JP4670471B2 - Chargeable fiber and non-woven fabric, processed non-woven fabric using them - Google Patents
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Description
本発明は帯電性繊維に関する。さらに詳しくは、エアーフィルターやワイパー等の不織布加工品に用いられる繊維処理剤の洗浄工程を必要としない帯電性繊維に関する。 The present invention relates to a chargeable fiber. More specifically, the present invention relates to a chargeable fiber that does not require a washing step of a fiber treatment agent used for processed nonwoven products such as air filters and wipers.
近年、ビルや地下街また車両やアミューズメントスペースから、研究所や工場等のクリーンルームにいたるまで、ごみ、塵、埃のない空間への関心が高まっており、これらの空間を提供する為に、繊維の帯電性を利用して塵埃を捕集するエアーフィルター等の需要が増加してきている。このようなエアーフィルターには帯電性を有する合成繊維やそれからなる不織布加工品が多く利用されている。
上記不織布加工品は、一般にステープル繊維やショートカット繊維を原綿として、カーディング法やエアレイド法等の加工方法によってウェブ化された後、熱融着や物理的な交絡によって得られた不織布に、エレクトレット処理を施して得られる。エレクトレット処理とは、不織布への加工時または、不織布化後に熱エレクトレット化やコロナ放電エレクトレット化などによって、不織布を帯電させる工程である。
In recent years, there has been increasing interest in dust-free, dust- and dust-free spaces, from buildings and underground malls and vehicles and amusement spaces to clean rooms such as laboratories and factories. There is an increasing demand for air filters and the like that collect dust using charging. For such an air filter, a synthetic fiber having a charging property and a non-woven fabric processed product made of the same are often used.
The above nonwoven fabric processed products are generally made of staple fibers and shortcut fibers as raw cotton, and after being webbed by a processing method such as the carding method or airlaid method, the nonwoven fabric obtained by thermal fusion or physical entanglement is subjected to electret treatment To obtain. The electret treatment is a step of charging the nonwoven fabric during processing into the nonwoven fabric or by making it into a thermal electret or corona discharge electret after the nonwoven fabric is formed.
一般的に、不織布加工に用いられる繊維は、静電気の発生による不織布の加工性や操業性への悪影響を抑制するために表面に界面活性剤などの繊維処理剤が付着している。しかし、このような繊維処理剤は上記不織布加工品の場合、エレクトレット処理の妨げとなるだけでなく、経時的捕集効率の低下の要因にもなる。
その為、不織布のエレクトレット処理工程では、二次的な水洗や湯洗等の洗浄工程を導入する方法や、ウォータージェット法で交絡しながら油剤を洗浄除去する方法が用いられており、工程上の制約が生じ、工程設備の増加や製造コストの上昇等の問題が生じている。また、熱処理工程での油剤付着量の減少を利用して不織布化とエレクトレット化を可能にする方法が特許文献１に記載されている。しかし、エレクトレット加工前に必ず熱処理工程を要するという制約や、繊維処理剤の付着量を規定の量以下に制御するという高い品質管理技術が必要とされる。
In general, fibers used for nonwoven fabric processing have a fiber treatment agent such as a surfactant attached to the surface in order to suppress adverse effects on the processability and operability of the nonwoven fabric due to the generation of static electricity. However, in the case of the above-mentioned nonwoven fabric processed product, such a fiber treatment agent not only hinders the electret treatment but also causes a decrease in the collection efficiency with time.
Therefore, in the electret treatment process of nonwoven fabric, a method of introducing a washing process such as secondary water washing or hot water washing or a method of washing and removing the oil agent while being entangled by the water jet method is used. Restrictions arise, and problems such as an increase in process facilities and an increase in manufacturing costs have arisen. Further, Patent Document 1 discloses a method that enables non-woven fabrics and electrets by utilizing a decrease in the amount of oil agent attached in the heat treatment step. However, a restriction that a heat treatment step is necessarily required before electret processing and a high quality control technology that controls the amount of the fiber treatment agent to be adhered to a prescribed amount or less are required.
本発明はカーディング工程やエアレイド工程のような乾式の不織布加工工程において、静電気の発生によって加工性を損なわない程度に油剤が付着されている熱可塑性樹脂からなる繊維であり、不織布化時／後の油剤の付着量変化や、洗浄工程の導入などの、加工法の制約を受けずにエレクトレット処理が容易に行える帯電性繊維を提供することを目的とするものである。 The present invention is a fiber made of a thermoplastic resin to which an oil agent is adhered to such an extent that the processability is not impaired by the generation of static electricity in a dry nonwoven fabric processing step such as a carding step or an airlaid step. It is an object of the present invention to provide a chargeable fiber that can be easily electret-treated without being restricted by a processing method such as a change in the amount of the oil agent attached or introduction of a cleaning process.
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、特定の非イオン性の繊維処理剤を用いることで、エレクトレット処理を容易に行える繊維及び不織布加工品が提供できることを見出し、その知見に基づいて本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の構成を有する。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that by using a specific nonionic fiber treatment agent, it is possible to provide a fiber and a nonwoven fabric processed product that can be easily electret treated. The present invention has been completed based on the finding and the findings.
The present invention has the following configuration.
〔１〕熱可塑性樹脂からなる繊維であって、下記一般式（I）もしくは下記一般式（II）で示されるソルビタン脂肪酸エステル類および下記一般式（III）で示されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルからなる群から選ばれた少なくとも一種を５０重量％以上の範囲で含有する非イオン性の繊維処理剤（ただし、下記一般式Ｘ及び／またはＹで表されるポリオキシエチレン高級脂肪酸エステルを含む繊維処理剤を除く）を、該繊維に対して０．０１〜１．５重量％付着してなるカード加工用帯電性繊維。
一般式（I）
一般式（III）
一般式Ｘ
一般式Ｙ
〔２〕熱可塑性樹脂からなる繊維であって、下記一般式（I）もしくは下記一般式（II）で示されるソルビタン脂肪酸エステル類および下記一般式（III）で示されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルからなる群から選ばれた少なくとも一種を５０重量％以上の範囲で含有する非イオン性の繊維処理剤（ただし、下記一般式Ｘ及び／またはＹで表されるポリオキシエチレン高級脂肪酸エステルを含む繊維処理剤を除く）を、該繊維に対して０．０１〜１．５重量％付着してなるエアレイド加工用帯電性繊維。
一般式（I）
一般式（III）
一般式Ｘ
一般式Ｙ
〔３〕熱可塑性樹脂からなる繊維が、融点差を有する少なくとも２種類の熱可塑性樹脂で構成される複合繊維であって、少なくとも１種類の熱可塑性樹脂はポリオレフィンであり、該ポリオレフィンが複合繊維表面の少なくとも一部を長さ方向に連続して露出している熱接着性複合繊維である前記〔１〕または〔２〕項に記載の帯電性繊維。
〔４〕熱可塑性樹脂からなる繊維が、該繊維を構成する熱可塑性樹脂の少なくとも１種が反応性官能基を有するビニルモノマーからなる重合体（以下、これらを変性剤という）を含む樹脂である前記〔１〕〜〔３〕項のいずれか１項に記載の帯電性繊維
〔５〕帯電性繊維の繊維長が３〜４０ｍｍであることを特徴とする前記〔２〕、〔３〕または〔４〕項のいずれか１項に記載の帯電性繊維。
〔６〕帯電性繊維の繊維長が３２〜１２０ｍｍであることを特徴とする前記〔１〕、〔３〕または〔４〕項のいずれか１項に記載の帯電性繊維。
〔７〕前記〔５〕項に記載の帯電性繊維を用いて、エアレイド法によって得られる不織布。
〔８〕前記〔６〕項に記載の帯電性繊維を用いて、カード法によって得られる不織布。
〔９〕前記〔１〕〜〔６〕項のいずれか１項に記載の帯電性繊維と、他の繊維、不織布、フィルム、パルプシート、編み物及び織物から選ばれた少なくとも１種と混合して得られる複合化不織布。
〔１０〕前記〔７〕〜〔８〕項のいずれか１項に記載の不織布と、他の繊維、不織布、フィルム、パルプシート、編み物及び織物から選ばれた少なくとも１種とを積層して得られる複合化不織布。
〔１１〕前記〔７〕〜〔８〕項のいずれかに記載の不織布または前記〔９〕〜〔１０〕項記載の複合化不織布を用いた不織布加工品。
〔１２〕前記〔７〕〜〔８〕項のいずれかに記載の不織布または前記〔９〕〜〔１０〕項記載の複合化不織布をエレクトレット処理して用いたエアーフィルター。
〔１３〕前記〔７〕〜〔８〕項のいずれかに記載の不織布または前記〔９〕〜〔１０〕項記載の複合化不織布をエレクトレット処理して用いたワイパー。
〔１４〕前記〔７〕〜〔８〕項のいずれかに記載の不織布または前記〔９〕〜〔１０〕項記載の複合化不織布をエレクトレット処理して用いたマスク。
〔１５〕請求項７〜８のいずれか１項に記載の不織布または請求項９〜１０記載の複合化不織布に、エレクトレット処理を実施することを含む、不織布加工品の製造方法。
[1] A fiber made of a thermoplastic resin, comprising a sorbitan fatty acid ester represented by the following general formula (I) or the following general formula (II) and a polyoxyalkylene alkyl ether represented by the following general formula (III) Nonionic fiber treatment agent containing at least one selected from the group in a range of 50% by weight or more (however, a fiber treatment agent containing a polyoxyethylene higher fatty acid ester represented by the following general formula X and / or Y) Is a chargeable fiber for card processing in which 0.01 to 1.5% by weight is attached to the fiber.
Formula (I)
General formula (III)
Formula X
General formula Y
[2] A fiber made of a thermoplastic resin, comprising a sorbitan fatty acid ester represented by the following general formula (I) or the following general formula (II) and a polyoxyalkylene alkyl ether represented by the following general formula (III) Nonionic fiber treatment agent containing at least one selected from the group in a range of 50% by weight or more (however, a fiber treatment agent containing a polyoxyethylene higher fatty acid ester represented by the following general formula X and / or Y) ) Is attached to the fiber in an amount of 0.01 to 1.5% by weight.
Formula (I)
General formula (III)
Formula X
General formula Y
[3] A fiber composed of a thermoplastic resin is a composite fiber composed of at least two types of thermoplastic resins having a melting point difference, and the at least one type of thermoplastic resin is a polyolefin, and the polyolefin is a surface of the composite fiber. The chargeable fiber according to [1] or [2], which is a heat-adhesive conjugate fiber in which at least a part of the fiber is continuously exposed in the length direction.
[4] The fiber made of a thermoplastic resin is a resin containing a polymer (hereinafter referred to as a modifier) in which at least one of the thermoplastic resins constituting the fiber is made of a vinyl monomer having a reactive functional group. [2], [3] or [3], wherein the chargeable fiber according to any one of [1] to [3], [5] The length of the chargeable fiber is 3 to 40 mm. [4] The chargeable fiber according to any one of items [1] to [3] .
[6] The charging fiber according to any one of [1], [3] or [4], wherein the charging fiber has a fiber length of 32 to 120 mm.
[7] A nonwoven fabric obtained by the airlaid method using the chargeable fiber according to the above [5].
[8] A nonwoven fabric obtained by the card method using the chargeable fiber according to the item [6].
[9] A mixture of the chargeable fiber according to any one of [1] to [6] and at least one selected from other fibers, nonwoven fabrics, films, pulp sheets, knitted fabrics, and woven fabrics. The resulting composite nonwoven fabric.
[10] Obtained by laminating the nonwoven fabric according to any one of [7] to [8] above and at least one selected from other fibers, nonwoven fabrics, films, pulp sheets, knitted fabrics and woven fabrics Composite nonwoven fabric.
[11] A nonwoven fabric processed product using the nonwoven fabric according to any one of [7] to [8] or the composite nonwoven fabric according to [9] to [10].
[12] An air filter using the non-woven fabric according to any one of [7] to [8] or the composite non-woven fabric according to [9] to [10] after electret treatment.
[13] A wiper using the nonwoven fabric according to any one of [7] to [8] or the composite nonwoven fabric according to any of [9] to [10] after electret treatment.
[14] A mask using the non-woven fabric according to any one of [7] to [8] or the composite non-woven fabric according to [9] to [10] after electret treatment.
[15] A method for producing a processed nonwoven fabric product, comprising subjecting the nonwoven fabric according to any one of claims 7 to 8 or the composite nonwoven fabric according to claims 9 to 10 to electret treatment.
本発明の帯電性繊維は、ソルビタン脂肪酸エステル類または、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルからなる非イオン性の繊維処理剤を付着させることで、繊維に適度な帯電性を付与している。従って、エアレイド機やカード機による不織布加工では静電気の発生を抑制し、不織布への熱エレクトレット加工時には、繊維処理剤の洗浄工程等の除去工程を必要としないで、不織布加工品の性能として必要十分な静電気量の帯電が可能である。しかも熱履歴による付着油脂分のコントロールも必要としない為、該繊維より得られたウェブはニードルパンチ等の様々な不織布加工条件を用いることが可能である。 The chargeable fiber of the present invention imparts appropriate chargeability to the fiber by attaching a nonionic fiber treatment agent made of sorbitan fatty acid esters or polyoxyalkylene alkyl ether. Therefore, non-woven fabric processing by air laid machines and card machines suppresses the generation of static electricity, and when performing electret processing on non-woven fabric, it is necessary and sufficient as the performance of non-woven fabric processed products without the need for removal processes such as washing process of fiber treatment agent. It is possible to charge a large amount of static electricity. In addition, since it is not necessary to control the amount of attached oil and fat by heat history, the web obtained from the fibers can use various non-woven fabric processing conditions such as a needle punch.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の帯電性繊維に用いられる繊維処理剤はソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのみからなるものでもよいが、他にも必要に応じて酸化防止剤、防腐剤、防錆剤、抗菌剤、濡れ性向上剤（親水剤）等を本発明の効果を阻害しない範囲内で配合することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The fiber treatment agent used for the chargeable fiber of the present invention may be composed only of sorbitan fatty acid esters and polyoxyalkylene alkyl ethers. In addition, antioxidants, antiseptics, rust inhibitors, antibacterials may be used as necessary. An agent, a wettability improver (hydrophilic agent) and the like can be blended within a range that does not impair the effects of the present invention.
ソルビタン脂肪酸エステル類は下記一般式（I）もしくは（II）で示される構造を有する化合物である。
一般式（I）
該ソルビタン脂肪酸エステル類は非イオン系の界面活性剤に分類され、高い湿潤性と粘調性を有している。
Sorbitan fatty acid esters are compounds having a structure represented by the following general formula (I) or (II).
Formula (I)
The sorbitan fatty acid esters are classified as nonionic surfactants and have high wettability and viscosity.
本発明の帯電性繊維に用いられるソルビタン脂肪酸エステル類の具体例としては、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレート、ソルビタンセスキオレート、ソルビタンセスキステアレート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノイソステアレート、ヤシ油脂肪酸ソルビタン等が挙げられ、ソルビタン脂肪酸エステル類のポリオキシエチレン誘導体の例としては、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝４）ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝４）ソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝４）ソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝５）ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝６）ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝６）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝２０）モノヤシ油脂肪酸ソルビタン、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝２０）ソルビタンモノパルミレート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝５）ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝２０）ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝２０）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝２０）ソルビタンモノイソステアレート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝２０）ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝２０）ソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレン（ＥＯ＝２０）ソルビタントリステアレートなどが挙げられる。本発明に用いられるソルビタン脂肪酸エステル類は特にこれらに限定されるものではない。 Specific examples of sorbitan fatty acid esters used in the charging fiber of the present invention include sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmylate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan sesquioleate, sorbitan sesquistearate, sorbitan trioleate Sorbitan tristearate, sorbitan monoisostearate, coconut oil fatty acid sorbitan, etc. Examples of polyoxyethylene derivatives of sorbitan fatty acid esters include polyoxyethylene (EO = 4) sorbitan monolaurate, polyoxy Ethylene (EO = 4) sorbitan tristearate, polyoxyethylene (EO = 4) sorbitan trioleate, polyoxyethylene (EO = 5) sorbitan monooleate, polyoxyethylene (EO = 6) sorbitan monooleate, polyoxyethylene (EO = 6) sorbitan monostearate, polyoxyethylene (EO = 20) monococonut oil fatty acid sorbitan, polyoxyethylene (EO = 20) sorbitan monopalmylate, poly Oxyethylene (EO = 5) sorbitan monolaurate, polyoxyethylene (EO = 20) sorbitan monolaurate, polyoxyethylene / polyoxypropylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene (EO = 20) sorbitan monostearate, Polyoxyethylene (EO = 20) sorbitan monoisostearate, polyoxyethylene (EO = 20) sorbitan monooleate, polyoxyethylene (EO = 20) sorbitan trioleate, polyoxyethylene (EO = 2) ) Such as sorbitan tristearate and the like. The sorbitan fatty acid esters used in the present invention are not particularly limited to these.
ソルビタン脂肪酸エステル類を繊維処理剤の主成分として含有する場合、繊維処理剤の重量に対して、５０重量％以上配合され、好ましくは６０〜７０重量％の範囲に配合される。配合されるその他の成分としては、非イオン性の任意の界面活性剤が好ましく、これらは繊維処理剤の乳化や防腐効果を高めるために用いられることもある。また、非イオン性の界面活性剤として、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含有することも妨げない。 When sorbitan fatty acid esters are contained as the main component of the fiber treatment agent, they are blended in an amount of 50% by weight or more, preferably 60 to 70% by weight, based on the weight of the fiber treatment agent. As other components to be blended, any nonionic surfactant is preferable, and these may be used to enhance the emulsification and antiseptic effects of the fiber treatment agent. Moreover, it does not prevent containing a polyoxyalkylene alkyl ether as a nonionic surfactant.
一方、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルは下記一般式（III）で示される構造を有する化合物である。
一般式（III）
Ｒ5の炭素数は、繊維同士の摩擦を抑えて良好な開繊性を保つために１２以上であることが好ましく、また３０以下のものはポリオキシアルキレンアルキルエーテルそのものの合成が困難ではなく工業化に適している。Ｒ5の炭素数が１８〜３０の場合はさらに好ましい。また、式中のkの値は、１０〜２５である場合、さらに好ましい。
On the other hand, polyoxyalkylene alkyl ether is a compound having a structure represented by the following general formula (III).
General formula (III)
The carbon number of R 5 is preferably 12 or more in order to suppress the friction between the fibers and keep good opening property, and those having 30 or less are not difficult to synthesize polyoxyalkylene alkyl ether itself and are industrialized. Suitable for The case where R 5 has 18 to 30 carbon atoms is more preferable. Further, the value of k in the formula is more preferably 10-25.
本発明の帯電性繊維に用いられるポリオキシアルキレンアルキルエーテルの具体例としては、ポリオキシエチレン（k＝２０）ベヘンエーテル、ポリオキシエチレン（k＝１４）ステアリルエーテル、ポリオキシエチレン（k＝２０）テトラコサンエーテル、ポリオキシエチレン（k＝１８）オクタコサンエーテル、ポリオキシエチレン（k＝１０）トリアコンタエーテル、ポリオキシエチレン（ｋ＝５）ラウリルエーテル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン（エチレンオキシドの構成単位が２、プロピレンオキシドの構成単位が６、全体でｋ＝８）ラウリルエーテル等が挙げられるが、本発明に用いられるポリオキシアルキレンアルキルエーテルは特にこれらに限定されるものではない。 Specific examples of the polyoxyalkylene alkyl ether used in the charging fiber of the present invention include polyoxyethylene (k = 20) behen ether, polyoxyethylene (k = 14) stearyl ether, polyoxyethylene (k = 20). Tetracosane ether, polyoxyethylene (k = 18) octacosane ether, polyoxyethylene (k = 10) tria contour ether, polyoxyethylene (k = 5) lauryl ether, polyoxyethylene / polyoxypropylene (configuration of ethylene oxide) The unit is 2, the structural unit of propylene oxide is 6, and k = 8 as a whole. Examples include lauryl ether, but the polyoxyalkylene alkyl ether used in the present invention is not particularly limited thereto.
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを繊維処理剤の主成分として含有する場合、繊維処理剤の重量に対して、５０重量％以上の範囲で配合され、好ましくは６０〜７０重量％の範囲に配合される。配合されるその他の成分としては、非イオン性の任意の界面活性剤が好ましく、これらは繊維処理剤の乳化や防腐効果を高めるために用いられることもある。また、非イオン性の界面活性剤として、ソルビタン脂肪酸エステル類を含有することも妨げない。 When polyoxyalkylene alkyl ether is contained as the main component of the fiber treatment agent, it is blended in the range of 50% by weight or more, preferably in the range of 60 to 70% by weight, based on the weight of the fiber treatment agent. As other components to be blended, any nonionic surfactant is preferable, and these may be used to enhance the emulsification and antiseptic effects of the fiber treatment agent. Moreover, it does not prevent containing a sorbitan fatty acid ester as a nonionic surfactant.
本発明の帯電性繊維に用いられる繊維処理剤は上記のソルビタン脂肪酸エステル類およびポリオキシアルキレンアルキルエーテルから選ばれる少なくとも１種を主成分として上記の重量比で含有し、その他は任意の非イオン性の成分を含有することを妨げない。すなわち、本発明に使用される繊維処理剤は、非イオン性の成分によって構成され、イオン性の成分は含まないことが好ましい。しかし、本発明の効果を損なわない範囲であれば、目的に応じて微量のイオン性の成分を含有することを全く妨げるものではない。また、繊維処理剤は必要に応じて水に溶解して用いる。 The fiber treatment agent used for the chargeable fiber of the present invention contains at least one selected from the above sorbitan fatty acid esters and polyoxyalkylene alkyl ether as a main component in the above weight ratio, and the other is any nonionic It does not preclude containing the ingredients. That is, the fiber treatment agent used in the present invention is preferably composed of nonionic components and does not contain ionic components. However, as long as the effects of the present invention are not impaired, it does not impede the inclusion of a trace amount of ionic components depending on the purpose. Further, the fiber treatment agent is used by dissolving in water as necessary.
本発明の帯電性繊維において、ソルビタン脂肪酸エステル類、または、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを主成分とする繊維処理剤の繊維への付着量は、繊維重量に対し０．０１〜１．５重量％であり、好ましくは０．１５〜１．０重量％の範囲である。付着量を０．１５重量％以上にすることにより、静電気の発生を適度に抑えることができ、不織布の加工性や地合いが良好となる。１．５重量％以下にすることにより、エレクトレット処理時の不織布の帯電が繊維処理剤によって阻害されることがなく、不織布のエレクトレット特性も向上する。 In the chargeable fiber of the present invention, the amount of the fiber treatment agent mainly composed of sorbitan fatty acid esters or polyoxyalkylene alkyl ether attached to the fiber is 0.01 to 1.5% by weight based on the fiber weight. Yes, preferably in the range of 0.15 to 1.0% by weight. By making the adhesion amount 0.15% by weight or more, generation of static electricity can be moderately suppressed, and the processability and texture of the nonwoven fabric are improved. By setting it to 1.5% by weight or less, charging of the nonwoven fabric during the electret treatment is not hindered by the fiber treatment agent, and the electret characteristics of the nonwoven fabric are improved.
本発明の帯電性繊維は、紡糸可能な熱可塑性樹脂を原料として使用した繊維を用いており、熱可塑性樹脂を単独または２種類以上の均一に混合された樹脂から溶融紡糸された単一繊維や、２種類以上の熱可塑性樹脂を用いて複合紡糸した複合繊維が用いられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、プロピレンと他のαオレフィンとの２元または３元系共重合体等のポリオレフィン類、ポリアミド類、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、ジオールとテレフタル酸／イソフタル酸等を共重合した低融点ポリエステル、ポリエステルエラストマー等のポリエステル類、フッ素樹脂及び上記樹脂の混合物等を挙げることができる。
The chargeable fiber of the present invention uses a fiber using a spinnable thermoplastic resin as a raw material, and a single fiber obtained by melt-spinning a thermoplastic resin alone or two or more uniformly mixed resins, A composite fiber obtained by composite spinning using two or more kinds of thermoplastic resins is used.
Examples of the thermoplastic resin include polypropylene, high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, polyolefins such as binary or ternary copolymers of propylene and other α-olefins, polyamides, polyethylene Examples thereof include terephthalate, polybutylene terephthalate, low melting point polyester obtained by copolymerizing diol and terephthalic acid / isophthalic acid, polyesters such as polyester elastomer, fluororesin, and a mixture of the above resins.
本発明の帯電性繊維が、複合繊維の場合には、鞘芯型、並列型、３層以上の多層型、中空多層型、異形多層型等の複合形態を用いることができる。このとき、熱可塑性樹脂の組み合わせは、融点差が１０℃以上とすることが好ましく、さらに繊維を構成する熱可塑性樹脂のうち低融点熱可塑性樹脂が繊維表面の少なくとも一部が露出し、さらに繊維の長さ方向に沿って連続している構造となることが好ましく、これにより、低融点熱可塑性樹脂の軟化点または融点以上、高融点熱可塑性樹脂の融点未満の温度で熱処理することで、複合繊維の低融点熱可塑性樹脂が溶融され、繊維の交点が熱接着された三次元網目状構造の熱接着性不織布を形成させることができる。 When the chargeable fiber of the present invention is a composite fiber, a composite form such as a sheath-core type, a parallel type, a multi-layer type having three or more layers, a hollow multi-layer type, and an irregular multi-layer type can be used. At this time, the combination of the thermoplastic resins preferably has a melting point difference of 10 ° C. or more, and among the thermoplastic resins constituting the fibers, the low melting point thermoplastic resin exposes at least a part of the fiber surface, and further the fibers It is preferable to have a structure that is continuous along the length direction of the composite, and by this, heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the softening point or melting point of the low-melting thermoplastic resin and lower than the melting point of the high-melting thermoplastic resin. It is possible to form a thermoadhesive nonwoven fabric having a three-dimensional network structure in which the low melting point thermoplastic resin of the fiber is melted and the intersections of the fibers are thermally bonded.
本発明の帯電性繊維に用いられる複合繊維が、低融点熱可塑性樹脂と高融点熱可塑性樹脂との２種類の熱可塑性樹脂からなる場合、その組み合わせの例としては、高密度ポリエチレン／ポリプロピレン、低密度ポリエチレン／ポリプロピレン、線状低密度ポリエチレン／ポリプロピレン、低密度ポリエチレン／プロピレン−エチレン−ブテン−１結晶性共重合体、エチレン-プロピレン共重合体／ポリプロピレン、高密度ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレート、ナイロン−６／ナイロン６６、低融点ポリエステル／ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン／ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン／ポリエチレンテレフタレート、線状低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレンの混合物／ポリエチレン等が例示できる。好ましくは、複合繊維がポリオレフィン系の成分からなるもので、このような低融点熱可塑性樹脂／高融点熱可塑性樹脂の組み合わせとしては、例えば、高密度ポリエチレン／ポリプロピレン、エチレン-プロピレン共重合体／ポリプロピレン等を挙げることができる。 When the composite fiber used for the chargeable fiber of the present invention is composed of two types of thermoplastic resins, a low-melting point thermoplastic resin and a high-melting point thermoplastic resin, examples of the combination include high-density polyethylene / polypropylene, Density polyethylene / polypropylene, linear low density polyethylene / polypropylene, low density polyethylene / propylene-ethylene-butene-1 crystalline copolymer, ethylene-propylene copolymer / polypropylene, high density polyethylene / polyethylene terephthalate, nylon-6 / Examples include nylon 66, low melting point polyester / polyethylene terephthalate, polypropylene / polyethylene terephthalate, polyvinylidene fluoride / polyethylene terephthalate, a mixture of linear low density polyethylene and high density polyethylene / polyethylene, and the like. . Preferably, the composite fiber is made of a polyolefin-based component. Examples of such low-melting point thermoplastic resin / high-melting point thermoplastic resin combinations include high-density polyethylene / polypropylene, ethylene-propylene copolymer / polypropylene. Etc.
本発明の帯電性繊維に用いられる複合繊維を構成する低融点熱可塑性樹脂と高融点熱可塑性樹脂の重量比は、低融点熱可塑性樹脂が１０〜９０重量％、高融点熱可塑性樹脂が１０〜９０重量％であり、好ましくは低融点熱可塑性樹脂が３０〜７０重量％、高融点熱可塑性樹脂が７０〜３０重量％である。低融点熱可塑性樹脂が１０重量％未満の場合、熱接着性が不充分になり不織布に加工したときの不織布強力が低下する。また、逆に低融点熱可塑性樹脂が９０重量％を越えた場合、芯成分である高融点熱可塑性樹脂が繊維形態を維持できにくくなる。 The weight ratio of the low-melting thermoplastic resin and the high-melting thermoplastic resin constituting the composite fiber used for the charging fiber of the present invention is 10 to 90% by weight for the low-melting thermoplastic resin and 10 to 10% for the high-melting thermoplastic resin. 90% by weight, preferably 30 to 70% by weight of the low-melting point thermoplastic resin and 70 to 30% by weight of the high-melting point thermoplastic resin. When the low melting point thermoplastic resin is less than 10% by weight, the thermal adhesiveness is insufficient and the strength of the nonwoven fabric when processed into a nonwoven fabric is lowered. Conversely, when the low melting point thermoplastic resin exceeds 90% by weight, the high melting point thermoplastic resin as the core component is difficult to maintain the fiber form.
本発明の帯電性繊維に用いられる複合繊維において、該繊維の表面の一部に長さ方向に沿って連続して露出する低融点成分に反応性官能基を有したビニルモノマーからなる重合体を含む樹脂（変性剤）を含有させることができる。変性剤は、反応性官能基を有する樹脂であり、該反応性官能基としては、水酸基、アミノ、ニトリル、ニトリロ、アミド、カルボニル、カルボキシル、グリシジル等の基が挙げられる。変性ポリオレフィンは、前記反応性官能基を有するビニルモノマーを用いて重合することができ、ブロック、ランダム、ラダー等の共重合体、グラフト重合体のいずれも使用することができる。反応性官能基を有するビニルモノマーとしては、無水マレイン酸、マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、イタコン酸等から選択された不飽和カルボン酸、その誘導体、またはその無水物を少なくとも１種含むビニルモノマー、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル類、または同様なアクリル酸エステル等を少なくとも１種含むビニルモノマー、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ブテンカルボン酸エステル類、アリルグリシジルエーテル、３．４−エポキシブテン、５．６−エポキシ−１−ヘキセン、ビニルシクロヘキセンモノオキシド等を少なくとも１種含むビニルモノマーを挙げることができる。 In the composite fiber used for the chargeable fiber of the present invention, a polymer comprising a vinyl monomer having a reactive functional group in a low melting point component continuously exposed along a length direction on a part of the surface of the fiber. A resin (modifier) can be contained. The modifier is a resin having a reactive functional group, and examples of the reactive functional group include groups such as a hydroxyl group, amino, nitrile, nitrilo, amide, carbonyl, carboxyl, and glycidyl. The modified polyolefin can be polymerized using the vinyl monomer having the reactive functional group, and any of copolymers such as block, random, ladder, and graft polymers can be used. As the vinyl monomer having a reactive functional group, at least one unsaturated carboxylic acid selected from maleic anhydride, maleic acid, acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, itaconic acid, a derivative thereof, or an anhydride thereof is used. Containing vinyl monomers, styrenes such as styrene and α-methylstyrene, methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, or similar acrylic esters, etc. At least one vinyl monomer, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, butenecarboxylic acid ester, allyl glycidyl ether, 3.4-epoxybutene, 5.5-epoxy-1-hexene, vinylcyclohexene monoxide, etc. And vinyl monomers containing one.
変性剤としては、一般的に変性剤の全重量に対して前記反応性官能基を有するビニルモノマーを０．０５〜２．０ｍｏｌ／ｋｇの変性率で有することが好ましく、０．０５〜１．０ｍｏｌ／ｋｇの場合はさらに好ましい。変性剤の含有量は、コストおよび紡糸性の観点から、複合繊維の鞘成分の重量に対して８０重量％以下であることが好ましく、５０重量％以下の場合はより好ましく、２０重量％以下であればさらにより好ましい。 Generally as a modifier, it is preferable to have the vinyl monomer which has the said reactive functional group with the modification | denaturation rate of 0.05-2.0 mol / kg with respect to the total weight of a modifier, 0.05-1. The case of 0 mol / kg is more preferable. From the viewpoint of cost and spinnability, the content of the modifier is preferably 80% by weight or less, more preferably 50% by weight or less, and more preferably 20% by weight or less, based on the weight of the sheath component of the composite fiber. Even more preferable.
変性剤は、不織布を構成する際に他のセルロース系繊維や、無機物との接着性が高いことや、繊維処理剤と反応して本発明における帯電性繊維の帯電性を高めることから、本発明では変性剤として、不飽和カルボン酸またはその誘導体からなるビニルモノマーとポリオレフィンとからなる変性ポリオレフィンを好ましく用いることができる。 Since the modifier has high adhesiveness to other cellulosic fibers and inorganic substances when constituting the nonwoven fabric, and because it reacts with the fiber treatment agent to increase the chargeability of the chargeable fiber in the present invention, Then, a modified polyolefin composed of a vinyl monomer composed of an unsaturated carboxylic acid or a derivative thereof and a polyolefin can be preferably used as the modifier.
上記の変性ポリオレフィンのうち、グラフト重合体である変性ポリオレフィンが、ポリマー強度が高く、繊維加工性が良好であることから、より好ましく利用でき、変性率に関しては、繊維加工性及び本発明の効果を妨げない範囲で可能な限り、高変性率であることが好ましい。 Among the above modified polyolefins, a modified polyolefin which is a graft polymer can be used more preferably because of its high polymer strength and good fiber processability. With regard to the modification rate, the fiber processability and the effects of the present invention can be achieved. It is preferable to have a high denaturation rate as much as possible within the range not hindering.
変性ポリオレフィンの幹ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１等が用いられる。ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレ、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンが用いられる。これらは、密度が０．９０〜０．９７ｇ／ｃｍ３、融点は、１００〜１３５℃程度のポリマーである。ポリプロピレンとしては、プロピレン単独重合体、プロピレンを主成分とする、プロピレンと他のα−オレフィンとの共重合体が用いられる。これらは、融点１３０〜１７０℃程度のポリマーである。ポリブテン−１は、融点が１１０〜１３０℃程度のポリマーである。これらのポリマーの中では、融点、共重合、グラフト重合の容易性を考慮するとポリエチレンが好ましく、不織布強度を向上させるためには、ポリマー強度が高い、高密度ポリエチレンがより好ましい。 As the trunk polymer of the modified polyolefin, polyethylene, polypropylene, polybutene-1, or the like is used. As the polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, and low density polyethylene are used. These are polymers having a density of 0.90 to 0.97 g / cm 3 and a melting point of about 100 to 135 ° C. As the polypropylene, a propylene homopolymer and a copolymer of propylene and another α-olefin having propylene as a main component are used. These are polymers having a melting point of about 130 to 170 ° C. Polybutene-1 is a polymer having a melting point of about 110 to 130 ° C. Among these polymers, polyethylene is preferable in consideration of melting point, copolymerization, and ease of graft polymerization, and high-density polyethylene having high polymer strength is more preferable in order to improve the strength of the nonwoven fabric.
上記変性ポリオレフィンを含む低融点成分には、変性ポリオレフィンの単独、少なくとも２種の変性ポリオレフィンの混合物、少なくとも１種の変性ポリオレフィンと他の熱可塑性樹脂との混合物等を利用することができる。変性ポリオレフィンは、未変性のポリオレフィンと比較した場合、一般的にポリマー強度が低下する傾向であるため、繊維強度をより高く維持するためには、低融点成分として、高変性率の変性ポリオレフィンと未変性のポリオレフィンとの混合物を用いることが好ましく、相溶性の面から変性ポリオレフィンの幹ポリマーと同じポリマーを用いることが特に好ましい。 As the low melting point component containing the modified polyolefin, a modified polyolefin alone, a mixture of at least two modified polyolefins, a mixture of at least one modified polyolefin and another thermoplastic resin, or the like can be used. The modified polyolefin generally has a tendency to decrease the polymer strength when compared with the unmodified polyolefin. Therefore, in order to maintain a higher fiber strength, a modified polyolefin having a high modification rate and an unmodified polyolefin can be used as a low melting point component. It is preferable to use a mixture with a modified polyolefin, and it is particularly preferable to use the same polymer as the backbone polymer of the modified polyolefin in terms of compatibility.
変性剤と他の熱可塑性樹脂とを混合する場合には、０．１ｍｏｌ／ｋｇ程度以上の高変性率の変性剤を用いることが好ましい。変性剤を用いることにより、本発明の帯電性繊維の他のセルロース系繊維や無機物との接着性が向上し、本発明の帯電性繊維の帯電性を向上させるという効果を付加することができる。これは繊維処理剤と繊維表面に存在する変性剤の反応性官能基が反応して、帯電性を向上していると推測される。また、変性剤を構成する幹ポリマーと同じ熱可塑性樹脂と混合することが好ましい。 When mixing the modifier with other thermoplastic resins, it is preferable to use a modifier with a high modification rate of about 0.1 mol / kg or more. By using the modifier, it is possible to add the effect of improving the adhesiveness of the chargeable fiber of the present invention to other cellulosic fibers and inorganic substances and improving the chargeability of the chargeable fiber of the present invention. This is presumed that the reactive functional groups of the fiber treatment agent and the modifying agent present on the fiber surface react to improve the chargeability. Moreover, it is preferable to mix with the same thermoplastic resin as the trunk polymer which comprises a modifier.
本発明の帯電性繊維を構成する熱可塑性樹脂には本発明の効果を妨げない範囲内で酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、造核剤、エポキシ安定剤、滑剤、抗菌剤、難燃剤、顔料、可塑剤及び他の熱可塑性樹脂等を添加することができる。 The thermoplastic resin constituting the chargeable fiber of the present invention includes an antioxidant, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a neutralizer, a nucleating agent, an epoxy stabilizer, a lubricant, and the like within a range not impeding the effects of the present invention. Antibacterial agents, flame retardants, pigments, plasticizers and other thermoplastic resins can be added.
本発明の帯電性繊維の繊度は特に限定されないが、０．２〜１００デニールの範囲が好ましく用いられている。本発明の帯電性繊維を含む不織布がフィルター部材に用いられる場合には、捕集対象物や要求される通気性の点によって異なるが、０．５〜３０デニールの範囲の繊度が好ましく用いられる。 The fineness of the chargeable fiber of the present invention is not particularly limited, but a range of 0.2 to 100 denier is preferably used. When the nonwoven fabric containing the chargeable fiber of the present invention is used for a filter member, a fineness in the range of 0.5 to 30 denier is preferably used, although it varies depending on the object to be collected and required air permeability.
本発明の帯電性繊維は一般的には、単独もしくはたとえばナイロンのような他の繊維と混合して、カード法、エアレイド法等の既知の加工法でウェブを形成し、それをスルーエアー型熱処理機等で繊維の交点を熱融着するか、ウォータージェット法等で繊維を機械的に交絡することで不織布とされる。また、本発明の帯電性繊維は、他の不織布、フィルム、パルプシート、編物、織物等に堆積させて複合化不織布とすることもできる。 In general, the chargeable fiber of the present invention is used alone or mixed with other fibers such as nylon to form a web by a known processing method such as a card method, an airlaid method, etc. It is made a non-woven fabric by thermally fusing the intersections of the fibers with a machine or by mechanically interlacing the fibers with a water jet method or the like. The chargeable fiber of the present invention can be deposited on other nonwoven fabrics, films, pulp sheets, knitted fabrics, woven fabrics and the like to form composite nonwoven fabrics.
本発明の帯電性繊維を用いた不織布や前記の複合不織布は、カード法、エアレイド法、湿式抄紙法、スパンボンド法、メルトブロー法等の他の加工法によって得られる不織布、繊維、フィルム、パルプシート、編物、織物、木質板、金属板等の他のシートと積層して複合化不織布にすることができる。 Nonwoven fabrics using the charged fibers of the present invention and the composite nonwoven fabrics are nonwoven fabrics, fibers, films, pulp sheets obtained by other processing methods such as a card method, airlaid method, wet papermaking method, spunbond method, melt blow method, etc. It can be laminated with other sheets such as knitted fabrics, woven fabrics, wood boards and metal plates to form composite nonwoven fabrics.
本発明の帯電性繊維をエアレイド法により不織布加工を行う場合、繊維を篩、またはスクリーンを通して繊維が均一分散したウェブとなるよう降り積もらせることが必要である。このためには、繊維長が３〜４０ｍｍの範囲の短繊維を用いることが好ましい。繊維長が４０ｍｍを大幅に越えると均一分散が難しくなる傾向にあり、さらに不織布に地合斑ができやすくなる。逆に、繊維長が３ｍｍ未満では不織布に加工したときの不織布強力が低下するばかりでなくエアレイド法の特徴である嵩高性も失われやすい。 When the non-woven fabric processing is performed on the chargeable fiber of the present invention by the airlaid method, it is necessary to allow the fiber to pile up so as to form a web in which the fiber is uniformly dispersed through a sieve or a screen. For this purpose, it is preferable to use short fibers having a fiber length in the range of 3 to 40 mm. If the fiber length greatly exceeds 40 mm, uniform dispersion tends to be difficult, and formation unevenness tends to occur on the nonwoven fabric. On the contrary, if the fiber length is less than 3 mm, not only the strength of the nonwoven fabric is lowered when processed into a nonwoven fabric, but also the bulkiness characteristic of the airlaid method is easily lost.
エアレイド法に用いられるウェブ製造装置としては、例えば、前後、左右、上下、水平円状等のいずれかに振動し短繊維をふるいの目から分散落下させる箱形篩いタイプの装置が使用できる。また、ネット状の金属多孔板が円筒状に成形され、且つその側面に繊維の投入口を有し、繊維をそのふるいの目から分散・落下させるネット状円筒型タイプの装置も使用できる。 As a web manufacturing apparatus used in the airlaid method, for example, a box-type sieve type apparatus that vibrates in any of front and rear, left and right, upper and lower, horizontal circles, etc., and disperses and drops short fibers from the sieve eyes can be used. Further, a net-like cylindrical type apparatus in which a net-like metal perforated plate is formed into a cylindrical shape, has a fiber inlet on the side surface thereof, and disperses / drops the fiber from its sieve eyes can be used.
本発明の帯電性繊維をカード機で流綿する場合には、繊維長が３２〜１２０ｍｍの繊維を用いることが好ましい。繊維長が１２０ｍｍを大幅に越える繊維を流綿すると、カード機のローラーへの繊維の巻き付きが生じやすくなり、３２ｍｍ未満ではウェブの形成が不充分となる。 When the chargeable fiber of the present invention is flown with a card machine, it is preferable to use a fiber having a fiber length of 32 to 120 mm. If fibers having a fiber length significantly exceeding 120 mm are fluffed, the fibers tend to be wound around the roller of the card machine, and if the length is less than 32 mm, the web is not sufficiently formed.
本発明の帯電性繊維の捲縮数は特に制限されないが、カード機で流綿する場合には、３〜２０山／２５ｍｍの範囲がウェブの形成が良好となり好ましい。このとき、捲縮数が３山／２５ｍｍ未満であると得られた不織布の強力が低下し、２０山／２５ｍｍをはるかに超えると繊維間の絡みが大きくなり繊維の開繊性が低下し、均一な地合いのウェブさらには不織布が得られにくくなる。また、捲縮形状はジグザグ型の二次元捲縮やスパイラル型、オーム型等の立体三次元捲縮等、いずれの形状も用いることができる。 The number of crimps of the chargeable fiber of the present invention is not particularly limited. However, when flowing with a card machine, a range of 3 to 20 ridges / 25 mm is preferable because web formation is good. At this time, the strength of the obtained nonwoven fabric is reduced when the number of crimps is less than 3 crests / 25 mm, and when the crest number exceeds 20 crests / 25 mm, the entanglement between the fibers is increased, and the fiber opening property is lowered. It becomes difficult to obtain a web having a uniform texture or a non-woven fabric. As the crimped shape, any shape such as a zigzag type two-dimensional crimp or a three-dimensional crimp such as a spiral type or an ohmic type can be used.
本発明の帯電性繊維の捲縮数は特に制限されないが、エアレイド法でウェブ化する場合には、０〜１５山／２５ｍｍの範囲がウェブの形成が良好となり好ましい。このとき、捲縮数が１５山／２５ｍｍをはるかに超えると繊維間の絡みが大きくなり繊維の開繊性が低下し、均一な地合いのウェブさらには不織布が得られにくくなる。また、捲縮形状はジグザグ型の二次元捲縮やスパイラル型、オーム型等の立体三次元捲縮等、いずれの形状も用いることができる。 The number of crimps of the chargeable fiber of the present invention is not particularly limited. However, when forming a web by the airlaid method, a range of 0 to 15 crests / 25 mm is preferable because the web formation is good. At this time, if the number of crimps exceeds 15 peaks / 25 mm, the entanglement between the fibers becomes large, the fiber opening property is lowered, and it becomes difficult to obtain a uniform textured web or a nonwoven fabric. As the crimped shape, any shape such as a zigzag type two-dimensional crimp or a three-dimensional crimp such as a spiral type or an ohmic type can be used.
本発明の帯電性繊維を用いてエアレイド法、またはカード法によって得られたウェブは繊維交点の熱処理や機械交絡によって不織布に加工される。熱処理は低融点熱可塑性樹脂の軟化点または融点以上、高融点熱可塑性樹脂の融点未満の温度に加熱して繊維の交点を融着する装置を用い、スルーエアー型熱処理機、エンボスロール型熱処理機、フラットロール型熱処理機等が使用できる。特にエアレイド法により得られたウェブはスルーエアー型熱処理機を用いることで嵩高な不織布が得られるため好適である。また、機械交絡は高圧水流やニードルによって機械的にウェブを絡ませる方法であり、柔らかい風合いの不織布を得るのに好適である。本発明の帯電性繊維は従来のような繊維処理剤の洗浄や熱履歴による成分の潜り込みを必ずしも要さない為、このようなニードルによる不織布化も可能である。 The web obtained by the airlaid method or the card method using the chargeable fiber of the present invention is processed into a nonwoven fabric by heat treatment or mechanical entanglement at the fiber intersection. Heat treatment uses a device that heats the intersection of the fibers by heating to a temperature lower than the softening point or lower melting point of the low-melting thermoplastic resin and lower than the melting point of the high-melting thermoplastic resin. A flat roll heat treatment machine or the like can be used. In particular, a web obtained by the airlaid method is suitable because a bulky nonwoven fabric can be obtained by using a through-air heat treatment machine. Mechanical entanglement is a method of mechanically entwining a web with a high-pressure water flow or a needle, and is suitable for obtaining a nonwoven fabric having a soft texture. Since the chargeable fiber of the present invention does not necessarily require the cleaning of the fiber treatment agent and the penetration of the components due to the heat history as in the prior art, it is possible to make the nonwoven fabric with such a needle.
以下に本発明の帯電性繊維に用いられる熱接着性複合繊維を製造する工程を示す。
低融点熱可塑性樹脂が繊維表面の少なくとも一部を形成するように並列型口金、または低融点熱可塑性樹脂を鞘成分とし高融点熱可塑性樹脂を芯成分とする鞘芯型口金、若しくは偏心鞘芯型口金を用い、通常用いられる溶融紡糸機により熱可塑性樹脂を紡出する。このとき、口金直下をクエンチにより送風し、半溶融状態の熱可塑性樹脂を冷却することによって、未延伸状態の熱接着性複合繊維を製造する。このとき、溶融した熱可塑性樹脂の吐出量及び未延伸糸の引取速度を任意に設定し、目標繊度に対して１〜５倍程度の繊維径の未延伸糸とする。なお、繊維表面を形成する低融点熱可塑性樹脂の割合は、繊維断面円周率で５０％以上の場合に熱接着力が充分となり、特に５０〜１００％の場合には強力となり好ましいが、同時にエレクトレット特性を向上させる為には必ずしもこの限りではない。得られた未延伸糸は、通常用いられる延伸機により延伸することによって、延伸糸（捲縮加工前の熱接着性複合繊維）とすることができる。なお、通常の場合、４０〜１２０℃に加熱したロールとロールの間を、ロール間の速度比が１：１〜１：５の範囲となるように延伸処理を施す。得られた延伸糸は、ボックス型の捲縮加工機により捲縮が付与されトウとする。
繊維処理剤の付着工程については、未延伸糸の引き取り時にキスロールにて付着する方法や、延伸時／後にタッチロール法、浸漬法、噴霧法等で付着する方法があり、これらの方法の少なくとも一種の工程にて付着される。該トウは乾燥機を用いて６０〜１２０℃で乾燥し、押し切りカッターを用いて用途に合わせた任意の繊維長に切断し、使用される。
The process for producing the heat-adhesive conjugate fiber used for the chargeable fiber of the present invention is shown below.
A parallel-type die so that the low-melting thermoplastic resin forms at least a part of the fiber surface, or a sheath-core die having a low-melting thermoplastic resin as a sheath component and a high-melting thermoplastic resin as a core component, or an eccentric sheath core Using a die die, a thermoplastic resin is spun by a commonly used melt spinning machine. At this time, the thermoadhesive conjugate fiber in an unstretched state is manufactured by blowing air just below the base by quenching and cooling the semi-molten thermoplastic resin. At this time, the discharge amount of the melted thermoplastic resin and the take-up speed of the undrawn yarn are arbitrarily set to obtain an undrawn yarn having a fiber diameter of about 1 to 5 times the target fineness. The ratio of the low-melting-point thermoplastic resin forming the fiber surface is preferably sufficient when the fiber cross-sectional circumference is 50% or more, and particularly when 50 to 100%, the strength becomes strong. This is not necessarily the case for improving electret characteristics. The obtained undrawn yarn can be made into a drawn yarn (heat-adhesive conjugate fiber before crimping) by drawing with a drawing machine usually used. In a normal case, stretching is performed between the rolls heated to 40 to 120 ° C. so that the speed ratio between the rolls is in the range of 1: 1 to 1: 5. The obtained drawn yarn is crimped by a box-type crimping machine to form a tow.
As for the process of attaching the fiber treatment agent, there are a method of attaching with a kiss roll at the time of taking an undrawn yarn, and a method of attaching by a touch roll method, a dipping method, a spray method, etc. at the time of drawing / after, at least one of these methods It is attached in the process. The tow is dried at 60 to 120 ° C. using a dryer, cut to an arbitrary fiber length according to the application using a push cutter, and used.
本発明の帯電性繊維を用いた不織布は、繊維の低融点成分が溶融しない程度の加熱雰囲気下で電荷を与える熱エレクトレット法や、コロナ放電によって電荷を与えるコロナ放電法等のエレクトレット処理を行うことで不織布に電荷を帯電させて捕集機能等の特性を不織布に与える。エレクトレット処理法に関しては特にこの限りではない。 The non-woven fabric using the chargeable fiber of the present invention is subjected to electret treatment such as a thermal electret method in which a charge is given in a heating atmosphere that does not melt the low melting point component of the fiber and a corona discharge method in which a charge is given by corona discharge. In this way, the non-woven fabric is charged with electric charge to give the non-woven fabric properties such as a collecting function. This is not particularly the case with respect to the electret processing method.
本発明の帯電性繊維を用いた不織布は、前述のごとく、例えばエアレイド法やカード法によって得ることができる。該不織布の目付は特に限定されないが、ワイパー等に用いる場合は１０〜５００ｇ／ｍ2、フィルターに用いる場合には、８〜１０００ｇ／ｍ2の範囲の目付が好ましい。 As described above, the nonwoven fabric using the chargeable fiber of the present invention can be obtained by, for example, the airlaid method or the card method. The basis weight of the nonwoven fabric is not particularly limited, but a basis weight in the range of 10 to 500 g / m 2 when used for a wiper or the like, and a basis weight in the range of 8 to 1000 g / m 2 when used for a filter is preferable.
本発明の帯電性繊維を用いた不織布加工品は、用途に応じて、繊維集合体、ウェブ、不織布、繊維トウ、紙状物、編物または織物等の様々な形態をとることができる。中でも特に前述の不織布、複合化不織布を用いて製造されたものが好ましく、様々な用途に使用することができる。例えば、該不織布にエレクトレット処理を行い、家具や床等の掃除用ワイパーや、エアコンや空調設備に用いられるエアーフィルター、マスク等に使用することができる。複合化不織布としては、例えば、ネットと積層する事で、不織布に機械強度および、剛性を持たせ、フィルター加工時のプリーツ加工が可能となり、フィルターそのものの強度も保持できる。 The nonwoven fabric processed product using the chargeable fiber of the present invention can take various forms such as a fiber assembly, a web, a nonwoven fabric, a fiber tow, a paper-like material, a knitted fabric or a woven fabric depending on the application. Among these, those manufactured using the above-mentioned nonwoven fabrics and composite nonwoven fabrics are particularly preferable, and can be used for various applications. For example, the nonwoven fabric can be electret-treated and used for cleaning wipers for furniture, floors, etc., air filters, masks, etc. used in air conditioners and air conditioning equipment. As the composite non-woven fabric, for example, by laminating with a net, the non-woven fabric has mechanical strength and rigidity, can be pleated during filter processing, and can maintain the strength of the filter itself.
以下、実施例、比較例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例、比較例中に示された物性値の測定法または定義をまとめて以下に示す。
捲縮数 ：ＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準じて測定した。
単糸繊度 ：ＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準じて測定した。
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。
繊維処理剤付着量（％）：乾燥した繊維２ｇから、繊維に付着した繊維処理剤をメタノール２５ｍｌで抽出し、抽出メタノールからメタノールを蒸発させて残った残渣を秤量し、繊維に対する重量比を算出した値（％）。
捕集効率(％)：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（％）。
不織布加工性：帯電性繊維をエアレイド法及びカード法にて不織布加工を行う時の加工性を、得られた不織布の地合いや開繊性及び繊維の分散状態から官能的に比較評価した値。得られた不織布の地合いや開繊性及び繊維の分散状態が良好なものから◎（良い）、○（普通）、×（悪い）で評価した。
Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention, the present invention is not limited to these. In addition, the measuring methods or definitions of physical property values shown in Examples and Comparative Examples are collectively shown below.
Crimp number: Measured according to JIS-L-1015.
Single yarn fineness: Measured according to JIS-L-1015.
Weight per unit area: The weight of the entire molded body obtained by cutting the nonwoven fabric into 50 cm squares was weighed and indicated by the weight per unit area (g / m 2 ).
Fiber treatment agent adhesion amount (%): Extract fiber treatment agent adhering to fiber from 2 g of dried fiber with 25 ml of methanol, evaporate methanol from the extracted methanol, weigh the remaining residue, and calculate the weight ratio to fiber Value (%).
Collection efficiency (%): Using a particle measuring instrument (Rion Co., Ltd., Particle Counter KC-01 (0.3-5 μm)), air dust (0.3-5 μm) was passed through the nonwoven fabric at a speed of 5 cm / min. When the amount of dust collected on the nonwoven fabric was measured, the value (%) calculated at 100 minutes from the total amount of dust passed.
Non-woven fabric processability: A value obtained by sensorically comparing and evaluating the processability of a non-woven fabric processed by an airlaid method and a card method from the texture and openability of the obtained non-woven fabric and the dispersion state of the fibers. The obtained non-woven fabric was evaluated in terms of ◎ (good), ◯ (normal), and × (bad) in terms of good texture, openness and fiber dispersion.
実施例１〜７及び比較例１〜３で用いた繊維処理剤の成分とその配合比率を表１に示し、これらの繊維処理剤を付着して得られた複合繊維の製造条件を表２に示した。なお、繊維処理剤の付着方法は紡糸工程でのキスロール方式または、延伸工程でのタッチロール方式及び噴霧方式を用いた。また、繊維の捲縮数は１０〜１３山／２５mmの繊維を用いた。 The components of the fiber treatment agent used in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 and the blending ratio thereof are shown in Table 1, and the production conditions of the composite fibers obtained by attaching these fiber treatment agents are shown in Table 2. Indicated. In addition, the kiss roll system in the spinning process, or the touch roll system and the spray system in the stretching process were used as the method for attaching the fiber treatment agent. Moreover, the number of crimps of the fiber used was 10-13 threads / 25 mm.
実施例 １〜４、７及び比較例１〜３
表２に示した各繊維を用い、エアレイド法にて、目付１００ｇ／ｍ2のウェブを作り、１３８℃のスルーエアー熱処理機を通過させて不織布とした。これに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。
Examples 1-4, 7 and Comparative Examples 1-3
Using each fiber shown in Table 2, a web with a basis weight of 100 g / m 2 was made by the airlaid method and passed through a through air heat treatment machine at 138 ° C. to obtain a nonwoven fabric. An electret nonwoven fabric was prepared by holding a voltage of 10 kV for 2 seconds after holding it at 90 ° C. for 1 minute.
実施例４
表２の「実施例４」に示した鞘側の熱可塑性樹脂（ＨＤＰＥ）に変性ＰＥをブレンドした帯電性繊維を用い、実施例１と同じエアレイド法の条件で不織布を作製した。これに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。
Example 4
A non-woven fabric was produced under the same airlaid method conditions as in Example 1 using chargeable fibers obtained by blending modified PE with sheath side thermoplastic resin (HDPE) shown in “Example 4” of Table 2. An electret nonwoven fabric was prepared by holding a voltage of 10 kV for 2 seconds after holding it at 90 ° C. for 1 minute.
実施例５
表２の「実施例５」に示すように、鞘側の熱可塑性樹脂に密度０．９２２２g/cm2のエチレン-プロピレン共重合体（エチレン成分３．５重量％）を用いて作成したトウを繊維長５１mmにカットし、カード法により目標目付１００ｇ／ｍ2のウェブとし、１３８℃のスルーエアー熱処理機を通過させて不織布を作製した。これに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。
Example 5
As shown in “Example 5” in Table 2, a tow prepared using an ethylene-propylene copolymer (ethylene component: 3.5% by weight) having a density of 0.9222 g / cm 2 for the sheath side thermoplastic resin. The fiber length was cut to 51 mm, a web having a target weight of 100 g / m 2 was obtained by a card method, and a nonwoven fabric was produced by passing through a through-air heat treatment machine at 138 ° C. An electret nonwoven fabric was prepared by holding a voltage of 10 kV for 2 seconds after holding it at 90 ° C. for 1 minute.
実施例６
表２の「実施例６」に示した繊維（トウを繊維長５１mmにカットしたもの）を用い、カード法により目標目付１００ｇ／ｍ2のウェブを作り、ニードルパンチ処理機に通過させることで不織布を作製した。これに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。
Example 6
Using the fibers shown in “Example 6” of Table 2 (tow cut into a fiber length of 51 mm), a web having a target basis weight of 100 g / m 2 was made by the card method and passed through a needle punch processing machine to make a nonwoven fabric. Was made. An electret nonwoven fabric was prepared by holding a voltage of 10 kV for 2 seconds after holding it at 90 ° C. for 1 minute.
実施例７
表２の「実施例７」に示すように、繊維処理剤４を用い繊維長を３ｍｍとした以外は、実施例１と同じ熱可塑性樹脂と加工条件で不織布を作製した。これに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。
Example 7
As shown in “Example 7” of Table 2, a nonwoven fabric was produced under the same thermoplastic resin and processing conditions as in Example 1 except that the fiber treatment agent 4 was used and the fiber length was 3 mm. An electret nonwoven fabric was prepared by holding a voltage of 10 kV for 2 seconds after holding it at 90 ° C. for 1 minute.
比較例１
実施例１と同じ条件で作製した不織布を湯洗して繊維処理剤を洗浄した後に、エレクトレット加工をして不織布を作製した。
Comparative Example 1
After the nonwoven fabric produced on the same conditions as Example 1 was washed with hot water and the fiber processing agent was washed, electret processing was performed and the nonwoven fabric was produced.
比較例２〜３
繊維処理剤にソルビタン脂肪酸エステル類またはポリオキシエチレンアルキルエーテルを用いたが、他にカチオン性の成分を加えた繊維処理剤を用いた以外は、実施例１と同じ条件で不織布を作製した。
Comparative Examples 2-3
Although sorbitan fatty acid esters or polyoxyethylene alkyl ether was used as the fiber treatment agent, a nonwoven fabric was produced under the same conditions as in Example 1 except that a fiber treatment agent to which a cationic component was added was used.
実施例１〜７及び比較例１〜３のエレクトレット不織布の捕集効率を測定した。捕集効率と付着油脂分の結果を表３に示す。
捕集効率は大気塵が不織布を通過するときの塵の捕集率であるが、不織布の静電気効果によって捕集された塵の捕集率を反映していると考えられるため、これを用いて不織布の帯電性の指標として用いた。捕集効率の高い繊維は帯電性に優れていることを表している。
The collection efficiency of the electret nonwoven fabrics of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 was measured. Table 3 shows the results of the collection efficiency and the amount of attached oil and fat.
The collection efficiency is the dust collection rate when atmospheric dust passes through the nonwoven fabric, but it is considered to reflect the collection rate of dust collected by the electrostatic effect of the nonwoven fabric. This was used as an indicator of the chargeability of the nonwoven fabric. This indicates that a fiber having a high collection efficiency is excellent in chargeability.
従来の湯洗処理を行った比較例１と同等の捕集効率が実施例１〜６で得られることから、本発明の帯電性繊維は繊維処理剤の洗浄の必要がない。また必ずしも不織布加工時／後に熱履歴を要さないで、エレクトレット加工において良好な帯電性を示すことがとからわかった。即ち、本発明の帯電性繊維を用いることで、多段階の加工工程を経ることなく、ニードルパンチ法やスルーエアー法等多様な不織布加工工程に適したエレクトレット繊維を得ることを可能としている。しかし、比較例２、３のイオン性を有する繊維処理剤ではエレクトレット加工による帯電性が殆ど見られなかった。これは、該繊維に帯電した電気量が繊維処理剤中に存在するイオン性成分を媒介して放電される為と考えられる。また、実施例７と同じ繊維処理剤を用いた実施例４及び５において、エレクトレット加工による帯電性（捕集効率）が格段に優れた結果であったのは、繊維を構成する熱可塑性樹脂が異なる為と考えられ、熱可塑性樹脂の選択によって本発明の効果をさらに高めることができる。すなわち、エレクトレット加工による帯電後の静電気保持率は繊維構成樹脂に大きく依存しており、変性剤を含んだ熱可塑性樹脂を用いることは、本発明の好ましい態様の一つであるといえる。
なお、繊維処理剤４はエレクトレット加工における帯電性においても、不織布の加工性においても良好な結果が得られていることから、繊維処理剤の成分比率が好ましい範囲にある繊維処理剤と考えられる。
Since the collection efficiency equivalent to the comparative example 1 which performed the conventional hot water washing process is obtained in Examples 1-6, the charging fiber of this invention does not need the washing | cleaning of a fiber treatment agent. Further, it was found that a heat history was not necessarily required during / after the nonwoven fabric processing, and good electrification was exhibited in electret processing. That is, by using the chargeable fiber of the present invention, it is possible to obtain electret fibers suitable for various non-woven fabric processing steps such as the needle punch method and the through air method without going through multi-step processing steps. However, in the fiber treatment agents having the ionicity of Comparative Examples 2 and 3, almost no chargeability due to electret processing was observed. This is presumably because the amount of electricity charged in the fiber is discharged through an ionic component present in the fiber treatment agent. Moreover, in Examples 4 and 5 using the same fiber treating agent as in Example 7, the chargeability (collecting efficiency) by the electret processing was remarkably excellent. The thermoplastic resin constituting the fiber was the result. The effect of the present invention can be further enhanced by selecting a thermoplastic resin. That is, the static electricity retention after electrification by electret processing largely depends on the fiber constituent resin, and it can be said that using a thermoplastic resin containing a modifier is one of the preferred embodiments of the present invention.
It should be noted that the fiber treatment agent 4 is considered to be a fiber treatment agent in which the component ratio of the fiber treatment agent is within a preferable range because good results are obtained in both electrification in electret processing and workability of the nonwoven fabric.
本発明の帯電性繊維は、エアレイド機やカード機を用いて不織布に加工する工程では静電気の発生を抑えて効率よく加工することができ、エレクトレット処理に際しては繊維処理剤の洗浄工程を経ずに十分に帯電させることができるので、集塵効果を要求されるエアーフィルターやワイパー等の不織布加工品に利用することができる。 The chargeable fiber of the present invention can be efficiently processed by suppressing the generation of static electricity in the process of processing into a non-woven fabric using an airlaid machine or a card machine. Since it can be sufficiently charged, it can be used for non-woven fabric processed products such as air filters and wipers that require a dust collection effect.
Claims (15)
一般式（I）
一般式（III）
一般式Ｘ
一般式Ｙ
Formula (I)
General formula (III)
Formula X
General formula Y
一般式（I）
一般式（III）
一般式Ｘ
一般式Ｙ
Formula (I)
General formula (III)
Formula X
General formula Y
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