JP6004759B2 - 潜在捲縮性複合繊維 - Google Patents

Description

本発明は、編織物や紡績糸、不織布等に用いられる潜在捲縮性複合繊維に関するものである。

従来、合成繊維に伸縮性を付与する方法としては、熱収縮特性の異なる熱可塑性樹脂を貼り合せ型や偏心芯鞘型に複合した潜在捲縮性複合繊維を用いる方法がよく知られている。この複合繊維は、無荷重下で熱処理することによって、熱可塑性樹脂の有する熱収縮の差によりクリンプが発現して、潜在的に有していた捲縮が顕在化するものである。

このような潜在捲縮性複合繊維としては、例えば、エチレンテレフタレート単位に５−ナトリウムスルホイソフタル酸成分を共重合してなる共重合ポリエステルとポリエチレンテレフタレートとを複合したものが開示されている（特許文献１、特許文献２）。また、特許文献３には、エチレンテレフタレート単位に、２，２−ビス［４−（２−ビドロキシエトキシ）フェニル］プロパン（以下、ＢＡＥＯと略記する。）とイソフタル酸（以下、ＩＰＡと略記する。）を共重合した共重合ポリエステルとポリエチレンテレフタレートとを複合したものが開示されている。すなわち、各種共重合成分を検討することにより、複合する２種の熱可塑性樹脂を選択し、所望に立体捲縮が発現させることができる。

潜在捲縮が顕在化して立体捲縮を有する複合繊維は、紡績糸や編織物、不織布に用いると良好な風合いのものが得られるが、さらにより良好な風合いが求められている。

特公平０３−１０７３７号公報 特公平０４−５７６９号公報 特許第３０２８７１１号公報

本発明の課題は、より良好な風合いを織編物や不織布等の布帛に付与することが可能な潜在捲縮性複合繊維を提供することにある。

風合いを柔らかくする方法としては、単糸繊度を小さくすることが挙げられる。しかしながら、単糸繊度をより小さくしようとすると、紡糸操業性の悪化を招き、生産性が極端に劣る。そこで、本発明者等は、風合いのより柔らかな布帛等を得るための潜在捲縮性複合繊維について検討した結果、繊維の断面形状として扁平断面を選択し、かつ、２種の熱可塑性樹脂を特定の方向に貼り合わせることにより、独特の柔らかな風合いを発現することができることを見出した。

本発明は、熱収縮特性の異なる２種の熱可塑性樹脂が貼り合わされてなる複合繊維であって、
該複合繊維は扁平断面形状を呈しており、
扁平断面における長軸と短軸の長さの比であるアスペクト比（長軸／短軸）が１．５〜５．５であり、
繊維断面において、２種の熱可塑性樹脂における貼り合わせ面が、繊維断面の長軸方向に沿って貼り合わされてなり、
２種の熱可塑性樹脂がいずれもポリエステル系樹脂より構成され、該２種のポリエステル系樹脂の極限粘度差が０．０５〜０．２０であることを特徴とする潜在捲縮性複合繊維。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の潜在捲縮性複合繊維は、２種の熱収縮特性の異なる熱可塑性樹脂が貼り合わされてなるものであり、横断面形状が扁平断面であり、繊維断面において、２種の熱可塑性樹脂における貼り合わせ面が、断面の長軸方向に沿うように貼り合わされている。

本発明においては、潜在捲縮複合繊維の横断面形状が扁平断面であって、かつ２種の熱可塑性樹脂の貼り合わせ面が、繊維断面の長軸の軸方向に沿うように貼り合わせたことに大きな特徴がある。繊維断面の長軸の軸方向に沿って２種の熱可塑性樹脂が貼り合わせることにより、潜在捲縮が顕在化してクリンプを発現する際、クリンプの発現方向が貼り合わせ面（界面）に対して法線方向となり、クリンプは規則正しく発現して捩れ難く、特異な風合いとクリンプとクリンプの間が非常に緻密な構造となる。例えば、繊維断面の短軸方向に沿って２種の熱可塑性樹脂を貼り合わせた複合繊維を得、この繊維の潜在捲縮を顕在化させると、扁平断面形状であるために、顕在化したクリンプは捩れた構造となり、このような捩れた構造の捲縮を有してなる複合繊維を用いた布帛は、布帛表面が滑らかではなく荒れた感触のものとなる。

本発明における複合繊維は扁平断面を呈するものであるが、扁平断面における長軸と短軸の長さの比であるアスペクト比（長軸／短軸）は１．５〜５．５がよい。また、扁平断面の断面形状としては、楕円形のみではなく、略長方形、波形等の異形のものでもよい。

図１は、本発明の潜在捲縮性繊維の横断面の一例を示す模式図である。図１の潜在捲縮性繊維の横断面形状は、楕円形である。繊維断面において、一方の熱可塑性樹脂（２）と他方の熱可塑性樹脂（３）の貼り合わせ面（４）は、断面の長軸の軸方向に沿って貼り合わされている。

扁平断面を採用することにより、織物に適用した場合には、伸縮性および柔らかな風合いを有しながらも緻密な高密度織物を得ることが可能となる。編物に適用した場合には、捲縮が顕在化した際、編物のループ方向に捲縮が発現するため、柔らかで独特の風合いを有するものとなる。不織布に適用する場合は、不織布化した後に熱処理を施して捲縮を顕在化させることがよく、扁平断面であることから繊維の剛性が低下し、非常に風合いの柔らかな不織布を得ることができる。また、不織布に熱ロール等を用いて熱と圧力とを加える熱圧縮処理を施すことにより、緻密でありながら、伸縮性と良好な風合いを有する不織布を得ることもできる。このように、繊維断面の長軸方向に沿って熱収縮特性の異なる２種の熱可塑性樹脂を貼り合わせた複合断面形状とすることにより、所望の目的に沿った加工方法を選択すれば、緻密な構造や独特の風合いなど、新たな機能、性能や表面形態を布帛に付与することができる。

本発明において用いられる熱可塑性樹脂としては、汎用性が高く、機械的強度にも優れるポリエステル系樹脂を用いる。

ポリエステル系樹脂を用いる場合は、２種の熱可塑性樹脂がいずれもエ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ポリエステルを用いるとよい。一方の樹脂としてポリエチレンテレフタレート、他方の樹脂として、エチレンテレフタレート単位を主体とし第三成分を共重合させて結晶性が低下した共重合ポリエステルとすることにより、２種のポリエステルに熱収縮特性を異ならせることができる。

共重合する第三成分としては、酸成分としてイソフタル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、水添ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸や、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、オルソフタル酸、トリメリット酸等の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。また、グリコール成分としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、２−エチル−２−ブチルプロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパンなどが挙げられる。

中でも５−ナトリウムスルホイソフタル酸で例示される金属スルホネート基を有する芳香族ジカルボン酸を３〜７モル％共重合したポリエステルを好ましく用いることができる。共重合量が３モル％未満であると、潜在捲縮発現性に劣る傾向となり、７モル％を超えると溶融粘度が非常に高くなり紡糸操業性に劣る傾向となる。
また、イソフタル酸を１〜９モル％およびビスフェノールＡのエチレンオキシド付加物（ＢＡＥＯ）を２〜１５モル％共重合したポリエステルを好ましく用いることができる。イソフタル酸が１モル％未満かつＢＡＥＯが２モル％未満であると、潜在捲縮発現性に劣る傾向となり、イソフタル酸が９モル％を超えかつＢＡＥＯが１５モル％を超えると、融点が低下し熱処理の際に風合いが悪化する傾向となる。

２種のポリエステル系樹脂の極限粘度差は、０．０５〜０．２０である。極限粘度差が０．０５未満であると、潜在捲縮性に劣る傾向となり、一方、極限粘度差が０．２０を超えると繊維製造工程における紡糸時にニーリングが発生し糸切れが多発する等、操業性に劣る傾向にある。

２種の樹脂として、ポリエチレンテレフタレートと共重合ポリエステルを選択する場合、ポリエチレンテレフタレートの極限粘度は０．５０〜０．６８、共重合ポリエステルの極限粘度は０．５８〜０．８０であり、ポリエチレンテレフタレートの極限粘度の値よりも共重合ポリエステルの極限粘度の値が大きく、ポリエチレンテレフタレートが共重合ポリエスエルよりも低収縮のものを選択するのがよい。

本発明で用いる熱可塑性樹脂は、ヒンダードフェノール系化合物等の抗酸化剤、コバルト化合物、蛍光剤、染料や顔料等の色調改良剤、酸化セリウム等の耐光性改良剤、難燃剤、制電剤、抗菌剤、セラミック等種々の改良剤や添加剤を含有してもよい。

２種の熱可塑性樹脂は、体積比率で３／７〜７／３の割合で複合させるとよい。体積比率がこの範囲を外れると、本発明が所望する十分な捲縮が発現しにくくなる、あるいは、繊維製造工程における紡糸時にニーリングが発生し糸切れが多発する等、操業性が悪化しやすくなる。

本発明の潜在捲縮性複合繊維の形態は、特定の繊維長を有する短繊維であっても、連続繊維（いわゆる、長繊維）であってもよい。長繊維の場合は、マルチフィラメント糸としても、モノフィラメント糸としても用いることができる。本発明においては、長繊維を採用した場合、本発明の潜在捲縮性複合繊維が発現するクリンプの特性を活かすことができる。

短繊維の場合は、８〜１８個／２５ｍｍの機械捲縮を付与したものであってもよい。機械捲縮は、一般的なスタフィングボックス式や加熱ギヤ式等を採用することによって付与することができる。短繊維を用いてウェブを作成する際、機械捲縮の捲縮数を適切に選択することにより、ネップや未開繊部の発生を抑えることができる。機械捲縮数が８個／２５ｍｍ未満では未開繊部が発生しやすく、一方、１８個／２５ｍｍを超えるとネップが発生しやすくなり、ウェブの均整度が悪くなり、ウェブの素抜けが発生しやすくなる。

本発明の潜在捲縮性繊維は、以下の方法により得ることができる。熱収縮特性の異なる２種の熱可塑性樹脂を準備し、通常の溶融紡糸機に供給し、扁平断面形状に穿設されたサイドバイサイド型ノズルを用いて製糸した後、糸条を冷却後に未延伸糸又は半未延伸糸として一旦捲き取るか、あるいは、捲き取ることなく引き続いて延伸、熱処理等を行い、目的とする繊度の繊維を得る。繊維のアスペクト比は、ノズル形状、紡糸温度、冷却開始位置、ポリマー粘度を適宜選択することにより調節すればよい。

また、ポリエスエル系樹脂を用いる場合は、極限粘度や極限粘度差を前述した範囲内にする他、複合体積比、引取速度、延伸倍率及び熱処理温度等を適宜選定することにより、得られる繊維の潜在捲縮性能を調整することができる。例えば、複合体積比５／５とする場合、引取速度１２００ｍ／分で溶融紡糸し、集束して糸条束とした後、延伸温度４０〜９０℃、延伸倍率２〜５倍で延伸し、次いで熱処理温度１００〜２１０℃で緊張熱処理して、ポリエステル系の潜在捲縮性複合繊維を得る。短繊維とする場合は、熱処理後、所望の長さに切断して短繊維を得る。なお、機械捲縮を付与する場合は、切断前に押し込み式スタッフィングボックスや加熱ギヤを用いて機械捲縮を付与するとよい。

得られた潜在捲縮性複合繊維は、織編物や紡績糸、不織布等に適用する。立体捲縮は、織編物に加工した後、不織布化した後に無加重下で、潜在捲縮が顕在化する熱処理を施すことにより、所望の立体捲縮を発現させることができる。熱処理条件は適宜選択すればよいが、オーブン等の熱処理機を用い、繊維１本ずつが熱によって収縮しても緊張しないように十分に弛ませた状態でセットし、１４０℃〜１８０℃程度の温度に設定し、数分間程度熱処理を施すとよい。

本発明の潜在捲縮性複合繊維によれば、柔軟で特異な風合いを有する織編物や不織布等を得ることができる。

本発明の潜在捲縮性繊維の横断面の一例を示す模式図である。 比較例の潜在捲縮性繊維の横断面を示す模式図である。

次に、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。特性値及び評価は以下の方法により行った。
（１）極限粘度［η］：フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒として、温度２０℃で測定した。
（２）融点（℃）：示差走査熱量計（セイコー電子工業社製 ＳＳＣ５２００）を用いて、１０℃／分の昇温速度で測定した。
（３）紡糸操業性：１２錘にて２４時間連続操業した際の１トン当たりの切れ糸数を数えて下記により評価した。
○：切れ糸が発生しなかった。
×：１回／１トン以上の切れ糸が発生した。
（４）単糸繊度：ＪＩＳ Ｌ １０１５ 正量繊度のＡ法により測定した。
（５）強伸度：ＪＩＳ Ｌ １０１５ 引張強さにより測定した。
（６）捲縮発現形態：得られた繊維を無荷重下で１７０℃×１５分の条件で熱処理した後、繊維形態を顕微鏡で観察し、規則正しいコイル状の捲縮が発現したものを合格、規則正しいコイル状の捲縮が発現されず捩れたクリンプとなってオメガ（Ω）状の形態の箇所が多く見られるものを不合格とした。
（７）風合い：得られた不織布の風合い（柔軟性、触感等）を５人のパネラーによる官能評価を行い、４人以上が下記の判断基準で風合いが良好と判断したものを合格とした。
良好：風合いが柔らかで、表面が滑らかである。
劣る：風合いが硬く、表面がざらざらする。

実施例１
極限粘度０．６４、融点が２５５℃のポリエチレンテレフタレートと、極限粘度０．５０、融点２５５℃のポリエチレンテレフタレートとを用い、複合体積比５／５として、アスペクト比６．６で穿設された紡糸孔を１３９０個有する楕円形の扁平断面糸条が得られる複合紡糸口金を用い、吐出量１０５０ｇ／分、紡糸温度２９０℃、引取速度１１５０ｍ／分で溶融紡糸し、扁平断面の長軸方向に沿って２種のポリエステル成分が貼り合わされた複合断面形状を有する複合繊維を紡糸した。得られた未延伸糸をトウ状に集束し、延伸倍率３．０倍、延伸温度７０℃で延伸を行い、続いて１５８℃で緊張熱処理を行い、次いでスタフィングボックスで機械捲縮（１２個／２５ｍｍ）を付与しし、切断して繊維長５１ｍｍ、単糸繊度が２．２デシテックスの潜在捲縮性複合短繊維を得た。

実施例２
実施例１において、２種のポリエステル系樹脂として、極限粘度０．６４、融点が２５５℃のポリエチレンテレフタレートと、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、酸成分中にナトリウムスルホイソフタル酸５モル％を共重合してなる共重合ポリエステル（極限粘度０．７０、融点２４５℃）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして潜在捲縮性複合短繊維を得た。

実施例３
実施例１において、２種のポリエステル系樹脂として、極限粘度０．６４、融点が２５５℃のポリエチレンテレフタレートと、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とし、酸成分中にビスフェノールＡのエチレンオキシド付加体６モル％とイソフタル酸４モル％とを共重合ポリエステル（極限粘度０．７２、融点２３０℃）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして潜在捲縮性複合短繊維を得た。

比較例１
実施例３において、繊維の断面形状を円形断面としたこと（アスペクト比１）以外は実施例３と同様にして潜在捲縮性複合短繊維を得た。

比較例２
比較例１において、単糸繊度が１．１デシテックスとなるように吐出量を変更したところ、糸切れが多発し、操業性が劣るものであった。

比較例３
実施例３において、複合断面形状として、２種のポリエステル系樹脂が、図２に示すように、扁平断面の短軸方向に沿ってそれぞれの成分が貼り合わされた複合断面形状となる複合紡糸口金を用いたこと以外は、実施例３と同様にして潜在捲縮性複合短繊維を得た。

実施例１〜３、比較例１、３で得られた短繊維をそれぞれ用いて、不織布を作成した。すなわち、これらの短繊維をオープナーで開繊し、梳綿機でカーディングして目付３５ｇ／ｍ^２のウェブを作成した。次いで、ウェブを水流交絡処理を施し、構成繊維同士を絡ませて一体化させて不織布化し、その後、１７０℃に設定したオーブン中で１分間の無荷重下熱処理を施し、目付約８０ｇ／ｍ^２の不織布とした。

実施例及び比較例で得られた繊維物性および不織布物性を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜３では優れた捲縮発現性能を示し、繊維は規則正しいコイル状のクリンプを発現し、「合格」であった。この繊維から得られた不織布の伸長性能は良好で、また、柔軟性が良好で表面が滑らかである独特の風合いを有するものであった。

一方、比較例１は、規則正しいコイル状のクリンプが発現せず、捩れたオメガ状のクリンプが多く見られ「不合格」であり、実施例のものと比較して風合いに劣るものであった。比較例２は、溶融紡糸の際に糸切れが多発し、操業性が劣るものであった。比較例３は、短軸方向に沿って２種のポリエステル系樹脂が貼り合わせたものであり、捲縮の発現方向がランダムであって規則正しくなく、捩れたオメガ状のクリンプが多々見られ「不合格」であり、得られた不織布の表面が粗く風合いに劣るものであった。

１：繊維の横断面形状
２：一方の熱可塑性樹脂
３：他方の熱可塑性樹脂
４：貼り合わせ面
５：長軸
６：短軸

Claims (5)

1. 熱収縮特性の異なる２種の熱可塑性樹脂が貼り合わされてなる複合繊維であって、
   該複合繊維は扁平断面形状を呈しており、
   扁平断面における長軸と短軸の長さの比であるアスペクト比（長軸／短軸）が１．５〜５．５であり、
   繊維断面において、２種の熱可塑性樹脂における貼り合わせ面が、繊維断面の長軸方向に沿って貼り合わされてなり、
   ２種の熱可塑性樹脂がいずれもポリエステル系樹脂より構成され、該２種のポリエステル系樹脂の極限粘度差が０．０５〜０．２０であることを特徴とする潜在捲縮性複合繊維。
2. 熱収縮特性の異なる２種の熱可塑性樹脂が、いずれもエ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ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１記載の潜在捲縮性複合繊維。
3. 熱収縮特性の異なる２種の熱可塑性樹脂が、一方がポリエチレンテレフタレート、他方がエチレンテレフタレート単位を主たる繰り返し単位とし全酸成分に対して金属スルホネート基を有する芳香族ジカルボン酸を３〜７モル％共重合していることを特徴とする請求項１記載の潜在捲縮性複合繊維。
4. 熱収縮特性の異なる２種の熱可塑性樹脂が、一方がポリエチレンテレフタレート、他方がエチレンテレフタレート単位を主たる繰り返し単位としイソフタル酸を１〜９モル％、ビスフェノールＡのエチレンオキシド不可物を２〜１５モル％共重合していることを特徴とする請求項１記載の潜在捲縮性複合繊維。
5. 請求項１〜４に記載の潜在捲縮性複合繊維が、熱処理が施されることにより、コイル状の立体捲縮が顕在化してなることを特徴とする複合繊維。