JP2003201627A

JP2003201627A - 熱接着性長繊維

Info

Publication number: JP2003201627A
Application number: JP2001400288A
Authority: JP
Inventors: Shuji Miyazaki; 修二宮崎; Shiro Ishibai; 司郎石灰
Original assignee: Unitika Fibers Ltd
Current assignee: Unitika Fibers Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】後工程等で熱接着処理を行った際の寸法変化
が小さく、加工性に優れており、また熱処理後の強力低
下が小さく、強度が要求される産業資材用途に好適に使
用することができる、熱接着性長繊維を提供する。【解決手段】繊維を構成する芯成分がポリエステル、
鞘成分は芯成分より低融点で融点が１３０〜２２０℃の
共重合ポリエステルであり、強度が４.0cN／dtex以上、
切断伸度が３０％以下、１５０℃での乾熱収縮率が２０
％以下、鞘成分の（融点＋１０）℃までの最大熱応力が
０．２cN／dtex以下である、熱接着性長繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鞘成分に低融点の
ポリエステルを配した芯鞘複合繊維であって、高強度が
必要とされる産業資材や生活資材用途に適した熱接着性
長繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル繊維は耐候性や寸法安定性
に優れるため産業資材用途や生活資材分野に広く使用さ
れている。しかし、ほとんどの場合が単一型の繊維であ
り、繊維自体に接着性がなくメッシュシート等の網状に
加工して用いる用途では、繊維の交点が接着されていな
いため目ずれを起こし、実用上使用できない。この対策
としては、メッシュシート等に加工後、塩化ビニール樹
脂やアクリル樹脂等で樹脂加工等を施し、経糸と緯糸の
交点を固定して用いる方法が通例である。

【０００３】また、メッシュシートのみならず様々な生
活資材、建設資材等に用いる成型棒においてもポリエス
テル繊維が使用されている。従来、このような成型棒と
しては、ワイヤ、針金、プラスチック等からなるもの
や、合成繊維を複数本合わせた後、樹脂含浸加工を施し
表面を固めたもの等があった。ワイヤ、針金からなるも
のは、強度面では十分であるが、塑性変形しやすい、錆
びる、重いといった欠点があり、また、産業廃棄物とし
ての問題がある。

【０００４】そこで、合成繊維、中でもポリエステル繊
維を複数本合わせた後で樹脂含浸加工を施し表面を固め
た成型棒は、錆、重さの面で問題ないため、広く利用さ
れるようになってきている。

【０００５】しかしながら、このようなメッシュシー
ト、成型棒ともに樹脂加工を行うと、加工工程が煩雑に
なり、コストが高くなるという問題があり、しかも成型
棒においては、樹脂付着量のコントロールが困難である
という問題があった。また、近年、環境問題に対する認
識が高まり、脱塩化ビニール樹脂等の傾向が深まりつつ
あり、このため樹脂加工を施さなくても十分使用に耐え
られる繊維が望まれるようになってきている。

【０００６】そこで、メッシュシートや成型棒を形成す
るのに適した繊維として、鞘部に低融点のポリマーを配
した芯鞘複合繊維であって熱接着性の長繊維が提案され
ている。

【０００７】一般に、このような熱接着性長繊維を用い
てメッシュシートや成型棒を製造する場合、鞘成分の融
点以上に加熱されたオーブン内を通過させたり、加熱ロ
ーラを用いて鞘成分を溶融させて単糸同士を熱接着させ
る。このとき、熱収縮率の高い繊維や熱応力の高い繊維
であると、メッシュシートや成型棒の寸法変化が大き
く、加工性が悪化し、得られるメッシュシートや成型棒
の加工性不良や品位の低下が生じていた。

【０００８】さらには熱処理前と熱処理後での強力の低
下も大きいという問題があった。つまり、このような熱
接着性長繊維を用いてメッシュシートや成型棒を作成し
た場合、鞘成分の融点以上に加熱されたオーブン内を通
過させ、鞘成分を溶融させて単糸同士を熱接着させる。
このため、鞘成分が延伸時に形成した配向や結晶化が殆
ど消滅することとなり、繊維自体の強力が低下するとい
う問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決し、後工程等で熱接着処理を行った際の寸法変
化が小さく、加工性に優れており、また熱処理後の強力
低下が小さく、強度が要求される産業資材用途に好適に
使用することができる、熱接着性長繊維を提供すること
を技術的な課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、以下の（１）〜（３）を要旨
とするものである。（１）繊維を構成する芯成分がポリエステル、鞘成分は
芯成分より低融点で融点が１３０〜２２０℃の共重合ポ
リエステルであり、強度が４.0cN／dtex以上、切断伸度
が３０％以下、１５０℃での乾熱収縮率が２０％以下、
鞘成分の（融点＋１０）℃までの最大熱応力が０．２cN
／dtex以下であることを特徴とする熱接着性長繊維。た
だし、最大熱応力とは、昇温しながら熱応力を測定し、
鞘成分の（融点＋１０）℃以下までの熱応力の最大値を
いうものとする。（２）鞘成分がテレフタル酸成分、脂肪族ラクトン成
分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタンジオー
ル成分からなる共重合ポリエステルである（１）記載の
熱接着性長繊維。（３）芯鞘質量比が２：１〜５：１の芯鞘型複合繊維で
あって、熱接着後の強力保持率が９０％以上である
（１）又は（２）記載の熱接着性長繊維。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の熱接着性長繊維は、主に産業資材や生活
資材用途に用いられるため、高い接着力と強度が必要と
され、また良好な製糸性を得るためにも、繊維断面形状
は補強成分となる芯成分、接着成分となる鞘成分とが芯
鞘構造であることが必要である。

【００１２】次に、芯成分に用いるポリエステルは、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート等の中でも、安価で汎用
性があるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと
称す。）が好ましい。

【００１３】また、鞘成分は摩擦や屈曲による芯成分と
の剥離がし難い相溶性のある共重合ポリエステルが好ま
しく、このような重合体は、２塩基酸又はその誘導体の
１種もしくは２種以上と、グリコール系の１種もしくは
２種以上とを反応させて得ることができる。

【００１４】２塩基酸の例としては、テレフタル酸、イ
ソフタル酸、フタル酸、Ｐ−オキシ安息香酸、５−ナト
リュウムスルホイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸
等の芳香族２塩基酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン
酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸の脂肪族２塩
基酸、１，２−シクロブタンジカルボン酸等の脂肪族２
塩基酸等が挙げられる。

【００１５】一方、グリコール類の例としては、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレング
リコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタ
ンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンタンジオー
ル、Ｐ−キシレンクリコール等やポリエチレングリコー
ル、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレン
グリコール類が挙げられる。

【００１６】これらの２塩基酸又はその誘導体の１種も
しくは２種以上と、グリコール系の１種もしくは２種以
上からなる重合体は、熱的に安定性が良好であると共
に、原料が比較的安価に供給されるので工業的に有利で
ある。その中でも、特にテレフタル酸成分、脂肪族ラク
トン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタン
ジオール成分からなる共重合ポリエステルは、結晶化速
度が速く、結晶性が高いため、紡糸時の冷却が比較的容
易であり、製糸性が良いので好ましく、このような共重
合ポリエステルとすることで、後述する最大熱応力を0.
2cN/dtex以下とすることができる。また、鞘成分には製
糸性や加工性の向上のために、重合時に添加された艶消
し剤等を含有していてもよい。

【００１７】さらに、鞘成分に用いる共重合ポリエステ
ルの融点は、芯成分の融点より低く、１３０〜２２０℃
であり、好ましくは１６０〜２００℃である。融点がこ
の範囲より低いと、紡糸後糸条を冷却し、油剤付与する
際に、十分に冷却固化されないので単糸間での融着が生
じることとなる。一方、融点がこの範囲よりも高いと、
溶融接着時の加熱温度が高くなり、コスト面で不利益と
なるばかりでなく、溶融接着時の温度が高くなると芯成
分が強度低下をおこすようになる。したがって、本発明
においては、芯成分のポリエステルとの融点差を３０〜
１００℃とすることが好ましい。

【００１８】また、鞘成分の極限粘度〔η〕は０．５〜
０．７とすることが好ましい。この範囲より小さいと複
合形態の斑が発生しやすく、大きいと製糸性が劣るよう
になったり、溶融熱接着時の流動性が悪くなって、接着
斑が発生しやすくなるので好ましくない。

【００１９】一方、芯成分のポリエステルの極限粘度
〔η〕は０．６〜１．１とすることが強度や寸法安定性
の点から好ましい。この範囲より小さいと強度が劣り、
大きいと収縮が大きくなって、製品の品位が劣るように
なりやすいので好ましくない。また、芯成分には耐候
剤、耐光剤、着色剤等の添加剤が含有されていてもよ
い。

【００２０】そして、本発明の芯鞘複合繊維は、強度が
4.0cN／dtex以上であり、好ましくは4.3cN／dtex以上、
さらに好ましくは4.5cN／dtex以上である。強度が4.0cN
／dtex未満であると、産業資材用に適さない繊維とな
り、また、メッシュシート等の強度を上げるために繊維
の使用量を多くする必要があり好ましくない。

【００２１】本発明の芯鞘複合繊維は、切断伸度が３０
％以下であり、好ましくは１０〜２５％である。切断伸
度が３０％を超えるものであると、得られる製品の寸法
安定性が悪くなったり、強力保持率が悪くなり、使用す
る用途が限られるようになる。一方、伸度が１０％未満
である場合は、製糸性に劣るようになり好ましくない。

【００２２】そして、本発明の芯鞘複合繊維は、１５０
℃での乾熱収縮率が２０％以下であり、好ましくは１５
％以下である。乾熱収縮率が２０％を超えるものである
と、熱接着処理時に収縮による寸法変化が大きくなり、
得られる製品の品位が劣るものとなり、また加工工程で
の操業性も悪化する。

【００２３】さらに、本発明の芯鞘複合繊維は、最大熱
応力が０．２cN／dtex以下であり、好ましくは0.15cN／
dtex以下である。ただし、本発明における最大熱応力と
は、昇温しながら熱応力を測定し、鞘成分の（融点＋１
０）℃以下までの熱応力を測定した際の最大値をいうも
のとする。つまり、常温から溶融するまで加熱したとき
の収縮応力変化をＵゲージ（歪み計）で検出し、Ｘ、Ｙ
レコーダーに記録する。このとき、試料長５０ｍｍ、昇
温速度１００℃／分、初期応力（0.044cN／dtex）の荷
重をかけて昇温して行う。そして、このチャートの鞘成
分の（融点＋１０）℃以下までの熱応力の最大値が０．
２cN／dtex以下であることをいう。

【００２４】従来提案されていた熱接着性繊維では、熱
収縮を抑えるために乾熱収縮率のみを低下させる手段を
用いていたが、本発明においては、熱接着加工時の収縮
力を抑制するには、乾熱収縮率が低いことに加えて、熱
応力も重要であることを見出したものである。最大熱応
力が０．２cN／dtexを超えるものであると、たとえ乾熱
収縮率が低いものであっても熱接着加工時に大きな収縮
力が発生し、特に、太繊度の繊維の場合、接着加工時の
収縮の抑制が困難となり、寸法変化が大きく、加工性が
悪化し、得られる製品の品位も低下する。

【００２５】また、本発明の芯鞘複合繊維の芯鞘質量比
は２：１〜５：１とすることが好ましく、さらに好まし
くは２：１〜４：１である。鞘成分がこの範囲よりも大
きくなると、コスト面で不利益となるばかりでなく、熱
処理後の製品の強度が低下する。すなわち、熱接着処理
後の強力保持率が９０％未満となる。一方、鞘成分がこ
の範囲より小さくなると、接着力が劣るようになる。

【００２６】そして、本発明の熱接着性長繊維は、熱接
着処理後の強力保持率が９０％以上であることが好まし
く、さらに好ましくは９５％以上である。本発明の複合
繊維においては、上記のような芯鞘比率と伸度とするこ
とによって、強力保持率を９０％以上とすることができ
るものであるが、強力保持率が９０％未満であると、熱
接着処理後の強力低下が大きくなり、産業資材用途に適
さないものとなる。

【００２７】なお、本発明における強力保持率とは以下
のようにして測定するものである。熱接着性繊維４本を
用いて、角打ち製紐を行ったものをサンプルとし、熱接
着処理無しと、乾熱オーブンを用いて温度１７０℃（フ
リー）で１分間の熱接着処理を行った後のサンプルの強
力を測定し、強力保持率を下記式で計算して求める。強
力の測定は、島津製作所社製オートグラフＤＳＳ−５０
０を用い、試料長２５ｃｍ、無撚の状態で引張速度３０
ｃｍ/分で行い、サンプル数は５個とし、強力を測定し
た値の平均値を用いて計算を行った。強力保持率（％）＝（熱接着処理後の強力／熱接着処理
前の強力）×１００

【００２８】本発明の繊維の断面形状は特に限定される
ものではなく、鞘成分、芯成分とも異型でもよい。ま
た、本発明の繊維の繊度は特に限定されるものではない
が、産業資材用途に利用することから単糸繊度を５〜２
０ｄｔｅｘとすることが好ましい。

【００２９】次に、本発明の熱接着性長繊維の製造方法
について説明する。常用の溶融複合紡糸装置で製造する
ことができるが、一旦未延伸糸で巻き取ると、鞘成分で
ある共重合ポリエステルが低融点であることと、ガラス
転移温度（ＴＧ）の低いものが多くて解舒性等の問題が
発生しやすいので、一旦巻き取ることなく連続して延伸
を行い、配向結晶化を促進させた後に巻き取るスピンド
ロー法が好ましく、コスト面でも有利である。スピンド
ロー法における巻き取り速度は２０００〜３０００ｍ／
分程度が好ましく、この範囲より遅いと生産性が劣り、
速いと製糸性や強度が劣るようになりやすい。そして、
延伸時には加熱延伸ローラを用い、加熱延伸ローラでの
延伸時に温度２００〜４００℃のスチームを吹き付けな
がら行うことが好ましい。これにより乾熱収縮率、熱応
力を低くすることが可能となる。

【００３０】図１は、本発明の熱接着性長繊維を製造す
る際に用いる延伸巻取り装置の一実施態様を示す概略工
程図である。図１において、紡出した未延伸糸は、非加
熱の第１ローラ１に複数回掛けて引き取られ、引き続い
て加熱された第２ローラ２に複数回掛けて引き揃えら
れ、スチーム処理機６内を通して加熱された第３ローラ
３に複数回掛けて延伸された後、加熱された第４ローラ
４に複数回掛けて弛緩熱処理を施され、目的とする熱接
着性長繊維としてワインダー５で巻取られる。

【００３１】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお、実施例における各物性値は、次の方法で測
定した。（ａ）ＰＥＴ、共重合ポリエステルの極限粘度フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒と
し、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。（ｂ）強伸度ＪＩＳＬ−１０１３に従い、島津製作所製オートグラフ
ＤＳＳー５００を用い、試料長２５ｃｍ、引っ張り速度
３０ｃｍ／分で測定した。（ｃ）乾熱収縮率ＪＩＳＬ−１０１３Ａ法に従い、温度１５０℃で測定
した。（ｄ）最大熱応力前記の方法で測定した。鞘成分の（融点＋１０）℃まで
の測定値のうち、最大熱応力を示した温度とその値を示
す。（ｅ）強力保持率前記の方法で測定した。

【００３２】実施例１芯成分として、極限粘度〔η〕０．７５のＰＥＴ（融点
２６０℃）、鞘成分にテレフタル酸とエチレングリコー
ルとのエステル化反応で得られたテレフタル酸成分とエ
チレングリコール成分とのモル比が、１：１．１３のＰ
ＥＴオリゴマーに、ε−カプロラクトンを酸成分に対し
て１５モル％、及び１，４−ブタンジオールをジオール
成分に対して５０モル％の割合で添加して重合された極
限粘度〔η〕０．６４、融点１６０℃の共重合ポリエス
テルを用いた。そして、常用の溶融複合紡糸装置に、孔
直径が０．５ｍｍの芯鞘型の溶融複合紡糸口金を装着
し、紡糸口金温度２９０℃、芯鞘質量比を３：１で紡出
し、長さ１５ｃｍ、温度３００℃に加熱された常設の加
熱筒内を通過させた後、長さ３０ｃｍの環状吹き付け装
置で、温度１５℃の冷却風を０．７ｍ／秒で吹き付けて
冷却した。次いで、油剤を付与して速度５６７ｍ／分の
非加熱の第１ローラに４回掛けて引き取り、引き続き速
度５７８ｍ／分、温度１００℃の第２ローラに５回掛け
て引き揃えを行い、スチーム処理機を用いて温度３００
℃、圧力０．３Ｍｐａのスチームを吹き付けて速度３１
２３ｍ／分、温度１４０℃の第３ローラに６回掛けて延
伸倍率５．４倍で延伸熱処理を行った。その後、速度３
０３０ｍ／分、温度１２０℃の第４ローラに６回掛け
て、３％（延伸倍率０．９７倍）の弛緩熱処理を行った
後、速度３０００ｍ／分のワインダーに巻き取り、５５
５ｄｔｅｘ／４８フィラメントの同心丸断面形状の芯鞘
型の熱接着性長繊維を得た。

【００３３】実施例２延伸倍率を５．７倍、弛緩率を４％とした以外は実施例
１と同様に行った。

【００３４】比較例１スチーム処理機を使用せず、延伸倍率を４．５倍、弛緩
率を１％とした以外は実施例１と同様に行った。

【００３５】比較例２スチーム処理機を使用せず、弛緩率を２％とした以外は
実施例１と同様に行った。

【００３６】実施例３芯鞘質量比を５：１にした以外は、実施例１と同様に行
った。

【００３７】比較例３芯鞘質量比を１：１にした以外は、実施例１と同様に行
った。

【００３８】実施例１〜３、比較例１〜３で得られた熱
接着性長繊維の特性値を表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１から明らかなように、実施例１〜３の
繊維は、強度、伸度、乾熱収縮率、最大熱応力ともに満
足するものであり、また、熱接着後の強力保持率も十分
に高いものであった。そして熱接着処理時の寸法変化も
小さく、加工性が良好であった。一方、比較例１の繊維
は、延伸条件が適切でなかったため、強度が低く、切断
伸度が高いものとなり、製品の強度、寸法安定性に劣る
ものであり、また強力保持率も低かった。比較例２の繊
維は、乾熱収縮率、最大熱応力が高いものであったた
め、熱接着処理時の寸法変化が大きく、加工性に劣るも
のであった。比較例３の繊維は鞘成分の比率が大きく、
強度が低いものであり、また、強力保持率も低く、産業
資材用途に適さないものであった。

【００４１】

【発明の効果】本発明の熱接着性長繊維は、強伸度に優
れ、乾熱収縮率、最大熱応力ともに低いものであるた
め、後工程等で熱接着処理を行った際の寸法変化が小さ
く、加工性に優れており、また熱処理後の強力低下が小
さく、強度が要求される産業資材用途に好適に使用する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱接着性長繊維を製造する際に用いる
延伸巻き取り装置の一実施態様を示す概略工程図であ
る。

【符号の説明】

１第１ローラ２第２ローラ３第３ローラ４第４ローラ５ワインダー６スチーム処理機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維を構成する芯成分がポリエステル、
鞘成分は芯成分より低融点で融点が１３０〜２２０℃の
共重合ポリエステルであり、強度が４.0cN／dtex以上、
切断伸度が３０％以下、１５０℃での乾熱収縮率が２０
％以下、鞘成分の（融点＋１０）℃までの最大熱応力が
０．２cN／dtex以下であることを特徴とする熱接着性長
繊維。ただし、最大熱応力とは、昇温しながら熱応力を
測定し、鞘成分の（融点＋１０）℃以下までの熱応力の
最大値をいうものとする。
【請求項２】鞘成分がテレフタル酸成分、脂肪族ラク
トン成分、エチレングリコール成分及び１，４−ブタン
ジオール成分からなる共重合ポリエステルである請求項
１記載の熱接着性長繊維。
【請求項３】芯鞘質量比が２：１〜５：１の芯鞘型複
合繊維であって、熱接着後の強力保持率が９０％以上で
ある請求項１又は２記載の熱接着性長繊維。