JP7469118B2 - 複合繊維及び該複合繊維を用いた不織布の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、複合繊維及び該複合繊維を用いた不織布の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、鞘成分または海成分として熱可塑性エラストマーを含む芯鞘型複合繊維、または海島型複合繊維と、熱可塑性合成繊維とから構成される不織布を熱圧着して、熱可塑性エラストマーを溶融し、島成分からなる繊維と熱可塑性合成繊維を複合一体化させることにより、優れた強度を有する不織布を製造する方法に関するものである。
従来から、不織布に高分子弾性体を一体化した人工皮革が知られている。人工皮革は天然皮革の代替品として、靴、衣料、手袋、鞄、ボール、インテリア、車輌用途などの分野に用いられている。
人工皮革は、極細繊維からなる不織布の内部の空隙に高分子弾性体を含浸付与して得られる基材に、所望の外観を付与するための表面処理が施されて製造される。さらに高分子弾性体を含浸する工程としては一般的に有機溶剤や水に溶解したウレタンを湿式で繊維間に含浸し、水中で溶剤を除去し、乾燥するといった工程を有し、煩雑で、生産性が悪い。
そこで、溶剤を使用せず、表皮材となる樹脂をコーティングする新たな方法や材料が求められていた。
そこで、溶剤を使用せず、表皮材となる樹脂をコーティングする新たな方法や材料が求められていた。
このような課題を解決するため、特許文献１には、ポリエステル弾性体とそれよりも高融点のポリマーからなる海島型複合繊維を成形後熱圧着してポリエステル弾性体を溶融させ、繊維補強されたシート状成形品を得ることが開示されている。また、特許文献２には、海島型複合繊維をマトリックス樹脂に添加し、海成分を溶融させて該島成分を補強繊維とする繊維強化エラストマー成形品を得ることが開示されている。
しかしながら、上記の方法では、補強繊維の含有量が相対的に少なくなるため、得られるエラストマー成形品に充分な強度を付与することができない上、熱圧着してマトリックス樹脂となる海成分を溶融させる際、金属ローラーへ樹脂が接着してしまい、熱圧着が困難となるばかりでなく、密度が高いにも関わらず柔らかいエラストマー成形品が得られないので、人工皮革の表皮材といった用途には応用できない、という問題を有していた。
本発明の目的は、かかる従来技術における問題点を解消し、充分な強度を有すると共に、密度が高いにも関わらず柔らかいエラストマー成形品を、熱圧着の際の金属ローラーへの樹脂の付着等のトラブルなく製造することが可能な複合繊維及び該複合繊維を用いた不織布の製造方法を提供することにある。
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討をおこなった結果、芯鞘型複合繊維、または海島型複合繊維の表面を形成する部分、即ち鞘成分又は海成分に特定の熱可塑性エラストマーを使用し、熱圧着成形時に該複合繊維と熱可塑性合成繊維とを併用して成形体を製造するとき、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。
すなわち本発明によれば、
１．熱可塑性エラストマーからなる成分Ａを海成分、熱可塑性ポリマーからなる成分Ｂを島成分とする海島型複合繊維、又は熱可塑性エラストマーからなる成分Ａを鞘成分、熱可塑性ポリマーからなる成分Ｂを芯成分とする芯鞘型複合繊維であって、該成分Ａが以下の（ア）～（オ）の要件を同時に満足することを特徴とする複合繊維。
（ア）成分Ａのメルトフローレートが１～３５ｇ／１０ｍｉｎ、
（イ）成分Ａの硬度が２５～５５ショアＤ、
（ウ）成分Ａのビカット軟化温度が１３０～１９０℃、
（エ）成分Ａがブロック共重合体であり、該ブロック共重合体を構成するハードセグメント成分がポリエステル重合体、ソフトセグメント成分が平均分子量４００～５０００のポリ（アルキレンオキシド）グリコールであり、且つ該ハードセグメント成分の、ハードセグメント成分とソフトセグメント成分との合計量に対する比率が２０～７０％、
（オ）複合繊維断面における複合繊維の外周部長さをＲとし、外周部長さＲのうち熱可塑性エラストマー成分Ａからなる部分の長さ、の総和をｒとするとき、ｒ／Ｒが０．７以上である。
２．上記１記載の複合繊維と、単繊維径が０．１～５μｍである熱可塑性合成繊維とを混合して不織布とした後、該不織布を熱圧着して、複合繊維の成分Ａを溶融し、
成分Ｂからなる繊維と熱可塑性合成繊維とを複合一体化させることにより、比引張強さが２０Ｎ・ｍ／ｇ以上、且つタテ５０ｍｍ、ヨコ２５ｍｍの大きさで測定した際の剛軟度が８０ｍｇｆ以下となる不織布とすることを特徴とする不織布の製造方法、
が提供される。
１．熱可塑性エラストマーからなる成分Ａを海成分、熱可塑性ポリマーからなる成分Ｂを島成分とする海島型複合繊維、又は熱可塑性エラストマーからなる成分Ａを鞘成分、熱可塑性ポリマーからなる成分Ｂを芯成分とする芯鞘型複合繊維であって、該成分Ａが以下の（ア）～（オ）の要件を同時に満足することを特徴とする複合繊維。
（ア）成分Ａのメルトフローレートが１～３５ｇ／１０ｍｉｎ、
（イ）成分Ａの硬度が２５～５５ショアＤ、
（ウ）成分Ａのビカット軟化温度が１３０～１９０℃、
（エ）成分Ａがブロック共重合体であり、該ブロック共重合体を構成するハードセグメント成分がポリエステル重合体、ソフトセグメント成分が平均分子量４００～５０００のポリ（アルキレンオキシド）グリコールであり、且つ該ハードセグメント成分の、ハードセグメント成分とソフトセグメント成分との合計量に対する比率が２０～７０％、
（オ）複合繊維断面における複合繊維の外周部長さをＲとし、外周部長さＲのうち熱可塑性エラストマー成分Ａからなる部分の長さ、の総和をｒとするとき、ｒ／Ｒが０．７以上である。
２．上記１記載の複合繊維と、単繊維径が０．１～５μｍである熱可塑性合成繊維とを混合して不織布とした後、該不織布を熱圧着して、複合繊維の成分Ａを溶融し、
成分Ｂからなる繊維と熱可塑性合成繊維とを複合一体化させることにより、比引張強さが２０Ｎ・ｍ／ｇ以上、且つタテ５０ｍｍ、ヨコ２５ｍｍの大きさで測定した際の剛軟度が８０ｍｇｆ以下となる不織布とすることを特徴とする不織布の製造方法、
が提供される。
本発明によれば、充分な強度を有すると共に、密度が高いにも関わらず柔らかいエラストマー成形品を、熱圧着の際の金属ローラーへの樹脂の付着等のトラブルなく製造することが可能となるので、人工皮革の表皮材といった用途に好適に使用できる。
以下、本発明について詳細を説明する。
本発明において、熱可塑性エラストマーからなる不織布を製造する際には、熱可塑性エラストマーからなる成分Ａと、熱可塑性ポリマーからなる成分Ｂとから構成される複合繊維を使用する。
本発明において、熱可塑性エラストマーからなる不織布を製造する際には、熱可塑性エラストマーからなる成分Ａと、熱可塑性ポリマーからなる成分Ｂとから構成される複合繊維を使用する。
ここで、成分Ａの熱可塑性エラストマーとは、ガラス転移温度が－４０℃～３０℃の範囲にある重合体、および／またはガラス転移温度が－４０℃～３０℃の範囲にある重合体部分を分子構造中に有している重合体であればいずれも使用できる。ガラス転移温度が－４０℃～３０℃の重合体、およびガラス転移温度が－４０℃～３０℃の範囲にある重合体部としては、例えば、ポリエーテル、ポリエステル、ポリブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどの共役ジエン系化合物のうち１種から得られる単独重合体、前記共役ジエン系化合物のうちの２種以上からなるランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体；あるいは前記した重合体または共重合体からなる重合体部分を分子構造中に有する重合体を挙げることができる。ガラス転移温度が－４０℃よりも低い場合は、樹脂の耐熱性が低くなるため好ましくない。またガラス転移点が３０℃よりも大きい場合は常温におけるポリマーの弾性が小さくなり、熱可塑性繊維との成形品とした際に柔軟性が失われるため好ましくない。
このような熱可塑性エラストマーの粘度としては、試験温度２３０℃、試験荷重２．１６ｋｇの条件下でのメルトフローレートが１ｇ／１０ｍｉｎ～３５ｇ／１０ｍｉｎであることが必要である。メルトフローレートが１ｇ／１０ｍｉｎよりも小さい場合は、繊維として成型することが難しい。また、メルトフローレートを３５ｇ／１０ｍｉｎよりも大きくした場合、熱圧着成形時に金属ローラーへの樹脂の付着等のトラブルが発生する。
上記熱可塑性エラストマーのメルトフローレートは、５ｇ／１０ｍｉｎ～３５ｇ／１０ｍｉｎであることが好ましく、１０ｇ／１０ｍｉｎ～３０ｇ／１０ｍｉｎであることがさらに好ましく、最も好ましくは１５ｇ／１０ｍｉｎ～２５ｇ／１０ｍｉｎである。
また、上記熱可塑性エラストマー重合体の硬度は２５ショアＤ～５５ショアＤであることが必要である。該硬度が２５ショアＤよりも小さい場合、熱圧着時の金属ローラー等との離型性が悪く、金属ローラーや金型へ付着する。一方、該硬度が５５ショアＤよりも大きい場合は、熱圧着しても接着強力が低下する。
上記熱可塑性エラストマーの硬度は２５ショアＤ～５０ショアＤであることが好ましく、２５ショアＤ～４５ショアＤであることがさらに好ましく、最も好ましくは３０ショアＤ～４５ショアＤである。
さらに、上記熱可塑性エラストマーのビカット軟化温度は１３０℃～１９０℃であることが必要である。該ビカット軟化温度が１３０℃より小さい場合、熱圧着時に離型性が悪化する。一方、該ビカット軟化温度が１９０℃よりも大きい場合、熱圧着時の接着性が低下し、糸同士の接着力が低下する。
上記熱可塑性エラストマーのビカット軟化温度は１３５℃～１８０℃であることが好ましく、１３５℃～１７０℃であることがさらに好ましく、最も好ましくは１４０℃～１７０である。
このような熱可塑性エラストマーの中でも優れた染色性、機械的強度や耐摩耗性を有する熱可塑性ポリエステルエラストマーが特に好ましい。このような熱可塑性ポリエステルエラストマーはブロック共重合体であり、該ブロック共重合体を構成するハードセグメント成分がポリエステル重合体、ソフトセグメント成分が平均分子量４００～５０００のポリ（アルキレンオキシド）グリコールであり、且つ該ハードセグメント成分の、ハードセグメント成分とソフトセグメント成分との合計量に対する比率が２０～７０％であることが必要であり、好ましくは３０～６０％である。
上記ソフトセグメント成分のポリ（アルキレンオキシド）グリコールの分子量が４００より小さい場合はソフトセグメントとハードセグメントが微分散となり高い弾性をえられず好ましくない。また５０００よりも大きい場合は、ハード成分との共重合とすることが難しく好ましくない。さらに、ハードセグメント成分の、ハードセグメント成分とソフトセグメント成分との合計量に対する比率が７０％よりも大きい場合は、ポリマーの弾性が小さくなり、熱可塑性繊維との成形品とした際に柔軟性が失われる。またハードセグメント成分の、ハードセグメント成分とソフトセグメント成分との合計量に対する比率が２０％よりも小さい場合は、ポリマーの耐熱性が低くなり、熱圧着成形時に金属ローラーへの樹脂の付着等のトラブルが発生する。この他、ハード成分としては接着性の向上のためイソフタル酸などを共重合してもよい。
また、上記熱可塑性エラストマーには、複合繊維の離型性を向上させる目的で各種無機物やポリマーをブレンドすることもできる。無機物としてはカーボンブラック、シリカやタルク、酸化チタンなどがあげられる。またブレンドするポリマーの例としては変性ポリオレフィンなどがあげられる。
次に、複合繊維の成分Ｂを構成する熱可塑性ポリマーとしては、ガラス転移温度が３０℃～１５０℃である熱可塑性ポリマーを用いることが好ましい。該ガラス転移温度が３０℃よりも小さな熱可塑性ポリマーを用いた場合、複合繊維の形状が安定せず、工程通過性が悪化するため好ましくない。一方、該ガラス転移温度が１５０℃よりも高い場合、複合繊維の柔軟性、延伸性が失われ、後工程における断糸の原因となるため好ましくない。このような複合繊維の成分Ｂを構成する熱可塑性ポリマーの例としてはポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６，６等がある。
上記複合繊維の断面形状としては、芯鞘型、海島型であることが必要であり、芯鞘型はいわゆる偏芯芯鞘型でも良く、また、海島型の場合、島成分の大きさや島数には特に限定はない。いずれの形状の複合繊維においても、熱圧着後、鞘もしくは海成分同士を融着させるので、成分Ａを鞘もしくは海成分、成分Ｂを芯もしくは島成分とすることが肝要である。
尚、上記複合繊維においては、複合繊維断面における複合繊維の外周部長さＲのうち、熱可塑性エラストマー成分Ａからなる部分の長さの総和をｒとするとき、ｒ／Ｒが０．７以上であることが必要である。この比率ｒ／Ｒが例えば図３に示す如く、０．７未満の場合（図３では０．６）、熱圧着時に成分Ａ同士の溶融一体化が十分にみられず、不織布が製造できない場合がある。ｒ／Ｒの好ましい値は０．８以上であり、さらに好ましい値は０．９５以上である。
また、上記複合繊維においては、島成分又は芯成分の繊維径が小さくなるほど不織布の柔軟性が増すことから、島又は芯成分の直径は０．０５～１０μｍであることが、柔軟性を増す観点からは好ましい。
また、上記複合繊維においては、海成分又は鞘成分の直径は０．１２５～２５μｍであることが、不織布の複合一体化が促進される観点からは好ましい。
また、上記複合繊維においては、海成分又は鞘成分の直径は０．１２５～２５μｍであることが、不織布の複合一体化が促進される観点からは好ましい。
上記複合繊維の強度としては実用上の使用に耐えうるために、好ましくは破断強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに好ましくは２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに好ましくは３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることが好ましい。
さらに複合繊維の後加工性を向上させる目的で、スルホン酸金属塩を付与することもできる。例えば、スルホン酸金属塩としては、長鎖脂肪族スルホン酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩等を用いることができる。
スルホン酸金属塩を繊維表面に付与する方法については、特に限定されないが、スルホン酸金属塩を、水中に分散させた紡糸油剤とし、バスディップ方式、スプレー方式またはオイリングローラー方式のいずれかの方式で紡糸油剤として糸条表面に付与する方法が好ましく例示される。さらに、この時に、繊維間の膠着防止効果を高めるため、スルホン酸金属塩の付与前に糸条を冷却することが望ましい。その方法として、０℃～３５℃に冷却された紡糸油剤を糸条に付与する方法が好ましく例示される。
上記複合繊維の製造方法については特に限定はなく、従来公知の方法を使用すれば良い。
上記複合繊維の製造方法については特に限定はなく、従来公知の方法を使用すれば良い。
本発明においては、次いで、上記の複合繊維と、繊維径が０．１～５μｍである熱可塑性合成繊維とを用いて不織布とした後、該不織布を熱圧着して、複合繊維の成分Ａを溶融し、複合繊維の成分Ｂからなる繊維と熱可塑性合成繊維とを複合一体化させることにより不織布を得る。
ここで、複合繊維と共に不織布を形成する熱可塑性合成繊維とは、複合繊維の成分Ａよりも高い融点を示す熱可塑性ポリマーからなり、具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６，６などからなる熱可塑性合成繊維などが例示される。
上記熱可塑性合成繊維の直径は０．１～５μｍが好ましく、さらに好ましくは０．４～４μｍである。該繊維の直径が０．１μｍよりも小さい場合、湿式抄紙法で不織布を形成する際に、分散不良となる欠点が生じやすく、好ましくない。また該繊維の直径が５μｍよりも大きくなる場合、不織布にした際、接着不良による強度の低下や柔軟性の低下が起こるので好ましくない。
上記不織布は、熱圧着加工の際、成分Ａの熱可塑性エラストマーが溶融し、不織布中の複合繊維同士の接触点、又は複合繊維と熱可塑性合成繊維との接触点が熱融着し、複合一体化されている。
ここで不織布を形成するにあたり、該不織布中の複合繊維の重量比率は３０重量％～９５重量％とすることが好ましい。さらに好ましくは５０重量％～９０重量％である。不織布中の複合繊維の重量比率が３０重量％よりも小さい場合は、熱圧着加工後の不織布内の接着が弱く、複合一体化が十分に行われないので、不織布の強度が低くなる。また複合繊維の重量比率が９５重量％よりも大きい場合は、不織布の柔軟性が低下するため好ましくない。
不織布の形成方法としては湿式抄紙法によって不織布を作製した後、熱カレンダーや金型によって複合繊維の成分Ａの熱可塑性エラストマーを熱圧着することによって、製造することができる。不織布を斑なく均一なものとするにあたり、湿式抄紙法が最も好ましい。熱圧着方法としては連続生産ができ熱ロールで一定圧力を付与するカレンダー加工を用いることができる。一方、この他金型等を用いて熱圧着することも可能である。
得られた不織布の比引張強さは２０Ｎ・ｍ／ｇ以上、さらに好ましくは２５Ｎ・ｍ／ｇ以上であることが好ましい。２０Ｎ・ｍ／ｇ未満では実用上の使用に耐えられず好ましくない。
また、得られた不織布の平均密度は０．５～１．３ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
上記不織布は、さらに他の繊維基材層と重ね合わせる構造をとっても良い。該繊維基材層の厚さは特に限定されないが、例えば、３００～３０００μｍ、さらに好ましくは、５００～１５００μｍ程度であることが好ましい。
上記不織布は、さらに他の繊維基材層と重ね合わせる構造をとっても良い。該繊維基材層の厚さは特に限定されないが、例えば、３００～３０００μｍ、さらに好ましくは、５００～１５００μｍ程度であることが好ましい。
また、繊維基材層を形成する繊維の種類は特に限定されず、ポリエチレンテレフタレート及びその共重合体、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド６１０等のポリアミド系繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどのオレフィン系繊維などを用いることができる。
加えて、上記不織布に繊維基材層を重ね合わせるにあたり、それぞれを接着させるため、熱可塑性エラストマーからなる複合繊維、熱可塑性接着繊維、熱硬化性繊維を主成分とする接着層をその間に加えることもできる。こうすることにより、不織布と繊維基材層の密着性が増すため好ましい。
なお、本発明の不織布には、通常の染色加工や起毛加工が施されていてもよい。さらには、撥水加工、防炎加工、難燃加工、マイナスイオン発生加工など公知の機能加工が付加されていてもさしつかえない。
以下、実施例および比較例により、本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲は、以下の実施例及び比較例に制限されるものではない。なお実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
（１）繊維の熱接着性
金属ローラー温度２２０℃、荷重２ＭＰａでカレンダー加工を実施したとき、繊維同士の融着がみられ、複合一体化が十分に行われた場合は〇、見られない場合は×とした。
金属ローラー温度２２０℃、荷重２ＭＰａでカレンダー加工を実施したとき、繊維同士の融着がみられ、複合一体化が十分に行われた場合は〇、見られない場合は×とした。
（２）繊維の離型性
金属ローラー温度２２０℃、荷重２ＭＰａでカレンダー加工を実施したとき、金属ローラーへの繊維付着がみられない場合を〇、繊維の付着がみられる場合を×とした。
金属ローラー温度２２０℃、荷重２ＭＰａでカレンダー加工を実施したとき、金属ローラーへの繊維付着がみられない場合を〇、繊維の付着がみられる場合を×とした。
（３）メルトフローレート（ＭＦＲ）
乾燥処理後のポリマーをＩＳＯ１１３３に従い、２３０℃、荷重２．１６ｋｇの条件で押し出し、測定を行った。
乾燥処理後のポリマーをＩＳＯ１１３３に従い、２３０℃、荷重２．１６ｋｇの条件で押し出し、測定を行った。
（４）ビカット軟化温度
ＩＳＯ３０６に従い測定を実施した。
ＩＳＯ３０６に従い測定を実施した。
（５）硬度
ＩＳＯ８６８に従い測定を実施した。
ＩＳＯ８６８に従い測定を実施した。
（６）溶融粘度
乾燥処理後のポリマーを、紡糸時のメルター溶融温度に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットする。そのプロットをなだらかにつないで、せん断速度－溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が１，０００秒－１の時の溶融粘度を算出した。
乾燥処理後のポリマーを、紡糸時のメルター溶融温度に設定したオリフィスにセットして５分間溶融保持したのち、数水準の荷重をかけて押し出し、そのときのせん断速度と溶融粘度をプロットする。そのプロットをなだらかにつないで、せん断速度－溶融粘度曲線を作成し、せん断速度が１，０００秒－１の時の溶融粘度を算出した。
（７）不織布の平均密度
ＪＩＳ Ｋ－６４０１により測定した。
ＪＩＳ Ｋ－６４０１により測定した。
（８）不織布の比引張強さ
ＪＩＳ Ｐ ８１１３に従い、タテ、ヨコ方向双方各５回測定し、その平均値を不織布の比引張強さとした。
ＪＩＳ Ｐ ８１１３に従い、タテ、ヨコ方向双方各５回測定し、その平均値を不織布の比引張強さとした。
（９）不織布の剛軟度
目付４０ｇ／ｍ２となるよう湿式抄紙法により、不織布を作製し、タテ５０ｍｍ、ヨコ２５ｍｍとしたサンプルを作製し、ＪＩＳ Ｌ １９１３ ガーレ法により測定した。
目付４０ｇ／ｍ２となるよう湿式抄紙法により、不織布を作製し、タテ５０ｍｍ、ヨコ２５ｍｍとしたサンプルを作製し、ＪＩＳ Ｌ １９１３ ガーレ法により測定した。
（１０）複合繊維断面における成分Ａの長さの比率
供試複合繊維の横断面写真を透過型電子顕微鏡ＴＥＭを用い、倍率３００００倍において撮影した。この電子顕微鏡写真を用いて、複合繊維外周を測定し、Ｒとした。また成分Ａからなる部分の長さの総和を測定し、ｒとした。ｒ／Ｒを複合繊維断面における成分Ａの長さの比率として算出した。
供試複合繊維の横断面写真を透過型電子顕微鏡ＴＥＭを用い、倍率３００００倍において撮影した。この電子顕微鏡写真を用いて、複合繊維外周を測定し、Ｒとした。また成分Ａからなる部分の長さの総和を測定し、ｒとした。ｒ／Ｒを複合繊維断面における成分Ａの長さの比率として算出した。
［実施例１］
テレフタル酸（ＴＡ）ジメチル１００重量部、テトラメチレングリコール５９重量部、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ；分子量１５００）３００重量部、触媒としてテトラブトキシチタネート０．２重量部を蒸留装置を備えた反応容器に仕込み、常法に従い２１０℃でエステル交換反応を行い、引き続いて２４０℃で重縮合反応を行い、重縮合反応終了直前に酸化防止剤として住友化学製スミライザー（登録商標）ＧＡ－８０を１重量部、住友化学製スミライザー（登録商標）ＴＰ－Ｄを１重量部を添加し溶融攪拌後、常法に従いチップ化してソフトセグメントを６５重量％含有するポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマー（ポリエステルエラストマー１）を得た。
テレフタル酸（ＴＡ）ジメチル１００重量部、テトラメチレングリコール５９重量部、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ；分子量１５００）３００重量部、触媒としてテトラブトキシチタネート０．２重量部を蒸留装置を備えた反応容器に仕込み、常法に従い２１０℃でエステル交換反応を行い、引き続いて２４０℃で重縮合反応を行い、重縮合反応終了直前に酸化防止剤として住友化学製スミライザー（登録商標）ＧＡ－８０を１重量部、住友化学製スミライザー（登録商標）ＴＰ－Ｄを１重量部を添加し溶融攪拌後、常法に従いチップ化してソフトセグメントを６５重量％含有するポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマー（ポリエステルエラストマー１）を得た。
得られたポリエステルエラストマー１の融点は２００℃、メルトフローレート１５ｇ／１０ｍｉｎ、ビカット軟化温度は１４０℃、硬度は３０ショアＤであった。
得られた熱可塑性エラストマーを海成分とし、２８０℃における溶融粘度が１０００ｐｏｉｓｅとなるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を島成分とし、１フィラメントあたり２５島となる海島型複合繊維口金を用いてポリマーを吐出し、１０００ｍ／ｍｉｎで巻き取ることにより、３００ｄｔｅｘ１０フィラメントとなる海島型複合繊維の未延伸糸を得た。この時の海ポリマーと島ポリマーの吐出量の比は１：１であった。
得られた熱可塑性エラストマーを海成分とし、２８０℃における溶融粘度が１０００ｐｏｉｓｅとなるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を島成分とし、１フィラメントあたり２５島となる海島型複合繊維口金を用いてポリマーを吐出し、１０００ｍ／ｍｉｎで巻き取ることにより、３００ｄｔｅｘ１０フィラメントとなる海島型複合繊維の未延伸糸を得た。この時の海ポリマーと島ポリマーの吐出量の比は１：１であった。
次に、この海島型複合繊維を４倍に延伸し７５ｄｔｅｘ３６フィラメントの海島型複合繊維を得た。この海島型複合繊維における島成分の直径は３μｍであり、複合繊維の外周は全てポリエステルエラストマー１に覆われていた。このようにして得られた複合繊維を繊維長方向に５ｍｍ長でカット行った。
また上記で得られた海島型複合繊維を、繊維径３μｍ、カット長３ｍｍのポリエチレンテレフタレート繊維と重量比５０：５０で混合し、１００ｇ／ｍ２の坪量で湿式抄紙を行った。その後１５０℃で乾燥し、２２０℃でカレンダー加工行い、海成分であるポリエステルエラストマー１を溶融し、島成分であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる繊維と熱可塑性合成繊維とが複合一体化された不織布を得た。この際、熱接着性、離型性について測定行いどちらも良好であった。その測定結果を表１に記す。
［実施例２］
島ポリマーとして２６０℃における溶融粘度が１５００ｐｏｉｓｅのナイロン６（ＮＹ６）を用いた以外は実施例１と同様の方法で海島型複合繊維を作製し、その後不織布とした。結果を表１に示す。
島ポリマーとして２６０℃における溶融粘度が１５００ｐｏｉｓｅのナイロン６（ＮＹ６）を用いた以外は実施例１と同様の方法で海島型複合繊維を作製し、その後不織布とした。結果を表１に示す。
［実施例３］
島ポリマーとして２６０℃における溶融粘度が１５００ｐｏｉｓｅのポリトリメチレンテレフタレートを用いた以外は実施例１と同様の方法で海島型複合繊維を作製し、その後不織布とした。結果を表１に示す。
島ポリマーとして２６０℃における溶融粘度が１５００ｐｏｉｓｅのポリトリメチレンテレフタレートを用いた以外は実施例１と同様の方法で海島型複合繊維を作製し、その後不織布とした。結果を表１に示す。
［実施例４］
芯ポリマーとして２８０℃における溶融粘度が１０００ｐｏｉｓｅとなるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い、鞘ポリマーとしてポリエステルエラストマー１を用い、総繊度６０ｄｔｅｘフィラメント数７２の芯鞘型複合繊維を得た。この時の鞘ポリマーと芯ポリマーの吐出量の比は７：３であった。その後実施例１と同様の方法で、芯鞘型複合繊維を、ポリエチレンテレフタレート繊維と混合し、湿式抄紙を行った。その後１５０℃で乾燥し、２２０℃でカレンダー加工を行い、鞘成分であるポリエステルエラストマー１を溶融し、芯成分であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる繊維と熱可塑性合成繊維とが複合一体化された不織布を得た。結果を表１に示す。
芯ポリマーとして２８０℃における溶融粘度が１０００ｐｏｉｓｅとなるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い、鞘ポリマーとしてポリエステルエラストマー１を用い、総繊度６０ｄｔｅｘフィラメント数７２の芯鞘型複合繊維を得た。この時の鞘ポリマーと芯ポリマーの吐出量の比は７：３であった。その後実施例１と同様の方法で、芯鞘型複合繊維を、ポリエチレンテレフタレート繊維と混合し、湿式抄紙を行った。その後１５０℃で乾燥し、２２０℃でカレンダー加工を行い、鞘成分であるポリエステルエラストマー１を溶融し、芯成分であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる繊維と熱可塑性合成繊維とが複合一体化された不織布を得た。結果を表１に示す。
［実施例５］
芯ポリマーとして２８０℃における溶融粘度が１０００ｐｏｉｓｅとなるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い、鞘ポリマーとしてポリエステルエラストマー１を用い、総繊度６０ｄｔｅｘフィラメント数７２の偏芯芯鞘型複合繊維を得た。この時、繊維断面形状を観察したところ、ｒ／Ｒ＝０．８であった。その後実施例１と同様の方法で、偏芯芯鞘型複合繊維を、ポリエチレンテレフタレート繊維と混合し、湿式抄紙を行った。その後１５０℃で乾燥し、２２０℃でカレンダー加工を行い、鞘成分であるポリエステルエラストマー１を溶融し、芯成分であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる繊維と熱可塑性合成繊維とが複合一体化された不織布を得た。結果を表１に示す。
芯ポリマーとして２８０℃における溶融粘度が１０００ｐｏｉｓｅとなるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い、鞘ポリマーとしてポリエステルエラストマー１を用い、総繊度６０ｄｔｅｘフィラメント数７２の偏芯芯鞘型複合繊維を得た。この時、繊維断面形状を観察したところ、ｒ／Ｒ＝０．８であった。その後実施例１と同様の方法で、偏芯芯鞘型複合繊維を、ポリエチレンテレフタレート繊維と混合し、湿式抄紙を行った。その後１５０℃で乾燥し、２２０℃でカレンダー加工を行い、鞘成分であるポリエステルエラストマー１を溶融し、芯成分であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる繊維と熱可塑性合成繊維とが複合一体化された不織布を得た。結果を表１に示す。
［比較例１］
実施例１において、海成分として、メルトフローレートが２０ｇ／１０ｍｉｎ、ビカット軟化温度が１８０℃のナイロン６（ＩＶ＝２．７）を用いた以外は実施例１と同様に実施して海島型複合繊維を得た。この時、ナイロン６樹脂については硬度が高すぎて、測定限界である８０ショアＤを遥かに越える値となるため、硬度を測定することができなかった。その後、湿式抄紙法により、熱可塑性合成繊維と混合し、カレンダー加工して不織布としようとしたが、熱接着性が悪く、不織布を得ることはできなかった。測定結果を表１に記す。
実施例１において、海成分として、メルトフローレートが２０ｇ／１０ｍｉｎ、ビカット軟化温度が１８０℃のナイロン６（ＩＶ＝２．７）を用いた以外は実施例１と同様に実施して海島型複合繊維を得た。この時、ナイロン６樹脂については硬度が高すぎて、測定限界である８０ショアＤを遥かに越える値となるため、硬度を測定することができなかった。その後、湿式抄紙法により、熱可塑性合成繊維と混合し、カレンダー加工して不織布としようとしたが、熱接着性が悪く、不織布を得ることはできなかった。測定結果を表１に記す。
［比較例２］
実施例１において、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ；分子量１５００）６４０重量部に変更し、ソフトセグメントを８０重量％とした以外は実施例１と同様の方法でポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマーを重合しポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマー（ポリエステルエラストマー２）を得た。その後、実施例１と同様に実施して海島型複合繊維を作製した。その後、実施例１と同様の方法により湿式抄紙法により、熱可塑性合成繊維と混合し、カレンダー加工して不織布としようとしたが、金属ローラーとの離型性が悪く、不織布を得ることはできなかった。測定結果を表１に記す。
尚、得られたポリエステルエラストマー２の融点は１８０℃、メルトフローレートは１５ｇ／１０ｍｉｎ、ビカット軟化温度は１１０℃、硬度は２０ショアＤであった。
実施例１において、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ；分子量１５００）６４０重量部に変更し、ソフトセグメントを８０重量％とした以外は実施例１と同様の方法でポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマーを重合しポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマー（ポリエステルエラストマー２）を得た。その後、実施例１と同様に実施して海島型複合繊維を作製した。その後、実施例１と同様の方法により湿式抄紙法により、熱可塑性合成繊維と混合し、カレンダー加工して不織布としようとしたが、金属ローラーとの離型性が悪く、不織布を得ることはできなかった。測定結果を表１に記す。
尚、得られたポリエステルエラストマー２の融点は１８０℃、メルトフローレートは１５ｇ／１０ｍｉｎ、ビカット軟化温度は１１０℃、硬度は２０ショアＤであった。
［比較例３］
実施例１において、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ；分子量１５００）５５重量部に変更し、ソフトセグメントを２５重量％とした以外は実施例１と同様の方法でポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマーを重合しポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマー（ポリエステルエラストマー３）を得た。その後、実施例１と同様に実施して海島型複合繊維を作製した。その後、実施例１と同様の方法により湿式抄紙法により、熱可塑性合成繊維と混合し、カレンダー加工して不織布としようとしたが、熱接着性が悪く、不織布を得ることはできなかった。測定結果を表１に記す。
尚、得られたポリエステルエラストマー３の融点は２１０℃、メルトフローレートは１５ｇ／１０ｍｉｎ、ビカット軟化温度は２００℃、硬度は６３ショアＤであった。
実施例１において、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ；分子量１５００）５５重量部に変更し、ソフトセグメントを２５重量％とした以外は実施例１と同様の方法でポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマーを重合しポリエーテルエステルブロック共重合体エラストマー（ポリエステルエラストマー３）を得た。その後、実施例１と同様に実施して海島型複合繊維を作製した。その後、実施例１と同様の方法により湿式抄紙法により、熱可塑性合成繊維と混合し、カレンダー加工して不織布としようとしたが、熱接着性が悪く、不織布を得ることはできなかった。測定結果を表１に記す。
尚、得られたポリエステルエラストマー３の融点は２１０℃、メルトフローレートは１５ｇ／１０ｍｉｎ、ビカット軟化温度は２００℃、硬度は６３ショアＤであった。
［比較例４］
実施例１において、海島型複合繊維の島成分が繊維外周表面にあり、複合繊維断面における成分Ａの比率ｒ／Ｒが０．３５である海島型複合繊維を作製した以外は実施例１と同様に実施して湿式抄紙を行った。その後、実施例１と同様の方法により湿式抄紙法により、熱可塑性合成繊維と混合し、カレンダー加工して不織布としようとしたが、熱接着性が悪く、不織布を得ることはできなかった。測定結果を表１に記す。
実施例１において、海島型複合繊維の島成分が繊維外周表面にあり、複合繊維断面における成分Ａの比率ｒ／Ｒが０．３５である海島型複合繊維を作製した以外は実施例１と同様に実施して湿式抄紙を行った。その後、実施例１と同様の方法により湿式抄紙法により、熱可塑性合成繊維と混合し、カレンダー加工して不織布としようとしたが、熱接着性が悪く、不織布を得ることはできなかった。測定結果を表１に記す。
本発明によれば、充分な強度を有すると共に、密度が高いにも関わらず柔らかいエラストマー成形品を、熱圧着の際の金属ローラーへの樹脂の付着等のトラブルなく製造することが可能となるので、表皮材料として靴、衣料、手袋、鞄、ボール、インテリア、車輌用途などの分野に用いることができる。
Claims (6)
- 熱可塑性エラストマーからなる成分Ａを海成分、熱可塑性ポリマーからなる成分Ｂを島成分とする海島型複合繊維、又は熱可塑性エラストマーからなる成分Ａを鞘成分、熱可塑性ポリマーからなる成分Ｂを芯成分とする芯鞘型複合繊維であって、該成分Ａが以下の（ア）～（オ）の要件を同時に満足することを特徴とする複合繊維。
（ア）成分Ａのメルトフローレートが１～３５ｇ／１０ｍｉｎ、
（イ）成分Ａの硬度が２５～５５ショアＤ、
（ウ）成分Ａのビカット軟化温度が１３０～１９０℃、
（エ）成分Ａがブロック共重合体であり、該ブロック共重合体を構成するハードセグメント成分がポリエステル重合体、ソフトセグメント成分が平均分子量４００～５０００のポリ（アルキレンオキシド）グリコールであり、且つ該ハードセグメント成分の、ハードセグメント成分とソフトセグメント成分との合計量に対する比率が２０～７０％、
（オ）複合繊維断面における複合繊維の外周部長さをＲとし、外周部長さＲのうち熱可塑性エラストマー成分Ａからなる部分の長さ、の総和をｒとするとき、ｒ／Ｒが０．７以上である。 - 島成分、又は芯成分の直径が０．０５～１０μｍである請求項１記載の複合繊維。
- 請求項１又は２に記載の複合繊維と、単繊維径が０．１～５μｍである熱可塑性合成繊維とを混合して不織布とした後、該不織布を熱圧着して、複合繊維の成分Ａを溶融し、成分Ｂからなる繊維と熱可塑性合成繊維とを複合一体化させることにより、比引張強さが２０Ｎ・ｍ／ｇ以上、且つタテ５０ｍｍ、ヨコ２５ｍｍの大きさで測定した際の剛軟度が８０ｍｇｆ以下となる不織布とすることを特徴とする不織布の製造方法。
- 不織布の平均密度が０．５～１．３ｇ／ｃｍ３である請求項３記載の不織布の製造方法。
- 請求項１又は２に記載の複合繊維の含有量が３０～９５質量％である請求項３又は４に記載の不織布の製造方法。
- 不織布が湿式不織布である請求項３～５のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
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| WO2018159729A1 (ja) | 2017-03-03 | 2018-09-07 | 帝人フロンティア株式会社 | 繊維構造体およびその製造方法 |
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