JPH11181665A - 引張り強度の改善されたスパンボンド材料の製造方法 - Google Patents

引張り強度の改善されたスパンボンド材料の製造方法

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JPH11181665A
JPH11181665A JP10277653A JP27765398A JPH11181665A JP H11181665 A JPH11181665 A JP H11181665A JP 10277653 A JP10277653 A JP 10277653A JP 27765398 A JP27765398 A JP 27765398A JP H11181665 A JPH11181665 A JP H11181665A
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propylene polymer
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ユー ヨー ヒー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】引張り強度の優れたスパンボンド材料の製造方
法を提供する。 【解決手段】改善された引張り強度を有するスパンボン
ド材料は、(1)260℃(約500°F)以上の温度
で約3〜約30g/10分のメルトフロー速度を有する
プロピレンホモポリマー又はプロピレン/エチレンラン
ダムコポリマーを、紡糸口金を通して連続的に押出して
個々のフィラメントを造り、(2)ポリマーフィラメン
トを分子配向させる為に、このフィラメントを延伸し、
そして(3)フィラメントを、キャリヤーベルト上に実
質的にランダムに沈積してウエブを形成することによっ
て造られる。プロピレンポリマーは、有機ホスフィッ
ト、ヒンダードフェノール化合物、ステアリン酸カルシ
ウム及び、任意に、ヒイドロタルサイト化合物を含む添
加剤一式を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、プロピレンポリマー材料からス
パンボンド材料を製造する方法に関する。
【従来の技術】ポリプロピレン樹脂は、おむつカバー、
白衣及び油吸収材の様な用途の不織布の製造の為に使用
される。それらの材料の最も重要な性質の1つが、その
強度である。従来のスパンボンド材料を製造する為に
は、低いメルトフローレート(MFR)(高い粘度又は
高分子量)樹脂が、大きな繊維強度を与えるにも拘わら
ず、比較的高いMFR樹脂(低粘度又は低分子量)が、
比較的低い温度の紡糸温度で使用される。低MFR樹脂
を使用すると、やたらと紡糸破断が起る為に通常の紡糸
温度では加工出来ない。現在使用されている不織繊維樹
脂は、約40のMFRを有し、適当な紡糸連続性が、約
210℃の紡糸温度で維持される。ポリオレフィンの熱
劣化の防止の為に、及び光による劣化の抵抗性を増加さ
せる為に、及び加工性を改善する為に、様々な組合せの
安定剤が使用されている。特開昭61−133251号
明細書は、フェノール系耐酸化剤、有機ホスフィット及
びヒドロタルサイトの組合せを含む、耐熱性ポリオレフ
ィン樹脂成形組成物を開示する。米国特許第4,61
1,024号明細書は、繊維及びフィルムの製造にも使
用できる射出成形用樹脂を開示する。この樹脂は、アセ
タール清澄剤とヒドロタルサイトを含む。任意の成分と
しては、フェノール系耐酸化剤、有機ホスフィット及び
ステアリン酸カルシウムの様な金属石鹸が挙げられる。
米国特許第4,965,301号明細書は、(a)少な
くとも一種のヒンダードフェノール、(b)少なくとも
一種の有機ホスフィット、(c)少なくとも一種のヒン
ダードアミン、(d)少なくとも一種の長鎖脂肪酸の金
属塩、及び(e)アルカリ金属燐酸ホスフェートから成
るポリオレフィン用安定剤一式を開示する。米国特許第
5,246,777号明細書は、熱、酸化、光、及び燃
焼ガスによる脱色に対して安定化された繊維形成ポリオ
レフィン組成物を開示する。安定剤としては、ヒンダー
ドフェノール、ヒンダードピペリジン化合物及び任意
に、有機燐化合物耐酸化剤が挙げられる。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】この様に、引張り強度
が増加したスパンボンド材料を提供する様な添加剤の組
合せに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】スパンボンド材料を製造
する為の本発明の方法は、(a)(i)プロピレンホモ
ポリマー及び(ii)10重量%未満のエチレン含有量
を有する、プロピレンとエチレンとのランダムコポリマ
ーから成る群から選ばれるプロピレンポリマー材料であ
って、約3〜約30g/10分のメルトフローレートを
有するプロピレンポリマー材料を、260℃(500°
F)より高い温度で紡糸口金を通して連続的に押出して
個々のフィラメントを形成する工程、(b)ポリマーフ
ィラメントを分子配向させる為に、該フィラメントを紡
糸する工程、及び、(c)該フィラメントを、実質的に
ランダムな方法で、キャリヤーベルト上に沈積してウエ
ブを形成する工程、を含み、該プロピレンポリマー材料
が、該プロピレンポリマー材料の百万部当たり、(i)
約250部〜約2500部のペンタエリスリトールジホ
スフィット、(ii) 約250部〜約2500部のヒンダ
ードフェノール化合物、(iii) 約100部〜約1500
部のステアリン酸カルシウム、及び任意に、(iv) 約5
部〜約500部のヒドロタルサイト化合物から成る添加
剤を含む事を特徴とする方法である。本発明方法によっ
て製造されるスパンボンド材料は、低MFR樹脂を使用
して、従来のスパンボンド材料に比較して引張り強度が
改善されている。
【0003】
【発明の実施の態様】本発明方法で使用されるプロピレ
ンホモポリマー又はプロピレン/エチレンランダムコポ
リマーは、約3〜約30g/10分(ASTMD−12
38,230℃で2.16kg)、好ましくは、約3〜
約25g/10分のメルトフローレート(MFR)を有
する。コポリマーは、好ましくは、エチレン10%未満
のエチレン含有量を有する。この範囲内のMFRを有す
るプロピレンポリマー材料は、低MFRを有するポリマ
ーのビスブレーキングによって、即ち、ポリマーを鎖切
断に掛ける事によって得ることが出来る。この方法は、
分子量を低下させ、ポリマーのメルトフローレートを上
昇させるばかりでなく、分子量分布を狭くさせる。概し
て、高分子量は、良好な物性を示すが、加工性に乏し
い。反対に、低分子量は、物性には乏しいが、加工性は
良好である。狭い分子量分布を持つ低分子量ポリマー
は、多くの加工製品において、良好な物性及び加工性を
与える。従って、プロピレン又はプロピレンとエチレン
を、最終用途として望ましいものよりも高い分子量に重
合して、次いで、所望の分子量にビスブレーキングする
のが一般的な方法である。
【0004】実際には、ビスブレーキングは、ペレット
化前のポリマーに前劣化剤を添加することによって一般
に達成される。或いは、ポリマーと前劣化剤とを加熱し
ながら押出機中で混合することも出来る。前劣化剤は、
ポリマーと混合し、次いで、押出し条件下で加熱される
時に、鎖切断を促進する物質である。現在、実際に使用
されている前劣化剤は、主に、アルキルヒドロペルオキ
シド又はジアルキペルオキシドである。これらの物質
は、昇温において遊離基連鎖反応を開始して、プロピレ
ンポリマー分子の切断をもたらす。比較的低MFRの樹
脂の使用において固有の紡糸問題を解決する為には、高
い紡糸温度が使用され、その結果、紡糸口金ダイでのポ
リマーの溶融粘度を、通常の紡糸温度での高MFR樹脂
と同じ値に維持することが出来る。例えば、280℃
(536°F)の溶融温度での10MFR樹脂の溶融粘
度は、210℃(410°F)の溶融温度での38MF
R樹脂の溶融粘度と同じである。従って、これら二つの
樹脂(10及び38MFR)の紡糸性は、それぞれの紡
糸温度におけるのと同じ事になる。本発明方法では、プ
ロピレンポリマーは、260℃(500°F)より高
い、好ましくは、274℃(525°F)より高い温度
で紡糸される。
【0005】通常の紡糸温度より高い温度が、本発明方
法において使用されるので、繊維強度を低下させる添加
剤一式は、プロピレンポリマーの熱劣化に対して強い安
定性を与える必要がある。本発明の添加剤一式は、
(a)ペンタエリスリトールジホスフィット、(b)ヒ
ンダードフェノール化合物、及び(c)ステアリン酸カ
ルシウムから成る。任意成分(a)は、ヒドロタルサイ
ト化合物と混合することが出来、例えば、ウルトラノッ
クス627A(Ultranox 627A)(ビス(2,4−ジ−t
−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスフィッ
ト、式[Mg4-5 Al2 (OH)13CO3 ・3.5H2
O]を有する、7%DHT−4Aヒドロタルサイト化合
物を含有する)の様な生成物として添加出来る。ウルト
ラノックス627A安定剤は、GEスペシャルケミカル
社から市販されている。ヒドロタルサイト化合物は、熱
安定性の為には必要ないが、ペンタエリスリトールジホ
スフィットの加水分解安定性を増加し、その取扱いを容
易にする。ペンタエリスリトールジホスフィットは、
式:
【0006】
【化1】
【0007】(式中、R′及びR″は、同じか異なるも
のであり、C1-20の直鎖又は分岐アルキル、C5-20のシ
クロアルキル、C6-20のアリール、及びC2-20のアルコ
キシアルキル基、及びそれらのハロ−置換誘導体及び、
一分子当たり20までの炭素原子を含むアルカリールと
の組合せから選ばれる。好ましくは、R′及びR″は、
同じであり、アルカリールであり、最も好ましくはアル
キルフェニルである。
【0008】ペンタエリスリトールジホスフィットの特
別の例としては、ジメチルペンタエリスリトールジホス
フィット、ジエチルペンタエリスリトールジホスフィッ
ト、ジドデシルペンタエリスリトールジホスフィット、
ジトリルペンタエリスリトールジホスフィット、ジステ
アリルペンタエリスリトールジホスフィット、ジフェニ
ルペンタエリスリトールジホスフィット、ジベンジルペ
ンタエリスリトールジホスフィット、ビス(2,4−ジ
−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスフ
ィット、及びジ−p−クロロフェニルペンタエリスリト
ールジホスフィットが挙げられる。この式を有するその
他の適当な有機ホスフィット化合物は、米国特許第4,
025,486号明細書に開示されており、ここに参照
として導入される。ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェ
ニル)ペンタエリスリトールジホスフィットが好まし
い。ペンタエリスリトールジホスフィットは、プロピレ
ンポリマー材料の百万部当たり約250〜約2500
部、好ましくは、約745部〜約1115部、最も好ま
しくは約835〜約1025部の量で存在する。ヒドロ
タルサイト[Mg6 Al2 (OH)16CO3 ・4H
2 O]は、少量の埋蔵物として、旧ソ連およびスナラム
(Snarum) 、ノルウェーに産出する。又、合成して製造
することも出来る。式[Mg4-5 Al2 (OH)13CO
3 ・3.5H 2 O]を有するDHT−4A生成物は、ヒ
ドロタルサイト状化合物であり、Kyowa Chemical Indus
try Co. Ltd.から市販されている。この化合物を存在さ
せる場合は、ヒドロタルサイト化合物は、プロピレンポ
リマー物質の百万部当たり約5部〜約500部、好まし
くは、約55部〜約85部、最も好ましくは約60〜約
80部の量で使用される。
【0009】適当なヒンダードフェノール化合物として
は、例えば、テトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−
ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート)メタン、
1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5
−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼ
ン、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロ
キシ−2,6−ジメチルベンジル)−1,3,5−トリ
アジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオ
ン、3,9−ビス[2−{3−(3−t−ブチル−4−
ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキ
シ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−
テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン及び1,3,
5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ
ベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−
(1H,3H,5H)−トリオンが挙げられる。1,
3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ
−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼンが好
ましい。ヒンダードフェノール化合物は、プロピレンポ
リマー材料の百万部当たり約250部〜約2500部、
好ましくは、約800部〜約1200部、最も好ましく
は約900〜約1100部の量で存在する。ステアリン
酸カルシウムは、プロピレンポリマー材料の百万部当た
り約100部〜約1500部、好ましくは、約240部
〜約360部、最も好ましくは約270〜約330部の
量で存在する。
【0010】本発明の高い引張り強度を持つスパンボン
ド材料を得る為には、(1)特定のメルトフローレート
を有するプロピレンポリマー、(2)特定の紡糸温度、
及び(3)添加剤の特定の組合せを用いることが必要で
ある。この添加剤の組合せは、通常の方法で、例えば、
添加剤とポリマーペレット又は毛羽(fluff) との直接ド
ライブレンドで、例えば、タンブラーミキサー及び当該
技術分野において知られているヘンシェルミキサーでプ
ロピレンポリマー材料中に混入する事が出来る。添加剤
の溶液又はスラリーは、粒状ポリマーの上に噴霧した
り、或いは粒状ポリマーと混合する事が出来る。添加剤
は、又、例えば、バンバリーミキサー、ブラベンダーミ
キサー、ロールミル又は、スクリュー押出機で溶融樹脂
とブレンドすることも出来る。便利な方法は、乾燥形態
の添加剤を粒状プロピレンポリマーに添加し、次いで押
出機に掛けてペレット製品とし、これを順次に繊維形成
の為に使用することである。その他の添加剤、例えば、
充填剤、増量剤、可塑剤、着色剤及びその他の重合性材
料が、プロピレンポリマー材料に添加する事が出来る。
スパンボンド材料は、ポリマーを紡糸口金を通して連続
的に押出し、個々のフィラメントを形成する事によって
製造される。その後、フィラメントは、ポリマーフィラ
メントを分子配向させて粘り強さを出させる為に、破断
させる事なく機械的に或いは含気的に(pueumatically)
延伸される。次いで、この連続フィラメントを、実質的
にランダムな方法でキャリヤーベルト上に沈積させてウ
エブを形成する。
【0011】実施例1及び比較例1〜3では、繊維及び
スパンボンド材料が、表1で特定されている条件下で、
1メートル巾ライコフィルパイロットラボラトリースパ
ンボンドラインで製造された。ポリマーB(比較例1)
は、ポリプロピレンスパンボンド材料を造るのに使用さ
れる現行の標準条件下で、即ち、210℃(410°
F)の紡糸温度で紡糸された。ポリマーA、Cl、及び
C2は、280℃(536°F)で紡糸された。スパン
ボンド材料の把持引張り強度(grab tensile strength)
は、ASTM−D1682及びASTM−D1776で
測定した。メルトフローレートは、ASTM−D123
8(2.16g、230℃)によって測定した。この明
細書において、全ての部及びパーセントは、特段の指示
が無い限り、重量当たりである。
【0012】
【実施例】実施例1及び比較例1〜3 図1及び2は、標準条件(ポリマーB、比較例1)下で
紡糸した標準不織樹脂で造られたものと、本発明方法で
特定された紡糸温度及びメルトフローレートを有するポ
リマーとを使用して造られたものであって、特定の組合
せの添加剤無しのもの(ポリマーCl及びC2、比較例
2及び3)と比較される、本発明方法によって造られた
スパンボンド材料(ポリマーA)の引張り強度の劇的な
増加を示す。紡糸条件は、表1に示される。図におい
て、osy=oz/yd2 である。表1及び図1並びに
2では、ポリマーAは、10g/10分のMFRを有す
るプロピレンホモポリマーである。このポリマーは、1
g/10分のMFRを有するプロピレンホモポリマーの
ビスブレーキングによって調製した。実施例1で使用さ
れた添加剤は、(a)1000ppmのエタノックス3
30(1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス
(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)
ベンゼン、Albemarle Corp. から市販されている)、
(b)1000ppmのウルトラノックス627A(7
%DHT−4Aヒドロタルサイト化合物を含有するビス
(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリト
ールジホスフィット、GEスペシャルケミカル社から市
販されている)、及び300ppmのステアリン酸カル
シウムの組合せであった。ポリマーBは、38g/10
分のMFRを有する標準スパンボンド樹脂で、Montell
USA Inc.から市販されているものであり、0.4g/1
0分のMFRを有するフレーク状のプロピレンホモポリ
マーをビスブレーキングして調製したものである。この
ポリマーは、1000ppmのイルガノックス1076
(オクタデシル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキ
シヒドロシンナメート耐酸化剤、CIBAスペシャルケ
ミカル社から市販されている)と、300ppmのステ
アリン酸カルシウムを含んでいた。ポリマーClとC2
は、ポリマーAと同じプロピレンホモポリマーである
が、(a)1000ppmのイルガノックス1076耐
酸化剤、及び(b)300ppmのステアリン酸カルシ
ウムから成る、効果の少ない添加剤の組合せを含んでい
た。
【0013】
【表1】 表1 ポリマー 溶融温度 処理量 空冷温度 吸引 繊維サイズ (°C) (g/hole/ (°C) (rpm) (ミクロン) (°F) min) (°F) 実施例1 A 280 0.35 10 2500 26 (536) (50) 比較例1 B 210 0.35 10 2500 26 (410) (50) 比較例2 Cl 280 0.35 10 2500 25 (536) (50) 比較例3 C2 280 0.35 10 2200 26 (536) (50)
【0014】図1及び2にプロットされたデータは、本
発明方法で特定された添加剤の組合せを含む10MFR
ポリマー(ポリマーA)が、標準スパンボンド樹脂(ポ
リマーB)で造られたのと同じ繊維サイズを造るのに高
温で加工された場合、実質的に高い把持引張り強度を有
する繊維を造る事を示す。ヒンダードフェノール化合物
及びステアリン酸カルシウムを含む10MFRポリマー
(ポリマーCl及びC2)は、紡糸中に劣化し、本発明
のより効果的な添加剤の組合せを含む同じMFRポリマ
ーで造られたものよりも低い把持引張り強度を持つ繊維
を造った。10MFRポリマーCl及びC2では、細い
繊維がポリマーClで得られ、これはポリマーC2に比
べて高い繊維強度となった。吸引圧力は、同じ繊維サイ
ズを造るには、ポリマーC2にとっては低い点に注意さ
れるべきである。
【0015】実施例2 7.3のMFRを有するプロピレンホモポリマー(ビス
ブレーキングされていない)中に異なる添加剤の組合せ
を含むサンプルを調製した。各サンプルの成分は、計量
してバッグブレンド(bag blend) した。長さ:直径比が
25:1の19.05mm(3/4インチ)圧縮スクリ
ューと60rpmのスクリュー速度を、全ての押出しに
使用した。オリジナルサンプルを245℃で配合し、順
次、表2で示される温度で押出機を通した。表2におい
て、ウルトラノックス627A安定剤は、式[Mg4-5
Al2 (OH)13CO3 ・3.5H2 O]を有する7%
DHT−4Aヒドロタルサイト化合物を含有するビス
(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリト
ールジホスフィットである。ウルトラノックス626
は、DHTを含まない同じペンタエリスリトールジホス
フィットである。両ウルトラノックス安定剤は、GEス
ペシャルケミカル社から市販されている。使用された最
も高い温度で最も低いMFRを有するサンプルが、最も
高い引張り強度を持つスパンボンド材料を造る様であっ
た。結果を表2に示す。
【0016】
【表2】 表2 サンプル 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ポリプロピレン 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ウルトラノックス - 0.1 - - - 0.1 - - 0.1 - 627A エタノックス330 - - 0.1 - - 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 ステアリン酸カルシウム - - - 0.03 - - - 0.03 0.03 0.03 ウルトラノックス626 - - - - 0.09 - 0.09 - - 0.1 MFR(g/10分) オリジナル 7.3 6.2 5.9 9.1 6.3 4.7 4.8 6.5 4.8 4.7 第一パス(260℃で)11.5 7.3 7.0 19.4 7.2 5.4 5.6 11.1 5.6 5.5 第一パス(290℃で)20.2 9.0 8.2 29.2 8.9 6.1 6.0 15.2 6.5 6.6
【0017】サンプル2と5、6と7、及び9と10の
データの比較は、ヒドロタルサイト化合物が、熱安定化
には必要ない事を示す。ここに開示の本発明のその他の
特徴、利点及び実施態様は、上記の開示を熟読すること
によって当業者には容易に明らかとなるであろう。この
事に関して、本発明の特定の実施態様は、かなり詳細に
開示されているが、これらの実施態様の変化及び変更
は、開示されクレームされた本発明の精神並びに範囲か
ら外れる事なく有効なものとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のスパンボンド下で造られたもの及び本発
明方法のポリマー及び紡糸温度を使用して製造したもの
であって、添加剤の組合せ効果の少ないものとの比較に
よる、本発明方法により造られた材料のMD引張り強度
(kg/osy)対結合温度(°C)のプロットであ
る。
【図2】従来のスパンボンド下で造られたもの及び本発
明方法のポリマー及び紡糸温度を使用して製造したもの
であって、添加剤の組合せ効果の少ないものとの比較に
よる、本発明方法により造られた材料のCD引張り強度
(kg/osy)対結合温度(°C)のプロットであ
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08L 23/10 C08L 23/10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スパンボンド材料の製造方法であって、
    (a)(i)プロピレンホモポリマー及び(ii)10
    重量%未満のエチレン含有量を有する、プロピレンとエ
    チレンとのランダムコポリマーから成る群から選ばれる
    プロピレンポリマー材料であって、約3〜約30g/1
    0分のメルトフローレートを有するプロピレンポリマー
    材料を、260℃(500°F)より高い温度で紡糸口
    金を通して連続的に押出して個々のフィラメントを形成
    する工程、(b)ポリマーフィラメントを分子配向させ
    る為に、該フィラメントを延伸する工程、及び、(c)
    該フィラメントを、実質的にランダムな方法で、キャリ
    ヤーベルト上に沈積してウエブを形成する工程、を含
    み、該プロピレンポリマー材料が、該プロピレンポリマ
    ー材料の百万部当たり、(i)約250部〜約2500
    部のペンタエリスリトールジホスフィット、(ii)約2
    50部〜約2500部のヒンダードフェノール化合物、
    (iii)約100部〜約1500部のステアリン酸カルシ
    ウム、及び任意に、(iv) 約5部〜約500部のヒドロ
    タルサイト化合物から成る添加剤を含む事を特徴とする
    方法。
  2. 【請求項2】プロピレンポリマー材料が、約3〜約20
    g/10分のメルトフローレートを有し、273℃(5
    25°F)より高い温度で押出される、請求項1に記載
    の方法。
  3. 【請求項3】(i)が約745部〜約1145部の量で
    存在し、(ii)が約800部〜約1200部の量で存
    在し、(iii)が約240部〜約360部の量で存在
    し、及び(iv)が約55〜約85部の量で存在する、
    請求項1に記載の方法。
JP10277653A 1997-09-30 1998-09-30 引張り強度の改善されたスパンボンド材料の製造方法 Pending JPH11181665A (ja)

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