JP4381579B2

JP4381579B2 - 親水耐久性と耐変色性とを兼備する親水性熱接着性繊維

Info

Publication number: JP4381579B2
Application number: JP2000255208A
Authority: JP
Inventors: 裕憲合田; 幹雄田代
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: JP2002069752A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親水性能を有する熱接着性繊維に関し、さらに詳しくは、親水耐久性と耐変色性とを高水準にて兼備する、親水性熱接着性繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン単独からなる繊維、あるいはポリオレフィンを繊維表面の一部又は全部に露出させた複合繊維などの各種ポリオレフィン系繊維が提案されている。これらの繊維からなる不織布や織編物などの繊維製品は、化粧パフ、ウェットティッシュ、水切り袋などの家庭用や、湿布剤の基布などの医療用、水耕マット、排水マットなどの農業土木用、肌着などの衣料用などの分野で広く利用されている。
【０００３】
このような用途分野では、上記繊維製品に対して優れた親水耐久性を要求される場合が多く、従来から、このポリオレフィン系繊維表面に親水性処理剤を付与する方法、例えば、ポリオキシアルキレン変性シリコーンを含有する処理剤（特開平１−１４８８７９号公報）、アルキロールアミド型化合物とポリオキシアルキレン変性シリコーンとを含有する処理剤（特開平１−１４８８８０号公報）、ポリグリセリン脂肪酸エステルを含有する処理剤（特開平２−２１６２６５号公報）を繊維表面に付与する方法がそれぞれ提案されている。
【０００４】
しかしながら、これらの方法によって得られるポリオレフィン系繊維及びこれら繊維からなる繊維製品は、ポリオレフィン系樹脂に、ラジカル発生による劣化防止を目的として、ジブチルヒドロキシトルエンをはじめとする酸化防止剤を添加・含有させておくことが多いために、日光の当たる場所や蛍光灯直下等に長期間保管しておくと変色を起こしやすく、製品品位を損なうといったトラブルが度々発生している。
【０００５】
このトラブルへの対策として、変色の少ない酸化防止剤が種々提案されてはいるものの、前述に代表される親水耐久性を有するポリオレフィン系繊維については、酸化防止剤の変更によっても完全に変色を抑えることは困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術が有していた問題点を解消し、優れた親水耐久性を有しつつ、長期間保管しても変色の少ない、ポリオレフィン系親水性熱接着性繊維を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記従来技術に鑑み、繊維表面に付与する繊維処理剤について鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の目的は、
熱接着成分としてポリオレフィンが少なくとも繊維表面に露出するように配された熱接着性繊維であって、下記に定義される親水耐久性が１５０秒以下であり、かつ変色度（ΔＥ）が３以下であり、該熱接着性繊維表面には、繊維処理剤有効成分を基準として下記（Ａ）成分を１０〜５０重量％、（Ｂ）成分を５〜５０重量％、（Ｃ）成分を５〜６０重量％、（Ｄ）成分を１〜１０重量％の範囲内で各々含有する繊維処理剤が、該熱接着性繊維重量に対して０．０５〜５重量％付着していることを特徴とする、親水耐久性と耐変色性とを兼備する親水性熱接着性繊維によって達成することができる。
（Ａ）ポリオキシアルキレン単位からなるポリエーテルブロックと、ポリオキシカプロイル単位からなるポリエステルブロックとからなるポリエーテルポリエステルブロック共重合体；
（Ｂ）ポリオキシエチレン単位を有するポリオキシアルキレングリコールの高級アルキルエーテル；
（Ｃ）炭素数が１２〜２２であるアルキル基を有するアルキルホスフェート金属塩；及び
（Ｄ）ヒドロキシカルボン酸。
親水耐久性：
繊維を目付３０ｇ／ｍ²、面積４ｃｍ²の熱接着ウェブとする。このウェブを軟水に浮かべ、全体が均一に濡れるまで放置後これを直ちに取り出し、２５℃下で風乾させる。前記の操作を４回繰り返したウェブを軟水に浮かべてから全体が均一に濡れるまでにかかる時間を測定し、繊維の親水耐久性とする。
変色度：
繊維の熱接着ウェブが、温度９０℃、相対湿度５０％の雰囲気下、照度１００ｍＷ／ｃｍ²、１時間の紫外線照射前後において、ハンター型色差計により測定されるＬ、ａ、ｂ値から次式により求めたΔＥを、繊維の変色度とする。
【０００９】
【数２】

【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明の親水性熱接着性繊維は、熱接着成分としてポリオレフィンが少なくとも繊維表面に露出するように配された熱接着性繊維であることが必要である。ここで、繊維表面に該ポリオレフィンが露出している割合は、該繊維が熱接着の効果を発揮する限り、任意に選択することができるが、通常は該繊維の任意横断面の全周長を基準として３０％以上、さらに５０％以上の割合をポリオレフィンが占めているように露出していることが好ましい。
【００１１】
上記の要件を満たすのであれば、ポリオレフィン単独からなる繊維であっても、他のポリマーとの混合紡糸繊維、若しくは複合繊維（芯鞘型、サイド・バイ・サイド型、交互配列型、海島型など）であってもよい。
【００１２】
ここで、好ましく用いられるポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、ポリペンテン−１及びこれらのランダム又はブロック共重合体、あるいはさらに、メタクリル酸、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸などの不飽和カルボン酸、及びそれらのエステル、酸無水物などの誘導体から選択される少なくとも１種をグラフトしたグラフト共重合体を挙げることができ、なかでもポリエチレンを用いることが好ましい。
【００１３】
上記繊維を複合繊維とする場合には、ポリオレフィンと混合あるいは複合できるポリマーとして、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルの他、ナイロン−６、ナイロン−６６などのポリアミド等を挙げることができるが、ポリオレフィンより融点が高く、繊維形成能を有しかつ機械的特性が良好なポリエチレンテレフタレートやポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルと、ポリオレフィンとからなる複合繊維は、最終的に得られる不織布などの繊維製品の嵩高性、耐ヘタリ性、弾力性、風合いなどが良好であり、特に好ましい。
【００１４】
さらに、ポリオレフィンと他のポリマーとの複合重量比は特に限定されるものではないが、ポリオレフィンを熱接着性成分として利用する場合には、ポリオレフィンの重量割合を３０〜７０重量％の範囲内とすることが好ましい。
【００１５】
本発明の親水性熱接着性繊維は、下記に定義される親水耐久性が１５０秒以下にあること、好ましくは６０秒以下にあることが肝要である。
親水耐久性：
熱接着性繊維を用いて目付３０ｇ／ｍ²のカードウェブを形成し、これを１５０℃の熱風で２分間熱接着させて熱接着ウェブを得た。これを面積４ｃｍ²の大きさに切り出して軟水に浮かべ、全体が均一に濡れるまで放置後これを直ちに取り出し、２５℃下で風乾させる。前記の操作を４回繰り返したウェブを軟水に浮かべてから全体が均一に濡れるまでにかかる時間を測定し、繊維の親水耐久性とする。
【００１６】
該親水耐久性が１５０秒より大きくなると、前述に挙げたような親水耐久性を要する製品の性能としては不十分である。
【００１７】
また、上記の親水耐久性をもつ上に、下記に定義される変色度（ΔＥ）が３以下であることが必要である。
変色度：
繊維の熱接着ウェブが、温度９０℃、相対湿度５０％の雰囲気下、照度１００ｍＷ／ｃｍ²、１時間の紫外線照射前後において、ハンター型色差計により測定されるＬ、ａ、ｂ値から次式により求めたΔＥを、繊維の変色度とする。
【００１８】
【数３】

【００１９】
該変色度が３より大きいと、前述に挙げたような耐変色性を要する製品の性能としては不十分である。
【００２０】
以上に説明した本発明の親水性熱接着性繊維は、その単繊維繊度は用途に応じて適宜設定すればよいが、例えば短繊維の場合には不織布、紡績糸等を製造する際のカード通過性の観点などから０．１〜２３ｄｔｅｘ、特に１〜１１ｄｔｅｘの範囲が適当である。また、該繊維には用途に応じて適宜捲縮を付与してもよく、例えばカード不織布や紡績糸等とする場合には、その捲縮数を３〜４０山／２５ｍｍの範囲、抄紙法やエアレイド法により不織布を成形する場合には、４０山／２５ｍｍ以下とすることが適当である。
【００２１】
さらに、本発明の親水性熱接着性繊維は短繊維であっても長繊維であってもよいが、例えば短繊維の場合には、用途に応じて適宜繊維長は選択でき、例えばカード不織布や紡績糸等とする場合は２５〜２００ｍｍの範囲、抄紙法やエアレイド法により不織布を形成する場合は０．５〜２５ｍｍの範囲で切断して適用すればよい。
【００２２】
熱接着成分としてポリオレフィンが少なくとも繊維表面に露出するように配された熱接着性繊維に上記で示した親水耐久性及び耐変色性を付与するためには、例えば、繊維表面に繊維処理剤有効成分を基準として下記（Ａ）成分を１０〜５０重量％、（Ｂ）成分を５〜５０重量％、（Ｃ）成分を５〜６０重量％（Ｄ）成分を１〜１０重量％の範囲内で各々含有する繊維処理剤を、該繊維重量に対して０．０５〜５重量％付着させることにより達成できる。
【００２３】
（Ａ）ポリオキシアルキレン単位からなるポリエーテルブロックと、ポリオキシカプロイル単位からなるポリエステルブロックとからなるポリエーテルポリエステルブロック共重合体；
（Ｂ）ポリオキシエチレン単位を有するポリオキシアルキレングリコールの高級アルキルエーテル；
（Ｃ）炭素数が１２〜２２であるアルキル基を有するアルキルホスフェート金属塩；及び
（Ｄ）ヒドロキシカルボン酸
ここで用いられる（Ａ）成分のポリエーテルポリエステル共重合体および（Ｂ）成分のアルキルエーテルは、繊維に良好な親水性を付与する役割がある。また、（Ｃ）成分のアルキルホスフェート金属塩は、繊維の親水耐久性をさらに向上させるために添加され、（Ａ）及び（Ｂ）成分自体が持っている親水耐久性をさらに向上させるのみでなく、（Ａ）及び（Ｂ）成分をエマルジョンとした場合の繊維表面への付着効率を改善する役割がある。
【００２４】
（Ａ）成分として好ましく用いられるポリエーテルポリエステル共重合体は、ポリエーテルブロックとして、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基などの炭素数が２〜４のオキシアルキレン単位がランダム及び／又はブロック共重合したもの、中でもオキシエチレン単位を４０モル％以上ランダム及び／又はブロック共重合したものが親水性を高める点で好ましい。また、ポリエーテルブロック中のオキシアルキレン単位のモル数は５〜２００、特に５０〜１２０の範囲が適当である。一方、ポリエステルブロック中のオキシカプロイル単位のモル数は、前記ポリエーテルブロック中のオキシアルキレン単位のモル数との比（オキシカプロイル単位のモル数／オキシアルキレン単位のモル数）が１／１〜１／１０、好ましくは１／１．５〜１／４となるような範囲が、使用時に良好な親水性を発現させる上で好ましい。
【００２５】
（Ｂ）成分として好ましく用いられるオキシエチレン単位を有するポリオキシアルキレングリコールの高級アルキルエーテル（以下、ＰＯＥアルキルエーテルと略記することがある。）としては、ポリオキシアルキレングリコールの重合度は２５〜７０、特に３０〜６０の範囲が適当であり、オキシアルキレン単位はオキシエチレン単位、オキシプロピレン単位、オキシブチレン単位などの炭素数２〜４のオキシアルキレン単位が好ましい。なお、ポリオキシアルキレングリコール中にはオキシエチレン単位が含まれていること、好ましくは５０モル％以上含まれていることが必要で、特に全てがオキシエチレン単位であるポリエチレングリコールが良好な親水性を発現させる上で好ましい。
【００２６】
一方、高級アルキル基の炭素数は、使用時の親水性の観点から１８〜４０の範囲が好ましく、特に２０〜３０の範囲が適当である。このような高級アルキルエーテルは、通常対応する炭素数の高級アルコールに所要量のアルキレンオキサイドを付加させることにより製造される。なお、末端の水酸基はアルキル基などで、さらに封鎖しておいてもよい。
【００２７】
（Ｃ）成分のアルキルホスフェート金属塩の存在下で、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分が、本発明が請求する十分な親水耐久性を発現するには、（Ａ）成分のポリエーテルポリエステル共重合体と（Ｂ）成分のアルキルエーテルが共に含まれており、その含有率は、（Ａ）成分を１０〜５０重量％、（Ｂ）成分を５〜５０重量％含まれていることが肝要である。
【００２８】
（Ａ）成分及び（Ｂ）成分が、前記の含有率の範囲外にあると、本発明が請求する親水耐久性を得られない。また、（Ｃ）成分のアルキルホスフェート金属塩の含有率は５〜６０重量％であることが必要である。（Ｃ）成分の含有率が５重量％未満であっても６０重量％を越えても、本発明が請求する親水耐久性を得られない。
【００２９】
（Ｃ）成分としての、アルキルホスフェート金属塩におけるアルキル基としては、炭素数が１２〜２２のものが好ましく挙げられ、具体的には、ラウリル、ミリスチル、セチル、ステアリルなどが挙げられるが、中でも親水耐久性の点から炭素数が１４〜１８のものが特に好ましい。
【００３０】
炭素数が１２未満の場合はアルキルホスフェート塩の親水性が高く、水に溶け出しやすいため親水耐久性の面で好ましくない。炭素数が２２を越えると、撥水性が強すぎて、本発明の請求範囲にある親水耐久性を満たさなくなる。
【００３１】
上記のアルキルホスフェート金属塩の具体例としては、ラウリルホスフェートカリウム塩、ミリスチルホスフェートカリウム塩、セチルホスフェートカリウム塩、ステアリルホスフェートカリウム塩等のカリウム塩、ラウリルホスフェートナトリウム塩、セチルホスフェートナトリウム塩、ミリスチルホスフェートナトリウム塩、セチルホスフェートナトリウム塩、ステアリルホスフェートナトリウム塩などのナトリウム塩等のアルカリ金属塩等を挙げることができ、これらは１種を単独で用いても、２種以上を併用してもどちらでもよい。
【００３２】
なお、アルキルホスフェート金属塩は、本発明の目的を達成することができる限り、ポリオキシアルキレン付加アルキルホスフェート金属塩の形態となっていても差し支えなく、また、それとアルキルホスフェート金属塩が各々数種混合した組成となっていても差し支えない。ポリオキシアルキレン付加アルキルホスフェート金属塩の具体例としては、ポリオキシエチレン３モル付加ラウリルホスフェートカリウム、ポリオキシエチレン１モル付加ミリスチルホスフェートナトリウム、ポリオキシエチレン５モル付加ステアリルホスフェートカリウム等を挙げることができる。
【００３３】
（Ｄ）成分のヒドロキシカルボン酸は、先に述べた（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分及び機能付与や調整のために加えられるその他の成分と、親水耐久性や乳化性等のバランスの取れる範囲内で加えられるが、１〜１０重量％の範囲内で加えることが特に肝要である。（Ｄ）成分の添加量が１重量％未満では、変色度ΔＥが３以下を満足できなくなり、１０重量％を越えると、親水耐久性が維持できなくなる。
【００３４】
本発明に用いられるヒドロキシカルボン酸としては、グルコール酸、乳酸、リンゴ酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシステアリル酸、酒石酸、テトラヒドロキシ琥珀酸、グルコン酸等が挙げられる。
【００３５】
また、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）成分とそれら以外の成分を併用することは差し支えなく、殊に親水性に関しては、ジメチルハイドロジェンポリシロキサン、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールのブロック又はランダム三元共重合ポリエーテル、炭素数１〜１２のアルキルアルコールにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドとのブロック又はランダム付加物等のモノアリルエーテル等とを反応させて得られるポリエーテル変性シリコーンを添加するとさらに効果的である。
【００３６】
繊維表面に対する繊維処理剤の付着量は、０．０５〜５重量％であり、好ましくは０．１〜１重量％である。付着量が０．０５重量％未満であると、繊維及びそれを用いた繊維製品の親水耐久性が劣り、付着量が５重量％を越えると、不織布等に成形する際のスカム発生や、熱接着点の強力が低下するので好ましくない。上記繊維処理剤を繊維表面に付着させて本発明の親水性熱接着性繊維を得るには、該繊維処理剤を水系のエマルジョンなどとして、該繊維を製造する際における紡糸及び／又は延伸工程において、通常の浸漬方法又はスプレー方式等により付着させる等して、容易に得ることができる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例により、更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、以下の実施例及び比較例の物性評価は以下の方法に従った。
【００３８】
（１）固有粘度：
オルトクロルフェノールを溶媒として３５℃で測定し、その相対粘度から常法により求めた。
【００３９】
（２）油剤付着率：
所定繊維重量に対し、繊維から３０℃のメタノールによって浴比１：２０で６０分抽出した残査の重量を測定し、所定繊維重量で除した値を用いた。
【００４０】
（３）親水耐久性：
熱接着性繊維を用いて目付３０ｇ／ｍ²のカードウェブを形成し、これを１５０℃の熱風で２分間熱接着させて熱接着ウェブを得た。これを面積４ｃｍ²の大きさに切り出して軟水に浮かべ、全体が均一に濡れるまで放置後これを直ちに取り出し、２５℃下で風乾させる。前記の操作を４回繰り返したウェブを軟水に浮かべてから全体が均一に濡れるまでにかかる時間を測定し、繊維の親水耐久性とする。
【００４１】
（４）変色度：
親水耐久性測定用に作成した目付３０ｇ／ｍ²の熱接着ウェブを、ＵＶ照射装置（岩崎電気（株）製ＥＹＥＳＵＰＥＲＵＶＴＥＳＴＥＲＳＵＶ−Ｗ１３）を用いて、温度９０℃、相対湿度５０％の雰囲気下で、照度１００ｍＷ／ｃｍ²で１時間照射し、ハンター形色差計を用いてＬ、ａ、ｂ値を測定し、次式によって変色度ΔＥを算出し、繊維の変色度とした。
【００４２】
【数４】

【００４３】
（５）カード通過性：
親水耐久性測定用の目付３０ｇ／ｍ²の熱接着ウェブを作成するにあたり、カードの通過性を目視により、下記判定基準に従って判断した。
判定基準：
○：スカム発生が全く見られなかったもの。
△：スカム発生はあるが、得られるウェブの品位には実用上問題が無いもの。
×：スカムが大量に発生、若しくは得られるウェブの品位が不良なもの。
【００４４】
［実施例１〜１３並びに比較例１〜１１］
２３℃での密度が０．９５ｇ／ｃｍ³、ＪＩＳＫ７２１０の表１、条件４法記載の方法に準拠して測定したメルトフローレートが２０ｇ／１０分間である、高密度ポリエチレンチップを、２６５℃で溶融したものを鞘成分（熱接着成分）とし、オルトクロロフェノール溶媒による固有粘度が０．６５であるポリエチレンテレフタレートを２９０℃で溶融したものを芯成分（繊維形成成分）として、孔径が０．３ｍｍφの芯鞘型複合紡糸口金を用いて、溶融ポリマーの吐出温度を２５０℃、孔当り吐出量を０．７ｇ／分として吐出し、１０００ｍ／分で引き取り、芯鞘型熱接着性複合繊維を得た。この際、芯鞘成分の複合重量比は５０／５０とした。
【００４５】
この未延伸糸を、７０℃で３．０倍に延伸した後、延伸糸の繊維表面に表１に示す成分、含率である（Ａ）ポリエーテルポリエステル、（Ｂ）ＰＯＥアルキルエーテル、（Ｃ）アルキルホスフェート塩、（Ｄ）ヒドロキシカルボン酸、及びポリエーテル変性シリコーン（分子量８００００、シロキサン含有率４０重量％）からなる繊維処理剤を、濃度８％の水エマルジョンとしてオイルバスディップ法により表１に示した付着量になるように付与した。
【００４６】
次いで、上記繊維を押込捲縮付与機に通して１３個／２５ｍｍの捲縮を付与し、引き続きこれを切断して単糸繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５０ｍｍの短繊維を得た。得られた短繊維の親水耐久性及び変色度を評価し、その結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
【発明の効果】
本発明の親水性熱接着性複合繊維は、優れた親水耐久性と耐変色性とを両立するこれまでにない性質をもっており、長期間保管しても変色の問題がない、親水耐久性の要求される繊維製品を提供することができるため、その意義は大である。

Claims

熱接着成分としてポリオレフィンが少なくとも繊維表面に露出するように配された熱接着性繊維であって、下記に定義される親水耐久性が１５０秒以下であり、かつ変色度（ΔＥ）が３以下であり、該熱接着性繊維表面には、繊維処理剤有効成分を基準として下記（Ａ）成分を１０〜５０重量％、（Ｂ）成分を５〜５０重量％、（Ｃ）成分を５〜６０重量％、（Ｄ）成分を１〜１０重量％の範囲内で各々含有する繊維処理剤が、該熱接着性繊維重量に対して０．０５〜５重量％付着していることを特徴とする、熱接着性繊維。
（Ａ）ポリオキシアルキレン単位からなるポリエーテルブロックと、ポリオキシカプロイル単位からなるポリエステルブロックとからなるポリエーテルポリエステルブロック共重合体；
（Ｂ）ポリオキシエチレン単位を有するポリオキシアルキレングリコールの高級アルキルエーテル；
（Ｃ）炭素数が１２〜２２であるアルキル基を有するアルキルホスフェート金属塩；及び
（Ｄ）ヒドロキシカルボン酸。
親水耐久性：
繊維を目付３０ｇ／ｍ²、面積４ｃｍ²の熱接着ウェブとする。このウェブを軟水に浮かべ、全体が均一に濡れるまで放置後これを直ちに取り出し、２５℃下で風乾させる。前記の操作を４回繰り返したウェブを軟水に浮かべてから全体が均一に濡れるまでにかかる時間を測定し、繊維の親水耐久性とする。
変色度：
繊維の熱接着ウェブが、温度９０℃、相対湿度５０％の雰囲気下、照度１００ｍＷ／ｃｍ²、１時間の紫外線照射前後において、ハンター型色差計により測定されるＬ、ａ、ｂ値から次式により求めたΔＥを、繊維の変色度とする。
熱接着性繊維が、ポリオレフィンとポリエステルとからなる熱接着性複合繊維である、請求項１記載の熱接着性繊維。