JP2023533241A - 熱接着性複合繊維、その製造方法、これをそれぞれ含む繊維集合体及び不織布 - Google Patents
熱接着性複合繊維、その製造方法、これをそれぞれ含む繊維集合体及び不織布 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、熱接着性複合繊維、その製造方法、これをそれぞれ含む繊維集合体及び不織布に関する。より詳しくは、工程上の不良率が低く、生産性に優れ、接着性、弾性回復率に優れた熱接着性複合繊維とその製造方法に関し、人体に無害で人体に接触する素材に用いるのに適した繊維集合体及び不織布に関する。
Description
本発明は、熱接着性複合繊維、その製造方法、これをそれぞれ含む繊維集合体及び不織布に関する。より詳しくは、工程上の不良率が低く、生産性に優れ、接着性、弾性回復率に優れた熱接着性複合繊維とその製造方法に関し、人体に無害で人体に接触する素材に用いるのに適した繊維集合体及び不織布に関する。
一般的に、ポリウレタンフォームは、イソシアネートとポリオールを発泡剤、触媒などとともに混合し、泡反応と重合反応を同時に進行して製造できる発泡体である。このようなポリウレタンフォームは、軽く、保温性、電気絶縁性、耐薬品性、反発弾性及び耐久性に優れているので、クッション素材の分野において弾性素材として多く用いられている。しかし、ポリウレタンフォームは、黄変及びにおいのような使用快適性、環境有害性、物性低下などが問題となっている。
一方、ポリウレタンフォームの他に、人体に無害な環境にやさしい熱接着繊維で融着した繊維集合体も弾性素材として用いられている。繊維集合体の素材で用いられるエラストマーは、特有の弾性により包装容器、自動車内装材、弾性繊維など多くの用途に用いられている。また、再活用が不可能なゴム素材とは異なり、このようなエラストマーは再活用が容易なのでその需要が大きく増えている。特に、熱可塑性ポリエステル共重合体の場合、優れた弾性によって繊維集合体の素材として用いられている。
熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ、Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）は、二つの異なる性質、すなわち、加熱すれば再形成され得る熱可塑性とゴム状重合体であるエラストマーの弾性をいずれも有している重合体である。熱可塑性エラストマーは、一種のブロック共重合体であって、一般的に、熱可塑性の特徴を示し得るハードセグメントブロックと弾性を示し得るソフトセグメントブロックとで構成され、二つの異なる特性を同時に示す。
このような熱可塑性エラストマーは、テレフタル酸、ジメチルテレフタレート、イソフタル酸及びジメチルイソフタレートなどの酸成分と、ポリ（テトラメチレンエーテル）グリコール、ブタンジオール、ポリエチレングリコール及びエチレングリコールなどのジオール成分を共重合させて製造する。しかし、このような重合法による低融点熱可塑性エラストマーの製造時には、ブタンジオールを貯蔵、投入する設備、テトラヒドロフランのような副産物を回収する設備などが必要であるという問題点がある。特に、テトラヒドロフランは、毒性及び爆発性を有している高危険性物質として安全管理に困難がある。
また、このような熱可塑性エラストマーは、需要が大きく増えているのが実情であるが、相対的に市場規模が大きくないので重合法による高分子の生産時に固定費が上昇して費用上昇をもたらすという短所もある。
本発明は、上述した課題を解決するために案出されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、熱接着性、弾性回復率に優れ、原価を節減し得る熱接着性複合繊維、これを含む繊維集合体及び不織布を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、工程上不良率が低く、生産性に優れた熱接着性複合繊維の製造方法を提供することである。
上述した課題を解決するために、本発明は、１１０℃～１８０℃の融点を有し、下記化学式１で表示されるソフトセグメントを５～２５モル％の含量で含むブロック共重合体である熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂；及び２３０℃～２８０℃の融点を有するポリエステル系樹脂を複合紡糸して形成された熱接着性複合繊維を提供する。
前記化学式１で、Ｒは、Ｃ３－５のアルキレン基を示す。
本発明の好ましい一実施例において、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、下記化学式２で表示される化合物を含む樹脂Ａ；及び下記化学式３で表示される化合物及び下記化学式４で表示される化合物のうち一つ以上を含む樹脂Ｂ；の間のエステル交換反応を通じて形成されたブロック共重合体を含むことができる。
前記化学式２～４で、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立的に
又は
、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にＣ３～Ｃ５のアルキレン基、Ｒ３～Ｒ５は、それぞれ独立的にＣ１～Ｃ３のアルキレン基、Ｒ６は、Ｃ４Ｈ８であり、ｎは、５～４５の有理数、ｘは、２５～９０の有理数、ｙは、１０～７５の有理数、ａ及びｃは、それぞれ独立的に５５～８０の有理数、ｂ及びｄは、それぞれ独立的に２０～４５の有理数である。
又は
、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にＣ３～Ｃ５のアルキレン基、Ｒ３～Ｒ５は、それぞれ独立的にＣ１～Ｃ３のアルキレン基、Ｒ６は、Ｃ４Ｈ８であり、ｎは、５～４５の有理数、ｘは、２５～９０の有理数、ｙは、１０～７５の有理数、ａ及びｃは、それぞれ独立的に５５～８０の有理数、ｂ及びｄは、それぞれ独立的に２０～４５の有理数である。
本発明の好ましい一実施例において、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、前記樹脂Ａと樹脂Ｂを７：３～２：８の重量比で反応させて形成されたものであってもよい。
本発明の好ましい一実施例において、前記樹脂Ａは、１４０℃～１７５℃の融点を有し、前記樹脂Ｂは、１１０℃～１５０℃の軟化点を有するものであってもよい。
本発明の好ましい一実施例において、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８標準測定法によって測定した８０％～９９％であるものであってもよい。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、前記熱接着性複合繊維を含む繊維集合体を提供する。
本発明の好ましい一実施例において、前記繊維集合体は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維をさらに含むことができる。
本発明の好ましい一実施例において、前記繊維集合体は、重金属であるアンチモン（Ｓｂ）、コバルト（Ｃｏ）の検出濃度がそれぞれ独立的に０．１ｐｐｍ～１０ｐｐｍであるものであってもよい。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、前記繊維集合体を含む不織布を提供する。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、（１）下記化学式２で表示される化合物を含む樹脂Ａ、及び下記化学式３で表示される化合物と下記化学式４で表示される化合物のうち少なくとも一つを含む樹脂Ｂをエステル交換反応を通じて共重合させて熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を合成する段階；（２）前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂と２３０℃～２８０℃の融点を有するポリエステル系樹脂を複合紡糸する段階；を含む熱接着性複合繊維の製造方法を提供する。
前記化学式２～４で、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立的に
又は
、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にＣ３～Ｃ５のアルキレン基、Ｒ３～Ｒ５は、それぞれ独立的にＣ１～Ｃ３のアルキレン基、Ｒ６は、Ｃ４Ｈ８であり、ｎは、５～４５の有理数、ｘは、２５～９０の有理数、ｙは、１０～７５の有理数、ａ及びｃは、それぞれ独立的に５５～８０の有理数、ｂ及びｄは、それぞれ独立的に２０～４５の有理数である。
又は
、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にＣ３～Ｃ５のアルキレン基、Ｒ３～Ｒ５は、それぞれ独立的にＣ１～Ｃ３のアルキレン基、Ｒ６は、Ｃ４Ｈ８であり、ｎは、５～４５の有理数、ｘは、２５～９０の有理数、ｙは、１０～７５の有理数、ａ及びｃは、それぞれ独立的に５５～８０の有理数、ｂ及びｄは、それぞれ独立的に２０～４５の有理数である。
本発明による熱接着性複合繊維、これを含む繊維集合体及び不織布は、熱接着性と弾性回復率が低く、人体有害性が低いため人体に直接接触する素材、すなわち、寝具類又は自動車内装材などの素材として用いるのに容易であるという長所がある。
また、本発明による熱接着性複合繊維の製造方法によると、製造時に副産物が生成されないので、工程管理が容易であり、工程が簡素化されて生産性が高く、少量生産時にも固定費の上昇を最小化して熱接着性複合繊維の製造原価を節減し得るという長所がある。
以下、本発明を実施例及び添付された図面を参照してより詳しく説明する。
上述したように、従来の熱接着性複合繊維は、製造時に副産物が多く発生し、これらを処理するための別途の施設が必要であり、このような副産物は処理が難しくて製造費用が上昇するなどの問題点があった。それで、本発明者らは、１１０℃～１８０℃の融点を有し、下記化学式１で表示される構造を含むソフトセグメントを５～２５モル％の含量で含む熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂；及び２３０℃～２８０℃の融点を有するポリエステル系樹脂を複合紡糸して形成された熱接着性複合繊維を提供して、このような問題の解決をはかった。
前記化学式１で、Ｒは、Ｃ３～Ｃ５のアルキレン基を示す。
好ましくは、前記ｎは、５～４５の有理数であってもよい。
ここで、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂内にソフトセグメントを５～２５モル％の含量で含むとの意味は、前記化学式１で表示される構造を含むソフトセグメント繰り返し単位が全体樹脂に対して５～２５モル％の含量で含まれていることを意味する。
本発明は、高分子ブレンディングを通じて前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂内に前記ソフトセグメントを５～２５モル％の含量で含むことによって、樹脂の熱可塑性により優れた熱接着性、弾性を示すと同時に、ポリエステル系エラストマーが粘着性（ｓｔｉｃｋｙ）の表面特性を有することに比べてドライ（ｄｒｙ）な表面特性を有するので、向上した加工性を有することができる。また、融点２３０℃～２８０℃の低融点ポリエステルと前記ポリエステル系エラストマー樹脂の間の複合紡糸により製造時の副産物の発生を最小化することができ、原価を節減し得るという長所がある。
より好ましくは、前記ソフトセグメントは、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマーに１０～２０モル％の含量で含まれていてもよい。
もし、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂でソフトセグメントの含量が５モル％未満である場合、十分な弾性発現が行われない問題点があり得、反対にソフトセグメントの含量が２５モル％を超過する場合、エラストマーの表面摩擦により加工性が低下するという問題点があり得る。
以下、前記熱接着性複合繊維に含まれた各構成を、順に、より詳細に説明する。
本発明の熱接着性複合繊維は、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂と低融点ポリエステル系樹脂の複合紡糸により製造され、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、１１０℃～１８０℃の融点を有する。
好ましくは、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、１２０℃～１６５℃の融点を有することができる。
もし、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂の融点が１１０℃未満である場合、紡糸時に融着、耐熱性、硬度、引張強度及び弾性率など機械的性質の低下があり得、また、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂の融点が１８０℃を超過する場合、繊維集合体の製造時に熱接着性能が低下するか製造工程の温度が高くなる問題点があり得る。
前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、下記化学式２で表示される化合物を含む樹脂Ａ；及び下記化学式３と化学式４で表示される化合物のうち一つ以上を含む樹脂Ｂ；の間のエステル交換反応を通じて形成されたブロック共重合体を含むことができる。
前記化学式２～４で、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立的に
又は
を示す。
又は
を示す。
また、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にＣ３～Ｃ５のアルキレン基を示し得る。好ましくは、Ｒ１は、Ｃ３～Ｃ４のアルキレン基、Ｒ２は、Ｃ４のアルキレン基であってもよい。
また、Ｒ３～Ｒ５は、それぞれ独立的にＣ１～Ｃ３のアルキレン基であってもよい。好ましくは、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、Ｃ２のアルキレン基であってもよい。
また、Ｒ６は、Ｃ４Ｈ８であってもよく、ｎは、５～４５の有理数であってもよい。
ｘは、２５～９０の有理数であってもよい。好ましくは、ｘは、５０～８０であってもよい。
ｙは、１０～７５の有理数であってもよい。好ましくは、ｙは、２０～５０であってもよく、ｘとｙの比は、好ましくは、２：１～５：１であってもよい。
前記ｘ回繰り返されるセグメントは、ハードな性質を有し、ｙ回繰り返されるセグメントは、ソフトな性質を有する。ｘとｙの比が５：１で、ｘがさらに大きくなる場合、ハードな性質を有するセグメントのモル比が過度に大きくなって弾性が不足するという問題点があり得る。反対に、ｘとｙの比で、２：１よりｙがさらに大きくなる場合、ソフトな性質を有するセグメントのモル比が過度に大きくなって作業性が低下するという問題点があり得る。
ａ及びｃは、それぞれ独立的に５５～８０の有理数、好ましくは、それぞれ独立的に５５～７０であってもよい。
ｂ及びｄは、それぞれ独立的に２０～４５の有理数、好ましくは、それぞれ独立的に３０～４５であってもよい。
また、ａとｂの比、ｃとｄの比は、好ましくは、１：１～３：１であってもよい。前記ａ回繰り返されるセグメント及びｃ回繰り返されるセグメントは、結晶性が高い性質を有し、ｃ回繰り返されるセグメント及びｄ回繰り返されるセグメントは、結晶性が低い性質を有する。もし、ａ、ｃがｂ、ｄに比べて１：１より大きい割合を有する場合、結晶性が高い性質を有するセグメントのモル比が過度に大きくなって融点が増加する問題点があり得る。
また、前記樹脂Ａは、好ましくは、１４０℃～１７５℃の融点を有する弾性ポリエステル系エラストマーであってもよい。もし、樹脂Ａの融点が１４０℃未満である場合、耐熱性が低下する問題があり得、融点が１７５℃を超過する場合、高温で熱接着をしなければならない問題があり得る。
また、前記樹脂Ｂは、好ましくは、１１０℃～１５０℃の軟化点を有する低融点ポリエステル樹脂であってもよい。もし、樹脂Ｂの軟化点が１１０℃未満である場合、耐熱性に問題があり得、樹脂Ｂの軟化点が１５０℃を超過する場合、高温で熱接着をしなければならない問題があり得る。
前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、前記樹脂Ａと樹脂Ｂを７：３～２：８の重量比で反応させて形成されたブロック共重合体であってもよい。前記樹脂Ａと樹脂Ｂの間の重量比は、好ましくは、６０：４０～３０：７０、より好ましくは、５０：５０～４０：６０であってもよい。
もし、前記樹脂Ａが樹脂Ｂに比べて７：３より大きい重量比を有すると、製造原価の上昇する問題がある。反対に、樹脂Ａが樹脂Ｂに対して２：８より少ない重量比を有する場合には、熱接着性複合繊維の弾性が十分に発現されない問題点があり得る。
好ましい一実施例によると、前記樹脂Ａ及び樹脂Ｂは、ピロメリット酸二無水物（Ｐｙｒｏｍｅｌｌｉｔｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、トリメリット酸無水物（Ｔｒｉｍｅｌｌｉｔｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、カルボニルビス（１－カプロラクタム）（ｃａｒｂｏｎｙｌ ｂｉｓ－（１－ｃａｐｒｏｌａｃｔａｍ））、ジエポキシドビスフェノールＡ－ジグリシジルエーテル（Ｄｉｅｐｏｘｉｄｅ ｂｉｓｐｈｅｎｏｌ Ａ－ｄｉｇｌｙｃｉｄｙｌ ｅｔｈｅｒ）及びジエポキシドビスフェノールＦ－ジグリシジルエーテル（ｄｉｅｐｏｘｉｄｅ ｉｂｓｐｈｅｎｏｌ Ｆ－ｄｉｇｌｙｃｉｄｙｌ ｅｔｈｅｒ）、エポキシド（Ｅｐｏｘｉｄｅ）からなる群より選択される１種以上を含む鎖延長剤により連結され得るが、これに制限されない。
前記鎖延長剤は、樹脂Ａと樹脂Ｂの間のエステル交換反応段階で融点を調節して共重合効率を改善するために添加されるものであって、前記化学式２～４で表示される樹脂の末端カルボキシル基（ｃａｒｂｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ）又はヒドロキシ基（ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ）と反応するものから選択できる。
前記鎖延長剤は、好ましくは、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂１００重量部に対して０．１～１０重量部の含量で含まれ得る。好ましくは、０．１～３重量部の含量で含まれ得、より好ましくは、エステル交換反応時間と重合物のゲル化を最小化する側面から、下記関係式１によって求めることができる。
［関係式１］
鎖延長剤の含量（ｗｔ％）＝（鎖延長剤の重量平均分子量（Ｍｗ）×反応押出対象樹脂のカルボキシル末端の含量）÷（２×１０４）
鎖延長剤の含量（ｗｔ％）＝（鎖延長剤の重量平均分子量（Ｍｗ）×反応押出対象樹脂のカルボキシル末端の含量）÷（２×１０４）
もし、前記鎖延長剤が０．１重量部未満の含量で含まれる場合、樹脂Ａと樹脂Ｂの間のエステル交換反応が過度に長くなって生産性が減少する問題があり得、１０重量部より大きい含量で含まれる場合、鎖が過度に延長されて重合物のゲル化が行われて紡糸操業性が悪くなり、熱接着性複合繊維の物性が落ちる問題があり得る。
また、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、熱分解及び老化防止の目的で酸化防止剤を前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂１００重量部に対して０．１～３重量部で含むことができる。前記酸化防止剤としては、ヒンダード（ｈｉｎｄｅｒｅｄ）フェノール系酸化防止剤、ジフェニルアミン系酸化防止剤、金属錯化合物酸化防止剤及びヒンダードアミン系光安定剤からなる群より選択された１種以上であってもよく、好ましくは、テトラキスメチレン（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート、トリス（２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ホスファイトを単独で又はこの二つを混合して用いることができる。
もし、前記酸化防止剤の含量が０．１重量部未満である場合、酸化防止剤の添加効果が不十分であり得、反対に、酸化防止剤の含量が３重量部を超過する場合には、熱接着性複合繊維の機械的物性が悪くなり得る。
また、前記熱可塑性エラストマー樹脂は、好ましくは、固有粘度が０．８ｄｌ／ｇ以上、好ましくは、０．９ｄｌ／ｇ～１．５ｄｌ／ｇ、より好ましくは、１．０ｄｌ／ｇ～１．３ｄｌ／ｇであってもよい。もし、固有粘度が０．８ｄｌ／ｇ未満である場合、紡糸作業性が減少する問題があり得る。
また、本発明の好ましい一実施例において、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８標準測定法によって測定した弾性回復率が８５％～９９％であるものであってもよい。
また、本発明による熱接着性複合繊維は、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂とともに２３０℃～２８０℃の融点を有する低融点ポリエステル系樹脂を複合紡糸した複合繊維であり、前記低融点ポリエステル系樹脂は、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＢＴ）樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＴＴ）樹脂及びポリエチレンナフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＮ）樹脂のうち選択された１種以上を含むことができ、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポルブチレンテレフタレート樹脂及びポリエチレンナフタレート樹脂のうち選択された１種以上を含むことができ、より好ましくは、ポリエチレンテレフタレート樹脂を含むことができる。
また、前記低融点ポリエステル系樹脂は、０．５ｄｌ／ｇ～１．０ｄｌ／ｇの固有粘度を有することができ、好ましくは、０．５５ｄｌ／ｇ～０．９０ｄｌ／ｇ、より好ましくは、０．６５ｄｌ／ｇ～０．７５ｄｌ／ｇの固有粘度を有することができる。もし、前記低融点ポリエステル系樹脂の固有粘度が０．５０ｄｌ／ｇ未満である場合、製造された熱接着性複合繊維の強度が低下する問題があり得、固有粘度が１．０ｄｌ／ｇを超過すると、紡糸及び延伸の作業性が減少する問題があり得る。
前記低融点ポリエステル系樹脂は、２３０℃～２８０℃、好ましくは、２４０℃～２６５℃の融点を有することができる。もし、融点が２３０℃未満である場合、後処理加工時に繊維形態の安全性が低下する問題があり得る。反対に、融点が２８０℃を超過する場合には、紡糸作業性の問題があり得る。
本発明による熱接着性複合繊維は、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂及び低融点ポリエステル系樹脂を複合紡糸して形成された二成分複合繊維であって、好ましくは、サイド－バイ－サイド（ｓｉｄｅ－ｂｙ－ｓｉｄｅ）型及びシース－コア（Ｓｈｅａｔｈ－Ｃｏｒｅ）型繊維であってもよい。具体的に、図１は、本発明の好ましい一具現例によるサイド－バイ－サイド型複合繊維の断面を概略的に示した図であって、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂と低融点ポリエステル系樹脂の間の割合と溶融粘度によって複合繊維自体の断面形態は変わることができるが、複合繊維の断面形態が制限されるものではない。
また、本発明による熱接着性複合繊維は、１ ｄｅｎｉｅｒ～１５ ｄｅｎｉｅｒ、好ましくは、３ ｄｅｎｉｅｒ～１０ ｄｅｎｉｅｒの平均繊度を有することができ、もし、平均繊度が１ ｄｅｎｉｅｒ未満である場合、紡糸性及び生産性が低くなるだけでなく、複合繊維の間隔が減って接着点が増加して繊維集合体の厚さが低下する問題があり得、１５ ｄｅｎｉｅｒを超過する場合、紡糸時に冷却が不十分となって断面が不均一となり得、繊維集合体の製造時に接着点が減少し、繊維集合体の表面均斉度が低下する問題があり得る。
また、本発明による熱接着性複合繊維のフィラメント当たり平均繊維長は、１６ｍｍ～１００ｍｍ、好ましくは、２４ｍｍ～９６ｍｍ、より好ましくは、３２ｍｍ～７２ｍｍであってもよく、もし、平均繊維長が１６ｍｍ未満である場合、繊維集合体カーディング工程で複合繊維の物理的な結合が不足してカーディング作業性及び繊維集合体の形態安定性が低下する問題があり得、平均繊維長が１００ｍｍを超過すると、繊維集合体カーディング工程で複合繊維のねじれが増加して繊維集合体の表面均斉度が低下する問題があり得る。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、前記熱接着性複合繊維を含む繊維集合体を提供する。
本発明の好ましい一実施例において、前記繊維集合体は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維をさらに含むことができる。
本発明の好ましい一実施例において、前記繊維集合体は、重金属であるアンチモン（Ｓｂ）、コバルト（Ｃｏ）の検出濃度がそれぞれ独立的に０．１ｐｐｍ～１０ｐｐｍであるものであってもよい。
一般的に、ポリエステル系繊維を重合する過程で触媒としてアンチモンなどの重金属を含む触媒を使用するが、本発明は、これを使用することを排除することによって最終繊維及びこれを含む繊維集合体で残余重金属の含量を最小化することができ、したがって、人体に直接接触する素材、例えば、自動車内装材、家具シートなどに使用するのに適した原緞を提供することができる。
本発明の好ましい一実施例によると、前記繊維集合体は、永久圧縮変形率が１５％以下であってもよい。永久圧縮変形率は、ＡＳＴＭ Ｄ ３５７４に基づいて測定することができる。
また、前記熱接着性複合繊維とともに前記繊維集合体に含まれるポリエチレンテレフタレート繊維は、好ましくは、非弾性ポリエステル系短繊維であってもよい。
前記熱接着性複合繊維と前記ポリエチレンテレフタレート繊維の混合比は、重量を基準として１０：９０～６０：４０、好ましくは、２０：８０～５０：５０、より好ましくは、３０：７０～５０：５０であってもよい。熱接着性複合繊維の割合が６０：４０より大きい場合には、繊維集合体の硬度が増加してマットレスなどの素材に適用しにくく、熱接着性複合繊維の割合が１０：９０より少ない場合には、繊維集合体の形態安定性が低下する問題があり得る。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、前記繊維集合体を含む不織布を提供する。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、（１）下記化学式２で表示される化合物を含む樹脂Ａ、及び下記化学式３で表示される化合物と下記化学式４で表示される化合物のうち少なくとも一つを含む樹脂Ｂをエステル交換反応を通じて共重合させて熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を合成する段階；（２）前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂と２３０℃～２８０℃の融点を有するポリエステル系樹脂を複合紡糸する段階；を含む熱接着性複合繊維の製造方法を提供する。
前記化学式２～４で、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立的に
又は
、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にＣ３～Ｃ５のアルキレン基、Ｒ３～Ｒ５は、それぞれ独立的にＣ１～Ｃ３のアルキレン基、Ｒ６は、Ｃ４Ｈ８であり、ｎは、５～４５の有理数、ｘは、２５～９０の有理数、ｙは、１０～７５の有理数、ａ及びｃは、それぞれ独立的に５５～８０の有理数、ｂ及びｄは、それぞれ独立的に２０～４５の有理数である。
又は
、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にＣ３～Ｃ５のアルキレン基、Ｒ３～Ｒ５は、それぞれ独立的にＣ１～Ｃ３のアルキレン基、Ｒ６は、Ｃ４Ｈ８であり、ｎは、５～４５の有理数、ｘは、２５～９０の有理数、ｙは、１０～７５の有理数、ａ及びｃは、それぞれ独立的に５５～８０の有理数、ｂ及びｄは、それぞれ独立的に２０～４５の有理数である。
前記製造方法において用いられる樹脂の種類及び含量に関する事項は、上述した通りであるので、以下では詳しい説明は省略する。
前記樹脂Ａと樹脂Ｂの間のエステル交換反応は、静止系混練機乃至二軸混練機で行うことができる。
具体的に、前記静止系混練機は、高せん断用静止系混練機であってもよく、分割数は、５０万分割～５００万分割、好ましくは、１００万分割～３００万分割であってもよい。分割数が５０万分割未満である場合、共重合反応が不十分で弾性特性の発現が難しいだけでなく、紡糸時にダイスウェル（ｄｉｅ－ｓｗｅｌｌ）による紡糸性低下の原因となり、５００万分割を超過する場合、静止系混練機での圧力損失によって紡糸時の均圧で樹脂を吐出させることができず紡糸性が低下する問題点がある。
本発明の好ましい一実施例において、二軸混練時に溶融状態の樹脂の滞留時間及び反応温度を調節して共重合反応の効率を向上させ得る。溶融状態での滞留時間が１分未満である場合、反応時間が不足して共重合反応が十分に行われないので、融点の変化が足りないか、弾性特性の発現が難しいだけでなく、紡糸時にダイスウェルによる紡糸性低下の原因となり、反応時間が５分を超過する場合、生産性低下及び劣化により物性が低下する問題がある。反応温度は、２００℃～２７０℃に調節することが好ましい。温度が２００℃未満である場合には、反応が過度に遅くて生産性が落ちる問題があり、反対に、温度が２７０℃を超過する場合には、熱分解が起きて所望する繊維の物性を得にくい。
以下、本発明を具体的な実施例を通じて詳しく説明する。しかし、本発明の範囲が下記の実施例によって制限されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の技術者は、本発明の技術的思想を脱しない範囲で本発明の構成を変更置換して容易に実施することができる。
＜発明の実施のための形態＞
＜実施例＞
準備例１
ポリエステル系樹脂；酸成分としてテレフタル酸、ジオール成分としてエチレングリコールを縮重合するが、チタン系重合触媒を用いて縮合重合してポリエステル系樹脂を製造した。このとき、製造されたポリエステル系樹脂は、固有粘度が０．６５２ｄｌ／ｇ、融点が約２５２℃であった。
＜実施例＞
準備例１
ポリエステル系樹脂；酸成分としてテレフタル酸、ジオール成分としてエチレングリコールを縮重合するが、チタン系重合触媒を用いて縮合重合してポリエステル系樹脂を製造した。このとき、製造されたポリエステル系樹脂は、固有粘度が０．６５２ｄｌ／ｇ、融点が約２５２℃であった。
熱可塑性ポリエステル系エラストマー：熱可塑性ポリエステル系エラストマーは、下記化学式２で表示される化合物である樹脂Ａと下記化学式３で表示される化合物である樹脂Ｂを溶融混練して製造した。具体的に、樹脂Ａは、固有粘度１．７５２ｄｌ／ｇ及び融点１６２℃、ショアＡ硬度８０である商業用ポリエステル系エラストマー樹脂であり、樹脂Ｂは、チタン系重合触媒を用いて縮重合した固有粘度０．６４８ｄｌ／ｇ及び軟化点１４８℃であるアンチモンフリー（ａｎｔｉｍｏｎｙ－ｆｒｅｅ、Ｓｂ－ｆｒｅｅ）低融点ポリエステル樹脂である。
前記樹脂Ａ ５０重量部と樹脂Ｂ ５０重量部を合わせた混合物と前記混合物１００重量部に対して０．５重量部の鎖延長剤及び０．２重量部の酸化防止剤を添加し、これを二軸混練機（スクリュー直径３２ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４０）を用いてエステル交換反応を行った。
前記反応及び押出時の押出機内の樹脂温度は、２５０℃、スクリューの速度は、３００ｒｐｍ、滞留時間は、１．５分となるように調節し、製造された樹脂組成物は、冷却した後にチップ化して熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を製造した。
準備例２
準備例１と同一に実施するが、樹脂Ｂとして前記化学式３の化合物の代わりに下記化学式４で表示され、固有粘度０．６４８ｄｌ／ｇ、融点１４３℃である低融点ポリエステル樹脂を用いた点を異にして熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を製造した。
準備例１と同一に実施するが、樹脂Ｂとして前記化学式３の化合物の代わりに下記化学式４で表示され、固有粘度０．６４８ｄｌ／ｇ、融点１４３℃である低融点ポリエステル樹脂を用いた点を異にして熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を製造した。
準備例３
前記準備例１と同一に実施するが、樹脂Ａと樹脂Ｂの重量比を４：６に調節した点を異にした。
前記準備例１と同一に実施するが、樹脂Ａと樹脂Ｂの重量比を４：６に調節した点を異にした。
準備例４
前記準備例１と同一に実施するが、樹脂Ａと樹脂Ｂの重量比を３：７に調節した点を異にした。
前記準備例１と同一に実施するが、樹脂Ａと樹脂Ｂの重量比を３：７に調節した点を異にした。
準備例５
前記準備例１と同一に実施するが、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を二軸混練機ではない１５０万分割の静止系混練機で混錬して製造した点を異にした。
前記準備例１と同一に実施するが、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を二軸混練機ではない１５０万分割の静止系混練機で混錬して製造した点を異にした。
比較準備例１
前記準備例１と同一に実施するが、樹脂Ａと樹脂Ｂの重量比を１：９に調節した点を異にした。
前記準備例１と同一に実施するが、樹脂Ａと樹脂Ｂの重量比を１：９に調節した点を異にした。
比較準備例２
前記準備例１と同一に実施するが、樹脂Ａと樹脂Ｂの重量比を７：３に調節した点を異にした。
前記準備例１と同一に実施するが、樹脂Ａと樹脂Ｂの重量比を７：３に調節した点を異にした。
比較準備例３
前記準備例１と同一に実施するが、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を下記化学式２で表示される商業用ポリエステル系エラストマー樹脂を単独で用いた点を異にした。前記商業用ポリエステル系エラストマー樹脂は、固有粘度が１．４５ｄｌ／ｇ、融点が１５２℃、ショアＤ硬度が４０であった。
前記準備例１と同一に実施するが、前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を下記化学式２で表示される商業用ポリエステル系エラストマー樹脂を単独で用いた点を異にした。前記商業用ポリエステル系エラストマー樹脂は、固有粘度が１．４５ｄｌ／ｇ、融点が１５２℃、ショアＤ硬度が４０であった。
実験例１：弾性回復率測定
ＡＳＴＭ Ｄ６３８標準測定法に基づいて前記準備例によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を用いて引張試験片（ｓｐｅｃｉｍｅｎ）を製造し、万能試験機を用いて弾性回復率を測定し、その結果を下記表１に示した。
ＡＳＴＭ Ｄ６３８標準測定法に基づいて前記準備例によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を用いて引張試験片（ｓｐｅｃｉｍｅｎ）を製造し、万能試験機を用いて弾性回復率を測定し、その結果を下記表１に示した。
実験例２：ショア硬度測定
前記準備例によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂をＡＳＴＭＤ２２４０標準測定法によってショアＤタイプで硬度を測定し、その結果を下記表１に示した。
前記準備例によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂をＡＳＴＭＤ２２４０標準測定法によってショアＤタイプで硬度を測定し、その結果を下記表１に示した。
実験例３：ソフトセグメントのモル比測定
前記準備例と比較準備例によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂に含まれたソフトセグメントのモル比をＮＭＲを用いて分析した。測定された結果は、下記表１に示した。
前記準備例と比較準備例によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂に含まれたソフトセグメントのモル比をＮＭＲを用いて分析した。測定された結果は、下記表１に示した。
実施例１
前記準備例１によって製造された低融点ポリエステル系樹脂と熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を図１のような断面を有するようにするサイド－バイ－サイド口金を用いて複合紡糸を実施し、製造された複合繊維の繊度は、６ ｄｅｎｉｅｒ、繊維長は、６４ｍｍであった。
前記準備例１によって製造された低融点ポリエステル系樹脂と熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を図１のような断面を有するようにするサイド－バイ－サイド口金を用いて複合紡糸を実施し、製造された複合繊維の繊度は、６ ｄｅｎｉｅｒ、繊維長は、６４ｍｍであった。
前記熱接着性複合繊維５０重量％と非弾性ポリエチレンテレフタレート繊維５０重量％を混合カーディングして不織ウェブを製造した後、テンターで熱処理して不織布を製造した。テンターの加工温度は、入口側が１７０℃、出口側が２００℃であった。
実施例２
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を準備例２によって製造されたものを用いた点を異にした。
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を準備例２によって製造されたものを用いた点を異にした。
実施例３
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を準備例３によって製造されたものを用いた点を異にした。
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を準備例３によって製造されたものを用いた点を異にした。
実施例４
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を準備例４によって製造されたものを用いた点を異にした。
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を準備例４によって製造されたものを用いた点を異にした。
実施例５
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を準備例５によって製造されたものを用いた点を異にした。
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を準備例５によって製造されたものを用いた点を異にした。
実施例６
実施例１と同一に実施するが、図２のような断面を有するようにするシース－コア口金を用いて複合紡糸を実施した点を異にした。
実施例１と同一に実施するが、図２のような断面を有するようにするシース－コア口金を用いて複合紡糸を実施した点を異にした。
比較例１
実施例１と同一に実施するが、比較準備例１によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を用いた点を異にした。
実施例１と同一に実施するが、比較準備例１によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を用いた点を異にした。
比較例２
実施例１と同一に実施するが、比較準備例２によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を用いた点を異にした。
実施例１と同一に実施するが、比較準備例２によって製造された熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を用いた点を異にした。
比較例３
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂のみを単独紡糸して単独繊維で作った点を異にした。
実施例１と同一に実施するが、熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂のみを単独紡糸して単独繊維で作った点を異にした。
実験例４：繊維集合体の弾性回復率評価
製造された熱接着不織布を２４時間の間初期厚さの７５％まで圧縮し、圧縮除去１時間後の厚さとして下記関係式２によって繊維集合体の永久圧縮変形率を測定した。
製造された熱接着不織布を２４時間の間初期厚さの７５％まで圧縮し、圧縮除去１時間後の厚さとして下記関係式２によって繊維集合体の永久圧縮変形率を測定した。
測定した結果は、下記表２に示した。
Claims (10)
- １１０℃～１８０℃の融点を有し、下記化学式１で表示されるソフトセグメントを５～２５モル％の含量で含むブロック共重合体である熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂；及び
２３０℃～２８０℃の融点を有するポリエステル系樹脂支を複合紡糸して形成されたことを特徴とする、熱接着性複合繊維：
前記化学式１で、Ｒは、Ｃ３－５のアルキレン基を示し、ｎは、５～４５の有理数を示す。 - 前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、
下記化学式２で表示される化合物を含む樹脂Ａ；及び
下記化学式３で表示される化合物及び下記化学式４で表示される化合物のうち一つ以上を含む樹脂Ｂ；の間のエステル交換反応を通じて形成されたブロック共重合体を含むことを特徴とする、請求項１に記載の熱接着性複合繊維：
前記化学式２～４で、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立的に
又は
、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にＣ３～Ｃ５のアルキレン基、Ｒ３～Ｒ５は、それぞれ独立的にＣ１～Ｃ３のアルキレン基、Ｒ６は、Ｃ４Ｈ８であり、ｎは、５～４５の有理数、ｘは、２５～９０の有理数、ｙは、１０～７５の有理数、ａ及びｃは、それぞれ独立的に５５～８０の有理数、ｂ及びｄは、それぞれ独立的に２０～４５の有理数である。 - 前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、前記樹脂Ａと樹脂Ｂを７：３～２：８の重量比で反応ささせて形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の熱接着性複合繊維。
- 前記樹脂Ａは、１４０℃～１７５℃の融点を有し、前記樹脂Ｂは、１１０℃～１５０℃の軟化点を有することを特徴とする、請求項２に記載の熱接着性複合繊維。
- 前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８標準測定法によって測定した弾性回復率が８０％～９９％であることを特徴とする、請求項１に記載の熱接着性複合繊維。
- 請求項１～請求項５のうちいずれか一項に記載の熱接着性複合繊維を含む繊維集合体。
- 前記繊維集合体は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の繊維集合体。
- 前記繊維集合体は、重金属であるアンチモン（Ｓｂ）、コバルト（Ｃｏ）の濃度がそれぞれ独立的に０．１ｐｐｍ～１０ｐｐｍであることを特徴とする、請求項６に記載の繊維集合体。
- 請求項６～請求項８のうちいずれか一項に記載の繊維集合体を含む不織布。
- （１）下記化学式２で表示される化合物を含む樹脂Ａ、及び下記化学式３で表示される化合物と下記化学式４で表示される化合物のうち少なくとも一つを含む樹脂Ｂをエステル交換反応を通じて共重合させて熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂を合成する段階；
（２）前記熱可塑性ポリエステル系エラストマー樹脂と２３０℃～２８０℃の融点を有するポリエステル系樹脂を複合紡糸する段階；を含むことを特徴とする、熱接着性複合繊維の製造方法：
前記化学式２～４で、Ｐ１及びＰ２は、それぞれ独立的に
又は
、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にＣ３～Ｃ５のアルキレン基、Ｒ３～Ｒ５は、それぞれ独立的にＣ１～Ｃ３のアルキレン基、Ｒ６は、Ｃ４Ｈ８であり、ｎは、５～４５の有理数、ｘは、２５～９０の有理数、ｙは、１０～７５の有理数、ａ及びｃは、それぞれ独立的に５５～８０の有理数、ｂ及びｄは、それぞれ独立的に２０～４５の有理数である。
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