JP2011195968A

JP2011195968A - 嵩高不織布用繊維

Info

Publication number: JP2011195968A
Application number: JP2010060938A
Authority: JP
Inventors: Noritaka Ban; 紀孝伴
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】本発明の目的は、嵩高性と生産性に優れたエアレイド不織布用繊維を提供することである。
【解決手段】特定の繊度、異形度及び繊維長を有する繊維とすることで、上記課題を解決することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、エアレイド法による不織布の製造に適し、嵩高な不織布を高い生産性で与えるポリエステル短繊維に関する。

エアレイド法は乾式不織布の製造方法の一つであり、高速生産性や、嵩高性で繊維配向が均一な不織布が得られる等の特徴がある（例えば、特許文献１を参照。）。元来は、ドライパルプを叩解し、空気開繊してウェブを成型し、接着剤で固定したパルプ不織布が主流であったが、高強度、高通気性、耐水性等を狙い、全て合成繊維からなるエアレイド不織布も検討されており、自動車フィルター等の用途に用いられている（例えば、特許文献２等を参照。）。

かかる不織布は、元来嵩高な性質を持つが、近年、フィルター等の用途においては、粉体又は液体の保持性能を高めるために、更なる嵩高性が求められている。一般的に、不織布の嵩高性を向上させる有力な方法のひとつは、不織布を構成する繊維に三次元的な捲縮を付与することである。そのような方法として、例えば、紡糸口金から吐出された直後の糸条を断面方向に非対称に冷却することにより、該糸条に断面異方性を生じさせる方法（以下、異方冷却紡糸法という。）等が知られている（例えば、特許文献３等を参照。）。かかる方法により三次元的な捲縮が付与された繊維を適当な繊維長に切断し、エアレイド法に供することで嵩高な不織布を得ることができる。しかしながら、該繊維は、エアレイド不織布を製造する際、金網又はスリットを有するスクリーンを通過する過程で三次元的な捲縮が障害となり、繊維の紡出量が著しく減少するため、不織布の生産性に劣るものであった。また、繊維の絡まり等により、得られる不織布の均一性、外観に劣るものとなることがあった。

米国特許第４６４０８１０号明細書国際公開第１９９７／４８８４６号パンフレット特公昭３８−００７５１１号公報

本発明は、上記従来技術を背景になされたもので、生産性に優れた嵩高な不織布を得るのに適したエアレイド不織布用繊維を提供するものである。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、エアレイド不織布用短繊維において、特定の異形度を有する異形断面形状を付与し、特定の繊維長とすることで嵩高性と生産性に優れた、エアレイド不織布用短繊維として好適に用いられることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、多葉断面形状を有する繊維長３〜１５ｍｍのエアレイド不織布用ポリエステル繊維であって、繊維横断面の多葉断面形状に関して外接円の直径をＲｏとし内接円の直径をＲｉとしたときの両者の比（Ｒｏ／Ｒｉ）を異形度とした時に異形度が１．２〜１０．０であるエアレイド不織布用ポリエステル繊維であって、当該発明によって、上記課題を解決することができる。

本発明のエアレイド不織布用ポリエステル短繊維によって、生産性に優れた嵩高な不織布を得ることができる。

本発明のポリエステル繊維の繊維断面形状の一例である。嵩高性を評価する為のエアレイド法不織布製造装置の一例である。

以下本発明を詳細に説明する。先ず、繊維を構成する合成重合体としては、アルキレンテレフタレートを主たる繰返し成分とするポリエステルが好ましい。アルキレンテレフタレートを主たる成分とするポリエステルとは、構成する繰返し単位の８０モル％以上がアルキレンテレフタレートの繰返しで占められるポリエステルであり、具体的に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等のポリアルキレンテレフタレートを意味する。好ましくは構成する繰返し単位の９０モル％以上がアルキレンテレフタレートで占められていることである。またエチレンテレフタレートの繰返し単位で８０モル％以上が占められていることが好ましい。また必要に応じて、他のジカルボン酸成分、オキシカルボン酸成分、他のジオール成分の１種又は２種以上を共重合単位として有するものを含んでも良い。

その場合、他の共重合成分として好適なジカルボン酸成分としては、ジフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸又はそれらのエステル形成性誘導体、５−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル、５−ナトリウムスルホイソフタル酸ビス（２−ヒドロキシエチル）エステル等の金属スルホネート基含有芳香族ジカルボン酸誘導体、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体を挙げることができる。また、オキシカルボン酸成分の例としては、ｐ−オキシ安息香酸、ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸又はそれらのエステル形成性誘導体等を挙げることができる。

共重合成分として好適なジオール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、２，２−ビス（４−β−ヒドロキシエトキシフェニル）プロパン等の脂肪族ジオールや、ポリエチレングリコール、ポリトリメチレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリアルキレングリコール等を挙げることができる。

また、必要に応じて、各種の添加剤、例えば、艶消し剤、熱安定剤、消泡剤、整色剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、蛍光増白剤、着色顔料等を添加することができる。
この中から、使用される目的に応じて適切なポリアルキレンテレフタレートを選択し、本発明の要件を満たす異形度、多葉断面形状、繊維長等を付与する。

本発明のエアレイド不織布用繊維の単糸繊度は、２．０ｄｔｅｘ以上が望ましい。繊度が２．０ｄｔｅｘ未満であると、繊維の剛性が不足し、圧縮された際に嵩高性が損なわれる傾向にある。

本発明のエアレイド用繊維の繊維横断面形状は、多葉断面形状を有することが必要である。より具体的な断面形状としては、三角断面、Ｙ字断面、十字断面等が例示されるが、特に十字断面が好ましい。十字断面とすることで高い異形度が得ることができ、より嵩高な不織布を得ることができる。異形度は、１．２〜１０．０、より好ましくは異形度１．５〜８．０である。本発明で定義する異形度とは、図１に示すように繊維の多葉断面に関して、外接円の直径をＲｏとし、内接円の直径をＲｉとすると両者の比（Ｒｏ／Ｒｉ）を異形度と言う。異形度は凸部の高さの度合いを判断しうる尺度である。異形度が１０．０を超えると繊維の凸部がひずみやすくなり、嵩高性が得難く不適切である。異形度が１．２未満では、多葉断面の形状の効果が十分発揮されず、通常の円形断面のものと同様の特性のものとなってしまい、好ましくない。紡糸口金の形状を適宜設計することで所望の異形度を有し、多葉断面形状のポリエステル短繊維を得ることができる。

一般的に、かかる異形度の多葉断面形状を有する繊維をニードルパンチ法等によって緻密な不織布に成型すると、多葉断面中の凸部分が、隣接する繊維の凹部分に侵入するため、多葉断面形状による排除体積効果が減殺される。しかしながら、エアレイド法では、空気開繊により堆積させる製法上の特性から、かかる異形度においても多葉断面形状による排除体積効果が得られやすい。

得られた延伸糸は、繊維長３ｍｍ〜１５ｍｍにカットされていることが好ましい。繊維長が３ｍｍ未満では繊維同士の接着点が減少し、不織布の強力が不足する。また、繊維長が１５ｍｍを超えると、スクリーンの通過性が不良となり、生産性に劣るものとなる。

以下に本発明の構成及び効果を具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明は、これら実施例になんら限定を受けるものではない。なお、実施例中の各値は、以下の方法に従って求めた。

（１）固有粘度（［η］）
ポリマー試料を一定量計量し、３５℃のｏ−クロロフェノールに０．０１２ｇ／ｍｌの濃度に溶解してから、常法に従って求めた。

（２）融点（Ｔｍ）、ガラス転移点（Ｔｇ）
ＴＡインスツルメント・ジャパン（株）社製のサーマル・アナリスト２２００を使用し、昇温速度２０℃／分で常法に従って測定した。

（３）繊度
ＪＩＳＬ−１０１５：２００５８．５．１Ａ法に記載の方法により測定した。

（４）強度・伸度
ＪＩＳＬ−１０１５：２００５８．７．１法に記載の方法により測定した。

（５）捲縮数、捲縮率
ＪＩＳＬ−１０１５：２００５８．１２．１〜８．１２．２法に記載の方法により測定した。

（６）１５０℃乾熱収縮率
ＪＩＳＬ−１０１５：２００５８．１５ｂ）において、１５０℃において実施した。

（７）異形度
２０本の単糸について繊維断面写真を撮影し、本文中に記載した通りの手法にて算出しその平均値を求めた。

（８）嵩高性
特開２００４−１１０２７号公報記載のエアレイド法不織布製造装置（図２）において、内径３１０ｍｍで１０メッシュ（孔径１．９ｍｍ、針金径０．６３５ｍｍ）のステンレス金網からなる多孔平板スクリーン（１）、中央上部に内径２５ｍｍの円形の開孔部を有し、内径３１０ｍｍ、高さ６００ｍｍ（ｈ１）、厚み５ｍｍで下部が開放である円筒状柱状体をスクリーン上に０．８ｍｍの間隙を配して設けられる短繊維開繊室（２）、内径３１０ｍｍで１００メッシュ（孔径０．１４ｍｍ、針金径０．１１４ｍｍ）のステンレス金網からなる短繊維捕集用ネット（３）、上下が開放の内径３１０ｍｍ、高さ４００ｍｍ（ｈ２）、厚み５ｍｍの円筒状柱状体を（１）及び（３）と密着させてなる気密室（４）および上部がネット（３）と合同の外形であって、上部が開放であり、上部がネット（３）と密着されている漏斗型気密室（５）をもつ、図１に図示されるエアレイド法不織布製造装置を作製した。さらにその漏斗型気密室（５）の下部にホースを介して排気装置を接続し、排気装置を作動させて（５）内部を負圧とした上で、（２）の開孔部より８ｇの短繊維試料を投入し、短繊維を開繊してウェブを作製した。排気装置としては、ワンダーガンＯＳＡＷＡ製Ｊ−７５で０．４ＭＰａの圧空を使用した（理論排気量２０ｍ^３／分）。作製したウェブの平均厚さを嵩高性の指標とし、５ｍｍ以上を嵩高性良好とした。

（９）スクリーン通過時間
上記「嵩高性」の測定方法において、短繊維がスクリーンを通過する秒数により、以下の３段階で評価した。
レベル１：１２０秒未満で８ｇ全量が通過する。
レベル２：１２０〜１８０秒で８ｇ全量が通過する。
レベル３：１８０秒を超えても繊維がスクリーン上に残存する。

［実施例１］
［η］０．６４ｄＬ／ｇ、Ｔｍ２５６℃のポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと称する。）ペレットを、１７０℃で４時間乾燥した後、スクリュー式押出機にて２９０℃で溶融し、２８０℃に保たれたスピンブロックに導入し、十字形状の吐出孔を２７０個穿設した紡糸口金を通して吐出量６５０ｇ／分で吐出し、紡糸口金面下４８ｍｍの位置で、２５℃の冷却用空気を糸条の進行方向に垂直な角度で吹き当て、冷却・固化し、６００ｍ／分の速度で引き取り、未延伸ＰＥＴ繊維を得た。
次いで、得られた未延伸ＰＥＴ繊維を１３万デシテックスのトウに引き揃えた後、第１段延伸温度７０℃で３．５６倍、第２段延伸温度９０℃で１．０３倍、総延伸倍率３．６７倍に温水延伸し、ステアリルホスフェートカリウム塩／ジメチルシリコン／第４級アンモニウム塩を５０／３５／１５の重量比で混合してなる油剤を０．１０重量％付与し、１３６℃で弛緩熱処理を実施した後、５ｍｍの繊維長にカットした。単繊維繊度１２．３デシテックスであり、異形度５のＰＥＴ繊維（以下繊維Ａと称する。）を得た。
繊維Ａとは別途、［η］０．６４ｄＬ／ｇ、Ｔｍ２５６℃のＰＥＴを芯成分とし、酸成分がモル比でテレフタル酸成分：イソフタル酸成分＝７０：３０、ジオール成分がモル比でエチレングリコール：ジエチレングリコール＝９２：８の割合で共重合された［η］０．５７ｄＬ／ｇ、Ｔｇ６４℃の非晶性共重合ポリエチレンテレフタレート（以下ｃｏ−ＰＥＴと称する。）とを鞘成分として、芯／鞘重量比５０／５０となした同芯芯鞘型複合繊維であり、中実断面の、単繊維繊度１１デシテックス、繊維長５ｍｍ、捲縮数１１山／２５ｍｍ及び捲縮率１２％の平面ジグザグ捲縮を有する複合繊維（以下繊維Ｂと称する）を準備した。この繊維Ｂには、繊維Ａと同じくステアリルホスフェートカリウム塩／ジメチルシリコン／第４級アンモニウム塩を５０／３５／１５の重量比で混合してなる油剤を０．１０重量％付与した。
次に、繊維Ａをウェブを構成する主体繊維となし、繊維Ｂを熱接着成分となすように、繊維Ａ：繊維Ｂの重量比を８５：１５の割合として混綿し、エアレイド成型し、１８０℃の熱風乾燥器中で２分間熱処理して、目付１０５ｇ／ｍ^２のエアレイドウェブを得た。スクリーン通過時間は、レベル１であった。未開繊繊維塊は全く認められなかった。ウェブ嵩高性は１１ｍｍであり、十分な嵩高性が発現していた。結果を表１に示した。

［比較例１］
［η］０．６４ｄＬ／ｇ、Ｔｍ２５６℃のポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと称する）ペレットを、１７０℃で４時間乾燥した後、スクリュー式押出機にて２８１℃で溶融し、２８５℃に保たれたスピンブロックに導入し、真円形状の吐出孔を１００個穿設した紡糸口金を通して吐出量３５０ｇ／分で吐出し、紡糸口金面下４０ｍｍの位置で、２５℃の冷却用空気を糸条の進行方向に垂直な角度で吹き当て、冷却・固化し、８００ｍ／分の速度で引き取り、未延伸ＰＥＴ繊維を得た。
次いで、得られた未延伸ＰＥＴ繊維を１４万デシテックスのトウに引き揃えた後、第１段延伸温度７０℃で４．２６倍、第２段延伸温度９０℃で１．０５倍、総延伸倍率４．４７倍にて温水延伸し、ステアリルホスフェートカリウム塩／ジメチルシリコン／第４級アンモニウム塩を５０／３５／１５の重量比で混合してなる油剤を０．１０重量％付与し、１２０℃で弛緩熱処理を実施した後、５ｍｍの繊維長にカットした。単繊維繊度１１．８デシテックスで真円断面のＰＥＴ繊維（以下繊維Ｃと称する）を得た。次に、繊維Ｃを、ウェブを構成する主体繊維となし、繊維Ｂを熱接着成分となすように、繊維Ｃ：繊維Ｂの重量比を８５：１５の割合として混綿し、エアレイド成型し、１８０℃の熱風乾燥器中で２分間熱処理して、目付１０５ｇ／ｍ^２のエアレイドウェブを得た。スクリーン通過時間は、レベル１であった。未開繊繊維塊は全く認められなかった。ウェブ嵩高性は４ｍｍであり、嵩高性が不十分であった。結果を表１に示した。

［比較例２］
カット長を２０ｍｍとする以外は、実施例１と同様とし、実施例１と同様に繊維Ｂと混綿して、エアレイドウェブの作製を試みた。スクリーン通過時間がレベル３、１８０秒経過後のスクリーン上に相当量の短繊維が残存したため、ウェブを作製することができなかった。結果を表１に示した。

本発明によって、生産に優れ、嵩高なエアレイド不織布を得ることができる短繊維を実現した。この発明により得られる短繊維は、フィルター等の用途において好適に用いることができる。

Ｒ０本発明の多葉断面を有するポリエステル繊維断面の外接円の直径
Ｒｉ本発明の多葉断面を有するポリエステル繊維断面の内接円の直径
１開口部材（多孔平板スクリーン）
２短繊維開繊室
３短繊維捕集用ネット
４気密室
５漏斗型気密室
６排気装置
７ダクト
ｓ短繊維投入口（開孔部）
ｄ間隙
ｈ１開繊室の長さ
ｈ２気密室の長さ

Claims

多葉断面形状を有する繊維長３〜１５ｍｍのエアレイド不織布用ポリエステル繊維であって、繊維横断面の多葉断面形状に関して外接円の直径をＲｏとし内接円の直径をＲｉとしたときの両者の比（Ｒｏ／Ｒｉ）を異形度とした時に異形度が１．２〜１０．０であるエアレイド不織布用ポリエステル繊維。
繊度が２．０ｄｔｅｘ以上である請求項１に記載のエアレイド不織布用ポリエステル繊維。
多葉断面中の凸部が４個の十字断面形状である請求項１〜２に記載の嵩高エアレイド不織布用ポリエステル繊維。