JP2015193953A - 熱可塑性エラストマーからなる複合繊維 - Google Patents
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しかし、従来の繊維材料は特許文献1に記載されているように、合成繊維を長さ、幅方向に配列、重量積層しその配列比率を規定するものや、特許文献2のように、ポリエチレンテレフタレート繊維を未延伸のまま不織布とし、その後熱収縮させ緻密な構造とするものなど、制振材料として期待できるものはあるが、構成繊維自体が制振性能を有するものでないためその効果は十分でなかった。素材自体が制振性能を有するものとしてはゴムのような物質が考えられるが、これを従来の合成繊維と同様に紡糸しても繊維同士の膠着が激しく製造された繊維を解舒する際に、パッケージからの糸離れいわゆる解舒性が劣り、毛羽が発生、繊維の切断が生じるといった問題を有していた。
本発明の複合繊維のA成分を形成する熱可塑性エラストマーは、ガラス転移温度が−40℃〜30℃の範囲にある重合体、およびガラス転移温度が−40℃〜30℃の範囲にある重合体部分をその分子構造中に有する重合体から選ばれる少なくとも1種の重合体より構成される。なお、ここでいうガラス転移温度は、示差走査熱分析法(DSC)により測定したときのガラス転移温度をいい、その詳細については以下の実施例の項に記載するとおりである。
本発明の複合繊維のB成分である易溶解性または易分解性熱可塑性ポリマーとしては、溶融紡糸可能であるとともに、A成分である熱可塑性エラストマーと比べ、相対的に溶媒または薬剤に対して溶解または分解しやすいものであれば、どのようなものでも採用できる。
このような易溶解性ポリマーとしては、水(温水を含む)、アルカリ、酸などにより溶解・分解可能な熱可塑性ポリマーが挙げられ、好ましくは、アルカリに対して溶解・分解可能な易溶解性ポリエステル系ポリマー、水に対して溶解・分解可能な熱可塑性ポリビニルアルコール系ポリマーなどが挙げられる。また、易分解性ポリマーとして、生分解性である脂肪族ポリエステルやポリ乳酸などを挙げることができる。
本発明の複合繊維は、A成分およびB成分の組み合わせさえ決定されれば、複合繊維化については従来公知の複合紡糸装置を用いて繊維化することが可能である。低速、中速で溶融紡糸した後に延伸する方法、高速による直接紡糸延神方法、紡糸後に延伸と仮撚を同時にまたは続いて行う方法などの任意の製糸方法で製造することができる。
解舒性が良好な繊維製品を確保するために、B成分が繊維断面周長の80%以上を被覆していることが重要である。被覆率が80%未満の場合には、パッケージからの糸離れいわゆる解舒性が劣るため適さない。好ましくは90〜100%であり、より好ましくは95〜100%である。
熱可塑性エラストマーのガラス転移温度(Tg)は、重合体のペレットの一部を採取して、示差熱走査型熱量計(メトラー社製「TA−4000」)を使用して昇温速度10℃/分にて測定した。
熱可塑性エラストマーの溶融粘度は、東洋精機製作所社製キャピログラフ1C PMD−Cを用いて、250℃、剪断速度1000sec−1の条件で測定した。
オリエンティク社製レオバイブロンを使用し、25℃における制振性能(tanδ)を測定した。
JIS P8124に準じて測定した。
得られた繊維からなる織物を標準環境下(温度20℃、相対湿度65%)に4時間以上放置した後、PEACOCK Dial−Thickness Gauge H Type(安田精機製作所社製;φ10mm×180g/cm2)にて5ヶ所厚さを測定し、平均値を織物の厚さとして表す。なお、密度は坪量を厚さで除して算出した。
捲取機を使用し200m/分の速度で解舒した繊維を捲取る。
以下の基準にしたがって解舒性評価を行った。
○:解舒スピード200m/分で300分解舒を行い、断糸が何ら発生せず、しかも得られた繊維に毛羽・ループが全く発生していないなど、極めて良好である。
×:解舒スピード200m/分で300分解舒を行い、断糸が1回以上発生、得られた繊維に毛羽・ループが1個以上発生し解舒性が不良である。
繊維断面写真から、ランダムに選択したフィラメント10本について、各フィラメントの繊維被覆部の長さを測定して繊維断面周長に対する被覆部長の百分率を被覆率として算出し、各フィラメントの被覆率の平均値を求めた。
100kg紡糸した際の毛羽・断糸の発生状況で評価した。
○:紡糸時の毛羽・断糸なし
△:紡糸時の毛羽・断糸は2回以下認められる
×:紡糸時の毛羽・断糸が3回以上
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてシクロヘキサン3000ml、開始剤として濃度10.5質量%のsec−ブチルリチウム(シクロヘキサン溶液)4.6mlを仕込み、50℃に昇温した後、スチレンを320ml加えて60分間重合した。
その後、温度を40℃に低下させ、THFを25ml加え、イソプレンとブタジエンの50/50(質量比)の混合物を10ml加えて反応させ、3分間おいてから同量のイソプレンとブタジエンの50/50(質量比)の混合物を加えて反応させるという操作を繰り返して行い、最終的にイソプレンとブタジエンの混合物を合計450ml加え、その後さらに150分間反応を追い込んだ後、メタノール0.26mlで重合を停止し、ブロック共重合体を含む重合反応液を得た。上記で得られた重合反応溶液中に、オクチル酸ニッケルおよびトリエチルアルミニウムから形成されるチーグラー系水素添加触媒を水素雰囲気下に添加し、水素圧力0.8MPa、80℃で5時間の水素添加反応を行ない、ブロック共重合体の水素添加物(1)を得た。
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてシクロヘキサン3000ml、開始剤として濃度10.5質量%のsec−ブチルリチウム(シクロヘキサン溶液)10.5mlを仕込み、50℃に昇温した後、スチレンを90ml加えて60分間重合した。
その後、温度を40℃に低下させ、THFを17ml加え、イソプレンを900ml加えて4時間重合を行い、さらにスチレン90mLを加えて3時間重合を行った。その後、メタノール0.60mlで重合を停止し、ブロック共重合体を含む重合反応液を得た。上記で得られた重合反応溶液中に、オクチル酸ニッケルおよびトリエチルアルミニウムから形成されるチーグラー系水素添加触媒を水素雰囲気下に添加し、水素圧力0.8MPa、80℃で5時間の水素添加反応を行ない、ブロック共重合体の水素添加物(2)を得た。
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてシクロヘキサン3000ml、開始剤として濃度10.5質量%のsec−ブチルリチウム(シクロヘキサン溶液)2.9mlを仕込み、50℃に昇温した後、スチレンを30ml加えて60分間重合した。
その後、TMEDAを1.7ml加え、ブタジエンを650ml加えて4時間重合を行い、さらにスチレン30mLを加えて3時間重合を行った。その後、メタノール0.16mlで重合を停止し、ブロック共重合体を含む重合反応液を得た。上記で得られた重合反応溶液中に、オクチル酸ニッケルおよびトリエチルアルミニウムから形成されるチーグラー系水素添加触媒を水素雰囲気下に添加し、水素圧力0.8MPa、80℃で5時間の水素添加反応を行ない、ブロック共重合体の水素添加物(3)を得た。
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、溶媒としてシクロヘキサン3000ml、開始剤として濃度10.5質量%のsec−ブチルリチウム(シクロヘキサン溶液)19mlを仕込み、50℃に昇温した後、スチレンを120ml加えて60分間重合した。
その後、イソプレンを750ml加えて2時間重合を行い、さらにスチレン120mLを加えて3時間重合を行った。その後、メタノール1.1mlで重合を停止し、ブロック共重合体を含む重合反応液を得た。上記で得られた重合反応溶液中に、オクチル酸ニッケルおよびトリエチルアルミニウムから形成されるチーグラー系水素添加触媒を水素雰囲気下に添加し、水素圧力0.8MPa、80℃で5時間の水素添加反応を行ない、ブロック共重合体の水素添加物(4)を得た。
A成分として、参考例1で得られたブロック共重合体の水素添加物(1)を用い、一方、B成分として、分子量2000のポリエチレングリコール8モル%と5−ナトリウムスルホイソフタル酸を5モル%共重合した固有粘度[η]0.52のポリエチレンテレフタレートを用い、A成分とB成分との複合比を75:25の質量比とし、それぞれを別々の押出し機で溶融させ、図1に示す芯鞘断面で複合繊維を複合紡糸ノズルより吐出させた。
複合繊維のA成分として参考例2で得られたブロック共重合体の水素添加物(2)を用いる以外は実施例1と同様にして、繊維化並びに織物の作成、評価を行った。複合繊維の繊維化・製織工程性は良好であり、得られた織物は、表2に示すように優れた制振性能を有していた。
複合繊維のB成分としてポリ乳酸(カーギル・ダウ社製、6200D)を用いる以外は実施例1と同様にして、繊維化並びに織物の作成、評価を行った。複合繊維の繊維化・製織工程性は良好であり、得られた織物は、表2に示すように優れた制振性能を有していた。
複合繊維のB成分として熱可塑性の変性ポリビニルアルコール(変性PVA)(クラレ社製、ケン化度:98.5、エチレン含有量8.0モル%、重合度:380)を用い、紡糸油剤として水を含まない制電剤成分と平滑剤成分からなるものを用いたこと以外は実施例1と同様の方法で繊維化を実施し、同様の方法で織物を作成した。その後100℃の熱水中で、浴比1:30で織物を40分間処理し、B成分を溶解除去した。表2に示すように、複合繊維の繊維化・製編工程性は良好であり、得られた織物は良好な制振性能を有していた。
複合繊維のA成分とB成分の複合比率(質量比)を表2に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして繊維化並びに織物の作成、評価を行った。表2に示すように、いずれの場合も繊維化・製編工程性は良好であり、得られた織物は、いずれも優れた制振性能を有していた。
複合繊維の断面形状を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様にして繊維化並びに織物の作成、評価を行った。なお、実施例8では、紡糸口金に異形ノズルを使用して繊維化を行なった。表2に示すように、いずれの場合も繊維化・製編工程性は良好であり、得られた織物は、いずれも優れた制振性能を有していた。
B成分を使用せず複合繊維としなかったこと以外は、実施例1と同様の方法で実施した。繊維化工程性は不調であり、また得られた繊維は、解舒性が劣っており、織物を作製することが不可能であった。
A成分、B成分をサイドバイサイド型で複合紡糸し、繊維断面において、B成分がA成分の全周長の50%を被覆しているように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で実施した。繊維化工程性は不調であり、また得られた繊維は、解舒性が劣っており、織物を作製することが不可能であった。
A成分、B成分をサイドバイサイド型で複合紡糸し、繊維断面において、B成分がA成分の全周長の20%を被覆しているように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で実施した。繊維化工程性は不調であり、また得られた繊維は、解舒性が劣っており、織物を作製することが不可能であった。
参考例3で得られたものを用い実施例1と同様の方法で実施した。熱可塑性エラストマー(A成分)の溶融粘度が高いため紡糸不可能であった。
参考例4で得られたものを用い実施例1と同様の方法で実施した。繊維化は良好であったが制振性能に乏しいものしか得られなかった。
2:複合繊維のB成分
3:複合繊維の中空部
Claims (8)
- ガラス転移温度が−40〜30℃の範囲にある重合体、またはガラス転移温度が−40〜30℃の範囲にある重合体部分をその分子構造中に有する重合体から選ばれる少なくとも1種の重合体であり、かつ250℃における溶融粘度が700〜3000poiseである熱可塑性エラストマー(A成分)と、易溶解性または易分解性熱可塑性ポリマー(B成分)と、から構成され、繊維断面においてB成分が繊維断面周長の80%以上を被覆している複合繊維。
- 前記熱可塑性エラストマーが、ビニル芳香族化合物からなる数平均分子量2500〜60000の重合体ブロック(a)と、共役ジエン系化合物からなる数平均分子量10000〜200000の重合体ブロック(b)と、からなる、数平均分子量が30000〜300000であるブロック共重合体、および/またはその水添物である請求項1に記載の複合繊維。
- 請求項1または2において、B成分が、易溶解性ポリエステルおよび熱可塑性ポリビニルアルコール系ポリマーから選択される少なくとも1種により形成されている複合繊維。
- 請求項1〜3のいずれか一項において、単繊維繊度が0.3〜50dtexである複合繊維。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、A成分とB成分の複合比率(質量比)がA:B=90:10〜40:60である複合繊維。
- 請求項1〜5のいずれか一項において、A成分が芯成分、B成分が鞘成分である芯鞘構造を有する複合繊維。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の複合繊維を準備する準備工程と、前記複合繊維を用いて、複合繊維で構成された布帛を作製する複合繊維布帛作製工程と、前記布帛からB成分を除去して熱可塑性エラストマー布帛を得る除去工程とを備える、熱可塑性エラストマー布帛の製造方法。
- 請求項7の製造方法で製造された熱可塑性エラストマー布帛。
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