WO2014192746A1 - 有機樹脂無捲縮ステープルファイバー - Google Patents
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Definitions
- para-type wholly aromatic polyamides obtained by copolymerization of p-type and para-type wholly aromatic polyamides obtained by copolymerizing a small amount of isophthalic acid and metaphenylenediamine.
- the method for applying water to the fiber bundle is not particularly limited, but examples thereof include a method of applying water by a spray method, an oiling roller method, and an immersion method after the relaxation heat treatment and before supplying to the cutter.
- an oiling roller system is preferable when providing the moisture content of said range uniformly.
- the movement of the fiber bundle is restrained so that the fiber bundle is not bent or buckled by its own weight or the pressing of the cutter blade. It is appropriate to do.
- a method of restraining the fiber bundle a method of including the fiber bundle with a sheet-like material is generally performed. However, there are cases where the movement of the fiber bundle cannot be sufficiently restricted by a method such as inclusion with paper.
- the fiber bundle is immersed in water, defoamed, and frozen to create an icicle to fix the fiber bundle, and then the fiber bundle is cut together with the icicle with a guillotine cutter type cutting device.
- a cutting method for removing water is preferred.
- the method for producing the meta-type wholly aromatic polyamide is not particularly limited. For example, it is produced by solution polymerization or interfacial polymerization using a meta-type aromatic diamine component and a meta-type aromatic dicarboxylic acid dichloride component as raw materials. be able to. For example, metaphenylenediamine and isophthalic acid dichloride can be used as raw materials.
- the polymerization degree of the meta-type wholly aromatic polyamide is suitably in the range of 1.3 to 3.0 dL / g as the intrinsic viscosity (IV) measured using concentrated sulfuric acid at 30 ° C. as a solvent.
- the saturated steam treatment time is preferably in the range of 0.5 to 5.0 seconds.
- the moisture content of the fiber bundle supplied to the rotary cutter is in the range of 10 to 200%. It is desirable.
- the moisture content of the fiber bundle is 10% or more, when the fibers are converged and cut, they come in contact with the cutter blade at right angles and uniformly, so that when the fiber is cut, the cutter blade against the fiber so that the pressure is uniform. As a result, the cut end coefficient and the fiber length relative variation coefficient are improved.
- the organic resin non-crimped staple fiber of the present invention can be uniformly dispersed in a dispersion medium when used in wet nonwoven fabrics or staple fiber reinforced resin, and can suppress the generation of aggregates.
- the nonwoven fabric obtained by using the uncrimped staple fiber as a material is a nonwoven fabric in which the staple fibers are uniformly dispersed.
- melt flow rate MFR
- the melt flow rate was measured according to Japanese Industrial Standard JIS K 7210 condition 4 (measurement temperature 190 ° C., load 21.18 N).
- the melt flow rate is a value measured using a polymer pellet immediately before melt spinning as a sample.
- Example 4 Ultra-long fiber bundles were produced from sea-island type composite fibers by the following operation.
- Polyethylene terephthalate having a melt viscosity of 120 Pa ⁇ sec at 285 ° C. was selected as the island component, and 4% by weight of polyethylene glycol having a number average molecular weight of 4000 as the sea component and 9 mol% of 5-sodium sulfoisophthalic acid were copolymerized at 285 ° C.
- a modified copolymerized polyethylene terephthalate having a melt viscosity of 135 Pa ⁇ sec was selected.
- Comparative Example 3 Except for cutting with the draft ratio between the rotary cutter and the feed roller set to 0.98, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a non-crimped staple fiber.
- Table 2 shows the evaluation results of the obtained polyester uncrimped staple fibers.
- Example 7 Four fiber bundles made from polymetaphenylene isophthalamide fibers wound up after the dry heat treatment obtained in Example 6 and provided with water were arranged in parallel to prepare fiber bundles.
- the fiber bundles arranged in parallel are immersed in boiling water filled in a cylindrical container and frozen at an ambient temperature of ⁇ 12 ° C. for 15 hours. Obtained.
- the fiber bundle included in ice was cut with a known guillotine cutter type fiber bundle cutting device (Onouchi Seisakusho, model: D100) adjusted to a fiber length of 1.0 mm.
- Table 1 shows the evaluation results of the meta-type wholly aromatic polyamide uncrimped staple fibers obtained after melting the ice.
- Comparative Example 11 Except for cutting with the draft ratio between the rotary cutter and the feed roller set to 0.98, the same operation as in Example 10 was performed to obtain an uncrimped staple fiber.
- Table 7 shows the evaluation results of the obtained polypropylene uncrimped staple fibers.
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Abstract
Description
1.繊度が0.0001~0.6デシテックス、繊維長が0.01~5.0ミリメートル、水分率が10~200重量%であり、下記に定義するカット端係数が1.00~1.40、繊維長相対変動係数(CV%)が0.0~15.0%である、有機樹脂無捲縮ステープルファイバーにより、欠点を抑制できることを見出し、本発明に到達した。なおカット端係数、繊維長相対変動係数は下式で定義するものである。
(1)カット端係数=b/a
(無捲縮ステープルファイバーの単糸の繊維径をa、カット端の最大径をbとする。)
(2)繊維長相対変動係数(CV%)=(繊維長の標準偏差)/(繊維長の平均値)×100(%)
(1)、(2)とも、単糸測定数は50本である。
また好ましくは、本発明は以下の構成を採用する。
2.無捲縮ステープルファイバーが、ポリエステル無捲縮ステープルファイバー、全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーまたはポリオレフィン無捲縮ステープルファイバーである、上記1に記載の有機樹脂無捲縮ステープルファイバー。
3.無捲縮ステープルファイバーが、ポリエチレンテレフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリトリメチレンテレフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリテトラメチレンテレフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリエチレンナフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリトリメチレンナフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリテトラメチレンナフタレート無捲縮ステープルファイバー、メタ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバー、パラ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバー、ポリエチレン無捲縮ステープルファイバーまたはポリプロピレン無捲縮ステープルファイバーである、上記1~2のいずれかに記載の有機樹脂無捲縮ステープルファイバー。
4.無捲縮ステープルファイバーが2種または3種以上の有機樹脂から構成される複合繊維であることを特徴とする上記1~3のいずれかに記載の有機樹脂無捲縮ステープルファイバー。
b 繊維カット端の最大幅(カット端の形状が円形もしくは略円形の場合には最大径)
(ポリエステル)
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。まず、本発明の有機樹脂の具体的な一例としてポリエステルを用いる場合を説明する。そのポリエステルとは、一例として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、もしくはポリブチレンテレフタレート(ポリテトラメチレンテレフタレート)等のポリアルキレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレート、ポリトリメチレンナフタレート、もしくはポリブチレンナフタレート(ポリテトラメチレンナフタレート)等のポリアルキレンナフタレートといった芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジオールのポリエステルを例示することができる。また、ポリアルキレンシクロヘキサンジカルボキシレート等の脂環族ジカルボン酸と脂肪族ジオールから得られるポリエステル、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート等の芳香族ジカルボン酸と脂環族ジオールから得られるポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、もしくはポリエチレンアジペート等の脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ジオールから得られるポリエステル、またはポリ乳酸やポリヒドロキシ安息香酸等のポリヒドロキシカルボン酸等から得られるポリエステルを例示することもできる。
次に、本発明の有機樹脂無捲縮ステープルファイバーを構成する有機樹脂の具体的な一例として、全芳香族ポリアミドを用いる場合を説明する。更に全芳香族ポリアミドステープルファイバーの実施形態として、メタ型全芳香族ポリアミドステープルファイバーを例に説明する。本発明の有機樹脂無捲縮ステープルファイバーに用いられるメタ型全芳香族ポリアミドステープルファイバーの原料となるメタ型全芳香族ポリアミドは、メタ型芳香族ジアミン成分とメタ型芳香族ジカルボン酸成分とから構成されるものであり、本発明の目的を損なわない範囲内で、パラ型等の他の共重合成分が共重合されていてもよい。
上記のメタ型芳香族ジアミン成分とメタ型芳香族ジカルボン酸成分以外で使用しうる共重合成分としては、例えば、芳香族ジアミンとして、パラフェニレンジアミン、2,5-ジアミノクロルベンゼン、2,5-ジアミノブロムベンゼン、アミノアニシジン(2-アミノ-4-メトキシアニリン)等のベンゼン誘導体、1,5-ナフチレンジアミン、1,6-ナフチレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルケトン、4,4’-ジアミノジフェニルアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。一方、芳香族ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸ジクロライド、1,4-ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、2,6-ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、4,4’-ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸ジクロライド等が挙げられる。これらの共重合成分の共重合比は、あまりに多くなりすぎるとメタ型全芳香族ポリアミドの特性が低下しやすいため、メタ型全芳香族ポリアミドの全ジカルボン酸成分を基準として20モル%以下とすることが好ましい。特に、好適なメタ型全芳香族ポリアミドは、上記した通り、全繰返し単位の90モル%以上がメタフェニレンイソフタルアミド単位であるポリアミドであり、なかでもポリメタフェニレンイソフタルアミドが特に好ましい。
次にその全芳香族ポリアミドからなるステープルファイバーの実施形態として、パラ型全芳香族ポリアミドステープルファイバーを用いる場合を説明する。本発明の有機樹脂無捲縮ステープルファイバーの1例として用いられるパラ型全芳香族ポリアミドステープルファイバーの原料となるパラ型全芳香族ポリアミドは、ポリパラフェニレンテレフタルアミドや、ポリパラフェニレンテレフタルアミドに3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、または4,4’-ジアミノジフェニルスルホンを共重合させたパラ型全芳香族ポリアミドや、イソフタル酸、メタフェニレンジアミンを少量共重合したパラ型全芳香族ポリアミドを例示することができる。好ましくは、コポリパラフェニレン-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミド、またはポリパラフェニレンテレフタルアミドである。より好ましくは、テレフタル酸を酸成分とし、パラフェニレンジアミンを40モル%以上および3,4’-ジアミノジフェニルエーテル40モル%以上を含有する混合ジアミン成分からなるコポリパラフェニレン-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミドである全芳香族ポリアミドであることが好ましい。
上記のパラ型芳香族ジアミン成分とパラ型芳香族ジカルボン酸成分以外で使用しうる共重合成分としては、例えば、芳香族ジアミンとして、メタフェニレンジアミン、2,4-ジアミノクロロベンゼン、2,6-ジアミノクロロベンゼン、2,4-ジアミノブロムベンゼン、2,6-ジアミノブロムベンゼン、2-アミノ-4-メトキシアニリン、3-アミノ-4-メトキシアニリン等のベンゼン誘導体、1,3-ナフチレンジアミン、1,4-ナフチレンジアミン、1,5-ナフチレンジアミン、1,6-ナフチレンジアミン、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルケトン、3,4’-ジアミノジフェニルアミン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。一方、芳香族ジカルボン酸成分としては、イソフタル酸ジクロライド、1,3-ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、2,7-ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、3,4’-ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、3,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸ジクロライド等が挙げられる。これらの共重合成分の共重合比は、あまりに多くなりすぎるとメタ型全芳香族ポリアミドの特性が低下しやすいため、メタ型全芳香族ポリアミドの全ジカルボン酸成分を基準として20モル%以下とすることが好ましい。更に、上記のメタ型全芳香族ポリアミドの無捲縮ステープルファイバーの場合の、メタ型およびメタ型の類を表す表記を、適宜パラ型またはパラ型の類に置き換えた全芳香族ポリアミドを用いた場合であっても、本発明の有機樹脂無捲縮ステープルファイバーの発明の範疇に属するのは言うまでもない。
更に本発明の無捲縮ステープルファイバーを構成する有機樹脂の具体的な一例として、ポリオレフィンを用いる場合を説明する。本発明の有機樹脂として使用されるポリオレフィンとしては、アイソタク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、線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エチレン・プロピレンランダム共重合ポリオレフィン、または第三成分をブロック共重合もしくはグラフト共重合させたポリエチレンもしくはポリプロピレンであることが好ましい。この場合における第三成分とは酢酸ビニル、塩化ビニル、スチレン、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート、イソプロピルメタアクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、またはアクリルアミド等を挙げることができる。これらのなかでも、特に、高密度ポリエチレン、エチレン・プロピレンランダム共重合体、無水マレイン酸をブロック共重合またはグラフト共重合させたポリエチレン、および無水マレイン酸をブロック共重合されたポリプロピレンよりなる群から選択された少なくとも1種のポリオレフィンであることが好ましい。また、上述のポリオレフィンから複数種類のポリオレフィンを選択して、混合して用いても差し支えない。
本発明における有機樹脂無捲縮ステープルファイバーの横断面形状の一例は、繊維軸方向に対して直角方向の横断面外周が丸断面であれば、中実繊維であっても中空繊維であっても、複合繊維であってもよい。また繊維横断面形状も丸断面に限定されることはなく、楕円断面、3~8葉断面等の多葉断面、三角~八角の多角形断面など異型断面でもよい。ここで、繊維横断面とは繊維軸に対して直角方向の繊維断面を表す。また繊維の構成としても、単一成分の有機樹脂からなる繊維に限定されることはない。本発明の無捲縮ステープルファイバーが2種または3種以上の有機樹脂から構成される複合繊維であってもよい。その複合繊維の複合の形態としては、同芯芯鞘型複合繊維、偏芯芯鞘型複合繊維、サイドバイサイド型複合繊維、海島型複合繊維、セグメントパイ型複合繊維等が例示される。
これらの複合繊維の構成を採用することで、本発明の有機樹脂無捲縮ステープルファイバーを、例えば0.01dtex以下の細繊度の繊維としたり、熱と圧力によって他の繊維と接着させるバインダー繊維とすることができる。
上記のような本発明の有機樹脂無捲縮極細ステープルファイバーの単糸繊度は0.0001~0.6デシテックス、好ましくは、0.007~0.55デシテックス、より好ましくは0.01~0.53デシテックスである。単糸繊度が0.0001デシテックス未満であると、ステープルファイバー同士の絡み合いが著しくなることにより、本発明の無捲縮ステープルファイバーからなる不織布の地合が不良となる傾向がある。また単糸繊度が小さいと、製糸技術の面で困難な点が多い。より具体的には、製糸工程において断糸や毛羽が発生して良好な品質の繊維を安定に生産することが困難になるだけでなく、ステープルファイバーのコストも高くなるため好ましくない。また、単糸繊度が小さい場合は、繊維を切断する際に、カッターと繊維の接触面積が大きいため、繊維-金属摩擦による排出抵抗が高くなり、刃折れや刃先の摩耗が大きくなる点で不利である場合がある。しかし単糸繊度小さくても、0.0002~0.006デシテックスといった極細の繊度を有する無捲縮ステープルファイバーの場合には、透湿防水性、臭気吸着性、微小物の捕集効率に優れており、磁気ディスク用などの研磨布用途、電池用セパレータ用またはコンデンサ用ペーパー用途に好適であるといった、上記の繊度のステープルファイバーとは異なった効果を有する場合もあり、本発明の好ましい態様の1つとなりうる。一方、単糸繊度が0.6デシテックスを超えると、極細繊維の特色を出せる低目付け領域での不織布強力や紙強力や不織布等の緻密性が得難くなる。
本発明のステープルファイバーは、積極的に捲縮を付与することなく、無捲縮であることが必要である。ステープルファイバーに捲縮が付与されていると、分散媒体中に分散させた場合に均一に分散することが困難な場合があり、またステープルファイバーから不織布を製造する場合に不織布を低目付化することも困難となる場合がある。
本発明における有機樹脂の無捲縮ステープルファイバーは、カット端不良の度合いを表すために本発明で定義したカット端係数が1.00~1.40である必要がある。ここで、カット端係数の詳細な説明のために、本発明の無捲縮ステープルファイバーの端部の模式図を図1に示した。図1において、光学顕微鏡で拡大した無捲縮ステープルファイバーの切断端部側面において、切断端部分の繊維軸と直角方向における最大幅(切断端部の形状が円形もしくは略円形の場合には最大径で代用する。)をb、単糸の太さ(もしくは単糸の繊維径、繊維幅)をaとしたとき、bをaで除した数値でカット端係数が表される。カット端係数はステープルファイバーの切断端部分の形状が、正常な単糸太さに対して、どれだけ広がっているかを意味し、切断端部分の形状の良否を示す指標とすることができる。該指標が1.00より大きいステープルファイバーは、繊維を切断する際に、繊維軸と直角方向に加えられる圧力によって、繊維が潰れ、ステープルファイバーの端が大きく広がった形状となっている。この広がった形状は単に繊維横断面の形状を拡大した形状ではなく、非点対称形状とも言える形状である。すなわち繊維の横断面とは異なる形状となる場合が多く、繊維横断面が丸断面の場合は、前記の大きく広がった形状は丸断面とはならない場合が多い。また、繊維横断面が異型断面の場合は、前記の大きく広がった形状はその異型断面とはならない場合が多い。該指標であるカット端係数が1.00~1.40の場合には、カット端が単糸繊維の繊維横断面そのものとは異なる形状であっても、分散媒体中で均一に分散し、かつ凝集塊の発生を抑制することができ、本発明の効果を奏することができる。しかし、該指標が1.40を超えるような場合には、前記の大きく広がった形状の最大幅bが大きくなりすぎるような不良な形状となる。このようなカット端形状の不良なステープルファイバーは、分散媒体中で分散する際に、ステープルファイバーの末端の突起部によって、分散媒体中に分散されようとしている他のステープルファイバーと引っ掛かりを生じる。その引っ掛かり部分が核となって他の正常なカット端のステープルファイバーを更に巻き込み、分散媒体中でステープルファイバーの未分散塊を生じやすい。このような未分散塊は、本発明の無捲縮ステープルファイバーを用いて不織布等の製品を製造した場合に、その製品中の外観や性能の欠点に繋がる。よってこのような欠点の発生を少なくするため、不良なカット端を含む繊維を一定程度以下に抑制する必要がある。我々は鋭意検討の結果、前記カット端係数が1.00以上、1.40以下とすることで、欠点の発生を抑制することができ、1.40を超えると、カット端に有する突起、引っ掛かりの原因となるような形状を有することを見出し、本発明を完成するに至った。なお、このカット端係数が1.00の場合とは、全ての無捲縮ステープルファイバーにおいて、ステープルファイバーの切断端部分の形状と繊維横断面の形状が一致していることを表す。このカット端係数は、通常実施可能な切断方法では、1.0未満の数値を取りえない。ここで、カット端係数は、ランダムに採取した無捲縮ステープルファイバー50本のカット端側面を光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡で観察して、それらの顕微鏡に備えられている測長機能を用いて測定し、その平均値を計算して評価した。カット端係数が1.00~1.40、好ましくは1.001~1.35、更に好ましくは1.01~1.30であれば、凝集塊の無い、良好な媒体分散性を示す。ちなみに、1.00は上述のように最良の状態である。
本発明の無捲縮ステープルファイバーにおいては、繊維長のばらつきを抑制することが必要であり、50本の無捲縮ステープルファイバーをランダムに抜き出して、その繊維長を測定したとき、繊維長相対変動係数(標準偏差を平均値で除した百分率)が0.0%~15.0%、好ましくは0.01%~14.0%、より好ましくは0.1%~13.0%であることが望ましい。繊維長のばらつきが大きいと、アスペクト比(繊維長/繊維径)の大きな繊維が発生し、分散媒体中で攪拌した際に、繊維同士が接触し絡まる確率が増大する。特に、繊度(繊維径)が小さくなるほど、この影響が顕著となるため、繊維長のばらつきを抑制することが重要である。ここで繊維長相対変動係数は、ステープルファイバー試料50本をランダムに取り出し、カバーグラスを乗せ、そのカバーグラスの自重がかかった状態で光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡で拡大する。その拡大映像を、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡の測長機能により、繊維の長さを測定し、その平均値と標準偏差を計算した上で、標準偏差/平均値により繊維長相対変動係数を算出した。また、本発明の無捲縮ステープルファイバーにおいては、延伸糸であることが好ましい。延伸糸にすることで、本発明の無捲縮ステープルファイバーから湿式不織布等を製造した場合に、十分な引張強度など不織布として必要な強度を達成することができる。
本発明の無捲縮ステープルファイバーにおいては、水分率が10~200重量%とする必要が有る。水分率が10重量%未満の場合には、ステープルファイバー同士が集束しにくく、カット端係数や繊維長変動係数が大きな数値となり易く、好ましくない。一方、水分率が200重量%を超える場合には、繊維トウからの水の脱落が大きく、切断工程での繊維束の取扱い性が悪化することがあり、好ましくない。水分はステープルファイバーを製造する工程において、切断工程より前の工程で付与することがこのましい。所望する水分率が上記範囲内であって少なめの場合にはオイリングローラーにより、上記範囲内であって多めの場合には、水中に浸漬してニップローラーで保持して絞る等の方法により水を付与する事で調節することができる。水分率が、より少なめの場合にはスプレーにより水を付与する方法も採用することができる。スプレーで水を付与する場合には、切断工程の後の工程で行うことも可能である。水分率は好ましくは12~150重量%、より好ましくは13~120重量%、更により好ましくは16~100重量%である。
以上に述べた本発明の有機樹脂無捲縮ステープルファイバーは、例えば次の方法により製造することができる。
まず、ポリエステル無捲縮ステープルファイバーの場合について説明する。まず、ポリエステルポリマーを溶融し、公知の紡糸設備を用いて口金より吐出して、冷却風で空冷しながら速度100~2000m/分で引き取り、未延伸糸を得る。引き続いて得られた未延伸糸の延伸操作を70~100℃の温水中あるいは100~125℃のスチーム中で行い、油剤を付与し、延伸糸を得る。更に延伸糸に対して、乾燥処理および必要に応じて弛緩熱処理を行い、繊維束を得た後、これを0.01~5.0ミリメートルの繊維長に切断し、無捲縮ステープルファイバーを得ることができる。
次に、全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーの場合について説明する。以下、本発明における全芳香族ポリアミドステープルファイバーは、メタ型全芳香族ポリアミドステープルファイバーを具体例に挙げてその製造方法について、メタ型全芳香族ポリアミド製造工程、紡糸液調整工程、紡糸・凝固工程、可塑延伸浴延伸工程、洗浄工程、飽和水蒸気処理工程、乾熱処理工程、切断工程に分けて説明する。
メタ型全芳香族ポリアミドの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、メタ型芳香族ジアミン成分とメタ型芳香族ジカルボン酸ジクロライド成分とを原料とした溶液重合や界面重合等により製造することができる。例えば、メタフェニレンジアミンとイソフタル酸ジクロライドとを原料として採用することができる。メタ型全芳香族ポリアミドの重合度としては、30℃の濃硫酸を溶媒として測定した固有粘度(IV)として、1.3~3.0dL/gの範囲が適当である。
本発明に用いられるメタ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーの一般的な製造方法の例を以下に示す。以下に説明する工程を経て、まずは長繊維を製造する。その後、得られた長繊維を切断工程に付すことにより、メタ型全芳香族ポリアミドステープルファイバーを得る。
紡糸・凝固工程においては、上記工程で得られた紡糸液(メタ型全芳香族ポリアミド重合体溶液)を凝固液中に紡出して凝固させ、多孔質繊維状物を得る。紡糸装置としては特に限定されるものではなく、従来公知の湿式紡糸装置を使用することができる。また、安定して湿式紡糸できるものであれば、紡糸口金の紡糸孔数、配列状態、孔形状等は特に制限する必要はなく、例えば、孔数が500~30,000個、紡糸孔径が0.05~0.2ミリメートルのステープルファイバー用(短繊維用)の多ホール紡糸口金等を用いてもよい。また、紡糸口金から紡出する際の紡糸液(メタ型全芳香族ポリアミド重合体溶液)の温度は、10~90℃の範囲が適当である。凝固浴は、実質的にアミド系溶媒と水との2成分からなる水溶液で構成される。この凝固浴組成におけるアミド系溶媒としては、メタ型全芳香族ポリアミドを溶解し、水と良好に混和するものであれば特に限定されるものではないが、特に、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン(1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン他)等を好適に用いることができる。アミド系溶媒と水との混合率(重量比)は、10/90~90/10であることが好ましく、より好ましくは30/70~70/30である。
また、凝固浴中には必要に応じて無機のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、またはカルシウム塩を0.1~8.0重量%溶解させていても良い。
可塑延伸浴延伸工程においては、凝固浴にて凝固して得られた多孔質繊維状物(糸条体)からなる繊維束が可塑状態にあるうちに、該繊維束を可塑延伸浴中にて延伸処理する。本発明で使用する繊維を得るための可塑延伸浴は、アミド系溶媒の水溶液からなり、塩類は実質的に含まれない。このアミド系溶媒としては、メタ型全芳香族ポリアミドを膨潤させ、かつ、水と良好に混和するものであれば、特に限定されるものではない。かかるアミド系溶媒しては、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン等を挙げることができる。
洗浄工程においては、上記可塑延伸浴延伸工程を経た繊維を、十分に水で洗浄する。洗浄は、得られる繊維の品質面に影響を及ぼすことから、多段で行なうことが好ましい。特に、洗浄工程における洗浄浴の温度および洗浄浴液中のアミド系溶媒の濃度は、繊維からのアミド系溶媒の抽出状態および洗浄浴からの水の繊維中への浸入状態に影響を与える。このため、これらを最適な状態とする目的においても、洗浄工程を多段とし、温度条件およびアミド系溶媒の濃度条件を制御することが好ましい。
飽和水蒸気処理工程においては、洗浄工程において洗浄された繊維を、飽和水蒸気中で熱処理する。飽和水蒸気処理をおこなうことにより、繊維の結晶化を抑制しつつ配向を高めることが可能となる。飽和水蒸気雰囲気での熱処理は、乾熱処理と比較して繊維束内部まで均一に熱処理することが可能となり、均質な繊維を得ることができる。飽和水蒸気処理工程における延伸倍率は、繊維の強度の発現にも密接な関係を持っている。延伸倍率は、製品に求められる物性を考慮して必要な倍率を任意に選択すればよい。本発明においては0.7~5.0倍の範囲であり、好ましくは1.1~2.0倍の範囲とすることが好ましい。延伸倍率が0.7倍未満の場合には、飽和水蒸気雰囲気中での繊維束(糸条)の収束性が低下するので好ましくない。一方で、延伸倍率が5.0倍を超える場合には、延伸時の単糸切れが増大し、毛羽や工程断糸が発生するため好ましくない。なお、飽和水蒸気処理の時間は、0.5~5.0秒の範囲とすることが好ましい。走行する繊維束を連続的に処理する場合には、水蒸気処理槽中の繊維束の走行距離と走行速度とによって処理時間が決まるため、これらを適宜調整して最も効果のある処理時間を選択すればよい。
乾熱処理工程においては、飽和水蒸気処理工程を経た繊維を、乾燥・熱処理する。乾熱処理の方法としては特に限定されるものではないが、例えば、熱板、熱ローラ等を用いる方法を挙げることができる。乾熱処理を経ることにより、最終的に、メタ型全芳香族ポリアミドの長繊維を得ることができる。乾熱処理工程における熱処理温度は、250~400℃の範囲とすることが好ましく、より好ましくは300~380℃の範囲である。乾熱処理温度が250℃未満である場合には、多孔質の繊維を十分に緻密化させることが出来ないため、得られる繊維の力学特性が不十分となる。一方で、乾熱処理温度が400℃を超える高温では、繊維の表面が熱劣化し、品位が低下するため好ましくない。
本発明の全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーにおいては、乾熱処理が施されたメタ型全芳香族ポリアミド長繊維は切断工程において、所定の長さに切断される。ここで繊維を所定の長さに切断する方法は、特に限定されるものではない。しかし、固定刃と移動刃を剪断刃として設け、これら剪断刃に対して所定の切断長だけ繊維束を押し出して切断する方式を採用している、いわゆるギロチンカッター式繊維束切断装置は、特に単糸繊度の小さな繊維を切断する場合は、繊維が湾曲したり、座屈したりして、繊維が切断刃に直角に当接しなくなるため、斜め切りや繊維長の不揃いなどが発生しやすいことがある。したがって、本発明におけるカット端係数や、繊維長相対変動係数(繊維長のばらつき)が大きくなるため、適当でない場合がある。以下、上述のポリエステル無捲縮ステープルファイバーと同様の事項に留意して、同様の切断操作を行うことによって、メタ型全芳香族ポリアミド無捲縮繊維の場合においても所定の物性を有するステープルファイバーを得ることができる。
ポリオレフィンの場合の製造方法について説明する。ポリオレフィン無捲縮ステープルファイバーの製造方法においては、まず、上述したポリエステル無捲縮ステープルファイバーの製造方法において、用いる有機樹脂をポリエステルから所望の種類のポリオレフィンに置き換える。更に、その採用したポリオレフィンについて溶融紡糸を行う際に通常採用する条件の少なくとも一部または全部の条件を、上記のポリエステル無捲縮ステープルファイバーの製造方法に置き換えることにより、所望のポリオレフィン無捲縮ステープルファイバーを製造することができる。
上述のように、ポリエステル、全芳香族ポリアミド、ポリオレフィン、その他のいずれの有機樹脂からなる無捲縮ステープルファイバーにおいても、ロータリーカッターに供給する繊維束の水分率は、10~200%の範囲であることが望ましい。繊維束の水分率を10%以上とすることで、繊維同士が集束し、切断される際に、カッター刃に直角かつ一様に接するようになるため、繊維が切断される際に、カッター刃に対して押圧が一様になる様に繊維と接するようになる。その結果、カット端係数および繊維長相対変動係数が向上する。その結果、得られたカット端係数および繊維長相対変動係数の良好なステープルファイバーは、アスペクト比の大きな繊維が発生しにくい。その結果、他の繊維との引っ掛かりが抑制されるので、媒体中で凝集欠点を生じずに均一に分散することができる。一方、水分率が200%を超えるとトウや、繊維束の状態からの水の脱落が大きく、工程での取り扱い性が悪化するため、水分率は200%までとすることが適切である。また、繊維を切断する工程の繊維束の水分率を上記の数値範囲に保つことによって、得られる有機樹脂無捲縮ステープルファイバーの水分率も上述の数値範囲とすることができる。なお、本発明の効果を損なわない範囲において、有機樹脂からなる無捲縮ステープルファイバーの表面は、分散剤、耐光剤、平滑剤、接着剤、およびそれらを複合させた剤などの表面処理剤で処理されていてもよい。それらの中でも、ポリエステル無捲縮ステープルファイバー、ポリオレフィン無捲縮ステープルファイバーの場合には、有機樹脂と分散媒体の双方に親和性のあるポリエステル・ポリエーテル共重合体を付与することが好ましい。
以下に本発明の構成およ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、部とは特段断らない限りは重量部を表すものとし、実施例および比較例中の各物性値は、以下の方法に従って測定した。
ポリエステル繊維の場合には、繊維(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。また、全芳香族ポリアミド繊維の場合には、繊維(ポリマー)を97質量%濃硫酸に溶解し、オストワルド粘度計を用い30℃で測定した。
メルトフローレイトは日本工業規格JIS K 7210の条件4(測定温度190℃、荷重21.18N)に準じて測定した。なお、メルトフローレイトは溶融紡糸直前のポリマーペレットを試料として測定した値である。
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、ポリマー試料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のピークトップ温度を融点と定義した。
日本工業規格JIS L 1015:2005 8.5.1 A法に記載の方法により測定した。すなわち、以下の手法によって測定した。繊維試料の若干量を金ぐしで平行に引きそろえ、これを切断台上に置いたラシャ紙の上に載せる。適度の力でまっすぐ繊維試料を張ったままゲージ板を圧着し、安全かみそりなどの刃で30mmの長さに切断する。繊維を数えて300本を一組とし、その質量を量り、見掛繊度を求める。この見掛繊度と別に測定した平衡水分率とから、下式によって正量繊度を算出する。正量繊度の5回の平均値を算出する。
F=[(100+R0)/(100+Rc)]×D
F:正量繊度
D:見掛繊度
R0:公定水分率(%)(日本工業規格JIS L 0105 4.1に規定する値)
Rc:平衡水分率(%)
無捲縮ステープルファイバー50本をランダムに取り出し、カバーグラスを乗せ、そのカバーグラスの自重がかかった状態で光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡で拡大し、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡の測長機能により、添付の図1に示したようにカット端の最大の径b、単糸の繊維径aをそれぞれ測定し、以下の式からカット端係数を計算した。
カット端係数=b/a
カット端係数の評価は各繊維について得られた数値の平均値で行った。
無捲縮ステープルファイバー50本をランダムに取り出し、カバーグラスを乗せ、そのカバーグラスの自重がかかった状態で光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡で拡大し、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡の測長機能により、繊維の長さを測定し、その平均値と標準偏差を計算した上で、下式により繊維長相対変動係数(CV%)を算出した。
繊維長相対変動係数(CV%)=(繊維長の標準偏差)/(繊維長の平均値)×100(%)
水分を含んだ約100gの繊維を120℃の熱風循環式の乾燥機中で絶乾になるまで乾燥する。乾燥前の資料の重量W0と乾燥後の試料の重量W1から、次式によって求めた。
水分率(%)=[(W0-W1)/W1]×100
カット端や繊維長による繊維の凝集欠点の有無を判定するため、得られた繊維の水中分散性を評価した。1000ccビーカーに500ccの軟化水を入れ、この中に所定の繊維長に切断した繊維を0.5g入れ、マグネットスターラー(撹拌子)で常温下20分撹拌した。これを0.15ミリメートル角の網目を有する金網で濾過し、その金網上に残った1平方ミリメートル以上の大きさをもつ繊維塊の数を数え、繊維塊が3個以下の場合を○印、3~5個認められる場合を△印、5個以上認められる場合を×印で示した。
二酸化チタンを0.3重量%含有し、固有粘度が0.64dL/gのポリエチレンテレフタレート(PET)チップを290℃で溶融し、3000個の丸孔を有する紡糸口金から吐出量450g/分で吐出し、これを1320m/分の速度で引き取り、単糸繊度が1.14デシテックスのポリエチレンテレフタレート未延伸糸を得た。この未延伸糸を引き揃えて、14万デシテックスのトウとして、温水中において全延伸倍率2.51倍となるように2段延伸した後、ポリエステル・ポリエーテル共重合体をポリエステル繊維重量に対して0.3重量%付与した。ポリエステル・ポリエーテル共重合体を付与した後、120℃で弛緩状態において乾燥、熱セットを行い、単糸繊度0.51デシテックスの捲縮のない延伸ポリエチレンテレフタレート繊維束を得た。得られた延伸ポリエチレンテレフタレート繊維束を水分率15%となるようオイリングローラーで水を付与し、ステープルファイバーの繊維長が3.0ミリメートルとなるように刃間隔3.0ミリメートルのイーストマン式ロータリーカッター型繊維切断装置を用いて、繊維を切断した。この切断の際には、ロータリーカッターとフィードローラーの間のドラフト比を1.02に設定して、プレッシャーロールで繊維束をカッター刃に押圧しながら繊維を切断した。得られたポリエステル無捲縮ステープルファイバーの繊度、水分率、カット端係数、繊維長相対変動係数、水中分散性等の評価結果を表1に示した。
ステープルファイバーの繊維長が1.5ミリメートルとなるように切断した以外は実施例1と同様の操作を行い、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリエステル無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表1に示した。
実施例1で得た捲縮のない延伸ポリエチレンテレフタレート繊維束を水中に浸漬してニップローラーで把持して絞り、水分率30%とした上で、これを4本並列に配置した繊維束を作成した。この繊維束を円筒状の容器内に充填された煮沸処理水中に浸漬した状態で、-12℃の雰囲気温度で15時間かけて氷結させ、氷で包摂された繊維束を得た。氷で包摂された繊維束を繊維長1.5ミリメートルになるよう調整した公知のギロチンカッター式繊維束切断装置(小野打製作所、型式:D100)で切断した。氷を溶解した後に得られたポリエステル無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表1に示した。以下、この実施例3~実施例5で行った氷で包摂された繊維束を形成させ、ギロチンカッターでカットするカット方式を表1、表3中では「氷柱化+ギロチン」と表した。
以下の操作にて海島型複合繊維から極細長繊維束を製造した。島成分として285℃での溶融粘度が120Pa・secのポリエチレンテレフタレートを選択し、海成分として数平均分子量4000のポリエチレングリコールを4重量%、5-ナトリウムスルホイソフタル酸を9mol%共重合した、285℃での溶融粘度が135Pa・secである改質共重合ポリエチレンテレフタレートを選択した。次に、海成分:島成分の重量比率が30:70で島数400の複合繊維用紡糸口金を用いて、紡糸速度1500m/minで溶融紡糸し、3.9倍で延伸した超極細繊維前駆体繊維(海島型複合繊維)を得た。延伸後の超極細繊維前駆体繊維を束ねて50万デシテックスの繊維束を得た後、得られた繊維束を75℃下、4重量%の水酸化ナトリウム水溶液中、浸漬時間15分になるように速度を調整して、浸漬し、通過させた。その結果、超極細繊維前駆体繊維の繊維束から、27.6重量%が減量された超極細長繊維束(単糸の繊維直径750ナノメートル、0.0056デシテックス)を得た。
実施例4において、島数1500の口金を用いて、単糸繊度0.0004デシテックス(繊維直径200ナノメートル)、繊維長が0.02ミリメートルとなるように紡糸、延伸、切断する以外は実施例4と同様の操作を行った。得られたポリエステル無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表1に示した。
実施例1で得た捲縮のない延伸ポリエチレンテレフタレート繊維束を10本束ねて140万デシテックスとした後に紙で包摂した。次に、包摂した繊維束を繊維長が3.0ミリメートルとなるよう調整した公知のギロチンカッター式繊維束切断装置(小野打製作所、型式:D100)で切断し、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリエステル無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表2に示した。
ステープルファイバーの繊維長を1.5ミリメートルとなるように切断した以外は比較例1と同様の操作を行い、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリエステル無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表2に示した。
ロータリーカッターとフィードローラーの間のドラフト比を0.98に設定して切断した以外は、実施例1と同様の操作を行い、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリエステル無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表2に示した。
[紡糸液調製工程]
温度計、攪拌装置および原料投入口を備えた反応容器に、モレキュラーシーブスで脱水したN-メチル-2-ピロリドン(以下「NMP」と略称する。)815部を入れ、このNMP中にメタフェニレンジアミン108部を溶解した後、0℃に冷却した。この冷却したメタフェニレンジアミン溶液に、蒸留精製し窒素雰囲気中で粉砕したイソフタル酸クロライド203部を、攪拌下に添加して反応させた。反応温度は約50℃に上昇し、この温度で60分間攪拌を継続し、さらに60℃に加温して60分間反応させた。
重合体溶液(紡糸液)の重合体濃度(すなわち重合体とNMPの合計100重量部に対する重合体の重量部数)は14であり、生成したポリメタフェニレンイソフタルアミド重合体の固有粘度(IV)は2.37dL/gであった。また、この重合体溶液(紡糸液)の塩化カルシウム濃度および水の濃度は、重合体100部に対し、塩化カルシウム46.6部、水15.1部であった。
上記紡糸液調製工程で調製した紡糸液を、孔径0.07ミリメートル、孔数500の口金から、浴温度40℃の凝固浴中に吐出して紡糸した。凝固液の組成は、水、NMP、塩化カルシウムの質量比率が48:48:4の液体であり、凝固浴中に浸漬長(有効凝固浴長)70cmにて、糸速5m/分で通過させた。凝固浴上がりの多孔質繊維状物の密度は、0.71g/cm3であった。
引き続き、可塑延伸浴中にて3.0倍の延伸倍率で延伸を行った。このときに用いた可塑延伸浴の組成は、水、NMP、塩化カルシウムの質量比率が44:54:2の液体であり、温度は40℃であった。
可塑延伸した繊維束を、30℃の冷水で十分に水洗を行った後、さらに60℃の温水で十分に洗浄した。洗浄後の冷水および温水中のアミド系溶媒の濃度が充分に低下していることを確認した。
引き続き、飽和水蒸気圧力0.05MPaに保たれた容器中にて、延伸倍率1.1倍で、飽和水蒸気による熱処理を行った。熱処理は、繊維束が飽和水蒸気により約1.0秒間処理されるよう繊維束の走行距離、繊維束の走行速度等の条件を調整した。
続いて、表面温度360℃の熱板上で、延伸倍率1.0倍(定長)にて乾熱処理を行った後に、得られたポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維を巻き取った。
得られたポリメタフェニレンイソフタルアミド延伸繊維は、十分に緻密化しており、繊度0.8デシテックス、密度1.33g/cm3、引張強度3.68cN/dtex、伸度42%であり、良好な力学特性を示し、品質もバラツキが無く、異常糸の発生は全く見られなかった。
上記で得た乾熱処理を行った後に巻き取ったポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維から繊維束を作成した。得られた繊維束を、水分率15%となるよう水を付与した。次に、ステープルファイバーの繊維長が3.0ミリメートルとなるように刃間隔3.0ミリメートルのイーストマン式ロータリーカッター型繊維切断装置を用い、ロータリーカッターとフィードローラーの間のドラフト比を1.02に設定して、プレッシャーロールで繊維束をカッター刃に押圧しながら、繊維束を切断した。得られたメタ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーの繊度、水分率、カット端係数、繊維長相対変動係数、水中分散性等の評価結果を表3に示した。
実施例6で得た、乾熱処理を行った後に巻き取り、水を付与したポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維から作成した繊維束を4本並列に配置し、繊維束を作成した。この4本並列に配置した繊維束を円筒状の容器内に充填された煮沸処理水中に浸漬した状態で、-12℃の雰囲気温度で15時間かけて氷結させ、氷で包摂された繊維束を得た。氷で包摂された繊維束を繊維長1.0ミリメートルになるよう調整した公知のギロチンカッター式繊維束切断装置(小野打製作所、型式:D100)で切断した。氷を溶解した後に得られたメタ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表1に示した。
ステープルファイバーの繊維長が0.02ミリメートルとなるように切断した以外は、実施例7と同様の操作を行った。氷を溶解後に得られたメタ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表3に示した。
実施例6で得た、乾熱処理を行った後に巻き取り、水を付与したポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維から作成した繊維束を、繊維長が3.0ミリメートルとなるよう調整した公知のギロチンカッター式繊維束切断装置(小野打製作所、型式:D100)を用いて切断し、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたメタ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表4に示した。
実施例6で得た、乾熱処理を行った後に巻き取り、水を付与したポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維から作成した繊維束を、繊維長が1.0ミリメートルとなるよう調整した公知のギロチンカッター式繊維束切断装置(小野打製作所、型式:D100)を用いて切断し、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたメタ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表4に示した。
ロータリーカッターとフィードローラーの間のドラフト比を0.98に設定して切断した以外は、実施例6と同様の操作を行い、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたメタ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表4に示した。
低融点熱接着成分として、MFRが20g/10min、融点Tmが131℃の高密度ポリエチレン(HDPE)を選択し、繊維形成性成分として、MFRが39g/10min、Tmが160℃のアイソタクチックポリプロピレン(PP)を選択した。これらのポリオレフィンを各々別のエクストルーダーで溶融し、各々245℃の溶融ポリマーとして、HDPEを鞘成分、PPを芯成分とし、複合比率を鞘:芯=50:50(重量比)として、円形の吐出孔を1336孔有する同心芯鞘型複合紡糸口金を用いて、複合化して溶融吐出させた。この溶融吐出の際、口金温度は260℃、吐出量は190g/分であった。さらに、吐出ポリマーを口金下31mmの位置で27℃の冷却風で空冷し、糸条に対して、ポリエーテル・ポリエステル共重合体エマルジョンをオイリングローラーにて付与した後、1300m/分で巻き取り、未延伸糸を得た。この未延伸糸を束ねて、95℃の温水中において、4.10倍で延伸し、延伸油剤として、ポリエーテル・ポリエステル共重合体を付与した後、105℃で60分間乾燥し、単糸繊度0.32デシテックス、トータル繊度7万デニールのポリエチレン/ポリプロピレン複合繊維束を得た。得られた複合繊維束を水分率15%となるようオイリングローラーで水を付与し、ステープルファイバーの繊維長が3.0ミリメートルとなるように刃間隔3.0ミリメートルのイーストマン式ロータリーカッター型繊維切断装置で、繊維を切断した。この切断の際には、ロータリーカッターとフィードローラーの間のドラフト比は1.02に設定して、プレッシャーロールで繊維束をカッター刃に押圧しながら、繊維を切断した。得られたポリオレフィン無捲縮複合ステープルファイバーの繊度、水分率、カット端係数、繊維長相対変動係数、水中分散性等の評価結果を表3に示した。
ステープルファイバーを構成する有機樹脂として、MFRが39g/10min、融点Tmが160℃のアイソタクチックポリプロピレン(PP)を選択した。次に、このPPをエクストルーダーで溶融し、255℃の溶融ポリマーとして、円形の吐出孔を3000孔有する紡糸口金を用いて、溶融吐出させた。この際、口金温度は260℃、吐出量は190g/分であった。さらに、吐出ポリマーを口金下25mmの位置で27℃の冷却風で空冷し、1300m/分で巻き取り、未延伸糸を得た。この未延伸糸を束ねて、95℃の温水中において、2.70倍で延伸した後、延伸油剤として、ポリエーテル・ポリエステル共重合体を付与した。その後、延伸糸を110℃で60分間乾燥し、単糸繊度0.30デシテックス、トータル繊度7万デニールのポリプロピレン繊維束を得た。得られたポリプロピレン繊維束を水分率15%となるようオイリングローラーで水を付与し、ステープルファイバーの繊維長が3.0ミリメートルとなるように刃間隔3.0ミリメートルのイーストマン式ロータリーカッター型繊維切断装置で繊維を切断した。この切断の際には、ロータリーカッターとフィードローラーの間のドラフト比は1.02に設定して、プレッシャーロールで繊維束をカッター刃に押圧しながら繊維を切断した。得られたポリプロピレン無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表5に示した。
ステープルファイバーを構成する有機樹脂として、MFRが20g/10min、融点Tmが131℃の高密度ポリエチレン(HDPE)を選択した。次に、このHDPEをエクストルーダーで溶融し、210℃の溶融ポリマーとして、円形の吐出孔を144孔有する紡糸口金を用いて、溶融吐出させた。この際、口金温度は210℃、吐出量は15g/分であった。さらに、吐出ポリマーを口金下25mmの位置で27℃の冷却風で空冷し、1000m/分で巻き取り、未延伸糸を得た。この未延伸糸を束ねて、95℃の温水中において、3.60倍で延伸した後、延伸油剤として、ポリエーテル・ポリエステル共重合体を付与した。その後、延伸糸を105℃で60分間乾燥し、単糸繊度0.32デシテックス、トータル繊度7万デニールのポリエチレン繊維束を得た。得られたポリエチレン繊維束を水分率15%となるようオイリングローラーで水を付与し、ステープルファイバーの繊維長が3.0ミリメートルとなるように刃間隔3.0ミリメートルのイーストマン式ロータリーカッター型繊維切断装置で繊維を切断した。この切断の際には、ロータリーカッターとフィードローラーの間のドラフト比を1.02に設定して、プレッシャーロールで繊維束をカッター刃に押圧しながら繊維を切断した。得られたポリエチレン無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表5に示した。
実施例9で得た水を付与した後の捲縮のないポリプロピレン/ポリエチレン芯鞘型複合繊維束を20本束ねて140万デシテックスとした後に紙で包摂した。次に、包摂した芯鞘型複合繊維束を繊維長が3.0ミリメートルとなるよう調整した公知のギロチンカッター式繊維束切断装置(小野打製作所、型式:D100)で切断し、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリプロピレン/ポリエチレン芯鞘型複合ステープルファイバーの評価結果を表6に示した。
実施例10で得た水を付与した後のポリプロピレン繊維束を20本束ねて140万デシテックスとした後に紙で包摂した。次に、包摂したポリプロピレン繊維束を繊維長が3.0ミリメートルとなるよう調整した公知のギロチンカッター式繊維束切断装置(小野打製作所、型式:D100)で切断し、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリプロピレン無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表6に示した。
実施例11で得た水を付与した後のポリエチレン繊維束を20本束ねて140万デシテックスとした後に紙で包摂した。次に、包摂したポリエチレン繊維束を繊維長が3.0ミリメートルとなるよう調整した公知のギロチンカッター式繊維束切断装置(小野打製作所、型式:D100)で切断し、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリエチレン無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表6に示した。
ロータリーカッターとフィードローラーの間のドラフト比を0.98に設定して切断した以外は、実施例9と同様の操作を行い、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリエチレン/ポリプロピレン芯鞘型複合無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表7に示した。
ロータリーカッターとフィードローラーの間のドラフト比を0.98に設定して切断した以外は、実施例10と同様の操作を行い、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリプロピレン無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表7に示した。
水分率1.0%となるようスプレーで水付与した後、ロータリーカッターに供給し切断した以外は、実施例1と同様の操作を行い、無捲縮ステープルファイバーを得た。得られたポリエステル無捲縮ステープルファイバーの評価結果を表7に示した。
Claims (4)
- 繊度が0.0001~0.6デシテックス、繊維長が0.01~5.0ミリメートル、水分率が10~200重量%であり、下記に定義するカット端係数が1.00~1.40、繊維長相対変動係数(CV%)が0.0~15.0%である、有機樹脂無捲縮ステープルファイバー。
[ここで、カット端係数、繊維長相対変動係数は下式で定義する。
(1)カット端係数=b/a
(無捲縮ステープルファイバーの単糸の繊維径をa、カット端の最大径をbとする。)
(2)繊維長相対変動係数(CV%)=(繊維長の標準偏差)/(繊維長の平均値)×100(%)
(1)、(2)とも、単糸測定数は50本である。] - 無捲縮ステープルファイバーが、ポリエステル無捲縮ステープルファイバー、全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバーまたはポリオレフィン無捲縮ステープルファイバーである、請求項1に記載の有機樹脂無捲縮ステープルファイバー。
- 無捲縮ステープルファイバーが、ポリエチレンテレフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリトリメチレンテレフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリテトラメチレンテレフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリエチレンナフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリトリメチレンナフタレート無捲縮ステープルファイバー、ポリテトラメチレンナフタレート無捲縮ステープルファイバー、メタ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバー、パラ型全芳香族ポリアミド無捲縮ステープルファイバー、ポリエチレン無捲縮ステープルファイバーまたはポリプロピレン無捲縮ステープルファイバーである、請求項1~2のいずれか1項に記載の有機樹脂無捲縮ステープルファイバー。
- 無捲縮ステープルファイバーが2種または3種以上の有機樹脂から構成される複合繊維であることを特徴とする請求項1に記載の有機樹脂無捲縮ステープルファイバー。
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ENP | Entry into the national phase |
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