JP2018159151A - 熱接着性複合繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ソフトで嵩高性に優れた不織布用途に適した熱接着性複合繊維を提供することにある。【解決手段】 本発明の熱接着複合繊維は、芯成分がポリエステル系樹脂、鞘成分がポリオレフィン樹脂で構成され、繊維の長さ方向と直交する繊維断面において、同芯円芯鞘型の構造であって、単繊維繊度が１．０〜１０．０ｄｔｅｘ、捲縮数が１０〜２０山／２５ｍｍ、捲縮率が１０〜２５％、残留捲縮率が１２〜１７％であることを特徴とする接着性複合繊維である。【選択図】 なし

Description

本発明は、熱接着性複合繊維に関する。更に詳しくは、ソフト性、嵩高性に優れた不織布用途に適した熱接着性複合繊維に関するものである。

従来、熱風や加熱ロールの熱エネルギーを利用して、熱融着による成形ができる熱接着性複合繊維は、嵩高性や柔軟性に優れた不織布を得ることが容易であることから、おむつ、ナプキン、パッド等の衛生材料、或いは生活用品やフィルター等の産業資材等に広く用いられている。特に衛生材料は、人肌に直接触れるものであるため、嵩高性やソフト性の重要度が極めて高い。嵩高性を得るためには、高剛性の樹脂を用いる手法や繊度の太い繊維を用いる手法が代表的であるが、その場合、得られる不織布は、柔軟性が低下し、肌に対する物理的刺激が強くなる。一方で肌への刺激を抑制するために柔軟性を優先すると、得られる不織布は、嵩高性、特に体重に対するクッション性が大幅に低下する。そのため、嵩高性や柔軟性の両立が可能な繊維及び不織布を得る方法が数多く提案されてきた。

上記の要件を満たす、熱接着性複合繊維は、一般的にポリオレフィンと、ポリエステルの２成分から構成されており、特に、鞘成分のポリオレフィンは、芯成分のポリエステルを配した同心芯鞘、偏心芯鞘構造の複合繊維が開発されている。

ポリオレフィンはポリエステルに比べ、熱応答性が低いため、固化点が紡糸線上の下方で発生する。この挙動の違いから、ポリオレフィンとポリエステルからなる複合繊維の紡糸はポリオレフィン単独糸やポリエステル単独糸と比べ糸切れが多い。特にポリオレフィンとポリエステルからなる複合繊維の細繊度品種は、紡糸ドラフトが高く、糸切れの頻度が増加し、繊維欠点が増え、収率悪化により採算性が悪化する課題があった。

特許文献１では、芯、鞘ともに融点の近いポリマー、例えばポリプロピレンとポリエチレンで構成される衛材用複合繊維が提案されている。

特開２００７−１０７１４３号公報

しかしながら、特許文献１記載の衛材用複合繊維において、芯のポリプロピレンは、ポリエステルに比べ、剛性が低いため、不織布嵩高が小さくなる傾向にある。

そこで本発明は、上述した従来技術における課題を解決し、ソフトで嵩高性に優れた不織布用途に適した熱接着性複合繊維を提供することを課題とする。

発明者らは、芯成分に無機粒子を含有したポリエステル系樹脂、鞘成分をポリオレフィン系樹脂で構成される複合繊維とすることで、芯成分のポリエステル系樹脂の固化点を下方に発生させ、鞘成分のポリオレフィン系樹脂の固化点に近づけ、操業性よく、ソフトで嵩高性を兼ね備えた不織布用途に適した熱接着性複合繊維ができることを見出した。

すなわち、本発明は、上記目的を達成せんとするものであって、本発明の熱接着複合繊維は、第１成分に芯成分として固有粘度が０．６０〜０．７５のポリエステル系樹脂を配し、第２成分に鞘成分としてポリオレフィン系樹脂を含む第２成分を配し、第１成分に無機粒子を７〜１２質量％含有する、単繊維繊度が１．０〜３．０ｄｔｅｘであることを特徴とする接着性複合繊維である。

本発明の熱接着複合繊維を使用した不織布はソフトで嵩高性に優れ、おむつ、ナプキン、パッド等の衛生材料、或いは生活用品やフィルター等の産業資材等に好適に用いられる。

次に、本発明の熱接着複合繊維の実施態様について、具体的に説明する。

本発明の熱接着複合繊維は、芯成分がポリエステル系樹脂、鞘成分がポリオレフィン系樹脂を含む２成分で構成され、繊維の長さ方向と直交する繊維断面において、同心円芯鞘型の構造を有する熱接着性複合繊維である。

本発明の熱接着性複合繊維の芯成分を構成するポリエステル系樹脂は、原料コスト、得られる繊維の熱安定性などを考慮すると、ポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。ポリエチレンテレフタレートとしては、テレフタル酸を主たる酸成分とし、エチレングリコールを主たるグリコール成分として得られるポリエステルであり、ホモポリマーであってもよいが、９０モル％以上がエチレンテレフタレートの繰り返し単位からなっており、１０モル％以下の割合で他のエステル結合を形成可能な共重合成分を含む共重合体であってよい。共重合可能な化合物としては、酸成分として、例えば、イソフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、ダイマ酸およびセバシン酸などのジカルボン酸類が挙げられ、一方グリコール成分として、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールなどを挙げることができる。

ポリエチレンテレフタレートの固有粘度は、０．６０〜０．７５であることが好ましい。固有粘度は、さらに好ましくは、０．６２〜０．６７である。固有粘度が０．６未満では、繊維の捲縮保持率が低下し、十分な嵩高を有する繊維構造体を得られない場合がある。一方、固有粘度が０．７５を超えると、溶融粘度が高くなり繊維の製造が困難となる場合がある。

また、上記ポリエチエレンテレフタレートのような構成単位中に芳香族を含む芳香族ポリエステルの他に脂肪族ポリエステルも用いることができ、好ましい脂肪族ポリエステル樹脂としては、ポリ乳酸やポリブチレンサクシネートが挙げられる。

無機粒子としては、シリカゾル、シリカ、アルキルコートシリカ、アルミナゾル、酸化チタンおよび炭酸カルシウムなどが挙げられるが、ポリエステル中に添加した際に化学的に安定していればよく、特に化学的安定性、および繊維にドレープ感や滑らかな触感を与えることから、酸化チタンが好ましく用いられる。溶融紡糸工程において、溶融樹脂を吐出、巻取りにより繊維を形成する際、固化時に紡糸線上に応力がかかり、配向結晶化を促進させるが、芯成分のポリエステルに無機粒子が添加されている場合、微粒子が配向結晶化を一部阻害すると考えられる。そのため、固化点が紡糸線下方方向に移動し、鞘側のポリオレフィン樹脂の固化点に近づくことから、紡糸操業性の向上が見込まれる。無機粒子の濃度は、目標とする機能に応じて調整して構わないが、ポリエステル繊維質量に対して７〜１２質量％が好ましく、８〜１０質量％であれば製糸操業性の面からより好ましい。

添加方法としては、芯成分に無機微粒子のパウダーを直接添加する方法、或いは樹脂に無機微粒子を練り込み、マスターバッチ化して添加する方法などを挙げることができる。マスターバッチ化に用いる樹脂は、芯成分と同じ樹脂を用いることが最も好ましいが、本発明の要件を満たすものであれば特に限定されず、芯成分、鞘成分と異なる樹脂を用いてもよい。

本発明の鞘細分を構成するポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン−１、ポリヘキセン−１、ポリオクテン−１、ポリ４−メチルペンテン−１、ポリメチルペンテン、１，２−ポリブタジエン、１，４−ポリブタジエンなどを重合して得られる重合体が使用できる。また、これらの重合体に、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１または４−メチルペンテン−１等のα−オレフィンが共重合成分として少量含有されていてもよい。

本発明で使用するポリオレフィン系樹脂としては、高密度ポリエチレンが好ましく用いられる。高密度ポリエチレンのメルトマスフローレイトは、紡糸可能な範囲であれば特に限定されることはないが、８〜２５ｇ／１０分が好ましく、より好ましくは、１０〜２０ｇ／１０分である。

本発明の芯部がポリエステル系樹脂（Ａ）、鞘部がポリオレフィン系樹脂（Ｂ）である熱接着繊維の複合比率は、質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝６５／３５〜３５／６５の範囲であることが好ましい。より好ましくは質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝５５／４５〜４５／５５の範囲である。

芯成分が６５質量％を超えると、熱接着性成分である鞘成分の質量％が低下するため、不織布の接着強力が低下する。逆に鞘成分が６５質量％を超えると、芯成分の質量％か低下するため、不織布の機械的強度に問題が生じてくる。

本発明の熱接着性複合繊維の断面形状としては、繊維の熱接着性の点から、低融点成分であるポリオレフィン樹脂が外周に配置されている同心芯鞘型、偏心芯鞘型、同心中空芯鞘型、偏心中空芯鞘型である事が好ましく、中でも製糸操業性の面から同心鞘芯型、偏心鞘芯型断面である事がより好ましい。

本発明の熱接着繊維の単繊維繊度は、１．０〜３．０ｄｔｅｘが好ましい。単繊維繊度が１．０ｄｔｅｘ未満になると、繊度が小さいため、カードでの加工性が低下し、得られた不織布の地合いが悪くなる。３．０ｄｔｅｘを超えると、繊度が高くなるため、繊維の剛性が高くなり、得られた不織布の地合いが硬くなる。

本発明の熱接着繊維の捲縮数は、１０〜２０山／２５ｍｍが好ましく、さらに好ましくは、１２〜１８山／２５ｍｍである。捲縮数が１０山／２５ｍｍ未満になると、繊維の絡合性が低下することで、カードでの加工性が低下し、得られた不織布の地合いが悪くなる。２０山／２５ｍｍを超えると、繊維の絡合性が強く、繊維の開繊性が悪くなることでカードでの加工性が低下し、得られた不織布の地合いが悪くなる。

本発明の熱接着繊維の捲縮率は、１０〜２５％が好ましく、さらに好ましくは、１４〜２０％である。捲縮率が１０％未満になると、繊維の絡合性が低下することで、カードでの加工性が低下し、得られた不織布の地合いが悪くなる。２５％を超えると、繊維の絡合性が強く、繊維の開繊性が悪くなることでカードでの加工性が低下し、得られた不織布の地合いが悪くなる。

本発明の熱接着繊維の残留捲縮率は、１２〜１７％が好ましく、さらに好ましくは、１３〜１６％である。残留捲縮率が１２％未満になると、カード工程、不織布加工工程での捲縮のへたりが大きくなり、十分な不織布の嵩高が得られない。残留捲縮率が１７％を超える繊維については、製法上を安定的に得ることは難しい。

本発明の熱接着繊維の１４０℃処理における乾熱収縮率は、０．３〜３％が好ましく、さらに好ましくは、０．５〜２．５％である。乾熱収縮率が０．３％未満の繊維を得るためには、乾燥温度条件を高くすることになり、その結果ポリエチレンが溶融接着しやすくなるため安定的に繊維を得ることが難しい。乾熱収縮率が２．５％を超える繊維は、熱接着工程において不織布の寸法安定性が劣り、安定した製品を得ることが困難である。

次に、本発明で用いられる熱接着複合繊維の製造方法について、具体的に一態様を例示して説明する。

本発明の熱接着複合繊維は、芯成分に無機粒子を７〜１２質量％添加した固有粘度が０．６０〜０．７５であるポリエステル系樹脂、鞘成分をポリオレフィン系樹脂とした２成分を芯鞘型の断面形状となるように溶融紡出し、未延伸糸を得、熱延伸後のスタフィングボックスで捲縮付与することにより製造することができる。以下これについてさらに詳述する。

まず、ポリエステル系樹脂およびポリオレフィン系樹脂を溶融し、芯鞘構造とする口金よりポリマーを吐出する。吐出孔を好ましくは３００〜６００孔有する紡糸口金を通して、ポリエステル系樹脂の融点よりも１０〜３０℃程度高い紡糸温度で、紡出直後に好ましくは１０〜２５℃の温度の空気を好ましくは５０〜１００ｍ／分の風量で冷却させ、紡糸油剤を付与し、好ましくは引き取り速度１０００〜１５００ｍ／分で一旦、缶に納めることにより未延伸糸トウを得る。

次いで、得られた未延伸糸トウを好ましくは温度８０〜１００℃の液浴を用いて、２．０〜４．０倍の延伸倍率で延伸し、スタッファボックス式捲縮機などの捲縮機を用いて捲縮付与を行う。捲縮トウは、１００〜１１５℃の熱風雰囲気化で加熱処理を行う。１００℃未満であれば３％以下とする乾熱収縮率を得ることができない。１１５℃を超えるとポリエチレンが溶融接着するため安定的に繊維を得ることが困難である。

熱風雰囲気下で加熱処理した繊維は冷却し、繊維を短繊維にカットする。用途に応じて選択でき特に限定されないが、カーディング処理を行う場合には３０〜７６ｍｍが好ましく、より好ましくは３０〜５１ｍｍである。

本発明の熱接着性複合繊維は、例えばおむつ、ナプキン、失禁パット等の吸収性物品、ガウン、術衣等の医療衛生材、壁用シート、障子紙、床材等の室内内装材、カバークロス、清掃用ワイパー、生ゴミ用カバー等の生活関連材、使い捨てトイレ、トイレ用カバー等のトイレタリー製品、ペットシート、ペット用おむつ、ペット用タオル等のペット用品、ワイピング材、フィルター、クッション材、油吸着材、インクタンク用吸着材等の産業資材、一般医療材、寝装材、介護用品など、嵩高性及び耐圧縮性が要求される様々な繊維製品への用途に利用することができる。

次に、本発明の熱接着性複合繊維とその製造方法について、実施例を用いて詳細に説明する。物性等の測定方法は、次のとおりである。

（固有粘度）
試料２ｇを秤り、オルトクロロフェノールを２５ｍｌ加え１０２℃で加熱しながら７０分間攪拌溶解する。冷却後、１５ｍｌをオストワルド改良型粘度計に入れ、落下秒数から固有粘度を算出する。

（メルトフローレートの測定）
ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準拠し、メルトフローレートの測定を行った。

（製糸性）
下記の３段階で評価した。
○：紡糸時の糸切れ回数が２回／トン未満である。
△：紡糸時の糸切れ回数が２回／トン以上５回／トン未満である。
×：紡糸時の糸切れ回数が５回／トン以上である。

（単繊維繊度、捲縮数、捲縮率、残留捲縮率）
ＪＩＳ Ｌ１０１５（２０１０年）に準じて測定した。

（複合比率）
得られた熱接着繊維の断面を、顕微鏡を用いて４００倍の倍率で撮影し、さらに断面写真を拡大コピーする。コピーした用紙について、繊維部断面を切り取り、電子天秤でＮ＝２０で質量を測定し、これを平均することで算出した。

（比容積）
試料繊維を、別途ローラーカード試験機にてカードウェブとし、このウェブをサクションドライヤーで、１３０℃でエアスルー加工して、目付２５ｇ／ｍ^２の不織布を得た。不織布をＡ４サイズに切断し、無作為に選んだ１０点の平均値から厚みを算出し、下式から嵩高の指標である比容積を算出した。
比容積（ｃｍ^３／ｇ）＝｛厚み（ｍｍ）／（目付け（ｇ／ｍ^２）｝×１０００

（ソフト性）
不織布を、１０人のモニターに触ってもらい、表面の滑らかさ、クッション性、ドレー
プ性等の観点からソフト性を評価してもらい、その評価結果を下記のとおり分類した。
◎：８人以上がソフト性良好と判断した。
○：６人以上が柔軟性良好と判断した。
△：４人以上が柔軟性良好と判断した。
×：柔軟性良好と判断したのは２人以下であった。

［実施例１］
熱接着複合繊維を、次の方法で製造した。第１成分に酸化チタン（ＴｉＯ_２）を１０質量％添加した、固有粘度が０．６４のポリエステル系樹脂と第２成分にメルトマスフローレイトを１８とした高密度ポリエチレン系樹脂を質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝５０／５０となるように溶融し、吐出孔を４００孔有する同心円芯鞘型口金を通して、紡出し、２０℃の温度の空気を６０ｍ／分の風量で紡出糸を冷却させた後、引き取り速度１１００ｍ／分で未延伸糸トウを得た。

次いで、得られた未延伸糸トウを、８５℃の温度の液浴を用いて、３．０倍の延伸倍率で延伸を施し、スタフィングボックス式捲縮機を用いて捲縮付与を行った。その後、捲縮トウを１１０℃の熱風雰囲気化で加熱処理を行い、規定の繊維長になるように切断した。得られた熱接着性複合繊維は、単繊維繊度が２．３ｄｔｅｘ、捲縮数が１４山／２５ｍｍ、捲縮率が１８％、捲縮残留捲縮率が１３％とする物性を得た。製糸性は１．７回／トンであり良好であった。不織布の比容積は１１５ｇ／ｃｍ^３、ソフト性は非常に良好であった。

［比較例１］
第１成分のポリエステル系樹脂に酸化チタン（ＴｉＯ_２）を６質量％添加したこと以外は、実施例１と同じ条件で熱接着複合繊維を製造した。得られた熱接着性複合繊維は、単繊維繊度が２．３ｄｔｅｘ、捲縮数が１３山／２５ｍｍ、捲縮率が１８％、残留捲縮率が１２％とする物性を得た。製糸性は６．３回／トンと劣位だった。

［比較例２］
第１成分のポリエステル系樹脂の固有粘度を０．５８にしたこと以外は、実施例１と同じ条件で熱接着複合繊維を製造した。得られた不織布の比容積は９２ｇ／ｃｍ^３であり、劣位な結果となった。

［比較例３］
第１成分をメルトフローレート９ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレン（ＰＰ）にしたこと以外は、実施例１と同じ条件で熱接着複合繊維を製造した。得られた不織布の比容積は８７ｇ／ｃｍ^３であり、劣位な結果となった。

Claims (1)

1. 第１成分に芯成分として固有粘度が０．６０〜０．７５のポリエステル系樹脂を配し、第２成分に鞘成分としてポリオレフィン系樹脂を含む第２成分を配し、第１成分に無機粒子を７〜１２質量％含有する、単繊維繊度が１．０〜３．０ｄｔｅｘである熱接着性複合繊維。