無水マレイン酸含有繊維
【課題】生産性に優れ、しかも、エレクトレット帯電性やイオン交換能といった機能を高いレベルで発現させることができる機能性に優れた繊維を提供する。
【解決手段】一以上の熱可塑性樹脂からなる繊維において、前記熱可塑性樹脂の構成成分として無水マレイン酸が０．５〜３．０重量％の範囲で含まれるようにする。この繊維は、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を主体とする樹脂成分を含む成分１と、前記成分１よりも融点が高い熱可塑性ポリオレフィン樹脂を主体とする樹脂成分２によって構成される複合繊維としてもよく、この場合、無水マレイン酸が、前記樹脂成分１及び樹脂成分２の少なくともいずれか一方の構成成分として含まれればよい。
【解決手段】一以上の熱可塑性樹脂からなる繊維において、前記熱可塑性樹脂の構成成分として無水マレイン酸が０．５〜３．０重量％の範囲で含まれるようにする。この繊維は、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を主体とする樹脂成分を含む成分１と、前記成分１よりも融点が高い熱可塑性ポリオレフィン樹脂を主体とする樹脂成分２によって構成される複合繊維としてもよく、この場合、無水マレイン酸が、前記樹脂成分１及び樹脂成分２の少なくともいずれか一方の構成成分として含まれればよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂からなる繊維であって、該熱可塑性樹脂の構成成分として無水マレイン酸を含む繊維、及びそれを使用した不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂を用いて得られる繊維は、工業的に安価に高生産性で生産できるので、不織布を構成する繊維として、広く使用されている。しかし、これら繊維、およびそれによって得られる不織布の高機能化、高性能化の要望は高く、熱可塑性樹脂単体で得られる繊維では満足できる機能、性能が得られない場合もある。
【０００３】
求められている機能を例示すると、エレクトレット処理による帯電性、イオン交換能などが挙げられる。これら機能を付与するためには、カルボニル基等の反応性官能基を導入することが有効であり、これら反応性官能基を有するビニルモノマーと熱可塑性樹脂を構成するモノマーの共重合体、もしくは反応性官能基を有するビニルモノマーを熱可塑性樹脂ポリマーにグラフト重合させたグラフト化物を、熱可塑性樹脂に混合する方法が主に採られている。例えば特許文献１には、無水マレイン酸グラフト高密度ポリエチレンを繊維を構成する樹脂中にブレンドすることで、エレクトレット処理を施した後の、静電気保持性が向上することが記載されている。また、特許文献２には、芯成分にエチレン−メタクリル酸共重合体を配し、鞘成分にポリプロレンを配した複合繊維を用いた電池セパレータは、電池中のアンモニアガス捕捉能に優れるので、自己放電を抑制できることが記載されている。
【特許文献１】特願２００４−１４６５６２
【特許文献２】特開２００４−２２５２２１
【０００４】
これら機能を高いレベルで発揮するためには、繊維中になるべく高含有量で反応性官能基を導入する必要があるが、実際には反応性官能基を有する熱可塑性樹脂の重合工程の安定性、及び反応性官能基を有する熱可塑性樹脂を用いて繊維を製造する工程の安定性などから、おのずと反応性官能基の含有量は制限され、満足のいくレベルの機能が得られない場合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、生産性に優れ、しかも、エレクトレット帯電性やイオン交換能といった機能を高いレベルで発現させることができる機能性に優れた繊維を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、反応性官能基の中でも、特に不飽和カルボン酸無水物である無水マレイン酸が、繊維中に高含有量で反応性官能基を導入するうえで有効であり、繊維、もしくは繊維によって構成される不織布に、高いレベルで機能を付与できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の繊維は、繊維の重量基準で、繊維構成成分（すなわち繊維を構成する熱可塑性樹脂）に含まれる無水マレイン酸が０．５〜３．０重量％の範囲であるものである。かかる繊維は、機能性に優れ、しかも工業的に安価に高生産性で製造する事ができ、カード法やエアレイド法で得られる乾式不織布や、抄造法で得られる湿式不織布、更にはスパンボンド法やメルトブローン法の紡糸直接不織布化法によって得られる不織布を構成する繊維として好適に使用できる。
【０００８】
本発明は以下の構成を有する。
（１） 一以上の熱可塑性樹脂からなる繊維において、前記熱可塑性樹脂の構成成分として無水マレイン酸が０．５〜３．０重量％の範囲で含まれるようにしたことを特徴とする繊維。
（２） 前記繊維が、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を主体とする樹脂成分を含む成分１と、前記成分１よりも融点が高い熱可塑性ポリオレフィン樹脂を主体とする樹脂成分２によって構成される複合繊維であって、無水マレイン酸が、前記樹脂成分１及び樹脂成分２の少なくともいずれか一方の構成成分として含まれている前記（１）に記載の繊維。
（３） 無水マレイン酸を含む樹脂成分が、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂である前記（１）又は（２）に記載の繊維。
（４） 鞘部が高密度ポリエチレンからなり、芯部がポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンのブレンド物からなる芯鞘型の複合繊維である前記（２）に記載の繊維。
（５） 前記（１）から（４）のいずれかに記載の繊維を、カード法、エアレイド法、もしくは抄造法などによりウェブ状とし、繊維同士を交絡させてシート状繊維集合体とした不織布。
（６） 前記（１）から（４）のいずれかに記載の繊維を、カード法、エアレイド法、もしくは抄造法などによりウェブ状とし、繊維同士の熱融着により、シート状繊維集合体とした不織布。
（７） 前記（１）から（４）のいずれかに記載の繊維を、スパンボンド法またはメルトブローン法で、紡糸直接不織布化法によってシート状繊維集合体とした不織布。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を発明の実施の形態に則して詳細に説明する。
本発明の繊維は、熱可塑性樹脂を用いて得られ、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含むことを特徴とする。無水マレイン酸の含有量が０．５〜３．０重量％の範囲であれば本発明の効果、つまり、エレクトレット帯電性やイオン交換能を高いレベルで発揮し、かつ高生産性で繊維、もしくは繊維によって構成される不織布を製造できるが、より好ましくは０．８〜２．５重量％の範囲であり、更に好ましくは１．０〜２．０重量％の範囲である。無水マレイン酸の含有量が０．８〜２．５重量％の範囲である場合には、機能と生産性のバランスに優れ、１．０〜２．０重量％の範囲である場合には特に優れる。
【００１０】
繊維の形態は、単一成分で構成される単一成分繊維であってもよく、２つ以上の成分で構成される複合繊維であってもよい。２つ以上の成分で構成される複合繊維の場合には、一方の成分に低融点の熱可塑性樹脂を配し、もう一方の成分に高融点の熱可塑性樹脂を配し、低融点の熱可塑性樹脂を配した成分が、少なくとも繊維表面の一部を形成するような繊維断面とすることで、熱融着性を付与できることから好ましい。複合の形態は特に制限されるものではなく、並列型、鞘芯型、偏心鞘芯などのいずれをも選択することができる。
【００１１】
複合繊維の場合、各成分の少なくともいずれか１成分中に無水マレイン酸が含まれていればよく、また両成分に含まれていても何ら問題ない。いずれの成分に含有させるかは、付与したい機能を鑑みて、適宜選択することができる。例えば、エレクトレット帯電性を付与したい場合には、繊維表面層の帯電電荷を特に安定化させるために、繊維表面層を形成する成分中に含有させることが望ましい。また、イオン交換能を付与したい場合には、そのイオン交換能を発揮する環境に応じて、繊維表面層を形成する成分中に含有させることが望ましい場合もあり、また、例えば鞘芯型複合繊維の芯成分にのみ含有させることが望ましい場合もある。例えば、アルカリ溶液中のアンモニアガス捕捉を考える場合、芯成分にのみ含有させた方が、アルカリ溶液の影響を受けることなくアンモニアガスを捕捉できる。
【００１２】
本発明の繊維を構成する熱可塑性樹脂は、特に制限されるものではないが、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂であることが、コスト、生産性などの点から望ましい。熱可塑性ポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリ-4-メチルペンテン-1などが例示できる。また、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を用いて繊維を構成した場合には、ポリオレフィン系素材の特徴である、耐薬品性や燃焼時の有害ガスの発生がないといった特性も、もちろん得られる。
【００１３】
無水マレイン酸を繊維中に含有させる方法は特に制限されるものではないが、無水マレイン酸を熱可塑性ポリオレフィン系樹脂にグラフトさせた、無水マレイン酸グラフトポリオレフィンを、繊維を構成する熱可塑性樹脂として用いることが望ましい。無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂のグラフト率は特に制限されるものではないが、０．８重量％以上であることが好ましく、より好ましくは３．０重量％以上である。グラフト率が０．８重量％以上である場合には、繊維中の無水マレイン酸の含有量を高くできることに繋がるので好ましく、３．０重量％以上であれば更に高くできるのでより好ましい。
【００１４】
また、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得るタイミングは、特に制限されるものではないが、繊維化工程の前に、あらかじめ無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得ておくことが好ましい。繊維化する際の押し出し機中で無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得ることも可能であるが、紡糸工程の安定性を考慮すると、繊維化工程の前に、あらかじめ無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得ておくことが、より好ましい。
【００１５】
無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得る際の、ポリオレフィン系樹脂の種類は特に限定されるものではないが、コストとグラフト工程の安定性、達成できるグラフト率の高さを考慮すると、ポリプロピレンが好適に使用される。ポリプロピレンを使用した場合、無水マレイン酸を導入しようとする際の、無水マレイン酸との反応性が低いので、過剰反応によるゲル状物の発生を伴わず、高生産性が得られる。
【００１６】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維を、そのイオン交換能を利用して、アンモニア水中のアンモニアガス捕捉繊維として用いる場合には、鞘芯型複合繊維とし、その芯成分にポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンの混合物を配し、鞘成分に高密度ポリエチレンを配することが好適である。該繊維は、繊維表面が高密度ポリエチレンに被覆されており、イオン交換能を発揮する無水マレイン酸が繊維内部に存在するにもかかわらず、アンモニア水中のアンモニアガスを吸着できる。これはアンモニアガスが繊維表層を形成する高密度ポリエチレン層を透過して、芯成分の無水マレイン酸まで到達し、捕捉されるからである。つまり、繊維表面層を形成する、即ち、鞘部に配される熱可塑性樹脂は、アンモニアガス透過性に優れる方が望ましい。また、無水マレイン酸が繊維表層に存在しないことは、アンモニア水の液体の影響を受けずにアンモニアガス捕捉能を発揮できることに繋がり、無水マレイン酸の含有量に応じた、即ち、理論値どおりのアンモニアガス捕捉能を発揮するので好適である。ここで、鞘成分／芯成分の複合比は、強度などの不織布物性のほかに、アンモニアガス捕捉能にも影響する。即ち、鞘成分の量が少ない方が、アンモニア水中のアンモニアガスが芯成分に存在する無水マレイン酸に到達するのに要する時間が短くなる。ただし、鞘成分の量が少なすぎる場合には、不織布化した際に芯成分が繊維表面に露出してしまう恐れがある。このような観点から、鞘成分／芯成分の複合比は６０／４０〜３０／７０の範囲であることが好ましく、より好ましくは５５／４５〜４０／６０の範囲である。
【００１７】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、通常の溶融紡糸装置を用いて紡糸することができる。繊維断面は、用いるノズルによって適宜選択できる。例えば、高密度ポリエチレンを鞘成分に配し、ポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンのブレンド物を芯成分に配した、鞘芯型複合繊維を紡糸する場合、紡糸温度を１８０〜３２０℃、より好ましくは２２０〜２６０℃に制御することで紡糸できる。
【００１８】
ここで、無水マレイン酸グラフトポリプロピレンを、繊維を構成する熱可塑性樹脂成分の少なくとも１成分として紡糸する場合、無水マレイン酸グラフトポリプロピレンを紡糸押し出し機に投入する際に、更にポリプロプレンを５〜９０重量％、より好ましくは１０〜５０重量％ブレンドすることが望ましい。更にポリプロピレンをブレンドすることは、繊維中の無水マレイン酸の含有量が低下することにつながるが、紡糸工程を安定化させる効果が得られる。高いグラフト率の無水マレイン酸グラフトポリプロピレンを得ようとする場合には、どうしてもポリプロピレン成分の分子量降下を伴い、溶融紡糸を行うには、分子量が小さくなりすぎる傾向にある。しかし、無水マレイン酸グラフトポリプロピレンを紡糸押し出し機に投入する際に、分子量の高いポリプロピレンをブレンドすることで、平均的な分子量を大きくでき、溶融紡糸に好適な分子量に調整することができる。鞘成分に高密度ポリエチレンを配し、芯成分にポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンの混合物を用いている前述の形態も、この１つの形態である。
【００１９】
繊維断面の形態は特に制限されるものではなく、円形であっても、異型であっても、中空であっても何ら問題なく、紡糸口金の形状を適宜選択することで、様々な断面形状とすることができる。
【００２０】
このように溶融紡糸された未延伸糸は、通常の延伸方法において延伸し、繊度０．１〜５０ｄｔｅｘ程度の延伸糸を得ることができる。この時の延伸温度は特に制限されるものではないが、繊維を構成する熱可塑性樹脂の融点以下で、なるべく高温であることが、延伸工程を安定化させることができるので好ましい。また、延伸倍率についても特に制限されるものではないが、延伸糸特性を高めるためには、延伸破断を生じない範囲で、なるべく高倍率であることが好ましい。
【００２１】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、カード法やエアレイド法、抄造法によってウェブを形成し、繊維同士の熱融着、もしくは繊維同士の交絡を付与して不織布化し、シート状繊維集合体とすることができる。目付は特に制限されるものではなく、用途に応じて適宜選択することができる。カード法によってウェブを形成する場合には、延伸工程の後にクリンパーを通過させて機械捲縮を付与したり、潜在捲縮性を利用して立体捲縮を付与したりして、本発明の繊維にカード加工性を持たせることが望ましい。捲縮数は特に制限されるものではないが、８〜２０山／２．５４ｃｍ、更には１２〜１８山／２．５４ｃｍであることが、カード加工性を良好にできるので好ましい。繊維長は特に制限されるものではないが、カード性を鑑みて２０〜１５０ｍｍ、更には３５〜１００ｍｍとすることが好ましい。カード法ウェブを不織布化する方法も特に制限されるものではないが、複合繊維の場合には、エアースルー法やカレンダー法によって繊維同士を熱融着させる方法が例示でき、また、単一成分繊維もしくは複合繊維の場合には、ニードルパンチ法やスパンレース法によって繊維同士を交絡させる方法が例示できる。エアレイド法によってウェブを形成する場合には、機械捲縮や立体捲縮を付与したものでもよく、捲縮を付与しないものでもよい。捲縮を付与する場合、捲縮数は特に制限されるものではないが、５〜１５山／２．５４ｃｍ、更には８〜１２山／２．５４ｃｍであることが、エアレイド加工性を良好にできるので好ましい。繊維長は特に制限されるものではないが、エアレイド加工性を鑑みて２〜２５ｍｍ、更には３〜６ｍｍとすることが好ましい。エアレイド法ウェブを不織布化する方法も特に制限されるものではないが、エアースルー法やカレンダー法、スパンレース法が例示できる。抄造法によってウェブを形成する場合には、機械捲縮や立体捲縮を付与したものでもよく、捲縮を付与しないものでもよい。捲縮を付与する場合、捲縮数は特に制限されるものではないが、５〜１２山／２．５４ｃｍ、更には６〜１０山／２．５４ｃｍであることが、抄紙加工性を良好にできるので好ましい。繊維長は特に制限されるものではないが、抄紙加工性を鑑みて２〜２０ｍｍ、更には３〜１０ｍｍとすることが好ましい。抄造法ウェブを不織布化する方法も特に制限されるものではないが、エアースルー法やカレンダー法、スパンレース法が例示できる。
【００２２】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、前述のウェブ形成工程を安定化させる目的で、繊維表面に繊維処理剤をコーティングすることが望ましい。繊維処理剤の種類は特に制限されるものではなく、ウェブ形成方法に応じて、適宜選択することができる。
【００２３】
前述の方法で得られたシート状繊維集合体（不織布）は、本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維のみで構成されていてもよく、例えば不織布化工程の安定化のために、他の繊維との混合物であってもよい。他の繊維との混合物である場合には、その混合率は特に制限されるものではないが、本発明の繊維の混合率が高い方が、本発明の効果を高いレベルで発揮するので好ましい。
【００２４】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、紡糸の後に直接不織布化する方法、例えばスパンボンド法やメルトブローン法によって、不織布とすることもできる。
【００２５】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、エレクトレット帯電性、またはイオン交換能を有する繊維、もしくはシート状繊維集合体（不織布）として好適に使用される。これら用途で使用する場合、繊維表面の繊維処理剤は、これら効果を妨げる場合が多い。例えばエレクトレット帯電性は、繊維表面に繊維処理剤の層が存在すると、帯電した電荷を逃がしてしまうことが知られている。更には、イオン交換能は、繊維処理剤に含まれるイオン成分が悪影響を及ぼすことが知られている。よって、このような観点からは、本発明の繊維を用いた不織布が、カード法ウェブスパンレース不織布、エアレイド法ウェブスパンレース不織布、抄造法不織布、スパンボンド不織布、メルトブローン不織布である場合には、繊維表面に繊維処理剤が存在せず、高いレベルの機能を発揮するので、より好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。なお、実施例中に示した物性値の測定方法又は定義を以下に示す。
（１）単糸繊度
未延伸糸、延伸糸について、ＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準じて測定した。
（２）捲縮数
捲縮を付与した延伸糸についてＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準じて測定した。
（３）目付
不織布を５０ｃｍ角に切った成形体全体の重量を秤量し、単位面積当たりの重量（ｇ／ｍ2）で示した。
（４）紡糸安定性
溶融紡糸工程において、１００ｋｇの未延伸糸を得る際に繊維が破断した回数で判定した。
○：０〜２回／１００ｋｇ
△：３〜６回/１００ｋｇ
×：７回以上／１００ｋｇ
（５）大気塵捕集効率(％)
不織布サンプルを湯洗して繊維処理剤を除去し、９０℃雰囲気下で１分間保持した後、１０ｋＶの電圧を２秒間印加することでエレクトレット不織布を作製した。これを１週間放置し、パーティクル測定器（リオン株式会社製パーティクルカウンターＫＣ−０１（０．３〜５μｍ））にて、大気塵（０．３〜５μｍ）を速度５ｃｍ/ｍｉｎで不織布を通過させた時に、不織布に捕集された塵の量を測定し、通過させた塵の全体の量から１００分率で算出した値（％）。
（６）アンモニアガス捕捉能
水酸化カリウム水溶液（８ｍｏｌ／ｌ）に、塩化アンモニウムを１２ｍｍｏｌ／ｌの濃度となるように溶解させたアンモニア水を用意し、これに不織布を浸漬した。なお、予め不織布を湯洗し、繊維表面の繊維処理剤を除去した。これを４０℃で４８時間放置した後に、アンモニア水中に存在するアンモニアガス濃度を、ケルダール法により測定し、ブランク試験（不織布の浸漬なし）におけるアンモニアガス濃度との差によって、アンモニアガス捕捉能を評価した。
【００２７】
＜実施例１＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比５０：５０のブレンド物を、単一成分紡糸用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、８．０ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を、熱ロール延伸機にて、９０℃の温度で３．６倍の倍率で延伸し、クリンパーを通過させて機械捲縮を付与した後に、５１ｍｍの長さにカットし、繊度２．２ｄｔｅｘ、捲縮数１４．０山／２．５４ｃｍの捲縮糸を得た。この捲縮糸をカードウェブに作成し、ニードルパンチ機にて繊維同士の交絡を付与し、目付５０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が６０％で、アンモニアガス捕捉能が０．２３ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００２８】
＜実施例２＞
押し出し機にポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）と無水マレイン酸、過酸化物を投入し、２３０℃の温度にて無水マレイン酸をポリプロピレンにグラフトさせて、無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（無水マレイン酸含有量＝３．５重量％）を得た。これとポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比７０：３０のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｓ６９００Ａ：京葉ポリエチレン）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、８．０ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を熱ロール延伸機にて、９０℃の温度で３．６倍の倍率で延伸し、クリンパーを通過させて機械捲縮を付与した後に、５１ｍｍの長さにカットし、繊度２．２ｄｔｅｘ、捲縮数１５．０山／２．５４ｃｍの捲縮糸を得た。この捲縮糸をカードウェブに作成し、エアースルー処理を施して鞘部同士を融着させて、目付６０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が５４％で、アンモニアガス捕捉能が０．３２ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００２９】
＜実施例３＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比７０：３０のブレンド物を芯成分に配し、低融点ポリプロピレン（ＳＧ０２：日本ポリプロ(株)）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、４．０ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を熱ロール延伸機にて、９０℃の温度で２．３倍の倍率で延伸し、クリンパーを通過させて機械捲縮を付与した後に、３８ｍｍの長さにカットし、繊度１．７ｄｔｅｘ、捲縮数１４．５山／２．５４ｃｍの捲縮糸を得た。この捲縮糸をカードウェブに作成し、スパンレース機にて繊維同士の交絡を付与し、目付６０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が５９％で、アンモニアガス捕捉能が０．４０ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３０】
＜実施例４＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比２５：７５のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｓ６９００Ａ：京葉ポリエチレン）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、４．８ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を熱ロール延伸機にて、９０℃の温度で３．２倍の倍率で延伸した後に、５ｍｍの長さにカットした。このようにして得た繊度１．５ｄｔｅｘの糸を抄紙ウェブとし、カレンダー処理によって鞘部同士を融着させて、目付４０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が４７％で、アンモニアガス捕捉能が０．２２ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３１】
＜実施例５＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比４０：６０のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｓ６９２０：京葉ポリエチレン）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、１２．０ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を熱ロール延伸機にて、５０℃の温度で３．６倍の倍率で延伸した後に延伸張力を緩和したところ、スパイラル状の立体捲縮を発現した。これを５ｍｍの長さにカットして得た、捲縮数８．５山／２．５４ｃｍ、繊度３．３ｄｔｅｘの捲縮糸を、エアレイドウェブとし、エアースルー処理によって鞘部同士を融着させて、目付８０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が５０％で、アンモニアガス捕捉能が０．２０ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３２】
＜実施例６＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比８０：２０のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｊ３０２：旭化成(株)）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２７０℃の温度でスパンボンド法にて溶融紡糸し、得られたウェブをポイントボンド処理することで鞘部同士を融着させて、不織布を得た。この不織布を構成する繊維の繊度は２．０ｄｔｅｘであり、目付は４０ｇ／ｍ２であった。
この不織布は、大気塵捕集効率が４８％で、アンモニアガス捕捉能が０．３５ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３３】
＜実施例７＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比９０：１０のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｊ３０２：旭化成(株)）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が３０：７０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２７０℃の温度でメルトブローン法にて溶融紡糸した。コンベア上に積層された繊維集合体は、繊維同士が融着しており、不織布を形成していた。この不織布を構成する繊維の繊度は０．８ｄｔｅｘであり、目付は５０ｇ／ｍ２であった。
この不織布は、大気塵捕集効率が５８％で、アンモニアガス捕捉能が０．４２ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３４】
＜比較例１＞
繊維を構成する熱可塑性樹脂をポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）単一とした以外は実施例１と同様にして、繊維、及び不織布を得た。
この不織布の大気塵捕集効率は２５％であり、また、アンモニアガス捕捉能は０ｍｍｏｌ／ｌであった。すなわち、比較例１の製品は、実施例１のものと比較すると、大気塵捕集効率、アンモニアガス捕捉能ともに劣るものであった。
【００３５】
＜比較例２＞
芯成分に用いる熱可塑性樹脂を、ポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）単一とした以外は実施例２と同様にして、繊維、及び不織布を得た。
この不織布の大気塵捕集効率は３６％であり、また、これのアンモニアガス捕捉能は０ｍｍｏｌ／ｌであった。すなわち、比較例２の製品は、実施例２ものと比較すると、大気塵捕集効率、アンモニアガス捕捉能ともに劣るものであった。
【００３６】
＜比較例３＞
芯成分に用いる熱可塑性樹脂を、アクリル酸グラフトポリプロピレン単一とした以外は実施例４と同様にして、繊維、及び不織布を得た。
この方法では、溶融紡糸工程において、繊維中にゲル状物の混入が確認され、紡糸性は著しく不良であった。また、得られた不織布の大気塵捕集効率は３９％であり、また、アンモニアガス捕捉能は０．２２ｍｍｏｌ／ｌであった。
すなわち、比較例３の製品は、実施例４のものと比較すると、大気塵捕集効率は低いものの、アンモニアガス捕捉能はまずまずの性能であった。しかし、溶融紡糸工程は極めて不安定であり、満足できる生産性ではなかった。
【００３７】
＜比較例４＞
芯成分に用いる熱可塑性樹脂を、ポリプロピレン（ＳＡ０４Ｄ：日本ポリプロ(株)）単一とした以外は実施例７と同様にして、繊維、及び不織布を得た。
この不織布の大気塵捕集効率は３９％であり、また、アンモニアガス捕捉能は０ｍｍｏｌ／ｌであった。すなわち、比較例４の製品を、実施例４のものと比較すると、大気塵捕集効率、アンモニアガス捕捉能ともに劣るものであった。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の繊維は、熱可塑性樹脂を用いて得られ、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含有させることで、高い繊維生産性を維持しつつも、エレクトレット帯電性やイオン交換能といった機能を高いレベルで発現させることができる。そのため、本発明の繊維を用いて得られる不織布は、そのエレクトレット帯電性やイオン交換能を利用して、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂からなる繊維であって、該熱可塑性樹脂の構成成分として無水マレイン酸を含む繊維、及びそれを使用した不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂を用いて得られる繊維は、工業的に安価に高生産性で生産できるので、不織布を構成する繊維として、広く使用されている。しかし、これら繊維、およびそれによって得られる不織布の高機能化、高性能化の要望は高く、熱可塑性樹脂単体で得られる繊維では満足できる機能、性能が得られない場合もある。
【０００３】
求められている機能を例示すると、エレクトレット処理による帯電性、イオン交換能などが挙げられる。これら機能を付与するためには、カルボニル基等の反応性官能基を導入することが有効であり、これら反応性官能基を有するビニルモノマーと熱可塑性樹脂を構成するモノマーの共重合体、もしくは反応性官能基を有するビニルモノマーを熱可塑性樹脂ポリマーにグラフト重合させたグラフト化物を、熱可塑性樹脂に混合する方法が主に採られている。例えば特許文献１には、無水マレイン酸グラフト高密度ポリエチレンを繊維を構成する樹脂中にブレンドすることで、エレクトレット処理を施した後の、静電気保持性が向上することが記載されている。また、特許文献２には、芯成分にエチレン−メタクリル酸共重合体を配し、鞘成分にポリプロレンを配した複合繊維を用いた電池セパレータは、電池中のアンモニアガス捕捉能に優れるので、自己放電を抑制できることが記載されている。
【特許文献１】特願２００４−１４６５６２
【特許文献２】特開２００４−２２５２２１
【０００４】
これら機能を高いレベルで発揮するためには、繊維中になるべく高含有量で反応性官能基を導入する必要があるが、実際には反応性官能基を有する熱可塑性樹脂の重合工程の安定性、及び反応性官能基を有する熱可塑性樹脂を用いて繊維を製造する工程の安定性などから、おのずと反応性官能基の含有量は制限され、満足のいくレベルの機能が得られない場合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、生産性に優れ、しかも、エレクトレット帯電性やイオン交換能といった機能を高いレベルで発現させることができる機能性に優れた繊維を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、反応性官能基の中でも、特に不飽和カルボン酸無水物である無水マレイン酸が、繊維中に高含有量で反応性官能基を導入するうえで有効であり、繊維、もしくは繊維によって構成される不織布に、高いレベルで機能を付与できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の繊維は、繊維の重量基準で、繊維構成成分（すなわち繊維を構成する熱可塑性樹脂）に含まれる無水マレイン酸が０．５〜３．０重量％の範囲であるものである。かかる繊維は、機能性に優れ、しかも工業的に安価に高生産性で製造する事ができ、カード法やエアレイド法で得られる乾式不織布や、抄造法で得られる湿式不織布、更にはスパンボンド法やメルトブローン法の紡糸直接不織布化法によって得られる不織布を構成する繊維として好適に使用できる。
【０００８】
本発明は以下の構成を有する。
（１） 一以上の熱可塑性樹脂からなる繊維において、前記熱可塑性樹脂の構成成分として無水マレイン酸が０．５〜３．０重量％の範囲で含まれるようにしたことを特徴とする繊維。
（２） 前記繊維が、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を主体とする樹脂成分を含む成分１と、前記成分１よりも融点が高い熱可塑性ポリオレフィン樹脂を主体とする樹脂成分２によって構成される複合繊維であって、無水マレイン酸が、前記樹脂成分１及び樹脂成分２の少なくともいずれか一方の構成成分として含まれている前記（１）に記載の繊維。
（３） 無水マレイン酸を含む樹脂成分が、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂である前記（１）又は（２）に記載の繊維。
（４） 鞘部が高密度ポリエチレンからなり、芯部がポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンのブレンド物からなる芯鞘型の複合繊維である前記（２）に記載の繊維。
（５） 前記（１）から（４）のいずれかに記載の繊維を、カード法、エアレイド法、もしくは抄造法などによりウェブ状とし、繊維同士を交絡させてシート状繊維集合体とした不織布。
（６） 前記（１）から（４）のいずれかに記載の繊維を、カード法、エアレイド法、もしくは抄造法などによりウェブ状とし、繊維同士の熱融着により、シート状繊維集合体とした不織布。
（７） 前記（１）から（４）のいずれかに記載の繊維を、スパンボンド法またはメルトブローン法で、紡糸直接不織布化法によってシート状繊維集合体とした不織布。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を発明の実施の形態に則して詳細に説明する。
本発明の繊維は、熱可塑性樹脂を用いて得られ、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含むことを特徴とする。無水マレイン酸の含有量が０．５〜３．０重量％の範囲であれば本発明の効果、つまり、エレクトレット帯電性やイオン交換能を高いレベルで発揮し、かつ高生産性で繊維、もしくは繊維によって構成される不織布を製造できるが、より好ましくは０．８〜２．５重量％の範囲であり、更に好ましくは１．０〜２．０重量％の範囲である。無水マレイン酸の含有量が０．８〜２．５重量％の範囲である場合には、機能と生産性のバランスに優れ、１．０〜２．０重量％の範囲である場合には特に優れる。
【００１０】
繊維の形態は、単一成分で構成される単一成分繊維であってもよく、２つ以上の成分で構成される複合繊維であってもよい。２つ以上の成分で構成される複合繊維の場合には、一方の成分に低融点の熱可塑性樹脂を配し、もう一方の成分に高融点の熱可塑性樹脂を配し、低融点の熱可塑性樹脂を配した成分が、少なくとも繊維表面の一部を形成するような繊維断面とすることで、熱融着性を付与できることから好ましい。複合の形態は特に制限されるものではなく、並列型、鞘芯型、偏心鞘芯などのいずれをも選択することができる。
【００１１】
複合繊維の場合、各成分の少なくともいずれか１成分中に無水マレイン酸が含まれていればよく、また両成分に含まれていても何ら問題ない。いずれの成分に含有させるかは、付与したい機能を鑑みて、適宜選択することができる。例えば、エレクトレット帯電性を付与したい場合には、繊維表面層の帯電電荷を特に安定化させるために、繊維表面層を形成する成分中に含有させることが望ましい。また、イオン交換能を付与したい場合には、そのイオン交換能を発揮する環境に応じて、繊維表面層を形成する成分中に含有させることが望ましい場合もあり、また、例えば鞘芯型複合繊維の芯成分にのみ含有させることが望ましい場合もある。例えば、アルカリ溶液中のアンモニアガス捕捉を考える場合、芯成分にのみ含有させた方が、アルカリ溶液の影響を受けることなくアンモニアガスを捕捉できる。
【００１２】
本発明の繊維を構成する熱可塑性樹脂は、特に制限されるものではないが、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂であることが、コスト、生産性などの点から望ましい。熱可塑性ポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリ-4-メチルペンテン-1などが例示できる。また、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を用いて繊維を構成した場合には、ポリオレフィン系素材の特徴である、耐薬品性や燃焼時の有害ガスの発生がないといった特性も、もちろん得られる。
【００１３】
無水マレイン酸を繊維中に含有させる方法は特に制限されるものではないが、無水マレイン酸を熱可塑性ポリオレフィン系樹脂にグラフトさせた、無水マレイン酸グラフトポリオレフィンを、繊維を構成する熱可塑性樹脂として用いることが望ましい。無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂のグラフト率は特に制限されるものではないが、０．８重量％以上であることが好ましく、より好ましくは３．０重量％以上である。グラフト率が０．８重量％以上である場合には、繊維中の無水マレイン酸の含有量を高くできることに繋がるので好ましく、３．０重量％以上であれば更に高くできるのでより好ましい。
【００１４】
また、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得るタイミングは、特に制限されるものではないが、繊維化工程の前に、あらかじめ無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得ておくことが好ましい。繊維化する際の押し出し機中で無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得ることも可能であるが、紡糸工程の安定性を考慮すると、繊維化工程の前に、あらかじめ無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得ておくことが、より好ましい。
【００１５】
無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂を得る際の、ポリオレフィン系樹脂の種類は特に限定されるものではないが、コストとグラフト工程の安定性、達成できるグラフト率の高さを考慮すると、ポリプロピレンが好適に使用される。ポリプロピレンを使用した場合、無水マレイン酸を導入しようとする際の、無水マレイン酸との反応性が低いので、過剰反応によるゲル状物の発生を伴わず、高生産性が得られる。
【００１６】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維を、そのイオン交換能を利用して、アンモニア水中のアンモニアガス捕捉繊維として用いる場合には、鞘芯型複合繊維とし、その芯成分にポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンの混合物を配し、鞘成分に高密度ポリエチレンを配することが好適である。該繊維は、繊維表面が高密度ポリエチレンに被覆されており、イオン交換能を発揮する無水マレイン酸が繊維内部に存在するにもかかわらず、アンモニア水中のアンモニアガスを吸着できる。これはアンモニアガスが繊維表層を形成する高密度ポリエチレン層を透過して、芯成分の無水マレイン酸まで到達し、捕捉されるからである。つまり、繊維表面層を形成する、即ち、鞘部に配される熱可塑性樹脂は、アンモニアガス透過性に優れる方が望ましい。また、無水マレイン酸が繊維表層に存在しないことは、アンモニア水の液体の影響を受けずにアンモニアガス捕捉能を発揮できることに繋がり、無水マレイン酸の含有量に応じた、即ち、理論値どおりのアンモニアガス捕捉能を発揮するので好適である。ここで、鞘成分／芯成分の複合比は、強度などの不織布物性のほかに、アンモニアガス捕捉能にも影響する。即ち、鞘成分の量が少ない方が、アンモニア水中のアンモニアガスが芯成分に存在する無水マレイン酸に到達するのに要する時間が短くなる。ただし、鞘成分の量が少なすぎる場合には、不織布化した際に芯成分が繊維表面に露出してしまう恐れがある。このような観点から、鞘成分／芯成分の複合比は６０／４０〜３０／７０の範囲であることが好ましく、より好ましくは５５／４５〜４０／６０の範囲である。
【００１７】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、通常の溶融紡糸装置を用いて紡糸することができる。繊維断面は、用いるノズルによって適宜選択できる。例えば、高密度ポリエチレンを鞘成分に配し、ポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンのブレンド物を芯成分に配した、鞘芯型複合繊維を紡糸する場合、紡糸温度を１８０〜３２０℃、より好ましくは２２０〜２６０℃に制御することで紡糸できる。
【００１８】
ここで、無水マレイン酸グラフトポリプロピレンを、繊維を構成する熱可塑性樹脂成分の少なくとも１成分として紡糸する場合、無水マレイン酸グラフトポリプロピレンを紡糸押し出し機に投入する際に、更にポリプロプレンを５〜９０重量％、より好ましくは１０〜５０重量％ブレンドすることが望ましい。更にポリプロピレンをブレンドすることは、繊維中の無水マレイン酸の含有量が低下することにつながるが、紡糸工程を安定化させる効果が得られる。高いグラフト率の無水マレイン酸グラフトポリプロピレンを得ようとする場合には、どうしてもポリプロピレン成分の分子量降下を伴い、溶融紡糸を行うには、分子量が小さくなりすぎる傾向にある。しかし、無水マレイン酸グラフトポリプロピレンを紡糸押し出し機に投入する際に、分子量の高いポリプロピレンをブレンドすることで、平均的な分子量を大きくでき、溶融紡糸に好適な分子量に調整することができる。鞘成分に高密度ポリエチレンを配し、芯成分にポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンの混合物を用いている前述の形態も、この１つの形態である。
【００１９】
繊維断面の形態は特に制限されるものではなく、円形であっても、異型であっても、中空であっても何ら問題なく、紡糸口金の形状を適宜選択することで、様々な断面形状とすることができる。
【００２０】
このように溶融紡糸された未延伸糸は、通常の延伸方法において延伸し、繊度０．１〜５０ｄｔｅｘ程度の延伸糸を得ることができる。この時の延伸温度は特に制限されるものではないが、繊維を構成する熱可塑性樹脂の融点以下で、なるべく高温であることが、延伸工程を安定化させることができるので好ましい。また、延伸倍率についても特に制限されるものではないが、延伸糸特性を高めるためには、延伸破断を生じない範囲で、なるべく高倍率であることが好ましい。
【００２１】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、カード法やエアレイド法、抄造法によってウェブを形成し、繊維同士の熱融着、もしくは繊維同士の交絡を付与して不織布化し、シート状繊維集合体とすることができる。目付は特に制限されるものではなく、用途に応じて適宜選択することができる。カード法によってウェブを形成する場合には、延伸工程の後にクリンパーを通過させて機械捲縮を付与したり、潜在捲縮性を利用して立体捲縮を付与したりして、本発明の繊維にカード加工性を持たせることが望ましい。捲縮数は特に制限されるものではないが、８〜２０山／２．５４ｃｍ、更には１２〜１８山／２．５４ｃｍであることが、カード加工性を良好にできるので好ましい。繊維長は特に制限されるものではないが、カード性を鑑みて２０〜１５０ｍｍ、更には３５〜１００ｍｍとすることが好ましい。カード法ウェブを不織布化する方法も特に制限されるものではないが、複合繊維の場合には、エアースルー法やカレンダー法によって繊維同士を熱融着させる方法が例示でき、また、単一成分繊維もしくは複合繊維の場合には、ニードルパンチ法やスパンレース法によって繊維同士を交絡させる方法が例示できる。エアレイド法によってウェブを形成する場合には、機械捲縮や立体捲縮を付与したものでもよく、捲縮を付与しないものでもよい。捲縮を付与する場合、捲縮数は特に制限されるものではないが、５〜１５山／２．５４ｃｍ、更には８〜１２山／２．５４ｃｍであることが、エアレイド加工性を良好にできるので好ましい。繊維長は特に制限されるものではないが、エアレイド加工性を鑑みて２〜２５ｍｍ、更には３〜６ｍｍとすることが好ましい。エアレイド法ウェブを不織布化する方法も特に制限されるものではないが、エアースルー法やカレンダー法、スパンレース法が例示できる。抄造法によってウェブを形成する場合には、機械捲縮や立体捲縮を付与したものでもよく、捲縮を付与しないものでもよい。捲縮を付与する場合、捲縮数は特に制限されるものではないが、５〜１２山／２．５４ｃｍ、更には６〜１０山／２．５４ｃｍであることが、抄紙加工性を良好にできるので好ましい。繊維長は特に制限されるものではないが、抄紙加工性を鑑みて２〜２０ｍｍ、更には３〜１０ｍｍとすることが好ましい。抄造法ウェブを不織布化する方法も特に制限されるものではないが、エアースルー法やカレンダー法、スパンレース法が例示できる。
【００２２】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、前述のウェブ形成工程を安定化させる目的で、繊維表面に繊維処理剤をコーティングすることが望ましい。繊維処理剤の種類は特に制限されるものではなく、ウェブ形成方法に応じて、適宜選択することができる。
【００２３】
前述の方法で得られたシート状繊維集合体（不織布）は、本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維のみで構成されていてもよく、例えば不織布化工程の安定化のために、他の繊維との混合物であってもよい。他の繊維との混合物である場合には、その混合率は特に制限されるものではないが、本発明の繊維の混合率が高い方が、本発明の効果を高いレベルで発揮するので好ましい。
【００２４】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、紡糸の後に直接不織布化する方法、例えばスパンボンド法やメルトブローン法によって、不織布とすることもできる。
【００２５】
本発明の、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含む繊維は、エレクトレット帯電性、またはイオン交換能を有する繊維、もしくはシート状繊維集合体（不織布）として好適に使用される。これら用途で使用する場合、繊維表面の繊維処理剤は、これら効果を妨げる場合が多い。例えばエレクトレット帯電性は、繊維表面に繊維処理剤の層が存在すると、帯電した電荷を逃がしてしまうことが知られている。更には、イオン交換能は、繊維処理剤に含まれるイオン成分が悪影響を及ぼすことが知られている。よって、このような観点からは、本発明の繊維を用いた不織布が、カード法ウェブスパンレース不織布、エアレイド法ウェブスパンレース不織布、抄造法不織布、スパンボンド不織布、メルトブローン不織布である場合には、繊維表面に繊維処理剤が存在せず、高いレベルの機能を発揮するので、より好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。なお、実施例中に示した物性値の測定方法又は定義を以下に示す。
（１）単糸繊度
未延伸糸、延伸糸について、ＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準じて測定した。
（２）捲縮数
捲縮を付与した延伸糸についてＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準じて測定した。
（３）目付
不織布を５０ｃｍ角に切った成形体全体の重量を秤量し、単位面積当たりの重量（ｇ／ｍ2）で示した。
（４）紡糸安定性
溶融紡糸工程において、１００ｋｇの未延伸糸を得る際に繊維が破断した回数で判定した。
○：０〜２回／１００ｋｇ
△：３〜６回/１００ｋｇ
×：７回以上／１００ｋｇ
（５）大気塵捕集効率(％)
不織布サンプルを湯洗して繊維処理剤を除去し、９０℃雰囲気下で１分間保持した後、１０ｋＶの電圧を２秒間印加することでエレクトレット不織布を作製した。これを１週間放置し、パーティクル測定器（リオン株式会社製パーティクルカウンターＫＣ−０１（０．３〜５μｍ））にて、大気塵（０．３〜５μｍ）を速度５ｃｍ/ｍｉｎで不織布を通過させた時に、不織布に捕集された塵の量を測定し、通過させた塵の全体の量から１００分率で算出した値（％）。
（６）アンモニアガス捕捉能
水酸化カリウム水溶液（８ｍｏｌ／ｌ）に、塩化アンモニウムを１２ｍｍｏｌ／ｌの濃度となるように溶解させたアンモニア水を用意し、これに不織布を浸漬した。なお、予め不織布を湯洗し、繊維表面の繊維処理剤を除去した。これを４０℃で４８時間放置した後に、アンモニア水中に存在するアンモニアガス濃度を、ケルダール法により測定し、ブランク試験（不織布の浸漬なし）におけるアンモニアガス濃度との差によって、アンモニアガス捕捉能を評価した。
【００２７】
＜実施例１＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比５０：５０のブレンド物を、単一成分紡糸用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、８．０ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を、熱ロール延伸機にて、９０℃の温度で３．６倍の倍率で延伸し、クリンパーを通過させて機械捲縮を付与した後に、５１ｍｍの長さにカットし、繊度２．２ｄｔｅｘ、捲縮数１４．０山／２．５４ｃｍの捲縮糸を得た。この捲縮糸をカードウェブに作成し、ニードルパンチ機にて繊維同士の交絡を付与し、目付５０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が６０％で、アンモニアガス捕捉能が０．２３ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００２８】
＜実施例２＞
押し出し機にポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）と無水マレイン酸、過酸化物を投入し、２３０℃の温度にて無水マレイン酸をポリプロピレンにグラフトさせて、無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（無水マレイン酸含有量＝３．５重量％）を得た。これとポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比７０：３０のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｓ６９００Ａ：京葉ポリエチレン）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、８．０ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を熱ロール延伸機にて、９０℃の温度で３．６倍の倍率で延伸し、クリンパーを通過させて機械捲縮を付与した後に、５１ｍｍの長さにカットし、繊度２．２ｄｔｅｘ、捲縮数１５．０山／２．５４ｃｍの捲縮糸を得た。この捲縮糸をカードウェブに作成し、エアースルー処理を施して鞘部同士を融着させて、目付６０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が５４％で、アンモニアガス捕捉能が０．３２ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００２９】
＜実施例３＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比７０：３０のブレンド物を芯成分に配し、低融点ポリプロピレン（ＳＧ０２：日本ポリプロ(株)）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、４．０ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を熱ロール延伸機にて、９０℃の温度で２．３倍の倍率で延伸し、クリンパーを通過させて機械捲縮を付与した後に、３８ｍｍの長さにカットし、繊度１．７ｄｔｅｘ、捲縮数１４．５山／２．５４ｃｍの捲縮糸を得た。この捲縮糸をカードウェブに作成し、スパンレース機にて繊維同士の交絡を付与し、目付６０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が５９％で、アンモニアガス捕捉能が０．４０ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３０】
＜実施例４＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比２５：７５のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｓ６９００Ａ：京葉ポリエチレン）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、４．８ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を熱ロール延伸機にて、９０℃の温度で３．２倍の倍率で延伸した後に、５ｍｍの長さにカットした。このようにして得た繊度１．５ｄｔｅｘの糸を抄紙ウェブとし、カレンダー処理によって鞘部同士を融着させて、目付４０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が４７％で、アンモニアガス捕捉能が０．２２ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３１】
＜実施例５＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比４０：６０のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｓ６９２０：京葉ポリエチレン）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２５０℃の温度で溶融紡糸し、１２．０ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。この糸を熱ロール延伸機にて、５０℃の温度で３．６倍の倍率で延伸した後に延伸張力を緩和したところ、スパイラル状の立体捲縮を発現した。これを５ｍｍの長さにカットして得た、捲縮数８．５山／２．５４ｃｍ、繊度３．３ｄｔｅｘの捲縮糸を、エアレイドウェブとし、エアースルー処理によって鞘部同士を融着させて、目付８０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
この不織布は、大気塵捕集効率が５０％で、アンモニアガス捕捉能が０．２０ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３２】
＜実施例６＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比８０：２０のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｊ３０２：旭化成(株)）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が５０：５０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２７０℃の温度でスパンボンド法にて溶融紡糸し、得られたウェブをポイントボンド処理することで鞘部同士を融着させて、不織布を得た。この不織布を構成する繊維の繊度は２．０ｄｔｅｘであり、目付は４０ｇ／ｍ２であった。
この不織布は、大気塵捕集効率が４８％で、アンモニアガス捕捉能が０．３５ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３３】
＜実施例７＞
無水マレイン酸グラフトポリプロピレン（ユーメックス１０１０、無水マレイン酸含有量＝４．６重量％：三洋化成工業(株)）とポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）の重量比９０：１０のブレンド物を芯成分に配し、高密度ポリエチレン（Ｊ３０２：旭化成(株)）を鞘成分に配し、鞘芯重量比が３０：７０になるように鞘芯型複合繊維用ノズルを用いて、２７０℃の温度でメルトブローン法にて溶融紡糸した。コンベア上に積層された繊維集合体は、繊維同士が融着しており、不織布を形成していた。この不織布を構成する繊維の繊度は０．８ｄｔｅｘであり、目付は５０ｇ／ｍ２であった。
この不織布は、大気塵捕集効率が５８％で、アンモニアガス捕捉能が０．４２ｍｍｏｌ／ｌであり、大気捕集効率およびアンモニアガス捕捉能ともに良好であった。
この不織布は、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【００３４】
＜比較例１＞
繊維を構成する熱可塑性樹脂をポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）単一とした以外は実施例１と同様にして、繊維、及び不織布を得た。
この不織布の大気塵捕集効率は２５％であり、また、アンモニアガス捕捉能は０ｍｍｏｌ／ｌであった。すなわち、比較例１の製品は、実施例１のものと比較すると、大気塵捕集効率、アンモニアガス捕捉能ともに劣るものであった。
【００３５】
＜比較例２＞
芯成分に用いる熱可塑性樹脂を、ポリプロピレン（ＳＡ２Ｅ：日本ポリプロ(株)）単一とした以外は実施例２と同様にして、繊維、及び不織布を得た。
この不織布の大気塵捕集効率は３６％であり、また、これのアンモニアガス捕捉能は０ｍｍｏｌ／ｌであった。すなわち、比較例２の製品は、実施例２ものと比較すると、大気塵捕集効率、アンモニアガス捕捉能ともに劣るものであった。
【００３６】
＜比較例３＞
芯成分に用いる熱可塑性樹脂を、アクリル酸グラフトポリプロピレン単一とした以外は実施例４と同様にして、繊維、及び不織布を得た。
この方法では、溶融紡糸工程において、繊維中にゲル状物の混入が確認され、紡糸性は著しく不良であった。また、得られた不織布の大気塵捕集効率は３９％であり、また、アンモニアガス捕捉能は０．２２ｍｍｏｌ／ｌであった。
すなわち、比較例３の製品は、実施例４のものと比較すると、大気塵捕集効率は低いものの、アンモニアガス捕捉能はまずまずの性能であった。しかし、溶融紡糸工程は極めて不安定であり、満足できる生産性ではなかった。
【００３７】
＜比較例４＞
芯成分に用いる熱可塑性樹脂を、ポリプロピレン（ＳＡ０４Ｄ：日本ポリプロ(株)）単一とした以外は実施例７と同様にして、繊維、及び不織布を得た。
この不織布の大気塵捕集効率は３９％であり、また、アンモニアガス捕捉能は０ｍｍｏｌ／ｌであった。すなわち、比較例４の製品を、実施例４のものと比較すると、大気塵捕集効率、アンモニアガス捕捉能ともに劣るものであった。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の繊維は、熱可塑性樹脂を用いて得られ、繊維の重量基準で無水マレイン酸を０．５〜３．０重量％の範囲で含有させることで、高い繊維生産性を維持しつつも、エレクトレット帯電性やイオン交換能といった機能を高いレベルで発現させることができる。そのため、本発明の繊維を用いて得られる不織布は、そのエレクトレット帯電性やイオン交換能を利用して、エアフィルターやアルカリ電池セパレータとして好適に用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上の熱可塑性樹脂からなる繊維であって、前記熱可塑性樹脂の構成成分として無水マレイン酸が０．５〜３．０重量％の範囲で含まれていることを特徴とする繊維。
【請求項２】
前記繊維が、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を主体とする樹脂成分を含む成分１と、前記成分１よりも融点が高い熱可塑性ポリオレフィン樹脂を主体とする樹脂成分２によって構成される複合繊維であって、無水マレイン酸が、前記樹脂成分１及び樹脂成分２の少なくともいずれか一方の構成成分として含まれている請求項１の繊維。
【請求項３】
無水マレイン酸を含む樹脂成分が、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維。
【請求項４】
鞘部が高密度ポリエチレンからなり、芯部がポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンのブレンド物からなる芯鞘型の複合繊維である請求項２に記載の繊維。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維を、ウェブ状とし、繊維同士を交絡させてシート状繊維集合体とした不織布。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維を、ウェブ状とし、繊維同士の熱融着により、シート状繊維集合体とした不織布。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維を、スパンボンド法またはメルトブローン法で、紡糸直接不織布化法によってシート状繊維集合体とした不織布。
【請求項１】
一以上の熱可塑性樹脂からなる繊維であって、前記熱可塑性樹脂の構成成分として無水マレイン酸が０．５〜３．０重量％の範囲で含まれていることを特徴とする繊維。
【請求項２】
前記繊維が、熱可塑性ポリオレフィン系樹脂を主体とする樹脂成分を含む成分１と、前記成分１よりも融点が高い熱可塑性ポリオレフィン樹脂を主体とする樹脂成分２によって構成される複合繊維であって、無水マレイン酸が、前記樹脂成分１及び樹脂成分２の少なくともいずれか一方の構成成分として含まれている請求項１の繊維。
【請求項３】
無水マレイン酸を含む樹脂成分が、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維。
【請求項４】
鞘部が高密度ポリエチレンからなり、芯部がポリプロピレンと無水マレイン酸グラフトポリプロピレンのブレンド物からなる芯鞘型の複合繊維である請求項２に記載の繊維。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維を、ウェブ状とし、繊維同士を交絡させてシート状繊維集合体とした不織布。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維を、ウェブ状とし、繊維同士の熱融着により、シート状繊維集合体とした不織布。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維を、スパンボンド法またはメルトブローン法で、紡糸直接不織布化法によってシート状繊維集合体とした不織布。
【公開番号】特開２００７−３０８８３９（Ｐ２００７−３０８８３９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４０６１９（Ｐ２００６−１４０６１９）
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【出願人】（３９９１２０６６０）チッソポリプロ繊維株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１９日（２００６．５．１９）
【出願人】（０００００２０７１）チッソ株式会社 (658)
【出願人】（３９９１２０６６０）チッソポリプロ繊維株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
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