JP2008223182A - 抗菌性を有する熱接着性ポリエステル長繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】抗菌剤を含有するポリマーからなり、抗菌性能に優れるとともに、熱収縮率が低い熱接着性繊維であって、この繊維を用いて得られる製品は熱接着処理後も寸法安定性に優れ、高温雰囲気下で使用しても接着強力の低下や変形が生じることのない抗菌性を有する熱接着性ポリエステル長繊維を提供する。
【解決手段】アルキレンテレフタレート単位を主体とする融点２２０℃以上のポリエステルＡと融点が１７０〜２１０℃の熱接着性成分であるポリエステルＢからなり、ポリエステルＡを芯部にポリエステルＢを鞘部に配した芯鞘型複合繊維であって、ポリエステルＢの融点より２０℃高い温度での乾熱収縮率が１６％以下であり、かつ抗菌剤を繊維質量に対して０．２〜１．０質量％含有していることを特徴とする、抗菌性を有する熱接着性ポリエステル長繊維。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱接着成分となる低融点ポリエステルを鞘部に配した芯鞘型のポリエステル長繊維であって、布帛やメッシュシート等の繊維構造物の接着用に好適に使用することができ、芯部及び又は鞘部に抗菌剤を含有することで、繊維構造物に抗菌性能を付与することができる抗菌性を有する熱接着性ポリエステル長繊維に関するものである。

ポリエステル繊維は優れた機械特性及び化学特性を有するため、広範囲に使用されている。近年消費者の価値観の多様性、衛生に対する意識の高まりにより種々の抗菌性繊維が実用化されている。

熱接着性複合繊維を用いて布帛やメッシュシート等の繊維構造体に抗菌性を付与する方法としては、繊維構造物を製造した後、後加工で抗菌剤を固定化する方法が提案されており、シリコン系第４級アンモニウム塩を用いる方法や脂肪族系第４級アンモニウム塩を用いる方法がある。

しかしながら、これらは布帛やメッシュシート等の繊維表面に抗菌剤を固着させているので、洗浄や摩擦、摩耗により脱落し、抗菌性が低下するという欠点を有する。

また、特許文献１には、イオン交換基を表面に含む繊維に銀イオンを結合させる方法や、同様の繊維に遷移金属イオンを結合させる方法が提案されている。しかしながら、これらはイオン交換基を繊維表面に導入させることが必要であり、アクリル繊維には有効であってもポリエステル繊維のような官能基の少ないポリマーには不適である。

上記の問題を解決するために、ポリエステルに抗菌性を有する粉体を含有させて、抗菌ポリエステル繊維を得る方法もこれまでに数多く提案されており、抗菌ゼオライト(銀ゼオライト)を溶融紡糸前にポリエステルに混合し、溶融紡糸して得られた抗菌性繊維等が知られている。

また、抗菌性繊維構造物を得る方法として、抗菌剤を含有させた熱接着繊維もしくはバインダー繊維を用いる方法が提案されており、例えば、特許文献２には低融点の鞘成分に抗菌剤を含有させた芯鞘型複合繊維が開示されている。

しかしながら、この公報に開示された抗菌性複合繊維は、鞘成分にイソフタル酸を共重合したポリエチレンテレフタレートを使用するものであったため、熱収縮率が高くなるという問題があった。

つまり、上記のような共重合ポリエステルは、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。そのため、繊維の製造時に熱固定することができず、熱収縮率が高いものとなる。そしてこのような繊維を用いて布帛やメッシュシート等の製品とし、熱接着処理すると、繊維が大きく収縮するため、製品の寸法安定性が悪くなるという問題があり、また、このような製品を高温雰囲気下で使用すると、接着強力が低下して変形するという問題があった。
特開昭５６−１４８９６５号公報 特開平７−５４２０８号公報

本発明は上記のような問題点を解決するものであって、抗菌剤を含有するポリマーからなり、抗菌性能に優れるとともに、熱収縮率が低い熱接着性繊維であって、この繊維を用いて得られる布帛やメッシュシート等の製品は熱接着処理後も寸法安定性に優れ、高温雰囲気下で使用しても接着強力の低下や変形が生じることのない抗菌性を有する熱接着性ポリエステル長繊維を提供することを技術的な課題とするものである。

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、アルキレンテレフタレート単位を主体とする融点２２０℃以上のポリエステルＡと融点が１７０〜２１０℃の熱接着性成分であるポリエステルＢからなり、ポリエステルＡを芯部にポリエステルＢを鞘部に配した芯鞘型複合繊維であって、ポリエステルＢの融点より２０℃高い温度での乾熱収縮率が１６％以下であり、かつ抗菌剤を繊維質量に対して０．２〜１．０質量％含有していることを特徴とする、抗菌性を有する熱接着性ポリエステル長繊維を要旨とするものである。

本発明の熱接着性ポリエステル長繊維は、抗菌剤を含有するポリマーからなり、抗菌性能に優れるとともに、熱収縮率が低い。このため、得られる織編物や不織布等の製品は熱接着処理後も寸法安定性に優れ、高温雰囲気下で使用しても接着強力の低下や変形が生じることがなく、様々な用途に使用することが可能となる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の熱接着性ポリエステル長繊維は、ポリエステルＡを芯部にポリエステルＢを鞘部に配した芯鞘型複合繊維である。

まず、芯部となるポリエステルＡは、アルキレンテレフタレート単位を主体とする融点２２０℃以上のものであり、中でも２４０〜２８０℃のものが好ましい。ポリアルキレンテレフタレートとしては、ポリエチレンテレフタレート(以下、ＰＥＴと略記する。)、ポリブチレンテレフタレート(以下、ＰＢＴと略記する。)等が好ましく、これらの単独重合体、もしくは、本発明の効果を損なわない範囲であれば、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等を１０モル％程度まで共重合させた共重合体でもよく、また、艶消し剤や滑剤等の添加物を含有していてもよい。

芯部の融点（Ｔｍ）が２２０℃未満であると、布帛やメッシュシート等の製品を熱接着処理する際の安定性が悪く、また、熱接着処理により布帛やメッシュシート等の製品の強度が低下するため好ましくない。

鞘部となるポリエステルＢは、融点が１７０〜２１０℃のものであり、中でもテレフタル酸成分、エチレングリコール成分を有し、１，４−ブタンジオール成分、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であることが好ましい。

このようなポリエステルＢとしては、テレフタル酸成分、エチレングリコール成分を含有し、かつ、１，４−ブタンジオール成分、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であることが好ましい。

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、紡糸時に単糸密着が発生して製糸性が悪くなりやすい。

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（ε−ＣＬ）が挙げられる。

１，４−ブタンジオール成分を共重合する場合、全グリコール成分に対して４０〜６０モル％となるようにすることが好ましい。共重合量が４０モル％未満であったり、６０モル％を超えると、融点が上がる傾向となり、本発明で規定する範囲外のものとなりやすい。

アジピン酸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。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％より多いと結晶性が低下し、紡糸時に単糸密着が発生して製糸性が悪くなりやすい。

上記のような１，４−ブタンジオール成分、脂肪族ラクトン成分及びアジピン酸成分は、ポリエステルＢ中に少なくとも一成分が共重合されていればよく、二成分以上が共重合されているものでもよい。

また、ポリエステルＢはガラス転移温度（Ｔｇ）が２０〜８０℃、結晶開始温度（Ｔｃ）が９０〜１４０℃のものが好ましい。Ｔｇが２０℃未満であると、溶融紡糸時に単糸密着の発生により製糸性が悪くなる。一方、８０℃を超えると、高温で延伸熱処理することが必要となり、延伸による塑性変形と同時に部分的な結晶化が始まり、芯部と鞘部との間で結晶化に差異が発生じるため、繊維構造にムラが生じ、糸切れが発生する等延伸性が低下する。

また、Ｔｃが９０℃未満であると、熱延伸工程で結晶化が進行してしまうため、延伸斑が生じ、延伸性が悪化するばかりか、次の熱処理工程において安定な結晶構造を再構築することが困難となり、十分な強度を有する繊維を得ることができない。

一方、Ｔｃが１４０℃を超えると、融点が２１０℃を超えることとなり、熱接着性繊維として不適当となる。

ポリエステルＢ中にもその効果を損なわない範囲であれば、酸化防止剤、艶消し剤、着色剤、滑剤、結晶核剤の添加剤を含有していてもよい。

ポリエステルＢの融点は１７０〜２１０℃である。融点が１７０℃未満であると、紡糸性が悪化するばかりか、延伸時に十分な熱処理を行うことができず、乾熱収縮率の高い繊維となる。一方、融点が２１０℃を超えると、熱接着処理時に高温での熱処理が必要となりコスト高となる。また、熱接着処理時にポリマーの熱分解が起こりやすくなる。

そして、本発明のポリエステル長繊維は、乾熱収縮率が１６％以下であり、中でも１５％以下であることが好ましい。特に、鞘成分のポリエステルＢを上記のような成分を含有する共重合ポリエステルとすることによって、紡糸後、熱延伸や熱処理を良好に行うことができるため、熱収縮率を低くすることができる。

乾熱収縮率は以下のように測定し、算出するものである。
本発明のポリエステル長繊維を筒編みして筒編地を作製し、編地上にペンでタテ１０ｃｍ、ヨコ１０ｃｍの正方形を描く。ビロード板にこの筒編地を載せ、熱風乾燥機で１５０℃、１５分間熱処理を行う。熱処理後、３０分以上自然冷却させ、ペンで描いた正方形のタテ、ヨコの長さを測定する。次の算出式で面積比から乾熱収縮率を算出する。
乾熱収縮率（％）＝［｛処理前面積（100ｃｍ^２）−処理後面積｝／処理前面積］×100

乾熱収縮率が１６％を超えると、本発明の繊維を用いた布帛やメッシュシート等の製品は、熱接着処理すると繊維が大きく収縮するため、製品の寸法安定性が悪くなり、さらには、このような製品を高温雰囲気下で使用すると、接着強力が低下して変形が生じる。

さらに、本発明の熱接着性ポリエステル長繊維は抗菌剤を含有しているものである。抗菌剤はポリエステルＡ、ポリエステルＢのいずれかもしくは両方に含有されていればよい。中でもポリエステルＢに含有されていることが好ましい。つまり、ポリエステルＢは熱接着成分であり鞘部に配されているものであるので、熱接着処理した際に鞘部が溶融すると、抗菌剤が繊維表面に露出するので抗菌効果が良好となる。

本発明における抗菌剤としては、リン酸ジルコニウム、二酸化カルシウム、二酸化チタン等に銀を担持させたものが用いられるが、抗菌性、製糸性、色調、コストの点で、リン酸ジルコニウム銀を主成分とするものが特に好ましい。リン酸ジルコニウム銀を主成分とする抗菌剤としては、東亜合成社から市販されている「ノバロンＡＧ−１００」(銀担持量１〜３質量％)「ノバロンＡＧ−３００」(銀担持量３〜５質量％) 「ノバロンＡＧ−１１００」(銀担持量１０〜１１質量％)等がある。

抗菌剤の含有量は、繊維質量に対して０．２〜１．０質量％、中でも０．３〜０．７質量％とすることが好ましい。抗菌剤の含有量が０．２質量％未満では十分な抗菌性を有する繊維が得られず、一方、１．０質量％を超えると抗菌効果が飽和するばかりでなく、製糸性が悪化したり、コスト高になったりして、好ましくない。

複合繊維における芯部と鞘部の割合は、質量比で４０／６０〜８０／２０、好ましくは５０／５０〜７０／３０とする。芯部の割合が小さすぎると繊維の強度が低下したり、紡糸性が低下したりする。一方、鞘部の割合が小さすぎると熱接着性が低下するとともに、安定した紡糸が困難となる。

本発明の熱接着性ポリエステル長繊維は、芯鞘型複合紡糸装置を用いて、溶融紡糸、延伸、熱処理することにより製造することができる。その際の製造方法については、紡糸工程で未延伸糸を得、延伸して製品とする二工程法、或いは紡糸の後に一旦捲き取ることなく延伸を行うスピンドロー法のどちらでもよい。

また、本発明の熱接着性ポリエステル長繊維は、単糸が複数集束してなるマルチフィラメントであっても、モノフィラメントであってもよい。

本発明の熱接着性ポリエステル長繊維は、単独で布帛やメッシュシート等にすることもできるが、主体繊維と併用して主体繊維の相互間を接着するバインダー繊維として用いることが好ましい。主体繊維とは、熱接着温度において溶融しない繊維を意味し、ＰＥＴ繊維やＰＢＴ繊維のようなポリエステル系のものが好ましく用いられる。

次に、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、特性値の測定、評価方法は、次のとおりである。
(a)極限粘度〔η〕
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合液を溶媒とし、温度２０℃で測定した。
(b) Ｔｍ、Ｔｇ、Ｔｃ
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−７型を用い、昇温速度１０℃／分で測定した。
(c)抗菌性
得られた熱接着性ポリエステル長繊維を用いて筒編地を作製し、回転式乾燥機を用いてポリエステルＢの融点＋２０℃の温度で１分間熱処理した。この布帛を用い、繊維製品衛生加工協議会（ＳＥＫ）のシェークフラスコ法により減菌率を測定し、減菌率差によって評価した。試料に黄色ブドウ状球菌の懸濁緩衝液（初発菌数Ａ０ ）を注加し、密閉溶液中で１５０回／分の頻度で１時間振盪し、振盪後の生菌数Ａ１を計測し、下式で減菌率を求め、抗菌剤含有試料の減菌率と抗菌剤非含有試料の減菌率との差(減菌率差)で評価した。（減菌率差が２６％以上の場合、抗菌性ありと判定した。）
減菌率（％）＝〔（Ａ０−Ａ１）／Ａ０〕×１００
洗濯後の抗菌性は、次の条件で洗濯した試料について、上記と同様にして減菌率を差を求めて評価した。家庭用洗濯洗剤を２ｇ／Ｌの濃度で含有する４０℃の水溶液で５分間洗濯し、流水洗を２分間行って脱水し、更に流水洗を２分間行って脱水した後、乾燥する操作を５０回繰り返す。
(d)乾熱収縮率
上記の方法で測定し、算出した。
(e)製糸性
24時間連続して紡糸を行い、この間の切れ糸回数により以下のように３段階で評価して、△以上を合格とした。
○：切糸なし
△：切糸１〜２回
×：切糸３回以上

実施例１〜９、比較例１〜６
鞘部を構成するポリエステルＢを次のようにして製造した。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が１／１．１３のオリゴマーに、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、１時間のエステル化反応を行った後、重縮合触媒としてテトラブチルチタネートを添加し、温度２６０℃、圧力１ｈｐａで３時間重縮合反応を行い、ポリエステルＢを得た。ポリエステルＢは、極限粘度０．６７、Ｔｍ１８０℃、Ｔｇ５０℃、Ｔｃ１１０℃であった。
芯部を構成するポリエステルＡとして、極限粘度０．６６、Ｔｍ２５６℃のＰＥＴを用いた。
そしてポリエステルＢに表１に示すリン酸ジルコニウム銀を主成分とする抗菌剤を繊維質量中での含有量が表１に示す値となるように添加し、表１に示す芯鞘複合比(質量比)の芯鞘型複合繊維を製造した。このとき、２成分複合溶融紡糸装置を用い、紡糸温度２８５℃、紡糸口金孔数２４孔、吐出量２９．５ｇ／分、引き取り速度３０００ｍ／分とし、得られた未延伸糸を延伸温度７０℃、熱セット１４５℃、延伸倍率１．８５で延伸し、５６デシテックス／２４フィラメントの熱接着性ポリエステル長繊維を得た。

実施例１０
ポリエステルＡとして、極限粘度０．８５、Ｔｍ２２５℃のＰＢＴを用いた以外は実施例２と同様に実施した。

比較例７
ポリエステルＢを極限粘度０．６７、Ｔｇ６０℃、流動開始温度１８０℃のイソフタル酸成分を２５モル％共重合したＰＥＴとし、芯鞘複合比、抗菌剤の種類及び含有量を表１に示す量とした以外は、実施例２と同様に実施した。

実施例１〜１０及び比較例１〜７で得られた熱接着性ポリエステル長繊維の特性値と評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜１０のポリエステル長繊維は、乾熱収縮率が１６％以下であり、得られた布帛の寸法安定性に優れるものであった。また、抗菌性に優れ、製糸性よく得ることができた。一方、比較例１、３、５のポリエステル長繊維は、抗菌剤の含有量が少なかったため、抗菌性に劣るものであった。比較例２、４、６のポリエステル長繊維は、抗菌剤の含有量が多すぎたため、紡糸、延伸時に糸切れが発生し、製糸性に劣るものであった。比較例７のポリエステル長繊維は、ポリエステルＢにイソフタル酸を共重合したＰＥＴを用いたため、乾熱収縮率が高くなり、得られた布帛は寸法安定性に劣るものであった。

Claims (2)

1. アルキレンテレフタレート単位を主体とする融点２２０℃以上のポリエステルＡと融点が１７０〜２１０℃の熱接着性成分であるポリエステルＢからなり、ポリエステルＡを芯部にポリエステルＢを鞘部に配した芯鞘型複合繊維であって、ポリエステルＢの融点より２０℃高い温度での乾熱収縮率が１６％以下であり、かつ抗菌剤を繊維質量に対して０．２〜１．０質量％含有していることを特徴とする、抗菌性を有する熱接着性ポリエステル長繊維。
2. ポリエステルＢが、テレフタル酸成分、エチレングリコール成分を有し、１，４−ブタンジオール成分、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である請求項１記載の抗菌性を有する熱接着性ポリエステル長繊維。