JPH02169771A - 極細複合繊維集合体及びその製造方法 - 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、それを加工することにより種々の高機能性徴
雑に加工することが出来る極細複合繊維集合体に関する
ものである。

〔従来の技術〕

元ａｍに第二成分を付加させる方法は繊維を改質する方
法として種々試みられて来た。この方法によれば、原料
繊維に付加させるだけでなく、元繊維を撚る、紡ぐ、織
る、編む、絡合させるなどの方法でその使用形態に必要
な繊維集合体に加工して後に、第二成分の付加により改
質することが出来る。

一方、改質後のｆＪｌ維集金集合体用法としては例えば
、湖沼・河川水、海水、また生活排水、産業用水・排水
などの溶液から積極的に金属イオンを捕集回収したシ、
或いは捕集除去したシすることが上げられる。これらの
試みは官能基を付けた繊維、樹脂、フィルムなどで既に
種々試みられているが捕集効率が充分でなかったり、こ
れら繊維、樹脂、フィルムの強度が充分でなかったシす
るため実用性が余シなかった。

また、おむつ、パッド、布帛の分野では、主としてコス
トの面からディスポーザブル不織布の進出が盛んであシ
、また、農業、産業資材の耐久性を要求する分野でもコ
スト面から不織布が多く使われ出している。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は有害物質の捕集等に用いる場合は長期に渡って
効率の良い濾過機能を有する極細複合繊維集合体を提供
するにある。

また、本発明はおむつ、パッド、布帛等の衣料分野に用
いる場合にはしなやかで、きめ細かくタッチの良い極細
複合繊維集合体を提供するにある。

さらに、本発明は農業、産業資材の分野に用いる場合に
は耐久性のある極細複合繊維集合体を提供するにある。

本発明は多機能の極細複合繊維集合体を安価に提供する
にある。

〔課題を解決するための手段〕

発明開拡平均直径５μｍ以下の骨格繊維を用い該繊維の
少なくとも一部に重合体がグラフトされた繊維からなる
極細複合繊維集合体である。

また、本発明は骨格繊維（本発明に言う骨格繊維とは重
合体をグラフトする繊維である）として平均直径５μｍ
以下の繊維を用いることによシ、一定重量・体積の極細
繊維集合体としては、従来のものよりも効率の良い一過
機能を有し、＃きめ細かく、シなやかでタッチの良い極
細複合繊維集合体を得たのである。そして、グラフト重
合する重合体を選ぶことによシ加工後に、従来にない複
合機能を持ち合わせたものとすることが出来る。

本発明に用いる骨格繊維は平均直径が５μｍ以下であれ
ば天然繊維あるいは合成ｆＲ維のどちらでも使用出来る
が形態安定性の点で合成繊維が好ましい。本発明に用い
る平均直径５μｍ以下の合成繊維の製造方法としては、
合成樹脂を口金の微細ノズル孔から少量ずつ押出して高
速で巻き取ったり、高倍率に延伸したシする方法、或い
は海島繊維を造り、海成分除去によ多極細繊維状島成分
を残すことにより極細繊維を造る方法などもある。

前者の方法により見られた繊維は公知の方法にて糸、綱
、織物、編物、不織布などとすることにより極細繊維集
合体とすることが可能であシ、また後者の方法は海島繊
維から糸、綱、織物、編物、不織布などを作シ、これか
ら海成分を除去することによシ各種の極細繊維集合体と
することができるｎ極細繊維集会体を安価に製造するた
めには不織布を用いることが好ましい。

また、不織布状の極細繊維集合体をより効率的に得るに
はメルトブローン法が有効で、これによれば極細の骨格
繊維が容易にできるだけでなく、この繊維からなる不織
布状極細繊維集合体も同時に造ることが出来る為、本発
明の基材となる極細繊維集合体を形成するためには最も
望ましい方法である。

ここで言うメルトプローン法とは、熱可塑性重合体を溶
融押出しし、多孔オリフィス状ノズルから吐出すると同
時に、該ノズルに隣接する気体噴出用孔或いは溝から噴
出する高温高速気体によって吹き飛ばすことによって極
細繊維流とし、該極細繊維流をベルトコンベア状の捕集
機上で捕集することによって不織布を得るものである。

一般的には、特開昭４９−１０２５８号公報、特開昭４
９−４８９２１号公報、特開昭５０−１２１５７０号公
報においてはメルトブロー法、特開昭５０−４６９７２
号公報では溶融ブロー成形法、或いは特公昭４４−２５
８７１号公報ではジェット紡糸法などの名称で知られる
ものである。

本発明に使用する骨格繊維の製造に用いる合成重合体は
、平均直径５μｍ以下の繊維と出来るものであれば従来
公知の合成重合体を用いることが出来るが、熱可塑性の
合成重合体を用いると平均直径５μｍ以下の繊維の製造
が容易である。骨格繊維の製造に用、いる合成重合体と
しては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブ
テン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ
化ビニリデン、ポリアクリル酸エステル、ポリスチレン
、或いはこれらの共重合体、ポリ（エチレン−ビニルア
ルコール）共重合体、ポリ（テトラフロロエチレン−エ
チレン）共重合体、ポリアミド、ポリエステル、ポリウ
レタンニジストマーなどの群から選ばれた１種類あるい
は２種以上の重合体が使用出来る。なかでもポリプロピ
レンは本発明方法のグラフト重合に使用する放射線に対
するラジカルの出来易さ、ラジカル安定性、水分が存在
する場合に骨格繊維としての疎水性の点などでもつとも
望ましい合成重合体である。

勿論、本発明の基材となる極細繊維集合体は、前述した
メルトプローン法以外の方法でも製造可能であシ、それ
らの方法は既に糸、綱、織物、編物、物、不織布等を製
造する方法に適用されている。

従来は骨格繊維として５μｍ以上、特に普通の繊維とし
て１５μｍ以上、時には４０μｍから２００μｍの繊維
が使われてきた。これは入手の容易さ、骨格繊維として
使用し、布地、不織布などの製品形態に加工する場合の
加工の容易さなどを考慮したためと思われる。

本発明で述べるごとく本発明の方法によれば容易に、５
μｍ以下の極細繊維の不織布状集合体が得られ、これの
グラフト化、変性化の後の極細複合繊維集合体の使用で
は、期待通シの高効率・高機能が得られ、形態安定性的
にも問題がなかった。

メルトブローン法による場合、繊維集合体の見掛密度は
吐出ノズルと、捕集するベルトコンベア間の距離、吐出
する熱可塑性樹脂の単位時間当りの量、ベルトコンベア
の移動速度及び捕集後のプレス条件によυ調節すること
が容易である。

グラフト条件によっても異なるが、不織布状の骨格繊維
集合体の見掛密度は０．０：Ｍ／品ないし０．２５ｔ／
ｃｒＡの範囲が、好ましい。０．０．０／−よプ小さい
場合には繊維量が少なすぎるためグラフト化及び変性後
の官能基量が不十分で効率よい複合繊維集合体とはなら
ず、逆に０．２５Ｐ／−より大きいと変性後生気中及び
液体中に於て使用する場合、流れに対する抵抗が大きく
なシ過ぎて効率が悪いものになってしまう。骨格繊維か
らなる繊維集合体が、織・編物の場合には、変性後の用
途、グラフト率などを考慮して打ち込み本数などを調節
すれば良い。

本発明に言う見掛密度は単位面積当υの重量を測定し、
この値を厚さで除して算出する。厚さはＪＩＳ　Ｌ　１
０９６の方法で測定する。

本発明は、このようにして得られた、極細の骨格繊維集
合体に重合体または／および単量体をグラフト重合させ
る。

グラフト重合は平均直径５μｍ以下の骨格繊維の少なく
とも一部に重合体がグラフトされていれば良いが、機能
的には該繊維表面積の５０チ以上が重合体によシ覆われ
ていれば良く、よシ好ましくは全表面積が重合体によシ
覆われていることである。

また、効率的にグラフトを行なうには電離性放射線によ
ジラジカルが発生する線維表面付近にグラフトすること
が好ましい。

グラフト重合は、骨格繊維の化学構造に着目し、その官
能基に既に別の方法で見られた重合体を反応させてグラ
フトさせる方法、骨格繊維と単量体との共存状態におい
て、ラジカル開始剤などの重合開始剤を用いて単量体の
重合と同時に骨格繊維へのグラフト重合を行わせる方法
、骨格ＦＲ維を窒素などの不活性気体存在下での電離性
放射線による照射、及びそれに引き続きグラフト反応を
行う方法（一般には放射線照射重合法と言われる）等が
おる。電離性放射線を使用し、照射後モノマーを導入す
る場合はホモポリマー〇発生を抑制することが出来、更
に不活性気体下の照射ではパーオ午サイドラジカルの発
生を防ぐことが出来、これによジグラフト重合時のホモ
ポリマーの生成を最少限に抑えることが出来る最も望ま
しい方法である。グラフト反応を行わせるには、電子線
発生装置による電子線で骨格＊維を照射し、骨格繊維上
に活性ラジカルを作ってグラフトの開始点とするのが実
際的である。

これらのグラフト重合は、骨格繊維状のまま行っても良
いし、或いは、骨格繊維を用いて繊維集合体とした後に
行わせても良いが、一般には後者の方が操作は行いやす
い。

グラフト重合に用いる単量体はエチレン、プロピレン、
ブテン、塩化ビニル、アクリル酸、アクリル酸メチルな
どの各種アクリル酸エステル、メチルメタクリレートな
どの各種メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、酢
酸ビニル、ビニルエーテル、スチレン、塩化ビニリデン
、四フッ化エチレン、フッ化ビニリデン、及びこれらの
混合物が用いられる。また、グラフトする重合体として
は上記単量体の重合体、共重合体の他、各種ポリエステ
ル、各種ポリアミド、ポリウレタンニジストマーなども
使用できる。

電離性放射線照射の場合、照射量はグラフト条件とかね
あいで決めればよいが、一般には、大線量照射でラジカ
ル量を多くしてグラフト重合開始点を多くするのが効率
よく高機能性極細複５合繊維集合体を作るのに望ましく
　、Ｉ　Ｍｒａｄ以上、望ましくは５Ｍｒａｄ以上５０
　Ｍｒａｄ以下の照射が必要である。照射量が多すぎる
と骨格繊維の変質を招き、又、照射に大エネルギーを要
し実際的でない。

電離性放射線の照射後、単量体の気相中或いは窒素下単
量体液相中でグラフト反応が行われる。

重合体はその性質が発揮される質量が骨格繊維に対して
グラフトされていれば良いが骨格繊維の質量に対して重
合体の質量が１００チを越えると十分な効果が発揮され
る極細複合繊維集合体となる。

本発明にいう重合体とは単量体が少なくとも２つ結合し
たものを言うが単量体が５個以上結合し喪ものが好まし
い。変性後の線維集合体の見掛密度は０．１〜０．７Ｐ
／−の範囲にあることが好ましい。

グラフト量が多すぎて、変性後の繊維集合体の見掛密度
が０．７ｆ／−を超すようになると元の繊維集合体の性
質が表面にでて来なくなシ、特に織物・編物・不織布状
の極細複合繊維集合体の場合には水中で使用する場合の
流水に対する抵抗が大きくなシ過ぎ、捕集イオンを含ん
だ新鮮水との接触が不十分で効率よい捕集が行われなく
なってしまう等の点で好ましくない。

従って、グラフト率は使用する繊維集合体の見掛密度、
出来上がった極細繊維集合体の使用態様を考慮して決め
る必要がある。

〔実施例−１〕 １、　メルトブローン法による骨格繊維集合体の製造 ポリプロピレン参ベレット状ポリマー（ＭＦＲ＝３０〕
を、直径０．３１ｊの紡糸ノズルを１朋間隔に一列に配
列し、その両側に０．２　ｍ厚さのスリット状気体吐出
孔を有するメルトブローン用ダイを用いて、ポリマー溶
融温度３００℃、紡糸ノズル当シの吐出ｔｏ、２ｆ／分
、スリット状気体吐出孔から噴出するブローン用空気温
度を３００”Ｃ，ブローン用加熱空気圧力を２．２Ｋｐ
／−の条件でメルトブローンを行った。この時、メルト
ブローン噴射繊維流は、紡糸ノズルの下方２０Ｌ：ｍの
位置を走行するネット状ベルトコンベア捕集機で捕集し
て繊維集合体をえ九。この集合体を走査型電子顕微鏡で
観察したところ繊維が互にゆるく絡合し念不織布を形成
しているのがわかった。このメルトブローン不織布の目
付は捕集機速度をメルトプローン装置当りの吐出量に対
して調整設定して５０９／−１見掛密度は０．１ｔ／−
であった。又、得られた不織布を走査型電子顕微鏡で観
察して、構成する繊維の平均的繊度を求めたところ約３
μｍであった。即ち本発明の方法により繊維の極細化と
この繊維を用いた集合体とが一挙に見られたことになる
。

２、極細複合繊維集合体の製造 １、で見られた繊維集合体を窒素下で電子線発生装置を
用い、２ＭｅＶ、１ｍＡの電子線で２０Ｍｒａｄの照射
を行い引き続きアクリロニトリルモノマーに浸漬し、窒
素下で５０℃１時間のグラフト反応を行った。グラフト
率は３００％であり、これは２５μｍ径の通常のポリプ
ロピレン繊維を用いた場合の同条件下のグラフト率（１
時間でグラフト率１２０％、４時間で１５０％）に比べ
表面積の大きい極細繊維の効果が十分に出ていることを
示している。得られた極細複合繊維集合体の見掛密度は
０．１６２ｆ／ｃｒＡであった。この極細複合繊維集合
体のアクリロニトリルをヒドロキシルアミンを用いてア
ミドキシム化を行ったものは金属イオンの捕集に効果的
に使用出来る。

〔実施例−２〕 実施例−１と同様にして作られたポリプロピレン骨格繊
維集合体（目付：　６０　ｆ／ｒｒｌ、見掛密度：０．
１１１／ｄ、繊維の太さ：平均２．５／Ｊ）に２ＭｅＶ
、１ｍＡの電子線で２０　Ｍｒａｄの照射を行った。こ
れに、スチレンを気相４５℃の条件でグラフト重合を行
わせた。グラフト率は、３０分後２４０チ、１時間後３
１０チで、平均１７μ径の通常のポリプロピレン繊維の
不織布にグラフトした場合のそれぞれ３０分後１００’
ｌ、１時間後１４０％にくらべ、はるかに効率が良かっ
た。グラフト後のサンプルは見掛密度：０．１４ｔ／ｃ
ｙＡで、ポリプロピレンの柔らかさに、ポリスチレンの
しつかりした風合が加わった物でクツション材等として
使用できる。又、この極細複合繊維集合体をスルホン化
するととくよシ、疎水性Ｉｊ１Ｆ維で構成された、水中
での形態安定性の良いイオン交換体として使用できる。

〔実施例−３〕 メルトプローン法で実施例−１と同様にしてポリエチレ
ンの骨格繊維集合体（目付：１０４ｆ／−１見掛密度：
０．０９ｆ／ｃａ、繊維の太さ：平均４μ）を作った。

これに、２Ｍ６ｖ、　１　ｍＡの電子線”ｌ”　２０　
Ｍｒａｄの照射を行った。これにアクリル酸を１５０％
グラフト重合させたものは、見掛密度：０．１７ｔ／−
で、１５ｍｅｑ／１ｙ繊維のカルボキシル基を含む弱酸
型イオン交換樹脂となる極細複合繊維集合体となシ従来
のものよりも長時間にわたシ効率良くイオン交換するも
のが得られた。

〔実施例−４〕 特公昭４５−６２９７号公報に示される高分子配列体繊
維製造装置を用いて、海成分がポリスチレン、島成分が
ポリプロピレン、島本数が１６本からなる特殊配列繊維
を作った。この繊維にクリンプを施し、５１＊ｊ長さに
切断した。これをクロスラッパーにてウェッブとなし、
更にニードルパンチングマシンにてパンチングして目付
：２００ｆ／ｌ！１″、見掛密度：ｏ、１０ｓ’／ｃＦ
Ａの不織布とした０この不織布を４０℃ベンゼン中に浸
漬して島成分のポリスチレンを抽出除去し、メチルアル
コールで洗浄後乾燥することにより、ポリプロピレンを
骨格繊維とする極細＃！維集合体をえた。ポリスチレン
の抽出除去中の形態変化もあシ、この極細繊維集合体は
目付：１５０ｆ／ｒＩｌ、見掛密度：０．２３ｆ／Ｊと
なった。これを実施例−１と同様に窒素下で２０Ｍｒａ
ｄの電子線照射を行い、引きつづき酢酸ビニル中に浸漬
し５０℃２時間のグラフト重合を行った。グラフト率は
２５０チで見掛密度７０．２７ｆ／−の極細複合繊維集
合体が得られた０この極細複合繊維集合体は、アルカリ
中でケン化することにより水酸基を持った形態安定性の
良い吸湿材料とすることが出来る。

〔発明の効果〕

本発明の極細複合繊維集合体或いはこれを加工したもの
は多機能の複合材料として使用でき、例えば、湖沼、河
川水、海水、または生活排水、産業用水、排水などの溶
液から有害物質（金属イオンなど）を長時間にわ九って
効率良く捕集することが出来る。又、空気中に存在して
悪臭の原因となる物質を除去する場合にも有効である。

或いは骨格繊維として平均直径５μｍ以下の繊維を用い
ることにより、強度のあるしなやかさで、きめ細かく、
タッチの良い極細複合繊維集合体が得られるため、おむ
つ、パッド、布帛などの衣料分野、または耐久性の必要
な農業産業資材分野に用いると有効である。

特許出願人　クラレトレーディング株式会社同　　株式
会社　り　ラ　し

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均直径５μｍ以下の骨格繊維を用い、該骨格繊
   維の少なくとも一部に重合体がグラフトされている繊維
   からなる極細複合繊維集合体。
2. （２）骨格繊維の重量の１００％以上の重合体がグラフ
   トされている請求項１に記載の極細複合繊維集合体。
3. （３）集合体が不織布である請求項１または２のいずれ
   かに記載の極細複合繊維集合体。
4. （４）骨格繊維がメルトプローン法で造られた請求項１
   、２または３のいずれかに記載の極細複合繊維集合体。
5. （５）繊維集合体の見掛密度が０．１ｇ／ｃｍ＾３ない
   し０．７ｇ／ｃｍ＾３である請求項１、２、３または４
   のいずれかに記載の極細複合繊維集合体。
6. （６）平均直径５μｍ以下の骨格繊維からなる繊維集合
   体を形成し、該繊維集合体に電離性放射線照射を行い、
   次いでグラフト重合させることを特徴とする極細複合繊
   維集合体の製造方法。
7. （７）骨格繊維がメルトプローン法により造られた請求
   項６に記載の極細複合繊維集合体の製造方法。