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TW202538124A - 不織布及其製造方法以及積層不織布 - Google Patents

不織布及其製造方法以及積層不織布

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TW202538124A
TW202538124A TW113144343A TW113144343A TW202538124A TW 202538124 A TW202538124 A TW 202538124A TW 113144343 A TW113144343 A TW 113144343A TW 113144343 A TW113144343 A TW 113144343A TW 202538124 A TW202538124 A TW 202538124A
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TW
Taiwan
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nonwoven fabric
acrylic resin
less
hollow
fiber
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TW113144343A
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English (en)
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勝田大士
原昇平
前川茂俊
梶原健太郎
Original Assignee
日商東麗股份有限公司
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Abstract

本發明的課題在於提供一種兼顧優異的強度與剛性的不織布。一種不織布,為包含以丙烯系樹脂為主成分的中空纖維的不織布,所述丙烯系樹脂的Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下,所述中空纖維的平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下,且平均中空率為31.0%以上且60.0%以下,所述不織布的熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下。

Description

不織布及其製造方法以及積層不織布
本發明是有關於一種不織布。
包含聚烯烴系樹脂的不織布、特別是包含丙烯系樹脂的不織布由於成本低、加工性或柔軟性優異,因此被廣泛用於以衛生材料用途為中心的用途。
近年來,為了與環保相隨的源自石油化學原料的聚合物使用量的削減,而對於衛生材料用途或產業資材用途中所使用的包含丙烯系樹脂的不織布,要求減低單位面積重量,進而,要求即便降低了單位面積重量亦發揮與現有產品同等的強度、或為了提高操作性而具有優異的剛性。
對於此種要求,作為提高不織布的強度的手段,提出了各種將形成不織布的纖維製成中空纖維的方法。
例如,在專利文獻1中,提出了包含Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)處於特定範圍的丙烯系聚合物的中空纖維的長纖維不織布。而且,根據該發明,記載了如下意旨:可獲得具有如下特徵的不織布,即與現有的中空纖維不織布相比,纖維的強度、尤其是單絲強度高、即便使形成不織布的丙烯系聚合物纖維的纖維徑變細,中空率亦高的特徵。
另外,在專利文獻2中,提出了包含將C軸配向度或平均纖維徑、平均中空率設為特定範圍的丙烯系聚合物的中空纖維的紡黏不織布。而且,根據該發明,記載了如下意旨:即便在設為低單位面積重量的情況下,所獲得的不織布的均勻性、強度亦高、具有柔軟性,而且即便較先前而言為低單位面積重量亦可保證充分的強度,因此能夠實現輕量化。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:國際公開第2010/024268號 專利文獻2:國際公開第2012/111723號
[發明所欲解決之課題]
在專利文獻1所提出的技術中,雖然藉由對分子量進行控制,可獲得中空率以某程度高且具有一定強度的不織布,但是在不織布的剛性的方面仍然存在課題。
在專利文獻2所提出的技術中,雖然藉由製成分子配向高的中空纖維,可獲得強度以某程度優異且柔軟的不織布,但是剛性仍不充分,在操作性方面亦存在課題。
如上所述,使用了包含丙烯系樹脂的中空纖維的不織布雖然根據製造條件而強度會變高,但是存在不織布變得柔軟,從而剛性下降的傾向。因此,不織布的操作性低,另外,不適於以產業資材用途為中心的需要高剛性的用途。因此,本發明的目的在於提供一種兼顧優異的強度與剛性的不織布。 [解決課題之手段]
本發明者等人進行了努力研究,結果發現在包含將平均單纖維徑與平均中空率設為特定範圍的丙烯系樹脂的中空纖維的不織布中,藉由將熔體質量流動速率及Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)設為特定範圍,而首次成為兼顧優異的強度與剛性的不織布,從而完成了本發明。
本發明旨在解決所述課題,根據本發明,提供以下的發明。
[1] 一種不織布,為包含以丙烯系樹脂為主成分的中空纖維的不織布, 所述丙烯系樹脂中, Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下, 所述中空纖維中, 平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下,且 平均中空率為31.0%以上且60.0%以下, 所述不織布中, 熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下。
[2] 如所述[1]記載的不織布,其中,所述丙烯系樹脂的重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比(Mw/Mn)進一步為3.0以上且10.0以下。
[3] 如所述[1]或[2]記載的不織布,其中,所述不織布的結晶熔解熱量為80 J/g以上且120 J/g以下。
[4] 如所述[1]至[3]中任一項記載的不織布,其中,所述不織布為紡黏不織布。
[5] 一種不織布的製造方法,製造熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下的不織布,所述製造方法具有: 將Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下的丙烯系樹脂熔融,並將所述丙烯系樹脂自紡絲模口的最小外切圓直徑為1.2 mm以上且5.0 mm以下的中空模口孔噴出,形成平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下、且平均中空率為31.0%以上且60.0%以下的中空纖維的步驟; 堆積所述中空纖維,形成包含所述中空纖維的纖維料片的步驟;以及 使所述纖維料片熱接著的步驟。
[6] 如所述[5]記載的不織布的製造方法,其中,所述中空模口孔的狹縫數為5以上且12以下。
[7] 一種積層不織布,具有:如所述[1]至[4]中任一項記載的不織布的層、以及 與所述不織布的層不同的纖維層、及/或膜層。 [發明的效果]
藉由本發明,可獲得兼顧優異的強度與剛性的不織布。
本發明的不織布為包含以丙烯系樹脂為主成分的中空纖維的不織布,所述丙烯系樹脂的Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下,所述中空纖維的平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下,且平均中空率為31.0%以上且60.0%以下,所述不織布的熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下。再者,在本發明中,所謂「以丙烯系樹脂為主成分的中空纖維」,是指構成中空纖維的成分中後述的丙烯系樹脂所佔的質量比例超過50質量%的中空纖維。
以下,對本發明的不織布進行詳細說明,但本發明只要不超出其主旨,則不受以下說明的範圍的任何限定,而且能夠在不脫離本發明的主旨的範圍內進行各種變更。
[丙烯系樹脂] 本發明的不織布包含以丙烯系樹脂為主成分的中空纖維。藉由使用丙烯系樹脂,成為成本低且強度優異的不織布。
所謂該丙烯系樹脂,是指後述的丙烯分率為50%以上的樹脂。而且,作為其具體例,丙烯的均聚物自不必說,亦可列舉丙烯與乙烯的共聚物、或者丙烯與各種α-烯烴的共聚物等。此處,所謂α-烯烴,是指1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二烯、1-十六烯、4-甲基-1-戊烯等在α位存在雙鍵的烴。
本發明中所使用的丙烯系樹脂較佳為丙烯分率為94%以上且100%以下。藉由丙烯系樹脂的丙烯分率較佳為94%以上、更佳為96%以上、進而佳為98%以上,纖維的拉伸強度變高,因此成為強度優異的不織布。另外,本發明中可達到的丙烯系樹脂的丙烯分率的上限為100%。
所謂此處所述的丙烯系樹脂的丙烯分率(%),是指藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)以試樣濃度成為8 mass/v%的方式秤量作為纖維的原料的丙烯系樹脂,加入鄰二氯苯-d 4(鄰二氯苯的氫經取代為氘而成的物質),加溫至135℃進行溶解。 (2)將所獲得的溶液作為試樣,使用核磁共振裝置(例如,捷歐路共振(JEOL RESONANCE)製造的「ECZ-600」等)進行 13C-核磁共振( 13C-Nuclear Magnetic Resonance, 13C-NMR)測定,獲取起因於丙烯單元的波峰面積、與起因於乙烯單元及α-烯烴單元的波峰面積作為NMR光譜的積分值。 (3)以百分率求出與丙烯單元對應的波峰面積A PP相對於與丙烯單元、乙烯單元及α-烯烴單元對應的波峰面積的總和A AP的比率(A PP/A AP)。 (4)對於每1水準進行3次所述(1)~(3),對所獲得的三個(A PP/A AP)的值進行算術平均,將小數點以後第2位四捨五入而求出直至小數點第1位為止的值,將該值設為丙烯系樹脂的丙烯分率(%)。
另外,本發明中所使用的丙烯系樹脂的丙烯分率例如可藉由作為原料的單體的組成來控制。具體而言,藉由在丙烯系樹脂的聚合時增多作為原料的單體的丙烯比率,可提高丙烯系樹脂的丙烯分率。
而且,本發明的丙烯系樹脂的Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下。藉由丙烯系樹脂的Mz/Mw為2.0以上、較佳為2.2以上、更佳為2.3以上,分子配向不會過於變高,接著性提高,因此成為強度優異的不織布。另外,藉由丙烯系樹脂的Mz/Mw為6.0以下、較佳為5.0以下、更佳為4.0以下,可抑制紡絲時的斷絲,因此成為因極端粗的纖維或聚合物塊等的混入而產生的缺陷少的不織布。
在本發明的不織布中,較佳為所述丙烯系樹脂的重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比(Mw/Mn)進一步為3.0以上且10.0以下。藉由丙烯系樹脂的Mw/Mn較佳為3.0以上、更佳為4.0以上、進而佳為4.5以上,分子配向不會過於變高,接著性提高,因此成為強度優異的不織布。另外,藉由丙烯系樹脂的Mw/Mn較佳為10.0以下、更佳為9.0以下、進而佳為8.0以下,可抑制紡絲時的斷絲,因此成為因極端粗的纖維或聚合物塊等的混入而產生的缺陷少的不織布。
再者,所謂所述丙烯系樹脂的Mz/Mw及Mw/Mn,是指藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)採集5 mg的作為纖維的原料的丙烯系樹脂。在自不織布進行測定的情況下,採集5 mg的試驗片。 (2)相對於所採集的丙烯系樹脂或試驗片5 mg,加入1,2,4-三氯苯5 mL,在165℃下加熱20分鐘,使丙烯系樹脂溶解,獲得丙烯系樹脂溶液。 (3)使用聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)過濾器(例如,愛多邦得科東洋(Advantec Toyo)股份有限公司製造的「T010A(孔徑:0.45 μm)」等)對所獲得的丙烯系樹脂溶液進行過濾,製作試樣溶液。 (4)將所製作的試樣溶液投入至高溫凝膠滲透層析(gel permeation chromatography,GPC)裝置(例如,聚合物實驗室(Polymer Laboratories)製造的「PL-220」等)中,在管柱溫度145℃下實施測定,對GPC排出曲線進行分析,藉此求出Z平均分子量Mz、重量平均分子量Mw、數量平均分子量Mn,算出Mz/Mn及Mw/Mn。 (5)對於每1水準進行3次所述(1)~(4),對所獲得的Mz/Mn及Mw/Mn的值進行算術平均,將小數點以後第2位四捨五入而求出直至小數點第1位為止的值,將該值設為丙烯系樹脂的Mz/Mw(無單位)及Mw/Mn(無單位)。
另外,所述丙烯系樹脂的Mz/Mw及Mw/Mn例如可藉由聚合觸媒來控制。具體而言,藉由使用齊格勒-納他觸媒,與使用茂金屬觸媒的情況相比,可增大丙烯系樹脂的Mz/Mw及Mw/Mn。
本發明的以丙烯系樹脂為主成分的中空纖維為了進一步提高本發明的效果、或者為了賦予其他特性,可在不損害本發明的效果的範圍內,視需要含有通常所使用的抗氧化劑、耐候穩定劑、耐光穩定劑、耐熱穩定劑、抗靜電劑、帶電助劑、防霧劑、防黏連劑、包含聚乙烯蠟的潤滑劑、結晶成核劑、及顏料等添加物、或其他聚合物。
本發明中所使用的丙烯系樹脂的熔體質量流動速率較佳為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下。藉由丙烯系樹脂的熔體質量流動速率較佳為16 g/10分鐘以上、更佳為20 g/10分鐘以上、進而佳為25 g/10分鐘以上、最佳為30 g/10分鐘以上,紡絲時的穩定性提高,因此成為品質優異的不織布。另外,藉由丙烯系樹脂的熔體質量流動速率較佳為55 g/10分鐘以下、更佳為50 g/10分鐘以下、進而佳為45 g/10分鐘以下,纖維的拉伸強度變高,且接著部不易被破壞,因此成為強度優異的不織布。
所謂此處所述的丙烯系樹脂的熔體質量流動速率(g/10分鐘),是指依據美國材料試驗協會(American Society for Testing Materials,ASTM)D1238(A法)並藉由以下的流程而測定、計算出的值。根據該規格,規定了對丙烯系樹脂在載荷:2.16 kg、溫度:230℃下進行測定。 (1)採集20 g的作為纖維的原料的丙烯系樹脂。 (2)將所採集的丙烯系樹脂投入至加熱為230℃的熔體質量流動速率測定裝置(例如,東洋精機製作所股份有限公司製造的「熔體指數測定儀(MELT INDEXER)F-F01」等)中,在載荷2.16 kg、溫度230℃的條件下進行測定。 (3)對於每1水準進行5次所述(1)~(2),對所獲得的5個測定值進行算術平均,將小數點以後第1位四捨五入而求出直至1位數為止的值(g/10分鐘),將該值設為丙烯系樹脂的熔體質量流動速率(g/10分鐘)。
另外,本發明中所使用的丙烯系樹脂的熔體質量流動速率例如可藉由丙烯系樹脂的分子量、或Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)來控制。具體而言,藉由提高丙烯系樹脂的分子量、減小Mz/Mw,可降低丙烯系樹脂的熔體質量流動速率。
為了提高不織布的滑動性,本發明的丙烯系樹脂較佳為含有0.01質量%以上且5.0質量%以下的脂肪酸醯胺化合物。藉由脂肪酸醯胺化合物的含量較佳為0.01質量%以上、更佳為0.05質量%以上、進而佳為0.1質量%以上,脂肪酸醯胺化合物在纖維表面作為潤滑劑發揮作用,因此成為觸感優異的不織布。另外,藉由脂肪酸醯胺化合物的含量較佳為5.0質量%以下、更佳為4.0質量%以下、進而佳為3.5質量%以下,可提高纖維的結晶化度,因此成為強度及剛性優異的不織布。
[中空纖維] 本發明的不織布包含以所述丙烯系樹脂為主成分的中空纖維。藉由製成中空纖維,成為具有優異的強度的不織布。
本發明的中空纖維亦可為將兩種以上的樹脂複合而成的複合纖維。在中空纖維為複合纖維的情況下,其複合形態只要不損害本發明的效果,則並無特別限定,可自芯鞘型、海島型、並排型、混合型等中適宜選擇。
本發明的不織布中使用的中空纖維的平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下。藉由平均單纖維徑為5.0 μm以上、較佳為8.0 μm以上、進而佳為10.0 μm以上,纖維的彎曲力矩變大,因此成為剛性優異的不織布。另外,藉由平均單纖維徑為50.0 μm以下、較佳為40.0 μm以下、更佳為35.0 μm以下,在以相同的單位面積重量進行比較時,纖維的根數變多,因此成為質地的均勻性優異的不織布。
再者,所謂中空纖維的平均單纖維徑(μm),是指藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)自不織布採集5 mm×5 mm的試驗片。 (2)對於不織布的表面中的纖維彼此未接著的非接著部,利用掃描式電子顯微鏡(例如,日立高新科技(Hitachi High-technologies)股份有限公司製造的「SU1510」等)以可觀察到10根以上的纖維側面的倍率拍攝圖像。 (3)根據所拍攝的圖像,自構成不織布的纖維中隨機選擇10根,對其纖維直徑(μm)進行測量。 (4)對於每1水準,變更試驗片的採集部位而進行10次所述(1)~(3),對所獲得的共計100根纖維直徑進行算術平均,將小數點以後第2位四捨五入而求出直至小數點第1位為止的值,將該值設為平均單纖維徑(μm)。
再者,在所述流程(2)及後述的中空纖維的平均中空率中的流程(2)以及中空纖維的根數比例中的流程(2)中,所謂「不織布的表面」,是指自不織布的厚度方向觀察時的觀察方向側的面,在可自兩面觀察的情況下,是指兩觀察方向側的面。
另外,本發明的中空纖維的平均單纖維徑例如可藉由丙烯系樹脂的熔體質量流動速率、或中空纖維的平均中空率、製造步驟中的紡絲溫度、單孔噴出量、紡絲速度等來控制。具體而言,藉由減小丙烯系樹脂的熔體質量流動速率、降低平均中空率、提高紡絲溫度、降低單孔噴出量、提高紡絲速度,可減小中空纖維的平均單纖維徑。
而且,本發明的中空纖維的平均中空率為31.0%以上且60.0%以下。藉由平均中空率為31.0%以上、較佳為33.0%以上、更佳為35.0%以上、進而佳為37.0%以上,接著部不易被破壞,此外非接著部的纖維的彎曲力矩變大,因此成為強度及剛性優異的不織布。另外,藉由平均中空率為60.0%以下、較佳為55.0%以下、更佳為50.0%以下,可抑制纖維屈曲時產生的剖面形狀變形(自大致圓形向大致橢圓形的變形)所引起的彎曲力矩的下降,因此成為剛性優異的不織布。
再者,所謂中空纖維的平均中空率(%),是指藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)自不織布中採集5 mm×5 mm的試驗片。 (2)在不織布的表面,利用環氧樹脂等包埋劑將存在於相對於相鄰的接著部間的距離而自接著部遠離10%以上的距離的位置的非接著部的纖維包埋,使用剃刀在纖維軸垂直方向上切斷纖維而使纖維剖面露出後,利用掃描式電子顯微鏡(例如,日立高新科技(Hitachi High-technologies)股份有限公司製造的「SU1510」等)以可觀察到10根以上的纖維剖面的倍率拍攝圖像。 (3)根據所拍攝的圖像,使用圖像分析軟體(例如,三谷商事股份有限公司製造的「WinROOF2015」等),對中空纖維的中空部所形成的大致圓形部的外周長L in(μm)、樹脂部外側所形成的大致圓形部的外周長L out(μm)進行測量,藉由下式,算出外周部與L in及L out為同一的正圓的面積A in(μm 2)及A out(μm 2)、中空率H(%) A in(μm 2)=L in 2÷4π A out(μm 2)=L out 2÷4π H(%)=A in/A out×100 (式中,π表示圓周率)。 (4)對於每1水準,變更試驗片的採集部位而進行10次所述(1)~(3),對所獲得的共計100根中空率H(%)進行算術平均,將小數點以後第2位四捨五入而求出直至小數點第1位為止的值,將該值設為平均中空率(%)。
另外,本發明的中空纖維的平均中空率例如可藉由丙烯系樹脂的熔體質量流動速率、或製造步驟中的中空模口孔形狀、紡絲溫度、單孔噴出量、冷卻條件等來控制。具體而言,藉由減小丙烯系樹脂的熔體質量流動速率、增大中空模口孔的最小外切圓直徑、增多中空模口孔的狹縫數、降低紡絲溫度、降低單孔噴出量、降低冷卻風的溫度,可增大中空纖維的平均中空率。
本發明的中空纖維較佳為纖維長度為30 mm以上。藉由纖維長度較佳為30 mm以上、更佳為40 mm以上、進而佳為45 mm以上,每一根纖維的纏繞點數增加,因此成為強度優異的不織布。另外,纖維長度的上限並無特別限制,例如亦可使用幾乎不具有纖維端的長纖維。
[不織布] 本發明的不織布包含所述中空纖維。此處,所謂「包含中空纖維的不織布」,不僅是指僅包含中空纖維的不織布,而且亦包括包含中空纖維與其他纖維、且中空纖維的根數比例為60%以上的不織布。
再者,該中空纖維的根數比例(%)是藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)自不織布採集5 mm×5 mm的試驗片。 (2)在不織布的表面,利用環氧樹脂等包埋劑將存在於相對於相鄰的接著部間的距離而自接著部遠離10%以上的距離的位置的非接著部的纖維包埋,使用剃刀切斷不織布而使纖維剖面露出後,利用掃描式電子顯微鏡(例如,日立高新科技(Hitachi High-technologies)股份有限公司製造的「SU1510」等)以可觀察到10根以上且50根以下的纖維剖面的倍率拍攝圖像。 (3)對於每1水準,變更試驗片的採集部位,同時重複進行所述(1)~(2),直至拍攝共計200根纖維剖面為止,根據所拍攝的圖像計數在纖維內部具有中空部的纖維的根數。 (4)由百分率表示中空纖維的根數除以觀察到的纖維的根數(200根)的商,將小數點以後第2位四捨五入而求出直至小數點第1位為止的值,將該值設為中空纖維的根數比例(%)。
本發明的不織布可為紡黏不織布或熔噴不織布等長纖維不織布,亦可為針刺不織布或抄紙不織布等短纖維不織布。其中,就生產性或強度優異的觀點而言,較佳為長纖維不織布,就容易降低單位面積重量、容易兼顧優異的強度與剛性的方面而言,更佳為紡黏不織布。
本發明的不織布可為僅後述的不織布的層的、即單層的不織布,亦可為包含多個相同種類的不織布的層的不織布。再者,所謂此處所述的「相同種類的不織布」,是指相互包含以丙烯系樹脂為主成分的纖維的不織布。其中,在具有與本發明的不織布的層為不同種類的纖維層的情況、例如在本發明的不織布為紡黏不織布時具有熔噴不織布的層或抄紙不織布的層、或者紡織物的層或編織物的層等的情況下,為後述的積層不織布。
本發明的不織布的熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下。藉由不織布的熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上、較佳為20 g/10分鐘以上、更佳為25 g/10分鐘以上、進而佳為30 g/10分鐘以上,紡絲時的穩定性提高,因此品質優異,且接著性提高,故而成為強度優異的不織布。另外,藉由不織布的熔體質量流動速率為55 g/10分鐘以下、較佳為50 g/10分鐘以下、更佳為45 g/10分鐘以下,纖維的拉伸強度變高,且接著部不易被破壞,因此成為強度優異的不織布。
再者,所謂不織布的熔體質量流動速率(g/10分鐘),是指依據ASTM D1238(A法)並藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)自不織布採集20 g的試驗片。 (2)將所採集的試驗片投入至加熱為230℃的熔體質量流動速率測定裝置(例如,東洋精機製作所股份有限公司製造的「熔體指數測定儀(MELT INDEXER)F-F01」等)中,在載荷2.16 kg、溫度230℃的條件下進行測定。 (3)對於每1水準進行5次所述(1)~(2),對所獲得的5個測定值進行算術平均,將小數點以後第1位四捨五入而求出直至1位數為止的值(g/10分鐘),將該值設為不織布的熔體質量流動速率(g/10分鐘)。
另外,本發明的不織布的熔體質量流動速率例如可藉由選擇作為原料的丙烯系樹脂的熔體質量流動速率來控制。具體而言,藉由選擇熔體質量流動速率低的樹脂作為丙烯系樹脂,可降低不織布的熔體質量流動速率。
本發明的不織布較佳為其結晶熔解熱量為80 J/g以上且120 J/g以下。藉由不織布的結晶熔解熱量為80 J/g以上、較佳為85 J/g以上、更佳為88 J/g以上,可適度地提高不織布的結晶化度,因此成為強度或剛性優異的不織布。另外,本發明中可達到的不織布的結晶熔解熱量的上限為120 J/g左右。
再者,所謂不織布的結晶熔解熱量(J/g),是指藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)自不織布採集2.0 mg的試驗片,安置於示差掃描熱量計(例如,TA儀器(TA Instruments)製造的「Q2000」)。 (2)在氮氣下、且在升溫速度16℃/分鐘、測定溫度範圍50℃~230℃的條件下實施示差掃描熱量測定(1stDSC)後,以降溫速度100℃/分鐘進行驟冷後,再次在氮氣下、且在升溫速度16℃/分鐘、測定溫度範圍50℃~230℃的條件下實施示差掃描熱量測定(2ndDSC)。 (3)在2ndDSC的DSC曲線中,計算出最大的吸熱波峰的吸熱量(J/g)。 (4)對於每1水準,變更試驗片的採集部位而進行3次所述(1)~(3),對所獲得的三個吸熱量進行算術平均,將小數點以後第1位四捨五入而求出直至1位數為止的值(J/g),將該值設為結晶熔解熱量(J/g)。
另外,本發明的不織布的結晶熔解熱量例如可藉由丙烯系樹脂的丙烯分率來控制。具體而言,藉由提高丙烯系樹脂的丙烯分率,可提高不織布的結晶熔解熱量。
本發明的不織布較佳為其單位面積重量為5 g/m 2以上且300 g/m 2以下。藉由單位面積重量較佳為5 g/m 2以上、更佳為10 g/m 2以上、進而佳為12 g/m 2以上,成為質地均勻、強度優異的不織布。另外,藉由單位面積重量較佳為300 g/m 2以下、更佳為250 g/m 2以下、進而佳為200 g/m 2以下,可抑制起因於接著不足的起毛,因此成為品質優異的不織布。
再者,所謂不織布的單位面積重量(g/m 2),是指依據JIS L1913:2010「一般不織布試驗方法」的「6.2 每單位面積的質量(國際標準組織(International Organization for Standardization,ISO)法)」並藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)自不織布採集20 cm×25 cm的試驗片。其中,在無法採集20 cm×25 cm的試驗片的情況下,以試驗片的合計面積成為500 cm 2的方式自不織布採集多片試驗片。 (2)對於所採集的試驗片,測定標準狀態下的質量(g),並換算成每1 m 2面積的質量(g/m 2)。 (3)對於每1水準,變更試驗片的採集部位而進行3次所述(1)~(2),對所獲得的3個質量進行算術平均,將小數點以後第1位四捨五入而求出直至1位數為止的值(g/m 2),將該值設為單位面積重量(g/m 2)。
另外,本發明的不織布的單位面積重量例如可藉由製造步驟中的單孔噴出量或模口孔數、纖維料片的搬送速度等來控制。具體而言,藉由提高單孔噴出量、增多模口孔數、降低搬送速度,可增大不織布的單位面積重量。
本發明的不織布較佳為其每單位面積重量的拉伸強度為1.40(N/25 mm)/(g/m 2)以上且3.00(N/25 mm)/(g/m 2)以下。藉由每單位面積重量的拉伸強度較佳為1.40(N/25 mm)/(g/m 2)以上、更佳為1.50(N/25 mm)/(g/m 2)以上,成為強度優異的不織布。另外,本發明中可達到的不織布的每單位面積重量的拉伸強度的上限為3.00(N/25 mm)/(g/m 2)左右。
再者,所謂不織布的每單位面積重量的拉伸強度((N/25 mm)/(g/m 2)),是指依據JIS L1913:2010「一般不織布試驗方法」的「6.3 拉伸強度及伸長率(ISO法)」並藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)自不織布且在不織布的縱向(長度方向)與橫向(寬度方向)各方向上採集25 mm×40 mm的試驗片。 (2)將所採集的試驗片的長邊方向(40 mm)設為拉伸方向,以夾子間隔20 mm安置於拉伸試驗機(例如,A&D股份有限公司製造的「RTC-1210A」等)上。 (3)以拉伸速度20 mm/分鐘實施拉伸試驗,測定最大點載荷(N/25 mm)。 (4)對於每1水準,變更試驗片的採集部位而在縱向與橫向兩方向上分別各進行5次所述(1)~(3),對共計10的最大點載荷的測定值進行算術平均,將小數點第3位四捨五入而求出直至小數點第2位為止的值,將該值設為平均最大點載荷(N/25 mm),使用下式算出每單位面積重量的拉伸強度((N/25 mm)/(g/m 2)) 每單位面積重量的拉伸強度((N/25 mm)/(g/m 2))=最大點載荷(N/25 mm)/單位面積重量(g/m 2)   ・・・(式)。
另外,本發明的不織布的每單位面積重量的拉伸強度例如可藉由丙烯系樹脂的丙烯分率、或中空纖維的平均中空率、不織布的熔體質量流動速率、Mz/Mw、Mw/Mn、結晶熔解熱量、製造步驟中的接著條件(接著率、溫度、線壓等)來控制。具體而言,藉由提高丙烯系樹脂的丙烯分率、提高中空纖維的平均中空率、減小不織布的熔體質量流動速率、增大Mz/Mw、增大Mw/Mn、增大結晶熔解熱量、調整製造步驟中的接著時的接著率或溫度、壓力,可提高不織布的每單位面積重量的拉伸強度。
本發明的不織布較佳為其硬挺度為35 mm以上且300 mm以下。藉由硬挺度較佳為35 mm以上、更佳為40 mm以上,顯現出優異的剛性,因此成為操作性優異的不織布。另外,藉由硬挺度較佳為300 mm以下、更佳為250 mm以下,成為加工性優異的不織布。
再者,所謂不織布的硬挺度(mm),是指依據JIS L1913:2010「一般不織布試驗方法」的「6.7 硬挺度(JIS法及ISO法)」的「6.7.3 41.5°懸臂法」,對不織布的縱向(不織布的長度方向)與橫向(不織布的寬度方向)各方向分別各進行3次測定,進而對縱向、橫向上共計6次全部的測定值進行算術平均,將小數點以後第1位四捨五入而求出直至1位數為止的值(mm)。
另外,本發明的不織布的硬挺度例如可藉由丙烯系樹脂的丙烯分率、或中空纖維的平均單纖維徑、平均中空率、不織布的熔體質量流動速率、結晶熔解熱量、單位面積重量、製造步驟中的接著條件(接著率、溫度、線壓等)來控制。具體而言,藉由提高丙烯系樹脂的丙烯分率、增大中空纖維的平均單纖維徑、將平均中空率設為特定範圍、減小不織布的熔體質量流動速率、增大結晶熔解熱量、提高單位面積重量、調整製造步驟中的接著時的接著率或溫度、壓力,可提高不織布的硬挺度。
本發明的不織布可廣泛用於醫療衛生材料、生活資材、及產業資材等,但就具有優異的強度及剛性的方面而言,特別較佳地用於產業資材。再者,所謂此處所述的產業資材,是指在產業用設備的一部分或土木/農業領域中使用的資材,可列舉過濾器或蒸散材、填土加強材、護岸用片、排水材、防草片、農業用覆蓋物、冷布等,亦包含其構成構件。
[不織布的製造方法] 接下來,對本發明的不織布的製造方法進行說明。本發明的不織布的製造方法是 製造熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下的不織布的方法,且所述製造方法具有: 將Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下的丙烯系樹脂熔融,並將所述丙烯系樹脂自紡絲模口的最小外切圓直徑為1.2 mm以上且5.0 mm以下的中空模口孔噴出,形成平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下、且平均中空率為31.0%以上且60.0%以下的中空纖維的步驟; 堆積所述中空纖維,形成包含所述中空纖維的纖維料片的步驟;以及 使所述纖維料片熱接著的步驟。藉由設為此種製造方法,可穩定地獲得兼顧優異的強度與剛性的不織布。以下,對各步驟進一步進行詳細說明。
(a)形成中空纖維的步驟 首先,在該步驟中,將Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下的丙烯系樹脂熔融,並將所述丙烯系樹脂自紡絲模口的最小外切圓直徑為1.2 mm以上且5.0 mm以下的中空模口孔噴出。藉由如此操作,可獲得兼顧優異的強度與剛性的不織布。
在本發明的不織布的製造方法中,丙烯系樹脂基本上是所述丙烯系樹脂,且較佳為具有在[丙烯系樹脂]中記載的特性、例如丙烯分率、重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比(Mw/Mn)、熔體質量流動速率等。
但是,在本發明的不織布的製造方法中,丙烯系樹脂與所述同樣地,Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下。藉由丙烯系樹脂的Mz/Mw為2.0以上、較佳為2.2以上、更佳為2.3以上,分子配向不會過於變高,接著變得容易,此外接著性提高,因此可獲得強度優異的不織布。另外,藉由丙烯系樹脂的Mz/Mw為6.0以下、較佳為5.0以下、更佳為4.0以下,可抑制紡絲時的斷絲,因此可獲得因極端粗的纖維或聚合物塊等的混入而產生的缺陷少的不織布。
另外,在本發明的不織布的製造方法中,丙烯系樹脂較佳為使用齊格勒-納他觸媒作為聚合觸媒而製成的丙烯系樹脂。藉由丙烯系樹脂為使用齊格勒-納他觸媒而製成的丙烯系樹脂,與使用茂金屬觸媒而製成的丙烯系樹脂相比較,有丙烯系樹脂的Mz/Mw及Mw/Mn變大的傾向,因此接著性提高,故而可獲得強度優異的不織布。
接著,作為獲得中空纖維的方法,可應用使用壓熔(pressure melter)型、單軸或雙軸擠出機型等擠出機的熔融紡絲法。經熔融擠出的丙烯系樹脂經由配管,並由齒輪泵等計量裝置計量,在通過用於去除異物的過濾器後,被導入至紡絲模口。
此時,自樹脂配管至紡絲模口為止的溫度(紡絲溫度)較佳為180℃以上且280℃以下。藉由將紡絲溫度設為所述範圍內,可成為穩定的熔融狀態,抑制紡絲時的斷絲,因此可獲得因極端粗的纖維或聚合物塊等的混入而產生的缺陷少的不織布。
噴出中所使用的紡絲模口的噴出孔為最小外切圓直徑為1.2 mm以上且5.0 mm以下的中空模口孔。藉由中空模口孔的最小外切圓直徑較佳為1.2 mm以上、更佳為1.5 mm以上,可獲得高的中空率的中空纖維。另外,藉由中空模口孔的最小外切圓直徑較佳為5.0 mm以下、更佳為4.5 mm以下,可抑制紡絲時的斷絲,因此可獲得因極端粗的纖維或聚合物塊等的混入而產生的缺陷少的不織布。
所謂此處所述的中空模口孔的最小外切圓直徑(mm),是指如圖1所例示,在紡絲模口中,自模口噴出面觀察時,可包含用於形成單纖維而所需的全部噴出孔(2)的最小圓(1)的直徑(4)。
而且,所述中空模口孔較佳為其狹縫數為5以上且12以下的中空模口孔。藉由中空模口孔的狹縫數較佳為5以上、更佳為6以上、進而佳為7以上,容易將空氣導進纖維中,因此可獲得高的中空率的中空纖維。另外,藉由中空模口孔的狹縫數較佳為12以下、更佳為11以下、進而佳為10以下,可抑制紡絲時的斷絲,因此可獲得因極端粗的纖維或聚合物塊等的混入而產生的缺陷少的不織布。
再者,所謂中空模口孔的狹縫數,是指如圖1所例示,在紡絲模口中,自模口噴出面觀察時,用於形成單纖維而所需的噴出孔(2)的數量。在圖1的例子中,中空模口孔的狹縫數為8。
進而,所述中空模口孔較佳為其狹縫寬度為0.02 mm以上且0.40 mm以下。藉由中空模口孔的狹縫寬度較佳為0.02 mm以上、更佳為0.04 mm以上、進而佳為0.05 mm以上,可抑制由異物堵塞模口孔而引起的噴出不良的產生,因此紡絲時的穩定性提高,從而可獲得因極端粗的纖維或聚合物塊等的混入而產生的缺陷少的不織布。另外,藉由中空模口孔的狹縫寬度較佳為0.40 mm以下、更佳為0.30 mm以下、進而佳為0.25 mm以下,可提高紡絲模口孔中的計量性,因此可獲得均勻性優異的不織布。
再者,所謂中空模口孔的狹縫寬度(mm),是指如圖1所例示,在紡絲模口中,自模口噴出面觀察時,用於形成單纖維而所需的噴出孔的寬度(3)。另外,在針對每一噴出孔(2)而狹縫寬度不同的情況下,較佳為其算術平均值處於所述範圍內。
此處,所述中空模口孔較佳為其成形面(land)長度為0.1 mm以上且5.0 mm以下。藉由中空模口孔的成形面長度較佳為0.1 mm以上、更佳為0.2 mm以上、進而佳為0.3 mm以上,可提高中空模口孔中的計量性,因此可獲得均勻性優異的不織布。另外,藉由中空模口孔的成形面長度較佳為5.0 mm以下、更佳為4.0 mm以下、進而佳為3.5 mm以下,可抑制過度的壓力上升,因此能夠進行長時間的穩定紡絲。
再者,所謂中空模口孔的成形面長度(mm),是指在紡絲模口中,具有與自模口噴出面觀察時的模口孔的孔形狀相同的剖面的直管部的長度。
自所述紡絲模口紡出的丙烯系樹脂較佳為接下來被冷卻。作為對自該紡絲模口噴出的丙烯系樹脂進行冷卻的方法,例如可列舉強制地吹附冷風的方法、在自紡絲模口噴出的丙烯系樹脂周圍的環境溫度下進行自然冷卻的方法等,或者可採用將該些方法組合的方法。
就冷卻效率的觀點而言,冷卻風的溫度可藉由與冷卻風速的平衡來決定,較佳為30℃以下。藉由將冷卻風的溫度的上限設為較佳為30℃以下、更佳為20℃以下、進而佳為15℃以下,自紡絲模口噴出的丙烯系樹脂的冷卻效率變高,可提高紡絲性。另外,就空氣的冷卻成本的觀點及防止因冷卻而產生的水分附著於纖維的觀點而言,冷卻風的溫度的下限較佳為設為0℃以上。
冷卻風較佳為在相對於自紡絲模口噴出的丙烯系樹脂而大致垂直的方向(在纖維上下移行時,是指與地面平行的方向)上流動。此時,就冷卻效率及纖度的均勻性的觀點而言,冷卻風的速度較佳為設為10 m/分鐘以上,就製絲穩定性的方面而言,較佳為設為100 m/分鐘以下。
另外,較佳為在自紡絲模口的中空模口孔朝向下游而為0 mm以上且300 mm以內處開始冷卻。關於自紡絲模口至開始冷卻為止的距離,藉由將其下限設為較佳為0 mm以上、更佳為5 mm,可在不引起模口表面溫度的下降的情況下使噴出穩定。另外,關於自紡絲模口至開始冷卻為止的距離,藉由將其上限設為較佳為300 mm以內、更佳為100 mm以內,可使中空纖維的細化行為穩定,可提高紡絲性。
接下來,較佳為對經冷卻固化的絲條進行延伸。此處,在採用紡黏法的情況下,自紡絲模口噴出的丙烯系樹脂被冷卻固化而成的絲條在未被捲取的情況下由自設置於紡絲模口下部的噴射器噴射的壓縮空氣牽引、並被延伸。
在紡黏法中,作為所使用的紡絲模口或噴射器的形狀,可採用圓形或矩形等各種形狀。其中,就壓縮空氣的使用量比較少、不易產生絲條彼此的熔接或擦破的觀點而言,較佳為使用矩形模口與矩形噴射器的組合。
此時,較佳為將自紡絲模口至噴射器入口為止的距離設為400 mm以上且3000 mm以下。藉由自紡絲模口至噴射器入口為止的距離較佳為400 mm以上,中空纖維在經冷卻固化後進入至噴射器,因此可獲得優異的紡絲穩定性。另外,藉由自紡絲模口至噴射器入口為止的距離較佳為3000 mm以下,紡絲應力不會過於變高,因此可抑制斷絲,可獲得因極端粗的纖維或聚合物塊等的混入而產生的缺陷少的不織布。
進入至噴射器的所述絲條被加速空氣流加速,絲條的移行速度即紡絲速度亦達到與空氣流速接近的速度。
該紡絲速度較佳為1.5 km/分鐘以上且6.0 km/分鐘以下。藉由紡絲速度較佳為1.5 km/分鐘以上、更佳為1.8 km/分鐘以上、進而佳為2.0 km/分鐘以上,平均單纖維徑變細,因此可獲得質地的均勻性優異的不織布。另外,藉由紡絲速度較佳為6.0 km/分鐘以下,可抑制紡絲時的斷絲,能夠提高紡絲穩定性。
所謂此處所述的紡絲速度,是指藉由以下的流程而測定、計算出的值。 (1)以與所述「中空纖維的平均中空率的測定、算出方法」中記載的流程同樣的方式算出與絲條的中空部所形成的大致圓形部的外周長L in(μm)及樹脂部外側所形成的大致圓形部的外周長L out(μm)為同一的正圓的面積A in(μm 2)及A out(μm 2)。 (2)以1分鐘採集自紡絲模口噴出的所述丙烯系樹脂並進行秤量,將藉此而獲得的值作為噴出量(g/分鐘)。實施3次該操作,採用算術平均值除以模口孔數而得的值作為單孔噴出量Q(g/分鐘)。 (3)藉由下式,將小數點以後第2位四捨五入而求出直至小數點第1位為止的值,將該值設為紡絲速度 紡絲速度(km/分鐘)=Q×1000/((A out-A in)×0.91)   ・・・(式)。
藉由以上,可形成平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下、且平均中空率為31.0%以上且60.0%以下的中空纖維。
(b)形成纖維料片的步驟 在該步驟中,堆積在所述步驟中獲得的中空纖維,形成包含該中空纖維的纖維料片。具體而言,例如可列舉如下方法:使所述中空纖維通過周圍的空氣流速減小般的開纖部而進行開纖,其後,使其著落於自背面進行空氣抽吸的網式輸送帶上,並作為纖維料片將其捕集。
而且,較佳為較佳為以5 m/分鐘以上且1200 m/分鐘以下的搬送速度搬送所捕集的纖維料片。
捕集中所使用的網的材質並無特別限制,除了不鏽鋼或鐵、鎳等金屬製網以外,亦可列舉包含聚酯或氟樹脂的樹脂製網、橡膠製網等。其中,就捕集性或自輸送帶的脫模性的觀點而言,較佳為使用樹脂製網。
另外,對於所捕集的纖維料片,在網上自其單面抵接熱平面輥而暫時接著亦是較佳態樣。藉由如此操作,可防止在網上搬送的過程中纖維料片的表層翻捲或吹走而質地惡化的情況,或者改善自捕集絲條後直至熱接著為止的搬送性。
在本發明的不織布的製造方法中,形成纖維料片的方法除了到此為止所說明的紡黏法以外,還可自熔噴法、短纖維梳理法等公知的製造方法中選擇,但就生產性優異的方面而言,較佳為使用紡黏法。紡黏法除了生產性或機械強度優異以外,亦可抑制短纖維不織布中容易產生的起毛或纖維的脫落。進而,藉由將捕集到的紡黏不織纖維料片或熱接著後的紡黏不織布(均表述為S)積層多層為SS、SSS及SSSS,生產性或質地的均勻性提高。再者,即便在此處積層了多層紡黏不織布的情況下,當該些層全部為相同種類的樹脂時,如上所述,在本發明中亦作為單層不織布來處理。
(c)使纖維料片熱接著的步驟 在該步驟中,使所述步驟中獲得的纖維料片熱接著。熱接著的方法並無特別限制,例如可列舉:利用上下一對在輥表面分別實施有雕刻(凹凸部)的熱壓花輥、包含一個輥表面平坦(平滑)的輥與另一個在輥表面實施有雕刻(凹凸部)的輥的組合的熱壓花輥、以及包含上下一對平坦(平滑)的輥的組合的熱壓光輥等各種輥進行熱熔接的方法;藉由超音波焊頭(horn)的超音波振動進行熱熔接的方法;以及使熱風貫通不織纖維料片而使海島型複合纖維的表面軟化或熔解,使纖維交點彼此熱熔接等方法。其中,較佳為使用上下一對在輥表面分別實施有雕刻(凹凸部)的熱壓花輥、或者包含一個輥表面平坦(平滑)的輥與另一個在輥表面實施有雕刻(凹凸部)的輥的組合的熱壓花輥。藉由如此操作,不僅可提高生產性,而且亦可設置提高不織布的強度的接著部、與提高手感或通氣性的非接著部。
熱接著時的接著率較佳為5%以上且30%以下。藉由接著率較佳為5%以上、更佳為10%以上,可獲得強度或剛性優異的不織布。另外,藉由接著率較佳為30%以下、更佳為20%以下,可獲得通氣性或加工性優異的不織布。
所謂此處所述的接著率,是指接著部在不織布整體中所佔的面積比例。具體而言,在利用一對具有凹凸的輥進行熱接著的情況下,是指上側輥的凸部與下側輥的凸部重疊而與不織纖維料片抵接的部分(接著部)在不織布整體中所佔的面積比例。另外,在利用具有凹凸的輥與平面輥進行熱接著的情況下,是指具有凹凸的輥的凸部與不織纖維料片抵接的部分(接著部)在不織布整體中所佔的面積比例。另外,在進行超音波接著的情況下,是指藉由超音波加工而熱接著的部分(接著部)在不織布整體中所佔的面積比例。
利用熱壓花輥或超音波接著而形成的接著部的形狀並無特別限制,例如可使用圓形、橢圓形、正方形、長方形、平行四邊形、菱形、正六邊形及正八邊形等。另外,接著部較佳為在不織布的長度方向(搬送方向)與寬度方向上分別以一定的間隔均勻地存在。藉由如此操作,可減低不織布的強度的偏差。
熱接著時的熱壓花輥的表面溫度較佳為100℃以上且150℃以下。藉由熱壓花輥的表面溫度較佳為100℃以上、更佳為110℃以上,可適度地進行熱接著,因此可獲得強度或剛性優異的不織布。另外,藉由熱壓花輥的表面溫度較佳為150℃以下、更佳為145℃以下,可抑制過度的熱接著所引起的強度下降,因此可獲得強度優異的不織布。
較佳為熱接著時的熱壓花輥的線壓為10 N/cm以上且200 N/cm以下。藉由熱壓花輥的線壓較佳為10 N/cm以上、更佳為20 N/cm以上、進而佳為30 N/cm以上,可充分地進行熱接著,因此可獲得強度或剛性優異的不織布。另外,藉由熱壓花輥的線壓較佳為200 N/cm以下、更佳為150 N/cm以下、進而佳為100 N/cm以下,可抑制過度的熱接著所引起的強度下降,因此可獲得強度優異的不織布。
另外,出於調整不織布的厚度的目的,可在利用所述熱壓花輥進行的熱接著之後,進而利用包含上下一對平面輥的熱壓光輥實施熱壓接。所謂上下一對平面輥,是指輥的表面沒有凹凸的金屬製輥或彈性輥,可將金屬製輥與金屬製輥設為一對、或將金屬製輥與彈性輥設為一對來使用。
此處,所謂彈性輥,是指包含與金屬製輥相比較具有彈性的材質的輥。作為彈性輥,例如可列舉:包含紙、棉及芳族聚醯胺紙等的所謂的紙輥、或包含胺基甲酸酯系樹脂、環氧系樹脂、矽系樹脂、聚酯系樹脂及硬質橡膠、以及該些的混合物的樹脂製的輥等。
(d)其他後加工步驟 本發明的紡黏不織布可在不損害本發明的效果的範圍內進行後加工。作為後加工,可列舉開孔加工或摩擦加工等物理加工、或者親水化處理或帶電處理等化學加工等。
[積層不織布] 本發明的不織布亦可在保持原樣的狀態下使用,亦較佳為製成具有所述不織布的層、以及種類與該不織布的層不同的纖維層、及/或膜層的積層不織布。
此處,所謂本發明中所述的「種類與該不織布的層不同的纖維層」,是指以丙烯系樹脂以外的樹脂為主成分的纖維層、或製造方法不同的纖維層。作為製造方法不同的纖維層,例如在該不織布為紡黏不織布的情況下,是指藉由熔噴法而形成的熔噴不織布層、藉由抄造法而形成的短纖維不織布層、或者包含長纖維或紡織絲的紡織物層或編織物層。
而且,本發明的積層不織布的積層結構是積層至少一層本發明的不織布而成。藉由積層至少一層該不織布,該不織布作為加強材發揮作用,因此成為強度優異的積層不織布。
另外,本發明的積層不織布的製造方法並無特別限制,可列舉:將本發明的不織布和種類與該不織布的層不同的纖維層或膜層不接著而重疊的方法、或者藉由接著劑或熱接著加工將層間的一部分或整體一體化的方法。
另外,構成本發明的不織布以外的結構體的樹脂並無特別限制,就容易接著的觀點而言,較佳為包含丙烯系樹脂。
本發明的積層不織布根據積層的層的種類可用於醫療衛生材料、生活資材、及產業資材等,但就具有優異的強度及剛性的方面而言,特別較佳地用於產業資材。例如,藉由積層熔噴層,可提高捕集性能,因此較佳地用於各種過濾器。 [實施例]
以下,基於實施例,對本發明的不織布更具體地進行說明。其中,本發明並不限定於該些實施例。
[測定、評價方法] 實施例中的各特性值是藉由以下方法而求出。再者,關於沒有特殊記載的事項,依照所述方法實施測定。
A.丙烯系樹脂及不織布的丙烯分率 使用捷歐路共振(JEOL RESONANCE)製造的「ECZ-600」作為核磁共振裝置,在以下的條件下如所述般進行測定。 ・測定方法:具有反向閘控 1H去耦的單 13C脈衝(single 13C pulse with inverse gated 1H decoupling) ・觀測核: 13C ・觀測頻率:150.9 MHz ・化學位移基準:鄰二氯苯-d 4(133.0 ppm) ・測定溫度:135℃。
B.丙烯系樹脂的Mz/Mw、Mw/Mn 使用聚合物實驗室(Polymer Laboratories)製造的「PL-220」作為高溫GPC裝置,在以下的條件下如所述般進行測定。 ・標準試樣:東曹(Tosoh)股份有限公司製造的單分散聚苯乙烯、東京化成工業股份有限公司製造的二苯偶醯 ・注入量:0.200 mL ・流速:1.0 mL/分鐘 ・保護管柱:昭和電工股份有限公司製造的肖德庫斯(Shodex)HT-G ・管柱:昭和電工股份有限公司製造的肖德庫斯(Shodex)HT-806M(2根) ・檢測器:示差折射率檢測器RI。
C.丙烯系樹脂及不織布的熔體質量流動速率(Melt mass-flow rate,MFR) 使用東洋精機製作所股份有限公司製造的「熔體指數測定儀(MELT INDEXER)F-F01」作為熔體質量流動速率測定裝置,依據ASTM D1238(A法),如上所述進行了測定。
D.平均單纖維徑、平均中空率 使用日立高新科技(Hitachi High-technologies)股份有限公司製造的掃描式電子顯微鏡「SU1510」作為掃描式電子顯微鏡,並使用三谷商事股份有限公司製造的「WinROOF2015」作為圖像分析軟體,如所述般進行測定。
E.熔點、結晶熔解熱量 使用TA儀器(TA Instruments)製造的「DSC Q2000」作為示差掃描熱量計,如所述般進行測定。
F.單位面積重量 依據JIS L1913:2010「一般不織布試驗方法」的「6.2 每單位面積的質量」,如所述般進行測定。
G.每單位面積重量的拉伸強度 使用A&D股份有限公司製造的「RTC-1210A」作為拉伸試驗機,依據JIS L1913:2010「一般不織布試驗方法」的「6.3 拉伸強度及伸長率(ISO法)」,如所述般進行測定。
H.硬挺度 依據JIS L1913:2010「一般不織布試驗方法」的「6.7 硬挺度(JIS法及ISO法)」的「6.7.3 41.5°懸臂法」,如所述般進行測定。
I.缺陷數 在實施例中所獲得的寬度的不織布中,遍及1000 m以上的長度對斷絲所引起的缺陷的數量進行測量,算出每1000 m的斷絲所引起的缺陷的數量,將缺陷為3個/1000 m以下者評價為A,將缺陷超過3個/1000 m且為8個/1000 m以下者評價為B,將缺陷超過8個/1000 m者評價為C。
[丙烯系樹脂] 本發明的實施例中使用的丙烯系樹脂如以下般。
[丙烯系樹脂A] 為使用齊格勒-納他觸媒(在表1中,表述為「ZN」)而獲得的丙烯均聚物。該丙烯系樹脂A的丙烯分率為100.0%,MFR為35 g/10分鐘,Mz/Mw為2.5,Mw/Mn為6.3。
[丙烯系樹脂B] 為使用齊格勒-納他觸媒而獲得的丙烯均聚物。該丙烯系樹脂B的丙烯分率為100.0%,MFR為45 g/10分鐘,Mz/Mw為2.4,Mw/Mn為5.6。
[丙烯系樹脂C] 為使用齊格勒-納他觸媒而獲得的丙烯均聚物。該丙烯系樹脂C的丙烯分率為100.0%,MFR為60 g/10分鐘,Mz/Mw為2.3,Mw/Mn為3.8。
[丙烯系樹脂D] 為使用齊格勒-納他觸媒而獲得的丙烯均聚物。該丙烯系樹脂D的丙烯分率為100.0%,MFR為25 g/10分鐘,Mz/Mw為2.7,Mw/Mn為6.9。
[丙烯系樹脂E] 為使用齊格勒-納他觸媒而獲得的丙烯均聚物。該丙烯系樹脂E的丙烯分率為100.0%,MFR為9 g/10分鐘,Mz/Mw為3.4,Mw/Mn為8.7。
[丙烯系樹脂F] 為使用茂金屬觸媒(在表1中,表述為「M」)而獲得的丙烯均聚物。該丙烯系樹脂F的丙烯分率為100.0%,MFR為35 g/10分鐘,Mz/Mw為2.0,Mw/Mn為3.2。
[丙烯系樹脂G] 為使用茂金屬觸媒而獲得的丙烯均聚物。該丙烯系樹脂G的丙烯分率為100.0%,MFR為35 g/10分鐘,Mz/Mw為1.8,Mw/Mn為2.3。
[丙烯系樹脂H] 為使用齊格勒-納他觸媒而獲得的乙烯-丙烯共聚物。該丙烯系樹脂H的丙烯分率為97.0%,MFR為30 g/10分鐘,Mz/Mw為3.2,Mw/Mn為4.9。
[丙烯系樹脂I] 為使用齊格勒-納他觸媒而獲得的丙烯均聚物。該丙烯系樹脂I的丙烯分率為100.0%,MFR為35 g/10分鐘,Mz/Mw為4.8,Mw/Mn為9.8。
[表1] [表1]
丙烯系樹脂 A B C D E F G H I
觸媒 ZN ZN ZN ZN ZN M M ZN ZN
丙烯分率[%] 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 97.0 100.0
MFR[g/10分鐘] 35 45 60 25 9 35 35 30 35
Mz/Mw[-] 2.5 2.4 2.3 2.7 3.4 2.0 1.8 3.2 4.8
Mw/Mn[-] 6.3 5.6 3.8 6.9 8.7 3.2 2.3 4.9 9.8
[實施例1] (a)形成中空纖維的步驟 藉由單軸擠出機將丙烯系樹脂A熔融擠出,一邊利用齒輪泵進行計量,一邊供給至矩形的紡絲模口。此時,熔融擠出溫度設為230℃,自中空模口孔的最小外切圓直徑為2.0 mm、狹縫數為8、狹縫寬度為0.08 mm、成形面長度為0.3 mm的中空模口孔,在單孔噴出量0.60 g/分鐘的條件下噴出丙烯系樹脂A。
進而,自外側向所噴出的纖維狀樹脂吹送溫度10℃、速度18 m/分鐘的冷卻風而進行冷卻固化,之後使用矩形噴射器,藉由空氣流進行牽引而獲得纖維。此時,將自紡絲模口至噴射器入口為止的距離設為550 mm。
(b)形成纖維料片的步驟 繼而,使上文所獲得的纖維通過周圍的空氣流速減小般的開纖部而進行開纖,其後,使其著落於自背面進行空氣抽吸的網式輸送帶上,獲得包含複合纖維的纖維料片。其後,以10 m/分鐘的速度搬送所捕集的纖維料片。
(c)對所獲得的纖維料片進行接著加工的步驟 繼而,上輥使用金屬製且實施有水珠紋樣的雕刻的接著面積率11%的壓花輥,下輥使用包含金屬製平面輥的上下一對熱壓花輥,在表面溫度135℃、線壓50 N/mm下對以所述方式獲得的包含複合纖維的纖維料片進行熱接著,獲得寬度20 cm的不織布。將所獲得的不織布的評價結果示於表2中。
[實施例2~實施例5、比較例1~比較例3、實施例10] (a)在形成纖維的步驟中,將丙烯系樹脂為丙烯系樹脂A在實施例2中設為丙烯系樹脂B、在比較例1中設為丙烯系樹脂C、在實施例3中設為丙烯系樹脂D、在比較例2中設為丙烯系樹脂E、在實施例4中設為丙烯系樹脂F、在比較例3中設為丙烯系樹脂G、在實施例5中設為丙烯系樹脂H、在實施例10中設為丙烯系樹脂I,除此以外,藉由與實施例1相同的方法獲得不織布。將所獲得的不織布的評價結果示於表2中。
[表2] [表2]
實施例1 實施例2 比較例1 實施例3 比較例2 實施例4 比較例3 實施例5
製造步驟 丙烯系樹脂 A B C D E F G H
最小外切圓直徑[mm] 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
狹縫數[mm] 8 8 8 8 8 8 8 8
紡絲速度[km/分鐘] 2.1 2.1 2.2 2.0 1.9 2.1 2.1 2.1
纖維 剖面形狀 中空 中空 中空 中空 中空 中空 中空 中空
平均單纖維徑[μm] 25.8 24.5 23.3 27.0 27.5 24.9 24.5 25.1
平均中空率[%] 38.9 32.2 28.3 41.5 41.9 35.8 34.1 36.2
不織布 MFR[g/10分鐘] 35 45 60 25 9 35 35 35
結晶熔解熱量[J/g] 95 93 92 96 97 97 98 88
單位面積重量[g/m 2] 30 30 30 30 30 30 30 30
每單位面積重量的拉伸強度 [(N/25 mm)/(g/m 2)] 1.65 1.53 1.34 1.62 1.38 1.57 1.55 1.46
硬挺度[mm] 48 40 34 50 53 36 32 41
缺陷數[個/1000 m] A A A A C A A A
[實施例6、實施例7、比較例4、比較例5] (a)在形成纖維的步驟中,將中空模口孔的最小外切圓直徑為2.0 mm在比較例4中設為1.0 mm、在實施例6中設為1.5 mm、在實施例7中設為3.0 mm、在比較例5中設為4.8 mm,除此以外,藉由與實施例1相同的方法獲得不織布。將所獲得的不織布的評價結果示於表3中。
[比較例6] (a)在形成纖維的步驟中,將紡絲模口孔為中空模口孔設為模口孔徑為0.3 mm、成形面長度為0.3 mm的圓孔模口,除此以外,藉由與實施例1相同的方法獲得不織布。將所獲得的不織布的評價結果示於表3中。
[實施例8、實施例9] (a)在形成纖維的步驟中,將中空模口孔的狹縫數為8在實施例8中設為6、在實施例9中設為10,除此以外,藉由與實施例1相同的方法獲得不織布。將所獲得的不織布的評價結果示於表3中。
[表3] [表3]
比較例4 實施例6 實施例7 比較例5 比較例6 實施例8 實施例9 實施例10
製造步驟 丙烯系樹脂 A A A A A A A I
最小外切圓直徑[mm] 1.0 1.5 3.0 4.8 - 2.0 2.0 2.0
狹縫數[mm] 8 8 8 8 - 6 10 8
紡絲速度[km/分鐘] 2.1 2.2 2.0 2.0 2.1 2.1 2.1 2.1
纖維 剖面形狀 中空 中空 中空 中空 中空 中空 中空
平均單纖維徑[μm] 23.0 24.3 27.5 30.6 19.8 24.5 26.1 26.0
平均中空率[%] 25.0 35.1 44.8 60.5 - 34.1 41.4 39.8
不織布 MFR[g/10分鐘] 35 35 35 35 35 35 35 35
結晶熔解熱量[J/g] 95 95 95 95 95 95 95 95
單位面積重量[g/m 2] 30 30 30 30 30 30 30 30
每單位面積重量的拉伸強度 [(N/25 mm)/(g/m 2)] 1.30 1.58 1.69 1.72 1.23 1.51 1.67 1.60
硬挺度[mm] 34 43 45 30 33 40 46 49
缺陷數[個/1000 m] A A A B A A A B
得知:實施例1~實施例10的不織布為包含以丙烯系樹脂為主成分的中空纖維的不織布,所述中空纖維的平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下,且平均中空率為31.0%以上且60.0%以下,所述不織布的熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下,且Mz/Mw為2.0以上且6.0以下,因此為強度或剛性優異的不織布。
另一方面,比較例1的不織布的中空率低,此外熔體質量流動速率高,比較例4及比較例6的不織布的中空率低,因此每單位面積重量的拉伸強度及硬挺度均差。另外,比較例2的不織布的熔體質量流動速率低,因此每單位面積重量的拉伸強度低,此外缺陷亦多。進而,比較例3的不織布的Mz/Mw小,比較例5的不織布的中空率高,因此硬挺度差。
1:最小外切圓 2:狹縫(噴出孔) 3:狹縫寬度 4:最小外切圓的直徑
圖1是表示本發明的不織布的製造方法的中空模口孔的一例的概念圖。

Claims (7)

  1. 一種不織布,為包含以丙烯系樹脂為主成分的中空纖維的不織布, 所述丙烯系樹脂中, Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下, 所述中空纖維中, 平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下,且 平均中空率為31.0%以上且60.0%以下, 所述不織布中, 熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下。
  2. 如請求項1所述的不織布,其中,所述丙烯系樹脂的重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比(Mw/Mn)進一步為3.0以上且10.0以下。
  3. 如請求項1或2所述的不織布,其中,所述不織布的結晶熔解熱量為80 J/g以上且120 J/g以下。
  4. 如請求項1或2所述的不織布,其中,所述不織布為紡黏不織布。
  5. 一種不織布的製造方法,製造熔體質量流動速率為16 g/10分鐘以上且55 g/10分鐘以下的不織布,所述製造方法具有: 將Z平均分子量Mz與重量平均分子量Mw之比(Mz/Mw)為2.0以上且6.0以下的丙烯系樹脂熔融,並將所述丙烯系樹脂自紡絲模口的最小外切圓直徑為1.2 mm以上且5.0 mm以下的中空模口孔噴出,形成平均單纖維徑為5.0 μm以上且50.0 μm以下、且平均中空率為31.0%以上且60.0%以下的中空纖維的步驟; 堆積所述中空纖維,形成包含所述中空纖維的纖維料片的步驟;以及 使所述纖維料片熱接著的步驟。
  6. 如請求項5所述的不織布的製造方法,其中,所述中空模口孔的狹縫數為5以上且12以下。
  7. 一種積層不織布,具有:如請求項1或2所述的不織布的層、以及 與所述不織布的層不同的纖維層、及/或膜層。
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