ポリエステル複合短繊維
【課題】低融点でありながら結晶性に優れたポリエステルを一成分とし、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、寸法安定性や地合に優れた不織布等の繊維構造物等の製品を得ることができるポリエステル複合短繊維を提供する。
【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からなり、融点が１００〜１５０℃、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有する共重合ポリエステルと、ポリプロピレンとで構成され、共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めている複合繊維であって、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足し、繊維長が１〜１００ｍｍであるポリエステル複合短繊維。 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からなり、融点が１００〜１５０℃、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有する共重合ポリエステルと、ポリプロピレンとで構成され、共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めている複合繊維であって、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足し、繊維長が１〜１００ｍｍであるポリエステル複合短繊維。 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が繊維表面の少なくとも一部を占めるように配した複合繊維であって、乾熱収縮率が低く、熱接着性に優れ、バインダー繊維として用いることが好適なポリエステル複合短繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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布等の繊維構造物が多用されるようになっている。このようなバインダー繊維に用いられる繊維としては、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
そして、このような短繊維をバインダー繊維として使用すると、得られる製品は寸法安定性が悪くなり、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、加熱接着処理の際に収縮することがなく寸法安定性に優れ、また、高温雰囲気下で使用した際の耐熱性にも優れた不織構造体を得ることができる。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、熱接着させ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。
【０００８】
さらに、この繊維を製造する際の溶融紡糸工程において、鞘部の共重合体が冷え難いため、紡糸、冷却条件によっては、糸条間の溶着が発生しやすい。この問題を解決するためには、紡糸温度を低くすることが考えられるが、この方法では、芯部ポリマーの融点に紡糸温度が近くなるため、溶融斑が生じ、製糸性が劣り、操業性も低下するという問題があった。
【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】
【０００９】
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を一成分とし、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、寸法安定性や地合に優れた不織布等の繊維構造物等の製品を得ることができるポリエステル複合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】
【００１０】
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。
【００１１】
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からなり、融点が１００〜１５０℃、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有する共重合ポリエステルと、ポリプロピレンとで構成され、共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めている複合繊維であって、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足し、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル複合短繊維。
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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポリエステル複合短繊維は、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を一成分としているため、通常の製造装置を用いて紡糸操業性よく生産することができる。さらに、延伸・熱処理工程において繊維の融解・膠着が生じることなく高温で熱処理することができるので、熱収縮率の低い短繊維を得ることができる。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、コスト的にも有利であり、本発明のポリエステル複合短繊維を使用することにより寸法安定性や地合、耐熱性に優れた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、本発明のポリエステル複合短繊維を詳細に説明する。
本発明のポリエステル複合短繊維は、共重合ポリエステルとポリプロピレンとで構成されるものであり、共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めている複合繊維である。つまり、本発明の複合短繊維は、マルチフィラメントでもモノフィラメントでもよいが、単糸の形状において共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めているものである。中でも単糸の形状が、共重合ポリエステルが鞘部、ポリプロピレンが芯部となる芯鞘型複合繊維であることが好ましい。
【００１４】
まず、共重合ポリエステルについて説明する。共重合ポリエステルは、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℃のものである。
【００１５】
共重合ポリエステルの融点（Ｔｍ）は、１００〜１５０℃であり、中でも１１０〜１４０℃であることが好ましい。Ｔｍが１００℃未満であると、本発明の複合短繊維を用いて得られた不織布等の製品は、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。
【００１６】
共重合ポリエステルは、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。
【００１７】
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を用いることができる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
そして、共重合ポリエステルは、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。
【００２２】
共重合ポリエステルは、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、溶融紡糸工程において単糸間の溶着を生じることなく、操業性よく紡糸することが可能となる。そして、本発明のポリエステル複合短繊維は、後述する（１）式を満足することができるものとなる。
【００２３】
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、本発明のポリエステル複合短繊維は後述する（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、本発明のポリエステル複合短繊維は後述する（１）式を満足することが困難となりやすい。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
共重合ポリエステル中には、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。
【００３１】
次にポリプロピレンについて説明する。ポリプロピレンは融点が１２０〜１７０℃のものが好ましい。ポリプロピレンの融点が低くなりすぎると、鞘部との融点差が小さくなるため、加工時に鞘部のみを溶融させる熱処理温度のコントロールが困難となりやすい。一方、ポリプロピレンの融点が高くなりすぎると、紡糸温度が高くなりすぎるため、鞘部の冷却が困難となり、単糸間の密着が生じやすい。
【００３２】
また、効果を損なわない範囲であれば、エチレン、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン−１,３、スチレン、α−メチルスチレン、ブテン−１、ペンテン−１,３−メチルブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１、ドデセン−１、オクタデセン−１を共重合成分として共重合したものでもよい。
【００３３】
ポリプロピレンの粘度としては、ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８（Ｌ）に記載の方法で測定したメルトフローレート値が１０〜５０ｇ／１０分であることが好ましい。メルトフローレート値が１０ｇ／１０分未満であると溶融粘度が高過ぎて高速製糸性が得られず、また、メルトフローレート値が５０ｇ／１０分を超えると溶融粘度が低過ぎて、ヌメリ感が発生したり、繊維の冷却が十分に行えず密着が生じやすくなる。
【００３４】
ポリプロピレン中にも、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。
【００３５】
そして、本発明のポリエステル複合短繊維は、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）
【００３６】
本発明のポリエステル複合短繊維の融点と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）で測定する。
【００３７】
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。
【００３８】
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ず、このような繊維を用いて得られる製品は寸法安定性の悪いものとなるといった問題が生じる。
【００３９】
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。
【００４０】
さらに、本発明のポリエステル複合短繊維は、８５℃における乾熱収縮率が５．０％以下であることが好ましく、中でも４．５〜２．０％とすることが好ましい。本発明の複合短繊維は、上記したように繊維表面の少なくとも一部を共重合ポリエステルが占めており、結晶性に優れるものであるため、延伸工程において高温で熱処理を施すことができ、乾熱収縮率の低いものとすることができる。
【００４１】
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８５℃として測定するものである。
【００４２】
なお、乾熱収縮率の測定において繊維長が短い場合は、短繊維にカットする前の糸条束から測定に十分な長さの繊維を取り出して測定するものとする。
【００４３】
８５℃における乾熱収縮率を５．０％以下とすることで、この繊維を使用して得られる不織布等の製品は、熱接着処理後の地合や寸法安定性に優れるものとなる。８５℃における乾熱収縮率が５．０％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。
【００４４】
また、本発明の複合短繊維の単糸の断面形状は特に限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。
【００４５】
本発明の複合短繊維の共重合ポリエステルとポリプロピレンの複合比率（質量比率）は、２０／８０〜８０／２０とすることが好ましく、中でも３０／７０〜７０／３０とすることが好ましい。
【００４６】
さらに、本発明の複合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。
【００４７】
また、本発明の複合短繊維を用いて不織布等の繊維構造物を得る際には、本発明の複合短繊維のみを用いても、本発明の複合短繊維と他の繊維とを用いてもよい。本発明の複合短繊維のみを用いる場合は、共重合ポリエステルが熱接着処理によりバインダー成分となり、ポリプロピレンが主体繊維となる繊維構造物となる。他の繊維と併用する場合は、共重合ポリエステルの融点より高い融点を持つ繊維を他の繊維として用い、熱接着処理により共重合ポリエステルがバインダー成分、ポリプロピレンと他の繊維が主体繊維となる繊維構造物とすることが好ましい。
【００４８】
次に、本発明の複合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（共重合ポリエステル）とポリプロピレンのチップを通常の複合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複合短繊維を得る。
【実施例】
【００４９】
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）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）ポリマー組成
複合短繊維を構成する共重合ポリエステル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、単糸間での溶着がある。
（ｇ）乾熱収縮率（％）
前記の方法で測定した。
（ｈ）不織布の寸法安定性
得られた不織布の面積収縮率を以下に示すように算出し、下記の２段階で評価した。
○:面積収縮率が５％以下である。
×:不織布の面積収縮率が５％を超える。
〔面積収縮率〕
得られた不織布から面積Ａ0(タテ20cm×ヨコ20cm＝400cm2)のサンプルを切り取り、（共重合ポリエステルの融点−30℃）に維持した熱風乾燥機中に15分間放置して熱処理を行う。熱処理後の不織布の面積をＡ1とし、下記式により面積収縮率を求めた。
面積収縮率（％）＝｛（Ａ0−Ａ1）／Ａ0｝×100
（ｉ）不織布の風合
得られた不織布の風合いを触感にて評価し、優れたものから順に○、△、×の３段階で評価した。
【００５０】
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、チップ化して共重合ポリエステルを得た。
共重合ポリエステルは、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極限粘度０．９５、融点１２８℃のものであった。
ポリプロピレンとして、融点１５８℃、メルトフローレート２１ｇ／１０分のものを用いた。
共重合ポリエステルとポリプロピレンを複合紡糸装置に供給し、共重合ポリエステルが鞘部、ポリプロピレンが芯部となるようにし、両成分の質量比を５０／５０として溶融紡糸を行った。このとき、紡糸温度２２０℃、吐出量２７０ｇ／分、紡糸速度７５０ｍ／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デシテックスの複合短繊維を得た。
得られた複合短繊維をカード機に通して、目付３０ｇ／ｍ２のウエブとした後、サクションドライヤーで１５５℃、５分間熱接着処理を施し、不織布を得た。
【００５１】
実施例２〜３、比較例１〜２、５
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表１に示す含有量とし、共重合ポリエステルの組成を表１に示すものに変更した以外は、実施例１と同様にしてポリエステル複合短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして不織布を得た。
【００５２】
実施例４
エステル化反応缶に、ＰＢＴチップとＨＤを供給し、温度２３０℃、圧力０．２ＭＰａの条件で１時間撹拌し、解重合反応を行った。次に、重縮合反応缶に移送し、実施例１で用いたものと同じ結晶核剤（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、チップ化して共重合ポリエステルを得た。
共重合ポリエステルは、酸性分としてＴＰＡ、グリコール成分としてＢＤ２０ｍｏｌ％、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極限粘度０．９８、融点１３０℃のものであった。
この共重合ポリエステルと実施例１と同様のポリプロピレンを用いて、実施例１と同様にして複合短繊維を得た。
次に、サクションドライヤーの温度を１５０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして不織布を得た。
【００５３】
実施例５〜６、比較例３〜４
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表１に示す含有量とした以外は、実施例４と同様にして複合短繊維を得た。さらに、実施例４と同様にして不織布を得た。
【００５４】
実施例１〜６、比較例１〜５で得られた複合短繊維及び不織布の特性値、評価結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１から明らかなように、実施例１〜６の複合短繊維は、（１）式を満足し、結晶性が良好であり、紡糸操業性よく得ることができた。そして、乾熱収縮率が低いものであり、これらの複合短繊維から得られた不織布は、風合い（地合）、寸法安定性ともに優れていた。
一方、比較例１、３の複合短繊維は、結晶核剤の含有量が少なかったため、（１）式の値が低く、結晶化速度が遅く、紡糸時に糸条の溶着が発生し、繊維を得ることができなかった。比較例２、４の複合短繊維は、結晶核剤の含有量が多かったため、紡糸時に切れ糸が発生し、操業性が悪く、乾熱収縮率も高いものとなり、得られた不織布は寸法安定性、風合いともに劣るものであった。比較例５の複合短繊維は、ＨＤが５０モル％未満であったため、共重合ポリエステルの融点が１５０℃を超えるものであり、紡糸時に切れ糸が発生し、操業性が悪く、繊維を得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【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が繊維表面の少なくとも一部を占めるように配した複合繊維であって、乾熱収縮率が低く、熱接着性に優れ、バインダー繊維として用いることが好適なポリエステル複合短繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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布等の繊維構造物が多用されるようになっている。このようなバインダー繊維に用いられる繊維としては、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
そして、このような短繊維をバインダー繊維として使用すると、得られる製品は寸法安定性が悪くなり、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、加熱接着処理の際に収縮することがなく寸法安定性に優れ、また、高温雰囲気下で使用した際の耐熱性にも優れた不織構造体を得ることができる。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、熱接着させ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。
【０００８】
さらに、この繊維を製造する際の溶融紡糸工程において、鞘部の共重合体が冷え難いため、紡糸、冷却条件によっては、糸条間の溶着が発生しやすい。この問題を解決するためには、紡糸温度を低くすることが考えられるが、この方法では、芯部ポリマーの融点に紡糸温度が近くなるため、溶融斑が生じ、製糸性が劣り、操業性も低下するという問題があった。
【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】
【０００９】
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を一成分とし、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、寸法安定性や地合に優れた不織布等の繊維構造物等の製品を得ることができるポリエステル複合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】
【００１０】
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。
【００１１】
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からなり、融点が１００〜１５０℃、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有する共重合ポリエステルと、ポリプロピレンとで構成され、共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めている複合繊維であって、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足し、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル複合短繊維。
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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポリエステル複合短繊維は、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を一成分としているため、通常の製造装置を用いて紡糸操業性よく生産することができる。さらに、延伸・熱処理工程において繊維の融解・膠着が生じることなく高温で熱処理することができるので、熱収縮率の低い短繊維を得ることができる。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、コスト的にも有利であり、本発明のポリエステル複合短繊維を使用することにより寸法安定性や地合、耐熱性に優れた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、本発明のポリエステル複合短繊維を詳細に説明する。
本発明のポリエステル複合短繊維は、共重合ポリエステルとポリプロピレンとで構成されるものであり、共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めている複合繊維である。つまり、本発明の複合短繊維は、マルチフィラメントでもモノフィラメントでもよいが、単糸の形状において共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めているものである。中でも単糸の形状が、共重合ポリエステルが鞘部、ポリプロピレンが芯部となる芯鞘型複合繊維であることが好ましい。
【００１４】
まず、共重合ポリエステルについて説明する。共重合ポリエステルは、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℃のものである。
【００１５】
共重合ポリエステルの融点（Ｔｍ）は、１００〜１５０℃であり、中でも１１０〜１４０℃であることが好ましい。Ｔｍが１００℃未満であると、本発明の複合短繊維を用いて得られた不織布等の製品は、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。
【００１６】
共重合ポリエステルは、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。
【００１７】
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を用いることができる。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
そして、共重合ポリエステルは、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。
【００２２】
共重合ポリエステルは、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、溶融紡糸工程において単糸間の溶着を生じることなく、操業性よく紡糸することが可能となる。そして、本発明のポリエステル複合短繊維は、後述する（１）式を満足することができるものとなる。
【００２３】
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、本発明のポリエステル複合短繊維は後述する（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、本発明のポリエステル複合短繊維は後述する（１）式を満足することが困難となりやすい。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
共重合ポリエステル中には、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。
【００３１】
次にポリプロピレンについて説明する。ポリプロピレンは融点が１２０〜１７０℃のものが好ましい。ポリプロピレンの融点が低くなりすぎると、鞘部との融点差が小さくなるため、加工時に鞘部のみを溶融させる熱処理温度のコントロールが困難となりやすい。一方、ポリプロピレンの融点が高くなりすぎると、紡糸温度が高くなりすぎるため、鞘部の冷却が困難となり、単糸間の密着が生じやすい。
【００３２】
また、効果を損なわない範囲であれば、エチレン、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン−１,３、スチレン、α−メチルスチレン、ブテン−１、ペンテン−１,３−メチルブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１、ドデセン−１、オクタデセン−１を共重合成分として共重合したものでもよい。
【００３３】
ポリプロピレンの粘度としては、ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８（Ｌ）に記載の方法で測定したメルトフローレート値が１０〜５０ｇ／１０分であることが好ましい。メルトフローレート値が１０ｇ／１０分未満であると溶融粘度が高過ぎて高速製糸性が得られず、また、メルトフローレート値が５０ｇ／１０分を超えると溶融粘度が低過ぎて、ヌメリ感が発生したり、繊維の冷却が十分に行えず密着が生じやすくなる。
【００３４】
ポリプロピレン中にも、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。
【００３５】
そして、本発明のポリエステル複合短繊維は、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）
【００３６】
本発明のポリエステル複合短繊維の融点と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）で測定する。
【００３７】
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。
【００３８】
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ず、このような繊維を用いて得られる製品は寸法安定性の悪いものとなるといった問題が生じる。
【００３９】
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。
【００４０】
さらに、本発明のポリエステル複合短繊維は、８５℃における乾熱収縮率が５．０％以下であることが好ましく、中でも４．５〜２．０％とすることが好ましい。本発明の複合短繊維は、上記したように繊維表面の少なくとも一部を共重合ポリエステルが占めており、結晶性に優れるものであるため、延伸工程において高温で熱処理を施すことができ、乾熱収縮率の低いものとすることができる。
【００４１】
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８５℃として測定するものである。
【００４２】
なお、乾熱収縮率の測定において繊維長が短い場合は、短繊維にカットする前の糸条束から測定に十分な長さの繊維を取り出して測定するものとする。
【００４３】
８５℃における乾熱収縮率を５．０％以下とすることで、この繊維を使用して得られる不織布等の製品は、熱接着処理後の地合や寸法安定性に優れるものとなる。８５℃における乾熱収縮率が５．０％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。
【００４４】
また、本発明の複合短繊維の単糸の断面形状は特に限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。
【００４５】
本発明の複合短繊維の共重合ポリエステルとポリプロピレンの複合比率（質量比率）は、２０／８０〜８０／２０とすることが好ましく、中でも３０／７０〜７０／３０とすることが好ましい。
【００４６】
さらに、本発明の複合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。
【００４７】
また、本発明の複合短繊維を用いて不織布等の繊維構造物を得る際には、本発明の複合短繊維のみを用いても、本発明の複合短繊維と他の繊維とを用いてもよい。本発明の複合短繊維のみを用いる場合は、共重合ポリエステルが熱接着処理によりバインダー成分となり、ポリプロピレンが主体繊維となる繊維構造物となる。他の繊維と併用する場合は、共重合ポリエステルの融点より高い融点を持つ繊維を他の繊維として用い、熱接着処理により共重合ポリエステルがバインダー成分、ポリプロピレンと他の繊維が主体繊維となる繊維構造物とすることが好ましい。
【００４８】
次に、本発明の複合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（共重合ポリエステル）とポリプロピレンのチップを通常の複合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複合短繊維を得る。
【実施例】
【００４９】
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）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）ポリマー組成
複合短繊維を構成する共重合ポリエステル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、単糸間での溶着がある。
（ｇ）乾熱収縮率（％）
前記の方法で測定した。
（ｈ）不織布の寸法安定性
得られた不織布の面積収縮率を以下に示すように算出し、下記の２段階で評価した。
○:面積収縮率が５％以下である。
×:不織布の面積収縮率が５％を超える。
〔面積収縮率〕
得られた不織布から面積Ａ0(タテ20cm×ヨコ20cm＝400cm2)のサンプルを切り取り、（共重合ポリエステルの融点−30℃）に維持した熱風乾燥機中に15分間放置して熱処理を行う。熱処理後の不織布の面積をＡ1とし、下記式により面積収縮率を求めた。
面積収縮率（％）＝｛（Ａ0−Ａ1）／Ａ0｝×100
（ｉ）不織布の風合
得られた不織布の風合いを触感にて評価し、優れたものから順に○、△、×の３段階で評価した。
【００５０】
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、チップ化して共重合ポリエステルを得た。
共重合ポリエステルは、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極限粘度０．９５、融点１２８℃のものであった。
ポリプロピレンとして、融点１５８℃、メルトフローレート２１ｇ／１０分のものを用いた。
共重合ポリエステルとポリプロピレンを複合紡糸装置に供給し、共重合ポリエステルが鞘部、ポリプロピレンが芯部となるようにし、両成分の質量比を５０／５０として溶融紡糸を行った。このとき、紡糸温度２２０℃、吐出量２７０ｇ／分、紡糸速度７５０ｍ／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デシテックスの複合短繊維を得た。
得られた複合短繊維をカード機に通して、目付３０ｇ／ｍ２のウエブとした後、サクションドライヤーで１５５℃、５分間熱接着処理を施し、不織布を得た。
【００５１】
実施例２〜３、比較例１〜２、５
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表１に示す含有量とし、共重合ポリエステルの組成を表１に示すものに変更した以外は、実施例１と同様にしてポリエステル複合短繊維を得た。さらに、実施例１と同様にして不織布を得た。
【００５２】
実施例４
エステル化反応缶に、ＰＢＴチップとＨＤを供給し、温度２３０℃、圧力０．２ＭＰａの条件で１時間撹拌し、解重合反応を行った。次に、重縮合反応缶に移送し、実施例１で用いたものと同じ結晶核剤（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、チップ化して共重合ポリエステルを得た。
共重合ポリエステルは、酸性分としてＴＰＡ、グリコール成分としてＢＤ２０ｍｏｌ％、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極限粘度０．９８、融点１３０℃のものであった。
この共重合ポリエステルと実施例１と同様のポリプロピレンを用いて、実施例１と同様にして複合短繊維を得た。
次に、サクションドライヤーの温度を１５０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして不織布を得た。
【００５３】
実施例５〜６、比較例３〜４
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表１に示す含有量とした以外は、実施例４と同様にして複合短繊維を得た。さらに、実施例４と同様にして不織布を得た。
【００５４】
実施例１〜６、比較例１〜５で得られた複合短繊維及び不織布の特性値、評価結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１から明らかなように、実施例１〜６の複合短繊維は、（１）式を満足し、結晶性が良好であり、紡糸操業性よく得ることができた。そして、乾熱収縮率が低いものであり、これらの複合短繊維から得られた不織布は、風合い（地合）、寸法安定性ともに優れていた。
一方、比較例１、３の複合短繊維は、結晶核剤の含有量が少なかったため、（１）式の値が低く、結晶化速度が遅く、紡糸時に糸条の溶着が発生し、繊維を得ることができなかった。比較例２、４の複合短繊維は、結晶核剤の含有量が多かったため、紡糸時に切れ糸が発生し、操業性が悪く、乾熱収縮率も高いものとなり、得られた不織布は寸法安定性、風合いともに劣るものであった。比較例５の複合短繊維は、ＨＤが５０モル％未満であったため、共重合ポリエステルの融点が１５０℃を超えるものであり、紡糸時に切れ糸が発生し、操業性が悪く、繊維を得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【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からなり、融点が１００〜１５０℃、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有する共重合ポリエステルと、ポリプロピレンとで構成され、共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めている複合繊維であって、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足し、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル複合短繊維。
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】
８５℃における乾熱収縮率が５．０％以下である請求項１記載のポリエステル複合短繊維。
【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からなり、融点が１００〜１５０℃、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有する共重合ポリエステルと、ポリプロピレンとで構成され、共重合ポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めている複合繊維であって、ＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足し、繊維長が１〜１００ｍｍであることを特徴とするポリエステル複合短繊維。
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】
８５℃における乾熱収縮率が５．０％以下である請求項１記載のポリエステル複合短繊維。
【図１】
【公開番号】特開２００８−２６６８５０（Ｐ２００８−２６６８５０Ａ）
【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２００７−１１４２０１（Ｐ２００７−１１４２０１）
【出願日】平成１９年４月２４日（２００７．４．２４）
【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４月２４日（２００７．４．２４）
【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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