JP2005350784A - 熱融着性長繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】 上記の問題点を解決し、低融点成分のみからなる単一成分型の全溶融タイプの熱融着性長繊維であって、巻き取り中や延伸前の放置中に巻き形態の変化が生じることがなく、加工性と接着性に優れる繊維物性を有する熱融着性長繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【解決手段】 テレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステルで形成される繊維であって、切断強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、切断伸度４０％以下、１４０℃での乾熱収縮率が３０〜７０％であることを特徴とする熱融着性長繊維。
【選択図】 なし

Description

本発明は、繊維全体が低融点成分で形成された単一成分型の繊維であって、十分な強伸度と収縮性を有し、加工性や接着性に優れた全溶融型のポリエステル系熱融着性長繊維に関するものである。

従来より、熱接着性繊維としては、繊維断面形状を芯鞘構造とし、鞘成分に低融点成分を用いたもので、延伸捲縮加工を施し、短繊維化して用いるものが一般的である。これらの熱接着性短繊維は通常の短繊維とブレンド等を行い、クッション材等の成形加工時に熱処理を施し、熱接着性短繊維の低融点成分を溶融させ、接着させるものであった。

近年、熱接着性の長繊維が提案されており、例えば、特許文献１や特許文献２において提案されている。これらは例えばメッシュシート等の網目状に加工した後、低融点成分の融点以上の温度で熱処理を行い、交点部を熱接着させる。これにより目ずれを防ぐことができると同時に、従来、一般的に行われている樹脂加工を行ったものと比較して交点部での高い接着強力を得ることができる。あるいは、接着成分を有しない常用のポリエステル長繊維と混繊し、布帛等の製品とした後に熱処理を施すと、製品の形状を固定したり、剛直性を付与することができる。

しかし、布帛等の風合いの改良や単なる接着を目的とし、補強成分となる高融点の芯成分を必要としない用途や、接着処理後に芯成分が残ると好ましくない用途等においては、低融点の共重合ポリエステルのみからなる単一成分型、全溶融型の熱融着長繊維も要望視されるようになってきた。

このような全溶融型の熱融着性長繊維は、繊維自体の物性は最終製品に至っては殆ど影響を与えないが、最終製品に至るまでの撚糸や織り、或いは編み加工等の段階においては、十分な強伸度等を有していない場合は、加工性を低下させたり、得られる製品の品位を低下させることとなる。したがって、強い加工張力を受けた場合に糸切れや毛羽立ちが生じない、或いは伸長しすぎない程度の強伸度を有していることが要求される。

特許文献１に示されているように、本発明の熱融着性長繊維に用いる主成分がテレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステルは、芯成分に寸法安定性の優れたポリエステル等を配置した芯鞘構造であれば製造可能であった。

しかしながら、低融点成分のみの単一型とする場合は、未延伸糸で一旦巻き取ると、巻き取られた未延伸糸は常温下において、時間の経過と共に繊維が除々に収縮し、巻き取り中や延伸前の放置中に巻き形態の変化が進むとともに、結晶化が進んでいないためチーズ内部の繊維が圧迫されることによる密着が発生し、解舒性や延伸性が悪くなり、２工程法での製造は困難であった。

また、常用のポリエステルやナイロン等で多く用いられている延伸や熱処理を行わずに、速度３０００ｍ／分以上の高速で巻き取ることで、配向結晶化を向上させ、その後延伸を行うＰＯＹ法もあるが、本発明の熱融着性長繊維に用いる共重合ポリエステルは配向結晶性に劣っているため、この方法においても前記と同様に巻き取り中や延伸前の放置中に巻き形態が変化し、解舒性や延伸性が悪くなり、最終的に良好に延伸された繊維を得ることができなかった。

このように、前記の共重合ポリエステルのみからなる長繊維であって、最終製品に至るまでの撚糸や織り、或いは編み加工等の段階において、糸切れや毛羽立ちが生じない、或いは伸長しすぎない程度の強伸度を有しているものは得られていなかった。

そこで、本発明者等は、特願2002-380676号において、巻き取り中や延伸前の放置中に巻き形態の変化が生じることがなく、加工性に優れた繊維物性を有する熱融着性長繊維を提案した。本発明者等は、この熱融着性長繊維をもとに、より加工性と接着性に優れる熱融着性長繊維について研究を重ねていた。
特開２０００−３１４０３２号公報 特開２００２−１９４６２２号公報

本発明は、上記の問題点を解決し、低融点成分のみからなる単一成分型の全溶融タイプの熱融着性長繊維であって、巻き取り中や延伸前の放置中に巻き形態の変化が生じることがなく、加工性と接着性に優れる繊維物性を有する熱融着性長繊維を提供することを技術的な課題とするものである。

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、テレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステルで形成される繊維であって、切断強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、切断伸度４０％以下、１４０℃での乾熱収縮率が３０〜７０％であることを特徴とする熱融着性長繊維を要旨とするものである。

本発明の熱融着性長繊維は、低融点成分のみからなる単一成分型の全溶融タイプの熱融着性長繊維であって、加工性に優れた繊維物性（強度、伸度）を有し、他の繊維や組織の交点を均一に接着することが可能であり、かつ巻き姿よく得ることができ、巻き形態の経時変化も少ない。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の熱融着性長繊維は、単一成分からなる全溶融型のものである。そして、他のポリエステル繊維とともに用いることが好ましく、他のポリエステル繊維とともに合糸し、撚糸して用いることが好ましい。合撚糸（合糸、撚糸した繊維）を製編織して布帛や網等の製品とした後、本発明の熱融着性長繊維の融点以上の温度で熱処理することにより本発明の繊維のみ溶融し、他のポリエステル繊維同士を接着すると同時に布帛や網の組織の交点、交差部の接着、固定を容易に行うことができるものである。

本発明の熱融着性長繊維を、上記のように他のポリエステル繊維とともに、合撚糸として用いる場合、合撚糸中の本発明の繊維の割合は、５〜３０質量％とすることが好ましい。５質量％未満であると、上記したような合撚糸中の接着及び布帛や網としたときの組織の交点、交差部の接着、固定が不十分となりやすい。一方、３０質量％を超えると、溶融する繊維の割合が多くなり、合撚糸の強度が低下し、得られる布帛や網類の強力も低下しやすい。

このように、本発明の熱融着性長繊維は、通常、他のポリエステル繊維とともに用いるものであるため、他のポリエステル繊維との接着性が良好で、剥離のし難い共重合ポリエステルからなるものとする。

このような共重合ポリエステルとして、結晶化速度が速く、溶融流動性が良好で成形加工性に優れる、テレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオール成分からなるものを用いる必要がある。

脂肪族ラクトン成分としては、炭素数４〜１１のラクトンが好ましく、特に好ましいラクトンとしては、ε−カプロラクトンが挙げられる。

融点（Ｔｍ）は１４０〜２００℃であることが好ましく、中でも１５０〜１８０℃であることが好ましい。融点が１４０℃未満であると用途が限られるようになり、一方、２００℃を超えると熱融着処理の温度が高くなるためコスト面で好ましくない。

また、共重合ポリエステル中には、必要に応じて本来の性能を損なわない程度に艶消剤、着色剤、抗菌剤、難燃剤、結晶核剤、制電剤等を含有していても、また第３成分が共重合されていてもよい。

また、極限粘度〔η〕は０．６〜０．８の範囲内が好ましい。０．６未満であると強度が劣るようになるため、成形加工時に糸切れや毛羽が発生しやすい。０．８を超えると溶融流動性が悪化するため、融着斑や融着加工性が劣るようになるばかりでなく、コスト面でも不利となる。

次に、繊維の切断強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、好ましくは３．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、加工張力による糸切れや毛羽が発生しやすく、加工用途が限られるようになったり、配向結晶化が不十分となるため、経時による収縮が発生するようになり好ましくない。

また、切断伸度は４０％以下であり、好ましくは２０〜３５％である。４０％を超えると配向結晶化が不十分となるため、経時による収縮が発生し、巻き取り中や放置中にチーズ端面が膨らむため、良好な巻き姿が得られなくなる。また、加工張力による伸長や毛羽が発生しやすくなる。一方、低くなり過ぎると延伸性が劣るようになったり、巻き締まりが発生するようになり、良好な巻き姿が得られにくくなる傾向にある。

さらに、本発明の熱融着性長繊維は、前記したように他のポリエステル繊維等と合撚して用いることが好ましく、合撚糸や製品における接着性を良好にするためには、１４０℃での乾熱収縮率を３０〜７０％とし、中でも４０〜６０％とすることが好ましい。この乾熱収縮率の値は、一般的な他のポリエステル繊維よりも高い値となっているが、この範囲とすることにより接着性に優れるものとなる理由については、本発明者等は以下のように考えている。

前記のように、合撚糸中や組織中の交点、交差部の接着や固定を行う際、他のポリエステル繊維との合撚糸中においては、溶融温度に達するまでの間に他のポリエステル繊維よりも本発明の熱融着性長繊維が先に収縮し始め、この収縮力によって合撚糸全体の他のポリエステル繊維のフィラメント間を本発明の熱融着性長繊維が移動することとなる。そして、合撚糸内部で移動した繊維が溶融温度に達して溶融した後は接着成分が流動しながら広がることにより、合撚糸間や製品間の接着が均一かつ良好に行われることとなる。

従って、本発明の熱融着性長繊維の１４０℃での乾熱収縮率が３０％未満であると、上記のような効果を奏することができず、一方、７０％を超えるものであると、収縮が大きいことから良好な巻き姿のものが得られなくなり、生産性に劣るものとなり好ましくない。

本発明の熱融着性長繊維の断面形状は、必要に応じて異型や中空断面としてもよいが、製糸性等を考慮にいれると丸断面形状が好ましく、また、単糸繊度も延伸性や加工性を考慮にいれると２〜１０ｄｔｅｘ範囲内が好ましい。

次に、本発明の熱融着性長繊維の製造方法について説明する。
本発明の熱融着性長繊維は、常用の溶融紡糸装置で製造することが可能であるが、以下のように紡糸、延伸、熱処理条件を検討した結果、得ることができるようになったものである。本発明の熱融着性長繊維を製造するには、収縮等の経時変化を抑制できるように紡糸、延伸を行い、かつ上記したような強度、伸度を得るには、未延伸糸を一旦巻き取らずに、延伸と熱処理による配向結晶化を行いながら巻き取るスピンドロー法で行うことが好ましい。

まず、紡糸直後の繊維を壁面温度２００℃程度の加熱筒を通過させた後、冷却風を吹き付けて、冷却固化させ、油剤を付与する。そして、未延伸糸を一旦引き取った後、或いは引き揃えた後に延伸を行うが、この際、延伸前のローラを４０〜１００℃程度に加熱して行うローラ延伸や延伸前のローラを非加熱としてスチーム処理で行うスチーム延伸、あるいは、加熱ローラとスチーム処理を併用する方法で行うことができる。

ただし、繊度が５０〜２５０ｄｔｅｘ程度の場合は、コスト面で多エンドで行うのが一般的であり、延伸前に加熱ローラを用いると糸揺れが大きくなるため、操業性を考慮するとスチーム延伸が好ましい。このようなスチーム延伸を行う際には、延伸前のローラは非加熱とし、ローラ間にスチーム熱処理機を設け、スチーム熱処理機で１５０〜２５０℃のスチームを吹き付けながら、加熱ローラ間で３〜５．５倍程度の延伸倍率で延伸を行う。

また、延伸においては、多段延伸を行うと２段目以降の延伸張力が高くなり、繊維に強い歪みが発生する。これにより、延伸後の弛緩処理を十分に行えないと、良好な巻き姿が得られなくなる。そこで、本発明の長繊維は過剰な強度を必要としないため、１段で全延伸（引き揃えを除く）を行った後、弛緩処理を行うのが好ましい。

延伸倍率（全延伸倍率）は、4.5〜5.5倍とすることが好ましく、弛緩処理は非加熱のローラに複数回掛けることにより行うことが好ましく、弛緩率は3.0〜7.0％とすることが好ましい。

用いるポリマー組成、用途等により強度、伸度は本発明の範囲内で適宜変更すればよいが、そのときには、延伸倍率や弛緩率等の各種の条件を種々調整し、上記のような製造方法にて行う。

また、巻き取り速度は２０００〜４０００ｍ／分程度が好ましく、速度がこの範囲より遅すぎるとコスト面で不利益であり、また、速くなり過ぎると延伸性が劣るようになり好ましくない。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
なお、実施例における各物性値は、次の方法で測定した。
（ａ）共重合ポリエステルの極限粘度
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）強伸度
ＪＩＳ Ｌ−１０１３ 引張強さの標準時試験に従い、島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００を用い、試料長（つかみ間隔）２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。
（ｃ）融点
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−７型を使用し、昇温速度２０℃／分で測定した。
（ｄ）１４０℃での乾熱収縮率
ＪＩＳＬ−１０１３のフィラメント収縮率（Ｂ法）に従い、乾燥機中の温度を１４０℃、とし、放置時間を１５分として測定し、算出した。
（ｅ）接着性
得られた熱融着性長繊維を、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維（繊度：８３３dtex／９６f、１４０℃の乾熱収縮率が６．０％）とともにS撚数が４０個／ｍとなるようにして撚糸して合撚糸（それぞれの繊維を１本ずつ合糸）とした。この合撚糸を経糸、緯糸に用いて平織し、織密度が経緯ともに８．４本／2.54cmの生機を製作し、これをタテ２０ｃｍ、ヨコ２０ｃｍ角に切断し、サンプルを得た。このサンプルを温度１７０℃の乾熱オーブン中で２分間熱処理を行い、ＰＥＴ繊維の単糸の接着状態を手触りと目視にて次の２段階で評価した。
○ ・・・ ＰＥＴ繊維のフィラメント及び交点部ともに均一に接着している。
× ・・・ ＰＥＴ繊維のフィラメント又は交点部に部分的な接着斑がある。
（ｆ）巻き姿
得られたパッケージ（チーズ状パッケージ）の１日放置後の端面の膨らみを目視で判定した。
膨らみ小 ・・・・・○
膨らみ中〜大・・・・×

実施例１
ε−カプロラクトンを酸成分に対して１５モル％、１，４−ブタンジオールをジオール成分に対して５０モル％の割合で添加して共重合したＰＥＴ（極限粘度〔η〕０．７２、融点１６０℃）を用い、常用の溶融紡糸装置に孔直径が０．５ｍｍ、孔数１６個×４（エンド）の常用の溶融紡糸口金を装着し、温度２３０℃で紡出した。紡糸された糸条を長さ２０ｃｍ、壁面温度２００℃の加熱筒を通過させた後、冷却長１５０ｃｍの横型冷却装置を用いて、温度１５℃、速度０．６ｍ／秒の冷却風で冷却し、油剤を付与した。続いて、非加熱の第１ローラに３回掛けて引き取り、非加熱の第２ローラに４回掛けて１．０２倍の引き揃えを行った後、スチーム熱処理機を用いて、温度２００℃、圧力０．３ＭＰａのスチームを吹き付けて、温度１３０℃の一対の第３ローラに５回掛けて５．１倍の延伸を行った。続いて速度３０１５ｍ／分、非加熱の第４ローラに５回掛けて５％の弛緩処理を行い、速度３０００ｍ／分のワインダーに４コップでチーズ状のパッケージに巻き取り、１１０ｄｔｅｘ／１６フィラメントの丸断面形状の熱融着性長繊維を得た。

実施例２
スチーム熱処理機のスチーム温度を２２０℃に変更した以外は、実施例１と同様に行った。

比較例１
スチーム熱処理機のスチーム温度を２７０℃、第3ローラの温度を１４０℃に変更した以外は、実施例１と同様に行った。

比較例２
スチーム熱処理機のスチーム温度を２００℃、第3ローラの温度を１２０℃に変更した以外は、実施例１と同様に行った。

実施例１〜２、比較例１〜２で得られた繊維の特性値と評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように実施例１〜２の繊維は、切断強度、切断伸度及び乾熱収縮率が適正な値のものであったため、加工性と接着性に優れており、また巻き姿も良好であり、操業性よく得ることができた。
一方、比較例１の繊維は、乾熱収縮率が低いため、接着性評価に劣るものであった。比較例２の繊維は、乾熱収縮率が高くなりすぎたため、得られたパッケージの端面の膨らみが大きく、巻き姿に劣るものであり、操業性よく得ることができなかった。

Claims (1)

1. テレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオール成分からなる共重合ポリエステルで形成される繊維であって、切断強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、切断伸度４０％以下、１４０℃での乾熱収縮率が３０〜７０％であることを特徴とする熱融着性長繊維。