ポリエステル短繊維
【課題】低融点でありながら結晶性に優れたポリエステルからなり、通常の製造装置で操業性よく生産することができ、特にバインダー繊維として用いると、熱接着させる際には低い温度で加工することができ、寸法安定性よく不織構造物等の製品を得ることができるポリエステル短繊維を提供する。
【解決手段】テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有し、融点が１００〜１５０℃、かつＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足するポリエステル（Ａ）からなる繊維であって、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル短繊維。 ｂ／ａ≧０．０５ （ｍＷ／ｍｇ・℃） ・・・ （１）
【解決手段】テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有し、融点が１００〜１５０℃、かつＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足するポリエステル（Ａ）からなる繊維であって、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル短繊維。 ｂ／ａ≧０．０５ （ｍＷ／ｍｇ・℃） ・・・ （１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低融点でありながら結晶性に優れたポリエステルからなる短繊維であり、操業性よく得ることができ、特にバインダー繊維として用いることが好適な熱接着性を有するポリエステル短繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成繊維、特にポリエステル繊維は、その優れた寸法安定性、耐候性、機械的特性、耐久性、さらにはリサイクル性等から、衣料、産業資材として不可欠のものとなっており、様々な分野において、ポリエステル繊維が多く使用されている。
【０００３】
近年、自動車用内装材等において、バインダー繊維を用いて構成繊維を接着した不織構造物が提案されている。これらの不織構造物は主としてポリエステル系繊維からなるため、接着を目的としたバインダー繊維もリサイクルの観点よりポリエステル系重合体からなる繊維を用いることが好適である。
【０００４】
このようなバインダー繊維としては、ポリエチレンテレフタレートを芯部とし、イソフタル酸成分を共重合したポリエチレンテレフタレート系共重合体を鞘部とした芯鞘型複合短繊維が挙げられる。この繊維は、高融点の芯部と低融点の鞘部とからなるため、熱処理の際に、芯部を溶融させず繊維形態を保持させ、鞘部のみを溶融させることにより、強度に優れた不織布を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、鞘部のイソフタル酸成分を共重合したポリエチレンテレフタレート系共重合体は、非晶性であり明確な結晶融点を示さないため、ガラス転移点以上の温度で軟化が始まる。また、明確な結晶融点を示さないポリマーを用いて短繊維を製造する場合、延伸・熱処理工程において熱処理温度を100℃以上とすると、繊維の融解・膠着が生じ、実施が困難となる。このため、延伸・熱処理工程を低温で行うこととなり、得られる短繊維は熱収縮率が高く、熱接着時の収縮が大きいものとなる。
【０００６】
そして、このような短繊維をバインダー繊維として使用した製品は、寸法安定性が悪く、また、高温雰囲気下で使用した場合、接着強力が低下して変形するという問題が生じていた。
【０００７】
上記問題を解決するものとして、特許文献１に芯鞘型の複合繊維が記載されている。この繊維は、芯部にポリエチレンテレフタレートを配し、鞘部にテレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１,４−ブタンジオール成分を共重合したポリエステル系共重合体を配した芯鞘型複合繊維である。
【０００８】
この複合繊維は、鞘部の共重合体は結晶性であり明確な融点を示すため、短繊維を得る際の延伸・熱処理工程を高温で行うことができ、熱収縮率の低い短繊維を得ることができる。このため、熱接着処理の際に収縮することがなく、寸法安定性よく不織布等の製品を得ることができ、また、高温雰囲気下で使用した際の耐熱性にも優れた製品とすることができる。
【０００９】
しかしながら、この共重合ポリエステルは融点が１５０〜２００℃の範囲のものであり、まだ低融点領域であるとはいえず、熱接着処理する際には加工温度を高くする必要があり、コスト的にも不利であった。
【特許文献１】特開２００６−１１８０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の問題点を解決するものであって、低融点でありながら結晶性に優れたポリエステルからなり、通常の製造装置で溶融紡糸、延伸、熱処理を操業性よく行って得ることができ、特にバインダー繊維として用いると、熱接着させる際には低い温度で加工することができ、寸法安定性よく、地合や品位に優れた不織構造物等の製品を得ることができるポリエステル短繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記の課題を解決するために検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有し、融点が１００〜１５０℃、かつＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足するポリエステル（Ａ）からなる繊維であって、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル短繊維を要旨とするものである。
ｂ／ａ≧０．０５ （ｍＷ／ｍｇ・℃） ・・・ （１）
なお、ａは、降温結晶化を示すＤＳＣ曲線における傾きが最大である接線とベースラインとの交点の温度Ａ１（℃）と、傾きが最小である接線とベースラインとの交点の温度Ａ２（℃）との差（Ａ１−Ａ２）であり、ｂは、ピークトップ温度におけるベースラインの熱量Ｂ１（ｍＷ）とピークトップの熱量Ｂ２（ｍＷ）との差（Ｂ１−Ｂ２）を試料量（ｍｇ）で割った値である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポリエステル短繊維は、低融点でありながら結晶性に優れ、特に降温時の結晶化速度が速いポリエステルからなるため、紡糸工程においては単糸間の溶着がなく、延伸、熱処理工程においては高温で熱処理を行うことができるので、乾熱収縮率の小さいものとすることができる。特にバインダー繊維として用いると、熱接着させる際には低い温度で加工することができ、コスト的に有利であり、また、熱接着性にも優れている。そして、本発明のポリエステル短繊維を使用することにより、熱接着処理時の収縮が小さく、寸法安定性よく、地合や品位に優れた不織布等の製品を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエステル短繊維は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、融点が１００〜１５０℃であるポリエステル（Ａ）からなるものであって、中でもポリエステル（Ａ）のみからなることが好ましい。
【００１４】
ポリエステル（Ａ）の融点（Ｔｍ）は、１００〜１５０℃であり、中でも１０５〜１４０℃であることが好ましく、さらには１１０〜１３０℃であることが好ましい。Ｔｍが１００℃未満であると、本発明のポリエステル短繊維より得られた製品は、高温雰囲気下で使用した場合の熱安定性（耐熱性）に劣るものとなる。一方、１５０℃を超えると、製品を得る際の熱接着加工温度を高くする必要があり、加工性、経済性に劣る。また、熱処理により得られる製品の品質や風合い等を損ねるため好ましくない。
【００１５】
ポリエステル（Ａ）は、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を主成分とするものであり、テレフタル酸（以下、ＴＰＡとする）は６０モル％以上、中でも８０モル％以上であることが好ましい。ＴＰＡが６０モル％未満であると、ポリマーの融点が本発明の範囲外のものとなったり、結晶性が低下しやすくなるため好ましくない。
【００１６】
なお、ＴＰＡ以外の共重合成分としては、その効果を損なわない範囲であれば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、１,３−シクロブタンジカルボン酸、１,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマー酸などに例示される飽和脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などに例示される不飽和脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体、フタル酸、イソフタル酸、５−（アルカリ金属）スルホイソフタル酸、２,６−ナフタレンジカルボン酸、４、４’−ビフェニルジカルボン酸、などに例示される芳香族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
【００１７】
ジオール成分としては、１，６−ヘキサンジオール（以下、ＨＤとする）が５０モル％以上であり、他の成分としてはエチレングリコール(以下、ＥＧとする)や１，４−ブタンジオール（以下、ＢＤとする）を用いることが好ましい。ジオール成分において、ＨＤは５０モル％以上であり、中でも６０〜９５モル％であることが好ましい。ＨＤが５０モル％未満の場合、融点が１５０℃を超えるものとなる。
【００１８】
ジオール成分として、ＨＤとともにＥＧやＢＤを用いる際には、ＥＧやＢＤをジオール成分において、５〜５０モル％とすることが好ましく、中でも５〜４０モル％とすることが好ましい。
【００１９】
さらに、ジオール成分には、ＨＤ、ＥＧやＢＤ以外の他の共重合成分として、その特性を損なわない範囲で、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１,４−ブチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１,４−シクロヘキサンジオール、１,４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどに例示される脂肪族グリコール、ヒドロキノン、４,４’−ジヒドロキシビスフェノール、１,４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、ビスフェノールＡ、２,５−ナフタレンジオール、これらのグリコールにエチレンオキシドが付加したグリコールなどに例示される芳香族グリコールを用いることができる。
【００２０】
そして、ポリエステル（Ａ）は、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有するものであり、中でも０．５〜３．０質量％含有することが好ましい。
【００２１】
ポリエステル（Ａ）は、上記のような共重合組成であることにより、結晶性を有しているものであるが、結晶核剤を含有することによって降温時の結晶化速度を向上させることができ、後述する（１）式を満足することができるものとなる。そして、ポリエステル（Ａ）を繊維化する際、溶融紡糸工程においては単糸間の溶着を生じることなく、延伸、熱処理工程においては高温で熱処理することが可能となるため、乾熱収縮率の低い繊維とすることができる。
【００２２】
結晶核剤の含有量が０．０１質量％未満であると、降温時の結晶化速度を向上させることができず、ポリエステル（Ａ）は後述する（１）式を満足することができない。一方、５．０質量％を超えると、結晶核剤の含有量が多くなりすぎ、紡糸、延伸時の操業性を悪化させることとなる。また、操業性が悪化することで糸質のバラツキが大きくなり、繊維の乾熱収縮率も高くなる。
【００２３】
結晶核剤としては、無機系微粒子やポリオレフィン、硫酸塩等を使用することが好ましい。
【００２４】
無機系微粒子としては、中でもタルクなどの珪素酸化物を主成分としたものが好ましく、平均粒径３．０μｍ以下もしくは比表面積15ｍ２／ｇ以上の無機系微粒子を用いることが好ましい。上記平均粒径もしくは比表面積を満足していない場合、結晶核としての機能に乏しく、ポリエステル（Ａ）は後述する（１）式を満足することが困難となりやすい。
【００２５】
また、結晶核剤として含有させるポリオレフィンは、反応系内で溶融するため、形状については特に限定するものではなく、例えば粒径２ｍｍ程度のチップ状のものや、粒径数μｍのワックス状のものであってもよい。
【００２６】
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ-1-ブテン、ポリメチルペンテン、ポリメチルブテンなどのオレフィン単独重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体などを挙げることができ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ-1-ブテン、プロピレン・エチレンランダム共重合体が特に好ましい。なお、ポリオレフィンが炭素原子数3以上のオレフィンから得られるポリオレフィンである場合には、アイソタクチック重合体であってもよく、シンジオタチック重合体であってもよい。
【００２７】
結晶核剤として含有させる硫酸塩は、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウムなどを挙げることができ、中でも結晶核剤としての効果の点から、硫酸ナトリウムや硫酸マグネシウムが好ましい。
【００２８】
これらの結晶核剤を添加する方法としては、粉体のまま、あるいはジオールスラリーの形態でポリエステルを製造する際の任意の段階で添加すればよい。例えば、エステル化またはエステル交換反応時に添加してもよいし、重縮合反応の段階で添加してもよい。中でも、結晶核剤としての効果を良好なものとするには、エチレングリコール等のグリコールにスラリー状態あるいは溶解させた状態で添加することが好ましい。
【００２９】
ポリエステル（Ａ）中には、本発明の効果を損なわない範囲で、リン酸エステル化合物やヒンダードフェノール化合物のような安定剤、コバルト化合物、蛍光増白剤、染料のような色調改良剤、二酸化チタンのような艶消し剤、可塑剤、顔料、制電剤、難燃剤、易染化剤などの各種添加剤を１種類または２種類以上添加してもよい。
【００３０】
そして、ポリエステル（Ａ）は、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記（１）式を満足するものであり、中でもｂ／ａ≧０．０６であることが好ましい。一方、ｂ／ａが大きいほど降温時の結晶性に優れるものとなるが、本発明で目的とする効果を奏するには、ｂ／ａを０．５以下とすることが好ましい。
ｂ／ａ≧０．０５ （ｍＷ／ｍｇ・℃） （１）
【００３１】
本発明におけるポリエステル（Ａ）の融点とＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線は、パーキンエルマー社製示差走査型熱量計（Diamond DSC）を用いて、窒素気流中、温度範囲−２０℃〜２５０℃、昇温（降温）速度２０℃／分、試料量２ｍｇ（短繊維の質量）で測定する。
【００３２】
上記ｂ／ａは、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線より求められる。図１に示すように、ａは、降温結晶化を示すＤＳＣ曲線における傾きが最大である接線とベースラインとの交点の温度Ａ１（℃）と、傾きが最小である接線とベースラインとの交点の温度Ａ２（℃）との差（Ａ１−Ａ２）であり、ｂは、ピークトップ温度におけるベースラインの熱量Ｂ１（ｍＷ）とピークトップの熱量Ｂ２（ｍＷ）との差（Ｂ１−Ｂ２）を試料量（ｍｇ）で割った値である。
【００３３】
ｂ／ａは、降温時の結晶性を表す指標であり、ｂ／ａの値が高いと結晶化速度が速く、逆に０に近いほど、結晶化速度が遅いことを示している。ｂ／ａが０．０５（ｍＷ／ｍｇ・℃）未満の場合、結晶化速度が遅いため、溶融紡糸時に単糸間の溶着が発生し、紡糸操業性が悪くなる。また、延伸・熱処理工程における熱処理温度を高くすると、繊維の融解・膠着が生じ、高温での熱処理を行うことができないため熱収縮率の低い繊維を得ることができない。
【００３４】
上記したように、ｂ／ａは、ポリエステルの共重合組成を特定のものとし、結晶核剤の含有量を上記範囲の量とすることにより、本発明で規定する範囲のものにすることができる。
【００３５】
そして、本発明のポリエステル短繊維は、繊維長が１〜１００ｍｍの短繊維であり、中でも繊維長は３〜８０ｍｍが好ましく、バインダー繊維として不織布等の製品を得る際に好適に用いることができる。繊維長が１ｍｍ未満であると、切断時の熱によって繊維の融着や膠着が生じる。繊維長が１００ｍｍを超えると、カード機での解繊性が悪くなり、得られる不織布等の繊維構造物は均斉の劣るものとなる。
【００３６】
さらに、本発明のポリエステル短繊維は、繊維を構成するポリエステル（Ａ）の融点をＴｍとしたとき、（Ｔｍ−３０）℃における乾熱収縮率が７％以下であることが好ましく、中でも５％以下であることが好ましく、さらには４．５〜０．３％とすることが好ましい。
【００３７】
本発明における乾熱収縮率とは、ＪＩＳ Ｌ−１０１５の収縮率の測定における乾熱収縮率の測定方法により測定するものであり、初荷重を５０ｍｇ／デシテックス、つかみ間隔を２５ｍｍ、処理温度を（Ｔｍ−３０）℃として測定するものである。なお、繊維長が短くて測定が困難である場合は、短繊維にカットする前の繊維を用いて測定するものとする。
【００３８】
（Ｔｍ−３０）℃における乾熱収縮率を７％以下とすることで、この短繊維をバインダー繊維として不織布等を製造する際に、ウエブ等を熱接着処理する際の収縮が小さくなり、熱接着処理後に得られる不織布等の製品は、地合や均斉に優れるものとなる。一方、（Ｔｍ−３０）℃における乾熱収縮率が７％を超えるものでは、このような効果を奏することが困難となる。
【００３９】
従来のような明確な結晶融点を示さないポリエステルを用いて短繊維を製造すると、溶融紡糸する際に単糸間の溶着が発生するとともに、延伸、熱処理工程において熱処理温度を１００℃以上とすると、繊維の融解、膠着が生じ、実施が困難となる。したがって、延伸、熱処理工程を低温で行うこととなり、得られる短繊維は乾熱収縮率が高くなる。このため、このような短繊維をバインダー繊維として不織布を製造すると、ウエブを熱接着処理する際の収縮が大きくなり、得られる不織布は熱接着処理前のウエブの面積と比較したウエブ収縮率が大きくなり、地合や均斉に劣るものとなっていた。
【００４０】
本発明のポリエステル短繊維は、低融点でありながら結晶性が高く、特に降温結晶化速度の速いポリエステル（Ａ）からなるものであるため、溶融紡糸時に単糸間の溶着の発生がなく、溶融紡糸後、延伸、熱処理工程においては熱処理を高温で行うことができることにより、乾熱収縮率の低いものとすることができる。
【００４１】
さらに、本発明のポリエステル短繊維の単糸繊度は１〜１５ｄｔｅｘであることが好ましい。単糸繊度が１ｄｔｅｘ未満であると、紡糸、延伸工程において単糸切断が頻発し、操業性が悪化するとともに、得られる不織布等の製品の強力も劣る傾向となる。一方、単糸繊度が１５ｄｔｅｘを超えると紡糸糸条の冷却が不十分となり、得られる繊維の品位が低下しやすくなる。
【００４２】
また、本発明のポリエステル短繊維の断面形状は特に規定するものではなく、丸型のみならず扁平型、トリローバル型、ヘキサローバル型、Ｗ型、Ｈ型等の異形断面や、四角形や三角形等の多角形状、中空形状のものでもよい。
【００４３】
そして、本発明のポリエステル短繊維を用いて不織布等の繊維構造物を得る際には、本発明のポリエステル短繊維の融点より高い融点を持つ繊維を主体繊維とし、本発明のポリエステル短繊維をバインダー繊維として用いることが好ましい。
【００４４】
次に、本発明のポリエステル短繊維の製造方法について一例を用いて説明する。
まず、ジカルボン酸成分とジオール成分とをエステル化反応またはエステル交換反応させ、結晶核剤を添加して重縮合反応を行う。重縮合反応においてポリエステルが所定の極限粘度に到達したら、ストランド状に払い出して、冷却、カットすることによりチップ化する。次に、このチップを通常の溶融紡糸装置に供給して溶融紡糸を行う。紡出糸条を冷却固化した後、一旦容器へ収納する。そして、この糸条を集束して糸条束とし、ローラ間で延伸倍率２〜４倍程度で延伸を施す。続いて１００〜１２０℃で熱処理し、次いで仕上げ油剤を付与後、スタフィングボックス等で機械捲縮を付与し、目的とする繊維長にカットしてポリエステル短繊維を得る。
【実施例】
【００４５】
次に、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。実施例中の各種の特性値等の測定、評価方法は次の通りである。
（ａ） 無機系微粒子の平均粒径
島津社製粒度分布測定装置（SALD-2000）を用いて、エチレングリコール中の試料の平均粒径の値を測定した。
（ｂ） 無機系微粒子の比表面積
ＢＥＴ法により測定した。
（ｃ）極限粘度〔η〕
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒として、試料濃度0.5質量％、温度20℃の条件下で常法に基づき測定した。
（ｄ）ポリエステル（Ａ）の融点、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線
前記の方法により測定した。
（ｅ）ポリエステル（Ａ）のポリマー組成
得られたポリエステル短繊維を重水素化ヘキサフルオロイソプロパノールと重水素化クロロホルムとの容量比1／20の混合溶媒に溶解させ、日本電子社製LA-400型ＮＭＲ装置にて 1Ｈ-ＮＭＲを測定し、得られたチャートの各共重合成分のプロトンのピークの積分強度から求めた。
（ｆ）紡糸操業性
紡糸の状況により下記の２段階で評価した。
○：紡糸時の切れ糸回数が１回／トン以下であり、単糸間での溶着がない。
×：紡糸時の切れ糸回数が１回／トンを超えるか、単糸間での溶着の発生がある。
（ｇ）乾熱収縮率（％）
前記の方法で測定した。
（ｈ）不織布の評価
１．地合
得られた不織布表面の地合を目視にて、良好（○）、不良（×）の２段階で評価した。
２．ウエブ収縮率
不織布を得る際に得られたウエブから、面積Ａ0（タテ20ｃｍ×ヨコ20ｃｍ＝400ｃｍ２）のサンプルを切り取り、ポリエステル（Ａ）の融点をＴｍとしたとき、このサンプルを（Ｔｍ＋１０）℃に設定した熱風乾燥機中に１５分間放置し（熱接着処理を行い）、その後（熱接着処理後）の不織布の面積をＡ1とし、下式により算出するものである。ウエブ収縮率は１０％以下であることが好ましく、中でも７．５％以下であることが好ましい。
ウエブ収縮率（％）＝｛（Ａ0−Ａ1）／Ａ0｝×100
【００４６】
実施例１
エステル化反応缶に、ＴＰＡとＥＧのスラリーを連続的に供給し、温度２５０℃、圧力０．２ＭＰａの条件で反応させ、滞留時間を８時間として、エステル化反応率９５％の反応物を得た。この反応物を重縮合反応缶に移送し、ＨＤを重縮合反応缶に投入し、温度２４０℃、常圧下で１時間攪拌した。次に、結晶核剤として平均粒径１．０μｍ、比表面積３５ｍ２／ｇのタルクを含有するＥＧスラリーを重縮合反応缶に投入した後、反応器内の圧力を徐々に減じ、撹拌しながら重縮合反応を約３時間行い、常法によりストランド状に払出し、チップ化した。
このようにして得られた極限粘度０．９５、融点１２８℃の酸性分としてＴＰＡ、グリコール成分としてＥＧ１５ｍｏｌ％、ＨＤ８５ｍｏｌ％からなり、結晶核剤として０．５質量％のタルクを含有するポリエステル（Ａ）チップを紡糸装置に供給し、紡糸温度２２０℃、吐出量３０７ｇ／分、紡糸孔数５１８、紡糸速度８５０ｍ／分の条件で紡糸した。次いで、紡出糸条を１８℃の冷風で冷却し、引き取って未延伸糸を得た。
この未延伸糸を集束して１１万dtexのトウ状にした未延伸繊維に、延伸倍率２．６２倍、延伸温度４０℃で延伸を行い、この後、ヒートドラム（温度１１０℃）で熱処理を施した。次いで、押し込み式クリンパーで捲縮を付与し、繊維長５１ｍｍに切断して単糸繊度２．２デシテックスのポリエステル短繊維を得た。
得られたポリエステル短繊維をバインダー繊維とし、主体繊維として、ポリエチレンテレフタレートからなる、融点２５６℃、繊度２．２dtex、繊維長５１ｍｍ、強度５．５cＮ／dtex、伸度４０％、１７０℃、１５分での乾熱収縮率が３．０％の短繊維を用い、混合比率を質量比３０／７０（バインダー繊維／主体繊維）でカード機を通して乾式ウエブを作成した。得られた乾式ウエブを温度１３８℃、風量２０ｍ３/分の連続熱処理機で１分間の熱処理を行い、目付け１００ｇ／ｍ２の乾式不織布を得た。
【００４７】
実施例２〜３、比較例１〜２
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表１に示す繊維中の含有量とした以外は、実施例１と同様にしてポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００４８】
比較例３
結晶核剤のタルクを含有しなかった以外は、実施例１と同様にしてポリエステル短繊維を得た。
【００４９】
実施例４
エステル化反応缶に、ＴＰＡ、ＨＤ、ＢＤを供給し、結晶核剤として平均粒径１．０μｍ、比表面積３５ｍ２／ｇのタルクを添加し、温度２３０℃、圧力０．２ＭＰａの条件で３時間撹拌し、エステル化反応を行った後、重縮合反応缶に移送した。そして、反応器内の圧力を徐々に減じ、撹拌しながら重縮合反応を約３時間行い、常法によりストランド状に払出し、チップ化した。
このようにして得られた極限粘度０．９８、融点１３０℃の酸性分としてＴＰＡ、グリコール成分として１，４−ブタンジオール（ＢＤ）２０ｍｏｌ％、ＨＤ８０ｍｏｌ％からなり、結晶核剤として０．５質量％のタルクを含有するポリエステル（Ａ）チップを紡糸装置に供給し、紡糸温度２２０℃、吐出量３０７ｇ／分、紡糸孔数５１８、紡糸速度８５０ｍ／分の条件で紡糸した。次いで、紡出糸条を１８℃の冷風で冷却し、引き取って未延伸糸を得た。
この未延伸糸を集束して１１万デシテックスのトウ状にした未延伸繊維に、延伸倍率３．２倍、延伸温度６０℃で延伸を行い、この後、ヒートドラム温度１１０℃で熱処理を施した。次いで、押し込み式クリンパーで捲縮を付与し、繊維長５１ｍｍに切断して単糸繊度２．２デシテックスのポリエステル短繊維を得た。
得られたポリエステル短繊維を用い、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５０】
実施例５〜６、比較例４〜５
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表１に示す繊維中の含有量とした以外は、実施例４と同様にしてポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例４と同様にして乾式不織布を得た。
【００５１】
比較例６
結晶核剤のタルクを含有しなかった以外は、実施例４と同様にしてポリエステル短繊維を得た。
【００５２】
比較例７
ＨＤの供給量を変更して重縮合反応を行い、極限粘度０．８５、融点２００℃の酸性分としてＴＰＡ、グリコール成分としてＥＧ８０ｍｏｌ％、ＨＤ２０ｍｏｌ％からなり、結晶核剤として０．５質量％のタルクを含有する共重合ポリエステルチップを用いた以外は実施例１と同様にしてポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５３】
実施例７
結晶核剤としてポリエチレンワックス(クラリアント社製、Licowax PE190)を０．０４ｋｇ、重縮合触媒としてテトラブチルチタネートを０．０４ｋｇ、これらを重縮合反応缶に投入した以外は実施例１と同様にしてチップ化し、結晶核剤として０．１質量％のポリエチレンワックスを含有するチップとした以外は実施例１と同様に行い、ポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５４】
実施例８
結晶核剤としてポリエチレンワックス（クラリアント社製、Licowax PE190）の投入量を変更し、結晶核剤として０．０５質量％のポリエチレンワックスを含有するチップとした以外は実施例１と同様に行い、ポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５５】
実施例９
結晶核剤として硫酸ナトリウムを０．０４ｋｇ、重縮合触媒としてテトラブチルチタネートを０．０４ｋｇ、これらを重縮合反応缶に投入した以外は実施例１と同様にしてチップ化し、結晶核剤として０．１質量％の硫酸ナトリウムを含有するチップとした以外は実施例１と同様に行い、ポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５６】
実施例１０
結晶核剤の重縮合反応缶への投入量を変更し、結晶核剤として０．８質量％の硫酸ナトリウムを含有するチップとした以外は実施例１と同様にして行い、ポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５７】
実施例１〜１０、比較例１〜７で得られたポリエステル短繊維と乾式不織布の特性及び評価結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表１から明らかなように、実施例１〜１０のポリエステル短繊維は、（１）式を満足し、結晶性が高く、紡糸操業性よく得ることができた。また延伸、熱処理を良好に行うことができ、乾熱収縮率の低いものを得ることができた。そして、これらの短繊維から不織布を得る際にはウエブ収縮率が低く、寸法安定性よく地合の良好な不織布を得ることができた。
一方、比較例１、４のポリエステル短繊維は、結晶核剤としてのタルクの含有量が多かったため、紡糸時に切れ糸が発生し、操業性が悪かった。これにより糸質のバラツキが大きくなり、乾熱収縮率が高くなり、不織布を得る際にはウエブ収縮率が大きく、得られた不織布は地合いの悪いものであった。比較例２、５のポリエステル短繊維は、結晶核剤の含有量が少なすぎたため、結晶化速度が遅くなり、ヒートドラム温度を実施例１や４と同様の温度では熱処理できず、熱処理温度を低くしたため、得られた繊維は乾熱収縮率の大きいものとなった。このため、不織布を得る際のウエブ収縮率が大きく、得られた不織布は地合いの悪いものであった。比較例３、６のポリエステルは結晶核剤を含有していなかったため、結晶化速度が遅く、紡糸時に糸条の融着が発生し、繊維を得ることができなかった。比較例７のポリエステル短繊維は、ＨＤが５０モル％未満であったため、融点が１５０℃を超えるものとなり、実施例１と同様の方法では不織布を得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明におけるＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線の一例である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低融点でありながら結晶性に優れたポリエステルからなる短繊維であり、操業性よく得ることができ、特にバインダー繊維として用いることが好適な熱接着性を有するポリエステル短繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成繊維、特にポリエステル繊維は、その優れた寸法安定性、耐候性、機械的特性、耐久性、さらにはリサイクル性等から、衣料、産業資材として不可欠のものとなっており、様々な分野において、ポリエステル繊維が多く使用されている。
【０００３】
近年、自動車用内装材等において、バインダー繊維を用いて構成繊維を接着した不織構造物が提案されている。これらの不織構造物は主としてポリエステル系繊維からなるため、接着を目的としたバインダー繊維もリサイクルの観点よりポリエステル系重合体からなる繊維を用いることが好適である。
【０００４】
このようなバインダー繊維としては、ポリエチレンテレフタレートを芯部とし、イソフタル酸成分を共重合したポリエチレンテレフタレート系共重合体を鞘部とした芯鞘型複合短繊維が挙げられる。この繊維は、高融点の芯部と低融点の鞘部とからなるため、熱処理の際に、芯部を溶融させず繊維形態を保持させ、鞘部のみを溶融させることにより、強度に優れた不織布を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、鞘部のイソフタル酸成分を共重合したポリエチレンテレフタレート系共重合体は、非晶性であり明確な結晶融点を示さないため、ガラス転移点以上の温度で軟化が始まる。また、明確な結晶融点を示さないポリマーを用いて短繊維を製造する場合、延伸・熱処理工程において熱処理温度を100℃以上とすると、繊維の融解・膠着が生じ、実施が困難となる。このため、延伸・熱処理工程を低温で行うこととなり、得られる短繊維は熱収縮率が高く、熱接着時の収縮が大きいものとなる。
【０００６】
そして、このような短繊維をバインダー繊維として使用した製品は、寸法安定性が悪く、また、高温雰囲気下で使用した場合、接着強力が低下して変形するという問題が生じていた。
【０００７】
上記問題を解決するものとして、特許文献１に芯鞘型の複合繊維が記載されている。この繊維は、芯部にポリエチレンテレフタレートを配し、鞘部にテレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１,４−ブタンジオール成分を共重合したポリエステル系共重合体を配した芯鞘型複合繊維である。
【０００８】
この複合繊維は、鞘部の共重合体は結晶性であり明確な融点を示すため、短繊維を得る際の延伸・熱処理工程を高温で行うことができ、熱収縮率の低い短繊維を得ることができる。このため、熱接着処理の際に収縮することがなく、寸法安定性よく不織布等の製品を得ることができ、また、高温雰囲気下で使用した際の耐熱性にも優れた製品とすることができる。
【０００９】
しかしながら、この共重合ポリエステルは融点が１５０〜２００℃の範囲のものであり、まだ低融点領域であるとはいえず、熱接着処理する際には加工温度を高くする必要があり、コスト的にも不利であった。
【特許文献１】特開２００６−１１８０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の問題点を解決するものであって、低融点でありながら結晶性に優れたポリエステルからなり、通常の製造装置で溶融紡糸、延伸、熱処理を操業性よく行って得ることができ、特にバインダー繊維として用いると、熱接着させる際には低い温度で加工することができ、寸法安定性よく、地合や品位に優れた不織構造物等の製品を得ることができるポリエステル短繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記の課題を解決するために検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有し、融点が１００〜１５０℃、かつＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足するポリエステル（Ａ）からなる繊維であって、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル短繊維を要旨とするものである。
ｂ／ａ≧０．０５ （ｍＷ／ｍｇ・℃） ・・・ （１）
なお、ａは、降温結晶化を示すＤＳＣ曲線における傾きが最大である接線とベースラインとの交点の温度Ａ１（℃）と、傾きが最小である接線とベースラインとの交点の温度Ａ２（℃）との差（Ａ１−Ａ２）であり、ｂは、ピークトップ温度におけるベースラインの熱量Ｂ１（ｍＷ）とピークトップの熱量Ｂ２（ｍＷ）との差（Ｂ１−Ｂ２）を試料量（ｍｇ）で割った値である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポリエステル短繊維は、低融点でありながら結晶性に優れ、特に降温時の結晶化速度が速いポリエステルからなるため、紡糸工程においては単糸間の溶着がなく、延伸、熱処理工程においては高温で熱処理を行うことができるので、乾熱収縮率の小さいものとすることができる。特にバインダー繊維として用いると、熱接着させる際には低い温度で加工することができ、コスト的に有利であり、また、熱接着性にも優れている。そして、本発明のポリエステル短繊維を使用することにより、熱接着処理時の収縮が小さく、寸法安定性よく、地合や品位に優れた不織布等の製品を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリエステル短繊維は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、融点が１００〜１５０℃であるポリエステル（Ａ）からなるものであって、中でもポリエステル（Ａ）のみからなることが好ましい。
【００１４】
ポリエステル（Ａ）の融点（Ｔｍ）は、１００〜１５０℃であり、中でも１０５〜１４０℃であることが好ましく、さらには１１０〜１３０℃であることが好ましい。Ｔｍが１００℃未満であると、本発明のポリエステル短繊維より得られた製品は、高温雰囲気下で使用した場合の熱安定性（耐熱性）に劣るものとなる。一方、１５０℃を超えると、製品を得る際の熱接着加工温度を高くする必要があり、加工性、経済性に劣る。また、熱処理により得られる製品の品質や風合い等を損ねるため好ましくない。
【００１５】
ポリエステル（Ａ）は、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を主成分とするものであり、テレフタル酸（以下、ＴＰＡとする）は６０モル％以上、中でも８０モル％以上であることが好ましい。ＴＰＡが６０モル％未満であると、ポリマーの融点が本発明の範囲外のものとなったり、結晶性が低下しやすくなるため好ましくない。
【００１６】
なお、ＴＰＡ以外の共重合成分としては、その効果を損なわない範囲であれば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、１,３−シクロブタンジカルボン酸、１,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマー酸などに例示される飽和脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などに例示される不飽和脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体、フタル酸、イソフタル酸、５−（アルカリ金属）スルホイソフタル酸、２,６−ナフタレンジカルボン酸、４、４’−ビフェニルジカルボン酸、などに例示される芳香族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
【００１７】
ジオール成分としては、１，６−ヘキサンジオール（以下、ＨＤとする）が５０モル％以上であり、他の成分としてはエチレングリコール(以下、ＥＧとする)や１，４−ブタンジオール（以下、ＢＤとする）を用いることが好ましい。ジオール成分において、ＨＤは５０モル％以上であり、中でも６０〜９５モル％であることが好ましい。ＨＤが５０モル％未満の場合、融点が１５０℃を超えるものとなる。
【００１８】
ジオール成分として、ＨＤとともにＥＧやＢＤを用いる際には、ＥＧやＢＤをジオール成分において、５〜５０モル％とすることが好ましく、中でも５〜４０モル％とすることが好ましい。
【００１９】
さらに、ジオール成分には、ＨＤ、ＥＧやＢＤ以外の他の共重合成分として、その特性を損なわない範囲で、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１,４−ブチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１,４−シクロヘキサンジオール、１,４−シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどに例示される脂肪族グリコール、ヒドロキノン、４,４’−ジヒドロキシビスフェノール、１,４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、ビスフェノールＡ、２,５−ナフタレンジオール、これらのグリコールにエチレンオキシドが付加したグリコールなどに例示される芳香族グリコールを用いることができる。
【００２０】
そして、ポリエステル（Ａ）は、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有するものであり、中でも０．５〜３．０質量％含有することが好ましい。
【００２１】
ポリエステル（Ａ）は、上記のような共重合組成であることにより、結晶性を有しているものであるが、結晶核剤を含有することによって降温時の結晶化速度を向上させることができ、後述する（１）式を満足することができるものとなる。そして、ポリエステル（Ａ）を繊維化する際、溶融紡糸工程においては単糸間の溶着を生じることなく、延伸、熱処理工程においては高温で熱処理することが可能となるため、乾熱収縮率の低い繊維とすることができる。
【００２２】
結晶核剤の含有量が０．０１質量％未満であると、降温時の結晶化速度を向上させることができず、ポリエステル（Ａ）は後述する（１）式を満足することができない。一方、５．０質量％を超えると、結晶核剤の含有量が多くなりすぎ、紡糸、延伸時の操業性を悪化させることとなる。また、操業性が悪化することで糸質のバラツキが大きくなり、繊維の乾熱収縮率も高くなる。
【００２３】
結晶核剤としては、無機系微粒子やポリオレフィン、硫酸塩等を使用することが好ましい。
【００２４】
無機系微粒子としては、中でもタルクなどの珪素酸化物を主成分としたものが好ましく、平均粒径３．０μｍ以下もしくは比表面積15ｍ２／ｇ以上の無機系微粒子を用いることが好ましい。上記平均粒径もしくは比表面積を満足していない場合、結晶核としての機能に乏しく、ポリエステル（Ａ）は後述する（１）式を満足することが困難となりやすい。
【００２５】
また、結晶核剤として含有させるポリオレフィンは、反応系内で溶融するため、形状については特に限定するものではなく、例えば粒径２ｍｍ程度のチップ状のものや、粒径数μｍのワックス状のものであってもよい。
【００２６】
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ-1-ブテン、ポリメチルペンテン、ポリメチルブテンなどのオレフィン単独重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体などを挙げることができ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ-1-ブテン、プロピレン・エチレンランダム共重合体が特に好ましい。なお、ポリオレフィンが炭素原子数3以上のオレフィンから得られるポリオレフィンである場合には、アイソタクチック重合体であってもよく、シンジオタチック重合体であってもよい。
【００２７】
結晶核剤として含有させる硫酸塩は、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウムなどを挙げることができ、中でも結晶核剤としての効果の点から、硫酸ナトリウムや硫酸マグネシウムが好ましい。
【００２８】
これらの結晶核剤を添加する方法としては、粉体のまま、あるいはジオールスラリーの形態でポリエステルを製造する際の任意の段階で添加すればよい。例えば、エステル化またはエステル交換反応時に添加してもよいし、重縮合反応の段階で添加してもよい。中でも、結晶核剤としての効果を良好なものとするには、エチレングリコール等のグリコールにスラリー状態あるいは溶解させた状態で添加することが好ましい。
【００２９】
ポリエステル（Ａ）中には、本発明の効果を損なわない範囲で、リン酸エステル化合物やヒンダードフェノール化合物のような安定剤、コバルト化合物、蛍光増白剤、染料のような色調改良剤、二酸化チタンのような艶消し剤、可塑剤、顔料、制電剤、難燃剤、易染化剤などの各種添加剤を１種類または２種類以上添加してもよい。
【００３０】
そして、ポリエステル（Ａ）は、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記（１）式を満足するものであり、中でもｂ／ａ≧０．０６であることが好ましい。一方、ｂ／ａが大きいほど降温時の結晶性に優れるものとなるが、本発明で目的とする効果を奏するには、ｂ／ａを０．５以下とすることが好ましい。
ｂ／ａ≧０．０５ （ｍＷ／ｍｇ・℃） （１）
【００３１】
本発明におけるポリエステル（Ａ）の融点とＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線は、パーキンエルマー社製示差走査型熱量計（Diamond DSC）を用いて、窒素気流中、温度範囲−２０℃〜２５０℃、昇温（降温）速度２０℃／分、試料量２ｍｇ（短繊維の質量）で測定する。
【００３２】
上記ｂ／ａは、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線より求められる。図１に示すように、ａは、降温結晶化を示すＤＳＣ曲線における傾きが最大である接線とベースラインとの交点の温度Ａ１（℃）と、傾きが最小である接線とベースラインとの交点の温度Ａ２（℃）との差（Ａ１−Ａ２）であり、ｂは、ピークトップ温度におけるベースラインの熱量Ｂ１（ｍＷ）とピークトップの熱量Ｂ２（ｍＷ）との差（Ｂ１−Ｂ２）を試料量（ｍｇ）で割った値である。
【００３３】
ｂ／ａは、降温時の結晶性を表す指標であり、ｂ／ａの値が高いと結晶化速度が速く、逆に０に近いほど、結晶化速度が遅いことを示している。ｂ／ａが０．０５（ｍＷ／ｍｇ・℃）未満の場合、結晶化速度が遅いため、溶融紡糸時に単糸間の溶着が発生し、紡糸操業性が悪くなる。また、延伸・熱処理工程における熱処理温度を高くすると、繊維の融解・膠着が生じ、高温での熱処理を行うことができないため熱収縮率の低い繊維を得ることができない。
【００３４】
上記したように、ｂ／ａは、ポリエステルの共重合組成を特定のものとし、結晶核剤の含有量を上記範囲の量とすることにより、本発明で規定する範囲のものにすることができる。
【００３５】
そして、本発明のポリエステル短繊維は、繊維長が１〜１００ｍｍの短繊維であり、中でも繊維長は３〜８０ｍｍが好ましく、バインダー繊維として不織布等の製品を得る際に好適に用いることができる。繊維長が１ｍｍ未満であると、切断時の熱によって繊維の融着や膠着が生じる。繊維長が１００ｍｍを超えると、カード機での解繊性が悪くなり、得られる不織布等の繊維構造物は均斉の劣るものとなる。
【００３６】
さらに、本発明のポリエステル短繊維は、繊維を構成するポリエステル（Ａ）の融点をＴｍとしたとき、（Ｔｍ−３０）℃における乾熱収縮率が７％以下であることが好ましく、中でも５％以下であることが好ましく、さらには４．５〜０．３％とすることが好ましい。
【００３７】
本発明における乾熱収縮率とは、ＪＩＳ Ｌ−１０１５の収縮率の測定における乾熱収縮率の測定方法により測定するものであり、初荷重を５０ｍｇ／デシテックス、つかみ間隔を２５ｍｍ、処理温度を（Ｔｍ−３０）℃として測定するものである。なお、繊維長が短くて測定が困難である場合は、短繊維にカットする前の繊維を用いて測定するものとする。
【００３８】
（Ｔｍ−３０）℃における乾熱収縮率を７％以下とすることで、この短繊維をバインダー繊維として不織布等を製造する際に、ウエブ等を熱接着処理する際の収縮が小さくなり、熱接着処理後に得られる不織布等の製品は、地合や均斉に優れるものとなる。一方、（Ｔｍ−３０）℃における乾熱収縮率が７％を超えるものでは、このような効果を奏することが困難となる。
【００３９】
従来のような明確な結晶融点を示さないポリエステルを用いて短繊維を製造すると、溶融紡糸する際に単糸間の溶着が発生するとともに、延伸、熱処理工程において熱処理温度を１００℃以上とすると、繊維の融解、膠着が生じ、実施が困難となる。したがって、延伸、熱処理工程を低温で行うこととなり、得られる短繊維は乾熱収縮率が高くなる。このため、このような短繊維をバインダー繊維として不織布を製造すると、ウエブを熱接着処理する際の収縮が大きくなり、得られる不織布は熱接着処理前のウエブの面積と比較したウエブ収縮率が大きくなり、地合や均斉に劣るものとなっていた。
【００４０】
本発明のポリエステル短繊維は、低融点でありながら結晶性が高く、特に降温結晶化速度の速いポリエステル（Ａ）からなるものであるため、溶融紡糸時に単糸間の溶着の発生がなく、溶融紡糸後、延伸、熱処理工程においては熱処理を高温で行うことができることにより、乾熱収縮率の低いものとすることができる。
【００４１】
さらに、本発明のポリエステル短繊維の単糸繊度は１〜１５ｄｔｅｘであることが好ましい。単糸繊度が１ｄｔｅｘ未満であると、紡糸、延伸工程において単糸切断が頻発し、操業性が悪化するとともに、得られる不織布等の製品の強力も劣る傾向となる。一方、単糸繊度が１５ｄｔｅｘを超えると紡糸糸条の冷却が不十分となり、得られる繊維の品位が低下しやすくなる。
【００４２】
また、本発明のポリエステル短繊維の断面形状は特に規定するものではなく、丸型のみならず扁平型、トリローバル型、ヘキサローバル型、Ｗ型、Ｈ型等の異形断面や、四角形や三角形等の多角形状、中空形状のものでもよい。
【００４３】
そして、本発明のポリエステル短繊維を用いて不織布等の繊維構造物を得る際には、本発明のポリエステル短繊維の融点より高い融点を持つ繊維を主体繊維とし、本発明のポリエステル短繊維をバインダー繊維として用いることが好ましい。
【００４４】
次に、本発明のポリエステル短繊維の製造方法について一例を用いて説明する。
まず、ジカルボン酸成分とジオール成分とをエステル化反応またはエステル交換反応させ、結晶核剤を添加して重縮合反応を行う。重縮合反応においてポリエステルが所定の極限粘度に到達したら、ストランド状に払い出して、冷却、カットすることによりチップ化する。次に、このチップを通常の溶融紡糸装置に供給して溶融紡糸を行う。紡出糸条を冷却固化した後、一旦容器へ収納する。そして、この糸条を集束して糸条束とし、ローラ間で延伸倍率２〜４倍程度で延伸を施す。続いて１００〜１２０℃で熱処理し、次いで仕上げ油剤を付与後、スタフィングボックス等で機械捲縮を付与し、目的とする繊維長にカットしてポリエステル短繊維を得る。
【実施例】
【００４５】
次に、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。実施例中の各種の特性値等の測定、評価方法は次の通りである。
（ａ） 無機系微粒子の平均粒径
島津社製粒度分布測定装置（SALD-2000）を用いて、エチレングリコール中の試料の平均粒径の値を測定した。
（ｂ） 無機系微粒子の比表面積
ＢＥＴ法により測定した。
（ｃ）極限粘度〔η〕
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒として、試料濃度0.5質量％、温度20℃の条件下で常法に基づき測定した。
（ｄ）ポリエステル（Ａ）の融点、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線
前記の方法により測定した。
（ｅ）ポリエステル（Ａ）のポリマー組成
得られたポリエステル短繊維を重水素化ヘキサフルオロイソプロパノールと重水素化クロロホルムとの容量比1／20の混合溶媒に溶解させ、日本電子社製LA-400型ＮＭＲ装置にて 1Ｈ-ＮＭＲを測定し、得られたチャートの各共重合成分のプロトンのピークの積分強度から求めた。
（ｆ）紡糸操業性
紡糸の状況により下記の２段階で評価した。
○：紡糸時の切れ糸回数が１回／トン以下であり、単糸間での溶着がない。
×：紡糸時の切れ糸回数が１回／トンを超えるか、単糸間での溶着の発生がある。
（ｇ）乾熱収縮率（％）
前記の方法で測定した。
（ｈ）不織布の評価
１．地合
得られた不織布表面の地合を目視にて、良好（○）、不良（×）の２段階で評価した。
２．ウエブ収縮率
不織布を得る際に得られたウエブから、面積Ａ0（タテ20ｃｍ×ヨコ20ｃｍ＝400ｃｍ２）のサンプルを切り取り、ポリエステル（Ａ）の融点をＴｍとしたとき、このサンプルを（Ｔｍ＋１０）℃に設定した熱風乾燥機中に１５分間放置し（熱接着処理を行い）、その後（熱接着処理後）の不織布の面積をＡ1とし、下式により算出するものである。ウエブ収縮率は１０％以下であることが好ましく、中でも７．５％以下であることが好ましい。
ウエブ収縮率（％）＝｛（Ａ0−Ａ1）／Ａ0｝×100
【００４６】
実施例１
エステル化反応缶に、ＴＰＡとＥＧのスラリーを連続的に供給し、温度２５０℃、圧力０．２ＭＰａの条件で反応させ、滞留時間を８時間として、エステル化反応率９５％の反応物を得た。この反応物を重縮合反応缶に移送し、ＨＤを重縮合反応缶に投入し、温度２４０℃、常圧下で１時間攪拌した。次に、結晶核剤として平均粒径１．０μｍ、比表面積３５ｍ２／ｇのタルクを含有するＥＧスラリーを重縮合反応缶に投入した後、反応器内の圧力を徐々に減じ、撹拌しながら重縮合反応を約３時間行い、常法によりストランド状に払出し、チップ化した。
このようにして得られた極限粘度０．９５、融点１２８℃の酸性分としてＴＰＡ、グリコール成分としてＥＧ１５ｍｏｌ％、ＨＤ８５ｍｏｌ％からなり、結晶核剤として０．５質量％のタルクを含有するポリエステル（Ａ）チップを紡糸装置に供給し、紡糸温度２２０℃、吐出量３０７ｇ／分、紡糸孔数５１８、紡糸速度８５０ｍ／分の条件で紡糸した。次いで、紡出糸条を１８℃の冷風で冷却し、引き取って未延伸糸を得た。
この未延伸糸を集束して１１万dtexのトウ状にした未延伸繊維に、延伸倍率２．６２倍、延伸温度４０℃で延伸を行い、この後、ヒートドラム（温度１１０℃）で熱処理を施した。次いで、押し込み式クリンパーで捲縮を付与し、繊維長５１ｍｍに切断して単糸繊度２．２デシテックスのポリエステル短繊維を得た。
得られたポリエステル短繊維をバインダー繊維とし、主体繊維として、ポリエチレンテレフタレートからなる、融点２５６℃、繊度２．２dtex、繊維長５１ｍｍ、強度５．５cＮ／dtex、伸度４０％、１７０℃、１５分での乾熱収縮率が３．０％の短繊維を用い、混合比率を質量比３０／７０（バインダー繊維／主体繊維）でカード機を通して乾式ウエブを作成した。得られた乾式ウエブを温度１３８℃、風量２０ｍ３/分の連続熱処理機で１分間の熱処理を行い、目付け１００ｇ／ｍ２の乾式不織布を得た。
【００４７】
実施例２〜３、比較例１〜２
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表１に示す繊維中の含有量とした以外は、実施例１と同様にしてポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００４８】
比較例３
結晶核剤のタルクを含有しなかった以外は、実施例１と同様にしてポリエステル短繊維を得た。
【００４９】
実施例４
エステル化反応缶に、ＴＰＡ、ＨＤ、ＢＤを供給し、結晶核剤として平均粒径１．０μｍ、比表面積３５ｍ２／ｇのタルクを添加し、温度２３０℃、圧力０．２ＭＰａの条件で３時間撹拌し、エステル化反応を行った後、重縮合反応缶に移送した。そして、反応器内の圧力を徐々に減じ、撹拌しながら重縮合反応を約３時間行い、常法によりストランド状に払出し、チップ化した。
このようにして得られた極限粘度０．９８、融点１３０℃の酸性分としてＴＰＡ、グリコール成分として１，４−ブタンジオール（ＢＤ）２０ｍｏｌ％、ＨＤ８０ｍｏｌ％からなり、結晶核剤として０．５質量％のタルクを含有するポリエステル（Ａ）チップを紡糸装置に供給し、紡糸温度２２０℃、吐出量３０７ｇ／分、紡糸孔数５１８、紡糸速度８５０ｍ／分の条件で紡糸した。次いで、紡出糸条を１８℃の冷風で冷却し、引き取って未延伸糸を得た。
この未延伸糸を集束して１１万デシテックスのトウ状にした未延伸繊維に、延伸倍率３．２倍、延伸温度６０℃で延伸を行い、この後、ヒートドラム温度１１０℃で熱処理を施した。次いで、押し込み式クリンパーで捲縮を付与し、繊維長５１ｍｍに切断して単糸繊度２．２デシテックスのポリエステル短繊維を得た。
得られたポリエステル短繊維を用い、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５０】
実施例５〜６、比較例４〜５
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表１に示す繊維中の含有量とした以外は、実施例４と同様にしてポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例４と同様にして乾式不織布を得た。
【００５１】
比較例６
結晶核剤のタルクを含有しなかった以外は、実施例４と同様にしてポリエステル短繊維を得た。
【００５２】
比較例７
ＨＤの供給量を変更して重縮合反応を行い、極限粘度０．８５、融点２００℃の酸性分としてＴＰＡ、グリコール成分としてＥＧ８０ｍｏｌ％、ＨＤ２０ｍｏｌ％からなり、結晶核剤として０．５質量％のタルクを含有する共重合ポリエステルチップを用いた以外は実施例１と同様にしてポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５３】
実施例７
結晶核剤としてポリエチレンワックス(クラリアント社製、Licowax PE190)を０．０４ｋｇ、重縮合触媒としてテトラブチルチタネートを０．０４ｋｇ、これらを重縮合反応缶に投入した以外は実施例１と同様にしてチップ化し、結晶核剤として０．１質量％のポリエチレンワックスを含有するチップとした以外は実施例１と同様に行い、ポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５４】
実施例８
結晶核剤としてポリエチレンワックス（クラリアント社製、Licowax PE190）の投入量を変更し、結晶核剤として０．０５質量％のポリエチレンワックスを含有するチップとした以外は実施例１と同様に行い、ポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５５】
実施例９
結晶核剤として硫酸ナトリウムを０．０４ｋｇ、重縮合触媒としてテトラブチルチタネートを０．０４ｋｇ、これらを重縮合反応缶に投入した以外は実施例１と同様にしてチップ化し、結晶核剤として０．１質量％の硫酸ナトリウムを含有するチップとした以外は実施例１と同様に行い、ポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５６】
実施例１０
結晶核剤の重縮合反応缶への投入量を変更し、結晶核剤として０．８質量％の硫酸ナトリウムを含有するチップとした以外は実施例１と同様にして行い、ポリエステル短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。
【００５７】
実施例１〜１０、比較例１〜７で得られたポリエステル短繊維と乾式不織布の特性及び評価結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
表１から明らかなように、実施例１〜１０のポリエステル短繊維は、（１）式を満足し、結晶性が高く、紡糸操業性よく得ることができた。また延伸、熱処理を良好に行うことができ、乾熱収縮率の低いものを得ることができた。そして、これらの短繊維から不織布を得る際にはウエブ収縮率が低く、寸法安定性よく地合の良好な不織布を得ることができた。
一方、比較例１、４のポリエステル短繊維は、結晶核剤としてのタルクの含有量が多かったため、紡糸時に切れ糸が発生し、操業性が悪かった。これにより糸質のバラツキが大きくなり、乾熱収縮率が高くなり、不織布を得る際にはウエブ収縮率が大きく、得られた不織布は地合いの悪いものであった。比較例２、５のポリエステル短繊維は、結晶核剤の含有量が少なすぎたため、結晶化速度が遅くなり、ヒートドラム温度を実施例１や４と同様の温度では熱処理できず、熱処理温度を低くしたため、得られた繊維は乾熱収縮率の大きいものとなった。このため、不織布を得る際のウエブ収縮率が大きく、得られた不織布は地合いの悪いものであった。比較例３、６のポリエステルは結晶核剤を含有していなかったため、結晶化速度が遅く、紡糸時に糸条の融着が発生し、繊維を得ることができなかった。比較例７のポリエステル短繊維は、ＨＤが５０モル％未満であったため、融点が１５０℃を超えるものとなり、実施例１と同様の方法では不織布を得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明におけるＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線の一例である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有し、融点が１００〜１５０℃、かつＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足するポリエステル（Ａ）からなる繊維であって、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル短繊維。
ｂ／ａ≧０．０５ （ｍＷ／ｍｇ・℃） ・・・ （１）
なお、ａは、降温結晶化を示すＤＳＣ曲線における傾きが最大である接線とベースラインとの交点の温度Ａ１（℃）と、傾きが最小である接線とベースラインとの交点の温度Ａ２（℃）との差（Ａ１−Ａ２）であり、ｂは、ピークトップ温度におけるベースラインの熱量Ｂ１（ｍＷ）とピークトップの熱量Ｂ２（ｍＷ）との差（Ｂ１−Ｂ２）を試料量（ｍｇ）で割った値である。
【請求項２】
ポリエステル（Ａ）の融点をＴｍとしたとき、（Ｔｍ−３０）℃における乾熱収縮率が７％以下である請求項１記載のポリエステル短繊維。
【請求項１】
テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と、１，６−ヘキサンジオール５０モル％以上のジオール成分とからなり、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有し、融点が１００〜１５０℃、かつＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足するポリエステル（Ａ）からなる繊維であって、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル短繊維。
ｂ／ａ≧０．０５ （ｍＷ／ｍｇ・℃） ・・・ （１）
なお、ａは、降温結晶化を示すＤＳＣ曲線における傾きが最大である接線とベースラインとの交点の温度Ａ１（℃）と、傾きが最小である接線とベースラインとの交点の温度Ａ２（℃）との差（Ａ１−Ａ２）であり、ｂは、ピークトップ温度におけるベースラインの熱量Ｂ１（ｍＷ）とピークトップの熱量Ｂ２（ｍＷ）との差（Ｂ１−Ｂ２）を試料量（ｍｇ）で割った値である。
【請求項２】
ポリエステル（Ａ）の融点をＴｍとしたとき、（Ｔｍ−３０）℃における乾熱収縮率が７％以下である請求項１記載のポリエステル短繊維。
【図１】
【公開番号】特開２００８−２６６８６３（Ｐ２００８−２６６８６３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４７２１６（Ｐ２００７−２４７２１６）
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００２２８０７３）日本エステル株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（０００２２８０７３）日本エステル株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
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