JP5063971B2

JP5063971B2 - 短繊維の製造方法

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Publication number: JP5063971B2
Application number: JP2006274780A
Authority: JP
Inventors: 修一村田; 隆明天笠
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2026-10-06
Also published as: JP2008095209A

Description

本発明は短繊維の製造方法に関する。より具体的には、平均繊維径が４μｍ以下の短繊維の製造方法に関する。

長繊維束を短繊維に切断するための長繊維束切断装置として、これまで様々な装置が提案されている。例えば、図１に示すようなＥＣカッターと称される回転刃式繊維束切断装置が一般的に広く用いられている。この一般的に広く利用されている回転刃式繊維束切断装置は、２枚のローター円盤１ａ、１ｂ（図２参照）の間に複数の切断刃３を外側に向けて放射状に設置された切断用ローター１と、この切断用ローター１に隣接する押しローラー２とからなる。この押しローラー２は図２に示すように、切断用ローター１の２枚のローター円盤１ａ、１ｂの間隔よりも若干薄い厚さをもち、これら２枚のローター円盤１ａ、１ｂの間に、前記切断刃３と所定間隔を形成できるように配置されている。このような回転刃式繊維束切断装置においては、切断用ローター１の切断刃３に長繊維束４を連続的に巻きつけ、ある一定量の長繊維束４が切断刃３に巻き付けられると、押しローラー２によって巻きつけられた長繊維束４の最外周が切断刀３の方向へ押し付けられる。この押し付け作用により、切断刀３の最内周に巻きつけられた長繊維束４は切断刃３により切断刃３の間隔に相当する所定の長さに切断され、切断された短繊維４ａは切断刃３の間を通過し、切断用ローター内部５より排出される。そして、この排出された短繊維４ａはシューター６を通過してコンテナ７に蓄積される（図３参照）。

このような回転刃式繊維束切断装置においては、上述のように２枚のローター円盤１ａ、１ｂの間に複数の切断刃３が放射状に設置されており、しかも切断刃３の厚さの影響で、長繊維束４の切断刃３による切断部における切断刃３間の間隔よりも、切断された短繊維４ａの排出側における切断刃３間の間隔の方が短いため、切断された短繊維４ａが切断刃３の間に詰まり、切断用ローター内部５へ排出されにくい状態が生じやすかった。つまり、図４に示すように、切断された短繊維４ａは切断刃の間３ｂを通過して排出されるが、切断刃の入り口間隔３ｃと切断刃の出口間隔３ｃ’とでは、切断刃３の厚さ３ｄの分と、切断刃３が放射状に設置されている分だけ切断刃３の間隔が狭くなっているため、切断された短繊維４ａの通過時の抵抗が大きくなって排出が難しかった。また、無理に力を加えると短繊維端面における融着が起こりやすく、例えばこの短繊維４ａを使用して湿式不織布を形成した場合には、短繊維４ａが均一に分散することができず、地合いの悪い湿式不織布しか得られない場合があった。最悪の場合、切断刃３の間に詰まった短繊維４ａが摩擦熱などによって固まってしまい、排出がまったくできない状態になったり、切断刃３を破損したりする場合もあった。このような現象は、短繊維４ａの繊維長が短くなればなる程、切断刃間隔の狭くなる比率（＝｛（切断刃の入り口間隔３ｃ）−（切断刃の出口間隔３ｃ’）｝／（切断刃の入り口間隔３ｃ））が大きくなるため顕著であり、特に繊維長が５ｍｍ以下である場合に上記のような現象が発生しやすかった。また、長繊維の繊維径が小さければ小さい程、短繊維同士が融着しやすく、特に繊維径が４μｍ以下である場合に上記のような現象が発生しやすかった。

そのため、本願出願人は、長繊維束に油剤を付与した後に、回転刃式繊維束切断装置により前記油剤の付与された長繊維束を切断する短繊維の製造方法を提案した（特許文献１）。

特開２００４−９１９７０号公報（特許請求の範囲）

この特許文献１に開示の方法によれば、従来よりも回転刃式繊維束切断装置からの排出性及び分散性に優れる短繊維を製造することができたが、より回転刃式繊維束切断装置からの排出性及び分散性に優れる短繊維の製造方法が待望されていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、より回転刃式繊維束切断装置からの排出性及び分散性に優れる短繊維の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１にかかる発明は、「平均繊維径が４μｍ以下の長繊維束に、ポリエーテルエステル型ノニオン活性剤とエーテル型ノニオン活性剤とを含む混合活性剤を付与した後に、回転刃式繊維束切断装置により前記混合活性剤を付与した長繊維束を切断する短繊維の製造方法であり、前記回転刃式繊維束切断装置は、２枚のローター円盤の間に複数の切断刃を外側に向けて放射状に設置された切断用ローターと、この切断用ローターに隣接する押しローラーとを有し、前記切断用ローターの切断刃に長繊維束を連続的に巻きつけ、この巻きつけられた長繊維束の最外周を前記押しローラーによって切断刀の方向へ押し付け、切断刀の最内周に巻きつけられた長繊維束を切断刃により、切断刃の間隔に相当する所定の長さに切断し、切断された短繊維を切断刃の間を通過させ、前記切断用ローター内部から排出する装置である、短繊維の製造方法。」である。

本発明の請求項２にかかる発明は、「長繊維がポリオレフィン系樹脂及び／又はポリアミド系樹脂１種類以上からなることを特徴とする、請求項１に記載の短繊維の製造方法。」である。

本発明の請求項３にかかる発明は、「混合活性剤におけるポリエーテルエステル型ノニオン活性剤とエーテル型ノニオン活性剤の質量比率が、１：９〜９：１であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の短繊維の製造方法。」である。

本発明の請求項４にかかる発明は、「混合活性剤の濃度が１〜１０質量％であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の短繊維の製造方法。」である。

本発明の請求項５にかかる発明は、「前記混合活性剤を付与した長繊維束の水分率が６０質量％以上であることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の短繊維の製造方法。」である。

本発明の請求項６にかかる発明は、「短繊維の長さが５ｍｍ以下となるように切断することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の短繊維の製造方法。」である。

本発明の請求項１にかかる発明によれば、切断した繊維の回転刃式繊維束切断装置からの排出性に優れている。また、スラリー中における分散性に優れた短繊維を製造することができる。

本発明の請求項２にかかる発明によれば、比較的融点の低いポリオレフィン系樹脂及び／又はポリアミド系樹脂を含む場合であっても、融着させることなく切断して短繊維を製造することができる。

本発明の請求項３にかかる発明によれば、特定質量比率で混合した混合活性剤であることによって、回転刃式繊維束切断装置からの排出性に優れ、また、スラリー中における分散性に優れた短繊維を製造することができる。

本発明の請求項４にかかる発明によれば、特定濃度の混合活性剤であることによって、繊維同士の融着をより防止でき、回転刃式繊維束切断装置からの排出性に優れ、分散性に優れた短繊維を製造することができる。

本発明の請求項５にかかる発明によれば、長繊維束の水分率が６０質量％以上であることによって、繊維同士の融着をより防止でき、回転刃式繊維束切断装置からの排出性に優れている。

本発明の請求項６にかかる発明によれば、５ｍｍ以下という短い長さに切断したとしても、切断した繊維の回転刃式繊維束切断装置からの排出性に優れ、また、スラリー中における分散性に優れた短繊維を製造することができる。

本発明では長繊維束を回転刃式繊維束切断装置により切断して短繊維を製造するに際し、あらかじめ長繊維束にポリエーテルエステル型ノニオン活性剤とエーテル型ノニオン活性剤とを含む混合活性剤を付与することで、切断された短繊維と切断刃との摩擦抵抗を減少させて、繊維同士の融着防止、及び切断された短繊維の回転刃式繊維束切断装置からの排出性を向上させるとともに、混合活性剤が長繊維束の内部へ速やかに浸透し、個々の長繊維表面を被覆することによって、スラリー中における分散性を確保し、均一な地合いの湿式不織布を製造できることを見出した。

以下、本発明による短繊維の製造方法の実施形態について、本発明の短繊維を製造することのできる製造装置の概念的断面図である図３をもとに、さらに詳細に説明する。

まず、長繊維束４は紡糸装置から直接的又は間接的に供給され、混合活性剤浴８の中に浸漬される。この混合活性剤浴８の中に浸漬されることによって、長繊維束４に混合活性剤が付与される。本発明の混合活性剤は長繊維束４の内部へ速やかに浸透することができるため、スラリー中における分散性に優れている。

この長繊維束を構成する長繊維の平均繊維径は４μｍ以下の細いものである。平均繊維径が４μｍ以下の繊維は融着しやすいため、回転刃式繊維束切断装置から排出しにくかったり、スラリー中において分散性が悪いものであるが、本発明の方法によれば、融着させることなく、排出性良く、分散性に優れた短繊維を製造することができる。本発明の製造方法によれば、平均繊維径が３μｍ以下（特には２μｍ以下）の長繊維であっても融着させることなく、排出性良く、分散性に優れた短繊維を製造することができる。この平均繊維径の下限は本発明の製造方法により製造できる平均繊維径であり、特に限定するものではない。本発明における「平均繊維径」とはＪＩＳＬ１０１５に記載されている振動法によって測定された繊度から繊維の密度を考慮して、次式で算出したものをいう。
平均繊維径（μｍ）＝｛（Ｄ×４）／（９０００×ρ×π）｝^{（１／２）}×１０^３
ここで、Ｄは繊度（デニール）を意味し、ρは密度（ｇ／ｃｍ^３）を意味する。

本発明の長繊維束４を構成する長繊維としては特に限定するものではないが、本発明の製造方法においては、比較的融点の低い合成樹脂からなる長繊維、例えば、ポリオレフィン系樹脂及び／又はポリアミド系樹脂１種類以上からなる長繊維であっても、融着させることなく切断して短繊維を製造することができる。このポリオレフィン系樹脂として、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂などを挙げることができ、ポリアミド系樹脂として、６ナイロン樹脂、６６ナイロン樹脂などを挙げることができる。長繊維が２種類以上の樹脂からなる場合には、これらの樹脂が繊維横断面において、芯鞘型、サイドバイサイド型、海島型、多重バイメタル型又はオレンジ型に配置した状態にあることができる。なお、その他の融点の高い合成長繊維、機能性長繊維（例えばアラミド長繊維など）、或いはガラス長繊維等の無機長繊維であっても、本発明の製造方法により短繊維を製造することができる。

本発明においては、このような長繊維束に付与する混合活性剤として、ポリエーテルエステル型ノニオン活性剤とエーテル型ノニオン活性剤とを含むものを使用することによって、繊維同士の融着防止、切断された短繊維の回転刃式繊維束切断装置からの排出性向上、及びスラリー中における分散性が向上することを見出したのである。これは、ポリエーテルエステル型ノニオン活性剤が長繊維と切断刃との摩擦を低減させるため融着しにくく、切断された短繊維の回転刃式繊維束切断装置からの排出性を向上させ、また、エーテル型ノニオン活性剤が長繊維束の内部へ浸透しやすく、個々の長繊維表面を被覆することによって、スラリー中における分散性を高めることができると考えている。このようなポリエーテルエステル型ノニオン活性剤は特に限定するものではないが、例えば、ポリオキシエチレンプロピレングリコールモノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンマンニタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセロールボレイト脂肪酸エステルを挙げることができる。他方のエーテル型ノニオン活性剤も特に限定するものではないが、例えば、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（ポリオキシエチレンドデシルエーテル）、ポリオキシエチレンテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンペンタデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル（ポリオキシエチレンオクタデシルエーテル）などのポリオキシエチレン−Ｃ_８−２０アルキルエーテルや、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルなどのポリオキシエチレン−Ｃ_８−２０アルキル−フェニルエーテルなどを挙げることができる。

本発明の混合活性剤は上述の通り、ポリエーテルエステル型ノニオン活性剤とエーテル型ノニオン活性剤とを含むものであるが、その質量比率は１：９〜９：１であるのが好ましく、２：８〜８：２であるのがより好ましく、３：７〜７：３であるのが更に好ましい。エーテル型ノニオン活性剤量が少なすぎると、長繊維束の内部へ浸透しにくいためかスラリー中において繊維の分散性が悪くなる傾向があり、ポリエーテルエステル型ノニオン活性剤量が少なすぎると、切断時に融着しやすくなり、排出性が悪くなる傾向があるためである。

なお、混合活性剤の濃度は１〜１０質量％であるのが好ましく、２〜８質量％であるのがより好ましく、３〜６質量％であるのが更に好ましい。混合活性剤の濃度が１質量％未満であると、短繊維の排出不良が発生しやすく、濃度が１０質量％を超えても、その効果に変わりがなく、活性剤の消費量が増えて効率が悪くなるだけであり、またスラリー中における活性剤量が多くなり、結果として湿式不織布における残存活性剤量も多くなり、その使用用途が限定される場合があるためである。

本発明においては、このような混合活性剤を長繊維束に付与するが、融着防止性に優れ、短繊維の排出性及びスラリー中における分散性に優れるように、長繊維束の水分率が６０質量％以上となるように付与するのが好ましく、７０質量％以上となるように付与するのがより好ましく、８０質量％以上となるように付与するのが更に好ましい。なお、水分率の上限は長繊維束が保持することのできる量であり、特に限定するものではない。この「水分率」は、ＪＩＳＬ１０１５に記載の水分率測定法に則り、次式より算出したものをいう。
水分率（％）＝（Ｗ−Ｗ’）／Ｗ’×１００
ここで、Ｗは長繊維束に混合活性剤を付与した後の質量（ｇ）を意味し、Ｗ’は長繊維束を絶乾した時の質量（ｇ）を意味する。

なお、長繊維束への混合活性剤の付与方法は、前述のように混合活性剤浴へ長繊維束を浸漬する方法のほかに、スプレー方式やディップ方式なども可能である。

次いで、この混合活性剤の付与された長繊維束４は従来と同様の回転刃式繊維束切断装置へ供給され、切断されて短繊維４ａとなった後に回転刃式繊維束切断装置から排出され、シューター６を通過してコンテナ７に蓄積される。本発明の製造方法においては、回転刃式繊維束切断装置における切断刃の入り口間隔を５ｍｍ以下と短くして、短繊維４ａの長さが５ｍｍ以下となるように切断しても、混合活性剤をあらかじめ付与していることによって、短繊維４ａが切断刃間に詰まったり、短繊維同士が融着することなく、分散性に優れる短繊維４ａを製造することができる。なお、本発明の方法によれば、４ｍｍ以下、特には３ｍｍ以下に切断しても、短繊維が切断刃間に詰まったり、短繊維同士が融着することなく、分散性に優れる短繊維を製造することができる。

次に、実施例に基づいて、本発明による短繊維の製造方法をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜５、比較例１〜３）
平均繊維径２μｍのポリプロピレン長繊維を２８万ｄｔｅｘに集束した長繊維束４（トウ）を形成した。次いで、この長繊維束４（トウ）を表１に示す混合活性剤浴中に浸漬した後、余剰の混合活性剤を搾取して、長繊維束４（トウ）の質量に対して、それぞれ１００質量％程度の混合活性剤を付与した。

次に、混合活性剤を付与した長繊維束４（トウ）を、切断刃の入り口間隔３ｃの距離が３ｍｍに設定されたＥＣカッターへ供給し、切断して、繊維長３ｍｍの短繊維４ａを製造した。この時の、切断されたポリプロピレン短繊維４ａのＥＣカッターからの排出性について、目で観察して評価した。この結果は表１に示す通りであった。

その後、各ポリプロピレン短繊維の分散性を調べるために、次の実験を行った。

各ポリプロピレン短繊維１ｇを、アクリルアミドとアクリル酸ソーダの共重合体を０．２ｇ／Ｌの濃度で水に希釈したスラリー１０Ｌ中に、それぞれ投入し、攪拌した後に抄紙し、乾燥して、それぞれ湿式不織布を製造した。その後、各湿式不織布の表面における繊維の分散状態を電子顕微鏡によって観察し、次の基準に準じて評価した。この結果は表１に示す通りであった。
Ａ・・ほとんど繊維束なし（図５参照）
Ｂ・・やや繊維束あり（図６参照）
Ｃ・・繊維束多い（図７参照）

＃１：ＰＥＥ型・・ポリエーテルエステル型ノニオン活性剤、Ｅ型・・ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ＷＳ・・水溶性シリコーン
＃２：評価基準；Ａ・・排出不良なし、Ｂ・・やや排出不良あり、Ｃ・・詰まって排出不良発生

（実施例６）
平均繊維径２．２μｍのナイロン６６長繊維を２８万ｄｔｅｘに集束した長繊維束４（トウ）を使用したこと以外は、実施例３と同様にして、繊維長３ｍｍのナイロン６６短繊維を製造した。このナイロン６６短繊維は、排出不良を生じることなく製造することができた（評価：Ａ）。また、実施例１と同様に分散性を調べるために湿式不織布を製造し、表面における繊維の分散状態を電子顕微鏡によって観察したところ、ほとんど繊維束のない（評価：Ａ）、分散性に優れた状態にあった。

回転刃式繊維切断装置（いわゆるＥＣカッター）の概略正面図回転刃式繊維切断装置（いわゆるＥＣカッター）の拡大断面図本発明の短繊維を製造することのできる製造装置の概念的断面図回転刃式繊維切断装置（いわゆるＥＣカッター）の切断用ローターの要部拡大概略図分散性評価基準を示す図分散性評価基準を示す図分散性評価基準を示す図

符号の説明

１切断用ローター
１ａ、１ｂローター円盤
２押しローラー
３切断刃
３ａ切断刃部
３ｂ切断刃の間
３ｃ切断刃の入り口間隔
３ｃ’ 切断刃の出口間隔
３ｄ切断刃の厚さ
４長繊維束
４ａ短繊維
５切断用ローター内部
６シューター
７コンテナ
８混合活性剤浴

Claims

平均繊維径が４μｍ以下の長繊維束に、ポリエーテルエステル型ノニオン活性剤とエーテル型ノニオン活性剤とを含む混合活性剤を付与した後に、回転刃式繊維束切断装置により前記混合活性剤を付与した長繊維束を切断する短繊維の製造方法であり、前記回転刃式繊維束切断装置は、２枚のローター円盤の間に複数の切断刃を外側に向けて放射状に設置された切断用ローターと、この切断用ローターに隣接する押しローラーとを有し、前記切断用ローターの切断刃に長繊維束を連続的に巻きつけ、この巻きつけられた長繊維束の最外周を前記押しローラーによって切断刀の方向へ押し付け、切断刀の最内周に巻きつけられた長繊維束を切断刃により、切断刃の間隔に相当する所定の長さに切断し、切断された短繊維を切断刃の間を通過させ、前記切断用ローター内部から排出する装置である、短繊維の製造方法。
長繊維がポリオレフィン系樹脂及び／又はポリアミド系樹脂１種類以上からなることを特徴とする、請求項１に記載の短繊維の製造方法。
混合活性剤におけるポリエーテルエステル型ノニオン活性剤とエーテル型ノニオン活性剤の質量比率が、１：９〜９：１であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の短繊維の製造方法。
混合活性剤の濃度が１〜１０質量％であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の短繊維の製造方法。
前記混合活性剤を付与した長繊維束の水分率が６０質量％以上であることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の短繊維の製造方法。
短繊維の長さが５ｍｍ以下となるように切断することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の短繊維の製造方法。