(57)【要約】      （修正有）【課題】引張強度や剛軟度などの特性を損なうことなく、ＣＯ２の発生量を低減させた環境負荷の少ない不織布を、工業規模の生産において、高い生産性をもつ製造方法の提供。【解決手段】芯鞘型の長繊維をベルト上に積層してウェブを形成し、該ウェブを圧着することにより製造する不織布において、前記芯鞘型の長繊維を、石油由来組成物と植物由来組成物の含有割合が互いに異なる２つのビームとして、吐出し、冷却し、延伸することにより形成する繊維を形成する方法。具体的には、一方のビームを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を植物由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比が５０：５０〜８０：２０となる様に構成し、他方のビームを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を石油由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比が５０：５０となる様に構成する複合長繊維不織布の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯鞘型フィラメントを吐出し、該フィラメントをベルト上に積層してウェブを形成し、該ウェブを圧着して不織布とする、複合長繊維不織布を製造する方法であって、
前記芯鞘型フィラメントを、２つの異なるビームとして吐出し、該２つの異なるビームのうちの一方のビームを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を植物由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比が５０：５０〜８０：２０となるように構成し、前記２つの異なるビームのうちの他方のビームを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を石油由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比が５０：５０〜５５：４５となるように構成する、
複合長繊維不織布の製造方法。
【請求項２】
前記２つの異なるビームのそれぞれにおいて、前記芯成分と前記鞘成分をそれぞれ異なる押出機で溶融押出し、該両方のビームを構成する前記芯鞘型フィラメントを複合紡糸ノズルから同時に吐出し、該吐出されたフィラメントを冷却して固体化させ、該固体化したフィラメントを延伸して、小さな繊維径を有する延伸フィラメントとし、該延伸フィラメントを前記ベルト上に積層する工程を含む、請求項１に記載の複合長繊維不織布の製造方法。
【請求項３】
前記鞘成分が、リン酸系酸化防止剤を３００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ含有する、請求項１に記載の複合長繊維不織布の製造方法。
【請求項４】
前記ウェブを熱圧着により結合し、かつ、該熱圧着に使用するエンボスロースの温度を１４４℃〜１５２℃とする、請求項１に記載の複合長繊維不織布の製造方法。
【請求項５】
前記不織布の繊度を２デニール〜３デニールに制御する、請求項１に記載の複合長繊維不織布の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により得られる、複合長繊維不織布。
【請求項７】
単位面積当たりの質量が１０ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2である、請求項６に記載の複合長繊維不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合繊維不織布およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境汚染による地球温暖化が加速するに伴い、環境負荷が少ない繊維素材の開発が進められている。特に、化石燃料から製造されるポリマーは、化石燃料の埋蔵量に限界があるばかりでなく、その製造過程における二酸化炭素の排出量が多いため、既存の環境に優しい、すなわち、環境負荷の少ない素材への代替が望まれている。
【０００３】
従来、環境負荷の少ない素材に関しては、主に、生分解性に焦点を置いた開発が進められている。しかしながら、このような素材は、その固有の特性に起因して、耐加水分解性や吐出性（紡糸）の不良、並びに、その硬い触感により、その商品化には多くの困難な問題がある。
【０００４】
これに対して、大韓民国特許出願公開第２００４―００１３７５６号公報（特許出願第２００２−００４６８２１号）では、従来のポリプロピレン長繊維スパンボンド不織布の触感を改善するために、ポリエチレンポリマーと複合放射して製造されたポリプロピレン長繊維スパンボンド不織布およびその製造方法を開示している。しかしながら、この不織布では、ポリエチレンおよびポリプロピレン共に石油系ポリマーを使用しているため、環境負荷の少ない素材ということはできない。
【０００５】
一方、特開平７−４８７６９号公報には、スパンボンド法により製造された乳酸系ポリマーの繊維からなる不織布が開示されている。また、特開平６−２６４３４３号公報には、微生物分解性を備えた、脂肪族ポリエステルを主成分とする生分解性農業用繊維集合体が開示されている。しかしながら、これらの文献には、不織布の具体的な製造方法、製造条件やその特性については、何ら開示されていない。
【０００６】
また、これらの環境負荷の少ない素材は、トウモロコシや大豆などの植物を原料としているため、開発途上国を中心とする食糧不足やアマゾン川流域などにおける森林破壊などの問題に関連性を有する素材であり、長期的な観点からは、このような素材の利用には再考すべき余地がある。
【０００７】
これに対して、本発明者らは、大韓民国特許出願公開第２０１２−０１２１６０２号公報（特許出願第２０１１−００３９４９３号；日本国特開２０１２−２３３２９１号公報）において、不織布を構成するフィラメントを芯鞘型とし、芯成分には、ポリプロピレンを位置させ、鞘成分には、植物由来のポリエチレンを位置させた複合長繊維を用いて、スパンボンド法により不織布を製造する方法を提案している。具体的には、芯成分と鞘成分をそれぞれ別個の押出機で溶融させ、それぞれのポリマーを複合紡糸ノズルで吐出（紡糸）し、冷却空気を吹き付けて固体化した後、固体化したフィラメントを延伸して、小繊維径を有する延伸フィラメントを形成する工程と、この延伸フィラメントを連続的に駆動する多孔性スクリーンベルト上に積層して不織布ウェブを形成し、これを熱接着などの方法により結合して、不織布ウェブに形態安定性を付与する工程とを備える、環境に優しい長繊維不織布の製造方法を開示している。この方法では、不織布の原料の一部に、植物由来のポリエチレンを使用し、石油由来の原料の割合を少なくすることができるため、既存のポリプロピレン単独の不織布に比べて、環境負荷を低減させることができる。しかしながら、原料ポリマーの吐出性に劣り、その生産性が低いという問題がある。また、この方法により得られる不織布は、引張強度や剛軟度などの特性が十分でないという問題もある。
【０００８】
なお、これらの先行技術文献に記載の内容は、参照により、本明細書に組み込まれるものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】大韓民国特許出願公開第２００４―００１３７５６号公報（特許出願第２００２−００４６８２１号）
【特許文献２】特開平７−４８７６９号公報
【特許文献３】特開平６−２６４３４３号公報
【特許文献４】大韓民国特許出願公開第２０１２−０１２１６０２号公報（特許出願第２０１１−００３９４９３号；日本国特開２０１２−２３３２９１号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、引張強度や剛軟度などの特性を損なうことなく、従来の石油系ポリマーのみで構成された不織布との比較において、二酸化炭素の発生量を画期的に低減させることができる、環境負荷の少ない不織布を提供することにある。また、本発明は、このような不織布を、工業規模の生産において、高い生産性をもって製造することができる方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、芯鞘型フィラメントを吐出し、該フィラメントをベルト上に積層してウェブを形成し、該ウェブを圧着して不織布とする、複合長繊維不織布を製造する方法に関する。
【００１２】
特に、本発明の複合長繊維不織布の製造方法では、前記芯鞘型フィラメントを、２つの異なるビームとして吐出し、該２つの異なるビームのうちの一方のビームを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を植物由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比が５０：５０〜８０：２０となるように構成し、前記２つの異なるビームのうちの他方のビームを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を石油由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比が５０：５０〜５５：４５、好ましくは５０：５０となるように構成する。
【００１３】
好ましくは、本発明の複合長繊維不織布の製造方法では、前記２つの異なるビームのそれぞれにおいて、前記芯成分と前記鞘成分をそれぞれ異なる押出機で溶融押出し、該両方のビームを構成する前記芯鞘型フィラメントを複合紡糸ノズルから同時に吐出し、該吐出されたフィラメントを冷却して固体化させ、該固体化したフィラメントを延伸して、小さな繊維径を有する延伸フィラメントとし、該延伸フィラメントを前記ベルト上に積層する工程を含む。
【００１４】
前記鞘成分に、リン酸系酸化防止剤を３００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ添加することが好ましい。
【００１５】
前記ウェブの結合を熱圧着により行い、かつ、該熱圧着に使用するエンボスロースの温度を１４４℃〜１５２℃とすることが好ましい。
【００１６】
前記不織布の繊度が２デニール〜３デニールとなるように制御することが好ましい。
【００１７】
本発明の複合長繊維不織布は、上述した製造方法によって得られる。該複合長繊維不織布の単位面積当たりの質量は、１０ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、引張強度や剛軟度などの特性を損なうことなく、環境負荷の少ない不織布を提供することができる。また、本発明によれば、不織布を構成するフィラメントを、２つの異なるビームにより、異なる構成で吐出することから、該フィラメントの溶融および吐出（紡糸）からウェブ形成までの工程を安定して行って、糸切れの発生を顕著に改善させることができるため、環境負荷の少ない不織布を、工業規模の生産において、高い生産性をもって製造することが可能となる。このため、本発明の工業的意義はきわめて大きい。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上述したように、従来の石油由来のポリプロピレンのみを用いた不織布に比べて、植物由来のポリエチレンを用いた不織布は、環境負荷を低減することができるが、流動指数の異なる２つの原料を使用するため、吐出（紡糸）時あるいは延伸時における糸切れが起こりやすく、生産性に劣るという問題がある。本発明者らは、この点について鋭意研究を重ねた結果、鞘成分として植物由来の原料を用いた芯鞘型フィラメントと鞘成分として石油由来の原料を用いた芯鞘型フィラメントのそれぞれにおいて、芯成分と鞘成分とを特定の比率で構成し、配合するとともに、不織布の製造工程における製造条件を最適化することにより、引張強度や剛軟度などの特性を損なうことなく、環境負荷の少ない不織布を、高い生産性をもって製造することができるとの知見を得た。本発明は、この知見に基づいて完成されたものである。
【００２０】
１．複合長繊維不織布の製造方法
本発明の複合長繊維不織布（以下、「不織布」という）の製造方法は、好ましくは、一般的な不織布の製造方法であるスパンボンド法と同様に、原料となる樹脂成分を加熱および溶融する溶融工程と、溶融した樹脂成分を吐出手段からフィラメントとして吐出し、該吐出されたフィラメントを冷却して固定化し、該固定化されたフィラメントを延伸して小さな繊維径を有する連続した長繊維（延伸フィラメント）を形成する紡糸延伸工程と、この長繊維をベルト上に積層して形成したウェブを熱圧着などにより結合して、不織布を形成する圧着工程とを備える。
【００２１】
本発明においては、前記フィラメントとして、芯鞘型フィラメントを用いる。特に、本発明では、前記芯鞘型フィラメントを、２つの異なるビームとして吐出し、該２つの異なるビームのうちの一方のビームを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を植物由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比が５０：５０〜８０：２０となるように構成し、前記２つの異なるビームのうちの他方のビームを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を石油由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比が５０：５０〜５５：４５、好ましくは５０：５０となるように構成することを特徴としている。
【００２２】
芯成分の原料となるポリプロピレンの融点は１２０℃以上であり、溶融指数は１５ｇ／１０分〜６０ｇ／１０分程度である。ただし、融点が１５０℃以上のポリプロピレンを採用することが好ましい。また、２３０℃における溶融密度が０．９ｇ／ｃｍ3程度であるポリプロピレンを採用することが好ましい。
【００２３】
鞘成分の原料となる植物由来のポリエチレンの融点は１２０℃〜１３０℃程度であり、溶融指数は１０ｇ／１０分〜４０ｇ／１０分程度である。ただし、溶融指数が２０ｇ／１０分程度のポリエチレンを採用することが好ましい。なお、植物由来のポリエチレンは、植物から抽出したエタノールを原料として製造することができるが、サトウキビの廃糖蜜など環境問題と関連性の低い素材から抽出して得られたエタノールを原料として製造することが特に好ましい。
【００２４】
鞘成分の原料となる石油由来のポリエチレンの融点は１２０℃〜１３０℃程度であり、溶融指数は２０ｇ／１０分〜５０ｇ／１０分程度である。ただし、３２ｇ／１０分程度のポリエチレンを採用することが好ましい。
【００２５】
本発明では、吐出手段から溶融吐出される芯鞘型フィラメントを２つの異なるビームにより構成するとともに、不織布を構成するフィラメントにおける石油由来組成物と植物由来組成物の含有割合（質量比）を調整することにより、その生産性と特性の最適化を図っている。具体的には、芯鞘型フィラメントを２つの異なるビームＡおよびビームＢにより構成し、それぞれのビームにおける鞘成分を、異なる溶融指数を有する異なる由来のポリエチレンにより構成する。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、ビームＢを構成する芯鞘型フィラメントを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を石油由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比が５０：５０となるように構成し、ビームＡを構成する芯鞘型フィラメントを、芯成分をポリプロピレンとし、鞘成分を植物由来のポリエチレンとし、かつ、該芯成分と該鞘成分の質量比を５０：５０〜８０：２０の範囲で調整することにより、フィラメント全体における石油由来組成物および植物由来組成物の含有割合について調整可能としている。
【００２７】
ビームＡを構成する芯鞘型フィラメントにおいて、鞘成分の比率が、質量比で２０％未満の場合には、得られる不織布における植物由来のポリエチレンの割合が減少し、二酸化炭素の低減などの環境負荷を低減させる効果が十分に得られなくなる。一方、鞘成分の比率が、質量比で５０％を超えると、不織布の柔軟性が減少し、この不織布を用いた製品の商品価値が低下してしまう。
【００２８】
なお、ビームＢにおける芯成分と鞘成分の質量比は５０：５０であることが好ましいが、５０：５０〜５５：４５程度の範囲での変動も許容される。
【００２９】
本発明の一態様において、鞘成分の原料として、植物由来のポリエチレンまたは石油由来のポリエチレンのほかに、鞘成分の酸化を防止することを目的として、酸化防止剤、好ましくはリン酸系酸化防止剤を添加することもできる。一般的には、酸化防止剤として、フェノール系酸化防止剤が用いられている。しかしながら、フェノール系酸化防止剤を含む原料は、吐出（紡糸）および延伸の際に、糸切れを起こしやすく、生産性の低下を招くという問題がある。これに対して、本発明では、フェノール系酸化防止剤とともに、あるいは、フェノール系酸化防止剤に代替して、原料に、リン酸系酸化防止剤を添加することにより、このような問題を回避している。
【００３０】
この際、添加するリン酸系酸化防止剤の割合は、３００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍとすることが必要となる。リン酸系酸化防止剤の割合が３００ｐｐｍ未満では、その効果が得られず、得られる不織布の酸化による変色を防止することができない。一方、リン酸系酸化防止剤の割合が１０００ｐｐｍを超えると、かえって吐出性が低下し、十分に糸切れを防止することができない。
【００３１】
以下、本発明の一実施形態における不織布製造のための各工程を概説する。
【００３２】
（１）溶融押出工程
溶融押出工程は、原料となる樹脂成分を溶融および押出する工程である。２つの異なるビームＡおよびビームＢのそれぞれにおいて、芯成分と鞘成分をそれぞれ異なる押出機で溶融押出することが好ましい。
【００３３】
（２）紡糸延伸工程
紡糸延伸工程では、溶融工程で溶融した芯成分および鞘成分を口金またはノズルから芯鞘型フィラメントとして吐出し、冷却空気を吹き付けるなどして吐出されたフィラメントを冷却して固体化させた後、該固体化したフィラメントを延伸して、小さな繊維径を有し、連続した長繊維（延伸フィラメント）を形成する。
【００３４】
ビームＡおよびビームＢのそれぞれについて、吐出手段として複合紡糸ノズル、より具体的には、芯鞘型複合繊維用分配板を用いて、それぞれ個別に押出機から押し出され、溶融状態にある芯成分と鞘成分とを、芯鞘型フィラメントとして吐出する。
【００３５】
ビームＡおよびビームＢ用の複合紡糸ノズルなどの吐出手段は、交互に配置されるなどして、ビームＡのフィラメントとビームＢのフィラメントが一定の割合で混合されるように構成される。なお、ビームＡとビームＢとの混合割合は、通常は１：１：とするが、不織布により要求される特性に応じて任意に変更することも可能である。
【００３６】
なお、紡糸工程で得られる長繊維は、いずれも繊度が２デニール〜３デニールとなるように制御することが好ましい。
（３）圧着工程
圧着工程では、紡糸延伸工程で得られた長繊維（延伸フィラメント）を、連続的に駆動する多孔性スクリーンベルトの上に積層し、ウェブを形成した後、圧着することにより結合し、形態安定性を付与する工程である。この際、圧着手段は特に制限されることはなく、たとえば、熱圧着（サーマルボンド）法、高圧の水流を用いるスパンレース法、超音波を用いる超音波ボンディング法、ニードルパンチ法などの種々の手段を用いることができる。ただし、これらの中での熱圧着法を採用することが好ましい。
【００３７】
熱圧着法により、ウェブを結合する場合、熱圧着のためのエンボスロールの温度（以下、「熱圧着温度」という）を１４４℃〜１５２℃とすることがより好ましい。このような温度範囲で熱圧着することにより、得られる不織布の生産性を確保しつつ、その物理的性質を最適化するこができる。これに対して、本発明のフィラメントの構成においては、熱圧着温度が１４４℃未満では、石油由来のポリエチレンと植物由来のポリエチレンとの接着強度が低下し、これらが擦れて、表面が毛羽立ってしまうおそれがある。一方、熱圧着温度が１５２℃を超えると、得られた不織布がエンボスロールに巻き付きやすくなり、生産性が著しく低下するおそれがある。
【００３８】
２．複合長繊維不織布
本発明の不織布は、上述した製造方法によって得られる。このため、不織布を構成する樹脂成分に含まれる植物由来のポリエチレンの割合が大きく、石油由来のポリマーのみで構成された不織布との比較では、環境負荷を大幅に低下することができる。しかも、生産性に優れるばかりでなく、植物由来のポリエチレンの含有量を調整することにより、不織布の物性を容易に制御することができる。
【００３９】
なお、本発明の不織布は、繊度２デニール〜３デニールの長繊維により構成され、単位面積当たりの質量が１０ｇ／ｍ2〜１００ｇ／ｍ2であることが好ましい。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施例により限定されるものではない。
【００４１】
（実施例１）
一方のビームＡは、融点が１６５℃、溶融指数が３５ｇ／１０分であるポリプロピレンからなる芯成分と、融点が１２５℃であり、溶融指数が２０ｇ／１０分である植物由来のポリエチレンからなる鞘成分とにより構成した。これらの原料をそれぞれの押出機に挿入し、芯成分を２３０℃で、鞘成分を２５０℃で溶融させた。これに対して、他方のビームＢは、ビームＡと同じポリプロピレンからなる芯成分と、融点が１２５℃であり、溶融指数が３２ｇ／１０分である石油由来のポリエチレンからなる鞘成分とにより構成し、これらの原料をそれぞれの押出機に挿入し、芯成分を２３０℃で、鞘成分を２３０℃で溶融させ、それぞれの成分を吐出手段に押し出した（溶融押出工程）。
【００４２】
次に、複合紡糸用ノズル組立体において、内部の芯鞘糸用分配板により、それぞれのビームごとに芯成分と鞘成分を異なる流路に移動させ、それぞれの成分を芯鞘型フィラメントとして吐出し、吐出されたフィラメントに冷却空気を吹き付けることにより固体化し、固体化されたフィラメントを延伸することにより、芯鞘型の長繊維（延伸フィラメント）を形成した。この際、ビームＡでは、芯成分と鞘成分の比率が、質量比で６０：４０となるように芯鞘型フィラメントを形成した。また、ビームＢでは、芯成分と鞘成分の比率が、質量比で５０：５０となるように芯鞘型フィラメントを形成した（紡糸延伸工程）。
【００４３】
最後に、それぞれの長繊維を、多孔性スクリーンベルト上に積層してウェブを形成し、このウェブを、１４８℃に加熱したエンボスロールで熱圧着することにより、不織布を得た（圧着工程）。
【００４４】
このようにして得られた不織布において、紡糸工程時における糸切れの回数、得られた不織布の引張強度および剛軟度を測定することにより、その評価を行った。この結果を表１に示す。
【００４５】
（実施例２）
ビームＡにおいて、芯成分と鞘成分の比率を、質量比で７０：３０としたこと以外は、実施例１と同様にして不織布を得て、その評価を行った。この結果を表１に示す。
【００４６】
（比較例１）
ビームＢにおいて、鞘成分として植物由来のポリエチレンを使用したこと、および、芯成分と鞘成分の比率を、質量比で６０：４０としたこと以外は、実施例１と同様にして不織布を得て、その評価を行った。この結果を表１に示す。
【００４７】
（比較例２）
ビームＡにおいて、芯成分と鞘成分の比率を、質量比で４０：６０としたこと以外は、実施例１と同様にして不織布を得て、その評価を行った。この結果を表１に示す。
【００４８】
（比較例３）
１５５℃に加熱したエンボスロールで熱圧着したこと以外は、実施例１と同様にして不織布を得て、その評価を行った。この結果を表１に示す。
【００４９】
（比較例４）
１４０℃に加熱したエンボスロールで熱圧着したこと以外は、実施例１と同様にして不織布を得て、その評価を行った。この結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2014227646.tif 000002