TWI746892B - 紡黏不織布 - Google Patents

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Abstract

本發明之紡黏不織布為包含聚丙烯纖維，且滿足所有下述條件A~E的紡黏不織布；A.纖維的平均單纖維徑為6μm以上17μm以下；B.纖維之廣角X射線繞射的結晶配向度為0.91以上；C.纖維之廣角X射線繞射之(110)面的微晶尺寸為12nm以上；D.纖維之拉曼分光的平均配向參數為8.0以上；E.紡黏不織布的溫度為230℃、角頻率為6.3rad/sec下的複數黏度(complex viscosity)為20Pa‧sec以上100Pa‧sec以下。

Description

紡黏不織布
本發明係有關於一種柔軟且具有優良之力學物性與高階加工性的紡黏不織布。
包含聚烯烴的紡黏不織布，尤為聚丙烯紡黏不織布由於成本低且加工性優良，而以衛生材料用途為中心被廣泛使用。
近年來，對於用於衛生材料用途的聚丙烯紡黏不織布，要求進一步提升質感、肌膚觸感、柔軟性及生產性，尤其是為了提升柔軟性而進行各種研究。
作為提升柔軟性之手段，已知縮小纖維直徑係屬有效。然而，就降低排出量來縮小直徑之手法，有生產性降低之課題；而且就為了提升生產性而使其紡絲高速化之手法，則有經常發生斷絲而難以穩定生產的課題。
基於此種背景，以提升紡黏不織布的柔軟性為目的，有人提出一種聚烯烴系長纖維不織布，其係使纖維徑、纖維的吸附力及不織布的摩擦係數處於特定範圍，可兼具纖維本身的彎曲柔軟性與平滑性(茲參照專利文獻1)。
另外，有人提出一種紡黏不織布，其係使用丙烯系聚合物作為原料，使紡黏不織布的基重、熔體流動速率、纖度及壓花面積率等處於特定的範圍而耐起毛毬性、柔軟性、強度及生產性優良(茲參照專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2013-159884號公報
專利文獻2：國際公開第2007/091444號
就專利文獻1所揭示之方法，確實可提升不織布的柔軟性。然而，由於使用之樹脂的熔體流動速率較低，柔軟性提升效果不足，而且實施例所例示之不織布僅為含有低熔點聚烯烴系樹脂的不織布，有可能因為發生斷絲而導致生產性降低。再者，亦有使用之樹脂實質上受限的課題。
又，就專利文獻2所揭示之方法，確實可提升不織布的柔軟性，但由於使用之樹脂的熔體流動速率較低，柔軟性提升效果不足，而且由於實施例所例示之噴絲頭的孔徑為0.6mmφ而為大孔徑，不易施加噴絲頭壓力而無法均勻地進行紡出，而有發生斷絲或纖維徑不均，不易穩定地獲得均勻的不織布的課題。
因此，本發明目的在於提供一種柔軟，且具有優良之力學物性與高階加工性的紡黏不織布。
本案發明人等進行研究的結果判明，紡黏不織布的柔軟性與熔融狀態下的複數黏度(complex viscosity)具高相關性，紡黏不織布的複數黏度愈低則柔軟性愈高，但有力學物性或高階加工性變差的課題。因此，本案發明人等為達成上述課題而致力進行研究，結果發現，藉由使紡黏不織布的纖度、結晶配向度、微晶尺寸、配向參數處於特定的範圍，並進一步使紡黏不織布的複數黏度處於特定的範圍，而形成兼具柔軟性與優良之力學特性及高階加工性的紡黏不織布，終至完成本發明。
本發明係為了解決上述課題而完成者，本發明之紡黏不織布為包含聚丙烯纖維，且滿足所有下述條件A~E的紡黏不織布；A.纖維的平均單纖維徑為6μm以上17μm以下；B.纖維之廣角X射線繞射的結晶配向度為0.91以上；C.纖維之廣角X射線繞射之(110)面的微晶尺寸為12nm以上；D.纖維之拉曼分光的平均配向參數為8.0以上；E.紡黏不織布的溫度為230℃、角頻率為6.3rad/sec下的複數黏度為20Pa‧sec以上100Pa‧sec以下。
根據本發明之紡黏不織布的較佳形態，前述之紡黏不織布的溫度為230℃、角頻率為6.3rad/sec下的複數黏度為40Pa‧sec以上80Pa‧sec以下。
本發明之紡黏不織布，由於構成紡黏不織布之纖維的纖維徑較細，且熔融狀態下的複數黏度較低，因此，除了具有高柔軟性外，結晶配向度亦高、微晶尺寸大且配向參數高，由此可發揮優良之力學物性與高階加工性。
[實施發明之形態]
本發明之紡黏不織布為包含聚丙烯纖維，且滿足所有下述A~E之條件的紡黏不織布；A.纖維的平均單纖維徑為6μm以上17μm以下；B.纖維之廣角X射線繞射的結晶配向度為0.91以上；C.纖維之廣角X射線繞射之(110)面的微晶尺寸為12nm以上；D.纖維之拉曼分光的平均配向參數為8.0以上；E.紡黏不織布的溫度為230℃、角頻率為6.3rad/sec下的複數黏度為20Pa‧sec以上100Pa‧sec以下。
以下，就本發明之紡黏不織布詳細加以說明。
[聚丙烯系樹脂]
本發明之紡黏不織布係包含聚丙烯系樹脂之纖維(聚丙烯纖維)。聚丙烯系樹脂係指具有丙烯單元作為主 要重複單元的樹脂。透過使用聚丙烯系樹脂，可製成成本低且柔軟性優良的紡黏不織布。
本發明中所使用之聚丙烯系樹脂可舉出丙烯之均聚物或者丙烯與各種α-烯烴之共聚物等。作為聚丙烯系樹脂，使用丙烯與各種α-烯烴之共聚物時，基於高強度化之觀點，各種α-烯烴的共聚合比率較佳為10mol%以下，更佳為5mol%以下，再更佳為3mol%以下。
本發明中所使用之聚丙烯系樹脂中，在不損及本發明之效果的範圍內，可摻合其他成分樹脂。作為其他成分樹脂，除熔點接近聚丙烯之聚乙烯或聚-4-甲基-1-戊烯等聚烯烴系樹脂外，尚可舉出低熔點聚酯樹脂及低熔點聚醯胺樹脂；基於賦予柔軟性之觀點，較佳使用低結晶性之烯烴系樹脂。作為低結晶性之烯烴系樹脂，宜使用例如乙烯-丙烯共聚物或低立體規則性聚丙烯等。為了充分展現聚丙烯系樹脂的特性，其他成分樹脂的質量比率較佳為20質量%以下，更佳為15質量%以下。
本發明中所使用之聚丙烯系樹脂中，在不損及本發明之效果的範圍內，可添加著色用顏料、抗氧化劑、聚乙烯蠟等潤滑劑及耐熱安定劑等。
較佳的是，本發明中所使用之聚丙烯系樹脂中，不對所用之樹脂添加例如如過氧化物，尤為二烷基化氧化物等之游離基劑等會將該樹脂分解而使分子量降低之添加劑。對聚丙烯系樹脂添加上述添加劑時，除了會發生因部分黏度不均所引起的纖維徑不均勻，而難以充分縮小纖維徑外，還會有因黏度不均或分解氣體所產 生的氣泡而導致紡絲性惡化的情形。從而，藉著不對聚丙烯系樹脂添加上述添加劑，可提升纖維徑的均勻性，並進一步縮小纖維徑。
本發明中所使用之聚丙烯系樹脂的熔點較佳為120℃以上180℃以下。藉由使熔點較佳為120℃以上，更佳為130℃以上，可獲得可耐實用的耐熱性。又，藉由使熔點較佳為180℃以下，更佳為170℃以下，則容易使紡絲纖維熱接著而能夠獲得具有良好之力學物性與高階加工性的紡黏不織布。
本發明中之紡黏不織布的熔點(℃)係於差示掃描熱量計裝設約2mg的紡黏不織布，於氮氣下以升溫速度16℃/分鐘的條件進行差示掃描熱量測定3次，以吸熱峰溫度的算術平均值作為熔點。
本發明中所使用之聚丙烯系樹脂的重量平均分子量較佳為10萬以上20萬以下。藉由使重量平均分子量較佳為10萬以上，更佳為11萬以上，可形成纖維徑之均勻性優良的纖維而提升不織布的加工性。又，藉由使重量平均分子量較佳為20萬以下，更佳為18萬以下，由於聚丙烯系樹脂的流動性提高，而紡絲性提升。本發明中之重量平均分子量係指採用凝膠滲透層析法，以聚苯乙烯、聯苄換算所算出的值。
本發明中所使用之聚丙烯系樹脂的熔體質量流動速率較佳為155g/10分鐘以上500g/10分鐘以下。藉由使熔體質量流動速率較佳為155g/10分鐘以上，更佳為160g/10分鐘以上，由於聚丙烯系樹脂的流動性提 高，而紡絲性提升。又，藉由使熔體質量流動速率較佳為500g/10分鐘以下，更佳為400g/10分鐘以下，可減少低熔融黏度所引起的斷絲而提升紡絲性。
此外，熔體質量流動速率可根據聚丙烯系樹脂的重量平均分子量來控制。聚丙烯系樹脂的重量平均分子量愈高，則熔體質量流動速率愈小。
本發明中之熔體質量流動速率係指根據JIS K7210-1：2014之「8章A法：質量測定法」，在230℃的溫度下，以負載2160g所測得的值。
本發明中所使用之聚丙烯系樹脂的熔體質量流動速率亦可透過以任意比例摻合熔體質量流動速率不同的2種以上之樹脂來調整。此時，對主要之聚丙烯系樹脂摻合之樹脂的熔體質量流動速率較佳為10g/分鐘以上1000g/10分鐘以下。藉由使摻合之樹脂的熔體質量流動速率較佳為10g/10分鐘以上，更佳為20g/10分鐘以上，再更佳為30g/10分鐘以上，可抑制摻合之聚丙烯系樹脂發生部分黏度不均所引起之纖維徑的不均勻化或紡絲性惡化。又，藉由使摻合之樹脂的熔體質量流動速率較佳為1000g/10分鐘以下，更佳為800g/10分鐘以下，再更佳為600g/10分鐘以下，可形成具有優良力學物性的紡黏不織布。
[聚丙烯纖維]
重要的是構成本發明之紡黏不織布之聚丙烯纖維的平均單纖維徑為6μm以上17μm以下。藉由使平均單纖 維徑為17μm以下，較佳為16μm以下，更佳為15μm以下，接觸得自聚丙烯纖維之紡黏不織布的表面時的觸感較平滑。除此之外，也會展現平均單纖維徑較細所致之面積慣性矩的降低，由此可進一步提升柔軟性。又，藉由使平均單纖維徑為6μm以上，較佳為7μm以上，更佳為8μm以上，由於可提升後加工時的步驟通過性，而會形成缺陷較少的紡黏不織布。
本發明中之聚丙烯纖維的平均單纖維徑(μm)係指由紡黏不織布切出少量，在壓花接著部以外的部分，由構成紡黏不織布之聚丙烯纖維的側面之顯微鏡觀察求出聚丙烯纖維的直徑，按每1水準進行測定10次，取其算術平均值。
重要的是，構成本發明之紡黏不織布的聚丙烯纖維之廣角X射線繞射的結晶配向度為0.91以上。藉由使結晶配向度為0.91以上，較佳為0.92以上，更佳為0.93以上，由於結晶C軸會沿著纖維軸排列，而會形成具有優良之強度或高階加工性的纖維。又，本發明中可達之結晶配向度的上限為1.00。
此外，結晶配向度可根據熔體質量流動速率及紡絲速度、紡絲時的冷卻條件來控制。熔體質量流動速率愈低，紡絲速度愈高，且紡絲時的冷卻效率愈高，則結晶配向度也愈高。
重要的是構成本發明之紡黏不織布的聚丙烯纖維之廣角X射線繞射之(110)面的微晶尺寸為12nm以上。藉由使(110)面的微晶尺寸為12nm以上，較佳為13nm 以上，更佳為14nm以上，可形成具有優良之強度或高階加工性的纖維。又，本發明中可達之微晶尺寸的上限為25nm左右。
此外，微晶尺寸可根據熔體質量流動速率及紡絲速度來控制。熔體質量流動速率愈低，紡絲速度愈高，結晶配向度也愈高。
本發明中之廣角X射線繞射的結晶配向度及微晶尺寸(nm)係指分別藉由以下方法進行測定而算出的值。
(1)將由紡黏不織布切出的20根聚丙烯纖維，以纖維軸成同一方向的方式匯集。
(2)對(1)中匯集之試料，使用X射線繞射儀實施廣角X射線繞射測定。
(3)得到對應(110)面的峰之圓周方向的X射線繞射圖形及赤道線方向的X射線繞射圖形。
(4)由圓周方向的X射線繞射圖形的峰半高寬H(°)及赤道線方向的X射線繞射圖形的峰半高寬βe(°)，利用下式算出各值。
結晶配向度π=(180-H)/180
微晶尺寸L(nm)=0.9λ/((βe 2-β0 2)0.5×cosθ)(式中，λ表示入射X射線波長(於本裝置中為0.15418nm)，β0表示半高寬的校正值(於本裝置中為0.46°)，θ表示峰頂的布拉格角(°))。
重要的是構成本發明之紡黏不織布之聚丙烯纖維之拉曼分光的平均配向參數為8.0以上。藉由使平 均配向參數為8.0以上，較佳為8.5以上，更佳為8.8以上，可形成存在於非晶部或結晶部之分子鏈朝纖維軸方向配向，而具有優良之強度或高階加工性的纖維。又，本發明中可達之平均配向參數的上限為13.0左右。
此外，平均配向參數可根據熔體質量流動速率及紡絲速度、紡絲時的冷卻條件來控制。熔體質量流動速率愈低，紡絲速度愈高，且紡絲時的冷卻效率愈高，則配向參數也愈高。
本發明中之平均配向參數係指藉由以下方法進行測定而算出的值。
(1)由紡黏不織布切出1根纖維，裝設於試樣保持器。
(2)使用雷射拉曼分光法，以偏光方向與纖維軸一致的情形為平行條件、以正交的情形為垂直條件而得到各偏光拉曼光譜。
(3)將屬CH2變形振動與C-C伸縮振動之耦合模式的810cm-1附近之拉曼譜帶強度設為I810，將屬CH2變形振動模式的840cm-1之拉曼譜帶強度設為I840，利用下式算出配向參數。
配向參數=(I810/I840)平行/(I810/I840)垂直(式中，平行表示平行條件下的強度比，垂直表示垂直條件下的強度比)。
(4)按每1水準進行測定6次，以其算術平均值作為平均配向參數。
構成本發明之紡黏不織布之聚丙烯纖維的密度較佳為0.88g/cm3以上0.93g/cm3以下。藉由使密度較 佳為0.88g/cm3以上，更佳為0.89g/cm3以上，可形成結晶化度高且具有優良之強度或高階加工性的纖維。又，藉由使密度較佳為0.93g/cm3以下，更佳為0.92g/cm3以下，可提升熱接著性而提升壓花或壓延加工時的加工性。
本發明中之密度係指根據以下方法所測得的值。
(1)於調溫成15℃的室內將水與乙醇混合。此外，乙醇的質量分率係取40%~70%，以1%的間隔製作濃度不同的31種水準之乙醇水溶液。
(2)將實施過超音波洗淨而去除雜質的紡黏不織布切出少量，使切出之紡黏不織布浸漬於乙醇水溶液中以防止其產生氣泡，放置6小時以上。
(3)由紡黏不織布未沉入至底部的乙醇水溶液當中乙醇質量分率最低之乙醇水溶液的質量分率XE，利用下式算出密度。
聚丙烯纖維的密度(g/cm3)=-0.000005×XE 2-0.0017×XE+1.0153
構成本發明之紡黏不織布之聚丙烯纖維的剖面形狀較佳為圓形剖面。剖面形狀為扁平剖面或特殊形狀剖面時，由於有同一剖面積之面積慣性矩大於圓形剖面的彎曲方向，因此在製成紡黏不織布時為高剛性，而可能損及柔軟性。
[紡黏不織布]
重要的是本發明之紡黏不織布的複數黏度，在溫度 為230℃、角頻率為6.3rad/sec下為20Pa‧sec以上100Pa‧sec以下。藉由使複數黏度為100Pa‧sec以下，較佳為90Pa‧sec以下，更佳為80Pa‧sec以下，由於可提升構成紡黏不織布之纖維的柔軟性，可形成具有優良柔軟性的紡黏不織布。又，藉由使複數黏度為20Pa‧sec以上，較佳為30Pa‧sec以上，更佳為40Pa‧sec以上，則可抑制所得不織布的強度降低或高階加工性的惡化。
此外，紡黏不織布的複數黏度可根據聚丙烯系樹脂的重量平均分子量來控制。聚丙烯系樹脂的重量平均分子量愈高，紡黏不織布的複數黏度愈低。
本發明中之複數黏度(Pa‧sec)係指使用旋轉式流變儀，將切出之紡黏不織布裝設於測定治具，以溫度為230℃、角頻率為6.3rad/sec的條件按每1水準進行3次測定，取其算術平均值。
本發明之紡黏不織布的熔點較佳為120℃以上190℃以下。藉由使熔點較佳為120℃以上，更佳為130℃以上，再更佳為140℃以上，可防止壓花接著時開孔強度或高階加工性降低等問題。又，藉由使熔點較佳為190℃以下，更佳為180℃以下，再更佳為175℃以下，則壓花或壓延加工時的熱接著性良好，得以提升作為紡黏不織布之強度或高階加工性。
本發明中之熔點(℃)係藉由差示掃描熱量計，於氮氣下以昇溫速度16℃/分鐘的條件進行差示掃描熱量測定，由所得之吸熱峰的峰溫度求得。
本發明之紡黏不織布的結晶熔化熱量較佳為70J/g以上105J/g以下。藉由使結晶熔化熱量較佳為70J/g以上，更佳為80J/g以上，由於構成紡黏不織布之纖維具有適當的結晶性，可形成具有高強度或高階加工性的紡黏不織布。又，藉由使結晶熔化熱量較佳為105J/g以下，更佳為100J/g以下，則壓花或壓延加工時的熱接著性良好，得以提升作為紡黏不織布之強度或高階加工性。本發明中之結晶熔化熱量(J/g)係指藉由差示掃描熱量計，於氮氣下以升溫速度16℃/分鐘的條件進行差示掃描熱量測定，由所得之吸熱峰的峰面積所求得的值。
本發明之紡黏不織布的基重較佳取5g/m2以上50g/m2以下。藉由使基重較佳為5g/m2以上，更佳為10g/m2以上，可形成於後續步驟中破裂減少且加工性優良的紡黏不織布。又，藉由使基重較佳為50g/m2以下，更佳為30g/m2以下，可合宜地展現紡黏不織布的柔軟性。
本發明之紡黏不織布之每單位基重的5%伸長時應力(以下有時記載為每單位基重的5%模數)較佳為0.06(N/25mm)/(g/m2)以上0.33(N/25mm)/(g/m2)以下。藉由使每單位基重的5%模數較佳為0.06(N/25mm)/(g/m2)以上，更佳為0.13(N/25mm)/(g/m2)以上，再更佳為0.20(N/25mm)/(g/m2)以上，可形成可供予實用之強度的紡黏不織布。又，藉由使每單位基重的5%模數較佳為0.33(N/25mm)/(g/m2)以下，更佳為0.30(N/25mm)/(g/m2)以下，再更佳為0.27(N/25mm)/(g/m2)以下，則可形成具有優良柔軟性的紡黏不織布。
此外，於本發明中，紡黏不織布之每單位基重的5%模數係採用依據JIS L1913：2010之「6.3拉伸強度及伸長率(ISO法)」，根據以下程序所測得的值。
(1)將25mm×300mm之試片，各沿不織布的縱向(不織布的長度方向)與橫向(不織布的寬度方向)按寬度每1m共採取3片。
(2)將試片以夾持間隔200mm裝設於拉伸試驗機。
(3)以拉伸速度100mm/分鐘實施拉伸試驗，測定5%伸長時的應力(5%模數)。
(4)求出各試片所測得之縱向與橫向的5%模數的平均值，基於下式算出每單位基重的5%模數，將小數點以下第三位四捨五入。
每單位基重的5%模數((N/25mm)/(g/m2))=[5%模數的平均值(N/25mm)]/基重(g/m2)。
本發明之紡黏不織布，由於構成紡黏不織布之聚丙烯纖維的平均單纖維徑細至6μm以上17μm以下，且紡黏不織布的複數黏度較低，而具有優良的柔軟性。又，本案發明人等致力研究的結果發現，藉由使上述條件中的複數黏度為20Pa．sec以上100Pa．sec以下，除了可改善生產穩定性，其為用來獲得平均單纖維徑較細之纖維的課題之一，還可提升熱接著性，由此可提高紡黏不織布的強度而提升加工性。另一方面，由於縮小平均單纖維徑而有強度降低之虞，但意外發現，藉由使構成紡黏不織布之聚丙烯纖維之廣角X射線的結晶配向度為0.91以上、(110)面的微晶尺寸為12nm以上、 及拉曼分光的平均配向參數為8.0以上，可形成強度不會降低而加工性優良的不織布。
[紡黏不織布之製造方法]
其次，就本發明之紡黏不織布的製造方法，於具體例加以說明。
本發明中所使用之原料為聚丙烯系樹脂，丙烯以外之共聚物的種類、熔點及熔體質量流動速率等係如前述。
聚丙烯系樹脂無需特別進行乾燥等即可供予熔融紡絲。
熔融紡絲可應用使用單軸或雙軸擠製機型等擠出機的熔融紡絲手法。擠出之聚丙烯系樹脂係經由配管，藉由齒輪泵等計量裝置予以計量，再通過去除雜質的過濾器後，導向紡絲噴絲頭。此時，樹脂配管至紡絲噴絲頭的溫度(紡絲溫度)，為了提高流動性而較佳採180℃以上280℃以下。
使用於排出之紡絲噴絲頭，噴絲頭孔的孔徑D較佳採0.1mm以上0.6mm以下；又，由噴絲頭孔的嘴口長度(land length)L(與噴絲頭孔的孔徑相同之直管部的長度)除以孔徑D所得之商所定義的L/D為1以上10以下係屬較佳形態。
由噴絲頭孔排出之絲條係透過吹送空氣而冷卻固化。冷卻風的溫度，基於冷卻效率之觀點能以與冷卻風速的平衡來決定，而基於纖度的均勻性之觀點較佳為0℃以上20℃以下。藉由使冷卻風的溫度較佳為0℃ 以上，更佳為2℃以上，可防止空氣之配管或冷卻風排放部的凝結或結凍，而能夠穩定供給冷卻風。又，藉由使冷卻風的溫度較佳為20℃以下，更佳為16℃以下，再更佳為12℃以下，由於可提升聚丙烯纖維的結晶配向度及配向參數，可形成具有優良之力學物性與高階加工性的紡黏不織布。
冷卻氣體係藉由朝與絲條大致垂直的方向流動而使絲條冷卻。此時，冷卻風的速度較佳為10m/分鐘以上100m/分鐘以下。藉由使冷卻風的速度較佳為10m/分鐘以上，更佳為20m/分鐘以上，再更佳為25m/分鐘以上，由於可提升聚丙烯纖維的結晶配向度及配向參數，可提升具有優良之力學物性與高階加工性的紡黏不織布。又，藉由使冷卻風的速度較佳為100m/分鐘以下，更佳為80m/分鐘以下，再更佳為70m/分鐘以下，由於可抑制冷卻風所引起的飄絲而能夠減少紡絲時的斷絲。
紡絲噴絲頭至冷卻開始的距離較佳為20mm以上500mm以下。藉由使紡絲噴絲頭至冷卻開始的距離較佳為20mm以上，更佳為25mm以上，再更佳為30mm以上，由於噴絲頭表面溫度不會過度降低，可穩定排出，而能夠減少紡絲時的斷絲。又，藉由使紡絲噴絲頭至冷卻開始的距離較佳為500mm以下，更佳為300mm以下，再更佳為200mm以下，由於可提升聚丙烯纖維的結晶配向度及配向參數，可形成具有優良之力學物性與高階加工性的紡黏不織布。
由噴絲頭孔排出之絲條，係藉由在距紡絲噴 絲頭較佳為400mm以上7000mm以內之位置加速的空氣流所牽引。加速空氣流可藉由使吹送冷卻風的區域成密閉，並使密閉區域的剖面積愈向紡絲線下游愈緩緩縮小，而使空氣流速加速，但為了獲得更高的空氣流速，使用噴射器係屬較佳形態。藉此空氣流速使絲條加速，纖維的行進速度，即紡絲速度也會達到與空氣流速相近的速度。
為縮小平均單纖維徑，紡絲速度較佳為3km/分鐘以上，更佳為4km/分鐘。又，空氣流速亦同樣地較佳為3km/分鐘以上。再者，紡絲速度的上限為12km/分鐘左右。
紡絲速度係指依下式所算出的值。
紡絲速度(km/分鐘)=Q．1000/((W/2)2×π×ρ)(式中，Q表示單孔排出量(g/分鐘)，W表示平均單纖維徑(μm)，ρ表示密度(g/cm3))。
經空氣牽引之絲條係藉由通過如降低周圍之空氣流速的開纖部而開纖，其後，到達由背面進行空氣吸引的網式輸送機，而被捕集作為纖維網。經捕集之纖維網係以10m/分鐘以上1000m/分鐘以下的速度經輸送機運送，藉由進行熱接著加工而得到紡黏不織布。
作為將上述之纖維網藉由熱接著而一體化之方法，可舉出藉由上下一對輥表面分別施有雕刻(凹凸部)之熱壓花輥、包含其中一輥表面為平坦(平滑)的輥與另一輥表面施有雕刻(凹凸部)之輥的組合之熱壓花輥、及包含上下一對平坦(平滑)輥的組合之熱壓延輥等各種輥 進行熱接著的方法。
熱接著時的壓花接著面積率較佳為5%以上30%以下。藉由使接著面積較佳為5%以上，更佳為10%以上，可獲得作為紡黏不織布能供實用的強度或高階加工性。另一方面，藉由使接著面積較佳為30%以下，更佳為20%以下，尤其是作為衛生材料用之紡黏不織布使用時，可獲得充分的柔軟性。
本發明中之接著面積係指藉由一對具有凹凸的輥進行熱接著時，上側輥之凸部與下側輥之凸部重疊而抵接纖維網的部分佔不織布全體的比例。又，藉由具有凹凸的輥與平坦輥進行熱接著時，則指具有凹凸的輥之凸部抵接纖維網的部分佔不織布全體的比例。
作為實施於熱壓花輥之雕刻的形狀，可採用圓形、橢圓形、正方形、長方形、平行四邊形、菱形、正六角形及正八角形等。
熱接著時之熱壓花輥的線壓較佳為5kgf/cm以上50kgf/cm以下。藉由使前述線壓為5kgf/cm以上，更佳為10kgf/cm以上，再更佳為15kgf/cm以上，可充分使其熱接著。另一方面，藉由使前述線壓為50kgf/cm以下，更佳為40kgf/cm以下，再更佳為30kgf/cm以下，由於不會過度施加輥的應力，而能夠防止紡黏不織布的質感硬化。
本發明之紡黏不織布的製造中，製程上的重要事項在於藉由高速紡絲來縮小平均單纖維徑、及可達其穩定生產。就其機制雖仍舊不明，惟本發明之紡黏不 織布，由於使用必然為低黏度的聚丙烯系樹脂作為原料，可提升紡絲步驟中的細化行為之聚丙烯系樹脂的變形追隨性，由此可顯著減少斷絲缺陷。
另一方面，若僅考量上述事項時，其課題在於所得之紡黏不織布會因低黏度而導致強度或高階加工性的降低。因此，作為本發明之紡黏不織布的製造中另一製程上的重要事項，可舉出：藉由在不會影響高速紡絲的應用或紡絲性的範圍使由噴絲頭排出的絲條充分地冷卻固化，而使特定的纖維構造形成。應用此種製程時，由於會在紡絲噴絲頭至噴射器入口之間對絲條施加高紡絲應力，而能夠提高構成紡黏不織布之聚丙烯纖維的結晶配向度或配向參數。
如此所得之紡黏不織布除具有優良的柔軟性外，尚具有足以使用於衛生材料用紡黏不織布的力學物性或高階加工性。
本發明之紡黏不織布可廣泛使用於醫療衛生材料、生活器材及工業器材等，由於柔軟性優良且觸感亦良好，而且製品缺陷亦較少，故加工性良好，而尤其可適用於衛生材料。具體而言為拋棄式尿布、生理用品及貼布材料之基布等。
[實施例]
其次，根據實施例對本發明之紡黏不織布更具體地加以說明。實施例中的各特性值係依以下方法求得。此外，就測定方法，對於未特別記載者，是根據前述方法來進行測定。
A.聚丙烯系樹脂的熔點：
於差示掃描熱量計(TA Instruments公司製DSCQ2000)裝設約2mg的紡黏不織布，於氮氣下以升溫速度16℃/分鐘的條件進行差示掃描熱量測定，以吸熱峰的溫度作為熔點(℃)。
B.平均單纖維徑及紡絲速度：
供予測定之聚丙烯纖維的平均單纖維徑係由紡黏不織布切出少量，藉由在壓花接著部以外的部分進行顯微鏡觀察來測定。測定係使用OLYMPUS股份有限公司製光學顯微鏡BH2。又，由所得之平均單纖維徑求出紡絲速度(km/分鐘)。
C.結晶配向度：
結晶配向度係根據以下裝置、條件來測定、算出：裝置：Rigaku公司製SmartLab(封入管式)
X射線源：CuKα射線(使用Ni濾光片)
輸出：40kV 50mA
檢測器：D/teX一維檢測器
入射狹縫：2mmh×2.2mmw
受光狹縫：5mm-5mm。
D.微晶尺寸：
微晶尺寸係根據以下裝置、條件來測定、算出： 裝置：Rigaku公司製SmartLab(封入管式)
X射線源CuKα射線(使用Ni濾光片)
輸出：40kV 50mA
檢測器：D/teX一維檢測器
入射狹縫：2mmh×2.2mmw
受光狹縫：15mm-20mm。
E.平均配向參數：
配向參數係根據以下裝置、條件來測定、算出：裝置：RENISHAW公司製inVia
測定模式：顯微拉曼(束徑1μm)
光源：YAG 2nd 532nm
雷射功率：10mW
繞射晶格：Single-3000gr/mm
狹縫：65μm
檢測器：CCD 1024×256pixels。
F.複數黏度：
複數黏度係根據以下裝置、條件來測定、算出：裝置：UBM公司製Rheosol-G3000
平板：20mm平行板
間隙：0.5mm
應變：34.9%
角頻率：6.3rad/sec
溫度：230℃。
G.紡黏不織布的缺陷：
於紡黏不織布的寬度(CD)方向之中心以放大鏡目視觀察10cm見方之區域，將起因於斷絲而使纖維徑比平均纖維直徑粗3倍以上者、還有纖維的切割端變圓而看出比平均纖維直徑粗3倍以上者視為缺陷，計數其個數。沿不織布的長度(MD)方向重複此觀察5次，以合計個數作為紡黏不織布的缺陷數(個)。
H.紡黏不織布的柔軟性：
進行紡黏不織布的觸感的官能評定，將柔軟性優良者評為5分、較差者評為1分，依以下基準以絕對評定評分。
5分：抓持紡黏不織布時無韌性，且紡黏不織布的表面呈平滑，柔軟性優良。
4分：抓持紡黏不織布時雖有些微韌性，但紡黏不織布的表面呈平滑。
3分：抓持紡黏不織布時有些微韌性，使紡黏不織布彼此互相摩擦時會感到阻力。
2分：抓持紡黏不織布時有明顯韌性，使紡黏不織布彼此互相摩擦時會感到阻力。
1分：抓持紡黏不織布時有明顯韌性，且使紡黏不織布彼此互相摩擦時有明顯的凹凸，故柔軟性較差。
請10位進行此程序，以平均分數作為柔軟性(分)。將平均分數為4.0分以上者判斷為柔軟性優良的紡黏不 織布。
I.紡黏不織布的加工性：
使用橡膠製軋輥，使紡黏不織布以20m/分鐘行進5分鐘。觀察此時的輥附著物與紡黏不織布的狀態，依以下基準進行評分而作為加工性(分)。將4分以上者判斷為加工性優良的紡黏不織布。
5分：輥上無纖維附著物，且未看出不織布的起毬、破裂。
4分：輥上雖有纖維附著物，但未看出不織布的起毬、破裂。
3分：輥上有纖維附著物，且發生不織布的起毬，但未看出破裂。
2分：輥上有纖維附著物，且發生不織布的起毬、破裂。
1分：因片體破裂，不織布纏附於輥上。
[實施例1]
將屬丙烯均聚物且熔體質量流動速率為200g/10分鐘、熔點為160℃的聚丙烯系樹脂藉由單軸擠製機進行熔融擠出，一邊以齒輪泵計量一邊對紡絲噴絲頭供給聚丙烯系樹脂。紡絲溫度(噴絲頭溫度)係設為230，由孔徑D為0.30mm、嘴口長度L為0.75mm的噴絲頭孔，以單孔排出量0.6g/分鐘的條件使聚丙烯系樹脂排出。位於噴絲頭孔正上方的導入孔係採直孔，導入孔與噴絲頭孔的 連接部分則使用呈錐形的紡絲噴絲頭。對排出之纖維狀樹脂，以距紡絲噴絲頭40mm的距離為起點，自絲條(纖維狀樹脂)的外側以30m/分鐘的速度吹送12℃的空氣流而冷卻固化後，藉由矩形噴射器以4.4km/分鐘的速度牽引，捕集於移動的網上而得到包含聚丙烯纖維的纖維網。
接著，將如上述所得之包含聚丙烯纖維的纖維網，上輥使用金屬製且刻有水滴圖形之雕刻之接著面積率16%的壓花輥，下輥使用金屬製平坦輥所構成的上下一對熱壓花輥，以130℃的溫度進行熱接著，而得到基重為18g/m2的紡黏不織布。將所得之紡黏不織布的評定結果示於表1。根據表1，所得之紡黏不織布的平均單纖維徑為13.8μm、結晶配向度為0.921、(110)面的微晶尺寸為16.2nm、配向參數為8.37、複數黏度為55Pa‧sec，可知紡黏不織布的缺陷較少，且柔軟性及加工性優良。
[實施例2、3、比較例1]
除變更噴射器的流入空氣壓力，並將紡絲速度，於實施例2中變更為6.9km/分鐘、於實施例3中變更為3.1km/分鐘、於比較例1中變更為2.6km/分鐘以外，係以與實施例1同樣的方法得到紡黏不織布。
將結果示於表1。根據表1，實施例2中所得之紡黏不織布的平均單纖維徑為11.0μm、結晶配向度為0.942、(110)面的微晶尺寸為19.4nm、配向參數為8.83、複數黏度為53Pa‧sec，且實施例3中所得之紡黏不織布的平均單纖維徑為16.5μm、結晶配向度為0.913、(110)面的微 晶尺寸為14.5nm、配向參數為8.05、複數黏度為57Pa‧sec，可知紡黏不織布的缺陷均較少，且柔軟性及加工性均優良。
另一方面，比較例1中所得之紡黏不織布其複數黏度為57Pa‧se。，不織布的缺陷雖較少，但平均單纖維徑粗至18.0μm而柔軟性較差，且結晶配向度為0.902、(110)面的微晶尺寸為10.8nm、配向參數低至7.43，由此可知加工性亦較差。
[比較例2]
除將紡絲時的冷卻空氣流的溫度設為25℃、空氣流速度設為8m/分鐘以外，係以與實施例1同樣的方法得到紡黏不織布。
將結果示於表1。根據表1，比較例2中所得之紡黏不織布的平均單纖維徑為14.1μm、複數黏度為55Pa‧sec，不織布的缺陷雖較少且為柔軟，但結晶配向度為0.906、(110)面的微晶尺寸為11.8nm、配向參數低至6.98，由此可知加工性較差。
[實施例4、5、比較例3]
除將使用之聚丙烯系樹脂的熔體質量流動速率，於實施例4中變更為170g/10分鐘、於實施例5中變更為450g/10分鐘、於比較例3中變更為60g/10分鐘以外，係以與實施例1同樣的方法得到紡黏不織布。
將結果示於表1。根據表1，實施例4中所得之紡黏 不織布的平均單纖維徑為13.8μm、結晶配向度為0.922、(110)面的微晶尺寸為16.5nm、配向參數為9.37、複數黏度為83Pa‧sec，可知紡黏不織布的缺陷較少，且柔軟性及加工性優良。又，實施例5中所得之紡黏不織布的平均單纖維徑為13.6μm、結晶配向度為0.912、(110)面的微晶尺寸為12.9nm、配向參數為8.21、複數黏度為31Pa‧sec，可知紡黏不織布的缺陷較少，且柔軟性及加工性優良。
另一方面，比較例3中所得之紡黏不織布其平均單纖維徑為13.9μm、結晶配向度為0.922、(110)面的微晶尺寸為17.3nm、配向參數為9.95，但因複數黏度高達206Pa‧sec而柔軟性較差，且因紡黏不織布的缺陷較多，可知加工性亦較差。
Figure 107134253-A0202-12-0026-1
[實施例6]
除樹脂A使用熔體質量流動速率為200g/10分鐘的丙烯均聚物，樹脂B使用熔體質量流動速率為20g/10分鐘的乙烯-丙烯共聚物(Exxonmobil公司製「Vistamaxx6202」)，並使用樹脂A的質量比率取88%、樹脂B的質量比率取12%經混煉而成的樹脂以外，係以與實施例1同樣的方法得到紡黏不織布。
將結果示於表2。根據表2，實施例6中所得之紡黏不織布的平均單纖維徑為13.8μm、結晶配向度為0.927、(110)面的微晶尺寸為15.7nm、配向參數為9.32、複數黏度為68Pa‧sec，可知紡黏不織布的缺陷較少，且柔軟性及加工性優良。
[比較例4]
除將樹脂A變更為熔體質量流動速率為60g/10分鐘的丙烯均聚物以外，係以與實施例6同樣的方法得到紡黏不織布。
將結果示於表2。根據表2，比較例4中所得之紡黏不織布其平均單纖維徑為13.9μm、結晶配向度為0.932、(110)面的微晶尺寸為15.9nm、配向參數為10.48，但複數黏度高達228Pa‧sec而柔軟性較差，且因紡黏不織布的缺陷較多，可知加工性亦較差。
Figure 107134253-A0305-02-0030-1
就實施例1~6，由於構成紡黏不織布之纖維的平均單纖維徑較細且複數黏度較低而具有優良的柔軟性，而且由於構成紡黏不織布之纖維的結晶配向度、(110)面的微晶尺寸及配向參數較高且紡黏不織布的缺陷較少，而具有優良的加工性。
另一方面，如比較例1所示，構成紡黏不織布之纖維的平均單纖維徑較粗時，紡黏不織布的柔軟性較差；如比較例1及2所示，當結晶配向度、(110)面的微晶尺寸、及配向參數較低時，紡黏不織布的加工性較差。又，如比較例3及4所示，當紡黏不織布的複數黏度較高時， 紡黏不織布的柔軟性較差，且因不織布缺陷之增加而導致加工性惡化。
既已詳細且參照特定的實施形態來說明本發明，惟本業者應理解，在不悖離本發明之精神及範圍的情況下可施加種種變更或修正。本申請案係基於2017年9月28日申請之日本專利申請案(日本特願2017-188004)及2018年7月27日申請之日本專利申請案(日本特願2018-141053)，其內容係載入此處以供參照。

Claims (2)

  1. 一種紡黏不織布，其特徵為包含聚丙烯纖維，且滿足所有下述條件A~E：A.纖維的平均單纖維徑為6μm以上17μm以下；B.纖維之廣角X射線繞射的結晶配向度為0.91以上；C.纖維之廣角X射線繞射之(110)面的微晶尺寸為12nm以上；D.纖維之拉曼分光的平均配向參數為8.0以上；E.紡黏不織布的溫度為230℃、角頻率為6.3rad/sec下的複數黏度(complex viscosity)為20Pa‧sec以上100Pa‧sec以下。
  2. 如請求項1之紡黏不織布，其中紡黏不織布的溫度為230℃、角頻率為6.3rad/sec下的複數黏度為40Pa‧sec以上80Pa‧sec以下。
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