JP2018172827A - 熱融着性複合繊維およびこれを用いた不織布 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維を不織布ウェブに加工する際の、繊維へのダメージを抑制できる熱融着性複合繊維を提供すること。【解決手段】ポリエステル系樹脂を含む第１成分と、ポリオレフィン系樹脂を含む第２成分とを含む熱融着性複合繊維であって、第２成分の融点は第１成分の融点よりも１０℃以上低く、引張試験によって得られる破断仕事量が、１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上である熱融着性複合繊維とすることで、繊維へのダメージを抑制することができるようになり、従来よりも生産性よく、高品質の不織布を得られるようになる。【選択図】なし

Description

本発明は、熱融着性複合繊維およびこれを用いて得られる不織布に関する。

熱風や加熱ロール等の熱エネルギーを利用して、熱融着による繊維間接着が可能な熱融着性複合繊維は、嵩高性や柔軟性に優れた不織布を得ることが容易であり、該不織布は、おむつ、ナプキン、パッド等の衛生材料用途、あるいは簡易ワイパーやフィルター、セパレーター等の産業資材用途等に広く用いられている。

昨今、熱融着性複合繊維からなる熱融着不織布は、その用途を拡大するために、より安価で、そしてより高品質で供給することが求められている。更には、特に衛生材料用途やフィルター用途では、その柔軟性や濾過特性を向上させるために、より細い熱融着性複合繊維で構成されることが望まれている。しかし、熱融着性複合繊維の繊維径が細くなると、繊維１本あたりの強度が低下し、また、不織布加工性や不織布嵩高性を担保する捲縮保持特性も低下するので、満足できる不織布加工性や不織布物性が得られなくなるという課題があった。

この課題に対して、不織布への加工性と、柔軟性などの不織布物性を両立することができる熱融着性複合繊維が、提案されてきた。例えば、特許文献１では、加圧飽和水蒸気が充填された延伸槽を使用して高倍率延伸することで、繊維強度およびヤング率が高い複合繊維となり、緻密でソフトな不織布を生産性よく得られることが開示されている。

また、特許文献２では、熱融着性複合繊維の繊度や捲縮数と捲縮率の比率、捲縮数の最大値と最小値の差、スライバー引抜抵抗の値を所望の範囲とすることで、高速カード性が良好で、不織布の欠点が著しく減少した熱融着性複合繊維が得られることが開示されている。

特開２００３−３２８２３３号公報 特開２０１３−１３３５７１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、延伸法で延伸された熱融着性複合繊維は、高強度・高ヤング率である一方で伸度が低く、繊維の破断に要する仕事量（エネルギー）が小さいという特徴を持つ。このような繊維を高速で不織布に加工しようとすると、例えば繊維の開繊工程やウェブ形成工程において、瞬間的に、もしくは継続的に大きな力が作用するので、繊維が破断して破断屑が発生して不織布製品に混入したり、得られた不織布の引張強度が低くなったりする問題があり、不織布加工速度にはおのずと限界があった。また、特許文献２の技術では、物性値を所望の範囲内とするためには、特別な生産設備が必要であったり、製造条件が限定されたり、製造歩留まりが低下したりするなどの問題が生じてしまい、別の手法で課題を解決することが望まれていた。

そこで、本発明の課題は、不織布への加工性と、強度や柔軟性などの不織布物性を両立することができる熱融着性複合繊維を提供することにある。

本発明者らは上記課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、熱融着性複合繊維の引張試験時の応力−歪み曲線から算出される破断仕事量に着目し、不織布加工時に繊維に作用する変形による応力上昇を抑制した、靭性な熱融着性複合繊維とすることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下の構成を有する。
［１］ポリエステル系樹脂を含む第１成分と、ポリオレフィン系樹脂を含む第２成分とを含む熱融着性複合繊維であって、前記第２成分の融点は前記第１成分の融点よりも１０℃以上低く、引張試験によって得られる破断仕事量が、１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする熱融着性複合繊維。
［２］引張試験によって得られる破断強度と破断伸度の比（破断強度［ｃＮ／ｄｔｅｘ］）／破断伸度［％］）が０．００５〜０．０４０であることを特徴とする、前記［１］項に記載の熱融着性複合繊維。
［３］前記第１成分がポリエチレンテレフタレートであり、前記第２成分がポリエチレンであることを特徴とする、前記［１］項または前記［２］項に記載の熱融着性複合繊維。［４］前記ポリエチレンテレフタレートの結晶化度が、１８％以上であることを特徴とする、前記［３］項に記載の熱融着性複合繊維。
［５］前記［１］項〜前記［４］項のいずれか１項に記載の熱融着性複合繊維を加工した不織布。
［６］前記［５］項に記載の不織布を用いた製品。

本発明の熱融着性複合繊維は、引張試験時の応力−歪み曲線から算出される破断仕事量が大きく、靭性であるために、不織布ウェブ形成工程での安定性に優れる。具体的に、高速で不織布ウェブを形成しようとする際に、繊維に大きな変形応力が作用しても、繊維は破断を生じることがなく、繊維破断屑の発生やウェブの地合乱れ等の欠点を抑制することができ、高い生産性で、嵩高性と柔軟性、そして力学特性を兼ね備えた高品質の熱融着不織布を得ることができる。更には、本発明の熱融着性複合繊維から得られる不織布は、不織布強度が高くなるという特徴があり、これを見越して穏和な熱融着条件とすることで、必要な不織布強度を維持しつつ、嵩高で柔軟な不織布を得ることもできる。

実施例２の熱融着性複合繊維の応力−歪み曲線の測定結果を示す図である。 比較例２の熱融着性複合繊維の応力−歪み曲線の測定結果を示す図である。

以下、本発明を更に詳しく説明する。

本発明の熱融着性複合繊維は、ポリエステル系樹脂を含む第１成分と、ポリオレフィン系樹脂を含む第２成分とを含み、第２成分の融点が第１成分の融点よりも１０℃以上低く、引張試験によって得られる破断仕事量が１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上である。

本発明の熱融着性複合繊維の第１成分を構成するポリエステル系樹脂は、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートや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などのポリアルキレンテレフタレート類、ポリ乳酸などの生分解性ポリエステル、及び、これらと他のエステル形成成分との共重合体などが例示できる。他のエステル形成成分としては、ジエチレングリコール、ポリメチレングリコールなどのグリコール類、イソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸などが例示できる。他のエステル形成成分との共重合体の場合、その共重合組成は特に限定されるものではないが、結晶性を大きく損なわない程度であることが好ましく、かかる観点からは、共重合成分は１０％以下、より好ましくは５％以下であることが望ましい。これらのポリエステル系樹脂は単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いても何ら問題ない。更には、第１成分はポリエステル系樹脂が含まれていればよく、本発明の効果を妨げない範囲で、他の樹脂成分を含んでいてもよいが、その際のポリエステル系樹脂の含有量は８０ｗｔ％以上であることが望ましく、９０ｗｔ％以上であることがより望ましい。なかでも、入手の容易性や原料コスト、得られる繊維の熱安定性などを考慮すると、第１成分はポリエチレンテレフタレートのみで構成されることが最も好ましい。

本発明の熱融着性複合繊維を構成する第２成分は、ポリオレフィン系樹脂を含み、第１成分の融点よりも１０℃以上低い融点を有するものである。第２成分を構成するポリオレフィン系樹脂は、第１成分であるポリエステル系樹脂の融点よりも１０℃以上低い融点を有するという条件を満たす限り、特に限定されるものではなく、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、及びこれらエチレン系重合体の無水マレイン酸変性物、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ブテン−プロピレン共重合体、ポリプロピレン、及びこれらプロピレン系重合体の無水マレイン酸変性物、ポリ−４−メチルペンテン−１などが例示できる。これらのオレフィン系重合体は単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いても何ら問題ない。更には、第２成分はポリオレフィン系樹脂が含まれていればよく、本発明の効果を妨げない範囲で、他の樹脂成分を含んでいてもよいが、その際のポリオレフィン系樹脂の含有量は８０ｗｔ％以上であることが望ましく、９０ｗｔ％以上であることがより望ましい。なかでも、入手の容易性や原料コスト、得られる繊維の熱融着特性、熱融着不織布の風合いや強度特性などを考慮すると、高密度ポリエチレンのみで構成されることが最も好ましい。

本発明において好ましい第１成分と第２成分の組合せは、第１成分がポリエチレンテレフタレートであり、第２成分がポリエチレンである。前記組合せであると、原料コストや得られる繊維の熱融着特性、熱融着不織布の風合いや強度特性などを、最もバランスよく兼ね備えることができるので好ましい。

本発明の熱融着性複合繊維を構成する第１成分および第２成分には、本発明の効果を妨げない範囲内で、必要に応じて種々の性能を発揮させるための添加剤、例えば酸化防止剤や光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、造核剤、エポキシ安定剤、滑剤、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、帯電防止剤、顔料、可塑剤等を適宜添加してもよい。

本発明の熱可塑性複合繊維における第１成分と第２成分の体積比は、特に限定されないが、２０／８０〜８０／２０の範囲であることが好ましく、４０／６０〜６０／４０の範囲であることがより好ましい。第１成分の体積が大きい方が、嵩高な不織布が得られるようになり、第２成分の体積比が大きい方が、高強度の不織布が得られるようになる。不織布の嵩高性や強度など、求める物性に応じて、第１成分と第２成分の体積比は適宜選択可能であるが、２０／８０〜８０／２０の範囲であれば、不織布の諸物性が満足できるレベルとなり、４０／６０〜６０／４０の範囲であれば、不織布の諸物性が十分なレベルとなる。

また、第１成分と第２成分の複合形態は特に限定されず、並列や同心鞘芯、偏心鞘芯などの複合形態のいずれをも採用することができる。複合形態が鞘芯構造の場合は、第１成分を芯部分に配し、第２成分を鞘成分に配することが好ましい。更には、繊維断面形状は円及び楕円などの丸型、三角および四角などの角型、鍵型や八葉型などの異型、または分割や中空等のいずれをも採用することができる。

本発明の熱可塑性複合繊維は、単糸の引張試験時の応力−歪み曲線から算出される破断仕事量が１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上であり、より好ましくは１．７ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上、更に好ましくは１．９ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上であり、特に好ましくは２．０ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上である。ここで引張試験によって得られる破断仕事量とは、横軸を歪み［％］とし、縦軸を応力［ｃＮ／ｄｔｅｘ］とした場合の応力−歪み曲線と横軸とに囲まれる面積で定義される数値であり、本発明の熱融着性複合繊維が破断に要する仕事量、すなわちエネルギー量を表す。一般的に、繊維素材の引張特性は破断時の強度と伸度で議論されることが多いが、繊維が破断に至るまでの変形によって作用する応力や、破断に至るまでの延性を把握するためには、破断仕事量を論ずることが重要になる。破断仕事量が大きいということは、繊維が破断するまでに耐えうる仕事量が大きいということであり、繊維が粘り強く、すなわち靭性であることを意味する。一方で、破断仕事量が小さい場合は、繊維に僅かな仕事量が作用しただけで破断に至るということであり、このような繊維は脆く、脆性であることを意味する。

本発明の熱融着性複合繊維を不織布に加工する場合、繊維の解繊やウェブ形成などの工程を経るが、均一な不織布を高い生産性で得ようとすると、繊維に瞬間的、もしくは継続的に過度な力が作用するようになる。その際に、繊維は少なからずダメージを受け、繊維の破断や、繊維を構成する成分の脱落を生じて、これが粉状の欠点となったり、これを起点としてネップ状の繊維絡まり欠点となったりすることから、高い品質を維持しながら生産性を高めることには、おのずと限界があった。しかし、熱融着性複合繊維の破断仕事量が１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上であると、不織布加工時に繊維がダメージを受けにくくなり、不織布の品質と加工速度を満足できるレベルで両立できるようになる。そして、破断仕事量が１．７ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上であると、不織布の品質と加工速度を更に高レベルで両立させることができ、１．９ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上であると十分なレベルで両立できるようになり、２．０ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上であると高速での不織布加工形成に十分適用するとともに、得られる不織布の強度を向上させることができる。なお、破断仕事量の上限は特に限定されないが、破断仕事量を高めるための難易度と、破断仕事量が高いことによって得られる効果の兼ね合いを考慮すると、４．０ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。

また、本発明の熱融着性複合繊維は、特に限定されるわけではないが、単糸の引張試験によって得られる破断強度と破断伸度の比（破断強度［ｃＮ／ｄｔｅｘ］）／破断伸度［％］）が０．００５〜０．０４０の範囲であることが好ましく、下限値は０．０１０以上であることがより好ましく、上限は０．０３０以下であることがより好ましい。破断強度と破断伸度の比が大きいということは高強度・低伸度であり、破断強度と破断伸度の比が小さいということは低強度・高伸度であることを意味するが、この比が０．０５０以上であれば、熱融着性複合繊維を加工して得られる熱融着不織布の強度や嵩高性が満足できる程度となるので好ましく、０．０１０以上であれば十分となるのでより好ましい。また、破断強度と破断伸度の比が０．０４０以下であれば、不織布加工時に熱融着性複合繊維が破断したりする不具合を満足できる程度に抑制でき、０．０３０以下であれば十分に抑制できるので好ましい。また、この比が０．０４０以下、より好ましくは０．０３０以下の場合には、得られる熱融着不織布の強度が高くなるという効果も得られ、これを見越して熱融着の条件を穏和にすれば、より嵩高で柔軟な不織布が得られるようになるという効果をも享受することができる。

本発明の熱融着性複合繊維は、特に限定されないが、第１成分がポリエチレンテレフタレートで構成され、その結晶化度が１８％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましい。本発明の熱融着性複合繊維は、その第１成分の結晶化度が高いほど嵩高な不織布となるが、ポリエチレンテレフタレートの結晶化度が１８％以上であれば、高い加工速度で、欠点等がない高品質の、かつ嵩高で柔軟な風合いの熱融着不織布が得られるようになり、結晶化度が２０％以上であれば、更に嵩高で非常に柔軟な風合いの熱融着不織布が得られるようになる。なお、ポリエチレンテレフタレートの結晶化度は高い方が好ましく、上限は特に限定されないが、結晶化度を高めるための難易度と、結晶化度が高いことによって得られる効果の兼ね合いを考慮すると、４０％以下であることが好ましい。

本発明の熱融着性複合繊維は、特に限定されないが、繊度が０．８〜５．６ｄｔｅｘの範囲であることが好ましく、１．２〜３．３ｄｔｅｘの範囲であることがより好ましい。繊度が小さい方が柔らかい風合いの不織布を得られ、一方で、繊度が大きい方が液体や気体の透過性に優れる不織布が得られるが、０．８〜５．６ｄｔｅｘの範囲であれば不織布の諸物性が満足できるレベルとなり、１．２〜３．３ｄｔｅｘの範囲であれば十分なレベルとなる。

本発明の熱融着性複合繊維の繊維長は、特に限定されず、ウェブ形成の方法、不織布の生産性や要求特性などを考慮して、適宜選択することができる。ウェブの形成方法としてはカーディングやエアレイド等の乾式法、抄造法等の湿式法を例示でき、いずれの方法においても、本発明の効果、すなわち、開繊やウェブ形成の工程において繊維の破断を生じることなく、粉状欠点やウェブの地合乱れ等の欠点を抑制することができるという効果を、得ることができるが、カーディング法でウェブを形成する場合には、この効果を特に顕著に得ることができる。また、ロッド用繊維やワインディングフィルター用繊維、ワイピング部材の原料となる繊維の場合には、カットしていない連続トウの繊維形態を採用することができる。

本発明の熱融着性複合繊維の捲縮については、特に限定されず、ウェブ形成の方法やウェブ形成設備の仕様、不織布の生産性や要求物性などを考慮して、捲縮の有無や捲縮数、捲縮率、残留捲縮率、捲縮弾性率などの捲縮特性を適宜選択することができる。また、捲縮の形状も特に制限されず、ジグザグ形状の機械捲縮や、スパイラル形状やオーム形状の立体捲縮などを、適宜選択することができる。更には、捲縮は熱融着性複合繊維に顕在していてもよく、潜在していてもよい。

本発明の熱融着性複合繊維は、特に制限されるわけではないが、その表面に繊維処理剤が付着していることが好ましい。繊維処理剤を付着させることで、繊維製造工程や不織布製造工程での静電気の発生を抑制したり、摩擦や粘着による絡まりや巻き付き等の不具合を解消したり、得られた不織布に親水性や撥水性の特性を付与したりすることが可能であるが、付着させる繊維処理剤は特に限定されず、求める特性に応じて適宜選択することができる。また、繊維処理剤を繊維に付着させる方法も特に限定されず、公知の方法、例えばローラー法、浸漬法、噴霧法、パットドライ法などを採用することができる。更には、繊維処理剤の付着量も特に限定されず、求める特性に応じて、適宜選択することが可能であるが、０．０５〜２．００ｗｔ％の範囲、より好ましくは０．２０〜１．００ｗｔ％の範囲を例示することができる。

本発明の、熱融着性複合繊維を得る方法は、特に限定されず、公知の熱融着性複合繊維の製造方法のいずれを採用してもよいが、高い生産性で、かつ高い歩留まりで、該熱融着性複合繊維を得る方法としては、後述の方法を例示することができる。

本発明の熱融着性複合繊維の原料となる、ポリエステル系樹脂を含む成分を第１成分に配し、第１成分よりも融点の低い、オレフィン系樹脂を含む成分を第２成分に配した未延伸糸は、一般的な溶融紡糸方法で得ることができる。溶融紡糸時の温度条件は特に制限されるものではないが、紡糸温度は２３０℃以上であることが好ましく、より好ましくは２６０℃以上、更に好ましくは３００℃以上である。紡糸温度が２３０℃以上であれば、紡糸時の断糸回数を少なくし、かつ延伸性が優れる未延伸糸が得られるので好ましく、２６０℃以上であればこれら効果がより顕著になり、３００℃以上であれば更に顕著になるので好ましい。また、紡糸速度は特に制限されるものではないが、３００〜１５００ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、より好ましくは６００〜１２００ｍ／ｍｉｎである。紡糸速度が３００ｍ／ｍｉｎ以上であれば、任意の紡糸繊度の未延伸糸を得ようとする際の単孔吐出量を多くし、満足できる生産性が得られるので好ましい。また、紡糸速度が１５００ｍ／ｍｉｎ以下であれば、未延伸糸の伸度が高くなり、延伸工程での安定性が向上するので好ましい。紡糸速度が６００〜１２００ｍ／ｍｉｎの範囲であれば、生産性と延伸工程安定性のバランスに優れるので、更に好ましい。

未延伸糸を得る際の押出機や紡糸口金は、公知の構造の押出機や口金を用いることができる。また、紡糸口金から吐出された繊維状の樹脂を引き取る過程での冷却方法は、従来の方法を採用することができる。特に制限されないが、未延伸糸の伸度を高くするためには、冷却風を用いて、なるべく穏和に冷却することが好ましい。

本発明の熱融着性複合繊維を得るために、未延伸糸を延伸する方法としては、特に限定されないが、高温での延伸と低温での延伸を組み合わせた多段延伸とすることで、高い生産性および高い歩留まりで、本発明の熱融着性複合繊維を、容易に得ることができるので好ましい。高温での延伸と低温での延伸における温度や延伸速度、延伸倍率等の諸条件は、特に限定されず、熱融着性複合繊維の破断仕事量が１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上になるように適宜設定することができる。例えば、高温での延伸における延伸温度は、１００〜１２５℃の範囲が好ましく、１１０〜１２０℃の範囲がより好ましい。

また、低温での延伸における延伸温度は、６０〜９０℃の範囲が好ましく、７０〜８０℃の範囲がより好ましい。高温延伸倍率／低温延伸倍率の比が大きくなると、熱融着性複合繊維の破断仕事量が高くなる傾向があるが、熱融着性複合繊維のその他の諸物性を見ながら、適宜調整することができる。高温延伸倍率／低温延伸倍率の比は特に限定されないが、０．３〜３．０の範囲であることが好ましく、０．６〜２．０の範囲であることがより好ましい。高温延伸倍率／低温延伸倍率の比が０．３以上であれば、破断仕事量が満足できる程度に大きくなり、本発明の効果が得られるようになる。また、高温延伸倍率／低温延伸倍率の比が３．０以下であれば、満足できる破断仕事量の数値を維持しつつ、嵩高性に優れた熱融着性複合繊維が得られるようになる。高温延伸倍率／低温延伸倍率の比が０．６〜２．０の範囲であれば、不織布の加工性および高速生産性と、得られた不織布の強度や嵩高性、柔軟性などの諸物性を、高度に両立できるようになる。

また、高温延伸倍率と低温延伸倍率の積で表されるトータル延伸倍率は、特に制限されるわけではないが、所望の繊度の熱融着性複合繊維を高い生産性で得るという観点からは、トータル延伸倍率は高い方がよく、２．５倍以上であることが好ましく、３．５倍以上であることがより好ましく、４．５倍以上であることが更に好ましい。

本発明の熱融着性複合繊維は、特に制限されるわけではないが、延伸の後に熱処理されていることが好ましい。延伸の後に熱処理を施すことで、熱融着性複合繊維の第１成分であるポリエステル系樹脂の結晶性が増大し、熱融着不織布に加工した際の嵩高性を向上させることができる。熱処理の方法は特に限定されず、熱ロールや熱板への接触による熱処理であってもよく、加熱空気や加熱蒸気による熱処理であってもよく、更には熱融着性複合繊維が定長拘束された状態での熱処理であってもよく、弛緩した状態での熱処理であってもよい。また、熱処理の温度は特に限定さないが、温度は熱融着性複合繊維同士が癒着しない範囲で高いことが好ましく、９０〜１３０℃の範囲、より好ましくは１００〜１２０℃の範囲を例示することができる。熱処理の時間も特に限定されないが、操業性を損なわない範囲で長いことが好ましく、具体的には５秒以上、より好ましくは３０秒以上、更に好ましくは３分以上である。

本発明の熱融着性複合繊維は、ウェブに形成された後、熱融着によって繊維間を接着して不織布等に成形するが、不織布は１種類の本発明の熱融着性複合繊維で構成されていてもよく、２種類以上の熱融着性複合繊維で構成されていてもよい。また、不織布は、本発明の効果を妨げない程度に、本発明の熱融着性複合繊維以外の繊維を含んでいてもよく、そのような繊維としては、公知の複合繊維や単成分繊維、コットン、レーヨン等を例示することができる。２種類以上の繊維で構成される不織布は、それぞれの繊維の混繊不織布であってもよく、それぞれの繊維が単独で層を構成する多層不織布であってもよく、その組み合わせである混繊多層不織布であってもよい。

ウェブの熱融着の方法は特に限定されず、公知のいずれの方法をも採用することができる。例えば、ウェブに循環熱風を通過させて繊維間を熱融着するエアスルー方式、熱風によってウェブを浮遊させながら熱融着するフローティングドライヤー方式、高圧蒸気や過熱蒸気によって熱融着する方式、高温での圧着によって熱融着させるエンボス方式やカレンダー方式等が例示できるが、これらの中でも嵩高で柔軟な不織布を得やすいという観点からは、エアスルー方式が最も好ましい。また、熱融着の際の温度や時間等の諸条件は得に限定されないが、本発明の熱融着性複合繊維は、破断仕事量が１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘよりも小さい熱融着性複合繊維を加工した場合よりも、不織布強度が高くなるという特徴がある。これを見越して、低い熱融着温度や短い熱融着時間といった温和な条件を設定しても、目標となる不織布強度を得ることが可能であり、必要な不織布強度を維持しながら、柔軟な風合いの不織布が得られるので好ましい。

本発明の熱融着性複合繊維を加工した不織布は、特に限定されないが、その嵩高で柔軟な風合いを活かして、例えばオムツやナプキン等の部材として、また、高い不織布強度が得られるという特長を活かして、例えばフィルター濾材やワイピングシート等の部材として、種々の製品に好適に使用することができる。

以下、実施例および比較例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はそれらによって限定されるものではない。なお、実施例および比較例中に示した物性値の測定方法又は定義を以下に示す。

［繊度、破断強度、破断伸度、破断仕事量］
Ｔｅｘｔｅｃｈｎｏ社製の単糸強伸度測定機であるＦＡＶＩＭＡＴを使用し、ランダムにサンプリングした５０本の熱融着性複合繊維の繊度と強伸度を測定し、平均値を算出した。強伸度測定の条件はゲージ長１０ｍｍ、引張速度２０ｍｍ／ｍｉｎとし、破断時の強度を破断強度［ｃＮ／ｄｔｅｘ］、破断時の伸度を破断伸度［％］と定義し、横軸を歪み［ｃｍ］とし、縦軸を応力［ｃＮ］とした場合の応力−歪み曲線と横軸とに囲まれる面積を繊度［ｄｔｅｘ］で除した数値を、破断仕事量［ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ］と定義した。

［ポリエチレンテレフタレートの結晶化度］
ナノフォトン株式会社製のレーザーラマン顕微鏡を使用し、以下の式より算出した。
換算密度ρ［ｇ／ｃｍ^３］＝（３０５−Δυ_１７３０）／２０９_１７３０
結晶化度［％］＝１００×（ρ−１．３３５）／（１．４５５−１．３３５）
ここで、Δυ_１７３０は１７３０ｃｍ^−１付近のラマンバンド（Ｃ＝Ｏ伸縮バンド）の半値幅である。

［不織布化工程での繊維の破断に対する耐性］
有限会社竹内製作所製のミニチュアカード機に５０ｇの熱融着性複合繊維を５回繰り返して通過させ、その際の繊維破断屑の発生量から、不織布化工程での繊維の破断に対する耐性を下記基準に基づき評価した。
〔評価基準〕
◎：カード機の下に脱落した繊維破断屑が認められず、また、カード機を通過したウェブには繊維破断屑に由来する欠点が存在せず、十分な良品率であった。
○：カード機の下に脱落した繊維破断屑が認められたが、カード機を通過したウェブには繊維破断屑に由来する欠点が存在せず、十分な良品率であった。
△：カード機の下に脱落した繊維破断屑が認められ、カード機を通過したウェブには繊維破断屑に由来する欠点が存在したが、満足できる良品率であった。
×：カード機の下に脱落した繊維破断屑が認められ、カード機を通過したウェブには繊維破断屑に由来する欠点が存在し、許容できる良品率ではなかった。

［不織布物性］
有限会社竹内製作所製のミニチュアカード機を使用して作製したウェブを、エアスルー加工機を用いて、１３８℃の循環熱風で１５秒間熱処理して、熱融着不織布を得た。該不織布を１５０ｍｍ×１５０ｍｍに切り出し、目付［ｇ／ｍ^２］、荷重３．５ｇ／ｃｍ^２における厚み［ｍｍ］を測定し、比容積［ｃｍ^３／ｇ］を算出した。その後、不織布を長さ方向１５０ｍｍ、幅方向５０ｍｍにカットし、ゲージ長１００ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で、機械方向および幅方向の強伸度を測定し、下記の式から平均強度を算出した。
平均強度［Ｎ／５０ｍｍ］＝（機械方向強度［Ｎ／５０ｍｍ］×幅方向強度［Ｎ／５０ｍｍ］）^１／２

（実施例１）
第１成分として、ＩＶ（Intrinisic Viscosity）値が０．６４のポリエチレンテレフタレート（融点２５０℃）を用い、第２成分として、１９０℃で測定したメルトインデックスが２２ｇ／１０ｍｉｎの高密度ポリエチレン（融点１３０℃）を用いた。
高融点成分である第１成分を芯に配し、低融点成分である第２成分を鞘に配し、鞘／芯＝５０／５０の断面形態で複合し、紡糸速度９００ｍ／ｍｉｎの条件で１５．０ｄｔｅｘの未延伸糸を採取した。得られた未延伸糸を熱ロール延伸機で、１１０℃で２．５倍に延伸した後に、８０℃で３．０倍に延伸して、２．０ｄｔｅｘの熱融着性複合繊維を得た。この熱融着性複合繊維の破断強度は２．５８ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度は１３４％であり、破断強度／破断伸度は０．０１９、破断仕事量は２．４８ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘであり、十分に高い破断仕事量を有していた。また、ラマン分光法で測定されるポリエチレンテレフタレートの結晶化度は２１％であった。
この熱融着性複合繊維をカーディング法でウェブにし、エアスルー加工機で熱処理して熱融着不織布を作製した。カーディング工程での繊維の破断耐性は非常に良好で、繊維が破断した屑を発生したり、破断部を起点とした欠点を生じたりすることはなく、十分な加工性であった。得られた不織布の平均強度は２３Ｎ／５０ｍｍで、比容積は７５ｃｍ^３／ｇであった。得られた不織布は十分に嵩高く、柔らかい風合いであり、例えばオムツのトップシートとして好適に用いることができた。

（実施例２）
第１成分として、ＩＶ値が０．６４のポリエチレンテレフタレート（融点２５０℃）を用い、第２成分として、１９０℃で測定したメルトインデックスが１６ｇ／１０ｍｉｎの高密度ポリエチレン（融点１３０℃）を用いた。
高融点成分である第１成分を芯に配し、低融点成分である第２成分を鞘に配し、鞘／芯＝６０／４０の断面形態で複合し、紡糸速度９００ｍ／ｍｉｎの条件で１５．０ｄｔｅｘの未延伸糸を採取した。得られた未延伸糸を熱ロール延伸機で、１２０℃で３．０倍に延伸した後に、７０℃で２．０倍に延伸して、２．５ｄｔｅｘの熱融着性複合繊維を得た。この熱融着性複合繊維の破断強度は２．８４ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度は１３０％であり、破断強度／破断伸度は０．０２２、破断仕事量は２．６９ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘであり、十分に高い破断仕事量を有していた。また、ラマン分光法で測定されるポリエチレンテレフタレートの結晶化度は２０％であった。
この熱融着性複合繊維をカーディング法でウェブにし、エアスルー加工機で熱処理して熱融着不織布を作製した。カーディング工程での繊維の破断耐性は非常に良好で、繊維が破断した屑を発生したり、破断部を起点とした欠点を生じたりすることはなく、十分な加工性であった。得られた不織布の平均強度は２４Ｎ／５０ｍｍで、比容積は７０ｃｍ^３／ｇであった。得られた不織布は十分に嵩高く、柔らかい風合いであり、例えばオムツのトップシートとして好適に用いることができた。

（実施例３）
第１成分として、ＩＶ値が０．６４のポリエチレンテレフタレート（融点２５０℃）を用い、第２成分として、１９０℃で測定したメルトインデックスが１６ｇ／１０ｍｉｎの直鎖状低密度ポリエチレン（融点１２５℃）を用いた。
高融点成分である第１成分を芯に配し、低融点成分である第２成分を鞘に配し、鞘／芯＝５０／５０の断面形態で複合し、紡糸速度７００ｍ／ｍｉｎの条件で１０．０ｄｔｅｘの未延伸糸を採取した。得られた未延伸糸を熱ロール延伸機で、１２０℃で２．０倍に延伸した後に、７０℃で３．０倍に延伸して、１．７ｄｔｅｘの熱融着性複合繊維を得た。この熱融着性複合繊維の破断強度は２．４５ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度は１２９％であり、破断強度／破断伸度は０．０１９、破断仕事量は２．２３ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘであり、十分に高い破断仕事量を有していた。また、ラマン分光法で測定されるポリエチレンテレフタレートの結晶化度は２１％であった。
この熱融着性複合繊維をカーディング法でウェブにし、エアスルー加工機で熱処理して熱融着不織布を作製した。カーディング工程での繊維の破断耐性は十分であり、繊維が破断した屑を発生したり、破断部を起点とした欠点を生じたりすることはなく、満足できる加工性であった。得られた不織布の平均強度は２１Ｎ／５０ｍｍで、比容積は７２ｃｍ^３／ｇであった。得られた不織布は十分に嵩高く、繊維表面に直鎖状低密度ポリエチレンを配しているために、非常に柔らかい風合いであり、例えばオムツのトップシートとして好適に用いることができた。

（実施例４）
第１成分として、ＩＶ値が０．６４のポリエチレンテレフタレート（融点２５０℃）を用い、第２成分として、１９０℃で測定したメルトインデックスが１６ｇ／１０ｍｉｎの高密度ポリエチレン（融点１３０℃）を用いた。
高融点成分である第１成分を芯に配し、低融点成分である第２成分を鞘に配し、鞘／芯＝５０／５０の断面形態で複合し、紡糸速度７００ｍ／ｍｉｎの条件で１０．０ｄｔｅｘの未延伸糸を採取した。得られた未延伸糸を熱ロール延伸機で、１２０℃で２．５倍に延伸した後に、７０℃で３．０倍に延伸して、１．３ｄｔｅｘの熱融着性複合繊維を得た。この熱融着性複合繊維の破断強度は２．９１ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度は１００％であり、破断強度／破断伸度は０．０２９、破断仕事量は２．１１ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘであり、十分に高い破断仕事量を有していた。また、ラマン分光法で測定されるポリエチレンテレフタレートの結晶化度は２３％であった。
この熱融着性複合繊維をカーディング法でウェブにし、エアスルー加工機で熱処理して熱融着不織布を作製した。カーディング工程での繊維の破断耐性は十分であり、繊維が破断した屑を発生したり、破断部を起点とした欠点を生じたりすることはなく、満足できる加工性であった。得られた不織布の平均強度は２３Ｎ／５０ｍｍで、比容積は７８ｃｍ^３／ｇであった。得られた不織布は十分に嵩高く、繊度が小さいことから、非常に柔らかい風合いであり、例えばオムツのトップシートとして好適に用いることができた。
上記の不織布の平均強度が十分に高かったことから、該不織布を製品に加工する際に必要な強度の目安として２０Ｎ／５０ｍｍを設定し、この平均強度を維持できる範囲でエアスルー加工温度を変更してみたところ、１３３℃まで低下させることができた。これによって、不織布の比容積は８４ｃｍ^３／ｇまで増大し、非常に柔らかい風合いの不織布を得ることができた。

（実施例５）
実施例４の未延伸糸を、熱ロール延伸機で、１１０℃で２．０倍に延伸した後に、８０℃で１．５倍に延伸して、３．３ｄｔｅｘの熱融着性複合繊維を得た。この熱融着性複合繊維の破断強度は１．６４ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度は２９４％であり、破断強度／破断伸度は０．００６、破断仕事量は２．９３ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘであり、十分に高い破断仕事量を有していた。また、ラマン分光法で測定されるポリエチレンテレフタレートの結晶化度は１５％であった。この熱融着性複合繊維をカーディング法でウェブにし、エアスルー加工機で熱処理して熱融着不織布を作製した。カーディング工程での繊維の破断耐性は非常に良好で、繊維が破断した屑を発生したり、破断部を起点とした欠点を生じたりすることはなく、十分な加工性であった。
得られた不織布の平均強度は２６Ｎ／５０ｍｍで、比容積は５５ｃｍ^３／ｇであった。ポリエチレンテレフタレートの結晶化度が低いために、得られた不織布の比容積はやや低く、柔軟性等の風合いは十分ではないものの、満足できるレベルであった。

（比較例１）
実施例１と同じ未延伸糸を、熱ロール延伸機で、９０℃で２．５倍に延伸した後に、８０℃で再延伸しようとしたが、延伸切れを生じて延伸糸を採取できなかった。そこで、９０℃で３．０倍に１段延伸して、５．０ｄｔｅｘの熱融着性複合繊維を得た。この熱融着性複合繊維の破断強度は２．９４ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度は６４％であり、破断強度／破断伸度は０．０４６、破断仕事量は１．４１ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘであり、実施例１の熱融着性複合繊維の破断仕事量よりも小さく、脆性的であった。また、ラマン分光法で測定されるポリエチレンテレフタレートの結晶化度は２３％であった。
この熱融着性複合繊維をカーディング法でウェブにし、エアスルー加工機で熱処理して熱融着不織布を作製した。カーディング工程では繊維が破断して、短い繊維が脱落する様子が見られ、また、ダメージを受けた繊維を起点とした繊維絡まり状の欠点を生じることがあり、満足できる加工性ではなかった。得られた不織布の平均強度は１７Ｎ／５０ｍｍで、比容積は７２ｃｍ^３／ｇであった。得られた不織布は、繊度が大きいことからも、風合いが硬く、例えばオムツのトップシート等の柔軟性が求められる用途には不向きであった。

（比較例２）
未延伸糸の繊度を７．５ｄｔｅｘとした以外は実施例１と同じ条件で未延伸糸を採取し、熱ロール延伸機で、９０℃で３．０倍に１段延伸して、２．５ｄｔｅｘの熱融着性複合繊維を得た。この熱融着性複合繊維の破断強度は３．３０ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度は５１％であり、破断強度／破断伸度は０．０６５、破断仕事量は１．１６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘであり、実施例１の熱融着性複合繊維の破断仕事量よりも小さく、脆性的であった。また、ラマン分光法で測定されるポリエチレンテレフタレートの結晶化度は２３％であった。
この熱融着性複合繊維をカーディング法でウェブにし、エアスルー加工機で熱処理して熱融着不織布を作製した。カーディング工程では繊維が破断して、短い繊維が脱落する様子が見られ、また、ダメージを受けた繊維を起点とした繊維絡まり状の欠点を生じることがあり、満足できる加工性ではなかった。得られた不織布の平均強度は１９Ｎ／５０ｍｍで、比容積は７０ｃｍ^３／ｇであった。得られた不織布は、繊度が大きいことからも、風合いが硬く、例えばオムツのトップシート等の柔軟性が求められる用途には不向きであった。

（比較例３）
未延伸糸の繊度を６．０ｄｔｅｘとした以外は実施例２と同じ条件で未延伸糸を採取し、熱ロール延伸機で、９０℃で２．５倍に延伸した後に、９０℃で１．２倍に延伸し、２．０ｄｔｅｘの熱融着性複合繊維を得た。この熱融着性複合繊維の破断強度は３．３１ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度は６１％であり、破断強度／破断伸度は０．０５４、破断仕事量は１．４８ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘであり、実施例と比較して破断仕事量が小さく、脆性的であった。また、ラマン分光法で測定されるポリエチレンテレフタレートの結晶化度は２０％であった。
この熱融着性複合繊維をカーディング法でウェブにし、エアスルー加工機で熱処理して熱融着不織布を作製した。カーディング工程では繊維が破断して、短い繊維が脱落する様子が見られ、また、ダメージを受けた繊維を起点とした繊維絡まり状の欠点を生じることがあり、満足できる加工性ではなかった。得られた不織布の平均強度は１８Ｎ／５０ｍｍで、比容積は６９ｃｍ^３／ｇであった。得られた不織布は、カーディング工程で発生した欠点を含んでおり、例えばオムツのトップシート等に用いた場合には、皮膚への刺激等が懸念されるものであった。

表１に各実施例および比較例の繊維および不織布の諸物性評価結果をまとめて示す。

本発明の破断仕事量が１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上である熱融着性複合繊維の応力−歪み曲線の一例として、実施例２の測定結果を図１に示す。また、破断仕事量が１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘよりも小さい、従来の熱融着性複合繊維の応力−歪み曲線の一例として、比較例２の測定結果を図２に示す。

表１、図１及び図２の結果から、本発明に係る実施例１〜５は、繊維の破断仕事量が１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上であり、カーディング工程での繊維破断等のダメージが抑制されて、良好な操業性と加工性で熱融着不織布を得ることができている。また、得られた不織布は、破断仕事量が小さい熱融着性複合繊維と比較して、不織布強度が高くなるという特徴が見られた。なお、実施例５については、ポリエチレンテレフタレートの結晶化度が低く、不織布の比容積がやや低いが、その風合いは十分ではないものの、満足できるレベルであった。
一方、比較例１〜３の熱融着性複合繊維は、破断仕事量が１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘよりも低く、カーディング工程で繊維破断等のダメージを受けて、これを起点とした欠点を生じるので、不織布地合の悪化や良品率の低下を招いた。

本発明の、ポリエステル系樹脂とポリオレフィン系樹脂からなる熱融着性複合繊維は、不織布製造工程での繊維の破断等の不具合を抑制できるので、高い生産速度で不織布を得ることができる。更には、本発明の熱融着性複合繊維から得た熱融着不織布は、不織布強度が高くなるという特徴があり、また、これを見越して穏和な熱融着条件を採用することで、必要な不織布強度を維持しつつ、従来よりも嵩高で柔軟な風合いの不織布を得ることができる。こうした特徴を活かして、本発明の熱融着性複合繊維、および熱融着性複合繊維からなる不織布は、オムツやナプキンなどの衛生材料用途や、フィルター濾材やワイピングシート等の産業資材用途で、好適に用いることができる。

また、本発明の熱融着性複合繊維は、特に限定されるわけではないが、単糸の引張試験によって得られる破断強度と破断伸度の比（破断強度［ｃＮ／ｄｔｅｘ］）／破断伸度［％］）が０．００５〜０．０４０の範囲であることが好ましく、下限値は０．０１０以上であることがより好ましく、上限は０．０３０以下であることがより好ましい。破断強度と破断伸度の比が大きいということは高強度・低伸度であり、破断強度と破断伸度の比が小さいということは低強度・高伸度であることを意味するが、この比が０．００５以上であれば、熱融着性複合繊維を加工して得られる熱融着不織布の強度や嵩高性が満足できる程度となるので好ましく、０．０１０以上であれば十分となるのでより好ましい。また、破断強度と破断伸度の比が０．０４０以下であれば、不織布加工時に熱融着性複合繊維が破断したりする不具合を満足できる程度に抑制でき、０．０３０以下であれば十分に抑制できるので好ましい。また、この比が０．０４０以下、より好ましくは０．０３０以下の場合には、得られる熱融着不織布の強度が高くなるという効果も得られ、これを見越して熱融着の条件を穏和にすれば、より嵩高で柔軟な不織布が得られるようになるという効果をも享受することができる。

Claims (6)

1. ポリエステル系樹脂を含む第１成分と、ポリオレフィン系樹脂を含む第２成分とを含む熱融着性複合繊維であって、前記第２成分の融点は前記第１成分の融点よりも１０℃以上低く、引張試験によって得られる破断仕事量が、１．６ｃＮ・ｃｍ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする熱融着性複合繊維。
2. 引張試験によって得られる破断強度と破断伸度の比（破断強度［ｃＮ／ｄｔｅｘ］）／破断伸度［％］）が０．００５〜０．０４０であることを特徴とする、請求項１に記載の熱融着性複合繊維。
3. 前記第１成分がポリエチレンテレフタレートであり、前記第２成分がポリエチレンであることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱融着性複合繊維。
4. 前記ポリエチレンテレフタレートの結晶化度が、１８％以上であることを特徴とする、請求項３に記載の熱融着性複合繊維。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱融着性複合繊維を加工した不織布。
6. 請求項５に記載の不織布を用いた製品。