＋Pαγ
S: 전체 프로필렌 단위의 측쇄 메틸 탄소 원자의 시그널 강도
Pββ: 19.8ppm 이상 22.5ppm 이하
Pαβ: 18.0ppm 이상 17.5ppm 이하
Pαγ: 17.5ppm 이상 17.1ppm 이하
γ: 라세미 펜타드 연쇄: 20.7ppm 이상 20.3ppm 이하
m: 메소펜타드 연쇄: 21.7ppm 이상 22.5ppm 이하
· (b) [rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1
[rrrr]/[1-mmmm]의 값은, 상기의 펜타드 단위의 분율로부터 구해지고, 중합체(II)에 있어서의 프로필렌 유래의 구성 단위의 규칙성 분포의 균일함을 나타내는 지표이다. 이 값이 커지면, 기존 촉매계를 이용하여 제조되는 종래의 폴리프로필렌과 같이 고규칙성 폴리프로필렌과 어택틱 폴리프로필렌의 혼합물이 되어, 끈적거림의 원인이 된다.
중합체(II)에 있어서, [rrrr]/(1-[mmmm])이 0.1 이하이면, 얻어지는 스펀본드 부직포에 있어서 끈적거림이 억제된다. 이와 같은 관점에서, [rrrr]/(1-[mmmm])은, 바람직하게는 0.05 이하이며, 보다 바람직하게는 0.04 이하이다. 한편, [rrrr]/(1-[mmmm])의 하한은, 0.01이다.
· (c) [rmrm]＞2.5몰%
중합체(II)의 라세미 메소 라세미 메소 분율[rmrm]이 2.5몰%를 초과하는 값이면, 해당 중합체(II)의 랜덤성이 증가하여, 스펀본드 부직포의 탄성 회복성이 더욱 향상된다. [rmrm]은, 바람직하게는 2.6몰% 이상이며, 보다 바람직하게는 2.7몰% 이상이다. 중합체(II)의 라세미 메소 라세미 메소 분율[rmrm]의 상한은, 통상 10몰% 정도이다.
· (d) [mm]×[rr]/[mr]2≤2.0
[mm]×[rr]/[mr]2은, 중합체(II)의 랜덤성의 지표를 나타내고, 이 값이 2.0 이하이면, 탄성 부직포는 충분한 탄성 회복성이 얻어지고, 또한 끈적거림도 억제된다. [mm]×[rr]/[mr]2은, 0.25에 가까울수록 랜덤성이 높아진다. 상기 충분한 탄성 회복성을 얻는 관점에서, [mm]×[rr]/[mr]2은, 바람직하게는 0.25를 초과하고 1.8 이하이며, 보다 바람직하게는 0.5 이상 1.5 이하이다.
· (e) 중량 평균 분자량(Mw)=10,000 이상 200,000 이하
프로필렌 단독중합체인 중합체(II)에 있어서 중량 평균 분자량이 10,000 이상이면, 당해 중합체(II)의 점도가 지나치게 낮지 않고 적당한 것이 되기 때문에, 조성물에 의해 얻어지는 스펀본드 부직포의 제조 시의 실 절단이 억제된다. 또한, 중량 평균 분자량이 200,000 이하이면, 당해 중합체(II)의 점도가 지나치게 높지 않아, 방사성이 향상된다.
이 중량 평균 분자량은, 바람직하게는 10,000 이상 150,000 이하이다.
중합체(II)의 중량 평균 분자량의 측정법에 대해서는 후술한다.
· (f) 분자량 분포(Mw/Mn)＜4
중합체(II)에 있어서, 분자량 분포(Mw/Mn)가 4 미만이면, 얻어지는 스펀본드 부직포에 있어서의 끈적거림의 발생이 억제된다. 이 분자량 분포는, 바람직하게는 1.5 이상 3 이하이다.
상기 중량 평균 분자량(Mw)은, 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)법에 의해, 하기의 장치 및 조건에서 측정한 폴리스타이렌 환산의 중량 평균 분자량이다. 또한, 상기 분자량 분포(Mw/Mn)는, 중량 평균 분자량(Mw)과 마찬가지로 하여 측정한 수 평균 분자량(Mn) 및 상기 중량 평균 분자량(Mw)으로부터 산출한 값이다.
[GPC 측정 장치]
컬럼: TOSO GMHHR-H(S) HT
검출기: 액체 크로마토그램용 RI 검출기 WATERS 150C
[측정 조건]
용매: 1,2,4-트라이클로로벤젠
측정 온도: 145℃
유속: 1.0ml/분
시료 농도: 2.2mg/ml
주입량: 160μl
검량선: Universal Calibration
해석 프로그램: HT-GPC(Ver. 1.0)
중합체(II)는, 추가로, 이하의 (g)의 요건을 만족시키는 것이 바람직하다.
(g) 융점(Tm-D)=0℃ 이상 120℃ 이하
중합체(II)의 융점(Tm-D)은, (g) 시차 주사형 열량계(DSC)를 이용하여, 질소 분위기하 -10℃에서 5분간 유지한 후 10℃/분으로 승온시키는 것에 의해 얻어진 융해 흡열 커브의 가장 고온측에 관측되는 피크의 피크 톱으로서 정의되는 융점(Tm-D)이다.
중합체(II)의 융점(Tm-D)이 0℃ 이상이면, 조성물에 의해 형성되는 스펀본드 부직포의 끈적거림의 발생이 억제되고, 120℃ 이하이면, 충분한 탄성 회복성이 얻어진다. 이와 같은 관점에서, 융점(Tm-D)은, 보다 바람직하게는 0℃ 이상 100℃ 이하이며, 더욱 바람직하게는 30℃ 이상 100℃ 이하이다.
한편, 상기 융점(Tm-D)은, 시차 주사형 열량계(퍼킨 엘머사제, DSC-7)를 이용하여, 시료 10mg을 질소 분위기하 -10℃에서 5분간 유지한 후, 10℃/분으로 승온시키는 것에 의해 얻어진 융해 흡열 커브의 가장 고온측에 관측되는 피크의 피크 톱으로서 구할 수 있다.
중합체(II)는, ASTM D 1238에 준거한 방법으로 측정되는 멜트 플로 레이트(MFR, 측정 조건: 230℃, 하중 2160g)가, 양호한 방사성과 우수한 연신 가공 적성을 얻는 점에서, 통상, 1g/10분 이상 100g/10분 이하의 범위에 있는 것이 바람직하고, 5g/10분 이상 100g/10분 이하의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 30g/10분 이상 70g/10분 이하의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.
중합체(II)는, 예를 들어, 국제 공개 제2003/087172호에 기재되어 있는 바와 같은, 소위 메탈로센 촉매로 불리는 균일계의 촉매를 이용하여 합성할 수 있다.
[첨가제]
조성물은, 본 실시형태의 목적을 해치지 않는 범위에서, 임의 성분으로서, 산화 방지제, 내열 안정제, 내후 안정제, 대전 방지제, 슬립제, 방담제, 활제, 염료, 안료, 천연유, 합성유, 왁스, 지방산 아마이드 등의 여러 가지 공지된 첨가제를 포함해도 된다.
(지방산 아마이드)
조성물에는, 이미 기술한 바와 같이, 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드를 함유하는 것이 바람직하다.
조성물이 지방산 아마이드를 함유함으로써, 조성물에 의해 형성되는 스펀본드 부직포의 섬유 표면에 지방산 아마이드가 흡착되어, 섬유 표면이 개질되어 유연성, 촉감, 내블로킹성 등이 보다 향상된다. 그 결과, 엠보스 가공 등에서 사용하는 장치 내의 각종 회전 기기 등의 부재로의 부직포 섬유의 부착이 보다 효과적으로 억제된다고 생각된다.
탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드로서는, 지방산 모노아마이드 화합물, 지방산 다이아마이드 화합물, 포화 지방산 모노아마이드 화합물, 불포화 지방산 다이아마이드 화합물을 들 수 있다.
한편, 본 명세서에 있어서의 지방산 아마이드의 탄소수란, 분자 중에 포함되는 총 탄소수를 의미하고, 아마이드를 구성하는 -CONH에 있어서의 탄소도 탄소수에 포함된다. 지방산 아마이드의 탄소수는, 보다 바람직하게는 18 이상 22 이하이다.
지방산 아마이드로서는, 구체적으로는, 팔미트산 아마이드(탄소수 16), 스테아르산 아마이드(탄소수 18), 올레산 아마이드(탄소수 18), 에루크산 아마이드(탄소수 22) 등을 들 수 있다.
지방산 아마이드는, 조성물에 1종만 이용해도 되고, 2종 이상을 이용해도 된다.
지방산 아마이드의 조성물의 전량에 대한 함유량의 바람직한 범위는, 이미 기술한 바와 같다.
＜스펀본드 부직포의 제조 방법＞
본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 이미 기술한 조성물의 1종 또는 2종 이상을 이용하여 통상적 방법에 의해 제조할 수 있다.
구체적으로는, 본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 이하에 나타내는 본 실시형태의 스펀본드 부직포의 제조 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포의 제조 방법은, 폴리에틸렌을 180℃ 이상 200℃ 이하에서 용융하고, 용융된 폴리에틸렌을 180℃ 이상 200℃ 이하로 가온한 눈크기 65μm 이하의 체에 통과시키는 여과 공정과, 여과 공정에서 체를 통과한 폴리에틸렌과, 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체와, 특정 중합체를 혼합하여 조성물을 얻는 혼합 공정과, 혼합 공정에서 얻어진 조성물로부터 스펀본드법으로 부직포를 얻는 부직포 형성 공정을 포함하고, 여과 공정에서 체를 통과한 폴리에틸렌에 의해 형성된 막 중에 포함되는 직경 0.2mm 이하의 입자의 수가 25개/g 이하인, 스펀본드 부직포의 제조 방법이다.
이하, 각 공정에 대해 설명한다.
〔여과 공정〕
여과 공정에서는, 폴리에틸렌을 180℃ 이상 200℃ 이하에서 용융하고, 용융된 폴리에틸렌을 눈크기 65μm 이하의 체를 통과시킨다.
폴리에틸렌의 용융 온도가 180℃ 이상임으로써, 체의 눈막힘을 일으키기 어려워, 여과 공정이 안정되게 행해진다. 또한, 폴리에틸렌의 용융 온도가 200℃ 이하임으로써, 폴리에틸렌의 열화가 억제되어, 신장성이 우수한 스펀본드 부직포가 얻어진다. 마찬가지의 이유에서, 폴리에틸렌의 용융 온도는, 185℃ 이상 195℃ 이하가 바람직하다.
본 공정에서는, 눈크기 65μm 이하의 체를 이용한다. 체로서는, 보다 우수한 신장성을 갖는 스펀본드 부직포를 얻는 관점에서, 62μm 이하가 바람직하고, 59μm 이하가 보다 바람직하다.
또한, 체로서는, 여과 공정의 효율의 관점에서, 눈크기 30μm 이상이 바람직하고, 40μm 이상이 보다 바람직하다.
상기의 온도로 가온한 눈크기 65μm 이하의 체로, 용융된 폴리에틸렌을 여과함으로써, 스펀본드 부직포를 구성하는 섬유 중의 도상의 길이가 짧아져, 도상의 평균 길이 500μm 이하가 달성된다.
본 공정에 이용하는 체는, 용융된 폴리에틸렌과 접촉하기 전에 가온되어 있는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 체는, 100℃ 이상 300℃ 이하로 가온되어 있는 것이 보다 바람직하고, 150℃ 이상 220℃ 이하로 가온되어 있는 것이 보다 바람직하다.
체를 가온함으로써, 체의 눈막힘을 억제할 수 있는 경향이 있다.
본 공정에 이용하는 체로서는, 눈크기가 65μm 이하인 것이면 제한은 없지만, 가온에 견딜 수 있도록, 금속제(예를 들어, 스테인리스제 등)인 것이 바람직하다.
본 공정에서 체를 통과한 폴리에틸렌에 대해서는, 이하에 나타내는 물성을 만족시킨다.
즉, 체를 통과한 폴리에틸렌에 의해 형성된 막 중에 포함되는 직경 0.2mm 이하의 입자의 수가 25개/g 이하이며, 20개/g 이하인 것이 바람직하고, 15개/g 이하인 것이 더욱 바람직하다.
이하, 폴리에틸렌에 의해 형성된 막 중에 포함되는 「직경 0.2mm 이하의 입자」를 「소입자」라고 칭한다.
소입자가 25개/g 이하임으로써, 얻어진 스펀본드 부직포를 구성하는 섬유 중의 도상의 길이가 짧아져, 신장성의 향상이 도모된다.
또한, 체를 통과한 폴리에틸렌에 의해 형성된 막 중에 포함되는 직경 2mm를 초과하는 입자의 수가 10개/g 이하인 것이 바람직하고, 5개/g 이하인 것이 보다 바람직하고, 1개/g 이하인 것이 더욱 바람직하다.
이하, 폴리에틸렌에 의해 형성된 막 중에 포함되는 「직경 2mm를 초과하는 입자」를 「대입자」라고 칭한다.
대입자가 10개/g 이하임으로써, 방사 시의 실 절단이 억제되기 쉽고, 방사성이 우수하여, 생산성의 향상이 도모된다.
상기의 폴리에틸렌에 의해 형성된 막 중에 포함되는 입자의 수는, 이하와 같이 하여 구한다.
즉, 본 공정에서 체를 통과한 폴리에틸렌을, 압출기로 280℃에서 30분간 용융 혼련하고, 280℃의 T 다이로부터 압출 성형하여, 두께 55μm의 필름을 얻는다.
얻어진 필름을 100cm×25cm로 절단하고, 그 무게를 재어, 이것을 측정 시료로 한다. 측정 시료는 3편 채취한다.
얻어진 측정 시료 3편의 각각에 대해서, 표면을 육안으로 관찰하고, 발견한 입자의 직경을 광학 현미경으로 관찰 및 확인하고, 측정 시료 중에 포함되는 입자의 직경을 측정하여, 대입자 또는 소입자로 분류되는 입자의 개수를 센다. 측정 시료 3편으로부터 얻어진 대입자 또는 소입자의 합계의 개수를, 측정 시료 3편의 합계의 무게로 나누어, 측정 시료 1g당의 대입자 또는 소입자의 개수를 구한다.
〔혼합 공정〕
혼합 공정에서는, 여과 공정에서 체를 통과한 폴리에틸렌과, 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체와, 특정 중합체를 혼합하여 조성물을 얻는다.
또한, 본 공정에서 이용하는, 폴리에틸렌 이외의 성분, 즉, 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체, 특정 중합체, 및 첨가제(탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드 등의 임의 성분)는, 각각, 용융된 상태의 것이어도 되고, 고체여도 된다.
본 공정은, 부직포 형성 공정에서 이용하는 압출기 중에서 행해도 된다.
본 공정에 이용하는 폴리에틸렌의 함유량은, 조성물의 전량에 대해서 1.0질량% 이상 15.0질량% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 공정에 이용하는 특정 중합체의 함유량은, 조성물의 전량에 대해서 5질량% 이상 30질량% 이하인 것이 바람직하다.
더욱이, 본 공정에서 이용하는 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체의 함유량은, 조성물의 전량에 대해서 55.0질량% 이상 90.0질량% 이하인 것이 바람직하다.
더욱이, 본 공정은, 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드를 추가로 혼합하여 조성물을 얻는 공정인 것이 바람직하다.
즉, 본 공정은, 여과 공정에서 체를 통과한 폴리에틸렌과, 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체와, 특정 중합체와, 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드를 혼합하여 조성물을 얻는 공정인 것이 바람직하다.
그리고, 본 공정에서 이용하는 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드의 함유량은, 조성물의 전량에 대해서 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하인 것이 바람직하다.
〔부직포 형성 공정〕
부직포 형성 공정에서는, 혼합 공정에서 얻어진 조성물로부터 스펀본드법으로 부직포를 얻는다.
본 공정에서는, 예를 들어, 이하의 방법으로, 부직포를 얻는다.
즉, 혼합 공정에서 얻어진 조성물을, 압출기를 이용하여 용융하고, 용융된 조성물을, 복수의 방사 구금(口金)을 갖는 스펀본드 부직포 성형기를 이용하여 용융 방사하고, 방사에 의해 형성된 장섬유를 필요에 따라서 냉각한 후, 스펀본드 부직포 성형기의 포집면 상에 퇴적시키고, 엠보스 롤로 가열 가압 처리하는 방법이다.
조성물의 용융 온도는, 방사에 사용되는 조성물의 연화 온도 혹은 융해 온도 이상이고 또한 열분해 온도 미만이면 특별히 한정은 되지 않고, 이용하는 조성물의 물성 등에 따라 적절히 결정하면 된다.
방사 구금의 온도는, 이용하는 조성물에 의존하지만, 본 공정에서 이용하는 조성물이 프로필렌 함유 중합체의 함유량이 많은 조성물이기 때문에, 180℃ 이상 240℃ 이하인 것이 바람직하고, 190℃ 이상 230℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 200℃ 이상 225℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
방사한 장섬유를 냉각하는 경우, 장섬유가 냉각되면서 연신되도록, 장섬유에 대해 냉각풍을 맞히는 수법을 이용하는 것이 바람직하다.
방사한 장섬유를 냉각하는 냉각풍의 온도는, 조성물이 고화되는 온도이면 특별히 한정은 되지 않는다. 냉각풍의 온도는, 일반적으로는, 5℃ 이상 50℃ 이하가 바람직하고, 10℃ 이상 40℃ 이하가 보다 바람직하고, 15℃ 이상 30℃ 이하의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
방사한 장섬유를 냉각풍에 의해 연신하는 경우, 냉각풍의 풍속은, 통상, 100m/분 이상 10,000m/분 이하의 범위, 바람직하게는 500m/분 이상 10,000m/분 이하의 범위이다.
이하, 도면을 참조하여, 부직포 형성 공정에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는, 부직포의 원료인 조성물을 이용하여, 용융 방사된 장섬유가 밀폐 공간 중에서 냉각되면서 연신됨으로써 제조되는 밀폐식 스펀본드법의 개략도이다.
도 2에 나타내는 스펀본드법은, 밀폐 공간(밀폐된 냉각실(13))을 갖는 밀폐식 스펀본드 부직포 제조 장치에 의해 행해진다. 구체적으로는, 도 2에 나타내는 밀폐식 스펀본드법에서는, 우선, 방사 구금(11)으로부터 토출된 조성물은, 밀폐식 스펀본드 부직포 제조 장치의 후부(喉部)(12)를 통과하고, 밀폐된 냉각실(13)에서 냉각되어 장섬유(18)가 형성된다. 형성된 장섬유(18)는, 포집 장치(20)에 도달하여, 퇴적됨으로써, 스펀본드 부직포(21)가 형성된다.
한편, 냉각실(13)의 내부에는, 루퍼(14)를 구비한 블로어(15)로부터 필터(17)를 거쳐 냉각풍이 공급된다. 냉각풍의 냉각실(13)로의 공급량은, 블로어(15), 블로어(15)에 보내는 냉각풍을 조정하는 전환 밸브(19), 및 댐퍼(16)의 개폐에 의해 조정된다.
본 공정에 대해, 밀폐식 스펀본드법을 예로 들어 설명했지만, 본 공정은 밀폐식 스펀본드법으로 한정되지 않고, 예를 들어, 개방 공간 중에서 냉각하는 개방식 스펀본드법이어도 된다.
본 공정에서 얻어지는 스펀본드 부직포의 섬유는, 일부를 열융착시켜도 된다. 또한, 본 공정에서 얻어지는 스펀본드 부직포의 섬유는, 열융착하기 전에, 닙 롤을 이용하여, 눌러 고정시켜 두어도 된다.
이상과 같이, 여과 공정, 혼합 공정, 및 부직포 형성 공정을 거침으로써, 본 실시형태의 스펀본드 부직포가 얻어진다.
〔부직포 적층체〕
본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 단독으로 이용해도 되고, 목적에 따라서, 본 실시형태의 스펀본드 부직포와 다른 층을 적층한 부직포 적층체로 해도 된다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포를 이용하여 부직포 적층체로 하는 경우, 본 실시형태의 스펀본드 부직포 이외의 다른 층은, 1층이어도 되고, 또는 2층 이상 갖고 있어도 된다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포 이외의 다른 층으로서, 구체적으로는, 편포, 직포, 본 실시형태의 스펀본드 부직포 이외의 부직포, 필름 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포에 다른 층을 추가로 적층하는(첩합(貼合)하는) 방법은, 특별히 제한되지 않고, 열 엠보스 가공, 초음파 융착 등의 열융착법, 니들 펀치, 워터 제트 등의 기계적 교락법, 핫 멜트 접착제, 유레테인계 접착제 등의 접착제를 이용하는 방법, 압출 라미네이트 등의 여러 가지 방법을 채용할 수 있다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포와 적층하여 부직포 적층체를 형성할 수 있는 다른 부직포로서는, 본 실시형태의 스펀본드 부직포 이외의 스펀본드 부직포, 멜트 블론 부직포, 습식 부직포, 건식 부직포, 건식 펄프 부직포, 플래시 방사 부직포, 개섬 부직포 등의, 여러 가지 공지된 부직포를 들 수 있다.
이들 부직포는 신축성 부직포여도, 비신축성 부직포여도 된다.
여기에서 비신축성 부직포란, MD(즉, 부직포의 흐름 방향, 세로 방향) 또는 CD(즉, 부직포의 흐름 방향(또는 MD 방향)에 직각의 방향, 가로 방향)로 신장 후, 복귀 응력을 발생시키지 않는 것을 말한다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포와 적층하여 부직포 적층체를 형성할 수 있는 필름으로서는, 부직포 적층체가 통기성을 필요로 하는 경우에는, 통기성 필름, 투습성 필름 등이 바람직하다.
통기성 필름으로서는, 투습성을 갖는 폴리유레테인계 엘라스토머, 폴리에스터계 엘라스토머, 폴리아마이드계 엘라스토머 등의 열가소성 엘라스토머로 이루어지는 필름, 무기 미립자 또는 유기 미립자를 포함하는 열가소성 수지로 이루어지는 필름을 연신해서 다공화하여 이루어지는 다공 필름 등의, 여러 가지 공지된 통기성 필름을 들 수 있다.
다공 필름에 이용하는 열가소성 수지로서는, 고압법 저밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌(소위, LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 랜덤 공중합체, 이들의 조합 등의 폴리올레핀이 바람직하다.
또한, 부직포 적층체가 통기성을 필요로 하지 않는 경우에는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등으로부터 선택되는 1종 이상의 열가소성 수지로 이루어지는 필름을 이용할 수 있다.
부직포 적층체의 일부를 열융착하는 경우의 열융착 방법으로서는, 여러 가지 공지된 방법, 예를 들어, 초음파 등의 수단을 이용하는 방법, 엠보스 롤을 이용하는 열 엠보스 가공, 또는 핫 에어 스루를 들 수 있다.
그 중에서도, 열 엠보스 가공이, 부직포 적층체를 연신할 때에, 장섬유가 효율적으로 연신되기 때문에 바람직하다.
열 엠보스 가공에 의해 부직포 적층체의 일부를 열융착하는 경우는, 통상, 엠보스 면적률이 5% 이상 30% 이하, 바람직하게는 5% 이상 20% 이하, 비엠보스 단위 면적이 0.5mm2 이상, 바람직하게는 4mm2 이상 40mm2 이하의 범위이다.
비엠보스 단위 면적이란, 사방을 엠보스부로 둘러싸인 최소 단위의 비엠보스부에 있어서, 엠보스에 내접하는 사각형의 최대 면적이다. 또한, 엠보스부의 각인 형상은, 원, 타원, 장원, 정방, 마름, 장방, 사각이나 그들 형상을 기본으로 하는 연속한 형태가 예시된다.
얻어진 부직포 적층체를 연신하는 것에 의해, 신축성을 갖는 신축성 부직포 적층체로 할 수 있다.
연신 가공의 방법은 특별히 제한되지 않고, 종래 공지된 방법을 적용할 수 있다.
연신 가공의 방법은, 부분적으로 연신하는 방법이어도 되고, 전체적으로 연신하는 방법이어도 된다. 또한, 1축 연신하는 방법이어도, 2축 연신하는 방법이어도 된다.
기계의 흐름 방향(소위 MD 방향)으로 연신하는 방법으로서는, 예를 들어, 2개 이상의 닙 롤에 부분적으로 융착된 혼합 섬유를 통과시키는 방법을 들 수 있다. 이 때, 닙 롤의 회전 속도를, 기계의 흐름 방향의 순서로 빠르게 하는 것에 의해 부분적으로 융착된 부직포 적층체를 연신할 수 있다. 또한, 기어 연신 장치를 이용하여 기어 연신 가공할 수도 있다.
연신 배율은, 바람직하게는 50% 이상, 보다 바람직하게는 100% 이상, 더욱 바람직하게는 200% 이상이며, 또한, 바람직하게는 1000% 이하, 보다 바람직하게는 400% 이하이다.
1축 연신의 경우에는 기계의 흐름 방향(소위 MD 방향)의 연신 배율, 또는 이것에 수직한 방향(소위 CD 방향)의 어느 하나가 상기 연신 배율을 만족시키는 것이 바람직하다. 2축 연신의 경우에는 기계의 흐름 방향(소위 MD 방향)과 이것에 수직한 방향(소위 CD 방향) 중, 적어도 한쪽이 상기 연신 배율을 만족시키는 것이 바람직하다.
이와 같은 연신 배율로 연신 가공하는 것에 의해, 스펀본드 부직포에 있어서의 탄성을 갖는 장섬유는 연신되고, 연신성을 갖지 않는 장섬유는, 소성 변형되어, 상기 연신 배율에 응하여 신장된다.
또한, 적층되는 다른 층에 있어서도, 마찬가지로 탄성을 갖는 층은 탄성 변형되고, 탄성을 갖지 않는 층은 소성 변형된다.
부직포 적층체를 형성할 때에, 탄성을 갖는 층과 탄성을 갖지 않는 층을 적층하고, 연신한 후, 응력이 해방되면, 탄성을 갖는 층(층을 구성하는 장섬유)은 탄성 회복되고, 탄성을 갖지 않는 장섬유는, 탄성 회복되지 않고서 습곡(褶曲)되어, 부직포 적층체에 벌키감을 발현시킬 수 있다. 소성 변형된 장섬유는 가늘어지므로 유연성 및 촉감이 좋아짐과 함께, 부직포 적층체에 신장 정지 기능을 부여할 수 있다.
＜위생 재료＞
본 실시형태의 위생 재료는, 이미 기술한 본 실시형태의 스펀본드 부직포를 포함한다.
본 발명의 스펀본드 부직포는, 신장성이 우수한 것이다. 그 때문에, 본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 위생 재료에 적합하게 이용된다.
위생 재료로서는, 종이 기저귀, 생리대 등의 흡수성 물품, 붕대, 의료용 거즈, 타올 등의 의료용 위생재용, 위생 마스크 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 스펀본드 부직포가 포함될 수 있는 위생 재료는 이들에 제한되지 않고, 신장성, 유연성이 요구되는 각종의 위생 재료 용도의 어느 것에도 적합하게 사용할 수 있다.
위생 재료는, 본 실시형태의 스펀본드 부직포를, 본 실시형태의 스펀본드 부직포와 그 외의 층을 포함하는 부직포 적층체로서 포함하고 있어도 된다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명의 실시형태에 대해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 본 발명의 일 실시형태인 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에 있어서의 물성치 등은, 이하의 방법에 의해 측정했다.
(1) 도상의 평균 길이〔μm〕
스펀본드 부직포로부터 섬유를 취출하고, 파라핀에 포매하여, 측정 시료를 제작했다. 그리고, 측정 시료를, 섬유의 장축 방향과 칼날이 평행하도록 마이크로톰에 설치하고, 섬유의 장축 방향을 따라 슬라이스했다. 그 후, 슬라이스하여 얻어진 섬유에 카본 보강을 실시한 후, 그 단면에 대하여, 슬라이스하여 얻어진 섬유의 단면에 대하여 투과형 전자현미경(TEM: Transmission Electron Microscope)을 이용하여 관찰하고, 임의의 100개의 도상의 길이를 계측하여, 평균 길이를 구했다.
여기에서, 투과형 전자현미경으로서는, 히타치 하이테크(주)제의 투과형 전자현미경 형식: H-7650을 이용하고, 관찰 배율은 8000배였다.
(2) 평량〔g/m2〕
스펀본드 부직포로부터, 흐름 방향(MD)이 300mm, 가로 방향(CD)이 250mm인 시험편을 10매 채취했다. 한편, 채취 개소는 임의의 10개소로 했다. 그 다음에, 채취한 각 시험편의 질량(g)을, 윗접시 전자 천칭(겐세이 공업사제)을 이용하여 각각 측정했다. 각 시험편의 질량의 평균치를 구했다. 구한 평균치로부터 1m2당의 질량(g)으로 환산하고, 소수점아래 1자리를 반올림하여, 스펀본드 부직포의 평량〔g/m2〕으로 했다.
(3) 최대 신도〔%〕 및 최대 강도〔N/50mm〕
스펀본드 부직포로부터, JIS L 1906의 6.12.1[A법]에 준거하여, 이하와 같이 하여 최대 신도 및 최대 강도를 측정했다.
JIS Z 8703(시험 장소의 표준 상태)에 규정하는 온도 20±2℃, 습도 65±2%의 항온실 내에서, 흐름 방향(소위 MD 방향)으로 25cm, 가로 방향(소위 CD 방향)으로 5cm의 시험편을 5매 채취했다. 얻어진 시험편을, 척간 100mm, 인장 속도 300mm/분의 조건에서, 인장 시험기(인스트론 재팬 컴퍼니 리미티드제, 인스트론 5564형)를 이용하여 인장 시험을 행하여, 5매의 시험편에 대해 인장 하중을 측정하고, 그들의 최대치의 평균치를 최대 강도〔N/50mm〕로 했다.
또한, 최대 강도에 있어서의 신도를 최대 신도〔%〕로 했다.
(4) 히트 실링성 평가
[히트 실링 방법]
스펀본드 부직포로부터, 흐름 방향(소위 MD 방향)이 100mm, 가로 방향(소위 CD 방향)이 100mm인 시험편을 10점 채취했다. 그 다음에, 이 시험편을 MD 방향이 동일 방향이 되도록 2매 겹치고, 테스터 산업(주)제의 히트 실링 시험기(제품명: 히트 실링 테스터)를 사용하여, 하기의 조건에서 히트 실링을 행했다.
실링 바 폭: 10.0mm
실링 압력: 2.0kg/cm2
실링 시간: 1.0초
실링 온도: 상부 바 및 하부 바를 동일 온도로 설정(145℃ 또는 155℃)
실링 방향: MD 방향과 수직
[히트 실링 강도의 확인]
정속도 인장 시험기((주)도요 세이키사제, 제품명: 스트로그래프)를 이용하여, 상기 조건에서 히트 실링을 행한 시험편의 인장 박리 시험을, 하기의 조건에서 각각 5매씩 행하고, 박리의 유무를 확인하여, 박리가 없었던 경우를 「히트 실링성 있음」이라고 평가했다.
시험편 형상: 폭 20mm, 길이 50mm
인장 속도: 30mm/분
측정 시 분위기 온도: 23℃
(5) 엠보스 잔존율〔%〕
스펀본드 부직포로부터, 흐름 방향(소위 MD 방향)이 250mm, 가로 방향(소위 CD 방향)이 200mm인 시험편을 1매 채취했다. 얻어진 시험편을, 도 3에 나타내는 바와 같이 기어 연신 장치(즉 기어 가공기)의 롤 회전 방향과 시험편의 CD 방향이 일치하도록 삽입하여, MD 방향(즉 부직포의 흐름 방향)으로 기어 연신된 스펀본드 부직포를 얻었다. 기어 가공기에 탑재되는 기어 롤은 각각 직경이 200mm, 기어 피치가 2.5mm이며, 양 롤의 맞물림 깊이를 5.5mm가 되도록 조정했다.
상기와 같이 기어 연신된 스펀본드 부직포에 대해, SEM에 의한 형태 관찰을 행하여, 기어 연신된 후의 엠보스의 잔존율을 평가했다. 엠보스 잔존율이 높을수록, 촉감이 양호하다고 했다. 엠보스 잔존율은 하기의 식을 이용하여 산출했다.
엠보스 잔존율=(파괴되어 있지 않은 엠보스수/관찰된 엠보스수)×100
한편, 기어 연신된 스펀본드 부직포의 SEM에 의한 엠보스부의 관찰에 의해, 엠보스부에서의 구멍 열림, 섬유의 탈리, 및 엠보스부와 그 경계에 있어서의 섬유 절단의 어느 것도 확인되지 않았던 엠보스부를 「파괴되어 있지 않은 엠보스」라고 했다.
기어 가공기를 이용한 연신 가공에 의해 형성된 엠보스의 잔존율이 양호하고, 연신 가공 시에 엠보스부와 그 경계에 있어서의 스펀본드 부직포의 섬유 절단 및 섬유 절단에 기인하는 부직포의 파괴가 발생하지 않는 것에 의해, 스펀본드 부직포의 연신 가공 적성이 양호함을 확인할 수 있다.
(6) 유연성 평가
스펀본드 부직포에 관해서, 직접 손으로 만졌을 때의 촉감(감촉)을 관능 평가하여, 이하의 기준에 기초하여 평가를 행했다. 관능 평가는 모니터 10명으로 행하여, 가장 회답이 많았던 평가 결과를 채용했다.
한편, 가장 회답이 많았던 평가 결과가 복수 있었을 경우, 보다 우수한 결과 쪽을 채용했다.
-평가 기준-
A: 감촉이 매우 양호하고 유연성이 우수했다
B: 감촉이 양호하고, 하기 C 평가에 비하면 유연성이 우수했다.
C: 감촉에 딱딱함이 있고 유연성이 뒤떨어졌다.
[실시예 1]
＜스펀본드 부직포의 제조＞
-여과 공정-
우선, MFR(ASTM D 1238에 준거하여, 온도 190℃, 하중 2.16kg에서 측정) 5g/10분, 밀도 0.95g/cm3, 융점 134℃의 고밀도 폴리에틸렌을, 190℃로 가열하여, 용융했다.
그리고, 용융 상태인 채, 190℃로 가온한 금속제의 체(눈크기 58μm)를 통과시켜, 여과를 행했다.
상기 여과 공정에서 체를 통과한 폴리에틸렌에 의해 형성된 막 중에 포함되는 대입자 및 소입자의 수에 대해, 이미 기술한 방법으로 구했다.
결과를 표 1에 나타낸다.
-혼합 공정-
상기 여과 공정에서, 체를 통과한 폴리에틸렌 7질량%와, MFR(ASTM D 1238에 준거하여, 온도 230℃, 하중 2.16kg로 측정) 60g/10분, 밀도 0.91g/cm3, 융점 160℃의 프로필렌 단독중합체 72.7질량%와, MFR(ASTM D 1238에 준거하여, 온도 230℃, 하중 2.16kg에서 측정) 60g/10분, 밀도 0.91g/cm3, 융점 142℃의 프로필렌 랜덤 공중합체(프로필렌과 에틸렌의 공중합체, 중합 몰비 97:3, 중합체(I)) 20질량%와, 에루크산 아마이드 0.3질량%를 혼합하여, 조성물을 얻었다.
-부직포 형성 공정-
상기 혼합 공정에서 얻어진 조성물을, 75mmφ의 압출기를 이용하여 용융하고, 구멍수 2557홀의 방사 구금을 갖는 스펀본드 부직포 제조 장치(도 2에 나타내는 밀폐식 스펀본드법에 이용하는 장치, 포집면 상의 기계의 흐름 방향에 수직한 방향의 길이: 800mm)를 이용하여, 조성물의 용융 온도와 다이 온도가 모두 220℃, 냉각풍 온도 20℃, 연신 에어 풍속 5233m/분의 조건에서, 밀폐식 스펀본드법에 의해 용융 방사를 행했다.
방사된 장섬유를 포집면 상에 퇴적시키고, 엠보스 롤로 가열 가압 처리(엠보스 면적률(열압착률) 18%, 엠보스 온도 116℃)하여 총 평량이 18g/m2인 스펀본드 부직포를 제작했다.
얻어진 실시예 1의 스펀본드 부직포를 이미 기술한 평가 방법으로 평가했다.
결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
＜스펀본드 부직포의 제조＞
실시예 1의 스펀본드 부직포의 제조에 있어서의 여과 공정에서, 눈크기 58μm의 금속제 체 대신에 눈크기 64μm의 금속제의 체를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 폴리에틸렌의 여과를 행하고, 그 후, 여과 후의 폴리에틸렌을 이용하여 조성물을 얻고, 계속하여, 스펀본드 부직포를 제작했다.
얻어진 실시예 2의 스펀본드 부직포를 이미 기술한 평가 방법으로 평가했다.
결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
＜저결정성 폴리프로필렌의 합성＞
교반기 부착된, 내용적 0.2m3의 스테인리스제 반응기에, n-헵테인을 20L/h로, 트라이아이소뷰틸알루미늄을 15mmol/h로, 추가로, 다이메틸아닐리늄 테트라키스펜타플루오로페닐보레이트와 (1,2'-다이메틸실릴렌)(2,1'-다이메틸실릴렌)-비스(3-트라이메틸실릴메틸인덴일)지르코늄 다이클로라이드와 트라이아이소뷰틸알루미늄과 프로필렌을 사전에 접촉시켜 얻어진 촉매 성분을 지르코늄당 6μmol/h로 연속 공급했다.
중합 온도 70℃에서 기상부 수소 농도를 8mol%, 반응기 내의 전체압을 0.7MPa·G로 유지하도록 하여, 프로필렌과 수소를 연속 공급했다.
얻어진 중합 용액에, SUMILIZER GP(스미토모 화학사제)를 1000ppm이 되도록 첨가하고, 용매를 제거하는 것에 의해, 프로필렌 중합체를 얻었다.
얻어진 프로필렌 중합체의 중량 평균 분자량(Mw)은 1.2×104, Mw/Mn=2였다. 또한, NMR 측정으로부터 구한 [mmmm]이 46몰%, [rrrr]/(1-[mmmm])이 0.038, [rmrm]이 2.7몰%, [mm]×[rr]/[mr]2이 1.5였다.
상기와 같이 얻어진 저결정성 폴리프로필렌(중합체(II))을, 이하, 「LMPP1」이라고 기재한다.
＜스펀본드 부직포의 제조＞
실시예 1의 스펀본드 부직포의 제조에 있어서의 혼합 공정에서, MFR(ASTM D 1238에 준거하여, 온도 230℃, 하중 2.16kg로 측정) 60g/10분 , 밀도 0.91g/cm3, 융점 142℃의 프로필렌 랜덤 공중합체(프로필렌과 에틸렌의 공중합체, 중합 몰비 97:3, 중합체(I)) 20질량% 대신에, 상기에서 합성한 LMPP1: 20질량%를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 조성물을 얻고, 계속하여, 스펀본드 부직포를 제작했다.
얻어진 실시예 3의 스펀본드 부직포를 이미 기술한 평가 방법으로 평가했다.
결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
＜스펀본드 부직포의 제조＞
실시예 1의 스펀본드 부직포의 제조에 있어서의 혼합 공정에서, MFR(ASTM D 1238에 준거하여, 온도 230℃, 하중 2.16kg에서 측정) 60g/10분, 밀도 0.91g/cm3, 융점 160℃의 프로필렌 단독중합체의 양을 74.7질량%로 바꾸고, 또한 여과 후의 폴리에틸렌의 양을 5질량%로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 조성물을 얻고, 계속하여, 스펀본드 부직포를 제작했다.
얻어진 실시예 4의 스펀본드 부직포를 이미 기술한 평가 방법으로 평가했다.
결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
＜스펀본드 부직포의 제조＞
실시예 1의 스펀본드 부직포의 제조에 있어서의 여과 공정에서, 눈크기 58μm의 금속제 체 대신에 눈크기 69μm의 금속제의 체를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 폴리에틸렌의 여과를 행하고, 그 후, 여과 후의 폴리에틸렌을 이용하여 조성물을 얻고, 계속하여, 스펀본드 부직포를 제작했다.
얻어진 비교예 1의 스펀본드 부직포를 이미 기술한 평가 방법으로 평가했다.
결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[비교예 2]
＜스펀본드 부직포의 제조＞
실시예 3의 스펀본드 부직포의 제조에 있어서의 여과 공정에서, 눈크기 58μm의 금속제 체 대신에 눈크기 69μm의 금속제의 체를 이용한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지로 하여, 폴리에틸렌의 여과를 행하고, 그 후, 여과 후의 폴리에틸렌을 이용하여 조성물을 얻고, 계속하여, 스펀본드 부직포를 제작했다.
얻어진 비교예 2의 스펀본드 부직포를 이미 기술한 평가 방법으로 평가했다.
결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[비교예 3]
＜스펀본드 부직포의 제조＞
실시예 4의 스펀본드 부직포의 제조에 있어서의 여과 공정에서, 눈크기 58μm의 금속제 체 대신에 눈크기 69μm의 금속제의 체를 이용한 것 이외에는, 실시예 4와 마찬가지로 하여, 폴리에틸렌의 여과를 행하고, 그 후, 여과 후의 폴리에틸렌을 이용하여 조성물을 얻고, 계속하여, 스펀본드 부직포를 제작했다.
얻어진 비교예 3의 스펀본드 부직포를 이미 기술한 평가 방법으로 평가했다.
결과를 하기 표 1에 나타낸다.
하기 표 1에, 여과 공정에 있어서의 조건, 여과 공정에서 체를 통과한 폴리에틸렌에 의해 형성된 막에 포함되는 대입자 및 소입자의 수, 혼합 공정에서 이용하는 각 성분의 첨가량, 부직포 형성 공정에 있어서의 조건, 및 측정 및 평가 결과를 나타낸다.
한편, 표 1 중, 「-」은, 해당하는 성분을 포함하지 않는 것을 의미한다.
Figure pct00001
표 1의 결과로부터, 실시예 1∼실시예 4에서 얻은 본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 신장성이 우수함을 알 수 있다.
또한, 상기 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1∼실시예 4의 스펀본드 부직포는, 모두, 신장성이 우수함에 더하여, 히트 실링성이 양호하고, 엠보스 잔존율이 양호하므로 연신 가공 적성이 우수함을 알 수 있다. 더욱이, 실시예 1∼실시예 4의 스펀본드 부직포는, 모두 유연성이 우수함도 알 수 있다.
이들 평가 결과로부터, 본 실시형태의 스펀본드 부직포는, 신장성, 유연성, 및 가공 적성을 필요로 하는 위생 재료의 용도에 적합함을 알 수 있다.
2018년 1월 24일에 출원된 일본 특허출원 2018-009762의 개시는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격은, 개개의 문헌, 특허 출원, 및 기술 규격이 참조에 의해 원용되는 것이 구체적이고 개개로 기록되었을 경우와 동일한 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 원용된다.

Claims (13)

  1. 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체와, 폴리에틸렌과, 하기 (I)로 나타내는 중합체 및 하기 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체를 포함하는 조성물로 이루어지는 섬유를 포함하고,
    상기 섬유가 해도(海島) 구조를 갖고, 상기 섬유의 장축 방향을 따른 단면에 있어서의 도상(島相)의 평균 길이가 1μm 이상 500μm 이하인, 스펀본드 부직포.
    (I) 프로필렌과, 에틸렌 및 탄소수가 4 이상 20 이하인 α-올레핀으로부터 선택되는 적어도 1종의 랜덤 공중합체
    (II) 하기 (a)∼(f)를 만족시키는 융점 120℃ 미만의 프로필렌 단독중합체
    (a) [mmmm]=20몰% 이상 60몰% 이하
    (b) [rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1
    (c) [rmrm]＞2.5몰%
    (d) [mm]×[rr]/[mr]2≤2.0
    (e) 중량 평균 분자량(Mw)=10,000 이상 200,000 이하
    (f) 분자량 분포(Mw/Mn)＜4
    (a)∼(d) 중, [mmmm]은 메소펜타드 분율이고, [rrrr]은 라세미 펜타드 분율이며, [rmrm]은 라세미 메소 라세미 메소펜타드 분율이고, [mm], [rr] 및 [mr]은 각각 트라이아드 분율이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 1.0질량% 이상 15.0질량% 이하인, 스펀본드 부직포.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (I)로 나타내는 중합체 및 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 5.0질량% 이상 30.0질량% 이하인, 스펀본드 부직포.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 55.0질량% 이상 90.0질량% 이하인, 스펀본드 부직포.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌의 밀도가, 0.941g/cm3 이상 0.970g/cm3 이하의 범위에 있는, 스펀본드 부직포.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물이 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드를 포함하고, 상기 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하인, 스펀본드 부직포.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (I)로 나타내는 중합체가, 프로필렌에서 유래하는 구성 단위와 에틸렌에서 유래하는 구성 단위를 적어도 포함하는 랜덤 공중합체인, 스펀본드 부직포.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 스펀본드 부직포를 포함하는 위생 재료.
  9. 폴리에틸렌을 180℃ 이상 200℃ 이하에서 용융하고, 용융된 상기 폴리에틸렌을 눈크기 65μm 이하의 체를 통과시키는 여과 공정과,
    상기 여과 공정에서 상기 체를 통과한 폴리에틸렌과, 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체와, 하기 (I)로 나타내는 중합체 및 하기 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체를 혼합하여 조성물을 얻는 혼합 공정과,
    상기 혼합 공정에서 얻어진 상기 조성물로부터 스펀본드법으로 부직포를 얻는 부직포 형성 공정
    을 포함하고, 상기 여과 공정에서 상기 체를 통과한 상기 폴리에틸렌에 의해 형성된 막 중에 포함되는 직경 0.2mm 이하의 입자의 수가 25개/g 이하인, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
    (I) 프로필렌과, 에틸렌 및 탄소수가 4 이상 20 이하인 α-올레핀으로부터 선택되는 적어도 1종의 랜덤 공중합체
    (II) 하기 (a)∼(f)를 만족시키는 융점 120℃ 미만의 프로필렌 단독중합체
    (a) [mmmm]=20몰% 이상 60몰% 이하
    (b) [rrrr]/(1-[mmmm])≤0.1
    (c) [rmrm]＞2.5몰%
    (d) [mm]×[rr]/[mr]2≤2.0
    (e) 중량 평균 분자량(Mw)=10,000 이상 200,000 이하
    (f) 분자량 분포(Mw/Mn)＜4
    (a)∼(d) 중, [mmmm]은 메소펜타드 분율이고, [rrrr]은 라세미 펜타드 분율이며, [rmrm]은 라세미 메소 라세미 메소펜타드 분율이고, [mm], [rr] 및 [mr]은 각각 트라이아드 분율이다.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 혼합 공정에 이용하는 상기 폴리에틸렌의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 1.0질량% 이상 15.0질량% 이하인, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 혼합 공정에 이용하는 상기 (I)로 나타내는 중합체 및 (II)로 나타내는 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 중합체의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 5질량% 이상 30질량% 이하인, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 공정에 이용하는 상기 융점 140℃ 이상의 프로필렌 단독중합체의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 55.0질량% 이상 90.0질량% 이하인, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 공정이, 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드를 추가로 혼합하여 조성물을 얻는 공정이고, 상기 탄소수 15 이상 22 이하의 지방산 아마이드의 함유량이, 상기 조성물의 전량에 대해서 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하인, 스펀본드 부직포의 제조 방법.
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