JP2008266825A - ヒートシール性複合不織布 - Google Patents

Abstract

【課題】 植物由来の成分によって構成される繊維を用い、いわゆるスパンレース不織布が有する特有の柔軟性を保持しながら、ヒートシール性を有する不織布を提供する。
【解決手段】 構成繊維が主として植物由来の成分によって構成されている複合不織布であり、セルロース系短繊維とポリ乳酸系バインダー短繊維とによって構成される短繊維ウェブ層と、ポリ乳酸系長繊維ウェブ層とが積層され、短繊維ウェブ層と長繊維ウェブ層とは、水流交絡処理により構成繊維同士が交絡して一体化しているヒートシール性複合不織布。
【選択図】 なし

Description

本発明は、構成繊維が主として植物由来の成分によって構成されており、ヒートシール性能を有する不織布に関するものである。

短繊維同士が水流交絡処理による絡合してなる不織布（いわゆるスパンレース不織布）は、柔軟性や表面の肌触り性に優れることで知られている。水流交絡処理してなる不織布を構成する繊維としては、目的に応じて、天然繊維や合成繊維等が適宜選択されている。近年、不織布を構成する繊維を選択する際に環境への影響を重視する傾向にあり、合成繊維を選択する場合には、環境負荷が少なく、かつ、石油由来の重合体でなく、植物由来の重合体が好ましく用いられることがある。植物由来の合成繊維としては、ポリ乳酸系重合体により構成される繊維が注目されている。例えば、特許文献１には、水流交絡処理が施されるポリ乳酸系繊維からなる不織布が開示されている。

このような柔軟性に優れた不織布にさらにヒートシール性という機能を追加しようとした際に、セルロース系繊維では熱により溶融することがないためヒートシール性を付与することはできない。一方、特許文献１記載のようなポリ乳酸系繊維では、熱が付与されると軟化・溶融するが、単一成分より構成されるものでは、ヒートシール部に熱収縮が生じるため、結果的には、ヒートシール性は具備しないこととなる。
特許第３３１９５３１号 実施例

本発明の課題は、植物由来の成分によって構成される繊維を用い、スパンレース不織布が有する特有の柔軟性を保持しながら、ヒートシール性を有する不織布を提供することにある。

本発明者は、上記課題を達成するために鋭意研究を行った。単一成分より構成されるポリ乳酸繊維では、ヒートシール部に熱収縮が生じるため、低融点成分と高融点成分とからなる複合型のポリ乳酸複合繊維を用いてヒートシール性を具備できないかを検討した。ところが、ポリ乳酸系重合体において、低融点のポリ乳酸系重合体は結晶性が乏しくなるため、水流交絡工程後の乾燥工程にて付与される熱（約１２０℃前後）の影響により繊維が熱収縮し、得られる不織布の形状が歪になってしまう。乾燥工程の温度を低温に設定することは容易に考えられるが、生産性が劣ることとなる。本発明者は、さらに検討を重ねた結果、ポリ乳酸系バインダー繊維を特定の繊維と混綿し、かつ、ポリ乳酸系長繊維ウェブと積層することにより、水流交絡後の乾燥工程（１２０℃前後に設定）であっても、良好な表面形態を有し、かつ良好な形状を保持し、さらにはヒートシール機能も有する不織布を得ることができることを見出し、本発明に到達した。

本発明は、構成繊維が主として植物由来の成分によって構成されている複合不織布であり、セルロース系短繊維とポリ乳酸系バインダー短繊維とによって構成される短繊維ウェブ層と、ポリ乳酸系長繊維ウェブ層とが積層され、短繊維ウェブ層と長繊維ウェブ層とは、水流交絡処理により構成繊維同士が交絡して一体化していることを特徴とするヒートシール性複合不織布を要旨とするものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の複合不織布は、構成繊維が主として植物由来の成分によって構成されている。すなわち、本発明において用いられる繊維は、セルロース系短繊維とポリ乳酸系重合体によって構成される繊維である。限りある資源である石油由来の繊維ではなく、植物由来の成分によって構成される繊維を用いるのは、環境への負荷を考慮したためである。

本発明の複合不織布において、短繊維ウェブ層と長繊維ウェブ層とは、水流交絡処理により構成繊維同士が交絡して一体化していることにより積層されている。また、短繊維ウェブを構成する繊維同士は水流交絡処理により交絡して一体化している。水流交絡処理を施すことにより、構成繊維同士が水流の作用により絡み合うため、得られる不織布は、繊維間空隙が大きく、柔軟で、肌触りの良好なものとなる。なお、水流交絡処理とは、多数の噴射孔から水流を噴出させ、これを被処理物であるウェブに貫通させると、水流のエネルギーが各繊維の運動エネルギーに変換され、この運動エネルギーによって各繊維相互間が交絡するのである。

本発明における短繊維ウェブ層は、セルロース系短繊維とポリ乳酸系バインダー短繊維によって構成される。セルロース系短繊維しては、木綿繊維、レーヨン繊維、リヨセル繊維等が挙げられる。ポリ乳酸系バインダー短繊維は、ヒートシール加工の際に、接着成分として機能する低融点成分を有している。ポリ乳酸系バインダー短繊維は、低融点成分のみからなる単相型の繊維であっても、低融点成分と高融点成分とから構成されて低融点成分が繊維表面の一部を占める複合型の繊維であってもよいが、なかでも低融点成分が鞘部を形成し、高融点成分が芯部を形成する芯鞘型の複合繊維を用いることが好ましい。

短繊維ウェブ層には、ポリ乳酸系バインダー短繊維が少なくとも５０質量％含んでいることが好ましい。ポリ乳酸系バインダー短繊維を少なくとも５０質量％含むことにより、短繊維ウェブ層側の面は、より良好なヒートシール性を有することになる。また、短繊維ウェブ層がセルロース系短繊維を含んでいるが、これにより水流交絡処理後の乾燥工程で短繊維ウェブ層が熱収縮することを防ぐことができる。すなわち、セルロース系短繊維は、熱可塑性ではないため、熱が付与されても形態の変化が生じにくい。したがって、セルロース系短繊維とポリ乳酸系バインダー短繊維とが交絡することにより一体化している短繊維ウェブは、乾燥工程での熱が付与された場合でも全体的に収縮しにくく、良好な表面形態、形状を保持した複合不織布を得ることができる。このため、短繊維ウェブ層は、セルロース系短繊維を少なくとも２０質量％含んでいることが好ましい。

本発明の複合不織布は、ヒートシール性を有する短繊維ウェブ層にポリ乳酸系長繊維ウェブ層が積層されている。ポリ乳酸系長繊維ウェブとは、多数の長繊維が集積されてなるものであり、いわゆるスパンボンド法により得られるものを用いることが好ましい。長繊維ウェブは、繊維同士が交絡することにより形態が保持してなるものであっても、また、繊維同士が熱エンボス加工により部分的に熱圧着部を有することにより形態が保持してなるものであってもよい。本発明においては、熱エンボス加工により部分的に熱圧着部を有するものが好ましい。長繊維ウェブの形態保持性がより良好であるためである。

長繊維ウェブの目付は、５０ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、より好ましくは３０ｇ／ｍ²以下である。長繊維ウェブの目付が５０ｇ／ｍ²を超えると、短繊維ウェブからなるスパンレース不織布特有の嵩高感や柔軟性が損なわれる傾向にあるためである。長繊維ウェブの下限は、短繊維ウェブ層との目付比率にもよるが１０ｇ／ｍ²程度がよい。

短繊維ウェブ層と長繊維ウェブ層との積層比率（質量比）については、長繊維ウェブ層の質量に対して短繊維ウェブ層の質量を１〜５倍程度とするのがよい。短繊維ウェブ層の比率が長繊維ウェブ層に対して同量未満であると、複合不織布に占める短繊維ウェブ層の割合が半分未満となるため、スパンレース不織布特有の嵩高感や柔軟性が損なわれる傾向にある。また、短繊維ウェブ層の比率が長繊維ウェブ層に対して５倍を超えると、水流交絡処理後の乾燥工程にて、形態保持性が保たれずに面方向に熱収縮が発生し、歪みやすくなる。

本発明において、ポリ乳酸系バインダー短繊維およびポリ乳酸系長繊維ウェブは、ポリ乳酸系重合体によって構成される。ポリ乳酸系重合体としては、ポリ−Ｄ−乳酸、ポリ−Ｌ−乳酸、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体（Ｄ、Ｌ−乳酸共重合体）、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、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体の群から選ばれる重合体、あるいはこれらのブレンド体が挙げられる。

ポリ乳酸のホモポリマーであるポリ−Ｌ−乳酸やポリ−Ｄ−乳酸の融点は、約１８０℃である。ポリ−Ｌ−乳酸とポリ−Ｄ−乳酸がステレオコンプレックスを形成しているポリ乳酸系重合体の融点は、約１９０〜２３０℃である。一方、ポリ乳酸の共重合体の融点は、共重合比率が大きくなるにつれて融点が低くなるため、Ｄ−乳酸，Ｌ−乳酸やヒドロキシカルボン酸の共重合比を適宜決定する。Ｄ、Ｌ−乳酸共重合体においては、いずれかの成分の共重合モル比を５モル％程度とすると融点は１５０℃となり、共重合モル比を１０モル％程度とすると融点はおよそ１３０℃となる。さらに、いずれかの成分の割合を１８モル％以上とすると、融点は１２０℃未満となり、ほぼ非晶性の性質となり、熱延伸が困難となって高強度の繊維が得られ難くなる。したがって、本発明において共重合体を用いる場合は、Ｌ−乳酸あるいはＤ−乳酸のいずれかが９０モル％以上１００モル％未満のものを選択するとよい。

また、ポリ乳酸系バインダー短繊維のバインダー成分と、ポリ乳酸系長繊維ウェブを構成するポリ乳酸系重合体との、融点差は３０℃程度あればよい。融点差を３０℃程度設けることにより、ヒートシール工程において、バインダー成分は溶融または軟化するが、ポリ乳酸系長繊維ウェブは熱の影響を受けずに安定して良好にヒートシール加工を施すことができるためである。

ポリ乳酸系長繊維ウェブを構成するポリ乳酸系重合体の融点は、１５０℃以上であることが好ましい。１５０℃以上のポリ乳酸系重合体は結晶性が高く、耐熱性を有しているため、水流交絡処理後の乾燥工程において、熱収縮等が発生することなく、複合不織布の形態安定性を保持することができるためである。

本発明の複合不織布は、以下の方法によって製造することができる。すなわち、セルロース系短繊維とポリ乳酸系バインダー短繊維とを適宜の割合で混綿したウェブを用意する。一方、ポリ乳酸系長繊維ウェブを用意する。ポリ乳酸系長繊維ウェブの上に混綿したウェブ（短繊維ウェブ）を積層し、短繊維ウェブ側より、水流交絡処理を施して、各繊維相互間が交絡させると共に短繊維ウェブと長繊維ウェブとの層間の繊維相互間も交絡させて積層一体化する。水流交絡処理を施した積層ウェブは、水が含浸されているため、積層ウェブをマングル等で絞って過剰な水分を除去した後、乾燥工程である熱風乾燥機等に通して、残余の水を蒸発除去して複合不織布を得ることができる。

得られた本発明の複合不織布は、短繊維ウェブ側の面がヒートシール性を有しているため、ヒートシール面として用いる。例えば、短繊維ウェブ面同士を合掌方式等により対向させ、所定の箇所をヒートシーラーによりヒートシールすることにより、製袋加工等を行えばよい。

本発明の複合不織布は、ヒートシール性を有するものであり、セルロース系短繊維とポリ乳酸系バインダー短繊維とによって構成される短繊維ウェブ層と、ポリ乳酸系長繊維ウェブ層とが水流交絡により構成繊維同士が一体化しているものである。水流交絡処理後は、ウェブが含んでいる過剰な水分を除去する乾燥工程を通す必要があるが、バインダー成分となる低融点成分を含むポリ乳酸系バインダー短繊維は、この乾燥工程の熱によって収縮しやすい傾向にあるが、熱による影響を受けにくいセルロース系短繊維とバインダー短繊維とが交絡していることにより、また、短繊維ウェブ層と形態保持性の良好なポリ乳酸系長繊維ウェブ層とが交絡していることにより、ポリ乳酸系バインダー短繊維の熱収縮を抑えて、全体として表面形態および形状が良好な複合不織布を得ることができる。

以下に実施例をあげて更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。

なお、実施例に示される数値は下記の方法で実施した。
（１）目付、厚み：ＪＩＳ Ｌ １９０６
（２）ヒートシール部の強力：ＪＩＳ Ｌ １０８６に準じ、以下の方法により測定した。すなわち、長さ１０ｃｍ、幅３ｃｍの試料片を２枚重ね合わせ、端部より２ｃｍの部分を試料片の幅方向に平行にヒートシールしたもの５個を試料として用意した。ヒートシールは、１４０℃に設定した表面がポリテトラフルオロエチレンでコートされた上下１対の圧接バー（幅１ｃｍ 長さ３０ｃｍ）を有する熱プレス機にて、面圧２９４Ｎ／ｃｍ²、１秒間でヒートシールした。次いで、定速伸長型引張試験機（東洋ボールトウィン社製 テンシロン ＵＴＭ−４−１００）を用い、つかみ間隔１０ｃｍで、チャック間に接着部が中央になるようにサンプルをセットし引張速度１０ｃｍ／分として剥離させ、剥離するときに示す極大値の大きいものより３個、極小値の小さいものより３個をとり、合計６個の平均値をヒートシール強力とした。

実施例１
セルロース系短繊維として木綿繊維（繊維長２５ｍｍ）、バインダー短繊維としてポリ乳酸系芯鞘型複合繊維（ユニチカファイバー社製 ＜ＰＬ−８０＞ 繊度２．２デシテックス 繊維長５１ｍｍ バインダー成分の融点１３０℃）を準備し、木綿繊維とバインダー短繊維とを５０／５０（質量比）として混綿して、目付６０ｇ／ｍ²のカードウエブ（短繊維ウェブ）を作成した。

一方、長繊維ウェブ層として、目付２０ｇ／²、融点１６８℃のポリ−Ｄ、Ｌ共重合体からなり、熱エンボス加工が施されたポリ乳酸系スパンボンド不織布（ユニチカスパンボンドプロダクツ社製 商品名「テラマック Ｇ０２０３ＷＴＯ」）を準備した。

長繊維ウェブの上に短繊維ウェブを重ねてプレウエット行程を経た後、１００メッシュの金網上に載置して、短繊維ウェブ側より圧力５６ｋｇ／ｃｍ²の高圧水流を３回施して水流交絡処理を行った。水流交絡処理を施した積層ウェブをマングルに通して含んだ水を絞った後、１２０℃に設定された熱風乾燥機にて３分間乾燥させ、目付８０ｇ／ｍ²の複合不織布を得た。

得られた実施例１の複合不織布は、厚みが８８８μｍであり、嵩だかで柔軟性を有するものであった。また、ヒートシール強力は、２５．５Ｎ／３ｃｍ幅と良好なヒートシール性を有するものであった。

実施例２
実施例１において、短繊維ウェブの目付を５０ｇ／ｍ²としたこと以外は、実施例１と同様にして目付７０ｇ／ｍ²の複合不織布を得た。

得られた実施例２の複合不織布は、厚みが７９０μｍであり、嵩だかで柔軟性を有するものであった。また、ヒートシール強力は、２４．１Ｎ／３ｃｍ幅と良好なヒートシール性を有するものであった。

実施例３
実施例１において、短繊維ウェブの目付を５０ｇ／ｍ²としたこと、長繊維ウェブとして、目付３０ｇ／ｍ²の融点１８０℃のポリ−Ｄ、Ｌ共重合体からなり、熱エンボス加工が施されたポリ乳酸系スパンボンド不織布（ユニチカスパンボンドプロダクツ社製 商品名「テラマック Ｇ０３０３ＷＴＯ」）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして目付８０ｇ／ｍ²の複合不織布を得た。

得られた実施例３の複合不織布は、厚みが９５８μｍであり、嵩だかで柔軟性を有するものであった。また、ヒートシール強力は、２４．７Ｎ／３ｃｍ幅と良好なヒートシール性を有するものであった。

実施例４
実施例１において、セルロース系繊維としてリヨセル繊維（レンチング社製 繊度１．７デシテックス 繊維長３８ｍｍ）を用いたこと、水流交絡処理の際の水圧を７０ｋｇ／ｃｍ²としたこと以外は、実施例１と同様にして複合不織布を得た。

得られた実施例４の複合不織布は、厚みが９３２μｍであり、嵩だかで柔軟性を有するものであった。また、ヒートシール強力は、１７．１Ｎ／３ｃｍ幅と良好なヒートシール性を有するものであった。

実施例５
実施例１において、短繊維ウェブを構成する木綿繊維とバインダー短繊維との比率を６０：４０（質量比）としたこと以外は、実施例１と同様にして目付８０ｇ／ｍ²の複合不織布を得た。

得られた実施例５の複合不織布は、厚みが８８８μｍであり、嵩だかで柔軟性を有するものであった。また、ヒートシール強力は、１６．６Ｎ／３ｃｍ幅であり、実施例１と比較するとヒートシール強力は劣るものであったが、高いヒートシール性が求められない用途では用いられるものであった。

比較例１
実施例１において、長繊維ウェブを用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして不織布を得ようとしたが、得られた不織布は、乾燥工程による熱の影響を受けたことにより、熱収縮が大きく発生して（縦方向に約３３％、横方向に約１６％収縮）、また熱収縮は面方向に一様に収縮が発生したものでない形状は歪な形となり、外観品位が劣るため、商品化することができないものであった。

比較例２
実施例１において、短繊維ウェブにおいて、木綿繊維を用いずにバインダー短繊維のみとしたこと以外は、実施例１と同様にして複合不織布を得ようとしたが、得られた不織布は、乾燥工程による熱の影響を受けたことにより、熱収縮が大きく発生して（縦方向に約１９％、横方向に約１４％収縮）、熱収縮は面方向に一様に収縮が発生せず歪な形となり、外観品位が劣るため、商品化することができないものであった。

Claims (4)

1. 構成繊維が主として植物由来の成分によって構成されている複合不織布であり、セルロース系短繊維とポリ乳酸系バインダー短繊維とによって構成される短繊維ウェブ層と、ポリ乳酸系長繊維ウェブ層とが積層され、短繊維ウェブ層と長繊維ウェブ層とは、水流交絡処理により構成繊維同士が交絡して一体化していることを特徴とするヒートシール性複合不織布。
2. 短繊維ウェブ層側の面をヒートシール面として用いることを特徴とする請求項１記載のヒートシール性複合不織布。
3. 短繊維ウェブ層には、ポリ乳酸系バインダー短繊維が少なくとも５０質量％含んでいることを特徴とする請求項１または２記載のヒートシール性複合不織布。
4. 長繊維ウェブ層の目付は、３０ｇ／ｍ²以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のヒートシール性複合不織布。