TWI490385B - 生物分解性不織布以及使用該不織布的纖維製品 - Google Patents

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Description

生物分解性不織布以及使用該不織布的纖維製品
本發明是關於一種不織布以及使用該不織布的纖維製品。更詳細而言，是關於使用具有生物分解性之樹脂、具有優異之機械強度、且兼具優異之質地(texture)的不織布以及使用該不織布的纖維製品。
近年來，藉由將生物分解性樹脂埋到土壤中，可由微生物等在短時間內分解為二氧化碳與水，因此與先前之塑膠製品相比，對自然環境之負擔更少，於纖維以及不織布領域也開始廣泛推進研究開發。
其中，包含聚乳酸(polylactic acid)、聚丁二酸乙二酯、聚丁二酸丁二酯(poly(butylene succinate))、聚己內酯等脂肪酸聚酯之生物分解性不織布具有與通用之合成纖維相近之不織布物性，因此亦有開始實用化之領域。特別是聚乳酸，即使在具有生物分解性之脂肪酸聚酯中熔點亦較高，且實用性高，因此期望將其應用至各種用途中。
使用了聚乳酸的不織布具有分解性，且一般情況下與其他脂肪族聚酯相比熔點較高，因此耐熱性亦優異，另一方面，雖然聚乳酸樹脂自身之結晶性良好，但在通常之紡絲條件下結晶化速度較慢，因此存在如下的實際情況：經紡絲、冷卻之纖維即使在網(web)堆積工序中亦具有纖維之間的黏著感，因此構成網之纖維彼此結合，所得之不織布大多缺乏柔軟性，從而難以應用到與人體肌膚相接觸之類 的用途中。
而且，於將使用了聚乳酸的網以不損及柔軟性之方式進行調整，進行熱接著或利用接著劑之樹脂黏合(resin bond)時，產生起毛或者機械強度差，不能獲得可耐實用的不織布。
提出了：聚乳酸系聚合物是選自聚(L-乳酸)、D-乳酸與L-乳酸之共聚物、D-乳酸與羥基羧酸(hydroxycarboxylic acid)之共聚物、L-乳酸與羥基羧酸之共聚物之群組的聚合物中的熔點為100℃或100℃以上之聚合物或者該些聚合物之摻合體，以所述聚乳酸系聚合物構成之長纖維彼此之間部分性熱壓接而形成的聚乳酸系長纖維不織布(例如日本專利第3434628號公報)。然而，所述不織布是以單一成分構成的，因此所得之不織布的觸感硬，且質地、柔軟性差。
而且，提出了一種包含熔點不同的2種聚乳酸系聚合物的熱融著性複合纖維(例如日本專利特開平7-310236號公報)。所述複合纖維雖然具有優異之接著性，然而低熔點成分在所有構成纖維中作為接著成分發揮作用，因此實質上與單一成分相同，所得之不織布觸感硬，且質地、柔軟性差。
本發明之課題在於提供一種具有生物分解性、具有優異之機械強度、且兼具優異之質地的不織布以及使用該不織布的纖維製品。
本發明者等人為了解決上述問題而反復進行了努力研究，結果發現藉由對特定之生物分解性樹脂進行混纖紡絲(混纖)而獲得之混纖不織布可解決上述問題，基於該知識見解而完成了本發明。
本發明之構成如下所述。
(1)一種生物分解性不織布，所述生物分解性不織布是混合了至少2種纖維(纖維A以及纖維B)、纖維A含有具生物分解性的第一成分、纖維B含有具生物分解性的第二成分的生物分解性不織布，其特徵在於：(a)所述生物分解性不織布是使用纖維A與纖維B之纖維混合比(重量比)為5：95~95：5之範圍的混合纖維網而得之不織布，(b)第一成分是選自由熔點高於第二成分之脂肪族聚酯以及脂肪族聚酯共聚物所組成之群組的至少一種，(c)第二成分之85℃之半結晶化時間比第一成分之85℃之半結晶化時間長。
(2)如上述第(1)項所述之生物分解性不織布，其中第二成分之85℃之半結晶化時間比第一成分之85℃之半結晶化時間長80秒或80秒以上。
(3)如上述第(1)項所述之生物分解性不織布，其中第二成分之85℃之半結晶化時間為180秒或180秒以上，第一成分之85℃之半結晶化時間為100秒或100秒以下。
(4)如上述第(1)項至第(3)項中任一項所述之生物分解性不織布，其中第一成分之85℃之半結晶化時間為60秒或60秒以下。
(5)如上述第(1)項至第(4)項中任一項所述之生物分解 性不織布，其中第一成分包含選自由聚乳酸以及聚乳酸共聚物所組成之群組的至少一種，第二成分包含選自由聚丁二酸丁二酯以及聚丁二酸丁二酯共聚物所組成之群組的至少一種。
(6)如上述第(1)項所述之生物分解性不織布，其中第一成分具有比第二成分高40℃或40℃以上的熔點。
(7)如上述第(1)項至第(6)項中任一項所述之生物分解性不織布，其中生物分解性不織布是利用紡絲黏合(Spunbond)法而得的長纖維不織布。
(8)如上述第(1)項至第(6)項中任一項所述之生物分解性不織布，其中生物分解性不織布是利用熔噴(meltblown)法而得的長纖維不織布。
(9)一種複合化不織布，所述複合化不織布是於如上述第(1)項至第(8)項中任一項所述之生物分解性不織布上積層了選自該生物分解性不織布以外的不織布、薄膜(film)、網、紡織物(textile)、針織物(knitting)以及絲束(tow)的至少一種物品。
(10)一種纖維製品，所述纖維製品使用了如上述第(1)項至第(8)項中任一項所述之生物分解性不織布或者如上述第(9)項所述之複合化不織布。
本發明之生物分解性不織布使用具有生物分解性的樹脂，具有優異之機械強度，且兼具優異之質地，可適宜使用於特別是以拋棄式尿布、衣服、土木片材(sheet)、過濾 器(filter)為代表的環境對應型(environment-responsive)的各種纖維製品中。
以下，對本發明加以詳細的說明。
本發明的第一成分是選自由熔點比第二成分高的具有生物分解性的脂肪族聚酯以及脂肪族聚酯共聚物所組成之群組的至少一種。另外，於本發明的生物分解性不織布製造工序中，為了製成兼具機械強度與優異之質地之生物分解性不織布，第二成分之85℃之半結晶化時間必須比第一成分之85℃之半結晶化時間長。(關於其原因將於後文加以敘述。而且於下文中將各成分之85℃之半結晶化時間簡記為「半結晶化時間」)例如可設計為第二成分的半結晶化時間比第一成分的半結晶化時間長80秒或80秒以上，作為其他例，可設計為第二成分的半結晶化時間為180秒或180秒以上，第一成分的半結晶化時間為100秒或100秒以下。滿足該些條件的第一成分與第二成分可自市售之生物分解性樹脂中容易地選擇。各成分的半結晶化時間可藉由後述的「實施例」中所記載的方法而求出半結晶化時間。
本發明的第一成分可使用選自由熔點比第二成分高的脂肪族聚酯以及脂肪族聚酯共聚物所組成之群組的至少一種。脂肪族聚酯可例示聚乳酸(亦稱為聚丙交酯)、聚(α-羥基酸)等聚乙醇酸、聚(ε-己內酯)、聚(β-丙內酯)等聚(ω-羥基烷羧酸酯)、聚-3-羥基丙酸酯、聚-3-羥基丁酸酯、聚-3-羥基己酸酯(poly-3-hydroxycaprolate)、聚-3-羥基庚酸酯、 聚-3-羥基辛酸酯。
第一成分中所使用之脂肪族聚酯共聚物並無特別之限定，可利用於聚伸烷基丁二酸酯(polyalkylene succinate)中共聚合了1mol%~10mol%之乳酸的聚合物。聚伸烷基丁二酸酯可列舉聚丁二酸乙二酯、聚丁二酸丁二酯等，乙二醇、丁二醇等烷二醇與丁二酸的共聚合體。
而且，第一成分中所使用之脂肪族聚酯共聚物亦可使用二醇與二羧酸之縮合聚合物。具體可列舉聚乙二酸乙二酯、聚丁二酸乙二酯、聚己二酸乙二酯、聚壬二酸乙二酯、聚乙二酸丁二酯、聚丁二酸丁二酯、聚癸二酸丁二酯、聚癸二酸己二酯、聚乙二酸新戊酯及其共聚物。
而且，作為第一成分而使用的脂肪族聚酯共聚物可利用脂肪族聚酯醯胺系共聚物等上述脂肪族聚酯與脂肪族聚醯胺之共縮聚合物，具體可列舉聚己內醯胺(polycaproamide，尼龍6)、聚己二醯丁二胺(polytetramethylene adipamide，尼龍46)、聚己二醯己二胺(polyhexamethylene adipamide，尼龍66)、聚十一醯胺(polyundecanoylamide，尼龍11)、聚十二醯胺(polydodecanamide，尼龍12)等。
作為第一成分而使用的脂肪族聚酯、脂肪族聚酯共聚物中，最好的是使用聚乳酸。
於本發明之第一成分使用聚乳酸時，為了使所得之生物分解性不織布之撕裂強度以及抗拉強度等機械強度進一步提高，較好的是使用調配了特定比例之糖醇及/或苯甲酸 之混合物的樹脂組成物。
於上述聚乳酸中調配之糖醇可利用將糖還原而得之直鏈狀多元醇，特別好的是碳數3~6之直鏈狀多元醇。調配之糖醇之例子具體可列舉丙三醇(glycerine)、赤藻糖醇(erythritol)、木糖醇(xylitol)、甘露醇(mannitol)以及山梨糖醇(sorbitol)等。其中自聚乳酸之可塑化效率、糖醇自身的非揮發性等方面考慮最好的是山梨糖醇。自機械強度之方面考慮，糖醇之配比相對於聚乳酸100重量份較好的是0.5重量份~5重量份，更好的是1重量份~3重量份。
而且，於上述聚乳酸中調配之苯甲酸類例如可例示苯甲酸、鄰甲苯甲酸(o-toluic acid)、間甲苯甲酸(p-toluic acid)、對甲苯甲酸(m-toluic acid)、對第三丁基苯甲酸、對第三戊基苯甲酸、對第三辛基苯甲酸、鄰甲氧基苯甲酸、間甲氧基苯甲酸、對甲氧基苯甲酸、苯甲酸酐、鄰甲苯甲酸酐、間甲苯甲酸酐、對甲苯甲酸酐、對第三丁基苯甲酸酐、對第三戊基苯甲酸酐、對第三辛基苯甲酸酐、鄰甲氧基苯甲酸酐、間甲氧基苯甲酸酐以及對甲氧基苯甲酸酐等，最好的是可使用苯甲酸。自機械強度之方面考慮，苯甲酸類之配比相對於聚乳酸100重量份為1重量份~10重量份，較好的是2重量份~6重量份。
第一成分中，除脂肪族聚酯與脂肪族聚酯共聚物以外，亦可於10mol%或10mol%以下之範圍內含有例如間苯二甲酸(isophthalic acid)、聯苯二甲酸(diphenic acid)、萘二甲酸(naphthalene dicarboxylic acid)、二苯醚二甲酸、二 苯氧基乙烷二甲酸、二苯基乙烷二甲酸等，該些化合物之低級烷基、低級烷氧基或鹵素取代體等，或者丁二醇、新戊二醇等脂肪族二醇。
本發明的纖維A可單獨使用第一成分，若可在不損害本發明之效果的範圍內則亦可含有第一成分以外的樹脂。而且，第一成分自身亦可包含2種或2種以上之脂肪族聚酯或脂肪族聚酯共聚物。
本發明的纖維B含有具生物分解性之第二成分。纖維B除第二成分以外亦可含有不具生物分解性之其他成分，較好的是包含具生物分解性之第二成分。而且，第二成分亦可包含具生物分解性之2種或2種以上成分。較好的是第二成分包含1種或者大於等於2種之脂肪族聚酯共聚物。
作為第二成分而使用之脂肪族聚酯共聚物例如可列舉聚丁二酸乙二酯、聚丁二酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯‧己二酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯‧戊二酸酯、聚丁二酸丁二酯‧己二酸酯、聚對苯二甲酸丁二酯‧己二酸酯、聚對苯二甲酸丁二酯‧戊二酸酯、聚己內酯等。
該些共聚物可單獨使用，亦可混合2種或2種以上。該些共聚物中，聚丁二酸丁二酯與聚丁二酸丁二酯‧己二酸酯於製成與第一成分之混纖不織布時，可使不織布之機械強度提高，於此方面而言較好。
第二成分中，除脂肪族聚酯共聚物以外，亦可於10mol%或10mol%以下之範圍內含有例如間苯二甲酸、聯苯二甲酸、萘二甲酸、二苯醚二甲酸、二苯氧基乙烷二甲酸、 二苯基乙烷二甲酸等，該些化合物之低級烷基、低級烷氧基或鹵素取代體等，或者丁二醇、新戊二醇等脂肪族二醇。
本發明之第二成分中使用之脂肪族聚酯共聚物的較好態樣是含有脂肪族羥基羧酸(oxycarbonic acid)、脂肪族或脂環式二醇、以及脂肪族二羧酸或其衍生物的脂肪族聚酯共聚物。具體而言可列舉含有0.02mol%~30mol%之下述式(I)所表示之脂肪族羥基羧酸單元、35mol%~49.99mol%之下述式(II)所表示之脂肪族或脂環式二醇單元(其中乙二醇單元除外)、以及35mol%~49.99mol%之下述式(III)所表示之脂肪族二羧酸單元，且數量平均分子量為1萬~20萬的化合物。特別是聚丁二酸丁二酯等具有此種構成而較好。
(I)-O-R1-CO-(式中，R1是2價之脂肪族烴基)
(II)-O-R3-O-(式中，R2是2價之脂肪族烴基或2價之脂環式烴基)
(III)-O-R3-CO-(式中，R3是共價鍵或2價之脂肪族烴基)
作為第二成分較好之態樣的上述脂肪酸聚酯共聚物可藉由如下方式而製造：於觸媒之存在下，利用聚縮合反應使脂肪族或脂環族二醇以及脂肪族羧酸或其衍生物反應來製造數量平均分子量為1萬~20萬之脂肪族聚酯共聚物時，相對於100mol之脂肪族羧酸或其衍生物，使0.04mol~60mol之脂肪族羥基羧酸與其共聚合。
於製造作為第二成分較好之態樣的上述脂肪族聚酯共 聚物時，相當於上述式(I)之脂肪族羥基羧酸單元的脂肪族羥基羧酸，若為於分子中具有1個羥基與羧酸基之脂肪族化合物，則並無特別之限定，是指以式(IV)所表示之化合物：(IV)HO-R1-COOH(式中，R1是2價之脂肪族烴基)。
另外，於確認聚合反應性提高之方面考慮，特別好的是以式(V)所表示之脂肪族羥基羧酸：
(式中，x為0或1~10，較好的是0或1~5之整數)。
構成作為第二成分較好之態樣的上述脂肪族聚酯共聚物的脂肪族羥基羧酸之具體例，可列舉乳酸、乙醇酸(glycolic acid)、2-羥基-正丁酸、2-羥基己酸、2-羥基-3,3-二甲基丁酸、2-羥基-3-甲基丁酸、2-羥基異己酸或者該些化合物之混合物。該些化合物存在光學異構體(optical isomer)時，可以是D體、L體或外消旋體之任意種，其形態可以是固體、液體或水溶液。該些化合物中較好的是於使用時聚合速度之增大較顯著的乳酸或乙醇酸。該些化合物中，乳酸或乙醇酸之30%~95%水溶液容易獲得而較好。該些化合物中，脂肪族羥基羧酸可單獨使用，亦可製成2種或者2種以上之混合物而使用。
相當於上述式(II)之脂肪族或脂環式二醇單元之二醇並無特別之限定，是指下述式所表示之化合物： HO-R2-OH
(R2表示2價之脂肪族烴基或2價之脂環式烴基)。
於R2中，較好的2價之脂肪族烴基例如可列舉以-(CH2)n-(n為2~10之整數)
所表示之脂肪族烴基。以上述式所表示之R2中特別好的是n為2~6之脂肪族烴基。較好的2價之脂環式烴基為上述式之R2為碳數3~10之脂環式烴基，該些基中特別好的是碳數4~6之2價之脂環式烴基。
以上述式(II)所表示之脂肪族或脂環式二醇單元的具體例可適宜地列舉乙二醇(ethylene glycol)、丙二醇(trimethylene glycol)、1,3-丙二醇(1,3-propanediol)、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,4-環己二醇、1,4-環己烷二甲醇等。自所得之本發明之第二成分中較好地使用的脂肪族聚酯共聚物之物性之方面考慮，特別好的是1,4-丁二醇。該些化合物可單獨使用，亦可製成2種或者2種以上之混合物而使用。
相當於上述式(III)之脂肪族二羧酸單元的脂肪族二羧酸或其衍生物例如可列舉下述式所表示之化合物：HOOC-R3-COOH
(式中，R3表示單鍵或2價之脂肪族烴基，較好的是-(CH2)m-，其中m為0或1~10之整數，較好的是0或1~6之整數)。
另外，相當於上述式(III)之脂肪族二羧酸單元的脂肪族二羧酸或其衍生物例如可列舉上述式所表示之脂肪族二 羧酸或其衍生物中之碳數為1~4之低級醇酯。具體而言可列舉二甲酯等、或者該些化合物之酸酐。
相當於上述式(III)之脂肪族二羧酸單元的脂肪族二羧酸或其衍生物之具體例可列舉草酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酸(dodecanedioic acid)以及該些化合物之低級醇酯，丁二酸酐、己二酸酐等。自所得之共聚物之物性之方面考慮，較好的是丁二酸、己二酸、癸二酸，或者該些化合物之酸酐，以及該些化合物之低級醇酯，特別好的是丁二酸、丁二酸酐或它們的混合物。該些化合物可單獨使用，亦可將2種或者2種以上混合使用。
包含脂肪族羥基羧酸、脂肪族或脂環式二醇、以及脂肪族二羧酸或其衍生物的作為第二成分較好之態樣的上述脂肪族聚酯共聚物之製造可利用公知之技術而進行。於製造該脂肪族聚酯時之聚合反應可設定為自先前以來所一直採用的適宜條件，並無特別之限制。
製造作為第二成分較好之態樣的上述脂肪族聚酯共聚物時，脂肪族或脂環式二醇之使用量可以與脂肪族二羧酸或其衍生物之使用量實質等莫耳，然而於酯化中，脂肪族或脂環式二醇通常會餾出，因此較好的是過量使用1mol%~20mol%。於製造該脂肪族聚酯共聚物時，若使用過量1mol%或1mol%以上之所添加的脂肪族羥基羧酸，則可表現出充分的添加效果，若使用過量20mol%或20mol%以下之所添加的脂肪族羥基羧酸，則可充分地保持結晶性而於成形上較好，耐熱性、機械特性亦良好。而且，於製造 該脂肪族聚酯共聚物時，相對於脂肪族二羧酸或其衍生物100mol，脂肪族羥基羧酸的量較好的是0.04mol~60mol，更好的是1.0mol~40mol，特別好的是2mol~20mol。
於製造作為第二成分較好之態樣的上述脂肪族聚酯共聚物時，脂肪族羥基羧酸之添加時間、方法若為聚縮合反應以前則並無特別之限定，例如可列舉：(1)以預先使觸媒溶解於脂肪族羥基羧酸溶液中之狀態下進行添加之方法、(2)於裝入原料時，與添加觸媒之同時進行添加之方法等。
較好的是本發明之作為第二成分較好之態樣的上述脂肪酸聚酯共聚物於聚合觸媒之存在下進行製造。觸媒較好的是鍺化合物。鍺化合物並無特別之限制，可列舉氧化鍺、四烷氧基鍺等有機鍺化合物、氯化鍺等無機鍺化合物。自價格或獲得之容易性等方面考慮，較好的是氧化鍺、四乙氧基鍺、四丁氧基鍺等，特別好的是氧化鍺。而且上述觸媒亦可與其他觸媒併用。
相對於使用之單體量，觸媒之使用量較好的是0.001wt%~3wt%，更好的是0.005wt%~1.5wt%。觸媒之添加時間若為聚縮合以前則並無特別之限定，可於裝入原料時預先添加，亦可在開始減壓時添加。較好的是於裝入原料時，與乳酸、乙醇酸等脂肪族羥基羧酸同時添加，或者將觸媒溶解於脂肪族羥基羧酸水溶液中然後進行添加之方法；特別是自觸媒之保存性良好之方面考慮，較好的是將觸媒溶解於脂肪族羥基羧酸水溶液中然後進行進行添加之 方法。
而且，作為第二成分較好之態樣的上述脂肪族聚酯共聚物的數量平均分子量較好的是1萬~20萬，更好的是3萬~20萬。
而且，該脂肪族聚酯共聚物中可導入其他共聚成分。其他共聚成分例如可列舉羥基苯甲酸等芳香族羥基羧酸類，雙酚A等芳香族二醇類，對苯二甲酸、間苯二甲酸等芳香族二羧酸，或者三羥甲基丙烷、丙三醇等多元醇，多元羧酸或酸酐，蘋果酸等多元羥基羧酸等。
第一成分與第二成分之組合若為包含熔點比第二成分高的脂肪族聚酯或該脂肪族聚酯共聚物的第一成分與包含脂肪族聚酯共聚物之第二成分，則該組合並無特別之限定。具體而言，可將上述列舉之第一成分之具體例與第二成分之具體例適宜組合使用。該些組合中，較好的組合(第一成分/第二成分)是聚乳酸/聚丁二酸丁二酯、聚丁二酸乙二酯‧戊二酸酯/聚丁二酸丁二酯、聚乳酸/聚丁二酸丁二酯‧己二酸酯、聚乳酸/聚丁二酸乙二酯、聚丁二酸乙二酯‧戊二酸酯/聚丁二酸乙二酯，特別好的組合(第一成分/第二成分)是聚乳酸/聚丁二酸丁二酯或者聚乳酸/聚丁二酸丁二酯‧己二酸酯。
本發明之生物分解性不織布中所含之第一成分、第二成分中適宜使用的脂肪族聚酯或脂肪族聚酯共聚物中，亦可視需要適宜添加抗氧化劑、光穩定劑(light stabilizer)、紫外線吸收劑(ultraviolet absorber)、中和劑(neutralizing agent)、成核劑(nucleating agent)、環氧穩定劑、潤滑劑、抗菌劑(antibacterial agent)、阻燃劑(flame retardant)、靜電防止劑(antistatic agent)、顏料、塑化劑(plasticizing agent)、親水劑等添加劑。
對本發明之生物分解性不織布中所含之第一成分及第二成分進行紡絲之前的熔體流動速率(melt mass flow rate，根據JIS K 7210之附件A表1之條件D(溫度為190℃、荷重為2.16kg)進行測定，以下簡稱為MFR)若為可紡絲之範圍的MFR，則並無特別之限定，較好的是1g/10min~200g/10min之範圍，更好的是10g/10min~200g/10min之範圍。於本發明之一個態樣的熔噴法中，為了細纖化，較好的是更高的MFR，較好的是20g/10min~200g/10min。
於本發明之生物分解性不織布中，重要的是使第一成分與第二成分之半結晶化時間存在差，選擇半結晶化時間較長之化合物作為第二成分。以下對其原因加以敍述。
以本發明的第一成分或第二成分中所欲使用的具有生物分解性之成分(生物分解性樹脂)為主成分，紡絲出單獨的纖維，製成網之情形時，該生物分解性樹脂之熔點高時，雖然可形成絮狀之網，但網中之纖維接點的接著並不充分，因此不能獲得機械強度，為了使接著鞏固而必須進一步的熱處理。於此情形時，雖然進行了接著，但於樹脂結晶化而固化時，整個網會變硬，所得之不織布之質地亦變硬。於使用熔點較低之生物分解性樹脂時，於形成網之時 間點產生發黏，從而造成搬送或卷取等操作變困難，且即使不產生發黏，由於接著過度進行，因此也沒有必要進行其後的熱處理，即使進行，所得之不織布的質地也會進一步變硬。即使於藉由熔噴法或紡絲黏合法形成網之情形時，於將纖維捕集於輸送帶(conveyor)上時產生與上述相同之問題。
相對於此，於對熔點不同的2種生物分解性樹脂進行紡絲而混纖之情形時，即使該些樹脂之熔點不同，樹脂結晶化(固化)之時間不存在差；或者高熔點樹脂側的結晶化(固化)時間較長之情形時，雙方之生物分解性樹脂結晶化(固化)時之舉動，與上述之紡絲單獨之纖維之情形相同，即使設置熔點差亦無法消除問題。為解決該些問題，重要的是考慮雙方之生物分解性樹脂之固化時間。關於雙方之生物分解性樹脂的相對之結晶化(固化)時，可藉由對它們之半結晶化時間進行測定而獲知。
因此，於本發明中，以使生物分解性不織布中所含之第一成分與第二成分之半結晶化時間存在差之方式而選擇第一成分與第二成分，使第二成分之半結晶化時間比第一成分之半結晶化時間長，因此半結晶化時間較短的生物分解性樹脂可維持不織布之質地，且半結晶化時間較長之生物分解性樹脂形成不織布之形成所必須的纖維彼此之間的混雜點，由此可獲得質地與機械強度優異之生物分解性不織布。若滿足此種條件，則第一成分與第二成分可為不同之生物分解性樹脂，亦可為類似之生物分解性樹脂。
具體而言，若以使第二成分之半結晶化時間比第一成分之半結晶化時間長80秒或80秒以上之方式選擇第一成分與第二成分，則於形成不織布時，於第一成分之結晶化結束後，第二成分結晶化，因此可減低搬送或卷取時的異常。較好的是第二成分之半結晶化時間比第一成分之半結晶化時間長100秒或100秒以上，更好的是長120秒或120秒以上，進一步更好的是長150秒或150秒以上。
同樣地，若第二成分之半結晶化時間較好的是180秒或180秒以上，第一成分之半結晶化時間為100秒或100秒以下，則可減低不織布形成後的搬送或卷取之異常。
第一成分之半結晶化時間較好的是60秒或60秒以下，更好的是30秒或30秒以下。由此，即使於作為接著成分之第二成分於不織布中存在之情形時，於熱風處理或者點熱壓接等不織布形成加工後由黏著性所引起之搬送或卷取之異常減低。特別是於利用熔噴法於捕集輸送帶上形成混合纖維網時，使用上述半結晶化時間之第一成分與第二成分，可獲得第二成分被混纖纖維網於未結晶狀態下捕集，纖維彼此之間形成混雜點的不織布。另一方面，第一成分被混纖纖維網於結晶狀態下捕集，因此未形成纖維彼此之間的混雜點，獲得有質地之網。因此，第一成分維持質地，第二成分形成不織布之形成所必需之纖維彼此之間的混雜點，由此可獲得質地與機械強度均優異之生物分解性不織布。
藉由本發明之生物分解性不織布中所含之第一成分與 第二成分之組合，可賦予生物分解性不織布質地、柔軟性以及耐熱性等各種性質。
而且，若第一成分與第二成分之熔點差大於等於規定值，則可良好地保持混合纖維彼此之間的熱接著性以及抗拉強度。因此，第一成分與第二成分之熔點差較好的是大於等於20℃，更好的是大於等於40℃。
於本發明之生物分解性不織布中，若纖維A之纖維混合比過少，則所得之不織布之柔軟性或質地變得不充分，若纖維A之纖維混合比過多，則所得之不織布之機械強度降低。自該些觀點考慮，纖維A與纖維B之較好的纖維混合(重量)比為5：95~95：5，更好的是10：90~90：10，特別好的是20：80~80：20。而且，藉由如本發明那樣將纖維A與纖維B作為混合纖維而使用，則即使是利用樹脂混合難以紡絲、且相溶性較低之成分之間，亦可容易地進行紡絲，可製成生物分解性不織布。
製造構成本發明之生物分解性不織布之纖維的方法並無特別之限定，可例示人造綿(staple fiber)或切段(chop)等獲得短纖維之方法、以及熔噴法、紡絲黏合法、絲束開纖法等獲得長纖維之方法，於特別重視質地之情形時較理想的是熔噴法，於特別重視強度之情形時較理想的是紡絲黏合法。
於本發明之生物分解性不織布中，使纖維A與纖維B混纖之方法並無特別之限定，可使用先前從來公知公用之方法。
例如，可於紡絲、延伸後視需要實施捲曲(crimp)處理，切斷為預定長度，製作纖維A與纖維B各自之短纖維，於藉由梳棉法(carding)或氣流成網法(airlaid)而網化時使兩種纖維混纖。而且，可例示：於利用作為直接不織布化之方法的熔噴法、紡絲黏合法之任意方法製造其中一種纖維的工序中，於將纖維噴附於捕集輸送帶上時供給另一種短纖維、長纖維等，進行混纖的方法。而且，亦可於形成短纖維或長纖維之網時，噴附以熔噴法、紡絲黏合法之任意方法製造之長纖維。
利用熔噴法混合構成本發明之生物分解性不織布的兩種纖維之情形時，例如可使用日本專利第3360377號說明書中所揭示之紡絲嘴(spinning nozzle)，該紡絲嘴具有於1個紡絲嘴交互排列有一行之流出不同種樹脂之紡絲孔的結構。於所得之網中更均勻地混合著纖維A與纖維B。而且，亦可併用纖維A用紡絲嘴與纖維B用紡絲嘴，將由各紡絲嘴所得之纖維A之網與纖維B之網積層。另外，亦可對該積層物進行針刺(needle punch)等處理，改良纖維之混合狀態。為獲得更均勻之混合狀態之網，較好的是使用於日本專利第3360377號說明書中揭示之紡絲嘴之方法。
可藉由變更分配給纖維A與纖維B之紡絲孔數，或者變更自各紡嘴噴出之纖維的噴出量，而變更生物分解性不織布中各纖維之含量。而且，以各樹脂之每個紡絲孔不同之擠出量進行紡絲，或者使用孔徑不同之紡嘴進行紡絲，可獲得纖度不同之混合物。
於構成本發明之生物分解性不織布的兩種成分纖維利用紡絲黏合法之情形時，例如可使用具有圖1中所示之於1個紡絲嘴交錯地排列著流出不同種樹脂之紡絲孔的結構的紡絲嘴進行熔融紡絲。於所得之網中更均勻地混合著纖維A與纖維B。而且，亦可併用纖維A用紡絲嘴與纖維B用紡絲嘴，將由各紡絲嘴所得之纖維A之網與纖維B之網積層。另外，亦可對該積層物進行針刺等處理，改良纖維之混纖狀態。
構成本發明之生物分解性不織布的纖維之截面形狀可為圓截面或者亦可於不損及紡絲之範圍內為異型截面或中空截面。纖維之平均纖維徑並無特別之限定，1μm~50μm為較好之範圍。另外，自質地之方面考慮，較好的是1μm~30μm。
本發明之生物分解性不織布之單位面積重量並無特別之限定，較好的是1g/m2~300g/m2，更好的是5g/m2~200g/m2，進一步更好的是10g/m2~150g/m2。而且亦可視需要進行熱處理。熱處理之方法可使用：利用平坦砑光輥(flat calender bowl)或者加熱軋光輥(emboss roll)之熱壓接法、利用加熱空氣之熱風法(air through method)、利用紅外線燈之方法等公知之方法。而且，亦可進行音波黏合(sonic bond)加工、水噴射(water jet)加工、蒸汽噴射(steam jet)加工、針刺加工、樹脂黏合(resin bond)加工之任意一種或一種以上之加工。
於本發明中，於所得之生物分解性不織布上，可積層 選自上述生物分解性以外之不織布、薄膜、網、紡織物、針織物以及絲束的至少一種物品而製成複合化不織布使用。積層中所使用之材料並無特別之限定，可視需要適宜選擇各種材料而利用。
【實施例】
(1)半結晶化時間
使用TAInstrument公司製造之熱分析裝置DSC Q10(商品名)，以10℃/min之升溫速度將4mg之試樣加熱至熔點以上，使其熔融後，以10℃/min之降溫速度使其降溫而將溫度設定為85℃，使試樣結晶化。由結晶化工序之熱圖形(thermograph)讀取△Hc成為1/2之點(point)，測定從結晶化開始之點到△Hc成為1/2之點的時間(秒數)。反復進行3次該測定，將其平均值作為半結晶化時間。
(2)熔點
使用TAInstrument公司製造之熱分析裝置DSC Q10(商品名)，依據JIS K 7122，於10℃/min之升溫速度下測定熔點。
(3)抗拉強度
將切斷為寬25mm、長150mm之帶狀的不織布作為樣品(sample)，對該不織布樣品之MD方向(機械方向)以及CD方向(與機械方向直交之方向)，使用島津製作所股份有限公司製造之Autograph AG-G(商品名)，測定樣品之斷裂強度。於試驗條件為室溫下、拉伸速度為100mm/min、試樣長100mm下實施。
(4)柔軟度
依據JIS L 1096(A法、45°懸臂法)，對不織布之MD方向測定抗彎曲性(bending resistance)，作為柔軟度而求出。另外，柔軟度之值越小越表示不織布柔軟。
(5)不織布質地
使用不織布，讓10名官能檢查員(paneler)觸摸不織布判斷質地。判定標準如下：在全員判定為無粗糙感，且柔軟時記為優(A)；於3~4人作出同樣之判定時記為良(B)；大於等於3人判斷為有粗糙感或者柔軟感欠缺時記為不合格(C)。
(6)生物分解性能評價
將不織布埋藏到土中6個月後取出，將不織布並不保持其形態，且無法測定埋藏後的抗拉強度的情況評價為優；將不織布雖然保持其形態，但相對於埋藏前的抗拉強度，埋藏後的抗拉強度降低到不足50%的情況評價為良；將不織布的埋藏後的抗拉強度顯示出相對於埋藏前之抗拉強度而言為50%或50%以上的情況評價為不合格。
(7)不織布之機械強度判定
所得之不織布之機械強度判定是於測定抗拉強度時目視觀察不織布之破斷形狀。判定標準如下：將以保持不織布形狀之狀態破斷之情況記為○，將以網形狀破斷之情況記為×。
(8)自捕集輸送帶剝離之剝離性
於製造不織布時，目視觀察自捕集輸送帶剝離之剝離 性。將自捕集輸送帶剝離之剝離性良好之情況記為○，將由於黏著或膠著而導致自捕集輸送帶之剝離較差之情況記為×。
本發明中所使用之材料的略號與內容如下所示。
‧PLA-1：聚乳酸(豐田汽車公司 商品名：U'z S-22熔點：174℃ MFR：20g/10min條件D)
‧PLA-2：聚乳酸(Nature Works公司 商品名：6201D熔點：166℃ MFR：13.5g/10min條件D)
‧PLA-3：聚乳酸(Nature Works公司 商品名：6252D熔點：165℃ MFR：36g/10min條件D)
‧PBS-1：聚丁二酸丁二酯(三菱化學公司製造 商品名：GSPla AZ71T熔點：110℃ MFR：20g/10min條件D)
‧PBS-2：聚丁二酸丁二酯(三菱化學公司製造 商品名：GSPla AZ61T熔點：110℃ MFR：30g/10min條件D)
‧PBS-3：聚丁二酸丁二酯(昭和高分子公司製造 商品名：BIONOLLE 1050熔點：114℃ MFR：55g/10min條件D)
‧PBSA：聚丁二酸丁二酯-己二酸酯(昭和高分子公司製造 商品名：BIONOLLE 3020熔點：104℃ MFR：30g/10min條件D)
‧PES：聚丁二酸乙二酯(日本觸媒公司製造 商品名：Lunare SE熔點：102℃ MFR：28g/10min條件D)
‧PETG：聚對苯二甲酸乙二酯‧戊二酸酯(杜邦公司製造 商品名：Biomax 4026熔點：199℃ MFR：22g/10min條件D)
‧PBTA：聚對苯二甲酸丁二酯‧己二酸酯(Eastman Chemical公司製造 商品名：EASTAR BIO GP熔點：108℃ MFR：28g/10min條件D)
(實施例1)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PBS-1作為原料樹脂。熔噴裝置使用包含如下部件的裝置：螺桿(screw)(直徑為30mm)、具有加熱體以及齒輪泵(gear pump)之2個擠壓機、混纖用紡絲嘴(孔徑為0.3mm、用以噴出不同成分之纖維的紡絲孔每一列交互排列之紡絲孔、孔數为501洞、有效寬度為500mm)、壓縮空氣產生裝置、空氣加熱機、具有聚酯製網狀物(net)之捕集輸送帶、卷取機。於各擠壓機中分別投入PLA-1與PBS-1，藉由加熱體分別以230℃使其加熱熔融，設定齒輪泵以使PLA-1/PBS-1之比率(重量%)成為50/50，自紡絲嘴以每個單孔PLA-1、PBS-1共0.45g/min之紡絲速度使其噴出，以加熱至400℃之98kPa(表壓，gauge pressure)的壓縮空氣將噴出之纖維噴附到以22m/min之移動速度移動的聚酯製網狀物之捕集輸送帶上，獲得包含PLA-1之纖維與包含PBS-1之纖維均勻、隨機地積體而成的熔噴不織布(meltblown nonwoven)。捕集輸送帶設置於距紡絲嘴25cm之距離處。噴附之空氣由設置於捕集輸送帶之背面側的吸 收裝置除去。將所得之不織布之物性等示於表1。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例2)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PBS-2作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表1。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例3)
第一成分使用PLA-2作為原料樹脂，第二成分使用PBS-1作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表1。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例4)
第一成分使用PLA-3作為原料樹脂，第二成分使用PBS-3作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表1。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例5)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PBSA作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表1。所 得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例6)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PBS-1作為原料樹脂，設定齒輪泵以使PLA-1/PBS-1之比率(重量%)成為70/30，自紡絲嘴以每個單孔PLA-1與PBS-1之平均噴出量為0.45g/min之紡絲速度使其噴出，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表1。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例7)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PBS-1作為原料樹脂，設定齒輪泵以使PLA-1/PBS-1之比率(重量%)成為30/70，自紡絲嘴以每個單孔PLA-1與PBS-1之平均噴出量為0.45g/min之紡絲速度使其噴出，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表2。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例8)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PBS-1作為原料樹脂，設定齒輪泵以使PLA-1/PBS-1之比率(重量%)成為60/40，自紡絲嘴以每個單孔PLA-1與PBS-1之平均噴出量為0.45g/min之紡絲速度使其噴出，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所 得之不織布之物性等示於表2。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例9)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PES作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表2。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例10)
第一成分使用PETG作為原料樹脂，第二成分使用PBS-1作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表2。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例11)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PBS-1作為原料樹脂。紡絲黏合裝置使用包含如下部件的裝置：螺桿(直徑為30mm)、具有加熱體以及齒輪泵之2個擠壓機、混纖用紡絲嘴(孔徑為0.4mm、具有圖1之紡絲孔排列的混纖用紡絲嘴、120洞)、吸氣管、靜電法開纖機、具有聚酯製網狀物之捕集輸送帶、點式黏合加工機以及卷取機。於各擠壓機中分別投入PLA-1與PBS-1，藉由加熱體分別以230℃使其加熱熔融，設定齒輪泵以使PLA-1/PBS-1之比率(重量%)成為50/50，自紡絲嘴以每個 單孔PLA-1、PBS-1共0.45g/min之紡絲速度使其噴出，將噴出之纖維導入至吸氣管，隨後利用靜電法開纖機使其開纖，捕集於捕集輸送帶上。吸氣管之氣壓為196kPa。於捕集輸送帶上將網投入至加熱至上下輥溫度為60℃之點式黏合加工機(壓接面積為21%)中，以卷取機將加工後之不織布卷取為滾筒狀，獲得紡絲黏合不織布。將所得之不織布之物性等示於表2。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(實施例12)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PBTA作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表2。所得之生物分解性不織布具有機械強度以及柔軟性優異之特性。
(比較例1)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PLA-1作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表3。所得之生物分解性不織布並無熱熔著所造成之纖維彼此之間的混雜，因此為網狀，且機械強度並不顯示出令人滿意之性能。
(比較例2)
第一成分使用PBS-1作為原料樹脂，第二成分使用PBS-1作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表3。所 得之生物分解性不織布的自捕集輸送帶剝離之剝離性差，且柔軟性及質地差，並不顯示出可令人滿意的性能。
(比較例3)
第一成分使用PLA-1作為原料樹脂，第二成分使用PLA-3作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表3。所得之生物分解性不織布並無熱熔著所造成之纖維彼此之間的混雜，因此為網狀，且機械強度並不顯示出令人滿意之性能。
(比較例4)
第一成分使用PBS-1作為原料樹脂，第二成分使用PBS-3作為原料樹脂，除此以外，依據實施例1而獲得生物分解性不織布。將所得之不織布之物性等示於表3。所得之生物分解性不織布的自捕集輸送帶剝離之剝離性差，且柔軟性及質地差，並不顯示出可令人滿意的性能。
使用本發明之生物分解性不織布或生物分解性複合化不織布的纖維製品例如可於衛生材料、醫療材料、建築用、家庭用、衣著材料用、包裝材料、食品用、其他多種用途中使用。而且，亦可與其他材料，例如布帛、薄膜、金屬網狀物、建築材料、土木材料、農業材料等多種材料組合使用。
具體而言可列舉拋棄式尿布用表面材料、尿布用部件、衛生用品用部件、尿布保護層用部件等衛生材料之部件、衣料用襯布、衣料用絕緣材料或保溫材料、防護服(protective clothing)、帽子、面罩(mask)、手套、支撐物(supporter)、吸震材料(vibration dampener)、手指套(finger cot)、無塵室(clean room)用空氣過濾器(air filter)、血液過濾器、油水分離過濾器等各種過濾器、實施了駐極體(electret)加工之駐極體過濾器、隔片(separator)、隔熱材料(Heat Insulating Materials)、咖啡袋(coffee bag)、食品包裝材料、汽車用頂棚表皮材料、隔音材料、基材、緩衝材料(cushion material)、揚聲器防塵材料、空氣清潔器(aircleaner)材料、絕緣體(insulator)表皮、背襯(backing)材料、門飾板(door trim)等各種汽車用部件，影印機(copy-machine) 之清潔材料等各種清潔材料、地毯(carpet)之表材‧襯裏、農業捲紗、木材排水材料、運動鞋(sports shoes)表皮等鞋用部件、皮包用部件、工業用密封材料、擦拭材料(wiping material)、薄片(sheet)等，但並不限定於此。
圖1是表示利用紡絲黏合法製造本發明之混合長纖維不織布時的紡絲嘴的紡絲孔排列之一例的圖。圖中，○表示第一成分樹脂的紡絲孔，●表示第二成分樹脂的紡絲孔。

Claims (10)

  1. 一種生物分解性不織布，所述生物分解性不織布是混合了包含纖維A及纖維B的至少2種纖維、所述纖維A含有具生物分解性的第一成分、所述纖維B含有具生物分解性的第二成分的生物分解性不織布，其特徵在於：(a)所述生物分解性不織布是使用所述纖維A與所述纖維B之纖維混合比(重量比)為5：95~95：5之範圍的混合纖維網而得之不織布，(b)所述第一成分是選自由熔點高於所述第二成分之脂肪族聚酯以及脂肪族聚酯共聚物所組成之群組的至少一種，(c)所述第二成分之85℃之半結晶化時間比所述第一成分之85℃之半結晶化時間長。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之生物分解性不織布，其中所述第二成分之85℃之半結晶化時間比所述第一成分之85℃之半結晶化時間長80秒或80秒以上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之生物分解性不織布，其中所述第二成分之85℃之半結晶化時間為180秒或180秒以上，所述第一成分之85℃之半結晶化時間為100秒或100秒以下。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之生物分解性不織布，所述其中第一成分之85℃之半結晶化時間為60秒或60秒以下。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之生 物分解性不織布，其中所述第一成分包含選自由聚乳酸以及聚乳酸共聚物所組成之群組的至少一種，所述第二成分包含選自由聚丁二酸丁二酯以及聚丁二酸丁二酯共聚物所組成之群組的至少一種。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之生物分解性不織布，其中所述第一成分具有比所述第二成分高40℃或40℃以上的熔點。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之生物分解性不織布，其中所述生物分解性不織布是利用紡絲黏合法而得的長纖維不織布。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之生物分解性不織布，其中所述生物分解性不織布是利用熔噴法而得的長纖維不織布。
  9. 一種複合化不織布，所述複合化不織布是於如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之生物分解性不織布上積層了選自所述生物分解性不織布以外的不織布、薄膜、網、紡織物、針織物以及絲束的至少一種物品。
  10. 一種纖維製品，所述纖維製品使用了如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之生物分解性不織布或者如申請專利範圍第9項所述之複合化不織布。
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