JPH11504086A - ポリプロピレン繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、改良された自然な嵩高さを有するスパンレイド又はステープルファイバーから製造されたポリプロピレン繊維及び不織布に関する。このポリプロピレン繊維は、ｓＰＰとｉＰＰの混合物から成る。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリプロピレン繊維 本発明は、改良された自然な嵩高さをもつスパンレイド（spunlaid）又はステ ープルファイバー（staple fiber）から製造されたポリプロピレン繊維および不 織布に関する。本発明はまた、より低い温度で熱接着することが可能で、織物の 滑らかさとして認識されている改良された「手触り」を最終的に持っている繊維 に関する。 ポリプロピレンは、繊維（fiber）及びヤーン（yarn）として、特に不織布と して、何年間も非常に有用であることが見いだされて来た。この様な繊維用途に 用いられる典型的な重合体は、プロピレンのアイソタクチック結晶性単独重合体 （以後ｉＰＰとする。）である。 しかしながら、スパンレイドの不織布は、滑らかさ、被覆能、或いは嵩高さが 無いという問題がある。嵩高さが無いということは、不織布の外観とその「被覆 能」にとって、好ましいことではない。 これは、（カット）カーデッド・ステ ープル・ファイバー［（Cut）carded staple fiber］から製造した不織布の場合 のように、その繊維が熱接着の前に何の捲縮処理もテクスチャー処理もしていな いスパンレイドの不織布の場合、特に著しい。 更に、より嵩高い不織布は、優れた外観と被覆能を提供しつつ、ウェブ（web ）の重量を減らすことができる。 過去においては、例えば、スパンレイドの層、メルトブローの層およびスパン レイドの層を交互に重ねる構造を構成することによって、或いは、熱接着を行な う前に、繊維に更に機械的に捲縮を加えることによって、これらの性質を改良す る多くの試みが行われて来た。 本発明者は、キンバリー・クラークに対する米国特許第５４１８０４５号にお いて、ポリプロピレンとＳＥＢＳの混合物を共押出しすることによって繊維の捲 縮が改良され、したがって、被覆能が改良されうることが教示されていることに も注目した。 しかしながら、これらのすべての解決方法は、やっかいな処理工程や付随的な 操作を含んでおり、したがって、それ程都合の良いものではない。 最近かなり注目を引いている異なる型の結晶性の高分子量ポリプロピレンは、 シンジオタクチック ポリプロピレン（以後ｓＰＰとする。）である。もっとも 、この型のポリオレフィンは、最初、米国特許第３，２５８，４５５号において 、ナッタにより開示されたが、商業的に価値がある型のｓＰＰは、メタロセン触 媒として知られている一群の触媒を用いて製造される。ｓＰＰの製造に適したメ タロセン又は均一系の触媒は、フィナ テクノロジー社（例えば、米国特許第４ ，７９４，０９６号）、Ｗ．カミンスキー、及び他の研究者たちによって開示さ れたごとく、より最近になって開発された。 繊維用途においてｓＰＰを用いることに関する特定の開示は、ヨーロッパ特許 出願ＥＰ第０ ４１４ ０４７号（Ａ．Ｔａｄａｓｈｉ，ｅｔ ａｌ）の中にみ られる。Ｔａｄａｓｈｉは、ｉＰＰとｓＰＰの混合物を用いて、高強度のポリプ ロピレン繊維を得るためには、幾つかの点で、その組成を厳密に制限すること、 即ち、（１）二種類のポリプロピレンの各々の固有粘度の比が特定の範囲内にな ければならないこと；（２）ｓＰＰは、シンジオタクチックのペンタッド フラ クション（五重項部分）が、０．７又はそれ以上であり、重量で少なくとも５０ 部以上の濃 度で存在していなければならないこと；および（３）それに対応して、ｉＰＰの 濃度は、重量で５０部を越えることができないこと、が必要であることを教示し ている。上記文献は、ｉＰＰは、「繊維の強度においてやや劣る」ので、強度に 関する改良が必要であり、必要な結果を得るための手段は、ｓＰＰとｉＰＰを含 む組成物において、ｓＰＰを重量で少なくとも５０部又はそれ以上使用すること であると教示している。Ｔａｄａｓｈｉが述べているごとく、アイソタクチック ポリプロピレンの量が重量で５０部以上であると、得られた繊維の強度は不充 分である（第３欄第４６−４９行）。しかしながら、Ｔａｄａｓｈｉは、ｓＰＰ 含有量が重量で５０部以下の組成物または、ｉＰＰが主たる重合体成分である組 成物を用いて、他の有用な繊維の性質を得ることができることを認識していなか った。また、Ｔａｄａｓｈｉは、繊維の嵩高さに対して、ｓＰＰの存在に基づく どのような改良に関しても、言及していない。 繊維用途におけるｓＰＰの使用に関する他の特定の開示は、ＥＰ第６３４５０ ５号に見られる。 前述の特許出願は、ｓＰＰ−ｉＰＰ混合物中に、ｓＰＰを５−５０重量％存在 させることにより、主としてカーペット用途における収縮性を改良し得ることを 教示している。この特許出願においてもまた、繊維の嵩高さの改良については、 何も示唆されていない。 不幸なことに、繊維の嵩高さを増加させる問題は、大量のＳＥＢＳの添加のよ っても、最終的には解決していないし、従来のｉＰＰに対するｓＰＰの添加によ っても示唆されていない。 本発明の目的は、この欠点を克服することである。 本発明の他の目的は、繊維の嵩高さと滑らかさを改良することである。 本発明の更に他の目的は、繊維の熱接着温度を低くすることである。 本発明の更に他の目的は、改良された「手触り」の柔らかさを示す不織布を製 造することである。 本発明者は、予期しなかったことであるが、全ＰＰを基にして、重量で０．３ から３％のｓＰＰを混合することによってｉＰＰ−ｓＰＰ混合物を生成すると、 本発明のすべての目的を達成しうることを見いだした。 前述のＰＰ混合物は、好ましくは、重量で１から３％のｓＰＰを含有する。 本発明者は、重量で３％以上の量のｓＰＰをｉＰＰと混合することはできるが 、本発明において開示された範囲を用いて得られた結果と同じ最良の結果に到達 することができないことに気がついた。 本発明者は、重量で約１０％の量が用いられた場合は、繊維の嵩高さの物性が 全く改良されないことを認めた。 唯一の単量体としてのプロピレンの重合によって生成する合成高分子樹脂をポ リプロピレンと呼ぶ。市販されている良く知られた結晶性のポリプロピレンは、 チーグラー ナッタ触媒によるプロピレンの重合によって生成する通常固体で主 にアイソタクチックで半結晶性の熱可塑性単独重合体である。そのような触媒重 合において、触媒は、周期律表第Ｉ−ＩＩＩ族の金属の有機化合物（例えば、ア ルミニウムアルキル）と、周期律表第ＩＶ−ＶＩＩＩ族の遷移金属の化合物（例 えば、ハロゲン化チタン）とから、生成される。代表的な結晶化度は、エックス 線回折で測定して、約６０％である。本明細書で用いられるごとく、半結晶性は 、エックス線回折で測定して、少なくとも、約５−１０％の結晶化度を意味する 。また、市販の通常の固体ポリプロピレンの代表的な重量平均分 子量（Ｍｗ）は、１００，０００−４，０００，０００であり、一方、その固体 プロピレンの代表的な数平均分子量（Ｍｎ）は４０，０００−１００，０００で ある。更に、市販の通常の固体ポリプロピレンの融点は、約１５９−１６９℃、 例えば１６２℃である。 シンジオタクチック ポリプロピレンは、従来の触媒とは異なる、メタセロン をベースとしそして通常アルミノキサンを共触媒とする、新たに開発された触媒 群を用いて製造される点で、アイソタクチック ポリプロピレンと異なっている 。適当な触媒はｓＰＰ製造のための文献に記載されている。有用なｓＰＰは、「 高度に」シンジオタクチックでなければならない。そのような物性を特徴付ける 一つの方法は、Macromolecules，Vol．6，925(1973)および ibid．Vol．8，687( 1975)において、Ａ．ザンベリ（Zambelli）が、¹³Ｃ−ＮＭＲを用いて規定して いるペンタッド フラクションを参照する方法である。本発明において有用な重 合体のシンジオタクチック ペンタッド フラクションは、０．７又はそれ以上 、例えば０．８であるべきである。適当な触媒系は、上記のＥＰ第０ ４１４ １４７号（Ｔａｄａｓｈｉ ｅｔ ａｌ）ならびにフィナ テクノロジー社とＣ ａｎｉｃｈの文献に記載されており、それらはすべて参照によって、編入されて いる。本発明において有用なｓＰＰの調製に用いることができる触媒系の例は、 不斉配位子を持つ遷移金属化合物とアルミノキサンとを含有するものとして、Ｅ Ｐ第０ ４１４ ０４７号に開示されており、(J．Am．Chem．Soc.，1988，110 ，6255-6256)に投稿されている。シンジオタクチック ポリプロピレンの製造の ために好ましい触媒系の例は、遷移金属化合物とアルミノキサンを含有するもの である。遷移金属化合物には、イソプロピル（シクロペンタ ジエニル−１−フルオレニル）−ハフニウム ジハロゲン、イソプロピル（シク ロペンタジエニル−１−フルオレニル）−ジルコニウム ジハロゲン、及び少な くとも一つのハロゲン原子がアルキル基で置換されている遷移金属化合物が含ま れている。一般的な化合物は次の式で表される。ここで、Ｒは、炭素原子数１− ３の炭化水素残基である。 Ｒが、メチル基で、ｎが、５又はそれ以上、好ましくは、１０又はそれ以上の化 合物、すなわち、メチルアルミノキサンが特に有用である。用いられるアルミノ キサンの割合は、前述の遷移金属化合物を基準として、１０から１，０００，０ ００モル倍、通常は５０から５，０００モル倍である。重合方法に関しては特別 の制限は無いので、不活性溶媒を用いる溶液重合法、不活性溶媒が実質的に存在 しないバルク重合法及び気相重合法を用いることができる。−１００から２００ ℃の温度および大気圧から１００ｋｇ／ｃｍ²Ｇの圧力で重合を行うのが一般的 である。−１００から１００℃の温度および大気圧から５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力 が好ましい。 好ましくは、本発明に用いられるｓＰＰは、約２から５、更に好ましくは約３ から５、最も好ましくは約４の、分子量分布を有する。更に、ｓＰＰは、フィナ 社、ダラス、テキサス、及び、三井東圧化学、日本、の製品が市場で購入できる と報告されている。 本発明で用いられたとおり、プロピレン重合体材料は、０．７又はそれ以上の シンジオタクチック ペンタッド フラクションを有するシン ジオタクチック プロピレン重合体と、結晶性アイソタクチック プロピレン重 合体を意味する。各々のプロピレン重合体材料は、次の群、すなわち、（Ｉ）プ ロピレンの単独重合体；及び（ＩＩ）プロピレンの結晶性ランダム共重合体、三 元共重合体、又はその両方（なお、これらの共重合体、三元共重合体は、基本的 には、約８０から約９９．５％のプロピレン、好ましくは約９０から約９５％の プロピレン、より好ましくは約９２から約９４％のプロピレンと、約１．５から 約２０．０％の、エチレンとＣ₄−Ｃ₈のアルファ オレフィンとからなる群から 選ばれた少なくとも一つの共単量体とからなる。）からなる群から選ばれたもの である。Ｃ₄−Ｃ₈のアルファ オレフィンが存在しない時は、その共重合体は好 ましくは約２％から約１０％のエチレンを、より好ましくは約７から約９％のエ チレンを含む。Ｃ₄−Ｃ₈のアルファ オレフィンが存在する時は、その三元共重 合体は好ましくは約０．５から約５％の、より好ましくは約１から約３％のエチ レンと、約２．５から約１０．０％の、好ましくは約３から約７％の、より好ま しくは約４．０から６．０％の、Ｃ₄−Ｃ₈のアルファ オレフィンからなる群か ら選ばれたオレフィンとを含む。また、このような共重合体と三元共重合体の混 合物も含まれる。実施例 １ 繊維と不織布を製造するために、０．７以上のペンタッド フラクションを有 するシンジオタクチック プロピレン単独重合体（ｓＰＰ）を、結晶性アイソタ クチック 単独重合体ポリプロピレン（ｉＰＰ）と、ｓＰＰ３部およびｉＰＰ９ ７部の濃度で、混合した。ｓＰＰは、重合直後、４．５のＭＦＲを有した。ｉＰ Ｐは、市販品で、メルトフローレート（Ｍ ＦＲ）＝２５のものであった。 重合体組成物から不織布を作る方法は、次の各工程を含んでいた。 １．紡糸 − 溶融した重合体組成物からフィラメントをつくる工程。 ２．延伸 − フィラメントを空中で延伸して冷却する工程。 ３．熱接着 − 好みの模様の付いたカレンダーで圧着することにより、生成し た繊維を集合して、１８ｇ／ｍ²のウェブを製造する工程。 一台の押出機が、フィラメントを製造するために運転された。押出機は、１２ ０バールの圧力で、五つのゾーンの押出温度をそれぞれ２００、２１０、２２０ 、２３０及び２３５℃に設定して運転された。延伸用の空気の圧力は３０００ｍ ｍＨ₂Ｏに設定された。２から８ｄｔｅｘのフィラメントが製造された。 混合組成物は、二つの方法を用いて調製された。：（１）各成分のペレットを 予備混合し、次の押出工程のために混合物をペレット化してフィラメントを製造 する方法。及び（２）フィラメントを押出す段階で各成分のペレットを混合する 方法。両方の方法とも、実質的に同等の結果を与えた。予備混合はヘンシェル混 合機を使用して行うのが便利であり、次いで約２００−２２０℃でストランドを 押出し、ストランドを切断してペレットにした。 混合物から製造された不織布は、強力（tenacity）（Ｎ）と伸度（％）を含む 、不織布として容認できる物性を備えていた。製造された不織布の嵩高さは、「 ブラック ボックス」試験によって実証されるように改善を示した。また「篩」 試験によって証明されるように、被覆能は、著しく改良された。結果を下表に示 す。 「ブラック ボックス」試験は、数人の被験者が「ブラック ボックス」中に 置かれた不織布の柔らかさを手で感じるという主観的な試験である。０（最低） から１０（最高）迄の点数の平均値が報告された。 「篩」試験は、一定の粒度分析用の粉末を用い、不織布の試料を篩として用い て行われた。２分間後、篩に残った粉末のパーセントが報告された。この試験は 不織布の試料を比較するために用いられる。実施例 ２ 繊維と不織布を製造するために、０．７以上のペンタッド フラクションを有 するシンジオタクチック プロピレン単独重合体（ｓＰＰ）を、結晶性アイソタ クチック 単独重合体ポリプロピレン（ｉＰＰ）と、ｓＰＰ２部およびｉＰＰ９ ８部の濃度で、混合した。ｓＰＰは、重合直後、４．５のＭＦＲを有した。ｉＰ Ｐは、市販品で、メルトフローレート（ＭＦＲ）＝３５のものであった。 重合体組成物から、不織布を作るための方法は、次の各工程を含んでいた。 １．紡糸 − 溶融した重合体組成物からフィラメントをつくる工程。 ２．延伸 − フィラメントを延伸する工程。 ３．テクスチャー加工（Ｔｅｘｒｕｒｉｚｉｎｇ） − フィラメントを折り畳 み、任意に軽く空気流でからませて嵩高さを加える工程。 ４．切断とベーリング（ｂａｉｌｉｎｇ）の工程。 ５．カーデイング（Ｃａｒｄｉｎｇ）とレイイング（ｌａｙｉｎｇ）の工程。 ６．熱接着 − 好みの模様の付いたカレンダーで圧着することにより、 カーデイングした繊維を集合して、２０ｇ／ｍ²のウェブを製造する工程。 一台の押出機が、フィラメント製造するために運転された。押出機は、１２０ バールの圧力で、七つのゾーンの押出温度をそれぞれ２１０、２２５、２４５、 ２６０、２６５、２６５及び２７５℃に設定して運転された。冷却用の空気の温 度は２０℃に設定された。２．２ｄｔｅｘのステープルファイバーが製造された 。 混合組成物は、二つの方法を用いて調製された。：（１）各成分のペレットを 予備混合し、つぎの押出工程のために混合物をペレット化し、フィラメントを製 造する方法。及び（２）フィラメントを押出す段階で各成分のペレットを混合す る方法。両方の方法とも、実質的に同等の結果を与えた。予備混合は、ヘンシェ ル混合機を使用して行うのが便利であり、次いで約２００−２２０℃でストラン ドを押出し、ストランドを切断してペレットにした。 混合物から製造されたファイバーは、デニール、強力（Ｔｅｎａｃｉｔｙ）（ ｇ／ｄｅｎｉｅｒ）および伸度を含む不織布として容認できる物性を備えていた 。本発明の組成物を用いて製造された不織布を試験した。不織布の繊維の滑らか さと「手触り」の柔らかさは「ブラック ボックス」試験と「篩」試験で示した とおり、著しく改良された。（表参照のこと）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．重量で０．３から３％のｓＰＰと、重量で９９．７から９７％のｉＰＰとか ら成るポリプロピレン繊維。 ２．重量で１から３％のｓＰＰを含んで成る請求の範囲１記載のポリプロピレン 繊維。 ３．ｓＰＰが約２から５の分子量分布を有する請求の範囲１または２記載のポリ プロピレン繊維。 ４．ｓＰＰが約３から５の分子量分布を有する請求の範囲３記載のポリプロピレ ン繊維。 ５．ｓＰＰが約４の分子量分布を有する請求の範囲４記載のポリプロピレン繊維 。