JP2009256819A - 長繊維不織布 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性の高いスパンボンド法によって、高速牽引により全融タイプの長繊維不織布を提供する。
【解決手段】 酸成分がテレフタル酸、ジオール成分が主として１，６−ヘキサンジオールからなる融点が１００〜１５０℃の共重合ポリエステルを用いてスパンボンド法によって得られる長繊維不織布であり、前記長繊維不織布の構成繊維の単糸繊度が５デシテックス以上、構成繊維の横断面形状が下式（１）を満足する異型断面であることを特徴とする長繊維不織布。
（１）Ａ／Ｂ≧１．４
上（１）式において、Ａは構成繊維の横断面の外周長さ、Ｂは構成繊維と同じポリエステルで構成された同じ繊度の繊維で断面形状が円形と仮定して算出した横断面の外周長さ
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱接着特性を有し、地合いが良好で強度斑のない長繊維不織布に関するものである。

ある一定の面積を有するもの同士を接着積層するためには、ホットメルトシートが多く使用されている。例えば、自動車用内装材において、繊維素材からなる表面材と基材とを接着する際に用いられている。この場合、表面材と基材との間にホットメルトシートを配して、加熱することによりホットメルトシートを溶融し両者を接着させるのである。ホットメルトシートとしては、低融点変性ポリマーによって形成された不織布状のものやフィルム形態のものがよく使用されている。

本出願人は、接着剤として機能するシートに強力を担わせるために特許文献１を提案した。特許文献１によれば、結晶性の高融点ポリエステルを芯部に配し、特定の低融点ポリエステルを鞘部に配した芯鞘型複合長繊維からなるスパンボンド不織布を接着シートとして用いることにより、熱接着においは、鞘部が接着剤として機能し、一方、芯部は繊維形態を保持しているため、接着強力を有しながらシートとしての強力も保持することができる。
特開２００１−３２５６号公報

上記特許文献１では、接着強力とシート強力の両者を有するものであるが、より強固な接着力が求められる場合は、シート全てが熱により溶融して接着剤として機能するものが適している。本発明の課題は、生産性の高いスパンボンド法によって、高速牽引により全融タイプの長繊維不織布を提供することにある。

接着剤として機能し得る低融点のポリマーは、一般的に曳糸性に劣るため、高速気流によって牽引するスパンボンド法では、紡糸した糸条は不安定となって糸切れが発生する。しかも、融点が低いため溶融したポリマーは冷えにくく、紡糸ノズル孔からエアーサッカーまでの距離が限られた距離しか設けられないスパンボンド法では、糸状同士の密着が発生し、地合いが良好で強度斑のない不織布を得ることは困難である。本発明者は、上記問題を検討した結果、結晶性を有する低融点のポリマーを用い、繊度と繊維の表面積とを特定の範囲にすることにより、曳糸性に劣るポリマーであってもスパンボンド法による高速気流で安定して紡糸延伸が可能で、地合いの良好な不織布を得ることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、酸成分がテレフタル酸、ジオール成分が主として１，６−ヘキサンジオールからなる融点が１００〜１５０℃の共重合ポリエステルを用いてスパンボンド法によって得られる長繊維不織布であり、前記長繊維不織布の構成繊維の単糸繊度が５デシテックス以上、構成繊維の横断面形状が下式（１）を満足する異型断面であることを特徴とするポリエステル長繊維不織布を要旨とするものである。
（１）Ａ／Ｂ≧１．４
上（１）式において、Ａは構成繊維の横断面の外周長さ、Ｂは構成繊維と同じポリエステルで構成された同じ繊度の繊維で断面形状が円形と仮定して算出した横断面の外周長さである。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明は、酸成分がテレフタル酸、ジオール成分が主として１，６−ヘキサンジオールからなる融点が１００〜１５０℃の共重合ポリエステルを用いてスパンボンド法によって得られる長繊維不織布である。

共重合ポリエステルにおいて、酸成分としてテレフタル酸を選択した理由は、得られるポリエステルの結晶性が良好となり、長繊維不織布を熱接着材として使用して高温雰囲気下で用いた場合であっても、接着強力を保持できるためである。ジオール成分は１，６−ヘキサンジオールを主たる成分とする。また、共重合ポリエステルの融点を所望のものとするために、エチレングリコールあるいはブタンジオールを適宜の量を共重合させるとよい。ジオール成分において１，６−ヘキサンジオールは主たる成分であるため、１，６−ヘキサンジオールはジオール成分中に５０モル％を超えて含まれる。共重合ポリエステルの融点を１００〜１５０℃とするためには、１，６ヘキサンジオールは５０モル％を超えて９５モル％以下の範囲とし、５モル％以上５０モル％未満の範囲にてエチレングリコールあるいはブタンジオールを共重合成分とすればよい。

本発明における共重合ポリエステルの融点を１００〜１５０℃とすることにより、高温雰囲気下において耐熱性を保持し、かつ、熱接着材として機能させる際の熱接着処理温度を高温に設定する必要がなく、良好に使用することができる。

共重合ポリエステルの結晶性を向上させるために、共重合ポリエステル中に公知の結晶核剤を含有させることが好ましい。結晶核剤としては、公知のものを適宜選択して用いればよいが、共重合するジオール成分がエチレングリコールの場合はタルクを用いるとよく、共重合するジオール成分がブタンジオールの場合はポリオレフィンワックスを用いるとよい。結晶核剤の含有量は、結晶核剤としての機能と紡糸性とを考慮して、適宜選択すればよいが、０．１〜５質量％がよい。

本発明の長繊維不織布を構成する繊維は、上記した共重合ポリエステルよりなる単相形態の繊維である。すなわち、貼り合せ型や芯鞘型等の形態にて高融点重合体と複合された複合形態ではなく、１００〜１５０℃という低融点の共重合体ポリエステルによる単相形態であるため、接着のための熱処理によって繊維を構成する重合体はすべて溶融し、すべてがバインダーとして機能するため、被接着物同士を強固に熱接着することができる。

本発明の長繊維不織布は、スパンボンド法によって得られる。スパンボンド法は、溶融紡糸工程から冷却・延伸工程、開繊工程、堆積工程までが直結していることから、生産効率に優れている。また、溶融紡糸工程から堆積工程までが直結しているため、紡糸ノズル孔より溶融吐出させた糸条が牽引細化されるまでの距離（紡糸ノズル孔からエアーサッカーの入り口までの距離）が限られた短い距離であり、スパンボンド法によって不織布を得るには、紡糸ノズル孔からエアーサッカーの入り口までの間で、溶融吐出した糸状は冷えなければならない。また、エアーサッカーによる延伸工程でも距離は限られており、この限られた延伸工程内で溶融吐出した糸状を延伸・配向させなければならないことから、高速気流を吹き付けるために、この気流に耐え得る強度が糸状に求められる。本発明では、溶融紡糸した糸条を４０００〜６０００ｍ／分の高速気流で牽引細化することにより、不織布を構成する長繊維を得る。

本発明の長繊維不織布を構成する繊維の単糸繊度は、５デシテックス以上である。５デシテックス以上とすることにより、牽引細化の際の高速気流に耐え得ることができ、延伸工程にて糸切れが生じずに延伸・配向を行うことができ、強度斑の少ない長繊維不織布を得ることができる。単糸繊度の上限は１３デシテックス程度である。１３デシテックスを超えると、糸状は冷えにくい傾向となり単糸同士が密着しやすくなる。上記のような理由から、本発明において長繊維不織布を構成する繊維の単糸繊度は、８〜１３デシテックスが好ましい。

本発明の長繊維不織布を構成する繊維の横断面は、構成繊維の横断面の外周長さをＡとし、この構成繊維と同じ共重合ポリエステルで構成された同じ繊度の繊維で断面形状を円形と仮定して算出した横断面の外周長さをＢとした場合、Ａ／Ｂ≧１．４以上の異型断面である。すなわち、本発明における繊維は、横断面において、同一の共重合ポリエステルで構成された同一繊度の円形断面の繊維に比べて、１．４倍以上の外周長さを有している。外周長さが円形断面のものと比較して特定倍以上に長いため、繊維の表面積が大きくなり、スパンボンド法における紡糸ノズル孔からエアーサッカーの入り口までの限られた距離であっても、溶融紡出された共重合ポリエステルを、良好に冷却することができるため、単糸同士の密着や集束が発生しにくく、均一な地合いの良好な不織布を得ることができる。本発明においては、Ａ／Ｂは１．６以上が好ましい。繊維が有する異型断面形状は、Ａ／Ｂが１．４以上となる多葉断面を選択することが好ましい。前記多葉断面とすることにより、単糸同士の密着や集束がなく、地合いが良好で強度斑の少ない長繊維不織布を容易に得ることができる。図１は、本発明の長繊維不織布を構成する繊維の横断面の一例を示す電子顕微鏡写真である。図１において、繊維の横断面は六葉断面の形状である。

本発明の長繊維不織布は、前記した繊維が堆積したものであるが、長繊維不織布の形態は、繊維同士が熱接着されたものであっても、繊維同士が機械的に交絡してなるものであってもいずれのものでもよい。部分的に熱接着する方法としては、多数の繊維が堆積してなる長繊維ウエブを熱風循環装置に通して繊維表面の一部を溶融または軟化させて接着させる方法、長繊維ウエブを熱エンボス装置や熱カレンダー装置に通して熱接着する方法等が挙げられる。また、繊維同士が機械的に交絡してなるものとしては、水流交絡法やニードルパンチ法等によって、繊維同士を三次元的に交絡させる方法が挙げられる。

本発明の長繊維不織布の目付は、特に限定するものではなく、用途に応じて適宜選択すればよく、１５〜２００ｇ／ｍ²程度が一般的である。

本発明の長繊維不織布は、熱接着材として好適に使用することができる。被接着物の素材や大きさに応じて、本発明の長繊維不織布を適宜の大きさに裁断し、熱接着材として使用すればよい。

本発明の長繊維不織布は、特定の低い融点を有する共重合ポリエステルからなる繊維によって構成される。本発明で用いる共重合ポリエステルは、結晶性を有するものの、融点が低く溶融紡糸工程にて冷えにくい性質を有するため、曳糸性が良くないポリマーであるが、特定の大きい単糸繊度を選択し、かつ特定の異型断面とすることにより、スパンボンド法による高速気流によって糸切れが生じにくく、また、溶融紡糸工程での冷却性が向上したため、単糸の密着や集束が発生せず、地合いが良好で強度斑の小さい、良好な熱接着特性を有した長繊維不織布を提供できる。

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。
（１）相対粘度ηｒｅｌ
フェノール四塩化エタンの等質量混合溶媒で、温度２０℃で測定した。

（２）融点Ｔｍ（℃）
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２０℃／分で測定した。

（３）繊度（デシテックス）
標準状態の繊維を長さ２０００ｍｍ分採取して質量を測定し、これを５回繰り返して平均値を求め、この平均値から１００００ｍあたりの質量に換算して繊度とした。

（４）目付（ｇ／ｍ²）
ＪＩＳ Ｌ １９０６に基づき測定した。

（５）切れ糸
溶融紡糸工程において、紡出糸状数４２本を１時間観察し、その間の切れ糸の発生本数で評価した。
○：切れ糸数が０〜１本／時間
△：切れ糸数が２〜４本／時間
×：紡糸時の切れ糸数が５本以上／時間

（６）繊維の横断面の外周長さ
紡出した繊維１０本を長手方向に直交して切断し、繊維の横断面を電子顕微鏡写真に撮影し、横断面の外周長さをそれぞれキルビメーターで測定し、得られた値の平均値を求めて、繊維の横断面の外周長さとした。

（７）Ａ／Ｂ（繊維横断面の外周比）
上（３）の繊度、上（６）繊維の横断面の外周長さにて得られた値とポリマーの密度から、横断面が円形とした場合の繊維の外周長さを算出し（円周率は３．１４）、（６）繊維の横断面の外周長さをＡとして、円形の外周長さをＢとした際に、ＡをＢで除した値を算出した。

（８）地合
得られた不織布の地合をモニター５人で２段階の目視評価（下記）を行った。
○：不織布全体に均一に繊維が存在しており、地合良好
×：不織布の部分的に繊維の存在密度が少なく斑が目立つ、あるいは集束糸や未延伸糸の混入が目立って斑がある

比較例１
酸成分としてテレフタル酸（ＴＰＡ）１００ｍｏｌ％、グリコール成分としてエチレングリコール（ＥＧ）１３ｍｏｌ％、１，６−ヘキサンジオール（ＨＤ）８７ｍｏｌ％からなり、２．０質量％のタルク（結晶核剤）を含有する共重合ポリエステル（極限粘度０．９５、融点１２８℃）レジンを用意した。

丸型紡糸口金より、紡糸温度２００℃、単孔吐出量１．４２ｇ／分で溶融紡糸した。紡糸ノズル孔から排出された円形断面の糸条を、紡糸ノズル孔からエアーサッカー入り口までの距離が２０００ｍｍの条件下でエアーサッカーに導入し、単糸繊度が２．８デシテックスとなるように、牽引速度５０００ｍｍ／分で牽引した。紡出糸状４２本の紡糸状態を１時間観察したところ、２４本の切れ糸が発生し、紡糸性に極めて劣るものであった。

エアーサッカーから排出された糸条は、開繊装置にて開繊した後、移動するネット製コンベア上に捕集・集積され、ウエブを得た。捕集・集積されたウエブを観察すると、地合いがひどく劣るものであった。得られたウエブを、表面温度が１１０℃のエンボスロール（各エンボス凸部先端の面積は０．９ｍｍ^２で、ロール全面積に対するエンボス凸部の占める面積率は２１％）とフラットロールからなる熱エンボス装置に導入し、両ロール間の線圧４４１Ｎ／ｃｍの条件で熱圧接せしめ、目付４０ｇ／ｍ²の長繊維不織布を得た。

比較例２
比較例１において、単糸繊度８．２デシテックスとなるように溶融紡糸の際の単孔吐出量を４．１４ｇ／分としたこと以外は、比較例１と同様にして長繊維不織布を得た。捕集・集積されたウエブを観察すると、密着糸や集束糸の混入が目立った。

実施例１
比較例１において、繊維の横断面形状を特定の異型断面とするために六葉型紡糸口金を用いたこと、単糸繊度５．５デシテックスとなるように溶融紡糸の際の単孔吐出量を２．５ｇ／分としたこと、牽引速度を４５００ｍ／分としたこと以外は、比較例１と同様にして長繊維不織布を得た。紡糸状態の観察の際には、糸切れの発生はなく、捕集・集積されたウエブを観察すると、密着糸は存在しなかった。

実施例２
実施例１、単糸繊度８．２デシテックスとなるように溶融紡糸の際の単孔吐出量を４．１４ｇ／分としたこと、牽引速度５０００ｍ／分としたこと以外は、実施例１と同様にして長繊維不織布を得た。紡糸状態の観察の際には、糸切れの発生はなく、捕集・集積されたウエブを観察すると、密着糸は存在しなかった。

実施例３
実施例１において、単糸繊度１０．５デシテックスとなるように溶融紡糸の際の単孔吐出量を５．５２ｇ／分としてこと、牽引速度５０００ｍ／分としたこと以外は、実施例１と同様にして長繊維不織布を得た。紡糸状態の観察の際には、糸切れの発生はなく、捕集・集積されたウエブを観察すると、密着糸は存在しなかった。

比較例３
比較例１において、下記共重合ポリエステルを用いたこと以外は比較例１と同様にして長繊維不織布を得た。用いた共重合ポリエステルは、酸成分としてテレフタル酸（ＴＰＡ）１００ｍｏｌ％、グリコール成分として１，４−ブタンジオール（ＢＤ）１０ｍｏｌ％、１，６−ヘキサンジオール（ＨＤ）９０ｍｏｌ％からなり、０．１質量％のポリエチレンワックス（結晶核剤）を含有する共重合ポリエステル（極限粘度０．９５、融点１２８℃）レジンである。紡糸工程における紡糸状態の観察においては、３６本の切れ糸が発生し、紡糸性に極めて劣るものであった。捕集・集積されたウエブを観察すると、地合いがひどく劣るものであった。

比較例４
比較例３において、単糸繊度８．２デシテックスとなるように溶融紡糸の際の単孔吐出量を４．１４ｇ／分としたこと以外は、比較例３と同様にして長繊維不織布を得た。捕集・集積されたウエブを観察すると、密着糸や集束糸の混入が目立った。

実施例４
比較例３において、繊維の横断面形状を特定の異型断面とするために六葉型紡糸口金を用いたこと、単糸繊度１０．５デシテックスとなるように溶融紡糸の際の単孔吐出量を５．５２ｇ／分としてこと以外は、比較例３と同様にして長繊維不織布を得た。紡糸状態の観察の際には、糸切れの発生はなく、捕集・集積されたウエブを観察すると、密着糸は存在しなかった。

実施例１〜４、比較例１〜４で得られた長繊維不織布の評価結果を表１に示した。

比較例１、３の長繊維不織布はいずれも断面形状を円形とし、単孔吐出量１．４２ｇ／分で溶融紡糸したものであり、不織布を構成する繊維の単糸繊度が２．８デシテックスと比較的繊度が小さいものである。糸条の冷却不足による集束糸等は顕著には発生しなかったが、紡出後の糸切れが多発するなど操業性が著しく劣り、さらに、その切れ糸混入に起因した開繊不良や、ウエブ内に切れ糸、未延伸糸が混入するなど、得られた長繊維不織布は、著しく地合の悪い品位の劣るものであった。

比較例２、４の長繊維不織布はいずれも断面形状を円形とし、単孔吐出量４．１４ｇ／分で溶融紡糸したもので、不織布を構成する繊維の単糸繊度が８．２デシテックスと比較的繊度を大きくしたものである。繊度を大きくしたことにより、糸切れについてはほぼ問題がなく紡糸できたものの、溶融紡糸糸条の冷却性が劣ったことから、開繊装置にて開繊できず密着糸や集束糸が多々発生し、捕集・集積したウエブにはそれらが混入し、得られた長繊維不織布は著しく品位が劣ったものであった。

実施例１〜４の長繊維不織布は、繊度を５．５デシテックス、８．２デシテックスあるいは１０．５デシテックスと大きくしたことにより、曳糸性が良くない共重合ポリエステルであるものの、紡糸工程での切れ糸の発現は殆どをなかった。さらには、特定の異型断面を採用して、繊維の表面積を大きくしたことによって、糸状の冷却効果が著しく向上し、密着糸や集束糸の発生がない好ましい開繊状態となり、得られた長繊維不織布は、均一で地合が良好な品位の高いものであった。また、１０．５デシテックスの不織布は、より高繊度としたことで通気性に優れたものであった。

本発明の長繊維不織布を構成する繊維の横断面の一例を示す電子顕微鏡写真

Claims (2)

1. 酸成分がテレフタル酸、ジオール成分が主として１，６−ヘキサンジオールからなる融点が１００〜１５０℃の共重合ポリエステルを用いてスパンボンド法によって得られる長繊維不織布であり、前記長繊維不織布の構成繊維の単糸繊度が５デシテックス以上、構成繊維の横断面形状が下式（１）を満足する異型断面であることを特徴とする長繊維不織布。
   ・ Ａ／Ｂ≧１．４
   上（１）式において、Ａは構成繊維の横断面の外周長さ、Ｂは構成繊維と同じポリエステルで構成された同じ繊度の繊維で断面形状が円形と仮定して算出した横断面の外周長さ
2. 長繊維不織布を構成する繊維が、溶融紡糸した糸条を４０００〜６０００ｍ／分の高速気流で牽引細化した繊維であることを特徴とする請求項１記載の長繊維不織布。