JP2002194622A - 耐候性に優れた熱接着性繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 後工程等で熱接着処理を施すことにより、優
れた耐候性を有するものとなる熱接着性繊維を低コスト
で提供する。 【解決手段】 繊維を構成する芯成分がポリエステル、
鞘成分が芯成分より低融点で融点１５０〜１９０℃の共
重合ポリエステルであり、かつ、芯鞘質量比が１：１〜
５：１である芯鞘型の熱接着性繊維である。そして、芯
成分には耐候剤を含有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に耐候性が必要
とされる産業資材や生活資材用途に適した熱接着性繊維
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カーボン等の耐候剤を繊維中に練
り込んで耐候性を付与した原着繊維が産業資材用途や生
活資材分野に広く使用されている。しかし、殆どの場合
が単一型の繊維で繊維自体には接着性がなく、メッシュ
シート等の網状に加工して用いる用途では、繊維の交点
が接着されていないため目ずれを起こし、実用上使用で
きない。この対策としては、メッシュシート等に加工し
た後、塩化ビニール樹脂やアクリル樹脂等で加工等を施
し、経糸と緯糸の交点を固定して用いる方法が通例であ
る。

【０００３】しかし、近年、環境問題に対する認識が高
まり、脱塩化ビニール樹脂等の傾向が深まりつつあり、
このため樹脂加工を施さなくても十分使用に耐えられる
繊維が望まれるようになってきている。

【０００４】樹脂加工等を施さなくても目ずれの発生を
防ぐには、繊維の交点を溶融接着する方法や繊維自体に
熱接着性を付与する方法があり、前者は単一型繊維で行
うと接点部分の強力が弱くなる欠点がある。また、後者
の方法として、本出願人は、特願２０００−０２２１４
９号において、芯成分と鞘成分の融点に差のある繊維を
メッシュシート等の網目状に加工した後、鞘成分の融点
以上の温度に加熱し、繊維の交点を接着する方法を提案
した。後者のような芯成分と鞘成分の融点に差のある芯
鞘型の繊維を採用すると、交点部分での芯成分の強力低
下を最小限に抑えることが可能となるが、このような芯
鞘型熱接着性繊維においても、耐候性の向上が望がまれ
るようになってきた。

【０００５】一方、単一型の繊維に耐候剤を練り込む方
法としては、耐候剤の濃度が２０〜４０質量％程度にな
るように練り込んでマスターバッチ化したものを、目標
とする耐候剤濃度になるように混合して用いるため、繊
維全体に耐候剤が含有されている。しかし、芯鞘型の熱
接着性繊維に、単一型繊維と同様にして繊維全体に耐候
剤を練り込んで耐候性を向上させようとすると、多くの
場合、芯成分と鞘成分が異なる成分であることと、融点
差があるため、芯成分と鞘成分を各々ベースにしたマス
ターバッチ化が必要になるばかりでなく、耐候剤の変更
による色変更時の混合機等の清掃作業や紡糸装置のポリ
マーラインの洗浄ロス等が多大となり、コスト面で不利
益となり、満足されるものではなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決し、後工程等で熱接着処理を施すことにより、優
れた耐候性を有するものとなる熱接着性繊維を低コスト
で提供することを技術的な課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討した結果、製糸時に芯成分
へ耐候剤を練り込むことで、繊維にある程度の耐候性を
付与すれば、後工程で鞘成分を溶融接着する熱接着処理
を施すことで、さらに耐候性が向上することを見出して
本発明に到達した。すなわち、本発明は、次の構成を要
旨とするものである。 (1) 繊維を構成する芯成分がポリエステル、鞘成分が芯
成分より低融点で融点１５０〜１９０℃の共重合ポリエ
ステルであり、かつ、芯鞘質量比が１：１〜５：１であ
る芯鞘型の熱接着性繊維において、芯成分に耐候剤を含
有することを特徴とする耐候性に優れた熱接着性繊維。 (2) 鞘成分がテレフタル酸成分、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
分からなる共重合ポリエステルである上記(1) 記載の耐
候性に優れた熱接着性繊維。 (3) 芯成分の主成分がポリエチレンテレフタレートであ
る上記(1) 又は(2) 記載の耐候性に優れた熱接着性繊
維。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の耐候性に優れた熱接着性繊維は、主に産
業資材や生活資材用途に用いられるため、高い接着力と
強度が必要とされ、また良好な製糸性を得るためにも繊
維断面形状は補強成分となる芯成分、接着成分となる鞘
成分とが芯鞘構造であることが必要である。

【０００９】次に、芯成分に用いるポリエステルは、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、ポリエチレンナフタレート等の中でも、安価で汎用
性のあるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと
称す。）が好ましい。

【００１０】また、鞘成分は、摩擦や屈曲による芯成分
との剥離がし難い相溶性のある共重合ポリエステルが好
ましく、このような重合体は、２塩基酸又はその誘導体
の１種もしくは２種以上と、グリコール系の１種もしく
は２種以上とを反応させて得ることができる。

【００１１】２塩基酸の例としては、テレフタル酸、イ
ソフタル酸、フタル酸、Ｐ−オキシ安息香酸、５−ナト
リュウムスルホイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸
等の芳香族２塩基酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン
酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸の脂肪族２塩
基酸、１，２−シクロブタンジカルボン酸等の脂肪族２
塩基酸等が挙げられる。

【００１２】一方、グリコール類の例としては、エチレ
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、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタ
ンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンタンジオー
ル、Ｐ−キシレンクリコール等やポリエチレングリコー
ル、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレン
グリコール類が挙げられる。

【００１３】これらの２塩基酸又はその誘導体の１種も
しくは２種以上と、グリコール系の１種もしくは２種以
上からなる重合体は、熱的に安定性が良好であると共
に、原料が比較的安価に供給されるので工業的に有利で
ある。その中でも、特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
ジオール成分からなる共重合ポリエステルは、結晶化速
度が早く、紡糸時の冷却が容易であり、製糸性がよいの
で好ましい。また、鞘成分には製糸性や加工性の向上の
ために、重合時に添加された艶消し剤等を含有していて
もよい。

【００１４】さらに、鞘成分に用いる共重合ポリエステ
ルの融点は、芯成分の融点より低く、かつ、１５０〜１
９０℃、好ましくは１６０〜１８０℃であることが必要
である。融点がこの範囲より低いと、製糸時に芯成分、
好ましくはＰＥＴに近い温度になるために冷却が難しく
なり、高いと溶融接着時の加熱温度が高くなり、コス面
で不利益となるばかりでなく、溶融接着時の温度が高く
なると芯成分が強度低下を起すようになる。

【００１５】また、鞘成分の極限粘度〔η〕は０．５〜
０．７程度が好ましく、この範囲より小さいと複合形態
の斑が発生しやすく、大きいと製糸性が劣るようになっ
たり、溶融熱接着時の流動性が悪くなって、接着斑が発
生しやすくなるので好ましくない。

【００１６】一方、芯成分にＰＥＴを用いる場合、ＰＥ
Ｔの極限粘度〔η〕は０．７〜１．１程度が強度や寸法
安定性の点から好ましく、この範囲より小さいと強度が
劣り、大きいと収縮が大きくなって、製品の品位が劣る
ようになりやすいので好ましくない。

【００１７】次に、芯成分に練り込まれる耐候剤の種類
や色及びその濃度は、製糸性をあまり損なわず、耐候性
が向上すれば用途に応じて選択することができるが、中
でも安価で汎用性のあるカーボンが好ましい。

【００１８】また、芯成分に耐候剤を練り込む方法とし
ては、例えばポリエステル、好ましくはＰＥＴに耐候剤
を２０〜４０質量％程度の濃度で練り込んでマスターバ
ッチ化したものと、芯成分に用いるポリエステル、好ま
しくはＰＥＴとを、任意の耐候剤濃度になるように計量
混合機等を用いて混合して練り込む方法を採用すること
ができる。また、芯成分における耐候剤の濃度は０．２
〜２．０質量％程度、特に０．５〜１．０質量％程度が
好ましく、濃度がこの範囲より小さいと耐候性が劣るよ
うになり、大きいと製糸性が悪くなったり、強度が劣る
ようになりやすいので好ましくない。

【００１９】本発明の熱接着性繊維の芯鞘質量比は１：
１〜５：１、好ましくは２：１〜４：１であることが必
要である。鞘成分がこの範囲よりも大きくなると、コス
ト面で不利益となるばかりでなく強度が低下し、小さく
なると接着力が劣るようになる。

【００２０】本発明において、繊維の断面形状は特に限
定されるものではなく、鞘成分、芯成分とも異型でもよ
いが、紡糸口金が複雑になるので同心丸断面が好まし
い。また、加工時に熱接着処理を行うと、ほとんどの単
糸が融着してモノフィラメント化するため、繊維の単糸
繊度は、複合化が容易で製糸性もよく、常用の産業資材
用に多く用いられる５〜２０ｄｔｅｘ程度が好ましい。

【００２１】本発明の熱接着性繊維は、常用の溶融複合
紡糸装置で製造することができるが、一旦未延伸糸で巻
き取ると、鞘成分である共重合ポリエステルが低融点で
あることと、ガラス転移温度（ＴＧ）の低いものが多く
て解舒性等の問題が発生しやすいので、一旦巻き取るこ
となく連続して延伸を行い、配向結晶化を促進させた後
に巻き取るスピンドロー法が好ましく、コスト面でも有
利である。スピンドロー法における巻き取り速度は２０
００〜３０００ｍ／分程度が好ましく、この範囲より遅
いと生産性が劣り、速いと製糸性や強度が劣るようにな
りやすい。

【００２２】図１は、本発明の熱接着性繊維を製造する
際に用いる延伸巻取り装置の一実施態様を示す概略工程
図である。図１において、紡出した未延伸糸は、非加熱
の第１ローラ１に複数回掛けて引き取られ、引き続いて
加熱された第２ローラ２に複数回掛けて引き揃えられ、
加熱された第３ローラ３に複数回掛けて延伸された後、
加熱された第４ローラ４に複数回掛けて弛緩熱処理を施
され、目的とする熱接着性繊維としてワインダー５で巻
取られる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお、実施例における各物性値は、次の方法で測
定した。 （ａ）ＰＥＴ、共重合ポリエステルの極限粘度 フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒と
し、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。 （ｂ）強伸度 ＪＩＳＬ−１０１３に従い、島津製作所製オートグラフ
ＤＳＳー５００を用い、試料長２５ｃｍ、引っ張り速度
３０ｃｍ／分で測定した。 （Ｃ）耐候性の評価 各々得られた繊維４本を用いて、角打ち製紐を行い、熱
接着処理無しと、乾熱オーブンを用いて温度１７０℃で
１分間の熱接着処理を行った２種類のサンプルを作製
し、サンシャイン・カーボンアーク燈型耐候性試験機を
用いて１００時間と３００時間の照射を行ったサンプル
の強力を測定し、強力保持率を下記式で計算して求め
た。 試験機：サンシャイン・カーボンアーク・ウェザメータ
ー 光源の種類：ＷＳ型 ブラックパネル温度：６３±３℃ スプレーサイクル：１２０分中１８分 試験体の幅：製紐サンプル 試験体の数：暴露時間毎に５個 強力保持率の計算式 強力保持率（％）＝〔暴露後の強力／暴露前の強力〕×
１００

【００２４】実施例１ 芯成分として、極限粘度〔η〕０．８５のＰＥＴ（融点
２６０℃）と、極限粘度〔η〕０．７０のＰＥＴに耐候
剤としてカーボンを３０質量％練り込んでマスターバッ
チ化されたものとを、芯成分のカーボン濃度が０．６３
質量％となるようにドライブレンドしたものを用いた。

【００２５】また、鞘成分として、テレフタル酸とエチ
レングリコールとのエステル化反応で得られたテレフタ
ル酸成分とエチレングリコール成分とのモル比が、１：
１．１３のＰＥＴオリゴマーに、ε−カプロラクトンを
酸成分に対して１５モル％、及び１，４−ブタンジオー
ルをジオール成分に対して５０モル％の割合で添加して
重合された極限粘度［η］０．６４、融点１６０℃の共
重合ポリエステルを用いた。

【００２６】そして、常用の溶融複合紡糸装置に、孔直
径が０．５ｍｍの芯鞘型の溶融複合紡糸口金を装着し、
紡糸口金温度２９０℃、芯鞘重量比を３：１で紡出し、
長さ２０ｃｍ、温度３００℃に加熱された常設の加熱筒
内を通過させた後、長さ１５０ｃｍの横型吹き付け装置
で、温度１５℃の冷却風を０．６ｍ／秒で吹き付けて冷
却した。

【００２７】次いで、油剤を付与して速度４２５ｍ／分
の非加熱の第１ローラに４回掛けて引き取り、引き続き
速度４３４ｍ／分、温度１００℃の第２ローラに５回掛
けて引き揃えを行い、速度２０６１ｍ／分、温度１４０
℃の第３ローラに６回掛けて延伸熱処理を行い、その
後、速度２０２０ｍ／分、温度１２０℃の第４ローラに
６回掛けて弛緩熱処理を行った後、速度２０００ｍ／分
のワインダーに巻き取り、５５５ｄｔｅｘ／４８フィラ
メントの同心丸断面形状の芯鞘型熱接着性繊維を得た。

【００２８】実施例２ 芯鞘重量比を５：１にした以外は、実施例１と同様に行
った。

【００２９】比較例１ 芯成分にカーボンを練り込まずに行った以外は、実施例
１と同様に行った。

【００３０】比較例２ 鞘成分として、鞘成分と同じ共重合ポリエステルに３０
質量％のカーボンを練り込んでマスターバッチ化したも
のを用い、鞘成分のカーボン濃度が０．６３質量％にな
るよう練り込んだ以外は、比較例１と同様に行った。

【００３１】比較例３ 芯成分として、実施例１と同様にカーボンを練り込んだ
以外は、比較例２と同様に行った。得られた熱接着性繊
維の物性を表１に、耐候性試験の結果を表２に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】表１から明らかなように、実施例１〜２の
繊維は、比較例１〜２の繊維より強度はやや劣っている
ものの、十分満足できる強度であり、一方、比較例３の
繊維は強度が劣っていた。

【００３５】次に、耐候性試験の結果では、表２から明
らかなように、実施例１〜２の繊維は、熱接着処理の有
り無し共に比較例１〜２の繊維より優れていた。したが
って、比較例２のように、鞘成分にのみ耐候剤を練り込
んでも、耐候性の向上には殆ど効果がないことが判る。
また、芯鞘両成分に耐候剤を練り込んだ比較例３は、耐
候性は実施例１〜２より若干優れる程度であり、コスト
面から考えると優位性はない。

【００３６】また、実際に使用する状態に最も近い熱接
着処理後の耐候性は、実施例１〜２及び比較例１〜３の
全てのサンプルで、熱接着処理無しのサンプルより優れ
ていた。この要因としては、熱接着処理を行うことで、
繊維の形態がマルチフィラメントからモノフィラメント
化し、繊維全体の表面積が減少したために耐候性が向上
したものと推測される。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、芯成分にのみ耐候剤を
練り込むことで、繊維に耐候性を付与し、メッシュシー
ト加工等の網み目加工を行った後、熱接着処理を施すこ
とで繊維全体の表面積を減少させて、さらに耐候性能を
向上させることが可能となる熱接着性繊維が安価に提供
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の耐候性に優れた熱接着性繊維を製造す
る際に用いる延伸巻き取り装置の一実施態様を示す概略
工程図である。

【符号の説明】

１ 第１ローラ ２ 第２ローラ ３ 第３ローラ ４ 第４ローラ ５ ワインダー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維を構成する芯成分がポリエステル、
   鞘成分が芯成分より低融点で融点１５０〜１９０℃の共
   重合ポリエステルであり、かつ、芯鞘質量比が１：１〜
   ５：１である芯鞘型の熱接着性繊維において、芯成分に
   耐候剤を含有することを特徴とする耐候性に優れた熱接
   着性繊維。
2. 【請求項２】 鞘成分がテレフタル酸成分、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
   ジオール成分からなる共重合ポリエステルである請求項
   １記載の耐候性に優れた熱接着性繊維。
3. 【請求項３】 芯成分の主成分がポリエチレンテレフタ
   レートである請求項１又は２記載の耐候性に優れた熱接
   着性繊維。