JP2656583B2 - 伸縮性不織布用ポリエステル複合短繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、伸縮性，弾性回復性が優れていると同時に
嵩密度の大きい（嵩高性が小さい）不織布を得るのに適
したポリエステル複合中空短繊維に関する。さらに詳し
くは、パップ材用、中入綿用としてフィット性の良好な
伸縮性不織布を得るのに適した、優れた潜在捲縮能を有
するポリエステル複合中空短繊維に関する。

＜従来の技術＞ ポリエステル繊維は、力学的性質、熱安定性、ウォッ
シャブル性等に優れているため、現在では極めて広い用
途に使用されている。その中で、近年、打身、捻挫等の
関節炎の治療用として薬剤を塗布したパップ材、あるい
はスポーツ衣料の中入綿にポリエステル不織布が用いら
れてきている。これらの用途には、機能性及びフィット
性等の要求から、伸縮性、弾性回復性に優れると同時に
不織布とした時容易に嵩密度をあげられる繊維が要求さ
れている。

不織布に伸縮性、弾性回復性を付与するには、繊維密
度を高めた状態（嵩密度を大きくする）にして繊維間の
抱合性を強くし、しかも強固な捲縮を数多くする必要が
ある。かかる方法として、例えば特開昭52−53027号公
報には、潜在捲縮性複合短繊維に機械捲縮を付与して、
複合短繊維のスパイラル捲縮を機械捲縮で補う方法が提
案されている。しかし、原綿製造工程でこのような多く
の強固な捲縮を有する原綿とすることは困難であるばか
りか、たとえできたとしてもカード工程でネップや未開
繊部が発生するため、外観が悪く目付斑が多くかつ風合
の硬い不織布しか得られない。従って、現状では潜在捲
縮能を有する複合短繊維をカード機でウェブとした後、
弛緩熱処理する方法が望ましいが、この方法は捲縮発現
と同時に熱収縮が起って、目付斑が大きくなったり、風
合が硬くなったり、伸縮性が低下するという問題があっ
た。

かかる欠点を改良するため特開昭62−78214号公報に
は、特定の２種のポリエステルからなる高スパイラル捲
縮発現能を有する複合短繊維に特定の数の機械捲縮を付
与した、繊維自身の熱収縮率が小さい繊維が提案されて
いる。この繊維から得られる不織布はかなり良好な伸縮
性と弾性回復性を示すものの、複合短繊維の一方の成分
として金属塩スルホネート基を有する成分の共重合率が
高い共重合ポリエステル、すなわち溶融粘度の高いポリ
エステルを使用するため、他方のポリエステルとして溶
融粘度の高い、すなわち固有粘度の高いポリエステルを
用いる必要がでてくる。その結果、得られる不織布の嵩
密度は前述のパップ材、中入綿用としては不十分なもの
となる。さらには、共重合率が高いことから、ポリエテ
ルの融点、結晶性等が低下し原綿の性能が低下するとい
う問題もあった。

＜発明の目的＞ 本発明の目的は、従来の不織布が有していなかった中
入綿もしくはパップ材用に要求される性能、すなわち優
れた伸縮性と弾性回復性を有すると同時に嵩密度の高い
不織布を得るに適したポリエステル複合中空短繊維を提
供することにある。

＜発明の構成＞ 本発明者らは、かかる目的を達成すべく鋭意検討した
結果、特定の固有粘度を有する特定の２種のポリエステ
ルからなる複合中空短繊維に特定の伸縮数の機械捲縮を
付与した複合中空短繊維が該目的達成のために有効であ
ることを見い出し本発明に到達した。

すなわち本発明は、主たる繰り返し単位がエチレンテ
レフタレートで金属塩スルホネート基を有する繰り返し
単位を0.5〜2.9モル％含有しその固有粘度が0.3〜0.5の
共重合ポリエステルＡと、主たる繰り返し単位がエチレ
ンテレフタレートでその固有粘度が0.3〜0.43の実質的
に金属塩スルホネート基を含有せずかつ該共重合ポリエ
ステルＡとの280℃における溶融粘度差が500〜40000ポ
イズであるポリエステルＢとを複合紡糸延伸し、120〜1
60℃の温度で緊張熱処理してなる複合中空短繊維であっ
て、170℃における自由収縮熱処理時の収縮率が10％以
下で、同じく熱処理のスパイラル捲縮数が50個/25mm以
上となる潜在捲縮能を有し、かつ８〜18個/25mmの機械
捲縮が付与されていることを特徴とする伸縮性不織布用
ポリエステル複合中空短繊維である。

本発明で用いられる共重合ポリエステルＡは、主たる
繰り返し単位がエチレンテレフタレートであって、金属
塩スルホネート基を有する繰り返し単位を全繰り返し単
位に対して0.5〜2.9モル％好ましくは1.0〜2.8モル％、
さらに好ましくは1.5〜2.8モル％含有する必要がある。
0.5モル％未満では捲縮発現性が不十分であり、一方2.9
モル％を越えると共重合ポリエステルの溶融粘度が高く
なりすぎ安定な紡糸を行なうためにポリエステルＢの固
有粘度をあげざるを得なくなる。その結果、不織布にな
した時の嵩密度が小さくなって、嵩高となりすぎるため
好ましくない。

また、フェノール／四塩化エタン＝1/1混合溶媒中20
℃で測定した時の固有粘度は0.3〜0.5とすることが必要
であり、0.3未満では繊維の強力低下が著しく、一方0.5
を越えると得られる不織布の嵩密度が小さくなりすぎる
ため、パップ材用、スポーツ衣料中入綿用の不織布に適
さなくなる。

かかる共重合ポリエステルは任意の方法によって製造
することができる。例えば、テレフタル酸とエチレング
リコールとを直接エステル化反応させるか、テレフタル
酸ジメチルの如きテレフタル酸の低級アルキルエステル
とエチレングリコールとをエステル交換反応させるかし
てテレフタル酸のグリコールエステル及び／又はその低
重合体を生成させる第１段階の反応と、この反応生成物
を減圧下加熱して重縮合反応させる第２段階の反応によ
って製造する際に、金属塩スルホネート基を有する共重
合成分、例えば５−ナトリウムスルホイソフタル酸、５
−カリウムスルホイソフタル酸、５−リチウムスルホイ
ソフタル酸、４−ナトリウムスルホフタル酸、４−ナト
リウムスルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸等のジカ
ルボン酸又はこれらのエステル形成性誘導体を所望量共
重合させれば良い。この際、テレフタル酸成分の一部及
び／又はエチレングリコール成分の一部を、最終的に得
られる複合短繊維の熱的、力学的特性が損われない範囲
で他種ポリエステル形成成分にかえて共重合しても良
い。通常、この量はエチレンテレフタレート単位に対し
て10モル％以上である。

本発明に用いられる実質的に金属塩スルホネート基を
含有しないポリエステルＢは、主たる繰り返し単位をエ
チレンテレフタレート単位とするが、前述と同じく少量
（通常10モル％以下）の共重合成分（金属塩スルホネー
ト基を有する共重合成分は除く）を含有するものであっ
ても良い。但し、固有粘度は0.3〜0.43とする必要があ
る。0.43を越える場合には、潜在捲縮発現性が低下し
て、不織布の伸度が低下し風合が硬くなる。一方0.3未
満では、繊維の機械的性能が低下するため好ましくな
い。

また、共重合ポリエステルＡとポリエステルＢとの28
0℃における溶融粘度差は500ポイス以上特に2000ポイズ
以上の組み合わせが、優れた潜在捲縮発現能を付与する
上で大切である。溶融粘度差が500ポイズ未満では潜在
捲縮発現能が低下する傾向にある。一方溶融粘度差が大
きくなればなるほどこの捲縮発現性は向上する傾向にあ
るが、一般に紡糸は、口金直下で糸条のベンディングが
発生し易くなるため困難となり、溶融粘度差が4000ポイ
ズを越えると紡糸不可能となる。しかし本発明において
は、前記範囲の固有粘度を有する共重合ポリエステルＡ
とポリエステルＢとを用いるかぎりでは、溶融粘度差は
4000ポイズ以下であるため紡糸方法を選択すれば容易に
紡糸できる。従って、本発明においては溶融粘度差をで
きるだけ大きくとる組み合せが好ましい。

本発明の複合中空短繊維は、上記共重合ポリエステル
ＡとポリエステルＢとを、複合紡糸により中空部を有す
る偏心状に接合したものであって、弛緩熱処理すること
によりスパイラル捲縮を発現する潜在捲縮性複合中空短
繊維である。複合形態は中空部を有する形態であれば任
意であるが、本発明においては、例えば低溶融粘度の成
分と高溶融粘度の成分とを別々に紡糸口金孔から押し出
し、口金直下で合流させて中空部を有するサイドバイサ
イド型の複合中空短繊維とする紡糸方法がより好ましい
ので、中空偏心芯鞘型より中空部を有するサイドバイサ
イド型の方が好ましい。繊維の外周断面形状についても
特に限定する必要はなく、丸断面、三角断面等内部に中
空部を有するものであればいずれであっても良い。特に
共重合ポリエステルＡとポリエステルＢとの溶融粘度差
が大きい場合（2000ポイズ以上）では、中空断面の形態
にするためには紡糸口金孔にスリットを存在させるた
め、口金直下での糸条のベンディング発生を抑制でき紡
糸調子が良くなる。

さらに、不織布に高い伸縮性を付与するには、熱処理
によって捲縮を発現させたとき30個/25mm以上のスパイ
ラル捲縮を有するようにすることが必要である。そのた
めには、原綿の状態で170℃30分熱処理した時、50個/25
mm以上のスパイラル捲縮発現性を有することが必要であ
る。

また熱処理時の収縮率が大きいと不織布が著しく硬く
なったり目付斑が大きくなるので、熱収縮率は小さくす
る必要があり、繊維を170℃で自由収縮熱処理したとき
の後述の方法で測定した実質的熱収縮率は10％以下にす
る必要がある。かかる潜在捲縮能と熱収縮率とを併有す
る複合短繊維を得るには、前述の共重合ポリエステルＡ
とポリエステルＢの、固有粘度、溶融粘度差、金属塩ス
ルホネート基を有する繰り返し単位の共重合割合、複合
短繊維の複合割合を適宜選択変更して紡糸した後、延伸
工程において1.5〜4.0倍に延伸し、120〜160℃の温度で
緊張熱処理を施せば良い。

また本発明においては、カード工程でネップや未開繊
部の発生しない原綿とする必要がある。一般にネップや
未開繊部の発生は、捲縮数、捲縮形態と密接な関係にあ
り、機械捲縮の場合、捲縮数が８個/25mm未満では未開
繊部が発生しやすく、18個/25mmを超えるとネップが発
生しやすい。またカード工程以前でスパイラル捲縮を発
現させた場合、ネップが発生しやすく、ウエブの均斉度
が悪くなって不織布の目付斑となる。したがって、潜在
捲縮性複合短繊維に８〜18個/25mmの機械捲縮を付与す
る必要がある。

機械捲縮を付与する方法は、スタッフィングボックス
を用いて常法にしたがって行なえばよい。

なお、本発明の繊維は艶消剤、光沢改良剤、制電剤、
難燃剤、柔軟平滑剤等の改質剤を含有していてもよい。

＜作 用＞ 本発明の複合中空短繊維が、何故嵩密度が高く、高伸
縮性、回復性を有する不織布を与える理由は定かでない
が、共重合ポリエステルＡの共重合成分、固有粘度及び
ポリエステルＢの固有粘度が相互に関連し、不織布とし
た後にスパイラル捲縮を発現させた時の捲縮数が、原綿
の状態で捲縮を発現させた時の捲縮数をより高い水準に
保持しているためと推定される。

＜発明の効果＞ 本発明の複合中空繊維は適度の機械捲縮が付与された
潜在捲縮性繊維であるため、カード工程でネップや未開
繊部を発生することがなく、また不織布とした後に熱処
理することにより強固なスパイラル捲縮を発現するた
め、高伸縮性、高弾性回復性を有し、嵩高性が低く、目
付斑のない不織布とすることができ、その工業的意義は
極めて大である。なお本発明の複合中空短繊維は紡績糸
又は織編物とすることもでき、伸縮性、弾性回復性に優
れたものが得られる。

＜実施例＞ 以下実施例によって本発明を詳しく説明する。

なお実施例における特性値等の測定法は次の通りであ
る。

（１）固有粘度 フェノールと四塩化エタン1:1混合溶媒中20℃で測定 （２）溶融粘度 島津高化式フローテスター301型を使用し、シリンダ
ー面積4cm²、ノズルL/D＝20mm/0.5mmφ、押出圧力52.5k
g/cm²、試料量5gの条件下で６℃／分の昇温速度で所定
温度に到達後、５分間保持し、前記の圧力で溶融したポ
リマーをノズルにより吐出せしめ、プランジャー降下長
と、その所要時間を測定し、次式より求めた。

溶融粘度（ポイズ）＝39.4/吐出量 （３）捲縮数 JIS Ｌ−1015−７−12−１の方法により測定 （４）繊度 JIS Ｌ−1015−７−５−1Aの方法により測定 （５）熱収縮率 JIS Ｌ−1015−７−15の方法によりデニール当り300
mgの荷重で測定 実施例１ ポリエステルＡとして５−ナトリウムスルホイソフタ
ル酸（SIPと略称する）成分を2.5モル％共重合した
［η］＝0.48で溶融粘度3500ポイズのポリエチレンテレ
フタレート系共重合ポリエステルを、ポリエステルＢと
して［η］＝0.35で溶融粘度300ポイズのポリエチレン
テレフタレートを用いて、複合重量比1:1のサイドバイ
サイド型複合中空繊維を紡糸温度290℃第１図及び第２
図で示すノズル形状の紡糸口金（孔数300孔）を用い
て、吐出量240g/分、引取速度1150m/分で未延伸糸を得
た。

この未延伸糸を延伸後のトウデニールが40万deになる
ように集め、延伸倍率2.5倍で延伸温度70℃で延伸し、
緊張熱処理温度140℃で熱処理し、スタッフィングボッ
クスにて捲縮を付与した後、51mmにカットして短繊維を
得た。

この短繊維をカードにかけて、目付100g/m²のウエブ
を作成した。このウエブを繊維間の交絡点向上の為にフ
ェラー社製ニードルパンチ機にてハーブ^＃36レギュラー
パンチ密度30F/cm²両面打ち挿入深度9mmの条件にて、ニ
ードリングした。

次にこのウエブを熱風乾燥機にて160℃で２分間自由
熱処理をして、不織布を得た。この不織布を巾25mm長さ
100mmに切り重量を測定しまた不織布の厚さを測定して
嵩性を算出した。

得られた不織布の破断強度、破断伸度は定速伸長型引
張試験機により試料巾25mm、試料長100mm、引張速度100
mm/minで測定した。伸長弾性回復率は、低速伸長型引張
試験機により、試料巾50mm、試料長200mm、引張速度20m
m/min、伸長率20％で測定した。

初荷重を加え長さLmmを測定し、伸長率20％で１分間
放置し、次に除重し、３分間放置したのち再び初荷重を
かけ、長さL₁mmを測定し、下式により算出する。

風合は 柔軟性・伸縮性の両方が良好 ……◎ 一方が良好で、一方がやや劣る ……○ 両方がやや劣る ……△ 一方がまったく劣る ……× で判定した。

結果は表１に示す。

実施例２〜４、比較例１〜３ 表１に示すように、条件を一部変更した以外は実施例
１と同様に実施した結果を表１に合せて示す。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は実施例１で使用した口金のノズル
の形状を示したもので、第１図はノズル部の縦断面図で
あり、第２図は第１図の矢印（A,A′）の方向から見た
吐出口の形状である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 司 愛媛県松山市北吉田町77番地 帝人株式 会社松山工場内 (56)参考文献 特開 昭62−141141（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−55807（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭45−8171（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主たる繰り返し単位がエチレンテレフタレ
   ートで金属塩スルホネート基を有する繰り返し単位を0.
   5〜2.9モル％含有しその固有粘度が0.3〜0.5の共重合ポ
   リエステルＡと、主たる繰り返し単位がエチレンテレフ
   タレートでその固有粘度が0.3〜0.43の実質的に金属塩
   スルホネート基を含有せずかつ該共重合ポリエステルＡ
   との280℃における溶融粘度差が500〜4000ポイズである
   ポリエステルＢとを複合紡糸延伸し、120〜160℃の温度
   で緊張熱処理してなる複合中空短繊維であって、170℃
   における自由収縮熱処理時の収縮率が10％以下で、同じ
   く熱処理後のスパイラル捲縮数が50個/25mm以上となる
   潜在捲縮能を有し、かつ８〜18個/25mmの機械捲縮が付
   与されていることを特徴とする伸縮性不織布用ポリエス
   テル複合中空短繊維。