ポリカーボネート分割型複合繊維、それを用いた繊維集合物及び不織布
【課題】ポリカーボネートを一成分とし、細繊度であり、比較的小さな外力で割繊しやすく、分割性の良いポリカーボネート分割型複合繊維とそれを用いた繊維集合物、及び不織布を提供する。
【解決手段】第一成分１と第二成分２とを少なくとも含む分割型複合繊維であって、前記第一成分はポリカーボネートを５０質量％以上含み、前記第二成分はポリカーボネート以外の熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含み、前記繊維の断面において、少なくとも前記第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されている分割型複合繊維。また前記の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維集合物あるいは不織布。
【解決手段】第一成分１と第二成分２とを少なくとも含む分割型複合繊維であって、前記第一成分はポリカーボネートを５０質量％以上含み、前記第二成分はポリカーボネート以外の熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含み、前記繊維の断面において、少なくとも前記第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されている分割型複合繊維。また前記の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維集合物あるいは不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリカーボネートを含む成分と、熱可塑性ポリマーを含む成分とを構成成分とする分割型複合繊維、並びに分割型複合繊維を含む繊維集合物と不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリカーボネート樹脂は、エンジニアリングプラスチックとして大量に使用されている。ポリカーボネートを用いた繊維は、これまでに種々の構成のものが提案されており、優れた透明性を活かし、光ファイバーのような特殊な用途にも使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ポリカーボネートを溶融紡糸にて紡糸し繊維化すること、及び繊維を加熱延伸して繊維を配向せしめれば、繊維性能の優れたポリカーボネート単一繊維が得られることが開示されている。この繊維は、織物、衣類、工業用繊維として利用出来るとされている。
【０００４】
特許文献２は、ポリカーボネートからなる成分とエラストマー性ポリウレタンからなる成分がそれらの長さに沿って接着している複合繊維が開示されている。この繊維は、らせん状に捲縮された２成分織物フィラメントおよびこれからつくられる織物製品を得ることを目的としている。
【０００５】
特許文献３は、ポリカーボネート成分中にポリプロピレン成分よりなる極細繊維が束状をなして分散配列されているポリカーボネート繊維が開示されている。この繊維は、ポリカーボネートにポリプロピレンをペレットの段階で加え、均一に混合溶融し、溶融紡糸して得られた繊維であり、ポリカーボネート成分中に発生したクレイズ（配向）の伝播を遮断、若しくはクレイズの発生を防止する効果を奏し、ポリカーボネート繊維の脆化を抑制する作用・効果を奏するものである。
【０００６】
特許文献４は、ポリカーボネートを紡糸孔から溶融紡糸すると同時に隣接した気体吐出孔から高温高速の気体を噴射して極細繊維流とし、シート状に捕集された不織布が開示されている。
【０００７】
特許文献５は、ポリカーボネートを混在させた成分と、被分割成分とからなる分割型複合繊維が開示されている。
【特許文献１】特公昭３７−０１８３２８号公報
【特許文献２】特公昭４８−０１３７３０号公報
【特許文献３】特開昭５１−０７２６１０号公報
【特許文献４】特開平５−２７９９４７号公報
【特許文献５】特開平８−２８４０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
なお、上記文献は、いずれも、ポリカーボネートを主体とする成分と熱可塑性ポリマーを主体とする成分とを構成成分とする分割型複合繊維について具体的に開示していない。またこれらの文献は、ポリカーボネートを分割型複合繊維の形態にすれば、細繊度の繊維を得ることができる点についても何ら言及していない。また、ポリカーボネートを用いた単一繊維は、例えば、特許文献１に記載されているものの、繊度７５ｄのポリカーボネート繊維が開示されているのみで、細繊度のポリカーボネート繊維を製造する具体的な方法を示してない。さらに、ポリカーボネートを用いた複合繊維は、例えば、特許文献２に記載されているものの、ポリカーボネートとエラストマー性ポリウレタンとの芯鞘型複合繊維又は並列型複合繊維を製造する方法を開示しているのみで、分割型複合繊維を製造する具体的な方法を示していない。ポリカーボネートを含む分割型複合繊維は、特許文献４に記載されているものの、分割成分にポリカーボネートが過半を占めると紡糸性が悪くなることが記載されており、ポリカーボネートを主体とする成分を含む分割型複合繊維を得る方法については具体的な方法を示していない。
【０００９】
以上のように、ポリカーボネート繊維については、様々な研究がなされ、ポリカーボネートの単一繊維、複合繊維が提案されている。しかし、ポリカーボネートを用いた不織布等に使用する繊維は、今まで実用化されてこなかった。その理由は、紡出直後にポリカーボネート成分が脆化しやすく、糸切れが発生しやすくなり、細繊度の繊維を得ることが困難であったからである。
【００１０】
本発明は、ポリカーボネートを一成分とし、細繊度であり、比較的小さな外力で割繊しやすく、分割性の良いポリカーボネート分割型複合繊維とそれを用いた繊維集合物、及び不織布を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の分割型複合繊維は、第一成分と第二成分とを少なくとも含む分割型複合繊維であって、前記第一成分はポリカーボネートを５０質量％以上含み、前記第二成分はポリカーボネート以外の熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含み、前記繊維の断面において、少なくとも前記第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の繊維集合物は、前記の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維を含む。
【００１３】
本発明の不織布は、前記の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の分割型複合繊維は、ポリカーボネートを５０質量％以上含む第一成分と、熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含む第二成分とを構成成分として含み、繊維の断面において、少なくとも第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されている。このような構成のポリカーボネート成分を含む繊維は、分割前の分割型複合繊維の状態で、細繊度の繊維を得ることができ、さらに、比較的小さな外力で割繊しやすく、分割性にも優れる。また、本発明の繊維集合物、又は不織布は、緻密で良好な風合いを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明者らは、細繊度のポリカーボネート繊維を得る方法として、分割型複合繊維に着目し、さらには、ポリカーボネートと熱可塑性ポリマーとの組み合わせについて検討した。ポリカーボネートの単一繊維では到達し得なかった細繊度の繊維を得る方法として、溶融紡糸を採用し、ポリカーボネート繊維と熱可塑性ポリマーを分割型複合繊維の形態で複合紡糸することで、細繊度のポリカーボネート成分を含む繊維が得られることを見出した。
【００１６】
本発明の分割型複合繊維は、ポリカーボネートを５０質量％以上含む第一成分と、熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含む第二成分とを構成成分として含み、繊維の断面において、少なくとも第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されている。ここで、分割型複合繊維とは、第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されている繊維であり、好ましくは、外力を加えることにより、３以上の繊維に分割することが可能な繊維である。本発明の形態であると、ポリカーボネート成分を含む細繊度の繊維を得ることができる。これは、第一成分と第二成分を分割型複合繊維の形態とすることで、第一成分の脆化し易く紡糸し難いという性質を第二成分が抑制すると予想される。
【００１７】
また、各セグメントは、少なくとも一部が繊維表面に露出し、その露出部分は繊維の長さ方向に連続的に形成されることが好ましい。かかる構成により、より良好な分割性を達成することができる。また、本願発明の分割型複合繊維は、２成分系であるものに限定されず、第一成分および第二成分に加えて、他の構成成分を含む３以上の成分から構成されてもよい。
【００１８】
本発明の分割型複合繊維は、第一成分と第二成分とから成る２成分系であることが好ましい。そのような構成であれば、繊維断面において、セグメントの界面は、第一成分と第二成分との界面となり、そのような界面のみを有する繊維は、第一成分の脆化を抑制する効果が大きいことが予想され、より細繊度の繊維を得ることができる。また、このような界面を有する繊維は、より良好な分割性を有する。２成分系の分割型複合繊維の断面構造の例を、図１（ａ）〜（ｅ）に示す。図において、符号１は第一成分を、符号２は第二成分を、符号３は中空部を示す。図１（ａ）〜（ｄ）に示す繊維は、割繊後の極細繊維の断面が楔形となり、例えば、この分割型複合繊維を用いて製造した繊維集合物、特に不織布をフィルターとして使用する場合には緻密であり、好ましく用いられる。
【００１９】
本発明の分割型複合繊維は、割繊前の繊度が１〜２０ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは２〜１５ｄｔｅｘであり、さらに好ましくは、３〜１２ｄｔｅｘである。割繊前の繊度が１〜２０ｄｔｅｘであると、カードの通過性に優れる。一般に易分割性を有する繊維は、カードを通過させたときに一部又は全部が割繊し、細繊度の繊維の発現により、ウェブ強力が弱くなり、たるみが生じる。しかし、本発明の分割型複合繊維は、仮にカード通過時に一部又は全部が割繊し、細線度の繊維が発現したとしても、ポリカーボネート成分を含む成分の剛直性により、ウェブ全体の強力が維持され、たるみが生じ難い、又は生じない。また、割繊前の繊度が１ｄｔｅｘより小さい繊維を得ることは困難である。
【００２０】
本発明の分割型複合繊維は、割繊により、０．０１〜７ｄｔｅｘの範囲内の極細繊維を形成することが好ましく、０．１〜３ｄｔｅｘの範囲内の極細繊維を形成することがより好ましい。極細繊維の繊度が７ｄｔｅｘ以下であると、これを含む繊維集合物又は不織布は、緻密で柔軟な風合いの不織布を得ることができる。
【００２１】
本発明の分割型複合繊維は、中空分割型複合繊維であることが好ましい。また、繊維が中空である場合、中空部が繊維断面に占める割合（即ち、中空率）は、１〜５０％であることが好ましく、より好ましくは、１５〜４０％である。分割型複合繊維が中空であると、外力を加えることにより、歪みが繊維内部と繊維外部から発生することが予想され、より割繊し易く、分割性に優れる。
【００２２】
本発明の分割型複合繊維の分割数（即ち、セグメントの総数）は、その繊度および得ようとする極細繊維の繊度に応じて決定され、例えば、４〜３０とすることが好ましく、６〜２４とすることがより好ましく、８〜２０とすることがさらに好ましい。本発明の分割型複合繊維は、分割数が小さくなると分割性が向上する傾向にあるが、第一成分と第二成分の界面が少なすぎると、細繊度の繊維を得にくくなる傾向にある。さらに、分割数が少なすぎると、所定の繊度の極細繊維を得るために、分割型複合繊維の繊度を小さくする必要があり、繊維の生産性が悪くなる、または紡糸が困難となる場合がある。分割数が多いと、第一成分と第二成分の界面が多くなり、細繊度の繊維を得やすい傾向にある。
【００２３】
本発明の分割型複合繊維を構成する成分の容積比は、特に限定されず、第一成分が少なくとも２つのセグメントに分割できるだけの量があればよい。例えば、２成分系である場合には、第一成分／第二成分の容積比は、安定した紡糸性を得る及び良好な分割性を得る観点から１／９〜９／１であることが好ましく、より好ましくは、４／６〜６／４であり、さらに好ましくは、５／５である。
【００２４】
次に、本発明の分割型複合繊維を構成する第一成分および第二成分について、説明する。
【００２５】
本発明の分割型複合繊維の第一成分は、ポリカーボネートを５０質量％以上含む。ポリカーボネートとしては、例えば、メルトフローレート（ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準じ、３００℃、荷重１１．７６Ｎ）が２０ｇ／１０ｍｉｎ〜１２０ｇ／１０ｍｉｎであり、ガラス転移点（紡糸前）が、１４０℃〜１６０℃の範囲内にあるポリカーボネートを使用できる。ポリカーボネートのメルトフローレート（ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準じ、３００℃、荷重２１．１８Ｎ）は、２０ｇ／１０ｍｉｎ〜１２０ｇ／１０ｍｉｎの範囲内にあることが好ましく、５０ｇ／１０ｍｉｎ〜８０ｇ／１０ｍｉｎの範囲内にあることがより好ましい。また、ポリカーボネートのガラス転移点は、１４０℃〜１６０℃の範囲にあることがより好ましい。これらの物性を有するポリカーボネートは、紡糸性に優れるので、好ましく用いられる。
【００２６】
従来の方法でポリカーボネートの単一繊維を溶融紡糸すると、ポリカーボネートの剛直、かつ脆い性質のため、糸切れが発生しやすく、細繊度の繊維を紡糸することが比較的困難であった。しかし、ポリカーボネートを含む第一成分と熱可塑性ポリマーを含む第二成分を分割型複合繊維の形状で紡糸することにより、細繊度（割繊前）のポリカーボネート繊維を得ることができる。これは、ポリカーボネートの剛直、かつ脆い性質を第二成分が抑制すると予想される。この効果は第一成分と第二成分の界面が多いほど顕著である。
【００２７】
第一成分は、ポリカーボネートを５０質量％以上含み、好ましくは、６０質量％以上含み、より好ましくは、７０質量％以上含む。第一成分にポリカーボネートを５０質量％以上含むと、剛直性および耐熱性を有する繊維を得ることができる。なお、第一成分に占めるポリカーボネートの割合の好ましい上限は１００質量％である。
【００２８】
第一成分は、ポリカーボネートに加えて他の成分を混合してもよい。他の成分として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６等のポリアミドなどのホモポリマーや共重合体を用いてもよい。また、ポリカーボネートと他の成分とのポリマーアロイであってもよい。さらに、必要に応じて、ワックス、粘着材、又は難燃剤等の添加剤を添加してもよい。ポリカーボネートに加えて他の成分を混合することで、溶融または軟化温度を任意に調節することができる。
【００２９】
第一成分にポリカーボネートに加えて他の成分を混合する場合は、公知の混合装置を用いて混合することができる。公知の装置は、例えば、ヘンシェルミキサーおよびスーパーミキサー等である。あるいは、ポリカーボネートに必要に応じて添加される他の成分を、公知の単軸または２軸押出機等で溶融混合して、繊維化の前に、第一成分をマスターバッチにすると好都合である。
【００３０】
次に第二成分について説明する。第二成分は、熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含み、好ましくは、６０質量％以上含み、より好ましくは、７０質量％以上含む。第二成分に熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含むと、ポリカーボネートの脆化を抑制できるとともに、良好な分割性を得ることができる。
【００３１】
本発明の第二成分として用いられる熱可塑性ポリマーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル、ナイロン６等のポリアミドのホモポリマーまたは共重合体から１または２以上選択でき、好ましくは、オレフィン系ポリマー又はポリエステルである。また、必要に応じて、ワックス、粘着材、又は難燃剤等の添加剤を添加してもよい。熱可塑性ポリマーに加えて他の成分を混合することで、溶融または軟化温度を任意に調節することができる。
【００３２】
第二成分に好ましく用いられるオレフィン系ポリマーは、汎用されているものであってよい。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のホモポリマーまたは共重合体から１または２以上選択できる。第二成分に含まれるオレフィン系ポリマーはポリプロピレン又はポリエチレンが好ましい。オレフィン系ポリマーがポリプロピレン又はポリエチレンであると、ポリカーボネートとの相溶性が特に小さく、さらに分割性に優れる。
【００３３】
第二成分がオレフィン系ポリマーである場合には、オレフィン系ポリマーに加えて他の成分を混合してもよい。他の成分として、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６等のポリアミドなどのホモポリマーや共重合体を用いてよい。オレフィン系ポリマーに加えて他の成分を混合すると、溶融または軟化温度を任意に調節することができる。
【００３４】
第二成分に用いるポリエステルは、汎用されているものであってよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸等のホモポリマーまたは共重合体から１または２以上選択するとよい。中でも、紡糸性の観点からポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
【００３５】
第二成分がポリエステルである場合には、ポリエステルに加えて他の成分を混合してもよい。他の成分として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリスチレン等のポリオレフィン、ナイロン６等のポリアミドなどのホモポリマーや共重合体を用いてよい。ポリエステルに加えて他の成分を混合することで、溶融または軟化温度を任意に調節することができる。
【００３６】
本発明は、分割型複合繊維、分割型複合繊維の割繊により発現した繊維、又は、これを含む繊維集合物を提供する。この繊維集合物は、本発明の分割型複合繊維が割繊して発現した繊維を２０質量％以上含んでいることが好ましい。かかる構成であると、緻密で柔軟な風合いの繊維集合物となる。さらに、繊維集合物は不織布であることが好ましい。
【００３７】
次に、本発明の分割型複合繊維の製造方法を説明する。ここでは、第一成分と第二成分とから成る２成分系の分割型複合繊維の製造方法を説明する。まず、第一成分と第二成分を準備する。次いで、第一成分と第二成分とを、所望の繊維断面構造が得られるように適切な複合紡糸ノズルを用いて、公知の溶融紡糸機を用いて、複合紡糸して、紡糸フィラメントを得てよい。
【００３８】
紡糸フィラメントの繊度は、１ｄｔｅｘ〜２５ｄｔｅｘの範囲内にあることが好ましい。紡糸フィラメントの繊度が１ｄｔｅｘ以上であると、紡糸時の糸切れが少なく又はない。また、紡糸フィラメントの繊度が２５ｄｔｅｘより大きいと、フィラメントが脆くなる場合がある。
【００３９】
次いで、紡糸フィラメントを公知の延伸処理機を用いて延伸処理して、延伸フィラメントを得ることができる。延伸処理は、延伸温度を３０℃〜１５０℃の温度に設定して実施するとよい。また、延伸倍率は、１倍〜３倍とすることが好ましく、１倍〜２倍とすることがより好ましい。延伸方法は、湿式延伸法又は乾式延伸法を用いてよく、好ましくは、温水または熱水中で実施する湿式延伸法である。
【００４０】
得られた延伸フィラメントには、所定量の繊維処理剤が付着させられ、クリンパー（捲縮付与装置）で機械捲縮が与えられる。この時、機械捲縮を与える前に、延伸フィラメント束を予め５０℃以上に加熱するとよく、７０℃〜１３０℃に加熱することがより好ましい。延伸フィラメント束を予め加熱しておくと、フィラメントに捲縮を与えやすくなる。これは、フィラメントが加熱により柔らかくなることに起因すると予想される。不織布を得る場合は、機械捲縮を付与すると、カードでのシリンダーへの巻き付き及び風綿の発生を防止できる。さらに、繊維同士の交絡度合いを示すウェブ強力も高くなる傾向にある。
【００４１】
捲縮付与後のフィラメントに７０℃〜１８０℃の範囲の温度で、数秒〜約３０分間、乾燥処理を施し、乾燥させる。その後、フィラメントは用途等に応じて、繊維長が２ｍｍ〜１００ｍｍとなるように切断されてよい。本発明の分割型複合繊維は、必要に応じて長繊維の形態で使用してもよい。
【００４２】
本発明の分割型複合繊維は、外力を加えることにより、極細繊維を発現する。例えば、ニードルパンチ及び／又は、高圧水流を噴射する水流交絡処理により、分割型複合繊維が割繊し、極細繊維を形成する。この極細繊維を含む繊維集合物は、柔軟な風合いかつ緻密な構成を有するものとなる。繊維集合物は、例えば、織物、編物、および不織布である。
【００４３】
本発明の繊維集合物は、本発明の分割型複合繊維を１０質量％以上含むことが好ましい。本発明の分割型複合繊維の含有量が１０質量％未満であると、繊維集合物において本発明の分割型複合繊維に由来する繊維の量が少なくなり、柔軟な風合いの繊維集合物を得られない場合がある。
【００４４】
本発明の分割型複合繊維は、カード機を通過する際に割繊し、極細繊維を形成する場合がある。一般に、カード機を通過する際に分割型複合繊維が割繊すると、ウェブ強力が低くなり、たるみが生じ、カード通過性が悪くなる。しかし、その場合においても、本発明の分割型複合繊維が割繊してできた極細繊維は、高い剛性を有しており、機械的強度に優れているので、ウェブ強力が低下することがなく、カード通過性に優れる。また、本発明の分割型複合繊維は、比較的小さな外力で分割させることができ、本発明の分割型複合繊維を用いて、繊維集合物を製造する場合には、割繊しやすく、極細繊維となってもカード通過性に優れているので、緻密で柔軟な風合いを有する繊維集合物を得ることができる。
【００４５】
本発明の繊維集合物が不織布である場合、不織布は、ニードルパンチ不織布、水流交絡不織布、サーマルボンド不織布、またはケミカルボンド不織布として提供されてよい。不織布は、極細繊維を含み、かつ繊維同士がニードルパンチ又は水流交絡処理により交絡されて成ることが好ましい。そのような不織布であれば、本発明の分割型複合繊維の分割性が良好であることに起因して、極細繊維が多く含まれ、かつ繊維同士が良好に交絡している。よって、この不織布は緻密である。不織布の緻密さは、例えば、通気度の大小で知ることができる。また、本発明の不織布は、ポリカーボネート成分の特徴に起因して、機械的強度、耐熱性に優れており、耐機械強度又は耐熱性の要求される分野、例えば、フィルターとして使用するのに適している。
【００４６】
本発明の不織布は、本発明の分割型複合繊維に必要に応じて他の繊維を混合して、繊維ウェブを作製し、これに水流交絡処理を施すことにより、製造することが好ましい。繊維ウェブの形態は、パラレルウェブ、クロスウェブ、クリスクロスウェブ、セミランダムウェブおよびランダムウェブ等のカードウェブ、エアレイウェブ、湿式抄紙ウェブ、ならびにスパンボンドウェブ等から選択されるいずれの形態であってもよい。繊維ウェブは、水流交絡処理による交絡性を考慮すると、カードウェブであることが好ましい。
【００４７】
水流交絡処理は、繊維ウェブを、搬送支持体の上に載置し、ウェブの片面または両面に水流を噴射して実施する。このとき、分割型複合繊維が割繊して極細繊維が形成されるとともに、繊維同士が交絡して、ウェブが一体化され、不織布が得られる。水流交絡処理条件は、繊維ウェブの目付および分割型複合繊維の所望の割繊度合、ならびに搬送支持体の速度等に応じて適宜設定することができる。例えば、孔径０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のオリフィスが、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の間隔で設けられたノズルから、水圧０．１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の水流を、繊維ウェブの表裏面側からそれぞれ１〜４回ずつ噴射するとよい。水圧が０．１ＭＰａ以下であると、繊維同士の交絡が不十分となり、得られた不織布において毛羽抜けが生じやすくなる場合がある。水圧が２０ＭＰａを越えると、繊維同士の交絡が強固になりすぎて、繊維の自由度が低下し、風合いが硬くなること場合がある。
【００４８】
本発明の不織布は、本発明の分割型複合繊維を１０質量％以上含むことが好ましい。本発明の分割型複合繊維の含有量が１０質量％未満であると、不織布において本発明の分割型複合繊維に由来する繊維の量が少なくなり、柔軟な風合いの繊維集合物を得られない場合がある。
【００４９】
本発明の不織布は、本発明の分割型複合繊維以外の他の繊維を混合して不織布としてもよい。本発明の分割型複合繊維以外に混合して用いる他の繊維としては、コットン、パルプおよび麻などの天然繊維、ビスコースレーヨン、溶剤紡糸セルロースおよびキュプラなどの再生繊維、ならびに合成樹脂から成る単一繊維および複合繊維が挙げられる。合成樹脂から成る単一または複合繊維は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、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およびポリブチレンサクシネートなどのポリエステル、ナイロン６およびナイロン６６などのポリアミド、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィン、ならびにアクリル系樹脂から選択される、１又は２以上の樹脂で構成されてよい。また、他の繊維は、本発明の分割型複合繊維から成る層に積層されていてもよい。
【００５０】
本発明の分割型複合繊維を含む不織布は、ワイパー、フィルター、補強材の材料として使用される。特に、この不織布は、本発明の分割型複合繊維の分割性が良好であることに起因して、極細繊維が多く含まれ、緻密であり、耐機械強度と耐熱性を有しており、フィルターの材料として好ましく使用される。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の内容について実施例を挙げて具体的に説明する。
【００５２】
＜繊維の製造＞
本発明の分割型複合繊維、他の分割型複合繊維、及びポリカーボネートの単一繊維を製造した。
【００５３】
［軟化点］
繊維製造前の樹脂について、ＪＩＳ−Ｋ−６８６３に準じて、測定した。
【００５４】
［ガラス転移点］
繊維製造前の樹脂について、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、−２０℃から２００℃まで昇温速度１０℃／ｍｉｎで昇温した時のガラス転移温度をガラス転移点とした。
【００５５】
［分割性］
目付７０ｇ／ｍ2のパラレルカードウェブを得るように、カード機を通過させた後、孔径０．１３ｍｍのオリフィスが、１ｍｍ間隔で設けられたノズルから、水圧３０ＭＰａの水流を、繊維ウェブの表裏面側からそれぞれ１回ずつ噴射した不織布を電子顕微鏡で観察し、分割型複合繊維の分割の状態を観察した。評価基準は次のとおりである。
【００５６】
Ａ：分割している繊維（一部分割している繊維を含む）が多い。
【００５７】
Ｂ：分割している繊維が半分程度である。
【００５８】
Ｃ：分割している繊維があまり無い。
【００５９】
Ｄ：ほとんど分割していない。
【００６０】
（試料１）
第一成分と第二成分とから成る、図１（ａ）に示すような、分割数が８である繊維断面を有する中実分割型複合繊維を製造した。第一成分として、ガラス転移点が約１４５℃、軟化点が２４０℃、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準じて測定温度３００℃、測定荷重１１．７６Ｎ（１．２ｋｇｆ）におけるメルトフローレートが７０ｇ／１０ｍｉｎであるポリカーボネート（商品名：ノバレックス７０２０Ａ、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）を用意した。第二成分として、融点が１６５℃、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準じて測定温度２３０℃、測定荷重２１．１８Ｎ（２．１６ｋｇｆ）におけるメルトフローレートが２４ｇ／１０ｍｉｎ、密度が０．９０ｇ／ｃｍ3であるポリプロピレン（商品名：ＳＡ０３Ａ、日本ポリプロ（株）製）を用意した。
【００６１】
これらの２つの成分を、中実分割型複合ノズルを用い、第一成分／第二成分の複合比（容積比）を５／５とし、第一成分の紡糸温度を２７５℃、第二成分の紡糸温度を２７５℃として溶融押出し、繊度９ｄｔｅｘの紡糸フィラメントを得た。紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６２】
前記紡糸フィラメントを９０℃の熱水中で１．５倍に延伸し、繊度７ｄｔｅｘの延伸フィラメントとした。次いで、繊維処理剤を付与した後、フィラメント束を１１０℃で約０．５秒加熱して、スタッフィングボックス型クリンパーにて、機械捲縮を付与した。その後、１２０℃に設定したエアスルー熱処理機にて乾燥処理を施し、フィラメントを５１ｍｍの繊維長に切断して、分割型複合繊維を短繊維の形態で得た。
【００６３】
（試料２）
分割数が１６である繊維断面を有するノズルを用いたこと以外は、試料１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６４】
（試料３）
第二成分として、融点が１３５℃、ＪＩＳ−Ｋ−６９２２−２に規定される測定温度１９０℃、測定荷重２１．１８Ｎ（２．１６ｋｇｆ）におけるメルトフローレートが７ｇ／１０ｍｉｎであるポリエチレン（商品名：ＨＦ５６０、日本ポリエチレン（株）製）を用い、分割数が１６である繊維断面を有するノズルを用いたこと以外は、試料１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６５】
（試料４）
中空分割型複合ノズルを用いたこと以外は、試料１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６６】
（試料５）
分割数が１６である中空分割型複合ノズルを用いたこと以外は、試料１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６７】
（試料６）
第一成分として、融点が２６５℃、２９０℃におけるメルトフローレートが８７ｇ／１０ｍｉｎであるポリエチレンテレフタレート（商品名：Ｔ−２００Ｅ、東レ（株）製）を用いたこと以外は、試料５を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６８】
（試料７）
試料１の第一成分のみを、単一型ノズルを用い、紡糸温度を２９５℃として溶融押出し、繊度５０ｄｔｅｘの紡糸フィラメントを得た。
【００６９】
（試料８）
試料１の第一成分のみを、単一型ノズルを用い、紡糸温度を２９５℃として溶融押出し、繊度３３ｄｔｅｘの紡糸フィラメントを得た。
【００７０】
（試料９）
試料１の第一成分のみを、単一型ノズルを用い、紡糸温度を２９５℃として溶融押出し、５００ｍ／ｍｉｎの速度で引き取り、繊度１７ｄｔｅｘの紡糸フィラメントを得ようとしたが、紡糸中、フィラメントに糸切れが発生し、紡糸することができなかった。
【００７１】
【表１】
【００７２】
試料１〜５は、紡糸性に優れ、融着した繊維や糸切れした繊維が殆ど無く、細繊度の繊維を得ることができた。
【００７３】
試料６は、細繊度の繊維を得ることができたが、ポリカーボネートの特性を有する繊維を得ることができなかった。
【００７４】
試料７及び８は、紡糸することができたが、細繊度のポリカーボネート繊維を得ることはできなかった。また、試料９は、細繊度の繊維を目指して、紡糸条件を調整したが、糸切れが多く、紡糸することができなかった。
＜不織布の製造＞
試料１〜６として製造した分割型複合繊維を使用して、不織布を製造した。
【００７５】
［試料Ａ］
試料１の分割型複合繊維のみを用い、目付約７０ｇ／ｍ2のパラレルカードウェブを製造し、これに水流交絡処理を施した。水流交絡処理は、孔径０．１３ｍｍのオリフィスが、１ｍｍ間隔で設けられたノズルを用いて、ウェブの表裏面に水圧３ＭＰａの柱状水流を各１回噴射した。水流交絡処理により分割型複合繊維が割繊された極細繊維が形成され、かつ繊維同士が交絡した。次いで、交絡後の繊維ウェブ（不織布）を、エアスルー熱処理機を用いて乾燥させ、不織布を得た。なお、乾燥温度は１４０℃、乾燥時間は６０秒とした。この不織布は、緻密で柔軟な風合いであった。
【００７６】
［試料Ｂ〜Ｆ］
試料２〜６の分割型複合繊維のみを用いて、試料Ａを製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、不織布を得た。
【００７７】
試料Ａ〜Ｅの不織布は、分割型複合繊維が割繊し、発現した極細繊維が多数確認できた。試料Ｆの不織布は、分割型複合繊維が割繊しておらず、極細繊維はほとんど確認できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の分割型複合繊維は、ポリカーボネート成分を含む細繊度の繊維を良好に紡糸可能であり、さらに良好な分割性を有するため、極細繊維を形成する繊維として好ましく用いられ、種々の繊維集合物、特に不織布を製造するのに適している。また、この分割型複合繊維を用いて例えば水流交絡処理により製造される不織布は、極細繊維を多く含み、繊維同士が良好に交絡しているので、緻密且つ柔軟であり、ポリカーボネート繊維の特徴である耐熱性、耐衝撃性、機械的強度に優れているので、耐熱フィルターとして使用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施例における分割型複合繊維の断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ ポリカーボネート成分
２ ポリカーボネート以外の他の成分
３ 中空部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリカーボネートを含む成分と、熱可塑性ポリマーを含む成分とを構成成分とする分割型複合繊維、並びに分割型複合繊維を含む繊維集合物と不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリカーボネート樹脂は、エンジニアリングプラスチックとして大量に使用されている。ポリカーボネートを用いた繊維は、これまでに種々の構成のものが提案されており、優れた透明性を活かし、光ファイバーのような特殊な用途にも使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ポリカーボネートを溶融紡糸にて紡糸し繊維化すること、及び繊維を加熱延伸して繊維を配向せしめれば、繊維性能の優れたポリカーボネート単一繊維が得られることが開示されている。この繊維は、織物、衣類、工業用繊維として利用出来るとされている。
【０００４】
特許文献２は、ポリカーボネートからなる成分とエラストマー性ポリウレタンからなる成分がそれらの長さに沿って接着している複合繊維が開示されている。この繊維は、らせん状に捲縮された２成分織物フィラメントおよびこれからつくられる織物製品を得ることを目的としている。
【０００５】
特許文献３は、ポリカーボネート成分中にポリプロピレン成分よりなる極細繊維が束状をなして分散配列されているポリカーボネート繊維が開示されている。この繊維は、ポリカーボネートにポリプロピレンをペレットの段階で加え、均一に混合溶融し、溶融紡糸して得られた繊維であり、ポリカーボネート成分中に発生したクレイズ（配向）の伝播を遮断、若しくはクレイズの発生を防止する効果を奏し、ポリカーボネート繊維の脆化を抑制する作用・効果を奏するものである。
【０００６】
特許文献４は、ポリカーボネートを紡糸孔から溶融紡糸すると同時に隣接した気体吐出孔から高温高速の気体を噴射して極細繊維流とし、シート状に捕集された不織布が開示されている。
【０００７】
特許文献５は、ポリカーボネートを混在させた成分と、被分割成分とからなる分割型複合繊維が開示されている。
【特許文献１】特公昭３７−０１８３２８号公報
【特許文献２】特公昭４８−０１３７３０号公報
【特許文献３】特開昭５１−０７２６１０号公報
【特許文献４】特開平５−２７９９４７号公報
【特許文献５】特開平８−２８４０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
なお、上記文献は、いずれも、ポリカーボネートを主体とする成分と熱可塑性ポリマーを主体とする成分とを構成成分とする分割型複合繊維について具体的に開示していない。またこれらの文献は、ポリカーボネートを分割型複合繊維の形態にすれば、細繊度の繊維を得ることができる点についても何ら言及していない。また、ポリカーボネートを用いた単一繊維は、例えば、特許文献１に記載されているものの、繊度７５ｄのポリカーボネート繊維が開示されているのみで、細繊度のポリカーボネート繊維を製造する具体的な方法を示してない。さらに、ポリカーボネートを用いた複合繊維は、例えば、特許文献２に記載されているものの、ポリカーボネートとエラストマー性ポリウレタンとの芯鞘型複合繊維又は並列型複合繊維を製造する方法を開示しているのみで、分割型複合繊維を製造する具体的な方法を示していない。ポリカーボネートを含む分割型複合繊維は、特許文献４に記載されているものの、分割成分にポリカーボネートが過半を占めると紡糸性が悪くなることが記載されており、ポリカーボネートを主体とする成分を含む分割型複合繊維を得る方法については具体的な方法を示していない。
【０００９】
以上のように、ポリカーボネート繊維については、様々な研究がなされ、ポリカーボネートの単一繊維、複合繊維が提案されている。しかし、ポリカーボネートを用いた不織布等に使用する繊維は、今まで実用化されてこなかった。その理由は、紡出直後にポリカーボネート成分が脆化しやすく、糸切れが発生しやすくなり、細繊度の繊維を得ることが困難であったからである。
【００１０】
本発明は、ポリカーボネートを一成分とし、細繊度であり、比較的小さな外力で割繊しやすく、分割性の良いポリカーボネート分割型複合繊維とそれを用いた繊維集合物、及び不織布を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の分割型複合繊維は、第一成分と第二成分とを少なくとも含む分割型複合繊維であって、前記第一成分はポリカーボネートを５０質量％以上含み、前記第二成分はポリカーボネート以外の熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含み、前記繊維の断面において、少なくとも前記第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の繊維集合物は、前記の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維を含む。
【００１３】
本発明の不織布は、前記の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の分割型複合繊維は、ポリカーボネートを５０質量％以上含む第一成分と、熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含む第二成分とを構成成分として含み、繊維の断面において、少なくとも第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されている。このような構成のポリカーボネート成分を含む繊維は、分割前の分割型複合繊維の状態で、細繊度の繊維を得ることができ、さらに、比較的小さな外力で割繊しやすく、分割性にも優れる。また、本発明の繊維集合物、又は不織布は、緻密で良好な風合いを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明者らは、細繊度のポリカーボネート繊維を得る方法として、分割型複合繊維に着目し、さらには、ポリカーボネートと熱可塑性ポリマーとの組み合わせについて検討した。ポリカーボネートの単一繊維では到達し得なかった細繊度の繊維を得る方法として、溶融紡糸を採用し、ポリカーボネート繊維と熱可塑性ポリマーを分割型複合繊維の形態で複合紡糸することで、細繊度のポリカーボネート成分を含む繊維が得られることを見出した。
【００１６】
本発明の分割型複合繊維は、ポリカーボネートを５０質量％以上含む第一成分と、熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含む第二成分とを構成成分として含み、繊維の断面において、少なくとも第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されている。ここで、分割型複合繊維とは、第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されている繊維であり、好ましくは、外力を加えることにより、３以上の繊維に分割することが可能な繊維である。本発明の形態であると、ポリカーボネート成分を含む細繊度の繊維を得ることができる。これは、第一成分と第二成分を分割型複合繊維の形態とすることで、第一成分の脆化し易く紡糸し難いという性質を第二成分が抑制すると予想される。
【００１７】
また、各セグメントは、少なくとも一部が繊維表面に露出し、その露出部分は繊維の長さ方向に連続的に形成されることが好ましい。かかる構成により、より良好な分割性を達成することができる。また、本願発明の分割型複合繊維は、２成分系であるものに限定されず、第一成分および第二成分に加えて、他の構成成分を含む３以上の成分から構成されてもよい。
【００１８】
本発明の分割型複合繊維は、第一成分と第二成分とから成る２成分系であることが好ましい。そのような構成であれば、繊維断面において、セグメントの界面は、第一成分と第二成分との界面となり、そのような界面のみを有する繊維は、第一成分の脆化を抑制する効果が大きいことが予想され、より細繊度の繊維を得ることができる。また、このような界面を有する繊維は、より良好な分割性を有する。２成分系の分割型複合繊維の断面構造の例を、図１（ａ）〜（ｅ）に示す。図において、符号１は第一成分を、符号２は第二成分を、符号３は中空部を示す。図１（ａ）〜（ｄ）に示す繊維は、割繊後の極細繊維の断面が楔形となり、例えば、この分割型複合繊維を用いて製造した繊維集合物、特に不織布をフィルターとして使用する場合には緻密であり、好ましく用いられる。
【００１９】
本発明の分割型複合繊維は、割繊前の繊度が１〜２０ｄｔｅｘであることが好ましく、より好ましくは２〜１５ｄｔｅｘであり、さらに好ましくは、３〜１２ｄｔｅｘである。割繊前の繊度が１〜２０ｄｔｅｘであると、カードの通過性に優れる。一般に易分割性を有する繊維は、カードを通過させたときに一部又は全部が割繊し、細繊度の繊維の発現により、ウェブ強力が弱くなり、たるみが生じる。しかし、本発明の分割型複合繊維は、仮にカード通過時に一部又は全部が割繊し、細線度の繊維が発現したとしても、ポリカーボネート成分を含む成分の剛直性により、ウェブ全体の強力が維持され、たるみが生じ難い、又は生じない。また、割繊前の繊度が１ｄｔｅｘより小さい繊維を得ることは困難である。
【００２０】
本発明の分割型複合繊維は、割繊により、０．０１〜７ｄｔｅｘの範囲内の極細繊維を形成することが好ましく、０．１〜３ｄｔｅｘの範囲内の極細繊維を形成することがより好ましい。極細繊維の繊度が７ｄｔｅｘ以下であると、これを含む繊維集合物又は不織布は、緻密で柔軟な風合いの不織布を得ることができる。
【００２１】
本発明の分割型複合繊維は、中空分割型複合繊維であることが好ましい。また、繊維が中空である場合、中空部が繊維断面に占める割合（即ち、中空率）は、１〜５０％であることが好ましく、より好ましくは、１５〜４０％である。分割型複合繊維が中空であると、外力を加えることにより、歪みが繊維内部と繊維外部から発生することが予想され、より割繊し易く、分割性に優れる。
【００２２】
本発明の分割型複合繊維の分割数（即ち、セグメントの総数）は、その繊度および得ようとする極細繊維の繊度に応じて決定され、例えば、４〜３０とすることが好ましく、６〜２４とすることがより好ましく、８〜２０とすることがさらに好ましい。本発明の分割型複合繊維は、分割数が小さくなると分割性が向上する傾向にあるが、第一成分と第二成分の界面が少なすぎると、細繊度の繊維を得にくくなる傾向にある。さらに、分割数が少なすぎると、所定の繊度の極細繊維を得るために、分割型複合繊維の繊度を小さくする必要があり、繊維の生産性が悪くなる、または紡糸が困難となる場合がある。分割数が多いと、第一成分と第二成分の界面が多くなり、細繊度の繊維を得やすい傾向にある。
【００２３】
本発明の分割型複合繊維を構成する成分の容積比は、特に限定されず、第一成分が少なくとも２つのセグメントに分割できるだけの量があればよい。例えば、２成分系である場合には、第一成分／第二成分の容積比は、安定した紡糸性を得る及び良好な分割性を得る観点から１／９〜９／１であることが好ましく、より好ましくは、４／６〜６／４であり、さらに好ましくは、５／５である。
【００２４】
次に、本発明の分割型複合繊維を構成する第一成分および第二成分について、説明する。
【００２５】
本発明の分割型複合繊維の第一成分は、ポリカーボネートを５０質量％以上含む。ポリカーボネートとしては、例えば、メルトフローレート（ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準じ、３００℃、荷重１１．７６Ｎ）が２０ｇ／１０ｍｉｎ〜１２０ｇ／１０ｍｉｎであり、ガラス転移点（紡糸前）が、１４０℃〜１６０℃の範囲内にあるポリカーボネートを使用できる。ポリカーボネートのメルトフローレート（ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準じ、３００℃、荷重２１．１８Ｎ）は、２０ｇ／１０ｍｉｎ〜１２０ｇ／１０ｍｉｎの範囲内にあることが好ましく、５０ｇ／１０ｍｉｎ〜８０ｇ／１０ｍｉｎの範囲内にあることがより好ましい。また、ポリカーボネートのガラス転移点は、１４０℃〜１６０℃の範囲にあることがより好ましい。これらの物性を有するポリカーボネートは、紡糸性に優れるので、好ましく用いられる。
【００２６】
従来の方法でポリカーボネートの単一繊維を溶融紡糸すると、ポリカーボネートの剛直、かつ脆い性質のため、糸切れが発生しやすく、細繊度の繊維を紡糸することが比較的困難であった。しかし、ポリカーボネートを含む第一成分と熱可塑性ポリマーを含む第二成分を分割型複合繊維の形状で紡糸することにより、細繊度（割繊前）のポリカーボネート繊維を得ることができる。これは、ポリカーボネートの剛直、かつ脆い性質を第二成分が抑制すると予想される。この効果は第一成分と第二成分の界面が多いほど顕著である。
【００２７】
第一成分は、ポリカーボネートを５０質量％以上含み、好ましくは、６０質量％以上含み、より好ましくは、７０質量％以上含む。第一成分にポリカーボネートを５０質量％以上含むと、剛直性および耐熱性を有する繊維を得ることができる。なお、第一成分に占めるポリカーボネートの割合の好ましい上限は１００質量％である。
【００２８】
第一成分は、ポリカーボネートに加えて他の成分を混合してもよい。他の成分として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６等のポリアミドなどのホモポリマーや共重合体を用いてもよい。また、ポリカーボネートと他の成分とのポリマーアロイであってもよい。さらに、必要に応じて、ワックス、粘着材、又は難燃剤等の添加剤を添加してもよい。ポリカーボネートに加えて他の成分を混合することで、溶融または軟化温度を任意に調節することができる。
【００２９】
第一成分にポリカーボネートに加えて他の成分を混合する場合は、公知の混合装置を用いて混合することができる。公知の装置は、例えば、ヘンシェルミキサーおよびスーパーミキサー等である。あるいは、ポリカーボネートに必要に応じて添加される他の成分を、公知の単軸または２軸押出機等で溶融混合して、繊維化の前に、第一成分をマスターバッチにすると好都合である。
【００３０】
次に第二成分について説明する。第二成分は、熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含み、好ましくは、６０質量％以上含み、より好ましくは、７０質量％以上含む。第二成分に熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含むと、ポリカーボネートの脆化を抑制できるとともに、良好な分割性を得ることができる。
【００３１】
本発明の第二成分として用いられる熱可塑性ポリマーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル、ナイロン６等のポリアミドのホモポリマーまたは共重合体から１または２以上選択でき、好ましくは、オレフィン系ポリマー又はポリエステルである。また、必要に応じて、ワックス、粘着材、又は難燃剤等の添加剤を添加してもよい。熱可塑性ポリマーに加えて他の成分を混合することで、溶融または軟化温度を任意に調節することができる。
【００３２】
第二成分に好ましく用いられるオレフィン系ポリマーは、汎用されているものであってよい。例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等のホモポリマーまたは共重合体から１または２以上選択できる。第二成分に含まれるオレフィン系ポリマーはポリプロピレン又はポリエチレンが好ましい。オレフィン系ポリマーがポリプロピレン又はポリエチレンであると、ポリカーボネートとの相溶性が特に小さく、さらに分割性に優れる。
【００３３】
第二成分がオレフィン系ポリマーである場合には、オレフィン系ポリマーに加えて他の成分を混合してもよい。他の成分として、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６等のポリアミドなどのホモポリマーや共重合体を用いてよい。オレフィン系ポリマーに加えて他の成分を混合すると、溶融または軟化温度を任意に調節することができる。
【００３４】
第二成分に用いるポリエステルは、汎用されているものであってよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸等のホモポリマーまたは共重合体から１または２以上選択するとよい。中でも、紡糸性の観点からポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
【００３５】
第二成分がポリエステルである場合には、ポリエステルに加えて他の成分を混合してもよい。他の成分として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリスチレン等のポリオレフィン、ナイロン６等のポリアミドなどのホモポリマーや共重合体を用いてよい。ポリエステルに加えて他の成分を混合することで、溶融または軟化温度を任意に調節することができる。
【００３６】
本発明は、分割型複合繊維、分割型複合繊維の割繊により発現した繊維、又は、これを含む繊維集合物を提供する。この繊維集合物は、本発明の分割型複合繊維が割繊して発現した繊維を２０質量％以上含んでいることが好ましい。かかる構成であると、緻密で柔軟な風合いの繊維集合物となる。さらに、繊維集合物は不織布であることが好ましい。
【００３７】
次に、本発明の分割型複合繊維の製造方法を説明する。ここでは、第一成分と第二成分とから成る２成分系の分割型複合繊維の製造方法を説明する。まず、第一成分と第二成分を準備する。次いで、第一成分と第二成分とを、所望の繊維断面構造が得られるように適切な複合紡糸ノズルを用いて、公知の溶融紡糸機を用いて、複合紡糸して、紡糸フィラメントを得てよい。
【００３８】
紡糸フィラメントの繊度は、１ｄｔｅｘ〜２５ｄｔｅｘの範囲内にあることが好ましい。紡糸フィラメントの繊度が１ｄｔｅｘ以上であると、紡糸時の糸切れが少なく又はない。また、紡糸フィラメントの繊度が２５ｄｔｅｘより大きいと、フィラメントが脆くなる場合がある。
【００３９】
次いで、紡糸フィラメントを公知の延伸処理機を用いて延伸処理して、延伸フィラメントを得ることができる。延伸処理は、延伸温度を３０℃〜１５０℃の温度に設定して実施するとよい。また、延伸倍率は、１倍〜３倍とすることが好ましく、１倍〜２倍とすることがより好ましい。延伸方法は、湿式延伸法又は乾式延伸法を用いてよく、好ましくは、温水または熱水中で実施する湿式延伸法である。
【００４０】
得られた延伸フィラメントには、所定量の繊維処理剤が付着させられ、クリンパー（捲縮付与装置）で機械捲縮が与えられる。この時、機械捲縮を与える前に、延伸フィラメント束を予め５０℃以上に加熱するとよく、７０℃〜１３０℃に加熱することがより好ましい。延伸フィラメント束を予め加熱しておくと、フィラメントに捲縮を与えやすくなる。これは、フィラメントが加熱により柔らかくなることに起因すると予想される。不織布を得る場合は、機械捲縮を付与すると、カードでのシリンダーへの巻き付き及び風綿の発生を防止できる。さらに、繊維同士の交絡度合いを示すウェブ強力も高くなる傾向にある。
【００４１】
捲縮付与後のフィラメントに７０℃〜１８０℃の範囲の温度で、数秒〜約３０分間、乾燥処理を施し、乾燥させる。その後、フィラメントは用途等に応じて、繊維長が２ｍｍ〜１００ｍｍとなるように切断されてよい。本発明の分割型複合繊維は、必要に応じて長繊維の形態で使用してもよい。
【００４２】
本発明の分割型複合繊維は、外力を加えることにより、極細繊維を発現する。例えば、ニードルパンチ及び／又は、高圧水流を噴射する水流交絡処理により、分割型複合繊維が割繊し、極細繊維を形成する。この極細繊維を含む繊維集合物は、柔軟な風合いかつ緻密な構成を有するものとなる。繊維集合物は、例えば、織物、編物、および不織布である。
【００４３】
本発明の繊維集合物は、本発明の分割型複合繊維を１０質量％以上含むことが好ましい。本発明の分割型複合繊維の含有量が１０質量％未満であると、繊維集合物において本発明の分割型複合繊維に由来する繊維の量が少なくなり、柔軟な風合いの繊維集合物を得られない場合がある。
【００４４】
本発明の分割型複合繊維は、カード機を通過する際に割繊し、極細繊維を形成する場合がある。一般に、カード機を通過する際に分割型複合繊維が割繊すると、ウェブ強力が低くなり、たるみが生じ、カード通過性が悪くなる。しかし、その場合においても、本発明の分割型複合繊維が割繊してできた極細繊維は、高い剛性を有しており、機械的強度に優れているので、ウェブ強力が低下することがなく、カード通過性に優れる。また、本発明の分割型複合繊維は、比較的小さな外力で分割させることができ、本発明の分割型複合繊維を用いて、繊維集合物を製造する場合には、割繊しやすく、極細繊維となってもカード通過性に優れているので、緻密で柔軟な風合いを有する繊維集合物を得ることができる。
【００４５】
本発明の繊維集合物が不織布である場合、不織布は、ニードルパンチ不織布、水流交絡不織布、サーマルボンド不織布、またはケミカルボンド不織布として提供されてよい。不織布は、極細繊維を含み、かつ繊維同士がニードルパンチ又は水流交絡処理により交絡されて成ることが好ましい。そのような不織布であれば、本発明の分割型複合繊維の分割性が良好であることに起因して、極細繊維が多く含まれ、かつ繊維同士が良好に交絡している。よって、この不織布は緻密である。不織布の緻密さは、例えば、通気度の大小で知ることができる。また、本発明の不織布は、ポリカーボネート成分の特徴に起因して、機械的強度、耐熱性に優れており、耐機械強度又は耐熱性の要求される分野、例えば、フィルターとして使用するのに適している。
【００４６】
本発明の不織布は、本発明の分割型複合繊維に必要に応じて他の繊維を混合して、繊維ウェブを作製し、これに水流交絡処理を施すことにより、製造することが好ましい。繊維ウェブの形態は、パラレルウェブ、クロスウェブ、クリスクロスウェブ、セミランダムウェブおよびランダムウェブ等のカードウェブ、エアレイウェブ、湿式抄紙ウェブ、ならびにスパンボンドウェブ等から選択されるいずれの形態であってもよい。繊維ウェブは、水流交絡処理による交絡性を考慮すると、カードウェブであることが好ましい。
【００４７】
水流交絡処理は、繊維ウェブを、搬送支持体の上に載置し、ウェブの片面または両面に水流を噴射して実施する。このとき、分割型複合繊維が割繊して極細繊維が形成されるとともに、繊維同士が交絡して、ウェブが一体化され、不織布が得られる。水流交絡処理条件は、繊維ウェブの目付および分割型複合繊維の所望の割繊度合、ならびに搬送支持体の速度等に応じて適宜設定することができる。例えば、孔径０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のオリフィスが、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の間隔で設けられたノズルから、水圧０．１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の水流を、繊維ウェブの表裏面側からそれぞれ１〜４回ずつ噴射するとよい。水圧が０．１ＭＰａ以下であると、繊維同士の交絡が不十分となり、得られた不織布において毛羽抜けが生じやすくなる場合がある。水圧が２０ＭＰａを越えると、繊維同士の交絡が強固になりすぎて、繊維の自由度が低下し、風合いが硬くなること場合がある。
【００４８】
本発明の不織布は、本発明の分割型複合繊維を１０質量％以上含むことが好ましい。本発明の分割型複合繊維の含有量が１０質量％未満であると、不織布において本発明の分割型複合繊維に由来する繊維の量が少なくなり、柔軟な風合いの繊維集合物を得られない場合がある。
【００４９】
本発明の不織布は、本発明の分割型複合繊維以外の他の繊維を混合して不織布としてもよい。本発明の分割型複合繊維以外に混合して用いる他の繊維としては、コットン、パルプおよび麻などの天然繊維、ビスコースレーヨン、溶剤紡糸セルロースおよびキュプラなどの再生繊維、ならびに合成樹脂から成る単一繊維および複合繊維が挙げられる。合成樹脂から成る単一または複合繊維は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、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およびポリブチレンサクシネートなどのポリエステル、ナイロン６およびナイロン６６などのポリアミド、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィン、ならびにアクリル系樹脂から選択される、１又は２以上の樹脂で構成されてよい。また、他の繊維は、本発明の分割型複合繊維から成る層に積層されていてもよい。
【００５０】
本発明の分割型複合繊維を含む不織布は、ワイパー、フィルター、補強材の材料として使用される。特に、この不織布は、本発明の分割型複合繊維の分割性が良好であることに起因して、極細繊維が多く含まれ、緻密であり、耐機械強度と耐熱性を有しており、フィルターの材料として好ましく使用される。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の内容について実施例を挙げて具体的に説明する。
【００５２】
＜繊維の製造＞
本発明の分割型複合繊維、他の分割型複合繊維、及びポリカーボネートの単一繊維を製造した。
【００５３】
［軟化点］
繊維製造前の樹脂について、ＪＩＳ−Ｋ−６８６３に準じて、測定した。
【００５４】
［ガラス転移点］
繊維製造前の樹脂について、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、−２０℃から２００℃まで昇温速度１０℃／ｍｉｎで昇温した時のガラス転移温度をガラス転移点とした。
【００５５】
［分割性］
目付７０ｇ／ｍ2のパラレルカードウェブを得るように、カード機を通過させた後、孔径０．１３ｍｍのオリフィスが、１ｍｍ間隔で設けられたノズルから、水圧３０ＭＰａの水流を、繊維ウェブの表裏面側からそれぞれ１回ずつ噴射した不織布を電子顕微鏡で観察し、分割型複合繊維の分割の状態を観察した。評価基準は次のとおりである。
【００５６】
Ａ：分割している繊維（一部分割している繊維を含む）が多い。
【００５７】
Ｂ：分割している繊維が半分程度である。
【００５８】
Ｃ：分割している繊維があまり無い。
【００５９】
Ｄ：ほとんど分割していない。
【００６０】
（試料１）
第一成分と第二成分とから成る、図１（ａ）に示すような、分割数が８である繊維断面を有する中実分割型複合繊維を製造した。第一成分として、ガラス転移点が約１４５℃、軟化点が２４０℃、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準じて測定温度３００℃、測定荷重１１．７６Ｎ（１．２ｋｇｆ）におけるメルトフローレートが７０ｇ／１０ｍｉｎであるポリカーボネート（商品名：ノバレックス７０２０Ａ、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）を用意した。第二成分として、融点が１６５℃、ＪＩＳ−Ｋ−７２１０に準じて測定温度２３０℃、測定荷重２１．１８Ｎ（２．１６ｋｇｆ）におけるメルトフローレートが２４ｇ／１０ｍｉｎ、密度が０．９０ｇ／ｃｍ3であるポリプロピレン（商品名：ＳＡ０３Ａ、日本ポリプロ（株）製）を用意した。
【００６１】
これらの２つの成分を、中実分割型複合ノズルを用い、第一成分／第二成分の複合比（容積比）を５／５とし、第一成分の紡糸温度を２７５℃、第二成分の紡糸温度を２７５℃として溶融押出し、繊度９ｄｔｅｘの紡糸フィラメントを得た。紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６２】
前記紡糸フィラメントを９０℃の熱水中で１．５倍に延伸し、繊度７ｄｔｅｘの延伸フィラメントとした。次いで、繊維処理剤を付与した後、フィラメント束を１１０℃で約０．５秒加熱して、スタッフィングボックス型クリンパーにて、機械捲縮を付与した。その後、１２０℃に設定したエアスルー熱処理機にて乾燥処理を施し、フィラメントを５１ｍｍの繊維長に切断して、分割型複合繊維を短繊維の形態で得た。
【００６３】
（試料２）
分割数が１６である繊維断面を有するノズルを用いたこと以外は、試料１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６４】
（試料３）
第二成分として、融点が１３５℃、ＪＩＳ−Ｋ−６９２２−２に規定される測定温度１９０℃、測定荷重２１．１８Ｎ（２．１６ｋｇｆ）におけるメルトフローレートが７ｇ／１０ｍｉｎであるポリエチレン（商品名：ＨＦ５６０、日本ポリエチレン（株）製）を用い、分割数が１６である繊維断面を有するノズルを用いたこと以外は、試料１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６５】
（試料４）
中空分割型複合ノズルを用いたこと以外は、試料１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６６】
（試料５）
分割数が１６である中空分割型複合ノズルを用いたこと以外は、試料１を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６７】
（試料６）
第一成分として、融点が２６５℃、２９０℃におけるメルトフローレートが８７ｇ／１０ｍｉｎであるポリエチレンテレフタレート（商品名：Ｔ−２００Ｅ、東レ（株）製）を用いたこと以外は、試料５を製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、表１に示す条件で分割型複合繊維を得た。この試料の製造においても、紡糸中、フィラメント同士の融着、糸切れは見られず、良好に紡糸できた。
【００６８】
（試料７）
試料１の第一成分のみを、単一型ノズルを用い、紡糸温度を２９５℃として溶融押出し、繊度５０ｄｔｅｘの紡糸フィラメントを得た。
【００６９】
（試料８）
試料１の第一成分のみを、単一型ノズルを用い、紡糸温度を２９５℃として溶融押出し、繊度３３ｄｔｅｘの紡糸フィラメントを得た。
【００７０】
（試料９）
試料１の第一成分のみを、単一型ノズルを用い、紡糸温度を２９５℃として溶融押出し、５００ｍ／ｍｉｎの速度で引き取り、繊度１７ｄｔｅｘの紡糸フィラメントを得ようとしたが、紡糸中、フィラメントに糸切れが発生し、紡糸することができなかった。
【００７１】
【表１】
【００７２】
試料１〜５は、紡糸性に優れ、融着した繊維や糸切れした繊維が殆ど無く、細繊度の繊維を得ることができた。
【００７３】
試料６は、細繊度の繊維を得ることができたが、ポリカーボネートの特性を有する繊維を得ることができなかった。
【００７４】
試料７及び８は、紡糸することができたが、細繊度のポリカーボネート繊維を得ることはできなかった。また、試料９は、細繊度の繊維を目指して、紡糸条件を調整したが、糸切れが多く、紡糸することができなかった。
＜不織布の製造＞
試料１〜６として製造した分割型複合繊維を使用して、不織布を製造した。
【００７５】
［試料Ａ］
試料１の分割型複合繊維のみを用い、目付約７０ｇ／ｍ2のパラレルカードウェブを製造し、これに水流交絡処理を施した。水流交絡処理は、孔径０．１３ｍｍのオリフィスが、１ｍｍ間隔で設けられたノズルを用いて、ウェブの表裏面に水圧３ＭＰａの柱状水流を各１回噴射した。水流交絡処理により分割型複合繊維が割繊された極細繊維が形成され、かつ繊維同士が交絡した。次いで、交絡後の繊維ウェブ（不織布）を、エアスルー熱処理機を用いて乾燥させ、不織布を得た。なお、乾燥温度は１４０℃、乾燥時間は６０秒とした。この不織布は、緻密で柔軟な風合いであった。
【００７６】
［試料Ｂ〜Ｆ］
試料２〜６の分割型複合繊維のみを用いて、試料Ａを製造するときに採用した手順と同様の手順に従って、不織布を得た。
【００７７】
試料Ａ〜Ｅの不織布は、分割型複合繊維が割繊し、発現した極細繊維が多数確認できた。試料Ｆの不織布は、分割型複合繊維が割繊しておらず、極細繊維はほとんど確認できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の分割型複合繊維は、ポリカーボネート成分を含む細繊度の繊維を良好に紡糸可能であり、さらに良好な分割性を有するため、極細繊維を形成する繊維として好ましく用いられ、種々の繊維集合物、特に不織布を製造するのに適している。また、この分割型複合繊維を用いて例えば水流交絡処理により製造される不織布は、極細繊維を多く含み、繊維同士が良好に交絡しているので、緻密且つ柔軟であり、ポリカーボネート繊維の特徴である耐熱性、耐衝撃性、機械的強度に優れているので、耐熱フィルターとして使用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施例における分割型複合繊維の断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ ポリカーボネート成分
２ ポリカーボネート以外の他の成分
３ 中空部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一成分と第二成分とを少なくとも含む分割型複合繊維であって、
前記第一成分はポリカーボネートを５０質量％以上含み、
前記第二成分はポリカーボネート以外の熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含み、
前記繊維の断面において、少なくとも前記第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されていることを特徴とする分割型複合繊維。
【請求項２】
前記熱可塑性ポリマーがオレフィン系ポリマーである請求項１に記載の分割型複合繊維。
【請求項３】
前記オレフィン系ポリマーがポリプロピレン又はポリエチレンを含む請求項２に記載の分割型複合繊維。
【請求項４】
前記分割型複合繊維の割繊前の繊度が１〜２０ｄｔｅｘである請求項１〜３のいずれか１項に記載の分割型複合繊維。
【請求項５】
前記分割型複合繊維の分割数が４〜３０である請求項１〜４のいずれか１項に記載の分割型複合繊維。
【請求項６】
前記分割型複合繊維が、中空繊維である請求項１〜５のいずれか１項に記載の分割型複合繊維。
【請求項７】
前記中空繊維の断面方向における中空率が、１〜５０％の範囲である請求項６に記載の分割型複合繊維。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維を含む繊維集合物。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維を含む不織布。
【請求項１】
第一成分と第二成分とを少なくとも含む分割型複合繊維であって、
前記第一成分はポリカーボネートを５０質量％以上含み、
前記第二成分はポリカーボネート以外の熱可塑性ポリマーを５０質量％以上含み、
前記繊維の断面において、少なくとも前記第一成分が他の成分により２以上のセグメントに区分されていることを特徴とする分割型複合繊維。
【請求項２】
前記熱可塑性ポリマーがオレフィン系ポリマーである請求項１に記載の分割型複合繊維。
【請求項３】
前記オレフィン系ポリマーがポリプロピレン又はポリエチレンを含む請求項２に記載の分割型複合繊維。
【請求項４】
前記分割型複合繊維の割繊前の繊度が１〜２０ｄｔｅｘである請求項１〜３のいずれか１項に記載の分割型複合繊維。
【請求項５】
前記分割型複合繊維の分割数が４〜３０である請求項１〜４のいずれか１項に記載の分割型複合繊維。
【請求項６】
前記分割型複合繊維が、中空繊維である請求項１〜５のいずれか１項に記載の分割型複合繊維。
【請求項７】
前記中空繊維の断面方向における中空率が、１〜５０％の範囲である請求項６に記載の分割型複合繊維。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維を含む繊維集合物。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の分割型複合繊維及び／又は分割型複合繊維の割繊により形成された繊維を含む不織布。
【図１】
【公開番号】特開２００９−８４７３７（Ｐ２００９−８４７３７Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５４５２４（Ｐ２００７−２５４５２４）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００２９２３）大和紡績株式会社 (173)
【出願人】（３０００４９５７８）ダイワボウポリテック株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【出願人】（０００００２９２３）大和紡績株式会社 (173)
【出願人】（３０００４９５７８）ダイワボウポリテック株式会社 (120)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]