説明

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用い、繊維表面の少なくとも一部を占めるように配することで、乾、湿式不織布用途に好適に用いることができ、熱接着させる際には低い温度で加工することができ、寸法安定性よく品位に優れた不織布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曲線が特定式を満足するポリエステルAと、融点又は流動開始温度が130℃以上のポリエステルBとで構成された複合繊維であって、単糸の横断面形状においてポリエステルAが繊維表面の少なくとも一部を占めるように配され、繊維長が1.0〜100mmであるポリエステル複合短繊維。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、1,6−ヘキサンジオールを多く含有するポリエステルであって、低融点でありながら結晶性に優れたポリエステルが繊維表面の少なくとも一部を占めるように配された複合繊維であって、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】
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。
【0004】
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て接着成分とすることにより、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が繊維表面を占める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すると、熱接着処理時の収縮が大きいものとなり、不織布当の製品を得る際の寸法安定性が悪くなり、地合や均斉に劣る製品となるという問題があり、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。
【0007】
上記の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。
【0010】
また、短繊維を用いて乾式不織布を得る方法としてエアレイド法がある。このエアレイド法では、繊維を解繊して空気の流れにのせて搬送し、金網又は細孔を有するスクリーンを通過させた後、ワイヤーメッシュ上に落下堆積させる方法を採用するものである。
【0011】
エアレイド法においても、結晶性に優れ、融点が低いポリエステルからなる短繊維であって、寸法安定性よく不織布を得ることができる短繊維が求められている。
【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】
【0012】
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用い、繊維表面の少なくとも一部を占めるように配することで、通常の製造装置で操業性よく生産することができ、エアレイド法をはじめ、乾、湿式不織布用途に好適に用いることができ、そして、熱接着させる際には低い温度で加工することができ、寸法安定性よく品位に優れた不織布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】
【0013】
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と、融点又は流動開始温度が130℃以上であり、かつポリエステルAの融点より高いポリエステルBとで構成された複合繊維であって、単糸の横断面形状においてポリエステルAが繊維表面の少なくとも一部を占めるように配され、繊維長が1.0〜100mmであることを特徴とするポリエステル複合短繊維を要旨とするものである。
式(1)・・・b/a≧0.05 (mW/mg・℃)
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】
【0014】
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Aを用い、繊維表面の少なくとも一部を占めるように配することで、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可能となり、乾熱収縮率の低い短繊維とすることができる。
【0015】
また、ポリエステルAが繊維表面の少なくとも一部を占めることにより機械捲縮を良好に付与することもできるので、特定の形状の捲縮を付与することが可能となる。このような特定の形状の捲縮を有する短繊維を用いることによって、不織布の製造工程における、空気流、カード機等による短繊維の送り込み、分散、解繊、積層工程等のウエブ形成工程において繊維塊が生成せず、均一性に優れ、品質が高く、かつ嵩高性にも優れる短繊維不織布とすることができる。特にエアレイド法により不織布を得る際に好適に用いることができるものであり、製造工程における静電気の発生を防ぐことができるので、繊維塊の生成や融着の発生がなく、均一性、嵩高性に優れたエアレイド不織布を得ることができる。
【0016】
さらに、本発明のポリエステル複合短繊維は、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、熱接着性にも優れている。さらに、乾熱収縮率が低いため、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】
【0017】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明のポリエステル複合短繊維は、ポリエステルAとポリエステルBとで構成された複合繊維であって、ポリエステルAが繊維表面の少なくとも一部を占めるように配されたものである。つまり、本発明の短繊維は、マルチフィラメントでもモノフィラメントでもよいが、単糸の横断面形状(繊維軸方向に沿って垂直に切断した断面の形状)においてポリエステルAが繊維表面の少なくとも一部を占めているものである。
【0018】
このような形状としては、サイドバイサイド型や偏心芯鞘型、多層型のもの等が挙げられるが、中でも単糸の横断面形状においてポリエステルAが鞘部、ポリエステルBが芯部に配された芯鞘形状であることが好ましい。
【0019】
まず、ポリエステルAについて説明する。ポリエステルA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℃の共重合ポリエステルである。
【0020】
ポリエステルA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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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困難となる。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。
【0029】
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。
【0030】
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15m/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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
また、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。
【0036】
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2.0以下、中でも0.5以下とすることが好ましい。
b/a≧0.05 (mW/mg・℃) (1)
【0037】
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。
【0038】
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。このとき、繊維を形成するポリエステルAとポリエステルBのピークが2つ現れるが、低温側に現れるピークのDSC曲線がポリエステルAのものである。
【0039】
そして、図1に示すように、ポリエステルAのDSC曲線において、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。
【0040】
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。
【0041】
上記したように、b/aは、ポリエステルA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。
【0042】
次にポリエステルBについて説明する。ポリエステルBは、融点又は流動開始温度が130℃以上であり、かつポリエステルAの融点より高いものである。ポリエステルBはポリエステルAと同様に結晶性のものであってもよいし、また、非晶性のものであってもよい。結晶性のものの場合は融点を、非晶性のものの場合は流動開始温度を130℃以上とする。
【0043】
本発明のポリエステル複合短繊維は、ポリエステルAを低融点のポリエステル、ポリエステルBをポリエステルAより高融点のポリエステルとすることで、熱接着処理によりポリエステルAのみを溶融させて接着成分とするバインダー繊維として用いることが好適なものである。つまり、本発明のポリエステル複合短繊維を用いて乾式不織布や湿式不織布等の繊維構造物を得る際には、ポリエステルAの融点より高い融点を持つ他の繊維を主体繊維とし、ポリエステルAを接着成分、ポリエステルBは溶融させずに他の繊維とともに主体繊維として用いることが好適なものである。
【0044】
ポリエステルBの融点又は流動開始温度の上限としては特に限定するものではないが、溶融紡糸時のポリエステルAの熱分解を避ける目的から290℃以下とすることが好ましい。また、ポリエステルBの融点又は流動開始温度は、ポリエステルAの融点より高いものであるが、上記したようにポリエステルBを溶融させずに他の繊維とともに主体繊維として用いるには、ポリエステルAの融点より20℃以上高いことが好ましく、さらには、30℃以上高いことが好ましい。
【0045】
ただし、ポリエステルAは低融点のものであるため、ポリエステルBも比較的低い融点又は流動開始温度のものとすることで、溶融紡糸時に単糸間の溶着や糸切れが生じることなく、操業性よく溶融紡糸することが可能となる。したがって、中でも135〜220℃であることが好ましく、さらには、140〜200℃であることが好ましい。そして、ポリエステルAの融点より20〜90℃高いことが好ましく、中でも30〜80℃高いことが好ましい。
【0046】
ポリエステルBの融点又は流動開始温度が130℃未満であったり、ポリエステルAの融点より低いと、ポリエステルAを溶融させる際の熱接着処理時にポリエステルBも溶融し、ポリエステルBを他の繊維とともに主体繊維として用いることが困難となる。また、融点又は流動開始温度が低くなりすぎると、延伸、熱処理工程において十分な熱処理を施すことができず、短繊維の乾熱収縮率を低くすることが困難となる。
【0047】
ポリエステルBは、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレートを主体とするものが好ましい。そして、上記のような融点又は流動開始温度のものとするには、次に示すような成分を共重合させたものとすることが好ましい。
【0048】
共重合成分としては、イソフタル酸(以下、IPAとする)、5−スルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、コハク酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸、およびエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどの脂肪族ジオールや、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸などのヒドロキシカルボン酸、ε−カプロラクトンなどの脂肪族ラクトン等が挙げられる。
【0049】
中でもポリエステルBとしては、融点や結晶性の面から、TPA成分、EG成分を含有し、BD成分、脂肪族ラクトン成分及びアジピン酸成分の少なくとも一成分を含有する共重合ポリエステルを用いることが好ましい。これらのポリエステルは結晶性に優れるため、結晶性の高いポリエステルAとともに用いることで紡糸操業性がより良好になるとともに、延伸、熱処理時に高温での処理が可能となり、乾熱収縮率の低い繊維が得られやすくなる。
【0050】
まず、脂肪族ラクトン成分を共重合する場合、その共重合量は全酸成分に対して20モル%以下とすることが好ましく、10〜20モル%とするのがより好ましい。脂肪族ラクトン成分の割合が少ないと結晶性はよくなるが、融点が高くなりやすい。一方、20モル%より多いと結晶性が低下し、ガラス転移温度が低くなりやすく、紡糸時に単糸間の溶着が発生して製糸性が悪くなりやすい。
【0051】
脂肪族ラクトン成分としては、炭素数4〜11のラクトンが好ましく、特に好ましいラクトンとしては、ε−カプロラクトンが挙げられる。
【0052】
次に、BD成分を共重合する場合、共重合量は全グリコール成分に対して40〜80モル%とすることが好ましい。共重合量が40モル%未満であったり、80モル%を超えると、融点が高くなりやすい。
【0053】
アジピン酸成分を共重合する場合、共重合量は全酸成分に対して、20モル%以下とすることが好ましく、10〜20モル%とするのがより好ましい。アジピン酸成分の共重合量が10モル%未満であると、結晶性はよくなるが、融点が高くなりやすい。一方、20モル%を超えると、結晶性が低下し、ガラス転移温度が低くなりやすく、紡糸時に単糸間の溶着が発生して製糸性が悪くなりやすい。
【0054】
また、ポリエステルBとして、イソフタル酸を共重合したPETを用いることも好ましく、中でもイソフタル酸を5〜30モル%共重合したものが好ましい。イソフタル酸の共重合量が5モル%未満であると、流動開始温度が高くなりやすい。一方、30モル%を超えると、流動開始温度が低くなり、130℃未満のものとなりやすい。
【0055】
ポリエステルB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。
【0056】
本発明のポリエステル複合短繊維のポリエステルAとポリエステルB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。
【0057】
そして、本発明のポリエステル複合短繊維は、繊維長が1.0〜100mmのものであり、中でも3.0〜80mm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1.0mm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製品は地合や均斉の劣るものとなる。
なお、繊維長はJIS L1015 8.4.1A法に基づき測定するものである。
【0058】
また、本発明のポリエステル複合短繊維は、単糸繊度が0.1〜30dtexであることが好ましい。単糸繊度が0.1dtex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30dtex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。
【0059】
本発明のポリエステル複合短繊維の単糸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。
【0060】
さらに、本発明のポリエステル複合短繊維は、下記条件(2)を満足する捲縮が付与された形状で、繊維長が1.0〜30mm、単糸繊度が0.3〜20dtexの短繊維とすることで、特にエアレイド法で乾式不織布を得る場合に好適なものとなる。このとき、中でも好ましい繊維長は2.0〜20mm、より好ましくは5.0〜15mmである。繊維長が1.0mm未満であると、切断時の熱によって繊維の融解や膠着が生じる。繊維長が30mmを超えると、繊維塊が生じやすくなり、得られる不織布等の繊維構造物は地合の悪いものとなりやすい。
【0061】
条件(2)を満足する捲縮は、スタフィングボックス法や押込加熱ギア法等により付与されたものが好ましい。
【0062】
つまり、条件(2)として、本発明のポリエステル複合短繊維は、短繊維を構成する単糸に付与されている捲縮形態が、捲縮部の最大山部において、山部の頂点と隣接する谷部の底点2点を結んだ三角形の高さ(H)と底辺の長さ(L)の比(H/L)が下記(3)式を満足するものである。
(3)式:0.01T+0.10≦H/L≦0.02T+0.25
Tは単糸繊度のデシテックス(dtex)数
【0063】
そして、この場合、単糸繊度は0.3〜20dtexであることが好ましく、中でも0.5〜15dtex、さらには1.0〜10dtexとすることが好ましい。なお、単糸繊度はJIS L1015 8.5.1B法に基づき測定するものである。
【0064】
乾式不織布を得る場合、特にエアレイド法で製造する場合には、静電気の発生が多くなる。このエアレイド法に用いられる装置としては、例えば特開平5−9813号公報に開示されているような、複数の回転シリンダーをハウジング内に収納し、これらシリンダーを高速回転させることによってシリンダーの周縁に積極的に空気流を発生させ、この空気流によって繊維成分を所定方向に吹き飛ばし得る装置が挙げられる。そして、このエアレイド法によるウエブ形成(短繊維の解繊、搬送、分散、積層工程の全て)においては、空気流を積極的に発生させているために、繊維同士が摺擦され、また繊維と装置(金属製部材)との摩擦によっても静電気の発生が多くなる。
【0065】
静電気の問題を考慮する場合、捲縮が多く、大きく付与されているほど形状的に電気をためやすいものとなる。つまり、繊維に捲縮が付与されていると、3次元的な立体形状を呈するため、その立体的な空間部分が多くなるほど静電気がたまりやすくなる。一方、捲縮がないフラットな状態となるほど、平面的な形状となり、静電気をためにくくなるが、繊維同士、あるいは繊維と金属との接触点(面)が増え、摩擦による静電気の発生が多くなる。
【0066】
そこで、捲縮形態を特定のものとすることで、ウエブ形成の各工程(解繊、搬送、分散、積層工程)において、繊維同士、繊維と金属間での摩擦によって静電気が発生しにくく、かつ発生した静電気をためにくいものとなり、短繊維同士が集合して繊維塊を生じることが格段に減少される。
【0067】
本発明のポリエステル複合短繊維の単糸の捲縮形態を図2を用いて説明する。単糸の捲縮形態において、捲縮部の最大山部における山部の頂点Pと、隣接する谷部の底点Q、Rの2点を結んで三角形とし、この三角形の高さ(H)と底辺の長さ(L)の比(H/L)が上記(3)式を満足するものである。ここで、最大山部とは、本発明の短繊維の繊維長において複数の山部がある場合、山部の高さ(H)が最大のものをいう。
【0068】
H/Lが大きすぎると、繊維の立体形状において、空間部分が大きくなり、静電気をためやすく、繊維の絡みが生じやすくなる。一方、H/Lが小さすぎると、繊維の形態がフラットに近いものとなり、繊維同士、あるいは繊維と金属との接触点(面)が多くなるため静電気が発生しやすく、繊維塊が生成して好ましくない。
【0069】
なお、H/Lの測定は次のとおりである。まず、短繊維1gを採取し、ここから任意に20本の単繊維を取り出す。そして、取り出した単繊維について拡大写真(約10倍)を撮り、その写真から上記したように、最大山部における、山部の頂点Pと隣接する谷部の底点Q、Rの2点を結んで三角形とし、三角形の高さ(H)と底辺の長さ(L)を測定し、その比(H/L)を算出するものである。このようにして20本分の単繊維の測定を行い、その平均値をとる。
【0070】
さらに、本発明のポリエステル複合短繊維は、0.1T+3.8≦捲縮数≦0.3T+7.3 ・・・(4)式〔Tは単糸繊度のデシテックス(dtex)数〕を満足することが好ましい。この捲縮数とは、JIS L1015 8.12.1に基づき測定、算出したものである。なお、捲縮数の測定において繊維長が短い場合は、捲縮付与後、カット前の繊維において測定し、繊維長25mmあたりの個数に換算する。
【0071】
捲縮数が(4)式の上限より多くなると、3次元的な立体形状による空間部分となる捲縮部が多くなり、空気流での短繊維の送り込み、分散、解繊、積層工程において繊維間で発生した静電気をためやすくなり、また、繊維同士が絡みやすくなるため玉状の繊維塊が生成して好ましくない。一方、(4)式の下限より小さくなると、捲縮部が少なくなることから繊維の形態がフラットに近くなり、繊維同士あるいは繊維と金属との接触点(面)が多くなるため静電気の発生が生じやすく、糸状の繊維塊が生成して好ましくない。
【0072】
さらに、本発明のポリエステル複合短繊維は、0.8T+0.3≦捲縮率≦1.0T+4.9・・・(5)式〔Tは単糸繊度のデシテックス(dtex)数〕を満足することが好ましい。この捲縮率とは、JIS L1015 8.12.2に基づき測定、算出したものである。なお、捲縮率の測定において繊維長が短くて測定が困難となる場合は、捲縮付与後、カット前の繊維において測定し、繊維長25mmあたりの個数に換算する。
【0073】
捲縮率が(5)式の上限より高くなると、3次元的な立体形状による空間部分が多く又は大きくなり、空気流での短繊維の送り込み、分散、解繊、積層工程において繊維間で発生した静電気をためやすくなり、また、繊維同士が交絡しやすくなるため、玉状の繊維塊が生成して好ましくない。一方、(5)式の下限より低くなると、繊維の形態がフラットに近いものとなり、繊維同士、あるいは繊維と金属との接触点(面)が多くなるため静電気の発生が生じやすく、玉状の繊維塊が生成して好ましくない。
【0074】
本発明のポリエステル複合短繊維は、上記のような捲縮形態とすることにより特にエアレイド法により製造する際に好適なものとなるが、乾式不織布、湿式不織布のいずれに用いてもよい。
【0075】
乾式不織布においては、エアレイド法によると、熱風による熱処理のみで繊維同士を接着させることができ、容易に不織布を得ることが可能であり、一般的に行われているバインダー樹脂による接着あるいは熱ロールによる圧着工程を省略することが可能となりコスト的に優位である。
【0076】
また、湿式不織布においても、単繊維のばらけがよく、単繊維同士の接触点(面)が少ないために繊維の集束が生じ難いので、均一性に優れ、かつ嵩高性も十分な湿式不織布を得ることができる。
【0077】
さらに、本発明のポリエステル複合短繊維は、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6%以下であることが好ましく、さらには5%以下とすることが好ましい。
【0078】
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、乾熱収縮率の測定において繊維長が短い場合は、捲縮付与後、カット前の繊維において測定するものとする。
【0079】
(Tm−30)℃における乾熱収縮率を7%以下とすることで、この短繊維を使用して得られる不織布等の製品は、熱接着処理時の熱収縮が小さく、寸法安定性よく得ることができ、かつ地合や柔軟性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りやすい。
【0080】
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る。
【0081】
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が高く、特に降温結晶化速度の速いポリエステルAが繊維表面の少なくとも一部を占めるように配されたものであるため、溶融紡糸時に単糸間の溶着が発生することがない。そして、溶融紡糸後、延伸・熱処理工程において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。さらには、スタフィングボックス法や押込加熱ギア法等により特定の形状を有する機械捲縮を容易に付与することができるものとなる。
【0082】
次に、本発明のポリエステル複合短繊維を用いた短繊維不織布について説明する。本発明の複合短繊維は、上記したように乾式不織布や湿式不織布に用いることができ、本発明の複合短繊維をバインダー繊維、他の繊維を主体繊維とすることが好ましい。そして、不織布中の本発明の複合短繊維の含有量を10〜90質量%とすることが好ましく、中でも20〜70質量%とすることが好ましい。なお目付けは特に限定するものではない。
【0083】
そして、短繊維不織布において本発明の複合短繊維はウエブを構成するが、少なくとも一部が溶融して主体繊維同士を接着させる接着成分となっているものである。中でも熱接着処理によりポリエステルAのみが全部溶融して接着成分となり、ポリエステルBは溶融せずに他の繊維とともに主体繊維となっているものが好ましい。
【0084】
エアレイド法により乾式不織布を得る際には、本発明のポリエステル複合短繊維が条件(2)を満足する特定の捲縮形状を有することで、不織布の製造工程において、繊維同士の絡みを防ぎ、均一なウエブとすることができる。そして、ウエブの段階で主体繊維と本発明のポリエステル複合短繊維が均一なウエブを形成しているため、本発明の複合短繊維を構成するポリエステルAが熱接着処理により溶融して接着成分となると、ウエブを形成する短繊維同士の交点を良好に接着する。
【0085】
不織布中の本発明の複合短繊維の含有量が10質量%未満であると、接着成分が少なくなることから、熱接着処理後の接着が不十分となり、十分な機械的特性を有する不織布を得ることが困難となりやすい。一方、含有量が90質量%を超えると、接着成分が多くなることから柔軟性や嵩高性にも乏しいものとなりやすい。
【0086】
なお、本発明の複合短繊維を用いた短繊維不織布において、主体繊維として用いる他の繊維としては、ポリエステルやポリアミド等からなる熱可塑性樹脂からなる合成繊維等を用いることができるが、中でもアルキレンテレフタレート単位を主体とするポリエステルであって、ポリエステルの融点が220〜280℃のものが好ましい。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等が挙げられ、中でもPETが好ましい。また、これらのポリエステルは、必要に応じて以下に示す共重合成分を1種類又は複数種類共重合した共重合ポリエステルであってもよい。
【0087】
共重合成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ビスフェノールS、ビスフェノールA、シクロヘキサンジメタノール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
【0088】
次に、本発明のポリエステル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(ポリエステルA)とポリエステルB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1〜100ktex程度の糸条束とし、ローラ間で延伸倍率2〜6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、押込み式クリンパー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複合短繊維を得る。なお、条件(2)を満足する捲縮形態とするには、延伸条件(倍率、温度)及び押込み式クリンパー等の捲縮付与装置での捲縮付与条件(ニップ圧力、スタフィン圧力)を調整することにより可能である。
【0089】
次に、本発明のポリエステル複合短繊維を用いた短繊維不織布の製造方法について、乾式不織布、湿式不織布のそれぞれについて一例を用いて説明する。なお、乾式不織布、湿式不織布ともに本発明のポリエステル複合短繊維をバインダー繊維とし、他のポリエステル短繊維を主体繊維に使用した例について説明する。
【0090】
まず、乾式不織布(エアレイド法)の場合、図3に示す簡易エアレイド試験機を用い、試料投入ブロア13より、本発明の複合短繊維と主体繊維となるポリエステル短繊維を任意の割合で投入し、解繊翼回転モータ15により解繊翼回転用スプロケット16を介して回転する、それぞれ5枚1組の第1解繊翼11と第2解繊翼12で解繊し、飛散落下させる。落下する短繊維を、下部にあるサクションボックス14で吸引しつつ、矢印方向に移動する集綿コンベア17の上に堆積させウエブを作成する。そして、下流にある熱処理機18にて熱処理を施し、複合短繊維のポリエステルAの少なくとも一部を溶融させて接着成分とし、複合短繊維を構成するポリエステルBからなる繊維と主体繊維(ポリエステル短繊維)を接着させて乾式不織布を得る。不織布の目付調整は、集綿コンベア17の移動速度を変化させることで行う。
【0091】
また、湿式不織布の場合、本発明の複合短繊維と主体繊維となるポリエステル短繊維を任意の割合でパルプ離解機に投入し攪拌する。その後、得られた試料を抄紙機に移し、アルキルホスフェート金属塩を主成分とする分散油剤を添加した後、付帯の撹拌羽根にて撹拌を行い抄紙し、湿式不織布ウエブとする。この抄紙した湿式不織布ウエブに熱風乾燥機で熱処理を行い、複合短繊維のポリエステルAの少なくとも一部を溶融させて接着成分とし、複合短繊維を構成するポリエステルBからなる繊維と主体繊維(ポリエステル短繊維)を接着させて、湿式不織布を得る。
【実施例】
【0092】
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Bの融点
示差走査型熱量計(パーキンエルマー社製Diamond DSC)を用い、昇温速度20℃/分で測定した融解吸収曲線の極値を与える温度を融点とした。
(f)ポリエステルBの流動開始温度
フロテスター(島津製作所CFT−500型)を用い、荷重9.8MPa、ノズル径0.5mmの条件で、初期温度50℃より10℃/分の割合で昇温していき、ポリマーがダイから流出し始める温度として求めた。
(g)ポリエステルA、ポリエステルBのポリマー組成
得られたポリエステル複合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。
(h)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、単糸間での溶着が生じている。
(i)ポリエステル複合短繊維の乾熱収縮率(%)
前記の方法で測定した。
(j)繊維塊の生成
得られた複合短繊維を図3の簡易空気流撹拌試験機を用い繊維塊の生成を評価した。100gの短繊維を解綿機で予備解繊した後、サンプル送り込み用ブロア3から空気流にて撹拌タンク1に投入し、撹拌用ブロア2から20m/秒の空気流を吹き込み、攪拌タンク1内で1分間撹拌する。攪拌後の繊維をサンプリング口5より0.1g採取し、黒色紙の上に広げ、独立した繊維塊の有無を目視にて評価した。
○:繊維塊が生成していない
△:繊維塊が少量生成している
×:繊維塊が多量に生成している
(k)不織布の評価
1.ウエブ収縮率
乾式又は湿式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=400cm)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12%以下、中でも10%以下であることが好ましい。
ウエブ収縮率(%)={(A0−A1)/A0}×100
2.地合(均一性)
得られた不織布表面の地合を目視にて判定し、良好なものを○、不良なものを×として2段階で評価した。
3.柔軟性
得られた不織布を20cm×20cmに切り出してサンプルとし、パネラーによる手触りにより柔軟性に優れているものから次の3段階で評価した。
○:柔軟性に優れている
△:柔軟性にやや乏しい
×:柔軟性に乏しい
4.嵩高性
得られた不織布を20cm×20cmに切り出してサンプルとし、パネラーによる手触りと目視により嵩高性に優れているものから次の3段階で評価した。
○:嵩高性に優れている
△:嵩高性にやや乏しい
×:嵩高性に乏しい
【0093】
実施例、比較例において、ポリエステルBとして以下のポリマー組成、融点又は流動開始温度を有するポリエステルを用いた。
B−1:TPA/ε−カプロラクトン/EG/BD=85/15/45/55(モル比)、融点160℃、極限粘度0.72
B−2:TPA/EG/BD=100/50/50(モル比)、融点180℃、極限粘度0.78
B−3:TPA/EG/BD=100/20/80(モル比)、融点195℃、極限粘度0.62
B−4:TPA/IPA/EG=72/28/100(モル比)、流動開始温度152℃、極限粘度0.80
B−5:TPA/IPA/EG=70/30/100(モル比)、流動開始温度140℃、極限粘度0.79
B−6:TPA/EG=100/100(モル比)、融点256℃、極限粘度0.68
B−7:TPA/IPA/EG=92/8/100(モル比)、融点235℃、極限粘度0.65
B−8:TPA/BD=100/100(モル比)、融点225℃、極限粘度0.85
B−9:TPA/EG/BD=100/83/17(モル比)、融点205℃、極限粘度0.62
B−10:TPA/IPA/EG=58/42/100(モル比)、流動開始温度90℃、極限粘度0.77
【0094】
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35m/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。得られたポリエステルA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%のタルクを含有し、極限粘度0.95、融点128℃、b/aが0.06のものであった。
ポリエステルBとしてB−1のポリマーを用い、ポリエステルAチップとポリエステルB−1チップを複合紡糸装置に供給し、ポリエステルAが鞘部、ポリエステルBが芯部となる芯鞘形状となるようにし、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600g/分、紡糸孔数1014、紡糸速度800m/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3.2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複合短繊維を得た。
得られたポリエステル複合短繊維をバインダー繊維とし、主体繊維として、融点256℃のPETからなる、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20/80(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20m/分の連続熱処理機で1分間の熱処理を行い、目付け100g/mの乾式不織布を得た。
【0095】
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に示すポリエステルA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複合短繊維を得た。さらに、実施例1と同様にして乾式不織布を得た。
【0096】
実施例4〜7、比較例3
ポリエステルBとして表1に示すポリマーを用いた以外は、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と同様にして乾式不織布を得た。
【0097】
実施例8
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35m/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。得られたポリエステルAは、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%のタルクを含有し、極限粘度0.98、融点130℃のものであった。
ポリエステルBとしてB−1のポリマーを用い、ポリエステルAチップとポリエステルB−1チップを用い、実施例1と同様にしてポリエステル複合短繊維を得た。そして、得られたポリエステル複合短繊維を用い、実施例1と同様にして乾式不織布を得た。
【0098】
実施例9〜10、比較例4〜5
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表1に示すポリエステルA中の含有量とした以外は、実施例8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8と同様にして乾式不織布を得た。
【0099】
実施例11〜14、比較例6
ポリエステルBとして表1に示すポリマーを用いた以外は、実施例8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8と同様にして乾式不織布を得た。
【0100】
実施例15
実施例1で用いたポリエステルAを用い、ポリエステルBとしてB−6のポリマーを用い、ポリエステルAチップとポリエステルBチップを複合紡糸装置に供給し、ポリエステルAが鞘部、ポリエステルB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275℃、単孔吐出量0.393g/分、紡糸速度750m/分の条件で紡糸した。次いで、紡出糸条を12℃、湿度75%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2.61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機械捲縮を付与し、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複合短繊維を得た。
そして、得られたポリエステル複合短繊維を用い、実施例1と同様にして乾式不織布を得た。
【0101】
実施例16
ポリエステルBとしてB−7のポリマーを用い、紡糸温度を255℃としたこと以外は実施例15と同様にポリエステル複合短繊維を得た。さらに、実施例15と同様にして乾式不織布を得た。
【0102】
実施例17
ポリエステルBとしてB−8のポリマーを用い、紡糸温度を245℃としたこと以外は実施例15と同様にポリエステル複合短繊維を得た。さらに、実施例15と同様にして乾式不織布を得た。
【0103】
実施例18
ポリエステルBとしてB−9のポリマーを用い、紡糸温度を235℃としたこと以外は実施例15と同様にポリエステル複合短繊維を得た。さらに、実施例15と同様にして乾式不織布を得た。
【0104】
実施例1〜18、比較例1〜6で得られたポリエステル複合短繊維及び乾式不織布の特性値、評価結果を表1に示す。
【0105】
【表1】

【0106】
表1から明らかなように、実施例1〜18のポリエステル複合短繊維は、ポリエステルAが(1)式を満足するものであり、結晶性が高く、紡糸操業性よく得ることができ、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、これらの複合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のポリエステル複合短繊維は、ポリエステルA中の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、また、比較例3、6のポリエステル複合短繊維はポリエステルBとして流動開始温度が90℃のものを用いたため、いずれもヒートドラム温度を実施例1や8と同様の温度では熱処理できず、ヒートドラム温度を80℃としたため、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2、5のポリエステル複合短繊維は、ポリエステルA中の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なり、得られた不織布は地合いの悪いものであった。
【0107】
実施例19
実施例1と同様にして未延伸糸を得、延伸と熱処理を施した後、次いで、押し込み式クリンパーで捲縮付与条件をニップ圧0.39MPa、スタフィン圧0.07MPaとして捲縮を付与した。その後、仕上げ油剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルを主成分とする油剤を0.2質量%の付着量となるように付与した後、切断して単糸繊度2.2dtex、繊維長5mmのポリエステル複合短繊維を得た。得られた複合短繊維の捲縮形態は、H/Lが0.16、捲縮数5.5個/25mm、捲縮率4.0%であった。
【0108】
得られた複合短繊維をバインダー繊維とし、次に示す方法で乾式不織布と湿式不織布を作成した。
〔乾式不織布〕
主体繊維として参考例1に示す短繊維を用い、バインダー繊維と主体繊維の質量比(バインダー繊維/主体繊維)50/50として、図4に示す簡易エアレイド試験機を用い、以下のようにして目付50g/m2の乾式不織布を得た。
まず、試料投入ブロア13より投入された主体繊維及びバインダー繊維は、解繊翼回転モータ15により解繊翼回転用スプロケット16を介して回転する、それぞれ5枚1組の第1解繊翼11と第2解繊翼12で解繊され飛散落下させた。落下する短繊維を、下部にあるサクションボックス14で吸引しつつ、矢印方向に移動する集綿コンベア17の上に堆積させウエブを作成し、下流にある熱処理機18にて熱処理を施し(熱処理温度:ポリエステルAの融点+10℃)、ポリエステルAのほぼ全部を溶融させて接着成分とし(ポリエステルBは主体繊維となり)、主体繊維同士を接着させて乾式不織布を得た。不織布の目付調整は、集綿コンベア17の移動速度を変化させることで行った。
〔湿式不織布〕
主体繊維として参考例1に示す短繊維を用い、バインダー繊維と主体繊維の質量比(バインダー繊維/主体繊維)50/50として、パルプ離解機(熊谷理機工業製)に投入し、3000rpmにて1分間攪拌した。その後、得られた試料を抄紙機(熊谷理機工業製角型シートマシン)に移し、アルキルホスフェート金属塩を主成分とする分散油剤を添加した後、付帯の撹拌羽根にて撹拌を行い抄紙し、湿式ウエブとした。抄紙した25×25cmの湿式不織布ウエブに箱型熱風乾燥機を用いて、5分間熱処理を施し(熱処理温度:ポリエステルAの融点+10℃)、ポリエステルAのほぼ全部を溶融させて接着成分とし(ポリエステルBは主体繊維となり)、主体繊維同士を接着させて目付50g/mの湿式不織布を得た。
【0109】
実施例20〜22
実施例4〜6と同様にして未延伸糸を得、延伸と熱処理を施した複合短繊維に、実施例19と同様にして押し込み式クリンパーで捲縮を付与し、ポリエステル複合短繊維を得た。
この複合短繊維をバインダー繊維とし、実施例19と同様にして乾式、湿式不織布を得た。
【0110】
実施例23〜26
実施例15〜18と同様にして未延伸糸を得、延伸と熱処理を施した複合短繊維に、実施例19と同様にして押し込み式クリンパーで捲縮を付与し、ポリエステル複合短繊維を得た。
この複合短繊維をバインダー繊維とし、実施例19と同様にして乾式、湿式不織布を得た。
【0111】
実施例27〜30
実施例8、11〜13と同様にして未延伸糸を得、延伸と熱処理を施した複合短繊維に、実施例19と同様にして押し込み式クリンパーで捲縮を付与し、ポリエステル複合短繊維を得た。
この複合短繊維をバインダー繊維とし、実施例19と同様にして乾式、湿式不織布を得た。
【0112】
比較例7〜8
比較例3、6と同様にして未延伸糸を得、延伸と熱処理を施した複合短繊維に、実施例19と同様にして押し込み式クリンパーで捲縮を付与し、ポリエステル複合短繊維を得た。
この複合短繊維をバインダー繊維とし、実施例19と同様にして乾式、湿式不織布を得た。
【0113】
参考例1
融点が256℃、極限粘度0.61のPETを用い、通常の溶融紡糸装置を用い、紡糸温度285℃、吐出量344g/min、紡糸速度950m/minの条件で、ホール数518の丸型断面のノズルで紡出し、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を12.3ktexのトウに集束した後、延伸倍率3.18倍、延伸温度70℃で延伸を行い、押し込み式クリンパーで捲縮付与条件をニップ圧0.32MPa、スタフィン圧0.09MPaとして、捲縮を付与した。その後、仕上げ油剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルを主成分とする油剤を0.2質量%の付着量となるように付与した後、切断して単糸繊度2.2dtex、繊維長5mmの短繊維を得た。得られた短繊維の捲縮形態は、H/Lが0.177、捲縮数6.1個/25mm、捲縮率4.8%であった。
【0114】
実施例19〜30、比較例7〜8、参考例1で得られた短繊維の特性値、捲縮形態と得られた乾式不織布と湿式不織布の特性値及び評価結果を表2に示す。
【0115】
【表2】

【0116】
表2から明らかなように、実施例19〜30のポリエステル複合短繊維は、ポリエステルAが(1)式を満足し、結晶性に優れるものであったので、紡糸操業性よく得ることができ、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とすることができた。そして、これらの複合短繊維は、条件(2)を満足し、(3)〜(5)式をも満足する捲縮形態の捲縮を付与したものであったため、繊維塊の生成も生じないものであった。そして、ウエブを熱処理する際のウエブ収縮率も小さく、寸法安定性よく乾式及び湿式不織布を得ることができた。さらに、得られた乾式及び湿式不織布は地合、柔軟性、嵩高性ともに優れるものであった。
一方、比較例7、8のポリエステル複合短繊維は、ポリエステルBとして流動開始温度が90℃のものを用いたものであり、乾熱収縮率が高いものであったので、ウエブ熱処理時のウエブ収縮率も高く、寸法安定性よく不織布を得ることができなかった。また、得られた乾式及び湿式不織布は地合、柔軟性ともに劣るものであった。
【0117】
実施例31〜38
押し込み式クリンパーで捲縮を付与する条件(ニップ圧、スタフィン圧)を表3に示すように種々変更し、表3に示す捲縮部の形状、捲縮数、捲縮率のものとした以外は、実施例19と同様に行ってポリエステル複合短繊維を得た。
この複合短繊維をバインダー繊維とし、実施例19と同様にして乾式、湿式不織布を得た。
【0118】
実施例31〜38で得られたポリエステル複合短繊維の特性値、捲縮形態と得られた乾式不織布と湿式不織布の特性値及び評価結果を表3に示す。
【0119】
【表3】

【0120】
表3から明らかなように、実施例31〜38のポリエステル複合短繊維は、実施例19の複合短繊維において捲縮形態を変更したものであり、条件(2)を満足し、(3)〜(5)式をも満足する捲縮形態のものであったため、繊維塊の生成がなく、得られた乾式不織布、湿式不織布は地合、柔軟性、嵩高性に優れるものであった。
【図面の簡単な説明】
【0121】
【図1】本発明のポリエステル複合短繊維を構成するポリエステルAのDSCより求めた降温結晶化を示すDSC曲線の一例である。
【図2】本発明のポリエステル複合短繊維の捲縮形態の一例を示す拡大説明図である。
【図3】実施例における繊維塊の生成を評価するための簡易空気流撹拌試験機を示す説明図である。
【図4】実施例において乾式不織布を製造した簡易エアレイド試験機を示す説明図である。

【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と、融点又は流動開始温度が130℃以上であり、かつポリエステルAの融点より高いポリエステルBとで構成された複合繊維であって、単糸の横断面形状においてポリエステルAが繊維表面の少なくとも一部を占めるように配され、繊維長が1.0〜100mmであることを特徴とするポリエステル複合短繊維。
式(1)・・・b/a≧0.05 (mW/mg・℃)
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】
下記条件(2)を満足する捲縮が付与されており、繊維長が1.0〜30mm、単糸繊度が0.3〜20dtexである請求項1記載のポリエステル複合短繊維。
条件(2)・・・短繊維を構成する単糸に付与されている捲縮形態が捲縮部の最大山部において、山部の頂点と隣接する谷部の底点2点を結んだ三角形の高さ(H)と底辺の長さ(L)の比(H/L)が下記式(3)を満足する。
0.01T+0.10≦H/L≦0.02T+0.25・・・ (3)
なお、Tは単糸繊度のデシテックス(dtex)数
【請求項3】
ポリエステル複合短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%以下である請求項1又は2記載のポリエステル複合短繊維。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2009−263839(P2009−263839A)
【公開日】平成21年11月12日(2009.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−198042(P2008−198042)
【出願日】平成20年7月31日(2008.7.31)
【出願人】(000228073)日本エステル株式会社 (273)
【Fターム(参考)】