JP6077369B2 - 熱接着性複合繊維 - Google Patents
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Description
本発明は、湿式および乾式不織布の接着用として好適なポリオレフィン系の熱接着性複合繊維に関するものである。
従来、ポリオレフィン系熱接着性複合繊維としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリアルキレンテレフタレートを芯成分とし、ポリエチレン（ＰＥ）を鞘成分とした繊維が、樹脂バインダー等を使用せず、熱処理のみによって、不織布を形成できることから、広く使用されている。このような不織布を基材として使用した、例えば、粘着テープのような一部の用途においては、作業性の観点から、特定の切断のための器具を使用することなく、指先でテープを容易に切断することができる、手切れ性が求められる場合がある。例えば、熱可塑性樹脂からなる配向網状体を、配向軸が交差するように積層した積層体により、手切れ性の良好な粘着テープが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。従来、手切れ性の改良に対しては、不織布やテープの構成面から提案がなされているが、材料となるシート状物を構成する熱可塑性樹脂等の機械的物性が強すぎるために手切れ性が十分に良好なシート状物が提案できていないのが現状である。
本発明は、かかる背景に基づき、手切れ性の良好な不織布を得るために好適なポリオレフィン系熱接着性複合繊維を提供することを課題とする。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、所定の繊度のポリオレフィン系熱接着性複合繊維において、特定の構成を採用することで、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち本発明は、繊維軸方向に連続している繊維形成性成分と、繊維軸方向に連続している熱接着性成分とからなる複合繊維であり、前記繊維形成性成分が融点２２０℃以上で、固有粘度０．３０〜０．５５ｄＬ／ｇのポリアルキレンテレフタレートからなり、前記熱接着性成分がポリオレフィンからなり、少なくとも前記熱接着性成分が表面に露出するように前記繊維形成性成分と前記熱接着性成分が複合化された複合繊維であって、単糸繊度が０．０１〜１．５ｄｔｅｘである複合繊維であり、そのような複合繊維により上記課題を解決することができる。
本発明の熱接着性複合繊維によれば、手切れ性の良好な不織布を提供することができる。
本発明の複合繊維は、繊維軸方向に連続している繊維形成性成分と、繊維軸方向に連続している熱接着性成分からなる複合繊維であり、繊維形成性成分として融点２２０℃以上のポリアルキレンテレフタレートを用いる。繊維形成性成分のポリエステルの融点が２２０℃未満になると、複合繊維を安定して製糸することが困難となるばかりでなく、熱接着処理時に熱接着性成分と同時に繊維形成性成分の少なくとも一部も溶融してしまうことがあり、熱接着処理が安定して行うことができず、操作性が低下するので好ましくない。ポリアルキレンテレフタレートの具体例としては、ＰＥＴ、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が好ましく、ＰＥＴまたはＰＢＴがより好ましい。更に、その特性を損なわない範囲であれば少量の共重合成分や艶消剤、着色剤、滑剤等の添加剤を含有していてもよい。中でも、ポリエチレンテレフタレートは安価で汎用であるため、より好ましい。
本発明の熱接着性複合繊維の繊維形成性成分として使用するポリアルキレンテレフタレートの固有粘度は、０．３０〜０．５５ｄＬ／ｇであり、好ましくは、０．３５〜０．５０ｄＬ／ｇである。０．３０ｄＬ／ｇより小さいと、繊維形成性成分として十分な機械強度が得られないため、複合繊維自身が脆弱となり過ぎるため、不織布として成形する工程での破断や劣化を招き、不織布を得ることが極めて困難となる。０．５５ｄＬ／ｇより大きいと、適度な脆性を有する繊維が得られず、その結果、粘着テープに求められる所期の手切れ性良好な不織布を得ることができない。さらに、繊維形成性成分の固有粘度を上述の範囲とすることで、良好な曳糸性が得られるため、後述するような、本発明における細い繊度領域の複合繊維を得るためにも有利となる。
一方、本発明の熱接着性複合繊維の熱接着成分となるポリオレフィンとしては、本発明で使用するポリオレフィンとしては、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、アタククチックポリプロピレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、プロピレンと他のα−オレフィンからなる結晶性プロピレン共重合体等を挙げることができる。具体的にはα−オレフィンとしてはスチレン、アクリル酸、１−ヘキセン、１−オクテン、更にメタクリル酸、マレイン酸等を共重合したものなども例示することができる。中でも、ポリアルキレンテレフタレートと複合した場合に、曳糸性が良好な複合繊維を構成することができ、粘着テープに求められる熱接着性を充足できるという観点から、熱接着性成分はポリエチレンおよび／またはポリプロピレンを主成分とすることが好ましく、更に熱接着性成分はポリエチレンを主成分とすることがより好ましい。ここで主成分とするとは、全熱接着性成分の８０重量％、好ましくは９０重量％がポリエチレンおよび／またはポリプロピレンから構成されていることを表す。このような構成を採用することによって、本発明の複合繊維は熱接着性複合繊維としての特性を有することがある。
上記の繊維形成性成分を構成するポリマー、または、熱接着性成分を主として構成するポリマーには、必要に応じて、各種の添加剤、例えば、艶消し剤、熱安定剤、消泡剤、整色剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、着色顔料などが含有されているようなポリマー組成物であってもよい。
本発明の複合繊維は、少なくとも熱接着性成分が該複合繊維の表面に露出するように複合化されている複合繊維であり、熱接着性成分と繊維形成性成分が並列型（サイドバイサイド型）に複合化されたもの、熱接着性成分を鞘成分とし繊維形成性成分を芯成分とし、両成分が同芯鞘芯型または偏芯鞘芯型に複合化されたもの、又は熱接着性成分が海成分繊維形成性成分を島成分として海島型に複合化された複合繊維を例示することができるが、なかでも複合繊維の表面全体が熱接着性成分に覆われ、紡糸がより容易に行う事ができる観点から鞘芯型に複合化させるのが特に好ましい。なお、お互いに非相溶である２種類以上のポリマー成分をブレンドして紡糸して得られた繊維は、複数種のポリマー成分の少なくとも１種が繊維軸方向に連続していない態様であり、繊維軸方向に沿って機械的強度にバラツキが生じ本発明の効果を奏さないと考えられる。
熱接着性成分の複合繊維に占める重量割合は、４０〜９５重量％とすることが望ましい。４０重量％未満では、熱接着性成分を含まない他の繊維（主体繊維）と不織布を形成する際に、主体繊維と接着するのに十分なポリマー量がないため、該主体繊維との熱接着性が不十分となり、十分な強力の湿式不織布が得られない。また、９５重量％を超えると、複合繊維の安定した溶融紡糸が困難となる。上記熱接着性成分の複合繊維に占める重量割合としては４５〜９０重量％の範囲が好ましく、より好ましくは５０〜８０重量％の範囲である。
本発明における複合繊維の単糸繊度は、０．０１〜１．５ｄｔｅｘの範囲にある必要がある。０．０１ｄｔｅｘより小さいと、実用に耐える強度を有する不織布を得難くなる。１．５ｄｔｅｘより大きいと、単糸1本当たりの強力が大きくなり、手切れ性の不良となるため、好ましくない。好ましい単糸繊度は０．１〜１．１０ｄｔｅｘである。
上述のように、繊維形成性成分として融点が２２０℃以上で０．３０〜０．５５ｄＬ／ｇの低固有粘度のポリアルキレンテレフタレートを採用し、複合繊維全体としての引張破断強度、破断伸度が高くならないように構成し、熱接着性成分にポリオレフィンを採用し、その熱接着性成分が表面に露出するように配置することにより、繊維形成性成分の融点よりも低い温度で他の繊維等と融着できる複合繊維を構成し、更に１．５ｄｔｅｘ以下の細繊度とすることによっても更に繊維としての破断強度の増加を抑えることができる。このような繊維は繊維としての強度伸度が高くないために、タフネスで表される（［タフネス］＝［破断強度］×√［破断伸度］）＝（［破断強度］×［破断伸度］＾０．５）の値が低く、不織布等の繊維構造体を形成した際に手切れ性が良好とすることができる。
本発明の熱接着性複合繊維は、たとえば、以下の方法により製造することができる。すなわち、前述した熱接着性成分および繊維形成性成分を構成するポリマーをチップ状とし、これらをそれぞれ乾燥した後、溶融して公知の複合紡糸口金に導入し、溶融複合繊維糸条として押し出し、口金下１５〜１００ｍｍの位置で冷却固化し紡糸速度３００〜２０００ｍ／分で巻き取り未延伸糸を得る。得られた未延伸糸を、４０〜１００℃の温水中で、１．５〜６．０倍に延伸し、２５〜１３０℃で定長熱処理もしくはオーバーフィード熱処理または弛緩熱処理を行って熱接着性複合繊維とすることができる。また繊維間の摩擦の減少や様々な機能加工付与のために繊維表面に界面活性剤を付与することもできる。
上記複合繊維は、湿式不織布用として使用する場合は、その繊維長を１．０〜３０ｍｍ、好ましくは２．０〜２０ｍｍとする必要がある。繊維長が１．０ｍｍより短くなると、切断抵抗が大きくなり、繊維同士の絡みが起こり易く、繊維の品質斑が発生する。一方、繊維長が３０ｍｍを超えて長くなると、抄紙時、繊維の水中分散性が悪化するので好ましくない。また、乾式不織布用として用いる場合は、その繊維長を３０〜８０ｍｍ、好ましくは、４０〜７０ｍｍとする必要がある。３０ｍｍより短いと繊維の絡合性が低下し、カードに掛かり難くなり、好ましくない。８０ｍｍより長いとネップを形成し、不織布の品位を損なうため、好ましくない。
以下に本発明の構成及び効果を具体的にするため、実施例等を挙げるが、本発明は、これら実施例になんら限定を受けるものではない。なお、実施例中の各値は、以下の方法に従って求めた。
（１）固有粘度［η］
ポリマーサンプル０．１２ｇを１０ｍＬのテトラクロロエタン／フェノール混合溶媒（容量比１／１）に溶解し、３５℃における固有粘度（ｄＬ／ｇ）を測定した。
ポリマーサンプル０．１２ｇを１０ｍＬのテトラクロロエタン／フェノール混合溶媒（容量比１／１）に溶解し、３５℃における固有粘度（ｄＬ／ｇ）を測定した。
（２）ガラス転移温度、融点
ＴＡインストルメンツ製 ＴＡ−２９２０示差走査熱量測定計ＤＳＣを用いた。測定は、試料１０ｍｇを窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で室温から２６０℃まで昇温し、結晶融解吸熱ピーク及び結晶化発熱ピークのピークトップ温度を各々融点及び結晶化点と定義した。
ＴＡインストルメンツ製 ＴＡ−２９２０示差走査熱量測定計ＤＳＣを用いた。測定は、試料１０ｍｇを窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／分で室温から２６０℃まで昇温し、結晶融解吸熱ピーク及び結晶化発熱ピークのピークトップ温度を各々融点及び結晶化点と定義した。
（３）単糸繊度
ＪＩＳ Ｌ １０１５：２００５ ８．５．１ Ａ法に記載の方法により測定した。
ＪＩＳ Ｌ １０１５：２００５ ８．５．１ Ａ法に記載の方法により測定した。
（４）破断強度・破断伸度
ＪＩＳ Ｌ １０１５：２００５ ８．７．１法に記載の方法により測定した。
ＪＩＳ Ｌ １０１５：２００５ ８．７．１法に記載の方法により測定した。
（５）タフネス
（４）に記載の方法で得られた破断強度と破断伸度から、下式で定義する。
タフネス＝（強度）×√（伸度）
タフネスが１８より小さい繊維が、本願で想定している発明の目的として好適に用いることができる。
（４）に記載の方法で得られた破断強度と破断伸度から、下式で定義する。
タフネス＝（強度）×√（伸度）
タフネスが１８より小さい繊維が、本願で想定している発明の目的として好適に用いることができる。
（６）繊維を構成しているポリマー種類
本発明の複合繊維の芯成分、鞘成分のポリマー種類は、複合繊維中から取り出した試料をＩＲ，１Ｈ−ＮＭＲ、ＤＳＣ等の各種の機器分析を行う事で特定することができる。
本発明の複合繊維の芯成分、鞘成分のポリマー種類は、複合繊維中から取り出した試料をＩＲ，１Ｈ−ＮＭＲ、ＤＳＣ等の各種の機器分析を行う事で特定することができる。
（７）複合繊維の断面形状の観察
得られた繊維の繊維表面または断面を、光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察することにより、複合繊維の熱接着性成分が表面に露出するように複合化されている態様を確認することができる。
得られた繊維の繊維表面または断面を、光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察することにより、複合繊維の熱接着性成分が表面に露出するように複合化されている態様を確認することができる。
実施例および比較例において使用したポリマーの固有粘度、組成及び熱特性は以下の通りである。
１）ポリマーＡ
種類： 高密度ポリエチレン
メルトフローレート：２０ｇ／１０ｍｉｎ（２．１６ｋｇ、１９０℃）
融点：１３１℃
２）ポリマーＢ：
種類：無水マレイン酸共重合ポリエチレン
メルトフローレート：１．７ｇ／１０ｍｉｎ（２．１６ｋｇ、１９０℃）
融点：１２９℃
３）ポリマーＣ
種類： ポリエチレンテレフタレート
固有粘度：０．４７ｄＬ／ｇ
融点：２５６℃
４）ポリマーＤ
種類：ポリエチレンテレフタレート
固有粘度：０．６４ｄＬ／ｇ
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１）ポリマーＡ
種類： 高密度ポリエチレン
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３）ポリマーＣ
種類： ポリエチレンテレフタレート
固有粘度：０．４７ｄＬ／ｇ
融点：２５６℃
４）ポリマーＤ
種類：ポリエチレンテレフタレート
固有粘度：０．６４ｄＬ／ｇ
融点：２５６℃
［実施例１］
ポリマーＡを二軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（熱接着性成分）とし、ポリマーＣを一軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（繊維形成性成分）とした。両溶融ポリマーを、前者を鞘成分、後者を芯成分とし、かつ重量比が鞘：芯＝５０：５０となるように、直径０．３ｍｍの丸穴キャピラリーを１３３６孔有する公知の芯鞘型複合紡糸口金から、複合化して溶融吐出させた。この際、口金温度は２８０℃、吐出量は４００ｇ／分であった。さらに吐出ポリマーを冷却風で冷却し、１１５０ｍ／分で巻き取り、未延伸糸を得た。この未延伸糸を７０℃の温水中で３．０倍に延伸した。繊維表面に界面活性剤を付与し、１０５℃で弛緩熱処理を実施した後、５．０ｍｍの繊維長にカットして、熱接着性複合繊維を得た。結果を表１に示した。
ポリマーＡを二軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（熱接着性成分）とし、ポリマーＣを一軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（繊維形成性成分）とした。両溶融ポリマーを、前者を鞘成分、後者を芯成分とし、かつ重量比が鞘：芯＝５０：５０となるように、直径０．３ｍｍの丸穴キャピラリーを１３３６孔有する公知の芯鞘型複合紡糸口金から、複合化して溶融吐出させた。この際、口金温度は２８０℃、吐出量は４００ｇ／分であった。さらに吐出ポリマーを冷却風で冷却し、１１５０ｍ／分で巻き取り、未延伸糸を得た。この未延伸糸を７０℃の温水中で３．０倍に延伸した。繊維表面に界面活性剤を付与し、１０５℃で弛緩熱処理を実施した後、５．０ｍｍの繊維長にカットして、熱接着性複合繊維を得た。結果を表１に示した。
［実施例２］
ポリマーＡとポリマーＢを重量比９５：５で混合し、二軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（熱接着性成分）とし、ポリマーＣを一軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（繊維形成性成分）とした。両溶融ポリマーを、前者を鞘成分、後者を芯成分とし、かつ重量比が鞘：芯＝５５：４５となるように、直径０．３ｍｍの丸穴キャピラリーを１３３６孔有する公知の芯鞘型複合紡糸口金から、複合化して溶融吐出させた。この際、口金温度は２８０℃、吐出量は４００ｇ／分であった。さらに吐出ポリマーを冷却風で冷却し、１１５０ｍ／分で巻き取り、未延伸糸を得た。この未延伸糸を９０℃の温水中で２．９倍に延伸した。繊維表面に界面活性剤を付与し、１０５℃で弛緩熱処理を実施した後、５．０ｍｍの繊維長にカットして、熱接着性複合繊維を得た。結果を表１に示した。
ポリマーＡとポリマーＢを重量比９５：５で混合し、二軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（熱接着性成分）とし、ポリマーＣを一軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（繊維形成性成分）とした。両溶融ポリマーを、前者を鞘成分、後者を芯成分とし、かつ重量比が鞘：芯＝５５：４５となるように、直径０．３ｍｍの丸穴キャピラリーを１３３６孔有する公知の芯鞘型複合紡糸口金から、複合化して溶融吐出させた。この際、口金温度は２８０℃、吐出量は４００ｇ／分であった。さらに吐出ポリマーを冷却風で冷却し、１１５０ｍ／分で巻き取り、未延伸糸を得た。この未延伸糸を９０℃の温水中で２．９倍に延伸した。繊維表面に界面活性剤を付与し、１０５℃で弛緩熱処理を実施した後、５．０ｍｍの繊維長にカットして、熱接着性複合繊維を得た。結果を表１に示した。
［比較例１］
ポリマーＡを二軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（熱接着性成分）とし、ポリマーＤを一軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（繊維形成性成分）とした。両溶融ポリマーを、前者を鞘成分、後者を芯成分とし、かつ重量比が鞘：芯＝５０：５０となるように、直径０．３ｍｍの丸穴キャピラリーを１０３２孔有する公知の芯鞘型複合紡糸口金から、複合化して溶融吐出させた。この際、口金温度は２８０℃、吐出量は５８０ｇ／分であった。さらに吐出ポリマーを冷却風で冷却し、１１５０ｍ／分で巻き取り、未延伸糸を得た。この未延伸糸を７０℃の温水中で２．９０倍に延伸した。繊維表面に界面活性剤を付与し、１０５℃で弛緩熱処理を実施した後、５．０ｍｍの繊維長にカットして、熱接着性複合繊維を得た。結果を表１に示した。
ポリマーＡを二軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（熱接着性成分）とし、ポリマーＤを一軸エクストルーダーで溶融して溶融ポリマー（繊維形成性成分）とした。両溶融ポリマーを、前者を鞘成分、後者を芯成分とし、かつ重量比が鞘：芯＝５０：５０となるように、直径０．３ｍｍの丸穴キャピラリーを１０３２孔有する公知の芯鞘型複合紡糸口金から、複合化して溶融吐出させた。この際、口金温度は２８０℃、吐出量は５８０ｇ／分であった。さらに吐出ポリマーを冷却風で冷却し、１１５０ｍ／分で巻き取り、未延伸糸を得た。この未延伸糸を７０℃の温水中で２．９０倍に延伸した。繊維表面に界面活性剤を付与し、１０５℃で弛緩熱処理を実施した後、５．０ｍｍの繊維長にカットして、熱接着性複合繊維を得た。結果を表１に示した。
［比較例２］
１３３６孔有する複合紡糸口金を使用し、吐出量を５００ｇ／分とする以外は、比較例１と同様にして、複合繊維を得た。結果を表１に示した。
１３３６孔有する複合紡糸口金を使用し、吐出量を５００ｇ／分とする以外は、比較例１と同様にして、複合繊維を得た。結果を表１に示した。
本発明に基づく熱接着性複合繊維を使用することにより、粘着テープのような良好な手切れ性の要求される用途において好適に用いられる、不織布を製造することができる。
Claims (5)
- 繊維軸方向に連続している繊維形成性成分と、繊維軸方向に連続している熱接着性成分とからなる複合繊維であり、前記繊維形成性成分が融点２２０℃以上で、固有粘度０．３０〜０．５５ｄＬ／ｇのポリアルキレンテレフタレートからなり、前記熱接着性成分がポリオレフィンからなり、少なくとも前記熱接着性成分が表面に露出するように前記繊維形成性成分と前記熱接着性成分が複合化された複合繊維であって、単糸繊度が０．０１〜１．５ｄｔｅｘである複合繊維。
- 繊度が０．１〜１．１ｄｔｅｘである、請求項１に記載の複合繊維。
- 前記繊維形成性成分の固有粘度が０．３５〜０．５０ｄＬ／ｇのポリアルキレンテレフタレートである、請求項１または２に記載の複合繊維。
- 前記熱接着性成分がポリエチレンおよび／またはポリプロピレンを主成分とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合繊維。
- 繊維長が１．０〜３０ｍｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合繊維。
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