JPS62502484A - 新規な水分散性合成繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 新規な水分散性合成繊維 技術分野 本発明は、新規な水分散性合成ポリマー繊維、殊にポリ（エチレンテレフタレー ト）からなる新規な水分散性合成ポリマー繊維、およびその製造に関する。

発明の背景 近年、水分散性合成繊維、殊にポリエステルからなるものに、興味が増大しつつ ある。かかる水分散性繊維は、製紙および湿式製造（ｗｅｔ−ｌ　ａ　ｉ　ｄ） 不織繊ＭＩ布を含む種々の不織応用において、しばしば大量の木材バルブもしく は繊維ガラスとの、詩にブレンドの一部として、しかしまたポリエステル繊維の み必要とする、即ち他の繊維とブレンドされない応用においても、使用されてい る。この使用、およびそのための要求は、例えば綿の系において、例えばロージ ングの如き方法によって、繊維をヤーン糸（ｙ　ａ　ｒ　ｎ）に変換するかわり に、この繊維を水に分散させる必要のため、製織もしくは編成された繊維布の中 で結局は使用するための、織物ヤーン糸に変換するためのトウもしくはステーブ ルファイバーとしての、以前の、より通常的な使用からは、全く異なっている。

本発明の分野を、以前の、より通常的なポリエステルステーブルファイバーから 区別するのは、水分散性に対するこの要求である。

はとんどの、かかる水分散性ポリエステル繊維は、ポリ（エチレンテレフタレー ト）からなるものであり、織物ヤーン糸に使用するための如何なるポリエステル ステーブルファイバーでも、一般に、ステーブルファイバーに変換される前でト ウの形の間にクリンプ状とされるのに、殆どの水分散性ポリエステル繊維がクリ ンプ状とされないと１／）う点景外は、通常の織物ポリエステルステーブル２７ ４７人−と実質的番と同じ一般的な方法で製造される。即ち、水分散性ポリエス テル繊維は、ポリエステルを単繊維に溶融紡糸し、単繊維を組み合せてトウを形 成し、線条し、通常の織物単繊維のトウに什」二げを施すのと一般に同じ方法で 、好適なコーティングを施して水分散特性を賦与し、そして次に、一般にｌ、） かなるクリンプ化も行なわないで（或いは、余分の／くルクおよび三次元マトリ ックスを提供するべく、成る場合には幾ばくかだけの、ゆるやかなウェーブ状の 起伏を賦与しつつ）トウをステーブルに変換すること（こよって、一般に製造さ れてきた。成る種の先行技術ポリエステルステーブルファイバ−は、クリンプさ れない形で、例えば重ね繊維布（ｐｉｌｅ　ｆａｂｒｉｃ）中のフロック（ｆｌ ｏｃｋ）として使用するために製造されてきたが、かかる用途には、水分散性は 要求されてこなかった。

ポリエステルＦＢｌｎは、本来疎水性であり、従って、米国特許第４，００７． ０８３号のＲｉｎｇら、米国特許第４，１３７，１８１号、同４．１７９，５４ ３号および同４，２９４，８８３号のＨａｗｋｉｎＳ、およびイギリス特許第９ ５８．３５０号のＶｉｓｃｏｓｅ　５ｕｉｓｓｅにより開示の如く、発泡を生成 することなく、またｔｐＡ維を綿状塊とさせることなく、ポリエステル繊維の固 有の疎水性の特性を克皿するためには、ポリエステルに好適なコーティングを施 すことが必要である。水分散性のポリエステル繊維を、より通常のポリエステル ステーブルファイバーから区別してきたものは、ポリエステルそれ自体または断 面の如きその形状の、どの固有特性であるといよりも、むしろこのコーティング なのである。これまでのところ、知る限りでは、全ての市販の水分散性ポリエス テル繊維の断面は円形であった。実際、殆どの市販のポリエステルステーブルフ ァイバーの断面は、それが好ましかったため、一般に円形であった。

これまでは、殆どの合成ポリで−の水分散性繊維は、安価で豊富なポリエステル から作られてきたが、増加傾向にある量のポリオレフィン類およびポリアミド類 が水分散性繊維用に使用され始めており、従って本発明はポリエステル類にのみ 限定されるものではなく、他の合成ポリマー類をもカバーするものである。

発明の要旨 本発明に従い、繊維が１−字形の断面からなることを特徴とする、新規な合成ポ リマー水分散性繊維、殊にポリエステル繊維が提供される。

十字形の断面は、本文記載の如く、これまで、他のポリエステル繊維に使用され てきた。断面以外では、本発明の水分散性繊維は、以後に記述する利点によって 付加的な変更に対する機械を提供し得るものではあるが、先行技術の水分散性ポ リエステルもしくは他の合成ポリマー繊維と実質的に同様のものとすることがで きる。本発明について、以後は、ポリアミド類およびポリオレフィン類の如き他 の合成ポリマーもまた使用し得ることは認められようが、特にポリエステル繊維 を引き合いにして記載するものとする。

本発明の繊維は、適当なＯｊｍ維あたりのデニール数（ｄ　ｐ　ｆ）のポリエス テル単繊維を、溶融紡糸および線条して、そこに好適なコーティングを施して水 分散性の特質を賦与することによって、具合良く製造し得る、　ｎ１ｆｆｌ維は 、次に、考えられている最終用途に対して望まれるどんな長さのステーブルにで も、一般に切断される。

本発明の水分散性ｍ維に対して十字形の断面を使用することによって、円形の断 面と比較して、分散性が促進されることが驚くべきことに見出され、そしてこれ によって、生成する湿式製造繊維に、より良い、一様性、より多くの不透明性、 良好な透過性、および魅惑的なフランネル風の手ざわりが、実施例で明らかにな るように賦与される。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従う様式化された繊維の十字形断面を示す。

第２図は、本発明の単繊維を紡ぐだめの、典型的な紡績突起オリフィスを示す。

発明の開示 上に示した如く、十字形断面は、単繊維に紡糸および線条され、切断されて、紡 糸ヤーン糸へ変換され、モして製織もしくは編成された繊維布の中で使用されて きた、より通常のポリエステルステーブルファイバーに対して、ｉに使用されて きた。かかる繊維は、本発明に要求される、水分散性の特性を有するものであっ た。同様に、十字形の断面を有するポリエステル単繊維は、中でも十字形の断面 のポリアミドおよびポリエステル単繊維を溶融紡糸するための方法およびステー ブルファイバーから織製および編成された繊維布を開示している。Ｌｅｈｍｉｃ ｋｅの米国特許第２．９４５．７３９号から、そして十字形断面を含む種々の断 面のポリエステル単ＦＲ雄の多生繊維ヤーン糸を製造するための方法を開示して いる、Ｊａｍｉｅｓｏｎの米国特許第３，２４９，６６９号から、既に公知であ る。非円形断面の配向ポリエステル単繊維もまたＦｒａｎｋｆｏｒｔらによって 米国特許第４．．１３４，８８２号および同４．１９５，０５１号に記載されて おり、これらのものは非常に高速（６，０００ｙｐｍ）で紡糸することによって 製造されたものであるが、この高速は、十字形断面の配向ポリエステル単繊維を 、そこに好適なコーティングを施して水分散特性を賦与するための基体として製 造するのにもまた使用することができ、これによって本発明に従う水分散性繊維 を得ることもできる。この技術のどれも、本発明の分野にかかわっていない。し かし、本発明の水分散性繊維を製造するためのポリエステル単繊維基体は、ここ に記載の技術によって、或いはこれらのものもしくは非円形断面のポリエステル Ｒｉｍ、Ｉを作るための他の公知の技術の適当な変更によって、製造し得る。

先行技術文献は十字形断面のパラメータを開示しており、第１図は実質的にそこ に示されているものである。

ポリエステルステーブルファイバーの製造は、ポリマーを単繊維に溶融紡糸し、 単繊維を集めてトウとし、トウを線条し、そして好適な水分散性コーティングを 施して特性を賦与するという諸段階を含めて、他の面では通常的なものである。

もし低度の収縮が望ましい場合は、線条された単繊維を一般にアニールする。

水分散性を促進するための適当なコーティングの選択は重要であり、十字形断面 の外囲の表面積がより大きいため、同様のｄｐｆの円形の断面の繊維の比較し得 る重量のものに対するよりは、多くのかかるコーティングが一般に必要とされる 。良好な境界潤滑特性を提供することが殊に重要である。この理由で、エトキシ １／−テッドコーティングか好ましい。

好適なコーティングは、）ｌａｗｋｉｎｓの米国特許第４，１３７，１８１号、 同４，１７９，５４３号および同４．２９４．８８３号に開示されており、また 、ｖ’ａｎ　Ｉｓｓｕｍおよび５ｃｈｌｕｔｅｒｃ７）名前でこれと共に同時に 提出されている、共出願ＵＳＳＮ第７２１，３４４号にも開示されているが、こ のものは、例えば、その中で引用されているＭｃＩｎｔｙｒｅらの米国特許第３ ，４１６，９５２号、同３，５５７．０３９号および同３，６１９，２６９号に 開示の如き、３００乃至６．０００の範囲内の平均分子量を有する、ポリ（エチ レンテレフタレ−４）＃ｉ位とポリ（オキシアルキレン）グリコールから誘導さ れる基のポリ（オキシアルキレン）からなる、合成コポリエステルの使用を開示 しており、他の有用なセグメント化されたコポリエステル類がＲａｙｎｏｌｄｓ の米国特許第３，９８１，８０７号に開示されており、これらの開示物は全てこ こに参照のため添付するものである。

かかるポリエステル繊維は、較初、連続的な単繊維状で未クリンプのトウの形で 一般に製造され、或いは、もし余分なバルクおよびより三次元的なマトリックス が必要とされる場合は、穏やかなりリンブ化型のプロセスによって単繊維にゆる やかな波状のうねりを備えさせることもでき、未クリンプもしくは穏やかに波状 とされた単ｍ維は望みの切断長さに切断され、即ち水分散性の繊維を形成するが 、このものは一般に切断繊維のこり（ｂ　ａ　Ｉ　ｅ）もしくは他の束の形で販 売される。好適な切断長さは、一般に約５乃至約９０ｍｍ（Ｘ乃至３インチ）、 一般に高々６０ｍｍ（２−％インチ）であり、約１００：１乃至約２０００：１ 、好ましくは約１５０：１乃至約２０００：１の長さ／直径（Ｌ／Ｄ）比のもの であるが、先行技術の水分散性ポリエステル繊維に満足と考えてきたよりも高い Ｌ／Ｄ比をもつ、本発明の好ましい水分散性繊維を用いて、良好な性能を得るこ とができたことが、本発明の利点である。例えば、機械製造者らは、Ｌ／Ｄ比が ５００：１を超えないことを一般に推奨してきたし、多くの操作者は、この数字 でさえ非現実的に高すぎると考えてきた。単繊維あたりの好適なデニール数は、 一般に約０．５乃至約２０である。コーティングは、一般に、繊維の重量の約０ ．０４乃至約１．０％（ＯＷＦ％）の量だけ存在し、先行技術に従って我々が満 足と考えてきたよりも少ない量が、一般に使用し得るという点が、利点である。

本発明において、かかる水分散性ポリエステル繊維を製造するための方法にして 、ポリエステルを十字形の断面の単繊維に溶融紡糸し、かかる単繊維のトウを形 成し、線条し、そして次にトウの中の単繊維をかかる合成コポリエステルでコー ティングし、そして適当な時に、かかるコーティング済単繊維をステーブルファ イバーへ変換するという諸段階からなる方法もまた提供される。

コーティングは、耐久性を改善させるために、コーティング済単ｔａ維もしくは もし望ましければ生成するステーブルファイバーを、約１００°乃至約１９０° の温度にまで加熱することによって、単繊維上に好ましくは加硫させる。

本発明を以下の実施例で更に詳細に例示するが、そこでは全ての部および％は他 に指示が無ければ重量基準のものであり、ＯＷＦは「繊維の重量の」　（固体） である、引張特性（保持力（ｔｅｎａｃｉｔｙ）および破壊に至る伸び）の如き ヤーン特性の幾つかの測定かり照されるが、これらのものはＦｒａｎｋｆｏｒｔ らの米国特許第４，１３４，８８２号記載の方法に従って測定される。他の条件 、例えば、本分野で示される如き、オリフィスの他のデザインのものも使用し得 ることは言うまでもない。

実施例 次の繊維、円形断面の比較例の繊維Ａ、および十字形断面の本発明の繊維である 繊維Ｎを、つや消し剤として０．３％ＴｉＯ２を含有する、固有粘度０．６４の 、ポリ（エチレンテレフタレート）から、両者とも紡糸した。

繊ｍＡは、直径０．０１５インチおよびキャピラリー長さ０　、０３０インチの ９００ホールの紡績突起、２７０℃のブロック、およびポリマースルーブツト６ ８．２ボンド／詩間を用い、通常のラジアル空気急冷によって、１６００ｙｐｍ で単繊維に紡糸した。単繊維あたりのデニール数は３．６７とした。繊維Ａを、 次に、２９．３ｙＰｍの一組の供給ロール上を走行させることによって配向させ 、引き続き８０．Ｏｙｐｍの一組の線条ロール（ｄｒａｗ　ｒｏｌｌ）とし、８ ０．１ｙｐｍの引張ロール（ｐｕｌｌｅｒ　ｒｏｌｌ）によってコンベヤーへ送 達した。

供給ロール区画の間で、単繊維を４５℃の水浴中で処理した。供給ロールおよび 線条ロールの間で、ロープを水で９８℃において噴霧した。線条ロールおよび引 張ロールの間で、市販の水分散性コーティング（ラウリルアルコールのモノアシ ッドおよびシアジッドホスフェートエステルのカリウム塩／２５モルのエチレン オキシドでエトキシル化されたタロウアルコールの５０１５０混合物）を施した 。単繊維を次に１５０℃のオーブン中でも６分間自由に弛緩させた。

繊維Ｎは、３．２２ｄｐｆおよび十字形断面の６２５本の単＠維を、第２図に示 されるキャピラリーを通して、ブロック温度２７３℃およびスルーブツト４２． ９ポンド／時間を用いて紡糸した点景外は、繊ｍＡと同様の方法で製造した。配 向のためのロール速度は、供給ロール３２．１ｙｐｍ、線条ロール８０．２ｙｐ ｍおよび引張ロール７９．２Ｖｐｍとし、幾らかより高い水準の水分散性コーテ ィングを使用して、十字形断面のおよそ５７％だけより高い表面積を補った。

線条されたコーティング済単繊維の特性を第１表で比較する。

断面　円形　十字形 ＯＷＦ　（％）　０．４　０．４４ 精練収縮（％）　１．０　０ 乾燥熱収縮 （１９６℃）（％）　２．４５　３．６破壊時の 保持力（ｇ／ｄ）　４．５　４．．８ 破壊時の伸び（％）　４２　２６ ２％伸びの時の 保持力（ｇ／ｄ）　０．９３　０．９３両方の種類のものを切断して、１／４． ３／８．１／２および３／４インチの切断長さの水分散性ＷＬ維とし、傾斜ワイ ヤ型の長網式抄紙機（ｉｎｃｌｉｎｅｄ　ｗｉｒｅ　Ｆｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒ　 ｍａｃｈｉｎｅ）上で試験した。繊維を、０．７５％の稠度（スラリーもしくは ）ｙ−二ｙシュ（ｆｕｒｎｉｓｈ）１００１ｂｓ、あたりのｔＵｔのｌｂＳ、） で、小さいパルパーの中で３分間分散させた。円柱状のパルパーは約３フイート の直径で深さ６フイートであった。繊維を次に未精製サルファイドバルブと混合 して５０％ポリエステルブレンドを生成させ、そして１０立方メートルの紙料タ ンク中で０．１％の稠度に希釈した。

この紙料をこの機械のヘッドボックスの中で０．０１４３％の稠度まで更に希釈 し、２０ｍ／分で、幅０．５ｍの湿式製造不織繊維布を生成させた。アクリル製 バインダーＡｃｒｏｎｙｌ　２４００のスプレーを、長網式抄紙機のワイヤの末 端で噴霧施用した。この繊維布を次に通気乾燥機中１５０℃で加硫させた。仕上 げられた繊維布重量は、平均４０ｇ分散の特質は、所与の試料から製造される繊 維布の一様性によって判定し得る。切断長さが増すとともに、繊維布の一様性は 、一般に、顕著に悪くなると予測することができる。しかし、より長い繊維を使 用すると、繊維布裂開強度が例えば増大するので、これによって大きな利点が得 られる。実用の際は、従って、繊維布製造者は、一般に、その−補性の標準に合 致する、最長のＨ＆維を使用することを望むことになる。即ち、改善され、或い は等価な一様性を有する、より長いｔａ維が好ましい。

繊維ＡおよびＮからの繊維布の分散特質を、これらのものが機械上で製造されつ つある時に、水が抄紙機ワイヤ上のこれらのものから排出した時に繊維布を観察 することによって、評価した。この比較の結果は第２表にあり、それが５７％だ けより大きい表面積であるにも拘らず、十字形の良好な分散性を示している。

１７４インチ　良好な分散　良好な分散僅かのログ欠陥　僅かのログ欠陥 ３／８インチ　幾らかのログ欠陥　良好な分散一般特質は昼インチ　十分な繊維 布 はど良好でない　カバー（不透明性） １／２インチ　かなり良好な分散普通の分散３／４インチ　分散ははっきり　非 常に良好な分散乏しい、 カバーもより低い 標準物理特性は、−組の繊維布に関して、Ｈｅｒｔｙ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ、 ５ａｖａｎｎａｈ、ＧＡで測定した。各々ノ時に繊維Ａを１００％として比較し て、ｔｈｍＮは以下の平均特性を有した：空気透過性、Ｇｕｒｌｅｙ　１１２％ 不透明性、ＩＳＯ２４７１１１１％ かさ、ＴＡＰＰＩ　Ｔ４１０　ｏｍ−８３およびＴ４１１　ａｍ−８３１１，８ ％引張強度、ＴＡＰＰＩ　Ｔ４９４　ｏｍ−８１１００％引張伸縮、ＴＡＰＰＩ 　Ｔ４９４　ｏｍ−８１８５％引裂強度、ＴＡＰＰＩ　Ｔ４１４　ａｍ−８２１ ０４％釣合良く、品目Ｎは、より高い透過性、不透明性、かさおよび引裂強度と いう重要な領域で、照査標準と比較して、等価な引張強度において、曲げに少し の低下をみせるだけで、諸々の優越性を示した。カバーの優越性は、同様の性能 特性を有する不織繊維布に対して、より少しの繊維を使用することができ、それ によって材料コストが節約されるので、重要である。品目Ｎの繊維布は、また、 魅力的なフランネル風子ざわりを有する。

適当な埴の適当な水分散性コーティングとともに使用された蒔は、本発明の十字 形断面繊維は、驚異的に良好な分散の一様性、および示された特性をもつｌへ雑 布を与えた。

理論的な考察からは、通常の円形断面の水分散性繊維でも、より−・様な分散を 与え、従ってより一様な湿式製造繊維布を与えるものと期待されたものであった 。これは、繊維（または他の物）を分散させるのに必要とされる表面エネルギー が、下記式 エネルギー＝（表面張力）×（分散された表面積−分散されていない表面積） によって表わされるためである。

分散されていないｔＵｔは、何間ものＮｈ維のログ（ｌｏｇ）もしくはクランプ （ｃ　Ｉ　ｕｍｐ）中に存在し、その殆どのものはログの内側にある。従って、 分散されていない表面積は分散された表面積と比較して無視し得るほどであり、 エネルギー項は下記式エネルギー＝（表面張力）×（繊維の数）×（繊維の表面 積）のように近似的に表現することができる。

このエネルギー項は、繊維を分散させるのに必要とされるエネルギー、および再 采塊にむかう自由エネルギー駆動力の両方を記述するものである。従って、所与 のどんなコーティング、およびｔａｍ　ｄ　ｐ　ｆに対しても、より低い面積の Ｆｐｃ雄がより一様な分散を提供し、従ってより一様なｌハ雑布を提供すると期 待されよう、与えられたａｍに対して、単位重量あたりの最小表面積は、断面が 円形の時に出現し、従ってこれが好ましいものと期待されることになる。

しかしながら、驚くべきことに、これらの十字形繊維は、約６０％大きい表面積 にも拘らず、より一様な繊Ｍ１布を生成した。本発明を如何なる理論にも限定す ることなく、このことは繊維の水力学的形状から起り得るものであり、これは、 混合機の剪断場の中で得ることのできるエネルギーをより有効に使用し得るもの である。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．繊維が十字形の断面からなることを特徴とする、水分散性合成ポリマー繊維 。
2. ２．切断長さが約５乃至約９０ｍｍで、長さ／直径比が約１００：１乃至約２０ ００：１である、請求の範囲１に記載の繊維。
3. ３．単繊維が連続単繊維状のクリンプされていないトウの形である点以外は実質 的に請求の範囲１に記載のポリマー単繊維。
4. ４．繊維が十字形の断面からなることを特徴とする、水分散性ポリエステル繊維 。
5. ５．デニールが約０．５乃至約２０である請求の範囲４に記載の繊維。
6. ６．切断長さが約５乃至約９０ｍｍである請求の範囲４に記載の繊維。
7. ７．長さ／直径比が約１００：１乃至約２０００：１である請求の範囲６に記載 の繊維。
8. ８．切断繊維の束の形の請求の範囲７に記載の水分散性繊維。
9. ９．切断繊維の束の形の請求の範囲１に記載の水分散性繊維。
10. １０．実質的にポリ（エチレンテレフタレート）からなる請求の範囲４に記載の ポりエステル繊維。
11. １１．繊維が実質的にクリンプされておらず、切断長さが約５乃至約９０ｍｍで あり、長さ／直径比が約１００：１乃至約２０００：１であり、デニールが約０ ．５乃至約２０であって、エトキシル化された水分散性コーティングが、繊維の 全重量の約０．０４乃至約１．０％の量だけ存在する、請求の範囲４に記載の水 分散性ポリ（エチレンテレフタレート）繊維。
12. １２．切断繊維の束の形の請求の範囲１１に記載の水分散性繊維。
13. １３．単繊維が連続単繊維状のクリンプされていないトウの形である点以外は実 質的に請求の範囲１１に記載のポリエステル単繊維。
14. １４．３００乃至６０００の範囲の平均分子量を有する、ポリ（エチレンテレフ タレート）くり返し単位とポリ（オキシアルキレン）グリコールから誘導された ポリ（オキシアルキレン）基との、セグメント化されたコポリエステルから実質 的に成る、水分散性コーティングによってコーティングされた、請求の範囲４に 記載のポリエステル繊維。
15. １５．単繊維が連続単繊維状のトウの形である点以外は実質的に請求の範囲１４ に記載のポリエステル単繊維。
16. １６．十字形断面が実質的に第１図に示される如き比率のものである、請求の範 囲１に記載の水分散性繊維。
17. １７．水分散性ポリエステル繊維を製造するための方法にして、ポリエステルを 十字形断面の単繊維に溶融紡糸し、かかる単繊維のトウを形成し、トウを練条し 、トウ中の単繊維を、３００乃至６０００の範囲の平均分子量を有する、ポリ（ エチレンテレフタレート）くり返し単位とポリ（オキシアルキレン）グリコール から誘導されたポリ（オキシアルキレン）基との、セグメント化された合成コポ リエステルでコーティングし、そしてコーティングされた単繊維を、約５乃至約 ９０ｍｍの切断長さの繊維に変換するという諸段階からなる方法。
18. １８．単繊維が、その重量の約０．０４乃至約１．０％の量のコポリエステルで コーティングされる、請求の範囲１７に記載の方法。
19. １９．コーティングされた単繊維を約１００℃乃至約１９０℃の温度まで加熱す ることによって、コーティングを単繊維上に加硫させることからなる、請求の範 囲１７に記載の方法。
20. ２０．単繊維が、その重量の約０．０４乃至約１．０％の量のコポリエステルで コーティングされる、請求の範囲１９に記載の方法。