JPH01221573A - 不飽和カルボン酸で変性したポリプロピレン系不織布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、表面層を不飽和カルボン酸もしくはその誘導
体でグラフト変性したポリプロピレン系不織布に関する
もので、より詳細には、ポリプロピレン系不織布の表面
に、活性エネルギー光線を照射する前あるいは照射後に
不飽和カルボン酸もしくはその誘導体溶液を塗布するか
、あるいは不飽和カルボン酸もしくはその誘導体溶液中
にポリプロピレン系不織布を浸漬し、その溶液に活性エ
ネルギー光線を照射することによって、表面層を不飽和
カルボン酸もしくはその誘導体でグラフト変性した保水
性に優れたポリプロピレン系不織布に関する。

（従来の技術） ポリプロピレンを基材とする不織布は、耐薬品性、熱加
工性、吸油性、低吸湿性および抗菌性に優れており、成
形品の厚みも０．１ｍｍ程度の薄いものから、１０ｍｍ
程度の嵩高なものまで容易に成形することができるため
、厚さの薄いものは農業用被覆材、包装、衣料、寝具、
家具、医療用衛生材料、フィルターなε゛として、また
嵩高なものは、油吸着材や排水土砂セパレーション、地
盤改良、鉄道工事などの土木工事用材料として広く利用
されている。

しかしながら、このポリプロピレン系不織布は、基材と
して使用するポリプロピレンの保水性が低いという特性
をそのまま保持しているため、衛生材料や土木資材等の
用途のうち、保水性が要求されるものには十分な対応が
できていないのが現状である。

一方、従来からポリオレフィンに不飽和カルボン酸もし
くはその誘導体をグラフト変性することはよく知られて
いるが、その目的とするところは、ポリオレフィン成形
品の表面を前記単量体でグラフトすることにより、成形
品の染色性や接着性を改善することにあるものが殆どで
あり、本願発明のようにポリプロピレン系不織布の保水
性を改善するためにグラフト変性を行うことは知られて
いない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ポリプロピレン系不織布に、優れた保水性を
付与するためになされたもので、すなわち、本発明によ
れば、表面層を不飽和カルボン酸もしくはその誘導体で
グラフト変性したポリプロピレン系不織布、特に、前記
グラフト変性が、ポリプロピレン系不織布の表面に、不
飽和カルボン酸もしくはその誘導体溶液を塗布した後に
、活性エネルギー光線を照射するか、あるいは活性エネ
ルギー光線照射後に不飽和カルボン酸もしくはその誘導
体溶液を塗布するか、あるいは不飽和カルボン酸もしく
はその誘導体溶液中にポリプロピレン系不織布を浸漬し
、その溶液に活性エネルギー光線を照射することによっ
て行われたポリプロピレン系不織布が提供される。

（作　用） 本発明によれば、ポリプロピレン系不織布の表面に、不
飽和カルボン酸もしくはその誘導体を、プラズマ放電処
理か、あるいは電子線照射処理等の活性エネルギー光線
照射の下にグラフト変性することにより、該不織布の保
水性を著しく向上させるとともに、親水性、染色性およ
び接着性が優れたポリプロピレン系不織布が得られると
いう知見に基づいてなされたものである。

（好適態様の説明） ポリプロピレン系不織布とは、ポリプロピレン、または
プロピレンを主体とし、これに少量のエチレンを共重合
させたプロピレン−エチレン共重合体、またはポリプロ
ピレンを主体とし、これと相溶性を有するポリアミド系
、ポリアクリル系などの他の熱可塑性重合体との混合物
を溶融紡糸して得られたフィラメント、あるいはプロピ
レン系重合体を溶融紡糸して得られたフィラメントと、
前記ポリプロピレンと相溶性を有する他の熱可塑性重合
体を溶融紡糸して得られたフィラメントとの混合物を、
接着剤を用いるか、熱融着するか、あるいは機械的に繊
維を絡み合わせて成形された不織布を指すものであるが
、不織布としての生産性”、経済性、強度などの観点か
ら、特にポリプロピレン単体から成るものを熱融着法に
よって製造されたものであることが好ましい。

不飽和カルボン酸もしくはその誘導体としては、具体的
には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸
、フマール酸、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シ
トラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ナジック酸
■［エンドシス−ビシクロ［２，２，１］へブドーｌ−
エン−２，３−ジカルボン酸］など不飽和モノおよびジ
カルボン酸、またはその誘導体、例えば酸ハライド、ア
ミド、イミド、無水物、エステルなどが挙げられ、具体
的には塩化マレニル、マレイミド、無水マレイン酸、無
水シトラコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジ
メチル、グリシジルマレエートなどが例示される。

これらの中では、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン
酸などの不飽和モノおよびジカルボン酸およびその無水
物が好ましい。なお、これらは二種以上を混合して用い
てもよい。

本発明における、不飽和カルボン酸もしくはその誘導体
のグラフト変性は、プラズマ放電または電子線照射のよ
うな活性エネルギー光線照射によって行われる。その際
、不飽和カルボン酸もしくはその誘導体は、適当な溶媒
、例えば水またはアルコール溶液として、活性エネルギ
ー光線照射の前あるいは照射後に不織布表面に塗布する
か、または不織布を活性エネルギー光線照射前あるいは
照射後に不飽和カルボン酸もしくはその誘導体の溶液に
浸漬するか、あるいは不飽和カルボン酸もしくはその誘
導体溶液中に、ポリプロピレン系不織布を浸漬し、その
溶液に活性エネルギー光線を照射することによって行わ
れ、このグラフト反応は窒素等の不活性ガス雰囲気下で
行われることが好ましい。

反応条件は処理および用いるモノマーの程度にもよるが
、通常０℃乃至８０℃、好ましくは室温乃至６０℃にて
ｌ乃至１２０分、好ましくは５乃至６０分間反応させる
。

反応後は通常処理した不織布を水洗し、未反応モノマー
および、生成するホモポリマーを除去する。

不飽和カルボン酸もしくはその誘導体のグラフト量は、
通常０．１重量％以上５００重量％未満、好ましくは０
．３〜３００重量％の範囲である。グラフト量が０．１
重量％未満ではポリプロピレン系不織布の保水性が改良
されるまでに至らず、接着性や染色性も十分なものが得
られない。

プラズマ放電処理は、減圧度：ｌＸ１０−’〜１０Ｔｏ
ｒｒ、好ましくは１０−’〜３　Ｔｏｒｒ、出力＝ｌＯ
〜２００Ｗ、好ましくは５０〜１００Ｗおよび照射時間
：０．１〜３００秒、好ましくは１０〜１００秒の条件
下で行う。プラズマ放電の放電形式としては、高周波放
電、マイクロ波放電、ブロー放電等の放電形式が挙げら
れる。また、処理気体としては、空気、窒素、アルゴン
、ヘリウム等が挙げられ、なかでも窒素、アルゴン、ヘ
リウムが好ましく使用される。これらの気体は単独で用
いてもよいし、任意の割合で混合して用いることもでき
る。　減圧度を１ＯＴｏｒｒより低くすると、減圧度が
足りなく、プラズマが発生しない、−方、１０−’Ｔｏ
ｒｒ以上に減圧すると、発生するプラズマ密度が低くな
り、処理効果が低下するおそれがある。

また、出力を２００Ｗを超えて上げると、不織布の劣化
が生じ、機械的強度が低下するおそれがある。一方、１
０Ｗ未満の出力では処理効果は現われない。照射時間が
０．１秒より短いと処理効果が現われず、３００秒より
長いと、不織布の機械的強度が著しく低下する。

不織布と不飽和カルボン酸もしくはその誘導体との接触
をプラズマ放電処理後に行う場合は１通常空気に触れる
ことなく、窒素等の不活性気体雰囲気下で前述の不飽和
カルボン酸もしくはその誘導体をグラフトさせる。

また、電子線照射処理は、加速電圧１００乃至１０００
ＫＶ、好ましくは２００乃至４００ＫＶ、電子流ｌ乃至
２０ｍＡ、好ましくは２乃至１５ｍＡ、特に好ましくは
３乃至１０ｍＡ、照射線量０．１乃至３０　Ｍｒａｄ、
好ましくは０．５乃至１０！１ｌｒａｄの条件下で行う
。処理後は後処理時までそのまま放置しておいてもよい
が、好ましくは一５０℃程度の低温でサンプルを保持す
ることが好ましい。

この場合も、不飽和カルボン酸もしくはその誘導体は、
処理の前あるいは処理中または処理後に不織布と接触さ
せるものであるが、作業性の点からは、照射処理後の不
織布を窒素等の不活性気体雰囲気中で不飽和カルボン酸
もしくはその誘導体の溶液中に浸漬することによって接
触させる方法が特に好ましい。

照射線量が０．ＩＭｒａｄ未満だと効果はなく、一方３
０Ｍｒａｄ　　を超えると照射時に温度が上昇し、生成
した活性ラジカルが失活するおそれがある。

本発明の方法に用い得る電子線照射装置の例としては、
日新ハイボルテージ株式会社製のエリアビーム形電子線
照射装置キュアトロン■を例示することができる。

本発明において、不飽和カルボン酸もしくはその誘導体
のグラフト変性をプラズマ放電処理や電子線照射処理な
どの活性エネルギー光線の照射による方法によって行う
ことにより、あらゆる形態の不織布、例えば筒状や折り
畳んだような使用時の形態のものについても容易にグラ
フト変性を行うととができる点で極めて効率的なグラフ
ト変性方法ということができる。

本発明におけるポリプロピレン系不織布を得るためのグ
ラフト変性方法は、本出願人の出願に係る特開昭６２−
５９６３７号公報で提案した超高分子量ポリエチレンの
延伸物の接着性を改良する方法においても使用している
もので、この発明は、超高分子量ポリエチレンの延伸物
にプラズマ放電処理もしくは電子線照射処理を施した後
、該延伸物の表面に不飽和カルボン酸もしくはその誘導
体を接触させることにより表面にグラフト重合した超高
分子量ポリエチレン延伸物を得るものである。この発明
が目的としている超高分子量ポリエチレンの延伸物は、
明細書にも明示しであるように、引張弾性率が２０　Ｄ
Ｐａ以上の高剛性、高引張強度のフィラメント状あるい
はテープ状延伸物であり、グラフト処理した延伸物をロ
ープ、ネット、不織物、クロスシートなどの、剛性で高
引張強度が要求される製品としての用途に供するもので
ある。

したがって、このような製品においては、剛性や引張強
度に優れ、接着性にも優れているという特性が要求され
るもので、該発明は、このような要求に応えるものとし
て意義を有するものである。

本発明者らは、従来ポリプロピレン系不織布を衛生材料
や土木資材として利用する場合、その保水性が劣るため
に、利用分野が制限される実情に鑑み、ポリプロピレン
系不織布の保水性を向上させるべく研究を重ねた結果、
ポリプロピレン系不織布の表面層を、プラズマ放電処理
するか、あるいは電子線照射処理などの活性エネルギー
光線照射を行い、その照射前あるいは照射後に不飽和カ
ルボン酸もしくはその誘導体溶液を塗布することにより
得られる１表面層に該単量体がグラフトした不織布が、
保水性を著しく向上させるという知見を得、本発明を完
成するに至った。

即ち、本発明は、前記特開昭６２−５９６３７号公報に
記載された剛性の成形品である超高分子量ポリエチレン
の延伸物において具備すべき物性とは全く異なるポリプ
ロピレン系不織布の保水性を向上させることに成功した
ものであり、処理手段が公知の接着性改良方法と同じで
あっても、その対象物ならびにその効果が全く相違する
ものであり、その点で本発明は前記公知の接着性改良方
法とは明瞭に区別されるべきである。

（発明の効果） 本発明によれば、ポリオレフィン系不織布の表面に、活
性エネルギー光線を照射し、照射前あるいは照射後に不
飽和カルボン酸もしくはその誘導体溶液を塗布するか、
または不飽和カルボン酸もしくはその誘導体溶液中にポ
リプロピレン不織布を浸漬し、同時にその溶液に活性エ
ネルギー光線を照射することによって、表面に前記単量
体をグラフト変性させたポリプロピレン系不織布が得ら
れるものであり、このグラフト変性された不織布は優れ
た保水性を示し、衛生材料や土木資材などにおいて保水
性が要求される用途、例えば、紙おむつの表皮材、保水
性が要求される土木シート等の用途に広く利用されると
ともに、親水性、接着性・染色性にも優れているために
、他素材と複合した各種産業資材、工業資材、テキスタ
イル等の用途に広く利用されるものである。

（実施例） 以下に本発明の実施例を示すが、実施例中、保水性の評
価は、Ｊ、ＴＡＰＰＩ紙バルブ試験方法Ｎｏ、３２−８
０により、接着性は二液ウレタン型接着剤（商品名ペン
ギンセメント３７ｏ（セメダイン社製））によってステ
ンレス板と１インチの幅で接着し、剥離速度５０　ｍｍ
／ｍｉｎで１８０度剥離を行うことにより、また染色性
は、１重量％のＣ，１，ベーシックグリーン４　（Ｍａ
ｌａｃｈｉｔｅ　Ｇｒｅｅｎ（和光純薬製））水溶液を
調整し、７０℃に加熱し、これに試料を入れ３０分間放
置し染色した後に、洗剤洗い一水洗いを１０回繰り返し
減圧乾燥して、着色を目視で調べることによって、それ
ぞれ評価した。

実施例１ 目付２０ｇ／ｍ２のポリプロピレン不織布（三井石油化
学工業■製、商品名シンテックス）に日新ハイボルテー
ジ■製の電子線照射装置　キュアトロン■を用いてｌ０
１Ｊｒａｄの電子線を窒素雰囲気下で冷却しながら表面
、裏面ともに照射した。ついで、この不織布を予め十分
に脱気され、モール塩が０．２５重量％添加された５０
重量％の４０℃アクリル酸水溶液に、１０分間浸漬して
グラフト重合を行った。更に本変性不織布を多量の水で
３０分間洗浄し、７０℃で一昼夜減圧乾燥を行った。

モノマーのグラフト率は４０重量％であった。

本変性不織布の保水量は７ｃｍＸ７ｃｍの変性不織布１
０枚重ねたもので１２．３　ｇであった。また接着性テ
ストでは、接着強度が高く本不織布の材料破壊が起こっ
た。染色テストでは、緑色に均一に染色されていた。

実施例２ 実施例１において、アクリル酸水溶液の濃度を６０重量
％とし、アクリル酸をグラフトした後に４０％ＫＤＨ水
溶液に、７０℃の温度で６０分間浸漬して中和処理をす
る工程を追加する以外は同様にして、変性不織布を作製
した。モノマーのグラフト量は８０重量％であった。

実施例Ｉと同様の方法で評価したところ、保水量は１４
．４　ｇであり、接着性テストでは変性不織布の材料破
壊が起こった。また染色性テストでも均一に緑色に染色
されていた。

実施例３ ■サムコインターナショナル研究所製の高周波プラズマ
処理装置を用いて、実施例１と同じ不織布を、出力５０
Ｗ、真″空度２　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、処理気体とし
て窒素を用い、処理時間９０秒で処理した。これを空気
に触れさせることなく、窒素バブリングによって十分脱
気した５０（重量）％のアクリル酸水溶液に浸漬し、こ
れを５０℃に加熱して、３０分間放置した。後処理（重
合）後、約３時間水洗いして、生成したホモポリマーお
よび未反応モノマーを洗浄し、終了後、約２４時間減圧
乾燥し、これを試料とした。なお、アクリル酸のグラフ
ト量は、酸素分析で測定したところ３重量％であった。

実施例１と同様の方法で評価したところ、保水量は１．
４　ｇであり、接着性テストでは５６０ｇ／２５ｍｍの
値を示した。また染色性テストでは均一に染色されてい
た。

比較例１ 実施例１で用いたポリプロピレン不織布を、アクリル酸
による変性処理を行わずに実施例１と同様にして評価し
た。その結果、保水量はＯｇであり、接着性テストでは
２０ｇ／２５ｍｍでほとんど接着していなかった。また
染色性テストでは、全く染色されていなかった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面層を不飽和カルボン酸もしくはその誘導体で
   グラフト変性したポリプロピレン系不織布。
2. （２）前記グラフト変性が、ポリプロピレン系不織布の
   表面に、不飽和カルボン酸もしくはその誘導体溶液を塗
   布した後に、活性エネルギー光線を照射するか、活性エ
   ネルギー光線照射後に不飽和カルボン酸もしくはその誘
   導体溶液を塗布するか、あるいは不飽和カルボン酸もし
   くはその誘導体溶液中にポリプロピレン系不織布を浸漬
   し、その溶液に活性エネルギー光線を照射することによ
   って行われたものである請求項（１）記載のポリプロピ
   レン系不織布。
3. （３）前記活性エネルギー光線処理が、プラズマ放電処
   理か、あるいは電子線照射処理である請求項（２）記載
   のポリプロピレン系不織布。