(57)【要約】【課題】  植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布の製造方法を提供する。【解決手段】  不織布を構成するフィラメントを芯鞘型にして、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て複合長繊維スパンボンド不織布を製造する方法であって、芯成分と鞘成分をそれぞれ別々の押出機で溶融させてそれぞれのポリマーを複合紡糸ノズルで紡糸した後に、紡糸されたフィラメントに冷却空気を与えて個体化させた後、固体化され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にするステップと、延伸フィラメントを連続駆動する多孔性スクリーンベルトに集積して不織布ウェブを形成するステップと、集積された不織布ウェブを熱接着などの様々な方法により結合して不織布ウェブの形態安定性を与えるステップと、を含むことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布を構成するフィラメントを芯鞘型にして、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て複合長繊維スパンボンド不織布を製造する方法であって、該方法は、
前記芯成分と前記鞘成分をそれぞれ別々の押出機で溶融させてそれぞれのポリマーを複合紡糸ノズルでで紡糸した後に、紡糸されたフィラメントに冷却空気を与えて個体化させた後、固体化され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にするステップと、
前記延伸フィラメントを連続駆動する多孔性スクリーンベルトに集積して不織布ウェブを形成するステップと、
前記集積された不織布ウェブを熱接着などの様々な方法により結合して不織布ウェブの形態安定性を与えるステップと、
を含むことを特徴とする、植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布の製造方法。
【請求項２】
前記芯鞘型フィラメントのポリプロピレンから構成された芯成分と、植物由来のポリエチレンから構成された鞘成分との構成比が５０〜８０：２０〜５０であることを特徴とする、請求項１に記載の植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布の製造方法。
【請求項３】
前記鞘成分の植物由来のポリエチレンは、融点が１２５以上であり、溶融指数は１〜６０であり、溶融密度は０．９４〜０．９７の範囲になることを特徴とする、請求項１に記載の植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布の製造方法。
【請求項４】
前記鞘成分の植物由来のポリエチレンは、サトウキビの廃糖蜜から抽出して得られたものを用いることを特徴とする、請求項１に記載の植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の製造方法に従い得られたものであり、スパンボンド不織布の目付きが１５〜１００ｇ／ｍ2であることを特徴とする、植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布およびその製造方法に係り、さらに詳しくは、不織布を構成するポリマーに、サトウキビから抽出するエタノールを精製して得られたポリエチレンを含有させることにより、非石油系ポリマーの使用に伴う二酸化炭素発生量の低減効果が達成され、且つ、不織布の肌触りが良好になって優れた肌触り性が得られる、環境にやさしい複合長繊維不織布およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境にやさしい素材の発掘および適用は、地球温暖化が加速化するに伴い、絶えず行われてきている。特に、化石燃料から生産されるポリマーはその埋蔵量に限界があり、且つ、二酸化炭素の琲出量が多いため、環境にやさしい素材への取替えが至急望まれるのが現状である。しかしながら、既存の環境にやさしい素材は、主として生分解性に主眼点を置いて開発されたものであり、素材ならではの加水分解や紡糸不良、硬い肌触りなどが原因となって、実際に商用化するには改善の余地が多いという不都合があった。例えば、下記の特許文献１には、既存のポリプロピレン長繊維スパンボンド不織布の肌触りを改善するために、ポリエチレンポリマーと複合紡糸して製造された不織布およびその製造方法が開示されているが、１００％石油系ポリマーを用いているが故に環境にやさしい素材であるとはいえない。また、下記の特許文献２および３、並びに非特許文献１には、長繊維が溶融押出され、スクリーンに積層されて不織ウェブを形成するスパンボンド技術のポリ乳酸不織布について開示されている。しかしながら、前記特許文献２には、ポリ乳酸不織布がスパンボンド技術を通じて生産可能であることしか簡単に開示されておらず、具体的な製造方法や性能については記載されていない。さらに、前記特許文献３には、微生物分解性の農業用の長繊維集合体について開示されているが、製造条件の詳細については開示されておらず、しかも、不織布の物理的な性質も開示されていない。なお、下記の非特許文献１によれば、単に板状の硬くて破れ易いポリ乳酸スパンボンドしか得られない。なお、前記発明において用いられている環境にやさしい素材のポリマーの場合、最近開発途上国を中心とする食糧不足事態、アマゾン江流域などの山林破壊などが問題として取り上げられて世界的に大きな話題となった素材であり、長期的な観点からは再考の余地がある製造方法であり、新規な素材および方法による環境にやさしい不織布への要求が高まりつつあるのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】大韓民国特許出願第２００２−００４６８２１号
【特許文献２】特開平０７−４８７６９号
【特許文献３】特開平０６−２６４３４３号
【０００４】
【非特許文献１】国際不織布雑誌（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ｊｏｕｒｎａｌ）Ｖｏｌ．７，ＮＯ．２ＰＰ６９（１９９５）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ポリプロピレンを主成分とする長繊維スパンボンド不織布において、植物から抽出されたエタノールを用いて製造された環境にやさしいポリエチレンを複合紡糸して、物理的強度に優れており、しかも、優れた肌触り性を有する長繊維不織布を提供することにより、既存の石油系ポリマーだけで構成された不織布に比べて二酸化炭素の発生量を画期的に低減させることのできる環境にやさしい長繊維不織布を提供するところにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、上記の特性を有する、肌触り性に優れており、植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布を効率よく製造するために、製造工程上の難点なしに、優れた肌触り性と、環境へのやさしさおよび機械的強度、並びに良好な紡糸性を併せ持つ不織布を一層容易に製造する方法を提供するところにある。
【０００７】
本発明はまた、上記の明確な目的の他に、これらの目的および本明細書の全般的な技術からこの分野における通常の技術者によって容易に導き出される他の目的を達成することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布の製造方法は、不織布を構成するフィラメントを芯鞘型にして、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て複合長繊維スパンボンド不織布を製造する方法であって、該方法は、前記芯成分と前記鞘成分をそれぞれ別々の押出機で溶融させてそれぞれのポリマーを複合紡糸ノズルでで紡糸した後に、紡糸されたフィラメントに冷却空気を与えて個体化させた後、固体化され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にするステップと、前記延伸フィラメントを連続駆動する多孔性スクリーンベルトに集積して不織布ウェブを形成するステップと、前記集積された不織布ウェブを熱接着などの様々な方法により結合して不織布ウェブの形態安定性を与えるステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の構成によれば、前記鞘成分の植物由来のポリエチレンは、融点が１２５以上であり、溶融指数は１〜６０であり、溶融密度は０．９４〜０．９７の範囲になることを特徴とする。
【００１０】
本発明のさらに他の構成によれば、前記鞘成分の植物由来のポリエチレンは、サトウキビの廃糖蜜から抽出して得られたものを用いることを特徴とする。
【００１１】
上記の本発明の他の目的を達成するために、本発明の植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布は、上記の本発明の製造方法に従い得られたものであり、スパンボンド不織布の目付きが１５〜１００ｇ／ｍ２であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように構成される、本発明の植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布は、ポリエチレン長繊維の柔らかな特性と、ポリプロピレン長繊維の低伸度・強強度特性を併せ持つと共に、鞘側を構成するポリエチレン素材を植物由来のポリエチレンに取り替えることにより、地球環境が守れる環境にやさしい素材を適用する柔らかな複合長繊維スパンボンド不織布を提供することが可能になる。なお、本発明の構成に用いられる植物由来のポリエチレン素材は、廃糖蜜を用いることから、バイオマスの問題点として取り上げられている食糧との衝突問題も解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】植物由来のポリエチレンの具体例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布およびその製造方法を実施形態を挙げて詳述する。
【００１５】
本発明の好適な実施形態による、肌触り性に優れており、しかも、植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布は、不織布を構成するフィラメントを芯鞘型にして、芯成分にはポリプロピレン高分子を位置させ、鞘成分には、後述するようにして得られた、サトウキビ由来のポリエチレンにする複合長繊維スパンボンド不織布であり、前記複合長繊維不織布を構成する長繊維は、その構成成分に応じて、それぞれ別々の押出機で溶融させて各ポリマー溶融物を紡糸ビームに供給するスピンポンプを介して供給され、溶融流路が結晶化された分配板を介してノズルで紡糸し、このとき、ポリプロピレンは複合断面の内側に位置させ、これに対し、サトウキビから抽出されたエタノールを脱水・精製したポリエチレンを外側に位置させるように構成して、紡糸されるポリマーを固化させ、延伸し、延伸によって結晶化された繊維をスピンベルトの上にウェブ状に集積し、しかる後、熱接着またはその他の公知の様々な方法によって結合して製造する。
【００１６】
このとき、前記不織布を構成する繊維は、２つの異なるポリマーを芯鞘型に複合紡糸する技術が求められるが、これは、ポリプロピレン長繊維の低伸度・高強度特性とポリエチレン長繊維の柔らかさを組み合わせることはもとより、既存の石油系ポリエチレン素材をサトウキビから抽出されたエタノールを脱水・精製したポリエチレン素材に取り替えることにより、二酸化炭素の発生量の低減効果を極大化させることができる。
【００１７】
本発明の他の好適な実施形態によれば、前記ポリプロピレンと植物由来のポリエチレンとの構成比は、５０〜８０：２０〜５０であることが好ましい。最も好ましくは、前記芯鞘型フィラメントの芯成分と鞘成分との構成比は、５０：５０である。もし、前記芯成分を構成するポリプロピレンの構成比が５０％未満であれば、フィラメントの低伸度・高強度特性が減少されて不織布の物性が低下する虞があり、鞘成分を構成する植物由来のポリエチレンの構成比を２０％未満にする場合、全体の不織布における環境にやさしい素材の使用量が低下して二酸化炭素（ＣＯ２）の低減効果が大幅に減少するため好ましくない。
【００１８】
本発明の他の実施形態において、前記芯成分を構成するポリプロピレンは、融点が１２０℃以上であり、好ましくは、１５０℃以上であり、溶融指数は１５〜６０ｇ／１０分のレベルであり、溶融密度は０．９ｇ／ｃｍ3（２３０℃）の特性を有するものを用いる。
【００１９】
また、本発明の他の実施形態において、複合断面の外部を形成する植物由来のポリエチレンの融点は１００℃以上であり、好ましくは、１２０℃以上である。なお、溶融指数は２０〜３５ｇ／１０分の特性を有するものを用いる。
【００２０】
本発明により、肌触り性に優れており、植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維スパンボンド不織布を製造するためには、ＰＰ押出機の溶融温度を融点＋８０℃〜＋１２０℃の温度範囲に設定する。複合断面の鞘成分を構成する環境にやさしいポリエチレン樹脂は、芯成分を溶融させる押出機とは別の押出機によって溶融され、溶融温度は、融点＋６０℃〜＋１００℃の範囲に設定する。但し、複合フィラメントを構成する異種ポリマーの流れ性に大きな違いが出る場合、ノズルで紡糸されたポリマーが途切れたり撓んで不織布ウェブの形成に問題が生じる虞がある。このため、異種ポリマーのＭＩ差に鑑みて温度および圧力を調整する。
【００２１】
それぞれのポリマーは、溶融物を紡糸ビームに供給するスピンポンプを介して供給され、芯鞘型フィラメントを形成させるために設計された分配板を介してノズルで紡糸される。このとき、ＰＰは芯鞘型フィラメントの内部に位置して機械的強度を維持し、植物由来のポリエチレンは外部に位置して柔らかな特性を発現する。紡糸されたフィラメントは、密閉されたチャンバーの内部においてポリマーを固化するために供給される温度約１５℃〜２５℃の冷却空気と遭遇すると共に、スクリーンベルトの下部において発生する吸引力によって長さ０．５ｍ〜５ｍだけ垂直方向に下向きに延伸する。このとき、繊維の速度は、約２０００ｍ／ｍｉｎ〜６０００ｍ／ｍｉｎである。延伸されたフィラメントは、延伸区間とウェブが積層されるスクリーンベルトとの間に位置するベンチュリ、衝突板などの様々な方法によって不織ウェブを形成して集積される。集積された不織ウェブは、今後、熱圧着などの方法によって結合されて不織布の形態を完成する。
【００２２】
結合方式は熱圧着に限定されるものではなく、高圧の水で結合するスパンレース、超音波で結合する超音波ボンディング、ニドルパンチングで結合するニドルパンチング法などの方式によって結合して不織布シートを製造することができる。
【００２３】
本発明の他の好適な実施形態によれば、上述するような本発明の構成に用いられた植物由来のポリエチレンは、これに限定されるものではないが、好ましくは、サトウキビなどの植物から酵母発酵によってエタノールを抽出した後、分子内脱水精製過程を経て触媒重合によって生産されたポリエチレンであり、商業的に入手可能な植物由来のポリエチレン素材の溶融指数は１〜２０であり、これは、芯成分を構成するポリプロピレンの流れ指数とはその実施形態によって大きな違いが出ることがある。このため、複合繊維を構成する異種ポリマーの流れ性を制御して安定した紡糸性を確保する過程が極めて重要である。一般に、高分子合成樹脂は、温度が上がるに伴い、流れ性が大幅に改善されるため、流れ性が低い素材の溶融条件を上げるように調整して紡糸することにより、異種ポリマー間の流れ性の違いを極力抑えている。
【００２４】
本発明に使用できる好適な植物由来のポリエチレンの具体例は、ブラジルのブラスケム社製のグリーンプラスチック製品群に属する「Ｂｉｏ−ＰＥ」の名前で入手可能なものである。
【００２５】
本発明の他の実施形態によれば、植物由来のポリエチレンの溶融指数は約２〜６０であることが適当であり、この値は、任意の温度（例えば 、１９０℃）で１０分間２．１６ＫＧの荷重が適用されるときに押出流量計オリフィス（直径０．０８２５インチ）を介して強制的に送られる重合体の重量（ｇ）を意味する。
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記植物由来のポリエチレンは溶融密度が０．９４〜０．９７の範囲の特性を有する高密度ポリエチレンを使用することが好ましい。
【００２６】
ポリ乳酸などに代表される従来の１世代バイオ原料は、開発途上国を中心とする食糧不足事態が発生することにより、食糧資源として活用可能なトウモロコシなどから抽出する生産方式であることが故に大きな話題となったが、上記の本発明の構成により用いられる植物由来のポリエチレンは、２世代バイオ原料として注目を集めている素材であり、広範なブラジルの牧草地やサバンナを転換して栽培することにより、トウモロコシ、大豆など他の作物との耕作地の競争がないだけではなく、サトウキビそのものをエタノールに転換するのではなく、後述するように（図１）、サトウキビから砂糖を精製して残留した廃糖蜜を用いることにより、砂糖の生産にも全く影響しない。しかも、廃糖蜜からエタノールを経てポリエチレンを抽出する過程で用いられるエネルギーはいずれも、サトウキビから砂糖を精製するときに得られるバガス（サトウキビカス）を用いるため、石油エネルギーの使用を極力抑える素材であるといえる。
【００２７】
また、本発明の構成に用いられた植物由来のポリエチレン素材は、石油系ではなく、植物資源にその根本をおいているため、温室ガス減少効果も極めて高くて、既存に用いられていた石油系ポリエチレンに比べて、
−５ｔｏｎＣＯ2／ｔｏｎＰＥの二酸化炭素の低減効果を有する。但し、商用化された植物由来のポリエチレンの場合、その溶融指数が２０を超えないという問題点があるため、押出機の温度と圧力を制御することにより複合化に好ましいポリマーの流れ性を確保して生産工程上の問題点を解消し、肌触り性に優れており、しかも、植物由来の組成物を含有する環境にやさしい複合長繊維不織布を製造することが可能になった。
【００２８】
本発明に用いられた芯成分のポリプロピレンは、押出機の温度２１０℃〜２５０℃に、且つ、植物由来のポリエチレンは、押出機の温度２１０℃〜２５０℃に設定し、最終ビーム部分においてはポリプロピレンと同様に２２０℃〜２４０℃に設定して紡糸することにより、安定した紡糸性を確保している。
【００２９】
本発明のさらに他の実施形態によれば、フィラメントを構成する芯鞘成分の構成比において、鞘成分を構成する植物由来のポリエチレンの重量比が２０％未満である場合、鞘成分の含量が少なくて柔らかな特性を示し難く、ＣＯ2の低減効果が大幅に減少して環境にやさしい素材に分類する上で好適ではない。逆に、鞘成分を構成するポリエチレンを５０％以上にする場合、芯成分のポリプロピレンが相対的に少なくて肌触り性には優れているものの、機械的強度および物性が大幅に低下して商業化に際して問題になり得る。このため、本発明においては、植物由来のポリエチレンの構成比を２０〜５０％にしている。
【００３０】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の範疇がこれらの実施例に限定されることはない。
下記の実施例および比較例において、物理的な特性値は下記によって決定されている：
（１）溶融指数、ＭＩ（ｇ／１０分）：ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８の方法に従い２１０℃で分析
（２）重量（ｇｓｍ）：ＥＤＡＮＡ ４０．３−９０
（３）引っ張り強伸度（ｋｇ／５ｃｍ）：ＥＤＡＮＡ ２０．２−８９
（４）鋼軟度（ｍｍ）：Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｌｅｎｇｔｈ、ＷＳＰ ９０．５
【００３１】
実施例１
融点が１６５℃であり、ＭＩが３５であるポリプロピレンを芯成分とし、融点が１２５℃であり、ＭＩが２０である植物由来のポリエチレンを鞘成分として、芯成分の押出機温度を２３０℃、鞘成分の押出機は２３０℃で原料を溶融させた。溶融されたポリマーは複合紡糸スピンビーム内の分配板によって別途の流路に移動して複合断面芯鞘型に紡糸されてフィラメントを形成した。このとき、繊維を構成する鞘成分と芯成分との構成比は５０：５０であった。紡糸されたフィラメントは、多孔性スピンベルトに積層されてウェブを形成し、ウェブはボンディング過程を経て最終不織布を製造した。
【００３２】
実施例２
前記鞘成分と芯成分との構成比を３０：７０に変えた以外は、実施例１の方法と同様にして不織布を製造した。
【００３３】
実施例３
前記鞘成分と芯成分との構成比を２０：８０に変えた以外は、実施例１の方法と同様にして不織布を製造した。
【００３４】
比較例１
前記鞘成分と芯成分との構成比を１０：９０に変えた以外は、実施例１の方法と同様にして不織布を製造した。
【００３５】
比較例２
前記鞘成分と芯成分との構成比を９０：１０に変えた以外は、実施例１の方法と同様にして不織布を製造した。
【００３６】
比較例３
前記不織布を構成する鞘成分を融点が１２５℃であり、ＭＩが３０である石油系ポリエチレンにして、鞘成分と芯成分との構成比を３０：７０に変えた以外は、実施例１の方法と同様にして不織布を製造した。
【００３７】
比較例４
前記不織布を構成する鞘成分を融点が１４０℃であり、ＭＩが３０である石油系ポリエチレンにして、鞘成分と芯成分との構成比を５０：５０に変えた以外は、実施例１の方法と同様にして不織布を製造した。
【００３８】
【表１】
2012233291.tif 000002
【図１】
2012233291.tif 000003