ポリアリーレンスルフィド不織布
【課題】強度が高く、寸法安定性に優れ、且つ耐薬品性、耐熱性に優れたポリアリーレンスルフィド不織布の提供。
【解決手段】単繊維の引張強度が２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘであるポリアリーレンスルフィド繊維から主として構成される不織布を含み、ポリアリーレンスルフィド繊維がポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなることを特徴とする不織布により解決される。
【解決手段】単繊維の引張強度が２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘであるポリアリーレンスルフィド繊維から主として構成される不織布を含み、ポリアリーレンスルフィド繊維がポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなることを特徴とする不織布により解決される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリアリーレンスルフィド繊維に関するものであり、さらに詳しくは寸法安定性に優れ、且つ耐薬品性、耐熱性に優れたポリアリーレンスルフィド繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリアリーレンスルフィド(ＰＡＳ)は、その優れた耐熱性，耐薬品性，難燃性を生かして電気・電子機器部材，自動車機器部材として注目を集めている。また、射出成形，押出成形等により各種成型部品，フィルム，シート，繊維等に成形可能であり、耐熱性，耐薬品性，難燃性の要求される分野に幅広く用いられている。
【０００３】
ポリアリーレンスルフィドの不織布製造技術は従来より知られている（特許文献１、２）。このようにして得られた不織布は耐熱性が高く、中でもポリフェニレンスルフィド(ＰＰＳ)不織布は工業用フィルターなど過酷な条件下で使用する繊維製品の素材として用いられている。
【０００４】
近年、ポリフェニレンスルフィド不織布の使用条件は更に過酷となっており、この過酷な条件下における耐熱性、耐薬品性、寸法安定性が求められている。
【０００５】
特許文献３にはポリフェニレンスルフィドに含まれる低分子量物を徹底的に除去することで繊維強度を改善することが提案されている。しかし、この方法では低分子量物を除去するためにＰＰＳの洗浄を何度も繰り返す必要があり、商業的にはコストも高くなる問題がある。
【０００６】
一方、ＰＰＳに別のポリマーを混練し、ＰＰＳの改質を行うことは従来から行われている。特許文献４にはＰＰＳに共重合ＰＥＴを含有させた樹脂組成物について提案されている。この方法では確かにエポキシとの接着性は向上するものの繊維形態における寸法安定性については低いものであった。また、特許文献５にはＰＰＳとポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)のアロイ樹脂組成物について提案されている。この方法によれば、ＰＰＳアロイ繊維の寸法安定性はＰＰＳと比較し同等である。しかしながら、ＰＥＴが高濃度で含まれているため耐薬品性、耐熱性は低下することがわかった。
【０００７】
更に特許文献６には結晶性向上剤として各種ポリマーを少量添加しているが、寸法安定性は確かに向上するものの、強度が低下することがわかった。
【０００８】
このように、従来技術では耐熱性、耐薬品性、高温時での寸法安定性を満足するような繊維は得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平７−１３８８６０号公報
【特許文献２】特開２００９−２２８１５２号公報
【特許文献３】特開平４−１００９１５号公報
【特許文献４】特開平６−１６６８１６号公報
【特許文献５】特開２００４−２３１９０８号公報
【特許文献６】特表２００８−５０１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は寸法安定性に優れ、且つ耐薬品性、耐熱性に優れたポリアリーレンスルフィド不織布を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した課題は、単繊維の引張強度が２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘであるポリアリーレンスルフィド繊維から主として構成される不織布を含み、ポリアリーレンスルフィド繊維がポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなることを特徴とする不織布により達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、産業資材用途に適した熱的寸法安定性に優れ、耐薬品性、耐熱性に優れたポリアリーレンスルフィド不織布を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明について詳細に説明する。
【００１４】
本発明はポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート ０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなることを特徴とした不織布である。
【００１５】
本発明はポリアルキレンテレフタレート(ＰＡＴ)の含有量は０．１〜８重量％とすることを特徴としている。ポリアルキレンテレフタレートの含有量をこの範囲とすることにより熱的寸法安定性と耐薬品性、耐熱性が良好となる。
【００１６】
繊維の熱的寸法安定性が向上させる方法として様々考えられるが、繊維の結晶化度が高くすることで繊維の熱的寸法安定性が向上する。本発明者らはポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートを一定の割合でブレンドするとポリアリーレンスルフィドの結晶化速度が向上することを見出した。この原因は明らかではないが、ポリアルキレンテレフタレートがポリアリーレンスルフィドと相溶し、ポリアリーレンスルフィド分子鎖の運動性が向上するため、結晶形態となりやすくなり結晶化速度が向上すると考えている。
【００１７】
即ち、ポリアルキレンテレフタレートの含有量が少なくなると結晶化速度が著しく低下し、０．１重量％より少ないと熱的寸法安定性が得られない。一方、ポリアルキレンテレフタレートの含有量が８重量％を越えると特殊な条件であればポリアルキレンテレフタレートがポリアリーレンスルフィドに相溶する状態となるが、一般的にはポリアリーレンスルフィド中にポリアルキレンテレフタレートが分散相を形成し、そのサイズは大きくなる。ポリアルキレンテレフタレートを分解しやすいアルカリや酸などが存在する場ではポリアルキレンテレフタレートが分解し、繊維中にボイドなどの欠点を生成するため繊維強度の低下を引き起こす。また、高温ではポリアルキレンテレフタレートの配向が乱れ繊維強度が大きく低下する。
【００１８】
また、特殊な条件によりポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートを相溶化した場合、ポリアリーレンスルフィドの運動性が向上するがポリアルキレンテレフタレートがポリアリーレンスルフィドの結晶形態を阻害するため結晶性が低下し熱的寸法安定性が低下する。
【００１９】
本発明のようにポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートの量比を適正化することにより熱的寸法安定性と耐熱性、耐薬品性を両立させることができる。また、驚くべきことに本発明の範囲内とすることにより、耐薬品性、耐熱性についてはポリアリーレンスルフィド単独と比較し向上することを見出した。この原因については明らかではないが、ポリアリーレンスルフィド繊維の構造が密になっているため耐薬品性や耐熱性が向上していると考えている。このように本発明の繊維は従来のポリアリーレンスルフィドよりも耐薬品性、耐熱性が向上していることから、過酷な条件で使用される特殊フィルター用途においても適用することが可能である。
【００２０】
更に本発明の範囲とすることにより、ポリアリーレンスルフィドの低温での流動性が著しく向上する。従来のポリアリーレンスルフィドは紡糸温度が３００℃以上でなければ到底溶融紡糸することができなかったが、本発明のようにポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートの量比を適正化することによりはじめて２９０℃という従来のポリアリーレンスルフィドでは紡糸が不可能であった低い温度においても溶融紡糸が可能となり、その結果ポリマーの分解が抑制され、不織布としての単繊維強度が向上する。ポリアルキレンテレフタレートの含有量は好ましくは１．５〜８重量％であり、より好ましくは２〜５重量％である。
【００２１】
本発明のポリアルキレンテレフタレートとは、ポリアルキレンテレフタレート、アルキレンテレフタレートのコポリエステル、ポリアルキレンテレフタレートの混合物などが挙げられる。
【００２２】
上記のポリアルキレンテレフタレートとしては、ジオール成分とテレフタル酸成分を用いて得られる重合体が挙げられ、ジオール成分としては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２，２−ビス（２′−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパンなどおよびエステル形成能を持つそれらの誘導体が挙げられる。中でも１，４ブタンジオールまたはそのエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリブチレンテレフタレート、トリメチレングリコールまたはそのエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリトリメチレンテレフタレート、エチレングリコールまたはエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。
【００２３】
特にエチレンテレフタレートユニットが９０モル％以上のポリエチレンテレフタレートを用いると、不織布の熱的寸法安定性が向上する傾向にありより好ましい。
【００２４】
本発明のポリアリーレンスルフィドの含有量は９２〜９９．９重量％とすることを特徴としている。ポリアリーレンスルフィドの含有量をこの範囲とすることにより熱的寸法安定性と耐薬品性、耐熱性が良好となる。
【００２５】
ポリアリーレンスルフィドは耐薬品性、耐熱性の高い樹脂であり、ポリアリーレンスルフィドを単繊維の主として表面部に配することで耐薬品性、耐熱性を得ることができる。よって、ポリアリーレンスルフィドが９２重量％より少ないと耐薬品性、耐熱性が低下し、耐薬品性、耐熱性を必要とする用途では使用することができない。ポリアリーレンスルフィドの含有量は９５重量％以上が好ましい。
【００２６】
本発明のポリアリーレンスルフィドとは式−（Ａｒ−Ｓ）−の繰り返し単位を主要構成単位とするホモポリマーまたはコポリマーである。上記Ａｒとしては、下記式（Ａ）から式（Ｋ）などで表わされる単位などが例示されるが、なかでも式（Ａ）で表わされる単位が特に好ましい。
【００２７】
【化１】
【００２８】
（ただし、式中のＲ１，Ｒ２は、水素、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン基から選ばれた置換基であり、Ｒ１とＲ２は同一であっても異なっていてもよい）この繰り返し単位を主要構成単位とする限り、下記式（Ｌ）から式（Ｎ）などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−（Ａｒ−Ｓ）−単位に対して０〜５モル％の範囲であることが好ましく、１モル％以下の範囲であることがより好ましい。
【００２９】
【化２】
【００３０】
また、本発明におけるポリアリーレンスルフィド樹脂は、下記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物であってもよい。
【００３１】
【化３】
【００３２】
これらＰＡＳ樹脂の代表例としては、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいポリアリーレンスルフィド樹脂としては、ポリマーの主要構成単位としてｐ−フェニレン単位
【００３３】
【化４】
【００３４】
を９０モル％以上含有するＰＰＳ、ポリフェニレンスルフィドスルホンおよびポリフェニレンスルフィドケトンが挙げられ、ＰＰＳが特に好ましい。
【００３５】
本発明のブレンドポリマーとは、後述するような様々な方法により溶融紡糸が完結する以前の任意の段階においてポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートとが混練（ブレンド）されてなるポリマー組成物を意味する。
【００３６】
本発明において、ブレンドポリマーには、本発明の効果を妨げない範囲で、ポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレート以外のポリマーを配合することができる。
【００３７】
本発明の不織布は３２０℃で５分間溶融し液体窒素で急冷した後に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）測定で昇温速度１６℃／ｍｉｎにて測定した結晶化温度（Ｔｃ）が９０〜１３０℃である単繊維を含んでなることが好ましい。
【００３８】
単繊維の結晶化温度をこの範囲とすることで不織布の熱的寸法安定性が向上する傾向にある。より好ましくは１００〜１２５℃である。
【００３９】
本発明の不織布は３２０℃で５分間溶融し液体窒素で急冷した後に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）測定で昇温速度１６℃／ｍｉｎにて測定した結晶化温度ピークの半値幅（Ｄ）が５℃以下である単繊維を含んでなることが好ましい。単繊維の半値幅（Ｄ）を５℃以下とすることで不織布の熱的寸法安定性が向上する傾向にあり、更に繊維の内部構造（結晶化度など）が均一化するために強度も向上する。より好ましくは４．５℃以下である。
【００４０】
本発明の不織布は、単繊維の強度が２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴としている。単繊維の強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満では不織布の引張強度が低下しバグフィルターなどのフィルター用途では破れが発生する。一方、８．０ｃＮ／ｄｔｅｘを越えると工業的に安定して製造することが困難となる。
【００４１】
このような単繊維の強度を得るためには、溶融紡糸温度２８５〜３１０℃で達成することができる。従来のポリアリーレンスルフィドは溶融紡糸温度３００℃以上であったが、本発明のようにポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートの量比を適正化することにより２８５℃という従来のポリアリーレンスルフィドでは紡糸が不可能であった低い温度においても溶融紡糸が可能となることを見出した。これにより、ポリマーの分解が抑制され、不織布の単繊維強度が向上し、単繊維の強度を本発明の範囲内とすることができたものである。単繊維の強度はより好ましくは２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに好ましくは３．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。
【００４２】
本発明の不織布は、単繊維が短繊維、フィラメントであることが好ましい。これらの形態とすることで本発明の効果を十分に発揮することができる。
【００４３】
また、断面形状は、丸断面、中空断面、扁平断面、三葉断面等の多葉断面、Ｗ断面、Ｘ断面その他の異形断面についても自由に選択することが可能である。
【００４４】
本発明の単繊維として短繊維とした場合、実用的な観点から繊維長が３〜２００ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
本発明の不織布は、上記のような形態とすることで耐熱性が向上することを見出した。耐熱性の指標として、例えば、１８０℃で２４時間の加熱処理した後の収縮率や強度保持率で評価することができる。本発明の不織布は従来のＰＰＳ不織布と比較して収縮率が小さく熱的寸法安定性が向上し、更に強度保持率も向上する。
【００４６】
収縮率や強度保持率は繊維の製造条件を適正化することで容易に変えることは一般的に知られている。しかしながら、本発明の繊維とすることでこれらの特性とすることが可能となる。例えば汎用のポリフェニレンスルフィド繊維の強度保持率は実施例中の比較例１に示すとおり収縮率が５．５％、強度保持率が９０％となるが、本発明の繊維とすることで同一の繊維製造条件を採用しても実施例１に示すように収縮率が５．０％であり強度保持率も９２％と非常に高い強度保持率を得ることができる。一方、比較例２のようにポリフェニレンスルフィド中のポリエチレンテレフタレートの含有量を多くした場合には強度保持率が大きく低下する傾向にある。このように、本発明の不織布は耐熱性が高く、バグフィルターに使用した場合、長期間使用しても品質の状態が良好であり、強度の低下も小さい。
【００４７】
また、本発明の不織布は耐薬品性も向上する。耐薬品性の指標として、例えば、９３℃の３０％水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸漬した際の強度保持率の測定が上げられる。本来、ポリアリーレンスルフィド繊維はアルカリに対する耐性は高い繊維である。しかし、アリーレンスルフィド繊維に耐アルカリ性の低いポリエステルなどを混合すると、アルカリによりポリエステル成分が分解し、繊維の強度は低下する傾向にある。しかしながら、本発明の繊維はポリアルキレンテレフタレートの含有量を適正化することにより耐アルカリ性を向上させることに成功した。また、驚くべきことにポリアルキレンテレフタレートを含有していないＰＰＳ繊維と比較し、耐アルカリ性は向上することを発見したものである。そのメカニズムについては明らかとなっていないが、本発明の繊維ではポリアルキレンテレフタレートは繊維強度には起因しておらず、ポリアルキレンテレフタレートを含有することで繊維の構造が密となりアルカリ処理後の繊維強度低下を抑制しているものと考えている。
【００４８】
本発明のポリアリーレンスルフィド不織布は、優れた耐熱性、耐薬品性を有した繊維であり、経済性に優れるため、バグフィルター、乾燥機または熱処理機内搬送用ベルトおよびフィルターなどの用途に用いることができる。
【００４９】
中でも本発明の不織布はバグフィルターが好適に用いることができる。
【００５０】
本発明のバグフィルターは、目付が２００〜１０００ｇ／ｍ２である。バグフィルターとして使用した場合、捕集した塵埃を除去するために逆洗を行う。逆洗とは、捕集時とは逆方向に圧空パルスを掛け、捕集した塵埃をふるい落とす操作である。目付が２００ｇ／ｍ２未満の場合、塵埃の捕集容積が小さくなり頻繁に逆洗を掛けることになり、フィルター寿命を低下させてしまう。また、目付が１０００ｇ／ｍ２を超えると、不必要にフィルターが重くなり、また通気抵抗も高くなるため、設備上コストアップとなり不利である。
【００５１】
本発明のバグフィルターのタテヨコ平均強力は、２００〜２０００Ｎ／５０ｍｍ以下である。２００Ｎ／５０ｍｍ未満の場合、逆洗による衝撃や、圧空パルス噴射後のリテーナへの衝突の衝撃により、繊維が劣化し捕集効率が悪化する。また、タテヨコ平均強力が２０００Ｎ／５０ｍｍを超えると、不必要にフィルターが重くなり、また通気抵抗も高くなるため、設備上コストアップとなり不利である。
【００５２】
本発明のバグフィルターは、見掛け密度が０．２５〜０．７０ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。見掛け密度を０．２５ｇ／ｃｍ３以上とすることにより、摩耗に対する耐久性が向上すると共に、捕集効率が低下しにくい。また、見掛け密度を０．７０ｇ／ｃｍ３以下とすることにより、過大な通気抵抗を必要とせずに塵埃を捕集することができる。
【００５３】
本発明のバグフィルターは不織布を含む物であることは前述の通りであるが、全てが不織布からなるものであっても、不織布と織編物から構成されているものであってもよい。すなわち、バグフィルターには、捕集効率の向上との強力の向上という二つの特性が要求される。捕集効率の向上には、織編物では織り目や編み目の部分に大きな空隙が形成されるために、不織布が好適に用いられる。しかし強力の面では、不織布のみではやや小さいため、コストおよび設計上可能であれば、織編物を組みあわせることが好ましく採用される。織編物と不織布の組合せの方法は、不織布／織編物／不織布の３層構造としても良いし、不織布／織編物の２層構造としても差し支えない。かかる製造方法としては、繊維絡合前の不織布と織編物とを積層しておいて、ニードルパンチやウォータージェットパンチなどにより、不織布の絡合と織編物との一体化を達成する製造方法が好ましい。このように、繊維構造体を構成するポリアリーレンスルフィド繊維不織布に、織編物を挿入することにより、高強力の繊維構造体を得ることができる。なお、織編物を組みあわせる場合には、ポリアリーレンスルフィド繊維はもちろんのこと、他の素材による繊維からなる織編物を用いることもできる。例えば、フッ素繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、炭素繊維などが好ましく用いられる。フッ素繊維は有機繊維ではあるが極めて耐熱性が高い繊維であり、ガラス繊維、シリカ繊維、炭素繊維は無機繊維であって、やはり極めて耐熱性の高い繊維である。これらの耐熱性の高い繊維を織編物として用いることにより、より高温下に暴露されるプラントのバグフィルターとして使用された場合においても、さらに耐熱性が高く、高温下でも破断の生じにくいバグフィルターを得ることができる。
【００５４】
本発明の不織布はポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなる繊維１００％で構成することもできるが、ガラス繊維、シリカ繊維、フッ素繊維、炭素繊維、ポリアリーレンスルフィド繊維から選ばれる少なくとも１種からなる異種繊維との混綿不織布であってもよい。すなわち、これらの異種繊維との混綿とすることにより、摩耗などの機械的強度の向上したバグフィルター濾布を提供することができる。
【００５５】
続いて本発明の不織布の製造方法について記載する。
【００５６】
本発明の不織布の製造方法は（ａ）ポリアリーレンスルフィド樹脂９２〜９９．９重量％と、（ｂ）ポリアルキレンテレフタレート樹脂０．１〜８重量％を溶融混練した後、紡糸温度２８５〜３１０℃で溶融紡糸することを特徴としている。
【００５７】
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂とは式−（Ａｒ−Ｓ）−の繰り返し単位を主要構成単位とするホモポリマーまたはコポリマーである。上記Ａｒとしては、下記式（Ａ）から式（Ｋ）などで表わされる単位などが例示されるが、なかでも式（Ａ）で表わされる単位が特に好ましい。
【００５８】
【化１】
【００５９】
（ただし、式中のＲ１，Ｒ２は、水素、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン基から選ばれた置換基であり、Ｒ１とＲ２は同一であっても異なっていてもよい）この繰り返し単位を主要構成単位とする限り、下記式（Ｌ）から式（Ｎ）などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−（Ａｒ−Ｓ）−単位に対して０〜５モル％の範囲であることが好ましく、１モル％以下の範囲であることがより好ましい。
【００６０】
【化２】
【００６１】
また、本発明におけるポリアリーレンスルフィド樹脂は、下記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物であってもよい。
【００６２】
【化３】
【００６３】
これらＰＡＳ樹脂の代表例としては、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいポリアリーレンスルフィド樹脂としては、ポリマーの主要構成単位としてｐ−フェニレン単位
【００６４】
【化４】
【００６５】
を９０モルパーセント以上含有するＰＰＳ、ポリフェニレンスルフィドスルホンおよびポリフェニレンスルフィドケトンが挙げられ、ＰＰＳが特に好ましい。
【００６６】
本発明の不織布の製造において用いられるポリアリーレンスルフィドの形状は特に限定されるものではない。例えば、ＰＰＳでは樹脂の形状が公知の製造方法によれば顆粒状かパウダー状であるので、それをそのまま使用してもかまわない。また、一旦フレークやペレットの形状にした後、使用してもかまわない。
【００６７】
本発明の製造方法において、ポリフェニレンスルフィド樹脂が９２〜９９．９重量％であることを特徴としている。ＰＰＳの供給量をこの範囲とすることで、樹脂組成物のＰＰＳ含有量が９２〜９９．９重量％とすることができ、得られた樹脂組成物は耐熱性、耐薬品性、難燃性等のＰＰＳの優れた特徴を有することができる。
【００６８】
本発明の製造方法において、ポリアルキレンテレフタレート樹脂とは、ポリアルキレンテレフタレート、アルキレンテレフタレートのコポリエステル、ポリアルキレンテレフタレートの混合物などが挙げられる。
【００６９】
上記のポリアルキレンテレフタレートとしては、ジオール成分とテレフタル酸成分を用いて得られる重合体が挙げられ、ジオール成分としては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２，２−ビス（２′−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパンなどおよびエステル形成能を持つそれらの誘導体が挙げられる。中でも１，４ブタンジオールまたはそのエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリブチレンテレフタレート、トリメチレングリコールまたはそのエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリトリメチレンテレフタレート、エチレングリコールまたはエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。
【００７０】
特にエチレンテレフタレートユニットが９０モル％以上のポリエチレンテレフタレートを用いると、不織布の熱的寸法安定性が向上する傾向にありより好ましい。
【００７１】
本発明で用いられるポリアルキレンテレフタレート樹脂の形状は特に限定されるものではなく、例えば、ペレット、フレーク、顆粒状、パウダーなどが挙げられる。
【００７２】
本発明の製造方法はポリアルキレンテレフタレートが０．１〜８重量％の範囲で供給すること特徴としている。ポリアルキレンテレフタレートの供給量をこの範囲とすることで、樹脂組成物のポリアルキレンテレフタレートの含有量が０．１〜８重量％とすることができ、樹脂組成物の流動性および結晶性が飛躍的に向上する。
【００７３】
本発明の製造方法で用いられるポリアルキレンテレフタレート樹脂の固有粘度は０．５〜１．１であることが好ましい。固有粘度が０．５以上とすることで結晶性が向上し、また、ポリアルキレンテレフタレートのブリードアウトなどを抑制することができる。固有粘度が１．１以下で分散性が向上し樹脂組成物の機械特性が向上する。
【００７４】
溶融混練の方法は特に限定されず、公知の加熱溶融混合装置を使用することができる。
【００７５】
加熱溶融混合装置としては、単軸押出機、２軸押出機、スクリューが３軸以上備えられた多軸押出機、それらの組み合わせの多軸押出機、ニーダー・ルーダーなどを使用することができる。中でも、２軸押出機を用いるとポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートの分散性が向上することから紡糸性が向上するため好ましく用いられる。より好ましくはニーディングゾーンが２箇所以上ある２軸押出機を用いることである。
【００７６】
溶融混練の方法において、混練時のポリアリーレンスルフィドおよびポリアルキレンテレフタレートの混練機への供給方法は特に限定されず、例えば、ポリアリーレンスルフィドおよびポリアルキレンテレフタレートを予めブレンドし混練機へ供給する方法、ポリアリーレンスルフィドおよびポリアルキレンテレフタレートの各々を計量しながら混練機へ供給する方法、ポリアリーレンスルフィドを供給した混練機へポリアルキレンテレフタレートをサイドフィードで供給する方法が挙げられる。
【００７７】
溶融混練の温度は、２８０〜３５０℃で溶融混練することが好ましい、ここでいう温度とは混練部分や混練機先端にある樹脂の温度である。通常、混練機先端に温度計を取付けて測定することができる。溶融混練の温度がこの範囲とすることで紡糸の安定性や得られる繊維の強度、色調など品質が良好となるので好ましい。
【００７８】
混練時間は特に限定されないが、０．５〜３０分であることが好ましい。混練時間をこの範囲とすることで、分散性とポリアリーレンスルフィドの熱分解抑制が両立でき、紡糸の安定性や得られる繊維の強度、色調など品質が良好となるので好ましい。
【００７９】
本発明のポリアリーレンスルフィド繊維の製造方法において、溶融混練工程を経て、溶融紡糸工程により溶融紡糸されれば特に限定されるものではない。具体的には例えばＰＰＳ樹脂とポリアルキレンテレフタレート樹脂を予め押出機で溶融混練したペレットを使用しても良いし、ポリアルキレンテレフタレート樹脂を高濃度に含有したマスターバッチを作成しておき、紡糸工程で任意の濃度に希釈しても良い。また、混練機を紡糸機に直結し、ペレットを得ることなく混練した溶融物を直接紡糸してもかまわない。
【００８０】
紡糸工程では、増粘によるゲル化を防止するため、窒素雰囲気下で上記紡糸温度に加熱し、口金より吐出することが望ましい。口金は通常の溶融紡糸に使用するもの、例えば吐出孔径Ｄが０．１５〜５ｍｍφで、吐出孔深さＬが０．２〜２．０ｍｍ程度のものが好ましく用いられる。
【００８１】
本発明の不織布の製造方法において、上記溶融混練した後、紡糸温度は２８５〜３１０℃で溶融紡糸することを特徴としている。紡糸温度が３１０℃を越えるとポリアルキレンテレフタレートが分解し、ポリアルキレンテレフタレートの分子量が低下するため繊維構造の欠陥となり強度が低下する。一方、紡糸温度が２８５℃未満では紡糸時の流動性が悪くなり繊維表面の凹凸が発生するため強度低下が起こる。紡糸温度をこの温度範囲とすることでポリマーの流動性とポリマーの分解抑制が両立でき、不織布の単繊維強度が向上する。また、有機系低重合度物や分解物などの揮発成分の発生量が抑制でき、安定して繊維を製造することができる。より好ましい紡糸温度は２８５〜３００℃である。
【００８２】
本発明の不織布の製造方法において、短繊維からなる不織布はポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートを溶融混練したポリマー組成物を溶融紡糸、延伸、熱処理して得ることができる。溶融紡糸は紡糸速度が４００〜３０００ｍ／分であることが好ましい。また延伸、熱処理は、紡糸に引き続いて行ってもよく、紡糸した後に一旦、キャンに収納、または巻き取った後に、延伸熱処理工程に通すこともできる。延伸は、溶融紡糸された繊維の物性に応じて、延伸倍率１．５〜７倍の１段または多段で延伸し、引き続いて最高温度１５０〜２７０℃で熱処理する。このポリアリーレンスルフィド繊維は、強度２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘである必要がある。また、破断伸度１０〜６０％、弾性率２０〜７０ｃＮ／ｄｔｅｘとすることが好ましい。
【００８３】
引き続き、得られた繊維に捲縮を付与し、カッティングした短繊維をカーディングして繊維を分繊かつ繊維方向を揃え、クロスラッパーで積層してウェブとし、該ウェブを交絡あるいは一体化させて不織布とすることができる。交絡の方法としては、ニードルを打って交絡させるニードルパンチ方法や、水流を与えて交絡させるウォータージェットパンチ製法などが、好ましく用いられる。あるいは一体化の方法としては、熱プレスや熱エンボスプレスによって、部分的に押し固めて一体化する方法なども用いられる。この、熱プレスや熱エンボスによる方法においては、あらかじめ熱軟化する繊維を少量混綿しておく方法も好ましく用いられる。混綿する繊維の具体的な例としては、ポリ四フッ化エチレン繊維やメタアラミド繊維などが挙げられる。
【００８４】
本発明の不織布の製造方法において、フィラメントからなる不織布の製造方法としてはスパンボンド法やメルトブロー法が用いられる。
【００８５】
スパンボンド法では、前記したように口金から吐出したポリマーアロイ繊維をエアイジェクターで高速で引き取り、エアイジェクター下方に設置した開繊板に糸条を衝突させ、静電気力で開繊させた後、さらに下方に設置した捕集装置でこの開繊繊維を捕集することで乾式不織布を得ることができる。ここで、引き取り速度はエアイジェクターに導入する高圧気流の空気圧で調整することができるが、引き取り速度は２０００〜６０００ｍ／分とすることができる。そして、繊維の熱寸法安定性向上の観点から、紡糸過程で配向結晶化させることが好ましい。具体的な引き取り速度は、２５００ｍ／分以上とすることが好ましい。また、紡糸での糸切れを抑制する観点からは、引き取り速度は５０００ｍ／分以下とすることが好ましい。また、エアイジェクター下方に設置した開繊板に糸条を衝突させ、静電気力で開繊させることも可能である。
【００８６】
メルトブロー法は口金に高圧気流を導入し、この気流にポリマー融液を乗せ、口金から一気に吹き飛ばすものである。これは、細い繊維を簡便に得るために適した方法であり、該ポリマーアロイ繊維の太さを小さくする際に有効な方法である。スパンボンド法、メルトブロー法とも通常の紡糸よりもポリマーの溶融粘度を低く設定する方が、紡糸性や糸の極細化に有利であることから、ポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートを溶融混練したポリマー組成物は溶融粘度が低下することから好適に用いることができる。メルトブロー法では通常の紡糸に比べはるかに大きなドラフト比となるため、ここでポリアリーレンスルフィド繊維の微細化を達成できる。
【実施例】
【００８７】
以下に本発明を実施例で具体的に説明する。なお、実施例における材料特性は次の方法で行った。
（１）結晶化温度（Ｔｃ）および結晶化ピーク半値幅（Ｄ）
示差走査熱量分析（ＤＳＣ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ−７１２２（１９８７年）に従って測定・算出した。まず始めに、繊維を３２０℃で５分間保持して、完全に融解させた後、液体窒素にて急冷し、樹脂中に結晶が残存しない状態とした。続いて５０℃から３２０℃まで１６℃／分で昇温したときに観測される発熱ピークの温度を求めた。
【００８８】
装置 ：ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製 ＤＳＣ Ｑ２０００
データ解析：ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製 ユニバーサル アナリシス ２０００
（２）単繊維の強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、伸度（％）
不織布より繊維を抜き出し、ＪＩＳ Ｌ １０１３の方法に準拠し、試長２５ｃｍ、引張り速度３０ｃｍ／分の条件で測定した。
（３）１８０℃熱処理後の熱収縮率、強度保持率
熱安定性の指標として熱収縮率を１８０℃に温度調節されたでオーブンに２４時間放置後の初期長さに対する熱収縮率（％）として求めた。
【００８９】
また、加熱処理後の繊維の強度を測定し、初期の強度に対する強度保持率（％）として求めた。
（４）ＮａＯＨ処理強度保持率
耐アルカリの指標として、３０％のＮａＯＨ水溶液に不織布を浸漬した。その後、ＮａＯＨ水溶液を加熱し、９３℃で２４時間熱処理後の不織布の引張強度の強度を測定し、初期の強度に対する強度保持率（％）として求めた。
（５）バグフィルターの使用後の状態
１９０℃の雰囲気下で１ヶ月間使用した後、バグフィルターの表面を観察し、破れやタルミが無いものを○、破れやタルミが認められたものを×とした。
（６）バグフィルターの強度保持率
１９０℃の雰囲気下で１ヶ月間使用した後、バグフィルターより５ｃｍ幅、３０ｃｍ長さのサンプルを切り出し、使用前の破談強度との比を１００分率で求め、バグフィルターの強度保持率（％）とする。なお、引張試験は２００ｍｍ／ｍｉｎの定速引張で実施し、試験片の幅は５０ｍｍ、チャック間距離は２００ｍｍとする。
【００９０】
実施例１
ＰＰＳ（東レ（株）社製、Ｅ２２８０）９５重量％および固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレート（東レ（株）社製、以下ＰＥＴと略記）５重量％を３２０℃に加熱されたベント式２軸混練押出機に供給して、せん断速度１００ｓｅｃ−１、滞留時間１分にて溶融押出し、ＰＰＳ９５重量％およびＰＥＴ５重量％であるポリマーチップを得た。
【００９１】
次いで、得られたポリマーチップを１５０℃で１０時間、真空乾燥し、２軸混練押出機が接続された紡糸機に供給した。紡糸機に接続された２軸混練押出機は設定温度３００℃、せん断速度１００ｓｅｃ−１とした。また、紡糸温度は２９５℃、口金口径０．２３ｍｍ、口金孔数１００ホール、８００ｍ／分の条件で紡糸し、未延伸糸を得た。
【００９２】
引き続き、得られた未延伸糸を、温度９８℃の温水中で延伸倍率を３．２倍として延伸を行い、次いで熱延伸後と定長熱処理の間で２％弛緩、定長熱処理と捲縮付与前の間で２％弛緩させた条件で、２００℃に加熱されたローラーにて４秒間の定長熱処理を行った。その後スタッフィングボックス型クリンパー内で２１０℃のスチームで捲縮を付与し、熱固定した後、油剤を付与、９０℃で乾燥してから長さ５１ｍｍに切断して、ＰＰＳ原綿を得た。
【００９３】
さらにカードに通し開繊させた後、クロスラップウエーバーでＰＰＳ繊維からなるフェルトを作製した。このフェルトを１５００本／ｃｍ２でニードルパンチを施し、ＰＰＳ繊維からなる不織布を得た。結果を表１に示す。
【００９４】
比較例１
ＰＰＳ（東レ（株）社製、Ｅ２２８０）を２軸混練押出機が接続された紡糸機に供給した。紡糸機に接続された２軸混練押出機は設定温度３２０℃、せん断速度１００ｓｅｃ−１とした。また、紡糸温度は３２０℃、口金口径０．２３ｍｍ、口金孔数１００ホール、８００ｍ／分の条件で紡糸し、未延伸糸を得た。
【００９５】
引き続き、得られた未延伸糸を、温度９８℃の温水中で延伸倍率を３．２倍として延伸を行い，次いで熱延伸後と定長熱処理の間で２％弛緩、定長熱処理と捲縮付与前の間で２％弛緩させた条件で、２００℃に加熱されたローラーにて４秒間の定長熱処理を行った。その後スタッフィングボックス型クリンパー内で２１０℃のスチームで捲縮を付与し、熱固定した後、油剤を付与、９０℃で乾燥してから長さ５１ｍｍに切断して、ＰＰＳ短繊維を得た。さらにカードに通し開繊させた後、クロスラップウエーバーでＰＰＳ繊維からなるフェルトを作製した。このフェルトを１５００本／ｃｍ２でニードルパンチを施し、ＰＰＳ繊維からなる不織布を得た。結果を表１に示す。
【００９６】
得られたＰＰＳ単独糸の不織布は、同一条件で製造した本発明の不織布と比較し、１８０℃における収縮率や強度保持率は低いことから耐熱性に劣り、また、耐アルカリ性の指標であるＮａＯＨ処理後の強度保持率も低いものであり、本発明の不織布よりも耐アルカリ性についても劣るものであった。
【００９７】
実施例２、比較例２
ＰＥＴをポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）に変更した以外は実施例１と同様にして行った。結果を表１に示す。ＰＰに変更した比較例１は熱的寸法安定性が低く（収縮率が大きい）、１８０℃加熱処理後の強度保持率が大きく低下し、実用の範囲より外れるものであった。
【００９８】
【表１】
【００９９】
実施例３〜５、比較例３
ＰＰＳとＰＥＴの比率を変更した以外は実施例１と同様にして行った。結果を表２に示す。ＰＥＴの量が１０重量％であった比較例３は、熱的寸法安定性が低く（収縮率が大きい）、１８０℃加熱処理後の強度保持率が低下した。また、耐アルカリ性が大きく低下し、実用の範囲より外れるものであった。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
実施例６
ＰＰＳ（東レ（株）社製、Ｅ２２８０）９５重量％および固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレート（東レ（株）社製、以下ＰＥＴと略記）５重量％を３２０℃に加熱されたベント式２軸混練押出機に供給して、せん断速度１００ｓｅｃ−１、滞留時間１分にて溶融押出し、ＰＰＳ９５重量％およびＰＥＴ５重量％であるポリマーチップを得た。
【０１０２】
次いで、得られたポリマーチップを１５０℃で１０時間、真空乾燥し、２軸混練押出機が接続された紡糸機に供給した。紡糸機に接続された２軸混練押出機は設定温度３２０℃、せん断速度１００ｓｅｃ−１とした。また、紡糸温度は３２０℃とし口金より繊維状に押出し、紡糸速度４５００ｍ／分でＰＰＳ繊維を高速空気で引取り、引続き、電圧をかけた場に通し、帯電させ、さらに衝突板に衝突せしめ、移動するコンベアー上に開繊・補集し、単糸繊度が２デニールの連続繊維からなるウエッブを得た。次に、該ウエッブをニードルパンチマシンに通しニードルバンチし、不織布とした。更に結果を表３に示す。
【０１０３】
比較例４
ＰＰＳ（東レ（株）社製、Ｅ２２８０）を２軸混練押出機が接続された紡糸機に供給した。紡糸機に接続された２軸混練押出機は設定温度３２０℃、せん断速度１００ｓｅｃ−１とした。また、紡糸温度は３２０℃とし口金より繊維状に押出し、紡糸速度４５００ｍ／分でＰＰＳ繊維を高速空気で引取り、引続き、電圧をかけた場に通し、帯電させ、さらに衝突板に衝突せしめ、移動するコンベアー上に開繊・補集し、単糸繊度が２デニールの連続繊維からなるウエッブを得た。
【０１０４】
次に、該ウエッブをニードルパンチマシンに通しニードルバンチし、不織布とした。結果を表３に示す。
【０１０５】
得られたＰＰＳ単独糸の不織布は同一条件で製造した本発明の不織布と比較し、１８０℃における収縮率や強度保持率は低いことから寸法安定性や耐熱性に劣り、また、耐アルカリ性の指標であるＮａＯＨ処理後の強度保持率も低いものであり、本発明の不織布よりも耐アルカリ性についても劣るものであった。
【０１０６】
実施例７、比較例５
ＰＥＴをポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）に変更した以外は実施例６と同様にして行った。結果を表３に示す。ＰＰに変更したもの（比較例５）は４５００ｍ／分では引き取ることができず不織布を作成することができなかった。
【０１０７】
【表３】
【０１０８】
実施例８〜１０、比較例６
ＰＰＳとＰＥＴの比率を変更した以外は実施例６と同様にして行った。結果を表４に示す。ＰＥＴの量が１０重量％であった比較例６は、強度や熱的寸法安定性が低く（収縮率が大きい）、１８０℃加熱処理後の強度保持率が低下した。また、耐アルカリ性が大きく低下し、実用の範囲より外れるものであった。
【０１０９】
【表４】
【０１１０】
実施例１１
実施例１のＰＰＳ原綿を用いて、通常の方法に従って、カードスライバー、粗紡、精紡の各工程を経て、２０番手のＰＰＳ紡績糸を得た。得られたＰＰＳ紡績糸を用いて、通常の織布工程を経て、目の粗い目付け１３０ｇ／ｍ２の平織りＰＰＳ織布を得た。更に、実施例１と同様にして得られたＰＰＳフェルト２枚とＰＰＳ織布を用いて、不織布／職布／不織布の順に３層を積層し、ニードルパンチ工程を経てバグフィルターを得た。
【０１１１】
得られたバグフィルターの性能を表５に示す。
【０１１２】
実施例１２〜１５、比較例７、８
原綿、フェルトを変更した以外は実施例１１と同様にして行った。得られたバグフィルターの性能を表５に示す。
【０１１３】
本発明の請求の範囲から外れるバグフィルターは、強度低下が大きく耐久性の低いものであった。
【０１１４】
【表５】
【０１１５】
実施例１６
実施例６のＰＰＳ原綿を用いて、通常の方法に従って、カードスライバー、粗紡、精紡の各工程を経て、２０番手のＰＰＳ紡績糸を得た。得られたＰＰＳ紡績糸を用いて、通常の織布工程を経て、目の粗い目付け１３０ｇ／ｍ２の平織りＰＰＳ織布を得た。更に、実施例７と同様にして得られたウェブ２枚とＰＰＳ織布を用いて、不織布／職布／不織布の順に３層を積層し、ニードルパンチ工程を経てバグフィルターを得た。
【０１１６】
得られたバグフィルターの性能を表６に示す。
【０１１７】
実施例１７〜２０、比較例９
原綿、フェルトを変更した以外は実施例１６と同様にして行った。得られたバグフィルターの性能を表６に示す。
【０１１８】
本発明の請求の範囲から外れるバグフィルターは、強度低下が大きく耐久性の低いものであった。
【０１１９】
【表６】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリアリーレンスルフィド繊維に関するものであり、さらに詳しくは寸法安定性に優れ、且つ耐薬品性、耐熱性に優れたポリアリーレンスルフィド繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリアリーレンスルフィド(ＰＡＳ)は、その優れた耐熱性，耐薬品性，難燃性を生かして電気・電子機器部材，自動車機器部材として注目を集めている。また、射出成形，押出成形等により各種成型部品，フィルム，シート，繊維等に成形可能であり、耐熱性，耐薬品性，難燃性の要求される分野に幅広く用いられている。
【０００３】
ポリアリーレンスルフィドの不織布製造技術は従来より知られている（特許文献１、２）。このようにして得られた不織布は耐熱性が高く、中でもポリフェニレンスルフィド(ＰＰＳ)不織布は工業用フィルターなど過酷な条件下で使用する繊維製品の素材として用いられている。
【０００４】
近年、ポリフェニレンスルフィド不織布の使用条件は更に過酷となっており、この過酷な条件下における耐熱性、耐薬品性、寸法安定性が求められている。
【０００５】
特許文献３にはポリフェニレンスルフィドに含まれる低分子量物を徹底的に除去することで繊維強度を改善することが提案されている。しかし、この方法では低分子量物を除去するためにＰＰＳの洗浄を何度も繰り返す必要があり、商業的にはコストも高くなる問題がある。
【０００６】
一方、ＰＰＳに別のポリマーを混練し、ＰＰＳの改質を行うことは従来から行われている。特許文献４にはＰＰＳに共重合ＰＥＴを含有させた樹脂組成物について提案されている。この方法では確かにエポキシとの接着性は向上するものの繊維形態における寸法安定性については低いものであった。また、特許文献５にはＰＰＳとポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)のアロイ樹脂組成物について提案されている。この方法によれば、ＰＰＳアロイ繊維の寸法安定性はＰＰＳと比較し同等である。しかしながら、ＰＥＴが高濃度で含まれているため耐薬品性、耐熱性は低下することがわかった。
【０００７】
更に特許文献６には結晶性向上剤として各種ポリマーを少量添加しているが、寸法安定性は確かに向上するものの、強度が低下することがわかった。
【０００８】
このように、従来技術では耐熱性、耐薬品性、高温時での寸法安定性を満足するような繊維は得られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平７−１３８８６０号公報
【特許文献２】特開２００９−２２８１５２号公報
【特許文献３】特開平４−１００９１５号公報
【特許文献４】特開平６−１６６８１６号公報
【特許文献５】特開２００４−２３１９０８号公報
【特許文献６】特表２００８−５０１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は寸法安定性に優れ、且つ耐薬品性、耐熱性に優れたポリアリーレンスルフィド不織布を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した課題は、単繊維の引張強度が２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘであるポリアリーレンスルフィド繊維から主として構成される不織布を含み、ポリアリーレンスルフィド繊維がポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなることを特徴とする不織布により達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、産業資材用途に適した熱的寸法安定性に優れ、耐薬品性、耐熱性に優れたポリアリーレンスルフィド不織布を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明について詳細に説明する。
【００１４】
本発明はポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート ０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなることを特徴とした不織布である。
【００１５】
本発明はポリアルキレンテレフタレート(ＰＡＴ)の含有量は０．１〜８重量％とすることを特徴としている。ポリアルキレンテレフタレートの含有量をこの範囲とすることにより熱的寸法安定性と耐薬品性、耐熱性が良好となる。
【００１６】
繊維の熱的寸法安定性が向上させる方法として様々考えられるが、繊維の結晶化度が高くすることで繊維の熱的寸法安定性が向上する。本発明者らはポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートを一定の割合でブレンドするとポリアリーレンスルフィドの結晶化速度が向上することを見出した。この原因は明らかではないが、ポリアルキレンテレフタレートがポリアリーレンスルフィドと相溶し、ポリアリーレンスルフィド分子鎖の運動性が向上するため、結晶形態となりやすくなり結晶化速度が向上すると考えている。
【００１７】
即ち、ポリアルキレンテレフタレートの含有量が少なくなると結晶化速度が著しく低下し、０．１重量％より少ないと熱的寸法安定性が得られない。一方、ポリアルキレンテレフタレートの含有量が８重量％を越えると特殊な条件であればポリアルキレンテレフタレートがポリアリーレンスルフィドに相溶する状態となるが、一般的にはポリアリーレンスルフィド中にポリアルキレンテレフタレートが分散相を形成し、そのサイズは大きくなる。ポリアルキレンテレフタレートを分解しやすいアルカリや酸などが存在する場ではポリアルキレンテレフタレートが分解し、繊維中にボイドなどの欠点を生成するため繊維強度の低下を引き起こす。また、高温ではポリアルキレンテレフタレートの配向が乱れ繊維強度が大きく低下する。
【００１８】
また、特殊な条件によりポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートを相溶化した場合、ポリアリーレンスルフィドの運動性が向上するがポリアルキレンテレフタレートがポリアリーレンスルフィドの結晶形態を阻害するため結晶性が低下し熱的寸法安定性が低下する。
【００１９】
本発明のようにポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートの量比を適正化することにより熱的寸法安定性と耐熱性、耐薬品性を両立させることができる。また、驚くべきことに本発明の範囲内とすることにより、耐薬品性、耐熱性についてはポリアリーレンスルフィド単独と比較し向上することを見出した。この原因については明らかではないが、ポリアリーレンスルフィド繊維の構造が密になっているため耐薬品性や耐熱性が向上していると考えている。このように本発明の繊維は従来のポリアリーレンスルフィドよりも耐薬品性、耐熱性が向上していることから、過酷な条件で使用される特殊フィルター用途においても適用することが可能である。
【００２０】
更に本発明の範囲とすることにより、ポリアリーレンスルフィドの低温での流動性が著しく向上する。従来のポリアリーレンスルフィドは紡糸温度が３００℃以上でなければ到底溶融紡糸することができなかったが、本発明のようにポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートの量比を適正化することによりはじめて２９０℃という従来のポリアリーレンスルフィドでは紡糸が不可能であった低い温度においても溶融紡糸が可能となり、その結果ポリマーの分解が抑制され、不織布としての単繊維強度が向上する。ポリアルキレンテレフタレートの含有量は好ましくは１．５〜８重量％であり、より好ましくは２〜５重量％である。
【００２１】
本発明のポリアルキレンテレフタレートとは、ポリアルキレンテレフタレート、アルキレンテレフタレートのコポリエステル、ポリアルキレンテレフタレートの混合物などが挙げられる。
【００２２】
上記のポリアルキレンテレフタレートとしては、ジオール成分とテレフタル酸成分を用いて得られる重合体が挙げられ、ジオール成分としては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２，２−ビス（２′−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパンなどおよびエステル形成能を持つそれらの誘導体が挙げられる。中でも１，４ブタンジオールまたはそのエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリブチレンテレフタレート、トリメチレングリコールまたはそのエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリトリメチレンテレフタレート、エチレングリコールまたはエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。
【００２３】
特にエチレンテレフタレートユニットが９０モル％以上のポリエチレンテレフタレートを用いると、不織布の熱的寸法安定性が向上する傾向にありより好ましい。
【００２４】
本発明のポリアリーレンスルフィドの含有量は９２〜９９．９重量％とすることを特徴としている。ポリアリーレンスルフィドの含有量をこの範囲とすることにより熱的寸法安定性と耐薬品性、耐熱性が良好となる。
【００２５】
ポリアリーレンスルフィドは耐薬品性、耐熱性の高い樹脂であり、ポリアリーレンスルフィドを単繊維の主として表面部に配することで耐薬品性、耐熱性を得ることができる。よって、ポリアリーレンスルフィドが９２重量％より少ないと耐薬品性、耐熱性が低下し、耐薬品性、耐熱性を必要とする用途では使用することができない。ポリアリーレンスルフィドの含有量は９５重量％以上が好ましい。
【００２６】
本発明のポリアリーレンスルフィドとは式−（Ａｒ−Ｓ）−の繰り返し単位を主要構成単位とするホモポリマーまたはコポリマーである。上記Ａｒとしては、下記式（Ａ）から式（Ｋ）などで表わされる単位などが例示されるが、なかでも式（Ａ）で表わされる単位が特に好ましい。
【００２７】
【化１】
【００２８】
（ただし、式中のＲ１，Ｒ２は、水素、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン基から選ばれた置換基であり、Ｒ１とＲ２は同一であっても異なっていてもよい）この繰り返し単位を主要構成単位とする限り、下記式（Ｌ）から式（Ｎ）などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−（Ａｒ−Ｓ）−単位に対して０〜５モル％の範囲であることが好ましく、１モル％以下の範囲であることがより好ましい。
【００２９】
【化２】
【００３０】
また、本発明におけるポリアリーレンスルフィド樹脂は、下記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物であってもよい。
【００３１】
【化３】
【００３２】
これらＰＡＳ樹脂の代表例としては、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいポリアリーレンスルフィド樹脂としては、ポリマーの主要構成単位としてｐ−フェニレン単位
【００３３】
【化４】
【００３４】
を９０モル％以上含有するＰＰＳ、ポリフェニレンスルフィドスルホンおよびポリフェニレンスルフィドケトンが挙げられ、ＰＰＳが特に好ましい。
【００３５】
本発明のブレンドポリマーとは、後述するような様々な方法により溶融紡糸が完結する以前の任意の段階においてポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートとが混練（ブレンド）されてなるポリマー組成物を意味する。
【００３６】
本発明において、ブレンドポリマーには、本発明の効果を妨げない範囲で、ポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレート以外のポリマーを配合することができる。
【００３７】
本発明の不織布は３２０℃で５分間溶融し液体窒素で急冷した後に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）測定で昇温速度１６℃／ｍｉｎにて測定した結晶化温度（Ｔｃ）が９０〜１３０℃である単繊維を含んでなることが好ましい。
【００３８】
単繊維の結晶化温度をこの範囲とすることで不織布の熱的寸法安定性が向上する傾向にある。より好ましくは１００〜１２５℃である。
【００３９】
本発明の不織布は３２０℃で５分間溶融し液体窒素で急冷した後に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）測定で昇温速度１６℃／ｍｉｎにて測定した結晶化温度ピークの半値幅（Ｄ）が５℃以下である単繊維を含んでなることが好ましい。単繊維の半値幅（Ｄ）を５℃以下とすることで不織布の熱的寸法安定性が向上する傾向にあり、更に繊維の内部構造（結晶化度など）が均一化するために強度も向上する。より好ましくは４．５℃以下である。
【００４０】
本発明の不織布は、単繊維の強度が２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘであることを特徴としている。単繊維の強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満では不織布の引張強度が低下しバグフィルターなどのフィルター用途では破れが発生する。一方、８．０ｃＮ／ｄｔｅｘを越えると工業的に安定して製造することが困難となる。
【００４１】
このような単繊維の強度を得るためには、溶融紡糸温度２８５〜３１０℃で達成することができる。従来のポリアリーレンスルフィドは溶融紡糸温度３００℃以上であったが、本発明のようにポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートの量比を適正化することにより２８５℃という従来のポリアリーレンスルフィドでは紡糸が不可能であった低い温度においても溶融紡糸が可能となることを見出した。これにより、ポリマーの分解が抑制され、不織布の単繊維強度が向上し、単繊維の強度を本発明の範囲内とすることができたものである。単繊維の強度はより好ましくは２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに好ましくは３．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。
【００４２】
本発明の不織布は、単繊維が短繊維、フィラメントであることが好ましい。これらの形態とすることで本発明の効果を十分に発揮することができる。
【００４３】
また、断面形状は、丸断面、中空断面、扁平断面、三葉断面等の多葉断面、Ｗ断面、Ｘ断面その他の異形断面についても自由に選択することが可能である。
【００４４】
本発明の単繊維として短繊維とした場合、実用的な観点から繊維長が３〜２００ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
本発明の不織布は、上記のような形態とすることで耐熱性が向上することを見出した。耐熱性の指標として、例えば、１８０℃で２４時間の加熱処理した後の収縮率や強度保持率で評価することができる。本発明の不織布は従来のＰＰＳ不織布と比較して収縮率が小さく熱的寸法安定性が向上し、更に強度保持率も向上する。
【００４６】
収縮率や強度保持率は繊維の製造条件を適正化することで容易に変えることは一般的に知られている。しかしながら、本発明の繊維とすることでこれらの特性とすることが可能となる。例えば汎用のポリフェニレンスルフィド繊維の強度保持率は実施例中の比較例１に示すとおり収縮率が５．５％、強度保持率が９０％となるが、本発明の繊維とすることで同一の繊維製造条件を採用しても実施例１に示すように収縮率が５．０％であり強度保持率も９２％と非常に高い強度保持率を得ることができる。一方、比較例２のようにポリフェニレンスルフィド中のポリエチレンテレフタレートの含有量を多くした場合には強度保持率が大きく低下する傾向にある。このように、本発明の不織布は耐熱性が高く、バグフィルターに使用した場合、長期間使用しても品質の状態が良好であり、強度の低下も小さい。
【００４７】
また、本発明の不織布は耐薬品性も向上する。耐薬品性の指標として、例えば、９３℃の３０％水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸漬した際の強度保持率の測定が上げられる。本来、ポリアリーレンスルフィド繊維はアルカリに対する耐性は高い繊維である。しかし、アリーレンスルフィド繊維に耐アルカリ性の低いポリエステルなどを混合すると、アルカリによりポリエステル成分が分解し、繊維の強度は低下する傾向にある。しかしながら、本発明の繊維はポリアルキレンテレフタレートの含有量を適正化することにより耐アルカリ性を向上させることに成功した。また、驚くべきことにポリアルキレンテレフタレートを含有していないＰＰＳ繊維と比較し、耐アルカリ性は向上することを発見したものである。そのメカニズムについては明らかとなっていないが、本発明の繊維ではポリアルキレンテレフタレートは繊維強度には起因しておらず、ポリアルキレンテレフタレートを含有することで繊維の構造が密となりアルカリ処理後の繊維強度低下を抑制しているものと考えている。
【００４８】
本発明のポリアリーレンスルフィド不織布は、優れた耐熱性、耐薬品性を有した繊維であり、経済性に優れるため、バグフィルター、乾燥機または熱処理機内搬送用ベルトおよびフィルターなどの用途に用いることができる。
【００４９】
中でも本発明の不織布はバグフィルターが好適に用いることができる。
【００５０】
本発明のバグフィルターは、目付が２００〜１０００ｇ／ｍ２である。バグフィルターとして使用した場合、捕集した塵埃を除去するために逆洗を行う。逆洗とは、捕集時とは逆方向に圧空パルスを掛け、捕集した塵埃をふるい落とす操作である。目付が２００ｇ／ｍ２未満の場合、塵埃の捕集容積が小さくなり頻繁に逆洗を掛けることになり、フィルター寿命を低下させてしまう。また、目付が１０００ｇ／ｍ２を超えると、不必要にフィルターが重くなり、また通気抵抗も高くなるため、設備上コストアップとなり不利である。
【００５１】
本発明のバグフィルターのタテヨコ平均強力は、２００〜２０００Ｎ／５０ｍｍ以下である。２００Ｎ／５０ｍｍ未満の場合、逆洗による衝撃や、圧空パルス噴射後のリテーナへの衝突の衝撃により、繊維が劣化し捕集効率が悪化する。また、タテヨコ平均強力が２０００Ｎ／５０ｍｍを超えると、不必要にフィルターが重くなり、また通気抵抗も高くなるため、設備上コストアップとなり不利である。
【００５２】
本発明のバグフィルターは、見掛け密度が０．２５〜０．７０ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。見掛け密度を０．２５ｇ／ｃｍ３以上とすることにより、摩耗に対する耐久性が向上すると共に、捕集効率が低下しにくい。また、見掛け密度を０．７０ｇ／ｃｍ３以下とすることにより、過大な通気抵抗を必要とせずに塵埃を捕集することができる。
【００５３】
本発明のバグフィルターは不織布を含む物であることは前述の通りであるが、全てが不織布からなるものであっても、不織布と織編物から構成されているものであってもよい。すなわち、バグフィルターには、捕集効率の向上との強力の向上という二つの特性が要求される。捕集効率の向上には、織編物では織り目や編み目の部分に大きな空隙が形成されるために、不織布が好適に用いられる。しかし強力の面では、不織布のみではやや小さいため、コストおよび設計上可能であれば、織編物を組みあわせることが好ましく採用される。織編物と不織布の組合せの方法は、不織布／織編物／不織布の３層構造としても良いし、不織布／織編物の２層構造としても差し支えない。かかる製造方法としては、繊維絡合前の不織布と織編物とを積層しておいて、ニードルパンチやウォータージェットパンチなどにより、不織布の絡合と織編物との一体化を達成する製造方法が好ましい。このように、繊維構造体を構成するポリアリーレンスルフィド繊維不織布に、織編物を挿入することにより、高強力の繊維構造体を得ることができる。なお、織編物を組みあわせる場合には、ポリアリーレンスルフィド繊維はもちろんのこと、他の素材による繊維からなる織編物を用いることもできる。例えば、フッ素繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、炭素繊維などが好ましく用いられる。フッ素繊維は有機繊維ではあるが極めて耐熱性が高い繊維であり、ガラス繊維、シリカ繊維、炭素繊維は無機繊維であって、やはり極めて耐熱性の高い繊維である。これらの耐熱性の高い繊維を織編物として用いることにより、より高温下に暴露されるプラントのバグフィルターとして使用された場合においても、さらに耐熱性が高く、高温下でも破断の生じにくいバグフィルターを得ることができる。
【００５４】
本発明の不織布はポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなる繊維１００％で構成することもできるが、ガラス繊維、シリカ繊維、フッ素繊維、炭素繊維、ポリアリーレンスルフィド繊維から選ばれる少なくとも１種からなる異種繊維との混綿不織布であってもよい。すなわち、これらの異種繊維との混綿とすることにより、摩耗などの機械的強度の向上したバグフィルター濾布を提供することができる。
【００５５】
続いて本発明の不織布の製造方法について記載する。
【００５６】
本発明の不織布の製造方法は（ａ）ポリアリーレンスルフィド樹脂９２〜９９．９重量％と、（ｂ）ポリアルキレンテレフタレート樹脂０．１〜８重量％を溶融混練した後、紡糸温度２８５〜３１０℃で溶融紡糸することを特徴としている。
【００５７】
本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂とは式−（Ａｒ−Ｓ）−の繰り返し単位を主要構成単位とするホモポリマーまたはコポリマーである。上記Ａｒとしては、下記式（Ａ）から式（Ｋ）などで表わされる単位などが例示されるが、なかでも式（Ａ）で表わされる単位が特に好ましい。
【００５８】
【化１】
【００５９】
（ただし、式中のＲ１，Ｒ２は、水素、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン基から選ばれた置換基であり、Ｒ１とＲ２は同一であっても異なっていてもよい）この繰り返し単位を主要構成単位とする限り、下記式（Ｌ）から式（Ｎ）などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−（Ａｒ−Ｓ）−単位に対して０〜５モル％の範囲であることが好ましく、１モル％以下の範囲であることがより好ましい。
【００６０】
【化２】
【００６１】
また、本発明におけるポリアリーレンスルフィド樹脂は、下記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物であってもよい。
【００６２】
【化３】
【００６３】
これらＰＡＳ樹脂の代表例としては、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいポリアリーレンスルフィド樹脂としては、ポリマーの主要構成単位としてｐ−フェニレン単位
【００６４】
【化４】
【００６５】
を９０モルパーセント以上含有するＰＰＳ、ポリフェニレンスルフィドスルホンおよびポリフェニレンスルフィドケトンが挙げられ、ＰＰＳが特に好ましい。
【００６６】
本発明の不織布の製造において用いられるポリアリーレンスルフィドの形状は特に限定されるものではない。例えば、ＰＰＳでは樹脂の形状が公知の製造方法によれば顆粒状かパウダー状であるので、それをそのまま使用してもかまわない。また、一旦フレークやペレットの形状にした後、使用してもかまわない。
【００６７】
本発明の製造方法において、ポリフェニレンスルフィド樹脂が９２〜９９．９重量％であることを特徴としている。ＰＰＳの供給量をこの範囲とすることで、樹脂組成物のＰＰＳ含有量が９２〜９９．９重量％とすることができ、得られた樹脂組成物は耐熱性、耐薬品性、難燃性等のＰＰＳの優れた特徴を有することができる。
【００６８】
本発明の製造方法において、ポリアルキレンテレフタレート樹脂とは、ポリアルキレンテレフタレート、アルキレンテレフタレートのコポリエステル、ポリアルキレンテレフタレートの混合物などが挙げられる。
【００６９】
上記のポリアルキレンテレフタレートとしては、ジオール成分とテレフタル酸成分を用いて得られる重合体が挙げられ、ジオール成分としては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、２，２−ビス（２′−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパンなどおよびエステル形成能を持つそれらの誘導体が挙げられる。中でも１，４ブタンジオールまたはそのエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリブチレンテレフタレート、トリメチレングリコールまたはそのエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリトリメチレンテレフタレート、エチレングリコールまたはエステル形成能を有するその誘導体と、テレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体とを重縮合して得られるポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。
【００７０】
特にエチレンテレフタレートユニットが９０モル％以上のポリエチレンテレフタレートを用いると、不織布の熱的寸法安定性が向上する傾向にありより好ましい。
【００７１】
本発明で用いられるポリアルキレンテレフタレート樹脂の形状は特に限定されるものではなく、例えば、ペレット、フレーク、顆粒状、パウダーなどが挙げられる。
【００７２】
本発明の製造方法はポリアルキレンテレフタレートが０．１〜８重量％の範囲で供給すること特徴としている。ポリアルキレンテレフタレートの供給量をこの範囲とすることで、樹脂組成物のポリアルキレンテレフタレートの含有量が０．１〜８重量％とすることができ、樹脂組成物の流動性および結晶性が飛躍的に向上する。
【００７３】
本発明の製造方法で用いられるポリアルキレンテレフタレート樹脂の固有粘度は０．５〜１．１であることが好ましい。固有粘度が０．５以上とすることで結晶性が向上し、また、ポリアルキレンテレフタレートのブリードアウトなどを抑制することができる。固有粘度が１．１以下で分散性が向上し樹脂組成物の機械特性が向上する。
【００７４】
溶融混練の方法は特に限定されず、公知の加熱溶融混合装置を使用することができる。
【００７５】
加熱溶融混合装置としては、単軸押出機、２軸押出機、スクリューが３軸以上備えられた多軸押出機、それらの組み合わせの多軸押出機、ニーダー・ルーダーなどを使用することができる。中でも、２軸押出機を用いるとポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートの分散性が向上することから紡糸性が向上するため好ましく用いられる。より好ましくはニーディングゾーンが２箇所以上ある２軸押出機を用いることである。
【００７６】
溶融混練の方法において、混練時のポリアリーレンスルフィドおよびポリアルキレンテレフタレートの混練機への供給方法は特に限定されず、例えば、ポリアリーレンスルフィドおよびポリアルキレンテレフタレートを予めブレンドし混練機へ供給する方法、ポリアリーレンスルフィドおよびポリアルキレンテレフタレートの各々を計量しながら混練機へ供給する方法、ポリアリーレンスルフィドを供給した混練機へポリアルキレンテレフタレートをサイドフィードで供給する方法が挙げられる。
【００７７】
溶融混練の温度は、２８０〜３５０℃で溶融混練することが好ましい、ここでいう温度とは混練部分や混練機先端にある樹脂の温度である。通常、混練機先端に温度計を取付けて測定することができる。溶融混練の温度がこの範囲とすることで紡糸の安定性や得られる繊維の強度、色調など品質が良好となるので好ましい。
【００７８】
混練時間は特に限定されないが、０．５〜３０分であることが好ましい。混練時間をこの範囲とすることで、分散性とポリアリーレンスルフィドの熱分解抑制が両立でき、紡糸の安定性や得られる繊維の強度、色調など品質が良好となるので好ましい。
【００７９】
本発明のポリアリーレンスルフィド繊維の製造方法において、溶融混練工程を経て、溶融紡糸工程により溶融紡糸されれば特に限定されるものではない。具体的には例えばＰＰＳ樹脂とポリアルキレンテレフタレート樹脂を予め押出機で溶融混練したペレットを使用しても良いし、ポリアルキレンテレフタレート樹脂を高濃度に含有したマスターバッチを作成しておき、紡糸工程で任意の濃度に希釈しても良い。また、混練機を紡糸機に直結し、ペレットを得ることなく混練した溶融物を直接紡糸してもかまわない。
【００８０】
紡糸工程では、増粘によるゲル化を防止するため、窒素雰囲気下で上記紡糸温度に加熱し、口金より吐出することが望ましい。口金は通常の溶融紡糸に使用するもの、例えば吐出孔径Ｄが０．１５〜５ｍｍφで、吐出孔深さＬが０．２〜２．０ｍｍ程度のものが好ましく用いられる。
【００８１】
本発明の不織布の製造方法において、上記溶融混練した後、紡糸温度は２８５〜３１０℃で溶融紡糸することを特徴としている。紡糸温度が３１０℃を越えるとポリアルキレンテレフタレートが分解し、ポリアルキレンテレフタレートの分子量が低下するため繊維構造の欠陥となり強度が低下する。一方、紡糸温度が２８５℃未満では紡糸時の流動性が悪くなり繊維表面の凹凸が発生するため強度低下が起こる。紡糸温度をこの温度範囲とすることでポリマーの流動性とポリマーの分解抑制が両立でき、不織布の単繊維強度が向上する。また、有機系低重合度物や分解物などの揮発成分の発生量が抑制でき、安定して繊維を製造することができる。より好ましい紡糸温度は２８５〜３００℃である。
【００８２】
本発明の不織布の製造方法において、短繊維からなる不織布はポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートを溶融混練したポリマー組成物を溶融紡糸、延伸、熱処理して得ることができる。溶融紡糸は紡糸速度が４００〜３０００ｍ／分であることが好ましい。また延伸、熱処理は、紡糸に引き続いて行ってもよく、紡糸した後に一旦、キャンに収納、または巻き取った後に、延伸熱処理工程に通すこともできる。延伸は、溶融紡糸された繊維の物性に応じて、延伸倍率１．５〜７倍の１段または多段で延伸し、引き続いて最高温度１５０〜２７０℃で熱処理する。このポリアリーレンスルフィド繊維は、強度２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘである必要がある。また、破断伸度１０〜６０％、弾性率２０〜７０ｃＮ／ｄｔｅｘとすることが好ましい。
【００８３】
引き続き、得られた繊維に捲縮を付与し、カッティングした短繊維をカーディングして繊維を分繊かつ繊維方向を揃え、クロスラッパーで積層してウェブとし、該ウェブを交絡あるいは一体化させて不織布とすることができる。交絡の方法としては、ニードルを打って交絡させるニードルパンチ方法や、水流を与えて交絡させるウォータージェットパンチ製法などが、好ましく用いられる。あるいは一体化の方法としては、熱プレスや熱エンボスプレスによって、部分的に押し固めて一体化する方法なども用いられる。この、熱プレスや熱エンボスによる方法においては、あらかじめ熱軟化する繊維を少量混綿しておく方法も好ましく用いられる。混綿する繊維の具体的な例としては、ポリ四フッ化エチレン繊維やメタアラミド繊維などが挙げられる。
【００８４】
本発明の不織布の製造方法において、フィラメントからなる不織布の製造方法としてはスパンボンド法やメルトブロー法が用いられる。
【００８５】
スパンボンド法では、前記したように口金から吐出したポリマーアロイ繊維をエアイジェクターで高速で引き取り、エアイジェクター下方に設置した開繊板に糸条を衝突させ、静電気力で開繊させた後、さらに下方に設置した捕集装置でこの開繊繊維を捕集することで乾式不織布を得ることができる。ここで、引き取り速度はエアイジェクターに導入する高圧気流の空気圧で調整することができるが、引き取り速度は２０００〜６０００ｍ／分とすることができる。そして、繊維の熱寸法安定性向上の観点から、紡糸過程で配向結晶化させることが好ましい。具体的な引き取り速度は、２５００ｍ／分以上とすることが好ましい。また、紡糸での糸切れを抑制する観点からは、引き取り速度は５０００ｍ／分以下とすることが好ましい。また、エアイジェクター下方に設置した開繊板に糸条を衝突させ、静電気力で開繊させることも可能である。
【００８６】
メルトブロー法は口金に高圧気流を導入し、この気流にポリマー融液を乗せ、口金から一気に吹き飛ばすものである。これは、細い繊維を簡便に得るために適した方法であり、該ポリマーアロイ繊維の太さを小さくする際に有効な方法である。スパンボンド法、メルトブロー法とも通常の紡糸よりもポリマーの溶融粘度を低く設定する方が、紡糸性や糸の極細化に有利であることから、ポリアリーレンスルフィドとポリアルキレンテレフタレートを溶融混練したポリマー組成物は溶融粘度が低下することから好適に用いることができる。メルトブロー法では通常の紡糸に比べはるかに大きなドラフト比となるため、ここでポリアリーレンスルフィド繊維の微細化を達成できる。
【実施例】
【００８７】
以下に本発明を実施例で具体的に説明する。なお、実施例における材料特性は次の方法で行った。
（１）結晶化温度（Ｔｃ）および結晶化ピーク半値幅（Ｄ）
示差走査熱量分析（ＤＳＣ）を用い、ＪＩＳ−Ｋ−７１２２（１９８７年）に従って測定・算出した。まず始めに、繊維を３２０℃で５分間保持して、完全に融解させた後、液体窒素にて急冷し、樹脂中に結晶が残存しない状態とした。続いて５０℃から３２０℃まで１６℃／分で昇温したときに観測される発熱ピークの温度を求めた。
【００８８】
装置 ：ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製 ＤＳＣ Ｑ２０００
データ解析：ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製 ユニバーサル アナリシス ２０００
（２）単繊維の強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）、伸度（％）
不織布より繊維を抜き出し、ＪＩＳ Ｌ １０１３の方法に準拠し、試長２５ｃｍ、引張り速度３０ｃｍ／分の条件で測定した。
（３）１８０℃熱処理後の熱収縮率、強度保持率
熱安定性の指標として熱収縮率を１８０℃に温度調節されたでオーブンに２４時間放置後の初期長さに対する熱収縮率（％）として求めた。
【００８９】
また、加熱処理後の繊維の強度を測定し、初期の強度に対する強度保持率（％）として求めた。
（４）ＮａＯＨ処理強度保持率
耐アルカリの指標として、３０％のＮａＯＨ水溶液に不織布を浸漬した。その後、ＮａＯＨ水溶液を加熱し、９３℃で２４時間熱処理後の不織布の引張強度の強度を測定し、初期の強度に対する強度保持率（％）として求めた。
（５）バグフィルターの使用後の状態
１９０℃の雰囲気下で１ヶ月間使用した後、バグフィルターの表面を観察し、破れやタルミが無いものを○、破れやタルミが認められたものを×とした。
（６）バグフィルターの強度保持率
１９０℃の雰囲気下で１ヶ月間使用した後、バグフィルターより５ｃｍ幅、３０ｃｍ長さのサンプルを切り出し、使用前の破談強度との比を１００分率で求め、バグフィルターの強度保持率（％）とする。なお、引張試験は２００ｍｍ／ｍｉｎの定速引張で実施し、試験片の幅は５０ｍｍ、チャック間距離は２００ｍｍとする。
【００９０】
実施例１
ＰＰＳ（東レ（株）社製、Ｅ２２８０）９５重量％および固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレート（東レ（株）社製、以下ＰＥＴと略記）５重量％を３２０℃に加熱されたベント式２軸混練押出機に供給して、せん断速度１００ｓｅｃ−１、滞留時間１分にて溶融押出し、ＰＰＳ９５重量％およびＰＥＴ５重量％であるポリマーチップを得た。
【００９１】
次いで、得られたポリマーチップを１５０℃で１０時間、真空乾燥し、２軸混練押出機が接続された紡糸機に供給した。紡糸機に接続された２軸混練押出機は設定温度３００℃、せん断速度１００ｓｅｃ−１とした。また、紡糸温度は２９５℃、口金口径０．２３ｍｍ、口金孔数１００ホール、８００ｍ／分の条件で紡糸し、未延伸糸を得た。
【００９２】
引き続き、得られた未延伸糸を、温度９８℃の温水中で延伸倍率を３．２倍として延伸を行い、次いで熱延伸後と定長熱処理の間で２％弛緩、定長熱処理と捲縮付与前の間で２％弛緩させた条件で、２００℃に加熱されたローラーにて４秒間の定長熱処理を行った。その後スタッフィングボックス型クリンパー内で２１０℃のスチームで捲縮を付与し、熱固定した後、油剤を付与、９０℃で乾燥してから長さ５１ｍｍに切断して、ＰＰＳ原綿を得た。
【００９３】
さらにカードに通し開繊させた後、クロスラップウエーバーでＰＰＳ繊維からなるフェルトを作製した。このフェルトを１５００本／ｃｍ２でニードルパンチを施し、ＰＰＳ繊維からなる不織布を得た。結果を表１に示す。
【００９４】
比較例１
ＰＰＳ（東レ（株）社製、Ｅ２２８０）を２軸混練押出機が接続された紡糸機に供給した。紡糸機に接続された２軸混練押出機は設定温度３２０℃、せん断速度１００ｓｅｃ−１とした。また、紡糸温度は３２０℃、口金口径０．２３ｍｍ、口金孔数１００ホール、８００ｍ／分の条件で紡糸し、未延伸糸を得た。
【００９５】
引き続き、得られた未延伸糸を、温度９８℃の温水中で延伸倍率を３．２倍として延伸を行い，次いで熱延伸後と定長熱処理の間で２％弛緩、定長熱処理と捲縮付与前の間で２％弛緩させた条件で、２００℃に加熱されたローラーにて４秒間の定長熱処理を行った。その後スタッフィングボックス型クリンパー内で２１０℃のスチームで捲縮を付与し、熱固定した後、油剤を付与、９０℃で乾燥してから長さ５１ｍｍに切断して、ＰＰＳ短繊維を得た。さらにカードに通し開繊させた後、クロスラップウエーバーでＰＰＳ繊維からなるフェルトを作製した。このフェルトを１５００本／ｃｍ２でニードルパンチを施し、ＰＰＳ繊維からなる不織布を得た。結果を表１に示す。
【００９６】
得られたＰＰＳ単独糸の不織布は、同一条件で製造した本発明の不織布と比較し、１８０℃における収縮率や強度保持率は低いことから耐熱性に劣り、また、耐アルカリ性の指標であるＮａＯＨ処理後の強度保持率も低いものであり、本発明の不織布よりも耐アルカリ性についても劣るものであった。
【００９７】
実施例２、比較例２
ＰＥＴをポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）に変更した以外は実施例１と同様にして行った。結果を表１に示す。ＰＰに変更した比較例１は熱的寸法安定性が低く（収縮率が大きい）、１８０℃加熱処理後の強度保持率が大きく低下し、実用の範囲より外れるものであった。
【００９８】
【表１】
【００９９】
実施例３〜５、比較例３
ＰＰＳとＰＥＴの比率を変更した以外は実施例１と同様にして行った。結果を表２に示す。ＰＥＴの量が１０重量％であった比較例３は、熱的寸法安定性が低く（収縮率が大きい）、１８０℃加熱処理後の強度保持率が低下した。また、耐アルカリ性が大きく低下し、実用の範囲より外れるものであった。
【０１００】
【表２】
【０１０１】
実施例６
ＰＰＳ（東レ（株）社製、Ｅ２２８０）９５重量％および固有粘度０．６５のポリエチレンテレフタレート（東レ（株）社製、以下ＰＥＴと略記）５重量％を３２０℃に加熱されたベント式２軸混練押出機に供給して、せん断速度１００ｓｅｃ−１、滞留時間１分にて溶融押出し、ＰＰＳ９５重量％およびＰＥＴ５重量％であるポリマーチップを得た。
【０１０２】
次いで、得られたポリマーチップを１５０℃で１０時間、真空乾燥し、２軸混練押出機が接続された紡糸機に供給した。紡糸機に接続された２軸混練押出機は設定温度３２０℃、せん断速度１００ｓｅｃ−１とした。また、紡糸温度は３２０℃とし口金より繊維状に押出し、紡糸速度４５００ｍ／分でＰＰＳ繊維を高速空気で引取り、引続き、電圧をかけた場に通し、帯電させ、さらに衝突板に衝突せしめ、移動するコンベアー上に開繊・補集し、単糸繊度が２デニールの連続繊維からなるウエッブを得た。次に、該ウエッブをニードルパンチマシンに通しニードルバンチし、不織布とした。更に結果を表３に示す。
【０１０３】
比較例４
ＰＰＳ（東レ（株）社製、Ｅ２２８０）を２軸混練押出機が接続された紡糸機に供給した。紡糸機に接続された２軸混練押出機は設定温度３２０℃、せん断速度１００ｓｅｃ−１とした。また、紡糸温度は３２０℃とし口金より繊維状に押出し、紡糸速度４５００ｍ／分でＰＰＳ繊維を高速空気で引取り、引続き、電圧をかけた場に通し、帯電させ、さらに衝突板に衝突せしめ、移動するコンベアー上に開繊・補集し、単糸繊度が２デニールの連続繊維からなるウエッブを得た。
【０１０４】
次に、該ウエッブをニードルパンチマシンに通しニードルバンチし、不織布とした。結果を表３に示す。
【０１０５】
得られたＰＰＳ単独糸の不織布は同一条件で製造した本発明の不織布と比較し、１８０℃における収縮率や強度保持率は低いことから寸法安定性や耐熱性に劣り、また、耐アルカリ性の指標であるＮａＯＨ処理後の強度保持率も低いものであり、本発明の不織布よりも耐アルカリ性についても劣るものであった。
【０１０６】
実施例７、比較例５
ＰＥＴをポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）に変更した以外は実施例６と同様にして行った。結果を表３に示す。ＰＰに変更したもの（比較例５）は４５００ｍ／分では引き取ることができず不織布を作成することができなかった。
【０１０７】
【表３】
【０１０８】
実施例８〜１０、比較例６
ＰＰＳとＰＥＴの比率を変更した以外は実施例６と同様にして行った。結果を表４に示す。ＰＥＴの量が１０重量％であった比較例６は、強度や熱的寸法安定性が低く（収縮率が大きい）、１８０℃加熱処理後の強度保持率が低下した。また、耐アルカリ性が大きく低下し、実用の範囲より外れるものであった。
【０１０９】
【表４】
【０１１０】
実施例１１
実施例１のＰＰＳ原綿を用いて、通常の方法に従って、カードスライバー、粗紡、精紡の各工程を経て、２０番手のＰＰＳ紡績糸を得た。得られたＰＰＳ紡績糸を用いて、通常の織布工程を経て、目の粗い目付け１３０ｇ／ｍ２の平織りＰＰＳ織布を得た。更に、実施例１と同様にして得られたＰＰＳフェルト２枚とＰＰＳ織布を用いて、不織布／職布／不織布の順に３層を積層し、ニードルパンチ工程を経てバグフィルターを得た。
【０１１１】
得られたバグフィルターの性能を表５に示す。
【０１１２】
実施例１２〜１５、比較例７、８
原綿、フェルトを変更した以外は実施例１１と同様にして行った。得られたバグフィルターの性能を表５に示す。
【０１１３】
本発明の請求の範囲から外れるバグフィルターは、強度低下が大きく耐久性の低いものであった。
【０１１４】
【表５】
【０１１５】
実施例１６
実施例６のＰＰＳ原綿を用いて、通常の方法に従って、カードスライバー、粗紡、精紡の各工程を経て、２０番手のＰＰＳ紡績糸を得た。得られたＰＰＳ紡績糸を用いて、通常の織布工程を経て、目の粗い目付け１３０ｇ／ｍ２の平織りＰＰＳ織布を得た。更に、実施例７と同様にして得られたウェブ２枚とＰＰＳ織布を用いて、不織布／職布／不織布の順に３層を積層し、ニードルパンチ工程を経てバグフィルターを得た。
【０１１６】
得られたバグフィルターの性能を表６に示す。
【０１１７】
実施例１７〜２０、比較例９
原綿、フェルトを変更した以外は実施例１６と同様にして行った。得られたバグフィルターの性能を表６に示す。
【０１１８】
本発明の請求の範囲から外れるバグフィルターは、強度低下が大きく耐久性の低いものであった。
【０１１９】
【表６】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単繊維の引張強度が２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘであるポリアリーレンスルフィド繊維から主として構成される不織布であり、ポリアリーレンスルフィド繊維がポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなることを特徴とする不織布。
【請求項２】
３２０℃で５分間溶融し液体窒素で急冷した後に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）測定で昇温速度１６℃／ｍｉｎにて測定した結晶化温度（Ｔｃ）が９０〜１３０℃である単繊維を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の不織布。
【請求項３】
３２０℃で５分間溶融し液体窒素で急冷した後に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）測定で昇温速度１６℃／ｍｉｎにて測定した結晶化温度ピークの半値幅（Ｄ）が５℃以下である単繊維を含んでなることを特徴とする請求項１または２記載の不織布。
【請求項４】
ポリアルキレンテレフタレートが、エチレンテレフタレートユニットが９０％以上有するリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の不織布。
【請求項５】
ポリフェニレンスルフィドがポリフェニレンスルフィドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の不織布。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の不織布を含むバグフィルターであって、目付け２００〜１０００ｇ／ｍ２であることを特徴とするバグフィルター。
【請求項７】
（ａ）ポリアリーレンスルフィド樹脂９２〜９９．９重量％、（ｂ）ポリアルキレンテレフタレート樹脂０．１〜８重量％を溶融混練した後、紡糸温度２８５〜３１０℃で溶融紡糸することを特徴とするポリフェニレンスルフィド不織布の製造方法。
【請求項１】
単繊維の引張強度が２．０〜８．０ｃＮ／ｄｔｅｘであるポリアリーレンスルフィド繊維から主として構成される不織布であり、ポリアリーレンスルフィド繊維がポリアリーレンスルフィド ９２〜９９．９重量％とポリアルキレンテレフタレート０．１〜８重量％のブレンドポリマーからなることを特徴とする不織布。
【請求項２】
３２０℃で５分間溶融し液体窒素で急冷した後に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）測定で昇温速度１６℃／ｍｉｎにて測定した結晶化温度（Ｔｃ）が９０〜１３０℃である単繊維を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の不織布。
【請求項３】
３２０℃で５分間溶融し液体窒素で急冷した後に、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）測定で昇温速度１６℃／ｍｉｎにて測定した結晶化温度ピークの半値幅（Ｄ）が５℃以下である単繊維を含んでなることを特徴とする請求項１または２記載の不織布。
【請求項４】
ポリアルキレンテレフタレートが、エチレンテレフタレートユニットが９０％以上有するリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の不織布。
【請求項５】
ポリフェニレンスルフィドがポリフェニレンスルフィドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の不織布。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の不織布を含むバグフィルターであって、目付け２００〜１０００ｇ／ｍ２であることを特徴とするバグフィルター。
【請求項７】
（ａ）ポリアリーレンスルフィド樹脂９２〜９９．９重量％、（ｂ）ポリアルキレンテレフタレート樹脂０．１〜８重量％を溶融混練した後、紡糸温度２８５〜３１０℃で溶融紡糸することを特徴とするポリフェニレンスルフィド不織布の製造方法。
【公開番号】特開２０１１−１４４４７２（Ｐ２０１１−１４４４７２Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５７３０（Ｐ２０１０−５７３０）
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]