JPH03249217A - 軽量芯鞘複合中空ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は軽量繊維に関し、更に詳しくはポリエステルに
ポリオレフィンを配合して軽量化した芯鞘複合中空ポリ
エステル繊維に関する。

［従来の技術］ ポリエステル繊維は機能性に優れ、製造コストも安価で
あることから衣料用、繊維資材、産業用途を中心に広く
利用されている。しかしながらポリエステルとりわけポ
リエチレンテレフタレートはポリマ自身の密度が高く、
更には高度の結晶性を有しているために、繊維の密度が
高く剛性が大きいため、特に軽量、およびソフト風合い
が要求される分野に使用する素材としては適当ではなか
った。

これらを解決するために従来多くの検討が行われている
。例えば、特開昭５２−７７２２８号公報に見られるよ
うな繊維に中空部分を設けて繊維の見かけ密度を低くす
る技術である。しかしながら、この技術による繊維は繊
維軸方向に１個または数個程度の中空部を有しているだ
けであるため、中空部を有しない同一繊度の繊維と比較
した場合に曲げ剛性が大きくなり、この繊維を使用した
織物、編物、不織布は粗硬層が強く、また、更に中空率
を大きくして軽量（［を達成しようとすると中空部がつ
ぶれる欠点力あった。そのようなことから中空による技
術ては軽量化とソフト風合いを達成できなかった。

また、特開昭５９−７６９７１号公報に見られるように
ポリエチレンテレフタレートに繊維卸方向に沿って物質
を分散配合した繊維となし、その後に例えばアルカリ減
量加工などの方法によって分散配合した物質の一部を溶
出させて剰員化を達成する方法などがあるが、この方法
で得られた繊維は繊維軸方向に長い空隙、および配合し
た物質がスジ状と分散しているために少しの摩擦で繊維
表面がフィブリル化する欠点を有していた。

さらには、特開昭５５−１３７２０８号公報には基質と
なるポリマとの親和性が比較的低いポリマをブレンドし
て微空孔を有する繊維が開示されている。この繊維は微
空孔を有しているために軽量であるが、該公報で目的と
するフィルター用途等においては、一応その目的は達成
できるものの、衣料用途においては繊維形成後ヒートセ
ット、染色に代表される種々の熱処理が施されるために
、配合ポリマが脱落するなどの欠点を有していた。また
、ここで開示された基質となるポリマは衣料用途におけ
る１６０℃程度の熱処理に十分耐えるものではない。

また、特開昭５７−４７９１２号公報にはポリエステル
の紡糸生産性の向上を目的にポリエステルにポリオレフ
ィンをブレンドする発明が提案されている。しかしなが
ら該発明は通常のポリエステル繊維を生産性良く生産す
ることを目的として、コロの役割を付与するために非相
溶のポリオレフィンをブレンドするものであり、ボイド
を生成させて軽量化を図る技術思想は何ら開示されてい
ない。

また、特開昭５５−１３７２０８号公報、特開昭５７−
４７９１２号公報のようにポリエステルにポリオレフィ
ンを配合した繊維に共通する欠点は配合した繊維製造工
程中や製品化の後にポリオレフィンが繊維表面ににじみ
出て、工程通過性を悪化したり、製品風合いを著しく損
ねることである。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記のような欠点を排除し、軽量化を図ること
を目的に鋭意検討した結果本発明に到達したものである
。

［課題を解決するための手段］ 前記した本発明の目的は密度が１．１ｇ／ａ＋ｆ以下で
あるポリオレフィンを４重量％以上、２０重量％以下配
合して成り、かつポリエステルの海にポリオレフィンが
島状に分散していて、そのポリオレフィンの島のサイズ
が０．０５μｍ以上、５．０μｍ以下であるポリエステ
ルを芯成分として、一方実質的にポリオレフィンを含有
しないポリエステルを鞘成分とする芯鞘複合中空繊維で
あって、その芯鞘複合中空繊維の中空率は５％以上、該
繊維の複合比率は芯成分が７０重量％以上からなり、１
６０℃で５分間熱処理後のボイド含有率が５％以上であ
る軽量芯鞘複合中空ポリエステル繊維によって達成され
る。

本発明の繊維の芯成分について以下詳述する。

ポリエステルの軽量化を達成する場合、配合するポリマ
の密度は小さい方が有利であり、かつ、ベースポリマで
あるポリエステルとのなじみが低い方が延伸時のボイド
発生による軽量化が図れるので好ましい。芯成分に配合
するポリオレフィンの密度は１．１８／ｃｍｆ以下であ
ることが必要である。好ましくは１．０ｇ／ａ／以下、
特に好ましくは０．９ｇ１０＋ｆ以下である。

これらの要求を満足する物質としてはポリオレフィンで
あることが必要である。ポリオレフィンとしては例えば
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメ
チルペンテンなどがあるが、なかでもポリエチレンテレ
フタレートとの相溶性が乏しいこと、融点が比較的高い
こと、密度が小さいことからポリプロピレン、ポリメチ
ルペンテンが好ましい。ポリエステルの衣料用途では一
般的に１６０℃程度の熱処理を行うため、この熱処理に
よって発生したボイドが大きく減少しないことが重要で
ある。ポリオレフィンの融点は２００℃以上が好ましく
、更に好ましくは２２０℃以上である。特に、ポリメチ
ルペンテンはポリエステルとの親和性が小さいこと、融
点が高いことから好ましい。

繊維の軽量化を達成するためには配合するポリオレフィ
ンの密度が低いことと同時に繊維中に如何にボイドを多
く含有するかにある。熱処理後のボイド含有率は芯鞘複
合繊維に対して５％以上とする必要があり、好ましくは
１０％以上、更に好ましくは２０％以上、特に好ましく
は３０％以上である。軽量化のためには熱処理後のボイ
ド含有率は高い方が好ましいが製糸性や繊維の物理特性
面から５０％以上の熱処理後のボイドを含有する繊維は
好ましくない。

また、ポリオレフィンの他にポリオレフィン以外の物質
を併用配合しても、軽量化を阻害するものでなければ構
わない。むしろ軽量化を促進するものであれば併用が好
ましい。例えば、ポリエステル、特にポリエチレンテレ
フタレートとの相溶性が乏しい物質である炭酸カルシウ
ムの配合は繊維のボイド生成を助けるので併用すること
が好ましい。しかし、配合量が多すぎると製糸性が不良
になるのでポリオレフィン以外の配合量は１０重量％以
下にするのが好ましい。

配合するポリオレフィンの量は目標とする繊維の軽量化
の度合によって変わるが、十分な軽量感を付与するため
には４重量％以上が必要である。好ましくは８重量％以
上、特に好ましくは１１重量％以上である。逆にポリオ
レフィンの配合量が多すぎると製糸性が悪化すること、
ポリエチレンテレフタレート本来の機能性が失われるこ
とから２０重量％以下にすべきである。

好ましくは１５重量％以下である。

繊維の軽量化のためには繊維全体にポリオレフィンを配
合することが好ましいが、この場合には、加工工程中の
ポリオレフィンのにじみだしによる工程通過性悪化や、
製品の風合い悪化になる。本発明の繊維は軽量化を達成
し、かつ工程通過性を阻害せず、製品の風合いを損ねな
い優れた繊維である。

芯成分の複合比率は７０重量％以上であることが本発明
の目的である軽量化を達成する意味から必要である。し
かし、芯成分の複合比率が高すぎると鞘成分が薄くなる
ために、芯成分のポリエステルに配合しであるポリオレ
フィンが製糸工程を初めとしてその後の高次加工工程に
おいてもにじみ出てしまい工程通過性を著しく悪化させ
てしまう。芯成分の複合比率は８０重量％以上が好まし
く、特に好ましくは９０重量％以上、９５重量％以下で
ある。

ポリエステルの本来の特徴を失わないために、芯成分の
繊維断面におけるポリオレフィンの分散状態はポリエス
テルの海の中に島状に分散していることが必要である。

ここで海とは任意の断面を観察したとき、繊維全体に連
続的に広がって存在している状態であり、また、島とは
ポリエステルの海にほぼ独立して存在している状態であ
る。島が連続している場合には両者の境界面積が小さく
なり、ボイド発生が減少して、好ましくない。

ポリオレフィンの島のサイズはポリエステルとポリオレ
フィンの境界に生じる微細孔の量に影響するので重要で
ある。島のサイズが小さすぎる場合には比表面積は増大
するがボイド量は減少して好ましくない。一方、大きす
ぎると製糸性が不良となるばかりでなく、染色斑に代表
されるような各種の斑が発生するので好ましくない。ポ
リオレフィンの島のサイズは０．０５μｍ以上、５．０
μｍ以下であることが必要である。好ましくは２．０μ
ｍ以下、０．１μｍ以上である。

島のポリオレフィンの好ましいサイズを保つために、ポ
リオレフィンの溶融粘度はポリエステルの溶融粘度より
も高いことが好ましく、ポリエステルの溶融粘度の２倍
以上の溶融粘度であることが特に好ましい。

本発明の繊維は主として衣料用に適しているが衣料用途
では寸法安定性を付与する目的から２００℃以下の熱処
理を施すのが一般的であり、少なくとも１６０℃の温度
に充分耐えられる繊維であることが必要である。好まし
くは２００℃以上に耐えられる繊維である。このために
は繊維の融点は２４０℃以上が好ましく、更に好ましく
は２５０℃以上である。

本発明でいう融点とはＰＥＲＫＩＮ−ＥＬＭＡＲ社製Ｄ
ＳＣ−４で昇温速度１６℃／　ｍ　ｉ　ｎで測定した値
である。ここで、複数の融解ピークがある時は融解熱量
の多いピーク温度を指す。

この意味から本発明のポリエステルはポリエチレンテレ
フタレートが好ましいが上記融点を満足する範囲で一般
的に使用されている共重合組成物、あるいは配合物が含
まれていてもよく、その量はベースポリマおよびポリオ
レフィンの合計量に対して１０重量％以下であれば含有
していても差し支えない。

本発明の繊維は衣料用途であり、風合いも重要であるた
めに、繊度は０．　５デニ一ル以上、５デニール以下の
範囲が好ましい。本発明の繊維はボイドを含有している
ために通常のポリエチレンテレフタレートの同一断面積
の繊維に比較して軽量であり、曲げ剛性が小さく、柔ら
かな風合いを有している。

本発明の繊維の鞘成分はポリエステルであれば特に限定
されない。即ち、実質的にポリエチレンテレフタレート
であっても良く、−船釣に使用されているジカルボン酸
、ジオールなどを共重合した共重合ポリエステルでもか
まわない。

また、艶消し剤などを配合していても良い。鞘成分の組
成と芯成分のポリエステル組成は染色性の均一性、収縮
特性の近似の意味から実質的に同一であることが好まし
い。しかしながら鞘成分にポリオレフィンを含有してい
ると本発明の目的であるポリオレフィンのにじみだしに
よる工程通過性不良、および製品の風合いの悪化を十分
に防止することが出来ない。鞘成分のポリオレフィン含
有率は０．１重量％以下であることが好ましい。

本発明の繊維は中空断面形状にすることによって本発明
の目的である軽量性を一層高めることが出来る。即ち軽
量化は単に繊維中にボイドを有しているだけでは十分で
なく、ボイド以外にも繊維軸方向に貫通している１個以
上の中空部分を有していることが必要である。軽量化の
ために必要な中空率は５％以上である。中空率が５％未
満では中空部分を有している効果が十分ではない。好ま
しくは１０％以上であり、更に好ましくは２０％以上で
ある。しかしながら中空率が５０％を越えると曲げ剛性
が高くなる結果、風合いが粗硬になる欠点が顕在化し、
また中空部分がつぶれてしまい実質的な効果が十分でな
くなる欠点があるので好ましくない。

本発明の繊維は例えば次のようにして製造することが出
来る。

芯成分として溶融状態のポリエチレンテレフタレートに
溶融状態のポリメチルペンテンをポリエチレンテレフタ
レートとポリメチルペンテンの合計に対して１２重量％
配合して充分撹拌した後、このブレンドポリマを粒状に
形成する。

このブレンドポリマを１６０℃で減圧乾燥した後溶融す
る。一方、鞘成分としては、ポリエチレンテレフタレー
トを溶融し、複数のスリットからなる同心円芯鞘複合中
空口金から吐出する。

口金孔から吐出する場合のズリ応力を１０×１０６ｄｙ
ｎｅ／−以下とすることがポリメチルペンテンの粒径を
必要以上に分散しないために好ましい。更に、同様の意
味から吐出後の変形比（未延伸糸引き取り速度を口金孔
内流速度で徐した値）は２００以下好ましくは８０以下
が更に好ましい。

得られた未延伸糸はボイドを生成するために低温の延伸
温度を採用して延伸し、次いで寸法安定性を向上するた
めの熱処理を行なう。

［実施例］ 以下に実施例で本発明を更に詳細に説明する。

なお、実施例に用いた測定方法は次のとおりである。

島（分散）のサイズ： 繊維断面を透過型電子顕微鏡で観察したときにポリエス
テルの海に点在するポリオレフィンの島の平均直径を求
めた値である。

熱処理後のボイド含有率： 繊維を１６０℃で５分間常圧で定長熱処理した後、繊維
の任意の断面を２０箇所透過型電子顕微鏡で観察し、繊
維全体の面積に対するボイドの面積の比の平均で表す。

なお、１６０℃で５分間常圧処理していないものは単に
ボイド含有率とした。但し、繊維軸方向に実質的に無限
に連続した空隙、いわゆる中空部分は繊維全体の面積、
およびボイドの何れにも含まない。

中空率： 繊維の任意の断面において外形から求められる全面積に
対する中空部分の面積から求め、百分率で表わす。

実施例１ 芯成分として実質的にポリエチレンテレフタレートから
成るポリエステル８６重量％に密度が０．８９ｇ／ｃｍ
ｆであるポリメチルペンテン１４重量％を溶融ブレンド
して平均分散径が３５μｍの分散ポリマとした。このと
きのポリエチレンテレフタレートに対するポリオレフィ
ンの溶融粘度は約３倍であった。一方、鞘成分は芯成分
のポリエチレンテレフタレートと同様のものを使用した
。これらのポリマを同心円芯鞘複合中空用口金から芯／
鞘−９０／１０になるように吐出して未延伸糸を得、次
いで延伸を行った。この時の延伸温度は３０℃であり、
延伸に引き続いて１２５℃の熱処理を実施した。この繊
維の断面を電子顕微鏡で観察したところポリエステルの
海にポリメチルペンテンの島のサイズが０．６μｍで島
状に分散し、ボイド含有率は２３．９％であった。また
デニールとフィラメント数はそれぞれ７５デニール、２
４フイラメントであった。残留伸度は２３％とした。該
繊維からなる布帛は柔らかく、その柔らかさは１６０℃
で５分間熱処理した後もほとんど変化がなかった。なお
、熱処理後の中空率は２１゜３％であった。熱処理後の
ボイド含有率は２０゜６％であった。

実施例２ 芯成分として実質的にポリエチレンテレフタレートから
成るポリエステル８６重量％に密度が０．８９ｇ／ｃｍ
ｆであるポリプロピレン１４重量％を溶融ブレンドして
平均分散径を２０μｍにした。一方、鞘成分ポリマは実
施例１と同様とした。これらのポリマを切り欠き部を有
する円形スリットからなる同心円芯鞘複合中空用口金か
ら吐出して（芯／鞘＝９０／１０）未延伸糸として、次
いで延伸を行った。この時の延伸温度は３０℃であり、
残留伸度は２３％とした。

該繊維の断面を電子顕微鏡で観察した結果ポリエステル
の海に島のサイズが０．５μｍの島状にポリプロピレン
が分散し、ボイド含有率は２０．５％であった。該繊維
からなる布帛は柔らかさは実施例１に比較すると劣るも
のであった。

布帛の柔らかさは１６０℃熱処理前は実施例１と同等で
あったが熱処理によって柔らかさが低下していた。この
繊維の熱処理後の中空率は２０．９％であり、熱処理後
のボイド率は１０゜７％であった。

実施例３ 繰り返し単位の９８モル％がポリエチレンテレフタレー
トから成るポリエステル８２重量％に密度が０．８９ｇ
１０（であるポリメチルペンテン１８重量％を溶融ブレ
ンドして平均分散径を３５μｍにした。このポリマを芯
成分とし、一方、芯成分に使用したポリエチレンテレフ
タレートと同様のポリエステルを鞘成分からなるポリマ
を実施例１よりもスリット直径の小さい口金孔を使用し
て芯鞘複合（芯／鞘＝７５／２５）未延伸糸とし、次い
で延伸を行った。この時の延伸温度は３０℃であり、残
留伸度は２６％とした。この繊維を製造するときの製糸
性は紡糸、延伸を通じて糸切れなどは全くなく、製糸性
はきわめて良好であった。該繊維の断面を電子顕微鏡で
観察した結果、ポリエステルの海に島のサイズが０．６
μｍである島状のポリメチルペンテンが分散していて、
ボイド含有率は１６．６％であった。この繊維の中空率
は１５゜４％であった。該繊維からなる布帛は柔らかく
、熱処理後のボイド含有率は１５．８％と熱処理による
変化は小さかったが、布帛の軽量感は実施例１よりはや
や劣るものであった。

実施例４ 芯成分のポリメチルペンテンの配合量を８重量％に変更
した以外は実施例３と同様に製糸を行い、延伸糸を得た
。該繊維の断面は電子顕微鏡観察結果からポリエステル
の海に島のサイズが０．６μｍの島状にポリメチルペン
テンが分散していて、熱処理後のボイド含有率は９．８
％であり、中空率は１６．３％であった。更に、該繊維
から得られた布帛はソフトで軽量感あるものだったが実
施例１に比較して若干劣るものであった。

実施例５ 芯成分として使用するポリマは実施例１と同様であった
が、繊維中に於けるポリメチルペンテンの島のサイズを
変更するために複合直前に静止型混練器を使用した。こ
の条件以外は実施例１と同様であった。この繊維の断面
を電子顕微鏡で観察した結果、ポリメチルペンテンの繊
維中における島のサイズは０．１μｍで島状に分散して
いたがボイド含有率は１１．３％であった。繊度とフィ
ラメント数はそれぞれ７５デニール、２４フイラメント
で、残留伸度は２５％であった。この繊維からなる布帛
はソフトであったが実施例１よりは劣っていた。なお、
この繊維の中空率は２０．１％、熱処理後のボイド含有
率は９．８％であった。

実施例６ 繊維中のポリメチルペンテンの島のサイズを大きくする
ために、口金直前の濾過層を除外したこと、延伸倍率を
若干低下した以外は実施例１と同様に実施した。このポ
リマの紡糸では紡糸時の糸切れが散見された。この繊維
の断面を電子顕微鏡で観察した結果、ポリメチルペンテ
ンの島のサイズは４．２μｍで島状に分散していて、ボ
イド含有率は２６．４％あった。繊度とフィラメント数
はそれぞれ７９デニール、２４フイラメント、残留伸度
は３４％であった。

この繊維からなる布帛はソフトであり、中空率は１９．
３％、熱処理後のボイド含有率は２４゜９％であった。

実施例７ ポリマの最終吐出孔形状を変更して中空率を減少したこ
と以外実施例１と同様に実施した。

この繊維の繊度とフィラメント数はそれぞれ７５デニー
ル、２４フイラメントで、かつ残留伸度は２５％、ボイ
ド含有率は２２．５％であった。この繊維からなる布帛
はソフトであり、そのソフト性は１６０℃熱処理後もほ
とんど変化がなかった。なお、熱処理後のボイド含有率
は１９．８％、中空率は７．４％であった。

比較実施例１ 芯成分／鞘成分の複合比を３０／７０に変更した以外は
実施例３と同様に実験を行なった。

ポリメチルペンテンの分散も島のサイズが０゜６μｍの
島状に分散して良好であったが熱処理後のボイド含有率
は４．７％と低く、布帛の軽量感も感じられず本発明の
目的を満足することはできなかった。中空率は１４．２
％であった。

比較実施例２ 実施例１で芯成分として使用したブレンドポリマのみか
らなる非複合中実円断面繊維として紡糸した。延伸以降
は実施例１と同様に延伸、熱処理を行なった。熱処理後
の島のサイズは０゜６μｍであり、実施例３と同様であ
ったが延伸の途中からローラへのポリメチルペンテンの
脱落が認められ、かつ単繊維切れが発生した。また、布
帛の風合いはソフトでかつ軽量であったが若干べとつく
感じがした。

［発明の効果］ 本発明による軽量繊維は熱処理後のボイド含有率が５％
以上のポリエチレンテレフタレートであるために、軽量
であると共に、微空孔を有しているために、一般衣料用
途として適した風合いを有している。更に、不動の空気
層を有しているために、保温性が向上しており、特に、
秋・冬用途に適したソフトな衣料用素材となることは勿
論であるが製糸工程を初めとして高次加工、さらには衣
料とした後の製品でのポリオレフィンのにじみ出しは全
くなくなる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　密度が１．１ｇ／ｃｍ＾３以下であるポリオレフィン
   を４重量％以上、２０重量％以下配合して成り、かつポ
   リエステルの海にポリオレフィンが島状に分散していて
   、そのポリオレフィンの島のサイズが０．０５μｍ以上
   、５．０μｍ以下であるポリエステルを芯成分として、
   一方実質的にポリオレフィンを含有しないポリエステル
   を鞘成分とする芯鞘複合中空繊維であって、その芯鞘複
   合中空繊維の中空率は５％以上、該繊維の複合比率は芯
   成分が７０重量％以上からなり、１６０℃で５分間熱処
   理後のボイド含有率が５％以上である軽量芯鞘複合中空
   ポリエステル繊維。