JP4672136B2

JP4672136B2 - 耐候性に優れたフィラメント

Info

Publication number: JP4672136B2
Application number: JP2000385306A
Authority: JP
Inventors: 修二宮崎; 司郎石灰
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: JP2002194622A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に耐候性が必要とされる産業資材や生活資材用途に適した熱接着性繊維により構成されるマルチフィラメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カーボン等の耐候剤を繊維中に練り込んで耐候性を付与した原着繊維が産業資材用途や生活資材分野に広く使用されている。
しかし、殆どの場合が単一型の繊維で繊維自体には接着性がなく、メッシュシート等の網状に加工して用いる用途では、繊維の交点が接着されていないため目ずれを起こし、実用上使用できない。この対策としては、メッシュシート等に加工した後、塩化ビニール樹脂やアクリル樹脂等で加工等を施し、経糸と緯糸の交点を固定して用いる方法が通例である。
【０００３】
しかし、近年、環境問題に対する認識が高まり、脱塩化ビニール樹脂等の傾向が深まりつつあり、このため樹脂加工を施さなくても十分使用に耐えられる繊維が望まれるようになってきている。
【０００４】
樹脂加工等を施さなくても目ずれの発生を防ぐには、繊維の交点を溶融接着する方法や繊維自体に熱接着性を付与する方法があり、前者は単一型繊維で行うと接点部分の強力が弱くなる欠点がある。また、後者の方法として、本出願人は、特願２０００−０２２１４９号において、芯成分と鞘成分の融点に差のある繊維をメッシュシート等の網目状に加工した後、鞘成分の融点以上の温度に加熱し、繊維の交点を接着する方法を提案した。
後者のような芯成分と鞘成分の融点に差のある芯鞘型の繊維を採用すると、交点部分での芯成分の強力低下を最小限に抑えることが可能となるが、このような芯鞘型熱接着性繊維においても、耐候性の向上が望がまれるようになってきた。
【０００５】
一方、単一型の繊維に耐候剤を練り込む方法としては、耐候剤の濃度が２０〜４０質量％程度になるように練り込んでマスターバッチ化したものを、目標とする耐候剤濃度になるように混合して用いるため、繊維全体に耐候剤が含有されている。
しかし、芯鞘型の熱接着性繊維に、単一型繊維と同様にして繊維全体に耐候剤を練り込んで耐候性を向上させようとすると、多くの場合、芯成分と鞘成分が異なる成分であることと、融点差があるため、芯成分と鞘成分を各々ベースにしたマスターバッチ化が必要になるばかりでなく、耐候剤の変更による色変更時の混合機等の清掃作業や紡糸装置のポリマーラインの洗浄ロス等が多大となり、コスト面で不利益となり、満足されるものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決し、後工程等で熱接着処理を施すことにより、優れた耐候性を有するものとなる熱接着性繊維を低コストで提供することを技術的な課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、製糸時に芯成分へ耐候剤を練り込むことで、繊維にある程度の耐候性を付与すれば、後工程で鞘成分を溶融接着する熱接着処理を施すことで、さらに耐候性が向上することを見出して本発明に到達した。すなわち、本発明は、次の構成を要旨とするものである。
（１）熱接着性繊維のみによって構成されるマルチフィラメントが熱接着処理によって該熱接着性繊維同士が融着してモノフィラメント化したものであり、該熱接着性繊維は、芯成分が極限粘度[η]が０．７〜１．１であるポリエチレンテレフタレート、鞘成分が芯成分より低融点で融点１５０〜１９０℃の共重合ポリエステルであって、テレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステルであり、かつ、芯鞘質量比が１：１〜５：１である芯鞘型の熱接着性繊維であり、芯成分のみが耐候剤を含有していることを特徴とする耐候性に優れたフィラメント（ただし、縫糸用接着性ポリエステル複合糸は除く。）。
（２）耐候剤がカーボンである上記（１）記載の耐候性に優れたフィラメント。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明のマルチフィラメントを構成する耐候性に優れた熱接着性繊維は、主に産業資材や生活資材用途に用いられるため、高い接着力と強度が必要とされ、また良好な製糸性を得るためにも繊維断面形状は補強成分となる芯成分、接着成分となる鞘成分とが芯鞘構造であることが必要である。
【０００９】
次に、芯成分に用いるポリエステルは、安価で汎用性のあるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す。）である。
【００１０】
また、鞘成分は、摩擦や屈曲による芯成分との剥離がし難い相溶性のある共重合ポリエステルであり、このような重合体は、２塩基酸又はその誘導体の１種もしくは２種以上と、グリコール系の１種もしくは２種以上とを反応させて得ることができる。
【００１３】
２塩基酸又はその誘導体の１種もしくは２種以上と、グリコール系の１種もしくは２種以上からなる重合体は、熱的に安定性が良好であると共に、原料が比較的安価に供給されるので工業的に有利である。本発明では、テレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステルを用い、この共重合体は、結晶化速度が早く、紡糸時の冷却が容易であり、製糸性がよいので好ましい。また、鞘成分には製糸性や加工性の向上のために、重合時に添加された艶消し剤等を含有していてもよい。
【００１４】
さらに、鞘成分に用いる共重合ポリエステルの融点は、芯成分の融点より低く、かつ、１５０〜１９０℃、好ましくは１６０〜１８０℃であることが必要である。融点がこの範囲より低いと、製糸時に芯成分、好ましくはＰＥＴに近い温度になるために冷却が難しくなり、高いと溶融接着時の加熱温度が高くなり、コスト面で不利益となるばかりでなく、溶融接着時の温度が高くなると芯成分が強度低下を起すようになる。
【００１５】
また、鞘成分の極限粘度〔η〕は０．５〜０．７程度が好ましく、この範囲より小さいと複合形態の斑が発生しやすく、大きいと製糸性が劣るようになったり、溶融熱接着時の流動性が悪くなって、接着斑が発生しやすくなるので好ましくない。
【００１６】
一方、芯成分に用いるＰＥＴの極限粘度〔η〕は、強度や寸法安定性の点から０．７〜１．１とする。この範囲より小さいと強度が劣り、大きいと収縮が大きくなって、製品の品位が劣るようになりやすいので好ましくない。
【００１７】
次に、芯成分のみに練り込まれる耐候剤の種類や色及びその濃度は、製糸性をあまり損なわず、耐候性が向上すれば用途に応じて選択することができるが、中でも安価で汎用性のあるカーボンが好ましい。
【００１８】
また、芯成分に耐候剤を練り込む方法としては、例えばポリエステル、好ましくはＰＥＴに耐候剤を２０〜４０質量％程度の濃度で練り込んでマスターバッチ化したものと、芯成分に用いるポリエステル、好ましくはＰＥＴとを、任意の耐候剤濃度になるように計量混合機等を用いて混合して練り込む方法を採用することができる。また、芯成分における耐候剤の濃度は０．２〜２．０質量％程度、特に０．５〜１．０質量％程度が好ましく、濃度がこの範囲より小さいと耐候性が劣るようになり、大きいと製糸性が悪くなったり、強度が劣るようになりやすいので好ましくない。
【００１９】
本発明におけるマルチフィラメントを構成する熱接着性繊維の芯鞘質量比は１：１〜５：１、好ましくは２：１〜４：１であることが必要である。鞘成分がこの範囲よりも大きくなると、コスト面で不利益となるばかりでなく強度が低下し、小さくなると接着力が劣るようになる。
【００２０】
本発明において、繊維の断面形状は特に限定されるものではなく、鞘成分、芯成分とも異型でもよいが、紡糸口金が複雑になるので同心丸断面が好ましい。また、加工時に熱接着処理を行うと、ほとんどの単糸が融着してモノフィラメント化するため、繊維の単糸繊度は、複合化が容易で製糸性もよく、常用の産業資材用に多く用いられる５〜２０ｄｔｅｘ程度が好ましい。
【００２１】
本発明におけるマルチフィラメントを構成する熱接着性繊維は、常用の溶融複合紡糸装置で製造することができるが、一旦未延伸糸で巻き取ると、鞘成分である共重合ポリエステルが低融点であることと、ガラス転移温度（ＴＧ）の低いものが多くて解舒性等の問題が発生しやすいので、一旦巻き取ることなく連続して延伸を行い、配向結晶化を促進させた後に巻き取るスピンドロー法が好ましく、コスト面でも有利である。スピンドロー法における巻き取り速度は２０００〜３０００ｍ／分程度が好ましく、この範囲より遅いと生産性が劣り、速いと製糸性や強度が劣るようになりやすい。
【００２２】
図１は、本発明の熱接着性繊維を製造する際に用いる延伸巻取り装置の一実施態様を示す概略工程図である。図１において、紡出した未延伸糸は、非加熱の第１ローラ１に複数回掛けて引き取られ、引き続いて加熱された第２ローラ２に複数回掛けて引き揃えられ、加熱された第３ローラ３に複数回掛けて延伸された後、加熱された第４ローラ４に複数回掛けて弛緩熱処理を施され、目的とする熱接着性繊維としてワインダー５で巻取られる。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
なお、実施例における各物性値は、次の方法で測定した。
（ａ）ＰＥＴ、共重合ポリエステルの極限粘度
フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）強伸度
ＪＩＳＬ−１０１３に従い、島津製作所製オートグラフＤＳＳー５００を用い、試料長２５ｃｍ、引っ張り速度３０ｃｍ／分で測定した。
（Ｃ）耐候性の評価
各々得られた繊維４本を用いて、角打ち製紐を行い、熱接着処理無しと、乾熱オーブンを用いて温度１７０℃で１分間の熱接着処理を行った２種類のサンプルを作製し、サンシャイン・カーボンアーク燈型耐候性試験機を用いて１００時間と３００時間の照射を行ったサンプルの強力を測定し、強力保持率を下記式で計算して求めた。
試験機：サンシャイン・カーボンアーク・ウェザメーター
光源の種類：ＷＳ型
ブラックパネル温度：６３±３℃
スプレーサイクル：１２０分中１８分
試験体の幅：製紐サンプル
試験体の数：暴露時間毎に５個
強力保持率の計算式
強力保持率（％）＝〔暴露後の強力／暴露前の強力〕×１００
【００２４】
実施例１
芯成分として、極限粘度〔η〕０．８５のＰＥＴ（融点２６０℃）と、極限粘度〔η〕０．７０のＰＥＴに耐候剤としてカーボンを３０質量％練り込んでマスターバッチ化されたものとを、芯成分のカーボン濃度が０．６３質量％となるようにドライブレンドしたものを用いた。
【００２５】
また、鞘成分として、テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応で得られたテレフタル酸成分とエチレングリコール成分とのモル比が、１：１．１３のＰＥＴオリゴマーに、ε−カプロラクトンを酸成分に対して１５モル％、及び１，４−ブタンジオールをジオール成分に対して５０モル％の割合で添加して重合された極限粘度［η］０．６４、融点１６０℃の共重合ポリエステルを用いた。
【００２６】
そして、常用の溶融複合紡糸装置に、孔直径が０．５ｍｍの芯鞘型の溶融複合紡糸口金を装着し、紡糸口金温度２９０℃、芯鞘重量比を３：１で紡出し、長さ２０ｃｍ、温度３００℃に加熱された常設の加熱筒内を通過させた後、長さ１５０ｃｍの横型吹き付け装置で、温度１５℃の冷却風を０．６ｍ／秒で吹き付けて冷却した。
【００２７】
次いで、油剤を付与して速度４２５ｍ／分の非加熱の第１ローラに４回掛けて引き取り、引き続き速度４３４ｍ／分、温度１００℃の第２ローラに５回掛けて引き揃えを行い、速度２０６１ｍ／分、温度１４０℃の第３ローラに６回掛けて延伸熱処理を行い、その後、速度２０２０ｍ／分、温度１２０℃の第４ローラに６回掛けて弛緩熱処理を行った後、速度２０００ｍ／分のワインダーに巻き取り、５５５ｄｔｅｘ／４８フィラメントの同心丸断面形状の芯鞘型熱接着性繊維のみにより構成されるマルチフィラメントを得た。
【００２８】
実施例２
芯鞘重量比を５：１にした以外は、実施例１と同様に行った。
【００２９】
比較例１
芯成分にカーボンを練り込まずに行った以外は、実施例１と同様に行った。
【００３０】
比較例２
鞘成分として、鞘成分と同じ共重合ポリエステルに３０質量％のカーボンを練り込んでマスターバッチ化したものを用い、鞘成分のカーボン濃度が０．６３質量％になるよう練り込んだ以外は、比較例１と同様に行った。
【００３１】
比較例３
芯成分として、実施例１と同様にカーボンを練り込んだ以外は、比較例２と同様に行った。得られた原糸物性を表１に、耐候性試験の結果を表２に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
表１から明らかなように、実施例１〜２は、比較例１〜２より強度はやや劣っているものの、十分満足できる強度であり、一方、比較例３は強度が劣っていた。
【００３５】
次に、耐候性試験の結果では、表２から明らかなように、実施例１〜２は、熱接着処理の有り無し共に比較例１〜２より優れていた。したがって、比較例２のように、鞘成分にのみ耐候剤を練り込んでも、耐候性の向上には殆ど効果がないことが判る。また、芯鞘両成分に耐候剤を練り込んだ比較例３は、耐候性は実施例１〜２より若干優れる程度であり、コスト面から考えると優位性はない。
【００３６】
また、実際に使用する状態に最も近い熱接着処理後の耐候性は、実施例１〜２及び比較例１〜３の全てのサンプルで、熱接着処理無しのサンプルより優れていた。この要因としては、熱接着処理を行うことで、形態がマルチフィラメントからモノフィラメント化し、全体の表面積が減少したために耐候性が向上したものと推測される。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、芯成分にのみ耐候剤を練り込むことで、繊維に耐候性を付与し、メッシュシート加工等の網み目加工を行った後、熱接着処理を施すことで全体の表面積を減少させて、さらに耐候性能を向上させることが可能となる熱接着性繊維により構成されるマルチフィラメントが安価に提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における耐候性に優れた熱接着性繊維を製造する際に用いる延伸巻き取り装置の一実施態様を示す概略工程図である。
【符号の説明】
１第１ローラ
２第２ローラ
３第３ローラ
４第４ローラ
５ワインダー

Claims

熱接着性繊維のみによって構成されるマルチフィラメントが熱接着処理によって該熱接着性繊維同士が融着してモノフィラメント化したものであり、該熱接着性繊維は、芯成分が極限粘度[η]が０．７〜１．１であるポリエチレンテレフタレート、鞘成分が芯成分より低融点で融点１５０〜１９０℃の共重合ポリエステルであって、テレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステルであり、かつ、芯鞘質量比が１：１〜５：１である芯鞘型の熱接着性繊維であり、芯成分のみが耐候剤を含有していることを特徴とする耐候性に優れたフィラメント（ただし、縫糸用接着性ポリエステル複合糸は除く。）。
耐候剤がカーボンである請求項１記載の耐候性に優れたフィラメント。