JP5272229B2 - 分割型複合繊維、その集合体および該分割型複合繊維を用いた繊維成形体 - Google Patents
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Description
海島型複合繊維を用いる方法は、複数成分を組合せて紡糸して海島型複合繊維とし、得られた該複合繊維の1成分を溶解除去することにより、極細繊維を得るものである。この方法は、非常に細い繊維を得ることができる反面、1成分を溶解除去するために非経済的である。
一方、分割型複合繊維を用いる方法は、複数成分の樹脂を組合せて紡糸して複合繊維とし、得られた該複合繊維を物理的応力や樹脂の化学薬品に対する収縮差などを利用して、該分割型複合繊維を多数の繊維に分割して極細繊維を得るものである。
このような点に鑑みて、分割型複合繊維を用いてエアレイド法で不織布を製造する場合には、それら分割型複合繊維にバインダー繊維として一般的なオレフィン系繊維を混合することによって当該バインダー繊維を介して分割型複合繊維を熱接着(固定)したのち、物理的衝撃を加えることによって当該分割型複合繊維を分割させる例なども見られる。
さらに、ポリエステルとポリオレフィンは相溶性が低い為、複合溶融状態における繊維形態の安定化が困難であり紡糸性が低いという問題があり、生産性が充分満足できるものではなかった。
(1) ポリエステルセグメントとポリオレフィンセグメントを含み、かつ繊維の長さ方向とは直角する方向の繊維断面形状において、繊維中央側から繊維外周側に向かって伸びる少なくとも2つ以上の部分を形成するポリエステルセグメント含む分割型複合繊維であって、該ポリエステルセグメントの前記部分の少なくとも1つは繊維外周側に露出しているが、該ポリエステルセグメントの前記部分の少なくとも1つは繊維外周側に露出していない分割型複合繊維。
(2) 中空部を有する、前記(1)に記載の分割型複合繊維。
(3) 繊維外周長さRに対するポリエステルセグメントにより構成される弧の長さWの比(W/R)が0.1〜0.4の範囲である、前記(1)又は(2)に記載の分割型複合繊維。
(4) ポリエステルとポリオレフィンを含む分割型複合繊維を用いて構成された分割型複合繊維集合体であって、前記(1)〜(3)のいずれかに記載の分割型複合繊維を、集合体に含まれる分割型複合繊維の総数に対し少なくとも25%の範囲で含む、分割型複合繊維集合体。
(5) 前記(1)〜(3)のいずれかに記載の分割型複合繊維、または、前記(4)に記載の分割型複合繊維集合体に含まれる繊維を分割して得られる、平均単糸繊度が0.6dtex以下の極細繊維を含む繊維成形体。
本発明の分割型複合繊維は、上述したようにポリエステルとポリオレフィンとの2成分を含む。
一方、ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンー1、ポリオクテンー1、エチレンープロピレン共重合体、ポリメチルペンテン共重合体が挙げることができ、なかでも生産コスト、熱的特性、さらには極細繊維となす際の加工性の点よりポリプロピレンが好ましい。さらにいえば、紡糸延伸性の点からはポリプロピレンのQ値(質量平均分子量/数平均分子量)が2〜5であることがより好ましい。
本発明の分割型複合繊維集合体は、上記構造を有する本発明の分割型複合繊維のほかに、ポリエステルセグメントの全ての凸部の端部が繊維表面に露出している分割型複合繊維や、全ての凸部の端部が繊維表面に露出してない分割型複合繊維を含んでいても良い。
また、本発明の分割型複合繊維集合体は、任意に選んだ10本の繊維について、繊維外周長さRに対するポリエステルセグメントにより構成される弧の平均長さWの比(W/R)の平均値、すなわちポリエステル露出率が、0.1〜0.4の範囲であることが、目的とする分割性と熱接着性を得るためには望ましく、特に好ましいのは、0.2〜0.4の範囲である。
また、本発明分割型複合繊維集合体は、任意に選んだ10本の繊維について、ポリエステルセグメントの凸部総数に対し、繊維外周側に露出していないポリエステルセグメントの凸部の数の割合、いわゆる、ポリエステルセグメントの非露出数率が、10〜90%であることが、分割性と熱接着性の点で好ましく、10〜60%の範囲がさらに好ましい。
Zは0.3〜0.6が好適であり、0.3以上のとき、相対的にポリエステルセグメントの量が増すために、繊維表面側へ露出し易くなり、分割性が効果的に向上しやすくなる。また、0.6以下のとき、相対的にポリエステルセグメントの量が低下するために、ポリエステルセグメントの過度の露出が抑制され、相対的にポリオレフィンセグメントの露出割合が増える結果、ポリオレフィン系のバインダー繊維との熱接着性が向上し易い。さらに言えば、0.6以下であることが、繊維が適切に冷却され、紡糸における糸切れなどのトラブルが抑制される点からも好ましい。
ポリオレフィンのMFRが低くなると、ポリエステルセグメントの露出が増える傾向があり、逆にMFRが高くなると、ポリエステルセグメントの露出が減る傾向がある。本発明の目的を達成するためには、ポリオレフィンのMFRは10〜80g/10minが好適であり、特に好ましいのは15〜40g/10minである。ポリオレフィンのMFRが10〜80g/10minであるとき、紡糸における糸切れなどのトラブルが減少し、あわせて延伸における繊維の破断も抑制される点で好ましい。
また、溶融樹脂の固化挙動は、例えば、紡糸直後の溶融樹脂の冷却に用いる冷却風の風速を加減することにより調整することが可能である。冷却が強いと、紡糸口金から吐出された溶融樹脂中のポリエステルセグメントが、ポリオレフィンに覆われる時間が十分確保されないため、ポリエステルセグメントが繊維表面へ露出する割合の高い繊維が得られやすい。また、冷却が弱いと、紡糸性が悪化し易い。これらの理由から、溶融樹脂の冷却は、10〜30℃の冷却風によって1〜2m/secの風速で行うことが好ましい。
紡糸口金は公知の分割型複合繊維用のものを用いることができる。紡糸温度は、繊維断面形状、ポリエステルセグメントの露出の程度を最適化する点で、特に重要である。具体的には、200〜330℃の範囲で紡糸することが好ましく、特に好ましいのは220〜260℃である。引き取りローラーの速度は、500m/min〜2000m/minであることが好ましい。得られた未延伸糸を複数本束ね、公知の延伸機にて周速の異なるローラー群間で延伸される。延伸は必要に応じて多段延伸を行っても良く、延伸倍率は通常2〜5倍程度とするのが良い。次いで、前記延伸トウを必要に応じて押し込み式捲縮付与装置にて捲縮を付与した後、所定の繊維長に切断して短繊維を得る。以上は短繊維の製造工程を開示したが、トウを切断せず、長繊維トウを分繊ガイドなどによりウェブとすることもできる。その後は必要に応じて高次加工工程を経て、種々用途に応じて繊維成形体に形成される。また紡糸延伸後、フィラメント糸条として巻き取り、これを編成または織成して編織物とした繊維成形体、あるいは前記短繊維を紡績糸とした後、これを編成または織成して編織物とした繊維成形体に成形しても良い。
(1)単糸繊度
JIS−L−1015に準じて測定した。
(2)単糸強度及び伸度
JIS−L−1015に準じ、島津製作所(株)製オートグラフ AGS500Dを用い、試長100mm、引張速度100mm/分で測定した。
(3)メルトフローレート(MFR)
JIS−K−7210に準じて測定した。
原料ポリプロピレン樹脂:条件14
(4)極限粘度(IV)
フェノール:テトラクロルエタン=1:1(質量比)の混合溶媒中,20℃でウベローデ法により測定した。
(5)紡糸性
溶融紡糸時の曳糸性を糸切れ回数の発生率により、次の4段階で評価した。
○:糸切れが全く発生せず、操作性が良好である。
△:糸切れが1時間当たり1〜2回
△△:糸切れが1時間当たり3〜4回
×:糸切れが1時間当たり5回以上発生し、操作上問題がある。
(6)延伸倍率
以下の式により算出した。
延伸倍率=引取ロール速度(m/分)/供給ロール速度(m/分)
(7)高圧液体流処理
ローラーカード機、エアレイド機、抄紙機等で作成したウェブを80メッシュの平織りからなるコンベアーベルト上に載せ、コンベアーベルト速度20m/分の速度で、ノズル径0.1mm、ノズルピッチ1mmのノズル直下を通過させ、高圧液体流を噴射した。まず、3MPaで予め予備処理(2段)した後、与えられた水圧で4段処理した。ウェブを反転させ、さらに上記と同じ水圧で4段処理することにより、分割細繊化した不織布を得た。
(8)分割性(通気度)評価
エアレイド機で作成したウェブを高圧液体処理し、25℃で48時間乾燥させた。該ウェブの通気度をJIS−L−1096 6.27A法に準じて測定した。同じ目付、同じ処理時間で構成されたウェブであれば通気度が低いほど該分割型複合繊維の分割性は優れ、分割しやすい繊維であると判断することができる。
(9)地合
10人のパネラーに対し、分割細繊化加工後の不織布(1m角)の繊維の分布斑を目視により次のように判定した。
○:7人以上が斑が少なく、また貫通孔もないと感じた。
△:4〜6人が斑が少なく、貫通孔もないと感じた。
×:斑が少ないと感じたのは3人以下であった。
(10)非露出数率(%)
分割型複合繊維集合体から選んだ任意の10本の繊維の平均値で、これらの繊維のポリエステルセグメントの凸部について、以下の式により算出した。
非露出数率(%)=(繊維表面に露出していないポリエステルセグメントの凸部数/ポリエステルセグメントの凸部総数)×100
ポリエステルに融点が260℃のポリエチレンテレフタレート、実施例1では、ポリオレフィンに融点が160℃、MFRが16のポリプロピレンを用い、実施例2では、ポリオレフィンに融点が160℃、MFRが30のポリプロピレンを用い、分割型複合繊維用口金を用いて、紡糸温度が280℃で、紡糸口金から吐出された繊維を、25℃の冷却風を用いて1.7m/secの風速で冷却し、ポリエステルとポリオレフィンの容積比率50/50、単糸繊度5.4dtexで、図2にその代表例として示されるような、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出しているが、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出していない繊維断面形状を有する分割型複合繊維が実施例1では70%、実施例2では80%の割合で含まれる分割型複合繊維集合体を紡糸した。引き取り工程において、アルキルフォスフェートカリウム塩を付着させた。得られた未延伸糸を90℃、1.8倍で延伸し、製紙用分散剤を付着させた。そして、機械捲縮をかけて5mmに切断した。凸部総数は8、r/dは実施例1が0.95、実施例2が0.96であった。繊維外周側に露出していないポリエステルセグメントの凸部は、実施例1では20%、実施例2では33%の割合で、繊維中央側から繊維外周側に向かって互いに反対方向に伸びるポリエステルセグメントの部分と対を形成していた。
得られた短繊維と、バインダー繊維とを、質量比70:30で混繊した。バインダーは、芯に融点が160℃のポリプロピレン、鞘に融点が130℃の高密度ポリエチレンを容積比率50/50の割合で配した鞘芯型複合繊維である。上記混繊をエアレイド機にてウェブとし、これをスルーエアー加工機により138℃で0.3分間熱処理し仮接着した不織布を、前記高圧液体流処理し、本発明の繊維成形体とした。得られた繊維、繊維成形体の物性値を表1に示す。
ポリエステルに融点が260℃のポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィンに融点が160℃のポリプロピレンを用い、分割型複合繊維用口金を用いて、紡糸温度が280℃で、紡糸口金から吐出された繊維を、25℃の冷却風を用いて1.7m/secの風速で冷却し、ポリエステルとポリオレフィンの容積比率50/50、単糸繊度5.4dtexで、図2にその代表例として示されるような、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出しているが、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出していない繊維断面形状を有する分割型複合繊維が80%の割合で含まれる分割型複合繊維集合体を紡糸した。ポリプロピレンのMFRは36であった。引き取り工程において、アルキルフォスフェートカリウム塩を付着させた。得られた未延伸糸を90℃、1.8倍で延伸し、製紙用分散剤を付着させた。そして、機械捲縮をかけて5mmに切断した。凸部総数は8、r/dは0.94であった。繊維外周側に露出していないポリエステルセグメントの凸部は、繊維中央側から繊維外周側に向かって互いに反対方向に伸びるポリエステルセグメントの部分を有する対を44%有するものであった。
得られた短繊維に実施例1及び2と同じ分割処理を施し、本発明の繊維成形体とした。得られた繊維、繊維成形体の物性値を表1に示す。
ポリエステルに融点が260℃のポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィンに融点が160℃のポリプロピレンを用い、分割型複合繊維用口金を用いて、紡糸温度が280℃で、紡糸口金から吐出された繊維を、25℃の冷却風を用いて1.7m/secの風速で冷却し、ポリエステルとポリオレフィンの容積比率40/60、単糸繊度5.4dtexで、図2にその代表例として示されるような、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出しているが、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出していない繊維断面形状を有する分割型複合繊維が95%の割合で含まれる分割型複合繊維集合体を紡糸した。ポリプロピレンのMFRは30であった。引き取り工程において、アルキルフォスフェートカリウム塩を付着させた。得られた未延伸糸を90℃、1.8倍で延伸し、製紙用分散剤を付着させた。そして、機械捲縮をかけて5mmに切断した。凸部総数は8、r/dは0.91であった。繊維外周側に露出していないポリエステルセグメントの凸部は、76%の割合で、繊維中央側から繊維外周側に向かって互いに反対方向に伸びるポリエステルセグメントの部分と対を形成していた。
得られた短繊維に実施例1及び2と同じ分割処理を施し、本発明の繊維成形体とした。得られた繊維、繊維成形体の物性値を表1に示す。
ポリエステルに融点が260℃のポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィンに融点が160℃のポリプロピレンを用い、分割型複合繊維用口金を用いて、紡糸温度が280℃で、紡糸口金から吐出された繊維を、25℃の冷却風を用いて1.7m/secの風速で冷却し、ポリエステルとポリオレフィンの容積比率60/40、単糸繊度5.4dtexで、図2にその代表例として示されるような、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出しているが、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出していない繊維断面形状を有する分割型複合繊維が60%の割合で含まれる分割型複合繊維集合体を紡糸した。しかし、図2のようにポリエステルセグメントの凸部の対が、繊維横断面に関して常に対称であるものとは異なるものである。即ち、このような各凸部が繊維中央側から繊維外周側に向かって互いに反対方向に伸びるポリエステルセグメントの凸部の対において、少なくとも一つの凸部は、しばしば繊維表面に露出している。ポリプロピレンのMFRは30であった。引き取り工程において、アルキルフォスフェートカリウム塩を付着させた。得られた未延伸糸を90℃、1.8倍で延伸し、製紙用分散剤を付着させた。そして、機械捲縮をかけて5mmに切断した。凸部総数は8、r/dは0.97であった。
得られた短繊維に実施例1及び2と同じ分割処理を施し、本発明の繊維成形体とした。得られた繊維、繊維成形体の物性値を表1に示す。
ポリエステルに融点が260℃のポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィンに融点が160℃のポリプロピレンを用い、分割型複合繊維用口金を用いて、紡糸温度が280℃で、ポリエステルとポリオレフィンの容積比率50/50、単糸繊度5.4dtexで、図2にその代表例として示されるような、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出しているが、ポリエステルセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出していない繊維断面形状を有する分割型複合繊維が20%の割合で含まれる分割型複合繊維集合体を紡糸した。実施例1に比べ紡糸口金から吐出された溶融樹脂を冷却させる吹付け風速を34%増加させ、固化挙動を操作することで、繊維横断形状は図2に準じながらも、ポリエステルセグメント凸部の非露出率は9%まで低下した。定かではないが、溶融張力が低いことによると思われる、糸切れが見られ、紡糸性は実施例1〜5に比べて低下する傾向が見られた。得られた未延伸糸を90℃、1.8倍で延伸し、製紙用分散剤を付着させた。そして、機械捲縮をかけて5mmに切断したが、紡糸性が低下する傾向にあるため、得られた繊維量は実施例1〜5に比べて少なかった。凸部総数は8、r/dは0.99であった。繊維外周側に露出していないポリエステルセグメントの凸部は、57%の割合で、繊維中央側から繊維外周側に向かって互いに反対方向に伸びるポリエステルセグメントの部分と対を形成していた。
得られた短繊維に実施例1及び2と同じ分割処理を施し、本発明の繊維成形体とした。得られた繊維、繊維成形体の物性値を表1に示す。ポリエステルセグメントの少なくとも1つは繊維外周まで伸び、ポリエステルセグメントの少なくとも1つは繊維外周側に至る前に存在する点に向かって伸びる繊維断面形状を有する分割型複合繊維の含有量が少ない(20%)ため、仮接着性も多少とも劣っており、分割処理後の地合は、他の実施例に比べ多少劣っていた(△)。
ポリエステルを含まず、融点が160℃のポリプロピレンと融点が130℃の高密度ポリエチレンで構成され、分割型複合繊維用口金を用いて、紡糸温度が280℃で、紡糸口金から吐出された繊維を、25℃の冷却風を用いて1.7m/secの風速で冷却し、ポリプロピレンとポリエチレンの容積比率50/50、単糸繊度5.4dtexで、図2にその代表例として示されるような、ポリプロピレンセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出しているが、ポリプロピレンセグメントの少なくとも1つの凸部は繊維外周側に露出していない繊維断面形状を有する分割型複合繊維が60%の割合で含まれる分割型複合繊維集合体を紡糸した。しかし、図2のようにポリエステルセグメントの凸部の対が、繊維横断面に関して常に対称であるものとは異なるものである。即ち、このような各凸部が繊維中央側から繊維外周側に向かって互いに反対方向に伸びるポリエステルセグメントの凸部の対において、少なくとも一つの凸部は、しばしば繊維表面に露出している。得られた未延伸糸を90℃、4.3倍で延伸し、製紙用分散剤を付着させた。そして、機械捲縮をかけて5mmに切断した。
得られた短繊維に実施例1及び2と同じ分割処理を施し、繊維成形体とした。凸部総数は8、r/dは0.99であった。
得られた繊維、繊維成形体の物性値を表1に示す。紡糸性、繊維成形体の地合は良好であるものの、その通気度は高く、分割性が劣っていることが判った。
* 繊維集合体に含まれる、ポリエステルセグメントの少なくとも1つは繊維外周側に向かって伸び、ポリエステルセグメントの少なくとも1つは繊維外周側に至る前に存在する点に向かって伸びる繊維断面形状を有する分割型複合繊維の割合
** カッコ内の数値は、サンプル量が少ないため、単なる参考値である。
本発明の分割型複合繊維を用いたもの(実施例1〜6)は、ポリオレフィン系のバインダー繊維と優れた熱接着性を有するために、2種のポリオレフィンで構成される分割型複合繊維を用いたもの(比較例1)と同様に、分割処理後の地合が優れている。また、中空分割型のもので比較してみると、本発明のもの(実施例1〜6)では、比較例1と比べて、通気度が低く、優れた分割性を示し、同条件でも高度に分割していることが判った。即ち従来のような厳しい条件での分割処理を行わなくても、分割細繊化が容易に進行するため、比較的低目付の不織布でも地合が乱れることなく分割が可能であり、これによって、分割処理(例えば高圧液体流処理)にかかる時間、コストも大幅に削減することができる。
また、実施例1〜5は優れた紡糸性により、分割型複合繊維集合体として、実施例6より好ましいものである。
本願は、日本国特許願第2007−137994号に基づくものであり、その内容は参照としてここに組み込まれる。
1′ 繊維外周側に至る前に存在する、露出していないポリエステルセグメントの部分
2 ポリオレフィンセグメント
3 分割型複合繊維の中空部
r 繊維中心と、繊維外周側に露出していないポリエステルセグメントの外周側との距離
d 繊維中心と、繊維外周側との距離
Claims (5)
- ポリエステルセグメントとポリオレフィンセグメントを含み、かつ繊維の長さ方向とは直角する方向の繊維断面形状において、繊維中央側から繊維外周側に向かって伸びる少なくとも2つ以上の部分を形成するポリエステルセグメントを含む分割型複合繊維であって、該ポリエステルセグメントの前記部分の少なくとも1つは繊維外周側に露出しているが、該ポリエステルセグメントの前記部分の少なくとも1つは繊維外周側に露出していない分割型複合繊維。
- 中空部を有する、請求項1に記載の分割型複合繊維。
- 繊維外周長さRに対するポリエステルセグメントにより構成される弧の長さWの比(W/R)が0.1〜0.4の範囲である、請求項1又は2に記載の分割型複合繊維。
- ポリエステルとポリオレフィンを含む分割型複合繊維を用いて構成された分割型複合繊維集合体であって、請求項1〜3のいずれかに記載の分割型複合繊維を、集合体に含まれる分割型複合繊維の総数に対し少なくとも25%の範囲で含む、分割型複合繊維集合体。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の分割型複合繊維、または、請求項4に記載の分割型複合繊維集合体に含まれる繊維を分割して得られる、平均単糸繊度が0.6dtex以下の極細繊維を含む繊維成形体。
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