JP2022154117A

JP2022154117A - 細繊度ポリエステル短繊維

Info

Publication number: JP2022154117A
Application number: JP2021057006A
Authority: JP
Inventors: 隆平住友; Ryuhei Sumitomo
Original assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-10-13

Abstract

【課題】カット綿品位とカット性を維持しつつ、取り扱い性の良い極細ポリエステル短繊維を提供する。【解決手段】単糸繊度が０．２ｄｔｅｘ以下、かつ繊維長が１～１００ｍｍの細繊度ポリエステル短繊維であり、繊維横断面が実質的に円形の円弧上に少なくとも３個の凸部を有する異形断面であり、その異型度が１．０５～１．７であることを特徴とする、細繊度ポリエステル短繊維。【選択図】なし

Description

本発明は細繊度ポリエステル短繊維に関する。

機械的特性、電気的特性、耐熱性、寸法安定性等に優れ、かつコスト優位性の高いポリエステル繊維を原料の一部または全部に使用した繊維製品が、産業資材、生活資材、衣料分野等で広く活用されている。これらの繊維製品に用いられるポリエステル繊維は、繊維製品における柔軟性向上、嵩高性、軽量化等の需要が高まっている。

従来、細繊度のポリエステル繊維を製造する方法として、未延伸繊維を第１段でフロー延伸（スーパードロー、または、超延伸とも称する）し、第２段でネック延伸する技術は、例えば、特許文献１で公知である。

このようなポリエステル繊維を切断するため特許文献２にて提案されているロータリーカッターを用いる。しかし提案されているカッターでは単糸繊度が０．２ｄｔｅｘ以下の細繊度ポリエステルのカットの際、カット端不良や、カッター刃間に原綿が詰まり工程通過性が悪い問題がある。

特許文献３では単糸繊度０．００１～０．６ｄｔｅｘまでの繊維軸方向と直角方向の繊維横断面形状が真円に近い細繊度ポリエステル繊維のカット方法が提案されている。しかし、捲縮が存在する細繊度ポリエステル繊維において繊維同士の絡み合い、または繊維と金属間の摩擦が高いためにカット端不良、またカッター刃間にてカット綿の詰まりが発生してしまい、工程通過性が悪く、同様の問題が発生してしまった。

特許文献４で提案されている異形断面の短繊維では短繊維に捲縮を付与しにくい、また熱収縮をした際、捲縮が丸断面に比べ、元に戻りやすい、また強伸度の劣ったものになりやすいという問題点がある。またカットの際、凸部が中空孔の部分から外れてしまう、または折れてしまい、工程通過性は悪くないが、繊維軸方向と直角方向の繊維横断面形状が安定しにくい、また短繊維の品位を損なってしまう問題が発生してしまう。さらに異型度が高くなるほど製造される短繊維に捲縮が付与しにくい問題がある。

特公昭４３－１１８３２号公報特開平１０－１６８６７０号公報特開２０２０－００７６８０号公報特開２０１４－２１０９８９号公報

本発明の課題は、カット綿品位とカット性を維持しつつ、取り扱い性の良い極細ポリエステル短繊維を提供することにある。

本発明は、単糸繊度が０．２ｄｔｅｘ以下、かつ繊維長が１～１００ｍｍの細繊度ポリエステル短繊維であり、繊維横断面が実質的に円形の円弧上に少なくとも３個の凸部を有する異形断面であり、その異型度が１．０５～１．７であることを特徴とする、細繊度ポ
リエステル短繊維である。

本発明によれば、カット綿品位とカット性を維持しつつ、取り扱い性の良い極細ポリエステル短繊維を提供することができる。

異形度を説明するための図である。実施例、比較例の細繊度ポリエステル短繊維の横断面の形状の例である。実施例、比較例で用いた紡糸口金の形状である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

〔ポリエステル〕
本発明の細繊度ポリエステル短繊維を構成するポリエステルとしては熱可塑性ポリエステルを用いる。好ましくは熱可塑性芳香族ポリエステルを用いる。芳香族ポリエステルとして、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、ポリテトラメチレンテレフタレートなどを例示することができる。これらのポリエステルを主たる成分とし第三成分を共重合したポリエステルであってもよく、２種以上のポリエステルまたは異なるポリマーのブレンドであってもよい。

〔固有粘度および強度〕
本発明の極細ポリエステル短繊維を構成するポリエステルの固有粘度は、０．３～０．７、好ましくは０．４～０．６である。
本発明の極細ポリエステル短繊維は、その引張強度が１～５ｃＮ／ｄｔｅｘであり、かつその破断伸度が５～１００％である。

〔単糸繊度・繊維長〕
本発明の細繊度ポリエステル短繊維は、その単糸繊度が０．２ｄｔｅｘ以下、好ましくは０．００１～０．２ｄｔｅｘ、さらに好ましくは０．００７～０．１７ｄｔｅｘ、特に好ましくは０．０１～０．１１ｄｔｅｘである。単糸繊度が０．２ｄｔｅｘを超えると繊度が大きいため、細繊度ポリエステル短繊維として好ましくない。０．００１ｄｔｅｘ未満であると繊維－金属間摩擦が大きく、近年多く用いられているイーストマン式等のロータリーカッター（多数のカッター刃が外側に向いて放射状に等間隔で配されている）においては、カッター刃を構成する金属と繊維との摩擦が大きく、カッター刃間からの繊維の排出が悪くなり、また、カット綿の外観不良、絡み、繊維端不良部が発生し、好ましくない。

本発明の細繊度ポリエステル短繊維は、繊維長が１～１００ｍｍ、好ましくは２～５０ｍｍである。１００ｍｍ超、または、１ｍｍ未満であると前述と同様のカッターからの排出不良やカット綿の不良が生じる。

〔繊維断面形状〕
本発明の細繊度ポリエステル短繊維は、繊維横断面が実質的に円形の円弧上に少なくとも３個の凸部を有する異形断面である。この繊維横断面の異形断面は、好ましくは多葉断面または多角形断面である。この形状であることで生産性、機械的強度の高い繊維を得ることができる。この異型断面として、例えば図２（ａ）（ｂ）に示すような横断面の形状を例示することができる。

本発明では、前記異形断面の異型度が１．０５～１．７、好ましくは１．０５～１．３である。１．０５未満であると繊維－金属間、また繊維－繊維間の摩擦が強くなり、カット性不良となり、他方、１．７を超えると繊維の機械的物性や捲縮数が下がる。

この異形度は、下記の式で定義される。
異型度＝Ｌ１／Ｌ２
Ｌ１：実質的に円形の円弧の平均直径
Ｌ２：繊維横断面凸部に接触する内接円の平均直径

実質的に円形の円弧の平均直径と内接円の平均直径は、繊維横断面を倍率１０００倍の光学顕微鏡で撮影して測定した。測定は１０点の試料について行い平均をとり平均直径とした。

〔捲縮〕
本発明の細繊度ポリエステル短繊維は、好ましくは捲縮を付与されている。この捲縮は、好ましくは１５～３０個／２５ｍｍ、さらに好ましくは１５～２０個／２５ｍｍである。この範囲の捲縮が付与されていることで良好なカット品位とカット性を得ることができる。

〔静摩擦係数〕
本発明によれば、カッター刃の材料である金属に対する繊維の静摩擦係数が、好ましくは０．１～０．５０である細繊度ポリエステル短繊維を得ることができる。この静摩擦係数であることによって、カッターとの摩擦が少なく、カット性の良好なカット綿を得ることができる。

〔製造方法〕
以下、本発明の細繊度ポリエステル短繊維を得る方法を説明する。
まず、固有粘度が０．３～０．７ｄｌ／ｇ、好ましくは０．４～０．６５ｄｌ／ｇのポリエステルポリマーを溶融し、公知の紡糸設備を用いて口金より吐出して、冷却風で空冷しながら速度１００～２０００ｍ／分で引き取り、未延伸糸を得る。このとき、異型度が高くなるのを防ぐため、紡糸温度２８０～３１０℃、好ましくは２９０～３００℃にて紡糸する。２８０℃以下であると異型度が高くなってしまい、３１０℃を超えると安定した成形ができず、生産性が低下する。

引き続いて得られた未延伸糸の延伸と熱セットの操作を７０～１００℃の温水中または１００～１２５℃のスチーム中で行い、油剤を付与し、クリンパーによる背圧を利用し切断前繊維束に捲縮を付与し、単糸繊度が０．２ｄｔｅｘ以下の延伸糸を得る。

さらに延伸糸に対して、乾燥処理および必要に応じて弛緩熱処理を行い、繊維束を得た後、これを所定の繊維長に切断する。この切断は、多数のカッター刃が外側に向いて放射状に等間隔で設けられたイーストマン式等のロータリーカッターを用いて行うことができる。

以下に本発明の構成および効果を具体的にするため、実施例等を挙げて説明する。実施例中の各値は以下の方法に従って求めた。

（１）異型度
異形度は、下記の式で定義される（図１参照）。実質的に円形の円弧の平均直径と内接円の平均直径は、繊維横断面を倍率１０００倍の光学顕微鏡で撮影して測定した。測定は
１０点の試料について行い、平均をとり平均直径とした。
異型度＝Ｌ１／Ｌ２
Ｌ１：実質的な円形の円弧の平均直径
Ｌ２：繊維横断面凸部に接触する内接円の平均直径

（２）単糸繊度
カッターにて切断前の繊維束１，８００ｍｍを採取し、１２０℃の熱風乾燥機で４０分間乾燥させた後、測定した絶乾質量を５，０００倍し、繊維束の総繊度（単位：ｄｅｎｉｅｒ）を測定した。得られた総繊度を構成される単糸繊維本数で除して、単糸繊度（単位：ｄｅｎｉｅｒ）とし、さらに１．１１１倍することで、単糸繊度（単位：ｄｔｅｘ）を算出した。

（３）引張強度、破断伸度
カッターにて切断前の繊維束から、約２，０００ｄｅの繊維束を採取し、１，８００ｍｍを採取し、１２０℃の熱風乾燥機で４０分間乾燥させた後、測定した絶乾質量を５，０００倍し、繊維束の総繊度（単位：ｄｅｎｉｅｒ）を測定した。

同じ繊維束を用いて、ＪＩＳＬ１０１３８．５．１に準拠し、つかみ距離２０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分で強力（ｇ）、及び、伸度（％）を測定した。得られた強力を、上記繊維束の総繊度で除した後、０．８２６倍して、強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）とした。

（４）繊維長
短繊維側面を顕微鏡で拡大して、その長さをＮ＝１０で測定し、その平均値を算出した。

（５）捲縮数
短繊維側面を顕微鏡で拡大して、その長さをＮ＝１０で測定し、その平均値を算出して、２５ｍｍ当りの座屈の数に換算した。

（６）静摩擦係数
カッターにて切断前の繊維束を５０ｍｍの繊維長にカットし、単糸レベルに分繊したサンプルを、レーダー式摩擦係数試験器を使用し、ＪＩＳＬ１０１５：２０１０８．１３の要領で単繊維と金属円筒間の摩擦係数を測定した。

（７）カット綿品位
カットサンプル１０ｇをサンプリングし、カット不良や捩れている綿があるかないかを目視で観察して、以下の基準で評価した。
×：カット不良やねじれている綿がある
〇：カット不良やねじれている綿がない

（８）カット性
連続してカットを行い、以下の基準で評価した。
×：カット開始５分間以内に、カット綿がカッター刃間に詰まり、排出されない状態になった
○：カット開始後５分間経過後も、カット綿がカッター刃間に詰まらず安定してカットが可能であった

（９）固有粘度
ポリマーサンプル０．１２ｇを１０ｍＬのテトラクロロエタン／フェノール混合溶媒（容量比１／１）に溶解し、３５℃における固有粘度（ｄＬ／ｇ）を測定した。

（１０）融点
ＴＡインストルメント・ジャパン社製サーマルアナリスト－２２００示差走査熱量測定計ＤＳＣを用いた。測定は、試料１０ｍｇを窒素雰囲気下、昇温速度２０℃／分で室温から３００℃まで昇温し、ＪＩＳＫ７１２１－１９８７に記載の方法で測定を行った。

〔実施例１〕
固有粘度が０．６４ｄＬ／ｇ、融点２５６℃で、平均粒径０．３μｍのアナターゼ型酸化チタン粒子を０．３０質量％含有するポリエチレンテレフタレートを２８０℃に溶融して、凸部が４個ある図３（ａ）に示す公知の紡糸口金を用いて孔当り０．９７ｇ／分で吐出させ、紡糸速度５００ｍ／分で空冷しながら未延伸糸を引き取った。これを９７℃の温水中で７．７倍に延伸、７５℃の温水中で２．７倍に延伸した後、紡績油剤付与、捲縮付与を行った後、１２０℃の熱風中で無緊張熱処理をし、ロータリーカッターによりカットして細繊度ポリエステル短繊維を製造した。得られた細繊度ポリエステル短繊維の横断面形状は図２（ａ）のとおりであった。

〔実施例２〕
口金の凸部を４個から８個に変更し、さらに中空糸紡糸用の口金（図３（ｂ））に変更した他は実施例１と同様に実施して細繊度ポリエステルを製造した。得られた細繊度ポリエステル短繊維の横断面は図２（ｂ）のとおりであった。評価結果を表１に示す。

〔比較例１〕
口金の凸部を４個から０個に変更（口金孔径状は図３（ｃ））した他は実施例１と同様に実施した。得られた細繊度ポリエステル短繊維の横断面は図２（ｃ）のとおりであった。評価結果は表１に示す。

本発明の細繊度ポリエステル短繊維は、不織布の原料として用いることができる。

Claims

単糸繊度が０．２ｄｔｅｘ以下、かつ繊維長が１～１００ｍｍの細繊度ポリエステル短繊維であり、繊維横断面が実質的に円形の円弧上に少なくとも３個の凸部を有する異形断面であり、その異型度が１．０５～１．７であることを特徴とする、細繊度ポリエステル短繊維。
繊維横断面の異形断面が多葉断面または多角形断面である、請求項１に記載の細繊度ポリエステル短繊維。
固有粘度が０．３～０．７のポリエステルからなり、引張強度が１～５ｃＮ／ｄｔｅｘかつ破断伸度が５～１００％である、請求項１または２に記載の細繊度ポリエステル短繊維。
５～５０個／２５ｍｍの捲縮が付与されている、請求項１～３のいずれかに記載の細繊度ポリエステル短繊維。
金属に対する静摩擦係数が０．１０～０．５０である、請求項１～４のいずれかに記載の細繊度ポリエステル短繊維。