JP6222997B2 - 柔軟性に優れた熱接着性複合繊維とこれを用いた不織布 - Google Patents

Description

本発明は、熱接着性複合繊維に関し、より具体的には柔軟性に優れた不織布等が得られる熱接着性複合繊維に関する。更に詳しくは、おむつ、ナプキン、パッド等の衛生材料用吸収性物品、医療衛生材、生活関連材、一般医療材、寝装材、フィルター材、介護用品、及びペット用品等の用途に適した柔軟性に優れた不織布等が得られる熱接着性複合繊維とこれを用いた柔軟性に優れた不織布に関する。

従来、熱風や加熱ロールの熱エネルギーを利用して、熱融着による成形ができる熱接着性複合繊維は、嵩高性や柔軟性に優れた不織布を得ることが容易であることから、おむつ、ナプキン、パッド等の衛生材料、或いは生活用品やフィルター等の産業資材等に広く用いられている。特に衛生材料は、人肌に直接触れるものであることや、尿、経血等の液体を素早く吸収する必要から、嵩高性や柔軟性の重要度が極めて高い。嵩高性を得るためには、高剛性の樹脂を用いる手法や繊度の太い繊維を用いる手法が代表的であるが、その場合、得られる不織布は、柔軟性が低下し、肌に対する物理的刺激が強くなる。一方で肌への刺激を抑制するために柔軟性を優先すると、得られる不織布は、嵩高性、特に体重に対するクッション性が大幅に低下し、液体吸収に劣ってしまう。

そのため、嵩高性や柔軟性の両立が可能な繊維及び不織布を得る方法が数多く提案されてきた。例えば、ポリトリメチレンテレフタレート系樹脂を芯成分とし、ポリオレフィン系樹脂を鞘成分とする鞘芯型複合繊維からなる、嵩回復性に優れた捲縮性複合繊維が提案されている（特許文献１参照）。また特許文献２では、ポリエステル系樹脂を芯成分とし、ポリオレフィン系樹脂を鞘成分とする鞘芯型複合繊維からなる、捲縮の形態安定性が優れた嵩高性の熱接着性複合繊維が提案されている。

特開２００３−３３３４号公報 特開２００８−２７４４４８号公報

しかしこれらの方法は、嵩高性や嵩回復性に特化したものであり、不織布の柔軟性においては改善の余地があった。

本発明の課題は、繊維の伸度を残した状態でも捲縮の形態安定性を維持することができ、不織布に嵩高性、且つ柔軟性を与える熱接着性複合繊維とこれを用いた不織布を提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた。その結果、ポリエステル系樹脂を含有する第１成分と、ポリオレフィン系樹脂を含有する第２成分とからなる複合繊維とし、延伸条件、機械捲縮付与条件、乾燥条件（以降、「熱処理条件」という場合がある。また、当該「乾燥」を行う工程を、「乾燥工程」または「熱処理工程」という場合がある。）を調整して、繊維の伸度が残った状態であっても熱によって剛性が減退しない顕在捲縮性の熱接着性複合繊維とすることによって上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下のように構成される。
［１］ポリエステル系樹脂を含む第１成分と、前記ポリエステル系樹脂の融点より１５℃以上低い融点を有するポリオレフィン系樹脂を含む第２成分で構成され、繊維の長さ方向と直交する繊維断面において、前記第２成分が繊維外周の３０％以上を占めるサイドバイサイド型（並列型ということもある。）または偏心鞘芯型の構造を有する熱接着性複合繊維であって、繊維の伸度が５０〜１２０％であり、かつ、１０〜２０山／２．５４ｃｍの三次元の顕在捲縮を有しており、捲縮弾性率が８５〜１００％の範囲である、熱接着性複合繊維。
［２］前記ポリエステル系樹脂が、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、及び、ポリブチレンアジペートテレフタレートからなる群から選ばれる少なくとも１種である前記［１］に記載の熱接着性複合繊維。

［３］前記ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン及びプロピレンを主成分とする共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種である前記［１］または［２］に記載の熱接着性複合繊維。
［４］熱接着性複合繊維の繊度が、０．９〜８．０ｄｔｅｘである前記［１］〜［３］のいずれか１に記載の熱接着性複合繊維。
［５］熱接着性複合繊維中に、無機微粒子を含んでおり、当該無機微粒子の含有量は、前記熱接着性複合繊維の質量基準で０．１〜１０質量％の範囲である前記［１］〜［４］のいずれか１に記載の熱接着性複合繊維。
［６］前記［１］〜［５］のいずれか１に記載の熱接着性複合繊維の製造方法であって、
ポリエステル系樹脂を含む第１成分と、前記ポリエステル系樹脂の融点より１５℃以上低い融点を有するポリオレフィン系樹脂を含む第２成分とを、該第２成分が繊維外周の３０％以上を占めるサイドバイサイド型または偏心鞘芯型の断面形状となるように溶融紡糸して未延伸繊維を得る工程、
得られた未延伸繊維を、該未延伸繊維における破断延伸倍率の７５〜９５％で延伸する工程、
得られた延伸繊維を加熱し、熱収縮により三次元の顕在捲縮を付与する工程
を含む熱接着性複合繊維の製造方法。
［７］延伸工程の後に、得られた延伸繊維に、二次元捲縮の捲縮数が５〜１０山／２．５４ｃｍの範囲で機械捲縮を付与する工程を行う前記［６］に記載の熱接着性複合繊維の製造方法。
［８］前記［１］〜［５］のいずれか１に記載の熱接着性複合繊維を用いて得られた不織布。
［９］不織布の比容積が、８０〜１３０ｃｍ^３／ｇの範囲である前記［８］に記載の不織布。

本発明の熱接着性複合繊維は、繊維が良好な一定の伸度を有しながらも、三次元の顕在捲縮形状を保つことができるため、不織布化時における加熱接着の際でも捲縮の形態安定性が維持され、柔軟性が高く嵩高性に優れた不織布を作製することができる。

以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明の熱接着性複合繊維は、ポリエステル系樹脂を含む第１成分と、前記ポリエステル系樹脂の融点より１５℃以上低い融点を有するポリオレフィン系樹脂を含む第２成分で構成され、繊維の長さ方向と直交する繊維断面において、前記第２成分が繊維外周の３０％以上を占めるサイドバイサイド型または偏心鞘芯型の構造を有する熱接着性複合繊維である。

（第１成分）
本発明の熱接着性複合繊維（以下、単に「複合繊維」という場合がある。）の第１成分を構成するポリエステル系樹脂は、ジオールとジカルボン酸とから縮重合によって得ることができる。
ポリエステル系樹脂の縮重合に用いられるジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸等を挙げることができる。また、用いられるジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等を挙げることができる。

本発明で使用するポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステルが好ましく利用できる。また、上記芳香族ポリエステルの他に脂肪族ポリエステルも用いることができ、好ましい脂肪族ポリエステル樹脂としては、ポリ乳酸やポリブチレンサクシネートが挙げられる。
これらのポリエステル系樹脂は、単独重合体だけでなく、共重合ポリエステル（コポリエステル）でもよい。このとき、共重合成分としては、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等のジカルボン酸成分、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール等のジオール成分、Ｌ−乳酸等の光学異性体が利用できる。このような共重合体として、例えば、ポリブチレンテレフタレートアジペートなどが挙げられる。更に、これらポリエステル系樹脂の２種以上を混合して用いてもよい。
原料コスト、得られる繊維の熱安定性などを考慮すると、第１成分としては、ポリエチレンテレフタレートのみで構成された未変性ポリマーが最も好ましい。

第１成分には、ポリエステル系樹脂が含まれていれば特に限定されないが、好ましくはポリエステル系樹脂が８０質量％以上含まれていることであり、より好ましくはポリエステル系樹脂が９０質量％以上含まれていることである。本発明の効果を妨げない範囲内で、さらに、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、造核剤、エポキシ安定剤、滑剤、抗菌剤、難燃剤、帯電防止剤、顔料及び可塑剤等の添加剤を適宣必要に応じて添加してもよい。

（第２成分）
本発明の複合繊維の第２成分を構成するポリオレフィン系樹脂は、第１成分を構成するポリエステル系樹脂の融点よりも１５℃以上低い融点を有するという条件を満たす限り、特に限定されるものではない。
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、ポリヘキセン−１、ポリオクテン−１、ポリ４−メチルペンテン−１、ポリメチルペンテン、１，２−ポリブタジエン、１，４−ポリブタジエンなどが使用できる。更にこれらの単独重合体に、当該単独重合体を構成する単量体以外の成分であるという条件のもと、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１または４−メチルペンテン−１等のα−オレフィンが共重合成分として少量含有されていてもよい。また、ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、スチレン及びα−メチルスチレン等の他のエチレン系不飽和モノマーが共重合成分として少量含有されていてもよい。

また、これらポリオレフィン系樹脂を２種以上混合して使用してもよい。これらは、通常のチーグラーナッタ触媒から重合されたポリオレフィン系樹脂だけでなく、メタロセン触媒から重合されたポリオレフィン系樹脂、及びそれらの共重合体も好ましく用いることができる。また、好適に使用できるポリオレフィン系樹脂のメルトマスフローレイト（以下、ＭＦＲと略す。）は、紡糸可能な範囲であれば特に限定されることはないが、１〜１００ｇ／１０分が好ましく、より好ましくは、５〜７０ｇ／１０分である。

本発明の複合繊維の第２成分を構成するポリオレフィン系樹脂として好ましいのは、ポリエチレン、ポリプロピレン及びプロピレンを主成分とする共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂である。例えば高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン（プロピレン単独重合体）、プロピレンを主成分とするエチレン−プロピレン共重合体、プロピレンを主成分とするエチレン−プロピレン−ブテン−１共重合体が挙げられる。ここで、「プロピレンを主成分とする共重合体」とは、当該共重合体を構成する共重合成分中で、プロピレン単位が最も多量を占める共重合体をいう。

尚、第１成分が２種以上のポリエステル系樹脂の混合物であり、及び／又は、第２成分が２種以上のポリオレフィン系樹脂の混合物である場合には、“第２成分を構成するポリオレフィン系樹脂が、第１成分を構成するポリエステル系樹脂の融点よりも１５℃以上低い融点を有する”とは、第２成分を構成するポリオレフィン系樹脂の混合物において最も高い融点を有する樹脂が、第１成分を構成するポリエステル系樹脂の混合物において最も低い融点を有する樹脂の融点よりも１５℃以上低い融点を有することをいう。

上記ＭＦＲ以外のポリオレフィンの物性、例えばＱ値（重量平均分子量／数平均分子量）、ロックウェル硬度、分岐メチル鎖数等の物性は、本発明の要件を満たすものであれば、特に限定されない。
第２成分には、ポリオレフィン系樹脂が含まれていれば特に限定されないが、好ましくはポリオレフィン系樹脂が８０質量％以上含まれていることであり、より好ましくはポリオレフィン系樹脂が９０質量％以上含まれていることである。本発明の効果を妨げない範囲で、前記第１成分で例示した添加剤を適宣必要に応じて含んでいてもよい。

（複合繊維）
本発明の複合繊維における第１成分と第２成分の組み合わせは、第２成分を構成するポリオレフィン系樹脂が、第１成分を構成するポリエステル系樹脂の融点よりも１５℃以上低い融点を有するという条件を満たす限り、特に限定されず、前記で説明した第１成分及び第２成分から選択して使用できる。
具体的な第１成分／第２成分の組み合わせとしては、ポリエチレンテレフタレート／ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート／高密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート／直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート／低密度ポリエチレンなどが例示できる。この中でより好ましい組み合わせは、ポリエチレンテレフタレート／高密度ポリエチレンである。

（偏心鞘芯型構造）
本発明の複合繊維が偏心鞘芯型の構造を有する場合、偏心鞘芯中実型複合繊維であってもよく、偏心鞘芯中空型複合繊維であってもよい。偏心鞘芯型とは、繊維の長さ方向と直交する繊維断面において、芯側と鞘側の重心が異なっている状態をいい、その偏心比は紡糸性や三次元の顕在捲縮（以下、単に「顕在捲縮」という場合がある。）の発現性から、０．０５〜０．５０が好ましく、より好ましくは０．１５〜０．３０である。尚、ここで偏心比とは特開２００６−９７１５７号公報に記載されている下記式にて表される。
偏心比＝ｄ／Ｒ
ここでｄ及びＲは次のとおりである。
ｄ：複合繊維の中心点と芯を構成する第１成分の中心点との距離
Ｒ：複合繊維の半径

また、芯側の断面形状は円形だけでなく、異形にすることもでき、例えば、星形、楕円形、三角形、四角形、五角形、多葉形、アレイ形、Ｔ字形及び馬蹄形等の異形を挙げることができる。しかし、芯側の断面形状は三次元の顕在捲縮の発現性の観点から円形、半円形、楕円形が好ましく、不織布強度の観点から円形が特に好ましい。

（サイドバイサイド型構造）
本発明の複合繊維がサイドバイサイド型（並列型）の構造を有する場合、繊維の長さ方向と直交する繊維断面において、第２成分は、その繊維外周の３０％以上を占める。これにより、三次元の顕在捲縮の発現性が良好となる。具体的には、第２成分は繊維外周の３０％〜７０％を占めるのが好ましく、４０％〜６０％であるのがより好ましい。

本発明の複合繊維は三次元の顕在捲縮を有し、その捲縮数は、１０〜２０山／２．５４ｃｍである。
三次元の顕在捲縮とは、例えば螺旋やオーム状（山谷の形が鋭角でなく丸みを帯びて三次元にねじれている形状）といった立体捲縮形状を有することをいい、一種単独の立体捲縮形状でもよいし、混在する立体捲縮形状でもよく、特に限定されるものではない。かかる立体捲縮形状を有することで、嵩高で柔軟な不織布を得やすくなる。
三次元の顕在捲縮の捲縮数は、１０〜２０山／２．５４ｃｍの範囲であり、１２〜１６山／２．５４ｃｍの範囲であることがより好ましい。かかる範囲の捲縮数にすることにより、不織布加工工程におけるカード工程でのカード通過性が安定し、嵩高で柔軟な不織布を得やすくなる。

本発明の複合繊維の捲縮形状は、三次元の顕在捲縮が主体であるが、平面ジグザグ構造（屈曲形状）を付与させた機械捲縮による二次元捲縮が混在していてもよい。機械捲縮を有する場合、三次元の顕在捲縮が５０％以上を占めることが好ましく、８０％以上を占めることがより好ましい。

本発明の複合繊維は、その長さ方向と直交する繊維断面において、第１成分と第２成分との複合比を１０／９０容量％〜９０／１０容量％の範囲にすることが好ましく、より好ましくは３０／７０容量％〜７０／３０容量％であり、特に好ましくは４０／６０容量％〜５０／５０容量％である。かかる範囲の複合比とすることにより、熱による顕在捲縮が発現しやすくなる。尚、以下の説明においても複合比の単位は容量％である。

本発明の複合繊維の繊度は、特に限定されるものではないが、０．９〜８．０ｄｔｅｘが好ましく、具体的には、衛生材料資材に使われるような繊維に対しては、１．０〜８．０ｄｔｅｘが好ましく、より好ましくは１．７〜６．０ｄｔｅｘ、さらに好ましくは２．６〜４．４ｄｔｅｘである。かかる範囲の繊度とすることにより嵩高性と柔軟性との両立を達成しやすくなる。

本発明の複合繊維の強度は、特に限定されるものではないが、例えば衛生材料資材に使われるような繊維に対しては、１．５〜４．０ｃＮ／ｄｔｅｘが好ましく、より好ましくは、２．０〜３．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。かかる範囲の強度とすることにより繊維の形態安定性と嵩高性との両立を可能とすることができる。

本発明の複合繊維の伸度は、５０〜１２０％の範囲であり、好ましくは７０〜１００％である。かかる範囲の伸度とすることにより不織布に柔軟性を付与することができる。
なお、本発明でいう伸度とは、ＪＩＳ Ｌ １０１５に準じ、引張試験機を用い、試料のつかみ間隔を２０mmとして引張試験を行い、破断したときの伸びをその繊維の伸度とする。

本発明の複合繊維の捲縮弾性率は、８５〜１００％の範囲であり、好ましくは、９０〜９７％の範囲である。捲縮弾性率については、ＪＩＳ Ｌ ２０８０において「繊維の捲縮を伸ばしたときの長さと，これを緩めて所定時間放置した後の長さとの差の，伸ばしたときの長さと元の長さとの差に対する百分率」と規定されている。具体的な測定方法はＪＩＳ Ｌ １０１５に規定されている。捲縮弾性率が８５％以上であることによって、不織布化工程において顕在捲縮の形態安定性が維持できる。それによって、不織布に嵩高性と柔軟性を与えることができる。

また、本発明の複合繊維中には、本発明の効果を妨げない範囲内で、自重に由来するドレープ感や滑らかな触感を与え、ボイドやクラック等繊維内外の空隙を生成することによる柔軟性に優れた繊維を得るために無機微粒子を適宣必要に応じて添加してもよい。無機微粒子の添加量は、繊維中、好ましくは０〜１０質量％であり、より好ましくは０．１〜１０質量％であり、更に好ましくは１〜５質量％の範囲である。

上記無機微粒子については、比重が高く、溶融樹脂中での凝集が起こり難い物であれば特に限定されないが、一例を挙げれば酸化チタン（比重３．７〜４．３）、酸化亜鉛（比重５．２〜５．７）、チタン酸バリウム（比重５．５〜５．６）、炭酸バリウム（比重４．３〜４．４）、硫酸バリウム（比重４．２〜４．６）、酸化ジルコニウム（比重５．５）、ケイ酸ジルコニウム（比重４．７）、アルミナ（比重３．７〜３．９）、酸化マグネシウム（比重３．２）或いはこれらとほぼ同等の比重を持つ物質が挙げられ、中でも酸化チタンが好ましく用いられる。これら無機微粒子は、隠蔽性、抗菌性または消臭性などを目的に、繊維中に添加し用いることが一般に知られている。用いられる無機微粒子は、紡糸工程や延伸工程で糸切れ等の不具合を生じさせない粒径や形状であることが好ましい。

無機微粒子の添加方法としては、第１成分や第２成分中に無機微粒子のパウダーを直接添加する方法、或いは樹脂に無機微粒子を練り込み、マスターバッチ化して、第１成分や第２成分中に添加する方法などを挙げることができる。マスターバッチ化に用いる樹脂は、第１、第２成分と同じ樹脂を用いることが最も好ましいが、本発明の要件を満たすものであれば特に限定されず、第１、第２成分と異なる樹脂を用いてもよい。

（複合繊維の製造方法）
本発明の複合繊維の製造方法について説明する。
前記複合繊維は、以下のように製造することができる。まず、本発明の複合繊維の原料となるポリエステル系樹脂を第１成分に配し、第１成分よりも１５℃以上低い融点を有するオレフィン系樹脂を第２成分に配し、当該第２成分が、繊維の長さ方向と直交する繊維断面において、繊維外周の３０％以上を占めるサイドバイサイド型または偏心鞘芯型を有する未延伸繊維とする。
当該構造の未延伸繊維は、それぞれ、公知のサイドバイサイド型用の紡糸ノズル、または、公知の偏心鞘芯型用の紡糸ノズルを用いて、サイドバイサイド型または偏心鞘芯型の断面形状となるように溶融紡糸することで製造することができる。

溶融紡糸時の温度条件は特に制限されるものではないが、紡糸温度は２５０℃以上であることが好ましく、より好ましくは２８０℃以上、更に好ましくは３００℃以上である。紡糸温度が２５０℃以上であれば、紡糸時の断糸回数を少なくし、かつ延伸後の伸度を残しやすい未延伸糸が得られるので好ましく、２８０℃以上であればこれら効果がより顕著になり、３００℃以上であれば更に顕著になるので好ましい。温度の上限は、好適に紡糸できる温度であればよく、特に限定されるものではない。

また、紡糸速度は特に制限されるものではないが、３００〜１５００ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、より好ましくは６００〜１０００ｍ／ｍｉｎである。紡糸速度が３００ｍ／ｍｉｎ以上であれば、任意の紡糸繊度の未延伸糸を得ようとする際の単孔吐出量を多くし、満足できる生産性が得られるので好ましい。

上記条件により得られた未延伸繊維を、延伸工程において延伸処理する。
延伸温度は、第１成分を構成するポリエステル系樹脂のガラス転移温度よりも３０〜７０℃高温で、かつ第２成分を構成するポリオレフィン系樹脂の融点未満の温度であり、好ましくは、ポリエステル系樹脂のガラス転移温度よりも４０〜６０℃高温で、かつポリオレフィン系樹脂の融点未満の温度である。

ここで、延伸温度とは、延伸開始位置における繊維の温度を意味する。延伸温度が「第１成分であるポリエステル系樹脂のガラス転移温度＋３０℃」以上であれば、繊維の伸度を高い状態にでき、延伸後の伸度を残せるために好ましい。延伸温度がより高温であると、高い歪み速度で、すなわち高倍率で延伸してもその効果が得られるため好ましい。ただ、延伸温度があまりにも高くなり過ぎると、未延伸繊維が延伸されるまでの間に、第１成分に冷結晶化が生じてしまい、伸度を残すことを阻害することになる。この観点からは、延伸温度は「第１成分であるポリエステルのガラス転移温度＋７０℃」以下とする。また、延伸温度は第２成分であるオレフィン系樹脂の融点未満とし、繊維同士の融着による延伸過程の不安定化を抑制する必要がある。
例えばガラス転移温度が７０℃であるポリエチレンテレフタレートを第１成分に配し、融点１３０℃の高密度ポリエチレンを第２成分に配した未延伸繊維を延伸する場合には、１００℃以上で１３０℃未満の延伸温度とする。延伸温度が１００℃以上であると、繊維に対する熱量が多くなり、ポリエチレンテレフタレートと高密度ポリエチレンとの延伸性の差異が小さくなる。これにより、不織布化工程でのカード加工時に鞘芯剥離を引き起こすおそれが減じる。

延伸倍率は、未延伸繊維における破断延伸倍率の７５〜９５％であり、８０〜９５％が好ましく、８５〜９０％の範囲がより好ましい。なお。破断延伸倍率とは、未延伸繊維を延伸した場合、繊維に破断が生じたときの延伸倍率をいう。延伸倍率が破断延伸倍率の７５％以上であると、熱による剛性の減退を抑制できる。延伸倍率が破断延伸倍率の９５％以下であると、延伸に伴い、本発明の複合繊維の複合構造と、第１成分と第２成分が受ける応力歪の差とに起因して潜在捲縮が顕在化して、生じる顕在捲縮の発現性が小さくなる。そのため、その後の乾燥工程（熱処理工程）において、繊維の複合構造と、第１成分と第２成分が受ける熱収縮性の差とに起因して潜在捲縮が顕在化することで生じる顕在捲縮の発現割合を高めることが可能となる。

次に、延伸工程で得られた延伸繊維を熱処理により乾燥し、三次元の顕在捲縮を付与する。
本発明において、繊維の乾燥工程（熱処理工程）で顕在捲縮を発現させる。顕在捲縮の発現は、本発明の複合繊維の複合構造と、複合成分間の熱収縮性の差とに由来し、繊維に内在する潜在捲縮が顕在化して顕在捲縮を発現する。

延伸工程で発現する顕在捲縮に比べて、乾燥工程で発現する顕在捲縮は、その捲縮径が大きく、顕在捲縮数が適切な範囲となる。本発明においては、１０〜２０山／２．５４ｃｍの三次元の顕在捲縮を形成し、好ましくは１２〜１６山／２．５４ｃｍの顕在捲縮を形成する。上記範囲の数の顕在捲縮を有することで、顕在捲縮による繊維間の絡まりが低減されることになり、その後のカード工程でのカード通過性が良好となる。

なお、本発明において、乾燥工程の前に機械捲縮の付与を行ってもよい。機械捲縮を行うことにより、カード工程でのカード通過安定性を向上させることができる。機械捲縮を行う場合は、５〜１０山／２．５４ｃｍの機械捲縮を付与することが望ましい。より好ましいのは、７〜９山／２．５４ｃｍの範囲である。
乾燥工程で発現する顕在捲縮の捲縮径が小さい（捲縮が細かい）と、その繊維及びその繊維を用いて得られる不織布は硬い触感を帯びるものとなるが、５〜１０山／２．５４ｃｍの機械捲縮が付与されていると、この機械捲縮付与時に、繊維は熱と強い応力を受けて、繊維内部に、そしてその繊維の形状として、その熱力学的・物理的影響が記憶・固定されることになる。

乾燥工程では、繊維内部に予め記憶・固定された熱力学的・物理的影響を引きずりながら潜在捲縮が顕在化することになるために、機械捲縮を付与しない場合に比べて、それらの記憶・形状の影響を受けて捲縮径の大きい顕在捲縮が発現しやすくなる。捲縮径が大きくなることで、繊維の柔軟性が向上し、また、機械捲縮工程で予め熱力学的・物理的作用を受けていることで、乾燥工程で得られる繊維は、特に、顕在捲縮の形態安定性に優れた繊維となる。
この機械捲縮を付与する前に、必要に応じて乾熱、湿熱、蒸気等の雰囲気下でアニーリング処理を施すことにより、熱履歴を改善し、応力緩和の抑制を行い、熱処理工程での熱収縮の微調整を行うことも可能である。

乾燥工程（熱処理工程）は、例えば、熱風乾燥機等を用いて、第２成分の融点より低いが融点よりも１５℃を超えて低くない温度、より好ましくは第２成分の融点より低いが融点よりも１０℃を超えて低くはない温度で行うのが好ましい。これによって、顕在捲縮の発現と結晶化の促進が図られる。これによって、適度な伸度を有し捲縮径が大きく柔軟で、形態安定性に優れた捲縮を得ることができる。顕在捲縮の発現性は、上記延伸倍率、機械捲縮数、機械捲縮付与前の熱履歴によっても制御できる。

かかる乾燥工程（熱処理工程）によって、潜在捲縮が顕在化して得られた三次元の顕在捲縮の捲縮数は、１０〜２０山／２．５４ｃｍの範囲であり、好ましくは１２〜１６山／２．５４ｃｍの範囲である。得られる捲縮の形状は、三次元の顕在捲縮であるが、機械捲縮に由来する平面ジグザグ捲縮（二次元捲縮）が残存していてもよい。

本発明の複合繊維の製造法の本質は、延伸工程において、繊維の伸度を充分残す程度の延伸倍率で、潜在捲縮を発現させず又は抑制するように延伸しておき、後工程の繊維の熱処理工程、特に、不織布形成以前の繊維の乾燥工程において、繊維の顕在捲縮を発現させる点にある。
また、前記乾燥工程以前の工程で、比較的少ない数、具体的には繊維に５〜１０山／２．５４ｃｍの機械捲縮を付与しておくのが、好ましい。

その後、繊維を短繊維にカットすることができる。短繊維の繊維長は、用途に応じて選択でき特に限定されないが、カーディング処理を行う場合には２０〜１０２ｍｍが好ましく、より好ましくは３０〜５１ｍｍである。

（不織布）
本発明の複合繊維を用いることによって、比容積が８０ｃｍ^３／ｇ以上の嵩高の不織布を好適に得ることができる。具体的には、８０〜１３０ｃｍ^３／ｇの範囲の不織布を好適に得ることができる。不織布の加工条件は特に限定されるものではないが、例えばローラーカード機を用いて得たカードウェブを１３０〜１４５℃で熱処理加工して、目付けが２０〜３０ｇ／ｍ^２の不織布とする方法が挙げられる。熱処理方法としては、特に限定されるものではないが、スルーエアー加工法などは不織布の柔軟性を良好に加工することができる点で好ましい。

本発明の複合繊維を用いて製造した不織布は、例えばおむつ、ナプキン、失禁パット等の吸収性物品、ガウン、術衣等の医療衛生材、壁用シート、障子紙、床材等の室内内装材、カバークロス、清掃用ワイパー、生ゴミ用カバー等の生活関連材、使い捨てトイレ、トイレ用カバー等のトイレタリー製品、ペットシート、ペット用おむつ、ペット用タオル等のペット用品、ワイピング材、フィルター、クッション材、油吸着材、インクタンク用吸着材等の産業資材、一般医療材、寝装材、介護用品など、嵩高性及び耐圧縮性が要求される様々な繊維製品への用途に利用することができる。

以下、実施例により本発明を記述するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、各例においての物性評価は以下に示す方法で行った。

（熱可塑性樹脂）
複合繊維を構成する熱可塑性樹脂として以下の樹脂を用いた。
樹脂１：密度０．９６ｇ／ｃｍ^３、ＭＦＲ（１９０℃ 荷重２１．１８Ｎ）が１６ｇ／１０ｍｉｎ、融点が１３０℃である高密度ポリエチレン（略記号ＰＥ）
樹脂２：ＭＦＲ（２３０℃ 荷重２１．１８Ｎ）が５ｇ／１０ｍｉｎ、融点が１６２℃である結晶性ポリプロピレン（略記号ＰＰ）
樹脂３：固有粘度が０．６４、ガラス転移点が７０℃であるポリエチレンテレフタレート（略記号ＰＥＴ）

（無機微粒子の添加方法）
複合繊維への無機微粒子の添加方法は、以下の方法を用いた。
無機微粒子の粉体をマスターバッチ化後、第１成分及び／又は第２成分へ添加する。マスターバッチ化に用いる樹脂は、第１、第２成分と同じ樹脂を用いた。

（熱接着性複合繊維の製造）
表１又は表２に示す熱可塑性樹脂を用い、第１成分を芯側、第２成分を鞘側に配し、同様に表に示す押出温度と、複合比（容量比）、断面形状で紡糸し、その際、アルキルフォスフェートＫ塩を主成分とする繊維処理剤をオイリングロールにより、紡糸した繊維に接触させて、該繊維処理剤を付着させた。
得られた未延伸繊維を、延伸機を用い、延伸温度（熱ロールの表面温度）９０〜１２５℃に設定し、表１、２に示す条件で延伸工程および捲縮（機械捲縮）付与工程を行った。その後、熱風循環型乾燥機を用いて、表１、２に示す乾燥温度（熱処理温度）で５分間乾燥工程（熱処理工程）を施して熱接着性複合繊維を得た。
次いで、当該繊維をカッターでカットして短繊維とし、これを試料繊維として用いた。

（不織布加工）
熱接着性複合繊維をローラーカード機に掛けウェブを採取し、熱風循環式の熱処理機を用い、加工温度１３８℃で熱処理して鞘成分を熱融着させ、目付け約２５ｇ／ｍ^２の不織布とした。

（メルトマスフローレイト（ＭＦＲ）の測定）
ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準拠し、メルトマスフローレイトの測定を行った。ここで、ＭＩは、附属書Ａ表１の条件Ｄ（試験温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇ）に準拠し、ＭＦＲは、条件Ｍ（試験温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）に準拠して測定した。

（繊維引っ張り強伸度測定）
ＪＩＳ Ｌ １０１５に準拠し、試料繊維の繊度及び引っ張り強伸度の測定を行った。

（捲縮数測定）
２５ｍｍ（或いは２０ｍｍ）の試料繊維に０．１８ｍＮ／ｔｅｘの初荷重をかけた時の長さを測定し、その時の捲縮数を数え、２５ｍｍ（或いは２０ｍｍ）間あたりの捲縮数を求めた。

（捲縮弾性率測定）
２５ｍｍ（或いは２０ｍｍ）の試料繊維に０．１８ｍＮ／ｔｅｘの初荷重をかけた時の長さを測定した。次に４．４１ｍＮ／ｔｅｘの荷重をかけた時の長さを測定した。その後全荷重を除き、２分間放置後、初荷重をかけて長さを測定し、捲縮弾性率（％）を算出した。

（比容積）
不織布を、デジマチックインジケータ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ製）を用いて、３．５ｇ／ｃｍ^２の荷重をかけた状態で厚みを測定した。測定した厚みから下記の数式を用いて比容積を算出した。
不織布の比容積（ｃｍ^３／ｇ）＝不織布の厚み（ｍｍ）／不織布の目付け（ｍ^２／ｇ）×１０００
得られた比容積の値からか嵩高性を評価した。

（平均荷重）
上記不織布加工の方法で得られた不織布を４枚重ねて１００ｇ／ｍ^２のサンプルとし、これを３点用意した。それぞれのサンプルは、予め厚みを測定し、仕事量の測定および荷重の算出時に用いた。１つのサンプルにつき、４箇所のサンプルの厚みをノギスで測定し、その算術平均値を用いた。
カトーテック（株）製の圧縮試験機（ＫＥＳ−Ｇ５）を用いて、それぞれのサンプルを加圧板（２ｃｍ^２の円盤）によって、０．４ｍｍ／ｓｅｃの速度で、サンプルの厚みが５０％になるまで圧縮し、そのときの仕事量を測定した。
荷重（ｇｆ／ｃｍ^２）は、得られた仕事量を、サンプルの５０％の厚み（圧縮した距離）で除することで算出した。
平均荷重は、３点のサンプルから算出された荷重の算術平均値として求めた。
得られた平均荷重の値からか柔軟性を評価した。

以上の結果から明らかなとおり、本発明に係る実施例１〜６は、繊維の伸度が５０〜１２０％でかつ捲縮弾性率が大きくなっている。このことから、繊維の伸度を残した状態でも捲縮の形態安定性が確保できていることがわかる。また、本発明の複合繊維を用いて作製した不織布の嵩高性（比容積による評価）と柔軟性（平均荷重による評価）も向上していることがわかる。
比較例３の複合繊維は、繊維の伸度が１３６％と非常に高い値を示していることから、この複合繊維を用いて作製した不織布の柔軟性は向上しているものの、嵩高性は実施例と比較して不良となっていることがわかる。

本発明の熱接着性複合繊維は、繊維の伸度を残し、かつ捲縮の形態安定性を維持することで柔軟性が高く嵩高性に優れた不織布を作製することができる。本発明の熱接着性複合繊維から得られる不織布は優れた柔軟性、嵩高性に優れているので、嵩高性と柔軟性の双方を要求される用途、例えばおむつ、ナプキン、失禁パット等の吸収性物品、ガウン、術衣等の医療衛生材、壁用シート、障子紙、床材等の室内内装材、カバークロス、清掃用ワイパー、生ゴミ用カバー等の生活関連材、使い捨てトイレ、トイレ用カバー等のトイレタリー製品、ペットシート、ペット用おむつ、ペット用タオル等のペット用品、ワイピング材、フィルター、クッション材、油吸着材、インクタンク用吸着材等の産業資材、一般医療材、寝装材、介護用品など様々な嵩高性、柔軟性を要求される繊維製品への用途に利用することができる。

Claims (10)

1. ポリエステル系樹脂を含む第１成分と、前記ポリエステル系樹脂の融点より１５℃以上低い融点を有するポリオレフィン系樹脂を含む第２成分で構成され、繊維の長さ方向と直交する繊維断面において、前記第２成分が繊維外周の３０％以上を占めるサイドバイサイド型または偏心鞘芯型の構造を有する熱接着性複合繊維であって、繊維の伸度が５０〜１２０％であり、かつ、１０〜２０山／２．５４ｃｍの三次元の顕在捲縮を有しており、前記三次元の顕在捲縮が５０％以上であり、捲縮弾性率が８５〜１００％の範囲である、熱接着性複合繊維。
2. 前記ポリエステル系樹脂が、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、及び、ポリブチレンアジペートテレフタレートからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の熱接着性複合繊維。
3. 前記ポリオレフィン系樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン及びプロピレンを主成分とする共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１または請求項２に記載の熱接着性複合繊維。
4. 熱接着性複合繊維の繊度が、０．９〜８．０ｄｔｅｘである請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱接着性複合繊維。
5. 熱接着性複合繊維中に、無機微粒子を含んでおり、当該無機微粒子の含有量は、前記熱接着性複合繊維の質量基準で０．１〜１０質量％の範囲である請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱接着性複合繊維。
6. 前記熱接着性複合繊維の構造が、偏心鞘芯型である請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱接着性複合繊維。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱接着性複合繊維の製造方法であって、
   ポリエステル系樹脂を含む第１成分と、前記ポリエステル系樹脂の融点より１５℃以上低い融点を有するポリオレフィン系樹脂を含む第２成分とを、該第２成分が繊維外周の３０％以上を占めるサイドバイサイド型または偏心鞘芯型の断面形状となるように溶融紡糸して未延伸繊維を得る工程、
   得られた未延伸繊維を、該未延伸繊維における破断延伸倍率の７５〜９５％で延伸する工程、
   得られた延伸繊維を加熱し、熱収縮により三次元の顕在捲縮を付与する工程
   を含む熱接着性複合繊維の製造方法。
8. 延伸工程の後に、得られた延伸繊維に、二次元捲縮の捲縮数が５〜１０山／２．５４ｃｍの範囲で機械捲縮を付与する工程を行う請求項７に記載の熱接着性複合繊維の製造方法。
9. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱接着性複合繊維を用いて得られた不織布。
10. 不織布の比容積が、８０〜１３０ｃｍ^３／ｇの範囲である請求項９に記載の不織布。