JP4851644B2 - 成型性に優れた長繊維不織布 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低モジュラスかつ高伸度で成型性に優れた長繊維不織布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレフタル酸またはテレフタル酸ジメチルに代表されるテレフタル酸の低級アルコールエステルとトリメチレングリコール（１，３−プロパンジオール）とを重縮合させて得られるポリトリメチレンテレフタレートは、優れた弾性回復性、低弾性率、易染性といったポリアミドに類似した性質と、耐光性、熱セット性、寸法安定性、低吸水率といったポリエチレンテレフタレートに類似した性能を併せ持つ画期的なポリマーであり、その特徴を生かしてＢＣＦカーペット、ブラシ、テニスガット等に応用されている（特開平９−３７２４号公報、特開平８−１７３２４４号公報、特開平５−２６２８６２号公報）。
【０００３】
また、既存の代表的な長繊維不織布であるスパンボンド不織布においては、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等のポリマーからなる不織布が上市されており、これらは一般的にフィラメントを熱圧着することにより構成され、引張強度や引裂強度が大きいという特徴がある。さらに、適度な伸縮性、ソフトな風合い、均一な目付を有するポリトチレメチレンテレフタレートからなる長繊維不織布も提案されている（特開平１１−１００７６８号公報）。これらの不織布は、使い捨てカイロ用包材、風呂敷、テーブルクロス等の生活資材、使い捨てオムツ等の衛生材料、土木資材等の用途に有用なものである。
【０００４】
しかしながら、これらの長繊維不織布では、フィラメントの接合に熱圧着が用いられるため、破断伸度が低く、風合いが固くてドレープ性に欠けるという欠点が有る。従って、不織布を深絞り加工する場合や、ある形状の物体に隙間無く貼り合わせたりするような成型用途では、モジュラスが高い場合は不織布が突っ張って隙間が発生し、また、伸度が低い場合は応力のかかる部分が破断してしまうという問題があった。
【０００５】
特に、裏打布（スキンクロス）と呼ばれる鉄道車輌・自動車車輌・船舶等の乗り物用座席のクッション材（ウレタンフォーム等）に貼り合わせて補助用に用いられる布帛用途には、複雑で高度な成型性が要求されている。また、その他の要求される特性として、強力が大きいこと、糸のホツレや裁断時の糸屑発生の少ないこと、表皮への追従性が優れること、安価なこと等が望まれており、現状では、代表的な素材としてトリコット織物が使用されている。
【０００６】
トリコット織物は、その製法の特徴から、低い応力で伸長し（即ち、低モジュラスであり）、伸度が高いため、表皮の追従性に優れており、広くスキンクロスとして使用されている。しかしながら、織物であるが故に、裁断時の糸のホツレは避け難く、また高価である。
一方、不織布は、裁断時の糸のホツレは無く、生産性が高いため安価ではあるものの、モジュラスが高くて伸長しにくい等の欠点を有することから、これらの欠点を克服し、トリコット織物に匹敵するような成型性に優れた不織布が要望されている。
【０００７】
したがって、従来の不織布よりも高強度で、かつ、ソフトな風合いを有する不織布を提供するために検討が行われており、例えば、ポリトリメチレンテレフタレート繊維から構成され、柱状流により交絡された、目付量が３０〜２００ｇ／ｍ²の不織布が提案されている（特開平１１−１０７１４９号公報）。
しかし、該公報に記載されている不織布の成型性は、いまだ必ずしも充分とは言えない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、裏打布（スキンクロス）などのように複雑で高度な成型性が要求される用途に適した、成型性に優れた長繊維不織布を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、長繊維不織布の伸長特性を改良すべく、不織布の構造設計の観点から詳細に検討を行った結果、特定のポリトリメチレンテレフタレートからなる長繊維を用いることにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
即ち、本発明は、極限粘度［η］が０．４〜２．０のポリトリメチレンテレフタレートからなる長繊維で構成され、タテ方向の破断伸度が６０％以上で、５％伸長時応力が６Ｎ／３ｃｍ以下であることを特徴とする長繊維不織布、及び、該長繊維不織布で構成されたスキンクロスである。
本発明に用いるポリトリメチレンテレフタレートの極限粘度［η］は０．４〜２．０、好ましくは０．５〜１．５、更に好ましくは０．６〜１．２である。この範囲であれば、強度、紡糸性に優れた繊維を得ることができる。極限粘度が０．４未満の場合は、ポリマーの溶融粘度が低すぎるため紡糸が不安定となり、得られる繊維の強度も低く満足できるものではない。極限粘度が２．０を越える場合は、溶融粘度が高すぎるために紡糸時にメルトフラクチャーや紡糸不良が生じる。
【００１１】
本発明の長繊維不織布は、タテ方向の破断伸度が６０％以上で、５％伸長時応力が６Ｎ／３ｃｍ以下である。
タテ方向の破断伸度は、長繊維不織布をスキンクロスとして成型する際の複雑で高度な変形に対して形態追従する性能に関係する。タテ方向の破断伸度が６０％未満では、スキンクロスとしての複雑で高度な成型性には不十分である。また、タテ方向の破断伸度が３００％を超えると、成型の際にスキンクロス表面が斑になりやすい。そのため、タテ方向の破断伸度は８０〜３００％が好ましく、１３０〜２５０％がさらに好ましい。
【００１２】
タテ方向の５％伸長時応力は、長繊維不織布をスキンクロスとして成型した製品の美麗さに関係する。タテ方向の５％伸長時応力が６Ｎ／３ｃｍを越えると、成型した製品の屈曲部の凹部が丸みを帯び、鋭利な形態が損なわれる。また、タテ方向の５％伸長時応力が０．２Ｎ／３ｃｍ未満であると、成型した製品のスキンクロス表面が皺になりやすい。そのため、タテ方向の５％伸長時応力は０．２〜５Ｎ／３ｃｍが好ましく、０．５〜２Ｎ／３ｃｍがさらに好ましい。
【００１３】
本発明の長繊維不織布を構成するフィラメントの繊度は、好ましくは０．５〜５ｄｔｅｘである。５ｄｔｅｘより大きい場合は、冷却が不十分となるために、得られる不織布が堅いものとなる傾向がある。また、０．５ｄｔｅｘよりも小さい場合は、紡糸時にエジェクターの張力にフィラメントが十分に耐えることができず、フィラメントの一部が切れる場合がある。フィラメントの繊度は、好ましくは１〜４ｄｔｅｘである。また、不織布の目付は１０〜１００ｇ／ｍ²であることが好ましい。
【００１４】
本発明において、ポリトリメチレンテレフタレートとは、トリメチレンテレフタレート単位を主たる繰り返し単位とするものをいい、トリメチレンテレフタレート単位が約５０モル％以上、好ましくは７０モル％以上、さらに好ましくは８０モル％以上、特に好ましくは９０モル％以上のものをいう。従って、第３成分としての他の酸成分及び／又はグリコール成分の合計量が約５０モル％以下、好ましくは３０モル％以下、さらに好ましくは２０モル％以下、特に好ましくは１０モル％以下の範囲で含有されたポリトリメチレンテレフタレートを包含する。
【００１５】
ポリトリメチレンテレフタレートは、テレフタル酸又はその機能的誘導体とトリメチレングリコール又はその機能的誘導体とを、触媒の存在下で適当な反応条件下に縮合せしめることにより製造される。この製造過程において、適当な一種又は二種以上の第３成分を添加して共重合ポリエステルとしても良い。
添加する第３成分としては、脂肪族ジカルボン酸（シュウ酸、アジピン酸等）、脂環族ジカルボン酸（シクロヘキサンジカルボン酸等）、芳香族ジカルボン酸（イソフタル酸、ソジウムスルホイソフタル酸）、脂肪族グリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、テトラメチレングリコール等）、脂環族グリコール（シクロヘキサングリコール等）、芳香族ジオキシ化合物（ハイドロキノンビスフェノールＡ等）、芳香族を含む脂肪族グリコ−ル（１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン等）、脂肪族オキシカルボン酸（ｐ−オキシ安息香酸等）等が挙げられる。また、１個又は３個以上のエステル形成性官能基を有する化合物（安息香酸等又はグリセリン等）も、重合体が実質的に線状である範囲で使用できる。
【００１６】
さらに、ポリトリメチレンテレフタレートには、二酸化チタン等の艶消し剤、リン酸等の安定剤、ヒドロキシベンゾフェノン誘導体等の紫外線吸収剤、タルク等の結晶化核剤、アエロジル等の易滑剤、ヒンダードフェノール誘導体等の抗酸化剤、難燃剤、制電剤、顔料、蛍光増白剤、赤外線吸収剤、消泡剤等を含有させても良い。
【００１７】
本発明の長繊維不織布は、例えば、以下のような方法で得ることが出来る。
ポリトリメチレンテレフタレートを多数の紡口から溶融紡糸することにより得られる多数の連続フィラメントを、エジェクター等の牽引装置で延伸し、移動する捕集装置上へ分散・堆積させてウェブを形成し、次いで、このウェブを、連続的に熱圧着加工や柱状流加工、またはその両方の組合せによりシート化することにより、本発明の不織布を得ることが出来る。
【００１８】
溶融紡糸する際の紡糸温度は２３０〜３２０℃、好ましくは２３５〜３００℃、更に好ましくは２４０〜２８０℃の範囲が適当である。紡糸温度が２３０℃未満では、温度が低過ぎて安定した溶融状態になり難く、得られた繊維の斑が大きくなり、また満足し得る強度を示さなくなる場合がある。また、紡糸温度が３２０℃を越えると、熱分解のため、得られた糸は着色し、また満足し得る強度、伸度を示さなくなる傾向がある。用いる紡口口金の形状については特に制限はなく、円形、三角、多角形、扁平等のものを用いることが出来、通常は、直径が０．１〜０．５ｍｍ程度の円形である。
【００１９】
ここでエジェクターとは、加圧空気による高速空気流を推進力として、溶融紡糸されたフィラメントを高速で引取り細化し、かつ該高速空気流にフィラメントを随伴させる機能を持った装置を言う。
エジェクターから押し出されるフィラメントの速度、すなわち紡糸速度は、一般に２０００〜６０００ｍ／ｍｉｎである。紡糸速度は、フィラメント単糸の細化の指標であり、高速にするほど単糸の細化が進み低繊度の繊維となる。この紡糸速度は、主として吐出量、エジェクターの位置、送入される空気の圧力などの条件に支配されるが、好ましい紡糸速度の範囲は３５００〜５５００ｍ／ｍｉｎである。３５００ｍ／ｍｉｎ未満では、フィラメントが充分に延伸されていないために引張強力が必ずしも十分とは言えず、また、そのフィラメントから得られる不織布の強力も低くなる傾向がある。紡糸速度が５５００ｍ／ｍｉｎを越えると、溶融紡糸中に糸切れが発生する場合があり、不織布の生産性が低下する傾向がある。
【００２０】
該エジェクター等の出口から空気流と共に噴出されるフィラメント群は、更にその下方に設けられた移動式の多孔性の受器、具体的には金属製あるいは樹脂製の定速走行している網状物等の上にウエブとして捕集される。この時、エジェクター等から噴出されるフィラメント群が、固まりやすくかつ捕集されたウエブの広がりが狭く、シートとしての均一性および品位が欠けるような傾向にあるときには、特にフィラメントが相互に離れあった状態で噴出されて捕集されるような工夫をすることが有効である。このためには、例えば、エジェクター等の下方に衝突部材を設け、該衝突部材にフィラメントを衝突させて、該フィラメントに摩擦帯電を起こさせて開繊させる方法、あるいは、エジェクター等の下方でコロナ放電により該フィラメントに強制帯電させて開繊させる方法なども用いることができる。
【００２１】
かかるウエブの捕集に際しては、フィラメント群に随伴して該受器に当たる空気流のために、一旦堆積したウエブが吹き流されて乱れたものになる場合があり、この現象を防ぐためには、該受器の下方から空気を吸引する手段を採用することが好ましい。
上記のようにして得られたウェブを、連続的に熱圧着加工や柱状流加工、または両方の組合せによってシート化することにより、本発明の長繊維不織布を得ることが出来る。
【００２２】
熱圧着加工は、例えば８０〜２４０℃の加熱下でプレス処理に付されることが好ましく、該熱プレス処理により良好な繊維相互間の圧着と熱安定化処理を行うことができる。加工の方法としては、加熱した平板を用いることも出来るが、一対の加熱ロール間にウェブを通して圧着させる方法が生産性に優れている。処理の温度及び圧力は、供給されるウエブの目付、速度等の条件によって適宜選択されるべきものであり、一概には定められない点もあるが、より好ましい温度は１８０〜２４０℃、また加熱ローラーにより処理する場合には、圧力は少なくとも線圧が１０ｋｇ／ｃｍ以上であることが、得られる長繊維不織布の品質の安定化を図る上で好ましい。上記の加熱ローラーとしては、その表面が平滑なものや模様が彫刻されたもの、あるいはこれらの同種のローラーの組み合わせ、または異種のローラーの組み合わせからなる複数の回転ローラーの使用も可能である。
【００２３】
熱圧着部の全面積は、不織布の全面積に対して３０％以下とすることが好ましく、より好ましくは１０〜２０％の範囲にすることが、不織布の柔軟性、嵩高さを良好に発揮させる上で好ましい。
柱状流加工とは、液体あるいは気体による高速流体をウェブに噴射させ、繊維を三次元的に交絡一体化させるもので、高速流体としては、取り扱い易さ、コスト、衝突エネルギーの大きさなどの点から、液体が好ましく、水が最も好ましい。
【００２４】
具体例としては、孔径０．０５〜２ｍｍの噴射孔が、噴射孔間隔０．０５〜１０ｍｍで一列ないし複数列に配置された装置を用い、噴射孔から液体を１．９６×１０³〜９．８１×１０³ｋＰａ〔ｇａｕｇｅ〕の圧力で噴射させ、支持体に載置したウェブに衝突させる。液体の圧力、噴射孔の列数、処理速度、処理回数等の条件は、不織布の用途等に応じて適宜選択すればよい。支持体としては、ウェブと支持体とを高速流体が貫通する構成のものであればよく、例えば、メッシュスクリーンや有孔板を用いればよい。メッシュスクリーンの組織や、メッシュの大きさ等を適宜選択することにより、不織布の表面形態を平滑にすることが出来、また、種々の形状の孔や模様等を付与する事が出来る。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
なお、測定方法等は下記の通りである。
（１）極限粘度
極限粘度［η］は、オストワルド粘度管を用い、３５℃にて、ｏ−クロロフェノールを用いて、比粘度ηｓｐと濃度Ｃ（ｇ／１００ｍｌ）の比（ηｓｐ／Ｃ）を濃度ゼロに外挿し、下記の式に従って求めた。
【００２６】
【数１】

【００２７】
（２）引張強力および５％伸長時応力
ＪＩＳ Ｌ−１９０６に準じて測定した。
（３）目付
ＪＩＳ Ｌ−１９０６に規定の方法で測定した。
〔参考例１〕
極限粘度［η］が０．９２であるポリトリメチレンテレフタレートを２６５℃で溶融紡糸し、エジェクターで吸引しながら紡糸速度５０００ｍ／ｍｉｎで延伸し、移動する多孔質帯状体に捕集・堆積させて長繊維ウェブを作成した。
【００２８】
このウェブに、ノズル径０．１５ｍｍ、ノズルピッチ０．８ｍｍ、列数２列の多数のノズルから水圧４．９×１０³ｋＰａ〔ｇａｕｇｅ〕の柱状流を噴射して繊維を交絡させた。ノズルと長繊維ウェブの間隔は２５ｍｍで、ウェブは１６ｍ／ｍｉｎの速度で移動するステンレス製メッシュスクリーンで支持され、メッシュスクリーンを通して吸引脱水させた。同様の処理をシートの反対側にも施し、目付５０ｇ／ｍ²の長繊維不織布を得た。
【００２９】
この不織布のタテ方向の物性を測定した結果を、表１に示す。
〔実施例２〕
参考例１において、紡糸速度３５００ｍ／ｍｉｎで延伸したこと以外は、参考例１と同様にしてウェブを得た。次いで、参考例１と同様の方法・条件で柱状流加工を施し、目付５０ｇ／ｍ²の長繊維不織布を得た。
【００３０】
この不織布のタテ方向の物性を測定した結果を、表１に示す。
〔参考例３〕
極限粘度［η］が０．６６であるポリトリメチレンテレフタレートを２７０℃で溶融紡糸し、エジェクターで吸引しながら紡糸速度４６００ｍ／ｍｉｎで延伸し、移動する多孔質帯状体に捕集・堆積させて長繊維ウェブを作成した。次いで、このウェブを一対の金属製の加熱ロールにより熱圧着させ、目付５０ｇ／ｍ²の長繊維不織布を得た。加熱ロールの一方は、表面にエンボス模様が加工されており、もう一方の表面はフラット状である。
【００３１】
この不織布のタテ方向の物性を測定した結果を、表２に示す。
また、比較の対象として、ポリエチレンテレフタレート長繊維不織布（旭化成工業社製「Ｅ０１０５０」目付５０ｇ／ｍ²）と、ナイロン６長繊維不織布（旭化成工業社製「Ｎ０１０５０」目付５０ｇ／ｍ²）のタテ方向の物性を同様に表２に示す。
【００３２】
〔比較例１〕
ナイロン６ポリマーを用いて２６５℃で溶融紡糸し、紡糸速度４５００ｍ／ｍｉｎで延伸したこと以外は、参考例１と同様にしてウェブを作成し、参考例１と同様に、水圧３．９×１０³ｋＰａ〔ｇａｕｇｅ〕で柱状流加工を施し、目付５０ｇ／ｍ²の長繊維不織布を得た。
この不織布のタテ方向の物性を測定した。結果を表１に示す。
【００３３】
〔比較例２〕
極限粘度［η］が０．７１のポリエチレンテレフタレートを用いて３００℃で溶融紡糸し、紡糸速度４４００ｍ／ｍｉｎで延伸したこと以外は、参考例１と同様にしてウェブを作成し、参考例１と同様に、水圧４．９×１０³ｋＰａ〔ｇａｕｇｅ〕で柱状流加工を施し、目付５０ｇ／ｍ²の長繊維不織布を得た。
【００３４】
この不織布のタテ方向の物性を測定した結果を、表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
【発明の効果】
本発明の不織布は、低モジュラスかつ高伸度で、成型性に優れた長繊維不織布であり、その特徴を活かしてスキンクロス用途などに有用である。

Claims (2)

1. 長繊維不織布の製造方法であって、以下の工程：
   極限粘度［η］０．４〜２．０のポリトリメチレンテレフタレートを溶融紡糸し、
   エジェクターで吸引しながら紡糸速度２０００〜３５００ｍ／ｍｉｎで延伸し、移動する多孔質帯状体に捕集・堆積させて長繊維ウェブを得、そして
   該長繊維ウェブに柱状流を噴射して交絡させて、タテ方向の破断伸度が１３０〜２５０％の範囲にあり、かつ、５％伸長時応力が０．５〜２Ｎ／３ｃｍの範囲にある長繊維不織布を得る、
   を含む前記方法。
2. 請求項１に記載の方法で製造された長繊維不織布。