JP3704249B2

JP3704249B2 - 親水性繊維

Info

Publication number: JP3704249B2
Application number: JP05831199A
Authority: JP
Inventors: 裕憲合田; 幹雄田代
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: DE60027240T2; ID26898A; WO2000053840A1; US6296933B1; KR100685692B1; CN1296537A; JP2000256965A; EP1083258B1; CN1288296C; KR20010043262A; EP1083258A4; DE60027240D1; EP1083258A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた親水性を有すると共に該親水性の経時安定性が良好な親水性繊維に関する。さらに詳しくは、特に高温高湿度の環境下で長期間保持しても親水性能の低下が少ない親水性繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリオレフィン単独からなる繊維、あるいはポリオレフィンを繊維表面の一部または全体に露出させた複合繊維などの各種ポリオレフィン系繊維が提案され、これらの繊維からなる不織布や織編物などの繊維製品は、化粧パフ、ウエットティッシュ、水切り袋などの家庭用や、湿布剤の基布などの医療用、水耕マット、排水マットなどの農業土木用、肌着などの衣料用などの分野で広く利用されている。
【０００３】
このような用途分野では、上記繊維製品に優れた親水性が要求される場合が多く、従来、かかるポリオレフィン系繊維表面に親水性処理剤を付与する方法、例えば、ポリオキシアルキレン変性シリコンを含有する処理剤（特開平１−１４８８７９号公報）、アルキロールアミド型化合物とポリオキシアルキレン変性シリコンを含有する処理剤（特開平１−１４８８８０号公報）、ポリグリセリン脂肪酸エステルを含有する処理剤（特開平２−２１６２６５号公報）を繊維表面に付与する方法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、これらの方法によって得られる繊維または該繊維からなる繊維製品は、当初は優れた親水性能を有しているものの、長時間保管しておくと親水性能が低下しやすく、特に雰囲気が高温高湿度になりやすい倉庫などに保管する場合にはその低下が著しいという問題がある。さらには、前記のポリオキシアルキレン変性シリコンやポリグリセリン系脂肪酸エステルを付与する場合、繊維表面摩擦が小さくなってカード紡出速度を向上させることができなくなる場合があるという問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑みなされたもので、その目的は、高温高湿度の厳しい雰囲気下に長期間保持しても親水性能の低下が少ない、経時安定性に優れた親水性繊維を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、特定のポリエーテルポリエステルブロック共重合体および／またはポリオキシアルキレンアルキルエーテルと、アルケニルコハク酸金属塩とを併有する繊維処理剤を付与すれば、高温高湿度下に長期間保管しても優れた親水性を維持する繊維が得られることを見出し、さらに検討を重ねた結果本発明に到達した。
【０００７】
かくして本発明によれば、繊維の任意の横断面の全周長に対するポリオレフィンが占める周長の割合が３０％以上である繊維であって、該繊維表面には、繊維処理剤有効成分を基準として下記（Ａ）および／または（Ｂ）成分を１５〜９５重量％、ならびに下記（Ｃ）成分を５〜４０重量％含有する繊維処理剤が、該繊維重量に対して０．０５〜５重量％付着していることを特徴とする親水性繊維が提供される。
（Ａ）ポリオキシアルキレン単位からなるポリエーテルブロックと、ポリオキシカプロイル単位からなるポリエステルブロックとからなるポリエーテルポリエステルブロック共重合体、（Ｂ）ポリオキシエチレン単位を有するポリオキシアルキレングリコールの高級アルキルエーテル、（Ｃ）アルケニルコハク酸金属塩。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明が対象とする繊維は、繊維の任意の横断面の全周長に対して、少なくとも３０％、好ましくは５０％以上の周長をポリオレフィンが占めていれば、ポリオレフィン単独からなる繊維であっても、他のポリマーとの混合紡糸繊維もしくは複合繊維（芯鞘型、サイドバイサイド型、交互配列型、海島型など）であってもよい。
【００１１】
好ましく用いられるポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、ポリペンテン−１およびこれらのランダムまたはブロック共重合体、あるいは、さらにメタクリル酸、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸などの不飽和カルボン酸、およびそれらのエステル、酸無水物などの誘導体から選択される少なくとも１種以上を共重合したポリオレフィン系重合体をあげることができ、さらには上記のポリオレフィン系重合体に上記不飽和カルボン酸またはその誘導体の少なくとも１種をグラフトしたグラフト共重合体をあげることができる。なかでもポリエチレンが好ましい。
【００１２】
上記繊維が複合繊維または混合紡糸繊維である場合、ポリオレフィンと混合あるいは複合できるポリマーとしては、例えば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などのポリエステル、ナイロン−６、ナイロン−６６などのポリアミドをあげることができる。
【００１３】
なかでもポリオレフィンよりも融点が高く繊維形成能を有しかつ機械的特性が良好なポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリエステルと、ポリオレフィンとからなる複合繊維は、熱接着性繊維として利用でき、しかも最終的に得られる不織布などの繊維製品の嵩高性、耐ヘタリ性、弾力性、風合などが良好なので特に好ましい。
【００１４】
ポリオレフィンと他のポリマーとの複合重量比もしくは混合重量比は、特に限定されるものではないが、例えば上記のようにポリオレフィンを熱接着性成分として利用するような場合には、ポリオレフィンの重量割合を３０〜７０重量％の範囲内とするのが適当である。
【００１５】
本発明の親水性繊維は、下記測定方法で測定される繊維の親水性が３０秒以下、好ましくは２０秒以下であることが、前述の親水性を要する繊維製品として利用するために好ましい。親水性が３０秒を超える場合には親水性が不十分で、例え当初（第１回目）の親水性が良好であっても、水との接触により短時間で親水性が低下するため好ましくない。
【００１６】
繊維の親水性：
繊維５．０ｇを、内径２５ｍｍ、外径３０ｍｍ、管長２５ｍｍのポリメチルメタアクリレート製パイプ内にはみ出さないように詰め、該パイプを温度３０℃の軟化水が１０００ｃｃ満たされた口径１０５ｍｍφの容器中に浮かべて放置し、一旦底まで沈降させる。次いで、パイプ内から繊維を取り出して常温下で風乾させる。この操作を４回繰り返した後、５回目の操作における、パイプを浮かべてから容器の底まで沈降するに要する秒数を測定し、繊維の親水性とする。
【００１７】
本発明においては、上記の特性に加えてさらに、下記に定義される繊維の経時親水性保持率が９０％以上、好ましくは１００％以上であることが肝要である。該経時親水性保持率が９０％未満の場合には、高温高湿度下で長期間保持すると繊維の親水性が不十分となって上記用途などには適さなくなりやすいので好ましくない。
【００１８】
繊維の経時親水性保持率：
上記方法で測定した、経時処理（温度４０℃、相対湿度８０％下３０日間）前の繊維の親水性をａ₁、経時処理後の繊維の親水性をｂ₁とする時、繊維の経時親水性保持率はｂ₁／ａ₁の逆数（％表示）で定義される。
【００１９】
以上に説明した本発明の親水性繊維は、その単繊維繊度は用途に応じて適宜設定すればよいが、例えば短繊維の場合には不織布、紡績糸などの製造時のカード通過性の観点などから０．１〜２０デニール、特に１〜１０デニールの範囲が適当である。また、該繊維には用途に応じて適宜捲縮を付与してもよく、例えば紙オムツなどの熱接着性繊維として使用する場合には、その捲縮数を１０〜３０山／２５ｍｍの範囲が適当である。
【００２０】
さらに、本発明の親水性繊維は短繊維であっても長繊維であってもよいが、例えば短繊維の場合には用途に応じて適宜繊維長は選択でき、例えば２５〜２００ｍｍの範囲に切断され不織布や紡績糸などに用いることができる。
【００２１】
繊維の任意の横断面の全周長に対するポリオレフィンが占める周長の割合が３０％以上である繊維に、上記の親水性能を付与するためには、例えば、該繊維表面に下記（Ａ）および／または（Ｂ）成分を、好ましくは重量比（Ａ／Ｂ）が３／１〜１／１０となる範囲で両成分を、１５〜９５重量％好ましくは１５〜８０重量％、ならびに下記（Ｃ）成分を５〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％含有する繊維処理剤を付着させることにより達成できる。
（Ａ）ポリオキシアルキレン単位からなるポリエーテルブロックと、ポリオキシカプロイル単位からなるポリエステルブロックとからなるポリエーテルポリエステルブロック共重合体、
（Ｂ）ポリオキシエチレン単位を有するポリオキシアルキレングリコールの高級アルキルエーテル、
（Ｃ）アルケニルコハク酸金属塩。
【００２２】
ここで用いられるポリエーテルポリエステル共重合体（Ａ成分）およびポリオキシアルキレングリコールの高級アルキルエーテル（Ｂ成分）は、繊維に良好な親水性を付与するためであり、繊維処理剤中のこれらの合計の含有量が処理剤有効成分を基準として１５重量％未満の場合には、親水性が不十分となり、しかも親水性のバラツキが生じやすくなるので好ましくない。逆に該含有量が９５重量％を超えると、後述するアルケニルコハク酸金属塩（Ｃ成分）の含有量を十分に多くすることができなくなり、繊維の経時親水性保持率が低下して本発明の目的を達成できなくなるだけでなく、不織布、紡績糸などを製造する際の高速カード通過性も悪化するので好ましくない。なお、Ａ、Ｂの両成分を重量比３／１〜１／１０の範囲で併用すると親水性がさらに向上するので好ましい。
【００２３】
一方、上記の成分と併用するアルケニルコハク酸金属塩（Ｃ成分）は、繊維の経時親水性保持率を向上させるためであり、さらには１４０ｍ／分以上という高紡出速度でのカード通過性も著しく改善させることができる。繊維処理剤中の該含有量が５重量％未満の場合には繊維の経時親水性保持率を９０％以上にすることが困難になり、高速カード通過性の改善効果も不十分である。逆に該含有量が４０重量％を越える場合には、経時前の繊維の親水性が３０秒を越えやすくなるので好ましくない。
【００２４】
好ましく用いられる前記ポリエーテルポリエステル共重合体は、ポリエーテルブロックとして、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基などの炭素数が２〜４のオキシアルキレン単位がランダムおよび／またはブロック共重合したもの、なかでもオキシエチレン単位を４０モル％以上ランダムおよび／またはブロック共重合したものが親水性を高める点で好ましい。また、ポリエーテルブロック中のオキシアルキレン単位のモル数は５〜２００、特に５０〜１２０の範囲が適当である。一方、ポリエステルブロック中のオキシカプロイル単位のモル数は、前記ポリエーテルブロック中のオキシアルキレン単位のモル数との比（オキシカプロイル単位のモル数／オキシアルキレン単位のモル数）が１／１〜１／１０、好ましくは１／１．５〜１／４となるような範囲が、使用時に良好な親水性を発現させる上で好ましい。
【００２５】
オキシエチレン単位を有するポリオキシアルキレングリコールの高級アルキルエーテル（Ｂ成分）としては、ポリオキシアルキレングリコールの重合度は２５〜７０、特に３０〜６０の範囲が適当であり、オキシアルキレン単位はオキシエチレン単位、オキシプロピレン単位、オキシブチレン単位などの炭素数２〜４のオキシアルキレン単位が好ましい。なお、ポリオキシアルキレングリコール中にはオキシエチレン単位が含まれていること、好ましくは５０モル％以上含まれていることが必要で、特に全てがオキシエチレン単位であるポリエチレングリコールが良好な親水性を発現させる上で好ましい。一方、高級アルキル基の炭素数は、使用時の親水性の観点から１８〜４０の範囲が好ましく、特に２０〜３０の範囲が適当である。かかる高級アルキルエーテルは、通常対応する炭素数の高級アルコールに所要量のアルキレンオキサイドを付加させることにより製造される。なお、末端の水酸基はアルキル基、アルコキシ基などでさらに封鎖しておいてもよい。
【００２６】
次ぎに上記ポリエーテルポリエステル共重合体（Ａ成分）および／またはポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ｂ成分）と併用されるアルケニルコハク酸金属塩としては、例えばオクテニルコハク酸カリウム塩、デセニルコハク酸カリウム塩、ドデセニルコハク酸カリウム塩、テトラデセニルコハク酸カリウム塩、ヘキサデセニルコハク酸カリウム塩、オクタデセニルコハク酸カリウム塩、オクテニルコハク酸ナトリウム塩、デセニルコハク酸ナトリウム塩、ドデセニルコハク酸ナトリウム塩、テトラデセニルコハク酸ナトリウム塩、ヘキサデセニルコハク酸ナトリウム塩、オクタデセニルコハク酸ナトリウム塩などがあげられ、なかでもドデセニルコハク酸カリウム塩、ドデセニルコハク酸ナトリウム塩が好ましく、特にドデセニルコハク酸カリウム塩が好ましい。
【００２７】
以上に説明した繊維処理剤中には、本発明の目的を阻害しない範囲内で他の成分、例えば静電防止剤、ｐＨ調整剤、平滑剤、乳化剤、抗菌剤、防黴剤などの公知の繊維処理剤成分を含有させても何ら差支えない。
【００２８】
上記繊維処理剤は、前記繊維の表面に、該繊維重量に対して０．０５〜５重量％、好ましくは０．２〜１．０重量％の範囲で付着させるのが適当である。付着量が０．０５重量未満では十分な親水性が得られず、しかも不織布や紡績糸を製造する際のカード通過性が低下するので好ましくない。一方、５重量％を越えると、不織布などに成形する際のスカム発生やローラー巻付きが多くなるので好ましくない。
【００２９】
上記繊維処理剤の付与は、繊維に成形した後であれば任意の段階で行うことができる。例えば、製糸・製綿工程でも、あるいは得られた繊維を切断した後でもよいが、製糸・製綿工程で付与する方法が均一に付与することができ、工程も簡略化されるので好ましい。なお、繊維処理剤は、通常水系エマルジョン液として、延伸後の繊維にオイルバスディップ法、オイリングローラー法、スプレー法などによって、あるいは、短繊維に切断した後または不織布などの繊維製品とした後にスプレー法などによって付与される。
【００３０】
以上に述べた本発明の親水性繊維は、単独であるいは他の繊維と混合して使用され、親水性およびその経時安定性に優れた繊維製品を得ることができる。例えば、本発明の親水性繊維を、構成繊維の８０重量％以上、好ましくは９０重量％以上占めるようにした不織布および織編物は、親水性に優れ、かつ、高温、高湿度の環境下で保管、あるいは使用してもその親水性はほとんど低下しないといった特性を発揮する。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、繊維の各物性の評価は以下の方法にしたがった。
【００３２】
（１）油剤付着率
所定繊維重量に対し、繊維から３０℃のメタノールによって浴比１：２０で６０分間抽出した残査の重量を測定し、所定繊維重量で除した値を用いた。
【００３３】
（２）繊維の親水性
繊維５．０ｇを、内径２５ｍｍ、外径３０ｍｍ、管長２５ｍｍのポリメチルメタアクリレート製パイプ内にはみ出さないように詰め、該パイプを温度３０℃の軟化水が１０００ｃｃ満たされた口径１０５ｍｍφの容器中に浮かべて放置し、一旦底まで沈降させる。次いで、パイプ内から繊維を取り出して常温下で風乾させる。この操作を４回繰り返した後、５回目の操作における、パイプを浮かべてから容器の底まで沈降するに要する秒数を測定し、繊維の親水性とする。
【００３４】
（３）繊維の経時親水性保持率
上記方法で測定した経時処理（温度４０℃、相対湿度８０％下３０日間）前の繊維の親水性をａ₁、経時処理後の繊維の親水性をｂ₁とする時、ｂ₁／ａ₁の逆数（％表示）を繊維の経時親水性保持率とする。
【００３５】
（４）高速カード通過性
温度２５℃、相対湿度４５％の室内に、繊維長５０ｍｍの短繊維およびローラーカードを２日間放置した後、カード紡出後のウェブ目付が２０ｇ／ｍ²となるようにカード条件を調整してローラーカードを運転する。カード出側のウェブ切れが１回／時間発生する最低のウエブ紡出速度を高速カード通過性とする。
【００３６】
［実施例１〜１１、比較例１〜５］
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）チップを、２６５℃で溶解したものを鞘成分（熱接着成分）とし、オルトクロロフェノール溶媒による固有粘度が０．６４であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を２９０℃で溶融したものを芯成分（繊維形成成分）として、孔径が０．４ｍｍφ、孔数が１０３２の芯鞘型複合紡糸口金に供給し、溶融ポリマーの吐出温度を２５０℃として吐出し、１１００ｍ／分で引き取り芯鞘型熱接着性複合紡糸繊維を得た。この際、芯鞘成分の複合重量比は５０／５０とした。
【００３７】
この未延伸糸を、７０℃で３．０倍に延伸した後、延伸糸の繊維表面に後述する化合物ａ〜ｃ、ＰＯＥ変性シリコン（分子量＝８００００、シロキサン含有率＝４０重量％）、およびヘキサグリセリンモノステアリン酸エステルを表１に示した組成比率含有する繊維処理剤を、濃度８％の水エマルジョンとしてオイルバスディップ法により表１に示した付着量となるように付与した。
【００３８】
次いで、上記繊維を押込捲縮付与機に通して１３ケ／２５ｍｍの捲縮を付与し、引き続きこれを切断して単糸繊度２デニール、繊維長５０ｍｍの短繊維を得た。得られた短繊維の親水性および高速カード通過性を評価し、その結果を表１に示す。
【００３９】
なお、表１における化合物の記号は、以下の化合物を示すものである。
化合物ａ；オキシエチレン単位が１００モル、オキシプロピレン単位が３０モルランダム共重合しているポリエーテルブロックと、５０モルのオキシカプロイル単位からなるポリエステルブロックとで構成され、該ポリエーテルブロック中のオキシアルキレン単位のモル数が、該ポリエステルブロック中のオキシカプロイル単位のモル数の２．６倍であるポリエーテルポリエステルブロック共重合体化合物ｂ；重合度５０のポリエチレングリコールの炭素数２５の高級アルキルエーテル
化合物ｃ；ドデセニルコハク酸カリウム塩
【００４０】
［実施例１２、１３］
芯鞘型複合繊維の芯成分をＰＥＴに代えてナイロン−６（Ｎｙ６）、またはポリプロピレン（ＰＰ）とする以外は実施例１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００４１】
［実施例１４］
芯鞘型複合繊維に代えてＨＤＰＥ１００％からなる繊維とする以外は実施例１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明の親水性繊維は、高温高湿度の状態に長期間さらされても親水性能の低下が少なく、このような環境下で保管あるいは使用される、親水性を必要とする繊維製品全般に広く応用できる。また、前記のアルケニルコハク酸金属塩が含有されている繊維処理剤を付着させた本発明の親水性繊維は、１４０ｍ／分以上の優れた高速カード通過性を有しており、不織布や紡績糸などを製造する際、その生産性を著しく向上させることができるといった効果をも奏するものである。

Claims

繊維の任意の横断面の全周長に対するポリオレフィンが占める周長の割合が３０％以上である繊維であって、該繊維表面には、繊維処理剤有効成分を基準として下記（Ａ）および／または（Ｂ）成分を１５〜９５重量％、ならびに下記（Ｃ）成分を５〜４０重量％含有する繊維処理剤が、該繊維重量に対して０．０５〜５重量％付着していることを特徴とする親水性繊維。
（Ａ）ポリオキシアルキレン単位からなるポリエーテルブロックと、ポリオキシカプロイル単位からなるポリエステルブロックとからなるポリエーテルポリエステルブロック共重合体、（Ｂ）ポリオキシエチレン単位を有するポリオキシアルキレングリコールの高級アルキルエーテル、（Ｃ）アルケニルコハク酸金属塩。
下記に定義される、繊維の親水性が３０秒以下、繊維の経時親水性保持率が９０％以上である請求項１記載の親水性繊維。
繊維の親水性：繊維５．０ｇを、内径２５ｍｍ、外径３０ｍｍ、管長２５ｍｍのポリメチルメタアクリレート製パイプ内にはみ出さないように詰め、該パイプを温度３０℃の軟化水が１０００ｃｃ満たされた口径１０５ｍｍφの容器中に浮かべて放置し、一旦底まで沈降させる。次いで、パイプ内から繊維を取り出して常温下で風乾させる。この操作を４回繰り返した後、５回目の操作における、パイプを浮かべてから容器の底まで沈降するに要する秒数を測定し、繊維の親水性とする。
繊維の経時親水性保持率：上記方法で測定した、経時処理（温度４０℃、相対湿度８０％下３０日間）前の繊維の親水性をａ₁、経時処理後の繊維の親水性をｂ₁とする時、ｂ₁／ａ₁の逆数（％表示）を繊維の経時親水性保持率とする。
繊維がポリオレフィンおよびポリエステルからなる複合繊維である請求項１または２記載の親水性繊維。