JP7222923B2 - Nonwoven fabric manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、生分解性ポリエステルであるポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)を含む不織布の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of making nonwoven fabrics comprising poly(3-hydroxyalkanoates), which are biodegradable polyesters.
近年、プラスチック廃棄物が、生態系への影響、燃焼時の有害ガス発生、大量の燃焼熱量による地球温暖化等、地球環境へ大きな負荷を与える原因となっている。このような問題の解決策の一つとして、生分解性プラスチックの開発が盛んになっている。 In recent years, plastic waste has become a cause of a great burden on the global environment, such as the impact on ecosystems, the generation of toxic gases when burned, and global warming due to the large amount of combustion heat. As one solution to such problems, the development of biodegradable plastics is gaining momentum.
中でも、植物由来の生分解性プラスチックは、これを燃焼させた際に出る二酸化炭素がもともと空気中にあったものであるため、大気中の二酸化炭素を増加させない。このことをカーボンニュートラルと称し、二酸化炭素削減目標値を課した京都議定書の下、重要視され、植物由来の生分解性プラスチックの積極的な使用が望まれている。 Among them, biodegradable plastics derived from plants do not increase carbon dioxide in the atmosphere because the carbon dioxide released when they are burned is originally in the air. This is called carbon neutrality, and under the Kyoto Protocol, which imposes carbon dioxide reduction targets, it is emphasized, and active use of plant-derived biodegradable plastics is desired.
最近、生分解性及びカーボンニュートラルの観点から、植物由来のプラスチックとして脂肪族ポリエステル系樹脂が注目されており、特にポリヒドロキシアルカノエート(以下、PHAと称する場合がある。)、さらにはPHAの中でもポリ(3-ヒドロキシブチレート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシバリレート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)(以下、P3HB3HHと称する場合がある。)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-4-ヒドロキシブチレート)等のポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)(以下、P3HAと称する場合がある。)及びポリ乳酸等が注目されている。 Recently, from the viewpoint of biodegradability and carbon neutrality, attention has been paid to aliphatic polyester-based resins as plant-derived plastics. Poly(3-hydroxybutyrate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (hereinafter referred to as P3HB3HH) ), poly(3-hydroxyalkanoate) such as poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) (hereinafter sometimes referred to as P3HA), and polylactic acid are attracting attention. there is
しかしながら、前記PHAは結晶化が遅くしかもガラス転移温度(約0~4℃)が室温より低いことから、成形加工に際し、加熱溶融後、固化のための冷却時間を長くする必要があり、生産性が悪い。特に、PHAを溶融紡糸し、ウェブ化した後に加圧熱接着することで不織布を製造しようとした際には、樹脂の固化が遅いことから、繊維同士の互着、装置への貼り付き、糸切れ、ウェブの収縮などが発生し、安定した不織布製造が難しく、また得られる不織布の品質も低いものとなってしまう。 However, the PHA is slow to crystallize and has a glass transition temperature (about 0 to 4°C) lower than room temperature. is bad. In particular, when trying to produce a nonwoven fabric by melt-spinning PHA, forming a web, and then pressurizing and heat-bonding it, the solidification of the resin is slow. Breakage, shrinkage of the web, etc. occur, making it difficult to produce a stable nonwoven fabric, and the quality of the nonwoven fabric obtained is also low.
これらの問題を解決する手段として、結晶核剤を添加したブチレンサクシネート単位を含む熱可塑性生分解性ポリエステルの不織布の製造方法が開示されている(特許文献1、特許文献2参照)。当該方法によれば、熱可塑性生分解性ポリエステルを溶融紡糸し、ウェブ化して得られたウェブを熱可塑性生分解性ポリエステルの融点(Tm)-5℃以下の温度(特許文献1)、或いは融点よりも10℃以上低い温度(特許文献2)に設定したロールで熱圧接させると、形態を保持できる不織布が得られることが記載されている。
As means for solving these problems, a method for producing a thermoplastic biodegradable polyester nonwoven fabric containing butylene succinate units to which a crystal nucleating agent is added has been disclosed (see
また、別の先行事例として、P3HA樹脂を芯成分とし、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート又はこれらの共重合体を鞘成分とする芯鞘複合繊維のウェブをTmより30℃低い温度以上かつTm未満の温度で熱接着をする方法が開示されている(特許文献3参照)。 As another precedent example, a web of core-sheath composite fibers having a core component of P3HA resin and a sheath component of polybutylene succinate, polyethylene succinate, or a copolymer thereof was heated at a temperature 30° C. lower than Tm and at a temperature higher than Tm. A method of thermally bonding at a temperature of less than 100°C has been disclosed (see Patent Document 3).
しかしながら、特許文献1、2には熱可塑性生分解性ポリエステルとしてPHAを用いた不織布についての具体的な記載はなく、また、P3HAを樹脂成分として使用した場合には特許文献1、2に記載された方法では、不織布の作製が困難である。また、特許文献3に開示の方法では、P3HB3HVのようなP3HAのみからなる不織布は成形できないという課題がある。
However,
したがって、本発明は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)を含有する不織布の成形性が良好であり、また、樹脂成分として本質的にポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)のみを含む不織布の作製をも可能な製造方法を提供する。 Therefore, the present invention provides good moldability of nonwoven fabrics containing poly(3-hydroxyalkanoate), and can also produce nonwoven fabrics containing essentially only poly(3-hydroxyalkanoate) as a resin component. Provide a possible manufacturing method.
本発明者は、かかる問題を解決すべく鋭意検討を行い、特定の工程を含む製造方法によると、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)を含有する不織布の成形性が良好であり、また、樹脂成分として本質的にポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)のみを含む不織布の作製も可能であることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventor has made intensive studies to solve this problem, and according to a production method including a specific process, the moldability of a nonwoven fabric containing poly(3-hydroxyalkanoate) is good, and the resin component The inventors have found that it is also possible to produce a nonwoven fabric containing essentially only poly(3-hydroxyalkanoate) as the poly(3-hydroxyalkanoate), and completed the present invention.
すなわち、本発明は、1以上の実施形態において、例えば、下記の不織布の製造方法を提供する。 That is, in one or more embodiments, the present invention provides, for example, the following method for producing a nonwoven fabric.
[1]ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)を含む組成物を紡糸口金を用いて溶融紡糸し、繊維を得る工程Aと、
工程Aにて得られた繊維をウェブ化してウェブを得る工程Bと、
工程Bにて得られたウェブを加圧熱接着処理する工程Cとを含み、
前記工程Cにおける加圧熱接着処理温度が、(Tc-45)℃以上、(Tc+5)℃以下[Tc:ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)の結晶化温度]であることを特徴とする不織布の製造方法。[1] Step A of obtaining fibers by melt-spinning a composition containing poly(3-hydroxyalkanoate) using a spinneret;
A step B of forming a web from the fibers obtained in step A to obtain a web;
and a step C of subjecting the web obtained in step B to pressure heat bonding,
A nonwoven fabric characterized in that the pressure heat bonding treatment temperature in the step C is (Tc-45) ° C. or higher and (Tc + 5) ° C. or lower [Tc: crystallization temperature of poly(3-hydroxyalkanoate)]. Production method.
[2]前記加圧熱接着処理温度が(Tc-40)℃以上、(Tc+0)℃以下である[1]に記載の不織布の製造方法。 [2] The method for producing a nonwoven fabric according to [1], wherein the temperature for the pressure heat-bonding treatment is (Tc-40)°C or higher and (Tc+0)°C or lower.
[3]工程Aにおける紡糸口金からの単孔あたりの前記組成物の吐出量が0.2~1.2g/分である[1]又は[2]に記載の不織布の製造方法。 [3] The method for producing a nonwoven fabric according to [1] or [2], wherein the amount of the composition discharged per single hole from the spinneret in step A is 0.2 to 1.2 g/min.
[4]工程Aにおける紡糸口金からの単孔あたりの前記組成物の吐出量が0.2~0.7g/分である[3]に記載の不織布の製造方法。 [4] The method for producing a nonwoven fabric according to [3], wherein the amount of the composition discharged per single hole from the spinneret in step A is 0.2 to 0.7 g/min.
[5]工程Bにおけるウェブ化をスパンボンド法により実施する[1]~[4]のいずれか1つに記載の不織布の製造方法。 [5] The method for producing a nonwoven fabric according to any one of [1] to [4], wherein the web formation in step B is performed by a spunbond method.
[6]工程Aにおける溶融紡糸温度が145~190℃である[1]~[5]のいずれか1つに記載の不織布の製造方法。 [6] The method for producing a nonwoven fabric according to any one of [1] to [5], wherein the melt spinning temperature in step A is 145 to 190°C.
[7]前記組成物がさらに結晶核剤を含有する[1]~[6]のいずれか1つに記載の不織布の製造方法。 [7] The method for producing a nonwoven fabric according to any one of [1] to [6], wherein the composition further contains a crystal nucleating agent.
[8]前記結晶核剤の含有量が、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)100重量部に対して0.05~12重量部である[7]に記載の不織布の製造方法。 [8] The method for producing a nonwoven fabric according to [7], wherein the content of the crystal nucleating agent is 0.05 to 12 parts by weight per 100 parts by weight of poly(3-hydroxyalkanoate).
[9]前記組成物がさらに滑剤を含有する[1]~[8]のいずれか1つに記載の不織布の製造方法。 [9] The method for producing a nonwoven fabric according to any one of [1] to [8], wherein the composition further contains a lubricant.
[10]前記滑剤の含有量が、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)100重量部に対して0.05~12重量部である[9]に記載の不織布の製造方法。 [10] The method for producing a nonwoven fabric according to [9], wherein the content of the lubricant is 0.05 to 12 parts by weight per 100 parts by weight of poly(3-hydroxyalkanoate).
[11]前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)が、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシバレレート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)及びポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシバレレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)からなる群より選択される少なくとも1種である[1]~[10]のいずれか1つに記載の不織布の製造方法。 [11] The poly(3-hydroxyalkanoate) is poly(3-hydroxybutyrate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), poly(3-hydroxybutyrate-co- 3-hydroxyhexanoate) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate-co-3-hydroxyhexanoate) [1] to [ 10], the method for producing a nonwoven fabric according to any one of
本発明は上記構成を有するため、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)を含有する不織布の成形性が良好であり、また、樹脂成分として本質的にポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)のみを含む不織布の作製も可能である。 Since the present invention has the above structure, the nonwoven fabric containing poly(3-hydroxyalkanoate) has good moldability, and the nonwoven fabric containing essentially only poly(3-hydroxyalkanoate) as a resin component. Fabrication is also possible.
以下、本発明の1以上の実施形態を具体的に説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されない。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION One or more embodiments of the invention are described below in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
本発明の不織布の製造方法は、下記工程A~Cを必須の工程として含む方法である。本発明の不織布の製造方法は、その他の工程を含んでもよい。
工程A:ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)を含む組成物を紡糸口金を用いて溶融紡糸し、繊維を得る工程
工程B:工程Aにて得られた繊維をウェブ化し、ウェブを得る工程
工程C:工程Bにて得られたウェブを加圧熱接着処理する工程The method for producing a nonwoven fabric of the present invention is a method including the following steps A to C as essential steps. The nonwoven fabric manufacturing method of the present invention may include other steps.
Step A: A step of melt-spinning a composition containing poly(3-hydroxyalkanoate) using a spinneret to obtain a fiber Step B: A step of forming a web from the fibers obtained in Step A to obtain a web Step C : A step of subjecting the web obtained in step B to pressure heat bonding treatment
[工程A]
工程Aにおいては、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)を含む組成物(以下、P3HA組成物と称する場合がある。)を溶融紡糸し、P3HA組成物で構成された繊維を得る。[Step A]
In step A, a composition containing poly(3-hydroxyalkanoate) (hereinafter sometimes referred to as a P3HA composition) is melt-spun to obtain fibers composed of the P3HA composition.
(P3HA組成物)
上記P3HA組成物は、P3HAを必須成分として含む組成物である。本発明で用いられるP3HAは、3-ヒドロキシアルカン酸(3HA)を必須のモノマー成分として含有する重合体である。中でも、P3HAは、好ましくは式(1):[-CHR-CH2-CO-O-](式(1)中、RはCnH2n+1で表されるアルキル基で、nは1以上15以下の整数である。)で示される繰り返し単位を含むP3HA(脂肪族ポリエステル)である。(P3HA composition)
The above P3HA composition is a composition containing P3HA as an essential ingredient. P3HA used in the present invention is a polymer containing 3-hydroxyalkanoic acid (3HA) as an essential monomer component. Among them, P3HA preferably has the formula (1): [--CHR--CH 2 --CO--O--] (in formula (1), R is an alkyl group represented by C n H 2n+1 , n is 1 is an integer of 15 or less).
なお、一般的にP3HAは微生物産生P3HAと、ラクトンの開環重合といった化学合成により得られる化学合成P3HAとに分類される。これらP3HAは構造が異なり、微生物産生P3HAは、そのモノマー構造単位がD体(R体)のみからなり光学活性を有するのに対して、化学合成P3HAは、D体(R体)及びL体(S体)から誘導されたモノマー構造単位がランダムに結合したものであって光学的に不活性である。 P3HA is generally classified into P3HA produced by microorganisms and chemically synthesized P3HA obtained by chemical synthesis such as ring-opening polymerization of lactone. These P3HAs have different structures. Microorganism-produced P3HA has only D-isomer (R-isomer) monomer structural units and has optical activity, whereas chemically synthesized P3HA has D-isomer (R-isomer) and L-isomer It is optically inactive because the monomeric structural units derived from the (S-form) are randomly combined.
P3HAとしては、3-ヒドロキシブチレート単位を含むP3HAが好ましく、このようなPHAとしては、例えば、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)(P3HB)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-3-ヒドロキシバレレート)(P3HB3HV)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-3-ヒドロキシバレレート-co-3-ヒドロキシヘキサノエート)(P3HB3HV3HH)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-3-ヒドロキシヘキサノエート)(P3HB3HH)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-4-ヒドロキシブチレート)(P3HB4HB)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-3-ヒドロキシオクタノエート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-co-3-ヒドロキシオクタデカノエート)等が、工業的に生産が容易である点から、好ましい。これらの中でも特に、P3HB、P3HB3HV、P3HB3HV3HH、P3HB3HH、P3HB4HBがより好ましく、より好ましくはP3HB3HHである。 The P3HA is preferably a P3HA containing 3-hydroxybutyrate units. Such PHAs include, for example, poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxy valerate) (P3HB3HV), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate-co-3-hydroxyhexanoate) (P3HB3HV3HH), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) noate) (P3HB3HH), poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) (P3HB4HB), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctanoate), poly(3-hydroxy Butyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate) and the like are preferable from the viewpoint of easy industrial production. Among these, P3HB, P3HB3HV, P3HB3HV3HH, P3HB3HH and P3HB4HB are particularly preferred, and P3HB3HH is more preferred.
P3HAが3-ヒドロキシブチレート単位構造を含むP3HAである場合、繰り返し単位(モノマー構造単位)の平均組成比は、特に限定されないが、柔軟性と強度のバランスの観点から、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)の組成百分率が80~99モル%が好ましく、より好ましくは85~97モル%である。 When the P3HA is a P3HA containing a 3-hydroxybutyrate unit structure, the average composition ratio of the repeating units (monomer structural units) is not particularly limited, but from the viewpoint of the balance between flexibility and strength, poly(3-hydroxybutyrate rate) is preferably 80 to 99 mol%, more preferably 85 to 97 mol%.
P3HAは、公知乃至慣用の方法により製造することができる。P3HAが微生物産生P3HAの場合、当該P3HAの生産に用いる微生物としては、P3HA類生産能を有する微生物であれば特に限定されない。例えば、P3HB生産菌としては、1925年に発見されたBacillus megateriumが最初で、他にもカプリアビダス・ネケイター(Cupriavidus necator)(旧分類:アルカリゲネス・ユートロファス(Alcaligenes eutrophus、ラルストニア・ユートロフア(Ralstonia eutropha))、アルカリゲネス・ラタス(Alcaligenes latus)などの天然微生物が知られており、これらの微生物ではP3HBが菌体内に蓄積される。 P3HA can be produced by a known or commonly used method. When the P3HA is microbially-produced P3HA, the microorganism used for the production of the P3HA is not particularly limited as long as it has the ability to produce P3HAs. For example, Bacillus megaterium, which was discovered in 1925, was the first P3HB-producing fungus. Natural microorganisms such as Alcaligenes latus are known, and P3HB is accumulated in these microorganisms.
また、ヒドロキシブチレート単位とその他のヒドロキシアルカノエート単位とを含む共重合体の生産菌としては、P3HB3HV及びP3HB3HH生産菌であるアエロモナス・キヤビエ(Aeromonas caviae)、P3HB4HB生産菌であるアルカリゲネス・ユートロファス(Alcaligenes eutrophus)などが知られている。特に、P3HB3HHに関し、P3HB3HHの生産性を上げるために、P3HA合成酵素群の遺伝子を導入したアルカリゲネス・ユートロファス AC32株(Alcaligenes eutrophus AC32, FERM BP-6038)(T.Fukui,Y.Doi,J.Bateriol.,179,p4821-4830(1997))などがより好ましく、これらの微生物を適切な条件で培養して菌体内にP3HB3HHを蓄積させた微生物菌体が用いられる。また上記以外にも、生産したいPHAに合わせて、各種P3HA合成関連遺伝子を導入した遺伝子組み替え微生物を用いても良いし、基質の種類を含む培養条件の最適化をすればよい。 Examples of bacteria producing copolymers containing hydroxybutyrate units and other hydroxyalkanoate units include Aeromonas caviae, which produces P3HB3HV and P3HB3HH, and Alcaligenes, which produces P3HB4HB. eutrophus) and the like are known. In particular, regarding P3HB3HH, in order to increase the productivity of P3HB3HH, Alcaligenes eutrophus AC32 strain (Alcaligenes eutrophus AC32, FERM BP-6038) (T.Fukui, Y.Doi, J.Bateriol) into which the gene of the P3HA synthase group was introduced. ., 179, pp. 4821-4830 (1997)) are more preferred, and microbial cells obtained by culturing these microorganisms under appropriate conditions and accumulating P3HB3HH in the cells are used. In addition to the above, genetically modified microorganisms into which various P3HA synthesis-related genes have been introduced may be used according to the PHA to be produced, or culture conditions including the type of substrate may be optimized.
P3HAの分子量は、目的とする用途で、実質的に十分な物性を示すものであれば、その分子量は特に制限されない。分子量が低すぎると得られる成形品の強度が低下するおそれがある。逆に高すぎると加工性が低下し、成形が困難になるおそれがある。それらを勘案してP3HAの重量平均分子量の範囲は、50,000~3,000,000が好ましく、100,000~1,500,000がより好ましい。なお、ここでの重量平均分子量は、クロロホルム溶離液を用いたゲルバーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレン換算分子量分布より測定されたものをいう。当該GPCにおけるカラムとしては、前記分子量を測定するのに適切なカラムを使用すればよい。 The molecular weight of P3HA is not particularly limited as long as it substantially exhibits sufficient physical properties for the intended use. If the molecular weight is too low, the strength of the resulting molded article may be lowered. On the other hand, if it is too high, the workability will deteriorate, and molding may become difficult. Taking these into consideration, the weight average molecular weight range of P3HA is preferably 50,000 to 3,000,000, more preferably 100,000 to 1,500,000. In addition, the weight average molecular weight here refers to that measured from polystyrene conversion molecular weight distribution using gel permeation chromatography (GPC) using a chloroform eluent. As the column in the GPC, a column suitable for measuring the molecular weight may be used.
P3HAの160℃、5kg荷重で測定したメルトフローレートは0.1~100g/10分であることが好ましく、1~50g/10分であることがより好ましく、10~40g/10分であることがさらに好ましい。メルトフローレートが低すぎると、溶融樹脂の流動性が不十分で、高すぎると流動性が高すぎ、いずれにおいても繊維の紡糸が難しい傾向がある。 The melt flow rate of P3HA measured at 160° C. under a load of 5 kg is preferably 0.1 to 100 g/10 minutes, more preferably 1 to 50 g/10 minutes, and 10 to 40 g/10 minutes. is more preferred. If the melt flow rate is too low, the fluidity of the molten resin is insufficient, and if it is too high, the fluidity is too high.
P3HAは上記P3HAの1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、例えば、P3HB3HHの場合、1種のP3HB3HHのみを使用する場合であってもよく、P3HB3HHは、3HBの組成百分率が異なるものを2種以上混合したものでもよい。 P3HA may be used alone or in combination of two or more of the above P3HAs. Further, for example, in the case of P3HB3HH, only one type of P3HB3HH may be used, or P3HB3HH may be a mixture of two or more types of 3HB having different composition percentages.
本発明のP3HA組成物におけるP3HAの含有量は、特に限定されないが、80重量%以上が好ましく、より好ましくは85重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上であり、一方、上限は100重量%であってもよいが、例えば、98重量%以下や95重量%以下であってもよい。P3HAの含有量を80重量%以上とすることにより、得られる不織布の生分解性がいっそう向上する傾向がある。本発明の不織布の製造方法によると、P3HAの含有量が80重量%以上と相当多い場合であっても、優れた成形性で不織布を製造できる点で非常に有益である。 The content of P3HA in the P3HA composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 80% by weight or more, more preferably 85% by weight or more, and still more preferably 90% by weight or more, while the upper limit is 100% by weight. However, for example, it may be 98% by weight or less or 95% by weight or less. A P3HA content of 80% by weight or more tends to further improve the biodegradability of the resulting nonwoven fabric. According to the nonwoven fabric production method of the present invention, even when the P3HA content is as high as 80% by weight or more, the nonwoven fabric can be produced with excellent formability, which is very beneficial.
本発明のP3HA組成物に含まれる樹脂成分中のP3HAの割合は、特に限定されないが、80~100重量%が好ましく、より好ましくは90~100重量%、さらに好ましくは95~100重量%である。本発明の不織布の製造方法によると、樹脂成分に占めるP3HAの割合が高い場合(例えば、80重量%以上)であっても、良好な成形性で不織布を製造することが可能である。 The proportion of P3HA in the resin component contained in the P3HA composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 80 to 100 wt%, more preferably 90 to 100 wt%, still more preferably 95 to 100 wt%. . According to the method for producing a nonwoven fabric of the present invention, it is possible to produce a nonwoven fabric with good moldability even when the proportion of P3HA in the resin component is high (for example, 80% by weight or more).
本発明のP3HA組成物は、さらに結晶核剤を含むことが好ましい。当該結晶核剤としては、P3HAの結晶化を促進する効果を有する化合物であれば、特に限定されるものではないが、例えば、窒化ホウ素、酸化チタン、タルク、層状ケイ酸塩、炭酸カルシウム、塩化ナトリウム及び金属リン酸塩などの無機物;エリスリトール、ガラクチトール、マンニトール及びアラビトールのような天然物由来の糖アルコール化合物;ペンタエリスリトール;ポリビニルアルコール;キチン;キトサン;ポリエチレンオキシド;脂肪族カルボン酸アミド;脂肪族カルボン酸塩;脂肪族アルコール;脂肪族カルボン酸エステル;ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイソデシルアジペート及びジブチルセバケートのようなジカルボン酸誘導体;インジゴ、キナクリドン、キナクリドンマゼンタのようなC=Oと、NH、S及びOから選ばれる官能基とを分子内に有する環状化合物;ビスベンジリデンソルビトール及びビス(p-メチルベンジリデン)ソルビトールのようなソルビトール系誘導体;ピリジン、トリアジン、イミダゾールのような窒素含有ヘテロ芳香族核を含む化合物;リン酸エステル化合物;高級脂肪酸のビスアミド及び高級脂肪酸の金属塩;分岐状ポリ乳酸;低分子量ポリ3-ヒドロキシ酪酸などが例示できる。これらのうち、結晶化速度の改善効果や繊維に混合する観点から、ペンタエリスリトール、糖アルコール化合物、ポリビニルアルコール、キチン、キトサン等が好ましく、ペンタエリスリトールがより好ましい。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。 The P3HA composition of the present invention preferably further contains a crystal nucleating agent. The crystal nucleating agent is not particularly limited as long as it is a compound having an effect of promoting the crystallization of P3HA. Examples include boron nitride, titanium oxide, talc, layered silicate, calcium carbonate, chloride minerals such as sodium and metal phosphates; sugar alcohol compounds derived from natural sources such as erythritol, galactitol, mannitol and arabitol; pentaerythritol; polyvinyl alcohol; chitin; carboxylic acid salts; aliphatic alcohols; aliphatic carboxylic acid esters; dicarboxylic acid derivatives such as dimethyl adipate, dibutyl adipate, diisodecyl adipate and dibutyl sebacate; and a cyclic compound having a functional group selected from and O in the molecule; sorbitol derivatives such as bisbenzylidene sorbitol and bis(p-methylbenzylidene) sorbitol; phosphate compounds; higher fatty acid bisamides and higher fatty acid metal salts; branched polylactic acid; low-molecular-weight poly-3-hydroxybutyric acid. Among these, pentaerythritol, sugar alcohol compounds, polyvinyl alcohol, chitin, chitosan, etc. are preferred, and pentaerythritol is more preferred, from the viewpoint of improving the crystallization rate and being mixed with fibers. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
ペンタエリスリトールは通常、一般に入手可能であるものであれば特に制限されず、試薬品あるいは工業品を使用し得る。試薬品としては、和光純薬工業株式会社製、シグマ・アルドリッチ社製、東京化成工業株式会社製やメルク社製などが挙げられ、工業品であれば、広栄化学工業株式会社品(商品名:ペンタリット)や東洋ケミカルズ株式会社品などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Pentaerythritol is not particularly limited as long as it is generally available, and reagents or industrial products can be used. Examples of reagents include those manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., manufactured by Sigma-Aldrich, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., and manufactured by Merck. Pentalit) and products of Toyo Chemicals Co., Ltd., but not limited to these.
一般に入手できる試薬や商品の中には不純物として、ペンタエリスリトールが脱水縮合して生成するジペンタエリスリトールやトリペンタエリスリトールなどのオリゴマーが含まれているものがある。上記オリゴマーはポリヒドロキシアルカノエートの結晶化には効果を有しないが、ペンタエリスリトールの結晶化効果を阻害しない。従い、オリゴマーが含まれていても構わない。 Some commonly available reagents and products contain, as impurities, oligomers such as dipentaerythritol and tripentaerythritol formed by dehydration condensation of pentaerythritol. The above oligomers have no effect on the crystallization of polyhydroxyalkanoates, but do not inhibit the crystallization effect of pentaerythritol. Therefore, it may contain an oligomer.
P3HA組成物における結晶核剤の含有量は、特に限定されないが、P3HA100重量部に対し、0.05~12重量部が好ましく、0.1~10重量部がより好ましく、0.5~8重量部がさらに好ましく、特に好ましくは1~5重量部である。結晶核剤の含有量を0.05重量部以上とすることにより、いっそう優れた結晶化促進効果が得られるため不織布の生産性が向上する傾向がある。一方、結晶核剤の含有量を12重量部以下とすることにより、十分な結晶化速度促進効果を保持しつつ、また、加工時の粘度低下や繊維物性の低下などの悪影響を生じさせない傾向がある。 The content of the crystal nucleating agent in the P3HA composition is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 12 parts by weight, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, and 0.5 to 8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of P3HA. more preferably 1 to 5 parts by weight. By setting the content of the crystal nucleating agent to 0.05 parts by weight or more, a more excellent effect of promoting crystallization can be obtained, so that the productivity of the nonwoven fabric tends to be improved. On the other hand, by setting the content of the crystal nucleating agent to 12 parts by weight or less, there is a tendency not to cause adverse effects such as a decrease in viscosity during processing and a decrease in fiber physical properties while maintaining a sufficient crystallization rate acceleration effect. be.
P3HA組成物は、さらに滑剤を含むことが好ましい。当該滑剤としては、PHAに滑性を付与する効果を有する化合物であれば、特に限定されるものではない。例えば、ベヘン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド及びオレイン酸アミドなどの脂肪酸アミド;メチレンビスステアリン酸アミド及びエチレンビスステアリン酸アミドなどのアルキレン脂肪酸アミド;ポリエチレンワックス;酸化ポリエステルワックス;グリセリンモノステアレート、グリセリンモノベヘネート及びグリセリンモノラウレートなどのグリセリンモノ脂肪酸エステル;コハク酸飽和脂肪酸モノグリセライドなどの有機酸モノグリセライド;ソルビタンベヘネート、ソルビタンステアレート及びソルビタンラウレートなどのソルビタン脂肪酸エステル;ジグリセリンステアレート、ジグリセリンラウレート、テトラグリセリンステアレート、テトラグリセリンラウレート、デカグリセリンステアレート及びデカグリセリンラウレートなどのポリグリセリン脂肪酸エステル;ステアリルステアレートなどの高級アルコール脂肪酸エステルなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。 Preferably, the P3HA composition further comprises a lubricant. The lubricant is not particularly limited as long as it is a compound having the effect of imparting lubricity to the PHA. For example, fatty acid amides such as behenamide, stearamide, erucamide and oleamide; alkylene fatty acid amides such as methylenebisstearicamide and ethylenebisstearic acid amide; polyethylene waxes; oxidized polyester waxes; glycerin monostearate. , glycerin monobehenate and glycerin monolaurate; organic acid monoglycerides such as succinic saturated fatty acid monoglyceride; sorbitan fatty acid esters such as sorbitan behenate, sorbitan stearate and sorbitan laurate; diglycerin stearate , polyglycerin fatty acid esters such as diglycerin laurate, tetraglycerin stearate, tetraglycerin laurate, decaglycerin stearate and decaglycerin laurate; and higher alcohol fatty acid esters such as stearyl stearate. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
上記滑剤の中でも、特に外部滑性を付与する効果を有する化合物としては、具体的には例えば、脂肪酸アミド、ポリグリセリン脂肪酸エステルが好ましい。脂肪酸アミドとしては、脂肪酸のモノアミド、ビスアミド等が挙げられる。脂肪酸アミドを構成する脂肪酸(脂肪酸部分)は、融点が適度に高いものとなり、溶融加工時の加工性低下を抑止する観点から、炭素数12~30の脂肪酸が好ましく、より好ましくは炭素数18~22の脂肪酸であり、例えば、エルカ酸、パルミチン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸等が挙げられる。脂肪酸アミドとしては、具体的には、ベヘン酸アミド、エルカ酸アミド、パルミチン酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド等が挙げられる。ポリグリセリン脂肪酸エステルとしては、例えば、グリセリンのモノエステル、グリセリンのジエステル、グリセリンのトリエステル(例えば、グリセリンジアセトモノラウレート、グリセリンジアセトモノオレート、グリセリンジアセトモノステアレート、グリセリンジアセトモノカプリレート、グリセリンジアセトモノデカノエート等のグリセリンジアセトモノエステル等)が挙げられる。ポリグリセリン脂肪酸エステルの市販品としては、例えば、リケマールPL-012(理研ビタミン製)やDAIFATTY(大八化学工業製)等が入手可能である。また、入手のし易さや効果の高さの点でも、脂肪酸アミド、ポリグリセリン脂肪酸エステルがさらに好ましい。 Among the above lubricants, fatty acid amides and polyglycerin fatty acid esters are specifically preferred as compounds having the effect of imparting external lubricity. Examples of fatty acid amides include fatty acid monoamides and bisamides. The fatty acid (fatty acid portion) constituting the fatty acid amide has a moderately high melting point and is preferably a fatty acid having 12 to 30 carbon atoms, more preferably 18 to 18 carbon atoms, from the viewpoint of suppressing deterioration of processability during melt processing. 22 fatty acids, and examples thereof include higher fatty acids such as erucic acid, palmitic acid, and oleic acid. Specific examples of fatty acid amides include behenic acid amide, erucic acid amide, palmitic acid amide, oleic acid amide, stearic acid amide, methylene bis stearic acid amide, ethylene bis stearic acid amide, ethylene bis oleic acid amide, ethylene bis and erucic acid amide. Polyglycerin fatty acid esters include, for example, glycerin monoester, glycerin diester, glycerin triester (e.g., glycerin diacetomonolaurate, glycerin diacetomonooleate, glycerin diacetomonostearate, glycerin diacetomonocaprylate, glycerin diaceto glycerine diacetomonoesters such as cetomonodecanoate, etc.). Commercially available polyglycerol fatty acid esters include, for example, Rikemal PL-012 (manufactured by Riken Vitamin) and DAIFATTY (manufactured by Daihachi Chemical Industry). Fatty acid amides and polyglycerin fatty acid esters are more preferable in terms of availability and high effectiveness.
P3HA組成物における滑剤の含有量は、ポリヒドロキシアルカノエートと押出機又は紡糸機の金属表面との摩擦を低減でき、繊維同士の互着も防ぐことができれば特に制限はないが、例えば、P3HA100重量部に対し、0.05~12重量部が好ましく、0.1~10重量部がより好ましく、0.5~8重量部がさらに好ましく、特に好ましくは3~10重量部である。滑剤の含有量を0.05重量部以上とすることにより、押出機や紡糸機内の摩擦が抑制され、せん断発熱によるP3HAの分解が抑制され、ノズルから出た繊維同士が互着することが防止される傾向がある。一方、滑剤の含有量を12重量部以下とすることにより、押出機内でのP3HAがより効率的に融解し、その結果、繊維が硬くなり過ぎることなく糸切れが抑制され、生産性がいっそう向上する傾向がある。 The content of the lubricant in the P3HA composition is not particularly limited as long as it can reduce the friction between the polyhydroxyalkanoate and the metal surface of the extruder or spinning machine and prevent mutual adhesion between fibers. 0.05 to 12 parts by weight is preferred, 0.1 to 10 parts by weight is more preferred, 0.5 to 8 parts by weight is even more preferred, and 3 to 10 parts by weight is particularly preferred. By setting the content of the lubricant to 0.05 parts by weight or more, the friction in the extruder or spinning machine is suppressed, the decomposition of P3HA due to shear heat generation is suppressed, and the fibers discharged from the nozzle are prevented from sticking to each other. tend to be On the other hand, by setting the lubricant content to 12 parts by weight or less, the P3HA in the extruder melts more efficiently, and as a result, fiber breakage is suppressed without making the fiber too hard, further improving productivity. tend to
P3HA組成物は、さらに、可塑剤、無機充填剤、有機充填材(セルロースなど)、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染料及び顔料などの着色剤、並びに帯電防止剤などの他の成分を含有していてもよい。 The P3HA composition further contains other ingredients such as plasticizers, inorganic fillers, organic fillers (such as cellulose), antioxidants, UV absorbers, colorants such as dyes and pigments, and antistatic agents. may be
可塑剤は特に限定されないが、例えば、ジエチルヘキシルアジペート、ジオクチルアジペート及びジイソノニルアジペートなどのアジピン酸エステル系化合物;ポリエチレングリコールジベンゾエート、ポリエチレングリコールジカプリレート及びポリエチレングリコールジイソステアレートなどのポリエーテルエステル系化合物;安息香酸エステル系化合物;エポキシ化大豆油;エポキシ化脂肪酸2-エチルヘキシル;セバシン酸系モノエステルなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。 Although the plasticizer is not particularly limited, for example, adipate compounds such as diethylhexyl adipate, dioctyl adipate and diisononyl adipate; polyether ester compounds such as polyethylene glycol dibenzoate, polyethylene glycol dicaprylate and polyethylene glycol diisostearate compounds; benzoic acid ester compounds; epoxidized soybean oil; epoxidized fatty acid 2-ethylhexyl; sebacic acid monoesters; These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
上記可塑剤の中でも、入手のし易さや可塑化効果の高さの点で、ポリエーテルエステル系化合物が好ましい。P3HA組成物における可塑剤の含有量は、特に限定されず、例えば、P3HA100重量部に対して、3~25重量部の範囲で適宜選択可能である。 Among the above plasticizers, polyether ester compounds are preferable in terms of availability and high plasticizing effect. The content of the plasticizer in the P3HA composition is not particularly limited, and can be appropriately selected, for example, within the range of 3 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of P3HA.
無機充填剤は特に限定されないが、例えば、酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク、クレー、合成珪素、カーボンブラック、硫酸バリウム、マイカ、ガラス繊維、ウィスカー、炭素繊維、炭酸マグネシウム、ガラス粉末、金属粉末、カオリン、グラファイト、二硫化モリブデン、酸化亜鉛などを挙げることができる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いても良い。 Inorganic fillers are not particularly limited, but examples include titanium oxide, calcium carbonate, talc, clay, synthetic silicon, carbon black, barium sulfate, mica, glass fibers, whiskers, carbon fibers, magnesium carbonate, glass powder, metal powder, and kaolin. , graphite, molybdenum disulfide, zinc oxide, and the like. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
上記無機充填剤の中でも、強度アップや生分解性促進の効果の高さの点で、酸化チタン及び/又は炭酸カルシウムが好ましい。P3HA組成物における無機充填剤の含有量は、特に限定されず、例えば、P3HA100重量部に対して、1~10重量部の範囲で適宜選択可能である。 Among the above inorganic fillers, titanium oxide and/or calcium carbonate are preferable from the viewpoint of high strength-increasing and biodegradability-promoting effects. The content of the inorganic filler in the P3HA composition is not particularly limited, and can be appropriately selected, for example, in the range of 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of P3HA.
P3HA組成物は、P3HA以外の樹脂成分(その他の樹脂成分)を含んでいてもよい。その他の樹脂成分としては、生分解性樹脂、例えば、ポリ乳酸、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンサクシネートなどの石油由来樹脂や、デンプン、セルロースなどの天然高分子等が挙げられる。また、公知の熱可塑性樹脂(ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ABS系樹脂等)、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂等)を添加することができる。その他に、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂等の汎用エンプラもその他の樹脂成分として用いられる。その他の樹脂成分の含有量は、樹脂成分の全量(100重量%)に対して、20重量%以下が好ましく、より好ましくは10重量%以下、さらに好ましくは5重量%以下である。その他の樹脂成分は、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。 The P3HA composition may contain resin components other than P3HA (other resin components). Other resin components include biodegradable resins such as petroleum-derived resins such as polylactic acid, polybutylene adipate terephthalate, polybutylene succinate adipate, and polybutylene succinate, and natural polymers such as starch and cellulose. be done. Also, known thermoplastic resins (polyvinyl chloride resin, polystyrene resin, ABS resin, etc.) and thermosetting resins (epoxy resin, etc.) can be added. In addition, general-purpose engineering plastics such as polyethylene terephthalate-based resins, polybutylene terephthalate-based resins, polycarbonate-based resins, and polyamide-based resins are also used as other resin components. The content of other resin components is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and even more preferably 5% by weight or less with respect to the total amount (100% by weight) of the resin components. Other resin components can be used singly or in combination of two or more.
本発明の不織布の製造方法は、少なくともポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)を含む組成物を溶融紡糸する工程Aと、工程Aにて得られた繊維をウェブ化する工程Bと、工程Bにて得られたウェブを加圧熱接着処理する工程Cを、この順で含み、これにより、PHAを用いて、生分解性不織布を製造する。これらの工程を適応して不織布を加工する方法としては、一般的な方法では、例えばスパンボンド法(紡糸口金から出た繊維がエジェクターという吸引機のような部分を通り、延伸された状態でウェブ化する方法)、メルトブローン法(紡糸口金から繊維を噴出してウェブ化する方法)などが例示できる。 The method for producing a nonwoven fabric of the present invention includes a step A of melt-spinning a composition containing at least poly(3-hydroxyalkanoate), a step B of forming a web from the fibers obtained in step A, and a step B. A step C of subjecting the obtained web to pressure heat bonding treatment is included in this order, thereby producing a biodegradable nonwoven fabric using PHA. As a method of applying these processes to process nonwoven fabrics, there is a general method such as the spunbond method (fibers coming out of a spinneret pass through a suction device called an ejector and are stretched into a web. (a method of forming a web), a meltblown method (a method of ejecting fibers from a spinneret to form a web), and the like.
まず工程Aでは、例えば、溶融押出機を用いて、P3HA組成物を溶融し、紡糸口金(紡糸ダイスとも称される。)から連続的に押出してP3HA組成物で構成された繊維を形成する。上記溶融押出機は、用いるP3HAの分子量や溶融粘度を適度に保つことが可能であれば一般的な装置でよく、溶融部分が一定温度に恒温される圧縮押出装置や連続供給が可能なスクリュー型押出装置のどちらを用いてもよい。少量生産には前者が適しており、工業的な生産には後者が適した装置である。 First, in step A, for example, using a melt extruder, the P3HA composition is melted and continuously extruded through a spinneret (also called a spinning die) to form fibers composed of the P3HA composition. The melt extruder may be a general device as long as it is possible to maintain the molecular weight and melt viscosity of the P3HA to be used appropriately. Either extrusion device may be used. The former is suitable for small-scale production, and the latter is suitable for industrial production.
溶融押出機のシリンダー温度及びダイ出口温度に関しては、使用するP3HAの分子量やモノマー組成に応じてP3HAの溶融粘度が適度に保たれるように調節すればよい。また、繊維の溶融紡糸温度は、好ましくは、145~190℃であり、より好ましくは150~190℃、さらに好ましくは150~180℃である。紡糸温度を145℃以上とすることにより、十分にPHA組成物を溶解させることができるために、紡糸がいっそう安定化する傾向がある。一方、紡糸温度を190℃以下とすることにより、樹脂の熱分解が抑制され、紡糸がいっそう安定化し、得られる繊維の物性がより向上する傾向がある。なお、溶融紡糸温度とは、P3HA組成物が繊維化される間に加えられる温度のうち、最も高い温度域の温度をいう。 The cylinder temperature and the die exit temperature of the melt extruder may be adjusted according to the molecular weight and monomer composition of the P3HA used so that the melt viscosity of the P3HA is appropriately maintained. Also, the melt spinning temperature of the fiber is preferably 145 to 190°C, more preferably 150 to 190°C, still more preferably 150 to 180°C. By setting the spinning temperature to 145° C. or higher, the PHA composition can be sufficiently dissolved, so spinning tends to be further stabilized. On the other hand, by setting the spinning temperature to 190° C. or lower, thermal decomposition of the resin is suppressed, spinning is further stabilized, and the physical properties of the obtained fiber tend to be further improved. The melt spinning temperature refers to the temperature in the highest temperature range among the temperatures applied during fiberization of the P3HA composition.
P3HA組成物を溶融し、流量を調整して吐出量を一定に保ちながら紡糸ダイスから押し出すが、この際の紡糸ダイスの開口面積は、0.15~3.5mm2であることが好ましい。開口面積を0.15mm2以上とすることにより、紡糸中の切れがいっそう抑制される傾向がある。一方、開口面積を3.5mm2以下とすることにより、繊維が太くなり過ぎないために固化に要する時間が長くなり過ぎず、成形された伸び切り鎖の緩和が抑制され、加工性や強度がいっそう向上する傾向がある。The P3HA composition is melted and extruded through a spinning die while adjusting the flow rate to keep the discharge rate constant . By setting the opening area to 0.15 mm 2 or more, breakage during spinning tends to be further suppressed. On the other hand, by setting the opening area to 3.5 mm 2 or less, the fiber does not become too thick and the time required for solidification does not become too long. It tends to get better.
吐出量は最終的に必要な繊維径と生産時の紡糸速度に基づいて任意に選定することが可能であるが、吐出量(紡糸口金の単孔あたりのP3HA組成物の吐出量)が0.2~1.2g/分が好ましく、0.2~0.7g/分がより好ましい。吐出量を0.2g/分以上とすることにより、繊維が細くなり過ぎず糸切れがいっそう抑制される傾向がある。一方、吐出量を1.2g/分以下とすることにより、糸が太くなり過ぎず、繊維の固化が速やかに進行し繊維同士の互着が抑制される傾向がある。 The discharge rate can be arbitrarily selected based on the final required fiber diameter and the spinning speed during production. 2 to 1.2 g/min is preferred, and 0.2 to 0.7 g/min is more preferred. By setting the discharge rate to 0.2 g/min or more, the fibers tend to be not too thin and yarn breakage is further suppressed. On the other hand, by setting the discharge rate to 1.2 g/min or less, the yarn does not become too thick, the solidification of the fibers proceeds rapidly, and mutual adhesion of the fibers tends to be suppressed.
また、押出時の熱による樹脂の分解を抑制することから、紡糸機内部での樹脂の滞在時間が30分以下であることが好ましく、15分以下とするのがより好ましい。 In order to suppress decomposition of the resin due to heat during extrusion, the residence time of the resin inside the spinning machine is preferably 30 minutes or less, more preferably 15 minutes or less.
紡糸口金から押し出す雰囲気温度は、特に限定されず、例えば、5~40℃の範囲で適宜調整可能である。 The ambient temperature for extrusion from the spinneret is not particularly limited, and can be adjusted appropriately within the range of 5 to 40°C, for example.
[工程B]
次に工程Bでは、工程Aで紡糸口金から押出されたP3HA組成物で構成された繊維、すなわちP3HA組成物を溶融紡糸して得られた繊維をウェブ化し、ウェブを得る。この工程において、P3HA組成物で構成された繊維(紡糸フィラメント)は、目的の繊度となるように牽引細化し(延伸フィラメントとなる。)、縦方向(MD)に移動するコンベヤなどの捕集面上に堆積させて長繊維ウェブを形成する。[Step B]
Next, in step B, the fibers composed of the P3HA composition extruded from the spinneret in step A, ie, the fibers obtained by melt-spinning the P3HA composition, are formed into a web to obtain a web. In this process, the fibers (spun filaments) made up of the P3HA composition are drawn and thinned (to become drawn filaments) to the desired fineness, and placed on a collecting surface such as a conveyor moving in the machine direction (MD). deposited on top to form a long fiber web.
スパンボンド法で不織布を作製する場合(つまり、工程Bにおけるウェブ化をスパンボンド法により実施する場合)は、エジェクターなどの吸引装置を用いて、空気延伸して牽引細化する。例えば、図1に示されているようなエジェクター3を用いる場合、空気牽引の圧力を調整することで、紡糸速度を調節することが可能である。空気圧を高くすることで、紡糸速度が上昇する。空気圧は、0.2~7.0Kgf/cm2が好ましく、より好ましくは、0.5~5.0Kgf/cm2である。0.2Kgf/cm2より低い場合、十分な紡糸速度が得られにくく、7Kgf/cm2より高い場合は、安定に紡糸できる紡糸速度である7000m/分より大きくなりやすい。空気延伸による紡糸速度は好ましくは、500~7000m/分であり、より好ましくは700~7000m/分、さらに好ましくは700~5000m/分、特に好ましくは700~3000m/分である。この紡糸速度範囲では、紡糸性が担保できるP3HA組成物からなる繊維の固化が得られる。紡糸速度が遅い場合は、作製した不織布が冷却時に収縮する場合があり、均質で良好な不織布が得られないことがある。引取り速度に上限値は特に限定されないが、7,000m/分より大きいと得られる繊維の強度が変わらなくなるので、7,000m/分より高くする必要は無い。吸引装置から捕集面までの距離は長いほど良くて80cm以上が好ましい。80cm以上とすることにより、繊維の固化が速やかに進行し、吸引装置内で繊維同士が互着しにくく、糸切れが抑制される傾向がある。また、捕集面の下から吸引することで、ウェブの収縮を低減しやすい。When the nonwoven fabric is produced by the spunbond method (that is, when the web formation in the step B is performed by the spunbond method), a sucking device such as an ejector is used to draw and thin the nonwoven fabric by air stretching. For example, when using an
工程Bでは、工程Aで紡糸口金から押し出された繊維(紡糸フィラメント)を牽引細化する前に、図1に示されているようなクエンチ2等の整流風を与える装置にて、整流風を与えることが好ましい。整流風は、クエンチ風とも呼ばれ、糸条の流れを安定化させる働きがある。また、冷却した気体を用いることで紡糸フィラメントを冷却することも可能である。クエンチ風は、ネットやメッシュを通して放出され、均一に糸条に送られることが好ましい。ウェブ作製装置の場合、ウェブ形成用のコンベアの流れ方向と同一方向からクエンチ風が送風されることが好ましく、糸条に対し片面もしくは両面から送風されても良い。クエンチ風の温度は、5~40℃が好ましく、更に好ましくは、10~30℃である。5℃より低い場合は、繊維に残留応力が生じ、繊維が捲縮する場合がある。40℃より高い場合は、樹脂の固化が不十分となり、繊維が固着する。クエンチ風の風速は、0.1~1.5m/秒が好ましい。0.1m/秒より低い場合、整流の効果が低くなりやすく、1.5m/秒より高い場合は、クエンチ風が強すぎ、逆に糸条の乱れの原因となり、繊維同士の固着や糸切れが発生するおそれがある。 In step B, before drawing and thinning the fibers (spun filaments) extruded from the spinneret in step A, rectified air is applied by a device that provides rectified air such as the quench 2 shown in FIG. Giving is preferred. The straightening air is also called a quenching air, and has a function of stabilizing the flow of yarn. It is also possible to cool the spinning filaments by using a cooled gas. The quenching wind is preferably emitted through a net or mesh and sent uniformly to the yarn. In the case of the web forming apparatus, the quenching air is preferably blown from the same direction as the web forming conveyor, and may be blown from one side or both sides of the yarn. The temperature of the quenching air is preferably 5-40°C, more preferably 10-30°C. If the temperature is lower than 5°C, residual stress may occur in the fibers, causing the fibers to crimp. If the temperature is higher than 40°C, the solidification of the resin becomes insufficient and the fibers stick together. The wind speed of the quench wind is preferably 0.1 to 1.5 m/sec. If it is lower than 0.1 m/sec, the rectifying effect tends to be low, and if it is higher than 1.5 m/sec, the quenching wind is too strong, which conversely causes turbulence in the yarn, causing the fibers to stick together or break. may occur.
エジェクター3により空気牽引された繊維(延伸フィラメント)は、例えば、図1に示されているように、コンベア4上で捕集され、コンベアが走行することでシート状のウェブが形成される。コンベアの捕集面の内側から吸引することで、ウェブの収縮を低減しやすい。コンベアの作動速度であるラインスピードを変化させることで、溶融紡糸時の吐出量が同じ場合、不織布の目付を調節することができる。ラインスピードを上げることで、目付は小さくなるが、上げすぎるとウェブの収縮や切断が発生するおそれがある。
The fibers (stretched filaments) air-pulled by the
[工程C]
次いで、工程Cでは、工程Bで得られたウェブを加圧熱接着処理する。加圧熱接着の方法としては、例えば、上下一対のロール表面にそれぞれ彫刻が施された熱エンボスロールや、片方のロール表面がフラット(平滑)なロールと他方のロール表面に彫刻が施されたロールの組み合わせからなる熱エンボスロール、上下一対のフラット(平滑)ロールの組み合わせからなる熱カレンダーロールなど各種ロールによる熱圧着や、不織ウェブの厚み方向に熱風を通過させるエアスルー方式を適用することが出来る。中でも機械的強度を向上させながら適度な通気性も保持できる熱エンボスロールを用いた熱接着を好ましく採用することができる。[Step C]
Next, in step C, the web obtained in step B is heat-bonded under pressure. As a method of pressurized heat bonding, for example, a thermal embossing roll in which the surfaces of a pair of upper and lower rolls are respectively engraved, or a roll in which one roll surface is flat (smooth) and the other roll surface is engraved. It is possible to apply thermal pressure bonding using various rolls such as a hot embossing roll consisting of a combination of rolls, a hot calender roll consisting of a pair of upper and lower flat (smooth) rolls, and an air through method that passes hot air in the thickness direction of the nonwoven web. I can. Among them, thermal bonding using a thermal embossing roll, which can maintain adequate air permeability while improving mechanical strength, can be preferably employed.
工程Cにおける加圧熱接着処理温度、即ち、加圧熱接着ロールの表面温度は、(Tc-45)℃以上、(Tc+5)℃以下であり、(Tc-40)℃以上、(Tc+0)℃以下が好ましい。なお、Tcは、後述の方法で測定されるP3HAの結晶化温度である。加圧熱接着処理温度をこの温度範囲にすることで、PHA組成物からなる繊維を結晶化させながら繊維同士を接着させて不織布の形状を保つことができるとともに、シートの剥離や毛羽の発生を抑えることができる。一方、この温度範囲外で加圧熱接着すると、繊維が固化できず、ロールに張り付く以外に、不織布の形が維持できず、不織布が収縮したり破れたりする。 The pressure heat bonding treatment temperature in step C, that is, the surface temperature of the pressure heat bonding roll is (Tc-45) ° C. or higher and (Tc + 5) ° C. or lower, (Tc - 40) ° C. or higher and (Tc + 0) ° C. The following are preferred. Note that Tc is the crystallization temperature of P3HA measured by the method described later. By setting the temperature of the pressurized heat bonding treatment to this temperature range, the fibers made of the PHA composition can be crystallized and the fibers can be adhered to each other to maintain the shape of the nonwoven fabric, and at the same time, the peeling of the sheet and the generation of fluff can be prevented. can be suppressed. On the other hand, if pressure heat bonding is performed outside this temperature range, the fibers cannot be solidified, and in addition to sticking to the roll, the shape of the nonwoven fabric cannot be maintained, and the nonwoven fabric shrinks or breaks.
また、加圧熱接着ロールの2つのロール間に一定の圧力を掛けることが有効である。エンボスロールを使用する場合は、ロール表面に彫刻が施されたエンボスロールとロール表面がフラット(平滑)なゴム製のバックアップロールを用いるのが一般的である。加圧に必要な圧力は、P3HAの結晶化が進行する最適な温度で彫刻模様が不織布に付与でき、機械強度を保持できれば良い。有効な加圧熱接着ロール間の圧力は、20~60Kg/cmであることが好ましく、より好ましくは30~50Kg/cmである。加圧熱接着ロールの圧力が、20Kg/cmより低い場合、彫刻模様が付与されにくく、強度も低下するおそれがある。一方、60Kg/cmより高い場合は、不織布に過剰な応力がかかり、不織布が破断するおそれがある。 It is also effective to apply a constant pressure between the two rolls of the pressure heat bonding rolls. When using an embossing roll, it is common to use an embossing roll with an engraved roll surface and a rubber backup roll with a flat (smooth) roll surface. The pressure required for pressurization should be such that the engraving pattern can be imparted to the nonwoven fabric at the optimum temperature at which the crystallization of P3HA proceeds and the mechanical strength can be maintained. The effective pressure between the pressure hot bonding rolls is preferably 20-60 Kg/cm, more preferably 30-50 Kg/cm. When the pressure of the pressurized heat-adhesive roll is lower than 20 kg/cm, the engraving pattern is difficult to impart and the strength may be lowered. On the other hand, if it is higher than 60 Kg/cm, excessive stress is applied to the nonwoven fabric, and the nonwoven fabric may break.
P3HAの結晶化温度は、以下の装置、条件、方法で測定される温度である。
・測定方法:示差走査熱分析(DSC,Differential Scannning Calorimetry)
・測定装置:日立ハイテックスサイエンス製EXSTAR6000シリーズDSC6200
・測定サンプル:P3HA5~10mgをアルミパンに入れて蓋をしてクリンプしたもの。
・測定条件:25℃から180℃まで10℃/minで昇温したあとに、10℃/minで25℃まで降温する。測定中、窒素ガスを50mL/minを流す。
・結晶化温度の特定:降温過程で見られる発熱ピークを結晶化ピークとし、ピークトップを結晶化温度とする。The crystallization temperature of P3HA is the temperature measured by the following apparatus, conditions and method.
- Measurement method: Differential Scanning Calorimetry (DSC)
・Measuring device: Hitachi Hightex Science EXSTAR6000 series DSC6200
・Measurement sample: 5 to 10 mg of P3HA was placed in an aluminum pan, covered with a lid, and crimped.
- Measurement conditions: After raising the temperature from 25°C to 180°C at a rate of 10°C/min, the temperature is lowered at a rate of 10°C/min to 25°C. Nitrogen gas is flowed at 50 mL/min during the measurement.
・Specification of crystallization temperature: The exothermic peak seen in the temperature-lowering process is defined as the crystallization peak, and the peak top is defined as the crystallization temperature.
熱エンボスロールに施される彫刻の形状としては、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形、ひし形、正六角形及び正八角形などが挙げられる。 The shape of the engraving applied to the hot embossing roll is not particularly limited, and examples thereof include circles, ovals, squares, rectangles, parallelograms, rhombuses, regular hexagons and regular octagons.
加熱されたエンボスロールを用いてエンボスパターン部に存在する繊維どうしを部分的に熱接着させる場合は、エンボスロールの圧接面積率を5~50%とするのが好ましい。この圧接面積率を5%以上とすることにより、一定の点状融着区域が確保されるために不織布の機械的強度が向上し、また良好な寸法安定性を得ることができる傾向がある。一方、圧接面積率を50%以下とすることにより、不織布の硬直化が抑制され、いっそう柔軟性が向上する傾向がある。 When the fibers present in the embossed pattern portion are partially heat-bonded using a heated embossing roll, the pressure contact area ratio of the embossing roll is preferably 5 to 50%. By setting the pressure contact area ratio to 5% or more, the mechanical strength of the nonwoven fabric tends to be improved and good dimensional stability can be obtained because a certain amount of fused dots is secured. On the other hand, by setting the pressure contact area ratio to 50% or less, stiffening of the nonwoven fabric tends to be suppressed, and flexibility tends to be further improved.
工程Cを経て、P3HA組成物で構成された不織布が得られる。本発明の1以上の実施形態の不織布の製造方法は、上述のように工程A~Cに加えて、その他の工程を含んでいてもよく、当該他の工程としては、例えば、工程Cの前に、工程Bで得られたウェブを仮止めする工程等が挙げられる。例えば、図1に示すように、仮止めロール5をコンベア上に設置することで、ウェブの流れが安定し、その状態で加圧熱接着ロール6にウェブを導くことができる。
Through step C, a nonwoven fabric composed of the P3HA composition is obtained. The nonwoven fabric manufacturing method of one or more embodiments of the present invention may include other steps in addition to steps A to C as described above, and the other steps include, for example, before step C , includes a step of temporarily fixing the web obtained in step B, and the like. For example, as shown in FIG. 1, by installing the
本発明の1以上の実施形態の不織布の製造方法において、工程A~Cは、連続的に実施してもよいし、非連続的に実施してもよい。特に工程A~Cを連続的に実施することが、より不織布を効率的に製造できる点で好ましい。工程A~Cを実施する速度は、特に限定されないが、例えば、工程Aにて繊維を得てから工程Cが終了するまでの時間を30秒~3分とすることが好ましく、より好ましくは40秒~1分である。 In the nonwoven fabric manufacturing method of one or more embodiments of the present invention, Steps A to C may be performed continuously or discontinuously. In particular, it is preferable to continuously perform steps A to C in that the nonwoven fabric can be produced more efficiently. The speed of performing steps A to C is not particularly limited, but for example, the time from obtaining fibers in step A to completing step C is preferably 30 seconds to 3 minutes, more preferably 40 minutes. seconds to 1 minute.
本発明の1以上の実施形態において、不織布は、例えば、図1に示す装置で作製することができる。
まず、工程Aにて、P3HAを含む組成物を溶融し、紡糸口金1から押し出すことで、溶融紡糸し、繊維a(紡糸フィラメント)を得る。
次に、工程Bにて、繊維aをウェブ化してウェブbを得る。具体的には、まず、繊維aにクエンチ2にて整流風を与える。次に、繊維aをエジェクター3にて空気牽引して、所定の繊度になる(延伸フィラメント)ように牽引細化し、縦方向(MD)に移動するコンベヤ4上に堆積させて長繊維ウェブbを形成する。
次に、工程Cを実施する前に、長繊維ウェブbをコンベア4上に設置した仮止めロール5を通し、加圧接着ロール6に導く。
次に、工程Cにて、加圧熱接着ロール6にて所定の温度で長繊維ウェブbを加圧熱接着処理して長繊維不織布cを得る。加圧熱接着ロール6において、一方はロール表面に彫刻が施されたエンボスロールであり、他方はロール表面がフラット(平滑)なゴム製のバックアップロールを用いることができる。
その後、得られた長繊維不織布cを巻取りロール7にて巻き取る。In one or more embodiments of the present invention, nonwoven fabrics can be made, for example, with the apparatus shown in FIG.
First, in step A, a composition containing P3HA is melted and extruded from a
Next, in step B, the fibers a are formed into a web to obtain a web b. Specifically, first, a rectified air is applied to the fibers a by the
Next, before carrying out step C, the long fiber web b is passed through a
Next, in step C, the long fiber web b is pressurized and heat-bonded at a predetermined temperature by the pressurizing and heat-
After that, the obtained long-fiber nonwoven fabric c is taken up by the take-
本発明の1以上の実施形態の製造方法で得られた不織布は、用途や目的等に応じて、引張り強度を適宜決めればよいが、強度を高める観点から、JIS L 1096に準じて測定したMD方向の引張り強度が、8N/50mm以上であることが好ましく、10N/50mm以上であることがより好ましく、15N/50mm以上であることがさらに好ましく、20N/50mm以上であることが特に好ましい。また、JIS L 1096に準じて測定したCD方向の引張り強度が、5N/50mm以上であることが好ましく、10N/50mm以上であることがより好ましく、15N/50mm以上であることがさらに好ましく、20N/50mm以上であることがさらにより好ましく、40N/50mm以上であることが特に好ましい。 The tensile strength of the nonwoven fabric obtained by the manufacturing method of one or more embodiments of the present invention may be appropriately determined according to the application and purpose. The tensile strength in the direction is preferably 8 N/50 mm or more, more preferably 10 N/50 mm or more, still more preferably 15 N/50 mm or more, and particularly preferably 20 N/50 mm or more. In addition, the tensile strength in the CD direction measured according to JIS L 1096 is preferably 5 N/50 mm or more, more preferably 10 N/50 mm or more, further preferably 15 N/50 mm or more, and 20 N /50 mm or more is even more preferable, and 40 N/50 mm or more is particularly preferable.
本発明の1以上の実施形態の製造方法で得られた不織布は、用途や目的等に応じて、引裂き強度を適宜決めればよいが、強度を高める観点から、JIS L 1096に準じて測定したMD方向の引裂き強度が、3N/50mm以上であることが好ましく、5N/50mm以上であることがより好ましく、10N/50mm以上であることがさらに好ましく、15N/50mm以上であることが特に好ましい。また、JIS L 1096に準じて測定したCD方向の引裂き強度が、2N/50mm以上であることが好ましく、5N/50mm以上であることがより好ましく、10N/50mm以上であることがさらに好ましく、15N/50mm以上である特に好ましい。 The tear strength of the nonwoven fabric obtained by the production method of one or more embodiments of the present invention may be appropriately determined according to the application and purpose, but from the viewpoint of increasing the strength, the MD measured according to JIS L 1096 The directional tear strength is preferably 3 N/50 mm or more, more preferably 5 N/50 mm or more, still more preferably 10 N/50 mm or more, and particularly preferably 15 N/50 mm or more. In addition, the tear strength in the CD direction measured according to JIS L 1096 is preferably 2 N/50 mm or more, more preferably 5 N/50 mm or more, further preferably 10 N/50 mm or more, and 15 N /50 mm or more is particularly preferable.
本発明の不織布の製造方法により得られる不織布は、公知乃至慣用の各種用途、例えば、農業、漁業、林業、衣料、非衣料繊維製品(例えばカーテン、絨毯、鞄など)、衛生品、園芸、自動車部材、建材、医療、食品産業、その他の分野等において好適に使用することができる。 The nonwoven fabric obtained by the method for producing a nonwoven fabric of the present invention can be used for various known or common applications, such as agriculture, fishery, forestry, clothing, non-clothing textile products (eg, curtains, carpets, bags, etc.), sanitary products, gardening, and automobiles. It can be suitably used in members, building materials, medicine, food industry, and other fields.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によりその技術的範囲を限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited by these examples.
<製造例1>P3HB3HHの製造
P3HB3HHの培養生産にはKNK-005株(米国特許第7384766号参照)を用いた。<Production Example 1> Production of P3HB3HH KNK-005 strain (see US Pat. No. 7,384,766) was used for culture production of P3HB3HH.
種母培地の組成は、1w/v% Meat-extract、1w/v% Bacto-Tryptone、0.2w/v% Yeast-extract、0.9w/v% Na2HPO4・12H2O、0.15w/v% KH2PO4、(pH6.8)とした。The composition of the seed medium is 1 w/v% Meat-extract, 1 w/v% Bacto - Tryptone, 0.2 w/v% Yeast-extract, 0.9 w/v% Na 2 HPO 4 . 15 w/v% KH2PO4 , (pH 6.8 ).
前培養培地の組成は、1.1w/v% Na2HPO4・12H2O、0.19w/v% KH2PO4、1.29w/v% (NH4)2SO4、0.1w/v% MgSO4・7H2O、0.5v/v% 微量金属塩溶液(0.1N塩酸に、1.6w/v% FeCl3・6H2O、1w/v% CaCl2・2H2O、0.02w/v% CoCl2・6H2O、0.016w/v% CuSO4・5H2O、0.012w/v% NiCl2・6H2Oを溶かしたもの)とした。炭素源としてはパーム油を用い、これを10g/Lの濃度で一括添加した。The composition of the pre-culture medium is 1.1 w/v% Na 2 HPO 4 .12H 2 O, 0.19 w/v% KH 2 PO 4 , 1.29 w/v% (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.1 w /v% MgSO4.7H2O , 0.5v/v% trace metal salt solution (0.1N hydrochloric acid, 1.6w/ v % FeCl3.6H2O , 1w/v% CaCl2.2H2O , 0.02 w/v% CoCl 2 .6H 2 O, 0.016 w/v% CuSO 4 .5H 2 O, and 0.012 w/v% NiCl 2 .6H 2 O). Palm oil was used as a carbon source and added all at once at a concentration of 10 g/L.
P3HB3HH生産培地の組成は、0.385w/v% Na2HPO4・12H2O、0.067w/v% KH2PO4、0.291w/v% (NH4)2SO4、0.1w/v% MgSO4・7H2O、0.5v/v% 微量金属塩溶液(0.1N 塩酸に、1.6w/v% FeCl3・6H2O、1w/v% CaCl2・2H2O、0.02w/v% CoCl2・6H2O、0.016w/v% CuSO4・5H2O、0.012w/v% NiCl2・6H2Oを溶かしたもの)、0.05w/v% BIOSPUREX200K(消泡剤:コグニスジャパン社製)とした。The composition of the P3HB3HH production medium is 0.385 w/v% Na2HPO4-12H2O , 0.067 w /v% KH2PO4 , 0.291 w/v% ( NH4 ) 2SO4 , 0.1 w / v. /v% MgSO4.7H2O , 0.5v/v% trace metal salt solution (0.1N hydrochloric acid, 1.6w / v % FeCl3.6H2O , 1w/v% CaCl2.2H2O , 0.02 w/v% CoCl 2 .6H 2 O, 0.016 w/v% CuSO 4 .5H 2 O, 0.012 w/v% NiCl 2 .6H 2 O), 0.05 w/v % BIOSPUREX200K (antifoaming agent: manufactured by Cognis Japan).
まず、KNK-005株のグリセロールストック(50μL)を種母培地(10mL)に接種して24時間培養し種母培養を行なった。次に種母培養液を1.8Lの前培養培地を入れた3Lジャーファーメンター(丸菱バイオエンジ製MDL-300型)に1.0v/v%接種した。培養温度33℃、攪拌速度500rpm、通気量1.8L/minとし、pHは6.7~6.8の間でコントロールしながら28時間培養し、前培養を行なった。pHコントロールには14%水酸化アンモニウム水溶液を使用した。 First, the KNK-005 strain glycerol stock (50 μL) was inoculated into a seed medium (10 mL) and cultured for 24 hours to perform seed culture. Next, 1.0 v/v % of the seed culture was inoculated into a 3 L jar fermenter (MDL-300 manufactured by Marubishi Bioengineering Co., Ltd.) containing 1.8 L of preculture medium. The culture temperature was 33° C., the agitation rate was 500 rpm, the aeration rate was 1.8 L/min, and the pH was controlled between 6.7 and 6.8 for 28 hours for pre-culture. A 14% ammonium hydroxide aqueous solution was used for pH control.
次に、前培養液を6Lの生産培地を入れた10Lジャーファーメンター(丸菱バイオエンジ製MDS-1000型)に1.0v/v%接種した。培養温度28℃、攪拌速度400rpm、通気量6.0L/minとし、pHは6.7~6.8の間でコントロールした。pHコントロールには14%水酸化アンモニウム水溶液を使用した。炭素源としてパーム油を使用した。培養は64時間行い、培養終了後、遠心分離によって菌体を回収し、メタノールで洗浄した。その後、凍結乾燥した。 Next, 1.0 v/v % of the preculture was inoculated into a 10 L jar fermenter (MDS-1000 manufactured by Marubishi Bioengineering Co., Ltd.) containing 6 L of production medium. The culture temperature was 28° C., the stirring speed was 400 rpm, the aeration rate was 6.0 L/min, and the pH was controlled between 6.7 and 6.8. A 14% ammonium hydroxide aqueous solution was used for pH control. Palm oil was used as the carbon source. Cultivation was carried out for 64 hours, and after completion of the cultivation, the cells were collected by centrifugation and washed with methanol. It was then lyophilized.
上記で得られた乾燥菌体1gに100mLのクロロホルムを加え、室温で一昼夜攪拌して、菌体内のP3HB3HHを抽出した。菌体残渣をろ別後、エバポレーターで総容量が30mLになるまで濃縮後、90mLのヘキサンを徐々に加え、ゆっくり攪拌しながら、1時間放置した。析出したP3HB3HHをろ別後、50℃で3時間真空乾燥し、ポリヒドロキシアルカノエートA1(P3HB3HH)を得た。 100 mL of chloroform was added to 1 g of the dried cells obtained above, and the mixture was stirred at room temperature for a whole day and night to extract P3HB3HH in the cells. After removing the bacterial cell residue by filtration, it was concentrated with an evaporator until the total volume became 30 mL, then 90 mL of hexane was gradually added, and the mixture was allowed to stand for 1 hour while slowly stirring. After the precipitated P3HB3HH was separated by filtration, it was vacuum-dried at 50° C. for 3 hours to obtain polyhydroxyalkanoate A1 (P3HB3HH).
得られたP3HB3HHの3HH組成は、以下のようにガスクロマトグラフィーによって分析した。P3HB3HH20mgに2mLの硫酸-メタノール混液(15:85)と2mLのクロロホルムを添加して密栓し、100℃で140分間加熱して、P3HB3HH分解物のメチルエステルを得た。冷却後、これに1.5gの炭酸水素ナトリウムを少しずつ加えて中和し、炭酸ガスの発生がとまるまで放置した。さらに、4mLのジイソプロピルエーテルを添加してよく混合した後、遠心して、上清中のポリエステル分解物のモノマーユニット組成をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより分析した。ガスクロマトグラフは島津製作所製のGC-17A、キャピラリーカラムはGLサイエンス社製のNEUTRA BOND-1(カラム長25m、カラム内径0.25mm、液膜厚0.4μm)を用いた。キャリアガスとしてHeを用い、カラム入口圧100kPaとし、サンプルは1μLを注入した。温度条件は、初発温度100~200℃まで8℃/分の速度で昇温、さらに200~290℃まで30℃/分の速度で昇温するという条件とした。上記条件にて分析した結果、得られたP3HB3HHは、3-ヒドロキシヘキサノエート(3HH)のモノマーの組成百分率率が5.4モル%のP3HB3HHであることを確認した。また、GPCで測定した重量平均分子量Mwは35万であり、融点は141℃、結晶化温度(Tc)は80℃であった。 The 3HH composition of the obtained P3HB3HH was analyzed by gas chromatography as follows. 2 mL of sulfuric acid-methanol mixture (15:85) and 2 mL of chloroform were added to 20 mg of P3HB3HH, and the mixture was sealed and heated at 100° C. for 140 minutes to obtain methyl ester of P3HB3HH decomposition product. After cooling, 1.5 g of sodium bicarbonate was added little by little to neutralize the mixture, and the mixture was allowed to stand until the generation of carbon dioxide ceased. Furthermore, after adding 4 mL of diisopropyl ether and mixing well, the mixture was centrifuged, and the monomer unit composition of the polyester decomposed product in the supernatant was analyzed by capillary gas chromatography. The gas chromatograph was GC-17A manufactured by Shimadzu Corporation, and the capillary column was NEUTRA BOND-1 manufactured by GL Science (column length 25 m, column inner diameter 0.25 mm, liquid film thickness 0.4 μm). He was used as a carrier gas, the column inlet pressure was set to 100 kPa, and 1 μL of sample was injected. The temperature conditions were such that the initial temperature was raised from 100 to 200°C at a rate of 8°C/min, and further from 200 to 290°C at a rate of 30°C/min. As a result of analysis under the above conditions, it was confirmed that the obtained P3HB3HH had a composition percentage of 3-hydroxyhexanoate (3HH) monomer of 5.4 mol %. Further, the weight average molecular weight Mw measured by GPC was 350,000, the melting point was 141°C, and the crystallization temperature (Tc) was 80°C.
なお、結晶化温度(Tc)、及び融点は、示差走査熱分析(DSC,Differential Scannning Calorimetry)により測定した。装置は日立ハイテックスサイエンス製EXSTAR6000シリーズDSC6200を用いた。P3HB3HH5~10mgをアルミパンに入れて蓋してクリンプしたものを測定サンプルとした。温度条件は25℃から180℃まで10℃/minで昇温したあとに、10℃/minで25℃まで降温する条件とした。測定中、窒素ガスを50mL/minを流した。昇温過程で見られる吸熱ピークを融解ピークとし、そのピークトップ温度を融点とした。降温過程で見られる発熱ピークを結晶化ピークとし、そのピークトップ温度を結晶化温度(Tc)とした。 The crystallization temperature (Tc) and melting point were measured by differential scanning calorimetry (DSC). As an apparatus, an EXSTAR6000 series DSC6200 manufactured by Hitachi Hightex Science was used. 5 to 10 mg of P3HB3HH was placed in an aluminum pan, which was covered and crimped to obtain a measurement sample. The temperature was raised from 25° C. to 180° C. at a rate of 10° C./min and then lowered to 25° C. at a rate of 10° C./min. Nitrogen gas was flowed at 50 mL/min during the measurement. The endothermic peak observed in the temperature rising process was taken as the melting peak, and the peak top temperature was taken as the melting point. An exothermic peak observed in the temperature-lowering process was defined as a crystallization peak, and the peak top temperature was defined as a crystallization temperature (Tc).
<実施例1~11、比較例1~3>
製造例1で得られたP3HB3HH(100重量部)に対して、結晶核剤であるペンタエリスリトール(日本合成化学社製のノイライザーP)3重量部と、滑剤であるエルカ酸アミド(日本精化社製のニュートロンS)5重量部と、滑剤であるベヘン酸アミド(ベヘニン酸アミド、日本精化社製のBNT-22H)0.5重量部とをドライブレンドし、東芝機械社製の2軸押出機(TEM26SS)を用いて130~160℃で溶融混錬してペレット化した。得られた当該ペレットを、スクリュー径20mmの1軸押出機で溶融し、ギアポンプで流量を調整し、表1、2に示すように、溶融紡糸温度170℃で、直径が0.3mmの紡糸孔を815個有する紡糸ダイスから表1、2に記載の吐出量で押し出し、25℃の冷却空気流を用いて冷却した後、エジェクターにて表1、2に記載の圧力で延伸させ、移動するコンベヤ上に堆積させてウェブを形成した。その後、このウェブを引き続いて表1、2に記載のラインスピードと加圧熱接着ロール温度にて部分熱接着した。
上記で不織布の製造に用いた装置の概略図を図1に示した。<Examples 1 to 11, Comparative Examples 1 to 3>
To P3HB3HH (100 parts by weight) obtained in Production Example 1, 3 parts by weight of pentaerythritol (Neuilizer P manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) as a crystal nucleating agent and erucamide (Nippon Seika Co., Ltd.) as a lubricant are added. 5 parts by weight of Nutron S manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd. and 0.5 parts by weight of behenic acid amide (behenic acid amide, BNT-22H manufactured by Nippon Seika Co., Ltd.), which is a lubricant, are dry-blended. The mixture was melt-kneaded at 130 to 160° C. using an extruder (TEM26SS) and pelletized. The obtained pellets are melted in a single-screw extruder with a screw diameter of 20 mm, and the flow rate is adjusted with a gear pump. is extruded from a spinning die having 815 at the discharge rate shown in Tables 1 and 2, cooled with a cooling air flow at 25 ° C., stretched at the pressure shown in Tables 1 and 2 with an ejector, and moved on a conveyor deposited on top to form a web. Thereafter, this web was subsequently partially heat-bonded at the line speeds and pressure heat-bonding roll temperatures shown in Tables 1 and 2.
FIG. 1 shows a schematic diagram of the apparatus used for the production of the nonwoven fabric described above.
(実施例12~13)
製造例1で得られたP3HB3HH(100重量部)に対して、結晶核剤であるペンタエリスリトール(日本合成化学社製のノイライザーP)1.5重量部と、滑剤であるエルカ酸アミド(日本精化社製のニュートロンS)0.5重量部と、滑剤であるベヘン酸アミド(ベヘニン酸アミド、日本精化社製のBNT-22H)0.5重量部とをドライブレンドし、東芝機械社製の2軸押出機(TEM26SS)を用いて130~160℃で溶融混錬してペレット化した。得られた当該ペレットを、スクリュー径20mmの1軸押出機で溶融し、ギアポンプで流量を調整し、表1に示すように、溶融紡糸温度170℃で、直径が0.3mmの紡糸孔を815個有する紡糸ダイスから表に記載の吐出量で押し出し、25℃の冷却空気流を用いて冷却した後、エジェクターにて表1に記載の圧力で延伸させ、移動するコンベヤ上に堆積させてウェブを形成した。その後、このウェブを引き続いて表1に記載のラインスピードと加圧熱接着ロール温度にて部分熱接着した。
上記で不織布の製造に用いた装置の概略図を図1に示した。(Examples 12-13)
To the P3HB3HH (100 parts by weight) obtained in Production Example 1, 1.5 parts by weight of pentaerythritol (Neurizer P manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) as a crystal nucleating agent and erucic acid amide (Nippon Seisaku Co., Ltd.) as a lubricant are added. Chemical Co., Ltd. Neutron S) 0.5 parts by weight and lubricant behenic acid amide (behenic acid amide, Nippon Seika Co., Ltd. BNT-22H) 0.5 parts by weight are dry blended, Toshiba Machine Co., Ltd. The mixture was melt-kneaded at 130 to 160° C. using a twin-screw extruder (TEM26SS) manufactured by the company and pelletized. The obtained pellets are melted in a single screw extruder with a screw diameter of 20 mm, the flow rate is adjusted with a gear pump, and as shown in Table 1, at a melt spinning temperature of 170 ° C., 815 spinning holes with a diameter of 0.3 mm It is extruded from an individual spinning die at the discharge rate shown in the table, cooled using a cooling air flow at 25° C., stretched with an ejector at the pressure shown in Table 1, and deposited on a moving conveyor to form a web. formed. This web was then subsequently partially heat bonded at the line speed and pressure heat bond roll temperature shown in Table 1.
FIG. 1 shows a schematic diagram of the apparatus used for the production of the nonwoven fabric described above.
(不織布の成形性)
実施例及び比較例において、コンベヤ上のウェブの収縮と加圧熱接着ロールへの張り付きの状態を目視評価することにより、下記基準で不織布の成形性(不織布の成形可否)を評価した。
A(成形性が極めて良好):コンベヤ上での収縮と加圧熱接着ロールへの張り付きがなく、不織布が取れる。
B(成形性が良好):コンベヤ上で少し収縮するが、加圧熱接着ロールに張り付いていなく、不織布が取れる。
C(成形性が不良):コンベヤ上で収縮し、加圧熱接着ロールにも張り付いて、不織布が取れない。(Moldability of nonwoven fabric)
In the examples and comparative examples, the shrinkage of the web on the conveyor and the state of sticking to the pressure heat bonding roll were visually evaluated to evaluate the formability of the nonwoven fabric (whether or not the nonwoven fabric can be formed) according to the following criteria.
A (Extremely good formability): Nonwoven fabric can be removed without shrinkage on the conveyor and sticking to the pressurized heat bonding roll.
B (Good formability): The nonwoven fabric is removed without sticking to the pressurized heat bonding roll, although it shrinks a little on the conveyor.
C (Poor formability): The nonwoven fabric shrinks on the conveyor and sticks to the pressurized heat bonding roll, so that the nonwoven fabric cannot be removed.
(不織布の引張り伸び、引張り強度、引裂き強度)
得られた不織布はJIS L 1096に基づき、MD方向(不織布が流れる方向)とCD方向(不織布が流れに対し、垂直方向)方向の5×30cmの試験片にカットし、引張試験機(島津製作所製「AUTOGRAPH AG2000A」)を用いて、試験速度100mm/分の条件にて破断伸び及び破断強度を5回測定し、平均化した値を引張伸び及び引張り強度とした。また、同規格に基づき、シングルタング法により引裂き強度を測定した。同じ大きさの試験片の短辺尾中央に短辺と直角に10cmの切れ目を入れ、引張り速度200cm/minにて引裂き強度を5回測定し、平均化した値を引裂き強度とした。(Tensile elongation, tensile strength, tear strength of nonwoven fabric)
Based on JIS L 1096, the obtained nonwoven fabric was cut into 5 × 30 cm test pieces in the MD direction (the direction in which the nonwoven fabric flows) and the CD direction (the direction in which the nonwoven fabric flows perpendicular to the flow). (manufactured by AUTOGRAPH AG2000A)), the breaking elongation and breaking strength were measured five times at a test speed of 100 mm/min, and the averaged values were taken as the tensile elongation and tensile strength. Moreover, based on the same standard, the tear strength was measured by the single tongue method. A 10 cm cut was made in the center of the short side of the test piece of the same size, and the tear strength was measured five times at a tensile speed of 200 cm/min, and the average value was taken as the tear strength.
(不織布の糸径と目付)
得られた不織布はJIS L 1096に基づき、25×20cmの試験片にカットし、重さを測定し、面積当たりの重さを5回測定し、平均化した値を目付とした。不織布の光学顕微鏡の観察を行い、繊維の直径(糸径)を測定した。(Thread diameter and basis weight of non-woven fabric)
Based on JIS L 1096, the obtained nonwoven fabric was cut into a test piece of 25×20 cm, the weight was measured, and the weight per area was measured five times, and the averaged value was used as the basis weight. The nonwoven fabric was observed with an optical microscope to measure the fiber diameter (thread diameter).
表1から分かるように、実施例では、P3HAを含有する不織布の成形性が良好であり、樹脂成分として本質的にP3HAをのみを含む不織布を成形性良く作製することができた。 As can be seen from Table 1, in Examples, the nonwoven fabrics containing P3HA had good moldability, and nonwoven fabrics essentially containing only P3HA as the resin component could be produced with good moldability.
一方、表2から分かるように、工程Cにおける加圧熱接着処理温度がTc-45℃未満である比較例1及び3では、加圧熱接着ロールの温度が低いため、結晶化が不十分で、加圧熱接着ロールに不織布が付着してしまい、不織布を得ることができなかった。工程Cにおける加圧熱接着処理温度がTc+5℃より高い比較例2は、加圧熱接着ロールの温度が高温のため、樹脂が軟化して、不織布が加圧熱接着ロールに付着てしまい、不織布を得ることができなかった。 On the other hand, as can be seen from Table 2, in Comparative Examples 1 and 3, in which the pressure and heat bonding treatment temperature in step C is less than Tc-45°C, crystallization is insufficient because the temperature of the pressure and heat bonding roll is low. , the nonwoven fabric adhered to the pressurized heat bonding roll, and the nonwoven fabric could not be obtained. In Comparative Example 2, in which the pressure and heat bonding treatment temperature in step C is higher than Tc + 5 ° C., the temperature of the pressure and heat bonding roll is high, so the resin softens and the nonwoven fabric adheres to the pressure and heat bonding roll. could not get
a 繊維
b ウェブ
c 不織布
1 紡糸口金
2 クエンチ
3 エジェクター
4 コンベヤ
5 仮止めロール
6 加圧熱接着ロール
7 巻取りロールa Fiber b Web
Claims (11)
工程Aにて得られた繊維をウェブ化してウェブを得る工程Bと、
工程Bにて得られたウェブを加圧熱接着処理する工程Cとを含み、
前記工程Cにおける加圧熱接着処理温度が、(Tc-45)℃以上、(Tc+5)℃以下[Tc:ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)の結晶化温度]であることを特徴とする不織布の製造方法。a step A of melt-spinning a composition containing poly(3-hydroxyalkanoate) using a spinneret to obtain a fiber;
A step B of forming a web from the fibers obtained in step A to obtain a web;
and a step C of subjecting the web obtained in step B to pressure heat bonding,
A nonwoven fabric characterized in that the pressure heat bonding treatment temperature in the step C is (Tc-45) ° C. or higher and (Tc + 5) ° C. or lower [Tc: crystallization temperature of poly(3-hydroxyalkanoate)]. Production method.
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