(57)【要約】本発明は、柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布及びその製造方法に関し、本発明による柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布は、ポリ乳酸とポリプロピレンとのブレンド紡糸により製造された不織布において、ブレンディングのための高分子混合物の総重量中の、ポリ乳酸の重量は１０〜８０重量％であり、ポリプロピレンの重量は１０〜８９重量％であり、分散剤の重量は１〜７重量％であり、柔軟剤の重量は１〜３重量％で構成され、不織布の全重量は１０〜１００ｇｓｍとなるものであることを特徴とする。このように構成される本発明による柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布及びその製造方法は、特定の柔軟剤を一定の比率で添加することにより、不織布の表面の摩擦係数を低くし、柔軟性を向上させ、従来のポリプロピレン／ポリ乳酸不織布の低い炭素排出特性に加えて、ポリ乳酸特有の堅い性質のために柔軟性が劣る短所を解決し、しかも、分散剤を用いて混合及び紡糸時、製造工程条件を特定して調節することにより、ポリ乳酸とポリプロピレンが均一に混合され、紡糸及び不織布化するようにして、生産性を高め、従来の問題点を解消した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸とポリプロピレンとのブレンド紡糸により製造された不織布において、
前記ブレンディングのための高分子混合物の総重量中の、ポリ乳酸の重量は１０〜８０重量％であり、ポリプロピレンの重量は１０〜８９重量％であり、分散剤の重量は１〜７重量％であり、柔軟剤の重量は１〜３重量％で構成され、前記不織布の全重量は１０〜１００ｇｓｍとなるものであることを特徴とする柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布。
【請求項２】
前記柔軟剤が、エルカ酸アミド（Ｅｒｕｃａｍｉｄｅ）系柔軟剤を用いるものであることを特徴とする請求項１に記載の柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布。
【請求項３】
前記エルカ酸アミドが、ステアリルエルカ酸アミドまたはエルシルエルカ酸アミドであることを特徴とする請求項２に記載の柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布。
【請求項４】
前記分散剤が、ポリ乳酸重合体と混和性を有する親水性部分及びポリプロピレン重合体と混和性を有する疎水性部分を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布。
【請求項５】
ポリ乳酸とポリプロピレンとのブレンド紡糸により不織布を製造する方法において、
前記製造方法は、ブレンディングのための高分子混合物の総重量中の、ポリ乳酸の重量を１０〜８０重量％、ポリプロピレンの重量を１０〜８９重量％、分散剤の重量を１〜７重量％、柔軟剤の重量を１〜３重量％で構成し、実質的な連続相としてのポリ乳酸とポリプロピレンを、分散剤を用いて、ポリプロピレン樹脂内にポリ乳酸を均一に乾式混合して分散することにより、熱可塑性組成物の乾燥混合物を形成する段階と、
前記熱可塑性組成物の乾燥混合物を、有利には、攪拌、掻回、または他の方式によりブレンディングしてポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、及び分散剤を効果的にかつ均一に混合して均質な乾燥混合物を形成する段階と、
前記乾燥混合物を押出機中で溶融ブレンディングし、ポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、及び分散剤を効果的にかつ均一に混合して均質な溶融混合物を形成する段階と、
前記溶融混合物を紡糸してウェブを形成し、熱圧着して不織布を形成する段階と、で構成され、
前記不織布の全重量を１０〜１００ｇｓｍとなるように製造することを特徴とする柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布の製造方法。
【請求項６】
前記ポリ乳酸が、メルトフローインデックス（ＭＦＩ：Ｍｅｌｔ  Ｆｌｏｗ  Ｉｎｄｅｘ、２１０℃）が、１５〜３０ｇ／１０分であるポリ乳酸を用いることを特徴とする請求項５に記載の柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布及びその製造方法に関し、より詳しくは、生分解性に優れたポリ乳酸に特定の分散剤を用いて、ポリ乳酸とポリプロピレンをブレンドし、特定の条件で紡糸して不織布を製造することにより、炭素排出量を減らしやすいポリ乳酸ブレンド不織布において、不織布の表面の摩擦係数を低くし、柔軟性を向上させ、製品の品質を向上させることができる柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術の発展と生活の質の向上に伴い幾何級数的に増加する、廃高分子による環境汚染問題と原油価格の高騰により、環境負担が少なく、バイオマスから得られて再生可能な植物由来の高分子材料が注目されている。特に、最近、環境汚染が深刻化するに伴い、土壌または埋立地において自然に分解可能な生分解性高分子が脚光を浴びている。
【０００３】
このような高分子のうち、脂肪族ポリエステル高分子は、加工性に優れ、分解特性が調節しやすいことから、生分解性高分子として最も盛んに研究されているが、特に、中でも、ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ：ＰＬＡ）の場合、全世界に１０万トン規模の市場を形成しており、食品包装材及び容器、電子製品ケース等の一般のプラスチックが用いられていた分野まで、その適用範囲が拡大されつつあるのが現状である。現在まで、ポリ乳酸樹脂の主な用途は、ポリ乳酸の生分解性特性を用いた使い捨て製品、例えば、食品容器、ラップ、フィルム等に用いられることが一般的であった。
【０００４】
また、最近には、ポン乳酸とポリプロピレンをブレンドする研究が進行しているが、前記ポリ乳酸をポリプロピレンとブレンドして用いる場合、石油原料由来の汎用樹脂の使用量を抑制することができ、結果的に石油燃料の使用量が抑制され、かつ、廃棄時の炭酸ガスの発生と燃焼熱を低下させ、環境負荷を減らす方法として脚光を浴びている。特に、現在、使い捨て衛生製品に最も多用されているポリプロピレンの場合、１トンのポリプロピレンを燃焼させるときに発生する二酸化炭素の量が３，２００ｋｇであるのに対し、ポリ乳酸の場合、１，８３０ｋｇであって、ポリプロピレンの５７％のレベルに留まっており、極めて有利であるといえる。
【０００５】
しかしながら、上記した有利な側面にもかかわらず、前記ポリ乳酸とポリプロピレンをブレンドする場合、ポリ乳酸とポリプロピレンとの分散性が十分ではなく、耐熱性や機械的特性を向上させることができないという問題点があり、このような問題点を解決するために、ポリ乳酸と、ポリ乳酸以外の熱可塑性樹脂とをブレンド化する方法と、ポリ乳酸とポリメチルメタクリレートとのブレンドを開示しているが、上記した方法らは、ポリ乳酸と非相溶性であるポリプロピレンにおいて、相溶性を向上させるのに限界があり、また、ポリ乳酸と汎用樹脂をブレンドして紡糸する場合は、製造工程により、ダイの激しい圧力上昇と糸切れ現象等の問題点が生じ、現実的に使用できなかったが、これは、ポリ乳酸と汎用樹脂との間の相溶性がよいとしても、紡糸製造工程が裏付けられない限り、不織布を製造し得ないことを意味する。したがって、上記した問題点を解決するための研究が持続され、特許文献１には、流体処理特性を有する生分解性不織材料を有する使い捨て吸収製品を提供するためのものであって、熱可塑性組成物の製造及び加工処理を改善するために、相溶化剤を用いることと、ポリ乳酸とポリプロピレン及び相溶化剤を用いて繊維を製造することについて開示され、特許文献２には、ポリ乳酸のブレンド紡糸による生分解性と低い炭素排出特性を有する不織布は、ポリ乳酸とポリプロピレンとのブレンド紡糸により製造された不織布において、前記ブレンディングのための高分子混合物の総重量中の、ポリ乳酸の重量は１０〜８０重量％であり、ポリプロピレンの重量は１０〜８９重量％であり、分散剤の重量は１〜１０重量％で構成され、前記不織布の全重量は、１０〜１００ｇｓｍとなるものであることを特徴とする、ポリ乳酸のブレンド紡糸による生分解性と低い炭素排出特性を有する不織布及びその製造方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、上記した従来のポリ乳酸ブレンド不織布は、主に樹脂混合性による紡糸性の改善に焦点を置いているものであって、これらのブレンド不織布の機械的または物理的な物性の改善については、全く認識しておらず、これについての研究も、殆どない実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００２‐００２９１１０号公報
【特許文献２】大韓民国特許公開第２０１２‐００６３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、上記従来の技術的な問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ポリ乳酸と汎用樹脂との間の相溶性を向上させて紡糸して製造するので、機械的な物性が改善され、炭素排出量を減らした不織布において、これらの製造された不織布の物理的な物性である柔軟性に優れ、様々な用途に用いられ、商品性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、上記した優れた物理的な特性を有する不織布をより一層容易に製造する方法を提供することにある。
【００１０】
本発明は、上記した明確な目的の他に、このような目的及び本明細書の全般的な技術に基づき、この分野における通常の者により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。
【００１１】
上記した本発明の目的は、ポリ乳酸とポリプロピレンとのブレンドの際に、相溶性を向上させる特定の分散剤を適用し、かつ、柔軟剤を一定の比率で加えることにより、ポリプロピレン内にポリ乳酸を均一に分散し、紡糸時、製造工程条件の調節により、不織布の紡糸性に優れるとともに、製造された不織布の柔軟性を顕著に改善することができることを見い出して達成された。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成するために、本発明による柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布は、ポリ乳酸とポリプロピレンとのブレンド紡糸により製造された不織布において、前記ブレンディングのための高分子混合物の総重量中の、ポリ乳酸の重量は１０〜８０重量％であり、ポリプロピレンの重量は１０〜８９重量％であり、分散剤の重量は１〜７重量％であり、柔軟剤の重量は１〜３重量％で構成され、前記不織布の全重量は１０〜１００ｇｓｍとなるものであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の構成によると、前記柔軟剤は、エルカ酸アミド（Ｅｒｕｃａｍｉｄｅ）系柔軟剤を用いるものであることを特徴とする。
【００１４】
本発明のまた他の構成によると、前記エルカ酸アミドは、ステアリルエルカ酸アミドまたはエルシルエルカ酸アミドであることを特徴とする。
【００１５】
本発明のまた他の構成によると、前記分散剤は、ポリ乳酸重合体と混和性を有する親水性部分及びポリプロピレン重合体と混和性を有する疎水性部分を含むものであることを特徴とする。
【００１６】
上述した他の目的を達成するために、本発明による柔軟性が向上したポリ乳酸ブレンド不織布の製造方法は、ポリ乳酸とポリプロピレンとのブレンド紡糸により不織布を製造する方法において、前記製造方法は、ブレンディングのための高分子混合物の総重量中の、ポリ乳酸の重量を１０〜８０重量％、ポリプロピレンの重量を１０〜８９重量％、分散剤の重量を１〜７重量％、柔軟剤の重量を１〜３重量％で構成し、実質的な連続相としてのポリ乳酸とポリプロピレンを、分散剤を用いて、ポリプロピレン樹脂内にポリ乳酸を均一に乾式混合して分散することにより、熱可塑性組成物の乾燥混合物を形成する段階と、前記熱可塑性組成物の乾燥混合物を、有利には、攪拌、掻回、または他の方式によりブレンディングしてポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、及び分散剤を効果的にかつ均一に混合して均質な乾燥混合物を形成する段階と、前記乾燥混合物を押出機中で溶融ブレンディングし、ポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、及び分散剤を効果的にかつ均一に混合して均質な溶融混合物を形成する段階と、前記溶融混合物を紡糸してウェブを形成し、熱圧着して不織布を形成する段階と、で構成され、前記不織布の全重量を１０〜１００ｇｓｍとなるように製造することを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の構成によると、前記ポリ乳酸は、メルトフローインデックス（ＭＦＩ：Ｍｅｌｔ  Ｆｌｏｗ  Ｉｎｄｅｘ、２１０℃）が、１５〜３０ｇ／１０分であるポリ乳酸を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、特定の柔軟剤を一定の比率で添加することにより、不織布の表面の摩擦係数を低くし、柔軟性を向上させ、従来のポリプロピレン／ポリ乳酸不織布の低い炭素排出特性に加えて、ポリ乳酸特有の堅い性質のために柔軟性が劣る短所を解決し、しかも、分散剤を用いて混合及び紡糸時、製造工程条件を特定して調節することにより、ポリ乳酸とポリプロピレンが均一に混合され、紡糸及び不織布化するようにして、生産性を高め、上記した従来の問題点を解消した。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を好適な実施形態によりさらに詳述する。
【００２０】
本発明を詳述するに先立って、本発明の明細書の全般にわたって用いられた前記ポリ乳酸について先ず定義すると、ポリ乳酸は、乳酸またはラクチドの重合により製造されるものであり、このため、本発明において用いられる用語の「ポリ乳酸」は、乳酸またはラクチドの重合により製造される重合体を意味するものである。任意の公知の重合方法、例えば、重縮合または開環重合を用いて乳酸を重合してもよい。重縮合方法において、例えば、Ｌ‐乳酸、Ｄ‐乳酸、またはこれらの混合物は、脱水‐重縮合に直接適用される。開環重合方法において、乳酸の環状二量体であるラクチドは、重合調節剤及び触媒の助けを借りて重合に適用される。ラクチドは、Ｌ‐ラクチド、Ｄ‐ラクチド、及びＤＬ‐ラクチド（メソ‐ラクチド、Ｌ‐乳酸とＤ‐乳酸の縮合物とも呼ばれる。）を含んでもよい。それぞれの前記ラクチド（すなわち、Ｌ‐ラクチド、Ｄ‐ラクチド、及びＤＬ‐ラクチド）は、二量体である。すなわち、これらは、２つの乳酸単位からなる。そのキラル中心のために、乳酸は、２つの異なる立体化学的異性体、すなわち、Ｒ異性体及びＳ異性体の形状を有する。Ｄ‐ラクチドは、２つのＲ異性体を含み、Ｌ‐ラクチドは、２つのＳ異性体を含み、メソ‐ラクチドは、Ｒ異性体及びＳ異性体を含む。異なる異性体を混合し、必要に応じて、重合して後述する任意の所要の組成及び結晶度を有するポリ乳酸が得られる。また、少量の鎖延長剤（例えば、後述するジイソシアネート化合物、エポキシ化合物、または酸無水物）を用いてポリ乳酸の分子量を増加させることができる。好適には、ポリ乳酸の重量平均分子量は、約６０，０００〜１，０００，０００である。
【００２１】
本発明に使用可能な好適なポリ乳酸重合体としては、これに限定されるものではないが、一つの具体例としては、米国ミネソタ州ミネアポリス所在のネイチャーワークス（Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ）（登録商標）があり、これは、商業的に入手可能である。他の好適なポリ乳酸重合体は、ドイツクライリング所在のビオマーインコーポレイテッド（Ｂｉｏｍｅｒ，Ｉｎｃ．）からビオマー（ＢＩＯＭＥＲＴＭ）Ｌ９０００または三井化学（Ｍｉｔｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）（ラセア（ＲＡＣＥＡＴＭ））から商業的に入手可能である。さらに他の好適なポリ乳酸は、本発明に参照として引用される米国特許第４，７９７，４６８号、第５，４７０，９４４号、第５，７７０，６８２号、第５，８２１，３２７号、第５，８８０，２５４号、及び第６，３２６，４５８号に記述されているものが使用可能である。
【００２２】
また、前記ポリ乳酸のメルトフローインデックスは、任意の温度（例えば、２１０℃）において１０分当たりに２１６０ｇの荷重に適用されるとき、押出流量計オリフィス（直径０．０８２５インチ）から強制的に送られる、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ１２３８‐Ｅにより測定される重合体の重量（ｇ）を示す。ポリ乳酸はまた、典型的に融点が約１００℃〜２４０℃であり、一部の実施形態において約１２０℃〜２２０℃であり、一部の実施形態において約１４０℃〜２００℃である。このような低融点のポリ乳酸は、これらが高速で生分解されるという点で有用である。ポリ乳酸のガラス転移温度（「Ｔｇ」）もまた、重合体の可溶性及び加工性を改善するように比較的に低い。例えば、Ｔｇは約８０℃以下、一部の実施形態において約７０℃以下、一部の実施形態において約６５℃以下であってもよい。以下で詳述するように、融点及びガラス転移温度はいずれもＡＳＴＭ  Ｄ‐３４１７に従い示差走査熱量計（「ＤＳＣ」）を用いて決定することができる。
【００２３】
前記ポリ乳酸重合体は、通常、乳酸の重合反応により製造される。しかしながら、化学的に等価の材料が、同様に、ラクチドの重合反応により製造され得ることが、当業界の熟練者であれば、理解されるだろう。このため、本明細書において用いられる「ポリ乳酸重合体」との用語は、乳酸またはラクチドの重合反応により製造される重合体を示すためのものである。
【００２４】
一般に、ポリ乳酸重合体は、好適な特性を示す熱可塑性組成物（例えば、ポリプロピレン重合体）を生成するのに効果的な量で、熱可塑性組成物中に存在することが好ましい。ポリ乳酸重合体は、約１０〜８０重量％、好適には、約１５〜７０重量％、さらに好適には、約２０〜６０重量％の量で、熱可塑性組成物に存在するが、このとき、全ての重量％は、熱可塑性組成物に存在するポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、及び分散剤の総重量を基準とする。熱可塑性組成物が実質的に紡糸されて不織布を形成するためには、ポリプロピレン重合体が実質的な連続相でなければならないので、熱可塑性組成物中の３つの成分の組成比を維持することが重要である。成分比の大よその限界は、成分の密度を基準として決定されてもよい。成分の密度を体積に換算し（各成分を１００ｇと推定する。）、成分の体積を合算して、全体の熱可塑性組成物の体積を求め、成分の重量平均を計算し、ブレンド中のポリ乳酸重合体が体積の殆どを占める熱可塑性組成物を製造するのに必要な各成分の大よその最小比が得られる。
【００２５】
また、ポリプロピレン重合体は、ポリオレフィン系重合体に属する樹脂として当業界に公知されている。物品として製造可能な任意のポリオレフィン、例えば、スパンボンド長繊維が、本発明において好適に用いられるものと思われる。ポリプロピレンは、高密度または低密度であってもよく、直鎖または分岐鎖の重合体であってもよい。ポリプロピレンの製造方法は、当業界の通常の熟練者に公知されている。
【００２６】
前記ポリプロピレンは、一般に、自然に疎水性である。本明細書において用いられた用語「疎水性」とは、空気中での水の接触角が少なくとも９０度である材料をいう。これに対して、本明細書における用語「親水性」とは、空気中での水の接触角が９０度未満である材料をいう。本発明によると、前記接触角測定値は、文献［Ｒｏｂｅｒｔ  Ｊ．  Ｇｏｏｄ  ａｎｄ  Ｒｏｂｅｒｔ  Ｊ．  Ｓｔｒｏｍｂｅｒｇ，  Ｅｄ．，  ｉｎ  ‘Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ‐Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ’，  Ｖｏｌ.II，（Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ，  １９７９)，ｐａｇｅｓ  ６３‐７０］の記載内容により求めることができる。
【００２７】
一般に、ポリ乳酸重合体及びポリプロピレンはいずれも溶融加工可能なものが好ましい。このため、ポリ乳酸重合体及びポリプロピレンは、１０分当たり約１ｇ〜１０分当たり約２００ｇ、好適には、１０分当たり約１０ｇ〜１０分当たり約１００ｇ、より好適には、１０分当たり約２０ｇ〜１０分当たり約４０ｇの溶融流量を示すことが好ましい。材料の溶融流量は、本明細書において参考文献として引用されているＡＳＴＭ試験方法Ｄ１２３８−Ｅにより求めることができる。
【００２８】
前記重合体が化学的に同一ではなく、このため、互いに多少不混和性であり、前記重合体の混合物の加工処理に悪影響を及ぼしやすいので、ポリ乳酸重合体及びポリプロピレン重合体の加工性を改善することが好ましいと明らかになった。例えば、ポリ乳酸重合体及びポリプロピレン重合体は、たまには、これら自らが効果的に混合し難く、本質的に均一な混合物として製造し難い。一般に、ポリ乳酸重合体及びポリプロピレン重合体の効果的な製造及び単一の熱可塑性組成物への加工処理を助けるために、分散剤を用いることが好ましいと明らかになった。
【００２９】
本発明に使用可能な好適な分散剤は、ポリ乳酸重合体と混和性を有する親水性部分及びポリプロピレン重合体と混和性を有する疎水性部分を含む。これらの親水性及び疎水性部分は、一般に、別途のブロックとして存在し、全体の分散剤の構造は、ジブロックまたはランダムブロックであってもよい。分散剤は、熱可塑性組成物の製造及び加工処理を改善するために、最初は、可塑化材料として作用することが好ましい。次いで、熱可塑性組成物から加工処理された材料である本発明の不織材料のうち、加工処理された材料の空気中での水の接触角を変化させることにより、分散剤が界面活性剤として作用することが好ましい。分散剤の疎水性部分は、ポリスチレンであってもよいが、これに制限されるものではない。分散剤の親水性部分は、エチレンオキシド、エトキシレート、グリコール、アルコール、またはこれらの任意の混合物を含有してもよい。好適な分散剤の成分は、スチレン‐エチレン‐ブチレン‐スチレンブロック共重合体成分であることが好ましい。
【００３０】
一般に、分散剤が、好適な特性を示す熱可塑性組成物を生成するのに効果的な量で、熱可塑性組成物中に存在することが好ましい。最少量の分散剤が、熱可塑性組成物のうち、他の成分との効果的なブレンディング及び加工処理を達成するのに必要となる。多過ぎる量の分散剤は、熱可塑性組成物の加工処理問題をもたらすようになる。分散剤は、有利には、約１〜７重量％、好ましくは、約１．５〜６重量％、より好ましくは、約２〜５重量％の量で、熱可塑性組成物中に存在し、このとき、全ての重量％は、熱可塑性組成物中に存在するポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、及び分散剤の総重量を基準とする。
【００３１】
本発明の好適な実施形態によると、柔軟剤が１〜３重量％が混合されるが、前記柔軟剤は、ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）１１ＣＯＮＨ２のエルカ酸アミド系柔軟剤を用いることが好ましく、前記エルカ酸アミド系としては、特にステアリルエルカ酸アミドまたはエルシルエルカ酸アミドが挙げられる。
【００３２】
このように本発明によるポリ乳酸のブレンド紡糸による生分解性と低い炭素排出特性及び柔軟性が向上した不織布であって、前記柔軟剤は、１〜３重量％が好ましいが、その理由では、柔軟剤の含量が１％未満であると、不織布の表面の摩擦係数を低くする効果が微々であり、３％を超えると、摩擦係数を低くする効果はよいが、不織布がベルトを通過する工程においてスリップが発生し、工程上の問題を引き起こすので、好ましくない。
【００３３】
本発明による不織布の製造のための熱可塑性組成物の主成分は、上述したが、前記熱可塑性組成物は、これらに制限されず、得られる不織布の好適な特性に悪影響を及ぼさない他の成分を含んでもよい。追加の成分として用いられる材料の例としては、顔料、抗酸化剤、安定化剤、界面活性剤、ワックス、流動性促進剤、固相溶媒、可塑化剤、核剤、微粒子、及び熱可塑性組成物の加工性を向上させるために添加された材料を非制限的に含んでもよい。前記追加の成分が熱可塑性組成物中に含まれる場合、前記追加の成分は、有利には、約５重量％未満、より有利には、約３重量％未満、好適には、約１重量％未満の量で用いれることが好ましく、このとき、全ての重量％は、熱可塑性組成物中に存在するポリ乳酸重合体、ポリプロピレン、分散剤、及び柔軟剤の総重量を基準とする。
【００３４】
本発明に用いられた熱可塑性組成物は、一般に、ポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、分散剤、及び柔軟剤と、任意の追加の成分の混合物の形態で得られるものである。ポリ乳酸重合体は、実質的なポリプロピレン重合体の連続相内に取り囲まれた実質的な不連続相を形成する。熱可塑性組成物の好適な特性を達成するためには、ポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、分散剤、及び柔軟剤が互いに実質的に反応しなかったまま維持されることが好ましい。このため、ポリ乳酸重合体、ポリプロピレン、分散剤、及び柔軟剤のそれぞれは、熱可塑性組成物の別途の成分として残っている。また、ポリプロピレン重合体は、実質的な連続相を形成し、ポリ乳酸重合体は、実質的な不連続相を形成し、このとき、ポリプロピレン重合体の連続相は、実質的にその構造内においてポリ乳酸重合体を取り囲む。
【００３５】
本発明の一つの実施形態では、ポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、分散剤、柔軟剤を一緒に乾式混合し、熱可塑性組成物の乾燥混合物を形成した後、この熱可塑性組成物の乾燥混合物を有利には攪拌、掻回、または他の方式でブレンディングして、ポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、分散剤、及び柔軟剤を効果的にかつ均一に混合し、本質的に均質の乾燥混合物を形成する。次いで、乾燥混合物を、例えば、押出機中で、溶融ブレンディングして、ポリ乳酸重合体、ポリプロピレン重合体、及び分散剤を効果的にかつ均一に混合し、本質的に均質の溶融混合物を形成する。
【００３６】
上述した熱可塑性組成物から製造される多成分繊維の製造方法について説明する。重合体の溶融紡糸は、連続フィラメント、例えば、スパンボンドまたはメルトブローン、及び非連続フィラメント、例えば、ステープル及びショートカット繊維の構造物の製造を含む。スパンボンドまたはメルトブローン繊維を製造するために、一般に、熱可塑性組成物を押出して分配システムに供給するが、ここで、熱可塑性組成物が紡糸口のプレート内に導入される。紡糸された繊維を、引き続き冷却し、固化し、空気力学システムで延伸して、従来の不織布に成形する。一方、ショートカットまたはステープル繊維を製造するために、直接的に不織構造物に成形するよりは、紡糸された繊維を冷却し、固化し、一般に、機械的ロールシステムで、中間フィラメントの直径に延伸して収束する。次いで、繊維を、その軟化温度以下の温度で、好適な最終の繊維直径に「冷却延伸」し、クリンピングし、または形状付着して、好適な繊維直径に切断する。
【００３７】
押出された熱可塑性組成物及び／または繊維の延伸のための冷却工程は、組成物が水溶性成分を含まないので、水を含まない冷却手段を用いることが好ましい。冷却は、通常、周囲温度または周囲温度未満の空気を、押出された重合体の上に送風して行われる。このとき、冷却温度は、好ましくは、１０〜２０℃であり、より好ましくは、１３〜１８℃である。
【００３８】
ポリ乳酸材料は、工程後半の熱加工処理の間、たびたび熱収縮を行う。熱収縮は、主に非晶質相及び不完全な結晶質相において、重合体セグメントの熱誘導された鎖弛緩のために引き起こす。このような問題を克服するために、鎖弛緩及び不完全な結晶質構造の再整列を可能にするよりは、熱エネルギーが直接溶融させるように、結合段階の前に材料の結晶化を最大化することが好ましい。このような問題に対する代表的な解決策は、材料に熱効果処理を行うことである。このため、製造された材料、例えば、繊維が結合ロールに到達して、熱硬化処理を受けるとき、繊維は、既に完全にまたは極めて多く配向されているので、実質的に収縮しないようになる。本発明は、多成分繊維の形態のため、このような追加の加工処理段階の必要性をなくす。上述のように、ポリプロピレンは、一般に、ポリ乳酸の予測される熱収縮を最小化する強化構造を提供する。
【００３９】
上述したように、本発明によるポリ乳酸とポリプロピレンとのブレンド紡糸による不織布の製造方法は、実質的な連続相としてのポリ乳酸とポリプロピレンを、分散剤により、ポリプロピレン樹脂内にポリ乳酸を均一に分散することにより、実質的に分解され得るが、繊維の効果的な機械的特性及び液体処理特性を示す不織構造物に加工されやすい不織布を製造可能にする。
【００４０】
本発明の好適な実施形態によると、ポリ乳酸／ポリプロピレンブレンド紡糸による不織布の製造方法において、ポリ乳酸と分散剤を、原料を計量するドージングシステムを用いて、ポリプロピレンと一緒に一定の比率で押出機に伝達し、このとき、ポリ乳酸の仕込率は、上記のように有利には約１０〜８０重量％、好適には、約１５〜７０重量％、より好適には、約２０〜６０重量％の量であることがよい。若し、ポリ乳酸の仕込率が１０重量％未満であると、炭素低減効率が低いという問題点があり、９０重量％を超えると、通常の設備において、副原料の仕込量が多いという問題点があり、原価上昇の問題があるので、好ましくない。
【００４１】
前記分散剤を含むポリ乳酸／ポリプロピレンブレンド混合物は、熱可塑性または紡糸可能な高分子である。本明細書において用いられる「混合物」との用語は、２つ以上の高分子の均質混合物または二成分繊維のように、２つ以上の物理的に別の高分子の非均質混合物を含む。次に、分散剤を含むポリ乳酸／ポリプロピレンブレンド混合物を紡糸するが、紡糸されたフィラメントは、ハニカム状のチェンバから噴射される冷却空気により固化し、上部から吹き込む空気と、コンベヤベルトの下部から吸入する空気との圧力により延伸され、コンベヤベルトの上に一定の重量で積層されてウェブが形成される。ウェブは、単層（メルトブローン層Ｍまたはスパンボンド層Ｓ）、二層（ＳＳまたはＳＭ）の複合物、または３つ以上の層（ＳＭＳ、ＳＭＭＳ、ＳＳＭＭＳ、ＳＳＭＭＳＳウェブ）の複合化層を含んでもよい。特定のウェブは、重量（ｇｓｍ）が大きく異なり、このような重量変化は、層別の吐出量及び移送されるベルトの速度で調整され得る。最後に、集積されたウェブは、力学的特性及び形態安定性を与えるために、熱的に結合する。接着面積を限定するのではないが、カレンダーロールの構成は、一方は、通常的に接着面積が１０〜２０重量％を有するエンボスロール面、他方は、表面が滑らかなロールで構成されており、多層に集積されたウェブは、前記ロールを通過しながらシート化する。集積されたウェブの結合において、前記熱的結合のみならず、化学的ボンディング（レジンボンディング）、水流結合、及びニードルパンチングからなる群より選ばれたプロセスのような、本技術の分野においてよく知られた任意のプロセスにより、長繊維不織布ウェブを結合して不織布を形成することができる。好適には、熱的ボンディングが用いられてもよい。
【００４２】
以下、実施例により本発明の不織布について具体的に説明する。これらの実施例は、本発明をより具体的に説明するために例示的に提示したものであるだけで、本発明の範囲が、これらの実施例により制限されないというのは、当業界において通常の知識を有するものにとって自明であろう。
【００４３】
また、以下の実施例及び比較例では、多様な量のポリ乳酸、ポリプロピレン、分散剤、及び柔軟剤を用いて繊維を製造したが、これらのポリ乳酸重合体（ＰＬＡは）は、米国ミネソタ州ミネアポリス所在のネイチャーワークス（Ｎａｔｕｒｅｗｏｒｋｓ）から入手し、メルトフローインデックスが１５〜３０ｇ／１０分であり、ポリプロピレン重合体（ＰＰ）は、ホナム石油化学から商品名ＳＦＲ‐１７１Ｈを入手し、メルトフローインデックスが３５ｇ／１０分であり、約１６０℃の溶融温度を有し、分散剤は、日本国東京都中央区築地所在のＪＳＲ株式会社から商品名のダイナロン（ＤＹＮＡＲＯＮ）８６３０Ｐを入手して用いており、これを用いた不織布の製造方法においては、ポリ乳酸と分散剤を、原料を計量するドージングシステムを用いて、ポリプロピレンとそれぞれの実施例及び比較例による一定の比率で、押出機に伝達して混合物を紡糸し、紡糸されたフィラメントは、ハニカム状のチェンバから噴射される冷却空気により固化し、上部から吹き込む空気と、コンベヤベルトの下部から吸入する空気との圧力により延伸し、コンベヤベルトの上に一定の重量で積層してウェブを形成した後、熱的ボンディングを行い、不織布を製造した。
【００４４】
実施例１
ポリ乳酸２０重量％、分散剤３重量％、柔軟剤１重量％、ポリプロピレン樹脂７６重量％を仕込み、溶融紡糸して繊維化し、多孔性のコンベヤベルトの上において延伸して、基礎重量が４０ｇｓｍであるポリ乳酸／ポリプロピレン不織布を製造し、製造された不織布の物性を測定し、下記の表１に示した。
【００４５】
実施例２
ポリ乳酸２０重量％、分散剤３重量％、柔軟剤３重量％、ポリプロピレン樹脂７４重量％を仕込むこと以外には、実施例１と同様にして不織布を製造し、製造された不織布の物性を測定し、下記の表１に示した。
【００４６】
比較例１
ポリ乳酸２０重量％、分散剤３重量％、ポリプロピレン樹脂７７重量％を仕込むこと以外には、実施例１と同様にして不織布を製造し、製造された不織布の物性を測定し、下記の表１に示した。
【００４７】
比較例２
ポリ乳酸２０重量％、分散剤３重量％、柔軟剤０．５重量％、ポリプロピレン樹脂７６．５重量％を仕込むこと以外には、実施例１と同様にして不織布を製造し、製造された不織布の物性を測定し、下記の表１に示した。
比較例３
ポリ乳酸２０重量％、分散剤３重量％、柔軟剤５重量％、ポリプロピレン樹脂７２重量％を仕込むこと以外には、実施例１と同様にして不織布を製造し、製造された不織布の物性を測定し、下記の表１に示した。
【００４８】
【表１】
2016539258.tif 000002
【００４９】
実験例
上記した実施例及び比較例により製造された不織布について、以下のようにそれぞれの物性を評価した。
【００５０】
（１）目付量（重量：ｇ／ｍ２）：ＡＳＴＭ  Ｄ  ３７７６‐１９８５の方法により測定した。
（２）引張強度：引張強伸度機（Ｉｎｓｔｒｏｎ）の測定設備を用いて、ＫＳＫ  ０５２０法により、試験片の幅５ｃｍ、間隔１０ｃｍの試験片を、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎの条件で引っ張り、最大荷重を求めた。
（３）引張伸度：前記（２）の方法で測定した最大伸長時の伸度を求めた。
（４）柔軟性（摩擦係数）：ＫＳ  Ｍ  ３００９の方法を用いて、摩擦係数測定設備を作動させると、測定装置が自動に傾きながら、プレートが下方に滑り、センサを押すと停止する。このとき、停止状態での角度の値を変換する。
【００５１】
以上、本発明の技術的思想は、好適な実施形態において詳述されたが、上記した実施形態は、その説明のためのものであり、その制限のためのものではないことに注意しなければならない。本発明の技術思想の範囲内で、様々な変形及び修正が可能であることは、当業者にとって明白であり、このような変形及び修正が、添付の特許請求の範囲に属することは当然である。
【国際調査報告】
2016539258.tif 000003
2016539258.tif 000004
2016539258.tif 000005
2016539258.tif 000006