JPH0147589B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜技術分野＞ 本発明はポリエチレンテレフタレート長繊維不
織布に関する。更に詳しくは部分熱圧着による繊
維相互の結合部を設けた毛羽立ちと層間剥離の発
生しにくい、高温下に於いて伸び易く、且つ、熱
収縮の小さい不織布の提供に関する。 ＜従来技術＞ 最近、毛羽立ちと層間剥離の発生しない、高温
下で伸び易く、熱収縮しない不織布が要望されて
いる。この理由は、不織布が熱成型によつて各種
成型加工される用途に用いられることがあるから
である。特に最近は、応用用途が拡がり変形量の
大なる成型物への加工が展開されつつある。この
ために従来の通常の不織布は勿論、さらに成型用
と称して供されている不織布と雖も満足されない
のが現状である。変形量の大なる熱成型では、50
％以上不織布が伸ばされても構造破壊の生じない
ものが必要である。伸びの大なる不織布を得るに
は破断伸度の大なる繊維を利用することが有効で
ある。かかる伸びの超大なものとして合成繊維の
場合、公知の如く通常4000ｍ／min以下で紡糸さ
れるポリエステル未延伸繊維がある。この繊維は
100％以上の破断伸度を有する。公知の如く、こ
の繊維は延伸繊維と比較すると極端に熱劣化し易
く、且つ、80℃から130℃の温度で10から60％熱
収縮してしまう欠点があり、熱成型には用いるこ
とができない（特開昭51−40475）。 本発明者等は、ポリエステル未延伸繊維の有す
る高破断伸度の特徴を活かして、熱劣化と熱収縮
の欠点を改善せんと試みた。特にポリエチレンテ
レフタレート未延伸繊維について微細構造面から
研究を行なつた結果、単繊維断面の外層部の配向
性と結晶性を中心のそれより大にならしめた繊維
を用いて不織布を作ることによつて熱劣化の改善
がなされると共に高温下に於て伸び易く、且つ熱
収縮の小さい不織布が得られることを見出して本
発明に到達した。 ＜発明の目的＞ 本発明は毛羽立ちと層間剥離が発生しにくく、
高温下に於いて伸び易く、且つ熱収縮の小さいポ
リエチレンテレフタレート長繊維不織布を提供す
ることを目的とする。 ＜発明の構成＞ 本発明の目的は、ポリエチレンテレフタレート
長繊維不織布であつて、その構成繊維断面が半径
Ｒの円形断面を有し、その中心部の平均屈折率を
ｎ‖₍₀₎、中心から0.8Rの距離の部分における平均
屈折率をｎ‖_(0.8)とすると、1.600≦ｎ‖₍₀₎≦
1.670，｛ｎ‖_(0.8)−ｎ‖₍₀₎｝≧５×10^-3かつ｛ｎ‖_{(
0
．８）}−ｎ‖_(-0.8)｝≦10×10^-3を満たし、該不織布の
150℃における収縮率が５％以下で、その温度の
破断伸度が70％以上である部分熱圧着部を有する
不織布によつて達成される。 ＜構成の具体的説明＞ 本発明に於いて、ポリエチレンテレフタレート
からなる長繊維とは公知の重合法で得ることがで
き、又、通常ポリエチレンテレフタレートに使用
される添加剤、例えば、艶消し剤、制電剤、難燃
剤、顔料等を含んでも良い。また、重合度につい
ては通常の繊維形成用の範囲であれば特に制限は
なく、又、本発明の目的を損なわない範囲内での
少量の他の成分との共重合、或は、少量の他のポ
リマー、例えば、ナイロン、オレフイン等を混合
することも可能である。構成繊維の断面形状は真
円のほか、本発明の目的を損なわない範囲内での
偏平円でも、或は、星形状の凹凸を有する形状で
も良い。ここで、本発明でいう円形断面とは、横
断面形状に対する外接円、内接円の半径をそれぞ
れR₁，R₂とすると（真円の場合はR₁＝R₂）、そ
の比の値が1.0〜1.1であり、又、半径Ｒとは（R₁
＋R₂）／２であり、中心とは外接円の中心と内
接円の中心を結ぶ直線の中点をいう。 構成単繊維の軸に平行な電場ベクトルを有する
偏光に対する構成単繊維中心部の平均屈折率をｎ
‖₍₀₎と表示し、同様に、構成単繊維の中心から半
径の0.8倍の距離の部分における平均屈折率をｎ
‖_(0.8)又は、ｎ‖_(-0.8)と表示する。 本発明の不織布を構成する繊維の第１の特徴
は、条件(A)1.60≦ｎ‖₍₀₎≦1.67、条件(B)｛ｎ‖_(0.8)
−ｎ‖₍₀₎｝≧５×10^-3を満たすことである。 条件(B)は繊維断面の外層部では高配向かつ高結
晶性となり、中心部は、逆に、外層部よりも低配
向かつ低結晶性となつていることを意味してい
る。この場合、中心部から漸次外層部の方向に結
晶性と配向性が増大して表面の僅か内側に極大値
を有する構造であり、該繊維構造の形成が、熱劣
化の改善に寄与しているものと考えられる。本発
明で云う熱劣化とは、熱成型加工に於ける加熱物
体、例えば、金型等との加圧加熱接触によつて破
断強伸度の低下を意味する。 本発明の不織布を構成する繊維において、条件
(B)のｎ‖₍₀₎が1.60以下の場合はきわめて脆い不織
布となり本発明の目的を達成出来ない。又、1.67
以上の場合は破断伸度の大なるものが得られな
い。条件(B)を満たさず、条件(A)のみが満たされた
構造の場合加熱時に本発明の目的の一つである高
伸度を有する不織布が得られるがこの際に熱劣化
し易いという問題点を有する。本発明に於いては
条件(B)の値が大なるほど外層部の配向性、結晶性
が高まり熱劣化の改善の効果が大となる。 更に、本発明に於ける不織布を構成する繊維の
第２の特徴は局所的な平均屈折率の分布が繊維の
中心に関して対称であることである。すなわち繊
維の中心における平均屈折率ｎ‖₍₀₎と繊維の中心
から半径の0.8倍の距離の部分における平均屈折
率ｎ‖_(0.8)又はｎ‖_(-0.8)の間に以下の関係を満足
することである。いわゆる繊維の局所的な屈折率
の分布が繊維の中心に関して対称であることが熱
劣化を低下させないために好ましく、且つ、強力
伸度の斑も小さい。ここで、局部的な屈折率の分
布が繊維の中心に関して対称であると云うこと
は、屈折率の最小値が（ｎ‖₍₀₎−10×10^-3）以上
であり、且つ、ｎ‖_(0.8)とｎ‖_(-0.8)の差が10×
10^-3以下、より好ましくは、５×10^-3以下の場合
を云う。 本発明の不織布は、上述の微細構造を有するポ
リエチレンテレフタレート長繊維からなり、部分
熱圧着によつて繊維相互を結合させたものであ
り、しかも150℃における収縮率が５％以下であ
り、かつその温度における破断伸度が70％以上で
あることを特徴とするものである。 本発明の不織布は、部分熱圧着により強固に繊
維相互が結合されているために、毛羽立ち、或は
層間剥離等の構造破壊が熱成型加工等の伸長時に
おいても発生しにくい。 次に、本発明の不織布の代表的製造法について
添付図面を参照して具体的に説明する。 第２図は、紡糸口金１１から吐出されたフイラ
メント群１５をエアーサツカー１２によつて高速
気流により牽引し、移動するコンベアネツト１３
の上でウエブ１６を形成させる様子を示すもので
ある。即ち、本発明の二層構造を有する未延伸ポ
リエチレンテレフタレート繊維を得るには、紡糸
直後の比較的短い距離で牽引を終了すること、具
体的には、紡糸口金１１とエアーサツカー２の距
離を1000mm以内、好ましくは、800mm以内にする
こと、並びに、紡糸口金直下400mm以内の位置に
おいて冷風チヤンバー１４から20℃以下、好まし
くは、15℃以下の温度の冷風をフイラメント群の
両側から少なくとも0.5ｍ／sec以上の速度で吹き
つけることが必要である。 この際さらに重要なことは、冷風吹出しゾーン
の長さＬは少なくとも50mm以上であり、且つ、フ
イラメント群への吹き付け角度θが20゜以上50゜以
下、好ましくは30゜以上40゜以下にすることであ
る。冷風をフイラメント群の両側から均一に吹き
付けることが本発明の局部的な平均屈折率分布が
繊維の中心に対して対称となるために必要であ
り、且つ、フイラメント群を乱さずに、併も、冷
風に近い外側のフイラメントと遠くに位置する中
央部のフイラメントを同じ程度に冷却するために
前記風速と吹き付け角度が選ばれる。 以上述べたごとく本発明の不織布を構成するフ
イラメントは、紡糸直後の冷却下に於いて急速に
延伸することにより外層部が急冷され結晶性及び
分子配向性が中心より大となつて本発明の二層構
造となるものと考えられる。この際かかる本発明
の製造条件に於いては、紡糸速度、吐出量、圧気
量、紡口径、紡口ホール数等を相互に調整する必
要がある。さらに冷風吹き付け角度と吹き付け速
度を好ましく調整して各フイラメントの周囲を均
一に然も、同じ程度に冷却させる事が重要であ
る。 前記製造条件で単繊維断面の中心部の屈折率が
ｎ‖₍₀₎≦1.64且つｎ‖_(0.8)−ｎ‖₍₀₎≧５×10^-3を満
たす繊維を紡出し、この繊維を用いて本発明の不
織布を製造する。 次いで紡出された当該繊維からなるウエブを熱
エンボスロールによつて熱圧着して繊維相互の結
合を図るがこの場合ロール温度70〜130℃、好ま
しくは90〜120℃にて線圧５〜90Kg／cm、好まし
くは20〜70Kg／cmの下で行なわれる。なおこの熱
圧着はウエブの全面にわたつて行なうよりも部分
的に行なうことが本発明の目的を達成する上で重
要であり、しかも部分熱圧着面積率は５〜50％で
あることが好ましい。 さらに本発明の不織布を構成する繊維の繊度は
30デニール以下、好ましくは0.5〜15デニールで
ある。繊維は同一又は異繊度の繊維を混用しても
良い。また不織布の目付は10〜500g／m²のもの
が好ましく用いられるが特に限定はない。本発明
の不織布は必要に応じて少量の加工剤例えば接着
剤、制電剤、難燃剤、離型剤等を公知の方法で使
用することもできる。 次にこのようにして得た不織布を高温雰囲気下
において熱セツトする。熱セツトは分子の配向性
と結晶性を増大させるために必要であり、熱セツ
ト後においても本発明の不織布を構成する繊維の
構造の特徴、すなわち外層部と内層部の屈折率の
差が保たれることが必要である。 本発明において熱セツトは160〜230℃、好まし
くは180〜200℃の温度で60秒以内に緊張下で行な
う。 以上かくして得た本発明のポリエチレンテレフ
タレート長繊維不織布はその構成繊維が断面にお
いて中心部が低結晶性を示し、一方その外層部が
高結晶性並びに高配向性を示す構造のものとな
り、高温下において高破断伸度を有するとともに
熱劣化の改善されたものとなつた。さらに熱セツ
トを行なうことにより熱収縮の防止がなされた。
本発明の繊維構造の未延伸ポリエステル繊維から
なる不織布によつてはじめてその後の熱処理時に
おける熱劣化が防止でき、未延伸繊維の特徴であ
る高伸度性を保持してかつその欠点である熱収縮
を防止することが可能となつた。本発明の不織布
はいわゆる軟化温度の低い未延伸繊維ウエブを熱
圧着によつて繊維相互を結合させたものであり、
毛羽立ちと層間剥離が極めて生じにくいものとな
つた。 本発明の不織布は前述のように構成されている
ので、各種成型材料に有用に供される。 ＜発明の効果＞ 本発明による不織布は前述のように毛羽立ちと
層間剥離が発生しにくく、高温下に於いて伸び易
く、且つ熱収縮の小さいポリエチレンテレフタレ
ート長繊維不織布である。そのために本発明によ
る不織布は熱成型を必要とする用途に用いられて
優れた性能を発揮する。 ＜実施例＞ 以下本発明を実施例をあげて具体的に説明す
る。尚実施例に記載した特性の定義及び測定方法
を以下に示す。 ◎ 平均屈折率（ｎ‖・ｎ⊥）、及び平均複屈折
率 透過定量干渉顕微鏡（例えば、東独カールツア
イスイエナ社製干渉顕微鏡インターフアコ）を使
用して、干渉縞法によつて繊維の側面から観察し
た平均屈折率の分布を測定することができる。こ
の方法は円形断面を有する繊維に適用する。 繊維の屈折率は繊維軸に対して平行な電場ベク
トルを持つ偏光に対する屈折率ｎ‖と、繊維軸に
対し垂直な電場ベクトルを持つ偏光に対する屈折
率ｎ⊥によつて特徴づけられる。 ここで説明する測定は全て緑色光線（波長λ＝
549mμ）を使用する。 繊維は光学的にフラツトなスライドガラス及び
カバーガラスを使用し、0.2〜２波長の範囲内の
干渉縞のずれを与える屈折率（Ｎ）を有し、且
つ、繊維に対し不活性な封入剤中に浸漬される。
この封入剤中に数本の繊維を浸漬し、単糸が互い
に接触しないようにする。さらに繊維は、その繊
維軸が干渉顕微鏡の光軸及び干渉縞に対して垂直
となるようにすべきである。この干渉縞のパター
ンを写真撮影し、約1500倍に拡大して解析する。 第１図に示すように、繊維の封入剤の屈折率を
Ｎ、繊維の外周上の点S′−S″間の屈折率ｎ‖（ま
たｎ⊥）、S′−S″間の厚みｔ、使用光線の波長を
λ、バツクグランドの平行縞の間隔（1λに相当）
をＤ、繊維による干渉縞のずれをｄとすると、光
路差Γは、Γ＝ｄ／Ｄ・λ＝（ｎ‖（又はｎ⊥）−
Ｎ）・ｔで表わされる。 繊維の半径をＲとすると、繊維の中心R₀から
外周Ｒまでの各位置での光路差から各位置での繊
維の屈折率ｎ‖（又はｎ⊥）の分布を求めること
ができる。ｒを繊維の中心から各位置までの距離
とした時、Ｘ＝ｒ／Ｒ＝０、即ち、繊維の中心に
おける屈折率を平均屈折率（ｎ‖₍₀₎又はｎ⊥₍₀₎）
という。Ｘは外周上において１となり、その他の
部分では０〜１の範囲の値となるが、例えば、Ｘ
＝0.8の点に於ける屈折率をｎ‖_(0.8)（又は、ｎ⊥_{(
０．８）}）と表わす。繊維の平均屈折率（ｎ‖）の内
外層差をｎ‖_(0.8)−ｎ‖₍₀₎と表わす。また、平均
屈折率ｎ‖₍₀₎とｎ⊥₍₀₎より、平均複屈折率（Δn）
はΔn＝ｎ‖₍₀₎−ｎ⊥₍₀₎と表わされる。 ◎ 沸水収縮率 0.1g／ｄ荷重下での試料長をL₀とし、荷重を取
除き沸水中で30分間処理した後、再度、同じ荷重
下で測定した試料長をＬとすると、沸水収縮率は 沸水収縮率（％）＝L₀−Ｌ／Ｌ×100 で表わされる。 ◎ 強伸度 島津製作所Auto Graph DSS−2000型万能引
張試験機により、把握長10cm、引張速度20cm／分
で測定した。 この測定はJIS Ｌ 1096に基づいて行う。した
がつて特に限定しない場合の測定温度は20℃であ
る。 ◎ 耐摩耗性 タテ20cm×ヨコ３cmの試験片を摩擦試験機型
（学振型）を用いて荷重500gで100往復摩擦させ
た後、試験片の外観変化を下記の判定基準に照ら
して判定し耐摩耗性の目安とした。 （判定基準） Ａ級：まつたく毛羽立ちがない。 Ｂ級：少し毛羽立ちがあるが目立たない。 Ｃ級：毛羽立ちが目立つ。 ◎ 熱収縮率 試料25cm×25cmにタテ、ヨコ各々20cmの位置に
マーキングして、150℃で５分間熱風乾燥機中に
入れて、試料の寸法変化を測り各々の収縮率を平
均値で示す。 ◎ 熱劣化 加熱物体との接触による熱劣化で示す。一対の
平滑な金属ロールを用いて、上下温度150℃、線
圧20Kg／cmの条件で熱加圧接触させたのち、強伸
度を測定、加熱加圧接触前後の破断伸度の保持率
で示す。 実施例10，20，30、比較例40，50，60，70 本発明による不織布の３つの実施例（10，20，
30）と４つの比較例（40，50，60，70）を、ウエ
ブ状態での単繊維の物性と不織布の物性とで比較
した。 すなわち孔径0.25mm、孔数1000ケの矩型紡糸口
金を用いて、吐出量850g／minで固有粘度0.75の
ポリエチレンテレフタレートを溶融温度290℃で
紡出し、紡糸口金から牽引用エアーサツカー迄の
距離（HD）と紡糸速度を変えて金網上に捕集し
て100g／m²のウエブを取り出した。 この場合は、紡糸口金直下300mmの位置におい
て第２図のごとくフイラメント群の両側に配置し
た冷風チヤンバーより13℃の冷風を、吹出しゾー
ン長（ｌ）70mm、吹出し角度（θ）35゜の条件下
で冷風速度0.8m／secで均一に吹き付けた。 得られたウエブを構成する繊維の微細構造上の
特徴と物性の関係を第１表に示す。実施例１，２
および３の繊維は本発明の不織布の実施例10，
20，30にそれぞれ用いられる繊維、すなわち熱圧
着および熱処理前のウエブ中の繊維であり、比較
例４，５，６，７はそれぞれ比較例の不織布40，
50，60，70に用いられる繊維である。ただし比較
例４，５，７では特に冷風を使用せずにＨ，Ｄと
エアーサツカ圧着量を適宜変化させて所定の紡糸
速度のウエブを得た場合の繊維であり、比較例６
の繊維は冷風チヤンバを片側だけに配置すること
により前述の非対称の構造を有する繊維である。

【表】 第１表の特性を有する各繊維から成るウエブを
取り出して熱圧着を行ない繊維どうしの結合を行
なつた。熱圧着は、上部が凸部を有するエンボス
ロールと表面が平滑な下部ロールとの間で熱圧着
した。熱圧着条件は熱圧着部の比率（熱圧着率）
を12％、上下ロール温度120℃、線圧20Kg／cmで
ある。 次いで、ピンテンターを用いて、熱処理温度
180℃、30秒間の熱処理を行ない、その不織布の
特性と熱劣化を併せて第２表（強伸度測定時の温
度は20℃）に示す。 但し比較例50は上下ロール温度230℃で熱圧着
した従来から用いられている長繊維不織布であ
る。

【表】 第２表から言えることは、｛ｎ‖_(0.8)−ｎ‖₍₀₎｝
の値が大きいほど熱劣化しないことがわかる。又
熱収縮の起こらない不織布が得られた。即ち、本
発明の実施例10，20，30は、屈折率が1.60≦ｎ‖
₍₀₎≦1.67で、｛ｎ‖_(0.8)−ｎ‖₍₀₎｝≧５×10^-3を満
足
している。更に、熱収縮率も５％以下でほとんど
起きていない。又、熱劣化が70％以上の高い保持
率を示し熱劣化の少ない繊維であることが判明し
た。 一方比較例40は強張強伸度が低く熱劣化の大な
る不織布であり、比較例50は引張強伸度は高いが
耐摩耗性が劣り、比較例60および70は熱劣化が劣
り、何れも本発明の不織布の如く総合特性を有し
ないものである。 次に、第３表に、150℃雰囲気中での第２表の
実施例10，20，30および比較例50の応力と伸度の
関係を示す。 その結果、本発明による不織布は初期モジユラ
スが低く、熱成型性の良いことが判明した。又、
伸度は70％以上を有しており、かなり凹凸の大き
い成型加工にも耐え得る成型材料として有用であ
ることが判明した。 一方比較例50は150℃中においても破断伸度が
きわめて低く、したがつて成型性が悪い。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は繊維の断面半径方向屈折率（ｎ‖又は
ｎ⊥）分布の測定に用いた干渉縞のパターンの一
例を示す図面である。第２図は本発明の不織布を
得るための代表的な製造装置を模式的に示す略示
正面図である。 １……繊維、２……封入剤による干渉縞、３…
…繊維による干渉縞、１１……紡糸口金、１２…
…エアーサツカー、１３……コンベアネツト、１
４……冷風チヤンバ、１５……フイラメント群、
１６……ウエブ、Ｌ……吹出し幅、θ……吹出し
角度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリエチレンテレフタレート長繊維不織布で
   あつて、その構成繊維断面が半径Ｒの円形断面を
   有し、その中心部の平均屈折率をｎ‖₍₀₎、中心か
   ら0.8Rの距離の部分における平均屈折率をｎ‖_{(0.
   ８）}とすると、1.600≦ｎ‖₍₀₎≦1.670，｛ｎ‖_(0.8)−
   ｎ
   ‖₍₀₎｝≧５×10^-3かつ｛ｎ‖_(0.8)−ｎ‖_(-0.8)｝≦10
   ×
   10^-3を満たし、該不織布の150℃における収縮率
   が５％以下で、その温度の破断伸度が70％以上で
   ある部分熱圧着部を有する不織布。