(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鞘部及び芯部においてポリプロピレン系樹脂を主体樹脂とし、鞘部と芯部の質量比が７０/３０〜３０／７０である鞘芯構造繊維であって、
前記鞘部には（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィン３〜２０質量％と、
（ｂ）フェノール系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤を組み合わせてなる酸化防止剤、又は硫黄系酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも１種の酸化防止剤０．５〜３．０質量％とを、含有するとともに、
鞘部の外周表面には、（ｃ）仕上げ油剤として一般式（Ｉ）で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルを５０質量％以上含む油剤を前記鞘芯構造繊維の全質量に対して、０．１〜１．０質量％付着させてなることを特徴とする帯電性鞘芯構造繊維。
【化１】
0006754021.tif 000007
（式中、Ｒ１は炭素数１０〜３０の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基を示す。Ｒ２は水素原子又はメチル基を示し、ｋは１〜４の整数である。）
【請求項２】
前記仕上げ油剤が、一般式（Ｉ）における、ｋが４であるポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルである、請求項１に記載の帯電性鞘芯構造繊維。
【請求項３】
リン系酸化防止剤がトリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイトである、請求項１または２に記載の帯電性鞘芯構造繊維。
【請求項４】
ポリプロピレン系樹脂がホモポリプロピレンであり、（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィンが無水マレイン酸変性ポリプロピレンである、請求項１〜３のいずれかに記載の帯電性鞘芯構造繊維。
【請求項５】
繊維長が３〜１２０ｍｍ、繊度が０．５〜１０ｄｔｅｘである、請求項１〜４のいずれかに記載の帯電性鞘芯構造繊維。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の帯電性鞘芯構造繊維を単独で、或いは該帯電性鞘芯構造繊維と熱接着性繊維及び／又は他の繊維とを混合して、乾式不織布加工法によって得られる不織布。
【請求項７】
前記乾式不織布加工法が、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法、ケミカルボンド法、及びエアレイド法からなる群から選ばれるいずれか１つである、請求項６に記載の不織布。
【請求項８】
前記熱接着性繊維が低融点成分を鞘成分とする鞘芯構造繊維であり、該鞘成分がポリエチレン系樹脂である、請求項６または７に記載の不織布。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の帯電性鞘芯構造繊維と、他の繊維、不織布、フィルム、パルプシート、編み物及び織物から選ばれる少なくとも１種とを組み合わせて得られる複合化不織布。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれかに記載の不織布または請求項９に記載の複合化不織布を用いた不織布加工品。
【請求項１１】
前記不織布加工品がエレクトレット処理されている、請求項１０に記載の不織布加工品。
【請求項１２】
不織布加工品がエアーフィルター、ワイパー、及びマスクのいずれかである、請求項１１に記載の不織布加工品。
【請求項１３】
エアーフィルターが車載用エアーフィルターである、請求項１２に記載の不織布加工品。
【請求項１４】
請求項６〜８のいずれかに記載の不織布または請求項９に記載の複合化不織布にエレクトレット処理する工程を含む、不織布加工品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温環境下においても高いエレクトレット性を維持することのできる帯電性鞘芯構造繊維等に関する。
【０００２】
近年、嫌煙意識の高まりや、花粉症やハウスダストなどによるアレルギー症状などの増加に伴い、家庭内や自動車内での空気清浄化意識が向上し、エアーフィルターなどの需要が増加してきている。このようなフィルターには、一般にポリオレフィン系樹脂繊維などを用い、静電気的な捕集機能を利用したエレクトレット不織布が利用されている。
上記エレクトレット不織布としては、ステープルファイバーを原綿として用いたものが知られており、このステープルファイバーから不織布を形成するには、一般に、該ステープルファイバーをカード機に通過させて開繊し、ウェブ化したのち、融着または交絡などの手段が用いられる。かかる不織布は、熱エレクトレットやエレクトロエレクトレットなどの方法でエレクトレット化され、エレクトレット不織布とされる。
【０００３】
上記のステープルファイバーを用いた不織布の製造においては、カード工程において静電気の発生を抑制することが必要であり、そのため、通常静電気防止能を有する界面活性剤などの油剤が原綿上に付着されている。しかしながら、このような油剤は、不織布のエレクトレット化の妨げとなる上、たとえエレクトレット化されたとしても、比較的短時間で粉塵ろ過効率（捕集率）などの性能を低下させる原因となる。そのため、原綿の油剤付着量を減らそうとすると、カード工程で静電気が発生しやすくなり、操業性に悪影響を及ぼし、不織布化が困難となり、あるいは歩留まりが低下するなどの問題が生じる。
【０００４】
また、不織布をエレクトレット化する前に、付着している油剤を洗浄除去したり、ウォータージェット法により交絡と同時に油剤成分を除去したりするなどの手法がとられることもあるが、この場合、工程の増加や新たな設備が必要で、製造コストが高くつくなどの問題が生じる。
【０００５】
このような事情のもとで、特許文献１には、良好なエレクトレット性能を長期間維持可能な不織布を与え得るポリオレフィン系熱接着繊維として、（１）油剤０．２〜０．６重量％が付着してなるポリオレフィン系熱接着繊維からなり、（２）加熱処理による不織布化時および／または不織布化後の加熱処理で、不織布の油剤付着量が０．００１〜０．２重量％に減少し、油剤付着量の減少率が６０％以上となり得ることを特徴とするエレクトレット不織布用ポリオレフィン系熱接着繊維が開示されている。
【０００６】
一方、特許文献２では、特許文献１の発明における問題点として、エレクトレット加工前に必ず熱処理工程を要するという制約や、繊維処理剤の付着量を規定の量以下に制御するという高い品質管理技術が必要とされるという問題点を掲げ、それらを克服できる発明を提案している。
すなわち、特許文献２では、特定のソルビタン脂肪酸エステル類および特定のポリオキシエチレンアルキレンアルキルエーテルからなる群から選ばれた少なくとも一種を５０重量％以上の範囲で含有する非イオン性の処理剤を、該繊維に対して０．０１〜１．５重量％付着してなるカード加工用帯電性繊維が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３９２５６号公報
【特許文献２】特許第４６７０４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の発明においては、エレクトレット加工前に必ず熱処理工程を要するという制約や、繊維処理剤の付着量を規定の量以下に制御するという高い品質管理技術が必要とされる。また、鞘成分に高密度ポリエチレンを用いており車載用フィルターの用途においては、耐熱性及び帯電保持性を満足できないという問題を有している。
また、特許文献２に記載された発明においては、一般式で示されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含有する非イオン性の繊維処理剤において、オキシアルキレンの付加モル数が５以上になると、油剤粘度が上昇し、対繊維の付着量を少なくする場合には、油剤の付着斑が起こり均一な付着が難しいという問題があった。
また、車載フィルターは、夏場には社内温度が８０℃以上になるため高温に耐え得る耐熱性が必要であり、かつゴミ、塵等の捕集効率を上げるためには、高温下での帯電維持率が必要である。
本発明は、特に車載用フィルターなどの用途において、耐熱性及び帯電保持性を満足できる帯電性鞘芯構造繊維を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の従来技術の問題点に鑑み、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、鞘芯構造繊維であって、前記鞘部に（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィン３〜２０質量％と、（ｂ）特定の酸化防止剤とを、含有するとともに、（ｃ）鞘部の外周表面には、仕上げ油剤として特定のポリオキシアルキレンアルキルエーテルを５０質量％以上含む油剤を所定量付着させてなる帯電性鞘芯構造繊維とすることでその目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、以下の〔１〕〜〔１４〕の発明を提供する。
〔１〕鞘部及び芯部においてポリプロピレン系樹脂を主体樹脂とし、鞘部と芯部の質量比が７０/３０〜３０／７０である鞘芯構造繊維であって、前記鞘部には（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィン３〜２０質量％と、
（ｂ）フェノール系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤を組み合わせてなる酸化防止剤、又は硫黄系酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも１種の酸化防止剤０．５〜３．０質量％とを、含有するとともに、鞘部の外周表面には、（ｃ）仕上げ油剤として一般式（Ｉ）で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルを５０質量％以上含む油剤を前記鞘芯構造繊維の全質量に対して、０．１〜１．０質量％付着させてなることを特徴とする帯電性鞘芯構造繊維。
【００１１】
【化１】
0006754021.tif 000002
（式中、Ｒ１は炭素数１０〜３０の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基を示す。Ｒ２は水素原子又はメチル基を示し、ｋは１〜４の整数である。）
【００１２】
〔２〕前記仕上げ油剤が、一般式（Ｉ）において、ｋが４であるポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルである、前記〔１〕に記載の帯電性鞘芯構造繊維。
〔３〕リン系酸化防止剤がトリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイトである前記〔１〕または〔２〕に記載の帯電性鞘芯構造繊維。
〔４〕ポリプロピレン系樹脂がホモポリプロピレンであり、（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィンが無水マレイン酸変性ポリプロピレンである、前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の帯電性鞘芯構造繊維。
〔５〕繊維長が３〜１２０ｍｍ、繊度が０．５〜１０ｄｔｅｘである、前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の帯電性鞘芯構造繊維。
〔６〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の帯電性鞘芯構造繊維を単独で、或いは該帯電性鞘芯構造繊維と熱接着性繊維及び／又は他の繊維とを混合して、乾式不織布加工法によって得られる不織布。
〔７〕前記乾式不織布加工法が、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法、ケミカルボンド法、及びエアレイド法からなる群から選ばれるいずれか１つである、前記〔６〕に記載の不織布。
〔８〕前記熱接着性繊維が低融点成分を鞘成分とする鞘芯構造繊維であり、該鞘成分がポリエチレン系樹脂である、前記〔６〕または〔７〕に記載の不織布。
〔９〕前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の帯電性鞘芯構造繊維と、他の繊維、不織布、フィルム、パルプシート、編み物及び織物から選ばれる少なくとも１種とを組み合わせて得られる複合化不織布。
〔１０〕前記〔６〕〜〔８〕のいずれかに記載の不織布または前記〔９〕に記載の複合化不織布を用いた不織布加工品。
〔１１〕前記不織布加工品がエレクトレット処理されている前記〔１０〕に記載の不織布加工品。
〔１２〕不織布加工品がエアーフィルター、ワイパー、及びマスクのいずれかである、前記〔１１〕に記載の不織布加工品。
〔１３〕エアーフィルターが車載用エアーフィルターである、前記〔１２〕に記載の不織布加工品。
〔１４〕前記〔６〕〜〔８〕のいずれかに記載の不織布または前記〔９〕に記載の複合化不織布にエレクトレット処理する工程を含む、不織布加工品の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
耐熱性及び高エレクトレット性が要求される車載フィルターなどの構成繊維として有効に利用できる帯電性鞘芯構造繊維、該繊維から得られる不織布、複合不織布、不織布加工品及び不織布加工品の製造方法を提供できる。
また、主体樹脂はポリプロピレン系樹脂であるが、その鞘側のみに（ｂ）無水マレイン酸変性ポリオレフィン及び（ｂ）酸化防止剤を表面改質のために添加することで、芯成分にも添加配合する場合と比較して、表面改質剤のコストを削減することができ、性能とコストの均衡を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１５】
本発明は、鞘部及び芯部においてポリプロピレン系樹脂を主体樹脂とし、鞘部と芯部の質量比が７０/３０〜３０／７０である鞘芯構造繊維であって、
前記鞘部には（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィン３〜２０質量％と、
（ｂ）フェノール系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤を組み合わせてなる酸化防止剤、又は硫黄系酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも１種の酸化防止剤０．５〜３．０質量％とを、含有するとともに、
（ｃ）鞘部の外周表面には、仕上げ油剤として一般式（Ｉ）で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルを５０質量％以上含む油剤を前記鞘芯構造繊維の全質量に対して、０．１〜１．０質量％付着させてなることを特徴とする帯電性鞘芯構造繊維である。
【００１６】
【化２】
0006754021.tif 000003
（式中、Ｒ１は炭素数１０〜３０の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基を示す。Ｒ２は水素原子又はメチル基を示し、ｋは１〜４の整数である。）
【００１７】
本発明の鞘芯構造繊維は、鞘部及び芯部においてポリプロピレン系樹脂を主体樹脂とし、鞘部と芯部の質量比が７０/３０〜３０／７０である。鞘部と芯部の質量比は鞘芯構造繊維の溶融紡糸の安定性等の観点から５０/５０〜４０／６０（鞘部／芯部）が、後述する鞘部に添加する（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィン及び（ｂ）酸化防止剤の量との関係などから好ましい。
【００１８】
＜ポリプロピレン系樹脂＞
本発明の鞘部及び芯部に用いられるポリプロピレン系樹脂としては、車載フィルターなどでは使用時に高い耐熱性が要求されることから高融点のホモポリプロピレンが好ましい。中でも結晶性ポリプロピレンが特に好ましい。この結晶性ポリプロピレンとしては、アイソタクチックポリプロピレン系樹脂が好ましく用いられる。中でもアイソタクチックペンタッド分率（ＩＰＦ）が、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上のものが有利である。また分子量分布の指標であるＱ値（重量平均分子量／数平均分子量Ｍｗ／Ｍｎ比）は６以下、メルトフローレイト（ＭＦＲ）（温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）は３〜１００ｇ／１０分の範囲が好ましい。上記ＩＰＦが８５％未満では立体規則性が不充分で結晶性が低く、得られる繊維における強度などの物性が劣る。
【００１９】
なお、アイソタクチックペンタッド分率（ＩＰＦ）（一般にｍｍｍｍ分率ともいわれる）は、任意の連続する５つのプロピレン単位で構成される炭素−炭素結合による主鎖に対して、側鎖である５つのメチル基がいずれも同方向に位置する立体構造の割合を示すものであって、同位体炭素核磁気共鳴スペクトル（１３Ｃ−ＮＭＲ）にけるＰｍｍｍｍ（プロピレン単位が５個連続してアイソタクチック結合した部位における第３単位目のメチル基に由来する吸収強度）およびＰｗ（プロピレン単位の全メチル基に由来する吸収強度）から、下記式
ＩＰＦ（％）＝（Ｐｍｍｍｍ／Ｐｗ）×１００によって求めることができる。
【００２０】
＜（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィン＞
鞘部に含有させる無水カルボン酸変性ポリオレフィン（以下、「変性剤」ということがある）としては、不飽和結合を有するカルボン酸化合物の無水物により変性したポリオレフィンであり、さらに、無水カルボン酸変性ポリオレフィンとしては、無水カルボン酸変性ポリプロピレンが、鞘成分のポリプロピレン系樹脂との親和性の観点からより好ましい。また、変性のための無水カルボン酸としては、無水マレイン酸が好ましい。
特にランダムグラフト無水マレイン酸変性ポリプロピレンは、好ましくは１分子中に１個以上の無水マレイン酸がグラフト化され変性されている。ランダムグラフト変性ポリプロピレン系重合体は、例えば、ポリプロピレン系重合体分子内にラジカルを発生させ、不飽和結合を有するカルボン酸化合物又はその無水物と反応させることで得られる。
ランダムグラフト変性ポリプロピレン系重合体の市販品としては、例えば、ランダムグラフト無水マレイン酸変性ポリプロピレンとして、「トーヨータック」シリーズの「Ｍ−１００」，「Ｍ−３００」，「Ｍ−３１０」，「ＰＭＡ  Ｈ１０００Ａ」，「ＰＭＡ  Ｈ１１００Ａ」，「ＰＭＡ  Ｈ３０００Ａ」，「ＰＭＡ−Ｔ」，「ＰＭＡ−Ｆ２」，「ＰＭＡ−Ｌ」（以上、東洋紡株式会社製）；「ユーメックス」シリーズの「１００１」，「１０１０」，「１００ＴＳ」，「１１０ＴＳ」（以上、三洋化成工業株式会社製）；「カヤブリット」シリーズの「００３」、「００６」（以上、アクゾノーベル株式会社製）が挙げられる。
【００２１】
無水カルボン酸変性ポリオレフィンは、鞘部の質量に対して３〜２０質量％配合され、好ましくは５〜１５質量％、より好ましくは、７〜１２質量％配合される。３質量％未満では、繊維表面に存在する添加剤成分が少なすぎるため高温下での帯電維持率が確保できず、２０質量％を超えると、添加剤のＭＦＲが高いため紡糸が困難となり安定して生産することができない。
【００２２】
＜（ｂ）酸化防止剤＞
本発明において、帯電性鞘芯構造繊維の鞘部には、フェノール系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤を組み合わせてなる酸化防止剤、又は硫黄系酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも１種の酸化防止剤０．５〜３．０質量％を含有させる。
酸化防止剤の第一の組み合わせとしては、フェノール系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤との組み合わせである。
【００２３】
フェノール系酸化防止剤としては、２，６−ｔ−ブチルフェノール、２−ｔ−ブチル−４−メトキシフェノール、３−ｔ−ブチル−４−メトキシフェノール、２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、ｎ−オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、メチルハイドロキノン等のモノフェノール系酸化防止剤；２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレンビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、３，９−ビス［１，１−ジメチル−２−［β−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ］エチル］２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５．５］ウンデカン、２，２’−ジヒドロキシ−３，３’−ジ（α−メチルシクロヘキシル）−５，５’−ジメチルジフェニルメタン等のビスフェノール系酸化防止剤；１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン等のトリスフェノール系酸化防止剤；テトラキス−［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、テトラキス−［エチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン等のテトラキスフェノール系酸化防止剤；Ｄ−α−トコフェロール、Ｌ−α−トコフェロール、Ｄ−β−トコフェロール、Ｌ−β−トコフェロール、Ｄ−γ−トコフェロール、Ｌ−γ−トコフェロール、Ｄ−δ−トコフェロール、Ｌ−δ−トコフェロール等のトコフェロール類；Ｄ−α−トコトリエノール、Ｌ−α−トコトリエノール、Ｄ−β−トコトリエノール、Ｌ−β−トコトリエノール、Ｄ−γ−トコトリエノール、Ｌ−γ−トコトリエノール、Ｄ−δ−トコトリエノール、Ｌ−δ−トコトリエノール等のトコトリエノール類等が挙げられる。
これらの中でもテトラキス−［メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタンが、リン系酸化防止剤と組み合わせて使用した場合の効果に優れることから、好ましく用いられる。
【００２４】
また、本発明において、フェノール系酸化防止剤と組み合わせて使用することのできるリン系酸化防止剤としては、トリフェニルフォスファイト、ジフェニルイソデシルフォスファイト、フェニルジイソデシルフォスファイト、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニルジトリデシル）フォスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス（オクタデシルフォスファイト）、トリス（ノニルフェニル）フォスファイト、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）フォスファイト、２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）オクチルフォスファイト等が挙げられる。
これらの中でも、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）フォスファイトが高温での帯電効果の持続性の観点から好ましい酸化防止剤として挙げることができる。
【００２５】
フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤を組み合わせて使用する場合の質量比率は、使用する剤の種類によって適宜変更することができるが、１：０．１〜１：１５の範囲、好ましくは１：１〜１：５の範囲である。
【００２６】
さらに、硫黄系酸化防止剤としては、ジラウリル３，３’−チオジプロピオネート、ジミリスチル３，３’−チオジプロピオネート、ジステアリル３，３’−チオジプロピオネート、１，１’−ジチオビスオクタデカン、ペンタエリスリチル−テトラキス（３−ラウリルチオプロピオネート）等が挙げられる。
これらの中で、１，１’−ジチオビスオクタデカンがポリオレフィンとの相溶性の観点から好ましい。
【００２７】
本発明において各酸化防止剤は、帯電性鞘芯構造繊維の鞘部における配合量として０．５〜３．０質量％含有することを要し、０．７質量％〜２．０質量％含有することが好ましい。酸化防止剤は、純分換算で０．１％以下(ｐｐｍオーダー)の割合で使用するのが一般的であるが、本発明では０．５質量％以上と大量の酸化防止剤を含有させている。０．５質量％未満だと、帯電維持率の絶対値が上がらない。一方で３質量％を超えると、鞘成分表面に配位される酸化防止剤の量が多くなり帯電性に悪影響を及ぼす。
【００２８】
＜（ｃ）仕上げ油剤＞
本発明の帯電性鞘芯構造繊維の鞘部表面に付着させる仕上げ油剤は、下記一般式（Ｉ）で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルを５０質量％以上含み、鞘芯構造繊維の全質量に対して、０．１〜１．０質量％付着させる。
【００２９】
【化３】
0006754021.tif 000004
（式中、Ｒ１は炭素数１０〜３０の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基を示す。Ｒ２は水素原子又はメチル基を示し、ｋは１〜４の整数である。）
【００３０】
上記一般式（Ｉ）のポリオキシアルキレンアルキルエーテルとしては、Ｒ１がラウリル基であり、Ｒ２が水素、ｋが４のポリオキシエチレンである、ポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルを５０質量％以上含有する仕上げ油剤が、繊維への均一付着性、帯電性、帯電持続性の観点からより好ましい。
本発明において、鞘部表面に付着させる仕上げ油剤は、鞘芯構造繊維の全質量に対して、０．１〜１．０質量％付着させることを要し、０．２〜０．８質量％が好ましく、０．３〜０．７質量％がより好ましい。０．１質量％未満では、帯電性鞘芯構造繊維をカーディングする際に静電気が発生し加工が不可能となる。
一方、１．０質量％を超えると、油剤成分が繊維表面にブリードアウトしエレクトレット性能を発現させる際の帯電性を悪化させる。
好ましい油剤としての上記のポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルを用いる際には特に上記の付着量の範囲が推奨される。
【００３１】
本発明の帯電性鞘芯構造繊維は、繊維軸方向に直交する断面が鞘芯構造を有しており、鞘部が芯部の全表面を被覆していることを要するが、必ずしも同心の鞘芯構造でなく、多少偏心していてもよい。また、中央部が中空構造であってもよい。帯電性鞘芯構造繊維は、鞘芯構造に紡糸可能な溶融紡糸機から紡糸された未延伸糸を一旦引取って、あるいは、直接延伸機に導いて、所定の延伸倍率で延伸され、引き続き、スタッフィングボックスなどのクリンパーにより、所定のクリンプ（捲縮）が付与される。通常、仕上げ油剤は、捲縮付与工程の前後で、スプレー法あるいはオイル浴へ含浸法などにより付与される。
前述の本発明固有の仕上げ油剤が付与された延伸繊維は、仕上げ油剤の水分を乾燥装置に通して除去され、しかる後所定の繊維長にカットされる。
本発明の帯電性鞘芯構造繊維は、仕上げ油剤の付着量が所定の値になるように油剤の付与工程で制御される。
繊維長は、繊維の開繊にカードを使用すること及び最終的に得られる不織布の構造との関係から３〜１２０ｍｍであることが好ましい。また、帯電性鞘芯構造繊維の繊度は、求められる不織布の構造との関係から、０．５〜１０ｄｔｅｘであることが好ましい。
また、本発明の帯電性鞘芯構造繊維の捲縮数は特に制限されないが、エアレイド法でウェブ化する場合には、０〜１５山／２５ｍｍの範囲がウェブの形成が良好となり好ましい。このとき、捲縮数が１５山／２５ｍｍをはるかに超えると繊維間の絡みが大きくなり繊維の開繊性が低下し、均一な地合いのウェブさらには不織布が得られにくくなる。また、捲縮形状は前述のジグザグ型の二次元捲縮やスパイラル型、オーム型等の立体三次元捲縮等、いずれの形状も用いることができる。
【００３２】
本発明の帯電性鞘芯構造繊維は、単独で、或いは該帯電性鞘芯構造繊維と熱接着性繊維及び／又は他の繊維とを混合し、乾式不織布加工法によって不織布を提供できる。
【００３３】
前記乾式不織布加工法としては、サーマルボンド法、ニードルパンチ法、スパンレース法、ケミカルボンド法、及びエアレイド法からなる群から選ばれるいずれか１つにより不織布を得ることができ、いずれの不織布であってもよい。得られた該不織布にエレクトレット処理を行い、車載用エアーフィルターや、家具や床等の掃除用ワイパーや、エアコンや空調設備に用いられるエアーフィルター、マスク等に使用することができる。
【００３４】
また、前記熱接着性繊維が低融点成分を鞘成分とする鞘芯構造繊維であり、該鞘成分がポリエチレン系樹脂である繊維と本発明の帯電性鞘芯構造繊維を混合した不織布が、比較的低温での熱融着により不織布の機械強度を確保でき、エレクトレット性及び加工熱エネルギーコストの点で好ましい。
【００３５】
本発明では、帯電性鞘芯構造繊維と、他の繊維、不織布、フィルム、パルプシート、編み物及び織物から選ばれる少なくとも１種とを組み合わせて得られる複合化不織布を提供する。
組み合わせて複合不織布を得るには、前述の乾式不織布加工法を適宜利用したり、積層接着したりすればよい。複合化不織布としては、例えば、ネットと積層することで、不織布に機械強度および、剛性を持たせ、フィルター加工時のプリーツ加工が可能となり、フィルターそのものの強度も保持できる。
【００３６】
前記不織布または複合不織布は、用途に応じて例えば山形加工、プリーツ加工などを施された不織布加工品として提供する。
【００３７】
前記不織布加工品は、繊維が溶融しない程度の加熱雰囲気下で電荷を与える熱エレクトレット法や、コロナ放電によって電荷を与えるコロナ放電法等のエレクトレット処理を行うことで不織布に電荷を帯電させて捕集機能等の特性を不織布に与えればよい。エレクトレット処理法に関しては特にこの限りではない。
【００３８】
前記不織布加工品がエアーフィルター、ワイパー、及びマスクのいずれかである不織布加工品を提供できる。
【００３９】
前記エアーフィルターが車載用エアーフィルターである不織布加工品を提供できる。本発明の帯電性鞘芯構造繊維はポリプロピレン系樹脂を主体としているので、これを含む不織布は、車載用フィルターとして要求される夏場の高温時の８０℃に対応できる耐熱性を有しており、高いエレクトレット性と相俟って、車載用エアーフィルターとして好適に利用できる。
【００４０】
本発明は、前記不織布或いは複合化不織布にエレクトレット処理する工程を含む、不織布加工品の製造方法をも提供する。
エレクトレット処理としては、繊維が溶融しない程度の加熱雰囲気下で電荷を与える熱エレクトレット法や、コロナ放電によって電荷を与えるコロナ放電法等のエレクトレット処理を行うことで不織布に電荷を帯電させて捕集機能等の特性を不織布に与えればよい。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例、比較例中に示された物性値の測定法をまとめて以下に示す。
・単糸繊度    ：ＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準じて測定した。
・目付            ：不織布を５０ｃｍ角に切った成形体全体の重量を秤量し、単位面積当たりの重量（ｇ／ｍ2）で示した。
・仕上げ油剤付着量（％）：迅速残脂抽出装置（東海計器製：Ｒ−II型）を用い、乾燥した繊維２ｇに対し、エチルアルコールとメチルアルコールの重量混合率が２：１である溶剤１０ミリリットルで２回、付着油剤を抽出させ、抽出油剤量を測定した。
・不織布の帯電量：不織布を１１０℃の雰囲気下で、１０ｋＶの直流電圧を印加してエレクトレット化処理してエレクトレット不織布を作製し、直後の帯電量を測定した。また、９０℃で２時間加熱処理後、２０℃・湿度６５％の恒温室に保管し、５秒後、１０秒後、６０秒後、１８０秒後、３００秒後、６００秒後の帯電量をシシド静電気社製静電電位測定器ＳＴＡＴＩＲＯＮ−ＤＺ４にて測定し、初期の帯電量に対する維持率を算出した。
・不織布加工：実施例、比較例の原綿をカード機により開繊して、ニードルパンチ機にて８０本／ｃｍ２のパンチングを施して不織布を得た。
【００４２】
実施例１
鞘部及び芯部のポリプロピレン系樹脂として、ホモポリプロピレン〔プライムポリマー株式会社製、ＲＳ１２３８Ａ（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重におけるメルトフローレイト（ＭＦＲ）が４０ｇ／１０分、融点１６０℃）〕を用いて、鞘部と芯部の質量比を５０／５０質量部とすることとして、鞘側の原料を準備した。
（鞘側原料の準備）
（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィンとして、無水マレイン酸変性ポリプロピレン（三洋化成工業株式会社製、ユーメックス１００１、無水マレイン酸含量１．７質量％、２３０℃／２．１６ｋｇのＭＦＲ：１５５０ｇ／１０分、融点１４２℃）を１０質量％、（ｂ）酸化防止剤として、主原料をホモポリプロピレン〔プライムポリマー株式会社製、ＲＳ１２３８Ａ〕とし硫黄系酸化防止剤を５質量％含有するホモポリプロピレン系マスターバッチ（東京インキ社製、「ＰＰＭ  Ａ０−１４１」）を２０質量％配合して酸化防止剤の含有量を全体の１質量％とし、７０質量％を前記ホモポリプロピレンとして、これらの鞘成分原料をブレンダーで混合した。
（帯電性鞘芯構造繊維の紡糸）
次いで、芯部の原料及び鞘部の原料をそれぞれの溶融押出機に供給し、鞘芯複合紡糸ノズルを用いて、紡糸温度２８０℃にて、紡糸ノズルヘッド部に備え付けの溶融樹脂ギヤポンプで所定質量の吐出樹脂量に計量しつつ紡糸（引取）速度５３０ｍ／分で紡糸し、鞘と芯の質量比（鞘／芯比）が５０／５０で、単糸繊度が  ５．５ｄｔｅｘの未延伸帯電性鞘芯構造繊維を集合した未延伸繊維トウを得た。
【００４３】
（延伸）
引き続き、得られた未延伸繊維トウを表面速度の異なる３段のローラー（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）を備え、各ローラー間に加熱延伸槽を備えた延伸設備に導いて、第1延伸ローラー（Ｇｌ)＝３３．３ｍ／分、第１延伸槽温度＝１１４℃（水蒸気）、第２延伸ローラー（Ｇ２）速度＝９５．２ｍ／分、第２延伸槽温度＝１１４℃（水蒸気）、第３延伸ローラー（Ｇ３）速度＝１００ｍ／分で、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／Ｇｌ速度比）＝３．０倍の条件で２段延伸した。
【００４４】
（捲縮付与、（ｃ）仕上げ油剤付着）
延伸に続いて、スタッフィングボックスにより捲縮数６個／ｃｍの捲縮を付与し、次いで（ｃ）仕上げ油剤として、ポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルを主成分として５０質量％以上含む油剤（花王社製「エマルゲン１０４Ｐ」）を水で希釈した調合仕上げ油剤を、乾燥後の目標付着量が０．４質量％になるように付着させて、加熱乾燥処理し、繊度２．２ｄＴｅｘ、長さ５１ｍｍの帯電性鞘芯構造繊維を作製した。
【００４５】
次いで、この仕上げ油剤０．４質量％が付着した帯電性鞘芯構造繊維（原綿）を用い、カード機により開繊して、ニードルパンチング機にて、ニードルパンチ密度８０本/ｃｍ２でパンチングして、目付５０ｇ／ｍ２の不織布を得た。
【００４６】
（エレクトレット不織布の作製）
上記不織布を１１０℃の雰囲気下で、１０ｋＶの直流電圧を印加してエレクトレット化処理し、エレクトレット不織布を作製した。このエレクトレット不織布は、帯電性、帯電維持率が良好であることを確認した。
帯電性鞘芯構造繊維の原料構成、帯電性鞘芯構造繊維による原綿及び不織布の物性、仕上げ油剤付着量、不織布のエレクトレット性能の評価の結果をまとめて表１に示す。
【００４７】
実施例２
実施例１において、鞘側原料の（ｂ）酸化防止剤として、主原料をホモポリプロピレン〔プライムポリマー株式会社製、ＲＳ１２３８Ａ〕とし、フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤（ＢＡＳＦ社製、商品名：Ｉｒｇａｆｏｓ１６８〔トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニルフォスファイト〕）を１：１の質量比で合計５質量％含有するホモポリプロピレン系マスターバッチ（東京インキ社製、「ＰＰＭ  Ａ０−１３５」）を鞘成分に２０質量％配合した他は実施例１と同様にして、帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表１に示す。
【００４８】
比較例１
実施例１において、（ｃ）仕上げ油剤として、アニオン系界面活性剤であるアルキルホスフェート塩を０．４質量％付着させた他は実施例１と同様にして、帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表１に示す。
【００４９】
比較例２
実施例２において仕上げ油剤として、比較例１と同じアルキルホスフェート塩を０．４質量％付着させた他は実施例２と同様にして、帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表１に示す。
【００５０】
比較例３
実施例１において鞘側原料に（ａ）無水マレイン酸変性ポリプロピレンを配合せず、前記ホモポリプロピレンを８０質量％とした他は実施例１と同様にして、帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表１に示す。
【００５１】
比較例４
実施例２において鞘側原料に（ａ）無水マレイン酸変性ポリプロピレンを配合せず、前記ホモポリプロピレンを８０質量％とした他は実施例２と同様にして、帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表１に示す。
【００５２】
比較例５
実施例１において鞘側原料に（ｂ）酸化防止剤を用いず、前記ホモポリプロピレンを９０質量％とした他は、実施例１と同様にして帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表１に示す。
【００５３】
比較例６
実施例１において鞘側原料に（ｂ）酸化防止剤を用いず、（ｃ）仕上げ油剤をアニオン系界面活性剤であるアルキルホスフェート塩を０．４質量％付着させ、前記ホモポリプロピレンを９０質量％とした他は実施例１と同様にして、帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表２に示す。
【００５４】
比較例７
実施例１において鞘側原料に（ａ）無水マレイン酸変性ポリプロピレンを配合せず、（ｃ）仕上げ油剤をアニオン系界面活性剤であるアルキルホスフェート塩を０．４質量％付着させ、前記ホモポリプロピレンを８０質量％とした他は実施例１と同様にして、帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表２に示す。
【００５５】
比較例８
実施例２において鞘側原料に（ａ）無水マレイン酸変性ポリプロピレンを配合せず、（ｃ）仕上げ油剤をアニオン系界面活性剤であるアルキルホスフェート塩を０．４質量％付着させ、前記ホモポリプロピレンを８０質量％とした他は実施例２と同様にして、帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表２に示す。
【００５６】
比較例９
実施例１及び実施例２において、鞘側原料に（ａ）無水マレイン酸変性ポリプロピレン及び（ｂ）酸化防止剤を用いることなく、（ｃ）仕上げ油剤のみを同じポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルを０．４質量％付着させ、前記ホモポリプロピレンを１００質量％とした他は実施例１、２と同様にして帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表２に示す。
【００５７】
比較例１０
実施例１、２において鞘側原料に（ａ）無水マレイン酸変性ポリプロピレン及び（ｂ）酸化防止剤を配合することなく、アルキルホスフェート塩を０．４質量％付着させ、前記ホモポリプロピレンを１００質量％とした他は実施例１、２と同様にして帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表２に示す。
【００５８】
比較例１１
実施例１において、鞘側原料として高密度ポリエチレン〔京葉ポリエチレン株式会社製、Ｓ６９３２、ＭＦＲ＝２０ｇ／１０分、融点１３０℃〕を用い、かつ、（ａ）無水マレイン酸変性ポリプロピレン及び（ｂ）酸化防止剤を配合せず、前記高密度ポリエチレンを１００質量％とした他は、同一の（ｃ）仕上げ油剤を使用して帯電性鞘芯構造繊維、不織布、エレクトレット不織布を得た。諸条件、評価結果を表２に示す。
【００５９】
【表１】
0006754021.tif 000005
【００６０】
【表２】
0006754021.tif 000006
【００６１】
表１の結果より、本発明の実施例１、２では、帯電後９０℃で２時間加熱後、恒温室保管５秒後の帯電維持率が実施例１で９４．８％、実施例２で９１．４％であり、恒温室保管６００秒後も帯電保持率が実施例１で７５．４％、実施例２で６９．４％であり、耐熱性が要求される車載用エレクトレットフィルターとして実用できる範囲であることが確認できた。
【００６２】
一方、比較例１、２では、（ｃ）仕上げ油剤にアニオン系界面活性剤であるアルキルホスフェート塩を使用しており、帯電後９０℃で２時間加熱後、恒温室保管５秒後の帯電維持率が、比較例１で５．８％、比較例２で１８．８％であり、その後の帯電減衰率も著しい。同じアルキルホスフェート塩を仕上げ油剤として使用し、（ｂ）酸化防止剤を含まない比較例６、（ａ）無水マレイン酸変性ポリオレフィンを含まない比較例７も同様の傾向であった。
【００６３】
また、比較例３は実施例１において（ａ）の変性剤を用いず、比較例４は実施例２において（ａ）の変性剤を用いない場合であるが、帯電後９０℃で２時間加熱後、恒温室保管５秒後の帯電維持率が、比較例３で５．１％、比較例４で１２．３％であり、その後の帯電減衰率も著しかった。
【００６４】
（ｂ）酸化防止剤を使用しない比較例５では、実施例１、２よりも帯電維持率が低下する傾向にある。すなわち、９０℃で２時間加熱し、そのまま１０分間、調湿された部屋(温度２０℃・湿度６５％)に放置したとき、実施例では６９％以上の帯電率を維持しているのに対し、酸化防止剤を使用しない場合、６０％以下になる。
【００６５】
また、（ｃ）仕上げ油剤に特定のポリオキシエチレンアルキルエーテルを主成分として５０質量％以上含まず、アルキルホスフェート塩を主成分とし、かつ、実施例１、２と比較して（ｂ）酸化防止剤を含まない比較例６、実施例１と比較して（ａ）変性剤を含まない比較例７、実施例２と比較して（ａ）変性剤を含まない比較例８、さらには、（ａ）変性剤及び（ｂ）酸化防止剤を含まない比較例１０は、いずれも９０℃で２時間加熱後の帯電維持率及び１０分後（６００秒後）の帯電維持率は実施例と比べて極端に劣っていた。
【００６６】
さらに、鞘側原料として、融点が１３０℃の高密度ポリエチレンを用いた比較例１１では、９０℃で２時間処理後、恒温室保管５秒後の帯電維持率が７０．２％と実施例より２０％以上低く、１０分後の帯電維持率も２０％程度低い値であり、車載用フィルターとしての用途には耐熱上の問題を有していた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の帯電性鞘芯構造繊維は、耐熱性及び高エレクトレット性が要求される車載フィルターなどの構成繊維として有効に利用できる。すなわち、該帯電性鞘芯構造繊維のウェブを経て、不織布或いは複合不織布とし、エレクトレット化処理して不織布加工品として利用できる。エレクトレット処理に際しては、仕上げ油剤の洗浄工程を経ずに十分帯電させることができるので、製造コストを抑制して、集塵効果を要求されるエアーフィルターやワイパー、車載用フィルターなどの不織布加工品に利用することができる。また、不織布加工品の製造方法に利用できる。
【要約】
【課題】車載用フィルターなどの用途において、耐熱性及び帯電保持性を満足できる帯電性鞘芯構造繊維を提供する。
【解決手段】鞘部及び芯部においてポリプロピレン系樹脂を主体樹脂とし、前記鞘部には（ａ）無水カルボン酸変性ポリオレフィン３〜２０質量％と、（ｂ）フェノール系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤を組み合わせてなる酸化防止剤、又は硫黄系酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも１種の酸化防止剤０．５〜３．０質量％とを、含有するとともに、鞘部の外周表面には、（ｃ）仕上げ油剤として一般式（Ｉ）で表されるポリオキシアルキレンアルキルエーテルを５０質量％以上含む油剤を前記鞘芯構造繊維の全質量に対して、０．１〜１．０質量％付着させてなることを特徴とする帯電性鞘芯構造繊維。
0006754021.tif 000008
（式中、Ｒ１は炭素数１０〜３０の飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基を示す。Ｒ２は水素原子又はメチル基を示し、ｋは１〜４の整数である。）
【選択図】なし