JP4009372B2

JP4009372B2 - Hydrophilic polyolefin fiber and non-woven fabric using the same

Info

Publication number: JP4009372B2
Application number: JP25429998A
Authority: JP
Inventors: 佑二森; 泰信高橋; 博之山本; 豊彦佐野; 修二堀; 智文田中; 達宣木田
Original assignee: Marubishi Oil Chemical Co Ltd; Daiwabo Co Ltd; Daiwabo Holdings Co Ltd
Current assignee: Marubishi Oil Chemical Co Ltd; Daiwabo Co Ltd; Daiwabo Holdings Co Ltd
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: JP2000080522A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、初期親水性および耐久親水性に優れた親水性ポリオレフィン系繊維に関するものであり、さらに詳しくは、セメント補強に好適な繊維、あるいは吸収性物品の表面シートなどの衛生材料、ウェットティッシュ、ワイパー、フィルター、ティーパックなどに有用な不織布に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ポリオレフィン系繊維は疎水性であるため、親水性を付与する方法が開示されており、繊維処理剤として親水性の油剤を繊維表面に付着させる方法と親水化剤を繊維に混合する方法に大別される。後者としては、例えば、特開平５−２７２００６号公報には、炭素数１０〜２０個のアルキルスルホン酸Ｎａ塩を０．５〜５重量％を混合した親水性ポリオレフィン系繊維が開示されている。また、複数の親水化剤を含有するポリオレフィン系繊維として、特開平１０−８３６７号公報には、アルキル、アリール、またはアルキルアリールスルホン酸アルカリ金属塩および脂肪酸モノエタノールアミド、アルキルジエタノールアミン、または脂肪族高級アルコールのいずれかからなる親水化助剤を繊維表面の４０％以上を占めるポリオレフィン系長繊維不織布が提案されており、特開平８−１５７６５０号公報には、熱可塑性ポリエチレンオキサイドおよびアルキルスルホン酸アルカリ金属塩および／またはアリールスルホン酸アルカリ金属塩を混合したポリオレフィン系不織布が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記親水性繊維および不織布には以下の問題点がある。前者の親水性の油剤を繊維表面に付着させる方法は、初期親水性に優れているが、すぐに油剤が洗い流されてしまい、耐久性に劣る。
【０００４】
一方、後者の場合、特開平５−２７２００６号公報および特開平１０−８３６７号公報の親水性ポリオレフィン系繊維は、アルキルスルホン酸金属塩や前記親水化剤が比較的早期に繊維表面へブリード（しみ出す）し易く、親水性が長期に持続せず、耐久性は十分とはいえない。
【０００５】
特開平８−１５７６５０号公報のポリオレフィン系不織布は、熱可塑性ポリエチレンオキサイドの重量平均分子量が２０００００以上と大きいため、繊維表面へ極端にブリードし難く、長期にわたり安定し、かつ高度な親水性が持続できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、初期親水性に優れ、かつ耐久親水性にも優れた長期にわたり安定し、かつ高度な親水性が持続できるポリオレフィン系繊維および不織布を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のポリオレフィン系繊維は、ポリオレフィン系樹脂の少なくとも一部に、下記の親水化剤が混合されていることを特徴とする。（１）重量平均分子量２００〜１０００の親水化剤（Ａ）：０．２〜１０重量％（２）重量平均分子量１０００〜１０００００の親水化剤（Ｂ）：０．２〜１０重量％
【０００８】
かかる構成を採ることにより、長期にわたり安定し、かつ高度な親水性能を持続することのできるポリオレフィン系繊維が得られる。
本発明のポリオレフィン系繊維に用いる親水化剤（Ａ）は、有機スルホン酸金属塩であることが好ましく、さらには下記式（化２）からなるアルカンスルホン酸金属塩であることが好ましい。
【０００９】
【化２】

前記式（化２）で示されるアルカンスルホン酸金属塩は、Ｒ¹ ，Ｒ² の炭素数の合計は９〜２３の範囲であり、かつＲ¹ ，Ｒ² の炭素数は両者とも１以上の整数であるアルキル基であると、初期親水性能が向上するので好ましい。
【００１０】
本発明のポリオレフィン系繊維に用いる親水化剤（Ｂ）は、炭素数２〜４のアルキレン基を有するアルキレンオキシド付加物であることが好ましく、前記アルキレンオキシド付加物が、多価アルコール脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物であると、耐久親水性が向上するので好ましい。さらに、多価アルコール脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物が、８０モル％以上エステル結合していると、耐熱性が向上する点で好ましく、多価アルコール脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物の脂肪酸は、ヒドロキシ脂肪酸であることが好ましい。
前記親水性ポリオレフィン系繊維を少なくとも２０重量％含有させると、長期にわたり安定し、かつ高度な親水性能を持続することのできる不織布が得られる。
【００１１】
前記した本発明によれば、ポリオレフィン系繊維の少なくとも一部に、所定範囲の重量平均分子量の異なる親水化剤を混合することにより、初期親水性には、主として早期にブリードする親水化剤（Ａ）が有効に寄与し、耐久親水性には、主として親水化剤（Ｂ）が寄与するので、長期にわたり安定し、かつ高度な親水性を持続することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内容を具体的に説明する。
本発明に用いられるポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン−１、ポリメチルペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン−１共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体などから任意に一あるいは二以上選択して使用することができる。
【００１３】
ポリオレフィン系樹脂の少なくとも一部に混合される親水化剤（Ａ）は、重量平均分子量２００〜１０００の親水化剤（Ａ）が０．２〜１０重量％であることが好ましい。より好ましくは、重量平均分子量２５０〜５００の親水化剤（Ａ）が０．５〜５重量％である。親水化剤（Ａ）の重量平均分子量が２００未満であると、繊維表面へブリードし易く、繊維表面がべとついた触感となり、重量平均分子量が１０００を超えると、初期親水性が不十分となる。また、親水化剤（Ａ）の含有量が０．２重量％未満であると、十分な親水性が得られず、１０重量％を超えると、溶融紡糸時の曳糸性に劣る。
【００１４】
重量平均分子量２００〜１０００を満たす親水化剤（Ａ）としては、例えば、高級アルコールのアルキレンオキシド付加物、アルキルフェノールのアルキレンオキシド付加物、高級脂肪酸のアルキレンオキシド付加物、高級アルキルアミンのアルキレンオキシド付加物、高級脂肪酸アミドのアルキレンオキシド付加物、ポリプロピレンオキシドのエチレンオキシド付加物などのアルキレンオキシド付加型非イオン界面活性剤、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトールおよびソルビタンの脂肪酸エステルなどのエステル型非イオン界面活性剤、アルカノールアミンの脂肪酸アミド、アルキルリン酸エステル塩、高級アルコールの硫酸エステル塩、高級アルキルエーテルの硫酸エステル塩などの陰イオン型界面活性剤、あるいはアルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸アルキルエステルナトリウム塩、アルカンスルホン酸塩などの有機スルホン酸系陰イオン型界面活性剤などが挙げられる。中でも、下記式（化３）からなるアルキルスルホン酸金属塩またはアルキルアリルスルホン酸金属塩、
【００１５】
【化３】
Ｒ³ −ＳＯ₃ Ｍ
（ただし、Ｒ³ は炭素数７〜２９のアルキル基またはアルキルアリル基）、あるいは、前記式（化２）からなるアルカンスルホン酸金属塩、あるいは、スルホコハク酸アルキルエステル金属塩などのスルホン酸基を有する有機スルホン酸金属塩が、親水性を有し、化学的に安定であり、耐熱性が高い点で好ましく使用できる。中でも、アルキルスルホン酸金属塩、アルキルアリルスルホン酸金属塩、およびアルカンスルホン酸金属塩は、すべてのｐＨ域に対して親水性を有する点で優れている。
【００１６】
そして、上記有機スルホン酸金属塩のうち、前記式（化２）で示される、Ｒ1 ，Ｒ2 の炭素数の合計が７〜２９のアルキル基を有するアルカンスルホン酸金属塩であることが好ましい。アルカンスルホン酸金属塩は、アルキルスルホン酸金属塩あるいはアルキルアリルスルホン酸金属塩と異なり、スルホン酸基（親水基）が疎水基の片末端に存在するのではなく、末端以外の部分に結合しているため、浸透性、湿潤性に富み、特に親水性に優れているので好ましい。
【００１７】
特に、前記式（化２）で示される、Ｒ1 ，Ｒ2 の炭素数の合計が９〜２３であり、かつＲ1 ，Ｒ2 の炭素数が両者とも１以上の整数であるアルキル基を有するアルカンスルホン酸金属塩が、初期親水性とその持続性の点で好ましい。
前記金属塩としては、アルカリ金属塩あるいはアルカリ土類金属塩が挙げられ、中でもリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等が好ましい。
【００１８】
また、親水化剤（Ａ）とともにポリオレフィン系樹脂の少なくとも一部に混合される親水化剤（Ｂ）は、重量平均分子量１０００〜１０００００の親水化剤（Ｂ）が０．２〜１０重量％であることが好ましい。より好ましくは、重量平均分子量１０００〜１００００の親水化剤（Ｂ）が０．２〜１０重量％であり、さらに好ましくは、重量平均分子量１０００〜１００００の親水化剤（Ｂ）が０．５〜５重量％である。親水化剤（Ｂ）の重量平均分子量が１０００未満であると、親水化剤（Ａ）の繊維表面へのブリード速度と同程度となり、耐久親水性が不十分となり、重量平均分子量が１０００００を超えると、繊維表面へブリードし難く、親水化剤（Ａ）における繊維表面へのブリード速度と大差が生じ、長期にわたり安定し、かつ高度な親水性が持続できないからである。また、親水化剤（Ｂ）の含有量が０．２重量％未満であると、十分な耐久親水性が得られず、１０重量％を超えると、溶融紡糸時の曳糸性に劣る。
【００１９】
重量平均分子量１０００〜１０００００を満たす親水化剤（Ｂ）としては、例えば、炭素数９〜５０のアルキル基を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエステル、あるいはグリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、ベンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン等の多価アルコールの炭素数２〜４のアルキレンオキシド付加物および／またはその脂肪酸エステル、あるいは水酸基、カルボキシル基、あるいはアミノ基等の活性水素基を有するオリゴマーのアルキレンオキシド付加物などが挙げられる。
【００２０】
中でも、炭素数２〜４のアルキレン基を有するアルキレンオキシド付加物であることが好ましく、さらに多価アルコール脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物が、耐熱性が高く、かつ親水性が良好であり、分子量を所定の範囲に調整しやすい点で好ましい。
【００２１】
多価アルコール脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物は、一般に脂肪酸モノエステルからフルエステルまで種々のものが存在するが、エステル化率が増大するにつれて耐熱性も増大する傾向にある。したがって、エステル化率が８０モル％以上の多価アルコール脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物を用いると、耐熱性が向上する点でより好ましい。
【００２２】
さらに、上記多価アルコール脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物の脂肪酸は、ヒドロキシ脂肪酸であることが好ましい。多価アルコール脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物をアルカリ触媒下で合成する際、脂肪酸がヒドロキシ脂肪酸でない場合、エチレンオキシドを直接付加することは一般的に困難である。そこで、従来から水またはグリセリン等の多価アルコールを添加し、ケン化して部分エステルにしたのちエチレンオキシド付加する方法や、グリセリン等の多価アルコールにエチレンオキシドを付加し、続いて脂肪酸によりエステル化する方法などが試みられている。しかし、前者の場合にはエステル化率を８０モル％以上に維持することは困難であり、後者においてはエチレンオキシド付加反応とエステル化反応からなる２段階での反応を取らざるを得ないため、製造方法が繁雑となり、またコスト高となる。それに比して、脂肪酸が、例えばヒマシ油や水添ヒマシ油などのヒドロキシ脂肪酸からなる多価アルコール脂肪酸エステルであると、１段階反応で目的とする付加物を得ることができるため、製造が容易であり、コストも低減される点で特に優れている。
【００２３】
そして、ポリオレフィン系樹脂の少なくとも一部に、前記重量平均分子量の異なる親水化剤を混合して公知の溶融紡糸により繊維化する。ポリオレフィン系繊維の繊維形状は、特に限定されず、単一繊維、鞘芯型複合繊維、偏心鞘芯型複合繊維、並列型複合繊維、海島型複合繊維、分割型複合繊維などの断面が円状、異形状などいずれであってもよい。例えば、複合繊維として用いる場合、少なくとも１成分に親水化剤が添加していればよく、特に、親水化剤が複合繊維の繊維表面の少なくとも一部を占めるように形成するとよい。
【００２４】
ポリオレフィン系樹脂への親水化剤の混合方法としては、公知の混合装置を用いればよく、例えば、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサーなどで混合し、公知の単軸または２軸押出機等で溶融混合して、あらかじめマスターバッチ化しておくと都合がよい。このときポリオレフィン系樹脂には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線防止剤などの安定剤や酸化チタン、金属セッケン、カーボンブラック、顔料、抗菌剤、防黴剤などの添加剤を混合させてもよい。
【００２５】
そして、親水化剤が混合されたポリオレフィン系樹脂は、公知の溶融紡糸機を用い、溶融紡糸される。紡糸温度は、親水化剤が実質的に変質しない温度で実施され、紡糸温度２３０〜３００℃で樹脂を押し出し、所定の繊度の紡糸フィラメントを作製する。紡糸フィラメントは、必要に応じて延伸される。延伸は、延伸温度９０〜１３０℃、延伸倍率２倍以上で処理すると、繊維強力が向上するので好ましい。得られたフィラメントには、繊維処理剤を付着させてもよい。親水性の繊維処理剤を付着させると、さらに初期親水性が向上するので好ましい。そして、必要に応じて、捲縮付与装置で捲縮を与え、所定の長さに切断されて本発明の親水性ポリオレフィン系繊維を得る。
【００２６】
得られた親水性ポリオレフィン系繊維は、不織布、織編物などの布帛に加工することができる。不織布の形態としては、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布などの主としてステープル繊維からなる不織布、スパンボンド不織布、メルトブロー不織布などの長繊維からなる不織布、湿式抄造法による湿式不織布、エアレイ不織布などの短繊維からなる不織布、あるいはこれらの積層体を用途に応じて決定することができる。
【００２７】
そして、これらの不織布に対する親水性ポリオレフィン系繊維の含有量は、少なくとも２０重量％であることが好ましい。より好ましくは少なくとも４０重量％である。含有量が２０重量％未満であると、長期にわたり安定し、かつ高度な親水性が得られないからである。親水性ポリオレフィン系繊維以外に混合する他の素材としては、特に限定はされないが、綿、麻、レーヨンなどのセルロース系繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系繊維、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系繊維、アクリル系繊維、あるいはポリオレフィン系繊維などから任意に一あるいは二以上選択して使用することができる。また繊維形状においても特に限定されず、単一繊維、鞘芯型複合繊維、偏心鞘芯型複合繊維、並列型複合繊維、海島型複合繊維、分割型複合繊維等の断面が円状、異形状等いずれであってもよい。
【００２８】
例えば、不織布に強力を付与する場合は、繊維表面の少なくとも一部が低融点樹脂からなる熱接着性繊維がよい。熱接着性繊維としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン−１、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン−１共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの低融点成分を含有する単一繊維、鞘芯型複合繊維、偏心鞘芯型複合繊維、並列型複合繊維、海島型複合繊維、分割型複合繊維等の断面が円状、異形状等が挙げられる。中でも、鞘成分の融点が芯成分の融点の１０℃以上低い鞘芯型複合繊維が熱接着性に優れているので都合がよい。
【００２９】
また、ワイパーやフィルターなどに用いる場合であれば、分割型複合繊維や海島型複合繊維のような極細繊維を発生させる繊維を混綿すると捕集効率に優れたものが得られる。勿論、分割型複合繊維や海島型複合繊維自身に親水性を付与させてもよい。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の内容について実施例を挙げて具体的に説明する。なお、得られた不織布の厚み、引張強力、破断伸度、保水率、耐久保水率、吸水高さ、耐久吸水高さは以下のとおり測定した。
（１）厚み
厚み測定機（商品名：THICKNESS GAUGE モデル CR-60A 、株式会社大栄科学精器製作所製）を用い、試料１cm²あたり２０ｇの荷重を加えた状態で測定した。
（２）引張強力、破断伸度
ＪＩＳＬ１０９６に準じ、幅５cm、長さ１５cmの試料片をつかみ間隔１０cmで把持し、定速伸長型引張試験機を用いて引張速度３０cm／分で伸長し、切断時の荷重値および伸長率をそれぞれ引張強力、破断伸度とした。
（３）保水率、耐久保水率
上辺の長さが１５０mm、隣り合う２辺の長さが１２０mm、上辺の中央から１５０mmの長さの尖り部分を有するホームベース型試験片の水分平衡状態の重量（Ｗ）を１mgまであらかじめ測定しておき、この試験片を蒸留水中に１時間浸漬する。その後、試験片の尖り部分を下にして吊し、１０分間水分を自然落下させる。その後、重量（Ｗ₁ ）を測定して、その重量変化から親水性を次式（数１）で算出し、保水率とした。
【数１】
保水率（％）＝（（Ｗ₁ −Ｗ）／Ｗ）×１００
また、試験片を蒸留水中に３ヶ月浸漬した後に、一旦水分平衡状態まで乾燥させる。その後上記と同様の方法で保水率を測定し、これを耐久保水率とした。
（４）吸水高さ
試料幅方向より２５mm×２５０mmの試験片を採取し水分平衡状態にした後、蒸留水中にその一端が５mm浸かるように垂直に立てて、毛細管現象により蒸留水が上昇した高さを３分後に測定し、吸水高さとした。
また試験片を蒸留水中に３ヶ月浸漬した後に、一旦水分平衡状態まで乾燥させる。その後上記と同様の方法で吸水高さを測定し、これを耐久吸水高さとした。
【００３１】
［実施例１］
ＭＦＲが３０g/10min（２３０℃）のポリプロピレン樹脂（日本ポリケム株式会社製）に親水化剤（Ａ）として、重量平均分子量３１４のアルカンスルホン酸ナトリウム塩を２０重量％混合し、マスターバッチＡを作製した。
【００３２】
また、ＭＦＲが３０g/10min（２３０℃）のポリプロピレン樹脂（日本ポリケム株式会社製）に親水化剤（Ｂ）として、重量平均分子量９７００の水添ヒマシ油のエチレンオキシド２００モル付加物を２０重量％混合し、前記と同様の方法でマスターバッチＢを作製した。
【００３３】
ＭＦＲが３０g/10min（２３０℃）のポリプロピレン樹脂（日本ポリケム株式会社製）にマスターバッチＡおよびマスターバッチＢをそれぞれ２．５重量％ずつ混合した樹脂を用いて、紡糸温度２７０℃、引取速度５００m/minで溶融紡糸を行い、２．３dtexの紡糸フィラメントを得た。前記紡糸フィラメントを１３０℃の乾熱状態で３倍の延伸を行い、ポリオキシエチレンラウリルエーテルを主体とする親水性の繊維処理剤を１．４重量％付与し、１０mmに切断して、最終的に０．９dtexの繊維を得た。得られた親水性ポリプロピレン繊維には、親水化剤（Ａ）が０．５重量％、親水化剤（Ｂ）が０．５重量％含有されていた。得られた繊維を６０重量％と熱接着性繊維として、芯部がポリプロピレン、鞘部がポリエチレンの繊度１．５dtex、繊維長：１０mmの鞘芯型複合繊維（大和紡績（株）製：ＮＢＦ（Ｈ））４０重量％を用いて湿式抄紙法により湿式不織布を得た。
【００３４】
［実施例２］
親水化剤（Ａ）を１．５重量％、親水化剤（Ｂ）を１．５重量％混合したポリプロピレン樹脂を用いた以外は実施例１と同様の方法で湿式不織布を得た。
【００３５】
［比較例１］
親水化剤（Ａ）のみを３．０重量％混合したポリプロピレン樹脂を用いた以外は実施例１と同様の方法で湿式不織布を得た。
【００３６】
［比較例２］
親水化剤（Ｂ）のみを３．０重量％混合したポリプロピレン樹脂を用いた以外は実施例１と同様の方法で湿式不織布を得た。
実施例１，２および比較例１，２の物性を表１に示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
表１に示すとおり、実施例１，２は保水率および吸水高さ並びにその耐久性において、優れた親水性能を有するものであった。一方、比較例１は、初期の親水性能は実施例と同等であったが、耐久性に劣り、比較例２は、親水化剤が徐々にブリードするため、初期の親水性能は十分とはいえなかった。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、ポリオレフィン系繊維の少なくとも一部に、所定範囲の重量平均分子量の異なる親水化剤を混合することにより、初期親水性には、主として早期にブリードする親水化剤（Ａ）が有効に寄与し、耐久親水性には、主として親水化剤（Ｂ）が寄与するので、長期にわたり安定し、かつ高度な親水性を持続することができる。
【００４０】
また、親水化剤（Ａ）として、前記式（化２）で示される、Ｒ¹ ，Ｒ² の炭素数の合計が９〜２３のアルキル基を有するアルカンスルホン酸金属塩を使用すると、高度な初期親水性とその持続性に優れたポリオレフィン系繊維が得られる。親水化剤（Ｂ）として、多価アルコール脂肪酸エステルのアルキレンオキシド付加物を使用すると、親水化剤（Ａ）のブリード速度との速度バランスに優れ、安定した親水性能を持続することができる。
【００４１】
そして、本発明の親水性ポリオレフィン系繊維を含有する不織布は、初期親水性および耐久親水性に優れているので、セメント補強に好適な繊維、あるいは吸収性物品の表面シートなどの衛生材料、ウェットティッシュ、ワイパー、フィルター、ティーパックなどに有用である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydrophilic polyolefin fiber excellent in initial hydrophilicity and durable hydrophilicity. More specifically, the present invention relates to a fiber suitable for cement reinforcement, a sanitary material such as a surface sheet of an absorbent article, a wet tissue, The present invention relates to a nonwoven fabric useful for wipers, filters, tea packs and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, since a polyolefin fiber is hydrophobic, a method for imparting hydrophilicity has been disclosed. A method for adhering a hydrophilic oil agent to a fiber surface as a fiber treatment agent and a method for mixing a hydrophilic agent with the fiber It is divided roughly into. As the latter, for example, JP-A-5-272006 discloses a hydrophilic polyolefin fiber in which 0.5 to 5% by weight of an alkylsulfonic acid Na salt having 10 to 20 carbon atoms is mixed. Further, as polyolefin fibers containing a plurality of hydrophilizing agents, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-8367 discloses an alkali metal salt of alkyl, aryl, or alkylaryl sulfonic acid and fatty acid monoethanolamide, alkyldiethanolamine, or an aliphatic higher grade. A polyolefin-based long-fiber non-woven fabric that occupies 40% or more of the fiber surface with a hydrophilization aid composed of any one of alcohols has been proposed. JP-A-8-157650 discloses thermoplastic polyethylene oxide and alkali metal alkyl sulfonate. A polyolefin-based nonwoven fabric in which a salt and / or an alkali metal salt of aryl sulfonic acid is mixed is disclosed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the hydrophilic fiber and the nonwoven fabric have the following problems. The former method of adhering a hydrophilic oil agent to the fiber surface is excellent in initial hydrophilicity, but the oil agent is immediately washed away, resulting in poor durability.
[0004]
On the other hand, in the latter case, the hydrophilic polyolefin fibers disclosed in JP-A-5-272006 and JP-A-10-8367 bleed (stain) the alkylsulfonic acid metal salt and the hydrophilic agent relatively early on the fiber surface. The hydrophilicity does not last for a long time, and the durability is not sufficient.
[0005]
The polyolefin-based nonwoven fabric disclosed in JP-A-8-157650 is extremely difficult to bleed to the fiber surface because the weight average molecular weight of thermoplastic polyethylene oxide is as large as 200,000 or more, stable for a long period of time, and cannot maintain high hydrophilicity. There is a problem.
[0006]
In order to solve the above-described conventional problems, the present invention provides a polyolefin fiber and a nonwoven fabric that have excellent initial hydrophilicity and excellent durability and are stable over a long period of time and can maintain high hydrophilicity. Objective.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the polyolefin fiber of the present invention is characterized in that the following hydrophilizing agent is mixed in at least a part of the polyolefin resin. (1) Hydrophilizing agent having a weight average molecular weight of 200 to 1000 (A): 0.2 to 10% by weight (2) Hydrophilizing agent having a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000 (B): 0.2 to 10% by weight
[0008]
By adopting such a configuration, it is possible to obtain a polyolefin-based fiber that is stable over a long period of time and can maintain high hydrophilic performance.
The hydrophilizing agent (A) used for the polyolefin fiber of the present invention is preferably an organic sulfonic acid metal salt, and more preferably an alkanesulfonic acid metal salt represented by the following formula (Formula 2).
[0009]
[Chemical 2]

In the alkanesulfonic acid metal salt represented by the above formula (Chemical Formula 2), the total number of carbon atoms of R ¹ and R ² is in the range of 9 to 23, and the carbon number of R ¹ and R ² is both 1 or more. It is preferable that the alkyl group is an integer because the initial hydrophilic performance is improved.
[0010]
The hydrophilizing agent (B) used in the polyolefin fiber of the present invention is preferably an alkylene oxide adduct having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and the alkylene oxide adduct is an ethylene oxide of a polyhydric alcohol fatty acid ester. An adduct is preferable because durability and hydrophilicity are improved. Furthermore, when the ethylene oxide adduct of the polyhydric alcohol fatty acid ester has an ester bond of 80 mol% or more, it is preferable from the viewpoint of improving heat resistance, and the fatty acid of the ethylene oxide adduct of the polyhydric alcohol fatty acid ester is a hydroxy fatty acid. It is preferable.
When the hydrophilic polyolefin fiber is contained in an amount of at least 20% by weight, a nonwoven fabric that is stable over a long period of time and can maintain high hydrophilic performance can be obtained.
[0011]
According to the present invention described above, by mixing a hydrophilic agent having a different weight average molecular weight within a predetermined range into at least a part of the polyolefin-based fiber, the initial hydrophilicity is mainly improved by a hydrophilic agent (A ) Contributes effectively, and the hydrophilic property (B) mainly contributes to the durable hydrophilicity, so that it is stable over a long period of time and can maintain a high degree of hydrophilicity.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The contents of the present invention will be specifically described below.
Polyolefin resins used in the present invention include polypropylene, polyethylene, polybutene-1, polymethylpentene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-butene-1 copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, ethylene. A vinyl acetate copolymer, an ethylene-acrylic acid copolymer, an ethylene-methyl acrylate copolymer, or the like can be arbitrarily selected and used.
[0013]
The hydrophilizing agent (A) mixed with at least a part of the polyolefin-based resin is preferably 0.2 to 10% by weight of the hydrophilizing agent (A) having a weight average molecular weight of 200 to 1,000. More preferably, the hydrophilizing agent (A) having a weight average molecular weight of 250 to 500 is 0.5 to 5% by weight. If the weight average molecular weight of the hydrophilizing agent (A) is less than 200, the fiber surface tends to bleed and the fiber surface becomes sticky. If the weight average molecular weight exceeds 1000, the initial hydrophilicity is insufficient. Become. Further, if the content of the hydrophilizing agent (A) is less than 0.2% by weight, sufficient hydrophilicity cannot be obtained, and if it exceeds 10% by weight, the spinnability at the time of melt spinning is inferior.
[0014]
Examples of the hydrophilizing agent (A) satisfying a weight average molecular weight of 200 to 1000 include alkylene oxide adducts of higher alcohols, alkylene oxide adducts of alkylphenols, alkylene oxide adducts of higher fatty acids, and alkylene oxide adducts of higher alkylamines. Alkylene oxide adducts of higher fatty acid amides, alkylene oxide addition type non-ionic surfactants such as ethylene oxide adducts of polypropylene oxide, fatty acid esters of glycerol, fatty acid esters of pentaerythritol, fatty acid esters of sorbitol and sorbitan, etc. Such as ionic surfactant, fatty acid amide of alkanolamine, alkyl phosphate ester salt, sulfate ester salt of higher alcohol, sulfate ester salt of higher alkyl ether, etc. ON-type surfactants, or organic sulfonic acid type anionic surfactants such as alkyl sulfonates, alkylbenzene sulfonates, alkylnaphthalene sulfonates, alkyl sodium sulfosuccinates, alkane sulfonates, etc. . Among them, an alkylsulfonic acid metal salt or alkylallylsulfonic acid metal salt having the following formula (Chemical Formula 3):
[0015]
[Chemical 3]
R ³ -SO ₃ M
(Wherein R ³ is an alkyl group or alkylallyl group having 7 to 29 carbon atoms), or a sulfonic acid group such as an alkane sulfonic acid metal salt or a sulfosuccinic acid alkyl ester metal salt having the above formula (Formula 2). The organic sulfonic acid metal salt is preferably used because it has hydrophilicity, is chemically stable, and has high heat resistance. Among these, alkyl sulfonic acid metal salts, alkyl allyl sulfonic acid metal salts, and alkane sulfonic acid metal salts are excellent in that they have hydrophilicity in all pH ranges.
[0016]
And among the said organic sulfonic-acid metal salt, it is preferable that it is an alkanesulfonic-acid metal salt which has the alkyl group whose total carbon number of R1, R2 shown by the said Formula (Formula 2) is 7-29. Unlike alkane sulfonic acid metal salts or alkyl allyl sulfonic acid metal salts, alkane sulfonic acid metal salts are not bonded to the other end of the sulfonic acid group (hydrophilic group) at one end of the hydrophobic group. Therefore, it is preferable because it has excellent permeability and wettability, and particularly excellent hydrophilicity.
[0017]
In particular, an alkanesulfonic acid represented by the above formula (Chemical Formula 2) having an alkyl group in which the total number of carbon atoms of R1 and R2 is 9 to 23 and both of R1 and R2 are integers of 1 or more. Metal salts are preferred in terms of initial hydrophilicity and their sustainability.
Examples of the metal salt include alkali metal salts and alkaline earth metal salts. Among them, lithium salts, sodium salts, potassium salts and the like are preferable.
[0018]
The hydrophilic agent (B) mixed with at least a part of the polyolefin resin together with the hydrophilic agent (A) is 0.2 to 10% by weight of the hydrophilic agent (B) having a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000. Preferably there is. More preferably, the hydrophilizing agent (B) having a weight average molecular weight of 1000 to 10000 is 0.2 to 10% by weight, and more preferably, the hydrophilizing agent (B) having a weight average molecular weight of 1000 to 10,000 is 0.5 to 5% by weight. When the weight average molecular weight of the hydrophilizing agent (B) is less than 1000, the hydrophilizing agent (A) has the same bleed speed to the fiber surface, the durability hydrophilicity becomes insufficient, and the weight average molecular weight exceeds 100,000. This is because it is difficult to bleed to the fiber surface, and there is a great difference from the bleed speed to the fiber surface in the hydrophilizing agent (A), which is stable over a long period of time and cannot maintain a high degree of hydrophilicity. Further, if the content of the hydrophilizing agent (B) is less than 0.2% by weight, sufficient durable hydrophilicity cannot be obtained, and if it exceeds 10% by weight, the spinnability at the time of melt spinning is inferior.
[0019]
Examples of the hydrophilizing agent (B) satisfying the weight average molecular weight of 1000 to 100,000 include, for example, polyoxyalkylene alkyl ether, polyoxyalkylene alkyl phenyl ether, polyoxyalkylene alkyl ester, polyoxyalkylene alkyl ester, or glycerin having an alkyl group having 9 to 50 carbon atoms. , Polyglycerin, trimethylolpropane, bentaerythritol, sorbitol, sorbitan and other polyhydric alcohols having 2 to 4 carbon oxides and / or fatty acid esters thereof, or active hydrogen such as hydroxyl, carboxyl or amino groups And an alkylene oxide adduct of an oligomer having a group.
[0020]
Among them, an alkylene oxide adduct having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferable, and an ethylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester has high heat resistance and good hydrophilicity, and has a predetermined molecular weight. It is preferable in that it is easy to adjust to the range.
[0021]
Various ethylene oxide adducts of polyhydric alcohol fatty acid esters generally exist from fatty acid monoesters to full esters. However, heat resistance tends to increase as the esterification rate increases. Therefore, it is more preferable to use an ethylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester having an esterification rate of 80 mol% or more from the viewpoint of improving heat resistance.
[0022]
Furthermore, the fatty acid of the ethylene oxide adduct of the polyhydric alcohol fatty acid ester is preferably a hydroxy fatty acid. When an ethylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester is synthesized under an alkali catalyst, it is generally difficult to add ethylene oxide directly when the fatty acid is not a hydroxy fatty acid. Therefore, a conventional method of adding polyhydric alcohol such as water or glycerin and saponifying to make a partial ester and then adding ethylene oxide, or a method of adding ethylene oxide to polyhydric alcohol such as glycerin and subsequently esterifying with fatty acid Etc. have been tried. However, in the former case, it is difficult to maintain the esterification rate at 80 mol% or more, and in the latter case, a reaction in two stages consisting of an ethylene oxide addition reaction and an esterification reaction must be performed. The method is complicated and expensive. On the other hand, if the fatty acid is a polyhydric alcohol fatty acid ester composed of a hydroxy fatty acid such as castor oil or hydrogenated castor oil, the target adduct can be obtained in a one-step reaction, so that production is easy. It is particularly excellent in that the cost is reduced.
[0023]
Then, at least a part of the polyolefin resin is mixed with the hydrophilizing agents having different weight average molecular weights, and fiberized by known melt spinning. The fiber shape of the polyolefin fiber is not particularly limited, and the cross section of a single fiber, a sheath-core composite fiber, an eccentric sheath-core composite fiber, a parallel composite fiber, a sea-island composite fiber, a split composite fiber, etc. is circular. Or any other shape. For example, when used as a composite fiber, it is sufficient that a hydrophilizing agent is added to at least one component. In particular, the hydrophilizing agent is preferably formed so as to occupy at least a part of the fiber surface of the composite fiber.
[0024]
As a method for mixing the hydrophilizing agent into the polyolefin resin, a known mixing device may be used. For example, mixing with a Henschel mixer, a super mixer, etc., and melt mixing with a known single or twin screw extruder. It is convenient to make a master batch in advance. At this time, the polyolefin resin may be mixed with stabilizers such as antioxidants and UV inhibitors and additives such as titanium oxide, metal soap, carbon black, pigments, antibacterial agents and antifungal agents, if necessary. Also good.
[0025]
The polyolefin resin mixed with the hydrophilizing agent is melt-spun using a known melt spinning machine. The spinning temperature is a temperature at which the hydrophilizing agent does not substantially change, and the resin is extruded at a spinning temperature of 230 to 300 ° C. to produce a spinning filament having a predetermined fineness. The spinning filament is drawn as necessary. Stretching is preferably performed at a stretching temperature of 90 to 130 ° C. and a stretching ratio of 2 times or more because fiber strength is improved. A fiber treating agent may be attached to the obtained filament. It is preferable to attach a hydrophilic fiber treating agent because initial hydrophilicity is further improved. And if necessary, it is crimped by a crimping device and cut into a predetermined length to obtain the hydrophilic polyolefin fiber of the present invention.
[0026]
The obtained hydrophilic polyolefin fiber can be processed into a fabric such as a nonwoven fabric or a woven or knitted fabric. Nonwoven fabrics include thermal bond nonwoven fabric, chemical bond nonwoven fabric, spunlace nonwoven fabric, nonwoven fabric mainly composed of staple fibers such as needle punched nonwoven fabric, nonwoven fabric composed of long fibers such as spunbond nonwoven fabric and melt blown nonwoven fabric, and wet nonwoven fabric obtained by wet papermaking. A nonwoven fabric made of short fibers such as an air laid nonwoven fabric or a laminate thereof can be determined according to the application.
[0027]
And it is preferable that content of the hydrophilic polyolefin fiber with respect to these nonwoven fabrics is at least 20 weight%. More preferably it is at least 40% by weight. This is because when the content is less than 20% by weight, the composition is stable for a long time and high hydrophilicity cannot be obtained. Other materials to be mixed in addition to the hydrophilic polyolefin fibers are not particularly limited, but cellulose fibers such as cotton, hemp and rayon, polyester fibers such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, nylon 6, nylon 66, etc. One or two or more of these can be selected from polyamide fibers, acrylic fibers, or polyolefin fibers. Also, the fiber shape is not particularly limited, and the cross section of a single fiber, a sheath-core composite fiber, an eccentric sheath-core composite fiber, a parallel composite fiber, a sea-island composite fiber, a split composite fiber, etc. is circular, irregularly shaped Any of these may be used.
[0028]
For example, in the case of imparting strength to a nonwoven fabric, a heat-adhesive fiber in which at least a part of the fiber surface is made of a low melting point resin is preferable. As the heat-adhesive fiber, a single component containing a low melting point component such as polypropylene, polyethylene, polybutene-1, ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-butene-1 copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, etc. Examples of the cross-section of the fiber, the sheath-core composite fiber, the eccentric sheath-core composite fiber, the parallel-type composite fiber, the sea-island composite fiber, and the split-type composite fiber are circular and irregular. Among them, the sheath-core type composite fiber whose melting point of the sheath component is 10 ° C. or more lower than the melting point of the core component is advantageous because it has excellent thermal adhesiveness.
[0029]
In addition, when used for a wiper, a filter, or the like, a fiber having excellent collection efficiency can be obtained by blending fibers that generate ultrafine fibers such as split type composite fibers and sea-island type composite fibers. Of course, hydrophilicity may be imparted to the split type composite fiber or the sea-island type composite fiber itself.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the contents of the present invention will be specifically described with reference to examples. The thickness, tensile strength, breaking elongation, water retention rate, durable water retention rate, water absorption height, and durable water absorption height of the obtained nonwoven fabric were measured as follows.
(1) Using a thickness / thickness measuring machine (trade name: THICKNESS GAUGE model CR-60A, manufactured by Daiei Kagaku Seiki Seisakusho Co., Ltd.), measurement was performed with a load of 20 g per 1 cm ^{2 of} the sample.
(2) Tensile strength and elongation at break In accordance with JIS L 1096, a sample piece having a width of 5 cm and a length of 15 cm is gripped at an interval of 10 cm and stretched at a tensile speed of 30 cm / min using a constant-speed extension type tensile tester. The load value and elongation rate at the time of cutting were taken as tensile strength and breaking elongation, respectively.
(3) Moisture retention rate, durable water retention rate The weight of the home base type test piece having a sharp edge with an upper side length of 150 mm, adjacent two side lengths of 120 mm, and a length of 150 mm from the center of the upper side. (W) is measured to 1 mg in advance, and this test piece is immersed in distilled water for 1 hour. Thereafter, the test piece is hung with the pointed portion down, and water is allowed to fall naturally for 10 minutes. Thereafter, the weight (W ₁ ) was measured, and the hydrophilicity was calculated from the change in the weight by the following equation (Equation 1), and the water retention rate was obtained.
[Expression 1]
Water retention rate (%) = ((W ₁ −W) / W) × 100
Moreover, after immersing a test piece in distilled water for 3 months, it is once dried to a moisture equilibrium state. Thereafter, the water retention rate was measured in the same manner as described above, and this was used as the durable water retention rate.
(4) Water absorption height After collecting a 25 mm x 250 mm specimen from the width direction of the sample and bringing it into a water equilibrium state, it was placed upright so that one end was immersed 5 mm in distilled water. The thickness was measured after 3 minutes to obtain the water absorption height.
Moreover, after immersing a test piece in distilled water for 3 months, it is once dried to a moisture equilibrium state. Thereafter, the water absorption height was measured in the same manner as described above, and this was regarded as the durable water absorption height.
[0031]
[Example 1]
A masterbatch A is prepared by mixing 20 wt% of alkanesulfonic acid sodium salt having a weight average molecular weight of 314 as a hydrophilizing agent (A) with a polypropylene resin (manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd.) having an MFR of 30 g / 10 min (230 ° C.). did.
[0032]
Also, 20% by weight of a polypropylene resin (manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd.) with an MFR of 30 g / 10 min (230 ° C.) as a hydrophilizing agent (B) is added with 200 mol of hydrogenated castor oil ethylene oxide 200 mol adduct as a hydrophilizing agent (B). Then, a master batch B was produced by the same method as described above.
[0033]
Using a resin in which 2.5% by weight of masterbatch A and masterbatch B is mixed with a polypropylene resin (manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd.) having an MFR of 30 g / 10 min (230 ° C), a spinning temperature of 270 ° C and a take-up speed of 500 m The melt spinning was carried out at / min to obtain a 2.3 dtex spun filament. The spinning filament is stretched 3 times in a dry heat state of 130 ° C., 1.4% by weight of a hydrophilic fiber treatment agent mainly composed of polyoxyethylene lauryl ether is applied and cut to 10 mm, and finally 0.9 dtex of fiber was obtained. The obtained hydrophilic polypropylene fiber contained 0.5% by weight of the hydrophilic agent (A) and 0.5% by weight of the hydrophilic agent (B). The obtained fiber was 60% by weight as a heat-adhesive fiber, and the core part was polypropylene, the sheath part was polyethylene with a fineness of 1.5 dtex, and the fiber length was 10 mm (manufactured by Daiwabo Co., Ltd .: NBF ( H)) A wet nonwoven fabric was obtained by a wet papermaking method using 40% by weight.
[0034]
[Example 2]
A wet nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1 except that a polypropylene resin mixed with 1.5% by weight of the hydrophilic agent (A) and 1.5% by weight of the hydrophilic agent (B) was used.
[0035]
[Comparative Example 1]
A wet nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1 except that a polypropylene resin in which only 3.0% by weight of the hydrophilizing agent (A) was mixed was used.
[0036]
[Comparative Example 2]
A wet nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1 except that a polypropylene resin in which only 3.0% by weight of the hydrophilizing agent (B) was mixed was used.
Table 1 shows the physical properties of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
[0037]
[Table 1]

[0038]
As shown in Table 1, Examples 1 and 2 had excellent hydrophilic performance in terms of water retention rate, water absorption height and durability. On the other hand, Comparative Example 1 had the same initial hydrophilic performance as that of the Examples, but was inferior in durability, and Comparative Example 2 had sufficient initial hydrophilic performance because the hydrophilizing agent gradually bleeded. There wasn't.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, at least a part of the polyolefin fiber is mixed with a hydrophilizing agent having a different weight average molecular weight within a predetermined range, so that the initial hydrophilicity is mainly hydrophilized to bleed early. The agent (A) contributes effectively, and the hydrophilic property is mainly contributed by the hydrophilizing agent (B), so that it can be stable over a long period of time and can maintain a high degree of hydrophilicity.
[0040]
Further, when an alkanesulfonic acid metal salt having an alkyl group having 9 to 23 carbon atoms in total of R ¹ and R ² , represented by the above formula (Chemical Formula 2), is used as the hydrophilizing agent (A). A polyolefin fiber excellent in initial hydrophilicity and durability is obtained. When an alkylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester is used as the hydrophilizing agent (B), the hydrophilizing agent (A) has excellent speed balance with the bleed speed, and can maintain stable hydrophilic performance.
[0041]
And since the nonwoven fabric containing the hydrophilic polyolefin fiber of the present invention is excellent in initial hydrophilicity and durable hydrophilicity, hygienic materials such as fibers suitable for cement reinforcement or surface sheets of absorbent articles, wet tissue Useful for wipers, filters, tea packs, etc.

Claims

A hydrophilic polyolefin fiber, wherein the following hydrophilizing agent is mixed with at least a part of the polyolefin resin.
(1) Hydrophilizing agent having a weight average molecular weight of 200 to 1,000 (A): 0.2 to 10% by weight (2) Hydrophilizing agent having a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000 (B): 0.2 to 10% by weight

The hydrophilic polyolefin fiber according to claim 1, wherein the hydrophilizing agent (A) is an organic sulfonic acid metal salt.

The hydrophilic polyolefin fiber according to claim 1 or 2, wherein the hydrophilizing agent (A) is an alkanesulfonic acid metal salt having the following formula (Formula 1).

Alkanesulfonic acid sodium salt having an alkyl group represented by the above formula (Chemical Formula 1), wherein the total number of carbon atoms of R1 and R2 is 9 to 23, and both of R1 and R2 are integers of 1 or more. The hydrophilic polyolefin fiber according to claim 3.

The hydrophilic polyolefin fiber according to claim 1, wherein the hydrophilizing agent (B) is an alkylene oxide adduct having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms.

The hydrophilic polyolefin fiber according to claim 5, wherein the alkylene oxide adduct is an ethylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester.

The hydrophilic polyolefin fiber according to claim 6, wherein the ethylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester has an ester bond of 80 mol% or more.

The hydrophilic polyolefin fiber according to claim 7, wherein the fatty acid of the ethylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester is a hydroxy fatty acid.

A nonwoven fabric containing at least 20% by weight of the hydrophilic polyolefin fiber according to any one of claims 1 to 8.