WO2022176741A1

WO2022176741A1 - 生分解性不織布及び成型体の製造方法

Info

Publication number: WO2022176741A1
Application number: PCT/JP2022/005162
Authority: WO
Inventors: 裕也藤本; 隆志小松; 英治塩田
Original assignee: 旭化成株式会社
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2022-02-09
Publication date: 2022-08-25
Also published as: EP4296417A1; TWI835071B; EP4296417A4; JP7475535B2; JPWO2022176741A1; KR20230127321A; CA3204737A1; CN116867938A; TW202237924A; US20240102217A1

Abstract

生分解性を有するとともに、均一成型性、及び、成形性（破れ・毛羽・延伸斑が少なく、形のきれいな成型体をより短時間で得ること）に優れ、また、成型後の寸法安定性が良好となる生分解不織布及び成型体の製造方法を提供する。本発明に係る生分解性不織布は、生分解性熱可塑性樹脂を含む繊維から構成される不織布であって、目付が１０ｇ／ｍ²以上４５０ｇ／ｍ²以下であり、該不織布の融点と結晶化開始温度との差が９１℃以上であり、かつ、該不織布の冷結晶エンタルピー熱量ΔＨが１．０Ｊ／ｇ以上であることを特徴とする。

Description

生分解性不織布及び成型体の製造方法

　本発明は生分解性不織布に関する。

　従来、生分解性不織布を熱成形して得られる成型体が知られており、各種分野に使用され、広く用途が展開されている。しかし、生分解性不織布の熱成型において、破れが無く、延伸斑が少なく、成型金型の形に沿った形のきれいな成型体を得ること、さらには成型体として良好な寸法安定性を得ることは難しい。

　以下の引用文献１と引用文献２には、ポリ乳酸又はポリブチレンサクシネートからなる生分解性成型用不織布が開示されている。

　また、以下の特許文献３には、ポリ乳酸系重合体と脂肪族ポリエステル共重合体から成る生分解性長繊維不織布が開示されている。特許文献３では、ポリ乳酸系重合体が海部を、脂肪族ポリエステル共重合体が島部を形成する海島型複合長繊維を構成し、島部を形成する脂肪族ポリエステル共重合体を繊維表面に露出させることにより、熱接着性を向上させ、成型性のある不織布を得ている。

特開平９－９５８４８号公報特開２０００－１３６４７８号公報国際公開２０１８／０７０４９０号

　しかしながら、特許文献１及び２に記載された生分解性成型用不織布は、構成繊維同士が部分的に熱圧着されて形成されていることから、繊維同士の結着が強すぎて、破袋せずに熱成形することが難しく、また、そもそも成型深さが深い成型体を得ることが難しい。
　また、特許文献３に記載された不織布は、熱成型において破れが無く、延伸斑が少なく、成型金型の形に沿った形のきれいな成型体をより短時間で得られるが、特定の用途においては、より高い成型体の寸法安定性が求められている。
　かかる従来技術の問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、生分解性を有するとともに、均一成型性、及び、成形性（破れ・毛羽・延伸斑が少なく、形のきれいな成型体をより短時間で得ること）に優れ、また、成型後の寸法安定性が良好となる生分解不織布、及び成型体の製造方法を提供することである。

　本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討し実験を重ねた結果、成型前の不織布の特性に注目し、生分解性熱可塑性樹脂を含む繊維から構成され、不織布の目付を１０ｇ／ｍ²以上４５０ｇ／ｍ²以下の範囲にし、不織布の主成融点と結晶化開始温度との差を９１℃以上とし、かつ、不織布の冷結晶エンタルピー熱量ΔＨを１．０Ｊ／ｇ以上とすることによって、均一成型性、及び、成形性に優れ、さらに成型後の寸法安定性が良好となることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

　すなわち、本発明は以下の通りのものである。
　［１］生分解性熱可塑性樹脂を含む繊維から構成される不織布であって、目付が１０ｇ／ｍ²以上４５０ｇ／ｍ²以下であり、該不織布の融点と結晶化開始温度との差が９１℃以上であり、かつ、該不織布の冷結晶エンタルピー熱量ΔＨが１．０Ｊ／ｇ以上であることを特徴とする、生分解性不織布。
　［２］前記不織布の融点と結晶化開始温度との差が１５９℃以下である、前記［１］に記載の生分解性不織布。
　［３］前記冷結晶エンタルピー熱量ΔＨが２０．０Ｊ／ｇ以下である、前記［１］又は［２］に記載の生分解性不織布。
　［４］前記生分解性熱可塑性樹脂を含む繊維が、該生分解性熱可塑性樹脂を主成分として７０重量％超９９．５重量％未満で含有し、かつ、該主成分とは異なる熱可塑性樹脂を副成分として０．５重量％以上３０重量％以下で含有する、前記［１］～［３］のいずれかに記載の生分解性不織布。
　［５］前記副成分が、脂肪族エステル、芳香族エステル、又は、（メタ）アクリル酸系モノマー、オレフィン、カプロラクトン、ヒドロキシアルカノエート、アルキレングリコール、二塩基酸、及びジアルコールからなる群より選択される１以上のモノマーの単独重合体若しくは共重合体のいずれかである、前記［４］に記載の生分解性不織布。
　［６］前記副成分が、脂肪族エステル、又は、芳香族エステルである、前記［５］に記載の生分解性不織布。
　［７］前記副成分が、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、又は、ポリブチレンサクシネートアジペートのいずれか１つを含む、前記［６］に記載の生分解性不織布。
　［８］前記生分解性熱可塑性樹脂を含む繊維が、前記主成分が海、前記副成分が島となる海島繊維である、前記［４］～［７］のいずれかに記載の生分解性不織布。
　［９］前記不織布の圧着面積率が８％以上である、前記［１］～［８］のいずれかに記載の生分解性不織布。
　［１０］熱機械分析による８０℃～１４０℃におけるＭＤ方向の寸法変化率が、－４．０％未満である、前記［１］～［９］のいずれかに記載の生分解性不織布。
　［１１］スパンボンド不織布である、前記［１］～［１０］のいずれかに記載の生分解性不織布。
　［１２］前記［１］～［１１］のいずれかに記載の生分解性不織布を熱成形する工程を含む、成型体の製造方法。
　［１３］前記熱成形における変形速度が３２ｍｍ／秒以上３２０ｍｍ／秒以下である、前記［１２］に記載の製造方法。
　［１４］前記熱成形における変形速度が１０５ｍｍ／秒以上１４０ｍｍ／秒以下である、前記［１２］に記載の製造方法。
　［１５］前記不織布が、前記不織布の融点と結晶化開始温度との差が１５９℃以下であり、前記冷結晶エンタルピー熱量ΔＨが２０．０Ｊ／ｇ以下であり、かつ、前記熱機械分析による８０℃～１４０℃におけるＭＤ方向の寸法変化率が－４．０％未満であるスパンボンド不織布である、前記［１２］又は［１４］に記載の製造方法。

　本発明の生分解性不織布は、生分解性を有するとともに、均一成型性、及び、成形性（破れ・毛羽・延伸斑が少なく、形のきれいな成型体をより短時間で得ること）に優れ、さらに成型体の寸法安定性が極めて良好である。

　以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
　本実施形態の生分解性不織布は、生分解性熱可塑性樹脂を含む繊維から構成される不織布であって、目付が１０ｇ／ｍ²以上４５０ｇ／ｍ²以下であり、該不織布の融点と結晶化開始温度との差が９１℃以上であり、かつ、該不織布の冷結晶エンタルピー熱量ΔＨが１．０Ｊ／ｇ以上であることを特徴とする。

　本実施形態の生分解性不織布は、生分解性熱可塑性樹脂（以下、「主成分の樹脂」ともいう。）を含む繊維から構成される。生分解性熱可塑性樹脂としては、ポリ乳酸（ＰＬＡ）系重合体、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシブチレートバリレート、ポリヒドロキシブチレートヘキサノエート、ナイロン４、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンテレフタレートサクシネート、ポリブチレンサクシネートカーボネート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンテレフタレートサクシネート、ポリグリコール酸、及びポリビニルアルコールが挙げられる。紡糸性、成型加工性の観点からポリ乳酸系重合体が望ましい。

　ポリ乳酸系重合体（以下、「ＰＬＡ」ともいう。）としては、Ｄ－乳酸の重合体、Ｌ－乳酸の重合体、Ｄ－乳酸とＬ－乳酸との共重合体、Ｄ－乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、Ｌ－乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、及びＤ－乳酸とＬ－乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体からなる群から選ばれる重合体、又は該重合体の２種以上のブレンド体が挙げられる。ポリ乳酸重合体のＤ／Ｌ比は、紡糸性、不織布特性を阻害しない範囲で設定できるが、全ポリ乳酸重量中のＤ体比率は、好ましくは０～１５％、より好ましくは０．１～１０％、さらに好ましくは０．１～６％である。Ｄ体比率がこれらの範囲内であると、紡糸性がよく、安定して不織布を得ることができ、また、融点、結晶性等が適当な範囲となり、所望の特性の不織布を得やすい。

　ポリ乳酸系重合体のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、２１０℃で２０～１２０ｇ／１０分であることが好ましく、より好ましくは３０～７０ｇ／１０分である。２１０℃でのＭＦＲが２０ｇ／１０分以上であれば、溶融粘性が適切であり、紡糸工程において繊維の細化が起こり易いため紡糸性が良好となる。他方、２１０℃でのＭＦＲが１２０ｇ／１０分以下であると、溶融粘性が適切なため、紡糸工程において単糸切れが発生することが少なく、紡糸性が良好となる。

　本実施形態の生分解性不織布の製造方法は限定されないが、公知のスパンボンド法、メルトブロー法、エアレイド法、カード法、抄造法などを採用することができる。本実施形態の生分解性不織布は接着により一体化されていることが好ましく、接着方法としては、エンボス加工、サーマルボンド、柱状流交絡、機械交絡、ニードルパンチ等を用いることができる。効率よく生産でき、成型した後の毛羽立ち等も抑制できることから、長繊維不織布が好ましく、更にはスパンボンド法にて製造することが好ましい。

　スパンボンド法を用いる場合、樹脂を加熱溶融して紡糸口金から吐出させ、得られた紡出糸条を公知の冷却装置を用いて冷却し、エアーサッカー等の吸引装置にて牽引細化する。引き続き、吸引装置から排出された糸条群を開繊させた後、コンベア上に堆積させてウェブとする。次いで、このコンベア上に形成されたウェブに加熱されたエンボスロール等の部分熱圧着装置を用いて部分的に熱圧着を施すことにより、スパンボンド不織布が得られる。スパンボンド法で得られる不織布は、布強度が強く、かつ、ボンディング部の破損による短繊維の脱落がない等の物性上の特徴を有しており、また、低コストで生産性が高い。

　本実施形態の生分解性不織布は、他の不織布が積層されていてもよく、例えば、ＳＳ、ＳＭＳ、ＳＭＭＳ、ＳＭＳＭなどの多層積層不織布の内の一層であってもよい。ここで、Ｓは、スパンボンド法の長繊維不織布、Ｍは、メルトブロウン法の極細不織布を意味する。また、生分解性不織布を基材として、短繊維不織布層を積層してもよい。

　本実施形態の生分解性不織布を構成する繊維の形状は、特に限定しないが、丸型、扁平型、Ｃ型、Ｙ型、Ｖ型などの異形断面などが用いられ、好ましくは丸型断面であり、さらに、海島構造や芯鞘構造、割繊構造であってもよい。

　本実施形態の生分解性不織布を構成する繊維は、目的に応じて、他の樹脂、脂肪族ポリエステル共重合体以外の共重合体、難燃剤、無機充填剤、柔軟剤、可塑剤、顔料、耐電防止剤などを、さらに１種又は２種以上含有してもよい。

　本実施形態の生分解性不織布の目付は１０ｇ／ｍ²以上４５０ｇ／ｍ²以下であり、好ましくは２０～４００ｇ／ｍ²であり、より好ましくは２０～２５０ｇ／ｍ²である。目付が１０ｇ／ｍ²以上であれば、強度が十分となり、他方、４５０ｇ／ｍ²以下であれば、成型加工時に不織布に十分に熱が伝わり、寸法安定性の高い成型体が得られやすい。

　本実施形態の生分解性不織布は、前記不織布の融点と、前記不織布の結晶化開始温度との差が９１℃以上である。前記不織布の融点と、前記不織布の結晶化開始温度との差は、好ましくは９５℃以上であり、さらに好ましくは１０３℃以上であり、また、好ましくは１６０℃以下である。この温度差が９１℃未満であると、成型加工時の温度を上げても充分に結晶化が進まず、寸法安定性の高い成型体を得られない。

　本実施形態の生分解性不織布の冷結晶エンタルピー熱量ΔＨは１．０Ｊ／ｇ以上であり、好ましくは１．２Ｊ／ｇ以上であり、より好ましくは３．３Ｊ／ｇ以上であり、さらに好ましくは８．６Ｊ／ｇである。冷結晶エンタルピー熱量ΔＨが１．０Ｊ／ｇ以上であると、成形プロセスにおいて充分に結晶化が進行し、寸法安定性の高い成形体が得られやすい。また、成型後の非晶部を少なくして寸法安定性の高い成型体を得るという観点から、冷結晶エンタルピー熱量は２０．０Ｊ／ｇ以下が好ましく、より好ましくは１７．５Ｊ／ｇ以下であり、さらに好ましくは１５．０以下である。

　前記不織布の融点と結晶化開始温度との差を９１℃以上にする具体的な方法としては、例えば、生分解性熱可塑性樹脂の種類、副成分の熱可塑性樹脂の混合（副成分の熱可塑性樹脂の種類、主成分の樹脂との混合比率、等）、紡糸条件（樹脂温度、吐出量、糸条の牽引力、冷却等）、熱圧着条件（ロール温度、圧力、速度、エンボス柄等）、定長熱セット条件、エージングの条件（保管条件等）を調整することが挙げられる。以下、上記各種条件の詳細を説明する。尚、前記不織布の冷結晶ピークのエンタルピー熱量ΔＨを１．０Ｊ／ｇ以上にする方法についても同様である。

　本実施形態の生分解性不織布は、熱機械分析による８０℃～１４０℃におけるＭＤ方向の寸法変化率が、好ましくは－４．０％未満、より好ましくは－４．５％以下、さらに好ましくは－５．０％以下である。不織布の前記寸法変化率が小さい、即ち不織布が収縮しやすいことは、充分な非晶部を有していることを意味しており、前記寸法変化率が－４．０％未満であれば、熱成形における熱と延伸によって結晶化を促進することで成型性及び成形体の寸法安定性を高くすることができる。

［副成分の熱可塑性樹脂の混合］
　本実施形態の生分解性不織布を構成する繊維は、前記生分解性熱可塑性樹脂に加え、副成分の熱可塑性樹脂（以下、「副成分の樹脂」ともいう。）を含んでもよい。前記副成分の樹脂の含有量は、樹脂の総量を１００重量％としたとき、好ましくは０重量％超３０重量％以下であり、より好ましくは０．５～３０重量％であり、さらに好ましくは３～２７重量%、最も好ましくは５～２５重量%である。添加量が０．５重量％以上であれば、不織布の結晶化開始温度を下げることができ、成型時により低温で結晶化を促進することができる。他方、添加量が３０重量％以下であれば、結晶化が抑制されず、成型時に十分に結晶化が進行する。

　副成分の樹脂としては、脂肪族エステル、芳香族エステル、又は、（メタ）アクリル酸系モノマー、オレフィン、カプロラクトン、ヒドロキシアルカノエート、アルキレングリコール、二塩基酸、及び、ジアルコールからなる群より選択される１以上のモノマーの単独重合体又は共重合体が挙げられる。さらに、これらの生分解性を有する個々の重合体を複数種選択し、これらをブレンドしたものが挙げられる。生分解性熱可塑性樹脂との相溶性、紡糸性の観点から、脂肪族エステル、芳香族エステルが好ましく、具体的にはポリブチレンサクシネートやポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリブチレンサクシネートアジペートが好ましい。

　副成分の樹脂のＭＦＲは、紡糸工程の延伸性が良好となる１００ｇ／１０分以下であることが好ましく、より好ましくは２０～８０ｇ／１０分、さらに好ましくは３０～７０ｇ／１０分である。また、主成分の樹脂と副成分の樹脂との溶融流量比は、好ましくは０．２≦［副成分の樹脂の溶融流量／主成分の樹脂の溶融流量］≦１．５であり、より好ましくは０．３～１．４である。溶融流量比がこれらの範囲内であると紡糸性が良好であり、かつ、副成分の樹脂の分散性が良好となるために安定した熱接着性が得られる。
　本実施形態の生分解性不織布を構成する繊維は、主成分の樹脂を海、副成分の樹脂を島とする海島繊維であると、結晶化開始温度を下げる効果が大きいため、好ましい。

［紡糸時の糸条の牽引力］
　スパンボンド法では、エアジェットによる高速気流牽引装置を用いることが一般的であり、牽引装置に導入するエアー量により牽引力を調整できる。この牽引力は、牽引装置の全長と同じ長さの直径０．２３５ｍｍのテグス（釣り糸）（本明細書内では、東レ社製ナイロンテグス「銀鱗(２号／ナチュラル／５０ｍ巻単体)」を用いた。）２本を牽引装置内に投入し、テグスに連結したバネ測りによって応力を測定し、投入したテグス長で割り返すことで牽引力（ｍＮ／ｍ）を計測した。牽引力は、好ましくは８２～１２５ｍＮ／ｍであり、より好ましくは８２～１０５ｍＮ／ｍ、最も好ましくは、８７～１００ｍＮ／ｍである。牽引力を適切な範囲で制御することによって、結晶化開始温度と冷結晶ピーク量を適切な範囲としやすく、さらに、成型時の予熱で収縮しにくくなり、また、充分な延伸性を発現させることができる。

［熱圧着条件］
　本実施形態の生分解性不織布の製造において熱圧着を行う場合、少なくとも一方の表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、ロール温度は好ましくは２５～８５℃、より好ましくは４０～７０℃にて、線圧は好ましくは５～１００Ｎ／ｍｍ、より好ましくは２０～７０Ｎ／ｍｍにて、圧着面積率は好ましくは４～５０％、より好ましくは８～４０％にて、熱圧着することができる。適切な範囲で熱圧着を行うことで、成型時に接着が外れることなく、短時間の加熱で充分に結晶化を進めて寸法安定性の良好な成型体を得られるような不織布となる。

［定長熱セット条件］
　本実施形態の生分解性不織布の製造において、エンボス加工後に定長熱セットを行ってもよい。紡糸直後の不織布ウェブは、熱圧着の後、張力を加えた状態で熱を加えることで、不織布の表面性が良く、熱伸長性のある不織布を得て、成型加工時も破れ、形がきれいな成型体を得るために好ましい。定長熱セットを行う方法としては、一般的な方法を用いてよく、熱風乾燥、ピンテンター乾燥、熱板、カレンダー加工、フェルトカレンダー加工、エアスルー加工、熱プレス等を用いてよい。定長熱セットを行う温度範囲としては、不織布を構成する樹脂が装置に付着することなく、不織布の繊維が適度に接着された状態を得られる温度であれば、特に限定しないが、好ましくは５０℃～９５℃、より好ましくは７０℃～９０℃、さらに好ましくは７０℃～８０℃である。定長熱セットを行う温度が９５℃以下であれば、不織布の配向結晶化が適度に抑えられ、結晶化開始温度を低くすることができ、また冷結晶ピークのエンタルピー熱量ΔＨを大きくすることができる。また、定長熱セットを行う温度が５０℃以上であれば、上述の定長熱セットによる効果が十分に得られる。

［エージング］
　本実施形態の生分解性不織布は、特定のエージング条件により、結晶化開始温度を低くすることができ、また、成型加工時（特に予熱工程時）の熱収縮を抑制することが可能である。具体的なエージング条件としては、４０℃雰囲気下で１０日間以上保管すれば、前記した効果を得やすい。

　以下、本実施形態の生分解性不織布を熱成形して成る成型体について説明する。
　本実施形態の生分解性不織布は、熱成型で加工して、成型体とすることができる。成型体の形状について特に制限はなく、半円形、円柱形、楕円、三角形、四角形など使用目的に応じて選択することができる成型前の不織布の面積に対し、より面積（表面積）の大きな成型体を得たい場合、成型前後の不織布の面積がより大きくなるような成型金型を適宜選定すればよい。

　本実施形態の生分解性不織布の成型方法は、熱成型工程を含んでいれば、その方法は特に限定はされないが、熱成型前に予熱工程や、熱成型後に容量を維持する保形工程を含んでいてもよい。
　予熱工程を熱成型前に含むことで、成型直前の不織布の温度を制御することができ、貯蔵弾性率など不織布の特性値を成型に適した値とすることができる。成型直前の不織布の温度の範囲は、好ましくは３０～７０℃、より好ましくは４０～６０℃、さらに好ましくは４０～５０℃である。成型直前の不織布温度は３０℃以上であると、不織布が十分に柔らかくなり成型時に成型型に対する追従性が良好となるため、破袋や成型斑等、成型不良が発生しにくい。また、成型直前の温度が７０℃以下であれば、不織布が熱収縮せず、成型加工しやすい。

　本実施形態の生分解性不織布がポリ乳酸系重合体を含む場合、結晶化速度が非常に遅いため、成型時に不織布を延伸した際の残留応力による成型体の収縮が不織布の結晶化よりも先に起こり、容量の小さい成型体となりやすい。このため、成型体を急冷固化させ、保形する効果を得るため、成型後に保形工程を含ませることで容量の大きい成型体を得ることができる。

　本実施形態の生分解性不織布の成型の程度は、成型指数で表される。成型指数とは、成型体の表面積を、成型体に用いられた成型前の平面状の不織布の面積（容器形状の場合は開口部面積）で割って求められる次式（１）：
　　　成型指数＝（成型体の表面積（ｃｍ²））／（成型前の不織布の面積（ｃｍ²））
で定義される値である。
　本実施形態の生分解性不織布の成形における成型指数は、好ましくは１．１以上、より好ましくは１．１以上２０以下、さらに好ましくは１．５～１０、最も好ましくは２．５～６である。成型指数が大きい場合、不織布が大きく伸ばされていることを示す。他方、成型指数が小さい場合、不織布の伸びが少ないことを示す。実施形態の生分解性不織布は、不織布が高伸度を有するため、高伸度成型指数の大きな成型品を作製することができる。他方、成型指数が２０以下であれば、破袋することなく成型でき、成型指数が１．１以上であれば、容器に内容物を充填する際に適度な大きさを有することができる。

　本実施形態の生分解性不織布を成形する際、成型体の寸法安定性の向上と生産性の両立という観点から、変形速度は好ましくは３２ｍｍ／秒以上、より好ましくは４０ｍｍ／秒以上、さらに好ましくは５０ｍｍ／秒以上、最も好ましくは１０５ｍｍ／秒以上であり、また、好ましくは３２０ｍｍ／秒以下、より好ましくは１４０ｍｍ／秒以下である。

　以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
　まず、実施例、比較例で用いた測定法、評価法等を説明する。
(生分解性不織布の特性評価)
（１）目付（ｇ／ｍ²）
　ＪＩＳ　Ｌ－１９１３に従って、総面積が１５００ｃｍ²（例えば、幅２０ｃｍｘ長さ２５ｃｍ　３枚）となるように不織布試料を切り取り、単位当たりの質量に換算して求めた。

（２）嵩密度（ｇ／ｃｍ³）
　Ｍｉｔｓｕｔｏｙｏ社製の厚み計を用いて、不織布試料の１００ｇ荷重時の厚み（ｍｍ）を測定し、以下の式：
　　　嵩密度（ｇ／ｃｍ³）＝目付（ｇ／ｍ²）／厚み（ｍｍ）／１０００
で計算した。

（３）融点（℃）
　ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製の示差走査熱量計ＤＳＣ６０００を用い、１０℃／ｍｉｎで不織布試料の融点を超える温度まで昇温した。得られたチャートの融解ピークに相当するピークの頂点を融点とした。尚、ポリ乳酸のＤ体比率、もしくは副成分樹脂のブレンドによっては融解ピークが複数見られることがあるが、ここでいう融点とは、主成分樹脂に対応するピークの低温側のピークに関して、その頂点を融点とする。

（４）結晶化開始温度（℃）
　時分割透過型広角Ｘ線散乱（ＷＡＸＳ）測定にて、不織布試料の結晶化度の変化を２０秒間隔で測定し、室温時の結晶化度に対して３％以上結晶化度が増加した時（例えば、室温時の結晶化度が２０．０％の場合、結晶化度が２０．６％となった時）の温度を結晶化開始温度とした。副成分樹脂をブレンドし、結晶化の増加が２段階に分かれる場合は、主成分樹脂由来の温度を採用する。尚、測定装置・条件については以下の通りとした。
　　装置：（株）リガク製ＮＡＮＯＰＩＸ
　　Ｘ線波長：０．１５４ｎｍ
　　光学系：ポイントコリメーション(１ｓｔ：１．４０ｍｍφ、２ｎｄ：ｏｐｅｎ、ｇｕａｒｄ：０．８５ｍｍφ)
　　検出器：ＨｙＰｉｘ－６０００（２次元半導体検出器）
　　カメラ長：１２２．２ｍｍ
　　露光時間／測定周期：１０秒／２０秒
　　試料セル周りの環境：真空
　　サンプル（不織布試料）加熱条件：室温から炉内の加温をスタートし、セル内温度を安定させるため３０℃で５分間保温後、１℃／ｍｉｎで昇温させた（最大温度１５０℃）。

　測定の流れとしては、セルにセットした不織布試料を炉内に挿入後、昇温を開始し、その直後から時分割測定を開始した。データ処理としては２次元検出器により測定された散乱パターンＩ(２θ，φ)に対し、以下の式：

｛式中、θ：ブラッグ角、φ：方位角、Ｐ：偏光因子。｝
により円環平均することで、１次元散乱プロフィールＩ(２θ)を得た。

　本測定では、温度変化に伴う結晶化度の変化を確実に捉え、測定周期を短くするために、サンプルの透過率測定を実施していない。そのため、空セル散乱補正は行わなかった。セル内の温度履歴については空セルと熱電対を使用して事前に測定しており、１℃／ｍｉｎで昇温させた場合、セル内の温度変化は炉内の設定値と差異はないことを確認した。各サンプルに対して、温度変化に伴う生分解性熱可塑性樹脂の結晶化度の変化を算出した。結晶化度Ｘは、１次元散乱プロフィールを結晶ピークとアモルファスハローにピーク分離し、以下の式：

｛式中、I_ci:ｉ番目の結晶ピークの面積、I_ai:アモルファスハローの面積。｝により算出した。
　ピーク分離は、各ピークが十分に分離される条件を採用すればよい。ＰＬＡの場合、ピーク分離条件として、アモルファスピークはベースラインを２θ＝５°から２θ＝２８°を結ぶように引き、フィッティング範囲を５°＜２θ＜２８°とした。結晶ピークは、温度変化に伴い観測されたＰＬＡの結晶由来の回折ピークを用いた。（１１０）／（２００），（２０３）面由来の回折ピーク２つ、いずれもガウス関数でフィッティングし、束縛条件としてアモルファスピーク位置を２θ=１６．９°、半値全幅を９．５°で固定してフィッティングを行った。

（５）冷結晶エンタルピー熱量ΔＨ（Ｊ／ｇ）
　ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製の示差走査熱量計ＤＳＣ６０００を用い、１０℃／ｍｉｎで不織布試料の融点を超える温度まで昇温した。得られたチャートの結晶化由来の発熱ピークに対して、微分曲線から熱量変化のある領域でピーク面積を測定した。

（６）機械熱分析による８０℃～１４０℃におけるＭＤ方向の寸法変化率（％）
　試料の両端５ｃｍを除き、（１）で測定した目付が±１０％となるような幅２ｍｍ、長さ２５ｍｍの試料を切り出し、ティ・エイ・インスツルメント社製ＴＭＡＱ４００を用いて、クランプ上部にフィルム／ファイバー用クランプ、下部にティ・エイ・インスルメント製アルミボールを使用し、初期荷重０．００５Ｎ、３０℃～１６０℃ まで、昇温速度１０℃／分、把握長１５ｍｍにて測定を行った。８０℃～１４０℃において、下記式：
　　　寸法変化率（％）＝寸法変化（μｍ）／｛把握長（ｍｍ）×１０００｝×１００
により、寸法変化率（％）を求めた。Ｎ＝３測定し、その平均値を算出した。

（７）生分解性（産業用コンポスト）
　ＩＳＯ　１６９２９（ＪＩＳ　Ｋ　６９５２）パイロットスケール好気性崩壊度測定にて、不織布試料の最大１２週間のコンポスト化を行い、最後に目開き２ｍｍのフルイに通し、フルイを通す前の重量に対するフルイ残りの重量の割合によって以下評価基準で評価した。
［評価基準］
　　◎：フルイ残り５％以下
　　○：フルイ残り５％超１０％以下
　　×：フルイ残り１０％超。

（８）均一成型性（Ｒ／Ａｖｅ）
　幅方向１０列の成型金型を有する成型機に不織布試料をセットし、熱風で不織布温度を５０℃として、１２０℃の円筒成型金型（直径４．４ｃｍ、高さ３．２ｃｍ）を用いて、金型が不織布に接触してから所定の深さに到達するまでの時間を１．０秒に設定してプレス成型を実施し、ＰＬＡシートを蓋材としてヒートシールして封止し、成型体を１００個作製した。
　得られた成型体の底部を１ｃｍ各に切り抜き、重量測定した。
　Ｒ／Ａｖｅの値は次式：
　　　Ｒ（１００枚の重量の最大値－最小値の値）／Ａｖｅ（１００枚の重量の平均値）
で定義される値である。

（９）成型性
　直径４．４ｃｍ、高さ１．３ｃｍ（１３ｍｍ）、及び、直径４．４ｃｍ、高さ３．２ｃｍ（３２ｍｍ）の２種類の円筒成型金属を用いて、（７）と同様の方法でプレス成型を実施した時の成型体の様子を観察し、以下の評価基準で評価した。尚、成型指数は、成型体の表面積を成型体に用いられた成型前の平面状の不織布の面積（容器形状の場合は開口部の面積）で割って求められる次式：
　　　成型指数＝（成型体の表面積（ｃｍ²））／（成型前の不織布の面積（ｃｍ²））
で定義される値である。
（評価基準）
　尚、表面毛羽の個数として、成型体の表面の毛羽本数を計測し、Ｎ＝１０の平均値を求めた。
　　◎：高さ１．３ｃｍの金型において成型指数１．９以上、高さ３．２ｃｍの金型において成型指数３．４以上の成型体が得られた。さらに、成型体１００個中、破袋数が１個以下であり、表面毛羽は３個以下である。
　　○：高さ１．３ｃｍの金型において成型指数１．９以上、高さ３．２ｃｍの金型において成型指数３．４以上の成型体が得られた。但し、成型体１００個中、破袋数が２個以上５個以下であり、又は表面毛羽は４個以上９個以下である。
　　△：高さ１．３ｃｍの金型において成型指数１．９以上、高さ３．２ｃｍの金型において成型指数３．４以上の成型体が得られた。但し、成型体の表面に斑がある、延伸斑がある、表面毛羽が１０個以上のうちいずれか一つ以上の問題がある。
　　×：破れて成型体が得られなかった。

（１０）成型体の寸法安定性（沸水浸漬時の容量変化）
　前記（８）の方法で作製した成型体を沸水に１分間浸漬後、風乾させ、沸水浸漬前後の容量変化を求め、Ｎ＝５個の平均値を求めた。容量変化率によって、以下の評価基準に従って判定した。
　　◎：成型体の容量変化が±５％以内
　　○：成型体の容量変化が±１０％以内
　　△：成型体の容量変化が±２０％以内
　　×：成型体の容量変化が±２０％超え。

［実施例１］
　温度２１０℃のＭＦＲ値が１５ｇ／１０分のポリ乳酸（浙江海正生物社製　ＲＥＶＯＤＥ）に、ポリブチレンサクシネート（融点１１０℃）を１０重量％添加し、単軸押出機にて溶融、混練させ、スパンボンド法により、吐出量０．９ｇ／分・Ｈｏｌｅ、紡糸温度２３０℃、牽引力９３ｍＮ／ｍで、フィラメント群を移動捕集面に向けて押し出し、生分解性長繊維ウェブ（円形断面）を調製した。
　次いで、一方のロール表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、圧着面積率が１４％、上・下ロールとも温度５５℃、ロール線圧４０Ｎ／ｍｍの条件で熱圧着し、目付１００ｇ／ｍ²の生分解性不織布を得た。

［実施例２］
　ポリ乳酸を温度２１０℃のＭＦＲ値が１５ｇ／１０分のポリ乳酸（ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ社製　Ｉｎｇｅｏ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例３～７］
　以下の表１に記載の目付となるよう、吐出量、エンボス圧力、ライン速度を変更したこと以外は、実施例１と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例８～１２］
　牽引力、圧着面積率（エンボス率）を変更したこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例１３～１５］
　熱圧着時のロール温度（エンボス温度）を４０、７０、８５℃としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例１６～２１］
　ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）添加率を１、３、５、１５、２０、３０ｗｔ％としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例２２］
　副成分の樹脂をポリブチレンサクシネートアジペート（ＰＢＳＡ）としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例２３］
　副成分の樹脂をポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例２４］
　副成分の樹脂をポリカプロラクトン（ＰＣＬ）としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例２５］
　副成分の樹脂をポリヒドロキシブチレートヘキサノエート（ＰＨＢＨ）としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例２６］
　副成分の樹脂をエチレン－エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例２７～３０］
　熱圧着時の熱圧着面積率（エンボス率）を４、８、１０、４０％としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例３１～３３］
　熱圧着時のエンボス柄をピン、オーバル、フラット柄としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性長繊維不織布を製造した。

［実施例３４～３６］
　ＰＢＳ添加率を０％とし、牽引力を変更したこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例３７］
　主成分の樹脂を温度２１０℃のＭＦＲ値が２５ｇ／１０分のナイロン４（ＰＡ４）とし、エンボス温度を６３℃に変更したこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例３８］
　主成分の樹脂を温度２１０℃のＭＦＲ値が２０ｇ／１０分のポリグリコール酸（ＰＧＡ）とし、紡糸温度を２６０℃に、エンボス温度を４８℃に変更したこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例３９］
　ポリ乳酸とポリブチレンサクシネートをそれぞれ別の押出機にて溶融、混錬させ、紡糸口金として鞘芯型紡糸口金を用い、芯成分をポリ乳酸、鞘成分をポリブチレンサクシネートとしたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［実施例４０～４３］
　短時間で熱成形を行った時の成形性等を確認するため、実施例５の生分解性不織布を用いて、成型時のプレス温度をそれぞれ１２０℃、１２０℃、１４０℃、１４０℃、プレス時間をそれぞれ０．８秒、０．６秒、０．３秒、０．１秒として成型体を作製し、各種評価を行った。

［実施例４４］
　短繊維として、単繊維繊維径が３０μｍの、ポリブチレンサクシネートが１０ｗｔ％含まれるポリ乳酸の原綿を用い、これをカード機に通して目付１５０ｇ／ｍ²の不織クロスウェブを作製した。次いで作製したウェブを１００メッシュの金網上に載置し、孔径０．０８ｍｍの噴射孔が孔感覚０．７ｍｍで配置された高圧液体流処理設備を用いて高圧液体流処理を行い、ウェブを一体化した。液体流の噴射条件は、６０ｋｇ／ｃｍ²の水圧で１回、１２０ｋｇ／ｃｍ²の水圧で１回とした。また反対側より１２０ｋｇ／ｃｍ²の水圧で１回とした。その後、得られたウェブの過剰な水分の除去のため、熱風乾燥機によって１００℃で乾燥処理を行い、生分解不織布を得た。

［実施例４５］
　実施例４４で得られた不織布に対して、一方のロール表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、圧着面積率が１４％、上・下ロールとも温度５５℃、ロール線圧４０Ｎ／ｍｍの条件で熱圧着し、目付１５０ｇ／ｍ²の生分解性不織布を得た。

［実施例４６］
　実施例４４で得られた不織布に対して、刺針密度３００本／ｃｍ²のニードルパンチ加工を行い、繊維ウェブを交絡させることで、目付１５０ｇ／ｍ²の生分解性不織布を得た。

［比較例１、２］
　目付がそれぞれ５、５００ｇ／ｍ²となるようライン速度を変更したこと以外は、実施例１と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［比較例３、４］
　牽引力を７９、１３７ｍＮ／ｍとしたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性長繊維不織布を製造した。尚、比較例３では牽引装置に糸条が詰まり紡糸が不可能であった。

［比較例５］
　熱圧着時のロール温度を９０℃としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造しようとしたが、熱圧着時に不織布が激しく収縮して、不織布の製造が不可能であった。

［比較例６］
　生分解性長繊維不織布製造時のＰＢＳ添加率を３５ｗｔ％としたこと以外は、実施例５と同様にして、生分解性不織布を製造しようとしたが、糸切れが頻発して紡糸が不可能であった。

［比較例７］
　温度２１０℃のＭＦＲ値が１５ｇ／１０分のポリ乳酸（浙江海正生物社製　ＲＥＶＯＤＥ）に、ポリブチレンサクシネート（融点１１０℃）を１０重量％添加し、単軸押出機にて溶融、混練させ、スパンボンド法により、吐出量０．９ｇ／分・Ｈｏｌｅ、紡糸温度２３０℃、牽引力８７／ｍで、フィラメント群を移動捕集面に向けて押し出し、生分解性長繊維ウェブ（円形断面）を調製した。
　次いで、一方のロール表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、圧着面積率が１４％、上・下ロール温度とも４５℃、ロール線圧３０Ｎ／ｍｍで熱圧着した。
　次いで、この仮圧着ウェブを、３０℃で７２時間保管後、フェルトカレンダー（ドラム直径２，５００ｍｍ、温度１００℃、加工速度１０ｍ／分）で熱処理を行い、生分解性不織布を得た（目付１５０ｇ／ｍ²、繊維径３０μｍ）。

［比較例８］
　フェルトカレンダーの温度を１３５℃としたこと以外は、比較例７と同様にして、生分解性不織布を製造した。

［比較例９］
　温度２１０℃のＭＦＲ値が３０ｇ／１０分のポリブチレンサクシネートを単軸押出機にて溶融、混練させ、スパンボンド法により、吐出量０．９ｇ／分・Ｈｏｌｅ、紡糸温度２２０℃、牽引力９３ｍＮ／ｍで、フィラメント群を移動捕集面に向けて押し出し、生分解性長繊維ウェブ（円形断面）を調製した。
　次いで、一方のロール表面に凹凸模様を有する一対のエンボスロールを用いて、圧着面積率が１２％、上・下ロールとも温度９０℃、ロール線圧４０Ｎ／ｍｍの条件で熱圧着して、生分解性不織布を製造した。

　実施例１～４６、比較例１～９の結果を、以下の表１～５に示す。

　本発明の生分解性不織布は、生分解性と共に、優れた成形均一性、成型性を有するため、生活資材向け容器や工業資材向け容器、車両内装材・外装材、防音材、吸音材、部品搬送トレイ、青果物トレイ、食品容器、育苗ポッド、フィルター用途などの幅広い分野に好適に利用可能である。また、本発明の生分解性不織布は、高伸度であり、複雑な形状の容器を形成することができる。さらに成型品の熱収縮を抑制できるため、容器としての意匠性が要求される分野においても好適に利用可能である。

Claims

　生分解性熱可塑性樹脂を含む繊維から構成される不織布であって、目付が１０ｇ／ｍ²以上４５０ｇ／ｍ²以下であり、該不織布の融点と結晶化開始温度との差が９１℃以上であり、かつ、該不織布の冷結晶エンタルピー熱量ΔＨが１．０Ｊ／ｇ以上であることを特徴とする、生分解性不織布。
　前記不織布の融点と結晶化開始温度との差が１５９℃以下である、請求項１に記載の生分解性不織布。
　前記冷結晶エンタルピー熱量ΔＨが２０．０Ｊ／ｇ以下である、請求項１又は２に記載の生分解性不織布。
　前記生分解性熱可塑性樹脂を含む繊維が、該生分解性熱可塑性樹脂を主成分として７０重量％超９９．５重量％未満で含有し、かつ、該主成分とは異なる熱可塑性樹脂を副成分として０．５重量％以上３０重量％以下で含有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の生分解性不織布。
　前記副成分が、脂肪族エステル、芳香族エステル、又は、（メタ）アクリル酸系モノマー、オレフィン、カプロラクトン、ヒドロキシアルカノエート、アルキレングリコール、二塩基酸、及びジアルコールからなる群より選択される１以上のモノマーの単独重合体若しくは共重合体のいずれかである、請求項４に記載の生分解性不織布。
　前記副成分が、脂肪族エステル、又は、芳香族エステルである、請求項５に記載の生分解性不織布。
　前記副成分が、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、又は、ポリブチレンサクシネートアジペートのいずれか１つを含む、請求項６に記載の生分解性不織布。
　前記生分解性熱可塑性樹脂を含む繊維が、前記主成分が海、前記副成分が島となる海島繊維である、請求項４～７のいずれか１項に記載の生分解性不織布。
　前記不織布の圧着面積率が８％以上である、請求項１～８のいずれか１項に記載の生分解性不織布。
　熱機械分析による８０℃～１４０℃におけるＭＤ方向の寸法変化率が、－４．０％未満である、請求項１～９のいずれか１項に記載の生分解性不織布。
　スパンボンド不織布である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の生分解性不織布。
　請求項１～１１のいずれか１項に記載の生分解性不織布を熱成形する工程を含む、成型体の製造方法。
　前記熱成形における変形速度が３２ｍｍ／秒以上３２０ｍｍ／秒以下である、請求項１２に記載の製造方法。
　前記熱成形における変形速度が１０５ｍｍ／秒以上１４０ｍｍ／秒以下である、請求項１２に記載の製造方法。
　前記不織布が、前記不織布の融点と結晶化開始温度との差が１５９℃以下であり、前記冷結晶エンタルピー熱量ΔＨが２０．０Ｊ／ｇ以下であり、かつ、前記熱機械分析による８０℃～１４０℃におけるＭＤ方向の寸法変化率が－４．０％未満であるスパンボンド不織布である、請求項１２又は１４に記載の製造方法。