JP2009041143A

JP2009041143A - 不織布用短繊維及び短繊維不織布

Info

Publication number: JP2009041143A
Application number: JP2007208010A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Iizuka; 恒夫飯塚
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-02-26

Abstract

【課題】低融点でありながら結晶性に優れたポリエステルからなり、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、かつ熱収縮率が小さく寸法安定性よく不織布を得ることができる不織布用短繊維及びこの不織布用短繊維を用いた短繊維不織布を提供する。
【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、融点（Ｔｍ）が１００〜１５０℃であり、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有し、かつＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足する共重合ポリエステルからなる短繊維であって、捲縮が付与されており、繊維長が１．０〜３０ｍｍであることを特徴とする不織布用短繊維。ｂ／ａ≧０．０５（ｍＷ／ｍｇ・℃）・・・（１）
【選択図】図１

Description

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からなる捲縮が付与された短繊維であり、乾熱収縮率が低く、熱接着性に優れ、主として乾式不織布や湿式不織布等に用いることが好適な不織布用短繊維及びこの不織布用短繊維を用いた短繊維不織布に関するものである。

近年、衛生材料分野をはじめとして、様々な分野において、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂からなる短繊維を用い、均一に分散させて、バインダー樹脂による接着や熱風による接着、熱ロールによる圧着、高圧水流や金属針による交絡等により得られる乾式、湿式不織布が使用されている。

このような短繊維の一例として、熱接着性を有するものとして、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。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、芯部は溶融せずに繊維形態を保持し、鞘部のみが溶融することにより熱接着し、強度に優れた不織布を得ることができる。

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。そのため、熱接着処理の際に繊維が収縮し、得られた不織布や繊維構造物等は寸法安定性が悪くなり、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。

上記問題を解決するものとして、特許文献１には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。

この複合繊維によれば、鞘部の共重合体は結晶性であり明確な融点を示すため、熱接着処理の際に収縮することがなく、寸法安定性よく、不織布や繊維構造物等を得ることができ、得られた不織布や繊維構造物等は高温雰囲気下で使用した際の耐熱性にも優れたものとなる。

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、熱接着させ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。

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。

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。
特開２００６−１１８０６６号公報

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からなり、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、かつ熱収縮率が小さく寸法安定性よく不織布を得ることができる不織布用短繊維及びこの不織布用短繊維を用いた短繊維不織布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、次の（イ）、（ロ）を要旨とするものである。
（イ）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（Ｔｍ）が１００〜１５０℃であり、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有し、かつＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足する共重合ポリエステルからなる短繊維であって、捲縮が付与されており、繊維長が１．０〜３０ｍｍであることを特徴とする不織布用短繊維。
ｂ／ａ≧０．０５（ｍＷ／ｍｇ・℃）・・・（１）
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。
（ロ）（イ）記載の不織布用短繊維を１０〜９０質量％含有するウエブからなり、不織布用短繊維の少なくとも一部が溶融して接着成分を成していることを特徴とする短繊維不織布。

本発明の不織布用短繊維は、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からなるため、通常の製造装置を用いて紡糸延伸を行い、捲縮を付与することができ、操業性よく生産することができる。そして、延伸・熱処理工程において繊維の融解・膠着が生じることなく高温で熱処理することができるので、熱収縮率の低い短繊維とすることができ、特定の形状を有する捲縮を付与することも可能となる。このため、本発明の不織布用短繊維は、乾、湿式不織布用途に好適に用いることができ、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、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る。さらに、熱接着処理の際の熱収縮が小さいので、寸法安定性よく不織布を得ることが可能となる。

そして、本発明の短繊維不織布は、上記のような不織布用短繊維を１０〜９０質量％含有するウエブからなり、熱接着処理により不織布用短繊維の少なくとも一部が溶融して接着成分を成しているものであり、乾式不織布、湿式不織布、エアレイド法による不織布のいずれにおいても低い温度で熱接着加工することができ、かつ熱収縮率が小さいため寸法安定性よく得ることができ、地合の良好な品位の高いものとなる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の不織布用短繊維は、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（Ｔｍ）が１００〜１５０℃である共重合ポリエステル（以下、ポリエステル（Ａ）とする）からなるものであって、中でもポリエステル（Ａ）のみからなることが好ましい。

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、本発明の短繊維より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処理温度を高くする必要があり、加工性、経済性に劣る。また、熱接着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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、溶融紡糸工程において単糸間の溶着を生じることなく、操業性よく紡糸することが可能となる。そして、後述する（１）式を満足することができるものとなる。

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、溶融紡糸工程において単糸間の溶着が生じることとなる。また、後述する（１）式を満足することができない。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。

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。

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^２／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、後述する（１）式を満足することが困難となりやすい。

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。

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。

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。

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。

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。

そして、本発明の不織布用短繊維を形成するポリエステル（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０．５以下とすることが好ましい。
ｂ／ａ≧０．０５（ｍＷ／ｍｇ・℃）（１）

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、不織布用短繊維を試料とし、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）で測定する。

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。図１に示すように、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。

ｂ／ａは、降温時の結晶性を表す指標であり、ｂ／ａの値が高いと降温時の結晶化速度が速く、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、降温時の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・熱処理工程において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。

上記したように、ｂ／ａは、ポリエステル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。

さらに、本発明の不織布用短繊維は、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５％以下であることが好ましく、さらには４．５〜０．３％とすることが好ましい。

本発明における乾熱収縮率とは、ＪＩＳＬ−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。

（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。

従来のような明確な結晶融点を示さないポリマーを用いて短繊維を製造すると、溶融紡糸時においては繊維の溶着が生じやすく、延伸・熱処理工程においては熱処理温度を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く、熱接着時の収縮が大きいものとなる。

本発明の不織布用短繊維は、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）からなるものであるため、溶融紡糸時に単糸間の溶着が発生することがない。さらに、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、特定の形状を有する捲縮を付与することもできる。

本発明の不織布用短繊維は、繊維長が１．０〜３０ｍｍ、かつ捲縮が付与されているものである。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る。
なお、繊維長はＪＩＳＬ１０１５８．４．１Ａ法に基づき測定したものである。

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機械捲縮が付与されているものが好ましい。中でも本発明の不織布用短繊維は、以下に示すような特定の形状を呈する捲縮が付与されていることが好ましい。

すなわち、本発明の不織布用短繊維は、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（２）式を満足するものであることが好ましい。
（２）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

そして、単糸繊度は０．３〜２０dtexとすることが好ましく、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ＪＩＳＬ１０１５８．５．１Ｂ法に基づき測定するものである。

つまり、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。

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。

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。

本発明の不織布用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（２）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。

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。

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。

さらに、本発明の不織布用短繊維は、下記（３）式を満足することが好ましい。
０．１Ｔ＋３．８≦捲縮数≦０．３Ｔ＋７．３・・・（３）式〔Ｔは単糸繊度のデシテックス（dtex）数〕
この捲縮数とは、ＪＩＳＬ１０１５８．１２．１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。

捲縮数が（３）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、（３）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。

さらに、本発明の不織布用短繊維は、下記（４）式を満足することが好ましい。
０．８Ｔ＋０．３≦捲縮率≦１．０Ｔ＋４．９・・・（４）式〔Ｔは単糸繊度のデシテックス（dtex）数〕
この捲縮率とは、ＪＩＳＬ１０１５８．１２．２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。

捲縮率が（４）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、（４）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。

なお、本発明の不織布用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。

本発明の不織布用短繊維は、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。

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。

また、湿式不織布においても、繊維−繊維間や繊維−機械間の摩擦による静電気の発生により繊維塊が発生することを防ぐことができるものであり、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。

本発明の不織布用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、本発明の不織布用短繊維を形成するポリエステル（Ａ）の融点より高い融点を持つ繊維を主体繊維とし、本発明の不織布用短繊維をバインダー繊維として用いることが好ましい。

次に、本発明の短繊維不織布について説明する。本発明の短繊維不織布は、上記したように乾式不織布や湿式不織布とすることが好ましく、本発明の不織布用短繊維をバインダー繊維として用いることが好ましい。そして、不織布中の本発明の不織布用短繊維の含有量を１０〜９０質量％とするものであり、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。

そして、本発明の不織布用短繊維は、ウエブを構成する不織布用短繊維の少なくとも一部（一部もしくは全部）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。

本発明の短繊維不織布においては、不織布用短繊維が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、本発明の不織布用短繊維が熱処理により溶融して接着成分となっても、ウエブの段階で主体繊維と本発明の不織布用短繊維が均一なウエブを形成しているため、本発明の不織布用短繊維が溶融してできる不織布の接着点が非連続の点状のものとなり、熱処理後の不織布は柔軟性に優れたものとなる。

本発明の短繊維不織布中の不織布用短繊維の含有量が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できない。一方、含有量が９０質量％を超えると、主体繊維の含有量が少なくなり、十分な機械的特性を有する不織布を得ることができない。

なお、本発明の短繊維不織布に用いる主体繊維としては特に限定するものではないが、得られる不織布の均一性、柔軟性等の風合いを考慮すると、単糸の捲縮形状が本発明の不織布用短繊維と同様のものであり、本発明における（２）、（３）、（４）式の形状、捲縮数、捲縮率を満足する短繊維とすることが好ましい。

このような主体繊維しては、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。

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。

次に、本発明の不織布用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、このチップを通常の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不織布用短繊維を得る。なお、（２）〜（４）式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。

次に、本発明の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不織布用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。

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、本発明の不織布用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、不織布用短繊維の少なくとも一部を溶融させて接着成分とし、主体繊維同士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。

また、湿式不織布の場合、本発明の不織布用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、不織布用短繊維の少なくとも一部を溶融させて接着成分とし、主体繊維同士を接着させて、湿式不織布を得る。

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）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）ポリマー組成
得られた不織布用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。
（ｆ）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。
（ｇ）不織布用短繊維の乾熱収縮率（％）
前記の方法で測定した。
（ｈ）繊維塊の生成
得られた不織布用短繊維を図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
（ｉ）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^２）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１０％以下、中でも９．０％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、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を○、柔軟性に乏しいものを×として２段階評価した。

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^２／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。
このようにして得られた極限粘度０．９５、融点１２８℃の酸性分として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％のタルクを含有する共重合ポリエステルチップを紡糸装置に供給し、紡糸温度２２０℃、吐出量３０７ｇ／分、紡糸孔数５１８、紡糸速度８５０ｍ／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２．６２倍、延伸温度５０℃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付与条件をニップ圧０．３９ＭＰa、スタフィン圧０．０７ＭＰaとして、捲縮数５．５個／２５ｍｍ、捲縮率４．０％の捲縮を付与した。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紡績用油剤を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）７０／３０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：１３８℃）、バインダー繊維のほぼ全部を溶融させて接着成分とし、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）７０／３０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を箱型熱風乾燥機を用い、温度１３８℃、５分間熱処理を施し、バインダー繊維のほぼ全部を溶融させて接着成分とし、主体繊維同士を接着させて目付５０ｇ／ｍ^２の湿式不織布を得た。

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に示す含有量とした以外は実施例１と同様にして短繊維を得た。この短繊維をバインダー繊維とし、実施例１と同様にして乾式、湿式不織布を得た。

比較例３
結晶核剤のタルクを含有しなかった以外は、実施例１と同様にして短繊維を得た。

実施例４
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^２／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。
このようにして得られた極限粘度０．９８、融点１３０℃の酸性分として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％のタルクを含有する共重合ポリエステルチップを紡糸装置に供給し、紡糸温度２２０℃、吐出量３０７ｇ／分、紡糸孔数５１８、紡糸速度８５０ｍ／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１１万デシテックスのトウ状にした未延伸繊維に、実施例１と同様にして延伸、熱処理を行い、捲縮を付与し、単糸繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５ｍｍの短繊維を得た。
得られた短繊維をバインダー繊維とし、実施例１と同様にして乾式、湿式不織布を得た。

実施例５〜６、比較例４〜５
結晶核剤のタルクの添加量を変更し、表１に示す含有量とした以外は、実施例４と同様にして短繊維を得た。得られた短繊維をバインダー繊維とし、実施例４と同様にして乾式、湿式不織布を得た。

比較例６
結晶核剤のタルクを含有しなかった以外は、実施例４と同様にして短繊維を得た。

比較例７
ＨＤの供給量を変更して重縮合反応を行い、極限粘度０．８５、融点２００℃の酸性分としてＴＰＡ、グリコール成分としてＥＧ８０ｍｏｌ％、ＨＤ２０ｍｏｌ％からなり、結晶核剤として０．５質量％のタルクを含有する共重合ポリエステルチップを用いた以外は実施例１と同様にして短繊維を得た。得られた短繊維をバインダー繊維とし、実施例１と同様にして乾式、湿式不織布を得た。

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、捲縮数６．１個／２５ｍｍ、捲縮率４．８％の捲縮を付与した。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紡績用油剤を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。

実施例１〜６、比較例１〜７、参考例１で得られた短繊維の特性値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１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜６の短繊維は、（１）式を満足し、結晶性に優れており、紡糸操業性よく得ることができた。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。またこれらの短繊維は、（２）〜（４）式を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面積収縮率（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、柔軟性ともに優れるものであった。

一方、比較例１、４の短繊維は、結晶核剤としてのタルク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、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。このため得られた不織布は地合、柔軟性ともに劣るものであった。比較例２、５の短繊維は、結晶核剤の含有量が少なすぎたため、結晶性に劣るものとなり、紡糸操業性が悪く、ヒートドラム温度を実施例１や４と同様の温度では熱処理できず、熱処理温度を低くしたため、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、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ず、得られた不織布は地合、柔軟性に劣るものであった。比較例３、６の短繊維は、結晶核剤を含有していなかったため、結晶性に劣るものとなり、紡糸時に糸条の溶着が発生し、繊維を得ることができなかった。比較例７の短繊維は、ＨＤが５０モル％未満であったため、融点が１５０℃を超えるものであり、実施例１と同様の熱処理温度では溶融せず、不織布を得ることができなかった。

実施例７〜１６
押し込み式クリンパーで捲縮を付与する条件を表２に示すように種々変更し、表２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１と同様に行って短繊維を得、さらに、実施例１と同様にして乾式、湿式不織布を得た。

実施例７〜１６で得られた短繊維の特性値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。

表２から明らかなように、実施例７〜１６の短繊維は、実施例１の短繊維において捲縮形態を変更したものであり、中でも実施例７〜１２の短繊維は（２）〜（４）式を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、柔軟性に優れるものであった。

実施例１７〜２０、比較例８
バインダー繊維として実施例１の短繊維を用い、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）を表３に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして乾式不織布を得た。

得られた乾式不織布の評価結果を表３に示す

表３から明らかなように、実施例１７〜２０の乾式不織布は、本発明の不織布用短繊維を適量含有するものであったため、地合、柔軟性ともに優れるものであった。

一方、比較例８では、バインダー繊維の含有量が少なすぎたため、接着成分が不足し、不織布を得ることができなかった。

実施例２１〜２４、比較例９
バインダー繊維として実施例１の短繊維を用い、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）を表４に示す値に変更した以外は、実施例１と同様にして湿式不織布を得た。

得られた湿式不織布の評価結果を表４に示す

表４から明らかなように、実施例２１〜２４の湿式不織布は、本発明の不織布用短繊維を適量含有するものであったため、地合、柔軟性ともに優れるものであった。

一方、比較例９では、バインダー繊維の含有量が少なすぎたため、接着成分が不足し、不織布を得ることができなかった。

本発明におけるＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線の一例である。本発明の不織布用短繊維の捲縮形態を示す拡大説明図である。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。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。

Claims

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（Ｔｍ）が１００〜１５０℃であり、結晶核剤を０．０１〜５．０質量％含有し、かつＤＳＣより求めた降温結晶化を示すＤＳＣ曲線が下記式（１）を満足する共重合ポリエステルからなる短繊維であって、捲縮が付与されており、繊維長が１．０〜３０ｍｍであることを特徴とする不織布用短繊維。
ｂ／ａ≧０．０５（ｍＷ／ｍｇ・℃）・・・（１）
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。
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（２）を満足し、かつ単糸繊度が０．３〜２０dtexである請求項１記載の不織布用短繊維。
０．０１Ｔ＋０．１０≦Ｈ／Ｌ≦０．０２Ｔ＋０．２５・・・（２）
Ｔは単糸繊度のデシテックス（dtex）数
短繊維を構成する共重合ポリエステルの融点を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１〜２いずれかに記載の不織布用短繊維。
請求項１〜３いずれかに記載の不織布用短繊維を１０〜９０質量％含有するウエブからなり、不織布用短繊維の少なくとも一部が溶融して接着成分を成していることを特徴とする短繊維不織布。