JP7411092B2 - 帯電性付与剤、帯電性樹脂組成物及び帯電不織布 - Google Patents

帯電性付与剤、帯電性樹脂組成物及び帯電不織布 Download PDF

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Description

本発明は、帯電性付与剤に関する。また、本発明は、帯電性樹脂組成物に関する。さらに、本発明は、帯電不織布に関する。
フィルターやマスクに用いられる帯電不織布としては、アクリル系繊維と、リン系添加剤とイオウ系添加剤とを含有するポリオレフィン系繊維とを含む帯電不織布が開発されている(例えば、特許文献1)。
特開2002-249963号公報
しかしながら、上記技術では、帯電性付与剤としてリン系添加剤とイオウ系添加剤が使用されているが、不織布の表面外観について充分に満足できるとは言えなかった。
本発明の目的は、帯電不織布に良好な外観を与える帯電性付与剤を提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果本発明に到達した。即ち、本発明は、ポリオレフィンの分子末端及び/又は分子側鎖にフルオロ炭化水素基を有する有機基を少なくとも1個有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A)を含有してなる熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z);該熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)と熱可塑性樹脂(B)とを含有してなる帯電性樹脂組成物(Y0);該帯電性樹脂組成物(Y0)を加工してなる帯電不織布(Y)である。
本発明の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)は、下記の効果を奏する。
(1)帯電不織布(Y)に良好な外観を与える。
(2)帯電不織布(Y)に優れた帯電性を付与する。このため、集塵性に優れる。
<有機フッ素変性ポリオレフィン(A)>
本発明における有機フッ素変性ポリオレフィン(A)は、ポリオレフィンの分子末端及び/又は分子側鎖にフルオロ炭化水素基を有する有機基を少なくとも1個有するものである。
有機フッ素変性ポリオレフィン(A)中のフッ素含有率は、帯電性および後述の帯電不織布(Y)の外観の観点から、(A)の重量に基づいて、好ましくは0.1~50重量%であり、より好ましくは0.3~40重量%であり、更に好ましくは0.5~30重量%、特に好ましくは1~10重量%である。
本発明における(A)中のフッ素含有率は、蛍光X線測定装置を使用して、含有量が既知のフッ素含有化合物について作成した検量線に基づいて求めることができる。
蛍光X線測定装置としては、例えば[商品名「X-ray FluorescenceSpectrometer LAB CENTER XRF-1800」、(株)島津製作所製]が挙げられる。
なお、実施例における該フッ素含有率(重量%)は上記手法により求めた。
有機フッ素変性ポリオレフィン(A)の数平均分子量(以下、Mnと略記することがある)は、熱可塑性樹脂(B)中への分散性及び後述する帯電不織布(Y)表面からの(A)のブリードアウト防止の観点から、好ましくは500~1,000,000であり、より好ましくは1,000~100,000である。
本発明におけるポリマーのMn及び重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の条件で測定することができる。
装置(一例) :「HLC-8120」[東ソー(株)製]
カラム(一例):「TSKgelGMHXL」(2本)
「TSKgelMultiporeHXL-M」(1本)
試料溶液 :0.3重量%のオルトジクロロベンゼン溶液
溶液注入量 :100μl
流量 :1ml/分
測定温度 :135℃
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :標準ポリスチレン
(TSKstandardPOLYSTYRENE)12点
(分子量:500、1,050、2,800、5,970、
9,100、18,100、37,900、96,400、
190,000、355,000、1,090,000、
2,890,000)[東ソー(株)製]
有機フッ素変性ポリオレフィン(A)として、下記の(A1)~(A3)の有機フッ素変性ポリオレフィンが挙げられ、それぞれ公知の方法で製造できる。
(A1):オレフィン(am)及び/又は重合性不飽和結合を有するポリオレフィン(a1)と、二重結合を有するフッ素化合物(b1)を構成単位とする共重合体;
(A2):該重合性不飽和結合を有するポリオレフィン(a1)をα,β-不飽和カルボン酸又はα,β-不飽和カルボン酸無水物で変性した化合物(a2)(化合物(a2))と、カルボキシル基又は無水物基と反応することができる基を有するフッ素化合物(b2)との反応物;
(A3):該重合性不飽和結合を有するポリオレフィン(a1)を酸化又はヒドロホルミル化変性した化合物(a3)(化合物(a3))と、カルボキシル基又は無水物基と反応することができる基を有するフッ素化合物(b2)との反応物。
一態様において、有機フッ素変性ポリオレフィン(A)は、上記(A1)~(A3)からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
上記(A1)~(A3)はそれぞれ単独でもよく、2種以上を併用してもよい。また、(A1)~(A3)のうち、工業的な観点から好ましいのは(A2)である。
本発明におけるオレフィン(am)としては、炭素数2~30のオレフィンが挙げられる。炭素数2~30のオレフィンとしては、炭素数2~30のα-オレフィン及び炭素数4~30のジエンが挙げられる。
炭素数2~30のα-オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-イコセン及び1-テトラコセン等が挙げられる。
炭素数4~30のジエンとしては、ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン及び1,11-ドデカジエン等が挙げられる。
炭素数2~30のオレフィンのうち、分子量制御の観点から好ましいのは、エチレン、プロピレン、炭素数4~12のα-オレフィン、ブタジエン、イソプレン及びこれらの混合物であり、より好ましいのは、エチレン、プロピレン、炭素数4~10のα-オレフィン、ブタジエン及びこれらの混合物、更に好ましいのはエチレン、プロピレン、ブタジエン及びこれらの混合物である。
本発明における重合性不飽和結合を有するポリオレフィン(a1)としては、ポリオレフィン及びそれらのオリゴマー(高密度、中密度又は低密度ポリエチレン、プロピレン重合体、ポリブテン、ポリ-4-メチルペンテン、エチレン/α-オレフィン共重合体、プロピレン/α-オレフィン共重合体等);ポリオレフィンエラストマー(エチレン/プロピレンゴム、エチレン/プロピレン/ジエン共重合体ゴム、エチレン/酢酸ビニル共重合体、ブチルゴム、ブタジエンゴム、低結晶性エチレン/プロピレン共重合体、プロピレン/ブテン共重合体、エチレン/ビニルエステル共重合体、エチレン/アクリルエステル共重合体及びポリプロピレンとエチレン/プロピレンゴムのブレンド等)、及びこれらの熱減成物(a-01)、カルボキシル基をポリマーの少なくとも片末端に有するポリオレフィン(a1-1)、水酸基をポリマーの少なくとも片末端に有するポリオレフィン(a1-2)、アミノ基をポリマーの少なくとも片末端に有するポリオレフィン(a1-3)及びイソシアネート基をポリマーの少なくとも片末端に有するポリオレフィン(a1-4)等が挙げられる。
なお、本発明における末端とは、ポリマーを構成するモノマー単位の繰り返し構造が途切れる終端部を意味する。また、片末端とは、ポリマーの主鎖におけるいずれか一方の末端を意味する。
上記(a1)のうち、工業上の観点から好ましいのは熱減成物(a-01)である。
熱減成物(a-01)としては特に限定されないが、ポリオレフィン、それらのオリゴマー又はポリオレフィンエラストマーを不活性ガス中で加熱して得られたもの(好ましくは300~450℃で0.5~10時間、例えば特開平3-62804号公報に記載の方法で得られたもの)、及び空気中で加熱することにより熱減成されたもの等が挙げられる。
前記熱減成法に用いられるポリオレフィンとしては、炭素数2~30(好ましくは2~12、より好ましくは2~10)のオレフィンの1種又は2種以上の(共)重合体[Mnは好ましくは12,000~100,000、より好ましくは15,000~70,000。メルトフローレート(以下MFRと略記する。単位はg/10min)は好ましくは0.5~150、より好ましくは1~100。]等が挙げられる。ここでMFRとは、樹脂の溶融粘度を表す数値であり、数値が大きいほど溶融粘度が低いことを表す。MFRの測定はJIS K7210(2014年)で規定した方法に準拠する。例えばポリプロピレンの場合は、230℃、荷重2.16kgfの条件で測定される。
カルボキシル基をポリマーの少なくとも片末端に有するポリオレフィン(a1-1)としては、少なくとも片末端が変性可能なポリオレフィン(a1-01)の少なくとも片末端にカルボキシル基を導入したもの;水酸基をポリマーの少なくとも片末端に有するポリオレフィン(a1-2)としては、(a1-01)の少なくとも片末端に水酸基を導入したもの;アミノ基をポリマーの少なくとも片末端に有するポリオレフィン(a1-3)としては、(a1-01)の少なくとも片末端にアミノ基を導入したもの;並びに、イソシアネート基をポリマーの少なくとも片末端に有するポリオレフィン(a1-4)としては、(a1-01)の少なくとも片末端にイソシアネート基を導入したものをそれぞれ用いることができる。
少なくとも片末端が変性可能なポリオレフィン(a1-01)には、炭素数2~30(好ましくは2~12、より好ましくは2~10)のオレフィンの1種又は2種以上の混合物の(共)重合[(共)重合は、重合又は共重合を意味する。以下同様。]によって得られるポリオレフィン(重合法によって得られるポリオレフィン)及び減成されたポリオレフィン{高分子量[好ましくは数平均分子量(Mn)50,000~150,000]ポリオレフィンを機械的、熱的又は化学的に減成してなるもの(減成法によって得られるポリオレフィン)}が含まれる。
これらのうち、カルボキシル基、水酸基、アミノ基又はイソシアネート基を導入する際の変性のし易さ及び入手のし易さの観点から好ましいのは、減成されたポリオレフィンであり、より好ましいのは熱減成されたポリオレフィンである。前記熱減成によれば、後述のとおり1分子当たりの平均末端二重結合数が1.5~2個の低分子量ポリオレフィン(Mnは好ましくは1,000~100,000、より好ましくは2,000~10,000)が容易に得られ、前記低分子量ポリオレフィンはカルボキシル基、水酸基、アミノ基又はイソシアネート基等を導入して変性することが容易である。
本発明における二重結合を有するフッ素化合物(b1)としては、下記(b11)~(b19)の化合物が挙げられる。下記各構造式中、Meはメチル基、Etはエチル基、Prはプロピル基を表す。
(b11)フッ素含有アルキルエチレン:
13CH=CH、C17CH=CH、C1225CH=CH、C1327CH=CH、及びC1633CH=CH等;
(b12)フッ素含有アルキルアリル:
17CHCH=CH、及びC13CHCH=CH等;
(b13)フッ素含有アルキル基と(メタ)アクリロイル基を有する化合物:
15CHOCOCH=CH、C15CHOCOC(Me)=CH、CF(CFCHOCOC(Me)=CH、CF(CF(CHOCOC(Me)=CH、CF(CF(CHOCOC(Me)=CH、C17(CH11OCOC(Me)=CH、C15CON(Et)(CHOCOC(Me)=CH、C13SON(Me)(CHOCOCH=CH、C17SON(Pr)(CHOCOCH=CH、C17SON(Me)(CHOCOC(Me)=CH、C17SON(Me)(CH10OCOCHCH=CH、C17SON(CHCHOCOCH=CH、及びHCF(CFCHOCOC(Me)=CH等;
(b14)フッ素含有アルキル基を有するマレイン酸モノ又はジエステル:
13(CH11OCOCH=CHCOOMe、及びC13(CH11OCOCH=CHCOOCH15等;
(b15)フッ素含有アルキル基を有するビニルエーテル又はアリルエーテル:
15CHOCH=CH、及びC15CHOCHCH=CH等;
(b16)フッ素含有アルキル基とビニルスルホン基を有する化合物:
13SONHCHSOCH=CH等;
(b17)フッ素含有アルキル基を有するアミン[C13CHCHNH、及び(C13CHCHNH等]と、ビニルモノマー[(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸イソシアネートエチル等]とを反応させたもの;
(b18)フッ素含有アルキル基を有するアルコール(C13CHCHOH等)と、ビニルモノマー[(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸イソシアネートエチル等]とを反応させたもの;
(b19)フッ素含有アルキル基を有するカルボン酸(C13COOH等)と、ビニルモノマー[(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル及び(メチロール)アクリルアミド等]とを反応させたもの。
上記(b1)のうち、工業的な観点から好ましいのは(b11)である。
本発明における化合物(a2)としては、前記重合性不飽和結合を有するポリオレフィン(a1)をα,β-不飽和カルボン酸又はα,β-不飽和カルボン酸無水物で変性したものが挙げられ、α,β-不飽和カルボン酸又はα,β-不飽和カルボン酸無水物としては後述のものが挙げられ、反応性の観点から好ましいのは無水マレイン酸である。
前記α,β-不飽和カルボン酸又はα,β-不飽和カルボン酸無水物としては、モノカルボン酸、ジカルボン酸、モノ又はジカルボン酸のアルキル(炭素数1~4)エステル及びモノ又はジカルボン酸の無水物が挙げられ、具体的には(メタ)アクリル酸[(メタ)アクリル酸はアクリル酸又はメタアクリル酸を意味する。以下同様。]、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸ブチル、マレイン酸無水物(無水マレイン酸)、マレイン酸ジメチル、フマル酸、イタコン酸、イタコン酸無水物、イタコン酸ジエチル、シトラコン酸、シトラコン酸無水物等が挙げられる。
カルボキシル基又は無水物基と反応することができる基を有するフッ素化合物(b2)としては、フルオロ炭化水素基を少なくとも1個以上有し、更に、カルボキシル基又は無水物基と反応することができる基として、ヒドロキシル基、アミノ基又はエポキシ基等を少なくとも1個有する化合物が挙げられ、これらの官能基は併有していてもよい。
(b2)のうち、ヒドロキシル基を有する化合物(b2-1)としては、CFCHOH、CF(CFCHOH[n=1~20]、CF(CHOH、CF(CF(CHOH[n=1~20]、CF(CHOH、CF(CF(CHOH[n=1~20]、CF(CHOH、CF(CF(CHOH[n=1~20]、CF(CHOH、CF(CF(CHOH[n=1~20]、CF(CHOH、CF(CF(CHOH[n=1~20]、CFHCHOH、CFH(CFCHOH[n=1~20]、CFH(CHOH、CFH(CF(CHOH[n=1~20]、CFH(CHOH、CFH(CF(CHOH[n=1~20]、CFH(CHOH、CFH(CF(CHOH[n=1~20]、CFH(CHOH、CFH(CF(CHOH[n=1~20]、CFH(CHOH、CFH(CF(CHOH[n=1~20]、CF(CFOCF(CF)CHOH、COCF(CF)CFOCF(CF)CHOH、(CFCF(CHOH、(CFCHOH、CFCHFCFCHOH、HOCH(CFCHOH、HOCH(CFCHOH、及び(CFC(CH)CHOH等が挙げられる。
また、これらのアルキレンオキサイド(AOと略記、炭素数2~4)付加物も挙げられる。該AOとしては、1,2-エチレンオキサイド、1,2-又は1,3-プロピレンオキサイド、1,2-、1,3-、1,4-又は2,3-ブチレンオキサイドが挙げられる。
カルボキシル基又は無水物基と反応することができる基を有するフッ素化合物(b2)のうち、アミノ基を有する化合物(b2-2)としては、前記(b2-1)のうち、ヒドロキシル基をアミノ基に置き換えた化合物等が挙げられる。
また、(b2)のうち、エポキシ基を有する化合物としては、前記(b2-1)のうち、ヒドロキシル基をエポキシ基に置き換えた化合物、又はヒドロキシル基をグリシジルエーテル基に置き換えた化合物等が挙げられる。
前記(A2)における、(a1)をα,β-不飽和カルボン酸又はα,β-不飽和カルボン酸無水物で変性した化合物(a2)と、カルボキシル基又は無水物基と反応することができる基を有するフッ素化合物(b2)との反応は、(a2)が有するカルボキシル基又は無水物基と、(b2)が有するヒドロキシル基、アミノ基又はエポキシ基等とを付加反応させる方法や、通常のエステル製造法に従って脱水縮合反応させる方法等で行うことができる。
前記反応には、ベンゼン、トルエン、キシレン及びクロルベンゼン等の有機溶剤を用いてもよい。また反応性を高めるために、カルボキシル基又は無水物基を、一旦酸ハライド基に変換した後縮合反応させてもよい。
前記反応には、触媒を用いることもできる。触媒としては、無機酸(硫酸及び塩酸等)、有機スルホン酸(メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸及びナフタレンスルホン酸等)及び有機金属化合物(ジブチルチンオキサイド、テトライソプロポキシチタネート、ビストリエタノールアミンチタネート及びシュウ酸チタン酸カリウム等)等が挙げられる。触媒の使用量は、(a2)の重量に基づいて、反応性及び外観の観点から、好ましくは5重量%以下であり、より好ましくは0.001~1.0重量%である。
前記(A3)における、(a1)を酸化又はヒドロホルミル化変性する方法としては、(a1)を酸素及び/又はオゾンにより酸化する方法(酸化法)、又はオキソ法によるヒドロホルミル化によりカルボニル基を導入する方法が挙げられる。
酸化法によるカルボニル基の導入は、公知の方法、例えば米国特許第3,692,877号明細書記載の方法で行うことができる。ヒドロホルミル化によるカルボニル基の導入は、公知を含む種々の方法、例えば、Macromolecules、Vol.31、5943頁記載の方法で行うことができる。
<熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)>
本発明の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)は、前記有機フッ素変性ポリオレフィン(A)を含有してなる。熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)は、後述の熱可塑性樹脂(B)用の帯電性付与剤(好ましくは熱可塑性樹脂不織布用帯電性付与剤)として使用され、好ましくはポリオレフィン樹脂(B1)用の帯電性付与剤、とりわけポリオレフィン樹脂繊維用帯電性付与剤、ポリオレフィン樹脂不織布用帯電性付与剤として有用である。
(Z)には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要により相溶化剤などの公知の樹脂用添加剤を含有させてもよい。(Z)中の樹脂用添加剤の含有量は、(Z)の重量に基づいて、帯電不織布(Y)の帯電性及び外観の観点から好ましくは0.1~20重量%、より好ましくは1~10重量%である。
<帯電性樹脂組成物(Y0)>
本発明の帯電性樹脂組成物(Y0)は、前記熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)と熱可塑性樹脂(B)とを含有してなる。
熱可塑性樹脂(B)としては、
ポリオレフィン樹脂(B1)[ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)、及びエチレン-エチルアクリレート共重合樹脂等];
ポリ(メタ)アクリル樹脂(B2)[ポリメタクリル酸メチル等];
ポリスチレン樹脂(B3)[ビニル基含有芳香族炭化水素単独重合体、及びビニル基含有芳香族炭化水素と、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロニトリル及びブタジエンからなる群から選ばれる1種以上とを構成単位とする共重合体;例えばポリスチレン(PS)、スチレン/アクリロニトリル共重合体(SAN樹脂)、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS樹脂)、メタクリル酸メチル/ブタジエン/スチレン共重合体(MBS樹脂)及びスチレン/メタクリル酸メチル共重合体(MS樹脂)]等;
ポリエステル樹脂(B4)[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、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリブチレンアジペート及びポリエチレンアジペート];
ポリアミド樹脂(B5)[ナイロン66、ナイロン69、ナイロン612、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6/66及びナイロン6/12等];
ポリカーボネート樹脂(B6)[ポリカーボネート及びポリカーボネート/ABSアロイ樹脂(PC/ABS)等];
ポリアセタール樹脂(B7)、ポリフェニレンエーテル樹脂(B8)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
上記(B)のうち、後述する帯電不織布(Y)の帯電性および外観の観点から、好ましいのは(B1)~(B7)からなる群より選択される少なくとも1種であり、より好ましいのは(B1)及び(B2)~(B7)からなる群より選択される少なくとも1種であり、さらに好ましいのは(B1)である。
帯電性樹脂組成物における熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)の含有率は、帯電性及び外観の観点から、(B)の重量に基づいて、好ましくは0.1~30重量%であり、より好ましくは0.5~20重量%、更に好ましくは1~15重量%、特に好ましくは3~10重量%である。帯電性樹脂組成物中の有機フッ素変性ポリオレフィン(A)の含有率は、帯電性及び外観の観点から、(B)の重量に基づいて、好ましくは0.1~28重量%、より好ましくは0.5~18重量%、更に好ましくは1~12重量%、特に好ましくは3~9重量%である。
帯電性樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で必要により、その他の添加剤(C)を含有させることができる。(C)としては、着色剤(C1)、離型剤(C2)、酸化防止剤(C3)、難燃剤(C4)、紫外線吸収剤(C5)、抗菌剤(C6)、及び充填剤(C7)等が挙げられる。(C)は2種以上を併用してもよい。
着色剤(C1)としては、無機顔料(白色顔料、コバルト化合物、鉄化合物及び硫化物等)、有機顔料(アゾ顔料及び多環式顔料等)及び染料(アゾ系、インジゴイド系、硫化系、アリザリン系、アクリジン系、チアゾール系、ニトロ系及びアニリン系等)等が挙げられる。
離型剤(C2)としては、炭素数12~18の脂肪酸のアルキル(炭素数1~4)エステル(ステアリン酸ブチル等)、炭素数2~18の脂肪酸のグリコール(炭素数2~8)エステル(エチレングリコールモノステアレート等)、炭素数2~18の脂肪酸の多価(3価以上)アルコールエステル(硬化ヒマシ油等)及び流動パラフィン等が挙げられる。
酸化防止剤(C3)としては、フェノール化合物〔単環フェノール(2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール等)、ビスフェノール[2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)等]及び多環フェノール[1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン等]等〕、アミン化合物(オクチル化ジフェニルアミン等)等が挙げられる。
難燃剤(C4)としては、ハロゲン含有難燃剤、窒素含有難燃剤、珪素含有難燃剤等が挙げられる。
紫外線吸収剤(C5)としては、ベンゾトリアゾール[2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等]、ベンゾフェノン(2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン等)、サリチレート(フェニルサリチレート等)及びアクリレート(2-エチルヘキシル-2-シアノ-3,3’-ジフェニルアクリレート等)等が挙げられる。
抗菌剤(C6)としては、安息香酸、ソルビン酸、ハロゲン化フェノール、有機ヨウ素、ニトリル(2,4,5,6-テトラクロロイソフタロニトリル等)、チオシアノ(メチレンビスチアノシアネート等)、N-ハロアルキルチオイミド、銅剤(8-オキシキノリン銅等)、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、トリハロアリル、トリアゾール、4級アンモニウム化合物及びピリジン系化合物等が挙げられる。
充填剤(C7)としては、無機充填剤(炭酸カルシウム、タルク及びクレー等)及び有機充填剤(尿素及びステアリン酸カルシウム等)等が挙げられる。
熱可塑性樹脂(B)の重量に基づく(C)の合計含有率は、外観の観点から、好ましくは45重量%以下であり、より好ましくは0.001~30重量%、更に好ましくは0.01~10重量%である。
熱可塑性樹脂(B)の重量に基づく(C1)の含有率は、外観の観点から、好ましくは0.1~3重量%であり、より好ましくは0.2~2重量%である。
熱可塑性樹脂(B)の重量に基づく(C2)、(C3)、(C5)それぞれの含有率は、外観の観点から、好ましくは0.01~3重量%であり、より好ましくは0.05~1重量%である。
熱可塑性樹脂(B)の重量に基づく(C4)、(C6)それぞれの含有率は、外観の観点から、好ましくは0.5~20重量%であり、より好ましくは1~10重量%である。
熱可塑性樹脂(B)の重量に基づく(C7)の含有率は、外観の観点から、好ましくは0.5~10重量%であり、より好ましくは1~5重量%である。
本発明の帯電性樹脂組成物(Y0)は、本発明の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)、熱可塑性樹脂(B)、必要により(C)を溶融混合することにより得ることができる。溶融混合する方法としては、例えば、ペレット状又は粉体状にした各成分を、適切な混合機(ヘンシェルミキサー等)で混合した後、押出機で溶融混合してペレット化する方法が適用できる。
溶融混合時の各成分の添加順序には特に制限はないが、例えば、下記の方法等が挙げられる。
[1](Z)を溶融混合した後、(B)、必要により(C)を一括投入して溶融混合する方法。
[2](Z)を溶融混合した後、(B)の一部をあらかじめ溶融混合して(Z)の高濃度組成物(マスターバッチ樹脂組成物)を作製した後、残りの(B)並びに必要に応じて(C)を溶融混合する方法(マスターバッチ法又はマスターペレット法)。
[2]の方法におけるマスターバッチ樹脂組成物中の(Z)の濃度は、好ましくは40~80重量%であり、より好ましくは50~70重量%である。
上記[1]及び[2]の方法のうち、(Z)を(B)に効率的に分散しやすいという観点から、[2]の方法が好ましい。
<帯電不織布(Y)>
本発明の帯電不織布(Y)は、前記帯電性樹脂組成物(Y0)を加工して得られる。
本発明の帯電不織布(Y)の製造方法としては、該帯電性樹脂組成物(Y0)を用いて、例えばスパンボンド法やメルトブロー法、フラッシュ紡糸法等の直接法や、短繊維からカードウェブを得、これを水流絡合、エンボスあるいはニードルパンチなどの繊維固定方法により製造する方法等が挙げられる。
該不織布の繊維断面の形態は特に制限されるものではなく、円形であっても、異型であっても、中空であっても何ら問題なく、紡糸口金の形状を適宜選択することで、様々な断面形状とすることができる。
前記の不織布の製造方法は具体的には以下のとおりである。
(i)スパンボンド法:
帯電性樹脂組成物を加熱溶融して紡糸口金から吐出させ、吐出された紡出糸条を横型吹き付けや環状吹きつけ等の種々の冷却装置を用いて冷却した後、引き取り手段(例えば、エアサッカー等の吸引装置やローラー等)を用いて牽引細化し、引き続き、吸引装置から排出された糸条群を開繊させた後、スクリーンから成るコンベアの如き移動堆積装置上に開繊堆積させて塊状の繊維を得る。次いで、この移動堆積装置上に形成された塊状の繊維に、加熱されたエンボス装置または超音波融着装置などの部分熱圧着装置を用いて部分的に熱圧着を施すことにより不織布を得る。
(ii)メルトブロー法:
紡糸孔から溶融紡出すると同時に、紡糸孔に隣接して設置されたスリット状気体吹出口から紡糸温度とほぼ同じ温度の高温高速気体を噴出して細繊維化した極細繊維流を移動するコンベアネット上に捕集して不織布を得る。
これらの樹脂不織布の製造方法のうち、生産性の観点から好ましいのはスパンボンド法およびメルトブロー法、より好ましいのはメルトブロー法である。
本発明は、熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)と熱可塑性樹脂(B)とを含有してなる帯電性樹脂組成物(Y0)を、加工して帯電不織布を得る工程を含む、帯電不織布の製造方法も包含する。好ましくは、帯電性樹脂組成物(Y0)を、スパンボンド法又はメルトブロー法により加工して、帯電不織布を得る。
本発明の帯電不織布(Y)の帯電性、外観(表面外観)は、該不織布を溶融、成形したフィルムの表面外観、摩擦帯電圧により、評価できる。
本発明の帯電不織布(Y)は、種々の用途に使用できるが、フィルター、マスク、ガーゼ、包帯、紙おむつ、掃除用不織布、化学ぞうきん等に好適に使用できる。
本発明は、ポリオレフィンの分子末端及び/又は分子側鎖にフルオロ炭化水素基を有する有機基を少なくとも1個有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A)の、熱可塑性樹脂に帯電性を付与するための使用;
ポリオレフィンの分子末端及び/又は分子側鎖にフルオロ炭化水素基を有する有機基を少なくとも1個有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A)の、不織布に帯電性を付与するための使用;及び、
熱可塑性樹脂と、ポリオレフィンの分子末端及び/又は分子側鎖にフルオロ炭化水素基を有する有機基を少なくとも1個有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A)とを混合することを含む、熱可塑性樹脂に帯電性を付与する方法、も包含する。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下において部は重量部を示す。
酸価(mgKOH/g)は、JIS K0070(1992)に準じた方法で測定した。
数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて上記の条件で測定した。
<製造例1>
[少なくとも片末端が変性可能なポリオレフィン(a1-01-α)の製造]
窒素導入管、排ガス留出管、撹拌装置および冷却管を備えた反応容器に、プロピレン98モル%およびエチレン2モル%を構成単位とするポリオレフィン(Mw200,000)100部を窒素雰囲気下に入れ、気相部分に窒素を通気しながらマントルヒーターにて加熱溶融し、撹拌しながら360℃で40分間熱減成を行い、少なくとも片末端が変性可能なポリオレフィン(a1-01-α)を得た。(a1-01-α)の炭素1,000個当たりの二重結合数は1.7個、Mn44,000であった。
<製造例2>
[重合性不飽和結合を有するポリオレフィンをα,β-不飽和カルボン酸無水物で変性した化合物(a2-α)の製造]
撹拌機、温度計、加熱冷却装置、窒素導入管及び減圧装置を備えたステンレス製耐圧反応容器に、少なくとも片末端が変性可能なポリオレフィン(a1-01-α)90部、無水マレイン酸10部及びキシレン30部を投入し、均一に混合した後、窒素置換し、密閉下、撹拌しながら200℃まで昇温して溶融させ、同温度で10時間反応させた。次いで、過剰の無水マレイン酸とキシレンを、減圧下(0.013MPa以下)、200℃で3時間かけて留去して、化合物(a2-α)91部を得た。(a2-α)の酸価(mgKOH/g)は2.5、Mnは44,200であった。
<製造例3>
[重合性不飽和結合を有するポリオレフィンをα,β-不飽和カルボン酸無水物で変性した化合物(a2-β)の製造]
製造例2と同様の耐圧反応容器に、熱減成法で得られた低分子量ポリプロピレン[ポリプロピレン(MFR:10g/10min)を410±0.1℃、窒素通気下(80mL/分)に16分間熱減成して得られたもの。Mn:3,400、炭素数1,000個当たりの二重結合数:7.0、1分子当たりの二重結合の平均数:1.8、両末端変性可能なポリオレフィンの含有率:90重量%]90部、無水マレイン酸10部及びキシレン30部を投入し、均一に混合した後、窒素置換し、密閉下、撹拌しながら200℃まで昇温して溶融させ、同温度で10時間反応させた。次いで、過剰の無水マレイン酸とキシレンを、減圧下(0.013MPa以下)、200℃で3時間かけて留去して化合物(a2-β)95部を得た。(a2-β)の酸価は27.5、Mnは3,600であった。
<製造例4>
[有機フッ素変性ポリオレフィン(A-1)の製造]
製造例2と同様の耐圧反応容器に、キシレン180部、低分子量ポリオレフィン[「サンワックス161P」、三洋化成工業(株)製]40部及びパ-フルオロアルキルエチレン[ダイキン工業(株)製]60部を投入し、窒素雰囲気下、撹拌しながら125℃に昇温し、同温度でジ-t-ブチルペルオキシド1.25部を10分間かけて滴下した後、2時間撹拌した。次いで、125℃でジ-t-ブチルペルオキシド0.63部を10分間かけて滴下した後、同温度で2時間撹拌した。減圧下(0.013MPa以下)、125℃でキシレンを2時間かけて留去し、分子側鎖にフルオロ炭化水素を有する有機基を有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A-1)を得た。(A-1)のフッ素含有率は50重量%、Mnは24,000であった。
<製造例5>
[有機フッ素変性ポリオレフィン(A-2)の製造]
製造例4において、低分子量ポリオレフィン[「サンワックス161P」、三洋化成工業(株)製]40部及びパ-フルオロアルキルエチレン[ダイキン工業(株)製]60部を、1-テトラコセン80部及びパ-フルオロアルキルエチレン[ダイキン工業(株)製]20部に変更した以外は製造例4と同様にして、有機フッ素変性ポリオレフィン(A-2)を得た。(A-2)のフッ素含有率は15重量%、Mnは16,000であった。
<製造例6>
[有機フッ素変性ポリオレフィン(A-3)の製造]
製造例2と同様の耐圧反応容器に、(a2-α)98部及び1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-1-デカノール2部を投入し、撹拌しながら170℃に昇温し同温度で1時間撹拌した。次いで減圧下(0.013MPa以下)、170℃で未反応の1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-1-デカノールを2時間かけて留去し、分子側鎖にフルオロ炭化水素基を有する有機基を有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A-3)を得た。(A-3)のフッ素含有率は1重量%、Mnは44,500であった。
<製造例7>
[有機フッ素変性ポリオレフィン(A-4)の製造]
製造例6において、(a2-α)98部及び1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-1-デカノール2部を、(a2-β)60部及び1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-1-デカノール40部に変更した以外は製造例6と同様にして、有機フッ素変性ポリオレフィン(A-4)を得た。(A-4)のフッ素含有率は25重量%、Mnは4,500であった。
<製造例8>
[有機フッ素変性ポリオレフィン(A-5)の製造]
製造例2と同様の耐圧反応容器に、(a2-α)98部、1H,1H-トリデカフルオロヘプチルアミン2部を投入し、撹拌しながら170℃に昇温し同温度で1時間撹拌した。次いで減圧下(0.013MPa以下)、170℃で未反応の1H,1H-トリデカフルオロヘプチルアミンを2時間かけて留去し、分子末端にフルオロ炭化水素基を有する有機基を有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A-5)を得た。(A-5)のフッ素含有率は1重量%、Mnは44,500であった。
<製造例9>
[有機フッ素変性ポリオレフィン(A-6)の製造]
製造例2と同様の耐圧反応容器に、酸変性ポリオレフィン[「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]95部及び1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-1-デカノール5部を投入し、撹拌しながら170℃に昇温し同温度で1時間撹拌した。次いで減圧下(0.013MPa以下)、170℃で未反応の1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-1-デカノールを2時間かけて留去し、分子側鎖にフルオロ炭化水素基を有する有機基を有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A-6)を得た。(A-6)のフッ素含有率は3重量%、Mnは15,500であった。
<製造例10>
[有機フッ素変性ポリオレフィン(A-7)の製造]
製造例9において、酸変性ポリオレフィン[「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]95部及び1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-1-デカノール5部を、酸化ポリオレフィン[三洋化成工業(株)製、酸化ポリオレフィンワックス、酸価;19、Mn;3,500]95部及び1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-1-デカノール5部に変更した以外は製造例9と同様にして、有機フッ素変性ポリオレフィン(A-7)を得た。(A-7)のフッ素含有率は4重量%、Mnは4,500であった。
<製造例11>
[有機フッ素変性ポリオレフィン(A-8)の製造]
製造例2と同様の耐圧反応容器に、キシレン180部、高分子量ポリオレフィン[「サンファイン」、旭化成(株)製]99部及びテトラフルオロエチレン[ダイキン工業(株)製]1部を投入し、窒素雰囲気下、撹拌しながら125℃に昇温し、同温度でジ-t-ブチルペルオキシド1.25部を10分間かけて滴下した後、2時間撹拌した。次いで、125℃でジ-t-ブチルペルオキシド0.63部を10分間かけて滴下した後、同温度で2時間撹拌した。減圧下(0.013MPa以下)、125℃でキシレンを2時間かけて留去し、分子側鎖にフルオロ炭化水素を有する有機基を有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A-8)を得た。(A-8)のフッ素含有率は1重量%、Mnは914,000であった。
<製造例12>
[有機フッ素変性ポリオレフィン(A-9)の製造]
製造例2と同様の耐圧反応容器に、キシレン180部、高分子量ポリオレフィン[「ハイゼックスミリオン」、三井化学(株)製]34部及びテトラフルオロエチレン[ダイキン工業(株)製]66部を投入し、窒素雰囲気下、撹拌しながら125℃に昇温し、同温度でジ-t-ブチルペルオキシド1.25部を10分間かけて滴下した後、2時間撹拌した。次いで、125℃でジ-t-ブチルペルオキシド0.63部を10分間かけて滴下した後、同温度で2時間撹拌した。減圧下(0.013MPa以下)、125℃でキシレンを2時間かけて留去し、分子側鎖にフルオロ炭化水素を有する有機基を有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A-9)を得た。(A-9)のフッ素含有率は50重量%、Mnは952,000であった。
<実施例1~12、比較例1>
表1に示す配合組成(部)に従って、配合成分をヘンシェルミキサーで3分間ブレンドした後、ベント付き2軸押出機にて、100rpm、170℃、滞留時間5分の条件で溶融混練して、各熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)を作製した。
なお、比較のために、トリフェニルホスファイト50部とジラウリルチオジプロピオネート50部との混合物を比較例1の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(比Z-1)とした。
熱可塑性樹脂用帯電性付与剤の配合組成及び有機フッ素変性ポリオレフィン(A)中のフッ素含有率(重量%)を表1に示す。
Figure 0007411092000001
表1中の記号の内容は以下の通りである。
(X-1):
酸変性ポリオレフィン(X)(相溶化剤)[「ユーメックス1001」、三洋化成工業(株)製]
<実施例13~31、比較例2~5>
表2に示す配合組成(部)に従って、配合成分をヘンシェルミキサーで3分間ブレンドした後、ベント付き2軸押出機にて、100rpm、200℃、滞留時間5分の条件で溶融混練して、各帯電性樹脂組成物(Y0)を得た。
各帯電性樹脂組成物(Y0)を用いて、後述するメルトブロー製造方法により、帯電不織布(Y)を得て、帯電不織布(Y)を後述の評価方法に従って評価した。
結果を表2に示す。
<メルトブロー製造方法>
各帯電性樹脂組成物(Y0)を、230℃に加熱され温度調節されたメルトブロー紡口ノズルから、230℃のノズル温度、6kg/cmの押し出し圧力、240℃の熱風温度、2.1kg/cmの空気圧力で溶融した樹脂液を吐出した後、このメルトブロー不織布に100℃で熱エンボス加工を施して繊維を融着させることにより、エンボスパターンを有する繊維径20dtex、目付け量22g/mの不織布を得た。
<性能試験>
(1)表面外観
各不織布をプレス機[型番「TABLE TYPE TEST PRESS SA-302」、テスター産業(株)製]を用い、200℃、5.0MPaの条件で溶融、加圧して成形し、フィルムにした。
試験片(タテ4cm×ヨコ8cm)の表面の外観を目視で観察して、以下の基準で評価した。
<評価基準>
◎:異常なく良好
○:ほとんど異常なく良好
△:表面荒れ、フクレ等が少し認められる
×:表面荒れ、フクレ等が認められる
(2)帯電性[摩擦帯電圧](単位:kV)
各不織布を、JIS L-1094(2014)に準じて、試験片(タテ4cm×ヨコ8cm)各3枚について、綿摩擦布により摩擦し、それぞれ摩擦帯電測定器により帯電圧を測定して平均値を求めた。
Figure 0007411092000002
表2中の記号の内容は以下の通りである。
(B-1):市販のポリプロピレン[商品名「サンアロマーPL500A」、サンアロマー(株)製、Mn300,000]
(B-2):市販のポリエチレン[商品名「ノバテックHJ490」、日本ポリエチレン(株)製、Mn300,000]
(B-3):市販のエチレン/プロピレン共重合体[商品名「サンアロマーPB222A」、サンアロマー(株)製、Mn350,000]
表1~2の結果から、本発明の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)は、比較のものと比べて、帯電不織布(Y)に良好な外観(表面外観)を与え、帯電性に優れることが分かる。
本発明の熱可塑性樹脂用帯電性付与(Z)は熱可塑性樹脂(B)用の帯電性付与剤として使用され、とりわけポリオレフィン樹脂(B1)用の帯電性付与剤として有用である。
また、本発明の帯電不織布(Y)は、種々の用途に使用できるが、フィルター、マスク、ガーゼ、包帯、紙おむつ、掃除用不織布、化学ぞうきん等に好適に使用できる。

Claims (8)

  1. ポリオレフィンの分子末端及び/又は分子側鎖にフルオロ炭化水素基を有する有機基を少なくとも1個有する有機フッ素変性ポリオレフィン(A)を含有してなる熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)であって、
    熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)は、有機フッ素変性ポリオレフィン(A)のみからなる、又は、有機フッ素変性ポリオレフィン(A)と0重量%を超え10重量%以下の酸変性ポリオレフィン(X)のみからなる熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)
  2. 有機フッ素変性ポリオレフィン(A)中のフッ素含有率が、有機フッ素変性ポリオレフィン(A)の重量に基づいて0.1~50重量%である請求項1記載の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤。
  3. 有機フッ素変性ポリオレフィン(A)の数平均分子量が500~1,000,000である請求項1又は2記載の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤。
  4. 有機フッ素変性ポリオレフィン(A)が下記の(A1)~(A3)からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1~3のいずれか記載の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤。
    (A1):オレフィン(am)及び/又は重合性不飽和結合を有するポリオレフィン(a1)と、二重結合を有するフッ素化合物(b1)を構成単位とする共重合体
    (A2):該重合性不飽和結合を有するポリオレフィン(a1)をα,β-不飽和カルボン酸又はα,β-不飽和カルボン酸無水物で変性した化合物(a2)と、カルボキシル基又は無水物基と反応することができる基を有するフッ素化合物(b2)との反応物
    (A3):該重合性不飽和結合を有するポリオレフィン(a1)を酸化又はヒドロホルミル化変性した化合物(a3)と、カルボキシル基又は無水物基と反応することができる基を有するフッ素化合物(b2)との反応物
  5. 熱可塑性樹脂不織布用である請求項1~4のいずれか記載の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤。
  6. 請求項1~5のいずれか記載の熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)と熱可塑性樹脂(B)とを含有してなる帯電性樹脂組成物(Y0)。
  7. 熱可塑性樹脂用帯電性付与剤(Z)の含有率が、熱可塑性樹脂(B)の重量に基づいて0.1~25重量%である請求項6記載の帯電性樹脂組成物。
  8. 請求項6又は7記載の帯電性樹脂組成物(Y0)を加工してなる帯電不織布(Y)。
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