JPH1143856A - 複合長繊維不織布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて優れた紡糸性、強度、柔軟性を有する
芯鞘型複合長繊維不織布を提供する。 【解決手段】 芯成分が高活性メタロセン触媒を用いて
重合されたポリプロピレンと、鞘成分が高活性メタロセ
ン触媒を用いて重合されたポリエチレンからなる芯鞘型
複合長繊維不織布であって、複合長繊維の繊維軸に直交
する繊維断面積に占める鞘成分の重量比率が２０〜８０
重量％であり、かつＪＩＳ Ｌ １０１３で測定した複
合長繊維の引張強さが３．５〜５．０ｇ／デニールであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療・衛生資材、
一般工業資材等の広い分野において使用可能で、特に、
衛生材料の表面材料や包装材料に適している強度、柔軟
性、ヒートシール性に優れた芯鞘型複合長繊維不織布に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、熱可塑性樹脂を溶融紡糸し、
紡出されたフィラメント群を高速空気流で引き取り延
伸、開繊してネットコンベアからなる支持体上に捕集、
堆積させて不織ウェブを形成させ、この不織ウェブを溶
融接着して得られるスパンボンド不織布は、他の乾式不
織布や湿式不織布に比べて生産性が高く、連続フィラメ
ントから構成されているので引張強度等の機械的性質に
優れている。

【０００３】しかし、熱可塑性樹脂が単成分からなるス
パンボンド不織布においては、不織ウェブを加熱された
凹凸ロールと平滑ロールとの間に導入して、凹凸ロール
の凸部によって加熱及び加圧された不織ウェブの区域
が、熱可塑性である長繊維を軟化又は溶融させて、その
区域をフィルム化させる。このフィルム化した区域が存
在するため、嵩高性や柔軟性の面で劣り、更にフィルム
化した区域の曲げ剛性が大きく、全体として風合が悪い
という欠点があった。

【０００４】この点を改善するため、成分の異なる樹脂
から構成される複合長繊維を構成繊維とする複合不織布
が提案されてきた。例えば、従来から繊維表面の一部、
または全部をその繊維を構成する熱可塑性樹脂より低軟
化点を有する別の熱可塑性樹脂で覆うことにより、軟化
点の相違を利用して接着性と接着後の風合いを改善する
不織布が知られている（特公昭４２−２１３１８号公
報、特公昭４３−１７７６号公報）。

【０００５】しかしながら、芯成分にポリプロピレン、
鞘成分にポリエチレンを用いる構成の複合長繊維不織布
は、例えばポリエチレンテレフタレートのような芳香族
ポリエステルを芯成分とする構成の複合長繊維不織布に
比べて、製造コストが低く、比重が小さく、さらに柔軟
性が優れているという利点を有するにもかかわらず、不
織布を構成する長繊維の強度が芳香族ポリエステルを芯
成分とした時より弱いという欠点があり、不織布の強度
が弱いために加工時のヒートシール強度も不足するとい
う問題があった。

【０００６】そこで芯成分に高活性メタロセン触媒を用
いて重合したポリプロピレンを使用することで芳香族ポ
リエステル並の強度を持った複合長繊維不織布が提案さ
れている。しかしながら、高活性メタロセン触媒を用い
て重合したポリプロピレンは優れた強度であるが、融点
が低下することから、鞘成分であるポリエチレン樹脂の
融点の差が少なくなるために、ヒートシール加工時の最
適条件が難しくなるという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、芯成分として高活性メタロセン触媒を用いて重
合されたポリプロピレンを用い、鞘成分をポリエチレン
樹脂としても紡糸性、強度、柔軟性が優れた芯鞘型複合
長繊維不織布を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる現状
を鑑み、芯鞘型複合長繊維不織布において、主に強度を
担う芯成分としてポリプロピレンを用いる場合に、この
樹脂の引張強度に関する問題点を解決し、前記芯成分と
組み合わせる鞘成分として用いられるポリエチレンの柔
軟性、ヒートシール性を改善すべく鋭意研究した結果、
鞘成分として高活性メタロセン触媒を用いて重合された
ポリエチレンを使用することで低融点にでき、芯成分の
ポリプロピレンの融点の差が大きくなるため、優れたヒ
ートシール性を有するとともに柔軟性も優れた不織布を
実現することを見出した。前記芯成分と鞘成分を組み合
わせて用いることによって、紡糸性、強度、柔軟性に優
れる芯鞘型複合長繊維不織布が得られることを見出し、
本発明を完成させるに至った。

【０００９】本発明は、芯成分と鞘成分からなる複合長
繊維によって構成される複合長繊維不織布において、前
記芯成分が高活性メタロセン触媒を用いて重合されたポ
リプロピレンと、前記鞘成分が高活性メタロセン触媒を
用いて重合されたポリエチレンからなり、かつ複合長繊
維の繊維軸に直交する繊維断面積に占める鞘成分の重量
比率が２０〜８０重量％であり、かつＪＩＳ Ｌ １０
１３で測定した引張強さが３．５〜５．０ｇ／デニール
であることを特徴とする複合長繊維不織布である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、公知の複合長繊維を製
造する方法を用いて、異なった熱可塑性樹脂を溶融紡糸
した芯成分と鞘成分からなる複合長繊維不織布であっ
て、芯成分が特定のポリプロピレンから構成され、鞘成
分が特定のポリエチレンであり、溶融紡糸温度が２１０
〜２７０℃の範囲で溶融紡糸し、紡出された連続フィラ
メント群を高速気流牽引装置により引き取り、次いで前
記繊維を移動している捕集用支持体上に捕集、堆積させ
てウェブを形成し、その後熱エンボスにより熱接着させ
たものである。

【００１１】本発明において、芯成分に用いられるポリ
プロピレンは、高活性メタロセン触媒を用いて重合され
たものであり、このようなポロプロピレンは従来のチー
グラー・ナッタ触媒では実現不可能な均一性の高い分子
鎖構造と、高い立体規則性を有し、溶融粘度が低く、溶
融紡糸中に適切な条件によって高結晶化度と高繊維軸配
向が得られ易くなるので、高い強度の長繊維が得られる
のである。

【００１２】さらに、重合体の重量平均分子量と数平均
分子量の比で定義される（重量平均分子量／数平均分子
量）Ｑ値は、樹脂の分子量の分布幅を示すものであり、
熱可塑性樹脂を溶融紡糸する際のフィラメントの製造適
性と加工性に大きく影響するものである。

【００１３】即ち、メタロセン触媒を用いて重合された
樹脂はＱ値が小さくなり、このＱ値が小さくなるという
ことは、分子量分布の幅が狭くなることを意味し、溶融
紡糸した場合、優れた曳糸性を示すのである。

【００１４】本発明に用いられる高活性メタロセン触媒
を用いて重合されたポリプロピレンは、Ｑ値が１．５〜
２．７の範囲のものである。Ｑ値が２．７を越えて大き
くなると糸切れが多発するため不適である。逆にＱ値が
１．５未満のポリプロピレンは合成条件を厳密にしても
ポリプロピレン自体の製造が困難であり、たとえ製造で
きたとしても製造コストが極めて高くなるので不適であ
る。

【００１５】また、本発明の芯成分として用いる高活性
メタロセン触媒により重合されたポリプロピレンは、Ｊ
ＩＳ Ｋ ７２１０で測定した温度２３０℃、荷重２．
１６ｋｇにおけるメルトフローレート（以下ＭＦＲとい
う）が１０〜１００ｇ／１０分、好ましくは３０〜８０
ｇ／１０分の範囲のものである。ＭＦＲが１０ｇ／１０
分未満では、容易に溶融紡糸するためには溶融紡糸温度
を高くする必要があり、高い温度の紡糸では口金面の汚
れが発生しやすくなるので適さない。逆にＭＦＲが１０
０ｇ／１０分を越えると、高速エアーでの延伸時に糸切
れが増加するとともに強度も低下するので適さない。

【００１６】なお、芯成分として用いられるメタロセン
触媒を用いて重合したポリプロピレンは、必要に応じて
潤滑剤、顔料、安定剤、難燃剤、抗菌剤等の添加剤を含
有させてもよい。

【００１７】本発明において、鞘成分に用いられるポリ
エチレンは、高活性メタロセン触媒を用いて重合された
ものであり、このようなポリエチレンは前記のポリプロ
ピレンと同様に従来のチーグラー・ナッタ触媒では実現
不可能な均一性の高い分子鎖構造と、高い立体規則性を
有し、溶融粘度が低く、溶融紡糸中に適切な条件によっ
て高結晶化度と高繊維軸配向が得られ易くなるので、紡
糸性は良好であるとともに高い強度の長繊維が得られる
のである。さらに、低融点にできるためにヒートシール
等の加工性も良好になる。

【００１８】本発明に用いられる高活性メタロセン触媒
を用いて重合されたポリエチレンは、Ｑ値が１．５〜
２．７の範囲のものである。Ｑ値が２．７を越えて大き
くなると糸切れが多発するため不適である。逆にＱ値が
１．５未満のポリエチレンは合成条件を厳密にしてもポ
リエチレン自体の製造が困難であり、たとえ製造できた
としても製造コストが極めて高くなるので不適である。

【００１９】また、本発明の鞘成分として用いる高活性
メタロセン触媒により重合されたポリエチレンは、ＪＩ
Ｓ Ｋ ７２１０で測定した温度１９０℃、荷重２．１
６ｋｇにおけるＭＦＲが１０〜３５ｇ／１０分の範囲の
ものである。ＭＦＲが１０ｇ／１０分未満では、容易に
溶融紡糸するためには溶融紡糸温度を高くする必要があ
り、高い温度の紡糸では口金面の汚れが発生しやすくな
るので適さない。逆にＭＦＲが３５ｇ／１０分を越える
と、高速エアーでの延伸時に糸切れが増加するとともに
強度も低下するので適さない。

【００２０】なお、鞘成分として用いられるメタロセン
触媒を用いて重合したポリエチレンは、芯成分のメタロ
セン触媒を用いて重合したポリプロピレンの場合と同様
に、それぞれ潤滑剤、顔料、安定剤、難燃剤、抗菌剤等
の添加剤を含有させてもよい。

【００２１】前記芯成分のメタロセン触媒を用いて重合
されたポリプロピレンおよび鞘成分のメタロセン触媒を
用いて重合されたポリエチレンを溶融押し出し紡糸機に
よって紡出された連続複合フィラメント群をエジェクタ
ーにより高速エアーで延伸しながら引き取り、衝突板に
当てて摩擦帯電させ、開繊させる。この場合、摩擦帯電
の代わりにコロナ放電による強制帯電も可能である。次
に、開繊されたフィラメント群は、エンドレスに回転し
ている網製の捕集用の支持体面上に捕集、堆積され、ウ
ェブとされる。

【００２２】本発明において、芯鞘型複合長繊維の繊維
軸に直交する繊維断面積に占める鞘成分の重量比率が２
０〜８０重量％である。この重量比が８０重量％を越え
ると、接着強度は高くなるが、繊維強度が弱すぎるため
に得られた不織布の強度が弱く適さない。逆に重量比率
が２０重量％未満では、繊維強度は高くなるが、接着力
が弱くなるために得られた不織布の強度が弱くなり適さ
ない。

【００２３】本発明において使用される複合長繊維のＪ
ＩＳ Ｌ １０１３で測定した引張強さは、３．５〜
５．０ｇ／デニールの範囲である。複合長繊維の引張強
さが３．５ｇ／デニール未満では、紡糸の際に長繊維フ
ィラメント群をほとんど未延伸に近い状態にする必要が
あり、その結果、長繊維の繊度が著しく大きくなって硬
くなり、柔軟性が低下するため適さない。逆に複合長繊
維の引張強さが５．０ｇ／デニールを越えると、高速エ
アーによる延伸の程度を大きくする必要があり、紡糸時
に糸切れが多発するため適さない。

【００２４】前記の複合長繊維の繊度は、１〜１０デニ
ールの範囲である。複合長繊維の繊度が１０デニールを
越えると、複合長繊維自体の曲げ剛性が大きくなって、
不織布の風合いが低下する傾向が生じる。逆に、繊度を
１デニール未満とすることは、溶融紡糸法ではフィラメ
ントの製造上困難である。また、複合長繊維の断面形状
としては、円形断面のほかに異形あるいは扁平とするこ
とができる。

【００２５】本発明の複合長繊維不織布の目付は、ＪＩ
Ｓ Ｌ １９０６で測定した単位面積当たりの質量（ｇ
／ｍ²）を目付と定義し、１０〜１００ｇ／ｍ²の範囲で
あり、好ましくは１５〜５０ｇ／ｍ²である。目付が１
００ｇ／ｍ²を越えると不織布が厚くなりすぎて曲げ剛
性等が大きくなり、風合いが低下する傾向が生じる。逆
に目付が１０ｇ／ｍ²未満では、不織布の強度が低くな
り過ぎて製造しにくくなる傾向が生じる。

【００２６】本発明における溶融紡糸温度は、芯成分、
鞘成分ともに２１０〜２７０℃の範囲から選ばれた同じ
温度でそれぞれの樹脂が溶融紡糸される必要がある。紡
糸温度が２１０℃未満では、溶融紡糸時の樹脂の粘度が
高く、紡糸に適さない。逆に紡糸温度が２７０℃を越え
ると、樹脂の融点からの隔たりが大きすぎるため、紡糸
する場合に冷却が難しくなり、繊維同士の融着や糸切れ
を生じさせるため適さない。

【００２７】本発明の複合長繊維不織布に形態安定性を
付与するために、前記した繊維の融着区域を設けるが、
これはエンドレスに回転している網製の支持体面上に長
繊維群を捕集、堆積させて長繊維ウェブを形成し、次い
でこのウェブを加熱した凹凸ロールと平滑ロールの間に
導入し、加熱と加圧処理を施すことにより、凹凸ロール
の凸部に対応した部分が融着することによって形成され
る。この場合、ロールの温度は鞘成分のメタロセン触媒
を用いて重合されたポリエチレンの融点より５〜４０℃
低い温度である。ロール温度と鞘成分樹脂の融点の差が
５℃未満では、ロールによる熱圧着処理時に繊維がロー
ルに付着し、製造トラブルの原因となる。逆に、ロール
温度と鞘成分樹脂の融点の差が４０℃を越えると、融着
区域の形成が不十分となり、不織布の強度が著しく低下
するので適さない。

【００２８】融着区域を形成する方法としては、前記の
平滑ロールを用いる代わりに捕集、堆積させて形成され
た連続長繊維ウェブを、凹凸ロールと超音波ホーンの間
に導入することにより、凸部に対応した点融着部分を形
成することも可能である。

【００２９】本発明において、個々の融着区域の面積
は、０．０３〜４ｍｍ²の範囲である。融着区域の面積
が０．０３ｍｍ²未満では、不織布の強度が不足し、逆
に融着区域の面積が４ｍｍ²を越えて大きくなると、不
織布が硬くなり適さない。

【００３０】前記融着区域の面積の総和は、長繊維不織
布の全表面の２〜２０面積％である。融着区域の面積の
総和が２面積％未満では、強度が不足し、逆に、融着区
域の面積が２０面積％を越えて大きくなると、不織布が
硬くなるので適さない。

【００３１】以上説明したように、本発明の複合長繊維
不織布は、細デニールの複合長繊維であっても糸切れが
極めて少なく高速の紡糸により容易にウェブが構成さ
れ、強度が優れるメタロセン触媒を用いて重合されたポ
リプロピレン樹脂が芯成分の中心部にあり、紡糸性、柔
軟性、ヒートシール性に優れるメタロセン触媒を用いて
重合されたポリエチレンが鞘成分として表面を構成して
いるため、優れた紡糸性、強度、柔軟性、ヒートシール
性を有する複合長繊維不織布が得られる。

【００３２】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明は勿論これらに限定されるものでは
ない。なお、以下の実施例および比較例において得られ
た不織布の各種物性値および測定方法は、以下の通りで
ある。

【００３３】（１）紡糸性：溶融紡糸時の糸切れの多寡
で評価した。評価は以下の５段階でおこなった。 ５・・・糸切れがなく、紡糸性は極めて良好である。 ４・・・糸切れはほとんどなく、紡糸性は良好である。 ３・・・糸切れは少しあるが、問題なく紡糸性は普通で
ある。 ２・・・糸切れがかなりあり、紡糸性は悪い。 １・・・糸切れが非常に多く、紡糸性は極めて悪い。

【００３４】（２）柔軟性：得られた不織布の柔軟性を
モニター２０人による触感テストで評価した。評価は以
下の５段階で行い、その平均値を求めた。 ５・・・柔軟性は極めて良好である。 ４・・・柔軟性が良好である。 ３・・・柔軟性は普通である。 ２・・・柔軟性が劣る １・・・柔軟性が極めて劣る。

【００３５】（３）複合長繊維の引張強さ：ＪＩＳ Ｌ
１０１３に準拠した方法で測定した。 （４）複合長繊維不織布シートの引張強さ：ＪＩＳ Ｌ
１９０６に準拠した方法で測定した。

【００３６】実施例１ ＭＦＲ３２ｇ／１０分、Ｑ値２．３のメタロセン触媒で
重合されたポリプロピレン樹脂（ＥＸＸＯＮ社製）を芯
成分とし、ＭＦＲ２０ｇ／１０分、Ｑ値２．１、融点１
００℃のメタロセン触媒で重合されたポリエチレン樹脂
（日本ポリケム社製）を鞘成分として準備した。

【００３７】次に、溶融押し出し紡糸機において芯鞘型
複合紡糸用口金を用いて、不織布を構成する複合長繊維
の繊維軸に直交する繊維断面積に占める鞘成分の重量比
率を５０％とし、前記の樹脂をそれぞれ２５０℃に加熱
して溶融し、紡糸口金孔から吐出し、複合長繊維群を得
た。この複合長繊維群を高速気流牽引装置によって、牽
引および延伸し、高速気流牽引装置の下方に設けられた
帯電装置によって開繊させた。この後、金網製の捕集コ
ンベア上に捕集、堆積させ不織ウェブを形成した。

【００３８】次いで、この不織ウェブを上段が凹凸ロー
ルで下段が平滑ロールである一対のロール間に導入し
た。凹凸ロールには、多数の凸部が設けられており、こ
の凸部の融着区域の面積は０．１２ｍｍ²であり、融着
区域の面積の総和は、不織布の全表面積当たり６面積％
であり、凹凸ロールおよび平滑ロールの温度は９０℃で
あった。以上のようにして、目付２５ｇ／ｍ²の不織布
が得られた。この時の複合長繊維の繊度は２．０デニー
ルであった。

【００３９】実施例２ 不織布を構成する複合長繊維の繊維軸に直交する繊維断
面積に占める鞘成分の重量比率を３０重量％としたこと
以外は、実施例１と同様にして複合長繊維不織布を得
た。この時の複合長繊維の繊度は２．１デニールであっ
た。

【００４０】実施例３ 不織布を構成する複合長繊維の繊維軸に直交する繊維断
面積に占める鞘成分の重量比率を７０重量％としたこと
以外は、実施例１と同様にして複合長繊維不織布を得
た。この時の複合長繊維の繊度は２．０デニールであっ
た。

【００４１】比較例１ ＭＦＲ２０ｇ／１０分、密度０．９６ｇ／ｃｍ³、Ｑ値
４．１、融点１３３℃、の高密度ポリエチレン樹脂（日
本ポリケム社製）を鞘成分と、凹凸ロールと平滑ロール
の温度を１１５℃にした以外は実施例１と同様にして複
合長繊維不織布を得た。この時の複合長繊維の繊度は
２．１デニールであった。

【００４２】比較例２ 不織布を構成する複合長繊維の繊維軸に直交する繊維断
面積に占める鞘成分の重量比率を１５重量％としたこと
以外は、実施例１と同様にして複合長繊維不織布を得
た。この時の複合長繊維の繊度は２．２デニールであっ
た。

【００４３】比較例３ 不織布を構成する複合長繊維の繊維軸に直交する繊維断
面積に占める鞘成分の重量比率を８５重量％としたこと
以外は、実施例１と同様にして複合長繊維不織布を得
た。この時の複合長繊維の繊度は１．９デニールであっ
た。

【００４４】実施例１〜３、比較例１〜４で得られた結
果を表１に示した。

【表１】

【００４５】表１から明らかなように、本発明によれ
ば、溶融紡糸する際に糸切れがなく、得られた複合長繊
維不織布は強度、柔軟性に極めて優れている（実施例１
〜３）。これに対し、鞘成分に高密度ポリエチレンを使
用すると、柔軟性が低下するために適さない（比較例
１）。また、不織布を構成する複合長繊維の繊維軸に直
交する繊維断面に占める鞘成分の重量比率が低い時は、
ほとんどが芯成分であるポリプロピレンであるために柔
軟性が低下することから適さない（比較例２）。逆に鞘
成分の重量比率が高い時は、ほとんどが鞘成分であるポ
リエチレンであるために強度が低下することから適さな
い（比較例３）。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、紡糸性、強度、柔軟性に極め
て優れた芯鞘型複合長繊維不織布を提供するという効果
を奏する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯成分と鞘成分からなる複合長繊維によ
   って構成される複合長繊維不織布において、前記芯成分
   が高活性メタロセン触媒を用いて重合されたポリプロピ
   レンと、前記鞘成分が高活性メタロセン触媒を用いて重
   合されたポリエチレンからなり、かつ複合長繊維の繊維
   軸に直交する繊維断面積に占める鞘成分の重量比率が２
   ０〜８０重量％であり、かつＪＩＳ Ｌ １０１３で測
   定した複合長繊維の引張強さが３．５〜５．０ｇ／デニ
   ールであることを特徴とする複合長繊維不織布。