TWI758141B - 帶電性鞘芯結構纖維、由該纖維所得到之不織布、複合不織布、不織布加工品、及不織布加工品之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明可提供一種能滿足耐熱性及帶電保持性之帶電性鞘芯結構纖維，其係以聚丙烯系樹脂作為主體樹脂之帶電性鞘芯結構纖維，於前述鞘部中含有(a)羧酸酐改質聚烯烴及(b)選自包含由酚系抗氧化劑及磷系抗氧化劑組合而成的抗氧化劑或硫系抗氧化劑之群組的至少1種抗氧化劑，同時於鞘部之外周表面，附著有作為(c)整理加工用油劑的包含通式(I)所示的聚氧化烯烷基醚之油劑。
Figure 110110772-A0101-11-0001-1
(式中，R1 表示碳數10～30之飽和或不飽和的脂肪族烴基；R2 表示氫原子或甲基，k為1～4之整數)。

Description

帶電性鞘芯結構纖維、由該纖維所得到之不織布、複合不織布、不織布加工品、及不織布加工品之製造方法
本發明關於即使在高溫環境下也能維持高的駐極體性之帶電性鞘芯結構纖維等。
近年來，隨著討厭抽菸的意識升高或因花粉症或室內塵埃等所造成的過敏症狀等之增加，家庭內或汽車內的空氣清淨化意識係升高，空氣過濾器等之需求增加。於如此的過濾器中，一般使用聚烯烴系樹脂纖維等，利用已利用靜電的捕集機能之駐極體不織布。 作為上述駐極體不織布，已知使用短纖維(staple fiber) 作為原棉者，於由此短纖維來形成不織布中，一般而言，使該短纖維通過梳理機而開纖，進行毛網(web)化後，使用熔接或交纏等之手段。該不織布係被熱駐極體或電駐極體等之方法所駐極體化而成為駐極體不織布。
於上述使用短纖維的不織布之製造中，必須在梳理步驟中抑制靜電之發生，因此通常使具有抗靜電能力的界面活性劑等之油劑附著於原棉上。然而，如此的油劑係成為不織布之駐極體化之妨礙，而且例如即使經駐極體化，也成為在比較短時間內使粉塵過濾效率(捕集率)等性能降低之原因。因此，若企圖減少原棉的油劑附著量，則在梳理步驟中容易發生靜電，對操作性造成不良影響，不織布化變困難，或者發生良率降低等之問題。
又，於將不織布駐極體化之前，亦有洗淨去除所附著的油劑，或藉由水噴射法交纏之同時去除油劑成分去除等之手法，此時必須增加步驟或新的設備，發生製造成本升高等之問題。
基於如此的情事，專利文獻1中揭示一種駐極體不織布用聚烯烴系熱接著纖維，其係能給予可長期間維持良好的駐極體性能之不織布的聚烯烴系熱接著纖維，特徵為(1)由油劑0.2～0.6重量%附著而成的聚烯烴系熱接著纖維所構成，(2)藉由加熱處理的不織布化時及/或不織布化後的加熱處理，不織布的油劑附著量減少到0.001～0.2重量%，油劑附著量的減少率可成為60%以上。
另一方面，專利文獻2中揭示作為專利文獻1之發明中的問題點，所請在駐極體加工前必須要熱處理步驟之約束，或需要將纖維處理劑的附著量控制在規定量以下之高品質管理技術之問題點，並提出能克服該等之發明。 亦即，專利文獻2中揭示一種梳理加工用帶電性纖維，其係對於該纖維，附著0.01～1.5重量%的該非離子性處理劑而成，以50重量%以上之範圍含有選自包含特定的山梨糖醇酐脂肪酸酯類及特定的聚氧乙烯伸烷基烷基醚之群組中的至少一種。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2002-339256號公報 專利文獻2：日本發明專利第4670471號公報
[發明欲解決之課題]
然而，於專利文獻1之發明中，在駐極體加工前必須要熱處理步驟之約束，或需要將纖維處理劑的附著量控制在規定量以下之高品質管理技術。又，將高密度聚乙烯用於鞘成分，於車載用過濾器之用途中，有無法滿足耐熱性及帶電保持性之問題。 又，於專利文獻2記載之發明中，在含有通式所示的聚氧化烯烷基醚之非離子性纖維處理劑中，若氧化烯之附加莫耳數成為5以上，則油劑黏度上升，於減少對纖維的附著量之情況中，發生油劑的附著不均而有難以均勻地附著之問題。 另外，車載過濾器由於必須在夏季能耐得住車內溫度變成80℃以上之高溫的耐熱性，而且為了提高灰塵、粉塵等之捕集效率，必須高溫下的帶電維持率。 本發明之課題在於解決上述問題，提供一種尤其於車載用過濾器等之用途中，能滿足耐熱性及帶電保持性之帶電性鞘芯結構纖維。 [用以解決課題之手段]
本發明者們鑒於上述習知技術的問題點，為了達成前述目的而潛心研究的研究，結果發現一種帶電性鞘芯結構纖維可達成其目的，終於完成本發明，其係鞘芯結構纖維，於前述鞘部中含有3～20質量%的(a)羧酸酐改質聚烯烴及(b)特定的抗氧化劑，同時於(c)鞘部之外周表面，使其附著指定的整理加工用油劑，該整理加工用油劑係包含50質量%以上的特定聚氧化烯烷基醚之油劑。
即，本發明提供以下[1]～[14]之發明。 [1]一種帶電性鞘芯結構纖維，其係於鞘部及芯部中以聚丙烯系樹脂作為主體樹脂，且鞘部與芯部之質量比為70/30～30/70之鞘芯結構纖維，其特徵為：於前述鞘部中，含有3～20質量%的(a)羧酸酐改質聚烯烴，及0.5～3.0質量%的(b)選自包含由酚系抗氧化劑及磷系抗氧化劑組合而成的抗氧化劑或硫系抗氧化劑之群組的至少1種抗氧化劑，同時於鞘部之外周表面，相對於前述鞘芯結構纖維之總質量，附著有0.1～1.0質量%的(c)整理加工用油劑，該整理加工用油劑係包含50質量%以上的通式(I)所示的聚氧化烯烷基醚之油劑；
通式(I)
Figure 02_image001
(式中，R1 表示碳數10～30之飽和或不飽和的脂肪族烴基；R2 表示氫原子或甲基，k為1～4之整數)。
[2]如前述[1]記載之帶電性鞘芯結構纖維，其中前述整理加工用油劑係通式(I)中之k為4之聚氧乙烯(4)月桂基醚。 [3]如前述[1]或[2]記載之帶電性鞘芯結構纖維，其中磷系抗氧化劑為參(2,4-二第三丁基苯基)亞磷酸酯。 [4]如前述[1]～[3]中任一項記載之帶電性鞘芯結構纖維，其中聚丙烯系樹脂為均聚丙烯，(a)羧酸酐改質聚烯烴為馬來酸酐改質聚丙烯。 [5]如前述[1]～[4]中任一項記載之帶電性鞘芯結構纖維，其纖維長度為3～120mm，纖度為0.5～10dtex。 [6]一種不織布，其係將如前述[1]～[5]中任一項記載之帶電性鞘芯結構纖維單獨藉由乾式不織布加工法而得者，或係將該帶電性鞘芯結構纖維與熱接著性纖維及/或其它纖維混合，藉由乾式不織布加工法而得者。 [7]如前述[6]記載之不織布，其中前述乾式不織布加工法係選自包含熱黏合法、針扎法、水針法(spunlace process)、化學黏合法及氣流成網法(air-laid process)之群組的至少1者。 [8]如前述[6]或[7]記載之不織布，其中前述熱接著性纖維係以低熔點成分作為鞘成分的鞘芯結構纖維，該鞘成分為聚乙烯系樹脂。 [9]一種複合化不織布，其係使如前述[1]～[5]中任一項記載之帶電性鞘芯結構纖維與選自其它纖維、不織布、薄膜、紙漿薄片、針織物及梭織物的至少1種組合而得。 [10]一種不織布加工品，其使用如一種不織布加工品，其使用如請求項6至8中任一項之不織布或如前述[9]記載之複合化不織布。 [11]如前述[10]記載之不織布加工品，其中前述不織布加工品進行了駐極體處理。 [12]如前述[11]記載之不織布加工品，其中不織布加工品為空氣過濾器、擦拭紙(wiper)及口罩之任一者。 [13]如前述[12]記載之不織布加工品，其中空氣過濾器為車載用空氣過濾器。 [14]一種不織布加工品之製造方法，其包含對如前述[6]～[8]中任一項記載之不織布或如前述[9]記載之複合化不織布，進行駐極體處理之步驟。 [發明之效果]
根據本發明，可提供能有效利用作為要求耐熱性及高駐極體性的車載過濾器等之構成纖維的帶電性鞘芯結構纖維、由該纖維所得到之不織布、複合不織布、不織布加工品及不織布加工品之製造方法。 又，雖然主體樹脂為聚丙烯系樹脂，但藉由僅在鞘側添加用於表面改質之(b)馬來酸酐改質聚烯烴及(b)抗氧化劑，而與在芯成分中亦添加摻合的情況比較下，可削減表面改質劑之成本，可謀求性能與成本之均衡。
[用以實施發明的形態]
以下，說明本發明之合適實施形態。
本發明係一種帶電性鞘芯結構纖維，其係於鞘部及芯部中以聚丙烯系樹脂作為主體樹脂，且鞘部與芯部之質量比為70/30～30/70之鞘芯結構纖維，其特徵為： 於前述鞘部中，含有 3～20質量%的(a)羧酸酐改質聚烯烴，及 0.5～3.0質量%的(b)選自包含由酚系抗氧化劑及磷系抗氧化劑組合而成的抗氧化劑或硫系抗氧化劑之群組的至少1種抗氧化劑，同時 於鞘部之外周表面，相對於前述鞘芯結構纖維之總質量，附著有0.1～1.0質量%的(c)整理加工用油劑，該整理加工用油劑係包含50質量%以上的通式(I)所示的聚氧化烯烷基醚之油劑；
通式(I)
Figure 02_image001
(式中，R1 表示碳數10～30之飽和或不飽和的脂肪族烴基；R2 表示氫原子或甲基，k為1～4之整數)。
本發明之鞘芯結構纖維係於鞘部及芯部中以聚丙烯系樹脂作為主體樹脂，且鞘部與芯部之質量比為70/30～30/70。鞘部與芯部之質量比，從鞘芯結構纖維的熔融紡絲之安定性等之觀點來看，50/50～40/60(鞘部/芯部)係基於與添加至後述鞘部的(a)羧酸酐改質聚烯烴及(b)抗氧化劑的量之關係等而較宜。
＜聚丙烯系樹脂＞ 作為本發明之鞘部及芯部所用的聚丙烯系樹脂，從在車載過濾器等使用時要求高的耐熱性來看，較佳為高熔點的均聚丙烯。其中，特佳為結晶性聚丙烯。作為此結晶性聚丙烯，較宜使用同排聚丙烯系樹脂。其中，同排五單元組分率(isotactic pentad fraction)(IPF)有利上較佳為85%以上，更佳為90%以上。又，分子量分布之指標的Q值(重量平均分子量/數量平均分子量，Mw/Mn比)較佳為6以下，熔體流動速率(MFR)(溫度230℃、荷重2.16kg)較佳為3～100g/10分鐘之範圍。上述IPF未達85%時，立體規則性不充分而結晶性低，所得之纖維的強度等物性差。
尚且，同排五單元組分率(IPF)(一般亦稱為mmmm分率)係表示對於由任意連續的5個丙烯單元所構成之碳-碳鍵造成的主鏈，側鏈的5個甲基皆位於同方向的立體結構之比例，可從同位素碳核磁共振光譜(13 C-NMR)中的Pmmmm(源自丙烯單元5個連續而同排鍵結的部位中之第3單元之甲基的吸收強度)及Pw(源自丙烯單元之全部甲基的吸收強度)，藉由下述式求出。 IPF(%)=(Pmmmm/Pw)×100
＜(a)羧酸酐改質聚烯烴＞ 鞘部中含有的羧酸酐改質聚烯烴(以下亦稱為「改質劑」)，係經由具有不飽和鍵的羧酸化合物之酐所改質的聚烯烴，再者作為羧酸酐改質聚烯烴，羧酸酐改質聚丙烯係從與鞘成分聚丙烯系樹脂的親和性之觀點來看更佳。又，作為用於改質的羧酸酐，較佳為馬來酸酐。 特別地，隨機接技馬來酸酐改質聚丙烯較佳在1分子中有1個以上的馬來酸酐接枝化而改質。隨機接技改質聚丙烯系共聚物例如可藉由使聚丙烯系共聚物分子內產生自由基，使具有不飽和鍵的羧酸化合物或其酐反應而得。 作為隨機接技改質聚丙烯系共聚物之市售品，例如作為隨機接技馬來酸酐改質聚丙烯，可舉出「Toyotac」系列之「M-100」、「M-300」、「M-310」、「PMA H1000A」、「PMA H1100A」、「PMA H3000A」、「PMA-T」、「PMA-F2」、「PMA-L」(以上，東洋紡股份有限公司製)；「Youmex」系列之「1001」、「1010」、「100TS」、「110TS」(以上，三洋化成工業股份有限公司製)；「Kayabulit」系列之「003」、「006」(以上，AKZO NOBEL股份有限公司製)。
羧酸酐改質聚烯烴係相對於鞘部之質量，以3～20質量%摻合，較佳為以5～15質量%，更佳以7～12質量%摻合。未達3質量%時，由於存在於纖維表面的添加劑成分過少，而無法確保高溫下的帶電維持率，超過20質量%時，由於添加劑之MFR高而紡絲變困難，無法穩定地生產。
＜(b)抗氧化劑＞ 於本發明中，在帶電性鞘芯結構纖維的鞘部中，含有0.5～3.0質量%的選自包含由酚系抗氧化劑及磷系抗氧化劑組合而成的抗氧化劑、或硫系抗氧化劑之群組的至少1種抗氧化劑。 就抗氧化劑之第一組合而言，係酚系抗氧化劑及磷系抗氧化劑之組合。
作為酚系抗氧化劑，可舉出2,6-第三丁基苯酚、2-第三丁基-4-甲氧基苯酚、3-第三丁基-4-甲氧基苯酚、2,4-二甲基-6-第三丁基苯酚、2,6-二第三丁基對甲酚、2,6-二第三丁基-4-乙基苯酚、正十八基-3-(3,5-二第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、甲基氫醌等之單酚系抗氧化劑；2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-乙基-6-第三丁基苯酚)、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、4,4’-亞丁基雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、3,9-雙[1,1-二甲基-2-[β-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯氧基]乙基]2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷、2,2’-二羥基-3,3’-二(α-甲基環己基)-5,5’-二甲基二苯基甲烷等之雙酚系抗氧化劑；1,1,3-參(2-甲基-4-羥基-5-第三丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-參(3,5-第三丁基-4-羥基苄基)苯等之三酚系抗氧化劑；四-[亞甲基-3-(3’,5’-二第三丁基-4’-羥基苯基)丙酸酯]甲烷、四-[伸乙基-3-(3’,5’-二第三丁基-4’-羥基苯基)丙酸酯]甲烷等之四酚系抗氧化劑；D-α-生育酚、L-α-生育酚、D-β-生育酚、L-β-生育酚、D-γ-生育酚、L-γ-生育酚、D-δ-生育酚、L-δ-生育酚等之生育酚類；D-α-生育三烯酚、L-α-生育三烯酚、D-β-生育三烯酚、L-β-生育三烯酚、D-γ-生育三烯酚、L-γ-生育三烯酚、D-δ-生育三烯酚、L-δ-生育三烯酚等之生育三烯酚類等。 於此等之中，四-[亞甲基-3-(3’,5’-二第三丁基-4’-羥基苯基)丙酸酯]甲烷係從與磷系抗氧化劑組合使用時的效果優異來看，較宜使用。
又，於本發明中，作為可與酚系抗氧化劑組合使用的磷系抗氧化劑，可舉出亞磷酸三苯酯、亞磷酸二苯基異癸酯、亞磷酸苯基二異癸酯、4,4’-亞丁基-雙(3-甲基-6-第三丁基苯基雙十三基)亞磷酸酯、環狀新戊烷四基雙(亞磷酸十八基酯)(cyclic neopentanetetrayl biscoctadecyl phosphice)、參(壬基苯基)亞磷酸酯、參(2,4-二第三丁基苯基)亞磷酸酯、環狀新戊烷四基雙(2,6-二第三丁基-4-甲基苯基)亞磷酸酯、2,2-亞甲基雙(4,6-二第三丁基苯基)辛基亞磷酸酯等。 於此等之中，從高溫下的帶電效果之持續性之觀點來看，可列舉參(2,4-二第三丁基苯基)亞磷酸酯作為較佳抗氧化劑。
組合酚系抗氧化劑與磷系抗氧化劑而使用時的質量比率，可按照所使用的劑之種類來適宜變更，但為1：0.1～1：15之範圍，較佳為1：1～1：5之範圍。
再者，作為硫系抗氧化劑，可舉出二月桂基3,3’-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基3,3’-硫代二丙酸酯、二硬脂基3,3’-硫代二丙酸酯、1,1’-二硫代雙十八烷、新戊四醇-四(3-月桂基硫代丙酸酯)等。 於此等之中，1,1’-二硫代雙十八烷係從與聚烯烴的相溶性之觀點來看較宜。
本發明中各抗氧化劑係在作為帶電性鞘芯結構纖維之鞘部中的摻合量，必須含有0.5～3.0質量%，較佳為含有0.7質量%～2.0質量%。抗氧化劑係以純度換算一般以0.1質量%以下(ppm級)之比例使用，但於本發明中含有0.5質量%以上之大量的抗氧化劑。若未達0.5質量%，則帶電維持率之絕對值不上升。另一方面，若超過3質量%，則配位於鞘成分表面之抗氧化劑的量變多而對帶電性造成不良影響。
＜(c)整理加工用油劑＞ 本發明之帶電性鞘芯結構纖維的鞘部表面上所附著的整理加工用油劑，包含50質量%以上的下述通式(I)所示之聚氧化烯烷基醚，相對於鞘芯結構纖維之總質量，使其附著0.1～1.0質量%。
通式(I)
Figure 02_image001
(式中，R1 表示碳數10～30之飽和或不飽和的脂肪族烴基；R2 表示氫原子或甲基，k為1～4之整數)。
作為上述通式(I)之聚氧化烯烷基醚，含有50質量%以上的R1 為月桂基、R2 為氫且k為4之聚氧乙烯的聚氧乙烯(4)月桂基醚之整理加工用油劑，係從對纖維的均勻附著性、帶電性、帶電持續性之觀點來看更宜。 於本發明中，鞘部表面上附著的整理加工用油劑，係相對於鞘芯結構纖維之總質量，需要使其附著0.1～1.0質量%，較佳為0.2～0.8質量%，更佳為0.3～0.7質量%。未達0.1質量%時，在梳理帶電性鞘芯結構纖維時會產生靜電，而無法加工。 另一方面，若超過1.0質量%，則油劑成分滲出纖維表面，使駐極體性能展現時的帶電性變差。 使用作為較佳的油劑之上述聚氧乙烯(4)月桂基醚時，特別推薦上述附著量之範圍。
本發明之帶電性鞘芯結構纖維，係正交於纖維軸向之剖面具有鞘芯結構，鞘部必須被覆芯部之全部表面，但未必是同心的鞘芯結構，可多少偏心。又，中央部可為中空結構。帶電性鞘芯結構纖維係從能紡絲成鞘芯結構的熔融紡絲機來暫時牽引所紡絲的未延伸紗，或者直接導引至延伸機，以指定的延伸倍率延伸，接著藉由填塞箱(stuffing box)等之捲曲機，賦予指定的捲曲(捲縮)。通常，整理加工用油劑係在捲縮賦予步驟之前後，藉由噴霧法或在油浴中的含浸法等而賦予。 前述賦予有本發明固有之整理加工用油劑的延伸纖維，係使整理加工用油劑的水分通過乾燥裝置而被去除，然後切割成指定的纖維長度。 本發明之帶電性鞘芯結構纖維係以整理加工用油劑的附著量成為指定值之方式在油劑之賦予步驟中控制。 纖維長度係基於在纖維之開纖中使用梳理者及與最終所得的不織布的結構之關係，較佳為3～120mm。又，帶電性鞘芯結構纖維之纖度係基於與所要求之不織布的結構之關係，較佳為0.5～10dtex。 又，本發明之帶電性鞘芯結構纖維的捲縮數係沒有特別的限制，但以氣流成網法進行毛網化時，0～15山/25mm之範圍係毛網之形成變良好而較宜。此時，若捲縮數遠超過15山/25mm，則纖維間的糾纏變大而纖維的開纖性降低，變難以得到均勻的質地之毛網尤其不織布。又，捲縮形狀可使用前述鋸齒型的二次元捲縮或螺旋型、歐姆型等之立體三次元捲縮等之任一形狀。
本發明之帶電性鞘芯結構纖維可單獨，或者混合該帶電性鞘芯結構纖維與熱接著性纖維及/或其它纖維，藉由乾式不織布加工法而提供不織布。
作為前述乾式不織布加工法，可藉由選自包含熱黏合法、針扎法、水針法、化學黏合法及氣流成網法之群組的1者來得到不織布，可為任一不織布。對所得之該不織布進行駐極體處理，可使用於車載用空氣過濾器、或家具或床等之打掃用擦拭紙、或空調機或空調設備所用的空氣過濾器、口罩等。
又，前述熱接著性纖維係以低熔點成分作為鞘成分之鞘芯結構纖維，混合有該鞘成分為聚乙烯系樹脂的纖維與本發明的帶電性鞘芯結構纖維之不織布，係可藉由比較低溫的熱熔接而確保不織布之機械強度，在駐極體性及加工熱能成本之點上較宜。
於本發明中，提供一種複合化不織布，其係使帶電性鞘芯結構纖維與選自其它纖維、不織布、薄膜、紙漿薄片、針織物及梭織物的至少1種組合而得。 為了使其組合而得到複合不織布，只要適宜利用前述乾式不織布加工法，或進行積層接著即可。作為複合化不織布，例如藉由與網狀物(net)積層，而使不織布具有機械強度及剛性，過濾器加工時的褶襉加工變可能，過濾器本身的強度亦可保持。
前述不織布或複合不織布係按照用途，例如可作為施有山形加工、褶襉加工等的不織布加工品提供。
前述不織布加工品只要是在纖維不熔融的程度之加熱環境下給予電荷之熱駐極體法，或藉由進行電暈放電來給予電荷之電暈放電法等之駐極體處理，而使不織布帶電荷，將捕集機能等之特性賦予至不織布即可。關於駐極體處理法，不特別受此所限。
前述不織布加工品可提供空氣過濾器、擦拭紙及口罩之任一者的不織布加工品。
前述空氣過濾器可提供作為車載用空氣過濾器的不織布加工品。本發明之帶電性鞘芯結構纖維由於以聚丙烯系樹脂作為主體，故含其的不織布具有能對應於作為車載用過濾器所要求之夏季的高溫時之80℃的耐熱性，與高的駐極體性相輔，可適合利用作為車載用空氣過濾器。
本發明亦提供一種不織布加工品之製造方法，其包含對前述不織布或複合化不織布，進行駐極體處理之步驟。 作為駐極體處理，只要是在纖維不熔融的程度之加熱環境下給予電荷之熱駐極體法，或藉由進行電暈放電來給予電荷之電暈放電法等之駐極體處理，使不織布帶電荷，將捕集機能等之特性賦予至不織布即可。 [實施例]
接著，藉由實施例，更詳細地說明本發明，惟本發明完全不受此等之例所限定。尚且，彙總實施例、比較例中所示的物性值之測定法，顯示於以下。 ・單紗纖度：依據JIS-L-1015進行測定。 ・單位面積重量：秤量不織布經切成50cm見方的成形體全體之重量，以每單位面積的重量(g/m2 )表示。 ・整理加工用油劑附著量(%)：使用快速殘脂萃取裝置(東海計器製：R-II型)，對於經乾燥的纖維2g，以乙醇與甲醇的重量混合率為2：1之溶劑10毫升萃取附著油劑2次，測定萃取油劑量。 ・不織布之帶電量：將不織布在110℃之環境下，施加10kV的直流電壓而進行駐極體化處理，製作駐極體不織布，測定其後立即的帶電量。又，在90℃下2小時加熱處理後，在20℃・濕度65%之恒溫室中保管，以SHISHIDO靜電公司製靜電電位測定器STATIRON-DZ4測定5秒後、10秒後、60秒後、180秒後、300秒後、600秒後之帶電量，算出相對於初期之帶電量的維持率。 ・不織布加工：藉由梳理機，將實施例、比較例之原棉開纖，以針扎機施予80支/cm2 的穿刺而得到不織布。
實施例1 作為鞘部及芯部的聚丙烯系樹脂，使用均聚丙烯[PRIME POLYMER股份有限公司製，使用RS1238A(230℃、2.16kg荷重下的熔體流動速率(MFR)為40g/10分鐘、熔點160℃)]，將鞘部與芯部之質量比設為50/50質量份，準備鞘側的原料。 (鞘側原料之準備) 摻合10質量%之作為(a)羧酸酐改質聚烯烴的馬來酸酐改質聚丙烯(三洋化成工業股份有限公司製Youmex 1001，馬來酸酐含量1.7質量%，230℃/2.16kg的MFR：1550g/10分鐘，熔點142℃)，摻合20質量%之含有5質量%的硫系抗氧化劑作為(b)抗氧化劑的均聚丙烯系母料(東京油墨公司製「PPM A0-141」)(主原料設為均聚丙烯[PRIME POLYMER股份有限公司製RS1238A])，使抗氧化劑之含量成為全體的1質量%，70質量%設為前述均聚丙烯，以摻合機混合此等之鞘成分原料。 (帶電性鞘芯結構纖維之紡絲) 接著，將芯部的原料及鞘部的原料供給至各自的熔融擠壓機，使用鞘芯複合紡絲噴嘴，在紡絲溫度280℃下，一邊以在紡絲噴嘴頭部所配備的熔融樹脂齒輪泵計量到指定質量的吐出樹脂量，一邊以紡絲(牽引)速度530m/分鐘進行紡絲，得到鞘與芯之質量比(鞘/芯比)為50/50，且集合有單紗纖度為5.5dtex的未延伸帶電性鞘芯結構纖維之未延伸纖維束。
(延伸) 接著，將所得之未延伸纖維束(fiber tow)導引至具備表面速度不同的3段輥(G1、G2、G3)，且在各輥間具備加熱延伸槽之延伸設備，於第1延伸輥(G1)=33.3m/分鐘、第1延伸槽溫度=114℃(水蒸氣)、第2延伸輥(G2)速度=95.2m/分鐘、第2延伸槽溫度=114℃(水蒸氣)、第3延伸輥(G3)速度=100m/分鐘、第1延伸倍率(G2/G1速度比)=3.0倍、第2延伸倍率(G3/G2速度比)=1.05倍、全延伸倍率(G3/G1速度比)=3.0倍之條件下進行2段延伸。
(捲縮賦予、(c)整理加工用油劑附著) 於延伸後，接著藉由填塞箱賦予捲縮數6個/cm的捲縮，其次作為(c)整理加工用油劑，將含有50質量%以上的聚氧乙烯(4)月桂基醚作為主成分之油劑(花王公司製「Emulgen 104P」)以水稀釋而成的調合整理加工用油劑，以乾燥後的目標附著量成為0.4質量%之方式使其附著，進行加熱乾燥處理，製作纖度2.2dTex、長度51mm之帶電性鞘芯結構纖維。
接著，使用此附著有整理加工用油劑0.4質量%的帶電性鞘芯結構纖維(原棉)，藉由梳理機進行開纖，用針扎機，以針扎密度80支/cm2 進行穿刺，得到單位面積重量50g/m2 之不織布。
(駐極體不織布之製作) 將上述不織布在110℃之環境下，施加10kV的直流電壓而進行駐極體化處理，製作駐極體不織布。此駐極體不織布係確認帶電性、帶電維持率為良好。 彙總帶電性鞘芯結構纖維之原料構成、帶電性鞘芯結構纖維之原棉及不織布物性、整理加工用油劑附著量、不織布的駐極體性能之評價結果，顯示於表1中。
實施例2 除了於實施例1中，作為鞘側原料之(b)抗氧化劑，將主原料設為均聚丙烯[Prime Polymer股份有限公司製，RS1238A]，將含有合計5質量%的酚系抗氧化劑與磷系抗氧化劑(BASF公司製，商品名：Irgafos168[參(2,4-二第三丁基苯基亞磷酸酯])以1：1之質量比的均聚丙烯系母料(東京油墨公司製「PPM A0-135」)20質量%摻合於鞘成分中以外，與實施例1同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表1中顯示諸條件、評價結果。
比較例1 除了於實施例1中，作為(c)整理加工用油劑，使其附著0.4質量%作為陰離子系界面活性劑的烷基磷酸鹽以外，與實施例1同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表1中顯示諸條件、評價結果。
比較例2 除了於實施例2中，作為整理加工用油劑，使其附著0.4質量%的與比較例1相同的烷基磷酸鹽以外，與實施例2同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表1中顯示諸條件、評價結果。
比較例3 除了於實施例1中，於鞘側原料中不摻合(a)馬來酸酐改質聚丙烯，將前述均聚丙烯設為80質量%以外，與實施例1同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表1中顯示諸條件、評價結果。
比較例4 除了於實施例2中，於鞘側原料中不摻合(a)馬來酸酐改質聚丙烯，將前述均聚丙烯設為80質量%以外，與實施例2同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表1中顯示諸條件、評價結果。
比較例5 除了於實施例1中，於鞘側原料中不用(b)抗氧化劑，將前述均聚丙烯設為90質量%以外，與實施例1同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表1中顯示諸條件、評價結果。
比較例6 除了於實施例1中，於鞘側原料中不用(b)抗氧化劑，使其附著0.4質量%的(c)整理加工用油劑之陰離子系界面活性劑的烷基磷酸鹽，將前述均聚丙烯設為90質量%以外，與實施例1同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表2中顯示諸條件、評價結果。
比較例7 除了於實施例1中，於鞘側原料中不摻合(a)馬來酸酐改質聚丙烯，使其附著0.4質量%的(c)整理加工用油劑之陰離子系界面活性劑的烷基磷酸鹽，將前述均聚丙烯設為80質量%以外，與實施例1同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表2中顯示諸條件、評價結果。
比較例8 除了於實施例2中，於鞘側原料中不摻合(a)馬來酸酐改質聚丙烯，使其附著0.4質量%的(c)整理加工用油劑之陰離子系界面活性劑的烷基磷酸鹽，將前述均聚丙烯設為80質量%以外，與實施例2同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表2中顯示諸條件、評價結果。
比較例9 除了於實施例1及實施例2中，於鞘側原料中不用(a)馬來酸酐改質聚丙烯及(b)抗氧化劑，使其附著0.4質量%的僅(c)整理加工用油劑之相同的聚氧乙烯(4)月桂基醚，將前述均聚丙烯設為100質量%以外，與實施例1、2同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表2中顯示諸條件、評價結果。
比較例10 除了於實施例1、2中，於鞘側原料中不摻合(a)馬來酸酐改質聚丙烯及(b)抗氧化劑，使其附著0.4質量%的烷基磷酸鹽，將前述均聚丙烯設為100質量%以外，與實施例1、2同樣地，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表2中顯示諸條件、評價結果。
比較例11 除了於實施例1中，作為鞘側原料，使用高密度聚乙烯[京葉聚乙烯股份有限公司製S6932，MFR=20g/10分鐘，熔點130℃]，而且不摻合(a)馬來酸酐改質聚丙烯及(b)抗氧化劑，將前述高密度聚乙烯設為100質量%以外，使用相同的(c)整理加工用油劑，得到帶電性鞘芯結構纖維、不織布、駐極體不織布。表2中顯示諸條件、評價結果。
[表1]
實施例1 實施例2 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 比較例5
帶電性鞘芯結構纖維之製造 原料組成 芯側 原料 (A) 聚丙烯系 樹脂(I) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A)
MFR(g/10分鐘) 40 40 40 40 40 40 40
鞘側 原料 (B) 聚丙烯系 樹脂(I) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A)
MFR(g/10min) 40 40 40 40 40 40 40
(a)改質劑 馬來酸酐 改質聚丙烯 (Youmex 1001) 馬來酸酐 改質聚丙烯 (Youmex 1001) 馬來酸酐 改質聚丙烯 (Youmex 1001) 馬來酸酐 改質聚丙烯 (Youmex 1001) 無 無 馬來酸酐 改質聚丙烯 (Youmex 1001)
MFR(g/10分鐘) 1550 1550 1550 1550 － － 1550
(b)抗氧化劑 硫系 抗氧化劑 (1%) 酚/磷=50/50 系抗氧化劑 (1%) 硫系 抗氧化劑 (1%) 酚/磷=50/50 系抗氧化劑 (1%) 硫系 抗氧化劑 (1%) 酚/磷=50/50 系抗氧化劑 (1%) 無
質量比(I：a：b)* 89：10：1 89：10：1 89：10：1 89：10：1 99：0：1 99：0：1 90：10：0
油 劑 (c)整理加工用油劑之主成分 聚氧乙烯(4) 月桂基醚 聚氧乙烯(4) 月桂基醚 烷基 磷酸鹽 烷基 磷酸鹽 聚氧乙烯(4) 月桂基醚 聚氧乙烯(4) 月桂基醚 聚氧乙烯(4) 月桂基醚
油劑附著率(%) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
初期之帶電量(-kV) 4.71 4.47 4.63 5.34 4.66 4.35 4.87
帶電維持率(%) 90℃・2hr加熱後 恒溫保管 5秒後 94.8 91.4 5.8 18.8 5.1 12.3 84.6
恒溫保管 10秒後 88.6 84.4 4.7 18.2 4.7 11.6 80.3
恒溫保管 60秒後 82.2 77.9 1.6 15.9 4.2 11.0 75.4
恒溫保管 180秒後 80.1 74.1 0.9 10.0 3.5 10.2 68.0
恒溫保管 300秒後 78.2 72.1 0.5 7.0 3.1 9.5 63.0
恒溫保管 600秒後 75.4 69.4 0.5 4.5 2.5 8.4 58.9
[註]＊：於鞘(B)中的質量比中，在(I)中包含抗氧化劑之情況亦包含其母料中的聚丙烯系樹脂之質量。
[表2]
比較例6 比較例7 比較例8 比較例9 比較例10 比較例11
帶電性鞘芯結構纖維之製造 原料組成 芯側 原料 (A) 聚丙烯系 樹脂(I) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A)
MFR(g/10分鐘) 40 40 40 40 40 40
鞘側 原料 (B) 聚丙烯系 樹脂(I) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 均聚丙烯 (RS1238A) 高密度聚乙烯 (S6932)
MFR(g/10min) 40 40 40 40 40 20
(a)改質劑 馬來酸酐 改質聚丙烯 (Youmex 1001) 無 無 無 無 無
MFR(g/10分鐘) 1550 － － － － －
(b)抗氧化劑 無 硫系 抗氧化劑 (1%) 酚/磷=50/50 系抗氧化劑 (1%) 無 無 無
質量比(I：a：b)* 90：10：0 99：0：1 99：0：1 100：0：0 100：0：0 100：0：0
油 劑 (c)整理加工用油劑之主成分 烷基 磷酸鹽 烷基 磷酸鹽 烷基 磷酸鹽 聚氧乙烯(4) 月桂基醚 烷基 磷酸鹽 聚氧乙烯(4) 月桂基醚
油劑附著率(%) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
初期之帶電量(-kV) 4.63 4.58 4.51 4.64 5.87 5.04
帶電維持率(%) 90℃・2hr加熱後 恒溫保管 5秒後 5.5 5.9 11.9 81.3 5.8 70.2
恒溫保管 10秒後 4.2 3.6 11.0 78.0 4.4 67.0
恒溫保管 60秒後 1.6 1.2 10.2 73.0 1.3 62.6
恒溫保管 180秒後 0.3 0.8 9.1 65.9 0.6 59.5
恒溫保管 300秒後 0.0 0.4 8.1 61.0 0.4 57.0
恒溫保管 600秒後 0.0 0.2 7.2 57.3 0.3 51.9
[註]＊：於鞘(B)中的質量比中，在(I)中包含抗氧化劑之情況亦包含其母料中的聚丙烯系樹脂之質量。
由表1之結果可確認，於本發明之實施例1、2中，帶電後在90℃下2小時加熱後，恒溫室保管5秒後的帶電維持率係在實施例1為94.8%，在實施例2為91.4%，恒溫室保管600秒後亦帶電保持率在實施例1為75.4%，在實施例2為69.4%，作為要求耐熱性的車載用駐極體過濾器，為能實用的範圍。
另一方面，於比較例1、2中，在(c)整理加工用油劑使用陰離子系界面活性劑之烷基磷酸鹽，帶電後在90℃下2小時加熱後，恒溫室保管5秒後的帶電維持率，係在比較例1為5.8%，在比較例2為18.8%，其後的帶電衰減率亦顯著。使用相同的烷基磷酸鹽作為整理加工用油劑且不含(b)抗氧化劑之比較例6、不含(a)馬來酸酐改質聚烯烴之比較例7亦為同樣的傾向。
又，比較例3係不用實施例1中的(a)改質劑，比較例4係不用實施例2中的(a)改質劑之情況，但帶電後在90℃下2小時加熱後，恒溫室保管5秒後之帶電維持率，係在比較例3為5.1%，在比較例4為12.3%，其後的帶電衰減率亦顯著。
於不使用(b)抗氧化劑之比較例5中，有帶電維持率比實施例1、2更降低的傾向。亦即，在90℃下2小時加熱，直接10分鐘放置於經調濕的房間(溫度20℃・濕度65%)時，相對於實施例中維持69%以上的帶電率者，不使用抗氧化劑之情況變成60%以下。
又，於(c)整理加工用油劑中不含50質量%以上的特定聚氧乙烯烷基醚作為主成分，以烷基磷酸鹽作為主成分，與實施例1、2比較下不含(b)抗氧化劑之比較例6，與實施例1比較下不含(a)改質劑之比較例7，與實施例2比較下不含(a)改質劑之比較例8，進而不含(a)改質劑及(b)抗氧化劑之比較例10，與實施例相比，在90℃下2小時加熱後的帶電維持率及10分鐘後(600秒後)的帶電維持率比皆為極度差。
再者，於使用熔點為130℃的高密度聚乙烯作為鞘側原料之比較例11中，在90℃下2小時處理後，恒溫室保管5秒後的帶電維持率為70.2%，比實施例低20%以上，10分鐘後的帶電維持率亦為低20%左右之值，在作為車載用過濾器之用途有耐熱上之問題。 [產業上利用之可能性]
本發明之帶電性鞘芯結構纖維係可有效地利用作為要求耐熱性及高駐極體性之車載過濾器等之構成纖維。亦即，經由該帶電性鞘芯結構纖維的毛網，成為不織布或複合不織布，進行駐極體化處理而可利用作為不織布加工品。於駐極體處理時，由於可不經過整理加工用油劑之洗淨步驟而使其充分帶電，故可壓低製造成本，可利用於要求集塵效果的空氣過濾器或擦拭紙、車載用過濾器等之不織布加工品。又，可利用於不織布加工品之製造方法。
無。
無。

Claims (14)

  1. 一種帶電性鞘芯結構纖維，其係於鞘部及芯部中以聚丙烯系樹脂作為主體樹脂，且鞘部與芯部之質量比為70/30~30/70之鞘芯結構纖維，其特徵為：於前述鞘部中，含有3~20質量%的(a)羧酸酐改質聚烯烴，及0.5~3.0質量%的(b)選自包含由酚系抗氧化劑及磷系抗氧化劑組合而成的抗氧化劑或硫系抗氧化劑之群組的至少1種抗氧化劑，同時於鞘部之外周表面，相對於前述鞘芯結構纖維之總質量，附著有0.1~1.0質量%的(c)整理加工用油劑，該整理加工用油劑係包含50質量%以上的通式(I)所示的聚氧化烯烷基醚之油劑；
    Figure 110110772-A0305-02-0028-1
     (式中，R1表示碳數10~30之飽和或不飽和的脂肪族烴基；R2表示氫原子或甲基，k為1~4之整數)。
  2. 如請求項1之帶電性鞘芯結構纖維，其中前述整理加工用油劑係通式(I)中之k為4之聚氧乙烯(4)月桂基醚。
  3. 如請求項1或2之帶電性鞘芯結構纖維，其中磷系抗氧化劑為參(2,4-二第三丁基苯基)亞磷酸酯。
  4. 如請求項1或2之帶電性鞘芯結構纖維，其中聚丙烯系樹脂為均聚丙烯，(a)羧酸酐改質聚烯烴 為馬來酸酐改質聚丙烯。
  5. 如請求項1或2之帶電性鞘芯結構纖維，其纖維長度為3~120mm，纖度為0.5~10dtex。
  6. 一種不織布，其係將如請求項1至5中任一項之帶電性鞘芯結構纖維單獨藉由乾式不織布加工法而得者，或係將該帶電性鞘芯結構纖維與熱接著性纖維及/或其它纖維混合，藉由乾式不織布加工法而得者。
  7. 如請求項6之不織布，其中前述乾式不織布加工法係選自包含熱黏合法、針扎法、水針法(spunlace process)、化學黏合法及氣流成網法(air-laid process)之群組的至少1者。
  8. 如請求項6或7之不織布，其中前述熱接著性纖維係以低熔點成分作為鞘成分的鞘芯結構纖維，該鞘成分為聚乙烯系樹脂。
  9. 一種複合化不織布，其係使如請求項1至5中任一項之帶電性鞘芯結構纖維與選自其它纖維、不織布、薄膜、紙漿薄片、針織物及梭織物的至少1種組合而得。
  10. 一種不織布加工品，其使用如請求項6至8中任一項之不織布或如請求項9之複合化不織布。
  11. 如請求項10之不織布加工品，其中前述不織布加工品進行了駐極體處理。
  12. 如請求項11之不織布加工品，其中不織布加工品為空氣過濾器、擦拭紙(wiper)及口罩之任一者。
  13. 如請求項12之不織布加工品，其中空氣過濾器為車載用空氣過濾器。
  14. 一種不織布加工品之製造方法，其包含對如請求項6至8中任一項之不織布或如請求項9之複合化不織布，進行駐極體處理之步驟。
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