JP7264618B2 - ポリエステル系熱融着性繊維、その製造方法、およびそれを用いた湿式不織布 - Google Patents
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特許文献1~4に記載の熱融着性繊維では、まだ十分に単糸繊度の熱融着性繊維を得ることは困難であるのが現状であった。
1.融点250℃以下の共重合ポリエステル樹脂から構成されるポリエステル系熱融着性繊維であって、
共重合ポリエステル樹脂が共重合ポリアルキレンテレフタレートであり、
共重合成分の、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分がイソフタル酸成分、イソフタル酸―DEG成分、イソフタル酸-ビスフェノールA成分のいずれかであり、
複屈折率が0.01~0.05、比重が1.37以下であり、且つ、示差走査熱量測定において、25℃から20℃/minの速度で昇温しながら測定した示差走査熱量分析において、40~180℃の温度範囲で冷結晶化ピーク面積により冷結晶化熱量を計算した際に、その値が0.5~10J/gであることを特徴とする、ポリエステル系熱融着性繊維である。
そして、
2.共重合ポリアルキレンテレフタレートが、共重合ポリエチレンテレフタレートである、前記1記載のポリエステル系熱融着性繊維や、
3.単糸繊度が0.7dtex以下であることを特徴とする、前記1または2に記載のポリエステル系熱融着性繊維であり、さらには、
4.繊維長さが0.5~15mmである前記1~3のいずれか1つに記載のポリエステル系熱融着性繊維が好ましい。
5.融点250℃以下の共重合ポリエステル系樹脂を溶融紡糸し、フロー延伸とネック延伸を行った後にカットする繊維の製造方法であって、ネック延伸倍率が1.3~1.9倍であることを特徴とする前記1~4のいずれか1つに記載のポリエステル系熱融着性繊維の製造方法である。
6.前記1~4のいずれか1つに記載のポリエステル系熱融着性繊維を含有する湿式不織布である。
本発明に用いるポリマーは、芳香族ジカルボン酸に脂肪族ジオールを重縮合してなるポリエステルに、第三成分を少なくとも1種以上共重合した、融点250℃のポリエステル系樹脂から構成される。
本発明では、ポリエステル系熱融着性繊維の複屈折率(繊維軸方向の分子配向の代用特性)を0.01~0.05の範囲とすることが肝要である。分子配向の代用特性である複屈折率を0.01以上にすることで、非晶部の分子配向が接着時に崩れる際により大きな熱量を必要とするため、融着を生じ難くすることができる。複屈折率が0.01未満となると、前述のような溶融紡糸中の単糸融着や高温下保管時の熱接着発生により塊状の繊維が発生する、また、短繊維として湿式不織布を製造する際には、抄紙工程内の撹拌工程の機械的外力により繊維が融着塊を発生し易くなる。但し、0.05より高くなると布帛製造工程における熱接着処理時に軟化が起こり難くなり、得られるポリエステル熱融着性繊維を含む布帛の強力が低くなる。好ましい範囲は0.02~0.04である。
本発明のポリエステル系熱融着性繊維は、示差走査熱量測定において、25℃から20℃/minの速度で昇温しながら測定した示差走査熱量測定のチャートにおいて、40~180℃の温度範囲で冷結晶化ピーク(昇温時結晶化発熱ピーク)のピーク面積を求めることにより冷結晶化(昇温時結晶化)発熱量を計算した際に、その値が0.5~10J/gにあることが本発明の特性を示す特徴である。この範囲とすることで、接着性を抑制しながら、接着性を付与することができる。つまり、10J/g以上の熱量が加わらないような環境温度または圧力下であれば、短繊維間の接着を生じないということである。公知であるポリエチレンテレフタレートのみからなる未延伸糸からなる熱融着性繊維では10J/gより大きく、繊維軸方向への分子配向が小さく、比較的ランダムであることを示している。本発明で用いる共重合ポリエステル樹脂を用いる場合、10J/gより大きいと、例えば抄紙工程での乾燥ローラーや熱圧ローラー、特に金属製のローラーに熱融着性繊維が取られやすくなる。一方、0.5J/gより小さいということは、分子配向が高すぎることを示し、その結果、接着性能が不足する。
本発明のポリエステル系熱融着性繊維の比重は1.37以下である必要がある。1.37より大きいと熱融着性繊維の結晶化が進んでおり、湿式不織布製造の場合、抄き上げ後、乾燥した不織布の接着性が不足する。好ましくは1.365以下、さらには1.36以下が好ましい。
本発明のポリエステル系熱融着性繊維の固有粘度の範囲は、好ましくは0.10~0.80dl/g、より好ましくは0.20~0.70dl/gである。固有粘度が0.80dl/gを越えると収縮率が高過ぎるものとなり、また得られたポリエステル繊維布帛の強力が低くなる。一方、固有粘度が0.10dl/gより小さくなると、曵糸性が悪化し、紡糸が極めて難しくなる。
本発明のポリエステル系熱融着性繊維の単糸繊度は0.7dtex以下であり、好ましくは0.6dtex以下、さらに好ましくは0.4dtex以下である。単糸繊度が0.7dtexを超えると、得られるポリエステル繊維紙の緻密性が低くなる。単糸繊度の下限は、特に限定されるものではないが、通常安定な製糸性の点から、好ましくは0.01dtex、より好ましくは0.05dtexである。
本発明のポリエステル系熱融着性繊維を湿式不織布に用いる場合、好ましい繊維長は0.5~15mm、より好ましくは1~10mmの範囲である。繊維長が0.5mmより短くなると、他の繊維との接着点数が減少し、十分な紙強力が得られなくなる。また、繊維長が15mmより長くなると、抄紙時の繊維の水中分散性が悪化する。
本発明のポリエステル系熱融着性繊維は以下の方法で製造できる。
即ち、ペレット化された本発明のポリエステル系熱融着性繊維に用いるポリマーを常法によって乾燥後、スクリュー式溶融押出機等を装備した紡糸設備で溶融紡糸し、冷却・固化し、300~1500m/分の速度で引取る。ここで、該ペレットの含有水分率、乾燥温度、溶融紡糸温度および溶融ポリマーの紡糸機内滞留時間を設定、調節し、該ポリマーの固有粘度が、例えば0.10~0.80dl/gの範囲となるようにする。また、各々の固有粘度および吐出量に応じ、紡糸速度を設定する。
オルソクロロフェノールを溶媒として、35℃の温度でウベローデ粘度管にて測定した。
繊維サンプルを温度20℃、相対湿度65%で24時間保持し、乾燥させた。その後、乾燥させた繊維サンプルをTAインスツルメント・ジャパン(株)社製のサーマル・アナリスト2200を使用し、昇温速度20℃/分で測定し、JIS K7121-1987、JIS K7122-1987に記載の方法で測定を行った。
JIS L1015 8.5.1 B法に従って測定した。
市販の偏光顕微鏡を使って、光源にナトリウムランプを用い、試料をα-ブロムナフタリンに浸漬した状態下でBerekコンペンセーター法からレターデーションを求めて算出した。
硝酸カルシウム水溶液から成る密度勾配管で、ISO1183-2:2004に準拠して測定した。
水分を含んだ約100gのポリエステル熱融着性繊維を120℃の熱風循環式乾燥機の中で絶乾になるまで乾燥する。乾燥前の試料の重量W0と乾燥後の試料の重量W1から、次式によって求めた。
水分率(%)={(W0-W1)/W1}×100
JIS L1913(一般短繊維不織布試験方法)に基づいて測定し、同一目付の不織布の緻密さの指標とした。
固有粘度0.66dl/gのイソフタル酸10モル%共重合ポリエチレンテレフタレートペレット(融点232℃)を140℃で乾燥後、280℃で溶融し、孔数が2504の口金を通して、吐出量420g/分で吐出し、紡糸速度500m/分の速度で引取り、単糸繊度が1.3デシテックスの未延伸ポリエチレンテレフタレート系繊維を得た。該ポリエチレンテレフタレート系繊維を約20万dtexのトウとなし、85℃の温水中において10倍で延伸した後、72℃の温水中において、1.6倍の2段延伸を行い、油剤を付与後、トウの水分率が約15重量%となるように絞り、ドラム式カッターで3mmの長さに切断し、表1に示す特性のポリエチレンテレフタレート系繊維を得た。
固有粘度0.64dl/gのイソフタル酸20モル%共重合ポリエチレンテレフタレートペレット(融点217℃)を用いた以外は、実施例1と同様にして熱融着性繊維、及び、不織布を得た。結果を表1に示す。
固有粘度0.37dl/gの5-ナトリウムスルホイソフタル酸4.5モル%共重合ポリエチレンテレフタレートペレット(融点248℃)を150℃で乾燥後、290℃で溶融した以外は、実施例1と同様にして熱融着性繊維、及び、不織布を得た。結果を表1に示す。
1段目の延伸倍率を6.5倍、2段目の延伸倍率を1.45倍とする以外は、実施例3と同様にして熱融着性繊維、及び、不織布を得た。結果を表1に示す。
固有粘度0.64dl/gのポリエチレンテレフタレート(PET)ペレット(融点256℃)を170℃で乾燥後、290℃で溶融し、孔数が2504の口金を通して、吐出量390g/分で吐出し、紡糸速度1200m/分の速度で引取り、単糸繊度が1.3デシテックスの未延伸ポリエチレンテレフタレート繊維を得た。該ポリエチレンテレフタレート繊維を約20万デシテックスのトウとなし、油剤を付与後、トウの水分率が約15重量%となるように絞り、ドラム式カッターで5mmの長さに切断し、表1に示す特性のポリエチレンテレフタレート繊維を得た。
2段目の延伸倍率を2.4倍とする以外は、実施例3と同等として繊維を得た。実施例1と同様の条件で不織布を作製したが抄き上げ紙の乾燥後の強度が著しく低く、不織布サンプルを採取することができなかった。
1段目の倍率を14.6倍、2段目の延伸倍率を1.1倍とする以外は、実施例3と同等として繊維を得た。実施例1と同様の条件で不織布を作製したが、カレンダー加工時に熱融着性繊維が金属ローラーに取られ、不織布サンプルを採取することができなかった。
固有粘度0.56dl/gのイソフタル酸10モル%/ジエチレングリコール(DEG)15モル%共重合ポリエチレンテレフタレートペレット(融点202℃)を120℃で乾燥後、280℃で溶融し、2段目の延伸倍率を1.9倍とする以外は、実施例1と同様にして熱融着性繊維、及び、不織布を得た。結果を表1に示す。
固有粘度0.51dl/gのイソフタル酸10モル%/ビスフェノールA5モル%共重合ポリエチレンテレフタレートペレット(融点228℃)を130℃で乾燥後、280℃で溶融し、2段目の延伸倍率を1.9倍とする以外は、実施例1と同様にして熱融着性繊維、及び、不織布を得た。結果を表1に示す。
Claims (6)
- 融点250℃以下の共重合ポリエステル樹脂から構成されるポリエステル系熱融着性繊維であって、
共重合ポリエステル樹脂が共重合ポリアルキレンテレフタレートであり、
共重合成分の、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸成分がイソフタル酸成分、イソフタル酸―DEG成分、イソフタル酸-ビスフェノールA成分のいずれかであり、
複屈折率が0.01~0.05、比重が1.37以下であり、且つ、示差走査熱量測定において、25℃から20℃/minの速度で昇温しながら測定した示差走査熱量分析において、40~180℃の温度範囲で冷結晶化ピーク面積により冷結晶化熱量を計算した際に、その値が0.5~10J/gであることを特徴とする、ポリエステル系熱融着性繊維。 - 共重合ポリアルキレンテレフタレートが、共重合ポリエチレンテレフタレートである、請求項1記載のポリエステル系熱融着性繊維。
- 単糸繊度が0.7dtex以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエステル系熱融着性繊維。
- 繊維長さが0.5~15mmである請求項1~3のいずれか1項に記載のポリエステル系熱融着性繊維。
- 融点250℃以下の共重合ポリエステル系樹脂を溶融紡糸し、フロー延伸とネック延伸を行った後にカットする繊維の製造方法であって、ネック延伸倍率が1.3~1.9倍であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のポリエステル系熱融着性繊維の製造方法。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載のポリエステル系熱融着性繊維を含有する湿式不織布。
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