JP4992108B2 - 略ｃ型断面熱可塑性繊維の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、略Ｃ型断面を有する熱可塑性繊維に関し、更に詳しくは、吸水拡散性・速乾性に優れた略Ｃ型断面熱可塑性繊維に関するものである。
従来、ポリエステルやポリアミドに代表される合成繊維は強度、耐熱性、耐薬品性、ウォッシュアンドウエアー性など各種の特性に優れるため、衣料用途や産業資材用途に広く用いられている。その中でもポリエステル繊維は近年、不織布分野での役割も大きくなり、特に最近ベビーおむつやおむつライナー、生理用品などの衛生材料分野や外食産業向けのカウンタークロス、ウェットティッシュなどの生活資材分野、台所用品の流し台の水切り袋などの非衛生材料分野や、シップ薬の基布や固定用シート、病院用手術衣、マスクなどのメデイカル分野などの不織布用途に幅広く使用されてきている。中でも、従来コットンやレーヨンを主に使用してきた生活資材分野におけるドライワイパーやウェットワイパー用途は、低コスト化や嵩高を目的にポリエステル繊維が多く使用されるようになってきた。
しかし、これまでポリエステル繊維はコットンやレーヨンなどに比べて、機能面では劣る点が多かった。従来から、ポリエステル繊維の機能性向上を目的に種々の工夫された提案がされている。例えば、単糸断面に凹凸を付与し繊維間に空隙をもうけることで吸水・速乾性を向上させる方法が提案されている（特許文献１〜４）。しかし、該提案は、単糸断面の凸部と凹部とが相互に嵌合し合い、一種の最密充填状態となって空隙が消失し易いという問題や、凹部の深度が大きくなり、繊維緻密化した場合に発生する空隙が大きくなりすぎて嵩高になり、不織布や布帛にした場合、水分を多く吸収するために速乾性に乏しくなる問題点がある。
しかし、これまでポリエステル繊維はコットンやレーヨンなどに比べて、機能面では劣る点が多かった。従来から、ポリエステル繊維の機能性向上を目的に種々の工夫された提案がされている。例えば、単糸断面に凹凸を付与し繊維間に空隙をもうけることで吸水・速乾性を向上させる方法が提案されている（特許文献１〜４）。しかし、該提案は、単糸断面の凸部と凹部とが相互に嵌合し合い、一種の最密充填状態となって空隙が消失し易いという問題や、凹部の深度が大きくなり、繊維緻密化した場合に発生する空隙が大きくなりすぎて嵩高になり、不織布や布帛にした場合、水分を多く吸収するために速乾性に乏しくなる問題点がある。
一方、吸水・速乾性を向上させるために単糸デニールを小さくし、繊維間に多くの空隙をもうける方法があるが、極細繊維からなる不織布は、吸水性は良いが、丸断面では隣接する繊維間でしか空隙をもうけることができないため、吸水拡散性にも限界があった。
特許第３８４６９５５号公報（特許請求の範囲）
特許第３５３２７００号公報（特許請求の範囲）
特開平１０−２８０２３２号公報（特許請求の範囲）
特開２０００−２８２３２３号公報（特許請求の範囲）
本発明は、前記の技術や天然繊維及びセルロース系繊維などでなし得なかった優れた吸水拡散性・速乾性を有した熱可塑性繊維を提供することにある。
即ち、本発明は、複数の紡糸吐出孔を円周上に略均等配置しかつ前記円の直径Ａが０．３８〜０．５２ｍｍである紡糸吐出孔群を複数群配置した紡糸口金を用いて、該紡糸口金から熱可塑性樹脂を溶融紡出し、溶融紡出された紡出ポリマー糸に向けて、前記紡糸口金の直下の冷却筒から風速５０〜１００ｍ／分のエアーを吹き付け、前記冷却筒からのエアー流が前記紡出ポリマー糸に垂直に吹き付けられる点でのみ、円周上で隣接する吐出孔から紡出されたポリマー糸どうしの接着を阻害させ、かつ、それ以外の隣接するポリマー糸どうしを接着させることにより略Ｃ型断面を形成し、
繊維横断面が円弧状に湾曲し、湾曲した内部が中空率１５〜３５％の繊維軸方向に連続する開口した中空部となっている繊維であって、繊維外表面には繊維軸方向に連続した１〜７個の凹部があり、かつ、該凹部の深度ｄが繊維横断面幅ａに対し２０％未満である略Ｃ型断面熱可塑性繊維を
製造することを特徴とする略Ｃ型断面熱可塑性繊維の製造方法である。
繊維横断面が円弧状に湾曲し、湾曲した内部が中空率１５〜３５％の繊維軸方向に連続する開口した中空部となっている繊維であって、繊維外表面には繊維軸方向に連続した１〜７個の凹部があり、かつ、該凹部の深度ｄが繊維横断面幅ａに対し２０％未満である略Ｃ型断面熱可塑性繊維を
製造することを特徴とする略Ｃ型断面熱可塑性繊維の製造方法である。
本発明の熱可塑性繊維は、隣接する繊維間で形成する空隙と、単糸独自が保有する空隙により、天然繊維やセルロース系繊維でも得ることができなかった優れた吸水拡散性・速乾性を得ることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の繊維は溶融紡糸して得られる疎水性合成繊維、即ちポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン等に適用できる技術であるが、その中でも特にポリエステルへの適用が好ましい。本発明に使用されるポリエステル繊維は、テレフタル酸とエチレングリコールあるいは、ブチレングリコールの縮合反応によって生成される高分子重合体およびセバシン酸、アジピン酸、トリメリット酸、イソフタル酸、パラオキシ安息香酸などとエチレングリコール、ブチレングリコールの縮合体、ならびに他のポリエステル類を含むポリエステル重合体などを意味するが、特に限定されるものではない。
本発明の繊維は、繊維軸方向に連続する開口した中空部があり、すなわち、繊維横断面が円弧状に湾曲し、湾曲した内部が中空部となっている。更に繊維表面には繊維軸方向に連続した１〜７個の凹部を有することが必要である。図１に本発明の略Ｃ型断面熱可塑性繊維の単糸断面形状の一例を示す。繊維表面には繊維軸方向に連続した微細凹部が１〜７個であることが必要である。微細凹部がないと隣接する繊維間との空隙が少なくなるため、大きな吸水拡散・速乾性の効果が得られない。また、凹部８個以上は本発明の設計上困難である。
本発明では、繊維表面の繊維軸方向に微細凹部を有することと同時に、中心部に開口した中空部を有することが必要である。この開口した中空部の存在により、隣接する繊維同士が形成する空隙だけでなく、単糸一本が保有するこの空隙により、毛細管現象が著しくなり、卓越した吸水拡散性の発現を可能とする。また、吸水された水は拡散作用により一点に保持されることがないので、乾燥時にはそれぞれの溝を通じて水分が放散され、卓越した速乾性の発現を可能とする。
また、中空部の中空率は１５〜３５％が必要であり、中空率が３５％を越えると繊維の膜圧が薄くなるため、断面の変形が生じ好ましくない。１５％未満では単に吸水・速乾性が不十分になるだけでなく、隣接する単糸断面の開口部が相互に嵌合した場合、空隙が消失する恐れがあるので好ましくない。更には、本発明の繊維の中空度は、隣接する繊維の開口部同士が嵌合し合った場合、空隙が消失するのを防止する手段のみでなく、嵌合時にも微細空隙の形成を施す手段でもあり、好ましくは２０〜３０％である。本発明でいう中空率とは、図２に示すように開口した外周接点を直線で結び、その直線と繊維の外周部とで囲まれる面積をＳ１、その直線と繊維の内周部とで囲まれる面積をＳ２としたとき、Ｓ１に対するＳ２の比率をいう。
更に、本発明の繊維は、繊維表面の凹部の深度ｄが繊維横断面幅ａに対し２０％未満である。凹部の深度ｄが断面幅ａに対し２０％以上であると、凹部の幅厚が薄くなるため、変形が生じ易くなり好ましくない。本発明で言う断面幅ａは図３に示すように、繊維の内周部と外周部の間の直近距離が最も大きい部分の長さをいい、凹部の深度ｄは繊維の外周外接円と凹部のへこみの最も深い部分との間の距離をいう。
本発明の熱可塑性繊維の横断面形状の略Ｃ型断面は、複数の紡糸吐出孔を円周上に略均等配置しかつ前記円の直径Ａが０．３８〜０．５２ｍｍである紡糸吐出孔群を複数群配置した紡糸口金を用いて、該紡糸口金から熱可塑性樹脂を溶融紡出し、溶融紡出された紡出ポリマー糸に向けて、前記紡糸口金の直下の冷却筒から風速５０〜１００ｍ／分のエアーを吹き付け、前記冷却筒からのエアー流が垂直に吹き付けられる点でのみ、円周上で隣接する吐出孔から紡出されたポリマー糸どうしの接着を阻害させ、かつ、それ以外の隣接するポリマー糸どうしを接着させることにより形成される。
すなわち、本発明の熱可塑性繊維の製造方法としては、図４に示す直径Ａが０．３８〜０．５２ｍｍの紡糸吐出孔群（該吐出孔群１個当たり、円周上に均等配置した複数の吐出孔を有する）が複数群配置された紡糸口金を用いてポリマーを溶融紡出し、紡出直下にて風速５０〜１００ｍ／分の冷却筒からのエアー流にて冷却しながら紡糸することにより略Ｃ型断面ポリエステル繊維を製造する方法である。ここで、吐出孔群１個当たりの円周上に均等配置した複数の吐出孔から紡出されたポリマー糸に対し、冷却筒からのエアーが垂直に吹き付けられる点でのみ、円周上で隣接する吐出孔から紡出されたポリマー糸どうしの接着を阻害させ、かつ、それ以外の隣接するポリマー糸どうしを接着させることで略Ｃ型断面形状の繊維となるものである。
本発明で使用する口金には、紡糸孔群１個当たりの円周上に均等配置した複数の吐出孔を有するものである。紡糸孔群内で吐出孔を配置している円の直径Ａは０．３８〜５２ｍｍ、好ましくは０．４４〜０．５２ｍｍの範囲である。その直径Ａが０．３８ｍｍ未満であると円周上に均等配置する孔径が小さくなり過ぎるため、ポリマー紡出時にポリマー中に含まれる異物により孔詰まりし易くなり、糸切れが多発し安定して製造することが困難となる。一方、０．５２ｍｍより大きくなると、得られる繊維の繊度が大きくなり過ぎるため、繊維構造体形成時の緻密性が悪くなり毛細管現象による吸水効果が乏しくなる。
更に本発明の製法では、ポリマー紡出直後の冷却方法として、紡糸口金直下で冷却筒を使用することが好ましい。図５に示すように冷却筒により周囲３６０℃から中心に向かってエアーを吹き付けることで、図６に示すように、紡糸孔群１個当たりの紡出されたポリマー糸の表面に対し、一定方向の安定したエアーが吹き付けられるため、紡糸孔群１個当たりの円周上に均等配置する５〜９個の孔から紡出されたポリマー糸は、エアーが垂直に吹き付けられる点でのみ、円周上で隣接する吐出孔から紡出されたポリマー糸どうしの接着が阻害される。それ以外の隣接するポリマー糸どうしが接着されることで、略Ｃ型断面が形成されると共に、一つの口金より紡出される全ての糸に対し、安定した冷却を施すことができる。又、冷却筒からのエアー流の風速は５０〜１００ｍ／分が好ましい。５０ｍ／分未満であると冷却が不十分となり、エアーが垂直に吹き付けられる点でも隣接する紡糸吐出孔から紡出されたポリマー糸どうしの接着が発生しやすくなる。１００ｍ／分を越えると糸の走行が乱れ糸切れが多発する。一方、その他の冷却方法としてＩＣチムニー冷却のように、口金から紡出された糸全体に対して、同一方向のみのエアーによる冷却方法があるが、この冷却方法では、全ての糸に対して均一なエアーがかからないため、冷却が不十分になり略Ｃ型断面を形成することが困難となる。
更に、紡糸孔群１個当たりの円周上に均等配置する孔数は５〜９個が好ましく、より好ましくは６〜８個の範囲である。紡糸吐出孔群１個当たりの円周上に均等配置する孔数は５個未満の場合、吐出孔が丸孔であれば、略Ｃ型形状を形成することが困難となる。一方、孔数が９個を越えると紡糸孔１個当たりの円周上に収まる吐出孔の径は小さくなるため、異物が詰まりやすくなり、紡糸で糸切れが多発する。
また、本発明の繊維が、より吸水拡散性・速乾性に優れることを特徴とする繊維であるためには、本発明の熱可塑性繊維の表面が親水化されていることが好ましい。
本発明の略Ｃ型断面を有する熱可塑性繊維の表面を親水化する方法としては、どのような方法を用いても構わないが、前加工及び後加工の何れ親水化処理を行ってもよく、これらに限定するものではない。親水化剤についても、ポリエチレングリコール系樹脂剤のような公知の親水化剤を用いればよく、その推奨する濃度で浸漬処理、パディング処理、スプレー処理等の推奨処方を用いて親水化処理を行えばよい。
なお、本発名の熱可塑性繊維は、吸水拡散性・速乾性を必要とされ分野に用いるのが好ましい。具体的な用途としては、不織布、ナプキン、モップや雑巾、タオルやタオルケット、足拭きマット、掛及び敷き布団、衣料用などがある。湿式用不織布用途にも好適である。
本発明でいう優れた吸水拡散性とは、繊維を不織布状等にした場合、その表面に水滴を滴下した時の濡れ部分の広がりが大きいことである。また、本発明でいう優れた速乾性とは、同じく繊維を不織布等にした物を水に浸したのち余分な水分を除去してからの不織布が乾ききる時間が早いことである。これらの現象を判断することにより、本発明の繊維は従来の熱可塑性繊維に比べて優れた吸水拡散性・速乾性を示すことが認められた。
以下実施例により、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
溶融ポリマー密度が１．１８ｇ／ｃｃとなるポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸するにあたって、図４に示すように８個の紡糸吐出孔（孔径０．１５ｍｍ）を円周上に略均等配置し、その円の直径Ａが０．５２ｍｍである紡糸吐出孔群を複数配置した紡糸口金を用い、紡糸温度２９０℃、吐出量５００ｇ／分、冷却筒風速７０ｍ／分、冷却温度２３℃に各々設定し引き取り速度１２００ｍ／分で紡糸して未延伸糸を得た。
溶融ポリマー密度が１．１８ｇ／ｃｃとなるポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸するにあたって、図４に示すように８個の紡糸吐出孔（孔径０．１５ｍｍ）を円周上に略均等配置し、その円の直径Ａが０．５２ｍｍである紡糸吐出孔群を複数配置した紡糸口金を用い、紡糸温度２９０℃、吐出量５００ｇ／分、冷却筒風速７０ｍ／分、冷却温度２３℃に各々設定し引き取り速度１２００ｍ／分で紡糸して未延伸糸を得た。
引き続き、得られた未延伸糸を３．５倍で延伸し、けん縮数１３山／２５ｍｍ，けん縮度１３％のけん縮を付与後、繊維表面に親水化剤を０．３％付与し１２０℃で乾燥した。乾燥後、５１ｍｍにカットして、図１に示す略Ｃ型断面ポリエステル繊維を得た。得られた繊維の断面を走査型電子顕微鏡により１０００倍の倍率の断面写真を撮影した。得られた繊維の断面写真を拡大し、図２に示すＳ１とＳ２の重量比率より計算したところ、中空率は２７．８％であった。
このポリエステル繊維を用いて、目標目付１００ｇ／ｍ２，ウォータージェットの水圧９０ｋｇ／ｃｍ２，速度１ｍ／分，ノズル形状：０．１ｍｍφ，０．６ｍｍピッチ，８３４ホール，５００ｍｍ効き幅で両面加工により不織布を作成した。
（１）吸水拡散性
上記で得られた不織布を１０ｃｍ×１０ｃｍにカットし、シャーレ上に中心分を浮かせた状態で置き、その不織布表面に０．１ｃｃのインクを滴下させ、１０分後の拡散面積を測定した。その拡散面積は２７ｃｍ２であり、丸断面の拡散面積４ｃｍ２の７倍、またレーヨンの拡散面積７ｃｍ２の約４倍もの吸水拡散性を有していた。
上記で得られた不織布を１０ｃｍ×１０ｃｍにカットし、シャーレ上に中心分を浮かせた状態で置き、その不織布表面に０．１ｃｃのインクを滴下させ、１０分後の拡散面積を測定した。その拡散面積は２７ｃｍ２であり、丸断面の拡散面積４ｃｍ２の７倍、またレーヨンの拡散面積７ｃｍ２の約４倍もの吸水拡散性を有していた。
（２）速乾性
上記で得られた不織布を１０ｃｍ×１０ｃｍにカットし、その不織布を水に１５分間浸漬後、５分間滴り落とした後、２５℃×５０％雰囲気下で放置し、時間と重量を乾ききるまで測定した。その乾燥に要した時間は３０分であり、丸断面の乾燥時間７０分の約０．５倍、またレーヨン１２０分の０．２５倍の速乾性能を有していた。
上記で得られた不織布を１０ｃｍ×１０ｃｍにカットし、その不織布を水に１５分間浸漬後、５分間滴り落とした後、２５℃×５０％雰囲気下で放置し、時間と重量を乾ききるまで測定した。その乾燥に要した時間は３０分であり、丸断面の乾燥時間７０分の約０．５倍、またレーヨン１２０分の０．２５倍の速乾性能を有していた。
本発明の略Ｃ型断面熱可塑性繊維は、優れた吸水拡散性・速乾性を有しており、不織布用途でも吸水拡散性・速乾性を必要とする生活資材、衛生材料等幅広い分野に展開することができる。更に、吸水拡散効果は衣料用途における多量発汗時のベタツキ低減効果にも繋がるため、スポーツ衣料・インナー衣料等にも展開することができ、その工業的価値は極めて大である。
ａ：繊維横断面幅
ｄ：凹部の深度
１：紡糸吐出孔群内の紡糸吐出孔の孔径
２：吐出孔群
３：冷却筒
４：口金
５：エアー流の吹き付け方向
ｄ：凹部の深度
１：紡糸吐出孔群内の紡糸吐出孔の孔径
２：吐出孔群
３：冷却筒
４：口金
５：エアー流の吹き付け方向
Claims (3)
- 複数の紡糸吐出孔を円周上に略均等配置しかつ前記円の直径Ａが０．３８〜０．５２ｍｍである紡糸吐出孔群を複数群配置した紡糸口金を用いて、該紡糸口金から熱可塑性樹脂を溶融紡出し、溶融紡出された紡出ポリマー糸に向けて、前記紡糸口金の直下の冷却筒から風速５０〜１００ｍ／分のエアーを吹き付け、前記冷却筒からのエアー流が前記紡出ポリマー糸に垂直に吹き付けられる点でのみ、円周上で隣接する吐出孔から紡出されたポリマー糸どうしの接着を阻害させ、かつ、それ以外の隣接するポリマー糸どうしを接着させることにより略Ｃ型断面を形成し、
繊維横断面が円弧状に湾曲し、湾曲した内部が中空率１５〜３５％の繊維軸方向に連続する開口した中空部となっている繊維であって、繊維外周表面には繊維軸方向に連続した１〜７個の凹部があり、かつ、該凹部の深度ｄが繊維横断面幅ａに対し２０％未満である略Ｃ型断面熱可塑性繊維を
製造することを特徴とする略Ｃ型断面熱可塑性繊維の製造方法。 - 熱可塑性樹脂がポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１記載の略Ｃ型断面熱可塑性繊維の製造方法。
- 紡糸吐出孔群１群あたりの吐出孔の数が５〜９個であることを特徴とする請求項１記載の略Ｃ型断面熱可塑性繊維の製造方法。
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