JP3839613B2

JP3839613B2 - 接合型複合ステープル繊維及びその製造方法

Info

Publication number: JP3839613B2
Application number: JP09065999A
Authority: JP
Inventors: 康宏武田; 俊一長谷川; 義堅大野; 和彦田中; 久文高鍋
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000282333A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カード処理、ニードルパンチ処理後においても繊維の長手方向に剥離、割繊することがなく、その後に熱水に通して、ポリ乳酸ポリマーのタフネス低下によって、剥離、割繊させることのできる、繊維の横断面で見てその外周全体がポリ乳酸ポリマーで覆われた接合型複合ステープル繊維及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単繊維が０．１デニール以下の極細繊維を製造するには、直接紡糸では糸切れが起こりやすくなるために細さに限界があり、複合紡糸手段が用いられている。複合紡糸方法では、繊維の横断面を見た場合の状態から、２成分が高度に分割相互配列した接合型（多層型や花弁型など）と、１成分が他成分中に高度に分散した海島型とがある。この様な接合型の複合繊維においてはその成分相互の剥離によって始めて、鋭い縁のある繊維や、極細繊維が形成される。その繊維は主としてナイロン６とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の例が多いが、その剥離方法または分割方法には、ベンジルアルコールのような薬液の入った液でナイロン成分を収縮させて、その力で相互に分離させるとか、アルカリ液のような物で、ポリエチレンテレフタレートを少し溶かして相互に分離する方法、何度も湿熱処理と乾燥処理を繰り返して剥離する方法、物理的に擦過したり、もんだりして強制的に分離させる方法、およびこれらの組み合わせ法がある。
【０００３】
しかし、延伸工程でいかに毛羽が発生しないようにしてやるかが生産性の面では重要である。そこで、ナイロン６とポリエチレンテレフタレートの組み合わせにおいては相互の接着を向上させるため、ＰＥＴに５−ナトリウムスルホイソフタル酸を共重合したポリマーが選ばれることもある。また、紡糸速度を上げて、ＰＥＴとナイロンの収縮挙動が酷似する領域で紡糸を行ない、製糸工程中の剥離を軽減する試みもある。
【０００４】
今までに述べたような割繊対策を施した場合でも、紡織用ステープルでは充分ではなかった。すなわち、紡織用ステープルを原料として不織布や紡績糸を製造する際に、カードを使用すると、接合型複合繊維の成分の剥離が起き、繊度が細化され、ネップが発生する。また、繊維を交絡するためにニードルパンチを使用すると、損傷により剥離が起き、単繊維が交絡されにくく、不織布の剥離強度が上がらないといった問題点があった。そこで、カード、ニードルパンチ通過時の損傷による、剥離、割繊を防ぐために、２種類の高分子重合体の溶解度パラメーター（ＳＰ値）の組み合わせ、または紡糸時の溶融粘度の組み合わせを考慮することにより、繊維の断面の外周全体が一方の高分子重合体で覆われた接合型複合ステープル繊維を得ることができた。
【０００５】
繊維の断面の外周全体を一方の高分子重合体で覆い、被膜を形成することにより、カード、ニードルパンチの工程通過性はよくなったものの、割繊させる際に上記記載などの従来の方法では、全く分割が起きなかったり、一部しか分割せずに目的とする極細繊維を得ることができない。また、割繊させるために高圧の水を用いて、水流絡合する際に割繊させて極細繊維を得ることもできるがコストが高くなるといった問題もある。さらにアルカリやその他の薬品を使用することにより、接合面を少し溶かしたり、収縮させることにより割繊させる方法もあるが、その際に出る廃液の処理、環境に及ぼす影響を考えると好ましくない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明はカード処理、ニードルパンチ処理後においても繊維の長手方向に剥離、割繊することがなく、その後に熱水に通して、ポリ乳酸ポリマーのタフネス低下によって、剥離、割繊させることのできる、繊維の長さ方向の外周全体がポリ乳酸ポリマーで覆われた接合型複合ステープル繊維及びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、繊維の横断面において、ポリ乳酸ポリマーと高分子重合体（Ａ）（以下、Ａ高分子重合体と称する場合がある）が交互に配置し、ポリ乳酸ポリマーの成分とＡ高分子重合体の成分の重量比が９０／１０〜１０／９０の範囲にあり、繊維の長さ方向の外周全体が、ポリ乳酸ポリマーによって被覆されており、Ａ高分子重合体部分を覆うポリ乳酸ポリマーの被膜の厚さが０．０５〜２．０μｍであることを特徴とする接合型複合ステープル繊維である。
【０００８】
また、本発明は、ポリ乳酸ポリマーとＡ高分子重合体との成分の重量比が９０／１０〜１０／９０の範囲にあり、溶解度パラメーター（ＳＰ値）または紡糸時の見かけの溶融粘度につき、Ａ高分子重合体それがポリ乳酸ポリマーのそれよりも大きいように設定した両者成分を交互に配列させた後に口金より吐出させることを特徴とする、繊維の長さ方向の外周全体がポリ乳酸ポリマーによって被覆された接合型複合ステープル繊維の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明における接合型複合繊維は、繊維の横断面で見てその外周全体（長さ方向の外周全体）を覆う被膜を有することが重要である。被膜の形成がなされていない場合には、カード処理、ニードルパンチ処理後において、繊維の長手方向に剥離、割繊してしまう。被膜の形成のためには、ポリ乳酸ポリマーの成分とＡ高分子重合体の成分の重量比が９０／１０〜１０／９０の範囲、さらには８５／１５〜１５／８５の範囲にあることが好ましい。Ａ高分子重合体の重量比が１０以下の場合には、口金より吐出する前にポリ乳酸ポリマーとＡ高分子重合体とを交互に配列する際に、Ａ高分子重合体の量が少ないために目的とする断面を形成することが難しくなってしまう。また、逆にＡ高分子重合体の重量比が９０以上となると、ポリ乳酸ポリマーの量が少ないために目的とする断面を得られにくくなると同時に、繊維の断面の外周全体を覆う被膜が形成されにくくなったり、被膜の厚さが薄くなったりする。
【００１０】
カード、ニードルパンチなどの加工工程における工程性においては、Ａ高分子重合体の部分にポリ乳酸ポリマーによって形成された被覆の厚さが０．０５〜２．０μｍ、さらには０．１〜１．５μｍの範囲にあることが望ましい。すなわち０．０５μｍより被膜が薄い場合には、カード、ニードルパンチの工程において、被膜が擦過されて、繊維の長手方向に剥離、割繊により細化されてしまい、工程性が悪くなる。また、２．０μｍ以上では、カード、ニードルパンチの工程においては問題なく、工程性も良好であるが、次に水流絡合や収縮によって剥離、割繊させて極細化する際に、割繊しにくくなってしまう。
【００１１】
繊維の外周全体を覆う被膜を形成するポリマーとしては、ポリ乳酸ポリマーであることが重要である。従来から接合型複合繊維に用いられているポリエチレンテレフタレート系などのポリエステル系重合体や、ポリアミド系重合体を使用して、繊維の外周全体を覆う被膜を形成させた場合は、カードやニードルパンチ工程性の良い物は得られるが、その後で、割繊させることが難しい。つまり、割繊させるための高圧の水流絡合の導入によるコストアップや、アルカリやその他の薬品を使用することによる廃液の処理や環境に及ぼす影響がないことを考慮する必要がある。一方、ポリ乳酸ポリマーは熱湿潤の条件では加水分解による強度の低下が大きく、被膜の強度が弱くなり、また、ポリ乳酸ポリマーは熱収縮性が大きいために熱水処理により収縮し、剥離、割繊が起きやすい。さらに、熱水処理時にポリ乳酸ポリマーの加水分解されたものが廃液に混入しても、生分解性があるために環境の負荷となることはない点で優れている。
【００１２】
本発明における接合型複合繊維に用いることができるＡ高分子重合体としてはポリ乳酸ポリマーとのＳＰ値、溶融粘度のバランスを考慮して組み合わせれば、その用途、性能に応じて任意に選ぶことができる。その例としては、ポリエチレンテレフタレート系やポリブチレンテレフタレート系などのポリエステル系重合体、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系重合体、ナイロン６やナイロン６６などのポリアミド系重合体、その他にポリスチレン系重合体、ポリビニルアルコール系重合体、ビニルアルコール−エチレン共重合体などを挙げることができ、各成分には１種、または２種以上が用いられる。
【００１３】
ポリエチレンテレフタレート系重合体および／またはポリブチレンテレフタレート系重合体は、必要に応じて他のジカルボン酸成分、オキシカルボン酸成分、他のジオール成分の１種または２種以上を共重合単位として有していてもよい。その場合に、他のジカルボン酸成分としては、ジフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸またはそれらのエステル形成性誘導体；５−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル、５−ナトリウムスルホイソフタル酸ビス（２−ヒドロキシエチル）などの金属スルホネート基含有芳香族カルボン酸誘導体；シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族、ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体を挙げることができる。また、オキシカルボン酸成分の例としては、ｐ−オキシ安息香酸、ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸またはそれらのエステル形成性誘導体などを挙げることができる。ジオール成分としてはジエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどの脂肪族ジオール；１，４−ビス（β−オキシエトキシ）ベンゼン、ポリエチレングリコール、ポリブチレングリコールなどを挙げることができる。
【００１４】
本発明における繊維長さ方向の外周全体がポリ乳酸ポリマーによって被覆された接合型複合繊維を製造するには、ポリ乳酸ポリマーとＡ高分子重合体との成分の重量比が９０／１０〜１０／９０の範囲にあり、溶解度パラメーター（ＳＰ値）または紡糸時の見かけの溶融粘度につき、Ａ高分子重合体のそれがポリ乳酸ポリマーのそれよりも大きいように設定した両者成分を交互に配列させた後に口金より吐出させることを特徴とする。すなわち、交互に配列させ、口金の内部にて細孔から吐出するまでの間に、Ａ高分子重合体と口金の金属と接触する部分において、Ａ高分子重合体の表面張力により端部が丸みをおび、そこのすきまへポリ乳酸ポリマーが流れ込んでくることにより、ポリ乳酸ポリマーによって断面の外周全体を被覆された被膜を有する接合型複合繊維を得ることができる。
【００１５】
口金内にてＡ高分子重合体の端部が丸みをおびるためには、ポリ乳酸ポリマーとＡ高分子重合体のバランスが重要である。つまり、Ａ高分子重合体の溶解度パラメーター（ＳＰ値）がポリ乳酸ポリマーのＳＰ値よりも大きいことを特徴とするか、もしくは、紡糸時のＡ高分子重合体の見かけの溶融粘度がポリ乳酸ポリマーの見かけの溶融粘度よりも大きいことを特徴とする。ＳＰ値の高い場合には、高分子重合体の極性基がお互いの距離をできるだけ離れるように位置しようとするために端部が丸くなるので、Ａ高分子重合体のＳＰ値の高い方が好ましい。または、高分子重合体の紡糸時の見かけの溶融粘度が高いと、表面張力により端部が丸くなりやすいので、Ａ高分子重合体の見かけの溶融粘度の高い方がポリ乳酸ポリマーの被膜が形成されやすく、好ましい。
【００１６】
繊維の断面の外周全体がポリ乳酸ポリマーで覆われた接合型複合繊維の断面形状としては、用途、性能に応じて多層型、花弁型、中空花弁型にすることができる。各断面形状の繊維を得るためには、それぞれに対応する口金構造を用いればよい。
【００１７】
接合型複合ステープル繊維の単糸デニールは、特に限定されず、用途によって任意にデニールを選ぶことができる。また、カット長もその用途により、任意に選ぶことができる。
【００１８】
接合型複合ステープル繊維には、必要に応じて各種添加剤を配合し使用される。例えば、触媒、着色防止剤、耐熱剤、難燃剤、消臭剤、蛍光増白剤、艶消剤、着色剤、光沢改良剤、制電剤、芳香剤、無機微粒子などが含まれてもよい。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はそれによって何ら限定されるものではない。以下の例において、各種高分子重合体を組み合わせた接合型複合ステープル繊維と形成された被膜の厚さ、及びその複合繊維を用いてのカード通過性、ニードルパンチ通過性、熱水処理による割繊を示す。
【００２０】
尚、被膜の厚さの測定方法、カード、ニードルパンチ、熱水処理の処理方法は下記の通りである。
【００２１】
［被膜の厚さ測定］；紡糸、延伸後の原綿繊維の両端を固定し、緊張させた状態で、９０℃の湯浴に１分間入れて、ポリ乳酸ポリマーとＡ高分子重合体の収縮差によって接合面に亀裂を生じさせた後に、断面をカットし、走査型電子顕微鏡にてＡ高分子重合体部分を覆うポリ乳酸ポリマーの被膜の厚さを測定した。
【００２２】
［カード処理］；５０ｇ／ｍ² の目付重量になるようにし、ミニチュアカードを通してウエッブを作成し、ネップの有無、またカード処理後の繊維の側面状態を光学顕微鏡にて観察した。
【００２３】
［ニードルパンチ処理］；カード、クロスラッパーの工程を経て、目付重量が１８０ｇ／ｍ² のウエッブを作成し、１０００本／ｃｍ² のニードルパンチを行なった後に、該ウエッブを切断し、その切断面の繊維の交絡状態を走査型電子顕微鏡で観察し、繊維が剥離、割繊しているか否かを観察した。
【００２４】
［熱水処理］；前記各処理で得た各ウエッブを、９０℃の湯浴に１０分間入れておいた後に、該ウエッブを切断し、その切断面での繊維の剥離、割繊状態を走査型電子顕微鏡で観察した。
【００２５】
実施例１；数平均分子量７．５万のポリ乳酸ポリマー（ＳＰ値；１０．５）と、Ａ高分子重合体としてナイロン６（ＳＰ値；１３．５）を用いて、重量比を７５／２５の割合で、１１層に交互に配列させた後に口金より吐出させて紡糸した。紡糸時の見かけの溶融粘度はそれぞれ７００ポイズ、１２００ポイズであった。紡糸後、延伸、捲縮を５１ｍｍにカットし、図１の断面形状の繊維を得た。得られた延伸糸は単糸繊度３．０デニールで、Ｂ高分子重合体部分のＡ高分子重合体の被膜の厚さは、０．５μｍであった。該短繊維を用い、前記カード処理、および前記ニードルパンチ処理を行なって、各処理ウェッブを得た。しかる後、該各処理ウェッブ内部の繊維を走査型電子顕微鏡で観察したところ、いずれのウェッブについても繊維の割繊は見られなかった。
またこれら各処理ウェッブを前記熱水処理条件で熱処理を行い、該ウェッブ内部の繊維を走査型電子顕微鏡で観察したところ、繊維が２成分に良好に割繊されていた。
【００２６】
比較例１；数平均分子量７．５万のポリ乳酸ポリマー（ＳＰ値；１０．５）と、Ａ高分子重合体としてナイロン６（ＳＰ値；１３．５）を用いて、重量比を５／９５の割合で、１１層に交互に配列させた後に口金より吐出させて紡糸した。紡糸時の見かけの溶融粘度はそれぞれ７００ポイズ、１２００ポイズであった。紡糸後、延伸、捲縮を５１ｍｍにカットした。得られた延伸糸は単糸繊度３．０デニールであったが、Ｂ高分子重合体部分のＡ高分子重合体の被膜は形成されていなかった。カード処理を行なったところ、ネップが発生し、繊維も割繊していた。
【００２７】
実施例２〜６、比較例２〜３；実施例１に準じて１１層の多層型複合繊維を製造する条件において、ポリ乳酸ポリマーとＡ高分子重合体の種類、重量比率、ＳＰ値の組み合わせ、溶融粘度の組み合わせを様々に変化させて得られた繊維のＡ高分子重合体を覆うポリ乳酸ポリマーの被膜の厚さ、カード処理、ニードルパンチ処理、熱水処理の結果の実施例と比較例を表１に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【発明の効果】
本発明により、カード通過、ニードルパンチ処理後においても繊維の長手方向に剥離、割繊することがなく、しかしその後での熱水処理によって、ポリ乳酸ポリマーのタフネスが低下することによって、剥離、割繊を行わせることができる、繊維の長さ方向の外周全体がポリ乳酸ポリマーで覆われた接合型複合ステープル繊維を得ることができる。この複合繊維は上記のような機能を有するので、特に環境に影響を及ぼさず、また廃液処理が必要な溶剤を使用せずに極細繊維を得るような分野に使用する繊維として極めて優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の接合型複合繊維の一例を示す横断面図であり、５層の断面長尺型Ａ高分子重合体成分が６層のポリ乳酸ポリマー成分によってその外周部を被覆された１１層からなる接合型複合繊維の横断面を示す。
【符号の説明】
１Ａ高分子重合体成分
２ポリ乳酸ポリマー成分

Claims

繊維の横断面において、ポリ乳酸ポリマーと高分子重合体（Ａ）が交互に配置し、ポリ乳酸ポリマーの成分と高分子重合体（Ａ）の成分の重量比が９０／１０〜１０／９０の範囲にあり、繊維の長さ方向の外周全体が、ポリ乳酸ポリマーによって被覆されており、高分子重合体（Ａ）部分を覆うポリ乳酸ポリマーの被膜の厚さが０．０５〜２．０μｍであることを特徴とする接合型複合ステープル繊維。
高分子重合体（Ａ）の溶解度パラメーター（ＳＰ値）がポリ乳酸ポリマーのＳＰ値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載された接合型複合ステープル繊維。
紡糸時の高分子重合体（Ａ）の見かけの溶融粘度がポリ乳酸ポリマーの見かけの溶融粘度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載された接合型複合ステープル繊維。
ポリ乳酸ポリマーと高分子重合体（Ａ）との成分の重量比が９０／１０〜１０／９０の範囲にあり、溶解度パラメーター（ＳＰ値）または紡糸時の見かけの溶融粘度につき、高分子重合体（Ａ）のそれがポリ乳酸ポリマーのそれよりも大きいように設定した両者成分を交互に配列させた後に口金より吐出させることを特徴とする、繊維の長さ方向の外周全体がポリ乳酸ポリマーによって被覆された接合型複合ステープル繊維の製造方法。