繊維の製造方法
【課題】本発明は、不織布などのバインダー繊維として主体繊維の熱安定性を損なうことなく、かつ、寸法安定性、接着性に優れた、溶融紡糸可能な熱可塑性ポリマーの非晶質繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】溶融紡糸可能な熱可塑性ポリマーからなる紡糸速度５００ｍ／分〜３０００ｍ／分で紡糸した繊維を延伸、熱固定処理することなく結晶化温度以下の温度で熱処理し、ＤＳＣ測定による結晶化熱量が１０Ｊ／ｇ以上でありかつ１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下とすることを特徴とする繊維の製造方法。
【解決手段】溶融紡糸可能な熱可塑性ポリマーからなる紡糸速度５００ｍ／分〜３０００ｍ／分で紡糸した繊維を延伸、熱固定処理することなく結晶化温度以下の温度で熱処理し、ＤＳＣ測定による結晶化熱量が１０Ｊ／ｇ以上でありかつ１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下とすることを特徴とする繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、非晶質繊維でありながら熱収縮率が小さいことにより、熱圧着性とともに寸法安定性に優れた繊維を得るための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維は様々な用途に用いられるが、その用途の一つに不織布が上げられる。不織布は形態安定性を主体繊維で保持し、紙強力や接着強力をバインダーと呼ばれる繊維を用いて発現させている。
【０００３】
バインダー繊維は一般的に主体繊維に比べ低融点の繊維を用いることが多い。例えば、ポリエステル繊維の場合には、主体繊維の他に５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合系未延伸糸と収縮率を規定したポリエステル系バインダー繊維からなる感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維紙なるものが開示されている。（特許文献１）
さらに、低融点繊維の例としては１，４−ブタンジオール成分を含有した共重合ポリエステルの低収縮性熱接着性繊維が開示されている。（特許文献２）
これら繊維は、接着強力などの物性面では問題ないものの、主体繊維に比べ融点の低い繊維を用いているため熱的性質、特に長期耐熱性について不十分な物であった。
一方、未延伸繊維（非晶質ポリフェニレンサルファイド繊維）をバインダーとしたポリフェニレンサルファイド繊維からなる湿式不織布を用いた絶縁紙なるものが開示されている（特許文献３、４）。未延伸糸を使用するため耐熱性は問題ないものの、未延伸糸の熱収縮特性により、未延伸糸の含有量を増やすと紙の製造時に収縮が大きくなり皺、剥がれが発生し生産性が悪化する問題があった。
【０００４】
また、未延伸糸を用いた低収縮糸の製造方法としてポリエステル未延伸糸または部分配向糸をホットローラーで１．０５〜１．２０で延伸し熱セットを行う方法が開示されている。（特許文献５）しかし、この方法では、低収縮化は可能なものの熱セットにより結晶化させることを前提としているため、熱圧着による接着性は通常延伸糸と何ら変わることなく低いものであった。
【特許文献１】特開２００６−１４２５５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７０８４号公報
【特許文献３】特開２００５−３３０６４３号公報
【特許文献４】特開２００４−２８５５３６号公報
【特許文献５】特開２０００−３５５８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、不織布などのバインダー繊維として主体繊維の熱安定性を損なうことなく、かつ、寸法安定性、接着性に優れた、熱可塑性ポリマーの非晶質繊維の製造方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決すべく鋭意検討の結果、熱可塑性ポリマーの配向結晶化していない未延伸糸を特定条件で熱処理することにより、熱圧着性、寸法安定性を両立できることを見いだし、本発明に至った。
【０００７】
（１）熱可塑性ポリマーを紡糸速度５００ｍ／分〜３０００ｍ／分で紡糸した後、延伸及び熱固定処理することなく結晶化温度以下の温度で熱処理し、繊維のＤＳＣ測定による結晶化熱量を１０Ｊ／ｇ以上、かつ１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下とすることを特徴とする繊維の製造方法。
【０００８】
（２）熱処理温度が下記式の範囲であることを特徴とする（１）記載の繊維の製造法。
結晶化温度−５０℃≦熱処理温度≦結晶化温度−１０℃
（３）熱可塑性ポリマーが、ポリフェニレンサルファイドであることを特徴とする（１）または（２）記載の繊維の製造方法。
【０００９】
（４）熱処理温度が８０℃以上１１０℃であることを特徴とする（４）記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により製造される繊維は、非晶部を残していながらも、一般的な延伸熱固定された結晶化繊維と同様な熱収縮特性を示すため、結晶化繊維と同様の取り扱いをすることが出来、さらに、乾式不織布、湿式不織布などで高含有した場合でも、寸法安定性に優れ、かつ従来のバインダー繊維では達成できなかった耐熱性の保持も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の熱可塑性ポリマーは、ポリエ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、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維、ナイロン６、ナイロン５６、ナイロン６６、ナイロン９Ｔなどのナイロン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維などの既存の熱可塑性ポリマーが使用できる。
【００１２】
これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維が好ましい。さらに、耐熱性に優れるポリフェニレンサルファイド繊維がより好ましい。
【００１３】
本発明の熱可塑性ポリマーは、物性の低下をきたさない範囲で他成分を含有することが可能である。このとき他成分の含有範囲は５％以下が好ましく、さらに好ましくは３％以下である。他成分は共重合でも混合（ブレンド）でもかまわない。
【００１４】
本発明の繊維の製造方法では、繊維の繊度について特に限定はされないが、好ましくは単繊維繊度が０．１ｄｔｅｘ以上２０ｄｔｅｘ以下、さらに好ましくは１ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下である。
【００１５】
本発明における繊維の断面形状は、一般的な熱可塑性繊維と同様、様々な断面形状を付与することが出来る、例えば丸断面や三角、四角などの多角形断面やＣ型、中空断面、長扁平断面、十字、π型、＃型断面などが可能である。
【００１６】
本発明の繊維の製造方法では、溶融紡糸した繊維をそのまま長繊維で巻き取ってフィラメントとしたり、カットしてステープルファイバー、短カットファイバー等にしたりすることが出来る。このとき必要に応じて捲縮を付与することも可能である。
【００１７】
本発明においては、溶融紡糸可能な熱可塑性ポリマーを紡糸速度５００ｍ／分〜３０００ｍ／分で紡糸することが必要である。紡糸速度を５００以上とすることで後工程に必要な強力を得ることが出来、また、３０００ｍ／分以下の紡糸速度とすることで配向結晶化を極力抑制することが出来る。
【００１８】
熱可塑性のポリマーを紡糸するときの温度は、一般的な延伸糸を製造するときと同様に融点＋２０〜５０℃の温度で紡糸することが好ましい。このとき、融点測定は、例えば乾燥後のポリマーサンプルを約２ｍｇ精秤し、示差走査熱量計（例えば、島津製作所製、ＤＳＣ−６０）で窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温し、観察される主吸熱ピーク値を融点とすることで得ることが出来る。
また、紡糸装置についても、エクストルーダー型紡糸機、プレッシャメルター型紡糸機などが使用可能である。
また、紡糸して得られた繊維を、延伸及び熱固定処理することなく、結晶化温度以下の温度で熱処理することが必要である。非晶質を出来るだけ残すために、延伸や結晶化温度以上での熱固定処理をせずに、結晶化温度以下の温度で熱処理を施すことは重要である。
【００１９】
本発明の繊維の製造方法は、ＤＳＣ（示差走査熱量計）測定による結晶化熱量が１０Ｊ／ｇ以上であり、かつ１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下である繊維を得ることを目的としている。このときの結晶化熱量は、乾燥後の繊維サンプルを約２ｍｇ精秤し、示差走査熱量計（例えば、島津製作所製、ＤＳＣ−６０）で窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温し、観察される主発熱ピークの発熱量を測定することに得ることが出来る。
【００２０】
結晶化熱量を１０Ｊ／ｇ以上とすることで熱による圧着で繊維の変形力、接着力が大きくなる。それとともに、１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下と、一般的な延伸糸と同レベルにすることにより、織り編みや不織布、抄紙などの後工程で糸の熱収縮が小さく、一般的な延伸糸と同時に扱う場合でも、皺や剥離目付ムラなどを小さくすることが出来る。結晶化熱量は、２０J/ｇ以上がより好ましい。
【００２１】
結晶化熱量の上限は、全非晶状態の結晶化熱量以上にはならないので特に制限はないが、好ましくは４０Ｊ／ｇ以下が好ましい。
【００２２】
乾熱収縮率の測定方法はＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９ ８．１８．２ かせ収縮率（Ａ法）に拠り、枠周１．１２５ｍの検尺機を用いて、１２０回／ｍｉｎの速度で試料を巻き返し、巻き数２０回の小かせを作り、０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけてかせ長を測った。次に荷重を外し、収縮が妨げられないような方法で１５０℃の乾燥機中に吊り下げ３０分間放置後取り出し、室温まで放置後、再び０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけてかせ長を測り、次の式によって乾熱収縮率（％）を求め、５回の平均値を算出することが出来る。
Ｓｄ＝［（Ｌ―Ｌ１）／Ｌ］×１００
ここに、Ｓｄ：乾熱収縮率（％）
Ｌ：乾燥前の長さ（ｍｍ）
Ｌ１：乾燥後の長さ（ｍｍ）
乾熱収縮率の１５％以下が好ましく、より好ましくは１２％以下である。
【００２３】
本発明の繊維の製造方法における熱処理方法は、乾熱処理、湿熱処理どちらでも使用することができる。乾熱処理としては、例えばホットローラーなどによる接触熱処理、スリットヒーターなどによる非接触熱処理などが上げられる。また、湿熱処理では、スチーム、温浴などが使用できる。
【００２４】
本発明の繊維の製造方法における熱処理は、熱処理温度が下記式の範囲であることが好ましい。
結晶化温度−５０℃≦熱処理温度≦結晶化温度−１０℃
すなわち、熱処理温度が、未延伸糸の結晶化温度より５０℃低い温度〜未延伸糸の結晶化温度より１０℃低い温度の範囲内であることが好ましい。熱処理温度が結晶化温度−１０℃以下であれば、熱による結晶化を十分抑制することが出来、結晶化温度−５０℃以上であれば短時間で目的の収縮率を得ることが出来る。 結晶化温度は、乾燥後の繊維サンプルを約２ｍｇ精秤し、示差走査熱量計（例えば、島津製作所製、ＤＳＣ−６０）で窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温し、観察される主発熱ピークの温度を測定することにより得ることが出来る。
【００２５】
繊維が、非晶状態から結晶状態に変わると、分子が固定されるため熱による変形、接着性が低下する。このため結晶化温度以下で熱処理をする必要がある。さらに、上述のように結晶化温度をピーク値としているため、より結晶化を抑制するため結晶化温度−１０℃以下とすることが好ましい。
【００２６】
熱処理温度としては、例えばポリフェニレンサルファイド繊維であれば８０℃以上１２０℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは８０℃以上１１０℃以下である。
【００２７】
また、熱処理時間は本発明の物性を損なわない範囲であれば問題ないが、結晶化抑制効果を十分に発現させるためには高温時は出来るだけ短時間にしたほうが好ましい。しかし、短時間過ぎると熱処理による低収縮化の効果が発現しないため、好ましい熱処理時間は０．０１ｓｅｃ以上１時間以下である。
【実施例】
【００２８】
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
［測定・評価方法］
（１）粘度
東洋精機社製キャピログラフ１Ｂを用い、ズリ速度１０００ｓｅｃ−１での見かけ粘度を測定した。
【００３０】
（２）固有粘度（ＩＶ）
オルソクロロフェノール中２５℃で測定された値より算出した。
【００３１】
（３）結晶化熱量
乾燥後の繊維サンプルを約２ｍｇ精秤し、示差走査熱量計（島津製作所製、ＤＳＣ−６０）で窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温し、観察される主発熱ピークの発熱量を測定することにより行った。
【００３２】
（４）強度及び伸度
ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９ ８．５．１に拠って測定した。
【００３３】
試料に０．０３ｃＮ／ｄｔｅｘの初荷重をかけた状態で、引張試験機（インストロンジャパンカンパニィリミテッド ＭＯＤＥＬ５５００Ｒ型）のつかみにつかみ間隔２０ｃｍ、緩み０ｍｍで取り付け、引張速度２０ｃｍ／分の定速伸長にて試験を行った。
次の式によって引張強さ及び伸度（伸び率）を算出した。試験回数は１０回とし、その平均値を算出した。
Ｔｂ＝ＳＤ／Ｆ０
ここに、Ｔｂ：引張強さ
ＳＤ：切断時の強さ
Ｆ０：試料の正量繊度
伸度（％）＝［（Ｅ２−Ｅ１）／（Ｌ＋Ｅ１）］×１００
ここに、Ｅ１：緩み（ｍｍ）（＝０ｍｍ）
Ｅ２：切断時の伸び（ｍｍ）
Ｌ：つかみ間隔（ｍｍ）
（５）熱寸法変化率（乾熱収縮率）
ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９ ８．１８．２ かせ収縮率（Ａ法）に拠って測定した。
【００３４】
枠周１．１２５ｍの検尺機を用いて、１２０回／ｍｉｎの速度で試料を巻き返し、巻き数２０回の小かせを作り、０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけてかせ長を測った。次に荷重を外し、収縮が妨げられないような方法で１５０℃の乾燥機中に吊り下げ３０分間放置後取り出し、室温まで放置後、再び０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけてかせ長を測り、次の式によって乾熱収縮率（％）を求め、５回の平均値を算出した。
Ｓｄ＝［（Ｌ―Ｌ１）／Ｌ］×１００
ここに、Ｓｄ：乾熱収縮率（％）
Ｌ：乾燥前の長さ（ｍｍ）
Ｌ１：乾燥後の長さ（ｍｍ）
（６）簡易接着テスト
６ｍｍ長さにカットした繊維を、手漉き抄紙機を用い目付１００ｇ／ｍ２の湿式不織布とし、該不織布を、未乾燥のまま熊谷理機工業（株）社製ＫＲＫ回転型乾燥機（標準型）に投入し、温度１２０℃、処理時間約２．５ｍｉｎ／回で処理を行い湿式不織布のシワ、取り扱い性を評価した。シワについては、収縮シワのないものを良好（○）、収縮シワが発生しているものを不可（×）とした。また、取り扱い性については、乾燥機からの剥離が良好で、表面に毛羽が出ていないものを良好（○）、乾燥機からの剥離が良好で、表面毛羽があるものを可（△）、乾燥機からの剥離で紙が切断、表面毛羽が多いものを不可（×）とした。
【００３５】
実施例１
ポリフェニレンサルファイド樹脂として融点２８２℃、温度３２０℃での粘度２００Ｐａ・ｓの樹脂を用いた。このポリマーを既存の単成分紡糸機を用い３２０℃の温度で紡糸を行った。このとき、吐出量３５ｇ／分、チムニーは温度２５℃、風速２５ｍ／分、収束剤として平滑剤、静電剤、界面活性剤を主成分とする油剤を塗布し、紡糸速度１０００ｍ／分で引き取り、３５０．７ｄｔｅｘ−１２０フィラメントのポリフェニレンサルファイド未延伸糸を得た。この未延伸糸は強度１．０６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３５８％、を有し、ＤＳＣ測定による結晶化温度が１３０．７℃、熱量が３２．９Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が３５．９％であった。
【００３６】
この未延伸糸を、一旦巻き取った後、熱水処理機を使用して、９５℃の熱水で１５分間加熱処理を行い、結晶化熱量２３Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が３．６％の目的とする繊維を得た。
【００３７】
この繊維は簡易接着テストで、収縮皺もなく良好であった。
【００３８】
実施例２
ポリエチレンテレフタレートポリマーとして、融点２５２℃、固有粘度［η］＝０．６０のポリエチレンテレフタレートを用いた。このポリマーを既存の単成分紡糸機を用い２９０℃の温度で紡糸を行った。このとき、吐出量４０ｇ／分、チムニーは温度２５℃、風速２５ｍ／分、収束剤として平滑剤、静電剤、界面活性剤を主成分とする油剤を塗布し、紡糸速度１３５０ｍ／分で引き取り、２９６ｄｔｅｘ−１２０フィラメントのポリエチレンテレフタレート未延伸糸を得た。この未延伸糸は強度１．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４２０％、を有し、ＤＳＣ測定による結晶化熱量３８Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が４６．３％であった。
【００３９】
この未延伸糸を、９５℃の熱水で１５分間加熱処理を行い、結晶化熱量１９Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が４．２％の目的とする繊維を得た。
【００４０】
この繊維は簡易接着テストで、収縮皺もなく良好であった。
【００４１】
実施例３〜８
実施例１と同様にポリフェニレンサルファイドを用いて種々の紡糸速度で紡糸を行い一旦巻き取った後、温度を変えて熱水処理を行った。結果を表１に示す。
【００４２】
実施例９
熱風乾燥機で熱処理を行った以外は実施例１と同様にして目的の繊維を得た。結果を表１に示す。
【００４３】
比較例１
実施例１のポリフェニレンサルファイド未延伸糸を、既存の横型延伸機のホットローラーを用い、２００ｍ／分の速度でホットロールに６周回させつつ１３５℃で熱処理を行った。
【００４４】
この繊維は、結晶化熱量が０Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が３．３％であった。
【００４５】
この繊維は簡易接着テストで、接着せず、不織布は脆いままであった。
【００４６】
比較例２
実施例1のポリフェニレンサルファイド未延伸糸を、熱風乾燥機中で１５０℃×１０分間の熱処理を行った。
【００４７】
この繊維は、結晶化熱量が０Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が０．０％であった。
【００４８】
この繊維は簡易接着テストで、接着せず、不織布は脆いままであった。
【００４９】
比較例２
実施例１のポリフェニレンサルファイド未延伸糸を、そのまま用いた以外は実施例１と同様に簡易接着テストを行った。接着はしたものの、不織布面積が１／４程度に縮んでしまい、使用出来る物ではなかった。
【００５０】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、非晶質繊維でありながら熱収縮率が小さいことにより、熱圧着性とともに寸法安定性に優れた繊維を得るための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維は様々な用途に用いられるが、その用途の一つに不織布が上げられる。不織布は形態安定性を主体繊維で保持し、紙強力や接着強力をバインダーと呼ばれる繊維を用いて発現させている。
【０００３】
バインダー繊維は一般的に主体繊維に比べ低融点の繊維を用いることが多い。例えば、ポリエステル繊維の場合には、主体繊維の他に５−ナトリウムスルホイソフタル酸共重合系未延伸糸と収縮率を規定したポリエステル系バインダー繊維からなる感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維紙なるものが開示されている。（特許文献１）
さらに、低融点繊維の例としては１，４−ブタンジオール成分を含有した共重合ポリエステルの低収縮性熱接着性繊維が開示されている。（特許文献２）
これら繊維は、接着強力などの物性面では問題ないものの、主体繊維に比べ融点の低い繊維を用いているため熱的性質、特に長期耐熱性について不十分な物であった。
一方、未延伸繊維（非晶質ポリフェニレンサルファイド繊維）をバインダーとしたポリフェニレンサルファイド繊維からなる湿式不織布を用いた絶縁紙なるものが開示されている（特許文献３、４）。未延伸糸を使用するため耐熱性は問題ないものの、未延伸糸の熱収縮特性により、未延伸糸の含有量を増やすと紙の製造時に収縮が大きくなり皺、剥がれが発生し生産性が悪化する問題があった。
【０００４】
また、未延伸糸を用いた低収縮糸の製造方法としてポリエステル未延伸糸または部分配向糸をホットローラーで１．０５〜１．２０で延伸し熱セットを行う方法が開示されている。（特許文献５）しかし、この方法では、低収縮化は可能なものの熱セットにより結晶化させることを前提としているため、熱圧着による接着性は通常延伸糸と何ら変わることなく低いものであった。
【特許文献１】特開２００６−１４２５５０号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７０８４号公報
【特許文献３】特開２００５−３３０６４３号公報
【特許文献４】特開２００４−２８５５３６号公報
【特許文献５】特開２０００−３５５８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、不織布などのバインダー繊維として主体繊維の熱安定性を損なうことなく、かつ、寸法安定性、接着性に優れた、熱可塑性ポリマーの非晶質繊維の製造方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決すべく鋭意検討の結果、熱可塑性ポリマーの配向結晶化していない未延伸糸を特定条件で熱処理することにより、熱圧着性、寸法安定性を両立できることを見いだし、本発明に至った。
【０００７】
（１）熱可塑性ポリマーを紡糸速度５００ｍ／分〜３０００ｍ／分で紡糸した後、延伸及び熱固定処理することなく結晶化温度以下の温度で熱処理し、繊維のＤＳＣ測定による結晶化熱量を１０Ｊ／ｇ以上、かつ１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下とすることを特徴とする繊維の製造方法。
【０００８】
（２）熱処理温度が下記式の範囲であることを特徴とする（１）記載の繊維の製造法。
結晶化温度−５０℃≦熱処理温度≦結晶化温度−１０℃
（３）熱可塑性ポリマーが、ポリフェニレンサルファイドであることを特徴とする（１）または（２）記載の繊維の製造方法。
【０００９】
（４）熱処理温度が８０℃以上１１０℃であることを特徴とする（４）記載のポリフェニレンサルファイド繊維の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により製造される繊維は、非晶部を残していながらも、一般的な延伸熱固定された結晶化繊維と同様な熱収縮特性を示すため、結晶化繊維と同様の取り扱いをすることが出来、さらに、乾式不織布、湿式不織布などで高含有した場合でも、寸法安定性に優れ、かつ従来のバインダー繊維では達成できなかった耐熱性の保持も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の熱可塑性ポリマーは、ポリエ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、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維、ナイロン６、ナイロン５６、ナイロン６６、ナイロン９Ｔなどのナイロン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維などの既存の熱可塑性ポリマーが使用できる。
【００１２】
これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維が好ましい。さらに、耐熱性に優れるポリフェニレンサルファイド繊維がより好ましい。
【００１３】
本発明の熱可塑性ポリマーは、物性の低下をきたさない範囲で他成分を含有することが可能である。このとき他成分の含有範囲は５％以下が好ましく、さらに好ましくは３％以下である。他成分は共重合でも混合（ブレンド）でもかまわない。
【００１４】
本発明の繊維の製造方法では、繊維の繊度について特に限定はされないが、好ましくは単繊維繊度が０．１ｄｔｅｘ以上２０ｄｔｅｘ以下、さらに好ましくは１ｄｔｅｘ以上１０ｄｔｅｘ以下である。
【００１５】
本発明における繊維の断面形状は、一般的な熱可塑性繊維と同様、様々な断面形状を付与することが出来る、例えば丸断面や三角、四角などの多角形断面やＣ型、中空断面、長扁平断面、十字、π型、＃型断面などが可能である。
【００１６】
本発明の繊維の製造方法では、溶融紡糸した繊維をそのまま長繊維で巻き取ってフィラメントとしたり、カットしてステープルファイバー、短カットファイバー等にしたりすることが出来る。このとき必要に応じて捲縮を付与することも可能である。
【００１７】
本発明においては、溶融紡糸可能な熱可塑性ポリマーを紡糸速度５００ｍ／分〜３０００ｍ／分で紡糸することが必要である。紡糸速度を５００以上とすることで後工程に必要な強力を得ることが出来、また、３０００ｍ／分以下の紡糸速度とすることで配向結晶化を極力抑制することが出来る。
【００１８】
熱可塑性のポリマーを紡糸するときの温度は、一般的な延伸糸を製造するときと同様に融点＋２０〜５０℃の温度で紡糸することが好ましい。このとき、融点測定は、例えば乾燥後のポリマーサンプルを約２ｍｇ精秤し、示差走査熱量計（例えば、島津製作所製、ＤＳＣ−６０）で窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温し、観察される主吸熱ピーク値を融点とすることで得ることが出来る。
また、紡糸装置についても、エクストルーダー型紡糸機、プレッシャメルター型紡糸機などが使用可能である。
また、紡糸して得られた繊維を、延伸及び熱固定処理することなく、結晶化温度以下の温度で熱処理することが必要である。非晶質を出来るだけ残すために、延伸や結晶化温度以上での熱固定処理をせずに、結晶化温度以下の温度で熱処理を施すことは重要である。
【００１９】
本発明の繊維の製造方法は、ＤＳＣ（示差走査熱量計）測定による結晶化熱量が１０Ｊ／ｇ以上であり、かつ１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下である繊維を得ることを目的としている。このときの結晶化熱量は、乾燥後の繊維サンプルを約２ｍｇ精秤し、示差走査熱量計（例えば、島津製作所製、ＤＳＣ−６０）で窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温し、観察される主発熱ピークの発熱量を測定することに得ることが出来る。
【００２０】
結晶化熱量を１０Ｊ／ｇ以上とすることで熱による圧着で繊維の変形力、接着力が大きくなる。それとともに、１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下と、一般的な延伸糸と同レベルにすることにより、織り編みや不織布、抄紙などの後工程で糸の熱収縮が小さく、一般的な延伸糸と同時に扱う場合でも、皺や剥離目付ムラなどを小さくすることが出来る。結晶化熱量は、２０J/ｇ以上がより好ましい。
【００２１】
結晶化熱量の上限は、全非晶状態の結晶化熱量以上にはならないので特に制限はないが、好ましくは４０Ｊ／ｇ以下が好ましい。
【００２２】
乾熱収縮率の測定方法はＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９ ８．１８．２ かせ収縮率（Ａ法）に拠り、枠周１．１２５ｍの検尺機を用いて、１２０回／ｍｉｎの速度で試料を巻き返し、巻き数２０回の小かせを作り、０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけてかせ長を測った。次に荷重を外し、収縮が妨げられないような方法で１５０℃の乾燥機中に吊り下げ３０分間放置後取り出し、室温まで放置後、再び０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけてかせ長を測り、次の式によって乾熱収縮率（％）を求め、５回の平均値を算出することが出来る。
Ｓｄ＝［（Ｌ―Ｌ１）／Ｌ］×１００
ここに、Ｓｄ：乾熱収縮率（％）
Ｌ：乾燥前の長さ（ｍｍ）
Ｌ１：乾燥後の長さ（ｍｍ）
乾熱収縮率の１５％以下が好ましく、より好ましくは１２％以下である。
【００２３】
本発明の繊維の製造方法における熱処理方法は、乾熱処理、湿熱処理どちらでも使用することができる。乾熱処理としては、例えばホットローラーなどによる接触熱処理、スリットヒーターなどによる非接触熱処理などが上げられる。また、湿熱処理では、スチーム、温浴などが使用できる。
【００２４】
本発明の繊維の製造方法における熱処理は、熱処理温度が下記式の範囲であることが好ましい。
結晶化温度−５０℃≦熱処理温度≦結晶化温度−１０℃
すなわち、熱処理温度が、未延伸糸の結晶化温度より５０℃低い温度〜未延伸糸の結晶化温度より１０℃低い温度の範囲内であることが好ましい。熱処理温度が結晶化温度−１０℃以下であれば、熱による結晶化を十分抑制することが出来、結晶化温度−５０℃以上であれば短時間で目的の収縮率を得ることが出来る。 結晶化温度は、乾燥後の繊維サンプルを約２ｍｇ精秤し、示差走査熱量計（例えば、島津製作所製、ＤＳＣ−６０）で窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温し、観察される主発熱ピークの温度を測定することにより得ることが出来る。
【００２５】
繊維が、非晶状態から結晶状態に変わると、分子が固定されるため熱による変形、接着性が低下する。このため結晶化温度以下で熱処理をする必要がある。さらに、上述のように結晶化温度をピーク値としているため、より結晶化を抑制するため結晶化温度−１０℃以下とすることが好ましい。
【００２６】
熱処理温度としては、例えばポリフェニレンサルファイド繊維であれば８０℃以上１２０℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは８０℃以上１１０℃以下である。
【００２７】
また、熱処理時間は本発明の物性を損なわない範囲であれば問題ないが、結晶化抑制効果を十分に発現させるためには高温時は出来るだけ短時間にしたほうが好ましい。しかし、短時間過ぎると熱処理による低収縮化の効果が発現しないため、好ましい熱処理時間は０．０１ｓｅｃ以上１時間以下である。
【実施例】
【００２８】
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
［測定・評価方法］
（１）粘度
東洋精機社製キャピログラフ１Ｂを用い、ズリ速度１０００ｓｅｃ−１での見かけ粘度を測定した。
【００３０】
（２）固有粘度（ＩＶ）
オルソクロロフェノール中２５℃で測定された値より算出した。
【００３１】
（３）結晶化熱量
乾燥後の繊維サンプルを約２ｍｇ精秤し、示差走査熱量計（島津製作所製、ＤＳＣ−６０）で窒素下、昇温速度１０℃／分で昇温し、観察される主発熱ピークの発熱量を測定することにより行った。
【００３２】
（４）強度及び伸度
ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９ ８．５．１に拠って測定した。
【００３３】
試料に０．０３ｃＮ／ｄｔｅｘの初荷重をかけた状態で、引張試験機（インストロンジャパンカンパニィリミテッド ＭＯＤＥＬ５５００Ｒ型）のつかみにつかみ間隔２０ｃｍ、緩み０ｍｍで取り付け、引張速度２０ｃｍ／分の定速伸長にて試験を行った。
次の式によって引張強さ及び伸度（伸び率）を算出した。試験回数は１０回とし、その平均値を算出した。
Ｔｂ＝ＳＤ／Ｆ０
ここに、Ｔｂ：引張強さ
ＳＤ：切断時の強さ
Ｆ０：試料の正量繊度
伸度（％）＝［（Ｅ２−Ｅ１）／（Ｌ＋Ｅ１）］×１００
ここに、Ｅ１：緩み（ｍｍ）（＝０ｍｍ）
Ｅ２：切断時の伸び（ｍｍ）
Ｌ：つかみ間隔（ｍｍ）
（５）熱寸法変化率（乾熱収縮率）
ＪＩＳ Ｌ １０１３：１９９９ ８．１８．２ かせ収縮率（Ａ法）に拠って測定した。
【００３４】
枠周１．１２５ｍの検尺機を用いて、１２０回／ｍｉｎの速度で試料を巻き返し、巻き数２０回の小かせを作り、０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけてかせ長を測った。次に荷重を外し、収縮が妨げられないような方法で１５０℃の乾燥機中に吊り下げ３０分間放置後取り出し、室温まで放置後、再び０．０８８ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけてかせ長を測り、次の式によって乾熱収縮率（％）を求め、５回の平均値を算出した。
Ｓｄ＝［（Ｌ―Ｌ１）／Ｌ］×１００
ここに、Ｓｄ：乾熱収縮率（％）
Ｌ：乾燥前の長さ（ｍｍ）
Ｌ１：乾燥後の長さ（ｍｍ）
（６）簡易接着テスト
６ｍｍ長さにカットした繊維を、手漉き抄紙機を用い目付１００ｇ／ｍ２の湿式不織布とし、該不織布を、未乾燥のまま熊谷理機工業（株）社製ＫＲＫ回転型乾燥機（標準型）に投入し、温度１２０℃、処理時間約２．５ｍｉｎ／回で処理を行い湿式不織布のシワ、取り扱い性を評価した。シワについては、収縮シワのないものを良好（○）、収縮シワが発生しているものを不可（×）とした。また、取り扱い性については、乾燥機からの剥離が良好で、表面に毛羽が出ていないものを良好（○）、乾燥機からの剥離が良好で、表面毛羽があるものを可（△）、乾燥機からの剥離で紙が切断、表面毛羽が多いものを不可（×）とした。
【００３５】
実施例１
ポリフェニレンサルファイド樹脂として融点２８２℃、温度３２０℃での粘度２００Ｐａ・ｓの樹脂を用いた。このポリマーを既存の単成分紡糸機を用い３２０℃の温度で紡糸を行った。このとき、吐出量３５ｇ／分、チムニーは温度２５℃、風速２５ｍ／分、収束剤として平滑剤、静電剤、界面活性剤を主成分とする油剤を塗布し、紡糸速度１０００ｍ／分で引き取り、３５０．７ｄｔｅｘ−１２０フィラメントのポリフェニレンサルファイド未延伸糸を得た。この未延伸糸は強度１．０６ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３５８％、を有し、ＤＳＣ測定による結晶化温度が１３０．７℃、熱量が３２．９Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が３５．９％であった。
【００３６】
この未延伸糸を、一旦巻き取った後、熱水処理機を使用して、９５℃の熱水で１５分間加熱処理を行い、結晶化熱量２３Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が３．６％の目的とする繊維を得た。
【００３７】
この繊維は簡易接着テストで、収縮皺もなく良好であった。
【００３８】
実施例２
ポリエチレンテレフタレートポリマーとして、融点２５２℃、固有粘度［η］＝０．６０のポリエチレンテレフタレートを用いた。このポリマーを既存の単成分紡糸機を用い２９０℃の温度で紡糸を行った。このとき、吐出量４０ｇ／分、チムニーは温度２５℃、風速２５ｍ／分、収束剤として平滑剤、静電剤、界面活性剤を主成分とする油剤を塗布し、紡糸速度１３５０ｍ／分で引き取り、２９６ｄｔｅｘ−１２０フィラメントのポリエチレンテレフタレート未延伸糸を得た。この未延伸糸は強度１．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度４２０％、を有し、ＤＳＣ測定による結晶化熱量３８Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が４６．３％であった。
【００３９】
この未延伸糸を、９５℃の熱水で１５分間加熱処理を行い、結晶化熱量１９Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が４．２％の目的とする繊維を得た。
【００４０】
この繊維は簡易接着テストで、収縮皺もなく良好であった。
【００４１】
実施例３〜８
実施例１と同様にポリフェニレンサルファイドを用いて種々の紡糸速度で紡糸を行い一旦巻き取った後、温度を変えて熱水処理を行った。結果を表１に示す。
【００４２】
実施例９
熱風乾燥機で熱処理を行った以外は実施例１と同様にして目的の繊維を得た。結果を表１に示す。
【００４３】
比較例１
実施例１のポリフェニレンサルファイド未延伸糸を、既存の横型延伸機のホットローラーを用い、２００ｍ／分の速度でホットロールに６周回させつつ１３５℃で熱処理を行った。
【００４４】
この繊維は、結晶化熱量が０Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が３．３％であった。
【００４５】
この繊維は簡易接着テストで、接着せず、不織布は脆いままであった。
【００４６】
比較例２
実施例1のポリフェニレンサルファイド未延伸糸を、熱風乾燥機中で１５０℃×１０分間の熱処理を行った。
【００４７】
この繊維は、結晶化熱量が０Ｊ／ｇ、１５０℃×３０分の乾熱収縮率が０．０％であった。
【００４８】
この繊維は簡易接着テストで、接着せず、不織布は脆いままであった。
【００４９】
比較例２
実施例１のポリフェニレンサルファイド未延伸糸を、そのまま用いた以外は実施例１と同様に簡易接着テストを行った。接着はしたものの、不織布面積が１／４程度に縮んでしまい、使用出来る物ではなかった。
【００５０】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリマーを紡糸速度５００ｍ／分〜３０００ｍ／分で紡糸した後、延伸及び熱固定処理することなく結晶化温度以下の温度で熱処理し、繊維のＤＳＣ測定による結晶化熱量を１０Ｊ／ｇ以上、かつ１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下とすることを特徴とする繊維の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理における熱処理温度が下記式の範囲であることを特徴とする請求項１記載の繊維の製造法。
結晶化温度−５０℃≦熱処理温度≦結晶化温度−１０℃
【請求項３】
熱可塑性ポリマーが、ポリフェニレンサルファイドであることを特徴とする請求項１または２記載の繊維の製造方法。
【請求項４】
熱処理温度が８０℃以上１１０℃以下であることを特徴とする請求項３記載の繊維の製造方法。
【請求項１】
熱可塑性ポリマーを紡糸速度５００ｍ／分〜３０００ｍ／分で紡糸した後、延伸及び熱固定処理することなく結晶化温度以下の温度で熱処理し、繊維のＤＳＣ測定による結晶化熱量を１０Ｊ／ｇ以上、かつ１５０℃×３０分の乾熱収縮率を２０％以下とすることを特徴とする繊維の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理における熱処理温度が下記式の範囲であることを特徴とする請求項１記載の繊維の製造法。
結晶化温度−５０℃≦熱処理温度≦結晶化温度−１０℃
【請求項３】
熱可塑性ポリマーが、ポリフェニレンサルファイドであることを特徴とする請求項１または２記載の繊維の製造方法。
【請求項４】
熱処理温度が８０℃以上１１０℃以下であることを特徴とする請求項３記載の繊維の製造方法。
【公開番号】特開２０１０−７０８６０（Ｐ２０１０−７０８６０Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３６０５９（Ｐ２００８−２３６０５９）
【出願日】平成２０年９月１６日（２００８．９．１６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１６日（２００８．９．１６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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