JP2009299209A

JP2009299209A - 芯鞘型複合長繊維

Info

Publication number: JP2009299209A
Application number: JP2008152981A
Authority: JP
Inventors: Shuji Miyazaki; 修二宮崎; Shiro Ishibai; 司郎石灰
Original assignee: Unitika Fibers Ltd
Current assignee: Unitika Fibers Ltd
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】芯部にポリエステルを用い、鞘部にポリエチレンを用いた芯鞘型複合繊維とすることで、アルカリ環境下で使用する産業資材に十分使用可能な高強度と耐アルカリ性を有する熱接着性長繊維を提供する。
【解決手段】芯部がポリエチレンテレフタレート、鞘部が芯部より低融点のポリエチレンで構成された芯鞘型複合繊維の長繊維であって、切断強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施した後の強力保持率が８０％以上である芯鞘型複合長繊維。
【選択図】なし

Description

本発明は、芯部にポリエチレンテレフタレート、鞘部にポリエチレンを配した複合繊維の長繊維であって、熱処理により鞘部が接着成分となり、耐アルカリ性を必要とするメッシュシートやネット等に用いることが好適な芯鞘型複合長繊維に関するものである。

従来、メッシュシート等の交点部の固定やターポリン用布帛等の通水性が重要視される用途では、塩化ビニル樹脂等の樹脂を用いて加工が行われている。しかし、近年、塩化ビニル樹脂等は環境への影響が問題視され、樹脂加工を行わない加工方法が検討されるようになってきた。

その一つとして、鞘部が低融点成分である芯鞘型の熱接着性長繊維を用いて、製編織した後、熱処理を行って低融点成分を溶融又は軟化させることによって、交点部を固定したメッシュシートや網目形状を固定したネット、更には繊維からなる成型棒等が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

そして、このような熱接着性長繊維は、寸法安定性や耐候性及び価格の面において、ポリエステルを芯成分及び鞘成分に用いたポリエステル系の熱接着性長繊維が一般的に用いられている。しかしながら、ポリエステル系繊維は耐アルカリ性に劣るという欠点を有していた。

したがって、アルカリ環境下でポリエステル系の熱接着性長繊維を用いたメッシュシートやネット等を使用する場合に、加水分解による劣化が速く、長期間の使用に問題があった。

このようなことから、寸法安定性や耐候性に優れたポリエステル系の繊維でありながら、耐アルカリ性に優れた熱接着性長繊維が要望視されるようになってきた。
特開２００１−２７１２４５号公報特開２００１−２７１２７０号公報特開２００１−２１４３８８号公報

本発明は、上記の問題点を解決し、芯部にポリエステルを用い、鞘部にポリエチレンを用いた芯鞘型複合繊維とすることで、アルカリ環境下で使用する産業資材用途に十分使用可能な高強度と耐アルカリ性を有する熱接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べく検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、芯部がポリエチレンテレフタレート、鞘部が芯部より低融点のポリエチレンで構成された芯鞘型複合繊維の長繊維であって、切断強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施した後の強力保持率が８０％以上であることを特徴とする芯鞘型複合長繊維を要旨とするものである。

本発明の芯鞘型複合長繊維は、寸法安定性や耐候性に優れたポリエステルを芯部とし、芯部より低融点のポリエチレンを鞘部に配しているため、熱処理により鞘部のポリエチレンは溶融して接着成分となる。熱処理によりポリエチレンが溶融すると、芯部のポリエステルからなる繊維の表面を被覆し、ポリエチレンは耐アルカリ性に優れているため、ポリエステルの加水分解を抑制することが可能となる。したがって、本発明の芯鞘型複合長繊維は、アルカリ環境下で使用する産業資材、例えばメッシュシートやネット等に好適に用いることができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の芯鞘型複合長繊維は、マルチフィラメントでもモノフィラメントであってもよいが、単糸を糸長方向に対して垂直に切断した横断面形状において、芯鞘型の複合形状を呈しているものである。芯部は１つでも２〜５個程度の複数個ある多芯型であってもよい。また芯鞘形状は同心円型のものであっても、偏心型のものであってもよい。さらには横断面形状は芯鞘型であれば、丸断面形状のもののみならず、多角形等の異形のものであってもよい。

そして、本発明の芯鞘型複合長繊維は、芯部がポリエチレンテレフタレート、鞘部が芯部より低融点のポリエチレンで構成される。芯部をポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略称することもある。）で構成させることで、良好な製糸性が得られるとともに、耐候性や寸法安定性、強度に優れるものとなる。

芯部のＰＥＴには、本発明の目的とする性能を損なわない範囲で、他の成分を含有していてもよく、例えば、各種添加剤や原着繊維とするために着色顔料等、あるいは他の共重合成分を含有するものであってもよい。

芯部のＰＥＴの極限粘度〔η〕は、０．６〜１．１が好ましい。極限粘度〔η〕が０．６より低くなると切断強度が低下しやすくなるため好ましくない。一方、極限粘度が１．１より高くなると、鞘部が低融点であるため延伸時に十分な熱処理が行えないこととなり、熱接着加工時の熱収縮が大きくなり、加工性が低下しやすくなるため好ましくない。

また、鞘部は芯部より低融点のポリエチレンで構成されるものであり、中密度または高密度ポリエチレンを用いることが好ましく、中でも、溶融流動性や冷却の面に優れ、製糸性が良好となるため高密度ポリエチレン（以下、ＨＤＰＥと略称することもある。）を用いることが好ましい。

ポリエチレンの融点は、鞘部のＰＥＴよりも１００〜１５０℃低いことが好ましく、中でも１１０〜１４０℃低いことが好ましい。

また、ＨＤＰＥの密度は０．９４５〜０．９６５とすることが好ましい。なおＨＤＰＥの密度は、ＪＩＳＫ７１１２プラスチック−非発泡プラスチックの密度及び比重の測定方法のＤ法（密度こうばい管）により測定したものである。

さらに、ＨＤＰＥのメルトインデックス値（以下、ＭＩ値と略称することもある。）はＡＳＴＭのＤ−１２３８（Ｅ）の方法で測定して５〜３０ｇ／１０分の範囲のものが好ましい。この範囲を超えると強度低下を起こすことがあり、一方、ＭＩ値が５ｇ／１０分未満になると溶融粘性が高くなるため、熱接着加工時に溶融流動性が悪くなり、接着斑をおこすようになるため好ましくない。

また、鞘部のポリエチレンには本発明の目的とする性能を損なわない範囲で、着色顔料や各種添加剤が添加されていてもよい。

次に、本発明の芯鞘型複合長繊維は、切断強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが必要であり、中でも３．８ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。切断強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、一般的な産業資材用途として使用するには強度が不足し、使用する用途が限られるようになる。

そして、本発明の芯鞘型複合長繊維における芯鞘複合比（芯：鞘の質量比率）は、１：１〜５：１であることが好ましく、芯部がこの範囲より大きくなると複合形態が単糸間で不均一になりやすく、延伸性が劣るようになるため好ましくない。一方、芯部がこの範囲より小さくなると切断強度が低下し、好ましくない。

さらに、本発明の芯鞘型複合長繊維は耐アルカリ性に優れるものであり、その指標として、１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施した後の強力保持率が８０％以上であることが必要であり、中でも８５％以上であることが好ましい。

本発明における強力保持率は、アルカリ処理前の切断強力をＡとし、試料を長さ２５ｃｍの枠に固定した状態で、１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施し、自然乾燥した後、枠から外して測定した切断強力をＢとして、下記の式により強力保持率を算出するものである。
強力保持率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００

強力保持率が８０％以上であることにより、耐アルカリ性が必要とされる用途に長期間使用することが可能となる。一方、強力保持率がこれよりも低いと、長期間使用しないうちにメッシュシートやネット等が破断し、耐久性に劣るようになる。

また、本発明の芯鞘型複合繊維は、寸法安定性や配向結晶化の向上のため切断伸度は１５〜３０％とすることが好ましい。

なお、本発明における切断強度、切断強力、切断伸度は、ＪＩＳＬ−１０１３引張り強さ及び伸び率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、つかみ間隔２５ｃｍ、引っ張り速度３０ｃｍ／分で測定するものである。

本発明の芯鞘型複合長繊維を構成する単糸数、単糸繊度も特に限定するものではないが、マルチフィラメントの場合は、単糸数２０〜３００本、単糸繊度が５〜３０ｄｔｅｘの範囲とすることが好ましく、モノフィラメントの場合は、繊度が２００〜２０００ｄｔｅｘの範囲とすることが好ましい。

次に、本発明の芯鞘型複合長繊維（マルチフィラメント）の製造方法について説明する。まず、芯部と鞘部のチップをそれぞれ供給して常用の複合紡糸装置を用いて溶融紡糸する。そして、未延伸糸を一旦巻き取り、その後延伸を行う２工程法でもよいが、一旦巻き取らずに連続して延伸を行うスピンドロー法が生産性やコスト面において好ましい。延伸方法は加熱ローラのみで行うローラ延伸又は加熱ローラ間にスチーム熱処理装置を設けて行う方法を採用することができる。巻き取り速度は２０００〜４０００ｍ／分程度が好ましく、巻き取り速度がこの範囲より遅いと生産性が劣り、速いと高強度が得られ難くなったり、延伸性が劣るようになる。

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）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重量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）切断強度、切断強力、切断伸度、強力保持率
前記の方法で測定、算出した。
（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。

実施例１
芯部を構成するＰＥＴとして、極限粘度〔η〕０．７０、融点２５５℃のＰＥＴを用いた。鞘部を構成するポリエチレンとしては、密度が０．９５１ｇ／ｃｍ^３、ＭＩ値〔ＡＳＴＭのＤ−１２３８（Ｅ）の方法で測定〕が１０ｇ／１０分、融点が１３０℃のＨＤＰＥを用いた。
常用の複合溶融紡糸装置に孔径が０．５ｍｍ、ホール数が４８個の芯鞘型複合紡糸口金を装着し、口金温度２８０℃、芯鞘質量比（芯：鞘）１：１にして紡出した。紡糸口金直下に設けた温度２００℃、長さ１５ｃｍの加熱筒内を通過させた後、長さ４０ｃｍの環状吹き付け装置で、冷却風温度１５℃、速度０．７ｍ／秒で冷却した。
次に、油剤を付与して非加熱の１ローラに引き取り、連続して温度９０℃の２ローラで１．０２倍の引き揃えを行い、その後、温度１１０℃の３ローラで４．８倍の延伸を行い、温度１００℃の４ローラで２％の弛緩熱処理を行って、１％のリラックスを掛けて速度３０００ｍ／分のワインダーに巻き取り、円形断面形状（芯部と鞘部が同心円に配置された）の５５０ｄｔｅｘ／４８フィラメントの芯鞘型複合長繊維を得た。

実施例２
芯鞘質量比（芯：鞘）芯鞘質量比を３：１に変更した以外は実施例１と同様に行った。

比較例１
芯鞘質量比（芯：鞘）芯鞘質量比を１：２に変更した以外は実施例１と同様に行った。

比較例２
鞘部のポリエチレンを芯部に用いたＰＥＴ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を測定した結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜２の芯鞘型複合長繊維は切断強度、切断伸度及びアルカリ処理後の強力保持率とも優れていた。
一方、比較例１の芯鞘型複合長繊維は、芯部の質量比率が小さいために切断強度に劣るものであった。また、比較例２の芯鞘型複合長繊維は、鞘部にポリエチレンを用いずＰＥＴを用いたものであったので、アルカリ処理後の強力保持率に劣るものであった。

Claims

芯部がポリエチレンテレフタレート、鞘部が芯部より低融点のポリエチレンで構成された芯鞘型複合繊維の長繊維であって、切断強度が３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、１０％水酸化ナトリウム溶液中で７０℃、１００分間のアルカリ処理を施した後の強力保持率が８０％以上であることを特徴とする芯鞘型複合長繊維。