(57)【要約】【解決課題】加熱時の伸び率が高く、加熱変型時のモジュラスが低い、熱成型用に好適なスパンボンド不織布を得ること。【解決手段】主たる組成が固有粘度０．５〜０．７のポリエチレンテレフタレートであるポリエステル系樹脂からなる機械的交絡処理が施されていないスパンボンド不織布であって、繊維径が１２〜２５μｍ、１６０℃１分加熱後の破断時の伸び率が２５０％以上、１６０℃１分加熱後の２００％伸張時応力が２００ｇ／ｍ２換算で１２０Ｎ／５ｃｍ以下である熱成型用スパンボンド不織布。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主たる組成が固有粘度０．５〜０．７のポリエチレンテレフタレートであるポリエステル系樹脂からなる機械的交絡処理が施されていないスパンボンド不織布であって、繊維径が１２〜２５μｍ、１６０℃１分加熱後の破断時の伸び率が２５０％以上、１６０℃１分加熱後の２００％伸張時応力が２００ｇ／ｍ２換算で１２０Ｎ／５ｃｍ以下である熱成型用スパンボンド不織布。
【請求項２】
ポリエステル系樹脂が、前記ポリエチレンテレフタレートに、軟化点が１００〜１６０℃のポリエチレンテレフタレートに非相溶な熱可塑性ポリスチレン系共重合体を０．０５〜５重量％混合した樹脂である請求項１に記載の熱成型用スパンボンド不織布。
【請求項３】
スパンボンド不織布の少なくとも片面が平滑で、耐磨耗等級が３級以上である請求項１または２に記載の熱成型用スパンボンド不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱成型性に優れたスパンボンド不織布に関するもので、低モジュラスで高伸度を有する熱成型用スパンボンド不織布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレートスパンボンド不織布は、力学的物性が良好で、通気性・通水性もあり、多くの用途で使用されている。不織布を熱成型用途に使用する場合には、広範囲の温度範囲において深い凹凸に成型（型に追従）できること、また成型後の保型性が優れていることが求められる。ここで保型性とは成型品が外力で変型しにくいこと、形状が加熱などによって収縮・変型しないことを言う。
【０００３】
熱圧着タイプのスパンボンド不織布の熱成型性を向上したものとして、特許文献１にスチレン系共重合体を少量添加し、圧着条件を弱めた技術が開示されている。本技術では、熱成型時のモジュラスが低下することで型追従性が良好になるが、加熱時の伸び率は向上せず、深絞り成型には対応できないものであった。
【０００４】
特許文献２には、ニードルパンチによって不織布を構成する長繊維の一部を切断して成型性の向上させた長繊維不織布に関する技術が開示されている。しかし、構成繊維の一部を切断するため、深絞り成型や複雑な成型で変型の不均一を生じやすいという問題があった。また成型品は保型性が乏しいという問題もあった。
【０００５】
特許文献３には、高伸度のスパンボンド不織布を得るために、ポリスチレン系ポリマー等を複合成分とした複合繊維からなるスパンボンドウェブをニードルパンチ処理やウォータージェット処理等の機械交絡処理する技術が開示されている。機械交絡した不織布は不織布表面は毛羽立ちしやすく、また不織布自身が柔軟であるために保型性に乏しいものであった。
【０００６】
特許文献４には、成型性の良好なポリエステル系長繊維不織布として、固有粘度０．７５のポリエチレンテレフタレートを用い、低紡糸速度のウェブをフェルトカレンダーした不織布が例示されている。この不織布は熱変型時の破断伸度は高いものの、変型時の応力が高く、フィルムと積層して真空成型する場合には十分な型追従性が得られていない問題もあった。また深絞り成型後の保型性に問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−９１８７５号公報
【特許文献２】特開昭５１−４０４７５号公報
【特許文献３】特開平１１−３０２９５９号公報
【特許文献４】特開昭６３−１２０１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記従来技術の課題を背景になされたもので、加熱時の伸び率が高く、加熱変型時のモジュラスが低い、熱成型用に好適なスパンボンド不織布を得ることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、ついに本発明を完成するに至った。すなわち本発明は以下の通りである。
１．主たる組成が固有粘度０．５〜０．７のポリエチレンテレフタレートであるポリエステル系樹脂からなる機械的交絡処理が施されていないスパンボンド不織布であって、繊維径が１２〜２５μｍ、１６０℃１分加熱後の破断時の伸び率が２５０％以上、１６０℃１分加熱後の２００％伸張時応力が２００ｇ／ｍ２換算で１２０Ｎ／５ｃｍ以下である熱成型用スパンボンド不織布。
２．ポリエステル系樹脂が、前記ポリエチレンテレフタレートに、軟化点が１００〜１６０℃のポリエチレンテレフタレートに非相溶な熱可塑性ポリスチレン系共重合体を０．０５〜５重量％混合した樹脂である上記１に記載の熱成型用スパンボンド不織布。
３．スパンボンド不織布の少なくとも片面が平滑で、耐磨耗等級が３級以上である上記１または２に記載の熱成型用スパンボンド不織布。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、（１）加熱時の伸び率が高く、深絞り成型や複雑な成型に対応できる、（２）全面を熱圧着しているため、耐磨耗性が高く、平滑で印刷特性に優れる、（３）機械交絡処理した長繊維不織布や短繊維不織布と比較し、保型性にも優れる、（４）加熱変型時のモジュラスが低いために、熱変型後に再加熱しても保型性に優れる、（５）加熱変型時のモジュラスが低いために、成型圧力や成型温度を低く設定でき、省エネルギーにも貢献できる、（６）成型温度を低く設定することで、成型後の冷却時間が短時間化でき、成型サイクル時間を短縮化させ、生産性にも寄与できる、等の効果を有した熱成型用途に適したスパンボンド不織布を得ることが可能となるものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のスパンボンド長繊維不織布は、機械的交絡処理がされていない全面圧着スパンボンド不織布である。不織布が長繊維で構成されることにより、熱変型時に各繊維の変型が不織布全体に影響する。不織布が短繊維で構成される場合、各繊維同士のすべりにより、局所的な変型となり、成型後の保型性が得られない。
機械的交絡処理されたスパンボンド不織布の場合は、不織布表面が毛羽立つため耐磨耗性に乏しく、表面が平滑でなく印刷特性に劣る。さらに不織布が柔軟であり熱成型後の保型性に劣る。
ここで言う全面圧着とは、サクションネットで捕集したウェブを加熱ロールとシート状体で圧力をかけてシート全面をプレス処理するものであって、フラットロールと彫刻ロールや彫刻ロール同士による部分圧着とは異なる概念である。全面圧着する方法としては、フェルトカレンダー、ゴムベルトカレンダー、スチールベルトカレンダーなどが利用できる。全面圧着の場合、各繊維はシート全面で固定化されており、熱変型時の応力が全面に伝達され、不織布の変型が全面に影響する。部分圧着の場合、繊維は部分的に固定化されており、圧着部分に変型時の応力が集中して、高い伸び率が得られない。また部分的に熱圧着部分が存在するので表面が平滑ではなく、印刷特性に劣る。さらに本発明では、構成する繊維が低配向であり、収縮しやすいため、エンボス加工や一対のフラットロールからなるカレンダー加工では、幅入りや皺などの問題が生じる。前述したフェルトカレンダー、ゴムベルトカレンダー、スチールベルトカレンダーは金属ロールと他部材が面として接しており、ウェブを拘束した状態で熱処理するため、前記問題が解決される。また、片側が金属ロールと接しているために、熱処理後の不織布の片面は平滑であり、高い耐磨耗性や印刷特性を有するものとなる。
【００１２】
本発明のスパンボンド不織布を構成する繊維の素材としては、ポリエチレンテレフタレートを主原料としたポリエステル系樹脂である。ポリエチレンやポリプロピレンなどポリオレフィン系樹脂は、ポリエステル系樹脂に比べ耐熱性、保型性に乏しい。ポリエチレンテレフタレートの固有粘度は、０．５０〜０．７０であり、０．５５〜０．６５が好ましい。固有粘度が０．５０未満の場合、樹脂が熱劣化しやすくスパンボンド不織布の耐久性が悪くなる。固有粘度が０．７０を超えると、スパンボンド不織布の熱変型時の応力が高くなり、熱成型特性に劣る。
【００１３】
本発明のポリエステル系樹脂としては、前記ポリエチレンテレフタレートに対して、軟化点が１００〜１６０℃のポリエチレンテレフタレートに非相溶な熱可塑性ポリスチレン系共重合体を０．０５〜５％重量混合した樹脂を使用することも好ましい。熱可塑性ポリスチレン系共重合体としては、スチレン・マレイン酸共重合体やスチレン・メタクリル酸メチル・無水マレイン酸共重合体が好ましい。ポリエチレンテレフタレートに非相溶で、軟化点が１００〜１６０℃であることから、ポリエチレンテレフタレートが紡糸時に冷却する際、熱可塑性ポリスチレン系共重合体が固化することでポリエチレンテレフタレート分子鎖の配向結晶化を抑制し、複屈折率の低い繊維が得られる。得られた繊維は低温での圧着が可能となり、不織布製造時の搬送性が向上する。熱可塑性ポリスチレン系共重合体の添加率が０．０５重量％未満の場合、添加の効果が得られない。添加率が５重量％を超えると、ポリエチレンテレフタレートとの樹脂の延伸性の違いにより、繊維が破断し、操業性を悪化させる。
【００１４】
本発明のポリエステル系樹脂には、物性の低下に影響を及ぼさない程度に、必要に応じて、抗酸化剤、耐光剤、着色剤、抗菌剤、難燃剤などの改質剤を添加できる。
【００１５】
本発明のスパンボンド不織布を構成する長繊維の繊維径は、１２〜２５μｍであり、好ましくは１４〜２０μｍである。繊維径が１２μｍ未満の場合、スパンボンド不織布の変型時に繊維径が細くなり、保型性が乏しくなる。繊維径が２５μｍを超える場合、スパンボンド不織布の繊維間隙が大きくなるため通気性・通液性が高くなりすぎて用途範囲が制限される。
【００１６】
本発明のスパンボンド不織布は、熱処理前の複屈折率が０．０２以下の長繊維を熱圧着工程で一体化された不織布である。熱処理前の長繊維の複屈折率が０．０２を超える場合、熱圧着工程での一体化が弱く、低応力で破断し、熱成型時の伸び率が低くなってしまう。複屈折率の低い繊維を得る方法としては、繊維の素材であるポリエチレンテレフタレートに熱可塑性ポリスチレン系共重合体を添加する方法やスパンボンド不織布製造時の牽引エアー速度を低下させる方法等がある。熱処理工程を経た長繊維の複屈折率は０．１０以下が好ましく、０．０７以下がより好ましい。熱処理工程を経た長繊維の複屈折率が０．１０を超えると熱時成型性に劣るものとなる。
【００１７】
本発明のスパンボンド不織布の少なくとも片面は平滑であり、その平滑面は耐磨耗を有していることが必要である。耐磨耗性については、大栄科学精器製作所製「学振型染色物摩擦堅牢度試験機」を用いて、不織布を試料とし、摩擦布は金巾３号を使用して、荷重５００ｇｆを使用、摩擦回数１００往復にて摩擦させ、不織布表面の毛羽立ち、磨耗状態を目視判定で等級評価した。耐磨耗性は３級以上が好ましく、４級以上がより好ましい。耐磨耗性が３級未満の場合、工程通過時や製品取り扱い時に毛羽立ちし、工程通過性を阻害したり、印刷特性を低下させたり、品位の低下につながる。
【００１８】
不織布の熱成型特性として、１６０℃、１分加熱後の破断時の伸び率が２５０％以上あり、１６０℃、１分加熱時後の２００％伸張時応力が２００ｇ／ｍ2換算で１２０Ｎ／５ｃｍ以下であることが必要である。１６０℃、１分加熱時後の破断時の伸び率が２５０％未満の場合、深絞り成型や複雑な成型加工に追従できない場合が生じる。１６０℃、１分加熱後の２００％伸張時応力が２００ｇ／ｍ2換算で１２０Ｎ／５ｃｍを超える場合、成型加工に必要とする圧力や温度を高く設定する必要があり、加工サイクルタイムが長くなり、省エネに反する。また、熱変型時の応力履歴が再加熱されたときに収縮力として発現するため、熱変型時応力が高いものは保型性に劣るものとなる。
【実施例】
【００１９】
以下に本発明の実施例を示す。本発明は実施例に限定されるものではない。
次に実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明するが実施例および比較例中の物性値は以下の方法で測定した。
【００２０】
＜固有粘度＞
ポリエチレンテレフタレート樹脂０．１ｇを秤量し、２５ｍｌのフェノール／テトラクロロエタン＝６０／４０（質量比）の混合溶媒に溶解し、オストワルド粘度計を用いて３０℃で３回測定し、その平均値を求めた。
【００２１】
＜目付＞
ＪＩＳ  Ｌ１９１３  単位面積当たりの質量に準じて測定した。
【００２２】
＜繊維径＞
試料の任意の場所５点を選び、光学顕微鏡を用いて単繊維の径をｎ＝２０で測定し、平均値を求めた。
【００２３】
＜複屈折率＞
試料の任意の場所２０点を選択し、不織布から単繊維を取り出し、ニコン偏光顕微鏡ＯＰＴＩＰＨＯＴ−ＰＯＬ型を用いて、繊維径とレターゼーションを読み取り、複屈折率を求めた。
【００２４】
＜１６０℃１分加熱後の破断時の伸び率および２００％伸長時応力＞
試料幅５ｃｍ、試料長２０ｃｍの試料片をたて方向および横方向に５枚切り出し、チャック間距離５ｃｍで試料片をセットし、１６０℃に加熱した炉に投入、1分経過後に、加熱炉内にて引張り速度１０ｃｍ／ｍｉｎで変型に対する歪−応力曲線を得た。破断時の伸び率および２００％伸長時の応力を読み取った。各５点の平均値を測定値とした。
【００２５】
＜耐磨耗等級＞
大栄科学精器製作所製「学振型染色物摩擦堅牢度試験機」を用いて、不織布を試料とし、摩擦布は金巾３号を使用して、荷重５００ｇｆを使用、摩擦回数１００往復にて摩擦させ、不織布表面の毛羽立ち、磨耗状態を下記の基準で目視判定で評価した（ｎ＝５の平均値）。
０級：損傷大、１級：損傷中、２級：損傷小、３級：損傷なし、毛羽発生あり小、４級：損傷なし、毛羽発生微小、５級：損傷なし、毛羽なし
【００２６】
＜成型性評価１＞
先端が半丸形状の直径２５ｍｍの円柱状成型体および不織布を１６０℃、１分間加熱し、変型速度２０ｍｍ／ｍｉｎの条件で１５ｍｍ変型させる。変型時に不織布の破れがあったものを×、破れなかったものを○と判断した。
【００２７】
＜成型性評価２＞
５００℃に加熱した赤外線ヒーターで不織布を１０秒加熱し、常温の金型で真空成型を行った。金型形状はカップ型で、開口部は直径５０ｍｍ、底面部は４０ｍｍで、深さが５０ｍｍであり、すべてのコーナーは直径０．５ｍｍの湾曲をつけたものを用いた。成型品に破れがなく、角の湾曲半径が１ｍｍ以下のものを○、成型品に破れがなく、角の湾曲半径が１ｍｍを越えるものを△、成型品に破れがあるものを×と判断した。
【００２８】
＜保型性＞
成型性評価１で得られた成型品に熱湯をかけたときに、形状を保持したものを○、形状を保持しなかったものを×と判断した。
【００２９】
（実施例１）
スパンボンド紡糸設備を用い、固有粘度０．６３のポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」という）を、オリフィス径０．２３ｍｍの紡糸口金より単孔吐出量０．９ｇ／ｍｉｎで紡出し、エジェクタに１．０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で乾燥エアを供給し、１段階で延伸させ、下方のコンベア上へ繊維を開繊させつつ捕集し長繊維フリースを得た。得られた長繊維フリースの繊維径は１９．４μｍ、複屈折率は０．０１９、換算した紡糸速度は２２１７ｍ／ｍｉｎであった。
その後、温度８０℃で仮圧着し、１４５℃×８．４ｍ／ｍｉｎの条件でフェルトカレンダー加工を実施した。得られたスパンボンド不織布の物性を表１に示す。
【００３０】
（実施例２）
添加剤としてスチレン・メタクリル酸メチル・無水マレイン酸共重合体（Ｒｏｈｍ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧのＰＬＥＸＩＧＬＡＳ  ＨＷ５５（以下、「ＨＷ５５」という））を０．４％添加したＰＥＴを用いること以外は実施例１に記載の条件で長繊維フリースを得た。得られた長繊維フリースの繊維径は１９．３μｍ、複屈折率は０．０１９、換算した紡糸速度は２２３４ｍ／ｍｉｎであった。
その後の加工条件は実施例１記載の条件で実施した。得られたスパンボンド不織布の物性を表１に示す。
【００３１】
（実施例３）
エジェクター圧０．６ｋｇ／ｃｍ2、その他の条件は実施例２に記載の条件で長繊維フリースを得た。得られた長繊維フリースの繊維径は２２．３μｍ、複屈折率は０．０１１、換算した紡糸速度は１７００ｍ／ｍｉｎであった。
その後の加工条件は実施例１記載の条件で実施した。得られたスパンボンド不織布の物性を表１に示す。
【００３２】
（比較例１）
エジェクター圧１．５ｋｇ／ｃｍ2、その他の条件は実施例１に記載の条件で長繊維フリースを得た。得られた長繊維フリースの繊維径は１６．９μｍ、複屈折率は０．０２９、換算した紡糸速度は３４１５ｍ／ｍｉｎであった。
その後の加工条件は実施例１記載の条件で実施した。得られたスパンボンド不織布の物性を表１に示す。
【００３３】
（比較例２）
単孔吐出量１．２ｇ／ｍｉｎ、エジェクター圧１．５ｋｇ／ｃｍ2、その他の条件は実施例２に記載の条件で長繊維フリースを得た。得られた長繊維フリースの繊維径は１８．０μｍ、複屈折率は０．０３３、換算した紡糸速度は３４００ｍ／ｍｉｎであった。
その後の加工条件は実施例１記載の条件で実施した。得られたスパンボンド不織布の物性を表１に示す。
【００３４】
（比較例３）
固有粘度０．７５のＰＥＴを使用し、その他の条件は実施例１に記載の条件で長繊維フリースを得た。得られた長繊維フリースの繊維径は２０．６μｍ、複屈折率は０．０１８、換算した紡糸速度は２０００ｍ／ｍｉｎであった。
その後の加工条件は実施例１記載の条件で実施した。得られたスパンボンド不織布の物性を表１に示す。
【００３５】
（比較例４）
単孔吐出量を１．１２ｇ／ｍｉｎ、エジェクター圧力を３．５ｋｇ／ｃｍ２、その他の条件は実施例２に記載の条件で長繊維フリースを得た。得られた長繊維フリースの繊維径は１５．３μｍ、複屈折率は０．０９０、換算した紡糸速度は４５００ｍ／ｍｉｎであった。
その後、１対の金属フラットロールと圧着面積率１２％の横楕円エンボスローラーにて、加熱温度として２４０℃にて、線圧１２０ｋＮ／ｍにてエンボス加工して、目付２００ｇ／ｍ2の不織布を得た。得られたスパンボンド不織布の物性を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2016108706.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によると、（１）加熱時の伸び率が高く、深絞り成型や複雑な成型に対応できる、（２）全面を熱圧着しているため、耐磨耗性が高く、平滑で印刷特性に優れる、（３）機械交絡処理した長繊維不織布や短繊維不織布と比較し、保型性にも優れる、（４）加熱変型時のモジュラスが低いために、熱変型後に再加熱しても保型性に優れる、（５）加熱変型時のモジュラスが低いために、成型圧力や成型温度を低く設定でき、省エネルギーにも貢献できる、（６）成型温度を低く設定することで、成型後の冷却時間が短時間化でき、成型サイクル時間を短縮化させ、生産性にも寄与できる、等の効果を有した熱成型用途に適したスパンボンド不織布を得ることが可能となり、産業界への寄与大である。