JP4472753B2 - 不織布積層体およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、伸縮性、柔軟性、耐水性、耐毛羽立ち性、耐カール性に優れ、ベタツキが少ない不織布積層体およびその製造方法に関する。
近年、不織布は通気性、柔軟性に優れることから各種用途に幅広く用いられている。そのため、不織布には、その用途に応じた各種の特性が求められるとともに、その特性の向上が要求されている。
例えば、紙おむつ、生理用ナプキン等の衛生材料、湿布材の基布等に用いられる不織布は、耐水性があり、且つ透湿性に優れることが要求される。また、使用される箇所によっては伸縮性及び嵩高性を有することも要求される。
不織布に伸縮性を付与する方法の一つとして、スパンボンド不織布の原料として熱可塑性エラストマーを用いる方法(例えば、特許文献1参照。)、不織布を形成する繊維として熱可塑性ポリウレタンからなる繊維と熱可塑性ポリマーからなる混合繊維を用いる方法(例えば、特許文献2参照。)、また、目的が伸縮性を付与することとは異なるが、水素添加スチレンブロック共重合体等から構成される粘着性繊維と非粘着性繊維とを混繊してなる長繊維不織布(例えば、特許文献3参照。)等が種々提案されている。
一方、不織布の耐水性を更に向上させる方法として、スパンボンド不織布とメルトブローン不織布を積層する方法が多々提案されている(例えば、特許文献4、特許文献5参照)。
しかしながら、いずれも未だ伸縮性、柔軟性、加工性等が不十分であり、更なる改善がもとめられている。
特表平7−503502号公報 特開2004−244791号公報 特開2004−197291号公報 特表平8−510798号公報 特開2004−3096号公報
本発明は、伸縮性、柔軟性、耐水性、耐毛羽立ち性、耐カール性に優れ、ベタツキが少ない不織布積層体を提供することを目的とする。
本発明は、1層以上のメルトブローン不織布層の両面に、熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と(A)以外の熱可塑性樹脂(B)の長繊維が10〜90重量%:90〜10重量%の割合(但し、(A)+(B)=100重量%とする)で含まれている混繊スパンボンド不織布層が積層されていることを特徴とする不織布積層体を提供するものである。
前記熱可塑性樹脂(B)の長繊維が、スパンボンド不織布にした際の最大点伸度が50%以上であることが好ましい。
前記熱可塑性エラストマー(A)が、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーであることが好ましい。
前記熱可塑性ポリウレタン系エラストマーが、
示差走査熱量計(DSC)により測定される凝固開始温度が65℃以上であり、かつ細孔電気抵抗法に基づき100μmのアパーチャーを装着した粒度分布測定装置で測定される極性溶媒不溶分の粒子数が300万個/g以下であることが好ましい。
前記熱可塑性ポリウレタン系エラストマーが、下記の関係式(I)を満たす熱可塑性ポリウレタン系エラストマーであることが好ましい。
a/(a+b)≦0.8 (I)
(式中、aは、DSCにより測定される90℃〜140℃の範囲に存在する吸熱ピークから求められる融解熱量の総和を表し、bは、DSCにより測定される140℃よりも大きく220℃以下の範囲にある吸熱ピークから算出される融解熱の総和を表す。)
前記熱可塑性樹脂(B)が、ポリオレフィンであることが好ましい。
前記熱可塑性樹脂(B)が、プロピレン系重合体であることが好ましい。
前記熱可塑性樹脂(B)が、プロピレン系重合体99〜80重量%と高密度ポリエチレン1〜20重量%とからなることが好ましい。
前記メルトブローン不織布層の少なくとも1層が、ポリオレフィンから形成されてなることが好ましい。
前記メルトブローン不織布層の少なくとも1層が、プロピレン系重合体から形成されてなることが好ましい。
前記メルトブローン不織布層の少なくとも1層が、熱可塑性エラストマーから形成されてなることが好ましい。
前記メルトブローン不織布層の少なくとも1層が、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーから形成されてなることが好ましい。
前記2層の混繊スパンボンド不織布層の目付がいずれも40g/m2以下であることことが好ましい。
前記メルトブローン不織布層の目付が40g/m2以下であることことが好ましい。
前記不織布積層体に、さらに非伸縮性不織布を貼り合わせてもよい。
前記不織布積層体に、さらに通気性フィルムをはり合わせてもよい。
本発明には、1層以上のメルトブローン不織布層の両面が、熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と(A)以外の熱可塑性樹脂(B)の長繊維が10〜90重量%:90〜10重量%の割合(但し、(A)+(B)=100重量%とする)で含まれている混繊スパンボンド不織布層となるように積層した後、当該積層体を延伸することを特徴とする不織布積層体の製造方法を含む。
前記製造方法において、積層した後に、エンボス加工を行い、積層体を延伸することが好ましい。
本発明の不織布積層体は、伸縮性、柔軟性、耐毛羽立ち性、耐カール性に優れ、しかもベタツキが少ないという特徴を兼ね備えている。
<熱可塑性エラストマー(A)>
本発明の不織布積層体を構成する混繊スパンボンド不織布を形成する成分の一つである熱可塑性エラストマー(A)としては、種々公知の熱可塑性エラストマーを用いることができ、2種類以上の熱可塑性エラストマーを併用してもよい。具体的には、例えば、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレンブロックコポリマー(SBSと呼称)、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレンブロックコポリマー(SISと呼称)、それらの水素添加物であるポリスチレン−ポリエチレン・ブチレン−ポリスチレンブロックコポリマー(SEBSと呼称)、及びポリスチレン−ポリエチレン・プロピレン−ポリスチレンブロックコポリマー(SEPSと呼称)に代表される少なくとも1個のスチレン等の芳香族ビニル化合物から構成される重合体ブロックと少なくとも1個のブタジエンあるいはイソプレン等の共役ジエン化合物から構成される重合体ブロックからなるブロック共重合体あるいはその水素添加物であるスチレン系エラストマー、高結晶性の芳香族ポリエステルと非晶性の脂肪族ポリエーテルから構成されるブロック共重合体に代表されるポリエステル系エラストマー、結晶性で高融点のポリアミドと非晶性でガラス転移温度(Tg)が低いポリエーテルもしくはポリエステルから構成されるブロック共重合体に代表されるポリアミド系エラストマー、ハードセグメントがポリウレタンでソフトセグメントがポリカーボネート系ポリオール、エーテル系ポリオール、カプロラクトン系ポリエステルもしくはアジペート系ポリエステル等から構成されるブロック共重合体に代表される熱可塑性ポリウレタン系エラストマー、非晶性もしくは低結晶性のエチレン・α−オレフィンランダム共重合体、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・α−オレフィンランダム共重合体等を単独、または前記非晶性もしくは低結晶性のランダム共重合体とプロピレン単独重合体あるいはプロピレンと少量のα−オレフィンとの共重合体、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン等の結晶性のポリオレフィンとを混合したポリオレフィン系エラストマー、塩化ビビニル系エラストマー、フッ素系エラストマー、等を例示できる。
スチレン系エラストマーとしては、ポリスチレンブロックとブタジエンラバーブロックまたはイソプレンラバーブロックとをベースにした、ジブロックおよびトリブロックコポリマーが挙げられる。前記ラバーブロックは、不飽和または完全に水素添加されたものであってもよい。スチレン系エラストマーとしては、具体的には、例えば、KRATONポリマー(商品名、シェルケミカル(株)製)、SEPTON(商品名、クラレ(株)製)、TUFTEC(商品名、旭化成工業(株)製)、レオストマー(商品名、リケンテクノス(株)製)等の商品名で製造・販売されている。
ポリエステル系エラストマーとしては、具体的には、例えば、HYTREL(商品名、E.I.デュポン(株)製)、ペルプレン(商品名、東洋紡(株)製)などの商品名で製造・販売されている。
アミド系エラストマーとしては、具体的には、例えば、PEBAX(商品名、アトフィナ・ジャパン(株))の商品名で製造・販売されている。
ポリオレフィン系エラストマーとしては、エチレン/α−オレフィン共重合体、プロピレン/α−オレフィン共重合体が挙げられる。具体的には、例えば、TAFMER(商品名、三井化学(株)製)、エチレン−オクテン共重合体であるEngage(商品名、DuPontDow Elastomers社製)、結晶性オレフィン共重合体を含むCATALLOY(商品名、モンテル(株)製)、Vistamaxx(商品名、エクソンモービルケミカル社製)などの商品名で製造・販売されている。
塩ビ系エラストマーとしては、具体的には、例えば、レオニール(商品名、リケンテクノス(株)製)、ポスミール(商品名、信越ポリマー(株)製)などの商品名で製造・販売されている。
これら熱可塑性エラストマーの中でも、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは伸縮性、加工性の点で好ましい。
<熱可塑性ポリウレタン系エラストマー>
熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの中でも、凝固開始温度が65℃以上、好ましくは75℃以上、最も好ましくは85℃以上の熱可塑性ポリウレタン系エラストマーが好ましい。凝固開始温度の上限値は195℃が好ましい。ここで、凝固開始温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定される値であり、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーを10℃/分で230℃まで昇温し、230℃で5分間保持した後、10℃/分で降温させる際に生じる熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの凝固に由来する発熱ピークの開始温度である。凝固開始温度が65℃以上であると、混繊スパンボンド不織布を得る際に繊維同士の融着、糸切れ、樹脂塊などの成形不良を抑制することができるとともに、熱エンボス加工の際には成形された混繊スパンボンド不織布がエンボスローラーに巻きつくことを防止できる。また、得られる混繊スパンボンド不織布もベタツキが少なく、たとえば、衣料、衛生材料、スポーツ材料などの肌と接触する材料に好適に用いられる。一方、凝固開始温度を195℃以下にすることにより、成形加工性を向上させることができる。なお、成形された繊維の凝固開始温度はこれに用いた熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの凝固開始温度よりも高くなる傾向にある。
このような熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの凝固開始温度を65℃以上に調整するためには、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの原料として使用するポリオール、イソシアネート化合物および鎖延長剤について、それぞれ最適な化学構造を有するものを選択するとともに、ハードセグメントの量を調整する必要がある。ここで、ハードセグメント量とは、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの製造に使用したイソシアネート化合物と鎖延長剤との合計重量を、ポリオール、イソシアネート化合物および鎖延長剤の総量で除算して100を掛けた重量パーセント(重量%)値である。ハードセグメント量は、好ましくは20〜60重量%であり、さらに好ましくは22〜50重量%であり、最も好ましくは、25〜48重量%である。
また、かかる熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、好ましくは極性溶媒不溶分の粒子数が300万個/g以下、より好ましくは250万個以下、さらにより好ましくは200万個以下である。ここで、熱可塑性ポリウレタン系エラストマー中の極性溶媒不溶分とは、主に、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの製造中に発生するフィッシュアイやゲルなどの塊状物であり、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーのハードセグメント凝集物に由来する成分、ならびにハードセグメントおよび/またはソフトセグメントがアロファネート結合、ビュレット結合等により架橋された成分など、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーを構成する原料ならびにこの原料間の化学反応により生じる成分である。
極性溶媒不溶分の粒子数は、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーをジメチルアセトアミド溶媒(以下、「DMAC」と略す。)に溶解させた際の不溶分を、細孔電気抵抗法を利用した粒度分布測定装置に100μmのアパーチャーを装着して測定した値である。100μmのアパーチャーを装着すると、未架橋ポリスチレン換算で2〜60μmの粒子の数を測定することができる。
極性溶媒不溶分の粒子数が熱可塑性ポリウレタン系エラストマー1gに対して300万個以下にすることにより、上記熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの凝固開始温度範囲内において、繊維径の分布の増大、紡糸時の糸切れなどの問題をより抑えることができる。また大型スパンボンド成形機械での不織布の成形におけるストランド中への気泡の混入、または糸切れの発生を抑制するという観点からは、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーの水分値が350ppm以下のものが好ましく、より好ましくは300ppm以下、最も好ましくは150ppm以下のものである。
また伸縮性の観点からは、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーが、示差走査熱量計(DSC)により測定される、ピーク温度が90〜140℃の範囲にある吸熱ピークから求められる融解熱量の総和(a)と、ピーク温度が140℃を超えて220℃以下の範囲にある吸熱ピークから求められる融解熱量の総和(b)とが、下記式(I)
a/(a+b)≦0.8 (I)
の関係を満たすことが好ましく、
下記式(II)
a/(a+b)≦0.7 (II)
の関係を満たすことがさらに好ましく、
下記式(III)
a/(a+b)≦0.55 (III)
の関係を満たすことが最も好ましい。
ここで、「a/(a+b)」は熱可塑性ポリウレタン系エラストマーのハードドメインの融解熱量比(単位:%)を意味する。熱可塑性ポリウレタン系エラストマーのハードドメインの融解熱量比が80%以下になると、繊維、特に混繊スパンボンド不織布における繊維および不織布の強度ならびに伸縮性が向上する。本発明では、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーのハードドメインの融解熱量比の下限値は0.1%程度が好ましい。
かかる熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、温度200℃、せん断速度100sec-1の条件における溶融粘度が100〜3000Pa・sが好ましく、より好ましくは200〜2000Pa・s、最も好ましくは1000〜1500Pa・sである。ここで、溶融粘度は、キャピログラフ(東洋精機(株)製、ノズル長30mm、直径1mmのものを使用)で測定した値である。
このような特性を有する熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、例えば、特開2004−244791号公報に記載された製造方法により得ることができる。
熱可塑性ポリウレタン系エラストマーを用いて成形された混繊スパンボンド不織布は、触感に優れるため、たとえば衛生材料などに好適に用いることができる。また、不純物などを濾過するために押出機内部に設置されたフィルターが目詰まりしにくく、機器の調整、整備頻度が低くなるため、工業的にも好ましい。
極性溶媒不溶分の少ない上記熱可塑性ポリウレタン系エラストマーは、後述するように、ポリオール、イソシアネート化合物および鎖延長剤の重合反応を行なった後、ろ過することにより得ることができる。
<ポリオレフィン系エラストマー>
ポリオレフィン系エラストマーの中でも、非晶性もしくは低結晶性、好ましくはX線回折により測定される結晶化度が20%以下(0%を含む)の、エチレンとプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン等の炭素数が3〜20の1種以上のα−オレフィンとの共重合体であるエチレン・α−オレフィン共重合体及びプロピレンとエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン等の炭素数が2〜20(但し炭素数3を除く)の1種以上のα−オレフィンとの共重合体であるプロピレン・α−オレフィン共重合体が好ましい。
非晶性もしくは低結晶性のエチレン・α−オレフィン共重合体としては、具体的には、エチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・1−ブテンランダム共重合体等を例示することができる。また、エチレン・α−オレフィン共重合体のメルトフローレート(MFR)は紡糸性を有する限りとくに限定はされないが、通常、MFR(ASTM D1238 190℃、2160g荷重)が通常、MFR(ASTM D1238 230℃、2160g荷重)が1〜1000g/10分、好ましくは5〜500g/10分、さらに好ましくは10〜100g/10分の範囲にある。
非晶性もしくは低結晶性のプロピレン・α−オレフィン共重合体としては、具体的には、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・1−ブテンランダム共重合体、プロピレン・1−ブテンランダム共重合体を例示することができる。また、プロピレン・α−オレフィン共重合体のMFRは紡糸性を有する限りとくに限定はされないが、通常、MFR(ASTM D1238 230℃、2160g荷重)が1〜1000g/10分、好ましくは5〜500g/10分、さらに好ましくは10〜100g/10分の範囲にある。
また、ポリオレフィン系エラストマーは、前記非晶性もしくは低結晶性の重合体単体でも用い得るが、プロピレン単独重合体あるいはプロピレンと少量のα−オレフィンとの共重合体、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン等の結晶性のポリオレフィンを1〜40重量%程度混合した組成物であってもよい。
特にポリオレフィン系エラストマーとして好ましい組成は、アイソタクティックポリプロピレン(i):1〜40重量%と、プロピレン・エチレン・α-オレフィン共重合体(ii)(プロピレンが45〜89モル%と、エチレンが10〜25モル%と炭素数4〜20のα−オレフィンとの共重合体)(ただし、炭素数4〜20のα-オレフィンの共重合量は30モル%を超えることはない):60〜99重量部とを含有するポリプロピレン樹脂組成物からなるエラストマー組成物である。
<熱可塑性樹脂(B)>
本発明の不織布積層体を構成する混繊スパンボンド不織布を形成する成分の一つである(A)以外の熱可塑性樹脂からなる長繊維の原料となる熱可塑性樹脂(B)としては、前記熱可塑性エラストマー(A)以外の種々公知の熱可塑性樹脂を用い得る。(本明細書において、「熱可塑性エラストマー(A)以外の熱可塑性樹脂(B)」を単に「熱可塑性樹脂(B)」ともいう)。かかる熱可塑性樹脂(B)は、前記熱可塑性エラストマー(A)と異なる樹脂状の重合体であって、通常、融点(Tm)が100℃以上の結晶性の重合体あるいはガラス転移温度が100℃以上の非晶性の重合体である。これら熱可塑性樹脂(B)でも結晶性の熱可塑性樹脂が好ましい。
また、熱可塑性樹脂(B)の中でも、公知のスパンボンド不織布の製造方法により製造して得られる不織布の最大点伸度が50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは100以上伸長し、かつ弾性回復が殆どない性質を有する熱可塑性樹脂(伸長性熱可塑性樹脂)は、熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と混繊して得られる混繊スパンボンド不織布及び1層以上のメルトブローン不織布層と積層して不織布積層体とした際に、延伸加工により嵩高感が発現し、触感が良くなるとともに、不織布積層体に伸び止り機能を付与することができるので好ましい。なお、熱可塑性樹脂(B)からなるスパンボンド不織布の最大点伸度の上限は必ずしも限定されないが、通常、300%以下である。
熱可塑性樹脂(B)としては、具体的には、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−オクテン等のα−オレフィンの単独若しくは共重合体である高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(所謂LLDPE)、高密度ポリエチレン(所謂HDPE)、ポリプロピレン(プロピレン単独重合体)、ポリプロピレンランダム共重合体、ポリ1−ブテン、ポリ4−メチル−1−ペンテン、エチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・1−ブテンランダム共重合体、プロピレン・1−ブテンランダム共重合体等のポリオレフィン、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、ポリアミド(ナイロン−6、ナイロン−66、ポリメタキシレンアジパミド等)、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル・ビニルアルコール共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル−一酸化炭素共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アイオノマーあるいはこれらの混合物等を例示することができる。これらのうちでは、高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(所謂LLDPE)、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリプロピレンランダム共重合体等のプロピレン系重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等がより好ましい。
これら熱可塑性樹脂(B)の中でも、成形時の紡糸安定性や不織布の延伸加工性の観点から、ポリオレフィンが好ましく、プロピレン系重合体が特に好ましい。
プロピレン系重合体としては、融点(Tm)が155℃以上、好ましくは157〜165℃の範囲にあるプロピレンの単独重合体若しくはプロピレンと極少量のエチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン等の炭素数2以上(但し炭素数3を除く)、好ましくは2〜8(但し炭素数3を除く)の1種または2種以上のα−オレフィンとの共重合体が好ましい。
プロピレン系重合体は、溶融紡糸し得る限り、メルトフローレート(MFR:ASTM
D−1238、230℃、荷重2160g)は特に限定はされないが、通常、1〜1000g/10分、好ましくは5〜500g/10分、さらに好ましくは10〜100g/10分の範囲にある。また、本発明に係るプロピレン系重合体の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比Mw/Mnは、通常1.5〜5.0である。紡糸性が良好で、かつ繊維強度が特に優れる繊維が得られる点で、さらには1.5〜3.0の範囲が好ましい。MwおよびMnは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によって、公知の方法で測定することができる。
プロピレン系重合体に少量、紡糸性、延伸加工性の観点から好ましくは、プロピレン系重合体とHDPEの合計100重量%に対して、1〜20重量%、より好ましくは2〜15重量%、さらに好ましくは4〜10重量%の範囲の量でHDPEを添加したオレフィン系重合体組成物は、得られる不織布積層体の延伸加工適性をさらに向上することができるので好ましい。
プロピレン系重合体に添加されるHDPEは特に制限がないが通常密度0.94〜0.97g/cm3、好ましくは0.95〜0.97g/cm3、さらに好ましくは0.96〜0.97g/cm3の範囲にある。また、紡糸性を有する限りとくに限定はされないが伸長性を発現させる観点で、HDPEのメルトフローレート(MFR:ASTMD−1238、190℃、荷重2160g)は、通常0.1〜100g/10分、より好ましくは0.5〜50g/10分、さらに好ましくは1〜30g/10分の範囲にある。なお、本発明において、良好な紡糸性とは、紡糸ノズルからの吐き出し時および延伸中に糸切れを生じず、フィラメントの融着が生じないことをいう。
<添加剤>
本発明において、混繊スパンボンド不織布およびメルトブローン不織布には任意成分として、耐熱安定剤、耐候安定剤などの各種安定剤;帯電防止剤、スリップ剤、防曇剤、滑剤、染料、顔料、天然油、合成油、ワックス等を添加することができる。
かかる安定剤としては、たとえば、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール(BHT)等の老化防止剤;テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、6−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸アルキルエステル、2,2'−オキザミドビス[エチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)]プロピオネート、Irganox1010(ヒンダードフェノール系酸化防止剤:商品名)等のフェノール系酸化防止剤;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、1,2−ヒドロキシステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩;グリセリンモノステアレート、グリセリンジステアレート、ペンタエリスリトールモノステアレート、ペンタエリスリトールジステアレート、ペンタエリスリトールトリステアレート等の多価アルコール脂肪酸エステルなどを挙げることができる。これらは1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<混繊スパンボンド不織布>
本発明の不織布積層体を構成する混繊スパンボンド不織布は、熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と(A)以外の熱可塑性樹脂(B)の長繊維が10〜90重量%:90〜10重量%の割合(但し、(A)+(B)=100重量%とする)で含まれている混繊スパンボンド不織布である。混繊スパンボンド不織布としては、伸縮性や柔軟性の観点からは、熱可塑性エラストマー(A)の長繊維が20重量%以上であることが好ましく、30重量%以上であることがより好ましく、加工性(耐べたつき性)の観点からは、70重量%以下が好ましく、60重量%以下であることがより好ましい。
本発明に係る混繊スパンボンド不織布を形成する熱可塑性エラストマー(A)の長繊維及び熱可塑性樹脂(B)の長繊維の繊維径(平均値)は、それぞれ通常50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下の範囲にある。熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と熱可塑性樹脂(B)の長繊維の繊維径は同じであっても異なってもよい。
本発明に係る混繊スパンボンド不織布は、おむつ等衛生材用途においては柔軟性および通気性の観点から積層体合計で通常、目付が120g/m2以下、好ましくは80g/m2以下、より好ましくは50g/m2以下、更に好ましくは40〜15g/m2範囲にある。
本発明に係る混繊スパンボンド不織布は、積層一体化において種々公知の交絡方法で一体化する。積層一体化をオフラインで行う場合、未交絡で巻き取る例もあり得るが、公知の交絡方法で若干のプレボンディングを施すことにより生産性を改善できる。例えば、繊維を移動ベルトに堆積させた後ニップロールにて押し固める方法が例示され、その際はロールが加熱されていることが望ましい。またニードルパンチ、ウォータージェット、超音波等の手段を用いる方法、あるいはエンボスロールを用いる熱エンボス加工またはホットエアースルーを用いることがプレボンディングとして例示できるがいずれも通常より軽めに交絡することが積層化後、風合い、伸縮性の面で好ましい。
本発明に係る混繊スパンボンド不織布は、前記熱可塑性エラストマー(A)及び前記熱可塑性樹脂(B)を用いて、公知のスパンボンド不織布の製造方法、例えば、特開2004−244791号公報等に記載の方法により製造し得る。
具体的には、熱可塑性エラストマー(A)及び熱可塑性樹脂(B)をそれぞれ別個の押出機で溶融した後、溶融した重合体をそれぞれ個別に多数の紡糸孔(ノズル)を備えた口金(ダイ)に導入し、熱可塑性エラストマー(A)と熱可塑性樹脂(B)とを異なる紡糸孔から独立に同時に吐出させた後、溶融紡糸された熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と熱可塑性樹脂(B)の長繊維を冷却室に導入し、冷却風により冷却した後、延伸エアにより長繊維を延伸(牽引)し、移動捕集面上に堆積させる方法により製造し得る。重合体の溶融温度はそれぞれ重合体の軟化温度あるいは融解温度以上で且つ熱分解温度未満であれば特に限定はされず、用いる重合体等により決め得る。口金温度は、用いる重合体にもよるが、例えば、熱可塑性エラストマー(A)として熱可塑性ポリウレタン系エラストマーあるいはオレフィン系共重合体エラストマーを、熱可塑性樹脂(B)としてプロピレン系重合体あるいはプロピレン系重合体とHDPEとのオレフィン系重合体組成物を用いる場合は、通常180〜240℃、好ましくは190〜230℃、より好ましくは200〜225℃の温度に設定し得る。
冷却風の温度は重合体が固化する温度であれば特に限定はされないが、通常5〜50℃、好ましくは10〜40℃、より好ましくは15〜30℃の範囲にある。延伸エアの風速は、通常100〜10,000m/分、好ましくは500〜10,000m/分の範囲にある。
<メルトブローン不織布>
本発明の不織布積層体を構成するメルトブローン不織布は、前記混繊スパンボンド不織布の原料となる熱可塑性エラストマー(A)あるいは熱可塑性樹脂(B)で例示された熱可塑性重合体からなる不織布である。
メルトブローン不織布の原料となる熱可塑性重合体は前記記載の熱可塑性エラストマー(A)あるいは熱可塑性樹脂(B)で例示した重合体を用い得る。
メルトブローン不織布の原料となる熱可塑性重合体は、前記熱可塑性エラストマー(A)あるいは熱可塑性樹脂(B)に用いる重合体より、分子量が低い、即ち、MFRが高いあるいは溶融粘度が低い重合体が成形性の面から好ましい。
例えば、熱可塑性樹脂(B)として、ポリオレフィン樹脂をメルトブローン不織布として用いるには、一般にMFRが50〜3000g/10分、好ましくは100〜2000g/10分、更に好ましくは200〜1500g/10分の範囲である。MFRの調整に際しては直重にて調整される場合もあるが、ポリプロピレン等熱分解性を有する樹脂においては、有機過酸化物を原料に添加して用いることも出来る。熱可塑性エラストマー(A)をメルトブローン不織布の原料として使用する場合も同様のMFRが選択できる。
本発明に係るメルトブローン不織布を形成する熱可塑性重合体からなる繊維の繊維径(平均値)は、原料として、熱可塑性樹脂を用いてなる場合は、通常、10μm以下、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm〜0.5μm以下であり、原料として、熱可塑性エラストマーを用いてなる場合は、通常、50μm以下、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは20μm〜5μmの範囲にある。
本発明に係るメルトブローン不織布は、おむつ等衛生材用途については柔軟性と通気性の観点から目付が、通常40g/m2以下、好ましくは40〜0.1g/m2、より好ましくは20〜0.1g/m2、さらに好ましくは10〜0.1g/m2、最も好ましくは5〜0.1g/m2の範囲にある。
本発明に係るメルトブローン不織布は、目付が5g/m2未満やベタツキの大きい熱可塑性重合体からなる場合を除いて単独で層を形成しオフラインにて積層化されるケースが考えられる。その際、公知の交絡方法で若干のプレボンディングを施すことにより生産性を改善できる。例えば、繊維を移動ベルトに堆積させた後ニップロールにて押し固める方法が例示され、その際はロールが加熱されていることが望ましい。またニードルパンチ、ウォータージェット、超音波等の手段を用いる方法、あるいはエンボスロールを用いる熱エンボス加工またはホットエアースルーを用いることがプレボンディングとして例示できるがいずれも通常より軽めに交絡することが積層化後、風合い伸縮特性面で好ましい。
<不織布積層体>
本発明の不織布積層体は、1層以上の前記メルトブローン不織布層(M)の両面に、熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と(A)以外の熱可塑性樹脂(B)の長繊維が10〜90重量%:90〜10重量%の割合(但し、(A)+(B)=100重量%とする)で含まれている前記混繊スパンボンド不織布(S)層が積層されている不織布積層体である。
本発明の不織布積層体の具体的な構成としては、例えば、S/M/Sからなる三層構成、S/M/M/S、S/M/S/S、S/S/M/S/S、S/M/M/M/S、S/M/M/S/S、S/S/M/M/S/S、S/M/S/M/S、S/M/M/S/M/M/Sなどの四層あるいは五層構成もしくは六層以上の構成を採り得る。要は、メルトブローン不織布層(M)の両面に、混繊スパンボンド不織布(S)層が積層されている限り、おのおのの層は二層以上の多層構成であってもよい。
本発明の不織布積層体は、メルトブローン不織布層(M)として、積層される混繊スパンボンド不織布(S)層を形成する熱可塑性エラストマー(A)及び/又は熱可塑性樹脂(B)と同じ範疇の熱可塑性重合体とすることにより、得られる不織布積層体はよりS層とM層間の剥離強度が良くなるとともに、より耐毛羽立ち性が良くなるので好ましい。
本発明の不織布積層体は、メルトブローン不織布層と混繊スパンボンド不織布層とからなるので、良好な伸縮性を有しており、例えば、不織布積層体を100%伸長した後、この不織布に残留する残留歪が50%未満、好ましくは40%以下、より好ましくは30%であるという特徴を有している。残留歪が50%以上の積層体は、例えば衛生材用である使い捨てオムツなどのバックシート、ギャザー等へ使用した場合、十分な身体適合性が得られず、着用者への不快感を与えるとともに、***物の漏れなどを引き起こす虞がある。
本発明の不織布積層体は、最大点伸度が、通常50%以上、好ましくは70%以上、さらに好ましくは100%以上であり、最も好ましくは150%以上であるという高い伸縮性を有している。したがって、本発明の不織布積層体は、医療材用、衛生材用、産業資材用等のような伸縮性が必要な用途に用いた場合であっても、着用時あるいは着用中に破れなどの発生を抑制することができる。
本発明の不織布積層体は、また、耐水圧60mmHO以上、好ましくは70mmHO以上、更に好ましくは80mmHO以上であるという良好な耐水性を有している。耐水圧60mmHO未満の積層体は、例えば衛生材料である使い捨てオムツなどのバックシート、ギャザー等へ使用した場合、十分な耐水性がないため***物の漏れなどを引き起こす虞がある。
本発明の不織布積層体は、また、50mm幅における目付あたりの最大強度が、通常0.05〜2N/目付、好ましくは0.1〜2N/目付と高い強度を有している。したがって、本発明の不織布積層体は、例えば、医療材用、衛生材用、産業資材用等に用いた場合にも、着用時あるいは着用中に破れなどの発生を抑制することができる。
本発明の不織布積層体は、積層体の片側、あるいは両側に、他の不織布層や通気性フィルムが直接あるいは接着剤層等を介して積層(貼り合わせ)されていてもよい。
本発明の不織布積層体を製造する方法としては、例えば、混繊スパンボンド不織布―メルトブローン不織布―混繊スパンボンド不織布をインラインで積層化した後に種々公知の交絡方法を用いることが望ましいが、公知の交絡方法で形成された混繊スパンボンド不織布層に溶融繊維を吹付けてメルトブローン不織布層を形成させ、さらにその上から公知の交絡方法で形成された混繊スパンボンド不織布層を積層するような一部オフライン積層方法を用いても良い。
メルトブローン不織布層として、目付が5g/m2未満あるいはベタツキが大きい熱可塑性重合体を用いる場合は、インラインで製造することが好ましい。
混繊スパンボンド不織布層とメルトブローン不織布層を積層した後は、公知の交絡方法、例えば、ニードルパンチ、ウォータージェット、超音波等の手段を用いる方法、あるいはエンボスロールを用いる熱エンボス加工またはホットエアースルーを用いることにより1部熱融着する方法を採用して、交絡しておいてもよい。かかる交絡方法は単独でも複数の交絡方法を組合わせて用いてもよい。
熱エンボス加工により熱融着する場合は、通常、エンボス面積率が5〜20%、好ましくは5〜10%、非エンボス単位面積が0.5mm2以上、好ましくは4〜40mm2の範囲にある。非エンボス単位面積とは、四方をエンボス部で囲まれた最小単位の非エンボス部において、エンボスに内接する四角形の最大面積である。また刻印形状は、円、楕円、長円、正方、菱、長方、四角やそれら形状を基本とする連続した形が例示される。かかる範囲のエンボスを有することにより、混繊スパンボンド不織布を構成する熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と熱可塑性樹脂(B)の長繊維の繊維間及び混繊スパンボンド不織布層とメルトブローン不織布層を実質的に結合するエンボス部に結束点を形成し、またエンボス間に混繊スパンボンド不織布層には弾性を有する熱可塑性エラストマー(A)の長繊維、及び実質的に熱可塑性エラストマー(A)の長繊維より弾性率の低い(伸長繊維)熱可塑性樹脂(B)の長繊維が自由度の大きい状態で存在し、メルトブローン不織布層においてもメルトブローン繊維が自由度の大きい状態で存在する。したがって、このような構造により不織布積層体は、残留歪みを低減し良好な伸縮性が付与される。
なおエンボス面積率が大きい場合、延伸可能な範囲は小さくなるが、応力を向上する。またエンボス面積率が小さい場合、延伸可能な範囲を大きくすることが出来るが、エンボスピッチが大きくなると若干残留ひずみが大きくなる傾向がある。また、メルトブローン不織布の原料として熱可塑性エラストマーを用いた場合は、メルトブローン不織布の繊維間で拘束点を形成させることにより歪みを低減することも可能である。
本発明の不織布積層体はメルトブローン不織布層の両面に混繊スパンボンド層が存在するため延伸、エンボス等の加工を行う際に、カールや蛇行及び毛羽立ちが発生しにくく、延伸ロールや、ギア延伸ロール、エンボスロール等へのベタツキが無く加工性に優れる。
本発明の不織布積層体は、さらに延伸加工されていてもよい。また、延伸加工前に不織布積層体を前記交絡方法、好ましくはエンボス加工により交絡させておいてもよい。
本発明の不織布積層体は、混繊スパンボンド不織布層を構成する長繊維の弾性率に差があるので、かかる延伸加工を行うことにより、延伸された熱可塑性エラストマー(A)の長繊維は弾性回復して延伸前の長さ近くに復帰するが、熱可塑性樹脂(B)の長繊維は延伸された状態に近い長さに留まるので、不織布積層体の表面に折畳まれた状態になるので、より嵩高性があり、且つ、柔軟性に富んだ不織布積層体となる。
本発明の不織布積層体は、他の不織布や通気フィルム等と積層する際に、ホットメルト接着剤を介し積層しても、メルトブローン不織布層の存在によりホットメルト接着剤の染み出しによるベタツキの発生が抑制され、さらっと性が保たれ、加工適性にも優れる。
本発明の不織布積層体は、上記メルトブローン不織布層及び混繊スパンボンド不織布層に加え、混繊スパンボンド不織布層の片面あるいは両面に、他の層を積層してもよい。本発明の不織布積層体に積層する他の層は、特に限定はされず、用途により種々の層を積層し得る。
具体的には、例えば、編布、織布、不織布、フィルム等を挙げることができる。本発明の不織布積層体に他の層をさらに積層する(貼り合せる)場合は、熱エンボス加工、超音波融着等の熱融着法、ニードルパンチ、ウォータージェット等の機械的交絡法、ホットメルト接着剤、ウレタン系接着剤等の接着剤による方法、押出しラミネート等をはじめ、種々公知の方法を採り得る。
本発明の不織布積層体に積層される不織布としては、スパンボンド不織布、湿式不織布、乾式不織布、乾式パルプ不織布、フラッシュ紡糸不織布、開繊不織布等、種々公知の不織布を挙げることができ、これら不織布は非伸縮性不織布であっても良い。ここで非伸縮性不織布とは、MDまたはCDの破断点伸度が50%程度でありかつ伸長後に戻り応力を発生させないものを言う。
本発明の不織布積層体に積層されるフィルムとしては、本発明の不織布積層体の特徴である通気性を生かす、通気性(透湿性)フィルムが好ましい。かかる通気性フィルムとしては、種々公知の通気性フィルム、例えば、透湿性を有するポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマーからなるフィルム、無機あるいは有機微粒子を含む熱可塑性樹脂からなるフィルムを延伸して多孔化してなる多孔フィルム等を挙げることができる。多孔フィルムに用いる熱可塑性樹脂としては、高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(所謂LLDPE)、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレンランダム共重合体あるいはそれらの組成物等のポリオレフィンが好ましい。
通気性フィルムとの積層体は、本発明の不織布積層体の柔軟性を生かすとともに、極めて高い耐水性を有する、クロスライクな複合素材となり得る。
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例における物性値等は、以下の方法により測定した。
(1)目付〔g/m
不織布及び/又は不織布積層体から200mm(MD)×50mm(CD)の試験片を6点採取した。なお、採取場所はMD、CDともに任意の3箇所とした(計6箇所)。次いで、採取した各試験片を上皿電子天秤(研精工業社製)を用いて、それぞれ質量(g)を測定した。各試験片の質量の平均値を求めた。求めた平均値から1m当たりの質量(g)に換算し、小数点第2位を四捨五入して各不織布サンプルの目付〔g/m〕とした。
(2)最大強度〔N/50mm〕及び最大点伸度〔%〕
JIS L1906に準拠して測定した。不織布及び/又は不織布積層体から200mm(MD)×50mm(CD)の試験片を6点採取した。なお、採取場所はMD、CDともに任意の3箇所とした(計6箇所)。次いで、採取した各試験片を万能引張試験機(インテスコ社製、IM−201型)を用いて、スパン間隔I=100mm、引張速度100mm/min.で引張試験を行い、最大強度〔N/50mm〕及び最大強度点の伸度(最大点伸度〔%〕)を求めた。なお、最大強度は、上記6点(MD、CD各3点)について平均値を求め、小数点第2位を四捨五入した。最大点伸度は、上記6点(MD、CD各3点)について平均値を求め、小数点第1位を四捨五入した。
(3)残留歪〔%〕
不織布及び/又は不織布積層体から200mm(MD)×50mm(CD)の試験片を6点採取した。なお、採取場所はMD、CDともに任意の3箇所とした(計6箇所)。次いで、採取した各試験片を万能引張試験機(インテスコ社製、IM−201型)を用いて、チャック間100mm、引張速度100mm/min.、延伸倍率100%で延伸した後、直ちに同じ速度で原長まで回復させて、回復時のひずみを測定し、残留歪〔%〕とした。なお、残留歪は、上記6点(MD、CD各3点)について平均値を求め、小数点第2位を四捨五入した。
(4)目付あたりの最大強度〔N/目付〕
(2)で得られた最大強度を(1)で得られた目付で除算した値を目付あたりの最大強度〔N/目付〕とした。
(5)耐水圧〔mmHO〕
JIS L1092に準拠して測定した。不織布及び/又は不織布積層体から200mm(MD)×50mm(CD)の試験片を6点採取した。なお、採取場所はMD、CDともに任意の3箇所とした(計6箇所)。次いで、採取した各試験片を、耐水度試験装置(テスター産業製)を用いて、試験片の表面を水に当てられるように取り付け、常温水を入れた水準装置を60±30mm/min.または10±5mm/min.の速さで上昇させて試験片に水圧をかけ、試験片の反対側の3箇所から水が漏れたときの水位を測定し、耐水圧〔mmHO〕を求めた。なお、耐水圧は、上記6点(MD、CD各3点)について平均値を求め、小数点第1位を四捨五入した。
(6)通気度〔cc/cm/sec〕
JIS L1096記載のフランジール法に準拠して測定した。不織布及び/又は不織布積層体から200mm(MD)×50mm(CD)の試験片を6点採取した。なお、採取場所はMD、CDともに任意の3箇所とした(計6箇所)。次いで、採取した各試験片を、通気度試験装置(島津製作所製)を用いて、通気度〔cc/cm/sec〕を求めた。なお、通気度は、上記6点(MD、CD各3点)について平均値を求め、小数点第1位を四捨五入した。
(7)耐毛羽性〔点〕
不織布及び/又は不織布積層体から200mm(MD)×25mm(CD)の試験片を12点採取した。なお、採取場所は、MD、CDともに任意の2箇所(エンボスロール側面の評価用(表面)、フラットロール側面の評価用(裏面))で各3箇所とした(計12箇所)。次いで、採取した各試験片を、摩擦試験器II型(大栄科学精機社製、NR−100型)を用いて、以下の方法で耐毛羽性を評価した。
摩擦子の荷重を200gとし、包装用粘着テープ(布)No.153(寺岡製作所製)を用い、該粘着テープの粘着面と、試験片の測定面が摩擦できるように設置した。この際、測定中に試験片がずれることを防止する為に、紙やすり(400番)をやすり面を上にして装置の台上に取り付け、さらに試験片を評価面が上になる様にやすり面の上に置き、測定装置の台上に取り付けた。試験片を取り付けた後、試験片の測定面と粘着テープの非粘着面を50回往復摩擦させた。
摩擦させた試験片の摩擦面を観察し、耐毛羽性について、以下の基準で点数をつけて評価した。
1点:毛羽立ちがない。
2点:一箇所に小さな毛玉が出来始める程度に毛羽立っている。
3点:はっきりとした毛玉が出来始め、また小さな毛玉が複数見られる。
4点:毛玉が大きくはっきり見られ、複数個所で繊維が浮き上がり始める。
5点:試験片が薄くなるほど甚だしく繊維が剥ぎ取られている。
6点:試験片が破損するほど繊維が剥ぎ取られる。
表面評価用の試験片については表面を摩擦し、裏面評価用の試験片については裏面を摩擦して評価した。なお、耐毛羽性(点)は、12点(表裏6点)について平均値を求め、小数点第2位で四捨五入した。
(8)積層不織布カール
不織布及び/又は不織布積層体から200mm(MD)×50mm(CD)の試験片を採取し、採取した試験片の表、裏それぞれを上面にして机上に置き、カールの状態を目視にて観察した。表裏どちらかにおいて、不織布が机上から部分的に浮いている場合をカール「発生」とし、浮いていない場合を「無し」とした。
(9)繊維径(μm)
<メルトブローン不織布の繊維の繊維径>
メルトブローン不織布の両端20cmを除き、CD方向に幅20cm当たり15mm×15mmの試験片を1枚づつ採取し、(株)日立製作所製 S−3500N型の電子顕微鏡を用い、繊維の直径をμm単位で小数点第2位まで読み取り、各50点づつ測定し、その平均値を求め、小数点第2位を四捨五入した。
<混合繊維スパンボンド不織布の繊維の繊維径>
混合繊維スパンボンド不織布の両端20cmを除き、CD方向に幅20cm当たり15mm×15mmの試験片を1枚づつ採取し、電子顕微鏡〔(株)日立製作所製S−3500N型〕を用い、繊維の直径を大きいもの(太いもの)を任意に10点、小さいもの(細いもの)を任意に10点選定しμm単位で小数点第2位まで読み取り、それぞれの10点における平均値を算出した(小数点第2位を四捨五入)。通常、同一ノズル径の吐出孔を用い、吐出量/単吐出孔を同じにすれば、熱可塑性エラストマー(A)からなる長繊維は弾性回復により、熱可塑性樹脂(B)からなる長繊維の繊維径より大きくなるため、繊維径が大きいものを熱可塑性エラストマー(A)からなる長繊維、小さいものを熱可塑性樹脂(B)からなる長繊維とみなした。
(10)ベタツキ
不織布及び/又は不織布積層体をパネラー10人が不織布を手で触り、そのベタツキを下記基準で評価した。また、「(3)残留歪」を測定する前の状態を「延伸処理前」とし、測定後の状態を「延伸処理後」として評価した。
◎:10人のうち10人がベタツキ無く、手触りが良いと感じた場合。
○:10人のうち9〜7人がベタツキ無く、手触りが良いと感じた場合。
△:10人のうち6〜3人がベタツキ無く、手触りが良いと感じた場合。
×:10人のうち2〜0人がベタツキ無く、手触りが良いと感じた場合。
(11)毛羽立ち
不織布及び/又は不織布積層体を加熱エンボスにより一体化する際のエンボスロール、またはその後の成形機器などへの不織布若しくは繊維の付着を目視により観察し、不織布若しくは繊維の付着を確認した場合を毛羽たち「有り」、確認されなかった場合を「無し」とした。
また、実施例、比較例に用いた熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU)の分析および評価は、下記の方法に従って行った。
(12)凝固開始温度
セイコー電子工業(株)製SSC5200Hディスクステーションに接続した示差走査熱量計(DSC220C)により測定した。サンプルとして、粉砕したTPUをアルミ製パンに約8mg採取し、カバーを被せクリンプした。リファレンスとして、同様にアルミナを採取した。サンプルおよびリファレンスをセル内の所定の位置にセットした後、流量40Nml/minの窒素気流下で測定を行った。昇温速度10℃/minで室温から230℃まで昇温し、この温度で5分間ホールドした後、10℃/minの降温速度で−75℃まで降温させた。このときに記録されたTPUの凝固に由来する発熱ピークの開始温度を測定し、凝固開始温度(単位:℃)とした。
(13)極性溶媒不溶分の粒子数
細孔電気抵抗法に基づく粒度分布測定装置としてベックマンコールター社製マルチサーザーIIを使用して測定を行った。5リットルのセパラブルフラスコに、ジメチルアセトアミド(和光純薬工業(株)製特級品)3500gとチオシアン酸アンモニウム(純正化学(株)製 特級品)145.83gとを秤量し、室温にて24時間かけて溶解させた。
次いで、1μmのメンブランフィルターで減圧濾過を行い、試薬Aを得た。200ccのガラス瓶に試薬A180gとTPUペレット2.37gを精秤し、3時間かけてTPU中の可溶分を溶解させ、これを測定用試料とした。マルチサイザーIIに100μmのアパーチャーチューブを取り付け、装置内の溶媒を試薬Aに置換した後、減圧度を約3000mmAqに調節した。十分に洗浄した試料投入用のビーカーに試薬Aを120g秤量し、ブランク測定により発生したパルス量が50個/分以下であることを確認した。最適なCurrent値とGainをマニュアルで設定した後、10μmの未架橋ポリスチレン標準粒子を使用してキャリブレーションを実施した。測定は、十分に洗浄した試料投入用ビーカーに試薬Aを120g、測定用試料を約10g秤量し、210秒間実施した。この測定によりカウントされた粒子数を、アパーチャーチューブに吸引されたTPU重量で除算した値をTPU中の極性溶媒不溶分の粒子数(単位:個/g)とした。なお、TPU重量は次式により算出した。
TPU重量={(A/100)×B/(B+C)}×D
式中、A:測定用試料のTPU濃度(重量%)、B:ビーカーに秤量した測定用試料の重量(g)、C:ビーカーに秤量した試薬Aの重量(g)、D:測定中(210秒間)にアパーチャーチューブに吸引された溶液量(g)である。
(14)ハードドメインの融解熱量比
セイコー電子工業(株)製SSC5200Hディスクステーションに接続した示差走査熱量計(DSC220C)により測定した。サンプルとして、粉砕したTPUをアルミ製パンに約8mg採取し、カバーを被せクリンプした。リファレンスとして、同様にアルミナを採取した。サンプルおよびリファレンスをセル内の所定の位置にセットした後、流量40Nml/minの窒素気流下で測定を行った。昇温速度10℃/minで室温から230℃まで昇温した。このとき、ピーク温度が90℃以上140℃以下の範囲にある吸熱ピークから求められる融解熱量の総和(a)と、ピーク温度が140℃を超えて220℃以下の範囲にある吸熱ピークから求められる融解熱量の総和(b)を求め、次式によりハードドメインの融解熱量比(単位:%)を求めた。
ハードドメインの融解熱量比(%)=a/(a+b)×100
(15)200℃における溶融粘度(以下、単に「溶融粘度」という。)
キャピログラフ(東洋精機(株)製モデル1C)を用いて、TPUの200℃におけるせん断速度100sec-1の時の溶融粘度(単位:単位:Pa・s)を測定した。長さ30mm、直径は1mmのノズルを用いた。
(16)TPUの水分値
水分量測定装置(平沼産業社製AVQ−5S)と水分気化装置(平沼産業社製EV−6)とを組み合わせてTPUの水分量(単位:ppm)の測定を行った。加熱試料皿に秤量した約2gのTPUペレットを250℃の加熱炉に投入し、気化した水分を予め残存水分を除去した水分量測定装置の滴定セルに導き、カールフィッシャー試薬にて滴定した。セル中の水分量変化に伴う滴定電極の電位変化が20秒間生じないことをもって滴定終了とした。
(17)ショアA硬度
TPUの硬さは、23℃、50%相対湿度下においてJIS K−7311に記載の方法により測定した。デュロメーターはタイプAを使用した。
<TPU製造例1>
ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDIと記す。)をタンクAに窒素雰囲気下で装入し、気泡が混入しない程度に攪拌しながら45℃に調整した。
数平均分子量2000のポリエステルポリオール(三井武田ケミカル(株)製、商品名:タケラックU2024)628.6重量部と、イルガノックス1010を2.21重量部と、1,4−ブタンジオール77.5重量部とをタンクBに窒素雰囲気下で仕込み、攪拌しながら95℃に調整した。この混合物をポリオール溶液1という。
これらの反応原料から計算されるハードセグメント量は37.1重量%である。
次に、ギアポンプ、流量計を介した送液ラインにて、MDIを17.6kg/hの流速で、ポリオール溶液3を42.4kg/hの流速で、120℃に調整した高速攪拌機(SM40)に定量的に通液し、2000rpmで2分間攪拌混合した後、スタティックミキサーに通液した。スタティックミキサー部は、管長0.5m、内径20mmφのスタティックミキサーを3本接続した第1〜第3のスタティックミキサー(温度230℃)と、管長0.5m、内径20mmφのスタティックミキサーを3本接続した第4〜第6のスタティックミキサー(温度220℃)と、管長1.0m、内径34mmφのスタティックミキサーを6本接続した第7〜第12のスタティックミキサー(温度210℃)と、管長0.5m、内径38mmφのスタティックミキサーを3本接続した第13〜第15のスタティックミキサー(温度200℃)とを直列に接続したものである。
第15スタティックミキサーから流出した反応生成物を、ギヤポンプを介して、ポリマーフィルター(長瀬産業(株)製、商品名:デナフィルター)を先端に付随した単軸押出機(直径65mmφ、温度180〜210℃)に圧入し、ストランドダイから押出した。水冷後、ペレタイザーにて連続的にペレット化した。次いで、得られたペレットを乾燥機に装入し、100℃で8時間乾燥して、水分値40ppmの熱可塑性ポリウレタンエラストマーを得た。この熱可塑性ポリウレタンエラストマーを単軸押出機(直径50mmφ、温度180〜210℃)で連続的に押出し、ペレット化した。再度、100℃で7時間乾燥して、水分値57ppmの熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU−1)を得た。
TPU−1の凝固開始温度は103.7℃、極性溶媒不溶分の粒子数は150万個/g、射出成形により調製した試験片による硬度は86A、200℃における溶融粘度は1900Pa・s、ハードドメインの融解熱量比は35.2%であった。
[実施例1]
<スパンボンド不織布用の熱可塑性樹脂組成物の調製>
MFR(ASTM D1238に準拠し、温度230℃、荷重2.16kgで測定)60g/10分、密度0.91g/cm3、融点160℃のプロピレンホモポリマー(以下、「PP−1」と略す)96重量部とMFR(ASTMD1238に準拠して、温度190℃、荷重2.16kgで測定)5g/10分、密度0.97g/cm3、融点134℃の高密度ポリエチレン(以下、「HDPE」と略す)4重量部とを混合し、熱可塑性樹脂組成物(B−1)を調製した。
<不織布積層体の製造>
上記製造例1で調製したTPU−1と前記B−1とをそれぞれ独立に押出機(30mmφ)を用いて溶融した後、紡糸口金を有するスパンボンド不織布成形機(捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:100mm)を用いて、樹脂温度とダイ温度がとも220℃、冷却風温度20℃、延伸エアー風速3000m/分の条件でスパンボンド法により溶融紡糸し、TPU−1からなる長繊維AとB−1からなる長繊維Bとを含む混合長繊維からなるウェッブを捕集面上に堆積させた。前記紡糸口金は、TPU−1の吐出孔とB−1の吐出孔が交互に配列されたノズルパターンを有し、ノズル径0.6mmφであり、ノズルのピッチが縦方向8mm、横方向8mmであり、ノズル数の比は繊維A用ノズル:繊維B用ノズル=1:3である。繊維Aの単孔吐出量は0.6g/(分・孔)、繊維Bの単孔吐出量0.6/(分・孔)とした。
堆積された混合長繊維からなるウェッブはベルト上で80℃に加熱された非粘着素材でコーティングされたニップロールにて線圧10kg/cmにて混繊スパンボンド不織布を得た。得られた混繊スパンボンド不織布の目付は15g/m2であった。
続いて移動ベルト上に上記混繊スパンボンド不織布を繰り出しその上にTPU−1を235℃で押出し口金径0.4mmφノズルを有するメルトブローン不織布製造装置を用い、ノズルの両側から吹き出す加熱エアー(235℃、5Nm3/cm/時)、単孔吐出量を0.2g/孔/分にて細化・固化することによって、繊維径が平均約18μmのフィラメントが形成された。このフィラメントをノズルから15cm離れた位置にある移動コンベアネット上の混繊スパンボンド不織布面に吹き付けると共にコンベアネットの直下より10Nm3/cm/時で吸引した。このときのメルトブローン不織布の目付は6g/m2であった。さらに移動コンベア下流にて上記混繊スパンボンド不織布を積層した。
移動ベルトから積層体を剥離させ、エンボスパターンは面積率18%、エンボス面積0.41mm2であり、加熱温度110℃、線圧50kg/cm条件の加熱エンボスにて三層を一体化し、混繊スパンボンド不織布層/メルトブローン不織布層/混繊スパンボンド不織布層からなる不織布積層体を得た。
なお、別途前記熱可塑性樹脂組成物(B−1)のみを用いて18g/m2のスパンボンド不織布を製造し、前記記載の方法で、測定して最大点伸度〔%〕はMD方向において172%、CD方向において150%であり、残留歪はMD方向において96%、CD方向において98%であった。
[比較例1]
実施例1で混繊スパンボンド不織布の目付を20g/m2、メルトブローン不織布の目付を16g/m2とし、メルトブロー吹き付け後、移動コンベア下流で混繊スパンボンド不織布を積層しない、二層の積層体を同条件でエンボスを施し、混繊スパンボンド不織布層/メルトブローン不織布層からなる積層体を得た。
[実施例2]
実施例1で用いたメルトブローン不織布用のTPU−1に代えて、ポリプロピレン単独重合体〔MFR(JIS K7210-1999 に準拠し温度230℃、荷重2.16kgで測定):900g/10分〕を用い温度条件を300℃で押出し加熱エア−温度を300℃とし、その繊維径を平均約3μmのフィラメントし、このフィラメントをノズルからの距離20cmで捕集した以外、実施例1と同様に行い、混繊スパンボンド不織布層/メルトブローン不織布層/混繊スパンボンド不織布層からなる不織布積層体を得た。
[比較例2]
実施例2で混繊スパンボンド不織布の目付を20g/m2、メルトブローン不織布の目付を16g/m2とし、メルトブロー吹き付け後、移動コンベア下流で混繊スパンボンド不織布を積層しない、二層の積層体を同条件でエンボスを施し、混繊スパンボンド不織布層/メルトブローン不織布層からなる積層体を得た。
[実施例3]
実施例1で得られた不織布積層体原反を2倍に延伸加工した後、スプレータイプホットメルト5g/m2を塗工し、延伸状態で繊維径が2dの繊維から構成される18g/m2のポリプロピレンスパンボンドと積層一体化したところ、良好なはり合わせ状態であった。
[比較例3]
目付36g/m2の混繊スパンボンド不織布を用意し、当該混繊スパンボンド不織布を2倍に延伸加工し、スプレータイプホットメルト5g/m2を塗工し、延伸状態で繊維径が2dの繊維から構成される18g/m2のポリプロピレンスパンボンドと積層一体化したが、部分的にはり合わせが不良な個所(ホットメルト抜け)が確認された。
Figure 0004472753
[実施例4]
<不織布積層体の製造>
実施例1で用いたTPU−1及び熱可塑性樹脂組成物(B−1)とをそれぞれ独立に75mmφの押出機及び50mmφの押出機を用いて溶融した後、紡糸口金を有するスパンボンド不織布成形機(捕集面上の機械の流れ方向に垂直な方向の長さ:800mm)を用いて、樹脂温度とダイ温度がとも210℃、冷却風温度20℃、延伸エアー風速3750m/分の条件でスパンボンド法により溶融紡糸し、TPU−1からなる長繊維AとB−1からなる長繊維Bとを含む混合長繊維からなるウェッブを捕集面上に堆積させた。前記紡糸口金は、TPU−1の吐出孔とB−1の吐出孔が交互に配列されたノズルパターンを有し、TPU−1(繊維A)のノズル径0.75mmφ及びB−1(繊維B)のノズル径0.6mmφであり、ノズルのピッチが縦方向8mm、横方向11mmであり、ノズル数の比は繊維A用ノズル:繊維B用ノズル=1:1.45である。繊維Aの単孔吐出量は0.6g/(分・孔)、繊維Bの単孔吐出量0.6g/(分・孔)とした。
堆積された混合長繊維からなるウェッブはベルト上で非粘着素材でコーティングされたニップロールにて線圧10kg/cmにて混繊スパンボンド不織布を得た。得られた混繊スパンボンド不織布の目付は15g/m2であった。また、堆積された混合長繊維からなるウェッブの繊維径は、大きい方の繊維径が26.2μm、小さい方の繊維径が19.0μmであった。従って、TPU−1の繊維径を26.2μm、B−1の繊維径を19.0μmとみなした。続いて移動ベルト上に上記混繊スパンボンド不織布を繰り出しその上にTPU−2〔凝固開始温度86.9℃、極性溶媒不溶分の粒子数280万個/g、硬度84A、水分値89ppmの熱可塑性ポリウレタンエラストマー(BASFジャパン(株)製、商品名:エラストランET−385)〕を50mmφの押出機から235℃で押出し口金径0.4mmφノズルを有するメルトブローン不織布製造装置を用い、ノズルの両側から吹き出す加熱エアー(200℃、4Nm3/cm/時)、単孔吐出量を0.1g/孔/分にて細化・固化することによって、繊維径が平均約6.0μmのフィラメントが形成された。このフィラメントをノズルから25cm離れた位置にある移動コンベアネット上の混繊スパンボンド不織布面に吹き付けると共にコンベアネットの直下より10Nm3/cm/時で吸引した。このときのメルトブローン不織布の目付は5g/m2であった。さらに移動コンベア下流にて上記混繊スパンボンド不織布を積層した。
移動ベルトから積層体を剥離させ、エンボスパターンは面積率18%、エンボス面積0.41mm2であり、加熱温度110℃、線圧30kg/cm条件の加熱エンボスにて三層を一体化し、混繊スパンボンド不織布層/メルトブローン不織布層/混繊スパンボンド不織布層からなる不織布積層体を得た。
得られた不織布積層体を前記記載の方法で評価した。評価結果を表2に示す。
[実施例5]
メルトブローン不織布層に、実施例4で用いたTPU−2に代えて実施例2で用いたポリプロピレン単独重合体を用い、ノズルの両側から吹き出す加熱エアーを230℃及び3.7Nm3/cm/時とし、繊維径が平均約3.0μmのフィラメントとする以外は実施例4と同様に行い、混繊スパンボンド不織布層/メルトブローン不織布層/混繊スパンボンド不織布層からなる不織布積層体を得た。
得られた不織布積層体を前記記載の方法で評価した。評価結果を表2に示す。
[比較例4]
実施例4で、混繊スパンボンド不織布の目付け17.5g/m2とし、メルトブローン不織布層を介さずに、二層の混繊スパンボンド不織布を積層して、実施例4に記載の方法で、混繊スパンボンド不織布層/混繊スパンボンド不織布層からなる積層体を得た。
得られた積層体を前記記載の方法で評価した。評価結果を表2に示す。
[比較例5]
実施例4で、混繊スパンボンド不織布の目付を15g/m2、メルトブローン不織布の目付を15g/m2とし、メルトブロー吹き付け後、移動コンベア下流で混繊スパンボンド不織布を積層しない、二層の積層体を同条件でエンボスを施し、混繊スパンボンド不織布層/メルトブローン不織布層からなる積層体を得た。
得られた積層体を前記記載の方法で評価した。評価結果を表2に示す。
[比較例6]
実施例5で、混繊スパンボンド不織布の目付を20g/m2、メルトブローン不織布の目付を15g/m2とし、メルトブロー吹き付け後、移動コンベア下流で混繊スパンボンド不織布を積層しない、二層の積層体を同条件でエンボスを施し、混繊スパンボンド不織布層/メルトブローン不織布層からなる積層体を得た。
得られた積層体を前記記載の方法で評価した。評価結果を表2に示す。
[比較例7]
実施例4で用いた混繊スパンボンド不織布に代えて、PP−1を単独で用い、PP−1(繊維B)のみからなるスパンボンド不織布とする以外は、実施例4と同様に行い、スパンボンド不織布層/メルトブローン不織布層/スパンボンド不織布層からなる積層体を得た。
得られた積層体を前記記載の方法で評価した。評価結果を表2に示す。
Figure 0004472753
本発明の不織布積層体は、伸縮性、柔軟性、透湿性、通気性、耐水性、耐毛羽立ち性、耐カール性、強度に優れ、且つ層間接着強度が高いので、かかる特徴を活かして、衛生材用をはじめ、医療材用、衛生材用、産業資材用等に好適に用い得る。具体的には、衛生材用としては、使い捨ておむつあるいは生理用品等の吸収性物品があげられる。本発明の不織布は優れた伸縮性、柔軟性、透湿性、通気性、耐水性、耐毛羽立ち性、耐カール性、強度に優れ、且つ高い層間接着強度を有しているので、展開型使い捨ておむつあるいはパンツ型使い捨ておむつには、トップシート、バックシート、ウェストバンド(延長テープ、サイドフラップ)、ファスニングテープ、立体ギャザー、レッグカフ、またパンツ型使い捨ておむつのサイドパネル等の部位に好適に用いることができる。これら部位に本発明品を使用することで、装着者の動きに追随し装着者の身体にフィットすることが可能となり、着用中においても快適な状態が維持される。また、使い捨てマスク等も用途例としあげられる。使い捨てマスクは一般に、口許周辺被覆部と、前記被覆部の両側から延びる耳掛け部から構成されている。本発明の不織布は優れた伸縮性、柔軟性、透湿性、通気性、耐水性、耐毛羽立ち性、耐カール性、強度に優れ、且つ高い層間接着強度を有しているので、使い捨てマスク全体、または耳掛け部に使用することでこれら要求を満足することが可能となる。医療材用としては使い捨て手術着、レスキューガウンなどへの利用があげられる。使い捨て手術着、レスキューガウンなどの腕、肘、肩、袖など可動間接部には通気性、伸縮性が求められる。本発明の不織布は、通常の不織布と同様に不織布であるため通気性を有し、更に優れた伸縮性を有するためこれら使い捨て手術着、レスキューガウンなどの腕、肘、肩など可動間接部に用いられる基材として好適に使用される。また、本発明の不織布は、これら用途に応じて非伸縮性不織布を貼り合わせた不織布積層体、または通気性フィルムをはり合わせた不織布積層体にすることで更に好適に用い得る。

Claims (18)

  1. 1層以上のメルトブローン不織布層の両面に、熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と(A)以外の熱可塑性樹脂(B)の長繊維が10〜90重量%:90〜10重量%の割合(但し、(A)+(B)=100重量%とする)で含まれている混繊スパンボンド不織布層が積層されていることを特徴とする不織布積層体。
  2. 熱可塑性樹脂(B)の長繊維が、スパンボンド不織布にした際の最大点伸度が50%以上であることを特徴とする請求項1記載の不織布積層体。
  3. 熱可塑性エラストマー(A)が、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーであることを特徴とする請求項1または2いずれかに記載の不織布積層体。
  4. 熱可塑性ポリウレタン系エラストマーが、
    示差走査熱量計(DSC)により測定される凝固開始温度が65℃以上であり、かつ細孔電気抵抗法に基づき100μmのアパーチャーを装着した粒度分布測定装置で測定されるジメチルアセトアミド溶媒不溶分の粒子数が300万個/g以下である請求項3記載の不織布積層体。
  5. 熱可塑性ポリウレタン系エラストマーが、下記の関係式(I)を満たす熱可塑性ポリウレタン系エラストマーである請求項3または4いずれかに記載の不織布積層体。
    a/(a+b)≦0.8 (I)
    (式中、aは、DSCにより測定される90℃〜140℃の範囲に存在する吸熱ピークから求められる融解熱量の総和を表し、bは、DSCにより測定される140℃よりも大きく220℃以下の範囲にある吸熱ピークから算出される融解熱の総和を表す。)
  6. 熱可塑性樹脂(B)が、ポリオレフィンであることを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載の不織布積層体。
  7. 熱可塑性樹脂(B)が、プロピレン系重合体であることを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載の不織布積層体。
  8. 熱可塑性樹脂(B)が、プロピレン系重合体99〜80重量%と高密度ポリエチレン1
    〜20重量%とからなる請求項1〜5いずれかに記載の不織布積層体。
  9. メルトブローン不織布層の少なくとも1層が、ポリオレフィンから形成されてなる請求項1〜8いずれかに記載の不織布積層体。
  10. メルトブローン不織布層の少なくとも1層が、プロピレン系重合体から形成されてなる請求項1〜8いずれかに記載の不織布積層体。
  11. メルトブローン不織布層の少なくとも1層が、熱可塑性エラストマーから形成されてなる請求項1〜8いずれかに記載の不織布積層体。
  12. メルトブローン不織布層の少なくとも1層が、熱可塑性ポリウレタン系エラストマーから形成されてなる請求項1〜8いずれかに記載の不織布積層体。
  13. 2層の混繊スパンボンド不織布層の目付がいずれも40g/m2以下であることを特徴とする請求項1〜12いずれかに記載の不織布積層体。
  14. メルトブローン不織布層の目付が40g/m2以下であることを特徴とする請求項1〜13いずれかに記載の不織布積層体。
  15. 不織布積層体に、さらに非伸縮性不織布を貼り合わせたことを特徴とする請求項1〜14の何れかに記載の不織布積層体。
  16. 不織布積層体に、さらに通気性フィルムをはり合わせたことを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の不織布積層体。
  17. 1層以上のメルトブローン不織布層の両面が、熱可塑性エラストマー(A)の長繊維と(A)以外の熱可塑性樹脂(B)の長繊維が10〜90重量%:90〜10重量%の割合(但し、(A)+(B)=100重量%とする)で含まれている混繊スパンボンド不織布層となるように積層した後、当該積層体を延伸することを特徴とする不織布積層体の製造方法。
  18. 積層した後に、エンボス加工を行い、積層体を延伸することを特徴とする請求項17記載の不織布積層体の製造方法。
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