JP2020165052A - 延伸複合繊維、不織布及び延伸複合繊維の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】繊度が０．６ｄｔｅｘ以下で、熱収縮率が低く、単糸強度が高い延伸複合繊維、不織布及び延伸複合繊維の製造方法を提供する。【解決手段】結晶性プロピレン系重合体を主成分とし２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートが１０〜３０ｇ／１０分の樹脂を芯材１とし、芯材よりも融点が低いオレフィン系重合体を主成分とする樹脂を鞘材２とする鞘芯構造の未延伸繊維を溶融紡糸し、この未延伸繊維を延伸処理して、繊度が０．６ｄｔｅｘ以下、鞘材と芯材の断面積比（鞘材／芯材）が５０／５０〜１０／９０、単糸弾性率が７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の延伸複合繊維を得る。【選択図】図１
Description
本発明は、鞘芯構造の延伸複合繊維、不織布及び延伸複合繊維の製造方法に関する。より詳しくは、繊度が０．６ｄｔｅｘ以下の細繊度の延伸複合繊維及びその製造方法、並びにこの細繊度の延伸複合繊維を用いた不織布に関する。
特性の異なる２種類のオレフィン系樹脂を用いて形成される鞘芯構造の複合繊維は、熱接着性を有し、耐薬品性にも優れることから、様々な分野で利用されている。このような鞘芯構造の複合繊維は、例えば、溶融紡糸により形成された鞘芯構造の未延伸繊維を延伸処理することにより製造することができる。
一方、各種フィルター素材や電池用セパレータなどに用いられる機能性不織布には、薄膜でかつ機械的強度が高いことが求められる。薄膜で機械的強度が高い不織布を実現するためには、従来よりも原料繊維の繊度を細くすると共に、単糸強度を向上させる必要がある。延伸複合繊維の単糸強度及び弾性率を増加させる方法としては、一般に、延伸倍率の増加が挙げられるが、延伸倍率を増加させると、延伸時に糸切れが発生、延伸後の繊維の熱収縮率が増加することによる不織布加工性の低下及び加工後の不織布の外観劣化といった課題がある。
そこで、従来、延伸倍率の増加以外の方法により、高強度で細繊度の延伸複合繊維を製造する技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。例えば、特許文献１に記載の複合繊維では、芯材である結晶性プロピレン系重合体と鞘材であるオレフィン系重合体の重量平均分子量の比、鞘材や芯材のメルトフローレート（Melt Flow Rate：ＭＦＲ）などを特定することにより、複合繊維の高強度化を図っている。
また、特許文献２に記載の複合繊維の製造方法では、強度で細繊維の複合繊維を得るため、紡糸口金から吐出された芯材のメルトフローレートを特定すると共に、紡糸口金から吐出された芯材のメルトフローレートと紡糸口金から吐出される鞘材のメルトフローレートとの比（＝芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲ）を特定している。
不織布製造においては、厚さ、目付け、充填率、孔径及び強度などの目的とする特性に応じて、適した繊度の原料繊維が選択されて用いられている。その際、１つの原料繊維から不織布を製造してもよいが、微細な孔径と不織布強度などのように２つの特性を兼ね備える不織布を得るため、繊度が０．１ｄｔｅｘ程度の極細繊維と、繊度が０．２〜０．６ｄｔｅｘ程度の細繊度繊維を混抄する場合がある。このような不織布の強度を向上させるためには、原料となる極細繊維及び細繊度繊維の両方について単糸強度及び弾性率などの物性を高める必要がある。しかしながら、前述した特許文献１に記載の技術は、繊度が１ｄｔｅｘ前後の複合繊維を対象としたものであり、更に、得られる複合繊維は熱収縮率が１０％以上と高い。
一方、特許文献２に記載の製造方法では、単糸強度５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、ヤング率５０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、１２０℃での熱収縮率８％以下の延伸複合繊維を得ることができるが、この技術は繊度が０．３ｄｔｅｘ以下の極細複合繊維を対象としており、それよりも太い細繊度複合繊維についても同等の特性を得ることは困難である。また、単糸及び不織布のさらなる物性向上が望まれる中、従来技術にて開示されている方法で製造した延伸工程にて高倍率で延伸しても、単糸強度及び弾性率などの物性の更なる向上には限界がある。
そこで、本発明は、繊度が０．６ｄｔｅｘ以下で、熱収縮率が低く、単糸強度が高い延伸複合繊維、不織布及び延伸複合繊維の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る延伸複合繊維は、結晶性プロピレン系重合体を主成分とする樹脂を芯材とし、前記芯材よりも融点が低いオレフィン系重合体を主成分とする樹脂を鞘材とする鞘芯構造の延伸複合繊維であって、繊度が０．６ｄｔｅｘ以下であり、前記芯材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートが１０〜３０ｇ／１０分であり、前記鞘材と前記芯材の断面積比（鞘材／芯材）が５０／５０〜１０／９０であり、単糸弾性率が７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。
この延伸複合繊維では、前記芯材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートと、前記鞘材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートの比（芯材／鞘材）が、例えば０．３〜１となっている。
この延伸複合繊維では、前記芯材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートと、前記鞘材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートの比（芯材／鞘材）が、例えば０．３〜１となっている。
本発明に係る不織布は、前述した延伸複合繊維を用いて形成されたものである。
本発明に係る延伸複合繊維の製造方法は、溶融紡糸により、結晶性プロピレン系重合体を主成分とする樹脂を芯材とし、前記芯材よりも融点が低いオレフィン系重合体を主成分とする樹脂を鞘材とする鞘芯構造の未延伸繊維を得る紡糸工程と、前記未延伸繊維を延伸処理して繊度が０．６ｄｔｅｘ以下の延伸複合繊維を得る延伸工程とを有し、前記未延伸繊維は、繊度が４．０ｄｔｅｘ以下、前記鞘材と前記芯材の断面積比（鞘材／芯材）が５０／５０〜１０／９０であり、前記芯材は、２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートが１０〜３０ｇ／１０分であり、前記紡糸工程と前記延伸工程を連続して行う。
この延伸複合繊維の製造方法では、前記芯材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートと、前記鞘材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートの比（芯材／鞘材）を、０．３〜１の範囲にしてもよい。
また、前記延伸工程における前記未延伸繊維の延伸倍率は例えば２〜７倍である。
この延伸複合繊維の製造方法では、前記芯材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートと、前記鞘材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートの比（芯材／鞘材）を、０．３〜１の範囲にしてもよい。
また、前記延伸工程における前記未延伸繊維の延伸倍率は例えば２〜７倍である。
なお、本発明におけるメルトフローレートの値は、ＪＩＳ Ｋ７２１０のＡ法に基づいて、温度：２３０℃、荷重：２１．１８Ｎの条件で測定した値であり、特に断りのない限り、以下の説明においても同様である。
本発明によれば、繊度が０．６ｄｔｅｘ以下の延伸複合繊維について、熱収縮率を増加させることなく、単糸強度を高めることができる。
以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。図１は本実施形態の延伸複合繊維の断面構造例を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態の延伸複合繊維は、芯部１とその周囲に形成された鞘部２とで構成される鞘芯複合繊維であり、その繊度は０．６ｄｔｅｘ以下であり、好ましくは０．２〜０．６ｄｔｅｘである。
［芯部１］
芯部１は、結晶性プロピレン系重合体を主成分とし、２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０〜３０ｇ／１０分である樹脂（以下、芯材という。）で形成されている。芯材のＭＦＲが１０ｇ／１０分未満の場合、溶融樹脂の溶融張力が高くなりやすく、目的とする繊度の未延伸繊維を得ることが難しくなり、更に、未延伸繊維を高倍率で延伸すると、糸切れの発生頻度が増加する傾向がある。
芯部１は、結晶性プロピレン系重合体を主成分とし、２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０〜３０ｇ／１０分である樹脂（以下、芯材という。）で形成されている。芯材のＭＦＲが１０ｇ／１０分未満の場合、溶融樹脂の溶融張力が高くなりやすく、目的とする繊度の未延伸繊維を得ることが難しくなり、更に、未延伸繊維を高倍率で延伸すると、糸切れの発生頻度が増加する傾向がある。
また、芯材のＭＦＲが３０ｇ／１０分を超えると、溶融樹脂の溶融張力が低くなるため、未延伸繊維の配向結晶化度が低下し、延伸複合繊維の単糸強度や弾性率を十分に高めることができず、目的とする単糸物性が得られ難くなる。芯材のＭＦＲは、１５〜２５ｇ／１０分とすることが好ましく、この範囲にすることで未延伸繊維の繊度を低くしつつ、延伸複合繊維の強度を発現させることができる。
芯材の主成分である結晶性プロピレン系重合体には、例えば結晶性を有するアイソタクチックプロピレン単独重合体、エチレン単位の含有量の少ないエチレン−プロピレンランダム共重合体、プロピレン単独重合体からなるホモ部とエチレン単位の含有量の比較的多いエチレン−プロピレンランダム共重合体からなる共重合部とから構成されたプロピレンブロック共重合体、更にプロピレンブロック共重合体における各ホモ部又は共重合部がブテン−１などのα−オレフィンを共重合したものからなる結晶性プロピレン−エチレン−α−オレフィン共重合体などを用いることができ、特に、延伸性、繊維物性及び熱収縮抑制の観点から、アイソタクチックポリプロピレンが好適である。これらの結晶性プロピレン系重合体は、単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、芯材には、核剤や酸化防止剤などの添加剤を、適度な割合で配合することができる。芯材に配合される添加剤は、結晶性プロピレン系重合体を主成分とする樹脂との関係において、共に溶融して親和するもの又は完全には溶融しないがその一部が樹脂となじみあうものが好ましい。
［鞘部２］
鞘部２は、芯材よりも融点が低いオレフィン系重合体を主成分とする樹脂（以下、鞘材という。）で形成されている。鞘材の主成分であるオレフィン系重合体には、例えば高密度・中密度・低密度ポリエチレンや直鎖状低密度ポリエチレンなどのエチレン系重合体、プロピレンと他のα−オレフィンとの共重合体、具体的にはプロピレン−ブテン−１−ランダム共重合体、プロピレン−エチレン−ブテン−１ランダム共重合体、あるいは軟質ポリプロピレンなどの非結晶性プロピレン系重合体、ポリ４−メチルペンテン−１などを用いることができ、特に、繊維物性の点から高密度ポリエチレンが好適である。これらのオレフィン系重合体は、単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
鞘部２は、芯材よりも融点が低いオレフィン系重合体を主成分とする樹脂（以下、鞘材という。）で形成されている。鞘材の主成分であるオレフィン系重合体には、例えば高密度・中密度・低密度ポリエチレンや直鎖状低密度ポリエチレンなどのエチレン系重合体、プロピレンと他のα−オレフィンとの共重合体、具体的にはプロピレン−ブテン−１−ランダム共重合体、プロピレン−エチレン−ブテン−１ランダム共重合体、あるいは軟質ポリプロピレンなどの非結晶性プロピレン系重合体、ポリ４−メチルペンテン−１などを用いることができ、特に、繊維物性の点から高密度ポリエチレンが好適である。これらのオレフィン系重合体は、単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、鞘材には、核剤や酸化防止剤などの添加剤を、適度な割合で配合することができる。鞘材に配合される添加剤は、オレフィン系重合体を主成分とする樹脂との関係において、共に溶融して親和するもの又は完全には溶融しないがその一部が樹脂となじみあうものが好ましい。
［鞘芯比率］
本実施形態の延伸複合繊維は、鞘芯比率、即ち、横断面（長さ方向に垂直な断面）における芯部１と鞘部２の面積比（鞘材／芯材）が５０／５０〜１０／９０である。横断面における芯部１の比率が５０％未満の場合、延伸複合繊維の単糸強度や弾性率が不足し、更に熱収縮率も増加する。また、横断面における芯部１の比率が９０％を超えると、熱融着に寄与する鞘材が不足し、不織布などの加工品の強度が低下する。また、横断面における芯部１の比率が高すぎると、延伸工程において延伸倍率が低下して糸切れが発生しやすくなる。
本実施形態の延伸複合繊維は、鞘芯比率、即ち、横断面（長さ方向に垂直な断面）における芯部１と鞘部２の面積比（鞘材／芯材）が５０／５０〜１０／９０である。横断面における芯部１の比率が５０％未満の場合、延伸複合繊維の単糸強度や弾性率が不足し、更に熱収縮率も増加する。また、横断面における芯部１の比率が９０％を超えると、熱融着に寄与する鞘材が不足し、不織布などの加工品の強度が低下する。また、横断面における芯部１の比率が高すぎると、延伸工程において延伸倍率が低下して糸切れが発生しやすくなる。
［芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲ］
本実施形態の延伸複合繊維は、芯材（ペレット）の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるＭＦＲと、鞘材（ペレット）の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるＭＦＲとの比（芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲ）が０．３〜１であることが好ましい。芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲが０．３未満の場合、溶融樹脂の溶融張力が高くなりやすく、目的とする繊度の未延伸繊維を製造できないことがある。また、芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲが１を超えると、溶融樹脂の溶融張力が低くなり過ぎて、延伸複合繊維の単糸強度や弾性率が低下し、目的とする単糸物性が得られないことがある。
本実施形態の延伸複合繊維は、芯材（ペレット）の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるＭＦＲと、鞘材（ペレット）の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるＭＦＲとの比（芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲ）が０．３〜１であることが好ましい。芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲが０．３未満の場合、溶融樹脂の溶融張力が高くなりやすく、目的とする繊度の未延伸繊維を製造できないことがある。また、芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲが１を超えると、溶融樹脂の溶融張力が低くなり過ぎて、延伸複合繊維の単糸強度や弾性率が低下し、目的とする単糸物性が得られないことがある。
［単糸弾性率］
本実施形態の延伸複合繊維は、単糸弾性率が７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。延伸複合繊維の単糸弾性率が７０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、薄膜の不織布に加工した際に不織布の機械的強度が不足し、破断や外観不良が起こりやすくなる。
本実施形態の延伸複合繊維は、単糸弾性率が７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。延伸複合繊維の単糸弾性率が７０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、薄膜の不織布に加工した際に不織布の機械的強度が不足し、破断や外観不良が起こりやすくなる。
［製造方法］
次に、本実施形態の延伸複合繊維の製造方法について説明する。図２は本実施形態の延伸複合繊維の製造方法を示すフローチャートであり、図３は図２に示す各工程を連続して行う際の装置構成例を示す模式図である。図２に示すように、本実施形態の延伸複合繊維の製造方法では、溶融紡糸により鞘芯構造の未延伸繊維を得る紡糸工程（ステップＳ１）と、未延伸繊維を延伸処理して延伸複合繊維を得る延伸工程（ステップＳ２）とを連続して行う。
次に、本実施形態の延伸複合繊維の製造方法について説明する。図２は本実施形態の延伸複合繊維の製造方法を示すフローチャートであり、図３は図２に示す各工程を連続して行う際の装置構成例を示す模式図である。図２に示すように、本実施形態の延伸複合繊維の製造方法では、溶融紡糸により鞘芯構造の未延伸繊維を得る紡糸工程（ステップＳ１）と、未延伸繊維を延伸処理して延伸複合繊維を得る延伸工程（ステップＳ２）とを連続して行う。
＜紡糸工程Ｓ１＞
紡糸工程Ｓ１では、繊度が４．０ｄｔｅｘ以下、好ましくは０．３５〜４．０ｄｔｅｘで、鞘芯比率（鞘材／芯材）が５０／５０〜１０／９０である鞘芯構造の未延伸繊維を溶融紡糸する。その際、芯材には、結晶性プロピレン系重合体を主成分とし、２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートが１０〜３０ｇ／１０分である樹脂を用い、鞘材には、芯材よりも融点が低いオレフィン系重合体を主成分とする樹脂を用いる。また、芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲは、前述した理由から、０．３〜１の範囲にすることが好ましい。
紡糸工程Ｓ１では、繊度が４．０ｄｔｅｘ以下、好ましくは０．３５〜４．０ｄｔｅｘで、鞘芯比率（鞘材／芯材）が５０／５０〜１０／９０である鞘芯構造の未延伸繊維を溶融紡糸する。その際、芯材には、結晶性プロピレン系重合体を主成分とし、２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートが１０〜３０ｇ／１０分である樹脂を用い、鞘材には、芯材よりも融点が低いオレフィン系重合体を主成分とする樹脂を用いる。また、芯材ＭＦＲ／鞘材ＭＦＲは、前述した理由から、０．３〜１の範囲にすることが好ましい。
（未延伸繊維）
未延伸繊維の鞘芯比率が延伸後の複合繊維の鞘芯比率となることから、未延伸繊維も延伸複合繊維と同様に、鞘材／芯材＝５０／５０〜１０／９０とする。また、未延伸繊維の繊度を４．０ｄｔｅｘよりも太くすると、延伸後の複合繊維の繊度を０．６ｄｔｅｘ以下にするためには延伸倍率を高める必要があり、延伸時に糸切れが発生したり、延伸繊維の熱収縮率が悪化しやすくなるため、本実施形態の延伸複合繊維では未延伸繊維の繊度は４．０ｄｔｅｘ以下とする。
未延伸繊維の鞘芯比率が延伸後の複合繊維の鞘芯比率となることから、未延伸繊維も延伸複合繊維と同様に、鞘材／芯材＝５０／５０〜１０／９０とする。また、未延伸繊維の繊度を４．０ｄｔｅｘよりも太くすると、延伸後の複合繊維の繊度を０．６ｄｔｅｘ以下にするためには延伸倍率を高める必要があり、延伸時に糸切れが発生したり、延伸繊維の熱収縮率が悪化しやすくなるため、本実施形態の延伸複合繊維では未延伸繊維の繊度は４．０ｄｔｅｘ以下とする。
なお、本実施形態の延伸複合繊維において芯材として用いるＭＦＲ（２３０℃、試験荷重２１．１８Ｎ）が１０〜３０ｇ／１０分の樹脂は、溶融樹脂にしたときに張力が高くなりやすいため、安定して繊度０．３５ｄｔｅｘ未満の未延伸繊維を紡糸することは難しい。このため、未延伸繊維の繊度は０．３５〜４．０ｄｔｅｘの範囲とすることが好ましい。
＜延伸工程Ｓ２＞
延伸工程Ｓ２では、未延伸繊維を延伸処理して繊度が０．６ｄｔｅｘ以下、好ましくは０．２〜０．６ｄｔｅｘの延伸複合繊維を得る。その際、延伸倍率が２倍未満であると、得られる延伸複合繊維の単糸強度や弾性率が低下して、目的とする単糸物性が得られないことがある。また、延伸倍率が７倍を超えると、糸切れが発生する頻度が増加し、生産性が低下する虞がある。よって、延伸工程Ｓ２における延伸倍率は２〜７倍とすることが好ましい。
延伸工程Ｓ２では、未延伸繊維を延伸処理して繊度が０．６ｄｔｅｘ以下、好ましくは０．２〜０．６ｄｔｅｘの延伸複合繊維を得る。その際、延伸倍率が２倍未満であると、得られる延伸複合繊維の単糸強度や弾性率が低下して、目的とする単糸物性が得られないことがある。また、延伸倍率が７倍を超えると、糸切れが発生する頻度が増加し、生産性が低下する虞がある。よって、延伸工程Ｓ２における延伸倍率は２〜７倍とすることが好ましい。
＜直接紡糸延伸法＞
本実施形態の延伸複合繊維は、前述した紡糸工程Ｓ１と延伸工程Ｓ２を連続して行う直接紡糸延伸法（スピンドロー法）により製造される。例えば、図３に示す装置の場合、紡糸口金１１から吐出された鞘芯構造の未延伸繊維１０を、導入ローラー１２を介して蒸気延伸槽１３に導入して所定倍率で延伸した後、延伸後の複合繊維２０を引き出しローラー１４により引き出し、ワインダー１５で巻き取る。
本実施形態の延伸複合繊維は、前述した紡糸工程Ｓ１と延伸工程Ｓ２を連続して行う直接紡糸延伸法（スピンドロー法）により製造される。例えば、図３に示す装置の場合、紡糸口金１１から吐出された鞘芯構造の未延伸繊維１０を、導入ローラー１２を介して蒸気延伸槽１３に導入して所定倍率で延伸した後、延伸後の複合繊維２０を引き出しローラー１４により引き出し、ワインダー１５で巻き取る。
二段延伸法などのように紡糸工程と延伸工程をそれぞれ別々に非連続で行う場合、繊度が細い未延伸繊維を高倍率で延伸することが難しく、また、延伸可能な倍率では目的とする強度及び弾性率の延伸複合繊維が得られない。これに対して、紡糸工程と延伸工程を連続して行う直接紡糸延伸法（スピンドロー法）は、未延伸繊維を安定的かつ速やかに延伸工程へ移行できるため、延伸切れしやすい細繊度の未延伸繊維であっても、均質で伸びやすい状態のまま延伸することができ、単糸物性の優れる延伸複合繊維が得られる。その結果、繊度が４．０ｄｔｅｘ以下の未延伸繊維から、繊度が０．６ｄｔｅｘ以下で、単糸強度及び単糸弾性率が高く、熱収縮率が低い延伸複合繊維を製造することが可能となる。
前述した方法により製造された延伸複合繊維は、油剤処理や乾燥処理を経て、織布用として用いられる長繊維フィラメントの形態にすることができる。また、不織布用として用いられる形態とするために、延伸工程に引き続き油剤処理、捲縮加工処理及び乾燥処理を経て、ステープルファイバーにしてもよい。更に、油剤処理後に、乾燥処理を経て又は乾燥処理を経ずに短繊維に切断し、チョップドファイバーとすることもできる。
以上詳述したように、本実施形態の延伸複合繊維は、芯材のＭＦＲ、鞘芯比率及び単糸弾性率を特定の範囲にしているため、０．６ｄｔｅｘ以下と細繊度であるにもかかわらず、単糸強度を６ｃＮ／ｄｔｅｘ以上にすると共に、１２０℃におけるトウ熱収縮率を８％以下に抑制することができる。このように、本実施形態の延伸複合繊維は、高強度及び低熱収縮率であるため、各種不織布用途、電池セパレータ及びフィルターなどの用途に好適に用いることができる。そして、本実施形態の延伸複合繊維を用いて形成された薄膜不織布は、機械的強度が高く、加工時の熱収縮も抑えられるため、破断などの加工不良やや外観不良の発生もなくすことができる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。本実施例においては、下記の方法で実施例及び比較例の延伸複合繊維を作製し、その性能を評価した。
［原料］
（１）芯材
Ａ：株式会社プライムポリマー製 アイソタクチックポリプロピレン「Ｙ２００５ＧＰ」
（ＭＦＲ＝２０ｇ／１０分、Ｑ値＝４．７）
Ｂ：株式会社プライムポリマー製 アイソタクチックポリプロピレン「Ｙ２０００ＧＶ」
（ＭＦＲ＝１８ｇ／１０分、Ｑ値＝３．０）
Ｃ：株式会社プライムポリマー製 アイソタクチックポリプロピレン「Ｓ１１９」
（ＭＦＲ＝６０ｇ／１０分、Ｑ値＝２．８）
Ｄ：株式会社プライムポリマー製 アイソタクチックポリプロピレン「Ｓ１３７Ｌ」
（ＭＦＲ＝３０ｇ／１０分、Ｑ値＝３．２）
（１）芯材
Ａ：株式会社プライムポリマー製 アイソタクチックポリプロピレン「Ｙ２００５ＧＰ」
（ＭＦＲ＝２０ｇ／１０分、Ｑ値＝４．７）
Ｂ：株式会社プライムポリマー製 アイソタクチックポリプロピレン「Ｙ２０００ＧＶ」
（ＭＦＲ＝１８ｇ／１０分、Ｑ値＝３．０）
Ｃ：株式会社プライムポリマー製 アイソタクチックポリプロピレン「Ｓ１１９」
（ＭＦＲ＝６０ｇ／１０分、Ｑ値＝２．８）
Ｄ：株式会社プライムポリマー製 アイソタクチックポリプロピレン「Ｓ１３７Ｌ」
（ＭＦＲ＝３０ｇ／１０分、Ｑ値＝３．２）
（２）鞘材
ａ：京葉ポリエチレン株式会社製 高密度ポリエチレン「Ｓ６９３２」
（ＭＦＲ＝４０ｇ／１０分、Ｑ値＝５．１）
ｂ：旭化成ケミカルズ株式会社製 高密度ポリエチレン「Ｊ３００」
（ＭＦＲ＝７０ｇ／１０分、Ｑ値＝４．３）
ａ：京葉ポリエチレン株式会社製 高密度ポリエチレン「Ｓ６９３２」
（ＭＦＲ＝４０ｇ／１０分、Ｑ値＝５．１）
ｂ：旭化成ケミカルズ株式会社製 高密度ポリエチレン「Ｊ３００」
（ＭＦＲ＝７０ｇ／１０分、Ｑ値＝４．３）
［評価・測定方法］
（１）繊度
未延伸繊維及び延伸複合繊維の繊度は、ＪＩＳ Ｌ１０１５に準じて測定した。
（１）繊度
未延伸繊維及び延伸複合繊維の繊度は、ＪＩＳ Ｌ１０１５に準じて測定した。
（２）ＭＦＲ
芯材及び鞘材に用いた各材料ペレットについて、ＪＩＳ Ｋ７２１０のＡ法により、試験温度２３０℃、試験荷重２１．１８Ｎの条件でＭＦＲを測定した。
芯材及び鞘材に用いた各材料ペレットについて、ＪＩＳ Ｋ７２１０のＡ法により、試験温度２３０℃、試験荷重２１．１８Ｎの条件でＭＦＲを測定した。
（３）延伸複合繊維の単糸物性
ＪＩＳ Ｌ１０１５に準じた方法で、延伸複合繊維の単糸強度及び弾性率を測定した。
ＪＩＳ Ｌ１０１５に準じた方法で、延伸複合繊維の単糸強度及び弾性率を測定した。
（４）延伸複合繊維のトウ物性
ＪＩＳ Ｌ１０１５に準じた方法で、繊維束（トウ）の熱収縮率を測定した。その際、フィラメント数を１２０１８本、熱処理温度は１２０℃、熱処理時間は１０分間とした。
ＪＩＳ Ｌ１０１５に準じた方法で、繊維束（トウ）の熱収縮率を測定した。その際、フィラメント数を１２０１８本、熱処理温度は１２０℃、熱処理時間は１０分間とした。
＜実施例１＞
図３に示す装置を用いて、紡糸工程及び延伸工程を連続して行い、鞘芯構造の延伸複合繊維を作製した。
図３に示す装置を用いて、紡糸工程及び延伸工程を連続して行い、鞘芯構造の延伸複合繊維を作製した。
（１）紡糸工程
芯材Ａと鞘材ａを用いて、溶融紡糸により、繊度が１．８８ｄｔｅｘの鞘芯構造の未延伸繊維を作製した。その際、鞘芯型複合紡糸口金を使用し、鞘芯比率（鞘材／芯材）が３５／６５になるようにした。また、紡糸条件は、押出機シリンダー温度を２５５℃、紡糸口金温度を２７０℃、紡糸速度を１８０ｍ／分とした。
芯材Ａと鞘材ａを用いて、溶融紡糸により、繊度が１．８８ｄｔｅｘの鞘芯構造の未延伸繊維を作製した。その際、鞘芯型複合紡糸口金を使用し、鞘芯比率（鞘材／芯材）が３５／６５になるようにした。また、紡糸条件は、押出機シリンダー温度を２５５℃、紡糸口金温度を２７０℃、紡糸速度を１８０ｍ／分とした。
（２）延伸工程
前述した紡糸工程から連続して延伸工程を実施した。具体的には、紡糸工程で得た未延伸繊維１０を、速度１８０ｍ／分の導入ローラー１２に導入し、延伸繊維引き出しローラー１４の速度を増加させて、常圧蒸気１００℃の蒸気延伸槽１３にて延伸を行った。
前述した紡糸工程から連続して延伸工程を実施した。具体的には、紡糸工程で得た未延伸繊維１０を、速度１８０ｍ／分の導入ローラー１２に導入し、延伸繊維引き出しローラー１４の速度を増加させて、常圧蒸気１００℃の蒸気延伸槽１３にて延伸を行った。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１４の速度は９１０ｍ／分であり、延伸倍率は５．１０倍であった。また、この条件により製造された実施例１の延伸複合繊維の繊度は０．４ｄｔｅｘであった。
＜実施例２＞
芯材Ａの代わりに芯材Ｂを用いたこと及び鞘芯比率（鞘材／芯材）を２５／７５にしたこと以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．７２ｄＴｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法及び条件で延伸した。
芯材Ａの代わりに芯材Ｂを用いたこと及び鞘芯比率（鞘材／芯材）を２５／７５にしたこと以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．７２ｄＴｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法及び条件で延伸した。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１４の速度は８４１ｍ／分であり、延伸倍率は４．６７倍であった。また、この条件により製造された実施例２の延伸複合繊維の繊度は０．４ｄｔｅｘであった。
＜実施例３＞
鞘芯比率（鞘材／芯材）を５０／５０にしたこと以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．６０ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で延伸した。
鞘芯比率（鞘材／芯材）を５０／５０にしたこと以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．６０ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で延伸した。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１４の速度は７８１ｍ／分であり、延伸倍率は４．３４倍であった。また、この条件により製造された実施例３の延伸複合繊維の繊度は０．４ｄｔｅｘであった。
＜実施例４＞
芯材Ａの代わりに芯材Ｄを用いたこと及び鞘芯比率（鞘材／芯材）を５０／５０にしたこと以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が０．８０ｄＴｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で、延伸した。
芯材Ａの代わりに芯材Ｄを用いたこと及び鞘芯比率（鞘材／芯材）を５０／５０にしたこと以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が０．８０ｄＴｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で、延伸した。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１４の速度は７８１ｍ／分であり、延伸倍率は４．３４倍であった。また、この条件により製造された実施例４の延伸複合繊維の繊度は０．２ｄｔｅｘであった。
＜実施例５＞
芯材Ｄと鞘材ｂを用いて、鞘芯比率（鞘材／芯材）を５０／５０にした以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が０．８０ｄＴｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で延伸した。
芯材Ｄと鞘材ｂを用いて、鞘芯比率（鞘材／芯材）を５０／５０にした以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が０．８０ｄＴｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で延伸した。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１４の速度は７８１ｍ／分であり、延伸倍率は４．３４倍であった。また、この条件により製造された実施例５の延伸複合繊維の繊度は０．２ｄｔｅｘであった。
＜比較例１＞
芯材Ｃと鞘材ｂを用いて、鞘芯比率（鞘材／芯材）を５０／５０にした以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．６０ｄＴｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で未延伸繊維を延伸した。
芯材Ｃと鞘材ｂを用いて、鞘芯比率（鞘材／芯材）を５０／５０にした以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．６０ｄＴｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、その未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で未延伸繊維を延伸した。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１４の速度は７８１ｍ／分であり、延伸倍率は４．３４倍であった。また、この条件により製造された比較例１の延伸複合繊維の繊度は０．４ｄｔｅｘであった。
＜比較例２＞
鞘芯比率（鞘材／芯材）を６０／４０にしたこと以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．６０ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、この未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で延伸した。
鞘芯比率（鞘材／芯材）を６０／４０にしたこと以外は実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．６０ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸し、この未延伸繊維を実施例１と同様の方法・条件で延伸した。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１４の速度は７８１ｍ／分であり、延伸倍率は４．３４倍であった。また、この条件により製造された比較例２の延伸複合繊維の繊度は０．４ｄｔｅｘであった。
＜比較例３＞
図４Ａ、Ｂに示す装置を用いて、紡糸工程及び延伸工程を非連続で行い、鞘芯構造の延伸複合繊維を作製した。
図４Ａ、Ｂに示す装置を用いて、紡糸工程及び延伸工程を非連続で行い、鞘芯構造の延伸複合繊維を作製した。
（１）紡糸工程
図４Ａに示す紡糸口金１０１と、ローラー１０２，１０３と、巻取装置１０４を備える溶融紡糸装置を用いて、比較例１と同様の条件で、繊度が２．９５ｄｔｅｘの未延伸繊維１１０を溶融紡糸した。
図４Ａに示す紡糸口金１０１と、ローラー１０２，１０３と、巻取装置１０４を備える溶融紡糸装置を用いて、比較例１と同様の条件で、繊度が２．９５ｄｔｅｘの未延伸繊維１１０を溶融紡糸した。
（２）延伸工程
図４Ａに示す３台のローラー１１１，１１３，１１５の間に、温水で加熱する予備延伸槽１１２と加熱飽和水蒸気で加熱する本延伸槽１１５が配置された二段延伸装置を用いて未延伸繊維１１０を延伸し、延伸複合繊維１２０を得た。具体的には、紡糸工程で得た未延伸繊維１１０をまとめたトウ（繊維束）を、導入ローラー１１１の速度を１０ｍ／分、予備延伸送出しローラー１１３の速度を２９ｍ／分とし、予備延伸槽１１２において９３℃の温水で予備延伸処理した。引き続き、延伸繊維引き出しローラー１１５の速度を増加させて、本延伸槽１１５において１２４℃の加圧飽和水蒸気中で本延伸を行い、得られた延伸複合繊維１２０をワインダー１１６で巻き取った。
図４Ａに示す３台のローラー１１１，１１３，１１５の間に、温水で加熱する予備延伸槽１１２と加熱飽和水蒸気で加熱する本延伸槽１１５が配置された二段延伸装置を用いて未延伸繊維１１０を延伸し、延伸複合繊維１２０を得た。具体的には、紡糸工程で得た未延伸繊維１１０をまとめたトウ（繊維束）を、導入ローラー１１１の速度を１０ｍ／分、予備延伸送出しローラー１１３の速度を２９ｍ／分とし、予備延伸槽１１２において９３℃の温水で予備延伸処理した。引き続き、延伸繊維引き出しローラー１１５の速度を増加させて、本延伸槽１１５において１２４℃の加圧飽和水蒸気中で本延伸を行い、得られた延伸複合繊維１２０をワインダー１１６で巻き取った。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１１３の速度は８０ｍ／分であり、延伸倍率は８．０倍であった。また、この条件により製造された比較例３の延伸複合繊維の繊度は０．４ｄｔｅｘであった。
＜比較例４＞
芯材Ａと鞘材ａを用いた以外は比較例３と同様の方法及び条件で、繊度が２．９５ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸した。この未延伸繊維を、紡糸工程とは別工程で、比較例３と同様の方法・条件により延伸した。
芯材Ａと鞘材ａを用いた以外は比較例３と同様の方法及び条件で、繊度が２．９５ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸した。この未延伸繊維を、紡糸工程とは別工程で、比較例３と同様の方法・条件により延伸した。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１１３の速度は８０ｍ／分であり、延伸倍率は８．０倍であった。また、この条件により製造された比較例４の延伸複合繊維の繊度は０．４ｄｔｅｘであった。
＜比較例５＞
目的繊度となるようにギアポンプ回転数を適宜調整した以外は、比較例４と同様の方法及び条件で、繊度が３．９８ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸した。この未延伸繊維を、紡糸工程とは別工程で、比較例３と同様の方法・条件により延伸した。
目的繊度となるようにギアポンプ回転数を適宜調整した以外は、比較例４と同様の方法及び条件で、繊度が３．９８ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸した。この未延伸繊維を、紡糸工程とは別工程で、比較例３と同様の方法・条件により延伸した。
その結果、紡糸工程や延伸工程において糸切れが発生せず、工業的に安定して延伸できる延伸繊維引き出しローラー１１３の速度は５４ｍ／分であり、延伸倍率は５．４倍であった。また、この条件により製造された比較例４の延伸複合繊維の繊度は０．８ｄｔｅｘであった。
＜比較例６＞
（１）紡糸工程
鞘芯比率を３５／６５にした以外は、実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．８８ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸した。
（１）紡糸工程
鞘芯比率を３５／６５にした以外は、実施例１と同様の方法及び条件で、繊度が１．８８ｄｔｅｘの未延伸繊維を溶融紡糸した。
（２）延伸工程
２台のローラー間に温水延伸槽が配置された延伸装置を用いて、紡糸工程とは別工程で未延伸繊維を延伸した。具体的には、紡糸工程で得た未延伸繊維をまとめたトウ（繊維束）を、温水延伸槽にて、導入ローラーの速度を１０ｍ／分、延伸繊維引き出しローラーの速度５１ｍ／分の条件で、９３℃の温水で延伸処理した。
２台のローラー間に温水延伸槽が配置された延伸装置を用いて、紡糸工程とは別工程で未延伸繊維を延伸した。具体的には、紡糸工程で得た未延伸繊維をまとめたトウ（繊維束）を、温水延伸槽にて、導入ローラーの速度を１０ｍ／分、延伸繊維引き出しローラーの速度５１ｍ／分の条件で、９３℃の温水で延伸処理した。
その結果、延伸繊維引き出しローラーの速度が５１ｍ／分のときに延伸工程において糸切れが発生し、延伸倍率５．１倍の設定では延伸複合繊維を得ることは不可能であった。
前述した方法で作製した実施例及び比較例の延伸複合繊維の評価結果を、下記表１，２に示す。
上記表２に示すように、芯材にＭＦＲが３０ｇ／１０分を超える樹脂を用いた比較例１，３の延伸複合繊維は、単糸強度及び弾性率が低かった。また、鞘芯比率が鞘材／芯材＝６０／４０で、芯材が少ない比較例２の延伸複合繊維は、単糸強度及び弾性率が低かった。紡糸工程と延伸工程を別工程で実施した比較例４の延伸複合繊維は、８倍と高倍率で延伸しているため、単糸強度及び弾性率を高めることはできたが、トウ熱収縮率も増加した。
一方、紡糸工程と延伸工程を別工程で実施し、更に延伸倍率を５．４倍と低く設定した比較例５の延伸複合繊維は、トウ熱収縮率は増加しないが、単糸強度及び弾性率が低かった。また、延伸工程とは別工程で実施例１と同じ繊度の未延伸繊維を紡糸し、この未延伸繊維を、予備延伸を行わずに温水延伸のみ実施した比較例６は、必要な延伸倍率に到達する以前に延伸工程で糸切れしてしまい、評価用の繊維を製造することができなかった。
これに対して、上記表１に示すように、本発明の範囲内で作製した実施例１〜５の延伸複合繊維は、繊度が０．６ｄｔｅｘ以下でも、１２０℃でのトウ熱収縮率が８％以下、単糸強度が６ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であった。
以上の結果から、本発明によれば、繊度が０．６ｄｔｅｘ以下の範囲で、熱収縮率が低く、単糸強度が高い延伸複合繊維が得られることが確認された。
１ 鞘部
２ 芯部
１０、１１０ 未延伸繊維
１１、１０１ 紡糸口金
１２、１１１ 導入ローラー
１３ 延伸槽
１４、１１５ 延伸繊維引き出しローラー
１５、１１６ ワインダー
２０、１２０ 延伸複合繊維
１０２、１０３ ローラー
１０４ 巻取装置
１１２ 予備延伸槽
１１３ 予備延伸送出しローラー
１１４ 本延伸槽
２ 芯部
１０、１１０ 未延伸繊維
１１、１０１ 紡糸口金
１２、１１１ 導入ローラー
１３ 延伸槽
１４、１１５ 延伸繊維引き出しローラー
１５、１１６ ワインダー
２０、１２０ 延伸複合繊維
１０２、１０３ ローラー
１０４ 巻取装置
１１２ 予備延伸槽
１１３ 予備延伸送出しローラー
１１４ 本延伸槽
Claims (6)
- 結晶性プロピレン系重合体を主成分とする樹脂を芯材とし、前記芯材よりも融点が低いオレフィン系重合体を主成分とする樹脂を鞘材とする鞘芯構造の延伸複合繊維であって、
繊度が０．６ｄｔｅｘ以下であり、
前記芯材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートが１０〜３０ｇ／１０分であり、
前記鞘材と前記芯材の断面積比（鞘材／芯材）が５０／５０〜１０／９０であり、
単糸弾性率が７０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である延伸複合繊維。 - 前記芯材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートと、前記鞘材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートの比（芯材／鞘材）が、０．３〜１である請求項１に記載の延伸複合繊維。
- 請求項１又は２に記載の延伸複合繊維を用いて形成された不織布。
- 溶融紡糸により、結晶性プロピレン系重合体を主成分とする樹脂を芯材とし、前記芯材よりも融点が低いオレフィン系重合体を主成分とする樹脂を鞘材とする鞘芯構造の未延伸繊維を得る紡糸工程と、
前記未延伸繊維を延伸処理して０．６ｄｔｅｘ以下の延伸複合繊維を得る延伸工程と、
を有し、
前記未延伸繊維は、繊度が４．０ｄｔｅｘ以下、前記鞘材と前記芯材の断面積比（鞘材／芯材）が５０／５０〜１０／９０であり、
前記芯材は、２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートが１０〜３０ｇ／１０分であり、
前記紡糸工程と前記延伸工程を連続して行う延伸複合繊維の製造方法。 - 前記芯材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートと、前記鞘材の２３０℃、２１．１８Ｎ荷重におけるメルトフローレートの比（芯材／鞘材）が、０．３〜１である請求項４に記載の延伸複合繊維の製造方法。
- 前記延伸工程は、２〜７倍の延伸倍率で前記未延伸繊維を延伸する請求項４又は５に記載の延伸複合繊維の製造方法。
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