JP3872203B2

JP3872203B2 - バインダー繊維及びこの繊維を用いてなる不織布

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Publication number: JP3872203B2
Application number: JP8090098A
Authority: JP
Inventors: 伸洋松永
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JPH11279841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バインダー繊維及びこの繊維を用いてなる不織布に関する。このようなバインダー繊維を用いてなる不織布は、長期間あるいは高温雰囲気下で使用したときにもへたりにくく、接着強力が低下しないため、特にクツシヨン材や自動車内装用の基材として好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、フイルター、芯地、肩パツト、ソフアや椅子の背もたれ、クツシヨン等の家具用詰め物、ベツドや自動車シートのクツシヨン材として主体となる繊維をバインダー繊維で点接合した不織布が使用されている。このような公知の不織布は、主体繊維とバインダー繊維とから構成されるものであって、このバインダー繊維として主に採用されているものは、エチレンテレフタレート／イソフタレート共重合ポリエステルをバインダー成分とするものである。このポリエステルは非晶性のポリマーで明確な結晶融点を示さず、ガラス転移点（約６５〜７０℃）以上となれば軟化の始まるものである。そして、主体繊維とこのようなバインダー繊維を併用して熱融着加工して得た不織布には、例えば高温雰囲気下で使用した場合に接着強力が低下して変形するという欠点がある。
また、ソフアーや椅子の背もたれやクツシヨン等の家具用詰め物、ベツドや自動車シートのクツシヨン材では、主としてポリウレタンフオームを使用することが一般的である。しかしながら、ポリウレタンフオームは、燃焼時に含窒素系の毒性ガスが発生すること、あるいは製造時に使用するフロンガスが大気上層のオゾン層を破壊すること等、安全性や環境保護の立場からみて種々の問題点が指摘されている。
【０００３】
近年、ポリウレタンフオームに代わる材料としてポリエステル繊維を主体とした不織布が提案されてきた。例えば、特開昭５７−３５０４７号公報には、ポリエステル繊維のウエブをニードリング加工した不織布あるいはバインダー繊維を併用して融着加工した不織布が、また、特開平４−２４０２１９号公報には、バインダー成分としてポリエステルエラストマーを用いてなる不織布が、それぞれ提案されている。
ところが、このような公知のポリエステル不織布のうち、ポリエステル繊維のウエブをニードリング加工したものは、繊維の一部が脱落あるいは飛散し易いという欠点を有している。また、かかる欠点を防止しようとしてバインダー繊維を併用して熱融着加工したものも、高温雰囲気下での圧縮に対してへたり易く、使用経時によりクツシヨン性が低下するという欠点がある。
さらに、特開平４−２４０２１９号公報には、公知のバインダー繊維の欠点を解消する目的でバインダー成分として上述のポリエステルエラストマーを用いたものが提案されているが、ここに開示されているポリエステルエラストマーは、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールを共重合したものであり、比較的熱分解しやすく、熱融着加工しにくいという欠点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような、公知のバインダー繊維を用いてなる不織布を高温雰囲気で使用した時のへたりやすさを解消し得る新規なバインダー繊維と、このバインダー繊維を用いることで高温雰囲気で使用した時のへたりにくさを有し、しかも熱融着加工性も良好な不織布とを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決しようとするものであって、以下の構成をその要旨とするものである。
繊維の表面の少なくとも一部分が融点１２０℃以上、融解熱１０Ｊ／ｇ以上の光学純度の高いポリ乳酸、その他の部分が、ポリエチレンテレフタレート又はこれを主体とするポリエステルあるいはポリブチレンテレフタレート又はこれを主体とするポリエステルであり、ポリ乳酸の融点は、その他の部分を形成するポリエステルの融点よりも２０℃以上低い複合繊維であることを特徴とするバインダー繊維。主体繊維がバインダー繊維によって点接合されてなる不織布であって、該バインダー繊維は、繊維の表面の少なくとも一部分が融点１２０℃以上、融解熱１０Ｊ／ｇ以上の光学純度の高いポリ乳酸、その他の部分が、ポリエチレンテレフタレート又はこれを主体とするポリエステルあるいはポリブチレンテレフタレート又はこれを主体とするポリエステルであり、ポリ乳酸の融点は、その他の部分を形成するポリエステルの融点よりも２０℃以上低い複合繊維であることを特徴とする不織布。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のバインダー繊維について詳細に説明する。まず、本発明のバインダー繊維は、上述のように融点１２０℃以上、融解熱１０Ｊ／ｇ以上の光学純度の高いポリ乳酸を繊維の表面の少なくとも一部分に含むものである。ここで、ポリ乳酸の融点は、１２０℃以上であることが必要で、好ましくは１３０℃以上である。融点が１２０℃未満であると、このバインダー繊維を用いてなる不織布が高温雰囲気下、例えば炎天下にさらされる椅子や自動車シートに使用されるとへたりやすく、耐熱性が不十分となるので好ましくない。また、融点の上限は、バインダー繊維のその他の部分を構成するポリエステルの融点より２０℃以上低くする。なぜならば、この融点と該ポリエステルの融点との差が２０℃未満であると、熱融着加工に際してバインダー繊維のその他の部分を構成するポリエステルが軟化し、所望の形態に成形することが困難となるからである。
【０００７】
ポリ乳酸の融解熱は、１０Ｊ／ｇ以上であることが必要で、融解熱が１０Ｊ／ｇに満たない場合、非晶性の性質が高くなり、融点に達する前に軟化する程度が高く、このバインダー繊維を用いてなる不織布の耐熱性が不十分となる。
乳酸モノマーは光学活性の炭素を有しており、Ｄ体とＬ体の光学異性体が存在する。Ｌ体に２モル％未満のＤ体を共重合させることにより、融点１６５℃以上のポリ乳酸を得ることができる。そして、Ｄ体の共重合比率を上げて１０モル％程度とすると、融点は１４０℃程度となる。さらに、光学純度を下げてＤ体の共重合比率を１８モル％以上とすると、融点は１２０℃未満、融解熱は１０Ｊ／ｇ未満となって、ほぼ完全に非晶性の性質となり、このバインダー繊維を用いてなる不織布の耐熱性が不十分となるので、好ましくない。
【０００８】
また、本発明で用いられるポリ乳酸の分子量の好ましい範囲は、分子量の指標としてのＡＳＴＭＤ−１２３８法（温度２１０℃、荷重２１６０ｇ）で測定したメルトフローレート値で表すと、１〜８０ｇ／１０分であるのが好ましく、より好ましくは５〜５０ｇ／１０分である。
【０００９】
バインダー繊維を構成するその他の部分のポリエステルとは、繊維形成性を有しかつポリ乳酸と良好な接着性を具備するものであって、ポリエチレンテレフタレート又はこれを主体としイソフタル酸、５−スルホイソフタル酸、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール等の他の成分が共重合されたポリエステル、あるいはポリブチレンテレフタレート又はこれを主体としイソフタル酸、５−スルホイソフタル酸、エチレングリコール、ジエチレングリコール等の他の成分が共重合されたポリエステルである。
【００１０】
本発明のバインダー繊維は、ポリ乳酸が単繊維の表面の全部または一部を形成している芯鞘型、サイドバイサイド型、海島型、割繊型等の複合繊維であり、これらのうち、芯鞘型で芯部がポリエチレンテレフタレート、鞘部がポリ乳酸の複合繊維が、接着強力の高さ、すなわち不織布としたときの形態保持性並びに不織布を圧縮した時のコシの強さの観点より好ましい。
【００１１】
本発明のバインダー繊維は、その単糸繊度が特に限定されるものではないが、２〜１００デニールの範囲が好ましい。なぜならば、単糸繊度が２デニール未満であると、繊維の生産効率が低くコストの高いものとなり、一方、単糸繊度が１００デニールを超えると、通常の短繊維を生産する工程では延伸が困難で、別途特殊な生産設備が必要となって、やはり高コストのものとなり、いずれも好ましくない。
本発明のバインダー繊維は、長繊維としても、また所定の長さにカツトした短繊維として使用してもよい。なお、不織布以外の本発明のバインダー繊維の用途として、木材チツプと短くカツトしたバインダー繊維とを混合して加熱成型し、自動車ドアトリム、ダツシユボード用成型材として用いることもできる。この場合、高温雰囲気下でも成型体が変形しにくく、良好である。
【００１２】
次に、本発明の不織布について詳細に説明する。
本発明の不織布は、上述した如く主体繊維がバインダー繊維によって点接合されてなるものである。
主体繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維等の繊維形成性重合体からなる合成繊維や、レーヨン、ポリノジツク、テンセル、リヨセルなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、ウール、木綿、麻、木材パルプなどの天然繊維が採用できる。そして、合成繊維のなかでもポリエステル繊維としては、例えばエチレンテレフタレート単位、ブチレンテレフタレート単位あるいはエチレンナフタレート、特にエチレン−２，６−ナフタレート単位を主構成要素とするものが挙げられるが、その物性、経済性の面からとりわけポリエチレンテレフタレート繊維が好ましく採用される。なお、その特性を損なわない範囲で、イソフタル酸、５−スルホイソフタル酸、ジエチレングリコール等の他の成分が共重合されたものであっても差し支えない。
合成繊維、再生繊維、半合成繊維の場合、その断面形態は丸断面であっても異型断面であってもよいし、中空であっても中実であってもよい。
この主体繊維の単糸繊度は、特に限定されるものではなく、用途に応じた要求特性に基づいて適宜決めればよい。一般には、２〜２００デニールのものが用いられる。
【００１３】
本発明の不織布で採用するバインダー繊維の使用割合は、不織布全体の１０〜７０重量％でよいが、用途による要求特性により変えることができる。この使用割合が１０〜７０重量％の範囲内で低目であると、得られた不織布はソフトな風合いとなり、例えば衛生材料の表面材や化粧用パフ等の用途に、一方、この使用割合が前記範囲内で高目であると、得られた不織布は剛性の高いものとなり、例えば自動車内装用や住宅内装用の基材（ボード状）等の用途に、いずれも好ましい。
【００１４】
本発明の不織布は、前記主体繊維とバインダー繊維とを、用途あるいはその要求特性により決定した割合にて混綿し、梳綿機等でウエブを形成した後にバインダー成分のポリ乳酸を溶融させることにより主体となる繊維を点接合させることによって、効率良く製造することができる。なお、製造するに際して、熱処理の前にニードリング加工を行なってもよい。
熱処理装置としては、加熱フラツトローラー、加熱エンボスローラー、熱風循環ドライヤー、熱風貫流ドライヤー、サクシヨンドラムドライヤー、ヤンキードラムドライヤー等が用いられる。処理の際には、光学純度の異なるポリ乳酸の融点に応じた処理温度と処理時間を適宜選定すればよい。
【００１５】
本発明の不織布は、５０ｇ／ｍ²以下程度の比較的低目付けのウエブを加熱フラツトローラーで熱圧着した紙状のものから、厚さ５ｍｍ〜１５０ｍｍ程度かつ密度０．０１０ｇ／ｃｍ³以上程度のいわゆる固綿と呼ばれるものまでを包含するものである。厚さの上限は特に限定されないが、製造設備、製造コスト、使い易さの点から１５０ｍｍ程度までが好ましい。
また、固綿として使用する場合に、その密度は０．０１０ｇ／ｃｍ³以上とするのが好ましい。密度が０．０１０ｇ／ｃｍ³に満たない場合、繰り返し圧縮によりへたることがある。密度の上限は、用途によるクツシヨン性の要求程度により異なるので特定されないが、製造設備、製造コスト等の面より、０．２ｇ／ｃｍ³以下とするのが好ましい。
本発明の不織布の厚さと密度を規制するには、熱処理によるウエブの面積収縮を考慮して熱処理前のウエブの目付を適切に選定するとともに、熱処理装置に厚さ規制ロールを組み込んだり、所定の厚さのスペーサーを挟んだ板や金網同士の間にウエブを挟んで熱処理したりすればよい。
【００１６】
【作用】
本発明の不織布は、主体繊維が熱融着加工しやすいポリ乳酸系バインダーによって点接合されており、この点接合した部分の接着強力が高いため、繰り返し圧縮しても接合部分が剥離しにくい。したがって、不織布の形態が良好に保持されて、へたりが生じにくい。また、バインダー成分が、融点１２０℃以上のポリ乳酸からなるので、不織布の使用に際し、例えば７０〜８０℃位の高温雰囲気下での圧縮に対しても変形しにくくへたりにくい。そのため、例えば、芯地や肩パツトとして用いたときに、高温で洗濯した後も型崩れしにくい。さらに、高温流体を濾過するフィルターの用途にも適している。また、クツシヨンの詰め綿として用いたとき、使用の際の時間経過や高温雰囲気下でもへたりが少なく、一定以上の厚さを有するようにすれば床づき感がなく、家具用詰め綿、ベツドや自動車シート用のクツシヨン材、敷布団として好適である。この高温雰囲気下でのへたりや変形の少なさを利用し、自動車の床敷吸振・防音材、成型天井の基材、ドアパネル・クオーターパネルなどの基材、トランクルーム内装用成型材、エンジン廻りの吸音材にも用いることができる。このほか、レーヨンやパルプに対する接着強力の高さを生かし、衛生材料、フロツピーデイスクライナーとしても好適である。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例に記述した諸物性の評価法は、次のとおりである。
（１）ポリ乳酸のメルトフローレート値（ｇ／１０分）：ＡＳＴＭＤ−１２３８に記載の方法に準じて測定した。なお、測定条件を、温度２１０℃、荷重２１６０ｇとした。
（２）ポリエステルの相対粘度：フエノールと四塩化エタンの等重量混合物を溶媒とし、試料濃度０．５ｇ／１００ｃｃ、温度２０℃の条件で測定した。
（３）融点（℃）、ガラス転移点（℃）及び融解熱（Ｊ／ｇ）：パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−２型を使用し、昇温速度２０℃／分の条件で測定した。
（４）繰り返し圧縮時の耐へたり性：ポリエステル固綿の繰り返し圧縮時の耐へたり性を次の方法によって評価した。すなわち、固綿の厚さＴ１（ｍｍ）を測定した後、試験片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を平行平面板に挟み、毎分６０回で１５ｋｇの荷重を印加して合計５万回の繰り返し圧縮試験を行なった後の厚さＴ２（ｍｍ）を測定し、次式（イ）で嵩高性保持率Ｃ（％）を算出し、耐へたり性の尺度とした。Ｃの値が大きいほどへたりにくいものである。
Ｃ（％）＝（Ｔ２／Ｔ１）×１００（イ）
（５）高温雰囲気下の耐へたり性：ポリエステル固綿の高温雰囲気下の耐へたり性を次の方法によって評価した。すなわち、固綿の厚さＴ１（ｍｍ）を測定した後、試験片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を平行平面板に挟み、当初の厚さの５０％に圧縮固定して温度７０℃の恒温槽中に入れ、６時間放置した後に取り出し、平行平面板より外して常温中で３０分間放置し、その厚さＴ３（ｍｍ）を測定し、次式（ロ）で高温雰囲気下の嵩高性保持率Ｃｐ（％）を算出し、耐へたり性の尺度とした。Ｃｐの値が大きいほどへたりにくいものである。
Ｃｐ（％）＝（Ｔ３／Ｔ１）×１００（ロ）
なお、耐へたり性の評価に際し、厚さの薄い固綿の場合には、複数枚の試験片を積層して実施した。
【００１８】
実施例１
融点１７０℃、ガラス転移点６６℃、融解熱４２Ｊ／ｇ、光学純度９９％（Ｌ体主体：乳酸モノマー重合時のＬ、Ｄ体仕込み割合により決定される。）で、メルトフローレート値（以降、ＭＦＲと略称する。）が２１ｇ／１０分のポリ乳酸チツプと、相対粘度1.３８のポリエチレンテレフタレート（以降、ＰＥＴと略称する。）のチツプとを減圧乾燥した後、通常の複合溶融紡糸装置を使用して溶融し、乳酸が鞘部でＰＥＴが芯部に配されかつ複合比（重量比）が１：１となる如く、紡糸温度２８０℃で複合紡糸孔を複数個有する紡糸口金装置を介して複合溶融紡出した。紡出糸条を冷却した後、引取速度１０００ｍ／分で引取って未延伸繊維糸条を得た。得られた糸条を集束し、１０万デニールのトウにして、延伸倍率２．８、延伸温度９０℃で延伸し、温度１３０℃のヒートドラムで熱処理してから、押し込み式クリンパを使用して捲縮を付与した後、長さ５１ｍｍに切断して、単糸繊度４デニールの芯鞘型複合ポリエステル系バインダー繊維を得た。
次に、上記で得られたバインダー繊維と、中空断面のＰＥＴ繊維〔強度４．０ｇ／ｄ、伸度５８％、繊度６デニール、切断長５１ｍｍ、中空率（繊維断面における中空部分の割合）２７％〕とを３０：７０の重量割合で混綿し、梳綿機に通した後、クロスラツパーで積層して目付け６００ｇ／ｍ²のウエブとし、バーブ付ニードルを有するニードルロツカールームに通して、針密度２４０本／ｃｍ²にてニードリングを行なった。さらに、このウエブを２０ｍｍの厚さのスペーサーを挟んだ金網の間に入れ、厚さを規制しつつ、温度２００℃の熱風循環ドライヤー中で５分間熱処理を行なって、厚さ２０ｍｍの実施例１の固綿を得た。
得られた固綿の評価結果を表１に示す。
【００１９】
実施例２
融点１５０℃、融解熱３２Ｊ／ｇ、光学純度９２％（Ｌ体主体：乳酸モノマー重合時のＬ、Ｄ体仕込み割合により決定される。）で、ＭＦＲが２０ｇ／１０分のポリ乳酸チツプを用いたこと、バインダー繊維製造時のヒートドラムによる熱処理温度を１１０℃、ウエブの熱処理時の温度を１８０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の固綿を得た。
得られた固綿の評価結果を表１に示す。
【００２０】
実施例３
融点１３５℃、融解熱１８Ｊ／ｇ、光学純度８７％（Ｌ体主体：乳酸モノマー重合時のＬ、Ｄ体仕込み割合により決定される。）で、ＭＦＲが２２ｇ／１０分のポリ乳酸チツプを用いたこと、バインダー繊維製造時のヒートドラムによる熱処理温度を９０℃、ウエブの熱処理時の温度を１６０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の固綿を得た。
得られた固綿の評価結果を表１に示す。
【００２１】
比較例１
光学純度５０％（Ｌ体５０％、Ｄ体５０％）でＤＳＣによる明確な融解ピークは認められず、融解熱約３Ｊ／ｇの非晶性の高いポリ乳酸チツプを用いたこと、バインダー繊維製造時にヒートドラムによる熱処理は行わなかったこと、ウエブの熱処理時の温度を１６０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の固綿を得た。
得られた固綿の評価結果を表１に示す。
【００２２】
比較例２
ポリ乳酸チツプに代えてエチレンテレフタレート単位／エチレンイソフタレート単位（酸成分のモル比６／４）よりなるポリエステルチツプ（相対粘度１．３７、ＤＳＣによる融点は認められない。）を用いたこと、バインダー繊維製造時にヒートドラムによる熱処理は行わなかったこと、ウエブの熱処理時の温度を１６０℃としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例２の固綿を得た。
得られた固綿の評価結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
表１より明らかなように、実施例１〜３で得られたいずれの固綿も耐へたり性が良好であった。これに対し、比較例１及び２で得られた固綿は、接着成分としてのポリ乳酸や共重合ポリエステルの耐熱性が低いため、高温での耐へたり性が劣るものであった。
【００２５】
実施例４〜６
ニードリング後のウエブを熱処理する際に厚さを規制するスペーサーの厚みを８ｍｍ、３５ｍｍ及び６９ｍｍとしたこと（それぞれ実施例４、５及び６）以外は実施例１と同様にして、実施例４〜６の固綿を得た。
得られた固綿の評価結果を表２に示す。
【００２６】
実施例７
熱処理前のウエブの目付けを１２０ｇ／ｍ²としたこと、そしてニードリング後のウエブを熱処理する際に厚さを規制するスペーサーの厚みを４ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例７の固綿を得た。
得られた固綿の評価結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】

【００２８】
表２より明らかなように、実施例４〜７で得られた固綿は、固綿として満足できる耐へたり性を持つものであった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のバインダー繊維を用いてなる不織布は、繰り返し圧縮や高温雰囲気下での圧縮に対しへたりにくく、接着強力が低下しないものである。
そのため、例えばクツシヨンの詰め綿として用いたとき衝撃を吸収し、座り心地が良い。また、使用経時でへたりが少なく、床づき感がなく、家具用詰め綿やベツド、自動車シート用クツシヨン材、敷布団として好適である。
また、製造に際して、熱融着加工性が良好である。

Claims

繊維の表面の少なくとも一部分が融点１２０℃以上、融解熱１０Ｊ／ｇ以上の光学純度の高いポリ乳酸、その他の部分が、ポリエチレンテレフタレート又はこれを主体とするポリエステルあるいはポリブチレンテレフタレート又はこれを主体とするポリエステルであり、ポリ乳酸の融点は、その他の部分を形成するポリエステルの融点よりも２０℃以上低い複合繊維であることを特徴とするバインダー繊維。
主体繊維がバインダー繊維によって点接合されてなる不織布であって、該バインダー繊維は、繊維の表面の少なくとも一部分が融点１２０℃以上、融解熱１０Ｊ／ｇ以上の光学純度の高いポリ乳酸、その他の部分が、ポリエチレンテレフタレート又はこれを主体とするポリエステルあるいはポリブチレンテレフタレート又はこれを主体とするポリエステルであり、ポリ乳酸の融点は、その他の部分を形成するポリエステルの融点よりも２０℃以上低い複合繊維であることを特徴とする不織布。